JP2014157048A - 充電率推定装置および充電率推定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】充電モードから放電モードへ移行を開始すると、測定した電流を用いて、電流積算を開始し、移行開始時の第1の充電率と電流積算値を用いて第2の充電率を求め、移行開始後の決められた期間に求めた電流積算値によって決まる目標充電率になるまで、第2の充電率を移行時の充電率と推定し、または、放電モードから充電モードへ移行を開始すると、測定した電流を用いて、電流積算を開始し、移行開始時の第3の充電率と電流積算値を用いて第6の充電率を求め、移行開始後の決められた期間に求めた電流積算値に関連付けられた目標充電率になるまで、第6の充電率を移行時の充電率と推定する、移行時推定部を備える充電率推定装置である。
【選択図】図1
Description
電圧計測部は電池の電圧を測定する。電流計測部は電池から充放電される電流を測定する。
電圧計測部は電池の電圧を測定する。電流計測部は電池から充放電される電流を測定する。
実施形態1について説明をする。
図1は、充放電装置の一実施例を示す図である。図1の充放電装置1は充電率推定装置を有し、電池2、電流計測部3、電圧計測部4、制御部5、記憶部6、充電器7、スイッチSW1、SW2などから構成される。図1の負荷8は、充放電装置1から電力を受電して動作する装置である。動作する装置は、例えば、車両に搭載されるモータなどが考えられる。
電池2は分極がある電池が考えられる。本例では、便宜上電池2の分極が大きくかつ分極解消に長時間を要し、充放電のヒステリシスが大きい二次電池について説明をする。例えば、負極にSiO負極を利用したリチウムイオン二次電池などが考えられる。ただし、SiOを負極に用いたリチウムイオン二次電池に限定されるものではない。例えば、負極にカーボン負極を利用した従来の二次電池でも温度が低い場合には分極があるので、従来の二次電池でも温度が低い場合に本発明の適用が考えられる。
電流計測部3は電池2から充放電される電流を計測する。例えば、電流計などが考えられる。また、電流計測部3が計測したデータは制御部5に出力される。
制御部5(コンピュータなど)は、CPU(Central Processing Unit)、マルチコアCPU、プログラマブルなデバイス(FPGA(Field Programmable Gate Array)、PLD(Programmable Logic Device)など)を用いることが考えられる。
スイッチSW1、SW2は、制御部5からの指示により充電と放電とを切り替えるスイッチで、リレーなどを用いることが考えられる。本例では、2つのスイッチSW1、SW2を用いて充電と放電の切り替えをしているが図1の回路に限定されるものではない。
制御部5は、充電時推定部9、移行時推定部10、放電時推定部11を有し、充電時と放電時のそれぞれにおいて計測される閉路電圧を用いて充電率を推定する。
充電時推定部9は、測定した閉回路電圧を用いて、充電器7が定電流充電をするときの電池2の閉回路電圧と第1の充電率とが関連付けられた後述する充電モード情報を参照し、第1の充電率を求め、第1の充電率を充電時の充電率として用いる。
放電時推定部11は、測定した閉回路電圧を用いて、後述する放電モード情報を参照し、第3の充電率を求め、第3の充電率を放電時の充電率として用いる。
図2のSOC−CCV特性を示すグラフ301の曲線302は、充電器7が定電流充電をするときの電池2の閉回路電圧と充電率との関係を示している。充電モードにおける閉回路電圧と充電率との関係は、例えば、実験やシミュレーションにより求める。
図2に示す曲線304は、充電モードから放電モードへ移行する際に、移行開始時の第1の充電率SOC1と電流積算値を用いて、移行時推定部10により推定された充電率(第2の充電率)を示している。移行時推定部10は、決められた期間に求められた電流積算値に関連付けられた目標充電率SOC2(SOC1(第1の充電率)−△SOC1(第4の充電率))になるまで、第2の充電率を移行期間の充電率とする。充電モードから放電モードへ移行する場合、目標充電率SOC2はSOC1から△SOC1を減算して求める。
△SOC1は目標充電率SOC2を決めるための充電率(第4の充電率)である。例えば、記憶部6に記憶されている放電時の電流負荷を示す情報と△SOCを示す情報とが関連付けられた放電モード移行情報を参照し、△SOC1を求める。
図2に示す曲線305は、放電モードから充電モードへ移行する際に、移行開始時の第1の充電率SOC3と電流積算値を用いて、移行時推定部10により推定された充電率(第6の充電率)を示している。移行時推定部10は、決められた期間に求められた電流積算値に関連付けられた目標充電率SOC4(SOC3(第3の充電率)+△SOC2(第5の充電率))になるまで、第6の充電率を移行期間の充電率とする。放電モードから充電モードへ移行する場合、目標充電率SOC4はSOC3に△SOC2を加算して求める。
△SOC2は目標充電率SOC4を決めるための充電率(第5の充電率)である。例えば、記憶部6に記憶されている充電時の電流負荷を示す情報と△SOCを示す情報とが関連付けられた放電モード移行情報を参照し、△SOC2を求める。
制御部の動作について説明する。
ステップS603では、制御部5が切り替え時の第1の充電率と電流積算値を用いて第2の充電率を求める。
ステップS605では、制御部5が第2の充電率が目標充電率以下であるか否かを判定し、第2の充電率が目標充電率以下である場合(Yes)にはステップS606に移行し、第2の充電率が目標充電率より大きい場合(No)にはステップS603に移行する。
ステップS606では、制御部5が放電モード情報を参照した充電率推定処理に移行する。また、電流積算処理を停止する。
ステップS703では、制御部5が切り替え時の第3の充電率と電流積算値を用いて第6の充電率を求める。
ステップS705では、制御部5が第6の充電率が目標充電率以上であるか否かを判定し、第6の充電率が目標充電率以上である場合(Yes)にはステップS706に移行し、第6の充電率が目標充電率より小さい場合(No)にはステップS703に移行する。なお、ステップS705でNoの場合、ステップS703に移行せず、ステップS705を繰り返してもよい。
実施形態1によれば、電池の充電率に分極の影響がある場合でも、充電率を精度よく推定することができるという効果を奏する。
充電モードから放電モードに移行する際について説明する。
実施形態2の移行時推定部10は、充電モードから放電モードに移行する際、移行開始時から決められた期間ごとに放電レートを求める。例えば、決められた期間が10秒である場合には、10秒ごとに放電レートを求める。すなわち、移行開始時から10秒後の放電レート、移行開始10秒後から20秒後の放電レート、移行開始20秒後から30秒後の放電レート・・・・を求める。
実施形態2の移行時推定部10は、放電モードから充電モードに移行する際に、移行開始時から決められた期間ごとに充電レートを求める。例えば、決められた期間が10秒である場合には、10秒ごとに充電レートを求める。すなわち、移行開始時から10秒後の充電レート、移行開始10秒後から20秒後の充電レート、移行開始20秒後から30秒後の充電レート・・・・を求める。
また、充電モードから放電モードに移行する際には、図2に示すように充電モード情報により表される曲線302上の閉回路電圧と、放電モード情報により表される曲線303上の閉回路電圧には、電圧差がある。そのため、充電モードから放電モードに切り替えて直ぐに放電モード情報を用いて充電率を推定すると、精度良く充電率を推定することができない。しかし、実施形態2によれば、充電モードから放電モードに移行期間、電流積算を用いて充電率を推定することにより、充電率を精度よく推定することができるという効果を奏する。
また、本発明は、実施形態1、2に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。
2 電池、
3 電流計測部、
4 電圧計測部、
5 制御部、
6 記憶部、
7 充電器、
8 負荷、
9 充電時推定部、
10 移行時推定部、
11 放電時推定部、
SW1、SW2 スイッチ、
401 充電モード情報、
402 放電モード情報、
501 充電モード移行情報、放電モード移行情報、
Claims (10)
- 電池の電圧を測定する電圧計測部と、
前記電池から充放電される電流を測定する電流計測部と、
充電モードの場合、測定した閉回路電圧を用いて、充電器が充電をするときの前記電池の閉回路電圧と第1の充電率とが関連付けられた充電モード情報を参照し、前記第1の充電率を求め、前記第1の充電率を充電時の充電率と推定する充電時推定部と、
前記充電モードから放電モードへ移行を開始すると、測定した前記電流を用いて、電流積算を開始し、移行開始時の前記第1の充電率と電流積算値を用いて第2の充電率を求め、移行開始後の決められた期間に求めた電流積算値によって決まる目標充電率になるまで、前記第2の充電率を移行時の充電率と推定する移行時推定部と、
前記移行が終了して前記放電モードになると、測定した閉回路電圧を用いて、決められた動作パターンで車両を動作させて求められる前記電池の放電パターンを用いて生成された閉回路電圧と第3の充電率とが関連付けられた放電モード情報を参照し、前記第3の充電率を求め、前記第3の充電率を放電時の充電率と推定する放電時推定部と、
を備えることを特徴とする充電率推定装置。 - 前記移行時推定部は、
前記移行開始後の決められた期間の放電レートを求め、
前記放電レートを用いて、前記放電レートと前記目標充電率を決めるための第4の充電率とが関連付けられた放電モード移行情報を参照し、前記第4の充電率を求め、
前記移行開始時の第1の充電率から前記第4の充電率を減算して前記目標充電率を求める、
ことを特徴とする請求項1に記載の充電率推定装置。 - 前記移行時推定部は、
前記移行開始後の決められた期間ごとに放電レートを求め、
前記放電レートを用いて、前記放電レートと前記目標充電率を決めるための第4の充電率とが関連付けられた放電モード移行情報を参照し、前記第4の充電率を求め、
前記移行開始時の第1の充電率から前記第4の充電率を減算して前記決められた期間ごとに前記目標充電率を求める、
ことを特徴とする請求項1に記載の充電率推定装置。 - 前記移行時推定部は、
前記移行開始時の第1の充電率から前記第4の充電率を減算した値と、前記移行開始時の第1の充電率と前記第2の充電率との差と、を用いて、前記決められた期間ごとに前記目標充電率を求める、
ことを特徴とする請求項3に記載の充電率推定装置。 - 電池の電圧を測定する電圧計測部と、
前記電池から充放電される電流を測定する電流計測部と、
放電モードの場合、測定した閉回路電圧を用いて、決められた動作パターンで車両を動作させて求められる前記電池の放電パターンを用いて生成された閉回路電圧と第3の充電率とが関連付けられた放電モード情報を参照し、前記第3の充電率を求め、前記第3の充電率を放電時の充電率と推定する放電時推定部と、
前記放電モードから充電モードへ移行を開始すると、測定した前記電流を用いて、電流積算を開始し、移行開始時の前記第3の充電率と電流積算値を用いて第6の充電率を求め、移行開始後の決められた期間に求めた電流積算値によって決まる目標充電率になるまで、前記第6の充電率を移行時の充電率と推定する移行時推定部と、
前記移行が終了して前記充電モードになると、測定した閉回路電圧を用いて、充電器が充電をするときの前記電池の閉回路電圧と第1の充電率とが関連付けられた充電モード情報を参照し、前記第1の充電率を求め、前記第1の充電率を充電時の充電率と推定する充電時推定部と、
を備えることを特徴とする充電率推定装置。 - 前記移行時推定部は、
前記移行開始後の決められた期間の充電レートを求め、
前記充電レートを用いて、前記充電レートと前記目標充電率を決めるための第5の充電率とが関連付けられた充電モード移行情報を参照し、前記第5の充電率を求め、
前記移行開始時の第3の充電率に前記第5の充電率を加算して前記目標充電率を求める、
ことを特徴とする請求項5に記載の充電率推定装置。 - 前記移行時推定部は、
前記移行開始後の決められた期間ごとに充電レートを求め、
前記充電レートを用いて、前記充電レートと前記目標充電率を決めるための第5の充電率とが関連付けられた充電モード移行情報を参照し、前記第5の充電率を求め、
前記移行開始時の第3の充電率に前記第5の充電率を加算して前記決められた期間ごとに前記目標充電率を求める、
ことを特徴とする請求項5に記載の充電率推定装置。 - 前記移行時推定部は、
前記移行開始時の第3の充電率に前記第5の充電率を加算した値と、前記移行開始時の第3の充電率と前記第6の充電率との差と、を用いて、前記決められた期間ごとに前記目標充電率を求める、
ことを特徴とする請求項7に記載の充電率推定装置。 - コンピュータが
充電モードの場合、充電器が充電をするときの電池の閉回路電圧と第1の充電率とが関連付けられた充電モード情報を参照し、前記第1の充電率を求め、前記第1の充電率を充電時の充電率とし、
前記充電モードから放電モードへ移行を開始すると、電流積算を開始し、移行開始時の前記第1の充電率と電流積算値を用いて第2の充電率を求め、
移行開始後の決められた期間に求めた電流積算値によって決まる目標充電率になるまで、前記第2の充電率を移行時の充電率とし、
前記移行が終了して前記放電モードになると、決められた動作パターンで車両を動作させて求められる前記電池の放電パターンを用いて生成された閉回路電圧と第3の充電率とが関連付けられた放電モード情報を参照し、前記第3の充電率を求め、前記第3の充電率を放電時の充電率とする、
処理を実行することを特徴とする充電率推定方法。 - コンピュータが
放電モードの場合、決められた動作パターンで車両を動作させて求められる電池の放電パターンを用いて生成された閉回路電圧と第3の充電率とが関連付けられた放電モード情報を参照し、前記第3の充電率を求め、前記第3の充電率を放電時の充電率とし、
前記放電モードから充電モードへ移行を開始すると、電流積算を開始し、移行開始時の前記第3の充電率と電流積算値を用いて第6の充電率を求め、
移行開始後の決められた期間に求めた電流積算値によって決まる目標充電率になるまで、前記第6の充電率を移行時の充電率とし、
前記移行が終了して前記充電モードになると、充電器が充電をするときの前記電池の閉回路電圧と第1の充電率とが関連付けられた充電モード情報を参照し、前記第1の充電率を求め、前記第1の充電率を充電時の充電率とする、
処理を実行することを特徴とする充電率推定方法。
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