JP4127256B2 - SOC measurement method for lead acid battery - Google Patents
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Description
本発明は、ハイブリッド車両の鉛蓄電池の充電状態(SOC)の測定方法に関するものである。 The present invention relates to a method for measuring the state of charge (SOC) of a lead storage battery of a hybrid vehicle.
エンジンを主動力とし、蓄電池によって駆動する電動機を補助動力として用いるハイブリッド車両が実用化され、広く市場に出回っている。蓄電池は電動機を駆動するとともに、車両制動時の回生エネルギーを蓄える。したがって、蓄電池の充電状態(SOC)を適切なレベルで制御しないと、電動機への十分な電力供給や、回生エネルギーの受入ができない。 Hybrid vehicles using an engine as the main power and an electric motor driven by a storage battery as auxiliary power have been put into practical use and are widely available on the market. The storage battery drives the electric motor and stores regenerative energy during vehicle braking. Therefore, unless the state of charge (SOC) of the storage battery is controlled at an appropriate level, sufficient electric power supply to the electric motor and reception of regenerative energy cannot be performed.
また、ニッケル水素蓄電池とは異なり、特に蓄電池として鉛蓄電池を用いる場合、SOCを過度に低下させると、極板が硫酸鉛化(サルフェーション)し、電池寿命を急激に低下させる問題があるため、SOCをより正確に検出することが、SOCを適切な範囲で制御する上で重要である。 Also, unlike nickel metal hydride storage batteries, especially when using lead storage batteries as storage batteries, if the SOC is excessively reduced, the electrode plate becomes sulfated (sulfation), and there is a problem that the battery life is drastically reduced. In order to control the SOC within an appropriate range, it is important to more accurately detect.
鉛蓄電池では、SOCの変化とともに、電解液中の硫酸濃度が変化するため、特許文献1にように、鉛蓄電池の起電力(開路電圧)を計測することにより、鉛蓄電池のSOCを推定することが可能である。しかしながら、この方法は開路電圧を計測する必要上、充放電中のSOCを計測することはできない。したがって、充放電の間に鉛蓄電池を一時的に開路状態もしくは充放電電流を制限して実質上の開路状態とし、この間に開路電圧を計測する必要がある。
In the lead storage battery, the sulfuric acid concentration in the electrolytic solution changes with the change in the SOC. Therefore, as in
また、鉛蓄電池を一旦、満充電してSOCが100%の状態とし、鉛蓄電池の充放電電流を検出し、これらの電流の時間積算値、すなわち、鉛蓄電池の放電電気量Qdと充電電気量Qiを求め、鉛蓄電池の定格容量Cを用いて、式(1)により、鉛蓄電池のSOCを得ることができる。
Further, the lead storage battery is fully charged once to make the
なお、式(1)において、充電効率ηを考慮し、Qiの代わりにηQiを用いることが一般的である。 In equation (1), in consideration of charging efficiency η, it is common to use ηQi instead of Qi.
上述のような方法は、鉛蓄電池の充放電を停止したり、あるいは強制的に充電を行うことになるため、この間、電動機による補助動力が得られず、また、回生エネルギーを回収できないという欠点がある。また、充放電電流の積算による方法は、充放電電流の測定誤差や充電効率ηの変動による誤差が蓄積するという欠点があった。
本発明は、ハイブリッド車両に用いる鉛蓄電池に好適な、精度の高いSOCの測定方法を提供するものである。また、蓄電池の充放電の遮断やSOCを100%に調整するための充電を不要とすることにより、従来この間で電動機による補助動力が得られず、回生エネルギーを回収できないという、ハイブリッド車両の制御上の不都合を解消するものである。 The present invention provides a highly accurate SOC measurement method suitable for a lead storage battery used in a hybrid vehicle. In addition, by eliminating charging / discharging of the storage battery and charging for adjusting the SOC to 100%, it is not possible to obtain auxiliary power from the motor during this time, and it is difficult to recover regenerative energy. This solves the inconvenience.
前記した課題を解決するために、本発明の請求項1に係る発明は、エンジンと電動機を動力源として備え、前記エンジンにより駆動される発電機と、この発電機によって充電される鉛蓄電池を備えた車両における鉛蓄電池の充電状態(SOC)測定方法であって、車両が運行されない状態において、かつ鉛蓄電池の放電負荷が所定以下である場合に、所定時間毎に鉛蓄電池電圧Eを検出し、予め求められた鉛蓄電池電圧(E)−SOCテーブルを参照し、この鉛蓄電池電圧(E)に対応するSOCを仮SOCとして前記所定時間間隔毎に順次求め、これら仮SOCの時間変化率が所定値以下である場合に、仮SOCを基準SOCとし、時間経過とともに基準SOCを順次更新し、車両運行時における充放電電流(I)を時間積算して充放電電気量(Q)を取得し、前記基準SOCと前記充放電電気量(Q)に基づいて、前記車両運行時における鉛蓄電池のSOCを求めることを特徴とする鉛蓄電池のSOC測定方法を示すものである。
In order to solve the above-described problems, an invention according to
本発明の請求項2に係る発明は、エンジンと電動機を動力源として備え、前記エンジンにより駆動される発電機と、この発電機によって充電される鉛蓄電池を備えた車両における鉛蓄電池のSOC測定方法であって、車両が運行されない状態において、かつ鉛蓄電池の放電負荷が所定以下である場合に、所定時間毎に鉛蓄電池電圧(E)を検出し、鉛蓄電池電圧(E)の時間変化率が所定値以下の場合に、複数の鉛蓄電池電圧(E)に基づいて鉛蓄電池の開路電圧(OCV)を推定し、予め求められた鉛蓄電池電圧(E)−SOCテーブルを参照し、前記開路電圧(OCV)に対応するSOCを基準SOCとし、車両運行時における充放電電流(I)を時間積算して充放電電気量(Q)を取得し、前記基準SOCと前記充放電電気量(Q)に基づいて、前記車両運行時における鉛蓄電池のSOCを求めることを特徴とする鉛蓄電池のSOC測定方法を示すものである。 The invention according to claim 2 of the present invention is a method for measuring the SOC of a lead storage battery in a vehicle comprising an engine and an electric motor as a power source, a generator driven by the engine, and a lead storage battery charged by the generator. In the state where the vehicle is not operated and the discharge load of the lead storage battery is below a predetermined value, the lead storage battery voltage (E) is detected every predetermined time, and the time change rate of the lead storage battery voltage (E) is In the case of the predetermined value or less, the open circuit voltage (OCV) of the lead storage battery is estimated based on the plurality of lead storage battery voltages (E), and the lead storage battery voltage (E) -SOC table obtained in advance is referred to. The SOC corresponding to (OCV) is set as the reference SOC, the charge / discharge current (I) during vehicle operation is integrated over time to obtain the charge / discharge electricity quantity (Q), and the reference SOC and the charge / discharge electricity quantity (Q). In Zui and shows the SOC measuring method of the lead-acid battery and obtains the SOC of the lead storage battery during the vehicle operation.
本発明の請求項3に係る発明は、請求項1もしくは2の鉛蓄電池のSOC測定方法であて、車両運行中において、所定時間T間の鉛蓄電池の平均電圧Eaと平均電流Iaからなるデータ対(Ea,Ia)の複数を取得し、これら複数のデータ対(Ea,Ia)から回帰分析により、Ia=0におけるEaを推定し、このEa値と、前記鉛蓄電池電圧(E)−鉛蓄電池SOCデーブルより回帰分析によるSOC(回帰)を求め、基準SOCと前記充放電電気量Qから求めた前記SOCと前記SOC(回帰)とを比較し、その差分(SOC−SOC(回帰))に基づいて前記SOCを補正することを特徴とするものである。 The invention according to claim 3 of the present invention is the method for measuring the SOC of the lead storage battery according to claim 1 or 2, wherein the data pair comprising the average voltage Ea and the average current Ia of the lead storage battery during a predetermined time T during vehicle operation. (Ea, Ia) is obtained, Ea at Ia = 0 is estimated by regression analysis from these plural data pairs (Ea, Ia), and this Ea value and the lead acid battery voltage (E) -lead acid battery Based on the difference (SOC-SOC (regression)), the SOC (regression) by regression analysis is obtained from the SOC table, and the SOC obtained from the reference SOC and the charge / discharge electricity quantity Q and the SOC (regression) are compared. Then, the SOC is corrected.
本発明の請求項4に係る発明は、請求項3の鉛蓄電池のSOC測定方法であって、前記差分(SOC−SOC(回帰))に基づいて前記充放電電気量(Q)を補正することを特徴とするものである。 The invention according to claim 4 of the present invention is the method for measuring the SOC of the lead storage battery according to claim 3, wherein the charge / discharge electric quantity (Q) is corrected based on the difference (SOC-SOC (regression)). It is characterized by.
本発明の鉛蓄電池のSOC測定方法によれば、車両の運行中において、蓄電池の充放電を遮断したり、SOCを100%に調整するための充電を行うことなく、SOCの測定を行うことができる。したがって、従来この間で電動機による補助動力が得られず、回生エネルギーを回収できないという、ハイブリッド車両の制御上の不都合を解消することができる。また、充放電電流の時間積算によって発生していた誤差の蓄積を解消し、精度の良いSOC値を得ることができる。 According to the SOC measuring method of the lead storage battery of the present invention, the SOC can be measured without shutting off the charging / discharging of the storage battery or charging for adjusting the SOC to 100% during operation of the vehicle. it can. Therefore, it is possible to eliminate the inconvenience in the control of the hybrid vehicle that the auxiliary power by the electric motor cannot be obtained during this period and the regenerative energy cannot be recovered. In addition, accumulation of errors caused by time integration of the charge / discharge current can be eliminated, and an accurate SOC value can be obtained.
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は本発明の鉛蓄電池のSOC測定方法を適用する車両の構成を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a vehicle to which the SOC measurement method for a lead storage battery of the present invention is applied.
車両10はエンジン4と電動機2を動力源として備えている。エンジン4の動力の一部で発電機3を駆動し、発電機3により鉛蓄電池1が充電される。
The
鉛蓄電池1からの出力は電動機2に供給され、補助動力を発生する。エンジンからの動力や電動機2で発生した動力により車両10が走行する。鉛蓄電池1はECU7にも電力を供給し、ECU7はエンジン4、電動機2、発電機3、インバータ6等の車両搭載機器を制御する。
The output from the
ECU7はI/Gキー12からのエンジン点火(I/G)信号や、電池ECU11からの鉛蓄電池1の充電要求や放電要求によりインバータ6やエンジン4に信号を出力し、車両の運行管理や鉛蓄電池1の充電や放電を制御することができる。
The
電池ECU11は鉛蓄電池1の充放電電流の測定や温度測定を行い、鉛蓄電池1のSOC測定を行う。これらの測定結果から電池ECU11はECU7に対して鉛蓄電池1に対する放電要求や充電要求を行うことができる。
The battery ECU 11 performs charge / discharge current measurement and temperature measurement of the
上述のECU7および電池ECU11の機能はあくまで通常のハイブリッド車両における機能の例を述べたものであり、本発明の本質ではない。本発明は鉛蓄電池1のSOC測定方法についてのものであり、その測定機能を電池ECU11側もしくはECU7側あるいは個別に設けるかどうかは、車両設計者が適宜決定すべき設計事項である。なお、本発明を特定する上で、変速機5、デファレンシャルギア8や車輪9は不要であるが、図1の理解を容易にする目的でのみ記載した。
The functions of the
以降、本発明の鉛蓄電池のSOCの測定方法について説明する。 Hereinafter, a method for measuring the SOC of the lead storage battery of the present invention will be described.
まず、車両10が運行状態であるか、運行状態でないかの判定が行われる。これは通常、I/Gキー12の状態で判定される。I/GキーがOFF状態で車両10は運行状態になく、それ以外のACC、ONおよびI/G位置で車両10は運行状態にあると判定すれば良い。
First, it is determined whether the
1.車両が運行していない状態
車両が運行していない状態を検知した場合、所定時間(t)毎に鉛蓄電池電圧(E)を計測する。鉛蓄電池電圧(E)から、予め設定された鉛蓄電池電圧(E)−SOCテーブルを参照し、この鉛蓄電池電圧(E)に対応するSOCを仮SOC(以下、SOCt)として所定時間間隔(t)毎に順次求めてゆく。なお、本発明において、車両が運行しない状態とは、I/Gキー12がOFF状態で、駐車された状態を想定している。
1. The state where the vehicle is not operating When the state where the vehicle is not operating is detected, the lead-acid battery voltage (E) is measured every predetermined time (t). From a lead storage battery voltage (E), a preset lead storage battery voltage (E) -SOC table is referenced, and an SOC corresponding to the lead storage battery voltage (E) is set as a temporary SOC (hereinafter referred to as SOCt) at a predetermined time interval (t ) It asks every time sequentially. In the present invention, the state in which the vehicle is not operated assumes a state in which the I /
なお、鉛蓄電池電圧(E)−SOCテーブルは、用いる鉛蓄電池1の機種に依存するものであり、鉛蓄電池1のSOCを調整し、このときの鉛蓄電池1の開路電圧を計測することによって得られる。12V系鉛蓄電池における、鉛蓄電池電圧(E)−SOCテーブルの例を図2に示す。なお、図2に示したように、仮SOCtの検出制度が高まるために、鉛蓄電池1の温度毎にテーブルを設定することが好ましい。この場合、鉛蓄電池1の温度を計測するための温度センサ(図示せず)が必要となることは言うまでもない。
The lead storage battery voltage (E) -SOC table depends on the model of the
なお、仮SOCtの検出は鉛蓄電池の放電負荷が所定以下である場合に行われる。鉛蓄電池のSOCは、鉛蓄電池1が無負荷状態であるときの電圧、すなわち開路電圧と直線的な相関関係がある。したがって、本来、鉛蓄電池1が無負荷状態であるときの開路電圧を測定すべきあるが、実際の車両においては、ECU7や電池ECU11へのバックアップ負荷が必要であり、鉛蓄電池1の負荷を遮断することは現実的ではない。
The temporary SOCt is detected when the discharge load of the lead storage battery is equal to or lower than a predetermined value. The SOC of the lead storage battery has a linear correlation with the voltage when the
したがって、本発明は鉛蓄電池の放電負荷が所定以下であることを判定し、このときの鉛蓄電池電圧(E)を擬似的に開路電圧として扱う。なお、この放電負荷の所定値として鉛蓄電池容量をC(Ah)としたときの0.001CA程度とすることができる。なお、鉛蓄電池1の機種によってはこれ以上の放電負荷においても鉛蓄電池電圧(E)と開路電圧との間に殆ど差異がない場合がある。このような場合は上述の0.001CAを超える値に設定することも勿論可能である。
Therefore, this invention determines that the discharge load of a lead acid battery is below predetermined, and handles the lead acid battery voltage (E) at this time as a pseudo open circuit voltage. In addition, it can be set as about 0.001 CA when lead storage battery capacity is set to C (Ah) as a predetermined value of this discharge load. Depending on the type of the
上記で測定時間毎に得られた仮SOCtの時間変化率が所定以内となった場合、仮SOCtを基準SOC(SOCr)とする。基準SOCrは車両が運行停止状態における、鉛蓄電池1のSOCに位置付けられる。時間変化率をモニターする理由は、車両10の運行が終了した直後は鉛蓄電池1の充放電に基づく、電解液中の硫酸の濃度分極により、鉛蓄電池電圧(E)が安定していないため、SOC測定に誤差が生じるためである。本発明では、この仮SOCtが安定した状態となった場合に、仮SOCtを車両が運行停止状態における鉛蓄電池1のSOC、すなわち基準SOCrとする。
When the temporal change rate of the temporary SOCt obtained for each measurement time is within a predetermined range, the temporary SOCt is set as the reference SOC (SOCr). The reference SOCr is positioned at the SOC of the
鉛蓄電池電圧(E)の計測頻度の例として、10分間とし、60分間で得られたn=6の仮SOCtの変化量(最大値−最小値)が例えば5%以下で60分目で得られた仮SOCtを基準SOCrとすることができる。 As an example of the measurement frequency of the lead-acid battery voltage (E), it is 10 minutes, and the change amount (maximum value-minimum value) of the temporary SOCt of n = 6 obtained in 60 minutes is, for example, 5% or less and obtained in the 60th minute. The provisional SOCt can be used as the reference SOCr.
なお、車両運行停止状態が長期にわたる場合、ECU7や電池ECU11へのバックアップ負荷や、自己放電によって、鉛蓄電池1のSOCは低下していく。本発明では、基準SOCrを一旦計測した後も、仮SOCtの計測を継続し、順次、基準SOCrの更新を行う。
In addition, when the vehicle operation stop state lasts for a long time, the SOC of the
また、基準SOCrの計測方法として、前記した方法に加えて、以下の方法を用いることも可能である。すなわち、所定時間間隔で複数の鉛蓄電池電圧(E1、E2、・・En)を計測し、E1〜Enの差異が所定値以下、例えば5%以下である場合、E1〜Enから鉛蓄電池の開路電圧(OCV)を推定し、この開路電圧(OCV)と前記した鉛蓄電池電圧(E)−SOCテーブルからSOCを取得し、このSOCを基準SOCrとして扱うことができる。 In addition to the above-described method, the following method can be used as a method for measuring the reference SOCr. That is, when a plurality of lead storage battery voltages (E1, E2,... En) are measured at predetermined time intervals and the difference between E1 and En is a predetermined value or less, for example, 5% or less, the lead circuit battery is opened from E1 to En. The voltage (OCV) is estimated, the SOC is obtained from the open circuit voltage (OCV) and the lead storage battery voltage (E) -SOC table, and this SOC can be handled as the reference SOCr.
なお、この開路電圧の推定値として、予め実験によりもとめた近似式を用いることができる。この推定のための近似式として、例えば式(2)を用いることができる。 An approximate expression obtained in advance by experiments can be used as the estimated value of the open circuit voltage. As an approximate expression for this estimation, for example, Expression (2) can be used.
なお、E1=E2=E3の場合、この値をOCVとすればよい。上記の近似式はE1〜E2の差異が5%を超えるとOCVの推定精度が低下することが実験的に確認されたため、E1〜E2の差異が5%の場合について式(2)を用いることが好ましい。 If E1 = E2 = E3, this value may be OCV. The above approximate expression has been experimentally confirmed that the estimation accuracy of OCV decreases when the difference between E1 and E2 exceeds 5%, and therefore the expression (2) is used when the difference between E1 and E2 is 5%. Is preferred.
2.車両運行時
車両の運行停止状態から運行状態への移行を検出する。この検出方法としては、車両の運行者が車両運行のため、I/Gキー12をACC位置、ON位置あるいはI/G位置としたことにより、検出することができる。また、車両運行停止時において、鉛蓄電池1の放電負荷をモニターしているため、放電負荷が前記した所定値を超えた時点で車両の運行を検知することもできる。
2. During vehicle operation Detects a transition from a vehicle operation stop state to an operation state. This detection method can be detected by setting the I /
車両運行時は電流センサー(図示せず)により充放電電流(I)を計測し、この充放電電流(I)を時間積算して充放電電気量(Q)を得る。この充放電電気量(Q)によるSOCの増減を基準SOCrから差し引くことにより、車両運行時の任意の時刻におけるSOCを得ることができる。 During vehicle operation, a charge / discharge current (I) is measured by a current sensor (not shown), and the charge / discharge current (I) is integrated over time to obtain a charge / discharge electricity quantity (Q). By subtracting the increase / decrease in the SOC due to the amount of charge / discharge electricity (Q) from the reference SOCr, the SOC at an arbitrary time during vehicle operation can be obtained.
ここで、充電電流をIc、放電電流をId、鉛蓄電池の容量をC、充電効率をηとした場合、SOCは基準SOCrより式(3)を用いて求めることができる。なお、充電効率ηは、SOCによって図3のように変化するため、測定するSOC値に応じた充電効率値に補正することが好ましい。 Here, assuming that the charging current is Ic, the discharging current is Id, the capacity of the lead storage battery is C, and the charging efficiency is η, the SOC can be obtained from the reference SOCr using equation (3). In addition, since charging efficiency (eta) changes with SOC as shown in FIG. 3, it is preferable to correct | amend to charging efficiency value according to the SOC value to measure.
式(3)において微小時間Δtで充電電流Icおよび放電電流Idを時刻tまで時間積算して得た充電電気量および放電電気量をそれぞれΣIcΔt、放電電気量をΣIdΔtとしている。 In the equation (3), the charging electric quantity and discharging electric quantity obtained by integrating the charging current Ic and discharging current Id over time until time t in the minute time Δt are ΣIcΔt and the discharging electric quantity is ΣIdΔt, respectively.
本発明において、基準SOCrは一運行毎に求める。また、充放電電流の時間積算も一運行でしか連続して行われないので、誤差の累積によるSOC測定誤差を小さくすることができる。また、基準SOCrは従来のように、別途、鉛蓄電池を満充電とするような充放電操作を伴わず、車両運行停止中における鉛蓄電池電圧(E)より都度取得する。したがって、車両運行中に鉛蓄電池への充放電を遮断することなく、任意の時刻にSOCを得ることができる。 In the present invention, the reference SOCr is obtained for each operation. In addition, since the time integration of the charge / discharge current is performed continuously only in one operation, the SOC measurement error due to the error accumulation can be reduced. Further, the reference SOCr is separately obtained from the lead storage battery voltage (E) when the vehicle operation is stopped, separately from the conventional charge / discharge operation for fully charging the lead storage battery. Therefore, the SOC can be obtained at an arbitrary time without interrupting charging / discharging of the lead storage battery during vehicle operation.
本発明のさらに好ましい構成として、以下の構成を用いることができる。 As a more preferable configuration of the present invention, the following configuration can be used.
すなわち、車両運行時において、所定時間T間の鉛蓄電池の平均電圧Eaと平均電流Iaからなるデータ対(Ea,Ia)の複数を取得する。例えば10分間、10μ秒毎に鉛蓄電池の電圧(E)と充放電電流(I)を計測し、これらEおよびIのそれぞれの平均値をEa、Iaとする。EaおよびIaで構成されるデータ対(Ea,Ia)を複数、例えば6組程度の(Ea,Ia)を取得する。 That is, during the operation of the vehicle, a plurality of data pairs (Ea, Ia) composed of the average voltage Ea and the average current Ia of the lead storage battery during a predetermined time T are acquired. For example, the voltage (E) and charge / discharge current (I) of the lead storage battery are measured every 10 μsec for 10 minutes, and the average values of E and I are defined as Ea and Ia. A plurality of data pairs (Ea, Ia) composed of Ea and Ia, for example, about 6 sets (Ea, Ia) are acquired.
そして、これら複数のデータ対から回帰分析により、Ia=0におけるEaを推定する。 Then, Ea at Ia = 0 is estimated from the plurality of data pairs by regression analysis.
このEa値と、既述の鉛蓄電池電圧(E)−鉛蓄電池SOCデーブルより回帰分析によるSOC(回帰)を求める。そして、式(3)によって求めたSOCとSOC(回帰)とを比較し、その差分(SOC−SOC(回帰))に基づいてSOCを補正すれば、より精度の高いSOC測定を行うことができる。 The SOC (regression) by regression analysis is obtained from the Ea value and the above-described lead storage battery voltage (E) -lead storage battery SOC table. And if SOC is calculated | required by Formula (3) and SOC (regression) is compared and SOC is correct | amended based on the difference (SOC-SOC (regression)), more accurate SOC measurement can be performed. .
この回帰分析によって求められたSOC(回帰)は充放電電流の測定誤差や充電効率ηの変動に影響されないため、比較的精度の高いSOCが得られるものの、膨大なデータ処理が必要であるため、任意の時刻でのSOCを得ることができない。例えば10分毎1組のデータ対の6組を処理する場合、60分の時間が必要である。したがって、本発明の好ましい形態では、ある時間毎に得られるSOC(回帰)で、本発明の式(3)により求められるSOCを補正しておけば、より精度の高まったSOC測定値を任意の時刻に得ることができる。 Since the SOC (regression) obtained by this regression analysis is not affected by the measurement error of the charge / discharge current and the fluctuation of the charging efficiency η, a relatively high-accuracy SOC is obtained, but a huge amount of data processing is required. The SOC at an arbitrary time cannot be obtained. For example, when processing 6 sets of one data pair every 10 minutes, 60 minutes are required. Therefore, in the preferred embodiment of the present invention, if the SOC obtained by the equation (3) of the present invention is corrected with the SOC (regression) obtained every certain time, a more accurate SOC measurement value can be obtained arbitrarily. Can be obtained at the time.
式(3)によるSOC測定において、SOCrは電圧測定によってのみ行われる。電圧は測定自体が容易、かつ誤差が少ない測定が可能であり、SOCrの測定誤差がSOC測定誤差に占める割合は少ないと考えられる。一方、充放電電流の時間積算は、電流センサーの計測誤差、充電効率ηの変動によってSOCrよりも大きな測定誤差を有する。 In the SOC measurement according to equation (3), SOCr is performed only by voltage measurement. The voltage is easy to measure and can be measured with little error, and it is considered that the SOCr measurement error accounts for a small percentage of the SOC measurement error. On the other hand, the time integration of the charge / discharge current has a measurement error larger than that of SOCr due to the measurement error of the current sensor and the fluctuation of the charging efficiency η.
したがって、差分(SOC−SOC(回帰))に基づいて、充放電電流の時間積算部分を補正することが好ましい。この補正方法の一例として、式(3)に補正係数kを導入した式(4)を用いる。なお、ここで補正後のSOCをSOCxとする。 Therefore, it is preferable to correct the time integration portion of the charge / discharge current based on the difference (SOC-SOC (regression)). As an example of this correction method, Expression (4) in which the correction coefficient k is introduced into Expression (3) is used. Here, the corrected SOC is assumed to be SOCx.
ここで、式(4)における補正係数kは以下の手順で求めることができる。 Here, the correction coefficient k in Equation (4) can be obtained by the following procedure.
式(3)の右辺第2項をQとした場合、式(4)は式(4−1)で、式(3)は式(3−1)でそれぞれあらわされる。 When the second term on the right side of Expression (3) is Q, Expression (4) is expressed by Expression (4-1), and Expression (3) is expressed by Expression (3-1).
次に、式(3−1)により求めた補正前のSOCと、回帰分析により求めたSOC(回帰)との差分ΔS=(SOC−SOC(回帰))(式5)とした場合、この式(5)のSOC(%)を式(3−1)で、SOC(回帰)を式(4−1)で置換して式(6)を得る。 Next, when the difference ΔS = (SOC−SOC (regression)) (Equation 5) between the SOC before correction obtained by the equation (3-1) and the SOC (regression) obtained by the regression analysis is obtained, this equation The SOC (%) in (5) is replaced with the formula (3-1), and the SOC (regression) is replaced with the formula (4-1) to obtain the formula (6).
式(7)によって求めた補正係数kの値を式(4)に適用することにより、回帰分析により求めたSOC(回帰)により、SOCを補正し、より正確なSOCを得ることができる。なお、補正係数kの値はSOC(回帰)の計測毎に更新することも好ましい。また、ΔSが無視しうる程小さい場合は、補正係数kの算出をキャンセルすることもできる。 By applying the value of the correction coefficient k obtained by the equation (7) to the equation (4), the SOC can be corrected by the SOC (regression) obtained by the regression analysis, and a more accurate SOC can be obtained. Note that the value of the correction coefficient k is preferably updated every time the SOC (regression) is measured. If ΔS is small enough to be ignored, the calculation of the correction coefficient k can be canceled.
上記のような本発明の構成を用いれば、電流センサーの測定誤差や充電効率ηの変動による誤差を補正できるので、特に充放電電流を積算する場合の誤差の累積を解消し、より精度の高い鉛蓄電池のSOC測定が可能となる。 By using the configuration of the present invention as described above, it is possible to correct the measurement error of the current sensor and the error due to the fluctuation of the charging efficiency η. The SOC measurement of the lead storage battery becomes possible.
本発明の鉛蓄電池のSOC測定方法は、鉛蓄電池の使用と休止が断続する車両においても任意の時刻におけるSOCを精度よく、計測可能とするため、特に蓄電池のSOC管理が重要となるハイブリッド車両に好適である。 The SOC measurement method for a lead storage battery according to the present invention is particularly suitable for a hybrid vehicle in which SOC management of the storage battery is particularly important in order to enable accurate measurement of the SOC at any time even in vehicles where the use and suspension of the lead storage battery are intermittent. Is preferred.
1 鉛蓄電池
2 電動機
3 発電機
4 エンジン
5 変速機
6 インバータ
7 ECU
8 デファレンシャルギア
9 車輪
10 車両
11 電池ECU
12 I/Gキー
DESCRIPTION OF
8 Differential gear 9
12 I / G key
Claims (4)
前記エンジンにより駆動される発電機と、
この発電機によって充電される鉛蓄電池を備えた車両における鉛蓄電池の充電状態(SOC)測定方法であって、
車両が運行されない状態であり、、かつ鉛蓄電池の放電負荷が所定以下である場合に、所定時間毎に鉛蓄電池電圧Eを検出し、
予め求められた鉛蓄電池電圧(E)−SOCテーブルを参照し、この鉛蓄電池電圧(E)に対応するSOCを仮SOCとして前記所定時間間隔毎に順次求め、
これら仮SOCの時間変化率が所定値以下である場合に、仮SOCを基準SOCとし、
時間経過とともに基準SOCを順次更新し、
車両運行時における充放電電流(I)を時間積算して充放電電気量(Q)を取得し、前記基準SOCと前記充放電電気量(Q)に基づいて、前記車両運行時における鉛蓄電池のSOCを求めることを特徴とする鉛蓄電池のSOC測定方法。 Equipped with engine and electric motor as power source,
A generator driven by the engine;
A method for measuring a state of charge (SOC) of a lead storage battery in a vehicle including a lead storage battery charged by the generator,
When the vehicle is not in operation and the discharge load of the lead storage battery is below a predetermined value, the lead storage battery voltage E is detected every predetermined time,
With reference to the lead storage battery voltage (E) -SOC table obtained in advance, the SOC corresponding to the lead storage battery voltage (E) is sequentially obtained as the temporary SOC at each predetermined time interval,
When the temporal change rate of these temporary SOCs is not more than a predetermined value, the temporary SOC is set as a reference SOC,
The standard SOC is updated sequentially over time,
The charge / discharge current (I) during vehicle operation is integrated over time to obtain a charge / discharge electricity amount (Q). Based on the reference SOC and the charge / discharge electricity amount (Q), the lead storage battery during vehicle operation is An SOC measurement method for a lead-acid battery, characterized in that the SOC is obtained.
前記エンジンにより駆動される発電機と、
この発電機によって充電される鉛蓄電池を備えた車両における鉛蓄電池のSOC測定方法であって、
車両が運行されない状態であり、かつ鉛蓄電池の放電負荷が所定以下である場合に、所定時間毎に鉛蓄電池電圧(E)を検出し、鉛蓄電池電圧(E)の時間変化率が所定値以下の場合に、
複数の鉛蓄電池電圧Eに基づいて鉛蓄電池の開路電圧(OCV)を推定し、
予め求められた鉛蓄電池電圧(E)−SOCテーブルを参照し、前記開路電圧(OCV)に対応するSOCを基準SOCとし、
車両運行時における充放電電流(I)を時間積算して充放電電気量Qを取得し、前記基準SOCと前記充放電電気量(Q)に基づいて、前記車両運行時における鉛蓄電池のSOCを求めることを特徴とする鉛蓄電池のSOC測定方法。 Equipped with engine and electric motor as power source,
A generator driven by the engine;
A method for measuring the SOC of a lead storage battery in a vehicle equipped with a lead storage battery charged by the generator,
When the vehicle is not operated and the discharge load of the lead storage battery is below a predetermined value, the lead storage battery voltage (E) is detected every predetermined time, and the time change rate of the lead storage battery voltage (E) is below a predetermined value In the case of
Estimate the open circuit voltage (OCV) of the lead acid battery based on the plurality of lead acid battery voltages E,
With reference to the lead-acid battery voltage (E) -SOC table obtained in advance, the SOC corresponding to the open circuit voltage (OCV) is set as a reference SOC,
The charge / discharge current (I) during vehicle operation is integrated over time to obtain a charge / discharge electricity quantity Q. Based on the reference SOC and the charge / discharge electricity quantity (Q), the SOC of the lead storage battery during vehicle operation is calculated. A method for measuring the SOC of a lead storage battery, characterized in that:
このEa値と、前記鉛蓄電池電圧(E)−鉛蓄電池SOCデーブルより回帰分析によるSOC(回帰)を求め、
基準SOCと前記充放電電気量Qから求めた前記SOCと前記SOC(回帰)とを比較し、その差分(SOC−SOC(回帰))に基づいて前記SOCを補正することを特徴とする請求項1もしくは2に記載の鉛蓄電池のSOC測定方法。 During vehicle operation, a plurality of data pairs (Ea, Ia) consisting of the average voltage Ea and average current Ia of the lead storage battery during a predetermined time T are obtained, and regression analysis is performed from these multiple data pairs (Ea, Ia), Estimate Ea at Ia = 0,
From this Ea value and the lead storage battery voltage (E) -lead storage battery SOC table, SOC (regression) by regression analysis is obtained,
The SOC calculated from the reference SOC and the charge / discharge electric quantity Q and the SOC (regression) are compared, and the SOC is corrected based on the difference (SOC-SOC (regression)). The SOC measuring method of the lead acid battery of 1 or 2.
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