JP5393182B2 - Battery internal resistance component estimation method and charge capacity estimation method - Google Patents

Battery internal resistance component estimation method and charge capacity estimation method Download PDF

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Description

本発明は、複数の単位電池セルで構成したバッテリの内部抵抗成分推定方法及び充電容量推定方法の技術分野に属する。   The present invention belongs to the technical field of an internal resistance component estimation method and a charge capacity estimation method for a battery constituted by a plurality of unit battery cells.

従来では、二次電池を起電力、電解液抵抗、正負極を合わせた電極抵抗、電極のコンデンサ成分よりなる等価回路で表し、コンデンサ成分に充分電荷が蓄えられ無視できる状態で、直流抵抗成分のみを算出している(例えば、特許文献1参照。)。   Conventionally, a secondary battery is represented by an equivalent circuit consisting of an electromotive force, an electrolyte resistance, a positive and negative electrode resistance, and an electrode capacitor component. (For example, refer to Patent Document 1).

また、複数回の測定で蓄積した各セルごとの電流値及び電圧値を用いて、各セルの内部抵抗値を、直流抵抗成分のみで算出しているものもある(例えば、特許文献2参照。)。
また、充放電を行う際に、電流及び電圧の一方を階段状又は矩形波状に変化させ、二次電池の内部抵抗でコンデンサ成分を測定しているものもある(例えば、特許文献3参照。)。
In addition, there is a case in which the internal resistance value of each cell is calculated using only the DC resistance component by using the current value and voltage value of each cell accumulated in a plurality of measurements (see, for example, Patent Document 2). ).
In addition, when performing charging / discharging, there is one in which one of current and voltage is changed in a stepped shape or a rectangular wave shape, and the capacitor component is measured by the internal resistance of the secondary battery (see, for example, Patent Document 3). .

特開2000−1333322号公報(第2−4頁、全図)JP 2000-1333322 A (page 2-4, all figures) 特開2004−28861号公報(第2−9頁、全図)JP 2004-28861 A (page 2-9, full view) 特開2006−162283号公報(第2−29頁、全図)JP 2006-162283 A (page 2-29, full view)

しかしながら、従来にあっては、内部抵抗の算出誤差が大きく、ひいては内部抵抗を用いて算出されるバッテリ容量であるSOC(State of charge、以下SOCと省略する)の算出誤差が大きくなっていた。
また、上記従来公報の特開2006−162283号公報により内部抵抗を正確に測定することは、作動時では電流と電圧の変動により困難であった。
However, conventionally, the calculation error of the internal resistance is large, and the calculation error of SOC (State of charge, hereinafter abbreviated as SOC), which is the battery capacity calculated using the internal resistance, is large.
In addition, it is difficult to accurately measure the internal resistance according to Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-162283 of the above-mentioned conventional publication due to fluctuations in current and voltage during operation.

本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、内部抵抗推定値の精度を向上することができ、ひいてはバッテリ容量であるSOCの算出精度を向上できるバッテリの内部抵抗成分推定方法及び充電容量推定方法を提供することにある。   The present invention has been made paying attention to the above-mentioned problems, and the object of the present invention is to improve the accuracy of the internal resistance estimation value, and thus to improve the accuracy of calculating the SOC, which is the battery capacity. An object is to provide an internal resistance component estimation method and a charge capacity estimation method.

上記目的を達成するため、本発明では、複数の単位電池セルで構成したバッテリの内部抵抗成分推定方法であって、前記バッテリの内部抵抗成分に、前記バッテリ内部でのイオン物質の拡散移動による偏在で生じる電圧を考慮した拡散分極抵抗を設定し、拡散物質の濃度の時間変化を用いて、前記拡散分極抵抗を推定するバッテリの内部抵抗成分推定方法において、前記拡散分極抵抗は、前記バッテリが供給する電流値を検出し、検出電流の符号変化で複数の時間間隔に区切り、それぞれの時間間隔における平均電流Iaを演算し、予め求めた関係から前記平均電流Iaの飽和分極電圧ΔVoを算出し、拡散方程式の解から算出した曲線f(t)を用いて、時間経過に従って電位差が正又は負の大きい方向で且つ前記飽和分極電圧ΔVoへ向かう拡散分極の進行変化を、前記時間間隔ごとの前記検出電流の符号が変化する直前までの拡散分極電圧ΔVaとして演算し、推定を行うことを特徴とする。
In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided a method for estimating an internal resistance component of a battery composed of a plurality of unit battery cells, wherein the internal resistance component of the battery is unevenly distributed due to diffusion movement of ionic substances inside the battery. In the battery internal resistance component estimation method for estimating the diffusion polarization resistance by setting the diffusion polarization resistance in consideration of the voltage generated in the step and using the change in the concentration of the diffusion material over time , the diffusion polarization resistance is supplied by the battery. A current value to be detected, divided into a plurality of time intervals by a sign change of the detected current, an average current Ia in each time interval is calculated, and a saturation polarization voltage ΔVo of the average current Ia is calculated from a previously obtained relationship, Using the curve f (t) calculated from the solution of the diffusion equation, the diffusion polarization toward the saturation polarization voltage ΔVo in the direction in which the potential difference is large in the positive or negative direction with time. The progress changes, calculated as a diffusion polarization voltage ΔVa just before the sign of the detected current for each said time interval is changed, and performing the estimation.

よって、本発明にあっては、内部抵抗推定値の精度を向上することができ、ひいてはバッテリ容量であるSOCの算出精度を向上できる。   Therefore, according to the present invention, the accuracy of the internal resistance estimation value can be improved, and as a result, the calculation accuracy of the SOC that is the battery capacity can be improved.

実施例1のバッテリの内部抵抗成分推定方法及び充電容量推定方法を用いたバッテリ装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the battery apparatus using the internal resistance component estimation method and charging capacity estimation method of the battery of Example 1. 実施例1のバッテリの内部抵抗成分推定方法を用いたバッテリ容量SOCの計算処理の流れを示すフローチャートである。3 is a flowchart showing a flow of calculation processing of battery capacity SOC using the battery internal resistance component estimation method of Embodiment 1; 図2のステップS9における拡散分極電圧の算出処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the calculation process of the diffusion polarization voltage in step S9 of FIG. バッテリ内部で生じている拡散状態の説明図である。It is explanatory drawing of the spreading | diffusion state which has arisen inside the battery. 時間の経過に対する拡散状態の説明図である。It is explanatory drawing of the diffusion state with progress of time. ΔVoとL/D0.5を決める実験波形の一例を示す図である。It is a diagram showing an example of the experimental waveforms for determining the ΔVo and L / D 0.5. 物質濃度が拡散と反応により時間とともに減少する状態の説明図である。It is explanatory drawing of the state which a substance density | concentration decreases with time by diffusion and reaction. 補正前と補正後の曲線の関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between the curve before correction | amendment and after correction | amendment. 補正係数を決める実験波形の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the experimental waveform which determines a correction coefficient. 温度とアレニウス則から算出した温度係数の関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between temperature and the temperature coefficient computed from the Arrhenius rule. センサで測定した電池電流変化の例を示すグラフ図である。It is a graph which shows the example of the battery current change measured with the sensor. センサで測定した電池電流から算出した平均電流を示すグラフ図である。It is a graph which shows the average electric current computed from the battery electric current measured with the sensor. 平均電流とΔVoの関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between an average electric current and (DELTA) Vo. 平均電流と拡散方程式の解から算出した分極電圧を示すグラフ図である。It is a graph which shows the polarization voltage computed from the solution of the average current and the diffusion equation. 分極電圧の算出状態を示すグラフ図である。It is a graph which shows the calculation state of a polarization voltage. 平均電流と補正係数の関係の例を示すグラフ図である。It is a graph which shows the example of the relationship between an average electric current and a correction coefficient. ΔVと拡散方程式の解から算出した分極電圧(ΔVb)の説明グラフ図である。It is explanatory graph figure of polarization voltage ((DELTA) Vb) computed from (DELTA) V and the solution of a diffusion equation. 分極電圧(ΔVb)を算出する状態のグラフ図である。It is a graph of the state which calculates polarization voltage ((DELTA) Vb). 分極電圧ΔVの算出状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the calculation state of polarization voltage (DELTA) V. 内部抵抗を含んだ電池の回路の説明図である。It is explanatory drawing of the circuit of the battery containing internal resistance. 電流電圧特性の説明図である。It is explanatory drawing of a current-voltage characteristic. バッテリ開放電圧とSOCの関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between a battery open circuit voltage and SOC. 分極抵抗を含む電池の等価回路の図である。It is a figure of the equivalent circuit of the battery containing polarization resistance. 分極抵抗を含む電流電圧特性を示すグラフ図である。It is a graph which shows the current voltage characteristic containing polarization resistance. リチウムイオン2次電池内部の状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state inside a lithium ion secondary battery. 直流内部抵抗測定時の電流と電圧の変化状態を示すグラフ図である。It is a graph which shows the change state of the electric current and voltage at the time of direct-current internal resistance measurement. 電池の直流内部抵抗と測定回路の説明図である。It is explanatory drawing of DC internal resistance of a battery, and a measurement circuit. サンプリング時間を考慮した場合の直流内部抵抗測定時の電流と電圧の変化状態を示すグラフ図である。It is a graph which shows the change state of the electric current at the time of direct current | flow internal resistance measurement when sampling time is considered. 図2のステップS9で実行される直流抵抗R部分の算出処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the calculation process of the direct current | flow resistance R part performed by step S9 of FIG. 直流抵抗のみのバッテリの等価回路を示す図である。It is a figure which shows the equivalent circuit of the battery of only DC resistance. 分極抵抗成分を追加したバッテリの等価回路を示す図である。It is a figure which shows the equivalent circuit of the battery which added the polarization resistance component. バッテリの等価回路と電圧変化の違いを示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the difference of the equivalent circuit of a battery, and a voltage change. バッテリの等価回路とEo推定値の違いを示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the difference of the equivalent circuit of a battery, and Eo estimated value. 拡散分極が解消して行く特性を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the characteristic which diffusion polarization cancels. 実施例2においてセンサで測定した電池電流変化の例を示すグラフ図である。6 is a graph showing an example of battery current change measured by a sensor in Example 2. FIG. 実施例2においてセンサで測定した電池電流から算出した平均電流を示すグラフ図である。It is a graph which shows the average electric current computed from the battery electric current measured with the sensor in Example 2. FIG. 実施例2の平均電流と時間の関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between the average electric current of Example 2, and time. 実施例2の分極電圧の算出状態を示すグラフ図である。It is a graph which shows the calculation state of the polarization voltage of Example 2. FIG. 実施例2において平均電流と拡散方程式の解から算出分極電圧を算出した状態を示すグラフ図である。In Example 2, it is a graph which shows the state which computed the calculated polarization voltage from the solution of the average current and the diffusion equation. 実施例2におけるΔVと拡散方程式の解から算出した分極電圧(ΔVb)の説明グラフ図である。It is explanatory graph figure of the polarization voltage ((DELTA) Vb) computed from (DELTA) V in Example 2, and the solution of a diffusion equation. 実施例2における分極電圧(ΔVb_n)を算出する状態のグラフ図である。It is a graph of the state which calculates the polarization voltage ((DELTA) Vb_n) in Example 2. FIG. 実施例2における分極で電圧ΔVの算出状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the calculation state of voltage (DELTA) V by the polarization in Example 2. FIG. 実施例2における分極電圧ΔV_nの算出状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the calculation state of polarization voltage (DELTA) V_n in Example 2. FIG. 実施例3のバッテリの内部抵抗成分推定方法及び放電容量推定方法を用いたバッテリ装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the battery apparatus using the internal resistance component estimation method and discharge capacity estimation method of the battery of Example 3. 実施例3のバッテリの内部抵抗成分推定方法及び放電容量推定方法を実行する制御構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control structure which performs the internal resistance component estimation method and discharge capacity estimation method of the battery of Example 3. 実施例3のバッテリコントローラ2で実行される使用可能時間の算出処理の流れを示すフローチャートである。10 is a flowchart illustrating a flow of a usable time calculation process executed by the battery controller 2 according to the third embodiment. 実施例3における電池容量算出電圧Vcの算出状態を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing a calculation state of a battery capacity calculation voltage Vc in Example 3. 実施例3における使用可能電池フル容量の算出状態を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing a calculation state of a usable battery full capacity in Example 3. 実施例3における20℃での放電曲線を示すグラフ図である。6 is a graph showing a discharge curve at 20 ° C. in Example 3. FIG. 実施例3における0℃での放電曲線を示すグラフ図である。6 is a graph showing a discharge curve at 0 ° C. in Example 3. FIG. 内部抵抗が直流抵抗のみの回路を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the circuit whose internal resistance is only DC resistance. 内部抵抗が直流抵抗のみを考慮した場合の放電曲線を示すグラフ図である。It is a graph which shows the discharge curve when internal resistance considers only DC resistance. 内部抵抗が直流抵抗と分極抵抗からなる実施例3で設定している回路を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the circuit set in Example 3 whose internal resistance consists of DC resistance and polarization resistance. 内部抵抗が分極抵抗を含む実施例3の場合の放電曲線のグラフ図である。It is a graph of the discharge curve in the case of Example 3 whose internal resistance contains polarization resistance.

以下、本発明のバッテリの内部抵抗成分推定方法を実現する実施の形態を、請求項1〜6、8に係る発明に対応する実施例1と、請求項1〜8に係る発明に対応する実施例2と、請求項1〜7、9に係る発明に対応する実施例3に基づいて説明する。   Hereinafter, the embodiment for realizing the battery internal resistance component estimation method of the present invention will be described with reference to the first embodiment corresponding to the inventions according to claims 1 to 6 and the implementation corresponding to the inventions according to claims 1 to 8. Description will be made based on Example 2 and Example 3 corresponding to the inventions according to claims 1 to 7 and 9.

まず、構成を説明する。
図1は実施例1のバッテリの内部抵抗成分推定方法及び充電容量推定方法を用いたバッテリ装置の構成を示すブロック図である。
実施例1のバッテリ装置1は、バッテリコントローラ2、電圧センサ3、電流センサ4、バッテリ5、負荷6、温度センサ7を備えている。
バッテリコントローラ2は、バッテリ5の全体の容量(バッテリ容量)や、入出力可能電力などを計算する。
電圧センサ3は、バッテリ5から出力される電圧を測定する。
電流センサ4は、バッテリ5から出力される電流を測定する。
バッテリ5は、単位電池セルを複数、例えば数十個を接続してバッテリとしたものであり、以下本明細書では、バッテリ5として説明する。実施例1では、リチウムイオンバッテリとする。
温度センサ7は、バッテリ5の電池温度を測定する。
First, the configuration will be described.
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a battery device using the battery internal resistance component estimation method and the charge capacity estimation method according to the first embodiment.
The battery device 1 according to the first embodiment includes a battery controller 2, a voltage sensor 3, a current sensor 4, a battery 5, a load 6, and a temperature sensor 7.
The battery controller 2 calculates the total capacity of the battery 5 (battery capacity), input / output possible power, and the like.
The voltage sensor 3 measures the voltage output from the battery 5.
The current sensor 4 measures the current output from the battery 5.
The battery 5 is formed by connecting a plurality of unit battery cells, for example, several tens, for example, and is described as the battery 5 in the present specification. In Example 1, it is set as a lithium ion battery.
The temperature sensor 7 measures the battery temperature of the battery 5.

作用を説明する。
[バッテリ容量SOCの計算処理]
図2に示すのは、実施例1のバッテリの内部抵抗成分推定方法を用いたバッテリ容量SOCの計算処理の流れを示すフローチャートであり、以下各ステップについて説明する。
ステップS1では、電圧センサ3と電流センサ4から、電圧値V、電流値Iを入力する。尚、電流センサは放電電流を負、充電電流を正の値として検出する。
The operation will be described.
[Battery capacity SOC calculation]
FIG. 2 is a flowchart showing the flow of the battery capacity SOC calculation process using the battery internal resistance component estimation method according to the first embodiment. Each step will be described below.
In step S <b> 1, the voltage value V and the current value I are input from the voltage sensor 3 and the current sensor 4. The current sensor detects the discharge current as negative and the charge current as positive.

ステップS2では、内部抵抗R、分極で生じる電圧降下である拡散分極電圧ΔVを算出できる電流変化があったかどうかを判断し、充分な電流変化があったならばステップS9へ進み、充分な電流変化がないならばステップS3へ進む。   In step S2, it is determined whether or not there is a current change that can calculate the internal resistance R and the diffusion polarization voltage ΔV, which is a voltage drop caused by polarization, and if there is a sufficient current change, the process proceeds to step S9, where a sufficient current change occurs. If not, the process proceeds to step S3.

ステップS3では、予め実験等によって求めて不図示のメモリに記録されたバッテリ5の新品時の内部抵抗値を読み出し、読み出した新品時のバッテリの内部抵抗に劣化係数及び温度係数を乗算した値をバッテリの内部抵抗値R'として算出し、ステップS4へ進む。尚、劣化係数は複数回サンプリングした電圧値V及び電流値Iを直線近似したI−V直線から求めることが可能であり、また温度係数は予め実験によって求めた温度と温度係数との相関に基づいて求めることができる。   In step S3, a new internal resistance value of the battery 5 is obtained by an experiment or the like and recorded in a memory (not shown), and a value obtained by multiplying the read new internal resistance of the battery 5 by a deterioration coefficient and a temperature coefficient is obtained. The internal resistance value R ′ of the battery is calculated, and the process proceeds to step S4. The deterioration coefficient can be obtained from an IV line obtained by linearly approximating the voltage value V and the current value I sampled a plurality of times, and the temperature coefficient is based on the correlation between the temperature and the temperature coefficient obtained in advance by experiments. Can be obtained.

ステップS4では、ステップS1で入力した電圧値V、電流値I、ステップS3で算出された内部抵抗値R'、又は後述するステップS9で算出された内部抵抗Rと、拡散分極電圧ΔVから下式に基づいてバッテリの開放電圧を計算する。
(数1)
Eo=V−IR−ΔV (ΔVの符号はIと同じ)
In step S4, the voltage value V and current value I input in step S1, the internal resistance value R ′ calculated in step S3, or the internal resistance R calculated in step S9 described later, and the diffusion polarization voltage ΔV Based on the above, the open circuit voltage of the battery is calculated.
(Equation 1)
Eo = V-IR-ΔV (the sign of ΔV is the same as I)

ステップS5では、テーブル参照によりバッテリ開放電圧Eoからリセット目標SOC(%)を計算する。尚、テーブルは予め実験等によって求められたバッテリ開放電圧EoとバッテリSOC(%)との相関関係を示すテーブルである。   In step S5, the reset target SOC (%) is calculated from the battery open voltage Eo by referring to the table. The table is a table showing the correlation between the battery open voltage Eo and the battery SOC (%) obtained in advance through experiments or the like.

ステップS6では、センサ電流を積算し、電流積算SOC(%)を計算する。すなわち、システム起動時の充放電電流が0の時(すなわちバッテリが無負荷時)の電圧を検出し、検出した電圧を開放電圧Eoとして、ステップS5で用いたテーブルを参照してSOC(%)を求め、以降はシステム起動時からのセンサ電流の積算値をSOC(%)に換算した値を、システム起動時のSOC(%)から加減算して電流積算SOCを求める。   In step S6, the sensor current is integrated and current integration SOC (%) is calculated. That is, the voltage when the charge / discharge current at the time of starting the system is 0 (that is, when the battery is not loaded) is detected, and the detected voltage is set as the open circuit voltage Eo, and the SOC (%) is referenced with reference to the table used in step S5. Thereafter, a value obtained by converting the integrated value of the sensor current from the time of starting the system into SOC (%) is added to or subtracted from the SOC (%) at the time of starting the system to obtain the current integrated SOC.

ステップS7では、SOCリセット処理として、電流積算SOC(%)を増減し、リセット目標SOC(%)に近づける。すなわち、電流積算SOCとリセット目標SOCとに差がある場合には、所定の上限補正値以下の範囲で、電流積算SOCをリセット目標SOCに近づく様に補正する。   In step S7, as the SOC reset process, the current integrated SOC (%) is increased or decreased to approach the reset target SOC (%). That is, when there is a difference between the current integrated SOC and the reset target SOC, the current integrated SOC is corrected so as to approach the reset target SOC within a range equal to or less than a predetermined upper limit correction value.

ステップS8では、ステップS7で算出したバッテリ容量SOC(%)を、入出力可能電力を算出する入出力管理部(不図示)へ出力する。   In step S8, the battery capacity SOC (%) calculated in step S7 is output to an input / output management unit (not shown) that calculates input / output possible power.

ステップS9では、電流と電圧変化より内部抵抗Rを算出し、前回の充放電の切り替わり(充電から放電又は放電から充電への切り替わり)から今回の充放電の切り替わりまでの平均電流より分極電圧が増加方向へ変化する分ΔVaを計算し、平均電流より分極電圧が減少方向へ変化する分ΔVbを計算し、ΔVaとΔVbから拡散分極電圧ΔVを算出する。   In step S9, the internal resistance R is calculated from the current and voltage change, and the polarization voltage increases from the average current from the previous charge / discharge switching (switching from charge to discharge or discharge to charge) to the current charge / discharge switching. The amount ΔVa that changes in the direction is calculated, the amount ΔVb in which the polarization voltage changes in the decreasing direction from the average current is calculated, and the diffusion polarization voltage ΔV is calculated from ΔVa and ΔVb.

ステップS10では、算出した内部抵抗Rからバッテリの劣化状態を判定するとともに、内部抵抗Rをバッテリコントローラ2の内部メモリ等に記憶する。   In step S10, the deterioration state of the battery is determined from the calculated internal resistance R, and the internal resistance R is stored in the internal memory of the battery controller 2 or the like.

ステップS11では、SOCの計算処理を終了するシャットダウン処理を行うかどうかを判断し、シャットダウン処理を行うならば、SOCの計算処理を終了し、シャットダウン処理を行わないならば、ステップS1へ戻る。   In step S11, it is determined whether or not a shutdown process for ending the SOC calculation process is performed. If the shutdown process is performed, the SOC calculation process is terminated. If the shutdown process is not performed, the process returns to step S1.

[拡散分極電圧の算出処理]
図3に示すのは、図2のステップS9における拡散分極電圧の算出処理の流れを示すフローチャートであり、以下各ステップについて説明する。
[Diffusion polarization voltage calculation]
FIG. 3 is a flowchart showing the flow of the diffusion polarization voltage calculation process in step S9 of FIG. 2, and each step will be described below.

ステップS91では、センサ電流の変化から、電流の符号が同じ時間を計算する。例えば、後に説明する図11のt1、t2、t3、t4等である。   In step S91, the time with the same sign of the current is calculated from the change in the sensor current. For example, t1, t2, t3, t4 in FIG.

ステップS92では、時間txの間の平均電流を算出し、Iaとする。例えば時間txは、例えば、後に説明する図11のt1、t2、t3、t4等である。   In step S92, the average current during the time tx is calculated and set as Ia. For example, the time tx is, for example, t1, t2, t3, t4 in FIG.

ステップS93では、平均電流Iaから、f(t)を使って時間txでのΔVaを算出する。   In step S93, ΔVa at time tx is calculated from the average current Ia using f (t).

ステップS94では、ΔVbは、ΔVの前回値(tx−1)を初期値としてf(t)を使って算出する。   In step S94, ΔVb is calculated using f (t) with the previous value (tx−1) of ΔV as an initial value.

ステップS95では、時間tx間でのΔVを算出する。なお、時間txが複数得られている場合は、これに対応してステップS93→S94→S95を繰り返す。例えば、図11の場合のt1〜t4についてそれぞれΔVを算出する。   In step S95, ΔV between the times tx is calculated. If a plurality of times tx are obtained, steps S93 → S94 → S95 are repeated correspondingly. For example, ΔV is calculated for each of t1 to t4 in the case of FIG.

[拡散分極電圧の算出]
実施例1のバッテリの内部抵抗成分推定方法では、拡散分極電圧ΔVを算出する。
拡散分極電圧ΔVは、バッテリ5であるリチウムイオンバッテリにおいて、リチウムイオンの拡散で濃度差を生じることによる分極電圧を拡散分極電圧ΔVとし、この電圧降下を生じさせる抵抗成分を分極抵抗とする。そして、バッテリの内部抵抗成分として、この分極抵抗を考慮することにより、推定精度を向上させる。
[Calculation of diffusion polarization voltage]
In the battery internal resistance component estimation method according to the first embodiment, the diffusion polarization voltage ΔV is calculated.
For the diffusion polarization voltage ΔV, in the lithium ion battery as the battery 5, the polarization voltage due to the concentration difference caused by the diffusion of lithium ions is defined as the diffusion polarization voltage ΔV, and the resistance component causing this voltage drop is defined as the polarization resistance. And estimation accuracy is improved by considering this polarization resistance as an internal resistance component of a battery.

まず、拡散について説明する。
図4はバッテリ内部で生じている拡散状態の説明図である。
例えば、図4に示すように拡散物質が初期位置を濃度算出位置とし、初期濃度cとなっているとし、距離2Lを限界距離にしているとする。
すると、物質は拡散し時間の経過とともに均一に向かうことになる(図4(a)〜(c)参照)。
First, diffusion will be described.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a diffusion state occurring inside the battery.
For example, as shown in FIG. 4, it is assumed that the initial position of the diffusing substance is the concentration calculation position, the initial concentration c 0, and the distance 2L is the limit distance.
As a result, the substance diffuses and moves uniformly over time (see FIGS. 4A to 4C).

図5は時間の経過に対する拡散状態の説明図である。
物質の拡散を時間軸に対して考え、図4の濃度算出位置における濃度変化を時間に対して表現し、濃度値を初期濃度で割って(除算)、初期値を1とすると、図5(a)のようになり、f(t)の関数として設定できる。
FIG. 5 is an explanatory diagram of the diffusion state over time.
Considering the diffusion of the substance with respect to the time axis, expressing the change in concentration at the concentration calculation position in FIG. 4 with respect to time, dividing the concentration value by the initial concentration (division) and setting the initial value to 1, FIG. a), which can be set as a function of f (t).

ここで、拡散方程式とその解から拡散分極を求めることについて説明する。
cを濃度(g/m)、Dを拡散係数(m/t)、xは位置(m)、tは時間(s)とすると拡散方程式は、次のようになる。
Here, obtaining diffusion polarization from the diffusion equation and its solution will be described.
If c is the concentration (g / m 3 ), D is the diffusion coefficient (m 2 / t), x is the position (m), and t is the time (s), the diffusion equation is as follows.

Figure 0005393182
そして、濃度算出位置Lでの近似解は、
Figure 0005393182
The approximate solution at the density calculation position L is

Figure 0005393182
として、
Figure 0005393182
As

(数4)
c=c(1-exp(-4×z/π))0.5
(Equation 4)
c = c 0 (1-exp (−4 × z 2 / π)) 0.5

となる。   It becomes.

拡散分極電圧ΔVは、濃度に比例するため、   Since the diffusion polarization voltage ΔV is proportional to the concentration,

(数5)
ΔV=ΔVo(1-exp(-4×z/π))0.5
(Equation 5)
ΔV = ΔVo (1-exp (−4 × z 2 / π)) 0.5

となる。   It becomes.

また、   Also,

(数6)
f(t)=(1-exp(-4×z/π))0.5
(Equation 6)
f (t) = (1-exp (−4 × z 2 / π)) 0.5

とおく。   far.

図6はΔVoとL/D0.5を決める実験波形の一例を示す図である。
ここで、ΔVoは図6のように実験で、波形を求めておき、電流Iにより決定する値である。図6のような実験を行い、測定した電圧の結果とΔVの近似解において、Dを10−8〜10−10として電池の電極厚みを考慮しながら、フィッティングにより、L/D0.5を決定する。もしくは、電池電極材料や電極の厚み、多孔度などにより、LとDを算出できる場合は、その値を用いる。
FIG. 6 is a diagram showing an example of an experimental waveform for determining ΔVo and L / D 0.5 .
Here, ΔVo is a value determined by the current I after obtaining a waveform in an experiment as shown in FIG. An experiment as shown in FIG. 6 is performed, and L / D 0.5 is determined by fitting while considering the electrode thickness of the battery with D being 10 −8 to 10 −10 in the measured voltage result and the approximate solution of ΔV. . Alternatively, when L and D can be calculated based on the battery electrode material, electrode thickness, porosity, etc., the values are used.

次に反応により濃度が減少する拡散の場合について説明する。
図7は物質濃度が拡散と反応により時間とともに減少する状態の説明図である。
図7において、拡散する距離が2Lの位置で反応が起き拡散物質が消費される場合は、その場所で物質の濃度が0になる。バッテリ5では反応と拡散が同時に起こるため、上記説明した拡散方程式の解を補正する必要がある。
Next, the case of diffusion in which the concentration decreases by reaction will be described.
FIG. 7 is an explanatory diagram of a state in which the substance concentration decreases with time due to diffusion and reaction.
In FIG. 7, when the reaction takes place at a diffusion distance of 2 L and the diffusing material is consumed, the concentration of the material becomes 0 at that location. Since reaction and diffusion occur simultaneously in the battery 5, it is necessary to correct the solution of the diffusion equation described above.

図8は補正前と補正後の曲線の関係を示すグラフ図である。図9は補正係数を決める実験波形の一例を示す説明図である。
拡散方程式の解を図示すると、図8のf(t)のようになるが、図9のような一定電流を流す実験データと比較すると、電流が大きくなるにつれて、ずれが生じる。このため、図9のような実験によりフィッティングを行って、補正係数と電流の関係を算出する。補正係数でf(t)をべき乗することで補正後の曲線を算出することができる。この曲線は図9の電流Iから決まるΔVoを掛ける(乗算)と、補正前の曲線に比べて図9のΔV曲線に近い値となる。
FIG. 8 is a graph showing the relationship between curves before and after correction. FIG. 9 is an explanatory diagram showing an example of an experimental waveform for determining a correction coefficient.
The solution of the diffusion equation is illustrated as f (t) in FIG. 8. However, as compared with the experimental data in which a constant current flows as shown in FIG. 9, a deviation occurs as the current increases. For this reason, fitting is performed by an experiment as shown in FIG. 9 to calculate the relationship between the correction coefficient and the current. The corrected curve can be calculated by raising f (t) to the power of the correction coefficient. When this curve is multiplied (multiplied) by ΔVo determined from the current I in FIG. 9, it becomes a value closer to the ΔV curve in FIG. 9 than the curve before correction.

図10は温度とアレニウス則から算出した温度係数の関係を示すグラフ図である。
さらに、ΔVはアレニウス則に従うものとすると、25℃を温度係数の基準にした場合、温度係数は次の式のようになる。
FIG. 10 is a graph showing the relationship between the temperature and the temperature coefficient calculated from the Arrhenius law.
Furthermore, assuming that ΔV follows Arrhenius law, when 25 ° C. is used as a reference for the temperature coefficient, the temperature coefficient is expressed by the following equation.

(数7)
温度係数=exp(-U/kT)/(exp(-U/k×298))
(Equation 7)
Temperature coefficient = exp (-U / kT) / (exp (-U / k x 298))

となり、上記拡散係数Dの補正した値をD'とすると、   When the corrected value of the diffusion coefficient D is D ′,

(数8)
D'=D×温度係数
(Equation 8)
D ′ = D × temperature coefficient

上記の数式8から計算したD'を(数3〜4)へ代入すると、温度補正を行ったΔVを算出できる(図10参照)。なお、Tは電池温度(K)、Uは正極材料の活性化エネルギー(eV)、1eVは1.602×10−19(J)であり、kは1.380×10−23(J/K)として、温度係数を算出する。 By substituting D ′ calculated from Equation 8 into (Equations 3 to 4), ΔV subjected to temperature correction can be calculated (see FIG. 10). T is the battery temperature (K), U is the activation energy (eV) of the positive electrode material, 1 eV is 1.602 × 10 −19 (J), and k is 1.380 × 10 −23 (J / K). Calculate the coefficient.

次に、拡散分極電圧の算出について説明する。なお、以下の方法は、バッテリ動作中で時間が経過し、電流積算から算出した開放電圧Eoに誤差が生じており、平均電流を用いる方法である。
図11はセンサで測定した電池電流変化の例を示すグラフ図である。図12はセンサで測定した電池電流から算出した平均電流を示すグラフ図である。
図11のようにセンサ電流の符号が変わるまでの時間をカウントしていく。なお、0Aになった場合も符号が変化したとみなす(ステップS91)。
つまり、電源供給する負荷6により、測定する電池電流は符号の反転を繰り返すものとなったり、0Aと所定値を繰り返すものとなったりする。ここでは、電流の符号変化が0Aになった場合を含むようにして、様々な負荷6への電源供給状態において、平均電流を演算できるようにしている。
Next, calculation of the diffusion polarization voltage will be described. The following method is a method that uses an average current because time has elapsed during battery operation and an error has occurred in the open circuit voltage Eo calculated from current integration.
FIG. 11 is a graph showing an example of battery current change measured by a sensor. FIG. 12 is a graph showing the average current calculated from the battery current measured by the sensor.
As shown in FIG. 11, the time until the sign of the sensor current changes is counted. Note that it is also considered that the sign has changed when 0A is reached (step S91).
That is, depending on the load 6 supplied with power, the battery current to be measured repeats the inversion of the sign or repeats 0A and a predetermined value. Here, the average current can be calculated in the power supply state to various loads 6 so as to include the case where the sign change of the current becomes 0A.

電流の測定間隔をtc(s)とし、電流符号変化でリセットする時間カウントtx(s)とすると、平均電流Ia(A)は、次の式で算出できる(ステップS92、図12参照)。   Assuming that the current measurement interval is tc (s) and the time count tx (s) is reset by changing the current sign, the average current Ia (A) can be calculated by the following equation (step S92, see FIG. 12).

Figure 0005393182
なお、時間カウントは、電流の符号が変化したら0にする。
図13は平均電流とΔVoの関係を示すグラフ図である。図14は平均電流と拡散方程式の解から算出した分極電圧を示すグラフ図である。図15は分極電圧の算出状態を示すグラフ図である。
図16は平均電流と補正係数の関係の例を示すグラフ図である。
補正係数は、一定電流充電または放電後に電流を0Aにした場合の電圧変化を測定し、基本曲線f(t)と平均電流を用いて予め算出しておいた値を使用する(図16参照)。
Figure 0005393182
The time count is set to 0 when the sign of the current changes.
FIG. 13 is a graph showing the relationship between the average current and ΔVo. FIG. 14 is a graph showing the polarization voltage calculated from the average current and the solution of the diffusion equation. FIG. 15 is a graph showing the calculation state of the polarization voltage.
FIG. 16 is a graph showing an example of the relationship between the average current and the correction coefficient.
As the correction coefficient, a voltage change is measured when the current is set to 0 A after constant current charging or discharging, and a value calculated in advance using the basic curve f (t) and the average current is used (see FIG. 16). .

次に、ΔVaの算出方法を説明する。図13のような関係を予め算出しておき、時間txでの平均電流からΔVoを算出する。ΔVoは飽和分極電圧となる。そして、拡散方程式の解から算出した基本曲線f(t)を補正したカーブと、図13と図16の関係から、電流の符号が変化する直前までのΔVaを以下の式により算出する(ステップS93、図14、図15、図16参照)。   Next, a method for calculating ΔVa will be described. The relationship as shown in FIG. 13 is calculated in advance, and ΔVo is calculated from the average current at time tx. ΔVo is a saturation polarization voltage. Then, from the curve obtained by correcting the basic curve f (t) calculated from the solution of the diffusion equation and the relationship between FIG. 13 and FIG. 16, ΔVa until immediately before the current sign changes is calculated by the following equation (step S93). FIG. 14, FIG. 15, FIG. 16).

(数10)
ΔVa=ΔVo×{1−f(t)}補正係数
(Equation 10)
ΔVa = ΔVo × {1-f (t)} correction coefficient

次にΔVbの算出について説明する。
図17はΔVと拡散方程式の解から算出した分極電圧(ΔVb)の説明グラフ図である。図18は分極電圧(ΔVb)を算出する状態のグラフ図である。
拡散方程式の解から算出した基本曲線f(t)を補正したカーブから、電流の符号が変化する直前までのΔVbを以下の式により算出する(ステップS94、図18参照)。なお、f(t)は拡散方程式の解から算出した基本曲線であり、補正係数はΔVを用いて、図13の関係でΔVoをΔVとし平均電流を決定し、その平均電流と図16の関係から算出した値である。
Next, calculation of ΔVb will be described.
FIG. 17 is an explanatory graph of the polarization voltage (ΔVb) calculated from ΔV and the solution of the diffusion equation. FIG. 18 is a graph showing a state in which the polarization voltage (ΔVb) is calculated.
From the curve obtained by correcting the basic curve f (t) calculated from the solution of the diffusion equation, ΔVb until immediately before the current sign changes is calculated by the following equation (see step S94, FIG. 18). Note that f (t) is a basic curve calculated from the solution of the diffusion equation, and the correction coefficient is ΔV, and ΔVo is set to ΔV in the relationship of FIG. 13 to determine the average current, and the relationship between the average current and FIG. It is a value calculated from

(数11)
ΔVb=ΔV×{1−f(t)}補正係数
(Equation 11)
ΔVb = ΔV × {1-f (t)} correction coefficient

次に、tx間のΔVを算出する。
図19は分極電圧ΔVの算出状態を示す説明図である。
Next, ΔV between tx is calculated.
FIG. 19 is an explanatory diagram showing a calculation state of the polarization voltage ΔV.

ΔVaとΔVbを用いて、次の式によりtx間のΔVを算出する(ステップS95)。   Using ΔVa and ΔVb, ΔV between tx is calculated by the following equation (step S95).

(数12)
ΔV=ΔVa+ΔVb
(Equation 12)
ΔV = ΔVa + ΔVb

電流の符号が変わり、時間カウントがリセットされる直前で算出されるΔVは、ΔVbの計算をするために用いられる(ΔVbの初期値となる)。また、電流0Aが継続している場合は、ΔVa=0のため、ΔVbの変化から電圧(電流)測定時間間隔でΔVを算出できる。   ΔV calculated just before the current sign changes and the time count is reset is used to calculate ΔVb (becomes an initial value of ΔVb). When the current 0A continues, ΔVa = 0, so ΔV can be calculated at a voltage (current) measurement time interval from the change in ΔVb.

[バッテリ容量SOCを算出する作用]
図20は内部抵抗を含んだ電池の回路の説明図である。図21は電流電圧特性の説明図である。
電池の直流内部抵抗について説明する。直流抵抗の場合、電池から流れる電流Iに応じて、内部抵抗Rによる電流低下IRが生じる(図21参照)。Eoは電池に内部抵抗が存在しない場合の理想の電池電圧で、回路の電流Iが0の場合に測定することができる。これを開放電圧(開放起電力)と呼ぶ(図21参照)。
[Operation to calculate battery capacity SOC]
FIG. 20 is an explanatory diagram of a battery circuit including an internal resistance. FIG. 21 is an explanatory diagram of current-voltage characteristics.
The DC internal resistance of the battery will be described. In the case of direct current resistance, a current drop IR due to the internal resistance R occurs according to the current I flowing from the battery (see FIG. 21). Eo is an ideal battery voltage when there is no internal resistance in the battery, and can be measured when the circuit current I is zero. This is called an open circuit voltage (open electromotive force) (see FIG. 21).

図22に示すのは、バッテリ開放電圧とSOCの関係を示すグラフ図である。
リチウムイオン電池の場合、図21に示すようなバッテリ開放電圧とSOCの関係があるため、開放電圧を測定することによって、SOCを知ることができる。
バッテリ作動時には、電流が流れているため開放電圧を電圧センサ等によって直接測定する事は容易には出来ないが、バッテリの端子電圧V、電流I、内部抵抗Rと開放電圧Eoには図22に示す関係があるので内部抵抗値が動作時に検出できれば、開放電圧を計算することができる。
FIG. 22 is a graph showing the relationship between the battery open voltage and the SOC.
In the case of a lithium ion battery, since there is a relationship between the battery open voltage and the SOC as shown in FIG. 21, the SOC can be known by measuring the open voltage.
When the battery is in operation, since the current flows, it is not easy to directly measure the open circuit voltage with a voltage sensor or the like, but the battery terminal voltage V, current I, internal resistance R and open circuit voltage Eo are shown in FIG. Since there is a relationship shown, an open circuit voltage can be calculated if the internal resistance value can be detected during operation.

図23は分極抵抗を含む電池の等価回路の図である。図24は分極抵抗を含む電流電圧特性を示すグラフ図である。
図23に電池の直流抵抗以外の成分を含む場合の内部抵抗等価回路の一例を示す。図23において、抵抗Rは電池の接続線による接触抵抗や電解液中をイオンが通過する時の抵抗、セパレータと電極接合界面をイオンが通過する時の抵抗(すなわち定常成分)である。抵抗Rは、電極反応の速度に起因する抵抗(例えば、Liイオンとeの反応)と、イオン又は、ガスの拡散速度に起因する抵抗から形成され、すなわち過渡時に表れる過渡成分である。
FIG. 23 is a diagram of an equivalent circuit of a battery including a polarization resistance. FIG. 24 is a graph showing current-voltage characteristics including polarization resistance.
FIG. 23 shows an example of an internal resistance equivalent circuit when a component other than the DC resistance of the battery is included. In FIG. 23, resistance RA is the contact resistance due to the connection line of the battery, the resistance when ions pass through the electrolyte, and the resistance when ions pass through the separator-electrode interface (ie, the steady component). Resistance R B is the resistance due to the speed of the electrode reaction (e.g., Li-ion and e - reaction) and, ion or is formed from a resistance due to the diffusion rate of the gas, i.e. a transient component appearing during a transient.

この分極抵抗で生じる電圧降下をΔVとすると、図24のような電流電圧特性となり、抵抗Rの直流抵抗、抵抗Rの分極抵抗による電圧降下が分かれば、正確なEoを算出することができる。これにより正確なSOCの算出が可能となる。 When the voltage drop caused by the polarization resistance and [Delta] V, it becomes current-voltage characteristics as shown in FIG. 24, the resistance DC resistance R A, if the voltage drop due to polarization resistance of the resistor R B is known, is possible to calculate the exact Eo it can. This makes it possible to accurately calculate the SOC.

図25はリチウムイオン2次電池内部の状態を示す説明図である。
図25にはリチウムイオン2次電池において、放電が持続した場合の電池内部の状態を示す。放電の場合、正極の近傍でリチウムイオンの濃度が増加している。これは充電(放電)が続くことにより電極反応が安定し、リチウムイオンの拡散が律速になっているためである。このように生じるリチウムイオン濃度勾配が、分極電圧(抵抗)の一つである濃度分極電圧(抵抗)として現れることになる。
FIG. 25 is an explanatory view showing the state inside the lithium ion secondary battery.
FIG. 25 shows the internal state of the lithium ion secondary battery when the discharge continues. In the case of discharge, the concentration of lithium ions increases in the vicinity of the positive electrode. This is because charging (discharging) continues, the electrode reaction is stabilized, and the diffusion of lithium ions is rate-limiting. The resulting lithium ion concentration gradient appears as a concentration polarization voltage (resistance), which is one of the polarization voltages (resistance).

図26は直流内部抵抗測定時の電流と電圧の変化状態を示すグラフ図である。図27は電池の直流内部抵抗と測定回路の説明図である。   FIG. 26 is a graph showing a change state of current and voltage when measuring DC internal resistance. FIG. 27 is an explanatory diagram of the DC internal resistance of the battery and the measurement circuit.

図27に示すような内部抵抗を有する電池において、図26に示すような電流の変化があった場合、直流内部抵抗値は次の式により算出できる。   In a battery having an internal resistance as shown in FIG. 27, when there is a change in current as shown in FIG. 26, the DC internal resistance value can be calculated by the following equation.

Figure 0005393182
図28はサンプリング時間を考慮した場合の直流内部抵抗測定時の電流と電圧の変化状態を示すグラフ図である。
実際は、電流と電圧、温度の測定において、サンプリング時間間隔でデータが取得されるので、図28に示すようになる。従って、計算は、次の式のようになるが、直流抵抗Rを算出することができる。
Figure 0005393182
FIG. 28 is a graph showing a change state of current and voltage at the time of measuring the DC internal resistance in consideration of the sampling time.
Actually, in the measurement of current, voltage, and temperature, data is acquired at sampling time intervals, as shown in FIG. Therefore, the calculation is as shown in the following equation, but the DC resistance R can be calculated.

Figure 0005393182
図29に示すのは、図2のステップS9で実行される直流抵抗R部分の算出処理を示すフローチャートで、以下各ステップについて説明する。
なお、このフローチャートでは、実際のデータがサンプリング時間間隔で取得されることを考慮し、電圧センサ3で検出される電圧をVi、電流センサ4で検出される電流をIi、温度センサ7で検出される温度をTiとする。ここで、iは、取得するデータ数とともに増加していく数とする。
Figure 0005393182
FIG. 29 is a flowchart showing the calculation process of the DC resistance R portion executed in step S9 of FIG. 2, and each step will be described below.
In this flowchart, considering that actual data is acquired at sampling time intervals, the voltage detected by the voltage sensor 3 is Vi, the current detected by the current sensor 4 is Ii, and the temperature sensor 7 is detected. Let T i be the temperature to be measured. Here, i is a number that increases with the number of data to be acquired.

ステップS101では、nを1、内部抵抗の抵抗値R(平均)を前回測定した抵抗値R、iを0、I0を0、VoをI0=0での電池電圧とする初期値の設定を行う。   In step S101, n is set to 1, the resistance value R (average) of the internal resistance is the previously measured resistance value R, i is set to 0, I0 is set to 0, and Vo is set to the battery voltage at I0 = 0. .

ステップS102では、i=i+1の演算を行い、次のデータを入力するためのカウントアップを行う。   In step S102, the calculation of i = i + 1 is performed, and the count-up for inputting the next data is performed.

ステップS103では、|Ii−Ii−1|>=X(閾値)の条件式の演算を行い、条件成立ならばステップS104へ進む、条件不成立ならばステップS102へ戻る。この処理では、電流変化に閾値Xを持たすことによって、電流変化が小さい場合は、抵抗値Rが大きな値になることを防ぎ、大きい場合はより正確な抵抗値Rを計算できる。   In step S103, a conditional expression of | Ii−Ii−1 |> = X (threshold) is calculated. If the condition is satisfied, the process proceeds to step S104. If the condition is not satisfied, the process returns to step S102. In this process, by providing the current change with the threshold value X, the resistance value R is prevented from becoming large when the current change is small, and the resistance value R can be calculated more accurately when the current change is large.

ステップS104では、数式14によって、内部抵抗の抵抗値Rを算出する。   In step S104, the resistance value R of the internal resistance is calculated by Equation 14.

ステップS105では、R>0の条件式の演算を行い、条件成立ならばステップS106に進み、条件不成立ならばステップS102へ戻る。この処理では、R=0と異常値、つまりR<0を除く処理を行う。   In step S105, a conditional expression of R> 0 is calculated. If the condition is satisfied, the process proceeds to step S106, and if the condition is not satisfied, the process returns to step S102. In this process, the process of removing R = 0 and abnormal values, that is, R <0 is performed.

ステップS106では、内部抵抗の抵抗値Rを温度係数で除算(割り算)する温度補正を行う。抵抗値Rは温度に依存(アレニウス則)するため、温度補正を行って同じ温度(例えば25℃)条件の値に換算する。   In step S106, temperature correction is performed by dividing (dividing) the resistance value R of the internal resistance by the temperature coefficient. Since the resistance value R depends on temperature (Arrhenius law), temperature correction is performed and converted to a value under the same temperature (for example, 25 ° C.) condition.

ステップS107では、R(平均)=(R(平均)+R)/nの演算を行い、抵抗値Rの平均値を算出する。加重平均をとることにより、急激な変化を防ぐことも有効である。なお、ここでは例として、1/2平均の演算を示す。   In step S107, R (average) = (R (average) + R) / n is calculated, and the average value of the resistance values R is calculated. It is also effective to prevent sudden changes by taking a weighted average. Here, as an example, a 1/2 average calculation is shown.

ステップS108では、車両停止かどうかを判断し、停止ならばステップS109へ進み、停止でないならばステップS102へ戻る。ここで、停止は、イグニッションオフもしくは、降車時とする。なお、降車は、ドアの開閉の検出、シートの荷重などにより検出される。   In step S108, it is determined whether or not the vehicle is stopped. If it is stopped, the process proceeds to step S109, and if it is not stopped, the process returns to step S102. Here, the stop is when the ignition is off or when the passenger gets off. The getting-off is detected by detecting opening / closing of a door, a load of a seat, and the like.

ステップS109では、抵抗値R(平均)を内部抵抗値としてメモリにバックアップする。バックアップした内部抵抗値Rは、電池劣化判定や入出力電力の算出に用いられる。   In step S109, the resistance value R (average) is backed up in the memory as an internal resistance value. The backed up internal resistance value R is used for battery deterioration determination and input / output power calculation.

以上の処理により、実際にはサンプリング時間間隔で得られるデータをカウント数iとし、数式14を用いた処理により内部抵抗値Rを算出することができる。
また、異常値を除去し、温度補正を行った抵抗値に対して加重平均を取るようにして内部抵抗値Rを算出するので、より正確な値となり、電池劣化判定や入出力電力の算出精度を高める。
According to the above processing, the data obtained at the sampling time interval is actually set to the count number i, and the internal resistance value R can be calculated by the processing using Expression 14.
Also, since the internal resistance value R is calculated by removing the abnormal value and taking the weighted average for the resistance value subjected to temperature correction, it becomes a more accurate value, and the battery deterioration determination and input / output power calculation accuracy To increase.

図30は直流抵抗(R、r)のみのバッテリの等価回路を示す図である。図31は分極抵抗成分を追加したバッテリの等価回路を示す図である。図32はバッテリの等価回路と電圧変化の違いを示すタイムチャートである。図33はバッテリの等価回路とEo推定値の違いを示すタイムチャートである。
例えば、バッテリの充電容量計算に用いている内部抵抗の値として、図30に示すような等価回路の直流抵抗Rと抵抗rのみのものを考えることができる。
FIG. 30 is a diagram showing an equivalent circuit of a battery having only DC resistance (R, r). FIG. 31 is a diagram showing an equivalent circuit of a battery to which a polarization resistance component is added. FIG. 32 is a time chart showing the difference between the battery equivalent circuit and the voltage change. FIG. 33 is a time chart showing the difference between the battery equivalent circuit and the estimated Eo value.
For example, as the value of the internal resistance used for calculating the charge capacity of the battery, only the DC resistance R and resistance r of an equivalent circuit as shown in FIG. 30 can be considered.

内部抵抗を直流抵抗(R、r)のみとすると、電流がステップ状に変化した場合の電圧変化は図32(b)のようになる。しかしながら、実際の電圧は図32(c)のように変化するため、過渡的な分極成分の影響が現れると考えることができる(図31参照)。
開放電圧Eoは、内部抵抗を使って電圧センサ3で測定する測定電圧Vから算出するので、直流抵抗のみを考えると図33(a)のようになる。従って、直流抵抗のみを考えると、リセット用SOCを算出するために必要な開放電圧Eoを、正確に算出できず、バッテリ容量計に誤差を大きく生じることになる。
これに対して、実施例1のように分極抵抗成分を考慮した内部抵抗を使って、開放電圧Eoを算出すると、図33(b)のようになり、図32(c)のEoに近い誤差の少ない推定を行うことができる。
If the internal resistance is only the DC resistance (R, r), the voltage change when the current changes in a step shape is as shown in FIG. However, since the actual voltage changes as shown in FIG. 32C, it can be considered that the influence of a transient polarization component appears (see FIG. 31).
Since the open circuit voltage Eo is calculated from the measurement voltage V measured by the voltage sensor 3 using the internal resistance, considering only the DC resistance, FIG. 33 (a) is obtained. Therefore, considering only the DC resistance, the open circuit voltage Eo necessary for calculating the resetting SOC cannot be accurately calculated, resulting in a large error in the battery capacity meter.
On the other hand, when the open circuit voltage Eo is calculated using the internal resistance in consideration of the polarization resistance component as in the first embodiment, the result is as shown in FIG. 33 (b), which is an error close to Eo in FIG. 32 (c). Can be estimated.

言い換えて説明する。
図30のような直流抵抗のみを考慮した等価回路を考えると、Eo=V−IR−Irとなる。
しかし実際には、図32(c)のように差が生じるため、図31に示すように分極成分を考慮したものを考える。
ここで、I(A)を測定電流、V(v)を端子間測定電圧、R(Ω)を直流成分の内部抵抗、ΔV(v)を拡散分極電圧、Eo(v)をバッテリ開放電圧とする。
この場合には、Eo=V−ΔVとなる。ここで、ΔVは時間tの関数であり、I=0のときは、ΔVは拡散方程式の解として与えられる曲線にしたがって減少する。
つまり、拡散分極電圧が算出できれば、バッテリ開放電圧Eoの推定精度が向上することになる。
In other words, explain.
Considering an equivalent circuit considering only the DC resistance as shown in FIG. 30, Eo = V-IR-Ir.
However, in practice, since a difference occurs as shown in FIG. 32 (c), a case where a polarization component is considered as shown in FIG. 31 is considered.
Where I (A) is the measured current, V (v) is the measured voltage between terminals, R (Ω) is the internal resistance of the DC component, ΔV (v) is the diffusion polarization voltage, and Eo (v) is the battery open voltage. To do.
In this case, Eo = V−ΔV. Here, ΔV is a function of time t, and when I = 0, ΔV decreases according to a curve given as a solution of the diffusion equation.
That is, if the diffusion polarization voltage can be calculated, the estimation accuracy of the battery open voltage Eo is improved.

実施例1では、実験等により推定に用いるようにフィッティングし、精度を高めた拡散方程式の解を用いて、時間の経過による拡散で、拡散分極が進み生じる拡散分極電圧ΔVaと、時間の経過による拡散物質の反応で、拡散物質が解消することにより生じる拡散分極電圧Vbを演算する。そして、両者を合わせて拡散分極抵抗による拡散分極電圧ΔVを演算する。
直流成分(R)は、上記図26、図27、数12により精度よく求めることができるため、バッテリの内部抵抗を精度よく推定できることになる。
In the first embodiment, the diffusion polarization voltage ΔVa at which diffusion polarization progresses by diffusion over time using a solution of a diffusion equation that has been fitted to be used for estimation by experiments or the like and improved in accuracy, and over time. The diffusion polarization voltage Vb generated when the diffusing substance is eliminated by the reaction of the diffusing substance is calculated. Then, the diffusion polarization voltage ΔV due to the diffusion polarization resistance is calculated together.
Since the direct current component (R) can be obtained with high accuracy according to FIGS. 26, 27, and 12, the internal resistance of the battery can be estimated with high accuracy.

図34は拡散分極が解消して行く特性を示すタイムチャートである。
実施例1では、図34のように分極電圧の影響でバッテリ電圧がゆっくり変化する期間であっても、分極電圧を考慮することで、開放電圧Eoの算出制度が向上し、バッテリ充電容量を精度よく計算することができる。
FIG. 34 is a time chart showing characteristics in which diffusion polarization is eliminated.
In the first embodiment, even when the battery voltage slowly changes due to the influence of the polarization voltage as shown in FIG. 34, the calculation system of the open circuit voltage Eo is improved by taking the polarization voltage into account, and the battery charge capacity is accurately determined. Can be calculated well.

次に、効果を説明する。
実施例1のバッテリの内部抵抗成分推定方法にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
Next, the effect will be described.
In the battery internal resistance component estimation method according to the first embodiment, the effects listed below can be obtained.

(1)複数の単位電池セルで構成したバッテリ5の内部抵抗成分推定方法であって、バッテリ5の内部抵抗成分に、バッテリ5の内部でのイオン物質の拡散移動による偏在で生じる電圧を考慮した拡散分極抵抗を設定し、拡散物質の濃度の時間変化を用いて、拡散分極抵抗を推定するため、内部抵抗推定値の精度を向上することができ、ひいてはバッテリ容量であるSOCの算出精度を向上できる。   (1) A method for estimating an internal resistance component of a battery 5 composed of a plurality of unit battery cells, in which a voltage caused by uneven distribution due to diffusion movement of an ionic substance inside the battery 5 is taken into account for the internal resistance component of the battery 5 Since the diffusion polarization resistance is set and the diffusion polarization resistance is estimated using the time variation of the concentration of the diffused material, the accuracy of the internal resistance estimation value can be improved, and the calculation accuracy of the battery capacity SOC is improved. it can.

(2)上記(1)において、拡散物質の濃度の時間変化を、拡散方程式を用いて推定するため、電池内部で電圧を発生させる電極反応のために移動するイオンの濃度の時間変化を拡散方程式を用いて精度よく推定し、拡散分極により生じる電圧差を精度よく推定するので、内部抵抗推定値の精度を向上することができ、ひいてはバッテリ容量であるSOCの算出精度を向上できる。   (2) In the above (1), in order to estimate the change over time of the concentration of the diffusing material using the diffusion equation, the change over time in the concentration of ions moving for the electrode reaction that generates a voltage inside the battery is determined using the diffusion equation. Since the voltage difference caused by diffusion polarization is accurately estimated, the accuracy of the internal resistance estimated value can be improved, and the calculation accuracy of the SOC that is the battery capacity can be improved.

(3)上記(1)又は(2)において、バッテリ5の内部抵抗成分に、拡散分極抵抗と、直列して電圧降下を生じる直流内部抵抗を設定し、検出電流の変化、端子間電圧から内部抵抗成分を推定するため、直流内部抵抗により、バッテリ5の接続線による接触抵抗や、電解液接電解液中をイオンが通過する時の抵抗、セパレータと電極接合界面をイオンが通過する時の抵抗を考慮でき、拡散分極抵抗により、イオン又は、ガスの拡散速度に起因する抵抗を考慮できるようにして、内部抵抗推定値の精度を向上することができ、ひいてはバッテリ容量であるSOCの算出精度を向上できる。   (3) In the above (1) or (2), the internal resistance component of the battery 5 is set to the diffusion polarization resistance and the DC internal resistance that causes a voltage drop in series. In order to estimate the resistance component, the contact resistance due to the connection line of the battery 5, the resistance when ions pass through the electrolytic solution-contacted electrolytic solution, the resistance when ions pass through the separator-electrode interface, in accordance with the DC internal resistance And the resistance due to the diffusion rate of ions or gas can be taken into account by the diffusion polarization resistance, so that the accuracy of the internal resistance estimation value can be improved. Can be improved.

(4)上記(1)〜(3)において、拡散分極抵抗は、バッテリ5が供給する電流値を検出し、検出電流の符号変化で複数の時間間隔txに区切り、それぞれの時間間隔txにおける平均電流Iaを演算し、予め求めた関係から平均電流Iaの飽和分極電圧ΔVoを算出し、拡散方程式の解から算出した曲線f(t)を用いて、時間経過に従って電位差が正又は負の大きい方向で且つ飽和分極電圧ΔVoへ向かう拡散分極の進行変化を、時間間隔txの検出電流の符号が変化する直前までの拡散分極電圧ΔVaとして演算し、推定を行うため、進行して拡散分極電圧が大きくなる現象を精度よく推定し、内部抵抗推定値の精度を向上することができ、ひいてはバッテリ容量であるSOCの算出精度を向上できる。

(4) In the above (1) to (3), the diffusion polarization resistance detects the current value supplied by the battery 5 and divides it into a plurality of time intervals tx by the change in sign of the detected current, and averages each time interval tx calculates the current Ia, calculates the saturation polarization voltage delta Vo of the average current Ia from a previously determined relationship, using the curve f (t) calculated from the solution of the diffusion equation, is positive or negative high potential with time the progress change of diffusion polarization towards and saturated polarization voltage delta Vo in direction, is calculated as a diffusion polarization voltage ΔVa just before the sign of the detected current changes time interval tx, for the estimation, diffusion polarization voltage in progress Can be accurately estimated to improve the accuracy of the internal resistance estimation value, and as a result, the calculation accuracy of the battery capacity SOC can be improved.

(5)上記(4)において、拡散分極抵抗は、前の時間間隔の拡散分極電圧ΔVaと前の時間間隔の拡散分極電圧ΔVbからΔVを計算し、次の時間間隔で、このΔVと拡散方程式の解から算出した曲線f(t)を用いて、時間経過に従って電位差が小さくなる方向へ向かう拡散分極の解消変化を、時間間隔ごとの検出電流の符号が変化する直前までの拡散分極電圧ΔVbとして演算し、同じ時間間隔における検出電流の符号が変化する直前までの拡散分極電圧ΔVaと拡散分極電圧ΔVbを加算して拡散分極電圧ΔVを算出し、推定を行うため、拡散分極が電極反応により解消する現象を精度よく推定し、内部抵抗推定値の精度を向上することができ、ひいてはバッテリ容量であるSOCの算出精度を向上できる。   (5) In the above (4), the diffusion polarization resistance is calculated by calculating ΔV from the diffusion polarization voltage ΔVa of the previous time interval and the diffusion polarization voltage ΔVb of the previous time interval, and the ΔV and the diffusion equation at the next time interval. Using the curve f (t) calculated from the above solution, the diffusion polarization elimination change in the direction in which the potential difference decreases with the passage of time is defined as the diffusion polarization voltage ΔVb until just before the sign of the detected current changes for each time interval. Calculate and estimate the diffusion polarization voltage ΔV by adding the diffusion polarization voltage ΔVa and the diffusion polarization voltage ΔVb until just before the sign of the detected current changes at the same time interval, so the diffusion polarization is eliminated by the electrode reaction It is possible to accurately estimate the phenomenon to be performed, improve the accuracy of the internal resistance estimation value, and thus improve the calculation accuracy of the SOC that is the battery capacity.

(6)上記(4)又は(5)において、検出される所定値の電流を充電後又は放電後に、検出される電流値を0Aにした場合の電圧変化を測定し、前記曲線f(t)を補正する補正係数を求め、曲線f(t)の補正を行うため、電流値(電圧値)が大きくなるにつれて、反応により生じる拡散の解消分が大きくなり曲線f(t)から乖離する実際の現象を考慮するよう補正されることになり、曲線f(t)を用いた推定の精度を向上させて、内部抵抗推定値の精度を向上することができ、ひいてはバッテリ容量であるSOCの算出精度を向上できる。   (6) In the above (4) or (5), a voltage change is measured when the detected current value is set to 0 A after charging or discharging the predetermined current detected, and the curve f (t) As the current value (voltage value) increases, the amount of elimination of diffusion caused by the reaction increases and the actual value deviates from the curve f (t). The correction will be made in consideration of the phenomenon, and the accuracy of the estimation using the curve f (t) can be improved, so that the accuracy of the internal resistance estimation value can be improved. Can be improved.

(8)バッテリの非動作状態では、開放電圧Eoを測定し、バッテリが動作状態では、上記(1)〜(6)により推定した内部抵抗成分と、検出電流から開放電圧Eoを推定演算し、予め求めた関係により動作状態にかかわらず開放電圧Eoからバッテリの充電容量を算出するため、精度よく推定された内部抵抗推定値により、バッテリ容量であるSOCの算出精度を向上できる。また、例えば分極電圧の影響でバッテリ電圧がゆっくり変化する期間でも、分極電圧を考慮することで、開放電圧Eoの算出精度が向上し、SOCを精度よく計算することができる。   (8) When the battery is not operating, the open circuit voltage Eo is measured. When the battery is operating, the open circuit voltage Eo is estimated and calculated from the internal resistance component estimated by the above (1) to (6) and the detected current. Since the charge capacity of the battery is calculated from the open-circuit voltage Eo regardless of the operating state based on the relationship obtained in advance, the calculation accuracy of the SOC, which is the battery capacity, can be improved by the estimated internal resistance value. Further, for example, even when the battery voltage changes slowly due to the influence of the polarization voltage, the calculation accuracy of the open circuit voltage Eo can be improved and the SOC can be accurately calculated by considering the polarization voltage.

実施例2は、拡散分極電圧の算出の際に、時間カウントtx(s)を、センサ電流変化が規定値より小さい期間とした例である。
構成は実施例1と同様であるので、説明を省略する。
作用を説明する。
Example 2 is an example in which the time count tx (s) is set to a period during which the sensor current change is smaller than the specified value when calculating the diffusion polarization voltage.
Since the configuration is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted.
The operation will be described.

[拡散分極電圧の算出]
本実施例2では、バッテリ動作中で時間が経過し、電流積算から算出した開放電圧Eoに誤差が生じており、平均電流を用いる方法である。
図35は実施例2においてセンサで測定した電池電流変化の例を示すグラフ図である。図36は実施例2においてセンサで測定した電池電流から算出した平均電流を示すグラフ図である。
実施例2では、センサ電流変化が規定値より小さい期間の時間をカウントしていく。なお、図35では、例として規定値を10Aとしている。
そして、カウントした時間カウントtx(s)と、数式9から、平均電流Ia(A)を算出できる(図36参照)。
[Calculation of diffusion polarization voltage]
In the second embodiment, the time elapses during the battery operation, and an error occurs in the open circuit voltage Eo calculated from the current integration, and the average current is used.
FIG. 35 is a graph showing an example of battery current change measured by the sensor in Example 2. FIG. 36 is a graph showing the average current calculated from the battery current measured by the sensor in Example 2.
In Example 2, the time during which the sensor current change is smaller than the specified value is counted. In FIG. 35, the specified value is 10A as an example.
Then, the average current Ia (A) can be calculated from the counted time count tx (s) and Equation 9 (see FIG. 36).

なお、時間カウントtx(s)は、電流の変化が規定値を超えたら、最初(1×tc)から再度カウントする。また、カウント開始の電流はI1とし、電流の測定間隔をtcとする。
図37は実施例2の平均電流と時間の関係を示すグラフ図である。なお図37(b)は、図37(a)の一部拡大説明図である。図38は実施例2の分極電圧の算出状態を示すグラフ図である。図39は実施例2において平均電流と拡散方程式の解から算出分極電圧を算出した状態を示すグラフ図である。
算出された平均電流Ia(A)と時間の関係は、時間t_nとすると、測定間隔tcから、図37(b)のように表すことができる。
The time count tx (s) is counted again from the beginning (1 × tc) when the change in current exceeds a specified value. The current at the start of counting is I1, and the current measurement interval is tc.
FIG. 37 is a graph showing the relationship between the average current and time in Example 2. FIG. 37 (b) is a partially enlarged explanatory view of FIG. 37 (a). FIG. 38 is a graph showing the state of calculation of the polarization voltage in Example 2. FIG. 39 is a graph showing a state in which the calculated polarization voltage is calculated from the average current and the solution of the diffusion equation in Example 2.
The relationship between the calculated average current Ia (A) and time can be expressed as shown in FIG. 37B from the measurement interval tc, where time t_n.

次に、図13(実施例1と同様)のような平均電流とΔVo関係を予め算出しておき、時間t_nでの平均電流Ia_nからΔVo_nを算出する。
そして、拡散方程式の解から算出した基本曲線f(t)を補正したカーブと、図13(実施例1と同様)の関係から、電流の変化が規定値を超えるまでのΔVaを以下の式により算出する(図38、図39参照)。
Next, an average current and ΔVo relationship as shown in FIG. 13 (similar to the first embodiment) is calculated in advance, and ΔVo_n is calculated from the average current Ia_n at time t_n.
Then, from the relationship between the curve obtained by correcting the basic curve f (t) calculated from the solution of the diffusion equation and FIG. 13 (similar to Example 1), ΔVa until the current change exceeds the specified value is expressed by the following equation: Calculate (see FIGS. 38 and 39).

(数15)
ΔVa_n=ΔVo_n×{1−f(t)}補正係数
補正係数は、一定電流充電または放電後に電流を0Aにした場合の電圧変化を測定し、基本曲線f(t)と平均電流を用いて予め算出しておいた値を使用する(実施例1の図16と同様のため図を省略する)。
(Equation 15)
ΔVa_n = ΔVo_n × {1-f (t)} correction coefficient
As the correction coefficient, a voltage change is measured when the current is set to 0 A after charging or discharging at a constant current, and a value calculated in advance using the basic curve f (t) and the average current is used (in Example 1). (Since it is the same as FIG. 16, illustration is omitted).

次にΔVb_nの算出について説明する。
図40は実施例2におけるΔVと拡散方程式の解から算出した分極電圧(ΔVb)の説明グラフ図である。図41は実施例2における分極電圧(ΔVb_n)を算出する状態のグラフ図である。なお、図41は、図40のA1部分の拡大図である。
拡散方程式の解から算出した基本曲線f(t)を補正したカーブから、電流の変化が規定値を超えるまでのΔVb_nを以下の式により算出する(図41参照)。なお、f(t)は拡散方程式の解から算出した基本曲線であり、補正係数は以下で計算するΔV_nを用いて、図13(実施例1と同様)の関係でΔVo_nをΔV_nとし平均電流を決定し、その平均電流と図13(実施例1と同様)の関係から算出した値である。
Next, calculation of ΔVb_n will be described.
FIG. 40 is an explanatory graph of the polarization voltage (ΔVb) calculated from ΔV and the solution of the diffusion equation in Example 2. FIG. 41 is a graph showing a state in which the polarization voltage (ΔVb_n) in Example 2 is calculated. 41 is an enlarged view of a portion A1 in FIG.
From the curve obtained by correcting the basic curve f (t) calculated from the solution of the diffusion equation, ΔVb_n until the change in current exceeds the specified value is calculated by the following equation (see FIG. 41). Note that f (t) is a basic curve calculated from the solution of the diffusion equation, and the correction coefficient is ΔV_n calculated below, and ΔVo_n is set to ΔV_n in the relationship of FIG. It is a value determined and calculated from the relationship between the average current and FIG. 13 (similar to Example 1).

(数16)
ΔVb_n=ΔV_n×f(t)補正係数
(Equation 16)
ΔVb_n = ΔV_n × f (t) correction coefficient

次に、時間tnでのΔV_nを算出する。
図42は実施例2における分極で電圧ΔVの算出状態を示す説明図である。図43は実施例2における分極電圧ΔV_nの算出状態を示す説明図である。なお、図42のA2部分の拡大図は、図39と同様となり、図42のA3部分の拡大図は、図43となる。
時間t_n間において、算出したΔVa_nとΔVb_nを用いて、次の式によりtnでのΔV_nを算出する。
Next, ΔV_n at time tn is calculated.
FIG. 42 is an explanatory diagram illustrating a calculation state of the voltage ΔV by polarization in the second embodiment. FIG. 43 is an explanatory diagram illustrating a calculation state of the polarization voltage ΔV_n in the second embodiment. 42 is the same as FIG. 39, and the enlarged view of the A3 portion in FIG. 42 is FIG.
Between time t_n, ΔV_n at tn is calculated by the following equation using ΔVa_n and ΔVb_n calculated.

(数17)
ΔV_n=ΔVa_n+ΔVb_n
図43に示すように分極電圧ΔV_nは、ΔV_1〜ΔV_4に示すように、拡散方程式が考慮されたΔVa_nとΔVb_nにより算出されている。
時間カウントがリセットされる直前で算出されるΔV_nは、ΔVb_nの計算をするために用いられる(ΔVb_nの初期値となる)。また、電流が0Aを継続している場合は、ΔVb_nの変化から電圧(電流)測定時間間隔でΔV_nを算出できる(ΔVa_n=0のため)。
(Equation 17)
ΔV_n = ΔVa_n + ΔVb_n
As shown in FIG. 43, the polarization voltage ΔV_n is calculated from ΔVa_n and ΔVb_n in consideration of the diffusion equation, as indicated by ΔV_1 to ΔV_4.
ΔV_n calculated immediately before the time count is reset is used to calculate ΔVb_n (becomes an initial value of ΔVb_n). Further, when the current continues at 0 A, ΔV_n can be calculated at a voltage (current) measurement time interval from the change in ΔVb_n (because ΔVa_n = 0).

効果を説明する。実施例2のバッテリの内部抵抗成分推定方法では、上記(1)〜(6),(8)に加えて、以下の効果を有する。
(7)平均電流Iaを演算する時間間隔txは、バッテリ5が供給する電流値を検出し、検出電流の符号変化で複数に区切るのに加えて、同じ符号における電流変化量が規定値より小さい期間で複数に区切るため、変動の少ない複数データの平均として平均電流Iaが演算されるようにし、データとの乖離が生じないように正確な平均電流Iaとなるようにすることで、精度を向上させ、これにより内部抵抗推定値の精度を向上することができ、ひいてはバッテリ容量であるSOCの算出精度を向上できる。
その他作用効果は実施例1と同様であるので、説明を省略する。
Explain the effect. The battery internal resistance component estimation method according to the second embodiment has the following effects in addition to the above (1) to (6) and (8).
(7) For the time interval tx for calculating the average current Ia, the current value supplied by the battery 5 is detected and divided into a plurality by the sign change of the detected current, and the current change amount at the same sign is smaller than the specified value Since it is divided into a plurality of periods, the average current Ia is calculated as the average of a plurality of data with little fluctuation, and the accuracy is improved by making the average current Ia accurate so that no deviation from the data occurs. As a result, the accuracy of the estimated internal resistance can be improved, and as a result, the calculation accuracy of the SOC that is the battery capacity can be improved.
Since other functions and effects are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted.

実施例3はバッテリの内部抵抗成分推定方法により、放電容量であるDODを算出し、使用可能時間を算出する例である。
構成を説明する。
図44は実施例3のバッテリの内部抵抗成分推定方法及び放電容量推定方法を用いたバッテリ装置の構成を示すブロック図である。
実施例3のバッテリ装置1は、バッテリコントローラ2、電圧センサ3、電流センサ4、バッテリ5、負荷6、温度センサ7、出力制限装置8、使用可能時間表示装置9を備えている。
The third embodiment is an example in which the DOD that is the discharge capacity is calculated by the battery internal resistance component estimation method, and the usable time is calculated.
The configuration will be described.
FIG. 44 is a block diagram illustrating a configuration of a battery device using the battery internal resistance component estimation method and the discharge capacity estimation method according to the third embodiment.
The battery device 1 according to the third embodiment includes a battery controller 2, a voltage sensor 3, a current sensor 4, a battery 5, a load 6, a temperature sensor 7, an output limiting device 8, and a usable time display device 9.

出力制限装置8は、バッテリ5から負荷6への電力供給が、放電停止電圧以下で供給されないよう出力を停止することをリレー等で行うものである。なお、放電停止電圧は、充放電を繰り返すバッテリ5の性能に支障のない電圧として予め設定されるものとする。
使用可能時間表示装置9は、バッテリ5が連続的に放電する使用状態の際に、あとどれくらい使用可能かを時間で表示する。なお、使用可能時間表示装置9は、他の表示装置の一部であっても、他の表示装置が機能として備えるものであってもよい。
The output limiting device 8 is a relay or the like that stops the output so that the power supply from the battery 5 to the load 6 is not supplied below the discharge stop voltage. Note that the discharge stop voltage is set in advance as a voltage that does not hinder the performance of the battery 5 that repeats charging and discharging.
The usable time display device 9 displays the remaining usable time in time when the battery 5 is in a use state in which the battery 5 is continuously discharged. The usable time display device 9 may be a part of another display device or may be provided as a function of the other display device.

図45は実施例3のバッテリの内部抵抗成分推定方法及び放電容量推定方法を実行する制御構成を示すブロック図である。
図45のブロック構成は、バッテリコントローラ2の内部にプログラムや回路として構成される。
このブロック構成は、直流抵抗計算部21、拡散分極電圧計算部22、電池容量算出電圧計算部23、使用可能時間計算部24を備えている。
そして、図45のブロック構成では、電圧センサ3で検出するバッテリ電圧V、電流センサ4で検出する電流値I、温度センサ7で検出するバッテリ温度Tが入力される。
FIG. 45 is a block diagram illustrating a control configuration for executing the internal resistance component estimation method and the discharge capacity estimation method of the battery according to the third embodiment.
The block configuration of FIG. 45 is configured as a program or a circuit inside the battery controller 2.
This block configuration includes a DC resistance calculation unit 21, a diffusion polarization voltage calculation unit 22, a battery capacity calculation voltage calculation unit 23, and a usable time calculation unit 24.
45, the battery voltage V detected by the voltage sensor 3, the current value I detected by the current sensor 4, and the battery temperature T detected by the temperature sensor 7 are input.

直流抵抗計算部21は、バッテリ電圧V,電流値I、バッテリ温度Tから直流抵抗R部分を算出し、電池容量算出電圧計算部23へ出力する。
拡散分極電圧計算部22は、電流値I、バッテリ温度Tから拡散分極電圧ΔVを算出し、電池容量算出電圧計算部23へ出力する。
電池容量算出電圧計算部23は、直流抵抗R、バッテリ電圧V,電流値I、拡散分極電圧ΔVから、電池容量算出電圧Vcを算出し、使用可能時間計算部24へ出力する。
使用可能時間計算部24は、電池容量算出電圧Vcから使用可能時間を算出し、使用可能時間表示装置9へ出力する。
その他構成は、実施例1と同様であるので説明を省略する。
The direct current resistance calculation unit 21 calculates the direct current resistance R portion from the battery voltage V, the current value I, and the battery temperature T, and outputs it to the battery capacity calculation voltage calculation unit 23.
Diffusion polarization voltage calculation unit 22 calculates diffusion polarization voltage ΔV from current value I and battery temperature T, and outputs it to battery capacity calculation voltage calculation unit 23.
The battery capacity calculation voltage calculation unit 23 calculates the battery capacity calculation voltage Vc from the DC resistance R, the battery voltage V, the current value I, and the diffusion polarization voltage ΔV, and outputs it to the usable time calculation unit 24.
The usable time calculation unit 24 calculates the usable time from the battery capacity calculation voltage Vc and outputs it to the usable time display device 9.
Since other configurations are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted.

作用を説明する。
[バッテリの使用可能時間の算出処理]
図46に示すのは、実施例3のバッテリコントローラ2で実行される使用可能時間の算出処理の流れを示すフローチャートで、以下各ステップについて説明する。
The operation will be described.
[Battery usage time calculation process]
FIG. 46 is a flowchart showing the flow of the usable time calculation process executed by the battery controller 2 of the third embodiment. Each step will be described below.

ステップS31では、バッテリコントローラ2が、電圧センサ3で検出するバッテリ電圧V、電流センサ4で検出する電流値I、温度センサ7で検出するバッテリ温度Tを入力し、SOC(%)を演算する。SOCの算出は、実施例1及び実施例2と同様とする。   In step S31, the battery controller 2 inputs the battery voltage V detected by the voltage sensor 3, the current value I detected by the current sensor 4, and the battery temperature T detected by the temperature sensor 7, and calculates SOC (%). The calculation of SOC is the same as in the first and second embodiments.

ステップS32では、直流抵抗計算部21が、直流抵抗Rを算出する。算出処理の内容は、実施例1と同様とする。そして、直流抵抗Rの補正値をR'とし、R'=R×温度係数から、25℃相当の抵抗値に温度補正を行う。さらに、補正値R'の補正値をR''とし、R''=R'×容量係数によりSOCの0%相当になるよう補正を行う。   In step S32, the DC resistance calculator 21 calculates the DC resistance R. The content of the calculation process is the same as in the first embodiment. Then, the correction value of the DC resistance R is R ′, and the temperature correction is performed to a resistance value corresponding to 25 ° C. from R ′ = R × temperature coefficient. Further, the correction value R ′ is set to R ″, and correction is performed so that it corresponds to 0% of SOC by R ″ = R ′ × capacitance coefficient.

ステップS33では、拡散分極電圧計算部22が、分極抵抗電圧降下分である電圧ΔVを算出する。分極抵抗による電圧降下ΔVの処理内容は実施例1と同様とする。そして、前記拡散係数Dの補正値をD'としD'=D×温度係数(25℃相当)から算出した電圧降下ΔVの補正値ΔV'により25℃相当に温度補正を行う。さらに補正値ΔV'の補正値をΔV''とし、ΔV''=ΔV'×容量係数によりSOCの0%相当になるよう補正を行う。   In step S33, the diffusion polarization voltage calculator 22 calculates a voltage ΔV that is a polarization resistance voltage drop. The processing content of the voltage drop ΔV due to the polarization resistance is the same as in the first embodiment. Then, the correction value of the diffusion coefficient D is set to D ′, and the temperature correction corresponding to 25 ° C. is performed by the correction value ΔV ′ of the voltage drop ΔV calculated from D ′ = D × temperature coefficient (corresponding to 25 ° C.). Further, the correction value ΔV ′ is set to ΔV ″, and correction is performed so as to be equivalent to 0% of SOC by ΔV ″ = ΔV ′ × capacitance coefficient.

ステップS34では、電池容量算出電圧計算部23が、電池容量算出電圧Vc=放電停止電圧−I×R''−ΔV''により電池容量算出電圧Vc(V)を算出する。   In step S34, the battery capacity calculation voltage calculation unit 23 calculates the battery capacity calculation voltage Vc (V) by the battery capacity calculation voltage Vc = discharge stop voltage−I × R ″ −ΔV ″.

ステップS35では、使用可能時間計算部24が、開放電圧Eo曲線から、電圧VcでのDODであるDOD_VCを算出する。   In step S35, the usable time calculation unit 24 calculates DOD_VC, which is a DOD at the voltage Vc, from the open circuit voltage Eo curve.

ステップS36では、使用可能時間計算部24が、DODが0%でのバッテリ5のAh容量であるバッテリ5のフル容量(Ah)をCF(Ah)とし、放電可能フル容量(Ah)=CF×DOD_VC/100により、放電可能フル容量を算出する。   In step S36, the usable time calculation unit 24 sets CF (Ah) as the full capacity (Ah) of the battery 5 that is the Ah capacity of the battery 5 when the DOD is 0%, and the dischargeable full capacity (Ah) = CF × The dischargeable full capacity is calculated by DOD_VC / 100.

ステップS37では、使用可能時間計算部24が、放電可能容量(Ah)=放電可能フル容量×SOC/100により、放電可能容量を算出する。
これまでの説明はバッテリの劣化を無視した場合で、DOD100%での放電容量(Ah)=フル容量(Ah)となっている。実際、フル容量(Ah)は、電池の使用期間や高温での保存、充放電サイクルにより減少するが、これは別途劣化して容量の減少したバッテリにおいて充放電試験を行い、DOD100%で定めるフル容量を測定して、バッテリの劣化状態に応じてフル容量の値を更新しておくことで、同様に放電可能フル容量が計算できる。
In step S <b> 37, the usable time calculation unit 24 calculates a dischargeable capacity according to dischargeable capacity (Ah) = dischargeable full capacity × SOC / 100.
The description so far is when the deterioration of the battery is ignored, and the discharge capacity (Ah) at DOD 100% = full capacity (Ah). Actually, the full capacity (Ah) decreases due to the battery usage period, storage at high temperature, and charge / discharge cycles, but this is done by conducting charge / discharge tests on batteries that have deteriorated separately and have reduced capacity, and the full capacity defined by DOD 100%. By measuring the capacity and updating the value of the full capacity according to the deterioration state of the battery, the dischargeable full capacity can be similarly calculated.

ステップS38では、使用可能時間計算部24が、使用可能時間(h)=放電可能容量(Ah)/I(A)により、使用可能時間を算出する。   In step S <b> 38, the usable time calculation unit 24 calculates the usable time based on the usable time (h) = dischargeable capacity (Ah) / I (A).

ステップS39では、使用可能時間の算出処理を終了するかどうかを判断し、終了するならば処理を終了し、終了しないならばステップS31へ戻る。例えば、バッテリの充放電状態の切替え、車両の使用停止等によるもので終了すればよい。   In step S39, it is determined whether or not the usable time calculation process is to be terminated. If it is to be terminated, the process is terminated. If not, the process returns to step S31. For example, it may be completed by switching the charge / discharge state of the battery, stopping the use of the vehicle, or the like.

[DOD及び使用可能時間の算出作用]
図47は実施例3における電池容量算出電圧Vcの算出状態を示す説明図である。図48は実施例3における使用可能電池フル容量の算出状態を示す説明図である。
直流抵抗R、分極抵抗電圧ΔVの算出については、実施例1、実施例2と同様のため、説明を省略する。実施例3では、さらに、実施例1の図10と同様に、アレニウス則から算出した温度係数による温度補正と、SOC0%相当への補正を行っている(ステップS32、S33)。
[DOD and usable time calculation]
FIG. 47 is an explanatory diagram showing a calculation state of the battery capacity calculation voltage Vc in the third embodiment. FIG. 48 is an explanatory diagram showing a calculation state of the usable battery full capacity in the third embodiment.
Since the calculation of the direct current resistance R and the polarization resistance voltage ΔV is the same as in the first and second embodiments, the description thereof is omitted. In the third embodiment, similarly to FIG. 10 of the first embodiment, the temperature correction based on the temperature coefficient calculated from the Arrhenius rule and the correction equivalent to SOC 0% are performed (steps S32 and S33).

そして、ステップS34の処理により、電池容量算出電圧計算部23が、電池容量算出電圧Vc(V)を算出する。
ここで、図47を参照して説明すると、電池容量算出電圧Vcは、満充電電圧と放電停止電圧の間の値を取ることになり、その値は、放電停止電圧−I×R''−ΔV''により算出される。(ここでも、I<0ならΔV<0となる。)
Then, through the process of step S34, the battery capacity calculation voltage calculation unit 23 calculates the battery capacity calculation voltage Vc (V).
Here, with reference to FIG. 47, the battery capacity calculation voltage Vc takes a value between the full charge voltage and the discharge stop voltage, and the value is the discharge stop voltage −I × R ″ −. Calculated by ΔV ″. (Here again, ΔV <0 if I <0.)

そして、使用可能時間計算部24が行うステップS35の使用可能電池フル容量の算出について、図48を参照して説明する。横軸にDODを取ると、満充電電圧から放電停止電圧までの開放電圧Eo曲線は、図47に示すようになる。この特性曲線と、ステップS34の処理で求めた電池容量算出電圧Vcから、使用可能電池フル容量となるDOD_VCを求めるようにする。
なお、図48に示すように、DOD_VCから、放電停止電圧のDOD(放電容量)、つまりDOD=100%からDOD_VCを引くとΔSOCを示すことになる。なお、抵抗値R''、電圧ΔV''に、温度補正と容量補正を行うことにより、予め実験等により求め、設定した図48に示す開放電圧EoとSOCの関係を用いることができる。
And calculation of the usable battery full capacity of step S35 which the usable time calculation part 24 performs is demonstrated with reference to FIG. When DOD is taken on the horizontal axis, the open-circuit voltage Eo curve from the full charge voltage to the discharge stop voltage is as shown in FIG. From this characteristic curve and the battery capacity calculation voltage Vc obtained in the process of step S34, DOD_VC that is the usable battery full capacity is obtained.
As shown in FIG. 48, when DOD_VC of DOD (discharge capacity) of the discharge stop voltage, that is, DOD = 100%, is subtracted from DOD_VC, ΔSOC is indicated. Note that the relationship between the open-circuit voltage Eo and the SOC shown in FIG. 48, which is obtained and set in advance by experiments or the like by performing temperature correction and capacity correction on the resistance value R ″ and the voltage ΔV ″, can be used.

このようにして求めたDOD_VCから、放電可能フル容量、放電可能容量を算出する。放電可能容量はAhであるので、電流値I(A)で除算することにより、使用可能時間を算出する。
このように実施例3では、拡散分極抵抗により、精度よく内部抵抗推定値を得ることにより、使用可能なDOD(DOD_VC)の精度を向上させ、ひいては使用可能時間を精度よく算出、表示させる。
From the DOD_VC obtained in this way, the dischargeable full capacity and the dischargeable capacity are calculated. Since the dischargeable capacity is Ah, the usable time is calculated by dividing by the current value I (A).
As described above, in the third embodiment, by accurately obtaining the estimated internal resistance value by the diffusion polarization resistance, the accuracy of the usable DOD (DOD_VC) is improved, and the usable time is calculated and displayed with high accuracy.

さらに説明する。
図49は実施例3における20℃での放電曲線を示すグラフ図である。図50は実施例3における0℃での放電曲線を示すグラフ図である。
20℃のバッテリ5は、図49に示すように曲線で放電する。ここで、図49に、バッテリの電流値Iが0.2C(360mA)、1.0C(1800mA)、2.0C(3600mA)の場合の放電曲線を示す。バッテリ5の電流が大きくなるにつれ、放電容量が減少することがわかる。また、図50には、0℃のバッテリ5の放電曲線を示す。バッテリ5の温度が減少すると、放電容量も減少することが分かる。これはバッテリ5の直流抵抗や分極抵抗の影響で、電池の端子電圧が降下し、放電停止電圧に達するのが早くなるためである。
Further explanation will be given.
49 is a graph showing a discharge curve at 20 ° C. in Example 3. FIG. 50 is a graph showing a discharge curve at 0 ° C. in Example 3. FIG.
The battery 5 at 20 ° C. discharges in a curve as shown in FIG. Here, FIG. 49 shows discharge curves when the battery current value I is 0.2 C (360 mA), 1.0 C (1800 mA), and 2.0 C (3600 mA). It can be seen that the discharge capacity decreases as the current of the battery 5 increases. FIG. 50 shows a discharge curve of the battery 5 at 0 ° C. It can be seen that when the temperature of the battery 5 decreases, the discharge capacity also decreases. This is because the terminal voltage of the battery drops due to the influence of the direct current resistance and polarization resistance of the battery 5 and reaches the discharge stop voltage earlier.

実施例3では、この直流抵抗や分極抵抗の影響を、考慮できているので、電流や温度における放電容量を正確に算出し、バッテリ5の使用可能な時間を精度よく算出する。   In Example 3, since the influence of the direct current resistance and polarization resistance can be taken into consideration, the discharge capacity at current and temperature is accurately calculated, and the usable time of the battery 5 is accurately calculated.

実施例3の作用を明確にするために、以下にさらに説明を加える。
図51は内部抵抗が直流抵抗のみの回路を示す説明図である。図52は内部抵抗が直流抵抗のみを考慮した場合の放電曲線を示すグラフ図である。図52にでは、電流値が0.2C(360mA)、0.5C(900mA)、1.0C(1800mA)、2.0C(3600mA)の場合の放電曲線を示す。
In order to clarify the operation of the third embodiment, further explanation will be added below.
FIG. 51 is an explanatory diagram showing a circuit in which the internal resistance is only a DC resistance. FIG. 52 is a graph showing a discharge curve when only the direct current resistance is considered as the internal resistance. FIG. 52 shows discharge curves when the current values are 0.2 C (360 mA), 0.5 C (900 mA), 1.0 C (1800 mA), and 2.0 C (3600 mA).

内部抵抗を考慮して、放電曲線を推定する場合には、図51に示すように内部抵抗に直流抵抗を考慮することが考えられる。図51に示すように、内部抵抗が直流抵抗のみの場合には、電流が変化しても、放電容量の変化が小さいため、流す電流が増加すると放電末期に近づくにつれ、使用可能な時間表示に誤差を生じてしまう。このため、使用者はバッテリ5で駆動される機器の使用可能な時間を正確に把握できない。   When estimating a discharge curve in consideration of internal resistance, it is conceivable to consider DC resistance as internal resistance as shown in FIG. As shown in FIG. 51, when the internal resistance is only a DC resistance, even if the current changes, the change in the discharge capacity is small. Therefore, as the current flowing increases, the usable time is displayed as the end of discharge is approached. An error will occur. For this reason, the user cannot accurately grasp the usable time of the device driven by the battery 5.

図53は内部抵抗が直流抵抗と分極抵抗からなる実施例3で設定している回路を示す説明図である。図54は内部抵抗が分極抵抗を含む実施例3の場合の放電曲線のグラフ図である。
図53に示すように、実施例3では内部抵抗が直流抵抗と分極抵抗を考慮しているので、放電曲線は図54のようになる。図54の放電曲線では、電流が変化すると分極抵抗の影響が現れ、電流が増加した場合でも放電容量をより正確に算出できる。このため、使用者はバッテリ5で駆動される機器の使用可能な時間を正確に把握する。
FIG. 53 is an explanatory diagram showing a circuit set in the third embodiment in which the internal resistance includes a DC resistance and a polarization resistance. FIG. 54 is a graph of a discharge curve in Example 3 in which the internal resistance includes polarization resistance.
As shown in FIG. 53, in Example 3, since the internal resistance considers the DC resistance and polarization resistance, the discharge curve is as shown in FIG. In the discharge curve of FIG. 54, when the current changes, the influence of polarization resistance appears, and even when the current increases, the discharge capacity can be calculated more accurately. For this reason, the user accurately grasps the usable time of the device driven by the battery 5.

さらに説明を加える。
バッテリの状態表示には、充電容量(SOC)や、充放電回数、使用可能時間などを考えることができる。バッテリ5は、劣化やバッテリ温度の低下により、取り出せるエネルギーが減少するため、同じ出力をした場合でも使用状況によって放電時間が変化する。
つまり、バッテリ5は、現在の使用状況やそれまでの使い方により、内部状態が変化するため、使用可能なバッテリ容量を算出するが難しい。しかしながら、例えば、車両の駆動に用いる場合や、車両の評価に影響する車室温度環境に用いられる空調機器など重要度のある場合は、より正確な使用可能時間の表示が求められる。実施例3では、分極抵抗の影響を考慮することにより精度の高い使用可能時間を提供している。
Further explanation will be added.
For the battery status display, the charge capacity (SOC), the number of charge / discharge cycles, the usable time, etc. can be considered. Since the battery 5 has a reduced energy that can be taken out due to deterioration or a decrease in battery temperature, the discharge time varies depending on the use situation even when the same output is obtained.
That is, since the internal state of the battery 5 changes depending on the current usage situation and how it was used, it is difficult to calculate the usable battery capacity. However, for example, when it is used for driving a vehicle or when there is an importance such as an air conditioner used in a cabin temperature environment that affects the evaluation of the vehicle, a more accurate display of the usable time is required. In the third embodiment, the usable time with high accuracy is provided by considering the influence of the polarization resistance.

効果を説明する。実施例3にあっては、上記(1)〜(7)に加えて、以下の効果を有する。
(9)上記(1)〜(7)により推定した内部抵抗成分による電圧降下ΔVと、検出電流Iと直流成分Rとの積と、満充電電圧から放電容量の限界として予め設定される放電停止電圧へ到る放電特性に基づいて放電停止電圧までの使用可能な放電可能容量DOD_VCを推定演算し、検出電流Iと放電可能容量DOD_VCから、現在のバッテリの使用状態が継続した場合におけるバッテリの使用可能な時間を推定演算するため、精度よく推定された内部抵抗推定値により、バッテリ使用時間の算出精度を向上できる。
Explain the effect. Example 3 has the following effects in addition to the above (1) to (7).
(9) Discharge stop set in advance as a limit of the discharge capacity from the product of the voltage drop ΔV due to the internal resistance component estimated by the above (1) to (7), the detection current I and the DC component R, and the full charge voltage Based on the discharge characteristics up to the voltage, the usable dischargeable capacity DOD_VC up to the discharge stop voltage is estimated, and the battery use when the current battery use state continues from the detected current I and the dischargeable capacity DOD_VC Since the possible time is estimated and calculated, the calculation accuracy of the battery usage time can be improved by the estimated internal resistance value accurately estimated.

以上、本発明のバッテリの内部抵抗成分推定方法を実施例1に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
実施例1では、実際に推定したい値をEoとしているため、拡散分極抵抗成分による電圧降下分ΔVを求めているが、用い方によっては、拡散分極抵抗を求めるようにすればよい。
バッテリは、1次電池、2次電池、単電池を直列や並列に組合せた場合を含む。
As mentioned above, although the internal resistance component estimation method of the battery according to the present invention has been described based on the first embodiment, the specific configuration is not limited to these embodiments, and each claim of the claims Design changes and additions are allowed without departing from the gist of the invention.
In Example 1, since the value to be actually estimated is Eo, the voltage drop ΔV due to the diffusion polarization resistance component is obtained. However, depending on the method of use, the diffusion polarization resistance may be obtained.
The battery includes a case where a primary battery, a secondary battery, and a single battery are combined in series or in parallel.

1 バッテリ装置
2 バッテリコントローラ
3 電圧センサ
4 電流センサ
5 バッテリ
6 負荷
7 温度センサ
8 出力制限装置
9 使用可能時間表示装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Battery apparatus 2 Battery controller 3 Voltage sensor 4 Current sensor 5 Battery 6 Load 7 Temperature sensor 8 Output limiting device 9 Usable time display apparatus

Claims (7)

複数の単位電池セルで構成したバッテリの内部抵抗成分推定方法であって、
前記バッテリの内部抵抗成分に、前記バッテリ内部でのイオン物質の拡散移動による偏在で生じる電圧を考慮した拡散分極抵抗を設定し、
拡散物質の濃度の時間変化を用いて、前記拡散分極抵抗を推定するバッテリの内部抵抗成分推定方法において、
前記拡散分極抵抗は、前記バッテリが供給する電流値を検出し、検出電流の符号変化で複数の時間間隔に区切り、それぞれの時間間隔における平均電流Iaを演算し、予め求めた関係から前記平均電流Iaの飽和分極電圧ΔVoを算出し、拡散方程式の解から算出した曲線f(t)を用いて、時間経過に従って電位差が正又は負の大きい方向で且つ前記飽和分極電圧ΔVoへ向かう拡散分極の進行変化を、前記時間間隔ごとの前記検出電流の符号が変化する直前までの拡散分極電圧ΔVaとして演算し、推定を行う、
ことを特徴とするバッテリの内部抵抗成分推定方法。
A battery internal resistance component estimation method comprising a plurality of unit battery cells,
In the internal resistance component of the battery, set a diffusion polarization resistance in consideration of the voltage generated by uneven distribution due to the diffusion movement of the ionic substance inside the battery,
In the battery internal resistance component estimation method for estimating the diffusion polarization resistance by using the time variation of the concentration of the diffusion material,
The diffusion polarization resistor detects a current value supplied by the battery, divides into a plurality of time intervals by a change in sign of the detected current, calculates an average current Ia in each time interval, and calculates the average current from a previously obtained relationship. The saturation polarization voltage ΔVo of Ia is calculated, and using the curve f (t) calculated from the solution of the diffusion equation, the progress of diffusion polarization toward the saturation polarization voltage ΔVo in the direction in which the potential difference is positive or negative is increased with time. The change is calculated as a diffusion polarization voltage ΔVa until immediately before the sign of the detection current changes for each time interval, and estimation is performed.
The internal resistance component estimation method of the battery characterized by the above-mentioned.
請求項1に記載のバッテリの内部抵抗成分推定方法において、
前記バッテリの内部抵抗成分に、前記拡散分極抵抗と、直列して電圧降下を生じる直流内部抵抗を設定し、
検出電流の変化、端子間電圧から前記内部抵抗成分を推定する、
ことを特徴とするバッテリの内部抵抗成分推定方法。
The battery internal resistance component estimation method according to claim 1,
In the internal resistance component of the battery, set the DC internal resistance that causes a voltage drop in series with the diffusion polarization resistance,
Estimating the internal resistance component from the change in detected current and the voltage between terminals,
The internal resistance component estimation method of the battery characterized by the above-mentioned.
請求項1又は請求項2に記載のバッテリの内部抵抗成分推定方法において、
前記拡散分極抵抗は、前の時間間隔の拡散分極電圧ΔVが、次の時間間隔で、前記拡散方程式の解から算出した曲線f(t)を用いて、時間経過に従って電位差が小さくなる方向へ向かう拡散分極の解消変化を、前記時間間隔ごとの前記検出電流の符号が変化する直前までの拡散分極電圧ΔVbとして演算し、同じ時間間隔における前記検出電流の符号が変化する直前までの前記拡散分極電圧ΔVaと前記拡散分極電圧ΔVbを加算して拡散分極電圧ΔVを算出し、推定を行う、
ことを特徴とするバッテリの内部抵抗成分推定方法。
In the battery internal resistance component estimation method according to claim 1 or 2,
The diffusion polarization resistance is such that the diffusion polarization voltage ΔV of the previous time interval decreases in the potential difference with time using the curve f (t) calculated from the solution of the diffusion equation at the next time interval. The change in elimination of diffusion polarization is calculated as a diffusion polarization voltage ΔVb until immediately before the sign of the detection current changes for each time interval, and the diffusion polarization voltage until just before the sign of the detection current changes in the same time interval The diffusion polarization voltage ΔV is calculated by adding ΔVa and the diffusion polarization voltage ΔVb, and estimation is performed.
The internal resistance component estimation method of the battery characterized by the above-mentioned.
請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のバッテリの内部抵抗成分推定方法において、
検出される所定値の電流を充電後又は放電後に、検出される電流値を0Aにした場合の電圧変化を測定し、前記曲線f(t)を補正する補正係数を求め、曲線f(t)の補正を行う、
ことを特徴とするバッテリの内部抵抗成分推定方法。
In the battery internal resistance component estimation method according to any one of claims 1 to 3,
After charging or discharging the detected current of a predetermined value, the voltage change when the detected current value is set to 0A is measured, a correction coefficient for correcting the curve f (t) is obtained, and the curve f (t) Correct the
The internal resistance component estimation method of the battery characterized by the above-mentioned.
請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のバッテリの内部抵抗成分推定方法において、
平均電流Iaを演算する時間間隔は、前記バッテリが供給する電流値を検出し、検出電流の符号変化で複数に区切るのに加えて、同じ符号における電流変化量が所定値より小さい期間で複数に区切る
ことを特徴とするバッテリの内部抵抗成分推定方法。
In the internal resistance component estimation method of the battery according to any one of claims 1 to 4,
The time interval for calculating the average current Ia is not limited to detecting the current value supplied by the battery and dividing it into a plurality by the sign change of the detected current. Separate ,
The internal resistance component estimation method of the battery characterized by the above-mentioned.
請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のバッテリの内部抵抗成分推定方法を用いたバッテリの充電容量推定方法であって
前記バッテリの非動作状態では、開放電圧Eoを測定し、
前記バッテリが動作状態では、前記バッテリの内部抵抗成分推定方法により推定した内部抵抗成分と、検出電流から前記開放電圧Eoを推定演算し、
予め求めた関係により動作状態にかかわらず開放電圧Eoから前記バッテリの充電容量を算出する、
ことを特徴とするバッテリの充電容量推定方法。
A battery charge capacity estimation method using the battery internal resistance component estimation method according to any one of claims 1 to 4,
When the battery is not operating, the open circuit voltage Eo is measured,
When the battery is in an operating state, the open-circuit voltage Eo is estimated and calculated from the internal resistance component estimated by the internal resistance component estimation method of the battery and the detected current,
The charge capacity of the battery is calculated from the open circuit voltage Eo regardless of the operating state according to the relationship obtained in advance.
A method for estimating the charge capacity of a battery.
請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載のバッテリの内部抵抗成分推定方法を用いたバッテリの使用可能時間推定方法であって
該バッテリの内部抵抗成分推定方法により推定した内部抵抗成分と、検出電流と、
満充電電圧から放電容量の限界として予め設定される放電停止電圧へ到る放電特性と、
に基づいて前記放電停止電圧までの使用可能な放電可能容量を推定演算し、
検出電流と前記放電可能容量から、現在のバッテリの使用状態が継続した場合におけるバッテリの使用可能な時間を推定演算する、
ことを特徴とするバッテリの使用可能時間推定方法。
A battery usable time estimation method using the internal resistance component estimation method for a battery according to any one of claims 1 to 5,
The internal resistance component estimated by the internal resistance component estimation method of the battery, the detected current,
Discharge characteristics from full charge voltage to discharge stop voltage set in advance as the limit of discharge capacity,
Based on the above, a usable dischargeable capacity up to the discharge stop voltage is estimated and calculated,
From the detected current and the dischargeable capacity, a battery usable time is estimated and calculated when the current battery usage state continues.
A method for estimating a usable time of a battery.
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