JP2023047588A - battery management device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気自動車のバッテリを管理するバッテリ管理装置に関する。 The present invention relates to a battery management device for managing batteries of electric vehicles.
発電機と、バッテリと、発電機及び/又はバッテリの出力電力によって作動するモータと、を備える電気自動車がある。このバッテリのSOC(State of Charge)を管理する方法として、例えば、電流積算法がある。しかしながら、電流積算法では、充放電時の電流の計測誤差により、SOCの推定値に対して誤差が蓄積する。この誤差の補正のために、バッテリの電圧値を参照してSOCを補正する方法が知られている。この方法では、SOCの変化量に対する電圧値の変化量が大きい範囲にSOC値がなるようにバッテリの充放電を制御し、電圧値に対応するSOC値を取得することにより、SOCの誤差が補正される。例えば、リン酸鉄リチウムを用いたリチウムイオンバッテリでは、SOCが0%近傍及び100%近傍以外の状態においては、SOCの変化量に対する電圧値の変化量が極めて小さいため、SOCが0%近傍又は100%近傍となるように、誤差補正のための制御が行われる。例えば、特許文献1には、満充電となるまでバッテリを充電し、SOCの推定値の誤差を補正することが記載されている。 There are electric vehicles that include a generator, a battery, and a motor operated by the output power of the generator and/or the battery. As a method of managing the SOC (State of Charge) of this battery, for example, there is a current integration method. However, in the current integration method, an error accumulates in the estimated value of SOC due to an error in current measurement during charging and discharging. In order to correct this error, a method of correcting the SOC by referring to the voltage value of the battery is known. In this method, the SOC error is corrected by controlling the charging and discharging of the battery so that the SOC value falls within a range in which the amount of change in the voltage value with respect to the amount of change in the SOC is large, and obtaining the SOC value corresponding to the voltage value. be done. For example, in a lithium ion battery using lithium iron phosphate, the amount of change in voltage value with respect to the amount of change in SOC is extremely small when the SOC is not near 0% or near 100%. Control for error correction is performed so as to be close to 100%. For example, Patent Literature 1 describes charging a battery until it reaches full charge and correcting an error in an estimated value of SOC.
SOCが100%近傍になるようにバッテリを満充電することによりSOC値を補正する補正制御は、例えば、電気自動車の稼働終了時に行われるように制御される場合がある。このような制御条件が適用される場合において、SOC補正制御の実施のために運転者の意図に反して電気自動車のシステムが運転継続される場合があった。また、SOC補正制御の実施中には、発電機の発電動作により騒音が発生したり、発電機が燃料電池により構成される場合には発電時に排水が発生したりする。しかしながら、電気自動車の稼働を終了させた場所が、騒音の発生及び排水が許容されない場所である場合に、運転者の意図に反してSOC補正制御が実施されてしまうことの不都合があった。 Correction control for correcting the SOC value by fully charging the battery so that the SOC is close to 100% may be performed, for example, at the end of operation of the electric vehicle. When such control conditions are applied, there have been cases where the electric vehicle system continues to operate against the driver's intention in order to implement the SOC correction control. Further, during execution of the SOC correction control, noise is generated due to the power generation operation of the generator, and if the generator is composed of a fuel cell, water is generated during power generation. However, if the place where the operation of the electric vehicle is terminated is a place where the generation of noise and drainage are not permitted, there is an inconvenience that the SOC correction control is performed against the intention of the driver.
そこで、本発明は、電気自動車のバッテリのSOCの補正制御の適切な実施を可能とするバッテリ管理装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a battery management apparatus capable of appropriately performing SOC correction control of a battery of an electric vehicle.
本発明に係るバッテリ管理装置は、バッテリと、発電機と、モータとを備える電気自動車における、バッテリを管理するバッテリ管理装置であって、電気自動車がアイドル状態であるか否かを判断可能な情報であるアイドル判定情報を取得する情報取得部と、アイドル状態が所定時間以上継続する状態である長時間アイドル状態であることを検知した場合に、発電機の発電によりバッテリのSOCを所定状態に制御することにより、バッテリのSOCの誤差を補正する補正制御を実施することを判断する判断部と、判断部により補正制御を実施することが判断された場合に、バッテリのSOCの補正制御を実施する補正制御部と、を備える。 A battery management device according to the present invention is a battery management device for managing a battery in an electric vehicle including a battery, a generator, and a motor, and is information capable of determining whether the electric vehicle is in an idle state. and an information acquisition unit that acquires the idle determination information, and controls the SOC of the battery to a predetermined state by generating power from the generator when detecting that the idle state continues for a predetermined time or longer, that is, the long-time idle state. a determination unit for determining whether to perform correction control for correcting an error in the SOC of the battery; and when the determination unit determines to perform correction control, correction control for the SOC of the battery is performed. and a correction control unit.
電気自動車におけるアイドル状態は、システムが稼働中であるためSOC補正制御の実施が可能であり、且つ、電気自動車が運行されていないため低負荷状態であるので、SOCの補正制御の実施に好適な状態である。このバッテリ管理装置では、アイドル状態が所定時間以上継続する長時間アイドル状態であることが検知された場合にSOCの補正制御が実施されるので、電気自動車のバッテリのSOCの補正制御の適切な実施が可能となる。 In the idle state of an electric vehicle, since the system is in operation, SOC correction control can be performed, and since the electric vehicle is not in operation, it is a low load state, so it is suitable for performing SOC correction control. state. In this battery management device, when it is detected that the idle state continues for a predetermined period of time or longer, the SOC correction control is performed. becomes possible.
また、バッテリ管理装置において、補正制御部は、発電機の発電効率が所定値以上となる、予め設定された動作状態である高効率動作点にて発電機に発電させることにより、補正制御を実施することとしてもよい。 Further, in the battery management device, the correction control unit performs correction control by causing the generator to generate power at a high-efficiency operating point, which is a preset operating state at which the power generation efficiency of the generator is equal to or higher than a predetermined value. It is also possible to
このバッテリ管理装置によれば、高効率動作点にて発電機に発電させることにより補正制御が実施されるので、補正制御に係る燃費の向上が図られる。 According to this battery management device, the correction control is performed by causing the generator to generate power at the high-efficiency operating point, so the fuel consumption associated with the correction control can be improved.
また、バッテリ管理装置において、補正制御部は、SOCの値に応じて許容されている充電時における電力である充電許可電力にてバッテリが充電されるように発電機に発電させることにより、補正制御を実施することとしてもよい。 Further, in the battery management device, the correction control unit causes the generator to generate power so that the battery is charged with charge permission power, which is power during charging that is allowed according to the SOC value, thereby performing correction control. may be implemented.
このバッテリ管理装置によれば、補正制御の実施時において、充電許可電力にてバッテリが充電されるように発電機が制御されるので、好適な状態でバッテリが充電される。 According to this battery management device, when the correction control is performed, the generator is controlled so that the battery is charged with the charge permission power, so the battery is charged in a suitable state.
また、バッテリ管理装置において、情報取得部は、電気自動車が有するパーキングブレーキ、トランスミッション、ブレーキペダル及びアクセルペダル、並びに、電気自動車の駆動状態を指示するための駆動レンジ指示スイッチのうちの少なくともいずれか一つに対する運転者による操作状態を示す操作情報をアイドル判定情報として取得し、判断部は、パーキングブレーキが作動していること、トランスミッションが電気自動車を駆動する状態ではないこと、ブレーキペダルが操作されていないこと、及び、アクセルペダルが操作されていないこと、並びに、駆動レンジ指示スイッチにより電気自動車が駆動される状態に指示されていないこと、の少なくともいずれか一つが操作情報により示される場合に、電気自動車がアイドル状態であることを判定することとしてもよい。 Further, in the battery management device, the information acquisition unit may include at least one of a parking brake, a transmission, a brake pedal, an accelerator pedal, and a driving range instruction switch for indicating the driving state of the electric vehicle. Operation information indicating the state of operation by the driver for each of the two is acquired as idle determination information, and the determination unit determines that the parking brake is operating, that the transmission is not in a state to drive the electric vehicle, and that the brake pedal is being operated. , that the accelerator pedal is not operated, and that the driving range instruction switch is not instructed to drive the electric vehicle, if the operation information indicates at least one of the following: It may be determined that the automobile is in an idle state.
このバッテリ管理装置によれば、種々の操作情報がアイドル判定情報として用いられるので、アイドル状態であるか否かの適切な判定が可能となる。 According to this battery management device, since various operation information is used as the idle determination information, it is possible to appropriately determine whether or not the vehicle is in the idle state.
また、バッテリ管理装置において、情報取得部は、電気自動車がアイドル状態となる予定の位置及び時刻の少なくともいずれか一方を示すスケジュール情報と、電気自動車の現在位置及び現在時刻の少なくともいずれか一方とを、アイドル判定情報として取得し、判断部は、スケジュール情報に示されるアイドル状態となる予定の位置及び時刻の少なくともいずれか一方に、現在位置及び現在時刻の少なくともいずれか一方が該当する場合に、アイドル状態であることを判定することとしてもよい。 Further, in the battery management device, the information acquisition unit acquires schedule information indicating at least one of a position and time at which the electric vehicle is scheduled to enter an idle state, and at least one of the current position and current time of the electric vehicle. , as idle judgment information, and the judging unit obtains an idle state when at least one of the current position and the current time corresponds to at least one of the position and the time at which the idle state is to be set indicated in the schedule information. It may be determined that the state is the state.
このバッテリ管理装置によれば、スケジュール情報に基づいて、電気自動車がアイドル状態となる可能性が高い位置及び/又は時刻に、現在位置及び/又は現在時刻が該当する場合に、アイドル状態であることが判定される。従って、電気自動車がアイドル状態であることが容易に判定される。 According to this battery management device, if the current position and/or the current time correspond to the position and/or the time at which the electric vehicle is likely to be in the idle state based on the schedule information, the electric vehicle is in the idle state. is determined. Therefore, it is easily determined that the electric vehicle is in the idle state.
また、バッテリ管理装置において、情報取得部は、電気自動車がアイドル状態となった位置及び時刻の少なくともいずれかの履歴を示す履歴情報と、電気自動車の現在位置及び現在時刻の少なくともいずれか一方とを、アイドル判定情報として取得し、判断部は、履歴情報に示されるアイドル状態となった位置及び時刻の少なくともいずれか一方に、現在位置及び現在時刻の少なくともいずれか一方が該当する場合に、アイドル状態であることを判定することとしてもよい。 Further, in the battery management device, the information acquisition unit acquires history information indicating at least one of the history of positions and times when the electric vehicle entered an idle state, and at least one of the current position and current time of the electric vehicle. , as idle judgment information, and the judging unit detects the idle state when at least one of the current position and the current time corresponds to at least one of the idle state position and the time indicated in the history information. It is good also as determining that it is.
このバッテリ管理装置によれば、履歴情報に基づいて、電気自動車がアイドル状態となる可能性が高い位置及び/又は時刻に、現在位置及び/又は現在時刻が該当する場合に、アイドル状態であることが判定される。従って、電気自動車がアイドル状態であることが容易に判定される。 According to this battery management device, if the current position and/or the current time correspond to the position and/or the time at which the electric vehicle is likely to be in the idle state based on the history information, the electric vehicle is in the idle state. is determined. Therefore, it is easily determined that the electric vehicle is in the idle state.
また、バッテリ管理装置において、補正制御部は、バッテリのSOCの満充電近傍の所定値を目標値として、発電機の発電効率が所定値以上となる、予め設定された動作状態である高効率動作点にて発電機に発電させる制御状態である充電優先モード、及び、充電優先モードにおけるSOCの目標値よりも低い所定値をSOCの目標値として、発電機によりバッテリの充電及び放電を行う制御状態である通常制御モードのいずれかにより発電機によるバッテリの充電を制御し、判断部により補正制御を実施することが判断された場合に、充電優先モードによる制御を実施し、補正制御の不実施時に通常制御モードによる制御を実施し、情報取得部は、電気自動車がアイドル状態となる予定の位置及び時刻の少なくともいずれか一方を示すスケジュール情報、及び、電気自動車がアイドル状態となった位置及び時刻の少なくともいずれかの履歴を示す履歴情報のうちの少なくともいずれか一方を取得し、判断部は、電気自動車がアイドル状態ではなくなったことを検知した場合に、スケジュール情報及び履歴情報のうちの少なくともいずれか一方に基づいて、電気自動車が次に長時間アイドル状態となる次回アイドル位置及び次回アイドル時刻の少なくともいずれか一方を取得し、電気自動車の現在位置と次回アイドル位置との差、及び、現在時刻と次回アイドル時刻との差の少なくともいずれか一方が、位置または時刻に関する所定値以下である場合に、補正制御部に補正制御を中断させ且つ充電優先モードによる制御を維持させ、電気自動車の現在位置と次回アイドル位置との差、及び、現在時刻と次回アイドル時刻との差の少なくともいずれか一方が、位置または時刻に関する所定値を超える場合に、補正制御部に補正制御を中止させ且つ通常制御モードによる制御に移行させることとしてもよい。 Further, in the battery management device, the correction control unit sets a predetermined value near full charge of the SOC of the battery as a target value, and sets the power generation efficiency of the generator to a predetermined value or higher, and high-efficiency operation, which is a preset operating state. and a control state in which the generator charges and discharges the battery with a predetermined SOC target value that is lower than the SOC target value in the charge priority mode. When it is determined that the battery charging by the generator is controlled by one of the normal control modes, and the determination unit determines that correction control is to be performed, control is performed in the charge priority mode, and when correction control is not performed Control is performed in the normal control mode, and the information acquisition unit obtains schedule information indicating at least one of the position and time at which the electric vehicle is scheduled to enter an idle state, and the position and time at which the electric vehicle enters an idle state. At least one of history information indicating at least one history is obtained, and the determination unit acquires at least one of the schedule information and the history information when detecting that the electric vehicle is no longer in an idle state. Based on the one, at least one of the next idle position and the next idle time at which the electric vehicle will be idle for a long time next is obtained, and the difference between the current position of the electric vehicle and the next idle position, and the current time and If at least one of the difference from the next idling time is equal to or less than a predetermined value relating to the position or the time, the correction control unit is caused to suspend the correction control and maintain the control in the charge priority mode, and the current position of the electric vehicle and the If at least one of the difference from the next idling position and the difference between the current time and the next idling time exceeds a predetermined value related to the position or the time, the correction control unit is caused to stop the correction control and the normal control mode is performed. It is also possible to shift to control.
このバッテリ管理装置によれば、バッテリの充電は、充電優先モード及び通常制御モードのいずれかにより制御される。電気自動車がアイドル状態ではなくなった場合において、次にアイドル状態となることが予想される時刻までの時間が所定の時間以下である場合、及び、次にアイドル状態となることが予想される位置までの距離が所定の距離以下である場合の少なくともいずれかの場合に、補正制御を中断し且つ充電優先モードによる制御が維持される。従って、SOCが高い状態に維持されるので、補正制御の再開時において、短時間で補正制御を完了させることが可能となる。 According to this battery management device, charging of the battery is controlled in either the charge priority mode or the normal control mode. When the electric vehicle is no longer in the idle state, if the time until the next expected idle state is less than or equal to the predetermined time, and to the position where the next expected idle state is reached is equal to or less than a predetermined distance, the correction control is interrupted and the charge priority mode control is maintained. Therefore, since the SOC is maintained at a high state, it is possible to complete the correction control in a short time when the correction control is restarted.
また、バッテリ管理装置において、補正制御は、SOCが100%の近傍範囲となる前記所定状態に制御することにより実施され、バッテリは、SOCが所定状態にある場合の電圧値に対する変化量が、SOCが所定状態より低い状態にある場合の電圧値に対する変化量より大きい、バッテリであってもよい。 Further, in the battery management device, the correction control is performed by controlling the SOC to the predetermined state in which the SOC is in the vicinity of 100%. It may also be a battery that has a larger amount of change with respect to the voltage value when is in a state lower than a predetermined state.
バッテリが、SOCが所定状態にある場合の電圧値に対する変化量が、SOCが所定状態より低い状態にある場合の電圧値に対する変化量より大きい、バッテリである場合には、SOCが100%の近傍範囲の所定状態となるように充電されることにより、SOCと電圧値との相関が取りやすくなる。従って、電圧値に基づくSOCの誤差補正を精度良く行うことが可能となる。 When the battery is a battery in which the amount of change in the voltage value when the SOC is in a predetermined state is greater than the amount of change in the voltage value when the SOC is in a state lower than the predetermined state, the SOC is near 100%. By charging to a predetermined state within the range, the correlation between the SOC and the voltage value can be easily obtained. Therefore, it is possible to accurately correct the SOC error based on the voltage value.
また、バッテリ管理装置において、バッテリは、リン酸鉄リチウムを用いたリチウムイオンバッテリであることとしてもよい。 Further, in the battery management device, the battery may be a lithium ion battery using lithium iron phosphate.
一般にリン酸鉄リチウムを用いたリチウムイオンバッテリは、SOCが0%近傍及び100%近傍以外の部分では、SOCと電圧値との相関が取りにくい。このバッテリ管理装置によれば、長時間アイドル状態であることが検知された場合に、発電機の発電によりバッテリのSOCを100%近傍の所定状態となるように補正制御が実施されるので、SOCの推定をより精度良く実施できる。 Generally, in a lithium-ion battery using lithium iron phosphate, it is difficult to obtain a correlation between the SOC and the voltage value in portions other than near 0% and near 100% of the SOC. According to this battery management device, when an idle state for a long time is detected, correction control is performed so that the SOC of the battery is brought to a predetermined state near 100% by power generation by the generator. can be estimated more accurately.
本発明によれば、電気自動車のバッテリのSOCの補正制御の適切な実施を可能とするバッテリ管理装置を提供できる。 Advantageous Effects of Invention According to the present invention, it is possible to provide a battery management device that enables appropriate execution of SOC correction control of a battery of an electric vehicle.
以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted.
図1は、実施形態に係るバッテリ管理装置が搭載された電気自動車の構成を示す概略図である。図1に示されるように、バッテリ管理装置10は、電気自動車Vに搭載されている。電気自動車Vは、燃料電池1(発電機)、バッテリ2、モータ3を備える。また、電気自動車Vは、運転者により操作され得るパーキングブレーキ5、トランスミッション6、ブレーキペダル7及びアクセルペダル8を有する。バッテリ管理装置10は、運行管理システム20と無線により通信可能に構成されてもよい。なお、電気自動車Vは、トランスミッション6を備えていなくともよく、トランスミッション6は、電気自動車Vにおいて非必須の構成である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an electric vehicle equipped with a battery management device according to an embodiment. As shown in FIG. 1, the
燃料電池1は、発電を行うFCスタック(Fuel Cell Stack)を備えている。電気自動車Vは、燃料電池1により発電された電力によって走行する。また、燃料電池1により発電された電力は、バッテリ2の充電に供される。FCスタックとして構成される燃料電池1は、発電時に水を発生するので、排水の必要がある。また、燃料電池1は、発電時に冷却ファンの作動音を発する。なお、電気自動車Vは、燃料電池に代えて、エンジンを発電機として備えてもよい。
The fuel cell 1 includes an FC stack (Fuel Cell Stack) that generates power. The electric vehicle V runs on electric power generated by the fuel cell 1 . Electric power generated by the fuel cell 1 is used to charge the
バッテリ2は、燃料電池1で発電された電力を蓄える。また、バッテリ2は、電気自動車Vに備えられた回生ブレーキ等で生成された電力を蓄えることもでき、さらには、燃料電池1からの電力が不足する場合にはモータ3へ電力を供給する。バッテリ2は、本実施形態においては、例えば、リン酸鉄リチウムを用いたリチウムイオンバッテリである。
例えば、リン酸鉄リチウムを用いたリチウムイオンバッテリであるバッテリ2では、SOCが100%の近傍範囲及び0%の近傍範囲において、SOCの変化量に対する電圧値(OCV(Open Circuit Voltage))の変化量が大きく、それらの範囲以外においては、SOCの変化量に対する電圧値の変化量は極めて小さい。従って、SOCが100%の近傍範囲及び0%の近傍範囲以外の範囲では、電圧値に基づくSOCの推定が困難である。このため、本実施形態のバッテリ管理装置10は、バッテリ2のSOCが100%近傍になるように満充電することを、SOCの誤差を補正する補正制御として実施する。即ち、本実施形態のバッテリ管理装置10は、SOCが100%近傍の状態にあるときの電圧値を取得し、取得した電圧値に対応するSOCを取得することにより、SOCの推定値を補正する。
For example, in the
モータ3は、燃料電池1及びバッテリ2の少なくともいずれかの出力電力によって作動する。モータ3は、電気自動車Vに備えられた車輪4を駆動することによって、電気自動車Vを走行させる。
バッテリ管理装置10は、パーキングブレーキ5、トランスミッション6、ブレーキペダル7及びアクセルペダル8の運転者による操作状態を示す操作情報を取得可能に構成されてもよい。
The
バッテリ管理装置10は、運行管理システム20からスケジュール情報を取得できる。運行管理システム20は、電気自動車Vの運行の予定を示す情報であるスケジュール情報を管理及び記憶している。スケジュール情報は、運行ルート(位置情報及び時刻情報を含む)を含む。また、スケジュール情報は、電気自動車Vがいわゆる荷役作業待ちの状態となる位置及び時刻の情報、及び、運転者が休憩をする位置及び時刻の情報を含んでもよい。
The
電気自動車Vにおけるアイドル状態は、システムが稼働中であるためSOCの補正制御の実施が可能であり、且つ、電気自動車が運行されていない(走行していない)状態である。電気自動車Vがいわゆる荷役作業待ちの状態及び運転者が休憩をしている状態にあるときは、電気自動車Vがアイドル状態にある蓋然性が高い。従って、運行管理システム20は、電気自動車Vがアイドル状態となる予定の位置及び時刻の情報をスケジュール情報としてバッテリ管理装置10に提供する。なお、スケジュール情報に示される、電気自動車Vがアイドル状態となる予定の位置及び時刻の情報は、荷役作業待ちの状態及び運転者が休憩をするときの情報に限定されず、アイドル状態である蓋然性が高いその他の状態を示す情報であってもよい。
The idling state of the electric vehicle V is a state in which the system is in operation, so correction control of the SOC can be performed, and the electric vehicle is not in operation (not running). When the electric vehicle V is waiting for cargo handling work and the driver is taking a break, it is highly probable that the electric vehicle V is in an idle state. Therefore, the
バッテリ管理装置10は、運行管理システム20から履歴情報を取得できる。運行管理システム20は、電気自動車Vの運行の履歴を示す情報である履歴情報を管理及び記憶している。なお、履歴情報は、当該電気自動車Vの運行履歴に限定されず他の車両の運行履歴の情報を含み得る。履歴情報は、電気自動車V等がアイドル状態となった位置及び時刻の少なくともいずれかの情報を含む。履歴情報は、電気自動車V等の運行履歴の情報に対して、周知の学習処理を実施することにより生成され、運行管理システム20に記憶されていることとしてもよい。過去に電気自動車Vがアイドル状態であった位置及び時刻には、現在の電気自動車Vの運行において再びアイドル状態となる蓋然性が高い。従って、運行管理システム20は、電気自動車Vがアイドル状態となる蓋然性が高い位置及び時刻の情報を履歴情報としてバッテリ管理装置10に提供する。
The
図2は、バッテリ管理装置10の機能的構成を示す機能ブロック図である。バッテリ管理装置10は、バッテリ2の管理を行う。本実施形態においてバッテリ管理装置10は、バッテリ2のSOC(State Of Charge)を管理することができる。バッテリ管理装置10によって管理されるバッテリ2のSOCは、例えばモータ3の制御等、電気自動車Vにおける種々の制御に利用される。
FIG. 2 is a functional block diagram showing the functional configuration of the
バッテリ管理装置10は、ECU(Electronic Control Unit)100を備えている。ECU100は、CPU、ROM、RAMなどを有する電子制御ユニットである。ECU100は、例えば、ROMに記録されているプログラムをRAMにロードし、RAMにロードされたプログラムをCPUで実行することにより各種の機能を実現する。ECU100は、複数の電子ユニットから構成されていてもよい。
The
図2に示されるように、バッテリ管理装置10は、機能的には、SOC推定部11、情報取得部12、判断部13及び補正制御部14を備える。
As shown in FIG. 2 , the
SOC推定部11は、バッテリ2の使用状況に基づいてバッテリ2のSOCを推定する。上述したようにバッテリ2のSOCは、SOCが100%の近傍又は0%の近傍の状態以外の状態では、バッテリ2の電圧値とSOCとの相関に基づいて電圧値から推定することが困難である。このため、SOC推定部11は、例えば、電流積算法を用い、充電時及び放電時の電流値を積算した値に基づいてバッテリ2のSOCを推定する。
The
ここで、SOC推定部11が電流積算法によってSOCを推定する場合、電流値の計測誤差等によって、推定されたSOCと実際のバッテリ2のSOCとに誤差が生じる。このため、SOC推定部11は、所定のタイミングで、推定したSOCを補正する。即ち、後に詳述されるように、補正制御部14が、バッテリ2のSOCが100%近傍になるように満充電することを補正制御として実施し、SOC推定部11は、SOCが100%近傍の状態にあるときの電圧値を取得し、取得した電圧値に対応するSOCを取得することにより、SOCの推定値を補正する。
Here, when the
情報取得部12は、電気自動車Vがアイドル状態であるか否かを判断可能な情報であるアイドル判定情報を取得する。情報取得部12は、パーキングブレーキ5、トランスミッション6、ブレーキペダル7及びアクセルペダル8のうちの少なくともいずれか一つに対する運転者による操作状態を示す操作情報をアイドル判定情報として取得してもよい。また、情報取得部12は、電気自動車の駆動状態を指示するための駆動レンジ指示スイッチに対する操作状態を示す操作情報をアイドル判定情報として取得してもよい。
The
また、情報取得部12は、スケジュール情報をアイドル判定情報として取得してもよい。この場合には、情報取得部12は、電気自動車Vの現在位置及び現在時刻をアイドル判定情報として更に取得する。
Further, the
また、情報取得部12は、履歴情報をアイドル判定情報として取得してもよい。この場合には、情報取得部12は、電気自動車Vの現在位置及び現在時刻をアイドル判定情報として更に取得する。
Also, the
判断部13は、アイドル状態が所定時間以上継続する状態である長時間アイドル状態であることを検知した場合に、燃料電池1の発電によりバッテリ2のSOCを所定状態に制御することにより、バッテリ2のSOCの誤差を補正する補正制御を実施することを判断する。
When the
補正制御部14は、判断部13により補正制御を実施することが判断された場合に、バッテリ2のSOCの補正制御を実施する。具体的には、補正制御部14は、所定の動作点での発電指令を燃料電池1に送出して、燃料電池1を運転することにより、補正制御を実施する。より具体的には、補正制御部14は、電力値の指定を含む発電指令を燃料電池1に送出する。また、燃料電池1に代えてエンジンによりバッテリ2を充電するための発電機が構成される場合には、補正制御部14は、回転数及びトルク値を含む発電指令をエンジン(発電機)に送出する。
The
補正制御部14は、補正制御においては、SOCの狙い値を満充電近傍の値として、燃料電池1の発電を制御する。一方、補正制御部14は、補正制御の不実施時においては、SOCの狙い値を、満充電ではなく予め設定された所定値として、燃料電池1の発電を制御する。この所定値は、例えば、SOCセンタと称される。
In the correction control, the
補正制御部14は、発電機の発電効率が所定値以上となる、予め設定された動作状態である高効率動作点にて発電機に発電させることにより、補正制御を実施してもよい。本実施形態では、補正制御部14は、燃料電池1の発電効率が所定値以上となる予め設定された動作状態である高効率動作点にて、燃料電池1に発電させる。一般的には、燃料電池1は、軽負荷であるほど損失が少なく、高効率で発電することができる。このように高効率動作点にて燃料電池1に発電させて補正制御が実施されることにより、補正制御に係る燃費の向上が図られる。
The
また、補正制御部14は、SOCの値に応じて許容されている充電時における電力である充電許可電力にてバッテリ2が充電されるように発電機に発電させることにより、補正制御を実施してもよい。一般に、バッテリ2の充電許可電力の範囲は、SOCの値が高くなるに従って狭くなる。具体的には、補正制御部14は、SOCの予測値に応じた充電許可電力の範囲を予め関連付けて記憶しており、SOC推定部11により取得されたSOCの値に応じた電力を発生させるように発電機を制御する。このように、補正制御の実施時において、充電許可電力にてバッテリ2が充電されるように発電機が制御されるので、好適な状態でバッテリ2が充電される。
Further, the
補正制御部14は、充電優先モード及び通常制御モードのいずれかにより発電機によるバッテリ2の充電を制御してもよい。本実施形態では、補正制御部14は、充電優先モード及び通常制御モードのいずれかにより燃料電池1によるバッテリ2の充電を制御する。
The
充電優先モードは、バッテリ2のSOCの満充電近傍の所定値を目標値として、発電機の発電効率が所定値以上となる、予め設定された動作状態である高効率動作点にて発電機に発電させる制御状態である。通常制御モードは、充電優先モードにおけるSOCの目標値よりも低い所定値(例えばSOCセンタ)をSOCの目標値として、発電機によりバッテリの充電及び放電を行う制御状態である。
In the charge priority mode, the target value is a predetermined value near full charge of the SOC of the
補正制御部14は、判断部13により補正制御を実施することが判断された場合に、充電優先モードによる制御を実施し、補正制御の不実施時に通常制御モードによる制御を実施してもよい。
The
図3は、バッテリ管理装置10におけるバッテリ管理方法の処理内容を示すフローチャートである。図3のフローチャートに示される処理は、例えば、所定のSOC補正要求事象の発生を契機として開始される。SOC補正要求事象は、例えば、前回のSOC補正制御の実施時からの所定時間の経過、電気自動車Vの積算運転時間が所定時間に達したこと、及び、運転者による明示的な入力等であってもよいが、これらの例示に限定されない。
FIG. 3 is a flow chart showing the processing contents of the battery management method in the
ステップS1において、情報取得部12は、アイドル状態であることを検出するための所定のアイドル判定情報を取得する。アイドル判定情報は、パーキングブレーキ5、トランスミッション6、ブレーキペダル7及びアクセルペダル8並びに駆動レンジ指示スイッチのうちの少なくともいずれか一つに対する運転者による操作状態を示す操作情報であってもよい。また、アイドル判定情報は、スケジュール情報及び履歴情報のいずれかまたは双方を含んでもよい。また、アイドル判定情報は、電気自動車Vの現在位置及び現在時刻を含んでもよい。
In step S1, the
ステップS2において、判断部13は、電気自動車Vが長時間アイドル状態であるか否かを判定する。長時間アイドル状態は、アイドル状態が所定時間以上継続する状態である。
In step S2, the
判断部13は、パーキングブレーキ5が作動していること、トランスミッション6が電気自動車Vを駆動する状態ではない(例えば、PレンジまたはNレンジである)こと、ブレーキペダル7が操作されていないこと、及び、アクセルペダル8が操作されていないこと、の少なくともいずれか一つが操作情報により示される場合に、電気自動車Vがアイドル状態であることを判定してもよい。
The
判断部13は、モータ3による車輪4の駆動状態を示す駆動レンジ情報を操作情報として取得してもよい。駆動レンジ情報は、例えば、Pレンジ(駐車)、Nレンジ(ニュートラル)、Rレンジ(後進駆動)及びDレンジ(前進駆動)のいずれかの駆動状態を示す。駆動状態は、例えば、駆動状態を切り替え及び指示するためのスイッチである駆動レンジ指示スイッチ(図示せず)に対する運転者による操作により指示される。判断部13は、駆動レンジ情報がPレンジまたはNレンジである場合(電気自動車Vが駆動される状態ではない場合)に、電気自動車Vがアイドル状態であることを判定してもよい。判断部13は、駆動レンジ情報を参照することにより、電気自動車Vがトランスミッション6を有さない場合であっても、電気自動車Vの駆動状態を判断できる。
The
また、スケジュール情報がアイドル判定情報として用いられる場合には、判断部13は、スケジュール情報に示されるアイドル状態となる予定の位置に現在位置が該当する場合、及び、スケジュール情報に示されるアイドル状態となる予定の時刻に現在時刻が該当する場合の少なくともいずれか一方の場合が成立する場合に、アイドル状態であることを判定する。
Further, when the schedule information is used as the idle determination information, the
また、履歴情報がアイドル判定情報として用いられる場合には、判断部13は、履歴情報に示されるアイドル状態となった位置に現在位置が該当する場合、及び、履歴情報に示されるアイドル状態となった時刻に現在時刻が該当する場合の少なくともいずれか一方の場合が成立する場合に、アイドル状態であることを判定する。
Further, when the history information is used as the idle determination information, the
判断部13は、操作情報、スケジュール情報及び履歴情報のうちのいずれか一つを用いて電気自動車Vがアイドル状態であることを判定してもよいし、操作情報、スケジュール情報及び履歴情報のうちの複数の情報を用いて電気自動車Vがアイドル状態であることを判定してもよい。
The
電気自動車Vが長時間アイドル状態であると判定された場合には、処理はステップS3に進む。一方、電気自動車Vが長時間アイドル状態であると判定されなかった場合には、ステップS1の取得処理及びステップS2の判定処理が繰り返される。 If it is determined that the electric vehicle V has been idle for a long time, the process proceeds to step S3. On the other hand, if it is not determined that the electric vehicle V has been idle for a long time, the acquisition process of step S1 and the determination process of step S2 are repeated.
ステップS3において、判断部13は、電気自動車Vが長時間アイドル状態であることの情報を保持するためのフラグである長時間アイドルフラグを1にセットする。なお、バッテリ管理装置10において、長時間アイドル状態あることの情報の保持のための手段はフラグに限定されない。
In step S3, the
ステップS4において、判断部13は、SOC補正制御を実施することを判断する。補正制御部14は、バッテリ2のSOCが満充電近傍の値になるように充電制御することによるSOC補正制御を実施する。このとき、補正制御部14は、所定の高効率動作点にて発電するように燃料電池1(発電機)を制御する。また、補正制御部14は、SOCの値に応じた充電許可電力にてバッテリ2が充電されるように燃料電池1を制御する。
In step S4, the
また、補正制御部14は、充電優先モード及び通常制御モードのうちの充電優先モードにより、SOC補正制御を実施してもよい。充電優先モードは、バッテリ2のSOCの満充電近傍の所定値を目標値として、発電機の発電効率が所定値以上となる、予め設定された動作状態である高効率動作点にて発電機に発電させる制御状態である。なお、ステップS9の処理が実施された後に処理手順がステップS4に至った場合には、充電優先モードによる制御が実施されているので、補正制御部14は、制御状態を充電優先モードのまま維持する。
Further, the
ステップS5において、判断部13は、SOC補正制御が終了したか否かを判定する。具体的には、判断部13は、例えば、バッテリ2の電圧値が所定値以上となったことが検知された場合に、SOC補正制御が終了したことを判断してもよい。SOC補正制御が終了したと判断された場合に、図3のフローチャートに示される処理は終了する。一方、SOC補正制御が終了したと判断されなかった場合には、処理はステップS6に進む。
In step S5, the
ステップS6において、判断部13は、長時間アイドルフラグが1であるか否かを判定する。長時間アイドルフラグは、ステップS2において、電気自動車Vが長時間アイドル状態であることの判定の根拠とした条件が不成立となった場合に0にセットされる。従って、長時間アイドルフラグが1である場合には、電気自動車Vは引き続きアイドル状態であり、長時間アイドルフラグが0である場合には、電気自動車Vはアイドル状態ではない。長時間アイドルフラグが1であると判定された場合には、処理はステップS5に戻り、SOC補正制御が継続される。一方、長時間アイドルフラグが1であると判定されなかった場合には、処理はステップS7に進む。
In step S6, the
ステップS7において、判断部13は、次に長時間アイドル状態となる位置である次回アイドル位置までのインターバル、及び、次に長時間アイドル状態となる時刻である次回アイドル時刻までのインターバルのうちの少なくともいずれか一方を予測する。具体的には、インターバルの予測のために、情報取得部12が、スケジュール情報及び履歴情報のうちの少なくともいずれか一方を取得する。判断部13は、スケジュール情報及び履歴情報のうちの少なくともいずれか一方に基づいて、次回アイドル位置及び次回アイドル時刻のうちの少なくともいずれか一方を取得する。判断部13は、電気自動車の現在位置と次回アイドル位置との差、及び、現在時刻と次回アイドル時刻との差の少なくともいずれか一方を、次に長時間アイドル状態となるまでのインターバルとして算出する。
In step S7, the
ステップS8において、判断部13は、次に長時間アイドル状態となるまでのインターバルが、位置または時刻に関する所定値以下であるか否かを判定する。インターバルが位置または時刻に関する所定値以下であると判定された場合に、処理はステップS9に進む。一方、インターバルが位置または時刻に関する所定値以下であると判定されなかった場合に、処理はステップS10に進む。
In step S8, the
ステップS9において、判断部13は、補正制御部14にSOC補正制御を中断させ且つ充電優先モードによる制御を維持させる。補正制御部14は、SOC補正制御を中断するが、補正制御の実施時の制御状態であった充電優先モードによる制御を維持する。
In step S9, the
このように充電優先モードが維持されることにより、バッテリ2のSOCが高い状態に維持されるので、補正制御の再開時において、短時間で補正制御を完了させることが可能となる。また、バッテリ2のSOCが高い状態に維持されることにより、バッテリ2の充放電による損失が抑制されるので、燃費が改善される。また、バッテリ2のSOCが高い状態に維持されることにより、回生エネルギー量の低下の度合いが減少し、モータ3の回生制動力の低下及び回生エネルギーの取りこぼし量が多いことによる燃費の悪化が防止される。
By maintaining the charge priority mode in this manner, the SOC of the
ステップS10において、判断部13は、補正制御部14に補正制御を中止させ且つ通常制御モードによる制御に移行させる。補正制御部14は、SOC補正制御を中止する。また、補正制御部14は、制御状態を通常制御モードに変更する。ステップS9及びステップS10の処理の後に、処理はステップS1に戻る。
In step S10, the
以上説明したように、本実施形態のバッテリ管理装置10では、SOCの補正制御の実施に好適なアイドル状態が所定時間以上継続する長時間アイドル状態であることが検知された場合にSOCの補正制御が実施されるので、電気自動車Vのバッテリ2のSOCの補正制御の適切な実施が可能となる。
As described above, in the
以上、本発明をその実施形態に基づいて詳細に説明した。しかし、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。 The present invention has been described in detail based on its embodiments. However, the invention is not limited to the above embodiments. Various modifications are possible for the present invention without departing from the gist thereof.
1…燃料電池、2…バッテリ、3…モータ、4…車輪、5…パーキングブレーキ、6…トランスミッション、7…ブレーキペダル、8…アクセルペダル、10…バッテリ管理装置、11…SOC推定部、12…情報取得部、13…判断部、14…補正制御部、20…運行管理システム、V…電気自動車。
REFERENCE SIGNS LIST 1
Claims (9)
前記電気自動車がアイドル状態であるか否かを判断可能な情報であるアイドル判定情報を取得する情報取得部と、
前記アイドル状態が所定時間以上継続する状態である長時間アイドル状態であることを検知した場合に、前記発電機の発電により前記バッテリのSOCを所定状態に制御することにより、前記バッテリのSOCの誤差を補正する補正制御を実施することを判断する判断部と、
前記判断部により前記補正制御を実施することが判断された場合に、前記バッテリのSOCの前記補正制御を実施する補正制御部と、
を備えるバッテリ管理装置。 A battery management device for managing the battery in an electric vehicle comprising a battery, a generator, and a motor,
an information acquisition unit that acquires idle determination information that can determine whether the electric vehicle is in an idle state;
When it is detected that the idle state continues for a predetermined time or longer, the SOC of the battery is controlled to a predetermined state by the power generation of the generator, thereby reducing the SOC error of the battery. A determination unit that determines to perform correction control for correcting the
a correction control unit that performs the correction control of the SOC of the battery when the determining unit determines to perform the correction control;
A battery management device comprising:
請求項1に記載のバッテリ管理装置。 The correction control unit performs the correction control by causing the generator to generate power at a high-efficiency operating point, which is a preset operating state at which the power generation efficiency of the generator is equal to or higher than a predetermined value.
The battery management device according to claim 1.
請求項1または2に記載のバッテリ管理装置。 The correction control unit performs the correction control by causing the generator to generate power so that the battery is charged with charging permission power, which is power during charging that is permitted according to the value of the SOC. do,
The battery management device according to claim 1 or 2.
前記判断部は、前記パーキングブレーキが作動していること、前記トランスミッションが前記電気自動車を駆動する状態ではないこと、前記ブレーキペダルが操作されていないこと、及び、前記アクセルペダルが操作されていないこと、並びに、前記駆動レンジ指示スイッチにより前記電気自動車が駆動される状態に指示されていないこと、の少なくともいずれか一つが前記操作情報により示される場合に、前記電気自動車が前記アイドル状態であることを判定する、
請求項1~3のいずれか一項に記載のバッテリ管理装置。 The information acquisition unit controls at least one of a parking brake, a transmission, a brake pedal, an accelerator pedal, and a driving range instruction switch for indicating the driving state of the electric vehicle. acquires operation information indicating the operation state by as the idle determination information,
The determination unit determines that the parking brake is operating, that the transmission is not in a state of driving the electric vehicle, that the brake pedal is not being operated, and that the accelerator pedal is not being operated. and that the electric vehicle is not being driven by the drive range instruction switch, the electric vehicle is in the idle state when the operation information indicates at least one of the above. judge,
The battery management device according to any one of claims 1 to 3.
前記判断部は、前記スケジュール情報に示される前記アイドル状態となる予定の位置及び時刻の少なくともいずれか一方に、前記現在位置及び前記現在時刻の少なくともいずれか一方が該当する場合に、前記アイドル状態であることを判定する、
請求項1~4のいずれか一項に記載のバッテリ管理装置。 The information acquisition unit acquires schedule information indicating at least one of a position and time at which the electric vehicle is scheduled to enter the idle state, and at least one of a current position and a current time of the electric vehicle, to the idle state. obtained as judgment information,
The judging unit, if at least one of the current location and the current time corresponds to at least one of the scheduled idle state position and time indicated in the schedule information, determine that there is
The battery management device according to any one of claims 1 to 4.
前記判断部は、前記履歴情報に示される前記アイドル状態となった位置及び時刻の少なくともいずれか一方に、前記現在位置及び前記現在時刻の少なくともいずれか一方が該当する場合に、前記アイドル状態であることを判定する、
請求項1~5のいずれか一項に記載のバッテリ管理装置。 The information acquisition unit acquires history information indicating a history of at least one of positions and times at which the electric vehicle entered the idle state, and at least one of the current position and current time of the electric vehicle, to the idle state. obtained as judgment information,
The determining unit is in the idle state when at least one of the current position and the current time corresponds to at least one of the idle state position and time indicated in the history information. determine that
The battery management device according to any one of claims 1-5.
前記バッテリのSOCの満充電近傍の所定値を目標値として、前記発電機の発電効率が所定値以上となる、予め設定された動作状態である高効率動作点にて前記発電機に発電させる制御状態である充電優先モード、及び、前記充電優先モードにおけるSOCの目標値よりも低い所定値を前記SOCの目標値として、前記発電機により前記バッテリの充電及び放電を行う制御状態である通常制御モードのいずれかにより前記発電機による前記バッテリの充電を制御し、
前記判断部により前記補正制御を実施することが判断された場合に、前記充電優先モードによる制御を実施し、前記補正制御の不実施時に前記通常制御モードによる制御を実施し、
前記情報取得部は、前記電気自動車が前記アイドル状態となる予定の位置及び時刻の少なくともいずれか一方を示すスケジュール情報、及び、前記電気自動車が前記アイドル状態となった位置及び時刻の少なくともいずれかの履歴を示す履歴情報のうちの少なくともいずれか一方を取得し、
前記判断部は、
前記電気自動車が前記アイドル状態ではなくなったことを検知した場合に、前記スケジュール情報及び前記履歴情報のうちの少なくともいずれか一方に基づいて、前記電気自動車が次に前記長時間アイドル状態となる次回アイドル位置及び次回アイドル時刻の少なくともいずれか一方を取得し、
前記電気自動車の現在位置と前記次回アイドル位置との差、及び、現在時刻と前記次回アイドル時刻との差の少なくともいずれか一方が、位置または時刻に関する所定値以下である場合に、前記補正制御部に前記補正制御を中断させ且つ前記充電優先モードによる制御を維持させ、
前記電気自動車の現在位置と前記次回アイドル位置との差、及び、現在時刻と前記次回アイドル時刻との差の少なくともいずれか一方が、位置または時刻に関する前記所定値を超える場合に、前記補正制御部に前記補正制御を中止させ且つ前記通常制御モードによる制御に移行させる、
請求項1~6のいずれか一項に記載のバッテリ管理装置。 The correction control unit is
Control for causing the generator to generate power at a high-efficiency operating point, which is a preset operating state at which the power generation efficiency of the generator is equal to or higher than a predetermined value, with a predetermined value near full charge of the SOC of the battery as a target value. and a normal control mode, which is a control state in which the generator charges and discharges the battery with a predetermined value lower than the SOC target value in the charge priority mode as the SOC target value. controlling charging of the battery by the generator by either
When the determination unit determines that the correction control should be performed, the control is performed in the charge priority mode, and when the correction control is not performed, the normal control mode is performed;
The information acquisition unit obtains schedule information indicating at least one of a position and time at which the electric vehicle is scheduled to enter the idle state, and at least one of a position and time at which the electric vehicle enters the idle state. Acquiring at least one of history information indicating history,
The determination unit
When it is detected that the electric vehicle is no longer in the idle state, the next idle state in which the electric vehicle is in the long idle state is determined based on at least one of the schedule information and the history information. Get at least one of the position and the next idle time,
when at least one of the difference between the current position of the electric vehicle and the next idle position and the difference between the current time and the next idle time is equal to or less than a predetermined value relating to position or time, the correction control unit to suspend the correction control and maintain the control in the charge priority mode;
When at least one of the difference between the current position of the electric vehicle and the next idle position and the difference between the current time and the next idle time exceeds the predetermined value related to position or time, the correction control unit to stop the correction control and shift to control in the normal control mode;
The battery management device according to any one of claims 1-6.
前記バッテリは、SOCが前記所定状態にある場合の電圧値に対する変化量が、SOCが前記所定状態より低い状態にある場合の電圧値に対する変化量より大きい、バッテリである、
請求項1~7のいずれか一項に記載のバッテリ管理装置。 The correction control is performed by controlling to the predetermined state in which the SOC is in the vicinity of 100%,
The battery is such that the amount of change in voltage value when the SOC is in the predetermined state is greater than the amount of change in the voltage value when the SOC is in a state lower than the predetermined state.
The battery management device according to any one of claims 1-7.
請求項8に記載のバッテリ管理装置。
The battery is a lithium ion battery using lithium iron phosphate,
The battery management device according to claim 8.
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