JP2015111104A - 電池劣化監視システム - Google Patents
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Abstract
Description
バッテリの劣化率は、例えばバッテリの放電量及び電池温度の積算値に基づいて演算される(特許文献1)。
上記特許文献1では、バッテリの劣化率を算出するために、所定時間毎にバッテリの放電量及び電池温度を検出して積算するので、電流や温度の検出手段並びに演算装置の電源を入れておかなければならず、電力を消費するため、長期間の監視、特に車両放置時の監視には適していない。
また、請求項3の電池劣化監視システムは、請求項2において、前記モニタリング部は、前記電池の電圧及び温度から前記車両のイグニッションスイッチオン時における前記電池の充電率及び劣化率を演算するとともに、前記車両のイグニッションスイッチオフ時には、直前の前記イグニッションスイッチオン時に演算した前記劣化率に、前記イグニッションスイッチオフ時において演算した前記劣化率の増加量を加算して、現在の前記電池の劣化率を演算することを特徴とする。
また、請求項5の電池劣化監視システムは、請求項2から4のいずれか1項において、前記劣化関数式は、単位時間、前記周囲温度の単位温度及び前記電池の単位充電率当たりの前記劣化率の増加量を演算する関数式であり、前記モニタリング部は、前記車両のイグニッションスイッチオン時では前記劣化関数式を経過時間、前記周囲温度及び前記電池の充電率で積算して前記劣化率の増加量を演算し、前記車両のイグニッションスイッチオフ時では前記充電率の変化量を0とし前記劣化関数式を前記経過時間、前記周囲温度で積算して前記劣化率の増加量を演算することを特徴とする。
イグニッションスイッチオフ時には、電池の電力消費が抑制されるので、充電率は略変化しない。したがって、イグニッションスイッチオフ時では、温度検出部によって所定時間経過毎に検出された電池の周囲温度の変化に基づいて電池の劣化率を演算することができる。
請求項2の電池劣化監視システムによれば、劣化率を求める関数式である劣化関数式を周囲温度の所定時間での温度変化に基づき積算し、当該積算値に基づいて所定時間内での劣化率の増加量が演算されるので、所定時間内での温度変化を反映した劣化率の増加量を演算することができる。また、所定時間毎に周囲温度を検出すればよいので、モニタリング部の起動回数を抑制して電力消費を抑制することができる。
請求項4の電池劣化監視システムによれば、演算される現在の電池の劣化率は、車両の出荷時における電池の劣化率に、現在までの電池の劣化率の増加量を加算した値であるので、電池初期時から現在までの電池の劣化率の増加量を求めることができる。
図1は、本発明の一実施形態に係る電池劣化監視システムの構成を示すブロック図である。
本実施形態の電池劣化監視システム1は、プラグインハイブリッド車やハイブリッド車、電気自動車のような比較的大容量の走行駆動用のバッテリ2(電池)を搭載した車両に採用されている。
各電池モジュール3には、電池モジュール3の温度、電圧を検出するセンサを有し、電池モジュール3毎の電圧等を監視する機能を有するセルモニタリングユニット(CMU)10が備えられている。
バッテリモニタリングユニット11は、時間を計時する時計機能部11aと温度センサ11b(温度検出部)とを内蔵している。温度センサ11bは周囲温度を検出可能であり、バッテリ2の周囲温度として出力する。また、バッテリモニタリングユニット11は、記憶装置(ROM、RAM、不揮発性RAM等)、中央演算処理装置(CPU)等を備えている。
充電率SOCは、例えば各電池モジュール3の電圧に対応する充電率SOCを記憶したマップを用いて演算される。充電率SOCは、電池モジュール3への入出力電流の積算値に基づいて求めてもよい。
また、バッテリモニタリングユニット11は、イグニッションスイッチ13がオフ(OFF)であっても、内蔵した時計機能部11aによって、あらかじめ設定された時間tb毎に起動されて作動可能となっている。
図2に示すように、始めにステップS10では、バッテリモニタリングユニット11をオンにする。そして、ステップS20に進む。
ステップS20では、各セルモニタリングユニット10から温度情報(温度T)及び電圧情報(電圧V)を入力する。そして、ステップS30に進む。
バッテリ2全体の充電率SOCは、電圧Vに対応する充電率SOCを記憶したマップを用いて演算される。または、セルモニタリングユニット10から各電池モジュール3の電圧を入力し平均してから充電率SOCを求めてもよい。また、充電率SOCは、バッテリ2への入出力電流の積算値に基づいて求めてもよい。
劣化率Yは、次式1により求められる。
ステップS50では、バッテリモニタリングユニット11をオフにする。なお、このときバッテリモニタリングユニット11内の時計機能部11aは作動を継続する。そして、ステップS60に進む。
ステップS65では、イグニッションスイッチ13がオフであるか否かを判別する。イグニッションスイッチ13がオフである場合には、ステップS70に進む。イグニッションスイッチ13がオンである場合には、ステップS20に戻る。
ステップS80では、バッテリモニタリングユニット11を起動する(オンにする)。そしてステップS90に進む。
ステップS100では、ステップS90で入力した前回の温度Tn-1及び劣化率Yn-1に基づいて、劣化率Yの演算を行う。
以上のように制御することで、本実施形態では、イグニッションスイッチ13オン時には、バッテリモニタリングユニット11及びセルモニタリングユニット10がオンであるため、セルモニタリングユニット10から例えば数msec毎に(t1,t2、t3…)、電圧V、温度Tを入力して、劣化率Yを演算する(Y1、Y2,Y3…)。劣化率Yは所定時間毎に積算されて行き、この積算値がその時点での劣化率となる。イグニッションスイッチ13オン時では、モータ4等の使用によりバッテリ2から電流が出力する可能性があるが、セルモニタリングユニット10によって各電池モジュール3の電圧を検出しているので、時間ta毎に充電率SOC及び劣化率Yを正確に演算することができる。
なお、上記メモリを第1のメモリと第2のメモリの2つに分け、イグニッションオン時での劣化率増加量の積算値を第1のメモリに記憶し、イグニッションオフ時での劣化率増加量の積算値を第2のメモリに記憶して、第1のメモリに記憶されているイグニッションオン時での劣化率増加量の積算値と、第2のメモリに記憶しているイグニッションオフ時での劣化率増加量の積算値を加算して、出荷時からの総合的なバッテリ2の劣化率を求めるようにしてもよい。
以上により、本実施形態では、長期間車両を放置した場合でも、電力の消費を抑えつつバッテリ2の劣化を正確に監視することができる。
また、上記実施形態では、時計機能部11aや温度センサ11bがバッテリモニタリングユニット11に内蔵されているが、バッテリモニタリングユニット11と別体に配置してもよい。
3 電池モジュール
11 バッテリモニタリングユニット(モニタリング部)
11a 時計機能部
11b 温度センサ(温度検出部)
13 イグニッションスイッチ
Claims (6)
- 車両に搭載された電池の劣化状態を監視する電池劣化監視システムにおいて、
前記電池の周囲温度を検出する温度検出部と、
時間を計時する時計機能部と、
前記電池の劣化率を演算するモニタリング部と、を備え、
前記モニタリング部は、前記車両のイグニッションスイッチオフ後に前記時計機能部によって所定時間経過毎に起動され、前記時計機能部によって起動されたときに前記温度検出部により検出した前記周囲温度と前回起動時において検出した前記周囲温度の前記所定時間での温度変化に基づいて前記電池の劣化率を演算することを特徴とする電池劣化監視システム。 - 前記モニタリング部は、劣化率を求める関数式である劣化関数式を少なくとも前記周囲温度の前記所定時間での温度変化に基づき積算し、当該積算値に基づいて前記所定時間内での前記劣化率の増加量を演算することを特徴とする請求項1に記載の電池劣化監視システム。
- 前記モニタリング部は、前記電池の電圧及び温度から前記車両のイグニッションスイッチオン時における前記電池の充電率及び劣化率を演算するとともに、前記車両のイグニッションスイッチオフ時には、直前の前記イグニッションスイッチオン時に演算した前記劣化率に、前記イグニッションスイッチオフ時において演算した前記劣化率の増加量を加算して、現在の前記電池の劣化率を演算することを特徴とする請求項2に記載の電池劣化監視システム。
- 前記モニタリング部が演算する現在の前記電池の劣化率は、前記車両の出荷時における前記電池の劣化率に、現在までの前記電池の劣化率の増加量を加算した値であることを特徴とする請求項3に記載の電池劣化監視システム。
- 前記劣化関数式は、単位時間、前記周囲温度の単位温度及び前記電池の単位充電率当たりの前記劣化率の増加量を演算する関数式であり、
前記モニタリング部は、前記車両のイグニッションスイッチオン時では前記劣化関数式を経過時間、前記周囲温度及び前記電池の充電率で積算して前記劣化率の増加量を演算し、前記車両のイグニッションスイッチオフ時では前記充電率の変化量を0とし前記劣化関数式を前記経過時間及び前記周囲温度で積算して前記劣化率の増加量を演算することを特徴とする請求項2から4の何れか1項に記載の電池劣化監視システム。 - 前記所定時間は6時間であることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の電池劣化監視システム。
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