JP7069837B2 - 電池の診断装置及び方法 - Google Patents
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Description
本発明に係る電池の診断装置は、目標電流値より小さい電流値、目標期間より短い期間での電池の放電を行った時の内部抵抗の測定値から、目標電流値、目標期間での放電を行った時の電池の内部抵抗値を推定し、これに基づいて電池を診断する。
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図1に、本実施形態における電池の診断装置を含む電源システム1の機能ブロック図を示す。電源システム1は一例として車両に搭載される。電源システム1は、電池(サブ電池)100、主電源200、DCDCコンバーター300、負荷400、電源ECU10を含む。主電源200と電池100とはDCDCコンバーター300を介して負荷400に接続される。電源ECU10は、DCDCコンバーター300を制御して、主電源200または電池100から負荷400へ電力供給を行わせる電源制御部11と、電池100の診断を行う診断装置12とを含む。電源制御部11は、主電源200が正常に動作している場合は、主電源200からの電力を負荷400に供給するが、主電源200が失陥したことを検出すると電池100からの電力を負荷400に供給する。診断装置12は、電池100の電流および電圧を測定する測定部14と、電池100の放電電流を診断用に制御し、測定部14から電流値、電圧値を取得して電池100の内部抵抗値を算出し、これに基づいて電池100の診断を行う診断部13とを含む。なお、診断装置12は、電源ECU10内に設けられ電源制御部11と一部の実装を共用してもよいし、あるいは、電源ECU10とは別個に設けられてもよい。
本実施形態に係る電池の診断処理の一例を以下に説明する。図2は、診断装置12の診断部13が実行する診断処理を示すフローチャートである。本処理は、車両の走行中に例えば定期的に開始、実行される。本処理においては、電池100は、目標電流値(例えば55A)の電流を目標期間(例えば15s)出力した時点で、負荷400の動作可能な下限電圧である電圧Vlowにおいて所定の電力値Wtargetが得られることが要求されているものとする。
W=(OCV-Vlow)/R×Vlow (式1)
以上のように、本発明によれば、目標電流値、目標期間での放電を行った時の電池の内部抵抗値を、目標電流値より小さい2つの電流値、目標期間より短い期間での放電を行った時の、内部抵抗の測定値の変化に基づいて、好適に推定し、電池が所定の電力を供給できるか否か等の診断を行うことができる。そのため、診断対象が放電をさせにくいサブ電池である場合でも、放電電流、放電期間を抑制しながら、診断を行うことができる。
10 電源ECU
11 電源制御部
12 診断装置
13 診断部
14 測定部
100 電池
200 主電源
300 DCDCコンバーター
400 負荷
Claims (5)
- 電池の診断装置であって、
前記電池の電流値および電圧値を取得する測定部と、
前記測定部が取得する前記電流値および前記電圧値に基づいて、前記電池の内部抵抗値を算出し、前記内部抵抗値に基づいて前記電池の診断を行う診断部とを備え、
前記診断部は、
前記電池の電流が略0Aである期間において、電流値および電圧値の組である初期測定サンプルを取得し、
前記電池に、所定の目標電流値より小さい第1電流値での放電を、所定の目標期間より短い第1期間行わせ、
前記第1期間の開始から第1の時間経過後に開始する第1短期間において、電流値および電圧値の組である第1測定サンプルを取得し、
前記第1期間の開始から前記第1の時間よりも長い第2の時間経過後に開始する第2短期間において、電流値および電圧値の組である第2測定サンプルを取得し、
前記電池に、前記目標電流値より小さく前記第1電流値より大きい第2電流値での放電を、前記目標期間より短い第2期間行わせ、
前記第2期間の開始から第3の時間経過後に開始する第3短期間において、電流値および電圧値の組である第3測定サンプルを取得し、
前記第2期間の開始から前記第3の時間よりも長い第4の時間経過後に開始する第4短期間において、電流値および電圧値の組である第4測定サンプルを取得し、
前記初期測定サンプルおよび前記第1測定サンプルを直線近似し、近似直線の傾きを前記第1期間における前記第1の時間経過時の第1近似内部抵抗として算出し、
前記初期測定サンプルおよび前記第2測定サンプルを直線近似し、近似直線の傾きを前記第1期間における前記第2の時間経過時の第2近似内部抵抗として算出し、
前記初期測定サンプルおよび前記第3測定サンプルを直線近似し、近似直線の傾きを前記第2期間における前記第3の時間経過時の第3近似内部抵抗として算出し、
前記初期測定サンプルおよび前記第4測定サンプルを直線近似し、近似直線の傾きを前記第2期間における前記第4の時間経過時の第4近似内部抵抗として算出し、
前記第1近似内部抵抗と前記第2近似内部抵抗を時間に沿って直線外挿することで、前記第1電流値での放電を前記目標期間継続した時の前記内部抵抗値である第1内部抵抗値を推定し、
前記第3近似内部抵抗と前記第4近似内部抵抗を時間に沿って直線外挿することで、前記第2電流値での放電を前記目標期間継続した時の前記内部抵抗値である第2内部抵抗値を推定し、
前記第1内部抵抗値と前記第2内部抵抗値を電流に沿って直線外挿することで、前記電池に前記目標電流値での放電を前記目標期間行わせた時の前記内部抵抗値である第3内部抵抗値を推定し、
前記第3内部抵抗値に基づいて、前記電池の劣化の程度の診断を行う、電池の診断装置。 - 電池の診断装置であって、
前記電池の電流値および電圧値を取得する測定部と、
前記測定部が取得する前記電流値および前記電圧値に基づいて、前記電池の内部抵抗値を算出し、前記内部抵抗値に基づいて前記電池の診断を行う診断部とを備え、
前記診断部は、
前記電池の電流が略0Aである期間において、電流値および電圧値の組である初期測定サンプルを取得し、
前記電池に、所定の目標電流値より小さい第1電流値での放電を、所定の目標期間より短い第1期間行わせ、
前記第1期間の開始から第1の時間経過後に開始する第1短期間において、電流値および電圧値の組である第1測定サンプルを取得し、
前記第1期間の開始から前記第1の時間よりも長い第2の時間経過後に開始する第2短期間において、電流値および電圧値の組である第2測定サンプルを取得し、
前記電池に、前記目標電流値より小さく前記第1電流値より大きい第2電流値での放電を、前記目標期間より短い第2期間行わせ、
前記第2期間の開始から第3の時間経過後に開始する第3短期間において、電流値および電圧値の組である第3測定サンプルを取得し、
前記第2期間の開始から前記第3の時間よりも長い第4の時間経過後に開始する第4短期間において、電流値および電圧値の組である第4測定サンプルを取得し、
前記初期測定サンプルおよび前記第1測定サンプルを直線近似し、近似直線の傾きを前記第1期間における前記第1の時間経過時の第1近似内部抵抗として算出し、
前記初期測定サンプルおよび前記第2測定サンプルを直線近似し、近似直線の傾きを前記第1期間における前記第2の時間経過時の第2近似内部抵抗として算出し、
前記初期測定サンプルおよび前記第3測定サンプルを直線近似し、近似直線の傾きを
前記第2期間における前記第3の時間経過時の第3近似内部抵抗として算出し、
前記初期測定サンプルおよび前記第4測定サンプルを直線近似し、近似直線の傾きを前記第2期間における前記第4の時間経過時の第4近似内部抵抗として算出し、
前記第1近似内部抵抗と前記第2近似内部抵抗を時間に沿って直線外挿することで、前記第1電流値での放電を前記目標期間継続した時の前記内部抵抗値である第1内部抵抗値を推定し、
前記第3近似内部抵抗と前記第4近似内部抵抗を時間に沿って直線外挿することで、前記第2電流値での放電を前記目標期間継続した時の前記内部抵抗値である第2内部抵抗値を推定し、
前記第1内部抵抗値と前記第2内部抵抗値を電流に沿って直線外挿することで、前記電池に前記目標電流値での放電を前記目標期間行わせた時の前記内部抵抗値である第3内部抵抗値を推定し、
前記初期測定サンプルおよび前記第1測定サンプルを直線近似した切片を無電流時の電圧OCVとし、負荷の動作可能な下限電圧をVlowとし、前記第3内部抵抗値をRとしたとき、Vlowにおける電力値Wを、W=(OCV-Vlow)/R×Vlowの式により計算し、
前記電力値Wが所定の電力値以上であれば、前記電池の要求される電力を保持することが可能であると判定し、
前記電力値Wが所定の電力値未満であれば、前記電池の要求される電力を保持することが不可能であると判定する診断を行う、電池の診断装置。 - 前記診断部は、前記電池に、前記第1電流値での放電を行わせた後に、前記第2電流値での放電を行わせる、請求項1または2に記載の電池の診断装置。
- 電池の診断装置のコンピューターが実行する電池の診断方法であって、
前記電池の電流が略0Aである期間において、電流値および電圧値の組である初期測定サンプルを取得するステップと、
前記電池に、所定の目標電流値より小さい第1電流値での放電を、所定の目標期間より短い第1期間行わせ、前記第1期間の開始から第1の時間経過後に開始する第1短期間において、電流値および電圧値の組である第1測定サンプルを取得し、前記第1期間の開始から前記第1の時間よりも長い第2の時間経過後に開始する第2短期間において、電流値および電圧値の組である第2測定サンプルを取得するステップと、
前記電池に、前記目標電流値より小さく前記第1電流値より大きい第2電流値での放電を、前記目標期間より短い第2期間行わせ、前記第2期間の開始から第3の時間経過後に開始する第3短期間において、電流値および電圧値の組である第3測定サンプルを取得し、前記第2期間の開始から前記第3の時間よりも長い第4の時間経過後に開始する第4短期間において、電流値および電圧値の組である第4測定サンプルを取得するステップと、
前記初期測定サンプルおよび前記第1測定サンプルを直線近似し、近似直線の傾きを前記第1期間における前記第1の時間経過時の第1近似内部抵抗として算出するステップと、
前記初期測定サンプルおよび前記第2測定サンプルを直線近似し、近似直線の傾きを前記第1期間における前記第2の時間経過時の第2近似内部抵抗として算出するステップと、
前記初期測定サンプルおよび前記第3測定サンプルを直線近似し、近似直線の傾きを前記第2期間における前記第3の時間経過時の第3近似内部抵抗として算出するステップと、
前記初期測定サンプルおよび前記第4測定サンプルを直線近似し、近似直線の傾きを前記第2期間における前記第4の時間経過時の第4近似内部抵抗として算出するステップと、
前記第1近似内部抵抗と前記第2近似内部抵抗を時間に沿って直線外挿することで、前記第1電流値での放電を前記目標期間継続した時の内部抵抗値である第1内部抵抗値を推定するステップと、
前記第3近似内部抵抗と前記第4近似内部抵抗を時間に沿って直線外挿することで、前記第2電流値での放電を前記目標期間継続した時の内部抵抗値である第2内部抵抗値を推定するステップと、
前記第1内部抵抗値と前記第2内部抵抗値を電流に沿って直線外挿することで、前記電
池に前記目標電流値での放電を前記目標期間行わせた時の内部抵抗値である第3内部抵抗値を推定するステップと、
前記第3内部抵抗値に基づいて、前記電池の劣化の程度の診断を行うステップとを含む、電池の診断方法。 - 電池の診断装置のコンピューターが実行する電池の診断方法であって、
前記電池の電流が略0Aである期間において、電流値および電圧値の組である初期測定サンプルを取得するステップと、
前記電池に、所定の目標電流値より小さい第1電流値での放電を、所定の目標期間より短い第1期間行わせ、前記第1期間の開始から第1の時間経過後に開始する第1短期間において、電流値および電圧値の組である第1測定サンプルを取得し、前記第1期間の開始から前記第1の時間よりも長い第2の時間経過後に開始する第2短期間において、電流値および電圧値の組である第2測定サンプルを取得するステップと、
前記電池に、前記目標電流値より小さく前記第1電流値より大きい第2電流値での放電を、前記目標期間より短い第2期間行わせ、前記第2期間の開始から第3の時間経過後に開始する第3短期間において、電流値および電圧値の組である第3測定サンプルを取得し、前記第2期間の開始から前記第3の時間よりも長い第4の時間経過後に開始する第4短期間において、電流値および電圧値の組である第4測定サンプルを取得するステップと、
前記初期測定サンプルおよび前記第1測定サンプルを直線近似し、近似直線の傾きを前記第1期間における前記第1の時間経過時の第1近似内部抵抗として算出するステップと、
前記初期測定サンプルおよび前記第2測定サンプルを直線近似し、近似直線の傾きを前記第1期間における前記第2の時間経過時の第2近似内部抵抗として算出するステップと、
前記初期測定サンプルおよび前記第3測定サンプルを直線近似し、近似直線の傾きを前記第2期間における前記第3の時間経過時の第3近似内部抵抗として算出するステップと、
前記初期測定サンプルおよび前記第4測定サンプルを直線近似し、近似直線の傾きを前記第2期間における前記第4の時間経過時の第4近似内部抵抗として算出するステップと、
前記第1近似内部抵抗と前記第2近似内部抵抗を時間に沿って直線外挿することで、前記第1電流値での放電を前記目標期間継続した時の内部抵抗値である第1内部抵抗値を推定するステップと、
前記第3近似内部抵抗と前記第4近似内部抵抗を時間に沿って直線外挿することで、前記第2電流値での放電を前記目標期間継続した時の内部抵抗値である第2内部抵抗値を推定するステップと、
前記第1内部抵抗値と前記第2内部抵抗値を電流に沿って直線外挿することで、前記電池に前記目標電流値での放電を前記目標期間行わせた時の内部抵抗値である第3内部抵抗値を推定するステップと、
前記初期測定サンプルおよび前記第1測定サンプルを直線近似した切片を無電流時の電圧OCVとし、負荷の動作可能な下限電圧をVlowとし、前記第3内部抵抗値をRとしたとき、Vlowにおける電力値Wを、W=(OCV-Vlow)/R×Vlowの式により計算するステップと、
前記電力値Wが所定の電力値以上であれば、前記電池の要求される電力を保持することが可能であると判定し、前記電力値Wが所定の電力値未満であれば、前記電池の要求される電力を保持することが不可能であると判定する診断を行うステップとを含む、電池の診断方法。
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