JP2024089049A - 推定装置、推定方法及び推定プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】二次電池を冷却する送風機の風量の推定精度を向上させることが可能な推定装置、推定方法及び推定プログラムを提供すること。【解決手段】二次電池を冷却する送風機の風量を推定する推定装置１０は、送風機２の回転部の回転数及びトルクを取得する取得部１３０と、送風機２の回転部の回転数及びトルクと、送風機２に設けられたフィルタ３の付着物による送風機の風量の低下を示す指標値である風量指標値との既知の対応関係に基づき、取得された回転数及びトルクに対応する風量指標値を算出する風量指標値算出部１３１と、二次電池の膨張に起因する冷却風の流路の縮小に相関する二次電池の状態を示す電池状態情報に基づき、風量指標値を補正する補正値を算出する補正値算出部１３２と、補正値を用いて、風量指標値を補正する風量指標値補正部１３３とを含む。【選択図】図２

Description

本開示は、二次電池を冷却する送風機の風量を推定する推定装置、推定方法及び推定プログラムに関する。

現在、電気自動車やハイブリッド車、プラグインハイブリッド車等の電力を駆動力として利用する車両では、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の二次電池が使用されている。このような二次電池を冷却する送風機の風量を推定する種々の技術が提案されている。

このような技術の一例として、特許文献１は、回転機の電動モータのトルク及び実回転数に基づき、回転機の電動モータの出力軸のトルク及び実回転数とフィルタの通気のし易さに基づく送風性能とを関連付けた送風性能情報を参照して、冷却システムの送風性能を判定する冷却システムの制御装置を開示する。

特開２０１８－１４８６６０号公報

しかしながら、特許文献１が開示する制御装置は、二次電池の膨張に起因する冷却風の流路の縮小が考慮されていないため、二次電池を冷却する送風機の風量の推定精度を向上させる余地があった。

本開示は、このような課題を解決すべく、二次電池を冷却する送風機の風量の推定精度を向上させることが可能な推定装置、推定方法及び推定プログラムを提供することを目的とする。

一実施形態に係る二次電池を冷却する送風機の風量を推定する推定装置であって、
送風機の回転部の回転数及びトルクを取得する取得部と、
送風機の回転部の回転数及びトルクと、送風機に設けられたフィルタの付着物による送風機の風量の低下を示す指標値である風量指標値との既知の対応関係に基づき、取得された回転数及びトルクに対応する風量指標値を算出する風量指標値算出部と、
二次電池の膨張に起因する冷却風の流路の縮小に相関する二次電池の状態を示す電池状態情報に基づき、風量指標値を補正する補正値を算出する補正値算出部と、
補正値を用いて、算出された風量指標値を補正する風量指標値補正部とを含む。

補正値は、風量指標値が算出されたときの二次電池の状態を示す電池状態情報に対応する第１の風量と、二次電池の既定の基準状態における第２の風量との比とし得る。

補正値算出部は、回転数、送風機に供給された電流、及び送風機に供給された電圧のいずれかに基づいて算出される風量を目的変数とし、風量が算出されたときの二次電池の状態を示す電池状態情報を説明変数とする回帰式に基づき、第１の風量及び第２の風量を算出し得る。

補正値算出部は、電池状態情報と補正値との既知の対応関係に基づき、二次電池の状態を示す電池状態情報に対応する補正値を決定し得る。

電池状態情報には、二次電池の充電率、塩濃度及び内圧が含まれ得る。

一実施形態に係二次電池を冷却する送風機の風量を推定する推定方法は、コンピュータが、
送風機の回転部の回転数及びトルクを取得し、
送風機の回転部の回転数及びトルクと、送風機に設けられたフィルタの付着物による送風機の風量の低下を示す指標値である風量指標値との既知の対応関係に基づき、取得された回転数及びトルクに対応する風量指標値を算出し、
二次電池の膨張に起因する冷却風の流路の縮小に相関する二次電池の状態を示す電池状態情報に基づき、算出された風量指標値を補正する補正値を算出し、
補正値を用いて、算出された風量指標値を補正する。

二次電池を冷却する送風機の風量を推定する推定プログラムは、コンピュータに対し、
送風機の回転部の回転数及びトルクを取得させ、
送風機の回転部の回転数及びトルクと、送風機に設けられたフィルタの付着物による送風機の風量の低下を示す指標値である風量指標値との既知の対応関係に基づき、取得された回転数及びトルクに対応する風量指標値を算出させ、
二次電池の膨張に起因する冷却風の流路の縮小に相関する二次電池の状態を示す電池状態情報に基づき、算出された風量指標値を補正する補正値を算出させ、
補正値を用いて、算出された風量指標値を補正させる。

本開示により、二次電池を冷却する送風機の風量の推定精度を向上させることが可能な推定装置、推定方法及び推定プログラムを提供することができる。

二次電池パックの一例を示す図である。 推定装置の構成の一例を示すブロック図である。 送風機の回転部の回転数及びトルクと風量維持率Ｑ_{ｒｅｔａｉｎ}との既知の対応関係を示す図である。 補正値Ｃｏｒ_Ｑを算出する処理を示すフローチャートである。 第１の実施形態に係る回帰直線の一例を示す図である。 第１の実施形態に係る推定装置が実行する処理の一例を示すフローチャートである。 第２の実施形態に係る電池状態情報と補正値との既知の対応関係を示す図である。

＜第１の実施形態＞
以下、図面を参照して、種々の実施形態について説明する。図１は、二次電池パック１の一例を示す図である。二次電池パック１には、二次電池パック１内に収容された１以上の二次電池を冷却する送風機２が隣接して配置される。送風機２の給気口には、フィルタ３が設置される。二次電池パック１内には、二次電池を冷却する冷却風の流路（図示せず）が形成される。この流路は、二次電池パック１内に収容された二次電池の膨張によって縮小され得る。

図２は、一実施形態に係る推定装置１０の構成を示すブロック図である。推定装置１０は、二次電池の冷却風の風量を推定する装置である。推定装置１０の具体例として、例えば、車両に設置されるＥＣＵ（Electronic Control Unit）等が挙げられる。

推定装置１０は、通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）１１と、記憶装置１２と、演算装置１３とを備える。通信Ｉ／Ｆ１１は、推定装置１０と、車両に設置された二次電池及び他の装置との間で、信号の送受信を行うインタフェースである。

記憶装置１２は、演算装置１３が実行する推定プログラム、演算装置１３が処理する種々の情報が保存される記憶装置である。

演算装置１３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）等の演算装置である。演算装置１３は、記憶装置１２に保存された推定プログラムを実行することにより、二次電池の冷却風の風量を推定する推定方法を実行する。推定プログラムには、取得部１３０、風量指標値算出部１３１、補正値算出部１３２、及び風量指標値補正部１３３が含まれる。なお、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の集積回路が、これらのプログラムを実行してもよい。

取得部１３０は、送風機２に関する情報及び二次電池に関する情報を取得するプログラムである。送風機２に関する情報には、送風機２が備える回転部（例えば、ブロアやファン等）の回転数、及び回転部に加わるトルクが含まれる。二次電池に関する情報には、二次電池が送風機２に供給する電流値及び電圧値が含まれる。取得部１３０は、送風機２の回転部の回転数を検出するセンサから通信Ｉ／Ｆ１１を介して、当該回転数を取得できる。また、取得部１３０は、送風機２の回転部のトルクを検出するセンサから通信Ｉ／Ｆ１１を介して、当該トルクを取得できる。さらに、取得部１３０は、二次電池の電流を検出する電流センサ（図示せず）から、送風機２に供給される電流の値を取得できる。さらに、取得部１３０は、二次電池の電圧を検出する電圧センサ（図示せず）から、送風機２に供給される電圧の値を取得できる。

風量指標値算出部１３１は、風量指標値を算出するプログラムである。風量指標値は、二次電池の冷却風の推定の風量を示す指標値である。本実施形態では、風量指標値として風量維持率Ｑ_{ｒｅｔａｉｎ}を採用する。風量維持率Ｑ_{ｒｅｔａｉｎ}とは、フィルタ３に埃等の付着物が付着していない状態における送風機２の風量に対する実際の送風機２の風量の比（％）である。したがって、風量維持率Ｑ_{ｒｅｔａｉｎ}は、フィルタ３の付着物による送風機２の風量の低下を示し得る。具体的には、風量指標値算出部１３１は、図３に示すような送風機２の回転部の回転数及びトルクと風量維持率Ｑ_{ｒｅｔａｉｎ}との既知の対応関係に基づき、取得部１３０が取得した回転数及びトルクに対応する風量維持率Ｑ_{ｒｅｔａｉｎ}を算出することができる。

補正値算出部１３２は、風量維持率Ｑ_{ｒｅｔａｉｎ}を補正する補正値Ｃｏｒ_Ｑを算出するプログラムである。図４は、補正値Ｃｏｒ_Ｑを算出する処理を示すフローチャートである。ステップＳ１では、補正値算出部１３２は、送風機２の回転部の様々な回転数に基づき、複数の風量Ｑを算出する。

より詳細には、補正値算出部１３２は、送風機２の回転部の回転数を取得する。そして、補正値算出部１３２は、送風機２の回転部の回転数と風量Ｑとの既知の対応関係に基づき、取得した回転数に対応する風量Ｑを算出する。回転数と風量Ｑとの対応関係は、様々な回転数の送風機２が出力する風量Ｑを測定することによって得られる。また、回転数と風量Ｑとの対応関係は、数式によって表すことでき、また、グラフ等のマップによって表すことができる。

また、補正値算出部１３２は、送風機２に供給された電流又は電圧に基づき、風量Ｑを算出することもできる。具体的には、補正値算出部１３２は、送風機２に供給された電流又は電圧の値を取得する。そして、補正値算出部１３２は、送風機２に供給された電流又は電圧の値と風量Ｑとの既知の対応関係に基づき、取得した電流又は電圧の値に対応する風量Ｑを算出する。電流値又は電圧値と風量Ｑとの対応関係は、様々な大きさの電流又は電圧が供給された送風機２の風量Ｑを測定することによって得られる。

ステップＳ２では、補正値算出部１３２は、ステップＳ１で算出した複数の風量Ｑを目的変数とし、当該風量Ｑが算出されたときの二次電池の状態を示す複数の電池状態情報を説明変数とする回帰式を導出する。電池状態情報とは、二次電池の膨張に起因する冷却風の流路の縮小に相関する二次電池の状態を示す情報である。電池状態情報には、二次電池の充電率、塩濃度及び内圧が含まれる。図５は、上記回帰式が示す回帰直線の一例を示す図である。

ステップＳ３では、補正値算出部１３２は、下記数式１に基づき、風量維持率Ｑ_{ｒｅｔａｉｎ}が算出されたときの二次電池の状態を示す電池状態情報ｘ_{ｍｅａｎｓ}に対応する風量Ｑ_{ｍｅａｎｓ}を算出する。風量Ｑ_{ｍｅａｎｓ}は、第１の風量に相当する。

ここで、ａ及びｂは、ステップＳ２で導出した回帰式の回帰係数ａ及び切片ｂである。

ステップＳ４では、補正値算出部１３２は、下記数式２に基づき、二次電池の基準状態における風量Ｑ_ｒｅｆを算出する。基準状態とは、二次電池内の冷却風の流路が減少していない状態である。風量Ｑ_ｒｅｆは、第２の風量に相当する。

ここで、ｘ_ｒｅｆは、基準状態における二次電池の電池状態情報である。ａ及びｂは、ステップＳ２で導出した回帰式の回帰係数ａ及び切片ｂである。

ステップＳ５では、補正値算出部１３２は、下記数式３に基づき、風量Ｑ_{ｍｅａｎｓ}及び風量Ｑ_ｒｅｆを用いて補正値Ｃｏｒ_Ｑを算出する。補正値Ｃｏｒ_Ｑは、風量Ｑ_{ｍｅａｎｓ}と風量Ｑ_ｒｅｆの比に相当する。具体的には、補正値算出部１３２は、風量Ｑ_{ｍｅａｎｓ}を風量Ｑ_ｒｅｆで除算することによって補正値Ｃｏｒ_Ｑを算出し得る。

風量指標値補正部１３３は、風量指標値算出部１３１によって算出された風量指標値を補正するプログラムである。本実施形態では、風量指標値補正部１３３は、数式４に基づき、補正値Ｃｏｒ_Ｑを用いて風量維持率Ｑ_{ｒｅｔａｉｎ}を補正する。具体的には、風量指標値補正部１３３は、風量維持率Ｑ_{ｒｅｔａｉｎ}を補正値Ｃｏｒ_Ｑで除算することより、補正後の風量維持率Ｑ_{ｒｅｔａｉｎ＿ｆｉｌｔｅｒ}を算出し得る。風量維持率Ｑ_{ｒｅｔａｉｎ＿ｆｉｌｔｅｒ}は、フィルタ３の目詰まりによる影響及び冷却風の流路の縮小による影響が反映された風量維持率である。

図６は、推定装置１０が実行する処理の一例を示すフローチャートである。ステップＳ１１では、取得部１３０が、送風機２の回転部の回転数及びトルクを取得する。ステップＳ１２では、風量指標値算出部１３１が、送風機２の回転部の回転数及びトルクと風量維持率Ｑ_{ｒｅｔａｉｎ}との既知の対応関係に基づき、取得部１３０が取得した回転数及びトルクに対応する風量維持率Ｑ_{ｒｅｔａｉｎ}を算出する。ステップＳ１３では、補正値算出部１３２が、図４を参照して説明した方法に従って補正値Ｃｏｒ_Ｑを算出する。ステップＳ１４では、風量指標値補正部１３３が、補正値Ｃｏｒ_Ｑを用いて風量指標値Ｑ_{ｒｅｔａｉｎ}を補正する。

上述した実施形態では、風量指標値算出部１３１が、送風機２の回転部の回転数及びトルクと、フィルタ３の付着物による送風機２の風量の低下を示す風量指標値との既知の対応関係に基づき、取得された回転数及びトルクに対応する風量指標値を算出する。次いで、補正値算出部１３２が、二次電池の膨張に起因する冷却風の流路の縮小に相関する二次電池の状態を示す電池状態情報に基づき、風量指標値を補正する補正値を算出する。そして、風量指標値補正部１３３が、補正値算出部１３２の算出した補正値を用いて、風量指標値算出部１３１の算出した風量指標値を補正する。これにより、フィルタ３の付着物による送風機２の風量の低下に基づく風量指標値が、二次電池内の冷却風の流路の縮小に相関する電池状態情報に基づく補正値によって補正されるため、フィルタ３の付着物による影響及び冷却風の流路の縮小による影響が反映された風量指標値が導出される。その結果、二次電池を冷却する送風機の風量の推定精度を向上させることができる。

＜第２の実施形態＞
第２の実施形態では、補正値算出部１３２は、二次電池の電池状態情報と補正値との既知の対応関係に基づき、二次電池の電池状態情報に対応する補正値を算出できる。電池状態情報には、二次電池の充電率、塩濃度及び内圧が含まれる。図７は、第２の実施形態に係る電池状態情報と補正値との既知の対応関係を示す図である。補正値算出部１３２は、このような既知の対応関係に基づき、二次電池の電池状態情報に対応する補正値を決定することができる。風量指標値補正部１３３は、このようにして決定された補正値を用いて、風量指標値算出部１３１の算出した風量指標値を補正することができる。

さらに他の実施形態では、風量指標値として風量減少率を採用してもよい。風量指標値算出部１３１は、風量維持率に基づいて風量減少率を算出することができる。例えば、風量維持率が８０％の場合、風量減少率は２０（＝１００－８０）％となる。風量指標値補正部１３３は、風量指標値算出部１３１の算出した風量減少率に、補正値Ｃｏｒ_Ｑと所定の補正係数を乗算することにより、風量減少率を補正することができる。

上述した推定プログラムは、コンピュータに読み込まれた場合に、実施形態で説明された１又はそれ以上の機能をコンピュータに行わせるための命令群（又はソフトウェアコード）を含む。プログラムは、非一時的なコンピュータ可読媒体又は実体のある記憶媒体に格納されてもよい。限定ではなく例として、コンピュータ可読媒体又は実体のある記憶媒体は、random-access memory（RAM）、read-only memory（ROM）、フラッシュメモリ、solid-state drive（SSD）又はその他のメモリ技術、CD-ROM、digital versatile disk（DVD）、Blu-ray（登録商標）ディスク又はその他の光ディスクストレージ、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージ又はその他の磁気ストレージデバイスを含む。プログラムは、一時的なコンピュータ可読媒体又は通信媒体上で送信されてもよい。限定ではなく例として、一時的なコンピュータ可読媒体又は通信媒体は、電気的、光学的、音響的、又はその他の形式の伝搬信号を含む。コンピュータには、ＥＣＵの他、ＰＣ（Personal Computer）、サーバ、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ等の種々の装置が含まれる。

本開示は上述した実施形態に限られたものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１ 二次電池パック
２ 送風機
３ フィルタ
１０ 推定装置
１１ 通信インタフェース
１２ 記憶装置
１３ 演算装置
１３０ 取得部
１３１ 風量指標値算出部
１３２ 補正値算出部
１３３ 風量指標値補正部

Claims (7)

1. 二次電池を冷却する送風機の風量を推定する推定装置であって、
   前記送風機の回転部の回転数及びトルクを取得する取得部と、
   前記送風機の回転部の回転数及びトルクと、前記送風機に設けられたフィルタの付着物による前記送風機の風量の低下を示す指標値である風量指標値との既知の対応関係に基づき、取得された回転数及びトルクに対応する風量指標値を算出する風量指標値算出部と、
   前記二次電池の膨張に起因する冷却風の流路の縮小に相関する前記二次電池の状態を示す電池状態情報に基づき、算出された前記風量指標値を補正する補正値を算出する補正値算出部と、
   前記補正値を用いて、算出された前記風量指標値を補正する風量指標値補正部と
   を含む、
   推定装置。
2. 前記補正値は、前記風量指標値が算出されたときの二次電池の状態を示す電池状態情報に対応する第１の風量と、前記二次電池の既定の基準状態における第２の風量との比である、請求項１に記載の推定装置。
3. 前記補正値算出部は、前記回転数、前記送風機に供給された電流、及び前記送風機に供給された電圧のいずれかに基づいて算出される風量を目的変数とし、前記風量が算出されたときの前記二次電池の状態を示す電池状態情報を説明変数とする回帰式に基づき、前記第１の風量及び前記第２の風量を算出する、請求項２に記載の推定装置。
4. 前記補正値算出部は、前記電池状態情報と前記補正値との既知の対応関係に基づき、前記二次電池の状態を示す電池状態情報に対応する補正値を決定する、請求項１に記載の推定装置。
5. 前記電池状態情報には、前記二次電池の充電率、塩濃度及び内圧が含まれる、請求項１～４のいずれか１項に記載の推定装置。
6. 二次電池を冷却する送風機の風量を推定する推定方法であって、コンピュータが、
   前記送風機の回転部の回転数及びトルクを取得し、
   前記送風機の回転部の回転数及びトルクと、前記送風機に設けられたフィルタの付着物による前記送風機の風量の低下を示す指標値である風量指標値との既知の対応関係に基づき、取得された回転数及びトルクに対応する風量指標値を算出し、
   前記二次電池の膨張に起因する冷却風の流路の縮小に相関する前記二次電池の状態を示す電池状態情報に基づき、算出された前記風量指標値を補正する補正値を算出し、
   前記補正値を用いて、算出された前記風量指標値を補正する
   推定方法。
7. 二次電池を冷却する送風機の風量を推定する推定プログラムであって、コンピュータに対し、
   前記送風機の回転部の回転数及びトルクを取得させ、
   前記送風機の回転部の回転数及びトルクと、前記送風機に設けられたフィルタの付着物による前記送風機の風量の低下を示す指標値である風量指標値との既知の対応関係に基づき、取得された回転数及びトルクに対応する風量指標値を算出させ、
   前記二次電池の膨張に起因する冷却風の流路の縮小に相関する前記二次電池の状態を示す電池状態情報に基づき、算出された前記風量指標値を補正する補正値を算出させ、
   前記補正値を用いて、前記風量指標値を補正させる
   推定プログラム。

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