JP2024072472A - 車両電源システム - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリーの軟化劣化状態の判定に関わるデータの精度を向上させることができる車両電源システムを提供する。【解決手段】車載負荷に電力を供給するバッテリーを含む車両電源システムであって、バッテリーの放電に関する情報を取得する取得部と、取得部が取得したバッテリーの放電に関する情報およびバッテリーが持つ放電深度と寿命放電量との相関関係に基づいて、バッテリーの現状の寿命放電量を導出する導出部と、導出部が導出したバッテリーの現状の寿命放電量および取得部が取得したバッテリーの放電に関する情報に基づいて、バッテリーの軟化劣化状態の判定に関わるデータを演算する演算部と、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、車両に搭載された電源システムに関する。

特許文献１に、車両の電気負荷に電力を供給するために用いられる鉛バッテリーの軟化劣化を精度よく判定できる電源システムが、開示されている。この電源システムでは、鉛バッテリーの充電量、放電量、および放電深度をそれぞれ取得し、この取得した鉛バッテリーの充電量、放電量、および放電深度に基づいて、鉛バッテリーの軟化劣化を判定している。

特開２０１９－０７８５７２号公報

バッテリーの軟化劣化を判定するための基準となるバッテリーの寿命放電量は、例えばバッテリーの単品試験によって推定される。しかしながら、このバッテリーの単品試験で使用される放電パターンは、放電深度が一定であるパターンが一般的である。このため、バッテリーの単品試験によって推定された寿命放電量が、市場で使用されている車両で実際に発生している様々なパターンの放電深度に基づく寿命放電量と、乖離してしまうという課題がある。

よって、バッテリーの軟化劣化を精度よく判定するための手法については、さらなる検討の余地がある。

本開示は、上記課題を鑑みてなされたものであり、バッテリーの軟化劣化状態の判定に関わるデータの精度を向上させることができる車両電源システムを、提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本開示技術の一態様は、車載負荷に電力を供給するバッテリーを含む車両電源システムであって、バッテリーの放電に関する情報を取得する取得部と、取得部が取得したバッテリーの放電に関する情報およびバッテリーが持つ放電深度と寿命放電量との相関関係に基づいて、バッテリーの現状の寿命放電量を導出する導出部と、導出部が導出したバッテリーの現状の寿命放電量および取得部が取得したバッテリーの放電に関する情報に基づいて、バッテリーの軟化劣化状態の判定に関わるデータを演算する演算部と、を備える、車両電源システムである。

上記本開示の車両電源システムによれば、バッテリーの放電に関する情報と、バッテリーが持つ放電深度と寿命放電量との相関関係に基づいて、バッテリーの軟化劣化状態の判定に関わるデータを演算する。これにより、バッテリーの軟化劣化状態の判定に関わるデータの精度を向上させることができる。

本開示の一実施形態に係る車両電源システムの概略構成図 バッテリーの実放電深度と発生回数との対応テーブル図 バッテリーが持つ放電深度と寿命放電量との相関関係図 車両電源システムが実行するバッテリーの軟化劣化率演算の処理フローチャート

本開示の車両電源システムは、現状のバッテリーにおいて発生した放電深度の履歴と、シミュレーションなどによって予め求められたバッテリーが持つ放電深度と寿命放電量との相関関係と、に基づいて、現状におけるバッテリーの寿命放電量を導出する。そして、導出したバッテリーの現状の寿命放電量とバッテリーの今までの累積放電量とから、バッテリーの軟化劣化率を演算する。これにより、バッテリーの軟化劣化状態を判定する精度を向上させることができる。
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

＜実施形態＞
［構成］
図１は、本開示の一実施形態に係る車両電源システム１００の構成例を説明するための概略図である。図１に例示した車両電源システム１００は、バッテリー２００と、バッテリー管理装置３００と、を備えている。この車両電源システム１００は、例えば車両に搭載される。

バッテリー２００は、例えば鉛蓄電池やリチウムイオン電池などの、充放電可能に構成された二次電池である。このバッテリー２００は、車両を駆動させるため以外の補機的な車載負荷（図示せず）に必要な電力を供給したり（放電）、車両を駆動させるための主機的な車載負荷（図示せず）から電力の供給を受けたりする（充電）ことができる。バッテリー２００としては、いわゆる補機バッテリーを例示できる。

バッテリー管理装置３００は、バッテリー２００の軟化劣化状態を判定する処理を含むバッテリー２００の管理などを行うことができる装置である。このバッテリー管理装置３００は、取得部３１０と、導出部３２０と、演算部３３０と、を備えている。

取得部３１０は、バッテリー２００の放電に関する情報を取得するための構成である。バッテリー２００の放電に関する情報には、バッテリー２００が今までに補機的な機器などに対して行った放電（供給）の電力量である「累積放電量」、その放電においてバッテリー２００に実際に生じた放電深度（ＤＯＤ：Depth Of Discharge）である「実放電深度」、およびその実放電深度それぞれの「発生回数（または発生頻度）」が、少なくとも含まれる。

図２は、取得部３１０が取得したバッテリー２００の実放電深度および発生回数の情報を対応テーブルで表したイメージ例を示す図である。この図２の例では、バッテリー２００に実際に生じた放電深度がその大きさによって複数に区分されており、それらの区分ごとに放電深度が発生した回数（または頻度）が記録されている。

なお、バッテリー２００の電流や温度の情報を、バッテリー２００の放電に関する情報に含めてもよい。取得部３１０は、上述したバッテリー２００の放電に関する情報を、バッテリー２００の物理量を検出できる各種センサー（図示せず）などを介して取得することが可能である。

導出部３２０は、取得部３１０が取得したバッテリー２００の放電に関する情報と、バッテリー２００が持つ放電深度と寿命放電量との相関関係とに基づいて、バッテリー２００の現状の寿命放電量を導出するための構成である。具体的には、導出部３２０は、バッテリー２００の放電に関する情報から、所定の条件を満足するバッテリー２００の実放電深度を特定し、この特定した実放電深度と相関関係にある寿命放電量を、現状のバッテリー２００の寿命放電量として導出する。

この所定の条件としては、発生回数（または発生頻度）が所定の値以上である放電深度であり、かつ、その中で最大の放電深度とすることを、例示できる。例えば、図２に示した総発生回数が１００回である場合に、所定の値として発生回数が２回以上（または発生頻度が２％以上）であることを条件とし、その条件に合致した２～３％、３～４％、４～５％、５～６％、および６～７％の実放電深度の中で最大となる放電深度「６～７％」が、導出部３２０によって特定される。

次に、導出部３２０は、この特定した実放電深度を、バッテリー２００が持つ放電深度（ストレス）と寿命放電量（ストレングス）との相関関係に適用する。図３は、バッテリー２００が持つ放電深度と寿命放電量との相関関係の一例を示した片対数図である。このような相関関係は、バッテリー２００の単品試験によって予め作成され、一例として放電深度Ｘに係数ｂをべき乗したものに係数ａを掛けた値を寿命放電量Ｙとする関係式（Ｙ＝ａ×Ｘ＾ｂ）によって定められる。なお、この係数ａおよび係数ｂは、バッテリー２００の容量や特性および車両に要求される性能などに基づいて適切に決定される。

例えば、上述の図２から特定できる実放電深度「６～７％」を図３に示す相関関係に適用した場合には、新品（交換時）から現在まで使用した状態におけるバッテリー２００の寿命放電量として、おおよそ３００～５００Ａｈ（図３における白丸印）の値を導くことができる。

演算部３３０は、導出部３２０が導出したバッテリー２００の現状の寿命放電量と、取得部３１０が取得した放電に関する情報とに基づいて、バッテリー２００の軟化劣化状態の判定に関わるデータを演算するための構成である。このバッテリー２００の軟化劣化状態の判定に関わるデータとしては、バッテリー２００の活物質が軟化することによる劣化が進行している割合を示す「軟化劣化率」を例示できる。具体的には、演算部３３０は、バッテリー２００の放電に関する情報のうちバッテリー２００の累積放電量を用いて、バッテリー２００の現状の寿命放電量に対するバッテリー２００の累積放電量の比率によって、バッテリー２００の軟化劣化率を演算する（軟化劣化率＝累積放電量／現状の寿命放電量）。

例えば、導出部３２０が相関関係から導出したバッテリー２００の現状の寿命放電量が５００Ａｈであり、取得部３１０が取得したバッテリー２００の累積放電量が２５０Ａｈである場合には、バッテリー２００の軟化劣化率は「０．５（＝２５０／５００）」と演算される。

なお、上述した車両電源システム１００（バッテリー管理装置３００）の一部は、典型的にはマイコンなどのプロセッサ、メモリ、および入出力インターフェイスなどを含んだ電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）として構成され得る。この電子制御装置は、メモリに格納されたプログラムをプロセッサが読み出して実行することによって、上述した取得部３１０、導出部３２０、および演算部３３０の各機能の一部または全部を実現することができる。

［制御］
次に、図４をさらに参照して、本実施形態に係る車両電源システム１００が実行する制御を説明する。図４は、車両電源システム１００（のバッテリー管理装置３００）が実行するバッテリー２００の軟化劣化率演算の処理手順を説明するフローチャートである。図４に例示するバッテリー２００の軟化劣化率演算処理は、例えば車両のイグニッションスイッチがオン（ＩＧ－ＯＮ）されるごとに実行される。

（ステップＳ４０１）
車両電源システム１００の取得部３１０は、バッテリー２００の放電に関する情報を取得する。取得部３１０が取得するバッテリー２００の放電に関する情報には、バッテリー２００の累積放電量、複数の実放電深度、および各実放電深度の発生回数（または発生頻度）が少なくとも含まれる。取得部３１０によってバッテリー２００の放電に関する情報が取得されると、ステップＳ４０２に処理が進む。

（ステップＳ４０２）
車両電源システム１００の導出部３２０は、取得部３１０が取得したバッテリー２００の放電に関する情報に基づいて、複数の実放電深度の中からその発生回数（または発生頻度）が所定の値以上である放電深度であって、かつ、最大となる放電深度を特定する。導出部３２０によって発生回数（または発生頻度）が所定の値以上である最大の放電深度が特定されると、ステップＳ４０３に処理が進む。

（ステップＳ４０３）
車両電源システム１００の導出部３２０は、上記ステップＳ４０２において特定した発生回数（または発生頻度）が所定の値以上である最大の放電深度と、バッテリー２００が持つ放電深度と寿命放電量との相関関係とに基づいて、現在の使用状態におけるバッテリー２００の寿命放電量であるバッテリー２００の現在の寿命放電量を導出する。導出部３２０によってバッテリー２００の現状の寿命放電量が導出されると、ステップＳ４０４に処理が進む。

（ステップＳ４０４）
車両電源システム１００の演算部３３０は、導出部３２０が導出したバッテリー２００の現状の寿命放電量と、取得部３１０がバッテリー２００の放電に関する情報として取得したバッテリー２００の累積放電量とに基づいて、バッテリー２００の軟化劣化率を演算する。演算部３３０によってバッテリー２００の軟化劣化率が演算されると、バッテリー２００の軟化劣化率演算の処理が終了する。

以上の処理によって演算されたバッテリー２００の軟化劣化率は、バッテリー２００の軟化劣化状態を判定するために利用される。

＜作用・効果＞
以上のように、本開示の一実施形態に係る車両電源システム１００によれば、バッテリー２００の放電に関する情報（バッテリー２００の実放電深度および実放電深度の発生回数）およびバッテリー２００が持つ放電深度と寿命放電量との相関関係に基づいて、バッテリー２００の現状の寿命放電量を導出し、この導出したバッテリー２００の現状の寿命放電量と放電に関する情報（バッテリー２００の累積放電量）に基づいて、バッテリー２００の軟化劣化率を演算する。

この処理によって、バッテリー２００の軟化劣化状態の判定に関わるデータの１つである、バッテリー２００の軟化劣化率の精度を向上させることができる。

以上、本開示の一実施形態を説明したが、本開示は、車両電源システム、プロセッサとメモリとを備えた車両電源システムが実行する制御方法、この制御方法を実行するための制御プログラム、制御プログラムを記憶したコンピューター読み取り可能な非一時的記憶媒体、および車両電源システムを搭載した車両など、として捉えることが可能である。

本開示の車両電源システムは、車両に搭載されたバッテリーの軟化劣化状態の判定に関わるデータの精度を向上させたい場合などに利用可能である。

１００ 車両電源システム
２００ バッテリー
３００ バッテリー管理装置
３１０ 取得部
３２０ 導出部
３３０ 演算部

Claims (4)

1. 車載負荷に電力を供給するバッテリーを含む車両電源システムであって、
   前記バッテリーの放電に関する情報を取得する取得部と、
   前記取得部が取得した前記バッテリーの放電に関する情報および前記バッテリーが持つ放電深度と寿命放電量との相関関係に基づいて、前記バッテリーの現状の前記寿命放電量を導出する導出部と、
   前記導出部が導出した前記バッテリーの現状の前記寿命放電量および前記取得部が取得した前記バッテリーの放電に関する情報に基づいて、前記バッテリーの軟化劣化状態の判定に関わるデータを演算する演算部と、を備える、
   車両電源システム。
2. 前記取得部は、前記バッテリーの放電に関する情報として、前記バッテリーの累積放電量、前記バッテリーが行った実放電深度、前記実放電深度の発生回数を取得し、
   前記導出部は、前記バッテリーが行った前記実放電深度および前記実放電深度の前記発生回数と前記相関関係とに基づいて、前記バッテリーの現状の前記寿命放電量を導出し、
   前記演算部は、前記バッテリーの前記累積放電量と前記バッテリーの現状の前記寿命放電量とに基づいて、前記バッテリーの軟化劣化率を演算する、
   請求項１に記載の車両電源システム。
3. 前記導出部は、複数の前記バッテリーが行った前記実放電深度のうち、前記実放電深度の前記発生回数が所定の値以上である最大の放電深度を特定し、前記最大の放電深度を前記相関関係に適用して前記バッテリーの現状の前記寿命放電量を導出する、
   請求項２に記載の車両電源システム。
4. 前記演算部は、前記バッテリーの現状の前記寿命放電量に対する前記バッテリーの前記累積放電量の割合によって、前記バッテリーの前記軟化劣化率を演算する、
   請求項２に記載の車両電源システム。

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