JP7183577B2 - バッテリ容量推定装置、およびバッテリ容量推定方法 - Google Patents
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Description
第1の発明は、
バッテリの容量を推定するバッテリ容量推定装置であって、
上記バッテリの充放電電流を検出する電流センサと、
上記充放電電流を積算して電流積算値を求める電流積算部と、
上記バッテリの端子電圧を検出する電圧センサと、
上記端子電圧と、上記充放電電流と、上記バッテリの等価回路モデルとに基づいて、上記バッテリの起電力を算出する起電力算出部と、
上記起電力と、あらかじめ設定された、バッテリの起電力とバッテリの充電状態であるSOC値との関係に基づいて、SOC値を求めるSOC値生成部と、
充電期間中または放電期間中の上記電流積算値を、上記充放電電流の積算開始時のSOC値と積算終了時のSOC値との差であるΔSOCで除して、上記バッテリの容量の推定値を求めるバッテリ容量推定部と、
を備えることを特徴とする。
第1の発明のバッテリ容量推定装置であって、
上記充放電電流の積算開始および終了は、放電と充電とが切り替わった直後および次に切り替わる直前のタイミングで行われ、
上記起電力の算出は、上記放電と充電とが切り替わった直後および次に切り替わる直前のタイミングで検出されたバッテリの端子電圧に基づいて行われることを特徴とする。
第1の発明および第2の発明のうち何れか1つのバッテリ容量推定装置であって、
さらに、上記バッテリ容量の推定値を平均化する平均処理部を備えることを特徴とする。
第3の発明のバッテリ容量推定装置であって、
上記平均処理部は、観測行列H(t)=1としたカルマンフィルタを用いて構成されていることを特徴とする。
第3の発明のバッテリ容量推定装置であって、
上記平均処理部は、充電時のΔSOCと放電時の電流積算時間との積が、放電時のΔSOCと充電時の電流積算時間との積と等しくなる充電時および放電時のバッテリ容量の推定値を平均化するように構成されていることを特徴とする。
まず、バッテリ110で充放電が繰り返されて、例えば図2(a)(b)に示すような充放電電流Isense、および端子電圧Vbatが検出されたとすると、充電時(T1~T2)等の電流が積算(積分)されて電流積算値が求められる。
上記のような容量推定値は、電流積算の開始終了をどのようなタイミングで行っても原理的には可能であるが、一般に、上記(数1)の分子および分母を大きくする方が誤差を小さく抑えやすい。この点で、電流積算の開始終了時刻を電流のゼロクロスポイント、すなわち充放電電流が0になる充放電の開始時刻から終了時刻までに設定することによって、(数1)の分子および分母を最大化して容量の推定精度を向上させることが容易になる。なお、実際には、電流や電圧がサンプリングにより離散的に検出される場合には、充電と放電とが切り替わった直後および次に切り替わる直前のタイミングに設定されることが好ましい。なお、電流や電圧の補間によって、電流が0になるタイミングを求めて、これらが電流積算の開始終了タイミングに設定されたりしてもよい。
SOCerr:SOCの誤差
Isens:充放電電流
R0err:抵抗R0の誤差
EPerr:抵抗R1、キャパシタC1に起因するSOCの誤差
ΔSOCerr:積算開始終了時のSOC差の誤差
である。
上記のようにして求められる容量推定値にはノイズの影響等に起因して種々の誤差やが含まれる。そのような誤差を低減するためには、得られた容量推定値を平均化してもよい。特に、充電時および放電時に求められた容量推定値を平均化することによって、電流検出時のオフセット電流誤差を低減しやすくなる。容量推定値を平均化するために、複数の容量値を単純に合計すると演算処理がオーバフローする場合などには、逐次平均処理を行うようにしてもよい。例えば、図5に示すように、カルマンフィルタにおける観測行列H(t)=1にすることによって、すなわちフィードバックされる値をそのままカルマンゲインに入力される値から減算することによって、容易に平均化処理を行うことができる。このような平均化処理によって、例えば図6に示すように容量推定値を比較的短時間に収束させることなどができる。
CAPC、CAPD:充電時および放電時の容量推定値
IC_ref、ID_ref、:オフセット電流誤差のない充放電電流
Ierr:オフセット電流誤差(充放電時で等しい)
ΔSOC_C、ΔSOC_D:充電時および放電時のΔSOC
である。
CAP:容量推定値
IC_ref、ID_ref、:オフセット電流誤差のない充放電電流
Ierr:オフセット電流誤差(充放電時で等しい)
ΔSOC_C、ΔSOC_D:充電時および放電時のΔSOC
である。
120 電圧センサ
130 電流センサ
140 切替スイッチ
150 負荷
160 充電電源
210 バッテリ容量推定装置
Claims (4)
- バッテリの容量を推定するバッテリ容量推定装置であって、
上記バッテリの充放電電流を検出する電流センサと、
上記充放電電流を積算して電流積算値を求める電流積算部と、
上記バッテリの端子電圧を検出する電圧センサと、
上記端子電圧と、上記充放電電流と、上記バッテリの等価回路モデルとに基づいて、上記バッテリの起電力を算出する起電力算出部と、
上記起電力と、あらかじめ設定された、バッテリの起電力とバッテリの充電状態であるSOC値との関係に基づいて、SOC値を求めるSOC値生成部と、
充電期間中または放電期間中の上記電流積算値を、上記充放電電流の積算開始時のSOC値と積算終了時のSOC値との差であるΔSOCで除して、上記バッテリの容量の推定値を求めるバッテリ容量推定部と、
上記バッテリ容量の推定値を平均化する平均処理部と、
を備え、
上記平均処理部は、充電時のΔSOCと放電時の電流積算時間との積が、放電時のΔSOCと充電時の電流積算時間との積と等しくなる充電時および放電時のバッテリ容量の推定値を平均化するように構成されていることを特徴とするバッテリ容量推定装置。 - 請求項1のバッテリ容量推定装置であって、
上記充放電電流の積算開始および終了は、放電と充電とが切り替わった直後および次に切り替わる直前のタイミングで行われ、
上記起電力の算出は、上記放電と充電とが切り替わった直後および次に切り替わる直前のタイミングで検出されたバッテリの端子電圧に基づいて行われることを特徴とするバッテリ容量推定装置。 - 請求項1および請求項2のうち何れか1項のバッテリ容量推定装置であって、
上記平均処理部は、観測行列H(t)=1としたカルマンフィルタを用いて構成されていることを特徴とするバッテリ容量推定装置。 - バッテリの容量を推定するバッテリ容量推定方法であって、
電流センサによって検出されたバッテリの充放電電流を積算して電流積算値を求める電流積算処理と、
電圧センサによって検出されたバッテリの端子電圧と、上記充放電電流と、上記バッテリの等価回路モデルとに基づいて、上記バッテリの起電力を算出する起電力算出処理と、
上記起電力と、あらかじめ設定された、バッテリの起電力とバッテリの充電状態であるSOC値との関係に基づいて、SOC値を求めるSOC値生成処理と、
充電期間中または放電期間中の上記電流積算値を、上記充放電電流の積算開始時のSOC値と積算終了時のSOC値との差であるΔSOCで除して、上記バッテリの容量の推定値を求めるバッテリ容量推定と、
上記バッテリ容量の推定値を平均化する平均処理とを行い、
上記平均処理では、充電時のΔSOCと放電時の電流積算時間との積が、放電時のΔSOCと充電時の電流積算時間との積と等しくなる充電時および放電時のバッテリ容量の推定値を平均化することを特徴とするバッテリ容量推定方法。
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---|---|---|---|---|
JP2011106953A (ja) | 2009-11-17 | 2011-06-02 | Honda Motor Co Ltd | 電池容量検出方法 |
JP2012149947A (ja) | 2011-01-18 | 2012-08-09 | Calsonic Kansei Corp | バッテリの充電率推定装置 |
JP2013250071A (ja) | 2012-05-30 | 2013-12-12 | Sanyo Electric Co Ltd | 満充電容量検出装置及び蓄電池システム |
JP2018048910A (ja) | 2016-09-21 | 2018-03-29 | 株式会社豊田自動織機 | 蓄電装置 |
-
2018
- 2018-06-01 JP JP2018106320A patent/JP7183577B2/ja active Active
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