JP2020085444A - Full charge capacity estimation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、満充電容量推定装置に関し、詳しくは、蓄電装置の満充電容量の推定値としての推定満充電容量を推定する満充電容量推定装置に関する。 The present invention relates to a full charge capacity estimation device, and more particularly to a full charge capacity estimation device that estimates an estimated full charge capacity as an estimated value of the full charge capacity of a power storage device.
従来、この種の満充電容量推定装置としては、充電前後の蓄電装置の蓄電割合の差と充電電流積算値とに基づいて蓄電装置の満充電容量を推定するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。ここで、蓄電割合は、蓄電装置の全容量のうち蓄電されている容量の割合であり、例えば全容量に対するパーセント表示で示されるまた、満充電容量は、パーセントや[Ah]の単位、[Wh]の単位などにより表示される。また、満充電容量は、ユーザ電費を用いて電動走行可能な距離やそのパーセントにより表示してもよい。なお、表示手段としては、メータでもよいし、ディーラーの表示装置でもよい。 Conventionally, as this type of full-charge capacity estimation device, there has been proposed one that estimates the full-charge capacity of the power storage device based on the difference in the storage ratio of the power storage device before and after charging and the charging current integrated value (for example, See Patent Document 1). Here, the power storage ratio is a ratio of the stored capacity to the total capacity of the power storage device. For example, it is shown as a percentage of the total capacity, and the full charge capacity is a unit of percentage or [Ah], [Wh ] Is displayed in units. Further, the full charge capacity may be displayed by a distance or a percentage thereof that can be electrically driven by using the user electricity cost. The display means may be a meter or a display device of a dealer.
一般的に、蓄電装置の満充電容量は蓄電装置の経年劣化により減少するが、使用状態によって劣化の程度は異なるため、使用年数だけで蓄電装置の満充電容量を推定することはできない。上述の装置のように充電前後の蓄電装置の蓄電割合の差と充電電流積算値とに基づいて蓄電装置の満充電容量を推定する場合、蓄電装置の分極が解消していない状態で満充電容量を推定すると、推定精度が低くなり、適正な満充電容量を推定することができない。分極はある程度放置しておくことにより解消するものであるが、どの程度の時間放置する必要があるかについてはユーザには判断ができず、十分な時間に亘る放置を行なわない場合には精度の悪い推定が行なわれ、過剰な時間に亘る放置を行なう場合、放置時間が長く、ユーザに違和感を与えてしまう。 Generally, the full charge capacity of a power storage device decreases due to aging deterioration of the power storage device, but since the degree of deterioration varies depending on the usage state, it is not possible to estimate the full charge capacity of the power storage device only by the years of use. When estimating the full charge capacity of a power storage device based on the difference between the storage ratios of the power storage device before and after charging and the integrated charging current value as in the above-mentioned device, the full charge capacity can be calculated when the polarization of the power storage device is not resolved. , The estimation accuracy becomes low, and the proper full charge capacity cannot be estimated. The polarization can be resolved by leaving it to some extent, but the user cannot determine how long it should be left, and if the user does not leave it for a sufficient time, the accuracy will be reduced. If a bad estimation is made and the user is left for an excessive period of time, the user will feel uncomfortable for a long period of time.
本発明の満充電容量推定装置は、蓄電装置の満充電容量をより適正に推定することを主目的とする。 The full charge capacity estimation device of the present invention is mainly intended to more appropriately estimate the full charge capacity of a power storage device.
本発明の満充電容量推定装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。 The full charge capacity estimation device of the present invention employs the following means in order to achieve the above-mentioned main object.
本発明の満充電容量推定装置は、
蓄電装置の満充電容量の推定値としての推定満充電容量を推定する満充電容量推定装置であって、
前記推定満充電容量と前記蓄電装置の使用年数に基づく使用年数起因満充電容量との差分が所定値以上のときには、前記差分に基づいて待期時間を設定し、前記蓄電装置を満充電まで充電を行なう際に、前記待期時間が経過してから充電を開始し、充電の前後の蓄電割合の差と満充電までの充電電流の積算値とに基づいて前記推定満充電容量を推定する、
ことを特徴とする。
The full charge capacity estimation device of the present invention is
A full charge capacity estimation device for estimating an estimated full charge capacity as an estimated value of the full charge capacity of a power storage device,
When the difference between the estimated full charge capacity and the age-based full charge capacity based on the number of years of use of the power storage device is a predetermined value or more, a waiting time is set based on the difference, and the power storage device is charged to full charge. When performing, the charging is started after the waiting time has elapsed, and the estimated full charge capacity is estimated based on the difference between the charge ratios before and after the charging and the integrated value of the charging current until full charge,
It is characterized by
この本発明の満充電容量推定装置では、それまでの推定満充電容量と蓄電装置の使用年数に基づく使用年数起因満充電容量との差分が所定値以上のときには、まず、差分に基づいて待期時間を設定する。そして、蓄電装置を満充電まで充電を行なう際に、待期時間が経過してから充電を開始し、充電の前後の蓄電割合の差と満充電までの充電電流の積算値とに基づいて推定満充電容量を推定する。推定満充電容量と使用年数起因満充電容量との差分に基づく待期時間だけ待期してから充電を開始するのである。この結果、より適正な待期時間を設定することができ、より適正に推定満充電容量を推定することができる。 In the full-charge capacity estimation device of the present invention, when the difference between the estimated full-charge capacity up to that point and the full-charge capacity due to the number of years of use of the power storage device is greater than or equal to a predetermined value, the waiting period is first determined based on the difference. Set the time. Then, when charging the power storage device to full charge, the charging is started after the waiting time has elapsed, and is estimated based on the difference between the power storage ratio before and after charging and the integrated value of the charging current up to full charge. Estimate full charge capacity. The charging is started after waiting for a waiting time based on the difference between the estimated full charge capacity and the full charge capacity due to the number of years of use. As a result, a more appropriate waiting time can be set, and the estimated full charge capacity can be estimated more appropriately.
ここで、待期時間は、推定満充電容量と使用年数起因満充電容量との差分が大きいほど大きくなる傾向に設定するのが好ましい。差分が大きいほど分極の影響が大きく生じていると考えられるからである。なお、満充電容量は、充電電流の積算値を充電前後の蓄電割合の差分で割ることにより計算することができる。 Here, the waiting time is preferably set to increase as the difference between the estimated full charge capacity and the age-based full charge capacity increases. This is because it is considered that the larger the difference is, the larger the influence of polarization is. The full-charge capacity can be calculated by dividing the integrated value of the charging current by the difference between the storage rates before and after charging.
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。 Next, modes for carrying out the present invention will be described using examples.
図1は、本発明の一実施例としての満充電容量推定装置を搭載する電気自動車20の構成の概略を示す構成図である。実施例の電気自動車20は、図示するように、モータ32と、インバータ34と、直流電源としてのバッテリ36と、充電用リレー50と、電子制御ユニット70と、を備える。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of an
モータ32は、例えば同期発電電動機として構成されており、回転子が駆動輪22a,22bにデファレンシャルギヤ24を介して連結された駆動軸26に接続されている。インバータ34は、モータ32の駆動に用いられると共に電力ライン38とシステムメインリレー35とを介してバッテリ36に接続されている。モータ32は、電子制御ユニット70によってインバータ34の図示しない複数のスイッチング素子がスイッチング制御されることにより、回転駆動される。
The
バッテリ36は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、システムメインリレー35およびインバータ34を介してモータ32と電力のやりとりを行なう。即ち、モータ32を力行制御することによりバッテリ36からの電力を用いてモータ32から駆動用の動力を出力し、モータ32を回生制御することによりモータ32からの回生電力によってバッテリ36を充電する。
The
充電用リレー50は、車外の充電スタンド90のスタンド側コネクタ91に接続される車両側コネクタ51と電力ライン38とを接続する電力ライン52に設けられている。充電用リレー50は、図示しないが、正極リレーと負極リレーを備えている。
The
電子制御ユニット70は、図示しないが、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPUに加えて、処理プログラムを記憶するROMや、データを一時的に記憶するRAM、フラッシュメモリ、入出力ポート、通信ポートなどを備える。
Although not shown, the
電子制御ユニット70には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力される。電子制御ユニット70に入力される信号としては、例えば、モータ32の回転子の回転位置を検出する図示しない回転位置センサからのモータ32の回転子の回転位置θmや、モータ32の各相の相電流を検出する図示しない電流センサからのモータ32の各相の相電流Iu,Iv,Iwを挙げることができる。また、バッテリ36の端子間に取り付けられた電圧センサ36aからのバッテリ36の電圧Vbや、バッテリ36の出力端子に取り付けられた電流センサ36bからのバッテリ36の電流Ib、バッテリ36に取り付けられた温度センサ36cからのバッテリ36の温度Tbも挙げることができる。車両側コネクタ51がスタンド側コネクタ91に接続されているか否かを検出する接続検出センサ53からの接続検出信号や車両側コネクタ51と充電用リレー50との間の電力ライン52に取り付けられた電圧センサ52aからの充電電圧Vchgも挙げることができる。図示しないが、さらに、イグニッションスイッチからのイグニッション信号や、シフトレバーの操作位置を検出するシフトポジションセンサからのシフトポジションSP、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサからのアクセル開度Acc、ブレーキペダルの踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサからのブレーキペダルポジションBP、車速センサからの車速Vなども挙げることができる。
Signals from various sensors are input to the
電子制御ユニット70からは、各種制御信号が出力ポートを介して出力される。電子制御ユニット70から出力される信号としては、例えば、インバータ34への制御信号やシステムメインリレー35への制御信号,充電用リレー50への制御信号を挙げることができる。また、車両側コネクタ51がスタンド側コネクタ91に接続されているときに車両側コネクタ51およびスタンド側コネクタ91の通信ラインを介して充電スタンド90に充電に必要な情報も挙げることができる。電子制御ユニット70は、電流センサ36bからのバッテリ36の入出力電流Ibの積算値に基づいてバッテリ36の蓄電量Sbや蓄電割合SOCを演算している。ここで、蓄電量Cbは、バッテリ36から放電可能な電力量であり、蓄電割合SOCは、バッテリ36の全容量Capに対する蓄電量Cbの割合である。
Various control signals are output from the
こうして構成された実施例の電気自動車20では、バッテリ50の推定満充電容量を推定する処理を実行する電子制御ユニット70が満充電容量推定装置に相当する。図2は、電子制御ユニット70により実行される満充電容量推定処理の一例を示すフローチャートである。
In the thus configured
満充電容量推定処理が実行されると、電子制御ユニット70は、まず、それまでの推定満充電容量Mestと使用年数Nenとを取得する処理を実行する(ステップS100)。推定満充電容量Mestは最後に本処理で計算されたものであり、使用年数Nenはバッテリ50の使用を開始してからの年数である。これらは、電子制御ユニット70の図示しないフラッシュメモリなどに記憶されたものを入力することにより取得するものとした。
When the full charge capacity estimation process is executed, the
続いて、取得した使用年数Nenを使用年数起因満充電容量設定用マップに適用して使用年数起因満充電容量Mnenを導出する(ステップS110)。使用年数起因満充電容量設定用マップの一例を図3に示す。このマップは、バッテリ50に対して実験などにより定めることができる。図示するように、使用年数Nenが大きいほど使用年数起因満充電容量Mnenは小さくなる。
Subsequently, the obtained years of use Nen is applied to the full years of use-related full charge capacity setting map to derive the years of use-related full charge capacity Mnen (step S110). FIG. 3 shows an example of a map for setting the full charge capacity due to the number of years of use. This map can be set for the
次に、推定満充電容量Mestと使用年数起因満充電容量Mnenとの差分が閾値Mref以上であるか否かを判定する(ステップS120)。閾値Mrefは、推定満充電容量Mestと使用年数起因満充電容量Mnenとの差分として許容することができる最大値やこれより若干大きな値を用いることができる。推定満充電容量Mestと使用年数起因満充電容量Mnenとの差分が閾値Mref未満であると判定したときには、推定満充電容量Mestは適正に推定されていると判断し、本処理を終了する。 Next, it is determined whether or not the difference between the estimated full charge capacity Mest and the age-based full charge capacity Mnen is greater than or equal to the threshold value Mref (step S120). As the threshold Mref, a maximum value that can be allowed as a difference between the estimated full charge capacity Mest and the age-based full charge capacity Mnen or a value slightly larger than this can be used. When it is determined that the difference between the estimated full charge capacity Mest and the age-based full charge capacity Mnen is less than the threshold value Mref, it is determined that the estimated full charge capacity Mest is properly estimated, and this processing is ended.
ステップS120で推定満充電容量Mestと使用年数起因満充電容量Mnenとの差分が閾値Mref以上であると判定したときには、推定満充電容量Mestは不適正と判断し、この差分を充電前待期時間設定用マップに適用して充電前待期時間Twaitを設定する(ステップS130)。充電前待期時間設定用マップの一例を図4に示す。図示するように、推定満充電容量Mestと使用年数起因満充電容量Mnenとの差分が大きくなるほど長くなる傾向に充電前待期時間Twaitが設定される。これは、差分が大きいほど分極の影響が大きいと考えられることに基づく。 When it is determined in step S120 that the difference between the estimated full charge capacity Mest and the age-based full charge capacity Mnen is greater than or equal to the threshold value Mref, the estimated full charge capacity Mest is determined to be inappropriate, and this difference is determined as the pre-charge waiting time. The waiting time before charging Twait is set by applying it to the setting map (step S130). FIG. 4 shows an example of the pre-charge waiting time setting map. As shown in the figure, the pre-charge waiting time Twait is set such that the larger the difference between the estimated full charge capacity Mest and the age-based full charge capacity Mnen, the longer the pre-charge waiting time Twait. This is based on the fact that the greater the difference, the greater the influence of polarization.
続いて、充電スタンド90のスタンド側コネクタ91が車両側コネクタ51に接続されているのを確認し(ステップS140)、充電間待期時間Twaitが経過するのを待って(ステップS150)、電圧センサ36aからの電圧Vbを充電開始時電圧Vstartとして取得する(ステップS160)。そして、充電スタンド90からの電力によるバッテリ50の充電を開始し(ステップS170)、電流センサ36bからの電流Ibの積算を開始する(ステップS180)。
Subsequently, it is confirmed that the stand-
次に、充電スタンド90からの電力によるバッテリ50の充電が適正に終了するのを待って(ステップS190)、電圧センサ36aからの電圧Vbを充電終了時電圧Vendとして取得し(ステップS200)、取得した充電開始時電圧Vstartと充電終了時電圧Vendと積算した充電電流積算値Ihとに基づいて推定満充電容量Mestを計算し(ステップS210)、本処理を終了する。推定満充電容量Mestの計算は、充電開始時電圧Vstartと充電終了時電圧Vendとに基づいて充電開始時の蓄電割合Sstartと充電終了時の蓄電割合Sendとを求め、充電電流積算値Ihを充電前後の蓄電割合の差分(Send−Sstart)で割ることによって計算することができる。充電開始時電圧Vstartは、充電前待期時間Twaitの経過によってバッテリ50の分極が解消されているため、バッテリ50の開放電圧OCVとみなすことができる。このため、充電開始時電圧Vstartに基づいて充電開始時の蓄電割合Sstartをより適正に求めることができる。この結果、推定満充電容量Mestをより適正に推定することができる。
Next, after waiting for the charging of the
以上説明した実施例の電気自動車20が搭載する満充電容量推定装置では、推定満充電容量Mestと使用年数起因満充電容量Mnenとの差分に基づいて充電前待期時間Twaitを設定し、充電前待期時間Twaitが経過した後に充電開始時電圧Vstartを取得して充電スタンド90からの電力によるバッテリ50の充電を開始し、充電電流Ibの積算を開始する。そして、充電が終了したときに充電終了時電圧Vendを取得し、充電開始時電圧Vstartと充電終了時電圧Vendと充電電流積算値Ihとに基づいて推定満充電容量Mestを計算する。充電開始時電圧Vstartは、充電前待期時間Twaitの経過によってバッテリ50の分極が解消されているため、バッテリ50の開放電圧OCVとみなすことができるため、充電開始時電圧Vstartに基づいて充電開始時の蓄電割合Sstartをより適正に求めることができる。この結果、推定満充電容量Mestをより適正に推定することができる。また、推定満充電容量Mestと使用年数起因満充電容量Mnenとの差分に基づいて充電前待期時間Twaitを設定するから、十分な時間の待期が行なわれることによる精度の悪い推定を抑制することができ、過剰な時間の待期が行なわれることによるユーザへの違和感を与えるといった不都合を回避することができる。
In the full-charge capacity estimation device mounted on the
実施例では、満充電容量推定装置は電気自動車20に搭載されるものとしたが、ハイブリッド自動車に搭載されているものや、燃料電池車に搭載されるものとしてもよい。また、満充電容量推定装置は、自動車以外の移動体に搭載されるものとしてもよく、移動体以外の設備などに組み込まれるものとして構わない。
In the embodiment, the full-charge capacity estimation device is mounted on the
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 Although the embodiments for carrying out the present invention have been described above with reference to the embodiments, the present invention is not limited to these embodiments, and various embodiments are possible within the scope not departing from the gist of the present invention. Of course, it can be implemented.
本発明は、満充電容量推定装置の製造産業などに利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used in the manufacturing industry of the full charge capacity estimation device and the like.
20 電気自動車、22a,22b 駆動輪、24 デファレンシャルギヤ、26 駆動軸、32 モータ、34 インバータ、35 システムメインリレー、36 バッテリ、36a 電圧センサ、36b 電流センサ、36c 温度センサ、38 電力ライン、50 充電用リレー、51 車両側コネクタ、52 電力ライン、52a 電圧センサ、53 接続検出センサ、70 電子制御ユニット、90 充電スタンド、91 スタンド側コネクタ。 20 electric vehicle, 22a, 22b drive wheel, 24 differential gear, 26 drive shaft, 32 motor, 34 inverter, 35 system main relay, 36 battery, 36a voltage sensor, 36b current sensor, 36c temperature sensor, 38 power line, 50 charging Relay, 51 vehicle side connector, 52 power line, 52a voltage sensor, 53 connection detection sensor, 70 electronic control unit, 90 charging stand, 91 stand side connector.
Claims (1)
前記推定満充電容量と前記蓄電装置の使用年数に基づく使用年数起因満充電容量との差分が所定値以上のときには、前記差分に基づいて待期時間を設定し、前記蓄電装置を満充電まで充電を行なう際に、前記待期時間が経過してから充電を開始し、充電の前後の蓄電割合の差と満充電までの充電電流の積算値とに基づいて前記推定満充電容量を推定する、
ことを特徴とする満充電容量推定装置。 A full charge capacity estimation device for estimating an estimated full charge capacity as an estimated value of the full charge capacity of a power storage device,
When the difference between the estimated full charge capacity and the age-based full charge capacity based on the number of years of use of the power storage device is a predetermined value or more, a waiting time is set based on the difference, and the power storage device is charged to full charge. When performing, the charging is started after the waiting time has elapsed, and the estimated full charge capacity is estimated based on the difference between the charge ratios before and after the charging and the integrated value of the charging current until full charge,
A full charge capacity estimating device characterized by the above.
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