JP3551767B2

JP3551767B2 - Battery discharge meter

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Publication number: JP3551767B2
Application number: JP17482198A
Authority: JP
Inventors: 匡辻
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1998-06-22
Filing date: 1998-06-22
Publication date: 2004-08-11
Anticipated expiration: 2018-06-22
Also published as: JP2000014019A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、測定誤差を精度よく補正して放電量を測定する放電量測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
放電量を測定して残存容量を演算する装置が電気自動車やハイブリッド車などで実用化されている。これらの従来の装置では、残存容量の演算精度を向上させるために、放電量の測定値を用いてバッテリの容量劣化についても演算するようになっている。例えば出力パワーと放電電力量の特性を用いる容量劣化測定では、初期特性を基本に、内部抵抗劣化を表すパラメータと容量劣化を表すパラメータを用いて出力パワー対放電電力量の特性を表現する。内部抵抗パラメータと容量劣化パラメータはそれぞれ図８、図９のように分離して求める。
【０００３】
図８は初期特性に対して容量劣化を分離して内部抵抗劣化を表示した図である。内部抵抗劣化係数γは実際の特性と容量劣化補正特性で算出される。すなわち実測によって電力積算値ＣＡＰＷＨ_ｎを求める。そして容量劣化補正特性から出力可能パワーＰ（ＣＡＰＷＨ_ｎ／β）を求める。一方バッテリに対して出力パワーを実測して実測値Ｐｎを得る。
【０００４】
バッテリの内部抵抗の劣化度合いを示す劣化係数γは下式のように演算して求める。
γ_ｎ＝Ｐ_ｎ／Ｐ（ＣＡＰＷＨ_ｎ／β）（１）
γ_ｎは図８に示すように放電の進行にしたがって求め、前回の検出値γ_ｎ−１と平均値をとって内部抵抗劣化係数γとする。
式（２）はその演算式を表示する。
γ＝（γ_ｎ−γ_ｎ−１）／２（２）
【０００５】
図９は、初期特性に対して内部抵抗劣化を分離して容量劣化を表示した図である。容量劣化係数βは実際の特性と内部抵抗劣化補正特性で算出される。すなわちバッテリの放電パワーＰ_ｎと放電電力量ＣＡＰＷＨ_ｎを実測して求める。そして放電パワーＰ_ｎで内部抵抗劣化補正特性から放電電力量の推定値Ｗｈ（Ｐ_ｎ／γ）を求める。
【０００６】
バッテリの容量の劣化度合いを示す容量劣化係数βは下式のように演算して求める。
β_ｎ＝ＣＡＰＷＨ_ｎ／Ｗｈ（Ｐ_ｎ／γ）（３）
β_ｎは図９のように放電の進行にしたがって求め、式（４）に示すように前回の検出値β_ｎ−１と平均値をとって容量劣化係数βとする。
β＝（β_ｎ−β_ｎ−１）／２（４）
【０００７】
また内部抵抗劣化係数γは放電の初期に求め、そのとき、容量の劣化を無視して求めることができる。
容量劣化係数βは放電の末期に求め、そのとき、容量劣化が占める割合が大きく、抵抗劣化を無視して容量劣化係数を求めることができる。
【０００８】
このように容量劣化係数βと内部抵抗劣化係数γを求め、それを用いて図１０のように、初期特性に対する修正を行うことによって内部抵抗劣化補正特性と容量劣化補正特性が得られる。内部抵抗劣化と容量劣化それぞれを補正可能にしたバッテリの総合的推定劣化特性が得られる。この総合的推定劣化特性から、バッテリの推定放電電力量を演算可能になり、検出した放電電力量とにより残存容量を精度よく推定することが可能になる。
【０００９】
またバッテリには、最初から内部抵抗劣化と容量劣化を分離した状態で求めることができるバッテリも存在する。これらバッテリでは、図１１のように放電電圧と放電電流の特性を利用して、初期特性から演算する内部抵抗と、実測特性から演算する内部抵抗との比を演算して内部抵抗γを求める。
式（５）はその演算式である。但し、Ｖは出力電圧、Ｉは出力電流、Ｒは内部抵抗、Ｒ_０は初期特性の抵抗、Ｒ_ｄは実測特性の抵抗を表す。
Ｖ＝Ｅ−ＩＲ、
γ＝Ｒ_０／Ｒ_ｄ（５）
【００１０】
容量劣化係数は図１２のように開放電圧（無負荷出力電圧）と放電電気量の特性から求める。すなわち容量規定電圧Ｖ_ｅにおいて初期特性から、放電開始時の電圧Ｖ_ｆに対して電圧の変動量（Ｖ_ｅ−Ｖ_ｆ）から放電電気量Ｃ_０を算出する。またこれと同じように実測の特性からＣ_ｄを算出する。Ｃ_ｄとＣ_０の比を容量劣化係数βとする。
【００１１】
式（６）は放電電気量Ｃ及び容量劣化係数βの数式表示式である。但し、Ｋは初期特性、実際の特性の傾きである。
Ｃ＝（Ｖ_ｆ−Ｖ_ｅ）／Ｋ
β＝Ｃ_ｄ／Ｃ_０（６）
このように内部抵抗劣化と容量劣化を分離した求めるバッテリであっても、図１０のように総合的推定劣化特性を得ることができる。この総合的推定劣化特性から、バッテリの放電可能電力量を推定することが可能になり、放電電力量の実測値とで容量劣化を補正した残存容量の推定が可能になる。電気自動車やハイブリッド車では、バッテリの劣化に対応した車両制御や充放電制御を行うことが可能になる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、バッテリの残存容量を推定するのに、放電量の検出が不可欠で、それを検出するときに、センサが用いられる。センサによる検出は誤差を伴い、その結果、残存容量の推定値に誤差が存在することになる。バッテリの充放電はその残存容量の推定値に基づいて行うため、充放電を繰り返して行う中で誤差が蓄積され拡大される。
【００１３】
電気自動車の場合は、バッテリについて満充電になったかどうかの検出を行い、満充電を検出すると、残存容量を１００％とし、放電量の検出出発点が新たに与えられるから、誤差の蓄積はその時点でリセットされる。しかし、充電状態が２０％〜８０％に維持され、満充電や完全放電を行う機会のないハイブリッド車では、そうしたリセットをすることがないので、誤差が広がり一方で、実態と離れた制御が行われる恐れがあるという問題点があった。
本発明は、上記の問題に鑑み、放電量検出値の検出誤差について検出するようにし、それを補正可能にした放電量測定装置を提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
このため請求項１記載の発明は、バッテリの出力パワー対放電電力量の初期特性に関するデータを記憶する放電電力量初期特性記憶手段と、バッテリの放電パワーを検出するパワー検出手段と、バッテリの放電電力量を検出する放電電力量検出手段と、バッテリの内部抵抗の劣化を示す抵抗劣化係数を求める抵抗劣化係数演算手段と、抵抗劣化係数を用いて前記検出されたバッテリの放電パワーを初期状態に補正するパワー補正手段と、パワー補正手段によって初期状態に補正した放電パワーに基づいて前記放電電力量初期特性記憶手段から放電電力量の推定値を得る放電電力量推定手段と、放電電力量の推定値に容量劣化係数を乗じるとともに、放電電力量の検出値に検出誤差補正値を加え、両補正式を等しくさせた第１の演算式を求め、さらに放電が所定値以上に進行した点で第１の演算式と同じように第２の演算式を求め、第１の演算式と第２の演算式を連立させて、解くことによって、誤差補正値と容量劣化係数を演算し、検出誤差を補正した放電電力量検出値、あるいは容量劣化を補正した放電電力量の推定値を検出値とする容量劣化・オフセット補正演算手段とを有するものとした。
【００１５】
請求項２記載の発明は、抵抗劣化係数演算手段は、バッテリの初期特性としての内部抵抗を記憶し、実際の放電電圧と放電電流の変化率から演算した内部抵抗と初期特性の内部抵抗との比を演算することで内部抵抗劣化係数を求めるものとした。
【００１６】
請求項３記載の発明は、内部抵抗の演算をＳＯＣ２０％以上の充電状態で行うものとした。
【００１７】
請求項４記載の発明は、バッテリの温度と出力パワーの劣化関係を示す温度劣化係数を記憶する温度劣化係数記憶手段を設け、パワー補正手段は、温度劣化係数を用いて、バッテリの出力パワーを初期特性と同じ温度条件に補正するようにしたものとした。
【００１８】
請求項５記載の発明は、バッテリの無負荷出力電圧対放電電気量の初期特性に関するデータを記憶する放電電気量初期特性記憶手段と、バッテリの無負荷出力電圧を検出する無負荷電圧検出手段と、バッテリの放電電気量を検出する放電電気量検出手段と、検出された無負荷出力電圧に基づいて前記放電電気量初期特性記憶手段から、放電電気量の推定値を得る放電電気量推定手段と、放電電気量推定手段によって推定された放電電気量に容量劣化係数を乗じるとともに、前記放電電気量の検出値に検出誤差補正値を加え、両補正式を等しくさせた第１の演算式を求め、さらに放電が所定値以上に進行した点で第１の演算式と同じように第２の演算式を求め、第１の演算式と第２の演算式を連立させて、解くことによって、誤差補正値と容量劣化係数を演算し、検出誤差を補正した放電電気量の検出値、あるいは容量劣化を補正した放電電力量の推定値を検出値とする容量劣化・オフセット補正演算手段とを有するものとした。
【００１９】
請求項６記載の発明は、無負荷電圧検出手段が検出された前記バッテリの出力電圧と出力電流の変化率から無負荷出力電圧を算出するものとした。
請求項７記載の発明は、放電量の検出を充電状態がＳＯＣ８０％以下になってから行うものとした。
【００２０】
【作用】
請求項１記載の発明では、バッテリの初期状態を示す出力パワー対放電電力量の初期特性が記憶される。バッテリの放電パワーと抵抗劣化係数をそれぞれ検出し、バッテリの放電パワーを抵抗劣化係数で初期状態に補正する。これによって初期特性から、放電電力量を求めることができる。この放電電力量に容量劣化係数を掛けると、実際の放電量になる。
【００２１】
一方放電量の検出値に検出誤差に相当する検出誤差補正値に加えると、実際の放電量になる。それらを等しくさせて、２つの未知数を含む第１の演算式を求める。また、放電が所定値以上に進行した点で得た第２の演算式からも、第１の演算式とほぼ同じ容量劣化係数と検出誤差が得られるので、両演算式を連立させることができる。この連立式を解くことで、容量劣化係数と検出誤差補正値が求まる。それらを用いて、検出値あるいは推定値を補正し、実際の放電量が検出される。
【００２２】
請求項２記載の発明では、バッテリの放電電圧と放電電流の検出値を用いて、その変化率で内部抵抗を演算して、内部抵抗劣化係数を求めるようにしたので、容量劣化と関わることなく、求めることができ、演算が簡単になる。
【００２３】
請求項３記載の発明では、ＳＯＣ２０％以下の放電電流、電圧が不安定な放電末期を避けて、内部抵抗劣化係数の演算を内部抵抗値の安定する時期に行う。
【００２４】
請求項４記載の発明では、温度の変化はバッテリの出力パワーの劣化に影響を及ぼす。温度と出力パワーの劣化係数を用いることによって、パワーの検出値をより初期特性に補正することが可能になり、高精度で放電電力量を推定することが可能になる。これによって、容量劣化の推定精度が向上する。
【００２５】
請求項５記載の発明では、バッテリの初期状態を示す無負荷電圧と放電電気量を記憶する。バッテリから検出された無負荷電圧によって、初期特性から放電電気量の推定値を得る。この推定値に容量劣化が含まないから、容量劣化係数を乗じて劣化後の放電電気量を推定する。
【００２６】
一方放電電気量の検出値に検出誤差に相当する検出誤差補正値を加えて補正を行うと、推定値と等しくなる。これを第１の演算式とする。
そして、放電が進行して、第２の演算式を得ると、容量劣化係数と検出誤差の補正値が殆ど変らないので、第１の演算式と第２の演算式を連立することができる。これを解くことで、容量劣化係数と検出誤差補正係数が得られる。容量劣化係数あるいは検出誤差補正を用いて推定値あるいは検出値を補正すると、実際の放電量が求まる。
【００２７】
請求項７記載の発明では、放電量の検出を充電状態が８０％になってから行うため、放電の進行に対して、容量劣化の影響が出現し、連立式の成立条件が満たされるので、演算精度が高くなる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
次に、実施例により発明の実施の形態を説明する。
図１は実施例の構成を示す全体図である。電気自動車に搭載されるバッテリ１は駆動部７と接続し、電力が交流に変えられてモータ８に供給される。また、回生制動時、交流の電力が直流に変えられバッテリ１に回される。バッテリ１の出力端子に出力電圧と出力電流を検出する電圧計２、電流計３が接続されている。またバッテリ１の温度を測定するための温度計４もバッテリ１の近傍に設置されている。バッテリ１の出力電圧と出力電流及び温度検出値がそれぞれバッテリコントローラ５に出力されている。
【００２９】
バッテリコントローラ５では、バッテリ１の出力電圧と出力電流から放電電力量を積算して放電量を演算する。また出力電圧と出力電流の変化でバッテリ１の内部抵抗と出力パワーを演算して検出する。
バッテリコントローラ５には、バッテリの初期特性として出力パワー対放電電力量の特性が記憶されており、内部抵抗の検出値と初期特性から演算された内部抵抗とで内部抵抗劣化係数が演算される。その内部抵抗劣化係数で出力パワーを劣化前の初期状態に補正する。
これによって出力パワー対放電電力量の初期特性から容量劣化前の放電電力量が求められる。
【００３０】
出力電圧と出力電流の積算で検出した放電電力量に検出誤差補正値を加え、初期特性から得た放電電力量に容量劣化係数を乗じてそれぞれの補正式を得、等しくさせることによって第１の演算式を得る。
また放電が所定値以上に進行したら、上記と同じように第２の演算式を求め、第１の演算式と連立させることで、検出誤差補正値と容量劣化係数を求める。
測定誤差補正値を用いて放電電力量の積算値を補正して、放電電力量の検出値とする。
【００３１】
電気自動車には保証すべき出力パワーＰ_ｍｉｎが設定されている。バッテリコントローラ５は、その出力パワーＰ_ｍｉｎに対して、放電電力量を初期特性から求め、容量劣化係数で、保証すべき放電電気量Ｗｈ（Ｐ_ｍｉｎ）を求める。この保証すべき放電量に対して、残存容量の度合いを示す充電状態を求める。その充電状態に対応してモータ８の出力パワーＰが演算され、モータコントローラ６に出力される。モータコントローラ６は出力パワーＰに対応する制御指令を駆動部７に出力し、所定の電力をモータ８に出力させる。
【００３２】
図２はバッテリコントローラ５における放電量及び充電状態を演算する機能をブロックで示す図である。
電圧計２、電流計３からの電圧検出値Ｖと電流検出値Ｉはそれぞれ電力積算容量演算部１１と瞬時パワー演算部１２に出力される。
電力積算容量演算部１１では、バッテリの端子電圧と電流値から電力量を積算して充放電された電力量を検出する。
【００３３】
瞬時パワー演算部１２では、バッテリの端子電圧と電流の変化で内部抵抗Ｒと無負荷端子電圧Ｅを演算する。その演算結果から式（７）に従ってさらにそのときの瞬間出力パワーＰを求める。パワーＰと内部抵抗Ｒはそれぞれパワー容量演算部１３と内部抵抗劣化補正演算部１４に出力される。
Ｐ＝Ｖ（Ｅ−Ｖ）／Ｒ（７）
但し、Ｖは放電停止電圧である。
【００３４】
内部抵抗劣化補正演算部１４は、瞬時パワー演算部１２からの内部抵抗Ｒと初期特性テーブルに記憶してある初期特性としての電流、電圧特性から演算した内部抵抗値との比を演算し、抵抗劣化係数γを求める。
温度補正テーブルはバッテリの温度検出値に対応した温度劣化係数αを内部抵抗劣化補正演算部１４、パワー容量演算部１３、容量劣化・オフセット補正演算部１５に出力する。
【００３５】
パワー容量演算部１３では、瞬時パワー演算部からのパワーＰを、内部抵抗劣化補正演算部１４からの内部抵抗劣化係数γと温度補正テーブルからの温度劣化係数αを用いて初期特性と同じ条件に補正し、出力パワー対放電電力量の初期特性を記憶してある初期特性テーブルから対応する放電電力量Ｗｈ（Ｐ）を求める。この放電電力量Ｗｈ（Ｐ）はバッテリの容量劣化が生じる前の放電電力量である。
【００３６】
容量劣化・オフセット補正演算部１６では、電力積算容量演算部１１からの積算値Ｗｈに検出誤差補正値ΔＷｈ、パワー容量演算部１３からの放電量推定値Ｗｈ（Ｐ）に容量劣化係数βでそれぞれ補正を行って等しくさせた第１の演算式を求める。そして規定以上の放電電力量が放電したと判定されれば、上記と同じように第２の演算式を求めて、第１の演算式と連立させて検出誤差補正値ΔＷｈと容量劣化係数βを求める。
このように放電の進行にしたがって、演算式を求め、前回で求めた演算式を連立させて容量劣化係数を演算する。そして演算された容量劣化係数は、前回の容量劣化係数と平均値をとり、新たに検出した容量劣化係数βとする。
【００３７】
電力積算容量演算部１１は、演算された検出誤差補正値ΔＷｈを用いて放電電力の積算値Ｗｈを補正し、実の放電電力量として実ＳＯＣ演算部１７に出力する。
パワー容量演算部１３は、容量劣化係数βを用いて、電気自動車の保証すべき出力パワーＰ_ｍｉｎに対応する放電電力量Ｗｈ（Ｐ_ｍｉｎ）を容量劣化補正して保証すべき放電電力量を演算する。
実ＳＯＣ演算部１７は保証すべき放電電力量Ｗｈ（Ｐ_ｍｉｎ）・βに対して式（８）により充電状態ＳＯＣを演算する。
ＳＯＣ＝１−｛（Ｗｈ＋ΔＷｈ）／〔β・Ｗｈ（Ｐ_ｍｉｎ）〕｝（８）
【００３８】
次に、図３のフローチャートにしたがって瞬時パワー演算部１２及び内部抵抗劣化補正演算部１４における内部抵抗劣化係数の演算を説明する。
まず、ステップ１０１において、実ＳＯＣ演算部１７の演算値ＳＯＣが２０％、好ましくは３０％以上となったかを判断し、以上の場合はステップ１０２へ進む。
ステップ１０２においては、パワー演算条件が成立したかの判断を行う。これはまず、放電電力量の積算値から所定値以上の電力を放電したかどうかを判断する。所定値以上の電力を放電した場合は、所定の電流領域内で、３つ異なる電流検出領域から電流を検出できたかどうかを判断する。これら条件をすべて満足した場合は、瞬時パワー演算部１２で内部抵抗Ｒを演算する。これは図１１に示す従来と同じように、３つの領域全ての電流値と電圧値に対して直線回帰演算して内部抵抗Ｒ、無負荷電圧Ｅを演算して、ステップ１０３へ進む。
【００３９】
ステップ１０３において、内部抵抗劣化補正演算部１４は、瞬時パワー演算部１２から内部抵抗Ｒを入力する。
ステップ１０４において、初期特性として電流、電圧を用いて直線回帰を演算して内部抵抗Ｒ_０を求める。
ステップ１０５においては、内部抵抗ＲとＲ_０の比である抵抗劣化係数γを演算して記憶する。
【００４０】
ステップ１０６においては、記憶された過去の演算値との平均を演算する。
ステップ１０７において、演算値を更新してステップ１０１へ戻る。その後ステップ１０２で規定値以上の放電が判定され、そして３つの電流域から電流が検出されると、新たな内部抵抗劣化係数γが演算される。
図４は放電の進行に対して内部抵抗劣化係数の演算の過程を示す図である。充電状態の異なる状態で内部抵抗Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３をそれぞれ求め、初期特性として示されるＲ_０との除算でそれぞれの内部抵抗劣化係数が算出される。それらの値を平均化処理して内部抵抗劣化係数とする。これによって、突発的な電流変動があっても内部抵抗劣化係数の算出にもたらす影響を小さく抑えることができる。
【００４１】
次に、容量劣化係数と放電電電力量の積算誤差補正値の演算を図５のフローチャートにしたがって説明する。
まず実ＳＯＣ演算部１７の演算値である充電状態ＳＯＣが８０％、好ましくは７０％以下であるかどうかを判断する。７０％以下の場合は、ステップ２０２へ進む。
【００４２】
ステップ２０２において、パワー演算条件が成立したかの判断を行う。これは、電力積算容量演算部１１の積算値から所定値以上の電力を放電したか、かつ所定電流領域内で、３つの異なる電流検出域から電流を検出しかの判断である。こられの判断条件をすべて満足した場合は、内部抵抗劣化係数が検出されるので、内部抵抗の劣化を補正可能でステップ２０３へ進む。
ステップ２０３において、電力積算容量演算部１１から放電電力量積算値Ｗｈ_１を容量劣化・オフセット補正演算部１６に、瞬間パワー演算部１２からのパワー演算値Ｐ_１をパワー容量演算部１３にそれぞれ記憶させる。
【００４３】
ステップ２０４において、温度補正テーブル１５から温度補正値α_１、内部抵抗劣化補正演算部１４から内部抵抗劣化係数γ_１をパワー容量演算部１３に記憶させる
ステップ２０５において、パワー演算条件が成立したかの判断を行う。これはステップ２０２と同じである。パワー演算条件が成立した場合は、ステップ２０６へ進む。
ステップ２０６において、放電電力量の積算値Ｗｈ_２が前回の演算値Ｗｈ_１に対して所定値ＳＡＭ以上の変化があったかどうかを判断し、変化があればステップ２０７へ進む。
【００４４】
ステップ２０７では、ステップ２０３と同様に放電電力量Ｗｈ_２、パワーＰを容量劣化・オフセット補正演算部１６、パワー容量演算部１３に記憶させる。
ステップ２０８では、ステップ２０４と同様に温度劣化係数α、内部抵抗劣化係数γ_２をパワー容量演算部１３に記憶させる。
【００４５】
ステップ２０９において、温度劣化係数α_１と内部抵抗劣化係数γ_１を用いてパワーＰ_１を初期特性に補正する。温度劣化係数α_２と内部抵抗劣化係数γ_２を用いてパワーＰ_２を初期特性に補正する。その補正値をもって、図６のように初期特性Ｃから対応する容量劣化前の電力量Ｗｈ（Ｐ_１／α_１・γ_１）、Ｗｈ（Ｐ_２／α_２・γ_２）を求める。
【００４６】
これに容量劣化係数を乗じると、Ｄ線で示す実際の放電電力量になる。一方電力量検出値Ｗｈ_１、Ｗｈ_２に検出誤差補正値ΔＷｈを加え実際の放電電力量に等しくさせると、以下のように連立式を立てられる。
Ｗｈ_１−ΔＷｈ＝β・Ｗｈ（Ｐ_１／α_１・γ_１）
Ｗｈ_２−ΔＷｈ＝β・Ｗｈ（Ｐ_１／α_２・γ_２）
そしてステップ２１０において、連立方程式を解くことによって容量劣化係数β、電力量積算値の検出誤差補正値ΔＷｈを求める。
【００４７】
ステップ２１１においては、容量劣化係数β、検出誤差補正値ΔＷｈを過去２回の検出値と平均値をとり、その平均値を新たに検出したものとして従来値を更新し、記憶する。
【００４８】
本実施例は以上のように構成され、温度劣化と内部抵抗劣化をそれぞれ補正して初期特性から放電電力量を求める。この放電電力量に容量劣化係数を乗じて実際の放電電力量の演算式を求める。
一方放電電力を積算して放電電力量の検出する。その積算値、検出誤差補正値を加えて実際の放電電力量の演算式を得る。この両式を等しくさせた第１の演算式に所定の放電が進行した点で、第１と同じように第２の演算式を求め、連立式を立てて容量劣化係数と検出誤差係数を演算する。これによって、容量劣化係数を高精度に求めることができる。そして放電電力量の検出値を検出誤差補正値で補正すると、高精度の放電量が検出される。また容量劣化が高精度補正されることで、充電状態が高精度に演算されることになる。
【００４９】
次に、第２の実施例について説明する。
第１の実施例では、放電電流と放電電圧を用いて内部抵抗を演算し、初期特性の内部抵抗との比からパワー比を演算し、温度と抵抗劣化の補正を行った。
一方、Ｌｉ−ｉｏｎ電池のように放電電気量と開放電圧の相関に再現性のある電池では、容量劣化が抵抗劣化と分離し直接容量比を用いることができる。したがって、図２の構成では、瞬間パワー演算部１２で演算される無負荷電圧Ｅを容量劣化・オフセット補正演算部１６’に出力すれば、容量劣化・オフセット補正演算部１６’はパワー検出値Ｐなしでも容量劣化と無負荷電圧の検出誤差補正値を演算できる。これによって、パワー演算に関わる処理を省略でき、装置の構成が簡単になる。
【００５０】
すなわち、図７に示すように異なる充電状態で無負荷電圧Ｅ_１、Ｅ_２、Ｅ_３を得た場合、実測値Ａｈ_１、Ａｈ_２、Ａｈ_３では、放電電気量の積算誤差が含まれる。その他の無負荷電圧に対してもＣ線から実測値を得ることができる。これらの値に、ΔＣを用いて補正すると、バッテリの実際の放電特性を示すＢ線になる。一方初期特性Ａからは初期の放電電気量Ｃ（Ｅ_１）、Ｃ（Ｅ_２）、Ｃ（Ｅ_３）が得られる。これを容量劣化係数βで補正すると、同じ実際の放電特性が得られる。これを等しくさせると、第１の演算式が得られる。そして容量劣化と検出誤差は放電電気量の変化が所定範囲内では、同じ値を示すものとみなすことができるから、放電を進んだ状態で、新たに第２の演算式を求め、第１の演算式と連立させることで、容量劣化係数と検出誤差を補正する検出誤差補正値を求めることができる。その後は第１の実施例と同じように残存容量を示す充電状態を演算することができる。
【００５１】
【発明の効果】
請求項１記載の発明では、バッテリの初期状態を示す出力パワー対放電電力量の初期特性が記憶される。バッテリの放電パワーと抵抗劣化係数をそれぞれ検出し、バッテリの放電パワーを抵抗劣化係数で初期状態に補正する。これによって初期特性から、放電電力量を求めることができる。この放電電力量に容量劣化係数を掛けると、実際の放電量になる。
【００５２】
一方放電量の検出値に検出誤差に相当する検出誤差補正値に加えると、実際の放電量になる。それらを等しくさせて、２つの未知数を含む第１の演算式を求める。また、放電が所定値以上に進行した点で得た第２の演算式からも、第１の演算式とほぼ同じ容量劣化係数と検出誤差が得られるので、両演算式を連立させることができる。この連立式を解くことで、容量劣化係数と検出誤差補正値が求まる。それらを用いて、検出値あるいは推定値を補正し、実際の放電量が検出される。
【００５３】
請求項２記載の発明では、バッテリの放電電圧と放電電流の検出値を用いて、その変化率で内部抵抗を演算して、内部抵抗劣化係数を求めるようにしたので、容量劣化と関わることなく、求めることができ、演算が簡単になる。
【００５４】
請求項３記載の発明では、放電電流、電圧が不安定な放電末期を避けて、内部抵抗劣化係数の演算を内部抵抗値の安定する時期に行う。
【００５５】
請求項４記載の発明では、温度の変化はバッテリの出力パワーの劣化に影響を及ぼす。温度と出力パワーの劣化係数を用いることによって、パワーの検出値をより初期特性に補正することが可能になり、高精度で放電電力量を推定することが可能になる。これによって、容量劣化の推定精度が向上する。
【００５６】
請求項５記載の発明では、バッテリの初期状態を示す無負荷電圧と放電電気量を記憶する。バッテリから検出された無負荷電圧によって、初期特性から放電電気量の推定値を得る。この推定値に容量劣化が含まないから、容量劣化係数を乗じて劣化後の放電電気量を推定する。
【００５７】
一方放電電気量の検出値に検出誤差に相当する検出誤差補正値を加えて補正を行うと、推定値と等しくなる。これを第１の演算式とする。
そして、放電が進行して、第２の演算式を得ると、容量劣化係数と検出誤差の補正値が殆ど変らないので、第１の演算式と第２の演算式を連立することができる。これを解くことで、容量劣化係数と検出誤差補正係数が得られる。容量劣化係数あるいは検出誤差補正を用いて推定値あるいは検出値を補正すると、実際の放電量が求まる。
【００５８】
請求項７記載の発明では、放電量の検出を充電状態がＳＯＣ８０％になってから行うため、放電の進行に対して、容量劣化の影響が出現する領域で、連立式の成立条件が満たされるので、高い演算精度が安定して得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の全体の構成を示す図である。
【図２】発明に関わる構成を示す図である。
【図３】内部抵抗劣化の演算流れを示すフローチャートである。
【図４】内部抵抗劣化後の特性（実際の特性）と初期特性の関係を示す図である。
【図５】容量劣化係数および検出誤差補正値の演算の流れを示す図である。
【図６】容量劣化係数と検出誤差補正値の演算原理を示す図である。
【図７】第２の実施例を示す図である。
【図８】従来例における内部抵抗劣化係数の演算を示す説明図である。
【図９】従来例における容量劣化係数の演算を示す説明図である。
【図１０】総合的推定劣化特性を示す図である。
【図１１】他の内部抵抗劣化係数の演算の説明図である。
【図１２】他の容量劣化係数の演算の説明図である。
【符号の説明】１バッテリ
２電圧計
３電流計
４温度計
５バッテリコントローラ
６モータコントローラ
７駆動部
８モータ
１１電力積算容量演算部（放電電力量検出手段、放電電気量検出手段）
１２瞬間パワー演算部（パワー検出手段、無負荷電圧検出手段）
１３パワー容量演算部（放電電力量初期特性記憶手段、パワー補正手段、放電電力量推定手段、放電電気量初期特性記憶手段、放電電気量推定手段）
１４内部抵抗劣化補正演算部（抵抗劣化係数演算手段）
１５温度補正テーブル（温度劣化係数記憶手段）
１６、１６’ 容量劣化・オフセット補正演算部（容量劣化・オフセット補正演算手段）
１７実ＳＯＣ演算部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a discharge amount measuring device that accurately corrects a measurement error and measures a discharge amount.
[0002]
[Prior art]
Devices for measuring the amount of discharge and calculating the remaining capacity have been put to practical use in electric vehicles and hybrid vehicles. In these conventional apparatuses, in order to improve the calculation accuracy of the remaining capacity, the capacity deterioration of the battery is also calculated by using the measured value of the discharge amount. For example, in the capacity deterioration measurement using the characteristics of the output power and the discharge power amount, the characteristics of the output power versus the discharge power amount are expressed based on the initial characteristics using a parameter indicating the internal resistance deterioration and a parameter indicating the capacity deterioration. The internal resistance parameter and the capacitance deterioration parameter are separately obtained as shown in FIGS.
[0003]
FIG. 8 is a diagram showing the internal resistance deterioration by separating the capacity deterioration from the initial characteristics. The internal resistance deterioration coefficient γ is calculated based on the actual characteristics and the capacitance deterioration correction characteristics. That is, the power integrated value CAPWH is determined by actual measurement. _n Ask for. Then, based on the capacity deterioration correction characteristic, the outputable power P (CAPWH _n / Β). On the other hand, the output power is actually measured for the battery to obtain an actually measured value Pn.
[0004]
The deterioration coefficient γ indicating the degree of deterioration of the internal resistance of the battery is calculated and calculated as in the following equation.
γ _n = P _n / P (CAPWH _n / Β) (1)
γ _n Is obtained according to the progress of the discharge as shown in FIG. _n-1 The average value is taken as the internal resistance deterioration coefficient γ.
Equation (2) displays the equation.
γ = (γ _n −γ _n-1 ) / 2 (2)
[0005]
FIG. 9 is a diagram showing the capacity deterioration by separating the internal resistance deterioration from the initial characteristics. The capacity deterioration coefficient β is calculated based on the actual characteristics and the internal resistance deterioration correction characteristics. That is, the discharge power P of the battery _n And discharge power CAPWH _n Is actually measured. And the discharge power P _n And the estimated value Wh (P _n / Γ).
[0006]
The capacity deterioration coefficient β indicating the degree of deterioration of the capacity of the battery is calculated and calculated as in the following equation.
β _n = CAPWH _n / Wh (P _n / Γ) (3)
β _n Is obtained in accordance with the progress of the discharge as shown in FIG. 9, and as shown in equation (4), the previous detected value β _n-1 And an average value to obtain a capacity deterioration coefficient β.
β = (β _n −β _n-1 ) / 2 (4)
[0007]
Further, the internal resistance deterioration coefficient γ can be obtained at the beginning of discharge, and can be obtained by ignoring the capacity deterioration.
The capacity deterioration coefficient β is obtained at the end of discharge, and at this time, the rate of capacity deterioration is large, and the capacity deterioration coefficient can be obtained ignoring resistance deterioration.
[0008]
In this manner, the capacitance deterioration coefficient β and the internal resistance deterioration coefficient γ are obtained, and the initial characteristics are corrected as shown in FIG. 10 to obtain the internal resistance deterioration correction characteristic and the capacity deterioration correction characteristic. A comprehensive estimated deterioration characteristic of the battery that can correct each of the internal resistance deterioration and the capacity deterioration can be obtained. From the comprehensive estimated deterioration characteristic, the estimated discharge power amount of the battery can be calculated, and the remaining capacity can be accurately estimated from the detected discharge power amount.
[0009]
In addition, some batteries can be obtained in a state where internal resistance deterioration and capacity deterioration are separated from the beginning. In these batteries, using the characteristics of the discharge voltage and the discharge current as shown in FIG. 11, the ratio of the internal resistance calculated from the initial characteristics to the internal resistance calculated from the measured characteristics is calculated to obtain the internal resistance γ.
Expression (5) is the operation expression. Where V is the output voltage, I is the output current, R is the internal resistance, R ₀ Is the resistance of the initial characteristic, R _d Represents the resistance of the measured characteristic.
V = E-IR,
γ = R ₀ / R _d (5)
[0010]
The capacity deterioration coefficient is obtained from the characteristics of the open circuit voltage (no-load output voltage) and the amount of discharged electricity as shown in FIG. That is, the capacity regulation voltage V _e From the initial characteristics, the voltage V at the start of discharge _f To the amount of voltage fluctuation (V _e -V _f ) From the discharge electricity amount C ₀ Is calculated. Similarly, from the measured characteristics, C _d Is calculated. C _d And C ₀ Is a capacity deterioration coefficient β.
[0011]
Equation (6) is a mathematical expression for calculating the amount of discharged electricity C and the capacity deterioration coefficient β. Here, K is the slope of the initial characteristic and the actual characteristic.
C = (V _f -V _e ) / K
β = C _d / C ₀ (6)
As described above, even with a battery obtained by separating internal resistance deterioration and capacity deterioration, comprehensive estimated deterioration characteristics can be obtained as shown in FIG. From this comprehensive estimation deterioration characteristic, it is possible to estimate the dischargeable power amount of the battery, and it is possible to estimate the remaining capacity by correcting the capacity deterioration with the actually measured value of the discharge power amount. In an electric vehicle or a hybrid vehicle, vehicle control and charge / discharge control corresponding to battery deterioration can be performed.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, detection of the amount of discharge is indispensable for estimating the state of charge of the battery, and a sensor is used for detecting the amount of discharge. The detection by the sensor involves an error, and as a result, an error exists in the estimated value of the remaining capacity. Since the charging and discharging of the battery is performed based on the estimated value of the remaining capacity, errors are accumulated and expanded during repeated charging and discharging.
[0013]
In the case of an electric vehicle, it is detected whether or not the battery is fully charged. When the battery is fully charged, the remaining capacity is set to 100%, and the detection start point of the discharge amount is newly provided. Reset at the time. However, in a hybrid vehicle in which the state of charge is maintained at 20% to 80% and there is no opportunity to perform a full charge or a complete discharge, such reset is not performed, so that the error is widened and control far from the actual state is performed. There was a problem that it could be
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a discharge amount measurement device that detects a detection error of a discharge amount detection value and can correct the error.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
For this reason, the invention according to claim 1 includes a discharge power amount initial characteristic storage unit that stores data relating to an initial characteristic of the output power versus the discharge power amount of the battery, a power detection unit that detects the discharge power of the battery, Discharging power amount detecting means for detecting the power amount; resistance deterioration coefficient calculating means for obtaining a resistance deterioration coefficient indicating deterioration of the internal resistance of the battery; and using the resistance deterioration coefficient to set the detected discharging power of the battery to an initial state. Power correction means for correcting, discharge power amount estimation means for obtaining an estimated value of the discharge power amount from the discharge power amount initial characteristic storage means based on the discharge power corrected to the initial state by the power correction means, and estimation of the discharge power amount While multiplying the value by the capacity deterioration coefficient, a detection error correction value is added to the detected value of the discharge power amount, and a first arithmetic expression that equalizes both correction expressions is obtained. Further, at the point where the discharge has progressed to a predetermined value or more, a second arithmetic expression is obtained in the same manner as the first arithmetic expression, and the first and second arithmetic expressions are simultaneously solved to solve the error. A means for calculating a correction value and a capacity deterioration coefficient, and a capacity deterioration / offset correction calculating means for detecting a discharge power amount detection value obtained by correcting a detection error or an estimated value of the discharge power amount obtained by correcting a capacity deterioration as a detection value; did.
[0015]
According to a second aspect of the present invention, the resistance deterioration coefficient calculating means stores the internal resistance as the initial characteristic of the battery, and calculates the internal resistance calculated from the actual discharge voltage and the change rate of the discharge current and the internal resistance of the initial characteristic. The internal resistance deterioration coefficient was determined by calculating the ratio.
[0016]
According to the third aspect of the invention, the calculation of the internal resistance is performed in a state of charge of SOC 20% or more.
[0017]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a temperature deterioration coefficient storing means for storing a temperature deterioration coefficient indicating a deterioration relationship between the temperature of the battery and the output power, and the power correction means uses the temperature deterioration coefficient to calculate the output power of the battery. The temperature was corrected to the same temperature condition as the initial characteristics.
[0018]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a discharge electric quantity initial characteristic storing means for storing data relating to an initial characteristic of a no-load output voltage versus a discharge electric quantity of a battery, and a no-load voltage detecting means for detecting a no-load output voltage of the battery. A discharge electricity quantity detection means for detecting the discharge electricity quantity of the battery; and a discharge electricity quantity estimation means for obtaining an estimated value of the discharge electricity quantity from the discharge electricity quantity initial characteristic storage means based on the detected no-load output voltage. Multiplying the discharge electricity amount estimated by the discharge electricity amount estimating means by a capacity deterioration coefficient, adding a detection error correction value to the detected value of the discharge electricity amount, and obtaining a first arithmetic expression in which both correction expressions are made equal. Further, at the point where the discharge has progressed to a predetermined value or more, a second arithmetic expression is obtained in the same manner as the first arithmetic expression, and the first and second arithmetic expressions are simultaneously solved to solve the error. Correction value and capacity Factor is calculated and was assumed to have a capacity deterioration offset correction calculation means for the detection value estimates of corrected discharge power amount detection value or capacity deterioration of the corrected discharge electric quantity detection errors.
[0019]
According to a sixth aspect of the present invention, a no-load output voltage is calculated from a change rate of the output voltage and the output current of the battery detected by the no-load voltage detecting means.
According to a seventh aspect of the present invention, the detection of the discharge amount is performed after the state of charge becomes 80% or less of the SOC.
[0020]
[Action]
According to the first aspect of the present invention, the initial characteristics of the output power versus the discharge power indicating the initial state of the battery are stored. The discharge power of the battery and the resistance deterioration coefficient are respectively detected, and the discharge power of the battery is corrected to the initial state by the resistance deterioration coefficient. Thus, the discharge power amount can be obtained from the initial characteristics. Multiplying this discharge power by the capacity degradation coefficient results in the actual discharge.
[0021]
On the other hand, when the detection value of the discharge amount is added to the detection error correction value corresponding to the detection error, the actual discharge amount is obtained. By making them equal, a first operation expression including two unknowns is obtained. In addition, from the second arithmetic expression obtained at the point where the discharge has progressed to a predetermined value or more, almost the same capacity deterioration coefficient and detection error as those of the first arithmetic expression can be obtained. . By solving this simultaneous equation, a capacity deterioration coefficient and a detection error correction value are obtained. Using these, the detected value or the estimated value is corrected, and the actual discharge amount is detected.
[0022]
According to the second aspect of the present invention, the internal resistance is calculated at the rate of change using the detected values of the discharge voltage and the discharge current of the battery to determine the internal resistance deterioration coefficient. , And the calculation is simplified.
[0023]
According to the third aspect of the present invention, the calculation of the internal resistance deterioration coefficient is performed at a time when the internal resistance value is stabilized, avoiding the end of the discharge in which the discharge current and the voltage are less than 20% SOC.
[0024]
According to the fourth aspect of the invention, the change in the temperature affects the deterioration of the output power of the battery. By using the deterioration coefficient of the temperature and the output power, the detected value of the power can be corrected to the initial characteristic, and the discharge power amount can be estimated with high accuracy. As a result, the accuracy of estimation of capacity deterioration is improved.
[0025]
According to the fifth aspect of the invention, the no-load voltage indicating the initial state of the battery and the amount of discharged electricity are stored. Based on the no-load voltage detected from the battery, an estimated value of the amount of discharged electricity is obtained from the initial characteristics. Since the estimated value does not include capacity deterioration, the amount of discharged electricity after deterioration is estimated by multiplying by the capacity deterioration coefficient.
[0026]
On the other hand, when a correction is made by adding a detection error correction value corresponding to a detection error to the detected value of the amount of discharged electricity, the correction value becomes equal to the estimated value. This is defined as a first arithmetic expression.
Then, when the discharge proceeds and the second arithmetic expression is obtained, since the capacity deterioration coefficient and the correction value of the detection error hardly change, the first arithmetic expression and the second arithmetic expression can be simultaneously established. By solving this, a capacity deterioration coefficient and a detection error correction coefficient are obtained. When the estimated value or the detected value is corrected using the capacity deterioration coefficient or the detection error correction, the actual discharge amount is obtained.
[0027]
According to the seventh aspect of the present invention, since the detection of the discharge amount is performed after the state of charge reaches 80%, the effect of capacity deterioration appears on the progress of the discharge, and the condition for establishing the simultaneous equation is satisfied. The calculation accuracy increases.
[0028]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, embodiments of the invention will be described with reference to examples.
FIG. 1 is an overall view showing the configuration of the embodiment. The battery 1 mounted on the electric vehicle is connected to the drive unit 7, and the power is changed to an alternating current and supplied to the motor 8. Also, during regenerative braking, AC power is converted to DC and passed to the battery 1. A voltmeter 2 and an ammeter 3 for detecting an output voltage and an output current are connected to an output terminal of the battery 1. A thermometer 4 for measuring the temperature of the battery 1 is also provided near the battery 1. The output voltage, output current, and detected temperature value of the battery 1 are output to the battery controller 5, respectively.
[0029]
The battery controller 5 calculates the amount of discharge by integrating the amount of discharge power from the output voltage and output current of the battery 1. In addition, it calculates and detects the internal resistance and output power of the battery 1 based on changes in output voltage and output current.
The battery controller 5 stores output power versus discharge power characteristics as initial characteristics of the battery, and calculates an internal resistance deterioration coefficient from the detected value of the internal resistance and the internal resistance calculated from the initial characteristics. The output power is corrected to the initial state before deterioration by the internal resistance deterioration coefficient.
Thus, the discharge power amount before capacity deterioration is obtained from the initial characteristics of the output power versus the discharge power amount.
[0030]
By adding a detection error correction value to the discharge power amount detected by integrating the output voltage and the output current, multiplying the discharge power amount obtained from the initial characteristics by a capacity deterioration coefficient to obtain respective correction formulas, and making them equal to each other, Obtain the arithmetic expression.
When the discharge has progressed to a predetermined value or more, the second arithmetic expression is obtained in the same manner as described above, and the detection error correction value and the capacity deterioration coefficient are obtained by simultaneously establishing the first arithmetic expression.
The integrated value of the discharge power amount is corrected using the measurement error correction value to obtain a detected value of the discharge power amount.
[0031]
Output power P to be guaranteed for electric vehicles _min Is set. The battery controller 5 has an output power P _min , The amount of discharge power Wh (P _min ). With respect to the discharge amount to be guaranteed, a charge state indicating the degree of the remaining capacity is obtained. The output power P of the motor 8 is calculated according to the state of charge, and output to the motor controller 6. The motor controller 6 outputs a control command corresponding to the output power P to the drive unit 7 and causes the motor 8 to output predetermined power.
[0032]
FIG. 2 is a block diagram showing a function of calculating the amount of discharge and the state of charge in the battery controller 5.
The detected voltage value V and the detected current value I from the voltmeter 2 and the ammeter 3 are output to the power integrated capacity calculator 11 and the instantaneous power calculator 12, respectively.
The power integration capacity calculation unit 11 integrates the power amount from the battery terminal voltage and the current value and detects the charged / discharged power amount.
[0033]
The instantaneous power calculator 12 calculates the internal resistance R and the no-load terminal voltage E based on changes in the battery terminal voltage and current. From the calculation result, the instantaneous output power P at that time is further obtained according to the equation (7). The power P and the internal resistance R are output to the power capacity calculator 13 and the internal resistance deterioration correction calculator 14, respectively.
P = V (EV) / R (7)
Here, V is a discharge stop voltage.
[0034]
The internal resistance deterioration correction calculation unit 14 calculates the ratio between the internal resistance R from the instantaneous power calculation unit 12 and the internal resistance value calculated from the current and voltage characteristics as the initial characteristics stored in the initial characteristic table, and calculates the resistance. Obtain the deterioration coefficient γ.
The temperature correction table outputs a temperature deterioration coefficient α corresponding to the detected temperature value of the battery to the internal resistance deterioration correction calculation unit 14, the power capacity calculation unit 13, and the capacity deterioration / offset correction calculation unit 15.
[0035]
The power capacity calculator 13 converts the power P from the instantaneous power calculator into the same condition as the initial characteristic by using the internal resistance deterioration coefficient γ from the internal resistance deterioration correction calculator 14 and the temperature deterioration coefficient α from the temperature correction table. After correction, the corresponding discharge power Wh (P) is obtained from the initial characteristic table storing the initial characteristics of the output power versus the discharge power. This discharge power amount Wh (P) is the discharge power amount before the capacity of the battery deteriorates.
[0036]
The capacity deterioration / offset correction calculation section 16 uses the detection error correction value ΔWh for the integrated value Wh from the power integrated capacity calculation section 11 and the capacity deterioration coefficient β for the discharge amount estimation value Wh (P) from the power capacity calculation section 13, respectively. A first arithmetic expression that has been corrected and made equal is obtained. Then, if it is determined that the discharge power amount equal to or more than the specified value has been discharged, a second arithmetic expression is obtained in the same manner as described above, and the detection error correction value ΔWh and the capacity deterioration coefficient β are calculated simultaneously with the first arithmetic expression. Ask.
As described above, as the discharge progresses, an arithmetic expression is obtained, and the arithmetic expression obtained last time is simultaneously calculated to calculate the capacity deterioration coefficient. Then, the calculated capacity deterioration coefficient takes the average value of the previous capacity deterioration coefficient and is used as a newly detected capacity deterioration coefficient β.
[0037]
Power integrated capacity calculation section 11 corrects integrated value Wh of discharge power using calculated error correction value ΔWh, and outputs the result to actual SOC calculation section 17 as an actual discharge power amount.
The power capacity calculator 13 uses the capacity deterioration coefficient β to calculate the output power P to be guaranteed of the electric vehicle. _min Power amount Wh (P _min ) Is calculated for the amount of discharge power to be guaranteed by correcting the capacity deterioration.
The actual SOC calculator 17 calculates the discharge power amount Wh (P _min ) · Β to calculate the state of charge SOC by equation (8).
SOC = 1 − ｛(Wh + ΔWh) / [β · Wh (P _min )]｝ (8)
[0038]
Next, the calculation of the internal resistance deterioration coefficient in the instantaneous power calculation unit 12 and the internal resistance deterioration correction calculation unit 14 will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, in step 101, it is determined whether or not the calculated value SOC of the actual SOC calculating unit 17 has become 20%, preferably 30% or more.
In step 102, it is determined whether the power calculation condition is satisfied. First, it is determined whether or not electric power equal to or more than a predetermined value has been discharged from the integrated value of the discharged electric energy. When the power equal to or more than the predetermined value is discharged, it is determined whether or not the current can be detected from three different current detection regions in the predetermined current region. When all of these conditions are satisfied, the instantaneous power calculation unit 12 calculates the internal resistance R. In this case, as in the conventional case shown in FIG. 11, the internal resistance R and the no-load voltage E are calculated by performing a linear regression calculation on the current value and the voltage value in all three regions, and the process proceeds to step 103.
[0039]
In step 103, the internal resistance deterioration correction calculator 14 receives the internal resistance R from the instantaneous power calculator 12.
In step 104, a linear regression is calculated using current and voltage as initial characteristics to calculate the internal resistance R ₀ Ask for.
In step 105, the internal resistances R and R ₀ Is calculated and stored.
[0040]
In step 106, an average with the stored past calculated value is calculated.
In step 107, the calculated value is updated, and the process returns to step 101. Thereafter, in step 102, when a discharge equal to or greater than the specified value is determined, and a current is detected from the three current ranges, a new internal resistance deterioration coefficient γ is calculated.
FIG. 4 is a diagram showing a process of calculating the internal resistance deterioration coefficient with respect to the progress of discharge. The internal resistance R in different states of charge ₁ , R ₂ , R ₃ Respectively, and R shown as an initial characteristic ₀ , The respective internal resistance deterioration coefficients are calculated. The values are averaged to obtain an internal resistance deterioration coefficient. As a result, even if a sudden current fluctuation occurs, the influence on the calculation of the internal resistance deterioration coefficient can be suppressed to a small value.
[0041]
Next, the calculation of the capacity deterioration coefficient and the integrated error correction value of the discharge power amount will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, it is determined whether or not the state of charge SOC calculated by the actual SOC calculator 17 is 80% or less, preferably 70% or less. If it is 70% or less, the process proceeds to step 202.
[0042]
In step 202, it is determined whether the power calculation condition is satisfied. This is a determination as to whether only the power equal to or more than the predetermined value has been discharged from the integrated value of the power integrated capacity calculation unit 11 and whether the current has been detected from three different current detection areas within the predetermined current area. When all of these judgment conditions are satisfied, the internal resistance deterioration coefficient is detected, so that the deterioration of the internal resistance can be corrected and the process proceeds to step 203.
In step 203, the accumulated electric power amount calculation unit 11 outputs the accumulated electric power Wh ₁ To the capacity deterioration / offset correction calculation unit 16 and the power calculation value P from the instantaneous power calculation unit 12. ₁ Is stored in the power capacity calculation unit 13.
[0043]
In step 204, the temperature correction value α is obtained from the temperature correction table 15. ₁ From the internal resistance deterioration correction calculation unit 14 ₁ Is stored in the power capacity calculator 13.
In step 205, it is determined whether the power calculation condition is satisfied. This is the same as step 202. When the power calculation condition is satisfied, the process proceeds to step 206.
In step 206, the integrated value Wh of the discharge power amount ₂ Is the previous calculated value Wh ₁ It is determined whether or not there has been a change equal to or greater than a predetermined value SAM.
[0044]
In step 207, the discharge power amount Wh ₂ , The power P is stored in the capacity deterioration / offset correction calculation unit 16 and the power capacity calculation unit 13.
In step 208, similarly to step 204, the temperature deterioration coefficient α and the internal resistance deterioration coefficient γ ₂ Is stored in the power capacity calculation unit 13.
[0045]
In step 209, the temperature deterioration coefficient α ₁ And internal resistance deterioration coefficient γ ₁ Power P using ₁ Is corrected to the initial characteristics. Temperature degradation coefficient α ₂ And internal resistance deterioration coefficient γ ₂ Power P using ₂ Is corrected to the initial characteristics. With the correction value, as shown in FIG. 6, the power amount Wh (P ₁ / Α ₁ ・ Γ ₁ ), Wh (P ₂ / Α ₂ ・ Γ ₂ ).
[0046]
When this is multiplied by the capacity deterioration coefficient, it becomes the actual discharge power amount indicated by the D line. On the other hand, the detected power amount Wh ₁ , Wh ₂ Is added to the detection error correction value ΔWh to make it equal to the actual discharge power amount, a simultaneous equation can be established as follows.
Wh ₁ −ΔWh = β · Wh (P ₁ / Α ₁ ・ Γ ₁ )
Wh ₂ −ΔWh = β · Wh (P ₁ / Α ₂ ・ Γ ₂ )
In step 210, the simultaneous deterioration equation is solved to obtain the capacity deterioration coefficient β and the detection error correction value ΔWh of the integrated power amount value.
[0047]
In step 211, the capacity deterioration coefficient β and the detection error correction value ΔWh are averaged with the past two detection values, and the conventional value is updated and stored as a newly detected average value.
[0048]
This embodiment is configured as described above, and corrects the temperature deterioration and the internal resistance deterioration, respectively, and obtains the discharge power amount from the initial characteristics. The discharge power amount is multiplied by the capacity deterioration coefficient to obtain a calculation formula of the actual discharge power amount.
On the other hand, the discharge power is integrated to detect the discharge power amount. An arithmetic expression for the actual discharge power amount is obtained by adding the integrated value and the detection error correction value. At the point where the predetermined discharge has progressed to the first arithmetic expression in which the two expressions are made equal, the second arithmetic expression is obtained in the same manner as the first, and the simultaneous equations are established to calculate the capacity deterioration coefficient and the detection error coefficient. I do. Thereby, the capacity deterioration coefficient can be obtained with high accuracy. Then, when the detected value of the discharge power amount is corrected by the detection error correction value, a highly accurate discharge amount is detected. Also, by correcting the capacity deterioration with high accuracy, the state of charge is calculated with high accuracy.
[0049]
Next, a second embodiment will be described.
In the first embodiment, the internal resistance is calculated using the discharge current and the discharge voltage, the power ratio is calculated from the ratio of the internal resistance of the initial characteristics, and the temperature and the resistance deterioration are corrected.
On the other hand, in a battery such as a Li-ion battery having a reproducible correlation between the amount of discharged electricity and the open-circuit voltage, the capacity deterioration is separated from the resistance deterioration, and the direct capacity ratio can be used. Therefore, in the configuration of FIG. 2, if the no-load voltage E calculated by the instantaneous power calculation unit 12 is output to the capacity deterioration / offset correction calculation unit 16 ′, the capacity deterioration / offset correction calculation unit 16 ′ outputs the power detection value P Without this, it is possible to calculate the detection error correction value of the capacity deterioration and the no-load voltage. As a result, the processing relating to the power calculation can be omitted, and the configuration of the device can be simplified.
[0050]
That is, as shown in FIG. ₁ , E ₂ , E ₃ Is obtained, the measured value Ah ₁ , Ah ₂ , Ah ₃ In this case, the integration error of the amount of discharged electricity is included. Actual measurement values can be obtained from the C line for other no-load voltages. When these values are corrected using ΔC, a B line indicating the actual discharge characteristics of the battery is obtained. On the other hand, from the initial characteristic A, the initial discharge electricity amount C (E ₁ ), C (E ₂ ), C (E ₃ ) Is obtained. If this is corrected by the capacity deterioration coefficient β, the same actual discharge characteristics can be obtained. By making them equal, a first operation expression is obtained. Since the capacity deterioration and the detection error can be regarded as showing the same value when the change in the amount of discharged electricity is within a predetermined range, a second arithmetic expression is newly obtained in a state where the discharge is advanced, and the first arithmetic expression is obtained. The detection error correction value that corrects the capacity deterioration coefficient and the detection error can be obtained by being combined with the arithmetic expression. Thereafter, the state of charge indicating the remaining capacity can be calculated as in the first embodiment.
[0051]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, the initial characteristics of the output power versus the discharge power indicating the initial state of the battery are stored. The discharge power of the battery and the resistance deterioration coefficient are respectively detected, and the discharge power of the battery is corrected to the initial state by the resistance deterioration coefficient. Thus, the discharge power amount can be obtained from the initial characteristics. Multiplying this discharge power by the capacity degradation coefficient results in the actual discharge.
[0052]
On the other hand, when the detection value of the discharge amount is added to the detection error correction value corresponding to the detection error, the actual discharge amount is obtained. By making them equal, a first operation expression including two unknowns is obtained. In addition, from the second arithmetic expression obtained at the point where the discharge has progressed to a predetermined value or more, almost the same capacity deterioration coefficient and detection error as those of the first arithmetic expression can be obtained. . By solving this simultaneous equation, a capacity deterioration coefficient and a detection error correction value are obtained. Using these, the detected value or the estimated value is corrected, and the actual discharge amount is detected.
[0053]
According to the second aspect of the present invention, the internal resistance is calculated at the rate of change using the detected values of the discharge voltage and the discharge current of the battery to determine the internal resistance deterioration coefficient. , And the calculation is simplified.
[0054]
According to the third aspect of the present invention, the calculation of the internal resistance deterioration coefficient is performed at a time when the internal resistance value is stabilized, avoiding the end of the discharge in which the discharge current and the voltage are unstable.
[0055]
According to the fourth aspect of the invention, the change in the temperature affects the deterioration of the output power of the battery. By using the deterioration coefficient of the temperature and the output power, the detected value of the power can be corrected to the initial characteristic, and the discharge power amount can be estimated with high accuracy. As a result, the accuracy of estimation of capacity deterioration is improved.
[0056]
According to the fifth aspect of the invention, the no-load voltage indicating the initial state of the battery and the amount of discharged electricity are stored. Based on the no-load voltage detected from the battery, an estimated value of the amount of discharged electricity is obtained from the initial characteristics. Since the estimated value does not include capacity deterioration, the amount of discharged electricity after deterioration is estimated by multiplying by the capacity deterioration coefficient.
[0057]
On the other hand, when a correction is made by adding a detection error correction value corresponding to a detection error to the detected value of the amount of discharged electricity, the correction value becomes equal to the estimated value. This is defined as a first arithmetic expression.
Then, when the discharge proceeds and the second arithmetic expression is obtained, since the capacity deterioration coefficient and the correction value of the detection error hardly change, the first arithmetic expression and the second arithmetic expression can be simultaneously established. By solving this, a capacity deterioration coefficient and a detection error correction coefficient are obtained. When the estimated value or the detected value is corrected using the capacity deterioration coefficient or the detection error correction, the actual discharge amount is obtained.
[0058]
According to the seventh aspect of the present invention, the detection of the discharge amount is performed after the state of charge reaches the SOC of 80%, so that the condition for establishing the simultaneous equation is satisfied in a region where the influence of capacity deterioration appears on the progress of discharge. Therefore, a high calculation accuracy can be stably obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of an embodiment.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration according to the invention.
FIG. 3 is a flowchart illustrating a calculation flow of internal resistance deterioration.
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between characteristics (actual characteristics) after internal resistance deterioration and initial characteristics.
FIG. 5 is a diagram showing a flow of calculation of a capacity deterioration coefficient and a detection error correction value.
FIG. 6 is a diagram illustrating a principle of calculating a capacity deterioration coefficient and a detection error correction value.
FIG. 7 is a diagram showing a second embodiment.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing calculation of an internal resistance deterioration coefficient in a conventional example.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing calculation of a capacity deterioration coefficient in a conventional example.
FIG. 10 is a diagram showing overall estimated deterioration characteristics.
FIG. 11 is an explanatory diagram of calculation of another internal resistance deterioration coefficient.
FIG. 12 is an explanatory diagram of calculation of another capacity deterioration coefficient.
[Explanation of Signs] 1 Battery
2 Voltmeter
3 Ammeter
4 Thermometer
5 Battery controller
6 Motor controller
7 Drive unit
8 motor
11 Power integrated capacity calculation unit (discharge power amount detection means, discharge electricity amount detection means)
12 Instantaneous power calculation unit (power detection means, no-load voltage detection means)
13. Power capacity calculation unit (discharge power amount initial characteristic storage means, power correction means, discharge power amount estimation means, discharge power amount initial characteristic storage means, discharge power amount estimation means)
14 Internal resistance deterioration correction calculation unit (resistance deterioration coefficient calculation means)
15 Temperature correction table (temperature deterioration coefficient storage means)
16, 16 'capacity deterioration / offset correction calculation unit (capacity deterioration / offset correction calculation means)
17 Actual SOC operation unit

Claims

Discharge power amount initial characteristic storage means for storing data on initial characteristics of output power versus discharge power amount of the battery,
Power detection means for detecting the discharge power of the battery,
Discharge power amount detection means for detecting the discharge power amount of the battery,
Resistance deterioration coefficient calculation means for obtaining a resistance deterioration coefficient indicating deterioration of the internal resistance of the battery;
Power correction means for correcting the detected discharge power of the battery to an initial state using the resistance deterioration coefficient,
Discharging power amount estimating means for obtaining an estimated value of the discharging power amount from the discharging power amount initial characteristic storing means based on the discharging power corrected to the initial state by the power correcting means; and a capacity deterioration coefficient added to the estimated value of the discharging power amount. And a detection error correction value is added to the detected value of the amount of discharged electric power to obtain a first arithmetic expression that equalizes the two correction expressions. Further, at the point where the discharge has progressed to a predetermined value or more, the first arithmetic expression Similarly, the second arithmetic expression is obtained, the first arithmetic expression and the second arithmetic expression are combined and solved, thereby calculating the detection error correction value and the capacity deterioration coefficient, and correcting the detection error. A capacity deterioration / offset correction calculating means for using a detected value as a detection value or an estimated value of the discharge power corrected for capacity deterioration as a detection value;

The resistance deterioration coefficient calculating means stores a current and a voltage internal resistance as initial characteristics of the battery, and calculates a ratio of an internal resistance calculated from an actual discharge voltage and a change rate of a discharge current to an internal resistance of the initial characteristics. The battery discharge amount measuring device according to claim 1, wherein the internal resistance deterioration coefficient is obtained by performing the following.

The battery discharge amount measuring device according to claim 2, wherein the calculation of the internal resistance is performed in a state of charge of SOC 20% or more.

Temperature deterioration coefficient storage means for storing a temperature deterioration coefficient indicating a deterioration relationship between the battery temperature and the output power is provided. The power correction means uses the temperature deterioration coefficient to change the output power of the battery to the same temperature condition as the initial characteristic. The battery discharge amount measuring device according to claim 1, wherein the correction is made to the following.

A discharge electric quantity initial characteristic storing means for storing data relating to an initial characteristic of a no-load output voltage versus a discharge electric quantity of the battery; a no-load voltage detecting means for detecting a no-load output voltage of the battery; and a discharge electric quantity of the battery A discharge electric quantity detecting means for detecting the discharge electric quantity based on the detected no-load output voltage, and a discharge electric quantity estimating means for obtaining an estimated value of the discharge electric quantity from the discharge electric quantity initial characteristic storage means; The amount of discharge electricity estimated by the estimating means is multiplied by a capacity deterioration coefficient, and a detection error correction value is added to the detected value of the amount of discharge electricity to obtain a first arithmetic expression that equalizes both correction expressions. The second arithmetic expression is obtained in the same manner as the first arithmetic expression at a point where the value has progressed to a predetermined value or more, and the first and second arithmetic expressions are simultaneously established and solved, thereby obtaining the error correction value and the capacitance. Deterioration Calculating a, and characterized by having a corrected discharge electric quantity detection value or capacity deterioration offset correction calculation means for the detection value of the discharge amount estimation value of the discharge electric quantity obtained by correcting the capacity deterioration detection error Battery discharge measurement device.

6. The battery discharge amount measuring device according to claim 5, wherein the no-load voltage detecting means calculates a no-load output voltage from the detected output voltage of the battery and a change rate of the output current.

The battery discharge amount measuring device according to claim 1 or 5, wherein the detection of the discharge amount is performed after a state of charge becomes 80% or less of SOC.