JP7342759B2 - バッテリ診断装置、方法、プログラムおよび車両 - Google Patents

バッテリ診断装置、方法、プログラムおよび車両 Download PDF

Info

Publication number
JP7342759B2
JP7342759B2 JP2020054865A JP2020054865A JP7342759B2 JP 7342759 B2 JP7342759 B2 JP 7342759B2 JP 2020054865 A JP2020054865 A JP 2020054865A JP 2020054865 A JP2020054865 A JP 2020054865A JP 7342759 B2 JP7342759 B2 JP 7342759B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
battery
actual
internal resistance
diagnostic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2020054865A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2021156638A (ja
Inventor
貴也 越井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2020054865A priority Critical patent/JP7342759B2/ja
Priority to US17/157,036 priority patent/US11465531B2/en
Priority to CN202110285451.4A priority patent/CN113447829B/zh
Publication of JP2021156638A publication Critical patent/JP2021156638A/ja
Priority to US17/871,492 priority patent/US11820252B2/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7342759B2 publication Critical patent/JP7342759B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/378Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC] specially adapted for the type of battery or accumulator
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/12Recording operating variables ; Monitoring of operating variables
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/16Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to battery ageing, e.g. to the number of charging cycles or the state of health [SoH]
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/389Measuring internal impedance, internal conductance or related variables
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/392Determining battery ageing or deterioration, e.g. state of health
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/396Acquisition or processing of data for testing or for monitoring individual cells or groups of cells within a battery
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44Methods for charging or discharging
    • H01M10/443Methods for charging or discharging in response to temperature
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/486Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40Drive Train control parameters
    • B60L2240/54Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/545Temperature
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40Drive Train control parameters
    • B60L2240/54Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/547Voltage
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G01R31/3842Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC combining voltage and current measurements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/20Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Description

本開示は、車両に搭載されたバッテリを診断するバッテリ診断装置等に関する。
リチウムイオン電池のようなバッテリ(二次電池)を内部抵抗に基づいて診断することが行われている。これに関連して、特許文献1は、二次電池の温度と抵抗値とを取得し、所定のモデルに基づいて、二次電池の特定の温度における内部抵抗値を推定し、その温度における性能診断に用いることを開示している。
特開2010-236925号公報
内部抵抗を取得した時の二次電池の温度と、診断に用いる温度との差が比較的大きい場合、モデルに基づいた推定の際、内部抵抗の取得誤差によって、診断に用いる温度における内部抵抗の推定値の推定精度が低下し、性能診断の診断精度も低下するおそれがある。
本開示は、高い診断精度を有するバッテリ診断装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するための、本発明の一態様は、バッテリの温度および内部抵抗を取得する取得部と、取得部が取得した温度に基づいて、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、取得部が取得した温度および内部抵抗と、決定部が決定した診断温度とに基づいて、診断温度におけるバッテリの内部抵抗を推定する推定部と、推定部が推定した内部抵抗に基づいて、バッテリの診断を行う診断部とを備えるバッテリ診断装置である。
本開示によれば、バッテリの温度に基づいて、診断に用いる温度を決定して内部抵抗の推定に用いることで内部抵抗の推定精度を向上し、バッテリの診断精度を向上することができる。
一実施形態に係る車両制御システムの構成図 一実施形態に係る電力供給制御の例を示す図 一実施形態に係る電力供給制御の例を示す図 一実施形態に係る放電制御の例を示す図 一実施形態に係るバッテリ診断装置の機能ブロック図 一実施形態に係るバッテリ診断処理の例を示すフローチャート 一実施形態に係るバッテリ診断処理の放電パターンの例を示す図 一実施形態に係る測定サンプルの例を示す図
(実施形態)
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。
<構成>
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。
メインバッテリ11、高圧バッテリ12、DCDCコンバーター13は、メイン電源系統を構成する。メインバッテリ11は例えば鉛蓄電池である。
サブバッテリ21はサブ電源系統を構成する。サブ電源系統は上述のメイン電源系統の失陥時用の予備系統である。ヒーター22は、サブバッテリ21を昇温することができる。サブバッテリ21は例えばリチウムイオン電池である。
SBWACT14は、シフトポジションを制御するアクチュエータであり、とくにシフトポジションをパーキングポジションにしてパーキングロックを行うことができる。SBWECU15は、SBWACT14を制御するECU(Electronic Control Unit)である。SBWECU15は、SBWACT14を制御することによって、シフトポジションを電気的に制御(shift-by-wire制御)する。
ADSECU23は、自動運転システム(Automated Driving System)の機能を実行するECUである。
電源制御装置100は、双方向DCDCコンバーター101、電源制御部102、バッテリ診断装置110を含み、上述したアクチュエータやECUへの電力供給の制御やサブバッテリ21の性能診断を行うことができる。電源制御部102およびバッテリ診断装置110の各機能は、プロセッサおよびメモリを含む制御部によって実行される。制御部の数は限定されず、電源制御部102およびバッテリ診断装置110の各機能は、1つの制御部によって実行されてもよく、相異なる制御部によって個別に実行されてもよい。
車両制御システム1は、これら以外にも各種のECUやアクチュエータを備えてもよい。
ここで、電源制御装置100の制御の一例を説明する。電源制御装置100の電源制御部102は、車両制御システム1の各部分に設けられた図示しない電流センサ、電圧センサの値を監視することにより、メイン電源系統が正常であるか失陥しているかを検出し、電源制御装置100の内外に適宜設けられた図示しない複数のリレー等のスイッチを適宜制御して以下のような電力供給制御を行う。
図2に、電源制御部102が行うメイン電源系統が正常である場合の自動運転中の電力供給制御の例を示す。この場合、電源制御部102は、メインバッテリ11の出力電力や、DCDCコンバーター13によって電圧が降圧された高圧バッテリ12の出力電力を、SBWACT14、SBWECU15、ADSECU23等に供給する。
サブバッテリ21の温度は、サブバッテリ21に設けられた図示しない温度センサによって測定され、温度が第1温度T1未満かつ、第1温度T1より低い第2温度T2以上である場合、電源制御部102は、サブバッテリ21の出力電力をヒーター22に供給し、サブバッテリ21を昇温して、サブバッテリ21の電圧、蓄電量等の電力特性を向上させる。サブバッテリ21の温度が第2温度未満である場合は、サブバッテリ21の昇温に応じた電力特性の十分な向上が見込めないので、サブバッテリ21の出力電力をヒーター22に供給せず、サブバッテリ21の昇温を行わない。なお、電源制御部102は、双方向DCDCコンバーター101を介して、適宜メインバッテリ11や高圧バッテリ12の出力電力をサブバッテリ21に供給してサブバッテリ21を充電してもよい。また、電源制御部102は、サブバッテリ21の出力電圧を、ADSECU23に印加するが、双方向DCDCコンバーター101を制御して、サブバッテリ21からの電力供給は抑制する。
図3に、自動運転中に、メイン電源系統が失陥した場合に電源制御部102が行う、電力供給制御の例を示す。この場合、電源制御部102は、サブバッテリ21の出力電力を、SBWACT14、SBWECU15、ADSECU23等に供給する。なお、サブバッテリ21からヒーター22への電力供給は、上述と同様に行う。この状態では、ADSECU23によって、車両をすみやかに安全に停止させる退避走行制御が行われ、車両の停止後、SBWACT14、SBWECU15によって、パーキングロックが行われる。なお、手動運転中にメイン電源系統が失陥した場合も、電源制御部102は、サブバッテリ21の出力電力を、SBWACT14、SBWECU15に供給し、車両の停止後、SBWACT14、SBWECU15によって、パーキングロックが行われる。
図4に、バッテリ診断装置110が行う内部抵抗取得のための放電制御の例を示す。バッテリ診断装置110は、電源制御装置100の内外に適宜設けられた図示しない複数のリレー等のスイッチを適宜制御して、双方向DCDCコンバーター101によって放電電圧、放電電流を制限しながら、サブバッテリ21に放電させる。放電された電力は、ECU、アクチュエータ等の負荷によって適宜消費される。
<診断処理>
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。
取得部111は、サブバッテリ21の温度および内部抵抗を取得する。決定部112は、取得部111が取得した温度に基づいて、サブバッテリ21の診断に用いる温度である診断温度を決定する。推定部113は、取得部111が取得した温度および内部抵抗と、決定部112が決定した診断温度とに基づいて、診断温度におけるサブバッテリ21の内部抵抗を推定する。診断部114は、推定部113が推定した内部抵抗に基づいて、サブバッテリ21の診断を行う。
図6に、バッテリ診断装置110が行うバッテリ診断処理のフローチャートを示し、フローチャートに沿って、処理を説明する。本処理は、イグニッションオン(パワーオン)直後等、車両の走行が開始されていない、車両制御システム1の他の動作が開始される前の、サブバッテリ21の放電を比較的安定的に行うことができる時に実行される。
(ステップS101)
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。
(ステップS102)
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。
内部抵抗は、一般に大きいほどサブバッテリ21が性能低下していることを表すので、内部抵抗は真の値より小さく評価されることは好ましくない。そこで、このような範囲内に電流、電圧の値が存在する場合の内部抵抗が取りうる値の最大値を、取得すべき内部抵抗として導出する。図8に示す例では、2点(0,V1+Ve)および(I2-Ie,V2-Ve)を通る直線の傾きの絶対値を内部抵抗Rとする。
このように、取得部111は、放電したときの電流に対する電圧の変化率の絶対値R’を、電流および電圧の測定精度に基づいて、より大きな値Rに補正し、Rの値を内部抵抗として取得する。補正された内部抵抗Rは、上述したように、真の値の存在範囲に基づいて導出してもよいし、想定される電流および電圧の測定値の範囲や測定精度に応じて好適に定めた係数α(>1)をR’に乗算することで導出してもよい。
(ステップS103)
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。
(ステップS104)
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。
T≧T1のとき、Td=T1
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。
診断温度Tdは、以下に説明するように、取得部111が取得した温度Tに応じて想定されるサブバッテリ21の温度変化パターンにおいて温度が取りうる最低値とみなすことができる。
上述のように、サブバッテリ21の温度第1温度T1未満かつ第2温度T2以上であれば、上述のようにヒーター22によって昇温される。そのため、以下のことが成立する。
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。
一般にサブバッテリ21の内部抵抗は温度が低いほど大きくなるので、診断温度Tdは、サブバッテリ21の蓄電量が同じであれば、車両の走行中にサブバッテリ21の内部抵抗が最も大きくなる場合の温度である。本実施形態では、決定部112は、このように診断温度Tdを、取得部111が取得した温度Tに応じて好適に設定する。
(ステップS105)
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。
Figure 0007342759000001
取得部111が取得したサブバッテリ21の温度Tが25℃で、内部抵抗Rが1.0mΩである場合、マップを参照すれば、診断温度Tdが第1温度T1であれば内部抵抗Rdは4.0mΩである。また、診断温度Tdが第3温度T3である場合の内部抵抗Rdは15.0mΩである。
内部抵抗Rは、上述した補正を行ったとしても、真の値からの誤差を含みうる。診断温度Tdを例えば常に保証最低温度である第3温度T3とすると、マップに示すようにわずかな誤差でも内部抵抗Rdの誤差は大きくなる。例えば、温度Tが25℃のとき内部抵抗Rの誤差が0.5mΩ(=1.5mΩ-1.0mΩ)であっても、第3温度T3における内部抵抗の誤差は7.5mΩ(=22.5-15.0mΩ)となり誤差が大きくなる。
また、診断温度Tdを例えば常に保証最低温度である第3温度T3とすると、サブバッテリ21の想定される温度変化パターンにおいて、必要以上にサブバッテリ21の内部抵抗を大きく評価しすぎることになる。
例えば、温度Tが25℃であれば、第1温度T1より小さくなることはないので、第1温度T1のときの内部抵抗によって、十分に内部抵抗の最大値を評価できる。また、温度Tが25℃のとき内部抵抗Rの誤差が0.5mΩ(=1.5mΩ-1.0mΩ)の場合、第1温度T1における内部抵抗の誤差は2.0mΩ(=6.0mΩ-4.0mΩ)となり、第3温度T3における内部抵抗よりも誤差を抑制できる。
本実施形態では、取得したサブバッテリ21の温度Tに応じて、診断温度Tdを好適に設定することで、温度Tからの診断温度Tdの乖離を抑制でき、サブバッテリ21の内部抵抗を誤差や過大評価を抑制して推定することができる。
(ステップS106)
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。
最もサブバッテリ21の電圧が低下するのは、サブバッテリ21が、取得部111による測定後、車両の走行中にメイン電源系統が失陥し、上述の退避走行およびその後のパーキングロックを行うという要件を満たすために要求される電力量Wを放電し、蓄電量がこの電力量Wに相当する分、SOC1から減少した場合である。減少後の蓄電量を診断に用いるSOCdとし、SOCdにおける開放電圧をOCVdとし、内部抵抗をRd’とし、パーキングロックのために要求される電流をIdとすると、Rd’が以下の式を満たすRmax以下である場合には、サブバッテリ21の電圧はVminより小さくならず、品質劣化をきたすことなく、サブバッテリ21に課された要件を満たすことができると診断することができる。
OCVd-Id×Rmax=Vmin
すなわち、Rmax=(OCVd-Vmin)/Id
ここで、SOCdにおけるOCVdは、OCVおよび蓄電量の関係を予め定めたマップを参照することで取得することができる。また、SOCdにおける内部抵抗Rd’は、蓄電量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の蓄電量が、SOC1からSOCdに変化した場合の、内部抵抗のRdからの変化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。
Figure 0007342759000002
このマップは、例えば温度Tにおいて、蓄電量がSOC1のときに内部抵抗がR1である場合、蓄電量がSOCdに変化すると内部抵抗がR4に変化することを表している。このマップを用いると、温度Tにおいて蓄電量がSOC1のときに内部抵抗がRdであった場合、SOCdにおける内部抵抗は、Rd×R4/R1の計算で求められる。
すなわち、診断温度Td=T、蓄電量がSOCdのときの内部抵抗Rd’は、以下の式で求めることができる。
Rd’=Rd×R4/R1
同様にして、診断温度Td=T1、蓄電量がSOCdのときの内部抵抗Rd’は、以下の式で求めることができる。
Rd’=Rd×R5/R2
同様にして、診断温度Td=T3、蓄電量がSOCdのときの内部抵抗Rd’は、以下の式で求めることができる。
Rd’=Rd×R6/R3
このようにして求めたRd’がRmax以下であれば、上述のように、サブバッテリ21の電圧はVminより小さくならず、品質劣化をきたすことなく、要件を満たすことができると診断することができる。要件を満たさない場合、例えば、警告灯等によってユーザーに通知してもよいし、メイン電源系統が失陥しても車両は退避走行のみ行ってパーキングロックはユーザーが手動で行うようにしてもよい。
<効果>
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。
以上、本開示技術の一実施形態を説明したが、本開示技術は、バッテリ診断装置、プロセッサとメモリとを備えたバッテリ診断装置が実行するバッテリ診断方法、バッテリ診断方法を実行するためのバッテリ診断プログラム、バッテリ診断プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な非一時的記憶媒体、バッテリ診断装置を含む車両制御システム、バッテリ診断装置を搭載した車両として捉えることが可能である。
本開示技術は、車両等のバッテリ診断装置に適用することができる。
1 車両制御システム
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)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 請求項1に記載のバッテリ診断装置を備える車両。
JP2020054865A 2020-03-25 2020-03-25 バッテリ診断装置、方法、プログラムおよび車両 Active JP7342759B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020054865A JP7342759B2 (ja) 2020-03-25 2020-03-25 バッテリ診断装置、方法、プログラムおよび車両
US17/157,036 US11465531B2 (en) 2020-03-25 2021-01-25 Battery diagnostic device, battery diagnostic method, battery diagnostic program, and vehicle
CN202110285451.4A CN113447829B (zh) 2020-03-25 2021-03-17 电池诊断装置、方法、存储介质以及车辆
US17/871,492 US11820252B2 (en) 2020-03-25 2022-07-22 Battery diagnostic device, battery diagnostic method, battery diagnostic program, and vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020054865A JP7342759B2 (ja) 2020-03-25 2020-03-25 バッテリ診断装置、方法、プログラムおよび車両

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021156638A JP2021156638A (ja) 2021-10-07
JP7342759B2 true JP7342759B2 (ja) 2023-09-12

Family

ID=77809044

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020054865A Active JP7342759B2 (ja) 2020-03-25 2020-03-25 バッテリ診断装置、方法、プログラムおよび車両

Country Status (3)

Country Link
US (2) US11465531B2 (ja)
JP (1) JP7342759B2 (ja)
CN (1) CN113447829B (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7342759B2 (ja) * 2020-03-25 2023-09-12 トヨタ自動車株式会社 バッテリ診断装置、方法、プログラムおよび車両

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004063397A (ja) 2002-07-31 2004-02-26 Nissan Motor Co Ltd 電池、組電池、および車両
JP2007151334A (ja) 2005-11-29 2007-06-14 Nissan Motor Co Ltd バッテリ制御装置
JP2010223968A (ja) 2003-06-27 2010-10-07 Furukawa Electric Co Ltd:The 蓄電池の劣化判定方法および劣化判定装置
JP2013097961A (ja) 2011-10-31 2013-05-20 Toyota Motor Corp バッテリの温度制御装置及び車両
JP2019152527A (ja) 2018-03-02 2019-09-12 トヨタ自動車株式会社 電池の診断装置及び方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19630027A1 (de) * 1996-07-25 1998-01-29 Bosch Gmbh Robert Anordnung zur Erfassung der Temperatur des Ankers eines Gleichstrommotors
JP3872388B2 (ja) * 2002-07-22 2007-01-24 株式会社日本自動車部品総合研究所 充電状態検出装置およびそのプログラム並びに充電状態検出方法、充放電制御装置
WO2005015252A1 (ja) 2003-06-27 2005-02-17 The Furukawa Electric Co., Ltd. 蓄電池の劣化判定方法、二次電池の内部インピーダンス測定方法、二次電池の内部インピーダンス測定装置、二次電池劣化判定装置及び電源システム
JP2007311065A (ja) * 2006-05-16 2007-11-29 Toyota Motor Corp 電池装置、これを搭載した車両、および電池装置の異常判定方法
JP4805101B2 (ja) * 2006-11-21 2011-11-02 古河電気工業株式会社 バッテリ状態推定方法、バッテリ状態監視装置及びバッテリ電源システム
JP4856209B2 (ja) 2009-03-30 2012-01-18 株式会社東芝 電池性能測定装置、電池制御システム及び車両
WO2011045853A1 (ja) * 2009-10-14 2011-04-21 株式会社 日立製作所 電池制御装置およびモーター駆動システム
JP5558941B2 (ja) * 2010-06-30 2014-07-23 三洋電機株式会社 電池の内部抵抗の検出方法
US20130073236A1 (en) * 2011-09-15 2013-03-21 Mediatek Inc. Systems and methods for determining a remaining battery capacity of a battery device
KR20140135246A (ko) * 2012-04-11 2014-11-25 혼다 기켄 고교 가부시키가이샤 하이브리드 자동차의 발전 제어 시스템
DE112013005699B4 (de) * 2012-11-29 2023-03-23 Mitsubishi Electric Corporation Schätzvorrichtung für einen internen Zustand einer Batterie
CN105452889B (zh) * 2013-05-23 2018-05-29 日立汽车***株式会社 电池控制装置
JP5852087B2 (ja) * 2013-11-25 2016-02-03 プライムアースEvエナジー株式会社 使用済み二次電池の選択方法、及び、組電池の製造方法
JP6760119B2 (ja) * 2017-02-06 2020-09-23 住友電気工業株式会社 電池温度推定装置、電池温度推定方法及びコンピュータプログラム
JP7342759B2 (ja) * 2020-03-25 2023-09-12 トヨタ自動車株式会社 バッテリ診断装置、方法、プログラムおよび車両

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004063397A (ja) 2002-07-31 2004-02-26 Nissan Motor Co Ltd 電池、組電池、および車両
JP2010223968A (ja) 2003-06-27 2010-10-07 Furukawa Electric Co Ltd:The 蓄電池の劣化判定方法および劣化判定装置
JP2007151334A (ja) 2005-11-29 2007-06-14 Nissan Motor Co Ltd バッテリ制御装置
JP2013097961A (ja) 2011-10-31 2013-05-20 Toyota Motor Corp バッテリの温度制御装置及び車両
JP2019152527A (ja) 2018-03-02 2019-09-12 トヨタ自動車株式会社 電池の診断装置及び方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113447829B (zh) 2024-06-21
CN113447829A (zh) 2021-09-28
US20210300205A1 (en) 2021-09-30
US11465531B2 (en) 2022-10-11
US11820252B2 (en) 2023-11-21
US20220355699A1 (en) 2022-11-10
JP2021156638A (ja) 2021-10-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11148546B2 (en) Power supply control device
JP4821363B2 (ja) 組電池制御装置および組電池制御方法
JP4864383B2 (ja) 蓄電デバイスの劣化状態推定装置
US11675016B2 (en) Diagnostic device and diagnostic method for battery
US20110301891A1 (en) Method of diagnosing deterioration of cell of battery for vehicle
US11095143B2 (en) Battery control unit
US11936226B2 (en) Battery control device, method, program, and vehicle
JP2019100878A (ja) 計測装置、蓄電装置、計測システム、オフセット誤差の計測方法
JPWO2019230033A1 (ja) パラメータ推定装置、パラメータ推定方法及びコンピュータプログラム
CN110568375A (zh) 动力电池健康状态soh确定方法及装置
US11626742B2 (en) Battery control device for homogenizing battery cells
JP7342759B2 (ja) バッテリ診断装置、方法、プログラムおよび車両
CN114518537A (zh) 用于确定电池单体的参数的值的方法、控制装置和机动车
JP4529864B2 (ja) 組電池の容量調整装置
JP2019174118A (ja) 電池劣化判定装置
WO2020085011A1 (ja) 電池制御装置
RU2687732C2 (ru) Способ и система управления батареей автотранспортного средства
CN111856303B (zh) 电池电阻测量装置
JP7380535B2 (ja) バッテリー監視装置、方法、プログラム、及び車両
JP3692956B2 (ja) 電気自動車用電源の電圧演算方法及び電気自動車用電源装置
US11916419B2 (en) Battery control device, battery control method, control program, and vehicle
US11833925B2 (en) Battery diagnostic device, method, program, and vehicle
US20230009444A1 (en) Method and Device for Estimating the Usable Charge Capacity of an Electrical Energy Store
CN116034046A (zh) 蓄电装置、蓄电***、内部电阻推定方法以及计算机程序

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220523

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230307

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230308

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230322

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20230606

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230703

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20230711

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230801

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230814

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 7342759

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151