JP5389137B2 - 充電率推定装置およびその方法 - Google Patents
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Description
従来の充電率検出方法としては、バッテリの電圧や電流などの出入りを時系列データですべて記録し、これらのデータを用いて電流を時間積分して現時点での電荷量を求め、バッテリに充電された電荷の初期値と満充電容量を用いて充電率を求める電流積算法(クーロン・カウント法あるいは逐次状態記録法ともいう)や、バッテリの入力電流値と端子電圧値を入力し、バッテリ等価回路モデルを用いてモデルの状態量である開放電圧値を逐次推定し、この開放電圧値から充電率を推定する開放電圧推定法が知られている。
そこで、これらの方法で得られた充電率の推定誤差を小さくするように上記電流積算法で得られた充電率(SOCi)と上記開放電圧推定法で得られた充電率(SOCV)との両方の充電率を用いて、充電率の推定精度を向上させようとする装置・方法が従来から知られている。
ここで、上記SOC設定部では、一定時間区間を20秒から60秒とし、上記時間区間でバッテリ電流状態が低電流状態であると、充電率(SOCv)をバッテリの充電率(SOC)に設定し、その他の場合には充電率(SOCi)をバッテリの充電率(SOC)に設定するようにしている。
また、バッテリ電流状態が低電流状態にならない状態が長時間続くと、電流積算法による充電率(SOCi)が長時間継続され、この結果、積算誤差が累積されていき、推定値と正しい値との誤差が大きくなってしまうといった問題も生じる。
バッテリの充放電電流を検出する充放電電流検出手段と、
前記バッテリの端子電圧を検出する端子電圧検出手段と、
前記充放電電流検出手段で検出した充放電電流を積算して電流積算法充電率を算出する電流積算法充電率算出手段と、
前記充放電電流検出手段で検出した充放電電流および前記端子電圧検出手段で検出した端子電圧とから前記バッテリの開放電圧を推定し、該開放電圧から開放電圧推定法充電率を算出する開放電圧推定法充電率算出手段と、
前記電流積算法充電率算出手段で求めた電流積算法充電率から電流積算法充電率変化量を求めるとともに前記開放電圧推定法充電率算出手段で求めた開放電圧推定法充電率から開放電圧推定法充電率変化量を求め、前記電流積算法充電率変化量と前記開放電圧推定法充電率変化量の差に応じて重みを計算する重み付け計算手段と、
前記開放電圧推定法充電率算出手段で求めた開放電圧推定法充電率と前記重み付け計算手段で得た重みとを用いて前記開放電圧推定法充電率の前後時間での値につき加重平均処理を行って開放電圧推定法加重平均充電率を求める加重平均処理手段と、
を備えたことを特徴とする。
請求項1に記載の発明において、
前記重み付け計算手段で得られた重みを、所定範囲内に収めるように前記重みを制限する上下重み制限手段を備え、
前記加重平均処理手段は、前記上下重み制限手段で制限された重みを用いて前記加重平均処理を行う、
ことを特徴とする。
充放電電流検出手段で検出したバッテリの充放電電流を積算して電流積算法充電率を算出し、
前記充放電電流および端子電圧検出手段で検出した端子電圧とから前記バッテリの開放電圧を推定して、該開放電圧から開放電圧推定法充電率を算出し、
前記電流積算法充電率から電流積算法充電率変化量を求めるとともに前記開放電圧推定法充電率から開放電圧推定法充電率変化量を求め、前記電流積算法充電率変化量と前記開放電圧推定法充電率変化量の差に応じて重みを計算し、
前記開放電圧推定法充電率と前記重みとを用いて前記開放電圧推定法充電率の前後時間での値につき加重平均処理を行って開放電圧推定法加重平均充電率を求める、
ことを特徴とする。
この実施例1の充電率推定装置は、電気自動車に積載され、この電気モータ等へ電力を供給するバッテリの充電率(SOC: State of Charge)を推定するものである。
図1に示すように、バッテリBTに接続された充電率推定装置は、充放電電流検出部1と、端子電圧検出部2と、電流積算法充電率推定部3と、開放電圧推定法充電率推定部4と、重み付け計算部5と、上下重み制限部6と、加重平均処理部7と、を有する。
なお、電流検出部1は、上記構成に限られず種々の構造・形式を有するものを適宜採用でき、本発明の充放電電流検出手段に相当する。
なお、端子電圧検出部2は、種々の構造・形式を有するものを適宜採用でき、本発明の端子電圧検出手段に相当する。
すなわち、この加重平均は次式に基づき計算する。
(SOCV[k]+(|W*|−1)・SOCV[k−1])/|W*|
ここで、||は絶対値、kは開放電圧推定法充電率SOCVrのデータのうちk番目を、またk−1はその一つ前を意味する。
このように加重平均処理を行った開放電圧推定法充電率SOCVは、開放電圧推定法加重平均充電率SOCaveとして加重平均処理部7から出力される。
なお、加重平均処理部7は、本発明の加重平均処理手段に相当する。
また、これと同時に、端子電圧検出部2がバッテリBTの端子電圧vを検出し、電流積算法充電率算出部3の開放電圧−充電率算出部32および開放電圧推定法充電率算出部4の減算器41へとそれぞれ出力される。
容量比演算部34では、積分器31で得られた残存容量u1を満充電容量算出部33で得られた満充電容量u2で除算することで、電流積算法充電率SOCCを算出し、この値を重み計算部5の大1微分器51へと出力する。
この重みWは、上下重み制限部6へ入力されて、ここで上限値と下限値との範囲内の値となるように制限されて制限された重みW*として、加重平均処理部7に出力される。
なお、本実施例の説明にあたっては、実施例2の構成のうち、実施例1と実質的の同じものについては実施例1と同じ番号を付してそれらの説明は省略し、相違点につき説明する。
すなわち、電流積算法充電率算出部3が電流積算法分散算出部35を有し、開放電圧推定法充電率推定部4が開放電圧推定法分散算出部45を有し、さらに誤差補正部8が新たに追加されている点である。
同様に、あらかじめ得ている充放電電流検出部1と端子電圧検出部2の検出精度に関する情報に基づき、開放電圧の分散POCVを算出し、この値の基づき開放電圧推定法充電率SOCvの分散(開放電圧推定法分散:PSOCV=Qv)を算出し、これを誤差推定部8へ出力する。
なお、この詳細については、上記同様、本出願人による特願2011−007874号に説明してある。
(SOCCV[k]+(|W*|−1)・SOCCV[k−1])/|W*|
その他の構成は、実施例1と同様である。
すなわち、実施例2のバッテリBTの充電率推定装置では、誤差補正部8にて、開放電圧推定法充電率SOCvおよび電流積算法充電率SOCcを用いて補正電流積算法充電率SOCCVを求め、変化量制限処理部6に入力するようにしたので、その分、バッテリBTの充電率SOCの推定精度を上げることが可能となる。
1 充放電検出部(充放電検出手段)
2 端子電圧検出部(端子電圧検出手段)
3 電流積算法充電率算出部(電流積算法充電率算出手段)
31 積分器
32 開放電圧−充電率算出部
33 満充電容量算出部
34 容量比演算部
35 電流積算法分散算出部
4 開放電圧推定法充電率算出部(開放電圧推定法充電率算出手段)
41 減算器
42 過電圧算出部
43 開放推定部
44 開放電圧−充電率算出部
45 開放電圧推定法分散算出部
5 重み付け計算部(重み付け計算手段)
51 第1微分器
52 第2微分器
53 減算器
54 乗算器
6 上下重み制限部(上下重み制限手段)
7 加重平均処理部(加重平均処理手段)
Claims (3)
- バッテリの充放電電流を検出する充放電電流検出手段と、
前記バッテリの端子電圧を検出する端子電圧検出手段と、
前記充放電電流検出手段で検出した充放電電流を積算して電流積算法充電率を算出する電流積算法充電率算出手段と、
前記充放電電流検出手段で検出した充放電電流および前記端子電圧検出手段で検出した端子電圧とから前記バッテリの開放電圧を推定し、該開放電圧から開放電圧推定法充電率を算出する開放電圧推定法充電率算出手段と、
前記電流積算法充電率算出手段で求めた電流積算法充電率から電流積算法充電率変化量を求めるとともに前記開放電圧推定法充電率算出手段で求めた開放電圧推定法充電率から開放電圧推定法充電率変化量を求め、前記電流積算法充電率変化量と前記開放電圧推定法充電率変化量の差に応じて重みを計算する重み付け計算手段と、
前記開放電圧推定法充電率算出手段で求めた開放電圧推定法充電率と前記重み付け計算手段で得た重みとを用いて前記開放電圧推定法充電率の前後時間での値につき加重平均処理を行って開放電圧推定法加重平均充電率を求める加重平均処理手段と、
を備えたことを特徴とするバッテリの充電率推定装置。 - 請求項1に記載のバッテリの充電率推定装置において、
前記重み付け計算手段で得られた重みを、所定範囲内に収めるように前記重みを制限する上下重み制限手段を備え、
前記加重平均処理手段は、前記上下重み制限手段で制限された重みを用いて前記加重平均処理を行う、
ことを特徴とするバッテリの充電率推定装置。 - 充放電電流検出手段で検出したバッテリの充放電電流を積算して電流積算法充電率を算出し、
前記充放電電流および端子電圧検出手段で検出した端子電圧とから前記バッテリの開放電圧を推定して、該開放電圧から開放電圧推定法充電率を算出し、
前記電流積算法充電率から電流積算法充電率変化量を求めるとともに前記開放電圧推定法充電率から開放電圧推定法充電率変化量を求め、前記電流積算法充電率変化量と前記開放電圧推定法充電率変化量の差に応じて重みを計算し、
前記開放電圧推定法充電率と前記重みとを用いて前記開放電圧推定法充電率の前後時間での値につき加重平均処理を行って開放電圧推定法加重平均充電率を求める、
ことを特徴とするバッテリの充電率推定方法。
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