JP2010031740A - Battery managing device - Google Patents
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Abstract
【課題】バッテリの内部抵抗を正確に演算し、バッテリの劣化状態の判定精度を向上させる。
【解決手段】エンジン1の始動時に、電圧及び電流に基づいてバッテリ4の内部抵抗値を演算し、該内部抵抗値に基づいてバッテリ4の劣化状態を判定するバッテリ管理装置において、エンジン停止から所定時間以内での始動時におけるバッテリ4の電圧及び電流に基づくバッテリ4の内部抵抗値の演算を規制する。
【選択図】図1An object of the present invention is to accurately calculate the internal resistance of a battery and improve the determination accuracy of the deterioration state of the battery.
A battery management device that calculates an internal resistance value of a battery based on voltage and current when starting the engine and determines a deterioration state of the battery based on the internal resistance value. The calculation of the internal resistance value of the battery 4 based on the voltage and current of the battery 4 at the start within the time is restricted.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、バッテリ管理装置に関し、特にアイドルストップ車両におけるバッテリの劣化状態を判定する技術に関する。 The present invention relates to a battery management device, and more particularly to a technique for determining a deterioration state of a battery in an idle stop vehicle.
走行停止時にエンジンを自動的に停止して燃費を向上させるアイドルストップ車両が開発されている。このようなアイドルストップ車両では、エンジンの停止、始動が頻繁に行われる場合があり、バッテリが劣化して容量が低下している状態では、バッテリの充電が間に合わずに始動が困難となる虞がある。
そこで、車両の走行距離に基づいてバッテリの劣化状態を推定し、バッテリが劣化状態である場合には、アイドルストップ制御を規制する技術が開発されている(特許文献1)。
In view of this, a technology has been developed that estimates the deterioration state of the battery based on the travel distance of the vehicle and regulates the idle stop control when the battery is in the deterioration state (Patent Document 1).
しかしながら、走行距離によるバッテリの劣化状態を判定する方法では、走行状態等の差異によってばらつきが大きく、正確にバッテリの劣化状態を判定することは困難である。
バッテリの劣化状態を判定する方法としては、他に、バッテリの内部抵抗に基づく方法がある。該判定方法では、クランキング時の電圧及び電流に基づいてバッテリの内部抵抗を演算する。
However, in the method of determining the deterioration state of the battery according to the travel distance, the variation is large due to the difference in the traveling state or the like, and it is difficult to accurately determine the deterioration state of the battery.
As another method for determining the deterioration state of the battery, there is a method based on the internal resistance of the battery. In this determination method, the internal resistance of the battery is calculated based on the voltage and current during cranking.
しかしながら、このような内部抵抗に基づく判定方法でも、内部抵抗の演算においてばらつきが発生してしまう。特にアイドルストップ車両のようにエンジン停止、始動を頻繁に行う場合にはばらつきが大きくなってしまうので、内部抵抗の演算精度が十分に確保されずにバッテリの劣化状態を正確に判定できない虞がある。
本発明はこのような問題に鑑み発明されたものであって、アイドルストップ車両において、バッテリの内部抵抗の演算精度を向上させ、劣化状態を正確に判定可能なバッテリ管理装置を提供することを目的とする。
However, even with such a determination method based on internal resistance, variations occur in the calculation of internal resistance. In particular, when the engine is stopped and started frequently as in an idling stop vehicle, the variation becomes large. Therefore, there is a possibility that the deterioration state of the battery cannot be accurately determined without sufficiently ensuring the calculation accuracy of the internal resistance. .
The present invention has been invented in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a battery management apparatus capable of improving the calculation accuracy of the internal resistance of a battery and accurately determining a deterioration state in an idle stop vehicle. And
上記の目的を達成するために、請求項1の発明は、所定の停止条件の成立時にエンジンを停止させるとともに、所定の始動条件の成立時にエンジンを始動させるアイドルストップ車両に備えられ、エンジンの始動時に、車両のバッテリの電圧及び電流に基づいてバッテリの内部抵抗を演算する内部抵抗演算手段と、内部抵抗演算手段により演算された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判定手段と、エンジンの停止から所定時間以内での始動時における内部抵抗演算手段によるバッテリの内部抵抗の演算を規制する演算規制手段と、を備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is provided in an idle stop vehicle that stops an engine when a predetermined stop condition is satisfied and starts the engine when a predetermined start condition is satisfied, and starts the engine. Sometimes, internal resistance calculation means for calculating the internal resistance of the battery based on the voltage and current of the battery of the vehicle, and determination means for determining the deterioration state of the battery based on the internal resistance of the battery calculated by the internal resistance calculation means And a calculation restricting means for restricting the calculation of the internal resistance of the battery by the internal resistance calculating means at the start within a predetermined time from the stop of the engine.
また、請求項2の発明は、請求項1において、判定手段によりバッテリが劣化状態であると判定された場合に、停止条件の成立時におけるエンジンの停止を規制する停止規制手段を更に備えたことを特徴とする。 Further, the invention of claim 2 further comprises stop restriction means for restricting engine stoppage when the stop condition is satisfied when the determination means determines that the battery is in a deteriorated state. It is characterized by.
本発明の請求項1のバッテリ管理装置によれば、エンジン停止から所定時間以内での始動時におけるバッテリの電圧及び出力電流に基づくバッテリの内部抵抗の演算が規制されるので、エンジン停止後におけるバッテリの分極の影響による内部抵抗の演算誤差を排除することができる。したがって、バッテリの内部抵抗の演算精度を向上させることができ、バッテリの劣化状態を正確に判定することができる。 According to the battery management device of the first aspect of the present invention, since the calculation of the internal resistance of the battery based on the voltage and output current of the battery at the time of starting within a predetermined time from the engine stop is restricted, the battery after the engine stops The calculation error of the internal resistance due to the influence of the polarization can be eliminated. Therefore, the calculation accuracy of the internal resistance of the battery can be improved, and the deterioration state of the battery can be accurately determined.
また、本発明の請求項2のバッテリ管理装置によれば、判定手段によりバッテリが劣化状態であると判定された場合に、アイドルストップ車両における停止条件の成立時でもエンジンの停止が規制されるので、バッテリ劣化を原因とするアイドルストップ車両における始動不能を回避することができる。 According to the battery management device of claim 2 of the present invention, when the determination unit determines that the battery is in the deteriorated state, the engine stop is regulated even when the stop condition is satisfied in the idle stop vehicle. Thus, it is possible to avoid inability to start the engine in an idle stop vehicle due to battery deterioration.
以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図1は、本発明に係るアイドルストップ車両の始動装置の概略構成図である。
本実施形態のバッテリ管理装置は、アイドルストップ制御機能付き車両(以下、アイドルストップ車両という)に搭載される。図1に示すように、アイドルストップ車両には、エンジン1、オルタネータ2、スタータモータ3及びバッテリ4が備えられている。オルタネータ2は、エンジン1により駆動されて発電し、図示しないヘッドランプ等の電気機器に対して電力を供給するとともに、バッテリ4に電力を供給して充電する。スタータモータ3は、バッテリ4から電力を供給されて駆動し、エンジン1を始動させる。また、スタータモータ3は、エンジン運転時には、発電機としての機能を有し、他の電気機器やバッテリ4に電力を供給する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a starter for an idle stop vehicle according to the present invention.
The battery management device of this embodiment is mounted on a vehicle with an idle stop control function (hereinafter referred to as an idle stop vehicle). As shown in FIG. 1, the idle stop vehicle includes an engine 1, an alternator 2, a
エンジン1全般の制御を行う車両制御ユニット5には、アイドルストップ制御部が備えられている。該アイドルストップ制御部は、所定の停止条件、例えばイグニッションスイッチ、アイドルスイッチ及びブレーキスイッチがオン、車速が所定車速以下ならびにエンジン回転速度が所定回転数以下である場合に、エンジン1の燃料噴射弁からの燃料噴射を停止してエンジン運転を停止させる。また、アイドルストップ制御部は、上記エンジン運転の停止後に、所定の始動条件、例えばアクセルペダルの踏み込みによりアイドルスイッチがオフ又はブレーキ操作解除によりブレーキスイッチがオフとなった場合に、スタータモータ3を作動させてエンジン1を再始動する。
The
バッテリ4の端子間には、バッテリ4の電圧を測定する電圧センサ10が設けられている。オルタネータ2とバッテリ4の端子とを繋ぐ線路には、バッテリ4の入出力電流を検出する電流センサ11が設けられている。また、バッテリ4には、バッテリ4の温度を検出する温度センサ12が設けられている。
本実施形態に係るアイドルストップ車両には、バッテリ4の劣化状態を判定するバッテリ管理ユニット20が設けられている。バッテリ管理ユニット20は、入出力装置、記憶装置(ROM、RAM、不揮発性RAM等)、中央処理装置(CPU)及びタイマを含んで構成され、電圧センサ10、電流センサ11及び温度センサ12からの検出情報を入力する。
A
The idle stop vehicle according to the present embodiment is provided with a
また、バッテリ管理ユニット20は、車両制御ユニット21とCAN通信により情報伝達可能に接続されており、車両のイグニッションスイッチ信号等の情報を入力する。そして、バッテリ4の内部抵抗を演算し(内部抵抗演算手段)、該内部抵抗が所定値以上である場合にバッテリが劣化状態であると判定する(劣化判定手段)。更に、バッテリ管理ユニット20は、バッテリが劣化状態であると判定した場合には、上記停止条件が成立してもエンジン1を停止させないようにアイドルストップ制御部に規制信号を出力する(停止規制手段)。
Further, the
以下、バッテリ管理ユニット20におけるバッテリ4の内部抵抗の演算要領を説明する。
バッテリ管理ユニット20は、エンジン1の始動時、詳しくはクランキング時において、電圧センサ10からバッテリ4の電圧Vと、電流センサ11から電流Iとを入力し、R=V/Iを計算してバッテリ4の内部抵抗値Rを求める。電圧V及び電流Iの計測は複数回行われ、これら複数のデータから最小2乗法により内部抵抗が決定される。更に、この決定された内部抵抗を、温度センサ12により入力したバッテリ4の温度に基づいて補正し、劣化状態判定用の内部抵抗として用いる。
Hereinafter, the calculation procedure of the internal resistance of the
The
本実施形態では、アイドルストップ制御によりエンジン1を停止してから再始動するまでの時間(アイドルストップ時間Ts)を計測し、アイドルストップ時間Tsが所定時間T1未満である場合には内部抵抗値Rの演算を規制する(演算規制手段)。即ち、内部抵抗値Rの演算は、アイドルストップ時間Tsが所定時間T1以上である場合にのみ、クランキング時のバッテリ4の電圧Vと電流Iとに基づいて行われる。なお、所定時間T1は、後述するように、エンジン停止時にバッテリ1の電圧Vに対して分極の影響が解消される時間に設定されている。
In the present embodiment, the time (idle stop time Ts) from when the engine 1 is stopped to when it is restarted by idle stop control is measured, and when the idle stop time Ts is less than the predetermined time T1, the internal resistance value R Is restricted (calculation restricting means). That is, the calculation of the internal resistance value R is performed based on the voltage V and current I of the
図2は、アイドルストップ時間Tsと内部抵抗値Rとの関係を示すグラフである。図3は、始動時のバッテリ4の電圧Vと電流Iとの関係を示すグラフである。図2に示すように、アイドルストップ時間Tsが所定時間T1未満では内部抵抗値Rが大きくばらつく一方、アイドルストップ時間Tsが所定時間T1以上では内部抵抗値Rのばらつきが小さくなる。また、アイドルストップ時間Tsが所定時間T1未満では内部抵抗値Rが低くなる傾向にある。したがって、図3に示すように、最小2乗法で求めた内部抵抗もアイドルストップ時間Tsが所定時間T1未満の場合は所定時間T1以上の場合より小さくなる(図中、傾きが小さくなる)。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the idle stop time Ts and the internal resistance value R. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the voltage V and current I of the
以下、アイドルストップ時間Tsと内部抵抗値Rとの関係について、図4を用いて詳述する。図4は、エンジン停止後のバッテリ4の電圧Vの推移を示すタイムチャートである。
図4に示すように、エンジン停止直後はオルタネータ2による発電が停止するため、電圧Vが瞬時に降下する(a→b)。その後も、分極の影響で電圧Vは低下するが(b→c)、所定時間T1以降は分極の影響が解消され電圧降下が緩やかになり略安定する(c以降)。したがって、分極の影響が残る所定時間T1前に始動して内部抵抗値Rを演算すると、始動時の電圧Vのばらつきが大きいため、内部抵抗値Rの演算値も大きくばらついてしまう。また、エンジン停止から所定時間T1経過までは、分極が解消されるように電流Iが増加するので、内部抵抗値Rの計算値が低下する。なお、分極が解消されるために消費される電力は、始動時に必要とする電力より大きいので、始動時に分極による電圧差を吸収できず、電圧Vのばらつきが内部抵抗値Rの演算に影響してしまう。
Hereinafter, the relationship between the idle stop time Ts and the internal resistance value R will be described in detail with reference to FIG. FIG. 4 is a time chart showing the transition of the voltage V of the
As shown in FIG. 4, since the power generation by the alternator 2 is stopped immediately after the engine is stopped, the voltage V drops instantaneously (a → b). After that, the voltage V decreases due to the influence of polarization (b → c), but after the predetermined time T1, the influence of the polarization is eliminated and the voltage drop becomes moderate and becomes substantially stable (after c). Therefore, if the internal resistance value R is calculated by starting before the predetermined time T1 during which the influence of polarization remains, the calculated value of the internal resistance value R varies greatly because of the large variation in the voltage V at the time of starting. Further, since the current I increases so as to eliminate the polarization from the engine stop until the predetermined time T1 elapses, the calculated value of the internal resistance value R decreases. Note that the power consumed to eliminate the polarization is larger than the power required at the start, so the voltage difference due to the polarization cannot be absorbed at the start, and the variation in the voltage V affects the calculation of the internal resistance value R. End up.
図5は、内部抵抗値Rとその頻度とを示すグラフであり、(A)が本実施形態、(B)がアイドルストップ時間Tsに拘わらず内部抵抗値Rを演算する従来例を示す。
本実施形態ではアイドルストップ時間Tsが所定時間T1より少ない場合は、内部抵抗値Rを演算しないので、図5(A)に示すように内部抵抗値Rの低値側での頻度が、同図(B)に示す従来例より減少し、全体のばらつきが減少する。
FIG. 5 is a graph showing the internal resistance value R and its frequency. FIG. 5A shows this embodiment, and FIG. 5B shows a conventional example in which the internal resistance value R is calculated regardless of the idle stop time Ts.
In the present embodiment, when the idle stop time Ts is shorter than the predetermined time T1, the internal resistance value R is not calculated. Therefore, as shown in FIG. Compared to the conventional example shown in (B), the overall variation is reduced.
このように、内部抵抗値Rのばらつきが減少してその演算精度が向上するので、バッテリ4の劣化状態を正確に判定することができる。そして、バッテリ劣化時にアイドルストップ制御によるエンジン停止を規制することで、アイドルストップ制御時におけるバッテリの劣化を原因とする始動不能を回避することができる。
Thus, since the variation of the internal resistance value R is reduced and the calculation accuracy is improved, the deterioration state of the
1 エンジン
2 オルタネータ
3 スタータモータ
4 バッテリ
5 車両制御ユニット
20 バッテリ管理ユニット
1 Engine 2
Claims (2)
前記エンジンの始動時に、車両のバッテリの電圧及び電流に基づいて前記バッテリの内部抵抗を演算する内部抵抗演算手段と、
前記内部抵抗演算手段により演算された前記バッテリの内部抵抗に基づいて前記バッテリの劣化状態を判定する判定手段と、
前記エンジンの停止から所定時間以内での始動時における前記内部抵抗演算手段によるバッテリの内部抵抗の演算を規制する演算規制手段と、
を備えたことを特徴とするバッテリ管理装置。 The engine is stopped when a predetermined stop condition is satisfied, and is provided in an idle stop vehicle that starts the engine when a predetermined start condition is satisfied,
Internal resistance calculating means for calculating the internal resistance of the battery based on the voltage and current of the battery of the vehicle at the time of starting the engine;
Determining means for determining a deterioration state of the battery based on the internal resistance of the battery calculated by the internal resistance calculating means;
Calculation restriction means for restricting calculation of the internal resistance of the battery by the internal resistance calculation means at the start within a predetermined time from the stop of the engine;
A battery management device comprising:
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