CN112105940A - 参数推定装置、参数推定方法以及计算机程序 - Google Patents

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CN112105940A CN201980028309.2A CN201980028309A CN112105940A CN 112105940 A CN112105940 A CN 112105940A CN 201980028309 A CN201980028309 A CN 201980028309A CN 112105940 A CN112105940 A CN 112105940A
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武智裕章
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Abstract

本发明提供一种对二次电池的等效电路模型的参数进行推定的参数推定装置，所述参数推定装置具备：电压获取部，其按时间序列获取所述二次电池的电压；电流获取部，其按时间序列获取所述二次电池的充放电电流；推定部，其基于由所述电压获取部获取到的电压以及由所述电流获取部获取到的充放电电流来推定所述参数；以及禁止部，其基于由所述电流获取部获取到的充放电电流或者由所述电压获取部获取到的电压，来禁止由所述推定部进行的参数的推定。

Description

参数推定装置、参数推定方法以及计算机程序
技术领域
本公开涉及参数推定装置、参数推定方法以及计算机程序。本申请主张基于2018年5月31日申请的日本申请第2018-105347号的优先权，引用所述日本申请所记载的全部记载事项。
背景技术
近年来，HV(Hybrid Vehicle：混合动力车)、PHV(Plug-in Hybrid Vehicle：插电式混合动力车)、EV(Electric Vehicle：电动汽车)等电动车辆迅速普及。在电动车辆中，为了高效地对电池进行控制，需要高精度地进行电池的状态推定。
例如，在专利文献1中记载了一种电池的参数推定装置，该参数推定装置基于电池(二次电池)的充放电电流值以及端子电压值，来推定对电池的瓦尔堡阻抗进行近似后的电池等效电路模型中的参数。该参数推定装置能够同时推定电池等效电路模型的参数和电池的内部电阻。
另外，在专利文献2中记载了一种参数推定装置，该参数推定装置具有使用卡尔曼滤波器来对具有电阻以及电容器的电池等效电路模型的状态方程式的参数进行推定的状态推定部。对该电池等效电路输入通过低通滤波器进行了预处理的充放电电流值以及端子电压值。低通滤波器的时间常数使用根据与电池温度相应的时间常数τ、电池的劣化度校正系数λH、充电率校正系数λc之积而得到的校正后的时间常数τc。
进一步地，在专利文献3中记载了一种蓄电池劣化诊断装置，该蓄电池劣化诊断装置基于表示蓄电池(电池)的端子电压uL、电流i、开路电压OCV(Open Circuit Voltage)以及内部阻抗Ra、Rb、Cb的关系的关系式，对Ra、Rb、Cb以及OCV进行鉴定。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-81800号公报
专利文献2：日本特开2012-63251号公报
专利文献3：日本特开2016-156771号公报
发明内容
发明内容
本公开的一个方式所涉及的参数推定装置是对二次电池的等效电路模型的参数进行推定的参数推定装置，所述参数推定装置具备：电压获取部，其按时间序列获取所述二次电池的电压；电流获取部，其按时间序列获取所述二次电池的充放电电流；推定部，其基于由所述电压获取部获取到的电压以及由所述电流获取部获取到的充放电电流来推定所述参数；以及禁止部，其基于由所述电流获取部获取到的充放电电流或者由所述电压获取部获取到的电压，来禁止由所述推定部进行的参数的推定。
本公开的一个方式所涉及的参数推定方法是对二次电池的等效电路模型的参数进行推定的参数推定方法，所述参数推定方法包括：按时间序列获取所述二次电池的电压的步骤；按时间序列获取所述二次电池的充放电电流的步骤；基于获取到的电压以及获取到的充放电电流来推定所述参数的步骤；以及基于获取到的充放电电流或者获取到的电压来禁止所述参数的推定的步骤。
本公开的一个方式所涉及的计算机程序是使计算机对二次电池的等效电路模型的参数进行推定的计算机程序，所述计算机程序使计算机执行：按时间序列获取所述二次电池的电压的步骤；按时间序列获取所述二次电池的充放电电流的步骤；基于获取到的电压以及获取到的充放电电流来推定所述参数的步骤；以及基于获取到的充放电电流或者获取到的电压来禁止所述参数的推定的步骤。
此外，本申请不仅能够作为具备这样的特征性的处理部的参数推定装置来实现、或者作为将特征性的处理作为步骤的参数推定方法来实现、或者作为用于使计算机执行该步骤的计算机程序来实现，还能够将参数推定装置的一部分或者全部作为半导体集成电路来实现、或者作为包含参数推定装置的系统来实现。
附图说明
图1是表示搭载有实施方式1所涉及的电池监视装置的车辆的主要部分构成例的模块图。
图2是表示电池监视装置的功能构成的一个例子的模块图。
图3A是表示由电阻以及电容器的组合来表示的二次电池的等效电路模型的说明图。
图3B是表示由电阻以及电容器的组合来表示的二次电池的等效电路模型的说明图。
图3C是表示由电阻以及电容器的组合来表示的二次电池的等效电路模型的说明图。
图4是表示二次电池单元的端子电压以及充放电电流的波形的一个例子的图表。
图5是表示逐次推定二次电池单元的等效电路模型的参数而得到的结果的图表。
图6是表示二次电池单元的充放电电流与参数Rb的对应的图表。
图7是示意性地表示参数的推定所涉及的功能模块的关系的说明图。
图8是表示在实施方式1所涉及的电池监视装置中对参数适时地进行推定的控制部的处理过程的流程图。
图9是表示在实施方式1所涉及的电池监视装置中与电流判定的子例程相关的控制部的处理过程的流程图。
图10是表示对二次电池单元的等效电路模型的参数适时地进行推定而得到的结果的图表。
图11是示意性地表示与参数的推定以及充电率的计算相关的功能模块的关系的说明图。
图12是示意性地表示与参数以及充电率的推定相关的功能模块的关系的说明图。
图13是表示在实施方式2所涉及的电池监视装置中对参数适时地进行推定的控制部的处理过程的流程图。
图14是表示在实施方式2所涉及的电池监视装置中与电压判定的子例程相关的控制部的处理过程的流程图。
具体实施方式
[本公开所要公开的问题]
但是，在专利文献1中，并没有示出用于至少计算出电池等效电路模型的参数的实际的计算式，在模拟结果中，在充电中以及充电结束后的放电停止中的期间内，观察到内部电阻R0的推定值大幅度偏离的倾向。另外，根据专利文献2所记载的技术，需要实验性地求出时间常数τ以及校正系数λH、λc，实际上也必须考虑到电池的偏差、劣化状态，因此非常繁杂。进一步地，在专利文献3所记载的技术中，在电流i为零的情况下，上述关系式不成立，在电流i为恒定的情况下，无法高精度地推定出内部阻抗。
本公开是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供能够与二次电池的充放电电流或电压无关地高精度地推定出二次电池的内部参数的参数推定装置、参数推定方法以及计算机程序。
[本公开的效果]
根据本申请的公开，能够与二次电池的充放电电流或电压无关地高精度地推定出二次电池的内部参数。
[本公开的实施方式的说明]
首先，列举本公开的实施方式进行说明。另外，也可以将以下所记载的实施方式的至少一部分任意地组合。
(1)本公开的一个方式所涉及的参数推定装置是对二次电池的等效电路模型的参数进行推定的参数推定装置，所述参数推定装置具备：电压获取部，其按时间序列获取所述二次电池的电压；电流获取部，其按时间序列获取所述二次电池的充放电电流；推定部，其基于由所述电压获取部获取到的电压以及由所述电流获取部获取到的充放电电流来推定所述参数；以及禁止部，其基于由所述电流获取部获取到的充放电电流或者由所述电压获取部获取到的电压，来禁止由所述推定部进行的参数的推定。
(9)本公开的一个方式所涉及的参数推定方法是对二次电池的等效电路模型的参数进行推定的参数推定方法，所述参数推定方法包括：按时间序列获取所述二次电池的电压的步骤；按时间序列获取所述二次电池的充放电电流的步骤；基于获取到的电压以及获取到的充放电电流来推定所述参数的步骤；以及基于获取到的充放电电流或者获取到的电压来禁止所述参数的推定的步骤。
(10)本公开的一个方式所涉及的计算机程序是使计算机对二次电池的等效电路模型的参数进行推定的计算机程序，所述计算机程序使计算机执行：按时间序列获取所述二次电池的电压的步骤；按时间序列获取所述二次电池的充放电电流的步骤；基于获取到的电压以及获取到的充放电电流来推定所述参数的步骤；以及基于获取到的充放电电流或者获取到的电压来禁止所述参数的推定的步骤。
在本方式中，在基于二次电池的电压以及充放电电流来推定二次电池的参数的期间内，在二次电池的充放电电流或电压满足规定的条件的情况下，不进行参数的推定。由此，在参数的推定误差变大的可能性较高的情况下，推迟参数的更新。
(2)优选地，在所述充放电电流的绝对值小于第一阈值的情况下，所述禁止部禁止所述参数的推定。
根据本方式，在充放电电流的绝对值小于第一阈值的情况下不进行参数的推定，因此在参数的推定误差必然变大的情况下，推迟参数的更新。
(3)优选地，所述参数推定装置还具备：存储部，其存储由所述电流获取部获取到的充放电电流；以及第一计算部，其计算出由所述电流获取部获取到的充放电电流与存储在所述存储部中的充放电电流的差分，在由所述第一计算部计算出的差分小于第二阈值的情况下，所述禁止部禁止所述参数的推定。
根据本方式，每次获取到充放电电流时对该充放电电流进行存储，在获取到的最新的充放电电流与所存储的充放电电流的差分小于第二阈值的情况下，不进行参数的推定。由此，在参数的推定误差必然变大的情况下，推迟参数的更新。
(4)优选地，所述参数推定装置还具备：存储部，其存储由所述电压获取部获取到的电压；以及第二计算部，其计算出由所述电压获取部获取到的电压与存储在所述存储部中的电压的差分，在由所述第二计算部计算出的差分小于第三阈值的情况下，所述禁止部禁止所述参数的推定。
根据本方式，每次获取到二次电池的电压时对该电压进行存储，在获取到的最新的电压与所存储的电压的差分小于第三阈值的情况下，不进行参数的推定。由此，在参数的推定误差必然变大的情况下，推迟参数的更新。
(5)优选地，所述存储部进一步存储由所述电压获取部获取到的电压，所述参数推定装置还具备第二计算部，所述第二计算部计算出由所述电压获取部获取到的电压与存储在所述存储部中的电压的差分，在由所述第一计算部计算出的差分小于所述第二阈值且由所述第二计算部计算出的差分小于第三阈值的情况下，所述禁止部禁止所述参数的推定。
根据本方式，每次获取到二次电池的电压时对该电压进行存储，在获取到的最新的充放电电流与所存储的充放电电流的差分小于第二阈值、且获取到的最新的电压与所存储的电压的差分小于第三阈值的情况下，不进行参数的推定。由此，在参数的推定误差必然变大的情况下，推迟参数的更新。
(6)优选地，所述等效电路模型由电阻以及电容器的组合来进行表示。
根据本方式，二次电池的等效电路模型是通过电阻以及电容器的组合来进行表示的，例如可以应用福斯特(Foster)型RC等效电路、考尔(Cauer)型RC梯形图电路等。
(7)优选地，所述推定部通过逐次最小二乘法来推定所述参数。
根据本方式，通过对表示二次电池的电压以及充放电电流的关系的关系式逐次应用按时间序列获取到的电压以及充放电电流来使用最小二乘法，由此决定上述关系式的系数，并基于所决定的系数来推定参数。由此，按时间序列推定二次电池的参数。
(8)优选地，所述推定部使用卡尔曼滤波器来推定所述参数。
根据本方式，通过按时间序列对二次电池的等效电路模型的状态向量和二次电池的观测向量进行比较来逐次修正等效电路模型，由此按时间序列推定等效电路模型的参数。
[本公开的实施方式的详细内容]
以下，对将本公开的实施方式所涉及的参数推定装置、参数推定方法以及计算机程序应用于与二次电池一起搭载于车辆并对二次电池的状态进行监视的电池监视装置的具体例进行详细叙述。此外，本发明并不限定于这些示例，而是由权利要求书示出，意在包括与权利要求书等同的意思以及范围内的所有变更。另外，各实施方式中记载的技术特征能够相互组合。
(实施方式1)
图1是表示搭载有实施方式1所涉及的电池监视装置100的车辆的主要部分构成例的模块图。车辆除了电池监视装置100之外，还具备二次电池单元50、继电器11、继电器12、逆变器13、电机14、DC/DC转换器15、电池16、电负载17、启动开关18以及充电器19。
继电器11连接在二次电池单元50的正极侧与逆变器13的输入侧以及DC/DC转换器15的输入侧之间。逆变器13的输出侧与电机14的一端连接。DC/DC转换器15的输出侧与电池16的正极侧、电负载17的一端以及启动开关18的一端连接。继电器12连接在二次电池单元50的正极侧与充电器19的正极侧之间。二次电池单元50的负极侧、电机14的另一端、电池16的负极侧、电负载17的另一端以及充电器19的负极侧与共用电位连接。
继电器11以及继电器12的接通/断开由未图示的继电器控制部进行。逆变器13根据来自未图示的车辆控制器的指令，在继电器11接通的期间内进行对电机14的通电控制。充电器19在车辆停止时从车外的电源接受电力供给，在继电器12接通的期间内对二次电池单元50进行充电。
电池16例如是12V的铅蓄电池，进行向电负载17的电力供给，并且在继电器11接通的期间内，通过从二次电池单元50供给电力的DC/DC转换器15进行充电。电池16的电压不限于12V，电池的类型不限于铅蓄电池。
二次电池单元50例如将作为锂离子电池的多个单体51串联或串并联连接而容纳在框体内。二次电池单元50在框体内还具有电压传感器52、电流传感器53以及温度传感器54。
电压传感器52对各单体51的电压以及二次电池单元50的两端之间的电压进行检测，并将检测出的电压经由电压检测线50a向电池监视装置100输出。电流传感器53例如由分流电阻或霍尔传感器构成，对二次电池单元50的充电电流以及放电电流(以下，称为充放电电流)进行检测，并将检测出的充放电电流经由电流检测线50b向电池监视装置100输出。温度传感器54例如由热敏电阻构成，对多个单体51内的任意一个部位以上的表面温度进行检测，并将检测出的温度经由温度检测线50c向电池监视装置100输出。
图2是表示电池监视装置100的功能构成的一个例子的模块图。在电池监视装置100中，包括CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)的控制部101对装置整体进行控制。在控制部101上，连接有对时间进行计时的计时器109、使用了闪存、EPROM(ErasableProgrammable Read Only Memory，可擦除可编程只读存储器)、EEPROM(ElectricallyEPROM，电可擦除可编程只读存储器：注册商标)等非易失性存储器、以及DRAM(DynamicRandom Access Memory：动态随机存取存储器)、SRAM(Static Random Access Memory：静态随机存取存储器)等能够改写的存储器的存储部110。
在控制部101上还连接有：电压获取部102，其获取由电压传感器52检测出的电压；电流获取部103，其获取由电流传感器53检测出的电流；温度获取部104，其获取由温度传感器54检测出的温度；以及单体平衡调整部108，其对各单体51的充电率以及电压的平衡进行调整。电压获取部102、电流获取部103、温度获取部104以及单体平衡调整部108的功能通过由控制部101使用硬件来执行的软件处理来实现。这些功能的一部分或全部也可以通过包含微型计算机的集成电路来实现。此外，控制部101所控制的电压以及电流的获取频度例如为10ms，但并不限定于此。对温度适时获取。
通过由控制部101执行的软件处理来实现的功能还包括内部参数推定部105、电流累计部106以及充电率计算部107。控制部101应执行的软件(程序)预先存储在存储部110的非易失性存储器中。通过由控制部101执行的软件处理而产生的信息被暂时存储在存储部110的可改写的存储器中。也可以使用未图示的手段将决定了控制部101所进行的各软件处理的过程的计算机程序预先加载到存储部110中，并由控制部101执行计算机程序。
内部参数推定部105对表示二次电池单元50的等效电路模型的电阻以及电容器的值(以下，将上述电阻以及电容器的值称为内部参数或简称为参数)进行推定。上述内部参数根据二次电池单元50的充电率(SOC：State Of Charge)、温度、劣化度等而发生变化，能够通过对二次电池单元50的电压以及充放电电流进行观测而逐次进行推定。详细内容将在后面进行叙述。
电流累计部106对由电流获取部103获取到的充放电电流进行累计。电流的累计值是以时间对电流进行积分而得到的值，相当于充电量的变化量。开始累计的时机是二次电池单元50或者电池监视装置100自身的启动时机，电流累计部106持续地计算累计值。此外，也可以在规定的时机将累计值重置。
充电率计算部107基于由电流累计部106计算出的累计值和二次电池单元50的满充电容量(FCC：Full Charge Capacity)来计算当前时间点的充电率。充电率以充电量相对于满充电容量的比率来进行表示。在将充电率的初始值设为SOCin的情况下，将从计算出SOCin时到当前时间点为止的期间内由电流累计部106计算出的累计值换算成充电率的值与SOCin相加来计算出当前时间点的充电率。
接着，对二次电池的等效电路模型进行说明。图3A、图3B以及图3C是表示由电阻以及电容器的组合来表示的二次电池的等效电路模型的说明图。图3A是本实施方式所涉及的二次电池单元50的等效电路模型。该等效电路模型通过将电阻Ra、电阻Rb与电容器Cb的并联电路串联地连接在以OCV为电动势的电压源上的电路来进行表示。电阻Ra与电解液电阻对应。电阻Rb与电荷移动电阻对应，电容器Cb与双电层容量对应。也可以将电荷移动电阻包含在电阻Ra中，使电阻Rb与扩散电阻对应。
二次电池的等效电路模型并不限定于图3A所示的模型。例如，如图3B所示，可以是在电阻R0上串联连接有n个电阻Rj与电容器Cj(j＝1，2，……，n)的并联电路的、由基于无穷级数之和的近似来表示的n次(n为自然数)的福斯特型RC梯形图电路，如图3C所示，也可以是一端彼此连接的n个电阻Rj(j＝1，2，……，n)各自的另一端连接在串联连接的n个电容器Cj之间的n次的考尔型RC梯形图电路。
上述的电池监视装置100，在启动开关18接通的情况下，或者在停车中由充电器19进行充电的情况下，以通常模式进行动作，例如每10ms获取二次电池单元50的电压以及充放电电流，并且适时获取二次电池单元50的温度。另一方面，在启动开关18未接通的情况下、且在停车中未由充电器19进行充电的情况下，电池监视装置100以低消耗电力模式进行动作，每隔一定时间进行启动，并与通常模式的情况下同样地获取二次电池单元50的电压、充放电电流以及温度。
电池监视装置100基于获取到的电压、充放电电流以及温度来推定等效电路模型的参数，并且计算出充电率。在未求出充电率的初始值SOCin的情况下，只要将在启动开关18刚接通后获取到的电压、或者在启动开关18未接通且也未由充电器19进行充电时获取到的电压作为开路电压(OCV)来计算出SOCin即可。具体而言，参照存储有二次电池单元50所固有的OCV-SOC特性的转换表，将与获取到的电压对应的SOC设为SOCin。此外，在由充电器19进行的充电完成而二次电池单元50处于满充电的状态时，也可以设为SOCin＝100％。
接着，对由内部参数推定部105来推定等效电路模型的参数的方法进行说明。关于图3A所示的等效电路模型的参数，已知成立以下的近似式(1)～(4)(关于详细内容，参照《电池管理工程》足立修一等著，东京电气大学出版，6.2.2章)。
uL(k)＝b0·i(k)+b1·i(k-1)-a1·uL(k-1)+(1+a1)·OCV·········(1)
b0＝Ra···························(2)
b1＝TsRa/(RbCb)+Ts/Cb-Ra·····························(3)
a1＝Ts/(RbCb)-1······················(4)
其中，
uL：获取到的电压
i：获取到的充放电电流
Ts：获取的周期
根据上述的式(2)～(4)，若对作为参数的Ra、Rb以及Cb进行逆运算，则成立以下的式(5)～(7)。
Ra＝b0··························(5)
Rb＝(b1-a1b0)/(1+a1)··············(6)
Cb＝Ts/(b1-a1b0)··················(7)
在本实施方式中，将逐次最小二乘法应用于式(1)来决定系数b0、b1以及a1，将所决定的系数代入式(5)～(7)来推定参数Ra、Rb以及Cb。此外，在对各参数进行一次推定的期间内，OCV恒定。也可以根据由温度获取部104获取到的温度，对推定出的参数进行校正。
参数Ra、Rb以及Cb也可以使用卡尔曼滤波器来进行计算。具体而言，对向二次电池单元50赋予由端子电压以及充放电电流来表示的输入信号的情况下的观测向量、和对二次电池单元50的等效电路模型赋予与上述相同的输入信号的情况下的状态向量进行比较，在它们的误差上乘以卡尔曼增益并反馈到等效电路模型中，由此重复进行等效电路模型的修正，以使得两向量的误差变为最小。由此，对参数进行推定。
以下，对在车辆的行驶中获取二次电池单元50的电压以及充放电电流并通过最小二乘法计算出的参数的例子进行说明。图4是表示二次电池单元50的端子电压以及充放电电流的波形的一个例子的图表。在图的上段表示电压波形，在下段表示电流波形。在图4中，横轴表示时间，纵轴表示电压或电流。在图的下段所示的电流波形中，在电流为正的情况下为充电电流，在电流为负的情况下为放电电流。若与该充电电流以及放电电流对应地观察图的上段所示的电压波形，则可知二次电池的电压因内部电阻引起的电压下降而在每次充放电时上下大幅度地发生变动。
图5是表示逐次推定二次电池单元50的等效电路模型的参数而得到的结果的图表。在图的上段、中段以及下段分别用实线表示参数Ra、Rb以及Cb的推定结果。图中的虚线表示通过所谓的交流阻抗法实际测定的各参数的大小。在图5中，横轴表示时间，纵轴表示电阻或容量。图5的上段所示的参数Ra大致与实测值一致，但图的中段以及下段所示的参数Rb以及参数Cb有时相对于实测值大幅度地偏离。
对产生该偏离的时机进行研究。图6是表示二次电池单元50的充放电电流与参数Rb的对应的图表。在图的上段表示充放电电流的推移，在下段表示推定出的参数Rb的推移。在图6中，横轴表示时间，纵轴表示电流或电阻。如根据图6所掌握的那样，参数Rb相对于实测值大幅度地偏离的期间与充放电电流的大小大致恒定或大致为零的期间对应(例如参照区间T1以及区间T2)。
根据式(1)以及式(5)～(7)分析该偏离的原因。在式(1)中存在四个未知数(a1、b0、b1以及OCV)，为了求出这些值，需要至少四个式子。但是，关于获取到的充放电电流i，在i(k)＝i(k-1)＝0的情况下，与b0以及b1相关的项的值变为零，式(5)～(7)的各式不成立。另外，在i(k)＝i(k-1)＝恒定的情况下，由于流过该恒定电流而引起的OCV的变化仅出现在u(k)，u(k)的变化极小，因此无法高精度地推定出参数。
因此，在本实施方式中，在图2所示的功能模块中进一步追加电流判定部111，在无法适当地进行参数的推定的可能性较高的情况下，禁止由内部参数推定部105进行的参数的推定。图7是示意性地表示参数的推定所涉及的功能模块的关系的说明图。在电流判定部111不禁止参数的推定的情况下，内部参数推定部105基于由电压获取部102获取到的电压(端子电压uL)以及由电流获取部103获取到的充放电电流i，如上述那样输出参数Ra、Rb、Cb。
在由电流获取部103获取到的充放电电流i小于第一阈值的情况下、以及由电流获取部103获取到的充放电电流i的变化量小于第二阈值的情况下，电流判定部111禁止由内部参数推定部105进行的参数的推定。在由电流判定部111禁止了参数的推定的情况下，内部参数推定部105不更新上次推定出的参数而继续进行输出。
以下，使用表示上述电池监视装置100的动作的流程图对上述电池监视装置100的动作进行说明。图8是表示在实施方式1所涉及的电池监视装置100中对参数适时地进行推定的控制部101的处理过程的流程图。图9是表示与电流判定的子例程相关的控制部101的处理过程的流程图。图8所示的处理为主例程，例如每10ms进行启动而周期性地执行。将各步骤中的获取结果以及计算结果适当地存储在存储部110中。在图8中，将端子电压简称为电压。另外，在图9中，将充放电电流简称为电流。
在图8的主例程启动的情况下，控制部101通过电压获取部102获取二次电池单元50的电压uL(k)(S11)，并且通过电流获取部103获取充放电电流i(k)(S12)。接着，控制部101调用与电流判定相关的子例程(S13)。
移至图9，在调用了与电流判定相关的子例程的情况下，控制部101判定作为电流i(k)的绝对值的|i(k)|是否小于第一阈值(S21)，在小于第一阈值的情况下(S21中的“是”)，存储禁止参数的推定的意思(S22)，并返回至主例程。第一阈值可以是通过实验、模拟而求出的固定值，也可以是根据行驶条件而变更的可变值。
在|i(k)|不小于第一阈值的情况下(S21中的“否”)，控制部101计算出上次获取并存储在存储部110中的电流i(k-1)与本次获取的电流i(k)的差分即|Δi|(S23：相当于第一计算部)。在本申请中，将差分的绝对值简称为差分。接着，控制部101判定计算出的|Δi|是否小于第二阈值(S24)，在小于第二阈值的情况下(S24中的“是”)，将处理转移至步骤S22。由此，存储禁止参数的推定的意思。
在|Δi|不小于第二阈值的情况下(S24中的“否”)，控制部101存储不禁止参数的推定的意思(S25)，并返回至主例程。
返回至图8，在从与电流判定相关的子例程返回的情况下，控制部101判定是否存储有禁止参数的推定的意思、即是否已禁止参数的推定(S14：相当于禁止部)，在已禁止的情况下(S14中的“是”)，不进行参数的推定而结束图8的主例程的执行。由此，控制部101不更新上次推定出的参数而继续进行输出。
在未禁止参数的推定的情况下(S14中的“否”)，控制部101使用逐次最小二乘法，通过式(1)～(7)来推定参数Ra(k)、Rb(k)、Cb(k)(S15：相当于推定部)。接着，控制部101将输出的参数的推定值从Ra(k-1)、Rb(k-1)、Cb(k-1)更新为Ra(k)、Rb(k)、Cb(k)(S16)，并结束主例程的执行。
接着，对通过图8以及图9所示的处理来推定参数的情况下的效果进行说明。图10是表示对二次电池单元50的等效电路模型的参数适时地进行推定而得到的结果的图表。在图的上段、中段以及下段分别用实线表示参数Ra、Rb以及Cb的推定结果。图中的虚线表示通过所谓的交流阻抗法实际测定的各参数的大小。在图10中，横轴表示时间，纵轴表示电阻或容量。根据图10，可读取出各参数Ra、Rb以及Cb均向实测值收敛的情形。
在此，若对上述的式(1)应用最小二乘法，则能够在参数的推定的同时进行OCV的推定，能够参照二次电池单元50所固有的OCV-SOC特性，根据所推定的OCV进一步推定出SOC。但是，在本实施方式中，仅在获取到的充放电电流i满足规定的条件的情况下推定参数，因此产生无法推定OCV以及SOC的情况。
因此，在本实施方式中，由充电率计算部107逐次计算出充电率。图11是示意性地表示与参数的推定以及充电率的计算相关的功能模块的关系的说明图。图11中的内部参数推定部105以及电流判定部111与图7相同，因此省略说明。在图11中，尤其是关于充电率计算部107，具体地记载了功能模块的内容。
电流累计部106通过累计由电流获取部103获取到的充放电电流i来计算出充电量的变化量。在将由电流获取部103获取的电流的获取周期设为Δt(例如10毫秒)、且将周期性地获取的电流值设为Ibi(i＝1，2，……)的情况下，由ΣIbi×Δt(i＝1，2，)计算出充电量的变化量。
充电率计算部107例如基于由电压获取部102获取到的电压和存储有OCV-SOC特性的转换表计算出初始SOC，并作为SOCin进行存储。另一方面，充电率计算部107通过将电流累计部106计算出的充电量的变化量除以满充电容量FCC来逐次计算充电率的变化量。输出的SOCo如以下的式(8)所示，通过对所存储的SOCin加上充电率的变化量来计算出。式(8)的{}内相当于充电率的变化量。
SOCo＝SOCin±{ΣIbi×Δt(i＝1，2，……，m)/FCC}··(8)
其中，
符号±：+(正)和-(负)分别与充电时和放电时对应
数值m：从求得SOCin时至当前时间点为止的充放电电流的累计次数
在以上的图11中，对由充电率计算部107来计算充电率的情况进行了说明，但也可以使用卡尔曼滤波器来推定充电率。图12是示意性地表示与参数以及充电率的推定相关的功能模块的关系的说明图。图12中的内部参数推定部105以及电流判定部111与图7相同，因此省略说明。充电率推定部112基于由电压获取部102获取到的电压、由电流获取部103获取到的充放电电流以及由内部参数推定部105推定出的参数，来推定输出的SOCo。
具体而言，充电率推定部112在对内部参数推定部105推定出的参数进行参数数据处理之后，生成表示二次电池单元50的状态的状态向量，并且生成表示基于电压获取部102以及电流获取部103的获取结果的观测值的观测向量。然后，充电率推定部112基于这些向量使用卡尔曼滤波器对二次电池单元50的状态进行更新来推定二次电池单元50的充电率。关于使用卡尔曼滤波器的充电率的推定，在日本特开2015-224927号公报中有详细说明，因此省略详细的说明。
如上所述，根据本实施方式1，在基于二次电池单元50的电压以及充放电电流来推定二次电池单元50的参数的期间内，在二次电池单元50的充放电电流满足规定的条件的情况下，不进行参数的推定。由此，在参数的推定误差变大的可能性较高的情况下，推迟参数的更新。因而，无论二次电池单元50的充放电电流的大小如何，都能够高精度地推定二次电池单元50的参数。
另外，根据本实施方式1，在二次电池单元50的充放电电流的绝对值小于第一阈值的情况下不进行参数的推定，因此在参数的推定误差必然变大的情况下，能够推迟参数的更新。
进一步地，根据本实施方式1，每次获取到二次电池单元50的充放电电流时都存储在存储部110中，在获取到的最新的充放电电流与所存储的充放电电流的差分小于第二阈值的情况下，不进行参数的推定。因而，在参数的推定误差必然变大的情况下，能够推迟参数的更新。
进一步地，根据本实施方式1，二次电池单元50的等效电路模型由电阻Ra、Rb以及电容器Cb的组合来进行表示，例如也能够应用n次的福斯特型RC等效电路、n次的考尔型RC梯形图电路等。
进一步地，根据本实施方式1，通过对表示二次电池单元50的电压以及充放电电流的关系的式(1)逐次应用按时间序列获取到的电压以及充放电电流并使用最小二乘法，由此决定式(1)的系数b0、b1以及a1，并基于所决定的系数来推定参数Ra、Rb以及Cb。由此，能够按时间序列推定出二次电池的内部参数。
进一步地，根据本实施方式1，通过按时间序列对二次电池单元50的等效电路模型的状态向量和二次电池单元50的观测向量进行比较来逐次修正等效电路模型，从而能够按时间序列推定出等效电路模型的参数。
(实施方式2)
实施方式1是基于按时间序列获取到的二次电池单元50的充放电电流来禁止参数的推定的方式，与此相对地，实施方式2是基于按时间序列获取到的二次电池单元50的充放电电流以及电压来禁止参数的推定的方式。实施方式2所涉及的电池监视装置100的构成例与实施方式1的情况相同，因此对与实施方式1对应的部位标注相同的附图标记并省略其说明。
图13是表示在实施方式2所涉及的电池监视装置100中对参数适时地进行推定的控制部101的处理过程的流程图，图14是表示与电压判定的子例程相关的控制部101的处理过程的流程图。图13所示的处理为主例程，并周期性地执行。除了图13所示的步骤S33b以外的、从步骤S31至步骤S36的处理与实施方式1的图8所示的从步骤S11至步骤S16的处理相同，因此简化这些步骤的说明。
在图13的主例程启动的情况下，控制部101在获取到二次电池单元50的电压uL(k)(S31)、并进一步获取到充放电电流i(k)(S32)之后，调用与电流判定相关的子例程(S33)。与电流判定相关的子例程与实施方式1的图9所示的子例程完全相同，因此省略说明。接着，控制部101调用与电压判定相关的子例程(S33b)。
移至图14，在调用了与电压判定相关的子例程的情况下，控制部101计算出上次获取并存储在存储部110中的电压uL(k-1)与本次获取的电压uL(k)的差分即|ΔuL|(S43：相当于第二计算部)。接着，控制部101判定计算出的|ΔuL|是否小于第三阈值(S44)，在小于第三阈值的情况下(S44中的“是”)，存储禁止参数的推定的意思(S42)，并返回至主例程。
在|ΔuL|不小于第三阈值的情况下(S44中的“否”)，控制部101存储不禁止参数推定的意思(S45)，并返回至主例程。此外，在步骤S42以及步骤S45中分别存储的禁止的意思以及不禁止的意思，它们的存储区域与在图9所示的与电流判定相关的子例程的步骤S22以及步骤S25中存储的禁止的意思以及不禁止的意思的存储区域不同。
返回至图13，在从与电压判定相关的子例程返回的情况下，控制部101判定是否存储有根据电流判定而禁止参数的推定的意思，即是否已禁止参数的推定(S34：相当于禁止部)。在未禁止的情况下(S34中的“否”)，控制部101使用逐次最小二乘法来推定参数Ra(k)、Rb(k)、Cb(k)(S35：相当于推定部)。接着，控制部101将输出的参数的推定值从Ra(k-1)、Rb(k-1)、Cb(k-1)更新为Ra(k)、Rb(k)、Cb(k)(S36)，并结束主例程的执行。
当在步骤S34中判定为已禁止参数的推定的情况下(S34中的“是”)，控制部101进一步判定是否根据电压判定禁止了参数的推定(S37：相当于禁止部)。在此同样，在已禁止参数的推定的情况下(S37中的“是”)，控制部101不进行参数的推定而结束图13的主例程的执行。由此，控制部101不对上次推定出的参数进行更新而继续进行输出。
另一方面，在虽然根据电流判定而禁止了参数的推定，但根据电压判定而未禁止参数的推定的情况下(S37中的“否”)，控制部101将处理移至步骤S35，进行参数的推定，并结束主例程的执行。
此外，在图13所示的主例程的流程图中，调用了与电流判定相关的子例程以及与电压判定相关的子例程这两者，但也可以不调用与电流判定相关的子例程，跳过步骤S34中的判定而将处理转移至步骤S37。在该情况下，基于按时间序列获取到的二次电池单元50的电压的逐次差分值，来判定是否应该推定参数。
如上所述，根据本实施方式2，在二次电池单元50的电压满足规定的条件的情况下，即每次获取到二次电池单元50的电压时存储在存储部110中，在获取到的最新的电压与所存储的电压的差分小于第三阈值的情况下，不进行参数的推定。因而，例如在二次电池单元50的OCV-SOC特性为平坦、内部电阻较小、即使流过充放电电流但电压变化也较小因而使参数的推定误差变大的情况下，推迟参数的更新。
另外，根据本实施方式2，每次获取到二次电池单元50的电压时存储在存储部110中，在获取到的最新的充放电电流与所存储的充放电电流的差分小于第二阈值、且获取到的最新的电压与所存储的电压的差分小于第三阈值的情况下，不进行参数的推定。因而，即使在例如以恒定的电流进行充放电的期间内，在由于二次电池单元50的电压变化小于一定的阈值而使参数的推定误差变大的情况下，也推迟参数的更新。换言之，即使在以恒定的电流进行充放电的期间内，在二次电池单元50的电压变化大于一定的阈值的情况下，也积极地进行参数的推定。
附图标记说明
100：电池监视装置；
101：控制部；
102：电压获取部；
103：电流获取部；
104：温度获取部；
105：内部参数推定部；
106：电流累计部；
107：充电率计算部；
108：单体平衡调整部；
109：计时器；
110：存储部；
111：电流判定部；
112：充电率推定部；
11、12：继电器；
13：逆变器；
14：电机；
15：DC/DC转换器；
16：电池；
17：电负载；
18：启动开关；
19：充电器；
50：二次电池单元；
50a：电压检测线；
50b：电流检测线；
50c：温度检测线；
51：单体；
52：电压传感器；
53：电流传感器；
54：温度传感器。

Claims (10)

1.一种参数推定装置，是对二次电池的等效电路模型的参数进行推定的参数推定装置，其特征在于，
所述参数推定装置具备：
电压获取部，其按时间序列获取所述二次电池的电压；
电流获取部，其按时间序列获取所述二次电池的充放电电流；
推定部，其基于由所述电压获取部获取到的电压以及由所述电流获取部获取到的充放电电流来推定所述参数；以及
禁止部，其基于由所述电流获取部获取到的充放电电流或者由所述电压获取部获取到的电压，来禁止由所述推定部进行的参数的推定。
2.根据权利要求1所述的参数推定装置，其特征在于，
在所述充放电电流的绝对值小于第一阈值的情况下，所述禁止部禁止所述参数的推定。
3.根据权利要求1或2所述的参数推定装置，其特征在于，
所述参数推定装置还具备：
存储部，其存储由所述电流获取部获取到的充放电电流；以及
第一计算部，其计算出由所述电流获取部获取到的充放电电流与存储在所述存储部中的充放电电流的差分，
在由所述第一计算部计算出的差分小于第二阈值的情况下，所述禁止部禁止所述参数的推定。
4.根据权利要求1或2所述的参数推定装置，其特征在于，
所述参数推定装置还具备：
存储部，其存储由所述电压获取部获取到的电压；以及
第二计算部，其计算出由所述电压获取部获取到的电压与存储在所述存储部中的电压的差分，
在由所述第二计算部计算出的差分小于第三阈值的情况下，所述禁止部禁止所述参数的推定。
5.根据权利要求3所述的参数推定装置，其特征在于，
所述存储部进一步存储由所述电压获取部获取到的电压，
所述参数推定装置还具备第二计算部，所述第二计算部计算出由所述电压获取部获取到的电压与存储在所述存储部中的电压的差分，
在由所述第一计算部计算出的差分小于所述第二阈值且由所述第二计算部计算出的差分小于第三阈值的情况下，所述禁止部禁止所述参数的推定。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的参数推定装置，其特征在于，
所述等效电路模型由电阻以及电容器的组合来进行表示。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的参数推定装置，其特征在于，
所述推定部通过逐次最小二乘法来推定所述参数。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的参数推定装置，其特征在于，
所述推定部使用卡尔曼滤波器来推定所述参数。
9.一种参数推定方法，是对二次电池的等效电路模型的参数进行推定的参数推定方法，其特征在于，
所述参数推定方法包括：
按时间序列获取所述二次电池的电压的步骤；
按时间序列获取所述二次电池的充放电电流的步骤；
基于获取到的电压以及获取到的充放电电流来推定所述参数的步骤；以及
基于获取到的充放电电流或者获取到的电压来禁止所述参数的推定的步骤。
10.一种计算机程序，是使计算机对二次电池的等效电路模型的参数进行推定的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序使计算机执行：
按时间序列获取所述二次电池的电压的步骤；
按时间序列获取所述二次电池的充放电电流的步骤；
基于获取到的电压以及获取到的充放电电流来推定所述参数的步骤；以及
基于获取到的充放电电流或者获取到的电压来禁止所述参数的推定的步骤。
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