JP-2026076716-A - 電動車両

Abstract

【課題】満充電推定容量が含む誤差に応じた許容充電電流を算出し、充電時間の長期化を抑制することができる電動車両を提供する。 【解決手段】電動車両１は、電動車両１に搭載された電池４５と、外部に設けられた充電スタンド８０から供給される電力で前記電池４５を充電する充電器６０と、制御部２０とを備える。制御部２０は、電池４５の充電開始の第１ＳＯＣから充電完了時の第２ＳＯＣまでの間に取得した電気特性情報に基づいて、電池４５の満充電推定容量Ｃｅｓを推定する。制御部２０は、第１ＳＯＣおよび第２ＳＯＣまでの充電区間ＣＳに対応した満充電推定容量Ｃｅｓの推定誤差α１と、満充電推定容量Ｃｅｓから算出した推定ＳＯＨとに基づいて、電池４５への許容充電電流Ｉａを設定する。 【選択図】図１

Inventors

• 福元 俊吏

Assignees

• トヨタ自動車株式会社

Dates

Publication Date

20260512

Application Date

20241024

Claims (3)

1. 電動車両に搭載された電池と、 外部に設けられた充電スタンドから供給される電力で前記電池を充電する充電器と、 制御部とを備え、 前記制御部は、前記電池の充電開始の第１ＳＯＣから充電完了時の第２ＳＯＣまでの間に取得した電気特性情報に基づいて、前記電池の満充電推定容量を推定し、 前記制御部は、前記第１ＳＯＣおよび前記第２ＳＯＣまでの充電区間に対応した推定誤差と、前記満充電推定容量から算出した推定ＳＯＨとに基づいて、前記電池への許容充電電流を設定する、電動車両。
2. 前記電気特性情報は、充電開始時の開回路電圧と充電終了時の開回路電圧と充電電流積算値とを含む、請求項１に記載の電動車両。
3. 前記推定誤差は、それぞれの充電区間において複数取得した前記満充電推定容量の取得誤差の最大値である、請求項１に記載の電動車両。

Description

本開示は、電動車両に関する。 劣化した電池を健全な電池と代わらない充電電流によって充電すると、電池特性が急激に劣化することが知られている。特開２００８－２５２９６０号公報（特許文献１）は、電池の劣化度合を示すＳＯＨ(State Of Health)を算出し、ＳＯＨの低下に応じて充電電流を小さくする充電システムを搭載した電動車両を開示している。ここで、ＳＯＨは、満充電初期容量と満充電実容量とに基づいて算出される。ここで、電池の満充電実容量を直接的に取得することは困難である。よって、ＳＯＨ算出にあたって、満充電実容量に代わり満充電推定容量が用いられる。 特開２００８－２５２９６０号公報 本開示の実施形態に係る電動車両の概略構成図である。本開示の実施形態に係る電動車両の制御フロー図である。本開示の実施形態に係る充電区間に対応する推定誤差を示す表である。本開示の実施形態に係る充電区間と取得誤差のグラフを示す。本開示の実施形態に係る推定ＳＯＨと補正値βのグラフを示す。 以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図中、同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。 ＜電動車両の全体構成＞ 図１は、本開示の実施形態に係る電動車両の概略構成を示す図である。 電動車両１は、たとえば、電気自動車である。電動車両１は、回転電機であるモータジェネレータ（ＭＧ：Motor Generator）１１と、駆動輪１２、パワーコントロールユニット（ＰＣＵ：Power Control Unit）１３と、システムメインリレー（ＳＭＲ：System Main Relay）１４と、ＥＣＵ２０と、電池パック４０と、監視部５０と、充電器６０と、インレット７０を備える。ＥＣＵ２０は、ＰＣＵ１３とＳＭＲ１４と監視部５０と充電器６０と通信可能に接続されている。 ＭＧ１１は、たとえば埋込構造永久磁石同期電動機（ＩＰＭモータ）であって、電動機（モータ）としての機能と発電機（ジェネレータ）としての機能を有する。ＭＧ１１の出力トルクは、減速機および差動装置等を含んで構成された動力伝達装置を介して駆動輪１２に伝達される。 電動車両１の制動時には、駆動輪１２によりＭＧ１１が駆動され、ＭＧ１１が発電機として動作する。これにより、ＭＧ１１は、電動車両１の運動エネルギーを電力に変換する回生制動を行なう制動装置としても機能する。ＭＧ１１における回生制動力により生じた回生電力は、電池パック４０に蓄えられる。 ＰＣＵ１３は、ＭＧ１１と電池パック４０との間で双方向に電力を変換する電力変換装置である。ＰＣＵ１３は、たとえば、ＥＣＵ２０からの制御信号に基づいて動作するインバータとコンバータとを含む。コンバータは、電池パック４０の放電時に、電池パック４０から供給された電圧を昇圧してインバータに供給する。インバータは、コンバータから供給された直流電力を交流電力に変換してＭＧ１１を駆動する。なお、ＰＣＵ１３は、コンバータを省略した構成であってもよい。 ＳＭＲ１４は、電池パック４０とＰＣＵ１３とを結ぶ電力線に電気的に接続されている。ＳＭＲ１４がＥＣＵ２０からの制御信号に応じて閉成（ＯＮ）されている（すなわち、導通状態である）場合、電池パック４０とＰＣＵ１３との間で電力の授受が行なわれ得る。一方、ＳＭＲ１４がＥＣＵ２０からの制御信号に応じて開放（ＯＦＦ）されている（すなわち、遮断状態である）場合、電池パック４０とＰＣＵ１３との間の電気的な接続が遮断される。 ＥＣＵ２０は、プロセッサ２１と、メモリ２２と、ストレージ２３とを含む。プロセッサ２１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro-Processing Unit）等の演算装置である。メモリ２２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性メモリ（ワーキングメモリ）である。ストレージ２３は、フラッシュメモリ等の書き換え可能な不揮発性メモリである。ストレージ２３には、ＯＳ（Operating System）を含むシステムプログラムと、制御演算に必要なコンピュータ読み取り可能なコードを含む制御プログラムとが格納されている。プロセッサ２１は、システムプログラムおよび制御プログラムを読み出してメモリ２２に展開して実行することで様々な処理を実現する。ＥＣＵ２０は、機能ごとに複数のＥＣＵに分割されていてもよい。なお、ＥＣＵ２０は、本開示の「制御装置」の一例である。 電池パック４０は、電動車両１に搭載される。電池パック４０は、複数の蓄電セル４５を有する。複数の蓄電セル４５は、電気的に直列に接続されている。蓄電セル４５は、ニッケル水素電池あるいはリチウムイオン電池等の二次電池である。二次電池は、たとえば、正極と負極との間に液体電解質を有する電池である。なお、蓄電セル４５は、本開示の「電池」の一例である。 監視部５０は、電池パック４０、および、複数の蓄電セル４５のそれぞれの状態（たとえば、温度、電流、及び電圧）を検出する各種センサを有する。監視部５０は、複数の蓄電セル４５のそれぞれのＯＣＶ（Open Circuit Voltage）を取得する機能、複数の蓄電セル４５のそれぞれのＳＯＣ（State Of Charge）を推定するＳＯＣ機能、複数の蓄電セル４５のそれぞれのＳＯＨ（State of Health）を推定するＳＯＨ推定機能、及び通信機能を有するＢＭＳ（Battery Management System）としても機能する。監視部５０は、検出結果をＥＣＵ２０へ出力する。 充電器６０は、電源８０から充電ケーブルおよびインレット７０を介して供給された電力を、ＥＣＵ２０からの制御信号に従って電池パック４０の充電に適した電力に変換し、電池パック４０を充電する。充電器６０は、たとえばインバータおよびコンバータ（いずれも図示せず）を含んで構成されている。 インレット７０は、充電ケーブルを接続可能に構成されている。インレット７０は、充電ケーブルを介して、電動車両１の外部に設けられた電源８０からの電力供給を受ける。電源８０は、たとえば充電スタンドである。 ＜電動車両の制御フロー＞ 次に、図２を参照して、電動車両１の制御フローについて説明する。 図２に示すステップＳ１０において、ＥＣＵ２０はインレット７０に充電スタンドの電力プラグが接続されたか確認する。接続されている場合（ステップＳ１０においてＹｅｓ）、ＥＣＵ２０の処理はステップＳ１５に進む。接続されていない場合（ステップＳ１０においてＮｏ）、ＥＣＵ２０は再度ステップＳ１０を処理する。 ステップＳ１５において、ＥＣＵ２０は、充電器６０を通じて、電源８０から供給される電力によって電池パック４０の充電を開始する。その後、ＥＣＵ２０の処理はステップＳ２０に進む。 ステップＳ２０において、ＥＣＵ２０は、監視部５０から充電開始時の第１ＳＯＣと充電開始時の開回路電圧であるＯＣＶ１を取得する。ＥＣＵ２０は、取得した第１ＳＯＣの情報とＯＣＶ１の情報をストレージ２３に格納する。その後、ＥＣＵ２０の処理はステップＳ２５に進む。 ステップＳ２５において、ＥＣＵ２０は、電池パック４０の充電中、監視部５０から取得した所定の時間間隔で検出される電池パック４０の充電電流を積算する充電電流積算処理をおこなう。ＥＣＵ２０は、充電電流積算処理を充電が終了する（ステップＳ３０においてＹｅｓ）まで継続して行う。ＥＣＵ２０は、充電電流積算処理を終了するとともに、充電電流積算処理によって取得した充電電流の積算値の情報をストレージ２３に格納する。 ステップＳ３０において、ＥＣＵ２０は、充電が終了したか確認する。充電が終了した場合（ステップＳ３０においてＹｅｓ）、ＥＣＵ２０の処理はステップＳ３５に進む。充電が終了していない場合（ステップＳ３０においてＮｏ）、ＥＣＵ２０は再度ステップＳ２５を処理する。 ステップＳ３５において、ＥＣＵ２０は、監視部５０から充電終了時の第２ＳＯＣと充電終了時の開回路電圧であるＯＣＶ２を取得する。ＥＣＵ２０は、取得した第２ＳＯＣの情報とＯＣＶ２の情報をストレージ２３に格納する。その後、ＥＣＵ２０の処理はステップＳ４０に進む。 ステップＳ４０において、ＥＣＵ２０は、充電区間ＣＳを算出する。充電区間ＣＳは第２ＳＯＣと第１ＳＯＣとの差分である。その後、ＥＣＵ２０の処理はステップＳ４５に進む。 ステップＳ４５において、ＥＣＵ２０は充電区間ＣＳに基づき推定誤差α１を取得する。その後、ＥＣＵ２０の処理はステップＳ５０に進む。推定誤差α１は、ＥＣＵ２０のストレージ３３に予め格納されている図３に示す充電区間ＣＳ－推定誤差α１テーブルから取得する。なお、充電区間ＣＳ－推定誤差α１テーブルは充電区間ＣＳと推定誤差α１との対応関係を示している。充電区間ＣＳ－推定誤差α１テーブルは、たとえば、実験的に取得された充電区間ＣＳと取得誤差αから導出される。 図４に、充電区間ＣＳそれぞにおいて実験的に取得した取得誤差αをプロットしたグラフを示す。取得誤差αは、式（１）を用いて、算出される。 α=（Ｃｅｓ／Ｃａｃ－１）×１００ ・・・（１） 取得誤差α［％］は、満充電推定容量Ｃｅｓ［ｍＡｈ］と、満充電実容量Ｃａｃ［ｍＡｈ］とから算出される。満充電推定容量Ｃｅｓは、たとえば、既知のＯＣＶ－ＳＯＣグラフを用いて、充電開始時の開回路電圧と充電終了時の開回路電圧と充電電流積算値とから推定した満充電容量である。満充電実容量Ｃａｃは、電池の現実の満充電容量である。 図４において、充電区間ＣＳが小さくなるほど、取得誤差αのばらつきが大きくなっている。すなわち、充電区間ＣＳが小さい領域で導出された満充電推定容量Ｃｅｓは、満充電実容量Ｃａｃに対して乖離が大きいことを表している。特に、取得誤差αが正の値の場合、実際の電池のＳＯＨに対して電池が健全であるとの評価をしている。推定誤差α１は、図４における充電区間ＣＳそれぞれにおける取得誤差αの最大値である。充電区間ＣＳそれぞれにおける取得誤差αの最大値である推定誤差α１をまとめたのが、図３に示す充電区間ＣＳ－推定誤差α１テーブルである。 再度図２を参酌し、ステップＳ５０において、ＥＣＵ２０は、満充電推定容量Ｃｅｓと推定ＳＯＨを算出する。その後、ＥＣＵ２０の処理はステップＳ５５に進む。満充電推定容量Ｃｅｓは、たとえば、ストレージ２３に予め格納されたＳＯＣ－ＯＣＶグラフの情報と電気特性情報とに基づき導出されてもよい。電気特性情報とは、たとえば、前ステップで取得したＯＣＶ１とＯＣＶ２と充電電流積算値である。 推定ＳＯＨは、式（２）を用いて、算出される。 推定ＳＯＨ＝Ｃｅｓ／Ｃｏ×１００ ・・・（２） 推定ＳＯＨ［％］は、満充電推定容量Ｃｅｓ［ｍＡｈ］と、満充電初期容量Ｃｏ［ｍＡｈ］とから算出される。満充電初期容量Ｃｏは、電池劣化が生じていないときの満充電容量である。 ステップＳ５５において、推定誤差α１と推定ＳＯＨとから補正値βを算出する。その後、ＥＣＵ２０の処理はステップＳ６０に進む。推定誤差α１を考慮しない（推定誤差α１＝０）ときの推定ＳＯＨと補正値βの関係が式（３）で与えられているとき、α１を考慮する（推定誤差α１≠０）場合における推定誤差α１に応じた推定ＳＯＨと補正値βの関係は、式（４）によって算出される。 β＝推定ＳＯＨ （α１＝０）・・・（３） β＝推定ＳＯＨ－α１／１００ （α１≠０）・・・（４） 補正値β［％］は、推定ＳＯＨ［％］と推定誤差α１［％］から算出される。なお、式（４）は、予め取得された推定誤差α１＝０の時の補正値βのグラフに基づき導かれる。図５に、それおぞれの推定誤差α１に対応する式（４）のグラフを示す。図５は、推定誤差α１＝０、２、３、５、６のときのβを算出