JP7178287B2 - Rechargeable battery status detection device and rechargeable battery status detection method - Google Patents
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Description
本発明は、充電可能電池状態検出装置および充電可能電池状態検出方法に関するものである。 The present invention relates to a rechargeable battery state detection device and a rechargeable battery state detection method.
充電可能電池より電力を供給する機器や、エンジンの始動を充電可能電池に依存する4輪車または2輪車にとって、充電可能電池の故障または異常は大きな問題となる。 Failure or malfunction of a rechargeable battery is a major problem for equipment that supplies power from rechargeable batteries and for four-wheeled or two-wheeled vehicles that rely on rechargeable batteries to start their engines.
近い将来の実現が期待されている自動運転車等では充電可能電池の故障または異常による突然の電力失陥は信頼性に関わる問題となる。 Sudden loss of power due to failure or abnormality of the rechargeable battery poses a reliability problem for autonomous vehicles, which are expected to be realized in the near future.
充電可能電池の故障または異常の原因は複数存在するが、その中で過放電の結果、正極反応と充電反応が逆転してしまう「転極」が発生すると、充電可能電池に回復困難なダメージを与え、故障または異常に至ることが知られている。 There are multiple causes for failures or abnormalities in rechargeable batteries. Among them, when "polarity reversal" occurs, in which the positive electrode reaction and the charging reaction are reversed as a result of overdischarge, the rechargeable battery suffers irreparable damage. given and known to lead to failure or anomalies.
このような転極に代表される充電可能電池の異常を検知する方法としては、例えば、特許文献1等のように、充電可能電池の電圧の挙動を基にして推定する方法が提案されている。
As a method of detecting an abnormality in a rechargeable battery represented by such polarity reversal, a method of estimating based on the behavior of the voltage of the rechargeable battery has been proposed, for example, as in
ところで、特許文献1に開示された、電圧の挙動だけを指標として転極を検知する方法では、転極に至らない範囲の過放電と正確に弁別することが極めて困難である。この場合、回復可能なレベルのダメージしか受けていない充電可能電池に対して過剰なダメージを見積もってしまうという問題点がある。
By the way, in the method disclosed in
本発明は、以上のような状況に鑑みてなされたものであり、転極の発生を正確に検出することが可能な充電可能電池状態検出装置および充電可能電池状態検出方法を提供することを目的としている。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a rechargeable battery state detecting device and a rechargeable battery state detecting method capable of accurately detecting the occurrence of polarity reversal. and
上記課題を解決するために、本発明は、充電可能電池の状態を検出する充電可能電池状態検出装置において、前記充電可能電池の端子電圧を検出する電圧検出部および前記充電可能電池に流れる電流を検出する電流検出部からの信号を入力する入力手段と、前記入力手段から入力される信号に基づいて、前記充電可能電池が放電中である場合に、前記充電可能電池の端子電圧が所定の閾値未満であるときは異常であると判定する第1判定手段と、前記第1判定手段によって異常と判定された場合、放電の停止後に、前記充電可能電池の端子電圧の変化および内部抵抗の変化の少なくとも一方に基づいて転極の発生の有無を判定する第2判定手段と、を有することを特徴とする。
このような構成によれば、転極の発生を正確に検出することが可能となる。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a rechargeable battery state detection device for detecting the state of a rechargeable battery, comprising a voltage detection unit for detecting the terminal voltage of the rechargeable battery and a current flowing through the rechargeable battery. input means for inputting a signal from a current detection unit to be detected; and based on the signal input from the input means, when the rechargeable battery is being discharged, the terminal voltage of the rechargeable battery is set to a predetermined threshold value. a first determination means for determining that there is an abnormality when the value is less than the above; and a second determination means for determining presence/absence of occurrence of pole reversal based on at least one of them.
With such a configuration, it is possible to accurately detect the occurrence of pole reversal.
また、本発明は、前記第2判定手段は、前記充電可能電池の放電の停止後に、前記内部抵抗が減少する場合には、転極が発生したと判定することを特徴とする。
このような構成によれば、転極の発生を正確に検出することが可能となる。
Further, the present invention is characterized in that the second determination means determines that polarity reversal has occurred when the internal resistance decreases after the discharge of the rechargeable battery is stopped.
With such a configuration, it is possible to accurately detect the occurrence of pole reversal.
また、本発明は、前記第2判定手段は、前記充電可能電池の放電の停止後に、前記端子電圧が過放電の場合に比較して緩やかに増加する場合には、転極が発生したと判定することを特徴とする。
このような構成によれば、転極の発生を正確に検出することが可能となる。
Further, in the present invention, the second determination means determines that polarity reversal has occurred when the terminal voltage increases more moderately than in the case of overdischarge after the discharge of the rechargeable battery is stopped. characterized by
With such a configuration, it is possible to accurately detect the occurrence of pole reversal.
また、本発明は、前記第2判定手段は、前記充電可能電池の放電の停止後に、前記内部抵抗が一定であるか、または、前記端子電圧が転極に比較して急激に変化する場合には、過放電が発生したと判定することを特徴とする。
このような構成によれば、転極と過放電を区別して検出することができる。
Further, according to the present invention, the second determination means determines whether the internal resistance is constant after the discharge of the rechargeable battery is stopped, or when the terminal voltage changes more rapidly than when the polarity is reversed. is characterized by determining that overdischarge has occurred.
According to such a configuration, polarity reversal and overdischarge can be distinguished and detected.
また、本発明は、前記第2判定手段によって転極が発生していると判定された場合には、ユーザに対して警告をすることを特徴とする。
このような構成によれば、転極の発生をユーザに確実に伝えることができる。
Further, the present invention is characterized in that a warning is issued to the user when the second determination means determines that the polarity reversal has occurred.
According to such a configuration, it is possible to reliably inform the user of the occurrence of pole reversal.
また、本発明は、前記充電可能電池は車両に搭載され、前記第2判定手段によって転極が発生していると判定された場合には、前記車両のエンジンが再始動された際に、前記充電可能電池を充電する制御を実行する、ことを特徴とする。
このような構成によれば、転極の状態を軽減することができる。
Further, in the present invention, the rechargeable battery is mounted in a vehicle, and when the second determination means determines that polarity reversal has occurred, when the engine of the vehicle is restarted, the It is characterized by executing control for charging the rechargeable battery.
According to such a configuration, it is possible to reduce the state of pole reversal.
また、本発明は、充電可能電池の状態を検出する充電可能電池状態検出方法において、前記充電可能電池の端子電圧を検出する電圧検出部および前記充電可能電池に流れる電流を検出する電流検出部からの信号を入力する入力ステップと、前記入力ステップにおいて入力される信号に基づいて、前記充電可能電池が放電中である場合に、前記充電可能電池の端子電圧が所定の閾値未満であるときは異常であると判定する第1判定ステップと、前記第1判定ステップにおいて異常と判定された場合、放電の停止後に、前記充電可能電池の端子電圧の変化および内部抵抗の変化の少なくとも一方に基づいて転極の発生の有無を判定する第2判定ステップと、を有することを特徴とする。
このような方法によれば、転極の発生を正確に検出することが可能となる。
Further, the present invention provides a rechargeable battery state detection method for detecting the state of a rechargeable battery, wherein a voltage detection unit for detecting a terminal voltage of the rechargeable battery and a current detection unit for detecting a current flowing through the rechargeable battery and an input step of inputting a signal of and based on the signal input in the input step, when the terminal voltage of the rechargeable battery is less than a predetermined threshold when the rechargeable battery is being discharged, an abnormality is detected. a first determination step for determining that the rechargeable battery is abnormal, and if an abnormality is determined in the first determination step, after the discharge is stopped, the battery is switched based on at least one of a change in terminal voltage and a change in internal resistance of the rechargeable battery. and a second determination step of determining whether or not a pole is generated.
According to such a method, it is possible to accurately detect the occurrence of pole reversal.
本発明によれば、転極の発生を正確に検出することが可能な充電可能電池状態検出装置および充電可能電池状態検出方法を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a rechargeable battery state detection device and a rechargeable battery state detection method that can accurately detect the occurrence of polarity reversal.
次に、本発明の実施形態について説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described.
(A)本発明の実施形態の構成の説明
図1は、本発明の実施形態に係る充電可能電池状態検出装置を有する車両の電源系統を示す図である。この図において、充電可能電池状態検出装置1は、制御部10、電圧検出部11、電流検出部12、温度検出部13、および、放電回路15を主要な構成要素としており、充電可能電池14の充電状態を制御する。なお、制御部10、電圧検出部11、電流検出部12、温度検出部13、および、放電回路15を別々の構成とするのではなく、これらの一部または全てをまとめた構成としてもよい。すなわち、回路上において電圧を検出する回路が組み込まれた部分を電圧検出部11としてもよい。また、電圧検出部11、電流検出部12、温度検出部13、および、放電回路15の少なくとも一部を充電可能電池状態検出装置1とは独立した構成としてもよい。
(A) Description of Configuration of Embodiment of the Invention FIG. 1 is a diagram showing a power supply system of a vehicle having a rechargeable battery state detection device according to an embodiment of the invention. In this figure, the rechargeable battery
ここで、制御部10は、電圧検出部11、電流検出部12、および、温度検出部13からの出力を参照し、充電可能電池14の状態を検出するとともに、オルタネータ16の発電電圧を制御することで充電可能電池14の充電状態を制御する。電圧検出部11は、充電可能電池14の端子電圧を検出し、制御部10に通知する。なお、制御部10がオルタネータ16の発電電圧を制御することで充電可能電池14の充電状態を制御するのではなく、例えば、図示しないECU(Electric Control Unit)が制御部10からの情報に基づいて充電状態を制御するようにしてもよい。
Here, the
電流検出部12は、充電可能電池14に流れる電流を検出し、制御部10に通知する。温度検出部13は、充電可能電池14自体または周囲の環境温度を検出し、制御部10に通知する。放電回路15は、例えば、直列接続された半導体スイッチと抵抗素子等によって構成され、制御部10によって半導体スイッチがオン/オフ制御されることにより充電可能電池14を間欠的に放電させる。
The
充電可能電池14は、例えば、鉛蓄電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、または、リチウムイオン電池等によって構成され、オルタネータ16によって充電され、スタータモータ18を駆動してエンジンを始動するとともに、負荷19に電力を供給する。オルタネータ16は、エンジン17によって駆動され、交流電力を発生して整流回路によって直流電力に変換し、充電可能電池14を充電する。オルタネータ16は、制御部10によって制御され、発電電圧を調整することが可能とされている。
The
エンジン17は、例えば、ガソリンエンジンおよびディーゼルエンジン等のレシプロエンジンまたはロータリーエンジン等によって構成され、スタータモータ18によって始動され、トランスミッションを介して駆動輪を駆動し、車両に推進力を与えるとともに、オルタネータ16を駆動して電力を発生させる。スタータモータ18は、例えば、直流電動機によって構成され、充電可能電池14から供給される電力によって回転力を発生し、エンジン17を始動する。負荷19は、例えば、電動ステアリングモータ、デフォッガ、シートヒータ、イグニッションコイル、カーオーディオ、および、カーナビゲーション等によって構成され、充電可能電池14からの電力によって動作する。
The
図2は、図1に示す制御部10の詳細な構成例を示す図である。この図に示すように、制御部10は、プロセッサとしてのCPU(Central Processing Unit)10a、ROM(Read Only Memory)10b、RAM(Random Access Memory)10c、通信部10d、I/F(Interface)10eを有している。ここで、CPU10aは、ROM10bに格納されているプログラム10baに基づいて各部を制御する。なお、プログラム10baは、CPU10aによって実行可能な複数の命令群を有している。当該命令群を実行することで、後述する処理を実現できる。ROM10bは、半導体メモリ等によって構成され、プログラム10ba等を格納している。RAM10cは、半導体メモリ等によって構成され、プログラム10baを実行する際に生成されるデータや、後述する数式またはテーブル等のパラメータ10caを格納する。通信部10dは、上位の装置であるECU等との間で通信を行い、検出した情報または制御情報を上位装置に通知する。I/F10eは、電圧検出部11、電流検出部12、および、温度検出部13から供給される信号をデジタル信号に変換して取り込むとともに、放電回路15、オルタネータ16、および、スタータモータ18等に駆動電流を供給してこれらを制御する。
FIG. 2 is a diagram showing a detailed configuration example of the
なお、図2の例では、CPU10aを1つ有するようにしているが、複数のCPUによって分散処理を実行するようにしてもよい。また、CPU10aの代わりに、DSP(Digital Signal Processor)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、または、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)等によって構成するようにしてもよい。あるいは、ソフトウエアプログラムを読み込むことで機能を実行する汎用プロセッサまたはクラウドコンピューティングによりサーバー上のコンピュータで処理が行われるようにしてもよい。また、図2では、ROM10bおよびRAM10cを有するようにしているが、例えば、これら以外の記憶装置(例えば、磁気記憶装置であるHDD(Hard Disk Drive))を用いるようにしてもよい。
In addition, although one
(B)本発明の実施形態の動作の説明
つぎに、本発明の実施形態の動作について説明する。なお、以下では、本発明の実施形態の動作原理について説明した後、詳細な動作について説明する。
(B) Description of operation of embodiment of the present invention Next, operation of the embodiment of the present invention will be described. In the following, detailed operation will be described after the principle of operation of the embodiment of the present invention is described.
まず、本実施形態の動作原理について説明する。図3は、充電可能電池14の放電中に転極が生じた場合と、放電中に過放電が生じた場合の端子電圧(以下、単に「電圧」と称する)の時間的変化を実測した図である。この図において横軸は時間(hr)を示し、縦軸は充電可能電池14の電圧を示している。また、図4は、図3の0~2.5hrの範囲(図3において一点鎖線で囲んだ範囲)を拡大して示す図である。
First, the principle of operation of this embodiment will be described. FIG. 3 is a diagram showing changes in terminal voltage (hereinafter simply referred to as "voltage") measured over time when the
図3および図4において、時刻T0において、放電が停止され、充放電がされない状態(車両の場合にはエンジン17が停止された状態)になると、実線で示す過放電の場合(充電可能電池14のSOCが非常に低くなった場合)、電圧は急激に回復する。また、定期的に実行される放電回路15による放電(図3および図4において定期的に現れるインパルス)による電圧降下の振幅は大きくない。
In FIGS. 3 and 4, at time T0, discharging is stopped and no charging/discharging occurs (in the case of a vehicle, the
一方、破線で示す転極の場合(過放電の結果、正極反応と充電反応が逆転してしまった場合)、過放電に比較して電圧が緩やかに回復する。また、定期的に実行される放電回路15による放電(図3および図4において定期的に現れるインパルス)による電圧降下は過放電に比較すると振幅が大きい。なお、定期的に実行される放電回路15による放電は、定電流による放電であるので、放電による電圧降下の振幅が大きいことは、内部抵抗が大きいことを示す。
On the other hand, in the case of polarity reversal indicated by the dashed line (when the positive electrode reaction and the charging reaction are reversed as a result of overdischarge), the voltage recovers more slowly than in the case of overdischarge. Also, the voltage drop due to the discharge (impulse appearing periodically in FIGS. 3 and 4) by the
図5は、転極時と過放電時の電圧の変化と内部抵抗の変化とを簡略化して示すイメージ図である。図5に実線で示すように、過放電時においては、放電中において時刻T0で放電が停止されると、電圧は急激に回復する。一方、図5に破線で示すように、転極時においては、放電中において時刻T0で放電が停止されると、過放電時に比較して電圧は緩やかに回復する(電圧の傾きが小さい)。 FIG. 5 is an image diagram showing a simplified change in voltage and change in internal resistance at the time of pole reversal and overdischarge. As indicated by the solid line in FIG. 5, during overdischarge, when the discharge is stopped at time T0 during discharge, the voltage recovers rapidly. On the other hand, as shown by the dashed line in FIG. 5, during polarity reversal, when discharge is stopped at time T0 during discharge, the voltage recovers more slowly than during overdischarge (voltage slope is small).
また、図5に白丸で示すように、過放電時においては、放電中において時刻T0で放電が停止されると、内部抵抗の値は略一定となる。一方、図5に黒丸で示すように、転極時においては、放電中において時刻T0で放電が停止されると、内部抵抗の値は緩やかに減少する。 In addition, as indicated by white circles in FIG. 5, during overdischarge, when discharge is stopped at time T0 during discharge, the value of the internal resistance becomes substantially constant. On the other hand, as indicated by black circles in FIG. 5, during polarity reversal, when the discharge is stopped at time T0 during discharge, the value of the internal resistance gradually decreases.
以上に示すように、放電中に転極が発生した後に、放電が停止されると、電圧は破線で示すように過放電に比較して緩やかに回復するとともに、内部抵抗の値は徐々に減少する。一方、放電中に過放電の状態となった後に、放電が停止されると、電圧は実線で示すように急激に回復するとともに、内部抵抗は一定値を保つ。 As shown above, when the discharge is stopped after the polarity reversal occurs during the discharge, the voltage recovers more gently than the overdischarge as shown by the broken line, and the internal resistance value gradually decreases. do. On the other hand, when the discharge is stopped after overdischarge occurs during discharge, the voltage recovers rapidly as indicated by the solid line, and the internal resistance maintains a constant value.
そこで、本発明の実施形態では、充電可能電池14の放電中において、電圧が所定の閾値未満に低下した場合、まず、転極または過放電が生じたと判定し、制御部10のCPU10aは、フラグF=1の状態にする。そして、放電が停止された後(エンジン17が停止された後)、フラグF=1の場合、CPU10aは、転極または過放電が生じたと判定し、電圧の変化および内部抵抗の変化を観察する。この結果、図5に実線で示すように電圧が急激に回復するとともに、白丸で示すように内部抵抗の値が一定の場合には、過放電であると判定する。一方、図5に破線で示すように電圧が緩やかに回復するとともに、黒丸で示すように内部抵抗の値が減少する場合には、転極であると判定する。
Therefore, in the embodiment of the present invention, when the voltage drops below a predetermined threshold during discharging of the
以上に説明したように、本実施形態では、充電可能電池14を放電中に電圧が所定の閾値未満に低下した場合には、直ちに判断をするのではなく、放電が停止された後に、電圧が急激に回復するとともに内部抵抗の値が一定である場合には復旧が可能な過放電と判定し、電圧が緩やかに回復するとともに内部抵抗の値が減少する場合には復旧が困難な転極と判定する。このため、復旧が可能な過放電を、復旧が困難な転極と誤判定することを防止できる。
As described above, in the present embodiment, when the voltage of the
つぎに、図6~図7を参照して、本発明の実施形態において実行される処理の一例について説明する。図6は、エンジン17が動作中である場合に、例えば、定期的に実行される処理の一列を示す図である。図6に示すフローチャートの処理が開始されると、以下のステップが実行される。
Next, an example of processing executed in the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 and 7. FIG. FIG. 6 is a diagram showing a sequence of processes that are performed periodically, for example, when the
ステップS10では、制御部10のCPU10aは、エンジン17が動作中か否かを判定し、動作中と判定した場合(ステップS10:Y)にはステップS11に進み、それ以外の場合(ステップS10:N)には処理を終了する。
In step S10, the
ステップS11では、CPU10aは、電流検出部12の出力を参照し、充電可能電池14に流れる電流Iを測定する。
In step S11, the
ステップS12では、CPU10aは、ステップS11で測定した電流Iを参照し、充電可能電池14が放電中か否かを判定し、放電中と判定した場合(ステップS12:Y)にはステップS13に進み、それ以外の場合(ステップS12:N)には処理を終了する。
At step S12, the
ステップS13では、CPU10aは、電圧検出部11の出力を参照し、充電可能電池14の電圧(端子電圧)Vを測定する。
In step S13, the
ステップS14では、CPU10aは、ステップS13で測定した充電可能電池14の端子電圧Vと所定の閾値Thを比較し、V<Thを満たす場合(ステップS14:Y)にはステップS15に進み、それ以外の場合(ステップS14:N)にはとステップS16に進む。なお、閾値Thとしては、充電可能電池14が6セルから構成される場合には、例えば、1セル分の電圧(約2V)だけ低い場合の電圧(例えば、10V)を閾値とすることができる。もちろん、これ以外の電圧に設定してもよい。
In step S14, the
ステップS15では、CPU10aは、充電可能電池14の異常発生時に1の状態とされ、それ以外は0とされるフラグFに1を代入する。
In step S15, the
ステップS16では、CPU10aは、フラグFに0を代入する。
In step S16, the
以上の処理により、放電時に充電可能電池14の端子電圧Vが所定の閾値Th未満になった場合には、何らかの異常が発生したとしてフラグFが1の状態とされ、それ以外は0の状態とされる。
According to the above process, when the terminal voltage V of the
つぎに、図7を参照して、エンジン17が停止された場合に実行される処理の一例について説明する。図7のフローチャートの処理が開始されると、以下のステップが実行される。
Next, an example of processing executed when the
ステップS30では、CPU10aは、エンジン17が停止されたか否かを判定し、エンジン17が停止されたと判定した場合(ステップS30:Y)にはステップS31に進み、それ以外の場合(ステップS30:N)には処理を終了する。
In step S30, the
ステップS31では、CPU10aは、フラグFの値が1であるか否かを判定し、F=1である場合(ステップS31:Y)にはステップS32に進み、それ以外の場合(ステップS31:N)には処理を終了する。
In step S31, the
ステップS32では、CPU10aは、処理回数をカウントする変数nに初期値として1を設定する。
In step S32, the
ステップS33では、CPU10aは、所定時間が経過したか否かを判定し、所定時間が経過したと判定した場合(ステップS33:Y)にはステップS34に進み、それ以外の場合(ステップS33:N)には同様の処理を繰り返す。例えば、数時間が経過した場合にはYと判定してステップS34に進む。
In step S33, the
ステップS34では、CPU10aは、放電回路15を制御して、充電可能電池14を、例えば、パルス放電させる。
In step S34, the
ステップS35では、CPU10aは、放電中の電圧Vおよび電流Iを電圧検出部11および電流検出部12によって測定する。
In step S35, the
ステップS36では、CPU10aは、ステップS35において測定した電圧Vを配列変数V(n)に格納する。例えば、n=1の場合には、V(1)に充電可能電池14のその時点における電圧Vが格納される。
At step S36, the
ステップS37では、CPU10aは、内部抵抗Rを計算する。より詳細には、CPU10aは、放電時における電圧および電流の変化から、充電可能電池14の内部抵抗Rを計算する。
In step S37, the
ステップS38では、CPU10aは、ステップS37において計算した内部抵抗Rの値を配列変数R(n)に格納する。例えば、n=1の場合には、R(1)に充電可能電池14のその時点における内部抵抗Rの値が格納される。
At step S38, the
ステップS39では、CPU10aは、処理回数をカウントする変数nを1インクリメントする。
In step S39, the
ステップS40では、CPU10aは、処理回数をカウントする変数nの値がNより大きいか否かを判定し、n>Nを満たす場合(ステップS40:Y)にはステップS41に進み、それ以外の場合(ステップS40:N)にはステップS33に戻って前述の場合と同様の処理を繰り返す。なお、Nとしては、2~20程度の値を設定することができる。もちろん、これ以外の値を設定してもよい。
In step S40, the
ステップS41では、CPU10aは、V(n2)-V(n1)(但し、n2>n1)の値が正の値(>0)であるか否かを判定し、正の値である場合(ステップS41:Y)にはステップS42に進み、それ以外の場合(ステップS41:N)には処理を終了する。
In step S41, the
ステップS42では、CPU10aは、V(n2)-V(n1)(但し、n2>n1)の値が所定の閾値Th1未満である場合(V(n2)-V(n1)<Th1の場合)には、図5に破線で示すように、放電停止後に電圧が緩やかに回復していると判定し、ステップS43に進む。なお、n1,n2については、図5に示すn1,n2のタイミングとすることができる。なお、Th1は過放電時におけるV(n2)-V(n1)の値よりも小さな値に設定するのが好ましい。
In step S42, when the value of V(n2)-V(n1) (where n2>n1) is less than a predetermined threshold Th1 (when V(n2)-V(n1)<Th1), the
ステップS43では、CPU10aは、R(n)の値が、図5に黒丸で示すように時間の経過とともに減少しているか否かを判定し、時間の経過とともに減少していると判定した場合(ステップS43:Y)にはステップS44に進み、それ以外の場合(ステップS43:N)には処理を終了する。
In step S43, the
ステップS44では、CPU10aは、転極が発生していると判定する。すなわち、放電中に充電可能電池14の端子電圧Vが所定の閾値Th未満となり、かつ、放電停止後に端子電圧Vが緩やかに増加し、内部抵抗Rが減少する場合には転極が発生していると判定する。
In step S44, the
ステップS45では、CPU10aは、転極の発生を示す情報を、通信部10dを介して出力する。この結果、上位のECU(Electric Control Unit)では、転極が発生してることを了知し、例えば、ユーザに対して転極の発生を通知して警告するとともに、エンジン17が始動された場合には、例えば、転極を解消するために、オルタネータ16を制御して大電流で充電可能電池14を充電させる。
In step S45, the
以上に説明したように、図7に示すフローチャートの処理によれば、充電可能電池14の放電中に端子電圧が所定の閾値Th未満になった場合には直ちに異常が発生したと判定するのではなく、放電停止後に電圧と内部抵抗の変化を検出し、電圧が緩やかに増加するとともに、内部抵抗が減少する場合には転極が発生したと判定するようにした。これにより、回復可能な過放電を回復が困難な転極と誤判定することを防止できる。
As described above, according to the process of the flowchart shown in FIG. 7, when the terminal voltage becomes less than the predetermined threshold value Th during discharging of the
(C)変形実施形態の説明
以上の実施形態は一例であって、本発明が上述したような場合のみに限定されるものでないことはいうまでもない。例えば、以上の実施形態では、放電停止後に、内部抵抗と電圧の変化の双方を参照して転極の発生の有無を判定するようにしたが、これらのいずれか一方を用いて判定するようにしてもよい。例えば、放電停止後に、内部抵抗が減少する場合には転極が発生したと判定するようにしてもよい。また、放電停止後に、電圧が緩やかに増加する場合には転極が発生したと判定するようにしてもよい。
(C) Description of Modified Embodiment The above-described embodiment is merely an example, and needless to say, the present invention is not limited to the case described above. For example, in the above embodiments, after the discharge is stopped, both the internal resistance and the change in the voltage are referred to determine whether or not the polarity reversal has occurred. may For example, if the internal resistance decreases after the discharge is stopped, it may be determined that the polarity reversal has occurred. Further, it may be determined that the polarity inversion has occurred when the voltage gradually increases after the discharge is stopped.
また、以上の実施形態では、転極が発生した場合には、ユーザに通知するようにしたが、これ以外の処理を実行するようにしてもよい。例えば、(1)転極の発生をユーザに通知して警告する処理、(2)車両の制御を変更する処理の少なくとも一方を実行するようにしてもよい。 Further, in the above embodiment, when the polarity reversal occurs, the user is notified, but other processes may be executed. For example, at least one of (1) a process of notifying the user of the occurrence of pole reversal to warn him or (2) a process of changing the control of the vehicle may be executed.
より詳細には、(1)については、転極が発生した場合には、制御部10のCPU10aが通信部10dを介して図示しないECUに転極が発生したことを示す情報を出力し、ECUが図示しないディスプレイ装置に転極が発生したことを知らせる情報を表示させるとともに、充電可能電池14の交換が必要であることを示す情報を表示するようにしてもよい。また、音声による警告を併せて発するようにしてもよい。
More specifically, with respect to (1), when the polarity reversal occurs, the
また、(2)については、制御部10のCPU10aが通信部10dを介して図示しないECUに転極が発生したことを示す情報を出力した場合には、充電可能電池状態検出装置1が充電可能電池14の状態(例えば、SOF(State of Function))を検出し、エンジン17の再始動が可能か否かを判定する。その結果、再始動不能と判定した場合には、ユーザがエンジン17を再始動しようとする際に、ディスプレイ装置に転極が発生したためエンジン17を再始動できないことを示す情報を表示するとともに、スタータモータ18への電流の供給を遮断する。
Regarding (2), when the
一方、エンジン17を再始動可能と判定した場合には、充電可能電池14のさらなる消耗を防ぐために、負荷19に流れる電流(暗電流)を遮断する。また、ユーザがエンジンを始動した後には、転極用の充電モードに移行し、オルタネータ16の発電電圧を高くして、充電可能電池14を急速に充電するように制御することができる。
On the other hand, when it is determined that the
また、図6~図7に示すフローチャートは一例であって、本発明がこれらのフローチャートのみに限定されるものではないことはいうまでもない。 Further, the flowcharts shown in FIGS. 6 and 7 are examples, and needless to say, the present invention is not limited only to these flowcharts.
例えば、図7に示すフローチャートでは、ステップS42における1回の判定で、図5に示す破線の曲線か否かを判定するようにしたが、誤判定を生じないために、複数回の判定を行うようにしてもよい。例えば、時間の経過とともに測定される電圧の傾きをΔV1,ΔV2,ΔV3,・・・,ΔVnとするとき、ΔV1>ΔV2>ΔV3>,・・・,ΔVnとなる(電圧の傾きが時間の経過に応じて減少する)とともに、ΔV1,ΔV2,ΔV3,・・・,ΔVnの平均値を所定の閾値と比較するようにしてもよい。あるいは、ΔV1,ΔV2,ΔV3,・・・,ΔVnのそれぞれを、時間の経過とともに値が小さくなる所定の閾値と比較するようにしてもよい。もちろん、サンプリングのタイミングによっては、このような関係が常に成り立たない場合もあるので、サンプリングの周期を適切に定めたり、傾きが小さくなるにつれてサンプリング周期が長くなるようにしたりしてもよい。また、転極が生じた場合、過放電の場合と比較して、一定以上時間が経過してもΔVの傾きが継続するので、所定時間が経過した時のΔVnが所定の閾値以上である場合に転極と判定するようにしてもよい。あるいは、所定の電圧V1になってから、所定の電圧V2(>V1)になるまでの時間が、所定の閾値以上の場合には、転極と判定するようにしてもよい。更にこれらの複数の判定方法を組み合わせてもよい。 For example, in the flowchart shown in FIG. 7, it is determined whether or not the curve is the dashed line shown in FIG. 5 by one determination in step S42. You may do so. For example, when the voltage gradients measured over time are ΔV1, ΔV2, ΔV3, . ), and the average value of ΔV1, ΔV2, ΔV3, . . . , ΔVn may be compared with a predetermined threshold value. Alternatively, each of ΔV1, ΔV2, ΔV3, . . . , ΔVn may be compared with a predetermined threshold that decreases with time. Of course, depending on the timing of sampling, such a relationship may not always hold, so the sampling period may be determined appropriately, or the sampling period may be lengthened as the slope becomes smaller. In addition, when polarity reversal occurs, compared to the case of overdischarge, the slope of ΔV continues even after a certain amount of time has passed. You may make it determine with reversal of polarity. Alternatively, if the time from reaching a predetermined voltage V1 to reaching a predetermined voltage V2 (>V1) is equal to or greater than a predetermined threshold value, it may be determined that the polarity is reversed. Furthermore, these multiple determination methods may be combined.
また、電圧の変化を所定の関数によりフィッティングし、フィッティング結果の関数の時定数の大小に基づいて判定するようにしてもよい。例えば、以下の式(1)または式(2)に示す指数関数よってフィッティングを行い、得られた時定数τ1が所定の閾値以上の場合には、転極と判定するようにしてもよい。なお、式(1)においてTimeは時間を示し、式(2)においてnはサンプリングの回数を示す。 Alternatively, the change in voltage may be fitted by a predetermined function, and determination may be made based on the size of the time constant of the fitting result function. For example, fitting may be performed using an exponential function represented by the following equation (1) or equation (2), and if the obtained time constant τ1 is equal to or greater than a predetermined threshold value, the reversal may be determined. Note that Time in Equation (1) indicates time, and n in Equation (2) indicates the number of times of sampling.
V=-A×exp(-Time/τ1)+B ・・・(1) V=−A×exp(−Time/τ1)+B (1)
V=-A×exp(-n/τ1)+B ・・・(2) V=−A×exp(−n/τ1)+B (2)
また、閾値については、固定値とするのではなく、例えば、温度および/またはSOC等によって可変としたり、あるいは、温度および/またはSOC等によって閾値をその都度計算により求めたりしてもよい。 Also, the threshold value may be variable depending on the temperature and/or SOC, etc., instead of being a fixed value, or the threshold value may be calculated each time depending on the temperature and/or SOC.
また、エンジン17が停止した後は、負荷19に暗電流が流れる。このため、暗電流の影響によって、電圧の変化の傾向が異なる場合がある。そこで、暗電流の影響を考慮して閾値を決めるようにしたり、暗電流の影響を補正した電圧値を用いたり、あるいは、暗電流の値が大きい場合には判定を保留するようにしたりしてもよい。
Also, after the
また、以上では、電圧の変化について説明したが、抵抗値の変化についても同様に、複数の閾値を用いて判定したり、関数でフィッティングして定数の値から判定するようにしたり、温度および/またはSOC等に基づいて閾値を求めたり、暗電流の影響を考慮したりするようにしてもよい。 In the above description, changes in voltage have been explained, but changes in resistance values can also be similarly determined using a plurality of thresholds, fitting with a function and determining from a constant value, temperature and/or Alternatively, the threshold may be obtained based on SOC or the like, or the influence of dark current may be considered.
より詳細には、時間の経過とともに測定される内部抵抗の値をR1,R2,R3,・・・,Rnとするとき、R1>R2>R3>,・・・,Rnとなる(内部抵抗の値が時間の経過に応じて減少する)とともに、nが大きくなるにつれてRnが所定の値に漸近する場合には、転極と判定するようにしてもよい。 More specifically, R1>R2>R3>, . . . , Rn, where R1, R2, R3, . value decreases with the lapse of time) and Rn asymptotically approaches a predetermined value as n increases, it may be determined that the reversal has occurred.
あるいは、内部抵抗の変化をΔRとするとき、ΔR1,ΔR2,ΔR3,・・・,ΔRnのそれぞれを、時間の経過とともに値がマイナスから0に近づく閾値と比較するようにしてもよい。もちろん、サンプリングのタイミングによっては、このような関係が常に成り立たない場合もあるので、サンプリングの周期を適切に定めたり、傾きが0に近づくにつれてサンプリング周期が長くなるようにしたりしてもよい。あるいは、所定の内部抵抗R1になってから、所定の内部抵抗R2(<R1)になるまでの時間が、所定の閾値未満の場合には、転極と判定するようにしてもよい。 Alternatively, where ΔR is the change in internal resistance, each of ΔR1, ΔR2, ΔR3, . Of course, depending on the timing of sampling, such a relationship may not always hold, so the sampling period may be determined appropriately, or the sampling period may be lengthened as the slope approaches zero. Alternatively, if the time from reaching a predetermined internal resistance R1 to reaching a predetermined internal resistance R2 (<R1) is less than a predetermined threshold value, it may be determined that the polarity is reversed.
また、内部抵抗の変化を所定の関数によりフィッティングし、フィッティング結果の関数の時定数の大小に基づいて判定するようにしてもよい。例えば、以下の式(3)または式(4)に示す指数関数よってフィッティングを行い、例えば、得られた定数C+Dが所定の閾値以上の場合には、転極と判定するようにしてもよい。あるいは、Cが所定の閾値以上の場合には転極と判定するようにしてもよい。あるいは、時定数τ2が所定の閾値未満の場合には、転極と判定するようにしてもよい。なお、式(3)においてTimeは時間を示し、式(4)においてnはサンプリングの回数を示す。 Alternatively, the change in internal resistance may be fitted with a predetermined function, and determination may be made based on the size of the time constant of the fitting result function. For example, fitting is performed using an exponential function shown in the following equation (3) or equation (4), and if the obtained constant C+D is equal to or greater than a predetermined threshold value, it may be determined that the reversal has occurred. Alternatively, when C is equal to or greater than a predetermined threshold value, it may be determined that the reversal has occurred. Alternatively, when the time constant τ2 is less than a predetermined threshold value, it may be determined that the reversal has occurred. Note that Time in Equation (3) indicates time, and n in Equation (4) indicates the number of times of sampling.
R=C×exp(-Time/τ2)+D ・・・(3) R=C×exp(−Time/τ2)+D (3)
R=C×exp(-n/τ2)+D ・・・(4) R=C×exp(−n/τ2)+D (4)
また、判定の閾値については、電圧の場合と同様に、固定値とするのではなく、例えば、温度および/またはSOC等によって可変としたり、あるいは、温度および/またはSOC等によって閾値をその都度計算により求めたりしてもよい。 As for the threshold for determination, as in the case of voltage, instead of being a fixed value, for example, it may be variable depending on temperature and/or SOC, etc., or the threshold may be calculated each time according to temperature and/or SOC, etc. It may be obtained by
また、前述した電圧の場合と同様に、エンジン17が停止した後は、負荷19に暗電流が流れる。このため、暗電流の影響によって、内部抵抗の変化の傾向が異なる場合がある。そこで、暗電流の影響を考慮して閾値を決めるようにしたり、あるいは、暗電流の値が大きい場合には判定を保留するようにしたりしてもよい。
Further, similarly to the voltage described above, a dark current flows through the
1 充電可能電池状態検出装置
10 制御部
10a CPU
10b ROM
10c RAM
10d 通信部
10e I/F
11 電圧検出部
12 電流検出部
13 温度検出部
14 充電可能電池
15 放電回路
16 オルタネータ
17 エンジン
18 スタータモータ
19 負荷
1 Rechargeable
10b ROM
10c RAM
REFERENCE SIGNS
Claims (7)
前記充電可能電池の端子電圧を検出する電圧検出部および前記充電可能電池に流れる電流を検出する電流検出部からの信号を入力する入力手段と、
前記入力手段から入力される信号に基づいて、前記充電可能電池が放電中である場合に、前記充電可能電池の端子電圧が所定の閾値未満であるときは異常であると判定する第1判定手段と、
前記第1判定手段によって異常と判定された場合、放電の停止後に、前記充電可能電池の端子電圧の変化および内部抵抗の変化の少なくとも一方に基づいて転極の発生の有無を判定する第2判定手段と、
を有することを特徴とする充電可能電池状態検出装置。 In a rechargeable battery state detection device that detects the state of a rechargeable battery,
input means for inputting signals from a voltage detection section for detecting terminal voltage of the rechargeable battery and a current detection section for detecting current flowing through the rechargeable battery;
First determination means for determining, based on the signal input from the input means, that there is an abnormality when the terminal voltage of the rechargeable battery is less than a predetermined threshold when the rechargeable battery is being discharged. When,
When the first determination means determines that there is an abnormality, a second determination is made based on at least one of a change in terminal voltage and a change in internal resistance of the rechargeable battery to determine whether or not polarity reversal has occurred after stopping discharging. means and
A rechargeable battery state detection device comprising:
前記第2判定手段によって転極が発生していると判定された場合には、前記車両のエンジンが再始動された際に、前記充電可能電池を充電する制御を実行する、
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の充電可能電池状態検出装置。 The rechargeable battery is mounted on a vehicle,
When the second determination means determines that the polarity reversal has occurred, when the engine of the vehicle is restarted, control is performed to charge the rechargeable battery.
6. The rechargeable battery state detection device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that:
前記充電可能電池の端子電圧を検出する電圧検出部および前記充電可能電池に流れる電流を検出する電流検出部からの信号を入力する入力ステップと、
前記入力ステップにおいて入力される信号に基づいて、前記充電可能電池が放電中である場合に、前記充電可能電池の端子電圧が所定の閾値未満であるときは異常であると判定する第1判定ステップと、
前記第1判定ステップにおいて異常と判定された場合、放電の停止後に、前記充電可能電池の端子電圧の変化および内部抵抗の変化の少なくとも一方に基づいて転極の発生の有無を判定する第2判定ステップと、
を有することを特徴とする充電可能電池状態検出方法。 In a rechargeable battery state detection method for detecting a state of a rechargeable battery,
an input step of inputting signals from a voltage detection unit that detects the terminal voltage of the rechargeable battery and a current detection unit that detects the current flowing through the rechargeable battery;
A first determination step of determining, based on the signal input in the input step, that an abnormality is occurring when the terminal voltage of the rechargeable battery is less than a predetermined threshold when the rechargeable battery is discharging. When,
If the first determination step determines that there is an abnormality, a second determination is made based on at least one of a change in terminal voltage and a change in internal resistance of the rechargeable battery to determine whether or not polarity reversal has occurred after stopping discharging. a step;
A rechargeable battery state detection method , comprising:
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