JP2004271410A - Battery control device for electric car - Google Patents
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Abstract
【課題】従来のバッテリの内部抵抗検出方法は、バッテリ電流とバッテリ電圧を所定の周期でサンプリングし、最小二乗法によって近似した実線の傾きを内部抵抗としている。ハイブリッド電気自動車などに搭載されているような容量の小さいバッテリでは、データをサンプリングしている間にバッテリの開放電圧が変化し内部抵抗の推定値の誤差が大きくなってしまう。
【解決手段】バッテリの電流,電圧,温度の少なくとも一つの情報に基づいてバッテリ残存容量を演算し、バッテリの残存容量に基づいてバッテリ開放電圧を演算し、バッテリの温度に基づいてバッテリ初期抵抗を演算し、バッテリの電圧から開放電圧を減算した電圧情報とバッテリの電流からバッテリの内部抵抗を演算すること及びこれらの処理手段を有する。
【選択図】 図2In a conventional battery internal resistance detection method, a battery current and a battery voltage are sampled at a predetermined cycle, and a slope of a solid line approximated by a least square method is used as an internal resistance. In a small-capacity battery such as that mounted in a hybrid electric vehicle or the like, the open-circuit voltage of the battery changes during data sampling, and the error in the estimated value of the internal resistance increases.
A battery remaining capacity is calculated based on at least one of information of a battery current, a voltage, and a temperature, a battery open-circuit voltage is calculated based on a battery remaining capacity, and a battery initial resistance is calculated based on a battery temperature. It has a calculation means for calculating the internal resistance of the battery from the voltage information obtained by subtracting the open-circuit voltage from the battery voltage and the current of the battery, and processing means for these.
[Selection] Fig. 2
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バッテリ制御装置に関し、バッテリ劣化状態を推定する装置又は方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
電気車のバッテリの残存容量推定方式におけるバッテリの内部抵抗検出方法として、特開平10−271695号公報に記載のように、バッテリ電流とバッテリ電圧を所定のサンプリング周期でサンプリングし、横軸を電流、縦軸を電圧とした座標に、これらのバッテリ電流とバッテリ電圧との関係を表すデータをプロットした後、これらのプロットデータを最小二乗法によって近似し、この近似した実線の傾きを内部抵抗とする方法が報告されている。
【0003】
【特許文献1】
特開平10−271695号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のバッテリの内部抵抗検出方法は、最小二乗法による近似直線を引くために、ある一定時間のバッテリ電流とバッテリ電圧のデータをサンプリングしなければならず、ハイブリッド電気自動車などに搭載されているような容量の小さいバッテリを対象とする場合には、データをサンプリングしている間にバッテリの開放電圧が変化してしまうと言う問題がある。
【0005】
最小二乗法による近似直線は、電圧軸の切片が開放電圧となる直線の傾きより内部抵抗を推定する方法であり、開放電圧が異なるデータを用いて近似直線を引くと、直線の傾き、すなわち内部抵抗の推定値の誤差が大きくなってしまう。
【0006】
例えば、データをサンプリングしている間に放電側のみに電流が通電されると開放電圧は低下し、プロットされる電圧データは開放電圧低下の影響を受けるため、この時の近似直線の傾きは急、つまり内部抵抗が大きい側に誤差が出てしまう。
【0007】
また、データをサンプリングしている間に充電側のみに電流が通電された場合は、開放電圧が増加し、プロットされる電圧データは開放電圧増加の影響を受けるため、この時の近似直線の傾きは急、つまり内部抵抗が大きい側に誤差が出てしまう。
【0008】
このように、データをサンプリングしている間に、充電もしくは放電のみの電流が通電されると、推定した内部抵抗は実際の値に対して大きい側に誤差が増加してしまうという問題があった。
【0009】
本発明の目的は、ハイブリッド電気自動車用のバッテリのような容量が小さいバッテリの内部抵抗を高精度に検出する装置及び方法を提供することにある。また、検出した内部抵抗の値から、バッテリの劣化の状態を推定し、バッテリの寿命判定を行う装置又は方法を提供する。
【0010】
【課題を解決するための手段】
容量が小さいバッテリであっても、その内部抵抗を高精度に検出するために、本発明のバッテリ制御装置は、バッテリの電流,電圧,温度の少なくとも一つの情報に基づいてバッテリ残存容量を演算し、バッテリの残存容量に基づいてバッテリ開放電圧を演算し、バッテリの温度に基づいてバッテリ初期抵抗を演算し、バッテリの電圧から開放電圧を減算した電圧情報とバッテリの電流からバッテリの内部抵抗を演算すること及びこれらの処理手段を有することを特徴とする。
【0011】
また、バッテリの寿命判定を行うために、バッテリの初期抵抗とバッテリの内部抵抗に基づいて、バッテリの劣化状態を判定する方法又はこれらの処理手段を有することを特徴とする。
【0012】
また、本発明のバッテリ制御装置は、バッテリの劣化情報に基づいてバッテリの残存容量の使用範囲を判定し、バッテリの劣化状態に応じたバッテリの使用範囲を制限又は制御することを特徴とする。
【0013】
さらに、バッテリの劣化状態がある状態又は所定値の範囲になった場合に運転者にバッテリの交換時期を通知することを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。
【0015】
図1は本発明の一実施形態を示す車両システム20のハードウェア構成図である。燃料の燃焼によってトルクを発生するエンジン1,エンジン1とベルト2で結合され、バッテリ3の充電のための発電やエンジン1の始動のためにトルクを発生する発電用モータ4,エンジン1のクランクシャフト5からの発生トルクを機械的に駆動軸6へ接続または切断する断続器であるクラッチ7,駆動軸6に連結し車両走行用駆動トルクを発生する車両駆動用モータ8,駆動軸トルクを変換し駆動輪9に伝達する変速機10,車両駆動用モータ8及び発電用モータ4にバッテリ3からの電力を供給する電力変換器11,エンジン1を制御するためのエンジン制御装置80,車両駆動用モータ8及び発電用モータ4を制御するためのモータ制御装置81,クラッチ7を制御するためのクラッチ制御装置82,バッテリ3の残量等を検出するバッテリ制御装置83から構成される車両システムとセンサからの信号に基づいてエンジンやモータなどを制御する指令信号などを生成する車両制御装置21が搭載されている。
【0016】
車両制御装置21,エンジン制御装置80,モータ制御装置81,クラッチ制御装置82及び/又はバッテリ制御装置83には、双方向通信可能な通信手段40により、データや制御信号などの授受が行われる。車両制御装置21には、エンジン制御装置80からエンジン1の運転状態であるエンジン回転数やエンジントルクが与えられ、モータ制御装置81から車両駆動用モータ8及び発電用モータ4の運転状態である車両駆動用モータ8の回転数及びトルクや発電用モータ4の回転数及びトルクが与えられ、バッテリ制御装置83からバッテリの残存容量や充放電電力の制限値等の情報が与えられる又は受信する。
【0017】
車両制御装置21からは、エンジン制御装置80へエンジンのトルク指令,モータ制御装置81へ車両駆動用モータのトルク指令や発電用モータのトルク指令及び回転数指令,クラッチ制御装置82へクラッチ7の接続もしくは切断指令等を与える又は送信する。このようにして、車両制御装置とエンジン制御装置,モータ制御装置又はクラッチ制御装置間で車両駆動用の種々の情報をやりとりしている。
【0018】
車両制御装置21には、ドライバ操作信号であるシフトレバー22に設けられたシフトポジションセンサ23,アクセルペダル24に設けられたアクセルポジションセンサ25,ブレーキペダル26に設けられたブレーキポジションセンサ27等及び車両状態信号である変速機10の車輪軸側に設けられた車速センサ28等が接続され、前述各センサ情報および通信手段40からの各制御装置の情報から、該エンジン1,該車両駆動用モータ8,該発電用モータ4,該クラッチ7への前述した指令値の演算手段を備えている。
【0019】
エンジン制御装置80には、エンジン1を制御するためにエンジン1の運転状態を検知するためにエンジン1のクランクシャフト5の回転数と回転角度を検出する回転センサ30などの種々のセンサが入力されており、エンジン1の回転数や出力トルクを検出する手段を備え、それらの情報および前述した車両制御装置21からの指令値を基にスロットル弁開度や燃料噴射量,点火時期などが制御されることにより、運転状態に応じてエンジン1の出力を制御する。
【0020】
モータ制御装置81には、車両駆動用モータ8と発電用モータ4を制御するため車両駆動用モータ8と該発電用モータ4の状態を検知するために各モータそれぞれの回転数と回転角度を検出する回転センサ31,32など種々のセンサが入力されており、各モータの回転数や出力トルクを検出する手段を備え、それらの情報及び前述した車両制御装置21からの指令値を基に電流などを制御することにより、運転状態に応じて出力を制御する。
【0021】
クラッチ制御装置82にはクラッチ7を制御するためのクラッチ状態を示す種々のセンサが入力されており、それらの情報及び前述した車両制御装置21からの指令値を基に、運転状態に応じてクラッチ7を接続もしくは切断するように制御する。
【0022】
バッテリ制御装置83にはバッテリ3の電圧を検出する電圧センサ33,バッテリ3の充放電電流を検出する電流センサ34,バッテリ3の温度を検出する温度センサ35が入力されており、それらの情報を基にバッテリ3の残存容量や充放電電力の制限値を演算する手段を備えている。
【0023】
エンジン制御装置80およびモータ制御装置81およびクラッチ制御装置82およびバッテリ制御装置83は、CPUやRAM,ROM等を有するマイクロコンピュータを備えて構成され、あらかじめ定められたプログラムにしたがって信号処理を行う。エンジン制御装置80およびモータ制御装置81及びクラッチ制御装置82,バッテリ制御装置83を、車両制御装置21の内部に搭載することも可能である。
【0024】
本実施例の車両走行動作状態を以下に説明する。
【0025】
車両始動時は、該クラッチ7を切断し、エンジン1を停止させ、車両駆動用モータ8の発生トルクのみを動力源として走行する。車速が一定値以上となった場合、クラッチ7は切断したままエンジン1を始動するため発電用モータ4を始動させエンジン1を始動し、エンジン1の始動が完了したらクラッチ7を接続する。クラッチ7接続後は、該車両駆動用モータ8の発生トルクをゼロとすることでエンジン1のみの発生トルクにより車両は走行できる。この状態において、加速が必要な場合には車両駆動用モータ8にトルクを発生させ、また減速が必要な場合には車両駆動用モータ8に回生トルクを発生させる。また、バッテリ3の残存容量が低下してきた場合には、発電用モータ4を回生させることにより発電する。
【0026】
車両減速時は、クラッチ7を接続したまま、エンジン1への燃料をカットさせ、車両駆動用モータ8には回生トルクを発生させることにより車両を減速する。車速が一定値以下となった場合にクラッチ7を切断する。
【0027】
また、バッテリ3の残存容量が低下してきた場合には、車両停止時などに、クラッチ7を切断したまま、エンジン1が停止状態であった場合は、発電用モータ4によりエンジン1を始動し、その後エンジン1の発生トルクを利用し、発電用モータ4によりバッテリ3を充電する。
【0028】
次に、バッテリ制御装置83における内部抵抗推定方法,劣化診断,寿命判定方法及びこれらを実現する装置について説明する。
【0029】
図2にバッテリ制御装置の機能ブロック図を示す。
【0030】
図2において、バッテリ制御装置83では、電流センサ34の信号から電流検出手段200によりバッテリ電流Ib を演算し、温度センサ35の信号から温度検出手段201によりバッテリ温度Tb を演算し、電圧センサ33の信号から電圧検出手段202によりバッテリ電圧Vb を演算する。
【0031】
充電状態演算手段203では、バッテリ電流Ib の積算値からバッテリの充電状態SOCを演算する。ここで、バッテリの充電状態SOCとは、バッテリの満充電時容量(Ah:アンペアアワー)を100%とし、バッテリの放電電流量がバッテリの満充電容量と一致した場合、バッテリの充電状態を0%とする。
【0032】
具体的に説明すると、満充電時の容量が10Ahであるバッテリの場合、バッテリ放電電流と放電時間の積算値が10Ahとなったときを残存容量0%とする。つまり、バッテリが満充電の状態から、10Aで1時間放電した場合、バッテリ残存容量0%とする。バッテリの容量は、電流の時間積算値であるため、前述バッテリの場合では、放電電流が20Aの場合は、30分間放電した場合に10Aで1時間放電した場合と同様、バッテリ残存容量0%となる。
【0033】
開放電圧演算手段204では、バッテリの充電状態SOCからバッテリの開放電圧OCVを演算する。バッテリの充電状態SOCとバッテリの開放電圧OCVとの関係を図3に示す。図3は、横軸にバッテリの充電状態SOC、縦軸にバッテリの開放電圧OCVを示している。バッテリの充電状態SOCが100%の時にバッテリの開放電圧OCVは最高値となり、バッテリの充電状態SOCの低下に伴い、開放電圧OCVも低下する。ここで、図3に示したバッテリの充電状態SOCとバッテリの開放電圧OCVとの関係は、バッテリ温度Tb により図4のように、バッテリ温度Tb が低下するほどバッテリの充電状態SOCに対するバッテリの開放電圧OCVの変化量が低下する特性がある。このため、開放電圧演算手段204では、バッテリの充電状態SOCとバッテリ温度Tb に対するバッテリの開放電圧OCVの関係を予めテーブルデータ化しておき、テーブル検索によりバッテリの開放電圧OCVを演算する。
【0034】
本実施例では、上述のようにバッテリ電流Ib の積算値からバッテリの充電状態SOCを求め、バッテリの開放電圧OCVを導き出したが、その他の方式を用いて開放電圧OCVを演算しても良い。
【0035】
初期抵抗推定手段205は、バッテリ温度Tb に対するバッテリの初期性能の抵抗値Rbiniを例えば予めテーブルデータ化しておき、テーブル検索により抵抗値Rbiniを求める。
【0036】
内部抵抗推定手段206では、バッテリ電流Ib とバッテリ電圧Vb からバッテリの開放電圧OCVを減算したデータに基づいて、バッテリの内部抵抗Rb を推定する。
【0037】
まず、ある所定のサンプリング周期でバッテリ電流Ib とバッテリ電圧Vb からバッテリの開放電圧OCVを減算した電圧データをサンプリングし、図5のように横軸に電流、縦軸に電圧とした座標にデータをプロットする。このプロットしたデータに対して最小二乗法により近似直線を引くと、この直線は(1)式で示すように原点を通り、傾きがバッテリの内部抵抗Rb となる直線となる。
【0038】
【数1】
Vdata=Rb×Idata …(1)
このため、この近似直線の傾きからバッテリの内部抵抗Rb を求める。
【0039】
バッテリは、図6に示すように劣化に伴い内部抵抗が増加するため、劣化判定手段207では、バッテリの初期抵抗値Rini に対するバッテリの内部抵抗Rb の増加量よりバッテリの劣化状態Rblife を推定する。バッテリの劣化状態Rblife は、バッテリの寿命となる抵抗値をRbendとして、(2)式より求める。
【0040】
【数2】
Rblife =(Rb−Rini)÷(Rbend−Rbini)×100 …(2)
ここで、バッテリの内部抵抗の増加量(Rb−Rini)はバッテリ温度Tb により変化するため、バッテリ温度Tb に対するバッテリの寿命となる抵抗値Rbendを予めテーブルデータ化しておき、テーブル検索により抵抗値Rbendを求める。また、(2)式より、バッテリが新品の状態であれば、バッテリの内部抵抗Rb はバッテリの初期抵抗値Riniと一致するため、バッテリの劣化状態Rblifeは0%となり、バッテリの寿命となった状態であれば、バッテリの劣化状態Rblife は100%となる。バッテリの劣化状態Rblife は通信手段40により上位コントローラである車両制御装置21に送信される。バッテリの劣化状態Rblife が100%の状態となると、バッテリの使用限界であるため、車両制御装置21はバッテリ交換通知手段50により運転者にバッテリの交換時期を通知する。本実施例では、車両制御装置21が車両全体の管理をしているため、バッテリ交換通知手段50を操作しているが、バッテリ制御装置83にバッテリ交換通知手段50のようなバッテリの交換時期を運転者に通知する手段を設けても良い。
【0041】
SOC使用範囲演算手段208では、図7に示すように、バッテリの劣化状態Rblife よりバッテリの充電状態SOCの使用上限値SOCupper と使用下限値SOClower を演算する。バッテリの充電状態SOCの使用範囲は、例えばリチウムイオン電池のように、充電状態SOCが0%である完全放電状態からさらに放電したり、充電状態SOCが100%である満充電状態からさらに充電を続けるとバッテリの性能を低下させてしまうものもあるため、バッテリの充電状態SOCが0%から100%の範囲以内となるように充放電電力を制御する必要がある。このため、演算したバッテリの充電状態SOCとバッテリの充電状態SOCの使用上限値SOCupper と使用下限値SOClower は、通信手段40により、上位コントローラである車両制御装置21やモータ制御装置81に送信され、バッテリの充電状態SOCがバッテリの充電状態SOCの使用上限値SOCupper と使用下限値SOClower の範囲以内となるように上位コントローラではバッテリの充放電の電力量を制御する。
【0042】
なお、上述の処理は、テーブルデータ化して用いるだけでなく、予めメモリへのデータの配列やメモリのアドレスに対応させたデータ群の配列、更には、それぞれの車両やバッテリの特性を加味した近似式などによって代替することは可能である。
【0043】
以上説明してきたように、バッテリの内部抵抗推定手段において、センサにより検出したバッテリ電圧から推定した開放電圧を減算した電圧データを用いることにより、ハイブリッド電気自動車用のバッテリのような容量の小さいバッテリの内部抵抗も高精度に推定することが可能となる。
【0044】
また、バッテリの内部抵抗が高精度に推定することが可能となるため、バッテリの寿命も高精度に推定することができ、バッテリの交換時期を適切に運転者に通知することが可能となる。
【0045】
さらに、バッテリの寿命に応じてバッテリの使用範囲を適切に制限することが可能となるため、バッテリを過充電,過放電とすることがなく、バッテリの劣化を抑制する電力制御が可能となる。
【0046】
【発明の効果】
本発明によれば、ハイブリッド電気自動車用のバッテリのような容量が小さいバッテリの内部抵抗を高精度に検出する装置及び方法を提供することができる。また、検出した内部抵抗の値から、バッテリの劣化の状態を推定し、バッテリの寿命判定を行う装置又は方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態をなす、車両システム構成図。
【図2】本発明の一実施形態をなす、バッテリ制御装置のブロック図。
【図3】本発明の一実施形態をなす、バッテリの充電状態に対する開放電圧特性。
【図4】本発明の一実施形態をなす、バッテリの開放電圧特性の温度依存性。
【図5】本発明の一実施形態をなす、バッテリの内部抵抗推定座標。
【図6】本発明の一実施形態をなす、バッテリの劣化に対する内部抵抗特性。
【図7】本発明の一実施形態をなす、バッテリの劣化に対する充電状態の使用範囲。
【符号の説明】
1…エンジン、2…ベルト、3…バッテリ、4…発電用モータ、5…クランクシャフト、6…駆動軸、7…クラッチ、8…車両駆動用モータ、9…駆動輪、
10…変速機、11…電力変換機、20…車両システム、21…車両制御装置、22…シフトレバー、23…シフトポジションセンサ、24…アクセルペダル、25…アクセルポジションセンサ、26…ブレーキペダル、27…ブレーキポジションセンサ、28…車速センサ、30,31,32…回転センサ、33…電圧センサ、34…電流センサ、35…温度センサ、40…通信手段、50…バッテリ交換通知手段、80…エンジン制御装置、81…モータ制御装置、82…クラッチ制御装置、83…バッテリ制御装置。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a battery control device, and more particularly, to a device or a method for estimating a battery deterioration state.
[0002]
[Prior art]
As a method for detecting the internal resistance of a battery in a method for estimating the remaining capacity of a battery of an electric car, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-271695, a battery current and a battery voltage are sampled at a predetermined sampling cycle, and the horizontal axis represents the current, After plotting data representing the relationship between the battery current and the battery voltage on coordinates with the vertical axis as voltage, these plot data are approximated by the least squares method, and the slope of the approximated solid line is defined as the internal resistance. Methods have been reported.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-271695
[Problems to be solved by the invention]
However, such a conventional battery internal resistance detection method requires sampling data of a battery current and a battery voltage for a certain period of time in order to draw an approximate straight line by the least squares method. In the case of a small-capacity battery as mounted, there is a problem that the open-circuit voltage of the battery changes while data is being sampled.
[0005]
The approximation straight line by the least squares method is a method of estimating the internal resistance from the slope of a straight line in which the intercept of the voltage axis becomes an open voltage. The error in the estimated value of the resistance increases.
[0006]
For example, if a current is applied only to the discharge side while data is being sampled, the open-circuit voltage decreases, and the plotted voltage data is affected by the decrease in open-circuit voltage. That is, an error occurs on the side where the internal resistance is large.
[0007]
If current is applied only to the charging side while data is being sampled, the open circuit voltage increases and the plotted voltage data is affected by the increase in open circuit voltage. Is sudden, that is, an error occurs on the side where the internal resistance is large.
[0008]
As described above, if a current of only charge or discharge is applied while data is being sampled, the estimated internal resistance has a problem that an error increases to a larger value than an actual value. .
[0009]
An object of the present invention is to provide an apparatus and a method for detecting the internal resistance of a battery having a small capacity, such as a battery for a hybrid electric vehicle, with high accuracy. Further, there is provided an apparatus or a method for estimating a state of deterioration of a battery from a value of a detected internal resistance and determining a life of the battery.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to detect the internal resistance of a battery having a small capacity with high accuracy, the battery control device of the present invention calculates the remaining battery capacity based on at least one of the information of the battery current, voltage and temperature. Calculates the battery open-circuit voltage based on the remaining battery capacity, calculates the battery initial resistance based on the battery temperature, and calculates the battery internal resistance from the battery current by subtracting the open-circuit voltage from the battery voltage and the battery current. And having these processing means.
[0011]
Further, in order to determine the life of the battery, a method of determining the state of deterioration of the battery based on the initial resistance of the battery and the internal resistance of the battery or a processing means for these is provided.
[0012]
Further, the battery control device of the present invention is characterized in that the use range of the remaining capacity of the battery is determined based on the deterioration information of the battery, and the use range of the battery according to the deterioration state of the battery is limited or controlled.
[0013]
Further, the present invention is characterized in that a driver is notified of a battery replacement time when the battery is in a degraded state or in a predetermined value range.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0015]
FIG. 1 is a hardware configuration diagram of a vehicle system 20 according to an embodiment of the present invention.
[0016]
The vehicle control device 21, the
[0017]
From the vehicle control device 21, an engine torque command is sent to the
[0018]
The vehicle control device 21 includes a
[0019]
Various sensors such as a rotation sensor 30 for detecting the number of rotations and the rotation angle of the crankshaft 5 of the
[0020]
The
[0021]
Various sensors indicating the clutch state for controlling the clutch 7 are input to the
[0022]
A
[0023]
The
[0024]
The vehicle running operation state of this embodiment will be described below.
[0025]
When the vehicle is started, the clutch 7 is disengaged, the
[0026]
When the vehicle is decelerated, the fuel to the
[0027]
Further, when the remaining capacity of the
[0028]
Next, a method for estimating the internal resistance, a method for diagnosing deterioration, and a method for determining the life of the
[0029]
FIG. 2 shows a functional block diagram of the battery control device.
[0030]
2, the
[0031]
The charge state calculation means 203 calculates the charge state SOC of the battery from the integrated value of the battery current Ib. Here, the state of charge SOC of the battery refers to a state in which the full charge capacity (Ah: ampere hour) of the battery is 100%, and when the discharge current amount of the battery matches the full charge capacity of the battery, the state of charge of the battery is 0. %.
[0032]
More specifically, in the case of a battery having a capacity of 10 Ah when fully charged, a state where the integrated value of the battery discharge current and the discharge time becomes 10 Ah is defined as a remaining capacity of 0%. That is, when the battery is discharged at 10 A for 1 hour from a fully charged state, the remaining battery capacity is set to 0%. Since the capacity of the battery is the integrated value of the current over time, in the case of the above-described battery, when the discharge current is 20 A, the battery has a remaining battery capacity of 0% when discharged for 30 minutes and discharged for 1 hour at 10 A, as in the case of discharging for 1 hour. Become.
[0033]
The open circuit voltage calculating means 204 calculates the open circuit voltage OCV of the battery from the state of charge SOC of the battery. FIG. 3 shows the relationship between the state of charge SOC of the battery and the open circuit voltage OCV of the battery. In FIG. 3, the horizontal axis indicates the state of charge SOC of the battery, and the vertical axis indicates the open circuit voltage OCV of the battery. When the state of charge SOC of the battery is 100%, the open-circuit voltage OCV of the battery becomes the highest value, and the open-circuit voltage OCV decreases as the state of charge SOC of the battery decreases. Here, the relationship between the state of charge SOC of the battery and the open-circuit voltage OCV of the battery shown in FIG. 3 is based on the battery temperature Tb, as shown in FIG. 4, as the battery temperature Tb decreases as the battery temperature Tb decreases. There is a characteristic that the amount of change in voltage OCV is reduced. For this reason, the open-circuit voltage calculating means 204 previously converts the relationship between the state of charge SOC of the battery and the battery open-circuit voltage OCV with respect to the battery temperature Tb into table data, and calculates the open-circuit voltage OCV of the battery by searching the table.
[0034]
In this embodiment, as described above, the state of charge SOC of the battery is obtained from the integrated value of the battery current Ib to derive the open voltage OCV of the battery. However, the open voltage OCV may be calculated using other methods.
[0035]
The initial resistance estimating means 205 converts the resistance value Rbini of the initial performance of the battery with respect to the battery temperature Tb into, for example, table data in advance, and obtains the resistance value Rbini by searching a table.
[0036]
The internal resistance estimating means 206 estimates the internal resistance Rb of the battery based on data obtained by subtracting the open-circuit voltage OCV of the battery from the battery current Ib and the battery voltage Vb.
[0037]
First, voltage data obtained by subtracting the open-circuit voltage OCV of the battery from the battery current Ib and the battery voltage Vb at a predetermined sampling cycle is sampled, and the data is plotted on the coordinate with the current on the horizontal axis and the voltage on the vertical axis as shown in FIG. Plot. When an approximate straight line is drawn from the plotted data by the least squares method, this straight line passes through the origin and has a slope equal to the internal resistance Rb of the battery as shown by the equation (1).
[0038]
(Equation 1)
Vdata = Rb × Idata (1)
For this reason, the internal resistance Rb of the battery is obtained from the slope of the approximate straight line.
[0039]
Since the internal resistance of the battery increases with deterioration as shown in FIG. 6, the deterioration determining means 207 estimates the deterioration state Rblife of the battery from the amount of increase of the internal resistance Rb of the battery with respect to the initial resistance value Rini of the battery. The deterioration state Rblife of the battery is obtained from the equation (2), where Rbend is a resistance value that indicates the life of the battery.
[0040]
(Equation 2)
Rblife = (Rb−Rini) ÷ (Rbend−Rbini) × 100 (2)
Here, since the increase amount (Rb-Rini) of the internal resistance of the battery changes depending on the battery temperature Tb, the resistance value Rbend which is the life of the battery with respect to the battery temperature Tb is made into table data in advance, and the resistance value Rbend is obtained by searching the table. Ask for. Also, from the equation (2), when the battery is in a new state, the internal resistance Rb of the battery matches the initial resistance value Rini of the battery, so that the battery deterioration state Rblife becomes 0%, and the battery life has expired. If it is in the state, the battery deterioration state Rblife becomes 100%. The battery deterioration state Rblife is transmitted by the communication means 40 to the vehicle control device 21 which is the host controller. When the battery deterioration state Rblife reaches a state of 100%, the use limit of the battery is reached, so the vehicle control device 21 notifies the driver of the battery replacement time using the battery
[0041]
As shown in FIG. 7, the SOC use range calculating means 208 calculates the use upper limit SOCupper and the use lower limit SOCLower of the state of charge SOC of the battery from the battery deterioration state Rblife. The range of use of the state of charge SOC of the battery is, for example, as in a lithium ion battery, further discharged from a fully discharged state where the state of charge SOC is 0%, or further charged from a fully charged state where the state of charge SOC is 100%. If the continuation is continued, the performance of the battery may be degraded. Therefore, it is necessary to control the charge / discharge power so that the state of charge SOC of the battery falls within the range of 0% to 100%. For this reason, the calculated state of charge SOC of the battery and the upper limit SOCupper and lower limit of use SOClower of the state of charge SOC of the battery are transmitted by the communication means 40 to the vehicle controller 21 and the
[0042]
Note that the above processing is not only used in the form of table data, but also in advance, the arrangement of data in the memory, the arrangement of data groups corresponding to the addresses of the memory, and the approximation taking into account the characteristics of each vehicle and battery. It is possible to substitute by an expression or the like.
[0043]
As described above, the internal resistance estimating means of the battery uses the voltage data obtained by subtracting the estimated open circuit voltage from the battery voltage detected by the sensor, so that the battery having a small capacity such as a battery for a hybrid electric vehicle is used. The internal resistance can also be estimated with high accuracy.
[0044]
In addition, since the internal resistance of the battery can be estimated with high accuracy, the life of the battery can also be estimated with high accuracy, and the driver can be properly notified of the battery replacement time.
[0045]
Furthermore, since the range of use of the battery can be appropriately limited according to the life of the battery, power control that suppresses deterioration of the battery can be performed without overcharging or overdischarging the battery.
[0046]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to provide a device and a method for detecting the internal resistance of a battery having a small capacity, such as a battery for a hybrid electric vehicle, with high accuracy. Further, it is possible to provide a device or a method for estimating the state of deterioration of the battery from the detected value of the internal resistance and determining the life of the battery.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a vehicle system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of a battery control device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 shows an open-circuit voltage characteristic with respect to a charged state of a battery, which constitutes an embodiment of the present invention.
FIG. 4 shows the temperature dependence of the open-circuit voltage characteristics of a battery according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing estimated internal resistance coordinates of a battery according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 shows an internal resistance characteristic with respect to battery deterioration, which constitutes an embodiment of the present invention.
FIG. 7 shows a use range of a state of charge with respect to battery deterioration, which constitutes an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (4)
バッテリ電圧を検出する電圧検出手段と、
バッテリ温度を検出する温度検出手段と、
前記バッテリの電流,電圧,温度の少なくとも一つの情報に基づいてバッテリ残存容量を演算する残存容量演算手段と、
前記バッテリの残存容量に基づいてバッテリ開放電圧を演算する開放電圧演算手段と、
前記バッテリの温度に基づいてバッテリ初期抵抗を演算する初期抵抗演算手段と、
前記バッテリの電圧から前記演算により求めた開放電圧を減算した電圧情報と、前記バッテリの電流からバッテリの内部抵抗を演算する内部抵抗演算手段とを備えたことを特徴とするバッテリ制御装置。Current detection means for detecting battery current;
Voltage detection means for detecting a battery voltage;
Temperature detecting means for detecting a battery temperature;
Remaining capacity calculating means for calculating a remaining capacity of the battery based on at least one of information of current, voltage and temperature of the battery;
Open-circuit voltage calculating means for calculating a battery open-circuit voltage based on the remaining capacity of the battery;
Initial resistance calculating means for calculating a battery initial resistance based on the temperature of the battery,
A battery control device comprising: voltage information obtained by subtracting the open-circuit voltage obtained by the calculation from the battery voltage; and internal resistance calculating means for calculating the internal resistance of the battery from the current of the battery.
前記バッテリの初期抵抗と前記バッテリの内部抵抗を比較し、バッテリの劣化状態を判定する劣化判定手段を備えたことを特徴とするバッテリ制御装置。The battery control device according to claim 1,
A battery control device comprising: a deterioration determining unit that compares an initial resistance of the battery with an internal resistance of the battery and determines a state of deterioration of the battery.
前記劣化判定手段によって得られたバッテリの劣化状態である劣化情報に基づいてバッテリの残存容量の使用範囲を判定する残存容量使用範囲判定手段を備えたことを特徴とするバッテリ制御装置。The battery control device according to claim 2,
A battery control apparatus comprising: a remaining capacity use range determining unit that determines a use range of a remaining capacity of a battery based on deterioration information indicating a deterioration state of the battery obtained by the deterioration determination unit.
前記バッテリの劣化状態が所定の値以上となった場合に運転者にバッテリの交換時期を通知するバッテリ交換時期通達手段を備えたことを特徴とするバッテリ制御装置。The battery control device according to claim 2 or 3,
A battery control device comprising: a battery replacement time notification unit that notifies a driver of a battery replacement time when the battery deterioration state becomes equal to or more than a predetermined value.
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