JP2016126999A - 電池電力予測装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電池ECUは、電池セルの電池モデルに基づいて、現在から放電側規定時間経過後の許容出力電力を予測する。電池モデルは、直流抵抗モデルと、反応抵抗モデルと、拡散抵抗モデルとから構成されている。反応抵抗モデルは、バトラーボルマー式から導かれ、交換電流密度と相関のある反応抵抗パラメータを含む。電池ECUは、現在から放電側規定時間経過後に拡散抵抗モデルに残る残電圧を連続時間式に基づいて予測する。電池ECUは、現在から放電側規定時間経過後に新たに生じる拡散抵抗モデルの将来の分極電圧を連続時間式に基づいて予測する。電池ECUは、残電圧及び将来の分極電圧の合計値、直流抵抗モデルにおける電位差、並びに反応抵抗モデルにおける電位差に基づいて上記許容出力電力を予測する。
【選択図】 図13
Description
図2を用いて、各単セル演算部32(CPU)のそれぞれが行う処理の概要について説明する。単セル演算部32は、直流抵抗電位差算出部34、反応抵抗電位差算出部35、分極電圧算出部36、及びSOC変換部37等を備えている。
続いて、電力予測部33が行う許容出力電力Wout及び許容入力電力Winの予測処理について説明する。
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
Claims (8)
- 2次電池(20a)の出力可能電力及び入力可能電力のうち少なくとも一方を予測対象値とし、前記2次電池の電池モデルに基づいて、現在から規定時間経過後の前記予測対象値を予測する電池電力予測装置において、
前記電池モデルは、
前記2次電池の直流抵抗(Rs)を表す直流抵抗モデルと、
前記2次電池の反応抵抗を表すモデルであって、バトラーボルマー式から導かれ、交換電流密度と相関のある反応抵抗パラメータ(β)を含む反応抵抗モデルと、
抵抗とキャパシタとの並列接続体を含むRC等価回路モデルであって、前記2次電池の拡散抵抗を表す拡散抵抗モデルとから構成され、
前記RC等価回路モデルの回路定数を含む式であって、前記拡散抵抗モデルの現在の分極電圧を算出する離散式に基づいて、前記現在の分極電圧を算出する第1分極電圧演算手段と、
前記回路定数を含む式であって、前記現在の分極電圧が時間経過とともに減少して現在から前記規定時間経過後に残る前記分極電圧である残電圧を予測する連続時間式に、前記現在の分極電圧を入力することにより前記残電圧を予測する残電圧予測手段と、
現在から前記規定時間経過後に新たに生じる前記拡散抵抗モデルの将来の分極電圧を予測する連続時間式に基づいて、前記将来の分極電圧を予測する第2分極電圧演算手段と、
前記残電圧と前記将来の分極電圧との合計値、前記直流抵抗モデルにおける電位差、及び前記反応抵抗モデルにおける電位差に基づいて、現在から前記規定時間経過後の前記予測対象値を予測する電力予測手段とを備えることを特徴とする電池電力予測装置。 - 前記反応抵抗パラメータは、定数をα,γ、前記2次電池に流れる電流をI、前記2次電池の温度をT、前記反応抵抗における電位差をΔVと定義すると、
- 前記2次電池は、直列接続された複数の電池セルのそれぞれであり、
前記電力予測手段は、
前記規定時間を放電側規定時間とし、前記2次電池のそれぞれについて、現在から前記放電側規定時間経過するまでの期間に渡って前記2次電池の放電電流をその許容上限放電電流にしたと仮定した場合における現在から前記放電側規定時間経過後の前記2次電池の端子間電圧を予測する第1放電時予測手段と、
前記第1放電時予測手段によって予測された前記2次電池のそれぞれの端子間電圧の最小値がその許容下限電圧以上となる場合、前記第1放電時予測手段によって予測された前記2次電池のそれぞれの端子間電圧の総和と、前記許容上限放電電流とに基づいて、現在から前記放電側規定時間経過後の前記出力可能電力を予測する第1出力電力予測手段と、
前記第1放電時予測手段によって予測された前記2次電池のそれぞれの端子間電圧の最小値が前記許容下限電圧未満となる場合、現在から前記放電側規定時間経過後の前記2次電池のそれぞれの端子間電圧の最小値を前記許容下限電圧とする前記2次電池の放電電流であって、前記許容上限放電電流以下の放電電流である最大放電電流を所定の探索法に従って探索する放電電流探索手段と、
前記2次電池のそれぞれについて、現在から前記放電側規定時間経過するまでの期間に渡って前記2次電池の放電電流を前記最大放電電流にしたと仮定した場合における現在から前記放電側規定時間経過後の前記2次電池の端子間電圧を予測する第2放電時予測手段と、
前記第2放電時予測手段によって予測された前記2次電池のそれぞれの端子間電圧の総和と、前記最大放電電流とに基づいて、現在から前記放電側規定時間経過後の前記出力可能電力を予測する第2出力電力予測手段とを含む請求項1又は2記載の電池電力予測装置。 - 前記放電電流探索手段は、0から前記許容上限放電電流までの範囲を探索範囲として前記最大放電電流を探索する請求項3記載の電池電力予測装置。
- 前記2次電池は、直列接続された複数の電池セルのそれぞれであり、
前記電力予測手段は、
前記規定時間を当該電池電力予測装置の1処理周期とし、前記2次電池のそれぞれについて、現在から前記1処理周期経過するまでの期間に渡って前記2次電池の充電電流をその許容上限充電電流にしたと仮定した場合における現在から前記1処理周期後の前記2次電池の端子間電圧を予測する第1充電時予測手段と、
前記第1充電時予測手段によって予測された前記2次電池のそれぞれの端子間電圧の最大値がその許容上限電圧以下となる場合、前記第1充電時予測手段によって予測された前記2次電池のそれぞれの端子間電圧の総和と、前記許容上限充電電流とに基づいて、現在から前記1処理周期後の前記入力可能電力を予測する第1入力電力予測手段と、
前記第1充電時予測手段によって予測された前記2次電池のそれぞれの端子間電圧の最大値が前記許容上限電圧を超える場合、前記規定時間を前記1処理周期よりも長い所定時間とし、現在から前記所定時間経過後の前記2次電池のそれぞれの端子間電圧の最大値を前記許容上限電圧とする前記2次電池の充電電流であって、前記許容上限充電電流以下の充電電流である最大充電電流を所定の探索法に従って探索する充電電流探索手段と、
前記2次電池のそれぞれについて、現在から前記所定時間経過するまでの期間に渡って前記2次電池の充電電流を前記最大充電電流にしたと仮定した場合における現在から前記所定時間経過後の前記2次電池の端子間電圧を予測する第2充電時予測手段と、
前記第2充電時予測手段によって予測された前記2次電池のそれぞれの端子間電圧の総和と、前記最大充電電流とに基づいて、現在から前記所定時間経過後の前記入力可能電力を予測する第2入力電力予測手段とを含む請求項1〜4のいずれか1項に記載の電池電力予測装置。 - 前記充電電流探索手段は、0から前記許容上限充電電流までの範囲を探索範囲として前記最大充電電流を探索する請求項5記載の電池電力予測装置。
- 前記RC等価回路モデルは、N個(Nは1以上の整数)の前記並列接続体にて構成されたモデルであり、
前記拡散抵抗モデルにおいて、前記RC等価回路モデルを構成するm番目(mは正の整数)の前記並列接続体の前記抵抗の抵抗値をRwm、前記キャパシタの容量をCwmと定義し、
前記残電圧予測手段は、前記規定時間をTff、前記現在の分極電圧をVwmと定義すると、前記残電圧Vwrを
前記第2分極電圧演算手段は、現在から前記規定時間経過するまでの期間に渡って前記2次電池に流す電流をIpと定義すると、前記将来の分極電圧Vwsを
- 前記2次電池のそれぞれについて、現在から前記規定時間経過するまでの期間における前記2次電池の開放端電圧の変化量を予測するOCV変化予測手段をさらに備え、
前記電力予測手段は、前記開放端電圧の変化量をさらに用いて、現在から前記規定時間経過後の前記予測対象値を予測する請求項1〜7のいずれか1項に記載の電池電力予測装置。
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