JP5213978B2 - Battery remaining capacity detection method and power supply device - Google Patents
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Description
本発明は、電池の残容量を検出する方法及び電源装置に関し、例えば車両走行用モータを駆動する電源装置に含まれる電池の残容量を検出する残容量検出方法及び電源装置に関する。 The present invention relates to a method and a power supply apparatus for detecting a remaining capacity of a battery, for example, a remaining capacity detection method and a power supply apparatus for detecting a remaining capacity of a battery included in a power supply apparatus for driving a vehicle driving motor.
電池の残容量(state-of-charge(SOC))は、一般に満充電した状態から放電容量を減算して検出される。放電容量は放電電流を積算して演算される。電池の残容量は、電流と時間の積、すなわちAhで表示され、又は満充電した容量(Ah)を100%とし、満充電容量に対する比率(%)で表すことができる。いずれの状態で残容量を表示するにしても、満充電された状態から放電した容量を減算して検出される。ただ、放電電流の積算値で検出される残容量は、常に電池の正しい残容量と一致するとは限らない。放電電流の大きさや温度が残容量検出の誤差の原因となるからである。 The remaining capacity of the battery (state-of-charge (SOC)) is generally detected by subtracting the discharge capacity from the fully charged state. The discharge capacity is calculated by integrating the discharge current. The remaining capacity of the battery is represented by the product of current and time, that is, Ah, or the fully charged capacity (Ah) is 100%, and can be expressed as a ratio (%) to the fully charged capacity. Whichever state is displayed, the remaining capacity is detected by subtracting the discharged capacity from the fully charged state. However, the remaining capacity detected by the integrated value of the discharge current does not always match the correct remaining capacity of the battery. This is because the magnitude and temperature of the discharge current cause an error in detecting the remaining capacity.
自動車用バッテリの容量を運転中においても精度よく検知できる容量検知方法として、特許文献1に記載の方法が開発されている。この方法によれば、大電流放電中における互いに異なる値を示す複数時点のバッテリ放電電流と、該各放電電流流出時のバッテリ端子電圧とを検出し、該検出した電流及び電圧値から当該バッテリの内部抵抗及び起電力を算出し、予め実験的に求めたバッテリの容量と内部抵抗と起電力との相関関係を表す関数を用いて前記算出した内部抵抗及び起電力から当該バッテリの容量を算出する。 As a capacity detection method capable of accurately detecting the capacity of an automobile battery even during operation, a method described in Patent Document 1 has been developed. According to this method, a battery discharge current at a plurality of times indicating different values during a large current discharge and a battery terminal voltage when each discharge current flows out are detected, and the battery current is detected from the detected current and voltage value. The internal resistance and electromotive force are calculated, and the capacity of the battery is calculated from the calculated internal resistance and electromotive force using a function that represents a correlation between the battery capacity and the internal resistance and electromotive force obtained experimentally in advance. .
しかしながら、電源に使用する電池によってはメモリ効果が発生し、これにより残容量の特定が困難になることがあった。メモリ効果とは、ニッケル−カドミウム電池やニッケル水素電池等を浅い放電深度でサイクル充放電した場合に、深い放電時に一時的に放電電圧が低下する現象である。メモリ効果によって電池の残容量が変化するため、正確な電池の残容量を推定することができない。残容量の検出を誤ると、電池の充放電の際に過大な負荷がかかる動作を行ってしまうことがあり、電池の寿命を著しく低下させる原因となる。 However, depending on the battery used for the power source, a memory effect may occur, which may make it difficult to specify the remaining capacity. The memory effect is a phenomenon in which, when a nickel-cadmium battery, a nickel hydride battery, or the like is subjected to cycle charge / discharge at a shallow discharge depth, the discharge voltage temporarily decreases during deep discharge. Since the remaining battery capacity changes due to the memory effect, the remaining battery capacity cannot be estimated accurately. If the remaining capacity is detected incorrectly, an operation with an excessive load may be performed at the time of charging / discharging the battery, which causes a significant decrease in battery life.
また一方で、電池が自己放電することによっても残容量が変化する。これらの要因によって電池の残容量の推測は困難となり、正確な残容量を把握することは極めて困難であった。 On the other hand, the remaining capacity also changes when the battery self-discharges. Due to these factors, it is difficult to estimate the remaining capacity of the battery, and it is extremely difficult to accurately grasp the remaining capacity.
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものである。本発明の主な目的は、電池の残容量をより正確に検出可能な電池の残容量検出方法及び電源装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve such problems. A main object of the present invention is to provide a battery remaining capacity detection method and a power supply apparatus capable of more accurately detecting a remaining battery capacity.
上記の目的を達成するために、本発明の電池の残容量検出方法は、電源装置に接続された接続機器に、電源装置に含まれる電池から電力を供給する際に電池の残容量を検出する方法であって、接続機器の駆動中は接続機器を流れる充放電電流及び/又は充放電電圧を検出してこれを積算することで積算残容量を検出し、接続機器の駆動を行っていないときはパルス放電を複数回繰り返し、放電電流及び放電電圧並びに電池温度を検出して、放電電流及び放電電圧から電池の内部抵抗及び初期起電力を算出し、算出された電池の内部抵抗及び初期起電力、並びに検出された電池温度に基づいて、予め作成された初期起電力Vo iniまたは改訂起電力Vo resetの起電力テーブルを参照して電池の残容量を推定する。これにより、複数回のパルス放電の間に演算を行うことにより演算の精度を高めることができる。さらに複数のパルス放電を繰り返すことで残容量のヒステリシスを一定にする効果が得られるので、この点からもより高精度に演算することができる。
In order to achieve the above object, the battery remaining capacity detection method of the present invention detects the remaining capacity of a battery when power is supplied from a battery included in the power supply apparatus to a connected device connected to the power supply apparatus. When the connected device is being driven, the charge / discharge current and / or charge / discharge voltage flowing through the connected device is detected and integrated to detect the accumulated remaining capacity, and the connected device is not driven. Repeats pulse discharge multiple times, detects the discharge current, discharge voltage and battery temperature, calculates the internal resistance and initial electromotive force of the battery from the discharge current and discharge voltage, and calculates the calculated internal resistance and initial electromotive force of the battery Based on the detected battery temperature, the remaining capacity of the battery is estimated by referring to the electromotive force table of the initial electromotive force V o ini or the revised electromotive force V o reset created in advance. Thereby, the calculation accuracy can be improved by performing the calculation during a plurality of pulse discharges. Furthermore, since the effect of making the remaining capacity hysteresis constant is obtained by repeating a plurality of pulse discharges, it is possible to calculate with higher accuracy from this point.
さらにまた、本発明の電池の残容量検出方法は、さらに、推定された推定残容量に基づいて積算残容量を補正する。 Furthermore, the battery remaining capacity detection method of the present invention further corrects the accumulated remaining capacity based on the estimated remaining capacity.
さらにまた、本発明の残容量検出方法は、複数回のパルス放電により電池の内部抵抗及び初期起電力を算出する際に、フィルタリングを行う。 Furthermore, the remaining capacity detection method of the present invention performs filtering when calculating the internal resistance and the initial electromotive force of the battery by a plurality of pulse discharges.
さらにまた、本発明の電池の残容量検出方法は、接続機器が車載用モータであり、車両用モータを駆動する電源装置に含まれる電池の残容量を検出する。これにより、車載用の電源装置における電池の残容量検出に好適に利用できる。 Furthermore, in the battery remaining capacity detection method of the present invention, the connected device is an in-vehicle motor, and the remaining capacity of the battery included in the power supply device that drives the vehicle motor is detected. Thereby, it can utilize suitably for the remaining capacity detection of the battery in the vehicle-mounted power supply device.
さらにまた、本発明の電源装置は、複数の二次電池を備える電池ユニット20と、電池ユニット20に含まれる二次電池の電圧を検出するための電圧検出部12と、電池ユニット20に含まれる二次電池の温度を検出するための温度検出部14と、電池ユニット20に含まれる二次電池に流れる電流を検出するための電流検出部16と、電圧検出部12と温度検出部14と電流検出部16から入力される信号を演算して二次電池の残容量を検出するための残容量演算部18と、残容量演算部18で演算された残容量を接続機器に伝送する通信処理部19とを備えており、接続機器の駆動中は、電圧検出部12及び/又は電流検出部16で接続機器を流れる充放電電流及び/又は充放電電圧を検出し、これを積算することで残容量演算部18が積算残容量を検出し、接続機器の駆動を行っていないときは、残容量演算部18がパルス放電を複数回繰り返し、電圧検出部12及び/又は電流検出部16で放電電流及び/又は放電電圧を検出して、電池の内部抵抗及び起電力を算出し、算出された電池の内部抵抗及び起電力に基づいて、予め作成されたテーブルを参照して残容量演算部18が電池の残容量を推定する。この構成によって、完全な放電を行うことなく正確な電池の残容量を検出することが可能となる。 Furthermore, the power supply device of the present invention is included in a battery unit 20 including a plurality of secondary batteries, a voltage detection unit 12 for detecting the voltage of a secondary battery included in the battery unit 20, and the battery unit 20. A temperature detection unit 14 for detecting the temperature of the secondary battery, a current detection unit 16 for detecting a current flowing in the secondary battery included in the battery unit 20, a voltage detection unit 12, a temperature detection unit 14, and a current A remaining capacity calculation unit 18 for calculating a signal input from the detection unit 16 to detect the remaining capacity of the secondary battery, and a communication processing unit for transmitting the remaining capacity calculated by the remaining capacity calculation unit 18 to the connected device 19, while the connected device is being driven, the voltage detector 12 and / or current detector 16 detects the charge / discharge current and / or the charge / discharge voltage flowing through the connected device, and integrates these to detect the remaining charge / discharge current. The capacity calculation unit 18 When the calculated remaining capacity is detected and the connected device is not driven, the remaining capacity calculation unit 18 repeats the pulse discharge a plurality of times, and the voltage detection unit 12 and / or the current detection unit 16 discharges the discharge current and / or the discharge voltage. Is detected, the internal resistance and electromotive force of the battery are calculated, and based on the calculated internal resistance and electromotive force of the battery, the remaining capacity calculation unit 18 refers to a previously created table and determines the remaining capacity of the battery. presume. With this configuration, it is possible to accurately detect the remaining battery capacity without performing complete discharge.
本発明の電池の残容量検出方法及び電源装置は、メモリ効果の発生状態に拘わらず正確に電池の残容量を検出できるという優れた特長を有する。特に、メモリ効果の発生による残容量の変動を、電池温度などの影響を加味したテーブルを用いて予測している。テーブルを参照して経験値から演算する方法は、簡単な構成で確実に、かつ比較的精度よく各時点における電池の残容量を検出できる。またこの方法によれば、メモリ効果のみならず、自己放電による誤差をも考慮した残容量検出が可能となる。 The battery remaining capacity detection method and power supply apparatus of the present invention have an excellent feature that the remaining capacity of the battery can be accurately detected regardless of the state of occurrence of the memory effect. In particular, the fluctuation of the remaining capacity due to the occurrence of the memory effect is predicted using a table that takes into account the influence of battery temperature and the like. The method of calculating from experience values with reference to the table can detect the remaining capacity of the battery at each point of time reliably and relatively accurately with a simple configuration. Further, according to this method, it is possible to detect the remaining capacity in consideration of not only the memory effect but also errors due to self-discharge.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための電池の残容量検出方法及び電源装置を例示するものであって、本発明は電池の残容量検出方法及び電源装置を以下のものに特定しない。また特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。
(電源装置100)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the embodiment described below exemplifies a battery remaining capacity detecting method and a power supply apparatus for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention is a battery remaining capacity detecting method and power supply apparatus. Is not specified as below. Moreover, the member shown by the claim is not what specifies the member of embodiment. Note that the size, positional relationship, and the like of the members shown in each drawing may be exaggerated for clarity of explanation. Furthermore, in the following description, the same name and symbol indicate the same or the same members, and detailed description thereof will be omitted as appropriate. Furthermore, each element constituting the present invention may be configured such that a plurality of elements are constituted by the same member and the plurality of elements are shared by one member, and conversely, the function of one member is constituted by a plurality of members. It can also be realized by sharing.
(Power supply device 100)
図1に、本発明の一実施の形態に係る電源装置の構成を示すブロック図を示す。この図に示す電源装置100は、二次電池22を含む電池ユニット20と、残容量検出装置10とを備える。残容量検出装置10は、電池の電圧を検出する電圧検出部12と、電池の温度を検出する温度検出部14と、電池に流れる電流を検出する電流検出部16と、電圧検出部12と温度検出部14と電流検出部16から入力される信号を演算して電池の残容量を検出すると共に、残容量や電池温度から電池ユニット20の最大制限電流値を検出する残容量演算部18と、演算された残容量や最大制限電流値を接続機器に伝送する通信処理部19とを備えている。通信処理部19は接続機器通信端子30に接続している。通信処理部19は、接続機器通信端子30を介して接続機器に接続されて、残容量や最大制限電流値を示す信号を接続機器に伝送する。この例では、接続機器として自動車等の車両を用い、電源装置100を車両に搭載して車両を走行させるモータMを駆動する。通信処理部19は車両に設けられた車両側制御部と接続されて通信を行う。以下、車両用の電源装置について説明する。 FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a power supply device according to an embodiment of the present invention. A power supply device 100 shown in this figure includes a battery unit 20 including a secondary battery 22 and a remaining capacity detection device 10. The remaining capacity detection device 10 includes a voltage detection unit 12 that detects the voltage of the battery, a temperature detection unit 14 that detects the temperature of the battery, a current detection unit 16 that detects a current flowing through the battery, a voltage detection unit 12 and a temperature. A signal input from the detection unit 14 and the current detection unit 16 is calculated to detect the remaining capacity of the battery, and a remaining capacity calculation unit 18 that detects the maximum limit current value of the battery unit 20 from the remaining capacity and the battery temperature; A communication processing unit 19 for transmitting the calculated remaining capacity and the maximum limit current value to the connected device. The communication processing unit 19 is connected to the connected device communication terminal 30. The communication processing unit 19 is connected to the connection device via the connection device communication terminal 30 and transmits a signal indicating the remaining capacity and the maximum limit current value to the connection device. In this example, a vehicle such as an automobile is used as the connection device, and the motor M that drives the vehicle is driven by mounting the power supply device 100 on the vehicle. The communication processing unit 19 is connected to a vehicle side control unit provided in the vehicle to perform communication. Hereinafter, the power supply device for vehicles will be described.
電池ユニット20に内蔵される二次電池22は、ニッケル水素電池である。ただし、電池はニッケルカドミウム電池とすることもできる。また、電池は一つ又は複数を直列、または並列あるいは直列と並列を組み合わせて接続している。 The secondary battery 22 built in the battery unit 20 is a nickel metal hydride battery. However, the battery may be a nickel cadmium battery. Further, one or a plurality of batteries are connected in series, in parallel, or a combination of series and parallel.
電圧検出部12は、電池ユニット20に内蔵される二次電池22の電圧を検出する。図の電池ユニット20は、複数の二次電池22を直列に接続しているので、電圧検出部12は直列に接続している電池のトータル電圧を検出している。電圧検出部12は、検出した電圧をアナログ信号として残容量演算部18に出力し、あるいはA/Dコンバータでアナログ信号をデジタル信号に変換して残容量演算部18に出力する。電圧検出部12は、一定のサンプリング周期で、あるいは連続的に電池電圧を検出して、検出した電圧を残容量演算部18に出力する。 The voltage detector 12 detects the voltage of the secondary battery 22 built in the battery unit 20. Since the battery unit 20 shown in the figure has a plurality of secondary batteries 22 connected in series, the voltage detector 12 detects the total voltage of the batteries connected in series. The voltage detector 12 outputs the detected voltage as an analog signal to the remaining capacity calculator 18, or converts the analog signal into a digital signal by an A / D converter and outputs it to the remaining capacity calculator 18. The voltage detection unit 12 detects the battery voltage at a constant sampling period or continuously, and outputs the detected voltage to the remaining capacity calculation unit 18.
温度検出部14は、電池ユニット20に内蔵される電池の温度を検出する温度センサ17を備える。温度センサ17は、電池の表面に接触し、あるいは熱伝導材を介して電池に接触し、あるいはまた電池の表面に接近して電池に熱結合されて電池温度を検出する。温度センサ17はサーミスタである。ただし、温度センサ17には、PTCやバリスタ等、温度を電気抵抗に変換できる全ての素子を使用できる。また、温度センサ17には、電池から放射される赤外線を検出して電池に非接触な状態で温度を検出できる素子も使用できる。温度検出部14も、検出した電池温度をアナログ信号で残容量演算部18に出力し、あるいはA/Dコンバータでアナログ信号をデジタル信号に変換して残容量演算部18に出力する。温度検出部14は一定のサンプリング周期で、あるいは連続的に電池温度を検出して、検出した電池温度を残容量演算部18に出力する。 The temperature detection unit 14 includes a temperature sensor 17 that detects the temperature of the battery built in the battery unit 20. The temperature sensor 17 is in contact with the surface of the battery, or in contact with the battery via a heat conductive material, or close to the surface of the battery and thermally coupled to the battery to detect the battery temperature. The temperature sensor 17 is a thermistor. However, all elements capable of converting temperature into electrical resistance, such as a PTC and a varistor, can be used for the temperature sensor 17. The temperature sensor 17 can be an element that can detect the infrared rays emitted from the battery and detect the temperature in a non-contact state with the battery. The temperature detector 14 also outputs the detected battery temperature as an analog signal to the remaining capacity calculator 18, or converts the analog signal into a digital signal using an A / D converter and outputs it to the remaining capacity calculator 18. The temperature detector 14 detects the battery temperature at a constant sampling period or continuously, and outputs the detected battery temperature to the remaining capacity calculator 18.
電流検出部16は、電池と直列に抵抗素子を接続し、この抵抗素子の両端に誘導される電圧を検出して、電池に流れる放電電流を検出する。抵抗素子は低抵抗な抵抗器である。ただ抵抗素子には、トランジスタやFET等の半導体も使用できる。電池の充電電流と放電電流は電流が流れる方向が逆であるから、抵抗素子に誘導される正負の極性が反転する。したがって、抵抗素子の極性で放電電流と判定して、抵抗素子に誘導される電圧で電流を検出できる。電流が抵抗素子に誘導される電圧に比例するからである。この電流検出部16は電池の放電電流を正確に検出できる。ただし、電流検出部16には、リード線に流れる電流で外部に漏れる磁束を検出して電流を検出する構造とすることもできる。電流検出部16も、検出した放電電流をアナログ信号で残容量演算部18に出力し、あるいはA/Dコンバータでアナログ信号をデジタル信号に変換して残容量演算部18に出力する。電流検出部16は、一定のサンプリング周期で、あるいは連続的に放電電流を検出して、検出した放電電流を残容量演算部18に出力する。 The current detection unit 16 connects a resistance element in series with the battery, detects a voltage induced at both ends of the resistance element, and detects a discharge current flowing through the battery. The resistance element is a low-resistance resistor. However, a semiconductor such as a transistor or an FET can be used as the resistance element. Since the charging current and discharging current of the battery have opposite directions of current flow, the positive and negative polarities induced in the resistance element are reversed. Therefore, it is possible to determine the discharge current based on the polarity of the resistance element and detect the current based on the voltage induced in the resistance element. This is because the current is proportional to the voltage induced in the resistance element. The current detector 16 can accurately detect the discharge current of the battery. However, the current detection unit 16 may be configured to detect a current by detecting a magnetic flux leaking to the outside by a current flowing through the lead wire. The current detector 16 also outputs the detected discharge current as an analog signal to the remaining capacity calculator 18, or converts the analog signal into a digital signal using an A / D converter and outputs the digital signal to the remaining capacity calculator 18. The current detection unit 16 detects the discharge current at a constant sampling period or continuously, and outputs the detected discharge current to the remaining capacity calculation unit 18.
電圧検出部12と温度検出部14と電流検出部16から、一定のサンプリング周期でデジタル値の信号を残容量演算部18に出力する装置は、各々の検出部から残容量演算部18にデジタル信号を出力するタイミングをずらせて、順番にデジタル信号を残容量演算部18に出力する。 An apparatus for outputting a digital value signal from the voltage detection unit 12, the temperature detection unit 14 and the current detection unit 16 to the remaining capacity calculation unit 18 at a constant sampling period is a digital signal from each detection unit to the remaining capacity calculation unit 18. The digital signal is output to the remaining capacity calculation unit 18 in order.
残容量演算部18は、電池の放電電流を積算して放電容量を検出し、検出した放電容量を減算して電池の残容量を演算する。例えば、満充電容量を1000mAhとする電池が500mAh放電されると、残容量は50%となる。したがって、満充電された電池が放電されるに従って、残容量は次第に低下する。さらに、残容量演算部18は、後述する方法で残容量を補正する。補正に関する必要な値やデータ、設定は、残容量演算部18に接続しているメモリ11に記憶される。メモリ11はE2PROM等の不揮発性メモリやRAMなどの揮発性メモリが利用できる。 The remaining capacity calculation unit 18 detects the discharge capacity by integrating the discharge current of the battery, and calculates the remaining capacity of the battery by subtracting the detected discharge capacity. For example, when a battery having a full charge capacity of 1000 mAh is discharged by 500 mAh, the remaining capacity is 50%. Therefore, the remaining capacity gradually decreases as the fully charged battery is discharged. Further, the remaining capacity calculation unit 18 corrects the remaining capacity by a method described later. Necessary values, data, and settings relating to correction are stored in the memory 11 connected to the remaining capacity calculation unit 18. The memory 11 can be a non-volatile memory such as E 2 PROM or a volatile memory such as RAM.
なお、後述するようにパルス放電を利用して残容量を検出しているが、このような放電は、別途、車両側に設置された抵抗(図示せず)にて放電する。また、このような放電のための抵抗については、特開2002−267698号に開示されるようなプリチャージ抵抗を利用した放電回路を設けて、プリチャージ抵抗にて放電することもできる。
(電池の残容量の検出方法)
As will be described later, the remaining capacity is detected by using pulse discharge, but such discharge is separately discharged by a resistor (not shown) installed on the vehicle side. In addition, with respect to the resistance for such discharge, a discharge circuit using a precharge resistor as disclosed in JP-A-2002-267698 can be provided and discharged by the precharge resistor.
(Battery remaining capacity detection method)
電源装置で車両を駆動するには、電池の残容量を正確に検出することが必要となる。電池の残容量は、一般には充電電流と放電電流を検出し、検出した電流を積算して演算される。この方法は、充電電流から放電電流を減算して残容量を演算する。充電容量は充電電流を積算して演算される。放電容量は放電電流を積算して演算される。充電容量と放電容量から残容量を演算する方式は、二次電池22をニッケル水素電池とし、あるいはニッケルカドミウム電池とする場合も残容量を演算できる。ただ、残容量は放電電流や電池温度によって誤差が生じる。したがって、正確に把握することが重要となる。
(実施例1)
In order to drive the vehicle with the power supply device, it is necessary to accurately detect the remaining capacity of the battery. The remaining battery capacity is generally calculated by detecting charging current and discharging current and integrating the detected currents. In this method, the remaining capacity is calculated by subtracting the discharge current from the charging current. The charge capacity is calculated by integrating the charge current. The discharge capacity is calculated by integrating the discharge current. The method of calculating the remaining capacity from the charge capacity and the discharge capacity can calculate the remaining capacity even when the secondary battery 22 is a nickel metal hydride battery or a nickel cadmium battery. However, the remaining capacity varies depending on the discharge current and battery temperature. Therefore, it is important to grasp accurately.
Example 1
まず、実施例1について以下に説明する。車の運転中は、図2に示すようにSOCは変化しており、車の運転中の電池容量の演算は、電流センサによる積算を利用して行われている。そして、本実施例においては、運転を停止した状態で、以下に詳細に説明するようにパルス放電を行うことで電池の初期起電力Vo iniに基づいて、改訂起電力Vo resetに対応する残容量を求める。なお、運転を停止した状態とは電池による車の駆動すなわち電池駆動をしていない状態を意味し、実施例1ではキーオフ時を採用しているが、キーオン時とすることもできる。改訂起電力Vo resetに対応する残容量によって、キーオフの期間中により正確な残容量を検出して、上述の運転中の電流積算により求めた電池容量に代わって、改訂起電力Vo resetに対応する残容量に書き換え、即ち、補正する。これにより、正確な残容量を得ることができる。そして、車両の電源装置として利用され、車両の駆動開始時に電力を必要とする場合は、残容量を正確に知ることで、車両の駆動が可能であるかを知ることができる。よって、駆動が不可能である残容量程度である場合は、家庭の商用電源から充電するなどの必要な充電の対応策をとることができる。特に、燃料電池とニッケル水素電池等の二次電池との電力で駆動する車両においては、燃料電池が駆動開始するときに電力を必要とするので、上述のように残容量を正確に知ることが重要である。また、このようなパルス放電は、運転を停止した状態(即ち、駐車中)に行われるが、停止する前の運転、電池駆動が、所定時間(例えば、3時間)未満であるなら、パルス放電をせず、電池容量が低下することを防止している。 First, Example 1 will be described below. During driving of the vehicle, the SOC changes as shown in FIG. 2, and the calculation of the battery capacity during driving of the vehicle is performed using integration by a current sensor. In the present embodiment, in a state where the operation is stopped, pulsed discharge is performed as will be described in detail below, thereby responding to the revised electromotive force V o reset based on the initial electromotive force V o ini of the battery. Find the remaining capacity. Note that the state where the operation is stopped means a state where the vehicle is driven by a battery, that is, a state where the battery is not driven. In the first embodiment, the key-off time is adopted, but the key-on time can also be used. The remaining capacity corresponding to the revised electromotive force V o reset detects the more accurate remaining capacity during the key-off period, and replaces the battery capacity obtained by the above-described current integration during operation with the revised electromotive force V o reset . Rewrite to the corresponding remaining capacity, that is, correct. Thereby, an accurate remaining capacity can be obtained. And when it uses as a power supply device of a vehicle and electric power is needed at the time of the drive start of a vehicle, it can know whether a vehicle can be driven by knowing remaining capacity correctly. Therefore, when the remaining capacity is approximately impossible to drive, it is possible to take necessary charging measures such as charging from a commercial power source at home. In particular, in a vehicle driven by electric power of a fuel cell and a secondary battery such as a nickel metal hydride battery, electric power is required when the fuel cell starts to be driven, so that the remaining capacity can be accurately known as described above. is important. Further, such pulse discharge is performed in a state where the operation is stopped (that is, during parking). If the operation before stopping and battery driving are less than a predetermined time (for example, 3 hours), the pulse discharge is performed. This prevents the battery capacity from being reduced.
以下、パルス放電によって電池の残容量を求める方法について説明する。パルス放電は、図3に示すようにパルス電流を複数回放電して行う。パルス放電は、電源装置を接続した車両側からの制御により行われる。ここで電源装置に含まれる電池は、図4に示すように内部抵抗を含んでいる。したがって、外部に出力される出力電圧Vと内部の電池の起電力Voは、次式で表される。 Hereinafter, a method for obtaining the remaining capacity of the battery by pulse discharge will be described. The pulse discharge is performed by discharging the pulse current a plurality of times as shown in FIG. The pulse discharge is performed by control from the vehicle side to which the power supply device is connected. Here, the battery included in the power supply device includes an internal resistance as shown in FIG. Therefore, the output voltage V output to the outside and the electromotive force V o of the internal battery are expressed by the following equations.
上式においてIは放電電流、Rは電池の内部抵抗である。IとVは電流センサ、電圧センサにより実測可能であるため、計算によりVoとRを求めることができる。またパルス電流を複数回放電し、その間にIとVとを検出してVoとRを求めることにより、VoとRの精度を高めることができる。図3の例では30Aの放電とリセットを各1秒間、29〜34回実施することでVo,Rの値の精度を高めている。よって、このようなパルス放電は、約1分間程度の時間となる。特に複数回のパルス電流を通電することで、残容量のヒステリシスを一定にする効果も得られるため、より精度よくVoなどを求めることができる。さらにフィルタを加えることでVo,Rの急激な変化を抑制している。 In the above formula, I is the discharge current, and R is the internal resistance of the battery. Since I and V can be measured by a current sensor and a voltage sensor, V o and R can be obtained by calculation. The pulse current a plurality of times discharge, by determining the V o and R to detect the I and V therebetween, it is possible to increase the accuracy of V o and R. In the example of FIG. 3, the accuracy of the values of V o and R is increased by performing 30 A discharge and reset 29 to 34 times for 1 second each. Therefore, such a pulse discharge takes about 1 minute. In particular, by applying a plurality of pulse currents, an effect of making the remaining capacity hysteresis constant can be obtained, so that V o and the like can be obtained more accurately. Furthermore, a sudden change in V o and R is suppressed by adding a filter.
具体的には、パルス放電における電圧、電流の測定値をそれぞれVn、Inとすると、電圧、電流の微少変化量dV、dIはそれぞれ次式で表される。ここで電圧及び電流は、所定時間毎に測定され、任意の測定時期における電圧、電流を、Vn、Inとしている。 Specifically, the voltage at the pulse discharge, as each measurement value of the current and V n, I n, the voltage, small variation of the current dV, dI respectively expressed by the following equation. Here the voltage and current is measured for every predetermined time, the voltage at an arbitrary measurement time, a current, V n, is set to I n.
この例では、dV,dIは0.1秒毎に演算している。すなわち、1回のパルス放電で10回dV,dIを演算していることになる。数1から、Rが判れば計算によりVoを求めることができる。そこで、Rを次式のようにして求める。 In this example, dV and dI are calculated every 0.1 seconds. That is, dV and dI are calculated 10 times by one pulse discharge. From Equation 1, if R is known, V o can be obtained by calculation. Therefore, R is obtained as follows.
なお、dI=In−In-1が、0.2A以下では、適切なRを求めることができないので演算せず、dV/dI=0として、以下の数3を演算している。なお、本明細書において「*」は掛け算を示している。 When dI = I n −I n−1 is 0.2 A or less, an appropriate R cannot be obtained and is not calculated, and dV / dI = 0 is calculated. In this specification, “*” indicates multiplication.
上式において(1−a)及びaの乗算によってフィルタをかけ急激な変化を抑制し、ノイズなどによる変動を低減している。ここで、aの値を調整することで、直近に測定された(dV/dI)に重みを付した、単位時間変化における内部抵抗Rを演算することができる。この例ではa=0.01としている。ここで得られたRはメモリ11に温度毎に保持し、次回の演算に利用する。さらにVon及びVoは次式で求めることができる。そして、パルス放電を終了した時点で、Voを演算することができる。 In the above equation, a filter is applied by multiplication of (1-a) and a to suppress a sudden change, and fluctuation due to noise or the like is reduced. Here, by adjusting the value of a, it is possible to calculate the internal resistance R per unit time change, with the most recently measured (dV / dI) weighted. In this example, a = 0.01. R obtained here is stored in the memory 11 for each temperature and used for the next calculation. Further, V on and V o can be obtained by the following equations. Then, V o can be calculated when the pulse discharge is completed.
上式においても(1−a)及びaの乗算によってフィルタをかけている。この例ではa=0.01としている。なお、数3と数4のaは、同一の値に限らず独立変数として設定することもできる。以上のようにVoそのものを演算するのでなく、フィルタをかけて時間変化の影響を抑制した値とすることで、安定したVoを得ることができる。 Also in the above equation, filtering is performed by multiplication of (1-a) and a. In this example, a = 0.01. Note that a in Equation 3 and Equation 4 are not limited to the same value, and can be set as independent variables. As described above, V o itself is not calculated, but a stable V o can be obtained by applying a filter to a value that suppresses the influence of time change.
このようにして得られたVoはメモリ効果を含んでいる。メモリ効果が発生すると電池の残容量が変化するため、正確な電池の残容量を求めることができない。これについて、図5に示す電池の残容量と起電力の関係を示すグラフに基づいて説明する。曲線Vo iniは、メモリ効果がないときの、電池の1セルあたりの起電力Vo(単位電圧)と、残容量との関係とを示している。曲線Vo resetは、メモリ効果が発生した電池において経験的に実測された電圧Vo reset(単位電圧)と、残容量との関係とを示している。 V o thus obtained includes a memory effect. When the memory effect occurs, the remaining capacity of the battery changes, so that the accurate remaining capacity of the battery cannot be obtained. This will be described based on a graph showing the relationship between the remaining battery capacity and the electromotive force shown in FIG. A curve V o ini shows the relationship between the electromotive force V o (unit voltage) per cell of the battery and the remaining capacity when there is no memory effect. A curve V o reset indicates the relationship between the voltage V o reset (unit voltage) empirically measured in the battery in which the memory effect has occurred and the remaining capacity.
ここで、メモリ効果について以下に説明する。実施例1の車両用の電源装置の駆動においては、電池のSOCが50%付近となるように、充放電が制御されている。図5にてSOC駆動領域として示すように、残容量が50%近傍を中心として電池を使用するとき、メモリ効果がないときの曲線Vo iniと比較して、メモリ効果が発生した曲線Vo resetは、同じ残容量でも、電圧が低くなる。この低い分、すなわちメモリ効果低下分を、後述するVm*C(SOC)として求め、改訂起電力Vo resetを演算する。この、メモリ効果低下分の要素を差し引いた改訂起電力Vo reset(単位電圧)は、残容量と対応しているので、演算された改訂起電力Vo resetより、残容量をより適切かつ正確に求めることができる。 Here, the memory effect will be described below. In the driving of the vehicle power supply device of the first embodiment, charging / discharging is controlled so that the SOC of the battery is around 50%. As shown in FIG. 5 as SOC drive region, when the remaining capacity is to use a cell around the vicinity of 50%, as compared to the curve V o ini when there is no memory effect, the curve V o the memory effect has occurred With reset , the voltage drops even with the same remaining capacity. This low amount, that is, the reduced memory effect is obtained as V m * C (SOC) described later, and the revised electromotive force V o reset is calculated. Since this revised electromotive force V o reset (unit voltage) after subtracting the memory effect reduction factor corresponds to the remaining capacity, the remaining capacity is made more appropriate and accurate than the calculated revised electromotive force V o reset. Can be requested.
なお、図5に示すメモリ効果が発生した曲線Vo resetは、ある程度電池を使用した状態を表したものであり、別途、電圧測定と放電による残容量測定を行って得られた実測値である。このような曲線Vo resetは、電池の使用時間の経過、電池駆動状態等により、異なる曲線になるが、使用途中の各種電池においては、図5で表されるVo iniとVo resetとの間隔の差(=Vm*C(SOC))の傾向は、同様のものとなる。そこで、メモリ効果を考慮した電池の残容量を得るために、以下の演算を行う。 Note that the curve V o reset where the memory effect shown in FIG. 5 occurs represents a state where the battery is used to some extent, and is an actual measurement value obtained by separately measuring the remaining capacity by voltage measurement and discharge. . Such a curve V o reset becomes a different curve depending on the usage time of the battery, the battery driving state, and the like, but in various batteries in use, V o ini and V o reset shown in FIG. The tendency of the difference in the distance (= V m * C (SOC)) is the same. Therefore, in order to obtain the remaining battery capacity in consideration of the memory effect, the following calculation is performed.
ここで初期起電力Vo iniは起電力Voの初期値であり、表1に示すように、予め得られている残容量との相関関係を示すテーブル等を利用する。またVmはメモリ効果発生量であり、表2に示すように、この値はテーブル等を利用して求める。さらにC(SOC)は駆動中の残容量の動きによるメモリ効果発生量の補正値である。ここでVo ini、Vmを求めるテーブルの一例を、以下に示す。なお、表1、2も含めて、実施例1で利用される表であるテーブルは、直線補間して利用される。 Here, the initial electromotive force V o ini is an initial value of the electromotive force V o , and as shown in Table 1, a table indicating a correlation with the remaining capacity obtained in advance is used. V m is a memory effect generation amount, and as shown in Table 2, this value is obtained using a table or the like. Further, C (SOC) is a correction value of the memory effect generation amount due to the movement of the remaining capacity during driving. Here, an example of a table for obtaining V o ini and V m is shown below. It should be noted that the tables used in the first embodiment, including Tables 1 and 2, are used after linear interpolation.
表1において、温度(Temperature)は、Vo演算中の測定される電池温度である。そして、表1、表2を利用した数5の改訂起電力Vo resetの求め方について以下に説明する。まず数4に基づいて、Voを求める。例えば、測定、演算されたVoがVo=15.31V(実施例1では、12セル直列のニッケル水素電池を利用)で、電池温度30℃である場合、表1より、表1の左端欄のVo ini(SOC40%)を得る。ここで、未使用の電池であるなら、このSOC40%が残容量となる。 In Table 1, temperature is the measured battery temperature during the V o calculation. And how to obtain the revised electromotive force V o reset of Formula 5 using Tables 1 and 2 will be described below. First, V o is obtained based on Equation 4. For example, when the measured and calculated V o is V o = 15.31 V (in Example 1, a 12-cell series nickel-metal hydride battery is used) and the battery temperature is 30 ° C., the left end of Table 1 from Table 1 Obtain V o ini (SOC 40%) in the column. Here, if the battery is unused, this SOC 40% is the remaining capacity.
一方、使用した電池である場合は、後述するCtrが581900のとき、表2の0.17V(SOC 10%)〜0.25V(SOC 65%)を得る。この値に、後述するC(SOC)の値を掛ける。C(SOC)が1であるなら、Vmは0.17V〜0.25Vのままであり、各温度の各SOC%毎に、表1のVo ini tableの各値からVmを引き算し、表3のVo reset tableとなる。 On the other hand, in the case of the used battery, when Ctr described later is 581900, 0.17 V (SOC 10%) to 0.25 V (SOC 65%) shown in Table 2 are obtained. This value is multiplied by the value of C (SOC) described later. If C (SOC) is 1, V m remains at 0.17 V to 0.25 V, and V m is subtracted from each value of V o ini table in Table 1 for each SOC% at each temperature. The V o reset table in Table 3 is obtained.
そして、初回以降の運転を停止したキーオフの状態の非電池駆動状態でパルス放電を実施して、数4に従い起電力Voを演算する。測定、演算された起電力VoがVo=15.10V,電池温度30℃の場合、表4を参照し、残容量SOC=40%を得ることができる。 Then, to implement the pulse discharge in a non-cell-driven state of the state of the key-off that stops the operation after the first time, it calculates the electromotive force V o as the number 4. When the measured and calculated electromotive force V o is V o = 15.10 V and the battery temperature is 30 ° C., the remaining capacity SOC = 40% can be obtained with reference to Table 4.
このことを、数5のVo reset=Vo ini−Vm*C(SOC)の式の形で示すと、次式のようになる。 This can be expressed in the form of the following formula: V o reset = V o ini −V m * C (SOC).
Vo reset(値15.10、表3の30℃、Vo(40%))=Vo ini(値15.31、表1の30℃、Vo(40%))−Vm(値0.21、表2の0.21、Vm(40%))*C(SOC)(値1) V o reset (value 15.10, 30 ° C. in Table 3, V o (40%)) = V o ini (value 15.31, 30 ° C. in Table 1, V o (40%)) − V m (value 0.21, 0.21 in Table 2, V m (40%)) * C (SOC) (value 1)
次にCtrは、以下の式で演算される。 Next, Ctr is calculated by the following equation.
ここでCtrはメモリ効果の発生量を決めるためのカウンタ値であり、車両の運転(ドライブ)中である電池の駆動状態において、Iは電流値(所定時間(例えば、1S)毎に測定される値(詳細には、所定時間中における測定された電流値の平均値)、単位A)、a(Ctb)は電池の劣化に伴う補正係数、b(T)は電池温度による補正係数(Iと同じく所定時間毎に測定される温度に対応した表4の値)をそれぞれ示している。 Here, Ctr is a counter value for determining the generation amount of the memory effect, and I is measured at every current value (for example, 1S) in the driving state of the battery during driving (driving) of the vehicle. Value (specifically, the average value of the measured current value during a predetermined time), unit A), a (Ctb) is a correction factor associated with battery deterioration, b (T) is a correction factor (I and Similarly, the values in Table 4 corresponding to the temperatures measured every predetermined time are shown.
そして、Ctrは、所定時間毎(例えば、1S)に、これら値を乗算して、積算している。ここで、Ctrは、数6のように乗算して積算した値であって、表2に示すように、Vmと正の相関関係を有している。 Ctr is multiplied by these values and integrated every predetermined time (for example, 1S). Here, Ctr is a value obtained by multiplication and accumulation as shown in Equation 6, and has a positive correlation with V m as shown in Table 2.
これらの内、b(T)およびa(Ctb)はテーブルなどを利用して演算でき、例えば以下の表を参照して求めることができる。表4に示すように、b(T)は、電池温度と正の相関関係を備える。Ctrは、電池の利用を開始してから、メンテナンスにて電池を完全放電を行う等の処理を行うまで、データを累積することになる。このように、Ctrは、電池を完全放電処理(リフレッシュ処理)等を行うと、ゼロに戻る値である。メモリ効果の発生量Vmにおいて、Ctbは後述するように累積する値であり、Ctrがゼロになった後、数6のように、累積しているCtbをかけて積算するので、リフレッシュ処理の後、Ctrはすぐに大きな値となる。 Of these, b (T) and a (Ctb) can be calculated using a table or the like, for example, with reference to the following table. As shown in Table 4, b (T) has a positive correlation with the battery temperature. Ctr accumulates data from the start of use of the battery until a process such as complete discharge of the battery is performed during maintenance. Thus, Ctr is a value that returns to zero when the battery is completely discharged (refreshed) or the like. In the memory effect generation amount V m , Ctb is an accumulated value as will be described later, and after Ctr becomes zero, accumulation is performed over the accumulated Ctb as shown in Equation 6, so that refresh processing is performed. Later, Ctr immediately becomes a large value.
また電池の劣化を決めるための要素であるカウンタ値Ctbは、次式で演算できる。 The counter value Ctb, which is an element for determining battery deterioration, can be calculated by the following equation.
ここで、Iは、数6のIと同様で電流値(所定時間(例えば、1S)毎に測定される値、単位A)、a(T)は電池温度による補正係数(Iと同じく所定時間毎に測定される温度に対応した表6の値)であり、電池温度をパラメータにしてテーブルなどから求めることができる。a(T)を決定するテーブルの一例を、以下の表6に示し、電池温度による補正係数a(T)は、電池温度と正の相関関係を備える。 Here, I is a current value (a value measured every predetermined time (for example, 1S), unit A) as in I in Equation 6, and a (T) is a correction factor based on the battery temperature (the same as I for a predetermined time) The values in Table 6 corresponding to the temperatures measured every time) can be obtained from a table or the like using the battery temperature as a parameter. An example of a table for determining a (T) is shown in Table 6 below, and the correction coefficient a (T) based on the battery temperature has a positive correlation with the battery temperature.
そして、Ctbは、所定時間毎(例えば、1S)に、これら値を乗算して、積算している。Ctbの要素は、電池の利用を開始してから、電池を交換するまで、累積される値であり、このため、電池の劣化を決める要素である。表5で確認できるように、電池の劣化に伴う補正係数であるa(Ctb)は、Ctbと正の相関がある。 Ctb is multiplied by these values and integrated every predetermined time (for example, 1S). The Ctb element is an accumulated value from the start of battery use until the battery is replaced, and is therefore an element that determines battery deterioration. As can be confirmed from Table 5, a (Ctb), which is a correction coefficient associated with battery deterioration, has a positive correlation with Ctb.
また、数5におけるメモリ効果の補正量C(SOC)は、テーブルなどに基づいて決定される。この例では、以下の表に基づいて決定される。 Further, the memory effect correction amount C (SOC) in Equation 5 is determined based on a table or the like. In this example, it is determined based on the following table.
ここで、パルス放電を終了した時点における表中のCAN SOCは電流値の積算により演算された残容量(SOCcal)であり、また図6(a)に示すように、aは駆動(=ドライブ)中の残容量の最小値SOCmin、bは駆動中の残容量の最大値SOCmaxである。これによって、CAN SOC(=SOCcal)がa−b間のどこにあるか求めたのち、C(SOC)を求める。そして、運転を停止した状態でのパルス放電を実施する毎にSOCminとSOCmaxは書き換え、その後の駆動中のSOCminとSOCmaxの値を更新しながら記憶し、次の運転を停止した状態でのパルス放電時に用いる。 Here, CAN SOC in the table at the time when the pulse discharge is finished is a remaining capacity (SOCcal) calculated by integration of current values, and as shown in FIG. 6A, a is drive (= drive). The minimum value SOCmin, b of the remaining capacity is the maximum value SOCmax of the remaining capacity during driving. Thus, after determining where CAN SOC (= SOCcal) is between a and b, C (SOC) is determined. Each time pulse discharge is performed with the operation stopped, SOCmin and SOCmax are rewritten and stored while updating the values of SOCmin and SOCmax during the subsequent drive, and pulse discharge with the next operation stopped Sometimes used.
例えば、通常の使用であれば、aが45%、bが55%程度であり、上記表7の中段の値は、左側より、45%、46%、48%、50%、53%、55%となる。パルス放電前の残容量は、通常50%程度であって、実施例1ではパルス放電は、SOCの5%相当の放電であることより、パルス放電により、SOCcalが45%となり、表7のC(SOC)は1になるのが、通常である。 For example, in normal use, a is about 45% and b is about 55%, and the middle values in Table 7 are 45%, 46%, 48%, 50%, 53%, 55 from the left side. %. The remaining capacity before the pulse discharge is normally about 50%. In Example 1, the pulse discharge is a discharge equivalent to 5% of the SOC, so that the SOCcal is 45% by the pulse discharge. Normally, (SOC) is 1.
パルス放電を終了した時点におけるSOCcalが、aに近いと1、bに近いと0となるように処理している。これは、図5に示すように、運転中の残容量においては、SOC駆動領域の左端付近にaが位置し、右端付近にbが位置することになり、メモリ効果がないときの曲線Vo iniと、メモリ効果が発生した曲線Vo resetの差については、左端付近では大きく、右端付近では小さいことより、表7のC(SOC)の値を利用している。 Processing is performed so that the SOCcal at the time when the pulse discharge is finished is 1 when close to a, and 0 when close to b. As shown in FIG. 5, in the remaining capacity during operation, a is located near the left end of the SOC drive region, and b is located near the right end, and the curve V o when there is no memory effect is shown. Since the difference between ini and the curve V o reset where the memory effect occurs is large near the left end and small near the right end, the value of C (SOC) in Table 7 is used.
また、上述の実施例では、aは駆動中(走行中)の残容量の最小値SOCmin、bは駆動中の残容量の最大値SOCmaxを利用しているが、これに代わって、運転を停止した状態のキーオフ時前の所定時間(例えば、10分から40分の間の所定時間、望ましくは15分から25分の間の所定時間、更に望ましくは約20分)前からキーオフまでの間の駆動状態における残容量の最小値SOCmin、残容量の最大値SOCmaxを採用し、表7を利用してもよい。駆動中全体での最大、最小残容量よりも、キーオフ前の所定時間からキーオフまでの最大、最小残容量を利用する方が、C(SOC)並びにVo reset=Vo ini−Vm*C(SOC)が適切に得られる傾向にある。 In the above-described embodiment, a uses the minimum value SOCmin of the remaining capacity during driving (running), and b uses the maximum value SOCmax of the remaining capacity during driving. Instead, the operation is stopped. Drive state between before and after key-off in a predetermined state (for example, a predetermined time between 10 minutes and 40 minutes, preferably a predetermined time between 15 minutes and 25 minutes, more preferably about 20 minutes) Table 7 may be used by adopting the minimum value SOCmin of the remaining capacity and the maximum value SOCmax of the remaining capacity. C (SOC) and V o reset = V o ini −V m * C are those in which the maximum and minimum remaining capacity from the predetermined time before key-off to key-off are used rather than the maximum and minimum remaining capacity during driving. (SOC) tends to be obtained appropriately.
なお、図5のメモリ効果低下分である曲線Vo resetは、ある程度使用した状態の電池を表したものであり、別途、電圧測定と放電による残容量測定を行い得られた実測値である。このような曲線Vo resetは、電池の使用時間の経過、電池駆動状態等により、異なる曲線になるが、使用途中の各種電池においては、図5で表されるVo iniとVo resetとの間隔の差(=Vm*C(SOC))の傾向は、同様のものとなる。 Note that the curve V o reset, which is a decrease in the memory effect in FIG. 5, represents a battery that has been used to some extent, and is an actual measurement value obtained by separately measuring the remaining capacity by voltage measurement and discharge. Such a curve V o reset becomes a different curve depending on the usage time of the battery, the battery driving state, and the like, but in various batteries in use, V o ini and V o reset shown in FIG. The tendency of the difference in the distance (= V m * C (SOC)) is the same.
上述の実施例では、パルス放電を終了した時点におけるSOCcalを利用しているが、これに代わって、運転を停止したキーオフ時の電流を積算した残容量SOCcalでも良い。この場合は、表7のテーブル値とは異なる値となる。 In the above-described embodiment, the SOCcal at the time when the pulse discharge is finished is used, but instead, the remaining capacity SOCcal obtained by integrating the current at the time of key-off when the operation is stopped may be used. In this case, the value is different from the table value in Table 7.
このようなメモリ効果の補正量C(SOC)の意味について、以下に説明する。図5で示されるように、メモリ効果がないときの曲線Vo iniと比較して、メモリ効果が発生した曲線Vo resetは、同じ残容量でも、電圧に差が生じている。差の(縦方向の)幅は、電池の使用状態により異なるが、残容量に対応した差の傾向は、図5のようになる。メモリ効果発生量の補正値C(SOC)は、起電力Voを演算する以前の電池駆動状態で使用する残容量が、このような差が大きいところ(メモリ効果の大きい残容量領域)で使用されるときは、1に近く、差が小さいとき(メモリ効果の小さい残容量領域)はゼロに近くなる。そして、電池駆動状態においては、SOC50%を中心として、充放電が繰り返されることより、上述のようにして駆動中の残容量の履歴を把握して、メモリ効果発生量の補正値C(SOC)として反映させている。 The meaning of the memory effect correction amount C (SOC) will be described below. As shown in FIG. 5, compared to the curve V o ini when there is no memory effect, the curve V o reset where the memory effect occurs has a difference in voltage even with the same remaining capacity. The width of the difference (in the vertical direction) varies depending on the battery usage state, but the tendency of the difference corresponding to the remaining capacity is as shown in FIG. The correction value C (SOC) of the memory effect generation amount is used when the remaining capacity used in the battery driving state before the calculation of the electromotive force V o has such a large difference (remaining capacity region having a large memory effect). When it is done, it is close to 1, and when the difference is small (remaining capacity region with a small memory effect), it is close to zero. In the battery driving state, charging / discharging is repeated centering on SOC 50%, so that the history of the remaining capacity during driving is grasped as described above, and the correction value C (SOC) of the memory effect generation amount is obtained. It is reflected as.
以上のように、本実施例では、メモリ効果に基づく発生量Vmにおいて、メモリ効果の発生量のカウンタCtrを利用し、この中に、電池の劣化を決めるための要素であるカウンタ値Ctbを有している。メモリ効果に関する項Ctrと寿命に関する項にそれぞれカウンタCtbを用意し、2つのカウンタでもってこれらの要因を考慮した電池残容量の検出を行っている。特にメモリ効果に関する項と寿命に関する項は、いずれも電池の残容量に影響を与えるものの、挙動は異なっている。例えばメモリ効果は電池を一旦完全に放電すると解消するが、寿命は変化しない。またメモリ効果は電池温度が高いほど大きくなる。さらに寿命はメモリ効果に影響を及ぼす。したがって、これらの要因を別個の補正係数として演算することにより、精度よく電池の残容量を推定することが可能となる。 As described above, in this embodiment, the memory effect generation amount counter Ctr is used for the generation amount V m based on the memory effect, and the counter value Ctb, which is an element for determining the deterioration of the battery, is included therein. Have. Counters Ctb are prepared for the term Ctr relating to the memory effect and the term relating to the lifetime, respectively, and the remaining battery capacity is detected with two counters in consideration of these factors. In particular, both the term relating to the memory effect and the term relating to the lifetime affect the remaining capacity of the battery, but behave differently. For example, the memory effect disappears once the battery is completely discharged, but the lifetime does not change. The memory effect increases as the battery temperature increases. In addition, the lifetime affects the memory effect. Therefore, by calculating these factors as separate correction coefficients, it is possible to accurately estimate the remaining battery capacity.
なお、本明細書の各種表において相関が示された値は、測定、実測、演算等に基づいている。より適切、正確に、電池の残容量を得るために、測定、実測、演算等に基づいて、異なる値、補正係数等を利用することもあり得る。
(実施例2)
In addition, the value in which the correlation was shown in the various tables of this specification is based on measurement, actual measurement, calculation, etc. In order to obtain the remaining capacity of the battery more appropriately and accurately, different values, correction coefficients, and the like may be used based on measurement, actual measurement, calculation, and the like.
(Example 2)
さらに、実施例2に係る電池の残容量検出方法では、数6に代わって、メモリ効果の推定のために以下の数8を利用する。 Furthermore, in the battery remaining capacity detection method according to the second embodiment, instead of Equation 6, Equation 8 below is used for estimating the memory effect.
ここで、Ctrはメモリ効果の発生量を決めるためのカウンタ、車両の運転(ドライブ)中において、Iは電流値(所定時間(例えば、1S)毎に測定される値であり、単位Aである。)、Rは抵抗値(直前回のキーオフ時のパルス放電にて表れた上述の数3で示される内部抵抗を利用する)、a(Ctb)は電池の劣化に伴う補正係数(数6のa(Ctb)と同じ)、b(T)は電池温度による補正係数(数6のb(T)と同じ)とする。そして、Ctrは、所定時間毎(例えば、1S)に、これら値を乗算して、積算している。CtrとVmとの相関関係については、表2と同様なものを利用でき、適宜、固定係数等を掛けた表2の値を利用できる。数8は、発熱量に比例するI2*Rを含んでおり、メモリ効果に基づく発生量Vmが、発熱量にも依存しているので、本実施例2は有効である。
(実施例3)
Here, Ctr is a counter for determining the generation amount of the memory effect, and I is a value measured every predetermined time (for example, 1S) during the driving (drive) of the vehicle, and is a unit A. ), R is a resistance value (using the internal resistance expressed by the above equation 3 expressed by the pulse discharge at the time of the last key-off), and a (Ctb) is a correction coefficient (equation 6 a (Ctb) and b (T) are correction coefficients based on battery temperature (same as b (T) in Equation 6). Ctr is multiplied by these values and integrated every predetermined time (for example, 1S). As the correlation between Ctr and V m , the same one as in Table 2 can be used, and the value in Table 2 multiplied by a fixed coefficient or the like can be used as appropriate. The number 8 includes a I2 * R which is proportional to the calorific value, the amount V m based on the memory effect, because it depends on the calorific value, the second embodiment is effective.
(Example 3)
さらにまた、実施例3に係る電池の残容量検出方法では、上述の数6で表されるメモリ効果の発生量を決めるカウンタ値Ctrに代わって、以下の数9で示されるカウンタ値Ctrを利用し、車両の運転(ドライブ)中において、電流の充電・放電が切り替えられたタイミングで積算する。またこの際、例えば充電電流値などに応じて残容量を直接補正することもできる。一例として、次式を利用する。 Furthermore, in the battery remaining capacity detection method according to the third embodiment, the counter value Ctr represented by the following formula 9 is used instead of the counter value Ctr that determines the generation amount of the memory effect represented by the above formula 6. In addition, during driving (driving) of the vehicle, integration is performed at the timing at which charging / discharging of current is switched. At this time, the remaining capacity can also be directly corrected according to, for example, the charging current value. As an example, the following equation is used.
上式は、電流の通電方向が逆転する際(即ち、充電放電が切り替わる際)、すなわちIn>0でかつIn-1<0の場合やIn<0でかつIn-1>0の場合に、Ctr1を積算してCtrを求める。 The above equation is obtained when the current application direction is reversed (that is, when charging / discharging is switched), that is, when I n > 0 and I n-1 <0, or when I n <0 and I n-1 > 0. In this case, Ctr1 is integrated to obtain Ctr.
ここで、Inは、所定時間毎に測定される電流値Iであって、任意の測定時期の電流値
を示しており、よって、In-1は、Inが測定された測定時期のひとつ前の所定時間に測定された電流値となる。b(T)、a(Ctb)は、数6と同じである。
Here, I n is a current value I measured at predetermined time intervals, represents the current value of any of the measurement period, therefore, I n-1 is the time measurements I n is measured The current value is measured at the previous predetermined time. b (T) and a (Ctb) are the same as in Equation 6.
ここでCtrはメモリ効果の発生量を決めるためのカウンタであり、数6のCtrと同様にして利用される。また、CtrとVmとの相関関係については、表2と同様なものを利用でき、適宜、固定係数等を掛けた表2の値を利用できる。a(Ctb)は電池の劣化に伴う補正係数、b(T)は電池温度による補正係数、c(capa)は、前回の充放電が切り替え時から今回の充放電が切り替わる前までの充電または放電量に伴う係数であり、表8に示す。 Here, Ctr is a counter for determining the generation amount of the memory effect, and is used in the same manner as Ctr in Equation 6. As for the correlation between Ctr and V m , the same one as in Table 2 can be used, and the value in Table 2 multiplied by a fixed coefficient or the like can be used as appropriate. a (Ctb) is a correction coefficient associated with battery deterioration, b (T) is a correction coefficient due to battery temperature, and c (capa) is a charge or discharge from when the previous charge / discharge is switched to before the current charge / discharge is switched. This is a coefficient associated with the amount and is shown in Table 8.
このように充放電が切り替わった時点における温度係数b(T)、寿命係数a(Ctb)並びに充放電量係数c(capa)を掛けたものを積算する。ここでは、数6と比較して、数9のCtrの有効な点について、以下に説明する。 Thus, the product of the temperature coefficient b (T), the life coefficient a (Ctb), and the charge / discharge amount coefficient c (capa) at the time when the charge / discharge is switched is integrated. Here, the effective point of Ctr in Expression 9 as compared with Expression 6 will be described below.
メモリ効果の要因のひとつとして、充電、放電での電流の切替回数が多いほど、メモリ効果が大きいと考えられる。よって、通電方向が逆転する際に、Ctr1を積算することで、数9のCtrを大きくしている。また、係数c(capa)は、1回の充電、放電量が多い場合、メモリ効果が低減される現象に対応しており、充電、放電量が多い場合は、この係数を小さくして、Ctr1、数6のCtrを小さくしている。
(実施例4)
As one of the factors of the memory effect, it is considered that the memory effect is larger as the number of times of switching current during charging and discharging increases. Therefore, when the energization direction is reversed, the Ctr of Formula 9 is increased by accumulating Ctr1. The coefficient c (capa) corresponds to a phenomenon in which the memory effect is reduced when the amount of charge and discharge per time is large. When the amount of charge and discharge is large, the coefficient is reduced to Ctr1. , Ctr in Equation 6 is reduced.
Example 4
さらにまた、実施例4に係る電池の残容量検出方法では、メモリ効果発生量の補正値C(SOC)について、上述の表7にて説明した方法に代わって、以下のように求める。ここでは図6(b)に示すように、駆動中の残容量として最大値SOCmax(=b),最小値SOCmin(=a),及び平均値SOCave(=c)を求める。そして補正前の積算により演算された残容量SOCcal(CAN SOC)が、下記の表9、表10に基づいて、a−b間のいずれに位置しているかを確認してC(SOC)を求める。 Furthermore, in the battery remaining capacity detection method according to the fourth embodiment, the correction value C (SOC) of the memory effect generation amount is obtained as follows instead of the method described in Table 7 above. Here, as shown in FIG. 6B, the maximum value SOCmax (= b), the minimum value SOCmin (= a), and the average value SOCave (= c) are obtained as the remaining capacity during driving. Then, based on Tables 9 and 10 below, the remaining capacity SOCcal (CAN SOC) calculated by the integration before correction is checked to determine where it is located between a and b, and C (SOC) is obtained. .
上述のようにして駆動中の残容量の履歴を反映するメモリ効果発生量の補正値C(SOC)においては、上述の表7と比べて、本実施例4では平均値SOCave(=c)も利用していることより、駆動中の残容量の履歴をより適切に反映することができる。 As described above, in the correction value C (SOC) of the memory effect generation amount that reflects the history of the remaining capacity during driving, the average value SOCave (= c) in the fourth embodiment is also compared with the above-described Table 7. By using it, the history of the remaining capacity during driving can be reflected more appropriately.
運転を停止した状態でのパルス放電を実施する毎にSOCmin、SOCave、SOCmaxは書き換え、その後の駆動中のSOCmin、SOCave、SOCmaxの値を更新しながら記憶し、次の運転を停止した状態でのパルス放電時に用いる。例えば、aが40%、bが60%、cが50%なら、表9の中段の値は、左側より、40%、41%、43%、45%、48%、50%となり、上記表10の中段の値は、左側より、50%、51%、53%、55%、58%、50%となる。
(実施例5)
Every time pulse discharge is performed with the operation stopped, SOCmin, SOCave, and SOCmax are rewritten, and the values of SOCmin, SOCave, and SOCmax during the subsequent driving are updated and stored, and the next operation is stopped. Used during pulse discharge. For example, if a is 40%, b is 60%, and c is 50%, the middle values in Table 9 are 40%, 41%, 43%, 45%, 48%, and 50% from the left side. The middle values of 10 are 50%, 51%, 53%, 55%, 58%, and 50% from the left side.
(Example 5)
さらにまた、実施例5に係る電池の残容量検出方法では、メモリ効果発生量の補正値(C(SOC))について、上述の表7にて説明した方法に代わって、以下のように求める。図7に示すように所定時間毎に時分割して各区間毎に残容量を求めると共に、直近のものほど影響が大きくなるように重み付けを行う。 Furthermore, in the battery remaining capacity detection method according to the fifth embodiment, the correction value (C (SOC)) of the memory effect generation amount is obtained as follows instead of the method described in Table 7 above. As shown in FIG. 7, the remaining capacity is obtained for each section by time division at predetermined time intervals, and weighting is performed so that the influence becomes greater as the latest one is obtained.
まずモータの駆動中に、所定時間毎に分割して、各区間毎に残容量の最大値SOCmax(=b),最小値SOCmin(=a)を求める。これに基づいて区間毎に、表7の方法と同様にしてC(SOC)を演算する。各区間毎に演算したC(SOC)について、下記の数10に基づいて、最終的なC(SOC)の値を求める。 First, during driving of the motor, it is divided every predetermined time, and the maximum value SOCmax (= b) and the minimum value SOCmin (= a) of the remaining capacity are obtained for each section. Based on this, C (SOC) is calculated for each section in the same manner as in Table 7. For C (SOC) calculated for each section, the final value of C (SOC) is obtained based on the following Equation 10.
C(SOC)nは、任意の区間nにおけるC(SOC)を示している。これにより、直近の値ほど係数(k、l、m等)が大きいので、メモリ効果発生量の補正値(C(SOC))は、直前のドライブ中の使用した残容量の履歴をより反映していることになる。
(実施例6)
C (SOC) n indicates C (SOC) in an arbitrary section n. As a result, since the coefficient (k, l, m, etc.) is larger as the latest value, the memory effect generation amount correction value (C (SOC)) more reflects the history of the remaining capacity used in the immediately preceding drive. Will be.
(Example 6)
上記の実施例で説明したように、パルス放電を行って、数5のVo reset=Vo ini−Vm*C(SOC)より、残容量を演算している。 As described in the above embodiment, pulse discharge is performed, and the remaining capacity is calculated from V o reset = V o ini −V m * C (SOC) of Formula 5.
一方、本出願人は、電池を利用することなく、車を長期間(例えば、1ケ月以上)駐車した場合は、十分な理由づけはできていないものの、以下について確認した。
初期起電力Vo iniからのメモリ効果低下分であるVm*C(SOC)よりも、自己放電量に影響される初期起電力Vo iniからの自己放電低下分Vmsが支配的になることを確認した。この場合は、以下の数11にて、改訂起電力Vo resetを求めて、これに対応した残容量を求める。
On the other hand, the present applicant has confirmed the following, although sufficient reasoning is not made when a car is parked for a long time (for example, one month or more) without using a battery.
Than is the memory effect decreased amount from the initial electromotive force V o ini V m * C ( SOC), self-discharge decrement V ms from the initial electromotive force V o ini being affected by the self-discharge amount is dominant It was confirmed. In this case, the revised electromotive force V o reset is obtained by the following formula 11, and the remaining capacity corresponding to this is obtained.
メモリ効果低下分であるVm*C(SOC)と、自己放電低下分Vmsのどちらかが大き
く、支配的となるかは、以下のようにして決定し、残容量を求めている。
The remaining capacity is obtained by determining whether V m * C (SOC), which is a decrease in the memory effect, or self-discharge decrease V ms , which is larger and dominant, as follows.
長期間の駐車又は不使用のあと電池を駆動させた後、上述の実施例1のパルス放電を行って演算された起電力Voを得る。具体的には、実施例1と同じ結果であれば、実施例1の方法では、Vo reset(値15.10、表4の30℃、Vo(40%))=Vo ini(値15.31、表1の30℃)−Vm(値0.21、表2の0.21、Vm(40%))*C(SOC)(値1)を得る。そして、この場合、Ctrが581900である。 After driving the after battery long-term parking, or not used, to obtain an electromotive force V o which are calculated by performing a pulse discharge in Example 1 above. Specifically, if the result is the same as in Example 1, in the method of Example 1, V o reset (value 15.10, 30 ° C. in Table 4, V o (40%)) = V o ini (value) 15.31, 30 ° C. in Table 1) -V m (value 0.21, 0.21 in Table 2, V m (40%)) * C (SOC) (value 1). In this case, Ctr is 581900.
一方、本実施例6においては、自己放電量が0.3Ahであるなら、表11、表12に従い(詳しくは後述する)、Vo reset(値15.10、表12の30℃、直線補間してVo(58%))=Vo ini(値15.64、表1の30℃でのSOC58%を直線補間して得る)−Vms(直線補間して表11の値0.54、Vms(58%))*C(SOC)(値1)を得る。 On the other hand, in Example 6, if the self-discharge amount is 0.3 Ah, V o reset (value 15.10, 30 ° C. in Table 12, linear interpolation) according to Tables 11 and 12 (details will be described later). V o (58%)) = V o ini (value 15.64, obtained by linear interpolation of SOC 58% at 30 ° C. in Table 1) −V ms (linear interpolation value 0.54 in Table 11) , V ms (58%)) * C (SOC) (value 1).
そして、C(SOC)が値1なら、表2におけるCtrが581900における各SOCでのVmの値と、表11における自己放電量が0.3Ahでの各SOCでのVmsの値とを、同じSOCにて、比較する。この場合、いずれのSOC[%]においても、Vmsが大きいので、上記のように数11のVo resetより残容量SOC=58%を得る。 If C (SOC) is a value 1, the value of V m at each SOC when Ctr in Table 2 is 581900 and the value of V ms at each SOC when the self-discharge amount is 0.3 Ah in Table 11 are obtained. Compare with the same SOC. In this case, since V ms is large in any SOC [%], the remaining capacity SOC = 58% is obtained from V o reset in Equation 11 as described above.
以下に、本実施例6における改訂起電力Vo reset(測定される起電力Vo)から残容量を求める手順を説明する。別途、自己放電量[AH]を測定し、表11に従い、例えば、0.3[AH]の場合、表11の0.29V(SOC 10%)〜0.56V(SOC 65%)を得、各SOC%毎に、表1のVo ini tableの各値からこれら値を引き算し、表12のVo reset tableとなる。 The procedure for obtaining the remaining capacity from the revised electromotive force V o reset (measured electromotive force V o ) in the sixth embodiment will be described below. Separately, the self-discharge amount [AH] was measured, and according to Table 11, for example, in the case of 0.3 [AH], 0.29 V (SOC 10%) to 0.56 V (SOC 65%) in Table 11 was obtained. For each SOC%, these values are subtracted from the values in V o ini table in Table 1 to obtain V o reset table in Table 12.
そして、自己放電後の運転を停止したキーオフの状態でパルス放電を実施して、数4に従い起電力Voを演算する。測定、演算された起電力VoがVo=15.10V,電池温度
30度の場合、表12を参照し、残容量SOC=58%を得ることができる。
Then, pulse discharge is performed in a key-off state in which the operation after self-discharge is stopped, and the electromotive force V o is calculated according to Equation 4. When the measured and calculated electromotive force V o is V o = 15.10 V and the battery temperature is 30 degrees, the remaining capacity SOC = 58% can be obtained with reference to Table 12.
この例では、VmsがVm(C(SOC)が値1の場合)より常に大きいので、Vmsを採用することになるが、種々の場合を想定して、Vm*C(SOC)とVmsとを比較して大きい方を採用した各SOCでの「Vm*C(SOC)、or Vms」の値を利用して、表1のVo ini tableの各値からこれら値を引き算し、表3又は表12のようなVo reset tableを作成し、測定、演算された起電力Vo、電池温度より、残容量SOCを求める。 In this example, V ms is always larger than V m (when C (SOC) is a value of 1), so V ms is adopted. However, assuming various cases, V m * C (SOC) Using the value of “V m * C (SOC), or V ms ” in each SOC that uses the larger one by comparing V ms and V ms , these values are obtained from the values in V o ini table in Table 1. And a V o reset table as shown in Table 3 or 12 is created, and the remaining capacity SOC is obtained from the measured and calculated electromotive force V o and battery temperature.
具体的には、実施例1において、Ctrが3879330の場合、C(SOC)が値1なら、表2のVmの値となり、実施例6において、自己放電量が0.3[AH]の場合、表12のVmsの値を得る。これら値を、同じSOCにて、比較する。理解を容易にするために、以下の表13にて比較すると、SOC10%以外は、Vmsが大きく、SOC10%では、Vm*C(SOC)が大きい。各SOCにて、大きい方の値を採用した「Vm*C(SOC)or Vms」を作成し、各SOC%毎に、表1のVo ini tableの各値からこれら値を引き算し、表3又は表12のようなVo reset tableを新たに作成する。そして、測定、演算された起電力Vo、電池温度より、残容量SOCを求める。この場合において、Vo resetが、SOC10%の値であるなら、この場合は、Vmを採用していることになる。また、Vo resetが、SOC20%以上の場合は、Vmsを採用していることなる。 Specifically, in Example 1, when Ctr is 3879330, if C (SOC) is 1, the value of V m in Table 2 is obtained. In Example 6, the self-discharge amount is 0.3 [AH]. In this case, the value of V ms in Table 12 is obtained. These values are compared at the same SOC. In order to facilitate understanding, when compared in Table 13 below, V ms is large except for SOC 10%, and V m * C (SOC) is large at SOC 10%. For each SOC, create “V m * C (SOC) or V ms ” that uses the larger value, and subtract these values from each value in the V o ini table in Table 1 for each SOC%. V o reset table as shown in Table 3 or Table 12 is newly created. Then, the remaining capacity SOC is obtained from the measured and calculated electromotive force V o and battery temperature. In this case, if V o reset is a value of SOC 10%, in this case, V m is adopted. Further, when V o reset is SOC 20% or more, V ms is adopted.
以下に、本実施例6に利用した自己放電量の演算方法を示すが、これ以外の方法で自己放電を演算しても良い。まず、図8に示す自己放電特性のデータは、二次電池を満充電したとき、各種温度における自己放電量の変化を表している。また、図9に示すように、二次電池を満充電しなかった(例えば、80%まで充電した)場合にも、図9に実線(100%充電)及び破線(80%充電)に示す如く自己放電特性は全く同じであることが判明した。即ち、二次電池2の自己放電量は、二次電池2の充電を何%まで行ったかに関係なく、常に略同じような特性を有することを確認した。更には、ここで、残容量演部18には図8に示すような、自己放電が開始されてからの経過時間に対応して、二次電池であるニッケル水素電池の残容量の変化が記憶されており、これより、開始からの任意の経過時間[day]における所定時間Tの間に減少する容量であるΔSOC[AH](又は%)を得て、積算することで、自己放電量を算出することができる。また、例えば、簡略化した説明として、自己放電開始から5日までは、電池温度が40℃で、5日以降は電池温度25℃となった場合は、図9に示されるように、自己放電量を算出する。つまり、図8で示された電池温度25℃の残容量の変化を利用して、電池温度25℃の残容量の変化曲線を上下方向に平行移動して、5日時点で温度40℃の残容量の変化曲線と交差させる。そして、自己放電開始から5日までは、電池温度が40℃の残容量の変化曲線にて、5日以降は、電池温度25℃の残容量の変化曲線にて、自己放電量を算出する。 Although the calculation method of the self-discharge amount utilized for the present Example 6 is shown below, you may calculate self-discharge by methods other than this. First, the self-discharge characteristic data shown in FIG. 8 represents changes in the self-discharge amount at various temperatures when the secondary battery is fully charged. Further, as shown in FIG. 9, even when the secondary battery is not fully charged (for example, charged to 80%), as shown by the solid line (100% charge) and the broken line (80% charge) in FIG. The self-discharge characteristics were found to be exactly the same. That is, it was confirmed that the self-discharge amount of the secondary battery 2 always has substantially the same characteristics regardless of how much the secondary battery 2 is charged. Further, here, the remaining capacity rendering unit 18 stores the change in the remaining capacity of the nickel-metal hydride battery, which is a secondary battery, corresponding to the elapsed time from the start of self-discharge as shown in FIG. From this, ΔSOC [AH] (or%), which is a capacity that decreases during a predetermined time T in an arbitrary elapsed time [day] from the start, is obtained and integrated to obtain the self-discharge amount. Can be calculated. Further, for example, as a simplified explanation, when the battery temperature is 40 ° C. from the start of self-discharge to the fifth day and the battery temperature is 25 ° C. after the fifth day, as shown in FIG. Calculate the amount. In other words, using the change in the remaining capacity at the battery temperature of 25 ° C. shown in FIG. Cross with capacitance change curve. The self-discharge amount is calculated from the change curve of the remaining capacity at the battery temperature of 40 ° C. until the 5th day from the start of the self-discharge, and from the change curve of the remaining capacity at the battery temperature of 25 ° C. after the 5th day.
本発明の電池の残容量検出方法及び電源装置は、ハイブリッドカーや電気自動車等の車両用電源装置など、高出力、大電流の電源装置として好適に適用できる。 The battery remaining capacity detection method and power supply apparatus of the present invention can be suitably applied as a high-output, large-current power supply apparatus such as a vehicle power supply apparatus such as a hybrid car or an electric vehicle.
100…電源装置
10…残容量検出装置
11…メモリ
12…電圧検出部
14…温度検出部
16…電流検出部
17…温度センサ
18…残容量演算部
19…通信処理部
20…電池ユニット
22…二次電池
30…接続機器通信端子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Power supply device 10 ... Remaining capacity detection apparatus 11 ... Memory 12 ... Voltage detection part 14 ... Temperature detection part 16 ... Current detection part 17 ... Temperature sensor 18 ... Remaining capacity calculation part 19 ... Communication processing part 20 ... Battery unit 22 ... Two Secondary battery 30 ... Connected device communication terminal
Claims (5)
接続機器の駆動中は接続機器を流れる充放電電流及び/又は充放電電圧を検出してこれを積算することで積算残容量を検出し、
接続機器の駆動を行っていないときはパルス放電を複数回繰り返し、放電電流及び放電電圧並びに電池温度を検出して、放電電流及び放電電圧から電池の内部抵抗及び初期起電力を算出し、
算出された電池の内部抵抗及び初期起電力、並びに検出された電池温度に基づいて、予め作成された初期起電力Vo iniまたは改訂起電力Vo resetの起電力テーブルを参照して電池の残容量を推定することを特徴とする電池の残容量検出方法。 A method of detecting the remaining capacity of a battery when supplying power from a battery included in the power supply device to a connected device connected to the power supply device,
During the operation of the connected device, the accumulated remaining capacity is detected by detecting the charge / discharge current and / or the charge / discharge voltage flowing through the connected device and integrating this.
When the connected device is not driven, pulse discharge is repeated multiple times, the discharge current and discharge voltage and the battery temperature are detected, and the internal resistance and initial electromotive force of the battery are calculated from the discharge current and discharge voltage.
Based on the calculated internal resistance and initial electromotive force of the battery and the detected battery temperature, the remaining battery power is determined by referring to the electromotive force table of the initial electromotive force V o ini or the revised electromotive force V o reset created in advance. A method for detecting a remaining battery capacity, comprising estimating a capacity.
推定された推定残容量に基づいて積算残容量を補正することを特徴とする電池の残容量検出方法。 The battery remaining capacity detection method according to claim 1 , further comprising correcting the accumulated remaining capacity based on the estimated remaining capacity.
複数回のパルス放電により電池の内部抵抗及び初期起電力を算出する際に、フィルタリングを行うことを特徴とする電池の残容量検出方法。 The battery remaining capacity detection method according to claim 1 or 2 ,
A method for detecting a remaining capacity of a battery, wherein filtering is performed when calculating the internal resistance and initial electromotive force of the battery by a plurality of pulse discharges.
接続機器が車載用モータであり、車両用モータを駆動する電源装置に含まれる電池の残容量を検出することを特徴とする電池の残容量検出方法。 A method for detecting a remaining capacity of a battery according to any one of claims 1 to 3 ,
A battery remaining capacity detection method, wherein the connected device is an in-vehicle motor, and the remaining capacity of a battery included in a power supply device that drives the vehicle motor is detected.
前記電池ユニット(20)に含まれる二次電池の電圧を検出するための電圧検出部(12)と、
前記電池ユニット(20)に含まれる二次電池の温度を検出するための温度検出部(14)と、
前記電池ユニット(20)に含まれる二次電池に流れる電流を検出するための電流検出部(16)と、
前記電圧検出部(12)と温度検出部(14)と電流検出部(16)から入力される信号を演算して二次電池の残容量を検出するための残容量演算部(18)と、
前記残容量演算部(18)で演算された残容量を接続機器に伝送する通信処理部(19)とを備えており、
接続機器の駆動中は、電圧検出部(12)及び/又は電流検出部(16)で接続機器を流れる充放電電流及び/又は充放電電圧を検出し、これを積算することで残容量演算部(18)が積算残容量を検出し、
接続機器の駆動を行っていないときは、残容量演算部(18)がパルス放電を複数回繰り返し、電圧検出部(12)及び/又は電流検出部(16)で放電電流及び/又は放電電圧を検出して、電池の内部抵抗及び起電力を算出し、
算出された電池の内部抵抗及び起電力に基づいて、予め作成されたテーブルを参照して残容量演算部(18)が電池の残容量を推定することを特徴とする電源装置。
A battery unit (20) comprising a plurality of secondary batteries;
A voltage detector (12) for detecting a voltage of a secondary battery included in the battery unit (20);
A temperature detector (14) for detecting the temperature of a secondary battery included in the battery unit (20);
A current detector (16) for detecting a current flowing in a secondary battery included in the battery unit (20);
Remaining capacity calculator (18) for detecting the remaining capacity of the secondary battery by calculating a signal input from the voltage detector (12), temperature detector (14) and current detector (16),
A communication processing unit (19) for transmitting the remaining capacity calculated by the remaining capacity calculating unit (18) to a connected device;
While driving the connected device, the voltage detector (12) and / or current detector (16) detects the charge / discharge current and / or charge / discharge voltage that flows through the connected device and integrates them to detect the remaining capacity calculator (18) detects the accumulated remaining capacity,
When the connected device is not driven, the remaining capacity calculation unit (18) repeats the pulse discharge multiple times, and the voltage detection unit (12) and / or the current detection unit (16) generates the discharge current and / or discharge voltage. Detect and calculate the internal resistance and electromotive force of the battery,
Based on the calculated internal resistance and electromotive force of the battery, the remaining capacity calculation unit (18) estimates the remaining capacity of the battery with reference to a previously created table.
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