JPWO2019088264A1 - 管理装置、蓄電装置、原因の解析方法、エンジン駆動車、電気自動車 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両が長期放置されている場合など、車両走行時の蓄電素子のデータが取得できていない場合でも、蓄電素子が所定電圧まで低下した原因や電圧と相関性のある物理量が所定値まで低下した原因を解析する、ことを課題とする。
1.バッテリの説明
図1は自動車の側面図、図2はバッテリの斜視図、図3はバッテリの分解斜視図、図4はバッテリの電気的構成を示すブロック図である。
リチウムイオン二次電池B1〜B4は、放電終止電圧Vcよりも電圧が低下する過放電に至ると、負極の銅が電解液中に溶出し、次の充電の際に、セル内部で析出した銅がセパレータを突き破り内部短絡が生じる場合がある。
上記のように、リチウムイオン二次電池B1〜B4の最小電圧Vminが保護電圧Vbに至ると、管理装置50のCPU51は、電流を遮断する保護動作を直に行う。こうした保護動作が行われた原因(最小電圧Vminが保護電圧Vbまで低下した原因)は、バッテリ20の内部短絡、車両1の過負荷、長期放置などが考えられる。
管理装置50のCPU51は、以下の判定式1A、判定式1Bにより、保護動作が行われた原因が、バッテリ20の内部短絡であるか、否かを判断する。
Cboは、バッテリ20の満充電容量である。
Csはリチウムイオン二次電池Bの残存容量、Coは満充電容量である。
「Vmax_tb」は、保護動作の実行時点tbにおける、リチウムイオン二次電池B1〜B4の最大電圧である。「Vmin_tb」は、保護動作の実行時点tbにおける、リチウムイオン二次電池B1〜B4の最小電圧である。
管理装置50のCPU51は、以下の判定式2により、保護動作が行われた原因が、車両1の過負荷であるか、否かを判断する。
管理装置50のCPU51は、以下の判定式3Aにより、保護動作が行われた原因が、車両1の長期放置であるか、否かを判断する。以下の判定式3Bにより、過放電に至った原因が車両の長期放置であるか、否かを判断する。
Tbc≧X5‥‥‥(3B)
図8は、保護動作が実行された原因(最小電圧Vminが保護電圧Vbまで低下した原因)を解析するため、エンジン停止後に、管理装置50のCPU51が行うデータ処理の内容である。具体的には、エンジン停止後、CPU51は、計時部53を用いてエンジン停止からの経過時間Tの計測を開始する。電流センサ41を用いて、バッテリ20から車両1に流れる電流Iの計測を開始する。エンジン停止時点taのリチウムイオン二次電池B1〜B4の電圧V1〜V4を、電圧検出部45を用いて検出する。検出した電圧V1〜V4より、リチウムイオン二次電池BのSOC1を推定し、その結果を、第1メモリ54に記憶する。
本構成では、エンジン停止後に保護動作が実行された原因(リチウムイオン二次電池Bの最小電圧Vminが保護電圧Vbまで低下した原因)を解析することができる。そのため、原因に応じた対処をユーザに促すことができる。
図10は、バッテリ200の電気的構成を示すブロック図である。バッテリ200は、実施形態1にて説明したバッテリ20と同様に、エンジン始動用であり、組電池30と、電流遮断装置37と、電流センサ41と、電圧検出部45と、組電池30を管理する管理装置50とを有する。
CPU51は、エンジン停止後、リチウムイオン二次電池B1〜B4の電圧、電流などの監視に加えて、温度センサ43を用いて環境温度の計測を行い、そのデータを第1メモリ54に記憶する。管理装置50のCPU51は、エンジン停止後の電圧計測時に、断線を検出した場合、そのデータを第1メモリ54に記憶する。
図15は、電気自動車300のブロック図である。電気自動車300は、駆動モータ310と、商用電源より充電可能な車載充電器330と、駆動用バッテリ350と、インバータ360と、DC/DCコンバータ370と、補機用バッテリ380と、を備えている。
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。
30‥組電池
37‥電流遮断装置
41‥電流センサ(本発明の「計測部」に相当する)
43‥温度センサ(本発明の「計測部」に相当する)
45‥電圧検出部(本発明の「計測部」に相当する)
50‥管理装置
51‥CPU(本発明の「原因解析部」に相当する)
100‥車両ECU
Va‥エンジン停止時の電圧
Vb‥保護電圧(本発明の「所定電圧」の一例)
Vc‥放電終止電圧
Tab‥第1期間
Tbc‥第2期間
Claims (16)
- 蓄電素子の管理装置であって、
前記蓄電素子への電力供給が停止した後、前記蓄電素子が所定電圧まで低下した場合又は電圧と相関性のある物理量が所定値まで低下した場合に、電力供給停止後に計測された前記蓄電素子の計測データに基づいて、前記蓄電素子が前記所定電圧まで低下した原因又は電圧と相関性のある前記物理量が前記所定値まで低下した原因を解析する原因解析部を備える、管理装置。 - 請求項1に記載の管理装置であって、
前記原因解析部は、前記蓄電素子が前記所定電圧まで低下した原因又は電圧と相関性のある前記物理量が前記所定値まで低下した原因が、前記蓄電素子の使われ方に原因があるか否かを判断する、管理装置。 - 請求項2に記載の管理装置であって、
前記原因解析部は、
電力供給停止後に計測された前記蓄電素子の電流が電流閾値より大きい場合、
電力供給停止後に計測された前記蓄電素子の環境温度が温度閾値より高い場合、
電力供給停止後、前記蓄電素子が前記所定電圧まで低下するまでの経過時間又は電圧と相関性のある物理量が前記所定値まで低下するまでの経過時間が時間閾値より長い場合の、いずれかに該当する場合、
前記蓄電素子が前記所定電圧まで低下した原因又は電圧と相関性のある前記物理量が前記所定値まで低下した原因は、前記蓄電素子の使われ方と判断する、管理装置。 - 請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の管理装置であって、
前記蓄電素子への電力供給が停止した後、前記蓄電素子の計測データを記録する記憶部を備える管理装置。 - 請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の管理装置であって、
電力供給停止後に計測される前記蓄電素子の計測データは、前記蓄電素子の電圧、前記蓄電素子の電流、前記蓄電素子の環境温度、電力供給停止後の経過時間のうち、電圧を含む2以上である、管理装置。 - 請求項1〜請求項5に記載の管理装置であって、
前記原因解析部は、電力供給停止から前記蓄電素子が前記所定電圧まで低下するまでの期間又は電圧と相関性のある前記物理量が前記所定値まで低下するまでの期間に、前記蓄電素子から負荷に対して流れた電流に基づいて、前記蓄電素子が前記所定電圧まで低下した原因又は電圧と相関性のある前記物理量が前記所定値まで低下した原因が、過負荷であるか、否かを判断する、管理装置。 - 請求項1〜請求項6に記載の管理装置であって、
前記原因解析部は、
前記蓄電素子の電圧のデータに基づいて、電力供給停止から前記蓄電素子が前記所定電圧まで低下するまでの期間又は電圧と相関性のある前記物理量が前記所定値まで低下するまでの期間に、前記蓄電素子が放電した第1放電容量を算出し、
前記蓄電素子の電流のデータに基づいて、電力供給停止から前記蓄電素子が前記所定電圧まで低下するまでの期間又は電圧と相関性のある前記物理量が前記所定値まで低下するまでの期間に、前記蓄電素子が負荷に対して放電した第2放電容量を算出し、
算出した前記第1放電容量と前記第2放電容量の差に基づいて、前記蓄電素子が前記所定電圧まで低下した原因又は電圧と相関性のある前記物理量が前記所定値まで低下した原因が、前記蓄電素子の内部短絡であるか、否かを判断する、管理装置。 - 請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載の管理装置であって、
前記蓄電素子は直列に複数接続されており、
前記原因解析部は、前記蓄電素子が前記所定電圧まで低下した時点又は電圧と相関性のある前記物理量が前記所定値まで低下した時点の蓄電素子間の電圧差に基づいて、前記蓄電素子が前記所定電圧まで低下した原因又は電圧と相関性のある前記物理量が前記所定値まで低下した原因が、前記蓄電素子の内部短絡であるか、否かを判断する、管理装置。 - 請求項1〜請求項8のいずれか一項に記載の管理装置であって、
時間を計時する計時部を備え、
前記原因解析部は、電力供給停止から前記蓄電素子が前記所定電圧まで低下するまでの期間又は電圧と相関性のある前記物理量が前記所定値まで低下するまでの期間に基づいて、前記蓄電素子が前記所定電圧まで低下した原因又は電圧と相関性のある前記物理量が前記所定値まで低下した原因が、長期放置であるか、否かを判断する、管理装置。 - 請求項1〜請求項9のいずれか一項に記載の管理装置であって、
前記所定電圧は、電流遮断装置が電流を遮断する電圧である、管理装置。 - 原因の解析方法であって、
蓄電素子への電力供給が停止した後、前記蓄電素子が所定電圧まで低下した場合又は電圧と相関性のある物理量が所定値まで低下した場合に、電力供給停止後の前記蓄電素子の計測データに基づいて、前記蓄電素子が前記所定電圧まで低下した原因又は電圧と相関性のある前記物理量が前記所定値まで低下した原因を解析する、原因の解析方法。 - 蓄電装置であって、
蓄電素子と、
前記蓄電素子の状態を計測する計測部と、
前記蓄電素子の電流を遮断する電流遮断装置と、
請求項1〜請求項10のいずれか一項に記載の管理装置と、を備えた蓄電装置。 - 請求項12に記載の蓄電装置であって、
駆動用にエンジンを備えたエンジン駆動車に搭載され、
前記原因解析部は、前記エンジンの停止後、前記蓄電素子が所定電圧まで低下した場合又は電圧と相関性のある物理量が所定値まで低下した場合、前記エンジンの停止後に計測された前記蓄電素子の計測データに基づいて、前記蓄電素子が前記所定電圧まで低下した原因又は電圧と相関性のある前記物理量が前記所定値まで低下した原因を解析する、蓄電装置。 - 請求項13に記載の蓄電装置であって、
駆動用に駆動モータを備えた電気自動車に搭載され、
前記蓄電装置は、前記駆動モータに電力を供給する駆動用バッテリであり、
前記原因解析部は、前記蓄電装置の充電停止後、前記駆動モータが停止している期間に、前記蓄電素子が所定電圧まで低下した場合又は電圧と相関性のある物理量が所定値まで低下した場合、前記蓄電装置の充電停止後、前記駆動モータが停止している期間に、計測された前記蓄電素子の計測データに基づいて、前記蓄電素子が前記所定電圧まで低下した原因又は電圧と相関性のある前記物理量が前記所定値まで低下した原因を解析する、蓄電装置。 - 請求項13に記載の蓄電装置を備えたエンジン駆動車。
- 請求項14に記載の蓄電装置を備えた電気自動車。
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