JP2020125914A - 満充電容量推定装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】より適正にバッテリの満充電容量を推定する。【解決手段】バッテリの充電の前後の蓄電割合の差分とバッテリの充電の際の充電電流の積算値とに基づいて仮満充電容量を計算すると共に、仮満充電容量の計算に係るバッテリの充電の前後の放置時間が長いほど大きくなる傾向または蓄電割合の差分が大きいほど大きくなる傾向のうち少なくとも一方の傾向に反映率を設定する。そして、仮満充電容量とそれまでの満充電容量に対して反映率を用いて満充電容量を推定する。バッテリの充電の前後の放置時間が長いほど反映率を大きくなる傾向に設定するのは、放置時間が長いほどバッテリの分極が解消されることに基づき、蓄電割合の差分が大きいほど反映率を大きくなる傾向に設定するのは、蓄電割合の差分が大きいほど充電率が大きくなり充電率が小さいことによる誤差が小さくなることに基づく。【選択図】図2
Description
本発明は、満充電容量推定装置に関し、詳しくは、バッテリの満充電容量を推定する満充電容量推定装置に関する。
従来、この種の満充電容量推定装置としては、バッテリが所定温度の環境に置かれ所定充電率で繰り返し充放電された場合のバッテリの満充電容量標準劣化推移から所定範囲内に満充電容量がある場合に、満充電容量をバッテリの満充電容量推定に用いるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この装置では、上記の条件下で満充電容量を推定することにより、バッテリの満充電容量推定値を精度よく算出することができるとしている。
バッテリの満充電容量を推定する場合、バッテリの分極が解消されていない状態で満充電容量を推定したり、満充電容量に対する充電容量の比としての充電率が小さいときに満充電容量を推定すると、分極による誤差や充電率が小さいことによる誤差が大きく影響し、満充電容量の推定の精度が悪化してしまう。
本発明の満充電容量推定装置は、より適正にバッテリの満充電容量を推定することを主目的とする。
本発明の満充電容量推定装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
本発明の満充電容量推定装置は、
バッテリの満充電容量を推定する満充電容量推定装置であって、
前記バッテリの充電の前後の蓄電割合の差分と前記バッテリの充電の際の充電電流の積算値とに基づいて仮満充電容量を計算すると共に、前記仮満充電容量の計算に係る前記バッテリの充電の前後の放置時間が長いほど大きくなる傾向または前記蓄電割合の差分が大きいほど大きくなる傾向のうち少なくとも一方の傾向に反映率を設定し、
前記仮満充電容量とそれまでの満充電容量に対して前記反映率を用いて満充電容量を推定する、
ことを特徴とする。
バッテリの満充電容量を推定する満充電容量推定装置であって、
前記バッテリの充電の前後の蓄電割合の差分と前記バッテリの充電の際の充電電流の積算値とに基づいて仮満充電容量を計算すると共に、前記仮満充電容量の計算に係る前記バッテリの充電の前後の放置時間が長いほど大きくなる傾向または前記蓄電割合の差分が大きいほど大きくなる傾向のうち少なくとも一方の傾向に反映率を設定し、
前記仮満充電容量とそれまでの満充電容量に対して前記反映率を用いて満充電容量を推定する、
ことを特徴とする。
この本発明の満充電容量推定装置では、バッテリの充電の前後の蓄電割合の差分とバッテリの充電の際の充電電流の積算値とに基づいて仮満充電容量を計算すると共に、仮満充電容量の計算に係るバッテリの充電の前後の放置時間が長いほど大きくなる傾向または蓄電割合の差分が大きいほど大きくなる傾向のうち少なくとも一方の傾向に反映率を設定する。そして、仮満充電容量とそれまでの満充電容量に対して反映率を用いて満充電容量を推定する。バッテリの充電の前後の放置時間が長いほど反映率を大きくなる傾向に設定するのは、放置時間が長いほどバッテリの分極が解消されることに基づく。また、蓄電割合の差分が大きいほど反映率を大きくなる傾向に設定するのは、蓄電割合の差分が大きいほど充電率が大きくなり充電率が小さいことによる誤差が小さくなることに基づく。したがって、これらのうちの少なくとも一方の傾向に反映率を設定することにより、より適正に満充電容量を推定することができる。なお、満充電容量の推定は、仮満充電容量×反映率+それまでの満充電容量×(1−反映率)として計算することができる。
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
図1は、本発明の一実施例としての満充電容量推定装置を搭載する電気自動車20の構成の概略を示す構成図である。実施例の電気自動車20は、図示するように、モータ32と、インバータ34と、直流電源としてのバッテリ36と、電子制御ユニット70と、を備える。
モータ32は、例えば同期発電電動機として構成されており、回転子が駆動輪22a,22bにデファレンシャルギヤ24を介して連結された駆動軸26に接続されている。インバータ34は、モータ32の駆動に用いられると共に電力ライン38とシステムメインリレー35とを介してバッテリ36に接続されている。モータ32は、電子制御ユニット70によってインバータ34の図示しない複数のスイッチング素子がスイッチング制御されることにより、回転駆動される。
バッテリ36は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、システムメインリレー35およびインバータ34を介してモータ32と電力のやりとりを行なう。即ち、モータ32を力行制御することによりバッテリ36からの電力を用いてモータ32から駆動用の動力を出力し、モータ32を回生制御することによりモータ32からの回生電力によってバッテリ36を充電する。
バッテリ36には、その端子間の電圧を検出する電圧センサ36aが取り付けられていると共にバッテリ36に流れる充放電電流いbを検出する電流センサ36bが取り付けられている。この電圧センサ36aと電流センサ36bは、システムメインリレー35と共にジャンクションボックス40に収納されている。
充電用リレー50は、車外の充電スタンド90のスタンド側コネクタ91に接続される車両側コネクタ51と電力ライン38とを接続する電力ライン52に設けられている。充電用リレー50は、図示しないが、正極リレーと負極リレーを備えている。
電子制御ユニット70は、図示しないが、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPUに加えて、処理プログラムを記憶するROMや、データを一時的に記憶するRAM、フラッシュメモリ、入出力ポート、通信ポートなどを備える。
電子制御ユニット70には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力される。電子制御ユニット70に入力される信号としては、例えば、モータ32の回転子の回転位置を検出する図示しない回転位置センサからのモータ32の回転子の回転位置θmや、モータ32の各相の相電流を検出する図示しない電流センサからのモータ32の各相の相電流Iu,Iv,Iwを挙げることができる。また、バッテリ36の端子間に取り付けられた電圧センサ36aからのバッテリ36の電圧Vbや、バッテリ36の出力端子に取り付けられた電流センサ36bからのバッテリ36の充放電電流Ib、バッテリ36に取り付けられた温度センサ36cからのバッテリ36の温度Tb、ジャンクションボックス40に取り付けられた温度センサ42からのジャンクションボックス40内の温度Tjbも挙げることができる。車両側コネクタ51がスタンド側コネクタ91に接続されているか否かを検出する接続検出センサ53からの接続検出信号や車両側コネクタ51と充電用リレー50との間の電力ライン52に取り付けられた電圧センサ52aからの充電電圧Vchgも挙げることができる。図示しないが、さらに、イグニッションスイッチからのイグニッション信号や、シフトレバーの操作位置を検出するシフトポジションセンサからのシフトポジションSP、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサからのアクセル開度Acc、ブレーキペダルの踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサからのブレーキペダルポジションBP、車速センサからの車速Vなども挙げることができる。
電子制御ユニット70からは、各種制御信号が出力ポートを介して出力される。電子制御ユニット70から出力される信号としては、例えば、インバータ34への制御信号やシステムメインリレー35への制御信号,充電用リレー50への制御信号を挙げることができる。また、車両側コネクタ51がスタンド側コネクタ91に接続されているときに車両側コネクタ51およびスタンド側コネクタ91の通信ラインを介して充電スタンド90に充電に必要な情報も挙げることができる。電子制御ユニット70は、電流センサ36bからのバッテリ36の入出力電流Ibの積算値に基づいてバッテリ36の蓄電量Sbや蓄電割合SOCを演算している。ここで、蓄電量Cbは、バッテリ36から放電可能な電力量であり、蓄電割合SOCは、バッテリ36の全容量Capに対する蓄電量Cbの割合である。
ここで、実施例の電気自動車20では、電子制御ユニット70が満充電容量推定装置に相当する。
次に、実施利恵の電気自動車20によりバッテリ36の満充電容量推定値Fccを推定する際の動作について説明する。図2は、電子制御ユニット70により実行される満充電容量推定処理の一例を示すフローチャートである。この処理は、充電スタンド90からの電力によるバッテリ36の充電時において満充電容量推定値Fccを学習する際に実行される。
満充電容量推定処理が実行されると、電子制御ユニット70は、まず、仮満充電容量Fcctmpを計算する処理を実行する(ステップS100)。仮満充電容量Fcctmpは、バッテリ36の充電の前後の蓄電割合SOCの差分ΔSOC(充電開始時の蓄電割合SOC−充電終了時の蓄電割合SOC)をバッテリ36の充電中における充電電流Ibの積算値ΣIbで除することにより計算することができる。
続いて、バッテリ36の充電の前後における放置時間Tと蓄電割合差分ΔSOCとを取得する(ステップS110)。放置時間Tは、イグニッションオフからイグニッションオンまでの時間からバッテリ36の充電時間を減じた時間として計算することができる。
次に、取得した放置時間Tと蓄電割合差分ΔSOCとに基づいて反映率αを設定する(ステップS120)。反映率αは、実施例では、放置時間Tと蓄電割合差分ΔSOCと反映率αとの関係を予め定めて反映率設定用マップとして記憶しておき、放置時間Tと蓄電割合差分ΔSOCが与えられるとマップから対応する反映率αを導出することにより設定するものとした。図3に反映率設定用マップの一例を示す。実施例では、放置時間Tが大きい(長い)ほど反映率αが大きくなる傾向に、且つ、蓄電割合差分ΔSOCが大きいほど反映率αが大きくなる傾向に設定するものとした。放置時間Tが大きい(長い)ほど反映率αを大きくなる傾向に設定するのは、放置時間Tが大きい(長い)ほどバッテリの分極が解消されることに基づいている。また、蓄電割合差分ΔSOCが大きいほど反映率αを大きくなる傾向に設定するのは、蓄電割合差分ΔSOCが大きいほど充電率(全容量に対する充電容量の比率)が大きくなり充電率が小さいことによる誤差が小さくなることに基づいている。
こうして反映率αを設定すると、仮満充電容量Fcctmpとそのときの満充電容量(前回満充電容量)Fccに反映率αを用いて次式(1)により満充電容量Fccを計算し(ステップS130)、満充電容量推定処理を終了する。なお、こうして推定されたバッテリ36の満充電容量Fccは、例えば、電費(単位電力量当たりの走行距離)を乗じて走行可能距離を計算する際に用いられる。
Fcc=Fcctmp×α+前回Fcc×(1−α) (1)
以上説明した実施例の電気自動車20が搭載する満充電推定装置では、バッテリ36の充電の前後における放置時間Tが大きい(長い)ほど反映率αが大きくなる傾向に、且つ、バッテリ36の充電の前後の蓄電割合SOCの差分としての蓄電割合差分ΔSOCが大きいほど反映率αが大きくなる傾向に設定し、蓄電割合差分ΔSOCをバッテリ36の充電中における充電電流Ibの積算値ΣIbで除することにより計算される仮満充電容量Fcctmpとそれまでの満充電容量Fccとに対して反映率αを用いて満充電容量Fccを推定する。放置時間Tが大きい(長い)ほどバッテリの分極が解消されることや、蓄電割合差分ΔSOCが大きいほど充電率が大きくなり充電率が小さいことによる誤差が小さくなることにより、より適正に満充電容量Fccを推定することができる。
実施例の電気自動車20では、バッテリ36の充電の前後における放置時間Tが長いほど反映率αが大きくなる傾向に、且つ、バッテリ36の充電の前後の蓄電割合差分ΔSOCが大きいほど反映率αが大きくなる傾向に設定するものとした。しかし、蓄電割合差分ΔSOCの大小に拘わらずにバッテリ36の充電の前後における放置時間Tが大きいほど反映率αが大きくなる傾向に設定するものとしたり、バッテリ36の充電の前後における放置時間Tの長短に拘わらずにバッテリ36の充電の前後の蓄電割合差分ΔSOCが大きいほど反映率αが大きくなる傾向に設定するものとしてもよい。
実施例や変形例では、満充電容量推定装置は電気自動車20に搭載されるものとしたが、ハイブリッド自動車に搭載されているものや、燃料電池車に搭載されるものとしてもよい。
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
本発明は、満充電容量推定装置の製造産業などに利用可能である。
20 電気自動車、22a,22b 駆動輪、24 デファレンシャルギヤ、26 駆動軸、32 モータ、34 インバータ、35 システムメインリレー、36 バッテリ、36a 電圧センサ、36b 電流センサ、36c 温度センサ、38 電力ライン、50 充電用リレー、51 車両側コネクタ、52 電力ライン、52a 電圧センサ、53 接続検出センサ、70 電子制御ユニット、90 充電スタンド、91 スタンド側コネクタ。
Claims (1)
- バッテリの満充電容量を推定する満充電容量推定装置であって、
前記バッテリの充電の前後の蓄電割合の差分と前記バッテリの充電の際の充電電流の積算値とに基づいて仮満充電容量を計算すると共に、前記仮満充電容量の計算に係る前記バッテリの充電の前後の放置時間が長いほど大きくなる傾向または前記蓄電割合の差分が大きいほど大きくなる傾向のうち少なくとも一方の傾向に反映率を設定し、
前記仮満充電容量とそれまでの満充電容量に対して前記反映率を用いて満充電容量を推定する、
ことを特徴とする満充電容量推定装置。
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