[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP3634077B2 - Battery fuel gauge - Google Patents

Battery fuel gauge Download PDF

Info

Publication number
JP3634077B2
JP3634077B2 JP21433396A JP21433396A JP3634077B2 JP 3634077 B2 JP3634077 B2 JP 3634077B2 JP 21433396 A JP21433396 A JP 21433396A JP 21433396 A JP21433396 A JP 21433396A JP 3634077 B2 JP3634077 B2 JP 3634077B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
discharge
battery
voltage
charge
current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP21433396A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH1038985A (en
Inventor
昭治 堺
利幸 河合
常幸 江上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Soken Inc
Original Assignee
Denso Corp
Nippon Soken Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp, Nippon Soken Inc filed Critical Denso Corp
Priority to JP21433396A priority Critical patent/JP3634077B2/en
Publication of JPH1038985A publication Critical patent/JPH1038985A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3634077B2 publication Critical patent/JP3634077B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は電池の残量計に関し、特に電気自動車等の電池残量計に関する。
【0002】
【従来の技術】
電池残量計は電池に残っている電気量(以下、電池残量という)を測定するもので、電気自動車ではガソリン車における燃料計のように電気自動車の走行可能距離を知るための重要な装置である。かかる電池残量計の一般的な方式のものは、基準の放電特性をマップとしてメモリに記憶するとともに、電池の端子電圧および放電電流を検出して、これより所定の放電電流下における電圧を推定して、推定した電圧とマップに基づいて電池残量を求めるようになっている。かかる方式の電池残量計として、例えば特開平6−34727号公報には放電電流が所定値以上であり、かつ放電電流が増加しているときの、端子電圧および放電電流と電池の残量間に高い相関があることに着目し、放電電流が所定値以上であり、かつ放電電流が増加しているという電池状態のときにのみ電池の残量を求めることにより、電池残量の測定精度の向上を図った電池残存容量計が開示されている。
【0003】
ところで上記電池残存容量計は鉛蓄電池に適用されているが、近年、電気自動車用の電源として満充電からの放電量が鉛蓄電池よりも大きいNi−MH電池等のNi系電池が採用され始めており、Ni系電池に上記電池残存容量計を適用することが考えられる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらNi系電池に特開平6−34727号公報記載の電池残存容量計を用いると測定前の電池の充放電履歴が充電休止、高電流放電、低電流放電、回生充電等、様々に変化することにより電池残量の測定精度が低下するという問題がある。
【0005】
また上記電池残存容量計では、測定可能な電池状態が限定されるため、電池の容量が大きい場合や、高速道路を一定の速度で走行するときには、電池残量を求める機会が無くなるおそれがある。
【0006】
そこで本発明は、Ni系電池に適用しても電池残量の測定精度のよい、しかも測定可能な電池状態が限定されない電池残量計を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明はNi系電池等では数十秒前の充放電状態が現在の電池状態に影響を与え、その影響の程度が直前の充放電状態ほど大きいという発明者らの知見に基づくもので、請求項1記載の発明では、電池残量計は、予め設定した所定時間内の複数の時点に電流検出手段で検出された充放電電流を記憶する第1の記憶手段と、該記憶手段に記憶された充放電電流により上記所定時間内における充放電状態を示す評価値を逐次算出して、評価値の大きさにより現在の電池状態を複数に分類する分類手段とを具備している。かつ該分類手段で分類された電池状態ごとに、上記電流検出手段で検出された充放電電流と上記電圧検出手段で検出された電圧とよりなる検出データを記憶する第2の記憶手段と、同じ放電状態とみなせる放電状態において上記第2の記憶手段で分類して記憶した複数個の充放電電流と電圧とを分類毎に一次関数に回帰せしめる回帰手段と、一次関数より基準の放電電流における基準放電電圧を得る基準放電電圧演算手段と、基準放電電圧と、予め設定した放電電力もしくは放電電流下における、上記電池の基準の放電特性とに基づいて電池残量を算出する残量演算手段とを具備している。
【0008】
これにより過去の充放電状態が反映した評価値により分類された電池状態ごとに上記回帰手段および上記基準放電電圧演算手段により基準放電電圧が求められるから、過去の充放電状態の影響が現在の電池状態に及ぶNi系電池に用いた場合でも得られる基準放電電圧は正確である。この基準放電電圧に基づいて電池残量が算出されるから電池残量の測定精度が向上する。しかも複数の電池状態について基準放電電圧が得られるから測定の機会が限定されることがない。
【0009】
請求項2記載の発明では、電池残量計は、上記分類手段が所定時間内における充放電電流を、その検出時からの経過時間に応じて単調減少する重み係数で重みを付けて平均する重み平均手段を具備することを特徴とする。所定時間の終点の電池状態に与える影響の程度は上記検出時からの経過時間に応じて単調減少するから評価値を充放電電流の重み付き平均値とすることにより、電池状態を正確に判ずることができる。この重み係数は請求項3記載の発明のように所定時間の始点から上記充放電電流の検出時までの時間に比例した重み係数とし得る。
【0010】
請求項4記載の発明では、上記分類手段が所定時間内における充放電電流を平均する平均手段を具備し上記評価値を充放電電流の平均値とすることにより評価値の計算時間を短縮することができる。
【0011】
請求項5記載の発明では、上記残量演算手段が上記電池状態ごとに上記基準の放電特性を設定することにより、電池が偏った放電状態、例えば高電流の放電を続けた場合でも正確に残量が算出される。
【0012】
請求項6記載の発明では、上記残量演算手段が一つの電池状態における基準の放電特性のみを記憶し、かつこの基準の放電特性と他の電池状態における基準の放電特性間の電圧方向のシフト量を設定することを特徴とする。電池状態が異なる基準の放電特性はプロファイルが一様で電圧方向に平行移動すると略一致するから、基準の放電特性を電池状態ごとに記憶する必要がなく、記憶容量が少なくできる。
【0013】
請求項7記載の発明では、上記基準放電電圧演算手段が、満充電からの放電量を充放電電流の積算により演算し、上記回帰手段において充放電電流と電圧の一次関数の演算に使用された検出データの検出時点での放電量の平均値を演算する平均放電量演算手段と、電池状態ごとに演算された平均放電量を比較して一の電池状態と他の電池状態とで平均放電量が略等しいとき、一の電池状態と他の電池状態の基準放電電圧の差を演算する電圧差演算手段とを具備し、上記シフト量を上記基準放電電圧の差とすることにより、電池の放電特性が経時劣化等で変化してもこれに追随して、基準の放電特性間の電圧方向のシフト量を自己学習するから電池残量の測定誤差が抑えられる。
【0014】
【発明の実施の形態】
図1に本発明の電池残量計の全体ブロック図を示す。電池1は、例えば公称容量100(Ah)(以後の説明では便宜上、適宜記号Qで表すものとする)のNi−MH電池を直列に24個、合計240セル接続したもので、その両端子には、電気自動車のモータを駆動するインバータ等の負荷2が接続してある。電池1に付設される検出器ユニット4は、電流検出手段たる電流検出器5、電圧検出手段たる電圧検出器6、温度検出器7で構成してある。電流検出器5は電池1と負荷2とを接続する給電線の途中に設けてあり、電池1の充放電電流を検出するようになっている。電圧検出器6は電池の両端子間に接続してあり、電池1の端子電圧を検出するようになっている。温度検出器7は熱電対7aが電池1のケースの表面に接着してあり、熱電対7aからの温度の検出信号が入力するようになっている。
【0015】
検出器ユニット4からの充放電電流、端子電圧、電池表面温度の各検出信号を入力としてマイクロコンピュータ3が設けてある。マイクロコンピュータ3はCPU3aとメモリ3bとを具備し、充放電電流等に基づいて電池1の残量を演算するようになっている。メモリ3bには、電池1の基準の放電特性すなわち電池残量と基準の放電電圧が1対1に対応するマップが格納してある。ここでメモリ3bに格納されるマップは、車両に搭載される電池1と同一仕様の電池を使って満充電から完全放電までの間、15モード走行等の市街地走行を模した電力指令による連続充放電試験を実施し、そのときの電池残量と放電電圧より得たものである。またマップは、上記連続充放電試験を試験雰囲気温度を変更して行うことにより異なる電池表面温度についてのものが格納してある。
【0016】
マイクロコンピュータ3で演算された電池1の残量を入力として表示装置8が設けてある。表示装置8はスピードメータ等とともに運転者前方に配置され、マイクロコンピュータ3が演算した電池1の残量を運転者に表示するようになっている。
【0017】
図2、図3、図4はマイクロコンピュータ3の処理フローを示すもので、これにより上記電池残量計の作動を説明する。電池1の満充電が完了し、図略の充電器から満充電完了信号がCPU3aに入力するとCPU3a内部の、タイマーnの値を0、基準放電量Qを2(Ah)に設定し、満充電からの放電量Q、放電量補正値β(Ah)、電圧補正値ΔV(V/cell)等をリセットする。そして車両のイグニションキーがONすると本フローチャートがスタートする。
【0018】
ステップ101ではタイマーnが1増加する。タイマーnは後述する所定の時間たるnend (秒)までの時間をカウントするもので、1カウントが1秒に相当している。
【0019】
ステップ102では0.1秒ごとに電流検出器5、電圧検出器6、温度検出器7がそれぞれ電池1の充放電電流、端子電圧、電池表面温度を検出し、CPU3aに出力する。なお電池1の端子電圧はCPU3aにおいて1セルあたりの値に換算されて演算に用いられる。CPU3aはこれら検出値について1秒間の平均値I(CA)、V(V/cell)、T(°C)を算出する。
【0020】
ステップ103は充放電電流の積算により放電量Qを算出する。すなわち1秒あたりの放電量はI×Q/3600(Ah)で表されるから、これを放電量Qに加算して放電量Qを更新する。ステップ103はまた平均放電量演算手段としての一部の作動でもある。なお平均放電量演算手段としての残りの作動は後述するステップ111(もしくは112),114で実行される。
【0021】
次いで電池1の満充電量に対する残量の百分率を電池残量SOC(%)として、式(1)により算出する。算出された電池残量SOCは表示装置8に出力され、表示装置8が電池残量SOCを表示する(ステップ104)。
SOC=(Q−β−Q)/(Q−β)×100(%)・・・・(1)
【0022】
次いでI(CA)を第1の記憶手段たるメモリ3b内の配列I(n)に格納し一時記憶する(ステップ105)。nをnend と比較し、nがnend に達していなければ図4のステップ132に進む。走行継続であれば(ステップ132)、図2のステップ101に戻る。したがってタイマnがnend に達するまではステップ101〜106が繰り返され、表示装置8に表示される電池残量SOCが1秒ごとに更新される。そしてタイマnがnend に達する(ステップ106)と、メモリ3bには、配列I(n)に装置起動後、最初の所定時間であるnend 秒間のI(CA)が一時記憶される。この後は、図3のステップ107にステップ101〜106が実行された後、1秒ごとに進む。
【0023】
続く図3のステップ107〜110は分類手段としての作動で、そのうちステップ107〜109は重み平均手段としての作動である。まずカウント変数t、評価値Iavをリセットする(ステップ107)。カウント変数tは現時点を終点とする所定時間(nend 秒)の始点からの時間で1カウントが1秒に相当している。次いでカウント変数tを1増加するとともにIavにI(n−t) ×σを加算して評価値Iavを更新する(ステップ108)。σは式(2)により表される重み係数で、I(n−t) の検出時点からの経過時間tに応じて単調減少する。ここでt=nend −tであり、σはnend の始点からの時間tに比例する。
【0024】
【数1】

Figure 0003634077
【0025】
ステップ109ではtをnend と比較し、tがnend に達していなければステップ108に戻りステップ108〜109を繰り返す。しかしてtがnend に達すると、評価値Iavは現時点を遡るnend 秒間における充放電電流I(n−t) を、その検出時からの経過時間で重みを付けて平均した重み付き平均値となる。
【0026】
end は車両に搭載される電池1と同一仕様の電池について予め以下の手順で実験を行い設定する。まず電池を2CAの電流で5分以上放電せしめた後、放電電流を0.2CAに変更する。そして放電電流を変更してから端子電圧がほぼ一定値に収束するまでの時間を測定し、この収束時間を所定時間nend として設定する。図5はかかる実験における充放電電流と端子電圧の経時変化を示すもので、端子電圧は、電流が2CAから0.2CAに変更された後収束するまでに、60秒要している。このようにNi系電池では数十秒前の充放電状態が現在の電池状態に影響を与え、その影響の程度が直前の充放電状態ほど大きいことを発明者らは確認したので、所定時間における充放電電流の重み付き平均値を電池状態を判ずる評価値として用い本発明の完成に到ったのである。
【0027】
ステップ110では評価値Iavにより電池1の状態を判定する。すなわち0.4<Iav<0.6のとき電池状態は普通放電状態と判じ、0.9<Iav<1.1のとき高放電状態と判じる。
【0028】
電池状態が普通放電状態もしくは高放電状態と判じられた場合にはV,Iよりなる検出データを第2の記憶手段たるメモリ3b内の配列に格納し一時記憶する。配列は2種類用意され、電池状態の分類結果により検出データが振り分けられる。すなわち普通放電状態の場合、ステップ111に進み、カウント数slow を1増加させる。そして配列Vlow ( slow ) にVを格納し、配列Ilow ( slow ) にIを格納する。高放電状態の場合、ステップ112に進み、カウント数shiを1増加させる。そして配列Vhi( shi) にVを格納し、配列Ihi (shi) にIを格納する。なおステップ110において電池状態が普通放電状態、高放電状態のいずれとも判じられなかった場合にはV,Iは記憶されない。
【0029】
またステップ111もしくは112では、ステップ103に続く平均放電量演算手段としての後半の作動もしている。すなわち満充電からの放電量Qを、普通放電状態の場合にはQlow−avに加算し(ステップ111)、高放電状態の場合にはQhi−av に加算する。このようにQをQlow−av,Qhi−av に加算するのは後で電池状態ごとに平均化するためである。
【0030】
そしてステップ111もしくは112からステップ113に進む。なおステップ110において電池状態が普通放電状態、高放電状態いずれにも分類されなかった場合もステップ113に進む。ステップ113ではQを基準放電量Qと比較する。QがQを越えていなければ図4のステップ132に進み走行継続であれば再びステップ101(図2)に戻る。したがって放電量QがQを越えるまでは1秒ごとに評価値Iavが求められ、その大きさによって電池状態が分類され、普通放電状態、高放電状態の場合にはその電池状態ごとに検出データが配列Vlow ( slow ) ,Ilow ( slow ) ,Vhi( shi) ,Ihi( shi) に順次格納される。基準放電量Qは2Ahの初期値から後述するステップ130において2Ahずつすなわち公称容量の2%ずつ増加する放電量の標準値である。したがって配列Vlow ( slow ) ,Ilow ( slow ) ,Vhi( shi) ,Ihi( shi) に格納されるデータは、各データに対応する放電量Qのばらつきが2パーセント以内したがって放電量Qが略等しいとみなせる放電状態におけるデータである。
【0031】
がQを越えると(ステップ113)、Qlow−avおよびQhi−av をそれぞれslow およびshiで除し、あらためてQlow−avおよびQhi−av とする(ステップ114)。すなわち電池状態ごとに、配列Vlow ( slow ) ,Ilow ( slow ) ,Vhi( shi) ,Ihi( shi) に格納されたデータの検出時点における放電量の平均値Qlow−avおよびQhi−av が求められる。
【0032】
続く図4のステップ115以降の手順は回帰手段としての作動で、配列Vlow ( slow ) ,Ilow ( slow ) およびVhi( shi) ,Ihi( shi) に格納された検出データV,Iを一次関数に回帰せしめて一次関数を得、基準の放電電流1(CA)における基準放電電圧Vを求めるようになっており、以下に詳説する。
【0033】
まずslow を20と比較し(ステップ115)、slow が20よりも大きければQlow−avをQavとする(ステップ117)。次いでVlow ( slow ) ,Ilow ( slow ) に格納されたV,Iすなわち普通放電状態として分類されたV,Iより最小自乗法を用いて一次関数たる回帰直線V=alow ×I+blow (V:端子電圧、I:充放電電流)の傾きalow 、切片blow を算出する(ステップ118)。次いでこの回帰直線に基づいてI=1(CA)における端子電圧Vを算出し、算出した端子電圧Vを基準放電電圧Vとする(ステップ119)。そしてステップ120に進む。なおステップ115でslow が20よりも小さければ普通放電状態と分類された電池状態のV,Iによる回帰演算は行わない。回帰直線の確度が充分ではないからである。この場合はflagを1にして(ステップ116)、ステップ120に進む。
【0034】
ステップ120ではshiを20と比較し、shiが20よりも大きければVhi( shi) ,Ihi( shi) に格納されたV,Iすなわち高放電状態と分類された電池状態のV,Iにより、ステップ118,119と同様の手順により回帰直線V=ahi×I+bhiの傾きahi、切片bhiを算出し(ステップ122)、この回帰直線に基づいてVc−hi(I=1(CA))を算出する(ステップ123)。なおステップ120でshiが20よりも小さければ上記ステップ116と同様の趣旨により高放電状態と分類された電池状態のV,Iによる回帰演算は行わない。
【0035】
c−hi算出(ステップ123)に続くステップ124〜129は残量演算手段としての作動で、ステップ124ではflagが0かどうかを判定する。flagが1の場合すなわち高放電状態と分類された電池状態のV,Iによる回帰演算のみが行われた場合は、Qhi−av をQavとし(ステップ125)、Vc−hiに電圧補正値ΔVを加算して、これを基準放電電圧Vとする(ステップ126)。放電電流が4CA以下の連続放電では、横軸をSOCとした放電特性が電圧方向に平行移動したプロファイルを示す特徴がある。したがって普通放電状態における放電特性と高放電状態における放電特性間の電圧差ΔVを電圧補正値ΔVとしてVを算出することにより、メモリ3bには一つの電池状態における放電特性のマップを記憶しておくだけで異なる電池状態に対応できる。なお電圧補正値ΔVについては後述するステップ128において算出する。
【0036】
flagが0の場合(ステップ124)すなわち普通放電状態と分類された電池状態のV,Iによる回帰演算および高放電状態として分類されたV,Iによる回帰演算が行われた場合は、ステップ127に進む。ステップ127,128は電圧差演算手段としての作動で、普通放電状態と分類された電池状態における平均放電量Qavと高放電状態と分類された電池状態における平均放電量Qhi−av の差を1Ahと比較する(ステップ127)。QavとQhi−av の差が1Ahよりも小さい場合はQavとQhi−av とが略等しいと判断し、式(3)により基準放電電圧VとVc−hiの差を算出し、その電圧差をシフト量たる電圧補正値ΔVとする(ステップ128)。ここで得られた電圧補正値ΔVは以降の作動フローにおけるステップ126で用いられる。このように電圧補正値ΔVを更新することにより電池1が経時劣化等により放電特性が変化しても、それに基準放電電圧が追随していくから電池残量SOCの精度が高く保たれる。
ΔV=V−Vc−hi・・・・(3)
【0037】
次いでステップ129に進む。なおステップ127でQavとQhi−av の差が1Ahよりも大きい場合はステップ128は実行せずにステップ129に進む。
【0038】
なおステップ120でshiが20に達していなければステップ121に進み、flagが0すなわち普通放電状態と分類された電池状態のV,Iによる回帰演算のみが行われた場合はステップ129に進む。
【0039】
しかして普通放電状態と分類された電池状態のV,Iによる回帰演算と高放電状態と分類された電池状態のV,Iによる回帰演算の少なくとも一方が行われた場合は、ステップ129で放電量補正値βを更新する。更新は現行のβにk×(Vmap −V)を加算した値に更新する。ここでkは定数である。Vmap はメモリ3bに格納された、現在の電池表面温度Tにおけるマップを検索して電池の残存量に対応する基準の放電電圧として読みだされるデータである。なお電池の残存量は現時点での放電量Qより求められる。
【0040】
次いでステップ130に進む。なおステップ121でflagが1の場合、すなわち普通放電状態と分類された電池状態のV,Iによる回帰演算と高放電状態と分類された電池状態のV,Iによる回帰演算のいずれも行われなかった場合もステップ130に進む。
【0041】
ステップ130では基準放電量Qを2(Ah)増加せしめ、flag,配列Vlow ( slow ) ,Ilow ( slow ) ,Vhi( shi) ,Ihi( shi) ,slow ,shi,Qav,Qlow−av,Qhi−av の初期設定を行ってステップ132に進む。走行継続であれば再びステップ101(図2)に戻って以上の手順が繰り返される。このようにNi系電池に適用しても所定時間(nend )内の充放電状態を示す評価値により電池状態が分類されて基準放電電圧が演算されるから精度よく電池残量が測定できる。しかも電池状態ごとに基準放電電圧Vが算出されるから測定の機会が失われることがない。走行終了であれば本作動フローも終了する。なお本作動フローが終了する場合、現行のQ,β,ΔVはメモリ3bに保持される。
【0042】
本発明の電池残量計を従来の、予め記憶した放電特性(理想値)との比較により電池残量を検出する電池残量計と比較するため次の試験を行った。電池を満充電状態とした電気自動車を、端子電圧が放電終止電圧となるまで市街地を走行させ、その間の充放電電流、端子電圧、電池表面温度を検出してそのデータを0.1秒ごとにパーソナルコンピュータに記録した。次いで記録したデータを、実走行の場合と同様に本発明の電池残量計および従来の電池残量計のマイクロコンピュータに入力し、基準放電電流1C放電時の基準放電電圧を得た。
【0043】
図6はその試験結果を示すもので、横軸は試験終了後に電池の放電量から算出した電池残量SOCである。縦軸は所定電流1C放電時の基準放電電圧である。図中、○は本発明の電池残量計の場合を示し、●は従来の電池残量計の場合を示す。なお実線は理想値を示している。図より本発明の電池残量計で得られた基準放電電圧は、電池残量によらず理想値との誤差が従来の電池残量計で得られた基準放電電圧に比して小さく、理想値とよく一致しており、予め記憶した放電特性(理想値)との比較により電池残量を検出する電池残量計において、本発明の電池残量計が極めて精度のよいものであることがわかる。
【0044】
なお上記実施形態では、電池残量SOCを式(1)により算出したが、メモリ3bに格納した基準の放電特性から、走行中に算出された基準放電電圧に対応する電池残量を読み出すようにしてもよい。
【0045】
電圧補正値ΔV、放電量補正値βはCPU3aが満充電完了信号を受け取るとリセットするようにしたが、電池を充電する前、最後に設定された値を保持しておき、これを使用してもよい。
【0046】
ステップ113を設けて2Ah(公称容量の2%)放電ごとに回帰演算を実行したが、放電量の略等しいとみなせる範囲(例えば上記実施形態のごとく公称容量の2%)で、検出データが配列Vlow ( slow ) ,Ilow ( slow ) ,Vhi( shi) ,Ihi( shi) に回帰演算に必要な数(例えば20)が格納され次第、回帰演算を実行するようにしてもよい。
【0047】
基準放電電圧は所定放電電流における端子電圧としたが、所定の放電電力における端子電圧とし得る。また基準放電電圧を電圧補正値により補正することにより異なる電池状態に対応するようにしたが、電池状態ごとの基準の放電特性をメモリに記憶しておいてもよい。電圧補正値ΔVは更新されていくようにしたが要求される精度によっては一定値としてもよい。
【0048】
map を読みだすマップは、現在の電池表面温度Tのマップとしたが、電池表面温度の変動の大きさによっては所定時間内における平均温度のマップとするのがよい。またマップの数を間引きしてメモリに記憶されるデータ量を減らす場合は、相隣れる温度のマップを直線補間して所望の温度のマップとし得る。
【0049】
所定時間nend についても車両の諸元により設定する必要があり、実施形態で説明した試験により個々に設定するのが望ましい。
【0050】
評価値Iavによる電池状態の判定基準は普通放電状態と高放電状態の区別が明確なように車両の諸元により個々に設定する必要がある。なお検出データの回帰演算が多く行われるように普通放電状態および高放電状態と分類される頻度が高いのが望ましい。上記実施形態記載の基準の設定にあたっては、発明者らは実走行を模擬した数種のランダム充放電試験データを用いて分類ができることを確認した。また電池状態は普通放電状態と高放電状態の2種類としたがそれ以上としてもよい。
【0051】
評価値Iavは検出データの検出時からの経過時間に応じて直線的に減少する重み係数で重みを付けて平均したものとしたが、他の単調減少する重み係数で重みを付けて重み付き平均したものとし得る。この場合の重み係数は、例えば図5の電圧が収束するときのごときプロファイルを示す指数関数でもよい。また重み平均手段に代えて所定時間nend 秒内の充放電電流Iを平均し評価値を充放電電流Iの平均値とする平均手段とし得る。この場合、上記実施形態のものに比し精度の点でやや劣るが評価値の計算時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電池残量計のブロック図である。
【図2】本発明の電池残量計の作動を説明する第1のフローチャートである。
【図3】本発明の電池残量計の作動を説明する第2のフローチャートである。
【図4】本発明の電池残量計の作動を説明する第3のフローチャートである。
【図5】本発明の電池残量計の作動を説明するグラフである。
【図6】本発明の電池残量計を従来の一つの電池残量計と比較するグラフである。
【符号の説明】
1 電池
3a マイクロコンピュータ(分類手段、重み平均手段、回帰手段、基準放電電圧演算手段、残量演算手段、平均放電量演算手段、電圧差演算手段)
3b メモリ(第1の記憶手段、第2の記憶手段)
5 電流検出器(電流検出手段)
6 電圧検出器(電圧検出手段)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a battery fuel gauge, and more particularly to a battery fuel gauge of an electric vehicle or the like.
[0002]
[Prior art]
The battery fuel gauge measures the amount of electricity remaining in the battery (hereinafter referred to as the battery remaining capacity). In an electric vehicle, an important device for knowing the travel distance of an electric vehicle, such as a fuel gauge in a gasoline vehicle. It is. A general method of such a battery fuel gauge stores a standard discharge characteristic in a memory as a map, detects a terminal voltage and a discharge current of the battery, and estimates a voltage under a predetermined discharge current from this. Thus, the remaining battery level is obtained based on the estimated voltage and the map. As a battery fuel gauge of this type, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-34727 discloses a relationship between the terminal voltage and the discharge current and the remaining battery level when the discharge current is greater than a predetermined value and the discharge current is increasing. Therefore, the remaining battery level is calculated only when the battery is in a state where the discharge current is greater than or equal to the predetermined value and the discharge current is increasing. An improved battery capacity meter is disclosed.
[0003]
By the way, although the said battery remaining capacity meter is applied to the lead acid battery, in recent years, Ni system batteries, such as a Ni-MH battery whose discharge amount from a full charge is larger than a lead acid battery, have begun to be adopted as a power source for electric vehicles. It is conceivable to apply the battery remaining capacity meter to a Ni-based battery.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the remaining capacity meter described in Japanese Patent Laid-Open No. 6-34727 is used for Ni-based batteries, the charge / discharge history of the battery before the measurement changes variously, such as charging pause, high current discharge, low current discharge, regenerative charge, etc. Therefore, there is a problem that the measurement accuracy of the remaining battery level is lowered.
[0005]
Further, in the battery remaining capacity meter, since the battery state that can be measured is limited, there is a possibility that the battery remaining capacity may not be obtained when the battery capacity is large or when traveling on a highway at a constant speed.
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a battery fuel gauge that has good measurement accuracy of the remaining battery level even when applied to a Ni-based battery and that does not limit the measurable battery state.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is based on the knowledge of the inventors that the charge / discharge state several tens of seconds ago affects the current battery state in Ni-based batteries and the like, and the degree of the influence is greater as the previous charge / discharge state. In the invention according to item 1, the battery fuel gauge is stored in the storage means, the first storage means for storing the charge / discharge currents detected by the current detection means at a plurality of time points within a predetermined time set in advance. And a classifying unit that sequentially calculates an evaluation value indicating a charge / discharge state within the predetermined time by the charge / discharge current and classifies the current battery state into a plurality according to the magnitude of the evaluation value. And for each battery state classified by the classification means, the same as the second storage means for storing detection data comprising the charge / discharge current detected by the current detection means and the voltage detected by the voltage detection means Regression means for regressing a plurality of charge / discharge currents and voltages classified and stored by the second storage means in a discharge state that can be regarded as a discharge state into a linear function for each classification, and a reference in a reference discharge current from the linear function A reference discharge voltage calculating means for obtaining a discharge voltage; a remaining charge calculating means for calculating a battery remaining amount based on a reference discharge voltage and a reference discharge characteristic of the battery under a preset discharge power or discharge current; It has.
[0008]
Accordingly, since the reference discharge voltage is obtained by the regression unit and the reference discharge voltage calculation unit for each battery state classified by the evaluation value reflecting the past charge / discharge state, the influence of the past charge / discharge state is affected by the current battery. The reference discharge voltage obtained is accurate even when used in Ni-based batteries that reach the state. Since the remaining battery level is calculated based on the reference discharge voltage, the measurement accuracy of the remaining battery level is improved. Moreover, since the reference discharge voltage can be obtained for a plurality of battery states, the measurement opportunities are not limited.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, the battery fuel gauge is a weight by which the classification means weights and averages the charging / discharging current within a predetermined time with a weighting factor that monotonously decreases in accordance with the elapsed time from the detection time. It comprises an averaging means. Since the degree of influence on the battery state at the end point of the predetermined time monotonously decreases according to the elapsed time from the detection time, the battery state can be accurately determined by setting the evaluation value as the weighted average value of the charge / discharge current. be able to. This weighting factor can be a weighting factor proportional to the time from the start point of the predetermined time to the time of detection of the charge / discharge current as in the invention described in claim 3.
[0010]
In the invention according to claim 4, the classification means comprises an averaging means for averaging the charge / discharge current within a predetermined time, and the evaluation value is made the average value of the charge / discharge current, thereby shortening the calculation time of the evaluation value. Can do.
[0011]
In the invention according to claim 5, the remaining amount calculating means sets the reference discharge characteristic for each battery state, so that the remaining amount can be accurately maintained even when the battery is continuously discharged in a biased discharge state, for example, high current discharge. A quantity is calculated.
[0012]
According to a sixth aspect of the present invention, the remaining amount calculating means stores only a reference discharge characteristic in one battery state, and a voltage direction shift between the reference discharge characteristic and a reference discharge characteristic in another battery state It is characterized by setting an amount. Since the reference discharge characteristics with different battery states are substantially the same when the profile is uniform and translated in the voltage direction, it is not necessary to store the reference discharge characteristics for each battery state, and the storage capacity can be reduced.
[0013]
In the invention according to claim 7, the reference discharge voltage calculation means calculates the discharge amount from full charge by integrating the charge / discharge current, and is used to calculate a linear function of the charge / discharge current and voltage in the regression means. The average discharge amount calculating means for calculating the average value of the discharge amount at the time of detection of the detection data, and comparing the average discharge amount calculated for each battery state, the average discharge amount in one battery state and the other battery state Are provided with voltage difference calculation means for calculating a difference between the reference discharge voltages of one battery state and another battery state, and the amount of shift is the difference between the reference discharge voltages. Even if the characteristics change due to deterioration over time or the like, the amount of shift in the voltage direction between the reference discharge characteristics is self-learned so that the measurement error of the remaining battery level can be suppressed.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows an overall block diagram of a battery fuel gauge of the present invention. The battery 1 is a battery in which, for example, 24 Ni-MH batteries having a nominal capacity of 100 (Ah) (in the following description, appropriately represented by the symbol Q for convenience) are connected in series in a total of 240 cells. Is connected to a load 2 such as an inverter for driving an electric vehicle motor. The detector unit 4 attached to the battery 1 includes a current detector 5 as current detection means, a voltage detector 6 as voltage detection means, and a temperature detector 7. The current detector 5 is provided in the middle of the power supply line connecting the battery 1 and the load 2, and detects the charge / discharge current of the battery 1. The voltage detector 6 is connected between both terminals of the battery and detects the terminal voltage of the battery 1. In the temperature detector 7, a thermocouple 7a is bonded to the surface of the case of the battery 1, and a temperature detection signal from the thermocouple 7a is input.
[0015]
A microcomputer 3 is provided with the detection signals of the charge / discharge current, terminal voltage, and battery surface temperature from the detector unit 4 as inputs. The microcomputer 3 includes a CPU 3a and a memory 3b, and calculates the remaining amount of the battery 1 based on charge / discharge current and the like. The memory 3b stores a map in which the standard discharge characteristics of the battery 1, that is, the remaining battery level and the standard discharge voltage have a one-to-one correspondence. Here, the map stored in the memory 3b is a battery that has the same specifications as the battery 1 mounted on the vehicle, and is continuously charged by a power command simulating urban driving such as 15-mode driving from full charge to full discharge. A discharge test was carried out and obtained from the remaining battery level and discharge voltage at that time. In addition, maps are stored for different battery surface temperatures by performing the continuous charge / discharge test by changing the test atmosphere temperature.
[0016]
A display device 8 is provided with the remaining amount of the battery 1 calculated by the microcomputer 3 as an input. The display device 8 is arranged in front of the driver together with a speedometer and the like, and displays the remaining amount of the battery 1 calculated by the microcomputer 3 to the driver.
[0017]
2, 3 and 4 show the processing flow of the microcomputer 3, and the operation of the battery fuel gauge will be described. When the full charge of the battery 1 is completed and a full charge completion signal is input to the CPU 3a from a not-shown charger, the value of the timer n in the CPU 3a is 0, the reference discharge amount Q b Is set to 2 (Ah) and the discharge amount Q from full charge n The discharge amount correction value β (Ah), the voltage correction value ΔV (V / cell), etc. are reset. Then, this flowchart starts when the ignition key of the vehicle is turned on.
[0018]
In step 101, the timer n is incremented by one. The timer n is a predetermined time n described later. end The time until (second) is counted, and one count corresponds to one second.
[0019]
In step 102, the current detector 5, the voltage detector 6, and the temperature detector 7 detect the charging / discharging current, the terminal voltage, and the battery surface temperature of the battery 1 every 0.1 second, and output them to the CPU 3a. The terminal voltage of the battery 1 is converted into a value per cell in the CPU 3a and used for the calculation. The CPU 3a uses the average value I per second for these detected values. n (CA), V n (V / cell), T n (° C) is calculated.
[0020]
In step 103, the discharge amount Q is calculated by integrating the charge / discharge current. n Is calculated. That is, the discharge amount per second is I n Since it is represented by × Q / 3600 (Ah), this is the discharge amount Q n Discharge amount Q in addition to n Update. Step 103 is also a part of operation as an average discharge amount calculation means. The remaining operation as the average discharge amount calculating means is executed in steps 111 (or 112) and 114 described later.
[0021]
Next, the percentage of the remaining amount with respect to the full charge amount of the battery 1 is calculated as a remaining battery SOC (%) by the equation (1). The calculated battery remaining amount SOC is output to the display device 8, and the display device 8 displays the remaining battery amount SOC (step 104).
SOC = (Q−β−Q n ) / (Q-β) × 100 (%) (1)
[0022]
Then I n (CA) is stored in the array I (n) in the memory 3b as the first storage means and temporarily stored (step 105). n is n end And n is n end If not, the process proceeds to step 132 in FIG. If traveling is continued (step 132), the process returns to step 101 in FIG. Therefore, timer n is n end Steps 101 to 106 are repeated until the battery level SOC is reached, and the remaining battery charge SOC displayed on the display device 8 is updated every second. And timer n is n end (Step 106), the memory 3b stores n in the array I (n), which is the first predetermined time after starting the device. end I for seconds n (CA) is temporarily stored. Thereafter, after steps 101 to 106 are executed in step 107 of FIG. 3, the process proceeds every second.
[0023]
Steps 107 to 110 in FIG. 3 are operations as classification means, and steps 107 to 109 are operations as weight average means. First, count variable t, evaluation value I av Is reset (step 107). The count variable t is a predetermined time (n end 1 count corresponds to 1 second. Next, the count variable t is incremented by 1 and I av I (nt p ) Evaluation value I by adding xσ av Is updated (step 108). σ is a weighting coefficient expressed by the equation (2), and I (nt−t p ) Elapsed time t from the time of detection p Decreases monotonically depending on Where t p = N end -T, and σ is n end It is proportional to the time t from the start point.
[0024]
[Expression 1]
Figure 0003634077
[0025]
In step 109, t is changed to n end And t is n end If not, the process returns to step 108 and steps 108 to 109 are repeated. T is n end The evaluation value I av N goes back to the present end Charge / discharge current I (nt) p ) Is a weighted average value obtained by weighting and averaging with the elapsed time from the detection.
[0026]
n end Is set by conducting an experiment in advance with respect to a battery having the same specifications as the battery 1 mounted on the vehicle. First, the battery is discharged at a current of 2 CA for 5 minutes or more, and then the discharge current is changed to 0.2 CA. Then, the time from when the discharge current is changed until the terminal voltage converges to a substantially constant value is measured. end Set as. FIG. 5 shows the change over time of the charge / discharge current and the terminal voltage in such an experiment. It takes 60 seconds for the terminal voltage to converge after the current is changed from 2CA to 0.2CA. As described above, in the Ni-based battery, the inventors confirmed that the charge / discharge state several tens of seconds ago affects the current battery state, and the degree of the influence is larger as the previous charge / discharge state. The weighted average value of the charge / discharge current was used as an evaluation value for determining the battery state, and the present invention was completed.
[0027]
In step 110, the evaluation value I av To determine the state of the battery 1. That is, 0.4 <I av When <0.6, the battery state is determined to be a normal discharge state, and 0.9 <I av When <1.1, it is determined that the discharge state is high.
[0028]
If the battery status is determined to be normal discharge or high discharge, V n , I n The detected data is stored in an array in the memory 3b as the second storage means and temporarily stored. Two types of arrays are prepared, and the detection data is distributed according to the classification result of the battery state. That is, in the normal discharge state, the process proceeds to step 111 and the count number s. low Increase by one. And array V low (S low ) To V n And the array I low (S low ) I n Is stored. In the case of a high discharge state, the process proceeds to step 112 and the count number s hi Increase by one. And array V hi (S hi ) To V n And the array I hi (S hi ) I n Is stored. In step 110, if the battery state is not determined to be a normal discharge state or a high discharge state, V n , I n Is not remembered.
[0029]
In step 111 or 112, the second half operation as the average discharge amount calculation means following step 103 is also performed. That is, the amount of discharge Q from full charge n For normal discharge, Q low-av (Step 111), and in the case of a high discharge state, Q hi-av Add to. Q n Q low-av , Q hi-av Is added for the purpose of averaging for each battery state later.
[0030]
Then, the process proceeds from step 111 or 112 to step 113. Note that if the battery state is not classified into either the normal discharge state or the high discharge state in step 110, the process proceeds to step 113. In step 113 Q n The reference discharge amount Q b Compare with Q n Is Q b If not, the routine proceeds to step 132 in FIG. 4 and if the running is continued, the routine returns to step 101 (FIG. 2) again. Therefore, discharge amount Q n Is Q b Evaluation value I every second until it exceeds av The battery state is classified according to the size, and in the normal discharge state and the high discharge state, the detection data is arranged for each battery state. low (S low ), I low (S low ), V hi (S hi ), I hi (S hi ) Are stored sequentially. Reference discharge amount Q b Is a standard value of the discharge amount that is increased by 2 Ah from the initial value of 2 Ah by 2 Ah, that is, by 2% of the nominal capacity, in step 130 described later. Thus the array V low (S low ), I low (S low ), V hi (S hi ), I hi (S hi ) Is stored in the discharge amount Q corresponding to each data. n Variation within 2% n Are data in a discharge state that can be regarded as substantially equal.
[0031]
Q n Is Q b Exceeds Q (step 113), Q low-av And Q hi-av Each low And s hi Divide by, and again Q low-av And Q hi-av (Step 114). That is, for each battery state, the array V low (S low ), I low (S low ), V hi (S hi ), I hi (S hi ) Average discharge amount Q at the time of detection of data stored in low-av And Q hi-av Is required.
[0032]
The procedure after step 115 in FIG. 4 is an operation as a regression means. low (S low ), I low (S low ) And V hi (S hi ), I hi (S hi ) Detection data V stored in n , I n To a linear function to obtain a linear function, and a reference discharge voltage V at a reference discharge current 1 (CA) c Is described in detail below.
[0033]
First s low Is compared to 20 (step 115) and s low Q is greater than 20 low-av Q av (Step 117). Then V low (S low ), I low (S low V stored in) n , I n That is, V classified as a normal discharge state n , I n A regression line V = a which is a linear function using the least square method low × I + b low (V: terminal voltage, I: charge / discharge current) slope a low , Intercept b low Is calculated (step 118). Next, the terminal voltage V at I = 1 (CA) is calculated based on this regression line, and the calculated terminal voltage V is used as the reference discharge voltage V. c (Step 119). Then, the process proceeds to step 120. In step 115, s low Is less than 20, the battery state V classified as a normal discharge state n , I n The regression calculation by is not performed. This is because the accuracy of the regression line is not sufficient. In this case, the flag is set to 1 (step 116), and the process proceeds to step 120.
[0034]
In step 120, s hi To 20 and s hi If V is greater than 20, V hi (S hi ), I hi (S hi V stored in) n , I n That is, V of the battery state classified as a high discharge state n , I n Thus, the regression line V = a by the same procedure as steps 118 and 119. hi × I + b hi Slope a hi , Intercept b hi Is calculated (step 122), and V is calculated based on the regression line. c-hi (I = 1 (CA)) is calculated (step 123). In step 120, s hi Is less than 20, the V of the battery state classified as the high discharge state for the same purpose as step 116 above. n , I n The regression calculation by is not performed.
[0035]
V c-hi Steps 124 to 129 following the calculation (step 123) are operations as remaining amount calculation means. In step 124, it is determined whether or not flag is zero. When the flag is 1, that is, the battery state V classified as the high discharge state n , I n When only regression calculation is performed by Q hi-av Q av (Step 125), V c-hi Voltage correction value ΔV is added to the reference discharge voltage V c (Step 126). In continuous discharge with a discharge current of 4 CA or less, there is a characteristic that the discharge characteristic with the horizontal axis as SOC shows a profile translated in the voltage direction. Therefore, the voltage difference ΔV between the discharge characteristics in the normal discharge state and the discharge characteristics in the high discharge state is defined as a voltage correction value ΔV. c Thus, the memory 3b can cope with different battery states only by storing a map of discharge characteristics in one battery state. The voltage correction value ΔV is calculated in step 128 described later.
[0036]
When the flag is 0 (step 124), that is, the battery state V classified as the normal discharge state n , I n Regression by V and V classified as high discharge state n , I n When the regression calculation is performed, the process proceeds to step 127. Steps 127 and 128 are operations as voltage difference calculation means, and the average discharge amount Q in the battery state classified as the normal discharge state. av And average discharge amount Q in battery states classified as high discharge states hi-av Is compared with 1Ah (step 127). Q av And Q hi-av Q is less than 1Ah av And Q hi-av Are substantially equal to each other, and the reference discharge voltage V c And V c-hi And the voltage difference is set as a voltage correction value ΔV as a shift amount (step 128). The voltage correction value ΔV obtained here is used in step 126 in the subsequent operation flow. By updating the voltage correction value ΔV in this way, even if the discharge characteristics of the battery 1 change due to deterioration over time or the like, the reference discharge voltage follows the battery 1 so that the accuracy of the remaining battery charge SOC is kept high.
ΔV = V c -V c-hi .... (3)
[0037]
Next, the routine proceeds to step 129. In step 127, Q av And Q hi-av If the difference is larger than 1 Ah, step 128 is not executed and the routine proceeds to step 129.
[0038]
In step 120, s hi If it has not reached 20, the process proceeds to step 121, where the flag is 0, that is, the V of the battery state classified as the normal discharge state. n , I n If only the regression calculation is performed, the process proceeds to step 129.
[0039]
Thus, the V of the battery state classified as the normal discharge state n , I n Of battery state classified as regression and high discharge state n , I n When at least one of the regression calculations is performed, the discharge amount correction value β is updated at step 129. Update the current β to k × (V map -V c ) Is added to the added value. Here, k is a constant. V map Is the current battery surface temperature T stored in the memory 3b. n Is a data read out as a reference discharge voltage corresponding to the remaining amount of the battery by searching the map in FIG. The remaining amount of the battery is the current discharge amount Q n More demanded.
[0040]
Next, the routine proceeds to step 130. In addition, when flag is 1 in step 121, that is, V of the battery state classified as the normal discharge state. n , I n Of battery state classified as regression and high discharge state n , I n If neither of the regression calculations is performed, the process proceeds to step 130.
[0041]
In step 130, the reference discharge amount Q b Is increased by 2 (Ah), flag, sequence V low (S low ), I low (S low ), V hi (S hi ), I hi (S hi ), S low , S hi , Q av , Q low-av , Q hi-av The initial setting is performed, and the process proceeds to step 132. If the running is continued, the process returns to step 101 (FIG. 2) and the above procedure is repeated. Thus, even when applied to a Ni-based battery, a predetermined time (n end Since the battery state is classified by the evaluation value indicating the charge / discharge state in () and the reference discharge voltage is calculated, the remaining battery level can be measured with high accuracy. Moreover, the reference discharge voltage V for each battery state c Since the value is calculated, the opportunity for measurement is not lost. If the traveling is finished, this operation flow is also finished. When this operation flow ends, the current Q n , Β, ΔV are held in the memory 3b.
[0042]
The following test was conducted to compare the battery fuel gauge of the present invention with a conventional battery fuel gauge that detects the remaining battery capacity by comparing with a previously stored discharge characteristic (ideal value). An electric vehicle with a fully charged battery is run in a city area until the terminal voltage reaches the end-of-discharge voltage, and the charge / discharge current, terminal voltage, and battery surface temperature are detected during that period, and the data is obtained every 0.1 seconds. Recorded on a personal computer. Next, the recorded data was input to the microcomputer of the battery fuel gauge of the present invention and the conventional battery fuel gauge in the same manner as in actual driving, and the reference discharge voltage at the time of discharging the reference discharge current 1C was obtained.
[0043]
FIG. 6 shows the test results. The horizontal axis represents the remaining battery charge SOC calculated from the battery discharge after the test. The vertical axis represents the reference discharge voltage when discharging at a predetermined current of 1C. In the figure, ◯ indicates the case of the battery fuel gauge of the present invention, and ● indicates the case of the conventional battery fuel gauge. The solid line represents the ideal value. From the figure, the reference discharge voltage obtained with the battery fuel gauge of the present invention is less than the reference discharge voltage obtained with the conventional battery fuel gauge, and the difference from the ideal value is small regardless of the battery remaining power. The battery fuel gauge of the present invention is very accurate in the battery fuel gauge that detects the remaining battery capacity by comparing with the discharge characteristic (ideal value) stored in advance. Understand.
[0044]
In the above embodiment, the battery remaining amount SOC is calculated by the equation (1). However, the battery remaining amount corresponding to the reference discharge voltage calculated during traveling is read from the reference discharge characteristics stored in the memory 3b. May be.
[0045]
The voltage correction value ΔV and the discharge amount correction value β are reset when the CPU 3a receives the full charge completion signal. However, before the battery is charged, the last set values are held and used. Also good.
[0046]
Step 113 is provided, and the regression calculation is performed for each discharge of 2 Ah (2% of the nominal capacity). V low (S low ), I low (S low ), V hi (S hi ), I hi (S hi ), The regression calculation may be executed as soon as the number necessary for the regression calculation (for example, 20) is stored.
[0047]
The reference discharge voltage is a terminal voltage at a predetermined discharge current, but may be a terminal voltage at a predetermined discharge power. Further, the reference discharge voltage is corrected by the voltage correction value to cope with different battery states. However, the reference discharge characteristics for each battery state may be stored in the memory. The voltage correction value ΔV is updated, but may be a constant value depending on the required accuracy.
[0048]
V map Is the current battery surface temperature T n However, depending on the magnitude of the fluctuation of the battery surface temperature, a map of the average temperature within a predetermined time may be used. When the number of maps is thinned to reduce the amount of data stored in the memory, adjacent temperature maps can be linearly interpolated to obtain a desired temperature map.
[0049]
Predetermined time n end Also, it is necessary to set according to the specifications of the vehicle, and it is desirable to set individually by the test described in the embodiment.
[0050]
Evaluation value I av It is necessary to individually set the criteria for determining the battery state according to the vehicle specifications so that the distinction between the normal discharge state and the high discharge state is clear. In addition, it is desirable that the frequency of classification into the normal discharge state and the high discharge state is high so that many regression operations of the detection data are performed. In setting the standards described in the above embodiments, the inventors have confirmed that classification can be performed using several types of random charge / discharge test data simulating actual driving. In addition, although there are two types of battery states, a normal discharge state and a high discharge state, it may be more than that.
[0051]
Evaluation value I av Is weighted with a weighting factor that decreases linearly according to the elapsed time from detection of detection data, but is weighted with another monotonically decreasing weighting factor and weighted average. obtain. The weighting factor in this case may be an exponential function indicating a profile such as when the voltage in FIG. 5 converges. Also, instead of the weighted average means, a predetermined time n end Charge / discharge current I in seconds I n Is the charge / discharge current I n It is possible to use an average means for obtaining an average value of In this case, the calculation time of the evaluation value can be shortened although the accuracy is slightly inferior to that of the above embodiment.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a battery fuel gauge of the present invention.
FIG. 2 is a first flowchart for explaining the operation of the battery fuel gauge of the present invention.
FIG. 3 is a second flowchart for explaining the operation of the battery fuel gauge of the present invention.
FIG. 4 is a third flowchart for explaining the operation of the battery fuel gauge of the present invention.
FIG. 5 is a graph illustrating the operation of the battery fuel gauge of the present invention.
FIG. 6 is a graph comparing the battery fuel gauge of the present invention with one conventional battery fuel gauge.
[Explanation of symbols]
1 battery
3a Microcomputer (classification means, weighted average means, regression means, reference discharge voltage calculation means, remaining amount calculation means, average discharge amount calculation means, voltage difference calculation means)
3b memory (first storage means, second storage means)
5 Current detector (current detection means)
6 Voltage detector (voltage detection means)

Claims (7)

電池の充放電電流を検出する電流検出手段と、上記電池の端子間の電圧を検出する電圧検出手段と、予め設定した所定時間内の複数の時点にて上記電流検出手段で検出された充放電電流を記憶する第1の記憶手段と、該記憶手段に記憶された充放電電流により上記所定時間内における充放電状態を示す評価値を逐次算出して評価値の大きさにより現在の電池状態を複数に分類する分類手段と、該分類手段で分類された電池状態ごとに、上記電流検出手段で検出された充放電電流と上記電圧検出手段で検出された電圧とよりなる検出データを記憶する第2の記憶手段と、同じ放電状態とみなせる放電状態において上記第2の記憶手段で分類して記憶した複数個の充放電電流と電圧とを分類毎に一次関数に回帰せしめる回帰手段と、該回帰手段で得た一次関数より基準放電電力もしくは基準放電電流における電圧を演算し、これを基準放電電圧とする基準放電電圧演算手段と、該基準放電電圧演算手段で演算された基準放電電圧と、基準放電電力もしくは基準放電電流下における上記電池の基準の放電特性とに基づいて電池残量を算出する残量演算手段とを具備することを特徴とする電池残量計。Current detecting means for detecting charging / discharging current of the battery, voltage detecting means for detecting voltage between the terminals of the battery, and charging / discharging detected by the current detecting means at a plurality of time points within a predetermined time set in advance A first storage means for storing current; and an evaluation value indicating a charge / discharge state within the predetermined time based on the charge / discharge current stored in the storage means, and a current battery state determined by the magnitude of the evaluation value A first classifying unit configured to classify the data into a plurality of classification units, and to store detection data including a charge / discharge current detected by the current detection unit and a voltage detected by the voltage detection unit for each battery state classified by the classification unit; Two storage means, a regression means for regressing a plurality of charge / discharge currents and voltages classified and stored by the second storage means in a discharge state that can be regarded as the same discharge state into a linear function for each classification, and the regression By means A reference discharge power or a reference discharge current is calculated from a linear function, a reference discharge voltage calculation means using this as a reference discharge voltage, a reference discharge voltage calculated by the reference discharge voltage calculation means, and a reference discharge power or A battery fuel gauge comprising: a remaining capacity calculating means for calculating a remaining battery capacity based on a reference discharge characteristic of the battery under a reference discharge current. 請求項1記載の電池残量計において、上記分類手段は上記所定時間内における充放電電流を、その検出時からの経過時間に応じて単調減少する重み係数で重みを付けて平均する重み平均手段を具備し、上記評価値を充放電電流の重み付き平均値とした電池残量計。2. The battery fuel gauge according to claim 1, wherein the classification means weights and averages the charge / discharge current within the predetermined time by weighting with a weighting factor that monotonously decreases in accordance with the elapsed time from the detection time. A battery fuel gauge with the evaluation value as a weighted average value of charge / discharge current. 請求項2記載の電池残量計において、上記分類手段は上記重み係数を所定時間の始点から上記充放電電流の検出時までの時間に比例する重み係数とした電池残量計。3. The battery fuel gauge according to claim 2, wherein the classification means uses the weighting factor as a weighting factor proportional to a time from the start point of a predetermined time to the time when the charge / discharge current is detected. 請求項1記載の電池残量計において、上記分類手段は上記所定時間内における充放電電流を平均する平均手段を具備し、上記評価値を充放電電流の平均値とした電池残量計。2. The battery fuel gauge according to claim 1, wherein the classification unit includes an averaging unit that averages charge / discharge currents within the predetermined time, and the evaluation value is an average value of charge / discharge currents. 請求項1ないし4いずれか記載の電池残量計において、上記残量演算手段は、上記電池状態ごとに上記基準の放電特性が設定された電池残量計。5. The battery fuel gauge according to claim 1, wherein the remaining capacity calculator is configured to set the reference discharge characteristics for each battery state. 6. 請求項5記載の電池残量計において、上記残量演算手段は、電池状態の異なる基準の放電特性のうち、一の電池状態における基準の放電特性を記憶し、かつ該基準の放電特性と他の電池状態における基準の放電特性間の電圧方向のシフト量を設定した電池残量計。6. The battery fuel gauge according to claim 5, wherein the remaining amount calculating means stores reference discharge characteristics in one battery state among reference discharge characteristics having different battery states, and the reference discharge characteristics and others. A battery fuel gauge in which the amount of shift in the voltage direction between the reference discharge characteristics in the battery state is set. 請求項6記載の電池残量計において、上記残量演算手段は、満充電からの放電量を充放電電流の積算により演算し、上記回帰手段において充放電電流と電圧の一次関数の演算に使用された検出データの検出時点での放電量の平均値を演算する平均放電量演算手段と、電池状態ごとに演算された平均放電量を比較して一の電池状態と他の電池状態とで放電量が略等しいとき、一の電池状態と他の電池状態の基準放電電圧の差を演算する電圧差演算手段とを具備し、上記シフト量を上記電圧差演算手段で演算された基準放電電圧の差とした電池残量計。7. The battery fuel gauge according to claim 6, wherein the remaining amount calculating means calculates a discharge amount from full charge by integrating charge / discharge currents, and is used for calculating a linear function of the charge / discharge current and voltage in the regression means. The average discharge amount calculating means for calculating the average value of the discharge amount at the time of detection of the detected detection data, and comparing the average discharge amount calculated for each battery state to discharge in one battery state and another battery state Voltage difference calculating means for calculating a difference between reference discharge voltages of one battery state and another battery state when the amounts are substantially equal, and the shift amount of the reference discharge voltage calculated by the voltage difference calculating means. Battery fuel gauge with difference.
JP21433396A 1996-07-24 1996-07-24 Battery fuel gauge Expired - Fee Related JP3634077B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP21433396A JP3634077B2 (en) 1996-07-24 1996-07-24 Battery fuel gauge

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP21433396A JP3634077B2 (en) 1996-07-24 1996-07-24 Battery fuel gauge

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH1038985A JPH1038985A (en) 1998-02-13
JP3634077B2 true JP3634077B2 (en) 2005-03-30

Family

ID=16654026

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP21433396A Expired - Fee Related JP3634077B2 (en) 1996-07-24 1996-07-24 Battery fuel gauge

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3634077B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014072549A1 (en) * 2012-11-09 2014-05-15 Micó Pérez Enrique Device for locking batteries and method for using same

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4102891A1 (en) * 1991-01-31 1992-08-06 Siemens Ag Solderable, superconducting line and use of the line
JP3716619B2 (en) * 1998-05-14 2005-11-16 日産自動車株式会社 Battery remaining capacity meter
US6232744B1 (en) 1999-02-24 2001-05-15 Denso Corporation Method of controlling battery condition of self-generation electric vehicle
ATE279322T1 (en) * 1999-05-26 2004-10-15 Seiko Epson Corp PRINTER AND CHARGER
JP6236920B2 (en) * 2013-06-27 2017-11-29 株式会社豊田自動織機 Multistage control method and multistage control apparatus for charging current
CN109904535B (en) * 2017-12-08 2024-08-06 南京泉峰科技有限公司 Power management device, power management system, and battery pack information acquisition method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014072549A1 (en) * 2012-11-09 2014-05-15 Micó Pérez Enrique Device for locking batteries and method for using same

Also Published As

Publication number Publication date
JPH1038985A (en) 1998-02-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109884546B (en) Method and system for detecting short-circuit impedance in battery
US6522148B2 (en) State of charge measuring apparatus for battery device
JP3379283B2 (en) Battery state of charge detection method
US9037426B2 (en) Systems and methods for determining cell capacity values in a multi-cell battery
CN109884536B (en) Battery discharge flow determining method and system
KR100970841B1 (en) Apparatus and Method for estimating battery&#39;s state of health based on battery voltage variation pattern
JP4767558B2 (en) Power supply state detection device, power supply device, and initial characteristic extraction device used for power supply device
KR100911317B1 (en) Apparatus and method for estimating battery&#39;s state of health based on battery voltage variation pattern
JP3006298B2 (en) Battery remaining capacity meter
EP3767317A1 (en) Method and apparatus for calculating soh of battery power pack, and electric vehicle
US20190033391A1 (en) Secondary battery deterioration estimation device and secondary battery deterioration estimation method
CN104335057B (en) For the method and apparatus determining the actual capacity of battery
CN113748352B (en) Battery management system, battery pack, electric vehicle, and battery management method
US20190033392A1 (en) Device for estimating degradation of secondary cell, and method for estimating degradation of secondary cell
JP3453821B2 (en) Battery remaining capacity measurement device
US8180508B2 (en) Electricity storage control apparatus and method of controlling electricity storage
JP3634077B2 (en) Battery fuel gauge
US5698962A (en) Memory effect sensitive battery monitoring apparatus for electric vehicles
JP3397187B2 (en) Battery state of charge determination device
JP4668015B2 (en) Secondary battery state detection method and secondary battery state detection device
JP2003035176A (en) Battery-mounted vehicle, vehicle having idling stop function, and device for and method of determining condition of battery mounted on the vehicle having idling stop function
JPH07294611A (en) Method for detecting state of battery
JPH1138107A (en) Method for estimating residual capacity of secondary battery
JP2002315211A (en) Method for controlling state of combined battery set for hybrid vehicle
JP2000221249A (en) Detecting apparatus for charging state of battery

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20041116

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20041221

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20041222

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110107

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120107

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130107

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140107

Year of fee payment: 9

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees