JP2012189373A - Secondary battery condition detection device and secondary battery condition detection method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、二次電池状態検出装置および二次電池状態検出方法に関するものである。 The present invention relates to a secondary battery state detection device and a secondary battery state detection method.
近年、自動車等においては、二次電池に蓄積されている電力によって動作する電気デバイスの数が増加するとともに、例えば、電動ステアリングおよび電動ブレーキ等のように走行の安全に関連するデバイスも二次電池によって駆動されるようになっている。このため、二次電池の充電状態(例えば、SOC:State of Charge)を正確に知る必要が高くなっている。 2. Description of the Related Art In recent years, in automobiles and the like, the number of electric devices that operate with electric power stored in secondary batteries has increased, and devices related to driving safety such as electric steering and electric brakes are also used in secondary batteries. It is to be driven by. For this reason, it is highly necessary to accurately know the state of charge (for example, SOC: State of Charge) of the secondary battery.
このようなSOCを検出するための技術として、例えば、特許文献1がある。
As a technique for detecting such SOC, there is, for example,
ところで、特許文献1に開示された技術では、例えば、二次電池の種類や個体差に起因してSOCを正確に検出することが困難な場合があるという問題点がある。
By the way, in the technique disclosed in
そこで、本発明は二次電池の種類や個体差によらず二次電池の状態を正確に検出することが可能な二次電池状態検出装置および二次電池状態検出方法を提供することを目的としている。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a secondary battery state detection device and a secondary battery state detection method capable of accurately detecting the state of the secondary battery regardless of the type or individual difference of the secondary battery. Yes.
上記課題を解決するために、本発明は、二次電池の状態を検出する二次電池状態検出装置において、前記二次電池の任意の時点における内部抵抗を前記二次電池が基準の充電状態における内部抵抗との比で表した内部抵抗比と、前記二次電池の残容量と満充電容量の比によって求まる相対SOCとの対応関係を示す情報を格納する格納手段と、前記二次電池の内部抵抗を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された内部抵抗に基づいて前記内部抵抗比を求め、前記格納手段に格納されている前記対応関係を示す情報に基づいて前記相対SOCを特定する特定手段と、を有することを特徴とする。
このような構成によれば、二次電池の種類や個体差によらず二次電池の状態を正確に検出することが可能となる。
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a secondary battery state detection device for detecting a state of a secondary battery, wherein the secondary battery has an internal resistance at an arbitrary point in time in a reference charged state. Storage means for storing information indicating a correspondence relationship between an internal resistance ratio expressed by a ratio with an internal resistance and a relative SOC obtained by a ratio between a remaining capacity and a full charge capacity of the secondary battery; The internal resistance ratio is obtained based on detection means for detecting resistance and the internal resistance detected by the detection means, and the relative SOC is specified based on information indicating the correspondence stored in the storage means. And a specifying means.
According to such a configuration, the state of the secondary battery can be accurately detected regardless of the type of the secondary battery or individual differences.
また、他の発明は、上記発明に加えて、前記基準の充電状態における内部抵抗は、前記二次電池が満充電か、または、それに近い状態における内部抵抗であることを特徴とする。
このような構成によれば、相対SOCの変化に対して内部抵抗の変化が少ない満充電またはそれに近い状態を基準とすることで、満充電からずれた状態を基準とした場合であっても誤差の発生を抑えることができる。
In addition to the above invention, another invention is characterized in that the internal resistance in the reference charging state is an internal resistance in a state where the secondary battery is fully charged or close thereto.
According to such a configuration, even when the state deviated from the full charge is used as a reference, the reference is based on a state in which the internal resistance changes little with respect to the change in the relative SOC or a state close thereto. Can be suppressed.
また、他の発明は、上記発明に加えて、前記内部抵抗比は、前記二次電池の任意の時点における内部抵抗および基準の充電状態における内部抵抗を、基準温度における値にそれぞれ補正した値に基づいて算出することを特徴とする。
このような構成によれば、二次電池の温度が変化した場合であっても、二次電池の状態を正確に検出することができる。
In addition to the above-described invention, in another invention, the internal resistance ratio is a value obtained by correcting the internal resistance at an arbitrary time of the secondary battery and the internal resistance in a reference charging state to a value at a reference temperature, respectively. It is calculated based on.
According to such a configuration, even when the temperature of the secondary battery changes, the state of the secondary battery can be accurately detected.
また、他の発明は、上記発明に加えて、前記格納手段は、前記内部抵抗比と、前記相対SOCとを対応付けしたテーブルとして前記対応関係を示す情報を格納していることを特徴とする。
このような構成によれば、テーブルを参照することで、低い計算コストで相対SOCを得ることができる。
According to another invention, in addition to the above invention, the storage means stores information indicating the correspondence as a table in which the internal resistance ratio and the relative SOC are associated with each other. .
According to such a configuration, the relative SOC can be obtained at a low calculation cost by referring to the table.
また、他の発明は、上記発明に加えて、前記格納手段は、前記内部抵抗比と、前記相対SOCとの関係を示す関係式として前記対応関係を示す情報を格納していることを特徴とする。
このような構成によれば、計算式を利用することで、格納部の必要な記憶領域を減らすことができる。
According to another invention, in addition to the above invention, the storage means stores information indicating the correspondence as a relational expression indicating a relationship between the internal resistance ratio and the relative SOC. To do.
According to such a configuration, the necessary storage area of the storage unit can be reduced by using the calculation formula.
また、他の発明は、上記発明に加えて、前記二次電池に流れる積算電流を検出する積算電流検出手段と、前記積算電流検出手段によって検出された積算電流の値と、前記特定手段によって特定された前記相対SOCの値に基づいて前記二次電池の満充電容量を計算し、前記二次電池の劣化状態を判定する判定手段と、を有することを特徴とする。
このような構成によれば、二次電池の劣化状態を正確かつ簡易に判定することができる。
In addition to the above-mentioned invention, another invention is provided by an integrated current detecting means for detecting an integrated current flowing in the secondary battery, an integrated current value detected by the integrated current detecting means, and specified by the specifying means. And determining means for calculating a full charge capacity of the secondary battery based on the relative SOC value and determining a deterioration state of the secondary battery.
According to such a configuration, the deterioration state of the secondary battery can be accurately and easily determined.
また、本発明は、二次電池の状態を検出する二次電池状態検出方法において、前記二次電池の内部抵抗を検出する検出ステップと、前記検出ステップによって検出した内部抵抗を前記二次電池が基準の充電状態における内部抵抗との比で表した内部抵抗比を求めるとともに、前記内部抵抗比と、前記二次電池の残容量とSOHの比によって求まる相対SOCの値との対応関係を示す情報に基づいて前記相対SOCを特定する特定ステップと、を有することを特徴とする。
このような方法によれば、二次電池の種類や個体差によらず二次電池の状態を正確に検出することが可能となる。
According to another aspect of the present invention, there is provided a secondary battery state detection method for detecting a state of a secondary battery, wherein the secondary battery has a detection step of detecting an internal resistance of the secondary battery, and the internal resistance detected by the detection step. Information indicating an internal resistance ratio expressed by a ratio with an internal resistance in a reference charging state, and a correspondence relationship between the internal resistance ratio and a relative SOC value obtained by a ratio of the remaining capacity of the secondary battery and the SOH And a specifying step of specifying the relative SOC based on.
According to such a method, the state of the secondary battery can be accurately detected regardless of the type of the secondary battery or individual differences.
本発明によれば、二次電池の種類や個体差によらず二次電池の状態を正確に検出することが可能な二次電池状態検出装置および二次電池状態検出方法を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a secondary battery state detection device and a secondary battery state detection method capable of accurately detecting the state of the secondary battery regardless of the type or individual difference of the secondary battery. It becomes.
次に、本発明の実施形態について説明する。 Next, an embodiment of the present invention will be described.
(A)実施形態の構成の説明
図1は、本発明の実施形態に係る二次電池状態検出装置を有する車両の電源系統を示す図である。この図において、二次電池状態検出装置1は、制御部10、電圧センサ11、電流センサ12、および、温度センサ13を主要な構成要素としており、二次電池14の状態を検出する。ここで、制御部10は、電圧センサ11、電流センサ12、および、温度センサ13からの出力を参照し、二次電池14の状態を検出する。電圧センサ11は、二次電池14の端子電圧を検出し、制御部10に通知する。電流センサ12は、二次電池14に流れる電流を検出し、制御部10に通知する。温度センサ13は、二次電池14自体または周囲の環境温度を検出し、制御部10に通知する。放電回路15は、例えば、直列接続された半導体スイッチと抵抗素子等によって構成され、制御部10によって半導体スイッチがオン/オフ制御されることにより二次電池14を間欠的に放電させる。
(A) Description of Configuration of Embodiment FIG. 1 is a diagram illustrating a power supply system of a vehicle having a secondary battery state detection device according to an embodiment of the present invention. In this figure, the secondary battery
二次電池14は、例えば、鉛蓄電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、または、リチウムイオン電池等によって構成され、オルタネータ16によって充電され、スタータモータ18を駆動してエンジンを始動するとともに、負荷19に電力を供給する。オルタネータ16は、エンジン17によって駆動され、交流電力を発生して整流回路によって直流電力に変換し、二次電池14を充電する。
The secondary battery 14 is composed of, for example, a lead storage battery, a nickel cadmium battery, a nickel hydrogen battery, or a lithium ion battery, and is charged by the
エンジン17は、例えば、ガソリンエンジンおよびディーゼルエンジン等のレシプロエンジンまたはロータリーエンジン等によって構成され、スタータモータ18によって始動され、トランスミッションを介して駆動輪を駆動し車両に推進力を与えるとともに、オルタネータ16を駆動して電力を発生させる。スタータモータ18は、例えば、直流電動機によって構成され、二次電池14から供給される電力によって回転力を発生し、エンジン17を始動する。負荷19は、例えば、電動ステアリングモータ、デフォッガ、イグニッションコイル、カーオーディオ、および、カーナビゲーション等によって構成され、二次電池14からの電力によって動作する。
The engine 17 is composed of, for example, a reciprocating engine such as a gasoline engine and a diesel engine, a rotary engine, or the like. The engine 17 is started by a
図2は、図1に示す制御部10の詳細な構成例を示す図である。この図に示すように、制御部10は、CPU(Central Processing Unit)10a、ROM(Read Only Memory)10b、RAM(Random Access Memory)10c、表示部10d、I/F(Interface)10eを有している。ここで、CPU10aは、ROM10bに格納されているプログラム10baに基づいて各部を制御する。ROM10bは、半導体メモリ等によって構成され、プログラム10ba等を格納している。RAM10cは、半導体メモリ等によって構成され、プログラムbaを実行する際に生成されるデータや、後述するテーブルまたは数式等のパラメータ10caを格納する。表示部10dは、CPU10aから供給される情報を表示する、例えば、液晶ディスプレイ等によって構成される。I/F10eは、電圧センサ11、電流センサ12、および、温度センサ13から供給される信号をデジタル信号に変換して取り込むとともに、放電回路15に駆動電流を供給してこれを制御する。
FIG. 2 is a diagram illustrating a detailed configuration example of the
(B)実施形態の動作原理の説明
つぎに、図3〜5を参照して、実施形態の動作原理について説明する。本発明者は、二次電池14の内部抵抗を、二次電池14の基準の充電状態における内部抵抗との比として表した内部抵抗比と、相対SOC(State of Charge)との関係が二次電池の種類や個体に拘わらず略一定であることを見いだした。そこで、本実施形態では、内部抵抗比と相対SOCとの関係を利用し、内部抵抗比から相対SOCを求めることを特徴とする。なお、相対SOCとは二次電池14の残容量を満充電容量SOH(State of Health)によって除算して得られる値(=残容量/SOH)である。
(B) Description of Operation Principle of Embodiment Next, the operation principle of the embodiment will be described with reference to FIGS. The present inventor has found that the relationship between the internal resistance ratio of the secondary battery 14 as a ratio of the internal resistance of the secondary battery 14 in the standard charging state of the secondary battery 14 and the relative SOC (State of Charge) is secondary. We found that it was almost constant regardless of the type of battery or individual. Therefore, the present embodiment is characterized in that the relative SOC is obtained from the internal resistance ratio by utilizing the relationship between the internal resistance ratio and the relative SOC. The relative SOC is a value (= remaining capacity / SOH) obtained by dividing the remaining capacity of the secondary battery 14 by the full charge capacity SOH (State of Health).
より詳細には、二次電池14が所定の状態(例えば、満充電の状態または満充電に近い状態)における基準となる内部抵抗(以下、「基準内部抵抗」と称する)Z0と、検出時における内部抵抗Zとの比である内部抵抗比Zr(=Z/Z0)を求める。そして、各Zrにおける相対SOCの値を求め、これらを対応付けたテーブルを作成する。このようにして作成したテーブルは、前述したように二次電池14の種類(例えば、製造メーカや容量)または個体によらず略一定である。そして、相対SOCを求める場合には、測定した内部抵抗と、基準内部抵抗の比である内部抵抗比を求め、この内部抵抗比に対応する相対SOCをテーブルから取得することにより、相対SOCを得ることができる。なお、内部抵抗は二次電池14の温度によって変化することが知られているので、内部抵抗を基準となる温度における値に補正(温度補正)して用いることが望ましい。 More specifically, the reference internal resistance (hereinafter referred to as “reference internal resistance”) Z0 when the secondary battery 14 is in a predetermined state (for example, a fully charged state or a state close to full charge), and at the time of detection An internal resistance ratio Zr (= Z / Z0), which is a ratio with the internal resistance Z, is obtained. And the value of relative SOC in each Zr is calculated | required, and the table which matched these is created. The table created in this way is substantially constant regardless of the type (for example, manufacturer or capacity) or individual of the secondary battery 14 as described above. When obtaining the relative SOC, the internal resistance ratio that is the ratio of the measured internal resistance to the reference internal resistance is obtained, and the relative SOC corresponding to the internal resistance ratio is obtained from the table, thereby obtaining the relative SOC. be able to. Since the internal resistance is known to change depending on the temperature of the secondary battery 14, it is desirable that the internal resistance is corrected to a value at a reference temperature (temperature correction).
図3は、相対SOCと内部抵抗比との関係を示す図である。この図3では、菱形の各点が実測値であり、実線は実測値を式(1)に示す三次式によって近似した結果を示している。なお、式(1)ではxが相対SOCを示し、yが内部抵抗比を示し、a,b,c,dは定数である。図3の例では、内部抵抗比と相対SOCとの関係は、相対SOCが100%に近づくにつれて内部抵抗比が1に漸近し、100%から離れるにつれて内部抵抗比が1よりも大きくなる曲線である。なお、内部抵抗比は、温度補正を行った内部抵抗に基づいて求める。 FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the relative SOC and the internal resistance ratio. In FIG. 3, each point of the rhombus is an actual measurement value, and a solid line indicates a result obtained by approximating the actual measurement value by a cubic equation shown in Expression (1). In Equation (1), x represents relative SOC, y represents internal resistance ratio, and a, b, c, and d are constants. In the example of FIG. 3, the relationship between the internal resistance ratio and the relative SOC is a curve in which the internal resistance ratio gradually approaches 1 as the relative SOC approaches 100%, and the internal resistance ratio becomes larger than 1 as the distance from 100% increases. is there. The internal resistance ratio is obtained based on the internal resistance subjected to temperature correction.
y=a・x3+b・x2+c・x+d ・・・(1) y = a · x 3 + b · x 2 + c · x + d (1)
前述したテーブルは、式(1)に基づいて作成することができる。 The table described above can be created based on Expression (1).
図4は、同じ種類の異なる個体の二次電池を、加速試験によってSOHを劣化させた場合の相対SOCと内部抵抗比との関係を示す図である。ここで、4桁の数は二次電池の個体を特定する番号である。この例では、0004および0005以外は加速試験によってSOHを意図的に劣化させてある。図5は各二次電池の番号と、SOHとの関係を示している。図4に示すように、SOHが異なる個体であっても同一の曲線上に実測値が分布していることが分かる。すなわち、個体によらず相対SOCと内部抵抗比との関係は略一定であることが理解できる。なお、このような関係は、二次電池14の種類に拘わらず成立することが、発明者の実測から明らかになっているので、二次電池14の種類が異なっている場合でも二次電池14の相対SOCを求めることができる。なお、以上では、テーブルに基づいて相対SOCを求めるようにしたが、式(1)を記憶しておき、この式(1)に解の公式を適用して、相対SOCを求めるようにしてもよい。 FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the relative SOC and the internal resistance ratio when the SOH is deteriorated by the acceleration test on the secondary batteries of different individuals of the same type. Here, the 4-digit number is a number that identifies the individual secondary battery. In this example, SOH is intentionally deteriorated by accelerated tests except for 0004 and 0005. FIG. 5 shows the relationship between the number of each secondary battery and SOH. As shown in FIG. 4, it can be seen that the measured values are distributed on the same curve even if the individuals have different SOH. That is, it can be understood that the relationship between the relative SOC and the internal resistance ratio is substantially constant regardless of the individual. In addition, since it is clear from the inventor's actual measurement that such a relationship is established regardless of the type of the secondary battery 14, the secondary battery 14 is different even when the type of the secondary battery 14 is different. Relative SOC can be obtained. In the above description, the relative SOC is obtained based on the table. However, the formula (1) is stored, and the formula of the solution is applied to the formula (1) to obtain the relative SOC. Good.
(C)実施形態の詳細な動作の説明
つぎに、図6および図7を参照して、本発明の実施形態の詳細な動作について説明する。図6は相対SOCを検出する処理の流れを説明するためのフローチャートである。この処理が開始されると以下のステップが実行される。なお、以下の説明では、図3に示す曲線に対応する情報を格納したテーブルがRAM10cのパラメータ10caとして予め格納されているものとし、このテーブルに基づいて以下の処理を実行するものとする。なお、テーブルに格納するデータとしては、例えば、達成しようとする相対SOCの分解能が、例えば、2%である場合には、図3に示す相対SOCを2%刻みでサンプリングし、それぞれのサンプリング点における内部抵抗比を取得してテーブルに格納する。具体的には、例えば、相対SOCが10%から100%の範囲を2%刻み(10%,12%,14%,・・・,100%)で内部抵抗比をサンプリングし、テーブルに格納する。なお、相対SOCの刻みが一定である場合には、該当する内部抵抗比の値が格納されているアドレス値から相対SOCを求めることができる。もちろん、曲線の傾きに応じてサンプリングの刻みを調整することも可能である。具体的には、傾きが小さい場合にはサンプリングの刻みを大きくし、傾きが大きい場合にはサンプリングの刻みを小さくすることで誤差を抑制しつつ、テーブルのデータ量を減らすことができる。
(C) Description of Detailed Operation of Embodiment Next, detailed operation of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 and 7. FIG. 6 is a flowchart for explaining the flow of processing for detecting the relative SOC. When this process is started, the following steps are executed. In the following description, it is assumed that a table storing information corresponding to the curve shown in FIG. 3 is stored in advance as the parameter 10ca of the RAM 10c, and the following processing is executed based on this table. As the data stored in the table, for example, when the relative SOC resolution to be achieved is 2%, for example, the relative SOC shown in FIG. The internal resistance ratio at is acquired and stored in a table. Specifically, for example, the internal resistance ratio is sampled in 2% increments (10%, 12%, 14%,..., 100%) when the relative SOC is in the range of 10% to 100% and stored in the table. . When the relative SOC is constant, the relative SOC can be obtained from the address value in which the corresponding internal resistance ratio value is stored. Of course, the sampling interval can be adjusted according to the slope of the curve. Specifically, the amount of data in the table can be reduced while suppressing errors by increasing the sampling interval when the inclination is small, and decreasing the sampling interval when the inclination is large.
ステップS10では、制御部10のCPU10aは、二次電池14の静的内部抵抗Zを測定する。具体的には、CPU10aは、二次電池14が電気的平衡状態(充放電が殆どなされない状態)において、放電回路15により所定の周期で二次電池14を繰り返し放電させ、電圧と電流から二次電池14の静的内部抵抗(二次電池14が平衡状態における内部抵抗)Zを測定する。なお、このとき、CPU10aは、温度センサ13からの出力を参照し、二次電池14の温度に基づいて静的内部抵抗Zの温度補正を行う。すなわち、内部抵抗は温度によって変化する(温度が上昇すると内部抵抗値が減少する)ので、温度と内部抵抗値との関係を示すテーブルをRAM10cに格納しておき、温度センサ13からの出力を参照してこのテーブルに基づいて基準温度における内部抵抗に温度補正を行う。あるいは、温度と内部抵抗の関係を示す温度特性曲線を、例えば、多項式によって近似し、この多項式に基づいて温度補正を行う。
In step S <b> 10, the CPU 10 a of the
ステップS11では、CPU10aは、例えば、RAM10cにパラメータ10caとして格納されている基準内部抵抗Z0を取得する。なお、基準内部抵抗Z0としては、例えば、二次電池14が満充電か満充電に近い状態である場合に測定された静的内部抵抗に対して前述した温度補正を行って得られた値を基準内部抵抗として使用することができる。より詳細には、例えば、二次電池14の開放電圧OCV(Open Circuit Voltage)が所定の閾値(例えば、12.7V)よりも高い場合に測定された静的内部抵抗を基準内部抵抗Z0としてRAM10cに格納しておくことができる。なお、満充電または満充電に近い状態を基準として用いる理由としては、図3の曲線からも明白であるように、満充電に近い状態では曲線の傾きが小さいので満充電状態から多少ずれた状態を基準とした場合であっても誤差を少なくすることができるからである。 In step S11, for example, the CPU 10a acquires the reference internal resistance Z0 stored as the parameter 10ca in the RAM 10c. As the reference internal resistance Z0, for example, the value obtained by performing the above-described temperature correction on the static internal resistance measured when the secondary battery 14 is in a fully charged state or almost full charged state is used. It can be used as a reference internal resistance. More specifically, for example, the static internal resistance measured when the open circuit voltage OCV (Open Circuit Voltage) of the secondary battery 14 is higher than a predetermined threshold (for example, 12.7 V) is used as the reference internal resistance Z0. Can be stored. The reason why the full charge or a state close to full charge is used as a reference is that the slope of the curve is small in the state close to full charge, as is apparent from the curve in FIG. This is because the error can be reduced even when the reference is used.
ステップS12では、CPU10aは、ステップS10で取得した基準内部抵抗Z0と、ステップS11で取得した静的内部抵抗Zの比を計算し、内部抵抗比Zr(=Z/Z0)を得る。 In step S12, the CPU 10a calculates a ratio between the reference internal resistance Z0 acquired in step S10 and the static internal resistance Z acquired in step S11, and obtains an internal resistance ratio Zr (= Z / Z0).
ステップS13では、CPU10aは、ステップS12で算出した内部抵抗比Zrに対応する相対SOCを、RAM10cにパラメータ10caとして格納されているテーブルに基づいて求める。具体的には、内部抵抗比が1.1の場合には、図3に示すように、相対SOCとして70弱の値が得られる。なお、内部抵抗比に該当する値がテーブルに格納されていない場合には、内部抵抗比により近い値を選択するか、あるいは、内部抵抗値に近い値の平均値を求めるようにしてもよい。 In step S13, the CPU 10a obtains the relative SOC corresponding to the internal resistance ratio Zr calculated in step S12 based on a table stored as a parameter 10ca in the RAM 10c. Specifically, when the internal resistance ratio is 1.1, as shown in FIG. 3, a value of less than 70 is obtained as the relative SOC. When a value corresponding to the internal resistance ratio is not stored in the table, a value closer to the internal resistance ratio may be selected, or an average value close to the internal resistance value may be obtained.
ステップS14では、CPU10aは、ステップS13で得られた相対SOCを、例えば、図示せぬECU(Engine Control Unit)に通知する。この結果、ECUでは、例えば、相対SOCの値が所定の閾値よりも小さい場合には、オルタネータ16に内蔵されているレギュレータ(不図示)を制御して出力電圧を高くすることにより充電を促進する。また、相対SOCの値が所定の閾値よりも大きい場合には、例えば、レギュレータを制御して出力電圧を低くすることによりエンジン17にかかる負荷を軽減することで燃費を向上させることができる。あるいは、相対SOCの値が所定の閾値よりも小さい場合には、信号待ち等の場合にエンジン17を停止させることによりアイドリングによる燃料消費を抑制するいわゆるアイドリングストップ制御を実行しないことで、電力不足でエンジン17の再始動ができなくなることを防止できる。
In step S14, the CPU 10a notifies the relative SOC obtained in step S13 to, for example, an ECU (Engine Control Unit) (not shown). As a result, in the ECU, for example, when the value of the relative SOC is smaller than a predetermined threshold, charging is promoted by controlling a regulator (not shown) built in the
つぎに、図7を参照して、二次電池14の劣化を判定する際に実行されるフローチャートについて説明する。図7に示すフローチャートが実行されると、以下のステップが実行される。 Next, with reference to FIG. 7, a flowchart executed when determining the deterioration of the secondary battery 14 will be described. When the flowchart shown in FIG. 7 is executed, the following steps are executed.
ステップS30では、CPU10aは、放電回路15を制御してパルス状の放電を行わせるとともに、そのときの電流および電圧を検出し、静的内部抵抗Z1を測定する。なお、このようにして測定した静的内部抵抗Z1に対しても、前述の場合と同様に温度補正を行う。 In step S30, the CPU 10a controls the discharge circuit 15 to cause pulsed discharge, detects the current and voltage at that time, and measures the static internal resistance Z1. Note that the temperature correction is performed on the static internal resistance Z1 measured in this way as in the case described above.
ステップS31では、CPU10aは、ステップS30で測定した静的内部抵抗Z1に基づいてテーブルから対応する相対SOC1を取得する。より詳細には、CPU10aは、ステップS30で測定した静的内部抵抗Z1と、基準内部抵抗Z0との比から内部抵抗比Zrを求め、内部抵抗比Zrに対応する相対SOC1をテーブルから求める。 In step S31, the CPU 10a acquires the corresponding relative SOC1 from the table based on the static internal resistance Z1 measured in step S30. More specifically, the CPU 10a obtains the internal resistance ratio Zr from the ratio between the static internal resistance Z1 measured in step S30 and the reference internal resistance Z0, and obtains the relative SOC1 corresponding to the internal resistance ratio Zr from the table.
ステップS32では、CPU10aは、過去に求めた静的内部抵抗Z2をRAM10cから取得する。ここで、過去に求めた静的内部抵抗Z2としては、例えば、図7に示すフローチャートが前回実行された際に取得した静的内部抵抗Z1を使用してもよいし、あるいは、前々回以前に実行された際に取得した静的内部抵抗Z1を使用してもよい。なお、Z1およびZ2の差が大きい程、より高い精度でSOHを判定することができるので、例えば、Z2の候補を複数格納しておき、Z1との差が大きいものを選択するようにしてもよい。もちろん、静的内部抵抗Z2に対しても温度補正が行われているものとする。 In step S32, the CPU 10a acquires the static internal resistance Z2 obtained in the past from the RAM 10c. Here, as the static internal resistance Z2 obtained in the past, for example, the static internal resistance Z1 acquired when the flowchart shown in FIG. You may use static internal resistance Z1 acquired when it was done. Note that the greater the difference between Z1 and Z2, the more accurate the SOH can be determined. For example, a plurality of candidates for Z2 are stored and the one having a large difference from Z1 is selected. Good. Of course, it is assumed that temperature correction is performed for the static internal resistance Z2.
ステップS33では、CPU10aは、ステップS32で取得した静的内部抵抗Z2に基づいてテーブルから対応する相対SOC2を取得する。より詳細には、CPU10aは、ステップS32で取得した静的内部抵抗Z2と、基準内部抵抗Z0との比から内部抵抗比Zrを求め、内部抵抗比Zrに対応する相対SOC2をテーブルから求める。なお、テーブルから求めるのではなく、例えば、過去に相対SOC2を求めた際に、静的内部抵抗Z2と相対SOC2とを対応付けしてRAM10cに格納しておき、RAM10cから取得するようにしてもよい。 In step S33, the CPU 10a acquires the corresponding relative SOC2 from the table based on the static internal resistance Z2 acquired in step S32. More specifically, the CPU 10a obtains the internal resistance ratio Zr from the ratio between the static internal resistance Z2 acquired in step S32 and the reference internal resistance Z0, and obtains the relative SOC2 corresponding to the internal resistance ratio Zr from the table. Instead of obtaining from the table, for example, when the relative SOC2 is obtained in the past, the static internal resistance Z2 and the relative SOC2 are associated with each other and stored in the RAM 10c and obtained from the RAM 10c. Good.
ステップS34では、CPU10aは、静的内部抵抗Z2を測定したタイミングから、静的内部抵抗Z1を測定するタイミングまでの間に二次電池14に流れた電流の電流積算値ΔIを取得する。ここで、電流積算値とは、二次電池14に流れる充放電電流値を積算することで得られる値であり、二次電池14の充放電電流の時間積分値を示す。 In step S34, the CPU 10a acquires the current integrated value ΔI of the current that flows through the secondary battery 14 from the timing when the static internal resistance Z2 is measured to the timing when the static internal resistance Z1 is measured. Here, the current integrated value is a value obtained by integrating the charge / discharge current values flowing through the secondary battery 14 and indicates a time integral value of the charge / discharge current of the secondary battery 14.
ステップS35では、CPU10aは、ステップS33で読み出した相対SOC2とステップS31で取得した相対SOC1の差ΔSOC(=SOC2−SOC1)を求める。 In step S35, the CPU 10a obtains a difference ΔSOC (= SOC2-SOC1) between the relative SOC2 read in step S33 and the relative SOC1 acquired in step S31.
ステップS36では、CPU10aは、ステップS34で取得した電流積算値ΔIとステップS35で取得したΔSOCの比(=ΔI/ΔSOC)からSOHを求める。 In step S36, the CPU 10a obtains SOH from the ratio (= ΔI / ΔSOC) between the current integrated value ΔI acquired in step S34 and ΔSOC acquired in step S35.
ステップS37では、CPU10aは、ステップS36で求めたSOHが閾値Thよりも小さいか否かを判定し、小さい場合(ステップS37:Yes)にはステップS38に進み、それ以外の場合(ステップS37:No)には処理を終了する。一例として、例えば、SOHの値が、二次電池14の新品時の半分以下になった場合にはステップS37においてYesと判定されてステップS38に進むようにすることができる。もちろん、これ以外の判定基準であってもよい。 In step S37, the CPU 10a determines whether or not the SOH obtained in step S36 is smaller than the threshold value Th. If small (step S37: Yes), the process proceeds to step S38, and otherwise (step S37: No). ) Ends the process. As an example, for example, when the value of the SOH is less than half that of the new secondary battery 14, it can be determined as Yes in step S37 and proceed to step S38. Of course, other criteria may be used.
ステップS38では、CPU10aは、二次電池14が劣化していると判定し、例えば、表示部10dに二次電池14が劣化しているので交換の必要があることを示すメッセージを表示することができる。あるいは、図示しないECUに通知し、ECUが主体となって同様のメッセージを表示するようにすることもできる。 In step S38, the CPU 10a determines that the secondary battery 14 has deteriorated, for example, may display a message on the display unit 10d indicating that the secondary battery 14 has deteriorated and needs to be replaced. it can. Alternatively, it is possible to notify an ECU (not shown) and display a similar message mainly by the ECU.
以上に説明したように、本実施形態によれば、内部抵抗比と相対SOCの関係に基づいて相対SOCを求めるようにした。前述したように、内部抵抗比と相対SOCの関係を示す図3の曲線は、二次電池14の種類または個体によらず略一定であることから、二次電池の種類または個体によらず相対SOCを正確に求めることができる。 As described above, according to the present embodiment, the relative SOC is obtained based on the relationship between the internal resistance ratio and the relative SOC. As described above, the curve of FIG. 3 showing the relationship between the internal resistance ratio and the relative SOC is substantially constant regardless of the type or individual of the secondary battery 14, and therefore is relative regardless of the type or individual of the secondary battery. The SOC can be accurately obtained.
また、相対SOCと電流積算値に基づいてSOHを求めるようにしたので、SOHを正確かつ簡易に求めることができる。また、二次電池14を満充電にすることなく、放電可能容量または満充電容量を知ることができるので、例えば、車両に搭載される場合のように、充放電が常に実行されているような使用環境でも、放電可能容量または満充電容量を知ることができる。 Further, since the SOH is obtained based on the relative SOC and the integrated current value, the SOH can be obtained accurately and easily. Further, since the rechargeable capacity or the full charge capacity can be known without fully charging the secondary battery 14, for example, charging and discharging are always performed as in the case of being mounted on a vehicle. Even in the usage environment, the dischargeable capacity or the fully charged capacity can be known.
また、満充電またはそれに近い状態の内部抵抗を基準内部抵抗として用いるようにしたので、図3に示すように曲線の傾きが小さい領域を使用するため、満充電から多少ずれた状態を基準として用いたとしても誤差の発生を抑えることができる。 In addition, since the internal resistance at or near the full charge is used as the reference internal resistance, an area where the slope of the curve is small as shown in FIG. 3 is used, so a state slightly deviated from the full charge is used as a reference. Even if it exists, generation | occurrence | production of an error can be suppressed.
(D)変形実施形態の説明
以上の実施形態は一例であって、本発明が上述したような場合のみに限定されるものでないことはいうまでもない。例えば、以上の実施形態では、図3に示す曲線のデータをテーブルとして保持し、このテーブルに基づいて相対SOCを求めるようにしたが、例えば、図3に示す曲線を示す数式(例えば、前述した式(1))をRAM10cに格納しておき、当該数式に、例えば、解の公式を適用して相対SOCを算出するようにしてもよい。
(D) Description of Modified Embodiment The above embodiment is an example, and it is needless to say that the present invention is not limited to the case described above. For example, in the above embodiment, the data of the curve shown in FIG. 3 is held as a table, and the relative SOC is obtained based on this table. For example, the mathematical expression (for example, the above-described equation) indicating the curve shown in FIG. Equation (1)) may be stored in the RAM 10c, and the relative SOC may be calculated by applying, for example, a solution formula to the equation.
また、以上の実施形態では、図3に示す曲線を式(1)に示す三次方程式によって近似するようにしたが、もちろん、これ以外の数式によって近似することも可能である。例えば、二次方程式によって近似したり、四次方程式以上の方程式によって近似したりしてもよい。あるいは、指数関数等によって近似することも可能である。 Further, in the above embodiment, the curve shown in FIG. 3 is approximated by the cubic equation shown in Expression (1), but of course, it can be approximated by other mathematical expressions. For example, it may be approximated by a quadratic equation or may be approximated by an equation higher than a quaternary equation. Alternatively, it can be approximated by an exponential function or the like.
また、以上の実施形態では、図3に示す曲線に対応するテーブルの値または数式は固定としたが、例えば、二次電池状態検出装置1の製品出荷時には、固定のテーブルまたは数式を記憶させておき、学習処理によって、テーブルの値または数式を調整するようにしてもよい。一例として、スタータモータ18によってエンジン17を始動する際(クランキングの際)に、二次電池14の動的内部抵抗であるクランキング抵抗を測定し、このクランキング抵抗からSOHを求めるとともに、電流積算値から残容量を求めSOHと残容量の比(=残容量/SOH)から相対SOCを求める。そして、このようにして求めた相対SOCと実測した内部抵抗比に基づいて、テーブルの値を修正することができる。また、数式を用いる場合には、以下のようにすることもできる。
In the above embodiment, the table value or mathematical expression corresponding to the curve shown in FIG. 3 is fixed. For example, when the secondary battery
すなわち、求めようとする式を以下のように定義する。ここで、gkは既知の関数であり、akは定数であるとする。 That is, an expression to be obtained is defined as follows. Here, g k is a known function, and a k is a constant.
このとき、測定値としての以下の組が存在するとする。
(x,y)=(x1,y1),(x2,y2),・・・,(x2,y2) ・・・(3)
At this time, it is assumed that the following sets exist as measurement values.
(X, y) = (x 1 , y 1 ), (x 2 , y 2 ),..., (X 2 , y 2 ) (3)
この場合、以下のJを最小にするakを求めることで、適切なf(x)を求めることができる。 In this case, an appropriate f (x) can be obtained by obtaining ak that minimizes the following J.
また、図2に示す制御部10では表示部10dを設けるようにしたが、表示部10dを設けない構成とし、制御部10によって求めた相対SOCをECUに通知し、ECUによって制御される表示部に対して情報を表示するようにしてもよい。
Further, the display unit 10d is provided in the
また、静的内部抵抗を測定する際において、分極の影響または充放電電流の影響を排除する処理を行うようにしてもよい。具体的には、二次電池14に発生する分極の影響により、内部抵抗の測定精度が低下することを防止するために、例えば、充電分極の影響を受けている場合には放電電流パルスを二次電池14に印加し、放電分極の影響を受けている場合には充電電流パルスを二次電池14に印加した後に内部抵抗を測定することでこれらの分極の影響を低減することができる。また、充放電電流の影響を排除する方法としては、電流の測定値から直流電流成分を算出し、直流電流と内部抵抗の関係を示す式に基づいて基準の直流電流値における内部抵抗を推定することができる。 Further, when measuring the static internal resistance, a process of eliminating the influence of polarization or the influence of charge / discharge current may be performed. Specifically, in order to prevent the measurement accuracy of the internal resistance from being lowered due to the influence of the polarization generated in the secondary battery 14, for example, when the influence of the charge polarization is exerted, the discharge current pulse is applied twice. When applied to the secondary battery 14 and affected by the discharge polarization, the influence of these polarizations can be reduced by measuring the internal resistance after applying the charging current pulse to the secondary battery 14. As a method for eliminating the influence of the charge / discharge current, a direct current component is calculated from the measured current value, and the internal resistance at the reference direct current value is estimated based on an expression showing the relationship between the direct current and the internal resistance. be able to.
また、以上の実施形態では、相対SOCまたはSOHのみを求めるようにしたが、例えば、求めた相対SOCまたはSOHに基づいて、例えば、エンジン17のアイドリングを停止する、いわゆる、アイドリングストップの実行を制御するようにしてもよい。具体的には、SOCが所定の閾値よりも高いと判定された場合には、アイドリングストップを実行し、所定の閾値よりも低いと判定された場合には、アイドリングストップを実行しないようにしてもよい。また、相対SOCが前述した閾値に近づいている場合には、例えば、負荷19の動作を停止させ、二次電池14のさらなる消耗を防ぐようにしてもよい。
In the above embodiment, only the relative SOC or SOH is obtained. For example, based on the obtained relative SOC or SOH, for example, the idling stop execution for stopping the idling of the engine 17 is controlled. You may make it do. Specifically, when it is determined that the SOC is higher than a predetermined threshold, idling stop is executed, and when it is determined that the SOC is lower than the predetermined threshold, idling stop is not executed. Good. Further, when the relative SOC is approaching the above-described threshold value, for example, the operation of the
1 二次電池状態検出装置
10 制御部
10a CPU(特性手段、積算電流検出手段、判定手段)
10b ROM
10c RAM(格納手段)
10d 表示部
10e I/F
11 電圧センサ(検出手段)
12 電流センサ(検出手段)
13 温度センサ
14 二次電池
15 放電回路
16 オルタネータ
17 エンジン
18 スタータモータ
19 負荷
DESCRIPTION OF
10b ROM
10c RAM (storage means)
10d Display unit 10e I / F
11 Voltage sensor (detection means)
12 Current sensor (detection means)
13 Temperature Sensor 14 Secondary Battery 15
Claims (7)
前記二次電池の任意の時点における内部抵抗を前記二次電池が基準の充電状態における内部抵抗との比で表した内部抵抗比と、前記二次電池の残容量と満充電容量の比によって求まる相対SOCとの対応関係を示す情報を格納する格納手段と、
前記二次電池の内部抵抗を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された内部抵抗に基づいて前記内部抵抗比を求め、前記格納手段に格納されている前記対応関係を示す情報に基づいて前記相対SOCを特定する特定手段と、
を有することを特徴とする二次電池状態検出装置。 In the secondary battery state detection device for detecting the state of the secondary battery,
The internal resistance ratio of the secondary battery at an arbitrary point in time is obtained by an internal resistance ratio expressed by a ratio of the secondary battery to the internal resistance in a reference charging state, and a ratio of the remaining capacity and the full charge capacity of the secondary battery. Storage means for storing information indicating a correspondence relationship with the relative SOC;
Detecting means for detecting an internal resistance of the secondary battery;
Determining means for determining the internal resistance ratio based on the internal resistance detected by the detecting means, and specifying the relative SOC based on information indicating the correspondence stored in the storage means;
A secondary battery state detection device comprising:
前記積算電流検出手段によって検出された積算電流の値と、前記特定手段によって特定された前記相対SOCの値に基づいて前記二次電池の満充電容量を計算し、前記二次電池の劣化状態を判定する判定手段と、
を有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の二次電池状態検出装置。 Integrated current detection means for detecting an integrated current flowing in the secondary battery;
The full charge capacity of the secondary battery is calculated based on the value of the integrated current detected by the integrated current detecting means and the value of the relative SOC specified by the specifying means, and the deterioration state of the secondary battery is determined. Determination means for determining;
The secondary battery state detection device according to claim 1, wherein the secondary battery state detection device includes:
前記二次電池の内部抵抗を検出する検出ステップと、
前記検出ステップによって検出した内部抵抗を前記二次電池が基準の充電状態における内部抵抗との比で表した内部抵抗比を求めるとともに、前記内部抵抗比と、前記二次電池の残容量とSOHの比によって求まる相対SOCの値との対応関係を示す情報に基づいて前記相対SOCを特定する特定ステップと、
を有することを特徴とする二次電池状態検出方法。 In the secondary battery state detection method for detecting the state of the secondary battery,
A detection step of detecting an internal resistance of the secondary battery;
The internal resistance detected by the detecting step is obtained as an internal resistance ratio expressed by a ratio of the secondary battery to an internal resistance in a reference charging state, and the internal resistance ratio, the remaining capacity of the secondary battery, and SOH A specific step of identifying the relative SOC based on information indicating a correspondence relationship with the value of the relative SOC determined by the ratio;
A secondary battery state detection method comprising:
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