JP2005189028A - 二次電池の入出力可能電力推定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】請求項1の(数1)式に基づき二次電池の最大可能電圧または最小可能電圧と開路電圧と内部抵抗から入力可能電流または出力可能電流を推定する入出力可能電流推定手段1を備え、最大可能電圧と入力可能電流から入力可能電力を推定し、最小可能電圧と出力可能電流から出力可能電力を推定する装置であって、請求項1の(数2)式に基づき電流を変数とする関数で内部抵抗を設定する内部抵抗設定手段4を備え、入出力可能電流推定手段1は(数2)式を(数1)式に代入して得られる請求項1の(数3)式に基づき、最大可能電圧または最小可能電圧と開路電圧から入力可能電流または出力可能電流を推定するように構成した。
【選択図】図1
Description
特に、出力可能電力を放電する最大電流値のように、電流(正:充電、負:放電の両方を含む)が非常に大きい領域では、通常時に充放電している電流域での内部抵抗値とは大きく異なる場合がある。しかしながら、特許文献1では、内部抵抗は電流に依存せず一定として、充放電している電流域で推定した内部抵抗値を用いて最大電流値を算出するという構成になっているため、電流が大きい電流域での内部抵抗値と、充放電している電流域で推定した内部抵抗値の差異により、算出した最大電流値と実際値には誤差が生じるという問題点があった。なお、放電電流と充電電流とは符号が逆になるので、充電と放電の両方について電流の大きさ、つまり電流の絶対値を以下、電流振幅と表現する。
本発明は、上記のごとき問題を解決するためになされたものであり、実際の二次電池の特性に良く対応して、二次電池に入出力可能な電力を精度良く推定することのできる二次電池の入出力可能電力推定装置を提供することを目的とする。
また、電流振幅と内部抵抗の関係が、入力側(充電時)と出力側(放電時)とで異なる場合でも、入力側関係を用いて入力可能電力を推定し、出力側関係を用いて出力可能電力を推定する構成であるため、正確に入出力可能電力を推定できるという効果がある。
まず、図1(a)において、入出力可能電流推定手段1は、最大可能電圧Vmax、最小可能電圧Vmin、開路電圧V0および内部抵抗Kを入力し、入力可能電流値Iinと出力可能電流値Ioutを算出する。
上記の最大可能電圧Vmaxと最小可能電圧Vminは、電池保護のための使用範囲の限界値であり、予め定めた固定値である。また、開路電圧V0は後述する図1(b)で推定した値を用いる。また、内部抵抗Kは、上記と同様に図1(b)で推定した内部抵抗推定値K'と、電流Iの関数として算出した値とを動作状態に応じて切り替えて用いる。なお、劣化度合や温度に応じて与えられる値を用いてもよい。
図2において、10は二次電池(単に電池とも言う)、20はモータ等の負荷、30は電池の入出力可能電力を推定するバッテリーコントローラ(電子制御ユニット)で、プログラムを演算するCPUやプログラムを記憶したROMや演算結果を記憶するRAMから成るマイクロコンピュータと電子回路等で構成される。40は電池から充放電される電流を検出する電流計、50は電池の端子電圧を検出する電圧計、60は電池の温度を検出する温度計であり、それぞれバッテリーコントローラ30に接続される。上記のバッテリーコントローラ30は、前記図1の入出力可能電流推定手段1、入力可能電力推定手段2、出力可能電力推定手段3、内部抵抗設定手段4、パラメータθ(k)推定手段5および開路電圧V0(k)演算手段6の部分を含む。また、電流計40は電流I(k)検出手段7に、電圧計50は端子電圧V(k)検出手段8に、それぞれ相当する。
本実施例では、二次電池の電流、電圧を用いて、開路電圧V0(k)をオフセット項とする電池モデルにおける各パラメータ(詳細後述)を一括推定することにより、開路電圧V0(k)と内部抵抗推定値K'(以下、特に断らない場合は内部抵抗Kと記す)を推定する場合について説明する。
なお、(数10)式は、(数9)式において右辺第1項と第2項の分母が同一の場合に相当する。
図3は、実施例1における二次電池の等価回路モデルを示す図である。この等価回路モデルは、前記(数10)式のように右辺第1項と第2項の分母が同一の場合に相当する。この等価回路モデルは、正極、負極を特に分離していないリダクションモデル(一次)であるが、実際の電池の充放電特性を比較的正確に示すことが可能である。
図3において、モデル入力は電流I[A](正値:充電、負値:放電)、モデル出力は端子電圧V[V]であり、V0[V]は開路電圧(起電力または開放電圧とも言う)、Kは内部抵抗、T1〜T2は時定数である。この電池モデルは、下記(数11)式で表現できる。なお、sはラプラス演算子である。
A(s)=T1・s+1
B(s)=K・(T2・s+1)
と置いたものである。
リチウムイオン電池のように、開路電圧の収束が比較的速い電池の場合は、(数11)式に示すように、右辺第1項と右辺第2項の分母は、同じ時定数T1で表現できる。
図4において、劣化の度合いが進むと特性は上方に移行し、また、温度が低いほど特性が上方に移行する。
図4において注目すべき点は、温度が特性1相当の場合でも、電流振幅c1以下で内部抵抗がd1一定と言うことではなく、SOCが異なれば一定幅(図中上下矢印)で変化する。
開路電圧V0は、電流Iに可変な効率hを乗じた値を、ある初期状態から積分した値と考えれば、(数12)式で書ける。
=Glp(s)・(K・T2・s2+K・s+h)・I …(数15)
実際に計測可能な電流Iや端子電圧Vに、ローパスフィルタやバンドパスフィルタを処理した値を、下記(数16)式のように定義する。(数16)式の時定数pは、Glp(s)の応答性を決める定数である。
y=ωT・θ …(数19)
但し、(数19)式において、
y=V2、ωT=[V3、I3、I2、I1]
θT=[−T1、K・T2、K、h]
である。
従って、電流Iと端子電圧Vにフィルタ処理した信号を、適応デジタルフィルタ演算に用いることで、未知パラメータベクトルθを推定できる。
以上が、電池モデルから適応デジタルフィルタまでの導出である。
ステップS10では、電流I(k)、端子電圧V(k)を計測する。
ステップS20では、二次電池の遮断リレーの判断する。バッテリコントローラは二次電池の遮断リレーの制御も行っており、リレー遮断時(電流I=0)はステップS30へ進む。リレー締結時はステップS40へ進む。
ステップS40では、端子電圧の差分値△V(k)を算出する。
△V(k)=V(k)−V_ini
これは、適応デジタルフィルタ内の推定パラメータの初期値を約0としているので、推定演算開始時に推定パラメータが発散しないように、入力を全て0とするためである。リレー遮断時はステップS30を通るので、I=0かつ△V(k)=0なので、推定パラメータは初期状態のままである。
ただし、
y=V2
ωT=[V3、I3、I2、I1]
θT=[−T1、K・T2、K、b]
である。ここで上記のように内部抵抗Kの推定値(前記の内部抵抗推定値K')が求められる。
V0=(T1・s+1)・V−K・(T2・s+1)・I
ΔV0=Glp(s)・V0
=Glp(s)・{(T1・s+1)・V−K・(T2・s+1)・I}
=V1+T1・V2−K・T2・I2−K・I1 …(数22)
ステップS80では、ステップS70で算出した△V0(k)に開路電圧初期値すなわち端子電圧初期値V_iniを加算して、開路電圧推定値V0(k)を(数23)式から算出する。
V0(k)=△V0(k)+V_ini …(数23)
ステップS90では、図9に示す開路電圧と充電率の相関マップを用いて、ステップS80で算出したV0(k)から充電率SOC(k)を算出する。図9のVLはSOC=0%に、VHはSOC=100%に相当する開路電圧である。図示の最大可能電圧Vmaxと最小可能電圧Vminは、電池保護のための使用範囲の限界値であり固定値とする。
入力可能電流値は最大可能電圧Vmaxに到達する電流値であるから、最大可能電圧Vmaxと、ステップS60で算出した内部抵抗推定値Kと、ステップS80で算出した開路電圧推定値V0(k)を(数24)式に代入して求めた(数25)式から入力可能電流値Iinを算出する。
V=K・I+V0 …(数24)
Iin=(Vmax−V0 *)/K* …(数25)
|Iout|=(V0 *−Vmin)/K* …(数26)
ただし、文字の右上の添字*は推定値であることを示す。以下同じ。
ステップS110では、ステップS60で算出した内部抵抗推定値から、図4の電流振幅と内部抵抗特性の内、どれに属するかを決める。ここでは、内部抵抗推定値が図4の一定値d1〜d3に最も近い特性i(i=1〜3)を選ぶ。つまり内部抵抗推定値が変化しない領域(前記入力可能電流または出力可能電流の絶対値が前記所定値より小さい領域)内に存在するときは内部抵抗推定値と一定値(数6式のb)とを比較して決める。なお、内部抵抗推定値の直近間平均が、一定値d1〜d3に最も近い特性を選んでも良い。また、仮に温度が特性1相当だとしても、内部抵抗推定値は必ずしもd1ではないため、図14に示すように、差分だけ内部抵抗特性を上下移動する。決定した内部抵抗特性は、(数27)式および(数28)式に示すようになる。
a=ai
c=ci }…(数27)
b=K*−a・c
K=a・I+b …(数28)
ステップS120では、入力可能電流値Iinと、ステップS110で決定した電流振幅基準値cを比較する。Iin≦cの場合はステップS130へ進む。Iin>cの場合はステップS140へ進む。
Pin=Iin・Vmax
={(Vmax−V0 *)/K*}・Vmax …(数29)
ステップS140では、内部抵抗が非一定の電流域(図4で Iin>c の範囲)であるから、実際の内部抵抗値がステップS100で用いた推定値より小さいため、ステップS100で算出した入力可能電流値Iinでは誤差が生じる。そのためステップS110で決定した内部抵抗特性(数27式および数28式)を(数24)式に代入し、(数30)式とする。そして最大可能電圧Vmaxと、ステップS80で算出した開路電圧推定値V0(k)を(数30)式に代入して求めた(数31)式を用いて、入力可能電流値Iin(数31式のIの解)を改めて算出する。(数31)式は二次方程式であり、解法は公知技術を用いる。
V=(a・I+b)・I+V0 …(数30)
a・I2+b・I+V0 *−Vmax=0 …(数31)
Pin=Iin・Vmax …(数32)
ステップS150では、出力可能電流値Ioutと、ステップS110で決定した電流振幅基準値cを比較する。Iout≦cの場合はステップS160へ進む。Iout>cの場合はステップS170へ進む。
Pout=|Iout|・Vmin
={(V0 *−Vmin)/K*}・Vmin …(数33)
ステップS170では、内部抵抗が非一定の電流域であるから、実際の内部抵抗値がステップS100で用いた推定値より小さいため、ステップS100で算出した出力可能電流値Ioutでは誤差が生じる。そのためステップS110で決定した内部抵抗特性(数27式および数28式)を(数24)式に代入し、(数30)式とする。そして最小可能電圧VminとステップS80で算出した開路電圧推定値V0(k)を(数30)式に代入して求めた(数34)式から出力電流値Iout(数34式のIの解)を改めて算出する。(数34)式は二次方程式であり、解法は公知技術を用いる。
a・I2+b・I+V0 *−Vmin=0 …(数34)
Pout=Iout・Vmin …(数35)
ステップS180では、次回演算に必要な数値を保存して、今回演算を終了する。
実施例1では、以上のようにして入力可能電力推定値Pinと出力可能電力推定値Poutを算出する。
また、電流振幅と内部抵抗の関係が一定の範囲で、内部抵抗の一定値と内部抵抗推定値の差異を用いて、(数6)式を上下移動する構成であるため、切片bが固定値である場合よりも、図14に示す矢印のように上下移動して正確に補正することが出来るという効果がある。
また、電流振幅と内部抵抗の関係式を(数28)式のように簡易な一次式とする構成の場合には、簡単に入出力可能電力を推定できるという効果がある。
実施例2は、図5、図6に示すように、充電側と放電側で異なる内部抵抗特性を個別に持ち、入力可能電力推定には充電側特性を、出力可能電力推定には放電側特性を用いる場合を示す。なお、図5は放電側特性を示し、各特性における添字hは放電側であることを示す。また、図6は充電側特性を示し、各特性における添字jは充電側であることを示す。
図7のステップS10〜ステップS100は実施例1と同じであるが、図8の各ステップの内容が異なっている。
まず、図8のステップS110では、充電側と放電側とで、ステップS60で算出した内部抵抗推定値から、図5、図6の内部抵抗特性の内、どれに属するかを決める。例えば内部抵抗推定値が、放電側の一定値d1h〜d3hに最も近い特性i(i=1〜3)を選ぶ。また、仮に温度が特性1相当だとしても、内部抵抗推定値は必ずしもd1hおよびd1jではないため、差分だけ内部抵抗特性を上下移動する。決定した内部抵抗特性は、(数36)式、(数37)式および(数38)式になる。添え字hは放電側を、添え字jは充電側を意味する。
c=cih }…(数36) 放電側
b=K*−a・c
a=aij
c=cij }…(数37) 充電側
b=K*−a・c
K=a・I+b …(数38)
ステップS120では、入力可能電流値Iinと、ステップS110で決定した電流振幅基準値c(数37式)を比較する。Iin≦cの場合、ステップS130へ進む。Iin>cの場合、ステップS140へ進む。
Pin=Iin・Vmax
={(Vmax−V0 *)/K*}・Vmax …(数39)
ステップS140では、内部抵抗が非一定の電流域であるから、実際の内部抵抗値がステップS100で用いた推定値より小さいため、ステップS100で算出した入力可能電流値Iinでは誤差が生じる。そのためステップS110で決定した充電側内部抵抗特性(数37式および数38式)を、ステップS100の(数24)式に代入し、(数40)式とする。そして最大可能電圧Vmaxと、ステップS80で算出した開路電圧推定値V0(k)を(数40)式に代入して求めた(数41)式から入力可能電流値Iinを改めて算出する。つまり(数41)式のIの解を入力可能電流値Iinとする。ただし、(数41)式中のa、bは、充電側内部抵抗特性(数37式)の値である。(数41)式は二次方程式であり、解法は公知技術を用いる。
V=(a・I+b)・I+V0 …(数40)
a・I2+b・I+V0 *−Vmax=0 …(数41)
Pin=Iin・Vmax …(数42)
ステップS150では、出力可能電流値Ioutと、ステップS110で決定した電流振幅基準値c(数36式)を比較する。Iout≦cの場合はステップS160へ進む。Iout>cの場合はステップS170へ進む。
Pout=|Iout|・Vmin
={(V0 *−Vmin)/K*}・Vmin …(数43)
ステップS170では、内部抵抗が非一定の電流域であるから、実際の内部抵抗値がステップS100で用いた推定値より小さいため、ステップS100で算出した出力可能電流値Ioutでは誤差が生じる。そのためステップS110で決定した放電側内部抵抗特性(数36式および数38式)を、ステップS100の(数24)式に代入し、(数44)式とする。そして最小可能電圧Vminと、ステップS80で算出した開路電圧推定値V0(k)を(数44)式に代入して求めた(数45)式から出力電流値Ioutを改めて算出する。ただし、(数45)式中のa、bは、放電側内部抵抗特性(数36式)の値である。(数45)式は二次方程式であり、解法は公知技術を用いる。
V=(a・I+b)・I+V0 …(数44)
a・I2+b・I+V0 *−Vmin=0 …(数45)
Pout=Iout・Vmin …(数46)
ステップS180では、次回演算に必要な数値を保存して、今回演算を終了する。
実施例3は、電流振幅と内部抵抗の関係が一定部分と非一定部分から成る場合において、内部抵抗推定値が一定部分から変化を始める境界点がcからc’に変更された場合の補正を行う場合を示す。
K=a・I+b …(数47)
K=a・I+b+a・(c−c') …(数48)
実施例3においては、図15に示すように実際に計測した新境界点を用いるので、境界点cが固定値である場合よりも正確に(数6)式を補正することができるという効果がある。
実施例4は、図16に示すように、内部抵抗推定値と電流振幅の履歴を監視することで、電流振幅と内部抵抗の関係式の傾きが変更されたことを検出する。その方法は、電流振幅c付近と、それ以上の電流振幅での内部抵抗推定値から算出し、初期値aから変更されたことを検出する。つまり図16においては、内部抵抗推定値が変化を開始した後の電流振幅に対する内部抵抗推定値の変化量と図16のaとを比較しており、傾きがaからa'に変更された場合、ステップS100の直後に電流振幅と内部抵抗の関係式を、(数49)式から(数50)式に補正するステップを設ける(図示省略)。
K=a'・I+b+c・(a−a') …(数50)
実施例4においては、(数6)式の傾きaを補正する構成であるため、図16に示すように実際の計測点から傾きa'を算出できるので、傾きaが固定値である場合よりも正確に(数6)式を補正することができるという効果がある。
実施例5は、実施例3または実施例4において、電流振幅と内部抵抗との関係が非一定部分の範囲内に所定時間以上継続して存在する場合に、前記の補正を行うように構成したものである。
上記のように、電流振幅と内部抵抗との関係が非一定の範囲に所定時間継続する場合に、電流振幅と内部抵抗の関係式を左右移動する補正や傾きaを補正するように構成すれば、推定遅れによる影響を低減した上で、図15、図16に示すように実際の計測点からa'やc’を算出できるので、実施例3、4よりも更に正確に(数6)式を補正することができるという効果がある。
図10は従来例に基づいた入出力可能電力推定のシミュレーション結果を示す図、図11は本発明の実施例1に基づいた入出力可能電力推定のシミュレーション結果を示す図、図12は上記図10、図11における入出力可能電力推定のシミュレーションに用いた電流振幅と内部抵抗特性を示す図である。
このシミュレーションにおいては、図12に示すように、シミュレーションの差異を顕著にするため、電流振幅c(例えば100A)以上の場合だけ内部抵抗が変化する場合を例示した。
出力可能電流も同様に、図12の電流振幅c以下では真値に一致しているが、電流振幅c以上では真値から乖離する。したがって、この出力可能電流から算出する出力可能電力推定値も、真値と誤差を生じる。
出力可能電流も同様に、電流振幅c以下でも以上でも、真値に一致している。したがって、この出力可能電流から算出する出力可能電力推定値も、真値と誤差を生じない。
3…出力可能電力推定手段 4…内部抵抗補正手段
5…パラメータθ(k)推定手段 6…開路電圧V0(k)演算手段
7…電流I(k)検出手段 8…端子電圧V(k)検出手段
10…二次電池 20…負荷
30…バッテリーコントローラ 40…電流計
50…電圧計 60…温度計
Claims (11)
- 下記(数1)式に基づき、二次電池の最大可能電圧または最小可能電圧と開路電圧と内部抵抗とから入力可能電流または出力可能電流を推定する入出力可能電流推定手段と、
前記最大可能電圧と前記入力可能電流とから入力可能電力を推定し、前記最小可能電圧と前記出力可能電流とから出力可能電力を推定する入出力可能電力推定手段と、を備えた二次電池の入出力可能電力推定装置であって、
下記(数2)式に基づき、電流を変数とする関数で前記内部抵抗を設定する内部抵抗設定手段を備え、
前記入出力可能電流推定手段は、前記(数2)式を前記(数1)式に代入して得られる下記(数3)式に基づき、前記最大可能電圧または前記最小可能電圧と前記開路電圧とから前記入力可能電流または前記出力可能電流を推定することを特徴とする二次電池の入出力可能電力推定装置。
V=K×I+V0 …(数1)
K=F(I) …(数2)
V=F(I)×I+V0 …(数3)
ただし、I:電流、V:端子電圧、K:内部抵抗、F(I):電流に対する内部抵抗の関係式(放電側と充電側とで任意) - 前記内部抵抗設定手段は、前記(数2)式を下記(数4)式に示すように、充電側と放電側とで同一とすることを特徴とする請求項1に記載の二次電池の入出力可能電力推定装置。
K=G(|I|) …(数4)
ただし、|I|:電流の絶対値、G(|I|):電流の絶対値に対する内部抵抗の関係式(充電側と放電側とで同一) - 前記内部抵抗設定手段は、電流の絶対値と内部抵抗との特性変化に基づいて、前記の電流を変数とする関数を補正することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の二次電池の入出力可能電力推定装置。
- 二次電池の動作状態に基づいて前記内部抵抗推定値を予め推定する内部抵抗推定手段を備え、
前記内部抵抗設定手段は、前記(数2)式を下記(数5)式に示すように、電流の絶対値が所定値以下のときは前記内部抵抗推定値を前記内部抵抗とし、電流の絶対値が所定値より大きいときは電流を変数とする関数として電流の絶対値が大きくなるほど前記内部抵抗推定値より小さくなる値を前記内部抵抗とする、ことを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れかに記載の二次電池の入出力可能電力推定装置。
K=内部抵抗推定値(電流の絶対値≦所定値)
…(数5)
K=F(I) (電流の絶対値>所定値) - 前記内部抵抗設定手段は、電流の絶対値が所定値より大きいときの前記(数5)式を下記(数6)式として、電流の絶対値が大きくなるほど前記内部抵抗推定値より小さくなる値を前記内部抵抗とすることを特徴とする請求項4に記載の二次電池の入出力可能電力推定装置。
K=a×I+b …(数6)
ただし、I:電流、a:電流を変数とする関数の傾き
b:電流を変数とする関数の切片 - 前記内部抵抗設定手段は、電流の絶対値を横軸、内部抵抗を縦軸としたグラフにおいて、一定の内部抵抗と内部抵抗推定値との差だけ前記(数6)式の関係を縦軸方向に平行移動させるようにbの値を変更する補正を行うことを特徴とする請求項5に記載の二次電池の入出力可能電力推定装置。
- 前記内部抵抗設定手段は、電流の絶対値を横軸、内部抵抗を縦軸としたグラフにおいて、電流の絶対値と内部抵抗の関係が一定範囲の境界点を算出し、初期値と算出した境界点との差に応じて前記(数6)式の関係を横軸方向に平行移動させる補正を行うことを特徴とする請求項5に記載の二次電池の入出力可能電力推定装置。
- 前記内部抵抗設定手段は、電流の絶対値と内部抵抗推定値との特性の変化に基づいて、前記(数6)式の傾きを表すaの値を補正することを特徴とする請求項5に記載の二次電池の入出力可能電力推定装置。
- 前記内部抵抗設定手段は、電流の絶対値と内部抵抗との関係が一定部分と非一定部分から成る場合に、電流の絶対値と内部抵抗との関係が前記非一定部分の範囲内に所定時間以上継続して存在する場合に、前記の補正を行うことを特徴とする請求項7または請求項8に記載の二次電池の入出力可能電力推定装置。
- 前記入出力可能電流推定手段は、前記(数1)式に基づき、前記最大可能電圧または前記最小可能電圧と前記開路電圧と前記内部抵抗とから第1入力可能電流または第1出力可能電流を推定し、
前記第1入力可能電流推定値の絶対値が所定値以下のとき、
前記入出力可能電力推定手段は、前記第1入力可能電流推定値を前記入力可能電流として、前記第1入力可能電流推定値と前記最大可能電圧とから入力可能電力を推定し、
前記第1入力可能電流推定値の絶対値が所定値より大きいとき、
前記内部抵抗設定手段は、前記(数5)式に基づいて内部抵抗を設定し、
前記入出力可能電流推定手段は、前記(数5)式に基づく内部抵抗と、前記最大可能電圧と前記開路電圧とから第2入力可能電流を推定し、
前記入出力可能電力推定手段は、前記第2入力可能電流推定値を前記入力可能電流として、前記第2入力可能電流推定値と前記最大可能電圧とから入力可能電力を推定し、
前記第1出力可能電流推定値の絶対値が所定値以下のとき、
前記入出力可能電力推定手段は、前記第1出力可能電流推定値を前記出力可能電流として、前記第1出力可能電流推定値と前記最小可能電圧とから出力可能電力を推定し、
前記第1出力可能電流推定値の絶対値が所定値より大きいとき、
前記内部抵抗設定手段は、前記(数5)式に基づいて内部抵抗を設定し、
前記入出力可能電流推定手段は、前記(数5)式に基づく内部抵抗と、前記最小可能電圧と前記開路電圧とから第2出力可能電流を推定し、
前記入出力可能電力推定手段は、前記第2出力可能電流推定値を前記出力可能電流として、前記第2出力可能電流推定値と前記最小可能電圧とから出力可能電力を推定する、ことを特徴とする請求項4乃至請求項9の何れかに記載の二次電池の入出力可能電力推定装置。 - 前記内部抵抗設定手段は、下記(数7)式に示す電池モデルを用いた適応デジタルフィルタに、二次電池の電流Iおよび端子電圧Vの計測値を入力して、前記(数7)式中の各パラメータ(多項式A(s)、B(s)、C(s)の係数)を一括推定することで、内部抵抗を推定し、前記電流および端子電圧の計測値と前記パラメータ推定値を前記(数7)式に代入して、開路電圧V0を算出する演算手段を備え、前記の推定した内部抵抗と開路電圧を前記各演算における内部抵抗および開路電圧の推定値として用いることを特徴とする請求項1乃至請求項10の何れかに記載の二次電池の入出力可能電力推定装置。
ただし、sはラプラス演算子、A(s)、B(s)、C(s)はsの多項式(nは次数)であり、a0≠0、b0≠0、c0≠0
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007147487A (ja) * | 2005-11-29 | 2007-06-14 | Nissan Motor Co Ltd | 二次電池の入出力可能電力推定装置 |
| JP2010203885A (ja) * | 2009-03-03 | 2010-09-16 | Nissan Motor Co Ltd | 二次電池の入出力可能電力推定装置 |
| KR101518915B1 (ko) | 2013-10-07 | 2015-05-11 | 현대자동차 주식회사 | 배터리 센서의 sof 추정 방법 및 장치 |
| JP2015105874A (ja) * | 2013-11-29 | 2015-06-08 | 富士通株式会社 | 関数作成プログラム、関数作成方法、関数作成装置および充電率推定プログラム |
| JP2016075514A (ja) * | 2014-10-03 | 2016-05-12 | 矢崎総業株式会社 | 開放電圧推定装置 |
| US20160233693A1 (en) * | 2013-12-18 | 2016-08-11 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Electric storage system |
| JP2023148830A (ja) * | 2022-03-30 | 2023-10-13 | 古河電気工業株式会社 | バッテリ状態判定システム、バッテリ状態判定装置、バッテリ状態判定方法、バッテリ状態判定プログラム、および記憶媒体 |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7554295B2 (en) * | 2004-04-06 | 2009-06-30 | Cobasys, Llc | Determination of IR-free voltage in hybrid vehicle applications |
| US7982432B2 (en) * | 2006-12-22 | 2011-07-19 | Gm Global Technology Operations, Llc | Method and system for monitoring an electrical energy storage device |
| US7830119B2 (en) | 2007-08-29 | 2010-11-09 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Adaptive battery estimator and method |
| KR20090077657A (ko) * | 2008-01-11 | 2009-07-15 | 에스케이에너지 주식회사 | 배터리 관리 시스템에서 배터리의 soc 측정 방법 및 장치 |
| US20090326890A1 (en) * | 2008-06-30 | 2009-12-31 | Honeywell International Inc. | System and method for predicting system events and deterioration |
| US20100119880A1 (en) * | 2008-11-13 | 2010-05-13 | Liu Linming | Variable-frequency battery revitalizing device |
| CN102035223B (zh) * | 2009-09-29 | 2013-03-27 | 旭隼科技股份有限公司 | 输出功率追踪控制方法与装置 |
| DE102010001529A1 (de) * | 2010-02-03 | 2011-08-04 | SB LiMotive Company Ltd., Kyonggi | Adaptives Verfahren zur Bestimmung der Leistungsparameter einer Batterie |
| JP5842421B2 (ja) * | 2010-07-20 | 2016-01-13 | 日産自動車株式会社 | 電池状態推定装置 |
| US8890484B2 (en) * | 2012-05-08 | 2014-11-18 | GM Global Technology Operations LLC | Battery state-of-charge estimator using robust H∞ observer |
| US9018913B2 (en) | 2012-05-18 | 2015-04-28 | Caterpillar Inc. | System for determining battery impedance |
| US9539912B2 (en) | 2014-02-20 | 2017-01-10 | Ford Global Technologies, Llc | Battery capacity estimation using state of charge initialization-on-the-fly concept |
| US9381825B2 (en) * | 2014-02-20 | 2016-07-05 | Ford Global Technologies, Llc | State of charge quality based cell balancing control |
| DE102014205495A1 (de) * | 2014-03-25 | 2015-10-01 | Robert Bosch Gmbh | Elektronischer Batteriesensor und Verfahren zur Bestimmung eines Innenwiderstandes einer Batterie |
| DE102016114081A1 (de) * | 2016-07-29 | 2018-02-01 | Proton Motor Fuel Cell Gmbh | Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Betrieb eines Brennstoffzellensystems |
| DE102017208770B4 (de) * | 2017-05-23 | 2019-03-28 | Audi Ag | Verfahren zur Prüfung eines Batteriezustands und Prüfvorrichtung zur Prüfung eines Batteriezustands |
| CN108318734B (zh) * | 2018-03-26 | 2020-05-05 | 四川飞通系统集成有限公司 | 智慧楼宇能耗预警方法 |
| US11069926B1 (en) * | 2019-02-14 | 2021-07-20 | Vcritonc Alpha, Inc. | Controlling ongoing battery system usage via parametric linear approximation |
| CN113364068A (zh) * | 2020-03-04 | 2021-09-07 | 南京德朔实业有限公司 | 充电管理方法和电池包 |
| ES2998808T3 (en) * | 2020-08-03 | 2025-02-21 | Lg Energy Solution Ltd | Battery diagnosis device, battery pack, battery system, and battery diagnosis method |
| US11422199B1 (en) * | 2021-06-17 | 2022-08-23 | Hong Kong Applied Science and Technology Research Institute Company Limited | State of health evaluation of retired lithium-ion batteries and battery modules |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000298160A (ja) * | 1999-04-15 | 2000-10-24 | Matsushita Electric Works Ltd | 電池の残存容量検出装置 |
| JP2002006010A (ja) * | 2000-06-21 | 2002-01-09 | Nissan Motor Co Ltd | 電気自動車用電池の最大充放電電力演算装置 |
| JP2004264126A (ja) * | 2003-02-28 | 2004-09-24 | Nissan Motor Co Ltd | 二次電池の入出力可能電力推定装置 |
Family Cites Families (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5321627A (en) * | 1992-03-11 | 1994-06-14 | Globe-Union, Inc. | Battery monitor and method for providing operating parameters |
| JP3503313B2 (ja) | 1995-12-20 | 2004-03-02 | 日産自動車株式会社 | バッテリパワー演算装置 |
| US6160380A (en) * | 1997-02-13 | 2000-12-12 | Nissan Motor Co., Ltd. | Method and apparatus of correcting battery characteristic and of estimating residual capacity of battery |
| US6388447B1 (en) * | 2000-11-07 | 2002-05-14 | Moltech Power Systems, Inc. | Method and apparatus for battery fuel gauging |
| US6586130B1 (en) * | 2000-11-22 | 2003-07-01 | Honeywell International Inc. | Method and apparatus for determining the state of charge of a lithium-ion battery |
| US6417668B1 (en) * | 2001-01-31 | 2002-07-09 | International Truck International Property Company, L.L.C. | Vehicle battery condition monitoring system |
| DE10106508A1 (de) * | 2001-02-13 | 2002-08-29 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren und Anordnung zur Bestimmung der Leistungsfähigkeit einer Batterie |
| US6618681B2 (en) * | 2001-05-02 | 2003-09-09 | Honeywell International Inc. | Method and apparatus for predicting the available energy of a battery |
| ATE489757T1 (de) * | 2001-05-29 | 2010-12-15 | Canon Kk | Verfahren, vorrichtung und programm zur erfassung von internen informationen einer wiederaufladbaren batterie und diese erfassungsvorrichtung enthaltende vorrichtung |
| JP3714214B2 (ja) | 2001-09-05 | 2005-11-09 | 日産自動車株式会社 | 二次電池の充電率推定装置 |
| JP3747826B2 (ja) | 2001-09-05 | 2006-02-22 | 日産自動車株式会社 | 二次電池の充電率推定装置 |
| JP3714246B2 (ja) | 2001-12-18 | 2005-11-09 | 日産自動車株式会社 | 二次電池の充電率推定装置 |
| JP3867581B2 (ja) * | 2002-01-17 | 2007-01-10 | 松下電器産業株式会社 | 組電池システム |
| US20030184307A1 (en) * | 2002-02-19 | 2003-10-02 | Kozlowski James D. | Model-based predictive diagnostic tool for primary and secondary batteries |
| JP4157317B2 (ja) * | 2002-04-10 | 2008-10-01 | 株式会社日立製作所 | 状態検知装置及びこれを用いた各種装置 |
| US6850038B2 (en) * | 2002-05-14 | 2005-02-01 | Yazaki Corporation | Method of estimating state of charge and open circuit voltage of battery, and method and device for computing degradation degree of battery |
| JP3852371B2 (ja) | 2002-05-24 | 2006-11-29 | 日産自動車株式会社 | 二次電池の充電率推定装置 |
| JP3714284B2 (ja) | 2002-05-24 | 2005-11-09 | 日産自動車株式会社 | 二次電池の充電率推定装置 |
| JP3852372B2 (ja) | 2002-06-05 | 2006-11-29 | 日産自動車株式会社 | 二次電池の充電率推定装置 |
| JP3714314B2 (ja) | 2002-08-22 | 2005-11-09 | 日産自動車株式会社 | 二次電池の充電率推定装置 |
| JP3714321B2 (ja) | 2002-11-25 | 2005-11-09 | 日産自動車株式会社 | 二次電池の充電率推定装置 |
| JP4103569B2 (ja) | 2002-12-10 | 2008-06-18 | 日産自動車株式会社 | 二次電池の充電率推定装置 |
| JP3714330B2 (ja) | 2003-02-12 | 2005-11-09 | 日産自動車株式会社 | 二次電池の充電率推定装置 |
| US7078877B2 (en) * | 2003-08-18 | 2006-07-18 | General Electric Company | Vehicle energy storage system control methods and method for determining battery cycle life projection for heavy duty hybrid vehicle applications |
| US7554295B2 (en) * | 2004-04-06 | 2009-06-30 | Cobasys, Llc | Determination of IR-free voltage in hybrid vehicle applications |
-
2003
- 2003-12-25 JP JP2003428945A patent/JP4547908B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2005
- 2005-05-04 US US11/121,037 patent/US7358704B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000298160A (ja) * | 1999-04-15 | 2000-10-24 | Matsushita Electric Works Ltd | 電池の残存容量検出装置 |
| JP2002006010A (ja) * | 2000-06-21 | 2002-01-09 | Nissan Motor Co Ltd | 電気自動車用電池の最大充放電電力演算装置 |
| JP2004264126A (ja) * | 2003-02-28 | 2004-09-24 | Nissan Motor Co Ltd | 二次電池の入出力可能電力推定装置 |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007147487A (ja) * | 2005-11-29 | 2007-06-14 | Nissan Motor Co Ltd | 二次電池の入出力可能電力推定装置 |
| US7564221B2 (en) | 2005-11-29 | 2009-07-21 | Nissan Motor Co., Ltd. | Device and method for estimating the inputtable/outputtable power of a secondary battery |
| JP2010203885A (ja) * | 2009-03-03 | 2010-09-16 | Nissan Motor Co Ltd | 二次電池の入出力可能電力推定装置 |
| KR101518915B1 (ko) | 2013-10-07 | 2015-05-11 | 현대자동차 주식회사 | 배터리 센서의 sof 추정 방법 및 장치 |
| JP2015105874A (ja) * | 2013-11-29 | 2015-06-08 | 富士通株式会社 | 関数作成プログラム、関数作成方法、関数作成装置および充電率推定プログラム |
| US20160233693A1 (en) * | 2013-12-18 | 2016-08-11 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Electric storage system |
| US9973018B2 (en) * | 2013-12-18 | 2018-05-15 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Electric storage system |
| JP2016075514A (ja) * | 2014-10-03 | 2016-05-12 | 矢崎総業株式会社 | 開放電圧推定装置 |
| JP2023148830A (ja) * | 2022-03-30 | 2023-10-13 | 古河電気工業株式会社 | バッテリ状態判定システム、バッテリ状態判定装置、バッテリ状態判定方法、バッテリ状態判定プログラム、および記憶媒体 |
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