JP2009210477A - 電気車両用組電池の内部抵抗の推定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電気車両用組電池のような充放電が頻繁に行われる組電池においても、内部抵抗の推定値を適切に求めること。
【解決手段】電気車両用組電池の内部抵抗を推定する方法において、組電池の充放電電流を交流波形とみなして補正係数を求め、放電時の放電電流データおよび電池電圧データを直線回帰して算出される補正前内部抵抗の値を補正して内部抵抗の推定値を求めることを特徴とする電気車両用組電池の内部抵抗の推定方法。
【選択図】 図７

Description

本発明は、電気車両用組電池の内部抵抗の推定方法に関するものである。

電気車両用組電池などの組電池において、電池の使用電圧範囲の推定や電池保護を行うため、電池の状態を逐次推定することが知られている。電池の状態を推定するにあたっては特に電池の内部抵抗を推定することが有効で、例えば電池動作中に逐次電池の内部抵抗を推定する為に、無負荷状態の組電池が所定の条件で放電を開始したときの、放電電流および電池電圧のデータをサンプリングし、サンプリングした放電電流および電池電圧のデータに基づいて組電池の内部抵抗を推定し、これにより組電池の内部抵抗を推定する技術が知られている（特許文献１）。

特開平９−３１２９３９号公報

しかしながら、従来の手法は、無負荷状態からの放電した場合のデータに基づき、内部抵抗の推定を行うものであるが、実際の電気車両（特にハイブリッド自動車）では充放電が頻繁に行われる。そのため、精度良く内部抵抗を推定するための条件である電池の無負荷状態の継続という条件を厳しく設定すると、成立することが少なくなり、結果として、サンプリングデータが不足して内部抵抗の推定精度が低下するという問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、電気車両用組電池の内部抵抗の推定値を適切に求める方法を提供することである。

本発明は、組電池の充放電電流を交流波形とみなして、補正係数を求め、放電電流データおよび電池電圧データを直線回帰して算出される補正前内部抵抗の値を補正して内部抵抗の推定値を求めることによって上記課題を解決する。

本発明によれば、組電池の充放電状態を交流波形とみなして、これにより内部抵抗の値を補正するため、電気車両用組電池のような充放電が頻繁に行われる組電池においても、内部抵抗の推定値を適切に求めることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本実施形態に係る電気車両用組電池の内部抵抗の推定方法を電気車両に適用した場合の強電システムの構成図である。

図１に示すように、組電池１０１は、正極（＋）側および負極（−）側に接続された強電ハーネス１０２，１０３を介してインバータ１０４および車両駆動用モータ１０５に電力を供給する。なお、車両駆動用モータ１０５へ供給される電力は、インバータ１０４により直流から交流に変換された状態で、モータ電源ハーネス１０６を介して供給される。組電池１０１は、複数のセル１０７を直列に接続してなり、直列接続された複数のセル１０７のうち所定の２つのセル間には、遮断スイッチ１０８およびヒューズ１０９を内蔵するスイッチボックス１１０が、延長ケーブル１１１を介して、接続される。

強電ハーネス１０２，１０３には、電極供給を開始／遮断するためのリレー１１２，１１３が設置され、リレー１１２，１１３のＯＮ／ＯＦＦは、電池制御装置１１４のリレー制御信号線１１５からのリレー制御信号によって行われる。また、電池制御装置１１４は、不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）を備え、電圧センサ入力信号線１１７を介して電圧センサ１１６から入力される入力信号、電流センサ入力信号線１１９を介して電流センサ１１８から入力される入力信号、および電池温度検出信号線１２１を介してサーミスタ１２０から入力される入力信号を基に、組電池１０１の総電圧ＢＡＴＶＯＬ、充放電電流ＢＡＴＣＵＲおよび平均電池温度ＢＡＴＴＥＭＰを規定周期でサンプリングする。さらに、電池制御装置１１４は、通信線１２３を介して上位制御器である車両制御コントローラ１２２から入力される入力信号を基に、起動またはシャットダウンされるようになっている。

次に、本実施形態に係る電気車両用組電池の内部抵抗の推定方法が適用される電池の特性について、図２〜図５を用いて説明する。なお、このような電池としては、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池などの各種二次電池が挙げられるが、以下の説明においては、特に組電池１０１をリチウムイオン二次電池で構成した場合を例示して説明する。ただし、本発明は、組電池１０１を構成するセルとしてはリチウムイオン二次電池に限定されず、種々の二次電池を用いることができる。

図２は電池を無負荷状態から放電状態とした場合におけるＶ−Ｉ特性を示すグラフであり、図３は図２に示すＶ−Ｉ特性からサンプリングしたデータを直線回帰した図である。リチウムイオン二次電池などの各種二次電池においては、図２に示すように、無負荷状態が一定時間継続した後に無負荷状態から放電を開始した場合に、放電開始から数秒程度の間（図２中、Ｉ，Ｖサンプリング期間）における放電電流Ｉおよび電池電圧Ｖをサンプリングし、図３に示すように、サンプリングしたデータを直線回帰させることにより、電池の内部抵抗を推定することができる。より具体的には、図２に示すように、各放電電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３における電池電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３をサンプリングし、次いで、これらのデータを、Ｖ−Ｉグラフにプロットし、直線回帰させ、得られた回帰直線の傾きより内部抵抗の推定値である内部抵抗推定ＲＥＳＩＳＴＦを求めることができる。ここで、回帰直線の電圧軸の切片（Ｉ＝０とした場合のＶの値）は電池の開放電圧Ｅ_０を表すこととなる。

しかしながら、実際の電気車両に搭載される組電池は、電気車両の走行中には、図４に示すように充放電が頻繁に行われることとなるため、電池が無負荷状態となることは非常に少ないこととなる。なお、図４は電気車両における充放電電流波形の一例を示す図である。

そのため、無負荷状態が一定時間継続した後に無負荷状態から放電を開始した場合に、放電電流Ｉおよび電池電圧Ｖをサンプリングし、これに基づき、電池の内部抵抗を推定する方法では、得られる内部抵抗の推定値は良好であるものの、内部抵抗を推定するための条件（すなわち、無負荷状態が一定時間継続する状態）が成立することは少なく、結果として、内部抵抗の推定精度が低くなってしまう。

ここで、たとえば、図５に示すように、頻繁に充放電が行われている状態から、比較的に大きな電流で放電が開始された場合に、比較的に大きな電流による放電の開始後数秒程度の間（図５中における、Ｉ，Ｖサンプリング期間）における放電電流Ｉおよび電池電圧Ｖをサンプリングし、図２、図３の場合と同様に直線回帰させた場合には、次のような結果となる。すなわち、図６に示すように、実際に得られる回帰直線は、電池の実際の内部抵抗から期待される回帰直線より傾きが大きなものとなったり、あるいは小さなものとなったりする。なお、図５は電気車両における充放電電流波形の一例を示す図であり、図６は電池の充放電状態が回帰直線演算に及ぼす影響を示す図である。

すなわち、放電電流Ｉおよび電池電圧Ｖをサンプリングする直前における電池の状態（Ｉ，Ｖサンプリング期間の直前における電池の状態）が、比較的に長い周期で充放電を繰り返している状態である場合には、得られる回帰直線の傾きは、電池の実際の内部抵抗から期待される回帰直線より傾きは大きなものとなる（図６中の直線（Ａ））。一方、放電電流Ｉおよび電池電圧Ｖをサンプリングする直前における電池の状態が、比較的に短い周期で充放電を繰り返している状態である場合には、得られる回帰直線の傾きは、電池の実際の内部抵抗から期待される回帰直線より傾きは小さいものとなる（図６中の直線（Ｂ））。なお、この原因としては、負荷変動に伴う電池の拡散抵抗成分の影響により、この拡散抵抗成分による見かけ上の内部抵抗の増減が、直線回帰演算の誤差要因となることによる。

そこで、本実施形態に係る電気車両用組電池の内部抵抗の推定方法では、図７に示すように、組電池の充放電電流波形を交流波形とみなし、交流波形から平均充放電周波数（充放電周波数の平均値）を算出し、算出した平均充放電周波数から補正係数を求め、組電池の内部抵抗を推定する際に、この補正係数を導入するものである。そして、このような補正係数を導入することにより、図７に示すように、充放電が頻繁に行われている状態においても、組電池の内部抵抗の推定値である内部抵抗推定ＲＥＳＩＳＴＦを適切に求めるものである。以下に、本実施形態に係る電気車両用組電池の内部抵抗の推定方法を、図１に示す強電システムを例示して、具体的に説明する。

図８に、組電池の充放電電流波形を交流波形とみなし、これにより組電池の平均充放電周波数を算出するためのフローチャートを示す。まず、ステップＳ１では、電気車両の起動により、図１に示す電池制御装置１１４の電源を入れ、電池制御装置１１４を起動する。

ステップＳ２では、電流センサ１１８で検出された組電池１０１の充放電電流ＢＡＴＣＵＲの値を、電流センサ入力信号１１９を介して、所定の時間間隔で電池制御装置１１４へ入力することにより、充放電電流ＢＡＴＣＵＲのサンプリングを開始する。なお、充放電電流ＢＡＴＣＵＲのサンプリング周期としては特に限定されないが、たとえば数１００ミリ秒〜数秒程度とすれば良い。

ステップＳ３では、タイムカウンタＴＩＭＣＯＵＮＴのカウント数を１カウントアップし、電池制御装置１１４は、タイムカウンタＴＩＭＣＯＵＮＴのカウント数を記憶する。タイムカウンタＴＩＭＣＯＵＮＴは、電池制御装置１１４起動時には、カウント数は０であり、平均充放電周波数算出の処理周期であるＪＯＢ周期ごとに、１カウントアップさせる。なお、ＪＯＢ周期（単位は、秒）は、たとえば、充放電電流ＢＡＴＣＵＲのサンプリング周期と同じ周期とすればよい。

ステップＳ４では、電流センサ１１８で検出された組電池１０１の充放電電流ＢＡＴＣＵＲの値と、前回のＪＯＢ周期においてサンプリングされた充放電電流（前回値）ＢＡＴＣＵＲ’の値と、が所定の条件を満足するか否かを判断する。すなわち、「ＢＡＴＣＵＲ’≧０、かつ、ＢＡＴＣＵＲ＜０」を満足するか否かを判断する。そして、「ＢＡＴＣＵＲ’≧０、かつ、ＢＡＴＣＵＲ＜０」を満足する場合には、ステップＳ６に進む。あるいは、「ＢＡＴＣＵＲ’≧０、かつ、ＢＡＴＣＵＲ＜０」を満足しない場合には、ステップＳ５に進む。なお、充放電電流（前回値）ＢＡＴＣＵＲ’が存在しない場合には、ステップＳ５に進む。

たとえば、図７中の時間Ｔ２においては、前回のＪＯＢ周期においてサンプリングされた電流値は０以上であり、かつ、現在のＪＯＢ周期においてサンプリングした電流値は０未満であるため、上記条件を満足することとなる。このように、ステップＳ４では、電流Ｉが充電から放電に切り替わった状態であるか否かを判断する。

ステップＳ５でも、同様に、充放電電流ＢＡＴＣＵＲの値と、前回のＪＯＢ周期においてサンプリングされた充放電電流（前回値）ＢＡＴＣＵＲ’の値と、が所定の条件を満足するか否かを判断する。ただし、ステップＳ５では、「ＢＡＴＣＵＲ’＜０、かつ、ＢＡＴＣＵＲ≧０」を満足するか否かを判断する。そして、「ＢＡＴＣＵＲ’＜０、かつ、ＢＡＴＣＵＲ≧０」を満足する場合には、ステップＳ６に進む。あるいは、「ＢＡＴＣＵＲ’＜０、かつ、ＢＡＴＣＵＲ≧０」を満足しない場合には、ステップＳ３に戻り、タイムカウンタＴＩＭＣＯＵＮＴのカウント数を１カウントアップする。なお、充放電電流（前回値）ＢＡＴＣＵＲ’が存在しない場合には、ステップＳ３に戻る。

たとえば、図７中の時間Ｔ１においては、前回のＪＯＢ周期においてサンプリングされた電流値は０未満であり、かつ、現在のＪＯＢ周期においてサンプリングした電流値は０以上であるため、上記条件を満足することとなる。このように、ステップＳ５では、電流Ｉが放電から充電に切り替わった状態であるか否かを判断する。

ステップＳ６では、下記式（１）に示すように、タイムカウンタＴＩＭＣＯＵＮＴのカウント数に、ＪＯＢ周期（単位は、秒）を乗ずることにより、ＶＴＣＯＵＮＴ（単位は、秒）を求め、電池制御装置１１４にストアする。
ＶＴＣＯＵＮＴ＝ＴＩＭＥＣＯＵＮＴ×（ＪＯＢ周期） …（１）

ここで、本実施形態では、ステップＳ４またはステップＳ５においては次のような制御がなされる。すなわち、組電池の電流Ｉが、充電から放電に、あるいは放電から充電に切り替わった場合においてのみステップＳ６に進み、それ以外の場合にはステップＳ３に戻り、タイムカウンタＴＩＭＣＯＵＮＴのカウント数が増加していくことになる。そのため、たとえば、組電池が充電から放電に、あるいは放電から充電に切り替わった後から、タイムカウンタＴＩＭＣＯＵＮＴのカウント数を増加させ、再度、組み電池が放電から充電に、あるいは充電から放電に切り替わった場合に、ステップＳ６に進む。すなわち、１／２周期分の波形が検出されると、ステップＳ６に進むこととなる。そして、ステップＳ６において求められるＶＴＣＯＵＮＴは、直前の充放電周期の１／２周期分の時間となる。なお、図７に示す場合を例示すると、たとえば、現在の時間がＴ２である場合には、ＶＴＣＯＵＮＴは、Ｔ１（放電から充電に切り替わった時）から、Ｔ２（充電から放電に再度切り替わった時）までの間の時間に相当することとなる。

ステップＳ７では、充放電切替数カウンタＴＦＲＥＱＵＥＮＴのカウント数を１カウントアップし、電池制御装置１１４は、充放電切替数カウンタＴＦＲＥＱＵＥＮＴのカウント数を記憶する。また、タイムカウンタＴＩＭＣＯＵＮＴのカウント数を０クリアする。なお、充放電切替数カウンタＴＦＲＥＱＵＥＮＴは、電池制御装置１１４起動時には、カウント数が０である。

ステップＳ８では、「ＴＦＲＥＱＵＥＮＴ≧１０」を満足するか否かを判断する。「ＴＦＲＥＱＵＥＮＴ≧１０」を満足する場合には、ステップＳ９に進み、ＴＦＲＥＱＵＥＮＴのカウント数を１０とした後に、ステップ１０に進む。一方、「ＴＦＲＥＱＵＥＮＴ≧１０」を満足しない場合には、そのままステップＳ１０に進む。

ステップＳ１０では、直前の充放電周期の１／２周期分の時間であるＶＴＣＯＵＮＴ（単位は、秒）を用いて、直前の充放電周期の充放電周波数である瞬時充放電周波数ＣＤＦＲＥＱ（単位は、Ｈｚ）を、下記式（２）にしたがって算出する。図７に示す場合を例示すると、たとえば、現在の時間がＴ２である場合には、Ｔ１からＴ２までの時間に基づき、Ｔ１からＴ２までの電流波形を交流波とみなし、その周波数を算出する。
ＣＤＦＲＥＱ＝１／（ＶＴＣＯＵＮＴ×２） …（２）

ステップＳ１１では、前回求められ、電池制御装置１１４にストアされている平均充放電周波数（前回値）ＣＤＦＲＥＱＡＶ’と、ステップＳ１０にて求められた現在の瞬時充放電周波数ＣＤＦＲＥＱと、を比較して、これらの差が、周波数切替判定周波数変動定数ＦＲＥＱＵＰＤ＃以上であるか否かを判断する。すなわち、下記式（３）を満足するか否かを判断する。なお、平均充放電周波数（前回値）ＣＤＦＲＥＱＡＶ’は、後述するステップＳ１２またはステップＳ１４に従って求められた値であり、平均充放電周波数（前回値）ＣＤＦＲＥＱＡＶ’が全く算出されていない場合には、平均充放電周波数（前回値）ＣＤＦＲＥＱＡＶ’＝０として、上記判断を行う。
｜ＣＤＦＲＥＱＡＶ’−ＣＤＦＲＥＱ｜≧ＦＲＥＱＵＰＤ＃ …（３）

ここで、周波数切替判定周波数変動定数ＦＲＥＱＵＰＤ＃は、所望に応じて設定される定数であり、電気車両の走行パターンの変化や路面状況の変化等に伴う、組電池の充放電挙動の変化が起こったか否かを判断するための閾値となる定数である。すなわち、平均充放電周波数（前回値）ＣＤＦＲＥＱＡＶ’と、現在の瞬時充放電周波数ＣＤＦＲＥＱとを比較して、これらの差がある一定値未満となった場合（上記式（３）を満足しない場合）には、ステップＳ１２に進み、通常処理を行う。一方、これらの差がある一定値以上となった場合（上記式（３）を満足する場合）には、電気車両の走行パターンの変化や路面状況の変化等に伴う、組電池の充放電挙動の変化が起こったと判断し、ステップ１３およびＳ１４に進み、平均充放電周波数（前回値）ＣＤＦＲＥＱＡＶ’を用いることなく、平均充放電周波数ＣＤＦＲＥＱＡＶを算出する。

ステップＳ１２では、前回求められ、電池制御装置１１４にストアされている平均充放電周波数（前回値）ＣＤＦＲＥＱＡＶ’と、ステップＳ１０にて求められた瞬時充放電周波数ＣＤＦＲＥＱと、充放電切替数カウンタＴＦＲＥＱＵＥＮＴとを用い、下記式（４）にしたがって、移動平均処理を行い、平均充放電周波数ＣＤＦＲＥＱＡＶ（単位は、Ｈｚ）を算出する。なお、平均充放電周波数（前回値）ＣＤＦＲＥＱＡＶ’が全く算出されていない場合には、平均充放電周波数（前回値）ＣＤＦＲＥＱＡＶ’＝０として、平均充放電周波数ＣＤＦＲＥＱＡＶを算出する。また、算出した平均充放電周波数ＣＤＦＲＥＱＡＶを、電池制御装置１１４にストアし、後述する周波数補正係数ＫＦＲＥＱに用いられるとともに、次に平均充放電周波数を算出する際において、平均充放電周波数（前回値）ＣＤＦＲＥＱＡＶ’として用いられる。
ＣＤＦＲＥＱＡＶ＝［{ＣＤＦＲＥＱＡＶ’×（ＴＦＲＥＱＵＥＮＴ−１）}＋ＣＤＦＲＲＥＱ］÷ＴＦＲＥＱＵＥＮＴ …（４）

一方、ステップＳ１１において、上記式（３）を満足した場合には、ステップＳ１３に進み、ＴＦＲＥＱＵＥＮＴ＝１として、ステップＳ１４に進み、ステップＳ１４では、ステップＳ１０にて求められた瞬時充放電周波数ＣＤＦＲＥＱと、充放電切替数カウンタＴＦＲＥＱＵＥＮＴとに基づき、平均充放電周波数ＣＤＦＲＥＱＡＶ（単位は、Ｈｚ）を算出する。具体的には、下記式（５）にしたがって、平均充放電周波数ＣＤＦＲＥＱＡＶを算出する。そして、算出した平均充放電周波数ＣＤＦＲＥＱＡＶを、電池制御装置１１４にストアし、後述する周波数補正係数ＫＦＲＥＱに用いられるとともに、次に平均充放電周波数を算出する際において、平均充放電周波数（前回値）ＣＤＦＲＥＱＡＶ’として用いられる。
ＣＤＦＲＥＱＡＶ＝（０＋ＣＤＦＲＥＱ）÷ＴＦＲＥＱＵＥＮＴ …（５）

ここで、ステップＳ１３〜Ｓ１４においては、前回求められ、電池制御装置１１４にストアされている平均充放電周波数（前回値）ＣＤＦＲＥＱＡＶ’の値を用いず、今回算出された瞬時充放電周波数ＣＤＦＲＥＱのみを用いて、平均充放電周波数ＣＤＦＲＥＱＡＶを算出する。そのため、ステップＳ１３〜Ｓ１４を経ることにより、次に平均充放電周波数を算出する際に移動平均処理を行う時には、今回新たに求められた平均充放電周波数ＣＤＦＲＥＱＡＶを用いて移動平均処理を行うこととなる。

ステップＳ１５では、電池制御装置１１４が、車両制御コントローラ１２２から通信線１２３を介してシャットダウン要求信号を受信しているか否かを判断する。電池制御装置１１４が、シャットダウン要求信号を受信している場合には、ステップＳ１６に進み、制御を中止する。一方、シャットダウン要求信号を受信していない場合には、ステップＳ３に戻り、再び所定のＪＯＢ周期で処理を行う。

次いで、上記にて算出された平均充放電周波数ＣＤＦＲＥＱＡＶを用いて、組電池の内部抵抗の推定値である内部抵抗推定ＲＥＳＩＳＴＦを算出する方法について、図９を用いて説明する。図９は、内部抵抗推定ＲＥＳＩＳＴＦを算出するためのフローチャートである。

まず、ステップＳ１０１では、図８に示すステップＳ１と同様に、電気車両の起動により、図１に示す電池制御装置１１４の電源を入れ、電池制御装置１１４を起動する。

ステップＳ１０２では、組電池１０１の総電圧ＢＡＴＶＯＬ、組電池１０１の充放電電流ＢＡＴＣＵＲおよび電池温度ＢＡＴＴＥＭＰの各値を、所定の時間間隔で、電池制御装置１１４へ入力することにより、これらのサンプリングを開始する。具体的には、総電圧ＢＡＴＶＯＬは、図１に示す電圧センサ１１６で検出され電圧センサ入力信号線１１７を介して電池制御装置１１４へ入力される。また、放電電流ＢＡＴＣＵＲは、電流センサ１１８で検出され電流センサ入力信号線１１９を介して電池制御装置１１４へ入力される。さらに、電池温度ＢＡＴＴＥＭＰは、サーミスタ１２０で検出され電池温度検出信号線１２１を介して電池制御装置１１４へ入力される。

ステップＳ１０３では、サンプリングした電池温度ＢＡＴＴＥＭＰを用いて、平均電池温度と温度補正係数との相関テーブルにしたがい、温度補正係数ＫＴＥＭＰを算出する。なお、平均電池温度と温度補正係数との相関テーブルは、たとえば、従来公知の方法で求めることができる。

ステップＳ１０４では、図８に示すフローチャートにしたがって算出された平均充放電周波数ＣＤＦＲＥＱＡＶを用いて、平均充放電周波数と周波数補正係数との相関テーブルにしたがい、周波数補正係数ＫＦＲＥＱを算出する。なお、図１０に、平均充放電周波数と周波数補正係数との関係を表すグラフを示す。図１０に示すグラフは、組電池１０１を構成するセル１０７および組電池１０１についてデータ測定を行い、測定したデータに基づき作製することができる。ここで、図１０に示すグラフは、組電池１０１を構成するセル１０７および組電池１０１の電池材料、集電箔材料、電極枚数、電極面積、組電池個数、組電池の接続部の構造等により依存する。そして、図１０からも確認できるように、周波数補正係数が１である基準周波数ｆ_ｄｅｆを基準とし、平均充放電周波数ＣＤＦＲＥＱＡＶが基準周波数ｆ_ｄｅｆより小さい場合には、周波数補正係数は１未満となり、平均充放電周波数ＣＤＦＲＥＱＡＶが基準周波数ｆ_ｄｅｆ以上の場合には、周波数補正係数は１以上となる。

ステップＳ１０５では、内部抵抗推定ＲＥＳＩＳＴＦを算出するための演算条件（＃Ａ）が成立しているか否か判断する。そして、演算条件（＃Ａ）が成立している場合には、ステップＳ１０６に進む。一方、演算条件（＃Ａ）が成立していない場合には、内部抵抗推定ＲＥＳＩＳＴＦの算出を行うことなく、ステップＳ１１１に進む。なお、内部抵抗推定ＲＥＳＩＳＴＦを算出するための演算条件（＃Ａ）としては、組電池１０１の充放電状態が、内部抵抗推定ＲＥＳＩＳＴＦを算出するために適した状態か否かを、組電池１０１の総電圧ＢＡＴＶＯＬ、および充放電電流ＢＡＴＣＵＲから判断することができ、たとえば、組電池１０１が、充電状態から放電状態に切り替わった状態にあることや放電状態が継続している場合等を演算条件（＃Ａ）として設定することができる。

ステップＳ１０６では、回帰直線演算用電圧Ｖのデータおよび回帰直線演算用電流Ｉのデータを、電池制御装置１１４にストアする。なお、回帰直線演算用電圧Ｖのデータおよび回帰直線演算用電流Ｉのデータは、充放電電流が充電側から放電側に切り替わってから、電流変化量の絶対値が増加傾向（＞０）にある期間中、１００ｍｓ毎に継続してサンプリングを行う。

ステップＳ１０７では、回帰直線演算条件が成立しているか否かを判断する。たとえば、ステップＳ１０６において、回帰直線を演算するために必要となる量のデータがストアされた場合（具体的には、広い電流レンジに渡り、多数のデータがストアされた場合）には、回帰直線演算条件が成立していると判断することができる一方で、帰直線を演算するために必要となる量のデータがストアされなかった場合には、回帰直線演算条件は成立していないと判断することができる。そして、回帰直線演算条件が成立していると判断された場合には、ステップＳ１０８に進む。一方、回帰直線演算条件が成立していないと判断された場合には、ステップＳ１０５に戻る。

ステップＳ１０８では、ステップＳ１０６において、電池制御装置１１４にストアされた回帰直線演算用電圧Ｖのデータおよび回帰直線演算用電流Ｉのデータを用いて、直線回帰演算を実行し、温度補正係数および周波数係数による補正を行う前の補正前瞬時内部抵抗推定ＲＥＳＩＳＴの算出を行う。なお、補正前の瞬時内部抵抗推定ＲＥＳＩＳＴは、直線回帰演算により得られた回帰直線の傾きから求めることができる。

ステップＳ１０９では、電池制御装置１１４にストアされた回帰直線演算用電圧Ｖのデータおよび回帰直線演算用電流Ｉのデータを消去する。

ステップＳ１１０では、ステップＳ１０２、Ｓ１０３で求めた温度補正係数ＫＴＥＭＰおよび周波数補正係数ＫＦＲＥＱを用いて、ステップＳ１０８で求めた補正前瞬時内部抵抗推定ＲＥＳＩＳＴを補正することにより、温度／周波数補正後の内部抵抗推定ＲＥＳＩＳＴＦを算出する。なお、温度／周波数補正後の内部抵抗推定ＲＥＳＩＳＴＦは、下記式（６）にしたがって算出することができる。
ＲＥＳＩＳＴＦ＝ＫＴＥＭＰ×ＫＦＲＥＱ×ＲＥＳＩＳＴ …（６）

そして、ステップＳ１１１では、電池制御装置１１４が、車両制御コントローラ１２２から通信線１２３を介してシャットダウン要求信号を受信しているか否かを判断する。電池制御装置１１４が、シャットダウン要求信号を受信している場合には、ステップＳ１１２に進み、制御を中止する。一方、シャットダウン要求信号を受信していない場合には、ステップＳ１０３に戻り、処理を続行する。

以上のように、本実施形態に係る電気車両用組電池の内部抵抗の推定方法によれば、電気車両用組電池のような充放電が頻繁に行われる組電池においても、内部抵抗の推定値を適切に求めることができる。特に、本実施形態によれば、組電池１０１の負荷状態によらず、内部抵抗の推定値を求めることができるため、比較的頻繁に内部抵抗の推定を行うことができ、これにより内部抵抗の推定値を適切に求めることができるものである。

そして、このような本実施形態によれば、組電池１０１の内部抵抗の推定値を適切に求めることができるほか、このようにして求められた内部抵抗の推定値を用いて、たとえば、組電池１０１の最大充放電電力量を算出することや、基準内部抵抗と比較することにより組電池の劣化を判定することも可能となる。

また、本実施形態では、周波数切替判定周波数変動定数ＦＲＥＱＵＰＤ＃を用いて、電気車両の走行パターンの変化や路面状況の変化等に伴う、組電池の充放電挙動の変化が起こったか否かを判断するプロセスを導入することにより、平均充放電周波数の算出の基礎となるデータを速やかに切り替えることができ、このような変化に対する応答遅れを解消することができ、これにより、内部抵抗の推定値をより適切に求めることができる。

本実施形態に係る電気車両用組電池の内部抵抗の推定方法を電気車両に適用した場合の強電システムの構成図である。 電池を無負荷状態から放電状態とした場合におけるＶ−Ｉ特性を示すグラフである。 図２に示すＶ−Ｉ特性からサンプリングしたデータを直線回帰した図である。 電気車両における充放電電流波形の一例を示す図である。 電気車両における充放電電流波形の一例を示す図である。 電池の充放電状態が回帰直線演算に及ぼす影響を示す図である。 電気車両における充放電電流波形に、交流波形を組み合わせた図である。 組電池の平均充放電周波数を算出するためのフローチャートである。 内部抵抗の推定値を算出するためのフローチャートである。 平均充放電周波数と周波数補正係数との関係を表すグラフである。

符号の説明

１０１…組電池
１０２，１０３…強電ハーネス
１０４…インバータ
１０５…車両駆動用モータ
１０７…セル
１０８…ＳＤＳＷ
１０９…ヒューズ
１１４…電池制御装置
１１６…電圧センサ
１１８…電流センサ
１２０…サーミスタ
１２２…車両制御コントローラ

Claims (5)

1. 電気車両用組電池の内部抵抗を推定する方法であって、
   放電時の放電電流データおよび電池電圧データに基づき、直線回帰演算を行い、回帰直線を得て、該回帰直線の傾きから補正前内部抵抗を算出し、
   前記直線回帰演算を行う直前の所定期間における、前記組電池の充放電電流を交流波に近似させ、交流波に近似させることにより得られる平均充放電周波数に基づいて、前記補正前内部抵抗を補正することにより、前記組電池の内部抵抗の推定値を算出する電気車両用組電池の内部抵抗の推定方法。
2. 前記平均充放電周波数は、
   前記組電池が充電状態から放電状態に切り替わった時より、放電状態から再び充電状態に切り替わる時まで、または、前記組電池が放電状態から充電状態に切り替わった時より、充電状態から再び放電状態に切り替わる時までを、それぞれ１／２周期として算出される、充放電時間に対する充放電電流の充放電周波数を移動平均処理することにより求められる請求項１に記載の電気車両用組電池の内部抵抗の推定方法。
3. 前記移動平均処理は、前記直線回帰演算を行う直前の充放電周波数と、既に測定した充放電周波数から算出した充放電周波数の平均値と、を用いて行う請求項２に記載の電気車両用組電池の内部抵抗の推定方法。
4. 前記移動平均処理を行うに際して、既に測定した充放電周波数の平均値に対する、前記直線回帰演算を行う直前の充放電周波数の変化率が規定値以上の場合には、既に測定した充放電周波数の平均値を用いずに、直前の充放電周波数を用いて、新たに移動平均処理を行う請求項３に記載の電気車両用組電池の内部抵抗の推定方法。
5. 前記補正前内部抵抗に、前記平均充放電周波数から求められる周波数補正係数を乗ずることにより、前記組電池の内部抵抗の推定値を算出する請求項１〜４のいずれかに記載の電気車両用組電池の内部抵抗の推定方法。

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