JP2018009940A - シミュレーション方法及びシミュレーション装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】このシミュレーション方法は、蓄電デバイスの等価回路モデルを用いてシミュレーションを行う方法であって、等価回路モデルを流れる電流I(t)に基づいて等価回路モデルの端子電圧V(t)を計算するステップを含む。等価回路モデルは、複数の特性パラメータを含む。少なくとも一つの特性パラメータは、蓄電デバイスの劣化の影響を表す時間関数を含む。時間関数は、蓄電デバイスの暗電流放電時の充電率及び休止時の充電率の一方または双方の時間積分と、時間積分に乗算された劣化速度を表す係数とを含む項を有する。
【選択図】図5
Description
図1は、燃費シミュレーションを行う装置の概略構成を示す図である。図1に示されるように、燃費シミュレーション装置90は、その機能ブロックとして、入力部91と、制御部92と、出力部93とを含む。
図2に示される例では、等価回路モデル40は、互いに逆極性のノードN1およびノードN2の間に直列に接続された、回路10と、回路20と、定電圧源30とを含む。
としてモデル化する。右辺の第1項A0は蓄電デバイス未使用時に対応する特性パラメータの初期値であり、右辺の第2項A1は、蓄電デバイスを或る時間使用した後における特性パラメータの変化分である。この変化分は、蓄電デバイスの劣化の影響を表す時間関数であり、使用期間内の適切な時間を入力することによって、当該使用時間経過後に対応する劣化した特性パラメータが得られる。なお、この時間は、例えば数百時間ないし数千時間といった長さである。
である。この項は、電流I(t)の絶対値の時間積分と、該時間積分に乗算された係数a1とを含む。この場合、電流I(t)は蓄電デバイスの動作状態を表す数値であって、電流I(t)の絶対値の時間積分は即ち、使用期間中に蓄電デバイスを流れる総電流量を表し、係数a1は、総電流量に対する蓄電デバイスの劣化の速度を表す。従って、数式(6)で表される項は、蓄電デバイスを流れる総電流量に基づく劣化(以下、通電劣化という)を表す。なお、t1は充放電時間である。また、蓄電デバイスの特性パラメータは複数あり、劣化の進行に伴ってこれらの特性パラメータの値が変化するが、通電劣化による変化分は、特性パラメータによって増加傾向の場合と減少傾向の場合とがある。従って、特性パラメータごとに係数a1の符号が決定される。
である。この項は、電流I(t)の絶対値の時間積分と、該時間積分に乗算された係数a2及び放電深度(DOD)とを含む。DODは、例えば定数である。或いは、DODは時間tの関数であってもよく、その場合、I(t)の絶対値とDOD(t)との積が時間積分される。また、係数a2は、DODに対する蓄電デバイスの劣化の速度を表す。従って、数式(7)で表される項は、蓄電デバイスのDODに基づく劣化(DOD劣化)を表す。なお、DOD劣化による特性パラメータの変化分は、特性パラメータによって増加傾向の場合と減少傾向の場合とがある。従って、特性パラメータごとに係数a2の符号が決定される。
である。第3項は、SOC1(t)の時間積分と、この時間積分に乗算された係数a3とを含む。また、第4項は、SOC2(t)の時間積分と、この時間積分に乗算された、第3項と共通の係数a3とを含む。SOC1(t)及びSOC2(t)は蓄電デバイスの動作状態を表す数値である。係数a3は、暗電流放電時及び休止時の各SOCに対する蓄電デバイスの劣化の速度を表す。数式(8)で表される第3項及び第4項は、それぞれ蓄電デバイスの暗電流放電時及び休止時の各SOCに基づく劣化(暗電流放電劣化および休止劣化)を表す。暗電流放電劣化および休止劣化による特性パラメータの変化分は、特性パラメータによって増加傾向の場合と減少傾向の場合とがある。従って、特性パラメータごとに係数a3の符号が決定される。なお、暗電流放電とは、車両のエンジンが停止している状態(すなわちオルタネータが発電していない状態。但し、アイドリングストップ時を除く)において、カーナビゲーションシステム及び時計などに供給される微弱な電流をいい、暗電流放電時とはこのような微弱が流れている期間をいう。また、休止とは、暗電流が全く流れていない状態をいい、休止時とは休止状態である期間をいう。なお、t2は暗電流放電時間であり、t3は休止時間である。数式(8)においては、必要に応じて、SOC1(t)及びSOC2(t)の各時間積分項の一方(すなわち第3項及び第4項の一方)を省略してもよい。
である。この項は、電流I(t)の絶対値の時間積分と、該時間積分に乗算された係数a2と、該時間積分に乗算された自己発熱とを含む。すなわち、次の数式(11)によって表される時間τの関数Tは、蓄電デバイスの自己発熱を表す。
自己発熱Tは、数式(11)に示されるように、電流I(τ)の二乗の時間積分によって求められる。また、係数a2は、自己発熱Tに対する蓄電デバイスの劣化の速度を表す。従って、数式(10)で表される項は、蓄電デバイスの自己発熱に基づく劣化(以下、自己発熱劣化という)を表す。
である。この項は、休止時のSOC2(t)の時間積分と、該時間積分に乗算された係数a3とを含む。これらの意味付けは、前述した鉛蓄電池の場合の第4項と同様である。すなわち、この項は休止劣化項である。
数式(13)に示されるA1は、3つの項を含んでいる。第1項は通電劣化項である。第2項はDOD劣化項である。第3項は休止劣化項である。ニッケル亜鉛電池もまた、上述したリチウムイオン電池と同様に、サブ蓄電デバイスとして用いられることが多い。従って、数式(13)においては暗電流放電劣化項が省略されている。
<第1の期間TA>
定電圧充電期間T1:100(A)
定電流放電期間T2:−20(A)
クランキング期間T3:−300(A)
<第2の期間TB>
定電圧充電期間T1:200(A)
定電流放電期間T2:−45(A)
クランキング期間T3:−300(A)
<第3の期間TC>
定電圧充電期間T1:50(A)
定電流放電期間T2:−10(A)
クランキング期間T3:−300(A)
上記実施形態では、係数a1,a2,a3と蓄電デバイスの温度との関係については述べていない。すなわち、係数a1,a2,a3は、蓄電デバイスの温度によらず一定であってもよい。しかしながら、多くの場合において、好適な係数a1,a2,a3の値は蓄電デバイスの温度に依存する。従って、係数a1,a2,a3は、蓄電デバイスの温度に応じて変化してもよい。これにより、蓄電デバイスの温度に応じて変化する劣化度合いを精度良く表すことができる。
Claims (4)
- 蓄電デバイスの等価回路モデルを用いてシミュレーションを行う方法であって、
前記等価回路モデルを流れる電流に基づいて前記等価回路モデルの端子電圧を計算するステップを含み、
前記等価回路モデルが複数の特性パラメータを含んでおり、
少なくとも一つの前記特性パラメータが、前記蓄電デバイスの劣化の影響を表す時間関数を含んでおり、
前記時間関数が、前記蓄電デバイスの暗電流放電時の充電率及び休止時の充電率の一方または双方の時間積分と、前記時間積分に乗算された劣化速度を表す係数とを含む項を有する、シミュレーション方法。 - 前記係数が前記蓄電デバイスの温度に応じて変化する、請求項1に記載のシミュレーション方法。
- 前記蓄電デバイスが鉛蓄電池である、請求項1または2に記載のシミュレーション方法。
- 蓄電デバイスの等価回路モデルを用いてシミュレーションを行う装置であって、
前記等価回路モデルを流れる電流に基づいて前記等価回路モデルの端子電圧を計算する電圧計算部を含み、
前記等価回路モデルが複数の特性パラメータを含んでおり、
少なくとも一つの前記特性パラメータが、前記蓄電デバイスの劣化の影響を表す時間関数を含んでおり、
前記時間関数が、前記蓄電デバイスの暗電流放電時の充電率及び休止時の充電率の一方または双方の時間積分と、前記時間積分に乗算された劣化速度を表す係数とを含む項を有する、シミュレーション装置。
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