JP3750567B2 - Apparatus and method for calculating output deterioration of secondary battery - Google Patents

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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、充放電を行うことができる二次電池の出力劣化演算装置と出力劣化演算方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、ハイブリッド電気自動車を含む電気自動車に搭載された二次電池の出力劣化演算方法として、特開2000−261901号公報に記載されているものがある。この従来の方法では、二次電池に蓄えられた電力を用いてモータを駆動する時、すなわち、二次電池の放電時における電流および電圧を検知し、電圧値と電流値を複数点サンプリングして電池の放電特性を示す回帰直線を求める。求めた回帰直線から、電池劣化演算時の二次電池の内部抵抗を算出して初期状態の内部抵抗との比を算出することにより、二次電池の劣化係数を求めている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の二次電池の劣化演算方法では、電流を検知する際の電流センサによる誤差と、電圧を検知する際の電圧センサによる誤差とが重畳されたものをサンプリング点として検出してしまう可能性がある。この場合、回帰直線から算出した内部抵抗は、実際の内部抵抗と異なる値になるので、正確な劣化係数を求めることができないという問題があった。
【0004】
本発明の目的は、二次電池の劣化演算を精度良く行うことができる二次電池の出力劣化演算装置および出力劣化演算方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
一実施の形態を示す図1を参照して本発明を説明する。
(1)本発明は、二次電池15の劣化時電池出力と初期電池出力との出力比から電池出力劣化を算出する二次電池の出力劣化演算方法において、二次電池15の開放電圧および二次電池15を一定電力で充電している時の二次電池15の電圧のみを検出し、検出した二次電池15の開放電圧および一定電力で充電している時の二次電池15の電圧と、一定電力とに基づいて、二次電池の内部抵抗Rc1を求め、求めた二次電池15の内部抵抗Rc1、および、二次電池15の初期状態の内部抵抗Ri0の比を算出することにより、出力比を演算することを特徴とする。
(2)請求項2の発明は、二次電池15の劣化時電池出力と初期電池出力との出力比から電池出力劣化を算出する二次電池の出力劣化演算装置において、二次電池15の電圧を検出する電圧検出手段19と、二次電池15が一定電力で充電されるように制御する制御手段16と、電圧検出手段19によって検出される二次電池15の開放電圧、および、制御手段16によって一定電力にて充電されている時の二次電池15の電圧と、制御手段16によって制御される一定電力とに基づいて、出力比を演算する演算手段16とを備え、演算手段16は、電圧検出手段19によって検出される二次電池の開放電圧に基づいて、二次電池15の初期状態の内部抵抗Ri0を算出するとともに、開放電圧、一定電力にて充電されている時の二次電池15の電圧、および、一定電力に基づいて二次電池15の内部抵抗Rc1を算出し、算出した2つの内部抵抗の比を演算することにより、出力比を演算することを特徴とする。
(3)請求項3の発明は、請求項2の二次電池の出力劣化演算装置において、演算手段16は、一定電力にて充電されている時の二次電池15の電圧V1と開放電圧V0との差に、電圧V1を乗じた値を、一定電力P0で除算することにより、二次電池15の内部抵抗Rc1を算出することを特徴とする。
(4)請求項2または3の二次電池の出力劣化演算装置において、二次電池15は、ハイブリッド電気自動車に搭載されている電動機に電力を供給する二次電池15であることを特徴とする。
【0006】
なお、上記課題を解決するための手段の項では、本発明をわかりやすく説明するために実施の形態の図1と対応づけたが、これにより本発明が実施の形態に限定されるものではない。
【0007】
【発明の効果】
本発明によれば、次のような効果を奏する。
(1)請求項1の発明によれば、二次電池の電圧のみを検出して出力劣化演算を行うので、電流センサを設ける必要がない。従って、電流センサによって電流を検出する際の検出誤差の影響を受けることがないので、電流を検出して出力劣化演算を行う方法と比べて劣化演算の精度を向上させることができる。
(2)請求項2の発明によれば、二次電池の開放電圧と、一定電力にて二次電池を充電する時の電圧と、一定電力とに基づいて出力劣化演算を行うので、放電時の電圧値と電流値とをサンプリングして回帰直線を求める方法よりも、演算精度を向上させることができる。また、高負荷時の演算誤差の影響を考慮する必要もない。
【0008】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明による二次電池の出力劣化演算装置をハイブリッド電気自動車に適用した一実施の形態の構成を示す図である。図中、太い実線は機械力の伝達経路を示し、太い破線は電力線を示している。また、細い実線は制御線を示し、二重線は油圧系統を示す。この車両のパワートレインは、モータ1、エンジン2、クラッチ3、モータ4、無段変速機5、減速装置6、差動装置7および駆動輪8を備える。モータ1の出力軸、エンジン2の出力軸およびクラッチ3の入力軸は互いに連結されている。また、クラッチ3の出力軸、モータ4の出力軸および無段変速機5の入力軸は互いに連結されている。
【0009】
クラッチ3締結時はエンジン2とモータ4の両方、またはエンジン2のみが車両の推進源となり、クラッチ3解放時はモータ4のみが車両の推進源となる。エンジン2および/またはモータ4の駆動力は、無段変速機5、減速装置6および差動装置7を介して駆動輪8へ伝達される。油圧装置9のオイルポンプ(不図示)は、モータ10により駆動され、圧油を無段変速機5に供給する。
【0010】
モータ1,4,10は三相同期電動機または三相誘導電動機などの交流機である。モータ1は主としてエンジン始動と発電に用いられ、モータ4は主として車両の推進と制動に用いられる。モータ10は油圧装置9のオイルポンプを駆動するためのものである。なお、モータ1,4,10には交流機に限らず直流電動機を用いることもできる。また、クラッチ3締結時に、モータ1を車両の推進と制動に用いることもでき、モータ4をエンジン始動や発電に用いることもできる。
【0011】
クラッチ3はパウダークラッチであり、伝達トルクを調節することができる。なお、このクラッチ3に乾式単板クラッチや湿式多板クラッチを用いることもできる。無段変速機5はベルト式やトロイダル式などの無段変速機であり、変速比を無段階に調節することができる。
【0012】
インバータ11,12,13は、それぞれモータ1,4,10を駆動制御する。なお、モータ1,4,10に直流電動機を用いる場合には、インバータの代わりにDC/DCコンバータを用いる。インバータ11〜13は共通のDCリンク14を介してメインバッテリ15に接続されており、メインバッテリ15の直流充電電力を交流電力に変換してモータ1,4,10へ供給する。また、モータ1,4の交流発電電力を直流電力に変換してメインバッテリ15を充電する。なお、インバータ11〜13は互いにDCリンク14を介して接続されているので、回生運転中のモータにより発電された電力を、メインバッテリ15を介さずに直接力行運転中のモータへ供給することができる。メインバッテリ15には、リチウム・イオン電池、ニッケル・水素電池、鉛電池などの各種電池や、電気二重層キャパシタなどのいわゆるパワーキャパシタを用いることができる。
【0013】
電流センサ18は、メインバッテリ15の充放電時の電流を検出し、電圧センサ19は、メインバッテリ15の端子電圧を検出する。なお、後述するように、電流センサ18は設けなくても良い。車速センサ20は、車両の車速を検出する。それぞれのセンサの検出値は、コントローラ16に入力される。コントローラ16は、マイクロコンピュータとその周辺部品や各種アクチュエータなどを備え、エンジン2の回転速度や出力トルク、クラッチ3の伝達トルク、モータ1,4,10の回転速度や出力トルク、無段変速機5の変速比などを制御する。
【0014】
図2,図3は、本発明による二次電池の出力劣化演算装置の一実施の形態の制御手順を示すフローチャートである。ステップS1から始まる制御は、車両起動時にコントローラ16により行われる。以下、ステップS1から順に説明する。ステップS1では、図示しないイグニッションスイッチ(IGN−SW)がオンになっているか否かを判定する。オンになっていると判定するとステップS2に進む。オンになっていないと判定すると、オンになるまでステップS1で待機する。
【0015】
ステップS2では、車速センサ20により車速を検出する。検出した車速はコントローラ16に入力される。次のステップS3では、車両が停止しているか否かを判定する。この判定は、ステップS2で検出した車速に基づいて行われる。車両が停止していないとき、すなわち車両走行中はバッテリ15の充放電を行っている可能性が高く、バッテリ15の開放電圧を検知することができない。従って、車両が停止していない(走行中である)と判定すると本制御を終了し、車両が停止していると判定するとステップS4に進む。
【0016】
ステップS4では、発電を行うモータ1(以下、発電モータ1と呼ぶ)が作動しているか否かを判定する。コントローラ16は、インバータ11に発電モータ1の制御指令信号を送信して発電モータ1の制御を行っている。すなわち、コントローラ16が送信する発電モータ1の制御指令信号に基づいて、発電モータ1が作動しているか否かを判定する。発電モータ1が作動していれば、バッテリ15の充電を行っているので、発電モータ1の発電動作を停止させてまで電池の劣化演算を行う必要はない。仮に、発電モータ1の作動を停止させて電池の劣化演算を行う場合でも、バッテリ15の電圧を検出するためには電圧が安定するまで待つ必要がある。これらの事を考慮して、発電モータ1が作動していると判定すると、電池の劣化演算を行うことなく本制御を終了する。発電モータ1が作動していないと判定すると、ステップS5に進む。
【0017】
ステップS5では、電圧センサ19によってバッテリ15の開放電圧V0を検出する。開放電圧V0を検出するとステップS6に進む。ステップS6では、ステップS5で検出した開放電圧V0に基づいて、バッテリ15の内部抵抗Riを検出する。この方法を、図4に示す二次電池の電圧−内部抵抗特性曲線を用いて説明する。図4に示す二次電池の電圧−内部抵抗特性曲線のうち、実線は電池が新品の状態、すなわち二次電池の初期特性を示すグラフであり、点線は電池が劣化した時のグラフを表している。この実線で表された初期特性を示すグラフを用いて、ステップS5で検出した開放電圧V0に対応する内部抵抗Riを検出する。内部抵抗Riを検出すると、ステップS7に進む。
【0018】
ステップS7では、ステップS6で検出した内部抵抗Riに対して温度補正を行う。すなわち、不図示の温度センサによって検出した電池の温度に基づいた温度係数αを用いて次式(1)により、温度補正後の内部抵抗Ri0を算出して記憶する。
Ri0=Ri×α/100 …(1)
温度補正後の内部抵抗Ri0を算出するとステップS8に進む。ステップS8では、エンジンを始動してステップS9に進む。ステップS9では、インバータ11に発電モータ1の駆動指令信号を送信して、発電モータ1を駆動させる。ここでは、発電モータ1による出力値(電力)をP0に保つように駆動させる。発電モータ1により発電される一定電力P0は、バッテリ15に蓄電される。
【0019】
ステップS10では、電圧センサ19によって、充電中のバッテリ15の電圧値V1を検出する。検出した電圧値V1は、コントローラ16に入力される。次のステップS11では、ステップS10で検出した充電中のバッテリ15の電圧値V1から、内部抵抗Rc1を演算して記憶する。
【0020】
図5は、発電モータ1による出力値がP0であるときの、バッテリ15から流れる電流Iと電圧Vとの関係を示すグラフである。二次電池の出力劣化演算時の内部抵抗Rc1は、次式(2)により算出することができる。
Rc1=V1・(V1−V0)/P0 …(2)
上式(2)から分かるように、内部抵抗Rc1は、図5において点(I,V1)と点(0,V0)とを結ぶ直線の傾きを示している。電池の劣化が進行した時の電圧値をV1'とすると、出力劣化進行時の内部抵抗Rc1'は次式(3)により算出することができる。
Rc1'=V1'・(V1'−V0)/P0 …(3)
この場合も、内部抵抗Rc1'は、点(I',V1')と点(0,V0)とを結ぶ直線の傾きを示している。図5から分かるように、電池の劣化が進行すると内部抵抗は大きくなる。
【0021】
内部抵抗Rc1を算出すると、ステップS12に進む。ステップS12では、電池の初期状態時の内部抵抗Ri0と出力劣化演算時の内部抵抗Rc1とを用いて、出力劣化係数γを算出する。電池の出力劣化状態を示す出力劣化係数γは、次式(4)により算出することができる。
γ=Pc/Pint=Ri0/Rc1×100 …(4)
ただし、Pintは電池の初期状態における放電可能出力、Pcは電池劣化時の放電可能出力である。式(4)から分かるように、二次電池の出力劣化が進行すると内部抵抗Rc1は大きくなるので、出力劣化係数γは小さくなる。出力劣化係数γを算出すると、ステップS13に進む。ステップS13では、ステップS12で算出した出力劣化係数γをコントローラ16内のメモリ21に記憶する。この出力劣化係数γは、次に車両が停止するまで用いる。出力劣化係数γをメモリ21に記憶すると、ステップS14に進む。ステップS14では、発電モータ1の作動を停止させる指令信号をインバータ11に送る。発電モータ11の作動が停止すると、本制御を終了する。
【0022】
本発明による二次電池の出力劣化演算装置によれば、車両起動時に電池の劣化演算制御を開始する(ステップS1)。車両が停止しており、かつ、発電モータ1が作動していない状態におけるバッテリ15の開放電圧V0を検出する(ステップS2〜ステップS5)。開放電圧V0に基づいてバッテリ15の内部抵抗Riを算出した後、温度補正後の内部抵抗Ri0を算出する(ステップS6〜ステップS7)。その後、エンジンを作動させてバッテリ15を一定電力P0にて充電している時の電圧値Viを検出する(ステップS8〜ステップS10)。検出した電圧値Viを用いて内部抵抗Rc1を演算した後、内部抵抗Ri0と内部抵抗Rc1を用いて出力劣化係数γを算出する(ステップS11〜ステップS12)。算出した出力劣化係数γをメモリ21に記憶して、発電モータ1の作動を停止させると本制御を終了する。
【0023】
従来の二次電池の出力劣化演算制御では、車両が急加速をする時や急勾配の坂を登る時などの高負荷走行時には、演算誤差が生じていた。これは、高負荷走行時にはバッテリ15からの放電電流が大きくなるので、複数の電流値、電圧値のサンプリング点を用いて得られる回帰直線に誤差が生じることに起因する。従って、高負荷時に電池の出力劣化演算を行うと、実際の電池の劣化状態と異なる演算結果が算出される。しかし、本発明による二次電池の出力劣化演算制御においては、発電モータ1による出力が一定値(P0)である時の電流−電圧特性曲線から内部抵抗を演算して電池の劣化演算を行っているので、車両の高負荷走行による影響を受けることはない。
【0024】
また、従来の劣化演算制御のように回帰演算を行わないので、回帰演算を行うことによる演算誤差を生じることもない。すなわち、回帰演算を行う場合、電圧値と電流値をサンプリングする複数の点がばらついていれば、回帰演算により得られる回帰直線は実際の電流−電圧特性を示す直線とは異なるものとなる。本発明による二次電池の出力劣化演算制御では、回帰演算を行わないので、従来の劣化演算制御に比べて演算精度は高い。
【0025】
さらに、開放電圧V0、発電モータ1による一定出力値P0、そのときの電圧値V1とを用いて電池の内部抵抗を演算するので、電池の内部抵抗を求める際に電流値を検出する必要がない。従って、電流センサを設ける必要がなく、仮に電流センサを設ける場合でも電流検出精度を高くする必要がない。これにより、電流センサのコストを削減することができる。また、電流を検出して劣化演算を行う方法では、電流検出時の検出誤差が生じることがあるが、本発明による二次電池の出力劣化演算制御では、そのような検出誤差が生じることもないので、演算精度を向上させることができる。
【0026】
本発明は、上述した実施の形態に何ら限定されることはない。上述した実施の形態では、二次電池の出力劣化演算装置をハイブリッド電気自動車に適用した例について説明したが、電気自動車に適用することもできる。すなわち、車両外部に設置されている充電器でバッテリ15(二次電池)の充電を行う際に、電池の劣化演算を同じように行うことができる。また、充放電できる電池を搭載するものであれば、車両に限定されることはない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による二次電池の出力劣化演算装置を適用したハイブリッド電気自動車の一実施の形態の構成を示す図
【図2】本発明による二次電池の出力劣化演算装置の一実施の形態の制御手順を示すフローチャート
【図3】図2に続く制御手順を示すフローチャート
【図4】二次電池の初期状態と劣化時の電圧−内部抵抗特性を示すグラフ
【図5】二次電池の電流−電圧特性を示すグラフ
【符号の説明】
1…発電モータ、2…エンジン、3…クラッチ、4…モータ、5…無断変速機、6…減速装置、7…差動装置、8…駆動輪、9…油圧装置、10…モータ、11…インバータ、12…インバータ、13…インバータ、14…DCリンク、15…バッテリ、16…コントローラ、17…コンプレッサ、18…電流センサ、19…電圧センサ、20…車速センサ、21…メモリ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an output deterioration calculation device and an output deterioration calculation method for a secondary battery that can be charged and discharged.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as an output deterioration calculation method for a secondary battery mounted on an electric vehicle including a hybrid electric vehicle, there is a method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-261901. In this conventional method, when the motor is driven using the electric power stored in the secondary battery, that is, when the secondary battery is discharged, the current and voltage are detected, and the voltage value and the current value are sampled at a plurality of points. A regression line indicating the discharge characteristics of the battery is obtained. The degradation coefficient of the secondary battery is obtained by calculating the internal resistance of the secondary battery at the time of battery deterioration calculation from the obtained regression line and calculating the ratio with the internal resistance in the initial state.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional secondary battery deterioration calculation method, it is possible to detect, as a sampling point, a superposition of an error caused by a current sensor when detecting a current and an error caused by a voltage sensor when detecting a voltage. There is sex. In this case, since the internal resistance calculated from the regression line has a value different from the actual internal resistance, there is a problem that an accurate deterioration coefficient cannot be obtained.
[0004]
An object of the present invention is to provide an output deterioration calculation device and an output deterioration calculation method for a secondary battery that can accurately calculate the deterioration of the secondary battery.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention will be described with reference to FIG. 1 showing an embodiment.
(1) The present invention is, in the output deterioration calculation method of the secondary battery to calculate a battery output deterioration from the output ratio between the deterioration time of cell output and the initial cell output of the rechargeable battery 15, the open-circuit voltage and the secondary of the secondary battery 15 Only the voltage of the secondary battery 15 when the secondary battery 15 is charged with constant power is detected, and the detected open-circuit voltage of the secondary battery 15 and the voltage of the secondary battery 15 when charged with constant power Based on the constant power, the internal resistance Rc1 of the secondary battery is obtained, and the ratio between the obtained internal resistance Rc1 of the secondary battery 15 and the internal resistance Ri0 in the initial state of the secondary battery 15 is calculated, The output ratio is calculated.
(2) The invention of claim 2 is a secondary battery output deterioration calculation device for calculating battery output deterioration from an output ratio between the battery output at the time of deterioration of the secondary battery 15 and the initial battery output. The voltage detection means 19 for detecting the voltage, the control means 16 for controlling the secondary battery 15 to be charged with a constant power, the open voltage of the secondary battery 15 detected by the voltage detection means 19, and the control means 16 Based on the voltage of the secondary battery 15 when being charged with a constant power and the constant power controlled by the control means 16, the calculation means 16 for calculating the output ratio , Based on the open voltage of the secondary battery detected by the voltage detection means 19, the internal resistance Ri0 of the initial state of the secondary battery 15 is calculated, and the secondary battery is charged with the open voltage and constant power. 1 Voltage, and calculates the internal resistance Rc1 of the rechargeable battery 15 on the basis of the constant power, by calculating the calculated ratio of the two internal resistors, characterized by calculating an output ratio.
(3) The invention according to claim 3 is the secondary battery output deterioration calculating device according to claim 2, wherein the calculating means 16 includes the voltage V1 and the open circuit voltage V0 of the secondary battery 15 when being charged with a constant power. The internal resistance Rc1 of the secondary battery 15 is calculated by dividing a value obtained by multiplying the difference by the voltage V1 by a constant power P0 .
(4) In the secondary battery output deterioration calculating device according to claim 2 or 3, the secondary battery 15 is a secondary battery 15 for supplying electric power to an electric motor mounted on a hybrid electric vehicle. .
[0006]
In the section of means for solving the above problems, the present invention is associated with FIG. 1 of the embodiment for easy understanding. However, the present invention is not limited to the embodiment. .
[0007]
【The invention's effect】
The present invention has the following effects.
(1) According to the invention of claim 1, since only the voltage of the secondary battery is detected and the output deterioration calculation is performed, there is no need to provide a current sensor. Therefore, since it is not affected by the detection error when the current is detected by the current sensor, the accuracy of the deterioration calculation can be improved as compared with the method of detecting the current and performing the output deterioration calculation.
(2) According to the invention of claim 2, since the output deterioration calculation is performed based on the open voltage of the secondary battery, the voltage when charging the secondary battery with constant power, and the constant power, The calculation accuracy can be improved as compared with the method of sampling the voltage value and the current value and obtaining the regression line. Further, it is not necessary to consider the influence of calculation error at high load.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment in which a secondary battery output deterioration computing device according to the present invention is applied to a hybrid electric vehicle. In the figure, a thick solid line indicates a transmission path of mechanical force, and a thick broken line indicates a power line. A thin solid line indicates a control line, and a double line indicates a hydraulic system. The power train of this vehicle includes a motor 1, an engine 2, a clutch 3, a motor 4, a continuously variable transmission 5, a speed reducer 6, a differential device 7, and drive wheels 8. The output shaft of the motor 1, the output shaft of the engine 2, and the input shaft of the clutch 3 are connected to each other. The output shaft of the clutch 3, the output shaft of the motor 4, and the input shaft of the continuously variable transmission 5 are connected to each other.
[0009]
When the clutch 3 is engaged, both the engine 2 and the motor 4 or only the engine 2 serves as a vehicle propulsion source. When the clutch 3 is released, only the motor 4 serves as a vehicle propulsion source. The driving force of the engine 2 and / or the motor 4 is transmitted to the drive wheels 8 via the continuously variable transmission 5, the speed reducer 6, and the differential device 7. An oil pump (not shown) of the hydraulic device 9 is driven by the motor 10 and supplies pressure oil to the continuously variable transmission 5.
[0010]
The motors 1, 4 and 10 are AC machines such as a three-phase synchronous motor or a three-phase induction motor. The motor 1 is mainly used for engine starting and power generation, and the motor 4 is mainly used for vehicle propulsion and braking. The motor 10 is for driving the oil pump of the hydraulic device 9. The motors 1, 4, and 10 are not limited to AC machines, and DC motors can also be used. In addition, when the clutch 3 is engaged, the motor 1 can be used for vehicle propulsion and braking, and the motor 4 can be used for engine starting and power generation.
[0011]
The clutch 3 is a powder clutch and can adjust the transmission torque. The clutch 3 may be a dry single plate clutch or a wet multi-plate clutch. The continuously variable transmission 5 is a continuously variable transmission such as a belt type or a toroidal type, and the gear ratio can be adjusted steplessly.
[0012]
Inverters 11, 12, and 13 drive and control motors 1, 4, and 10, respectively. When a DC motor is used for the motors 1, 4 and 10, a DC / DC converter is used instead of the inverter. The inverters 11 to 13 are connected to the main battery 15 via a common DC link 14, convert the DC charging power of the main battery 15 into AC power, and supply the AC power to the motors 1, 4 and 10. Further, the AC power generated by the motors 1 and 4 is converted into DC power to charge the main battery 15. In addition, since the inverters 11 to 13 are connected to each other via the DC link 14, the electric power generated by the motor during the regenerative operation can be directly supplied to the motor during the power running operation without going through the main battery 15. it can. As the main battery 15, various batteries such as a lithium-ion battery, a nickel-hydrogen battery, and a lead battery, and so-called power capacitors such as an electric double layer capacitor can be used.
[0013]
The current sensor 18 detects a current during charging / discharging of the main battery 15, and the voltage sensor 19 detects a terminal voltage of the main battery 15. As will be described later, the current sensor 18 may not be provided. The vehicle speed sensor 20 detects the vehicle speed of the vehicle. The detection value of each sensor is input to the controller 16. The controller 16 includes a microcomputer and its peripheral components, various actuators, etc., and the rotational speed and output torque of the engine 2, the transmission torque of the clutch 3, the rotational speed and output torque of the motors 1, 4 and 10, and the continuously variable transmission 5. To control the gear ratio.
[0014]
2 and 3 are flowcharts showing a control procedure of an embodiment of the output deterioration calculating device for a secondary battery according to the present invention. The control starting from step S1 is performed by the controller 16 when the vehicle is started. Hereinafter, description will be made in order from step S1. In step S1, it is determined whether or not an ignition switch (IGN-SW) (not shown) is turned on. If it is determined that it is on, the process proceeds to step S2. If it is determined that it is not turned on, it waits in step S1 until it is turned on.
[0015]
In step S2, the vehicle speed is detected by the vehicle speed sensor 20. The detected vehicle speed is input to the controller 16. In the next step S3, it is determined whether or not the vehicle is stopped. This determination is made based on the vehicle speed detected in step S2. When the vehicle is not stopped, that is, while the vehicle is running, there is a high possibility that the battery 15 is being charged and discharged, and the open voltage of the battery 15 cannot be detected. Accordingly, when it is determined that the vehicle is not stopped (running), the present control is terminated, and when it is determined that the vehicle is stopped, the process proceeds to step S4.
[0016]
In step S4, it is determined whether or not the motor 1 that performs power generation (hereinafter referred to as the power generation motor 1) is operating. The controller 16 transmits a control command signal for the generator motor 1 to the inverter 11 to control the generator motor 1. That is, based on the control command signal of the generator motor 1 transmitted from the controller 16, it is determined whether or not the generator motor 1 is operating. If the power generation motor 1 is operating, the battery 15 is being charged. Therefore, it is not necessary to perform a battery deterioration calculation until the power generation operation of the power generation motor 1 is stopped. Even when the operation of the generator motor 1 is stopped and the battery deterioration calculation is performed, in order to detect the voltage of the battery 15, it is necessary to wait until the voltage is stabilized. If it is determined that the generator motor 1 is operating in consideration of these matters, the present control is terminated without performing a battery deterioration calculation. If it determines with the electric motor 1 not operating, it will progress to step S5.
[0017]
In step S5, the voltage sensor 19 detects the open voltage V0 of the battery 15. When the open circuit voltage V0 is detected, the process proceeds to step S6. In step S6, the internal resistance Ri of the battery 15 is detected based on the open circuit voltage V0 detected in step S5. This method will be described using the voltage-internal resistance characteristic curve of the secondary battery shown in FIG. In the voltage-internal resistance characteristic curve of the secondary battery shown in FIG. 4, the solid line is a graph showing a new battery, that is, the initial characteristics of the secondary battery, and the dotted line is a graph when the battery is deteriorated. Yes. The internal resistance Ri corresponding to the open circuit voltage V0 detected in step S5 is detected using the graph showing the initial characteristics represented by the solid line. When the internal resistance Ri is detected, the process proceeds to step S7.
[0018]
In step S7, temperature correction is performed on the internal resistance Ri detected in step S6. That is, the temperature-corrected internal resistance Ri0 is calculated and stored by the following equation (1) using the temperature coefficient α based on the battery temperature detected by a temperature sensor (not shown).
Ri0 = Ri × α / 100 (1)
When the internal resistance Ri0 after temperature correction is calculated, the process proceeds to step S8. In step S8, the engine is started and the process proceeds to step S9. In step S <b> 9, a drive command signal for the generator motor 1 is transmitted to the inverter 11 to drive the generator motor 1. Here, it drives so that the output value (electric power) by the generator motor 1 may be kept at P0. The constant power P0 generated by the generator motor 1 is stored in the battery 15.
[0019]
In step S10, the voltage sensor 19 detects the voltage value V1 of the battery 15 being charged. The detected voltage value V1 is input to the controller 16. In the next step S11, the internal resistance Rc1 is calculated and stored from the voltage value V1 of the battery 15 being charged detected in step S10.
[0020]
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the current I flowing from the battery 15 and the voltage V when the output value from the generator motor 1 is P0. The internal resistance Rc1 when calculating the output deterioration of the secondary battery can be calculated by the following equation (2).
Rc1 = V1. (V1-V0) / P0 (2)
As can be seen from the above equation (2), the internal resistance Rc1 indicates the slope of a straight line connecting the point (I, V1) and the point (0, V0) in FIG. Assuming that the voltage value when the battery deterioration has progressed is V1 ′, the internal resistance Rc1 ′ when the output deterioration has progressed can be calculated by the following equation (3).
Rc1 ′ = V1 ′ · (V1′−V0) / P0 (3)
Also in this case, the internal resistance Rc1 ′ indicates the slope of a straight line connecting the point (I ′, V1 ′) and the point (0, V0). As can be seen from FIG. 5, the internal resistance increases as the battery deteriorates.
[0021]
When the internal resistance Rc1 is calculated, the process proceeds to step S12. In step S12, the output deterioration coefficient γ is calculated using the internal resistance Ri0 in the initial state of the battery and the internal resistance Rc1 in the output deterioration calculation. The output deterioration coefficient γ indicating the output deterioration state of the battery can be calculated by the following equation (4).
γ = Pc / Pint = Ri0 / Rc1 × 100 (4)
Here, Pint is a dischargeable output in the initial state of the battery, and Pc is a dischargeable output when the battery is deteriorated. As can be seen from the equation (4), when the output deterioration of the secondary battery proceeds, the internal resistance Rc1 increases, so the output deterioration coefficient γ decreases. When the output deterioration coefficient γ is calculated, the process proceeds to step S13. In step S13, the output deterioration coefficient γ calculated in step S12 is stored in the memory 21 in the controller 16. This output deterioration coefficient γ is used until the vehicle next stops. When the output deterioration coefficient γ is stored in the memory 21, the process proceeds to step S14. In step S <b> 14, a command signal for stopping the operation of the generator motor 1 is sent to the inverter 11. When the operation of the generator motor 11 is stopped, this control is terminated.
[0022]
According to the output deterioration calculation apparatus for a secondary battery according to the present invention, battery deterioration calculation control is started when the vehicle is started (step S1). The open circuit voltage V0 of the battery 15 in a state where the vehicle is stopped and the generator motor 1 is not operating is detected (steps S2 to S5). After calculating the internal resistance Ri of the battery 15 based on the open circuit voltage V0, the internal resistance Ri0 after temperature correction is calculated (steps S6 to S7). Then, the voltage value Vi when the engine is operated and the battery 15 is charged with the constant power P0 is detected (steps S8 to S10). After calculating the internal resistance Rc1 using the detected voltage value Vi, the output deterioration coefficient γ is calculated using the internal resistance Ri0 and the internal resistance Rc1 (steps S11 to S12). When the calculated output deterioration coefficient γ is stored in the memory 21 and the operation of the generator motor 1 is stopped, this control is terminated.
[0023]
In the conventional output deterioration calculation control of the secondary battery, a calculation error occurs when the vehicle is traveling at a high load such as when suddenly accelerating or when climbing a steep slope. This is because the discharge current from the battery 15 increases during high load traveling, and an error occurs in the regression line obtained using sampling points of a plurality of current values and voltage values. Therefore, when the battery output deterioration calculation is performed under a high load, a calculation result different from the actual battery deterioration state is calculated. However, in the output deterioration calculation control of the secondary battery according to the present invention, the battery deterioration calculation is performed by calculating the internal resistance from the current-voltage characteristic curve when the output from the generator motor 1 is a constant value (P0). Therefore, the vehicle is not affected by the high load traveling of the vehicle.
[0024]
Further, since the regression calculation is not performed as in the conventional deterioration calculation control, no calculation error is caused by performing the regression calculation. That is, when performing the regression calculation, if a plurality of points at which the voltage value and the current value are sampled vary, the regression line obtained by the regression calculation is different from the line indicating the actual current-voltage characteristics. In the output deterioration calculation control of the secondary battery according to the present invention, since the regression calculation is not performed, the calculation accuracy is higher than the conventional deterioration calculation control.
[0025]
Furthermore, since the internal resistance of the battery is calculated using the open voltage V0, the constant output value P0 from the generator motor 1, and the voltage value V1 at that time, there is no need to detect the current value when determining the internal resistance of the battery. . Therefore, it is not necessary to provide a current sensor, and even if a current sensor is provided, it is not necessary to increase current detection accuracy. Thereby, the cost of the current sensor can be reduced. In addition, in the method of performing the deterioration calculation by detecting the current, a detection error may occur at the time of current detection. However, in the output deterioration calculation control of the secondary battery according to the present invention, such a detection error does not occur. Therefore, the calculation accuracy can be improved.
[0026]
The present invention is not limited to the embodiment described above. In the above-described embodiment, the example in which the output deterioration calculating device for the secondary battery is applied to the hybrid electric vehicle has been described. However, the embodiment can also be applied to the electric vehicle. That is, when the battery 15 (secondary battery) is charged by a charger installed outside the vehicle, the battery deterioration calculation can be performed in the same manner. Moreover, if it mounts the battery which can be charged / discharged, it will not be limited to a vehicle.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment of a hybrid electric vehicle to which an output deterioration calculation device for a secondary battery according to the present invention is applied. FIG. 2 is an embodiment of an output deterioration calculation device for a secondary battery according to the present invention. FIG. 3 is a flowchart showing a control procedure following FIG. 2. FIG. 4 is a graph showing an initial state of the secondary battery and a voltage-internal resistance characteristic at the time of deterioration. Graph showing current-voltage characteristics 【Explanation of symbols】
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electric power generation motor, 2 ... Engine, 3 ... Clutch, 4 ... Motor, 5 ... Continuous transmission, 6 ... Reduction gear, 7 ... Differential gear, 8 ... Drive wheel, 9 ... Hydraulic device, 10 ... Motor, 11 ... Inverter, 12 ... Inverter, 13 ... Inverter, 14 ... DC link, 15 ... Battery, 16 ... Controller, 17 ... Compressor, 18 ... Current sensor, 19 ... Voltage sensor, 20 ... Vehicle speed sensor, 21 ... Memory

Claims (4)

二次電池の劣化時電池出力と初期電池出力との出力比から電池出力劣化を算出する二次電池の出力劣化演算方法において、
前記二次電池の開放電圧および前記二次電池を一定電力で充電している時の二次電池の電圧のみを検出し、
検出した二次電池の開放電圧および一定電力で充電している時の二次電池の電圧と、前記一定電力とに基づいて、二次電池の内部抵抗Rc1を求め、
求めた二次電池の内部抵抗Rc1、および、二次電池の初期状態の内部抵抗Ri0の比を算出することにより、前記出力比を演算することを特徴とする二次電池の出力劣化演算方法。
In the secondary battery output deterioration calculation method for calculating the battery output deterioration from the output ratio between the battery output at the time of deterioration of the secondary battery and the initial battery output,
Only detecting the secondary battery open voltage and the secondary battery voltage when charging the secondary battery at a constant power,
Based on the detected open-circuit voltage of the secondary battery and the voltage of the secondary battery when charging with constant power, and the constant power, the internal resistance Rc1 of the secondary battery is obtained,
A method for calculating an output deterioration of a secondary battery , wherein the output ratio is calculated by calculating a ratio between the obtained internal resistance Rc1 of the secondary battery and the internal resistance Ri0 in the initial state of the secondary battery.
二次電池の劣化時電池出力と初期電池出力との出力比から電池出力劣化を算出する二次電池の出力劣化演算装置において、
前記二次電池の電圧を検出する電圧検出手段と、
前記二次電池が一定電力で充電されるように制御する制御手段と、
前記電圧検出手段によって検出される二次電池の開放電圧、および、前記制御手段によって一定電力にて充電されている時の二次電池の電圧と、前記制御手段によって制御される一定電力とに基づいて、前記出力比を演算する演算手段とを備え
前記演算手段は、前記電圧検出手段によって検出される二次電池の開放電圧に基づいて、前記二次電池の初期状態の内部抵抗Ri0を算出するとともに、前記開放電圧、前記一定電力にて充電されている時の二次電池の電圧、および、前記一定電力に基づいて前記二次電池の内部抵抗Rc1を算出し、算出した2つの内部抵抗の比を演算することにより、前記出力比を演算することを特徴とする二次電池の出力劣化演算装置。
In the secondary battery output deterioration calculation device that calculates the battery output deterioration from the output ratio between the battery output at the time of deterioration of the secondary battery and the initial battery output,
Voltage detection means for detecting the voltage of the secondary battery;
Control means for controlling the secondary battery to be charged with a constant power;
Based on the open-circuit voltage of the secondary battery detected by the voltage detection means, the voltage of the secondary battery when being charged with constant power by the control means, and the constant power controlled by the control means And calculating means for calculating the output ratio ,
The calculation means calculates an internal resistance Ri0 of the secondary battery in an initial state based on the open voltage of the secondary battery detected by the voltage detection means, and is charged with the open voltage and the constant power. The output ratio is calculated by calculating the internal resistance Rc1 of the secondary battery based on the voltage of the secondary battery and the constant power and calculating the ratio of the two calculated internal resistances. An output deterioration calculating device for a secondary battery, characterized in that:
請求項2に記載の二次電池の出力劣化演算装置において、
前記演算手段は、前記一定電力にて充電されている時の二次電池の電圧V1と前記開放電圧V0との差に、前記電圧V1を乗じた値を、前記一定電力P0で除算することにより、前記二次電池の内部抵抗Rc1を算出することを特徴とする二次電池の出力劣化演算装置。
In the secondary battery output deterioration arithmetic unit according to claim 2,
The calculation means divides a value obtained by multiplying the difference between the voltage V1 of the secondary battery when the battery is charged with the constant power and the open voltage V0 by the voltage V1 by the constant power P0. A secondary battery output deterioration calculating device, characterized by calculating an internal resistance Rc1 of the secondary battery.
請求項2または3に記載の二次電池の出力劣化演算装置において、
前記二次電池は、ハイブリッド電気自動車に搭載されている電動機に電力を供給する二次電池であることを特徴とする二次電池の出力劣化演算装置。
In the secondary battery output deterioration arithmetic unit according to claim 2 or 3,
The secondary battery output deterioration computing device, wherein the secondary battery is a secondary battery that supplies electric power to an electric motor mounted on a hybrid electric vehicle.
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