JP5782892B2 - バッテリ液温推定装置 - Google Patents

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Description

本発明は、バッテリの液温を推定する技術に関する。
特許文献1には、バッテリ液温を検出し、その検出したバッテリ液温に基づいてバッテリの目標電圧を設定する技術が開示されている。
また、特許文献2、3には、バッテリ近傍に温度センサを配置し、その温度センサからの温度センサ値に基づいてバッテリ液温を推定する技術が開示されている。
特開平7−227047号公報 特開2008−249259号公報 特開2009−146754号公報
しかしながら、車両においてバッテリが配置されている空間は、エンジン水温を調整する目的で車両外部からの空気が取り込まれるようになっているため、車両外部に対して熱的に閉鎖されている空間になっていない。
そのため、バッテリ液温を推定する目的でバッテリ近傍に配置されている温度センサの温度センサ値は、バッテリが配置されている空間の構造及び車両の走行状態の影響を受けてしまう。これにより、そのような温度センサの温度センサ値を用いた場合に、実際のバッテリ液温とかけ離れたバッテリ液温推定値が算出される恐れがあった。
本発明は、バッテリ近傍に配置した温度センサの温度センサ値を用いた場合でも、バッテリが配置されている空間の構造及び車両の走行状態の影響を受けないバッテリ液温の推定を行うことを目的とする。
前記課題を解決するために、本発明の一態様では、車両に搭載されたバッテリ近傍の雰囲気温度を逐次的に検出する温度検出部と、前記温度検出部の温度検出値に基づいて前記バッテリの液温を逐次的に推定するバッテリ液温推定部と、を備えたバッテリ液温推定装置において、前記バッテリ液温推定部は、前記温度検出部の温度検出値及びバッテリ液温推定のために前記温度検出値に乗算される温度変化係数に基づいて前記バッテリの液温を推定しており、車速を検出する車速検出部と、前記バッテリ液温推定部が前回推定したバッテリの液温と前記温度検出部が今回検出した温度検出値との比較結果、及び前記車速検出部が検出した車速に基づいて、今回の前記温度変化係数を設定する温度変化係数設定部と、を備えるバッテリ液温推定装置を提供できる。
また、本発明の一態様では、前記バッテリ液温推定部が前回推定したバッテリの液温が前記温度検出部が今回検出した温度検出値未満である場合に用いる温度変化係数と車速との関係を示す第1テーブルと、前記バッテリ液温推定部が前回推定したバッテリの液温が前記温度検出部が今回検出した温度検出値以上である場合に用いる温度変化係数と車速との関係を示す第2テーブルと、を備え、前記温度変化係数設定部は、前記第1テーブル及び前記第2テーブルのうちの前記比較結果に対応するテーブルを参照して、前記車速に対応する今回の温度変化係数を設定する。
本発明によれば、バッテリ近傍に配置した温度検出部の温度検出値に基づきバッテリ液温推定部が前回推定したバッテリの液温と今回の温度検出値との比較結果、及び車速に基づいて、バッテリ液温推定部が今回のバッテリの液温の推定に用いる温度変化係数を設定することで、バッテリが配置されている空間の構造及び走行状態に応じた温度変化係数の設定が可能になる。これにより、本発明では、バッテリ近傍に配置した温度検出部の温度検出値を用いた場合でも、バッテリが配置されている空間の構造及び車両の走行状態の影響を受けないバッテリ液温の推定を行うことができる。
また、本発明によれば、テーブルを用いるといった簡単な構成によって温度変化係数の設定が可能になる。
本実施形態のバッテリ液温推定装置の構成例を示すブロック図 バッテリ温度センサの配置例を示す図である。 バッテリ液温推定部の処理手順を示すフローチャートである。 温度上昇用係数テーブル及び温度下降用係数テーブルの一例を示す図である。 外気温度が上昇したときの、本実施形態及びその比較例で得られるバッテリ液温推定値の時間変化を示す図である。
本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
本実施形態は、車両に搭載されたバッテリ液温推定装置である。
(構成)
図1は、バッテリ液温推定装置1の構成例を示すブロック図である。
図1に示すように、バッテリ液温推定装置1は、バッテリ温度センサ2、車速センサ3、及びコントローラ10を有している。また、この車両は、発電制御部31及びアイドリングストップ制御部32を有している。
バッテリ温度センサ2は、バッテリ41の液温を推定するためのものである。このバッテリ温度センサ2は、予め設定された設計位置となるバッテリ41の近傍位置に配置されている。そして、バッテリ温度センサ2は、検出した温度センサ値をコントローラ10に出力する。
ここで、バッテリ41としては、鉛蓄電池を挙げることができるが、これに限定されないことは言うまでもない。
また、図2は、バッテリ温度センサ2のバッテリ近傍への配置例を示す図である。
図2に示すように、バッテリ温度センサ2は、バッテリ41のマイナスコネクタ41a近傍に配置される。
なお、バッテリ液温と温度センサ値とが相対関係をもつような位置であれば、バッテリ温度センサ2をマイナスコネクタ41a近傍以外の他のバッテリ近傍位置に配置しても良い。
車速センサ3は、車両の速度を検出する。そして、車速センサ3は、検出した車速センサ値をコントローラ10に出力する。ここで、具体的には、車速センサ3は、駆動輪に配置された車輪速センサであり、検出した駆動輪の車輪速信号をコントローラ10に出力する。
コントローラ10は、バッテリ温度センサ2からの温度センサ値に基づいて、バッテリ41の液温を推定する。そして、コントローラ10は、推定したバッテリ液温を発電制御部31及びアイドルストップ制御部32に出力する。
ここで、コントローラ10は、マイクロコンピュータ及びその周辺回路を備えている。すなわち例えば、コントローラ10は、一般的なECU(Electronic Control Unit)と同様にCPU、ROM、RAM等によって構成されている。そして、ROMには、各種処理を実現する1又は2以上のプログラムが格納されている。CPUは、ROMに格納されている1又は2以上のプログラムに従って各種処理を実行する。
コントローラ10は、図1に示すように、例えば、バッテリ液温推定部11及び記憶部20を有している。ここで、バッテリ液温推定部11は、プログラムによって構成されている。また、記憶部20は、ROM、RAM等によって構成されている。
記憶部20は、図1に示すように、例えば、バッテリ液温推定値21、温度上昇用係数テーブル22、及び温度下降用係数テーブル23が記憶される。
ここで、バッテリ液温推定値21は、バッテリ液温推定部11が算出した値である。温度上昇用係数テーブル22及び温度下降用係数テーブル23は、バッテリ液温推定部11がバッテリ液温推定値21を算出する際に用いる温度変化係数を取得するためのテーブルである。このバッテリ液温推定値21、温度上昇用係数テーブル22、及び温度下降用係数テーブル23については後で詳述する。
発電制御部31は、コントローラ10からのバッテリ液温推定値に基づいて、オルタネータ42による発電制御を行う。具体的には、発電制御部31は、オルタネータ42で発電された電力を効率良く充電できる電圧の設定を行う。
アイドルストップ制御部32は、予め設定した状況において、エンジンを自動的に停止させ、その後再始動させる。例えば、アイドルストップ制御部32は、車両停止時にエンジンを自動的に停止させ、その後の発進時にエンジンを再始動させる。
このアイドルストップ制御部32は、オルタネータ42によって効率良く充電できないようなバッテリ液温推定値を検出した場合には、エンジンを自動的に停止させ、その後再始動させる制御を抑制する。これにより、車両では、バッテリ41に負荷を与える制御を抑制でき、バッテリ41が過度な放電状態に陥ることを防いだり、バッテリ41の寿命を延命させたりできる。
なお、発電制御部31及びアイドルストップ制御部32は、前述のコントローラ10又は別のコントローラにおいて構成されていても良い。この場合、発電制御部31及びアイドルストップ制御部32は、コントローラにおいてプログラムとして構成される。
次に、コントローラ10のバッテリ液温推定部11による処理手順を説明する。
図3は、バッテリ液温推定部11による処理手順を示すフローチャートである。
図3に示すように、イグニッションスイッチ43がONされると、先ずステップS1では、バッテリ液温推定部11は、初期バッテリ液温推定値の有無を判定する。すなわち、バッテリ液温推定部11は、イグニッションスイッチ43のON後にバッテリ液温推定値を既に算出しているか否かを判定する。このとき、例えば、バッテリ液温推定部11は、記憶部20に初期値T(0)のバッテリ液温推定値21が記憶されていない場合、初期バッテリ液温推定値が無いと判定する。
そして、バッテリ液温推定部11は、初期バッテリ液温推定値が無いとの判定をすると、ステップS2に進む。また、バッテリ液温推定部11は、初期バッテリ液温推定値が有るとの判定をすると、ステップS4に進む。
ステップS2では、バッテリ液温推定部11は、バッテリ温度センサ値t(0)を取得する。さらに、バッテリ液温推定部11は、車速センサ値(車輪速信号)に基づき車速v(0)を取得する。
続くステップS3では、バッテリ液温推定部11は、初期バッテリ液温推定値T(0)に前記ステップS2で取得したバッテリ温度センサ値t(0)を設定する(T(0)=t(0))。そして、バッテリ液温推定部11は、ステップS9に進む。
一方、ステップS4では、バッテリ液温推定部11は、バッテリ温度センサ値t(n)を取得する。さらに、バッテリ液温推定部11は、車速センサ値(車輪速信号)に基づき車速v(n)を取得する。
続くステップS5では、バッテリ液温推定部11は、前回処理時にステップS3又は後述のステップS8で取得したバッテリ液温推定値T(n−1)が今回処理時に前記ステップS4で取得したバッテリ温度センサ値t(n)未満であるか否かを判定する。よって、例えば、バッテリ液温推定部11は、前回処理時に前記ステップS3で初期バッテリ液温推定値T(0)が設定されている場合には、その初期バッテリ液温推定値T(0)が、今回処理時に前記ステップS4で取得したバッテリ温度センサ値t(1)未満であるか否かを判定する。
そして、バッテリ液温推定部11は、前回処理時に取得したバッテリ液温推定値T(n−1)が今回処理時に取得したバッテリ温度センサ値t(n)未満であると判定すると(T(n−1)<t(n))、すなわち、バッテリ液温が上昇していると推定できる場合、ステップS6に進む。また、バッテリ液温推定部11は、そうでない場合(T(n−1)≧t(n))、すなわち、バッテリ液温が下降していると推定できる場合、ステップS7に進む。
ステップS6では、バッテリ液温推定部11は、温度上昇用係数テーブルkutable(v(n))を参照して、前記ステップS4で取得した車速v(n)に対応する温度変化係数k(n)を取得する。そして、バッテリ液温推定部11は、ステップS8に進む。
また、ステップS7では、バッテリ液温推定部11は、温度下降用係数テーブルkdtable(v(n))を参照して、前記ステップS4で取得した車速v(n)に対応する温度変化係数k(n)を取得する。そして、バッテリ液温推定部11は、ステップS8に進む。
ここで、バッテリ液温推定部11は、温度下降用係数テーブルkdtable(v(n))によって、前記ステップS6で同一値の車速v(n)に対応して取得される温度変化係数k(n)よりも小さい温度変化係数k(n)を取得する。
図4は、温度上昇用係数テーブル及び温度下降用係数テーブルの一例を示す図である。図4中、実線は、温度上昇用係数テーブルの値を示し、点線は、温度下降用係数テーブルの値を示す。図1に示すように、これら温度上昇用係数テーブル22及び温度下降用係数テーブル23は、記憶部(例えばROM)20に記憶されている。
図4に示すように、温度上昇用係数テーブルでは、車速v(n)が大きいほど温度変化係数k(n)が大きくなる。また、温度下降用係数テーブルでも、車速v(n)が大きいほど温度変化係数k(n)が大きくなる。
しかし、温度下降用係数テーブルの方が、車速v(n)の増加に対する温度変化係数k(n)の増加割合が低い。さらに、温度下降用係数テーブルの方が、同一値の車速v(n)に対して温度変化係数k(n)が小さい。
ステップS8では、バッテリ液温推定部11は、前記ステップS6又は前記ステップS7で取得した温度変化係数k(n)を用いて、下記(1)式によって今回処理時(最新)のバッテリ液温推定値T(n)を算出する。
T(n)=T(n−1)×(1−k(n))+t(n)×k(n) ・・・(1)
なお、前記(1)式は、変形すると下記式のようになる。
T(n)=T(n−1)+(t(n)−T(n−1))×k(n)
この(1)式は、前回処理時のバッテリ液温推定値T(n−1)に対して今回処理時のバッテリ温度センサ値t(n)がどの程度差があるかを算出し、その算出した値に温度変化係数k(n)を掛け、前回処理時のバッテリ液温推定値T(n−1)に加算して、今回処理時のバッテリ液温推定値T(n)を推定することを示す。
続くステップS9では、バッテリ液温推定部11は、イグニッションスイッチ43の操作状態からイグニッションOFFか否かを判定する。そして、バッテリ液温推定部11は、イグニッションOFFであると判定すると、該図3に示す処理を終了する。また、バッテリ液温推定部11は、そうでない場合(イグニッションONの場合)、前記ステップS4から再び処理を開始する。
(動作等)
次に、バッテリ液温推定装置1の動作等の一例を説明する。
バッテリ液温推定装置1は、イグニッションスイッチ43がONされると、初期バッテリ液温推定値が未だ算出されていないため、先ず、バッテリ温度センサ値t(0)及び車速v(0)を取得する。そして、バッテリ液温推定装置1は、取得したバッテリ温度センサ値t(0)を初期バッテリ液温推定値T(0)に設定する。
その後、バッテリ液温推定装置1は、初期バッテリ液温推定値を算出したことで、バッテリ温度センサ値t(n)及び車速v(n)を取得する。そして、バッテリ液温推定装置1は、前回処理時のバッテリ液温推定値T(n−1)が今回処理時のバッテリ温度センサ値t(n)未満である場合、温度上昇用係数テーブルkutable(v(n))を参照して、車速v(n)に対応する温度変化係数k(n)を取得する。また、バッテリ液温推定装置1は、前回処理時のバッテリ液温推定値T(n−1)が今回処理時のバッテリ温度センサ値t(n)以上である場合、温度下降用係数テーブルkdtable(v(n))を参照して、車速v(n)に対応する温度変化係数k(n)を取得する。
そして、バッテリ液温推定装置1は、温度上昇用係数テーブルkutable(v(n))又は温度下降用係数テーブルkdtable(v(n))を参照して取得した温度変化係数k(n)を用いて今回処理時(最新)のバッテリ液温推定値T(n)を算出する。
バッテリ液温推定装置1は、イグニッションONになっている期間中、以上のようなバッテリ温度センサ値t(n)及び車速v(n)の取得、温度上昇用係数テーブルkutable(v(n))及び温度下降用係数テーブルkdtable(v(n))の何れかを用いた温度変化係数k(n)の取得、並びにバッテリ液温推定値T(n)の算出を逐次行う。
次に、本実施形態とその比較例とを、動作等について対比して説明する。
ここで、本実施形態の比較例は、本実施形態のような係数テーブルによって温度変化係数k(n)を取得するような構成になっていない例である。すなわち、本実施形態の比較例は、温度変化係数k(n)は車速に応じて変化しない例である。
図5は、外気温度が上昇したときの、本実施形態及びその比較例で得られるバッテリ液温推定値の時間変化を示す図である。ここで、図5には、外気温度、バッテリ温度センサ値、バッテリ液温推定値、実際のバッテリ液温値、及び車速の時間変化を示す。
図5に示すように、車速なし(車速=0)の間は、車両におけるバッテリ41の配置空間において空気の流れがほとんどないため、本実施形態の比較例の場合でも、温度変化係数を適切に設定すれば、本実施形態の場合と同様にバッテリ液温推定値が実際のバッテリ液温値にほぼ一致する。
一方、車速が発生すると、バッテリ41の配置空間で空気の流れが発生するため、実際のバッテリ液温値は、増加して外気温度により近づくようになる。このとき、本実施形態の比較例では、車速に対応して温度変化係数が変化しないため、バッテリ液温推定値が、実際のバッテリ液温値の変化に追従できず、実際のバッテリ液温値から乖離してしまう。
これに対して、本実施形態では、車速に対応して温度変化係数が変化するため、バッテリ液温推定値が、実際のバッテリ液温値の変化に追従し、実際のバッテリ液温値にほぼ一致した状態を維持する。
次に、前回処理時のバッテリ液温推定値T(n−1)と今回処理時のバッテリ温度センサ値t(n)との比較結果(T(n−1)<t(n)を満たすか否か)に基づいて、温度変化係数k(n)を取得するための温度上昇用係数テーブルkutable(v(n))と温度下降用係数テーブルkdtable(v(n))とを切り換えている理由を説明する。
先ず、バッテリ液温を上昇させる要因としては、エンジンの熱変化があり、特にバッテリ41がエンジン側に向く面から熱変化の影響を受けると推測される。また、バッテリ液温を降下させる要因としては、走行風があり、この場合、バッテリ41がその側面全体から熱変化の影響を受けると推測される。
さらに、バッテリ温度センサ2の取り付け位置によって、実際のバッテリ液温とバッテリ温度センサ2に基づき推定されるバッテリ液温推定値との相関関係も変化すると推測される。
よって、バッテリ液温上昇時(T(n−1)<t(n)の場合)には、エンジンの温度上昇に実際のバッテリ液温も追従して上昇することが推測されることから、温度上昇用係数テーブルkutable(v(n))によって大きい温度変化係数を取得できるようにしている。
また、バッテリ液温降下時(T(n−1)≧t(n)の場合)には、走行風によって実際のバッテリ41温度が緩やかに降下することが推測されることから、温度下降用係数テーブルkdtable(v(n))によって小さい温度変化係数を取得できるようにしている。
また、車速に応じた走行風によってバッテリ周辺の空気の流れが変化することを考慮して、温度上昇用係数テーブルkutable(v(n))及び温度下降用係数テーブルkdtable(v(n))では、温度変化係数を車速に応じて変化させている。
ここで、本実施形態では、バッテリ温度センサ2は、例えば、温度検出部を構成する。また、バッテリ液温推定部11は、例えば、バッテリ液温推定部及び温度変化係数設定部を構成する。また、車速センサ3は、例えば、車速検出部を構成する。
(本実施形態の効果)
本実施形態は、次のような効果を奏する。
(1)バッテリ液温推定装置1では、バッテリ41近傍に配置したバッテリ温度センサ2の温度センサ値に基づきバッテリ液温推定部11が前回処理時に算出したバッテリ液温推定値と今回処理時の温度センサ値との比較結果、及び車速に基づいて、バッテリ液温推定部11が今回処理時にバッテリ液温推定値の算出に用いる温度変化係数を設定することで、バッテリ41が配置されている空間の構造及び車両の走行状態に応じた温度変化係数の設定が可能になる。
これにより、バッテリ液温推定装置1では、バッテリ41近傍に配置したバッテリ温度センサ2の温度センサ値を用いた場合でも、バッテリ41が配置されている空間の構造及び車両の走行状態の影響を受けないバッテリ液温の推定を行うことができる。
(2)バッテリ液温推定装置1では、テーブルを用いるといった簡単な構成によって温度変化係数の設定が可能になる。
(3)バッテリ液温を高い精度で推定できるため、発電制御部31は、バッテリ液温によって充電できる電流量が変化する鉛蓄電池のようなバッテリ41に対しても、効率良く充電できる。
ここで、低い推定精度のバッテリ液温推定値を用いてオルタネータ42の発電制御を行うと、バッテリ液温推定値と実際のバッテリ液温との誤差によって効率良く充電できない恐れがある。例えば、この場合、バッテリ41が放電状態に陥ったり、反対に充電電圧過多によって不必要な発電負荷を発生させたりする可能性がある。
これに対して、本実施形態では、バッテリ液温を高い精度で推定できるため、そのようなことを招来することなく、効率良く充電できる。この結果、本実施形態では、例えば、車両の燃費向上が見込まれる。
(4)バッテリ液温を高い精度で推定できるため、アイドルストップ制御部32は、効率良く充電できないバッテリ液温推定値を検出した場合のエンジンの自動停止、その後の再始動の制御抑制を適切に行うことができる。この結果、本実施形態では、バッテリ41が過度な放電状態に陥ることを防いだり、バッテリ41の寿命を延命させたりできる。
(本実施形態の変形例)
本実施形態において、バッテリ液温に基づいて行う制御は、発電制御部31及びアイドルストップ制御部32が行う制御に限定されない。この場合でも、発電制御部31及びアイドルストップ制御部32と同様に、高い推定精度のバッテリ液温を用いることで、高い精度で制御を行うことができるようになる。
以上、本発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらすすべての実施形態をも含む。さらに、本発明の範囲は、請求項1により画される発明の特徴の組み合わせに限定されるものではなく、すべての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画されうる。
1 バッテリ液温推定装置、2 バッテリ温度センサ、3 車速センサ、10 コントローラ、11 バッテリ液温推定部、20 記憶部、21 バッテリ液温推定値、22 温度上昇用係数テーブル、23 温度下降用係数テーブル

Claims (2)

  1. 車両に搭載されたバッテリ近傍の雰囲気温度を逐次的に検出する温度検出部と、前記温度検出部の温度検出値に基づいて前記バッテリの液温を逐次的に推定するバッテリ液温推定部と、を備えたバッテリ液温推定装置において、
    前記バッテリ液温推定部は、前記温度検出部の温度検出値及びバッテリ液温推定のために前記温度検出値に乗算される温度変化係数に基づいて前記バッテリの液温を推定しており、
    車速を検出する車速検出部と、
    前記バッテリ液温推定部が前回推定したバッテリの液温と前記温度検出部が今回検出した温度検出値との比較結果、及び前記車速検出部が検出した車速に基づいて、今回の前記温度変化係数を設定する温度変化係数設定部と、
    を備えることを特徴とするバッテリ液温推定装置。
  2. 前記バッテリ液温推定部が前回推定したバッテリの液温が前記温度検出部が今回検出した温度検出値未満である場合に用いる温度変化係数と車速との関係を示す第1テーブルと、前記バッテリ液温推定部が前回推定したバッテリの液温が前記温度検出部が今回検出した温度検出値以上である場合に用いる温度変化係数と車速との関係を示す第2テーブルと、を備え、
    前記温度変化係数設定部は、前記第1テーブル及び前記第2テーブルのうちの前記比較結果に対応するテーブルを参照して、前記車速に対応する今回の温度変化係数を設定することを特徴とする請求項1に記載のバッテリ液温推定装置。
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