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公開番号2020193875
公報種別公開特許公報(A)
公開日20201203
出願番号2019099682
出願日20190528
発明の名称制御装置
出願人株式会社デンソー
代理人個人,個人,個人,個人
主分類G01R 31/36 20200101AFI20201106BHJP(測定;試験)
要約【課題】電圧検出部が異常である場合でも、バッテリの過充放電判定の精度を高めることができる制御装置を提供すること。
【解決手段】バッテリの充放電電流を検出する電流検出部と、バッテリのバッテリ電圧を検出する電圧検出部と、充放電電流を第1デジタル信号に変換するとともに、バッテリ電圧を第2デジタル信号に変換する変換部と、を備えるバッテリ監視装置に適用され、第1デジタル信号に基づいてバッテリのSOCを算出するとともに、第2デジタル信号に基づいてバッテリの過充放電状態を判定する制御装置であって、電圧検出部の異常を判定する異常判定部と、異常判定部により異常であると判定された場合に、変換部が充放電電流を第1デジタル信号に変換する電流範囲を、第1範囲から第1範囲よりも狭い第2範囲に切り替え、第2範囲で変換された第1デジタル信号に基づいてバッテリの過充放電状態を判定する状態判定部と、を備える。
【選択図】 図2
特許請求の範囲【請求項1】
バッテリ(40)の充放電電流(IS)を検出する電流検出部(32)と、
前記バッテリのバッテリ電圧(VB)を検出する電圧検出部(30)と、
前記充放電電流を、前記充放電電流の電流値を示す第1デジタル信号に変換するとともに、前記バッテリ電圧を、前記バッテリ電圧の電圧値を示す第2デジタル信号に変換する変換部(51)と、
を備えるバッテリ監視装置(100)に適用され、前記第1デジタル信号に基づいて前記バッテリの蓄電状態を示すSOCを算出するとともに、前記第2デジタル信号に基づいて前記バッテリの過充放電状態を判定する制御装置であって、
前記電圧検出部の異常を判定する異常判定部と、
前記異常判定部により異常であると判定された場合に、前記変換部が前記充放電電流を前記第1デジタル信号に変換する電流範囲を、第1範囲(HI1)から前記第1範囲よりも狭い第2範囲(HI2)に切り替え、前記第2範囲で変換された前記第1デジタル信号に基づいて前記バッテリの過充放電状態を判定する状態判定部と、を備える制御装置。
続きを表示(約 720 文字)【請求項2】
前記異常判定部により異常であると判定された場合に、前記充放電電流が所定値(IK)よりも小さくなるように前記バッテリの充放電を制限する充放電制限部を備え、
前記状態判定部は、前記充放電制限部による制限の開始後に、前記電流範囲を前記第2範囲に切り替える請求項1に記載の制御装置。
【請求項3】
前記充放電制限部による制限の開始後に、前記充放電電流が前記所定値よりも小さくなったかを判定する電流判定部を備え、
前記状態判定部は、前記電流判定部により前記所定値よりも小さくなったと判定された場合に、前記電流範囲を前記第2範囲に切り替える請求項2に記載の制御装置。
【請求項4】
前記バッテリの充電時において、前記SOCが大きいほど小さい値となるように前記所定値を設定し、前記バッテリの放電時において、前記SOCが小さいほど小さい値となるように前記所定値を設定する所定値設定部を備える請求項2又は請求項3に記載の制御装置。
【請求項5】
前記状態判定部は、前記第2範囲の幅を変更可能であり、前記第2範囲を、前記充放電電流が小さいほど幅の狭い範囲とする請求項2から請求項4までのいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項6】
前記状態判定部は、前記充放電電流の積算値(Σ)を用いて前記バッテリの過充放電状態を判定し、
前記異常判定部により異常であると判定された場合に、異常判定前に検出された前記バッテリ電圧の平均値(VBA)に基づいて、前記積算値の初期値を設定する初期値設定部を備える請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の制御装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、バッテリ監視装置に適用される制御装置に関する。
続きを表示(約 5,800 文字)【背景技術】
【0002】
この種の制御装置としては、例えば下記特許文献1に見られるように、電圧検出部を備え、電圧検出部により検出されたバッテリ電圧に基づいてバッテリの異常を判定する装置が知られている。この装置では、バッテリ電圧に基づいてバッテリの過放電状態を判定する。また、電圧検出部の異常を判定し、電圧検出部が異常であると判定された場合に、バッテリの充放電電流を通常時よりも抑制する。これにより、バッテリの充放電電流を抑制しながらバッテリを継続使用でき、当該バッテリを利用するシステムへの影響が軽減される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2000−357541号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、電圧検出部が異常である場合、バッテリ電圧に基づいてバッテリの過放電状態を判定できない。電圧検出部が異常である場合でもバッテリの過放電状態を判定するために、例えば電流検出部を設け、電流検出部により検出されるバッテリの充放電電流の積算値を用いてSOCを算出し、このSOCに基づいてバッテリの過放電状態を判定することも考えられる。
【0005】
この場合、SOCは充放電電流の積算値に基づいて算出されるため、電流検出部が充放電電流を検出する電流範囲は、広域の充放電電流に対応させるべく広く設定する必要がある。電流検出部の電流範囲が広いほど、充放電電流の検出精度が悪化するため、充放電電流の積算値に基づいてバッテリの過放電状態を判定しても、過放電状態を精度よく判定できない。
【0006】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、電圧検出部が異常である場合でも、バッテリの過充放電判定の精度を高めることができる制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するための第1の手段は、バッテリの充放電電流を検出する電流検出部と、前記バッテリのバッテリ電圧を検出する電圧検出部と、前記充放電電流を、前記充放電電流の電流値を示す第1デジタル信号に変換するとともに、前記バッテリ電圧を、前記バッテリ電圧の電圧値を示す第2デジタル信号に変換する変換部と、を備えるバッテリ監視装置に適用され、前記第1デジタル信号に基づいて前記バッテリの蓄電状態を示すSOCを算出するとともに、前記第2デジタル信号に基づいて前記バッテリの過充放電状態を判定する制御装置であって、前記電圧検出部の異常を判定する異常判定部と、前記異常判定部により異常であると判定された場合に、前記変換部が前記充放電電流を前記第1デジタル信号に変換する電流範囲を、第1範囲から前記第1範囲よりも狭い第2範囲に切り替え、前記第2範囲で変換された前記第1デジタル信号に基づいて前記バッテリの過充放電状態を判定する状態判定部と、を備える。
【0008】
バッテリ監視装置において、変換部は、電流検出部が検出した充放電電流を第1デジタル信号に変換するとともに、電圧検出部が検出したバッテリ電圧を第2デジタル信号に変換する。バッテリ監視装置の制御装置は、第1デジタル信号に基づいてバッテリのSOCを算出するとともに、第2デジタル信号に基づいてバッテリの過充放電状態を判定する。また、電圧検出部が異常であると判定された場合には、第1デジタル信号に基づいてバッテリの過充放電状態を判定する。つまり、電圧検出部の異常時には、電圧検出部の検出電圧によるバッテリの過充放電判定に代えて、電流検出部の検出電流によるバッテリの過充放電判定が実施される。ただし、電流検出部による電流検出は、広域の充放電電流に対応させるべく精度は低いが、充放電電流を検出する電流範囲を広くしているものであり、単にバッテリの過充放電判定のパラメータを電圧から電流に切り替えただけでは、過充放電判定の精度を担保できない。
【0009】
この点、上記構成では、電圧検出部の異常時に、変換部は、充放電電流を第1デジタル信号に変換する電流範囲を、第1範囲から第1範囲よりも狭い第2範囲に切り替え、この第2範囲で変換された第1デジタル信号に基づいてバッテリの過充放電状態を判定する構成としたため、過充放電判定の精度を高めることができる。
【0010】
第2の手段では、前記異常判定部により異常であると判定された場合に、前記充放電電流が所定値よりも小さくなるように前記バッテリの充放電を制限する充放電制限部を備え、前記状態判定部は、前記充放電制限部による制限の開始後に、前記電流範囲を前記第2範囲に切り替える。
【0011】
変換部の電流範囲が第2範囲に切り替えられた後に、充放電電流が第2範囲を超えて変動すると、充放電電流を正確に検出できず、過充放電判定の精度が悪化する。この点、上記構成では、電圧検出部の異常時に、充放電電流が所定値よりも小さくなるようにバッテリの充放電を制限する。そのため、変換部の電流範囲が第2範囲に切り替えられた後に、充放電電流が第2範囲を超えて変動することを抑制でき、過充放電判定の精度を高めることができる。
【0012】
第3の手段では、前記充放電制限部による制限の開始後に、前記充放電電流が前記所定値よりも小さくなったかを判定する電流判定部を備え、前記状態判定部は、前記電流判定部により前記所定値よりも小さくなったと判定された場合に、前記電流範囲を前記第2範囲に切り替える。
【0013】
上記構成によれば、充放電電流が所定値よりも小さくなったと判定された場合に、電流範囲を第2範囲に切り替える。そのため、変換部の電流範囲が第2範囲に切り替えられた後に、充放電電流が第2範囲を超えて変動することを確実に抑制でき、過充放電判定の精度を好適に高めることができる。
【0014】
第4の手段では、前記バッテリの充電時において、前記SOCが大きいほど小さい値となるように前記所定値を設定し、前記バッテリの放電時において、前記SOCが小さいほど小さい値となるように前記所定値を設定する所定値設定部を備える。
【0015】
バッテリの充電時において、SOCが大きい場合には、SOCが小さい場合に比べて、充電電流の制限の程度を大きくすることが好ましく、充電電流の上限である所定値を小さく設定することが好ましい。一方、SOCが小さい場合まで所定値が小さい値に設定されると、充電電流が過度に制限され、バッテリの充電に支障が生じる。この点、上記構成では、SOCが大きいほど小さい値となるように所定値を設定するため、充電電流の過度な制限を抑制しつつ、バッテリが過充電状態となることを好適に抑制できる。
【0016】
また、バッテリの放電時において、SOCが小さい場合には、SOCが大きい場合に比べて、充電電流の制限の程度を大きくすることが好ましく、充電電流の上限である所定値を小さく設定することが好ましい。一方、SOCが大きい場合まで所定値が小さい値に設定されると、放電電流が過度に制限され、バッテリの放電に支障が生じる。この点、上記構成では、SOCが小さいほど小さい値となるように所定値を設定するため、放電電流の過度な制限を抑制しつつ、バッテリが過放電状態となることを好適に抑制できる。
【0017】
第5の手段では、前記状態判定部は、前記第2範囲の幅を変更可能であり、前記第2範囲を、前記充放電電流が小さいほど幅の狭い範囲とする。
【0018】
上記構成によれば、充放電電流の収束に伴って第2範囲の幅を狭めることで、過充放電判定の精度を高めることができる。
【0019】
第6の手段では、前記状態判定部は、前記充放電電流の積算値を用いて前記バッテリの過充放電状態を判定し、前記異常判定部により異常であると判定された場合に、異常判定前に検出された前記バッテリ電圧の平均値に基づいて、前記積算値の初期値を設定する初期値設定部を備える。
【0020】
上記構成によれば、電流積算開始時の積算値の推定精度を向上させることができ、過充放電判定の精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
第1実施形態に係るバッテリ監視装置の全体構成図。
第1実施形態に係る判定処理のフローチャート。
電圧センサの異常時における過充電状態の判定過程を示す図。
第1実施形態に係る充放電電流と第1デジタル信号との関係を示す図。
電流センサの分解能と検出誤差との関係を示す図。
変換部による充放電電流の変換過程を示す図。
第2実施形態に係る判定処理のフローチャート。
SOCと所定電流値との関係を示す図。
バッテリの充電中における所定電流値の推移を示す図。
第3実施形態に係るバッテリ監視装置の全体構成図。
第3実施形態に係る充放電電流と第1デジタル信号との関係を示す図。
第3実施形態に係る判定処理のフローチャート。
充放電電流と第2範囲との関係を示す図。
制御処理における第2範囲の切り替え過程を示す図。
【発明を実施するための形態】
【0022】
(第1実施形態)
以下、本発明に係る制御装置を、車載のバッテリ監視装置100に適用した第1実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【0023】
図1に示すように、本実施形態に係るバッテリ監視装置100は、バッテリ40の蓄電状態を示すSOC(State Of Charge)や充放電状態を監視する装置である。バッテリ40は、充放電可能な蓄電池であり、具体的には、複数のリチウムイオン蓄電池41が直列接続された組電池である。なお、バッテリ40は、他の種類の蓄電池であってもよい。
【0024】
バッテリ40は、インバータ20を介して、回転電機10に接続されている。回転電機10は、バッテリ40との間で電力の入出力を行うものであり、力行時には、バッテリ40から供給される電力により車両に推進力を付与し、回生時には、車両の減速エネルギーを用いて発電を行い、バッテリ40に電力を出力する。
【0025】
バッテリ監視装置100は、電圧検出部としての電圧センサ30と、リレースイッチ31と、電流検出部としての電流センサ32と、BMU(Battery Management Unit)50と、を備えている。電圧センサ30は、バッテリ40を構成するリチウムイオン蓄電池41それぞれの端子間電圧を検出し、これらの端子間電圧を合計したバッテリ電圧VBを検出する。
【0026】
電流センサ32は、バッテリ40とインバータ20とを接続する接続線LC上に設けられており、接続線LCを流れるバッテリ40の充放電電流ISを検出する。リレースイッチ31は、接続線LC上においてバッテリ40と電流センサ32との間に設けられており、バッテリ40と回転電機10との接続状態を切り替える。
【0027】
BMU50は、変換部51と、制御部60と、を備える。変換部51は、電流センサ32から出力される充放電電流ISを、充放電電流ISの電流値を示す第1デジタル信号DS1に変換する。具体的には、電流センサ32は、検出した充放電電流ISに対応するセンサ電圧VSを変換部51に出力し、変換部51は、このセンサ電圧VSを第1デジタル信号DS1に変換する。また、変換部51は、電圧センサ30から出力されるバッテリ電圧VBを、バッテリ電圧VBの電圧値を示す第2デジタル信号DS2に変換する。
【0028】
制御部60は、変換部51から出力される第1デジタル信号DS1及び第2デジタル信号DS2を内部のRAM等に記憶する。制御部60は、取得された第1デジタル信号DS1に基づいて、バッテリ40のSOCを算出する。また、制御部60は、取得された第2デジタル信号DS2に基づいて、バッテリ40の過充放電状態を判定する。
【0029】
制御部60は、CPU、ROM及びRAMなどから構成される制御装置である。制御部60は、図示されないリレー駆動部を介してリレースイッチ31に接続されており、リレースイッチ31の接続状態を切り替える制御信号CSを、リレースイッチ31に出力する。また、制御部60は、車載ネットワークインタフェース61を介して、走行制御ECU70と通信可能に接続されており、バッテリ40のSOCに基づいて回転電機10を制御する指令を走行制御ECU70に出力する。車載ネットワークインタフェース61としては、例えば、CAN(Controller Area Network)やLIN(Local Interconnect Network)といった、周知のインタフェースを用いることができる。走行制御ECU70は、制御部60からの指令に基づき、回転電機10の制御量をその指令に従って制御すべく、インバータ20を制御する。制御量は、例えばトルクである。
【0030】
ところで、制御部60は、バッテリ電圧VBに基づいてバッテリ40の過充放電状態を判定しているため、電圧センサ30が異常である場合、バッテリ40の過充放電状態を判定できない。電圧センサ30が異常である場合でもバッテリ40の過放電状態を判定するために、充放電電流ISから算出されるSOCに基づいてバッテリ40の過放電状態を判定することも考えられる。
(【0031】以降は省略されています)

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