电池诊断装置、方法、存储介质以及车辆与流程

1.本公开涉及对搭载于车辆的电池进行诊断的电池诊断装置等。


背景技术：

2.基于内部电阻对锂离子电池那样的电池(二次电池)进行诊断。关于此技术，日本特开2010
‑
236925公开了如下内容：取得二次电池的温度和电阻值，基于规定的模型，推断二次电池的特定的温度下的内部电阻值，将其用于该温度下的性能诊断。
3.当取得内部电阻时的二次电池的温度与用于诊断的温度之差比较大的情况下，在基于模型的推断时，存在如下担忧：因内部电阻的取得误差而使得用于诊断的温度下的内部电阻的推断值的推断精度降低，性能诊断的诊断精度也降低。


技术实现要素：

4.本公开的目的在于提供具有高诊断精度的电池诊断装置。
5.为了解决上述课题，本发明的一个方式的电池诊断装置具备：取得部，取得电池的温度以及内部电阻；决定部，基于取得部所取得的温度，决定用于电池的诊断的温度亦即诊断温度；推断部，基于由取得部取得的温度以及内部电阻、和由决定部决定的诊断温度，推断诊断温度下的电池的内部电阻；以及诊断部，基于由推断部推断出的内部电阻，进行电池的诊断。
6.根据本公开，基于电池的温度，决定用于诊断的温度而将该温度用于内部电阻的推断，由此能够提高内部电阻的推断精度，能够提高电池的诊断精度。
7.下面将参照附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，其中相同的附图标记表示相同的部件.
附图说明
8.图1是一实施方式所涉及的车辆控制系统的构成图。
9.图2是表示一实施方式所涉及的电力供给控制的例子的图。
10.图3是表示一实施方式所涉及的电力供给控制的例子的图。
11.图4是表示一实施方式所涉及的放电控制的例子的图。
12.图5是一实施方式所涉及的电池诊断装置的功能框图。
13.图6是表示一实施方式所涉及的电池诊断处理的例子的流程图。
14.图7是表示一实施方式所涉及的电池诊断处理的放电模式的例子的图。
15.图8是表示一实施方式所涉及的测定样本的例子的图。
具体实施方式
16.(实施方式)
17.在本公开技术的一实施方式所涉及的电池诊断装置中，例如基于作为诊断对象的
电池的温度，决定例如根据每个假定的温度变化模式各异的诊断温度而将其用于内部电阻的推断，从而能够提高推断精度。由此，能够提高电池的诊断的可靠性。
18.＜结构＞
19.图1是表示本公开技术的一实施方式所涉及的搭载于车辆的车辆控制系统1的构成例的图。
20.主电池11、高压电池12、dc/dc转换器13构成主电源系统。主电池11例如是铅蓄电池。
21.子电池21构成子电源系统。子电源系统是上述的主电源系统的失效时用的预备系统。加热器22能够使子电池21升温。子电池21例如是锂离子电池。
22.sbwact14是控制换挡位置的致动器，特别是能够将换挡位置设为驻车位置而进行驻车锁定。sbwecu15是控制sbwact14的ecu(electronic control unit)。sbwecu15通过控制sbwact14，从而能够对换挡位置进行电控制(shift
‑
by
‑
wire控制)。
23.adsecu23是执行自动驾驶系统(automated driving system)的功能的ecu。
24.电源控制装置100包括双向dc/dc转换器101、电源控制部102、以及电池诊断装置110，能够进行针对上述的致动器、ecu的电力供给的控制、子电池21的性能诊断。电源控制部102以及电池诊断装置110的各功能通过包含处理器以及存储器的控制部来执行。控制部的数量未被限定，电源控制部102以及电池诊断装置110的各功能可以由一个控制部执行，也可以由不同的控制部分别独立地执行。
25.车辆控制系统1除了上述部件以外，还可以具备各种ecu、致动器。
26.这里，对电源控制装置100的控制的一个例子进行说明。电源控制装置100的电源控制部102通过对设置于车辆控制系统1的各部分的未图示的电流传感器、电压传感器的值进行监视，从而检测主电源系统是正常还是失效，对适当地设置于电源控制装置100的内外的未图示的多个继电器等的开关进行适当控制来执行以下的电力供给控制。
27.在图2中示出由电源控制部102进行的主电源系统正常的情况下的自动驾驶中的电力供给控制的例子。在该情况下，电源控制部102将主电池11的输出电力、通过dc/dc转换器13使电压降压了的高压电池12的输出电力供给至sbwact14、sbwecu15、adsecu23等。
28.子电池21的温度通过设置于子电池21的未图示的温度传感器来测定，在温度不足第1温度t1并且在比第1温度t1低的第2温度t2以上的情况下，电源控制部102将子电池21的输出电力供给至加热器22，使子电池21升温，从而提高子电池21的电压、蓄电量等电力特性。在子电池21的温度不足第2温度的情况下，不期望与子电池21的升温对应的电力特性的充分的提高，因此不向加热器22供给子电池21的输出电力，不进行子电池21的升温。此外，电源控制部102也可以经由双向dc/dc转换器101适当地将主电池11、高压电池12的输出电力向子电池21供给而对子电池21进行充电。另外，电源控制部102将子电池21的输出电压施加于adsecu23，但控制双向dc/dc转换器101而抑制来自子电池21的电力供给。
29.在图3中示出在自动驾驶中在主电源系统失效的情况下由电源控制部102进行的电力供给控制的例子。在该情况下，电源控制部102将子电池21的输出电力供给至sbwact14、sbwecu15、adsecu23等。此外，与上述相同地进行从子电池21朝向加热器22的电力供给。在该状态下，利用adsecu23执行使车辆迅速且安全地停止的避让行驶控制，在车辆的停止后，利用sbwact14、sbwecu15进行驻车锁定。此外，在手动行驶中主电源系统失效的
情况下，电源控制部102也将子电池21的输出电力供给至sbwact14、sbwecu15，在车辆的停止后，利用sbwact14、sbwecu15进行驻车锁定。
30.在图4中示出由电池诊断装置110进行的用于取得内部电阻的放电控制的例子。电池诊断装置110对适当地设置于电源控制装置100的内外的未图示的多个继电器等的开关进行适当控制，从而一边通过双向dc/dc转换器101限制放电电压、放电电流，一边使子电池21放电。放出的电力被ecu、致动器等负载适当地消耗。
31.＜诊断处理＞
32.在图5中示出电池诊断装置110的功能模块。电池诊断装置110具备取得部111、决定部112、推断部113、诊断部114。
33.取得部111取得子电池21的温度以及内部电阻。决定部112基于取得部111所取得的温度，决定用于子电池21的诊断的温度亦即诊断温度。推断部113基于取得部111所取得的温度以及内部电阻、和决定部所决定的诊断温度，推断诊断温度下的子电池21的内部电阻。诊断部114基于推断部113所推断的内部电阻，进行子电池21的诊断。
34.在图6中示出由电池诊断装置110进行的电池诊断处理的流程图，按照流程图对处理进行说明。本处理是在点火(开机)紧后等车辆的行驶未开始的、车辆控制系统1的其他动作开始前的能够比较稳定地进行子电池21的放电之时执行的。
35.(步骤s101)
36.若进行点火操作，则如上述那样，取得部111使子电池21放电。在图7中示出放电电流以及放电电压的模式的例子。取得部111通过电流传感器、电压传感器来测定放电开始前的电流i1以及电压v1。如图7所示，在恒定期间以恒定的电流、电压进行放电。取得部111测定放电电流以及放电电压稳定的状态下的电流i2以及电压v2。
37.(步骤s102)
38.取得部111取得子电池21的内部电阻。能够基于在两个时刻测定出的电流以及电压的样本(i1，v1)以及(i2，v2)而导出内部电阻。在图8中示出绘制两个样本的映射关系的坐标图。对于内部电阻而言，若两个样本的值没有误差，则是坐标图中穿过两个样本的直线的斜率的绝对值r’，但在电流传感器、电压传感器中分别存在测定误差。对应于两个样本的真值分别存在于相对于样本的测定误差的范围内。在图8中，作为一个例子，分别用虚线围起示出在电流、电压中分别存在
±
ie、
±
ve的测定误差的情况下的、相对于各样本的真值所在的范围。但是，对于电流i1，由于是放电开始前的电流，因此能够确定真值为0。
39.一般来说，内部电阻越大，子电池21的性能就越降低，因此不优选将内部电阻评价为小于真值。因此，将电流、电压的值存在于这样的范围内的情况下的内部电阻所能取的值的最大值作为应取得的内部电阻而导出。在图8所示的例子中，将穿过两点(0，v1+ve)以及(i2
‑
ie，v2
‑
ve)的直线的斜率的绝对值作为内部电阻r。
40.这样，取得部111基于电流以及电压的测定精度，将放电时的电压相对于电流的变化率的绝对值r’修正为较大的值r，取得r的值作为内部电阻。对于修正后的内部电阻r而言，如上述那样，可以基于真值的存在范围而导出，也可以通过将r’乘以根据假定的电流以及电压的测定值的范围、测定精度而适当地决定的系数α(＞1)来导出。
41.(步骤s103)
42.取得部111取得子电池21的温度以及蓄电量(soc)。这里，取得部111取得温度传感
器的测定值作为温度t。另外，取得部111例如基于使子电池21放电前的电压v1而导出ocv(开路电压)，参照预先确定了ocv以及蓄电量的关系的映射关系，取得作为与导出的ocv对应的蓄电量的soc1。
43.(步骤s104)
44.决定部112基于上述的温度t、第1温度t1、第2温度t2的大小关系，以如下的方式决定用于诊断的温度亦即诊断温度td。
45.t≥t1时，td＝t1
46.t1＞t≥t2时，td＝t
47.t2＞t时，td＝t3
48.这里，t3是不足第2温度t2的第3温度t3。第3温度t3是子电池21的保证最低温度，是实质上无需假设子电池21在不足该温度的温度下发挥功能的足够低的温度。
49.如以下说明的那样，诊断温度td能够被视为在根据取得部111所取得的温度t而假定的子电池21的温度变化模式中温度所能取得的最低值。
50.如上述那样，若子电池21的温度不足t1并且为t2以上，则如上述那样通过加热器22而升温。因此，以下的情况成立。
51.在t≥t1时，即使其后子电池21的温度降低，也不会变得比t1小。
52.在t1＞t≥t2时，其后子电池21的温度通过加热器22而升温，不会变得比t小。
53.在t2＞t时，即使其后子电池21的温度降低，也无需假定变得比t3小，可以将t3视为最低值。
54.一般地对于子电池21的内部电阻而言，温度越低则越大，因此若子电池21的蓄电量相同，则诊断温度td是在车辆的行驶中子电池21的内部电阻为最大的情况下的温度。在本实施方式中，决定部112如此地根据取得部111所取得的温度t而适当地设定诊断温度td。
55.(步骤s105)
56.推断部113推断诊断温度td下的子电池21的内部电阻。参照预先决定了温度以及内部电阻的关系的映射关系，导出取得部111所取得的子电池21的温度t变化为诊断温度td的情况下的内部电阻rd，从而进行推断。以下示出该映射的例子。适当地省略映射关系内的数值。
57.[表1]
[0058][0059]
在取得部111所取得的子电池21的温度t为25℃，内部电阻r为1.0mω的情况下，参照映射关系，若诊断温度td为t1，则内部电阻rd为4.0mω。另外，诊断温度td为t3的情况下
的内部电阻rd为15.0mω。
[0060]
对于内部电阻r而言，即使进行了上述的修正，也有可能包含相对于真值的误差。若将诊断温度td例如始终设为保障最低温度t3，则如映射关系所示，即便是微量误差，内部电阻rd的误差也变大。例如，即便在温度t为25℃时内部电阻r的误差为0.5mω(＝1.5mω
‑
1.0mω)，温度t3下的内部电阻的误差也变为7.5mω(＝22.5
‑
15.0mω)，误差变大。
[0061]
另外，若将诊断温度td例如始终设为保障最低温度t3，则在子电池21的假定的温度变化模式中，会不必要地过大地评价子电池21的内部电阻。
[0062]
例如，若温度t为25℃，则不会变得比温度t1小，因此能够根据温度t1时的内部电阻，充分地评价内部电阻的最大值。另外，在温度t为25℃时内部电阻r的误差为0.5mω(＝1.5mω
‑
1.0mω)的情况下，温度t1下的内部电阻的误差成为2.0mω(＝6.0mω
‑
4.0mω)，与温度t3下的内部电阻相比，能够抑制误差。
[0063]
在本实施方式中，根据所取得的子电池21的温度t，适当地设定诊断温度td，从而能够抑制诊断温度td从温度t的偏离，并且能够抑制误差、过大评价地推断子电池21的内部电阻。
[0064]
(步骤s106)
[0065]
诊断部114基于推断出的内部电阻rd，进行子电池21的诊断。例如，诊断子电池21的电压是否有可能小于产生品质劣化的电压vmin。产生品质劣化的电压由构成子电池21的电池单元的允许下限电压与其直列层叠数的积决定。
[0066]
子电池21的电压降至最低是在由取得部111进行测定后，当在车辆的行驶中主电源系统失效，子电池21放出要求用于满足进行上述的避让行驶以及其后的驻车锁定的要件的电力量w，从而蓄电量从soc1减少与该电力量w相当的量的情况下。若将减少后的蓄电量设为用于诊断的socd，将socd下的开路电压设为ocvd，将内部电阻设为rd’，将为了进行驻车锁定而要求的电流设为id，则在rd’为满足以下的式子的rmax以下的情况下，能够诊断出子电池21的电压没有变得比vmin小，不会引起品质劣化，能够满足被加在子电池21的要件。
[0067]
ocvd
‑
id
×
rmax＝vmin
[0068]
即，rmax＝(ocvd
‑
vmin)/id
[0069]
这里，能够通过参照预先决定了ocv以及蓄电量的关系的映射关系来取得socd下的ocvd。另外，通过参照预先决定了蓄电量以及内部电阻的关系的映射关系，导出取得部111所取得的子电池21的蓄电量从soc1变化为socd的情况下的、内部电阻从rd的变化，从而取得socd下的内部电阻rd’。以下示出该映射关系的例子。适当地省略映射关系内的数值。
[0070]
[表2]
[0071]
[0072]
由该映射关系可见，例如在温度t下，在蓄电量为soc1时内部电阻为r1的情况下，若蓄电量变化为socd，则内部电阻变化为r4。若使用该映射关系，则在温度t下在蓄电量为soc1时内部电阻为rd的情况下，通过rd
×
r4/r1的计算求出socd下的内部电阻。
[0073]
即，能够通过以下的式子来求出诊断温度td＝t、蓄电量为socd时的内部电阻rd’。
[0074]
rd’＝rd
×
r4/r1
[0075]
同样地，能够通过以下的式子来求出诊断温度td＝t1、蓄电量为socd时的内部电阻rd’。
[0076]
rd’＝rd
×
r5/r2
[0077]
同样地，能够通过以下的式子来求出诊断温度td＝t3、蓄电量为socd时的内部电阻rd’。
[0078]
rd’＝rd
×
r6/r3
[0079]
若这样求出的rd’为rmax以下，则如上述那样，能够诊断出子电池21的电压不会变得比vmin小，能够满足要件而不会引起品质劣化。在不满足要件的情况下，例如可以通过警告灯等向用户进行通知，即使主电源系统失效，车辆也仅进行避让行驶而可以由用户手动地进行驻车锁定。
[0080]
<效果>
[0081]
如以上那样，在本公开技术的一实施方式所涉及的电池诊断装置中，例如基于作为诊断对象的电池的温度，决定根据例如每个假定的温度变化模式决定各异的诊断温度而将其用于内部电阻的推断，从而能够提高推断精度。由此，能够提高电池的诊断的可靠性。此外，本公开技术若能够根据电池的特性、充放电、升温/冷却等的控制规格、周围的气温等使用环境的一个以上而决定针对当前的电池的温度的诊断温度，则也能够应用于上述的实施方式以外的其他实施方式。
[0082]
以上，对本公开技术的一实施方式进行了说明，但本公开技术能够作为电池诊断装置、具备处理器和存储器的电池诊断装置所执行的电池诊断方法、用于执行电池诊断方法的电池诊断程序、存储了电池诊断程序的计算机能够读取的非暂时存储介质、包含电池诊断装置的车辆控制系统、以及搭载了电池诊断装置的车辆而加以掌握。
[0083]
工业上的利用可能性
[0084]
本公开技术能够应用于车辆等的电池诊断装置。