JP7087936B2 - 満充電容量推定装置 - Google Patents

Description

本発明は、満充電容量推定装置に関し、詳しくは、蓄電装置の満充電容量の推定値としての推定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、充電前後の蓄電装置の蓄電割合の差と充電電流積算値とに基づいて蓄電装置の満充電容量を推定するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。ここで、蓄電割合は、蓄電装置の全容量のうち蓄電されている容量の割合であり、例えば全容量に対するパーセント表示で示されるまた、満充電容量は、パーセントや［Ａｈ］の単位、［Ｗｈ］の単位などにより表示される。また、満充電容量は、ユーザ電費を用いて電動走行可能な距離やそのパーセントにより表示してもよい。なお、表示手段としては、メータでもよいし、ディーラーの表示装置でもよい。

特開２０１３－１０１０７２号公報

一般的に、蓄電装置の満充電容量は蓄電装置の経年劣化により減少するが、使用状態によって劣化の程度は異なるため、使用年数だけで蓄電装置の満充電容量を推定することはできない。上述の装置のように充電前後の蓄電装置の蓄電割合の差と充電電流積算値とに基づいて蓄電装置の満充電容量を推定する場合、蓄電装置の分極が解消していない状態で満充電容量を推定すると、推定精度が低くなり、適正な満充電容量を推定することができない。分極はある程度放置しておくことにより解消するものであるが、どの程度の時間放置する必要があるかについてはユーザには判断ができず、十分な時間に亘る放置を行なわない場合には精度の悪い推定が行なわれ、過剰な時間に亘る放置を行なう場合、放置時間が長く、ユーザに違和感を与えてしまう。

本発明の満充電容量推定装置は、蓄電装置の満充電容量をより適正に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、
蓄電装置の満充電容量の推定値としての推定満充電容量を推定する満充電容量推定装置であって、
前記推定満充電容量と前記蓄電装置の使用年数に基づく使用年数起因満充電容量との差分が所定値以上のときには、前記差分に基づいて待期時間を設定し、前記蓄電装置を満充電まで充電を行なう際に、前記待期時間が経過してから充電を開始し、充電の前後の蓄電割合の差と満充電までの充電電流の積算値とに基づいて前記推定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、それまでの推定満充電容量と蓄電装置の使用年数に基づく使用年数起因満充電容量との差分が所定値以上のときには、まず、差分に基づいて待期時間を設定する。そして、蓄電装置を満充電まで充電を行なう際に、待期時間が経過してから充電を開始し、充電の前後の蓄電割合の差と満充電までの充電電流の積算値とに基づいて推定満充電容量を推定する。推定満充電容量と使用年数起因満充電容量との差分に基づく待期時間だけ待期してから充電を開始するのである。この結果、より適正な待期時間を設定することができ、より適正に推定満充電容量を推定することができる。

ここで、待期時間は、推定満充電容量と使用年数起因満充電容量との差分が大きいほど大きくなる傾向に設定するのが好ましい。差分が大きいほど分極の影響が大きく生じていると考えられるからである。なお、満充電容量は、充電電流の積算値を充電前後の蓄電割合の差分で割ることにより計算することができる。

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。 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。 使用年数起因満充電容量設定用マップの一例を示す説明図である。 充電前待期時間設定用マップの一例を示す説明図である。

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、充電用リレー５０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。

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。

こうして構成された実施例の電気自動車２０では、バッテリ５０の推定満充電容量を推定する処理を実行する電子制御ユニット７０が満充電容量推定装置に相当する。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。

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、それまでの推定満充電容量Ｍｅｓｔと使用年数Ｎｅｎとを取得する処理を実行する（ステップＳ１００）。推定満充電容量Ｍｅｓｔは最後に本処理で計算されたものであり、使用年数Ｎｅｎはバッテリ５０の使用を開始してからの年数である。これらは、電子制御ユニット７０の図示しないフラッシュメモリなどに記憶されたものを入力することにより取得するものとした。

続いて、取得した使用年数Ｎｅｎを使用年数起因満充電容量設定用マップに適用して使用年数起因満充電容量Ｍｎｅｎを導出する（ステップＳ１１０）。使用年数起因満充電容量設定用マップの一例を図３に示す。このマップは、バッテリ５０に対して実験などにより定めることができる。図示するように、使用年数Ｎｅｎが大きいほど使用年数起因満充電容量Ｍｎｅｎは小さくなる。

次に、推定満充電容量Ｍｅｓｔと使用年数起因満充電容量Ｍｎｅｎとの差分が閾値Ｍｒｅｆ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１２０）。閾値Ｍｒｅｆは、推定満充電容量Ｍｅｓｔと使用年数起因満充電容量Ｍｎｅｎとの差分として許容することができる最大値やこれより若干大きな値を用いることができる。推定満充電容量Ｍｅｓｔと使用年数起因満充電容量Ｍｎｅｎとの差分が閾値Ｍｒｅｆ未満であると判定したときには、推定満充電容量Ｍｅｓｔは適正に推定されていると判断し、本処理を終了する。

ステップＳ１２０で推定満充電容量Ｍｅｓｔと使用年数起因満充電容量Ｍｎｅｎとの差分が閾値Ｍｒｅｆ以上であると判定したときには、推定満充電容量Ｍｅｓｔは不適正と判断し、この差分を充電前待期時間設定用マップに適用して充電前待期時間Ｔｗａｉｔを設定する（ステップＳ１３０）。充電前待期時間設定用マップの一例を図４に示す。図示するように、推定満充電容量Ｍｅｓｔと使用年数起因満充電容量Ｍｎｅｎとの差分が大きくなるほど長くなる傾向に充電前待期時間Ｔｗａｉｔが設定される。これは、差分が大きいほど分極の影響が大きいと考えられることに基づく。

続いて、充電スタンド９０のスタンド側コネクタ９１が車両側コネクタ５１に接続されているのを確認し（ステップＳ１４０）、充電間待期時間Ｔｗａｉｔが経過するのを待って（ステップＳ１５０）、電圧センサ３６ａからの電圧Ｖｂを充電開始時電圧Ｖｓｔａｒｔとして取得する（ステップＳ１６０）。そして、充電スタンド９０からの電力によるバッテリ５０の充電を開始し（ステップＳ１７０）、電流センサ３６ｂからの電流Ｉｂの積算を開始する（ステップＳ１８０）。

次に、充電スタンド９０からの電力によるバッテリ５０の充電が適正に終了するのを待って（ステップＳ１９０）、電圧センサ３６ａからの電圧Ｖｂを充電終了時電圧Ｖｅｎｄとして取得し（ステップＳ２００）、取得した充電開始時電圧Ｖｓｔａｒｔと充電終了時電圧Ｖｅｎｄと積算した充電電流積算値Ｉｈとに基づいて推定満充電容量Ｍｅｓｔを計算し（ステップＳ２１０）、本処理を終了する。推定満充電容量Ｍｅｓｔの計算は、充電開始時電圧Ｖｓｔａｒｔと充電終了時電圧Ｖｅｎｄとに基づいて充電開始時の蓄電割合Ｓｓｔａｒｔと充電終了時の蓄電割合Ｓｅｎｄとを求め、充電電流積算値Ｉｈを充電前後の蓄電割合の差分（Ｓｅｎｄ－Ｓｓｔａｒｔ）で割ることによって計算することができる。充電開始時電圧Ｖｓｔａｒｔは、充電前待期時間Ｔｗａｉｔの経過によってバッテリ５０の分極が解消されているため、バッテリ５０の開放電圧ＯＣＶとみなすことができる。このため、充電開始時電圧Ｖｓｔａｒｔに基づいて充電開始時の蓄電割合Ｓｓｔａｒｔをより適正に求めることができる。この結果、推定満充電容量Ｍｅｓｔをより適正に推定することができる。

以上説明した実施例の電気自動車２０が搭載する満充電容量推定装置では、推定満充電容量Ｍｅｓｔと使用年数起因満充電容量Ｍｎｅｎとの差分に基づいて充電前待期時間Ｔｗａｉｔを設定し、充電前待期時間Ｔｗａｉｔが経過した後に充電開始時電圧Ｖｓｔａｒｔを取得して充電スタンド９０からの電力によるバッテリ５０の充電を開始し、充電電流Ｉｂの積算を開始する。そして、充電が終了したときに充電終了時電圧Ｖｅｎｄを取得し、充電開始時電圧Ｖｓｔａｒｔと充電終了時電圧Ｖｅｎｄと充電電流積算値Ｉｈとに基づいて推定満充電容量Ｍｅｓｔを計算する。充電開始時電圧Ｖｓｔａｒｔは、充電前待期時間Ｔｗａｉｔの経過によってバッテリ５０の分極が解消されているため、バッテリ５０の開放電圧ＯＣＶとみなすことができるため、充電開始時電圧Ｖｓｔａｒｔに基づいて充電開始時の蓄電割合Ｓｓｔａｒｔをより適正に求めることができる。この結果、推定満充電容量Ｍｅｓｔをより適正に推定することができる。また、推定満充電容量Ｍｅｓｔと使用年数起因満充電容量Ｍｎｅｎとの差分に基づいて充電前待期時間Ｔｗａｉｔを設定するから、十分な時間の待期が行なわれることによる精度の悪い推定を抑制することができ、過剰な時間の待期が行なわれることによるユーザへの違和感を与えるといった不都合を回避することができる。

実施例では、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。また、満充電容量推定装置は、自動車以外の移動体に搭載されるものとしてもよく、移動体以外の設備などに組み込まれるものとして構わない。

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)

1. 蓄電装置の満充電容量の推定値としての推定満充電容量を推定する満充電容量推定装置であって、
   そのときに推定されている推定満充電容量と前記蓄電装置の使用年数が長いほど満充電容量が小さくなるように定められた満充電容量設定用マップに基づいて得られる使用年数起因満充電容量との差分が所定値以上のときには、前記差分が大きいほど待機時間が長くなるように定められた待機時間設定用マップに基づいて待機時間を設定し、前記蓄電装置を満充電まで充電を行なう際に、前記待機時間が経過してから充電を開始し、充電の前後の蓄電割合の差で満充電までの充電電流の積算値を割ることによって新たな推定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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