JP2003018756A - 二次電池の出力劣化演算装置および方法 - Google Patents
二次電池の出力劣化演算装置および方法Info
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- Secondary Cells (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】二次電池の出力劣化演算における演算精度を向
上させる。 【解決手段】二次電池の出力劣化演算装置は、二次電池
１５の開放電圧Ｖ０と、一定電力にて二次電池１５を充
電する時の電圧Ｖｉとを検出して、それぞれの電圧値に
対応する内部抵抗Ｒｉ０とＲｃ１とを算出する。この二
次電池１５の初期状態時の内部抵抗Ｒｉ０と劣化演算時
の内部抵抗Ｒｃ１との比を算出することにより、二次電
池１５の出力劣化を演算する。これにより、電流検出時
の誤差や高負荷時の演算誤差、回帰直線算出時の誤差な
どの影響を受けることなく、二次電池１５の出力劣化演
算の演算精度を向上させることができる。
上させる。 【解決手段】二次電池の出力劣化演算装置は、二次電池
１５の開放電圧Ｖ０と、一定電力にて二次電池１５を充
電する時の電圧Ｖｉとを検出して、それぞれの電圧値に
対応する内部抵抗Ｒｉ０とＲｃ１とを算出する。この二
次電池１５の初期状態時の内部抵抗Ｒｉ０と劣化演算時
の内部抵抗Ｒｃ１との比を算出することにより、二次電
池１５の出力劣化を演算する。これにより、電流検出時
の誤差や高負荷時の演算誤差、回帰直線算出時の誤差な
どの影響を受けることなく、二次電池１５の出力劣化演
算の演算精度を向上させることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、充放電を行うこと
ができる二次電池の出力劣化演算装置と出力劣化演算方
法に関する。
ができる二次電池の出力劣化演算装置と出力劣化演算方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ハイブリッド電気自動車を含む電
気自動車に搭載された二次電池の出力劣化演算方法とし
て、特開２０００−２６１９０１号公報に記載されてい
るものがある。この従来の方法では、二次電池に蓄えら
れた電力を用いてモータを駆動する時、すなわち、二次
電池の放電時における電流および電圧を検知し、電圧値
と電流値を複数点サンプリングして電池の放電特性を示
す回帰直線を求める。求めた回帰直線から、電池劣化演
算時の二次電池の内部抵抗を算出して初期状態の内部抵
抗との比を算出することにより、二次電池の劣化係数を
求めている。
気自動車に搭載された二次電池の出力劣化演算方法とし
て、特開２０００−２６１９０１号公報に記載されてい
るものがある。この従来の方法では、二次電池に蓄えら
れた電力を用いてモータを駆動する時、すなわち、二次
電池の放電時における電流および電圧を検知し、電圧値
と電流値を複数点サンプリングして電池の放電特性を示
す回帰直線を求める。求めた回帰直線から、電池劣化演
算時の二次電池の内部抵抗を算出して初期状態の内部抵
抗との比を算出することにより、二次電池の劣化係数を
求めている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
二次電池の劣化演算方法では、電流を検知する際の電流
センサによる誤差と、電圧を検知する際の電圧センサに
よる誤差とが重畳されたものをサンプリング点として検
出してしまう可能性がある。この場合、回帰直線から算
出した内部抵抗は、実際の内部抵抗と異なる値になるの
で、正確な劣化係数を求めることができないという問題
があった。
二次電池の劣化演算方法では、電流を検知する際の電流
センサによる誤差と、電圧を検知する際の電圧センサに
よる誤差とが重畳されたものをサンプリング点として検
出してしまう可能性がある。この場合、回帰直線から算
出した内部抵抗は、実際の内部抵抗と異なる値になるの
で、正確な劣化係数を求めることができないという問題
があった。
【０００４】本発明の目的は、二次電池の劣化演算を精
度良く行うことができる二次電池の出力劣化演算装置お
よび出力劣化演算方法を提供することにある。
度良く行うことができる二次電池の出力劣化演算装置お
よび出力劣化演算方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】一実施の形態を示す図１
を参照して本発明を説明する。 （１）本発明は、二次電池１５の劣化時電池出力と初期
電池出力との出力比から電池出力劣化を算出する二次電
池の出力劣化演算方法において、二次電池１５の電圧の
みを検出して出力比を演算することを特徴とする。 （２）請求項２の発明は、二次電池１５の劣化時電池出
力と初期電池出力との出力比から電池出力を算出する二
次電池の出力劣化演算装置において、二次電池１５の開
放電圧と、一定電力にて二次電池１５を充電する時の電
圧とに基づいて、出力劣化を演算することを特徴とす
る。 （３）請求項３の発明は、請求項２の二次電池の出力劣
化演算装置において、出力劣化の演算を、二次電池１５
の開放電圧と、一定電力にて二次電池１５を充電する時
の電圧とに基づいて算出される二次電池１５の内部抵抗
に基づいて行うことを特徴とする。 （４）請求項２または３の二次電池の出力劣化演算装置
において、二次電池１５は、ハイブリッド電気自動車に
搭載されている電動機に電力を供給する二次電池１５で
あることを特徴とする。
を参照して本発明を説明する。 （１）本発明は、二次電池１５の劣化時電池出力と初期
電池出力との出力比から電池出力劣化を算出する二次電
池の出力劣化演算方法において、二次電池１５の電圧の
みを検出して出力比を演算することを特徴とする。 （２）請求項２の発明は、二次電池１５の劣化時電池出
力と初期電池出力との出力比から電池出力を算出する二
次電池の出力劣化演算装置において、二次電池１５の開
放電圧と、一定電力にて二次電池１５を充電する時の電
圧とに基づいて、出力劣化を演算することを特徴とす
る。 （３）請求項３の発明は、請求項２の二次電池の出力劣
化演算装置において、出力劣化の演算を、二次電池１５
の開放電圧と、一定電力にて二次電池１５を充電する時
の電圧とに基づいて算出される二次電池１５の内部抵抗
に基づいて行うことを特徴とする。 （４）請求項２または３の二次電池の出力劣化演算装置
において、二次電池１５は、ハイブリッド電気自動車に
搭載されている電動機に電力を供給する二次電池１５で
あることを特徴とする。
【０００６】なお、上記課題を解決するための手段の項
では、本発明をわかりやすく説明するために実施の形態
の図１と対応づけたが、これにより本発明が実施の形態
に限定されるものではない。
では、本発明をわかりやすく説明するために実施の形態
の図１と対応づけたが、これにより本発明が実施の形態
に限定されるものではない。
【０００７】
【発明の効果】本発明によれば、次のような効果を奏す
る。 （１）請求項１の発明によれば、二次電池の電圧のみを
検出して出力劣化演算を行うので、電流センサを設ける
必要がない。従って、電流センサによって電流を検出す
る際の検出誤差の影響を受けることがないので、電流を
検出して出力劣化演算を行う方法と比べて劣化演算の精
度を向上させることができる。 （２）請求項２の発明によれば、二次電池の開放電圧
と、一定電力にて二次電池を充電する時の電圧とに基づ
いて出力劣化演算を行うので、放電時の電圧値と電流値
とをサンプリングして回帰直線を求める方法よりも、演
算精度を向上させることができる。また、高負荷時の演
算誤差の影響を考慮する必要もない。
る。 （１）請求項１の発明によれば、二次電池の電圧のみを
検出して出力劣化演算を行うので、電流センサを設ける
必要がない。従って、電流センサによって電流を検出す
る際の検出誤差の影響を受けることがないので、電流を
検出して出力劣化演算を行う方法と比べて劣化演算の精
度を向上させることができる。 （２）請求項２の発明によれば、二次電池の開放電圧
と、一定電力にて二次電池を充電する時の電圧とに基づ
いて出力劣化演算を行うので、放電時の電圧値と電流値
とをサンプリングして回帰直線を求める方法よりも、演
算精度を向上させることができる。また、高負荷時の演
算誤差の影響を考慮する必要もない。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１は、本発明による二次電池の
出力劣化演算装置をハイブリッド電気自動車に適用した
一実施の形態の構成を示す図である。図中、太い実線は
機械力の伝達経路を示し、太い破線は電力線を示してい
る。また、細い実線は制御線を示し、二重線は油圧系統
を示す。この車両のパワートレインは、モータ１、エン
ジン２、クラッチ３、モータ４、無段変速機５、減速装
置６、差動装置７および駆動輪８を備える。モータ１の
出力軸、エンジン２の出力軸およびクラッチ３の入力軸
は互いに連結されている。また、クラッチ３の出力軸、
モータ４の出力軸および無段変速機５の入力軸は互いに
連結されている。
出力劣化演算装置をハイブリッド電気自動車に適用した
一実施の形態の構成を示す図である。図中、太い実線は
機械力の伝達経路を示し、太い破線は電力線を示してい
る。また、細い実線は制御線を示し、二重線は油圧系統
を示す。この車両のパワートレインは、モータ１、エン
ジン２、クラッチ３、モータ４、無段変速機５、減速装
置６、差動装置７および駆動輪８を備える。モータ１の
出力軸、エンジン２の出力軸およびクラッチ３の入力軸
は互いに連結されている。また、クラッチ３の出力軸、
モータ４の出力軸および無段変速機５の入力軸は互いに
連結されている。
【０００９】クラッチ３締結時はエンジン２とモータ４
の両方、またはエンジン２のみが車両の推進源となり、
クラッチ３解放時はモータ４のみが車両の推進源とな
る。エンジン２および／またはモータ４の駆動力は、無
段変速機５、減速装置６および差動装置７を介して駆動
輪８へ伝達される。油圧装置９のオイルポンプ（不図
示）は、モータ１０により駆動され、圧油を無段変速機
５に供給する。
の両方、またはエンジン２のみが車両の推進源となり、
クラッチ３解放時はモータ４のみが車両の推進源とな
る。エンジン２および／またはモータ４の駆動力は、無
段変速機５、減速装置６および差動装置７を介して駆動
輪８へ伝達される。油圧装置９のオイルポンプ（不図
示）は、モータ１０により駆動され、圧油を無段変速機
５に供給する。
【００１０】モータ１，４，１０は三相同期電動機また
は三相誘導電動機などの交流機である。モータ１は主と
してエンジン始動と発電に用いられ、モータ４は主とし
て車両の推進と制動に用いられる。モータ１０は油圧装
置９のオイルポンプを駆動するためのものである。な
お、モータ１，４，１０には交流機に限らず直流電動機
を用いることもできる。また、クラッチ３締結時に、モ
ータ１を車両の推進と制動に用いることもでき、モータ
４をエンジン始動や発電に用いることもできる。
は三相誘導電動機などの交流機である。モータ１は主と
してエンジン始動と発電に用いられ、モータ４は主とし
て車両の推進と制動に用いられる。モータ１０は油圧装
置９のオイルポンプを駆動するためのものである。な
お、モータ１，４，１０には交流機に限らず直流電動機
を用いることもできる。また、クラッチ３締結時に、モ
ータ１を車両の推進と制動に用いることもでき、モータ
４をエンジン始動や発電に用いることもできる。
【００１１】クラッチ３はパウダークラッチであり、伝
達トルクを調節することができる。なお、このクラッチ
３に乾式単板クラッチや湿式多板クラッチを用いること
もできる。無段変速機５はベルト式やトロイダル式など
の無段変速機であり、変速比を無段階に調節することが
できる。
達トルクを調節することができる。なお、このクラッチ
３に乾式単板クラッチや湿式多板クラッチを用いること
もできる。無段変速機５はベルト式やトロイダル式など
の無段変速機であり、変速比を無段階に調節することが
できる。
【００１２】インバータ１１，１２，１３は、それぞれ
モータ１，４，１０を駆動制御する。なお、モータ１，
４，１０に直流電動機を用いる場合には、インバータの
代わりにＤＣ／ＤＣコンバータを用いる。インバータ１
１〜１３は共通のＤＣリンク１４を介してメインバッテ
リ１５に接続されており、メインバッテリ１５の直流充
電電力を交流電力に変換してモータ１，４，１０へ供給
する。また、モータ１，４の交流発電電力を直流電力に
変換してメインバッテリ１５を充電する。なお、インバ
ータ１１〜１３は互いにＤＣリンク１４を介して接続さ
れているので、回生運転中のモータにより発電された電
力を、メインバッテリ１５を介さずに直接力行運転中の
モータへ供給することができる。メインバッテリ１５に
は、リチウム・イオン電池、ニッケル・水素電池、鉛電
池などの各種電池や、電気二重層キャパシタなどのいわ
ゆるパワーキャパシタを用いることができる。
モータ１，４，１０を駆動制御する。なお、モータ１，
４，１０に直流電動機を用いる場合には、インバータの
代わりにＤＣ／ＤＣコンバータを用いる。インバータ１
１〜１３は共通のＤＣリンク１４を介してメインバッテ
リ１５に接続されており、メインバッテリ１５の直流充
電電力を交流電力に変換してモータ１，４，１０へ供給
する。また、モータ１，４の交流発電電力を直流電力に
変換してメインバッテリ１５を充電する。なお、インバ
ータ１１〜１３は互いにＤＣリンク１４を介して接続さ
れているので、回生運転中のモータにより発電された電
力を、メインバッテリ１５を介さずに直接力行運転中の
モータへ供給することができる。メインバッテリ１５に
は、リチウム・イオン電池、ニッケル・水素電池、鉛電
池などの各種電池や、電気二重層キャパシタなどのいわ
ゆるパワーキャパシタを用いることができる。
【００１３】電流センサ１８は、メインバッテリ１５の
充放電時の電流を検出し、電圧センサ１９は、メインバ
ッテリ１５の端子電圧を検出する。なお、後述するよう
に、電流センサ１８は設けなくても良い。車速センサ２
０は、車両の車速を検出する。それぞれのセンサの検出
値は、コントローラ１６に入力される。コントローラ１
６は、マイクロコンピュータとその周辺部品や各種アク
チュエータなどを備え、エンジン２の回転速度や出力ト
ルク、クラッチ３の伝達トルク、モータ１，４，１０の
回転速度や出力トルク、無段変速機５の変速比などを制
御する。
充放電時の電流を検出し、電圧センサ１９は、メインバ
ッテリ１５の端子電圧を検出する。なお、後述するよう
に、電流センサ１８は設けなくても良い。車速センサ２
０は、車両の車速を検出する。それぞれのセンサの検出
値は、コントローラ１６に入力される。コントローラ１
６は、マイクロコンピュータとその周辺部品や各種アク
チュエータなどを備え、エンジン２の回転速度や出力ト
ルク、クラッチ３の伝達トルク、モータ１，４，１０の
回転速度や出力トルク、無段変速機５の変速比などを制
御する。
【００１４】図２，図３は、本発明による二次電池の出
力劣化演算装置の一実施の形態の制御手順を示すフロー
チャートである。ステップＳ１から始まる制御は、車両
起動時にコントローラ１６により行われる。以下、ステ
ップＳ１から順に説明する。ステップＳ１では、図示し
ないイグニッションスイッチ（ＩＧＮ−ＳＷ）がオンに
なっているか否かを判定する。オンになっていると判定
するとステップＳ２に進む。オンになっていないと判定
すると、オンになるまでステップＳ１で待機する。
力劣化演算装置の一実施の形態の制御手順を示すフロー
チャートである。ステップＳ１から始まる制御は、車両
起動時にコントローラ１６により行われる。以下、ステ
ップＳ１から順に説明する。ステップＳ１では、図示し
ないイグニッションスイッチ（ＩＧＮ−ＳＷ）がオンに
なっているか否かを判定する。オンになっていると判定
するとステップＳ２に進む。オンになっていないと判定
すると、オンになるまでステップＳ１で待機する。
【００１５】ステップＳ２では、車速センサ２０により
車速を検出する。検出した車速はコントローラ１６に入
力される。次のステップＳ３では、車両が停止している
か否かを判定する。この判定は、ステップＳ２で検出し
た車速に基づいて行われる。車両が停止していないと
き、すなわち車両走行中はバッテリ１５の充放電を行っ
ている可能性が高く、バッテリ１５の開放電圧を検知す
ることができない。従って、車両が停止していない（走
行中である）と判定すると本制御を終了し、車両が停止
していると判定するとステップＳ４に進む。
車速を検出する。検出した車速はコントローラ１６に入
力される。次のステップＳ３では、車両が停止している
か否かを判定する。この判定は、ステップＳ２で検出し
た車速に基づいて行われる。車両が停止していないと
き、すなわち車両走行中はバッテリ１５の充放電を行っ
ている可能性が高く、バッテリ１５の開放電圧を検知す
ることができない。従って、車両が停止していない（走
行中である）と判定すると本制御を終了し、車両が停止
していると判定するとステップＳ４に進む。
【００１６】ステップＳ４では、発電を行うモータ１
（以下、発電モータ１と呼ぶ）が作動しているか否かを
判定する。コントローラ１６は、インバータ１１に発電
モータ１の制御指令信号を送信して発電モータ１の制御
を行っている。すなわち、コントローラ１６が送信する
発電モータ１の制御指令信号に基づいて、発電モータ１
が作動しているか否かを判定する。発電モータ１が作動
していれば、バッテリ１５の充電を行っているので、発
電モータ１の発電動作を停止させてまで電池の劣化演算
を行う必要はない。仮に、発電モータ１の作動を停止さ
せて電池の劣化演算を行う場合でも、バッテリ１５の電
圧を検出するためには電圧が安定するまで待つ必要があ
る。これらの事を考慮して、発電モータ１が作動してい
ると判定すると、電池の劣化演算を行うことなく本制御
を終了する。発電モータ１が作動していないと判定する
と、ステップＳ５に進む。
（以下、発電モータ１と呼ぶ）が作動しているか否かを
判定する。コントローラ１６は、インバータ１１に発電
モータ１の制御指令信号を送信して発電モータ１の制御
を行っている。すなわち、コントローラ１６が送信する
発電モータ１の制御指令信号に基づいて、発電モータ１
が作動しているか否かを判定する。発電モータ１が作動
していれば、バッテリ１５の充電を行っているので、発
電モータ１の発電動作を停止させてまで電池の劣化演算
を行う必要はない。仮に、発電モータ１の作動を停止さ
せて電池の劣化演算を行う場合でも、バッテリ１５の電
圧を検出するためには電圧が安定するまで待つ必要があ
る。これらの事を考慮して、発電モータ１が作動してい
ると判定すると、電池の劣化演算を行うことなく本制御
を終了する。発電モータ１が作動していないと判定する
と、ステップＳ５に進む。
【００１７】ステップＳ５では、電圧センサ１９によっ
てバッテリ１５の開放電圧Ｖ０を検出する。開放電圧Ｖ
０を検出するとステップＳ６に進む。ステップＳ６で
は、ステップＳ５で検出した開放電圧Ｖ０に基づいて、
バッテリ１５の内部抵抗Ｒｉを検出する。この方法を、
図４に示す二次電池の電圧−内部抵抗特性曲線を用いて
説明する。図４に示す二次電池の電圧−内部抵抗特性曲
線のうち、実線は電池が新品の状態、すなわち二次電池
の初期特性を示すグラフであり、点線は電池が劣化した
時のグラフを表している。この実線で表された初期特性
を示すグラフを用いて、ステップＳ５で検出した開放電
圧Ｖ０に対応する内部抵抗Ｒｉを検出する。内部抵抗Ｒ
ｉを検出すると、ステップＳ７に進む。
てバッテリ１５の開放電圧Ｖ０を検出する。開放電圧Ｖ
０を検出するとステップＳ６に進む。ステップＳ６で
は、ステップＳ５で検出した開放電圧Ｖ０に基づいて、
バッテリ１５の内部抵抗Ｒｉを検出する。この方法を、
図４に示す二次電池の電圧−内部抵抗特性曲線を用いて
説明する。図４に示す二次電池の電圧−内部抵抗特性曲
線のうち、実線は電池が新品の状態、すなわち二次電池
の初期特性を示すグラフであり、点線は電池が劣化した
時のグラフを表している。この実線で表された初期特性
を示すグラフを用いて、ステップＳ５で検出した開放電
圧Ｖ０に対応する内部抵抗Ｒｉを検出する。内部抵抗Ｒ
ｉを検出すると、ステップＳ７に進む。
【００１８】ステップＳ７では、ステップＳ６で検出し
た内部抵抗Ｒｉに対して温度補正を行う。すなわち、不
図示の温度センサによって検出した電池の温度に基づい
た温度係数αを用いて次式（１）により、温度補正後の
内部抵抗Ｒｉ０を算出して記憶する。 Ｒｉ０＝Ｒｉ×α／１００ …（１） 温度補正後の内部抵抗Ｒｉ０を算出するとステップＳ８
に進む。ステップＳ８では、エンジンを始動してステッ
プＳ９に進む。ステップＳ９では、インバータ１１に発
電モータ１の駆動指令信号を送信して、発電モータ１を
駆動させる。ここでは、発電モータ１による出力値（電
力）をＰ０に保つように駆動させる。発電モータ１によ
り発電される一定電力Ｐ０は、バッテリ１５に蓄電され
る。
た内部抵抗Ｒｉに対して温度補正を行う。すなわち、不
図示の温度センサによって検出した電池の温度に基づい
た温度係数αを用いて次式（１）により、温度補正後の
内部抵抗Ｒｉ０を算出して記憶する。 Ｒｉ０＝Ｒｉ×α／１００ …（１） 温度補正後の内部抵抗Ｒｉ０を算出するとステップＳ８
に進む。ステップＳ８では、エンジンを始動してステッ
プＳ９に進む。ステップＳ９では、インバータ１１に発
電モータ１の駆動指令信号を送信して、発電モータ１を
駆動させる。ここでは、発電モータ１による出力値（電
力）をＰ０に保つように駆動させる。発電モータ１によ
り発電される一定電力Ｐ０は、バッテリ１５に蓄電され
る。
【００１９】ステップＳ１０では、電圧センサ１９によ
って、充電中のバッテリ１５の電圧値Ｖ１を検出する。
検出した電圧値Ｖ１は、コントローラ１６に入力され
る。次のステップＳ１１では、ステップＳ１０で検出し
た充電中のバッテリ１５の電圧値Ｖ１から、内部抵抗Ｒ
ｃ１を演算して記憶する。
って、充電中のバッテリ１５の電圧値Ｖ１を検出する。
検出した電圧値Ｖ１は、コントローラ１６に入力され
る。次のステップＳ１１では、ステップＳ１０で検出し
た充電中のバッテリ１５の電圧値Ｖ１から、内部抵抗Ｒ
ｃ１を演算して記憶する。
【００２０】図５は、発電モータ１による出力値がＰ０
であるときの、バッテリ１５から流れる電流Ｉと電圧Ｖ
との関係を示すグラフである。二次電池の出力劣化演算
時の内部抵抗Ｒｃ１は、次式（２）により算出すること
ができる。 Ｒｃ１＝Ｖ１・（Ｖ１−Ｖ０）／Ｐ０ …（２） 上式（２）から分かるように、内部抵抗Ｒｃ１は、図５
において点（Ｉ，Ｖ１）と点（０，Ｖ０）とを結ぶ直線
の傾きを示している。電池の劣化が進行した時の電圧値
をＶ１'とすると、出力劣化進行時の内部抵抗Ｒｃ１'は
次式（３）により算出することができる。 Ｒｃ１'＝Ｖ１'・（Ｖ１'−Ｖ０）／Ｐ０ …（３） この場合も、内部抵抗Ｒｃ１'は、点（Ｉ'，Ｖ１'）と
点（０，Ｖ０）とを結ぶ直線の傾きを示している。図５
から分かるように、電池の劣化が進行すると内部抵抗は
大きくなる。
であるときの、バッテリ１５から流れる電流Ｉと電圧Ｖ
との関係を示すグラフである。二次電池の出力劣化演算
時の内部抵抗Ｒｃ１は、次式（２）により算出すること
ができる。 Ｒｃ１＝Ｖ１・（Ｖ１−Ｖ０）／Ｐ０ …（２） 上式（２）から分かるように、内部抵抗Ｒｃ１は、図５
において点（Ｉ，Ｖ１）と点（０，Ｖ０）とを結ぶ直線
の傾きを示している。電池の劣化が進行した時の電圧値
をＶ１'とすると、出力劣化進行時の内部抵抗Ｒｃ１'は
次式（３）により算出することができる。 Ｒｃ１'＝Ｖ１'・（Ｖ１'−Ｖ０）／Ｐ０ …（３） この場合も、内部抵抗Ｒｃ１'は、点（Ｉ'，Ｖ１'）と
点（０，Ｖ０）とを結ぶ直線の傾きを示している。図５
から分かるように、電池の劣化が進行すると内部抵抗は
大きくなる。
【００２１】内部抵抗Ｒｃ１を算出すると、ステップＳ
１２に進む。ステップＳ１２では、電池の初期状態時の
内部抵抗Ｒｉ０と出力劣化演算時の内部抵抗Ｒｃ１とを
用いて、出力劣化係数γを算出する。電池の出力劣化状
態を示す出力劣化係数γは、次式（４）により算出する
ことができる。 γ＝Ｐｃ／Ｐｉｎｔ＝Ｒｉ０／Ｒｃ１×１００ …（４） ただし、Ｐｉｎｔは電池の初期状態における放電可能出
力、Ｐｃは電池劣化時の放電可能出力である。式（４）
から分かるように、二次電池の出力劣化が進行すると内
部抵抗Ｒｃ１は大きくなるので、出力劣化係数γは小さ
くなる。出力劣化係数γを算出すると、ステップＳ１３
に進む。ステップＳ１３では、ステップＳ１２で算出し
た出力劣化係数γをコントローラ１６内のメモリ２１に
記憶する。この出力劣化係数γは、次に車両が停止する
まで用いる。出力劣化係数γをメモリ２１に記憶する
と、ステップＳ１４に進む。ステップＳ１４では、発電
モータ１の作動を停止させる指令信号をインバータ１１
に送る。発電モータ１１の作動が停止すると、本制御を
終了する。
１２に進む。ステップＳ１２では、電池の初期状態時の
内部抵抗Ｒｉ０と出力劣化演算時の内部抵抗Ｒｃ１とを
用いて、出力劣化係数γを算出する。電池の出力劣化状
態を示す出力劣化係数γは、次式（４）により算出する
ことができる。 γ＝Ｐｃ／Ｐｉｎｔ＝Ｒｉ０／Ｒｃ１×１００ …（４） ただし、Ｐｉｎｔは電池の初期状態における放電可能出
力、Ｐｃは電池劣化時の放電可能出力である。式（４）
から分かるように、二次電池の出力劣化が進行すると内
部抵抗Ｒｃ１は大きくなるので、出力劣化係数γは小さ
くなる。出力劣化係数γを算出すると、ステップＳ１３
に進む。ステップＳ１３では、ステップＳ１２で算出し
た出力劣化係数γをコントローラ１６内のメモリ２１に
記憶する。この出力劣化係数γは、次に車両が停止する
まで用いる。出力劣化係数γをメモリ２１に記憶する
と、ステップＳ１４に進む。ステップＳ１４では、発電
モータ１の作動を停止させる指令信号をインバータ１１
に送る。発電モータ１１の作動が停止すると、本制御を
終了する。
【００２２】本発明による二次電池の出力劣化演算装置
によれば、車両起動時に電池の劣化演算制御を開始する
（ステップＳ１）。車両が停止しており、かつ、発電モ
ータ１が作動していない状態におけるバッテリ１５の開
放電圧Ｖ０を検出する（ステップＳ２〜ステップＳ
５）。開放電圧Ｖ０に基づいてバッテリ１５の内部抵抗
Ｒｉを算出した後、温度補正後の内部抵抗Ｒｉ０を算出
する（ステップＳ６〜ステップＳ７）。その後、エンジ
ンを作動させてバッテリ１５を一定電力Ｐ０にて充電し
ている時の電圧値Ｖｉを検出する（ステップＳ８〜ステ
ップＳ１０）。検出した電圧値Ｖｉを用いて内部抵抗Ｒ
ｃ１を演算した後、内部抵抗Ｒｉ０と内部抵抗Ｒｃ１を
用いて出力劣化係数γを算出する（ステップＳ１１〜ス
テップＳ１２）。算出した出力劣化係数γをメモリ２１
に記憶して、発電モータ１の作動を停止させると本制御
を終了する。
によれば、車両起動時に電池の劣化演算制御を開始する
（ステップＳ１）。車両が停止しており、かつ、発電モ
ータ１が作動していない状態におけるバッテリ１５の開
放電圧Ｖ０を検出する（ステップＳ２〜ステップＳ
５）。開放電圧Ｖ０に基づいてバッテリ１５の内部抵抗
Ｒｉを算出した後、温度補正後の内部抵抗Ｒｉ０を算出
する（ステップＳ６〜ステップＳ７）。その後、エンジ
ンを作動させてバッテリ１５を一定電力Ｐ０にて充電し
ている時の電圧値Ｖｉを検出する（ステップＳ８〜ステ
ップＳ１０）。検出した電圧値Ｖｉを用いて内部抵抗Ｒ
ｃ１を演算した後、内部抵抗Ｒｉ０と内部抵抗Ｒｃ１を
用いて出力劣化係数γを算出する（ステップＳ１１〜ス
テップＳ１２）。算出した出力劣化係数γをメモリ２１
に記憶して、発電モータ１の作動を停止させると本制御
を終了する。
【００２３】従来の二次電池の出力劣化演算制御では、
車両が急加速をする時や急勾配の坂を登る時などの高負
荷走行時には、演算誤差が生じていた。これは、高負荷
走行時にはバッテリ１５からの放電電流が大きくなるの
で、複数の電流値、電圧値のサンプリング点を用いて得
られる回帰直線に誤差が生じることに起因する。従っ
て、高負荷時に電池の出力劣化演算を行うと、実際の電
池の劣化状態と異なる演算結果が算出される。しかし、
本発明による二次電池の出力劣化演算制御においては、
発電モータ１による出力が一定値（Ｐ０）である時の電
流−電圧特性曲線から内部抵抗を演算して電池の劣化演
算を行っているので、車両の高負荷走行による影響を受
けることはない。
車両が急加速をする時や急勾配の坂を登る時などの高負
荷走行時には、演算誤差が生じていた。これは、高負荷
走行時にはバッテリ１５からの放電電流が大きくなるの
で、複数の電流値、電圧値のサンプリング点を用いて得
られる回帰直線に誤差が生じることに起因する。従っ
て、高負荷時に電池の出力劣化演算を行うと、実際の電
池の劣化状態と異なる演算結果が算出される。しかし、
本発明による二次電池の出力劣化演算制御においては、
発電モータ１による出力が一定値（Ｐ０）である時の電
流−電圧特性曲線から内部抵抗を演算して電池の劣化演
算を行っているので、車両の高負荷走行による影響を受
けることはない。
【００２４】また、従来の劣化演算制御のように回帰演
算を行わないので、回帰演算を行うことによる演算誤差
を生じることもない。すなわち、回帰演算を行う場合、
電圧値と電流値をサンプリングする複数の点がばらつい
ていれば、回帰演算により得られる回帰直線は実際の電
流−電圧特性を示す直線とは異なるものとなる。本発明
による二次電池の出力劣化演算制御では、回帰演算を行
わないので、従来の劣化演算制御に比べて演算精度は高
い。
算を行わないので、回帰演算を行うことによる演算誤差
を生じることもない。すなわち、回帰演算を行う場合、
電圧値と電流値をサンプリングする複数の点がばらつい
ていれば、回帰演算により得られる回帰直線は実際の電
流−電圧特性を示す直線とは異なるものとなる。本発明
による二次電池の出力劣化演算制御では、回帰演算を行
わないので、従来の劣化演算制御に比べて演算精度は高
い。
【００２５】さらに、開放電圧Ｖ０、発電モータ１によ
る一定出力値Ｐ０、そのときの電圧値Ｖ１とを用いて電
池の内部抵抗を演算するので、電池の内部抵抗を求める
際に電流値を検出する必要がない。従って、電流センサ
を設ける必要がなく、仮に電流センサを設ける場合でも
電流検出精度を高くする必要がない。これにより、電流
センサのコストを削減することができる。また、電流を
検出して劣化演算を行う方法では、電流検出時の検出誤
差が生じることがあるが、本発明による二次電池の出力
劣化演算制御では、そのような検出誤差が生じることも
ないので、演算精度を向上させることができる。
る一定出力値Ｐ０、そのときの電圧値Ｖ１とを用いて電
池の内部抵抗を演算するので、電池の内部抵抗を求める
際に電流値を検出する必要がない。従って、電流センサ
を設ける必要がなく、仮に電流センサを設ける場合でも
電流検出精度を高くする必要がない。これにより、電流
センサのコストを削減することができる。また、電流を
検出して劣化演算を行う方法では、電流検出時の検出誤
差が生じることがあるが、本発明による二次電池の出力
劣化演算制御では、そのような検出誤差が生じることも
ないので、演算精度を向上させることができる。
【００２６】本発明は、上述した実施の形態に何ら限定
されることはない。上述した実施の形態では、二次電池
の出力劣化演算装置をハイブリッド電気自動車に適用し
た例について説明したが、電気自動車に適用することも
できる。すなわち、車両外部に設置されている充電器で
バッテリ１５（二次電池）の充電を行う際に、電池の劣
化演算を同じように行うことができる。また、充放電で
きる電池を搭載するものであれば、車両に限定されるこ
とはない。
されることはない。上述した実施の形態では、二次電池
の出力劣化演算装置をハイブリッド電気自動車に適用し
た例について説明したが、電気自動車に適用することも
できる。すなわち、車両外部に設置されている充電器で
バッテリ１５（二次電池）の充電を行う際に、電池の劣
化演算を同じように行うことができる。また、充放電で
きる電池を搭載するものであれば、車両に限定されるこ
とはない。
【図１】本発明による二次電池の出力劣化演算装置を適
用したハイブリッド電気自動車の一実施の形態の構成を
示す図
用したハイブリッド電気自動車の一実施の形態の構成を
示す図
【図２】本発明による二次電池の出力劣化演算装置の一
実施の形態の制御手順を示すフローチャート
実施の形態の制御手順を示すフローチャート
【図３】図２に続く制御手順を示すフローチャート
【図４】二次電池の初期状態と劣化時の電圧−内部抵抗
特性を示すグラフ
特性を示すグラフ
【図５】二次電池の電流−電圧特性を示すグラフ
１…発電モータ、２…エンジン、３…クラッチ、４…モ
ータ、５…無断変速機、６…減速装置、７…差動装置、
８…駆動輪、９…油圧装置、１０…モータ、１１…イン
バータ、１２…インバータ、１３…インバータ、１４…
ＤＣリンク、１５…バッテリ、１６…コントローラ、１
７…コンプレッサ、１８…電流センサ、１９…電圧セン
サ、２０…車速センサ、２１…メモリ
ータ、５…無断変速機、６…減速装置、７…差動装置、
８…駆動輪、９…油圧装置、１０…モータ、１１…イン
バータ、１２…インバータ、１３…インバータ、１４…
ＤＣリンク、１５…バッテリ、１６…コントローラ、１
７…コンプレッサ、１８…電流センサ、１９…電圧セン
サ、２０…車速センサ、２１…メモリ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０２Ｊ 7/10 Ｈ０２Ｊ 7/10 Ｆ
Ｆターム(参考） 2G016 CA03 CB02 CB03 CD00
5G003 AA07 CA11 CA16 EA08 FA06
GC05
5H030 AA03 AA04 AS20 FF43 FF44
5H115 PA08 PA14 PG04 PI16 PO02
PU01 PU21 PV09 QN03 SE06
TI05 TI10 TR19 TU04
Claims (4)
- 【請求項１】二次電池の劣化時電池出力と初期電池出力
との出力比から電池出力劣化を算出する二次電池の出力
劣化演算方法において、 前記二次電池の電圧のみを検出して前記出力比を演算す
ることを特徴とする二次電池の出力劣化演算方法。 - 【請求項２】二次電池の劣化時電池出力と初期電池出力
との出力比から電池出力劣化を算出する二次電池の出力
劣化演算装置において、 前記二次電池の開放電圧と、一定電力にて前記二次電池
を充電する時の電圧とに基づいて、前記出力比を演算す
ることを特徴とする二次電池の出力劣化演算装置。 - 【請求項３】請求項２に記載の二次電池の出力劣化演算
装置において、 前記出力比の演算を、前記二次電池の開放電圧と、一定
電力にて前記二次電池を充電する時の電圧とに基づいて
算出される前記二次電池の内部抵抗に基づいて行うこと
を特徴とする二次電池の出力劣化演算装置。 - 【請求項４】請求項２または３に記載の二次電池の出力
劣化演算装置において、 前記二次電池は、ハイブリッド電気自動車に搭載されて
いる電動機に電力を供給する二次電池であることを特徴
とする二次電池の出力劣化演算装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001194254A JP3750567B2 (ja) | 2001-06-27 | 2001-06-27 | 二次電池の出力劣化演算装置および方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001194254A JP3750567B2 (ja) | 2001-06-27 | 2001-06-27 | 二次電池の出力劣化演算装置および方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003018756A true JP2003018756A (ja) | 2003-01-17 |
| JP3750567B2 JP3750567B2 (ja) | 2006-03-01 |
Family
ID=19032422
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001194254A Expired - Fee Related JP3750567B2 (ja) | 2001-06-27 | 2001-06-27 | 二次電池の出力劣化演算装置および方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3750567B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005028908A (ja) * | 2003-07-08 | 2005-02-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 車両用電源装置 |
| JP2008083022A (ja) * | 2006-08-30 | 2008-04-10 | Toyota Motor Corp | 蓄電装置の劣化評価システム、車両、蓄電装置の劣化評価方法およびその劣化評価方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体 |
| WO2009017094A1 (ja) * | 2007-08-01 | 2009-02-05 | Isuzu Motors Limited | 二次電池の劣化判定装置 |
| WO2009017120A1 (ja) * | 2007-08-01 | 2009-02-05 | Isuzu Motors Limited | 二次電池の劣化判定装置 |
| JP2011015522A (ja) * | 2009-07-01 | 2011-01-20 | Toyota Motor Corp | 電池制御システム及び車両 |
| CN105556323A (zh) * | 2013-10-29 | 2016-05-04 | 松下知识产权经营株式会社 | 电池状态估计装置 |
| EP2048763A4 (en) * | 2006-08-01 | 2018-02-21 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Secondary battery charge/discharge control device and hybrid vehicle using the same |
| JP2021092403A (ja) * | 2019-12-06 | 2021-06-17 | 東芝インフラシステムズ株式会社 | 蓄電池装置、方法及びプログラム |
-
2001
- 2001-06-27 JP JP2001194254A patent/JP3750567B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005028908A (ja) * | 2003-07-08 | 2005-02-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 車両用電源装置 |
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| JP2008083022A (ja) * | 2006-08-30 | 2008-04-10 | Toyota Motor Corp | 蓄電装置の劣化評価システム、車両、蓄電装置の劣化評価方法およびその劣化評価方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体 |
| WO2009017094A1 (ja) * | 2007-08-01 | 2009-02-05 | Isuzu Motors Limited | 二次電池の劣化判定装置 |
| WO2009017120A1 (ja) * | 2007-08-01 | 2009-02-05 | Isuzu Motors Limited | 二次電池の劣化判定装置 |
| US8390253B2 (en) | 2009-07-01 | 2013-03-05 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Battery control system and vehicle |
| JP2011250688A (ja) * | 2009-07-01 | 2011-12-08 | Toyota Motor Corp | 電池制御システム及び車両 |
| US8629655B2 (en) | 2009-07-01 | 2014-01-14 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Battery control system and vehicle |
| EP2806282A1 (en) | 2009-07-01 | 2014-11-26 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Battery control system and vehicle |
| JP2011015522A (ja) * | 2009-07-01 | 2011-01-20 | Toyota Motor Corp | 電池制御システム及び車両 |
| CN105556323A (zh) * | 2013-10-29 | 2016-05-04 | 松下知识产权经营株式会社 | 电池状态估计装置 |
| JP2021092403A (ja) * | 2019-12-06 | 2021-06-17 | 東芝インフラシステムズ株式会社 | 蓄電池装置、方法及びプログラム |
| CN114788067A (zh) * | 2019-12-06 | 2022-07-22 | 东芝基础设施系统株式会社 | 蓄电池装置、方法以及程序 |
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| JP3750567B2 (ja) | 2006-03-01 |
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