JP6153528B2 - 電池監視のためのシステムおよび方法 - Google Patents
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Description
I=dQ/dt
Q=∫Idt
いる間にオフラインで、いずれでも決定するために使用することができる。
I=dQ/dt
Q=∫Idt
---方程式1
式中、SOC(t)およびSOC(t−1)は瞬間tおよびt−1のSOCであり、I(t)はt番目の瞬間の電流であり、
は瞬間の間の時間間隔であり、k=f(θ,%劣化)であり、λ=f(θ)であり、これは下に定義する通りであり、θは温度であり、%劣化は電池のSOHによって得られる。
式中、b1、b2、b3、b4はバイアス定数であり、c1、c2、c3、c4は比例定数である。
*電圧の急激な低下または上昇がある。それは、電流が突然ゼロになったとき、または電流がゼロから急上昇したときに発生する。このような瞬間に、抵抗が推定され、開放電圧OCVはSOC=f(OCV)から算出される。
*連続する瞬間に対する
および
は両方ともゼロに近いので、電池は休止中であるとみなされる。
以下のステップはSOCの推定方法を記載する:
かつ
である場合、OCVは次の方程式を用いて算出される。
式中、αは温度に依存する定数である。
SOHは、定格(未使用)電池容量に対する実際の電池容量の比である。標準的常法では、SOHは百分率(比に100を乗算する)で表される。このパラメータは電池の健全性を示す。典型的には、電池は、それが定格容量の70%に達するまで、車両で作動することができる。電池は、健全性が70%未満に低下すると、交換しなければならない。
方程式1から、
式中、kは劣化の関数である。
---方程式4
式中、
SOC(t1)およびSOC(t2)は、電池が適切に休止しているとき、2つの異なる瞬間に記録されたSOCである。
---方程式5
---方程式6
である場合、方程式4を用いてkestを計算する。そうでない場合はステップ1を繰り返す。
Claims (17)
- 電池の充電状態(SOC)および健康状態(SOH)を推定するための方法であって、前記方法は、
前記電池の温度および前記電池の劣化に依存する関数、ならびに前記電池の電流および前記電池の温度に依存する指数因子を利用する補正機構を適用するステップと、
1つまたは複数の累積誤差を補償するための累積補正ループを適用するステップであって、前記累積誤差は、前記電池の経年数を含む1つまたは複数の電池パラメータの変化によって生じるステップとを含み、
前記補正機構および前記累積補正ループは、異なる時間に適用され、同時に適用されることがないことを特徴とする方法。 - 前記累積補正ループは、
電圧の変化および電流の変化が1つまたは複数の連続する瞬間に対して一定である場合、
電流がゼロに低下する場合、または
電流がゼロから上昇する場合、という条件のうち、1つまたは複数の条件の間に適用されることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記累積補正ループは、前記電流がゼロに低下する場合、または前記電流がゼロから上昇する場合に適用される方法であって、前記方法は、前記電池の抵抗を計算することをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記累積補正ループが適用されない場合、前記補正機構が前記電池のSOCを推定するために適用されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記方法が、
(i)前記電池の電流、温度、および電圧の各初期値を測定するステップと、
(ii)前記SOCの以前の記録値が使用可能である場合、前記以前の記録値から電池のSOCの初期値を決定し、前記SOCの以前の記録値が使用不可能である場合、既知の対
応する開放電圧(OCV)値から前記SOCの初期値を算出するステップと、
(iii)1つまたは複数の連続する瞬間の前記電流が、ゼロである閾値電流より低い場合には、前記累積補正ループを適用することによって瞬間「t」のSOCを決定するステップと、
(iv)抵抗を計算すること、および、前記OCVが一定で電池の電流の変化が極小であると仮定することによって、充放電サイクルの開始時または終了時に電圧の低下または上昇があった場合に前記累積補正ループを適用することにより、瞬間「t」の前記SOCを決定するステップと、
(v)ステップ(iii)および(iv)の条件が満たされない場合には、前記補正機構を適用して前記SOCを更新するステップと、
(vi)前記電池の健康状態(SOH)を計算し、前記電池の温度および前記電池の劣化に依存する前記関数の1つまたは複数のパラメータを周期的に更新するステップと、
(vii)新たに得られた1つまたは複数のサンプルに対してステップ(ii)から(vi)を繰り返すステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 1つまたは複数の入力装置から受信された、1つまたは複数の入力値に基づいて、前記SOCを計算するステップをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記電池が休止しているとき、前記電池の劣化の推定値を計算し、
前記電池の劣化百分率を計算し、
複数サイクルにおける劣化百分率の平均を算出し、および、
前記劣化の推定値、前記劣化百分率、または複数サイクルにおける前記劣化百分率の平均の少なくとも1つを使用して前記SOHを算出することによって、前記SOHを算出するステップをさらに含むことを特徴とする請求項6に記載の方法。 - 前記電池の劣化の推定値を算出するステップが、
(i)前記電池が休止しているときに瞬間t1の既知の対応するOCV値を使用して前記SOCの初期値を算出するステップと、
(ii)累積和を計算するステップと、
(iii)前記瞬間t1とは別の瞬間t2の、前記SOCの最終値を算出するステップと、
(iv)前記SOCの初期値および最終値の差が40%より大きい場合には、前記電池の劣化の推定値を計算し、そうでない場合にはステップ(i)から(iii)を繰り返すステップと、を含むことを特徴とする請求項7に記載の方法。 - 電池の充電状態(SOC)および健康状態(SOH)を推定するためのシステムであって、前記システムは、
前記電池の温度および前記電池の劣化に依存する関数、ならびに前記電池の電流および前記電池の温度に依存する指数因子を利用する補正機構を適用し、および、
1つまたは複数の累積誤差を補償するための累積補正ループを適用するように構成されたプロセッサであって、前記累積誤差は、前記電池の経年数を含む1つまたは複数の電池パラメータの変化によって生じることを特徴とするプロセッサを備え、
前記補正機構および前記累積補正ループは、異なる時間に適用され、同時に適用されることがないことを特徴とするシステム。 - 前記プロセッサは、
前記累積補正ループが、
電圧の変化および電流の変化が1つまたは複数の連続する瞬間に対して一定である場合、
電流がゼロに低下する場合、または
電流がゼロから上昇する場合、という条件のうち、1つまたは複数の条件の間に適用されるように構成されていることを特徴とする請求項9に記載のシステム。 - 前記プロセッサは、前記電流がゼロに低下する場合、または前記電流がゼロから上昇する場合に前記累積補正ループが適用されるように構成され、前記プロセッサは、前記電池の抵抗を計算するようにさらに構成されていることを特徴とする請求項9に記載のシステム。
- 前記累積補正ループが適用されない場合、前記プロセッサは、前記電池のSOCを推定するために前記補正機構を適用するように構成されることを特徴とする請求項9に記載のシステム。
- 前記プロセッサは、
(i)前記電池の電流、温度、および電圧の各初期値を測定し、
(ii)前記SOCの以前の記録値が使用可能である場合、前記以前の記録値から電池のSOCの初期値を決定し、前記SOCの以前の記録値が使用不可能である場合、既知の対応する開放電圧(OCV)値から前記SOCの初期値を算出し、
(iii)1つまたは複数の連続する瞬間の前記電流が、ゼロである閾値電流より低い場合には、前記累積補正ループを適用することによって瞬間「t」のSOCを決定し、
(iv)抵抗を計算すること、および、前記OCVが一定で電池の電流の変化が極小であると仮定することによって、充放電サイクルの開始時または終了時に電圧の低下または上昇があった場合に前記累積補正ループを適用することにより、瞬間「t」の前記SOCを決定し、
(v)ステップ(iii)および(iv)の条件が満たされない場合には、前記補正機構を適用して前記SOCを更新し、
(vi)前記電池の健康状態(SOH)を計算し、前記電池の温度および前記電池の劣化に依存する前記関数の1つまたは複数のパラメータを周期的に更新し、
(vii)新たに得られた1つまたは複数のサンプルに対してステップ(ii)から(vi)を繰り返すように、さらに構成されることを特徴とする請求項9に記載のシステム。 - 第1入力装置、第2入力装置および出力装置をさらに備えることを特徴とする請求項9に記載のシステム。
- 前記第1入力装置および前記第2入力装置から受信された、1つまたは複数の入力値に基づいて、前記SOCを計算するようにさらに構成されることを特徴とする請求項14に記載のシステム。
- 前記プロセッサは、
前記電池が休止しているとき、前記電池の劣化の推定値を計算し、
前記電池の劣化百分率を計算し、
複数サイクルにおける劣化百分率の平均を算出し、および、
前記劣化の推定値、前記劣化百分率、または複数サイクルにおける前記劣化百分率の平均の少なくとも1つを使用して前記SOHを算出することによって、前記SOHを算出するように構成されることを特徴とする請求項15に記載のシステム。 - 前記プロセッサは、
(i)前記電池が休止しているときに瞬間t1の既知の対応するOCV値を使用して前記SOCの初期値を算出し、
(ii)累積和を計算し、
(iii)前記瞬間t1とは別の瞬間t2の、前記SOCの最終値を算出し、
(iv)前記SOCの初期値および最終値の差が40%より大きい場合には、前記電池の劣化の推定値を計算し、そうでない場合にはステップ(i)から(iii)を繰り返すことによって、前記電池の劣化の推定値を計算するように構成されることを特徴とする請求項16に記載のシステム。
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