JP6769046B2 - 蓄電素子の監視装置、蓄電素子モジュール、socの推定方法 - Google Patents
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Description
本発明は、上記のような事情に基づいて完成させたものであって、駐車時に蓄電素子が放電する駐車時放電電流の誤差を抑えることにより、駐車中におけるSOCの推定精度が低下することを抑制することを課題とする。
初めに、本実施形態にて開示する蓄電素子の監視装置の概要について説明する。
蓄電素子の監視装置は、車両に搭載される蓄電素子の監視装置であって、記憶部と、演算処理部とを備え、前記記憶部は、駐車時に前記蓄電素子が放電する駐車時放電電流の推定値のデータ又は前記駐車時放電電流の前記推定値を算出するためのデータのうち、少なくともいずれか一方のデータを記憶し、前記演算処理部は、前記車両が駐車状態である場合、前記記憶部に記憶されたデータに基づいて、前記駐車時放電電流の前記推定値を積算することにより、前記蓄電素子のSOCを推定する第1SOC推定処理を行う。
前記駐車時放電電流は、前記蓄電素子が常に放電する常時放電電流と、駐車時に前記蓄電素子から車両の特定の電気負荷に流れる車両暗電流との合計電流であり、前記記憶部は、少なくとも、前記常時放電電流の推定値と、前記車両暗電流の推定値とを記憶する。
次に、本発明の実施形態1を図1から図6によって説明する。
図1は車両の側面図、図2はバッテリモジュールの斜視図、図3はバッテリモジュールの分解斜視図、図4はバッテリモジュールの電気的構成を示すブロック図である。
電流積算法は電流値を積算してSOCを推定するため、SOCの推定精度を向上させるには、電流の計測誤差を抑えることが必要である。しかし、二次電池31の「駐車時放電電流Ic」は、100mA未満の微小な電流であることから、電流センサ41に広い電流計測範囲が求められる場合、正確に計測することが難しい。
(B)自動車の全てのドアを閉め、自動車の全スイッチ類をOFFにした状態
(C)車両との無線通信が不能となる動作範囲外に電子キーがある状態
本実施形態のBM50は、自動車1が駐車状態である場合、メモリ73に予め記憶した駐車時放電電流Icの推定値を積算して、二次電池31のSOCを推定する。このようにすることで、駐車時放電電流Icの誤差を抑えることが出来、SOCの推定精度が向上することが期待できる。具体的には、電流計測範囲の広い電流センサ41で、駐車時放電電流Icを計測してSOCを推定する場合に比べて、駐車時放電電流Icの誤差を抑えることが可能となることから、SOCの推定精度が低下することを抑制できる。
次に、本発明の実施形態2を図8〜図10によって説明する。
駐車時放電電流Icは、自動車1の種類が同じであっても、自動車1ごとにバラツキ(個体バラツキ)がある。理由は、駐車時放電電流Icの大半を占める車両暗電流Ic2に、自動車1ごとにバラつきがあるからである。実施形態2では、駐車時放電電流Icの推定値の誤差量εを算出して、駐車時放電電流Icの推定値を補正する。このようにすることで、駐車中において、SOCの推定精度を向上させることが可能となる。
二次電池31は、正極活物質にリン酸鉄リチウム(LiFePO4)、負極活物質にグラファイトを用いたリン酸鉄系のリチウムイオン電池である。図8は、横軸をSOC[%]、縦軸をOCV[V]とした、二次電池31のSOC−OCV相関特性を示している。二次電池31は、図8に示すように、SOCの変化量に対するOCVの変化量が相対的に低い低変化領域と、相対的に高い高変化領域を含む複数の充電領域を有している。
図9は、駐車時放電電流Icの推定値を補正する補正処理の動作フローを示す図である。補正処理の動作フローはS81、S83、S85の3つの処理から構成されており、例えば、バッテリモジュール20が自動車1に車載された後に実行される。
CPU71は、車両ECU10Bとの通信により、自動車1が駐車状態であることを検出すると、電圧検出回路60の出力から二次電池31のOCVを計測し、二次電池31が低変化領域L1、L2又は高変化領域H1、H2、H3のどちらの領域に含まれているかを判断する。
その後、CPU71は、メモリ73に記憶された駐車時放電電流Icの推定値を積算して、第1時刻t1からの累積充放電量Qsを算出する。
CPU71は、積算開始後、自動車1の駐車中に、再度OCV法により、二次電池31のSOCを推定する。OCV法によるSOCの推定は、初回のSOC推定と同様に、高変化領域H1、H2、H3で行うことが好ましい。図8の例では、第2時刻t2において高変化領域H1にてSOCを推定しており、OCV法によるSOCの推定値は「X2a」である。
次に、CPU71は、OCV法と電流積算法により推定したSOCの差分ΔSOCを算出する。差分ΔSOCは、駐車時放電電流Icの推定値の誤差によって生ずるものであり、駐車時放電電流Icの推定値に誤差がない場合は、ゼロまたはそれに近い値となる。
次に、CPU71は、差分ΔSOCと、積算時間Tと、満充電容量Yoに基づいて、駐車時放電電流Icの推定値の誤差量εを算出する。例えば、駐車時放電電流Icの推定値の誤差量εは、下記の数式5にて算出することが出来る。
その後、CPU71は、メモリ73に記憶された駐車時放電電流Icの推定値を補正する処理を行う。具体的には、駐車時放電電流Icの推定値を、誤差量εに基づいて補正する。例えば、駐車時放電電流Icの補正式は、下記の数式6とすることが出来る。
次に、本発明の実施形態3を図11によって説明する。
図11は実施形態3に適用されるSOC推定処理のフローチャート図であり、実施形態1にて図6を参照したSOC推定処理に対して、「S45」の処理が追加されている。
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
(1)上記実施形態1〜3では、「蓄電素子」の一例に、リチウムイオン二次電池を例示したが、リチウムイオン二次電池に限定されるものではなく、例えば、鉛蓄電池など、他の二次電池であってもよい。また、キャパシタであってもよい。
20...バッテリモジュール(本発明の「蓄電素子モジュール」の一例)
30...組電池
31...二次電池(本発明の「蓄電素子」の一例)
41...電流センサ
45...電流遮断装置
50...バッテリマネージャ(本発明の「監視装置」の一例)
60...電圧検出回路
70...制御部
71...CPU(本発明の「演算処理部」の一例)
73...メモリ(本発明の「記憶部」の一例)
Claims (17)
- 車両に搭載される蓄電素子の監視装置であって、
記憶部と、
演算処理部と、を備え、
前記記憶部は、駐車時に前記蓄電素子が放電する駐車時放電電流の推定値のデータ又は前記駐車時放電電流の前記推定値を算出するためのデータのうち、少なくともいずれか一方のデータを記憶し、
前記演算処理部は、
前記車両が駐車状態である場合、前記記憶部に記憶された前記データに基づいて、前記駐車時放電電流の前記推定値を積算することにより、前記蓄電素子のSOCを推定する第1SOC推定処理し、
前記蓄電素子は、駐車中、車両の特定の電気負荷に対して車両暗電流を放電し、
前記演算処理部は、前記第1SOC推定処理において、駐車中に前記蓄電素子が放電する放電量のうち、車両への放電量を、電流センサの計測値とは異なり、前記車両暗電流の推定値に基づいて積算する、蓄電素子の監視装置。 - 請求項1に記載の蓄電素子の監視装置であって、
前記駐車時放電電流は、前記蓄電素子が常に放電する常時放電電流と、駐車時に前記蓄電素子から車両の特定の電気負荷に流れる前記車両暗電流との合計電流であり、
前記記憶部は、少なくとも、前記常時放電電流の推定値のデータと、前記車両暗電流の推定値のデータとを記憶する、蓄電素子の監視装置。 - 請求項2に記載の蓄電素子の監視装置であって、
前記演算処理部は、
前記蓄電素子が車両に搭載されたことを検知しない場合、前記常時放電電流の前記推定値を積算することにより、前記蓄電素子のSOCを推定し、
前記蓄電素子が車両に搭載されたことを検知した後、その車両が駐車状態に移行した場合に、前記駐車時放電電流の前記推定値を積算することにより前記蓄電素子のSOCを推定する前記第1SOC推定処理を実行する、蓄電素子の監視装置。 - 請求項2又は請求項3に記載の蓄電素子の監視装置であって、
前記監視装置の消費電流は、前記常時放電電流と前記車両暗電流のうち、前記常時放電電流に含まれる、蓄電素子の監視装置。 - 車両に搭載される蓄電素子の監視装置であって、
記憶部と、
演算処理部と、を備え、
前記記憶部は、駐車時に前記蓄電素子が放電する駐車時放電電流の推定値のデータ又は前記駐車時放電電流の前記推定値を算出するためのデータのうち、少なくともいずれか一方のデータを記憶し、
前記演算処理部は、
前記車両が駐車状態である場合、前記記憶部に記憶された前記データに基づいて、前記駐車時放電電流の前記推定値を積算することにより、前記蓄電素子のSOCを推定する第1SOC推定処理を行い、
前記駐車時放電電流は、前記蓄電素子が常に放電する常時放電電流と、駐車時に前記蓄電素子から車両の特定の電気負荷に流れる車両暗電流との合計電流であり、
前記記憶部は、少なくとも、前記常時放電電流の推定値のデータと、前記車両暗電流の推定値のデータとを記憶し、
前記演算処理部は、
前記蓄電素子が車両に搭載されたことを検知しない場合、前記常時放電電流の前記推定値を積算することにより、前記蓄電素子のSOCを推定し、
前記蓄電素子が車両に搭載されたことを検知した後、その車両が駐車状態に移行した場合に、前記駐車時放電電流の前記推定値を積算することにより前記蓄電素子のSOCを推定する前記第1SOC推定処理を実行する、蓄電素子の監視装置。 - 請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の蓄電素子の監視装置であって、
前記蓄電素子の電流を計測する電流センサと接続されており、
前記演算処理部は、
前記電流センサの計測値に基づいて前記蓄電素子から前記車両に対して前記車両暗電流の上限値以下の電流が流れているかを判断し、
前記車両が駐車状態であり、かつ前記蓄電素子から前記車両に対して前記車両暗電流の上限値以下の電流が流れている場合、前記第1SOC推定処理を行い、
前記車両が駐車状態であり、かつ前記蓄電素子から前記車両に対して前記車両暗電流の上限値より大きい電流が流れている場合、前記電流センサにより計測される前記蓄電素子の電流を積算することより、前記蓄電素子のSOCを推定する第2SOC推定処理を行う、蓄電素子の監視装置。 - 請求項2から請求項6のいずれか一項に記載の蓄電素子の監視装置であって、
前記記憶部に記憶された前記車両暗電流の前記推定値は、前記車両の種類又はグレードにより異なる値である、蓄電素子の監視装置。 - 請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の蓄電素子の監視装置であって、
前記演算処理部は、
前記駐車時放電電流の推定値の誤差量を、外部から取得する又は内部的に演算する処理と、
前記記憶部に記憶された前記駐車時放電電流の前記推定値を、取得又は演算した前記誤差量に基づいて補正する補正処理を行う、蓄電素子の監視装置。 - 請求項8に記載の蓄電素子の監視装置であって、
前記演算処理部は、
前記車両の駐車中においてOCV法と前記駐車時放電電流の前記推定値を積算する電流積算法により推定したSOCの差分、又はOCV法と前記駐車時放電電流の前記推定値を積算する電流積算法により推定した容量の差分と、
前記推定値の積算時間Tと、に基づいて、前記駐車時放電電流の前記推定値の誤差量を算出する、蓄電素子の監視装置。 - 請求項9に記載の蓄電素子の監視装置であって、
前記演算処理部は、単位時間あたりの前記SOCの差分、又は前記容量の差分の大きさが基準値を超えた場合、前記蓄電素子の異常と判断する、蓄電素子の監視装置。 - 車両に搭載される蓄電素子の監視装置であって、
記憶部と、
演算処理部と、を備え、
前記記憶部は、駐車時に前記蓄電素子が放電する駐車時放電電流の推定値のデータ又は前記駐車時放電電流の前記推定値を算出するためのデータのうち、少なくともいずれか一方のデータを記憶し、
前記演算処理部は、
前記車両が駐車状態である場合、前記記憶部に記憶された前記データに基づいて、前記駐車時放電電流の前記推定値を積算することにより、前記蓄電素子のSOCを推定する第1SOC推定処理を行い、
前記演算処理部は、
前記駐車時放電電流の推定値の誤差量を、外部から取得する又は内部的に演算する処理と、
前記記憶部に記憶された前記駐車時放電電流の前記推定値を、取得又は演算した前記誤差量に基づいて補正する補正処理を行う、監視装置。 - 請求項11に記載の蓄電素子の監視装置であって、
前記駐車時放電電流は、前記蓄電素子が常に放電する常時放電電流と、駐車時に前記蓄電素子から車両の特定の電気負荷に流れる車両暗電流との合計電流であり、
前記記憶部は、少なくとも、前記常時放電電流の推定値のデータと、前記車両暗電流の推定値のデータとを記憶する、蓄電素子の監視装置。 - 蓄電素子と、
前記蓄電素子に流れる電流を計測する電流センサと、
請求項1から請求項12のいずれか一項に記載の蓄電素子の監視装置と、を含む蓄電素子モジュール。 - 請求項13に記載の蓄電素子モジュールであって、
前記蓄電素子は、リチウムイオン二次電池である、蓄電素子モジュール。 - 車両に搭載される蓄電素子のSOC推定方法であって、
記憶部に対して駐車時に蓄電素子が放電する駐車時放電電流の推定値のデータ又は前記駐車時放電電流の前記推定値を算出するためのデータのうち、少なくともいずれか一方のデータを記憶し、
前記車両が駐車状態である場合、前記記憶部に記憶された前記データに基づいて、前記推定値を積算することにより、前記蓄電素子のSOCを推定する第1SOC推定ステップを行い、
前記蓄電素子は、駐車中、車両の特定の電気負荷に対して車両暗電流を放電し、
前記第1SOC推定ステップでは、駐車中に前記蓄電素子が放電する放電量のうち、車両への放電量を、電流センサの計測値とは異なり、前記車両暗電流の推定値に基づいて積算する、SOCの推定方法。 - 車両に搭載される蓄電素子のSOC推定方法であって、
記憶部に対して駐車時に蓄電素子が放電する駐車時放電電流の推定値のデータ又は前記駐車時放電電流の前記推定値を算出するためのデータのうち、少なくともいずれか一方のデータを記憶し、
前記車両が駐車状態である場合、前記記憶部に記憶された前記データに基づいて、前記駐車時放電電流の前記推定値を積算することにより、前記蓄電素子のSOCを推定する第1SOC推定ステップを行い、
前記駐車時放電電流は、前記蓄電素子が常に放電する常時放電電流と、駐車時に前記蓄電素子から車両の特定の電気負荷に流れる車両暗電流との合計電流であり、
前記記憶部は、少なくとも、前記常時放電電流の推定値のデータと、前記車両暗電流の推定値のデータとを記憶し、
前記蓄電素子が車両に搭載されたことを検知しない場合、前記常時放電電流の前記推定値を積算することにより、前記蓄電素子のSOCを推定し、
前記蓄電素子が車両に搭載されたことを検知した後、その車両が駐車状態に移行した場合に、前記駐車時放電電流の前記推定値を積算することにより前記蓄電素子のSOCを推定する前記第1SOC推定ステップを行う、SOCの推定方法。 - 車両に搭載される蓄電素子のSOC推定方法であって、
記憶部に対して駐車時に蓄電素子が放電する駐車時放電電流の推定値のデータ又は前記駐車時放電電流の前記推定値を算出するためのデータのうち、少なくともいずれか一方のデータを記憶し、
前記車両が駐車状態である場合、前記記憶部に記憶された前記データに基づいて、前記駐車時放電電流の前記推定値を積算することにより、前記蓄電素子のSOCを推定する第1SOC推定ステップと、
前記駐車時放電電流の推定値の誤差量を、外部から取得する又は内部的に演算し、
前記記憶部に記憶された前記駐車時放電電流の前記推定値を、取得又は演算した前記誤差量に基づいて補正する補正ステップと、を含む、SOCの推定方法。
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