JP6844683B2 - 蓄電素子管理装置、socのリセット方法、蓄電素子モジュール、蓄電素子管理プログラム及び移動体 - Google Patents
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Description
初めに、本実施形態の蓄電素子管理方法及びその装置の概要について説明する。本技術は、例えばリチウムイオン電池等の蓄電素子の充電状態を示す値であるSOC推定値を決定するものであって、蓄電素子に流れる電流を検出する電流センサと、蓄電素子に電流が流れていないとき又は微小電流が流れているときの電圧を検出する電圧センサとを備える。蓄電素子は、例えば車両、電車、船舶、航空機等の移動体に搭載されている。
(2)また、前記第一SOC領域と前記第二SOC領域とが互いに異なるものとなった場合には、前記第二SOC領域(OCV法に基づき取得されたSOCが属する領域)のうちの所定値をSOC推定値として採用するようにし、その所定値は、前記第二SOC領域を区分する境界値のうちの前記第一SOC領域に近い側の境界値と、前記第二SOC領域の中間値との間に設定される。
「SOC(I)」は電流積算法に基づき決定されたSOCを示す。
「領域1 上半値」はSOC領域1に属するSOCのうちその領域の中間のSOC(中間値)からSOC(I)が属する領域2側の境界値である上限値との間の所定値であることを意味する。
「領域 2 下半値」とは、SOC領域2に属するSOCのうちその領域の中間のSOC(中間値)からSOC(I)が属する領域1側の境界値である下限値との間の所定値であることを意味する。
「領域 2 上半値」とは、SOC領域2に属するSOCのうちその領域の中間のSOC(中間値)からSOC(I)が属する領域3側の境界値である下限値との間の所定値であることを意味する。
そして、「領域 3下半値」とは、SOC領域3に属するSOCのうちその領域の中間のSOC(中間値)からSOC(I)が属する領域2側の境界値である下限値との間の所定値であることを意味する。
態様1,5,9のように、電流積算法により得られるSOC(I)が属する領域(第一SOC領域)とOCV法により得られるSOC(V)が属する領域(第二SOC領域)とが同一である場合には、SOC(I)の値に信頼を置くことができるから、SOC(I)をそのままSOC推定値として採用してOCVによるSOCの修正は行わない。
なお、プラトー領域を有する電池のSOCを電流積算法により高精度で求めるには、計測精度のよい電流計測手段を使用しつつ、電流値の取りこぼしが無いように高速度の電流積算処理を行うことが必要となるが、それらを実現するにはコストが高くなる。また、プラトー領域を有する電池のSOC推定の高精度化のために、dV/dQを演算してOCV−SOC特性における変極点を捉える方法が提案されているが、この方法を実装する場合は、変極点を捉えるために高度な演算処理と大容量のメモリが必要となり、これも実現するためにはコストが高くなり、また検証作業に膨大な時間を要することが予想される。これらに対して本発明は、電流計測手段の誤差を含んだSOCに対して、SOC範囲に入っているか否かを判定する方法であるため、高精度な電流計測手段を必要とせず、また処理もdV/dQを演算する手段と比べると簡単である。
以下、本明細書で開示される技術をEV,HEV,PHEV等の電動車両駆動用の電池モジュールに適用した実施形態について、図2ないし図4を参照しつつ詳細に説明する。
領域 I 30%未満
領域 II 30%〜66%未満
領域 III 66%〜68%未満
領域 IV 68%〜95%未満
領域 V 95%以上
これらの領域のうち3つの領域I,III,Vでは、そのSOCに対応する電池のOCV曲線がある程度の右上がりの傾きを有し、すなわち充電状態(SOC)の変化に対して電圧(OCV)の変化が比較的大きく、所定値以上である。そこで、これらを「電圧傾斜領域」I,III,Vということとする。
W3=W3+ZI・・・・(2)
この後、S4に移行し、その時点で二次電池30に電流が流れているか否かが判断されるが、ここで二次電池30が充電中又は放電中であって電流が流れている場合には、電流値が判定基準値を上回る状態になるので、S4ではNO判定される。そして、S4でNO判定された場合、処理はS5に移行する。S5では、電流積算法により、二次電池30のSOCを推定する処理が制御部60にて実行される。具体的には、下記の(3)式に示すように、S3にて算出した残存容量W3を、メモリ63に記憶された満充電容量W4で除算することにより、SOCの値が得られる。
このようなS1,S2,S3,S5を経る処理は、電流の時間積算により充放電電力量を求めて二次電池30の充電状態を決定する処理に相当する。以後、このS5によって決定された特定の値を有するSOCをSOC(i)と表記する。
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。
Claims (17)
- 蓄電素子の充電状態を示す値であるSOC推定値を決定するための方法であって、
互いに異なる方法によって前記蓄電素子のSOCを決定する第1及び第2のSOC決定法をそれぞれ実行可能としており、
前記蓄電素子の電圧と充電状態とのV−SOC相関関係を複数のSOC領域に区分したときに、
前記第1のSOC決定法により決定されるSOCが属するSOC領域である第一SOC領域と、前記第2のSOC決定法により決定されるSOCが属するSOC領域である第二SOC領域と、が互いに異なる場合に行われ、前記第1のSOC決定法により決定されるSOCを所定値に置き換えるSOCのリセット方法であり、
前記所定値は、前記第二SOC領域を区分する境界値のうちの前記第一SOC領域に近い側の境界値に近い値又はその境界値と前記第二SOC領域の中間値との間の値に設定されているSOCのリセット方法。 - 前記第1のSOC決定法は、前記蓄電素子に流れる電流を計測したデータを使って前記蓄電素子のSOCを決定する方法であり、前記第2のSOC決定法は、前記蓄電素子の電圧を計測したデータを使って前記蓄電素子のSOCを決定する方法である請求項1記載のSOCのリセット方法。
- 前記第一SOC領域と前記第二SOC領域とが同一である場合は、前記第1のSOC決定法に基づき決定されたSOCを前記SOC推定値として採用することを特徴とする請求項1又は請求項2記載のSOCのリセット方法。
- 前記SOC領域のうちの一つは、前記蓄電素子の電圧が前記V−SOC相関関係におけるSOCの変化に対する電圧の変化が他よりも小さい電圧平坦領域に対応する領域であることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載のSOCのリセット方法。
- 蓄電素子の充電状態を示す値であるSOC推定値を出力するものであって、互いに異なる方法によって前記蓄電素子のSOCを決定する第1及び第2のSOC決定法をそれぞれ実行可能な情報処理部を備え、
前記情報処理部は、前記蓄電素子の電圧と充電状態とのV−SOC相関関係を複数のSOC領域に区分したときに、
前記第1のSOC決定法により決定されるSOCが属するSOC領域である第一SOC領域と、前記第2のSOC決定法により決定されるSOCが属するSOC領域である第二SOC領域と、が互いに異なる場合、前記第1のSOC決定法により決定されるSOCを所定値に置き換えるリセット処理を行い、
前記所定値は、前記第二SOC領域を区分する境界値のうちの前記第一SOC領域に近い側の境界値に近い値又はその境界値と前記第二SOC領域の中間値との間の値に設定されている蓄電素子管理装置。 - 前記第1のSOC決定法は、前記蓄電素子に流れる電流を計測したデータを使って前記蓄電素子のSOCを決定する方法であり、前記第2のSOC決定法は、前記蓄電素子の電圧を計測したデータを使って前記蓄電素子のSOCを決定する方法である請求項5記載の蓄電素子管理装置。
- 前記第一SOC領域と前記第二SOC領域とが同一である場合は、前記第1のSOC決定法に基づき決定されたSOCを前記SOC推定値として採用することを特徴とする請求項5又は請求項6記載の蓄電素子管理装置。
- 前記SOC領域のうちの一つは、前記蓄電素子の電圧が前記V−SOC相関関係におけるSOCの変化に対する電圧の変化が他よりも小さい電圧平坦領域であることを特徴とする請求項5ないし請求項7のいずれか一項に記載の蓄電素子管理装置。
- 前記V−SOC相関関係には、複数の前記電圧平坦領域に関する情報が含まれる請求項8に記載の蓄電素子管理装置。
- 蓄電素子はリン酸鉄系の正極活物質を含んだリチウムイオン電池である請求項5ないし請求項9のいずれか一項に記載の蓄電素子管理装置。
- 蓄電素子と、互いに異なる方法によって前記蓄電素子のSOCを決定する第1及び第2のSOC決定法をそれぞれ実行可能な情報処理部とを備え、
前記情報処理部は、前記蓄電素子の電圧と充電状態とのV−SOC相関関係を複数のSOC領域に区分したときに、
前記第1のSOC決定法により決定されるSOCが属するSOC領域である第一SOC領域と、前記第2のSOC決定法により決定されるSOCが属するSOC領域である第二SOC領域と、が互いに異なる場合、前記第1のSOC決定法により決定されるSOCを所定値に置き換えるリセット処理を行い、
前記所定値は、前記第二SOC領域を区分する境界値のうちの前記第一SOC領域に近い側の境界値に近い値又はその境界値と前記第二SOC領域の中間値との間の値に設定されている蓄電素子モジュール。 - 蓄電素子を制御するコンピュータに、前記蓄電素子の充電状態を示す値であるSOC推定値を決定させるためのプログラムであって、
互いに異なる方法によって前記蓄電素子のSOCを決定する第1及び第2のSOC決定法をそれぞれ実行可能とし、
前記蓄電素子の電圧と充電状態とのV−SOC相関関係を複数のSOC領域に区分したときに、
前記第1のSOC決定法により決定されるSOCが属するSOC領域である第一SOC領域と、前記第2のSOC決定法により決定されるSOCが属するSOC領域である第二SOC領域と、が互いに異なる場合、前記第1のSOC決定法により決定されるSOCを所定値に置き換えるリセット処理を行い、
前記所定値は、前記第二SOC領域を区分する境界値のうちの前記第一SOC領域に近い側の境界値に近い値又はその境界値と前記第二SOC領域の中間値との間の値に設定されている蓄電素子管理プログラム。 - 蓄電素子と、その蓄電素子の充電状態を示す値であるSOC推定値を出力する蓄電素子管理装置とを備えた移動体であって、
前記蓄電素子管理装置は、互いに異なる方法によって前記蓄電素子のSOCを決定する第1及び第2のSOC決定法をそれぞれ実行可能な情報処理部を備え、
前記情報処理部は、前記蓄電素子の電圧と充電状態とのV−SOC相関関係を複数のSOC領域に区分したときに、
前記第1のSOC決定法により決定されるSOCが属するSOC領域である第一SOC領域と、前記第2のSOC決定法により決定されるSOCが属するSOC領域である第二SOC領域と、が互いに異なる場合、前記第1のSOC決定法により決定されるSOCを所定値に置き換えるリセット処理を行い、
前記所定値は、前記第二SOC領域を区分する境界値のうちの前記第一SOC領域に近い側の境界値に近い値又はその境界値と前記第二SOC領域の中間値との間の値に設定されている移動体。 - 蓄電素子の充電状態を示す値であるSOC推定値を決定するための方法であって、
互いに異なる方法によって前記蓄電素子のSOCを決定する第1及び第2のSOC決定法をそれぞれ実行可能としており、
前記蓄電素子の電圧と充電状態とのV−SOC相関関係を複数のSOC領域に区分したときに、
前記第1のSOC決定法により決定されるSOCが属するSOC領域である第一SOC領域と、前記第2のSOC決定法により決定されるSOCが属するSOC領域である第二SOC領域と、が互いに異なる場合に行われ、前記第1のSOC決定法により決定されるSOCを所定値に置き換えるSOCのリセット方法あって、
前記所定値は、前記第二SOC領域を区分する境界値のうちの前記第一SOC領域に近い側の境界値に設定されているSOCのリセット方法。 - 前記第1のSOC決定法は、前記蓄電素子に流れる電流を計測したデータを使って前記蓄電素子のSOCを決定する方法であり、前記第2のSOC決定法は、前記蓄電素子の電圧を計測したデータを使って前記蓄電素子のSOCを決定する方法である請求項14記載のSOCのリセット方法。
- 前記第一SOC領域と前記第二SOC領域とが同一である場合は、前記第1のSOC決定法に基づき決定されたSOCを前記SOC推定値として採用することを特徴とする請求項14又は請求項15記載のSOCのリセット方法。
- 前記SOC領域のうちの一つは、前記蓄電素子の電圧が前記V−SOC相関関係におけるSOCの変化に対する電圧の変化が他よりも小さい電圧平坦領域に対応する領域であることを特徴とする請求項14ないし請求項16のいずれか一項に記載のSOCのリセット方法。
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