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公開番号2025148243
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-07
出願番号2025010538
出願日2025-01-24
発明の名称バッテリ状態推定装置
出願人マツダ株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類G01R 31/387 20190101AFI20250930BHJP(測定;試験)
要約【課題】バッテリの劣化に応じてOCV-SOCマップを更新し、SOCを精度よく推定する。
【解決手段】バッテリ状態推定装置は、バッテリ(B)の電圧とOCV-SOCマップとに基づきSOCを推定するコントローラ(14)を備え、コントローラは、バッテリの定電流充電中に、バッテリの電圧値及び電流値に基づきdV/dSOCを算出し、dV/dSOCのピークが現れたときのバッテリのSOC_peakを特定し、dV/dSOCのピークが生じるときのバッテリの負極の残容量を表すSOC[-]_peakと、SOC_peakとに基づき、SOCが100%であるときの負極の残容量を表すSOC[-]_TOPを算出し、正極の残容量の下限値から上限値までの正極の開回路電位OCPposのデータと、負極の残容量の下限値からSOC[-]_TOPまでの負極の開回路電位OCPnegのデータとに基づいて、SOCが所定範囲のOCV-SOCマップを更新する。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
車両に搭載されたバッテリの状態を推定するバッテリ状態推定装置であって、
前記バッテリの充放電電流を測定する電流センサと、
前記バッテリの電圧を測定する電圧センサと、
前記バッテリの開回路電圧ＯＣＶと前記バッテリのＳＯＣとの関係を規定したＯＣＶ－ＳＯＣマップを記憶するメモリと、
測定された前記電圧と前記ＯＣＶ－ＳＯＣマップとに基づき、前記バッテリのＳＯＣを推定するように構成されたコントローラと、を備え、
前記コントローラは、
前記バッテリの定電流充電中に、前記バッテリの電圧値及び電流値に基づき、前記バッテリのＳＯＣの変化に応じた電圧の変化率を表すｄＶ／ｄＳＯＣを算出し、
前記ｄＶ／ｄＳＯＣのピークが現れたときの前記バッテリのＳＯＣ
peak
を特定し、
前記ｄＶ／ｄＳＯＣのピークが生じるときの前記バッテリの負極の残容量を表す値であって予め設定されているＳＯＣ［－］
peak
と、前記ＳＯＣ
peak
とに基づき、前記バッテリのＳＯＣが１００％であるときの前記負極の残容量を表すＳＯＣ［－］
TOP
を算出し、
前記バッテリの正極の残容量の下限値から上限値までの前記正極の開回路電位ＯＣＰｐｏｓのデータと、前記負極の残容量の下限値から前記ＳＯＣ［－］
TOP
までの前記負極の開回路電位ＯＣＰｎｅｇのデータとに基づいて、ＳＯＣが所定範囲のＯＣＶ－ＳＯＣマップを取得し、前記メモリに格納されている前記ＯＣＶ－ＳＯＣマップを更新するように構成されている、
バッテリ状態推定装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記負極の残容量の下限値をＳＯＣ［－］
BOT
として、前記ＳＯＣ［－］
TOP
は、以下の式により算出される、
JPEG
2025148243000005.jpg
16
169
請求項１に記載のバッテリ状態推定装置。
【請求項３】
前記バッテリの定電流充電は、前記バッテリのＳＯＣが３０％以下のときから前記ｄＶ／ｄＳＯＣのピークが現れるときまで実行される、
請求項１又は２に記載のバッテリ状態推定装置。
【請求項４】
直列接続された複数のセルを有し車両に搭載されたバッテリの状態を推定するバッテリ状態推定装置であって、
前記バッテリの充放電電流を測定する電流センサと、
前記複数のセルの各々の電圧を測定する電圧センサと、
前記バッテリの開回路電圧ＯＣＶと前記バッテリのＳＯＣとの関係を規定したＯＣＶ－ＳＯＣマップを記憶するメモリと、
測定された前記電圧と前記ＯＣＶ－ＳＯＣマップとに基づき、前記バッテリのＳＯＣを推定するように構成されたコントローラと、を備え、
前記コントローラは、
前記バッテリの定電流充電中に、前記複数のセルの電圧の内の最大値Ｖ
cell
max
及び最小値Ｖ
cell
min
と、前記バッテリの電流値とに基づき、前記バッテリのＳＯＣに応じたＶ
cell
max
とＶ
cell
min
との差を算出し、
前記Ｖ
cell
max
とＶ
cell
min
との差のピークが現れたときの前記バッテリのＳＯＣを、前記バッテリのＳＯＣの変化に応じた電圧の変化率を表すｄＶ／ｄＳＯＣのピークが生じるときの前記バッテリのＳＯＣ
peak
として特定し、
前記ｄＶ／ｄＳＯＣのピークが生じるときの前記バッテリの負極の残容量を表す値であって予め設定されているＳＯＣ［－］
peak
と、前記ＳＯＣ
peak
とに基づき、前記バッテリのＳＯＣが１００％であるときの前記負極の残容量を表すＳＯＣ［－］
TOP
を算出し、
前記バッテリの正極の残容量の下限値から上限値までの前記正極の開回路電位ＯＣＰｐｏｓのデータと、前記負極の残容量の下限値から前記ＳＯＣ［－］
TOP
までの前記負極の開回路電位ＯＣＰｎｅｇのデータとに基づいて、ＳＯＣが所定範囲のＯＣＶ－ＳＯＣマップを取得し、前記メモリに格納されている前記ＯＣＶ－ＳＯＣマップを更新するように構成されている、
バッテリ状態推定装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載されたバッテリの状態を推定するバッテリ状態推定装置に関する。
続きを表示（約 2,900 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、電気自動車やプラグインハイブリッド自動車など動力源としてモータを備える車両において、モータに電力を供給するためにリチウムイオンバッテリ等の二次電池が使用されている。電気自動車やプラグインハイブリッド車両に搭載されるバッテリは、家庭用の商用電源といった外部電源から充電される。
【０００３】
上記のような電動車両において、バッテリの充電状態を示すＳＯＣ（ＳｔａｔｅＯｆＣｈａｒｇｅ）を正確に把握することは、バッテリの過充電や過放電を防ぐと共に、走行時におけるバッテリの残容量を乗員に正確に伝える上で非常に重要である。しかしながら、バッテリ内部の状態を直接検出してＳＯＣを特定することは難しい。
【０００４】
そこで、バッテリ内部の状態を直接検出することなくＳＯＣを推定するための方法が知られている。例えば、バッテリの充放電電流を時間で積分した値を、充放電開始時のＳＯＣ初期値に加減算することにより、現在のＳＯＣを推定する方法（以下「積算法」という）や、バッテリの等価回路モデルにバッテリの電流値と端子電圧値を入力することによってバッテリの開回路電圧ＯＣＶ（ＯｐｅｎＣｉｒｃｕｉｔＶｏｌｔａｇｅ）を逐次推定し、ＯＣＶとＳＯＣとの対応関係を示すＯＣＶ－ＳＯＣマップを参照してバッテリのＳＯＣを推定する方法（以下「ＯＣＶ法」という）が知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１５－２２７８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、バッテリの使用を継続していると、正極と負極の劣化の進行速度の違いに起因して正極と負極の容量バランスが崩れ、ＯＣＶとＳＯＣとの対応関係が徐々に変化する。その結果、バッテリの劣化前に対応したＯＣＶ－ＳＯＣマップでは、バッテリの電圧からＳＯＣを推定する際の精度が悪化する。
【０００７】
本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、バッテリの劣化に応じてＯＣＶ－ＳＯＣマップを更新し、ＳＯＣを精度よく推定することが可能なバッテリ状態推定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明は、車両に搭載されたバッテリの状態を推定するバッテリ状態推定装置であって、バッテリの充放電電流を測定する電流センサと、バッテリの電圧を測定する電圧センサと、バッテリの開回路電圧ＯＣＶとバッテリのＳＯＣとの関係を規定したＯＣＶ－ＳＯＣマップを記憶するメモリと、測定された電圧とＯＣＶ－ＳＯＣマップとに基づき、バッテリのＳＯＣを推定するように構成されたコントローラと、を備え、コントローラは、バッテリの定電流充電中に、バッテリの電圧値及び電流値に基づき、バッテリのＳＯＣの変化に応じた電圧の変化率を表すｄＶ／ｄＳＯＣを算出し、ｄＶ／ｄＳＯＣのピークが現れたときのバッテリのＳＯＣ
peak
を特定し、ｄＶ／ｄＳＯＣのピークが生じるときのバッテリの負極の残容量を表す値であって予め設定されているＳＯＣ［－］
peak
と、ＳＯＣ
peak
とに基づき、バッテリのＳＯＣが１００％であるときの負極の残容量を表すＳＯＣ［－］
TOP
を算出し、バッテリの正極の残容量の下限値から上限値までの正極の開回路電位ＯＣＰｐｏｓのデータと、負極の残容量の下限値からＳＯＣ［－］
TOP
までの負極の開回路電位ＯＣＰｎｅｇのデータとに基づいて、ＳＯＣが所定範囲のＯＣＶ－ＳＯＣマップを取得し、メモリに格納されているＯＣＶ－ＳＯＣマップを更新するように構成されている。
このように構成された本発明では、コントローラは、バッテリの定電流充電中にｄＶ／ｄＳＯＣを算出し、ｄＶ／ｄＳＯＣのピークが現れたときのバッテリのＳＯＣ
peak
を特定し、ｄＶ／ｄＳＯＣのピークが生じるときの負極の残容量を表すＳＯＣ［－］
peak
と、ＳＯＣ
peak
とに基づき、バッテリのＳＯＣが１００％であるときの負極の残容量を表すＳＯＣ［－］
TOP
を算出し、正極の残容量の下限値から上限値までの正極の開回路電位ＯＣＰｐｏｓのデータと、負極の残容量の下限値からＳＯＣ［－］
TOP
までの負極の開回路電位ＯＣＰｎｅｇのデータとに基づいて、ＳＯＣが所定範囲のＯＣＶ－ＳＯＣマップを取得し、メモリに格納されているＯＣＶ－ＳＯＣマップを更新する。即ち、負極よりも正極の劣化が進むことにより正極と負極の容量バランスが崩れ、ｄＶ／ｄＳＯＣのピークが生じるＳＯＣ
peak
が高ＳＯＣ側にシフトしたときに、そのＳＯＣ
peak
のシフトに基づいて負極のＳＯＣ［－］の上限値であるＳＯＣ［－］
TOP
を特定して、劣化による正極と負極の容量バランスのずれを反映したＯＣＶ－ＳＯＣマップを取得することができるので、バッテリの劣化に応じて更新されたＯＣＶ－ＳＯＣマップに基づいてＳＯＣを精度よく推定することができる。
【０００９】
本発明において、好ましくは、負極の残容量の下限値をＳＯＣ［－］
BOT
として、ＳＯＣ［－］
TOP
は、以下の式により算出される。
JPEG
2025148243000002.jpg
16
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このように構成された本発明においては、ｄＶ／ｄＳＯＣのピークが現れたときのバッテリのＳＯＣ
peak
と、予め特定することが可能な、ｄＶ／ｄＳＯＣのピークが生じるときの負極の残容量を表すＳＯＣ［－］
peak
及び負極の残容量の下限値をＳＯＣ［－］
BOT
とに基づいて、正極と負極の容量バランスのずれを表すＳＯＣ［－］
TOP
を正確に算出することができる。これにより、劣化による正極と負極の容量バランスのずれを精度よく反映したＯＣＶ－ＳＯＣマップを取得することができる。
【００１０】
本発明において、好ましくは、バッテリの定電流充電は、バッテリのＳＯＣが３０％以下のときからｄＶ／ｄＳＯＣのピークが現れるときまで実行される。
このように構成された本発明においては、ｄＶ／ｄＳＯＣのピークが現れたときのバッテリのＳＯＣ
peak
を確実に特定することができ、劣化による正極と負極の容量バランスのずれを精度よく反映したＯＣＶ－ＳＯＣマップを取得することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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