JP2024033591A - バッテリー管理システムおよび車両 - Google Patents
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Abstract
【課題】絶えず充放電電流が変化している場合でも、電流計測デバイスのオフセットを補正することが可能なバッテリー管理システムおよび車両を提供する。【解決手段】バッテリー管理システムは、充電器からバッテリーに流れる充電電流が電流計測デバイスにより計測される場合において、電流計測デバイスの計測値を取得する取得部と、充電器から流れる既知の電流値に基づいてバッテリーに流れる充電電流の電流値を算出する電流値算出部と、算出された電流値と計測値に基づいて、電流計測デバイスのオフセットを補正する補正部と、を備える。【選択図】図２
Description
本開示は、バッテリー管理システムおよび車両に関する。
例えば、特許文献１には、充電設備側の電流計測デバイスにより計測された電流の計測値と、車両側の電流計測デバイスにより計測された電流の計測値に基づいて、車両側の電流計測デバイスの計測値を補正する技術が開示されている。
ところで、電流計測デバイスのオフセットを補正するタイミングとして、バッテリーの充放電電流がゼロのときにオフセットを補正するなど、電流値が既知な状態で補正をする方法がある。
しかしながら、充放電電流がゼロにならずに絶えず充放電電流が変化している機器に上記のオフセットを補正する方法を応用する場合、補正するタイミングを取ることが困難となる。
本開示の目的は、絶えず充放電電流が変化している場合でも、電流計測デバイスのオフセットを補正することが可能なバッテリー管理システムおよび車両を提供することである。
上記の目的を達成するため、本開示におけるバッテリー管理システムは、
充電器からバッテリーに流れる充電電流が電流計測デバイスにより計測される場合において、前記電流計測デバイスの計測値を取得する取得部と、
前記充電器から流れる既知の電流値に基づいて前記充電電流の電流値を算出する電流値算出部と、
算出された前記電流値および前記計測値に基づいて、前記電流計測デバイスのオフセットを補正する補正部と、
を備える。
充電器からバッテリーに流れる充電電流が電流計測デバイスにより計測される場合において、前記電流計測デバイスの計測値を取得する取得部と、
前記充電器から流れる既知の電流値に基づいて前記充電電流の電流値を算出する電流値算出部と、
算出された前記電流値および前記計測値に基づいて、前記電流計測デバイスのオフセットを補正する補正部と、
を備える。
本開示における車両は、
上記のバッテリーおよび上記の補機が搭載され、
上記のバッテリー管理システムを備える。
上記のバッテリーおよび上記の補機が搭載され、
上記のバッテリー管理システムを備える。
本開示によれば、絶えず充放電電流が変化している場合でも、電流計測デバイスのオフセットを補正することができる。
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本開示の実施の形態に係るＥＶ駆動システム１００の構成を模式的に示す図である。本開示の実施の形態に係るＥＶ駆動システム１００は、バッテリーモジュール１０と、モーター１１と、インバーター１２と、充電器１３と、電流計測デバイス１４と、バッテリー管理システム２０と、ＶＣＵ４０（車両制御ユニット）と、ジャンクションボックス５０とを備える。なお、本開示の実施の形態に係るＥＶ駆動システム１００は、ＥＶ（電気自動車）に適用されるが、本開示はこれに限らず、プラグインハイブリッド車、ハイブリッド車、フォークリフト、産業ロボット、および、蓄電池システムに適用されてもよい。
図１は、本開示の実施の形態に係るＥＶ駆動システム１００の構成を模式的に示す図である。本開示の実施の形態に係るＥＶ駆動システム１００は、バッテリーモジュール１０と、モーター１１と、インバーター１２と、充電器１３と、電流計測デバイス１４と、バッテリー管理システム２０と、ＶＣＵ４０（車両制御ユニット）と、ジャンクションボックス５０とを備える。なお、本開示の実施の形態に係るＥＶ駆動システム１００は、ＥＶ（電気自動車）に適用されるが、本開示はこれに限らず、プラグインハイブリッド車、ハイブリッド車、フォークリフト、産業ロボット、および、蓄電池システムに適用されてもよい。
バッテリーモジュール１０は、複数のバッテリーセル（不図示）を直列に接続して構成される。バッテリーセルは、例えば、正極板、負極板を交互に組み合わせて、電解液を注入して作られる。
バッテリーモジュール１０にはインバーター１２を介してモーター１１が接続されている。
モーター１１は、ステーターとローターとを有する。ステーターは、ケース側に固定される。ローターは、ステーターに流れる電流を回転エネルギーとして受け取る回転体である。
インバーター１２は、バッテリーモジュール１０の出力である直流電力を、モーター１１を駆動する交流電流に変換する装置である。
充電器１３は、コネクター（不図示）を有し、コネクターがＥＶのポート（充電口）に接続される。これにより、充電器１３からバッテリーモジュール１０に電力が供給され、バッテリーモジュール１０が充電可能となる。また、充電器１３から補機（不図示）に電力が供給される。なお、補機には、車両制御を行うための電源としての補機バッテリーが含まれる。
ＶＣＵ４０は、車両の状態を判定し、最適な状態に維持するためにインバーター１２などの各コンポーネントを制御する装置である。例えば、ＶＣＵ４０は、充電器１３から流れる電流値Ｉｋを定電流領域に調整する制御を実行する。
ジャンクションボックス５０は、リレー回路５１およびリレー回路５２を有する。バッテリーモジュール１０とインバーター１２とはリレー回路５１を介して接続されている。充電器１３とバッテリーモジュール１０とはリレー回路５２を介して接続されている。
電流計測デバイス１４は、バッテリーモジュール１０の充放電電流を計測する。電流計測デバイス１４が計測した計測値Ｉ（図２を参照）は、所定の時間間隔でバッテリー管理システム２０に送信される。
本開示の実施の形態に係るバッテリー管理システム２０は、バッテリーモジュール１０を安全かつ効率的に活用するシステムである。
バッテリー管理システム２０は、電池監視部２１と、制御装置３０とを備える。
電池監視部２１は、バッテリーモジュール１０の残容量（State Of Charge:ＳＯＣ）を監視する。また、電池監視部２１は、バッテリーモジュール１０の端子電圧（以下、単に、端子電圧）およびバッテリーモジュール１０の周囲温度（以下、単に、周囲温度）を測定する。また、電池監視部２１は、端子電圧および周囲温度、並びに、ＳＯＣを制御装置３０に送信する。
図２は、本開示の実施の形態に係る制御装置の構成を示すブロック図である。
制御装置３０は、記憶部３１、取得部３２および制御部３３を有する。
制御装置３０は、記憶部３１、取得部３２および制御部３３を有する。
記憶部３１は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びハードディスク等を含む記憶媒体である。記憶部３１は、制御部３３が実行するプログラムを記憶する。また、記憶部３１は、充電器１３から補機に流れる既知の電流値Ｉａを記憶する。また、記憶部３１は、充電器１３から流れる電流値Ｉｋを記憶する。また、記憶部３１は、オフセット（オフセット値ともいう）を記憶する。
取得部３２は、電流計測デバイス１４からバッテリー管理システム２０に所定の時間間隔で送信される計測値Iを取得する。また、取得部３２は、電池監視部２１から送信される端子電圧および周囲温度、並びに、ＳＯＣ（残容量）を取得する。
電流計測デバイス１４のオフセットを補正するタイミングとして、バッテリーモジュール１０の充放電電流がゼロのときにオフセットを補正するなど、電流値が既知な状態で補正する方法がある。しかし、充放電電流がゼロにならずに絶えず充放電電流が変化している駆動システムに上記のオフセットを補正する方法を応用する場合、補正するタイミングを取ることが困難となる。
本実施の形態に係る制御部３３は、平均値算出部３４、差分算出部３５、補正部３６、定電流判定部３７および電流値算出部３８を有する。
制御部３３は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサを含む計算リソースである。制御部３３は、記憶部３１に記憶されたプログラムを実行することにより、制御部３３が有する諸機能を実現する。
平均値算出部３４は、取得部３２により取得された所定複数の計測値Ｉの平均値Ｉａｖｅを算出する。
定電流判定部３７は、ＶＣＵ４０の制御情報に基づいて、充電器１３から流れる電流値Ｉｋが高精度に調整された定電流領域（既知の電流値）であるか否かを判定する。
電流値算出部３８は、電流値Ｉｋが定電流領域（既知の電流値）である場合、既知の電流値Ｉｋから既知の電流値Ｉａを減算することで、電流値（Ｉｋ－Ｉａ）を算出する。電流値（Ｉｋ－Ｉａ）は、記憶部３１に記憶される。
差分算出部３５は、電流値（Ｉｋ－Ｉａ）と平均値Ｉａｖｅとの差分を算出する。
補正部３６は、算出された差分が所定範囲を超えている場合、電流計測デバイス１４のオフセットを補正する。なお、所定範囲は、例えば、電流計測デバイス１４の性能、特性に基づいて予め設定される。補正部３６は、電流値（Ｉｋ－Ｉａ）に基づいて、オフセットを補正する。
次に、本実施の形態に係る制御部３３の動作の一例について図３を参照して説明する。図３は、本実施の形態に係る制御部の動作の一例を示すフローチャートである。本フローは、充電器１３のコネクターがＥＶのポート（充電口）に接続されることで開始される。なお、以下の説明では、制御部３３の諸機能をＣＰＵが実行するものとして説明する。ＣＰＵは、充電器１３から流れる電流値Ｉｋおよび充電器１３から補機に流れる電流値Ｉａを取得する。
先ず、ステップＳ１００において、ＣＰＵは、電流値Ｉｋが定電流領域（既知の電流値）である場合、既知の電流値Ｉｋから電流値Ｉａを減算した電流値（Ｉｋ－Ｉａ）を算出する。記憶部３１は、電流値（Ｉｋ－Ｉａ）を記憶する。
次に、ステップＳ１１０において、ＣＰＵは、電流計測デバイス１４からバッテリー管理システム２０に所定の時間間隔で送信される計測値Iを取得する。
次に、ステップＳ１２０において、ＣＰＵは、所定複数の計測値Ｉの平均値Ｉａｖｅを算出する。
次に、ステップＳ１３０において、ＣＰＵは、充電器１３から流れる電流値Ｉｋが高精度に調整された定電流領域（既知の電流値）であるか否かを判定する。電流値Ｉｋが定電流領域である場合（ステップＳ１３０：ＹＥＳ）、処理はステップＳ１４０に遷移する。電流値Ｉｋが定電流領域でない場合（ステップＳ１３０：ＮＯ）、処理はステップＳ１００の前に戻る。
ステップＳ１４０において、ＣＰＵは、電流値（Ｉｋ－Ｉａ）と平均値Ｉａｖｅとの差分を算出する。
次に、ステップＳ１５０において、ＣＰＵは、差分が所定範囲を超えるか否かについて判定する。差分が所定範囲を超える場合（ステップＳ１５０：ＹＥＳ）、処理はステップＳ１６０に遷移する。差分が所定範囲を超えない場合（ステップＳ１５０：ＮＯ）、処理はステップＳ１００の前に戻る。
次に、ステップＳ１６０において、ＣＰＵは、電流計測デバイス１４のオフセットを補正する。これにより、ＣＰＵは、オフセット補正後の電流計測デバイス１４から新たな計測値Ｉを取得することになる。その後、本フローは終了する。
上記実施の形態に係るバッテリー管理システム２０は、充電器１３からバッテリーモジュール１０に流れる充電電流が電流計測デバイス１４により計測される場合において、電流計測デバイス１４の計測値Ｉを取得する取得部３２と、計測値Ｉの平均値Ｉａｖｅを算出する平均値算出部３４と、充電器１３から流れる電流値Ｉｋが定電流領域（既知の電流値）であるか否かを判定する定電流判定部３７と、既知の電流値Ｉｋおよび充電器１３から補機に流れる既知の電流値Ｉａに基づいてバッテリーモジュール１０に流れる充電電流の電流値（Ｉｋ－Ｉａ）を算出する電流値算出部３８と、算出された電流値（Ｉｋ－Ｉａ）と平均値Ｉａｖｅとの差分を算出する差分算出部３５と、差分が所定範囲を超えた場合、電流計測デバイス１４のオフセットを補正する補正部３６と、を備える。
上記構成によれば、絶えず充放電電流が変化している場合であっても、充電器１３から流れる電流値Ｉｋが定電流領域（既知の電流値）であり、かつ、充電器１３から補機に流れる電流値Ｉａが既知の電流値である場合、電流値（Ｉｋ－Ｉａ）を算出し、その電流値（Ｉｋ－Ｉａ）に基づいて、電流計測デバイス１４のオフセットを補正することが可能となる。また、オフセットアナライザーでのオフセットの補正の他に補正の機会が与えられるようになるため、電流計測デバイス１４による電流計測精度を向上することが可能となる。
さらに、電流値（Ｉｋ－Ｉａ）と平均値Iａｖｅとの差分を算出し、差分に基づいてオフセットを補正するため、電流値（Ｉｋ－Ｉａ）と計測値Iとの差分を算出する場合に比べて、より適切なタイミングでオフセットを補正することができる。さらに、差分が所定範囲を超えた場合、補正部３６がオフセットを補正し、その所定範囲が電流計測デバイス１４の性能、特性に基づいて設定されているため、的確なタイミングでオフセットを補正することができる。
また、上記のバッテリー管理システム２０では、充電器１３から補機に流れる既知の電流値Ｉａに基づいて、電流値（Ｉｋ－Ｉａ）を算出したが、本開示は補機に限らず、その他の既知の電流値Ｉａに基づいて電流値（Ｉｋ－Ｉａ）を算出してもよい。
その他、上記実施の形態は、何れも本開示の実施をするにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本開示の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本開示はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
本開示は、絶えず充放電電流が変化している場合でも、電流計測デバイスのオフセットを補正することが要求されるバッテリー管理システムを備えたＥＶ動力システムに好適に利用される。
１０ バッテリーモジュール
１１ モーター
１２ インバーター
１３ 充電器
１４ 電流計測デバイス
２０ バッテリー管理システム
２１ 電池監視部
３０ 制御装置
３１ 記憶部
３２ 取得部
３３ 制御部
３４ 平均値算出部
３５ 差分算出部
３６ 補正部
３７ 定電流判定部
３８ 電流値算出部
４０ ＶＣＵ
５０ ジャンクションボックス
５１ リレー回路
５２ リレー回路
１００ ＥＶ駆動システム
１１ モーター
１２ インバーター
１３ 充電器
１４ 電流計測デバイス
２０ バッテリー管理システム
２１ 電池監視部
３０ 制御装置
３１ 記憶部
３２ 取得部
３３ 制御部
３４ 平均値算出部
３５ 差分算出部
３６ 補正部
３７ 定電流判定部
３８ 電流値算出部
４０ ＶＣＵ
５０ ジャンクションボックス
５１ リレー回路
５２ リレー回路
１００ ＥＶ駆動システム
上記の目的を達成するため、本開示におけるバッテリー管理システムは、
充電器からバッテリーに電力が供給されるとともに、前記充電器から補機に電力が供給されるバッテリー管理システムであって、
前記充電器から流れる電流値が定電流領域である場合に前記充電器から流れる電流値Ｉ ｋ および前記充電器から補機に流れる電流値Ｉ ａ を記憶する記憶部と、
前記充電器から前記バッテリーに流れる充電電流が電流計測デバイスにより計測される場合において、前記充電器から流れる電流値が定電流領域である場合、前記電流計測デバイスの計測値を取得する取得部と、
前記記憶部に記憶された電流値Ｉ ｋ およびに電流値Ｉ ａ に基づいて前記充電電流の電流値を算出する電流値算出部と、
算出された前記電流値および前記計測値に基づいて、前記電流計測デバイスのオフセットを補正する補正部と、
を備える。
充電器からバッテリーに電力が供給されるとともに、前記充電器から補機に電力が供給されるバッテリー管理システムであって、
前記充電器から流れる電流値が定電流領域である場合に前記充電器から流れる電流値Ｉ ｋ および前記充電器から補機に流れる電流値Ｉ ａ を記憶する記憶部と、
前記充電器から前記バッテリーに流れる充電電流が電流計測デバイスにより計測される場合において、前記充電器から流れる電流値が定電流領域である場合、前記電流計測デバイスの計測値を取得する取得部と、
前記記憶部に記憶された電流値Ｉ ｋ およびに電流値Ｉ ａ に基づいて前記充電電流の電流値を算出する電流値算出部と、
算出された前記電流値および前記計測値に基づいて、前記電流計測デバイスのオフセットを補正する補正部と、
を備える。
Claims (4)
- 充電器からバッテリーに流れる充電電流が電流計測デバイスにより計測される場合において、前記電流計測デバイスの計測値を取得する取得部と、
前記充電器から流れる既知の電流値に基づいて前記充電電流の電流値を算出する電流値算出部と、
算出された前記電流値および前記計測値に基づいて、前記電流計測デバイスのオフセットを補正する補正部と、
を備える、バッテリー管理システム。 - 複数の前記計測値の平均値を算出する平均値算出部をさらに備え、
前記補正部は、算出された前記電流値と前記平均値との差分が所定範囲を超えた場合、前記電流計測デバイスのオフセットを補正する、
請求項１に記載のバッテリー管理システム。 - 前記電流値算出部は、さらに、前記充電器から補機に流れる既知の電流値に基づいて、前記電流値を算出する、
請求項１に記載のバッテリー管理システム。 - 前記バッテリーおよび前記補機が搭載され、請求項３に記載のバッテリー管理システムを備えた車両。
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| DE102023119655.3A DE102023119655A1 (de) | 2022-08-30 | 2023-07-25 | Batteriemanagementsystem und fahrzeuge |
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|---|---|---|---|
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| JP7505525B2 JP7505525B2 (ja) | 2024-06-25 |
Family
ID=89844124
Family Applications (1)
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