JP6022192B2 - 車両の高電圧バッテリー劣化判定方法 - Google Patents

Description

本発明は車両の高電圧バッテリー劣化判定方法に係り、より詳しくは、電気自動車またはプラグインハイブリッド車両などに搭載され、高電圧バッテリーの劣化をより正確に予測し、実質的なＳＯＣの正確度を向上させて車両の安定した運行状態を確保することができるようにする車両の高電圧バッテリー劣化判定方法に関する。

電気自動車（ＥＶ：ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＶＥＨＩＣＬＥ）またはプラグインハイブリッド車両（ＰＨＥＶ：ＰＬＵＧ−ＩＮ ＨＹＢＲＩＤ ＥＬＣＴＲＩＣ ＶＥＨＩＣＬＥ）などには、車両の駆動力を提供する電気エネルギーを貯蔵するために、高電圧バッテリーが搭載されており、高電圧バッテリーの容量または状態が車両の走行距離に及ぼす影響は大である。
しかし、バッテリーの特性上、持続して使用する場合、劣化という容量減少の現象は避けることができず、劣化が進めば、同一のＳＯＣ（ＳＴＡＴＥ ＯＦ ＣＨＡＲＧＥ）量を表示していても、走行距離の減少、加速出力低下などの現象が現れ、これを正確に検出することができなければ、原因がわからないことによる顧客の不満を募らせることになる。
しかし、現在開発されたＥＶ／ＰＨＥＶには、バッテリー劣化を正確に予測できる方案がないのが実情である。

大韓民国特許公開第１０−２００７−００９７６２３Ａ号明細書 大韓民国特許公開第１０−２００７−００７６６４４Ａ号明細書 特開２０１２−０６２６６１号公報

本発明は前記のような問題点を解決するためになされたものであって、ＥＶ／ＰＨＥＶなどに搭載された高電圧バッテリーの劣化をより正確に予測して、実質的なＳＯＣの正確度を向上させて車両の安定した運行状態を確保することができるようにする車両の高電圧バッテリー劣化判定方法を提供することにその目的がある。

前記目的を達成するための本発明による車両の高電圧バッテリー劣化判定方法は、高電圧バッテリー緩速充電中に所定の電圧変化に対する充電容量の変化率の関係を求めるベースマップ構築段階と、前記高電圧バッテリーと同一仕様の高電圧バッテリーを搭載した車両において、緩速充電中の高電圧バッテリーの充電容量と電圧を取得するデータ取得段階と、前記車両で取得された充電容量と電圧から前記所定量の電圧変化に対する充電容量の変化率を算出する変化率算出段階と、前記変化率算出段階で算出された所定量の電圧変化に対する充電容量変化率を前記ベースマップ構築段階の劣化度による所定量の電圧変化に対する充電容量の変化率と比較して該当の劣化度を算出する劣化度判断段階と、を含み、
前記ベースマップ構築段階及び前記データ取得段階は、一定の温度範囲と電流範囲の条件下で遂行され、前記高電圧バッテリーの所定量の電圧変化に対する充電容量の変化率は、高電圧バッテリーの劣化度にかかわらずＳＯＣに対する電圧特性が一定である電圧領域で求めることを特徴とする。

また、本発明による車両の高電圧バッテリー劣化判定方法は、車両に搭載された高電圧バッテリーの緩速充電中に一定の電圧変化に対する充電容量の変化率を求め、これを同一仕様の高電圧バッテリーの劣化度による緩速充電中の一定の電圧変化に対する充電容量の変化率でなるデータと比較して該当の劣化度を判断することを特徴とする。

また、本発明による車両の高電圧バッテリー劣化判定方法は、車両に搭載された高電圧バッテリーの電流、電圧及び温度を測定する第１段階と、前記測定された高電圧バッテリーの温度と電流が所定の劣化度判定条件を満足するかを判断する第２段階と、前記第２段階（Ｓ１０２）において、劣化度判定条件を満足すれば、前記高電圧バッテリーの所定量の電圧変化に対する充電容量の変化率を求める第３段階と、前記第３段階で算出された所定量の電圧変化に対する充電容量の変化率を、前記高電圧バッテリーと同一仕様の高電圧バッテリーに対し、それぞれの劣化度によって所定量の電圧変化に対する充電容量の変化率を測定して構築されたデータと比較して、前記車両に搭載された高電圧バッテリーの劣化度を求める第４段階と、
を含み、
前記第３段階及び第４段階において、前記所定量の電圧変化に対する充電容量の変化率は、高電圧劣化度に無関係にＳＯＣに対する電圧の変化特性が同一である電圧範囲で求めることを特徴とする。

本発明によれば、ＥＶ／ＰＨＥＶなどに搭載された高電圧バッテリーの劣化をより正確に予測して、実質的なＳＯＣの正確度を向上させ、車両の安定した運行状態を確保することができる。

本発明による車両の高電圧バッテリー劣化判定方法をまとめたフローチャートである。 高電圧バッテリーが劣化した程度によって、緩速充電時の電圧変化による充電容量の変化を示すグラフである。 それぞれ劣化度の異なる高電圧バッテリーに対し、ＳＯＣに対する電圧の変化を示すグラフである。 本発明を車両に適用した場合の実施例を示すフローチャートである。

図１に示す通り、本発明による車両の高電圧バッテリー劣化判定方法は、高電圧劣化度による緩速充電中の所定量の電圧変化に対する充電容量の変化率の関係を求めるベースマップ構築段階（Ｓ１０）と、前記高電圧バッテリーと同一仕様の高電圧バッテリーを搭載した車両において、緩速充電中の高電圧バッテリーの充電容量と電圧を取得するデータ取得段階（Ｓ２０）と、前記車両で取得された充電容量と電圧から前記所定量の電圧変化に対する充電容量の変化率を算出する変化率算出段階（Ｓ３０）と、変化率算出段階（Ｓ３０）で算出された所定量の電圧変化に対する充電容量変化率をベースマップ構築段階（Ｓ１０）の劣化度による所定量の電圧変化に対する充電容量の変化率と比較し、該当劣化度を判断する劣化度判断段階（Ｓ４０）とを含んでなる。

すなわち、本発明は、車両に搭載された高電圧バッテリーの緩速充電中に一定の電圧変化に対する充電容量の変化率を求め、これを同一仕様の高電圧バッテリーの劣化度による緩速充電中の一定の電圧変化に対する充電容量の変化率でなるデータである前記ベースマップと比較し、該当の劣化度を判断するものである。
図２に示す通り、高電圧バッテリーが劣化した程度によって、緩速充電時の電圧変化による充電容量の変化をグラフで示している。
図２の三つの曲線は最初に使う高電圧バッテリー、８％劣化した高電圧バッテリー、及び１５％劣化した高電圧バッテリーの電圧に対する充電容量を示すグラフで、３．７Ｖ〜４Ｖの電圧変化に対し、充電容量の変化率がそれぞれ違って現れることが分かる。本発明はこのような特性を用いたものである。

すなわち、前記“所定量の電圧変化に対する充電容量の変化率”とは、３．７Ｖ〜４Ｖの所定量の電圧変化に対し、それぞれの高電圧バッテリーの劣化度によって違って現れる充電容量の変化率を意味するものである。
本発明は、ベースマップ構築段階（Ｓ１０）でそれぞれ異なる状態に劣化した高電圧バッテリーに対して緩速充電を行いながら、前記のように特定した所定量の電圧変化に対して該当の高電圧バッテリーの充電容量の変化率を求め、これをマップとして貯蔵しておく。例えば、次の表１のような状態のテーブルが得られる。

ベースマップ構築段階（Ｓ１０）の劣化度による所定量の電圧変化に対する充電容量の変化率の関係は、それぞれの劣化が進んだ高電圧バッテリーの緩速充電試験によって充電容量と電圧を取得し、この充電容量と電圧から算出して求める。
データ取得段階（Ｓ２０）において、測定対象車両の高電圧バッテリーの充電容量は前記高電圧バッテリーに充電される充電電流量を積算して求めるか、あるいは前記高電圧バッテリーに対して演算されるＳＯＣ量を充電容量に換算して求める方法が使われる。
このように、測定対象車両の高電圧バッテリーの所定量の電圧変化に対する充電容量の変化率を前記のようにベースマップ構築段階（Ｓ１０）で構築されたデータと比較すると、該当の劣化度を算出することができる。

ベースマップ構築段階（Ｓ１０）及びデータ取得段階（Ｓ２０）は一定の温度範囲と電流範囲の条件下で遂行され、前記高電圧バッテリーの所定量の電圧変化に対する充電容量の変化率は高電圧バッテリーの劣化度にかかわらずＳＯＣに対する電圧特性が一定である電圧領域で求めることが好ましい。
すなわち、高電圧温度があまり高いとか低い場合、その電圧特性が大きく変わって正確性が劣り、電流があまり低い場合にも、これと類似の特性が現れるので、このような不正確性を排除するため、前記温度範囲と電流範囲は正確な電圧特性を得ることができる範囲で実験などによって適宜選定する。

一方、前記高電圧バッテリーの所定量の電圧変化に対する充電容量の変化率を高電圧バッテリーの劣化度にかかわらずＳＯＣに対する電圧特性が一定である電圧領域で求めることについて以下図３を参照して説明する。
すなわち、図３はそれぞれ劣化度が異なる高電圧バッテリーに対し、ＳＯＣに対する電圧の変化を示すグラフであって、ＳＯＣが２５％〜３５％では高電圧バッテリーの劣化度に無関係にほぼ同一電圧特性を示す。この区間に相当する電圧である約３．８Ｖ〜３．９Ｖの一定の電圧領域で前記所定量の電圧変化に対する充電容量の変化率を求めれば、ＳＯＣの影響を排除したより正確な劣化度の比較が可能となる。

図４は本発明を車両に適用した場合の実施例を例示している。本発明の実施例は、車両に搭載された高電圧バッテリーの電流、電圧及び温度を測定する第１段階（Ｓ１０１）と、前記測定された高電圧バッテリーの温度と電流が所定の劣化度判定条件を満足するかを判断する第２段階（Ｓ１０２）と、前記第２段階（Ｓ１０２）で劣化度判定条件を満足すれば、前記高電圧バッテリーの所定量の電圧変化に対する充電容量の変化率を求める第３段階（Ｓ１０３）と、前記第３段階（Ｓ１０３）で算出された所定量の電圧変化に対する充電容量の変化率を、前記高電圧バッテリーと同一仕様の高電圧バッテリーに対し、それぞれの劣化度によって所定量の電圧変化に対する充電容量の変化率を測定して構築されたデータと比較し、前記車両に搭載された高電圧バッテリーの劣化度を求める第４段階（Ｓ１０４）とを含んでなる。

すなわち、本実施例の第３段階（Ｓ１０３）はデータ取得段階（Ｓ２０）及び変化率算出段階（Ｓ３０）に相当し、第４段階（Ｓ１０４）は劣化度判断段階（Ｓ４０）に相当する。
もちろん、第３段階（Ｓ１０３）及び第４段階（Ｓ１０４）において、前記所定量の電圧変化に対する充電容量の変化率は、高電圧劣化度に無関係にＳＯＣに対する電圧の変化特性が同一の電圧範囲で求める。

以上、本発明に関する好ましい実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の属する技術分野を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。

本発明は、電気自動車またはプラグインハイブリッド車両などに搭載された高電圧バッテリーの劣化を判定する方法に適用可能である。

Ｓ１０ ベースマップ構築段階
Ｓ２０ データ取得段階
Ｓ３０ 変化率算出段階
Ｓ４０ 劣化度判断段階
Ｓ１０１ 第１段階
Ｓ１０２ 第２段階
Ｓ１０３ 第３段階
Ｓ１０４ 第４段階

Claims (5)

1. 高電圧バッテリー緩速充電中に所定の電圧変化に対する充電容量の変化率の関係を求めるベースマップ構築段階（Ｓ１０）と、
   前記高電圧バッテリーと同一仕様の高電圧バッテリーを搭載した車両において、緩速充電中の高電圧バッテリーの充電容量と電圧を取得するデータ取得段階（Ｓ２０）と、
   前記車両で取得された充電容量と電圧から前記所定量の電圧変化に対する充電容量の変化率を算出する変化率算出段階（Ｓ３０）と、
   前記変化率算出段階（Ｓ３０）で算出された所定量の電圧変化に対する充電容量変化率を前記ベースマップ構築段階（Ｓ１０）の劣化度による所定量の電圧変化に対する充電容量の変化率と比較して該当劣化度を算出する劣化度判断段階（Ｓ４０）と、
   を含み、
   前記ベースマップ構築段階（Ｓ１０）及び前記データ取得段階（Ｓ２０）は、一定の温度範囲と電流範囲の条件下で遂行され、
   前記高電圧バッテリーの所定量の電圧変化に対する充電容量の変化率は、高電圧バッテリーの劣化度にかかわらずＳＯＣに対する電圧特性が一定である電圧領域で求めることを特徴とする車両の高電圧バッテリー劣化判定方法。
   
2. 前記ベースマップ構築段階（Ｓ１０）の劣化度による所定量の電圧変化に対する充電容量の変化率の関係は、それぞれの劣化が進んだ高電圧バッテリーの緩速充電試験によって充電容量と電圧を取得し、この充電容量と電圧から算出して求めることを特徴とする請求項１に記載の車両の高電圧バッテリー劣化判定方法。
3. 前記データ取得段階（Ｓ２０）において、車両の高電圧バッテリーの充電容量は前記高電圧バッテリーに充電される充電電流量を積算して求めることを特徴とする請求項１に記載の車両の高電圧バッテリー劣化判定方法。
4. 前記データ取得段階（Ｓ２０）において、車両の高電圧バッテリーの充電容量は前記高電圧バッテリーに対して演算されるＳＯＣ量を充電容量に換算して求めることを特徴とする請求項１に記載の車両の高電圧バッテリー劣化判定方法。
5. 車両に搭載された高電圧バッテリーの電流、電圧及び温度を測定する第１段階（Ｓ１０１）と、
   前記測定された高電圧バッテリーの温度と電流が所定の劣化度判定条件を満足するかを判断する第２段階（Ｓ１０２）と、
   前記第２段階（Ｓ１０２）において、劣化度判定条件を満足すれば、前記高電圧バッテリーの所定量の電圧変化に対する充電容量の変化率を求める第３段階（Ｓ１０３）と、
   前記第３段階（Ｓ１０３）で算出された所定量の電圧変化に対する充電容量の変化率を、前記高電圧バッテリーと同一仕様の高電圧バッテリーに対し、それぞれの劣化度によって所定量の電圧変化に対する充電容量の変化率を測定して構築されたデータと比較して、前記車両に搭載された高電圧バッテリーの劣化度を求める第４段階（Ｓ１０４）と、
   を含み、
   前記第３段階（Ｓ１０３）及び第４段階（Ｓ１０４）において、前記所定量の電圧変化に対する充電容量の変化率は、高電圧劣化度に無関係にＳＯＣに対する電圧の変化特性が同一である電圧範囲で求めることを特徴とする車両の高電圧バッテリー劣化判定方法。
   

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