JP3744833B2

JP3744833B2 - Method for determining the life of secondary batteries for electric vehicles

Info

Publication number: JP3744833B2
Application number: JP2001299086A
Authority: JP
Inventors: 徹水田; 淳寺地
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2006-02-15
Anticipated expiration: 2021-09-28
Also published as: JP2003107139A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動車両用二次電池の寿命を判別する方法に関し、とくに、電池の使用環境から寿命を判別する方法に関する。
本明細書において「電動車両用」とは、電池のみで走行する電気自動車や電動フォークリフト等の車両のみでなく、ハイブリッドカーのように電池とエンジンの両方で走行し、あるいは電池と人力で走行する電動自転車等も含む広い意味に使用する。
【０００２】
【従来の技術】
電動車両は、電池でモーターを駆動して走行する。このため、電池の寿命が尽きると、電気自動車は全く走行できなくなり、ハイブリッドカーは充分に加速できなくなって走行状態が極めて悪くなる弊害がある。この弊害は、電池の寿命を判別し、寿命が尽きる前にこのことを検出して防止できる。電池の寿命を判別する従来の方法は、電池に充電できる最大容量を検出する。この方法は、たとえば、電池の最大充電容量が規格容量の５０％以下になると寿命が尽きたと判定することができる。電池の最大充電容量は、完全に放電した状態から満充電するまでの充電容量を積算して演算できる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電動車両用の二次電池、とくにハイブリッドカー用の二次電池は、この方法で最大充電容量を演算するのに好ましくない状態で充放電される。電池寿命をできるかぎり長くするために、完全に放電することなく、また、満充電しないように、満充電と完全放電の中間で使用されるからである。電池は、完全に放電され、あるいは満充電すると寿命が短くなる性質がある。このため、現実の使用状態で、電池の最大充電容量を頻繁に検出するのは難しい。
【０００４】
また、最大充電容量を検出するために、完全に放電し、あるいは満充電すると、寿命を検出するために電池寿命を短くする弊害が発生する。さらにまた、電池を完全に放電させると、電動車両を正常には走行できなくなるので、完全放電させるにはそのタイミングの設定も極めて難しい。
【０００５】
さらに、最大充電容量から電池寿命を判別する方法は、最大充電容量を検出したときに、電池に充電できる容量を検出するのであって、将来に向かって、電池をいつまで使用できるかを推測することはできない。また、電池の寿命は、使用環境によって大幅に変化するが、使用環境から電池寿命を判別することもできない。また、最大充電容量から電池寿命を推測する方法は、電池の寿命を間接的に推測するので、電池がどの程度のダメージを受けているかを検出できない。このため、寿命が将来どのように尽きるかを推測することができない。電動車両の二次電池は、たとえば車検のときに電池の寿命を正確に判別できると、電池を交換して、次の車検まで電池を有効に使用できる。このため、電池の寿命がどのようにして消耗されるかを正確に検出することが大切となる。
【０００６】
本発明は、このことを実現することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、電池の寿命を正確に判別して、電池寿命が尽きる前に電池の交換が可能である電動車両用二次電池の寿命判別方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の電動車両用二次電池の寿命判別方法は、所定のサンプリング周期で、電池に流れる電流と、電池温度と、電池の残容量を検出し、検出した検出値からパラメータ値を特定し、特定されたパラメータ値を演算し、演算されたトータルパラメータ値から電池の寿命を判別する。
【０００８】
本発明の寿命判別方法は、電池電流から電流パラメータ値を、電池温度から温度パラメータ値を、残容量から残容量パラメータ値を独立して特定することができる。この寿命判別方法は、独立して特定された電流パラメータ値と温度パラメータ値と残容量パラメータ値とを積算して、あるいは加算してトータルパラメータ値を演算することができる。
【０００９】
本発明の寿命判別方法は、電池電流と電池温度と残容量の検出値から選択されるふたつの検出値を変数として複合パラメータ値を特定することができる。複合パラメータ値は、電池電流と電池温度と残容量の検出値を変数として特定することもできる。さらにまた、本発明の寿命判別方法は、パラメータ値を特定する変数のひとつとして、電流の積算値、あるいは電流の変化率を使用することもできる。
【００１０】
パラメータ値は、電池電流と電池温度と残容量を変数とする関数からを特定することができる。さらに、パラメータ値は、電池電流と電池温度と残容量を変数とするテーブルから特定することもできる。
【００１１】
さらに、本発明の寿命判別方法は、電動車両用二次電池を複数の電池モジュールを備える電池として、各々の電池モジュールに流れる電流と、電池モジュールの温度と、電池モジュールの残容量を検出して、各々の電池モジュールの寿命を独立して判別することができる。
【００１２】
さらに、本発明の寿命判別方法は、外部からの要求で、トータルパラメータ値を外部に出力することができる。さらに、本発明の寿命判別方法は、好ましくは、トータルパラメータ値が設定値になると寿命信号を出力する。さらにまた、本発明の寿命判別方法は、サンプリング周期を一定の周期とすることも、電池の使用状態で変化させることもできる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための電動車両用二次電池の寿命判別方法を例示するものであって、本発明は寿命判別方法を以下のものに特定しない。
【００１４】
図１は、電動車両用二次電池の寿命判別方法に使用する、電動車両用二次電池の電源装置を示す回路図である。この電源装置の電池は、複数の電池モジュール１を直列に接続して、出力電圧を高くしている。電池モジュール１は、複数の素電池を直列に接続している。素電池は、ニッケル−水素電池やリチウムイオン二次電池である。ただ、この素電池には、鉛電池やニッケル−カドミウム電池も使用できる。図の電源装置は、複数の素電池を直列に接続して電池モジュール１とし、電池モジュール１の単位で電池寿命を判別するが、複数の素電池を直列に接続してなる電池は、素電池の単位で電池の寿命を判別することもできる。電池モジュール１の単位で電池寿命を判別する寿命判別方法は、各々の電池モジュール１に流れる電流、温度、残容量を検出し、素電池の単位で寿命を判別する方法は、各々の素電池に流れる電流、温度、残容量を検出する。
【００１５】
図の電源装置は、各々の電池モジュール１の単位で電池の寿命を判別する。直列に接続している複数の電池モジュール１は、充放電する電流は同じであっても、寿命は必ずしも同じにはならない。それは、電池モジュール１によって使用される温度環境等が異なり、これによって充電できる最大容量等が変化し、残容量にも差ができるからである。
【００１６】
図の電源装置は、各々の電池モジュール１に、電圧と温度と残容量を検出する検出回路２を備えている。検出回路２は、検出した電圧と、温度と、残容量を通信バス４を介してメインコントロール３に伝送する。検出回路２は、各々の電池モジュール１の残容量を演算し、演算した残容量を通信バス４でメインコントロール３に伝送する。複数の素電池を直列に接続している電池モジュール１は、代表としてひとつの素電池の温度を検出し、あるいは全ての素電池の温度を検出して、その平均値や最大値を通信バス４でメインコントロール３に伝送する。電圧を検出する回路も、電池モジュール１全体の電圧を検出して、メインコントロール３の電圧信号として伝送する。ただ、素電池の電圧を検出して、その平均値を電圧信号としてメインコントロール３に伝送することもできる。
【００１７】
検出回路２は、電圧と温度と残容量をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータを内蔵している。Ａ／Ｄコンバータは、検出したアナログ信号をデジタル信号に変換してメインコントロール３に伝送する。検出回路２は、一定のサンプリング周期で、検出した信号をデジタル信号に変換してメインコントロール３に伝送する。サンプリング周期は、好ましくは１００ｍｓｅｃである。ただし、サンプリング周期は１０ｍｓｅｃ〜１ｓｅｃとすることもできる。サンプリング周期を短くすると、より正確に電圧と温度と残容量をメインコントロール３に伝送できる。サンプリング周期を長くすると、消費電力を少なくできると共に、安価なＡ／Ｄコンバータを使用できる。検出回路２は、常に一定のサンプリング周期でデジタル信号をメインコントロール３に伝送する必要はない。たとえば、電動車両を走行しているときのサンプリング周期を短くして、走行していないときにはサンプリング周期を長くして、無駄な電力消費を少なくすることもできる。検出回路２は、電圧と温度と残容量を検出してデジタル信号としてメインコントロール３に出力するときにのみ電力を消費するようにして、トータルの消費電力を少なくできる。各々の電池モジュール１に接続している各々の検出回路２は、互いに時間をずらせて、検出した温度、電圧、残容量の信号をメインコントロール３に伝送する。
【００１８】
各々の電池モジュール１は直列に接続しているので、流れる電流は同じである。したがって、図の電源装置はひとつの電流検出回路５を設けている。この電流検出回路５も、Ａ／Ｄコンバータを内蔵している。したがって、検出された電流信号はデジタル信号に変換されて、通信バス４を介してメインコントロール３に伝送される。このＡ／Ｄコンバータも、所定のサンプリング周期で電流信号をデジタル信号に変換する。電動車両が走行しているとき、電池に流れる電流は、短い時間で大きく変動する。したがって、電流検出回路５は、できるかぎり短いサンプリング周期、たとえば１００ｍｓｅｃの周期で、電流信号をデジタル信号に変換して、メインコントロール３に伝送する。さらに、サンプリング周期を短くすることもできる。
【００１９】
メインコントロール３はバッテリＥＣＵであって、各々の電池モジュール１に接続している検出回路２と、ひとつの電流検出回路５から伝送されてくるデジタル信号を演算して、各々の電池モジュール１の寿命を判別する。メインコントロール３は、所定のサンプリング周期で、電池モジュール１に流れる電流と、電池モジュール１の温度と、電池モジュール１の残容量を検出して、検出した検出値からパラメータ値を特定し、特定されたパラメータ値を演算して、演算されたトータルパラメータ値から電池の寿命を判別する。
【００２０】
メインコントロール３は、電池が寿命に達すると、通信バス７を介して電動車両の総合コントローラ６であるＶＣＳにこのことを通信する。さらに、図の電源装置は、ダウンロード機器８を接続するための通信バス９をメインコントロール３に接続している。ダウンロード機器８は、メインコントロール３で演算されたトータルパラメータ値をダウンロードする機器である。ダウンロード機器８は、ダウンロードされたトータルパラメータ値を設定値に比較して、電池寿命を判定する。たとえば、トータルパラメータ値が設定値の８０％であるとき、電池寿命の残りは２０％であると判別する。このように、ダウンロード機器８で電池寿命の残りを判別できる装置は、定期検査や車検のときに、電池の残り寿命を検出して、電池をいつ交換するのがよいか判別できる。たとえば、寿命が残り少ない電池は、定期検査や車検の後、短い期間で使用できなくなるので、検査のときに交換する。
【００２１】
図２は、メインコントロール３が電池モジュール１の寿命を判別するフローチャートを示している。この方法は、以下のようにして電池モジュール１の寿命を演算する。
［ｎ＝１〜２のステップ］
メインコントロール３は、寿命判別以外の処理もするので、寿命解析以外の処理が終了した後、サンプリング周期である１００ｍｓｅｃが経過したかどうかを判別する。
【００２２】
［ｎ＝３のステップ］
サンプリング周期である１００ｍｓｅｃが経過すると、通信バス４を介して検出回路２から伝送される温度信号および残容量信号と、電流検出回路５から伝送される電流信号から、パラメータ値を特定し、パラメータ値から電池モジュール１の寿命を判別する。メインコントロール３は、演算されたトータルパラメータ値から電池の寿命を判別する。トータルパラメータ値が設定値になると、寿命が尽きたと判定する。すなわち、電池を使用するにしたがって、演算されるトータルパラメータ値が大きくなり、これが設定値になると寿命と判定する。
【００２３】
メインコントロール３は、電流、温度、残容量からパラメータ値を特定するためのデーターを記憶している。電流、温度、残容量からパラメータ値を特定するデーターは、電池の種類により異なる。したがって、メインコントロール３は、電源装置の電池に対応する、電流、温度、残容量に対するパラメータ値を特定するデーターをあらかじめ記憶している。図３ないし図５は、電流、温度、残容量に対するパラメータ値の一例を示す。図３は、電池モジュール１に流れる電流値に対するパラメータ値を示す。この図に示すパラメータ値は、電流が増加するに従って増加する。電池は、大電流で充放電するほど電池の寿命が短くなるからである。図４は、電池温度に対するパラメータ値を示す。電池は、温度が高くなるほど寿命が短くなるので、温度が高くなるにしたがってパラメータ値を大きくしている。さらに、図５は、残容量に対するパラメータ値を示している。電池は、残容量が大きくなると寿命が短くなる、とくに満充電に近付くにしたがって寿命が短くなるので、残容量が１００％に近くなるとパラメータ値を大きくしている。
【００２４】
メインコントロール３は、電流、温度、残容量からパラメータ値を特定するためのデーターを関数として記憶し、あるいは、テーブルとして記憶する。たとえば、電流のパラメータ値ＰAと、電池温度のパラメータ値ＰTと残容量のパラメータ値ＰSOCは、以下のように、電流（Ａ）、温度（Ｔ）、残容量（ＳＯＣ）を変数として特定される関数（ｆ）として記憶される。
ＰA＝ｆ（A）
ＰT＝ｆ（T）
ＰSOC＝ｆ（SOC）
【００２５】
メインコントロール３は、記憶する関数から、あるいはテーブルから電流、温度、残容量に対するパラメータ値を特定する。その後、メインコントロール３は、特定された電流、温度、残容量のパラメータ値をかけた値を積算してトータルパラメータ値を演算する。メインコントロール３は、所定のサンプリング周期で電流、温度、残容量が入力されるので、これ等の信号が入力される毎に、パラメータ値を特定し、これを掛けて積算する。すなわち、サンプリング周期が経過する毎に、前回のトータルパラメータ値に、次回のパラメータ値の積が加算される。したがって、トータルパラメータ値は次第に増加する。
【００２６】
電流、温度、残容量のパラメータ値の積を積算してトータルパラメータ値を演算する方法は、たとえば、高温環境で大電流放電される電池の劣化を、理想に近い状態で判別できる。それは、高温環境で大電流放電されるとき、電池の劣化が加速度的に増加するからである。ただ、本発明の寿命判別方法は、電流、温度、残容量のパラメータ値を独立して特定し、特定されたパラメータ値をかけることなく加算してトータルパラメータ値を演算することもできる。この方法は、電流、温度、残容量から特定されるパラメータ値を加算して電池寿命を判別できるように特定する。
【００２７】
さらに、本発明の寿命判別方法の第２の方法として、電流、温度、残容量の３つを変数としてひとつの複合パラメータ値を特定し、この複合パラメータ値を加算してトータルパラメータ値を演算することもできる。この方法で電池の寿命を判別する電源装置のメインコントロール３は、たとえば複合パラメータ値（ＰALL）を、以下の関数ｆ（A、T、SOC）として記憶し、あるいは、電流、温度、残容量を３つの変数としてひとつの複合パラメータ値を特定するテーブルを記憶している。
ＰALL＝ｆ（A、T、SOC）
この関数［ｆ（A、T、SOC）］は、電流、温度、残容量の３つを変数として、複合パラメータ値を演算する関数である。この関数［ｆ（A、T、SOC）］は、電流、温度、残容量から電池の寿命を特定できる関数として、あらかじめ測定されてメインコントロール３に記憶される。この関数［ｆ（A、T、SOC）］は、電池の種類により変化する。したがって、電源装置の電池の種類に適合する関数［ｆ（A、T、SOC）］が予め測定され、測定された関数がメインコントロール３に記憶される。
【００２８】
このメインコントロール３は、サンプリング周期で、検出回路２と電流検出回路５から電流、温度、残容量のデジタル信号が入力されるので、これ等のデジタル信号が入力される毎に、電流、温度、残容量から複合パラメータ値（ＰALL）を特定する。特定された複合パラメータ値（ＰALL）は、前回のトータルパラメータ値に加算される。この方法も、トータルパラメータ値を設定値に比較して、電池の寿命を判別する。
【００２９】
さらに、メインコントロール３は、電流、温度、残容量のふたつをパラメータとして複合パラメータ値を特定し、特定された複合パラメータ値を加算し、あるいは複合パラメータ値をかけた値を積算してトータルパラメータ値を演算することもできる。この第３の寿命判別方法は、電流と温度から複合パラメータ値（ＰA、T）を特定し、さらに電流と残容量からも複合パラメータ値（ＰA、SOC）を特定し、さらに温度と残容量からも複合パラメータ値（ＰT、SOC）を特定する。これ等の複合パラメータ値は、以下に示す関数として、あるいはテーブルとしてメインコントロール３に記憶される。
ＰA、T ＝ｆ（A、T）
この関数は、電流と温度を変数として複合パラメータ値を特定する。
ＰA、SOC＝ｆ（A、SOC）
この関数は、電流と残容量を変数として複合パラメータ値を特定する。
ＰT、SOC＝ｆ（T、SOC）
この関数は、温度と残容量を変数として複合パラメータ値を特定する。
【００３０】
メインコントロール３は、特定された複合パラメータ値（ＰA、T）、（ＰA、SOC）、（ＰT、SOC）を加算してトータルパラメータ値を演算する。また、特定された複合パラメータ値（ＰA、T）、（ＰA、SOC）、（ＰT、SOC）の積を積算してトータルパラメータ値を演算することもできる。ただし、特定された複合パラメータ値（ＰA、T）、（ＰA、SOC）、（ＰT、SOC）の積を積算してトータルパラメータ値を演算する方法は、これ等の複合パラメータ値の積を演算してトータルパラメータ値を演算して寿命を判別できるように複合パラメータ値を特定する。
【００３１】
さらに、第４の寿命判別方法は、パラメータ値を特定する変数のひとつとして、電流積算値を使用する。この方法は、電流積算値からパラメータ値を特定する関数やテーブルをメインコントロール３に記憶させる。また、パラメータ値を特定する変数のひとつに、電流の変化率を使用することもできる。この方法は、電流の変化率からパラメータ値を特定する関数やテーブルをメインコントロール３に記憶させる。記憶する関数やテーブルから、電流の変化率に対するパラメータ値が特定される。電流積算値や電流変化率から特定されたパラメータ値は、電流、温度、残容量から演算されたトータルパラメータ値に加算される。また、電流積算値や電流変化率から特定されたパラメータ値を、電流、温度、残容量から特定されたパラメータ値にかけてトータルパラメータ値を演算することもできる。
【００３２】
［ｎ＝４のステップ］
トータルパラメータ値を設定値に比較して、電池寿命に達したかどうか判別する。このステップは、トータルパラメータ値を設定値に比較し、トータルパラメータ値が設定値になると電池寿命に達したと判定する。
［ｎ＝５のステップ］
トータルパラメータ値が設定値になって、電池寿命が達した場合、このステップでメインコントロール３は、電動車両の総合コントローラ６であるＶＣＳに、電池寿命が切れたことを通信バス７を介して通信する。
［ｎ＝６〜７のステップ］
その後、ダウンロードする要求をダウンロード機器８から受けると、メインコントロール３はダウンロード機器８にトータルパラメータ値を送信する。ダウンロード要求を受けないときは、ｎ＝１のステップにジャンプする。
【００３３】
【発明の効果】
本発明の電動車両用二次電池の寿命判別方法は、電池の寿命を正確に判別できる特長がある。それは、本発明の寿命判別方法が、所定のサンプリング周期で検出した電池電流と電池温度と電池の残容量からパラメータ値を特定し、特定されたパラメータ値から演算されたトータルパラメータ値で電池の寿命を判別しているからである。本発明の寿命判別方法は、従来のように、電池を完全放電や満充電して最大充電容量を演算することなく、いいかえると電池に悪影響を与えることなく電池寿命を判別できるので、電動車両用の二次電池、とくにハイブリッドカー用の二次電池のように、満充電と完全放電の中間で使用される電池の電池寿命を判別するのに好都合である。
【００３４】
さらに、本発明の寿命判別方法は、電池電流と電池温度と残容量の複数のパラメータ値から電池寿命を判別するので、電池の使用環境や電池が受けているダメージ等を考慮して、これらの要因で大幅に変化する電池寿命をも有効に判別できる。このように、本発明の寿命判別方法は、複数のパラメータ値で電池の寿命を直接的に推測するので、電池寿命を正確に判別して、電池寿命が尽きる前に理想的な電池の交換が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例にかかる電動車両用二次電池の寿命判別方法に使用する電源装置の回路図
【図２】メインコントロールが電池の寿命を判別するフローチャート
【図３】電池に流れる電流値に対するパラメータ値の一例を示すグラフ
【図４】電池温度に対するパラメータ値の一例を示すグラフ
【図５】残容量に対するパラメータ値の一例を示すグラフ
【符号の説明】
１…電池モジュール
２…検出回路
３…メインコントロール
４…通信バス
５…電流検出回路
６…総合コントローラ
７…通信バス
８…ダウンロード機器
９…通信バス[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for determining the life of a secondary battery for an electric vehicle, and more particularly to a method for determining the life from a use environment of a battery.
In this specification, “for electric vehicle” means not only a vehicle such as an electric vehicle or an electric forklift that travels only by a battery, but also travels by both a battery and an engine as in a hybrid car, or by a battery and human power. Used in a broad sense including electric bicycles.
[0002]
[Prior art]
An electric vehicle travels by driving a motor with a battery. For this reason, when the battery life is exhausted, the electric vehicle cannot travel at all, and the hybrid car cannot sufficiently accelerate, resulting in a problem that the traveling state becomes extremely bad. This detriment can be prevented by determining the life of the battery and detecting this before the end of the life. Conventional methods for determining battery life detect the maximum capacity that can be charged to the battery. In this method, for example, when the maximum charge capacity of the battery is 50% or less of the standard capacity, it can be determined that the lifetime has expired. The maximum charge capacity of the battery can be calculated by integrating the charge capacity from the fully discharged state to the fully charged state.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, secondary batteries for electric vehicles, particularly secondary batteries for hybrid cars, are charged and discharged in a state that is not preferable for calculating the maximum charge capacity by this method. This is because, in order to make the battery life as long as possible, it is used between full charge and complete discharge without being completely discharged and not fully charged. A battery has a property that its life is shortened when it is completely discharged or fully charged. For this reason, it is difficult to frequently detect the maximum charge capacity of the battery in an actual use state.
[0004]
Further, when the battery is completely discharged or fully charged in order to detect the maximum charge capacity, there is a problem that the battery life is shortened in order to detect the life. Furthermore, if the battery is completely discharged, the electric vehicle cannot be run normally. Therefore, it is very difficult to set the timing for complete discharge.
[0005]
Furthermore, the method of determining the battery life from the maximum charge capacity is to detect the capacity that can be charged to the battery when the maximum charge capacity is detected, and to estimate how long the battery can be used in the future. I can't. Further, although the battery life varies greatly depending on the use environment, the battery life cannot be determined from the use environment. In addition, the method of estimating the battery life from the maximum charge capacity indirectly estimates the battery life, and thus cannot detect how much damage the battery has received. For this reason, it cannot be estimated how the lifetime will run out in the future. For example, if the battery life of a secondary battery of an electric vehicle can be accurately determined during vehicle inspection, the battery can be replaced and the battery can be used effectively until the next vehicle inspection. For this reason, it is important to accurately detect how the battery life is consumed.
[0006]
The present invention has been developed for the purpose of realizing this. An important object of the present invention is to provide a method for determining the life of a secondary battery for an electric vehicle that can accurately determine the life of the battery and replace the battery before the battery is exhausted.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The method of determining the life of the secondary battery for an electric vehicle according to the present invention detects the current flowing through the battery, the battery temperature, and the remaining capacity of the battery at a predetermined sampling period, specifies the parameter value from the detected value, The specified parameter value is calculated, and the battery life is determined from the calculated total parameter value.
[0008]
The life determination method of the present invention can independently specify the current parameter value from the battery current, the temperature parameter value from the battery temperature, and the remaining capacity parameter value from the remaining capacity. In this lifetime determination method, the current parameter value, temperature parameter value, and remaining capacity parameter value specified independently can be integrated or added to calculate the total parameter value.
[0009]
The lifetime determination method of the present invention can specify a composite parameter value using two detection values selected from the detection values of the battery current, the battery temperature, and the remaining capacity as variables. The composite parameter value can also specify the detected values of battery current, battery temperature, and remaining capacity as variables. Furthermore, the lifetime determination method of the present invention can use an integrated value of current or a rate of change of current as one of variables for specifying a parameter value.
[0010]
The parameter value can be specified from a function having the battery current, the battery temperature, and the remaining capacity as variables. Further, the parameter value can be specified from a table having battery current, battery temperature, and remaining capacity as variables.
[0011]
Furthermore, the life determination method of the present invention detects a current flowing through each battery module, a temperature of the battery module, and a remaining capacity of the battery module as a secondary battery for an electric vehicle having a plurality of battery modules. The life of each battery module can be determined independently.
[0012]
Furthermore, the lifetime determination method of the present invention can output the total parameter value to the outside in response to an external request. Furthermore, the lifetime determination method of the present invention preferably outputs a lifetime signal when the total parameter value reaches a set value. Furthermore, in the lifetime determination method of the present invention, the sampling cycle can be set to a constant cycle or can be changed depending on the battery usage state.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the following embodiment exemplifies the method for determining the life of the secondary battery for an electric vehicle for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention specifies the method for determining the life as follows. do not do.
[0014]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a power supply device for an electric vehicle secondary battery used in a method for determining the life of an electric vehicle secondary battery. The battery of this power supply device has a plurality of battery modules 1 connected in series to increase the output voltage. The battery module 1 has a plurality of unit cells connected in series. The unit cell is a nickel-hydrogen battery or a lithium ion secondary battery. However, a lead battery or a nickel-cadmium battery can also be used for this unit cell. The power supply device shown in the figure connects a plurality of unit cells in series to form a battery module 1, and determines the battery life in units of the battery module 1. A battery formed by connecting a plurality of unit cells in series is a unit cell. It is also possible to determine the battery life in units. The battery life determination method for determining the battery life by the unit of the battery module 1 detects the current, temperature, and remaining capacity flowing through each battery module 1, and the method for determining the life by the unit of the battery cell The flowing current, temperature, and remaining capacity are detected.
[0015]
The power supply device shown in the figure determines the battery life in units of each battery module 1. The plurality of battery modules 1 connected in series do not always have the same life even if the currents to be charged and discharged are the same. This is because the temperature environment used by the battery module 1 is different, and the maximum capacity that can be charged changes accordingly, and the remaining capacity can also be different.
[0016]
In the illustrated power supply apparatus, each battery module 1 includes a detection circuit 2 that detects voltage, temperature, and remaining capacity. The detection circuit 2 transmits the detected voltage, temperature, and remaining capacity to the main control 3 via the communication bus 4. The detection circuit 2 calculates the remaining capacity of each battery module 1 and transmits the calculated remaining capacity to the main control 3 via the communication bus 4. The battery module 1 in which a plurality of unit cells are connected in series detects the temperature of one unit cell as a representative, or detects the temperature of all the unit cells, and the average value or the maximum value is detected by the communication bus 4. Is transmitted to the main control 3. The voltage detection circuit also detects the voltage of the entire battery module 1 and transmits it as a voltage signal of the main control 3. However, it is also possible to detect the voltage of the unit cell and transmit the average value to the main control 3 as a voltage signal.
[0017]
The detection circuit 2 includes an A / D converter that converts voltage, temperature, and remaining capacity into digital signals. The A / D converter converts the detected analog signal into a digital signal and transmits it to the main control 3. The detection circuit 2 converts the detected signal into a digital signal and transmits it to the main control 3 at a fixed sampling period. The sampling period is preferably 100 msec. However, the sampling period may be 10 msec to 1 sec. If the sampling cycle is shortened, the voltage, temperature and remaining capacity can be transmitted to the main control 3 more accurately. If the sampling period is lengthened, power consumption can be reduced and an inexpensive A / D converter can be used. The detection circuit 2 does not always need to transmit a digital signal to the main control 3 at a constant sampling period. For example, it is possible to shorten the sampling period when traveling on an electric vehicle, and lengthen the sampling period when not traveling to reduce wasteful power consumption. The detection circuit 2 detects the voltage, temperature, and remaining capacity, and consumes power only when it is output to the main control 3 as a digital signal, so that the total power consumption can be reduced. Each detection circuit 2 connected to each battery module 1 transmits the detected temperature, voltage, and remaining capacity signals to the main control 3 while shifting the time.
[0018]
Since each battery module 1 is connected in series, the flowing current is the same. Therefore, the power supply apparatus shown in the figure has one current detection circuit 5. The current detection circuit 5 also includes an A / D converter. Therefore, the detected current signal is converted into a digital signal and transmitted to the main control 3 via the communication bus 4. This A / D converter also converts a current signal into a digital signal at a predetermined sampling period. When the electric vehicle is running, the current flowing through the battery greatly fluctuates in a short time. Therefore, the current detection circuit 5 converts the current signal into a digital signal with a sampling cycle as short as possible, for example, a cycle of 100 msec, and transmits it to the main control 3. Furthermore, the sampling period can be shortened.
[0019]
The main control 3 is a battery ECU, which calculates a digital signal transmitted from the detection circuit 2 connected to each battery module 1 and one current detection circuit 5 to determine the life of each battery module 1. Is determined. The main control 3 detects the current flowing through the battery module 1, the temperature of the battery module 1, and the remaining capacity of the battery module 1 at a predetermined sampling period, and specifies the parameter value from the detected detection value. The calculated parameter value is calculated, and the battery life is determined from the calculated total parameter value.
[0020]
When the battery reaches the end of its life, the main control 3 communicates this to the VCS, which is the general controller 6 of the electric vehicle, via the communication bus 7. Further, the power supply apparatus shown in the figure connects a communication bus 9 for connecting the download device 8 to the main control 3. The download device 8 is a device that downloads the total parameter value calculated by the main control 3. The download device 8 compares the downloaded total parameter value with the set value to determine the battery life. For example, when the total parameter value is 80% of the set value, it is determined that the remaining battery life is 20%. In this way, the device that can determine the remaining battery life with the download device 8 can detect when the battery should be replaced by detecting the remaining battery life during periodic inspections and vehicle inspections. For example, a battery with a short remaining life cannot be used in a short period of time after regular inspections or vehicle inspections.
[0021]
FIG. 2 shows a flowchart in which the main control 3 determines the life of the battery module 1. In this method, the lifetime of the battery module 1 is calculated as follows.
[Steps where n = 1 to 2]
Since the main control 3 also performs processing other than the life determination, it determines whether 100 msec, which is the sampling cycle, has elapsed after the processing other than the life analysis is completed.
[0022]
[Step n = 3]
When the sampling period of 100 msec elapses, the parameter value is specified from the temperature signal and remaining capacity signal transmitted from the detection circuit 2 via the communication bus 4 and the current signal transmitted from the current detection circuit 5, and the parameter value From the above, the life of the battery module 1 is determined. The main control 3 determines the battery life from the calculated total parameter value. When the total parameter value reaches the set value, it is determined that the lifetime has expired. That is, as the battery is used, the calculated total parameter value increases, and when this reaches a set value, it is determined that the lifetime is reached.
[0023]
The main control 3 stores data for specifying parameter values from current, temperature, and remaining capacity. The data specifying the parameter value from the current, temperature, and remaining capacity varies depending on the type of battery. Therefore, the main control 3 stores in advance data specifying parameter values for current, temperature, and remaining capacity corresponding to the battery of the power supply device. 3 to 5 show examples of parameter values for current, temperature, and remaining capacity. FIG. 3 shows parameter values with respect to the current value flowing through the battery module 1. The parameter values shown in this figure increase as the current increases. This is because the life of the battery is shortened as the battery is charged and discharged with a large current. FIG. 4 shows parameter values with respect to battery temperature. Since the battery has a shorter life as the temperature increases, the parameter value is increased as the temperature increases. Further, FIG. 5 shows parameter values for the remaining capacity. The battery has a shorter life when the remaining capacity becomes larger, and particularly, as the battery approaches full charge, the parameter value is increased when the remaining capacity approaches 100%.
[0024]
The main control 3 stores data for specifying the parameter value from the current, temperature, and remaining capacity as a function or as a table. For example, the current parameter value PA, the battery temperature parameter value PT, and the remaining capacity parameter value PSOC are specified using current (A), temperature (T), and remaining capacity (SOC) as variables as follows. Stored as function (f).
PA = f (A)
PT = f (T)
PSOC = f (SOC)
[0025]
The main control 3 specifies parameter values for current, temperature, and remaining capacity from a function to be stored or from a table. Thereafter, the main control 3 calculates the total parameter value by integrating the values obtained by multiplying the specified current, temperature, and remaining capacity parameter values. Since the current, temperature, and remaining capacity are input at a predetermined sampling cycle, the main control 3 specifies parameter values each time these signals are input, and multiplies them to multiply them. That is, every time the sampling period elapses, the product of the next parameter value is added to the previous total parameter value. Therefore, the total parameter value gradually increases.
[0026]
The method of calculating the total parameter value by integrating the product of the current, temperature, and remaining capacity parameter values, for example, can determine the deterioration of a battery that is discharged at a high current in a high temperature environment in an almost ideal state. This is because when a large current is discharged in a high temperature environment, the deterioration of the battery increases at an accelerated rate. However, the lifetime determination method of the present invention can also specify the current, temperature, and remaining capacity parameter values independently, and add them without applying the specified parameter values to calculate the total parameter value. In this method, the battery value can be determined by adding parameter values specified from the current, temperature, and remaining capacity.
[0027]
Further, as a second method of the lifetime determination method of the present invention, one composite parameter value is specified using three parameters of current, temperature, and remaining capacity, and the total parameter value is calculated by adding the composite parameter values. You can also. The main control 3 of the power supply device for determining the battery life by this method stores, for example, the composite parameter value (PALL) as the following function f (A, T, SOC), or the current, temperature, and remaining capacity. A table for specifying one composite parameter value is stored as three variables.
PALL = f (A, T, SOC)
This function [f (A, T, SOC)] is a function that calculates a composite parameter value using three of current, temperature, and remaining capacity as variables. This function [f (A, T, SOC)] is measured in advance and stored in the main control 3 as a function that can specify the battery life from the current, temperature, and remaining capacity. This function [f (A, T, SOC)] varies depending on the type of battery. Therefore, a function [f (A, T, SOC)] suitable for the battery type of the power supply device is measured in advance, and the measured function is stored in the main control 3.
[0028]
The main control 3 receives current, temperature, and remaining capacity digital signals from the detection circuit 2 and the current detection circuit 5 in the sampling period, so that each time these digital signals are input, the current, temperature, A composite parameter value (PALL) is specified from the remaining capacity. The specified composite parameter value (PALL) is added to the previous total parameter value. This method also determines the battery life by comparing the total parameter value with the set value.
[0029]
Further, the main control 3 specifies a composite parameter value by using two parameters of current, temperature and remaining capacity, adds the specified composite parameter value, or adds the composite parameter value and adds up the total parameter value. Can also be calculated. In this third life determination method, the composite parameter value (PA, T) is specified from the current and temperature, the composite parameter value (PA, SOC) is specified from the current and remaining capacity, and the temperature and remaining capacity are further determined. Also specifies the composite parameter values (PT, SOC). These composite parameter values are stored in the main control 3 as a function shown below or as a table.
PA, T = f (A, T)
This function specifies composite parameter values with current and temperature as variables.
PA, SOC = f (A, SOC)
This function specifies composite parameter values with current and remaining capacity as variables.
PT, SOC = f (T, SOC)
This function specifies a composite parameter value with temperature and remaining capacity as variables.
[0030]
The main control 3 calculates the total parameter value by adding the specified composite parameter values (PA, T), (PA, SOC), (PT, SOC). Also, the total parameter value can be calculated by integrating the product of the specified composite parameter values (PA, T), (PA, SOC), (PT, SOC). However, the method of calculating the total parameter value by integrating the products of the specified composite parameter values (PA, T), (PA, SOC), (PT, SOC) is to calculate the product of these composite parameter values. Then, the composite parameter value is specified so that the lifetime can be determined by calculating the total parameter value.
[0031]
Furthermore, the fourth life determination method uses the integrated current value as one of the variables that specify the parameter value. In this method, a function or table for specifying a parameter value from the integrated current value is stored in the main control 3. Also, the rate of change of current can be used as one of the variables that specify the parameter value. In this method, a function or table for specifying a parameter value from the rate of change of current is stored in the main control 3. A parameter value for the current change rate is specified from the stored function or table. The parameter value specified from the current integrated value and the current change rate is added to the total parameter value calculated from the current, temperature, and remaining capacity. Also, the total parameter value can be calculated by multiplying the parameter value specified from the current integrated value and the current change rate by the parameter value specified from the current, temperature, and remaining capacity.
[0032]
[Step n = 4]
The total parameter value is compared with the set value to determine whether the battery life has been reached. In this step, the total parameter value is compared with the set value, and when the total parameter value reaches the set value, it is determined that the battery life has been reached.
[Step n = 5]
When the battery life is reached when the total parameter value becomes the set value, at this step, the main control 3 communicates to the VCS which is the general controller 6 of the electric vehicle via the communication bus 7 that the battery life has expired. To do.
[Step n = 6-7]
Thereafter, when a download request is received from the download device 8, the main control 3 transmits the total parameter value to the download device 8. When the download request is not received, the process jumps to the step of n = 1.
[0033]
【The invention's effect】
The method for determining the life of the secondary battery for an electric vehicle according to the present invention has an advantage that the life of the battery can be accurately determined. The life determination method of the present invention specifies a parameter value from the battery current, battery temperature, and remaining battery capacity detected at a predetermined sampling period, and uses the total parameter value calculated from the specified parameter value to determine the battery life. This is because it is determined. Since the life determination method of the present invention can determine the battery life without adversely affecting the battery without calculating the maximum charge capacity by completely discharging or fully charging the battery as in the prior art, It is convenient to discriminate the battery life of a battery used between the full charge and the complete discharge, such as a secondary battery of the present invention, particularly a secondary battery for a hybrid car.
[0034]
Furthermore, since the life determination method of the present invention determines the battery life from a plurality of parameter values of the battery current, the battery temperature, and the remaining capacity, the battery usage environment, the damage received by the battery, and the like are taken into consideration. The battery life, which varies greatly depending on the factor, can also be determined effectively. As described above, since the lifetime determination method of the present invention directly estimates the lifetime of a battery using a plurality of parameter values, it is possible to accurately determine the lifetime of the battery and replace an ideal battery before the lifetime of the battery is exhausted. It becomes possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram of a power supply device used in a method for determining the life of a secondary battery for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a flowchart for determining a battery life by a main control. FIG. 4 is a graph showing an example of a parameter value with respect to a flowing current value. FIG. 4 is a graph showing an example of a parameter value with respect to battery temperature. FIG. 5 is a graph showing an example of a parameter value with respect to remaining capacity.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Battery module 2 ... Detection circuit 3 ... Main control 4 ... Communication bus 5 ... Current detection circuit 6 ... General controller 7 ... Communication bus 8 ... Download apparatus 9 ... Communication bus

Claims

Detects the current flowing through the battery, battery temperature, and remaining battery capacity at a specified sampling period, specifies the parameter value from the detected value, calculates the specified parameter value, and calculates the calculated total parameter value A method for determining the life of a secondary battery for an electric vehicle, wherein the life of the battery is determined from

The method for determining the life of a secondary battery for an electric vehicle according to claim 1, wherein the current parameter value is independently determined from the battery current, the temperature parameter value is determined from the battery temperature, and the remaining capacity parameter value is independently determined from the remaining capacity.

The lifetime determination method of the secondary battery for electric vehicles according to claim 2, wherein the total parameter value is calculated by integrating the current parameter value, the temperature parameter value, and the remaining capacity parameter value.

The lifetime determination method of the secondary battery for electric vehicles according to claim 2, wherein the total parameter value is calculated by adding the current parameter value, the temperature parameter value, and the remaining capacity parameter value.

The method for determining the life of a secondary battery for an electric vehicle according to claim 1, wherein the composite parameter value is specified using two detected values selected from the detected values of the battery current, the battery temperature, and the remaining capacity as variables.

The lifetime determination method of the secondary battery for electric vehicles described in Claim 1 which specifies a composite parameter value by making into a variable the detected value of battery current, battery temperature, and remaining capacity.

The lifetime determination method of the secondary battery for electric vehicles described in Claim 1 which uses the integrated value of an electric current as one of the variables which specify a parameter value.

The lifetime determination method of the secondary battery for electric vehicles described in Claim 1 which uses the change rate of an electric current as one of the variables which specify a parameter value.

The lifetime determination method of the secondary battery for electric vehicles described in Claim 1 which specifies a parameter value from the function which uses battery current, battery temperature, and remaining capacity as a variable.

The lifetime determination method of the secondary battery for electric vehicles described in Claim 1 which specifies a parameter value from the table which uses battery current, battery temperature, and remaining capacity as a variable.

The battery includes a plurality of battery modules, and the current flowing through each battery module, the temperature of the battery module, and the remaining capacity of the battery module are detected to independently determine the life of each battery module. 1. A method for determining the life of a secondary battery for an electric vehicle according to 1.

The lifetime determination method of the secondary battery for electric vehicles described in Claim 1 which outputs a total parameter value to the exterior by the request | requirement from the outside.

2. The method of determining a life of a secondary battery for an electric vehicle according to claim 1, wherein a life signal is output when the total parameter value reaches a set value.

The lifetime determination method of the secondary battery for electric vehicles described in Claim 1 which makes a sampling period a fixed period.

The lifetime determination method of the secondary battery for electric vehicles described in Claim 1 which changes a sampling period with the use condition of a battery.