JPH10319100A - バッテリ充電状態検出装置 - Google Patents
バッテリ充電状態検出装置Info
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- JPH10319100A JPH10319100A JP9125823A JP12582397A JPH10319100A JP H10319100 A JPH10319100 A JP H10319100A JP 9125823 A JP9125823 A JP 9125823A JP 12582397 A JP12582397 A JP 12582397A JP H10319100 A JPH10319100 A JP H10319100A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 充電状態を精度よく検出し突然のバッテリあ
がりを防止し過充電を防止しバッテリの寿命を延ばすこ
とを目的とする。 【解決手段】 バッテリ端子電圧を検出する電圧検出装
置5と、充放電電流を検出する電流検出装置6と、検出
した充放電電流値に第1の補正値を乗じ、乗じた結果か
ら第2の補正項を減じた値を積算し、積算した結果を指
数として該指数を一定値と比較し、予め定めた条件にお
ける電圧値と電流値に基づいて充電状態を算出する演算
装置1と、演算装置にて使用する算出手順と予め定めた
条件を記憶した記憶装置2,3とで構成され、走行中の
バッテリ電流を観測することにより局部的な電解液の濃
度変化を予測することによって分極の度合いを推定し、
充電状態に応じた補正項及び電圧値のマップを参照しつ
つ分極の影響が小さい時を狙って測定した電圧─電流特
性から充電状態を検出する。
がりを防止し過充電を防止しバッテリの寿命を延ばすこ
とを目的とする。 【解決手段】 バッテリ端子電圧を検出する電圧検出装
置5と、充放電電流を検出する電流検出装置6と、検出
した充放電電流値に第1の補正値を乗じ、乗じた結果か
ら第2の補正項を減じた値を積算し、積算した結果を指
数として該指数を一定値と比較し、予め定めた条件にお
ける電圧値と電流値に基づいて充電状態を算出する演算
装置1と、演算装置にて使用する算出手順と予め定めた
条件を記憶した記憶装置2,3とで構成され、走行中の
バッテリ電流を観測することにより局部的な電解液の濃
度変化を予測することによって分極の度合いを推定し、
充電状態に応じた補正項及び電圧値のマップを参照しつ
つ分極の影響が小さい時を狙って測定した電圧─電流特
性から充電状態を検出する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はバッテリの充電状態
検出装置に関し、特に車載用バッテリにおけるバッテリ
充電状態検出装置に関する。
検出装置に関し、特に車載用バッテリにおけるバッテリ
充電状態検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来の
技術として、例えば、特開平1─129177号公報に
は、バッテリ状態検出装置として、バッテリの開放電圧
の経時変化量が所定値以下になる状態において出力イン
ピーダンスを検出することによりバッテリの充電状態を
検出する技術が開示されている。
技術として、例えば、特開平1─129177号公報に
は、バッテリ状態検出装置として、バッテリの開放電圧
の経時変化量が所定値以下になる状態において出力イン
ピーダンスを検出することによりバッテリの充電状態を
検出する技術が開示されている。
【0003】通常、バッテリ内には分極が生じるが、上
記の従来方法は車両停止時のバッテリの開放電圧の経時
変化量によって分極の減少した時期を検出するものであ
る。なお、ここで「分極」とは、起電力から決まる理論
的なバッテリの開放電圧と実際のバッテリの開放電圧と
の差、と定義する。しかし、この方法では、分極を車両
停止時にしか検出できない問題や、車両の走行中のバッ
テリ充電状態によっては、分極が減少するまでにかなり
時間を要するという問題がある。
記の従来方法は車両停止時のバッテリの開放電圧の経時
変化量によって分極の減少した時期を検出するものであ
る。なお、ここで「分極」とは、起電力から決まる理論
的なバッテリの開放電圧と実際のバッテリの開放電圧と
の差、と定義する。しかし、この方法では、分極を車両
停止時にしか検出できない問題や、車両の走行中のバッ
テリ充電状態によっては、分極が減少するまでにかなり
時間を要するという問題がある。
【0004】上述の問題は、車両走行時における分極の
影響が把握できない、ということに原因があることに着
目し、本発明は、走行中のバッテリ電流を観測すること
により局部的な電解液の濃度変化を予測することによっ
て分極の度合いを推定し、分極の影響が小さい時を狙っ
て測定した電圧─電流特性から充電状態を検出できるよ
うにすることを目的とする。
影響が把握できない、ということに原因があることに着
目し、本発明は、走行中のバッテリ電流を観測すること
により局部的な電解液の濃度変化を予測することによっ
て分極の度合いを推定し、分極の影響が小さい時を狙っ
て測定した電圧─電流特性から充電状態を検出できるよ
うにすることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明によれ
ば、走行中のバッテリ電流を観測することにより局部的
な電解液の濃度変化を予測することによって分極の度合
いを推定し、充電状態もしくは放電率に応じた補正項及
び電圧値のマップを参照しつつ分極の影響が小さい時を
狙って測定した電圧─電流特性から充電状態を検出す
る。
ば、走行中のバッテリ電流を観測することにより局部的
な電解液の濃度変化を予測することによって分極の度合
いを推定し、充電状態もしくは放電率に応じた補正項及
び電圧値のマップを参照しつつ分極の影響が小さい時を
狙って測定した電圧─電流特性から充電状態を検出す
る。
【0006】このようにすることにより、バッテリの充
電状態を精度よく検出することができるばかりか、突然
のバッテリあがりを防止することができ、さらに、過充
電を防止する充電制御によりバッテリの寿命を延ばすこ
とができる効果がある。
電状態を精度よく検出することができるばかりか、突然
のバッテリあがりを防止することができ、さらに、過充
電を防止する充電制御によりバッテリの寿命を延ばすこ
とができる効果がある。
【0007】
【発明の実施の形態】まず、本発明のバッテリ充電状態
検出装置に用いる分極指数について、以下に詳しく説明
する。本発明では、分極を予測するモデルとして、電流
が流れていない時における分極の主要因は、局部的なバ
ッテリ電解液の濃度の変化(増減)と拡散現象であると
いう点に着目する。この観点に立って分極指数を以下の
ように定義し、その値が十分に小さくなった時の電圧─
電流特性からバッテリの充電状態を予測する。
検出装置に用いる分極指数について、以下に詳しく説明
する。本発明では、分極を予測するモデルとして、電流
が流れていない時における分極の主要因は、局部的なバ
ッテリ電解液の濃度の変化(増減)と拡散現象であると
いう点に着目する。この観点に立って分極指数を以下の
ように定義し、その値が十分に小さくなった時の電圧─
電流特性からバッテリの充電状態を予測する。
【0008】即ち、時間t1における分極指数pを、以
下の式で定義する。
下の式で定義する。
【0009】
【数1】
【0010】なお、Iはバッテリ電流(A)であり、γ
は充電効率の変動に対する第1の補正項であり、Idは
バッテリ電解液の拡散に起因する第2の補正項である。
また、tは時間(秒)であり、a及びbは定数であり、
p0はt1の直前における分極指数である。
は充電効率の変動に対する第1の補正項であり、Idは
バッテリ電解液の拡散に起因する第2の補正項である。
また、tは時間(秒)であり、a及びbは定数であり、
p0はt1の直前における分極指数である。
【0011】ここで、補正項γの値は充電状態や電流に
より変化するために、使用するバッテリの実態に合わせ
て事前に作成したマップより求めた値を用いる。図3は
実際的な補正項γのマップの一例である。縦軸は補正項
γであり、横軸は充電状態(%)である。本例では横軸
に充電状態を用いているが、各時点における充電状態は
本案により求めた充電状態を基準とし、その時点までの
電流の積算値により補正して用いる。
より変化するために、使用するバッテリの実態に合わせ
て事前に作成したマップより求めた値を用いる。図3は
実際的な補正項γのマップの一例である。縦軸は補正項
γであり、横軸は充電状態(%)である。本例では横軸
に充電状態を用いているが、各時点における充電状態は
本案により求めた充電状態を基準とし、その時点までの
電流の積算値により補正して用いる。
【0012】上述の如く走行中のバッテリ電流Iから分
極の状態を予測することで、分極の影響が小さい時の電
圧─電流特性から充電状態を正確に知ることができる。
図1は本発明のバッテリ充電状態検出装置の一実施形態
のブロック構成図である。オルタネータ(ALT)9
は、整流器12を通して、バッテリ8、車両負荷10に
並列に接続されている。オルタネータ9の出力はレギュ
レータ(REG)11により制御される。
極の状態を予測することで、分極の影響が小さい時の電
圧─電流特性から充電状態を正確に知ることができる。
図1は本発明のバッテリ充電状態検出装置の一実施形態
のブロック構成図である。オルタネータ(ALT)9
は、整流器12を通して、バッテリ8、車両負荷10に
並列に接続されている。オルタネータ9の出力はレギュ
レータ(REG)11により制御される。
【0013】バッテリ8の電圧、電流及び温度は、電圧
検出装置5、電流検出装置6、及び温度検出装置7によ
りそれぞれ検出され、I/Oユニット4に入力される。
演算装置(CPU)1は記憶装置(ROM2及びRAM
3)に書き込まれたプログラム及びマップに基づき、上
述の式により分極指数p(以下、p値)を計算し、p値
が所定範囲に入ったなら、電圧─電流特性からバッテリ
充電状態を求める。
検出装置5、電流検出装置6、及び温度検出装置7によ
りそれぞれ検出され、I/Oユニット4に入力される。
演算装置(CPU)1は記憶装置(ROM2及びRAM
3)に書き込まれたプログラム及びマップに基づき、上
述の式により分極指数p(以下、p値)を計算し、p値
が所定範囲に入ったなら、電圧─電流特性からバッテリ
充電状態を求める。
【0014】この場合、p値の算出に用いられる定数や
マップはバッテリ温度により特性が変化するため、検出
した温度に応じて適切な値を用いる。本例では、定数
a,bとして、それぞれ、0.0005、0.01(3
0°Cの時)を用いた。この値は例として示したが、本
発明はこの値に限るものではない。電圧及び電流値から
充電状態を求める方法として、所定の電流領域では電圧
と電流は一次的な関係があり、電流を0に外挿したとき
の電圧値(V0)が充電状態により異なることを利用す
る方法を用いた。
マップはバッテリ温度により特性が変化するため、検出
した温度に応じて適切な値を用いる。本例では、定数
a,bとして、それぞれ、0.0005、0.01(3
0°Cの時)を用いた。この値は例として示したが、本
発明はこの値に限るものではない。電圧及び電流値から
充電状態を求める方法として、所定の電流領域では電圧
と電流は一次的な関係があり、電流を0に外挿したとき
の電圧値(V0)が充電状態により異なることを利用す
る方法を用いた。
【0015】図4は充電状態と電圧値の関係の説明図で
ある。本図は、分極指数pの絶対値が200以下のとき
と、それ以外における電圧値(V0)と充電状態との関
係を示す。分極指数pの絶対値が200より大きいとき
の電圧値V0は、分極の影響があるため充電状態に応じ
てバラツクのに対して(Δ印)、分極指数pの絶対値が
200以下のときの電圧値V0は充電状態とリニアな関
係があり(○印)、従って、電圧値V0からバッテリ充
電状態を求めることができる。実施形態として電圧値V
0を使用した方法を用いて説明したが、本発明はこの方
法に限るものではない。
ある。本図は、分極指数pの絶対値が200以下のとき
と、それ以外における電圧値(V0)と充電状態との関
係を示す。分極指数pの絶対値が200より大きいとき
の電圧値V0は、分極の影響があるため充電状態に応じ
てバラツクのに対して(Δ印)、分極指数pの絶対値が
200以下のときの電圧値V0は充電状態とリニアな関
係があり(○印)、従って、電圧値V0からバッテリ充
電状態を求めることができる。実施形態として電圧値V
0を使用した方法を用いて説明したが、本発明はこの方
法に限るものではない。
【0016】図2は本発明の制御フローチャートであ
る。本図は、CPU1で行われる処理であり、エンジン
が始動してから後に充電状態を求め、警報又は充電制御
に用いるまでの過程を示す。図1を参照しつつ以下に詳
しく説明する。まず、CPU1はエンジンが始動したか
否か判定し(ステップS1)、エンジンが始動している
ときは(Yes)、既に保持されている前回の作動時の
最終充電状態をRAM3から読み込む(ステップS
2)。
る。本図は、CPU1で行われる処理であり、エンジン
が始動してから後に充電状態を求め、警報又は充電制御
に用いるまでの過程を示す。図1を参照しつつ以下に詳
しく説明する。まず、CPU1はエンジンが始動したか
否か判定し(ステップS1)、エンジンが始動している
ときは(Yes)、既に保持されている前回の作動時の
最終充電状態をRAM3から読み込む(ステップS
2)。
【0017】次に、予め求めておいたp値の初期値を読
み込む(ステップS3)。この初期値はエンジン始動時
のクランキングに必要な電気量により、おおよそ決まる
ので経験値を予め求めておく。次に電圧検出装置5、電
流検出装置6、及び温度検出装置7によりバッテリの電
圧、電流、温度を計測する(ステップS4)。
み込む(ステップS3)。この初期値はエンジン始動時
のクランキングに必要な電気量により、おおよそ決まる
ので経験値を予め求めておく。次に電圧検出装置5、電
流検出装置6、及び温度検出装置7によりバッテリの電
圧、電流、温度を計測する(ステップS4)。
【0018】そして、CPU1は充放電効率を考慮して
計測した電流値を積算し仮の充電状態を算出し(ステッ
プS5)、さらにここで求めた充電状態と温度と先のp
値を用いてp値を計算する(ステップS6)。次にCP
U1は求めたp値の絶対値が所定の値以上か否か判定す
る(ステップS7)。p値の絶対値が所定値以上のとき
は(No)、電圧、電流、温度の計測の行程に戻る。
計測した電流値を積算し仮の充電状態を算出し(ステッ
プS5)、さらにここで求めた充電状態と温度と先のp
値を用いてp値を計算する(ステップS6)。次にCP
U1は求めたp値の絶対値が所定の値以上か否か判定す
る(ステップS7)。p値の絶対値が所定値以上のとき
は(No)、電圧、電流、温度の計測の行程に戻る。
【0019】そしてCPU1は求めたp値の絶対値が所
定の値以下のときは(Yes)、バッテリ電圧及び電流
から電圧値V0を求める(ステップS8)。そして、求
めた電圧値V0からマップにより充電状態を算出し、値
を更新する(ステップS9)。次にCPU1はエンジン
始動から所定時間が経過したか否か判定する(ステップ
S10)。即ち、上述した行程で、充電状態は求められ
るが、エンジン始動後の初期充電状態は車両停止期間中
にずれている可能性があるからである。そして所定時間
が経過して(Yes)、即ち充電状態が真値に収束する
まで所定の期間経過した後、この値を警報又は充電制御
に用いる(ステップS11)。
定の値以下のときは(Yes)、バッテリ電圧及び電流
から電圧値V0を求める(ステップS8)。そして、求
めた電圧値V0からマップにより充電状態を算出し、値
を更新する(ステップS9)。次にCPU1はエンジン
始動から所定時間が経過したか否か判定する(ステップ
S10)。即ち、上述した行程で、充電状態は求められ
るが、エンジン始動後の初期充電状態は車両停止期間中
にずれている可能性があるからである。そして所定時間
が経過して(Yes)、即ち充電状態が真値に収束する
まで所定の期間経過した後、この値を警報又は充電制御
に用いる(ステップS11)。
【0020】ステップS11で求めた充電状態は用途に
応じて充電状態の警報や充電制御に用いられる。本実施
形態では、充電制御を行っており、以下に充電制御の手
順を説明する。即ち、通常の車両では、レギュレータ1
1の制御電圧(バッテリ端子電圧を調整する調整電圧)
はレギュレータ内部温度により制御されており、バッテ
リ充電状態が所定領域内にある時はこの制御方法に従
う。バッテリ充電状態が所定値より大きくなった場合、
レギュレータ11の制御電圧を通常の制御値より下げ、
オルタネータ9の発電電流を減少させ、バッテリの過充
電を防止する。
応じて充電状態の警報や充電制御に用いられる。本実施
形態では、充電制御を行っており、以下に充電制御の手
順を説明する。即ち、通常の車両では、レギュレータ1
1の制御電圧(バッテリ端子電圧を調整する調整電圧)
はレギュレータ内部温度により制御されており、バッテ
リ充電状態が所定領域内にある時はこの制御方法に従
う。バッテリ充電状態が所定値より大きくなった場合、
レギュレータ11の制御電圧を通常の制御値より下げ、
オルタネータ9の発電電流を減少させ、バッテリの過充
電を防止する。
【0021】逆に、バッテリ充電状態が所定値より小さ
くなった場合、制御電圧を通常の制御値より上げ、オル
タネータ9の発電電流を増大させ、バッテリあがりを防
止する。ここで、充電制御を行うのに不適当な長い期
間、p値が充電状態の検出可能な条件にならなかった場
合は、p値の極性及び電流積算値から求めた充電状態に
応じて制御を行う。p値が正で、かつ電流積算値から求
めた充電状態が所定値より大きければ、制御電圧を通常
の制御値より下げる。p値が負で、かつ電流積算値から
求められた充電状態が所定値より小さければ、制御電圧
を通常の制御値より上げる。
くなった場合、制御電圧を通常の制御値より上げ、オル
タネータ9の発電電流を増大させ、バッテリあがりを防
止する。ここで、充電制御を行うのに不適当な長い期
間、p値が充電状態の検出可能な条件にならなかった場
合は、p値の極性及び電流積算値から求めた充電状態に
応じて制御を行う。p値が正で、かつ電流積算値から求
めた充電状態が所定値より大きければ、制御電圧を通常
の制御値より下げる。p値が負で、かつ電流積算値から
求められた充電状態が所定値より小さければ、制御電圧
を通常の制御値より上げる。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、バッテリの充電状態を
精度よく検出することができるばかりか、突然のバッテ
リあがりを防止することができ、さらに、過充電を防止
する充電制御によりバッテリの寿命を延ばすことができ
る効果がある。
精度よく検出することができるばかりか、突然のバッテ
リあがりを防止することができ、さらに、過充電を防止
する充電制御によりバッテリの寿命を延ばすことができ
る効果がある。
【図1】本発明のバッテリ充電状態検出装置の一実施形
態のブロック構成図である。
態のブロック構成図である。
【図2】本発明の制御フローチャートである。
【図3】実際的な補正項γのマップの一例である。
【図4】充電状態と電圧値の関係の説明図である。
1…演算装置 2…ROM 3…RAM 4…I/O装置 5…電圧検出装置 6…電流検出装置 7…温度検出装置 8…バッテリ 9…オルタネータ 10…車両負荷 11…レギュレータ 12…整流器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森藤 雅之 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 岡崎 吉則 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内
Claims (6)
- 【請求項1】 バッテリの端子電圧を検出する電圧検出
手段と、 前記バッテリの充放電電流を検出する電流検出手段と、 検出した充放電電流値に第1の補正値を乗じ、乗じた結
果から第2の補正項を減じた値を積算し、積算した結果
を指数として該指数を一定値と比較し、予め定めた条件
における電圧値と電流値に基づいて充電状態を算出する
演算装置と、 前記演算装置にて使用する算出手順と前記予め定めた条
件を記憶した記憶装置と、 を具備するバッテリ充電状態検出装置。 - 【請求項2】 前記第1の補正値はバッテリの充電効率
の変動を補正するものである請求項1に記載のバッテリ
充電状態検出装置。 - 【請求項3】 前記第2の補正値はバッテリ電解液の拡
散に起因するものを補正するものである請求項1に記載
のバッテリ充電状態検出装置。 - 【請求項4】 前記指数は、起電力から決まる理論的な
バッテリの開放電圧と実際のバッテリの開放電圧との差
に基づくものである請求項1に記載のバッテリ充電状態
検出装置。 - 【請求項5】 前記予め定めた条件は、充電状態と前記
第1の補正項との関係で示したものである請求項1に記
載のバッテリ充電状態検出装置。 - 【請求項6】 前記予め定めた条件は、前記指数と一定
値を、充電状態と前記電圧値との関係で示したものであ
る請求項1に記載のバッテリ充電状態検出装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12582397A JP3288257B2 (ja) | 1997-05-15 | 1997-05-15 | バッテリ充電状態検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12582397A JP3288257B2 (ja) | 1997-05-15 | 1997-05-15 | バッテリ充電状態検出装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10319100A true JPH10319100A (ja) | 1998-12-04 |
JP3288257B2 JP3288257B2 (ja) | 2002-06-04 |
Family
ID=14919831
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12582397A Expired - Fee Related JP3288257B2 (ja) | 1997-05-15 | 1997-05-15 | バッテリ充電状態検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3288257B2 (ja) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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WO2001027646A1 (fr) * | 1999-10-08 | 2001-04-19 | Yazaki Corporation | Procede de calcul de capacite de batterie et dispositif associe |
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US7675291B2 (en) | 2003-08-25 | 2010-03-09 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method and device for monitoring deterioration of battery |
EP2204872A1 (en) * | 2007-10-15 | 2010-07-07 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Secondary battery control system, electric vehicle mounting the control system, and secondary battery control method |
US8415954B2 (en) | 2009-12-25 | 2013-04-09 | Primearth Ev Energy Co., Ltd. | Apparatus for calculating polarization voltage of secondary battery and apparatus for estimating state of charge of the same |
CN103728567A (zh) * | 2013-12-31 | 2014-04-16 | 电子科技大学 | 一种基于优化初始值的荷电状态估算方法 |
-
1997
- 1997-05-15 JP JP12582397A patent/JP3288257B2/ja not_active Expired - Fee Related
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