JP6672743B2 - Full charge capacity calculation device, computer program, and full charge capacity calculation method - Google Patents
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Description
本発明は、車両に搭載される二次電池の満充電容量を算出する満充電容量算出装置、該満充電容量算出装置を実現するためのコンピュータプログラム及び満充電容量算出方法に関する。 The present invention relates to a full charge capacity calculation device for calculating a full charge capacity of a secondary battery mounted on a vehicle, a computer program for realizing the full charge capacity calculation device, and a full charge capacity calculation method.
近年、HEV(Hybrid Electric Vehicle:ハイブリッド自動車)及びEV(Electric Vehicle:電気自動車)等の車両が普及しつつある。HEV及びEVは二次電池を搭載している。このような車両の走行に伴って、二次電池の充電と放電の切り替えが繰り返される。そして、車両の走行中の充放電によって二次電池の充電状態が大きく変動するため、二次電池の充電状態(SOC)の上限値、すなわち満充電容量の低下を精度よく検出することができない場合がある。 In recent years, vehicles such as HEVs (Hybrid Electric Vehicles) and EVs (Electric Vehicles) have become widespread. HEV and EV are equipped with a secondary battery. As the vehicle runs, switching between charging and discharging of the secondary battery is repeated. When the state of charge of the secondary battery greatly fluctuates due to charging and discharging while the vehicle is traveling, the upper limit value of the state of charge (SOC) of the secondary battery, that is, a case where a decrease in the full charge capacity cannot be detected with high accuracy. There is.
そこで、二次電池の充電開始前の第1の充電状態を推定し、充電が開始されてから充電が完了するまでの充電電流の積算値を算出し、充電完了時の第2の充電状態を推定し、推定した第1の充電状態、第2の充電状態及び算出した積算値に基づいて二次電池の充電状態の上限値(満充電容量)を推定する充電状態推定装置が開示されている(特許文献1参照)。 Therefore, the first state of charge before the start of charging of the secondary battery is estimated, the integrated value of the charging current from the start of charging to the completion of charging is calculated, and the second state of charge at the time of completion of charging is calculated. A charging state estimating device that estimates and estimates an upper limit value (full charge capacity) of the charging state of the secondary battery based on the estimated first charging state, the second charging state, and the calculated integrated value is disclosed. (See Patent Document 1).
しかし、特許文献1のような装置は、外部電源を用いた充電により充電状態の上限値を推定するため、外部電源を用いずに二次電池の充電を繰り返し行うHEVのような車両には適用することができない。また、特許文献1のような方法を、仮に外部電源を用いずに充電を行う場合に適用すると、充電電流が変動する場合には、積算値だけを用いる手法では、精度よく充電電流の積算値を算出することができず、結果として充電状態を精度よく求めることができない。
However, a device such as
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、二次電池の満充電容量を精度よく算出することができる満充電容量算出装置、該満充電容量算出装置を実現するためのコンピュータプログラム及び満充電容量算出方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and a full charge capacity calculation device capable of accurately calculating a full charge capacity of a secondary battery, and a computer program for realizing the full charge capacity calculation device And a method for calculating a full charge capacity.
本発明の実施の形態に係る満充電容量算出装置は、車両に搭載される二次電池の満充電容量を算出する満充電容量算出装置であって、前記二次電池の内部抵抗及び放電容量を関連付けた関連情報を記憶する記憶部と、前記二次電池の充放電の切替前後の電圧及び電流に基づいて内部抵抗を算出する内部抵抗算出部と、該内部抵抗算出部で算出した内部抵抗及び前記関連情報に基づいて前記二次電池の第1満充電容量を推定する第1推定部と、前記二次電池の放電時の積算時間に亘って放電電流の積算値を算出する積算値算出部と、前記積算時間での前記二次電池の充電率の減少量を算出する減少量算出部と、前記積算値算出部で算出した積算値及び前記減少量算出部で算出した減少量に基づいて前記二次電池の第2満充電容量を推定する第2推定部と、前記第1推定部で推定した第1満充電容量及び前記第2推定部で推定した第2満充電容量に基づいて前記二次電池の満充電容量を算出する満充電容量算出部とを備え、前記満充電容量算出部は、前記第1推定部で推定した第1満充電容量及び前記第2推定部で推定した第2満充電容量の差分が所定の差分閾値以下である場合、前記二次電池の満充電容量を算出する。 A full charge capacity calculation device according to an embodiment of the present invention is a full charge capacity calculation device that calculates a full charge capacity of a secondary battery mounted on a vehicle, and calculates an internal resistance and a discharge capacity of the secondary battery. A storage unit that stores the associated information, an internal resistance calculation unit that calculates an internal resistance based on a voltage and a current before and after switching between charging and discharging of the secondary battery, an internal resistance calculated by the internal resistance calculation unit, A first estimator for estimating a first full charge capacity of the secondary battery based on the related information, and an integrated value calculator for calculating an integrated value of a discharge current over an integrated time when the secondary battery is discharged And a reduction amount calculation unit that calculates the reduction amount of the charging rate of the secondary battery at the integration time, based on the integration value calculated by the integration value calculation unit and the reduction amount calculated by the reduction amount calculation unit. Estimating a second full charge capacity of the secondary battery; And a full charge capacity calculator that calculates a full charge capacity of the secondary battery based on the first full charge capacity estimated by the first estimator and the second full charge capacity estimated by the second estimator. Wherein the full charge capacity calculation unit is configured to determine that a difference between the first full charge capacity estimated by the first estimation unit and the second full charge capacity estimated by the second estimation unit is equal to or smaller than a predetermined difference threshold. , it calculates the full charge capacity of the secondary battery.
本発明の実施の形態に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、車両に搭載された二次電池の満充電容量を算出させるためのコンピュータプログラムであって、コンピュータを、前記二次電池の充放電の切替前後の電圧及び電流に基づいて内部抵抗を算出する内部抵抗算出部と、前記二次電池の内部抵抗及び放電容量を関連付けた関連情報及び算出した内部抵抗に基づいて前記二次電池の第1満充電容量を推定する第1推定部と、前記二次電池の放電時の積算時間に亘って放電電流の積算値を算出する積算値算出部と、前記積算時間での前記二次電池の充電率の減少量を算出する減少量算出部と、算出した積算値及び減少量に基づいて前記二次電池の第2満充電容量を推定する第2推定部と、推定した第1満充電容量及び第2満充電容量に基づいて前記二次電池の満充電容量を算出する満充電容量算出部として機能させ、前記満充電容量算出部は、推定した第1満充電容量及び第2満充電容量の差分が所定の差分閾値以下である場合、前記二次電池の満充電容量を算出する。 A computer program according to an embodiment of the present invention is a computer program for causing a computer to calculate a full charge capacity of a secondary battery mounted on a vehicle, and switches a computer between charge and discharge of the secondary battery. An internal resistance calculating unit that calculates an internal resistance based on the preceding and following voltages and currents; and a first full capacity of the secondary battery based on the related information that associates the internal resistance and the discharge capacity of the secondary battery and the calculated internal resistance. A first estimating unit for estimating a charging capacity, an integrated value calculating unit for calculating an integrated value of a discharge current over an integrated time during discharging of the secondary battery, and a charging rate of the secondary battery at the integrated time A reduction amount calculation unit that calculates the reduction amount of the second battery, a second estimation unit that estimates a second full charge capacity of the secondary battery based on the calculated integrated value and the decrease amount, and a first full charge capacity and a second charge amount that are estimated. 2 full charge Amount to function as a full charge capacity calculation unit for calculating a full charge capacity of the secondary battery based, the full charge capacity calculation section, a difference of the first full charge capacity and the second full charge capacity estimated is given If it is less difference threshold, it calculates the full charge capacity of the secondary battery.
本発明の実施の形態に係る満充電容量算出方法は、車両に搭載された二次電池の満充電容量を算出する満充電容量算出方法であって、前記二次電池の内部抵抗及び放電容量を関連付けた関連情報を記憶部に記憶し、前記二次電池の充放電の切替前後の電圧及び電流に基づいて内部抵抗を内部抵抗算出部が算出し、算出された内部抵抗及び前記関連情報に基づいて前記二次電池の第1満充電容量を第1推定部が推定し、前記二次電池の放電時の積算時間に亘って放電電流の積算値を積算値算出部が算出し、前記積算時間での前記二次電池の充電率の減少量を減少量算出部が算出し、算出された積算値及び減少量に基づいて前記二次電池の第2満充電容量を第2推定部が推定し、推定された第1満充電容量及び第2満充電容量に基づいて前記二次電池の満充電容量を満充電容量算出部が算出し、推定された第1満充電容量及び第2満充電容量の差分が所定の差分閾値以下である場合、前記二次電池の満充電容量を前記満充電容量算出部が算出する。 A full charge capacity calculation method according to an embodiment of the present invention is a full charge capacity calculation method for calculating a full charge capacity of a secondary battery mounted on a vehicle, wherein an internal resistance and a discharge capacity of the secondary battery are calculated. The associated information is stored in the storage unit, and the internal resistance calculation unit calculates the internal resistance based on the voltage and the current before and after switching of the charging and discharging of the secondary battery, and based on the calculated internal resistance and the related information. The first estimating unit estimates the first full charge capacity of the secondary battery, and the integrated value calculating unit calculates the integrated value of the discharge current over the integrated time during discharging of the secondary battery. The reduction amount calculation unit calculates the reduction amount of the charging rate of the secondary battery in the above, and the second estimation unit estimates the second full charge capacity of the secondary battery based on the calculated integrated value and the reduction amount. Based on the estimated first full charge capacity and second full charge capacity The full charge capacity calculation unit calculates the full charge capacity of the pond, and when the estimated difference between the first full charge capacity and the second full charge capacity is equal to or less than a predetermined difference threshold, the full charge capacity of the secondary battery is calculated. the full charge capacity calculation unit calculates.
本発明によれば、二次電池の満充電容量を精度よく算出することができる。 According to the present invention, it is possible to accurately calculate the full charge capacity of the secondary battery.
[本願発明の実施形態の説明]
本発明の実施の形態に係る満充電容量算出装置は、車両に搭載される二次電池の満充電容量を算出する満充電容量算出装置であって、前記二次電池の内部抵抗及び放電容量を関連付けた関連情報を記憶する記憶部と、前記二次電池の充放電の切替前後の電圧及び電流に基づいて内部抵抗を算出する内部抵抗算出部と、該内部抵抗算出部で算出した内部抵抗及び前記関連情報に基づいて前記二次電池の第1満充電容量を推定する第1推定部と、前記二次電池の放電時の積算時間に亘って放電電流の積算値を算出する積算値算出部と、前記積算時間での前記二次電池の充電率の減少量を算出する減少量算出部と、前記積算値算出部で算出した積算値及び前記減少量算出部で算出した減少量に基づいて前記二次電池の第2満充電容量を推定する第2推定部と、前記第1推定部で推定した第1満充電容量及び前記第2推定部で推定した第2満充電容量に基づいて前記二次電池の満充電容量を算出する満充電容量算出部とを備える。
[Description of Embodiment of the Present Invention]
A full charge capacity calculation device according to an embodiment of the present invention is a full charge capacity calculation device that calculates a full charge capacity of a secondary battery mounted on a vehicle, and calculates an internal resistance and a discharge capacity of the secondary battery. A storage unit that stores the associated information, an internal resistance calculation unit that calculates an internal resistance based on a voltage and a current before and after switching between charging and discharging of the secondary battery, an internal resistance calculated by the internal resistance calculation unit, A first estimator for estimating a first full charge capacity of the secondary battery based on the related information, and an integrated value calculator for calculating an integrated value of a discharge current over an integrated time when the secondary battery is discharged And a reduction amount calculation unit that calculates the reduction amount of the charging rate of the secondary battery at the integration time, based on the integration value calculated by the integration value calculation unit and the reduction amount calculated by the reduction amount calculation unit. Estimating a second full charge capacity of the secondary battery; And a full charge capacity calculator that calculates a full charge capacity of the secondary battery based on the first full charge capacity estimated by the first estimator and the second full charge capacity estimated by the second estimator. And
本発明の実施の形態に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、車両に搭載された二次電池の満充電容量を算出させるためのコンピュータプログラムであって、コンピュータを、前記二次電池の充放電の切替前後の電圧及び電流に基づいて内部抵抗を算出する内部抵抗算出部と、前記二次電池の内部抵抗及び放電容量を関連付けた関連情報及び算出した内部抵抗に基づいて前記二次電池の第1満充電容量を推定する第1推定部と、前記二次電池の放電時の積算時間に亘って放電電流の積算値を算出する積算値算出部と、前記積算時間での前記二次電池の充電率の減少量を算出する減少量算出部と、算出した積算値及び減少量に基づいて前記二次電池の第2満充電容量を推定する第2推定部と、推定した第1満充電容量及び第2満充電容量に基づいて前記二次電池の満充電容量を算出する満充電容量算出部として機能させる。 A computer program according to an embodiment of the present invention is a computer program for causing a computer to calculate a full charge capacity of a secondary battery mounted on a vehicle, and switches a computer between charge and discharge of the secondary battery. An internal resistance calculating unit that calculates an internal resistance based on the preceding and following voltages and currents; and a first full capacity of the secondary battery based on the related information that associates the internal resistance and the discharge capacity of the secondary battery and the calculated internal resistance. A first estimating unit for estimating a charging capacity, an integrated value calculating unit for calculating an integrated value of a discharge current over an integrated time during discharging of the secondary battery, and a charging rate of the secondary battery at the integrated time A reduction amount calculation unit that calculates the reduction amount of the second battery, a second estimation unit that estimates a second full charge capacity of the secondary battery based on the calculated integrated value and the decrease amount, and a first full charge capacity and a second charge amount that are estimated. 2 full charge Function as full charge capacity calculation unit for calculating a full charge capacity of the secondary battery based on the amount.
本発明の実施の形態に係る満充電容量算出方法は、車両に搭載された二次電池の満充電容量を算出する満充電容量算出方法であって、前記二次電池の内部抵抗及び放電容量を関連付けた関連情報を記憶部に記憶し、前記二次電池の充放電の切替前後の電圧及び電流に基づいて内部抵抗を内部抵抗算出部が算出し、算出された内部抵抗及び前記関連情報に基づいて前記二次電池の第1満充電容量を第1推定部が推定し、前記二次電池の放電時の積算時間に亘って放電電流の積算値を積算値算出部が算出し、前記積算時間での前記二次電池の充電率の減少量を減少量算出部が算出し、算出された積算値及び減少量に基づいて前記二次電池の第2満充電容量を第2推定部が推定し、推定された第1満充電容量及び第2満充電容量に基づいて前記二次電池の満充電容量を満充電容量算出部が算出する。 A full charge capacity calculation method according to an embodiment of the present invention is a full charge capacity calculation method for calculating a full charge capacity of a secondary battery mounted on a vehicle, wherein an internal resistance and a discharge capacity of the secondary battery are calculated. The associated information is stored in the storage unit, and the internal resistance calculation unit calculates the internal resistance based on the voltage and the current before and after switching of the charging and discharging of the secondary battery, and based on the calculated internal resistance and the related information. The first estimating unit estimates the first full charge capacity of the secondary battery, and the integrated value calculating unit calculates the integrated value of the discharge current over the integrated time during discharging of the secondary battery. The reduction amount calculation unit calculates the reduction amount of the charging rate of the secondary battery in the above, and the second estimation unit estimates the second full charge capacity of the secondary battery based on the calculated integrated value and the reduction amount. Based on the estimated first full charge capacity and second full charge capacity Full charge capacity calculation unit the full charge capacity of the pond is calculated.
記憶部は、二次電池の内部抵抗及び放電容量を関連付けた関連情報を記憶する。関連情報は、二次電池の内部抵抗と放電容量とを関連付けたものであり、内部抵抗は、絶対値で表してもよく、あるいは新品の二次電池の内部抵抗に対する内部抵抗増加率で表してもよい。放電容量は、二次電池が放電することができる容量であり、満充電容量に相当する。放電容量は、絶対値で表してもよく、あるいは新品の二次電池の放電容量に対する比率で表してもよい。なお、関連情報を記憶するとは、テーブルのような形式で記憶すること、あるいは関連付けを演算式のような形式で求めることも含む。 The storage unit stores related information relating the internal resistance and the discharge capacity of the secondary battery. The related information relates the internal resistance of the secondary battery to the discharge capacity, and the internal resistance may be represented by an absolute value, or by an internal resistance increase rate with respect to the internal resistance of a new secondary battery. Is also good. The discharge capacity is a capacity that the secondary battery can discharge, and corresponds to a full charge capacity. The discharge capacity may be represented by an absolute value, or may be represented by a ratio to the discharge capacity of a new secondary battery. It should be noted that storing the related information includes storing the related information in a format such as a table, or obtaining the association in a format such as an arithmetic expression.
内部抵抗算出部は、二次電池の充放電の切替前後の電圧及び電流に基づいて内部抵抗を算出する。充放電の切替前後の2点間の電圧、電流から求められる直線の傾きの絶対値が、二次電池の内部抵抗を示す。例えば、二次電池の充放電の切替前の電圧をVbとし、電流をIbとし、二次電池の充放電の切替後の電圧をVcとし、電流をIcとすると、内部抵抗Rは、R=(Vc−Vb)/(Ic−Ib)という式で算出することができる。 The internal resistance calculation unit calculates the internal resistance based on the voltage and the current before and after the switching between charging and discharging of the secondary battery. The absolute value of the slope of the straight line obtained from the voltage and current between the two points before and after the switching between charge and discharge indicates the internal resistance of the secondary battery. For example, assuming that the voltage before switching between charging and discharging of the secondary battery is Vb, the current is Ib, the voltage after switching between charging and discharging of the secondary battery is Vc, and the current is Ic, the internal resistance R is R = It can be calculated by the formula (Vc−Vb) / (Ic−Ib).
第1推定部は、内部抵抗算出部で算出した内部抵抗及び関連情報に基づいて二次電池の第1満充電容量C1を推定する。すなわち、記憶部に記憶した関連情報を参照して、算出した内部抵抗に対応する放電容量を第1満充電容量C1として求めることができる。 The first estimator estimates the first full charge capacity C1 of the secondary battery based on the internal resistance calculated by the internal resistance calculator and the related information. That is, the discharge capacity corresponding to the calculated internal resistance can be determined as the first full charge capacity C1 with reference to the related information stored in the storage unit.
積算値算出部は、二次電池の放電時の積算時間に亘って放電電流の積算値を算出する。すなわち、積算時間の開始時点から終了時点までの間、所定のサンプリング周期でサンプリングした放電電流を積算することにより、積算値を算出する。 The integrated value calculation unit calculates the integrated value of the discharge current over the integrated time when the secondary battery is discharged. That is, the integrated value is calculated by integrating the discharge current sampled at a predetermined sampling period from the start time to the end time of the integration time.
減少量算出部は、積算時間での二次電池の充電率の減少量を算出する。充電率は、SOC(State of Charge)である。SOCは、満充電容量に対する残量の割合で表すことができる。積算時間の開始時点taでの充電率をSOC(ta)とし、積算時間の終了時点tbでの充電率をSOC(tb)とすると、減少量は、SOC(ta)−SOC(tb)で表すことができる。 The reduction amount calculation unit calculates the reduction amount of the charging rate of the secondary battery during the integration time. The charging rate is an SOC (State of Charge). The SOC can be represented by a ratio of the remaining amount to the full charge capacity. Assuming that the charging rate at the start time ta of the integration time is SOC (ta) and the charging rate at the end time tb of the integration time is SOC (tb), the amount of decrease is represented by SOC (ta) -SOC (tb). be able to.
第2推定部は、積算値算出部で算出した積算値及び減少量算出部で算出した減少量に基づいて二次電池の第2満充電容量C2を推定する。例えば、放電電流の積算値をΣIとし、減少量を、SOC(ta)−SOC(tb)とすると、第2満充電容量C2は、C2=ΣI/{SOC(ta)−SOC(tb)}で推定することができる。 The second estimator estimates the second full charge capacity C2 of the secondary battery based on the integrated value calculated by the integrated value calculator and the decrease calculated by the decrease calculator. For example, assuming that the integrated value of the discharge current is ΔI and the amount of decrease is SOC (ta) −SOC (tb), the second full charge capacity C2 is C2 = {I / {SOC (ta) −SOC (tb)}. Can be estimated.
満充電容量算出部は、第1推定部で推定した第1満充電容量C1及び第2推定部で推定した第2満充電容量C2に基づいて二次電池の満充電容量Cを算出する。例えば、第1満充電容量C1及び第2満充電容量C2の平均値を算出し、算出した平均値を満充電容量Cとすることができる。 The full charge capacity calculator calculates the full charge capacity C of the secondary battery based on the first full charge capacity C1 estimated by the first estimator and the second full charge capacity C2 estimated by the second estimator. For example, an average value of the first full charge capacity C1 and the second full charge capacity C2 is calculated, and the calculated average value can be used as the full charge capacity C.
上述の構成により、外部電源による充電を行うという制限が不要になる。また、2種類の異なる手法(内部抵抗を用いる手法、及び放電電流の積算値を用いる手法)に基づく第1満充電容量C1及び第2満充電容量C2を推定して二次電池の満充電容量Cを算出するので、1種類の手法だけを用いる場合に比べて信頼性を高めることができ、二次電池の満充電容量を精度よく算出することができる。 With the configuration described above, the restriction of performing charging with an external power supply is not required. Further, the first full charge capacity C1 and the second full charge capacity C2 are estimated based on two different methods (a method using an internal resistance and a method using an integrated value of a discharge current), and the full charge capacity of the secondary battery is estimated. Since C is calculated, the reliability can be improved as compared with the case where only one method is used, and the full charge capacity of the secondary battery can be calculated with high accuracy.
本発明の実施の形態に係る満充電容量算出装置は、前記満充電容量算出部は、前記第1推定部で推定した第1満充電容量及び前記第2推定部で推定した第2満充電容量の差分が所定の差分閾値以下である場合、前記二次電池の満充電容量を算出する。 In the full charge capacity calculation device according to an embodiment of the present invention, the full charge capacity calculation unit includes a first full charge capacity estimated by the first estimation unit and a second full charge capacity estimated by the second estimation unit. If the difference is equal to or smaller than a predetermined difference threshold, the full charge capacity of the secondary battery is calculated.
満充電容量算出部は、第1算出部で算出した第1満充電容量及び第2算出部で算出した第2満充電容量の差分が所定の差分閾値以下である場合、二次電池の満充電容量を算出する。第1満充電容量及び第2満充電容量の差分が所定の差分閾値を超える場合には、第1満充電容量及び第2満充電容量の少なくとも一方の値の信頼性が高くないと考えられる。そこで、第1満充電容量及び第2満充電容量の差分が所定の差分閾値以下である場合、二次電池の満充電容量を算出することにより、満充電容量の算出値の精度をさらに高めることができる。 When the difference between the first full charge capacity calculated by the first calculation unit and the second full charge capacity calculated by the second calculation unit is equal to or smaller than a predetermined difference threshold, the full charge capacity calculation unit calculates the full charge of the secondary battery. Calculate the capacity. If the difference between the first full charge capacity and the second full charge capacity exceeds a predetermined difference threshold, it is considered that the reliability of at least one of the first full charge capacity and the second full charge capacity is not high. Therefore, when the difference between the first full charge capacity and the second full charge capacity is equal to or smaller than a predetermined difference threshold, the accuracy of the calculated value of the full charge capacity is further improved by calculating the full charge capacity of the secondary battery. Can be.
本発明の実施の形態に係る満充電容量算出装置は、前記車両の停止時間を取得する取得部と、前記車両の停止に基づく前記二次電池の放電の開始の有無を判定する判定部とを備え、前記内部抵抗算出部、前記第1推定部、前記積算値算出部、前記減少量算出部、前記第2推定部及び前記満充電容量算出部は、前記判定部で前記二次電池の放電有りと判定し、前記取得部で取得した停止時間が前記積算時間より長い場合、それぞれの処理を行う。 A full charge capacity calculation device according to an embodiment of the present invention includes an acquisition unit that acquires a stop time of the vehicle, and a determination unit that determines whether discharge of the secondary battery is started based on the stop of the vehicle. The internal resistance calculator, the first estimator, the integrated value calculator, the decrease calculator, the second estimator, and the full charge capacity calculator are configured to discharge the secondary battery by the determination unit. When it is determined that there is, and the stop time acquired by the acquisition unit is longer than the integration time, each process is performed.
取得部は、車両の停止時間を取得する。車両の停止時間は、例えば、停止時間を算出する車載装置又は外部の路側装置などから取得することができる。なお、車両の停止時間Tsは、例えば、車両の下流にある交差点の信号情報(例えば、青信号開始時刻tgなど)、交差点までの距離L、青信号開始後の発進波の速度Vを用いて、Ts=(t−tg)+L/Vで求めることができる。ここでtは現在時刻であり、現在時刻tは、青信号開始時刻tgよりも時間的に後であるとする。 The acquisition unit acquires a stop time of the vehicle. The stop time of the vehicle can be acquired from, for example, an in-vehicle device that calculates the stop time or an external roadside device. The stop time Ts of the vehicle is calculated using, for example, signal information of an intersection downstream of the vehicle (for example, a green signal start time tg), a distance L to the intersection, and a speed V of a starting wave after the start of the green signal. = (T-tg) + L / V. Here, t is the current time, and it is assumed that the current time t is temporally later than the green signal start time tg.
判定部は、車両の停止に基づく二次電池の放電の開始の有無を判定する。すなわち、判定部は、車両停止によりアイドリングストップが開始され、二次電池の放電が開始されたか否かを判定する。 The determination unit determines whether or not the discharge of the secondary battery is started based on the stop of the vehicle. That is, the determination unit determines whether the idling stop is started by stopping the vehicle and the discharge of the secondary battery is started.
判定部で二次電池の放電有りと判定し、取得部で取得した停止時間が積算時間より長い場合、内部抵抗算出部、第1推定部、積算値算出部、減少量算出部、第2推定部及び満充電容量算出部は、それぞれの処理を行う。すなわち、放電電流の積算値を算出するための積算時間より長く車両が停止する場合には、満充電容量の算出に係る各処理を行う。また、車両の停止時間が、放電電流の積算値を算出するための積算時間より短い場合には、満充電容量の算出に係る各処理を行わない。これにより、車両の停止中に満充電容量算出(特に第2満充電容量推定)の可否を事前に判定できるので、無駄な処理負荷が発生することを防止することができる。 When the determination unit determines that the secondary battery is discharged and the stop time acquired by the acquisition unit is longer than the integration time, the internal resistance calculation unit, the first estimation unit, the integration value calculation unit, the decrease amount calculation unit, the second estimation The unit and the full charge capacity calculation unit perform respective processes. That is, when the vehicle stops longer than the integration time for calculating the integrated value of the discharge current, each process related to the calculation of the full charge capacity is performed. If the stop time of the vehicle is shorter than the integrated time for calculating the integrated value of the discharge current, the processes related to the calculation of the full charge capacity are not performed. Accordingly, it is possible to determine in advance whether the full charge capacity calculation (especially, the second full charge capacity estimation) can be performed while the vehicle is stopped, and thus it is possible to prevent a useless processing load from occurring.
本発明の実施の形態に係る満充電容量算出装置は、前記判定部で前記二次電池の放電有りと判定した場合、前記二次電池の放電開始時点から前記二次電池の充電率が所定の下限値に下降する時点までの下降時間を算出する下降時間算出部を備え、前記内部抵抗算出部、前記第1推定部、前記積算値算出部、前記減少量算出部、前記第2推定部及び前記満充電容量算出部は、前記車両の停止時間が前記下降時間より長い場合、それぞれの処理を行う。 The full charge capacity calculation device according to the embodiment of the present invention, when the determination unit determines that there is discharge of the secondary battery, the charging rate of the secondary battery from the discharge start time of the secondary battery is a predetermined A descent time calculation unit that calculates a descent time until the descent time to the lower limit value, the internal resistance calculation unit, the first estimation unit, the integrated value calculation unit, the decrease amount calculation unit, the second estimation unit, The full charge capacity calculation unit performs each process when the stop time of the vehicle is longer than the descent time.
下降時間算出部は、判定部で二次電池の放電有りと判定した場合、二次電池の放電開始時点から二次電池の充電率が所定の下限値に下降する時点までの下降時間を算出する。二次電池のSOCが下限値に達すると二次電池は、放電状態から充電状態へ切り替わる。すなわち、放電から充電への切替前後の電圧、電流をサンプリングして取得することにより、二次電池の内部抵抗を算出することができる。 The fall time calculation unit, when the determination unit determines that the secondary battery is discharged, calculates a fall time from the time when the discharge of the secondary battery starts to the time when the charge rate of the secondary battery falls to a predetermined lower limit. . When the SOC of the secondary battery reaches the lower limit, the secondary battery switches from a discharged state to a charged state. That is, the internal resistance of the secondary battery can be calculated by sampling and acquiring the voltage and current before and after switching from discharging to charging.
車両の停止時間が下降時間より長い場合、内部抵抗算出部、第1推定部、積算値算出部、減少量算出部、第2推定部及び満充電容量算出部は、それぞれの処理を行う。すなわち、充放電の切替が車両の停止中に行われる場合には、満充電容量の算出に係る各処理を行う。また、充放電の切替が車両の停止中に行われない場合には、満充電容量の算出に係る各処理を行わない。これにより、内部抵抗を算出(特に第1満充電容量推定)するための充放電の切替が車両の停止中に行われるか否かを事前に判定できるので、無駄な処理負荷が発生することを防止することができる。 When the stop time of the vehicle is longer than the descent time, the internal resistance calculator, the first estimator, the integrated value calculator, the decrease amount calculator, the second estimator, and the full charge capacity calculator perform respective processes. That is, when switching between charging and discharging is performed while the vehicle is stopped, each process related to the calculation of the full charge capacity is performed. Further, when the switching of charge and discharge is not performed while the vehicle is stopped, each process related to the calculation of the full charge capacity is not performed. Accordingly, it is possible to determine in advance whether or not the switching of charge and discharge for calculating the internal resistance (especially, the first full charge capacity estimation) is performed while the vehicle is stopped, so that a useless processing load is generated. Can be prevented.
本発明の実施の形態に係る満充電容量算出装置は、前記判定部で前記二次電池の放電有りと判定した場合、前記二次電池の放電開始時点から所定の経過時間が経過した時点を前記積算時間の開始時点として特定する開始時点特定部を備える。 The full charge capacity calculation device according to the embodiment of the present invention, when the determination unit determines that there is discharge of the secondary battery, the time when a predetermined elapsed time has elapsed from the discharge start time of the secondary battery, A start time specifying unit that specifies the start time of the integration time is provided.
開始時点特定部は、判定部で二次電池の放電有りと判定した場合、二次電池の放電開始時点から所定の経過時間が経過した時点を積算時間の開始時点として特定する。放電開始直後(例えば、数秒程度)は、二次電池の電圧が変動して安定しないので、経過時間(例えば、10秒程度)が経過した時点を積算時間の開始時点とする。二次電池の積算時間の開始時点での充電率(SOC)を算出する場合、積算時間の開始時点でのOCV(開回路電圧、開放電圧)を求めておく必要がある。二次電池の電圧が安定するまでの経過時間を設けることにより、積算時間の開始時点でのOCVを精度よく求めることができ、結果として、充電率(SOC)及び第2満充電容量を精度よく算出することができ、満充電容量の算出の信頼性を高めることができる。 When the determination unit determines that the discharge of the secondary battery is present, the start time specification unit specifies a time when a predetermined elapsed time has elapsed from the start of discharge of the secondary battery as a start time of the integration time. Immediately after the start of the discharge (for example, about several seconds), the voltage of the secondary battery fluctuates and becomes unstable. When calculating the state of charge (SOC) at the start of the integration time of the secondary battery, it is necessary to obtain the OCV (open circuit voltage, open circuit voltage) at the start of the integration time. By providing an elapsed time until the voltage of the secondary battery is stabilized, the OCV at the start of the integration time can be accurately obtained, and as a result, the charging rate (SOC) and the second full charge capacity can be accurately determined. It can be calculated, and the reliability of the calculation of the full charge capacity can be improved.
本発明の実施の形態に係る満充電容量算出装置は、前記判定部で前記二次電池の放電有りと判定した場合、前記二次電池の充電率が所定の下限値に下降する時点より前の時点を前記積算時間の終了時点として特定する終了時点特定部を備える。 The full charge capacity calculation device according to the embodiment of the present invention, when the determination unit determines that there is discharge of the secondary battery, before the time when the charging rate of the secondary battery drops to a predetermined lower limit value An end time specifying unit for specifying a time point as the end time of the integration time is provided.
終了時点特定部は、判定部で二次電池の放電有りと判定した場合、二次電池の充電率が所定の下限値に下降する時点より前の時点を積算時間の終了時点として特定する。所定の下限値に下降する時点より前の時点は、例えば、下降する時点より1秒前の時点とすることができるが、1秒に限定されるものではない。これにより、二次電池の充電率が所定の下限値に下降して放電から充電に切り替わる直前まで放電電流の積算を行うことができる。放電電流を積算する時間を長くすることができれば、算出される積算値が大きくなり、第2満充電容量を算出する際の、充電率の減少量に対する積算値を大きくすることができ、算出する第2満充電容量の誤差を小さくすることができる。 When the determination unit determines that the secondary battery is discharged, the end time specifying unit specifies a time point before the time point at which the charging rate of the secondary battery drops to a predetermined lower limit as the end time point of the integration time. The time point before the time point of falling to the predetermined lower limit value may be, for example, a time point one second before the time point of falling, but is not limited to one second. Thus, the discharge current can be integrated until immediately before the charging rate of the secondary battery drops to the predetermined lower limit and the mode is switched from discharging to charging. If the time for integrating the discharge current can be lengthened, the calculated integrated value increases, and the integrated value with respect to the amount of decrease in the charging rate when calculating the second full charge capacity can be increased and calculated. The error of the second full charge capacity can be reduced.
本発明の実施の形態に係る満充電容量算出装置は、前記第1推定部で推定した第1満充電容量に第1の重み付け係数を付与し、前記第2推定部で推定した第2満充電容量に第2の重み付け係数を付与する重み付け部を備え、前記満充電容量算出部は、前記重み付け部で重み付け係数を付与して前記二次電池の満充電容量を算出する。 The full charge capacity calculation device according to the embodiment of the present invention assigns a first weighting factor to the first full charge capacity estimated by the first estimating unit, and provides the second full charge estimated by the second estimating unit. There is provided a weighting unit for giving a second weighting coefficient to the capacity, and the full charge capacity calculation unit calculates a full charge capacity of the secondary battery by giving a weighting coefficient by the weighting unit.
重み付け部は、第1推定部で推定した第1満充電容量に第1の重み付け係数を付与し、第2推定部で推定した第2満充電容量に第2の重み付け係数を付与する。満充電容量算出部は、重み付け部で重み付け係数を付与して二次電池の満充電容量を算出する。 The weighting unit assigns a first weighting coefficient to the first full charge capacity estimated by the first estimation unit, and assigns a second weighting coefficient to the second full charge capacity estimated by the second estimation unit. The full charge capacity calculation unit calculates the full charge capacity of the secondary battery by assigning a weighting coefficient by the weighting unit.
例えば、第1満充電容量C1に対する第1の重み付け係数をα1とし、第2満充電容量C2に対する第1の重み付け係数をα2とする。ここで、α1+α2=1とする。二次電池の満充電容量Cは、例えば、C=C1×α1+C2×α2で算出することができる。これにより、信頼性がより高い方に大きな重み付け係数を付与して全体として信頼性の高い満充電容量を算出することができる。 For example, the first weighting coefficient for the first full charge capacity C1 is α1, and the first weighting coefficient for the second full charge capacity C2 is α2. Here, it is assumed that α1 + α2 = 1. The full charge capacity C of the secondary battery can be calculated, for example, as C = C1 × α1 + C2 × α2. Thereby, a higher weighting coefficient is assigned to the higher reliability, and a highly reliable full charge capacity can be calculated as a whole.
本発明の実施の形態に係る満充電容量算出装置は、前記二次電池の充放電の切替前後の電流の差分を算出する電流差分算出部を備え、前記重み付け部は、前記電流差分算出部で算出した電流の差分が所定の電流閾値以上である場合、前記第1の重み付け係数を前記第2の重み付け係数より大きくする。 A full charge capacity calculation device according to an embodiment of the present invention includes a current difference calculation unit that calculates a difference between currents before and after switching between charging and discharging of the secondary battery, and the weighting unit includes a current difference calculation unit. If the calculated current difference is greater than or equal to a predetermined current threshold, the first weighting factor is made larger than the second weighting factor.
電流差分算出部は、二次電池の充放電の切替前後の電流の差分を算出する。例えば、二次電池の充放電の切替前の電流をIbとし、二次電池の充放電の切替後の電流をIcとすると、電流の差分は(Ic−Ib)で算出することができる。 The current difference calculation unit calculates a difference between currents before and after switching between charging and discharging of the secondary battery. For example, assuming that the current before switching between charging and discharging of the secondary battery is Ib and the current after switching between charging and discharging of the secondary battery is Ic, the difference between the currents can be calculated by (Ic−Ib).
重み付け部は、電流差分算出部で算出した電流の差分が所定の電流閾値以上である場合、第1の重み付け係数を第2の重み付け係数より大きくする。電流の差分(Ic−Ib)が所定の電流閾値以上である場合、内部抵抗の算出精度がよくなり、第1満充電容量の信頼性が高くなる。そこで、第1満充電容量に対応する第1の重み付け係数を、第2の重み付け係数より大きくすることにより、全体として信頼性の高い満充電容量を算出することができる。 The weighting unit sets the first weighting factor to be larger than the second weighting factor when the current difference calculated by the current difference calculating unit is equal to or greater than a predetermined current threshold. When the current difference (Ic-Ib) is equal to or greater than the predetermined current threshold, the calculation accuracy of the internal resistance is improved, and the reliability of the first full charge capacity is increased. Therefore, by making the first weighting coefficient corresponding to the first full charge capacity larger than the second weighting coefficient, a highly reliable full charge capacity can be calculated as a whole.
本発明の実施の形態に係る満充電容量算出装置は、前記重み付け部は、前記積算値算出部で算出した積算値が所定の積算閾値以上である場合、前記第2の重み付け係数を前記第1の重み付け係数より大きくする。 In the full charge capacity calculation device according to the embodiment of the present invention, the weighting unit may set the second weighting coefficient to the first integration value when the integrated value calculated by the integrated value calculation unit is equal to or greater than a predetermined integration threshold. Larger than the weighting coefficient of.
重み付け部は、積算値算出部で算出した積算値が所定の積算閾値以上である場合、第2の重み付け係数を第1の重み付け係数より大きくする。積算値が所定の積算閾値以上である場合、第2満充電容量を算出する際の、充電率の減少量に対する積算値を大きくすることができ、第2満充電容量の信頼性が高くなる。そこで、第2満充電容量に対応する第2の重み付け係数を、第1の重み付け係数より大きくすることにより、全体として信頼性の高い満充電容量を算出することができる。 The weighting unit sets the second weighting factor larger than the first weighting factor when the integrated value calculated by the integrated value calculation unit is equal to or greater than a predetermined integration threshold. When the integrated value is equal to or larger than the predetermined integrated threshold, the integrated value with respect to the amount of decrease in the charging rate when calculating the second full charge capacity can be increased, and the reliability of the second full charge capacity increases. Therefore, by making the second weighting coefficient corresponding to the second full charge capacity larger than the first weighting coefficient, it is possible to calculate the full charge capacity with high reliability as a whole.
[本願発明の実施形態の詳細]
以下、本発明に係る内部抵抗算出装置の実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図1は本実施の形態の満充電容量算出装置としての電池監視装置100を搭載した車両の要部の構成の一例を示すブロック図である。図1に示すように、車両は、電池監視装置100の他に、二次電池ユニット50、リレー61、62、63、発電機(ALT)71、スタータモータ(ST)72、電池73、電気負荷74、75などを備える。
[Details of the embodiment of the present invention]
Hereinafter, an embodiment of an internal resistance calculating device according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a main part of a vehicle equipped with a
二次電池ユニット50は、例えば、リチウムイオン電池であり、複数のセル51が直列又は直並列に接続されている。二次電池ユニット50には、電圧センサ52、電流センサ53、温度センサ54を備える。電圧センサ52は、二次電池ユニット50の両端電圧及び各セル51の電圧を検出し、電圧検出線50aを介して検出した電圧を電池監視装置100へ出力する。電流センサ53は、例えば、シャント抵抗又はホールセンサ等で構成され、二次電池ユニット50の充電電流及び放電電流を検出する。電流センサ53は、電流検出線50bを介して検出した電流を電池監視装置100へ出力する。温度センサ54は、例えば、サーミスタで構成され、セル51の温度を検出する。温度センサ54は、温度検出線50cを介して検出した温度を電池監視装置100へ出力する。
The
電池73は、例えば、鉛電池であり、車両の電気負荷74(例えば、ライト、各種モータ、各種コントローラ等)への電力供給を行うとともに、リレー63がオンした場合には、スタータモータ72を駆動するための電力供給を行う。発電機71は、車両のエンジンの回転により発電し、内部に設けられた整流回路により直流を出力して電池73を充電する。また、発電機71は、リレー61、62がオンしている場合、電池73及び二次電池ユニット50を充電する。二次電池ユニット50は、リレー61がオンした場合には、電気負荷75(例えば、エンジン系電装、オーディオ等)へ電力を供給する。なお、リレー61、62、63のオン・オフは、電池73及び二次電池ユニット50の充放電バランスや負荷の程度に応じて、供給する電力を分配すべく不図示のリレー制御部が行う。
The
図2は本実施の形態の満充電容量算出装置としての電池監視装置100の構成の一例を示すブロック図である。電池監視装置100は、装置全体を制御する制御部10、電圧取得部11、電流取得部12、温度取得部13、切替判定部14、待機時間特定部15、抵抗算出部16、電流積算値算出部17、充電率算出部18、第1推定部19、第2推定部20、停止情報取得部21、開放電圧算出部22、満充電容量算出部23、下降時間算出部24、特定部25、重み付け部26、電流差分算出部27、記憶部28、計時用のタイマ29などを備える。
FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a
制御部10は、CPU等で構成される。
The
電圧取得部11は、二次電池ユニット50の電圧(二次電池ユニット50の両端電圧及び各セル51の電圧)を取得する。また、電流取得部12は、二次電池ユニット50の電流(充電電流及び放電電流)を取得する。
The
より具体的には、電流取得部12は、AD変換器を備え、取得した電流を、所定のサンプリング周期でデジタル値に変換し、変換したデジタル値を制御部10へ出力する。サンプリング周期は、例えば、10msとすることができるが、これに限定されるものではない。制御部10は、所定のサンプリング周期で二次電池ユニット50の電流値を読み取ることができる。
More specifically, the
また、電圧取得部11は、AD変換器を備え、取得した電圧を、所定のサンプリング周期でデジタル値に変換し、変換したデジタル値を制御部10へ出力する。制御部10は、所定のサンプリング周期で二次電池ユニット50の電圧値を読み取ることができる。
The
温度取得部13は、二次電池ユニット50の温度を取得する。より具体的には、温度取得部13は、AD変換器を備え、取得した温度を、所定のサンプリング周期でデジタル値に変換し、変換したデジタル値を制御部10へ出力する。制御部10は、所定のサンプリング周期で二次電池ユニット50の温度を読み取ることができる。
The
切替判定部14は、電流取得部12で取得した電流に基づいて二次電池ユニット50の充放電の切り替えの有無を判定する。例えば、充電の場合の電流取得部12で取得した電流を正と定めると、充電と放電とでは、電流の方向が反対であるので、電流取得部12で取得した電流が負の場合には、放電であると判定することができる。すなわち、充電又は放電の一方を正と定めておき、電流が正から負又は0になった場合、電流が0から正又は負になった場合、あるいは電流が負から正又は0になった場合、充放電の切り替えが有ったと判定することができる。
The switching
待機時間特定部15は、二次電池ユニット50のインピーダンススペクトルにて、所定のイオンの拡散過程に起因する拡散インピーダンスが二次電池ユニット50のインピーダンスに寄与する境界周波数域に基づいて待機時間を特定する。インピーダンススペクトルは、コールコール(Cole-Cole)プロット又はナイキストプロットとも称し、交流インピーダンス法を用いて二次電池ユニット50のインピーダンスを複数の周波数で測定した値をプロットしたものである。また、所定のイオンは、リチウム(Li)イオンである。境界周波数域とは、周波数に所要の幅を持たせることを意味するものであり、一点の周波数に限定されないことを意味する。
The standby
二次電池ユニット50は、電解液バルクの抵抗Rs、界面電荷移動抵抗Rc、電気二重層キャパシタンスC、拡散インピーダンスZwで構成される等価回路で表すことができる。そして、二次電池ユニット50の内部抵抗は、電解液バルクの抵抗Rs及び界面電荷移動抵抗Rcが主要部分を占める。一方、交流インピーダンス法を用いて二次電池ユニット50のインピーダンスを複数の周波数で測定した値をプロットしたインピーダンススペクトルにおいて、周波数を高周波数から低周波数へ変化させた場合、上述の境界周波数域で、拡散インピーダンスZwが増加し、二次電池ユニット50のインピーダンスが増加する。そして、待機時間Twは、拡散インピーダンスZwが増加する境界周波数域に基づいて求めることができる。待機時間Twは、例えば、100msとすることができるが、これに限定されるものではない。
The
交流インピーダンス法での周波数fと、直流を通電してから測定するまでの待機時間Twとの間には、Tw=1/(2×f)という関係がある。すなわち、待機時間Twは、例えば、周波数fの2倍の逆数という関係から特定することができる。例えば、周波数fが5Hzの場合、待機時間Twは0.1秒となる。なお、待機時間Twを周波数fの2倍の逆数とするのは一例であって、例えば、待機時間Twを周波数fの4倍の逆数としてもよい。 There is a relationship of Tw = 1 / (2 × f) between the frequency f in the AC impedance method and the standby time Tw from when the direct current is supplied to when the measurement is performed. That is, the waiting time Tw can be specified from, for example, the relationship of the reciprocal of twice the frequency f. For example, when the frequency f is 5 Hz, the standby time Tw is 0.1 seconds. It should be noted that the standby time Tw is set as a reciprocal of twice the frequency f, for example. For example, the standby time Tw may be set as a reciprocal four times the frequency f.
抵抗算出部16は、内部抵抗算出部としての機能を有し、二次電池ユニット50の充放電の切替前後の電圧及び電流に基づいて内部抵抗を算出する。充放電の切替前後の2点間の電圧、電流から求められる直線の傾きの絶対値が、二次電池ユニット50の内部抵抗を示す。例えば、二次電池ユニット50の充放電の切替前の電圧をVbとし、電流をIbとし、二次電池ユニット50の充放電の切替後の電圧をVcとし、電流をIcとすると、内部抵抗Rは、R=(Vc−Vb)/(Ic−Ib)という式で算出することができる。
The
より具体的には、抵抗算出部16は、二次電池ユニット50の充放電の切替時点前に取得した電圧Vb及び電流Ib、並びに二次電池ユニット50の充放電の切替時点から所定の待機時間Tw(例えば、100ms)経過後に取得した電圧Vc及び電流Icに基づいて、二次電池ユニット50の内部抵抗Rを算出する。
More specifically, the
記憶部28は、二次電池ユニット50の内部抵抗及び放電容量を関連付けた関連情報を記憶する。関連情報は、二次電池ユニット50の内部抵抗と放電容量とを関連付けたものであり、内部抵抗は、絶対値で表してもよく、あるいは新品の二次電池ユニット50の内部抵抗に対する内部抵抗増加率で表してもよい。放電容量は、二次電池ユニット50が放電することができる容量であり、満充電容量に相当する。放電容量は、絶対値で表してもよく、あるいは新品の二次電池ユニット50の放電容量に対する比率で表してもよい。なお、関連情報を記憶するとは、テーブルのような形式で記憶すること、あるいは関連付けを演算式のような形式で求めることも含む。関連情報の具体例は後述する。
The
第1推定部19は、抵抗算出部16で算出した内部抵抗R及び関連情報に基づいて二次電池ユニット50の第1満充電容量C1を推定する。すなわち、記憶部28に記憶した関連情報を参照して、算出した内部抵抗Rに対応する放電容量を第1満充電容量C1として求めることができる。
The
電流積算値算出部17は、積算値算出部としての機能を有し、二次電池ユニット50の放電時の積算時間に亘って放電電流の積算値を算出する。すなわち、積算時間の開始時点から終了時点までの間、所定のサンプリング周期でサンプリングした放電電流を積算することにより、積算値を算出する。
The current integrated
充電率算出部18は、二次電池ユニット50の充電率を算出する。充電率は、SOC(State of Charge)である。SOCは、満充電容量に対する残量の割合で表すことができる。また、充電率算出部18は、減少量算出部としての機能を有し、積算時間での二次電池ユニット50の充電率の減少量を算出する。例えば、積算時間の開始時点taでの充電率をSOC(ta)とし、積算時間の終了時点tbでの充電率をSOC(tb)とすると、減少量は、SOC(ta)−SOC(tb)で表すことができる。
The
第2推定部20は、電流積算値算出部17で算出した積算値及び充電率算出部18で算出した減少量に基づいて二次電池ユニット50の第2満充電容量C2を推定する。例えば、放電電流の積算値をΣIとし、減少量を、SOC(ta)−SOC(tb)とすると、第2満充電容量C2は、C2=ΣI/{SOC(ta)−SOC(tb)}で推定することができる。
The
満充電容量算出部23は、第1推定部19で推定した第1満充電容量C1及び第2推定部20で推定した第2満充電容量C2に基づいて二次電池ユニット50の満充電容量Cを算出する。例えば、第1満充電容量C1及び第2満充電容量C2の平均値を算出し、算出した平均値を満充電容量Cとすることができる。
The full
上述の構成により、満充電容量を算出する場合に外部電源による充電を行うという制限が不要になる。また、2種類の異なる手法(内部抵抗を用いる手法、及び放電電流の積算値を用いる手法)に基づく第1満充電容量C1及び第2満充電容量C2を推定して二次電池ユニット50の満充電容量Cを算出するので、1種類の手法だけを用いる場合に比べて信頼性を高めることができ、二次電池ユニット50の満充電容量を精度よく算出することができる。
With the above-described configuration, when calculating the full charge capacity, there is no need to limit charging with an external power supply. Further, the first full charge capacity C1 and the second full charge capacity C2 are estimated based on two different methods (a method using the internal resistance and a method using the integrated value of the discharge current), and the full charge of the
また、満充電容量算出部23は、第1推定部19で推定した第1満充電容量及び第2推定部20で推定した第2満充電容量の差分が所定の差分閾値以下である場合、二次電池ユニット50の満充電容量を算出する。差分閾値は、例えば、二次電池ユニット50が新品である場合の初期満充電容量に対して3%に相当する容量とすることができるが、これに限定されるものではない。
When the difference between the first full charge capacity estimated by the
第1満充電容量及び第2満充電容量の差分が所定の差分閾値を超える場合には、第1満充電容量及び第2満充電容量の少なくとも一方の値の信頼性が高くないと考えられる。そこで、第1満充電容量及び第2満充電容量の差分が所定の差分閾値以下である場合、二次電池ユニット50の満充電容量を算出することにより、満充電容量の算出値の精度をさらに高めることができる。
If the difference between the first full charge capacity and the second full charge capacity exceeds a predetermined difference threshold, it is considered that the reliability of at least one of the first full charge capacity and the second full charge capacity is not high. Therefore, when the difference between the first full charge capacity and the second full charge capacity is equal to or less than a predetermined difference threshold, the accuracy of the calculated value of the full charge capacity is further improved by calculating the full charge capacity of the
次に、本実施の形態の電池監視装置100による二次電池ユニット50の満充電容量の算出方法について詳細に説明する。
Next, a method of calculating the full charge capacity of the
図3は信号待ち等で車両が停止した場合の二次電池ユニット50の電流の変化の一例を示す模式図であり、図4は信号待ち等で車両が停止した場合の二次電池ユニット50のSOCの変化の一例を示す模式図であり、図5は信号待ち等で車両が停止した場合の二次電池ユニット50の電圧の変化の一例を示す模式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of a change in the current of the
図3において、横軸は時間を示し、縦軸は電流を示す。電流が正の場合は充電電流を示し、電流が負の場合は放電電流を示す。また、各時点t1〜t5での電流値をI(t1)〜I(t5)で表す。図3において、時点t1は、車両が停止した時点を表し、アイドリングストップが開始されることにより、二次電池ユニット50の放電が開始される。時点t2は、時点t1を起点として、電圧安定待ち時間(所定の経過時間)が経過する時点である。すなわち、(t2−t1)は、所定の経過時間としての電圧安定待ち時間を表す。時点t4は、二次電池ユニット50のSOCが下限値まで低下した時点を示し、時点t4にて二次電池ユニット50は、放電状態から充電状態に切り替わる。時点t3は、時点t4より所定時間だけ前の時点であり、所定時間は、例えば、1秒とすることができるが、これに限定されない。時点t5は、車両の走行開始時点であり、二次電池ユニット50の充電が終了し、充電状態から充放電無しの状態へ移行する。
In FIG. 3, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates current. When the current is positive, the charging current is indicated, and when the current is negative, the discharging current is indicated. Further, the current values at the respective time points t1 to t5 are represented by I (t1) to I (t5). In FIG. 3, a time point t1 indicates a time point when the vehicle stops, and when the idling stop is started, the discharge of the
すなわち、車両の停止時間は、時点t1から時点t5までの時間である。所定の経過時間としての電圧安定待ち時間は、時点t1から時点t2までの時間である。積算時間は、時点t2から時点t3までの時間である。すなわち、積算時間の開始時点はt2であり、終了時点はt3となる。また、下降時間は、時点t1から時点t4までの時間である。 That is, the stop time of the vehicle is the time from time t1 to time t5. The voltage stabilization waiting time as the predetermined elapsed time is a time from time t1 to time t2. The integration time is a time from time t2 to time t3. That is, the start time of the integration time is t2 and the end time is t3. The falling time is a time from time t1 to time t4.
図4において、横軸は時間を示し、縦軸はSOCを示す。なお、図4では、SOCを模式的に示している。時点tでのSOC(t)は、電流積算値算出部17で算出した時点tでの電流積算値を、時点tでの満充電容量で除算して算出したものである。また、各時点t1〜t5でのSOCをSOC(t1)〜SOC(t5)で表す。図4の例では、時点t1で車両が停止すると、アイドリングストップが開始され、二次電池ユニット50の放電が開始するので、SOCは徐々に低下し始める。時点t4は、SOCが下限値に到達する時点であり、放電から充電へ切り替わる。時点t4以降、SOCが増加し始める。時点t5では、車両が走行開始し、充電状態から充放電無しの状態となるので、SOCは略一定の値を維持する。なお、車両が停止中に稼働している負荷が決まっているので、時点t1以降の放電電流は予め分かっている。これにより、SOC(t1)が分かれば、SOCが下限値に到達する時点t4は、予測することができる。
In FIG. 4, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates SOC. In FIG. 4, the SOC is schematically shown. The SOC (t) at the time point t is calculated by dividing the integrated current value at the time point t calculated by the integrated current
図5において、横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示す。また、各時点t1〜t5での電圧値をV(t1)〜V(t5)で表す。時点t1で充放電無しの状態から放電状態に切替わる場合、切替時点の直後で電圧が変化し、安定しない時間帯(例えば、数秒程度)が発生している。しかし、電圧安定待ち時間が経過すると(時点t2)、二次電池ユニット50の電圧は安定している。
In FIG. 5, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents voltage. Further, the voltage values at the respective time points t1 to t5 are represented by V (t1) to V (t5). When switching from the state without charge / discharge to the discharge state at time t1, the voltage changes immediately after the switching time, and an unstable time zone (for example, about several seconds) occurs. However, after the elapse of the voltage stabilization wait time (time t2), the voltage of the
図3〜図5に示す例において、二次電池ユニット50の満充電容量がどのように算出されるかを以下に説明する。まず、第1満充電容量C1の推定方法について説明する。
In the examples shown in FIGS. 3 to 5, how the full charge capacity of the
まず、抵抗算出部16は、二次電池ユニット50の充放電の切替時点前に取得した電圧Vb及び電流Ibとして、時点t4の直前にサンプリングした電圧、電流を用いる。そして、抵抗算出部16は、二次電池ユニット50の充放電の切替時点から所定の待機時間Tw(例えば、100ms)経過後に取得した電圧Vc及び電流Icとして、時点t4から待機時間Tw経過した時点でサンプリングした電圧、電流を用いる。前述のとおり、内部抵抗Rは、R=(Vc−Vb)/(Ic−Ib)という式で算出することができる。
First, the
なお、上述の例では、抵抗算出部16は、放電から充電への切替時点t4の前後の電圧、電流に基づいて内部抵抗Rを算出しているが、内部抵抗Rの算出タイミングは時点t4の前後に限定されるものではない。例えば、車両が停止する時点t1より前に内部抵抗Rを算出して記憶する機会がある場合には、その機会に得られた内部抵抗Rを用いてもよい。ただし、時点t4前後の電圧、電流を用いて内部抵抗Rを算出することにより、第1満充電容量C1の推定、及び第2満充電容量C2の推定タイミングを内部抵抗の算出タイミングに近づけることができるので、推定精度を高めることができる。
In the above-described example, the
また、抵抗算出部16は、算出した内部抵抗Rを、基準条件下での内部抵抗基準値Rzに換算する。
Further, the
図6は本実施の形態の電池監視装置100による内部抵抗の換算テーブルの一例を示す説明図である。図6は、SOCが50%、温度が25℃の場合を基準条件とし、内部抵抗Rを算出したときのSOC及び温度に基づいて、内部抵抗Rを基準条件下での内部抵抗基準値Rzに換算するためのものである。なお、図6では、簡便のため、数値は主なものだけを記載している。算出した内部抵抗を、図6内の数値で除算することにより、内部抵抗基準値Rzに換算することができる。例えば、温度10℃、SOCが90%の状態で算出された内部抵抗Rを1.5で除算すると内部抵抗基準値Rzとなる。
FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating an example of an internal resistance conversion table by the
図7は本実施の形態の電池監視装置100の二次電池ユニット50の関連情報としての内部抵抗増加率と放電容量比との相関関係の一例を示す説明図である。図7において、横軸は内部抵抗増加率を示し、縦軸は放電容量比を示す。また、温度は25℃、充電率は50%である。なお、図7において、内部抵抗増加率に代えて内部抵抗の絶対値を用いてもよく、放電容量比に代えて放電容量の絶対値を用いてもよい。図7に示すように、二次電池ユニット50の内部抵抗増加率が大きいほど放電容量比が減少する。なお、図7に例示する内部抵抗増加率と放電容量比との相関関係は、記憶部28に記憶してもよく、あるいは演算回路で演算するようにしてもよい。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of a correlation between the internal resistance increase rate and the discharge capacity ratio as related information of the
抵抗算出部16は、算出した内部抵抗基準値Rzと二次電池ユニット50の新品時の内部抵抗値とから内部抵抗増加率を算出することができる。第1推定部19は、図7に示すような関連情報を参照することにより、抵抗算出部16で算出された内部抵抗増加率に対応する放電容量比を求めることができる。放電容量は、満充電から放電可能な容量であり、満充電容量と同値とすることができる。これにより、算出された内部抵抗R(より具体的には、内部抵抗基準値Rz)に対応する放電容量を第1満充電容量C1として推定することができる。
The
次に、第2満充電容量C2の推定方法について説明する。 Next, a method of estimating the second full charge capacity C2 will be described.
電流積算値算出部17は、積算時間の開始時点t2から終了時点t3までの間、所定のサンプリング周期でサンプリングした放電電流を積算することにより放電電流の積算値ΣIを算出する。
The current integrated
開放電圧算出部22は、積算時間の開始時点t2、及び終了時点t3それぞれの二次電池ユニット50の開放電圧(OCV)を算出する。例えば、開始時点t2のOCV(t2)は、OCV(t2)=V(t2)−I(t2)×Rという式で算出することができ、終了時点t3のOCV(t3)は、OCV(t3)=V(t3)−I(t3)×Rという式で算出することができる。ここで、Rは、抵抗算出部16で算出した内部抵抗である。
The open-
上述のように、開放電圧算出部22が開放電圧を算出する際に、抵抗算出部16で算出した内部抵抗Rを使用する。当該内部抵抗Rは、第1満充電容量C1を推定する際に用いる内部抵抗Rと共用することができる。これにより、温度又はSOCに依存する内部抵抗Rの変化が小さく、演算精度を高めることができる。また、演算処理の量を削減し、演算処理部の処理負荷を軽減することができる。
As described above, when the open-circuit
図8は本実施の形態の電池監視装置100の二次電池ユニット50の開放電圧と充電率との相関関係の一例を示す説明図である。図8において、横軸は開放電圧(OCV)を示し、縦軸は充電率(SOC)を示す。なお、図8は、簡便のため、グラフを直線で示している。図8に示すように、二次電池ユニット50の開放電圧が大きいほど充電率が増加する。なお、図8に例示する開放電圧と充電率との相関関係は、記憶部28に記憶してもよく、あるいは演算回路で演算するようにしてもよい。
FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating an example of a correlation between the open circuit voltage and the charging rate of the
充電率算出部18は、図8に例示した開放電圧と充電率との相関関係を参照して、開放電圧算出部22で算出したOCVに基づいてSOCを算出する。積算時間の開始時点t2、及び終了時点t3それぞれの二次電池ユニット50のSOCを、それぞれSOC(t2)、SOC(t3)とする。
The charging
第2推定部20は、電流積算値算出部17で算出した積算値及び充電率算出部18で算出したSOCの減少量に基づいて二次電池ユニット50の第2満充電容量C2を推定する。例えば、放電電流の積算値をΣIとし、減少量を、SOC(t2)−SOC(t3)とすると、第2満充電容量C2は、C2=ΣI/{SOC(t2)−SOC(t3)}で推定することができる。例えば、SOC(t2)が30%、SOC(t3)が20%であるとすると、{SOC(t2)−SOC(t3)}=10%となるので、第2満充電容量C2は、積算値ΣIを10倍すればよい。
The
停止情報取得部21は、取得部としての機能を有し、車両の停止時間を取得する。停止情報取得部21は、不図示の車載装置との通信機能を有し、停止時間を算出する車載装置から取得する停止時間を取得する。また、停止情報取得部21は、不図示の路側装置との通信機能を有し、停止時間を算出する外部の路側装置などから取得することができる。
The stop
なお、車両の停止時間Tsは、例えば、車両の下流にある交差点の信号情報(例えば、青信号開始時刻tgなど)、交差点までの距離L、青信号開始後の発進波の速度Vを用いて、Ts=(t−tg)+L/Vで求めることができる。ここでtは現在時刻であり、現在時刻tは、青信号開始時刻tgよりも時間的に後であるとする。 The stop time Ts of the vehicle is calculated using, for example, signal information of an intersection downstream of the vehicle (for example, a green signal start time tg), a distance L to the intersection, and a speed V of a starting wave after the start of the green signal. = (T-tg) + L / V. Here, t is the current time, and it is assumed that the current time t is temporally later than the green signal start time tg.
切替判定部14は、判定部としての機能を有し、車両の停止に基づく二次電池ユニット50の放電の開始の有無を判定する。すなわち、切替判定部14は、車両停止によりアイドリングストップが開始され、二次電池ユニット50の放電が開始されたか否かを判定する。
The switching
切替判定部14で二次電池ユニット50の放電有りと判定し、停止情報取得部21で取得した停止時間(図3〜図5の例では、時点t1から時点t5までの時間)が積算時間(図3〜図5の例では、時点t2から時点t3までの時間)より長い場合、抵抗算出部16、第1推定部19、電流積算値算出部17、充電率算出部18、第2推定部20及び満充電容量算出部23は、それぞれの処理を行う。すなわち、車両の停止時間が、放電電流の積算値を算出するための積算時間より長い場合には、満充電容量の算出に係る各処理を行う。また、車両の停止時間が、放電電流の積算値を算出するための積算時間より短い場合には、満充電容量の算出に係る各処理を行わない。これにより、車両の停止中に満充電容量算出(特に第2満充電容量算出)の可否を事前に判定できるので、無駄な処理負荷が発生することを防止することができる。
The switching
なお、車両の停止時間が、放電電流の積算値を算出するための積算時間より短い場合に、抵抗算出部16、第1推定部19、電流積算値算出部17、充電率算出部18、第2推定部20及び満充電容量算出部23のすべての処理を行わないようにする構成に代えて、一部の処理を行わないようにすることもできる。
When the stop time of the vehicle is shorter than the integrated time for calculating the integrated value of the discharge current, the
下降時間算出部24は、切替判定部14で二次電池ユニット50の放電有りと判定した場合、二次電池ユニット50の放電開始時点から二次電池ユニット50の充電率が所定の下限値に下降する時点までの下降時間(図3〜図5の例では、時点t1から時点t4までの時間)を算出する。二次電池ユニット50のSOCが下限値に達すると二次電池ユニット50は、放電状態から充電状態へ切り替わる。すなわち、放電から充電への切替前後の電圧、電流をサンプリングして取得することにより、二次電池ユニット50の内部抵抗を算出することができる。
When the switching
車両の停止時間が下降時間より長い場合、抵抗算出部16、第1推定部19、電流積算値算出部17、充電率算出部18、第2推定部20及び満充電容量算出部23は、それぞれの処理を行う。すなわち、充放電の切替が車両の停止中に行われる場合には、満充電容量の算出に係る各処理を行う。また、充放電の切替が車両の停止中に行われない場合には、満充電容量の算出に係る各処理を行わない。これにより、内部抵抗を算出(特に第1満充電容量算出)するための充放電の切替が車両の停止中に行われるか否かを事前に判定できるので、無駄な処理負荷が発生することを防止することができる。
When the stop time of the vehicle is longer than the descent time, the
なお、充放電の切替が車両の停止中に行われない場合に、抵抗算出部16、第1推定部19、電流積算値算出部17、充電率算出部18、第2推定部20及び満充電容量算出部23のすべての処理を行わないようにする構成に代えて、一部の処理を行わないようにすることもできる。
In addition, when the charge / discharge switching is not performed while the vehicle is stopped, the
特定部25は、開始時点特定部としての機能を有し、切替判定部14で二次電池ユニット50の放電有りと判定した場合、二次電池ユニット50の放電開始時点から所定の経過時間(図3〜図5の例では、時点t1から時点t2までの時間)が経過した時点を積算時間の開始時点として特定する。
The specifying
放電開始直後(例えば、数秒程度)は、二次電池ユニット50の電圧が変動して安定しないので、経過時間(例えば、10秒程度)が経過した時点を積算時間の開始時点とする。二次電池ユニット50の積算時間の開始時点での充電率(SOC)を算出する場合、積算時間の開始時点でのOCV(開回路電圧、開放電圧)を求めておく必要がある。二次電池ユニット50の電圧が安定するまでの経過時間を設けることにより、積算時間の開始時点でのOCVを精度よく求めることができるので、充電率(SOC)及び第2満充電容量を精度よく算出することができ、満充電容量の算出の信頼性を高めることができる。
Immediately after the start of discharging (for example, about several seconds), since the voltage of the
特定部25は、終了時点特定部としての機能を有し、切替判定部14で二次電池ユニット50の放電有りと判定した場合、二次電池ユニット50の充電率が所定の下限値に下降する時点(図3〜図5の例では、時点t4)より前の時点(図3〜図5の例では、時点t3)を積算時間の終了時点として特定する。所定の下限値に下降する時点より前の時点は、例えば、下降する時点より1秒前の時点とすることができるが、1秒に限定されるものではない。
The
これにより、二次電池ユニット50の充電率が所定の下限値に下降して放電から充電に切り替わる直前まで放電電流の積算を行うことができる。放電電流を積算する時間を長くすることができれば、算出される積算値が大きくなり、第2満充電容量を推定する際の、充電率の減少量に対する積算値を大きくすることができ、推定する第2満充電容量の誤差を小さくすることができる。
Accordingly, the discharge current can be integrated until immediately before the charging rate of the
重み付け部26は、第1推定部19で推定した第1満充電容量に第1の重み付け係数を付与し、第2推定部20で推定した第2満充電容量に第2の重み付け係数を付与する。満充電容量算出部23は、重み付け部26で重み付け係数を付与して二次電池ユニット50の満充電容量を算出する。
The
例えば、第1満充電容量C1に対する第1の重み付け係数をα1とし、第2満充電容量C2に対する第1の重み付け係数をα2とする。ここで、α1+α2=1とする。二次電池ユニット50の満充電容量Cは、例えば、C=C1×α1+C2×α2で算出することができる。これにより、信頼性がより高い方に大きな重み付け係数を付与して全体として信頼性の高い満充電容量を算出することができる。
For example, the first weighting coefficient for the first full charge capacity C1 is α1, and the first weighting coefficient for the second full charge capacity C2 is α2. Here, it is assumed that α1 + α2 = 1. The full charge capacity C of the
電流差分算出部27は、二次電池ユニット50の充放電の切替前後の電流の差分を算出する。例えば、二次電池ユニット50の充放電の切替前の電流をIbとし、二次電池ユニット50の充放電の切替後の電流をIcとすると、電流の差分は(Ic−Ib)で算出することができる。
The current
重み付け部26は、電流差分算出部27で算出した電流の差分が所定の電流閾値以上である場合、第1の重み付け係数を第2の重み付け係数より大きくする。電流の差分(Ic−Ib)が所定の電流閾値以上である場合、内部抵抗の算出精度がよくなり、第1満充電容量の信頼性が高くなる。そこで、第1満充電容量に対応する第1の重み付け係数を、第2の重み付け係数より大きくすることにより、全体として信頼性の高い満充電容量を算出することができる。
When the current difference calculated by the current
重み付け部26は、電流積算値算出部17で算出した積算値が所定の積算閾値以上である場合、第2の重み付け係数を第1の重み付け係数より大きくする。積算値が所定の積算閾値以上である場合、第2満充電容量を推定する際の、充電率の減少量に対する積算値を大きくすることができ、第2満充電容量の信頼性が高くなる。そこで、第2満充電容量に対応する第2の重み付け係数を、第1の重み付け係数より大きくすることにより、全体として信頼性の高い満充電容量を算出することができる。
When the integrated value calculated by the current integrated
次に、本実施の形態の電池監視装置100の動作について説明する。図9、図10及び図11は本実施の形態の電池監視装置100の処理手順の一例を示すフローチャートである。以下では便宜上、処理の主体を制御部10として説明する。制御部10は、所定のサンプリング周期で二次電池ユニット50の電圧、電流を取得し(S11)、車両の停止情報を取得する(S12)。なお、取得する停止情報には、停止開始予測時間、停止時間などを含めることができる。
Next, the operation of the
制御部10は、車両が停止したか否かを判定し(S13)、車両が停止しない場合(S13でNO)、ステップS13の処理を続ける。車両が停止した場合(S13でYES)、制御部10は、車両停止時間が容量算出必要時間以上であるか否かを判定する(S14)。なお、容量算出必要時間は、図3〜図5に例示した積算時間でもよく、積算時間に電圧安定待ち時間を加算したものでもよく、積算時間に所定時間を加算したものでもよく、積算時間に電圧安定待ち時間及び所定時間を加算したものでもよい。
The
車両停止時間が容量算出必要時間以上である場合(S14でYES)、制御部10は、車両の停止中にSOCの下限値に到達するか否かを判定する(S15)。車両の停止中にSOCの下限値に到達する場合(S15でYES)、制御部10は、放電開始時点から電圧安定待ち時間が経過したか否かを判定する(S16)。
When the vehicle stop time is equal to or longer than the capacity calculation required time (YES in S14),
電圧安定待ち時間が経過していない場合(S16でNO)、制御部10は、ステップS16の処理を続ける。電圧安定待ち時間が経過した場合(S16でYES)、制御部10は、積算時間の開始時点t2の電圧V(t2)、電流I(t2)を取得し(S17)、放電電流を積算する(S18)。
If the voltage stabilization wait time has not elapsed (NO in S16),
制御部10は、現在の時点が、SOCの下限値の到達時点t4より所定時間だけ前の時点t3であるか否かを判定し(S19)、現在の時点が時点t3でない場合(S19でNO)、ステップS18以降の処理を続ける。現在の時点が時点t3である場合(S19でYES)、制御部10は、放電電流の積算値が閾値以上であるか否かを判定する(S20)。なお、ステップS20で使用する閾値は、重み付けを決定する際の積算閾値より小さい値とすることができる。
The
放電電流の積算値が閾値以上である場合(S20でYES)、積算値の誤差が少ないと判定し、制御部10は、積算時間の終了時点t3の電圧V(t3)、電流I(t3)を取得し(S21)、積算時間に亘っての電流積算値ΣIを算出する(S22)。
When the integrated value of the discharge current is equal to or larger than the threshold (YES in S20), it is determined that the error of the integrated value is small, and the
制御部10は、放電から充電への切替の有無を判定し(S23)、切替がない場合(S23でNO)、ステップS23の処理を続ける。放電から充電への切替があった場合(S23でYES)、制御部10は、切替直前にサンプリングした電圧Vb、電流Ibを取得する(S24)。
The
制御部10は、放電から充電への切替時点から待機時間Twが経過したか否かを判定し(S25)、待機時間Twが経過していない場合(S25でNO)、ステップS25の処理を続ける。待機時間Twが経過した場合(S25でYES)、制御部10は、待機時間Tw経過後にサンプリングした電圧Vc、電流Icを取得し(S26)、内部抵抗Rを算出する(S27)。
The
制御部10は、算出した内部抵抗Rを内部抵抗基準値Rzに換算し(S28)、第1満充電容量C1を推定する(S29)。制御部10は、積算時間の開始時点t2、終了時点t3でのOCVを算出し(S30)、積算時間の開始時点t2、終了時点t3での各OCVから積算時間の開始時点t2、終了時点t3での各SOCに換算し(S31)、第2満充電容量C2を推定する(S32)。
The
制御部10は、第1満充電容量C1と第2満充電容量C2との差分の絶対値が差分閾値以下であるか否かを判定し(S33)、差分の絶対値が差分閾値以下である場合(S33でYES)、満充電容量Cを算出し、後述のステップS35の処理を行う。差分の絶対値が差分閾値以下でない場合(S33でNO)、制御部10は、ステップS34の処理を行うことなく後述のステップS35の処理を行う。
The
また、車両停止時間が容量算出必要時間以上でない場合(S14でNO)、車両の停止中にSOCの下限値に到達しない場合(S15でNO)、あるいは、放電電流の積算値が閾値以上でない場合(S20でNO)、制御部10は、後述のステップS35の処理を行う。
Also, when the vehicle stop time is not longer than the capacity calculation required time (NO in S14), when the SOC does not reach the lower limit value while the vehicle is stopped (NO in S15), or when the integrated value of the discharge current is not more than the threshold value (NO in S20),
制御部10は、処理を終了するか否かを判定し(S35)、処理を終了しない場合(S35でNO)、ステップS11以降の処理を続け、処理を終了する場合(S35でYES)、処理を終了する。
The
本実施の形態の満充電容量算出装置(電池監視装置100)は、CPU(プロセッサ)、RAM(メモリ)などを備えた汎用コンピュータを用いて実現することもできる。すなわち、図9〜図11に示すような、各処理の手順を定めたコンピュータプログラムをコンピュータに備えられたRAM(メモリ)にロードし、コンピュータプログラムをCPU(プロセッサ)で実行することにより、コンピュータ上で満充電容量算出装置(電池監視装置100)を実現することができる。 The full charge capacity calculation device (battery monitoring device 100) of the present embodiment can be realized using a general-purpose computer including a CPU (processor), a RAM (memory), and the like. That is, a computer program that defines the procedure of each process as shown in FIGS. 9 to 11 is loaded into a RAM (memory) provided in the computer, and the computer program is executed by a CPU (processor). Thus, a full charge capacity calculation device (battery monitoring device 100) can be realized.
上述のように、本実施の形態によれば、2種類の異なる手法で第1満充電容量C1及び第2満充電容量C2を推定し、第1満充電容量C1と第2満充電容量C2との差分の絶対値を判定し、判定結果に応じて二次電池ユニット50の満充電容量を算出するので、二次電池ユニット50の満充電容量を精度よく算出することができる。
As described above, according to the present embodiment, the first full charge capacity C1 and the second full charge capacity C2 are estimated by two different methods, and the first full charge capacity C1 and the second full charge capacity C2 are estimated. Is determined, and the full charge capacity of the
また、信号停止予測時間を活用することで、車両停止中に二次電池ユニット50の満充電容量算出の可否を事前に判定することができ、無駄な処理負荷が発生することを防止することができる。
In addition, by utilizing the predicted signal stop time, it is possible to determine in advance whether or not the full charge capacity of the
また、信号停止予測時間(停止情報)から得られる車両停止時点を起点に、電圧安定待ち時間を設け、電圧安定待ち時間が経過した時点を積算時間の開始時点として、第2満充電容量C2の推定又は放電電流の積算値の算出に必要な時間を設定するので、必要な積算時間を確保しつつ、放電後の安定した電圧をサンプリングして取得することができる。 Further, a voltage stabilization wait time is provided starting from the vehicle stop time obtained from the signal stop prediction time (stop information), and the time when the voltage stabilization wait time has elapsed is regarded as the start time of the integration time, and the second full charge capacity C2 Since the time required for the estimation or the calculation of the integrated value of the discharge current is set, a stable voltage after discharging can be sampled and obtained while securing the necessary integrated time.
上述の実施の形態では、二次電池ユニット50をリチウムイオン電池として説明したが、二次電池ユニット50はリチウムイオン電池に限定されるものではなく、例えば、ニッケル水素電池、ニッカド電池などにも提供することができる。
In the above-described embodiment, the
開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The disclosed embodiments are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
10 制御部
11 電圧取得部
12 電流取得部
13 温度取得部
14 切替判定部
15 待機時間特定部
16 抵抗算出部
17 電流積算値算出部
18 充電率算出部
19 第1推定部
20 第2推定部
21 停止情報取得部
22 開放電圧算出部
23 満充電容量算出部
24 下降時間算出部
25 特定部
26 重み付け部
27 電流差分算出部
28 記憶部
29 タイマ
50 二次電池ユニット
51 セル
52 電圧センサ
53 電流センサ
54 温度センサ
100 電池監視装置
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記二次電池の内部抵抗及び放電容量を関連付けた関連情報を記憶する記憶部と、
前記二次電池の充放電の切替前後の電圧及び電流に基づいて内部抵抗を算出する内部抵抗算出部と、
該内部抵抗算出部で算出した内部抵抗及び前記関連情報に基づいて前記二次電池の第1満充電容量を推定する第1推定部と、
前記二次電池の放電時の積算時間に亘って放電電流の積算値を算出する積算値算出部と、
前記積算時間での前記二次電池の充電率の減少量を算出する減少量算出部と、
前記積算値算出部で算出した積算値及び前記減少量算出部で算出した減少量に基づいて前記二次電池の第2満充電容量を推定する第2推定部と、
前記第1推定部で推定した第1満充電容量及び前記第2推定部で推定した第2満充電容量に基づいて前記二次電池の満充電容量を算出する満充電容量算出部と
を備え、
前記満充電容量算出部は、
前記第1推定部で推定した第1満充電容量及び前記第2推定部で推定した第2満充電容量の差分が所定の差分閾値以下である場合、前記二次電池の満充電容量を算出する満充電容量算出装置。 A full charge capacity calculation device that calculates a full charge capacity of a secondary battery mounted on a vehicle,
A storage unit for storing related information relating the internal resistance and the discharge capacity of the secondary battery,
An internal resistance calculation unit that calculates an internal resistance based on a voltage and a current before and after switching between charging and discharging of the secondary battery,
A first estimator for estimating a first full charge capacity of the secondary battery based on the internal resistance calculated by the internal resistance calculator and the related information;
An integrated value calculating unit that calculates an integrated value of a discharge current over an integrated time when the secondary battery is discharged,
A reduction amount calculation unit that calculates a reduction amount of the charging rate of the secondary battery at the integration time,
A second estimator for estimating a second full charge capacity of the secondary battery based on the integrated value calculated by the integrated value calculator and the reduction amount calculated by the reduction amount calculator;
A full charge capacity calculator that calculates a full charge capacity of the secondary battery based on the first full charge capacity estimated by the first estimator and the second full charge capacity estimated by the second estimator.
The full charge capacity calculator,
When the difference between the first full charge capacity estimated by the first estimator and the second full charge capacity estimated by the second estimator is equal to or smaller than a predetermined difference threshold, the full charge capacity of the secondary battery is calculated. Full charge capacity calculator.
前記車両の停止に基づく前記二次電池の放電の開始の有無を判定する判定部と
を備え、
前記内部抵抗算出部、前記第1推定部、前記積算値算出部、前記減少量算出部、前記第2推定部及び前記満充電容量算出部は、
前記判定部で前記二次電池の放電有りと判定し、前記取得部で取得した停止時間が前記積算時間より長い場合、それぞれの処理を行う請求項1に記載の満充電容量算出装置。 An acquisition unit that acquires the stop time of the vehicle,
A determination unit that determines whether or not to start discharging of the secondary battery based on the stop of the vehicle.
The internal resistance calculator, the first estimator, the integrated value calculator, the decrease amount calculator, the second estimator, and the full charge capacity calculator,
The full charge capacity calculation device according to claim 1, wherein the determination unit determines that the secondary battery is discharged, and performs each process when the stop time acquired by the acquisition unit is longer than the integration time.
前記内部抵抗算出部、前記第1推定部、前記積算値算出部、前記減少量算出部、前記第2推定部及び前記満充電容量算出部は、
前記車両の停止時間が前記下降時間より長い場合、それぞれの処理を行う請求項2に記載の満充電容量算出装置。 When the determination unit determines that the secondary battery is discharged, a descent time for calculating a descent time from the time when the discharge of the secondary battery starts to the time when the charging rate of the secondary battery falls to a predetermined lower limit value. Equipped with a calculation unit,
The internal resistance calculator, the first estimator, the integrated value calculator, the decrease amount calculator, the second estimator, and the full charge capacity calculator,
The full charge capacity calculation device according to claim 2, wherein when the stop time of the vehicle is longer than the descent time, each process is performed.
前記満充電容量算出部は、
前記重み付け部で重み付け係数を付与して前記二次電池の満充電容量を算出する請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の満充電容量算出装置。 A weighting unit that assigns a first weighting coefficient to the first full charge capacity estimated by the first estimation unit, and assigns a second weighting coefficient to the second full charge capacity estimated by the second estimation unit;
The full charge capacity calculator,
The full charge capacity calculation device according to any one of claims 1 to 5, wherein the weighting unit calculates a full charge capacity of the secondary battery by assigning a weighting coefficient.
前記重み付け部は、
前記電流差分算出部で算出した電流の差分が所定の電流閾値以上である場合、前記第1の重み付け係数を前記第2の重み付け係数より大きくする請求項6に記載の満充電容量算出装置。 A current difference calculation unit that calculates a difference between currents before and after switching between charging and discharging of the secondary battery,
The weighting unit,
The full charge capacity calculation device according to claim 6, wherein the first weighting coefficient is larger than the second weighting coefficient when a difference between the currents calculated by the current difference calculation unit is equal to or greater than a predetermined current threshold.
前記積算値算出部で算出した積算値が所定の積算閾値以上である場合、前記第2の重み付け係数を前記第1の重み付け係数より大きくする請求項6に記載の満充電容量算出装置。 The weighting unit,
The full charge capacity calculation device according to claim 6, wherein when the integrated value calculated by the integrated value calculation unit is equal to or larger than a predetermined integration threshold, the second weighting coefficient is set to be larger than the first weighting coefficient.
コンピュータを、
前記二次電池の充放電の切替前後の電圧及び電流に基づいて内部抵抗を算出する内部抵抗算出部と、
前記二次電池の内部抵抗及び放電容量を関連付けた関連情報及び算出した内部抵抗に基づいて前記二次電池の第1満充電容量を推定する第1推定部と、
前記二次電池の放電時の積算時間に亘って放電電流の積算値を算出する積算値算出部と、
前記積算時間での前記二次電池の充電率の減少量を算出する減少量算出部と、
算出した積算値及び減少量に基づいて前記二次電池の第2満充電容量を推定する第2推定部と、
推定した第1満充電容量及び第2満充電容量に基づいて前記二次電池の満充電容量を算出する満充電容量算出部と
して機能させ、
前記満充電容量算出部は、
推定した第1満充電容量及び第2満充電容量の差分が所定の差分閾値以下である場合、前記二次電池の満充電容量を算出するコンピュータプログラム。 A computer program for causing a computer to calculate a full charge capacity of a secondary battery mounted on a vehicle,
Computer
An internal resistance calculation unit that calculates an internal resistance based on a voltage and a current before and after switching between charging and discharging of the secondary battery,
A first estimating unit that estimates a first full charge capacity of the secondary battery based on related information that associates the internal resistance and the discharge capacity of the secondary battery and the calculated internal resistance;
An integrated value calculating unit that calculates an integrated value of a discharge current over an integrated time when the secondary battery is discharged,
A reduction amount calculation unit that calculates a reduction amount of the charging rate of the secondary battery at the integration time,
A second estimating unit that estimates a second full charge capacity of the secondary battery based on the calculated integrated value and the reduced amount;
Functioning as a full charge capacity calculation unit that calculates a full charge capacity of the secondary battery based on the estimated first full charge capacity and the second full charge capacity;
The full charge capacity calculator,
A computer program for calculating a full charge capacity of the secondary battery when a difference between the estimated first full charge capacity and the second full charge capacity is equal to or less than a predetermined difference threshold.
前記二次電池の内部抵抗及び放電容量を関連付けた関連情報を記憶部に記憶し、
前記二次電池の充放電の切替前後の電圧及び電流に基づいて内部抵抗を内部抵抗算出部が算出し、
算出された内部抵抗及び前記関連情報に基づいて前記二次電池の第1満充電容量を第1推定部が推定し、
前記二次電池の放電時の積算時間に亘って放電電流の積算値を積算値算出部が算出し、
前記積算時間での前記二次電池の充電率の減少量を減少量算出部が算出し、
算出された積算値及び減少量に基づいて前記二次電池の第2満充電容量を第2推定部が推定し、
推定された第1満充電容量及び第2満充電容量に基づいて前記二次電池の満充電容量を満充電容量算出部が算出し、
推定された第1満充電容量及び第2満充電容量の差分が所定の差分閾値以下である場合、前記二次電池の満充電容量を前記満充電容量算出部が算出する満充電容量算出方法。 A full charge capacity calculation method for calculating a full charge capacity of a secondary battery mounted on a vehicle,
The related information relating the internal resistance and the discharge capacity of the secondary battery is stored in the storage unit,
The internal resistance calculation unit calculates the internal resistance based on the voltage and current before and after switching of the charge and discharge of the secondary battery,
A first estimator estimates a first full charge capacity of the secondary battery based on the calculated internal resistance and the related information,
The integrated value calculation unit calculates the integrated value of the discharge current over the integrated time when the secondary battery is discharged,
The reduction amount calculation unit calculates the reduction amount of the charging rate of the secondary battery at the integration time,
A second estimator estimates a second full charge capacity of the secondary battery based on the calculated integrated value and the reduced amount,
A full charge capacity calculation unit calculates a full charge capacity of the secondary battery based on the estimated first full charge capacity and the second full charge capacity,
If the difference between the first full charge capacity and the second full charge capacity estimated is equal to or smaller than the predetermined difference threshold, the full charge capacity calculation method of the full charge capacity calculation unit a full charge capacity of the secondary battery is calculated.
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