JP2021520178A - バッテリ状態推定方法 - Google Patents
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Abstract
Description
130 電流測定部
140 マイクロプロセッサ
150 保存部
Claims (18)
- 使用中のバッテリの電圧及び電流を周期的に測定して、電圧値及び電流値を生成するステップと、
適応型フィルタを利用して、前記電圧値及び前記電流値から、前記バッテリの現在の状態を表すGパラメータの値及びHパラメータの値をリアルタイムに生成するステップと、
前記Gパラメータの値及び前記Hパラメータの値を利用して、前記バッテリの状態をリアルタイムに推定するステップと、を含み、
前記Gパラメータは、前記バッテリの電流変化についての電圧の敏感度を表すパラメータであり、
前記Hパラメータは、前記バッテリ内の局部平衡電位散布及び抵抗分布により決定される有効電位を表すパラメータであることを特徴とするバッテリ状態推定方法。 - 前記適応型フィルタは、再帰的最小自乗法(recursive least squares; RLS)を利用したフィルタであることを特徴とする請求項1に記載のバッテリ状態推定方法。
- 前記Gパラメータと前記Hパラメータからなる状態ベクトル、及び共分散行列を初期化するステップをさらに含み、
前記Gパラメータの値及び前記Hパラメータの値をリアルタイムに生成するステップは、
現在の前記電流値及び前記状態ベクトルの直前値に基づいて、前記バッテリの現在の電圧推定値を算出し、前記現在の前記電流値及び前記共分散行列の直前値に基づいて、利得行列及び前記共分散行列を更新するステップと、
現在の前記電圧値と、前記現在の電圧推定値との電圧誤差を算出するステップと、
前記状態ベクトルの直前値、前記利得行列の現在値、及び前記電圧誤差に基づいて、前記状態ベクトルを更新することにより、前記Gパラメータの現在値及び前記Hパラメータの現在値を生成するステップと、を含むことを特徴とする請求項2に記載のバッテリ状態推定方法。 - 前記バッテリの現在の電圧推定値は、前記現在の前記電流値と、前記Gパラメータの直前値との積に、前記Hパラメータの直前値を加算した値として算出されることを特徴とする請求項3に記載のバッテリ状態推定方法。
- 前記状態ベクトルの現在値は、前記状態ベクトルの直前値に、前記利得行列の現在値と前記電圧誤差との積を加算した値として算出されることを特徴とする請求項3に記載のバッテリ状態推定方法。
- 前記利得行列及び前記共分散行列を更新するとき、前記Gパラメータと関連する第1忘却ファクタ(forgetting factor)、及び前記Hパラメータと関連する第2忘却ファクタが適用されることを特徴とする請求項3に記載のバッテリ状態推定方法。
- 前記Gパラメータ、前記Hパラメータ及び前記共分散行列は、それぞれ第1ないし第3Gパラメータ、第1ないし第3Hパラメータ及び第1ないし第3共分散行列を含み、
前記第1Gパラメータと前記第1Hパラメータからなる第1状態ベクトル、前記第2Gパラメータと前記第2Hパラメータからなる第2状態ベクトル、前記第3Gパラメータと前記第3Hパラメータからなる第3状態ベクトル、及び前記第1ないし第3共分散行列を初期化するステップをさらに含むことを特徴とする請求項3に記載のバッテリ状態推定方法。 - 前記現在の前記電流値と、直前の前記電流値との電流差が第1閾値以上である場合、
前記現在の前記電流値、及び前記第1状態ベクトルの最近値に基づいて、前記バッテリの現在の電圧推定値を算出し、前記現在の前記電流値、及び前記第1共分散行列の直前値に基づいて、前記利得行列及び前記第1共分散行列を更新するステップと、
前記第1状態ベクトルの最近値、前記利得行列の現在値、及び前記電圧誤差に基づいて、前記第1状態ベクトルを更新することにより、前記第1Gパラメータの現在値及び前記第1Hパラメータの現在値を生成するステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項8に記載のバッテリ状態推定方法。 - 前記バッテリが、電圧源Vocv、直列抵抗R0及び二つの並列RCネットワーク(resistor-capacitor network)が直列に連結される等価回路としてモデリングされるとき、前記第1Gパラメータの現在値に基づいて、前記バッテリの前記直列抵抗R0の値を推定するステップをさらに含むことを特徴とする請求項9に記載のバッテリ状態推定方法。
- 前記現在の前記電流値と、直前の前記電流値との電流差が第2閾値以下である場合、
前記現在の前記電流値、及び前記第2状態ベクトルの最近値に基づいて、前記バッテリの現在の電圧推定値を算出し、前記現在の前記電流値、及び前記第2共分散行列の直前値に基づいて、前記利得行列及び前記第2共分散行列を更新するステップと、
前記第2状態ベクトルの最近値、前記利得行列の現在値、及び前記電圧誤差に基づいて、前記第2状態ベクトルを更新することにより、前記第2Gパラメータの現在値及び前記第2Hパラメータの現在値を生成するステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項8に記載のバッテリ状態推定方法。 - 前記バッテリが、電圧源Vocv、直列抵抗R0及び二つの並列RCネットワーク(resistor-capacitor network)が直列に連結される等価回路としてモデリングされるとき、前記第2Gパラメータの現在値に基づいて、前記バッテリの前記等価回路の抵抗成分の総和を推定するステップをさらに含むことを特徴とする請求項11に記載のバッテリ状態推定方法。
- 前記第2Hパラメータの現在値に基づいて、前記バッテリの前記電圧源Vocvを推定するステップをさらに含むことを特徴とする請求項12に記載のバッテリ状態推定方法。
- 前記現在の前記電流値と、直前の前記電流値との電流差が、第1閾値未満であり、かつ前記第1閾値よりも小さい第2閾値を超える場合、
前記現在の前記電流値、及び前記第3状態ベクトルの最近値に基づいて、前記バッテリの現在の電圧推定値を算出し、前記現在の前記電流値、及び前記第3共分散行列の直前値に基づいて、前記利得行列及び前記第3共分散行列を更新するステップと、
前記第3状態ベクトルの最近値、前記利得行列の現在値、及び前記電圧誤差に基づいて、前記第3状態ベクトルを更新することにより、前記第3Gパラメータの現在値及び前記第3Hパラメータの現在値を生成するステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項8に記載のバッテリ状態推定方法。 - 再帰的最小自乗法(recursive least squares; RLS)フィルタに使われる、第1ないし第3状態ベクトル及び第1ないし第3共分散行列を初期化するステップであって、前記第1ないし第3状態ベクトルは、それぞれ第1ないし第3Gパラメータ及び第1ないし第3Hパラメータからなるステップと、
使用中のバッテリの電圧及び電流を第1時間周期(time period)ごとに測定するステップであって、直前の電圧値及び直前の電流値を生成し、前記第1時間周期を経た後、現在の電圧値及び現在の電流値を生成するステップと、
前記現在の電流値と、前記直前の電流値との電流差が第1閾値以上である場合、前記第1状態ベクトル及び前記第1共分散行列を更新し、前記電流差が、前記第1閾値よりも小さい第2閾値以下である場合、前記第2状態ベクトル及び前記第2共分散行列を更新し、前記電流差が、前記第2閾値を超え、かつ第1閾値未満である場合、前記第3状態ベクトル及び前記第3共分散行列を更新するステップと、
前記バッテリが、電圧源Vocv、直列抵抗R0及び二つの並列RCネットワーク(resistor-capacitor network)が直列に連結される等価回路としてモデリングされるとき、前記第1状態ベクトルの前記第1Gパラメータの値により、前記バッテリの前記直列抵抗R0の値をリアルタイムに推定し、前記第2状態ベクトルの前記第2Gパラメータの値により、前記バッテリの前記等価回路の抵抗成分の総和をリアルタイムに推定するステップと、を含むことを特徴とするバッテリ状態推定方法。 - 前記第1状態ベクトル及び前記第1共分散行列を更新するステップは、
前記現在の電流値、及び前記第1状態ベクトルの最近値に基づいて、前記バッテリの現在の電圧推定値を算出し、利得行列及び前記第1共分散行列を更新するステップと、
前記現在の電圧値と、前記現在の電圧推定値との電圧誤差を算出するステップと、
前記第1状態ベクトルの最近値、前記利得行列の現在値、及び前記電圧誤差に基づいて、前記第1状態ベクトルを更新するステップと、を含むことを特徴とする請求項15に記載のバッテリ状態推定方法。 - 前記利得行列及び前記第1共分散行列を更新するとき、前記第1Gパラメータと関連する第1忘却ファクタ(forgetting factor)、及び前記第1Hパラメータと関連する第2忘却ファクタが適用されることを特徴とする請求項16に記載のバッテリ状態推定方法。
- 前記第2状態ベクトル及び前記第2共分散行列を更新するステップは、
前記現在の電流値、及び前記第2状態ベクトルの最近値に基づいて、前記バッテリの現在の電圧推定値を算出し、利得行列及び前記第2共分散行列を更新するステップと、
前記現在の電圧値と、前記現在の電圧推定値との電圧誤差を算出するステップと、
前記第2状態ベクトルの最近値、前記利得行列の現在値、及び前記電圧誤差に基づいて、前記第2状態ベクトルを更新するステップと、を含むことを特徴とする請求項15に記載のバッテリ状態推定方法。
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