JP5929778B2 - 充電率推定装置および充電率推定方法 - Google Patents
充電率推定装置および充電率推定方法 Download PDFInfo
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Description
本発明は、充電率を推定する充電率推定装置および充電率推定方法に関する。
電池の充電率（State Of Charge：ＳＯＣ）の推定方法として、計測した閉回路電圧（Closed Circuit Voltage：ＣＣＶ）を用いて開回路電圧（Open Circuit Voltage：ＯＣＶ）を推定し、この開回路電圧を用いて充電率を推定する方法が知られている。
しかし、分極が解消するまでに長時間を要する二次電池の場合、ＳＯＣ−ＯＣＶ特性における充放電時のヒステリシスが大きいため、開回路電圧から充電率を正確に推定することが難しい。なお、分極が解消するまでに長時間を要する二次電池として、例えば、ＳｉＯ（一酸化珪素）を負極に用いた二次電池などが知られている。
充電率を推定する技術として、充放電電圧の平坦領域が大きい二次電池の残存容量を、簡易で小型な構成で高精度に検知することができる二次電池の残存容量演算装置が知られている。その残存容量演算装置によれば、充放電電圧の電圧変化率に応じて、充放電電圧に基づき求めた第１残存容量または充放電電流の積算値に基づき求めた第２残存容量で、残存容量に対応する充放電電圧に対して重み付けを行う。つまり、充放電電圧の特性曲線が平坦となっている場合でも、充放電電圧に対して少なくとも、充放電電流の積算値に基づき求めた第２残存容量による重み付けが行われるので、充放電電圧の特性曲線に傾斜が付き、これによって高精度に二次電池の残存容量を求めることができる。
本発明は上記のような実情に鑑みてなされたものであり、電池の充電率に分極の影響がある場合でも、充電率を精度よく推定する充電率推定装置および充電率推定方法を提供することを目的とする。
実施の態様のひとつである充電率推定装置は、電圧計測部、電流計測部、充電時推定部、移行時推定部、放電時推定部を有している。
電圧計測部は電池の電圧を測定する。電流計測部は電池から充放電される電流を測定する。
電圧計測部は電池の電圧を測定する。電流計測部は電池から充放電される電流を測定する。
充電時推定部は、充電モードの場合、測定した閉回路電圧を用いて、充電器が充電をするときの電池の閉回路電圧と第１の充電率とが関連付けられた充電モード情報を参照し、第１の充電率を求め、第１の充電率を充電時の充電率と推定する。
移行時推定部は、充電モードから放電モードへ移行を開始すると、測定した電流を用いて、電流積算を開始する。その後、移行時推定部は、移行開始時の第１の充電率と電流積算値を用いて第２の充電率を求め、移行開始後の決められた期間に求めた電流積算値によって決まる目標充電率になるまで、第２の充電率を移行時の充電率と推定する。
放電時推定部は、移行が終了して放電モードになると、測定した閉回路電圧を用いて、決められた動作パターンで車両を動作させて求められる電池の放電パターンを用いて生成された閉回路電圧と第３の充電率とが関連付けられた放電モード情報を参照し、第３の充電率を求め、第３の充電率を放電時の充電率と推定する。
他の実施の態様のひとつである充電率推定装置は、電圧計測部、電流計測部、放電時推定部、移行時推定部、充電時推定部を有している。
電圧計測部は電池の電圧を測定する。電流計測部は電池から充放電される電流を測定する。
電圧計測部は電池の電圧を測定する。電流計測部は電池から充放電される電流を測定する。
放電時推定部は、放電モードの場合、測定した閉回路電圧を用いて、決められた動作パターンで車両を動作させて求められる電池の放電パターンを用いて生成された閉回路電圧と第３の充電率とが関連付けられた放電モード情報を参照し、第３の充電率を求め、第３の充電率を放電時の充電率と推定する。
移行時推定部は、放電モードから充電モードへ移行を開始すると、測定した電流を用いて、電流積算を開始する。その後、移行時推定部は、移行開始時の第３の充電率と電流積算値を用いて第６の充電率を求め、移行開始後の決められた期間に求めた電流積算値によって決まる目標充電率になるまで、第６の充電率を移行時の充電率と推定する。
充電時推定部は、移行が終了して前記充電モードになると、測定した閉回路電圧を用いて、充電器が充電をするときの電池の閉回路電圧と第１の充電率とが関連付けられた充電モード情報を参照し、第１の充電率を求め、第１の充電率を充電時の充電率と推定する。
本実施形態によれば、電池の充電率に分極の影響がある場合でも、充電率を精度よく推定することができるという効果を奏する。
以下図面に基づいて、実施形態について詳細を説明する。
実施形態１について説明をする。
図１は、充放電装置の一実施例を示す図である。図１の充放電装置１は充電率推定装置を有し、電池２、電流計測部３、電圧計測部４、制御部５、記憶部６、充電器７、スイッチＳＷ１、ＳＷ２などから構成される。図１の負荷８は、充放電装置１から電力を受電して動作する装置である。動作する装置は、例えば、車両に搭載されるモータなどが考えられる。
実施形態１について説明をする。
図１は、充放電装置の一実施例を示す図である。図１の充放電装置１は充電率推定装置を有し、電池２、電流計測部３、電圧計測部４、制御部５、記憶部６、充電器７、スイッチＳＷ１、ＳＷ２などから構成される。図１の負荷８は、充放電装置１から電力を受電して動作する装置である。動作する装置は、例えば、車両に搭載されるモータなどが考えられる。
なお、充電率推定装置は、電流計測部３、電圧計測部４、制御部５、記憶部６、スイッチＳＷ１、ＳＷ２などを有する。
電池２は分極がある電池が考えられる。本例では、便宜上電池２の分極が大きくかつ分極解消に長時間を要し、充放電のヒステリシスが大きい二次電池について説明をする。例えば、負極にＳｉＯ負極を利用したリチウムイオン二次電池などが考えられる。ただし、ＳｉＯを負極に用いたリチウムイオン二次電池に限定されるものではない。例えば、負極にカーボン負極を利用した従来の二次電池でも温度が低い場合には分極があるので、従来の二次電池でも温度が低い場合に本発明の適用が考えられる。
電池２は分極がある電池が考えられる。本例では、便宜上電池２の分極が大きくかつ分極解消に長時間を要し、充放電のヒステリシスが大きい二次電池について説明をする。例えば、負極にＳｉＯ負極を利用したリチウムイオン二次電池などが考えられる。ただし、ＳｉＯを負極に用いたリチウムイオン二次電池に限定されるものではない。例えば、負極にカーボン負極を利用した従来の二次電池でも温度が低い場合には分極があるので、従来の二次電池でも温度が低い場合に本発明の適用が考えられる。
なお、図１の例では１つの電池を用いて説明しているが１つの電池に限定されるものではなく、複数の電池を用いてもよい。
電流計測部３は電池２から充放電される電流を計測する。例えば、電流計などが考えられる。また、電流計測部３が計測したデータは制御部５に出力される。
電流計測部３は電池２から充放電される電流を計測する。例えば、電流計などが考えられる。また、電流計測部３が計測したデータは制御部５に出力される。
電圧計測部４は電池２の電圧を計測する。例えば、電圧計などが考えられる。また、電圧計測部４が計測したデータは制御部５に出力される。
制御部５（コンピュータなど）は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、マルチコアＣＰＵ、プログラマブルなデバイス（ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）など）を用いることが考えられる。
制御部５（コンピュータなど）は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、マルチコアＣＰＵ、プログラマブルなデバイス（ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）など）を用いることが考えられる。
記憶部６は、例えばRead Only Memory（ＲＯＭ）、Random Access Memory（ＲＡＭ）などのメモリやハードディスクなどが考えられる。なお、記憶部６にはパラメータ値、変数値などのデータを記憶してもよいし、実行時のワークエリアとして用いてもよい。また、制御部５が記憶部を有している場合には記憶部６を用いなくてもよい。
充電器７は、給電装置から電力を受電して電池２に充電するための装置である。
スイッチＳＷ１、ＳＷ２は、制御部５からの指示により充電と放電とを切り替えるスイッチで、リレーなどを用いることが考えられる。本例では、２つのスイッチＳＷ１、ＳＷ２を用いて充電と放電の切り替えをしているが図１の回路に限定されるものではない。
スイッチＳＷ１、ＳＷ２は、制御部５からの指示により充電と放電とを切り替えるスイッチで、リレーなどを用いることが考えられる。本例では、２つのスイッチＳＷ１、ＳＷ２を用いて充電と放電の切り替えをしているが図１の回路に限定されるものではない。
制御部について説明する。
制御部５は、充電時推定部９、移行時推定部１０、放電時推定部１１を有し、充電時と放電時のそれぞれにおいて計測される閉路電圧を用いて充電率を推定する。
制御部５は、充電時推定部９、移行時推定部１０、放電時推定部１１を有し、充電時と放電時のそれぞれにおいて計測される閉路電圧を用いて充電率を推定する。
充電モードから放電モードへ移行する際における充電率の推定方法について説明する。
充電時推定部９は、測定した閉回路電圧を用いて、充電器７が定電流充電をするときの電池２の閉回路電圧と第１の充電率とが関連付けられた後述する充電モード情報を参照し、第１の充電率を求め、第１の充電率を充電時の充電率として用いる。
充電時推定部９は、測定した閉回路電圧を用いて、充電器７が定電流充電をするときの電池２の閉回路電圧と第１の充電率とが関連付けられた後述する充電モード情報を参照し、第１の充電率を求め、第１の充電率を充電時の充電率として用いる。
移行時推定部１０は、充電モードから放電モードへ移行を開始すると、測定した電流を用いて、電流積算を開始する。その後、移行時推定部１０は移行開始時の第１の充電率と電流積算値を用いて第２の充電率を求める。また、移行時推定部１０は決められた期間において電流積算値を求め、求めた電流積算値に関連付けられた目標充電率になるまで、第２の充電率を移行時の充電率として用いる。
放電時推定部１１は、移行が終了して放電モードになると、測定した閉回路電圧を用いて、決められた動作パターンで車両を動作させて求められる電池２の放電パターンを用いて生成された閉回路電圧と第３の充電率とが関連付けられた後述する放電モード情報を参照し、第３の充電率を求め、第３の充電率を放電時の充電率として用いる。
放電モードから充電モードへ移行する際における充電率の推定方法について説明する。
放電時推定部１１は、測定した閉回路電圧を用いて、後述する放電モード情報を参照し、第３の充電率を求め、第３の充電率を放電時の充電率として用いる。
放電時推定部１１は、測定した閉回路電圧を用いて、後述する放電モード情報を参照し、第３の充電率を求め、第３の充電率を放電時の充電率として用いる。
移行時推定部１０は、放電モードから充電モードへ移行を開始すると、測定した電流を用いて、電流積算を開始する。その後、移行時推定部１０は移行開始時の第３の充電率と電流積算値を用いて第６の充電率を求める。また、移行時推定部１０は決められた期間において電流積算値を求め、求めた電流積算値に関連付けられた目標充電率になるまで、第６の充電率を移行時の充電率として用いる。
充電時推定部９は、移行が終了して充電モードになると、測定した閉回路電圧を用いて、後述する充電モード情報を参照し、第１の充電率を求め、第１の充電率を充電時の充電率として用いる。
図２は、充放電時のＳＯＣ−ＣＣＶ特性の一実施例を示す図である。図３は、充電モード情報と放電モード情報のデータ構造の一実施例を示す図である。
図２のＳＯＣ−ＣＣＶ特性を示すグラフ３０１の曲線３０２は、充電器７が定電流充電をするときの電池２の閉回路電圧と充電率との関係を示している。充電モードにおける閉回路電圧と充電率との関係は、例えば、実験やシミュレーションにより求める。
図２のＳＯＣ−ＣＣＶ特性を示すグラフ３０１の曲線３０２は、充電器７が定電流充電をするときの電池２の閉回路電圧と充電率との関係を示している。充電モードにおける閉回路電圧と充電率との関係は、例えば、実験やシミュレーションにより求める。
図３の充電モード情報４０１は、充電時の閉回路電圧「充電時ＣＣＶ」と閉回路電圧に対応する充電率「第１の充電率ＳＯＣ［％］」に記憶される情報を有する。「充電時ＣＣＶ」には、本例では閉回路電圧を示す情報「ｃｍ００」「ｃｍ０１」「ｃｍ０２」「ｃｍ０３」「ｃｍ０４」「ｃｍ０５」「ｃｍ０６」・・・「ｃｍ１７」「ｃｍ１８」「ｃｍ１９」「ｃｍ２０」が記憶されている。「第１の充電率ＳＯＣ［％］」には、本例では充電率を示す情報「０」「５」「１０」「１５」「２０」「２５」「３０」・・・「８５」「９０」「９５」「１００」が、閉回路電圧に関連付けられて記憶されている。
なお、グラフ３０１の曲線３０２および図３の充電モード４０１は、充電器７が定電流充電するときの電池２の閉回路電圧と充電率に限定されるものではない。例えば、充電器７が定電力充電するときの関係でもよい。
グラフ３０１の曲線３０３は、決められた動作パターンで車両などを動作させて求められる電池２の放電パターンを用いて生成された閉回路電圧と充電状態との関係を示している。
決められた動作パターンとは、車両が電気自動車（ＥＶ）やプラグインハイブリッド車（ＰＨＶ）の場合には、走行パターンから測定する燃費測定方法ＪＣ−０８モード、ＬＡ＃４モードなどが考えられる。フォークリフトの場合は、予め決められた走行パターンや作業パターンを用いることが考えられる。
放電パターンは、走行パターンや作業パターンで車両を動作させたときの車両に搭載された電池２に代表される放電時の閉回路電圧のパターンである。放電モードにおける閉回路電圧と充電率との関係は、放電時の閉回路電圧を用いて実験やシミュレーションにより求める。
図３の放電モード情報４０２は、放電時の閉回路電圧「放電時ＣＣＶ」と閉回路電圧に対応する充電率「第三の充電率ＳＯＣ［％］」に記憶される情報を有する。「放電時ＣＣＶ」には、本例では閉回路電圧を示す情報「ｄｍ００」「ｄｍ０１」「ｄｍ０２」「ｄｍ０３」「ｄｍ０４」「ｄｍ０５」「ｄｍ０６」・・・「ｄｍ１７」「ｄｍ１８」「ｄｍ１９」「ｄｍ２０」が記憶されている。「第３の充電率ＳＯＣ［％］」には、本例では充電率を示す情報「０」「５」「１０」「１５」「２０」「２５」「３０」・・・「８５」「９０」「９５」「１００」が、閉回路電圧に関連付けられて記憶されている。
図２の曲線３０４について説明する。
図２に示す曲線３０４は、充電モードから放電モードへ移行する際に、移行開始時の第１の充電率ＳＯＣ１と電流積算値を用いて、移行時推定部１０により推定された充電率（第２の充電率）を示している。移行時推定部１０は、決められた期間に求められた電流積算値に関連付けられた目標充電率ＳＯＣ２（ＳＯＣ１（第１の充電率）−△ＳＯＣ１（第４の充電率））になるまで、第２の充電率を移行期間の充電率とする。充電モードから放電モードへ移行する場合、目標充電率ＳＯＣ２はＳＯＣ１から△ＳＯＣ１を減算して求める。
図２に示す曲線３０４は、充電モードから放電モードへ移行する際に、移行開始時の第１の充電率ＳＯＣ１と電流積算値を用いて、移行時推定部１０により推定された充電率（第２の充電率）を示している。移行時推定部１０は、決められた期間に求められた電流積算値に関連付けられた目標充電率ＳＯＣ２（ＳＯＣ１（第１の充電率）−△ＳＯＣ１（第４の充電率））になるまで、第２の充電率を移行期間の充電率とする。充電モードから放電モードへ移行する場合、目標充電率ＳＯＣ２はＳＯＣ１から△ＳＯＣ１を減算して求める。
決められた期間とは、移行開始から移行終了までの移行期間（移行開始から放電モード情報を用いて充電率の推定に移行するまでの期間）内に設定され、かつその移行期間より短い期間である。例えば、移行開始から１０秒の期間が考えられる。ただし、決められた期間は１０秒に限定されるものではない。
次に、決められた期間に求められた電流積算値は、例えば、移行開始から１０秒の期間に放電される電流積算値である。
△ＳＯＣ１は目標充電率ＳＯＣ２を決めるための充電率（第４の充電率）である。例えば、記憶部６に記憶されている放電時の電流負荷を示す情報と△ＳＯＣを示す情報とが関連付けられた放電モード移行情報を参照し、△ＳＯＣ１を求める。
△ＳＯＣ１は目標充電率ＳＯＣ２を決めるための充電率（第４の充電率）である。例えば、記憶部６に記憶されている放電時の電流負荷を示す情報と△ＳＯＣを示す情報とが関連付けられた放電モード移行情報を参照し、△ＳＯＣ１を求める。
放電時の電流負荷は、例えば、放電レートが考えられる。放電レートは、決められた期間と、決められた期間に求められた電流積算値と、電池２の満容量と、を用いて求めることが考えられる。
例えば、決められた期間が１０秒で、この１０秒の間に放電される電流積算値が０．０２７７８［Ａｈ］である場合、今後１時間で放電される電流積算値が１０．００８［Ａｈ］＝０．０２７８×（３６００÷１０）であると推定される。従って、電池２の満容量が２０［Ａｈ］であれば決められた期間の放電レートは０．５Ｃ←１０／２０となる。
図２の曲線３０５について説明する。
図２に示す曲線３０５は、放電モードから充電モードへ移行する際に、移行開始時の第３の充電率ＳＯＣ３と電流積算値を用いて、移行時推定部１０により推定された充電率（第６の充電率）を示している。移行時推定部１０は、決められた期間に求められた電流積算値に関連付けられた目標充電率ＳＯＣ４（ＳＯＣ３（第３の充電率）＋△ＳＯＣ２（第５の充電率））になるまで、第６の充電率を移行期間の充電率とする。放電モードから充電モードへ移行する場合、目標充電率ＳＯＣ４はＳＯＣ３に△ＳＯＣ２を加算して求める。
図２に示す曲線３０５は、放電モードから充電モードへ移行する際に、移行開始時の第３の充電率ＳＯＣ３と電流積算値を用いて、移行時推定部１０により推定された充電率（第６の充電率）を示している。移行時推定部１０は、決められた期間に求められた電流積算値に関連付けられた目標充電率ＳＯＣ４（ＳＯＣ３（第３の充電率）＋△ＳＯＣ２（第５の充電率））になるまで、第６の充電率を移行期間の充電率とする。放電モードから充電モードへ移行する場合、目標充電率ＳＯＣ４はＳＯＣ３に△ＳＯＣ２を加算して求める。
決められた期間とは、移行開始から移行終了までの移行期間（移行開始から充電モード情報を用いて充電率の推定に移行するまでの期間）内に設定され、かつその移行期間より短い期間である。例えば、移行開始から１０秒の期間が考えられる。ただし、決められた期間は１０秒に限定されるものではない。
次に、決められた期間に求められた電流積算値は、例えば、移行開始から１０秒の期間の電流積算値である。
△ＳＯＣ２は目標充電率ＳＯＣ４を決めるための充電率（第５の充電率）である。例えば、記憶部６に記憶されている充電時の電流負荷を示す情報と△ＳＯＣを示す情報とが関連付けられた放電モード移行情報を参照し、△ＳＯＣ２を求める。
△ＳＯＣ２は目標充電率ＳＯＣ４を決めるための充電率（第５の充電率）である。例えば、記憶部６に記憶されている充電時の電流負荷を示す情報と△ＳＯＣを示す情報とが関連付けられた放電モード移行情報を参照し、△ＳＯＣ２を求める。
充電時の電流負荷は、例えば、充電レートが考えられる。充電レートは、決められた期間と、決められた期間に求められた電流積算値と、電池２の満容量と、を用いて求めることが考えられる。
例えば、決められた期間が１０秒で、この１０秒の間に充電される電流積算値が０．０２７７８［Ａｈ］である場合、今後１時間で充電される電流積算値が１０．００８［Ａｈ］＝０．０２７８×（３６００÷１０）であると推定される。従って、電池２の満容量が２０［Ａｈ］であれば決められた期間の充電レートは０．５Ｃ←１０／２０となる。
図４は、放電モード移行情報または充電モード移行情報のデータ構造の一実施例を示す図である。図４の放電モード移行情報または充電モード移行情報を示す情報５０１には、「電流負荷」「△ＳＯＣ［％］」に記憶される情報が記憶されている。「電流負荷」には、本例では放電レートとして「０．１Ｃ」「０．２Ｃ」「０．５Ｃ」「０．７Ｃ」「１．０Ｃ」「２．０Ｃ」が記憶されている。「△ＳＯＣ［％］」には、本例では「電流負荷」に記憶されている情報に関連付けられて△ＳＯＣ「１５」「１３」「１０」「９」「８」「５」が記憶されている。例えば、充電モードから放電モードへ移行する場合、放電モード移行情報を参照し、決められた期間の放電レートが０．５Ｃなら△ＳＯＣ１は１０％となる。△ＳＯＣ２の求め方も同様である。
なお、本例では放電モード移行情報と充電モード移行情報が同じ場合について説明したが、放電モード移行情報と充電モード移行情報に記憶される情報は違うものでもよい。
制御部の動作について説明する。
制御部の動作について説明する。
図５は、充電モードから放電モードに移行する期間の動作の一実施例を示す図である。ステップＳ６０１では、制御部５が充電モードから放電モードに切り替えられたことを検出する。
ステップＳ６０２では、制御部５が電流計測部３から取得した電流値を用いて電流積算処理を開始し、電流積算値を求める。
ステップＳ６０３では、制御部５が切り替え時の第１の充電率と電流積算値を用いて第２の充電率を求める。
ステップＳ６０３では、制御部５が切り替え時の第１の充電率と電流積算値を用いて第２の充電率を求める。
ステップＳ６０４では、制御部５が決められた期間に求められた電流積算値に関連付けられた目標充電率を求める。決められた期間は、移行開始から移行終了までの移行期間（移行開始から放電モード情報を用いて充電率の推定に移行するまでの期間）内に設定され、かつその移行期間より短い期間である。
なお、ステップＳ６０３とステップＳ６０４の順番は限定されるものではない。
ステップＳ６０５では、制御部５が第２の充電率が目標充電率以下であるか否かを判定し、第２の充電率が目標充電率以下である場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ６０６に移行し、第２の充電率が目標充電率より大きい場合（Ｎｏ）にはステップＳ６０３に移行する。
ステップＳ６０５では、制御部５が第２の充電率が目標充電率以下であるか否かを判定し、第２の充電率が目標充電率以下である場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ６０６に移行し、第２の充電率が目標充電率より大きい場合（Ｎｏ）にはステップＳ６０３に移行する。
なお、ステップＳ６０５でＮｏの場合、ステップＳ６０３に移行せず、ステップＳ６０５を繰り返してもよい。
ステップＳ６０６では、制御部５が放電モード情報を参照した充電率推定処理に移行する。また、電流積算処理を停止する。
ステップＳ６０６では、制御部５が放電モード情報を参照した充電率推定処理に移行する。また、電流積算処理を停止する。
図７は、放電モードから充電モードに移行する期間の動作の一実施例を示す図である。ステップＳ７０１では、制御部５が放電モードから充電モードに切り替えられたことを検出する。
ステップＳ７０２では、制御部５が電流計測部３から取得した電流値を用いて電流積算処理を開始し、電流積算値を求める。
ステップＳ７０３では、制御部５が切り替え時の第３の充電率と電流積算値を用いて第６の充電率を求める。
ステップＳ７０３では、制御部５が切り替え時の第３の充電率と電流積算値を用いて第６の充電率を求める。
ステップＳ７０４では、制御部５が決められた期間に求められた電流積算値に関連付けられた目標充電率を求める。決められた期間は、移行開始から移行終了までの移行期間（移行開始から充電モード情報を用いて充電率の推定に移行するまでの期間）内に設定され、かつその移行期間より短い期間である。
なお、ステップＳ７０３とステップＳ７０４の順番は限定されるものではない。
ステップＳ７０５では、制御部５が第６の充電率が目標充電率以上であるか否かを判定し、第６の充電率が目標充電率以上である場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ７０６に移行し、第６の充電率が目標充電率より小さい場合（Ｎｏ）にはステップＳ７０３に移行する。なお、ステップＳ７０５でＮｏの場合、ステップＳ７０３に移行せず、ステップＳ７０５を繰り返してもよい。
ステップＳ７０５では、制御部５が第６の充電率が目標充電率以上であるか否かを判定し、第６の充電率が目標充電率以上である場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ７０６に移行し、第６の充電率が目標充電率より小さい場合（Ｎｏ）にはステップＳ７０３に移行する。なお、ステップＳ７０５でＮｏの場合、ステップＳ７０３に移行せず、ステップＳ７０５を繰り返してもよい。
ステップＳ７０６では、制御部５が充電モード情報を参照した充電率推定処理に移行する。また、電流積算処理を停止する。
実施形態１によれば、電池の充電率に分極の影響がある場合でも、充電率を精度よく推定することができるという効果を奏する。
実施形態１によれば、電池の充電率に分極の影響がある場合でも、充電率を精度よく推定することができるという効果を奏する。
また、充電モードから放電モードに移行する際には、図２に示すように充電モード情報により表される曲線３０２上の閉回路電圧と、放電モード情報により表される曲線３０３上の閉回路電圧には、電圧差がある。そのため、充電モードから放電モードに切り替えて直ぐに放電モード情報を用いて充電率を推定すると、精度良く充電率を推定することができない。しかし、実施形態１によれば、充電モードから放電モードに移行期間、電流積算を用いて充電率を推定することにより、充電率を精度よく推定することができるという効果を奏する。
また、放電モードから充電モードに移行する際にも、図２に示すように放電モード情報により表される曲線３０３上の閉回路電圧と、充電モード情報により表される曲線３０２上の閉回路電圧には、電圧差がある。そのため、放電モードから充電モードに切り替えて直ぐに充電モード情報を用いて充電率を推定すると、精度良く充電率を推定することができない。しかし、実施形態１によれば、放電モードから充電モードに移行期間、電流積算を用いて充電率を推定することにより、充電率を精度よく推定することができるという効果を奏する。
実施形態２について説明をする。
充電モードから放電モードに移行する際について説明する。
実施形態２の移行時推定部１０は、充電モードから放電モードに移行する際、移行開始時から決められた期間ごとに放電レートを求める。例えば、決められた期間が１０秒である場合には、１０秒ごとに放電レートを求める。すなわち、移行開始時から１０秒後の放電レート、移行開始１０秒後から２０秒後の放電レート、移行開始２０秒後から３０秒後の放電レート・・・・を求める。
充電モードから放電モードに移行する際について説明する。
実施形態２の移行時推定部１０は、充電モードから放電モードに移行する際、移行開始時から決められた期間ごとに放電レートを求める。例えば、決められた期間が１０秒である場合には、１０秒ごとに放電レートを求める。すなわち、移行開始時から１０秒後の放電レート、移行開始１０秒後から２０秒後の放電レート、移行開始２０秒後から３０秒後の放電レート・・・・を求める。
また、移行時推定部１０は求めた放電レートを用いて、放電レートと目標充電率を決めるための第４の充電率（△ＳＯＣ１）とが関連付けられた放電モード移行情報を参照し、第４の充電率を求める。放電モード移行情報は、例えば、図４の情報５０１を用いる。例えば、決められた期間が１０秒である場合には、１０秒ごとに放電レートに関連付けられる△ＳＯＣ１を求める。すなわち、移行開始時から１０秒後の放電レートに関連付けられる△ＳＯＣ１、移行開始１０秒後から２０秒後の放電レートに関連付けられる△ＳＯＣ１、移行開始２０秒後から３０秒後の放電レートに関連付けられる△ＳＯＣ１・・・・を求める。
また、移行時推定部１０は第４の充電率と移行開始時の第１の充電率を用いて、決められた期間ごとに目標充電率を求める。例えば、決められた期間が１０秒である場合には、１０秒ごとに放電レートに関連付けられる△ＳＯＣ１と移行開始時の第１の充電率を用いて、１０秒ごとに目標充電率を求める。すなわち、移行開始時から１０秒後の放電レートに関連付けられる△ＳＯＣ１と移行開始時の第１の充電率を用いて、移行開始時から１０秒後の目標充電率を求める。次に、移行開始１０秒後から２０秒後の放電レートに関連付けられる△ＳＯＣ１と移行開始時の第１の充電率を用いて、移行開始時１０秒後から２０秒後の目標充電率を求める。次に、移行開始２０秒後から３０秒後の放電レートに関連付けられる△ＳＯＣ１と移行開始時の第１の充電率を用いて、移行開始時２０秒後から３０秒後の目標充電率を求める。
例えば、第１の充電率が７０［％］（ＳＯＣ１）で、移行開始時から１０秒後の放電レートに関連付けられる△ＳＯＣ１が１０［％］である場合には、目標充電率は６０［％］になる。次に、移行開始時１０秒後から２０秒後の放電レートに関連付けられる△ＳＯＣ１が１５［％］である場合には、目標充電率は５５［％］になる。次に、移行開始時２０秒後から３０秒後の放電レートに関連付けられる△ＳＯＣ１が５［％］である場合には、目標充電率は６５［％］になる。
また、移行時推定部１０は決められた期間ごとに第２の充電率が目標充電率以下であるか否か判定をし、第２の充電率が目標充電率以下になると、放電モード情報を参照した充電率推定処理に移行する。
また、移行時推定部１０は、第４の充電率と、移行開始時の第１の充電率と、移行開始時の第１の充電率と第２の充電率との差と、を用いて、決められた期間ごとに目標充電率を求めてもよい。
例えば、第１の充電率が７０［％］（ＳＯＣ１）で、第２の充電率が６９［％］で、移行開始時から１０秒後の放電レートに関連付けられる△ＳＯＣ１が１０［％］である場合には、まず移行開始時の第１の充電率と第２の充電率との差１［％］を求める。そして、第１の充電率が７０［％］から△ＳＯＣ１の１０［％］を減算し、減算した値に差１［％］を加算して目標充電率６１［％］を求める。
また、移行開始時１０秒後から２０秒後の第２の充電率が６８［％］で、放電レートに関連付けられる△ＳＯＣ１が１５［％］である場合には、第１の充電率７０［％］から△ＳＯＣ１の１５［％］を減算する。続いて、減算した値に、第１の充電率と第２の充電率との差２［％］を加算して目標充電率５７［％］を求める。
また、移行開始時２０秒後から３０秒後の第２の充電率が６７［％］で、放電レートに関連付けられる△ＳＯＣ１が５［％］である場合には、第１の充電率７０［％］から△ＳＯＣ１の５［％］を減算する。続いて、減算した値に、第１の充電率と第２の充電率との差３［％］を加算して目標充電率６８［％］を求める。
移行時推定部１０は決められた期間ごとに第２の充電率が目標充電率以下であるか否か判定をし、第２の充電率が目標充電率以下になると、放電モード情報を参照した充電率推定処理に移行する。
放電モードから充電モードに移行する際について説明する。
実施形態２の移行時推定部１０は、放電モードから充電モードに移行する際に、移行開始時から決められた期間ごとに充電レートを求める。例えば、決められた期間が１０秒である場合には、１０秒ごとに充電レートを求める。すなわち、移行開始時から１０秒後の充電レート、移行開始１０秒後から２０秒後の充電レート、移行開始２０秒後から３０秒後の充電レート・・・・を求める。
実施形態２の移行時推定部１０は、放電モードから充電モードに移行する際に、移行開始時から決められた期間ごとに充電レートを求める。例えば、決められた期間が１０秒である場合には、１０秒ごとに充電レートを求める。すなわち、移行開始時から１０秒後の充電レート、移行開始１０秒後から２０秒後の充電レート、移行開始２０秒後から３０秒後の充電レート・・・・を求める。
また、移行時推定部１０は求めた充電レートを用いて、充電レートと目標充電率を決めるための第５の充電率（△ＳＯＣ２）とが関連付けられた充電モード移行情報を参照し、第５の充電率を求める。充電モード移行情報は、例えば、図４の情報５０１を用いる。例えば、決められた期間が１０秒である場合には、１０秒ごとに充電レートに関連付けられる△ＳＯＣ２を求める。すなわち、移行開始時から１０秒後の充電レートに関連付けられる△ＳＯＣ２、移行開始１０秒後から２０秒後の充電レートに関連付けられる△ＳＯＣ２、移行開始２０秒後から３０秒後の充電レートに関連付けられる△ＳＯＣ２・・・・を求める。
また、移行時推定部１０は第５の充電率と移行開始時の第３の充電率を用いて、決められた期間ごとに目標充電率を求める。例えば、決められた期間が１０秒である場合には、１０秒ごとに充電レートに関連付けられる△ＳＯＣ２と移行開始時の第３の充電率を用いて、１０秒ごとに目標充電率を求める。すなわち、移行開始時から１０秒後の充電レートに関連付けられる△ＳＯＣ２と移行開始時の第３の充電率を用いて、移行開始時から１０秒後の目標充電率を求める。次に、移行開始１０秒後から２０秒後の充電レートに関連付けられる△ＳＯＣ２と移行開始時の第３の充電率を用いて、移行開始時１０秒後から２０秒後の目標充電率を求める。次に、移行開始２０秒後から３０秒後の充電レートに関連付けられる△ＳＯＣ２と移行開始時の第３の充電率を用いて、移行開始時２０秒後から３０秒後の目標充電率を求める。
例えば、第３の充電率が４０［％］（ＳＯＣ３）で、移行開始時から１０秒後の充電レートに関連付けられる△ＳＯＣ２が１０［％］である場合には、目標充電率は５０［％］になる。次に、移行開始時１０秒後から２０秒後の充電レートに関連付けられる△ＳＯＣ２が１５［％］である場合には、目標充電率は５５［％］になる。次に、移行開始時２０秒後から３０秒後の充電レートに関連付けられる△ＳＯＣ２が５［％］である場合には、目標充電率は４５［％］になる。
また、移行時推定部１０は決められた期間ごとに第６の充電率が目標充電率以上であるか否か判定をし、第６の充電率が目標充電率以上になると、充電モード情報を参照した充電率推定処理に移行する。
また、移行時推定部１０は、第５の充電率と、移行開始時の第３の充電率と、移行開始時の第３の充電率と第６の充電率との差と、を用いて、決められた期間ごとに目標充電率を求めてもよい。
例えば、第３の充電率が４０［％］（ＳＯＣ１）で、第６の充電率が４１［％］で、移行開始時から１０秒後の充電レートに関連付けられる△ＳＯＣ２が１０［％］である場合に、移行開始時の第３の充電率と第６の充電率との差１［％］を求める。次に、第３の充電率が４０［％］から△ＳＯＣ２の１０［％］を加算し、加算した値から差１［％］を減算して目標充電率４９［％］を求める。
また、移行開始時１０秒後から２０秒後の第６の充電率が４２［％］で、充電レートに関連付けられる△ＳＯＣ２が１５［％］である場合には、第３の充電率４０［％］に△ＳＯＣ２の１５［％］を加算する。続いて、加算した値から、第３の充電率と第６の充電率との差２［％］を減算して目標充電率５３［％］を求める。
また、移行開始時２０秒後から３０秒後の第６の充電率が４３［％］で、充電レートに関連付けられる△ＳＯＣ２が５［％］である場合には、第３の充電率４０［％］に△ＳＯＣ２の５［％］を加算する。続いて、加算した値から、第１の充電率と第６の充電率との差３［％］を減算して目標充電率４２［％］を求める。
また、移行時推定部１０は決められた期間ごとに第６の充電率が目標充電率以上であるか否か判定をし、第６の充電率が目標充電率以上になると、充電モード情報を参照した充電率推定処理に移行する。
実施形態２によれば、電池の充電率に分極の影響がある場合でも、充電率を精度よく推定することができるという効果を奏する。
また、充電モードから放電モードに移行する際には、図２に示すように充電モード情報により表される曲線３０２上の閉回路電圧と、放電モード情報により表される曲線３０３上の閉回路電圧には、電圧差がある。そのため、充電モードから放電モードに切り替えて直ぐに放電モード情報を用いて充電率を推定すると、精度良く充電率を推定することができない。しかし、実施形態２によれば、充電モードから放電モードに移行期間、電流積算を用いて充電率を推定することにより、充電率を精度よく推定することができるという効果を奏する。
また、充電モードから放電モードに移行する際には、図２に示すように充電モード情報により表される曲線３０２上の閉回路電圧と、放電モード情報により表される曲線３０３上の閉回路電圧には、電圧差がある。そのため、充電モードから放電モードに切り替えて直ぐに放電モード情報を用いて充電率を推定すると、精度良く充電率を推定することができない。しかし、実施形態２によれば、充電モードから放電モードに移行期間、電流積算を用いて充電率を推定することにより、充電率を精度よく推定することができるという効果を奏する。
また、放電モードから充電モードに移行する際にも、図２に示すように放電モード情報により表される曲線３０３上の閉回路電圧と、充電モード情報により表される曲線３０２上の閉回路電圧には、電圧差がある。そのため、放電モードから充電モードに切り替えて直ぐに充電モード情報を用いて充電率を推定すると、精度良く充電率を推定することができない。しかし、実施形態２によれば、放電モードから充電モードに移行期間、電流積算を用いて充電率を推定することにより、充電率を精度よく推定することができるという効果を奏する。
さらに、決められた期間ごとに目標充電率を決めるため、車両が停車または加速をした場合においても、充電率を精度よく推定することができるという効果を奏する。
また、本発明は、実施形態１、２に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。
また、本発明は、実施形態１、２に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。
１ 充放電装置、
２ 電池、
３ 電流計測部、
４ 電圧計測部、
５ 制御部、
６ 記憶部、
７ 充電器、
８ 負荷、
９ 充電時推定部、
１０ 移行時推定部、
１１ 放電時推定部、
ＳＷ１、ＳＷ２ スイッチ、
４０１ 充電モード情報、
４０２ 放電モード情報、
５０１ 充電モード移行情報、放電モード移行情報、
２ 電池、
３ 電流計測部、
４ 電圧計測部、
５ 制御部、
６ 記憶部、
７ 充電器、
８ 負荷、
９ 充電時推定部、
１０ 移行時推定部、
１１ 放電時推定部、
ＳＷ１、ＳＷ２ スイッチ、
４０１ 充電モード情報、
４０２ 放電モード情報、
５０１ 充電モード移行情報、放電モード移行情報、
Claims (8)
- 電池の電圧を測定する電圧計測部と、
前記電池から充放電される電流を測定する電流計測部と、
充電モードの場合、測定した閉回路電圧を用いて、充電器が充電をするときの前記電池の閉回路電圧と第１の充電率とが関連付けられた充電モード情報を参照し、前記第１の充電率を求め、前記第１の充電率を充電時の充電率と推定する充電時推定部と、
前記充電モードから放電モードへ移行を開始すると、測定した前記電流を用いて、電流積算を開始し、移行開始時の前記第１の充電率と電流積算値を用いて第２の充電率を求め、移行開始後の決められた期間に求めた電流積算値によって決まる目標充電率になるまで、前記第２の充電率を移行時の充電率と推定する移行時推定部と、
前記移行が終了して前記放電モードになると、測定した閉回路電圧を用いて、決められた動作パターンで車両を動作させて求められる前記電池の放電パターンを用いて生成された閉回路電圧と第３の充電率とが関連付けられた放電モード情報を参照し、前記第３の充電率を求め、前記第３の充電率を放電時の充電率と推定する放電時推定部と、
を備えることを特徴とする充電率推定装置。 - 前記移行時推定部は、
前記移行開始後の決められた期間の放電レートを求め、
前記放電レートを用いて、前記放電レートと前記目標充電率を決めるための第４の充電率とが関連付けられた放電モード移行情報を参照し、前記第４の充電率を求め、
前記移行開始時の第１の充電率から前記第４の充電率を減算して前記目標充電率を求める、
ことを特徴とする請求項１に記載の充電率推定装置。 - 前記移行時推定部は、
前記移行開始後の決められた期間ごとに放電レートを求め、
前記放電レートを用いて、前記放電レートと前記目標充電率を決めるための第４の充電率とが関連付けられた放電モード移行情報を参照し、前記第４の充電率を求め、
前記移行開始時の第１の充電率から前記第４の充電率を減算して前記決められた期間ごとに前記目標充電率を求める、
ことを特徴とする請求項１に記載の充電率推定装置。 - 電池の電圧を測定する電圧計測部と、
前記電池から充放電される電流を測定する電流計測部と、
放電モードの場合、測定した閉回路電圧を用いて、決められた動作パターンで車両を動作させて求められる前記電池の放電パターンを用いて生成された閉回路電圧と第３の充電率とが関連付けられた放電モード情報を参照し、前記第３の充電率を求め、前記第３の充電率を放電時の充電率と推定する放電時推定部と、
前記放電モードから充電モードへ移行を開始すると、測定した前記電流を用いて、電流積算を開始し、移行開始時の前記第３の充電率と電流積算値を用いて第６の充電率を求め、移行開始後の決められた期間に求めた電流積算値によって決まる目標充電率になるまで、前記第６の充電率を移行時の充電率と推定する移行時推定部と、
前記移行が終了して前記充電モードになると、測定した閉回路電圧を用いて、充電器が充電をするときの前記電池の閉回路電圧と第１の充電率とが関連付けられた充電モード情報を参照し、前記第１の充電率を求め、前記第１の充電率を充電時の充電率と推定する充電時推定部と、
を備えることを特徴とする充電率推定装置。 - 前記移行時推定部は、
前記移行開始後の決められた期間の充電レートを求め、
前記充電レートを用いて、前記充電レートと前記目標充電率を決めるための第５の充電率とが関連付けられた充電モード移行情報を参照し、前記第５の充電率を求め、
前記移行開始時の第３の充電率に前記第５の充電率を加算して前記目標充電率を求める、
ことを特徴とする請求項４に記載の充電率推定装置。 - 前記移行時推定部は、
前記移行開始後の決められた期間ごとに充電レートを求め、
前記充電レートを用いて、前記充電レートと前記目標充電率を決めるための第５の充電率とが関連付けられた充電モード移行情報を参照し、前記第５の充電率を求め、
前記移行開始時の第３の充電率に前記第５の充電率を加算して前記決められた期間ごとに前記目標充電率を求める、
ことを特徴とする請求項４に記載の充電率推定装置。 - コンピュータが
充電モードの場合、充電器が充電をするときの電池の閉回路電圧と第１の充電率とが関連付けられた充電モード情報を参照し、前記第１の充電率を求め、前記第１の充電率を充電時の充電率とし、
前記充電モードから放電モードへ移行を開始すると、電流積算を開始し、移行開始時の前記第１の充電率と電流積算値を用いて第２の充電率を求め、
移行開始後の決められた期間に求めた電流積算値によって決まる目標充電率になるまで、前記第２の充電率を移行時の充電率とし、
前記移行が終了して前記放電モードになると、決められた動作パターンで車両を動作させて求められる前記電池の放電パターンを用いて生成された閉回路電圧と第３の充電率とが関連付けられた放電モード情報を参照し、前記第３の充電率を求め、前記第３の充電率を放電時の充電率とする、
処理を実行することを特徴とする充電率推定方法。 - コンピュータが
放電モードの場合、決められた動作パターンで車両を動作させて求められる電池の放電パターンを用いて生成された閉回路電圧と第３の充電率とが関連付けられた放電モード情報を参照し、前記第３の充電率を求め、前記第３の充電率を放電時の充電率とし、
前記放電モードから充電モードへ移行を開始すると、電流積算を開始し、移行開始時の前記第３の充電率と電流積算値を用いて第６の充電率を求め、
移行開始後の決められた期間に求めた電流積算値によって決まる目標充電率になるまで、前記第６の充電率を移行時の充電率とし、
前記移行が終了して前記充電モードになると、充電器が充電をするときの前記電池の閉回路電圧と第１の充電率とが関連付けられた充電モード情報を参照し、前記第１の充電率を求め、前記第１の充電率を充電時の充電率とする、
処理を実行することを特徴とする充電率推定方法。
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