JP2000030748A - 電池の入出力演算装置 - Google Patents
電池の入出力演算装置Info
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Abstract
入出力電力を正確に演算する。 【解決手段】電池に充放電電流が流れていないときは、
入出力特性から端子電圧測定値に対応する入出力を求め
るとともに、電池に充放電電流が流れているときは、充
放電電流積分値に開放電圧変化率を乗じた値に基づいて
充放電電流が流れていないときの開放電圧を補正し、入
出力特性から補正開放電圧に対応する入出力を求める。
これにより、充放電履歴により開放電圧が変化する、電
極にニッケル材料を用いた電池の入出力可能な電力を正
確に演算することができる。
Description
よび出力電力を演算する装置に関する。
対して、電池の充放電時の電流と電圧を測定して直線回
帰により電池の開放電圧を演算し、それにより電池の入
出力可能な電力を求める方法が知られている。
ド電池Ni-Cdなどの電極にニッケルを用いた電池では、
充放電時の電流−電圧の相関関係が一定にならず、直前
の充放電履歴、すなわち充電と放電の別および各電流値
により開放電圧が変化するため、リチウムイオン電池の
ように電流−電圧値から直線回帰により入出力を演算す
ると、誤差が大きくなって電池の性能を充分に活用でき
なくなるという問題がある。
圧が変化する電池の入出力電力を正確に演算することに
ある。
は、電極にニッケル材料を用いた電池の入出力可能な電
力を演算する装置であって、予め測定した電池の開放電
圧に対する入出力特性と充放電電流積分値に対する開放
電圧の変化率とを記憶する記憶手段と、電池の端子電圧
を測定する電圧測定手段と、電池の充放電電流を測定す
る電流測定手段と、充放電電流測定値を積分する電流積
分手段と、入出力特性、変化率、端子電圧測定値、充放
電電流測定値および充放電電流積分値に基づいて電池の
入出力を演算する入出力演算手段とを備え、入出力演算
手段は、電池に充放電電流が流れていないときは、入出
力特性から端子電圧測定値に対応する入出力を求めると
ともに、電池に充放電電流が流れているときは、充放電
電流積分値に変化率を乗じた値に基づいて充放電電流が
流れていないときの開放電圧を補正し、入出力特性から
補正開放電圧に対応する入出力を求める。 (2) 請求項2の電池の入出力演算装置は、入出力特
性を、電池の温度とSOCを考慮した特性としたもので
ある。 (3) 請求項3の電池の入出力演算装置は、電流積分
手段によって、電池の充放電電流が略0になるたびに充
放電電流積分値をリセットするようにしたものである。
電履歴により開放電圧が変化する電極にニッケル材料を
用いた電池の、入出力可能な電力を正確に演算すること
ができる。 (2) 請求項2の発明によれば、電池の温度およびS
OCに応じた正確な入出力電力を演算することができ
る。 (3) 請求項3の発明によれば、充放電電流が流れて
いるときには、直前の端子開放状態における開放電圧に
基づいて正確な入出力電力を演算することができる。
Ni-MHの入出力演算方法を説明する。図1、図2は、S
OC50%、25℃のニッケル水素電池に、あるパター
ンの充放電電流を流したときの端子電圧を示す図であ
り、図1が電流パターンを示し、図2が端子電圧を示
す。ニッケル水素電池は、他の種類の電池と同様に、+
電流を流して放電したときには端子電圧が低下し、−電
流を流して充電したときには端子電圧が上昇する。ニッ
ケル水素電池ではさらに、充放電時の電流−電圧の相関
関係が一定にならず、直前の充放電履歴により開放電圧
が変化する。図1、図2においても、充放電電流が0の
とき、すなわち端子開放時の電圧は、その直前に放電が
行われたか、または充電が行われたかによって大きく変
化している。さらに、放電を繰り返したときの各放電直
後の開放電圧、あるいは充電を繰り返したときの各充電
直後の開放電圧を比較しても、同一の値になっていな
い。つまり、ニッケル水素電池は、充放電時の電流−電
圧値を直線回帰して開放電圧を求めても、実際の開放電
圧と一致しないことを示している。
ッケル水素電池にパルス電流を流したときの、直前の開
放電圧OCV[V]に対する5秒目出力密度[W/kg](図
3)と5秒目入力密度[W/kg](図4)を示す。5秒目
出力密度および5秒目入力密度とは、電池にパルス状の
充放電電流を流し始めてから5秒経過後の出力密度およ
び入力密度である。ニッケル水素電池にパルス状の充放
電電流を流し、通電から5秒経過後の入出力密度を求め
ると、図に示すような相関関係があることが解った。ま
た、このような相関関係はパルス電流通電開始後の経過
時間が短い間であれば、例えば3秒後でも、あるいは1
0秒後でも同様な相関関係を示すことが、実験により確
認された。
履歴により開放電圧が変化するニッケル水素電池でも、
充放電開始後の短い間であれば、充放電直前の開放電圧
に基づいて入出力可能な電力を演算することができる。
ド電気自動車などに用いられる電池では、車両の運行中
には充放電電流が0、すなわち電池が開放状態になる機
会が少ない。上述した相関関係による入出力の演算方法
は、充電開始後の経過時間が短い間は有効であるが、電
気自動車やハイブリッド車両のように電池の充放電状態
が長く続く場合には、上記相関関係に基づく入出力の演
算方法を適用することができない。
電流を流したときの、方形波パルスの面積(電流積分
値)[Asec]に対する開放電圧[V]を示す。なお、方
形波パルス面積の−値は充電電流積分値を、+値は放電
電流積分値を示す。ニッケル水素電池に充放電電流を流
した後、開放電圧を測定すると、流した充放電電流の積
分値に対して図に示すような相関関係があることが解っ
た。
積)に対する開放電圧の関係と、図3、図4に示す開放
電圧に対する入出力密度との関係から、図6、図7に示
すような方形波パルス面積に対する5秒目出力密度と5
秒目入力密度の関係を求めることができる。図6、図7
から明らかなように、これらの関係においても一定の相
関関係が認められる。
3、図4に示す開放電圧に対する入出力密度の関係を、
電池の温度とSOCをパラメータにして予め測定し、マ
ップ化して記憶しておくとともに、図5に示す電流積分
値に対する開放電圧特性の傾き(変化率)を記憶してお
く。そして、電池に充放電電流が流れていないときは、
上記入出力密度の特性マップから電池の温度、SOCお
よび開放電圧に対応する入出力密度を求める。一方、電
池に充放電電流が流れているときは、電流値を積分して
図5に示す開放電圧特性の変化率により補正開放電圧を
求め、入出力特性マップから電池の温度、SOCおよび
補正開放電圧に対応する入出力密度を予測する。
ケル水素電池に図1に示すパターンの電流を流したとき
の、補正後の開放電圧を示す。電池に充放電電流が流れ
ていないときは、そのときの端子電圧を開放電圧として
そのまま用いる。一方、電池に充放電電流が流れている
ときは、電流積分値−開放電圧特性の変化率に電池に電
流が流れ始めてからの電流積分値を乗じて、電池に電流
が流れてからの開放電圧の変化量を求め、電池に電流が
流れ始める前の開放電圧からその変化量を減じた値を、
そのときの開放電圧(補正開放電圧)として用いる。な
お、電池の充放電電流がふたたび0になったら、電流積
分値を0にリセットするとともに、そのときの端子電圧
を開放電圧とする。
力密度特性から図8に示す開放電圧に対応する入出力密
度を求めた図である。この電池の定格出力は500W/kg
であるが、この実施の形態による入出力の予測方法によ
れば、500W/kg以上の出力で用いることができ、電池
の能力を充分に活用することができる。
ド車両に適用した一実施の形態を説明する。図10は一
実施の形態の構成を示す図である。図において、太い実
線は機械力の伝達経路を示し、太い破線は電力線を示
す。また、細い実線は制御線を示し、二重線は油圧系統
を示す。この車両のパワートレインは、モーター1、エ
ンジン2、クラッチ3、モーター4、無段変速機5、減
速装置6、差動装置7および駆動輪8から構成される。
モーター1の出力軸、エンジン2の出力軸およびクラッ
チ3の入力軸は互いに連結されており、また、クラッチ
3の出力軸、モーター4の出力軸および無段変速機5の
入力軸は互いに連結されている。
4が車両の推進源となり、クラッチ3解放時はモーター
4のみが車両の推進源となる。エンジン2および/また
はモーター4の駆動力は、無段変速機5、減速装置6お
よび差動装置7を介して駆動輪8へ伝達される。無段変
速機5には油圧装置9から圧油が供給され、ベルトのク
ランプと潤滑がなされる。油圧装置9のオイルポンプ
(不図示)はモーター10により駆動される。
は三相誘導電動機などの交流機であり、モーター1は主
としてエンジン始動と発電に用いられ、モーター4は主
として車両の推進と制動に用いられる。また、モーター
10は油圧装置9のオイルポンプ駆動用である。なお、
モーター1,4,10には交流機に限らず直流電動機を
用いることもできる。また、クラッチ3締結時に、モー
ター1を車両の推進と制動に用いることもでき、モータ
ー4をエンジン始動や発電に用いることもできる。
達トルクがほぼ励磁電流に比例するので伝達トルクを調
節することができる。無段変速機5はベルト式やトロイ
ダル式などの無段変速機であり、変速比を無段階に調節
することができる。
ーター11,12,13により駆動される。なお、モー
ター1,4,10に直流電動機を用いる場合には、イン
バーターの代わりにDC/DCコンバーターを用いる。
インバーター11〜13は共通のDCリンク14を介し
てメインバッテリー15に接続されており、メインバッ
テリー15の直流充電電力を交流電力に変換してモータ
ー1,4,10へ供給するとともに、モーター1,4の
交流発電電力を直流電力に変換してメインバッテリー1
5を充電する。なお、インバーター11〜13は互いに
DCリンク14を介して接続されているので、回生運転
中のモーターにより発電された電力をメインバッテリー
15を介さずに直接、力行運転中のモーターへ供給する
ことができる。メインバッテリー15はニッケル水素電
池である。
ーターとその周辺部品や各種アクチュエータなどを備
え、エンジン2の回転速度や出力トルク、クラッチ3の
伝達トルク、モーター1,4,10の回転速度や出力ト
ルク、無段変速機5の変速比、メインバッテリー15の
充放電などを制御する。
うな機器が接続されている。温度センサー20はメイン
バッテリー15の温度Tbを検出し、SOC検出装置21
はメインバッテリー15のSOCを検出する。また、電
圧センサー22はメインバッテリー15の端子電圧vを
検出し、電流センサー23はメインバッテリー15に流
れる充放電電流iを検出する。なお、コントローラー1
6には、メインバッテリー15の温度TbとSOCをパラ
メーターとした開放電圧Voに対する入出力密度のマッ
プ(図12参照)と、電流積分値Iに対する開放電圧V
oの変化率K2=dVo/dI(図5参照)を記憶するメモリ
16aが内蔵されている。
を示すフローチャートである。コントローラー16は車
両のメインキーがON位置に設定されている間、この演算
処理を繰り返す。ステップ1において、電流センサー2
3により充放電電流iを検出し、検出値の絶対値|i|
が基準値K1以下かどうかを確認する。ここで、基準値K1
は充放電時か否かを判定するための判定基準値であり、
電流センサー23のオフセットなどを考慮した最少の電
流を設定する。充放電電流iの絶対値が基準値K1以下の
ときは、メインバッテリー15が開放状態にあると判断
してステップ2〜5の処理を実行し、充放電電流iの絶
対値が基準値K1を超えるときは、メインバッテリー15
が充放電状態にあると判断してステップ6〜8の処理を
実行する。
きは、ステップ2で電圧センサー22により端子電圧v
を検出し、それを現時点における開放電圧Voとする。続
くステップ3で、温度センサー20によりバッテリー温
度Tbを、SOC検出装置21によりSOCをそれぞれ検
出する。そして、ステップ4で、メモリ16aに記憶さ
れているマップから、メインバッテリー15の現在の温
度TbとSOCと開放電圧Voに対応する入出力を求め
る。ステップ5では、電流積分値Iを0にリセットして
ステップ1へ戻る。
ときは、ステップ6で電流センサー20の検出値を積分
し、電流積分値Iを求める。続くステップ7で、メモリ
16aから電流積分値Iに対応する変化率K2を読み出
し、次式により補正開放電圧Vo’を求める。
演算で用いたマップ(ステップ4)から補正開放電圧V
o’に対応する入出力を求め、充放電中のメインバッテ
リー15の入出力予測値とする。なお、ステップ8で、
メインバッテリー15の温度TbとSOCを検出し、改め
てメモり16aのマップを参照して現在の温度TbとSO
Cと補正開放電圧Vo’に対応する入出力を求めてもよ
い。
ンバッテリー15が電池を、メモリ16aが記憶手段
を、電圧センサー22が電圧測定手段を、電流センサー
23が電流測定手段を、コントローラー16が電流積分
手段および入出力演算手段をそれぞれ構成する。
水素電池を例に上げて説明したが、本発明は電極にニッ
ケル材料を用いたすべての電池に対して適用することが
できる。
る。
池に流したときの端子電圧を示す図である。
の、直前の開放電圧に対する5秒目出力密度を示す図で
ある。
の、直前の開放電圧に対する5秒目入力密度を示す図で
ある。
たときの、電流積分値に対する開放電圧を示す図であ
る。
である。
である。
流を流したときの、補正後の開放電圧を示す図である。
す図である。
図である。
とした開放電圧に対する入出力密度のマップを示す図で
ある。
ーチャートである。
Claims (3)
- 【請求項1】電極にニッケル材料を用いた電池の入出力
可能な電力を演算する装置であって、 予め測定した前記電池の開放電圧に対する入出力特性と
充放電電流積分値に対する開放電圧の変化率とを記憶す
る記憶手段と、 前記電池の端子電圧を測定する電圧測定手段と、 前記電池の充放電電流を測定する電流測定手段と、 前記充放電電流測定値を積分する電流積分手段と、 前記入出力特性、前記変化率、前記端子電圧測定値、前
記充放電電流測定値および前記充放電電流積分値に基づ
いて前記電池の入出力を演算する入出力演算手段とを備
え、 前記入出力演算手段は、前記電池に充放電電流が流れて
いないときは、前記入出力特性から前記端子電圧測定値
に対応する入出力を求めるとともに、前記電池に充放電
電流が流れているときは、前記充放電電流積分値に前記
変化率を乗じた値に基づいて前記充放電電流が流れてい
ないときの開放電圧を補正し、前記入出力特性から前記
補正開放電圧に対応する入出力を求めることを特徴とす
る電池の入出力演算装置。 - 【請求項2】請求項1に記載の電池の入出力演算装置に
おいて、 前記入出力特性は、前記電池の温度とSOCを考慮した
特性であることを特徴とする電池の入出力演算装置。 - 【請求項3】請求項1または請求項2に記載の電池の入
出力演算装置において、 前記電流積分手段は、前記電池の充放電電流が略0にな
るたびに前記充放電電流積分値をリセットすることを特
徴とする電池の入出力演算装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10198695A JP2000030748A (ja) | 1998-07-14 | 1998-07-14 | 電池の入出力演算装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10198695A JP2000030748A (ja) | 1998-07-14 | 1998-07-14 | 電池の入出力演算装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000030748A true JP2000030748A (ja) | 2000-01-28 |
Family
ID=16395500
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10198695A Pending JP2000030748A (ja) | 1998-07-14 | 1998-07-14 | 電池の入出力演算装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000030748A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1460441A2 (en) * | 2003-02-28 | 2004-09-22 | Nissan Motor Company, Limited | Apparatus and method of estimating possible input and output powers of a secondary cell |
JP2020091247A (ja) * | 2018-12-07 | 2020-06-11 | トヨタ自動車株式会社 | 電池システム |
JP2020091246A (ja) * | 2018-12-07 | 2020-06-11 | トヨタ自動車株式会社 | 電池システム |
DE112020001724T5 (de) | 2019-04-03 | 2021-12-23 | Denso Corporation | Steuergerät |
DE112020001791T5 (de) | 2019-04-03 | 2021-12-30 | Denso Corporation | Steuervorrichtung |
-
1998
- 1998-07-14 JP JP10198695A patent/JP2000030748A/ja active Pending
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1460441A2 (en) * | 2003-02-28 | 2004-09-22 | Nissan Motor Company, Limited | Apparatus and method of estimating possible input and output powers of a secondary cell |
EP1460441A3 (en) * | 2003-02-28 | 2005-02-09 | Nissan Motor Company, Limited | Apparatus and method of estimating possible input and output powers of a secondary cell |
US7009402B2 (en) | 2003-02-28 | 2006-03-07 | Nissan Motor Co., Ltd. | Estimating apparatus and method of input and output enabling powers for secondary cell |
JP2020091247A (ja) * | 2018-12-07 | 2020-06-11 | トヨタ自動車株式会社 | 電池システム |
JP2020091246A (ja) * | 2018-12-07 | 2020-06-11 | トヨタ自動車株式会社 | 電池システム |
JP7110958B2 (ja) | 2018-12-07 | 2022-08-02 | トヨタ自動車株式会社 | 電池システム |
JP7110957B2 (ja) | 2018-12-07 | 2022-08-02 | トヨタ自動車株式会社 | 電池システム |
DE112020001724T5 (de) | 2019-04-03 | 2021-12-23 | Denso Corporation | Steuergerät |
DE112020001791T5 (de) | 2019-04-03 | 2021-12-30 | Denso Corporation | Steuervorrichtung |
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