JP7342759B2 - バッテリ診断装置、方法、プログラムおよび車両 - Google Patents
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Description
本開示技術の一実施形態に係るバッテリ診断装置においては、診断対象となるバッテリの温度に基づいて、例えば想定される温度変化パターンごとに異なる診断温度を決定して内部抵抗の推定に用いることで、推定精度を向上することができる。これによって、バッテリの診断の信頼性を向上することができる。
図1は、本開示技術の一実施形態に係る、車両に搭載される車両制御システム1の構成例を示す図である。
図5に、バッテリ診断装置110の機能ブロックを示す。バッテリ診断装置110は、取得部111、決定部112、推定部113、診断部114を備える。
イグニッションオン操作が行われると、上述したように、取得部111は、サブバッテリ21を放電させる。図7に放電電流および放電電圧のパターンの例を示す。取得部111は、電流センサ、電圧センサによって、放電開始前の電流I1および電圧V1を測定する。図7に示すように、放電は一定の電流、電圧で一定期間行われる。取得部111は、放電電流および放電電圧が安定した状態の電流I2および電圧V2を測定する。
取得部111は、サブバッテリ21の内部抵抗を取得する。内部抵抗は、2つの時点で測定した電流および電圧のサンプル(I1,V1)および(I2,V2)に基づいて、導出することができる。図8に、2つのサンプルをマップしたグラフを示す。内部抵抗は、2つのサンプルの値に誤差がなければ、グラフにおいて2つのサンプルを通る直線の傾きの絶対値R’であるが、電流センサ、電圧センサにはそれぞれ測定誤差がある。2つのサンプルに対応する真の値は、それぞれ、サンプルから測定誤差の範囲内に存在することになる。図8に、一例として電流、電圧にそれぞれ±Ie、±Veの測定誤差がある場合の、各サンプルに対する真の値が存在する範囲を、それぞれ点線で囲んで示す。ただし、電流I1については、放電開始前の電流なので、真の値が0であることは特定できる。
取得部111は、サブバッテリ21の温度および蓄電量(SOC)を取得する。ここで、取得部111は、温度センサの測定値を温度Tとして取得する。また、取得部111は、例えば、サブバッテリ21に放電させる前の電圧V1に基づいてOCV(開放電圧)を導出し、OCVおよび蓄電量の関係を予め定めたマップを参照して、導出したOCVに対応する蓄電量であるSOC1を取得する。
決定部112は、診断に用いる温度である診断温度Tdを、上述の温度T、第1温度T1、第2温度T2の大小関係に基づいて以下のように決定する。
T1>T≧T2のとき、Td=T
T2>Tのとき、Td=T3
ここで、T3は第2温度T2未満の第3温度T3である。第3温度T3は、サブバッテリ21の保証最低温度であり、実質的にサブバッテリ21がこの温度未満で機能することを想定する必要性のない十分に低い温度である。
温度T≧第1温度T1のとき、その後サブバッテリ21の温度Tが低下しても、第1温度T1より小さくなることはない。
第1温度T1>温度T≧第2温度T2のとき、その後サブバッテリ21の温度Tは、ヒーター22によって昇温され、温度Tより小さくなることはない。
第2温度T2>温度Tのとき、その後サブバッテリ21の温度Tは低下しても、第3温度T3より小さくなることを想定する必要はなく第3温度T3を最低値とみなしてよい。
推定部113は、診断温度Tdにおけるサブバッテリ21の内部抵抗を推定する。推定は、温度および内部抵抗の関係を予め定めたマップを参照して、取得部111が取得したサブバッテリ21の温度Tが診断温度Tdに変化した場合の内部抵抗Rdを導出することで行う。このマップの例を以下に示す。マップ内の数値は適宜省略する。
診断部114は、推定した内部抵抗Rdに基づいて、サブバッテリ21の診断を行う。例えば、サブバッテリ21の電圧が、品質劣化が発生する電圧Vminより小さくなりうるか否かを診断する。品質劣化が発生する電圧は、サブバッテリ21を構成するセルの許容下限電圧とその直列積層数との積で定まる。
OCVd-Id×Rmax=Vmin
すなわち、Rmax=(OCVd-Vmin)/Id
Rd’=Rd×R4/R1
Rd’=Rd×R5/R2
Rd’=Rd×R6/R3
以上のように、本開示技術の一実施形態に係るバッテリ診断装置においては、診断対象となるバッテリの温度に基づいて、例えば想定される温度変化パターンごとに異なる診断温度を決定して内部抵抗の推定に用いることで、推定精度を向上することができる。これによって、バッテリの診断の信頼性を向上することができる。なお、本開示技術は、バッテリの特性、充放電や昇温/冷却等の制御仕様、周囲の気温等の使用環境の1つ以上に応じて現在のバッテリの温度に対する診断温度を決定できれば、上述の実施形態以外にも適用できる。
10 電源制御部
11 メインバッテリ
12 高圧バッテリ
13 DCDCコンバーター
21 サブバッテリ
22 ヒーター
100 電源制御装置
101 双方向DCDCコンバーター
102 電源制御部
110 バッテリ診断装置
111 取得部
112 決定部
113 推定部
114 診断部
Claims (6)
- バッテリの実際の温度である実温度および前記実温度における内部抵抗である実内部抵抗を取得する取得部と、
前記実温度に基づいて、前記バッテリの診断に用いる温度である診断温度を決定する決定部と、
前記バッテリの温度と内部抵抗との関係を示した二次元マップを参照し、前記実温度および前記実内部抵抗と前記診断温度とに基づいて、前記実温度が前記診断温度へ変化した場合に前記実内部抵抗が変化すると推定される前記バッテリの内部抵抗である推定内部抵抗を導出する推定部と、
前記推定内部抵抗に基づいて、前記バッテリの診断を行う診断部と、を備え、
前記決定部は、前記実温度に基づいて想定される前記バッテリの温度変化パターンにおける最低温度を前記診断温度として決定し、
前記バッテリは、前記実温度が第1温度未満かつ前記第1温度より低い第2温度以上の場合、前記バッテリが電力供給するヒーターによって外部から与えられる熱によって昇温制御され、
前記決定部は、
前記実温度が前記第1温度以上の場合、前記第1温度を前記診断温度として決定し、
前記実温度が前記第1温度未満かつ前記第2温度以上の場合、前記実温度を前記診断温度として決定し、
前記実温度が前記第2温度未満の場合、前記第2温度より低い第3温度を前記診断温度として決定する、バッテリ診断装置。 - 前記取得部は、前記バッテリの電流および電圧を取得し、電流に対する電圧の変化率の絶対値を、前記電流の取得精度および前記電圧の取得精度に基づいて、より大きな値に補正し、補正後の絶対値を、内部抵抗の取得値とする、請求項1に記載のバッテリ診断装置。
- 前記取得部は、前記バッテリの前記実温度および前記実内部抵抗の取得時に前記バッテリの蓄電量である実蓄電量をさらに取得し、
前記診断部は、
前記バッテリが、前記実蓄電量から、与えられた要件が定める電力量を放電した場合に想定される内部抵抗を、前記実内部抵抗および前記実蓄電量に基づいて導出し、
前記導出した内部抵抗が、前記バッテリが前記電力量を前記要件が定める電流で放電した場合に想定される電圧が前記バッテリの品質劣化が発生する所定の電圧より小さくならない内部抵抗以下であれば、前記バッテリは前記要件を満たすことができると診断する、請求項1に記載のバッテリ診断装置。 - バッテリ診断装置のコンピュータが実行するバッテリ診断方法であって、
バッテリの実際の温度である実温度および前記実温度における内部抵抗である実内部抵抗を取得する取得ステップと、
前記実温度に基づいて、前記バッテリの診断に用いる温度である診断温度を決定する決定ステップと、
前記バッテリの温度と内部抵抗との関係を示した二次元マップを参照し、前記実温度および前記実内部抵抗と前記診断温度とに基づいて、前記実温度が前記診断温度へ変化した場合に前記実内部抵抗が変化すると推定される前記バッテリの内部抵抗である推定内部抵抗を導出する推定ステップと、
前記推定内部抵抗に基づいて、前記バッテリの診断を行う診断ステップと、を含み、
前記決定ステップは、前記実温度に基づいて想定される前記バッテリの温度変化パターンにおける最低温度を前記診断温度として決定し、
前記バッテリは、前記実温度が第1温度未満かつ前記第1温度より低い第2温度以上の場合、前記バッテリが電力供給するヒーターによって外部から与えられる熱によって昇温制御され、
前記決定ステップは、
前記実温度が前記第1温度以上の場合、前記第1温度を前記診断温度として決定し、
前記実温度が前記第1温度未満かつ前記第2温度以上の場合、前記実温度を前記診断温度として決定し、
前記実温度が前記第2温度未満の場合、前記第2温度より低い第3温度を前記診断温度として決定する、バッテリ診断方法。 - バッテリ診断装置のコンピュータに実行させるバッテリ診断プログラムであって、
バッテリの実際の温度である実温度および前記実温度における内部抵抗である実内部抵抗を取得する取得ステップと、
前記実温度に基づいて、前記バッテリの診断に用いる温度である診断温度を決定する決定ステップと、
前記バッテリの温度と内部抵抗との関係を示した二次元マップを参照し、前記実温度および前記実内部抵抗と前記診断温度とに基づいて、前記実温度が前記診断温度へ変化した場合に前記実内部抵抗が変化すると推定される前記バッテリの内部抵抗である推定内部抵抗を導出する推定ステップと、
前記推定内部抵抗に基づいて、前記バッテリの診断を行う診断ステップと、を含み、
前記決定ステップは、前記実温度に基づいて想定される前記バッテリの温度変化パターンにおける最低温度を前記診断温度として決定し、
前記バッテリは、前記実温度が第1温度未満かつ前記第1温度より低い第2温度以上の場合、前記バッテリが電力供給するヒーターによって外部から与えられる熱によって昇温制御され、
前記決定ステップは、
前記実温度が前記第1温度以上の場合、前記第1温度を前記診断温度として決定し、
前記実温度が前記第1温度未満かつ前記第2温度以上の場合、前記実温度を前記診断温度として決定し、
前記実温度が前記第2温度未満の場合、前記第2温度より低い第3温度を前記診断温度として決定する、バッテリ診断プログラム。 - 請求項1に記載のバッテリ診断装置を備える、車両。
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