JP5372872B2 - Secondary battery charge rate calculation device and charge rate calculation method - Google Patents

Secondary battery charge rate calculation device and charge rate calculation method Download PDF

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Description

本発明は、二次電池の充電率算出装置および充電率算出方法に関する。   The present invention relates to a charging rate calculation device and a charging rate calculation method for a secondary battery.

特許文献1に記載の充電率算出装置では、二次電池の充放電電流と端子電圧とに基づいて二次電池の充電率を算出している。   In the charging rate calculation device described in Patent Document 1, the charging rate of the secondary battery is calculated based on the charging / discharging current of the secondary battery and the terminal voltage.

特表2004−514249号公報JP-T-2004-514249

しかしながら、上記従来技術にあっては、充放電電流を検出する電流検出手段に異常が生じた場合、充電率を算出できないという問題があった。
本発明の目的は、充放電電流を検出する電流検出手段に異常が発生した場合であっても、二次電池の充電率を算出できる充電率算出装置および充電率算出方法を提供することにある。
However, the conventional technology has a problem that the charge rate cannot be calculated when an abnormality occurs in the current detection means for detecting the charge / discharge current.
An object of the present invention is to provide a charging rate calculation device and a charging rate calculation method capable of calculating a charging rate of a secondary battery even when an abnormality occurs in a current detection unit that detects charging / discharging current. .

上記目的を達成するために、本発明では、充放電電流を検出する電流検出手段に異常が発生したと判定された場合、二次電池の各電気負荷の電流の合計値に基づいて充電率を算出する。   In order to achieve the above object, in the present invention, when it is determined that an abnormality has occurred in the current detection means for detecting the charge / discharge current, the charging rate is calculated based on the total value of the currents of the respective electric loads of the secondary battery. calculate.

二次電池の各電気負荷に流れる電流の合計値は、二次電池の充放電電流にほぼ近い値となるため、各電気負荷の電流の合計値に基づいて充電率を算出することで、電流検出手段に異常が発生した場合であっても、充電率を算出できる。   Since the total value of the current flowing through each electric load of the secondary battery is a value that is substantially close to the charge / discharge current of the secondary battery, the current rate is calculated by calculating the charging rate based on the total value of the current of each electric load. Even when an abnormality occurs in the detection means, the charging rate can be calculated.

実施例1のバッテリシステム1の構成図である。1 is a configuration diagram of a battery system 1 of Example 1. FIG. コントローラ2の制御ブロック図である。2 is a control block diagram of a controller 2. FIG. SOC算出部23の制御ブロック図である。4 is a control block diagram of the SOC calculation unit 23. FIG. バッテリ6の内部抵抗等価回路を示すバッテリモデル25である。6 is a battery model 25 showing an internal resistance equivalent circuit of the battery 6. 逐次パラメータ推定の制御ブロック図である。It is a control block diagram of sequential parameter estimation. バッテリ6のOCV-SOC特性図である。6 is an OCV-SOC characteristic diagram of a battery 6. FIG. コントローラ2の充電率算出処理の流れを示すフローチャートである。3 is a flowchart showing a flow of a charging rate calculation process of a controller 2.

以下、本発明の二次電池の充電率算出装置および充電率算出方法を実施するための形態を、図面に示す実施例に基づいて説明する。
〔実施例1〕
まず、実施例1の構成を説明する。
図1は、実施例1のバッテリシステム1の構成図であり、実施例1のバッテリシステム1は、電気自動車に搭載されている。
バッテリシステム1は、コントローラ2、電圧センサ(端子電圧検出手段)3、電流センサ(電流検出手段)4、バッテリ(二次電池)6および3つの電気負荷(走行用モータ7、電動コンプレッサ用モータ8、PTCヒータ9)を備える。
電圧センサ3は、バッテリ6の端子電圧を検出し、センサ電圧Vを出力する。
電流センサ4は、バッテリ6の充放電電流を検出し、センサ電流Iを出力する。
EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the form for implementing the charging rate calculation apparatus and charging rate calculation method of the secondary battery of this invention is demonstrated based on the Example shown on drawing.
[Example 1]
First, the configuration of the first embodiment will be described.
FIG. 1 is a configuration diagram of a battery system 1 according to a first embodiment. The battery system 1 according to the first embodiment is mounted on an electric vehicle.
The battery system 1 includes a controller 2, a voltage sensor (terminal voltage detection means) 3, a current sensor (current detection means) 4, a battery (secondary battery) 6, and three electric loads (travel motor 7, electric compressor motor 8 And PTC heater 9).
The voltage sensor 3 detects the terminal voltage of the battery 6 and outputs a sensor voltage V.
The current sensor 4 detects the charge / discharge current of the battery 6 and outputs a sensor current I.

走行用モータ7は、駆動輪を駆動するモータジェネレータであり、インバータ10と接続している。インバータ10は、バッテリ6から供給された直流電力を交流電力に変換して走行用モータ7を駆動する。電流センサ(負荷電流検出手段)11は、走行用モータ7の充放電電流を検出し、負荷電流i1を出力する。
電動コンプレッサ用モータ8は、図外の空調用コンプレッサを駆動するモータであり、インバータ12と接続している。インバータ12は、バッテリ6から供給された直流電力を交流電力に変換して電動コンプレッサ用モータ8を駆動する。電流センサ(負荷電流検出手段)13は、電動コンプレッサ用モータ8の電流を検出し、負荷電流i2を出力する。
PTC(Positive Temperature Coefficient)ヒータ9は、暖房運転時の補助ヒータとして温風吹出ダクト内に配設され、通電により過熱し、ヒータコア通過後のエアコン風を暖める。PTCヒータ9は、DC/DCコンバータ14と接続している。DC/DCコンバータ14は、バッテリ6から供給された直流電力を12Vまで降圧してPTCヒータ9および図外の複数の12V系電気負荷(例えば、運転者の操舵力を補助する電動パワーステアリングモータ)に供給する。電流センサ(負荷電流検出手段)15は、PTCヒータ9の電流を検出し、負荷電流i3を出力する。
リレー16は、バッテリ6と各電気負荷(インバータ10,12およびDC/DCコンバータ14)との電気的な接続を維持または遮断する。
The travel motor 7 is a motor generator that drives the drive wheels, and is connected to the inverter 10. The inverter 10 converts the DC power supplied from the battery 6 into AC power and drives the traveling motor 7. The current sensor (load current detection means) 11 detects the charge / discharge current of the traveling motor 7 and outputs the load current i1.
The electric compressor motor 8 is a motor that drives an air conditioning compressor (not shown), and is connected to the inverter 12. The inverter 12 converts the DC power supplied from the battery 6 into AC power to drive the electric compressor motor 8. The current sensor (load current detection means) 13 detects the current of the electric compressor motor 8 and outputs a load current i2.
A PTC (Positive Temperature Coefficient) heater 9 is disposed in the hot air blowing duct as an auxiliary heater during heating operation, and overheats when energized to warm the air-conditioner wind after passing through the heater core. The PTC heater 9 is connected to the DC / DC converter 14. The DC / DC converter 14 steps down the DC power supplied from the battery 6 to 12V, and the PTC heater 9 and a plurality of 12V electric loads (for example, an electric power steering motor that assists the driver's steering force). To supply. The current sensor (load current detection means) 15 detects the current of the PTC heater 9 and outputs a load current i3.
The relay 16 maintains or cuts off the electrical connection between the battery 6 and each electric load (the inverters 10 and 12 and the DC / DC converter 14).

コントローラ2は、各センサの出力に基づいてバッテリ6の充電率SOC(State of charge)を演算し、バッテリ6の充放電を制御する。また、コントローラ2は、充電率SOCに満充電容量FCCを乗算して得られるバッテリ6のバッテリ残量RCまたはバッテリ残量RCから予測される走行可能距離をドライバへ提示する。
図2は、コントローラ2の制御ブロック図である。
コントローラ2は、異常判定部(異常判定手段)20、加算器21、スイッチ(入力電流切り替え手段)22、SOC算出部(充電率算出手段)23、およびRC算出部24を備える。
The controller 2 calculates a state of charge (SOC) of the battery 6 based on the output of each sensor, and controls charging / discharging of the battery 6. Further, the controller 2 presents to the driver the battery remaining amount RC of the battery 6 obtained by multiplying the charging rate SOC by the full charge capacity FCC or the travelable distance predicted from the battery remaining amount RC.
FIG. 2 is a control block diagram of the controller 2.
The controller 2 includes an abnormality determination unit (abnormality determination unit) 20, an adder 21, a switch (input current switching unit) 22, an SOC calculation unit (charge rate calculation unit) 23, and an RC calculation unit 24.

異常判定部20は、電流センサ4からのセンサ電流Iを読み込み、センサ電流Iが正常な範囲内にあるとき、電流センサ4は正常に動作していると判定して判定信号1(true)を出力し、センサ電流Iが正常な範囲から外れたとき、電流センサ4の異常と判定して判定信号0(false)を出力する。例えば、バッテリ6の最大出力パワーと最大入力パワーを共に90kWとし、端子電圧を345Vとすると、最大電流は260Aとなる。よって、実施例1では、電流センサ4の異常判定に用いるセンサ電流Iの正常な範囲を、-260A〜260Aにそれぞれ10A程度のマージンを加えた-270A〜270Aの範囲とする。
加算器21は、電流センサ11,12,13により検出された各負荷電流i1,i2,i3を加算した負荷電流合計値iを出力する。
スイッチ22は、異常判定部20から出力された判定信号をリンク運転選択指令として入力し、リンク運転選択指令が1(true)のときは電流センサ4からのセンサ電流Iを出力し、0(false)のときは負荷電流合計値iを出力する。
The abnormality determination unit 20 reads the sensor current I from the current sensor 4, and when the sensor current I is within a normal range, determines that the current sensor 4 is operating normally and outputs a determination signal 1 (true). When the sensor current I deviates from the normal range, it is determined that the current sensor 4 is abnormal and a determination signal 0 (false) is output. For example, when the maximum output power and the maximum input power of the battery 6 are both 90 kW and the terminal voltage is 345 V, the maximum current is 260 A. Therefore, in the first embodiment, the normal range of the sensor current I used for the abnormality determination of the current sensor 4 is set to a range of −270A to 270A obtained by adding a margin of about 10A to −260A to 260A, respectively.
The adder 21 outputs a load current total value i obtained by adding the load currents i1, i2, i3 detected by the current sensors 11, 12, and 13.
The switch 22 inputs the determination signal output from the abnormality determination unit 20 as a link operation selection command.When the link operation selection command is 1 (true), the sensor 22 outputs the sensor current I from the current sensor 4, and 0 (false ), The total load current value i is output.

SOC算出部23は、スイッチ22から出力されたセンサ電流Iまたは負荷電流合計値iと、電圧センサ3から出力されたセンサ電圧Vとに基づいて、充電率SOCを算出する。
図3は、SOC算出部23の制御ブロック図であり、SOC算出部23は、パラメータ推定部23a、OCV推定部23b、OCV-SOC変換部23cを有する。
パラメータ推定部23aは、図4に示すバッテリモデル25の各パラメータR0,R1,R2,C1,C2を推定する。
図4は、バッテリ6の内部抵抗等価回路を示すバッテリモデル25であり、バッテリモデル25は、電解液抵抗とオーム抵抗等の直流成分を設定する抵抗R0と、電荷移動過程における動的な振る舞いを表す反応抵抗として設定する抵抗R1と、電気二重層として設定するC1と、拡散過程における動的な振る舞いを表すものとして設定するR2,C2とにより構成される。ここでは、電荷移動過程で一次の並列回路、拡散過程で二次の並列回路の等価回路モデルで表しているが、状況に応じてそれぞれの次数は変化する。
The SOC calculation unit 23 calculates the charge rate SOC based on the sensor current I or the load current total value i output from the switch 22 and the sensor voltage V output from the voltage sensor 3.
FIG. 3 is a control block diagram of the SOC calculation unit 23. The SOC calculation unit 23 includes a parameter estimation unit 23a, an OCV estimation unit 23b, and an OCV-SOC conversion unit 23c.
The parameter estimation unit 23a estimates each parameter R0, R1, R2, C1, C2 of the battery model 25 shown in FIG.
FIG. 4 shows a battery model 25 showing an internal resistance equivalent circuit of the battery 6. The battery model 25 shows a resistance R0 for setting a direct current component such as an electrolyte resistance and an ohmic resistance, and a dynamic behavior in a charge transfer process. The resistor R1 is set as a reaction resistance to be expressed, C1 is set as an electric double layer, and R2 and C2 are set to indicate dynamic behavior in the diffusion process. Here, an equivalent circuit model of a primary parallel circuit in the charge transfer process and a secondary parallel circuit in the diffusion process is shown, but the respective orders change depending on the situation.

図5は、逐次パラメータ推定の制御ブロック図である。
バッテリ6は、この制御系への入力となる測定される電流(センサ電流Iまたは負荷電流合計値i)を入力とし、測定されるバッテリ電圧Vを出力する。このバッテリ6は実際のバッテリを扱うものとして設定されたものである。
バッテリモデル25は、バッテリ6のモデルとなる等価回路であり、適応機構26による修正出力で等価回路のパラメータを調整し、電圧モデル推定値であるV^を出力する。さらに、等価回路の各パラメータR0,R1,R2,C1,C2を出力する。なお、抵抗値R1,R2は、説明上、抵抗を示す符号と、抵抗値を示す記号の両方で用いる。
適応機構26は、バッテリ6の端子電圧とバッテリモデル25の端子電圧推定値V^との差分がなくなるように、VとV^で演算される偏差に応じて、バッテリモデル25の演算内容を修正する出力を行い(V^は、Vの推定値を表し、実際はVの上に^がある表記になる)、各パラメータR0,R1,R2,C1,C2を逐次修正する。これにより、現在のバッテリ6の状態に合致したバッテリモデルを得ることができる。実施例1では、適応機構26として、カルマンフィルタを用いている。
FIG. 5 is a control block diagram of sequential parameter estimation.
The battery 6 receives a measured current (sensor current I or load current total value i) as an input to the control system, and outputs a measured battery voltage V. This battery 6 is set to handle an actual battery.
The battery model 25 is an equivalent circuit that is a model of the battery 6, adjusts the parameters of the equivalent circuit with the corrected output from the adaptive mechanism 26, and outputs the voltage model estimated value V ^. Further, each parameter R0, R1, R2, C1, C2 of the equivalent circuit is output. Note that the resistance values R1 and R2 are used for both the symbol indicating resistance and the symbol indicating resistance value for the sake of explanation.
The adaptive mechanism 26 modifies the calculation contents of the battery model 25 according to the deviation calculated by V and V ^ so that the difference between the terminal voltage of the battery 6 and the estimated terminal voltage V ^ of the battery model 25 disappears. (V ^ represents an estimated value of V, and actually has a notation on V), and each parameter R0, R1, R2, C1, C2 is corrected sequentially. As a result, a battery model that matches the current state of the battery 6 can be obtained. In the first embodiment, a Kalman filter is used as the adaptive mechanism 26.

図3に戻り、OCV推定部23bは、推定された各パラメータR0,R1,R2,C1,C2とセンサ電流I(または負荷電流合計値i)から過電圧VRを算出し、センサ電圧Vから過電圧VRを減算して開放電圧OCVを計算する。
OCV-SOC変換部23cは、あらかじめ設定されたOCV-SOC変換テーブルを用いて開放電圧OCVを充電率SOCに変換する。図6は、バッテリ6のOCV-SOC特性図であり、開放電圧OCVと充電率SOCとの関係は、温度や劣化に依らず常に一定に保たれるため、あらかじめ実験によりバッテリ6のOCV-SOC特性を測定し、OCV-SOC変換テーブルを作成しておく。
RC算出部24は、算出された充電率SOCに満充電容量FCCを乗算してバッテリ残量RCを算出する。また、バッテリ残量RCから走行可能距離を予測する。
Returning to FIG. 3, the OCV estimation unit 23b calculates the overvoltage VR from the estimated parameters R0, R1, R2, C1, and C2 and the sensor current I (or the load current total value i), and the overvoltage VR from the sensor voltage V. Is calculated to calculate the open circuit voltage OCV.
The OCV-SOC conversion unit 23c converts the open circuit voltage OCV into the charge rate SOC using a preset OCV-SOC conversion table. FIG. 6 is an OCV-SOC characteristic diagram of the battery 6. Since the relationship between the open circuit voltage OCV and the charging rate SOC is always kept constant regardless of temperature and deterioration, the OCV-SOC of the battery 6 is experimentally determined beforehand. Measure the characteristics and create an OCV-SOC conversion table.
The RC calculator 24 multiplies the calculated charge rate SOC by the full charge capacity FCC to calculate the battery remaining amount RC. In addition, the travelable distance is predicted from the battery remaining amount RC.

[充電率算出処理]
図7は、コントローラ2の充電率算出処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。この処理は、所定の演算周期で繰り返し実行される。
ステップS1では、電圧センサ3からセンサ電圧V、電流センサ4からセンサ電流I、各電流センサ11,13,15から各負荷電流i1,i2,i3を読み込む。
ステップS2では、異常判定部20において、センサ電流Iが正常な範囲内(-270A〜270A)にあるか否かを判定し、YESの場合にはステップS3へ進み、NOの場合にはステップS4へ進む。
ステップS3では、スイッチ22において、センサ電流IをSOC算出部23の入力電流とする。
ステップS4では、スイッチ22において、各負荷電流i1〜i3を合計した負荷電流合計値iをSOC算出部23の入力電流とする。
[Charging rate calculation process]
FIG. 7 is a flowchart showing the flow of the charging rate calculation process of the controller 2, and each step will be described below. This process is repeatedly executed at a predetermined calculation cycle.
In step S1, the sensor voltage V is read from the voltage sensor 3, the sensor current I is read from the current sensor 4, and the load currents i1, i2, i3 are read from the current sensors 11, 13, and 15.
In step S2, the abnormality determining unit 20 determines whether or not the sensor current I is within a normal range (-270A to 270A). If YES, the process proceeds to step S3. If NO, step S4 is performed. Proceed to
In step S3, the sensor current I is set as the input current of the SOC calculation unit 23 in the switch 22.
In step S4, in the switch 22, the load current total value i obtained by totaling the load currents i1 to i3 is set as the input current of the SOC calculation unit 23.

ステップS5では、パラメータ推定部23aにおいて、入力電流(センサ電流Iまたは負荷電流合計値i)とセンサ電圧Vとからバッテリモデル25の各パラメータR0,R1,R2,C1,C2を推定する。
ステップS6では、OCV推定部23bにおいて、ステップS5で推定された各パラメータR0,R1,R2,C1,C2、入力電流(センサ電流Iまたは負荷電流合計値i)およびセンサ電圧Vから開放電圧OCVを算出する。
ステップS7では、OCV-SOC変換部23cにおいて、ステップS6で推定された開放電圧OCVから、OCV-SOC変換テーブル(図6)を参照して充電率SOCを算出する。
In step S5, the parameter estimation unit 23a estimates the parameters R0, R1, R2, C1, and C2 of the battery model 25 from the input current (sensor current I or load current total value i) and the sensor voltage V.
In step S6, the OCV estimation unit 23b calculates the open circuit voltage OCV from each parameter R0, R1, R2, C1, C2, the input current (sensor current I or load current total value i) estimated in step S5 and the sensor voltage V. calculate.
In step S7, the OCV-SOC conversion unit 23c calculates the charge rate SOC from the open circuit voltage OCV estimated in step S6 with reference to the OCV-SOC conversion table (FIG. 6).

次に、実施例1の作用を説明する。
[電流センサ異常時の負荷電流に基づく充電率算出作用]
従来の充電率算出装置では、バッテリの充放電電流を検出する電流センサと端子電圧を検出する電圧センサとを備え、両センサの出力信号に基づいて充電率を算出している。このため、電流センサに故障等の異常が発生した場合、充電率が算出不能となる。特に、電気自動車のバッテリの場合、充電率が算出不能となるのに伴いバッテリの入出力可能パワーを演算できなくなるため、車両が走行不能となる。
Next, the operation of the first embodiment will be described.
[Charging rate calculation based on load current when current sensor is abnormal]
A conventional charging rate calculation device includes a current sensor that detects a charging / discharging current of a battery and a voltage sensor that detects a terminal voltage, and calculates a charging rate based on output signals of both sensors. For this reason, when an abnormality such as a failure occurs in the current sensor, the charge rate cannot be calculated. In particular, in the case of a battery of an electric vehicle, since the charge rate cannot be calculated, the input / output power of the battery cannot be calculated, so that the vehicle cannot travel.

これに対し、実施例1の充電率算出装置では、電流センサ4に異常が発生したと判定された場合、バッテリ6の各電気負荷(走行用モータ7、電動コンプレッサ用モータ8、PTCヒータ9)の負荷電流i1〜i3を加算した負荷電流合計値iをセンサ電流Iの代替値とし、負荷電流合計値iとセンサ電圧Vとから充電率SOCを算出する。
バッテリ6の各電気負荷に流れる電流の合計値(負荷電流合計値)iは、バッテリ6の充放電電流にほぼ近い値となるため、負荷電流合計値iに基づいて充電率SOCを算出することで、電流センサ4に異常が発生した場合であっても、実際の充電率に近い充電率SOCを算出できる。よって、車両が走行不能となるのを回避でき、車両をディーラーや修理工場まで移動させることができる。また、ドライバが車両を移動させる際、大まかな走行可能距離を把握できる。
On the other hand, in the charging rate calculation apparatus of the first embodiment, when it is determined that an abnormality has occurred in the current sensor 4, each electric load of the battery 6 (travel motor 7, electric compressor motor 8, PTC heater 9) The charge current SOC is calculated from the load current total value i and the sensor voltage V using the load current total value i obtained by adding the load currents i1 to i3 as a substitute value for the sensor current I.
Since the total value (load current total value) i of the currents flowing through the electric loads of the battery 6 is substantially close to the charge / discharge current of the battery 6, the charge rate SOC is calculated based on the total load current value i. Thus, even when an abnormality occurs in the current sensor 4, the charge rate SOC close to the actual charge rate can be calculated. Therefore, it is possible to avoid the vehicle from being unable to travel, and to move the vehicle to a dealer or a repair shop. Further, when the driver moves the vehicle, the rough travelable distance can be grasped.

ここで、実施例1では、バッテリ6の全ての電気負荷の負荷電流を検出せず、走行用モータ7、電動コンプレッサ用モータ8およびPTCヒータ9の負荷電流i1〜i3を検出して負荷電流合計値iとしている。これは、負荷電流合計値iを用いた充電率SOCの算出は、あくまで車両が走行不能となるのを回避するための措置であり、極端に高精度な充電率SOCは要求されないからである。そして、仮に全ての電気負荷に電流センサを設けた場合、大幅なコストアップを招くからである。   Here, in the first embodiment, the load currents of all electric loads of the battery 6 are not detected, but the load currents i1 to i3 of the traveling motor 7, the electric compressor motor 8 and the PTC heater 9 are detected, and the total load current is detected. Value i. This is because the calculation of the charging rate SOC using the load current total value i is only a measure for avoiding the vehicle being unable to travel, and an extremely high charging rate SOC is not required. This is because, if current sensors are provided for all electric loads, a significant cost increase is caused.

また、各電気負荷のうち、走行用モータ7と電動コンプレッサ用モータ8は、他の12V系電気負荷よりも大きな電流が流れるため、バッテリ6の充放電電流の大部分は、走行用モータ7と電動コンプレッサ8との電流のやりとりによって生じたものとみなすことができる。よって、走行用モータ7と電動コンプレッサ用モータ8の負荷電流i1,i2を負荷電流合計値iに含めることで、実際の充放電電流に近い負荷電流合計値iを得ることができ、充電率SOCを精度良く算出できる。
なお、走行用モータ7および電動コンプレッサ用モータ8は、トルク制御および回転速度制御のために電流値を検出しているため、電流センサ11,13は必須の構成であり、実施例1の充電率算出のために新たな電流センサを追加する必要がなく、コストアップを抑制できるとの利点を有する。
Further, among the electric loads, the traveling motor 7 and the electric compressor motor 8 flow a larger current than the other 12V electric loads, so that most of the charge / discharge current of the battery 6 is the same as that of the traveling motor 7. It can be considered that it was caused by the exchange of electric current with the electric compressor 8. Therefore, by including the load currents i1 and i2 of the travel motor 7 and the electric compressor motor 8 in the load current total value i, it is possible to obtain the total load current value i close to the actual charge / discharge current, and the charging rate SOC Can be calculated with high accuracy.
The travel motor 7 and the electric compressor motor 8 detect current values for torque control and rotational speed control. Therefore, the current sensors 11 and 13 are indispensable components, and the charging rate of the first embodiment is as follows. There is no need to add a new current sensor for calculation, and there is an advantage that an increase in cost can be suppressed.

実施例1では、以下に列挙する効果を奏する。
(1) バッテリ6の充放電電流を検出しセンサ電流Iを出力する電流センサ4と、センサ電流Iに基づいて充電率SOCを算出するSOC算出部23と、バッテリ6の電気負荷毎に設けられ、対応する電気負荷の電流を検出する電流センサ11,13,15段と、センサ電流Iに基づいて電流センサ4の異常を判定する異常判定部20と、電流センサ4の異常と判定された場合、電流センサ11,13,15により検出された各電気負荷の電流i1〜i3の合計値である負荷電流合計値iをセンサ電流Iの代替値としてSOC算出部23へ入力するスイッチ22と、を備えた。
負荷電流合計値iはバッテリ6の充放電電流と略一致するため、負荷電流合計値iに基づいて充電率SOCを算出することで、電流センサ4に異常が発生した場合であっても、充電率SOCを算出できる。
Example 1 has the following effects.
(1) Current sensor 4 that detects the charge / discharge current of battery 6 and outputs sensor current I, SOC calculation unit 23 that calculates charge rate SOC based on sensor current I, and provided for each electric load of battery 6 , Current sensor 11, 13, 15 stage that detects the current of the corresponding electric load, abnormality determination unit 20 that determines abnormality of current sensor 4 based on sensor current I, and abnormality of current sensor 4 A switch 22 that inputs the load current total value i, which is the total value of the currents i1 to i3 of each electric load detected by the current sensors 11, 13, and 15, to the SOC calculation unit 23 as an alternative value of the sensor current I. Prepared.
Since the load current total value i substantially matches the charge / discharge current of the battery 6, the charge rate SOC is calculated based on the load current total value i, so even if an abnormality occurs in the current sensor 4, charging Rate SOC can be calculated.

(2) バッテリ6は、走行用モータ7を電気負荷とする車載バッテリであるため、電流センサ4に異常が発生した場合であっても、バッテリ6の入出力可能パワーを算出でき、車両が走行不能となるのを回避できる。
(3) 電気負荷として、空調用電動コンプレッサを駆動する電動コンプレッサ用モータ8を備え、スイッチ22は、走行用モータ7と電動コンプレッサ用モータ8の電流i1,i2を負荷電流合計値iに含める。
これにより、全ての電気負荷の電流を検出することなく、実際の充放電電流に近い負荷電流合計値iを得ることができ、充電率SOCを精度良く算出できる。
(2) Since the battery 6 is an in-vehicle battery that uses the travel motor 7 as an electrical load, the input / output power of the battery 6 can be calculated even when an abnormality occurs in the current sensor 4, and the vehicle travels. It is possible to avoid becoming impossible.
(3) As an electric load, an electric compressor motor 8 that drives an electric compressor for air conditioning is provided, and the switch 22 includes the currents i1 and i2 of the traveling motor 7 and the electric compressor motor 8 in the load current total value i.
Thereby, the load current total value i close to the actual charge / discharge current can be obtained without detecting the currents of all electric loads, and the charge rate SOC can be calculated with high accuracy.

(4) 電流センサ4により検出されたセンサ電流Iに基づいて充電率SOCを算出する二次電池の充電率算出方法において、バッテリ6の各電気負荷(走行用モータ7、電動コンプレッサ用モータ8、PTCヒータ9)の電流i1,i2,i3をそれぞれ検出し、センサ電流Iに基づいて電流センサ4の異常を判定し、電流センサ4に異常が発生したと判定された場合、負荷電流合計値iに基づいて充電率SOCを算出する。
負荷電流合計値iはバッテリ6の充放電電流と略一致するため、負荷電流合計値iに基づいて充電率SOCを算出することで、電流センサ4に異常が発生した場合であっても、充電率SOCを算出でき、車両が走行不能となるのを回避できる。
(4) In the secondary battery charging rate calculation method for calculating the charging rate SOC based on the sensor current I detected by the current sensor 4, each electric load (running motor 7, electric compressor motor 8, The current i1, i2, i3 of the PTC heater 9) is detected, the abnormality of the current sensor 4 is determined based on the sensor current I, and if it is determined that an abnormality has occurred in the current sensor 4, the total load current i The charging rate SOC is calculated based on the above.
Since the load current total value i substantially matches the charge / discharge current of the battery 6, the charge rate SOC is calculated based on the load current total value i, so even if an abnormality occurs in the current sensor 4, charging The rate SOC can be calculated, and the vehicle can be prevented from being unable to run.

(他の実施例)
以上、本発明の二次電池の充電率算出装置を実施例に基づいて説明したが、具体的な構成については、実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加は許容される。
例えば、実施例では、逐次パラメータ推定にカルマンフィルタを用いたが、他の推定方法を用いてもよい。
(Other examples)
As mentioned above, although the charging rate calculation device of the secondary battery according to the present invention has been described based on the embodiments, the specific configuration is not limited to the embodiments, and each claim described in the claims. Design changes and additions are allowed without departing from the spirit of the invention.
For example, in the embodiment, the Kalman filter is used for successive parameter estimation, but other estimation methods may be used.

実施例では、充放電電流と端子電圧とから二次電池の等価モデルを用いて開放電圧を推定し、推定した開放電圧から充電率を求める例を示したが、充放電電流を時間積分して充電率を求めてもよい。また、両者を併用してもよい。
実施例では、走行用モータ、電動コンプレッサ用モータおよびPTCヒータの電流を合計して負荷電流合計値を算出したが、少なくとも走行用モータと電動コンプレッサ用モータの電流を合計すればよく、PTCヒータの電流は省いてもよい。また、電動パワーステアリングモータ等、他の12V系電気負荷の電流を加えてもよい。
In the example, the open voltage was estimated from the charge / discharge current and the terminal voltage using the equivalent model of the secondary battery, and the charging rate was obtained from the estimated open voltage, but the charge / discharge current was integrated over time. You may ask for a charge rate. Moreover, you may use both together.
In the embodiment, the currents of the traveling motor, the electric compressor motor, and the PTC heater are summed to calculate the total load current. However, at least the currents of the traveling motor and the electric compressor motor may be summed, and the PTC heater The current may be omitted. Moreover, you may add the electric current of other 12V type electric loads, such as an electric power steering motor.

3 電圧センサ(端子電圧検出手段)
4 電流センサ(電流検出手段)
6 バッテリ(二次電池)
7 走行用モータ(電気負荷)
8 電動コンプレッサ用モータ(電気負荷)
9 PTCヒータ(電気負荷)
11 電流センサ(負荷電流検出手段)
13 電流センサ(負荷電流検出手段)
15 電流センサ(負荷電流検出手段)
20 異常判定部(異常判定手段)
22 スイッチ(入力電流切り替え手段)
23 SOC算出部(充電率算出手段)
3 Voltage sensor (terminal voltage detection means)
4 Current sensor (current detection means)
6 Battery (secondary battery)
7 Motor for travel (electric load)
8 Electric compressor motor (electric load)
9 PTC heater (electric load)
11 Current sensor (load current detection means)
13 Current sensor (load current detection means)
15 Current sensor (load current detection means)
20 Abnormality judgment unit (abnormality judgment means)
22 Switch (Input current switching means)
23 SOC calculation part (charging rate calculation means)

Claims (4)

二次電池の充放電電流を検出する電流検出手段と、
前記充放電電流に基づいて前記二次電池の充電率を算出する充電率算出手段と、
前記二次電池の電気負荷毎に設けられ、対応する電気負荷の電流を検出する負荷電流検出手段と、
前記充放電電流に基づいて前記電流検出手段の異常を判定する異常判定手段と、
前記電流検出手段の異常と判定された場合、前記負荷電流検出手段により検出された各電気負荷の電流の合計値を前記充放電電流の代替値として前記充電率算出手段へ入力する入力電流切り替え手段と、
を備えたことを特徴とする二次電池の充電率算出装置。
Current detection means for detecting the charge / discharge current of the secondary battery;
A charge rate calculating means for calculating a charge rate of the secondary battery based on the charge / discharge current;
Load current detection means provided for each electric load of the secondary battery and detecting the current of the corresponding electric load;
An abnormality determining means for determining an abnormality of the current detecting means based on the charge / discharge current;
When it is determined that the current detection unit is abnormal, the input current switching unit inputs the total value of the currents of the electric loads detected by the load current detection unit to the charge rate calculation unit as an alternative value of the charge / discharge current. When,
A charge rate calculation device for a secondary battery, comprising:
請求項1に記載の二次電池の充電率算出装置において、
前記二次電池は、走行用モータを電気負荷とする車載バッテリであることを特徴とする充電率算出装置。
In the secondary battery charge rate calculation apparatus according to claim 1,
The secondary battery is an in-vehicle battery having a traveling motor as an electric load.
請求項2に記載の二次電池の充電率算出装置において、
前記電気負荷として、空調用電動コンプレッサを駆動する電動コンプレッサ用モータを備え、
前記入力電流切り替え手段は、前記走行用モータと前記電動コンプレッサ用モータの電流を前記各電気負荷の電流の合計値に含めることを特徴とする二次電池の充電率算出装置。
In the rechargeable battery charge rate calculation device according to claim 2,
The electric load includes an electric compressor motor that drives an air conditioning electric compressor,
The input current switching means includes the currents of the motor for traveling and the motor for electric compressor in the total value of the currents of the respective electric loads.
電流検出手段により検出された二次電池の充放電電流に基づいて充電率を算出する二次電池の充電率算出方法において、
前記二次電池の各電気負荷の電流をそれぞれ検出し、
前記充放電電流に基づいて前記電流検出手段の異常を判定し、
前記電流検出手段に異常が発生したと判定された場合、検出された各電気負荷の電流の合計値に基づいて充電率を算出することを特徴とする二次電池の充電率算出方法。
In the secondary battery charge rate calculation method for calculating the charge rate based on the charge / discharge current of the secondary battery detected by the current detection means,
Detecting the current of each electric load of the secondary battery,
Determining an abnormality of the current detection means based on the charge / discharge current;
When it is determined that an abnormality has occurred in the current detection means, the charging rate is calculated based on the total value of the detected currents of the electric loads.
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