JP2021141722A - Battery control device and battery control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電池制御装置および電池制御方法に関する。 The present invention relates to a battery control device and a battery control method.
従来、HEV(Hybrid Electric Vehicle)やEV(Electric Vehicle)に搭載されるリチウムイオン二次電池(LIB:Lithium-Ion rechargeable Battery)等の充電状態(SOC:State Of Charge)を推定する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。なお、従来技術にあっては、電流積算方式によりSOCを推定している。 Conventionally, a technique for estimating the state of charge (SOC) of a lithium ion secondary battery (LIB: Lithium-Ion rechargeable battery) mounted on a HEV (Hybrid Electric Vehicle) or EV (Electric Vehicle) has been known. (See, for example, Patent Document 1). In the prior art, the SOC is estimated by the current integration method.
SOCを推定する手法は、上記した電流積算方式に加え、リチウムイオン二次電池において充放電されていないときの電圧、すなわち開回路電圧を用いるものがある。また、SOCの推定は電池制御装置により行われ、かかる電池制御装置には、リチウムイオン二次電池と、鉛バッテリなどの他の二次電池とが電源として接続されることがある。 As a method for estimating SOC, in addition to the above-mentioned current integration method, there is a method using a voltage when the lithium ion secondary battery is not charged or discharged, that is, an open circuit voltage. Further, the SOC is estimated by a battery control device, and a lithium ion secondary battery and another secondary battery such as a lead battery may be connected to the battery control device as a power source.
しかしながら、上記のように構成された電池制御装置にあっては、SOCの推定精度が低下するおそれがあった。例えば、電池制御装置に対してリチウムイオン二次電池から電力が供給された状態のときに、電池制御装置が開回路電圧の検出を行おうとすると、電力供給により放電しているリチウムイオン二次電池の電圧(すなわち閉回路電圧)を開回路電圧として誤って検出してしまう。そのため、電池制御装置にあっては、誤った開回路電圧を用いてSOCを推定することとなり、SOCの推定精度が低下するおそれがあった。 However, in the battery control device configured as described above, there is a risk that the SOC estimation accuracy may decrease. For example, when the battery control device is supplied with power from the lithium ion secondary battery and the battery control device attempts to detect the open circuit voltage, the lithium ion secondary battery is discharged by the power supply. (That is, the closed circuit voltage) is erroneously detected as the open circuit voltage. Therefore, in the battery control device, the SOC is estimated by using an erroneous open circuit voltage, and there is a possibility that the estimation accuracy of the SOC may be lowered.
このように、従来技術には、SOCの推定精度を向上させるという点で改善の余地があった。なお、上記したSOCは、例えば電池の充電率である。 As described above, there is room for improvement in the prior art in terms of improving the SOC estimation accuracy. The SOC described above is, for example, the charge rate of the battery.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電池の充電率の推定精度を向上させることができる電池制御装置および電池制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a battery control device and a battery control method capable of improving the estimation accuracy of the battery charge rate.
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、第1電池および第2電池が電源として接続される電池制御装置であって、検出部と、推定部と、電源制御部とを備える。検出部は、前記第1電池の電流および前記第1電池の開回路電圧を検出する。推定部は、前記検出部によって検出された前記電流に基づいて前記第1電池の充電率を電流積算方式により推定するとともに、前記第1電池の状態が、前記検出部によって検出された前記開回路電圧、および、前記開回路電圧と前記充電率との関係を示す充電特性に基づいて前記充電率を推定可能な状態である場合、電流積算方式により推定された前記充電率を、前記開回路電圧および前記充電特性に基づいて推定される充電率に更新する。電源制御部は、前記推定部で前記充電率を更新する際に前記検出部で前記開回路電圧を検出する場合、前記第1電池の電源としての接続を遮断する。 In order to solve the above problems and achieve the object, the present invention is a battery control device in which a first battery and a second battery are connected as a power source, and a detection unit, an estimation unit, and a power supply control unit are provided. Be prepared. The detection unit detects the current of the first battery and the open circuit voltage of the first battery. The estimation unit estimates the charge rate of the first battery by a current integration method based on the current detected by the detection unit, and the open circuit in which the state of the first battery is detected by the detection unit. When the charge rate can be estimated based on the voltage and the charge characteristic indicating the relationship between the open circuit voltage and the charge rate, the charge rate estimated by the current integration method is used as the open circuit voltage. And update to the charge rate estimated based on the charge characteristics. When the detection unit detects the open circuit voltage when the estimation unit updates the charge rate, the power supply control unit cuts off the connection of the first battery as a power source.
本発明によれば、電池の充電率の推定精度を向上させることができる。 According to the present invention, the accuracy of estimating the charge rate of the battery can be improved.
以下、添付図面を参照して、本願の開示する電池制御装置および電池制御方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the battery control device and the battery control method disclosed in the present application will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited to the embodiments shown below.
また、以下では、電池制御装置が、車両に搭載されるリチウムイオン二次電池(リチウムイオンバッテリ。以下、LIBと記載する)の充電率、すなわちLIBのSOCを推定する場合を一例に挙げて説明する。なお、電池制御装置による推定の対象は、車両に搭載されるLIBに限定されず、任意の機器に搭載されるLIBであってもよい。 Further, in the following, the case where the battery control device estimates the charge rate of the lithium ion secondary battery (lithium ion battery; hereinafter referred to as LIB) mounted on the vehicle, that is, the SOC of the LIB will be described as an example. do. The target of estimation by the battery control device is not limited to the LIB mounted on the vehicle, and may be the LIB mounted on any device.
まず、図1を用いて、実施形態に係る電池制御装置の電池制御方法の概要について説明する。図1は、実施形態に係る電池制御装置の電池制御方法の概要を説明する図である。なお、図1は、電池制御装置を含む電池システムの構成例を示すブロック図でもある。 First, the outline of the battery control method of the battery control device according to the embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram illustrating an outline of a battery control method of the battery control device according to the embodiment. Note that FIG. 1 is also a block diagram showing a configuration example of a battery system including a battery control device.
図1に示すように、電池システム1は、電池パック10と、発電機11と、スタータ12と、鉛バッテリ13と、上位ECU(Electronic Control Unit)100とを含む。電池パック10は、LIB14と、第1スイッチ15と、第2スイッチ16と、鉛バッテリ用切替スイッチ17と、LIB用切替スイッチ18と、電池制御装置20とを備える。なお、LIB14は、第1電池の一例であり、鉛バッテリ13は、第2電池の一例である。
As shown in FIG. 1, the battery system 1 includes a
このように、電池システム1は、鉛バッテリ13およびLIB14の2つの電池を備える2電源システムである。なお、電池システム1は、電池を二重化した2電源システムに限定されるものではなく、少なくともリチウムイオン二次電池(第1電池)、および、リチウムイオン二次電池とは異なる二次電池(第2電池。ここでは鉛バッテリ13)を備える電源システムであれば、電池の数は3つ以上であってもよい。
As described above, the battery system 1 is a dual power supply system including two batteries, a
発電機11は、エンジンの回転を動力源として電力を生成する機器である。また、車両の減速時には回生ブレーキによる回生電力を生成する。なお、発電機11は、オルタネータやジェネレータとも呼ばれる。 The generator 11 is a device that generates electric power by using the rotation of the engine as a power source. In addition, when the vehicle is decelerating, regenerative electric energy is generated by the regenerative brake. The generator 11 is also called an alternator or a generator.
また、発電機11は、例えば上位ECU100からの指示に応じて電力を生成してもよい。そして、例えば発電した電力を鉛バッテリ13やLIB14へ供給することで、鉛バッテリ13やLIB14を充電する。
Further, the generator 11 may generate electric power in response to an instruction from, for example, the
スタータ12は、例えば電気モータを備え、エンジンを始動する始動装置である。なお、図1に示す例では、電池システム1がスタータ12と発電機11とを備える構成としたが、例えば、スタータ12および発電機11の代わりに、ISG(Integrated Starter Generator)を備えてもよい。なお、電池システム1においては、上記したスタータ12と発電機11などの負荷以外に、例えばヘッドライトやワイパー等の補機系負荷等が接続されてもよい。 The starter 12 is, for example, a starting device including an electric motor to start an engine. In the example shown in FIG. 1, the battery system 1 is configured to include the starter 12 and the generator 11, but for example, an ISG (Integrated Starter Generator) may be provided instead of the starter 12 and the generator 11. .. In the battery system 1, in addition to the load of the starter 12 and the generator 11 described above, for example, an auxiliary machine load such as a headlight or a wiper may be connected.
鉛バッテリ13は、電極に鉛を用いた二次電池である。なお、鉛バッテリ13は、例えば車両に搭載される電気機器の主要な電源となる。
The
電池パック10のLIB14は、充電または放電を行う二次電池であって、例えば鉛バッテリ13の補助電源となる。なお、LIB14としては、鉄系のLIBを用いることができるが、これに限定されるものではない。
The LIB 14 of the
第1スイッチ15および第2スイッチ16は、回路の短絡と開放を制御する開閉器(リレー)である。第1スイッチ15は、鉛バッテリ13と発電機11(またはスタータ12)との間に接続される。第2スイッチ16は、LIB14と発電機11(またはスタータ12)との間に接続される。そして、第1スイッチ15および第2スイッチ16の開閉は、上記した上位ECU100あるいは電池制御装置20によって制御される。
The
例えば、第1スイッチ15がオンされると、鉛バッテリ13と、発電機11やスタータ12などの各種負荷とが電気的に接続されて、鉛バッテリ13から各種負荷へ電力が供給可能とされる。他方、第1スイッチ15がオフされると、鉛バッテリ13と各種負荷との電気的な接続が遮断され、鉛バッテリ13から各種負荷への電力の供給は停止する。このように、第1スイッチ15は、各種負荷に対して、鉛バッテリ13を電源としての接続する状態と、鉛バッテリ13の電源としての接続を遮断する状態とで切り替える切替スイッチである。
For example, when the
また、例えば第2スイッチ16がオンされると、LIB14と、発電機11やスタータ12などの各種負荷とが電気的に接続されて、LIB14から各種負荷へ電力が供給可能とされる。他方、第2スイッチ16がオフされると、LIB14と各種負荷との電気的な接続が遮断され、LIB14から各種負荷への電力の供給は停止する。このように、第2スイッチ16は、各種負荷に対して、LIB14を電源としての接続する状態と、LIB14の電源としての接続を遮断する状態とで切り替える切替スイッチである。 Further, for example, when the second switch 16 is turned on, the LIB 14 and various loads such as the generator 11 and the starter 12 are electrically connected, and electric power can be supplied from the LIB 14 to the various loads. On the other hand, when the second switch 16 is turned off, the electrical connection between the LIB 14 and the various loads is cut off, and the supply of electric power from the LIB 14 to the various loads is stopped. As described above, the second switch 16 is a changeover switch that switches between a state in which the LIB 14 is connected as a power source and a state in which the connection of the LIB 14 as a power source is cut off for various loads.
上位ECU100は、電池パック10の上位ECUであり、車両状況等を随時取得し、かかる車両状況等に応じて電池パック10を制御する。例えば、上位ECU100は、車両状況、LIB14の状態に関する情報や鉛バッテリ13の状態に関する情報などを取得する。なお、LIB14の状態に関する情報は、例えば電池制御装置20によって推定されるLIB14のSOCの情報を含む。
The higher-
そして、上位ECU100は、車両状況、LIB14の状態(例えばSOC)や鉛バッテリ13の状態などに基づいて第1スイッチ15や第2スイッチ16を開閉動作させ、鉛バッテリ13およびLIB14の充電や放電を制御する。また、上位ECU100は、車両状況等に応じ、発電機11やスタータ12、図示しない補機など各種の電気機器の動作を制御する。
Then, the
電池制御装置20は、上記したように、LIB14のSOCを推定する処理を実行し、推定されたSOCの情報を上位ECU100へ通知する。
As described above, the
また、電池制御装置20には、LIB14および鉛バッテリ13が電源として接続される。例えば、電池制御装置20は、電源線14aを介してLIB14に接続され、LIB14から電力を供給可能に構成される。
Further, the LIB 14 and the
詳しくは、電源線14aには、LIB用切替スイッチ18が介挿される。LIB用切替スイッチ18がオンされると、電池制御装置20とLIB14とが電気的に接続されて、LIB14から電池制御装置20へ電力が供給される。他方、LIB用切替スイッチ18がオフされると、電池制御装置20とLIB14との電気的な接続が遮断され、LIB14から電池制御装置20への電力の供給が停止する。このように、LIB用切替スイッチ18は、電池制御装置20に対して、LIB14を電源としての接続する状態と、LIB14の電源としての接続を遮断する状態とで切り替える切替スイッチである。
Specifically, the
また、例えば電池制御装置20は、電源線13aを介して鉛バッテリ13に接続され、鉛バッテリ13から電力を供給可能に構成される。
Further, for example, the
詳しくは、電源線13aには、鉛バッテリ用切替スイッチ17が介挿される。鉛バッテリ用切替スイッチ17がオンされると、電池制御装置20と鉛バッテリ13とが電気的に接続されて、鉛バッテリ13から電池制御装置20へ電力が供給される。他方、鉛バッテリ用切替スイッチ17がオフされると、電池制御装置20と鉛バッテリ13との電気的な接続が遮断され、鉛バッテリ13から電池制御装置20への電力の供給が停止する。このように、鉛バッテリ用切替スイッチ17は、電池制御装置20に対して、鉛バッテリ13を電源としての接続する状態と、鉛バッテリ13の電源としての接続を遮断する状態とで切り替える切替スイッチである。
Specifically, a lead
なお、電池制御装置20は、LIB14および鉛バッテリ13の一方から電力が供給されるように、第1、第2スイッチ15,16、鉛バッテリ用切替スイッチ17およびLIB用切替スイッチ18の動作を制御してもよい。例えば、電池制御装置20は、LIB14の電圧と鉛バッテリ13の電圧とを比較し、電圧が高い方から電力が供給されるように、第1、第2スイッチ15,16、鉛バッテリ用切替スイッチ17およびLIB用切替スイッチ18の動作を制御してもよい。
The
ここで、本実施形態に係る電池制御装置20は、SOC推定のアルゴリズムとして電流積算方式を用いる。電流積算方式では、電池制御装置20は、例えばLIB14の電流値を電流センサで検出し、検出された電流値を積算してSOCを推定する。
Here, the
上記した電流積算方式によるSOCの推定においては、電流センサの測定誤差が蓄積され、かかる測定誤差の蓄積によってSOCの推定にも誤差が生じるなど、SOCの推定精度が低下していくおそれがある。そのため、電池制御装置20は、電流積算方式に加え、LIB14において充放電されていないときの電圧、すなわち開回路電圧(OCV(Open Circuit Voltage))を用いてSOCの推定を行う。
In the SOC estimation by the current integration method described above, the measurement error of the current sensor is accumulated, and the accumulation of the measurement error causes an error in the SOC estimation, so that the SOC estimation accuracy may decrease. Therefore, the
なお、OCVを用いたSOCの推定は、LIB14の状態が所定の状態にある場合に行われる。例えば、OCVを用いたSOCの推定は、起動時(例えば車両起動時など)のLIB14の状態が、検出されたLIB14のOCVと、OCVとSOCとの関係を示す充電特性(OCV−SOC特性曲線(後述の図3参照))とに基づいてSOCを推定可能な状態である場合に行われる。なお、OCVを用いたSOCの推定については、後に詳しく説明する。 The SOC is estimated using the OCV when the state of the LIB 14 is in a predetermined state. For example, in the estimation of SOC using OCV, the state of LIB14 at the time of starting (for example, when the vehicle is started) shows the relationship between the detected OCV of LIB14 and OCV and SOC, and the charging characteristic (OCV-SOC characteristic curve). This is performed when the SOC can be estimated based on (see FIG. 3 described later)). The SOC estimation using OCV will be described in detail later.
そして、電池制御装置20は、電流積算方式により推定されたSOCを、OCVを用いて推定されるSOCに更新(補正)することで、SOCの推定精度が電流センサの測定誤差の蓄積などに起因して低下していくことを抑制することができる。
Then, the
しかしながら、上記したように、LIB14および鉛バッテリ13が電源として接続される場合、電池制御装置20にあっては、OCVを用いたSOCの推定精度が低下するおそれがあった。
However, as described above, when the LIB 14 and the
具体的に説明すると、例えば、電池制御装置20や各種負荷に対してLIB14から電力が供給された状態のときに、電池制御装置20がOCVの検出を行おうとすると、電力供給により放電しているLIB14の電圧(すなわち閉回路電圧(CCV(Closed Circuit Voltage))をOCVとして誤って検出してしまう。そのため、電池制御装置20にあっては、誤ったOCVを用いてSOCを推定することとなり、SOCの推定精度が低下するおそれがあった。
Specifically, for example, when power is supplied from the
そこで、本実施形態に係る電池制御装置20にあっては、OCVを用いたSOCの推定精度が低下することを抑制でき、結果としてSOCの推定精度を向上させることができるようにした。
Therefore, in the
詳しく説明すると、電池制御装置20は、LIB14の電流を電流センサ61(後述する図2参照)で検出し、検出された電流に基づいてLIB14のSOCを電流積算方式により推定する(ステップS1)。
More specifically, the
電池制御装置20は、例えば起動時のLIB14の状態が、OCVを用いてSOCを推定可能な状態(所定の状態)であるか否かを判定する(ステップS2)。
The
そして、電池制御装置20は、LIB14の状態が、OCVを用いてSOCを推定可能な状態であると判定された場合、第2スイッチ16およびLIB用切替スイッチ18をオフにし、LIB14の電源としての接続を遮断する(ステップS3)。
Then, when the
なお、図示は省略するが、電池制御装置20は、LIB用切替スイッチ18をオフする場合、鉛バッテリ用切替スイッチ17をオンし、鉛バッテリ13から電池制御装置20へ電力が供給されるようにする。
Although not shown, the
次いで、電池制御装置20は、LIB14のOCVを電圧センサ62(後述する図2参照)で検出する(ステップS4)。次いで、電池制御装置20は、電流積算方式により推定されたSOCを、OCVを用いて推定されるSOCに更新する(ステップS5)。
Next, the
このように、本実施形態に係る電池制御装置20は、SOCを更新する際にOCVを検出する場合、OCVを検出する前に、LIB14の電源としての接続を遮断するようにした、言い換えると、LIB14から電池制御装置20や各種負荷への電力の供給を停止するようにした。
As described above, when the
これにより、本実施形態に係る電池制御装置20にあっては、電力供給により放電しているLIB14の電圧(CCV)をOCVとして誤って検出しないため、誤ったOCVを用いてSOCを推定することがない。そのため、本実施形態にあっては、OCVを用いたSOCの推定精度が低下することを抑制でき、結果としてSOCの推定精度を向上させることができる。
As a result, in the
次に、図2を参照して、実施形態に係る電池制御装置20を含む電池システム1の構成について詳しく説明する。図2は、実施形態に係る電池制御装置20を含む電池システム1の構成を示すブロック図である。なお、図2では、本実施形態の特徴を説明するために必要な構成要素のみを機能ブロックで表しており、一般的な構成要素についての記載を省略している。
Next, with reference to FIG. 2, the configuration of the battery system 1 including the
換言すれば、図2に図示される各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。例えば、各機能ブロックの分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することが可能である。 In other words, each component shown in FIG. 2 is a functional concept and does not necessarily have to be physically configured as shown in the figure. For example, the specific form of distribution / integration of each functional block is not limited to the one shown in the figure, and all or part of the functional blocks are functionally or physically distributed in arbitrary units according to various loads and usage conditions. -It is possible to integrate and configure.
図2に示すように、電池システム1は、上記した鉛バッテリ13と、LIB14と、電池制御装置20と、上位ECU100と、鉛バッテリ13に接続された電流センサ51および電圧センサ52と、LIB14に接続された電流センサ61および電圧センサ62と、鉛バッテリ用切替スイッチ17と、LIB用切替スイッチ18と、各種電気機器70と、第1、第2スイッチ15,16とを備える。
As shown in FIG. 2, the battery system 1 includes the
なお、図2では、図示の簡略化のため、上記した発電機11やスタータ12、例えばナビゲーション装置やオーディオ、エアーコンディショナなど車両に搭載される補機(負荷)を各種電気機器70として1つのブロックで示した。また、図2では、鉛バッテリ用切替スイッチ17およびLIB用切替スイッチ18を1つのブロックで示し、第1スイッチ15および第2スイッチ16を1つのブロックで示している。
In FIG. 2, for simplification of the illustration, the above-mentioned generator 11 and starter 12, for example, auxiliary equipment (load) mounted on the vehicle such as a navigation device, audio, and air conditioner are used as various
電流センサ51は、鉛バッテリ13の充放電電流を計測するセンサである。電圧センサ52は、鉛バッテリ13の電池電圧を計測するセンサである。電流センサ51および電圧センサ52は、それぞれ計測結果を示す信号を電池制御装置20へ出力する。
The
電流センサ61は、LIB14の充放電電流を計測するセンサである。電圧センサ62は、LIB14の電池電圧を計測するセンサである。電流センサ61および電圧センサ62は、それぞれ計測結果を示す信号を電池制御装置20へ出力する。
The
電池制御装置20は、制御部30と、記憶部40とを備える。制御部30は、検出部31と、推定部32と、電源制御部33と、判定部34とを備える。
The
制御部30は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、HDD(Hard Disk Drive)、入出力ポートなどを有するコンピュータや各種の回路を含む。
The
コンピュータのCPUは、例えば、ROMに記憶されたプログラムを読み出して実行することによって、制御部30の検出部31、推定部32、電源制御部33および判定部34として機能する。
The CPU of the computer functions as a
また、制御部30の検出部31、推定部32、電源制御部33および判定部34の少なくともいずれか一部または全部をASIC(Application Specific Integrated Circuit)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等のハードウェアで構成することもできる。
Further, at least a part or all of the
また、記憶部40は、例えば、データフラッシュや不揮発性メモリ、レジスタといった記憶デバイスである。記憶部40は、OCV−SOCマップ情報41を記憶する。
Further, the
OCV−SOCマップ情報41は、LIB14の開回路電圧(OCV)とSOCとの関係を示す充電特性に関する情報を含み、具体的には、OCV−SOC特性曲線に関する情報を含む。なお、OCV−SOC特性曲線は、開回路電圧(OCV)とSOCとの関係を示す充電特性の一例である。また、後述の推定部32は、かかるOCV−SOC特性曲線により、LIB14のOCVからSOCを推定することも可能である。
The OCV-SOC map information 41 includes information on charging characteristics indicating the relationship between the open circuit voltage (OCV) of the LIB 14 and SOC, and specifically includes information on the OCV-SOC characteristic curve. The OCV-SOC characteristic curve is an example of charging characteristics showing the relationship between the open circuit voltage (OCV) and the SOC. Further, the
図3は、OCV−SOC特性曲線の一例を示す図である。図3に示すように、OCV−SOC特性曲線は、LIB14を充放電させたときのSOCとOCVの観測値に対して例えば、最小二乗法等によって導出された関数である。 FIG. 3 is a diagram showing an example of an OCV-SOC characteristic curve. As shown in FIG. 3, the OCV-SOC characteristic curve is a function derived by, for example, the least squares method with respect to the observed values of SOC and OCV when the LIB 14 is charged and discharged.
ここで、鉄系のLIB14のOCV−SOC特性曲線について詳説する。図3に示すように、OCV−SOC特性曲線においては、SOCが比較的低い領域E1(例えば0%と所定値Aaとの間)で変化するとき、OCVも領域D1(所定値Vaと所定値Vbとの間)で比較的大きく変化する特性を示す。同様に、SOCが比較的高い領域E3(所定値Abと100%との間)で変化するとき、OCVも領域D3(所定値Vcと所定値Vdとの間)で比較的大きく変化する特性を示す。そのため、例えば仮に、領域D1や領域D3にあるOCVに僅かな検出誤差があった場合でも、推定するSOCに対する影響は少なく、SOCを比較的精度良く推定することができる。 Here, the OCV-SOC characteristic curve of the iron-based LIB 14 will be described in detail. As shown in FIG. 3, in the OCV-SOC characteristic curve, when SOC changes in a relatively low region E1 (for example, between 0% and a predetermined value Aa), OCV also changes in region D1 (predetermined value Va and predetermined value Aa). It shows a characteristic that changes relatively greatly with respect to Vb). Similarly, when SOC changes in a relatively high region E3 (between a predetermined value Ab and 100%), OCV also has a characteristic that changes relatively significantly in a region D3 (between a predetermined value Vc and a predetermined value Vd). show. Therefore, for example, even if there is a slight detection error in the OCV in the area D1 or the area D3, the influence on the estimated SOC is small, and the SOC can be estimated with relatively high accuracy.
他方、SOCが領域E1と領域E3の中間の領域E2(所定値Aaと所定値Abとの間)で変化するとき、OCVは領域D1と領域D3の中間の領域D2(所定値Vbと所定値Vcとの間)で比較的小さく変化する特性を示す。このように、OCV−SOC特性曲線には、SOCの変化に対するOCVの変化が緩やかでフラットな領域D2が存在する。そのため、例えば仮に、領域D2にあるOCVに僅かな検出誤差があった場合、SOCが大きく変化するため、SOCを精度良く推定することが難しい。 On the other hand, when the SOC changes in the region E2 (between the predetermined value Aa and the predetermined value Ab) between the regions E1 and E3, the OCV is the region D2 (predetermined value Vb and the predetermined value) between the regions D1 and D3. It shows a characteristic that changes relatively small with Vc). As described above, the OCV-SOC characteristic curve has a flat region D2 in which the change in OCV with respect to the change in SOC is gradual. Therefore, for example, if there is a slight detection error in the OCV in the region D2, the SOC changes significantly, and it is difficult to estimate the SOC with high accuracy.
すなわち、鉄系のLIB14のOCV−SOC特性曲線においては、OCVが領域D1や領域D3にある場合、SOCを推定することが可能であり、OCVが領域D2にある場合、精度の点でSOCを推定することが難しい。 That is, in the OCV-SOC characteristic curve of the iron-based LIB 14, it is possible to estimate the SOC when the OCV is in the region D1 or D3, and when the OCV is in the region D2, the SOC is determined in terms of accuracy. Difficult to estimate.
従って、後述する推定部32では、例えば起動時のLIB14のOCVが領域D1や領域D3などの所定領域にある場合に、LIB14の状態が、OCVを用いてSOCを推定可能な状態(所定の状態)であると判定する。
Therefore, in the
図2の説明に戻ると、制御部30の検出部31は、鉛バッテリ13の電流や電圧、LIB14の電流や電圧を検出する。例えば、検出部31は、電流センサ51から入力される信号に基づいて鉛バッテリ13の電流(電流値)を検出する。また、検出部31は、電圧センサ52から入力される信号に基づいて鉛バッテリ13の電圧(電圧値)を検出する。検出部31は、検出された鉛バッテリ13の電流や電圧を示す信号を判定部34などへ出力する。
Returning to the description of FIG. 2, the
また、例えば、検出部31は、電流センサ61から入力される信号に基づいてLIB14の電流(電流値)を検出する。また、検出部31は、電圧センサ62から入力される信号に基づいてLIB14の電圧(電圧値)を検出する。なお、検出部31は、LIB14の電圧として、上記したOCVやCCVを検出することができる。検出部31は、検出された電流や電圧を示す信号を推定部32などへ出力する。
Further, for example, the
推定部32は、電流積算方式によりSOCを推定する。例えば、推定部32は、起動時のLIB14のOCVと、OCV−SOC特性曲線とに基づいて、初期SOCを算出する。
The
ここで、電源制御部33は、推定部32で初期SOCを算出する際にLIB14のOCVを検出する場合であって、かつ、LIB用切替スイッチ18がオンされてLIB14から電池制御装置20へ電力が供給されている場合、OCVの検出前に、第2スイッチ16およびLIB用切替スイッチ18をオフしてLIB14の電源としての接続を遮断する。なお、電源制御部33は、第2スイッチ16およびLIB用切替スイッチ18をオフする場合、第1スイッチ15および鉛バッテリ用切替スイッチ17をオンし、鉛バッテリ13から電池制御装置20へ電力が供給されるようにする。
Here, the power supply control unit 33 detects the OCV of the LIB 14 when the
これにより、検出部31は、電力供給により放電しているLIB14の電圧(CCV)をOCVとして誤って検出しないため、推定部32は、誤ったOCVを用いて初期SOCを推定することがない。そのため、本実施形態にあっては、OCVを用いた初期SOCの推定精度が低下することを抑制でき、結果としてSOCの推定精度を向上させることができる。
As a result, the
続いて、推定部32は、算出された初期SOCを初期値として、電流積算方式によるSOCの推定処理を行う。
Subsequently, the
なお、電流積算方式の演算式としては、例えば「SOC(k+1)=SOC(k)+電流積分/FCC」を用いることができる。ここで、kは、離散化した時間のインデックスであり、換言すれば、ステップ数である。また、電流積分は、上記した電流値を積算して得られる値である。また、FCCは、満充電容量と呼ばれる定数である。 As the calculation formula of the current integration method, for example, "SOC (k + 1) = SOC (k) + current integration / FCC" can be used. Here, k is an index of discretized time, in other words, the number of steps. The current integral is a value obtained by integrating the above-mentioned current values. FCC is a constant called full charge capacity.
また、推定部32は、電流積算方式により推定された前記充電率を、OCVおよびOCV−SOC特性曲線(図3参照)に基づいて推定されるSOCに更新(補正)することができる。
Further, the
例えば、推定部32は、起動時(例えば車両起動時など)のLIB14の状態が、OCVおよびOCV−SOC特性曲線を用いてSOCを推定可能な状態(所定の状態)であるか否かを判定する。推定部32は、LIB14の状態が所定の状態ではないと判定された場合、SOCの更新を行わない。他方、推定部32は、LIB14の状態が所定の状態であると判定された場合、SOCの更新を行う。
For example, the
ここで、電源制御部33は、推定部32でSOCを更新する際にLIB14のOCVを検出する場合であって、かつ、LIB用切替スイッチ18がオンされてLIB14から電池制御装置20へ電力が供給されている場合、OCVの検出前に、第2スイッチ16およびLIB用切替スイッチ18をオフしてLIB14の電源としての接続を遮断する。なお、電源制御部33は、第2スイッチ16およびLIB用切替スイッチ18をオフする場合、第1スイッチ15および鉛バッテリ用切替スイッチ17をオンし、鉛バッテリ13から電池制御装置20へ電力が供給されるようにする。
Here, the power supply control unit 33 detects the OCV of the LIB 14 when the
従って、検出部31は、電池制御装置20に対して電力を供給しておらず、充放電されていないLIB14の電圧(OCV)を検出し、推定部32は、かかるOCVを用いてSOCの推定を行うこととなる。
Therefore, the
言い換えると、検出部31は、電力供給により放電しているLIB14の電圧(CCV)をOCVとして誤って検出しないため、推定部32は、誤ったOCVを用いてSOCを推定することがない。そのため、本実施形態にあっては、OCVを用いたSOCの推定精度が低下することを抑制でき、結果としてSOCの推定精度を向上させることができる。
In other words, since the
また、推定部32は、電流積算方式により推定されたSOCを、OCVを用いて推定されるSOCに更新(補正)することで、SOCの推定精度が電流センサの測定誤差の蓄積などに起因して低下していくことを抑制することができる。
Further, the
ここで、鉛バッテリ13の充電状態について説明する。上記したように、電源制御部33は、第2スイッチ16およびLIB用切替スイッチ18をオフしてLIB14の電源としての接続を遮断する一方、第1スイッチ15および鉛バッテリ用切替スイッチ17をオンし、鉛バッテリ13から電池制御装置20へ電力が供給されるようにした。しかしながら、鉛バッテリ13は、使用状態によっては、電圧が電池制御装置20や各種負荷の電源として使用できない程度まで低下した充電状態となる場合がある。
Here, the charging state of the
かかる場合、本実施形態に係る電池制御装置20は、電源としての接続を遮断していたLIB14を電源として接続するようにしてもよい。これにより、鉛バッテリ13の電圧が電池制御装置20や各種負荷の電源として使用できない程度まで低下した場合であっても、LIB14を電源として再び接続することで、電池制御装置20等への電力の供給を確保することができる。
In such a case, the
以下、具体的に説明すると、判定部34は、鉛バッテリ13が電池制御装置20や各種負荷の電源として使用できない状態であるか否かを判定する処理を行う。例えば、判定部34は、鉛バッテリ13の電圧が所定電圧以下であるか否かを判定する。なお、所定電圧は、例えば鉛バッテリ13の電圧が低下して、電池制御装置20等の電源として使用できないような充電状態(使用不可状態)を示す値(例えば8V)に設定されるが、これに限られず、任意の値に設定されてもよい。そして、判定部34は、上記の判定結果を電源制御部33や推定部32などに通知する。
Specifically described below, the
判定結果が通知された電源制御部33は、かかる判定結果に基づいて、電池制御装置20等の電源としての鉛バッテリ13の接続、および、LIB14の接続を制御する。例えば、電源制御部33は、判定部34によって鉛バッテリ13の電圧が所定電圧以下であると判定された場合、第2スイッチ16およびLIB用切替スイッチ18をオンし、電池制御装置20等の電源としての接続を遮断していたLIB14を電源として接続する(再接続する)。また、電源制御部33は、第1スイッチ15および鉛バッテリ用切替スイッチ17をオフし、鉛バッテリ13の電源としての接続を遮断する。
The power supply control unit 33 notified of the determination result controls the connection of the
これにより、鉛バッテリ13が電池制御装置20や各種負荷の電源として使用できない場合であっても、LIB14を電源として接続することで、電池制御装置20や各種負荷への電力の供給を確保することができる。
As a result, even when the
なお、電源制御部33は、判定部34によって鉛バッテリ13の電圧が所定電圧以下ではないと判定された場合、LIB14の電源としての接続の遮断を継続してもよい。
When the
上記のように、電池制御装置20等の電源としての接続を遮断していたLIB14が電源として再接続された場合に、検出部31がOCVの検出を行おうとすると、電力供給により放電しているLIB14の電圧(CCV)をOCVとして誤って検出し、推定部32が、誤ったOCVを用いてSOCを推定してSOCの更新を行ってしまうおそれがある。
As described above, when the LIB 14 that has cut off the connection as the power source of the
そこで、本実施形態に係る推定部32は、電源制御部33により電源としての接続を遮断していたLIB14が電源として接続(再接続)された場合、SOCを更新する更新処理を禁止するようにしてもよい。
Therefore, the
これにより、本実施形態に係る電池制御装置20にあっては、電力供給により放電しているLIB14の電圧(CCV)をOCVとして誤って検出しないため、誤ったOCVを用いてSOCを推定してSOCの更新を行うことがなく、よってSOCの推定精度をより向上させることができる。
As a result, in the
ここで、上記したSOCの更新処理の禁止について説明する。例えば、推定部32において、SOCの更新処理の禁止が比較的長期間継続すると、電流積算方式によるSOCの推定が比較的長期間に亘って行われることとなる。かかる場合、SOCの推定精度が電流センサ61の測定誤差の蓄積などに起因して低下していくおそれがある。
Here, the prohibition of the SOC update process described above will be described. For example, if the
そこで、本実施形態に係る推定部32は、更新処理を禁止しているときに電流積算方式により推定したSOCが所定の条件を満たした場合、SOCの更新処理を実行(再開)してもよい。
Therefore, the
これにより、推定部32は、電流積算方式により推定されたSOCを更新(補正)できるため、SOCの推定精度が電流センサ61の測定誤差の蓄積などに起因して低下していくことを抑制することができる。なお、再開したSOCの更新処理では、LIB14が電池制御装置20等に電源として接続されているため、推定部32は、LIB14のOCVを算出し、算出されたOCVを用いて推定されたSOCで、SOCの更新を行う処理を実行する。
As a result, the
以下、具体的に説明すると、推定部32は、更新処理を禁止しているときに電流積算方式によりSOCを推定した期間を示す推定期間が所定期間経過した場合に、SOCが上記した所定の条件を満たしたと判定する。なお、所定期間は、例えば電流センサ61の測定誤差の蓄積などによってSOCの推定精度が低下する可能性のある値に設定されるが、これに限定されるものではなく、任意の値に設定されてもよい。
Specifically, the
推定部32は、更新処理を禁止しているときに電流積算方式により推定したSOCが所定の条件を満たした場合、検出部31によって検出されたCCVに基づいてOCVを算出する。すなわち、LIB14は、電池制御装置20等に電源として接続されているため、検出部31で検出されるLIB14の電圧はCCVであり、推定部32は、かかるCCVに基づいてOCVを算出(推定)する。なお、以下では、算出されたOCVを「算出OCV」と記載する場合がある。
When the SOC estimated by the current integration method satisfies a predetermined condition when the update process is prohibited, the
詳しくは、推定部32は、下記の式(1)を用いて算出OCVを算出する。
算出OCV=CCV−(R×I) ・・・式(1)
なお、式(1)において、CCVは、LIB14が電池制御装置20や各種負荷に電源として接続された状態で検出されたLIB14の電圧である。また、Rは、LIB14の内部抵抗であり、Iは、例えばコンピュータ等を含む電池制御装置20等の消費電流の合計値である。なお、Iについて詳しくは、LIB14への充電は電流値が正の値、LIB14からの放電は電流値が負の値となる。
Specifically, the
Calculation OCV = CCV- (R × I) ・ ・ ・ Equation (1)
In the formula (1), the CCV is the voltage of the LIB 14 detected in a state where the LIB 14 is connected to the
推定部32は、算出された算出OCVおよびOCV−SOC特性曲線(図3参照)に基づいてSOCを推定する。そして、推定部32は、推定されたSOCを用いて、電流積算方式により推定されたSOCを更新する更新処理を実行する。
The
このように、推定部32は、電流積算方式により推定したSOCが所定の条件を満たした場合にSOCの更新処理を実行(再開)することで、SOCの推定精度が電流センサ61の測定誤差の蓄積などに起因して低下していくことを抑制することができる。
In this way, the
なお、起動時には、LIB14の電圧(ここではCCV)が過渡的な動きをしているため、推定部32は、分極が安定するまで一定時間待機してから、算出OCVの算出処理を実行してもよい。
Since the voltage of the LIB 14 (CCV in this case) is transiently moving at the time of startup, the
次に、図4を用いて実施形態に係る電池制御装置20が実行する処理手順について説明する。図4は、電池制御装置20が実行する処理手順を示すフローチャートである。
Next, the processing procedure executed by the
図4に示すように、電池制御装置20の制御部30は先ず、LIB14の電流を検出する(ステップS10)。続いて、制御部30は、検出された電流に基づいてLIB14のSOCを電流積算方式により推定する(ステップS11)。
As shown in FIG. 4, the
次いで、制御部30は、例えば起動時のLIB14の状態が、OCVを用いてSOCを推定可能な状態(所定の状態)であるか否かを判定する(ステップS12)。制御部30は、LIB14の状態が所定の状態ではないと判定された場合(ステップS12,No)、そのまま処理を終了する。
Next, the
一方、制御部30は、LIB14の状態が所定の状態であると判定された場合(ステップS12,Yes)、鉛バッテリ13の電圧が所定電圧以下であるか否かを判定する(ステップS13)、すなわち、鉛バッテリ13が電池制御装置20の電源として使用できない状態であるか否かを判定する。
On the other hand, when the
制御部30は、鉛バッテリ13の電圧が所定電圧以下ではないと判定された場合(ステップS13,No)、すなわち、鉛バッテリ13が電池制御装置20の電源として使用できる状態と判定された場合、第2スイッチ16およびLIB用切替スイッチ18をオフにし、LIB14の電源としての接続を遮断する(ステップS14)。
When the
続いて、制御部30は、LIB14のOCVを検出する(ステップS15)。そして、制御部30は、電流積算方式により推定されたSOCを更新する更新処理を実行する(ステップS16)。具体的には、制御部30は、ステップS15で検出されたOCVおよびOCV−SOC特性曲線(図3参照)に基づいてSOCを推定し、推定されたSOCを用いて、電流積算方式により推定されたSOCを更新(補正)する。
Subsequently, the
制御部30は、鉛バッテリ13の電圧が所定電圧以下であると判定された場合(ステップS13,Yes)、すなわち、鉛バッテリ13が電池制御装置20の電源として使用できない状態と判定された場合、第2スイッチ16およびLIB用切替スイッチ18をオンにし、電源としての接続を遮断していたLIB14を電源として再接続する(ステップS17)。
When the
次いで、制御部30は、更新処理を禁止しているときに電流積算方式によりSOCを推定した期間を示す推定期間が所定期間経過したか否かを判定する(ステップS18)。制御部30は、推定期間が所定期間経過していないと判定された場合(ステップS18,No)、SOCを更新する更新処理を禁止する(ステップS19)。
Next, the
一方、制御部30は、推定期間が所定期間経過したと判定された場合(ステップS18,Yes)、検出されたLIB14のCCVに基づいて算出OCVを算出する(ステップS20)。
On the other hand, when it is determined that the estimated period has elapsed (step S18, Yes), the
そして、制御部30は、算出OCVを用いてSOCの更新処理を実行する(ステップS21)。具体的には、制御部30は、ステップS20で算出された算出OCVおよびOCV−SOC特性曲線(図3参照)に基づいてSOCを推定し、推定されたSOCを用いて、電流積算方式により推定されたSOCを更新(補正)する。
Then, the
上述してきたように、実施形態に係る電池制御装置20は、LIB14(第1電池の一例)および鉛バッテリ13(第2電池の一例)が電源として接続される。電池制御装置20は、検出部31と、推定部32と、電源制御部33とを備える。検出部31は、LIB14の電流およびLIB14のOCV(開回路電圧)を検出する。推定部32は、検出部31によって検出された電流に基づいてLIB14のSOC(充電率)を電流積算方式により推定する。推定部32は、LIB14の状態が、検出部31によって検出されたOCV、および、OCVとSOCとの関係を示す充電特性(OCV−SOC特性曲線)に基づいてSOCを推定可能な状態である場合、電流積算方式により推定されたSOCを、OCVおよび充電特性に基づいて推定されるSOCに更新する。電源制御部33は、推定部32でSOCを更新する際に検出部31でOCVを検出する場合、LIB14の電源としての接続を遮断する。これにより、LIB14のSOCの推定精度を向上させることができる。
As described above, in the
(変形例)
次に、実施形態の変形例について説明する。上記したように、電池制御装置20は、OCVを用いてSOCを推定し、更新(補正)処理などを実行する。かかるOCVは、例えばエンジン停止後、LIB14に一定時間負荷が無く、分極の影響が解消された安定状態のLIB14の電圧であることが好ましい。
(Modification example)
Next, a modified example of the embodiment will be described. As described above, the
また、例えばLIB14に鉄系の材料が用いられている場合、SOCの推定に利用するOCV−SOC特性曲線は、LIB14の分極解消前の充放電状態により異なる特性となる。従って、実施形態および変形例に係るOCV−SOCマップ情報41(図2参照)には、LIB14の分極解消前の充放電状態に応じて特性の異なる複数(ここでは2種類)のOCV−SOC特性曲線の情報が含まれてもよい。これについて図5を参照して説明する。 Further, for example, when an iron-based material is used for the LIB 14, the OCV-SOC characteristic curve used for estimating the SOC has different characteristics depending on the charge / discharge state before the polarization of the LIB 14 is eliminated. Therefore, the OCV-SOC map information 41 (see FIG. 2) according to the embodiment and the modified example has a plurality of (here, two types) OCV-SOC characteristics having different characteristics depending on the charge / discharge state before the polarization of the LIB 14 is eliminated. Curve information may be included. This will be described with reference to FIG.
図5は、OCV−SOC特性曲線を説明する図である。図5に示すように、OCV−SOC特性曲線は、LIB14の分極解消前の状態が充電状態であった場合と放電状態であった場合とで異なる特性となる。なお、図5では、LIB14の分極解消前(例えばエンジン停止前)の状態が充電状態であった場合のOCV−SOC特性曲線を実線で示し、分極解消前(例えばエンジン停止前)の状態が放電状態であった場合のOCV−SOC特性曲線を破線で示している。 FIG. 5 is a diagram illustrating an OCV-SOC characteristic curve. As shown in FIG. 5, the OCV-SOC characteristic curve has different characteristics depending on whether the LIB 14 is in the charged state or the discharged state before the polarization is eliminated. In FIG. 5, the OCV-SOC characteristic curve when the state before the polarization elimination (for example, before the engine is stopped) of the LIB 14 is the charged state is shown by a solid line, and the state before the polarization elimination (for example, before the engine is stopped) is discharged. The OCV-SOC characteristic curve in the state is shown by a broken line.
図5の例では、電池制御装置20は、分極解消前の状態が充電状態であり、SOCを推定するときのOCVがVxである場合、SOCは「A1」であると推定する。他方、電池制御装置20は、分極解消前の状態が放電状態であり、SOCを推定するときのOCVがVxである場合、SOCは「A2」であると推定する。このように、OCVが同じ「Vx」であっても、LIB14の分極解消前の状態が充電状態であったか放電状態であったかで、推定されるSOCの値が変わる。そのため、LIB14の分極解消前の充放電状態を精度良く判定することが望まれている。
In the example of FIG. 5, the
そこで、変形例に係る電池制御装置20にあっては、LIB14の分極解消前の充放電状態を精度良く判定することができるような構成とした。具体的には、変形例に係る電池制御装置20は、LIB14の分極解消前の電圧に基づいてLIB14の分極解消前の充放電状態を判定するようにした。
Therefore, the
詳しくは、変形例に係る電池制御装置20は、エンジン停止から分極解消前までの間にLIB14の電圧を複数回計測し、計測された電圧の傾向(傾き)に基づいて、LIB14の分極解消前の充放電状態を判定するようにした。そして、例えば電池制御装置20は、LIB14のOCVと、判定結果に応じた充電特性(OCV−SOC特性曲線)とに基づいてSOCを推定するようにした。
Specifically, the
上記した電圧の傾向(傾き)について図6を参照して説明する。図6は、エンジン停止前から分極解消までのLIB14の電圧を示す図である。なお、図6では、エンジン停止前のLIB14が充電状態であった場合の電圧を実線で示し、放電状態であった場合の電圧を破線で示している。また、図6では、時刻T1でエンジンが停止され、その後一定時間負荷が無く、時刻T4で分極の影響が解消された例を示している。従って、時刻T1〜T4は、LIB14の分極解消期間であるともいえる。 The above-mentioned voltage tendency (slope) will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram showing the voltage of the LIB 14 from before the engine is stopped until the polarization is eliminated. In FIG. 6, the voltage when the LIB 14 is in the charged state before the engine is stopped is shown by a solid line, and the voltage when the LIB 14 is in a discharged state is shown by a broken line. Further, FIG. 6 shows an example in which the engine is stopped at time T1 and there is no load for a certain period of time thereafter, and the influence of polarization is eliminated at time T4. Therefore, it can be said that the times T1 to T4 are the polarization elimination periods of LIB14.
図6に実線で示すように、LIB14が充電状態であったときにエンジンが停止されると(時刻T1)、LIB14の電圧は、時間の経過とともに減少する。一方、図6に破線で示すように、LIB14が放電状態であったときにエンジンが停止されると、LIB14の電圧は、時間の経過とともに増加する。変形例では、上記したLIB14の電圧の傾向に基づいてLIB14の分極解消前の充放電状態を判定し、SOCの推定を行うようにした。 As shown by the solid line in FIG. 6, when the engine is stopped while the LIB 14 is in the charged state (time T1), the voltage of the LIB 14 decreases with the passage of time. On the other hand, as shown by the broken line in FIG. 6, if the engine is stopped while the LIB 14 is in the discharged state, the voltage of the LIB 14 increases with the passage of time. In the modified example, the charge / discharge state before the polarization of the LIB 14 is eliminated is determined based on the voltage tendency of the LIB 14 described above, and the SOC is estimated.
具体的には、変形例に係る電池制御装置20の制御部30(正確には検出部31(図2参照))は先ず、エンジンが停止されてから複数回LIB14の電圧を計測し、記憶部40に記憶させる。なお、図6の例では、時刻T2、T3の2回計測するようにしたが、これに限らず、3回以上計測してもよい。また、LIB14の電圧は、例えば任意の所定時間が経過するごとに計測されるが、計測タイミングはこれに限定されるものではなく、任意に設定可能である。なお、電源制御部33(図2参照)は、LIB14の電圧の計測が行われる前に、第2スイッチ16およびLIB用切替スイッチ18をオフしてLIB14の電源としての接続を遮断してもよい。
Specifically, the control unit 30 (correctly, the detection unit 31 (see FIG. 2)) of the
続いて、制御部30は、例えばLIB14の分極解消した後(時刻T4以降)に車両が起動されると、LIB14のOCVを検出部31で検出し、検出されたOCVに基づいてSOCを推定する。
Subsequently, the
ここで、電源制御部33は、LIB14のOCVを検出する前に、第2スイッチ16およびLIB用切替スイッチ18をオフしてLIB14の電源としての接続を遮断する。これにより、検出部31は、電池制御装置20や各種負荷に放電しているLIB14の電圧(CCV)をOCVとして誤って検出することがない。なお、電源制御部33は、第2スイッチ16およびLIB用切替スイッチ18をオフする場合、第1スイッチ15および鉛バッテリ用切替スイッチ17をオンし、鉛バッテリ13から電池制御装置20へ電力が供給されるようにする。
Here, the power supply control unit 33 turns off the second switch 16 and the
検出部31は、上記したように第2スイッチ16およびLIB用切替スイッチ18がオフされた状態で、OCVを検出する。続いて、制御部30の推定部32(図2参照)は、記憶部40に記憶されたLIB14の電圧の情報を読み出し、LIB14の分極解消前の充放電状態を判定する。
The
例えば、推定部32は、図6に示すように、計測されたLIB14の電圧の傾向が減少傾向である場合、言い換えると、計測されたLIB14の電圧の傾き負値である場合、LIB14の分極解消前の状態が充電状態であったと判定する。一方、推定部32は、計測されたLIB14の電圧の傾向が増加傾向である場合、言い換えると、計測されたLIB14の電圧の傾き正値である場合、LIB14の分極解消前の状態が放電状態であったと判定する。
For example, as shown in FIG. 6, the
このように、変形例では、エンジン停止から分極解消前までの間のLIB14の電圧を用いることで、LIB14の分極解消前の充放電状態を精度良く判定することができる。 As described above, in the modified example, by using the voltage of the LIB 14 from the engine stop to before the polarization is eliminated, the charge / discharge state of the LIB 14 before the polarization is eliminated can be accurately determined.
そして、推定部32は、検出されたOCVと、LIB14の分極解消前の充放電状態に応じたOCV−SOC特性曲線(図5参照)とに基づいて、LIB14のSOCを推定する。
Then, the
このように、変形例においても、実施形態と同様、LIB14のOCVを検出する前に、LIB14の電源としての接続を遮断するようにしたので、推定部32は、誤ったOCVを用いてLIB14のSOCを推定することがない。そのため、変形例にあっても、OCVを用いたLIB14のSOCの推定精度が低下することを抑制でき、結果としてSOCの推定精度を向上させることができる。
As described above, in the modified example as well, as in the embodiment, the connection of the LIB 14 as a power source is cut off before the OCV of the LIB 14 is detected. Therefore, the
次に、図7を用いて変形例に係る電池制御装置20が実行する処理手順について説明する。図7は、変形例に係る電池制御装置20が実行する処理手順を示すフローチャートである。なお、図7の処理は、一例としてエンジン停止後に実行されるものとする。
Next, a processing procedure executed by the
図7に示すように、電池制御装置20の制御部30は、エンジンが停止された後、一定時間が経過して分極の影響が解消されたか否かを判定する(ステップS100)。制御部30は、ステップS100の処理を最初に実行するときは一定時間が経過する前であるため、分極の影響が解消されていないと判定し(ステップS100,No)、次いでLIB14の電圧の計測タイミングか否かを判定する(ステップS101)。ここで、計測タイミングは、例えばエンジンの停止後、あるいは前回の電圧計測から、上記した所定時間が経過したタイミングである。なお、所定時間は、上記した一定時間より短いものとする。
As shown in FIG. 7, the
制御部30は、LIB14の電圧の計測タイミングではないと判定された場合(ステップS101,No)、ステップS100の処理へ戻る。一方、制御部30は、LIB14の電圧の計測タイミングであると判定された場合(ステップS101,Yes)、LIB14の電圧を計測(検出)し(ステップS102)、記憶部40に記憶させ、ステップS100の処理へ戻る。
When the
制御部30は、分極の影響が解消されたと判定された場合(ステップS100,Yes)、車両が起動されたか否かを判定する(ステップS103)。制御部30は、車両が起動されていないと判定された場合(ステップS103,No)、ステップS103の処理を繰り返す。
When it is determined that the influence of polarization has been eliminated (step S100, Yes), the
制御部30は、車両が起動されたと判定された場合(ステップS103,Yes)、第2スイッチ16およびLIB用切替スイッチ18をオフにし、LIB14の電源としての接続を遮断する(ステップS104)。
When it is determined that the vehicle has been started (step S103, Yes), the
続いて、制御部30は、LIB14のOCVを検出する(ステップS105)。次に、制御部30は、記憶部40に記憶されたLIB14の電圧の情報から得られる電圧の傾向(傾き)に基づいて、LIB14の分極解消前の状態が充電状態であったか否かを判定する(ステップS106)。
Subsequently, the
制御部30は、LIB14の分極解消前の状態が充電状態であったと判定された場合(ステップS106,Yes)、検出されたOCVと、充電状態用のOCV−SOC特性曲線(図6の実線)とに基づいてSOCを推定する(ステップS107)。
When the
一方、制御部30は、LIB14の分極解消前の状態が充電状態ではないと判定された場合(ステップS106,No)、すなわち、放電状態であったと判定された場合、検出されたOCVと、放電状態用のOCV−SOC特性曲線(図6の破線)とに基づいてSOCを推定する(ステップS108)。
On the other hand, when the
なお、上記した変形例では、LIB14の電圧の計測(OCVの検出を含む)が、IG(イグニッション)オフ中に、コンピュータ等を含む電池制御装置20を一時的に起動させて行うようするが、これに限定されるものではない。すなわち、例えばIGオン時にLIB14の電圧の計測(OCVの検出を含む)が行われるようにしてもよい。
In the above-described modification, the voltage measurement of the LIB 14 (including the detection of the OCV) is performed by temporarily activating the
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。 Further effects and variations can be easily derived by those skilled in the art. For this reason, the broader aspects of the invention are not limited to the particular details and representative embodiments expressed and described above. Therefore, various modifications can be made without departing from the spirit or scope of the general concept of the invention as defined by the appended claims and their equivalents.
1 電池システム
13 鉛バッテリ
14 LIB
20 電池制御装置
31 検出部
32 推定部
33 電源制御部
34 判定部
1
20
Claims (8)
前記第1電池の電流および前記第1電池の開回路電圧を検出する検出部と、
前記検出部によって検出された前記電流に基づいて前記第1電池の充電率を電流積算方式により推定するとともに、前記第1電池の状態が、前記検出部によって検出された前記開回路電圧、および、前記開回路電圧と前記充電率との関係を示す充電特性に基づいて前記充電率を推定可能な状態である場合、電流積算方式により推定された前記充電率を、前記開回路電圧および前記充電特性に基づいて推定される充電率に更新する推定部と、
前記推定部で前記充電率を更新する際に前記検出部で前記開回路電圧を検出する場合、前記第1電池の電源としての接続を遮断する電源制御部と
を備えることを特徴とする電池制御装置。 A battery control device to which the first battery and the second battery are connected as a power source.
A detector that detects the current of the first battery and the open circuit voltage of the first battery,
The charge rate of the first battery is estimated by the current integration method based on the current detected by the detection unit, and the state of the first battery is the open circuit voltage detected by the detection unit and the open circuit voltage. When the charge rate can be estimated based on the charge characteristic indicating the relationship between the open circuit voltage and the charge rate, the charge rate estimated by the current integration method is used as the open circuit voltage and the charge characteristic. An estimation unit that updates the charge rate estimated based on
A battery control including a power supply control unit that cuts off the connection of the first battery as a power source when the detection unit detects the open circuit voltage when the charge rate is updated by the estimation unit. Device.
を備え、
前記電源制御部は、
前記判定部によって前記第2電池の電圧が所定電圧以下であると判定された場合、電源としての接続を遮断していた前記第1電池を電源として接続すること
を特徴とする請求項1に記載の電池制御装置。 A determination unit for determining whether or not the voltage of the second battery is equal to or lower than a predetermined voltage is provided.
The power supply control unit
The first aspect of claim 1, wherein when the determination unit determines that the voltage of the second battery is equal to or lower than a predetermined voltage, the first battery, which has been disconnected as a power source, is connected as a power source. Battery control device.
前記電源制御部により電源としての接続を遮断していた前記第1電池が電源として接続された場合、前記充電率を更新する更新処理を禁止すること
を特徴とする請求項2に記載の電池制御装置。 The estimation unit
The battery control according to claim 2, wherein when the first battery, which has been disconnected as a power source by the power supply control unit, is connected as a power source, the update process for updating the charge rate is prohibited. Device.
前記第1電池の閉回路電圧を検出し、
前記推定部は、
前記更新処理を禁止しているときに電流積算方式により推定した前記充電率が所定の条件を満たした場合、前記検出部によって検出された前記閉回路電圧に基づいて前記開回路電圧を算出し、算出された前記開回路電圧および前記充電特性に基づいて推定された前記充電率を用いて前記更新処理を実行すること
を特徴とする請求項3に記載の電池制御装置。 The detection unit
The closed circuit voltage of the first battery is detected,
The estimation unit
When the charge rate estimated by the current integration method satisfies a predetermined condition when the update process is prohibited, the open circuit voltage is calculated based on the closed circuit voltage detected by the detection unit. The battery control device according to claim 3, wherein the update process is executed using the calculated open circuit voltage and the charge rate estimated based on the charge characteristics.
電流積算方式により前記充電率を推定した期間を示す推定期間が所定期間経過した場合に、前記充電率が前記所定の条件を満たしたと判定すること
を特徴とする請求項4に記載の電池制御装置。 The estimation unit
The battery control device according to claim 4, wherein it is determined that the charge rate satisfies the predetermined condition when the estimated period indicating the period for which the charge rate is estimated by the current integration method elapses. ..
前記第2電池は、鉛バッテリであること
を特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の電池制御装置。 The first battery is a lithium ion battery.
The battery control device according to any one of claims 1 to 5, wherein the second battery is a lead battery.
前記第1電池の分極解消前の電圧に基づいて前記第1電池の分極解消前の充放電状態を判定し、前記開回路電圧と、判定結果に応じた前記充電特性とに基づいて前記充電率を推定すること
を特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の電池制御装置。 The estimation unit
The charge / discharge state of the first battery before depolarization is determined based on the voltage before depolarization of the first battery, and the charge rate is determined based on the open circuit voltage and the charging characteristics according to the determination result. The battery control device according to any one of claims 1 to 6, wherein the battery control device is characterized in that.
前記第1電池の電流および前記第1電池の開回路電圧を検出する検出工程と、
前記検出工程によって検出された前記電流に基づいて前記第1電池の充電率を電流積算方式により推定するとともに、前記第1電池の状態が、前記検出工程によって検出された前記開回路電圧、および、前記開回路電圧と前記充電率との関係を示す充電特性に基づいて前記充電率を推定可能な状態である場合、電流積算方式により推定された前記充電率を、前記開回路電圧および前記充電特性に基づいて推定される充電率に更新する推定工程と、
前記推定工程で前記充電率を更新する際に前記検出工程で前記開回路電圧を検出する場合、前記第1電池の電源としての接続を遮断する電源制御工程と
を含むことを特徴とする電池制御方法。 It is a battery control method of a battery control device in which a first battery and a second battery are connected as a power source.
A detection step for detecting the current of the first battery and the open circuit voltage of the first battery, and
The charge rate of the first battery is estimated by a current integration method based on the current detected by the detection step, and the state of the first battery is the open circuit voltage detected by the detection step and the open circuit voltage. When the charge rate can be estimated based on the charge characteristic indicating the relationship between the open circuit voltage and the charge rate, the charge rate estimated by the current integration method is used as the open circuit voltage and the charge characteristic. And the estimation process to update to the estimated charge rate based on
When the open circuit voltage is detected in the detection step when updating the charge rate in the estimation step, the battery control includes a power supply control step of cutting off the connection of the first battery as a power source. Method.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2023162274A1 (en) * | 2022-02-28 | 2023-08-31 | 京セラ株式会社 | Soc estimation device, program, and soc estimation method |
WO2024004034A1 (en) * | 2022-06-28 | 2024-01-04 | 武蔵精密工業株式会社 | Storage battery management device and storage battery management method |
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2020
- 2020-03-05 JP JP2020038035A patent/JP2021141722A/en active Pending
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