JP3543662B2 - SOC calculation method for secondary battery for electric vehicle - Google Patents
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- G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
- G01R31/389—Measuring internal impedance, internal conductance or related variables
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイブリッド車を含む電気自動車に用いられる電気自動車用二次電池のSOC演算方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハイブリッド自動車等を含む電気自動車では、モータ駆動用二次電池としてニッケル水素電池やリチウムイオン電池などが用いられる。二次電池の充電状態を表す量の一つとしてSOC（state of charge）があり、満充電状態をSOC＝１００％で表し、SOC＝０％で充電量ゼロの状態を表す。上述したニッケル水素電池やリチウムイオン電池では、電池温度に関係なく開放電圧EoとSOCとの間に所定の相関関係があり、開放電圧EoとSOCとは一対一の対応関係が成り立っている。そこで、電池の開放電圧Eoを計測または計算により推定して、Eo−SOC相関から開放電圧Eoに対応するSOCを求めることができる。一般的に、充放電時の開放電圧Eは、充放電時の電池総電圧Ｖ、負荷電流Ｉおよび電池内部抵抗ｒから次式（５）により推定される。
【数４】
Ｅ＝Ｖ＋Ｉ・ｒ …（５）
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来、式（５）を用いて開放電圧Eを算出する場合には、内部抵抗ｒとして一定の設定値r0、例えば、SOC＝１００％、電池温度２０℃のときの内部抵抗、を用いて算出するようにしている。しかし、内部抵抗ｒは電池温度やそのときのSOCに依存するため、一定の設定値r0を用いて算出された開放電圧Eと実際の開放電圧Eoとの間に誤差が生じ、開放電圧Eの誤差の分だけSOCの算出精度が低下してしまうという欠点があった。
【０００４】
本発明の目的は、充電状態SOCを精度良く算出することができる電気自動車用二次電池のSOC演算方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
発明の実施の形態を示す図１に対応付けて説明する。
請求項１の発明は、電池開放電圧と電池６の充電状態を表すSOCとの相関を示す開放電圧対SOC相関を利用して、電池開放電圧から電池６の充電状態を算出する電気自動車用二次電池のSOC演算方法に適用され、電池開放電圧Ｅを、（ａ）電池６に関して予め与えられる所定抵抗値r0、電池温度Ｔに基づく第１の抵抗比A1および所与の基準ＳＯＣに基づく第２の抵抗比A2から式（６）により算出される電池内部抵抗ｒと、（ｂ）充放電時の電池６の電流Ｉおよび電圧Ｖとに基づいて式（７）により算出することにより上述の目的を達成する。なお、基準ＳＯＣとしては、充電状態算出時より過去に算出された充電状態（ＳＯＣ）や計測された開放電圧などが用いられる。
【数５】
ｒ＝r0・A2 ・ A1 …（６）
Ｅ＝Ｖ＋Ｉ・ｒ …（７）
請求項２の発明は、電池開放電圧と電池６の充電状態を表すSOCとの相関を示す開放電圧対SOC相関を利用して、電池開放電圧から電池６の充電状態を算出する電気自動車用二次電池のSOC演算方法に適用され、電池温度Ｔと充放電時の電池の電圧Ｖおよび電流Ｉとを検出する第１の工程と、電池温度に依存する第１の抵抗比A1を第１の工程で検出された電池温度Ｔに基づいて算出する第２の工程と、電池６のＳＯＣに依存する第２の抵抗比A2を所与の基準ＳＯＣに基づいて算出する第３の工程と、電池６の基準抵抗値r0，第２の工程で算出された第１の抵抗比A1および第３の工程で算出された第２の抵抗比A2から式（８）により電池内部抵抗ｒを算出する第４の工程と、
【数６】
ｒ＝r0・A2 ・ A1 …（８）
電圧Ｖ，電流Ｉおよび電池内部抵抗ｒから式（９）により電池開放電圧Ｅを算出する第５の工程と、
【数７】
Ｅ＝Ｖ＋Ｉ・ｒ …（９）
第５の工程で算出された電池開放電圧Ｅおよび開放電圧対SOC相関から電池６の充電状態を算出する第６の工程と、第６の工程で算出された充電状態を基準充電状態に設定する第７の工程とを有し、第３の工程から第７の工程までの一連の工程を複数回繰り返し行うことにより上述の目的を達成する。なお、基準ＳＯＣとしては、充電状態算出時より過去に算出された充電状態（ＳＯＣ）や計測された開放電圧などが用いられる。
【０００６】
なお、本発明の構成を説明する上記課題を解決するための手段の項では、本発明を分かり易くするために発明の実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が発明の実施の形態に限定されるものではない。
【０００７】
【発明の効果】
本発明によれば、電池開放電圧Ｅの算出に用いられる電池内部抵抗ｒを、所定抵抗値r0，電池温度に基づく第１の抵抗比A1および基準ＳＯＣに基づく第２の抵抗比A2から算出しているので、電池状態がより正確に反映された電池内部抵抗ｒが算出され、この電池開放電圧と開放電圧対SOC相関とから算出される充電状態SOCの精度向上を図ることができる。
特に請求項２の発明では、算出された充電状態SOCに基づいて第２の抵抗比A2を算出するとともに、その第２の抵抗比A2を用いて再び充電状態SOCを算出する演算処理を複数回繰り返し行うので、より高精度な充電状態SOCを算出することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図７を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１はパラレル・ハイブリッド車の構成を示すブロック図である。エンジン２の主軸には電動モータ３の回転子が直結されており、エンジン２および／またはモータ３の駆動力は駆動系４を介して車軸１に伝達される。モータ３は二次電池６により駆動されるが、この際にインバータ５を用いて二次電池６の直流電力を交流電力に変換する。
【０００９】
パラレル・ハイブリッド車におけるモータ３の運転モードには、車軸１を駆動する駆動モードと二次電池６を充電する発電モードとがある。車両自体の駆動モード時、すなわち加速時，平坦路走行時や登坂時等に、モータ３へ電力を供給する二次電池６が充分な充電状態にある場合には、モータ３を駆動モードで運転してエンジン２とモータ３の両方の駆動力により走行する。ただし、二次電池６の充電状態が低い場合にはモータ３を発電モードで運転して、エンジン２の駆動力により走行を行うとともにエンジン２の駆動力によりモータ３の回転子を回転し、モータ３による発電を行って二次電池６を充電する。この発電モード時には、インバータ５はモータ３からの交流電力を直流電力に変換して二次電池６へ供給する。
【００１０】
一方、車両制動モード時、すなわち減速時や降坂時などには、駆動系４を介した車輪の回転力によってエンジン２およびモータ３が駆動される。このとき、モータ３を発電モードで運転し回生エネルギーを吸収して二次電池６を充電する。７は電圧センサ８，電流センサ９，および温度センサ１０により検出された端子電圧Ｖ，充放電電流Ｉおよび電池温度Ｔ等に基づいて二次電池６のSOC等を算出するとともに、インバータ１２の出力制御や回生制御などを行なうバッテリーコントローラであり、CPU，RAM，ROM等を備えている。１１はエンジン２，モータ３，バッテリーコントローラ７等の全体的な制御を行うメインコントローラである。
【００１１】
図２は二次電池６の開放電圧EoとSOCとの相関関係の一例を示す図であり、図２に示すように電池６の開放電圧E’が分かればEo−SOC相関からその時のSOC’を求めることができる。なお、Eo−SOC相関は、予め相関式の形でバッテリーコントローラ７に記憶されている。前述したように、充放電時の開放電圧Eは、次式（１０）を用いて算出する。
【数８】
E＝Ｖ＋Ｉ・ｒ …（１０）
式（１０）において、Ｖは負荷時の総電圧、Ｉは負荷電流、ｒは電池内部抵抗であり、ＶおよびＩは図１の電圧センサ８および電流センサ９により検出される。
【００１２】
図３は電池内部抵抗ｒの特性を示す図であり、縦軸は内部抵抗ｒを、横軸はDOD（depth of discharge）をそれぞれ表している。なお、DOD＝0％はSOC＝100％に対応し、DOD＝100％はSOC＝0％に対応している。図３においてL(0)は電池温度Ｔ＝0℃のときの内部抵抗特性を示しており、L(20)，L(40)はＴ＝20℃およびＴ＝40℃のときの内部抵抗特性を示している。図３からも分かるように、放電末期のDODが大きい領域を除けば、特性L(0)，L(20)，L(40)は互いに平行な直線と見なすことができる。
【００１３】
そこで、本実施の形態では、内部抵抗ｒについては次式（１１）を用いて算出する。
【数９】
ｒ＝r0・A2 ・ A1 …（１１）
ここで、r0は内部抵抗の初期設定値であり、電池温度Ｔ＝20℃、SOC＝100％のときの内部抵抗値である。また、A1は電池温度Ｔに依存する電池内部抵抗比、A2は電池のSOCに依存する電池内部抵抗比であり、表１の（ａ）、（ｂ）にA1、A2の一例を示す。なお、二次電池６に関するA1、A2は予め表１のようなテーブルとしてバッテリーコントローラ７（図１）に入力されている。式（１１）によれば、電池温度が20℃でSOC＝100％の場合にはA1＝A2＝１であるからｒ＝r0となる。
【表１】
次に、バッテリーコントローラ７で行われるSOC演算の手順について説明する。
−SOC演算例１−
図４に示すフローチャートを用いてSOC演算の第１の例について説明する。このフローチャートは車両電源をオンして車両起動することによりスタートし、ステップＳ１へ進む。ステップＳ１では、車両電源オン直後の負荷電流Ｉ＝０の時の電圧、すなわち図１の電池６の開放電圧E0を電圧センサ８より読み込む。ステップＳ２では、図２に示したEo−SOC相関からステップＳ１で求めた開放電圧E0に対応する車両起動時のSOC（SOC1と記す）を算出し、このSOC1をバッテリーコントローラ７内のメモリ（不図示）に設けられたメモリ領域M1に記憶する。続くステップＳ３では、電池温度T、電圧V、電流Iの読み込みを行う。
【００１５】
ステップＳ４はSOC演算を行うステップであり、図５のフローチャートに詳細な手順を示す。図５のステップＳ４１では、バッテリーコントローラ７に予め記憶されている内部抵抗比A1テーブルおよび内部抵抗比A2テーブルを用いて、電池温度Tに対応する内部抵抗比A1(T)およびメモリ領域M1のSOC1に対応するA2(SOC1)を算出する。ステップＳ４２では、ステップＳ４１で算出された内部抵抗比A1(T)，A2(SOC1)および上述した初期設定値r0から式（１１）を用いて内部抵抗ｒを算出する。ステップＳ４３では、電圧V、電流IおよびステップＳ４２で算出された内部抵抗ｒから式（１０）を用いて開放電圧Eを算出する。次いでステップＳ４４で、Eo−SOC相関からステップＳ４２で求めた開放電圧Eに対応するSOC2を算出してバッテリーコントローラ７のメモリ領域M2に記憶したならば、図５のSOC演算ルーチンを終了して図４のステップＳ５へ進む。
【００１６】
図４のステップＳ５は車両電源オフの指示を受信したか否かを判断するステップであり、YESならばSOC演算に関する一連の処理を終了する。一方、ステップＳ５においてNOと判断された場合には、ステップＳ６へ進んでメモリ領域M2のSOC2を新たなSOC1としてメモリ領域M1に記憶する。その後ステップＳ３へ進み、車両電源オフの指示を受信するまでステップＳ３からステップＳ５までの処理を繰り返し行う。このようにして、起動後のSOCが次々と算出され、メモリ領域M1内のSOC1が電池６のSOCとして用いられる。
【００１７】
−SOC演算例２−
上述したSOC演算方法では、内部抵抗ｒを算出する際の内部抵抗比A2(SOC1)は、算出時のSOC2ではなくその前に得られたSOC1に基づくものである。そのため、算出されたSOC2は算出時の電池状態を正確に反映しておらず、内部抵抗比A2(SOC1)による誤差が含まれていることになる。そこで、このような誤差の影響を極力低減したSOC演算方法を、図６のフローチャートを用いて説明する。
【００１８】
図６においてステップＳ１からステップＳ４までの処理は図４のフローチャートのステップＳ１からステップＳ４と同様であり、ここでは説明を省略する。ステップＳ４でSOC2を算出したならば、ステップＳ１０において車両電源オフの指示を受信したか否かを判断し、YESならばSOC演算に関する一連の処理を終了し、NOならばステップＳ１１へ進む。ステップＳ１１はメモリ領域M2に記憶されているSOC2とメモリ領域M1に記憶されているSOC1との差の大きさ｜SOC2−SOC1｜が設定値ΔS以下か否かを判断するステップであり、YESの場合にはステップＳ１４へ進み、NOの場合にはステップＳ１２へ進む。なお、｜｜は絶対値記号を表す。
【００１９】
ところで、現在（ステップＳ１１処理時）のSOCの算出値はメモリ領域M2のSOC2であり、メモリ領域M1に記憶されているSOC1はSOC2より１回前に算出されたSOCである。ここで、SOC2の算出に用いられる内部抵抗比A2(SOC1)は前回算出されたSOC1に基づいて算出されたものである。そのため、SOC1算出時からSOCが変化していないような場合には、例えば、SOC1が車両起動時のSOCでSOC2が車両走行開始前に算出されたものである場合にはSOC2＝SOC1となるはずであるから、SOC2算出に用いられる内部抵抗比A2(SOC1)はSOC1に基づくものであるがA2(SOC1)＝A2(SOC2)とみなすことができる。
【００２０】
すなわち、SOCが変化していない場合には、算出値SOC1，SOC2はSOC2＝SOC1を満たしステップＳ１１からステップＳ１４へと進む。そして、ステップＳ１４においてメモリ領域M1の値をメモリ領域M2のSOC2の値に書き換えてSOC1として記憶したならば、ステップＳ３へ戻って次のタイミングのSOCを算出する。
【００２１】
一方、SOS2算出時のSOCがSOC1から変化している場合には、算出されたSOC2はSOC2≠SOC1となる。また、SOS2算出には内部抵抗比A2(SOC1)を用いているので、真の値SOC2’に対してもSOS2≠SOC2’となっている。ここで、SOS2はSOC1よりもSOC2’に近い値となるので、内部抵抗比A2(SOC1)の代わりにA2(SOC2)を用いてSOCを算出すれば、上述したSOS2よりさらに真の値SOC2’に近いSOCが算出できることになる。
【００２２】
そこで、ステップＳ１１でNOと判断された場合には、ステップＳ１２に進んでメモリ領域M1のSOC1の値をSOC2の値に書き換え、次のステップＳ１３では書き換えられたSOC1を用いてSOC演算を行う。なお、ステップＳ１３のSOC演算はステップＳ４の演算と同様であり説明を省略する。ステップＳ１３でSOC2を算出したならばステップＳ１１へ戻って、算出されたSOC2が｜SOC2−SOC1｜≦ΔSであるか否かを判断する。そして、ステップＳ１１においてSOC2が｜SOC2−SOC1｜≦ΔSを満足してステップＳ１４へ進むまで、ステップＳ１１からステップＳ１３までの処理を繰り返し行う。
【００２３】
このようにステップＳ１１からステップＳ１３までの処理を繰り返し行うと、算出されるSOC2は漸近的に真の値SOC2’に近づき、｜SOC2−SOC1｜は次第に小さくなる。そこで、繰り返し処理を終了する際の基準値ΔSを所定精度のSOCが得られるように設定し、｜SOC2−SOC1｜≦ΔSとなったならばステップＳ１４へ進んでメモリ領域M1の値をSOC2の値に書き換えた後、ステップＳ３へ戻って次のタイミングのSOCを算出する。
【００２４】
このように車両電源がオフとされるまでステップＳ３以降の処理を繰り返し行うことにより、SOCが次々と算出される。なお、メモリ領域M1に記憶されるSOC1が電池状態を表すSOCとして用いられる。この演算例２では、SOC2が｜SOC2−SOC1｜≦ΔSを満足するまでSOC2を繰り返し算出するようにしているので、演算例１と比べて精度の高いSOCが得られる。
【００２５】
−SOC演算例３−
上述したSOC演算例２では、SOCが変化した場合には｜SOC2−SOC1｜が設定値ΔS以下となるまでSOC演算を繰り返し行ったが、図７のフローチャートで示す演算例３ではΔSのような設定値を設けないで、SOC演算を規定の回数（Ｍ回）繰り返し行うようにした。図７のフローチャートでは、図６と同一内容のステップには図６と同一符号を付した。以下では図６のフローチャートと異なる部分を中心に説明する。
【００２６】
ステップＳ２０は算出されたSOC2がメモリ領域M1のSOC1と等しいか否かを判断するステップであり、YESの場合にはステップＳ１４へ進んでメモリ領域M1のSOC1をSOC2の値に書き換えた後にステップＳ３へ戻り、NOの場合には、すなわちSOCが変化した場合にはステップＳ２１へ進む。次いで、ステップＳ２１において繰り返し回数を示す変数Ｎを１に設定したならば、ステップＳ２２へ進んでメモリ領域M1のSOC1をSOC2の値に書き換える。ステップＳ２３はステップＳ４と同様に図４に示すようなSOC演算を行うステップであり、ステップＳ２３においてSOC2を算出したならばステップＳ２４へ進む。ステップＳ２４は変数Ｎの値が規定繰り返し回数Ｍと等しいか否かを判断するステップであり、Ｎ＜Ｍの場合にはステップＳ２５へ進んで変数Ｎの値を１だけ増加した後にステップＳ２２へ戻る。その後、変数ＮがＮ＝ＭとなるまでステップＳ２２〜ステップＳ２５の処理を繰り返し行う。そして、Ｎ＝ＭとなったならばステップＳ２４からステップＳ１４へ進み、メモリ領域M1のSOC1をSOC2の値に書き換えた後にステップＳ３へ戻る。
【００２７】
上述したように、本実施の形態では、電池６の内部抵抗ｒを内部抵抗比A1，A2を用いて式（１１）から算出するようにしたので、電池状態を反映した内部抵抗ｒを算出することができる。そして、この内部抵抗ｒを用いて式（１０）により開放電圧Ｅを算出し、その開放電圧ＥとEo−SOC相関を用いてSOCを算出しているため、SOCを精度良く算出することができる。さらに、上述したSOC演算例２およびSOC演算例３では、算出されたSOC2に基づいて抵抗比A2を算出するとともに、このように抵抗比A2を補正しつつSOC2を繰り返し算出するようににしたので、より高精度なSOCを算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】パラレル・ハイブリッド車の構成を示すブロック図。
【図２】Eo−SOC相関図。
【図３】電池内部抵抗特性図。
【図４】SOC演算例１におけるSOC演算の手順を示すフローチャート。
【図５】図４に示すフローチャートの、ステップＳ４の演算処理を説明するフローチャート。
【図６】SOC演算例２におけるSOC演算の手順を示すフローチャート。
【図７】SOC演算例３におけるSOC演算の手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
６ 二次電池
７ バッテリーコントローラ
８ 電圧センサ
９ 電流センサ
１０ 温度センサ
A1，A2 電池内部抵抗比[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an SOC calculation method for a secondary battery for an electric vehicle used for an electric vehicle including a hybrid vehicle.
[0002]
[Prior art]
In electric vehicles including hybrid vehicles and the like, nickel-metal hydride batteries and lithium ion batteries are used as secondary batteries for driving the motor. One of the quantities indicating the state of charge of the secondary battery is an SOC (state of charge). A fully charged state is represented by SOC = 100%, and a state of zero charge is represented by SOC = 0%. In the above-described nickel-metal hydride battery and lithium-ion battery, there is a predetermined correlation between the open-circuit voltage Eo and the SOC regardless of the battery temperature, and a one-to-one correspondence is established between the open-circuit voltage Eo and the SOC. Therefore, the SOC corresponding to the open circuit voltage Eo can be obtained from the Eo-SOC correlation by estimating the open circuit voltage Eo of the battery by measurement or calculation. Generally, the open-circuit voltage E at the time of charging / discharging is estimated from the following equation (5) from the total battery voltage V at the time of charging / discharging, the load current I, and the internal resistance r of the battery.
(Equation 4)
E = V + I · r (5)
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Conventionally, when the open-circuit voltage E is calculated using the equation (5), the open-circuit voltage E is calculated using a fixed set value r0 as the internal resistance r, for example, the internal resistance when the SOC = 100% and the battery temperature is 20 ° C. I am trying to do it. However, since the internal resistance r depends on the battery temperature and the SOC at that time, an error occurs between the open-circuit voltage E calculated using the constant set value r0 and the actual open-circuit voltage Eo, and the open-circuit voltage E There is a disadvantage that the SOC calculation accuracy is reduced by the error.
[0004]
An object of the present invention is to provide an SOC calculation method for a secondary battery for an electric vehicle, which can accurately calculate a state of charge SOC.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The invention according to
(Equation 5)
r = r0 ・A2 ・ A1 (6)
E = V + I · r (7)
A second aspect of the invention is an electric vehicle for calculating the state of charge of the
(Equation 6)
r = r0 ・A2 ・ A1 (8)
A fifth step of calculating a battery open-circuit voltage E from the voltage V, the current I, and the battery internal resistance r according to equation (9);
(Equation 7)
E = V + I · r (9)
A sixth step of calculating the state of charge of the
[0006]
Note that, in the section of the means for solving the above-described problem, which explains the configuration of the present invention, the drawings of the embodiments of the present invention are used for easy understanding of the present invention. It is not limited to the form.
[0007]
【The invention's effect】
According to the present invention, the battery internal resistance r used for calculating the battery open-circuit voltage E is calculated from the predetermined resistance value r0, the first resistance ratio A1 based on the battery temperature, and the second resistance ratio A2 based on the reference SOC. Therefore, the battery internal resistance r reflecting the battery state more accurately is calculated, and the accuracy of the state of charge SOC calculated from the battery open-circuit voltage and the open-circuit voltage-SOC correlation can be improved.
In particular, according to the second aspect of the present invention, the second resistance ratio A2 is calculated based on the calculated state of charge SOC, and the calculation process of calculating the state of charge SOC again using the second resistance ratio A2 is performed a plurality of times. Since the repetition is performed, a more accurate state of charge SOC can be calculated.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a parallel hybrid vehicle. The rotor of the
[0009]
The operation modes of the
[0010]
On the other hand, in the vehicle braking mode, that is, at the time of deceleration or downhill, the
[0011]
FIG. 2 is a diagram showing an example of the correlation between the open circuit voltage Eo of the
(Equation 8)
E = V + I · r (10)
In equation (10), V is the total voltage under load, I is the load current, r is the internal resistance of the battery, and V and I are detected by the voltage sensor 8 and the current sensor 9 in FIG.
[0012]
FIG. 3 is a diagram showing the characteristics of the battery internal resistance r. The vertical axis represents the internal resistance r, and the horizontal axis represents the DOD (depth of discharge). Note that DOD = 0% corresponds to SOC = 100%, and DOD = 100% corresponds to SOC = 0%. In FIG. 3, L (0) indicates the internal resistance characteristics when the battery temperature T = 0 ° C. L (20) and L (40) indicate the internal resistance characteristics when T = 20 ° C. and T = 40 ° C. Is shown. As can be seen from FIG. 3, the characteristics L (0), L (20) and L (40) can be regarded as straight lines parallel to each other, except for the region where the DOD at the end of discharge is large.
[0013]
Therefore, in the present embodiment, the internal resistance r is calculated using the following equation (11).
(Equation 9)
r = r0 · A2 · A1 (11)
Here, r0 is an initial set value of the internal resistance, and is an internal resistance value when the battery temperature T = 20 ° C. and the SOC = 100%. A1 is a battery internal resistance ratio depending on the battery temperature T, A2 is a battery internal resistance ratio depending on the SOC of the battery, and Tables (a) and (b) show examples of A1 and A2. Note that A1 and A2 relating to the
[Table 1]
Next, the procedure of the SOC calculation performed by the battery controller 7 will be described.
−SOC calculation example 1−
A first example of the SOC calculation will be described with reference to the flowchart shown in FIG. This flowchart is started by turning on the vehicle power and starting the vehicle, and proceeds to step S1. In step S1, the voltage at the time when the load current I = 0 immediately after the vehicle power is turned on, that is, the open voltage E0 of the
[0015]
Step S4 is a step of performing the SOC calculation, and the detailed procedure is shown in the flowchart of FIG. In step S41 of FIG. 5, the internal resistance ratio A1 (T) corresponding to the battery temperature T and the SOC1 of the memory area M1 are determined using the internal resistance ratio A1 table and the internal resistance ratio A2 table stored in the battery controller 7 in advance. A2 (SOC1) corresponding to is calculated. In step S42, the internal resistance r is calculated using the equation (11) from the internal resistance ratios A1 (T) and A2 (SOC1) calculated in step S41 and the above-described initial setting value r0. In step S43, the open circuit voltage E is calculated from the voltage V, the current I, and the internal resistance r calculated in step S42 by using the equation (10). Next, in step S44, if SOC2 corresponding to the open circuit voltage E obtained in step S42 is calculated from the Eo-SOC correlation and stored in the memory area M2 of the battery controller 7, the SOC calculation routine in FIG. The process proceeds to Step S5 of
[0016]
Step S5 in FIG. 4 is a step for determining whether or not an instruction to turn off the vehicle power has been received. If YES, a series of processes relating to the SOC calculation ends. On the other hand, if NO is determined in the step S5, the process proceeds to a step S6 to store the SOC2 of the memory area M2 as a new SOC1 in the memory area M1. Thereafter, the process proceeds to step S3, and the processes from step S3 to step S5 are repeatedly performed until an instruction to turn off the vehicle power is received. In this way, the SOC after startup is calculated one after another, and the
[0017]
−SOC calculation example 2-
In the above-described SOC calculation method, the internal resistance ratio A2 (SOC1) at the time of calculating the internal resistance r is based on the previously obtained SOC1, not the SOC2 at the time of calculation. Therefore, the calculated SOC2 does not accurately reflect the battery state at the time of calculation, and includes an error due to the internal resistance ratio A2 (SOC1). Therefore, a SOC calculation method in which the influence of such an error is reduced as much as possible will be described with reference to the flowchart of FIG.
[0018]
In FIG. 6, the processing from step S1 to step S4 is the same as that from step S1 to step S4 in the flowchart in FIG. 4, and the description is omitted here. If SOC2 is calculated in step S4, it is determined in step S10 whether an instruction to turn off the vehicle power has been received. If YES, a series of processes related to the SOC calculation is ended, and if NO, the process proceeds to step S11. Step S11 is a step for determining whether or not the magnitude | SOC2−SOC1 | of the difference between SOC2 stored in the memory area M2 and SOC1 stored in the memory area M1 is equal to or smaller than a set value ΔS. In this case, the process proceeds to step S14, and if NO, the process proceeds to step S12. || represents an absolute value symbol.
[0019]
By the way, the currently calculated value of the SOC (at the time of the processing of step S11) is the SOC2 of the memory area M2, and the SOC1 stored in the memory area M1 is the SOC calculated one time before the SOC2. Here, the internal resistance ratio A2 (SOC1) used for calculating SOC2 is calculated based on SOC1 calculated last time. Therefore, in the case where the SOC has not changed since the SOC1 calculation, for example, if the SOC1 is the SOC at the time of starting the vehicle and the SOC2 is calculated before the vehicle starts traveling, the SOC2 should be SOC1. Therefore, the internal resistance ratio A2 (SOC1) used for SOC2 calculation is based on SOC1, but can be regarded as A2 (SOC1) = A2 (SOC2).
[0020]
That is, if the SOC has not changed, the calculated values SOC1 and SOC2 satisfy SOC2 = SOC1, and the process proceeds from step S11 to step S14. Then, in step S14, if the value of the memory area M1 is rewritten to the value of SOC2 of the memory area M2 and stored as SOC1, the process returns to step S3 to calculate the SOC at the next timing.
[0021]
On the other hand, if the SOC at the time of calculating SOS2 has changed from SOC1, the calculated SOC2 becomes SOC2 ≠ SOC1. In addition, since SOS2 is calculated using the internal resistance ratio A2 (SOC1), SOS2 ≠ SOC2 'also holds for the true value SOC2'. Here, SOS2 is a value closer to SOC2 'than SOC1, so if SOC is calculated using A2 (SOC2) instead of the internal resistance ratio A2 (SOC1), a more true value SOC2' than SOS2 described above. The SOC close to can be calculated.
[0022]
Therefore, if NO is determined in the step S11, the process proceeds to a step S12, in which the value of the SOC1 in the memory area M1 is rewritten to the value of the SOC2, and in the next step S13, the SOC calculation is performed using the rewritten SOC1. Note that the SOC calculation in step S13 is the same as the calculation in step S4, and a description thereof will be omitted. If SOC2 is calculated in step S13, the flow returns to step S11, and it is determined whether or not the calculated SOC2 is | SOC2-SOC1 |? Then, the processing from step S11 to step S13 is repeated until SOC2 satisfies | SOC2−SOC1 | ≦ ΔS in step S11 and proceeds to step S14.
[0023]
By repeating the processing from step S11 to step S13 in this manner, the calculated SOC2 asymptotically approaches the true value SOC2 ′, and | SOC2−SOC1 | gradually decreases. Therefore, the reference value ΔS at the time of ending the repetitive processing is set so as to obtain SOC with a predetermined accuracy, and if | SOC2−SOC1 | ≦ ΔS, the process proceeds to step S14 to change the value of the memory area M1 to the value After rewriting the value, the process returns to step S3 to calculate the SOC at the next timing.
[0024]
By repeatedly performing the processing from step S3 until the vehicle power is turned off, the SOC is calculated one after another. Note that SOC1 stored in the memory area M1 is used as the SOC indicating the battery state. In this calculation example 2, SOC2 is repeatedly calculated until SOC2 satisfies | SOC2−SOC1 | ≦ ΔS. Therefore, an SOC with higher accuracy than in calculation example 1 is obtained.
[0025]
−SOC calculation example 3−
In the above-described SOC calculation example 2, when the SOC changes, the SOC calculation is repeatedly performed until | SOC2−SOC1 | becomes equal to or less than the set value ΔS. However, in the calculation example 3 shown in the flowchart of FIG. The SOC calculation is repeated a specified number of times (M times) without providing a set value. In the flowchart of FIG. 7, steps having the same contents as those of FIG. 6 are denoted by the same reference numerals as those of FIG. The following description focuses on the differences from the flowchart of FIG.
[0026]
Step S20 is a step of judging whether or not the calculated SOC2 is equal to SOC1 of the memory area M1. If YES, the process proceeds to step S14 to rewrite SOC1 of the memory area M1 to the value of SOC2, and then proceeds to step S3. The process returns to step S21 in the case of NO, that is, when the SOC has changed. Next, if the variable N indicating the number of repetitions is set to 1 in step S21, the process proceeds to step S22, where SOC1 of the memory area M1 is rewritten to the value of SOC2. Step S23 is a step for performing the SOC calculation as shown in FIG. 4 similarly to step S4. If SOC2 is calculated in step S23, the process proceeds to step S24. Step S24 is a step of judging whether or not the value of the variable N is equal to the prescribed number of repetitions M. If N <M, the process proceeds to step S25, and after increasing the value of the variable N by 1, returns to step S22. . Thereafter, the processing of steps S22 to S25 is repeated until the variable N becomes N = M. If N = M, the process proceeds from step S24 to step S14, and rewrites SOC1 of the memory area M1 to the value of SOC2, and then returns to step S3.
[0027]
As described above, in the present embodiment, the internal resistance r of the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a parallel hybrid vehicle.
FIG. 2 is an Eo-SOC correlation diagram.
FIG. 3 is a diagram showing a battery internal resistance characteristic.
FIG. 4 is a flowchart showing a procedure of an SOC calculation in SOC calculation example 1;
FIG. 5 is a flowchart illustrating a calculation process in step S4 of the flowchart shown in FIG. 4;
FIG. 6 is a flowchart illustrating a procedure of an SOC calculation in SOC calculation example 2;
FIG. 7 is a flowchart illustrating a procedure of an SOC calculation in SOC calculation example 3;
[Explanation of symbols]
6 Rechargeable battery 7 Battery controller 8 Voltage sensor 9
A1, A2 Battery internal resistance ratio
Claims (2)
前記電池開放電圧Ｅを、（ａ）前記電池に関して予め与えられる所定抵抗値r0、電池温度に基づく第１の抵抗比A1および所与の基準ＳＯＣに基づく第２の抵抗比A2から式（１）により算出される電池内部抵抗ｒと、（ｂ）充放電時の前記電池の電流Ｉおよび電圧Ｖとに基づいて式（２）により算出することを特徴とする電気自動車用二次電池のSOC演算方法。
The battery open-circuit voltage E, (a) said predetermined resistance value r0 previously given with respect to the battery, wherein the second resistance ratio A2 based on the first resistance ratio A1 and a given reference SOC based on the battery temperature (1) SOC calculation of the secondary battery for an electric vehicle, wherein the SOC calculation is performed based on the battery internal resistance r calculated by the following formula and (b) the current I and the voltage V of the battery at the time of charging and discharging. Method.
電池温度と充放電時の電池の電圧Ｖおよび電流Ｉとを検出する第１の工程と、
電池温度に依存する第１の抵抗比A1を前記第１の工程で検出された電池温度に基づいて算出する第２の工程と、
電池のＳＯＣに依存する第２の抵抗比A2を所与の基準ＳＯＣに基づいて算出する第３の工程と、
電池の基準抵抗値r0，前記第２の工程で算出された第１の抵抗比A1および前記第３の工程で算出された第２の抵抗比A2から式（３）により電池内部抵抗ｒを算出する第４の工程と、
前記第６の工程で算出された充電状態を前記基準充電状態に設定する第７の工程とを有し、前記第３の工程から前記第７の工程までの一連の工程を複数回繰り返し行うことを特徴とする電気自動車用二次電池のSOC演算方法。A SOC calculation method for an electric vehicle secondary battery that calculates a state of charge of a battery from an open-circuit voltage of a battery using an open-circuit voltage versus SOC correlation indicating a correlation between a battery open-circuit voltage and an SOC indicating a state of charge of the battery,
A first step of detecting a battery temperature and a voltage V and a current I of the battery during charging and discharging;
A second step of calculating a first resistance ratio A1 depending on the battery temperature based on the battery temperature detected in the first step;
A third step of calculating a second resistance ratio A2 depending on the SOC of the battery based on a given reference SOC ;
A battery internal resistance r is calculated from equation (3) from the reference resistance value r0 of the battery, the first resistance ratio A1 calculated in the second step, and the second resistance ratio A2 calculated in the third step. A fourth step,
And a seventh step of setting the state of charge calculated in the sixth step to the reference state of charge, and repeating a series of steps from the third step to the seventh step a plurality of times. An SOC calculation method for a secondary battery for an electric vehicle, comprising:
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