JP6107142B2 - 電源制御装置、電源モデル更新方法、プログラム、媒体 - Google Patents

Description

本発明は、乗用車、トラック、バス等の低圧側のバッテリに適用して好適な電源制御装置、電源モデル更新方法、プログラム、媒体に関する。

電気自動車、プラグインタイプのハイブリッド車、ハイブリッド車、通常のガソリン車には低圧用のバッテリが搭載され、主に制御用の電源として用いられている。このバッテリの劣化を検出する技術として例えば特許文献１に記載されるように、ＯＣＶ−ＳＯＣ特性マップを記憶しておき、測定したＯＣＶ（Open Circuit Voltage）を用いてＳＯＣ（State Of Charge：充電率）を推定して、満充電容量を推定することが開示されている。

特開２０１０−１９６６４号公報

しかしながら上述した従来技術においては、バッテリの交換がされた場合や劣化が生じた場合に、特性変化後のバッテリの特性が未知であるため、ＳＯＣを推定することができないという問題が生じる。つまり、バッテリの特性変化があった後の充電率を適切に検出することができないという問題があった。

本発明は、上記問題に鑑み、バッテリの特性変化があった後の充電率を適切に検出することができる電源制御装置、電源モデル更新方法、プログラム、媒体を提供することを目的とする。

上記の問題を解決するため、本発明に係る電源制御装置は、車両のバッテリの開放端電圧を測定する測定手段と、前記開放端電圧と充電率との関係を示すマップを記憶する記憶手段と、前記バッテリの特性変化要因が発生したか否かを判定する判定手段と、前記バッテリへの充電を制御する制御手段と、を含み、前記判定手段が肯定と判定する場合に、前記制御手段が前記車両の駐車時に前記バッテリの充電を行って、前記測定手段が前記バッテリの前記充電率が満充電である場合の前記開放端電圧である第一開放端電圧を測定又は推定し、当該第一開放端電圧を用いて前記マップを補正する補正手段を含むことを特徴とする。ここで、前記制御手段が前記バッテリを前記充電率が満充電である場合から所定量だけ放電し、放電後の前記開放端電圧である第二開放端電圧を前記測定手段が測定し、当該第二開放端電圧を用いて前記補正手段が前記マップを補正することとしてもよい。

また、本発明に係る電源モデル更新方法は、車両のバッテリの開放端電圧を測定する測定ステップと、前記開放端電圧と充電率との関係を示すマップを記憶する記憶ステップと、前記バッテリの特性変化要因が発生したか否かを判定する判定ステップと、前記バッテリへの充電を制御する制御ステップと、を含み、前記判定ステップにおいて肯定と判定された場合に、前記制御ステップにおいて前記車両の駐車時に前記バッテリの充電を行って、前記測定ステップにおいて前記バッテリの前記充電率が満充電である場合の前記開放端電圧である第一開放端電圧を測定又は推定し、当該第一開放端電圧を用いて前記マップを補正する補正ステップを含むことを特徴とする。また本発明に係るプログラムは前記電源モデル更新方法をコンピュータに実行させるプログラムであり、本発明に係る記録媒体は前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。

本発明の電源制御装置、電源モデル更新方法によれば、バッテリの特性変化要因（バッテリクリアつまり交換、所定期間経過による劣化など）があった場合には、駐車中に充電して変更後のバッテリの特性を第一開放端電圧として検出して、バッテリのマップを更新することができる。つまり更新後のマップを用いてより適切に開放端電圧から充電率を検出できる。

本発明に係る実施例１の電源制御装置１の一実施形態を示す模式図である。 実施例１の電源制御装置１の制御内容を示すフローチャートである。 実施例１の電源制御装置１におけるバッテリのマップの第一の更新態様を示す模式図である。 本発明に係る実施例２の電源制御装置１の一実施形態を示す模式図である。 実施例２の電源制御装置１の制御内容を示すフローチャートである。 実施例２の電源制御装置１におけるバッテリのマップの第二の更新態様を示す模式図である。

以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら説明する。

図１に示すように、本実施例の電源制御装置１は、バッテリ２と、バッテリセンサ３と、ＥＣＵ４（Electronic Control Unit）と、充電装置５を備えて構成される。バッテリ２の発生する制御電源は図１中実線で示すように、走行用ＩＧＳＷ６を介して一以上の車両電気機器７に供給されるとともに駐車中用電源ＳＷ８を介してＥＣＵ４にも供給される。同様に、走行用ＩＧＳＷ６及び駐車中用電源ＳＷ８を統括的に制御する電源ＳＷ制御ＥＣＵ９と充電装置５にも制御電源は供給されている。

ＥＣＵ４と電源ＳＷ制御ＥＣＵ９は図１中破線で示すように例えばＣＡＮ（Controller Area Network）等の通信規格の車内ＬＡＮにより相互に接続されている。バッテリセンサ３とＥＣＵ４はＬＩＮ（Local Interconnect Network）等の通信規格により相互に接続されている。

バッテリ２は例えば鉛蓄電池等の低圧の二次電池である。バッテリセンサ３は図示しないマイクロコンピュータを内蔵しており、このマイクロコンピュータはバッテリ２の開放端電圧ＯＣＶと電流Ａを測定する測定手段３ａを構成し、開放端電圧ＯＣＶと充電率ＳＯＣ（State Of Charge）との関係を示すマップを記憶する記憶手段３ｂを構成している。

ＥＣＵ４は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびそれらを相互に接続するデータバス、及び入出力インターフェースを含んで構成され、ＲＯＭに格納されたプログラムに従い、以下に述べるそれぞれの制御を行って、判定手段４ａ、制御手段４ｂ、補正手段４ｃを構成する。

充電装置５は、図示しない高圧側のバッテリの電力を変換して低圧用のバッテリ２を充電する例えばＤＣ／ＤＣコンバータである。電源制御ＳＷ制御ＥＣＵ８も、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびそれらを相互に接続するデータバス、及び入出力インターフェースを含んで構成され、ＲＯＭに格納されたプログラムに従い、以下に述べるそれぞれの制御を行って、ＩＧＯＮの場合には走行用ＩＧＳＷ６をオンとし、ＩＧＯＦＦの場合には駐車中用電源ＳＷ８をオンとする。

ＥＣＵ４の判定手段４ａは、バッテリ２の特性変化要因が発生したか否かを判定する。本実施例１では、判定手段４ａは、バッテリセンサ３から取得される開放端電圧ＯＣＶの時間変化率が例えばある閾値を超えてある継続時間以上低下する条件（バッテリクリアすなわちバッテリ２の取外や交換が発生したとみなせる条件）と、バッテリ２の交換後、劣化が見込まれる所定期間が経過した条件のいずれかに該当する場合に、特性変化要因が発生したか否かについて肯定と判定する。

ＥＣＵ４の制御手段４ｂは、充電装置５を駆動させてバッテリ２への充電を制御する。制御手段４ｂは、判定手段４ａが肯定と判定する場合に、車両の駐車時に充電装置５を用いてバッテリ２の充電を行って、測定手段３ａがバッテリ２の充電率ＳＯＣが満充電である場合の開放端電圧ＯＣＶである第一開放端電圧ＯＣＶａを推定する。なお、推定手法は適宜の手法を用いることができ、例えば充電に伴う充電率ＳＯＣの上昇が開放端電圧ＯＣＶ又は充電時間に対して線形であるものとみなして、充電開始後ある時間を経過した時点で、満充電時の開放端電圧ＯＣＶａを推定するものとしている。

ＥＣＵ４の補正手段４ｃは、第一開放端電圧ＯＣＶａを用いてバッテリセンサ３内の記憶手段３ｂが記憶しているマップを補正する第一補正を含む第一補正指令を記憶手段３ｂに対して出力する。記憶手段３ｂは第一補正指令を受信すると、図３に示すように第一開放端電圧ＯＣＶａを満充電時の充電率ＳＯＣに対応させるようにマップをＯＣＶを示すＹ軸方向にオフセットさせて補正する。

以下本実施例１の電源制御装置１の制御内容を、図２のフローチャートを用いて説明する。ステップＳ１に示すように、バッテリセンサ３の測定手段３ａは開放端電圧ＯＣＶと電流Ａを検出しながらステップＳ２にすすみ、ステップＳ２において、判定手段４ａは特性変化要因が発生したか否かの判定を行う。ステップＳ２において肯定である場合には、ステップＳ３にすすみ、否定である場合にはＥＮＤの手前にすすむ。

ステップＳ３において、判定手段４ａは車両のイグニッションキーの状態がＩＧＯＦＦであって駐車中であるか否かを判定し、肯定であればステップＳ４にすすみ、否定である場合にはＥＮＤの手前にすすむ。

ステップＳ４において、判定手段４ａは充電開始トリガがオンであるか否か（本実施例ではＩＧＯＦＦから所定時間が経過してバッテリ２が充電に適した状態となっているか否か）を判定し、肯定であればステップＳ５にすすみ、否定である場合にはＥＮＤの手前にすすむ。

ステップＳ５において、制御手段４ｂは充電装置５を駆動させてバッテリ２を充電し、上述した適宜の推定手法にて、満充電時の開放端電圧ＯＣＶａを測定手段３ａが推定する。

ステップＳ６においてはステップＳ５で推定された開放端電圧ＯＣＶａに基づいた第一補正指令を補正手段４ｃは記憶手段３ｂに出力し、記憶手段３ｂはマップを第一補正指令に基づいて補正する。

以上述べた本実施例１の電源制御装置１及び電源モデル更新方法によれば以下のような作用効果を得ることができる。すなわち、バッテリ２の特性変化要因が発生する度に、推定された開放端電圧ＯＣＶａに基づいてバッテリセンサ３内の記憶手段３ｂが記憶しているマップを適宜更新することができる。

このためバッテリ２において特性変化要因の発生がある場合には、変更後の特性に合わせてマップを更新することができるので、開放端電圧ＯＣＶと充電率ＳＯＣの関係を示す上述したマップを用いての充電率ＳＯＣの検出精度を高めることができる。

また図２のステップＳ６においては、バッテリ２の充電開始後、線形補正により満充電時の開放端電圧ＯＣＶａを推定するものとしているので、実際に満充電となるまでの経過時間を待つことなくバッテリクリアの条件成立後より速やかにマップの補正を行うことができる。

実施例１で示した第一補正ではマップの特性を満充電時の開放端電圧ＯＣＶａに基づいて図３中ＯＣＶを示すＹ軸方向にオフセットさせる補正を行うが、より正確なマップの補正のため、以下に示す実施例２のように満充電時以外の開放端電圧ＯＣＶに基づいた第二補正も併せて実行するものとすることができる。

図４に示すように、本実施例２ではＥＣＵ４はＣＡＮ又はＬＩＮにより車両電気機器に接続されており、制御手段４ｂは車両電気機器９を制御することによりバッテリ２の放電も制御する。

すなわち、本実施例２においては、ＥＣＵ４の制御手段４ｂは、バッテリ２を充電率ＳＯＣが満充電である場合から低電流低電圧にて所定量だけ放電し、放電後の開放端電圧ＯＣＶである第二開放端電圧ＯＣＶｂを測定手段３ａが測定し、第二開放端電圧ＯＣＶｂを用いて補正手段４ｃは、記憶手段３ｂが記憶しているマップを補正する第二補正を含む第二補正指令を記憶手段３ｂに対して出力する。記憶手段３ｂは第二補正指令を受信すると第一開放端電圧ＯＣＶａを満充電時の充電率ＳＯＣに対応させかつ第二開放端電圧ＯＣＶｂを所定量放電後の充電率ＳＯＣに対応させるようにマップを補正する。

以下本実施例２の電源制御装置１の制御内容を、図５のフローチャートを用いて説明する。図５中においてステップＳ１からステップＳ７までの処理内容は図２に示したものと同様であり、相違点を主に説明する。

図５のステップＳ８に示すように、ステップＳ７の第一補正によるマップ更新の後、制御手段４ｂはさらにバッテリ２への充電を行い、バッテリ２が実際に満充電完了となるステップＳ９の肯定条件が成立するまで、この充電を継続する。ステップＳ９において満充電完了となったか否かを判定手段４ａは判定し、肯定であればステップＳ１０にすすみ、否定であればステップＳ８の手前に戻る。なお、ステップＳ６において測定手段３ａが第一開放端電圧ＯＣＶａを推定ではなく測定する場合には、ステップＳ５の充電においてバッテリ２は満充電とされることから、ステップＳ８とステップＳ９の処理は省略することとなる。

ステップＳ１０において、制御手段４ｂはバッテリ２を車両電気機器９の消費電力を高めることにより放電させる。なお、この放電については駐車中ではない走行中に行う。ステップＳ１１において、判定手段４ａは、所定量の放電が完了したか否かを判定し、肯定である場合には、ステップＳ１２にすすみ、否定である場合にはステップＳ１０の手前に戻る。

ステップＳ１２において、測定手段３ａは放電後の開放端電圧ＯＣＶｂを推定又は測定し、補正手段４ｃは、図６に示すように、満充電時の開放端電圧ＯＣＶａと放電後の開放端電圧ＯＣＶｂに特性曲線を合致させるようにマップを補正する第二補正指令を記憶手段３ｂに出力し、記憶手段３ｂは第二補正指令を受信してマップを再度補正する。

以上述べた本実施例２の充電通信システムＳ及び電源制御装置１及び電源モデル更新方法によれば以下のような作用効果を得ることができる。すなわち、推定された開放端電圧ＯＣＶａと開放端電圧ＯＣＶｂに基づいてバッテリセンサ３内の記憶手段３ｂが記憶しているマップをより正確に更新することができる。

つまりバッテリ２において特性変化要因の発生がある場合には、変更後の特性に合わせてマップを更新することができるので、開放端電圧ＯＣＶと充電率ＳＯＣの関係を示す上述したマップを用いての充電率ＳＯＣの検出精度を高めることができる。特に図６に示すように、放電後の開放端電圧ＯＣＶｂと満充電時の開放端電圧ＯＣＶａとの差分に基づく傾きが補正前の特性曲線を下回る（相違する）場合には、補正後の特性曲線は傾きも変更されることとなり、より正確なマップを行って、充電率ＳＯＣの検出精度を高めることができる。

以上本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明は上述した実施例に制限されることなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形および置換を加えることができる。

例えば充電装置５についてはハイブリッド車に対応する高圧側のバッテリの電力を低圧用に変換するＤＣ／ＤＣコンバータの換わりに、プラグインハイブリッド車に対応するプラグイン充電器とＤＣ／ＤＣコンバータの組合せに置換することもでき、ソーラ発電機能を有する車両であればソーラ発電装置とＤＣ／ＤＣコンバータとの組合せに置換することもできる。なお、置換した場合の充電開始トリガはプラグインハイブリッド車ではプラグインがされたことであり、ソーラ発電機能を有する車両ではユーザがその機能を選択したことである。

また、判定手段４ａがバッテリ２の特性変化要因が発生したか否かを判定する手法も上述した実施例に示した形態に限られるものではなく、その他のパラメータにより判定することももちろん可能である。

加えて、バッテリセンサ３が測定手段３ａ、記憶手段３ｂの機能を具備することに換えて、測定手段と記憶手段の機能をＥＣＵ４が具備することとしてももちろんよい。また、バッテリセンサ３又はバッテリ２がＥＣＵを具備する場合には、測定手段、記憶手段、判定手段、制御手段、補正手段の全てをバッテリ側のＥＣＵが機能負担することとしてもよい。

またＥＣＵ４への制御電源の供給形態は駐車中においてバッテリ２への充電が可能となるものであれば上述した実施例の形態に限られるものではなく、例えば、駐車中用電源ＳＷ８を介さないでかつ走行用ＩＧＳＷ６の接地側でない箇所において制御電源に接続されるものであってもよい。

さらに車内ＬＡＮについては上述したＣＡＮやそれより低速のＬＩＮの組合せに限られず、ＣＡＮ単独、ＬＩＮ単独であってもよく、ＭＯＳＴ（Media Oriented Systems Transport）に代表されるマルチメディア系通信プロトコル、ＦｌｅｘＲａｙ等のその他の適切な通信プロトコルを用いてもよい。

本発明は、電源制御装置、電源モデル更新方法、プログラム、媒体に関するものであり、低圧用のバッテリの特性変化要因が生じても、特性変化に合わせて開放端電圧と充電率の関係を示すマップを補正して更新することができる。

このため、本発明では開放端電圧から更新後のマップを用いてより正確に充電率を求めることができるので低圧用のバッテリを有する乗用車、トラック、バス等の様々な車両に適用して有益なものである。特に高圧側のバッテリと降圧装置を有するハイブリッド車両、プラグインハイブリッド車両やソーラ充電機能を有する車両においては低圧側のバッテリの充電をより容易に行うことができるので、本発明の適用対象としてこれらの車両はより適切である。

１ 電源制御装置
２ バッテリ
３ バッテリセンサ
３ａ 測定手段
３ｂ 記憶手段
４ ＥＣＵ
４ａ 判定手段
４ｂ 制御手段
４ｃ 補正手段
５ 充電装置
６ 走行用ＩＧＳＷ
７ 車両電気機器
８ 駐車中用電源ＳＷ
９ 電源ＳＷ制御ＥＣＵ

Claims (5)

1. 車両のバッテリの開放端電圧を測定する測定手段と、前記開放端電圧と充電率との関係を示すマップを記憶する記憶手段と、前記バッテリの特性変化要因が発生したか否かを判定する判定手段と、前記バッテリへの充電を制御する制御手段と、を含み、前記判定手段が肯定と判定する場合に、前記制御手段が前記車両の駐車時に前記バッテリの充電を行って、前記測定手段が前記バッテリの前記充電率が満充電である場合の前記開放端電圧である第一開放端電圧を測定又は推定し、当該第一開放端電圧を用いて前記マップを補正する補正手段を含むことを特徴とする電源制御装置。
2. 前記制御手段が前記バッテリを前記充電率が満充電である場合から所定量だけ放電し、放電後の前記開放端電圧である第二開放端電圧を前記測定手段が測定し、当該第二開放端電圧を用いて前記補正手段が前記マップを補正することを特徴とする請求項１に記載の電源制御装置。
3. 車両のバッテリの開放端電圧を測定する測定ステップと、前記開放端電圧と充電率との関係を示すマップを記憶する記憶ステップと、前記バッテリの特性変化要因が発生したか否かを判定する判定ステップと、前記バッテリへの充電を制御する制御ステップと、を含み、前記判定ステップにおいて肯定と判定された場合に、前記制御ステップにおいて前記車両の駐車時に前記バッテリの充電を行って、前記測定ステップにおいて前記バッテリの前記充電率が満充電である場合の前記開放端電圧である第一開放端電圧を測定又は推定し、当該第一開放端電圧を用いて前記マップを補正する補正ステップを含むことを特徴とする電源モデル更新方法。
4. 請求項３に記載の電源モデル更新方法をコンピュータに実行させるプログラム。
5. 請求項４に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
   

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