JPWO2013057784A1 - Battery control device, secondary battery system - Google Patents
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Abstract
本発明は、二次電池に入出力する電流を積分して充電状態を推定する際の推定精度を向上させることを目的とする。本発明に係る電池制御装置は、二次電池に流れる電流を積分することによって充電状態を推定し、これと並行して、端子電圧を用いて推定した充電状態を初期値として二次電池に流れる電流を積分することによって充電状態を別途推定する。電池制御装置は、これらの推定結果を重み付け加算することにより、端子電圧を用いて充電状態を推定した以降の充電状態を推定する。An object of this invention is to improve the estimation precision at the time of estimating a charge condition by integrating the electric current input / output to / from a secondary battery. The battery control device according to the present invention estimates the state of charge by integrating the current flowing through the secondary battery, and in parallel, flows to the secondary battery using the state of charge estimated using the terminal voltage as an initial value. The state of charge is estimated separately by integrating the current. The battery control device estimates the state of charge after estimating the state of charge using the terminal voltage by weighting and adding these estimation results.
Description
本発明は、二次電池の充電状態を推定する技術に関するものである。 The present invention relates to a technique for estimating the state of charge of a secondary battery.
電池等の蓄電手段を用いた電源装置、分散型電力貯蔵装置、電気自動車等では、蓄電手段の状態を管理する電池制御回路が搭載されている。電池制御回路が管理する蓄電手段の状態としては、蓄電手段がどの程度まで充電されているか、あるいはどの程度放電可能な電荷量が残っているのかを示す充電状態（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ：ＳＯＣ）や電池の寿命の判断や劣化に応じた制御等を実現するために用いる劣化状態（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ：ＳＯＨ）が代表的な例である。 In a power supply device using a power storage means such as a battery, a distributed power storage device, and an electric vehicle, a battery control circuit that manages the state of the power storage means is mounted. The state of the power storage means managed by the battery control circuit includes a state of charge (SOC) indicating how much the power storage means is charged, or how much charge can be discharged, or a battery. A representative example is a deterioration state (State of Health: SOH) used for determining the lifetime of the battery and realizing control according to the deterioration.
下記特許文献１では、バッテリ残存容量を算出する技術が記載されている。同文献に記載されている技術では、バッテリが本来の起電力まで回復していないと判別した場合は、バッテリ容量記憶手段に記憶されている容量値をバッテリ容量の初期値として放電中のバッテリの残存容量を算出する。バッテリ本来の起電力が回復したと判別した場合には、バッテリの端子電圧からバッテリ容量の初期値を求め、その初期値を基に放電中のバッテリの残存容量を算出する。
In the following
上記特許文献１に記載されている技術では、蓄電手段の端子電圧を用いて、蓄電手段の残存容量を精度よく算出することができる。ただし、充放電を実施している間は端子電圧を用いた残存容量の算出は処理が複雑となるため、充放電中は蓄電手段に出入りする電流を積分することにより蓄電手段の残存容量を求める。ここで、電流を積分して充電状態を推定すると、端子電圧を用いて推定した時点の残存容量推定結果から離れるにつれて、推定誤差が次第に大きくなってしまう。
In the technique described in
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、二次電池に入出力する電流を積分して充電状態を推定する際の推定精度を向上させることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to improve the estimation accuracy when estimating the state of charge by integrating the current input to and output from the secondary battery.
本発明に係る電池制御装置は、過去に推定した充電状態を初期値として二次電池に流れる電流を積分することによって充電状態を推定し、これと並行して、端子電圧を用いて推定した充電状態を初期値として二次電池に流れる電流を積分することによって充電状態を別途推定する。電池制御装置は、これらの推定結果を重み付け加算することにより、端子電圧を用いて充電状態を推定した以降の充電状態を推定する。 The battery control device according to the present invention estimates the charge state by integrating the current flowing in the secondary battery with the charge state estimated in the past as an initial value, and in parallel with this, the charge estimated using the terminal voltage The state of charge is separately estimated by integrating the current flowing through the secondary battery with the state as an initial value. The battery control device estimates the state of charge after estimating the state of charge using the terminal voltage by weighting and adding these estimation results.
本発明に係る電池制御装置によれば、充電状態の推定を並行して複数実施し、これらを重み付け加算することにより、充電状態を精度よく推定することができる。 According to the battery control device of the present invention, it is possible to accurately estimate the state of charge by performing a plurality of estimations of the state of charge in parallel and weighting and adding them.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下の実施形態では、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ）の電源を構成する電池システムに対して本発明を適用した場合を例に挙げて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, a case where the present invention is applied to a battery system constituting a power source of a plug-in hybrid vehicle (PHEV) will be described as an example.
また、以下の実施形態では、リチウムイオン電池を採用した場合を例に挙げて説明するが、他にもニッケル水素電池、鉛電池、電気二重層キャパシタ、ハイブリッドキャパシタなどを用いることもできる。なお、以下の実施形態では単電池を直列に接続して組電池を構成しているが、単電池を並列接続したものを直列接続して組電池を構成してもよいし、直列接続した単電池を並列接続して組電池を構成してもよい。 In the following embodiments, a case where a lithium ion battery is employed will be described as an example. However, a nickel metal hydride battery, a lead battery, an electric double layer capacitor, a hybrid capacitor, and the like can also be used. In the following embodiments, the assembled batteries are configured by connecting the cells in series. However, the assembled batteries may be configured by connecting the cells connected in parallel, or by connecting the cells connected in series. A battery pack may be configured by connecting batteries in parallel.
＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施形態１に係る電池システム１００とその周辺の構成を示す図である。電池システム１００はリレー３００と３１０を介してインバータ４００に接続され、リレー３２０と３３０を介して充電器４２０に接続される。電池システム１００は、組電池１１０、単電池管理部１２０、電流検知部１３０、電圧検知部１４０、組電池制御部１５０、第１記憶部１８０、第２記憶部１９０を備える。<
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a
組電池１１０は、複数の単電池１１１から構成される。単電池管理部１２０は、単電池１１１の状態を監視する。電流検知部１３０は、電池システム１００に流れる電流を検知する。電圧検知部１４０は、組電池１１０の総電圧を検知する。組電池制御部１５０は、組電池１１０の状態を検知し、状態の管理等も行う。
The assembled
組電池制御部１５０は、単電池管理部１２０が送信する単電池１１１の電池電圧や温度、電流検知部１３０が送信する電池システム１００に流れる電流値、電圧検知部１４０が送信する組電池１１０の総電圧値を受け取る。組電池制御部１５０は、受け取った情報をもとに組電池１１０の状態を検知する。組電池制御部１５０による状態検知の結果は、単電池管理部１２０や車両制御部２００に送信される。
The assembled
組電池１１０は、電気エネルギーの蓄積および放出（直流電力の充放電）が可能な複数の単電池１１１を電気的に直列に接続して構成している。組電池１１０を構成する単電池１１１は、状態の管理・制御を実施する上で、所定の単位数にグループ分けされている。グループ分けされた単電池１１１は、電気的に直列に接続され、単電池群１１２ａ、１１２ｂを構成している。単電池群１１２を構成する単電池１１１の個数は、全ての単電池群１１２において同数でもよいし、単電池群１１２毎に単電池１１１の個数が異なっていてもよい。
The assembled
単電池管理部１２０は、組電池１１０を構成する単電池１１１の状態を監視する。単電池管理部１２０は、単電池群１１２毎に設けられた単電池制御部１２１を備える。図１では、単電池群１１２ａと１１２ｂに対応して、単電池制御部１２１ａと１２１ｂが設けられている。単電池制御部１２１は、単電池群１１２を構成する単電池１１１の状態を監視および制御する。
The unit
本実施形態１では、説明を簡略化するために、４個の単電池１１１を電気的に直列接続して単電池群１１２ａと１１２ｂを構成し、単電池群１１２ａと１１２ｂをさらに電気的に直列接続して合計８個の単電池１１１を備える組電池１１０とした。
In the first embodiment, in order to simplify the description, four
組電池制御部１５０と単電池管理部１２０は、フォトカプラに代表される絶縁素子１７０および信号通信手段１６０を介して信号を送受信する。
The assembled
組電池制御部１５０と、単電池管理部１２０を構成する単電池制御部１２１ａおよび１２１ｂとの間の通信手段について説明する。単電池制御部１２１ａおよび１２１ｂは、それぞれが監視する単電池群１１２ａおよび１１２ｂの電位の高い順にしたがって直列に接続されている。組電池制御部１５０が単電池管理部１２０に送信した信号は、絶縁素子１７０および信号通信手段１６０を介して単電池制御部１２１ａに入力される。単電池制御部１２１ａの出力は信号通信手段１６０を介して単電池制御部１２１ｂに入力され、最下位の単電池制御部１２１ｂの出力は絶縁素子１７０および信号通信手段１６０を介して組電池制御部１５０へと伝送される。本実施形態１では、単電池制御部１２１ａと単電池制御部１２１ｂの間は絶縁素子１７０を介していないが、絶縁素子１７０を介して信号を送受信することもできる。
A communication unit between the assembled
第１記憶部１８０は、組電池１１０、単電池１１１、単電池群１１２の内部抵抗特性、満充電時の容量、分極電圧、劣化特性、個体差情報、ＳＯＣと開回路電圧（ＯＣＶ：Ｏｐｅｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ）の対応関係などの情報を格納する。さらに、単電池管理部１２０、単電池制御部１２１、組電池制御部１５０などの特性情報についてもあらかじめ記憶することができる。電池システム１００や組電池制御部１５０等の動作が停止しても、第１記憶部１８０に記憶した各種情報は保持される。
The
第２記憶部１９０は、組電池制御部１５０が処理を実施した後、処理結果を含む各種パラメータを記憶する。第１記憶部１８０と同様に、電池システム１００や組電池制御部１５０等が動作を停止しても、記憶したパラメータは保持される。第２記憶部１９０に記憶された各種パラメータは、次回組電池制御部１５０が処理を実施する際に読み出され、入力パラメータとして使用される他、電池システム１００の異常情報や使用履歴などを記憶している場合は電池システム１００のメンテナンス時に読み出されて使用される。
The
組電池制御部１５０は、単電池管理部１２０、電流検知部１３０、電圧検知部１４０、車両制御部２００から受け取った情報、後述するＳＯＣテーブル１８１他の第１記憶部１８０に記憶した情報と第２記憶部１９０に記憶した情報とを用いて、１つ以上の単電池１１１のＳＯＣ、ＳＯＨ、充電・放電可能な電流や電力、異常状態、充放電量を制御するための演算などを実行する。そして、演算結果に基づいて、単電池管理部１２０や車両制御部２００に情報を出力する。前述したように、組電池制御部１５０の処理結果は必要に応じて第２記憶部１９０に記憶され、次回組電池制御部１５０が演算を実行するとき、第２記憶部１９０に記憶した前回処理結果を入力として用いることができる。本発明における「状態推定部」は、組電池制御部１５０がこれに相当する。
The assembled
車両制御部２００は、組電池制御部１５０が送信する情報を用いて、リレー３００と３１０を介して電池システム１００と接続されるインバータ４００を制御する。また、リレー３２０と３３０を介して電池システム１００に接続される充電器４２０を制御する。車両走行中には、電池システム１００はインバータ４００と接続され、組電池１１０が蓄えているエネルギーを用いて、モータジェネレータ４１０を駆動する。充電の際には、電池システム１００は充電器４２０と接続され、家庭用の電源または電気スタンドからの電力供給によって充電される。
The
充電器４２０は、家庭または電気スタンドに代表される外部の電源を用いて組電池１１０を充電する際に用いられる。本実施形態１では、充電器４２０は車両制御部２００からの指令に基づき充電電圧や充電電流などを制御する構成としているが、組電池制御部１５０からの指令に基づき制御を実施してもよい。また、充電器４２０は車両の構成、充電器４２０の性能、使用目的、外部の電源の設置条件などに応じて車両内部に設置してもよいし、車両の外部に設置することもできる。
The
電池システム１００を搭載した車両システムが始動して走行する場合には、車両制御部２００の管理のもと、電池システム１００はインバータ４００に接続され、組電池１１０が蓄えているエネルギーを用いてモータジェネレータ４１０を駆動し、回生時はモータジェネレータ４１０の発電電力により組電池１１０が充電される。電池システム１００を備える車両が家庭用または電気スタンドに代表される外部の電源と接続された際には、車両制御部２００が発信する情報に基づき電池システム１００と充電器４２０とが接続され、組電池１１０が所定の条件になるまで充電される。充電によって組電池１１０に蓄えられたエネルギーは、次回の車両走行時に利用されるか、車両内外の電装品等を動作させるためにも利用される。さらに必要に応じて、家庭用の電源に代表される外部電源へも放出する場合がある。
When the vehicle system on which the
図２は、単電池制御部１２１の回路構成を示す図である。単電池制御部１２１は、電圧検出回路１２２、制御回路１２３、信号入出力回路１２４、温度検知部１２５を備える。電圧検出回路１２２は、各単電池１１１の端子間電圧を測定する。制御回路１２３は、電圧検出回路１２２および温度検知部１２５から測定結果を受け取り、信号入出力回路１２４を介して組電池制御部１５０に送信する。なお、単電池制御部１２１に一般的に実装される、自己放電や消費電流ばらつき等に伴い発生する単電池１１１間の電圧やＳＯＣばらつきを均等化する回路構成は、周知のものであると判断して記載を省略した。
FIG. 2 is a diagram illustrating a circuit configuration of the unit
図２における単電池制御部１２１が備える温度検知部１２５は、単電池群１１２の温度を測定する機能を有する。温度検知部１２５は、単電池群１１２全体として１つの温度を測定し、単電池群１１２を構成する単電池１１１の温度代表値としてその温度を取り扱う。温度検知部１２５が測定した温度は、単電池１１１、単電池群１１２、または組電池１１０の状態を検知するための各種演算に用いられる。図２はこれを前提とするため、単電池制御部１２１に１つの温度検知部１２５を設けた。単電池１１１毎に温度検知部１２５を設けて単電池１１１毎に温度を測定し、単電池１１１毎の温度に基づいて各種演算を実行することもできるが、この場合は温度検知部１２５の数が多くなる分、単電池制御部１２１やその周辺の構成が複雑となる。
The
図２では、簡易的に温度検知部１２５を示した。実際は温度測定対象に温度センサが設置され、設置した温度センサが温度情報を電圧として出力し、これを測定した結果が制御回路１２３を介して信号入出力回路１２４に送信され、信号入出力回路１２４が単電池制御部１２１の外に測定結果を出力する。この一連の流れを実現する機能が単電池制御部１２１に温度検知部１２５として実装され、温度情報（電圧）の測定には電圧検出回路１２２を用いることもできる。
In FIG. 2, the
以上、電池システム１００の構成について説明した。以下では、組電池制御部１５０がＳＯＣを推定する演算方法について説明する。
The configuration of the
図３は、第１記憶部１８０が格納しているＳＯＣテーブル１８１の例を示す図である。ＳＯＣテーブル１８１は、単電池１１１のＯＣＶと、単電池１１１のＳＯＣとの対応関係を記述したデータテーブルである。データ形式は任意でよいが、ここでは説明の便宜上、グラフ形式でデータ例を示す。なお、本実施形態１ではデータテーブルを用いているが、数式などを用いることでＯＣＶとＳＯＣとの対応関係を表現することもできる。ＯＣＶとＳＯＣの対応関係を示す特性情報であり、ＯＣＶからＳＯＣ、またはＳＯＣからＯＣＶへと変換できる手段であれば何でもよい。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the SOC table 181 stored in the
ＯＣＶは、単電池１１１の無負荷時の電圧である。リレー３００、３１０、３２０、３３０が閉じる前、またはリレー３００、３１０、３２０、３３０が閉じられているが組電池１１０の充放電が開始されていない状態、などのタイミングにおいて測定した単電池１１１の端子間電圧がＯＣＶと判断できる。さらに、組電池１１０の充電または放電を実施しているがその電流値が微弱な場合にＯＣＶと見なすこともできる。
The OCV is a voltage when the
ＳＯＣを計算する方法の一つとして、電池システム１００が備える単電池１１１の無負荷時の電圧ＯＣＶを測定して図３のデータテーブルを参照することによりＳＯＣに変換し（ＳＯＣｖ）、単電池１１１に出入りする電流を積分（∫Ｉ（ｔ）ｄｔ）して単電池１１１の満充電容量（Ｑｍａｘ）で除算することによりＳＯＣｖからのＳＯＣ変化を求め（ΔＳＯＣ（ｔ））、初期ＳＯＣ（ＳＯＣｖ）とＳＯＣ変化（ΔＳＯＣ（ｔ））とに基づいてＳＯＣを得る方法が知られている（ＳＯＣｉ）。
図４は、式１において生じるＳＯＣ誤差の概要を示す図である。図４（ａ）のＳＯＣｖＥｒｒ（ＳＯＣｖ誤差）は、式２に示すように、単電池１１１の電圧測定時に生じる電圧測定誤差ＶＥｒｒも含めてＳＯＣに変換することにより発生する。ただし、ＳＯＣｖは無負荷時または無負荷時と見なせる条件においてのみ演算されるため（充放電中はＳＯＣｖの値を固定してΔＳＯＣ（ｔ）を計算）、ＳＯＣｖＥｒｒが含まれるＳＯＣｖをいったん得た後（単電池１１１の電圧をＯＣＶと見なせなくなった後）は、ＳＯＣｖＥｒｒは時間に対して一定の値となる。
図４（ｂ）のΔＳＯＣＥｒｒ（ΔＳＯＣ誤差）は、ＳＯＣｖを確定した後に充放電が行われた場合に演算されるΔＳＯＣ（ｔ）に含まれる誤差である。式３に示すように、ΔＳＯＣＥｒｒは、電流測定時に生じる電流測定誤差ＩＥｒｒと電池満充電容量Ｑｍａｘの演算誤差ＱｍａｘＥｒｒの２つの誤差要因によって生じる。
ＩＥｒｒはオフセット誤差やゲイン誤差などの合計であり、電流検知部１３０の電流測定精度に応じた値である。本実施形態１では、式１を満足させるのに適した精度の電流検知部１３０が用いられ、かつ、必要に応じてキャリブレーションを実施して誤差ＩＥｒｒを緩和することを前提とする。したがって、以下の説明ではＩＥｒｒの影響については無視する。
IErr is the sum of offset error and gain error, and is a value corresponding to the current measurement accuracy of the
ＱｍａｘＥｒｒは、単電池１１１の満充電容量Ｑｍａｘの演算誤差である。演算式については後述する。単電池１１１の満充電容量は、劣化に伴い値が小さくなる。この小さくなる満充電容量を把握することなく式１を適用すると大きなＳＯＣ誤差が生じてしまう。そこで、以下のようにＱｍａｘを演算する。
QmaxErr is a calculation error of the full charge capacity Qmax of the
図５は、時間に応じた単電池１１１の端子電圧の変化を、休止／放電／休止の動作パターンを例に示した図である。単電池１１１には内部抵抗が存在するため、放電を開始した瞬間にＩＲドロップが発生する。放電中はＳＯＣの低下に伴い電圧が緩やかに低下し、放電終了直後は分極電圧により緩やかに電圧が増加する。分極電圧の影響がなくなった後は電圧が一定となり、放電において低下した後のＯＣＶを得ることができる。以下では図５を用いて、単電池１１１の満充電容量（最大限充電可能な電荷量）Ｑｍａｘを求める方法を述べる。
FIG. 5 is a diagram showing a change in the terminal voltage of the
放電前のＯＣＶをＯＣＶ１とし、放電後のＯＣＶをＯＣＶ２とする。図３のデータテーブルを用いることにより、２つのＯＣＶをそれぞれＳＯＣ１とＳＯＣ２に変換することができる。これらに対応する残存容量をＱ１とＱ２、その間の電流積算値をｄＱ（＝∫Ｉ（ｔ）ｄｔ）とすると、式４〜式７のように現在の満充電容量Ｑｍａｘを得ることができる。すなわち、式７に示すように、満充電容量Ｑｍａｘは放電中の電流積算値ｄＱと放電前と放電後のＳＯＣ差（ＳＯＣ１−ＳＯＣ２）を用いて算出することができる。
ここでは放電を例に述べたが、充電時でも同様にＱｍａｘを求めることができる。さらには、充放電が混在していても、充放電前後でＳＯＣ差が生じる場合は同様にＱｍａｘを計算することができる。 Here, discharge has been described as an example, but Qmax can be similarly obtained even during charging. Furthermore, even if charge / discharge is mixed, Qmax can be calculated in the same manner when an SOC difference occurs before and after charge / discharge.
ただし、ここでのＱｍａｘの演算例においては、充放電を実施していないときのＯＣＶを測定する必要があるため、電池システム１００の運用中にリアルタイムに値を更新することはできない。電池システム１００の動作が停止する際に、組電池制御部１５０が組電池１１０の充放電が終了したことを検知し、望ましくは、分極電圧の影響が緩和したことも検知した後に、単電池１１１のＯＣＶを取得する必要がある。
However, in the calculation example of Qmax here, since it is necessary to measure the OCV when charging / discharging is not performed, the value cannot be updated in real time during operation of the
組電池制御部１５０は、最後に取得したＯＣＶ（図５を例にするとＯＣＶ２）を用いてＱｍａｘを求め、第２記憶部１９０に記憶しておく。次回の組電池制御部１５０の起動後に、式１のＱｍａｘとして第２記憶部１９０に記憶しておいたＱｍａｘ値を用いてＳＯＣ演算を実行することができる。
The assembled
なお、上記では電池システム１００が停止する際にＯＣＶ２を求める方法を述べたが、次回に組電池制御部１５０が起動した際に単電池１１１のＯＣＶを取得し、これを前回のＯＣＶ最終値と見なし、ＯＣＶ２として用いてＱｍａｘを求めて式１のＳＯＣ演算に適用することもできる。この場合、第２記憶部１９０には前回充放電前のＯＣＶと組電池１１０の前回充放電時のｄＱを格納しておく。いずれの方法を用いても、現在の満充電容量Ｑｍａｘを用いて式１のＳＯＣの演算精度を確保できる。
In the above description, the method of obtaining the OCV2 when the
また、上記ではＱｍａｘを求める方法を述べたが、Ｑｍａｘは単電池１１１の劣化状態と等価であるため、Ｑｍａｘに代えて劣化状態を第２記憶部１９０に格納するようにしてもよい。例えば式８のように、初期容量Ｑｍａｘ０を用いて容量維持率（単電池１１１が新品時に１、劣化するに従い１よりも小さくなる）を計算し、これを劣化度パラメータＳＯＨ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ）と定義し、このＳＯＨ演算結果を第２記憶部１９０に記憶してＱｍａｘを更新していくこともできる。
この場合は、次回の組電池制御部１５０の起動後は、第２記憶部１９０に記憶したＳＯＨとあらかじめ第１記憶部１８０などに記憶させた初期容量Ｑｍａｘ０とを用いて式９によりＱｍａｘを再計算し、得られた最新のＱｍａｘを式１に適用する。本実施形態１ではＳＯＨを計算して第２記憶部１９０に記憶する例を説明する。
In this case, after the next activation of the assembled
前述したように、Ｑｍａｘはリアルタイムに値を更新できない。詳しく述べると、組電池制御部１５０の起動後にＱｍａｘを更新した後は、組電池制御部１５０を停止させて次に起動させるまでＱｍａｘを更新させる機会は生じない。したがって、Ｑｍａｘ演算結果が真値と比較して大き過ぎる方向に誤差が生じた場合は、組電池制御部１５０を停止させて再起動するまでは大き過ぎるＱｍａｘを使用し続けることになる。これとは逆に、Ｑｍａｘ演算結果が小さ過ぎる場合でも、同様に組電池制御部１５０を再起動するまでは小さ過ぎるＱｍａｘを使用し続けることになる。
As described above, Qmax cannot be updated in real time. More specifically, after Qmax is updated after the assembled
図４（ｂ）は、このＱｍａｘ誤差（ＱｍａｘＥｒｒ）によって生じるΔＳＯＣＥｒｒが与えるＳＯＣ誤差への影響を示している。Ｑｍａｘが大き過ぎる（＋ＱｍａｘＥｒｒ）場合は、∫Ｉ（ｔ）ｄｔを大き過ぎるＱｍａｘで除算してΔＳＯＣ（ｔ）を求めるため、真のＳＯＣに比して、傾きが緩やかなＳＯＣが得られる。これとは逆に、Ｑｍａｘが小さ過ぎる（−ＱｍａｘＥｒｒ）場合は、∫Ｉ（ｔ）ｄｔを小さ過ぎるＱｍａｘで除算してΔＳＯＣ（ｔ）を求めるため、真のＳＯＣに比して、傾きが急なＳＯＣ演算結果が得られる。 FIG. 4B shows the influence of ΔSOCErr caused by this Qmax error (QmaxErr) on the SOC error. When Qmax is too large (+ QmaxErr), ΔSOC (t) is obtained by dividing ∫I (t) dt by Qmax that is too large, so that an SOC having a gentler slope than that of the true SOC can be obtained. On the contrary, when Qmax is too small (−QmaxErr), ΔSOC (t) is obtained by dividing ∫I (t) dt by Qmax which is too small, so that the slope is steeper compared to the true SOC. A correct SOC calculation result can be obtained.
図６は、前述したＱｍａｘＥｒｒ起因によるＳＯＣ誤差の詳細を説明する図である。図６（ａ）は高ＳＯＣから放電して充電した場合のＳＯＣ変化例を示し、図６（ｂ）は低ＳＯＣから充電して放電した場合のＳＯＣ変化例を示す。なお、説明を簡単にするために、図４（ａ）で説明したＳＯＣｖＥｒｒの影響は除外した。 FIG. 6 is a diagram for explaining the details of the SOC error caused by the above-described QmaxErr. FIG. 6A shows an example of change in SOC when discharged from a high SOC and charged, and FIG. 6B shows an example of change in SOC when charged and discharged from low SOC. In order to simplify the description, the influence of SOCvErr described with reference to FIG.
図６（ａ）は、高ＳＯＣから放電するにしたがってΔＳＯＣＥｒｒが拡大し、低ＳＯＣになるほど真のＳＯＣからは乖離する様子を示している。前述したように、Ｑｍａｘはリアルタイムに更新できず、更新できるタイミングは組電池制御部１５０の再起動時以降である。放電中はＱｍａｘとこれに含まれるＱｍａｘＥｒｒも固定であるため、放電に伴い真のＳＯＣからの乖離は広がる一方であり、電池の蓄電量を使い切るために精度を確保したい低ＳＯＣにおいてＳＯＣ精度は悪化する。ただし、その後に充電すると、Ｑｍａｘとこれに含まれるＱｍａｘＥｒｒが固定されたままであれば、同じ傾きでＳＯＣ変化が生じるため、放電前のＳＯＣに近づくにつれてＳＯＣ誤差は改善する。
FIG. 6A shows a state in which ΔSOCErr expands as discharging from a high SOC, and deviates from the true SOC as the SOC decreases. As described above, Qmax cannot be updated in real time, and can be updated after the battery
図６（ｂ）は、図６（ａ）とは逆の、低ＳＯＣから充電を開始した例である。Ｑｍａｘとこれに含まれるＱｍａｘＥｒｒが固定されているため、充電に伴い真のＳＯＣからの乖離は広がる一方であり、電池の充電を精度良く停止するために精度を確保したい高ＳＯＣにおいてＳＯＣ精度は悪化する。ただし、その後に放電すると、Ｑｍａｘとこれに含まれるＱｍａｘＥｒｒが固定されたままであれば、同じ傾きでＳＯＣ変化が生じるため、充電前のＳＯＣに近づくにつれてＳＯＣ誤差が改善する。本発明では、これらのＳＯＣ誤差の特徴を利用する。 FIG. 6B is an example in which charging is started from a low SOC, which is the reverse of FIG. Since Qmax and QmaxErr included therein are fixed, the divergence from the true SOC is increasing with the charging, and the SOC accuracy is deteriorated in a high SOC where it is desired to ensure the accuracy in order to stop the charging of the battery with high accuracy. To do. However, when discharging after that, if Qmax and QmaxErr included therein remain fixed, the SOC change occurs with the same slope, so the SOC error improves as the SOC approaches before charging. The present invention utilizes these SOC error features.
図７は、組電池制御部１５０が行うＳＯＣ演算のブロック図である。組電池制御部１５０は、ＳＯＣｖ演算部１５１、ΔＳＯＣ演算部１５２、第１ＳＯＣｉ演算部１５３、第２ＳＯＣｉ演算部１５４、重み係数Ｗ演算部１５５、ＳＯＣｃ演算部１５６を備える。
FIG. 7 is a block diagram of the SOC calculation performed by the assembled
ＳＯＣｖ演算部１５１は、充放電を実施していないときに取得した電圧を図３のデータテーブルによってＳＯＣｖに変換する。ＳＯＣｖは、ＳＯＣの初期値に相当する。ΔＳＯＣ演算部１５２は、式９を用いてＱｍａｘを求めて電流積分によりＳＯＣ変化（ΔＳＯＣ（ｔ））を得る。
The
第１ＳＯＣｉ演算部１５３は、ＳＯＣｖとΔＳＯＣ（ｔ）を用いて、式１によりＳＯＣ（後述図８のＳＯＣｉ１（ｔ））を計算する。
The first
第２ＳＯＣｉ演算部１５４は、組電池１１０を充放電した後の最終的なＳＯＣ演算結果（後述図８のＳＯＣｉ１Ｚ）を第２記憶部１９０から読み出し、これを初期値として式１によりＳＯＣ（後述図８のＳＯＣｉ２（ｔ））を計算する。すなわち、第２ＳＯＣｉ演算部１５４は、第１ＳＯＣｉ演算部１５３とは異なる初期値を起点として、式１を用いてＳＯＣを計算する。詳細は図８〜図９で改めて説明する。
The second
重み係数Ｗ演算部１５５は、ＳＯＣｖとΔＳＯＣ（ｔ）と第２記憶部１９０から読み出したＳＯＣｖＺとを用いて重み係数Ｗを計算する。ＳＯＣｃ演算部１５６は、重み係数Ｗ（ｔ）を用いてＳＯＣｉ１（ｔ）とＳＯＣｉ２（ｔ）を足し合わせ、充放電を再開した後の充電状態であるＳＯＣｃ（ｔ）を推定する。
The weighting factor
図８は、図７のブロック図が実施する処理の概要を示す図である。図８（ａ）は組電池制御部１５０が起動し、充放電を開始する前のＳＯＣを示す。図８（ｂ）は、充放電を実施して停止するまでのＳＯＣの変化を示す。図８（ｃ）は、充放電を休止した後に組電池制御部１５０を再起動したときのＳＯＣを示す。図８（ｄ）は、充放電を再開した後のＳＯＣの変化を示す。
FIG. 8 is a diagram showing an outline of processing performed by the block diagram of FIG. FIG. 8A shows the SOC before the assembled
なお、前述では組電池制御部１５０の再起動後にＱｍａｘを更新できることを述べたが、Ｑｍａｘの演算には不適と見なされる条件（例えば、ＯＣＶ２を取得する際に分極電圧の影響が緩和していない等）では何度も同じＱｍａｘを用いてＳＯＣを計算する場合も考えられる。本実施例では、Ｑｍａｘの更新が行われない期間についての動作例を述べるものとする。
In the above description, it has been described that the Qmax can be updated after the assembled
図８（ａ）において、無負荷時または無負荷時と見なされる条件の下で、ＳＯＣｖ演算部１５１は図３のデータテーブルを用いて単電池１１１のＯＣＶをＳＯＣｖに変換する。説明を簡略化するために電圧検出誤差による影響は省略し、このとき得られるＳＯＣｖは真のＳＯＣに等しくなるものとする。充放電が開始されると、ΔＳＯＣ演算部１５２はＳＯＣｖからのＳＯＣ変化（ΔＳＯＣ（ｔ））を求め、式１を用いて現在のＳＯＣ（ＳＯＣｉ１（ｔ））を演算する。式１におけるＱｍａｘには誤差が含まれているため、充放電を継続するにともない、ＳＯＣの真値と演算値は次第に乖離する。
In FIG. 8A, the
図８（ｂ）の時点において、組電池制御部１５０を停止するとき、組電池１１０を充放電する前のＳＯＣｖ（図８（ａ）における初期値）をＳＯＣｖＺとして第２記憶部１９０に格納し、充放電後のＳＯＣｉ１（ｔ）の最終値をＳＯＣｉ１Ｚとして第２記憶部１９０に記憶させておく。
When the assembled
図８（ｃ）の時点において、組電池制御部１５０が再起動するとき、ＳＯＣｖ演算部１５１は図３のデータテーブルを用いて単電池１１１のＯＣＶからＳＯＣｖを求める。さらに第２ＳＯＣｉ演算部１５４は、第２記憶部１９０から、前回までのＳＯＣ演算結果（ＳＯＣｉ１Ｚ）を読み出す。
At the time of FIG. 8C, when the assembled
図８（ｄ）に示すように、充放電が再開されると、ΔＳＯＣ演算部１５２はＳＯＣｖからのＳＯＣ変化（ΔＳＯＣ（ｔ））を求め、これを用いて第１ＳＯＣｉ演算部１５３が式１を用いて現在のＳＯＣ（ＳＯＣｉ１（ｔ））を演算する。これと共に、第２ＳＯＣｉ演算部１５４は第２記憶部１９０から読み出したＳＯＣｉ１ＺとΔＳＯＣ演算部１５２が求めたΔＳＯＣ（ｔ）とを用いてＳＯＣｉ２（ｔ）を演算する。図６で説明したように、演算で用いるＱｍａｘを変えずにＳＯＣｉ２（ｔ）を求めて開始ＳＯＣであるＳＯＣｖＺに近づくと、ＳＯＣｉ２（ｔ）と真値との間の差異は次第に小さくなる。又、本実施例では何度も同じＱｍａｘを用いてＳＯＣを計算する場合を想定しているため、第１ＳＯＣｉ演算部１５３も同じＱｍａｘを用いることからＳＯＣｉ１（ｔ）とＳＯＣｉ２（ｔ）とはＳＯＣ変化の度合いが同じである。
As shown in FIG. 8D, when charging / discharging is restarted, the
図９は、組電池制御部１５０が再起動した後においてＳＯＣを推定する手順を示す図である。以下、図９を用いてＳＯＣ推定の考え方を説明する。
FIG. 9 is a diagram illustrating a procedure for estimating the SOC after the assembled
組電池制御部１５０が再起動した時点では、図８（ｃ）に示すように、単電池１１１の端子電圧から求めたＳＯＣｖと、電流を積分することによって計算したＳＯＣｉ１Ｚとが得られる。この時点におけるＳＯＣｖは正確な充電状態を指しているが、Ｑｍａｘ誤差があるため、ＳＯＣｖを初期値として電流積分すると、図９に示すＳＯＣｉ１（ｔ）のように、推定誤差が拡大する。
When the assembled
そこで、本発明では、ＳＯＣｉ１（ｔ）とＳＯＣｉ２（ｔ）を相補的に用いることによりＳＯＣを高精度に推定する。第１ＳＯＣｉ演算部１５３はＳＯＣｖを初期値として式１の演算を実施し、第２ＳＯＣｉ演算部１５４はＳＯＣｉ１Ｚを初期値として式１の演算を実施する。尚、ΔＳＯＣ（ｔ）はＱｍａｘの値を固定にしているため共通のパラメータとなる。ΔＳＯＣ（ｔ）はＳＯＣ初期値からのＳＯＣ変化量であるため、ΔＳＯＣ（ｔ）が共通であれば、図８（ｄ）や図９に示すようにＳＯＣｉ１（ｔ）とＳＯＣｉ２（ｔ）とは平行して推移する。
Therefore, in the present invention, SOC is estimated with high accuracy by using SOCi1 (t) and SOCi2 (t) in a complementary manner. The first
短い時間で単電池１１１の劣化が急激に進むことは考え難いため、組電池制御部１５０は、Ｑｍａｘを頻繁に更新する必要はない。そのため、組電池制御部１５０はＱｍａｘの更新周期を遅くする場合があり、同じＱｍａｘを使用して何度もＳＯＣ演算を実行する場合がある。又、前述したようにＱｍａｘの演算として不適な条件となっている場合はＱｍａｘの更新が困難な場合もあり得る。そこで、同じ値のＱｍａｘを使用し続けた場合を取り上げ、本実施例では図８や９を用いてＳＯＣの推移を説明した。続いて、本発明におけるＳＯＣの具体的な演算式を説明する。
Since it is difficult to think that the deterioration of the
式１０と１１を用いて本発明におけるＳＯＣの具体的な演算式を説明する。重み係数Ｗ演算部１５５は、ＳＯＣｖとΔＳＯＣ（ｔ）と第２記憶部１９０に記憶されているＳＯＣｖＺ（組電池制御部１５０の前回起動時のＳＯＣ）とを用いて、式１０に基づき重み係数Ｗ（ｔ）を計算する。
A specific arithmetic expression of the SOC in the present invention will be described using Expressions 10 and 11. The weighting factor
重み係数Ｗ（ｔ）は、現在のＳＯＣが前回の初期ＳＯＣ（ＳＯＣｖＺ）と今回充放電前の初期ＳＯＣ（ＳＯＣｖ）との間のどこに位置するのかに応じて値が変化する。現在のＳＯＣがＳＯＣｖに近い場合は重み係数Ｗ（ｔ）は０に近づき、ＳＯＣｖＺに近い場合は重み係数Ｗ（ｔ）は１に近づく傾向となる。重み係数Ｗ（ｔ）を用いることにより、現在のＳＯＣに応じた重み付き演算を実施することができる。
式１１は、ＳＯＣｉ１（ｔ）とＳＯＣｉ２（ｔ）と重み係数Ｗ（ｔ）とを用いて最終的なＳＯＣ（ＳＯＣｃ（ｔ）と記す）を算出する演算式を示す。現在のＳＯＣがＳＯＣｖに近い場合は重み係数Ｗ（ｔ）が０に近づくため、組電池制御部１５０起動時に取得したＳＯＣｖを基準にＳＯＣ演算を行う第１ＳＯＣｉ演算部１５３の出力が強く採用される。現在のＳＯＣがＳＯＣｖＺに近い場合は重み係数Ｗ（ｔ）が１に近づくため、前回組電池制御部１５０を停止した際に記憶したＳＯＣｉ１（ｔ）の最終値であるＳＯＣｉ１Ｚを基準にＳＯＣ演算を行う第２ＳＯＣｉ演算部１５４の出力が強く採用される。
結果として、図９に示すように、ＳＯＣの真値に重なるようなＳＯＣの最終演算結果ＳＯＣｃ（ｔ）を得ることができる。実際はこれにＳＯＣｖＥｒｒの影響が付加されて最終的なＳＯＣ誤差が得られるが、説明を簡略化するために省略している。 As a result, as shown in FIG. 9, the final calculation result SOCc (t) of the SOC that overlaps the true value of the SOC can be obtained. Actually, the effect of SOCvErr is added to this to obtain the final SOC error, but this is omitted for the sake of simplicity.
なお、Ｗ（ｔ）＝０は式１１の演算結果とＳＯＣｉ１（ｔ）が一致する時点に相当し、Ｗ（ｔ）＝１は式１１の演算結果とＳＯＣｉ２（ｔ）が一致する時点に相当する。そのため、重み係数Ｗ（ｔ）は、０≦Ｗ（ｔ）≦１を満たす必要がある。組電池制御部１５０は、Ｗ（ｔ）がこの範囲を超過したときは、超過分を切り捨てる。すなわち、Ｗ（ｔ）が０未満になったときはＷ（ｔ）＝０に修正し、Ｗ（ｔ）が１を超えたときはＷ（ｔ）＝１に修正する。
Note that W (t) = 0 corresponds to the time when the calculation result of Formula 11 and SOCi1 (t) match, and W (t) = 1 corresponds to the time when the calculation result of Formula 11 matches SOCi2 (t). To do. Therefore, the weight coefficient W (t) needs to satisfy 0 ≦ W (t) ≦ 1. The assembled
＜実施の形態１：まとめ＞
以上のように、本実施形態１に係る電池システム１００は、組電池制御部１５０を起動してから電圧で初期ＳＯＣを決定し、これを起点に電流積分してＳＯＣを求め、前回組電池制御部１５０を動作させて取得したＳＯＣ最終値を起点に電流積算を再開して求めたＳＯＣとを組み合わせ、ＳＯＣｃ（ｔ）を推定する。これにより、ＯＣＶを任意の時点で取得することができない制約条件の下で、かつＱｍａｘに誤差が含まれている場合でも、ＳＯＣを精度よく推定することができる。<Embodiment 1: Summary>
As described above, the
また、本実施形態１に係る電池システム１００によれば、組電池制御部１５０がＳＯＣｃ（ｔ）を車両制御部２００に送信することで、車両制御部２００は高精度なＳＯＣｃ（ｔ）に基づき、組電池１１０の充電停止または放電停止を適切に判断することができる。
Further, according to the
＜実施の形態２＞
実施形態１では、前回の組電池制御部１５０における処理と、今回の組電池制御部１５０における処理とで全く同じＱｍａｘを用いる場合を述べた。これは、Ｑｍａｘを更新することができない場合や、更新頻度が少なく同じＱｍａｘの値を使用し続けた場合に見られる効果である。本発明の実施形態２では、ＳＯＨ演算を実行して新たなＳＯＨを取得し、それに伴い新たなＱｍａｘを取得する場合の動作例について説明する。その他は実施形態１に記載したものと同様であるため、本実施形態２では組電池制御部１５０の変更点を中心に説明するものとする。<Embodiment 2>
In the first embodiment, the case where the same Qmax is used in the previous process in the assembled
第２ＳＯＣｉ演算部１５４は、前回の組電池制御部１５０動作時に記憶したＳＯＣ演算最終値（ＳＯＣｉ１Ｚ）を基準にＳＯＣ演算を実施し、前回の組電池制御部１５０の処理で用いたＱｍａｘ（またはＳＯＨ）の値をそのまま用いて演算を行う。図６で説明した起点となるＳＯＣに近づくと推定誤差が小さくなる効果を確保するためである。
The second
これに対して、第１ＳＯＣｉ演算部１５３は、新たなＱｍａｘの値（またはＳＯＨ）を得た場合、この新たな値を用いてＳＯＣ演算を実施することができる。前回の組電池制御部１５０の動作結果に影響されないからである。
On the other hand, when the first
図１０は、本実施形態２において組電池制御部１５０がＳＯＣを演算するための制御ブロック図である。第２記憶部１９０は２つのＳＯＨ（ＳＯＨ１、ＳＯＨ２）を出力する。ＳＯＨ１は最新のＳＯＨ、ＳＯＨ２は前回の組電池制御部１５０の処理で用いたＳＯＨである。ΔＳＯＣ演算部１５２は、ＳＯＨ１とＳＯＨ２とを用いることにより、それぞれΔＳＯＣ１（ｔ）、ΔＳＯＣ２（ｔ）を得る。ΔＳＯＣ１（ｔ）は、第１ＳＯＣｉ演算部１５３において用いられるとともに重み係数Ｗ演算部１５５においても用いられる。ΔＳＯＣ２（ｔ）は、第２ＳＯＣｉ演算部１５４において用いられる。
FIG. 10 is a control block diagram for the assembled
図１１は、本実施形態２におけるＳＯＣ変化の推移を示す図である。実施形態１では第１ＳＯＣｉ演算部１５３と第２ＳＯＣｉ演算部１５４が同じΔＳＯＣ（ｔ）（同じＱｍａｘやＳＯＨを用いることによる）を用いたためＳＯＣｉ１（ｔ）とＳＯＣｉ２（ｔ）とは平行して推移したが、本実施形態２ではそれとは異なるＳＯＣ変化を示す。
FIG. 11 is a diagram showing the transition of the SOC change in the second embodiment. In the first embodiment, since the first
図１１に至る前の処理は図８の（a）から（ｃ）までと同様である。ＳＯＣｉ１Ｚを基準に求めるＳＯＣｉ２（ｔ）は図８（ｄ）や図９と同じＱｍａｘを用いており、真のＳＯＣ変化に対して傾きが緩やかになっている。 The processing before reaching FIG. 11 is the same as (a) to (c) of FIG. SOCi2 (t) obtained based on SOCi1Z uses the same Qmax as in FIG. 8D and FIG. 9, and the inclination is gentle with respect to the true SOC change.
一方、ＳＯＣｉ１（ｔ）は、最新のＳＯＨ（ＳＯＨ１）に基づき決定したＱｍａｘを用いて得たΔＳＯＣ１（ｔ）を用いて算出する。図１１に示した例では、最新のＳＯＨであるＳＯＨ１によって真のＱｍａｘよりも小さいＱｍａｘが得られ、その結果として真のＳＯＣ変化に比べると傾きが急なＳＯＣｉ１（ｔ）が得られる場合を例示した。 On the other hand, SOCi1 (t) is calculated using ΔSOC1 (t) obtained using Qmax determined based on the latest SOH (SOH1). In the example shown in FIG. 11, an example is shown in which the latest SOH, SOH1, gives a Qmax smaller than the true Qmax, and as a result, obtains SOCi1 (t) having a steeper slope than the true SOC change. did.
ＳＯＣｉ１（ｔ）とＳＯＣｉ２（ｔ）の変化の挙動は図１１の通りである。これらを式１０と式１１に基づき組み合せるＳＯＣｃ（ｔ）の演算結果も併記した。このように、ＳＯＨ（またはＱｍａｘ）が一定ではなく値を更新する場合でも、ＳＯＣｉ１（ｔ）やＳＯＣｉ２（ｔ）単体よりも真値に近いＳＯＣが得られる。 The behavior of changes in SOCi1 (t) and SOCi2 (t) is as shown in FIG. The calculation result of SOCc (t) that combines these based on Equation 10 and Equation 11 is also shown. Thus, even when SOH (or Qmax) is not constant and the value is updated, an SOC closer to the true value is obtained than SOCi1 (t) or SOCi2 (t) alone.
＜実施の形態３＞
実施形態１又は２では、０から１の間に値を持つ重みW（ｔ）に基づいて複数のＳOＣを組合せ、単体よりも真値に近いＳＯＣを得た。本実施例では、式１０で求めた重みW（ｔ）に対して、以下のような判定処理を適用することで、１若しくは０の値のみを持つ新たな重みＷ´（ｔ）を用いる。
・Ｗ（ｔ）≧０．５のとき
Ｗ´（ｔ）＝１
・Ｗ（ｔ）＜０．５のとき
Ｗ´（ｔ）＝０<
In
・ When W (t) ≧ 0.5 W ′ (t) = 1
When W (t) <0.5 W ′ (t) = 0
式１１で用いる重みＷ（ｔ）に替えてＷ´（ｔ）を適用すると、ＳＯＣｉ１（ｔ）の方が誤差が小さいと判断された場合（Ｗ（ｔ）＜０．５）は即座にＳＯＣｉ１（ｔ）を採用し、ＳＯＣｉ２（ｔ）の方が誤差が小さいと判断された場合（Ｗ（ｔ）≧０．５）は、同様に即座にＳＯＣｉ２（ｔ）を採用することができる。このＳＯＣ選択結果をＳＯＣｃ（ｔ）として車両制御部２００などに出力して常に精度が良い方のＳＯＣに基づいて充電制限若しくは放電制限などの組電池１１０の充放電制御を実施する。
When W ′ (t) is applied instead of the weight W (t) used in Equation 11, when it is determined that the error is smaller in SOCi1 (t) (W (t) <0.5), the SOCi1 is immediately When (t) is adopted and it is determined that SOCi2 (t) has a smaller error (W (t) ≧ 0.5), SOCi2 (t) can be immediately adopted as well. The SOC selection result is output as SOCc (t) to the
ただし、重みＷ´（ｔ）は１と０の２つの値のため、例えば式１０で求める重みＷ（ｔ）が０．５付近で変動する場合、Ｗ´（ｔ）の値が１から０、０から１と変動してＳＯＣｉ１（ｔ）とＳＯＣｉ２（ｔ）とが頻繁に切替り、結果としてＳＯＣｃ（ｔ）が不安定になる恐れがある。このようなＳＯＣｃ（ｔ）を車両制御部２００が受信して組電池１１０の充電制限や放電制限を実施すると、組電池１１０の充放電制御としても不安定となる。
However, since the weight W ′ (t) has two values of 1 and 0, for example, when the weight W (t) obtained by Equation 10 varies around 0.5, the value of W ′ (t) is 1 to 0. Therefore, SOCi1 (t) and SOCi2 (t) are frequently switched from 0 to 1, and as a result, SOCc (t) may become unstable. When the
そこで、ＳＯＣｃ（ｔ）を安定化させる場合では、Ｗ´（ｔ）は１と０との間で切替り、採用されるＳＯＣもＳＯＣｉ１（ｔ）とＳＯＣｉ２（ｔ）との間で頻繁に切替るものの、結果として出力されるＳＯＣｃ（ｔ）に対して、ある一定のＳＯＣ変化に制限する変化量制限処理を適用し、この閾値以上のＳＯＣ変化を防止する変化量制限処理を適用したＳＯＣｃ（ｔ）をＳＯＣ最終値として車両制御部２００に送信させる。このようにすることで、誤差の少ないＳＯＣを即座に採用しながらも、車両制御部２００が実施する組電池１１０の充放電制御が不安定となるＳＯＣ変化を回避できる電池システムを提供することができる。
Therefore, when SOCc (t) is stabilized, W ′ (t) is switched between 1 and 0, and the adopted SOC is also frequently switched between SOCi1 (t) and SOCi2 (t). However, the SOCc (t) is applied to the SOCc (t) output as a result by applying a change amount limiting process for limiting the change to a certain SOC, and applying a change amount limiting process for preventing the SOC change above the threshold. t) is transmitted to the
＜実施の形態４＞
これまでの実施例では、ＳＯＣｖ演算部１５１が求めたＳＯＣｖに基づくＳＯＣi1（ｔ）と、第２記憶部１９０に格納したＳＯＣi1Zに基づくＳＯＣi2（ｔ）とを、ＳＯＣｖと第２記憶部１９０に記憶したＳＯＣｖＺとΔＳＯＣ演算部１５２からのΔＳＯＣ（ｔ）とで決定する重みＷ（ｔ）に基づき組合せる方法を述べた。しかしながら、測定した電圧情報に異常がある場合など、ＳＯＣｖを用いることができない場合も考えられる。そこで、本実施例では、ＳＯＣｖが何らかの理由で用いることができない場合でもＳＯＣを組合せる処理を適用し、高精度なＳＯＣｃ（ｔ）を得る方法を述べる。<Embodiment 4>
In the embodiments so far, the SOCi1 (t) based on the SOCv obtained by the
本実施例では、ＳＯＣvZとＳＯＣi1Ｚとの組合せを、更に１つ追加で第２記憶部１９０に記憶させるものとする。このようにすれば、ＳＯＣｖを用いることができなくとも、第２記憶部１９０に記憶させた２つのＳＯＣi1Ｚに基づいてＳＯＣi２（ｔ）を計算し、２つのＳＯＣｖＺとΔＳＯＣ（ｔ）に基づいて重みＷ（ｔ）を計算し、２つのＳＯＣi２（ｔ）を重みＷ（ｔ）を用いることで組合せ演算処理を実現できる。電圧情報に異常がある場合などでもＳＯＣｃ（ｔ）を求めて外部に高精度なＳＯＣを出力する電池システム１００を提供できる。
In the present embodiment, one more combination of SOCvZ and SOCi1Z is stored in the
以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
また、上記各構成、機能、処理部などは、それらの全部または一部を、例えば集積回路で設計することによりハードウェアとして実現することもできるし、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを実行することによりソフトウェアとして実現することもできる。各機能を実現するプログラム、テーブルなどの情報は、メモリやハードディスクなどの記憶装置、ＩＣカード、ＤＶＤなどの記憶媒体に格納することができる。 In addition, each of the above-described configurations, functions, processing units, etc. can be realized as hardware by designing all or a part thereof, for example, with an integrated circuit, or the processor executes a program for realizing each function. By doing so, it can also be realized as software. Information such as programs and tables for realizing each function can be stored in a storage device such as a memory or a hard disk, or a storage medium such as an IC card or a DVD.
１００：電池システム、１１０：組電池、１１１：単電池、１１２：単電池群、１２０：単電池管理部、１２１：単電池制御部、１２２：電圧検出回路、１２３：制御回路、１２４：信号入出力回路、１２５：温度検知部、１３０：電流検知部、１４０：電圧検知部、１５０：組電池制御部、１５１：ＳＯＣｖ演算部、１５２：ΔＳＯＣ演算部、１５３：第１ＳＯＣｉ演算部、１５４：第２ＳＯＣｉ演算部、１５５：重み係数Ｗ演算部、１５６：ＳＯＣｃ演算部、１６０：信号通信手段、１７０：絶縁素子、１８０：第１記憶部、１８１：ＳＯＣテーブル、１９０：第２記憶部、２００：車両制御部、３００〜３３０：リレー、４００：インバータ、４１０：モータジェネレータ、４２０：充電器。 100: battery system 110: assembled battery 111: single battery 112: single battery group 120: single battery management unit 121: single battery control unit 122: voltage detection circuit 123: control circuit 124: signal input Output circuit, 125: temperature detector, 130: current detector, 140: voltage detector, 150: battery pack controller, 151: SOCv calculator, 152: ΔSOC calculator, 153: first SOCi calculator, 154: first 2SOCi calculation unit, 155: weight coefficient W calculation unit, 156: SOCc calculation unit, 160: signal communication means, 170: insulation element, 180: first storage unit, 181: SOC table, 190: second storage unit, 200: Vehicle control unit, 300 to 330: relay, 400: inverter, 410: motor generator, 420: charger.
Claims (9)
前記二次電池の端子電圧を測定する電圧測定部と、
前記二次電池に流れる電流を測定する電流測定部と、
前記二次電池の状態を推定する状態推定部と、
を備え、
前記状態推定部は、
前記電圧測定部が測定した電圧情報に基づき充電状態初期値を推定し、前記充電状態初期値と前記電流測定部が測定した電流情報の積分とにより充放電が行われる状況下の充電状態を推定する機能を有し、
前記状態推定部は前記充電状態を２つ並行して推定し、推定した２つの充電状態を重み付け加算することで充電状態を推定することを特徴とする電池制御装置。A device for controlling the operation of a secondary battery,
A voltage measuring unit for measuring a terminal voltage of the secondary battery;
A current measuring unit for measuring a current flowing through the secondary battery;
A state estimation unit for estimating a state of the secondary battery;
With
The state estimation unit
Based on the voltage information measured by the voltage measurement unit, the initial state of charge is estimated, and the state of charge under charge / discharge is estimated by integrating the initial state of charge and the current information measured by the current measurement unit. Has the function to
The battery controller according to claim 1, wherein the state estimator estimates two states of charge in parallel and estimates the state of charge by weighted addition of the two estimated states of charge.
前記状態推定部が推定する２つの充電状態のうち、少なくとも１つの充電状態は、前記記憶部に記憶された前記状態推定部の処理結果に基づき推定される
ことを特徴とする請求項１記載の電池制御装置。A storage unit for storing results of processing performed by the state estimation unit in the past;
The at least one state of charge among the two states of charge estimated by the state estimation unit is estimated based on a processing result of the state estimation unit stored in the storage unit. Battery control device.
少なくとも前記電圧測定部が測定した電圧情報に基づき推定した充電状態初期値と、
前記二次電池の充放電終了時の充電状態最終値とを記憶する
ことを特徴とする請求項３記載の電池制御装置。The storage unit
At least a charge state initial value estimated based on voltage information measured by the voltage measurement unit,
The battery control apparatus according to claim 3, wherein a charge state final value at the end of charging / discharging of the secondary battery is stored.
前記電圧測定部が測定した電圧情報に基づき推定した２つの充電状態初期値と、
前記電流測定部が測定した電流情報を積分することにより推定される充電状態の変化量とに基づいて重み付け係数を算出する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の電池制御装置。The state estimation unit
Two charge state initial values estimated based on voltage information measured by the voltage measurement unit;
The battery control according to any one of claims 1 to 4, wherein a weighting coefficient is calculated based on a change amount of a state of charge estimated by integrating current information measured by the current measuring unit. apparatus.
前記重み付け係数の算出結果が０より小さい場合は前記重み付け係数に０を設定し、前記重み付け係数の計算結果が１より大きい場合は重み付け係数に１を設定する
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の電池制御装置。The state estimation unit
6. The weighting coefficient is set to 0 when the weighting coefficient calculation result is smaller than 0, and the weighting coefficient is set to 1 when the weighting coefficient calculation result is larger than 1. The battery control device according to any one of the above.
２つの充電状態推定結果を前記重み付け係数で組合せて推定した前記二次電池の充電状態に基づいて、二次電池の充電若しくは放電を制限する
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載の電池制御装置。The state estimation unit
8. The charging or discharging of the secondary battery is limited based on the charging state of the secondary battery estimated by combining two estimation results of the charging state with the weighting coefficient. 9. The battery control device according to item.
前記電池制御装置が動作を制御する前記二次電池と、
を備えることを特徴とする二次電池システム。The battery control device according to any one of claims 1 to 8,
The secondary battery whose operation is controlled by the battery control device;
A secondary battery system comprising:
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| JP2003035755A (en) * | 2001-07-25 | 2003-02-07 | Hitachi Ltd | Method for detecting stored power in battery |
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Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| JP2003035755A (en) * | 2001-07-25 | 2003-02-07 | Hitachi Ltd | Method for detecting stored power in battery |
| JP2010019595A (en) * | 2008-07-08 | 2010-01-28 | Fuji Heavy Ind Ltd | Residual capacity calculating apparatus of storage device |
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