JP2016173281A - 電池エネルギ予測装置 - Google Patents
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Abstract
Description
以下、本発明を具体化した第1実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態は、例えば、車載主機としての回転電機(モータジェネレータ)及びエンジンを備える車両(例えば、ハイブリッド車)や、車載主機としてモータジェネレータのみを備える車両(例えば、電気自動車)に適用される。
図2を用いて、各単セル演算部32(CPU)のそれぞれが行う処理の概要について説明する。単セル演算部32は、直流抵抗電圧算出部34、反応抵抗電圧算出部35、分極電圧算出部36、及びSOC変換部37等を備えている。
続いて、エネルギ予測部33が行う組電池20の残存エネルギの予測処理について説明する。この処理は、現在から規定時間Tff経過するまでの期間に渡って組電池20から要求電力Ptgtを出力し続けたと仮定した場合の組電池20の残存エネルギEbat[Wh]を予測するための処理である。予測対象をエネルギとするのは、車両走行制御に利用しやすいためである。ここで要求電力Ptgtは、先の図1に示すように、例えば以下のように設定することができる。
以下、第2実施形態について、上記第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態にかかる定電力特性マップは、図14に示すように、予測電圧Vft及び充電率SOCtのそれぞれを軸とする直交2軸座標系において、電池セル20aの基準温度(例えば25℃)に対して予測電圧Vft及び充電率SOCtが関係付けられた基準情報を含む。本実施形態では、この基準情報を下式(eq29)の4次の多項式によって表す。
以下、第3実施形態について、上記第2実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、先の図14に示す座標系において、予測電圧Vftの軸と平行な方向における基準情報の第1倍率A、及び充電率SOCtの軸と平行な方向における基準情報の第2倍率Bのそれぞれが電池温度Tに応じて定められている。各倍率A,B(>0)は、電池温度Tと関係付けられてメモリ31に記憶されている。
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
Claims (12)
- 2次電池(20a)の電池モデルに基づいて、前記2次電池の残存エネルギを予測する電池エネルギ予測装置において、
前記電池モデルは、
前記2次電池の直流抵抗(Rs)を表す直流抵抗モデルと、
前記2次電池の反応抵抗を表すモデルであって、バトラーボルマー式から導かれ、交換電流密度と相関のある反応抵抗パラメータ(β)を含む反応抵抗モデルと、
抵抗とキャパシタとの並列接続体を含むRC等価回路モデルであって、前記2次電池の拡散抵抗を表す拡散抵抗モデルとを含み、
前記電池モデルに基づいて、現在から規定時間経過するまでの期間に渡って前記2次電池から要求電力を出力し続けたと仮定した場合の前記2次電池の端子間電圧である予測電圧を算出する電圧予測手段と、
前記2次電池の充電率及び前記2次電池の温度のそれぞれが低くなるほど前記予測電圧が低くなるように、前記充電率、前記2次電池の温度及び前記予測電圧が予め関係付けられた関係情報を記憶する記憶手段(31)と、
前記2次電池の現在の充電率及び前記2次電池の現在の温度のそれぞれを入力として前記関係情報から導かれた前記予測電圧と、前記電圧予測手段によって算出された前記予測電圧とのずれを一致させるように前記関係情報を補正する補正手段と、
前記補正手段によって補正された前記関係情報において前記予測電圧が前記2次電池の端子間電圧の許容下限値となる場合の前記充電率を下限充電率と定義し、補正された前記関係情報に基づいて、前記2次電池の現在の充電率が前記下限充電率に低下するまでに利用可能な前記2次電池のエネルギを前記残存エネルギとして予測するエネルギ予測手段とを備えることを特徴とする電池エネルギ予測装置。 - 前記関係情報は、前記充電率及び前記予測電圧の関係が前記2次電池の温度毎に規定されたマップ情報である請求項1に記載の電池エネルギ予測装置。
- 前記関係情報は、前記予測電圧を従属変数とし、前記充電率及び前記2次電池の温度のそれぞれを独立変数とする関数化されたマップ情報である請求項1に記載の電池エネルギ予測装置。
- 前記関係情報は、前記予測電圧及び前記充電率のそれぞれを軸とする直交2軸座標系において、前記2次電池の基準温度に対して前記予測電圧及び前記充電率が関係付けられた基準情報を含むとともに、前記座標系において、前記予測電圧の軸と平行な方向における前記基準情報の第1移動量、及び前記充電率の軸と平行な方向における前記基準情報の第2移動量のそれぞれが前記2次電池の温度に応じて定められており、
前記補正手段は、前記ずれを一致させるように、前記第1移動量及び前記第2移動量のそれぞれを補正する請求項3に記載の電池エネルギ予測装置。 - 前記関係情報は、前記予測電圧及び前記充電率のそれぞれを軸とする直交2軸座標系において、前記2次電池の基準温度に対して前記予測電圧及び前記充電率が関係付けられた基準情報を含むとともに、前記座標系において、前記予測電圧の軸と平行な方向における前記基準情報の第1倍率、及び前記充電率の軸と平行な方向における前記基準情報の第2倍率のそれぞれが前記2次電池の温度に応じて定められており、
前記補正手段は、前記ずれを一致させるように、前記第1倍率及び前記第2倍率のそれぞれを補正する請求項3又は4に記載の電池エネルギ予測装置。 - 当該電池エネルギ予測装置は、走行動力源となる主機回転電機及び主機エンジンのそれぞれと、前記主機エンジンを始動させるための補機回転電機とを備える車両に適用され、
前記要求電力は、前記主機回転電機のみを前記車両の走行動力源としている状況下において、前記主機エンジンを始動させるために前記補機回転電機に供給する電力に設定されている請求項1〜6のいずれか1項に記載の電池エネルギ予測装置。 - 当該電池エネルギ予測装置は、走行動力源となる主機回転電機を備える車両に適用され、
前記要求電力は、前記主機回転電機のみを前記車両の走行動力源としている状況下において、前記車両を加速させるために前記主機回転電機に供給する電力に設定されている請求項1〜6のいずれか1項に記載の電池エネルギ予測装置。 - 前記電圧予測手段は、
前記RC等価回路モデルの回路定数を含む式であって、前記拡散抵抗モデルの現在の分極電圧を算出する離散式に基づいて、前記現在の分極電圧を算出する第1分極電圧算出手段と、
前記回路定数を含む式であって、前記現在の分極電圧が時間経過とともに減少して現在から前記規定時間経過後に残る前記分極電圧である残電圧を予測する連続時間式に、前記現在の分極電圧を入力することにより前記残電圧を予測する残電圧予測手段と、
現在から前記規定時間経過後に新たに生じる前記拡散抵抗モデルの将来の分極電圧を予測する連続時間式に基づいて、前記将来の分極電圧を予測する第2分極電圧算出手段とを含み、前記残電圧と前記将来の分極電圧との合計値、前記直流抵抗モデルにおける電位差、及び前記反応抵抗モデルにおける電位差に基づいて、前記予測電圧を算出する請求項1〜8のいずれか1項に記載の電池エネルギ予測装置。 - 前記電圧予測手段は、現在から前記規定時間経過後の前記2次電池の出力可能な電力が、前記要求電力以上であってかつ前記要求電力に最も近くなる前記2次電池の放電電流を、所定の探索法に従って探索する探索手段を含み、現在から前記規定時間経過するまでの期間に渡って前記探索手段によって探索された放電電流を前記2次電池から放電し続けたと仮定した場合の前記2次電池の端子間電圧を前記予測電圧として算出する請求項1〜11のいずれか1項に記載の電池エネルギ予測装置。
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