JP4689755B1 - Battery internal state estimation device and battery internal state estimation method - Google Patents

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Abstract

【課題】電池のシミュレーションモデルに含まれるパラメータを効率よく学習すること。
【解決手段】電池のシミュレーションモデルに基づいて当該電池の内部状態を推定する電池内部状態推定装置において、シミュレーションモデルに含まれる複数のパラメータを格納する格納手段(RAM10c)と、電池から負荷に流れる放電電流を検出する検出手段(I/F10d)と、検出手段によって検出された放電電流の値に応じて適応学習の対象となるパラメータを選択する選択手段(CPU10a)と、選択手段によって選択されたパラメータに対して、適応学習を行う適応学習手段(CPU10a)と、を有することを特徴とする。
【選択図】図2
To efficiently learn parameters included in a battery simulation model.
In a battery internal state estimation device for estimating an internal state of a battery based on a simulation model of the battery, storage means (RAM10c) for storing a plurality of parameters included in the simulation model, and a discharge flowing from the battery to a load Detection means (I / F 10d) for detecting current, selection means (CPU 10a) for selecting a parameter to be subjected to adaptive learning in accordance with the value of the discharge current detected by the detection means, and parameters selected by the selection means On the other hand, it has an adaptive learning means (CPU10a) for performing adaptive learning.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、電池内部状態推定装置および電池内部状態推定方法に関するものである。   The present invention relates to a battery internal state estimation device and a battery internal state estimation method.

電池の内部状態を推定する方法としては、例えば、特許文献1に開示されるような技術が知られている。すなわち、特許文献1には、カルマンフィルタを使用し、電池の充電状態を示すSOC(State of Charge)を推定する技術が開示されている。   As a method for estimating the internal state of the battery, for example, a technique disclosed in Patent Document 1 is known. That is, Patent Document 1 discloses a technique for estimating SOC (State of Charge) indicating a state of charge of a battery using a Kalman filter.

特開2007−187534号公報JP 2007-187534 A

ところで、特許文献1に開示されている技術では、パラメータを同時並行的に適応学習するので、学習効率が低いという問題点があった。   By the way, the technique disclosed in Patent Document 1 has a problem in that learning efficiency is low because parameters are adaptively learned in parallel.

そこで、本発明の目的は、適応学習処理を効率よく行うことが可能な電池内部状態推定装置および電池内部状態推定方法を提供することである。   Therefore, an object of the present invention is to provide a battery internal state estimation device and a battery internal state estimation method capable of efficiently performing adaptive learning processing.

上記課題を解決するために、本発明の電池内部状態推定装置は、電池のシミュレーションモデルに基づいて当該電池の内部状態を推定する電池内部状態推定装置において、前記シミュレーションモデルに含まれる複数のパラメータを格納する格納手段と、前記電池から負荷に流れる放電電流を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された前記放電電流の値に応じて適応学習の対象となるパラメータを選択する選択手段と、前記選択手段によって選択されたパラメータに対して、適応学習を行う適応学習手段と、を有することを特徴とする。
このような構成によれば、適応学習を効率よく行うことが可能になる。
In order to solve the above-described problems, a battery internal state estimation device according to the present invention is a battery internal state estimation device that estimates the internal state of a battery based on a battery simulation model, and includes a plurality of parameters included in the simulation model. Storing means for storing; detecting means for detecting a discharge current flowing from the battery to a load; selecting means for selecting a parameter to be subjected to adaptive learning according to the value of the discharge current detected by the detecting means; Adaptive learning means for performing adaptive learning on the parameter selected by the selection means.
According to such a configuration, adaptive learning can be performed efficiently.

また、他の発明は、上記発明に加えて、前記負荷は、原動機を始動するための電動機を少なくとも有し、前記検出手段は、前記電動機によって前記原動機が始動される際の電流を検出し、前記選択手段は、前記電動機に流れる電流値に応じたパラメータを選択し、前記適応学習手段は、前記選択手段によって選択されたパラメータに対して適応学習を実行することを特徴とする。
このような構成によれば、電動機に流れる電流に基づいてパラメータを選択することが可能になる。
According to another invention, in addition to the above invention, the load has at least an electric motor for starting a prime mover, and the detection means detects a current when the prime mover is started by the electric motor, The selection unit selects a parameter according to a value of a current flowing through the electric motor, and the adaptive learning unit performs adaptive learning on the parameter selected by the selection unit.
According to such a configuration, it becomes possible to select a parameter based on the current flowing through the electric motor.

また、他の発明は、上記発明に加えて、前記シミュレーションモデルの構成要素として、前記電池の陽極および陰極の等価回路としてのコンスタントフェーズエレメント(CPE)を少なくとも有し、前記コンスタントフェーズエレメントは、並列接続された抵抗とコンデンサからなるRC並列ユニットが複数直列接続された等価回路によって表されるとともに、それぞれのRC並列ユニットを構成する抵抗とコンデンサの素子値が前記パラメータとされ、前記選択手段は、前記放電電流の値に応じて予め定められた所定のRC並列ユニットを選択し、前記適応学習手段は、前記選択手段によって選択された抵抗とコンデンサの素子値を適応学習することを特徴とする。
このような構成によれば、シミュレーションモデルを構成するコンスタントフェーズエレメントのパラメータを効率よく学習することができる。
In addition to the above invention, another invention has at least a constant phase element (CPE) as an equivalent circuit of the anode and cathode of the battery as a component of the simulation model, and the constant phase element is in parallel The RC parallel unit composed of a plurality of connected resistors and capacitors is represented by an equivalent circuit connected in series, and the element values of the resistors and capacitors constituting each RC parallel unit are used as the parameters. A predetermined RC parallel unit predetermined according to the value of the discharge current is selected, and the adaptive learning means adaptively learns the resistance and capacitor element values selected by the selection means.
According to such a configuration, it is possible to efficiently learn the parameters of the constant phase element constituting the simulation model.

また、他の発明は、上記発明に加えて、前記シミュレーションモデルの構成要素として、前記電池の内部抵抗を有し、前記内部抵抗の抵抗値が前記パラメータとされ、前記選択手段は、前記電動機の起動時に流れるピーク電流を検出した場合には、前記内部抵抗を選択することを特徴とする。
このような構成によれば、素子値が小さい内部抵抗を効率よく学習することが可能になる。
In addition to the above-mentioned invention, another invention has an internal resistance of the battery as a component of the simulation model, the resistance value of the internal resistance is the parameter, and the selection means The internal resistance is selected when a peak current flowing at the time of startup is detected.
According to such a configuration, it is possible to efficiently learn the internal resistance having a small element value.

また、他の発明は、上記発明に加えて、前記シミュレーションモデルの構成要素として電圧源を有し、前記電圧源の電圧に関するパラメータとして前記電池内部の電解液の濃度値を有し、前記選択手段は、前記放電電流が0または0近傍である場合には、前記電解液の濃度を適応学習の対象として選択することを特徴とする。
このような構成によれば、安定状態における電解液の濃度を効率よく学習することができる。
In addition to the above-mentioned invention, another invention has a voltage source as a component of the simulation model, and has a concentration value of an electrolytic solution in the battery as a parameter relating to a voltage of the voltage source, and the selection means Is characterized in that when the discharge current is 0 or in the vicinity of 0, the concentration of the electrolytic solution is selected as an object of adaptive learning.
According to such a configuration, it is possible to efficiently learn the concentration of the electrolytic solution in a stable state.

また、他の発明は、上記発明に加えて、前記パラメータは拡張カルマンフィルタの状態ベクトルを構成し、前記適応学習手段は、前記状態ベクトルに対して前記適応学習を実行することを特徴とする。
このような構成によれば、拡張カルマンフィルタに基づいて、シミュレーションモデルを構成するパラメータを効率よく学習することができる。
According to another invention, in addition to the above-described invention, the parameter constitutes a state vector of an extended Kalman filter, and the adaptive learning means executes the adaptive learning on the state vector.
According to such a configuration, the parameters constituting the simulation model can be efficiently learned based on the extended Kalman filter.

また、本発明の電池内部状態推定装置は、電池のシミュレーションモデルに基づいて当該電池の内部状態を推定する電池内部状態推定方法において、前記シミュレーションモデルに含まれる複数のパラメータを格納する格納ステップと、前記電池から負荷に流れる放電電流を検出する検出ステップと、前記検出ステップにおいて検出された前記放電電流の大小に応じて適応学習の対象となるパラメータを選択する選択ステップと、前記選択ステップにおいて選択されたパラメータに対して、適応学習を行う適応学習ステップと、を有することを特徴とする。
このような方法によれば、適応学習を効率よく行うことが可能になる。
The battery internal state estimation device of the present invention is a battery internal state estimation method for estimating the internal state of the battery based on a battery simulation model, and a storage step of storing a plurality of parameters included in the simulation model; A detection step for detecting a discharge current flowing from the battery to a load; a selection step for selecting a parameter to be subjected to adaptive learning according to the magnitude of the discharge current detected in the detection step; and a selection step selected in the selection step. An adaptive learning step for performing adaptive learning with respect to the parameters.
According to such a method, adaptive learning can be performed efficiently.

本発明によれば、適応学習処理を効率よく行うことが可能な電池内部状態推定装置および電池内部状態推定方法を提供することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to provide a battery internal state estimation device and a battery internal state estimation method capable of efficiently performing adaptive learning processing.

本発明の実施形態に係る電池内部状態推定装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the battery internal state estimation apparatus which concerns on embodiment of this invention. 図1に示す制御部の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the control part shown in FIG. 本実施形態において実行される処理アルゴリズムを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the processing algorithm performed in this embodiment. 鉛蓄電池のシミュレーションモデルの一例である。It is an example of the simulation model of a lead acid battery. 図4に示すシミュレーションモデルのインピーダンス特性を示す図である。It is a figure which shows the impedance characteristic of the simulation model shown in FIG. 図4に示すCPEの等価回路を示す図である。It is a figure which shows the equivalent circuit of CPE shown in FIG. 図6に示すCPEと電気二重層との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between CPE shown in FIG. 6, and an electrical double layer. 本実施形態において放電電流と適応学習の対象となるパラメータの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the discharge current and the parameter used as the object of adaptive learning in this embodiment. 本実施形態においてシミュレーションモデルの各構成要素に生ずる電圧降下を示す図である。It is a figure which shows the voltage drop which arises in each component of a simulation model in this embodiment. 本実施形態により推定されたSOHと実測値との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between SOH estimated by this embodiment, and a measured value. 本実施形態により推定されたSOHと誤差との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between SOH estimated by this embodiment, and an error. 図1に示す電池内部状態推定装置において実行される処理の流れを説明するためのフローチャートである。3 is a flowchart for explaining a flow of processing executed in the battery internal state estimation device shown in FIG. 1. 図12のステップS22の処理の詳細を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the detail of the process of step S22 of FIG.

次に、本発明の実施形態について説明する。   Next, an embodiment of the present invention will be described.

(A)実施形態の構成の説明
図1は本発明の実施形態に係る電池内部状態推定装置の構成例を示す図である。この図1に示すように、本実施形態の電池内部状態推定装置1は、制御部10、電圧検出部11(請求項中の「検出手段」の一部に対応)、電流検出部12(請求項中の「検出手段」の一部に対応)、および、放電回路14を主要な構成要素としており、鉛蓄電池13(請求項中の「電池」に対応)の内部状態を推定する。この例では、鉛蓄電池13には、電流検出部12を介してオルタネータ15、セルモータ16(請求項中の「電動機」に対応)、および、負荷17が接続されている。なお、本実施形態では、電池内部状態推定装置1が、例えば、自動車等の車両に搭載されている場合を例に挙げて説明する。
(A) Description of Configuration of Embodiment FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a battery internal state estimation device according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a battery internal state estimation device 1 of this embodiment includes a control unit 10, a voltage detection unit 11 (corresponding to a part of “detection means” in the claims), and a current detection unit 12 (invoice). Corresponding to a part of “detection means” in the section) and the discharge circuit 14 as main components, and the internal state of the lead storage battery 13 (corresponding to “battery” in the claims) is estimated. In this example, an alternator 15, a cell motor 16 (corresponding to “electric motor” in the claims), and a load 17 are connected to the lead storage battery 13 via the current detector 12. In the present embodiment, the case where the battery internal state estimation device 1 is mounted on a vehicle such as an automobile will be described as an example.

制御部10は、図2に示すように、CPU(Central Processing Unit)10a(請求項中の「選択手段」および「適応学習手段」に対応)、ROM(Read Only Memory)10b、RAM(Random Access Memory)10c(請求項中の「格納手段」に対応)、および、I/F(Interface)10d(請求項中の「検出手段」の一部に対応)を主要な構成要素としている。CPU10aは、ROM10bに格納されているプログラム10baに基づいて装置の各部を制御する。ROM10bは、半導体メモリによって構成され、プログラム10baその他の情報を格納している。RAM10cは、半導体メモリによって構成され、パラメータ10caその他の情報を書き換え可能に格納する。I/F10dは、電圧検出部11および電流検出部12からの検出信号をデジタル信号に変換して入力するとともに、放電回路14に対して制御信号を供給して制御する。   As shown in FIG. 2, the control unit 10 includes a CPU (Central Processing Unit) 10a (corresponding to “selection means” and “adaptive learning means” in the claims), a ROM (Read Only Memory) 10b, and a RAM (Random Access). Memory) 10c (corresponding to “storage means” in claims) and I / F (Interface) 10d (corresponding to a part of “detecting means” in claims) are main components. The CPU 10a controls each part of the apparatus based on a program 10ba stored in the ROM 10b. The ROM 10b is constituted by a semiconductor memory, and stores the program 10ba and other information. The RAM 10c is constituted by a semiconductor memory, and stores the parameter 10ca and other information in a rewritable manner. The I / F 10d converts detection signals from the voltage detection unit 11 and the current detection unit 12 into digital signals and inputs them, and supplies a control signal to the discharge circuit 14 to control it.

電圧検出部11は、鉛蓄電池13の端子電圧を検出して制御部10に通知する。電流検出部12は、鉛蓄電池13に流れる電流を検出して制御部10に通知する。放電回路14は、例えば、半導体スイッチを有し、制御部10の制御に基づいて、鉛蓄電池13に蓄積されている電力を放電する。オルタネータ15は、例えば、レシプロエンジン等の原動機(不図示)によって駆動され、直流電力を生成して鉛蓄電池13を充電する。セルモータ16は、例えば、直流モータによって構成され、鉛蓄電池13から供給される直流電力によって回転し、原動機を始動する。負荷17は、例えば、自動車のヘッドライト、ワイパー、方向指示ライト、ナビゲーション装置その他の装置によって構成されている。   The voltage detection unit 11 detects the terminal voltage of the lead storage battery 13 and notifies the control unit 10 of it. The current detection unit 12 detects a current flowing through the lead storage battery 13 and notifies the control unit 10 of the current. The discharge circuit 14 has a semiconductor switch, for example, and discharges the electric power stored in the lead storage battery 13 based on the control of the control unit 10. The alternator 15 is driven by a prime mover (not shown) such as a reciprocating engine, for example, and generates DC power to charge the lead storage battery 13. The cell motor 16 is constituted by, for example, a DC motor, and is rotated by DC power supplied from the lead storage battery 13 to start the prime mover. The load 17 is composed of, for example, an automobile headlight, a wiper, a direction indication light, a navigation device, and other devices.

図3は、プログラム10baが実行されることにより実現される処理アルゴリズムの概略を説明するための図である。この図に示すように、本実施形態では、複数のパラメータを有する鉛蓄電池13のシミュレーションモデル30を設定する。そして、対象となる鉛蓄電池13を観測して観測値を得るとともに、シミュレーションモデル30に基づいて観測値に対応する計算値を得る。これらの観測値と計算値の偏差を計算し、拡張カルマンフィルタ31による適応学習によって最適なパラメータを推定する。そして、推定されたパラメータにより、シミュレーションモデル30を更新することにより、シミュレーションモデル30を最適化することができる。このようにして最適化されたシミュレーションモデル30により、鉛蓄電池13の内部状態を推定するSOC(State of Charge)、SOF(State of Function)、および、SOH(State of Health)等を計算によって得ることができる。なお、本実施形態では、鉛蓄電池13から流出する放電電流の値によって、適応学習の対象となるパラメータを選択することにより、適応学習を高い精度で行うことが可能になる。   FIG. 3 is a diagram for explaining an outline of a processing algorithm realized by executing the program 10ba. As shown in this figure, in this embodiment, a simulation model 30 of a lead storage battery 13 having a plurality of parameters is set. Then, an observation value is obtained by observing the target lead storage battery 13 and a calculated value corresponding to the observation value is obtained based on the simulation model 30. Deviations between these observed values and calculated values are calculated, and optimal parameters are estimated by adaptive learning using the extended Kalman filter 31. Then, the simulation model 30 can be optimized by updating the simulation model 30 with the estimated parameters. Using the simulation model 30 optimized in this way, SOC (State of Charge), SOF (State of Function), SOH (State of Health), and the like for estimating the internal state of the lead storage battery 13 are obtained by calculation. Can do. In the present embodiment, adaptive learning can be performed with high accuracy by selecting a parameter to be subjected to adaptive learning according to the value of the discharge current flowing out from the lead storage battery 13.

なお、本明細書中において「適応学習」とは、パラメータを有する柔軟で一般的なモデルを用意し、学習によって統計的・適応的にパラメータを最適化する手法を言う。以下の実施形態では、適応学習の一例として拡張カルマンフィルタを用いているが、本発明はこのような場合にのみ限定されるものではなく、例えば、ニューラルネットワークモデルを用いた適応学習や、遺伝的アルゴリズムモデルを用いた適応学習等を用いることも可能である。すなわち、学習対象のモデルを作成し、観測により得られた結果によって、モデルを構成するパラメータを最適化する手法であれば、どのような手法でも使用することができる。   In this specification, “adaptive learning” refers to a method in which a flexible and general model having parameters is prepared and the parameters are optimized statistically and adaptively by learning. In the following embodiment, an extended Kalman filter is used as an example of adaptive learning. However, the present invention is not limited to such a case. For example, adaptive learning using a neural network model or a genetic algorithm is used. It is also possible to use adaptive learning using a model. That is, any method can be used as long as it creates a learning target model and optimizes the parameters constituting the model based on the results obtained by observation.

図4は、鉛蓄電池13のシミュレーションモデル30(この例では電気的な等価回路)の一例を示す図である。この例では、シミュレーションモデル30は、抵抗R0、インダクタンスL、インピーダンスZ1,Z2、および、電圧源V0を主要な構成要素としている。   FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the simulation model 30 (in this example, an electrical equivalent circuit) of the lead storage battery 13. In this example, the simulation model 30 includes a resistance R0, an inductance L, impedances Z1 and Z2, and a voltage source V0 as main components.

ここで、抵抗R0は、鉛蓄電池13の電極の導電抵抗および電解液の液抵抗を主要な要素とする内部抵抗である。インダクタンスLは、鉛蓄電池13の電極等に流れる電流によって生じる電界に起因する誘導成分である。なお、このインダクタンスLは、鉛蓄電池13に接続されるケーブルのインダクタンス値に比較すると非常に小さい値であるので必要に応じて無視することができる。インピーダンスZ1は、鉛蓄電池13の陽極とこれに接する電解液とに対応する等価回路であり、基本的にはバトラー・ボルマー(Butler-Volmer)の式に基づく特性を有し、コンスタントフェーズエレメントCPE1と抵抗R1との並列接続回路として表すことができる。なお、インピーダンスZ1の詳細については後述する。インピーダンスZ2は、鉛蓄電池13の陰極とこれに接する電解液とに対応する等価回路であり、前述のバトラー・ボルマーの式に基づく特性を有し、コンスタントフェーズエレメントCPE2と抵抗R2との並列接続回路として表すことができる。なお、インピーダンスZ2の詳細についても後述する。電圧源V0は、内部インピーダンスが0の理想的な電圧源であり、陰極付近の電解液濃度Cおよび陽極付近の電解液濃度Cをパラメータとして電圧が表される電圧源である。 Here, the resistance R0 is an internal resistance whose main elements are the conductive resistance of the electrode of the lead storage battery 13 and the liquid resistance of the electrolytic solution. The inductance L is an inductive component caused by an electric field generated by a current flowing through the electrode of the lead storage battery 13 or the like. The inductance L is very small compared to the inductance value of the cable connected to the lead storage battery 13 and can be ignored as necessary. The impedance Z1 is an equivalent circuit corresponding to the anode of the lead storage battery 13 and the electrolytic solution in contact with the anode. The impedance Z1 basically has a characteristic based on the Butler-Volmer formula, and the constant phase element CPE1. It can be expressed as a parallel connection circuit with the resistor R1. Details of the impedance Z1 will be described later. The impedance Z2 is an equivalent circuit corresponding to the cathode of the lead storage battery 13 and the electrolytic solution in contact therewith, has a characteristic based on the aforementioned Butler-Volmer equation, and a parallel connection circuit of the constant phase element CPE2 and the resistor R2 Can be expressed as Details of the impedance Z2 will also be described later. Voltage source V0, the internal impedance is the ideal voltage source 0, a voltage source whose voltage is represented the electrolytic solution concentration C N and the electrolyte concentration C P in the vicinity of the anode in the vicinity of the cathode as a parameter.

図5は、図4に示す等価回路のインピーダンス特性を示す図である。この図5において縦軸はインピーダンスの虚数成分(Im(Z))を示し、横軸はインピーダンスの実数成分(Re(Z))を示している。また、図中の太線は等価回路のインピーダンス特性を示している。この例では、周波数が増加すると等価回路のインピーダンスは、太線上を右から左に向かって移動し、まず、Z2によって示される半円に漸近するように軌跡を描いて移動し、続いて、Z1によって示される半円に漸近するように軌跡を描いて移動する。そして、高い周波数では実数成分がR0の直線に漸近し、インダクタンスLに起因して、周波数の増加に伴ってインピーダンスが増加していく特性を有している。   FIG. 5 is a diagram showing impedance characteristics of the equivalent circuit shown in FIG. In FIG. 5, the vertical axis represents the imaginary component of the impedance (Im (Z)), and the horizontal axis represents the real component of the impedance (Re (Z)). The thick line in the figure indicates the impedance characteristics of the equivalent circuit. In this example, as the frequency increases, the impedance of the equivalent circuit moves from the right to the left on the thick line, first moves in a locus so as to be asymptotic to the semicircle indicated by Z2, and then Z1 Draw a trajectory and move asymptotically to the semicircle indicated by. Then, at a high frequency, the real number component is asymptotic to a straight line of R0, and due to the inductance L, the impedance increases as the frequency increases.

図6は、本実施形態において使用される、インピーダンスZ1,Z2の等価回路を示している。この例では、インピーダンスZ1としては、抵抗Ra1,Ra2,Ra3とコンデンサCa1,Ca2,Ca3がそれぞれ並列接続されたRC並列ユニットが複数直列接続されて形成されている。具体的には、抵抗Ra1とコンデンサCa1が並列接続されて1つのRC並列ユニットを構成し、同様に、抵抗Ra2とコンデンサCa2および抵抗Ra3とコンデンサCa3が並列接続されてRC並列ユニットをそれぞれ構成する。なお、図6に示すように、各RC並列ユニットに生じる電圧降下をそれぞれΔVa1,ΔVa2,ΔVa3とする。   FIG. 6 shows an equivalent circuit of impedances Z1 and Z2 used in the present embodiment. In this example, the impedance Z1 is formed by connecting a plurality of RC parallel units in which resistors Ra1, Ra2 and Ra3 and capacitors Ca1, Ca2 and Ca3 are connected in parallel, in series. Specifically, the resistor Ra1 and the capacitor Ca1 are connected in parallel to form one RC parallel unit, and similarly, the resistor Ra2 and the capacitor Ca2 and the resistor Ra3 and capacitor Ca3 are connected in parallel to form an RC parallel unit. . As shown in FIG. 6, the voltage drops generated in the RC parallel units are denoted by ΔVa1, ΔVa2, and ΔVa3, respectively.

また、インピーダンスZ2としては、抵抗Rb1,Rb2,Rb3とコンデンサCb1,Cb2,Cb3が並列接続されたRC並列ユニットが複数直列接続されて形成されている。なお、図6に示すように、各RC並列ユニットに生じる電圧降下をそれぞれΔVb1,ΔVb2,ΔVb3とする。   The impedance Z2 is formed by connecting a plurality of RC parallel units in which resistors Rb1, Rb2, and Rb3 and capacitors Cb1, Cb2, and Cb3 are connected in parallel. In addition, as shown in FIG. 6, let voltage drop which arises in each RC parallel unit be (DELTA) Vb1, (DELTA) Vb2, (DELTA) Vb3, respectively.

図7は、鉛蓄電池13の放電電流と、電極と電解液の間に生じる電気二重層の関係を示す図である。図7(A)は、放電電流が小さい場合の電気二重層の状態を示し、図7(B)は、図7(A)よりも放電電流が大きい場合の電気二重層の状態を示し、図7(C)は、図7(B)よりも放電電流が大きい場合の電気二重層の状態を示している。この図7に示すように、電流が多く流れるほど、電気二重層が広がる傾向にある。本実施形態では、図7(A)に示す状態は、抵抗Ra3とコンデンサCa3によって構成されるRC並列ユニットおよび抵抗Rb3とコンデンサCb3によって構成されるRC並列ユニットによって表される。また、図7(B)に示す状態は、抵抗Ra2とコンデンサCa2によって構成されるRC並列ユニットおよび抵抗Rb2とコンデンサCb2によって構成されるRC並列ユニットによって表される。さらに、図7(C)に示す状態は、抵抗Ra1とコンデンサCa1によって構成されるRC並列ユニットおよび抵抗Rb1とコンデンサCb1によって構成されるRC並列ユニットによって表される。   FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the discharge current of the lead storage battery 13 and the electric double layer generated between the electrode and the electrolyte. FIG. 7 (A) shows the state of the electric double layer when the discharge current is small, and FIG. 7 (B) shows the state of the electric double layer when the discharge current is larger than FIG. 7 (A). 7 (C) shows the state of the electric double layer when the discharge current is larger than that in FIG. 7 (B). As shown in FIG. 7, as the current flows more, the electric double layer tends to spread. In the present embodiment, the state shown in FIG. 7A is represented by an RC parallel unit composed of a resistor Ra3 and a capacitor Ca3 and an RC parallel unit composed of a resistor Rb3 and a capacitor Cb3. The state shown in FIG. 7B is represented by an RC parallel unit composed of a resistor Ra2 and a capacitor Ca2, and an RC parallel unit composed of a resistor Rb2 and a capacitor Cb2. Further, the state shown in FIG. 7C is represented by an RC parallel unit composed of a resistor Ra1 and a capacitor Ca1 and an RC parallel unit composed of a resistor Rb1 and a capacitor Cb1.

(B)実施形態の概略動作の説明
つぎに、本実施形態の概略の動作を説明する。本実施形態では、セルモータ16によって原動機を起動する際に、鉛蓄電池13からセルモータ16に流れる放電電流の値に応じて、シミュレーションモデル30のパラメータを選択し、選択したパラメータについて適応学習を実行し、それ以外のパラメータについては適応学習を行わない。図8は、セルモータ16によって原動機を始動する場合に鉛蓄電池13から流れる放電電流と時間の関係を示す図である。また、図9は図8と同じ場合において、抵抗R0に生じる電圧降下(VR0)、インダクタンスLに生じる電圧降下(VL)、インピーダンスZ1に生じる電圧降下(VZ1)、および、インピーダンスZ2に生じる電圧降下(VZ2)を示している。この例では、セルモータ16が回転される前の期間(τ1の期間)では、放電電流は殆ど流れておらず、この期間において電解液濃度を示すパラメータCおよびCが適応学習の対象となる。セルモータ16が回転される前の期間では、鉛蓄電池13内における電解液の濃度分布は安定していることから、このような期間にこれらのパラメータを選択して適応学習することで、正確な濃度値を学習することができる。
(B) Description of schematic operation of embodiment Next, a schematic operation of the present embodiment will be described. In this embodiment, when starting the prime mover by the cell motor 16, the parameter of the simulation model 30 is selected according to the value of the discharge current flowing from the lead storage battery 13 to the cell motor 16, and adaptive learning is performed on the selected parameter. Adaptive learning is not performed for other parameters. FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the discharge current flowing from the lead storage battery 13 and time when the prime mover is started by the cell motor 16. 9 is the same as FIG. 8, in the same case as FIG. 8, the voltage drop (VR0) generated in the resistor R0, the voltage drop (VL) generated in the inductance L, the voltage drop (VZ1) generated in the impedance Z1, and the voltage drop generated in the impedance Z2. (VZ2) is shown. In this example, the period (.tau.1) before the starter motor 16 is rotated, the discharge current is not flowing mostly parameters C N and C P indicates the electrolytic solution concentration during this period is subject to adaptive learning . In the period before the cell motor 16 is rotated, the concentration distribution of the electrolytic solution in the lead storage battery 13 is stable. By selecting these parameters and performing adaptive learning in such a period, an accurate concentration can be obtained. The value can be learned.

セルモータ16の回転が開始されると、放電電流が急激に流れ始める(突入電流が流れる)。この突入電流は、セルモータ16が直流ブラシモータであることから、停止状態から起動する際に最も大きくなる。また、突入電流の大きさは、例えば、環境温度や原動機の状態によって異なると考えられる。具体的には、長期間停止されたり、環境温度が低かったりして、原動機が冷却された状態では潤滑油の粘度が上昇しているので、駆動トルクが大きく電流もそれに応じて大きくなる。この例では、ピーク電流である500A近傍に定められた所定の閾値(この例では400A)を超える期間(τ2の期間)において、抵抗R0が選択されて適応学習が実行される。なお、最大電流に近い電流が流れる期間において、抵抗R0の値を適応学習するのは、抵抗R0の値は非常に小さいため、これによる電圧降下は、最大電流に近い電流が流れる期間が最も観測しやすいからである。   When the rotation of the cell motor 16 is started, the discharge current starts to flow rapidly (inrush current flows). Since the cell motor 16 is a direct current brush motor, this inrush current becomes the largest when starting from a stopped state. The magnitude of the inrush current is considered to vary depending on, for example, the environmental temperature and the state of the prime mover. Specifically, when the prime mover is cooled because the engine is stopped for a long time or the ambient temperature is low, the viscosity of the lubricating oil is increased, so that the driving torque is large and the current is increased accordingly. In this example, the resistor R0 is selected and adaptive learning is performed in a period (period τ2) exceeding a predetermined threshold value (400 A in this example) defined in the vicinity of 500 A that is the peak current. Note that the value of the resistor R0 is adaptively learned during the period in which the current close to the maximum current flows, because the value of the resistor R0 is very small. Because it is easy to do.

つぎに、セルモータ16に流れる電流がピーク電流よりも少なくなった最初の期間(τ3の期間)では、Ra1,Ca1,Rb1,Cb1が適応学習の対象として選択される。この期間は、図7(C)の状態に対応しており、この状態はRa1およびCa1により構成されるRC並列ユニットおよびRb1およびCb1により構成されるRC並列ユニットに対応付けされていることから、放電電流が300Aから200Aの期間では、Ra1,Ca1,Rb1,Cb1が選択され、適応学習が実行される。   Next, in the first period (period τ3) in which the current flowing through the cell motor 16 is less than the peak current, Ra1, Ca1, Rb1, and Cb1 are selected as targets for adaptive learning. This period corresponds to the state of FIG. 7C, and this state is associated with the RC parallel unit composed of Ra1 and Ca1 and the RC parallel unit composed of Rb1 and Cb1. In a period in which the discharge current is 300A to 200A, Ra1, Ca1, Rb1, and Cb1 are selected and adaptive learning is executed.

つぎに、放電電流が200Aから100Aの期間では、Ra2,Ca2,Rb2,Cb2が適応学習の対象として選択される。この期間は、図7(B)の状態に対応しており、この状態はRa2およびCa2により構成されるRC並列ユニットおよびRb2およびCb2により構成されるRC並列ユニットに対応付けされていることから、放電電流が200Aから100Aの期間では、Ra2,Ca2,Rb2,Cb2が選択され、適応学習が実行される。   Next, Ra2, Ca2, Rb2, and Cb2 are selected as targets for adaptive learning in the period where the discharge current is 200A to 100A. This period corresponds to the state of FIG. 7B, and this state is associated with the RC parallel unit configured with Ra2 and Ca2 and the RC parallel unit configured with Rb2 and Cb2. In the period where the discharge current is 200A to 100A, Ra2, Ca2, Rb2, and Cb2 are selected and adaptive learning is executed.

つぎに、放電電流が100Aから0Aの期間では、Ra3,Ca3,Rb3,Cb3が適応学習の対象として選択される。この期間は、図7(A)の状態に対応しており、この状態はRa3およびCa3により構成されるRC並列ユニットおよびRb3およびCb3により構成されるRC並列ユニットに対応付けされていることから、放電電流が100Aから0Aの期間では、Ra3,Ca3,Rb3,Cb3が選択され、適応学習が実行される。なお、セルモータ16によって原動機が始動されると、オルタネータ15による充電が開始されるため、鉛蓄電池13に流れる電流はプラスとなる(図8参照)。   Next, Ra3, Ca3, Rb3, and Cb3 are selected as targets for adaptive learning in a period in which the discharge current is 100 A to 0 A. This period corresponds to the state of FIG. 7A, and this state is associated with the RC parallel unit configured with Ra3 and Ca3 and the RC parallel unit configured with Rb3 and Cb3. In a period in which the discharge current is 100 A to 0 A, Ra3, Ca3, Rb3, and Cb3 are selected, and adaptive learning is executed. When the prime mover is started by the cell motor 16, charging by the alternator 15 is started, so that the current flowing through the lead storage battery 13 becomes positive (see FIG. 8).

なお、適応学習の方法としては、例えば、所定の周期(10mS)単位で電圧検出部11および電流検出部12の検出値を取得して検出値に基づく観測値を生成し、一方で、シミュレーションモデル30に基づく予測値を生成する。そして、観測値と予測値とを比較し、比較結果に基づいて選択されているパラメータを拡張カルマンフィルタに基づいて最適化することで実現できる。なお、最適学習の方法としては、前述したように様々な方法が存在するので、複数の方法の中から最適な方法を選択すればよい。   As an adaptive learning method, for example, the detection values of the voltage detection unit 11 and the current detection unit 12 are acquired in units of a predetermined period (10 mS) to generate observation values based on the detection values. A predicted value based on 30 is generated. Then, it can be realized by comparing the observed value with the predicted value and optimizing the parameter selected based on the comparison result based on the extended Kalman filter. Note that, as described above, various methods exist as the optimal learning method, and therefore, an optimal method may be selected from a plurality of methods.

以上のようにして適応学習が行われたシミュレーションモデル30を用いることにより、例えば、SOC、SOF、および、SOHを正確に算出することができる。これらの値を参照することにより、鉛蓄電池13の内部状態を正確に知ることができる。   By using the simulation model 30 in which adaptive learning has been performed as described above, for example, SOC, SOF, and SOH can be accurately calculated. By referring to these values, the internal state of the lead storage battery 13 can be accurately known.

具体例を示す。図10は、本実施形態のシミュレーションモデル30を用いて計算(推測)されたSOHと、SOHの実測値との対応関係を示す図である。この図では、横軸が実測値を示し、縦軸が推測値を示し、各点はサンプルを示す。図10では、各点は推測値と実測値が一致する45度の直線上に各点がほぼ集まっており、本実施形態による推定の妥当性が高いことが示されている。また、図11は、SOHの誤差とサンプル数との関係を示す図である。この図において横軸はSOHの誤差(%)を示し、縦軸はサンプル数を示す。この図に示すように、誤差が10%以内のサンプルが全体の大半を占めている。この図からも、本実施形態の妥当性が高いことが分かる。   A specific example is shown. FIG. 10 is a diagram showing a correspondence relationship between SOH calculated (estimated) using the simulation model 30 of the present embodiment and the measured value of SOH. In this figure, the horizontal axis indicates the actual measurement value, the vertical axis indicates the estimated value, and each point indicates a sample. In FIG. 10, each point is almost gathered on a 45 degree line where the estimated value and the actually measured value coincide with each other, indicating that the validity of the estimation according to the present embodiment is high. FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the SOH error and the number of samples. In this figure, the horizontal axis indicates the error (%) of SOH, and the vertical axis indicates the number of samples. As shown in this figure, the samples with errors within 10% account for the majority of the total. Also from this figure, it can be seen that the validity of this embodiment is high.

以上に説明したように、本実施形態では、放電電流の値に応じて対象となるパラメータが選択され、適応学習が実行される。これにより、それぞれのパラメータが観測値に最も顕著に表れるタイミングで、適応学習を行うようにしたので、適応学習を効率良く行うことで、鉛蓄電池13の内部状態を正確に知ることができる。また、複数のパラメータのうちの限られたパラメータを適応学習の対象とすることにより、演算に要する時間を短縮することができる。これにより、例えば、演算能力の低いプロセッサを使用することが可能になるので、装置の製造コストを低減することができる。   As described above, in the present embodiment, the target parameter is selected according to the value of the discharge current, and adaptive learning is executed. Thereby, since the adaptive learning is performed at the timing at which each parameter appears most remarkably in the observed value, the internal state of the lead storage battery 13 can be accurately known by performing the adaptive learning efficiently. Moreover, the time required for calculation can be shortened by setting a limited parameter of the plurality of parameters as the target of adaptive learning. As a result, for example, it becomes possible to use a processor having a low computing capacity, so that the manufacturing cost of the apparatus can be reduced.

(C)実施形態の詳細な動作の説明
つぎに、本実施形態の詳細な動作を図12,13に示すフローチャートを参照して説明する。図12は、図1に示す実施形態において実行される処理の詳細を説明するためのフローチャートである。また、図13は、図12のステップS22の詳細を説明するためのフローチャートである。なお、本実施形態では、図4に示す等価回路において、抵抗R0およびインピーダンスZ1,Z2による電圧降下をΔVとしたときに、シミュレーションモデル30によるこの電圧降下ΔVの予測値をΔVxとして求める。そして、予測値ΔVxを所定の許容値と比較することで、鉛蓄電池13の放電能力を判定するようにしている。ここで、インダクタンスLについては、配線によるインピーダンスの方が大きいとして無視する。また、電圧降下ΔVと、鉛蓄電池13の端子電圧Vと、OCV(Open Circuit Voltage)に対応する電圧源の電圧V0との間には以下の関係が成立するものとする。
(C) Description of Detailed Operation of Embodiment Next, the detailed operation of this embodiment will be described with reference to the flowcharts shown in FIGS. FIG. 12 is a flowchart for explaining details of processing executed in the embodiment shown in FIG. 1. FIG. 13 is a flowchart for explaining details of step S22 in FIG. In the present embodiment, when the voltage drop due to the resistor R0 and the impedances Z1 and Z2 is ΔV in the equivalent circuit shown in FIG. 4, the predicted value of the voltage drop ΔV by the simulation model 30 is obtained as ΔVx. Then, the discharge capacity of the lead storage battery 13 is determined by comparing the predicted value ΔVx with a predetermined allowable value. Here, the inductance L is ignored because the impedance due to the wiring is larger. Further, it is assumed that the following relationship is established among the voltage drop ΔV, the terminal voltage V of the lead storage battery 13, and the voltage V0 of the voltage source corresponding to OCV (Open Circuit Voltage).

ΔV=V−V0 ・・・ (1) ΔV = V−V0 (1)

鉛蓄電池13の放電能力を正確に判定するためには、鉛蓄電池13のシミュレーションモデル30(等価回路)が所定のパターンの電流で放電したときの電圧降下の予測値ΔVxを精度良く推定する必要がある。本実施形態では、セルモータ16による原動機の始動時において、所定の時間間隔(ΔT)の離散時間で鉛蓄電池13を観測し、得られた観測データに基づいてシミュレーションモデル30のパラメータを適応学習することにより、電圧降下ΔVxを精度良く推定できるようにしている。図12に示すフローチャートが実行されると、以下の処理が実行される。なお、この処理は、例えば、自動車のエンジン(原動機)を始動するための「イグニッションキー」が回転された場合に実行されるものとする。   In order to accurately determine the discharge capacity of the lead storage battery 13, it is necessary to accurately estimate the predicted value ΔVx of the voltage drop when the simulation model 30 (equivalent circuit) of the lead storage battery 13 is discharged with a predetermined pattern of current. is there. In the present embodiment, when the prime mover is started by the cell motor 16, the lead storage battery 13 is observed at discrete times of a predetermined time interval (ΔT), and the parameters of the simulation model 30 are adaptively learned based on the obtained observation data. Thus, the voltage drop ΔVx can be accurately estimated. When the flowchart shown in FIG. 12 is executed, the following processing is executed. This process is executed when, for example, the “ignition key” for starting the engine (motor) of the automobile is rotated.

ステップS10では、CPU10aは、前回の処理実行時の時刻Tに対して、時間間隔ΔT(例えば、10mS)を加算し、現在の時刻Tn+1を得る。具体的には、図12に示す処理は、時間間隔ΔT毎に実行されるので、処理が実行される度にΔTずつ時刻が増加されていく。 In step S10, the CPU 10a adds a time interval ΔT (for example, 10 mS) to the time T n at the time of the previous processing execution to obtain the current time T n + 1 . Specifically, since the process shown in FIG. 12 is executed at each time interval ΔT, the time is increased by ΔT each time the process is executed.

ステップS11では、CPU10aは、鉛蓄電池13の観測値を取得する。具体的には、CPU10aは、放電回路14をΔTよりも短い期間(例えば、ΔTの10%の期間)オンの状態にして放電電流を通じるとともに、電圧検出部11から鉛蓄電池13の端子電圧を取得して変数Vn+1に格納し、電流検出部12から鉛蓄電池13の放電電流を取得して変数In+1に格納する。また、所定のSOCの算出方法に基づいてSOCn+1を算出する。具体的な算出方法としては、例えば、鉛蓄電池13の起動初期の安定OCVの測定値(詳細には図8のτ1の期間に測定された鉛蓄電池13の端子電圧(=V0))と、電流積算値を組み合わせて用いる方法や、動作環境中における電流電圧特性(I/V)を用いる方法があり、いずれの方法を用いてもよい。なお、電圧検出部11は、内部抵抗が非常に高く、測定時に電流が殆ど流れないので、鉛蓄電池13の起動初期に測定した電圧は、抵抗R0およびインピーダンスZ1,Z2の影響を殆ど受けないため、電圧源の電圧V0を測定できるとする。 In step S <b> 11, the CPU 10 a acquires an observation value of the lead storage battery 13. Specifically, the CPU 10a turns on the discharge circuit 14 for a period shorter than ΔT (for example, a period of 10% of ΔT) and allows the discharge current to flow, and the terminal voltage of the lead storage battery 13 is supplied from the voltage detection unit 11. Obtained and stored in the variable V n + 1 , obtains the discharge current of the lead storage battery 13 from the current detection unit 12, and stores it in the variable In + 1 . Further, SOC n + 1 is calculated based on a predetermined SOC calculation method. As a specific calculation method, for example, the measured value of the stable OCV at the start of the lead storage battery 13 (specifically, the terminal voltage (= V0) of the lead storage battery 13 measured in the period of τ1 in FIG. 8) and the current There are a method using a combination of integrated values and a method using current-voltage characteristics (I / V) in the operating environment, and either method may be used. Since the voltage detector 11 has a very high internal resistance and little current flows during the measurement, the voltage measured at the start of the lead storage battery 13 is hardly affected by the resistor R0 and the impedances Z1 and Z2. Suppose that the voltage V0 of the voltage source can be measured.

ステップS12では、CPU10aは、ステップS11で取得した観測値を以下の式に代入することにより、電圧降下ΔVn+1を得る。
ΔVn+1=Vn+1−OCVn+1 ・・・(2)
ここで、OCVn+1は、ステップS12で得られたSOCn+1から、次式で算出することができる。
OCVn+1=a・SOCn+1+b ・・・(3)
In step S12, the CPU 10a obtains a voltage drop ΔV n + 1 by substituting the observation value acquired in step S11 into the following equation.
ΔV n + 1 = V n + 1 −OCV n + 1 (2)
Here, OCV n + 1 can be calculated from the SOC n + 1 obtained in step S12 by the following equation.
OCV n + 1 = a · SOC n + 1 + b (3)

なお、式(3)において、係数a,bは、実験等によって予め求めた値を用いることができる。このような値は、例えば、ROM10bに格納しておくことができる。また、係数a,bは、温度依存性を有する場合があるので、図示せぬ温度検出部から得られた温度に応じた係数a,bをROM10bに格納されているテーブルから取得するようにしてもよい。   In Equation (3), the values obtained in advance through experiments or the like can be used as the coefficients a and b. Such a value can be stored in the ROM 10b, for example. Further, since the coefficients a and b may have temperature dependency, the coefficients a and b corresponding to the temperature obtained from the temperature detection unit (not shown) are obtained from the table stored in the ROM 10b. Also good.

ステップS13では、CPU10aは、n回目の観測値と前回の状態ベクトル推定値からヤコビアン行列Fを更新する。ここで、本実施形態ではヤコビアン行列Fは以下のように表されるものとする。ここで、diagは対角行列を示している。
=diag(1−ΔT/Ra1・Ca1,1−ΔT/Ra2・Ca2,1−ΔT/Ra3・Ca3,1−ΔT/Rb1・Cb1,1−ΔT/Rb2・Cb2,1−ΔT/Rb3・Cb3,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1) ・・・(4)
In step S13, the CPU 10a updates the Jacobian matrix F n from the n-th observed value and the previous state vector estimated value. Here, in the present embodiment, the Jacobian matrix F n is expressed as follows. Here, diag represents a diagonal matrix.
F n = diag (1−ΔT / Ra1 n · Ca1 n , 1−ΔT / Ra2 n · Ca2 n , 1−ΔT / Ra3 n · Ca3 n , 1−ΔT / Rb1 n · Cb1 n , 1−ΔT / Rb2 n · Cb2 n , 1-ΔT / Rb3 n · Cb3 n , 1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1) (4)

ステップS14では、CPU10aは、ステップS12における観測により得た観測値から計算したΔVn+1を観測残差Yn+1とする。
n+1=ΔVn+1 ・・・(5)
In step S14, the CPU 10a sets ΔV n + 1 calculated from the observation value obtained by the observation in step S12 as the observation residual Y n + 1 .
Y n + 1 = ΔV n + 1 (5)

ステップS15では、CPU10aは、状態ベクトルの1周期先を予測する。具体的には、例えば、図6の左端のRC並列回路の電圧降下ΔVa1は、以下の式で表される。
ΔVa1n+1=ΔVa1−ΔVa1・ΔT/Ra1・Ca1 ・・・(6)
In step S15, the CPU 10a predicts one cycle ahead of the state vector. Specifically, for example, the voltage drop ΔVa1 n of the leftmost RC parallel circuit in FIG. 6 is expressed by the following equation.
ΔVa1 n + 1 = ΔVa1 n −ΔVa1 n · ΔT / Ra1 n · Ca1 n (6)

したがって、状態ベクトルX を以下の式で表すものとする。なお、Tは転置行列を示す。
=(ΔVa1,ΔVa2,ΔVa3,ΔVb1,ΔVb2,ΔVb3,R0,Ra1,Ra2,Ra3,Ca1,Ca2,Ca3,Rb1,Rb2,Rb3,Cb1,Cb2,Cb3) ・・・(7)
Therefore, the state vector X n T is represented by the following equation. T represents a transposed matrix.
X n T = (ΔVa1 n, ΔVa2 n, ΔVa3 n, ΔVb1 n, ΔVb2 n, ΔVb3 n, R0 n, Ra1 n, Ra2 n, Ra3 n, Ca1 n, Ca2 n, Ca3 n, Rb1 n, Rb2 n, Rb3 n, Cb1 n, Cb2 n , Cb3 n) ··· (7)

また、入力ベクトルU を以下の式で表す。
=(Δt・I/Ca1,Δt・I/Ca2,Δt・I/Ca3,Δt・I/Cb1,Δt・I/Cb2,Δt・I/Cb3,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0) ・・・(8)
Further, the input vector U n T is expressed by the following equation.
U n T = (Δt · I n / Ca1 n, Δt · I n / Ca2 n, Δt · I n / Ca3 n, Δt · I n / Cb1 n, Δt · I n / Cb2 n, Δt · I n / Cb3 n , 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0) (8)

したがって、Xの1周期先の予測値Xn+1を以下の式により算出する。
n+1=F・X+U ・・・(9)
Therefore, the predicted value Xn + 1 | n of one cycle ahead of Xn is calculated by the following equation.
X n + 1 | n = F n · X n + U n ··· (9)

また、観測モデルに関するヤコビアンH を以下の式で表す。
=(1,1,1,1,1,1,I,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0) ・・・(10)
このとき、システム方程式および観測方程式は以下の式で表現できるとする。
システム方程式:Xn+1=F・X ・・・(11)
観測方程式:Yn+1=H ・X ・・・(12)
Further, the Jacobian H n T related to the observation model is expressed by the following equation.
H n T = (1,1,1,1,1,1, I n , 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0) (10)
At this time, the system equation and the observation equation can be expressed by the following equations.
System equation: X n + 1 = F n · X n (11)
Observation equation: Y n + 1 = H n T · X n (12)

ステップS16では、CPU10aは、1周期先の予測値Xn+1と、観測値Yn+1を用いて最適カルマンゲインを算出し、この最適カルマンゲインに基づいて状態ベクトルの更新値Xn+1n+1を算出する。なお、通常の拡張カルマンフィルタに基づく演算では、得られた状態ベクトルXn+1n+1に基づいて、全てのパラメータを更新するが、本実施形態では、後述するように、放電電流の値に応じて定まる所定のパラメータに対してのみ更新処理を実行する。 In step S16, the CPU 10a calculates an optimal Kalman gain using the predicted value Xn + 1 | n one cycle ahead and the observed value Yn + 1 , and calculates an updated value Xn + 1 | n + 1 of the state vector based on the optimal Kalman gain. calculate. In the calculation based on the normal extended Kalman filter, all parameters are updated based on the obtained state vector X n + 1 | n + 1. In this embodiment, as will be described later, the parameter is determined according to the value of the discharge current. Update processing is executed only for predetermined parameters.

ステップS17では、CPU10aは、ステップS12で観測した電流IがI≒0Aであるか否かを判定し、I≒0Aである場合(ステップS17:YES)にはステップS18に進み、それ以外の場合(ステップS17:NO)にはステップS19に進む。例えば、図8に示すτ1の期間である場合にはI≒0Aが成立するので、その場合にはステップS18に進む。なお、具体的な判断の方法としては、例えば、負荷17のうちエンジン停止時に定常的に流れている電流値(例えば、車載時計、カーセキュリティシステム等に流れる数十mA程度の電流値)が流れている場合には、I≒0Aが成立しているとしてステップS18に進むようにすればよい。 In step S17, the CPU 10a determines whether or not the current I n observed in step S12 is I n ≈0A, and if I n ≈0 A (step S17: YES), the process proceeds to step S18. Otherwise (step S17: NO), the process proceeds to step S19. For example, in the period of τ1 shown in FIG. 8, since I n ≈0A is established, in this case, the process proceeds to step S18. As a specific determination method, for example, a current value of the load 17 that is steadily flowing when the engine is stopped (for example, a current value of about several tens of mA that flows in an in-vehicle timepiece, a car security system, etc.) flows. If it is determined that I n ≈0A, the process proceeds to step S18.

ステップS18では、CPU10aは、パラメータCおよびCの値を更新する。ここで、パラメータCおよびCは、それぞれ陰極および陽極の電解液濃度を表している。また、電圧源V0の電圧は、これらのパラメータC,Cの関数V0(C,C)として表される。このステップS18では、観測された電圧および電流からC,Cを求め、求めた値によってこれらのパラメータC,Cを更新する。なお、このようにして求めたパラメータC,Cにより、関数V0(C,C)を用いて前述した鉛蓄電池13の起動初期の安定OCVの測定値(詳細には図8のτ1の期間に測定された鉛蓄電池13の端子電圧V0)(ステップS11参照)を求めることができる。 In step S18, CPU 10a updates the values of the parameters C N and C P. Here, the parameters C N and C P represent the electrolyte concentration of the cathode and the anode, respectively. The voltage of the voltage source V0 is expressed as a function V0 (C N , C P ) of these parameters C N and C P. In step S18, C N and C P are obtained from the observed voltage and current, and these parameters C N and C P are updated with the obtained values. It should be noted that, based on the parameters C N and C P determined in this way, the measured value of the stable OCV at the start of the lead storage battery 13 described above using the function V 0 (C N , C P ) (in detail, τ 1 in FIG. 8). The terminal voltage V0) of the lead storage battery 13 (see step S11) measured during the period can be obtained.

ステップS19では、CPU10aは、ステップS12で観測した電流IがI>400Aであるか否かを判定し、I>400Aである場合(ステップS19:YES)にはステップS20に進み、それ以外の場合(ステップS19:NO)にはステップS21に進む。例えば、図8に示すτ2の期間である場合には、I>400Aが成立するので、その場合にはステップS20に進む。 In step S19, the CPU 10a determines whether or not the current I n observed in step S12 is I n > 400A. If I n > 400A (step S19: YES), the process proceeds to step S20. Otherwise (step S19: NO), the process proceeds to step S21. For example, in the period of τ2 shown in FIG. 8, since I n > 400A is established, in that case, the process proceeds to step S20.

ステップS20では、CPU10aは、ステップS16において求めた状態ベクトルXn+1n+1に含まれているパラメータR0の値により、パラメータR0の値を更新する。これにより、R0は新たな値となる。 In step S20, CPU 10a, the state vector X n + 1 determined in step S16 | by the value of the parameter R0 n included in the n + 1, and updates the value of the parameter R0 n. Thereby, R0 n becomes a new value.

ステップS21では、CPU10aは、ステップS12で観測した電流Iが300A≧I>0Aであるか否かを判定し、300A≧I>0Aが成立する場合(ステップS21:YES)にはステップS22に進み、それ以外の場合(ステップS21:NO)にはステップS23に進む。例えば、図8において、τ3〜τ5の期間に該当する場合には、300A≧I>0Aが成立するので、ステップS22に進む。 In step S21, CPU 10a, when the current I n which is observed in step S12 it is determined whether the 300A ≧ I n> 0A, is 300A ≧ I n> 0A satisfied (step S21: YES) step in The process proceeds to S22, and otherwise (step S21: NO), the process proceeds to step S23. For example, in FIG. 8, when the period of τ3 to τ5 is satisfied, 300A ≧ I n > 0A is established, and the process proceeds to step S22.

ステップS22では、CPU10aは、パラメータZ1,Z2を更新する処理を実行する。なお、この処理の詳細は、図13を参照して後述する。   In step S22, the CPU 10a executes a process for updating the parameters Z1 and Z2. Details of this processing will be described later with reference to FIG.

ステップS23では、CPU10aは、処理を繰り返し実行するか否かを判定し、繰り返し実行する場合(ステップS23:YES)にはステップS10に戻って前述の場合と同様の処理を繰り返し、それ以外の場合(ステップS23:NO)にはステップS24に進む。例えば、原動機が始動されてから所定の時間(例えば、数秒)が経過するまでは処理を繰り返し、所定の時間が経過するとステップS24に進む。   In step S23, the CPU 10a determines whether or not to repeatedly execute the process. If the process is repeatedly executed (step S23: YES), the process returns to step S10 and the same process as described above is repeated. In (Step S23: NO), the process proceeds to Step S24. For example, the process is repeated until a predetermined time (for example, several seconds) elapses after the prime mover is started, and when the predetermined time elapses, the process proceeds to step S24.

ステップS24では、CPU10aは、ΔVxを推定する。詳細には、CPU10aは、拡張カルマンフィルタ演算によって更新されたパラメータを用いたシミュレーションモデル30に基づき、所定の電流パターンで鉛蓄電池13から放電させたときの電圧降下ΔVxを推定する。前述した所定の電流パターンとしては、例えば、現在の放電電流に新たに起動させる負荷の電流パターンを加算して決定することができる。   In step S24, the CPU 10a estimates ΔVx. Specifically, the CPU 10a estimates the voltage drop ΔVx when the lead storage battery 13 is discharged with a predetermined current pattern based on the simulation model 30 using the parameters updated by the extended Kalman filter calculation. The predetermined current pattern described above can be determined, for example, by adding a current pattern of a load to be newly activated to the current discharge current.

具体的な計算方法としては式(5)の関係と、所定の電流パターンIxn+1の値を用いて以下のように表すことができる。
ΔVxn+1=ΔVa1n+1+ΔVa2n+1+ΔVa3n+1+ΔVb1n+1+ΔVb2n+1+ΔVb3n+1+R0・Ixn+1 ・・・(13)
As a specific calculation method, it can be expressed as follows using the relationship of Expression (5) and the value of a predetermined current pattern Ix n + 1 .
ΔVx n + 1 = ΔVa1 n + 1 + ΔVa2 n + 1 + ΔVa3 n + 1 + ΔVb1 n + 1 + ΔVb2 n + 1 + ΔVb3 n + 1 + R0 · Ix n + 1 (13)

なお、計算負荷を低減する方法として、前述した方法より若干精度は落ちるが、便宜的にΔVx=(Ra+Rb)×IxあるいはΔVx=Ra×Ix、ΔVx=Rb×IxのようなΔVx=G(Ra,Rb,Ix)の関係を実験よりもとめて算出してもよい。   As a method for reducing the calculation load, although the accuracy is slightly lower than the method described above, for convenience, ΔVx = (Ra + Rb) × Ix or ΔVx = Ra × Ix, ΔVx = G (Ra , Rb, Ix) may be calculated from an experiment.

ステップS25では、CPU10aは、予測した電圧降下ΔVxを所定の許容値ΔVlimitと比較して、ΔVxがΔVlimit以下の場合(ステップS25:YES)にはステップS26に進み、それ以外の場合(ステップS25:NO)にはステップS27に進む。   In step S25, the CPU 10a compares the predicted voltage drop ΔVx with a predetermined allowable value ΔVlimit. If ΔVx is equal to or smaller than ΔVlimit (step S25: YES), the CPU 10a proceeds to step S26, and otherwise (step S25: If NO, the process proceeds to step S27.

ステップS26では、CPU10aは、放電能力が十分と判定する。また、ステップS27では、CPU10aは、放電能力が不足していると判定する。そして、処理を終了する。   In step S26, the CPU 10a determines that the discharge capacity is sufficient. In step S27, the CPU 10a determines that the discharge capacity is insufficient. Then, the process ends.

つぎに、図13を参照して、図12に示すステップS22の処理の詳細について説明する。図13に示す処理が開始されると、以下のステップが実行される。   Next, with reference to FIG. 13, the details of the process of step S22 shown in FIG. 12 will be described. When the process shown in FIG. 13 is started, the following steps are executed.

ステップS40では、CPU10aは、ステップS12で観測した電流Iが300A≧I>200Aであるか否かを判定し、300A≧I>200Aが成立する場合(ステップS40:YES)にはステップS41に進み、それ以外の場合(ステップS40:NO)にはステップS42に進む。例えば、図8において、τ3の範囲に該当する場合には、300A≧I>0Aが成立するので、ステップS41に進む。 In step S40, CPU 10a, when the current I n which is observed in step S12 it is determined whether the 300A ≧ I n> 200A, 300A ≧ I n> 200A is satisfied (step S40: YES) step in The process proceeds to S41, and otherwise (step S40: NO), the process proceeds to step S42. For example, in FIG. 8, when it falls within the range of τ3, 300A ≧ I n > 0A is established, and the process proceeds to step S41.

ステップS41では、CPU10aは、ステップS16において求めた状態ベクトルXn+1n+1に含まれているパラメータの値により、パラメータRa1,Rb1,Ca1,Cb1の値を更新する。これにより、パラメータRa1,Rb1,Ca1,Cb1は新たな値となる。 In step S41, the CPU 10a updates the values of the parameters Ra1 n , Rb1 n , Ca1 n , and Cb1 n with the parameter values included in the state vector X n + 1 | n + 1 obtained in step S16. Thereby, the parameters Ra1 n , Rb1 n , Ca1 n , and Cb1 n become new values.

ステップS42では、CPU10aは、ステップS12で観測した電流Iが200A≧I>100Aであるか否かを判定し、200A≧I>100Aが成立する場合(ステップS42:YES)にはステップS43に進み、それ以外の場合(ステップS42:NO)にはステップS44に進む。例えば、図8において、τ4の範囲に該当する場合には、200A≧I>100Aが成立するので、ステップS43に進む。 In step S42, CPU 10a, when the current I n which is observed in step S12 it is determined whether the 200A ≧ I n> 100A, 200A ≧ I n> 100A is satisfied (step S42: YES) step in The process proceeds to S43, and otherwise (step S42: NO), the process proceeds to step S44. For example, in FIG. 8, when it falls within the range of τ4, since 200A ≧ I n > 100A is established, the process proceeds to step S43.

ステップS43では、CPU10aは、ステップS16において求めた状態ベクトルXn+1n+1に含まれているパラメータの値により、パラメータRa2,Rb2,Ca2,Cb2の値を更新する。これにより、パラメータRa2,Rb2,Ca2,Cb2は新たな値となる。 In step S43, the CPU 10a updates the values of the parameters Ra2 n , Rb2 n , Ca2 n , and Cb2 n with the parameter values included in the state vector X n + 1 | n + 1 obtained in step S16. As a result, the parameters Ra2 n , Rb2 n , Ca2 n , and Cb2 n become new values.

ステップS44では、CPU10aは、ステップS12で観測した電流Iが100A≧I>0Aであるか否かを判定し、100A≧I>0Aが成立する場合(ステップS44:YES)にはステップS45に進み、それ以外の場合(ステップS44:NO)には元の処理に復帰(リターン)する。例えば、図8において、τ5の範囲に該当する場合には、100A≧I>0Aが成立するので、ステップS45に進む。 In step S44, CPU 10a, when the current I n which is observed in step S12 it is determined whether the 100A ≧ I n> 0A, is 100A ≧ I n> 0A satisfied (step S44: YES) step in The process proceeds to S45, and in other cases (step S44: NO), the process returns (returns) to the original process. For example, in FIG. 8, when it falls within the range of τ5, since 100A ≧ I n > 0A is established, the process proceeds to step S45.

ステップS45では、CPU10aは、ステップS16において求めた状態ベクトルXn+1n+1に含まれているパラメータの値により、パラメータRa3,Rb3,Ca3,Cb3の値を更新する。これにより、パラメータRa3,Rb3,Ca3,Cb3は新たな値となる。そして、元の処理に復帰(リターン)する。 In step S45, the CPU 10a updates the values of the parameters Ra3 n , Rb3 n , Ca3 n , and Cb3 n with the parameter values included in the state vector X n + 1 | n + 1 obtained in step S16. As a result, the parameters Ra3 n , Rb3 n , Ca3 n , and Cb3 n become new values. Then, the process returns to the original process.

以上の処理によれば、拡張カルマンフィルタを用いて、鉛蓄電池13のシミュレーションモデル30のパラメータを適応学習することができる。また、適応学習を実行する際には、放電電流の値に応じて対象となるパラメータを選択し、選択されたパラメータに対して適応学習を行うようにしたので、パラメータの影響が顕著なタイミングで適応学習を行うことで、精度よく、かつ、効率的に学習を行うことができる。   According to the above processing, the parameters of the simulation model 30 of the lead storage battery 13 can be adaptively learned using the extended Kalman filter. In addition, when adaptive learning is performed, the target parameter is selected according to the value of the discharge current, and adaptive learning is performed for the selected parameter. By performing adaptive learning, it is possible to perform learning accurately and efficiently.

(D)変形実施形態
なお、上記の各実施形態は、一例であって、これ以外にも各種の変形実施態様が存在する。例えば、以上の実施形態では、拡張カルマンフィルタを用いて適応学習を行うようにしたが、これ以外の方法を用いるようにしてもよい。具体的には、ニューラルネットワークモデルを用いて適応学習を行うようにしたり、遺伝的アルゴリズムモデルを用いて適応学習を行うようにしたりしてもよい。
(D) Modified Embodiments Each of the above-described embodiments is an example, and there are various modified embodiments other than this. For example, in the above embodiment, adaptive learning is performed using an extended Kalman filter, but other methods may be used. Specifically, adaptive learning may be performed using a neural network model, or adaptive learning may be performed using a genetic algorithm model.

また、以上の実施形態では、学習対象以外のパラメータについては、パラメータを更新しないようにしたが、学習対象以外のパラメータについては、状態ベクトルの計算対象から除外するようにしてもよい。具体的に説明する。例えば、一般的な拡張カルマンフィルタの場合、以下のような予測と更新が繰り返し実行される。   In the above embodiment, parameters are not updated for parameters other than the learning target. However, parameters other than the learning target may be excluded from the state vector calculation targets. This will be specifically described. For example, in the case of a general extended Kalman filter, the following prediction and update are repeatedly executed.

予測

Figure 0004689755
Figure 0004689755
prediction
Figure 0004689755
Figure 0004689755

更新

Figure 0004689755
Figure 0004689755
Figure 0004689755
update
Figure 0004689755
Figure 0004689755
Figure 0004689755

Figure 0004689755
更新し、それ以外のパラメータについては更新しないようにしたが、例えば、式(17)を更新の対象となるパラメータのみについて計算するようにしてもよい。具体的には、例えば、Ra1,Rb1,Ca1,Cb1が適応学習の対象となっている場合には、式(17)を計算する際には、これらのパラメータのみについて計算を行い、それ以外のパラメータについては計算を行わないようにすることも可能である。このような方法によれば、対象外のパラメータに関する計算を省略することで、計算速度を向上させることができる。また、CPU10aとして性能が低いものを使用することができるので、装置の製造コストを低減することが可能になる。
Figure 0004689755
Although it is updated and other parameters are not updated, for example, equation (17) may be calculated only for the parameters to be updated. Specifically, for example, when Ra1, Rb1, Ca1, and Cb1 are targets of adaptive learning, when calculating equation (17), only these parameters are calculated, It is also possible not to calculate the parameters. According to such a method, it is possible to improve the calculation speed by omitting the calculation related to the non-target parameter. Further, since the CPU 10a having a low performance can be used, the manufacturing cost of the device can be reduced.

また、更新の対象となるパラメータのみについて計算を行うのではなく、更新の対象となるパラメータについては、他のパラメータよりも重み付けを重くすることができる。例えば、各パラメータを更新する際に、重み係数Wをそれぞれ設定し、更新の対象となるパラメータに対しては大きな重み付けを行い、それ以外のパラメータに対しては小さな重み付けをすることも可能である。具体例として、更新対象となるパラメータについては、W=0.8とし、それ以外のパラメータについてはW=0.2とするようにしてもよい。なお、前述した数字はあくまでも一例であり、それ以外の数字であってもよいことはいうまでもない。   In addition, the calculation is not performed only for the parameters to be updated, but the parameters to be updated can be weighted more heavily than other parameters. For example, when updating each parameter, it is also possible to set a weighting factor W, give a large weight to the parameter to be updated, and give a small weight to the other parameters. . As a specific example, W = 0.8 may be set for parameters to be updated, and W = 0.2 may be set for other parameters. In addition, the number mentioned above is an example to the last, and it cannot be overemphasized that other numbers may be sufficient.

また、以上の実施形態では、インピーダンスZ1,Z2の2つの存在を想定したが、例えば、いずれか一方のみが存在すると想定するようにしてもよい。また、インピーダンスZ1,Z2はそれぞれ3つのRC並列ユニットによる構成としてあるが、インピーダンスZ1,Z2のそれぞれでRC並列ユニットの個数が異なってもよい。また、3つではなく、1または2つであったり、4以上であったりしてもよい。なお、その場合には、個数に応じて、τ3〜τ5の分割数を変更するようにすればよい。また、図8,9に示すτ3〜τ5の分割はあくまでも一例であって、これ以外の分割方法であってもよいことはいうまでもない。   In the above embodiment, two impedances Z1 and Z2 are assumed. However, for example, it may be assumed that only one of them exists. Moreover, although impedance Z1, Z2 is set as the structure by three RC parallel units, respectively, the number of RC parallel units may differ in each of impedance Z1, Z2. Moreover, it may be 1 or 2 instead of 3, or 4 or more. In this case, the number of divisions τ3 to τ5 may be changed according to the number. Further, the division of τ3 to τ5 shown in FIGS. 8 and 9 is merely an example, and it goes without saying that other division methods may be used.

また、以上の実施形態では、放電回路14によって放電電流を流すようにしたが、セルモータ16に流れる電流は時間的な変化を伴うことから、放電回路14を用いずにセルモータ16に流れる電流を所定の周期でサンプリングして用いるようにしてもよい。すなわち、放電回路16を除外し、セルモータ16の回転時における電流および電圧を所定の周期(例えば、10mSの周期)でサンプリングし、前述した処理を実行するようにしてもよい。   In the above embodiment, the discharge current is caused to flow by the discharge circuit 14. However, since the current flowing to the cell motor 16 is temporally changed, the current flowing to the cell motor 16 without using the discharge circuit 14 is predetermined. You may make it sample and use with the period of. That is, the discharge circuit 16 may be excluded, the current and voltage during the rotation of the cell motor 16 may be sampled at a predetermined cycle (for example, a cycle of 10 mS), and the above-described processing may be executed.

また、以上の実施形態では、電解液の陰極と陽極の濃度C,Cを学習対象として選択したが、単にV0を学習対象として選択するようにしてもよい。あるいは、陰極と陽極の濃度C,Cに加えて、セパレータの電解液濃度Cを学習対象として加え、これらのC,C,C基づいてV0を求めるようにしてもよい。 In the above embodiment, the concentrations C N and C P of the cathode and anode of the electrolytic solution are selected as learning targets. However, V0 may be simply selected as the learning target. Alternatively, in addition to the cathode and anode concentrations C N and C P , the separator electrolyte concentration C S may be added as a learning target, and V 0 may be obtained based on these C N , C P and C S.

また、以上の実施形態では、インダクタンスLを無視するようにしたが、インダクタンスLを学習対象に加えるようにしてもよい。その場合には、例えば、電流変化が大きい部分(例えば、セルモータ16の起動時)において適用学習を行うようにすればよい。   In the above embodiment, the inductance L is ignored, but the inductance L may be added to the learning target. In that case, for example, application learning may be performed in a portion where the current change is large (for example, when the cell motor 16 is started).

また、以上の実施形態では、セルモータ16に流れる電流に基づいて適応学習を実行するようにしたが、これ以外の負荷に流れる電流に基づいて適応学習を実行するようにしてもよい。例えば、車両を駆動するためのモータ(例えば、ハイブリッド車のモータ)が存在する場合には、当該モータに流れる電流に基づいて適応学習を行うようにしてもよい。また、例えば、一般家庭で使用される太陽光発電の蓄電池の場合には、家庭内に使用される様々な負荷(例えば、起動時に大きな電流が流れる空調装置等)に流れる電流を用いることができる。   In the above embodiment, adaptive learning is executed based on the current flowing through the cell motor 16, but adaptive learning may be executed based on the current flowing through other loads. For example, when there is a motor for driving the vehicle (for example, a motor of a hybrid vehicle), adaptive learning may be performed based on the current flowing through the motor. In addition, for example, in the case of a photovoltaic power storage battery used in a general household, it is possible to use a current flowing in various loads used in the household (for example, an air conditioner in which a large current flows at startup). .

また、以上の実施形態では、鉛蓄電池を例として説明を行ったが、これ以外の電池(例えば、ニッケルカドミウム電池等)についても本発明を適用することが可能である。なお、その場合には、電池の種類に応じてシミュレーションモデル30を変更するようにすればよい。   Moreover, although the above embodiment demonstrated lead acid battery as an example, it is possible to apply this invention also about batteries other than this (for example, nickel cadmium battery etc.). In this case, the simulation model 30 may be changed according to the type of battery.

また、以上の実施形態では、制御装置10は、CPU、ROM、RAM等から構成されるようにしたが、例えば、DSP(Digital Signal Processor)等によって構成するようにしてもよい。   In the above embodiment, the control device 10 is configured by a CPU, a ROM, a RAM, and the like, but may be configured by, for example, a DSP (Digital Signal Processor).

1 電池内部状態推測装置
10 制御部
10a CPU(選択手段、適応学習手段)
10b ROM
10c RAM(格納手段)
10d I/F(検出手段の一部)
11 電圧検出部(検出手段の一部)
12 電流検出部(検出手段の一部)
13 鉛蓄電池(電池)
14 放電回路
15 オルタネータ
16 セルモータ(電動機)
17 負荷
30 シミュレーションモデル
31 拡張カルマンフィルタ
R 内部抵抗
Z1,Z2 インピーダンス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Battery internal state estimation apparatus 10 Control part 10a CPU (selection means, adaptive learning means)
10b ROM
10c RAM (storage means)
10d I / F (part of detection means)
11 Voltage detector (part of detection means)
12 Current detector (part of detection means)
13 Lead acid battery (battery)
14 Discharge circuit 15 Alternator 16 Cell motor (electric motor)
17 Load 30 Simulation model 31 Extended Kalman filter R Internal resistance Z1, Z2 Impedance

Claims (7)

電池のシミュレーションモデルに基づいて当該電池の内部状態を推定する電池内部状態推定装置において、
前記シミュレーションモデルに含まれる複数のパラメータを格納する格納手段と、
前記電池から負荷に流れる放電電流を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された前記放電電流の値に応じて適応学習の対象となるパラメータを選択する選択手段と、
前記選択手段によって選択されたパラメータに対して、適応学習を行う適応学習手段と、
を有することを特徴とする電池内部状態推定装置。
In the battery internal state estimation device that estimates the internal state of the battery based on the battery simulation model,
Storage means for storing a plurality of parameters included in the simulation model;
Detecting means for detecting a discharge current flowing from the battery to the load;
Selection means for selecting a parameter to be subjected to adaptive learning according to the value of the discharge current detected by the detection means;
Adaptive learning means for performing adaptive learning on the parameter selected by the selection means;
A battery internal state estimation device comprising:
前記負荷は、原動機を始動するための電動機を少なくとも有し、
前記検出手段は、前記電動機によって前記原動機が始動される際の電流を検出し、
前記選択手段は、前記電動機に流れる電流値に応じたパラメータを選択し、
前記適応学習手段は、前記選択手段によって選択されたパラメータに対して適応学習を実行する、
ことを特徴とする請求項1に記載の電池内部状態推定装置。
The load has at least an electric motor for starting a prime mover,
The detection means detects a current when the prime mover is started by the electric motor,
The selection means selects a parameter according to a current value flowing through the electric motor,
The adaptive learning means performs adaptive learning on the parameter selected by the selection means;
The battery internal state estimation apparatus according to claim 1.
前記シミュレーションモデルの構成要素として、前記電池の陽極および陰極の等価回路としてのコンスタントフェーズエレメント(CPE)を少なくとも有し、前記コンスタントフェーズエレメントは、並列接続された抵抗とコンデンサからなるRC並列ユニットが複数直列接続された等価回路によって表されるとともに、それぞれのRC並列ユニットを構成する抵抗とコンデンサの素子値が前記パラメータとされ、
前記選択手段は、前記放電電流の値に応じて予め定められた所定のRC並列ユニットを選択し、
前記適応学習手段は、前記選択手段によって選択された抵抗とコンデンサの素子値を適応学習する、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の電池内部状態推定装置。
The simulation model has at least a constant phase element (CPE) as an equivalent circuit of the anode and cathode of the battery, and the constant phase element includes a plurality of RC parallel units including resistors and capacitors connected in parallel. It is represented by an equivalent circuit connected in series, and the element values of the resistor and the capacitor constituting each RC parallel unit are the parameters.
The selection means selects a predetermined RC parallel unit predetermined according to the value of the discharge current,
The adaptive learning means adaptively learns the resistance and capacitor element values selected by the selection means;
The battery internal state estimation apparatus according to claim 1 or 2, wherein
前記シミュレーションモデルの構成要素として、前記電池の内部抵抗を有し、前記内部抵抗の抵抗値が前記パラメータとされ、
前記選択手段は、前記電動機の起動時に流れるピーク電流を検出した場合には、前記内部抵抗を選択する、
ことを特徴とする請求項2または3に記載の電池内部状態推定装置。
As a component of the simulation model, it has an internal resistance of the battery, the resistance value of the internal resistance is the parameter,
The selection means selects the internal resistance when detecting a peak current that flows when the electric motor starts.
The battery internal state estimation apparatus according to claim 2 or 3, wherein
前記シミュレーションモデルの構成要素として電圧源を有し、前記電圧源の電圧に関するパラメータとして前記電池内部の電解液の濃度値を有し、
前記選択手段は、前記放電電流が0または0近傍である場合には、前記電解液の濃度を適応学習の対象として選択する、
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の電池内部状態推定装置。
Having a voltage source as a component of the simulation model, and having a concentration value of the electrolyte in the battery as a parameter relating to the voltage of the voltage source;
The selection means, when the discharge current is 0 or in the vicinity of 0, selects the concentration of the electrolyte as an object of adaptive learning;
The battery internal state estimation device according to any one of claims 1 to 4, wherein
前記パラメータは拡張カルマンフィルタの状態ベクトルを構成し、
前記適応学習手段は、前記状態ベクトルに対して前記適応学習を実行する、
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の電池内部状態推定装置。
The parameters constitute an extended Kalman filter state vector;
The adaptive learning means performs the adaptive learning on the state vector;
The battery internal state estimation apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein
電池のシミュレーションモデルに基づいて当該電池の内部状態を推定する電池内部状態推定方法において、
前記シミュレーションモデルに含まれる複数のパラメータを格納する格納ステップと、
前記電池から負荷に流れる放電電流を検出する検出ステップと、
前記検出ステップにおいて検出された前記放電電流の大小に応じて適応学習の対象となるパラメータを選択する選択ステップと、
前記選択ステップにおいて選択されたパラメータに対して、適応学習を行う適応学習ステップと、
を有することを特徴とする電池内部状態推定方法。
In the battery internal state estimation method for estimating the internal state of the battery based on the battery simulation model,
A storing step of storing a plurality of parameters included in the simulation model;
A detection step of detecting a discharge current flowing from the battery to the load;
A selection step of selecting a parameter to be subjected to adaptive learning according to the magnitude of the discharge current detected in the detection step;
An adaptive learning step for performing adaptive learning on the parameter selected in the selection step;
A battery internal state estimation method comprising:
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