JP2015155858A - Battery abnormality determination apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
開示の技術は、電池の内部抵抗により電池異常を判断する技術に関する。 The disclosed technique relates to a technique for determining battery abnormality based on internal resistance of a battery.
充電可能な複数の電池を直列に接続して高電圧の電池を実現する技術が実用化されている。この種の電池は、近年では、例えば、電動フォークリフト、ハイブリッドカー、又は電気自動車などの車両への実装において注目されている。 A technique for realizing a high voltage battery by connecting a plurality of rechargeable batteries in series has been put into practical use. In recent years, this type of battery has attracted attention in mounting on a vehicle such as an electric forklift, a hybrid car, or an electric vehicle.
また、電池の内部抵抗により電池の異常を判断することが行われている。例えば、特許文献1参照。
電池の内部抵抗の推定方法として、例えば、図6に示すように、電池に流れる電流とそのときの電池の電圧を多数取得して、それら電流と電圧により最小2乗法などを用いて近似直線を求め、その近似直線の傾きを電池の内部抵抗として推定するものがある。
Moreover, it is performed to determine the abnormality of the battery based on the internal resistance of the battery. For example, see Patent Document 1.
As an estimation method of the internal resistance of the battery, for example, as shown in FIG. 6, a large number of currents flowing through the battery and the voltage of the battery at that time are obtained, and an approximate straight line is obtained by using the least square method or the like by using the current and the voltage. Some have obtained and estimated the slope of the approximate line as the internal resistance of the battery.
しかしながら、上述したように、多数の電流と電圧により内部抵抗を推定する場合では、電流と電圧を記憶しておくための記憶部に多くの記憶領域を必要とするため、その分コストが増大してしまう。 However, as described above, when the internal resistance is estimated from a large number of currents and voltages, the storage unit for storing the currents and voltages requires a large number of storage areas, which increases the cost accordingly. End up.
また、上述したように、多数の電流と電圧により内部抵抗を推定する場合では、多数の電流と電圧の取得に多くの時間がかかるため、電流と電圧を取得している間に電池の分極などの影響を受けて電池の電圧が変動してしまうと、内部抵抗の推定精度が悪くなり、電池の異常判断精度が悪化してしまう。 In addition, as described above, when the internal resistance is estimated from a large number of currents and voltages, it takes a lot of time to acquire a large number of currents and voltages. If the voltage of the battery fluctuates due to the influence of the above, the estimation accuracy of the internal resistance deteriorates, and the abnormality determination accuracy of the battery deteriorates.
そこで、本発明は、電池の内部抵抗を推定する際に用いられる電流と電圧を記憶しておくための記憶部の記憶領域を削減することでコストの増大を抑えつつ、電池の異常判断精度の悪化を抑えることができる電池異常判断装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention reduces the storage area of the storage unit for storing the current and voltage used when estimating the internal resistance of the battery, and suppresses an increase in cost while improving the accuracy of battery abnormality determination. It aims at providing the battery abnormality determination apparatus which can suppress deterioration.
実施形態の電池異常判断装置は、電流検出部と、電圧検出部と、制御部とを備える。
電流検出部は、電池に流れる電流を検出する。
電圧検出部は、電池の電圧を検出する。
The battery abnormality determination device according to the embodiment includes a current detection unit, a voltage detection unit, and a control unit.
The current detection unit detects a current flowing through the battery.
A voltage detection part detects the voltage of a battery.
制御部は、電流検出部により2回検出された電流の差分と前記電圧検出部により2回検出された電圧の差分とにより電池の内部抵抗を推定し、異常閾値以上の内部抵抗が異常確定回数以上になるとき、電池が異常であると判断する。 The control unit estimates the internal resistance of the battery from the difference between the current detected twice by the current detection unit and the difference between the voltages detected twice by the voltage detection unit, and the internal resistance equal to or greater than the abnormality threshold When this is the case, it is determined that the battery is abnormal.
このように、実施形態の電池異常判断装置では、2回検出された電流の差分と2回検出された電圧の差分とにより電池の内部抵抗を推定しているため、上述したように、多数の電流及び電圧により内部抵抗を推定する場合に比べて、電流と電圧を記憶しておくための記憶部の記憶領域を削減することができ、コストの増大を抑えることができる。 As described above, in the battery abnormality determination device of the embodiment, since the internal resistance of the battery is estimated based on the difference between the currents detected twice and the difference between the voltages detected twice, as described above, Compared to the case where the internal resistance is estimated from the current and voltage, the storage area of the storage unit for storing the current and voltage can be reduced, and the increase in cost can be suppressed.
また、実施形態の電池異常判断装置では、異常閾値以上の内部抵抗が異常確定回数以上になるとき、電池が異常であると判断しているため、内部抵抗の異常判断の信頼性を高めることができ、電池の異常判断精度の悪化を抑えることができる。 Further, in the battery abnormality determination device of the embodiment, when the internal resistance equal to or greater than the abnormality threshold is equal to or greater than the number of abnormality determinations, it is determined that the battery is abnormal, so that the reliability of the internal resistance abnormality determination can be improved. And deterioration of battery abnormality determination accuracy can be suppressed.
本発明によれば、電池の内部抵抗を推定する際に用いられる電流と電圧を記憶しておくための記憶部の記憶領域を削減することでコストの増大を抑えつつ、電池の異常判断精度の悪化を抑えることができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the storage area of the storage unit for storing the current and voltage used when estimating the internal resistance of the battery, thereby suppressing the increase in cost and improving the battery abnormality determination accuracy. Deterioration can be suppressed.
図1は、実施形態の電池異常判断装置の一例を示す図である。
図1に示す電池異常判断装置は、負荷1に電力を供給する電池2が異常であるか否かを判断するものであって、電流検出部3と、電圧検出部4と、温度検出部5と、記憶部6と、制御部7とを備える。なお、負荷1は、例えば、電動フォークリフト、ハイブリッドカー、又は電気自動車などの車両に搭載されるモータ及びそのモータを駆動するインバータ回路などとする。
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a battery abnormality determination device according to an embodiment.
The battery abnormality determination device shown in FIG. 1 determines whether or not the
電流検出部3は、例えば、電流計などであって、電池2に流れる電流を検出する。
電圧検出部4は、例えば、電圧計などであって、電池2の電圧を検出する。
温度検出部5は、例えば、定電圧が印加されるサーミスタであって、電池2の温度を検出する。
The
The voltage detection unit 4 is, for example, a voltmeter or the like, and detects the voltage of the
The
記憶部6は、例えば、RAM(Random Access Memory)やROM(Read Only Memory)であって、電池2の内部抵抗を推定するために用いられる情報や電池2の異常を判断するために用いられる情報などを記憶する。
The
制御部7は、電流検出部3により検出される電流や電圧検出部4により検出される電圧などを用いて、電池2の内部抵抗を推定する。また、制御部7は、推定した内部抵抗、電池2の満充電容量に対する現在の充電容量の割合(SOC(State Of Charge))、及び温度検出部5により検出される温度などを用いて、電池2が異常であるか否かを判断する。なお、制御部7は、例えば、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)やPLD(Programmable Logic Device)など)により構成され、記憶部6に記憶されているプログラムをCPU、マルチコアCPU、又はプログラマブルなデバイスが読み出して実行することによって、上述のように、電池2の内部抵抗を推定するための動作や電池2が異常であるか否かの判断を行うための操作などが実現される。
The
図2及び図3は、制御部7の動作の一例を示すフローチャートである。なお、図2及び図3に示すフローチャートは、一定時間(例えば、1[秒])毎に行われるものとする。
まず、図2において、制御部7は、電流検出部3から取得される電流を今回の電流として記憶部6に記憶するとともに、電圧検出部4から取得される電圧を今回の電圧として記憶部6に記憶する(S1)。例えば、制御部7は、図4に示すように、今回の電流[A]として「15」を記憶部6に記憶するとともに、今回の電圧[V]として「3.95」を記憶部6に記憶する。
2 and 3 are flowcharts illustrating an example of the operation of the
First, in FIG. 2, the
次に、制御部7は、抵抗算出許可条件を満たしているか否かを判断する(S2)。例えば、制御部7は、「SOCが所定SOC範囲内である状態」、「温度検出部5により検出される温度が所定温度範囲内である状態」、及び「電池2からモータとしての負荷1へ供給される電力に含まれるリプル電流が所定電流以下である状態、モータとしての負荷1の出力が所定値以下である状態、又は、モータとしての負荷1が低回転高トルクで駆動している状態」が生じているとき、抵抗算出許可条件を満たしていると判断する。また、制御部7は、上記各状態のうち、少なくとも1つ以上の状態が生じているとき、抵抗算出許可条件を満たしていると判断してもよい。
Next, the
制御部7は、抵抗算出許可条件を満たしていないと判断すると(S2:NO)、記憶部6に記憶されている前回の電流及び前回の電圧をクリアするとともに、前回値正常代入フラグをOFFにし(S3)、図2及び図3のフローチャートに示す動作を終了し、次回の図2及び図3のフローチャートに示す動作を実行する。即ち、電池2のSOCの状態、電池2の温度、電池2の出力(電池2から負荷1へ供給される電力に含まれるリプル電流の状態)、又は電池2の電力供給先の負荷1の出力やトルクに応じて内部抵抗を推定しない。
When the
また、制御部7は、抵抗算出許可条件を満たしていると判断すると(S2:YES)、前回値正常代入フラグがONになっているか否かを判断する(S4)。
制御部7は、前回値正常代入フラグがOFFになっていると判断すると(S4:NO)、記憶部6に記憶されている今回の電流を前回の電流とし、記憶部6に記憶されている今回の電圧を前回の電圧とするとともに、前回値正常代入フラグをONにする(S5)。
Further, when determining that the resistance calculation permission condition is satisfied (S2: YES), the
When the
また、制御部7は、前回値正常代入フラグがONになっていると判断すると(S4:YES)、今回の電流が前回の電流と一致していないか否かを判断する(S6)。
制御部7は、今回の電流が前回の電流と一致していると判断すると(S6:NO)、電池2の内部抵抗をゼロとして記憶部6に記憶する(S7)。
If the
When determining that the current current matches the previous current (S6: NO), the
また、制御部7は、今回の電流が前回の電流と一致していないと判断すると(S6:YES)、電池2の内部抵抗を推定して記憶部6に記憶し(S8)、S5に進む。例えば、制御部7は、図4に示す今回の電流(15[A])と前回の電流(10[A])との電流差分値として5[A]を求め、図4に示す今回の電圧(3.95[V])と前回の電圧(3.90[V])との電圧差分値として0.05[V]を求め、電圧差分値(0.05[V])を電流差分値(5[A])で除算した値である10[mΩ]を電池2の内部抵抗として推定する。このとき、制御部7は、図4に示すように、前回値正常代入フラグをONにする。
If the
次に、図3において、制御部7は、計測カウンタを1カウントアップし(S9)、記憶部6に記憶されている内部抵抗が異常閾値以上であるとき(S10:YES)、異常カウンタを1カウントアップする(S11)。
Next, in FIG. 3, the
次に、制御部7は、記憶部6に記憶されている内部抵抗が重大異常閾値以上であるとき(S12:YES)、重大異常カウンタを1カウントアップする(S13)。なお、異常閾値(例えば、10[mΩ])<重大異常閾値(例えば、20[mΩ])とする。また、例えば、異常閾値は、電池2が経年劣化したときの電池2の内部抵抗に相当する値とし、重大異常閾値は、電池2内部のCID(Current Interrupt Device)により電池2内部の電気的な切断が行われたときの電池2の内部抵抗に相当する値とする。
Next, when the internal resistance memorize | stored in the memory |
次に、制御部7は、計測カウンタが異常判定許可回数以上でないと判断すると(S14:NO)、今回の図2及び図3のフローチャートに示す動作を終了し、次回の図2及び図3のフローチャートに示す動作を実行する。
Next, when the
また、制御部7は、計測カウンタが異常判定許可回数以上であると判断した後(S14:YES)、異常カウンタが異常確定回数以上であるとき(S15:YES)、異常フラグをONにし(S16)、異常カウンタが異常確定回数以上でないとき(S15:NO)、異常フラグをOFFにする(S17)。例えば、異常判定許可回数が30であり、異常確定回数が10であるとき、制御部7は、図4に示すように、計測カウンタが30になるとき、異常カウンタが10以上であれば、異常フラグをONにする。
Further, after determining that the measurement counter is equal to or greater than the number of times of abnormality determination allowed (S14: YES), the
次に、制御部7は、重大異常カウンタが重大異常確定回数以上であるとき(S18:YES)、重大異常フラグをONにし(S19)、重大異常カウンタが重大異常確定回数以上でないとき(S18:NO)、重大異常フラグをOFFにする(S20)。例えば、異常判定許可回数が30であり、重大異常確定回数が3のとき、制御部7は、図4に示すように、計測カウンタが30になるとき、重大異常カウンタが3以上であれば、重大異常フラグをONにする。
Next, when the critical abnormality counter is equal to or greater than the number of critical abnormality determinations (S18: YES), the
そして、制御部7は、記憶部6に記憶されている計測カウンタ、異常カウンタ、重大異常カウンタ、及び内部抵抗をクリアして(S21)、今回の図2及び図3のフローチャートに示す動作を終了し、次回の図2及び図3のフローチャートに示す動作を実行する。なお、制御部7は、今回の図2及び図3のフローチャートが終了したとき、記憶部6に記憶されている異常フラグがONであった場合、電池2が異常である旨を車両の走行を制御する不図示の上位制御部に通知したり、不図示の表示部などに電池2が異常である旨を表示させたりしてもよい。また、制御部7は、今回の図2及び図3のフローチャートが終了したとき、記憶部6に記憶されている重大異常フラグがONであった場合、電池2が重大異常である旨を車両の走行を制御する不図示の上位制御部に通知したり、不図示の表示部などに電池2が重大異常である旨を表示させたりしてもよい。
Then, the
実施形態の電池異常判断装置では、2回検出された電池2の電流の差分と2回検出された電池2の電圧の差分とにより電池2の内部抵抗を推定しているため、多数の電流及び電圧により内部抵抗を推定する場合に比べて、電流と電圧を記憶しておくための記憶部の記憶領域を削減することができ、コストの増大を抑えることができる。
In the battery abnormality determination device of the embodiment, since the internal resistance of the
また、実施形態の電池異常判断装置では、異常閾値以上の内部抵抗が異常確定回数以上になるとき、電池2が異常であると判断し、異常閾値以上の内部抵抗が重大異常確定回数以上になるとき、電池2が重大異常であると判断しているため、内部抵抗の異常判断の信頼性を高めることができ、電池2の異常判断精度の悪化を抑えることができる。
In the battery abnormality determination device according to the embodiment, when the internal resistance equal to or higher than the abnormality threshold is equal to or greater than the number of abnormality determinations, the
なお、上記実施形態では、異常閾値や重大異常閾値を固定値としているが、異常閾値や重大異常閾値を可変させてもよい。例えば、図5(a)に示すように、電池2のSOCの低下に伴って、電池2の内部抵抗が上昇する。このことを考慮して、制御部7は、電池2のSOCが低いほど、異常閾値や重大異常閾値を高くしてもよい。これにより、電池2のSOCの低下に伴って、異常閾値や重大異常閾値を高くすることができるため、異常閾値や重大異常閾値をより正確な値に設定することができ、電池2の異常判断をより高精度に行うことができる。また、例えば、図5(b)に示すように、電池2の温度の低下に伴って、電池2の内部抵抗が上昇する。このことを考慮して、制御部7は、温度検出部5から取得される温度が低いほど、異常閾値や重大異常閾値を高くしてもよい。これにより、電池2の温度の低下に伴って、異常閾値や重大異常閾値を高くすることができるため、異常閾値や重大異常閾値をより正確な値に設定することができ、電池2の異常判断をより高精度に行うことができる。
In the above embodiment, the abnormal threshold value and the serious abnormal threshold value are fixed values. However, the abnormal threshold value and the serious abnormal threshold value may be varied. For example, as shown in FIG. 5A, the internal resistance of the
また、上記実施形態では、測定カウンタが異常判定許可回数以上になる度に、異常カウンタが異常確定回数以上であるか否かの判断処理や重大異常カウンタが重大異常確定回数以上であるか否かの判断処理を行う構成であるが、内部抵抗を推定する毎に、内部抵抗が異常閾値以上であるか否かの判断処理や内部抵抗が重大異常閾値以上であるか否かの判断処理、及び、異常カウンタが異常確定回数以上であるか否かの判断処理や重大異常カウンタが重大異常確定回数以上であるか否かの判断処理電池が異常であるか否かの判断処理を行うように構成してもよい。 Further, in the above embodiment, every time the measurement counter becomes equal to or greater than the number of times of abnormality determination, determination processing whether or not the abnormality counter is equal to or greater than the number of times of abnormality determination and whether or not the serious abnormality counter is equal to or greater than the number of times of serious abnormality determination. However, every time the internal resistance is estimated, it is determined whether the internal resistance is greater than or equal to an abnormal threshold, whether the internal resistance is greater than or equal to a serious abnormal threshold, and A process for determining whether or not the abnormality counter is greater than or equal to the number of times of abnormality determination or a process for determining whether or not the significant abnormality counter is greater than or equal to the number of times of serious abnormality determination is performed. May be.
また、上記実施形態では、電池異常判断装置に温度検出部5が含まれたが、温度検出部5はなくても良い。この場合、ステップS2の抵抗算出許可条件のうち、「温度検出部5により検出される温度が所定温度範囲内である状態」の条件は除かれる。
Moreover, in the said embodiment, although the
1 負荷
2 電池
3 電流検出部
4 電圧検出部
5 温度検出部
6 記憶部
7 制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
前記電池の電圧を検出する電圧検出部と、
前記電流検出部により2回検出された電流の差分と前記電圧検出部により2回検出された電圧の差分とにより前記電池の内部抵抗を推定し、異常閾値以上の内部抵抗が異常確定回数以上になるとき、前記電池が異常であると判断する制御部と、
を備えることを特徴とする電池異常判断装置。 A current detector for detecting the current flowing through the battery;
A voltage detector for detecting the voltage of the battery;
The internal resistance of the battery is estimated from the difference between the current detected twice by the current detection unit and the difference between the voltages detected twice by the voltage detection unit, and the internal resistance equal to or higher than the abnormality threshold is greater than the number of abnormal determinations. A control unit that determines that the battery is abnormal;
A battery abnormality determination device comprising:
前記制御部は、前記異常閾値よりも大きい重大異常閾値以上の内部抵抗が重大異常確定回数以上になるとき、前記電池が重大異常であると判断する
ことを特徴とする電池異常判断装置。 The battery abnormality determination device according to claim 1,
The control unit determines that the battery is critically abnormal when an internal resistance greater than or equal to a critical abnormality threshold greater than the abnormality threshold is equal to or greater than the number of critical abnormality determinations.
前記制御部は、今回の電圧及び電流の検出時において、前記電池の出力又は前記電池の電力供給先の負荷の出力やトルクに応じて前記内部抵抗を推定しない
ことを特徴とする電池異常判断装置。 The battery abnormality determination device according to claim 1 or 2,
The control unit does not estimate the internal resistance according to the output of the battery or the output or torque of a load at the power supply destination of the battery at the time of detection of the current voltage and current. .
前記制御部は、前記電池の満充電容量に対する現在の充電容量の割合が低いほど、前記異常閾値を高くする
ことを特徴とする電池異常判断装置。 The battery abnormality determination device according to any one of claims 1 to 3,
The battery abnormality determination device, wherein the control unit increases the abnormality threshold as the ratio of the current charge capacity to the full charge capacity of the battery is lower.
前記電池の温度を検出する温度検出部を備え、
前記制御部は、前記温度検出部により検出される温度が低いほど、前記異常閾値を高くする
ことを特徴とする電池異常判断装置。
The battery abnormality determination device according to any one of claims 1 to 4,
A temperature detection unit for detecting the temperature of the battery;
The battery abnormality determination device, wherein the control unit increases the abnormality threshold as the temperature detected by the temperature detection unit is lower.
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JP2019161931A (en) * | 2018-03-15 | 2019-09-19 | 株式会社デンソーウェーブ | Portable terminal |
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