JP2008056050A - Battery state determination method, battery state determination device, and computer program - Google Patents
Battery state determination method, battery state determination device, and computer program Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008056050A JP2008056050A JP2006234302A JP2006234302A JP2008056050A JP 2008056050 A JP2008056050 A JP 2008056050A JP 2006234302 A JP2006234302 A JP 2006234302A JP 2006234302 A JP2006234302 A JP 2006234302A JP 2008056050 A JP2008056050 A JP 2008056050A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- battery
- voltage
- secondary battery
- current
- value
- 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.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 238000004590 computer program Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 37
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 37
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 15
- YADSGOSSYOOKMP-UHFFFAOYSA-N dioxolead Chemical compound O=[Pb]=O YADSGOSSYOOKMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- PIJPYDMVFNTHIP-UHFFFAOYSA-L lead sulfate Chemical compound [PbH4+2].[O-]S([O-])(=O)=O PIJPYDMVFNTHIP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 4
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 2
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 230000019635 sulfation Effects 0.000 description 1
- 238000005670 sulfation reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
【課題】エンジンを始動できるか否か、バッテリの状態を従来よりも精度良く判定することができる電池状態判定方法、電池状態判定装置及びコンピュータプログラムを提供する。
【解決手段】CPU14は、バッテリ1の電流値が電流閾値Ith以上である場合に検出されたバッテリ1の電流値及び電圧値に基づきバッテリ1の内部抵抗Rbを算出し、バッテリ1の電流値が電流閾値Ithより小さい場合に検出されたバッテリ1の電流値及び電圧値に基づきバッテリ1の開放電圧Voを算出する。CPU14は、内部抵抗Rb、開放電圧Vo、許容最小始動電流Ismin及びセルモータ4の始動時に取得した始動抵抗Rsに基づいて、次回エンジン3を始動する場合に、始動特性式Rb<Vo/Ismin−Rsの条件を満たすか否かにより、エンジン3の始動可否を判定する。CPU14は、始動不可と判定した場合、バッテリ1の充電電流あるいは放電電流の制御を行う。
【選択図】図1A battery state determination method, a battery state determination device, and a computer program capable of determining whether or not an engine can be started and the state of a battery with higher accuracy than before are provided.
A CPU calculates an internal resistance Rb of a battery based on a current value and a voltage value of the battery detected when the current value of the battery is equal to or greater than a current threshold value Ith, and the current value of the battery is The open circuit voltage Vo of the battery 1 is calculated based on the current value and voltage value of the battery 1 detected when it is smaller than the current threshold Ith. When starting the engine 3 next time based on the internal resistance Rb, the open circuit voltage Vo, the allowable minimum starting current Ismin, and the starting resistance Rs obtained when the cell motor 4 is started, the CPU 14 starts the starting characteristic equation Rb <Vo / Ismin−Rs. Whether or not the engine 3 can be started is determined depending on whether or not the above condition is satisfied. When the CPU 14 determines that starting is impossible, the CPU 14 controls the charging current or discharging current of the battery 1.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、二次電池の状態、特に、エンジンの始動可否を判定する電池状態判定方法、電池状態判定装置及び該電池状態判定装置を実現するためのコンピュータプログラムに関する。 The present invention relates to a state of a secondary battery, in particular, a battery state determination method for determining whether or not an engine can be started, a battery state determination device, and a computer program for realizing the battery state determination device.
乗用車、バス、トラックなどの車両には、エンジンの始動及び車両に備えられた電気機器への電力供給のためにバッテリ(二次電池、例えば、鉛蓄電池)が搭載されている。鉛蓄電池は、正極活物質として二酸化鉛、負極活物質として鉛、電解質に硫酸を用い、放電動作時には、負極で鉛が酸化されて陽イオンから硫酸鉛となり、正極では二酸化鉛が還元されて硫酸鉛となる。充電動作時には、負極で硫酸鉛から鉛イオンが還元されて金属鉛となり、正極では鉛イオンが酸化されて二酸化鉛となる。 Vehicles such as passenger cars, buses, and trucks are equipped with a battery (secondary battery, for example, a lead storage battery) for starting an engine and supplying electric power to an electric device provided in the vehicle. A lead-acid battery uses lead dioxide as a positive electrode active material, lead as a negative electrode active material, and sulfuric acid as an electrolyte. During discharge operation, lead is oxidized at the negative electrode to change from cation to lead sulfate, and at the positive electrode, lead dioxide is reduced to sulfuric acid. It becomes lead. During the charging operation, lead ions are reduced from lead sulfate at the negative electrode to lead metal, and lead ions are oxidized at the positive electrode to lead dioxide.
鉛蓄電池が放電した状態で十分な充電が行われない場合、放電動作で生成された硫酸鉛が結晶化し、サルフェーションと呼ばれる充電動作ができない状態になり、鉛蓄電池が劣化するおそれがある。このため、鉛蓄電池は、エンジンが稼動している間はオルタネータによる充電を行って、ほぼ満充電状態に維持するようにされている。 When sufficient charge is not performed in a state in which the lead storage battery is discharged, lead sulfate generated by the discharge operation is crystallized, and a charge operation called sulfation cannot be performed, and the lead storage battery may be deteriorated. For this reason, the lead-acid battery is charged by an alternator while the engine is operating, and is maintained in a substantially fully charged state.
また、エンジンを始動するためには、エンジンに取り付けられたセルモータにバッテリ(鉛蓄電池)からの直流電圧を印加して、エンジンを回転させる必要があり、バッテリの状態を検知して、常にエンジンを始動できる状態にしておくことが求められている。 In addition, in order to start the engine, it is necessary to rotate the engine by applying a DC voltage from a battery (lead storage battery) to a cell motor attached to the engine. There is a need to be able to start.
そこで、内燃機関に固有の抵抗と、バッテリの内部抵抗及び健康度の関係とを予め記憶しておき、バッテリの満充電近傍での開回路電圧と内燃機関始動時のバッテリの最大電圧降下における放電電圧とを測定してバッテリの内部抵抗を算出し、内部抵抗及び健康度の関係からバッテリの健康度を検知することにより、電流センサを用いることなく電圧測定のみでバッテリの状態を検知することができる電池状態検知装置が提案されている(特許文献1参照)。
しかし、特許文献1の装置にあっては、内燃機関(エンジン)に固有の抵抗、すなわち、セルモータの始動抵抗は予め定められた所定値を用いており、周囲の温度、経年変化等によりエンジンを始動する都度始動抵抗が異なる値となることが考慮されていない。また、バッテリ(二次電池)の内部抵抗は、エンジンの始動時にのみ検出しているが、エンジンの始動時には大きな電流が流れるため、検出されるバッテリの内部抵抗は実際の値よりも小さい値となり、エンジンを始動することができるか否か、バッテリの状態を精度よく検知することができない虞があった。
However, in the apparatus of
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、内燃機関の始動の都度、電動機の始動抵抗を検出し、内燃機関が始動した後に、二次電池の内部抵抗及び開放電圧を算出し、検出された始動抵抗並びに算出された二次電池の内部抵抗及び開放電圧に基づいて、二次電池の状態が次回始動可であるか否かを判定することにより、電動機(例えば、セルモータ)の経年変化あるいは周囲の温度変化にかかわらず、内燃機関(エンジン)を始動できるか否か、バッテリの状態を従来よりも精度良く判定することができる電池状態判定方法、電池状態判定装置及び該電池状態判定装置を実現するためのコンピュータプログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and detects the starting resistance of the electric motor each time the internal combustion engine is started, and calculates the internal resistance and open circuit voltage of the secondary battery after the internal combustion engine is started. Based on the detected starting resistance and the calculated internal resistance and open circuit voltage of the secondary battery, it is determined whether or not the state of the secondary battery can be started next time, so that the electric motor (for example, a cell motor) A battery state determination method, a battery state determination device, and a battery state capable of determining whether or not an internal combustion engine (engine) can be started regardless of changes over time or ambient temperature, more accurately than in the past. It is an object of the present invention to provide a computer program for realizing a determination device.
また、本発明の他の目的は、内燃機関が始動した後に二次電池の電流及び電圧を繰り返し検出し、検出された電流値と電流閾値とを比較し、比較結果に応じて、検出された電流値及び電圧値を記憶し、記憶された複数の電流値及び電圧値を用いて二次電池の内部抵抗又は開放電圧を算出することにより、内燃機関の始動後の二次電池の電流値に応じて、二次電池の内部抵抗又は開放電圧を精度よく算出することができる電池状態判定方法及び電池状態判定装置を提供することにある。 Another object of the present invention is to repeatedly detect the current and voltage of the secondary battery after the internal combustion engine is started, compare the detected current value with the current threshold value, and detect it according to the comparison result. The current value and voltage value are stored, and the internal resistance or open circuit voltage of the secondary battery is calculated using the plurality of stored current values and voltage values, thereby obtaining the current value of the secondary battery after starting the internal combustion engine. Accordingly, an object of the present invention is to provide a battery state determination method and a battery state determination device that can accurately calculate the internal resistance or open circuit voltage of a secondary battery.
また、本発明の他の目的は、検出された電流値が電流閾値より大きい場合、検出された電流値及び電圧値を用いて二次電池の内部抵抗を算出することにより、内燃機関の始動後の経時変化に応じた二次電池の内部抵抗を精度よく算出することができる電池状態判定方法及び電池状態判定装置を提供することにある。 Another object of the present invention is to calculate the internal resistance of the secondary battery using the detected current value and voltage value when the detected current value is larger than the current threshold, thereby It is an object of the present invention to provide a battery state determination method and a battery state determination device that can accurately calculate the internal resistance of a secondary battery corresponding to the change with time.
また、本発明の他の目的は、検出された電流値が電流閾値より小さい場合、検出された電流値及び電圧値を用いて二次電池の開放電圧を算出することにより、二次電池の放電状態あるいは充電状態にかかわらず、二次電池の開放電圧を精度よく算出することができる電池状態判定方法及び電池状態判定装置を提供することにある。 Another object of the present invention is to discharge the secondary battery by calculating the open voltage of the secondary battery using the detected current value and voltage value when the detected current value is smaller than the current threshold. An object of the present invention is to provide a battery state determination method and a battery state determination device that can accurately calculate the open circuit voltage of a secondary battery regardless of the state or the state of charge.
また、本発明の他の目的は、二次電池の内部抵抗及び開放電圧を複数回算出し、算出された複数の内部抵抗及び開放電圧の統計値を算出し、算出された内部抵抗及び開放電圧の統計値に基づいて、二次電池の状態が次回始動可であるか否かを判定することにより、内燃機関を始動できるか否か二次電池の状態をさらに精度良く判定することができる電池状態判定方法及び電池状態判定装置を提供することにある。 Another object of the present invention is to calculate the internal resistance and open-circuit voltage of the secondary battery a plurality of times, calculate the calculated internal resistance and open-circuit voltage statistics, and calculate the calculated internal resistance and open-circuit voltage. A battery that can determine the state of the secondary battery with higher accuracy as to whether or not the internal combustion engine can be started by determining whether or not the state of the secondary battery can be started next time based on the statistical value of The object is to provide a state determination method and a battery state determination device.
また、本発明の他の目的は、始動不可と判定された場合、二次電池の充電電流又は放電電流を制御する制御手段を備えることにより、内燃機関の始動不良を未然に防止することができる電池状態判定装置を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a control means for controlling the charging current or discharging current of the secondary battery when it is determined that starting is impossible, thereby preventing the starting failure of the internal combustion engine. The object is to provide a battery state determination device.
第1発明に係る電池状態判定方法は、内燃機関を始動させるための電動機に電力を供給する二次電池の状態を判定する電池状態判定方法において、始動の都度、電動機の始動抵抗を検出し、内燃機関が始動した後に、二次電池の内部抵抗及び開放電圧を算出し、検出された始動抵抗並びに算出された二次電池の内部抵抗及び開放電圧に基づいて、二次電池の状態が次回始動可であるか否かを判定することを特徴とする。 A battery state determination method according to a first aspect of the present invention is a battery state determination method for determining a state of a secondary battery that supplies electric power to an electric motor for starting an internal combustion engine. After the internal combustion engine is started, the internal resistance and open voltage of the secondary battery are calculated, and the state of the secondary battery is started next time based on the detected start resistance and the calculated internal resistance and open voltage of the secondary battery. It is characterized by determining whether or not it is possible.
第2発明に係る電池状態判定方法は、第1発明において、内燃機関が始動した後に、二次電池の電流及び電圧を繰り返し検出し、検出された電流値と電流閾値とを比較し、比較結果に応じて、検出された電流値及び電圧値を記憶し、記憶された複数の電流値及び電圧値を用いて二次電池の内部抵抗又は開放電圧を算出することを特徴とする。 The battery state determination method according to a second aspect of the present invention is the first aspect of the invention, wherein after the internal combustion engine is started, the current and voltage of the secondary battery are repeatedly detected, the detected current value is compared with the current threshold value, and the comparison result The detected current value and voltage value are stored, and the internal resistance or open circuit voltage of the secondary battery is calculated using the stored current value and voltage value.
第3発明に係る電池状態判定方法は、第2発明において、検出された電流値が電流閾値より大きい場合、検出された電流値及び電圧値を二次電池の内部抵抗を算出するために用いることを特徴とする。 When the detected current value is larger than the current threshold in the second invention, the battery state determination method according to the third invention is used to calculate the internal resistance of the secondary battery when the detected current value and the voltage value are larger than the current threshold. It is characterized by.
第4発明に係る電池状態判定方法は、第2発明において、検出された電流値が電流閾値より小さい場合、検出された電流値及び電圧値を二次電池の開放電圧を算出するために用いることを特徴とする。 When the detected current value is smaller than the current threshold in the second invention, the battery state determination method according to the fourth invention is used to calculate the open voltage of the secondary battery when the detected current value and voltage value are smaller than the current threshold. It is characterized by.
第5発明に係る電池状態判定方法は、第1発明乃至第4発明のいずれかにおいて、二次電池の内部抵抗又は開放電圧を複数回算出し、算出された複数の内部抵抗又は開放電圧の統計値を算出し、算出された内部抵抗又は開放電圧の統計値に基づいて、二次電池の状態が次回始動可であるか否かを判定することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the battery state determination method according to any one of the first to fourth aspects, wherein the internal resistance or open circuit voltage of the secondary battery is calculated a plurality of times, and the calculated internal resistance or open circuit voltage statistics are calculated. A value is calculated, and based on the calculated statistical value of the internal resistance or open circuit voltage, it is determined whether or not the state of the secondary battery can be started next time.
第6発明に係る電池状態判定装置は、内燃機関を始動させるための電動機に電力を供給する二次電池の状態を判定する電池状態判定装置において、始動の都度、電動機の始動抵抗を検出する検出手段と、内燃機関が始動した場合、二次電池の内部抵抗及び開放電圧を算出する算出手段と、前記検出手段で検出された始動抵抗並びに前記算出手段で算出された二次電池の内部抵抗及び開放電圧に基づいて、二次電池の状態が次回始動可であるか否かを判定する判定手段とを備えることを特徴とする。 A battery state determination device according to a sixth aspect of the present invention is a battery state determination device that determines the state of a secondary battery that supplies electric power to an electric motor for starting an internal combustion engine. Means for calculating the internal resistance and open circuit voltage of the secondary battery when the internal combustion engine is started, the starting resistance detected by the detecting means, the internal resistance of the secondary battery calculated by the calculating means, and And determining means for determining whether or not the state of the secondary battery can be started next time based on the open circuit voltage.
第7発明に係る電池状態判定装置は、第6発明において、二次電池の電流及び電圧を検出する手段と、検出された電流値と電流閾値とを比較する手段と、比較結果に応じて、検出された電流値及び電圧値を記憶する記憶手段とを備え、前記算出手段は、前記記憶手段で記憶された複数の電流値及び電圧値を用いて二次電池の内部抵抗又は開放電圧を算出するように構成してあることを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a battery state determination apparatus according to the sixth aspect, wherein the means for detecting the current and voltage of the secondary battery, the means for comparing the detected current value and the current threshold value, Storage means for storing the detected current value and voltage value, and the calculation means calculates the internal resistance or open circuit voltage of the secondary battery using the plurality of current values and voltage values stored in the storage means. It is comprised so that it may carry out.
第8発明に係る電池状態判定装置は、第7発明において、前記算出手段は、検出された電流値が電流閾値より大きい場合、検出された電流値及び電圧値を用いて二次電池の内部抵抗を算出するように構成してあることを特徴とする。 According to an eighth aspect of the present invention, in the seventh aspect, when the detected current value is greater than the current threshold, the calculating means uses the detected current value and voltage value to determine the internal resistance of the secondary battery. It is characterized by calculating.
第9発明に係る電池状態判定装置は、第7発明において、前記算出手段は、検出された電流値が電流閾値より小さい場合、検出された電流値及び電圧値を用いて二次電池の開放電圧を算出するように構成してあることを特徴とする。 According to a ninth aspect of the present invention, in the seventh aspect, when the detected current value is smaller than the current threshold, the calculating means uses the detected current value and voltage value to detect the open voltage of the secondary battery. It is characterized by calculating.
第10発明に係る電池状態判定装置は、第6発明乃至第9発明のいずれかにおいて、前記算出手段で算出された複数の内部抵抗及び開放電圧の統計値を算出する手段を備え、前記判定手段は、前記手段で算出された内部抵抗及び開放電圧の統計値に基づいて、二次電池の状態が次回始動可であるか否かを判定するように構成してあることを特徴とする。 According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a battery state determination apparatus according to any one of the sixth to ninth aspects, further comprising means for calculating statistical values of a plurality of internal resistances and open-circuit voltages calculated by the calculation means. Is configured to determine whether or not the state of the secondary battery can be started next time based on the statistical values of the internal resistance and the open circuit voltage calculated by the above means.
第11発明に係る電池状態判定装置は、第6発明乃至第10発明のいずれかにおいて、前記判定手段で始動不可と判定された場合、二次電池の充電電流又は放電電流を制御する制御手段を備えることを特徴とする。 A battery state determination apparatus according to an eleventh aspect of the invention is the battery apparatus according to any one of the sixth to tenth aspects, wherein, when the determination means determines that starting is impossible, a control means for controlling the charging current or discharging current of the secondary battery. It is characterized by providing.
第12発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、内燃機関を始動させるための電動機に電力を供給する二次電池の状態を判定させるためのコンピュータプログラムにおいて、コンピュータを、内燃機関の始動後の二次電池の電流値と電流閾値とを比較する手段と、コンピュータを、比較結果に応じて、二次電池の電流値及び電圧値を用いて二次電池の内部抵抗又は開放電圧を算出する手段と、コンピュータを、算出された内部抵抗及び開放電圧、並びに内燃機関の始動時の電動機の始動抵抗に基づいて、二次電池の状態が次回始動可であるか否かを判定する手段として機能させることを特徴とする。 A computer program according to a twelfth aspect of the invention is a computer program for causing a computer to determine a state of a secondary battery that supplies electric power to an electric motor for starting an internal combustion engine. Means for comparing the current value of the battery with the current threshold; and means for calculating the internal resistance or open voltage of the secondary battery using the current value and voltage value of the secondary battery according to the comparison result; Based on the calculated internal resistance and open-circuit voltage and the starting resistance of the electric motor when starting the internal combustion engine, the computer is caused to function as a means for determining whether or not the state of the secondary battery can be started next time. Features.
第1発明、第6発明及び第12発明にあっては、内燃機関(エンジン)を始動させる都度、電動機(セルモータ)の始動抵抗を検出する。エンジンの始動時の等価回路は、二次電池の正負端子に電動機の始動抵抗Rsが接続された構成で表されるため、二次電池の電圧V及び電流Iに基づいて、始動抵抗Rsは、Rs=V/Iにより検出することができる。また、二次電池の等価回路は、電圧Vo(二次電池の開放電圧Voに相当)の直流電源に二次電池の内部抵抗Rbが直列に接続された構成となる。電動機の許容最小始動電流をIsminとし、始動時に始動抵抗Rsに流れる電流をIとすると、電動機の始動が可能となる条件は、I>Isminとなる。I=Vo/(Rb+Rs)であるから、Rb<Vo/Ismin−Rsが始動可否の判定条件となる。 In the first invention, the sixth invention, and the twelfth invention, each time the internal combustion engine (engine) is started, the starting resistance of the electric motor (cell motor) is detected. Since the equivalent circuit at the time of starting the engine is represented by a configuration in which the starting resistor Rs of the motor is connected to the positive and negative terminals of the secondary battery, the starting resistor Rs is based on the voltage V and current I of the secondary battery. Rs = V / I can be detected. The equivalent circuit of the secondary battery has a configuration in which the internal resistance Rb of the secondary battery is connected in series to a DC power source having a voltage Vo (corresponding to the open voltage Vo of the secondary battery). Assuming that the minimum allowable starting current of the motor is Ismin and the current flowing through the starting resistor Rs at the time of starting is I, the condition that enables the starting of the motor is I> Ismin. Since I = Vo / (Rb + Rs), Rb <Vo / Ismin−Rs is a condition for determining whether to start.
内燃機関が始動した後(始動完了後)に、二次電池の内部抵抗Rb及び開放電圧Voを算出し、始動抵抗Rs、内部抵抗Rb、開放電圧Voに基づいて、二次電池の状態が次回始動可であるか否かをRb<Vo/Ismin−Rsの条件を満たすか否かにより判定する。電動機の始動抵抗を始動の都度検出するため、電動機の経年変化、あるいは使用状態での周囲の温度変化に応じて始動抵抗が変化した場合であっても、精度よく始動抵抗を取得することができる。また、内燃機関が始動した後に、二次電池の内部抵抗及び開放電圧を算出することにより、例えば、車両が走行中における二次電池の内部抵抗が変化した場合でも、精度よく内部抵抗を取得することができる。これにより、内燃機関(エンジン)を始動できるか否か、バッテリの状態を従来よりも精度良く判定することができる。 After the internal combustion engine is started (after the start is completed), the internal resistance Rb and the open voltage Vo of the secondary battery are calculated, and the state of the secondary battery is determined next time based on the start resistance Rs, the internal resistance Rb, and the open voltage Vo. Whether or not the engine can be started is determined by whether or not the condition of Rb <Vo / Ismin−Rs is satisfied. Since the starting resistance of the motor is detected each time the engine is started, the starting resistance can be obtained with high accuracy even when the starting resistance changes in accordance with the secular change of the motor or the ambient temperature change in use. . Further, by calculating the internal resistance and open circuit voltage of the secondary battery after the internal combustion engine is started, for example, even when the internal resistance of the secondary battery changes while the vehicle is running, the internal resistance is accurately acquired. be able to. Thereby, it is possible to determine the state of the battery with higher accuracy than in the past, whether or not the internal combustion engine (engine) can be started.
第2発明及び第7発明にあっては、内燃機関が始動した後に二次電池の電流及び電圧を繰り返し検出し、検出された電流値と電流閾値とを比較し、比較結果に応じて、検出された電流値及び電圧値を記憶する。例えば、検出された電流値が電流閾値より大きい場合、検出された電流値及び電圧値を、二次電池の内部抵抗を算出するために記憶する。また、検出された電流値が電流閾値より小さい場合、検出された電流値及び電圧値を、二次電池の開放電圧を算出するために記憶する。記憶された複数の電流値及び電圧値を用いて二次電池の内部抵抗又は開放電圧を算出する。これにより、二次電池の電流が大きい場合の電流値及び電圧値を用いて二次電池の内部抵抗を算出し、二次電池の電流が小さい場合の電流値及び電圧値を用いて二次電池の開放電圧を算出する。 In the second and seventh inventions, after the internal combustion engine is started, the current and voltage of the secondary battery are repeatedly detected, the detected current value is compared with the current threshold value, and the detection is performed according to the comparison result. The measured current value and voltage value are stored. For example, when the detected current value is larger than the current threshold, the detected current value and voltage value are stored for calculating the internal resistance of the secondary battery. When the detected current value is smaller than the current threshold, the detected current value and voltage value are stored for calculating the open-circuit voltage of the secondary battery. The internal resistance or open circuit voltage of the secondary battery is calculated using the plurality of stored current values and voltage values. Accordingly, the internal resistance of the secondary battery is calculated using the current value and voltage value when the secondary battery current is large, and the secondary battery is calculated using the current value and voltage value when the secondary battery current is small. Calculate the open circuit voltage.
第3発明及び第8発明にあっては、検出された電流値が電流閾値より大きい場合、検出された電流値及び電圧値を用いて二次電池の内部抵抗を算出する。例えば、二次電池の内部抵抗は、記憶された複数の電流値及び電圧値を電圧・電流座標上にプロットし、プロットされた各点に沿って一次近似式であるバッテリ特性式(V=Vo−IRb)を求め、この近似式で表される直線の傾きであるRbを内部抵抗として算出することができる。また、二次電池の電流値(例えば、放電電流値)が電流閾値より大きい場合に検出された電流値及び電圧値を用いて内部抵抗を算出するようにしているため、始動時に内部抵抗を求める場合に比べて、精度よく内部抵抗を算出することができる。これにより、内燃機関の始動後の経時変化に応じた二次電池の内部抵抗を精度よく算出することができる。 In the third invention and the eighth invention, when the detected current value is larger than the current threshold, the internal resistance of the secondary battery is calculated using the detected current value and voltage value. For example, the internal resistance of the secondary battery is obtained by plotting a plurality of stored current values and voltage values on voltage / current coordinates, and a battery characteristic equation (V = Vo) that is a primary approximation formula along each plotted point. -IRb), and Rb, which is the slope of the straight line represented by this approximate expression, can be calculated as the internal resistance. Further, since the internal resistance is calculated using the detected current value and voltage value when the current value (for example, the discharge current value) of the secondary battery is larger than the current threshold value, the internal resistance is obtained at the start. Compared to the case, the internal resistance can be calculated with higher accuracy. Thereby, the internal resistance of the secondary battery according to the change with time after the start of the internal combustion engine can be accurately calculated.
第4発明及び第9発明にあっては、検出された電流値が電流閾値より小さい場合、検出された電流値及び電圧値を用いて二次電池の開放電圧を算出する。例えば、二次電池の開放電圧は、記憶された複数の電流値及び電圧値を電圧・電流座標上にプロットし、プロットされた各点に沿って一次近似式(例えば、V=Vo−IRb)を求め、この近似式で表される直線の電圧軸上の値として算出することができる。また、二次電池の電流値(例えば、放電電流値)が電流閾値より小さい場合に検出された電流値及び電圧値を用いて開放電圧を算出するようにしているため、二次電池の放電状態あるいは充電状態にかかわらず電流値が小さい場合の値を用いることができ、二次電池の開放電圧を精度よく算出することができる。 In the fourth and ninth inventions, when the detected current value is smaller than the current threshold, the open-circuit voltage of the secondary battery is calculated using the detected current value and voltage value. For example, the open-circuit voltage of the secondary battery is obtained by plotting a plurality of stored current values and voltage values on voltage / current coordinates, and a primary approximation formula (for example, V = Vo-IRb) along each plotted point. Can be calculated as a value on the voltage axis of the straight line represented by this approximate expression. In addition, since the open circuit voltage is calculated using the current value and the voltage value detected when the current value (for example, the discharge current value) of the secondary battery is smaller than the current threshold, the discharge state of the secondary battery Alternatively, the value when the current value is small can be used regardless of the state of charge, and the open-circuit voltage of the secondary battery can be calculated with high accuracy.
第5発明及び第10発明にあっては、二次電池の内部抵抗及び開放電圧を複数回算出し、算出された複数の内部抵抗及び開放電圧の統計値(例えば、平均値、標準偏差)を算出する。内部抵抗及び開放電圧の統計値(例えば、平均値、標準偏差、標準偏差の倍数)に基づいて、二次電池の状態が次回始動可であるか否かを判定することにより、エンジンを始動できるか否か、バッテリの状態をさらに精度良く判定することができる。 In the fifth invention and the tenth invention, the internal resistance and open circuit voltage of the secondary battery are calculated a plurality of times, and the calculated statistical values (for example, average value, standard deviation) of the internal resistance and open circuit voltage are calculated. calculate. The engine can be started by determining whether or not the state of the secondary battery can be started next time based on statistical values (for example, average value, standard deviation, multiple of standard deviation) of the internal resistance and the open circuit voltage. Whether or not the state of the battery can be determined with higher accuracy.
第11発明にあっては、始動不可と判定された場合、二次電池の充電電流又は放電電流を制御する。例えば、始動不可と判定された場合、二次電池の放電電流を抑制するとともに、充電電流を増加させる。これにより、二次電池の状態を良好に維持して、次回始動する場合に内燃機関の始動不良を未然に防止する。 In the eleventh aspect of the invention, when it is determined that starting is impossible, the charging current or discharging current of the secondary battery is controlled. For example, when it is determined that starting is impossible, the discharge current of the secondary battery is suppressed and the charging current is increased. As a result, the state of the secondary battery is maintained in a good state, and the starting failure of the internal combustion engine is prevented before the next start.
第1発明、第6発明及び第12発明にあっては、内燃機関の始動の都度、電動機の始動抵抗を検出し、内燃機関が始動した後に、二次電池の内部抵抗及び開放電圧を算出し、検出された始動抵抗並びに算出された二次電池の内部抵抗及び開放電圧に基づいて、二次電池の状態が次回始動可であるか否かを判定することにより、電動機(例えば、セルモータ)の経年変化あるいは周囲の温度変化にかかわらず、内燃機関(エンジン)を始動できるか否か、バッテリの状態を従来よりも精度良く判定することができる。 In the first invention, the sixth invention and the twelfth invention, each time the internal combustion engine is started, the starting resistance of the electric motor is detected, and after the internal combustion engine is started, the internal resistance and the open voltage of the secondary battery are calculated. Based on the detected starting resistance and the calculated internal resistance and open circuit voltage of the secondary battery, it is determined whether or not the state of the secondary battery can be started next time, so that the electric motor (for example, a cell motor) Whether the internal combustion engine (engine) can be started or not can be determined more accurately than in the past regardless of changes over time or ambient temperature.
第2発明及び第7発明にあっては、内燃機関が始動した後に二次電池の電流及び電圧を繰り返し検出し、検出された電流値と電流閾値とを比較し、比較結果に応じて、検出された電流値及び電圧値を記憶し、記憶された複数の電流値及び電圧値を用いて二次電池の内部抵抗又は開放電圧を算出することにより、内燃機関の始動後の二次電池の電流値に応じて、二次電池の内部抵抗又は開放電圧を精度よく算出することができる。 In the second and seventh inventions, after the internal combustion engine is started, the current and voltage of the secondary battery are repeatedly detected, the detected current value is compared with the current threshold value, and the detection is performed according to the comparison result. The stored current value and voltage value are stored, and the internal resistance or open-circuit voltage of the secondary battery is calculated using the stored plurality of current values and voltage values. Depending on the value, the internal resistance or open circuit voltage of the secondary battery can be calculated with high accuracy.
第3発明及び第8発明にあっては、検出された電流値が電流閾値より大きい場合、検出された電流値及び電圧値を用いて二次電池の内部抵抗を算出することにより、内燃機関の始動後の経時変化に応じた二次電池の内部抵抗を精度よく算出することができる。 In the third and eighth inventions, when the detected current value is larger than the current threshold value, the internal resistance of the secondary battery is calculated by using the detected current value and voltage value to calculate the internal resistance of the internal combustion engine. It is possible to accurately calculate the internal resistance of the secondary battery according to the change with time after starting.
第4発明及び第9発明にあっては、検出された電流値が電流閾値より小さい場合、検出された電流値及び電圧値を用いて二次電池の開放電圧を算出することにより、二次電池の放電状態あるいは充電状態にかかわらず、二次電池の開放電圧を精度よく算出することができる。 In the fourth and ninth inventions, when the detected current value is smaller than the current threshold, the secondary battery is calculated by calculating the open voltage of the secondary battery using the detected current value and voltage value. Regardless of the discharged state or the charged state, the open-circuit voltage of the secondary battery can be calculated with high accuracy.
第5発明及び第10発明にあっては、二次電池の内部抵抗及び開放電圧を複数回算出し、算出された複数の内部抵抗及び開放電圧の統計値を算出し、算出された内部抵抗及び開放電圧の統計値に基づいて、二次電池の状態が次回始動可であるか否かを判定することにより、エンジンを始動できるか否か、バッテリの状態をさらに精度良く判定することができる。 In the fifth and tenth aspects of the invention, the internal resistance and open circuit voltage of the secondary battery are calculated a plurality of times, the calculated values of the internal resistance and open circuit voltage are calculated, the calculated internal resistance and By determining whether or not the state of the secondary battery can be started next time based on the statistical value of the open-circuit voltage, it is possible to more accurately determine whether or not the engine can be started or not.
第11発明にあっては、始動不可と判定された場合、二次電池の充電電流又は放電電流を制御する制御手段を備えることにより、エンジンの始動不良を未然に防止することができる。 In the eleventh aspect of the invention, when it is determined that starting is impossible, it is possible to prevent engine starting failure by providing a control means for controlling the charging current or discharging current of the secondary battery.
以下、本発明を実施の形態を示す図面に基づき説明する。図1は本発明に係る電池状態判定装置であるバッテリECU(Electric Control Unit)10の構成を示すブロック図である。自動車などの車両には、バッテリECU10の他に、二次電池であるバッテリ(鉛蓄電池)1、エアコン、カーステレオ、及び車灯などの電装品2、エンジン3、エンジン3を始動させるためのセルモータ(電動機、スタータ)4、エンジン3の回転によりバッテリ1、電装品2などに電力を供給するオルタネータ(発電機)5、オルタネータ5で発生した交流を直流に変換する整流器6、イグニッションキー7、エンジン等の制御を行う車両コントローラ20、液晶ディスプレイ及び操作パネルなどを備えた表示部30などが配置されている。バッテリECU10は、車両コントローラ20、表示部30に信号線を介して接続されている。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings illustrating embodiments. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a battery ECU (Electric Control Unit) 10 which is a battery state determination device according to the present invention. For vehicles such as automobiles, in addition to the
バッテリ1は、鉛蓄電池であり、例えば、満充電時の電圧は12V(より正確には、12.8V程度)であり、容量は24Ah(5時間率)である。バッテリ1は、正極活物質として二酸化鉛、負極活物質として鉛、電解質に硫酸を用い、放電時には、負極で鉛が酸化されて陽イオンから硫酸鉛となり(アノード反応)、正極では二酸化鉛が還元されて硫酸鉛となる(カソード反応)。一方、充電時には、負極で硫酸鉛から鉛イオンが還元されて金属鉛となり(カソード反応)、正極では鉛イオンが酸化されて二酸化鉛となる(アノード反応)。
The
イグニッションキー7は、共通端子、START端子、ON/ACC端子、OFF端子を備え、共通端子がSTART端子、ON/ACC端子、OFF端子のいずれかに接続されるように構成してある。共通端子には、バッテリ1の正側端子が接続され、START端子には、セルモータ4の一端を接続してある。また、ON/ACC端子には、直流で駆動する電装品2の正側端子を接続してあるとともに、整流器6のカソードを接続している。OFF端子には何も接続されていない。また、整流器6のアノードには、オルタネータ5の一端を接続してある。
The
イグニッションキー7をSTART端子側に操作することにより、バッテリ1の直流電圧がセルモータ4に印加され、セルモータ4の回転軸(不図示)が回転することにより、エンジン3のピストン(不図示)を駆動してエンジン3を始動する。エンジン3が始動された後は、イグニッションキー7の共通端子は、ON/ACC端子に接続された状態となる。
By operating the
エンジン3が回転することにより、オルタネータ5の回転軸が回転され、オルタネータ5で発生した交流が整流器6で直流に整流され、電装品2に直流を供給するとともに、バッテリ1を充電する。
When the
車両コントローラ20は、イグニッションキー7が操作され、エンジン3が始動された場合、あるいはエンジン3が停止された場合、それぞれの状態を示す信号をバッテリECU10へ出力する。また、車両コントローラ20は、バッテリECU10から入力される制御信号に基づいて、オルタネータ5、電装品2などを制御して、バッテリ1の充電電流、放電電流を制御する。
When the
バッテリECU10は、電圧検出部11、電流検出部12、インタフェース部13、CPU14、RAM15、記憶部16などを備えている。なお、バッテリECU10は、専用のASIC(Application Specified IC)、FPGA(Field Programmable Gate Arrays)などで構成することができる。
The
インタフェース部13は、CPU14と車両コントローラ20及び表示部30との間のデータの送受信を行う。例えば、イグニッションキーが操作され、エンジン3が始動された場合、インタフェース部13は、車両コントローラ20から送信されたエンジン始動信号を受信し、受信したエンジン始動信号をCPU14へ出力する。また、イグニッションキーが操作され、エンジン3が停止された場合、インタフェース部13は、車両コントローラ20から送信されたエンジン停止信号を受信し、受信したエンジン停止信号をCPU14へ出力する。
The
また、インタフェース部13は、表示部30の操作パネルでの操作に応じた信号を受信し、受信した信号をCPU14へ出力するとともに、CPU14から出力された制御信号(例えば、後述するバッテリ1の状態判定結果を表示部30の液晶ディスプレイに表示するための信号)を表示部30へ出力する。
Further, the
バッテリ1の状態判定結果は、表示部30の液晶パネル上に文字、記号、図形などで表示することができ、あるいは表示ランプで表示することもできる。例えば、次回のエンジン3の始動が不可であると判定された場合、バッテリ1の充電電流あるいは放電電流を制御して、「バッテリの負荷電流を制限しています。」等の表示をすることができる。また、「バッテリの消費電流を抑えてください。」、あるいは、「すみやかにバッテリを充電してください。」等の表示を行ってドライバに注意を促すことができ、エンジン3の始動不良を未然に防止することができる。
The state determination result of the
また、インタフェース部13は、CPU14におけるバッテリ1の状態判定結果に応じて、例えば、バッテリ1の状態が次回エンジン3を始動するのに十分な状態でないと判定された場合、バッテリ1の充電電流を増加させるとともに、放電電流を抑制するための制御信号をCPU14から取得し、取得した制御信号を車両コントローラ20へ出力する。
Further, the
電圧検出部11は、CPU14の制御のもとバッテリ1の電圧を検出し、検出結果をCPU14へ出力する。より具体的には、CPU14は、インタフェース部13を通じてエンジン始動信号を受け付けた場合、エンジン3始動時のバッテリ1の電圧を検出するための電圧検出信号を電圧検出部11へ出力し、電圧検出部11は、電圧検出信号を受け取ることにより、バッテリ1の電圧を検出する。
The
また、電圧検出部11は、エンジン3が始動した後、CPU14の制御のもと所定の時間間隔(例えば、5ms)でバッテリ1の電圧を検出し、検出結果をCPU14へ出力する。より具体的には、CPU14は、インタフェース部13を通じて車両コントローラ20からエンジン始動完了信号を受け付けた場合、エンジン3始動完了後のバッテリ1の電圧を検出するための電圧検出信号を電圧検出部11へ出力し、電圧検出部11は、電圧検出信号を受け取ることにより、バッテリ1の電圧を所定間隔で繰り返し検出する。
The
電流検出部12は、CPU14の制御のもとバッテリ1の電流(放電電流、充電電流)を検出し、検出結果をCPU14へ出力する。なお、この場合、電流検出と電圧検出は同期して行われる。より具体的には、CPU14は、インタフェース部13を通じてエンジン始動信号を受け付けた場合、エンジン3始動時のバッテリ1の電流を検出するための電流検出信号を電流検出部12へ出力し、電流検出部12は、電流検出信号を受け取ることにより、バッテリ1の電流を検出する。
The
また、電流検出部12は、エンジン3が始動した後、CPU14の制御のもと所定の時間間隔(例えば、5ms)でバッテリ1の電流を検出し、検出結果をCPU14へ出力する。なお、この場合、電流検出と電圧検出は同期して行われる。より具体的には、CPU14は、インタフェース部13を通じて車両コントローラ20からエンジン始動完了信号を受け付けた場合、エンジン3始動完了後のバッテリ1の電流を検出するための電流検出信号を電流検出部12へ出力し、電流検出部12は、電流検出信号を受け取ることにより、バッテリ1の電流を所定間隔で繰り返し検出する。
Further, after the
CPU14は、記憶部16に記憶された所定の制御プログラムをRAM15にロードし、CPU14で制御プログラムを実行させることによりバッテリECU10の動作を制御する。
The
記憶部16は、情報の書き込み可能な記録媒体であって、制御プログラムの他に種々の情報が記憶されている。例えば、記憶部16は、車両に搭載されるバッテリ1の公称容量などの情報を記憶している。また、記憶部16は、エンジン3を始動させるためにセルモータ4に流す必要がある許容最小始動電流Isminを記憶している。また、記憶部16は、バッテリ1の電流値の大小に応じて、バッテリ1の内部抵抗Rbあるいは開放電圧Voのいずれを算出するかを決定するための電流閾値Ithを記憶している。
The
記憶部16は、電圧検出部11、電流検出部12それぞれで検出されたバッテリ1の電圧値、電流値の検出履歴を記憶している。また、記憶部16は、記憶された電圧値、電流値に基づいてCPU14で算出されたセルモータ4の始動抵抗Rs、バッテリ1の内部抵抗Rb、開放電圧Voを記憶している。
The
CPU14は、エンジン3の始動時にバッテリ1の電圧及び電流を検出することにより、エンジン3の始動の都度、セルモータ4の始動抵抗Rsを算出(検出)する。バッテリ1の電圧及び電流をそれぞれV、Iとすると、始動抵抗Rsは、Rs=V/Iで算出することができる。なお、電圧検出部11、あるいは電流検出部12で、検出された電圧値、電流値に基づいて、セルモータ4の始動抵抗Rsを算出し、算出した始動抵抗RsをCPU14へ出力するように構成することもできる。
The
また、CPU14は、エンジン3の始動時にバッテリ1の電圧及び電流を検出することにより、エンジン3の始動の都度、バッテリ1の内部抵抗Rbを算出することもできる。なお、バッテリ1の電圧及び電流をそれぞれV、Iとすると、内部抵抗Rbは、Rb=(Vo−V)/Iで算出することができる。この場合、バッテリ1の開放電圧Voは、定格電圧、あるいはすでに算出されている場合には、例えば、直近に算出された値を用いることができる。
The
CPU14は、エンジン3の始動が完了した後、所定の時間間隔(例えば、5ms)でバッテリ1の電流及び電圧が検出される都度、バッテリ1の電流値が電流閾値Ith(例えば、5A〜10A程度)以上であるか(あるいは、バッテリ1の電流値が電流閾値Ithより大きいか)否かを判定し、バッテリ1の電流値が電流閾値Ith以上である場合(あるいは、バッテリ1の電流値が電流閾値Ithより大きい場合)には、バッテリ1の内部抵抗Rbを算出する処理を行い、バッテリ1の電流値が電流閾値Ithより小さい場合には、バッテリ1の開放電圧Voを算出する処理を行う。
Whenever the current and voltage of the
バッテリ1の内部抵抗Rbの算出処理は、バッテリ1の電流値が電流閾値Ith以上である場合に検出されたバッテリ1の電流値、電圧値を複数記憶しておき、記憶されたサンプル数が所定の閾値(例えば、20)以上になった場合、記憶された電流値、電圧値を電圧・電流座標上にプロットし、プロットされた各点に沿って一次近似式(例えば、V=Vo−IRb)を求め、この近似式で表される直線の傾きを内部抵抗Rbとして算出することができる。
The calculation process of the internal resistance Rb of the
CPU14は、上述の如く算出されたバッテリ1の内部抵抗Rbを複数記憶し、記憶されたサンプル数が所定の閾値(例えば、20)以上になった場合、内部抵抗Rbの平均値Rbav、標準偏差σを求め、エンジン3の始動可否の判定に用いる内部抵抗RbをRb=Rbav+σとして算出する。なお、内部抵抗RbをRb=Rbav+2σ、あるいは、Rbav+3σとして算出してもよい。標準偏差σ、2σ、あるいは3σのいずれを用いるかは、内部抵抗Rbの許容値をどの程度にするかに応じて適宜設定することができる。
The
バッテリ1の開放電圧Voの算出処理は、バッテリ1の電流値が電流閾値Ithより小さい場合に検出されたバッテリ1の電流値、電圧値を複数記憶しておき、記憶されたサンプル数が所定の閾値(例えば、20)以上になった場合、記憶された電流値、電圧値を電圧・電流座標上にプロットし、プロットされた各点に沿って一次近似式(例えば、V=Vo−IRb)を求め、この近似式で表される直線の電圧軸上の値を開放電圧Voとして算出することができる。
The calculation process of the open circuit voltage Vo of the
CPU14は、上述の如く算出されたバッテリ1の開放電圧Voを複数記憶し、記憶されたサンプル数が所定の閾値(例えば、20)以上になった場合、開放電圧Voの平均値Voavを求め、平均値Voavをエンジン3の始動可否の判定に用いる開放電圧Voとする。
The
CPU14は、上述のとおり算出されたバッテリ1の内部抵抗Rb、開放電圧Voに基づいて、次回エンジン3を始動する場合に、エンジン3を始動することができるか否かを始動特性式Rb<Vo/Ismin−Rsの条件を満たすか否かにより判定する。CPU14は、始動不可と判定された場合、バッテリ1の充電電流の増加、放電電流の抑制を行うための制御信号を車両コントローラ20へ出力する。
The
図2はエンジン始動時のバッテリ1周辺の等価回路を示す説明図である。図に示すように、バッテリ1は、直流電源(電圧Vo)と内部抵抗Rbとで表すことができ、始動時のバッテリ1周辺の等価回路は、直流電圧Vo(バッテリ1の開放電圧に相当)にバッテリ1の内部抵抗Rb、セルモータ4の始動抵抗Rsが直列に接続された状態で表される。エンジン3の始動時に、バッテリ1の電流I、電圧Vを検出することにより、始動抵抗Rsは、Rs=V/Iで求めることができる。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an equivalent circuit around the
図3はエンジン始動完了後のバッテリ1周辺の等価回路を示す説明図である。図に示すように、バッテリ1は、直流電源(電圧Vo)と内部抵抗Rbとで表すことができ、始動完了後のバッテリ1周辺の等価回路は、直流電圧Vo(バッテリ1の開放電圧に相当)にバッテリ1の内部抵抗Rb、電装品2、オルタネータ5などからなる負荷抵抗Rが直列に接続された状態で表される。エンジン3の始動完了後(例えば、車両が走行中)に、バッテリ1の電流I、電圧Vは、バッテリの特性式V=Vo−IRbで表される。バッテリの特性式で表される直線の傾きがバッテリ1の内部抵抗Rbを示し、電圧軸上の値が開放電圧Voを示す。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an equivalent circuit around the
図4はバッテリ1の電圧変化の一例を示す説明図である。図中、縦軸はバッテリ1の電圧、横軸は時間(秒)である。図に示すように、バッテリ1の電圧は、エンジン3の始動直後に、セルモータ4への急峻な始動電流が流れるため、バッテリ1の電圧は急激に低下し、その後徐々に上昇し、始動後数秒経過するとバッテリ1の電圧は安定して推移する。そして、バッテリ1の電圧が推移する状態において、所定の時間間隔でバッテリ1の電圧、電流を繰り返し検出する。
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an example of a voltage change of the
図5はバッテリ1の内部抵抗Rbの算出例を示す説明図である。バッテリ1の電圧が推移する状態で、バッテリ1の電流、電圧を検出し、検出した電流値が電流閾値Ith以上である場合、検出されたバッテリ1の電流値、電圧値を複数記憶しておき、記憶されたサンプル数が所定の閾値(例えば、20)以上になった場合、記憶された電流値、電圧値を電圧・電流座標上にプロットし、プロットされた各点に沿って一次近似式(例えば、V=Vo−IRb)を求め、この近似式で表される直線Aの傾きを内部抵抗Rbとして算出する。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a calculation example of the internal resistance Rb of the
図6はバッテリ1の開放電圧Voの算出例を示す説明図である。バッテリ1の電圧が推移する状態で、バッテリ1の電流、電圧を検出し、検出した電流値が電流閾値Ithより小さい場合、検出されたバッテリ1の電流値、電圧値を複数記憶しておき、記憶されたサンプル数が所定の閾値(例えば、20)以上になった場合、記憶された電流値、電圧値を電圧・電流座標上にプロットし、プロットされた各点に沿って一次近似式(例えば、V=Vo−IRb)を求め、この近似式で表される直線Bの電圧軸上の値を開放電圧Voとして算出する。なお、図6で一次近似式を求める場合、電流値は電流閾値Ithより小さいため、図5の場合に比べて、一次近似式の電流範囲は小さくなっている。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a calculation example of the open circuit voltage Vo of the
図7はバッテリ1の内部抵抗Rbの統計値の算出例を示す説明図である。図中、縦軸は度数を示し、横軸は抵抗値(Ω)を示す。図6で示すように、1つの一次近似式を算出することにより、1個の内部抵抗Rbを算出することができ、この一次近似式の算出を所定回数繰り返し、その都度算出される内部抵抗Rbの値の度数分布を求める。図に示すように、内部抵抗Rbの平均値Rbavは約0.00625Ω、標準偏差σは0.00225Ωであり、始動可否の判定に用いる内部抵抗Rbは、平均値Rbavと標準偏差σとを加算することにより、始動可否の判定に余裕度を加味することができる。なお、バッテリ1の開放電圧Voについても、同様に統計処理を行って求めることができる。
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating a calculation example of a statistical value of the internal resistance Rb of the
次にバッテリECU10の動作について説明する。図8及び図9はバッテリ1の状態判定処理の手順を示すフローチャートである。CPU14は、車両コントローラ20が出力する信号に基づいて、イグニッションキー7がオンされたか否かを判定する(S11)。イグニッションキー7がオンされていない場合(S11でNO)、CPU14は、エンジン3が始動されていないと判定して、ステップS11の処理を続け、イグニッションキー7がオンされるまで待機する。
Next, the operation of the
イグニッションキー7がオンされた場合(S11でYES)、CPU14は、始動直後のバッテリ1の電流、電圧を検出することにより、セルモータ4の始動抵抗Rsを算出する(S12)。エンジン3の始動が完了した後、CPU14は、バッテリ1の電流、電圧を検出し(S13)、検出した電流値が所定の電流閾値Ithより小さいか否かを判定する(S14)。
When the
電流値が電流閾値Ithより小さい場合(S14でYES)、CPU14は、検出した電流値、電圧値を記憶し(S15)、所定サンプル数(例えば、「20」)記憶したか否か判定する(S16)。所定サンプル数記憶した場合(S16でYES)、CPU14は、一次近似式に基づいて、バッテリ1の開放電圧Voを算出し(S17)、所定サンプル数(例えば、「20」)算出したか否か判定する(S18)。
When the current value is smaller than the current threshold Ith (YES in S14), the
所定サンプル数算出した場合(S18でYES)、CPU14は、バッテリ1の開放電圧Voの平均値Voavを算出し(S19)、算出した平均値Voavをバッテリ1の開放電圧Voとする(S20)。所定サンプル数記憶していない場合(S16でNO)、CPU14は、ステップS13以降の処理を続ける。また、所定サンプル数算出していない場合(S18でNO)、CPU14は、ステップS13以降の処理を続ける。
When the predetermined number of samples is calculated (YES in S18), the
電流値が電流閾値Ithより小さくない場合(S14でNO)、CPU14は、検出した電流値、電圧値を記憶し(S21)、所定サンプル数(例えば、「20」)記憶したか否か判定する(S22)。所定サンプル数記憶した場合(S22でYES)、CPU14は、バッテリ1の特性式を算出し(S23)、算出された特性式の傾きをバッテリ1の内部抵抗Rbとして算出し(S24)、所定サンプル数(例えば、「20」)算出したか否か判定する(S25)。
If the current value is not smaller than the current threshold Ith (NO in S14), the
所定サンプル数算出した場合(S25でYES)、CPU14は、バッテリ1の内部抵抗Rbの平均値Rbavを算出し(S26)、内部抵抗Rbの標準偏差σを算出し(S27)、算出した平均値Rbavに標準偏差σを加算した値をバッテリ1の内部抵抗Rbとする(S28)。所定サンプル数記憶していない場合(S22でNO)、CPU14は、ステップS13以降の処理を続ける。また、所定サンプル数算出していない場合(S25でNO)、CPU14は、ステップS13以降の処理を続ける。
When the predetermined number of samples is calculated (YES in S25), the
CPU14は、始動特性式により始動可否を判定し(S29)、始動不可である場合(S29でNO)、バッテリ1の充電電流を増加すべく制御し(S30)、バッテリ1の放電電流を抑制すべく制御し(S31)、イグニッションキー7がオフされたか否かを判定する(S32)。始動可である場合(S29でYES)、CPU14は、ステップS32の処理を行う。
The
イグニッションキー7がオフされていない場合(S32でNO)、CPU14は、ステップS13以降の処理を続け、イグニッションキー7がオフされた場合(S32でYES)、処理を終了する。
If the
以上説明したように、本発明にあっては、セルモータ4の経年変化あるいは周囲の温度変化にかかわらず、エンジン3を始動できるか否か、バッテリ1の状態を従来よりも精度良く判定することができる。また、エンジン3の始動後のバッテリ1の電流値に応じて、検出された電流値及び電圧値をバッテリ1の内部抵抗又は開放電圧のいずれの算出に用いるかを選択することができ、バッテリ1の内部抵抗又は開放電圧を精度よく算出することができる。また、エンジン3の始動完了後の経時変化に応じたバッテリ1の内部抵抗Rbを精度よく算出することができる。また、バッテリ1の放電状態あるいは充電状態にかかわらず、バッテリ1の開放電圧Voを精度よく算出することができる。また、エンジン3の始動不良を未然に防止することができる。
As described above, in the present invention, whether the
上述の実施の形態では、バッテリとして鉛蓄電池を用いる構成であったが、バッテリは鉛蓄電池に限定されるものではなく、他のバッテリにも本発明を適用することができる。 In the above-described embodiment, the lead storage battery is used as the battery. However, the battery is not limited to the lead storage battery, and the present invention can be applied to other batteries.
上述の実施の形態では、バッテリの電流値、電圧値を所定のサンプル数記憶し、記憶した電流値、電圧値に基づいて、一次近似式を求めてバッテリの開放電圧を算出する構成であったが、これに限定されるものではなく、電流閾値Ithよりもさらに小さい別の電流閾値Ith2を用い、検出された電流値が電流閾値Ith2以下である場合、同期して検出された電圧値を開放電圧として求める構成であってもよい。これにより、開放電圧の算出処理に要する処理労力を軽減することができる。 In the above-described embodiment, the battery current value and voltage value are stored for a predetermined number of samples, and based on the stored current value and voltage value, a primary approximation expression is obtained to calculate the open circuit voltage of the battery. However, the present invention is not limited to this, and when another current threshold Ith2 smaller than the current threshold Ith is used and the detected current value is equal to or smaller than the current threshold Ith2, the voltage value detected in synchronization is released. The structure calculated | required as a voltage may be sufficient. Thereby, the processing effort required for the calculation process of the open circuit voltage can be reduced.
上述の実施の形態では、バッテリの電流値、電圧値を所定のサンプル数記憶し、記憶した電流値、電圧値に基づいて、バッテリ特性式を求め、特性式で表される直線の傾きによりバッテリの内部抵抗を算出する構成であったが、これに限定されるものではなく、例えば、予め想定されるバッテリ特性式を記憶しておき、検出された電流値、電圧値に最も近いバッテリ特性式を特定してバッテリの内部抵抗を算出するような構成であってもよい。 In the above-described embodiment, the battery current value and voltage value are stored for a predetermined number of samples, the battery characteristic equation is obtained based on the stored current value and voltage value, and the battery is determined by the slope of the straight line represented by the characteristic equation. However, the present invention is not limited to this. For example, a battery characteristic equation assumed in advance is stored, and the battery characteristic equation closest to the detected current value and voltage value is stored. The internal resistance of the battery may be calculated by specifying the above.
上述の実施の形態では、セルモータを始動するために必要な許容最小始動電流Isminを記憶する構成であったが、セルモータの周囲温度に応じて始動特性が変化するような場合、セルモータの周囲温度を検出する温度センサを設けるとともに、温度に応じた許容最小始動電流Isminを複数記憶しておき、検出された温度に対応する許容最小始動電流Isminを選択するようにしてもよい。 In the above-described embodiment, the minimum allowable starting current Ismin required for starting the cell motor is stored. However, when the starting characteristic changes according to the ambient temperature of the cell motor, the ambient temperature of the cell motor is changed. While providing a temperature sensor to detect, a plurality of allowable minimum starting currents Ismin corresponding to the temperature may be stored, and the allowable minimum starting current Ismin corresponding to the detected temperature may be selected.
上述の実施の形態では、繰り返し検出されたバッテリの電流値及び電圧値を記憶し、記憶した電流値及び電圧値に基づいて、バッテリの内部抵抗及び開放電圧を算出して記憶しておく構成であるが、記憶容量に制限がある場合には、直近の所定容量の算出データを記憶し、古くなった算出データは消去するようにすることができる。 In the above-described embodiment, the current value and voltage value of the battery detected repeatedly are stored, and the internal resistance and open circuit voltage of the battery are calculated and stored based on the stored current value and voltage value. However, when there is a limit to the storage capacity, it is possible to store the calculation data of the most recent predetermined capacity and delete the calculation data that has become old.
1 バッテリ
4 セルモータ
10 バッテリECU
11 電圧検出部
12 電流検出部
13 インタフェース部
14 CPU
15 RAM
16 記憶部
20 車両コントローラ
30 表示部
1
11
15 RAM
16
Claims (12)
始動の都度、電動機の始動抵抗を検出し、
内燃機関が始動した後に、二次電池の内部抵抗及び開放電圧を算出し、
検出された始動抵抗並びに算出された二次電池の内部抵抗及び開放電圧に基づいて、二次電池の状態が次回始動可であるか否かを判定することを特徴とする電池状態判定方法。 In a battery state determination method for determining a state of a secondary battery that supplies power to an electric motor for starting an internal combustion engine,
Detect the starting resistance of the motor every time it starts,
After the internal combustion engine starts, calculate the internal resistance and open circuit voltage of the secondary battery,
A battery state determination method comprising: determining whether or not the state of the secondary battery can be started next time based on the detected starting resistance and the calculated internal resistance and open circuit voltage of the secondary battery.
検出された電流値と電流閾値とを比較し、
比較結果に応じて、検出された電流値及び電圧値を記憶し、
記憶された複数の電流値及び電圧値を用いて二次電池の内部抵抗又は開放電圧を算出することを特徴とする請求項1に記載の電池状態判定方法。 After the internal combustion engine is started, the current and voltage of the secondary battery are repeatedly detected,
Compare the detected current value with the current threshold,
According to the comparison result, the detected current value and voltage value are stored,
The battery state determination method according to claim 1, wherein an internal resistance or an open circuit voltage of the secondary battery is calculated using a plurality of stored current values and voltage values.
算出された複数の内部抵抗又は開放電圧の統計値を算出し、
算出された内部抵抗又は開放電圧の統計値に基づいて、二次電池の状態が次回始動可であるか否かを判定することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の電池状態判定方法。 Calculate the internal resistance or open circuit voltage of the secondary battery multiple times,
Calculate the calculated values of multiple internal resistances or open-circuit voltages,
5. The method according to claim 1, wherein it is determined whether or not the state of the secondary battery can be started next time based on the calculated statistical value of the internal resistance or the open-circuit voltage. Battery state determination method.
始動の都度、電動機の始動抵抗を検出する検出手段と、
内燃機関が始動した場合、二次電池の内部抵抗及び開放電圧を算出する算出手段と、
前記検出手段で検出された始動抵抗並びに前記算出手段で算出された二次電池の内部抵抗及び開放電圧に基づいて、二次電池の状態が次回始動可であるか否かを判定する判定手段と
を備えることを特徴とする電池状態判定装置。 In a battery state determination device for determining a state of a secondary battery that supplies power to an electric motor for starting an internal combustion engine,
Detecting means for detecting the starting resistance of the motor each time the engine is started;
When the internal combustion engine is started, calculating means for calculating the internal resistance and open circuit voltage of the secondary battery;
Determining means for determining whether or not the state of the secondary battery can be started next time based on the starting resistance detected by the detecting means and the internal resistance and open circuit voltage of the secondary battery calculated by the calculating means; A battery state determination device comprising:
検出された電流値と電流閾値とを比較する手段と、
比較結果に応じて、検出された電流値及び電圧値を記憶する記憶手段と
を備え、
前記算出手段は、
前記記憶手段で記憶された複数の電流値及び電圧値を用いて二次電池の内部抵抗又は開放電圧を算出するように構成してあることを特徴とする請求項6に記載の電池状態判定装置。 Means for detecting the current and voltage of the secondary battery;
Means for comparing the detected current value with a current threshold;
Storage means for storing the detected current value and voltage value according to the comparison result, and
The calculating means includes
The battery state determination device according to claim 6, wherein the battery state determination device is configured to calculate an internal resistance or an open-circuit voltage of the secondary battery using a plurality of current values and voltage values stored in the storage unit. .
検出された電流値が電流閾値より大きい場合、検出された電流値及び電圧値を用いて二次電池の内部抵抗を算出するように構成してあることを特徴とする請求項7に記載の電池状態判定装置。 The calculating means includes
The battery according to claim 7, wherein when the detected current value is larger than the current threshold, the internal resistance of the secondary battery is calculated using the detected current value and voltage value. State determination device.
検出された電流値が電流閾値より小さい場合、検出された電流値及び電圧値を用いて二次電池の開放電圧を算出するように構成してあることを特徴とする請求項7に記載の電池状態判定装置。 The calculating means includes
8. The battery according to claim 7, wherein when the detected current value is smaller than the current threshold, the open voltage of the secondary battery is calculated using the detected current value and voltage value. State determination device.
前記判定手段は、
前記手段で算出された内部抵抗及び開放電圧の統計値に基づいて、二次電池の状態が次回始動可であるか否かを判定するように構成してあることを特徴とする請求項6乃至請求項9のいずれかに記載の電池状態判定装置。 Means for calculating a plurality of internal resistance and open circuit voltage statistics calculated by the calculating means;
The determination means includes
7. The apparatus according to claim 6, wherein a determination is made as to whether or not the state of the secondary battery can be started next time based on the statistical values of the internal resistance and the open circuit voltage calculated by the means. The battery state determination apparatus according to claim 9.
コンピュータを、内燃機関の始動後の二次電池の電流値と電流閾値とを比較する手段と、
コンピュータを、比較結果に応じて、二次電池の電流値及び電圧値を用いて二次電池の内部抵抗又は開放電圧を算出する手段と、
コンピュータを、算出された内部抵抗及び開放電圧、並びに内燃機関の始動時の電動機の始動抵抗に基づいて、二次電池の状態が次回始動可であるか否かを判定する手段と
して機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。 In a computer program for causing a computer to determine a state of a secondary battery that supplies electric power to an electric motor for starting an internal combustion engine,
Means for comparing the current value of the secondary battery with the current threshold after starting the internal combustion engine;
Means for calculating the internal resistance or open-circuit voltage of the secondary battery using the current value and voltage value of the secondary battery according to the comparison result;
Based on the calculated internal resistance and open-circuit voltage and the starting resistance of the motor when starting the internal combustion engine, the computer functions as a means for determining whether or not the state of the secondary battery can be started next time. A computer program characterized by the above.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006234302A JP2008056050A (en) | 2006-08-30 | 2006-08-30 | Battery state determination method, battery state determination device, and computer program |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006234302A JP2008056050A (en) | 2006-08-30 | 2006-08-30 | Battery state determination method, battery state determination device, and computer program |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008056050A true JP2008056050A (en) | 2008-03-13 |
Family
ID=39239304
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006234302A Pending JP2008056050A (en) | 2006-08-30 | 2006-08-30 | Battery state determination method, battery state determination device, and computer program |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008056050A (en) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100907375B1 (en) | 2007-07-19 | 2009-07-10 | 현대자동차주식회사 | How to determine battery condition |
WO2009118904A1 (en) * | 2008-03-28 | 2009-10-01 | 新神戸電機株式会社 | Battery state detection system and automobile comprising the same |
KR101081087B1 (en) * | 2009-07-14 | 2011-11-07 | 현대자동차주식회사 | Method for measuring internal resistance of a high voltage battery cell of automobile |
CN102707235A (en) * | 2012-05-02 | 2012-10-03 | 杭州迅安达电器有限公司 | Method for fast determining battery parameters |
WO2013176486A1 (en) * | 2012-05-23 | 2013-11-28 | Lg Chem, Ltd. | System and method for generating diagnostic test files associated with a battery pack |
JP2015182518A (en) * | 2014-03-20 | 2015-10-22 | 古河電気工業株式会社 | Secondary battery charge controller and secondary battery charge control method |
JP2016077133A (en) * | 2014-10-09 | 2016-05-12 | 古河電気工業株式会社 | Secondary battery charging control device and method of controlling charging of secondary battery |
KR20180101930A (en) * | 2017-03-06 | 2018-09-14 | 삼성전자주식회사 | Electronic Apparatus for checking battery abnormality and the Control method thereof |
-
2006
- 2006-08-30 JP JP2006234302A patent/JP2008056050A/en active Pending
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100907375B1 (en) | 2007-07-19 | 2009-07-10 | 현대자동차주식회사 | How to determine battery condition |
WO2009118904A1 (en) * | 2008-03-28 | 2009-10-01 | 新神戸電機株式会社 | Battery state detection system and automobile comprising the same |
JP5163739B2 (en) * | 2008-03-28 | 2013-03-13 | 新神戸電機株式会社 | Battery state detection system and automobile equipped with the same |
KR101081087B1 (en) * | 2009-07-14 | 2011-11-07 | 현대자동차주식회사 | Method for measuring internal resistance of a high voltage battery cell of automobile |
CN102707235A (en) * | 2012-05-02 | 2012-10-03 | 杭州迅安达电器有限公司 | Method for fast determining battery parameters |
CN102707235B (en) * | 2012-05-02 | 2016-01-20 | 杭州迅安达电器有限公司 | A kind of method of Fast Measurement battery parameter |
WO2013176486A1 (en) * | 2012-05-23 | 2013-11-28 | Lg Chem, Ltd. | System and method for generating diagnostic test files associated with a battery pack |
CN104321660A (en) * | 2012-05-23 | 2015-01-28 | 株式会社Lg化学 | System and method for generating diagnostic test files associated with a battery pack |
JP2015182518A (en) * | 2014-03-20 | 2015-10-22 | 古河電気工業株式会社 | Secondary battery charge controller and secondary battery charge control method |
JP2016077133A (en) * | 2014-10-09 | 2016-05-12 | 古河電気工業株式会社 | Secondary battery charging control device and method of controlling charging of secondary battery |
KR20180101930A (en) * | 2017-03-06 | 2018-09-14 | 삼성전자주식회사 | Electronic Apparatus for checking battery abnormality and the Control method thereof |
KR102371184B1 (en) * | 2017-03-06 | 2022-03-08 | 삼성전자주식회사 | Electronic Apparatus for checking battery abnormality and the Control method thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US12061241B2 (en) | Rechargeable battery short circuit early detection device and rechargeable battery short circuit early detection method | |
JP2008056050A (en) | Battery state determination method, battery state determination device, and computer program | |
US10259338B2 (en) | Method and system for optimizing the lifetime of an energy storage system | |
CN114523877A (en) | System and method for managing vehicle battery | |
US20160090001A1 (en) | Charge control device and charge control method | |
US20170016962A1 (en) | Secondary battery state detection device and secondary battery state detection method | |
JP5070790B2 (en) | Battery state detection system and automobile equipped with the same | |
EP2672606A1 (en) | Charging-control device and charging-control method | |
US20150377979A1 (en) | Method for testing an energy store in a motor vehicle | |
JP2008039526A (en) | Battery deterioration diagnosis method, battery deterioration diagnosis apparatus, and computer program | |
JP2007226992A (en) | Battery pack control apparatus and battery pack control method | |
JP4457781B2 (en) | Deterioration degree estimation method and deterioration degree estimation apparatus | |
JPWO2016129260A1 (en) | Battery type determination device and battery type determination method | |
CN105093113A (en) | Measurement for internal resistance of storage battery in automobile advancing process | |
JP2007245818A (en) | Battery state management system | |
JP2005304173A (en) | Battery state detection method and battery state detection device | |
JPH11206028A (en) | Battery remaining capacity detecting device | |
WO2016194271A1 (en) | Auxiliary battery status determination device and auxiliary battery status determination method | |
JP2008074257A (en) | Battery deterioration determination device | |
JP2007261433A (en) | Battery control device and battery control method | |
JP2007240178A (en) | Battery monitoring device and battery monitoring method | |
US20230173924A1 (en) | Storage battery control apparatus | |
JP4572518B2 (en) | Battery status detection method | |
JP2006137316A (en) | Vehicle power management device | |
US20230001794A1 (en) | Method and device for ascertaining a state of health of a battery for a means of transportation |