JP7092013B2 - 電源制御装置 - Google Patents
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Description
本発明の電源制御装置は、車両の電源がオフされたタイミングで、満充電容量を修正する必要があるバッテリーの電力を他のバッテリーへ移送して所定のSOCまで低下させる。そして、車両の電源がオンされたタイミングで、修正の対象となるバッテリーの満充電容量を大きなSOC幅を利用した電流積算法によって算出する。これにより、高精度の満充電容量を推定することができる。
[構成]
図1は、本発明の第1の実施形態に係る電源制御装置40を含んだ車両用の電源システム1の概略構成例を示す図である。図1に例示した電源システム1は、第1のDCDCコンバーター(以下「第1のDDC」と記す)11、第1のバッテリー12、第1の運動系システム13、及び負荷14を含む第1の電源系統と、第2のDCDCコンバーター(以下「第2のDDC」と記す)21、第2のバッテリー22、第2の運動系システム23を含む第2の電源系統と、電力供給部30と、電源制御装置40と、を備えている。
次に、図3及び図4をさらに参照して、本発明の第1の実施形態に係る電源制御装置40が実行する制御を説明する。図3は、第1の実施形態に係る電源制御装置40が行う第2のバッテリー22の満充電容量の推定に関わる処理を示すフローチャートである。図4は、バッテリー容量劣化の理想曲線の一例を示す図である。
判断部41が、第2のバッテリー22のSOCが第1の所定値以上であるか否かを判断する。この判断は、満充電容量の推定処理を実施するにあたり、推定精度を高めるΔSOCを確保するために第2のバッテリー22のSOCを意図的に低下させる必要があるか否かを判定するために行われる。よって、第1の所定値は、満充電容量を高精度で推定するために必要なΔSOCを確保できると判断されるSOCに設定される。図2に例示したSOC-OCV特性を有するリン酸鉄系リチウムイオン電池では、フラット領域よりも低いSOCを第1の所定値として設定することができる。
判断部41が、第2のバッテリー22について現在の満充電容量を推定した日(最後の推定処理日)から所定日数以上が経過しているか否かを判断する。この判断は、第2のバッテリー22の経時劣化に伴った現在の満充電容量の修正(見直し)が必要であるか否かを判定するために行われる。所定日数は、車両の使用環境などに基づいて適切な値を任意に定めることができるが、一例として30日とすることができる。
判断部41が、第2のバッテリー22の満充電容量の劣化状態を推定し、この推定した劣化状態に基づいて現在の満充電容量を修正する必要があるか否かを判断する。より具体的には、判断部41が、前回の処理で推定された現在の満充電容量と理想の満充電容量との乖離が、第2の所定値以上あるか否かを判断する。理想の満充電容量とは、経過年数に伴うバッテリーの容量維持率(=劣化後の満充電容量/新品の満充電容量)の変化を示したバッテリー容量の経年劣化曲線(理想曲線)と、実際の車両の使用状態と、から算出される満充電容量である。
判断部41が、第2のバッテリー22の開放端電圧(OCV)が第1のバッテリー12の開放端電圧(OCV)よりも第3の所定値以上大きいか否かを判断する。この判断は、ΔSOCを確保するために必要な第2のバッテリー22のSOCを低下させる処理を、第2のバッテリー22の電力を無駄に廃棄することなく実施できるようにするために行われる。特に、本処理は駐車時などの車両電源がオフの状態で実施されることを想定しているため、長期間駐車によって自己放電してしまった第1のバッテリー12のSOCを回復させるという役割も有している。
電力移送部42が、第2のバッテリー22から第1のバッテリー12への電力移送を開始する。電力移送は、第2のバッテリー22を第2の電源系統に接続している第2のリレー装置52をオンし、かつ第1の電源系統と第2の電源系統とを接続している第1のリレー装置51をオンすることによって、開始することができる。
判断部41が、第2のバッテリー22のSOCが第4の所定値以下になったか否かを判断する。この判断は、ΔSOCを確保するために必要な第2のバッテリー22のSOCを低下させる処理を完了したか否かを判定するために行われる。よって、第4の所定値は、上記第1の所定値よりも小さい、満充電容量を高精度で推定するために必要なΔSOCを確保できたと判断されるSOCに設定される。図2に例示したSOC-OCV特性を有するリン酸鉄系リチウムイオン電池では、フラット領域よりも低いSOC(例えば30%)を第4の所定値として設定することができる。
電力移送部42が、第2のバッテリー22から第1のバッテリー12への電力移送を終了する。電力移送は、第2のバッテリー22を第2の電源系統に接続している第2のリレー装置52をオフするか、又は第1の電源系統と第2の電源系統とを接続している第1のリレー装置51をオフすることによって、終了することができる。
判断部41が、次回に車両の電源がオン(READY_ONなど)された時に所定の満充電容量の推定処理の実施を要求するためのフラグをON状態に設定する。容量推定部43は、車両の電源がオンされた時にこのフラグを確認してON状態になっていれば、確保されたΔSOCを用いた第2のバッテリー22の満充電容量の推定処理を高精度に実施する。そして、判断部41は、容量推定部43によって第2のバッテリー22の満充電容量の推定処理が完了すると、フラグをOFF状態に設定する。なお、満充電容量の推定処理は、低SOCから高SOCまでの充電行為における周知の電流積算法を用いて実施可能である。
[構成]
図5は、本発明の第2の実施形態に係る電源制御装置40を含んだ車両用の電源システム2の概略構成例を示す図である。図5に例示した電源システム2は、第1のDDC11、第1のバッテリー12、第1の運動系システム13、及び負荷14を含む第1の電源系統と、第2のDDC21、第2のバッテリー22、第2の運動系システム23を含む第2の電源系統と、電力供給部30と、電源制御装置40と、を備えている。
次に、図6A及び図6Bをさらに参照して、本発明の第2の実施形態に係る電源制御装置40が実行する制御を説明する。図6A及び図6Bは、第2の実施形態に係る電源制御装置40が行う第2のバッテリー22の満充電容量の推定に関わる処理を示すフローチャートである。なお、本第2の実施形態の図6A及び図6Bに示すステップのうち、上記第1の実施形態の図3に示すステップと同じ処理を行うステップについては、同一の番号を付して説明を省略している。
ステップS304において第2のバッテリー22の開放端電圧が第1のバッテリー12の開放端電圧よりも第3の所定値以上大きいと判断された場合、電力移送部42が、第2のバッテリー22から第1のバッテリー12への電力移送を開始する。電力移送は、第2のバッテリー22を第2の電源系統に接続している第2のリレー装置52をオンし、かつ第1の電源系統と第2の電源系統とを接続している第3のリレー装置53及び切替DDC60をオンすることによって、開始することができる。これと同時に、容量推定部43が、切替DDC60によって制御される第2のバッテリー22から第1のバッテリー12に放電される電流量に基づいて、第2のバッテリー22の満充電容量を推定する処理を開始する。切替DDC60によって開放端電圧や移送電流を精度よく制御することができるため、高SOCから低SOCまでの放電行為に周知の電流積算法を適用することで、第2のバッテリー22の満充電容量の高精度な推定を実施することができる。
ステップS306において第2のバッテリー22のSOCが第4の所定値以下(又は放電電流が第5の所定値以下)になったと判断された場合、電力移送部42が、第2のバッテリー22から第1のバッテリー12への電力移送を終了する。電力移送は、第2のバッテリー22を第2の電源系統に接続している第2のリレー装置52をオフするか、又は第1の電源系統と第2の電源系統とを接続している第3のリレー装置53及び切替DDC60をオフすることによって、終了することができる。また、容量推定部43が、第2のバッテリー22の満充電容量を推定する処理を終了する。
容量推定部43が、電力移送の実施によって、第2のバッテリー22の満充電容量の推定が完了したか否かを判断する。満充電容量の推定が完了した場合は(S608、Yes)、ステップS609に処理が進み、満充電容量の推定が完了しなかった場合は(S608、No)、ステップS611に処理が進む。
電力移送部42が、第1のバッテリー12の電力で第2のバッテリー22を充電する処理を開始する。この充電は、電力移送によって低下した第2のバッテリー22のSOCを上昇させるために行われる。その充電量は、移送した全ての電力量であってもよいし、一部の電力量であってもよいし。充電処理は、第2のバッテリー22を第2の電源系統に接続している第2のリレー装置52をオンし、かつ第1の電源系統と第2の電源系統とを接続している第3のリレー装置53及び切替DDC60をオンすることによって、開始することができる。
判断部41が、第2のバッテリー22のSOCが第6の所定値以上になったか否かを判断する。この判断は、第2のバッテリー22へ十分な電力量が戻されたか否かを判定するために行われる。ここで、十分な電力量である第6の所定値は、例えば、車両の運動に関わる機能をバックアップするために必要な電力量(蓄電量)に設定することができる。
判断部41が、次回に車両の電源がオン(READY_ONなど)された時に所定の満充電容量の推定処理の実施を要求するためのフラグをON状態に設定する。容量推定部43は、車両の電源がオンされた時にこのフラグを確認してON状態になっていれば、確保されたΔSOCを用いた第2のバッテリー22の満充電容量の推定処理を高精度に実施する。そして、判断部41は、容量推定部43によって第2のバッテリー22の満充電容量の推定処理が完了すると、フラグをOFF状態に設定する。なお、満充電容量の推定処理は、低SOCから高SOCまでの充電行為における周知の電流積算法を用いて実施可能である。
[構成]
本第3の実施形態に係る電源制御装置40は、図1に示した第1の実施形態の電源システム1に適用される電源制御装置と同じ構成である。
図7を参照して、本発明の第3の実施形態に係る電源制御装置40が実行する制御を説明する。図7は、第3の実施形態に係る電源制御装置40が行う第2のバッテリー22の満充電容量の推定に関わる処理を示すフローチャートである。この図7に示すフローチャートは、図3に示す第1の実施形態のフローチャートにステップS701の判断をさらに加えたものである。なお、図7におけるステップS701以外のステップは図3で説明した処理と同じであるため、ここでの説明は省略する。
判断部41が、第2のバッテリー22の温度に基づいて第2のバッテリー22の満充電容量の劣化状態を推定し、この推定した劣化状態に基づいて現在の満充電容量を修正する必要があるか否かを判断する。より具体的には、判断部41が、所定の電池温度情報から求められた、第2のバッテリー22の温度が所定の温度以下となる時間の、第2のバッテリー22の使用開始からの時間に対する割合が、第6の所定値以下であるか否かを判断する。
[構成]
本第4の実施形態に係る電源制御装置40は、図5に示した第2の実施形態の電源システム2に適用される電源制御装置と同じ構成である。
図12は、本発明の第4の実施形態に係る電源制御装置40が行う第2のバッテリー22の満充電容量の推定に関わる処理の一部を示すフローチャートである。この図12に示すフローチャートは、図6Aに示す第2の実施形態のフローチャートに、第3の実施形態で説明したステップS701の判断をさらに加えたものである。ステップS701では、判断部41が、第2のバッテリー22の温度に基づいて第2のバッテリー22の満充電容量の劣化状態を推定し、この推定した劣化状態に基づいて現在の満充電容量を修正する必要があるか否かを判断する。より具体的には、判断部41が、第2のバッテリー22の温度が所定の温度以下となる時間の、第2のバッテリー22の使用開始からの時間に対する割合が、第6の所定値以下であるか否かを判断する。
上記第3及び第4の実施形態では、ステップS302及び303にさらにステップS701を加えて、現在推定されている満充電容量を修正する必要があるか否かを判断することを行った。これ以外にも、ステップS302とS701とだけで、現在推定されている満充電容量を修正する必要があるか否かを判断してもよい。
上述した本発明の実施形態に係る電源制御装置40によれば、車両の電源がオフされたタイミングで、蓄電量が所定値(第1の所定値)以上あって満充電容量を修正する必要がある対象バッテリー(第2のバッテリー22)の電力を他のバッテリー(第1のバッテリー12)へ移送して所定の低SOCまで低下させる。そして、次回に車両の電源がオンされたタイミングで、低SOCから高SOCまでの広いSOC幅で充電を実施し、対象バッテリーの満充電容量を電流積算法に基づいて算出する。これにより、好適なタイミングでバッテリーの満充電容量の推定処理を実施することができる。特に、大きいΔSOCを確保することによってセンサーによる電流や電圧などの測定誤差の影響を抑制でき、対象バッテリーの満充電容量を高精度に推定することができる。
11、21、60 DCDCコンバーター(DDC)
12、22 バッテリー
13、23 運動系システム
14 負荷
30 電力供給部
40 電源制御装置
41 判断部
42 電力移送部
43 容量推定部
51、52、53、54 リレー装置
Claims (9)
- 車両に搭載されるバッテリーの満充電容量を推定する電源制御装置であって、
車両の電源がオフされたタイミングで、前記バッテリーの蓄電量が第1の所定値以上である場合に、現在推定されている前記バッテリーの満充電容量を修正する必要があるか否かを判断する判断部と、
前記判断部において前記バッテリーの満充電容量を修正する必要があると判断された場合、前記バッテリーから他のバッテリーへ所定の電力を移送する電力移送部と、
前記電力移送部による電力移送の後に車両の電源がオンされたタイミングで又は前記電力移送部による電力移送中に、前記バッテリーに対して所定の満充電容量推定処理を実施する容量推定部と、を備え、
前記判断部は、前記容量推定部で前記バッテリーの満充電容量が最後に推定された日から所定日数が経過したか否かに基づいて、前記バッテリーの満充電容量を修正する必要があるか否かを判断し、
前記電力移送部は、前記判断部において前記バッテリーの満充電容量を修正する必要があると判断された場合、前記バッテリーの蓄電量が前記第1の所定値よりも小さい第4の所定値以下になるまで、前記バッテリーから前記他のバッテリーへ前記所定の電力を移送する、電源制御装置。 - 車両に搭載されるバッテリーの満充電容量を推定する電源制御装置であって、
車両の電源がオフされたタイミングで、前記バッテリーの蓄電量が第1の所定値以上である場合に、現在推定されている前記バッテリーの満充電容量を修正する必要があるか否かを判断する判断部と、
前記判断部において前記バッテリーの満充電容量を修正する必要があると判断された場合、前記バッテリーから他のバッテリーへ所定の電力を移送する電力移送部と、
前記電力移送部による電力移送の後に車両の電源がオンされたタイミングで又は前記電力移送部による電力移送中に、前記バッテリーに対して所定の満充電容量推定処理を実施する容量推定部と、を備え、
前記判断部は、前記バッテリーの満充電容量の劣化状態を推定し、当該推定した劣化状態に基づいて、前記満充電容量を修正する必要があるか否かを判断し、
前記電力移送部は、前記判断部において前記バッテリーの満充電容量を修正する必要があると判断された場合、前記バッテリーの蓄電量が前記第1の所定値よりも小さい第4の所定値以下になるまで、前記バッテリーから前記他のバッテリーへ前記所定の電力を移送する、電源制御装置。 - 前記判断部は、さらに、前記バッテリーの満充電容量の劣化状態を推定し、当該推定した劣化状態に基づいて、前記バッテリーの満充電容量を修正する必要があるか否かを判断する、請求項1に記載の電源制御装置。
- 前記判断部は、所定の経年劣化曲線から求められた満充電容量と前記容量推定部で推定された満充電容量との乖離が第2の所定値以上あるか否かに基づいて、前記劣化状態を推定する、請求項2又は3に記載の電源制御装置。
- 前記判断部は、所定の電池温度情報から求められた、前記バッテリーの温度が所定の温度以下となる時間の使用開始からの時間に対する割合が第6の所定値以下であるか否かに基づいて、前記劣化状態を推定する、請求項2又は3に記載の電源制御装置。
- 前記電力移送部は、前記バッテリーの開放端電圧が前記他のバッテリーの開放端電圧よりも第3の所定値以上大きい場合に、前記バッテリーから前記他のバッテリーへ所定の電力を移送する、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の電源制御装置。
- 前記電力移送部は、前記バッテリーから放電される電流値が第5の所定値以下になった場合に、前記電力移送を終了する、請求項6に記載の電源制御装置。
- 前記バッテリーの蓄電量が前記第1の所定値未満である場合に、前記判断部による判断を行うことなく、車両の電源がオンされたタイミングで前記満充電容量推定処理を実施する、請求項1又は2に記載の電源制御装置。
- 前記電力移送部による電力移送によって前記バッテリーの満充電容量の推定が完了した場合、前記他のバッテリーへ移送した電力の少なくとも一部を前記バッテリーに充電する処理を行う、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の電源制御装置。
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