JP2010271171A - 電池状態推定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電圧検出部102と、電流検出部101と、電圧検出部102により検出された実電圧の微分値dV及び電流検出部101により検出された実電流の微分値dIに基づいて、逐次最小二乗法により仮内部抵抗rを推定し、仮内部抵抗rを実電圧の微分値dV及び実電流の微分値dIに基づいて一次補正することにより一次内部抵抗Rを推定する同定部105と、一次内部抵抗Rを二次補正することにより二次内部抵抗R2を推定する抵抗補正部106と、実電圧及び二次内部抵抗R2に基づいて蓄電器2の充放電電流の推定値である推定電流を算出する電流推定演算部110と、推定電流及び実電流に基づいて、逐次最小二乗法により抵抗補正係数を推定する抵抗補正係数演算部111と、を備える。抵抗補正部106は、一次内部抵抗R及び抵抗補正係数に基づいて、二次内部抵抗Rを推定する。
【選択図】図1
Description
V(電圧計測値)=OCV(開路電圧)−K(内部抵抗)×I(電流計測値)・・・(式1)
従来、内部抵抗Kを求めるために、(式1)の一次式を蓄電器の簡易モデルとして内部抵抗のパラメータを含むパラメータ推定を行っている。しかしながら、一次式の近似手法としては逐次最小二乗法が知られているが、この手法のみでは蓄電器の内部抵抗推定を正確に行うことはできない。
図23に示した等価回路モデルの合成インピーダンスは(式2)のようになる。(式2)において、ω→0となるような領域を考えると、合成インピーダンスは、抵抗成分であるR0及びR1により表現することができる。つまり、ω>0の場合にのみC成分を補正させることで、内部抵抗を高精度に推定する。
y(t)=a・x(t)+b・・・(式3)
なお、x:実電流の微分値dI、y(t):時刻tにおける実電圧の微分値dV、a:一次直線の傾き、b:一次直線の切片、である。
また、tや後述するt−1は、時刻を示す値であり、以下の説明でも同様である。
そして、推定されるパラメータにより同定される近似直線の式は、(式4)のように表される。
y’(t)=a’・x(t)+b’・・・(式4)
なお、y’(t):(式4)の右辺の演算により算出される実電圧の微分値dVの値(モデル値)、である。
R(t)=r(t)+Ga1・[dv(t−1)−r(t−1)・di(t−1)]・・・(式7)
なお、dv:実電圧微分値、di:実電流微分値、r:仮内部抵抗、R:周波数応答補正された内部抵抗推定値(一次内部抵抗)、Ga1:抵抗補正ゲイン、である。
R2=R×RHOSEI
の演算を行う。
なお、初期状態としては、抵抗補正係数は「1」である。
y(t)=α×u(t)+(1―α)×y(t−1)・・・(式8)
なお、y(t):フィルタ処理値、y(t−1):フィルタ処理前回値、u(t):フィルタへの入力電流、α:時定数、である。
また、基本フィルタでは、α=dt/5(sec)に設定されている。このような時定数が設定されることで、基本フィルタは、入力電流が大電流である場合や入力電流の変動が大きい場合を考慮したフィルタとして機能する。
ただし、仮想電流フィルタでは、α=dt/400に設定されている。このような時定数が設定されることで、仮想電流フィルタは、図24に示した一次的な遅れを考慮した残留電流発生用のフィルタとして機能する。仮想電流フィルタによりフィルタ処理されたフィルタ処理値は、仮想残留電流値としてOCV推定部109へ送られる。
実電流が小さい領域の部分では、図22において示した0A付近の電圧の遅れを考慮し、実際にはほぼ0Aの状態であるが、実際よりも電流が残留していると想定して、OCV推定用電流が実電流よりも大きく設定されている。
実電流が大きい領域の部分は、図5に示すように、この領域では実際の内部抵抗(以下、実内部抵抗ともいう)が急激に増大する。図5は実電流と実内部抵抗との関係の一例を示す図である。このように実内部抵抗が急激に増大すると、周波数応答補正(一次補正)では所望の値に補正することができないことがあるため、内部抵抗を推定する際の精度低下を防ぐために、OCV推定用電流が実際の実電流よりも小さく設定されている。また、実電流が増大するほど、OCV推定用電流と実電流との差が増大するように設定されている。
Vo(t)=Vo(t−1)+Ga2・[R2・I(t−1)−V(t−1)]・・・(式9)
なお、Ga2:開路電圧推定ゲイン、I:OCV推定用電流(IOCV)、V:実電圧、Vo:開路電圧(OCV)、である。
OCV=V+IOCV×R2・・・(式10)
なお、OCV:開路電圧、Vは実電圧、IOCV:OCV推定用電流、R2:二次内部抵抗、である。
推定電流=(推定OCV−実電圧)/二次内部抵抗R2
の演算を行う。
蓄電器2の全容量(CAPA)=(ΔAh/Δ推定SOC)×100
の関係式が成立する。
また、推定SOCが所定範囲内にある場合に信頼性があるものとみなし、この所定範囲内にあるときにのみ、電流量の微分値及び推定SOCの微分値から逐次最小二乗法を用いて蓄電器2の全容量を推定するようにしてもよい。
図11は、OCV推定用電流の算出方法の一例を示すフローチャートである。
まず、電流検出部101が、蓄電器2の充放電電流Iを検出する(ステップS101)。続いて、第1フィルタ処理部107が、基本フィルタによるフィルタ処理を行い、フィルタ処理値IFを得る(ステップS102)。続いて、第2フィルタ処理部108が、仮想電流フィルタによるフィルタ処理を行い、フィルタ処理値IFVを得る(ステップS103)。続いて、OCV推定部109が、基本フィルタによるフィルタ処理値IFと仮想電流フィルタによるフィルタ処理値IFVとの和を、OCV推定用電流IOCVとして算出する(ステップS104)。
図12及び図13は、SOC推定方法の一例を示すフローチャートである。
図14は、蓄電器2の全容量の推定方法の一例を示すフローチャートである。
2 蓄電器
101 電流検出部
102 電圧検出部
103 dV/dI算出部
104 dV/dI選択処理部
105 同定部
106 抵抗補正部
107 第1フィルタ処理部
108 第2フィルタ処理部
109 OCV推定部
110 電流推定演算部
111 抵抗補正係数演算部
112 SOC変換処理部
113 電流積算処理部
114 演算処理部
115 温度検出部
116 劣化判定部
Claims (7)
- 電池の端子間電圧を検出する電圧検出部と、
前記電池の充放電電流を検出する電流検出部と、
前記電圧検出部により検出された前記電池の実電圧の所定時間当たりの変化量である実電圧変化量と、前記電流検出部により検出された前記電池の実電流の所定時間当たりの変化量である実電流変化量と、に基づいて、逐次最小二乗法により、前記電池の内部抵抗の仮値である仮内部抵抗を推定する仮内部抵抗推定部と、
前記仮内部抵抗推定部により推定された前記電池の仮内部抵抗を、前記実電圧変化量及び前記実電流変化量に基づいて一次補正することにより、前記電池の一次内部抵抗を推定する一次内部抵抗推定部と、
前記一次内部抵抗推定部により推定された前記電池の一次内部抵抗を二次補正することにより、前記電池の二次内部抵抗を推定する二次内部抵抗推定部と、
前記電池の実電圧及び前記二次内部抵抗推定部により推定された前記電池の二次内部抵抗に基づいて、前記電池の充放電電流の推定値である推定電流を算出する推定電流算出部と、
前記推定電流算出部により算出された推定電流及び前記電池の実電流に基づいて、逐次最小二乗法により、前記電池の一次内部抵抗を補正するための補正係数を推定する補正係数推定部と、
を備え、
前記二次内部抵抗推定部は、前記一次内部抵抗推定部により推定された一次内部抵抗及び前記補正係数推定部により推定された補正係数に基づいて、前記電池の二次内部抵抗を推定する電池状態推定装置。 - 請求項1に記載の電池状態推定装置であって、更に、
前記電池の実電流が第1の所定値未満である場合には、前記実電流よりも大きい電流値を有し、前記実電流が前記第1の所定値よりも大きい第2の所定値以上である場合には、前記実電流よりも小さく、かつ、前記実電流が増大するほど前記実電流との差が増大する電流値を有する仮想電流を生成する仮想電流生成部と、
前記仮想電流生成部により生成された仮想電流及び前記二次内部抵抗推定部により推定された二次内部抵抗に基づいて、前記電池の開路電圧を推定する開路電圧推定部と、
を備える電池状態推定装置。 - 請求項1または2に記載の電池状態推定装置であって、更に、
前記電池の充電率と開路電圧との特性情報を記憶する特性情報記憶部と、
前記推定電流算出部により算出された推定電流と前記実電流との差が所定値未満である場合、前記開路電圧推定部により推定された前記電池の開路電圧及び前記特性情報記憶部により記憶された前記特性情報に基づいて、前記電池の充電率を推定する充電率推定部と、
を備える電池状態推定装置。 - 請求項1または2に記載の電池状態推定装置であって、更に、
前記電池の充放電電流を積算して電流量を算出する電流積算部と、
前記推定電流算出部により算出された推定電流と前記実電流との差が所定値以上である場合、前記電流積算部により算出された電流量に基づいて、前記電池の充電率を推定する充電率推定部と、
を備える電池状態推定装置。 - 請求項3または4に記載の電池状態推定装置であって、更に、
前記電池の充放電電流を積算して電流量を算出する電流積算部と、
前記電流積算部により算出された電流量の所定時間当たりの変化量である電流量変化量と、前記充電率推定部により推定された前記電池の充電率の所定時間当たりの変化量である充電率変化量と、に基づいて、前記電池の全容量を推定する全容量推定部と、
を備える電池状態推定装置。 - 請求項1に記載の電池状態推定装置であって、更に、
前記電池の温度を検出する温度検出部と、
前記電池の温度毎に劣化判断閾値を記憶する劣化判断閾値記憶部と、
前記温度検出部により検出された前記電池の温度に基づいて前記劣化判断閾値記憶部から前記劣化判断閾値を取得し、前記二次内部抵抗推定部により推定された前記電池の二次内部抵抗が前記劣化判断閾値以上である場合、前記電池が劣化していると判定する劣化判定部と、
を備える電池状態推定装置。 - 請求項5に記載の電池状態推定装置であって、更に、
前記電池の温度を検出する温度検出部と、
前記電池の温度毎に劣化判断閾値を記憶する劣化判断閾値記憶部と、
前記温度検出部により検出された前記電池の温度に基づいて前記劣化判断閾値記憶部から前記劣化判断閾値を取得し、前記全容量推定部により推定された前記電池の全容量が前記劣化判断閾値未満である場合、前記電池が劣化していると判定する劣化判定部と、
を備える電池状態推定装置。
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