JP4797640B2 - 二次電池の寿命推定装置 - Google Patents
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Description
図1は、この発明の実施の形態1に従う二次電池の寿命推定装置を搭載した車両100の概略構成図である。
図3は、二次電池40の劣化に伴う充放電特性の変化の一例を示す図である。
ECU30は、上述の過程に従い決定した二次電池40の満充電容量を、車両100の総走行距離と対応付けて、メモリ52に順次蓄積する。なお、ECU30がメモリ52に満充電容量を蓄積するタイミングは、相関関数の精度を向上させるため、所定の走行距離毎、たとえば100km毎に蓄積することが望ましい。
図4を参照して、ECU30は、蓄積した二次電池40の満充電容量と高い相関値をもつように、車両100の総走行距離の平方根を変数とする1次関数からなる相関関数を決定する。一例として、ECU30は、最小二乗法を用いて、取得された二次電池40の満充電容量の各々との偏差が最小となるような相関関数を決定する。そして、ECU30は、決定した相関関数が寿命判定ラインと交差する点を寿命と判断し、その寿命に相当する車両の総走行距離を取得する。さらに、取得した寿命に相当する総走行距離から現時点における総走行距離との差を余走行距離、すなわち余寿命と推定する。
上述したように、二次電池の劣化速度は、使用者、使用頻度、使用温度などの使用環境に応じても変化する。一方、経済社会下においては、車両は財産物として売買され、使用者が変更されることも多い。また、引越しなどにより同一の使用者であっても使用頻度や使用温度が変化することもある。
図5を参照して、ECU30は、二次電池40の満充電容量を総走行距離の平方根を変数とする相関関数に当てはめて、余走行距離の推定を行なう。そのため、リセット機能を使用しない場合においては、「現時点」において決定される相関関数は、「現時点」より以前に蓄積されたすべての満充電容量に基づいて決定される。その結果、使用環境の変化後においては、劣化速度(総走行距離の平方根に対する満充電容量の変化率)が変化しているにも関わらず、ECU30は、使用環境の変化前および変化後における満充電容量を混在した状態で用いるため、誤った相関関数を決定してしまう。その結果、推定される余走行距離も大きな誤差を含むことになる。
図6は、余寿命推定に係る処理の流れを示すフローチャートである。
上述の実施の形態1においては、整備者などが外部からリセット指令を与える構成について説明したが、変形例においては、整備者などによる操作を必要とせず、車両の走行状況などの信号に基づいて、使用環境の変化を検出する構成について説明する。
一般的に、発進直後のアクセルペダル64の踏込量や、ブレーキペダル68の踏込量は、運転者特有の操作(いわゆる「クセ」)が表れやすい。すなわち、発進時に一気にアクセルペダル64を踏込む運転者もいれば、緩やかにアクセルペダル64を踏込む運転者もいる。そのため、アクセス開度の時間的変化率を継続的に監視することで、運転者が変更されたことによる使用環境の変化を検出することができる。また、ブレーキペダル68についても同様に、そのブレーキ踏込量の時間的変化率を継続的に監視することで、運転者が変更されたことによる使用環境の変化を検出することができる。さらに、アクセル開度やブレーキ踏込量に加えて、シフトポジションと関連付けて判断することでより精度の高い検出ができる。
上述のこの発明の実施の形態1においては、二次電池の満充電容量の変化に基づいて余寿命を推定する構成について説明した。一方、この発明の実施の形態2においては、二次電池の内部状態値の1つである内部抵抗値の変化に基づいて余寿命を推定する構成について説明する。
二次電池40には、陽極材料や陰極材料などに起因する内部抵抗値が存在し、その内部抵抗値は、二次電池40の劣化に伴い増加する。このような内部抵抗値は、二次電池40に電流(充電電流または負荷電流)が流れることで生じる電圧降下と、その電圧降下に対応する電流値との比により導出することができる。すなわち、二次電池40の内部抵抗値は、二次電池40に電流が流れる期間において検出される電圧値および電流値に基づいて、導出できる。
図8を参照して、ECU30は、二次電池40に電流が流れる期間において、電圧値検出部42から受けた二次電池40の電圧値と、電流値検出部44から受けた二次電池40の電流値とを取得する。そして、ECU30は、複数回にわたって、二次電池40の電圧値と電流値とを取得した後、その相関値が最も高くなるように電流値についての1次関数を導出する。この導出される1次関数の「傾き」が内部抵抗値に相当する。なお、導出される内部抵抗値の精度を向上させるため、検出対象とする電流値の範囲は可能な限り広いことが望ましい。なお、上述したように、二次電池40の劣化に伴い、内部抵抗値は増加するので、図8に示すように、1次関数の傾きは大きくなる。
ECU30は、上述の過程に従い決定した二次電池40の内部抵抗値を、車両100の走行距離と対応付けて、メモリ52に順次蓄積する。なお、ECU30がメモリ52に内部抵抗値を蓄積するタイミングは、相関関数の精度を向上させるため、所定の走行距離毎、たとえば100km毎に蓄積することが望ましい。
図9を参照して、ECU30は、蓄積した二次電池40の内部抵抗値と高い相関値をもつように、車両100の総走行距離の平方根を変数とする1次関数で規定される相関関数を決定する。一例として、ECU30は、最小二乗法を用いて、取得された二次電池40の内部抵抗値の各々との偏差が最小となるように、相関関数を決定する。そして、ECU30は、決定した相関関数が寿命判定ラインと交差する点を寿命と判断し、その寿命に相当する車両の総走行距離を取得する。さらに、取得した寿命に相当する総走行距離から現時点における総走行距離との差を余走行距離、すなわち余寿命と推定する。
上述したこの発明の実施の形態1と同様に、ECU30は、リセット指令を受けると、その時点以降にメモリ52に蓄積される総走行距離および二次電池40の内部抵抗値のデータを用いて、余走行距離を推定する。一例として、ECU30は、リセット指令を受けると、それ以前にメモリ52に蓄積されていたデータは、「無効」であるとみなして、消去または無効フラグの付加などを行なう。
図10を参照して、リセット機能を使用しない場合においては、「現時点」において決定される相関関数は、「現時点」より以前に蓄積されたすべての内部抵抗値に基づいて決定される。その結果、使用環境の変化後においては、劣化速度(総走行距離に対する内部抵抗値の変化率)が変化しているにも関わらず、ECU30は、使用環境の変化前および変化後における内部抵抗値を用いるため、誤った相関関数を決定してしまう。その結果、推定される余走行距離も大きな誤差を含むことになる。
図11は、余寿命推定に係る処理の流れを示すフローチャートである。
上述のこの発明の実施の形態1においては、二次電池の満充電容量の総走行距離に対する変化に基づいて、余寿命を推定する構成について説明した。一方、この発明の実施の形態3においては、二次電池の満充電容量の経過時間に対する変化に基づいて、余寿命を推定する構成について説明する。
上述のこの発明の実施の形態3においては、二次電池の満充電容量の経過時間に対する変化に基づいて、余寿命を推定する構成について説明した。一方、この発明の実施の形態4においては、二次電池の内部抵抗値の経過時間に対する変化に基づいて余寿命を推定する構成について説明する。
れるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
Claims (9)
- 車両に搭載される二次電池の寿命推定装置であって、
前記二次電池の電流値および電圧値を検出する検出手段と、
前記車両の総走行距離を取得する総走行距離取得手段と、
前記検出手段により検出される電流値および電圧値に基づいて、前記二次電池の内部状態値を取得する内部状態値取得手段と、
前記内部状態値取得手段により取得される内部状態値を、前記総走行距離取得手段により取得される総走行距離と対応付けて蓄積する蓄積手段と、
前記蓄積手段に蓄積された複数の内部状態値の総走行距離に対する変化に基づいて、内部状態値が寿命に相当する値に到達するまでの余走行距離を推定する推定手段と、
リセット指令に応答して、前記蓄積手段に蓄積されている内部状態値を消去するとともに、その時点以降に前記蓄積手段に蓄積される複数の内部状態値を用いて、前記推定手段による前記余走行距離の推定を行なわせるリセット手段とを備える、二次電池の寿命推定装置。 - 前記推定手段は、総走行距離の平方根を変数とする1次関数を用いて推定を行なう、請求項1に記載の二次電池の寿命推定装置。
- 車両に搭載される二次電池の寿命推定装置であって、
前記二次電池の電流値および電圧値を検出する検出手段と、
前記二次電池の使用開始からの経過時間を取得する経過時間取得手段と、
前記検出手段により検出される電流値および電圧値に基づいて、前記二次電池の内部状態値を取得する内部状態値取得手段と、
前記内部状態値取得手段により取得される内部状態値を、前記経過時間取得手段により取得される経過時間と対応付けて蓄積する蓄積手段と、
前記蓄積手段に蓄積された複数の内部状態値の経過時間に対する変化に基づいて、内部状態値が寿命に相当する値に到達するまでの余寿命を推定する推定手段と、
リセット指令に応答して、前記蓄積手段に蓄積されている内部状態値を消去するとともに、その時点以降に前記蓄積手段に蓄積される複数の内部状態値を用いて、前記推定手段による前記余寿命の推定を行なわせるリセット手段とを備える、二次電池の寿命推定装置。 - 前記推定手段は、経過時間の平方根を変数とする1次関数を用いて推定を行なう、請求項3に記載の二次電池の寿命推定装置。
- 前記内部状態値取得手段は、
内部状態値として前記二次電池の満充電容量を使用し、
前記検出手段により検出される電流値を所定期間について積算した電荷量、および当該電荷量に対応する電圧値変化、を取得する充放電特性取得手段と、
前記充放電特性取得手段により取得される電荷量および電圧値変化に基づいて、予め取得された前記二次電池の基準状態における電荷量と電圧値との関係を示す基準充放電特性から満充電容量を導出する満充電容量導出手段とを含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の二次電池の寿命推定装置。 - 前記内部状態値取得手段は、
内部状態値として前記二次電池の内部抵抗値を使用し、
前記検出手段により検出される電流値と電圧値との関係に基づいて、前記二次電池の内部抵抗値を導出する内部抵抗値導出手段を含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の二次電池の寿命推定装置。 - 前記リセット手段は、外部から入力される前記リセット指令に応答してリセット動作を行なう、請求項1〜6のいずれか1項に記載の二次電池の寿命推定装置。
- 前記リセット手段は、前記二次電池の使用環境の変化を検出したときに、前記リセット指令を自動的に発生する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の二次電池の寿命推定装置。
- 前記リセット手段は、運転者による操作、前記車両の走行経路、前記二次電池の温度変化の少なくとも一つに基づいて、前記リセット指令を自動的に発生する、請求項8に記載の二次電池の寿命推定装置。
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