JP2009236919A - 自動車バッテリーの充電量を推定する方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】バッテリーの充電量に相応する少なくとも1つの成分と、バッテリーの分極に相応する少なくとも1つの成分とを有するモデル電圧を理論的モデルによって求め、バッテリーの動作フェーズと求められた電圧誤差とにしたがって該理論的モデルの適応を行い、バッテリーの充電状態の理論的計算および/またはバッテリーの分極状態に相応する成分の計算の適応を行う。
【選択図】図2
Description
・電流と温度とによって理論的モデルを使用して、モデリングされた電圧であるモデル電圧を求め、
・該モデル電圧は、バッテリーの充電量に相応する少なくとも1つの成分と、バッテリーの分極に相応する少なくとも1つの成分とを有し、
・推定された電圧と測定された電圧とを比較して電圧誤差を求め、
・バッテリーの動作フェーズと求められた電圧誤差とにしたがって該理論的モデルの適応を行い、
・バッテリーの充電状態の理論的計算および/またはバッテリーの分極状態に相応する成分の計算の適応を行い、
・バッテリーの充電状態の推定結果を、適応された前記理論的モデルによって求める。
・損失電流(ガス発生作用)を考慮した場合の実効電流
・コンデンサCcの負荷に依存する電圧Vcの値
・バッテリーの内部抵抗Riに関連する損失電圧
・電流と時間と温度とに関連する分極電圧Vp
上記の電圧の和であるバッテリー端子間の電圧
バッテリーの充電状態はSOCと称される。これは、バッテリーの実際の充電量と最大充電量との間の比に相応する。それゆえ、以下の式が成り立つ:
SOC[%]=Q/Qmax
この充電状態を測定する通常の手法は、バッテリー端子間の電圧が降下するまでバッテリーを完全に放電させて残留充電量Q(単位Ah)を測定した後、該バッテリーを完全に再充電して再び完全に放電させ、最大充電量Qmaxを検出する手法である。したがって充電状態SOCは、測定された充電量Qと充電量Qmaxとの間の比である。
Vcn=Vcn−1+ΔA.h/Qmax[Ah]*Vcmax
この数式では、Vcnは検出すべき電圧Vcの新規の値であり、Vcn−1はVcの求められた古い値である。
SOC=Vc・Vcmax[%]
ここでは通常、Vcmax=1.3Vである。
SOCn=SOCn−1+ΔA.h/Qmax[Ah]*100[%]
したがって電圧Vcは、充電状態SOCに基づいて求められる。
Vp=Vp(CH)+Vp(DCH)
ここでは、
Vp(CH)=VPstat(CH)*Vp dyn(Ch)>0、かつ
Vp(DCH)=VP stat(DCH)+Vp dyn(DCH)<0
Vp(CH)は充電時の分極電圧に相応し、Vp(DCH)は放電中の分極電圧に相応する。
Vout=Ve+Vc+Ri*I+Vp
上記で示唆されたように計算されたこの電圧は、所与の電流に対するバッテリーの応答を表すモデル化された電圧に相応する。すべてのモデリングと同様に、後者は誤差を有し、この誤差は補正しなければならない。この実施例では、モデルの適応を行うことを提案する。
ΔSOC_corr=Kp*SOC_error+Ki*∫SOC_error.dt
ここでは、
SOC_error=SOC_OCV−SOC_est
したがって、
SOCn=SOCn−1+ΔSOC_corr
たとえば、バッテリーの充電フェーズまたは放電フェーズが完了すると直ちに、タイマを使用する。電流の値が所定の閾値を下回るとこのタイマが作動されるように構成することができる。この所定の閾値はもちろん比較的低い値である。したがって充電状態の補正は、たとえば数時間等の比較的長時間にわたってタイマが作動された場合に行われる。ユーザは充電状態SOCの推定結果を、バッテリーの開回路電圧に相応する充電状態である値SOC_OCVに収斂させる。上記の数式で言及されたゲインKpおよびKiは、タイマによって示される時間値に依存する。必要な場合には、Ki=0とすることもできる。
I 電流
Ri 抵抗器
Cc コンデンサ
Vout バッテリー端子間の電圧
2 バッテリー
4 自動適応手段
Vout_est 推定電圧
Vout_mes 電圧Voutの値
ΔSOC_corr,μVpCH,μVpDCH 補正項
Claims (7)
- 自動車のバッテリーの充電量の推定方法であって、
少なくとも1つのセンサが該バッテリーの端子間の電圧と、該バッテリー内を循環する電流と、該バッテリーの温度とを出力し、
・電流変動を所定の時間間隔で測定することにより、積分によって該バッテリーの充電量の変動を求め、
・該電流と該温度とにしたがって理論的モデルを使用して、モデル化された電圧を検出し、
・該モデル化された電圧は、該バッテリーの充電量に相応する少なくとも1つの成分と、該バッテリーの分極状態に相応する少なくとも1つの成分とを含み、
・推定された該電圧と測定された該電圧とを比較して電圧誤差を検出し、
・開回路での動作と、充電時の動作と、放電時の動作とを含む該バッテリーの動作フェーズと、検出された該電圧誤差とにしたがって、該理論的モデルの適応を行い、
充電時および放電時の該バッテリーの動作フェーズは常に、
100%飽和状態の下位動作状態と、
約100%飽和状態の下位動作状態と、
通常の動作の下位動作状態と、
約0%の充電状態の下位動作状態と、
0%の充電状態の下位動作状態
とを含む群から選択された下位動作状態に相応し、
前記異なる下位動作状態ごとに、該バッテリーの充電状態の理論的計算および/または該バッテリーの分極状態に相応する成分の計算および/または適応された該理論的モデルを使用して求められる該バッテリーの充電状態の推定結果の適応を行う
ことを特徴とする、推定方法。 - 前記100%飽和状態の下位動作状態で、前記バッテリーの充電状態と該バッテリーの分極状態に相応する成分とで適応を行い、
前記約100%飽和状態の下位動作状態で、該バッテリーの分極状態に相応する成分の適応を行い、
前記通常の下位動作状態では、該バッテリーの充電状態と該バッテリーの分極状態に相応する成分とで適応を行い、
前記約0%の充電状態の下位動作状態では、該バッテリーの分極状態に相応する成分の適応を行い、
前記0%の充電状態の下位動作状態では該バッテリーの充電状態と該バッテリーの分極状態に相応する成分とで適応を行う、請求項1記載の推定方法。 - 開回路での前記バッテリーの動作状態は、
100%飽和状態の下位動作状態と、
約100%飽和状態の下位動作状態と、
約0%の充電状態の下位動作状態と、
0%の充電状態の下位動作状態と、
安定的な電圧での下位動作状態と、
不安定な電圧での下位動作状態と、
開回路かつ長時間安定性での下位動作状態
とを含む群から選択された下位動作状態に相応する、請求項1記載の推定方法。 - 前記100%飽和状態の下位動作状態と、前記約100%飽和状態の下位動作状態と、前記約0%の充電状態の下位動作状態と、前記0%の充電状態の下位動作状態とで、前記バッテリーの充電状態での適応と該バッテリーの分極状態に相応する成分での適応とを行い、
前記安定的な電圧での下位動作状態では、該バッテリーの充電状態での適応に重点を置いて該充電状態での適応と該バッテリーの分極状態に相応する成分での適応とを行い、
前記不安定な電圧での下位動作状態では、該バッテリーの分極状態に相応する成分での適応に重点を置いて該バッテリーの充電状態での適応と該分極状態に相応する成分での適応とを行い、
前記開回路かつ長時間安定性での下位動作状態では、該バッテリーの充電状態での適応のみを行う、請求項3記載の推定方法。 - 前記バッテリーが開回路で動作し、回路の開放時から経過した時間を測定するためにタイマを使用する、請求項1から4までのいずれか1項記載の推定方法。
- データ媒体上に記憶されたコンピュータプログラムにおいて、
該コンピュータプログラムが情報技術システムによってロードおよび実行される場合に請求項1から5までのいずれか1項記載の推定方法を使用するための命令を含むことを特徴とする、コンピュータプログラム。 - たとえば自動車に車載装備されるように構成されたコンピュータである情報技術システムにおいて、
請求項1から5までのいずれか1項記載の推定方法を使用するのに適した手段を有する情報技術システム。
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