JP5786324B2 - 組電池の制御装置 - Google Patents
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Description
図1は、本実施形態に係る組電池システムを示す構成図である。以下においては、本実施形態に係る組電池システムが、ハイブリッド車両や電気自動車などの車両用の電池として用いられる場合を例示して説明する。
次いで、本発明の第2実施形態について説明する。
第2実施形態においては、図1、図2に示す組電池システムにおいて、異常時期予測処理が後述する方法により実行される以外は、上述の第1実施形態と同様である。
図8、図9に、第2実施形態における異常時期予測処理の流れを示すフローチャートを示す。なお、以下に説明する異常時期予測処理は、たとえば、本実施形態に係る組電池システムが搭載されている車両がイグニッションオンされたときやチャージオンされたときに、開始される。また、以下の処理は、主として、バッテリコントローラ500の予測部507により実行される。
すなわち、第2実施形態においては、各単電池C1、C2、・・・、CN間の電圧差を算出する際に、各単電池のSOCを特定SOCαで規格化した、規格化電圧差ΔVnorを算出し、規格化電圧差ΔVnorを用いて、組電池100が異常状態となる時期の予測を行なう。そのため、第2実施形態によれば、異なるSOC条件において検出された電圧差データ間における、データの互換性を良好なものとすることができ、これにより、電圧差データを、高い精度で比較することができ、各単電池間の電圧差の経時変化をより高い精度で求めることができる。
次いで、本発明の第3実施形態について説明する。
第3実施形態においては、図1、図2に示す組電池システムにおいて、異常時期予測処理が後述する方法により実行される以外は、上述の第1実施形態と同様である。
図13に、第3実施形態における異常時期予測処理の流れを示すフローチャートを示す。なお、以下に説明する異常時期予測処理は、たとえば、本実施形態に係る組電池システムが搭載されている車両がイグニッションオンされたときやチャージオンされたときに、開始される。なお、以下の処理は、主として、バッテリコントローラ500の予測部507により実行される。
すなわち、第3実施形態によれば、予め定められた所定のSOC領域Srにある場合に、電圧差ΔVを算出し、算出した電圧差ΔVを用いて、組電池100が異常状態となる時期の予測を行なうため、メモリに保存されるデータ数の削減、および演算負荷の削減を可能としながら、組電池100が異常状態となる時期の予測を高い精度で行なうことが可能となる。
次いで、本発明の第4実施形態について説明する。
第4実施形態においては、図1、図2に示す組電池システムにおいて、異常時期予測処理が後述する方法により実行される以外は、上述の第1実施形態と同様である。
図14に、第4実施形態における異常時期予測処理の流れを示すフローチャートを示す。
すなわち、第4実施形態によれば、目標均一化電圧Vtarと、各単電池C1、C2、・・・、CNの端子電圧との差が所定電圧V1未満である場合に、微小短絡検出用電圧差ΔVsを算出し、算出した微小短絡検出用電圧差ΔVsを用いることで、第1実施形態で予測可能な異常状態(たとえば、組電池100を構成する単電池のうち1または2以上の単電池の容量が低下してしまい、使用制限が必要となる状態)とは異なる異常状態、すなわち、微小短絡の度合いが大きくなることで、異常状態となる時期を適切に予測することができる。
200…負荷
400…容量調整回路
500…バッテリコントローラ
501…電圧検出部
502…電流検出部
503…電池温度検出部
504…容量調整部
505…制御部
506…異常判定部
507…予測部
508…電圧差データ記憶部
509…通信部
510…SOCテーブル記憶部
Claims (14)
- 複数の単電池を備えた組電池の制御装置であって、
前記組電池を構成する複数の単電池の電圧を均一にするための電圧である目標電圧を設定する目標電圧設定手段と、
前記目標電圧において、前記組電池を構成する複数の単電池の電圧が均一となるように、容量調整を行なう容量調整手段と、
前記複数の単電池の端子電圧またはSOCを検出し、前記目標電圧との差が所定電圧以上である電圧領域または前記電圧領域に対応するSOC領域にて検出した端子電圧またはSOCに基づいて、前記複数の単電池間の電圧差またはSOC差を、電圧差データまたはSOC差データとして検出する内部状態検出手段と、
前記内部状態検出手段で検出された前記電圧差データまたはSOC差データを、前記電圧差データまたはSOC差データの検出に用いた、端子電圧またはSOCの検出時刻のデータとともに、記憶する時系列データ記憶手段と、
前記時系列データ記憶手段に記憶されている前記電圧差データまたはSOC差データのうち、前記目標電圧と所定電圧以上異なる電圧領域または該電圧領域に対応するSOC領域にて検出された電圧差データまたはSOC差データの経時変化を直線回帰することで、回帰直線を得て、得られた回帰直線に基づいて、前記組電池が第1の異常状態となる時期を予測する予測手段と、を備えることを特徴とする組電池の制御装置。 - 請求項1に記載の組電池の制御装置において、
前記時系列データ記憶手段は、前記単電池の満充電から放電下限までのSOC範囲を、複数のSOCセクションに区分けしたSOCセクションテーブルを備え、
前記時系列データ記憶手段は、前記内部状態検出手段で検出された前記電圧差データまたはSOC差データを、前記電圧差データまたはSOC差データの検出に用いた、端子電圧またはSOCの検出時刻のデータとともに、記憶する際に、前記SOCセクションテーブルに基づいて、前記電圧差データまたはSOC差データの検出を行った際におけるSOCに対応するSOCセクションと関連付けて記憶し、
前記予測手段は、前記電圧差データまたはSOC差データのうち、同じSOCセクションに属する電圧差データまたはSOC差データの経時変化を直線回帰することで、回帰直線を得て、得られた回帰直線に基づいて、前記組電池が第1の異常状態となる時期を予測することを特徴とする組電池の制御装置。 - 請求項2に記載の組電池の制御装置において、
前記複数のSOCセクションは、SOC変化に対する電圧変化の比率が大きい領域ほど、狭いSOC範囲をとるように設定されていることを特徴とする組電池の制御装置。 - 請求項3に記載の組電池の制御装置において、
前記予測手段は、SOC範囲の大きさが所定範囲以下であるSOCセクションに属する電圧差データまたはSOC差データのうち、同じSOCセクションに属する電圧差データまたはSOC差データの経時変化に基づいて、前記組電池が異常状態となる時期を予測することを特徴とする組電池の制御装置。 - 請求項4に記載の組電池の制御装置において、
前記予測手段は、SOC範囲の大きさが所定範囲以下であり、かつ、前記目標電圧に対応するSOCの属するSOCセクションと異なるSOCセクションに属する電圧差データまたはSOC差データのうち、同じSOCセクションに属する電圧差データまたはSOC差データの経時変化に基づいて、前記組電池が第1の異常状態となる時期を予測することを特徴とする組電池の制御装置。 - 請求項1〜5のいずれかに記載の組電池の制御装置において、
前記複数の単電池のSOCと端子電圧との関係を示すテーブルを記憶するSOC−電圧テーブル記憶手段をさらに備え、
前記内部状態検出手段は、
前記電圧差データを検出する際に、前記SOC−電圧テーブル記憶手段に記憶された前記テーブルを用いて、検出の対象となる複数の単電池のうち、特定の単電池のSOCと、規格化を行うための所定のSOCとの差分容量である規格化差分容量を求め、
前記検出の対象となる複数の単電池の容量から、算出した規格化差分容量を差し引き、規格化差分容量を差し引いた後における、前記検出の対象となる複数の単電池の端子電圧を、規格化端子電圧として算出し、
得られた規格化端子電圧に基づいて、前記電圧差データの検出を行う
ことを特徴とする組電池の制御装置。 - 請求項6に記載の組電池の制御装置において、
規格化を行うための前記所定のSOCが、SOC変化に対する電圧変化の比率が所定値以上であるSOC領域にある所定のSOCであることを特徴とする組電池の制御装置。 - 請求項7に記載の組電池の制御装置において、
規格化を行うための前記所定のSOCが、SOC変化に対する電圧変化の比率が所定値以上であり、かつ、前記目標電圧に対応するSOC領域と異なるSOC領域にある所定のSOCであることを特徴とする組電池の制御装置。 - 請求項1〜8のいずれかに記載の組電池の制御装置において、
前記内部状態検出手段は、SOC変化に対する電圧変化の比率が所定値以上であり、かつ、前記目標電圧に対応するSOC領域と異なるSOC領域または該SOC領域に対応する電圧領域にて、前記電圧差データまたはSOC差データを検出することを特徴とする組電池の制御装置。 - 請求項1〜9のいずれかに記載の組電池の制御装置において、
内部状態検出手段は、前記目標電圧との差が所定電圧未満である電圧領域または前記電圧領域に対応するSOC領域にて検出した端子電圧またはSOCに基づいて、前記複数の単電池間の電圧差またはSOC差を、電圧差データまたはSOC差データとしてさらに検出し、
前記予測手段は、前記目標電圧との差が所定電圧未満である電圧領域または前記電圧領域に対応するSOC領域にて検出された電圧差データまたはSOC差データの経時変化を直線回帰することで、回帰直線を得て、得られた回帰直線に基づいて、前記組電池が、前記第1の異常状態とは異なる第2の異常状態となる時期を予測することを特徴とする組電池の制御装置。 - 請求項1〜10のいずれかに記載の組電池の制御装置において、
前記予測手段は、前記回帰直線の信頼性の判定を行ない、前記回帰直線の信頼性が所定値以上の場合に、前記回帰直線より、前記複数の単電池間の電圧差またはSOC差が、所定の閾値以上となる時期を算出し、前記閾値以上となる時期を、前記組電池が第1の異常状態または第2の異常状態となる時期として予測することを特徴とする組電池の制御装置。 - 請求項11に記載の組電池の制御装置において、
前記予測手段は、前記回帰直線の信頼性が前記所定値未満である場合には、前記時系列データ記憶手段に記憶されている前記電圧差データまたはSOC差データのうち、他の電圧差データまたはSOC差データの分布から所定値以上外れた電圧差データまたはSOC差データが所定数以上検出されたか否かの判断を行ない、前記他の電圧差データまたはSOC差データの分布から所定値以上外れた電圧差データまたはSOC差データが所定数以上検出された場合には、該電圧差データまたはSOC差データの経時変化を直線回帰することで、回帰直線を得て、
前記予測手段は、得られた回帰直線の信頼性の判定を行ない、前記回帰直線の信頼性が所定値以上の場合に、前記回帰直線より、前記複数の単電池間の電圧差またはSOC差が、所定の閾値以上となる時期を算出し、前記閾値以上となる時期を、前記組電池が第1の異常状態または第2の異常状態となる時期として予測することを特徴とする組電池の制御装置。 - 請求項1〜12のいずれかに記載の組電池の制御装置において、
前記制御装置の制御の対象である組電池とは異なる、他の組電池の複数の単電池間の電圧差データまたはSOC差データを取得する取得手段をさらに備え、
前記予測手段は、前記組電池が異常状態となる時期を予測する際に、前記取得手段により取得された前記他の組電池の電圧差データまたはSOC差データを参照して、予測を行なうと同時に、現在の組電池の状態が他の組電池を含めた全体の傾向に対する、前記制御装置の制御の対象である組電池の異常の程度を事前に判断することを特徴とする組電池の制御装置。 - 請求項1〜13のいずれかに記載の組電池の制御装置において、
前記予測手段により予測された前記組電池が異常状態となる時期の情報を、無線通信端末または車載機を介して、ユーザに報知する報知手段をさらに備えることを特徴とする組電池の制御装置。
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