WO2020021944A1 - 推定装置、バッテリ、車両、推定方法 - Google Patents

推定装置、バッテリ、車両、推定方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2020021944A1
WO2020021944A1 PCT/JP2019/025297 JP2019025297W WO2020021944A1 WO 2020021944 A1 WO2020021944 A1 WO 2020021944A1 JP 2019025297 W JP2019025297 W JP 2019025297W WO 2020021944 A1 WO2020021944 A1 WO 2020021944A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
internal resistance
estimating
battery
estimation
cranking
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/025297
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
敦史 福島
Original Assignee
株式会社Gsユアサ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社Gsユアサ filed Critical 株式会社Gsユアサ
Priority to JP2020532232A priority Critical patent/JPWO2020021944A1/ja
Priority to CN201980047968.0A priority patent/CN112424623A/zh
Priority to US17/262,613 priority patent/US20210263086A1/en
Priority to DE112019003726.9T priority patent/DE112019003726T5/de
Publication of WO2020021944A1 publication Critical patent/WO2020021944A1/ja
Priority to JP2023124264A priority patent/JP2023153186A/ja

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M10/4257Smart batteries, e.g. electronic circuits inside the housing of the cells or batteries
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/3644Constructional arrangements
    • G01R31/3647Constructional arrangements for determining the ability of a battery to perform a critical function, e.g. cranking
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/389Measuring internal impedance, internal conductance or related variables
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/486Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/209Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for prismatic or rectangular cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/249Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for aircraft or vehicles, e.g. cars or trains
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/284Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders with incorporated circuit boards, e.g. printed circuit boards [PCB]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/289Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/503Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing characterised by the shape of the interconnectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/505Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing comprising a single busbar
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/569Constructional details of current conducting connections for detecting conditions inside cells or batteries, e.g. details of voltage sensing terminals
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0047Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/26Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the motors or the generators
    • B60K2006/268Electric drive motor starts the engine, i.e. used as starter motor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • B60W20/10Controlling the power contribution of each of the prime movers to meet required power demand
    • B60W20/13Controlling the power contribution of each of the prime movers to meet required power demand in order to stay within battery power input or output limits; in order to prevent overcharging or battery depletion
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/08Measuring resistance by measuring both voltage and current
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/005Testing of electric installations on transport means
    • G01R31/006Testing of electric installations on transport means on road vehicles, e.g. automobiles or trucks
    • G01R31/007Testing of electric installations on transport means on road vehicles, e.g. automobiles or trucks using microprocessors or computers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/367Software therefor, e.g. for battery testing using modelling or look-up tables
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/20Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2310/00The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/40The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle
    • H02J2310/48The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle for electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a technique for estimating the internal resistance of a battery.
  • Patent Document 1 discloses a technique for estimating the internal resistance of a battery for starting an engine.
  • Patent Document 1 when cranking an engine with a starter motor, the voltage and current of a battery are measured, and the internal resistance is estimated from the measured voltage and current.
  • the internal resistance since the internal resistance is estimated by measuring the voltage and current of the battery at the time of cranking, the internal resistance cannot be estimated during the period from cranking to the next cranking.
  • a vehicle having an engine and a drive motor such as a hybrid vehicle may have a low frequency of starting the engine by the starter motor. If the start frequency of the engine by the starter motor is low, the period during which the internal resistance is not estimated becomes longer, and the accuracy of estimating the internal resistance may be reduced.
  • the present invention has been completed based on the above circumstances, and has as its object to improve the accuracy of estimating the internal resistance of a battery.
  • the estimating device for estimating the internal resistance of the battery for engine starting estimates the internal resistance of the battery by a first estimating method based on a current change and a voltage change of the battery at the time of cranking by the engine starting device. 1 estimation processing, and second estimation processing for estimating the internal resistance of the battery by a second estimation method different from the first estimation method for a period from cranking by the engine starting device to the next cranking; Is performed.
  • This technique can be applied to a battery equipped with an estimation device and a hybrid vehicle equipped with a battery. Further, the present invention can be applied to a method for estimating the internal resistance.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of an engine starting battery.
  • FIG. 3 is a plan view of the secondary battery shown in FIG. 2.
  • FIG. 3B is a sectional view taken along line AA of FIG. 3A.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a state in which a secondary battery is housed in the main body of FIG. 2.
  • FIG. 5 is a perspective view illustrating a state where a bus bar is mounted on the secondary battery of FIG. 4.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a circuit configuration of an engine start battery. It is a block diagram of a drive system of a vehicle.
  • the estimating device for estimating the internal resistance of the battery for engine starting estimates the internal resistance of the battery by a first estimating method based on a current change and a voltage change of the battery at the time of cranking by the engine starting device. 1 estimation processing, and second estimation processing for estimating the internal resistance of the battery by a second estimation method different from the first estimation method for a period from cranking by the engine starting device to the next cranking; Is performed.
  • the period from cranking by the engine starter to the next cranking is a period during which the internal resistance R cannot be estimated by the first estimation method and cannot be estimated.
  • the processing unit estimates the internal resistance by the second estimation method during a period from the cranking which is the estimation impossible period to the next cranking. Therefore, there is no period during which the internal resistance cannot be estimated, and the estimation accuracy of the internal resistance is high. In particular, when the cranking frequency by the engine starting device is low, the period during which the first estimation method cannot estimate is long, which is effective.
  • the processing unit includes a storage unit that stores an initial value of the internal resistance, and stores the initial value of the internal resistance when the internal resistance is estimated by the first estimation method within a predetermined period after manufacturing the battery.
  • the value may be rewritten to an estimated value according to the first estimation method. By doing so, the error of the initial value can be reduced.
  • the second estimation method may be a method of estimating the internal resistance of the battery based on information correlated with the resistance increase rate of the internal resistance.
  • the internal resistance can be estimated from information correlated with the rate of increase in resistance, such as the rate of decrease in capacity of the power storage element and temperature information, even during cranking when a large change occurs in current and voltage.
  • the processing unit obtains a resistance increase amount from the internal resistance estimated by the first estimating method at the time of cranking by the engine starting device from the resistance increase rate, thereby obtaining a next crank angle.
  • the internal resistance may be estimated. Since the first estimation method has high estimation accuracy of the internal resistance, the estimation error of the internal resistance at the start of the estimation by the second estimation method is small. Therefore, the internal resistance can be accurately estimated by the second estimation method until the next cranking.
  • the processing unit may include an internal resistance estimated by the first estimating method. May be limited within the range of the fluctuation range. Normally, when the internal resistance that does not change suddenly abnormally increases or decreases as a result of the estimation by the first estimation method, it is highly likely that the internal resistance is an estimation error of the internal resistance by the first estimation method. When cranking is frequently performed, the influence of the estimation error can be suppressed by using the average value of several times. However, when the frequency of cranking is low, it is difficult to use an average value of several times. In this method, even when the frequency of cranking is low and the average value processing of the estimation result cannot be performed, it is possible to suppress the estimated value of the internal resistance from abnormally changing.
  • the processing unit determines a resistance increase amount from the upper limit value of the fluctuation range until the next cranking.
  • the internal resistance is estimated, and when the internal resistance estimated by the first estimation method is smaller than the lower limit value of the fluctuation range, by calculating a resistance increase amount from the lower limit value of the fluctuation range, The internal resistance may be estimated until the next cranking.
  • the actual internal resistance is likely to be a value closer to the upper limit than the lower limit of the fluctuation range.
  • the internal resistance estimated by the first estimation method is smaller than the lower limit of the fluctuation range, the actual internal resistance is likely to be closer to the lower limit than the upper limit of the fluctuation range.
  • the internal resistance is estimated by selecting a value expected to be close to the actual internal resistance from the upper limit value and the lower limit value of the fluctuation range, so that the estimation accuracy of the internal resistance is high.
  • the fluctuation range may be larger as the period from the cranking by the engine starting device to the next cranking is longer. By doing so, it is possible to set a fluctuation range according to the accumulation of the estimation error by the second estimation method. Therefore, it is possible to accurately determine whether the internal resistance estimated value obtained by the first estimation method is good or not.
  • This technology can be applied to a battery for starting an engine.
  • the present technology can be applied to a hybrid vehicle including a drive motor, an engine, an engine starting device, and a battery for starting the engine.
  • the hybrid vehicle may include an EV priority button that suppresses the operation of the engine starting device and gives priority to the EV traveling mode.
  • FIG. 1 is a side view of a vehicle VH
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the engine start battery BT1.
  • the vehicle VH includes a low-voltage battery BT1 for starting an engine, which is a power storage device.
  • the low-voltage battery BT1 for starting the engine includes a housing 1, a plurality of secondary batteries 2 housed therein, and a circuit board unit 31.
  • the container 1 includes a main body 3 made of a synthetic resin material and a lid 4.
  • the main body 3 has a bottomed cylindrical shape, and includes a rectangular bottom surface portion 5 in a plan view and four cylindrical side portions 6 rising from four sides thereof.
  • An upper opening 7 is formed at the upper end portion by the four side surfaces 6.
  • the lid 4 has a rectangular shape in a plan view, and the frame 8 extends downward from four sides thereof.
  • the lid 4 closes the upper opening 7 of the main body 3.
  • the upper surface of the lid 4 has a projection 9 having a substantially T-shape in plan view.
  • the positive external terminal 10 is fixed to one corner of the two places not having the protrusion 9, and the negative external terminal 11 is fixed to the other corner.
  • the housing 1 houses the secondary battery 2 and the circuit board unit 31.
  • the circuit board unit 31 is disposed above the secondary battery 2.
  • the secondary battery 2 is one in which the electrode body 13 is accommodated in a rectangular parallelepiped case 12 together with a nonaqueous electrolyte.
  • the case 12 has a case body 14 and a cover 15 for closing an opening above the case body 14.
  • the electrode body 13 has a porous structure between a negative electrode element in which an active material is applied to a base material made of copper foil and a positive electrode element in which an active material is applied to a base material made of aluminum foil.
  • a separator made of a resin film is arranged.
  • a positive electrode terminal 17 is connected to the positive electrode element via a positive electrode current collector 16 and a negative electrode terminal 19 is connected to the negative electrode element via a negative electrode current collector 18.
  • Each of the positive electrode current collector 16 and the negative electrode current collector 18 includes a pedestal 20 having a flat plate shape, and legs 21 extending from the pedestal 20.
  • the pedestal portion 20 has a through hole formed therein.
  • the leg 21 is connected to a positive electrode element or a negative electrode element.
  • Each of the positive electrode terminal 17 and the negative electrode terminal 19 includes a terminal body 22 and a shaft 23 protruding downward from a central portion of the lower surface thereof.
  • the terminal body 22 and the shaft 23 of the positive electrode terminal 17 are integrally formed of aluminum (single material).
  • the terminal body 22 is made of aluminum, and the shaft 23 is made of copper, and these are assembled.
  • the terminal body portions 22 of the positive electrode terminal 17 and the negative electrode terminal 19 are arranged at both ends of the cover 15 via gaskets 24 made of an insulating material, and are exposed outward from the gaskets 24.
  • a plurality (for example, twelve) of the secondary batteries 2 having the above-described configuration are housed in the main body 3 in a state of being arranged side by side in the width direction.
  • three rechargeable batteries 2 constitute one set, and in the same set, the terminals of the adjacent rechargeable batteries 2 and 2 have the same terminal polarity.
  • the terminal polarities of the adjacent secondary batteries 2 are arranged in reverse.
  • the arrow X1 side is a negative electrode
  • the arrow X2 side is a positive electrode.
  • the arrow X1 side is a positive electrode and the arrow X2 side is a negative electrode.
  • the third set adjacent to the second set has the same arrangement as the first set, and the fourth set adjacent to the third set has the same arrangement as the second set.
  • terminal bus bars 26 to 30 as conductive members are connected to the positive terminal 17 and the negative terminal 19 by welding.
  • the positive electrode terminals 17 are connected by the first bus bar 26.
  • the first set of the negative electrode terminals 19 and the second set of the positive electrode terminals 17 are connected by the second bus bar 27 on the arrow X1 side.
  • the second set of negative electrode terminals 19 and the third set of positive electrode terminals 17 are connected by the third bus bar 28 on the arrow X2 side.
  • the third set of negative electrode terminals 19 and the fourth set of positive electrode terminals 17 are connected by a fourth bus bar 29 on the arrow X1 side.
  • the negative electrode terminals 19 are connected by the fifth bus bar 30.
  • the rechargeable batteries 2 are in parallel in the same set and in series in different sets. Accordingly, the twelve secondary batteries 2 are in three parallel and four series.
  • the secondary battery 2 is, for example, a lithium ion secondary battery.
  • the first bus bar 26 connecting the first set of positive terminal groups is connected to the positive external terminal 10
  • the fifth bus bar 30 connecting the fourth set of negative terminal groups is connected to the negative external terminal 11. Have been.
  • FIG. 6 is a block diagram showing an electrical configuration of low-voltage battery BT1 for starting the engine.
  • the low-voltage battery BT1 includes a battery pack 40, a current sensor 41, a cutoff device 43, and a management device 50 that manages the battery pack 40.
  • the battery pack 40 is composed of 12 secondary batteries 2 connected in series and parallel.
  • FIG. 6 shows only four secondary batteries 2 in series.
  • the management device 50 is an example of an estimation device, and the secondary battery 2 is an example of a power storage element.
  • the current sensor 41, the battery pack 40, and the cutoff device 43 are connected in series via power lines 45P and 45N.
  • the power line 45P on the positive electrode side is a power line connecting the external terminal 10 of the positive electrode and the positive electrode of the battery pack 40.
  • the power line 45N on the negative electrode side is a power line connecting the external terminal 11 of the negative electrode and the negative electrode of the battery pack 40.
  • the shutoff device 43 is located on the positive electrode side of the battery pack 40 and is provided on the positive power line 45P.
  • the current sensor 41 is located on the negative electrode side of the battery pack 40 and is provided on the power line 45N on the negative electrode side.
  • the breaking device 43 can be configured by a contact switch (mechanical type) such as a relay or a semiconductor switch such as an FET or a transistor. By operating the cutoff device 43, the current I can be cut off.
  • a contact switch mechanical type
  • a semiconductor switch such as an FET or a transistor.
  • the current sensor 41 is provided on the circuit board unit 31.
  • the current sensor 41 measures the current I of the battery pack 40.
  • the temperature sensor 42 measures the temperature [° C.] of the battery pack 40 by a contact type or a non-contact type.
  • the current sensor 41 and the temperature sensor 42 are electrically connected to the management device 50 by signal lines.
  • the current sensor 41 and the temperature sensor 42 output the measured values to the processing unit 70 of the management device 50.
  • the management device 50 is provided on the circuit board unit 31.
  • the management device 50 includes a voltage detection circuit 60 and a processing unit 70.
  • the voltage detection circuit 60 is connected to both ends of each of the secondary batteries 2 by signal lines, and measures the battery voltages V1 to V4 of each of the secondary batteries 2 and the total voltage VB of the assembled battery 40.
  • the total voltage VB of the battery pack 40 is the total voltage of the four secondary batteries 2 connected in series.
  • the processing unit 70 includes a CPU 71 having an arithmetic function, a memory 73 as a storage unit, and a communication unit 75.
  • the processing unit 70 is an example of a computer.
  • the processing unit 70 has a timekeeping unit (not shown), and has data on the time from when the battery was manufactured or when the vehicle was manufactured.
  • the processing unit 70 monitors the current I, the total voltage VB, and the temperature of the battery pack 40 from the outputs of the current sensor 41, the voltage detection circuit 60, and the temperature sensor 42.
  • the processing unit 70 performs a first estimation process of estimating the internal resistance R of the battery pack 40 by the first estimation method, and a second estimation process of estimating the internal resistance R of the battery pack 40 by the second estimation method.
  • the memory 73 is a nonvolatile storage medium such as a flash memory and an EEPROM.
  • the memory 73 stores a monitoring program for monitoring the state of the battery pack 40 and data necessary for executing the monitoring program.
  • the memory 73 stores an estimation program for estimating the internal resistance R of the battery pack 40 and various data for executing the estimation program.
  • the estimation program is a program that estimates the internal resistance R of the battery pack 40 by causing the processing unit 70, which is a computer, to execute the first estimation process and the second estimation process.
  • the various data includes data indicating the correlation between the capacity decrease rate Xc and the resistance increase rate Zr shown in FIG. 11, and data indicating the correlation between the elapsed time T and the total decrease amount ⁇ Y shown in FIG.
  • the communication unit 75 is provided for communication with the vehicle VH.
  • FIG. 7 is a block diagram of drive device 100 of plug-in hybrid vehicle VH.
  • the drive device 100 includes a drive motor 120 for driving an axle S having wheels 190 mounted on both sides, an engine 130, and a power transmission / distribution mechanism 150.
  • the power transmission and distribution mechanism 150 is a mechanism that transmits power to the axle S and distributes power between the devices.
  • the power transmission / distribution mechanism 150 includes a transmission, a clutch, a power split mechanism (planetary gear), and the like.
  • a series type series type
  • parallel type parallel type
  • Series-parallel type series-parallel type
  • the vehicle VH includes a vehicle-mounted ordinary charger 200 that can be charged from a commercial power supply, a low-voltage battery BT1 for starting the engine, a high-voltage battery BT2 for driving, a DC / DC converter 210, and a cell motor 230. ing.
  • the driving high-voltage battery BT2 can be charged by the in-vehicle ordinary charger 200.
  • the driving high-voltage battery BT2 is connected to the driving motor 120 via the inverter 220.
  • the inverter 220 converts the power of the driving high-voltage battery BT2 from DC to AC and supplies the power to the driving motor 120.
  • the driving high voltage battery BT2 has a higher voltage class than the low voltage battery BT1 for starting the engine.
  • the voltage class is a class of the output voltage of the batteries BT1 and BT2.
  • the low-voltage battery BT1 for starting the engine is connected to the on-vehicle ordinary charger 200 via the DC / DC converter 210.
  • the DC / DC converter 210 charges the low-voltage battery BT1 for starting the engine by lowering the output voltage of the ordinary charger 200 mounted on the vehicle and supplying power to the low-voltage battery BT1 for starting the engine.
  • the low-voltage battery BT1 for starting the engine has a voltage class of 12 V and is a power source for the starter 230.
  • the low-voltage battery BT1 for starting the engine may be used as a power supply for onboard accessories.
  • the starter 230 is an engine starter that uses the low-voltage battery BT1 as a power source. The starter 230 starts the engine 130 by rotating the crankshaft of the engine 130.
  • FIG. 8A shows a series type driving device 100A.
  • 8B and 8C show series-parallel type driving devices 100B and 100C.
  • a driving motor 120 is directly connected via a differential 180 to an axle S on which wheels 190 are mounted on both sides.
  • the vehicle VH equipped with the series-type drive device 100A runs with the power of the drive motor 120.
  • the engine 130 is dedicated to power generation, and by driving the generator 160 with the engine 130, the driving high-voltage battery BT2 can be charged during traveling.
  • insufficient torque of the drive motor 120 is supplied by supplying electric power from the generator 160 in addition to the driving high-voltage battery BT2. Further, at the time of deceleration, the driving high-voltage battery BT2 can be charged with the electric power generated by the regenerative driving of the driving motor 120.
  • a driving motor 120 and an engine 130 are connected in parallel to an axle S via a differential 180.
  • a power split device 151 is provided between the drive motor 120 and the engine 130.
  • the generator 160 is connected to the power split mechanism 151.
  • the power split mechanism 151 is, for example, a planetary gear, and splits and transmits the power of the engine 130 to the drive motor 120 and the generator 160.
  • the vehicle VH equipped with the ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ series / parallel type driving device 100B travels using a combination of the engine 130 and the driving motor 120 depending on the traveling state. Generally, when starting or running at low to medium speeds, the engine 130 is stopped, and the vehicle runs with the power of the drive motor 120 using the driving high-voltage battery BT2 as a power supply (EV running mode).
  • the engine 130 is driven.
  • the power of engine 130 is split and transmitted to generator 160 and axle S via power split device 151.
  • the drive motor 120 is driven by using the generator 160 as a power source, and the vehicle VH runs with two powers of the drive motor 120 and the engine 130.
  • electric power is supplied from the driving high-voltage battery BT2 to compensate for the torque shortage of the driving motor 120 (HV running mode).
  • the series-parallel type driving device 100C is different from the driving device 100B in that the driving motor 120 and the engine 130 are connected by the clutch 153, the engine 130 and the generator 160 are directly connected, 154 is provided.
  • the vehicle VH equipped with the series / parallel type driving device 100C switches between the EV driving mode and the HV driving mode according to the driving state and the remaining capacity of the driving high-voltage battery BT2.
  • the ⁇ ⁇ EV traveling mode is a mode in which the vehicle travels using only the power of the drive motor 120.
  • the clutch 153 is disengaged, and the engine 130 is stopped.
  • the HV running mode is a running mode in which the drive motor 120 and the engine 130 are used together.
  • the HV traveling mode includes a series traveling mode and a parallel traveling mode.
  • the series traveling mode is a mode in which the clutch 153 is disengaged and the engine 130 is used for power generation, and travels using only the power of the drive motor 120.
  • the parallel traveling mode the clutch 153 is connected, and the vehicle travels using the power of the engine 130 and the drive motor 120.
  • the EV priority button 154 is a button for suppressing the start of the engine 130 and giving priority to the EV traveling mode.
  • the driving device 100C causes the vehicle ECU (Electronic Control Unit) mounted on the vehicle VH to prioritize the EV traveling mode over the series traveling mode and the parallel traveling mode. Control.
  • the EV priority button 154 may be provided on the driving device 100A or the driving device 100B.
  • the processing unit 70 of the management device 50 estimates the internal resistance R of the battery pack 40 using the first estimation method and the second estimation method.
  • the first estimation method is a method of estimating the internal resistance R of the assembled battery 40 based on the measured values of the total voltage VB and the discharge current I of the assembled battery 40 at the time of cranking by the starter 230.
  • FIG. 9A shows a change in the total voltage VB of the battery pack 40 at the time of cranking by the starter 230
  • FIG. 9B shows a change of the discharge current I at the time of cranking by the starter 230.
  • Cranking means rotating a crankshaft (not shown) of the engine 130 for starting the engine.
  • ⁇ V is a voltage change of the total voltage VB of the battery pack 40 at the time of cranking, and is a voltage difference between the voltage immediately before cranking and the lowest voltage during cranking.
  • ⁇ I is a change in the discharge current I of the battery pack 40 during cranking, and is a current difference between the maximum current during cranking and the current immediately before cranking.
  • the internal resistance R of the battery pack 40 can be estimated by the following equation 2 using ⁇ V and ⁇ I.
  • the processing unit 70 determines whether or not the cranking by the starter 230 has been performed by comparing the magnitude of the discharge current I of the battery BT1 with a threshold value.
  • the processing unit 70 estimates the internal resistance R of the battery pack 40 by using the first estimation method at the time of cranking by the starter 230 (first estimation process).
  • FIG. 10 is a diagram showing a change over time of the internal resistance R of the battery pack 40.
  • Time t0 is at the time of battery manufacture, and t1, t2, and t3 are at the time of cranking by the cell motor 230.
  • R11, R21, and R31 are the internal resistances R of the battery pack 40 estimated by the first estimation method.
  • Ro is the initial value of the internal resistance R.
  • the internal resistance R has a resistance component (ohmic resistance) of the battery structure and a resistance component (reaction resistance) due to a speed limit of a chemical reaction, and each battery has individual differences.
  • the initial value of the internal resistance R is actually measured for a plurality of assembled batteries 40, and the average value is set as the initial value Ro of the internal resistance R.
  • the initial value Ro is stored in the memory 73 during the battery manufacturing process.
  • the second estimation method is a method of estimating the internal resistance R by utilizing the correlation between the capacity decrease rate Xc and the resistance increase rate Zr.
  • the capacity decrease rate Xc is defined by the following equation 3
  • the resistance increase rate Zr of the internal resistance R is defined by the following equation 4.
  • ⁇ C ⁇ C / C ⁇ 100 (Equation 3)
  • ⁇ C is the amount of decrease in the actual capacity C.
  • the actual capacity C is a capacity that can be taken out of the battery pack from a fully charged state.
  • FIG. 11 is a graph showing the correlation between the capacity decrease rate Xc and the resistance increase rate Zr. From the data of the capacity reduction rate Xc, the resistance increase rate Zr can be obtained using the correlation data of FIG. 11 (Equation 5). Therefore, when the resistance increase rate after a certain period of time is Zr for the battery pack 40 having the internal resistance Ra, the resistance increase amount ⁇ R is obtained from the resistance increase rate Zr, and is added to the internal resistance Ra. The subsequent internal resistance R can be obtained (Equations 6, 7). A method of estimating the capacity reduction rate Xc will be described later.
  • Processing unit 70 calculates the capacity decrease rate Xc.
  • the processing unit 70 calculates the resistance increase rate Zr at each time from the capacity decrease rate Xc at each time (Equation 5).
  • the processing unit 70 calculates the resistance increase ⁇ R from the internal resistance Ro at the time t0 from the resistance increase rate Zr at each time (Equation 6).
  • Processing unit 70 to the internal resistance Ro of the time t0 time, by adding the resistance increase ⁇ R of each time point, and calculates the internal resistance R of each of the period T 01 (Equation 7).
  • Dashed line L1 shown in FIG. 10 the period T 01, a presumed value of the internal resistance Rt estimated by the second estimation method.
  • Processing unit 70 calculates the period T 12 from first cranking until the second cranking, based on the real capacity C at time t1, for each time point t after time t1, and calculates the capacity decrease rate Xc.
  • the processing unit 70 calculates the resistance increase rate Zr at each time point t after the time t1 from the capacity decrease rate Xc at each time point t after the time t1 (Equation 5).
  • the processing unit 70 calculates the resistance increase amount ⁇ R from the internal resistance R11 at each time point t after the time t1 from the resistance increase rate Zr at each time point t after the time t1 (Equation 6).
  • Processing unit 70 to the internal resistance R11 at the time t1, by adding the resistance increase ⁇ R at each time t after time t1, and calculates the internal resistance R of each of the period T 12 (Equation 7). Dashed line L2 shown in FIG. 10, the period T 12, were estimated by the second estimation method, it is presumed value of the internal resistance Rt.
  • Processing unit 70 calculates the period T 23 from the second cranking up cranking the third, based on the real capacity C at time t2, for each time point t after time t2, and calculates the capacity decrease rate Xc.
  • the processing unit 70 calculates the resistance increase rate Zr at each time point t after time t2 from the capacity decrease rate Xc at each time point t after time t2 (Equation 5).
  • the processing unit 70 calculates the resistance increase amount ⁇ R from the internal resistance R21 at each time point t after time t2 from the resistance increase rate Zr at each time point t after time t2 (Equation 6).
  • Processing unit 70 to the internal resistance R21 at the time t2, by adding the resistance increase ⁇ R at each time t after time t2, and calculates the internal resistance R of each of the period T 23 (Equation 7). Dashed line L3 shown in FIG. 10, the period T 23, were estimated by the second estimation method, it is presumed value of the internal resistance Rt.
  • processing unit 70 a period T 01 from time t0 to first cranking by the starter motor 230, the period T 12, T 23 from cranking by the starter motor 230 until the next cranking, the second estimation method, the set The internal resistance R of the battery 40 is estimated (second estimation processing).
  • FIG. 12 is a T- ⁇ Y correlation graph showing the relationship between the elapsed time T from the battery manufacture and the total reduction amount ⁇ Y of the actual capacity C for the secondary battery 2.
  • the horizontal axis (X-axis) represents the elapsed time T
  • the vertical axis (Y-axis) represents the total reduction amount ⁇ Y of the actual capacity C.
  • La is a capacity change curve of the secondary battery 2 and is a route curve with respect to the elapsed time T.
  • the horizontal axis represents the elapsed time T.
  • the capacity degradation due to the elapsed time (calender degradation)
  • degradation due to energization cycle degradation
  • the capacity change curve La is provided for each battery temperature.
  • La1 is a capacity change curve at a battery temperature of 0 ° C.
  • La2 is a capacity change curve at a battery temperature of 25 ° C.
  • La3 is a capacity change curve at a battery temperature of 50 ° C.
  • the straight lines A11, A21, A31 are approximation straight lines of the capacitance change curve La1
  • the straight lines A12, A22, A32 are approximation straight lines of the capacitance change curve La2
  • the straight lines A13, A23, A33 are approximation straight lines of the capacitance change curve La3.
  • Each of these approximation lines divides the vertical axis into three regions E1 to E3 in units of 3 [Ah] to approximate the capacitance change curves La1 to La3.
  • the slope of each of the straight lines A1 to A3 approximating the capacity change curve La indicates the amount of decrease Y in the actual capacity C per unit time (for example, per month).
  • the magnitude of the slope of each of the straight lines A11 to A33 that approximates the curve is obtained, and the obtained result is converted into data as a capacity reduction map MA of the secondary battery 2. ing.
  • the capacity decrease map MA is obtained by calculating the decrease Y of the actual capacity C per unit time for each of the areas E1 to E3 dividing the capacity change curve La and the battery temperature. Data of the capacity reduction map MA shown in FIG. 13 is stored in the memory 73 in advance.
  • FIG. 14 is a flowchart of a process of estimating the total decrease amount ⁇ Y of the actual capacity C of the secondary battery 2.
  • the process of estimating the total amount of decrease ⁇ Y includes the processes of S10 to S30.
  • the processing unit 70 calculates the average temperature per unit time of the secondary battery 2 based on the output of the temperature sensor 42 every time a unit time (one month, for example) elapses after the battery is manufactured (S10). .
  • the processing unit 70 calculates the decrease Y of the actual capacity C of the secondary battery 2 per unit time based on the battery temperature data and the capacity decrease map MA (S20).
  • the processing unit 70 calculates the current value of the total decrease amount ⁇ Y by adding the calculated decrease amount Y of the actual capacity C per unit time to the previous value of the total decrease amount ⁇ Y (S30). ).
  • the classification of the total reduction amount ⁇ Y of the secondary battery 2 was in the region E1 (0 to 3 [ Ah]). Therefore, in the period from one month to two months after battery production, the amount of decrease in the actual capacity C per month is 0.5241 [Ah / month], 2.3623 [Ah / month]. , 8.4343 [Ah / month].
  • the decrease in the actual capacity C is 2.3623 [Ah / month] in the second month after battery production.
  • the total decrease ⁇ Y in the actual capacity C two months after the battery is manufactured is the second month of the total decrease ⁇ Y in the actual capacity C one month after the battery is manufactured.
  • a numerical value obtained by adding the decrease amount Y of the actual capacity C, that is, 0.5241 [Ah] +2.3623 [Ah], is 2.8864 [Ah] as shown in FIG.
  • the classification of the total decrease ⁇ Y in the secondary battery 2 is the area E1 (0 to 3). [Ah]). Therefore, for the period from two months to three months after the battery production, the amount of decrease in the actual capacity C per month is 0.5241 [Ah / month], 2.3623 [Ah / month], 8.4343 [Ah / month].
  • the total decrease ⁇ Y in the actual capacity C three months after the battery production is equal to the total decrease ⁇ Y in the actual capacity C two months after the battery production, in the third month.
  • the category of the total decrease amount ⁇ Y of the secondary battery 2 is included in the region E2 (3 to 6 [Ah]). Therefore, for a period from three months to four months after the battery is manufactured, the decrease amount of the actual capacity C per month is 0.1747 [Ah / month] and 0.7874 [Ah / month]. 2.8114 [Ah / month].
  • the current amount of the total decrease amount ⁇ Y of the actual capacity C is calculated.
  • the value can be obtained. From the above, based on the initial value Co of the actual capacity C and the total decrease amount ⁇ Y of the actual capacity C, the current value of the actual capacity C can be obtained from the following equation (8).
  • the processing unit 70 estimates the actual capacity C of the secondary battery 2 at unit time intervals (one month, for example) after the battery is manufactured, and stores the resulting data in the memory 73.
  • the capacity reduction rate Xc of the secondary battery 2 can be obtained from the estimated value of the actual capacity C at each time point stored in the memory 73. For example, if the actual capacity at time ta is Ca and the actual capacity at time tb after a unit time elapses from time ta is Cb, the capacity reduction rate Xc at time tb is expressed by the following equation 9.
  • the assembled battery 40 is formed by connecting a plurality of secondary batteries 2 in series. If there is no variation in the capacity reduction rate Xc between the secondary batteries, the capacity reduction rate Xc of the secondary battery 2 becomes It can be considered that it is equal to the capacity reduction rate Xc of the battery 40. In this manner, the data of the capacity reduction rate Xc of the battery pack 40 used for estimating the internal resistance R can be obtained.
  • the interval (unit time) at which the estimation process of the actual capacity C is performed is one month.
  • the interval at which the process of estimating the actual capacity C may be performed in units of one day or one hour.
  • the amount of decrease Y of the actual capacity C per day or hour is determined from the slope of each of the approximate lines A11 to A33, and the data is stored in a capacity decrease map MA shown in FIG. Good.
  • a period T from cranking by the starter 230 to the next cranking is a period in which the internal resistance R cannot be estimated by the first estimating method and cannot be estimated.
  • the processing unit 70 estimates the internal resistance R by the second estimation method during the period T from the cranking to the next cranking. Therefore, the estimation of the internal resistance R is possible even during the period in which the estimation by the first estimation method is impossible, and the estimation accuracy of the internal resistance R is high.
  • the hybrid vehicle VH is effective because the frequency of cranking by the starter 230 is low, and the period in which estimation by the first estimation method cannot be performed may be long.
  • the reason why the frequency of cranking by the starter motor 230 is low is that the hybrid vehicle VH can run only by the power of the drive motor 120 depending on the running state such as the start of running, so the engine 130 may be stopped and not used even during running. That's why.
  • the cranking of the engine 130 may be possible by using the drive motor 120 or the generator 160 as a starting motor other than the starter motor 230 in some cases.
  • the cranking by the self-motor 230 may be performed at a low environmental temperature or at the time of maintenance.
  • the processing unit 70 estimates the internal resistance R during the period until the next cranking by calculating the resistance increase amount ⁇ R from the internal resistance R estimated by the first estimation method. Since the estimation accuracy of the internal resistance R is high in the first estimation method, the estimation error of the internal resistance R at the start of the estimation by the second estimation method is small. Therefore, the internal resistance R can be estimated with high accuracy until the next cranking by the second estimation method.
  • the resistance increase amount ⁇ R from the estimated internal resistance R is determined.
  • the internal resistance R was estimated until the next cranking.
  • the internal resistance R21 is estimated by the first estimation method at the second cranking time t2, and then the resistance increase ⁇ R from the internal resistance R21 estimated by the first estimation method is obtained. period T 23 until the next cranking was estimated internal resistance R.
  • the estimated value of the internal resistance R by the first estimation method is compared with the fluctuation range Q, and when the estimated value of the internal resistance R is not included in the fluctuation range Q, the estimated value of the internal resistance R is changed to the fluctuation range Q.
  • the internal resistance R is estimated during the period until the next cranking by obtaining a resistance increase ⁇ R from the limited internal resistance R by limiting the internal resistance R within the range of Q.
  • the fluctuation range Q is an expected fluctuation range of the internal resistance R during a period in which estimation by the first estimation method is impossible (a period from cranking to the next cranking).
  • the fluctuation range Q can be set from the estimation error ⁇ of the internal resistance R by the second estimation method, with the estimated value of the internal resistance R by the second estimation method as the median value.
  • the variation width Q at time t2 when the estimated value R22 of the internal resistance R by the second estimation method in time t2 time as the median, the estimation error ⁇ of the internal resistance R by the second estimating method during the period T 12 Can be set.
  • the estimation error ⁇ is, for example, an error due to a temperature measurement error of the secondary battery 2 or an approximation of the capacity change curve La.
  • “A” shown in FIGS. 16 and 17 indicates the upper limit value of the fluctuation range Q, and “B” indicates the lower limit value.
  • FIG. 18 is a flowchart of the internal resistance estimating process.
  • the process of estimating the internal resistance R of the battery pack 40 includes four steps S10 to S40.
  • the processing unit 70 estimates the internal resistance R of the battery pack 40 by the first estimation method.
  • the processing unit 70 determines whether the estimated value of the internal resistance R by the first estimation method is within the range of the variation range Q.
  • the process proceeds to S30, and the processing unit 70 calculates the resistance increase amount ⁇ R from the internal resistance R estimated by the first estimation method. I do. Then, the processing unit 70 estimates the internal resistance R by adding the calculated resistance increase amount ⁇ R to the internal resistance R estimated by the first estimation method. On the other hand, when the estimated value of the internal resistance R is not included in the fluctuation range Q (S20: NO), the process proceeds to S40. In S40, the processing unit 70 limits the internal resistance R estimated by the first estimation method to within the range of the variation range Q, and calculates the resistance increase ⁇ R from the upper limit value A or the lower limit value B of the variation range Q. I do. The processing unit 70 estimates the internal resistance R of the battery pack 40 by adding the resistance increase amount ⁇ R to the upper limit value A or the lower limit value B of the fluctuation range Q.
  • the internal resistances R11 and R21 estimated by the first estimation method are both included in the fluctuation range Q. Therefore, the period T 12 from first cranking until the second cranking period T 23 from the second cranking up cranking the third, the internal resistance R11 estimated by the first estimation method, R21
  • the internal resistance R of the battery pack 40 is estimated by adding the resistance increase amount ⁇ R to
  • the internal resistance R31 estimated by the first estimation method is not included in the fluctuation width Q and is out of the upper limit value A side. Therefore, the internal resistance R31 estimated by the first estimation method at the third cranking time t3 is limited to the upper limit value A of the fluctuation range Q. Then, the period T 34 from third cranking up cranking fourth time, by adding the resistance increase ⁇ R against the upper limit value A of the fluctuation range Q, the internal resistance R of the assembled battery 40 is estimated You.
  • the internal resistance R31 estimated by the first estimation method is out of the lower limit value B side
  • the internal resistance R31 estimated by the first estimation method at the third cranking time t3 is set to the lower limit value of the fluctuation range Q.
  • the internal resistance R may be estimated by adding the resistance increase ⁇ R to the lower limit B of the fluctuation range Q.
  • the fluctuation range Q for judging the quality of the estimated value of the internal resistance R differs depending on the length of the estimation period T in the second estimation method, and is larger as the estimation period T is longer.
  • the processing unit 70 compares the estimated value of the internal resistance R according to the first estimation method with the fluctuation width Q.
  • the processing unit 70 limits the internal resistance R estimated by the first estimation method to the upper limit value A or the lower limit value B of the fluctuation range Q. Therefore, it is possible to suppress the estimated value of the internal resistance R from abnormally changing, and the estimation accuracy of the internal resistance R is increased.
  • the estimation error is the estimation error of the internal resistance R by the first estimation method.
  • the influence of the estimation error can be suppressed by using the average value of several times.
  • the frequency of cranking is low, it is difficult to use an average value of several times. In this method, even if the frequency of cranking is low and the average value processing of the estimation result cannot be performed, abnormal fluctuation of the estimated value of the internal resistance R can be suppressed.
  • FIG. 19 is a flowchart of the rewriting process of the initial value Ro of the internal resistance R.
  • the rewriting process of the initial value Ro is composed of S100 to S130.
  • the process of rewriting the initial value Ro is a process performed in parallel with the process of estimating the internal resistance R.
  • the processing unit 70 estimates the internal resistance R of the battery pack 40 by the second estimation method. Then, when the first cranking is performed, the internal resistance R of the battery pack 40 is estimated by the first estimation method (S100, S110).
  • the processing unit 70 determines whether the estimation of the internal resistance R by the first estimation method has been performed within a predetermined period from the battery manufacturing time t0 (S120).
  • the predetermined period is, for example, three months. If the processing unit 70 estimates the internal resistance R by the first estimation method within a predetermined period from the battery manufacturing time t0, the processing proceeds to S130 and rewrites the initial value Ro of the internal resistance R stored in the memory 73. Specifically, the stored value (average of the measured internal resistance value of the battery pack 40) stored at the time of battery manufacturing t0 is rewritten to the estimated value estimated by the first estimation method at the time of the first cranking. On the other hand, if the estimation is made after a lapse of a predetermined period from the battery manufacturing time t0, the initial value Ro is not rewritten.
  • the initial value Ro of the internal resistance R varies depending on the individual difference of the battery pack 40. It is considered that the internal resistance R hardly changes from the initial value Ro during a predetermined period after the manufacture of the battery. Therefore, when the internal resistance R is estimated by the first estimating method within a predetermined period after the battery is manufactured, the initial value Ro of the internal resistance R is rewritten from the stored value to the estimated value by the first estimating method, thereby obtaining the initial value Ro. Can be reduced. By suppressing the error of the initial value Ro, it is possible to accurately obtain the resistance increase amount of the internal resistance R (resistance increase amount with respect to the initial value Ro).
  • the secondary battery 2 is described as an example of the power storage element.
  • the storage element is not limited to the secondary battery 2 and may be a capacitor.
  • a non-aqueous electrolyte secondary battery such as a lithium ion secondary battery, a lead storage battery, or the like can be used.
  • the secondary battery 2 is not limited to the case where a plurality of batteries are connected in series or in series / parallel, and may have a configuration of a single cell (only one secondary battery).
  • the management device 50 can obtain information on the current I, the voltage VB, the temperature, and the like of the assembled battery 40 from measurement devices such as the current sensor 41, the voltage detection circuit 60, and the temperature sensor 42, the management of the low-voltage battery BT1 It may be provided outside.
  • the internal resistance R of the battery BT1 is estimated by calculating the resistance increase rate Zr of the battery BT1 based on the capacity reduction rate Xc.
  • Information correlated with the resistance increase rate Zr includes the temperature T [° C.] of the battery BT1 in addition to the capacity decrease rate Xc.
  • the internal resistance R of the battery BT1 may be estimated by calculating the resistance increase rate Zr based on the measured value of the temperature T of the battery BT1.
  • the second estimation method may be another method as long as it is different from the first estimation method. For example, a method of estimating the internal resistance based on a battery model obtained by modeling the behavior of an active material, ions, and the like of the secondary battery may be used. As a method for estimating the internal resistance based on the battery model, there is JP-A-2013-44580.
  • the initial value Ro of the internal resistance R is an average of the actually measured values.
  • the initial value Ro of the internal resistance R may be a value obtained by any method, and may be a calculated value, an empirical value, or the like in addition to an average of actually measured values.
  • the present technology can be appropriately applied to a hybrid vehicle VH including the drive motor 120 and the engine 130 regardless of the type of the drive device 100 of the vehicle.
  • the present invention can be applied not only to a parallel type or a series-parallel type using the engine 130 as a power source of a vehicle, but also to a series type using the engine 130 exclusively for power generation.
  • the charging method of the hybrid vehicle may be either a plug-in type or a non-plug-in type that can be charged by a commercial power supply.
  • the low-voltage battery BT1 is a 12V system.
  • the low-voltage battery BT1 may be a 24V system or a 48V system.
  • the low-voltage battery BT1 to which the present invention is applied drives the engine 130 regardless of the voltage class.
  • the estimated value of the internal resistance R by the first estimation method is not included in the fluctuation range Q
  • the estimated value of the internal resistance R is changed to the upper limit value A or the lower limit value B of the fluctuation range Q.
  • the estimated value of the internal resistance R may be limited to another limit value within the range of the variation range Q (the range between the upper limit value A and the lower limit value B), without being limited to the upper limit value A and the lower limit value B. .
  • the concept of the present technology can be applied to an estimation program for estimating the internal resistance of a battery for starting an engine.
  • An estimating program for estimating the internal resistance of the battery for engine starting estimates the internal resistance of the battery by a first estimating method based on a current change and a voltage change of the battery at the time of cranking by the engine starting device.
  • the concept of the present technology can be applied to a recording medium that records an estimation program for estimating the internal resistance of a battery for starting an engine.
  • the concept of the present technology can be applied to a low-voltage battery mounted on an electric vehicle (EV) without an engine or an engine starting device, an electric motorcycle, a battery-powered boat, and other moving objects without an engine. I can do it.
  • EV electric vehicle
  • I can do it.
  • the current change and the voltage change of the low-voltage battery are changed.
  • the internal resistance of the low-voltage battery may be estimated.
  • Secondary battery (storage element) 40 battery pack 50 ... management device (estimation device) 60 ... voltage detection circuit 70 ... processing unit 71 ... CPU 73 ... Memory (storage unit) 230 ... cell motor (engine starter) BT1 ... Low-voltage battery for starting the engine VH ... Hybrid vehicle

Abstract

エンジン始動用のバッテリBT1の内部抵抗を推定する推定装置50であって、エンジン始動装置230によるクランキング時の前記バッテリBT1の電流変化と電圧変化とに基づく第1推定方法で、前記バッテリBT1の前記内部抵抗を推定する第1推定処理と、前記エンジン始動装置230によるクランキングから次のクランキングまでの期間について、前記第1推定方法と異なる第2推定方法で、前記バッテリの前記内部抵抗を推定する第2推定処理と、を実行する処理部70を有する。

Description

推定装置、バッテリ、車両、推定方法
 本発明は、バッテリの内部抵抗を推定する技術に関する。
 エンジン始動用のバッテリの内部抵抗を推定する技術を開示する文献として、下記特許文献1がある。下記特許文献1では、セルモータでエンジンをクランキングする時に、バッテリの電圧と電流を計測し、計測した電圧と電流から内部抵抗を推定している。
特開2016-117413号公報
 上記方法は、クランキング時のバッテリの電圧と電流を計測して内部抵抗を推定するから、クランキングしてから次のクランキングまでの期間は、内部抵抗を推定することが出来ない。例えば、ハイブリッド車両など、エンジンと駆動モータを有する車両は、セルモータによるエンジンの始動頻度が少ない場合がある。セルモータによるエンジンの始動頻度が少ないと、内部抵抗が推定されない期間が長くなることから、内部抵抗の推定精度が低下する場合がある。
 本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、バッテリの内部抵抗の推定精度を高めることを目的とする。
 エンジン始動用のバッテリの内部抵抗を推定する推定装置は、エンジン始動装置によるクランキング時の前記バッテリの電流変化と電圧変化とに基づく第1推定方法で、前記バッテリの前記内部抵抗を推定する第1推定処理と、前記エンジン始動装置によるクランキングから次のクランキングまでの期間について、前記第1推定方法と異なる第2推定方法で、前記バッテリの前記内部抵抗を推定する第2推定処理と、を実行する処理部を有する。この技術は、推定装置を搭載したバッテリ、バッテリを搭載したハイブリッド車両に適用できる。また、内部抵抗の推定方法に適用することが出来る。
 バッテリの内部抵抗の推定精度を高めることが出来る。
車両の側面図である。 エンジン始動用バッテリの分解斜視図である。 図2に示す二次電池の平面図である。 図3AのA-A線断面図である。 図2の本体内に二次電池を収容した状態を示す斜視図である。 図4の二次電池にバスバーを装着した状態を示す斜視図である。 エンジン始動用バッテリの回路構成を示す図である。 車両の駆動系のブロック図である。 シリーズタイプの駆動装置を示す図 シリーズ・パラレルタイプの駆動装置を示す図 シリーズ・パラレルタイプの駆動装置を示す図 クランキング時の電圧波形を示すグラフ クランキング時の電流波形を示すグラフ 内部抵抗の推定結果を示すグラフ 容量低下率と内部抵抗の増加率の関係を示すグラフ 二次電池の容量変化曲線を示すグラフ 容量低下量マップMAを示す図 二次電池の実容量の総低下量の推定処理のフローチャート 二次電池の実容量の総低下量の推定例を示す図 実施形態2において、内部抵抗の推定結果を示すグラフ 変動幅の説明図 内部抵抗の推定処理のフローチャート 実施形態3において、内部抵抗の初期値の書き換え処理の示すフローチャート
 エンジン始動用のバッテリの内部抵抗を推定する推定装置は、エンジン始動装置によるクランキング時の前記バッテリの電流変化と電圧変化とに基づく第1推定方法で、前記バッテリの前記内部抵抗を推定する第1推定処理と、前記エンジン始動装置によるクランキングから次のクランキングまでの期間について、前記第1推定方法と異なる第2推定方法で、前記バッテリの前記内部抵抗を推定する第2推定処理と、を実行する処理部を有する。
 エンジン始動装置によるクランキングから次のクランキングまでの期間は、第1推定方法による内部抵抗Rの推定が出来ない、推定不能期間である。処理部は、推定不能期間であるクランキングから次のクランキングまでの期間、第2推定方法で、内部抵抗を推定する。そのため、内部抵抗の推定不能期間がなく、内部抵抗の推定精度が高い。特に、エンジン始動装置によるクランキング頻度が少ない場合、第1推定方法による推定不能期間が長くなるので、有効である。
 前記処理部は、前記内部抵抗の初期値を記憶した記憶部を有し、バッテリ製造後の所定期間内に前記第1推定方法で前記内部抵抗を推定した場合、前記内部抵抗の初期値を記憶値から前記第1推定方法による推定値に書き換えてもよい。このようにすれば、初期値の誤差を小さくすることが出来る。
 前記第2推定方法は、前記内部抵抗の抵抗増加率と相関性のある情報に基づいて、前記バッテリの前記内部抵抗を推定する方法でもよい。電流、電圧に大きな変化が現れるクランキング時以外でも、蓄電素子の容量低下率や温度情報など、抵抗増加率と相関性のある情報から、内部抵抗を推定することができる。
 前記処理部は、前記第2推定方法において、前記抵抗増加率から、前記エンジン始動装置によるクランキング時に前記第1推定方法で推定した前記内部抵抗からの抵抗増加量を求めることにより、次のクランキングまでの期間、前記内部抵抗を推定してもよい。第1推定方法は内部抵抗の推定精度が高いので、第2推定方法による推定開始時点の内部抵抗の推定誤差は小さい。そのため、第2推定方法により、次のクランキングまでの期間、内部抵抗を高精度に推定できる。
 前記処理部は、前記第2推定方法において、前記エンジン始動装置によるクランキング時に前記第1推定方法で推定した内部抵抗が変動幅に含まれていない場合、前記第一推定方法で推定した内部抵抗を、前記変動幅の範囲内に制限してもよい。通常、急変することがない内部抵抗が、第1推定方法による推定の結果、異常に増加又は減少している場合、第1推定方法による内部抵抗の推定誤差である可能性が高い。クランキングが頻繁に行われる場合は、数回の平均値を用いることで、推定誤差の影響を抑えることが出来る。しかし、クランキングの頻度が少ない場合、数回の平均値を用いることが難しい。本手法では、クランキングの頻度が少なく、推定結果の平均値処理ができない場合でも、内部抵抗の推定値が異常変動することを抑制できる。
 前記処理部は、前記第1推定方法で推定した前記内部抵抗が前記変動幅の上限値よりも大きい場合、前記変動幅の前記上限値からの抵抗増加量を求めることにより、次のクランキングまでの期間、前記内部抵抗を推定し、前記第1推定方法で推定した前記内部抵抗が前記変動幅の下限値よりも小さい場合、前記変動幅の前記下限値からの抵抗増加量を求めることにより、次のクランキングまでの期間、前記内部抵抗を推定してもよい。第1推定方法で推定した内部抵抗が変動幅の上限値よりも大きい場合、実際の内部抵抗は、変動幅の下限値よりも上限値に近い値である可能性が高い。逆に、第1推定方法で推定した内部抵抗が変動幅の下限値よりも小さい場合、実際の内部抵抗は、変動幅の上限値よりも下限値に近い値である可能性が高い。本手法では、変動幅の上限値と下限値のうち、実際の内部抵抗に近いことが予想される値を選択して内部抵抗を推定するため、内部抵抗の推定精度が高い。
 前記変動幅は、前記エンジン始動装置によるクランキングから次のクランキングまで期間が長いほど、大きくてもよい。このようにすれば、第2推定方法による推定誤差の蓄積に応じた変動幅を設定することが出来る。そのため、第1推定方法による内部抵抗の推定値について、その良否を精度よく判断することが可能となる。
 本技術は、エンジン始動用のバッテリに適用できる。本技術は、駆動モータと、エンジンと、エンジン始動装置と、エンジン始動用のバッテリを備えたハイブリッド車両に適用できる。ハイブリッド車両は、エンジン始動装置の動作を抑え、EV走行モードを優先させるEV優先ボタンを備えていてもよい。
 <実施形態1>
1.エンジン始動用の低圧バッテリBT1の構造説明
 図1は車両VHの側面図、図2はエンジン始動用バッテリBT1の分解斜視図である。車両VHは、蓄電装置であるエンジン始動用の低圧バッテリBT1を備えている。エンジン始動用の低圧バッテリBT1は、図2に示すように、収容体1と、その内部に収容される複数の二次電池2と、回路基板ユニット31と、を備える。
 収容体1は、合成樹脂材料からなる本体3と蓋体4とを備えている。本体3は有底筒状で、平面視矩形状の底面部5と、その4辺から立ち上がって筒状となる4つの側面部6とを備えている。4つの側面部6によって上端部分に上方開口部7が形成されている。
 蓋体4は、平面視矩形状で、その4辺から下方に向かって枠体8が延びている。蓋体4は、本体3の上方開口部7を閉鎖する。蓋体4の上面には平面視略T字形の突出部9を有する。蓋体4の上面には、突出部9を有していない2箇所のうち、一方の隅部に正極の外部端子10が固定され、他方の隅部に負極の外部端子11が固定されている。収容体1は、二次電池2と回路基板ユニット31を収容している。回路基板ユニット31は二次電池2の上部に配置されている。
 図3A及び図3Bに示すように、二次電池2は、直方体形状のケース12内に電極体13を非水電解質と共に収容したものである。ケース12は、ケース本体14と、その上方の開口部を閉鎖するカバー15とを有している。
 電極体13は、詳細については図示しないが、銅箔からなる基材に活物質を塗布した負極要素と、アルミニウム箔からなる基材に活物質を塗布した正極要素との間に、多孔性の樹脂フィルムからなるセパレータを配置したものである。これらはいずれも帯状で、セパレータに対して負極要素と正極要素とを幅方向の反対側にそれぞれ位置をずらした状態で、ケース本体14に収容可能となるように扁平状に巻回されている。
 正極要素には正極集電体16を介して正極端子17が、負極要素には負極集電体18を介して負極端子19がそれぞれ接続されている。正極集電体16及び負極集電体18は、平板状の台座部20と、この台座部20から延びる脚部21とからなる。台座部20には貫通孔が形成されている。脚部21は正極要素又は負極要素に接続されている。正極端子17及び負極端子19は、端子本体部22と、その下面中心部分から下方に突出する軸部23とからなる。そのうち、正極端子17の端子本体部22と軸部23とは、アルミニウム(単一材料)によって一体成形されている。負極端子19においては、端子本体部22がアルミニウム製で、軸部23が銅製であり、これらを組み付けたものである。正極端子17及び負極端子19の端子本体部22は、カバー15の両端部に絶縁材料からなるガスケット24を介して配置され、このガスケット24から外方へ露出されている。
 前記構成からなる二次電池2は、図4に示すように、複数個(例えば12個)が幅方向に並設された状態で本体3内に収容されている。本体3の一端側から他端側(矢印Y1からY2方向)に向かって3つの二次電池2を1組として、同一組では隣り合う二次電池2,2の端子極性が同じになり、隣り合う組同士では隣り合う二次電池2の端子極性が逆に配置されている。最も矢印Y1側に位置する3つの二次電池2(第1組)では、矢印X1側が負極、矢印X2側が正極となっている。第1組に隣接する3つの二次電池2(第2組)では、矢印X1側が正極、矢印X2側が負極となっている。第2組に隣接する第3組では、第1組と同じ配置となっており、第3組に隣接する第4組では第2組と同じ配置となっている。
 図5に示すように、正極端子17及び負極端子19には、導電部材としての端子用バスバー26~30が溶接により接続されている。第1組の矢印X2側では、正極端子17群が第1バスバー26によって接続されている。第1組と第2組の間では、矢印X1側で第1組の負極端子19群と第2組の正極端子17群とが第2バスバー27によって接続されている。第2組と第3組の間では、矢印X2側で第2組の負極端子19群と第3組の正極端子17群とが第3バスバー28によって接続されている。第3組と第4組の間では、矢印X1側で第3組の負極端子19群と第4組の正極端子17群とが第4バスバー29によって接続されている。第4組の矢印X2側では、負極端子19群が第5バスバー30によって接続されている。
 二次電池2は同組では並列、異なる組では直列である。従って、12個の二次電池2は3並列、4直列である。二次電池2は、例えば、リチウムイオン二次電池である。第1組の正極端子群を接続する第1バスバー26は、正極の外部端子10に接続されており、第4組の負極端子群を接続する第5バスバー30は、負極の外部端子11に接続されている。
2.エンジン始動用の低圧バッテリBT1の電気的構成
 図6は、エンジン始動用の低圧バッテリBT1の電気的構成を示すブロック図である。低圧バッテリBT1は、組電池40と、電流センサ41と、遮断装置43と、組電池40を管理する管理装置50と、を備える。組電池40は直並列接続された12個の二次電池2から構成されている。図6では、直列分の4つの二次電池2のみ示している。管理装置50は推定装置の一例、二次電池2は蓄電素子の一例である。
 電流センサ41、組電池40、及び遮断装置43は、パワーライン45P、45Nを介して、直列に接続されている。正極側のパワーライン45Pは、正極の外部端子10と組電池40の正極とを接続するパワーラインである。負極側のパワーライン45Nは、負極の外部端子11と組電池40の負極とを接続するパワーラインである。
 遮断装置43は、組電池40の正極側に位置し、正極のパワーライン45Pに設けられている。電流センサ41は組電池40の負極側に位置し、負極側のパワーライン45Nに設けられている。
 遮断装置43は、リレーなどの有接点スイッチ(機械式)やFETやトランジスタなどの半導体スイッチにより構成することが出来る。遮断装置43を動作させることで、電流Iを遮断することが出来る。
 電流センサ41は、回路基板ユニット31に設けられている。電流センサ41は、組電池40の電流Iを計測する。温度センサ42は接触式あるいは非接触式で、組電池40の温度[℃]を計測する。
 電流センサ41と温度センサ42は、信号線によって、管理装置50に電気的に接続されている。電流センサ41と温度センサ42は、計測値を、管理装置50の処理部70に出力する。
 管理装置50は、回路基板ユニット31に設けられている。管理装置50は、電圧検出回路60と処理部70とを備える。電圧検出回路60は、信号線によって、各二次電池2の両端にそれぞれ接続され、各二次電池2の電池電圧V1~V4及び組電池40の総電圧VBを計測する。組電池40の総電圧VBは、直列に接続された4つの二次電池2の合計電圧である。
 VB=V1+V2+V3+V4・・・・・(式1)
 処理部70は、演算機能を有するCPU71と、記憶部であるメモリ73と、通信部75を含む。処理部70はコンピュータの一例である。処理部70は、計時部(図略)を有しており、バッテリ製造時や車両製造時からの時間のデータを有している。処理部70は、電流センサ41、電圧検出回路60、温度センサ42の出力から、組電池40の電流I、総電圧VB及び温度を監視する。処理部70は、組電池40の内部抵抗Rを第1推定方法で推定する第1推定処理と、組電池の内部抵抗Rを第2推定方法で推定する第2推定処理を行う。
 メモリ73は、フラッシュメモリやEEPROM等の不揮発性の記憶媒体である。メモリ73には、組電池40の状態を監視するための監視プログラム、及び監視プログラムの実行に必要なデータが記憶されている。また、メモリ73には、組電池40の内部抵抗Rを推定するための推定プログラム、及び推定プログラムを実行するための各種データが記憶されている。推定プログラムは、コンピュータである処理部70に、第1推定処理と、第2推定処理を実行させることで、組電池40の内部抵抗Rを推定するプログラムである。各種データは、図11に示す容量低下率Xcと抵抗増加率Zrの相関性を示すデータや、図12に示す経過時間Tと総低下量ΣYの相関性を示すデータなどである。通信部75は、車両VHとの通信用に設けられている。
3.車両VHの駆動装置100
 車両VHはプラグインハイブリッド車両である。図7は、プラグインハイブリッド車両VHの駆動装置100のブロック図である。駆動装置100は、両側に車輪190を取り付けた車軸Sを駆動するための駆動モータ120と、エンジン130と、動力伝達分配機構150とを備える。動力伝達分配機構150は、車軸Sに対して動力を伝達すると共に、各装置間で動力を分配する機構である。動力伝達分配機構150は、変速機、クラッチ、動力分割機構(遊星歯車)などから構成されており、駆動モータ120とエンジン130の接続方式により、シリーズ型(直列タイプ)やパラレル型(並列タイプ)、シリーズ・パラレル型(直並列タイプ)などがある。
 車両VHは、図7に示すように、商用電源より充電できる車載普通充電器200と、エンジン始動用の低圧バッテリBT1と、駆動用高圧バッテリBT2と、DC/DCコンバータ210と、セルモータ230を備えている。駆動用高圧バッテリBT2は、車載普通充電器200により充電することが出来る。駆動用高圧バッテリBT2は、インバータ220を介して、駆動モータ120に接続されている。インバータ220は、駆動用高圧バッテリBT2の電力を直流から交流に変換して駆動モータ120に供給する。駆動用高圧バッテリBT2は、電圧階級が、エンジン始動用の低圧バッテリBT1よりも高い。電圧階級はバッテリBT1、BT2の出力電圧の階級である。
 エンジン始動用の低圧バッテリBT1は、DC/DCコンバータ210を介して、車載普通充電器200に接続されている。DC/DCコンバータ210は、車載普通充電器200の出力電圧を降圧してエンジン始動用の低圧バッテリBT1に電力供給することで、エンジン始動用の低圧バッテリBT1を充電する。エンジン始動用の低圧バッテリBT1は、電圧階級が12V系であり、セルモータ230の電源である。エンジン始動用の低圧バッテリBT1は、車載の補機類の電源としてもよい。セルモータ230は、低圧バッテリBT1を電源とするエンジン始動装置である。セルモータ230は、エンジン130のクランクシャフトを回転することで、エンジン130を始動する。
 図8Aはシリーズ型の駆動装置100Aを示す。図8B、図8Cはシリーズ・パラレル型の駆動装置100B、100Cを示す。
 シリーズ型の駆動装置100Aは、車輪190を両側に取り付けた車軸Sに対して、デフ180を介して駆動モータ120が直結されている。シリーズ型の駆動装置100Aを搭載した車両VHは、駆動モータ120の動力により走行する。エンジン130は発電専用であり、エンジン130で発電機160を駆動することで、走行中に、駆動用高圧バッテリBT2を充電することができる。
 急加速時は、駆動用高圧バッテリBT2に加えて、発電機160から電力を供給することにより、駆動モータ120のトルク不足を補う。また、減速時には、駆動モータ120が回生発電した電力により、駆動用高圧バッテリBT2を充電することが出来る。
 シリーズ・パラレル型の駆動装置100Bは、駆動モータ120とエンジン130が車軸Sに対してデフ180を介して並列に接続されている。駆動モータ120とエンジン130との間には動力分割機構151が設けられている。動力分割機構151には発電機160が接続されている。動力分割機構151は、一例として遊星歯車であり、エンジン130の動力を、駆動モータ120と発電機160とに分割して伝達する。
 シリーズ・パラレル型の駆動装置100Bを搭載した車両VHは、走行状態に応じてエンジン130と駆動モータ120の組み合わせを使い分けて走行する。一般的には、発進時や低中速走行時、エンジン130を停止して、駆動用高圧バッテリBT2を電源として、駆動モータ120の動力で走行する(EV走行モード)。
 通常走行時は、エンジン130が駆動する。エンジン130の動力は、動力分割機構151を介して発電機160と車軸Sに分割して伝達される。駆動モータ120は発電機160を電源として駆動し、車両VHは、駆動モータ120とエンジン130の2つの動力で走行する。また、急加速時は、発電機160に加えて、駆動用高圧バッテリBT2から電力を供給することにより、駆動モータ120のトルク不足を補う(HV走行モード)。
 シリーズ・パラレル型の駆動装置100Cは、駆動装置100Bに対して駆動モータ120とエンジン130をクラッチ153で接続している点と、エンジン130と発電機160が直結されている点と、EV優先ボタン154を備える点が相違している。
 シリーズ・パラレル型の駆動装置100Cを搭載した車両VHは、走行状態や駆動用の高圧バッテリBT2の残容量に応じて、EV走行モードと、HV走行モードを切り換えて走行する。
 EV走行モードは、駆動モータ120の動力のみで走行するモードである。EV走行モードは、クラッチ153を切り、エンジン130は停止する。
 HV走行モードは、駆動モータ120とエンジン130を併用する走行モードである。HV走行モードには、シリーズ走行モードと、パラレル走行モードがある。シリーズ走行モードは、クラッチ153を切り、エンジン130を発電用に使用するモードであり、駆動モータ120の動力のみで走行する。パラレル走行モードは、クラッチ153を接続し、エンジン130と駆動モータ120の動力で走行する。
 EV優先ボタン154は、エンジン130の始動を抑え、EV走行モードを優先するボタンである。ユーザがEV優先ボタンを押すと、車両VHに搭載された車両ECU(Electronic Control Unit:電子制御ユニット)が、シリーズ走行モードやパラレル走行モードよりも、EV走行モードを優先するように、駆動装置100Cを制御する。EV優先ボタン154は、駆動装置100Aや駆動装置100Bに、設けてもよい。
4.内部抵抗Rの推定
 管理装置50の処理部70は、組電池40の内部抵抗Rを第1推定方法と第2推定方法とを用いて推定する。
 第1推定方法は、セルモータ230によるクランキング時の組電池40の総電圧VBと放電電流Iの計測値に基づいて、組電池40の内部抵抗Rを推定する方法である。図9Aは、セルモータ230によるクランキング時の組電池40の総電圧VBの変化を示し、図9Bは、セルモータ230によるクランキング時の放電電流Iの変化を示している。クランキングとは、エンジン始動のため、エンジン130のクランクシャフト(図略)を回転させることである。
 図9Aにおいて、ΔVはクランキング時の組電池40の総電圧VBの電圧変化であり、クランキング直前の電圧とクランキング中の最低電圧との電圧差である。図9Bにおいて、ΔIはクランキング時の組電池40の放電電流Iの電流変化であり、クランキング中の最大電流とクランキング直前の電流の電流差である。
 組電池40の内部抵抗Rは、ΔV、ΔIを用いて、以下の式2によって、推定することが出来る。
 R=ΔV/ΔI・・・・(式2)
 例えば、図9A及び図9Bの場合は、内部抵抗Rは3.63[mΩ](=|12V-10V|/|600A-50A|)となる。
 処理部70は、バッテリBT1の放電電流Iの大きさを閾値と比較することにより、セルモータ230によるクランキングが実施されたか否かを判断する。処理部70は、セルモータ230によるクランキング時に、上記の第1推定方法を用いて、組電池40の内部抵抗Rを推定する(第1推定処理)。
 図10は、組電池40の内部抵抗Rの時間変化を示す図であり、時刻t0はバッテリ製造時、t1、t2、t3は、セルモータ230によるクランキング時である。R11、R21、R31は、第1推定方法により推定した組電池40の内部抵抗Rである。
 Roは内部抵抗Rの初期値である。一般的に、内部抵抗Rは、電池構造体の抵抗成分(オーミック抵抗)と化学反応の速度限界による抵抗成分(反応抵抗)があり、バッテリ個々で固体差がある。複数の組電池40を対象に内部抵抗Rの初期値を実測し、その平均値を、内部抵抗Rの初期値Roとしている。初期値Roは、バッテリ製造過程で、メモリ73に記憶される。
 第2推定方法は、容量低下率Xcと抵抗増加率Zrとの相関性を利用して、内部抵抗Rを推定する方法である。容量低下率Xcは下記の式3より定義され、内部抵抗Rの抵抗増加率Zrは、下記の式4より定義される。
 Xc=ΔC/C×100・・・・・・・・・・(式3)
 ΔCは、実容量Cの低下量である。
 実容量Cは、組電池が完全充電された状態から取り出し可能な容量である。
 Zr=ΔR/R×100・・・・・・・・・・(式4)
 ΔRは、内部抵抗Rの増加量である。
 図11は、容量低下率Xcと抵抗増加率Zrの相関性を示すグラフである。容量低下率Xcのデータから、図11の相関性のデータを利用して、抵抗増加率Zrを求めることが出来る(式5)。そのため、内部抵抗Raの組電池40について、ある期間経過後の抵抗増加率がZrであった場合、抵抗増加率Zrから抵抗増加量ΔRを求めて、内部抵抗Raに加算することで、期間経過後の内部抵抗Rを求めることができる(式6、式7)。容量低下率Xcの推定方法は後述する。
 Zr=K×Xc・・・・・・・・・・・・・・・(式5)
 ΔR=Ra×Zr/100・・・・・・・・(式6)
 R=Ra+ΔR・・・・・・・・・・・・・・(式7)
 Kは、容量低下率Xcと抵抗増加率Zrの相関性を示す比例定数である。
 処理部70は、バッテリ製造から初回クランキングまでの期間T01は、時刻t0の実容量Cを基準として、時刻t0以降の各時点について、容量低下率Xcを算出する。処理部70は、各時点の容量低下率Xcから各時点の抵抗増加率Zrを算出する(式5)。処理部70は、各時点の抵抗増加率Zrから、時刻t0時点の内部抵抗Roからの抵抗増加量ΔRを算出する(式6)。処理部70は、時刻t0時点の内部抵抗Roに対して、各時点の抵抗増加量ΔRを加算して、期間T01の各時点の内部抵抗Rを算出する(式7)。図10に示す破線L1は、期間T01について、第2推定方法により推定した内部抵抗Rtの推測値である。
 処理部70は、初回クランキングから2回目のクランキングまでの期間T12は、時刻t1の実容量Cを基準として、時刻t1以降の各時点tについて、容量低下率Xcを算出する。処理部70は、時刻t1以降の各時点tの容量低下率Xcから、時刻t1以降の各時点tの抵抗増加率Zrを算出する(式5)。処理部70は、時刻t1以降の各時点tの抵抗増加率Zrから、時刻t1以降の各時点tの内部抵抗R11からの抵抗増加量ΔRを算出する(式6)。処理部70は、時刻t1の内部抵抗R11に対して、時刻t1以降の各時点tの抵抗増加量ΔRを加算して、期間T12の各時点の内部抵抗Rを算出する(式7)。図10に示す破線L2は、期間T12について、第2推定方法により推定した、内部抵抗Rtの推測値である。
 処理部70は、2回目のクランキングから3回目のクランキングまでの期間T23は、時刻t2の実容量Cを基準として、時刻t2以降の各時点tについて、容量低下率Xcを算出する。処理部70は、時刻t2以降の各時点tの容量低下率Xcから、時刻t2以降の各時点tの抵抗増加率Zrを算出する(式5)。処理部70は、時刻t2以降の各時点tの抵抗増加率Zrから、時刻t2以降の各時点tの内部抵抗R21からの抵抗増加量ΔRを算出する(式6)。処理部70は、時刻t2の内部抵抗R21に対して、時刻t2以降の各時点tの抵抗増加量ΔRを加算して、期間T23の各時点の内部抵抗Rを算出する(式7)。図10に示す破線L3は、期間T23について、第2推定方法により推定した、内部抵抗Rtの推測値である。
 このように処理部70は、時刻t0からセルモータ230による初回クランキングまでの期間T01と、セルモータ230によるクランキングから次のクランキングまで期間T12、T23は、第2推定方法で、組電池40の内部抵抗Rを推定する(第2推定処理)。
 次に、二次電池2の実容量Cの推定方法と容量低下率Xcの算出方法について説明する。
 図12は、二次電池2について、バッテリ製造からの経過時間Tと実容量Cの総低下量ΣYの関係を示すT-ΣY相関グラフである。図12は、横軸(X軸)を経過時間T、縦軸(Y軸)を実容量Cの総低下量ΣYである。Laは二次電池2の容量変化曲線であり、経過時間Tに対するルート曲線である。
 図12では、横軸を経過時間Tとしているが、代替的に、経過時間による容量劣化(カレンダー劣化)に加えて、通電による劣化(サイクル劣化)が考慮されてもよい。
 容量変化曲線Laは電池温度ごとに設けられている。La1は電池温度が0[℃]の容量変化曲線、La2は電池温度が25[℃]の容量変化曲線、La3は電池温度が50[℃]の容量変化曲線である。
 これら容量変化曲線La1~La3は、二次電池2について、電池製造後、実容量Cの総低下量ΣYの推移を調べる実験を、各電池温度にて行うことにより得たものである。
 直線A11、A21、A31は容量変化曲線La1の近似直線、直線A12、A22、A32は容量変化曲線La2の近似直線、直線A13、A23、A33は容量変化曲線La3の近似直線である。これら各近似直線は、縦軸を3[Ah]単位で3つの領域E1~E3に分割して、各容量変化曲線La1~La3を近似する。
 容量変化曲線Laを近似する各直線A1~A3の傾きは、単位時間当たり(一例として1か月当たり)の実容量Cの低下量Yを示している。本実施形態では、各容量変化曲線La1~La3について、これを近似する各直線A11~A33の傾きの大きさをそれぞれ求め、求めた結果を、二次電池2の容量低下量マップMAとしてデータ化している。
 容量低下量マップMAは、図13に示すように、容量変化曲線Laを分割する各領域E1~E3及び電池温度ごとに、単位時間当たりの実容量Cの低下量Yを求めたものである。図13に示す容量低下量マップMAのデータは、メモリ73に予め保持されている。
 図14は、二次電池2の実容量Cの総低下量ΣYの推定処理のフローチャートである。総低下量ΣYの推定処理は、図14に示すように、S10~S30の処理から構成されている。処理部70は、バッテリ製造後、単位時間(一例として1か月)が経過するごとに、温度センサ42の出力に基づいて、二次電池2の単位時間あたりの平均温度を算出する(S10)。
 次に、処理部70は、二次電池2の単位時間当たりの実容量Cの低下量Yを、電池温度のデータと、容量低下量マップMAとに基づいて算出する(S20)。
 その後、処理部70は、算出された単位時間あたりの実容量Cの低下量Yを、総低下量ΣYの前回値に対して加算することで、総低下量ΣYの現在値を算出する(S30)。
 図15に示すように、電池製造後、1か月目の平均温度は0[℃]の場合、1か月当たりの実容量Cの低下量は、0.5241[Ah/month]となり、電池製造後、1か月が経過した時点の、実容量Cの総低下量ΣYは、図15に示すように、0.5241[Ah]となる。
 電池製造後1か月が経過した時点の、実容量Cの総低下量ΣYが0.5241[Ah]の場合、二次電池2の総低下量ΣYの区分は、領域E1(0~3[Ah])に含まれている。そのため、電池製造後1か月~2か月が経過するまでの期間について、1か月当たりの実容量Cの低下量は、0.5241[Ah/month]、2.3623[Ah/month]、8.4343[Ah/month]のいずれかとなる。
 電池製造後、2か月目の平均温度は25[℃]の場合、電池製造後の2か月目について、実容量Cの低下量は2.3623[Ah/month]となる。電池製造後、2か月が経過した時点の実容量Cの総低下量ΣYは、電池製造後、1か月が経過した時点の実容量Cの総低下量ΣYに対して2か月目の実容量Cの低下量Yを加算した数値、すなわち、0.5241[Ah]+2.3623[Ah]となり、図15に示すように2.8864[Ah]となる。
 電池製造後、2か月が経過した時点の、実容量Cの総低下量ΣYが2.8864[Ah]の場合、二次電池2の総低下量ΣYの区分は、領域E1(0~3[Ah])に含まれている。そのため、電池製造後2か月~3か月が経過するまで期間について、1か月当たりの実容量Cの低下量は、0.5241[Ah/month]、2.3623[Ah/month]、8.4343[Ah/month]のいずれかとなる。
 図15に示すように、電池製造後、3か月目の平均温度は25[℃]の場合、電池製造後の3か月目について、1か月当たりの実容量Cの低下量Yは2.3623[Ah/month]となる。
 電池製造後、3か月が経過した時点の実容量Cの総低下量ΣYは、電池製造後、2か月が経過した時点の実容量C総低下量ΣYに対して3か月目の実容量C低下量Yを加算した数値、すなわち、2.8864[Ah]+2.3623[Ah]となり、図15に示すように5.2487[Ah]となる。
 実容量Cの総低下量ΣYが5.2487[Ah]の場合、二次電池2の総低下量ΣYの区分は、領域E2(3~6[Ah])に含まれている。そのため、電池製造後、3か月~4か月が経過するまで期間について、1か月当たりの実容量Cの低下量は、0.1747[Ah/month]、0.7874[Ah/month]、2.8114[Ah/month]のいずれかとなる。
 図15に示すように、電池製造後、4か月目の平均温度は25[℃]の場合、電池製造後の4か月目について、1か月当たりの実容量Cの低下量Yは0.7874[Ah/month]となる。そのため、電池製造後、4か月が経過した時点の実容量Cの総低下量ΣYは、電池製造後、3か月が経過した時点の実容量C総低下量ΣYに対して4か月目の実容量C低下量Yを加算した数値、すなわち、5.2487[Ah]+0.7874[Ah]となり、図15に示すように6.0361[Ah]となる。
 このように、容量低下量マップMAから求めた1か月あたりの実容量Cの低下量を、前月までの総低下量ΣYに対して加算することで、実容量Cの総低下量ΣYの現在値を求めることが出来る。以上のことから、実容量Cの初期値Coと実容量Cの総低下量ΣYに基づいて、実容量Cの現在値を下記の式8より求めることが出来る。
 C=Co-ΣY・・・・・・・・・・(式8)
 Coは二次電池2の実容量Cの初期値である、Cは実容量の現在値である。
 処理部70は、バッテリ製造後、単位時間(一例として1か月)間隔で、二次電池2の実容量Cを推定し、その結果のデータをメモリ73に記憶する。二次電池2の容量低下率Xcは、メモリ73に記憶した各時点の実容量Cの推定値から求めることが出来る。例えば、時点taでの実容量がCa、時刻taから単位時間経過後の時刻tbの実容量がCbの場合、時刻tbの容量低下率Xcは、以下の式9となる。
 Xc=(Ca-Cb)/Ca×100・・・(式9)
 組電池40は、複数の二次電池2を直列に接続したものであり、二次電池間で容量低下率Xcにばらつきがないと過程すれば、二次電池2の容量低下率Xcは、組電池40の容量低下率Xcと等しいと考えることが出来る。このようにして、内部抵抗Rの推定で使用する、組電池40の容量低下率Xcのデータを求めることが出来る。
 上記例では、実容量Cの推定処理を行う間隔(単位時間)を1か月とした。実容量Cの推定処理を行う間隔は1日単位、1時間単位で行ってもよい。この場合、各近似直線A11~A33の傾きから、1日当たり又は1時間当たりの実容量Cの低下量Yをそれぞれ求め、そのデータを、図13に示す容量低下量マップMAに記憶しておくとよい。実容量Cの推定処理を行う間隔を1日単位、1時間単位とすることで、第2推定方法による内部抵抗Rの推定間隔を短くすることが出来るので、内部抵抗Rの推定精度が向上する。
5.効果説明
 セルモータ230によるクランキングから次のクランキングまでの期間Tは、第1推定方法による内部抵抗Rの推定が出来ない、推定不能期間である。処理部70は、クランキングから次のクランキングまでの期間Tは、第2推定方法で内部抵抗Rを推定する。そのため、第1推定方法による推定不能期間中も内部抵抗Rの推定が可能であり、内部抵抗Rの推定精度が高い。
 特に、ハイブリッド車両VHは、セルモータ230によるクランキングの頻度が少なく、第1推定方法による推定不能期間が長期間になる場合があることから、効果的である。
 セルモータ230によるクランキングの頻度が少ない理由は、ハイブリッド車両VHは、走行開始時など走行状態によって、駆動モータ120の動力だけで走行出来るため、走行中でも、エンジン130は停止し、使用されない場合があるためである。また、ハイブリッド車両VHは、エンジン130のクランキングが、セルモータ230以外に、駆動モータ120や、発電機160を始動用のモータとして使用することで可能な場合があるためである。セルモータ230によるクランキングは、環境温度が低い低温時やメンテナンス時などに行われることがある。
 処理部70は、第2推定方法において、第1推定方法で推定した内部抵抗Rからの抵抗増加量ΔRを求めることで、次のクランキングまでの期間、内部抵抗Rを推定する。第1推定方法は内部抵抗Rの推定精度が高いので、第2推定方法による推定開始時点の内部抵抗Rの推定誤差は小さい。そのため、第2推定方法により、次のクランキングまでの期間、内部抵抗Rを高精度に推定できる。
 <実施形態2>
 実施形態1では、第1推定方法で推定した内部抵抗Rの推定値について良否の判断を実行せず、第1推定方法で内部抵抗Rを推定すると、推定した内部抵抗Rからの抵抗増加量ΔRを求めることで、次のクランキングまでの期間、内部抵抗Rを推定した。例えば、図10にて、2回目のクランキング時t2に第1推定方法で内部抵抗R21を推定し、その後、第1推定方法で推定した内部抵抗R21からの抵抗増加量ΔRを求めることで、次のクランキングまでの期間T23、内部抵抗Rを推定した。
 実施形態2では、第1推定方法による内部抵抗Rの推定値を変動幅Qと比較し、内部抵抗Rの推定値が変動幅Qに含まれていない場合、内部抵抗Rの推定値を変動幅Qの範囲内に制限し、制限した内部抵抗Rからの抵抗増加量ΔRを求めることで、次のクランキングまでの期間、内部抵抗Rを推定する。変動幅Qは、第1推定方法による推定不能期間(クランキングから次のクランキングまでの期間)中の内部抵抗Rの予想変動範囲である。
 変動幅Qは、図17に示すように、第2推定方法による内部抵抗Rの推定値を中央値として、第2推定方法による内部抵抗Rの推定誤差εから設定することが出来る。例えば、時刻t2時点における変動幅Qは、時刻t2時点における第2推定方法による内部抵抗Rの推定値R22を中央値として、期間T12間における第2推定方法による内部抵抗Rの推定誤差εから設定することが出来る。推定誤差εは、例えば、二次電池2の温度計測誤差や容量変化曲線Laの近似による誤差である。図16、図17に示す「A」は、変動幅Qの上限値、「B」は下限値を示している。
 図18は内部抵抗の推定処理のフローチャートである。組電池40の内部抵抗Rの推定処理は、S10~S40の4つのステップから構成されている。S10において、処理部70は、第1推定方法により、組電池40の内部抵抗Rを推定する。S20において、処理部70は、第1推定方法による内部抵抗Rの推定値が変動幅Qの範囲内か判定する。
 内部抵抗Rの推定値が変動幅Qに含まれている場合(S20:YES)、S30に移行して、処理部70は第1推定方法で推定した内部抵抗Rからの抵抗増加量ΔRを算出する。そして、処理部70は、第1推定方法で推定した内部抵抗Rに対して、算出した抵抗増加量ΔRを加算することで、内部抵抗Rを推定する。一方、内部抵抗Rの推定値が変動幅Qに含まれていない場合(S20:NO)、S40に移行する。S40に移行すると、処理部70は、第1推定方法で推定した内部抵抗Rを変動幅Qの範囲内に制限し、変動幅Qの上限値A又は下限値Bからの抵抗増加量ΔRを算出する。処理部70は、変動幅Qの上限値A又は下限値Bに対して、抵抗増加量ΔRを加算することで、組電池40の内部抵抗Rを推定する。
 図16に示す1回目と2回目のクランキング時t1、t2に、第1推定方法で推定した内部抵抗R11、R21は、いずれも変動幅Qに含まれている。そのため、1回目のクランキングから2回目のクランキングまでの期間T12と、2回目のクランキングから3回目のクランキングまでの期間T23は、第1推定方法で推定した内部抵抗R11、R21に対して抵抗増加量ΔRを加算することで、組電池40の内部抵抗Rが推定される。
 一方、図16に示す3回目のクランキング時t3に、第1推定方法で推定した内部抵抗R31は、変動幅Qに含まれておらず、上限値A側に外れている。そのため、3回目のクランキング時t3に第1推定方法で推定した内部抵抗R31は、変動幅Qの上限値Aに制限される。そして、3回目のクランキングから4回目のクランキングまでの期間T34は、変動幅Qの上限値Aに対して抵抗増加量ΔRを加算することで、組電池40の内部抵抗Rが推定される。また、第1推定方法で推定した内部抵抗R31が下限値B側に外れている場合は、3回目のクランキング時t3に第1推定方法で推定した内部抵抗R31を、変動幅Qの下限値Bに制限し、変動幅Qの下限値Bに対して抵抗増加量ΔRを加算することで、内部抵抗Rを推定するとよい。
 内部抵抗Rの推定値の良否を判断する変動幅Qは、第2推定方法での推定期間Tの長さにより異なっており、推定期間Tが長い程、大きい。
 図16の例では、4回目の推定期間T34、初回の推定期間T01、2回目の推定期間T12、3回目の推定期間T23の順に、推定期間が長くなっていることから、4回目のクランキング時t4、初回のクランキング時t1、2回目のクランキング時t2、3回目のクランキング時t3の順で変動幅Qが広くなっている。これは、第2推定方法による推定誤差の蓄積を考慮したからである。
 実施形態2において、処理部70は、第1推定方法による内部抵抗Rの推定値を変動幅Qと比較する。処理部70は、推定値が変動幅Qに含まれない場合、第1推定方法により推定した内部抵抗Rを、変動幅Qの上限値A又は下限値Bに制限する。そのため、内部抵抗Rの推定値が異常変動することを抑制でき、内部抵抗Rの推定精度が高くなる。
 通常、急変することがない内部抵抗が、第1推定方法による推定の結果、異常に増加又は減少している場合、第1推定方法による内部抵抗Rの推定誤差である可能性が高い。クランキングが頻繁に行われる場合は、数回の平均値を用いることで、推定誤差の影響を抑えることが出来る。しかし、クランキングの頻度が少ない場合、数回の平均値を用いることが難しい。本手法では、クランキングの頻度が少なく、推定結果の平均値処理ができない場合でも、内部抵抗Rの推定値が異常変動することを抑制できる。
 <実施形態3>
 実施形態3は、組電池40の内部抵抗Rについて、初期値Roの書き換え処理を追加している。図19は、内部抵抗Rの初期値Roの書き換え処理のフローチャートである。初期値Roの書き換え処理は、S100~S130から構成されている。初期値Roの書き換え処理は、内部抵抗Rの推定処理と並行して行われる処理である。バッテリ製造後、処理部70は、第2推定方法で、組電池40の内部抵抗Rを推定する。そして、初回クランキングが行われると、組電池40の内部抵抗Rを第1推定方法で推定する(S100、S110)。
 次に処理部70は、第1推定方法による内部抵抗Rの推定が、バッテリ製造時t0から所定期間内に行われたか判断する(S120)。所定期間は一例として3か月である。処理部70は、バッテリ製造時t0から所定期間内に第1推定方法で内部抵抗Rを推定した場合、S130に移行して、メモリ73に記憶された内部抵抗Rの初期値Roを書き換える。具体的には、バッテリ製造時t0に記憶した記憶値(組電池40の内部抵抗実測値の平均)から、初回クランキング時に第1推定方法で推定した推定値に書き換える。一方、バッテリ製造時t0から所定期間経過後に推定した場合、初期値Roの書き換えは実行されない。
 内部抵抗Rの初期値Roは、組電池40の個体差によるばらつきがある。バッテリ製造後の所定期間であれば、内部抵抗Rは初期値Roからほとんど変化しないと考えられる。そのため、バッテリ製造後の所定期間内に、第1推定方法で内部抵抗Rを推定した場合、内部抵抗Rの初期値Roを記憶値から第1推定方法による推定値に書き換えることで、初期値Roの誤差を小さくすることが出来る。初期値Roの誤差を抑えることで、内部抵抗Rの抵抗増加量(初期値Roに対する抵抗増加量)を精度よく求めることが可能である。
<他の実施形態>
 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)実施形態1では、蓄電素子の例として、二次電池2を示した。蓄電素子は、二次電池2に限らず、キャパシタでもよい。二次電池2は、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池や鉛蓄電池などを使用することが出来る。二次電池2は、複数を直列又は直並列に接続する場合に限らず、単セル(二次電池1つだけ)の構成でもよい。また、管理装置50は、電流センサ41、電圧検出回路60、温度センサ42などの計測機器から、組電池40の電流I、電圧VB、温度の情報などを得ることが出来れば、低圧バッテリBT1の外部に設けられていてもよい。
 (2)実施形態1では、第2推定方法の一例として、容量低下率Xcに基づいて、バッテリBT1の抵抗増加率Zrを求めることにより、バッテリBT1の内部抵抗Rを推定した。抵抗増加率Zrと相関性のある情報は、容量低下率Xc以外に、バッテリBT1の温度T[℃]がある。バッテリBT1の温度Tの計測値に基づいて、抵抗増加率Zrを求めることにより、バッテリBT1の内部抵抗Rを推定するようにしてもよい。また、第2推定方法は、第1推定方法と異なる方法であれば、他の方法でもよい。例えば、二次電池の活物質やイオン等の挙動をモデル化した電池モデルに基づいて、内部抵抗を推定する方法でもよい。電池モデルに基づく内部抵抗の推定方法として、特開2013-44580がある。
 (3)実施形態1では、内部抵抗Rの初期値Roを実測値の平均とした。内部抵抗Rの初期値Roは、何らかの方法で求められた値であればよく、実測値の平均のほか、計算値、経験値などでもよい。
 (4)本技術は、駆動モータ120とエンジン130を備えたハイブリッド車両VHであれば、車両の駆動装置100のタイプに関係なく、適宜適用できる。エンジン130を車両の動力源として使用するパラレル型やシリーズ・パラレル型だけでなく、エンジン130を専ら発電用として使用するシリーズ型でも、適用できる。ハイブリッド車の充電方式は、商用電源による充電が可能なプラグインタイプ又は非プラグインタイプのどちらでもよい。
 (5)実施形態1では、低圧バッテリBT1は12V系である。低圧バッテリBT1は24V系や48V系でもよい。本発明の対象となる低圧バッテリBT1は、電圧階級に関係なく、エンジン130を駆動させるものである。
 (6)実施形態2では、第1推定方法による内部抵抗Rの推定値が変動幅Qに含まれていない場合、内部抵抗Rの推定値を、変動幅Qの上限値A又は下限値Bに制限した。上限値Aや下限値Bに限らず、変動幅Qの範囲内(上限値A~下限値Bの範囲)であれば、内部抵抗Rの推定値を、別の制限値に制限してもよい。
 (7)本技術のコンセプトは、エンジン始動用のバッテリの内部抵抗を推定する推定プログラムに適用することが出来る。エンジン始動用のバッテリの内部抵抗を推定する推定プログラムは、コンピュータに、エンジン始動装置によるクランキング時の前記バッテリの電流変化と電圧変化とに基づく第1推定方法で、前記バッテリの内部抵抗を推定する第1推定処理と、前記エンジン始動装置によるクランキングから次のクランキングまでの期間について、前記第1推定方法と異なる第2推定方法で、前記バッテリの内部抵抗を推定する第2推定処理と、を実行させる。
 (8)本技術のコンセプトは、エンジン始動用のバッテリの内部抵抗を推定する推定プログラムを記録した記録媒体に適用することが出来る。
 (9)本技術のコンセプトは、エンジンやエンジン始動装置を持たない電気自動車(EV)や電動バイク、電池駆動船、その他のエンジンを持たない移動体、に搭載される低圧バッテリに適用することが出来る。
 電気自動車において、低圧バッテリに100アンペア前後の電流が流れるタイミングで、或いはそれ以上の電流が流れるタイミングで(すなわち、内部抵抗の推定に適した通電時に)、低圧バッテリの電流変化と電圧変化とに基づく方法で、低圧バッテリの内部抵抗を推定してもよい。
 2...二次電池(蓄電素子)
 40...組電池
 50...管理装置(推定装置)
 60...電圧検出回路
 70...処理部
 71...CPU
 73...メモリ(記憶部)
 230...セルモータ(エンジン始動装置)
 BT1...エンジン始動用の低圧バッテリ
 VH...ハイブリッド車両

Claims (16)

  1.  エンジン始動用のバッテリの内部抵抗を推定する推定装置であって、
     エンジン始動装置によるクランキング時の前記バッテリの電流変化と電圧変化とに基づく第1推定方法で、前記バッテリの前記内部抵抗を推定する第1推定処理と、
     前記エンジン始動装置によるクランキングから次のクランキングまでの期間について、前記第1推定方法と異なる第2推定方法で、前記バッテリの前記内部抵抗を推定する第2推定処理と、を実行する処理部を有する、推定装置。
  2.  請求項1に記載の推定装置であって、
     前記処理部は、前記エンジン始動装置によるクランキングから次のクランキングまでの期間の複数の時点で、前記第2推定処理を実行する、推定装置。
  3.  請求項1又は請求項2に記載の推定装置であって、
     前記処理部は、前記内部抵抗の初期値を記憶した記憶部を有し、
     バッテリ製造後の所定期間内に前記第1推定方法で前記内部抵抗を推定した場合、
     前記内部抵抗の初期値を記憶値から前記第1推定方法による推定値に書き換える、推定装置。
  4.  請求項1~請求項3のいずれか一項に記載の推定装置であって、
     前記第2推定方法は、前記内部抵抗の抵抗増加率と相関性のある情報に基づいて、前記バッテリの前記内部抵抗を推定する方法である、推定装置。
  5.  請求項4に記載の推定装置であって、
     前記処理部は、前記第2推定方法において、前記抵抗増加率から、前記エンジン始動装置によるクランキング時に前記第1推定方法で推定した前記内部抵抗からの抵抗増加量を求めることにより、次のクランキングまでの期間、前記内部抵抗を推定する、推定装置。
  6.  請求項1~請求項5のいずれか一項に記載の推定装置であって、
     前記処理部は、前記第2推定方法において、前記エンジン始動装置によるクランキング時に前記第1推定方法で推定した前記内部抵抗が変動幅に含まれていない場合、前記第一推定方法で推定した内部抵抗を、前記変動幅の範囲内に制限する、推定装置。
  7.  請求項6に記載の推定装置であって、
     前記処理部は、
     前記第1推定方法で推定した前記内部抵抗が前記変動幅の上限値よりも大きい場合、前記変動幅の前記上限値からの抵抗増加量を求めることにより、次のクランキングまでの期間、前記内部抵抗を推定し、
     前記第1推定方法で推定した前記内部抵抗が前記変動幅の下限値よりも小さい場合、前記変動幅の前記下限値からの抵抗増加量を求めることにより、次のクランキングまでの期間、前記内部抵抗を推定する、推定装置。
  8.  請求項6又は請求項7に記載の推定装置であって、
     前記変動幅は、前記エンジン始動装置によるクランキングから次のクランキングまでの期間が長い程、大きい、推定装置。
  9.  エンジン始動用のバッテリであって、
     1又は複数の蓄電素子と、
     請求項1~請求項8のいずれか一項に記載の推定装置と、を備える、バッテリ。
  10.  駆動モータと、
     エンジンと、
     前記エンジンを始動するエンジン始動装置と、
     請求項9に記載のエンジン始動用のバッテリと、を備える、車両。
  11.  請求項10に記載の車両であって、
     EV走行モードを優先させるEV優先ボタンを備える、車両。
  12.  エンジン始動用のバッテリの内部抵抗を推定する推定方法であって、
     エンジン始動装置によるクランキング時の電流変化と電圧変化とに基づく第1推定方法で、前記バッテリの内部抵抗を推定するステップと、
     前記エンジン始動装置によるクランキングから次のクランキングまでの期間について、前記第1推定方法と異なる第2推定方法で、前記バッテリの内部抵抗を推定するステップと、を含む、推定方法。
  13.  低圧バッテリの内部抵抗を推定する推定装置であって、
     内部抵抗の推定に適した通電時の前記バッテリの電流変化と電圧変化とに基づく第1推定方法で、前記バッテリの前記内部抵抗を推定する第1推定処理と、
     前記内部抵抗の推定に適した通電から次の内部抵抗の推定に適した通電までの期間について、前記第1推定方法と異なる第2推定方法で、前記バッテリの前記内部抵抗を推定する第2推定処理と、を実行する処理部を有する、推定装置。
  14.  請求項13に記載の推定装置であって、
     前記処理部は、前記内部抵抗の推定に適した通電から次の内部抵抗の推定に適した通電までの期間の複数の時点で、前記第2推定処理を実行する、推定装置。
  15.  低圧バッテリであって、
     1又は複数の蓄電素子と、
     請求項13又は請求項14に記載の推定装置と、を備える、バッテリ。
  16.  低圧バッテリの内部抵抗を推定する推定方法であって、
     内部抵抗の推定に適した通電時の電流変化と電圧変化とに基づく第1推定方法で、前記バッテリの内部抵抗を推定するステップと、
     前記内部抵抗の推定に適した通電から次の内部抵抗の推定に適した通電までの期間について、前記第1推定方法と異なる第2推定方法で、前記バッテリの内部抵抗を推定するステップと、を含む、推定方法。
PCT/JP2019/025297 2018-07-25 2019-06-26 推定装置、バッテリ、車両、推定方法 WO2020021944A1 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020532232A JPWO2020021944A1 (ja) 2018-07-25 2019-06-26 推定装置、バッテリ、車両、推定方法
CN201980047968.0A CN112424623A (zh) 2018-07-25 2019-06-26 估计装置、蓄电池、车辆、估计方法
US17/262,613 US20210263086A1 (en) 2018-07-25 2019-06-26 Estimation apparatus, battery, vehicle, and estimation method
DE112019003726.9T DE112019003726T5 (de) 2018-07-25 2019-06-26 Schätzeinrichtung, batterie, fahrzeug und schätzverfahren
JP2023124264A JP2023153186A (ja) 2018-07-25 2023-07-31 推定装置、バッテリ、車両、推定方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018139508 2018-07-25
JP2018-139508 2018-07-25

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020021944A1 true WO2020021944A1 (ja) 2020-01-30

Family

ID=69181622

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2019/025297 WO2020021944A1 (ja) 2018-07-25 2019-06-26 推定装置、バッテリ、車両、推定方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20210263086A1 (ja)
JP (2) JPWO2020021944A1 (ja)
CN (1) CN112424623A (ja)
DE (1) DE112019003726T5 (ja)
WO (1) WO2020021944A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7363086B2 (ja) 2019-04-26 2023-10-18 株式会社Gsユアサ 推定装置、推定方法
CN116295659B (zh) * 2023-05-19 2023-11-21 自然资源部第二海洋研究所 一种珊瑚礁生态环境监测装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0650340B2 (ja) * 1986-04-14 1994-06-29 株式会社日立製作所 自動車用バツテリの寿命診断装置
JP2007131179A (ja) * 2005-11-10 2007-05-31 Yamaha Motor Co Ltd ハイブリッド車両の駆動制御装置及びこれを備えるハイブリッド車両
US20090045815A1 (en) * 2007-08-14 2009-02-19 Gm Global Technology Operations, Inc. Method and apparatus for managing power flow of an electric power storage device
JP2010270747A (ja) * 2009-04-23 2010-12-02 Denso Corp エンジン自動制御装置
JP2012183950A (ja) * 2011-03-07 2012-09-27 Furukawa Electric Co Ltd:The 始動可否判定装置および始動可否判定方法
JP2013220009A (ja) * 2012-03-16 2013-10-24 Yazaki Corp 均等化装置
KR20150040599A (ko) * 2013-10-07 2015-04-15 현대자동차주식회사 배터리 센서의 sof 추정 방법 및 장치

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3967043B2 (ja) * 1999-09-02 2007-08-29 日産自動車株式会社 ハイブリッド車両の制御装置
US20030040944A1 (en) * 2001-08-22 2003-02-27 Hileman Ryan M. On-demand transportation system
JP4459997B2 (ja) * 2007-11-06 2010-04-28 株式会社日本自動車部品総合研究所 車載バッテリの状態推定装置、内燃機関の自動停止始動装置、及び内燃機関の自動停止始動システム
WO2012026183A1 (ja) * 2010-08-25 2012-03-01 三菱電機株式会社 スタータの劣化判定装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0650340B2 (ja) * 1986-04-14 1994-06-29 株式会社日立製作所 自動車用バツテリの寿命診断装置
JP2007131179A (ja) * 2005-11-10 2007-05-31 Yamaha Motor Co Ltd ハイブリッド車両の駆動制御装置及びこれを備えるハイブリッド車両
US20090045815A1 (en) * 2007-08-14 2009-02-19 Gm Global Technology Operations, Inc. Method and apparatus for managing power flow of an electric power storage device
JP2010270747A (ja) * 2009-04-23 2010-12-02 Denso Corp エンジン自動制御装置
JP2012183950A (ja) * 2011-03-07 2012-09-27 Furukawa Electric Co Ltd:The 始動可否判定装置および始動可否判定方法
JP2013220009A (ja) * 2012-03-16 2013-10-24 Yazaki Corp 均等化装置
KR20150040599A (ko) * 2013-10-07 2015-04-15 현대자동차주식회사 배터리 센서의 sof 추정 방법 및 장치

Also Published As

Publication number Publication date
DE112019003726T5 (de) 2021-05-12
JPWO2020021944A1 (ja) 2021-08-12
JP2023153186A (ja) 2023-10-17
CN112424623A (zh) 2021-02-26
US20210263086A1 (en) 2021-08-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11848426B2 (en) State of charge dependent plating estimation and prevention
TWI814765B (zh) 二次電池的異常檢測裝置、異常檢測方法、充電狀態推測方法、充電狀態推測裝置以及電腦可讀取媒體
US10553896B2 (en) Battery capacity degradation resolution methods and systems
CN110431432B (zh) 估计装置、蓄电装置和估计方法
CN107128186B (zh) 用于电池健康状态监测的系统和方法
US9475480B2 (en) Battery charge/discharge control device and hybrid vehicle using the same
US10476280B2 (en) Energy storage management device deciding charge voltage based on difference in charge amount or voltage difference between energy storage devices
JP2023153186A (ja) 推定装置、バッテリ、車両、推定方法
US20180041054A1 (en) Energy storage apparatus for engine start-up, method for controlling the same, and vehicle
WO2017119926A1 (en) Battery module lithium plating reduction
WO2022249943A1 (ja) 推定装置、蓄電装置、推定方法
CN107408832B (zh) 蓄电元件的劣化估计器、蓄电装置、蓄电元件的输出输入控制装置及蓄电元件的输出输入控制方法
JP2022101196A (ja) 劣化推定装置、劣化推定方法及びコンピュータプログラム
US11469456B2 (en) Diagnostic apparatus for secondary battery and SOC unevenness detection method
JP2022061709A (ja) 検出装置、蓄電装置、移動体、内部短絡の検出方法
US20220009352A1 (en) Management apparatus, management method
CN113574715A (zh) 蓄电装置、蓄电元件的容量估计方法、蓄电元件的容量估计程序
WO2020085097A1 (ja) 電池制御装置
JP2021071415A (ja) 蓄電量推定装置、蓄電量推定方法及びコンピュータプログラム
WO2022249784A1 (ja) 補正装置、蓄電装置、補正方法
WO2019208436A1 (ja) 蓄電装置、及び、アイドリングストップ車のエンジンの再始動方法
WO2023139973A1 (ja) 推定装置、蓄電装置、推定方法及びプログラム
WO2021066126A1 (ja) 推定装置、推定方法及びコンピュータプログラム
Bárány Lead-Acid Battery State Detection for Automotive Elektrical Energy Management
JP2023115679A (ja) 車両用の電源システム及びその制御方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19841677

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2020532232

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19841677

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1