JP2017003286A - Battery management unit and battery management method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バッテリ管理装置、及び、バッテリ管理方法に関する。 The present invention relates to a battery management device and a battery management method.
ハイブリッド自動車や電気自動車等の自動車には、駆動のためのエネルギー源としてバッテリ(二次電池)が搭載されている。自動車の残り走行距離等を把握するために、自動車に搭載されるバッテリのバッテリ残量(SOC:State of Charge)を推定することが
、行われている。
A vehicle (secondary battery) is mounted as an energy source for driving in a vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle. In order to grasp the remaining travel distance of the automobile, estimation of a battery remaining amount (SOC: State of Charge) of a battery mounted on the automobile is performed.
バッテリのバッテリ残量等に応じて、適切に充放電を行うことで、バッテリの劣化を抑制し、バッテリの寿命を引き伸ばすことができる。よって、バッテリのバッテリ残量を高精度に推定することが求められる。また、バッテリ残量を精度よく推定することで、バッテリ残量不足による自動車の不意の停止を抑制すること等ができる。 By appropriately charging and discharging according to the remaining amount of the battery, etc., it is possible to suppress the deterioration of the battery and extend the life of the battery. Therefore, it is required to estimate the battery remaining amount of the battery with high accuracy. In addition, by accurately estimating the remaining battery level, it is possible to suppress an unexpected stop of the automobile due to a shortage of the remaining battery level.
バッテリ残量(SOC)を精度よく推定するためには、演算量の多い高精度推定ロジックを使用する。自動車に搭載されるバッテリは、複数のセルを含む。バッテリ残量は、セル毎に算出される。そのため、バッテリ残量を高精度に推定するには、演算量が膨大になる。演算量が膨大なると処理の高速化のために、ハードウェアによる演算が用いられる。演算にハードウェアを使用すると消費電力が大きくなるという問題がある。また、演算量が少ない演算方法として、電流値の時間積分によるバッテリ残量の推定方法があるが、当該方法では、バッテリ残量を高精度に算出することは難しい。 In order to accurately estimate the remaining battery level (SOC), high-precision estimation logic with a large amount of calculation is used. A battery mounted on an automobile includes a plurality of cells. The remaining battery level is calculated for each cell. Therefore, the amount of calculation is enormous in order to estimate the remaining battery level with high accuracy. When the amount of computation becomes enormous, computation by hardware is used to speed up the processing. When hardware is used for computation, there is a problem that power consumption increases. In addition, as a calculation method with a small amount of calculation, there is a method for estimating a battery remaining amount by time integration of a current value. However, with this method, it is difficult to calculate the battery remaining amount with high accuracy.
本発明は、状況に応じてバッテリ残量の演算方法を変更するバッテリ管理装置を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the battery management apparatus which changes the calculation method of a battery remaining charge according to a condition.
本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用する。
即ち、本発明の第1の態様は、
バッテリを搭載する車両の状態を取得する取得部と、
前記取得部が取得した前記車両の状態に基づいて、前記バッテリのバッテリ残量を、第1演算方法で演算するか、前記第1演算方法よりも演算量の少ない第2演算方法で演算するかを判定する制御部と、
を備えるバッテリ管理装置である。
第1の態様によると、車両の状態に応じて、バッテリ残量の演算方法を変更する。
The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
That is, the first aspect of the present invention is
An acquisition unit for acquiring a state of a vehicle equipped with a battery;
Whether the battery remaining amount of the battery is calculated by the first calculation method or by the second calculation method with a smaller calculation amount than the first calculation method based on the state of the vehicle acquired by the acquisition unit A control unit for determining
It is a battery management apparatus provided with.
According to the first aspect, the battery remaining amount calculation method is changed according to the state of the vehicle.
本発明の第2の態様は、さらに、
前記バッテリのバッテリ残量を演算する回路部を備え、
前記回路部は、前記第1演算方法で、前記バッテリのバッテリ残量を演算し、
前記制御部は、前記第2演算方法で、前記バッテリのバッテリ残量を演算する
バッテリ管理装置である。
第2の態様によると、演算量の多い演算を回路部にて行い、演算量の少ない演算を制御部にて行う。
The second aspect of the present invention further includes:
A circuit unit for calculating a battery remaining amount of the battery;
The circuit unit calculates a remaining battery level of the battery in the first calculation method,
The said control part is a battery management apparatus which calculates the battery remaining amount of the said battery with a said 2nd calculation method.
According to the second aspect, a calculation with a large calculation amount is performed in the circuit unit, and a calculation with a small calculation amount is performed in the control unit.
本発明の第3の態様は、さらに、
前記回路部または前記制御部で演算された前記バッテリのバッテリ残量を格納する記憶部を備え、
前記制御部は、前記車両の状態及び前記記憶部に格納される前記バッテリのバッテリ残量に基づいて、前記バッテリのバッテリ残量を、前記第1演算方法で演算するか、前記第2演算方法で演算するかを判定する
バッテリ管理装置である。
第3の態様によると、車両の状態及びバッテリのバッテリ残量に基づいて、バッテリ残量の演算方法を判定する。
The third aspect of the present invention further includes
A storage unit for storing a battery remaining amount of the battery calculated by the circuit unit or the control unit;
The control unit calculates the remaining battery level of the battery using the first calculation method based on the state of the vehicle and the remaining battery level of the battery stored in the storage unit, or the second calculation method. It is a battery management apparatus which determines whether it calculates by.
According to the third aspect, the method for calculating the remaining battery level is determined based on the state of the vehicle and the remaining battery level of the battery.
本発明の第4の態様は、さらに、
前記車両の状態は、前記車両が有するモータのトルクを含み、
前記制御部は、前記モータの前記トルクに基づいて前記バッテリの電流値を算出し、前記電流値に基づいて、前記バッテリのバッテリ残量を演算する
バッテリ管理装置である。
第4の態様によると、バッテリの状態を検出するセンサが故障している場合に、車両のモータのトルクに基づくバッテリの電流値により、バッテリのバッテリ残量を算出する。
The fourth aspect of the present invention further includes:
The state of the vehicle includes a torque of a motor that the vehicle has,
The control unit is a battery management device that calculates a current value of the battery based on the torque of the motor and calculates a remaining battery level of the battery based on the current value.
According to the fourth aspect, when the sensor that detects the state of the battery is out of order, the remaining battery level of the battery is calculated based on the current value of the battery based on the torque of the motor of the vehicle.
本発明の第5の態様は、
バッテリのバッテリ残量を格納する記憶部と、
前記記憶部に格納される前記バッテリのバッテリ残量に基づいて、前記バッテリのバッテリ残量を、第1演算方法で演算するか、前記第1の方法よりも演算量の少ない第2演算方法で演算するかを判定する制御部と、
を備えるバッテリ管理装置である。
第5の態様によると、バッテリのバッテリ残量に基づいて、バッテリ残量の演算方法を判定する。
According to a fifth aspect of the present invention,
A storage unit for storing the remaining battery capacity of the battery;
Based on the remaining battery level of the battery stored in the storage unit, the remaining battery level of the battery is calculated by a first calculation method, or by a second calculation method having a smaller calculation amount than the first method. A control unit for determining whether to calculate,
It is a battery management apparatus provided with.
According to the fifth aspect, the battery remaining amount calculation method is determined based on the battery remaining amount.
本発明によれば、状況に応じてバッテリ残量の演算方法を変更するバッテリ管理装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the battery management apparatus which changes the calculation method of battery remaining charge according to a condition can be provided.
以下、図面を参照して、本発明にかかるシステムについて説明する。実施形態の構成は例示であり、本発明は開示の実施形態の構成に限定されない。 Hereinafter, a system according to the present invention will be described with reference to the drawings. The configuration of the embodiment is an exemplification, and the present invention is not limited to the configuration of the disclosed embodiment.
〔実施形態〕
図1は、本実施形態のシステムの構成例を示す図である。本実施形態のシステム1は、バッテリ10、センサ20、車両状態検出部30、バッテリ管理装置40を含む。本実施形態のシステム1は、電気自動車等の自動車に組み込まれ、バッテリ10が自動車の駆動のためのエネルギー源として使用される。
Embodiment
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a system according to the present embodiment. The
バッテリ10は、システム1が搭載される自動車の駆動のためのエネルギー源として使用される。バッテリ10は、複数のセルを有する。バッテリ10には、センサ20が取り付けられる。
The battery 10 is used as an energy source for driving an automobile on which the
センサ20は、バッテリ10の状態を検出する検出手段である。センサ20は、電流センサ、電圧センサ、温度センサ等を含む。電圧センサ、電流センサ、温度センサは、それぞれ、バッテリ10の電圧、電流、温度を測定する。センサ20は、バッテリ10のセル毎に、設けられる。センサ20による検出結果は、バッテリ管理装置40によって取得される。センサ20は、所定の周期でバッテリ10のバッテリ状態を測定する。バッテリ状態は、バッテリ状態を測定した時刻を示す時刻情報とともに、バッテリ管理装置40によって取得される。 The sensor 20 is a detection unit that detects the state of the battery 10. The sensor 20 includes a current sensor, a voltage sensor, a temperature sensor, and the like. The voltage sensor, current sensor, and temperature sensor measure the voltage, current, and temperature of the battery 10, respectively. The sensor 20 is provided for each cell of the battery 10. The detection result by the sensor 20 is acquired by the battery management device 40. The sensor 20 measures the battery state of the battery 10 at a predetermined cycle. The battery state is acquired by the battery management device 40 together with time information indicating the time when the battery state is measured.
車両状態検出部30は、システム1が搭載される自動車(車両)の状態を検出する。自動車の状態(車両状態)には、当該自動車のモードが含まれる。自動車のモードには、走行モード及び非走行モードがある。走行モードは、当該自動車が走行している状態のモードである。当該自動車が走行している状態には、当該自動車が一時的に停止している状態が含まれてもよい。非走行モードは、当該自動車が、充電中である、または、IG(Ignition)OFFである等の走行していない状態である。また、車両から車両を動作させるためのキーを外された状態を、非走行モードとしてもよい。充電中であるか否かは、例えば、当該自動車に充電プラグが接続されているか否かによって判断される。車両状態検出部30は、当該自動車が走行モードであるか、非走行モードであるかを検出する。車両状態検出部30によって検出された車両状態は、バッテリ管理装置40によって取得される。また、車両状態検出部30は、車両に搭載されるモータのトルクを検出することができる。当該モータは、車両を駆動させるためのモータである。車両状態には、他の情報が含まれてもよい。
The vehicle state detection unit 30 detects the state of the automobile (vehicle) on which the
バッテリ管理装置40は、センサ20からバッテリ10の状態、車両状態検出部30から車両の状態を取得する。バッテリ管理装置40は、バッテリ10の状態、車両の状態等に基づいて、バッテリ10のバッテリ残量(SOC)を算出する。バッテリ残量(SOC)は、バッテリ10が満充電の状態で100%と表される。 The battery management device 40 acquires the state of the battery 10 from the sensor 20 and the vehicle state from the vehicle state detection unit 30. The battery management device 40 calculates the remaining battery level (SOC) of the battery 10 based on the state of the battery 10, the state of the vehicle, and the like. The remaining battery level (SOC) is expressed as 100% when the battery 10 is fully charged.
図2は、バッテリ管理装置の構成例を示す図である。バッテリ管理装置40は、制御部41、記憶部42、回路部43、取得部44を含む。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the battery management apparatus. The battery management device 40 includes a
制御部41は、バッテリ管理装置40を制御する。制御部41は、車両状態などに基づいて、プログラム等によりバッテリ残量の演算をする、または、回路部43にバッテリ残量の高精度演算をさせる。制御部41は、CPU(Central Processing Unit)、ROM
(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等によって実現される。制御部41によるバッテリ残量の演算は、簡易演算ともいう。簡易演算は、第2演算方法の一例である。簡易演算によるバッテリ残量の演算結果は、回路部43によるバッテリ残量の演
算結果よりも精度が低い。制御部41によるバッテリ残量の演算は、ソフトウェアによる演算の一例である。制御部41は、バッテリ管理装置40を制御する制御部と、演算を行う演算部とに分離してもよい。
The
(Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), and the like. The calculation of the remaining battery level by the
記憶部42は、制御部41で使用される各種データ、各種プログラム、各種テーブル、センサ20から取得したバッテリ状態、車両状態検出部30から取得した車両状態、推定したバッテリ残量(SOC)等を格納する。記憶部42は、例えば、EPROM(Erasable Programmable ROM)、ハードディスクドライブ(HDD、Hard Disk Drive)、ソリッドステートドライブ(SSD、Solid State Drive)である。また、記憶部42は、リム
ーバブルメディア、即ち可搬記録媒体を含むことができる。リムーバブルメディアは、例えば、USB(Universal Serial Bus)メモリ、あるいは、CD(Compact Disc)やDVD(Digital Versatile Disc)のようなディスク記録媒体である。
The
回路部43は、バッテリ残量を高精度に演算する回路(ハードウェア)である。回路部43は、FPGA(Field- Programmable Gate Array)等のIC(Integrated Circuit)によって実現される。回路部43は、複数のICを含んでもよい。回路部43が複数のICを含む場合、並列で演算することができる。並列演算をすることにより、演算が高速化される。回路部43によるバッテリ残量の演算は、大規模演算ともいう。大規模演算は、第1演算方法の一例である。回路部43は、バッテリ10の健康度(劣化状態)を示すSOH(State of Health)を算出してもよい。回路部43による演算は、制御部41にお
ける演算に比べ、多くの電力を消費する。回路部43によるバッテリ残量の演算は、ハードウェアによる演算の一例である。
The
取得部44は、センサ20から、センサ20によって検出されたバッテリ10のバッテリ状態を取得する。取得部44は、取得したバッテリ10のバッテリ状態を記憶部42に格納する。取得部44は、車両状態検出部30から、車両状態検出部30によって検出された車両状態を取得する。取得部44は、取得した車両状態を記憶部42に格納する。取得部44は、センサ20や車両状態検出部30等との間の通信インタフェースを有する。
The
(動作例1)
図3は、バッテリ管理措置の動作例1の動作フローの例を示す図である。
(Operation example 1)
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an operation flow of the operation example 1 of the battery management measure.
S101では、バッテリ管理装置40の制御部41は、バッテリ管理装置40を含むシステム1が搭載される自動車(車両)のモードを確認する。制御部41は、取得部44を介して、車両状態検出部30が検出した車両状態を取得する。制御部41は、取得した車両状態を、記憶部42に格納する。車両状態には、車両のモードの情報が含まれる。車両のモードは、走行モード及び非走行モードを含む。車両のモードが走行モードである場合(S101;YES)、処理がステップS102に進む。車両のモードが非走行モードである場合(S101;NO)、処理がステップS103に進む。
In S101, the
S102では、制御部41は、回路部43を用いて、大規模演算を行う。車両状態が走行モードである場合、バッテリ10の電流、電圧、SOCの変化が大きいため、精度よくバッテリ残量(SOC)を算出することが望ましい。制御部41は、取得部44を介して、センサ20より、バッテリ10のバッテリ状態を、バッテリ状態が測定された時刻を示す時刻情報とともに取得する。バッテリ10のバッテリ状態は、センサ20によって検出されている。センサ20は、バッテリ10のセル毎に、バッテリ状態として、電圧、電流、温度を検出している。制御部41は、取得したバッテリ状態を時刻情報とともに、記憶部42に格納する。制御部41は、取得したバッテリ状態について、時間移動平均を算出するなどのフィルタ処理を施し、時刻情報とともに回路部43に送信する。制御部41から受信したバッテリ情報(電圧、電流、温度)及び時刻情報に基づいて、バッテリ10の
セル毎にバッテリ残量(SOC)を演算する。回路部43におけるSOCの演算については、後に説明する。回路部43は、演算したSOCを制御部41に送信する。制御部41は、回路部43からSOCを受信すると、SOCを時刻情報とともに、記憶部42に格納する。また、制御部41は、SOCに基づいて、バッテリ10に入力してもよい電力を示すWin及びバッテリ10から出力してもよい電力を示すWoutを算出する。SOC、Win、Woutは、セル毎に算出される。
In S <b> 102, the
S103では、制御部41は、回路部43を用いずに、簡易演算を行う。制御部41は、取得部44を介して、センサ20より、バッテリ10のバッテリ状態を、バッテリ状態が測定された時刻を示す時刻情報とともに取得する。また、制御部41は、記憶部42に格納されるSOCを取得する。制御部41は、取得したバッテリ10のセル毎の電流を、時間積算することで、セル毎のSOCを算出する。制御部41における簡易演算については、後に説明する。制御部41は、算出したSOCを時刻情報とともに、記憶部42に格納する。また、制御部41は、算出したSOCに基づいて、バッテリ10に入力してもよい電力を示すWin及びバッテリ10から出力してもよい電力を示すWoutを算出する。
In S <b> 103, the
車両状態が非走行モードである場合、電流、電圧、SOCの変化が小さいため、バッテリ残量(SOC)が容易にできる。上記の動作フローにより、SOCの推定が容易である非走行モードにおいて、消費電力の小さい簡易演算により、SOCを算出することができる。 When the vehicle state is the non-running mode, the remaining amount of battery (SOC) can be easily achieved because changes in current, voltage, and SOC are small. According to the above operation flow, the SOC can be calculated by a simple calculation with low power consumption in the non-running mode in which the estimation of the SOC is easy.
(動作例2)
図4は、バッテリ管理措置の動作例2の動作フローの例を示す図である。
(Operation example 2)
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of an operation flow of the operation example 2 of the battery management measure.
S201では、バッテリ管理装置40の制御部41は、最後に算出したバッテリ10のバッテリ残量(SOC)を確認する。制御部41は、記憶部42から最後に算出されたSOCを抽出する。抽出したSOCが20%以下、または、80%以上である場合(S201;NO)、処理がステップS202に進む。また、抽出したSOCが20%より大きく、かつ、80%より小さい場合(S201;YES)、処理がステップS203に進む。ここでは、バッテリ10のすべてのセルのSOCが20%より大きく、かつ、80%より小さい場合に、S201の判定がYESとなる。バッテリ10のいずれかのセルのSOCが20%以下または80%以上である場合に、S201の判定がNOとなる。
In S201, the
S202では、制御部41は、回路部43を用いて、大規模演算を行う。SOCが20%以下である場合、バッテリ10が過放電にならないように、バッテリ10を扱うことが求められる。また、SOCが80%以上である場合、バッテリ10が過充電にならないように、バッテリ10を扱うことが求められる。即ち、バッテリ10に対する入力、出力をSOCに応じて変更することが求められる。また、過放電、過充電は、バッテリ10が劣化することがあるため好ましくない。よって、SOCが20%以下である場合、または、SOCが80%以上である場合、SOCを精度よく算出することが求められる。S202における大規模演算は、図3のS102における大規模演算と同様である。
In S <b> 202, the
S203では、制御部41は、回路部43を用いずに、簡易演算を行う。SOCが20%より大きく、かつ、80%より小さい場合、バッテリ10の過放電、過充電のおそれが小さい。即ち、バッテリ10の過放電、過充電によるバッテリ10の劣化のおそれが小さい。よって、この場合、制御部41は簡易演算を行うことで、バッテリ管理装置10の消費電力を抑えることができる。S203における大規模演算は、図3のS103における簡易演算と同様である。
In S <b> 203, the
(動作例3)
図5は、バッテリ管理措置の動作例3の動作フローの例を示す図である。
(Operation example 3)
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of an operation flow of the operation example 3 of the battery management measure.
S301では、バッテリ管理装置40の制御部41は、バッテリ管理装置40を含むシステム1が搭載される自動車(車両)のモードを確認する。制御部41は、取得部44を介して、車両状態検出部30が検出した車両状態を取得する。制御部41は、取得した車両状態を、記憶部42に格納する。車両状態には、車両のモードの情報が含まれる。車両のモードは、走行モードまたは非走行モードである。車両のモードが走行モードである場合(S301;YES)、処理がステップS302に進む。車両のモードが非走行モードである場合(S301;NO)、処理がステップS303に進む。
In S301, the
S302では、バッテリ管理装置40の制御部41は、最後に算出したバッテリ10のバッテリ残量(SOC)を確認する。制御部41は、記憶部42から最後に算出されたSOCを抽出する。抽出したSOCが20%以下である場合(S302;NO)、処理がステップS304に進む。また、抽出したSOCが20%より大きい場合(S302;YES)、処理がステップS305に進む。ここでは、バッテリ10のすべてのセルのSOCが20%より大きい場合に、S302の判定がYESとなる。バッテリ10のいずれかのセルのSOCが20%以下である場合に、S302の判定がNOとなる。
In S <b> 302, the
S303では、バッテリ管理装置40の制御部41は、最後に算出したバッテリ10のバッテリ残量(SOC)を確認する。制御部41は、記憶部42から最後に算出されたSOCを抽出する。抽出したSOCが80%以上である場合(S303;NO)、処理がステップS304に進む。また、抽出したSOCが80%より小さい場合(S303;YES)、処理がステップS305に進む。ここでは、バッテリ10のすべてのセルのSOCが80%より小さい場合に、S303の判定がYESとなる。バッテリ10のいずれかのセルのSOCが80%以上である場合に、S303の判定がNOとなる。
In S303, the
S304では、制御部41は、回路部43を用いて、大規模演算を行う。車両状態が走行モードであり、SOCが20%以下である場合、走行中に電力を消費して過放電のおそれがあるからである。また、車両状態が非走行モードであり、SOCが80%以上である場合、充電中に過充電のおそれがあるからである。S304における大規模演算は、図3のS102における大規模演算と同様である。
In S <b> 304, the
S305では、制御部41は、回路部43を用いずに、簡易演算を行う。車両状態が走行モードであり、SOCが20%より大きい場合、バッテリ10の過放電のおそれが小さい。また、車両状態が非走行モードであり、SOCが80%より小さい場合、バッテリ10の過充電のおそれが小さい。よって、これらの場合、制御部41は簡易演算を行うことで、バッテリ管理装置10の消費電力を抑えることができる。S305における大規模演算は、図3のS103における簡易演算と同様である。
In S <b> 305, the
上記の動作フローにより、過充電、過放電の可能性が高い場合に、より精度の高い大規模演算によりSOCを求めることにより、バッテリ10の劣化を抑制し、過充電、過放電の可能性が低い場合に、簡易演算によりSOCを求めることにより、消費電力を低減することができる。 When the possibility of overcharge and overdischarge is high according to the above operation flow, the deterioration of the battery 10 is suppressed by obtaining the SOC by large-scale calculation with higher accuracy, and there is a possibility of overcharge and overdischarge. When it is low, the power consumption can be reduced by obtaining the SOC by a simple calculation.
(動作例4)
図6は、バッテリ管理措置の動作例3の動作フローの例を示す図である。
(Operation example 4)
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of an operation flow of the operation example 3 of the battery management measure.
S301では、バッテリ管理装置40の制御部41は、バッテリ10のバッテリ状態を検出するセンサ20が故障しているか否かを判定する。制御部41は、取得部44を介し
てセンサ20から取得される電流、電圧、温度のいずれかの値が想定される値の範囲を超えている場合、センサ20が故障していると判定する。また、制御部41は、電流、電圧、温度のいずれかの値が所定時間同じ値である場合に、故障していると判定してもよい。制御部41は、他の方法により、センサ20の故障を判定してもよい。センサ20が故障していないと判定した場合(S401;NO)、処理がステップS402に進む。センサ20が故障していると判定した場合(S401;YES)、処理がステップS403に進む。
In S <b> 301, the
S402では、制御部41は、回路部43を用いて、大規模演算を行う。制御部41は、バッテリ10のバッテリ状態を、取得部44を介して、センサ20から取得して、大規模演算を行う。S302における大規模演算は、図3のS102における大規模演算と同様である。
In S <b> 402, the
S403では、制御部41は、取得部44を介して、車両状態検出部30からモータのトルクを取得する。制御部41は、取得したモータのトルクに基づいて、バッテリ10から出力される電流値を算出する。
In S <b> 403, the
S404では、制御部41は、簡易演算を行う。また、制御部41は、記憶部42に格納されるSOCを取得する。制御部41は、S403で算出した電流値を、時間積算することで、SOCを算出する。制御部41は、算出したSOCを時刻情報とともに、記憶部42に格納する。また、制御部41は、算出したSOCに基づいて、バッテリ10に入力してもよい電力を示すWin及びバッテリ10から出力してもよい電力を示すWoutを算出する。SOC、Win、Woutは、セル毎に算出される。
In S404, the
上記の動作フローにより、センサ20が故障した場合であっても、モータトルクから電流値を算出することにより、簡易演算によりSOCを求めることができる。また、センサ20が故障したまま大規模演算を行うと、算出されるSOCが不正確になり、不正確なSOCに基づいてバッテリ10を使用すると、バッテリ10の劣化、損傷の原因となりうる。そこで、センサ20が故障した場合に大規模演算を行わないようにする。
上記の各動作例は、可能な限り、組み合わせられうる。
Even if the sensor 20 fails due to the above-described operation flow, the SOC can be obtained by a simple calculation by calculating the current value from the motor torque. Further, if the large-scale calculation is performed with the sensor 20 in failure, the calculated SOC becomes inaccurate. If the battery 10 is used based on the inaccurate SOC, the battery 10 may be deteriorated or damaged. Therefore, large-scale calculations are not performed when the sensor 20 fails.
The above operation examples can be combined as much as possible.
(回路部による大規模演算の例)
回路部43では、例えば、電池の等価回路モデルとカルマンフィルタを用いて、SOCを算出する。回路部43は、ここに示す例に限定されるものではない。
(Example of large-scale calculation by circuit)
The
図7は、回路部43における機能ブロックの例を示す図である。図7の回路部43は、電流積算部51、無負荷電圧推定部52、加算部53、減算部54、分極電圧算出部55、内部状態補正部56を含む。回路部43には、制御部41によりバッテリ10の電流、電圧、温度の各値が時系列データとして入力される。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of functional blocks in the
電流積算部51は、計測されたバッテリ10の電流値を時間積算して、SOC推定値を算出する。電流積算部51は、内部状態補正部56による補正値により、SOC推定値を補正する。算出されたSOC推定値は、無負荷電圧推定部52に出力される。また、電流積算部51は、SOC推定値を制御部41に出力する。
The
無負荷電圧推定部52は、計測された温度、バッテリ残量(SOC)に対するOCV(Open Circuit Voltage)の特性(OCV−SOC特性)から、SOC推定値に対するOCVを求める。OCVは、バッテリの無負荷電圧である。通常、バッテリで測定される電圧は、無負荷電圧ではない。無負荷電圧推定部52は、あらかじめ、OCV−SOC特性を有している。OCV−SOC特性は、OCVとSOCとの関係を示す。求められたOCV
は、加算部54に出力される。
The no-load
Is output to the
分極電圧推定部53は、計測された温度、計測された電流値及び内部状態補正部56による補正値に基づいて、バッテリの分極電圧を推定する。分極とは、抵抗分極(電池内部抵抗×通電電流)などのOCVからずれる作用のことをいう。分極電圧は、計測電圧がOCVからずれる電圧である。即ち、無負荷電圧と分極電圧との和が、計測されるバッテリの電圧(計測電圧)となる。推定された分極電圧は、加算部54に出力される。
The polarization
加算部54は、無負荷電圧推定部52から出力されるOCV及び分極電圧算出部53から出力される分極電圧を加算して、計測電圧推定値を算出する。計測電圧推定値は、減算部55に出力される。
The
減算部55は、入力されるバッテリ10の電圧値(計測値)と加算部54から出力される計測電圧推定値との差分を算出する。算出された差分は、内部状態補正部56に出力される。
The
内部状態補正部56は、計測されたバッテリの電流値、計測されたバッテリの電圧値と計測電圧推定値との差分、計測された温度等に基づいて、電流積算部51に対する補正値、分極電圧算出部55に対する補正値を算出する。補正値は、計測されたバッテリの電圧値と計測電圧推定値との差分がより小さくなるような値である。内部状態補正部56による補正値によりフィードバックがかかるため、電流積算部51及び分極電圧算出部55における演算はより精度よくなる。
Based on the measured battery current value, the difference between the measured battery voltage value and the measured voltage estimated value, the measured temperature, etc., the internal
回路部43は、例えば、計測されたバッテリの電圧値と計測電圧推定値との差分が所定値未満になった時に、SOC(SOC推定値)を制御部43に出力してもよい。
For example, the
回路部43による大規模演算の演算量は、制御部41による簡易演算の演算量よりも多い。また、回路部43による大規模演算による消費電力は、制御部41による簡易演算による消費電力よりも大きい。回路部43における大規模演算は、制御部41によって行われてもよい。
The amount of large-scale calculation by the
(制御部による簡易演算の例)
制御部41は、OCV−SOC特性からSOCの初期値を設定し、バッテリ状態として得られた電流を時間積算することにより、SOCを更新する。OCV−SOC特性は、記憶部42に格納される。また、制御部41は、SOCが過去に算出されている場合には、記憶部42から最後に算出されたSOCを抽出し、バッテリ状態として得られた電流を時間積算することにより、SOCを更新してもよい。この演算方法では、消費電力は小さいが、センサ20による電流値の誤差が蓄積するため、算出されるSOCが大規模演算に比べて不正確になることがある。
(Example of simple calculation by the control unit)
The
(回路部における並列演算の例)
回路部43において、バッテリ10のセルの数だけ、FPGA等のICを用意することで、SOCの演算を一度にすることができる。しかし、バッテリ10のセルの数だけFPGA等のICを用意することは、回路規模が大きくなり、消費電力も大きくなり望ましくない。
(Example of parallel operation in the circuit section)
In the
ここでは、バッテリ10が16個のセルを有している場合に、回路部43が有する4個のICで直並列演算を行うことについて説明する。バッテリ10のセルには、No.1からNo.16までの番号が付けられているとする。また、ICには、No.1からNo.4までの番号が付けられているとする。
Here, a description will be given of the case where the battery 10 includes 16 cells, and the series-parallel operation is performed by the four ICs included in the
最初に、制御部41は、回路部43に、No.1からNo.4までのセルのバッテリ状態のデータを、直列で送信する。回路部43は、No.1からNo.4までのICに、それぞれ、No.1からNo.4までのセルのバッテリ状態のデータを入力する。回路部43の各ICは、各セルのSOCを算出する。回路部43は、算出されたNo.1からNo.4までのセルのSOCを直列に並べて、制御部41に送信する。No.5からNo.8までのセル、No.9からNo.12までのセル、No.13からNo.16までのセルについても同様に、回路部43のNo.1からNo.4までのICによって、SOCが算出される。
First, the
このようにすることにより、少ないICでより多くのセルについてのSOCを算出することができる。ここの例では、16個のセルに対して16個のICを用意して並列演算をする場合に比べて、回路規模を1/4にすることができ、部品コスト、設計・評価コストを低減できる。また、制御部41と回路部43との間で一度に送信されるデータ量が1/4になるため、制御部41と回路部43との間の通信回線容量をより小さくすることができる。
By doing in this way, SOC about more cells can be calculated with less IC. In this example, compared to the case where 16 ICs are prepared for 16 cells and the parallel operation is performed, the circuit scale can be reduced to ¼, and the component cost and the design / evaluation cost are reduced. it can. In addition, since the amount of data transmitted at a time between the
(実施形態の作用、効果)
バッテリ管理装置10は、車両状態及びバッテリ状態に基づいて、バッテリ残量の演算を大規模演算で行うか、簡易演算で行うかを判定する。バッテリ管理装置10は、バッテリ10の過放電、過充電の危険性が小さい場合に、簡易演算でバッテリ残量の演算を行うことで、バッテリ管理装置10における消費電力を削減することができる。バッテリ管理装置10は、バッテリ10の過放電、過充電の危険性が大きい場合に、大規模演算により精度よくバッテリ残量を算出することで、バッテリ10の劣化を抑制することができる。
(Operation and effect of the embodiment)
The battery management device 10 determines whether to calculate the battery remaining amount by large-scale calculation or simple calculation based on the vehicle state and the battery state. The battery management device 10 can reduce the power consumption in the battery management device 10 by calculating the remaining amount of the battery by simple calculation when the risk of overdischarge and overcharge of the battery 10 is small. The battery management device 10 can suppress deterioration of the battery 10 by calculating the remaining battery amount with high accuracy by large-scale calculation when the risk of overdischarge or overcharge of the battery 10 is large.
1 システム
10 バッテリ
20 センサ
30 車両状態検出部
40 バッテリ管理装置
41 制御部
42 記憶部
43 回路部
44 取得部
51 電流積算部
52 無負荷電圧推定部
53 分極電圧算出部
54 加算部
55 減算部
56 内部状態補正部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記取得部が取得した前記車両の状態に基づいて、前記バッテリのバッテリ残量を、第1演算方法で演算するか、前記第1演算方法よりも演算量の少ない第2演算方法で演算するかを判定する制御部と、
を備えるバッテリ管理装置。 An acquisition unit for acquiring a state of a vehicle equipped with a battery;
Whether the battery remaining amount of the battery is calculated by the first calculation method or by the second calculation method with a smaller calculation amount than the first calculation method based on the state of the vehicle acquired by the acquisition unit A control unit for determining
A battery management device comprising:
前記回路部は、前記第1演算方法で、前記バッテリのバッテリ残量を演算し、
前記制御部は、前記第2演算方法で、前記バッテリのバッテリ残量を演算する
請求項1に記載のバッテリ管理装置。 A circuit unit for calculating a battery remaining amount of the battery;
The circuit unit calculates a remaining battery level of the battery in the first calculation method,
The battery management device according to claim 1, wherein the control unit calculates a remaining battery level of the battery by the second calculation method.
前記制御部は、前記車両の状態及び前記記憶部に格納される前記バッテリのバッテリ残量に基づいて、前記バッテリのバッテリ残量を、前記第1演算方法で演算するか、前記第2演算方法で演算するかを判定する
請求項2に記載のバッテリ管理装置。 A storage unit for storing a battery remaining amount of the battery calculated by the circuit unit or the control unit;
The control unit calculates the remaining battery level of the battery using the first calculation method based on the state of the vehicle and the remaining battery level of the battery stored in the storage unit, or the second calculation method. The battery management device according to claim 2, wherein it is determined whether or not to perform calculation.
前記制御部は、前記モータの前記トルクに基づいて前記バッテリの電流値を算出し、前記電流値に基づいて、前記バッテリのバッテリ残量を演算する
請求項1から3のいずれか1つに記載のバッテリ管理装置。 The state of the vehicle includes a torque of a motor that the vehicle has,
4. The control unit according to claim 1, wherein the control unit calculates a current value of the battery based on the torque of the motor and calculates a remaining battery level of the battery based on the current value. 5. Battery management device.
前記記憶部に格納される前記バッテリのバッテリ残量に基づいて、前記バッテリのバッテリ残量を、第1演算方法で演算するか、前記第1の方法よりも演算量の少ない第2演算方法で演算するかを判定する制御部と、
を備えるバッテリ管理装置。 A storage unit for storing the remaining battery capacity of the battery;
Based on the remaining battery level of the battery stored in the storage unit, the remaining battery level of the battery is calculated by a first calculation method, or by a second calculation method having a smaller calculation amount than the first method. A control unit for determining whether to calculate,
A battery management device comprising:
前記車両の状態に基づいて、前記バッテリの残量を、第1演算方法で演算するか、前記第1演算方法よりも演算量の少ない第2演算方法で演算するかを判定する
バッテリ管理方法。 Based on the state of the vehicle, the remaining amount of the battery is calculated by the first calculation method or by the second calculation method with a smaller calculation amount than the first calculation method. A battery management method for determining whether to calculate.
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