JP5413592B2 - 二次電池の充電状態推定制御装置 - Google Patents
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Description
このような電動車両の場合、バッテリへの充電方式として、ハイブリッド自動車は走行中に駆動モータが回生発電したときやエンジンの回転に伴う発電により充電するものが多用されている。一方、電気自動車やプラグインハイブリッド車両では、家庭用の商用電源といった外部電源から充電するものが開発されている。
このようなことから、従来、二次電池のSOCを求める方法として、充電電流を積算して電流積算量を算出し、SOCを算出するという方法がある。
本発明は、上述した課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、短時間に精度よくSOCを推定することが可能な二次電池の充電状態推定制御装置を提供することにある。
そして、通電停止時間経過後に電圧検出手段により検出された電圧に対して上記所定値を使用して補正するので、補正手段により第1安定状態での電圧に略等しい補正電圧を算出することができる。
また、通電停止時間を電池セルの各温度に応じて算出することができるので、各温度帯での充電状態を精度よく推定することができる。
また、二次電池の経年劣化に伴う充電状態の変化を劣化ゲインで補正することにより、精度よく充電状態を推定することができる。
従って、補正手段により補正された補正電圧は第1安定状態での電圧に略等しいので、補正電圧を開放電圧とみなすことができ、補正電圧に対応する充電状態を開放電圧−充電状態マップから読み取ることができる。
図1は、電気自動車に搭載された本発明に係る二次電池の充電状態推定制御装置を含む車載二次電池充電システムの概略構成図である。
図1に示すように、電気自動車に搭載された駆動用電池1は、複数個の電池モジュール10を直列、または並列、またはその組み合わせに接続して構成されており、当該電気自動車は外部電源からの充電経路を備え、当該充電経路から電力の供給を受けて充電を行う充電器を介して蓄電するよう構成されている。電池モジュール10を直列、または並列、またはその組み合わせに接続する配線12には、駆動用電池1の入出力電流を検出する入出力電流センサ(電流検出手段)14が設けられている。
CMU20は、各電池セル16の電圧を測定する電圧センサ(電圧検出手段)22、各電池セル16の温度を検出する温度センサ(温度検出手段)24、図示しないが中央演算処理装置(以下、CPUと略す)及びメモリを備え、各電池セル16の充電状態の監視を行う。
BMU30は、CPU32、メモリ(ROM、RAM等)34、及びタイマ36を含んで構成され、メモリ34には後述するように、オフセット量、電池温度−通電停止時間マップ、及びSOC−開放電圧マップが予め登録されている。
また、BMU30では、各CMU20から各電池モジュール10の充電状態の監視や、入出力電流センサ14から駆動用電池1の入出力電流値を入力し、電子コントロールユニット(ECU)40へ充電状態やバッテリ情報を伝達する。
以下、このように構成された本発明に係る二次電池の充電状態推定制御装置の作動内容について説明する。
電気自動車はイグニッションオフされ、駆動用電池1が充電を開始されている状態で、当該フローチャートに従いSOC推定制御を実行する。
ステップS2では、上記ステップS1で算出されたSOCであるCiが所定の値に到達したか否かを判定する。当該判定が真(Yes)と判定された場合はステップS3へ進み、当該判定結果が偽(No)と判定された場合にはステップS1へ戻る。
ステップS4では、温度センサ24により電池セル16の温度を検出する。
続くステップS5では、上記ステップS4で検出された温度に基づいて、通電停止時間Tstopを算出する。
詳しくは、図4に示すように、電池温度−通電停止時間マップ(通電停止時間算出手段)から温度センサ24で検出された温度に相当する通電停止時間Tstopを読み出す。
図2に戻り、ステップS6では、タイマ36によりタイマ値Tcntの計時を開始する。
ステップS7では、タイマ36がステップS5で算出した通電停止時間Tstopを計時したか否かを判定する。即ち、タイマ値Tcnt≧Tstopであるか否かを判定する。当該判定結果が真(Yes)と判定された場合にはステップS8へ進み、当該判定結果が偽(No)と判定された場合には所定時間経過後、再度ステップS7へ戻る。
ステップS9では、通電停止時間Tstop経過後に、電圧センサ22により電池セル16の電圧Vrを測定する。
ステップS10では、ステップS9で測定された電圧Vrを補正する。
ステップS11では、S10で補正された補正電圧VcorrからSOCを算出する。
従って、開放電圧−SOCマップから補正電圧Vcorrに対応するSOCであるCcorrを読み出し、ステップS1で算出したSOCであるCiをCcorrに置き換えることにより、SOCを補正する。
ステップS13では、電池セル16が満充電であるか否かを判定する。当該判定結果が真(Yes)の場合には、本SOC推定制御ルーチンを終了し、当該判定結果が偽(No)の場合には所定時間経過後、再度ステップS13へ戻る。
このように、本実施形態によれば、電池セル16の充電中に電池セル16のSOCであるCiが所定の値に到達すると充電を停止し、電池セル16の各温度に対して、充電を停止してから安定電圧Vstにオフセット電圧Voffを加算した電圧Vaddに降下するまでの経過時間をグラフにした電池温度−通電停止時間マップから通電停止時間Tstopを読み出し、通電停止時間Tstop経過後にSOC推定を行う。そして、現在のSOCであるCiを推定されたSOCであるCcorrへ補正した後、充電を再開し、電池セル16が満充電になるまで充電する。
また、通電停止時間Tstopの間充電を停止した後、電圧センサ22により測定された電池セル16の電圧Vrに、メモリに登録されているオフセット電圧Voffを減算して得られた補正電圧Vcorrに対応するSOCを開放電圧−SOCマップから読み出す。
従って、短時間に精度よくSOCを推定することができる。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
ステップS19では、ステップS18において読み出した通電停止時間Tstopに対して劣化ゲイン補正を行う。
図8に示すように、メモリ34に登録されている電流通電総積算値−劣化ゲインマップから、現在の電流通電総積算値Isumに対する劣化ゲインGを読み出す。なお、電流通電総積算値Isumは上記電流通電総積算算出部において算出された値を使用する。
続くステップS20では、タイマ36により、タイマ値Tcntの計時が開始される。
そして、ステップS21では、タイマ36がステップS19で算出した補正後通電停止時間Tstop_corrを計時したか否かを判定する。即ち、タイマ値Tcnt≧Tstop_corrであるか否かを判定する。当該判定結果が真(Yes)と判定された場合にはステップS22へ進み、当該判定結果が偽(No)と判定された場合には所定時間経過後、再度ステップS21へ戻る。
これにより、電池セル16の経年劣化に対してもSOC補正を精度よく行うことができる。また、上記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
例えば、上記各実施形態では、電池温度−通電停止時間マップを作成するために使用する上記電圧変化グラフは、充電停止後の電圧に対する経過時間をプロットしているが、開放電圧−SOCマップを参照して当該電圧値を現在のSOCであるCrと電圧安定時のSOCであるCstとの差分、即ちΔSOC=Cr−Cstに置き換えてプロットして作成してもよい。
そして、上記各実施形態では電池セル16をリチウムイオン電池として説明したが、これに限られず、車両に搭載された駆動用の二次電池であれば本発明を適用可能である。
10 電池モジュール
14 入出力電流センサ(電流検出手段)
16 電池セル
20 CMU
22 電圧センサ(電圧検出手段)
24 温度センサ(温度検出手段)
30 BMU
34 メモリ
Claims (3)
- 二次電池を駆動源として走行する車両において、
前記二次電池の電流を検出する電流検出手段と、
前記二次電池の温度を検出する温度検出手段と、
前記二次電池の電圧を検出する電圧検出手段と、
前記二次電池の充電中に電流積算に基づいて求められる充電状態が所定の残容量になったとき通電を停止し、通電停止直後から降下した電圧が略一定となる第1安定状態に対して所定の割合となる所定値を加えた第2安定状態へ電圧が降下するまでの経過時間と、前記二次電池の各温度との特性により、前記温度検出手段にて検出された温度に応じて通電を停止する時間を算出する通電停止時間算出手段と、
該通電停止時間算出手段により算出された通電停止時間経過後、前記電圧検出手段により検出された電圧を前記所定値により前記第1安定状態へ補正する補正手段と、
該補正手段により補正された電圧から前記二次電池の充電状態を推定する充電状態推定手段と、
前記二次電池の経年劣化要因から劣化ゲインを算出する劣化ゲイン算出手段と、
該劣化ゲイン算出手段から算出された劣化ゲインを使用して前記通電停止時間算出手段により算出された前記通電停止時間を補正する劣化ゲイン補正手段と、
を備えることを特徴とする二次電池の充電状態推定制御装置。 - 前記充電状態推定手段は、開放電圧と充電状態との特性を示す開放電圧−充電状態マップであることを特徴とする、請求項1に記載の二次電池の充電状態推定制御装置。
- 前記車両は、電気自動車またはプラグインハイブリッド自動車であることを特徴とする、請求項1または2に記載の二次電池の充電状態推定制御装置。
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