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JP7327955B2 - Lead-acid battery state detection device and lead-acid battery state detection method - Google Patents

Lead-acid battery state detection device and lead-acid battery state detection method Download PDF

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JP7327955B2 JP2019045303A JP2019045303A JP7327955B2 JP 7327955 B2 JP7327955 B2 JP 7327955B2 JP 2019045303 A JP2019045303 A JP 2019045303A JP 2019045303 A JP2019045303 A JP 2019045303A JP 7327955 B2 JP7327955 B2 JP 7327955B2
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Description

本発明は、鉛蓄電池状態検出装置および鉛蓄電池状態検出方法に関するものである。 The present invention relates to a lead-acid battery state detection device and a lead-acid battery state detection method.

特許文献1には、鉛蓄電池を構成するセル間のばらつきを誘発する使用履歴を有する場合には、鉛蓄電池の劣化状態を示す所定の関数に対して補正を施すことで、より現実に近い劣化状態を得る技術が開示されている。 In Patent Document 1, when a lead-acid battery has a usage history that induces variations between cells, a predetermined function indicating the deterioration state of the lead-acid battery is corrected, so that deterioration closer to reality is performed. Techniques for obtaining status are disclosed.

特開2017-181206号公報JP 2017-181206 A

ところで、車載用の鉛蓄電池では、設置する位置や方向により、エンジンまたはモータ等の原動機からの熱が、これらに近い位置にあるセルの温度を上昇させ、セル間の温度のばらつきが生じる場合がある。このような場合には、温度が異なるセル間で内部抵抗の値が異なったり、温度が高いセルの劣化が他のセルよりも早く進行したりする場合がある。 By the way, in lead-acid batteries for automobiles, depending on the position and direction of installation, the heat from the prime mover such as the engine or motor may raise the temperature of cells located close to them, causing temperature variations between cells. be. In such a case, the cells with different temperatures may have different internal resistance values, or the deterioration of the cells with a higher temperature may progress faster than the other cells.

しかしながら、特許文献1に開示された技術では、温度センサが1つであるので、前述したような、温度のばらつきを検出することができないため、鉛蓄電池の状態を正確に検出できないという問題点がある。 However, in the technique disclosed in Patent Document 1, since there is only one temperature sensor, it is not possible to detect temperature variations as described above, so there is the problem that the state of the lead-acid battery cannot be detected accurately. be.

本発明は、以上のような状況に鑑みてなされたものであり、鉛蓄電池のセル間の温度のばらつきが存在する場合であっても、鉛蓄電池の状態を正確に推定することが可能な鉛蓄電池状態検出装置および鉛蓄電池状態検出方法を提供することを目的としている。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the circumstances described above, and is a lead-acid battery that can accurately estimate the state of a lead-acid battery even when there is variation in temperature between the cells of the lead-acid battery. An object of the present invention is to provide a storage battery state detection device and a lead-acid battery state detection method.

上記課題を解決するために、本発明は、複数のセルに区画された電解槽を有する車載用の鉛蓄電池の状態を検出する鉛蓄電池状態検出装置において、プロセッサと、前記プロセッサによって実行された場合に以下の機能を実現するプログラムを格納するメモリと、を有し、前記鉛蓄電池の端子電圧を検出する電圧センサからの電圧信号と、前記鉛蓄電池の充放電電流を検出する電流センサからの電流信号と、前記電解槽の複数箇所の温度を検出する温度センサからの温度信号を受信し、前記鉛蓄電池の放電中の前記電圧信号と前記電流信号とに基づいて前記鉛蓄電池の等価回路を構成する素子の値を算出し、算出された前記等価回路を構成する素子の値を、前記電解槽の複数箇所の温度を示す温度信号に基づいて素子の値を補正し、補正された素子の値に基づいて、前記鉛蓄電池の状態を検出し、検出された前記鉛蓄電池の状態を出力する、ことを特徴とする。
このような構成によれば、鉛蓄電池のセル間の温度のばらつきが存在する場合であっても、鉛蓄電池の状態を正確に推定することが可能になる。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a processor in a lead-acid battery state detecting device for detecting the state of a lead-acid battery for vehicle use having an electrolytic bath partitioned into a plurality of cells, and when executed by the processor: a voltage signal from a voltage sensor that detects the terminal voltage of the lead-acid battery, and a current from a current sensor that detects the charging/discharging current of the lead-acid battery. and a temperature signal from a temperature sensor that detects temperatures at a plurality of locations in the electrolytic cell, and configures an equivalent circuit of the lead-acid battery based on the voltage signal and the current signal during discharge of the lead-acid battery. The values of the elements constituting the calculated equivalent circuit are corrected based on the temperature signals indicating the temperatures at a plurality of locations in the electrolytic cell, and the corrected element values and outputting the detected state of the lead-acid battery.
According to such a configuration, it is possible to accurately estimate the state of the lead-acid battery even when there is variation in temperature between the cells of the lead-acid battery.

また、本発明は、前記温度センサは、前記電解槽の両端に位置するセルの温度を検出可能に配置され、両端に位置するセルの車両の原動機から発生する熱による温度上昇を検出することを特徴とする。
このような構成によれば、熱源からの影響を低減して、鉛蓄電池の状態を正確に推定することが可能になる。
In the present invention, the temperature sensors are arranged so as to be able to detect the temperature of the cells located at both ends of the electrolytic cell, and detect the temperature rise of the cells located at both ends due to the heat generated by the engine of the vehicle. Characterized by
According to such a configuration, it is possible to reduce the influence from the heat source and accurately estimate the state of the lead-acid battery.

また、本発明は、前記温度センサは、前記電解槽の複数のセルの温度を検出可能に配置され、セルの劣化の進行に起因する温度上昇を検出することを特徴とする。
このような構成によれば、劣化の進行による影響を低減して、鉛蓄電池の状態を正確に推定することが可能になる。
Further, the present invention is characterized in that the temperature sensor is arranged so as to be able to detect the temperatures of the plurality of cells of the electrolytic cell, and detects a temperature rise caused by progress of deterioration of the cells.
According to such a configuration, it is possible to reduce the influence of progress of deterioration and accurately estimate the state of the lead-acid battery.

また、本発明は、前記温度センサからの温度信号を時間積分した値に基づいて、前記等価回路の素子の値を補正することを特徴とする。
このような構成によれば、温度の過去の履歴に基づいて、等価回路の素子の値を正確に補正することが可能になる。
Further, the present invention is characterized in that the values of the elements of the equivalent circuit are corrected based on the value obtained by time-integrating the temperature signal from the temperature sensor.
According to such a configuration, it is possible to accurately correct the values of the elements of the equivalent circuit based on the past temperature history.

また、本発明は、前記等価回路の素子の値を、前記温度信号を時間積分して得た値に基づいて、それぞれのセルに分配することを特徴とする。
このような構成によれば、それぞれのセルが有する素子の値を正確に求めることが可能になる。
Further, the present invention is characterized in that the values of the elements of the equivalent circuit are distributed to the respective cells based on the values obtained by time-integrating the temperature signal.
With such a configuration, it is possible to accurately obtain the values of the elements of each cell.

また、本発明は、各セルに分配された素子の値に基づいて、各セルの放電可能容量を補正することを特徴とする。
このような構成によれば、各セルの放電可能容量を正確に求めることが可能になる。
Further, the present invention is characterized in that the dischargeable capacity of each cell is corrected based on the values of the elements distributed to each cell.
With such a configuration, it is possible to accurately obtain the dischargeable capacity of each cell.

また、本発明は、各セルに対して1つずつ配置された前記温度センサからの前記温度信号を受信し、前記等価回路の素子の値を各セルからの前記温度信号に基づいて補正することを特徴とする。
このような構成によれば、各セルが有する素子の値を正確に求めることが可能になる。
Further, according to the present invention, the temperature signal is received from the temperature sensor arranged one by one for each cell, and the values of the elements of the equivalent circuit are corrected based on the temperature signal from each cell. characterized by
With such a configuration, it is possible to accurately obtain the values of the elements of each cell.

また、本発明は、前記電解槽の垂直方向に離間して配置された少なくとも2つの前記温度センサからの前記温度信号を受信し、前記温度信号に基づいて前記電解槽の垂直方向の温度差を検出し、検出した温度差に基づいて電解液の成層化の程度を検出し、当該成層化の程度に基づいて素子の値を補正することを特徴とする。
このような構成によれば、成層化の影響を考慮して、鉛蓄電池の状態を正確に推定することが可能になる。
The present invention also receives the temperature signals from at least two temperature sensors spaced apart in the vertical direction of the electrolytic cell, and determines the vertical temperature difference of the electrolytic cell based on the temperature signals. The temperature difference is detected, the degree of stratification of the electrolyte is detected based on the detected temperature difference, and the value of the element is corrected based on the degree of stratification.
With such a configuration, it is possible to accurately estimate the state of the lead-acid battery in consideration of the effects of stratification.

また、本発明は、前記温度センサは、前記鉛蓄電池を収容するカバー内に配置されていることを特徴とする。
このような構成によれば、外部の熱源の影響を低減しつつ、鉛蓄電池の状態を正確に推定することが可能になる。
Further, the present invention is characterized in that the temperature sensor is arranged inside a cover that accommodates the lead-acid battery.
According to such a configuration, it is possible to accurately estimate the state of the lead-acid battery while reducing the influence of an external heat source.

また、本発明は、複数のセルに区画された電解槽を有する車載用の鉛蓄電池の状態を検出する鉛蓄電池状態検出方法において、前記鉛蓄電池の端子電圧を検出する電圧センサからの電圧信号と、前記鉛蓄電池の充放電電流を検出する電流センサからの電流信号と、前記電解槽の両端に位置するセルの温度を検出する少なくとも2つの温度センサからの温度信号を、プロセッサを有するシステムによって受信し、前記鉛蓄電池の放電中の前記電圧信号と前記電流信号とに基づいて前記鉛蓄電池の等価回路を構成する素子の値を前記システムによって算出し、算出された前記等価回路を構成する素子の値を、受信された前記両端に位置するセルの温度差に基づいて素子の値を前記システムによって補正し、補正された素子の値に基づいて、前記鉛蓄電池の状態を前記システムによって検出し、検出された前記鉛蓄電池の状態を前記システムによって出力する、ことを特徴とする。
このような方法によれば、鉛蓄電池のセル間の温度のばらつきが存在する場合であっても、鉛蓄電池の状態を正確に推定することが可能になる。
The present invention also provides a lead-acid battery condition detection method for detecting the condition of a lead-acid battery for vehicle use having an electrolytic bath divided into a plurality of cells, wherein a voltage signal from a voltage sensor for detecting the terminal voltage of the lead-acid battery and , a current signal from a current sensor for detecting the charging and discharging current of said lead-acid battery, and a temperature signal from at least two temperature sensors for detecting the temperature of cells located at opposite ends of said electrolytic cell, by a system having a processor. Then, based on the voltage signal and the current signal during discharging of the lead-acid battery, the system calculates the values of the elements that make up the equivalent circuit of the lead-acid battery, and the values of the elements that make up the calculated equivalent circuit. correcting the element value by the system based on the received temperature difference between the cells located at both ends, detecting the state of the lead-acid battery by the system based on the corrected element value; The system is characterized in that the detected state of the lead-acid battery is output by the system.
According to such a method, it is possible to accurately estimate the state of the lead-acid battery even when there is variation in temperature between the cells of the lead-acid battery.

本発明によれば、鉛蓄電池のセル間の温度のばらつきが存在する場合であっても、鉛蓄電池の状態を正確に推定することが可能な鉛蓄電池状態検出装置および鉛蓄電池状態検出方法を提供することが可能となる。 According to the present invention, there is provided a lead-acid battery state detection device and a lead-acid battery state detection method capable of accurately estimating the state of a lead-acid battery even when there is variation in temperature between cells of the lead-acid battery. It becomes possible to

本発明の実施形態に係る鉛蓄電池状態検出装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the lead acid battery state detection apparatus which concerns on embodiment of this invention. 図1に示す鉛蓄電池の構成例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a lead-acid battery shown in FIG. 1; FIG. 図1の制御部の詳細な構成例を示すブロック図である。2 is a block diagram showing a detailed configuration example of a control unit in FIG. 1; FIG. 図2に示す鉛蓄電池の等価回路の一例を示す図である。3 is a diagram showing an example of an equivalent circuit of the lead-acid battery shown in FIG. 2; FIG. 従来における端子間抵抗と各セルの抵抗値および推定容量の関係を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a conventional inter-terminal resistance, a resistance value of each cell, and an estimated capacity; 本実施形態における端子間抵抗と各セルの抵抗値および推定容量の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the resistance between terminals, the resistance value of each cell, and estimated capacity|capacitance in this embodiment. 本発明の実施形態において、エンジンが始動された場合に実行される処理の一例を説明するためのフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart for explaining an example of processing executed when an engine is started in an embodiment of the present invention; FIG. 本発明の実施形態において、エンジンが停止された場合に実行される処理の一例を説明するためのフローチャートである。4 is a flowchart for explaining an example of a process executed when an engine is stopped in an embodiment of the present invention; 温度センサの他の配置例を示す図である。It is a figure which shows the other example of arrangement|positioning of a temperature sensor. 鉛蓄電池の温度の等高線の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the contour line of the temperature of a lead storage battery. 温度センサの他の配置例を示す図である。It is a figure which shows the other example of arrangement|positioning of a temperature sensor. 温度センサの他の配置例を示す図である。It is a figure which shows the other example of arrangement|positioning of a temperature sensor. 温度センサの他の配置例を示す図である。It is a figure which shows the other example of arrangement|positioning of a temperature sensor. 温度センサをカバーに配置する例を示す図である。It is a figure which shows the example which arrange|positions a temperature sensor to a cover.

次に、本発明の実施形態について説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described.

(A)本発明の実施形態の構成の説明
図1は、本発明の実施形態に係る鉛蓄電池状態検出装置を有する車両の電源系統を示す図である。この図において、鉛蓄電池状態検出装置1は、制御部10を主要な構成要素とし、電圧センサ11、電流センサ12、温度センサ13-1,13-2、および、放電回路15が外部に接続され、鉛蓄電池14の状態を検出する。なお、制御部10、電圧センサ11、電流センサ12、温度センサ13-1,13-2、および、放電回路15を別々の構成とするのではなく、これらの一部または全てをまとめた構成としてもよい。
(A) Description of Configuration of Embodiment of the Invention FIG. 1 is a diagram showing a power supply system of a vehicle having a lead-acid battery state detection device according to an embodiment of the invention. In this figure, the lead-acid battery state detection device 1 has a control unit 10 as a main component, and a voltage sensor 11, a current sensor 12, temperature sensors 13-1 and 13-2, and a discharge circuit 15 are connected to the outside. , to detect the state of the lead-acid battery 14 . Note that the control unit 10, the voltage sensor 11, the current sensor 12, the temperature sensors 13-1 and 13-2, and the discharge circuit 15 are not configured separately, but a configuration in which some or all of these are combined. good too.

ここで、制御部10は、電圧センサ11、電流センサ12、および、温度センサ13-1,13-2からの出力を参照し、鉛蓄電池14の状態を検出して検出結果の情報を外部に出力するとともに、オルタネータ16の発電電圧を制御することで鉛蓄電池14の充電状態を制御する。なお、制御部10がオルタネータ16の発電電圧を制御することで鉛蓄電池14の充電状態を制御するのではなく、例えば、図示しないECU(Electric Control Unit)が制御部10からの情報に基づいて充電状態を制御するようにしてもよい。 Here, the control unit 10 refers to outputs from the voltage sensor 11, the current sensor 12, and the temperature sensors 13-1 and 13-2, detects the state of the lead-acid battery 14, and outputs information on the detection results to the outside. In addition to outputting, the charge state of the lead-acid battery 14 is controlled by controlling the voltage generated by the alternator 16 . It should be noted that instead of the control unit 10 controlling the voltage generated by the alternator 16 to control the state of charge of the lead-acid battery 14, for example, an ECU (Electric Control Unit) (not shown) charges based on information from the control unit 10. You may make it control a state.

電圧センサ11は、鉛蓄電池14の端子電圧を検出し、制御部10に電圧信号として供給する。電流センサ12は、鉛蓄電池14に流れる電流を検出し、制御部10に電流信号として供給する。 The voltage sensor 11 detects the terminal voltage of the lead-acid battery 14 and supplies it to the controller 10 as a voltage signal. The current sensor 12 detects the current flowing through the lead-acid battery 14 and supplies it to the control unit 10 as a current signal.

温度センサ13-1,13-2は、鉛蓄電池14の電解液または鉛蓄電池14の周囲の温度(例えば、絶対温度)を検出し、制御部10に温度信号として供給する。温度センサ13-1,13-2としては、例えば、サーミスタ、測温抵抗体、熱電対、IC(Integrated Circuit)温度センサを使用することができる。なお、赤外線を感知する赤外線センサを用いるようにしてもよい。 The temperature sensors 13-1 and 13-2 detect the electrolyte of the lead-acid battery 14 or the ambient temperature (for example, absolute temperature) of the lead-acid battery 14 and supply it to the controller 10 as a temperature signal. As the temperature sensors 13-1 and 13-2, for example, thermistors, resistance temperature detectors, thermocouples, and IC (Integrated Circuit) temperature sensors can be used. An infrared sensor that senses infrared rays may be used.

図2は、鉛蓄電池14の構成例を示している。図2に示すように、鉛蓄電池14は、例えば、複数のセル141~146に区画された電解槽140を有している。セル141~146の内部には、鉛の陰極、セパレータ、二酸化鉛の陽極が積層されて配置されるとともに、電解液が充填されている。電解槽140の両端に位置するセル141,146の面14a,14bには、温度センサ13-1,13-2が配置されている。温度センサ13-1,13-2は、セル141,146の温度を検出して温度信号を出力する。 FIG. 2 shows a configuration example of the lead-acid battery 14 . As shown in FIG. 2, the lead-acid battery 14 has, for example, an electrolytic bath 140 partitioned into a plurality of cells 141-146. Inside the cells 141 to 146, a cathode made of lead, a separator, and an anode made of lead dioxide are stacked and arranged, and filled with an electrolytic solution. Temperature sensors 13-1 and 13-2 are arranged on surfaces 14a and 14b of cells 141 and 146 located at both ends of electrolytic bath 140, respectively. Temperature sensors 13-1 and 13-2 detect temperatures of cells 141 and 146 and output temperature signals.

放電回路15は、例えば、直列接続された半導体スイッチおよび抵抗素子等によって構成され、制御部10の制御に応じて半導体スイッチをオン/オフすることで、鉛蓄電池14を所望の波形にて放電させることができる。 The discharge circuit 15 is composed of, for example, a semiconductor switch and a resistance element connected in series. By turning on/off the semiconductor switch according to the control of the control unit 10, the lead-acid battery 14 is discharged with a desired waveform. be able to.

オルタネータ16は、エンジン17によって駆動され、交流電力を発生して整流回路によって直流電力に変換し、鉛蓄電池14を充電する。オルタネータ16は、制御部10によって制御され、発電電圧を調整することが可能とされている。 The alternator 16 is driven by the engine 17 to generate AC power, convert it to DC power by a rectifier circuit, and charge the lead-acid battery 14 . The alternator 16 is controlled by the controller 10 and is capable of adjusting the generated voltage.

エンジン17は、例えば、ガソリンエンジンおよびディーゼルエンジン等のレシプロエンジンまたはロータリーエンジン等によって構成され、スタータモータ18によって始動され、トランスミッションを介して駆動輪を駆動し、車両に推進力を与えるとともに、オルタネータ16を駆動して電力を発生させる。スタータモータ18は、例えば、直流電動機によって構成され、鉛蓄電池14から供給される電力によって回転力を発生し、エンジン17を始動する。なお、エンジン17の代わりに、電気モータを使用するようにしてもよい。 The engine 17 is composed of, for example, a reciprocating engine such as a gasoline engine and a diesel engine, a rotary engine, or the like, and is started by a starter motor 18 to drive drive wheels through a transmission to provide propulsion to the vehicle. to generate electric power. The starter motor 18 is composed of, for example, a direct-current motor, and generates a rotational force from electric power supplied from the lead-acid battery 14 to start the engine 17 . An electric motor may be used instead of the engine 17 .

負荷19は、例えば、電動ステアリングモータ、デフォッガ、シートヒータ、イグニッションコイル、カーオーディオ、および、カーナビゲーション等によって構成され、鉛蓄電池14から供給される電力によって動作する。なお、図1の例では、エンジン17のみが駆動力を出力する構成としたが、例えば、エンジン17をアシストする電動モータを具備したハイブリッド車であってもよい。ハイブリッド車の場合、鉛蓄電池14は、リチウム電池等によって構成される高圧システム(電動モータを駆動するシステム)を起動し、高圧システムがエンジン17を始動する。 The load 19 includes, for example, an electric steering motor, a defogger, a seat heater, an ignition coil, a car audio system, a car navigation system, and the like, and operates with power supplied from the lead-acid battery 14 . In the example of FIG. 1, only the engine 17 is configured to output driving force, but a hybrid vehicle equipped with an electric motor that assists the engine 17 may be used. In the case of a hybrid vehicle, the lead-acid battery 14 activates a high-voltage system (system for driving an electric motor) composed of a lithium battery or the like, and the high-voltage system activates the engine 17 .

図3は、図1に示す制御部10の詳細な構成例を示す図である。この図に示すように、制御部10は、プロセッサとしてのCPU(Central Processing Unit)10a、ROM(Read Only Memory)10b、RAM(Random Access Memory)10c、通信部10d、I/F(Interface)10e、および、バス10fを有している。ここで、CPU10aは、ROM10bに格納されているプログラム10baに基づいて各部を制御する。ROM10bは、半導体メモリ等によって構成され、プログラム10ba等を格納している。RAM10cは、半導体メモリ等によって構成され、プログラム10baを実行する際に生成されるデータや、テーブル等のデータ10caを格納する。通信部10dは、上位の装置であるECU(Electronic Control Unit)等との間で通信を行い、検出した情報または制御情報を上位装置に通知する。I/F10eは、電圧センサ11、電流センサ12、および、温度センサ13-1,13-2から供給される電圧信号、電流信号、および、温度信号をデジタル信号に変換して取り込むとともに、放電回路15、オルタネータ16、および、スタータモータ18等に駆動電流を供給してこれらを制御する。バス10fは、CPU10a、ROM10b、RAM10c、通信部10d、および、I/F10eを相互に接続し、これらの間で情報の授受を可能とするための信号線群である。 FIG. 3 is a diagram showing a detailed configuration example of the control unit 10 shown in FIG. As shown in this figure, the control unit 10 includes a CPU (Central Processing Unit) 10a as a processor, a ROM (Read Only Memory) 10b, a RAM (Random Access Memory) 10c, a communication unit 10d, and an I/F (Interface) 10e. , and a bus 10f. Here, the CPU 10a controls each section based on a program 10ba stored in the ROM 10b. The ROM 10b is composed of a semiconductor memory or the like, and stores programs 10ba and the like. The RAM 10c is configured by a semiconductor memory or the like, and stores data generated when executing the program 10ba and data 10ca such as tables. The communication unit 10d communicates with an ECU (Electronic Control Unit) or the like, which is a host device, and notifies the host device of detected information or control information. The I/F 10e converts the voltage signal, the current signal, and the temperature signal supplied from the voltage sensor 11, the current sensor 12, and the temperature sensors 13-1 and 13-2 into digital signals and takes them in. 15, an alternator 16, a starter motor 18, etc., and supplies a drive current to control them. The bus 10f is a group of signal lines for interconnecting the CPU 10a, ROM 10b, RAM 10c, communication section 10d, and I/F 10e and enabling information exchange therebetween.

なお、図3の例では、CPU10aを1つ有するようにしているが、複数のCPUによって分散処理を実行するようにしてもよい。また、CPU10aの代わりに、DSP(Digital Signal Processor)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、または、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)等によって構成するようにしてもよい。あるいは、ソフトウエアプログラムを読み込むことで機能を実行する汎用プロセッサまたはクラウドコンピューティングによりサーバー上のコンピュータで処理が行われるようにしてもよい。また、図3では、ROM10bおよびRAM10cを有するようにしているが、例えば、これら以外の記憶装置(例えば、磁気記憶装置であるHDD(Hard Disk Drive))を用いるようにしてもよい。 In addition, although one CPU 10a is provided in the example of FIG. 3, distributed processing may be executed by a plurality of CPUs. Alternatively, the CPU 10a may be replaced by a DSP (Digital Signal Processor), FPGA (Field Programmable Gate Array), ASIC (Application Specific Integrated Circuit), or the like. Alternatively, the processing may be performed by a computer on a server using a general-purpose processor or cloud computing that executes the functions by loading a software program. In addition, although the ROM 10b and the RAM 10c are provided in FIG. 3, for example, a storage device other than these (for example, an HDD (Hard Disk Drive) which is a magnetic storage device) may be used.

(B)本発明の実施形態の動作の説明
つぎに、本発明の実施形態の動作について説明する。なお、以下では、本発明の実施形態の動作について説明した後、このような動作を実現するためのフローチャートの処理について説明する。
(B) Description of operation of embodiment of the present invention Next, operation of the embodiment of the present invention will be described. In the following, after describing the operation of the embodiment of the present invention, the processing of the flowchart for realizing such an operation will be described.

まず、本発明の実施形態の動作の概略について説明する。図示しないイグニッションスイッチがユーザによって操作されることで車両のエンジン17が始動されると、制御部10のCPU10aは、I/F10eを介して、温度センサ13-1,13-2から出力される温度信号を入力する。 First, the outline of the operation of the embodiment of the present invention will be described. When the ignition switch (not shown) is operated by the user to start the engine 17 of the vehicle, the CPU 10a of the control unit 10 detects the temperature output from the temperature sensors 13-1 and 13-2 via the I/F 10e. input signal.

ここで、温度センサ13-1は電解槽140のセル141の温度を検出し、温度センサ13-2は電解槽140のセル146の温度を検出して出力する。CPU10aは、温度センサ13-1から供給される温度信号が示す温度θ1を取得するとともに、温度センサ13-2から供給される温度信号が示す温度θ2を取得する。 Here, the temperature sensor 13-1 detects the temperature of the cell 141 of the electrolytic bath 140, and the temperature sensor 13-2 detects the temperature of the cell 146 of the electrolytic bath 140 and outputs it. The CPU 10a obtains the temperature θ1 indicated by the temperature signal supplied from the temperature sensor 13-1, and obtains the temperature θ2 indicated by the temperature signal supplied from the temperature sensor 13-2.

つぎに、CPU10aは、温度θ1,θ2を時間によって積分する。例えば、温度θ1,θ2が所定の周期(ΔT)で取得されている場合には、変数C1に対してθ1×ΔTの計算結果を累積加算(C1←C1+θ1×ΔTを計算)し、変数C2に対してθ2×ΔTの計算結果を累積加算(C2←C2+θ2×ΔTを計算)する。そして、CPU10aは、得られたC1,C2の値をRAM10cにデータ10caとして格納する。 Next, the CPU 10a integrates the temperatures θ1 and θ2 over time. For example, when the temperatures θ1 and θ2 are acquired at a predetermined cycle (ΔT), the calculation result of θ1×ΔT is cumulatively added to the variable C1 (C1←C1+θ1×ΔT is calculated), and the variable C2 On the other hand, the calculation result of θ2×ΔT is cumulatively added (C2←C2+θ2×ΔT is calculated). Then, the CPU 10a stores the obtained values of C1 and C2 in the RAM 10c as data 10ca.

以上の動作は、エンジン17が停止されるか、あるいは、温度センサ13-1,13-2の温度が所定の温度になる(例えば、外気温と同じになる)まで繰り返し実行される。 The above operation is repeated until the engine 17 is stopped or the temperatures of the temperature sensors 13-1 and 13-2 reach a predetermined temperature (for example, the same as the outside air temperature).

エンジン17が停止されてから所定の時間(例えば、数時間)が経過すると、CPU10aは、I/F10eを介して放電回路15に制御信号を供給し、鉛蓄電池14を、例えば、パルス放電させるとともに、電圧センサ11および電流センサ12からの電圧信号および電流信号を受信する。なお、放電回路15によって放電させるのではなく、例えば、スタータモータ18によってエンジン17を始動する際、または、負荷19に電流が流れる際に、電圧信号および電流信号を取得するようにしてもよい。 When a predetermined time (for example, several hours) has passed since the engine 17 was stopped, the CPU 10a supplies a control signal to the discharge circuit 15 via the I/F 10e to cause, for example, pulse discharge of the lead-acid battery 14. , the voltage and current signals from voltage sensor 11 and current sensor 12 . Instead of discharging by the discharge circuit 15, for example, the voltage signal and the current signal may be acquired when the engine 17 is started by the starter motor 18 or when current flows through the load 19.

つぎに、CPU10aは、鉛蓄電池14の等価回路を構成する素子の値を算出する。より詳細には、鉛蓄電池14の等価回路としては、例えば、図4に示す等価回路がある。図4の例は、等価回路は、鉛蓄電池14内部の導体要素および電解液抵抗に対応する抵抗成分であるRohmと、電極の活物質反応の反応抵抗に対応する抵抗成分であるRct1,Rct2と、電極と電解液の界面の電気二重層に対応する容量成分であるCd1,Cd2とを有している。CPU10aは、図4に示す鉛蓄電池14の等価回路を学習処理またはフィッティング処理によって求出し、等価回路を構成する素子の値を算出する。 Next, the CPU 10a calculates the values of the elements forming the equivalent circuit of the lead-acid battery 14. FIG. More specifically, as an equivalent circuit of the lead-acid battery 14, for example, there is an equivalent circuit shown in FIG. In the example of FIG. 4, the equivalent circuit consists of Rohm, which is a resistance component corresponding to the conductor element inside the lead-acid battery 14 and electrolyte resistance, and Rct1 and Rct2, which are resistance components corresponding to the reaction resistance of the electrode active material reaction. , and Cd1 and Cd2, which are capacitive components corresponding to the electric double layer at the interface between the electrode and the electrolyte. The CPU 10a obtains the equivalent circuit of the lead-acid battery 14 shown in FIG. 4 by learning processing or fitting processing, and calculates the values of the elements forming the equivalent circuit.

つぎに、CPU10aは、エンジン17の動作時に算出したC1,C2を、RAM10Cから取得する。そして、例えば、C1,C2が所定の閾値以上異なっているか否かを判定する。 Next, the CPU 10a acquires C1 and C2 calculated during operation of the engine 17 from the RAM 10C. Then, for example, it is determined whether or not C1 and C2 differ by a predetermined threshold or more.

ここで、C1,C2が異なるのは、例えば、鉛蓄電池14がエンジン17からの熱を受ける場所に配置されている場合であって、セル141およびセル146の一方がエンジン17に近くなるように配置されているときである。 Here, C1 and C2 are different when, for example, the lead-acid battery 14 is placed in a place where it receives heat from the engine 17, and one of the cells 141 and 146 is close to the engine 17. when placed.

より詳細には、例えば、セル141がセル146よりもエンジン17に近くなるように配置されている場合であって、エンジン17の動作中に、セル141の方がセル146よりも温度が高くなるときである。 More specifically, for example, if cell 141 is positioned closer to engine 17 than cell 146, cell 141 will be hotter than cell 146 during operation of engine 17. It is time.

このような場合、鉛蓄電池14は、温度が高いセルが低いセルに比較して劣化の進行が早くなる。具体的には、アレニウスの式によると、温度が10℃上昇すると寿命が1/2になるとされている。 In such a case, in the lead-acid battery 14, a cell with a high temperature will deteriorate faster than a cell with a low temperature. Specifically, according to the Arrhenius equation, if the temperature rises by 10° C., the life is halved.

鉛蓄電池14は、セルの電極の劣化が進行すると、内部抵抗が増加することが知られている。また、複数のセル141~146を有する鉛蓄電池14は、最も劣化が進行したセルの容量が全セルの容量を決定付ける。すなわち、劣化が最も進んだ1つのセルの容量が40Ahであり、他のセルの容量が全て50Ahである場合、40Ahの放電が完了した時点で放電不能になることから、40Ahが全セルとしての容量になる。 It is known that the internal resistance of the lead-acid battery 14 increases as deterioration of the cell electrodes progresses. In addition, in the lead-acid battery 14 having a plurality of cells 141 to 146, the capacity of the cell with the most advanced deterioration determines the capacity of all cells. That is, when the capacity of one cell with the most advanced deterioration is 40 Ah and the capacity of all the other cells is 50 Ah, discharge becomes impossible when the discharge of 40 Ah is completed, so 40 Ah is used as all cells. becomes capacity.

ところで、従来においては、図5の上段に示すように、鉛蓄電池14の端子間抵抗が6Y[Ω]と測定された場合、各セルの内部抵抗は等しいと仮定して、図5の中段に示すように、全てのセルの内部抵抗はY[Ω](6Y/6)と推定されていた。また、各セルの容量についても、図5の下段に示すように、全て等しいと仮定して、X[Ah]とされていた。 By the way, in the conventional case, as shown in the upper part of FIG. As shown, the internal resistance of all cells was estimated to be Y [Ω] (6Y/6). In addition, as shown in the lower part of FIG. 5, the capacity of each cell is assumed to be equal to X [Ah].

しかしながら、図6の上段に示す鉛蓄電池14において、図の左側のセルが右側のセルよりもエンジン17に近い位置になるように配置されている場合であって、劣化が進行した場合には、図6の中段に示すように、各セルの内部抵抗は左から右にその値が小さくなることがある。すなわち、左のセルほど劣化が進んで抵抗値が大きくなっている。また、この場合、図6の下段に示すように、左のセルほど容量が小さくなっている。具体的には、左端のセルの容量はX/2[Ah]であり、右端のセルの容量はX/0.4[Ah]となっている。 However, in the lead-acid battery 14 shown in the upper part of FIG. 6, if the cell on the left side of the figure is arranged closer to the engine 17 than the cell on the right side, and the deterioration progresses, As shown in the middle part of FIG. 6, the internal resistance of each cell may decrease from left to right. That is, the left cell is more deteriorated and has a larger resistance value. Also, in this case, as shown in the lower part of FIG. 6, the left cell has a smaller capacity. Specifically, the capacity of the leftmost cell is X/2 [Ah], and the capacity of the rightmost cell is X/0.4 [Ah].

図6の場合、最も容量が小さいセルの容量がセル全体の容量の容量となるので、X/2[Ah]がセル全体の容量となる。 In the case of FIG. 6, the capacity of the cell with the smallest capacity is the capacity of the entire cell, so X/2 [Ah] is the capacity of the entire cell.

なお、セル間の温度差が少ない場合(例えば、エンジン17から十分に離れた位置に鉛蓄電池14が配置されている場合、または、エンジン17の近くに配置された場合であって、全てのセルが略同じ温度分布になるように配置されているとき)には、図5に示すように、全てのセルの温度が略同じであり、温度に起因する劣化は均等に進行することから、そのような場合には、従来と同様の方法によってセルの内部抵抗および容量を求めることができる。 In addition, when the temperature difference between cells is small (for example, when the lead-acid battery 14 is placed at a position sufficiently distant from the engine 17, or when it is placed near the engine 17, all the cells are arranged to have approximately the same temperature distribution), as shown in FIG. In such a case, the internal resistance and capacitance of the cell can be obtained by the same method as in the conventional method.

C1,C2の比較により、これらが所定の閾値以上異なっていない場合、例えば、ABS()を括弧内の絶対値を求める関数であり、閾値をThとするとき、ABS(1-C1/C2)<Th(例えば、Th=0.1)を満たす場合には、所定の閾値以上異なっていないと判定し、セル間の温度は略一定であると判断する。この場合、セル全体の内部抵抗が6Yである場合に、各セルの内部抵抗はYと判定する。 By comparing C1 and C2, if they do not differ by a predetermined threshold or more, for example, ABS() is a function for obtaining the absolute value in parentheses, and if the threshold is Th, ABS(1-C1/C2) When <Th (for example, Th=0.1) is satisfied, it is determined that the difference is not greater than a predetermined threshold, and the temperature between cells is determined to be substantially constant. In this case, if the internal resistance of the entire cell is 6Y, the internal resistance of each cell is determined to be Y.

一方、セル間の温度が一定でない(温度のばらつきがある)と判定した場合であって、セル全体の内部抵抗が6Yであるとき、セル141~146の内部抵抗をR1~R6とすると、内部抵抗R1~R6は、以下の式によって求めることができる。なお、f1(C1,C2)~f6(C1,C2)は、C1,C2を変数とする所定の関数である。より詳細には、f1()~f6()は、C1=C2の場合にはf1()=f2()=f3()=f4()=f5()=f6()=1/6となり、C1>C2の場合にはf1()>f2()>f3()>f4()>f5()>f6()となり、C1<C2の場合にはf1()<f2()<f3()<f4()<f5()<f6()となる関数である。なお、これらの関数については、例えば、実測によって求めることができる。あるいは、鉛蓄電池14の熱的な等価回路(対象物を熱抵抗と熱容量によってモデリングした回路)を用いて求めることができる。 On the other hand, when it is determined that the temperature between the cells is not constant (there is temperature variation) and the internal resistance of the entire cell is 6Y, the internal resistance of the cells 141 to 146 is R1 to R6. The resistors R1 to R6 can be obtained by the following formulas. Note that f1 (C1, C2) to f6 (C1, C2) are predetermined functions with C1 and C2 as variables. More specifically, f1() to f6() are f1()=f2()=f3()=f4()=f5()=f6()=1/6 when C1=C2, and If C1>C2, f1()>f2()>f3()>f4()>f5()>f6(), and if C1<C2, f1()<f2()<f3(). The function satisfies <f4()<f5()<f6(). Note that these functions can be obtained by, for example, actual measurements. Alternatively, it can be obtained using a thermal equivalent circuit of the lead-acid battery 14 (a circuit in which the object is modeled by thermal resistance and thermal capacity).

R1=6Y×f1(C1,C2) ・・・(1)
R2=6Y×f2(C1,C2) ・・・(2)
R3=6Y×f3(C1,C2) ・・・(3)
R4=6Y×f4(C1,C2) ・・・(4)
R5=6Y×f5(C1,C2) ・・・(5)
R6=6Y×f6(C1,C2) ・・・(6)
R1=6Y×f1(C1, C2) (1)
R2=6Y×f2(C1, C2) (2)
R3=6Y×f3(C1, C2) (3)
R4=6Y×f4(C1, C2) (4)
R5=6Y×f5(C1, C2) (5)
R6=6Y×f6(C1, C2) (6)

つぎに、CPU10aは、R1~R6のうち、値が最も大きいものを選択し、選択した内部抵抗の値に基づいて、セルの容量を推定するとともに、当該セルの容量を鉛蓄電池14の容量として推定する。例えば、セル毎の内部抵抗に基づいてセル毎のOCV(Open Circuit Voltage)を計算し、OCVからセル毎の容量(SOC:State of Charge)を求めることができる。 Next, the CPU 10a selects the largest value among R1 to R6, estimates the capacity of the cell based on the selected internal resistance value, and regards the capacity of the cell as the capacity of the lead-acid battery 14. presume. For example, the OCV (Open Circuit Voltage) of each cell can be calculated based on the internal resistance of each cell, and the capacity (SOC: State of Charge) of each cell can be obtained from the OCV.

CPU10aは、このようにして計算したセルの容量に基づいて、オルタネータ16の発電電圧を調整し、鉛蓄電池14が満充電またはそれに近い状態になるように制御を行う。あるいは、CPU10aは、通信部10dを介して、図示しないECUに対して、このようにして計算したセルの容量を通知し、ECUは、セルの容量を参照してオルタネータ16の発電電圧を調整し、鉛蓄電池14が満充電またはそれに近い状態になるように制御を行う。 The CPU 10a adjusts the voltage generated by the alternator 16 based on the cell capacity thus calculated, and controls the lead-acid battery 14 to be fully charged or nearly so. Alternatively, the CPU 10a notifies an ECU (not shown) of the cell capacity thus calculated via the communication unit 10d, and the ECU refers to the cell capacity to adjust the voltage generated by the alternator 16. , control is performed so that the lead-acid battery 14 is fully charged or nearly so.

これにより、鉛蓄電池14のセル間の温度が異なることに起因して、劣化の進行がセル間で異なる場合であっても、セルの状態を知ることができるとともに、セル間のばらつきを考慮して、鉛蓄電池14の充電/放電制御を行うことができる。これにより、鉛蓄電池14の容量が低下して、エンジン17の始動ができなくなることを防止することができる。また、鉛蓄電池14の容量が低い状態が続くことで、劣化が進行することを抑制できる。 As a result, even if the progress of deterioration differs among the cells due to the difference in temperature between the cells of the lead-acid battery 14, the state of the cells can be known, and variations between the cells can be taken into consideration. Thus, the charge/discharge control of the lead-acid battery 14 can be performed. As a result, it is possible to prevent the capacity of the lead-acid battery 14 from decreasing and the engine 17 to be unable to start. In addition, it is possible to suppress the progress of deterioration due to the state in which the capacity of the lead-acid battery 14 continues to be low.

つぎに、図7および図8を参照して、本発明の実施形態において実行される処理の一例について説明する。 Next, an example of processing executed in the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 and 8. FIG.

図7は、エンジン17が始動された場合に実行されるフローチャートである。図7に示すフローチャートの処理が開始されると、以下のステップが実行される。 FIG. 7 is a flowchart executed when the engine 17 is started. When the process of the flowchart shown in FIG. 7 is started, the following steps are executed.

ステップS10では、CPU10aは、例えば、イグニッションキーがユーザによって操作されてエンジン17が始動されたか否かを判定し、エンジン17が始動されたと判定した場合(ステップS10:Y)にはステップS11に進み、それ以外の場合(ステップS10:N)には処理を終了する。 In step S10, for example, the CPU 10a determines whether or not the ignition key is operated by the user to start the engine 17. If it is determined that the engine 17 has been started (step S10: Y), the process proceeds to step S11. , otherwise (step S10: N), the process is terminated.

ステップS11では、CPU10aは、温度センサ13-1から出力される温度信号をI/F10eを介して受信し、温度θ1を取得する。例えば、図2に示す温度センサ13-1からセル141の温度θ1を取得する。 In step S11, the CPU 10a receives the temperature signal output from the temperature sensor 13-1 via the I/F 10e and acquires the temperature θ1. For example, the temperature θ1 of the cell 141 is acquired from the temperature sensor 13-1 shown in FIG.

ステップS12では、CPU10aは、温度センサ13-2から出力される温度信号をI/F10eを介して受信し、温度θ2を取得する。例えば、図2に示す温度センサ13-2からセル146の温度θ2を取得する。 At step S12, the CPU 10a receives the temperature signal output from the temperature sensor 13-2 via the I/F 10e and obtains the temperature θ2. For example, the temperature θ2 of the cell 146 is obtained from the temperature sensor 13-2 shown in FIG.

ステップS13では、CPU10aは、ステップS11で取得した温度θ1と、温度のサンプリング周期ΔTの積(θ1×ΔT)を求め、変数C1に累積加算(C1←C1+θ1×ΔTを計算)する。これにより、温度θ1の時間積分に該当する値が変数C1に順次格納される。 In step S13, the CPU 10a obtains the product (θ1×ΔT) of the temperature θ1 obtained in step S11 and the temperature sampling period ΔT, and cumulatively adds it to the variable C1 (calculates C1←C1+θ1×ΔT). As a result, values corresponding to time integration of the temperature θ1 are sequentially stored in the variable C1.

ステップS14では、CPU10aは、ステップS12で取得した温度θ2と、温度のサンプリング周期ΔTの積(θ2×ΔT)を求め、変数C2に累積加算(C2←C2+θ2×ΔTを計算)する。これにより、温度θ2の時間積分に該当する値が変数C2に順次格納される。 In step S14, the CPU 10a obtains the product (θ2×ΔT) of the temperature θ2 obtained in step S12 and the temperature sampling period ΔT, and cumulatively adds it to the variable C2 (calculates C2←C2+θ2×ΔT). As a result, values corresponding to the time integration of the temperature θ2 are sequentially stored in the variable C2.

ステップS15では、CPU10aは、ステップS13およびステップS14で求めたC1,C2の値を、RAM10cにデータ10caとして格納する。 In step S15, the CPU 10a stores the values of C1 and C2 obtained in steps S13 and S14 in the RAM 10c as data 10ca.

ステップS16では、CPU10aは、サンプリング時間であるΔTが経過したか否かを判定し、ΔTが経過したと判定した場合(ステップS16:Y)にはステップS17に進み、それ以外の場合(ステップS16:N)には同様の処理を繰り返す。 In step S16, the CPU 10a determines whether or not the sampling time ΔT has elapsed. If it is determined that ΔT has elapsed (step S16: Y), the process proceeds to step S17; otherwise (step S16 :N), the same process is repeated.

ステップS17では、CPU10aは、例えば、ユーザによってイグニッションキーが操作され、エンジン17が停止されたか否かを判定し、エンジン17が停止されたと判定した場合(ステップS17:Y)には処理を終了し、それ以外の場合(ステップS17:N)にはステップS11に戻って、前述の場合と同様の処理を繰り返す。なお、エンジン17が停止された場合に処理を終了するのではなく、エンジン17の温度が周囲温度と等しくなった場合、または、周囲温度との差が所定の閾値以下になった場合に処理を終了するようにしてもよい。 In step S17, the CPU 10a, for example, determines whether or not the ignition key is operated by the user to stop the engine 17. If it is determined that the engine 17 has been stopped (step S17: Y), the process ends. Otherwise (step S17: N), the process returns to step S11 to repeat the same processing as in the above case. Note that the process is not terminated when the engine 17 is stopped, but when the temperature of the engine 17 becomes equal to the ambient temperature, or when the difference from the ambient temperature becomes equal to or less than a predetermined threshold. It may be terminated.

つぎに、図8を参照して、エンジンが停止された後に実行される処理の一例について説明する。図8に示すフローチャートの処理が開始されると、以下のステップが実行される。 Next, with reference to FIG. 8, an example of processing executed after the engine is stopped will be described. When the process of the flowchart shown in FIG. 8 is started, the following steps are executed.

ステップS30では、CPU10aは、例えば、ユーザによってイグニッションキーが操作され、エンジン17が停止されたか否かを判定し、エンジン17が停止されたと判定した場合(ステップS30:Y)にはステップS31に進み、それ以外の場合(ステップS30:N)には処理を終了する。 In step S30, for example, the CPU 10a determines whether or not the ignition key is operated by the user to stop the engine 17. If it is determined that the engine 17 has been stopped (step S30: Y), the process proceeds to step S31. , otherwise (step S30: N), the process ends.

ステップS31では、CPU10aは、エンジン17が停止されてから所定の時間(例えば、鉛蓄電池14の成層化等が解消される数時間)が経過したか否かを判定し、所定の時間が経過したと判定した場合(ステップS31:Y)にはステップS32に進み、それ以外の場合(ステップS31:N)には同様の処理を繰り返す。 In step S31, the CPU 10a determines whether a predetermined time (for example, several hours until the stratification of the lead-acid battery 14 is eliminated) has passed since the engine 17 was stopped, and the predetermined time has passed. If so (step S31: Y), the process proceeds to step S32, otherwise (step S31: N), the same process is repeated.

ステップS32では、CPU10aは、放電回路15に制御信号を供給し、鉛蓄電池14のパルス放電を開始させる。なお、放電回路15によって放電させるのではなく、例えば、スタータモータ18または負荷19による放電を利用するようにしてもよい。 In step S32, the CPU 10a supplies a control signal to the discharge circuit 15 to start pulse discharge of the lead-acid battery 14. FIG. Instead of discharging by the discharge circuit 15, for example, discharge by the starter motor 18 or the load 19 may be used.

ステップS33では、CPU10aは、電圧センサ11から電圧信号を受信し、鉛蓄電池14の端子電圧Vを検出する。 In step S<b>33 , the CPU 10 a receives a voltage signal from the voltage sensor 11 and detects the terminal voltage V of the lead-acid battery 14 .

ステップS34では、CPU10aは、電流センサ12から電流信号を受信し、鉛蓄電池14に流れる電流Iを検出する。 In step S34, the CPU 10a receives a current signal from the current sensor 12 and detects the current I flowing through the lead-acid battery 14. FIG.

ステップS35では、CPU10aは、所定の時間(例えば、100m秒~数秒)が経過したか否かを判定し、所定の時間が経過したと判定した場合(ステップS35:Y)にはステップS36に進み、それ以外の場合(ステップS35:N)にはステップS33に戻って同様の処理を繰り返す。なお、ステップS33~ステップS35の繰り返しによって、鉛蓄電池14が繰り返しパルス放電され、そのときの電圧および電流が測定される。 In step S35, the CPU 10a determines whether or not a predetermined time (for example, 100 milliseconds to several seconds) has passed. If it is determined that the predetermined time has passed (step S35: Y), the process proceeds to step S36. Otherwise (step S35: N), the process returns to step S33 and repeats the same process. By repeating steps S33 to S35, the lead-acid battery 14 is repeatedly pulse-discharged, and the voltage and current at that time are measured.

ステップS36では、CPU10aは、放電回路15に制御信号を供給し、鉛蓄電池14のパルス放電を終了させる。 In step S36, the CPU 10a supplies a control signal to the discharge circuit 15 to terminate the pulse discharge of the lead-acid battery 14. FIG.

ステップS37では、CPU10aは、例えば、図4に示す鉛蓄電池14の等価回路を構成する素子の値を算出する。例えば、CPU10aは、図4に示す鉛蓄電池14の等価回路を学習処理またはフィッティング処理によって求出し、等価回路の素子の値を算出するとともに最適化を行う。最適化の方法としては、例えば、特許第4532416号に記載されているように、拡張カルマンフィルタ演算により最適な状態ベクトルXを推定し、推定された状態ベクトルXから等価回路の調整パラメータ(成分)を最適なものに更新する。より詳細には、ある状態における状態ベクトルXから得られる調整パラメータを用いた等価回路に基づき、所定の電流パターンで二次電池に放電させたときの電圧降下ΔVを計算し、これが実測値に近づくように状態ベクトルXを更新する。そして、更新により最適化された状態ベクトルXから、最適な調整パラメータを算出する。あるいは、WO2014/136593に記載されるように、鉛蓄電池14のパルス放電時に、電圧値の時間的変化を取得し、得られた電圧値の変化を、時間を変数とする所定の関数によってフィッティングすることで所定の関数のパラメータを算出し、算出された所定の関数のパラメータに基づいて、鉛蓄電池14の等価回路の成分を求めることができる。もちろん、これら以外の方法でもよい。 In step S37, the CPU 10a, for example, calculates the values of the elements forming the equivalent circuit of the lead-acid battery 14 shown in FIG. For example, the CPU 10a obtains the equivalent circuit of the lead-acid battery 14 shown in FIG. 4 by learning processing or fitting processing, calculates the values of the elements of the equivalent circuit, and performs optimization. As an optimization method, for example, as described in Japanese Patent No. 4532416, an optimum state vector X is estimated by an extended Kalman filter operation, and an adjustment parameter (component) of an equivalent circuit is obtained from the estimated state vector X. Update to best fit. More specifically, based on an equivalent circuit using adjustment parameters obtained from the state vector X in a certain state, the voltage drop ΔV when the secondary battery is discharged with a predetermined current pattern is calculated, and this approaches the measured value. Update the state vector X as follows. Then, the optimum adjustment parameter is calculated from the state vector X optimized by updating. Alternatively, as described in WO2014/136593, when the lead-acid battery 14 is pulse-discharged, the temporal change in voltage value is obtained, and the obtained change in voltage value is fitted by a predetermined function with time as a variable. Thus, the parameters of the predetermined function can be calculated, and the components of the equivalent circuit of the lead-acid battery 14 can be obtained based on the calculated parameters of the predetermined function. Of course, methods other than these may be used.

ステップS38では、CPU10aは、図7に示す処理によってRAM10cに格納されたC1,C2の値を読み出す。 At step S38, the CPU 10a reads the values of C1 and C2 stored in the RAM 10c by the process shown in FIG.

ステップS39では、CPU10aは、ステップS38で読み出したC1,C2に基づいて、セル毎の内部抵抗を補正する処理を実行する。例えば、図4に示すRohm,Rct1,Rct2の合計値としての内部抵抗の値(6Y)を、式(1)~(6)によって、C1,C2に基づいて、セル毎の内部抵抗を補正する。 In step S39, the CPU 10a executes processing for correcting the internal resistance of each cell based on C1 and C2 read out in step S38. For example, the internal resistance value (6Y) as the total value of Rohm, Rct1, and Rct2 shown in FIG. .

ステップS40では、CPU10aは、補正されたセル毎の内部抵抗の値に基づいて、SOCおよびSOHを算出する。より詳細には、セル毎の内部抵抗に基づいてセル毎のOCVを計算し、OCVからセル毎のSOCを求めることができる。また、セル毎の内部抵抗の値と、劣化特性との関係を示す式またはテーブルを参照することで、セル毎のSOHを求めることができる。もちろん、これら以外の方法で、SOCおよびSOHを求めるようにしてもよい。なお、内部抵抗に基づいて、エンジン17の始動性能を示すSOF(State of Function)を算出するようにしてもよい。 In step S40, the CPU 10a calculates SOC and SOH based on the corrected internal resistance value of each cell. More specifically, the OCV of each cell can be calculated based on the internal resistance of each cell, and the SOC of each cell can be obtained from the OCV. Also, the SOH for each cell can be obtained by referring to a formula or table showing the relationship between the value of the internal resistance of each cell and the deterioration characteristic. Of course, SOC and SOH may be obtained by methods other than these. Note that an SOF (State of Function) indicating the starting performance of the engine 17 may be calculated based on the internal resistance.

ステップS41では、CPU10aは、ステップS40で求めたセル毎のSOCおよびSOHに基づく制御を実行する。例えば、最小のSOCに基づいて充電制御を実行することで、充電状態を適正に保つことができる。また、最小のSOHに基づいて、劣化状態を判定することで、鉛蓄電池14の交換時期を正確にユーザに通知することができる。また、最小のSOFに基づいて、充電制御を実行することで、エンジン17の再始動ができなくなることを防止できる。なお、ステップS41は、CPU10aによって実行するのではなく、ステップS40で求めたセル毎のSOCおよびSOHをCPU10aが上位の制御装置(例えば、ECU)に供給し、上位の制御装置がSOCおよびSOHに基づいて、前述した処理を実行するようにしてもよい。 In step S41, the CPU 10a executes control based on the SOC and SOH of each cell obtained in step S40. For example, by executing charge control based on the minimum SOC, the state of charge can be properly maintained. Further, by determining the deterioration state based on the minimum SOH, it is possible to accurately notify the user when it is time to replace the lead-acid battery 14 . Further, by executing charging control based on the minimum SOF, it is possible to prevent the engine 17 from being unable to be restarted. Note that step S41 is not executed by the CPU 10a, but rather the CPU 10a supplies the SOC and SOH for each cell obtained in step S40 to a higher control device (e.g., ECU), and the higher control device determines the SOC and SOH. Based on this, the above-described processing may be executed.

以上に説明したように、本発明の実施形態によれば、鉛蓄電池14のセル141~146の間に温度のばらつきが存在する場合であっても、鉛蓄電池14の状態を正確に検出することができる。これにより、鉛蓄電池14の充放電を確実に制御することができるので、車両の動作を安定化させることができる。 As described above, according to the embodiment of the present invention, the state of the lead-acid battery 14 can be accurately detected even when there is temperature variation among the cells 141 to 146 of the lead-acid battery 14. can be done. As a result, charging and discharging of the lead-acid battery 14 can be reliably controlled, so that the operation of the vehicle can be stabilized.

(C)変形実施形態の説明
以上の実施形態は一例であって、本発明が上述したような場合のみに限定されるものでないことはいうまでもない。例えば、以上の実施形態では、図2に示すように、2つの温度センサ13-1,13-2を、鉛蓄電池14の電解槽140の面14a,14bにそれぞれ設けるようにしたが、例えば、図9に示すように、面14a,14bの2カ所に加えて、面14c(YZ平面に平行な手前側の面)、面14d(YZ平面に平行な奥側の面)、面14e(電解槽140の上面)、および、面14f(電解槽140の底面)の6カ所に丸印で示す温度センサを設けるようにしてもよい。このように、6つの温度センサを用いる場合、対向する面の温度を参照することで、熱源が存在する方向を予測することができるため、セル141~146の温度をより正確に推定することができる。
(C) Description of Modified Embodiment The above-described embodiment is merely an example, and needless to say, the present invention is not limited to the case described above. For example, in the above embodiment, as shown in FIG. 2, the two temperature sensors 13-1 and 13-2 are provided on the surfaces 14a and 14b of the electrolytic bath 140 of the lead-acid battery 14, respectively. As shown in FIG. 9, in addition to the two surfaces 14a and 14b, a surface 14c (front surface parallel to the YZ plane), a surface 14d (back surface parallel to the YZ plane), and a surface 14e (electrolytic Temperature sensors indicated by circles may be provided at six locations on the upper surface of the bath 140) and the surface 14f (bottom surface of the electrolytic bath 140). In this way, when six temperature sensors are used, the direction in which the heat source exists can be predicted by referring to the temperatures of the opposing surfaces, so the temperatures of the cells 141 to 146 can be estimated more accurately. can.

図10は、様々な方向に熱源が存在する場合における鉛蓄電池14の熱分布の一例を示す図である。なお、図10において、鉛蓄電池14に記載した線は、熱の等高線を示している。また、太線は熱源に最も近い、最も温度が高い等高線を示している。ここで、図10(A)は、熱源が電解槽140の頂点V1の近傍に存在する場合の等高線を示している。また、図10(B)は、熱源がX軸に平行な辺S1の近傍に存在する場合を示している。また、図10(C)は、熱源がY軸に平行な辺S2の近傍に存在する場合を示している。例えば、図9に示すように、複数のセンサを設けることで、図10に示すように、様々な位置に熱源が存在する場合でも、セル141~146の温度をより正確に推定することができる。 FIG. 10 is a diagram showing an example of heat distribution of the lead-acid battery 14 when heat sources exist in various directions. In addition, in FIG. 10, the lines drawn on the lead-acid battery 14 indicate contour lines of heat. Also, the thick line indicates the highest temperature contour line closest to the heat source. Here, FIG. 10A shows contour lines when the heat source exists in the vicinity of the vertex V1 of the electrolytic cell 140. FIG. Also, FIG. 10B shows a case where the heat source exists in the vicinity of side S1 parallel to the X-axis. Also, FIG. 10C shows a case where the heat source exists in the vicinity of side S2 parallel to the Y-axis. For example, by providing a plurality of sensors as shown in FIG. 9, the temperatures of the cells 141 to 146 can be more accurately estimated even when heat sources exist at various positions as shown in FIG. .

図11は、セル141~146のそれぞれに対して温度センサを設けた場合の実施形態を示している。図11の例では、面14cのセル141~146のそれぞれのY軸方向の中心付近であって、Z軸方向の中心付近に、丸印で示す温度センサを設けている。このような実施形態によれば、それぞれのセルの温度を検出することができるので、両端のセル141,146の温度から、中間のセル142~145の温度を推定する場合に比較して、中間のセル142~145の温度を正確に求めることができる。 FIG. 11 shows an embodiment in which a temperature sensor is provided for each of the cells 141-146. In the example of FIG. 11, a temperature sensor indicated by a circle is provided near the center in the Y-axis direction and near the center in the Z-axis direction of each of the cells 141 to 146 on the surface 14c. According to such an embodiment, since the temperature of each cell can be detected, compared with the case of estimating the temperature of the intermediate cells 142 to 145 from the temperatures of the cells 141 and 146 at both ends, can be accurately determined.

なお、図11の例では、セル141~146の温度の時間積分を行って得られる値をC1~C6とするとき、前述した式(1)~式(6)は、例えば、以下の式(7)~式(12)に置換することができる。なお、f11()~f16()は、C1=C2=C3=C4=C5=C6の場合には、f11()~f16()=1/6となり、C1~C6の相対的な大小関係によってその値が変化する(例えば、C1がC2~C6よりも相対的に大きい場合にはf11()の値がf12()~f16()の値よりも相対的に大きくなる)関数である。 In the example of FIG. 11, when the values obtained by time-integrating the temperatures of the cells 141 to 146 are C1 to C6, the above-described formulas (1) to (6) can be converted into, for example, the following formulas ( 7) to formula (12) can be substituted. Note that f11() to f16() are f11() to f16()=1/6 when C1=C2=C3=C4=C5=C6. It is a function whose value varies (eg, if C1 is relatively greater than C2-C6, then the value of f11() is relatively greater than the values of f12()-f16()).

R1=6Y×f11(C1,C2,C3,C4,C5,C6) ・・・(7)
R2=6Y×f12(C1,C2,C3,C4,C5,C6) ・・・(8)
R3=6Y×f13(C1,C2,C3,C4,C5,C6) ・・・(9)
R4=6Y×f14(C1,C2,C3,C4,C5,C6) ・・・(10)
R5=6Y×f15(C1,C2,C3,C4,C5,C6) ・・・(11)
R6=6Y×f16(C1,C2,C3,C4,C5,C6) ・・・(12)
R1=6Y×f11 (C1, C2, C3, C4, C5, C6) (7)
R2=6Y×f12 (C1, C2, C3, C4, C5, C6) (8)
R3=6Y×f13(C1, C2, C3, C4, C5, C6) (9)
R4=6Y×f14 (C1, C2, C3, C4, C5, C6) (10)
R5=6Y×f15 (C1, C2, C3, C4, C5, C6) (11)
R6=6Y×f16 (C1, C2, C3, C4, C5, C6) (12)

また、以上の実施形態では、鉛蓄電池14の外部に存在する熱源からの熱によって、セルの温度が上昇する場合を例に挙げて説明したが、鉛蓄電池14自身が発生する熱によってセルの温度が上昇する場合もある。より詳細には、鉛蓄電池14が発生する熱には、2種類がある。1つは、内部抵抗に電流が通じることで生じるジュール熱で、もう1つは、電気化学反応によって生じる熱である。ここで、セルの内部抵抗は、劣化が進行すると値が大きくなるので、劣化が進行したセルほどジュール熱の発生が多くなる。 In the above embodiment, the case where the temperature of the cell rises due to the heat from the heat source existing outside the lead-acid battery 14 has been described as an example. may rise. More specifically, there are two types of heat generated by the lead-acid battery 14 . One is Joule heat generated by passing an electric current through internal resistance, and the other is heat generated by an electrochemical reaction. Here, since the internal resistance of the cell increases as deterioration progresses, the more deteriorated the cell, the more Joule heat is generated.

外部の熱源からの熱によって、セルの温度が上昇する場合、熱源に近いセルから熱が伝達されて温度が上昇するので、一般的には熱源に近い端部のセルの温度が最も高くなる。しかしながら、鉛蓄電池14自身から発生する熱の場合、特に、ジュール熱については、劣化に応じて発生する熱の量が異なることから、端部以外のセルの温度が最も高くなる場合もあり得る。 When the temperature of the cells rises due to heat from an external heat source, the heat is transferred from the cells closer to the heat source and the temperature rises, so the temperature of the end cells closer to the heat source is generally the highest. However, in the case of heat generated from the lead-acid battery 14 itself, particularly Joule heat, the amount of heat generated varies depending on deterioration, so the temperature of cells other than the end portions may be the highest.

図2に示す実施形態では、外部の熱源から熱が両端の一方のセルに伝達し、両端の他方のセルに熱が伝わるモデルである。このため、中間のセルの発熱が他のセルよりも相対的に大きい場合には、各セルの温度を正確に求めることが困難となる。 The embodiment shown in FIG. 2 is a model in which heat is transferred from an external heat source to one of the cells at both ends, and the heat is transferred to the other cell at both ends. Therefore, when the heat generation of the middle cell is relatively larger than that of the other cells, it becomes difficult to accurately obtain the temperature of each cell.

一方、図11に示す実施形態の場合には、セルが発熱する場合であっても、各セルの温度を正確に測定することができる。例えば、中間のセルであるセル143の劣化が進行し、セル143の発熱量が最も多い場合であっても、セル143の温度が高いことを求めるとともに、それ以外のセル141~142,144~146の温度についても正確に求めることができる。なお、図11に示す例では、面14cに対してのみ温度センサを設けるようにしたが、裏面である面14dに対しても、面14cと同様に各セルに対して温度センサを設けるようにしてもよい。そのような構成によれば、セル毎に2つの温度センサで温度を求め、求めた温度の平均値を求めることで、セルの温度をより正確に検出することができる。 On the other hand, in the case of the embodiment shown in FIG. 11, the temperature of each cell can be accurately measured even when the cells generate heat. For example, even if the deterioration of the cell 143, which is the intermediate cell, progresses and the heat generation amount of the cell 143 is the largest, the temperature of the cell 143 is required to be high, and the other cells 141 to 142, 144 to The temperature of 146 can also be determined accurately. In the example shown in FIG. 11, the temperature sensor is provided only for the surface 14c, but the surface 14d, which is the rear surface, is also provided with a temperature sensor for each cell in the same manner as for the surface 14c. may According to such a configuration, the temperature of each cell is obtained by two temperature sensors, and the average value of the obtained temperatures is obtained, whereby the temperature of the cell can be detected more accurately.

図12は、温度センサをさらに増やした実施形態を示している。図12の例では、面14c,14dのそれぞれのセルに対してZ軸方向に3つの温度センサが並置されている。また、面14a,14bに対しても、X軸方向に3つ、Z軸方向に3つのセンサが並置されている。 FIG. 12 shows an embodiment with more temperature sensors. In the example of FIG. 12, three temperature sensors are juxtaposed in the Z-axis direction for each cell on surfaces 14c and 14d. Also, three sensors are arranged in the X-axis direction and three sensors are arranged in the Z-axis direction with respect to the surfaces 14a and 14b.

このように多数の温度センサを配置することで、例えば、図10に示すような温度分布を正確に検出することが可能になる。また、上下方向(Z軸方向)に複数の温度センサを配置することで、成層化を検出することが可能になる。すなわち、成層化が生じている場合には、濃度が高い電解液(硫酸)がZ軸方向の下方に貯まっているので、この部分における化学反応熱の発生が相対的に多くなる。このため、上下方向の温度を検出して比較することで、成層化の状態を検出することができる。そして、成層化の状態を考慮して、セル毎の内部抵抗の値(式(7)~式(12)で求めたR1~R6の値)を補正することで、より正確な内部抵抗の値を得ることができる。 By arranging a large number of temperature sensors in this way, for example, it is possible to accurately detect the temperature distribution as shown in FIG. In addition, stratification can be detected by arranging a plurality of temperature sensors in the vertical direction (Z-axis direction). That is, when stratification occurs, a high-concentration electrolytic solution (sulfuric acid) is accumulated in the lower part in the Z-axis direction, so that the amount of chemical reaction heat generated in this portion is relatively large. Therefore, the state of stratification can be detected by detecting and comparing the temperatures in the vertical direction. By correcting the internal resistance value of each cell (the values of R1 to R6 obtained by formulas (7) to (12)) in consideration of the stratification state, a more accurate internal resistance value can be obtained. can be obtained.

なお、図12では、面14a,14b,14c,14dの全ての面に温度センサを設けるようにしたが、対向する面14a,14bおよび面14c,14dの一方のみに設けるようにしてもよい。また、面14a,14bには設けないようにしてもよい。また、1つのセルには、1つの温度センサを最下部(成層化の影響が現れやすい部位)のみに設けるようにしてもよい。 Although temperature sensors are provided on all of the surfaces 14a, 14b, 14c, and 14d in FIG. 12, they may be provided on only one of the opposing surfaces 14a, 14b and 14c, 14d. Also, it may not be provided on the surfaces 14a and 14b. Also, one cell may be provided with one temperature sensor only at the bottom (a portion where the influence of stratification tends to appear).

図13は、他の実施形態を示している。図13に示す例では、面14cおよび面14bの中央に1つの温度センサが配置されるとともに、面の四隅付近に4つの温度センサがそれぞれ配置されている。 FIG. 13 shows another embodiment. In the example shown in FIG. 13, one temperature sensor is arranged in the center of the surfaces 14c and 14b, and four temperature sensors are arranged near the four corners of the surfaces.

図13に示す実施形態では、面14cのセル141,146の上下方向に2つずつ温度センサを配置するとともに、面14aおよび面14bに5つずつの温度センサを配置することで、外部の熱源の影響を受けやすい両端のセル141,146の温度を正確に検出することができる。また、両端のセル141,146の上下方向に2つの温度センサを配置するとともに、面14aおよび面14bにも上下に2つずつの温度センサを配置することで成層化を正確に検出することができる。さらに、面14cの中央付近に温度センサを配置しているので、中間のセル143,144の温度を検出し、外部の熱源以外の影響が生じていないかを知ることができる。 In the embodiment shown in FIG. 13, two temperature sensors are arranged in each of the cells 141 and 146 on the surface 14c in the vertical direction, and five temperature sensors are arranged on each of the surfaces 14a and 14b. can accurately detect the temperature of the cells 141, 146 at both ends which are susceptible to the influence of . In addition, by arranging two temperature sensors in the vertical direction of the cells 141 and 146 at both ends and arranging two temperature sensors vertically on each of the surfaces 14a and 14b, stratification can be accurately detected. can. Furthermore, since a temperature sensor is arranged near the center of the surface 14c, it is possible to detect the temperature of the intermediate cells 143 and 144 and to know whether there is any influence other than an external heat source.

図14は、他の実施形態を示している。図14の例では、鉛蓄電池14を収容するカバー20(例えば、鉛蓄電池14を高温/低温から保護するためのカバー)の内部に、温度センサを配置している。より詳細には、図14の例では、カバー20の内側には、セル141~146の位置に対応するように6つの温度センサが配置されている。また、鉛蓄電池14の面14aに対応する位置には、3つの温度センサが配置されている。このようにカバー20の内部に温度センサを設けることで、熱源からの熱の伝達を抑制し、各セルの状態を検出することができる。なお、図14の例では、面14cに接する面には6つの温度センサを設け、面14aに接する面には3つの温度センサを設けるようにしたが、これ以外の個数を配置するようにしてもよい。 FIG. 14 shows another embodiment. In the example of FIG. 14, a temperature sensor is arranged inside a cover 20 that houses the lead-acid battery 14 (for example, a cover that protects the lead-acid battery 14 from high/low temperatures). More specifically, in the example of FIG. 14, six temperature sensors are arranged inside the cover 20 so as to correspond to the positions of the cells 141-146. Three temperature sensors are arranged at positions corresponding to the surface 14 a of the lead-acid battery 14 . By providing the temperature sensor inside the cover 20 in this way, it is possible to suppress the transfer of heat from the heat source and detect the state of each cell. In the example of FIG. 14, six temperature sensors are provided on the surface in contact with the surface 14c, and three temperature sensors are provided on the surface in contact with the surface 14a. good too.

なお、以上の実施形態では、図4に示す等価回路を用いるようにしたが、これ以外の等価回路を用いるようにしてもよい。例えば、Rct1,Cd1およびRct2,Cd2が1つだけの等価回路であったり、3つ以上の等価回路であったりしてもよい。また、抵抗Rohm,Rct1,Rct2だけの等価回路であったり、これらの3つの抵抗を1つの抵抗としたりする等価回路であってもよい。 Although the equivalent circuit shown in FIG. 4 is used in the above embodiment, other equivalent circuits may be used. For example, Rct1, Cd1 and Rct2, Cd2 may be one equivalent circuit or three or more equivalent circuits. Alternatively, an equivalent circuit consisting of only the resistors Rohm, Rct1, and Rct2, or an equivalent circuit using these three resistors as one resistor may be used.

また、以上の実施形態では、セルの温度の時間積分値を参照して内部抵抗を求めるようにしたが、図4に示す電気二重層容量Cd1,Cd2を求めるようにしてもよい。また、温度センサ13-1,13-2によって検出された温度を時間積分するのではなく、単に加算するようにしてもよい。 In the above embodiment, the internal resistance is obtained by referring to the time integral value of the cell temperature, but the electric double layer capacitances Cd1 and Cd2 shown in FIG. 4 may be obtained. Also, the temperatures detected by the temperature sensors 13-1 and 13-2 may simply be added rather than time-integrated.

また、図7および図8に示すフローチャートは一例であって、本発明がこれらのフローチャートの処理のみに限定されるものではない。 Also, the flowcharts shown in FIGS. 7 and 8 are examples, and the present invention is not limited to the processing of these flowcharts.

1 鉛蓄電池状態検出装置
10 制御部
10a CPU
10b ROM
10c RAM
10d 通信部
10e I/F
11 電圧センサ
12 電流センサ
13-1,13-2 温度センサ
14 鉛蓄電池
15 放電回路
16 オルタネータ
17 エンジン
18 スタータモータ
19 負荷
1 lead-acid battery state detection device 10 control unit 10a CPU
10b ROM
10c RAM
10d communication unit 10e I/F
11 voltage sensor 12 current sensor 13-1, 13-2 temperature sensor 14 lead storage battery 15 discharge circuit 16 alternator 17 engine 18 starter motor 19 load

Claims (5)

複数のセルに区画された電解槽を有する車載用の鉛蓄電池の状態を検出する鉛蓄電池状態検出装置において、
プロセッサと、
前記プロセッサによって実行された場合に以下の機能を実現するプログラムを格納するメモリと、を有し、
前記鉛蓄電池の端子電圧を検出する電圧センサからの電圧信号と、前記鉛蓄電池の充放電電流を検出する電流センサからの電流信号と、前記電解槽の両端に位置する前記セルの温度をそれぞれ検出する2つの温度センサからの温度信号を受信し、
前記鉛蓄電池の放電中の前記電圧信号と前記電流信号とに基づいて前記鉛蓄電池の等価回路を構成する素子の値を算出し、
前記2つの温度センサから受信した温度信号が示す温度を、前記鉛蓄電池が搭載された車両のエンジンが停止されるか、あるいは前記2つの温度センサからの温度信号が外気温と同じになるまで前記温度センサ毎に累積加算し、当該累積加算して得られた値に所定の閾値を超える差があると判定された場合、算出された各前記セルについての前記等価回路を構成する素子の値を、前記累積加算して得られた値を用いた以下式(1)に基づいて補正し、補正された素子の値に基づいて、前記鉛蓄電池の状態を推定し、
推定された前記鉛蓄電池の状態を出力する、
ことを特徴とする鉛蓄電池状態検出装置。
Rk=n×Y×fk(C1,C2)・・・式(1)
ただし、式(1)において、k(1≦k≦n)は、電解槽における各セルを示す識別番号であり、前記電解槽の一端に位置する前記セルから前記電解槽の他端に向かって1ずつ増える自然数である。前記電解槽の一端に位置する前記セルはkが1となり、前記電解槽の他端に位置する前記セルはkがnとなり、nがセル数に等しくなる。Rkは各セルの内部抵抗であり、n×Yは前記セル全体の内部抵抗であり、fk(C1,C2)はC1,C2を変数とする各セルの所定の関数である。C1は前記2つの温度センサのうち前記電解槽の一端に位置する前記セルの温度を検出する前記温度センサから受信した温度信号が示す温度を累積加算して得られた値であり、C2は前記2つの温度センサのうち前記電解槽の他端に位置する前記セルの温度を検出する温度センサから受信した温度信号が示す温度を累積加算して得られた値である。またf1(C1,C2)~fn(C1,C2)は、C1=C2の場合にはf1(C1,C2)=・・=fk(C1,C2)=・・=fn(C1,C2)=1/nとなり、C1>C2の場合にはf1(C1,C2)>・・>fk(C1,C2)>・・>fn(C1,C2)となり、C1<C2の場合にはf1(C1,C2)<・・<fk(C1,C2)<・・<fn(C1,C2)となる関数である。
In a lead-acid battery state detection device for detecting the state of an automotive lead-acid battery having an electrolytic bath divided into a plurality of cells,
a processor;
a memory that stores a program that implements the following functions when executed by the processor;
A voltage signal from a voltage sensor that detects the terminal voltage of the lead-acid battery, a current signal from a current sensor that detects the charge/discharge current of the lead-acid battery, and the temperatures of the cells located at both ends of the electrolytic cell are detected. receive temperature signals from two temperature sensors that
calculating values of elements constituting an equivalent circuit of the lead-acid battery based on the voltage signal and the current signal during discharge of the lead-acid battery;
The temperature indicated by the temperature signals received from the two temperature sensors is maintained until the engine of the vehicle in which the lead-acid battery is mounted is stopped, or until the temperature signals from the two temperature sensors become the same as the outside air temperature. Cumulative addition is performed for each temperature sensor , and when it is determined that there is a difference exceeding a predetermined threshold in the value obtained by the cumulative addition, the calculated values of the elements constituting the equivalent circuit for each of the cells are calculated. , correcting based on the following formula (1) using the value obtained by the cumulative addition, estimating the state of the lead-acid battery based on the corrected element value,
outputting the estimated state of the lead-acid battery;
A lead-acid battery state detection device characterized by:
Rk=n×Y×fk(C1, C2) Expression (1)
However, in the formula (1), k (1 ≤ k ≤ n) is an identification number indicating each cell in the electrolytic cell, and the cell located at one end of the electrolytic cell toward the other end of the electrolytic cell It is a natural number that increases by one. The cell located at one end of the cell has k equal to 1, and the cell located at the other end of the cell has k equal to n, where n equals the number of cells. Rk is the internal resistance of each cell, n.times.Y is the internal resistance of the entire cell, and fk(C1, C2) is a predetermined function of each cell with C1 and C2 as variables. C1 is a value obtained by cumulatively adding the temperature indicated by the temperature signal received from the temperature sensor that detects the temperature of the cell positioned at one end of the electrolytic cell among the two temperature sensors, and C2 is the value obtained by cumulative addition. It is a value obtained by cumulatively adding temperatures indicated by temperature signals received from one of the two temperature sensors that detects the temperature of the cell located at the other end of the electrolytic cell. f1 (C1, C2) to fn (C1, C2) are f1 (C1, C2)=...= fk(C1, C2)=...= fn(C1, C2)= when C1=C2. 1/n, f1(C1, C2)>..>fk(C1, C2)>..>fn(C1, C2) when C1>C2, and f1(C1 , C2)<..<fk(C1, C2)<..<fn(C1, C2).
補正された各セル素子の値としての内部抵抗のうち、値が最大のものを選択し、選択した内部抵抗の値に基づいて、各セルの放電可能容量を推定することを特徴とする請求項に記載の鉛蓄電池状態検出装置。 Among the corrected internal resistance values of the elements of each cell, the maximum value is selected, and the dischargeable capacity of each cell is estimated based on the selected internal resistance value. Item 2. The lead-acid battery state detection device according to item 1 . 前記2つの温度センサそれぞれは、前記電解槽の垂直方向に離間して配置され少なくとも一対の温度センサとして構成され、
前記温度信号が示す温度に基づいて前記電解槽の垂直方向の温度差を検出し、検出した温度差に基づいて電解液の成層化の程度を検出し、当該成層化の程度に基づいて素子の値を補正することを特徴とする請求項1または2に記載の鉛蓄電池状態検出装置。
each of the two temperature sensors is spaced apart in the vertical direction of the electrolytic cell and configured as at least a pair of temperature sensors;
The temperature difference in the vertical direction of the electrolytic cell is detected based on the temperature indicated by the temperature signal, the degree of stratification of the electrolytic solution is detected based on the detected temperature difference, and the element is cooled based on the degree of stratification. 3. The lead-acid battery state detecting device according to claim 1, wherein the value is corrected.
前記温度センサは、前記鉛蓄電池を収容するカバー内に配置されていることを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の鉛蓄電池状態検出装置。 4. The lead-acid battery state detection device according to claim 1 , wherein the temperature sensor is arranged in a cover that houses the lead-acid battery. 複数のセルに区画された電解槽を有する車載用の鉛蓄電池の状態を検出する鉛蓄電池状態検出方法において、
前記鉛蓄電池の端子電圧を検出する電圧センサからの電圧信号と、前記鉛蓄電池の充放電電流を検出する電流センサからの電流信号と、前記電解槽の両端に位置する前記セルの温度をそれぞれ検出する2つの温度センサからの温度信号を、プロセッサを有するシステムによって受信し、
前記鉛蓄電池の放電中の前記電圧信号と前記電流信号とに基づいて前記鉛蓄電池の等価回路を構成する素子の値を前記システムによって算出し、
前記2つの温度センサから受信した温度信号が示す温度を、前記鉛蓄電池が搭載された車両のエンジンが停止されるか、あるいは前記2つの温度センサからの温度信号が外気温と同じになるまで前記温度センサ毎に累積加算し、当該累積加算して得られた値に所定の閾値を超える差があると判定された場合、算出された各前記セルについての前記等価回路を構成する素子の値を、前記累積加算して得られた値を用いた以下式(1)に基づいて前記システムによって補正し、補正された素子の値に基づいて、前記鉛蓄電池の状態を前記システムによって推定し、
推定された前記鉛蓄電池の状態を前記システムによって出力する、
ことを特徴とする鉛蓄電池状態検出方法。
Rk=n×Y×fk(C1,C2)・・・式(1)
ただし、式(1)において、k(1≦k≦n)は、電解槽における各セルを示す識別番号であり、前記電解槽の一端に位置する前記セルから前記電解槽の他端に向かって1ずつ増える自然数である。前記電解槽の一端に位置する前記セルはkが1となり、前記電解槽の他端に位置する前記セルはkがnとなり、nがセル数に等しくなる。Rkは各セルの内部抵抗であり、n×Yは前記セル全体の内部抵抗であり、fk(C1,C2)はC1,C2を変数とする各セルの所定の関数である。C1は前記2つの温度センサのうち前記電解槽の一端に位置する前記セルの温度を検出する前記温度センサから受信した温度信号が示す温度を累積加算して得られた値であり、C2は前記2つの温度センサのうち前記電解槽の他端に位置する前記セルの温度を検出する温度センサから受信した温度信号が示す温度を累積加算して得られた値である。またf1(C1,C2)~fn(C1,C2)は、C1=C2の場合にはf1(C1,C2)=・・=fk(C1,C2)=・・=fn(C1,C2)=1/nとなり、C1>C2の場合にはf1(C1,C2)>・・>fk(C1,C2)>・・>fn(C1,C2)となり、C1<C2の場合にはf1(C1,C2)<・・<fk(C1,C2)<・・<fn(C1,C2)となる関数である。
In a lead-acid battery state detection method for detecting the state of an automotive lead-acid battery having an electrolytic cell partitioned into a plurality of cells,
A voltage signal from a voltage sensor that detects the terminal voltage of the lead-acid battery, a current signal from a current sensor that detects the charge/discharge current of the lead-acid battery, and the temperatures of the cells located at both ends of the electrolytic cell are detected. receiving, by a system having a processor, temperature signals from two temperature sensors that
calculating, by the system, values of elements constituting an equivalent circuit of the lead-acid battery based on the voltage signal and the current signal during discharging of the lead-acid battery;
The temperature indicated by the temperature signals received from the two temperature sensors is maintained until the engine of the vehicle in which the lead-acid battery is mounted is stopped, or until the temperature signals from the two temperature sensors become the same as the outside air temperature. Cumulative addition is performed for each temperature sensor , and when it is determined that there is a difference exceeding a predetermined threshold in the value obtained by the cumulative addition, the calculated values of the elements constituting the equivalent circuit for each of the cells are calculated. , correcting by the system based on the following formula (1) using the value obtained by the cumulative addition, estimating the state of the lead-acid battery by the system based on the corrected element value,
outputting by the system the estimated state of the lead-acid battery;
A lead-acid battery state detection method characterized by:
Rk=n×Y×fk(C1, C2) Expression (1)
However, in the formula (1), k (1 ≤ k ≤ n) is an identification number indicating each cell in the electrolytic cell, and the cell located at one end of the electrolytic cell toward the other end of the electrolytic cell It is a natural number that increases by one. The cell located at one end of the cell has k equal to 1, and the cell located at the other end of the cell has k equal to n, where n equals the number of cells. Rk is the internal resistance of each cell, n.times.Y is the internal resistance of the entire cell, and fk(C1, C2) is a predetermined function of each cell with C1 and C2 as variables. C1 is a value obtained by cumulatively adding the temperature indicated by the temperature signal received from the temperature sensor that detects the temperature of the cell positioned at one end of the electrolytic cell among the two temperature sensors, and C2 is the value obtained by cumulative addition. It is a value obtained by cumulatively adding temperatures indicated by temperature signals received from one of the two temperature sensors that detects the temperature of the cell located at the other end of the electrolytic cell. f1 (C1, C2) to fn (C1, C2) are f1 (C1, C2)=...= fk(C1, C2)=...= fn(C1, C2)= when C1=C2. 1/n, f1(C1, C2)>..>fk(C1, C2)>..>fn(C1, C2) when C1>C2, and f1(C1 , C2)<..<fk(C1, C2)<..<fn(C1, C2).
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