JPH07191109A - 電気自動車用バッテリの残容量検出方法 - Google Patents
電気自動車用バッテリの残容量検出方法Info
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- JPH07191109A JPH07191109A JP5333378A JP33337893A JPH07191109A JP H07191109 A JPH07191109 A JP H07191109A JP 5333378 A JP5333378 A JP 5333378A JP 33337893 A JP33337893 A JP 33337893A JP H07191109 A JPH07191109 A JP H07191109A
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Abstract
ことが可能であり、且つ実質的な残容量よりも高い残容
量を表示するおそれのない電気自動車用バッテリの残容
量検出方法を提供する。 【構成】充電中のバッテリにおいて、バッテリ電圧に基
づいて検出された充電開始時のバッテリ残容量と前記バ
ッテリの定格容量とから演算された必要充電量をバッテ
リ温度に基づいて補正した目標充電量を求め、一方、積
算充電量を充電効率で補正した積算充電量を求め、この
積算充電量が前記目標充電量に達したとき、充電電流の
通電を停止するための信号を出力する。
Description
の残容量検出方法に関し、一層詳細には、電気自動車の
走行用モータを駆動するバッテリの充電中におけるバッ
テリ残容量を検出することを可能とする電気自動車用バ
ッテリの残容量検出方法に関する。
可能な二次バッテリを走行用モータおよび電装品の駆動
源として用いている。
モータおよび電装品に対して電流を供給する、所謂、放
電状態と、充電器から供給される電流によって充電され
る充電状態と、前記放電状態および充電状態のいずれで
もない状態、すなわち、車輌が放置されている状態とが
ある。
おける残容量の検出に際しては、通常、充電時の充電電
流量を所定期間毎に積算して積算充電量を算出し、この
積算充電量を充電直前の残容量に加算する方法が用いら
れており、このようにして得られた充電時の残容量は電
気自動車のフロントパネル等に配設された残容量表示計
によって表示される。
従来技術における充電中のバッテリ残容量を演算する方
法では、充電電流の検出誤差によって、残容量の演算結
果が実質的な残容量と異なるという不都合がある。
電中のバッテリの温度および経年変化による劣化によっ
ても異なるため、高い精度で充電中の残容量を検出する
ことが困難であるという問題がある。
容量が残容量表示計に表示されると、ドライバーに充電
終了時期の判断を誤らせることになる。
解決するためになされたものであって、充電中のバッテ
リの残容量を高精度に検出することが可能であり、且つ
実質的な残容量よりも高い残容量を表示するおそれがな
く、従って、充電終了時期の判断が適格に行われる電気
自動車用バッテリの残容量検出方法を提供することを目
的とする。
めに、本発明は、電気自動車用の走行用モータを駆動す
るバッテリの充電中の残容量を検出する方法であって、
前記バッテリの電圧に基づいて充電開始時のバッテリの
残容量を検出し、当該充電開始時のバッテリ残容量と予
め記憶された前記バッテリの定格容量とから必要充電量
を演算する第1のステップと、前記バッテリの温度を検
出し、該バッテリ温度に基づいて前記必要充電量をバッ
テリ温度によって補正するための温度補正係数を求める
第2のステップと、前記充電必要量と前記温度補正係数
とから、当該バッテリ温度における目標充電量を演算す
る第3のステップと、前記バッテリに供給される充電電
流の中、残容量に変換される前記充電電流の割合を示す
充電効率を充電中の前記バッテリ電圧に基づいて求める
第4のステップと、所定時間毎の平均充電電流が積算さ
れた積算充電量と前記充電効率とから実充電量を求める
第5のステップと、からなることを特徴とする。
に達し、且つ満充電フラグが満充電に達したことを示し
ているとき充電電流の通電を停止するための信号を出力
する第6のステップと、所定期間毎のバッテリ電圧の変
化が設定値以内か若しくは所定期間毎のバッテリ温度の
変化が設定値以上であるとき、前記バッテリの残容量が
目標充電量に達したことを示す情報が前記満充電フラグ
にセットされるステップを含むことを特徴とする。
出方法では、充電中のバッテリにおいて、バッテリ電圧
に基づいて検出された充電開始時のバッテリ残容量と前
記バッテリの定格容量とから演算された必要充電量をバ
ッテリ温度に基づいて補正した目標充電量を求める。
充電量を求め、前記実充電量が前記目標充電量に達した
とき、充電電流の通電を停止するための信号を出力す
る。
よる残容量検出の際に発生する誤差を抑止することがで
きる。
残容量検出方法について、それを実施する装置との関係
において好適な実施例を挙げ、添付の図面を参照しなが
ら以下詳細に説明する。
容量検出装置10の構成を示すブロック図である。
続された複数のバッテリ12と、前記バッテリ12によ
って駆動されるモータMO とを備え、前記バッテリ12
には充電するための充電器14が所望の時期に接続され
る。
MO 、その他の電装品に供給される放電電流ID 、およ
び前記充電器14から供給される充電電流IC を検出す
る電流検出器16と、前記バッテリ12の端子間電圧
(以下、バッテリ電圧という)Eを検出する電圧検出器
18と、バッテリ12の温度を検出する温度検出器20
とを有するとともに、該電流検出器16、電圧検出器1
8および温度検出器20から出力される夫々の検出デー
タに基づいてバッテリ12の残容量Cを演算するエレク
トロニックコントロールユニット(以下、ECUとい
う)22を備える。
被充電コネクタ24を有し、この被充電コネクタ24は
前記充電器14に接続される充電コネクタ26に係着可
能である。また、バッテリ残容量検出装置10は、被充
電コネクタ24に充電器14の充電コネクタ26が係合
したか否かを検出する接続検出センサ28と、イグニッ
ションスイッチ30と、アクセルの被踏操作角度を検出
するアクセルセンサ32とを含む。該バッテリ残容量検
出装置10は、さらにまた、バッテリ12とモータMO
との接続間に配設される切替器34、およびモータMO
を駆動するパワードライブユニット(以下、PDUとい
う)36を有する。なお、ECU22はサブバッテリ3
8から供給される電源で駆動される。
を演算するためのプログラムが記憶される読み出し専用
メモリ(以下、ROMという)42と、ECU22が残
容量Cを演算する際に演算結果を一時的に記憶する読み
書き自由なメモリ(以下、RAMという)44と、EC
U22が残容量Cを演算する際に読み出すルックアップ
テーブル(以下、LUTという)46とを備える。
が判定される際に読み出される夫々のしきい値が予め記
憶されるしきい値記憶部44aと、電流検出器16を介
してECU22に読み取られた放電電流ID が一時的に
記憶される放電電流データ記憶部44bと、電圧検出器
18を介してECU22に読み取られたバッテリ電圧E
が一時的に記憶されるバッテリ電圧データ記憶部44c
と、放電モードにおいて電圧検出器18を介して検出さ
れたバッテリ電圧Eが前記しきい値記憶部44aに記憶
されたしきい値E1 以下になった回数を記憶するしきい
値E1 以下回数記憶部44dと、補正前残容量Ct を記
憶する補正前残容量記憶部44eと、この補正前残容量
記憶部44eに記憶された補正前残容量Ct を補正する
ための温度補正容量CT 、電流補正容量CD 、劣化補正
容量CR および暫定補正容量CTMの演算されたデータが
記憶される残容量補正データ記憶部44fとを備える。
しきい値E1 以下になった場合に放電された放電電流I
D の中、最小であった最小放電電流Imin を記憶する最
小放電電流記憶部44gと、温度検出器20を介して検
出されたバッテリ温度Tを記憶するバッテリ温度記憶部
44hと、ECU22によって求められた充電効率Mを
記憶する充電効率記憶部44iと、バッテリ12の取り
出し得る最大出力をバッテリ重量で除算した最大出力密
度を記憶する最大出力密度記憶部44jと、所定回数の
前記最大出力密度を平均した平均最大出力密度を記憶す
る平均最大出力密度記憶部44kと、補正前残容量Ct
を各種補正値で補正した補正後残容量C r を記憶する補
正後残容量記憶部44mとを備える。
データのグラフを示す。
バッテリ電圧EBBからバッテリ12の補正前残容量Ct
を読み出すためのグラフであり、図3Bに示すテーブル
T2は温度検出器20に検出されたバッテリ温度Tか
ら、バッテリ12の補正前残容量Ct の温度による残容
量Cの変化を補正する補正値(温度補正容量CT )を読
み出すためのグラフである。
放電電流IDAから、バッテリ12の補正前残容量Ct を
補正する補正値(電流補正容量CD )を読み出すための
グラフであり、図4Bに示すテーブルT4は充電器14
からバッテリ12に対して充電電流IC が供給される充
電モードにおいて、供給された充電電流IC の中、バッ
テリ12内において補正前残容量Ct として変換される
充電電流IC の割合(充電効率M)を、1個当たりのバ
ッテリ電圧EBBから読み出すためのグラフである。
30分後の1個当たりのバッテリ電圧EBBから所定時間
経過後に予測される安定時のバッテリ電圧EBBを読み出
すためのグラフであり、図5Bに示すテーブルT6はバ
ッテリ温度Tから充電率Yの温度補正係数Xを読み出す
ためのグラフである。
出装置10において、バッテリ12からモータMO 、エ
アコンディショナ等の電装品に対して電流が供給される
放電モードにおけるバッテリ12の補正後残容量Cr を
検出する方法について、図6のフローチャートを参照し
て説明する。
イグニッションキーがドライバーによってモータMO の
始動位置まで回転されると、該イグニッションスイッチ
30から出力される信号によってECU22は放電モー
ドと判定する(ステップS10)。この判定に基づいて
ECU22から出力された信号によって切替器34が切
り替えられてバッテリ12とPDU36との間が導通さ
れる。一方、ECU22からPDU36に対してモータ
MO の駆動信号が出力され、この駆動信号によって、バ
ッテリ電圧Eが切替器34およびPDU36を介してモ
ータMO に印加され、該モータMO が回転駆動される。
器18によって検出されたバッテリ電圧Eが所定のサン
プリングタイム、例えば、100msec 毎に1分間、す
なわち、600のバッテリ電圧EのデータがECU22
によって読み取られてRAM44のバッテリ電圧データ
記憶部44cに記憶され、且つ電流検出器16によって
検出されたバッテリ12からモータMO に対して供給さ
れる放電電流ID が、100msec 毎に1分間、すなわ
ち、600の放電電流ID のデータがECU22によっ
て読み取られて(ステップS12)、RAM44の放電
電流データ記憶部44bに記憶される。
記憶部44bに記憶された600のバッテリ電圧Eの平
均バッテリ電圧EA がECU22によって演算され、さ
らに、1個当たりのバッテリ電圧EBBが演算される。こ
の1個当たりのバッテリ電圧EBBに基づいてLUT46
に記憶されたテーブルT1から放電モードにおけるバッ
テリ12の補正前残容量Ct の初期値が読み出されて補
正前残容量記憶部44eに記憶される(ステップS1
4)。
めRAM44のしきい値記憶部44aに記憶された第1
のしきい値E1 以下となったバッテリ電圧Eの回数がE
CU22に計数されて(ステップS16)、RAM44
のしきい値E1 以下回数記憶部44dに記憶されるとと
もに、バッテリ電圧Eが前記第1のしきい値E1 以下で
あった場合の放電電流ID が抽出され、さらに、前記抽
出された放電電流IDの中、最小放電電流Imin が抽出
されてRAM44の最小放電電流記憶部44gに記憶さ
れる(ステップS18)。
D の値によってバッテリ電圧Eは変化するものであり、
劣化が進行したバッテリ12ほど小さな放電電流ID に
よってバッテリ電圧Eが大きく降下する。
RAM44の放電電流データ記憶部44bに記憶された
600の放電電流ID のデータがECU22によって読
み出されて加算され、この加算された放電電流ID から
1分間の平均放電電流IDAが演算され(ステップS2
0)、さらに、平均放電電流IDAからこの1分間におけ
る放電量ΔCが演算される(ステップS22)。
t の初期値から減算され、この減算された補正前残容量
Ct によってRAM44の補正前残容量記憶部44eに
記憶された補正前残容量Ct が更新される((1)式参
照)(ステップS24)。
分毎に更新され、更新された補正前残容量Ct が予めR
AM44のしきい値記憶部44aに記憶された最小残容
量Cmin 以下か否かが判定され(ステップS26)、最
小残容量Cmin以下であれば補正前残容量記憶部44e
に記憶された補正前残容量Ct が該最小残容量Cmin に
更新される(ステップS28)。
小残容量Cmin 以下ではないとき、予めRAM44のし
きい値記憶部44aに記憶された最大残容量Cmax 以上
か否かがECU22によって判定され(ステップS3
0)、以上であれば補正前残容量記憶部44eに記憶さ
れた補正前残容量Ct が最大残容量Cmax に更新される
(ステップS32)。
テリ温度TがECU22に読み取られ、このバッテリ温
度Tに基づいてLUT46に記憶されたテーブルT2か
らバッテリ12の補正前残容量Ct の温度による補正値
(温度補正容量CT )が読み出されてRAM44の残容
量補正データ記憶部44fに記憶される(ステップS3
4)。
1分間の平均放電電流IDAに基づいてLUT46に記憶
されたテーブルT3から平均放電電流IDAにおけるバッ
テリ12の補正前残容量Ct の補正値(電流補正容量C
D )が読み出されて残容量補正データ記憶部44fに記
憶される(ステップS36)。
量CF の変化を補正するための補正値(劣化補正容量C
R )、および放電量ΔCの積算値に基づいてバッテリ1
2の残容量Cを演算する際に生ずる放電量ΔCの積算誤
差による残容量Cの誤差を補正するための補正値(暫定
補正容量CTM)がECU22によって後述する劣化補正
値演算サブルーチンで演算されてRAM44の残容量補
正データ記憶部44fに記憶される(ステップS3
8)。なお、暫定補正容量CTMは充電モードにおいて、
充電電流IC を積算して補正前残容量Ct を演算する際
にも発生する。
CT 、電流補正容量CD 、劣化補正容量CR および暫定
補正容量CTMによってECU22を介し、補正前残容量
Ct が補正され、補正後残容量Cr が演算される
((2)式参照)(ステップS40)。
について図8〜図12のフローチャートを参照して以下
詳細に説明する。
てRAM44のバッテリ電圧データ記憶部44cに記憶
されたバッテリ電圧Eの600のデータがECU22に
よって加算され、加算バッテリ電圧ED が求められ(ス
テップS38−2)、この加算バッテリ電圧ED とステ
ップS20で加算された放電電流ID との積が演算され
(ED ×ID )(ステップS38−4)、さらに、加算
された放電電流ID の二乗値が演算される(ステップS
38−6)。
第1のしきい値E1 以下となったバッテリ電圧Eの回数
が、RAM44のしきい値記憶部44aに予め記憶され
た設定値S1 以上か否かがECU22によって判定され
(ステップS38−8)、設定値S1 以上であるときW
AT1フラグに「1」がセットされ(ステップS38−
10)、さらに、ステップS12で1分毎に読み取られ
たバッテリ電圧Eの600のデータの中、予めRAM4
4のしきい値記憶部44aに記憶されたバッテリ電圧E
の第2のしきい値E2 以下となった回数が設定値S2 以
上か否かが判定され(ステップS38−12)、設定値
S2 以上であればWAT2フラグに「1」がセットされ
る(ステップS38−14)。
E1 以下となったバッテリ電圧Eの回数が、設定値S1
以上ではないとき、WAT1フラグに「1」がセットさ
れることなくステップS38−12の判定が実行され、
また、前記ステップS38−12で第2のしきい値E2
以下となったバッテリ電圧Eの回数が、設定値S2 以上
ではないとき、WAT1フラグに「1」がセットされる
ことなくステップS38−18において平均最大出力密
度PA を得るための演算が実行される。
最大出力密度PA の演算方法について説明する。
テリ電圧ED 、ステップS38−4で演算された加算バ
ッテリ電圧ED と加算された放電電流ID の積およびス
テップS38−6で演算された加算された放電電流ID
の二乗値を用いた最小自乗法の演算によって加算バッテ
リ電圧ED と加算された放電電流ID との関係を示す直
線式が求められ、この直線式からバッテリ12の最大出
力Pmax が演算され、さらに、この最大出力Pmax がバ
ッテリ12の重量で除算されて最大出力密度が演算さ
れ、RAM44の最大出力密度記憶部44jに記憶され
る。
む過去N回、例えば、5回の最大出力密度がECU22
によって最大出力密度記憶部44jから読み出され、こ
れらの平均値が演算されて平均最大出力密度PA が得ら
れ(ステップS38−18)、RAM44の平均最大出
力密度記憶部44kに記憶される。
放電量ΔCがECU22によって順次積算されて積算放
電電流量CM が演算され(ステップS38−20)、さ
らに、ステップS14で求められRAM44の補正前残
容量記憶部44eに記憶された補正前残容量Ct の初期
値から前記積算放電電流量CM が減算されて補正前残容
量Ct が求められ(ステップS38−22)、この補正
前残容量Ct がRAM44の補正前残容量記憶部44e
に記憶される。
ているか否かが判定され(ステップS38−24)、求
められていればこの平均最大出力密度PA が予めRAM
44のしきい値記憶部44aに記憶されたしきい値K以
下か否かがECU22によって判定される(ステップS
38−26)。このしきい値Kはバッテリ12の実質的
な残容量Cが「0」か否かを判定するものであり、従っ
て、ステップS38−26の判定でしきい値K以下と判
定された場合、バッテリ12の残容量Cが実質的に
「0」以下であると判定される(ステップS38−2
8)。
た補正前残容量Ct を温度補正容量CT 、電流補正容量
CD 、劣化補正容量CR および暫定補正容量CTMで補正
した補正後残容量Cr が「0」以下であるか否かがEC
U22によって判定される((3)式参照)(ステップ
S38−30)。
よび暫定補正容量CTMはRAM44の残容量補正データ
記憶部44fに記憶されている前回の値である。
「0」以下ではないと判定されれば、補正後残容量Cr
が「0」以上を示していると判定される(ステップS3
8−32)。この場合、ステップS38−28におい
て、平均最大出力密度PA に基づいて実質的な残容量C
が「0」以下と判定されたにも拘らず、放電量ΔCの積
算に基づいて得られた補正後残容量Cr が「0」以上で
あると判定される。
Kとの差がECU22によって演算され(ステップS3
8−34)、この演算結果を所定値、例えば、10で除
算した値を劣化量算出係数SA とし(ステップS38−
36)、この劣化量算出係数SA が1以上か否かが判定
される(ステップS38−38)。
以上であれば、すなわち、平均最大出力密度PA がしき
い値Kより著しく低いとき、ECU22によって前記劣
化量算出係数SA が最大値の1に設定され(ステップS
38−40)、さらに、後述する放置モードでセットさ
れる放置フラグの内容が読み出され、この放置フラグの
内容が「1」か否かが判定される(ステップS38−4
2)。
U22は放電モードにおける放電量ΔCの演算において
放電電流ID の積算によって発生した積算誤差がキャン
セルされたと判定し(ステップS38−44)、放電量
ΔCの積算に基づいて得られた補正後残容量Cr にバッ
テリ12の劣化による誤差が含まれていると判定して
(ステップS38−46)、下記の(4)式に基づいた
演算によってバッテリ12の劣化補正容量CR を演算し
(ステップS38−48)、この劣化補正容量C R によ
ってRAM44の残容量補正データ記憶部44fに記憶
されている前回の劣化補正容量CR を更新してメインル
ーチンにリターンする。
A が1以上でなければ、ステップS38−36における
演算で得られた値が劣化量算出係数SA とされ(ステッ
プS38−50)、ステップS38−42以降が実行さ
れる。
グが「1」ではないとき、ECU22は放電量ΔCの積
算によって発生した積算誤差がキャンセルされていな
い、すなわち、暫定補正容量CTMによる誤差が補正後残
容量Cr に含まれていると判定して(ステップS38−
52)、この暫定補正容量CTMを下記の(5)式によっ
て演算し(ステップS38−54)、この暫定補正容量
CTMによってRAM44の残容量補正データ記憶部44
fに記憶されている前回の暫定補正容量CTMを更新して
メインルーチンにリターンする。
い、すなわち、実質的な残容量Cが「0」以下であるに
も拘らず、補正後残容量Cr が「0」以上であるとき、
放置フラグの内容が「1」か否かの判定によって補正後
残容量Cr に含まれている誤差が劣化補正容量CR によ
るものか、あるいは暫定補正容量CTMによるものかを判
定し、この判定結果に基づいて劣化補正容量CR 、若し
くは暫定補正容量CTMの値を演算して更新する。
ドにおいてセットされるものであり、放置フラグが
「1」にセットされるとき、それまでの積算誤差はキャ
ンセルされる。
(3)式による判定結果が「0」より小さいと判定され
たとき、実質的な残容量Cが「0」以下であり、且つ補
正後残容量Cr が「0」以下であるため、ECU22は
補正後残容量Cr に劣化補正容量CR と暫定補正容量C
TMによる誤差が含まれていないと判定して(ステップS
38−56)、メインルーチンにリターンする。
最大出力密度PA がしきい値Kよりも小さくないと判定
されたとき、前記(3)式の判定がECU22によって
なされ(ステップS38−58)、この判定の結果が
「0」よりも小ではないと判定されたとき、WAT2フ
ラグが「1」か否かが判定され(ステップS38−6
0)、「1」ではないとき、WAT1フラグが「1」か
否かが判定され(ステップS38−62)、この判定の
結果が「1」ではないとき、実質的な残容量Cが「0」
以上であり、且つ放電量ΔCの積算に基づいて得られた
補正後残容量Cr が「0」以上であると判定され、実質
的な残容量Cと放電量ΔCの積算に基づいて得られた補
正後残容量Cr とが一致していると判定され、且つ充分
に残容量Cが存在する正常な状態と判定してメインルー
チンにリターンする。
ラグが「1」であれば、ECU22はステップS18で
抽出された最小放電電流Imin が残容量Cの低下を判定
するためのしきい値K1以下か否かを判定し(ステップ
S38−64)、このしきい値K1以下ではないとき、
バッテリ12が劣化によってまだ寿命に達していない正
常な状態と判定して、メインルーチンにリターンする。
あるとき、残容量Cの有無を判定する残容量判定フラグ
に「1」がセットされ(ステップS38−66)、さら
に、劣化量算出係数SA が最大の1にセットされて(ス
テップS38−68)、前記ステップS38−42以降
において、劣化補正容量CR 若しくは暫定補正容量C TM
の演算が実行される。
WAT2フラグが「1」のとき、残容量Cが不足したと
判定され、前記ステップS38−66以降において、劣
化補正容量CR 若しくは暫定補正容量CTMの演算が実行
される。
て、平均最大出力密度PA が求められていないとECU
22によって判定されたとき、前記(3)式の判定が実
行され(ステップS38−70)、この判定の結果、
「0」以下ではないとき、平均最大出力密度PA は求ま
っていないが、残容量Cは充分であると判定されて前記
ステップS38−60以降が実行される。
記ステップS38−70における(3)式による判定の
結果が「0」以下であるとき、温度補正容量CT 、電流
補正容量CD 、劣化補正容量CR および暫定補正容量C
TMとで補正された補正後残容量Cr が「0」以下と判定
され、WAT2フラグが「1」か否かが判定され(ステ
ップS38−72)、「1」でなければ、WAT1フラ
グが「1」か否かが判定され(ステップS38−7
4)、この判定結果が「1」でなれけば、残容量判定フ
ラグが「1」か否かが判定され(ステップS38−7
6)、「1」でなければ、平均最大出力密度PA が求ま
っているか否かが判定され(ステップS38−78)、
求まっていれば放電量ΔCの積算に基づいて得られた補
正後残容量Crが「0」以下であるが、実質的な残容量
Cは「0」以上と判定されて、前記ステップS38−3
6以降が実行されて劣化補正容量CR 、若しくは暫定補
正容量C TMが演算される。
12の定格容量CF は充電サイクル数が増加すると一旦
増加し、所定の充電サイクル数に達した後は減少する特
性を有するため、劣化補正容量CR は定格容量CF に対
してプラスまたはマイナスのいずれの値も取り得る。
量判定フラグが「1」と判定された場合、およびステッ
プS38−78で平均最大出力密度PA が求まっていな
いと判定された場合は、メインルーチンにリターンす
る。
1フラグが「1」であるとき、ECU22はステップS
4で抽出された最小放電電流Imin が残容量Cの低下を
判定するためのしきい値K1以下か否かを判定し(ステ
ップS38−80)、しきい値K1以下ではないとき、
前記ステップ38−76以降が実行され、一方、しきい
値K1以下であるとき、残容量Cが「0」以下と判定し
て残容量判定フラグに「1」を設定して(ステップS3
8−82)、メインルーチンにリターンする。
T2フラグが「1」と判定されたとき、ECU22は残
容量Cが「0」以下と判定して、前記ステップS38−
82において残容量判定フラグに「1」を設定し、メイ
ンルーチンにリターンする。
正前残容量Ct の初期値と1分間の放電量ΔCの積算値
とから1分毎にバッテリ12の補正前残容量Ct が演算
され、この補正前残容量Ct が温度補正容量CT 、電流
補正容量CD 、劣化補正容量CR および暫定補正容量C
TMとによって補正されることにより精度の高い補正後残
容量Cr を得ることができる。
が、実質的な残容量Cの「0」を示すしきい値K以下で
あれば、放電電流ID の積算に基づいて得られた補正後
残容量Cr が「0」以下か否かを判定し、この補正後残
容量Cr が「0」以上であれば、放置フラグの内容に基
づいて実質的な残容量Cと補正後残容量Cr の誤差の原
因が劣化補正容量CR によるものか若しくは暫定補正容
量CTMによるものかを判定して、劣化補正容量CR 若し
くは暫定補正容量CTMを演算し、これらの値に基づいて
補正後残容量Cr を演算することにより、高い精度の補
正後残容量Crを得ることができる。
残容量Cを検出する検出方法について、図14および図
15のフローチャートを参照して説明する。
電方式は、定電流方式であって、且つ第1の電流値I1
で所定期間通電した後、この第1の電流値I1 より低い
第2の電流値I2 で充電する2段階充電方式を用いてお
り、図16Aはその充電電流波形を示し、図16Bは図
16Aに示す充電電流波形でバッテリ12を充電した場
合のバッテリ電圧Eの波形を示す。
が電気自動車に配設された被充電コネクタ24に接続さ
れ、この被充電コネクタ24に配設された接続検出セン
サ28からECU22に対してコネクタ接続信号が出力
されると、ECU22によって充電モードと判定され
(ステップS100)、充電モード判定フラグに「1」
がセットされ、且つ、放置モード判定フラグに「0」が
セットされる(ステップS102)。さらに、ECU2
2から出力される信号によって切替器34が切り替えら
れ、バッテリ12とモータMO との接続が遮断される。
して充電電流IC の通電が開始されると(ステップS1
04)、電流検出器16によって検出された充電電流I
C のデータがECU22に対して出力され、且つ電圧検
出器18によって検出されたバッテリ電圧Eのデータが
ECU22に対して出力される。
定のサンプリングタイム、例えば、100msec 毎に1
分間、すなわち、600のデータがECU22によって
読み取られて充電電流データ記憶部44bおよびバッテ
リ電圧データ記憶部44cに記憶され、且つ、1分間の
平均充電電流ICAおよび1分間のバッテリ電圧Eの平均
値が演算され(ステップS106)、さらに、1個当た
りのバッテリ電圧EBBが演算される(ステップS10
7)。
れているか否か、すなわち、バッテリ12が満充電状態
か否かがECU22によって判定される(ステップS1
08)。ここで、満充電状態と判定されれば、充電器1
4から供給されている充電電流IC は残容量Cとして変
換されることなく全て熱に変換されていると判定され、
供給されている充電電流IC の中、バッテリ12内にお
いて残容量Cとして変換される充電電流IC の割合、す
なわち、充電効率Mが零パーセントと判定され、この値
がRAM44の充電効率記憶部44iに記憶される(ス
テップS110)。
ていない場合には、ECU22によって充電不足と判定
され、さらに、バッテリ12から供給される充電電流I
C が第1の電流値I1 か否かが判定される(ステップS
112)。この判定の結果、第1の電流値I1 であれ
ば、供給された充電電流IC がバッテリ12内において
全て残容量Cに変換されているとして充電効率Mが10
0パーセントと判定され、この値がRAM44の充電効
率記憶部44iに記憶される(ステップS114)。
I1 ではないとき、ECU22によって第2の電流値I
2 が通電されていると判定されて(ステップS11
5)、ステップS107で演算された1個当たりのバッ
テリ電圧EBBに基づいてLUT46に記憶されたテーブ
ルT4から充電効率Mが読み出されて、この値がRAM
44の充電効率記憶部44iに記憶される(ステップS
116)。
116によって、0パーセント、100パーセントまた
はテーブルT4から読み出された充電効率Mの値のいず
れかの充電効率MがRAM44の充電効率記憶部44i
に記憶される。
温度TがECU22によって読み取られ、このバッテリ
温度Tに基づいてLUT46に記憶されたテーブルT2
から温度補正容量CT が読み出されてRAM44に記憶
される(ステップS118)。
2に読み取られたバッテリ温度Tに基づいてテーブルT
6から充電率Yの温度補正係数Xが読み取られ(ステッ
プS120)、この温度補正係数Xに所定の余裕率、例
えば、115パーセントが乗算されて充電率Yが演算さ
れる(Y=X×1.15)(ステップS122)。ここ
で、充電率Yは定格容量CF と現在の補正後残容量Cr
との差、すなわち、目標充電量の係数である。
ら、予め充電開始時に求められたバッテリ12の補正前
残容量Ct の初期値が減算されて、目標充電量が求めら
れ、この目標充電量に温度補正された前記充電率Yが乗
算されて目標充電量が演算される((6)式参照)(ス
テップS124)。
ントが乗算されているため、目標充電量は定格容量CF
より15パーセント高い値に設定される。
06で演算された平均充電電流ICAから1分間の充電量
ΔCC が演算され、この1分間の充電量ΔCC が積算さ
れて積算充電量CC が演算される(ステップS12
6)。
以上か否かがECU22に判定され(ステップS12
8)、この判定の結果、積算充電量CC >目標充電量で
なければ、満充電フラグに「1」がセットされているか
否かがECU22によって判定され(ステップS12
9)、「1」がセットされていなければ、現在の補正後
残容量Cr が次のように演算される。
開始から積算された積算充電量CCに前記ステップS1
10、S114またはS116でRAM44に記憶され
た充電効率Mが乗算されて充電量(CC ×M)がECU
22によって求められ、この充電量(CC ×M)と補正
前残容量Ct の初期値とから現在の補正前残容量Ctが
演算される((7)式参照)(ステップS130)。
CT と、前述の充電モードで演算されてRAM44の残
容量補正データ記憶部44fに記憶された劣化補正容量
CR および暫定補正容量CTMとで補正前残容量Ct を補
正した補正後残容量Cr が演算される((8)式参照)
(ステップS132)。
C >目標充電量であるとき、積算充電量CC が目標充電
量に達したと判定されて、充分に充電がなされたと判定
され、ECU22から出力される信号によって充電器1
4からバッテリ12に対する充電電流IC の通電が停止
されて(ステップS134)、充電モードが終了する。
「1」がセットされていれば積算充電量CC が目標充電
量に達したと判断されてステップS134における通電
停止が実行される。
用いられる満充電フラグは、所定の期間、例えば、30
分毎に実行される満充電判定サブルーチンの判定結果に
よってセットされる。
て以下に説明する。
られ、この充電電流ICnと30分前、すなわち、前回の
充電電流ICn-1との差が1アンペア以内か否かが判定さ
れ(ステップS138)、1アンペア以内であれば、こ
の30分間に充電電流IC が第1の電流値I1 から第2
の電流値I2 に変化しなかったと判定される。
えば、10アンペア以下か否かがECU22に判定され
(ステップS139)、10アンペア以下であれば第2
の電流値I2 が通電されていると判定され(ステップS
140)、さらに、現在のバッテリ電圧En と前回測定
のバッテリ電圧En-1 との差が設定値、例えば、1ボル
ト以下か否かが判定されて(ステップS141)、1ボ
ルト以下であれば満充電と判定され、満充電フラグに
「1」がセットされて(ステップS142)、再びステ
ップS100から繰り返し実行され、ステップS128
において満充電フラグに「1」がセットされていると判
定されたとき、充電モードが終了する。
以下ではないと判定されたとき、満充電に達していない
ためバッテリ電圧Eが上昇していると判定され、次に、
現在のバッテリ温度Tn とRAM44のバッテリ温度記
憶部44hに記憶されている前回測定のバッテリ温度T
n-1 との差が設定値、例えば、1℃以上か否かが判定さ
れ(ステップS144)、1℃以上であれば満充電と判
定されてステップS142において満充電フラグに
「1」がセットされる。
充電に達すると、バッテリ電圧Eの上昇率が低下し(図
16B(イ)参照)、且つ、充電電流IC が熱に変換さ
れる割合が高くなるため、バッテリ温度Tが上昇する。
従って、第2の電流値I2 が通電される期間であって、
バッテリ電圧Eの変化が1ボルト以内か、若しくは、バ
ッテリ温度Tの変化が1℃以上の場合に満充電と判定さ
れる。
された現在の充電電流ICnとRAM44に記憶されてい
る前回測定の充電電流ICn-1との差が1アンペア以内で
はないとき、およびステップS139において充電電流
IC が10アンペア以内ではないとECU22によって
判定されたとき、第1の電流値I1 が通電される期間と
判定され(ステップS146)、ステップS141以降
が実行される。さらに、前記ステップS141の判定で
現在のバッテリ電圧En と前回測定のバッテリ電圧E
n-1 との差が1ボルト以内ではなく、且つステップS1
44の判定で現在のバッテリ温度Tn とRAM44のバ
ッテリ温度記憶部44hに記憶されている前回測定のバ
ッテリ温度Tとの差が1℃以上ではないとき、満充電で
はないと判定されて満充電フラグに「0」がセットされ
(ステップS148)、再びステップS100から繰り
返し実行される。
ッテリ電圧Eの変化から充電効率Mを演算し、この充電
効率Mを積算充電量CC に乗算することにより、定格容
量C F に対して充分な充電量を設定することができる。
量を補正することにより、バッテリ温度Tの変化に起因
する過充電および充電不足を抑止することが可能とな
る。
残容量Cを検出する方法について、図17および図18
のフローチャートを参照して説明する。
チ30からイグニッションキーが抜かれて放電モードが
終了するか、若しくは、充電コネクタ26が外されて充
電モードが終了すると、ECU22によって放置モード
と判定され(ステップS200)、この放置モードと判
定された際のバッテリ電圧Eが放置モードの初期バッテ
リ電圧EB1として読み取られる(ステップS202)。
過時間tが15分に達したか否かがECU22によって
判定され(ステップS204)、15分に達したときバ
ッテリ電圧EB2またはEB3が読み取られ(ステップS2
06)、このバッテリ電圧E B2またはEB3が初期バッテ
リ電圧EB1から0.1ボルト以上上昇したか否かが判定
され(ステップS208)、0.1ボルト以上上昇して
いない場合は直前のモードが充電モードであったとEC
U22に判定されて(ステップS210)、直前モード
フラグに「1」がセットされる(ステップS212)。
バッテリ電圧EB1から0.1ボルト以上上昇した場合
は、直前のモードが放電モードであったとECU22に
判定されて(ステップS214)、直前モードフラグに
「0」がセットされる(ステップS216)。
電圧Eは、充電モード終了後に下降し、所定時間tx 経
過後に安定する傾向にあり、一方、放電モード終了後の
バッテリ電圧Eは放電終了直後から上昇する傾向にある
ため、15分経過後のバッテリ電圧EB2またはEB3が初
期バッテリ電圧EB1から上昇したか否かによって直前の
モードが判定される。
過時間tが30分に達したか否かがECU22に判定さ
れ(ステップS218)、30分に達した場合は直前モ
ードフラグが「1」か否か、すなわち、直前が充電モー
ドか否かが判定され(ステップS220)、直前が充電
モードであった場合は、このときのバッテリ電圧EB2が
電圧検出器18を介して読み取られ、さらに、このとき
の1個当たりのバッテリ電圧EBBが演算される(ステッ
プS222)。
いて所定時間tx 経過後に安定すると予測される1個当
たりのバッテリ電圧EBBがテーブルT5からECU22
によって読み出され(ステップS224)、さらに、こ
の安定時の予測されるバッテリ電圧EBBに基づいてバッ
テリ12の補正前残容量Ct がテーブルT1から読み出
され、RAM44の残容量補正データ記憶部44fに記
憶される(ステップS226)。
tが30分ではないとき、経過時間tが30分未満か否
かが判定され(ステップS228)、30分を越えたと
き経過時間tが180分を越えたか否かが判定され(ス
テップS232)、180分を越えていないとき、すな
わち、経過時間tが30分を越え、且つ、180分未満
のとき、直前モードフラグの内容がECU22に読み取
られて直前が充電モードか否かが判定され(ステップS
234)、直前モードフラグの内容が「1」のとき、す
なわち、充電モードのとき前記ステップS224以降が
実行され、安定時の予測されるバッテリ電圧EBBに基づ
いてバッテリ12の補正前残容量Ct がテーブルT1か
ら読み出され、RAM44の残容量補正データ記憶部4
4fに記憶される。
1から読み出されることにより、充電後の下降中のバッ
テリ電圧Eに基づいて補正前残容量Ct を求めることな
く、安定時の予測されるバッテリ電圧EBBに基づいて補
正前残容量Ct を求め、例えば、この直後に充電がなさ
れたときの充電量の不足を防止する。
を越えたとき、およびステップS234の判定で直前モ
ードフラグの内容が「1」ではないとき、すなわち、充
電モードではないとき所定のサンプリングタイム毎にバ
ッテリ電圧Eが読み取られ(ステップS235)、この
バッテリ電圧Eにおけるバッテリ12の補正前残容量C
t が、ステップS226においてLUT46に記憶され
たテーブルT1から読み出される。この補正前残容量C
t によってRAM44に記憶されている直前の補正前残
容量Ct が更新される。
読み出されたとき、放置フラグに「1」がセットされる
(ステップS236)。この放置フラグ「1」は充電モ
ードにおいて演算された補正前残容量Ct 、若しくは、
放電モードにおいて演算された補正前残容量Ct の中、
充電量ΔCC の積算若しくは放電量ΔCの積算による補
正前残容量Ct の積算誤差がキャンセルされたことを示
す。
前残容量Ct を求めるとき、放電電流ID の1分間の平
均放電電流IDAを演算するが、この平均放電電流IDAを
求める際に誤差が生じ、この誤差が積算されることによ
り演算された補正前残容量C t に積算誤差が発生する。
一方、テーブルT1から読み出された補正前残容量C t
によって前記放電量ΔCの積算誤差が含まれる補正前残
容量Ct が更新されるとき、補正前残容量Ct の積算誤
差がキャンセルされることとなる。
定されたとき、後述するステップS237において温度
補正容量cT の演算がなされる。
び180分を越えた期間と、30分を越えて180分未
満の期間であって、且つ直前が充電モードではないと
き、所定のサンプリングタイム毎に検出されたバッテリ
電圧Eから1個当たりのバッテリ電圧EBBが演算され、
この1個当たりのバッテリ電圧EBBに基づいた補正前残
容量Ct がテーブルT1から読み出される。
前モードフラグが「1」ではないとき、直前が放電モー
ドとECU22に判定され、ステップS228以降が実
行される。
温度TがECU22に読み取られ、このバッテリ温度T
に基づいてLUT46に記憶されたテーブルT2から温
度補正容量CT が読み出され(ステップS237)、こ
の温度補正容量CT と、前述の充電モードで演算されて
RAM44の残容量補正データ記憶部44fに記憶され
た劣化補正容量CR および暫定補正容量CTMとによって
補正前残容量Ct を補正した補正後残容量Cr が演算さ
れる(Cr ←Ct −CT −CR −CTM)(ステップS2
38)。
判定されるか(ステップS240)、若しくは充電モー
ドと判定されるまで(ステップS242)、ステップS
202以降が繰り返し実行され、前記補正後残容量Cr
が演算される。
前が放電モードであったとき、検出されたバッテリ電圧
Eを用いて補正前残容量Ct を求め、一方、直前が充電
モードであったとき、安定後の予測されるバッテリ電圧
EBBによって補正前残容量C t を求めることにより、直
前が充電モードであった場合に一時的に上昇するバッテ
リ電圧Eに基づいて補正前残容量Ct が演算されること
がないため、補正前残容量Ct を実質的な残容量Cより
高く演算することを阻止することができる。
電モードでは、温度補正係数Xに所定の定数、例えば、
1.15が乗算された充電率Yを、定格容量CF と補正
前残容量Ct との差に乗算して目標充電量が演算される
ため、目標充電量は定格容量CF 以上となり、従って、
充電量が目標充電量に達して充電が停止されたとき、バ
ッテリ12の補正後残容量Cr は定格容量CF 以上とな
り、充電不足の事態に至ることを阻止することができ
る。
容量検出方法では、充電中のバッテリにおいて、バッテ
リ温度および充電効率による残容量検出誤差の発生を抑
止することができるため、充電時における前記バッテリ
の残容量を可及的正確に求めることができる。さらに、
ドライバーに対して、充電終了時期の判断を誤らせるこ
ともない。
出方法を実施するためのバッテリ残容量検出装置の構成
を示すブロック図である。
の記憶部を説明する図である。
れる1個当たりのバッテリ電圧とバッテリ残容量との関
係を示すテーブルの内容を説明するグラフであり、図3
Bは図1の実施例におけるLUTに記憶されるバッテリ
温度と温度補正容量との関係を示すテーブルの内容を説
明するグラフである。
れる1分間の平均放電電流と電流補正容量との関係を示
すテーブルの内容を説明するグラフであり、図4Bは図
1の実施例におけるLUTに記憶される1個当たりのバ
ッテリ電圧と充電効率との関係を示すテーブルの内容を
説明するグラフである。
れる放置30分後の1個当たりのバッテリ電圧と安定時
に予測される1個当たりのバッテリ電圧との関係を示す
テーブルの内容を説明するグラフであり、図5Bは図1
の実施例におけるLUTに記憶されるバッテリ温度と温
度補正係数との関係を示すテーブルの内容を説明するグ
ラフである。
ッテリの残容量を検出する方法を説明するメインフロー
チャートである。
電電流と放電中のバッテリ電圧との関係を説明する図で
ある。
における劣化補正値演算サブルーチンを説明するフロー
チャートである。
における劣化補正値演算サブルーチンを説明するフロー
チャートである。
トにおける劣化補正値演算サブルーチンを説明するフロ
ーチャートである。
トにおける劣化補正値演算サブルーチンを説明するフロ
ーチャートである。
トにおける劣化補正値演算サブルーチンを説明するフロ
ーチャートである。
サイクル数に対する定格容量の変化を説明するグラフで
ある。
おけるバッテリの残容量を検出する方法を説明するフロ
ーチャートである。
おけるバッテリの残容量を検出する方法を説明するフロ
ーチャートである。
される充電電流の波形を説明するグラフであり、図16
Bは図16Aに示す充電電流でバッテリが充電される際
のバッテリ電圧の変化を説明するグラフである。
おけるバッテリの残容量を検出する方法を説明するフロ
ーチャートである。
おけるバッテリの残容量を検出する方法を説明するフロ
ーチャートである。
おける放置された経過時間に対するバッテリ電圧の変化
を説明するグラフである。
器 18…電圧検出器 20…温度検出
器 22…ECU 24…被充電コ
ネクタ 26…充電コネクタ 28…接続検出
センサ 34…切替器 44…RAM 46…LUT MO …モータ
Claims (3)
- 【請求項1】電気自動車用の走行用モータを駆動するバ
ッテリの充電中の残容量を検出する方法であって、 前記バッテリの電圧に基づいて充電開始時のバッテリの
残容量を検出し、当該充電開始時のバッテリ残容量と予
め記憶された前記バッテリの定格容量とから必要充電量
を演算する第1のステップと、 前記バッテリの温度を検出し、該バッテリ温度に基づい
て前記必要充電量をバッテリ温度によって補正するため
の温度補正係数を求める第2のステップと、 前記充電必要量と前記温度補正係数とから、当該バッテ
リ温度における目標充電量を演算する第3のステップ
と、 前記バッテリに供給される充電電流の中、残容量に変換
される前記充電電流の割合を示す充電効率を充電中の前
記バッテリ電圧に基づいて求める第4のステップと、 所定時間毎の平均充電電流が積算された積算充電量と前
記充電効率とから実充電量を求める第5のステップと、 からなることを特徴とする電気自動車用バッテリの残容
量検出方法。 - 【請求項2】請求項1記載の方法において、実充電量が
目標充電量に達し、且つ満充電フラグが満充電に達した
ことを示しているとき充電電流の通電を停止するための
信号を出力する第6のステップと、 からなることを特徴とする電気自動車用バッテリの残容
量検出方法。 - 【請求項3】請求項2記載の方法において、所定期間毎
のバッテリ電圧の変化が設定値以内か若しくは所定期間
毎のバッテリ温度の変化が設定値以上であるとき、前記
バッテリの残容量が目標充電量に達したことを示す情報
が満充電フラグにセットされるステップを含むことを特
徴とする電気自動車用バッテリの残容量検出方法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP33337893A JP3242774B2 (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 電気自動車用バッテリの残容量検出方法 |
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JP3242774B2 JP3242774B2 (ja) | 2001-12-25 |
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ID=18265451
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JP33337893A Expired - Fee Related JP3242774B2 (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 電気自動車用バッテリの残容量検出方法 |
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