JP2005227164A - Device for calculating state of charge of secondary cell - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device for calculating a state of charge (SOC) of a secondary cell, capable of precisely calculating the SOC. <P>SOLUTION: An SOC calculating section executes a program including a step (S302) in which charge / discharge currents and battery temperatures are detected; a step (304) in which a polarization capacity value is calculated based on the charge / discharge currents and battery temperatures; a step (S306) in which an SOC for calculating open circuit voltage (OCV) is calculated by adding the polarization capacity value to a calculated previous SOC; a step (S308) in which an OCV is calculated based on the SOC for calculating OCV; a step (S310) in which an IR drop voltage is calculated; a step (S312) in which an estimation voltage is calculated by adding the IR drop voltage to the OCV; a step (S314) in which a charge / discharge voltage is detected; a step (S316) in which a voltage variation value being a difference between the estimation voltage and the charge / discharge voltage, is calculated; and a step (S318) in which a correction value of a pseudo SOC is calculated so as to eliminate the voltage variation value. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、二次電池の残存容量算出装置に関し、特に、二次電池の残存容量を、繰返し計算することにより算出する、二次電池の残存容量算出装置に関する。   The present invention relates to a secondary battery remaining capacity calculation device, and more particularly, to a secondary battery remaining capacity calculation device that calculates the remaining capacity of a secondary battery by repeated calculation.

従来より、二次電池の電流値を積算して、二次電池の残存容量(SOC(State Of Charge))を算出する技術が知られている。電流値を積算してSOCを算出する場合、検出された電流値に含まれる誤差により、算出されたSOCが、実際のSOCと一致しない場合もある。このような不一致を補正するため、電流値などに基づいて推定された推定電圧と検出された実電圧とを比較して補正値を算出し、電流値を積算して得られたSOCを補正する技術がある。   2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a technique for calculating a remaining capacity (SOC (State Of Charge)) of a secondary battery by integrating current values of the secondary battery. When the SOC is calculated by integrating the current values, the calculated SOC may not match the actual SOC due to an error included in the detected current value. In order to correct such a discrepancy, the estimated voltage estimated based on the current value or the like is compared with the detected actual voltage to calculate a correction value, and the SOC obtained by integrating the current value is corrected. There is technology.

国際公開WO99/61929号公報(特許文献1)は、正確にSOCを推定することができる電池充電状態の推定装置を開示する。特許文献1に記載の電池充電状態の推定装置は、電池の充放電電流を検出する電流検出部と、検出された充放電電流値を積分して、予め求められていた初期値に加算して、擬似SOCを推定する擬似SOC推定部と、擬似SOCに基づき、擬似SOCに対応する開放電圧を推定する起電力推定部と、検出された充放電電流値に基づいて、電池の内部抵抗による電圧変動(内部抵抗電圧)を推定する電圧変動推定部と、充放電電流の変化に基づいて、電池の過渡的な電圧の変動(分極電圧)を推定する動的電圧変動推定部と、起電力推定部、電圧変動推定部および動的電圧変動推定部の出力値を加算して、推定電圧を算出する第1の加算器と、電池電圧を検出する電圧検出部と、推定電圧と電圧検出部によって検出された実際の電池の測定電圧とを比較する比較器と、推定電圧と測定電圧との差に基づく修正量を算出するSOC修正量算出部と、擬似SOCに修正量を加算して、SOCの推定値を算出する第2の加算器とを含む。   International Publication No. WO99 / 61929 (Patent Document 1) discloses a battery charge state estimation device capable of accurately estimating SOC. The battery charge state estimation device described in Patent Document 1 integrates the detected charge / discharge current value with a current detection unit that detects the charge / discharge current of the battery, and adds it to the initial value obtained in advance. , A pseudo SOC estimation unit that estimates the pseudo SOC, an electromotive force estimation unit that estimates an open-circuit voltage corresponding to the pseudo SOC based on the pseudo SOC, and a voltage due to the internal resistance of the battery based on the detected charge / discharge current value A voltage fluctuation estimation unit that estimates fluctuations (internal resistance voltage), a dynamic voltage fluctuation estimation unit that estimates transient battery voltage fluctuations (polarization voltage) based on changes in charge / discharge current, and an electromotive force estimation The first adder for calculating the estimated voltage by adding the output values of the voltage detector, the voltage fluctuation estimator and the dynamic voltage fluctuation estimator, the voltage detector for detecting the battery voltage, the estimated voltage and the voltage detector Measured voltage of actual battery detected , A SOC correction amount calculation unit that calculates a correction amount based on the difference between the estimated voltage and the measured voltage, and a second addition that calculates the estimated value of SOC by adding the correction amount to the pseudo SOC Including

この公報に開示された発明によると、擬似SOCから電池の起電力を推定するとともに、内部抵抗電圧と、分極電圧とを推定し、これらの合計として電池の電圧を推定する。この推定電圧と実際に測定された電池との差に基づいて、擬似SOCを修正して電池のSOCを推定している。これにより、内部抵抗や電池の状態の変動を考慮したSOCの修正が行われるので、電池のSOCの推定精度を向上することができる。
国際公開WO99/61929号公報
According to the invention disclosed in this publication, the electromotive force of the battery is estimated from the pseudo SOC, the internal resistance voltage and the polarization voltage are estimated, and the battery voltage is estimated as the sum of these. Based on the difference between the estimated voltage and the actually measured battery, the SOC of the battery is estimated by correcting the pseudo SOC. As a result, the SOC is corrected in consideration of the internal resistance and the change in the state of the battery, so that the estimation accuracy of the battery SOC can be improved.
International Publication No. WO99 / 61929

しかしながら、電池の性質として、分極電圧はSOCに依存する要素があるが、上述の公報に記載された発明においては、分極電圧を推定する際、SOCは考慮されていない。そのため、分極電圧にSOCが考慮されていない分、電池の推定電圧の精度が劣り、推定電圧と実電圧との差が大きくなる。この場合、擬似SOCが必要以上に修正されて、算出されたSOCの精度が劣るという問題点があった。二次電池の電流および温度に加えて、パラメータとしてSOCを用い、分極電圧を推定することも考えられるが、それでは制御が複雑化してしまう。   However, although the polarization voltage has an element depending on the SOC as a property of the battery, in the invention described in the above-mentioned publication, the SOC is not taken into account when the polarization voltage is estimated. Therefore, since the SOC is not considered in the polarization voltage, the accuracy of the estimated voltage of the battery is inferior, and the difference between the estimated voltage and the actual voltage is increased. In this case, there is a problem that the pseudo SOC is corrected more than necessary and the accuracy of the calculated SOC is inferior. In addition to the current and temperature of the secondary battery, it is possible to estimate the polarization voltage using SOC as a parameter, but this complicates the control.

本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、精度よく二次電池のSOCを算出できる、二次電池の残存容量算出装置を提供することである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a secondary battery remaining capacity calculation device capable of accurately calculating the SOC of a secondary battery.

第1の発明に係る二次電池の残存容量算出装置は、二次電池の残存容量を、繰返し計算することにより算出する。この容量算出装置は、電圧とは異なる二次電池の状態を検出するための状態検出手段と、検出された状態に基づいて、二次電池の分極が二次電池の残存容量に与える影響量を算出するための影響量算出手段と、算出された影響量に基づいて、以前に算出された残存容量を補正するための容量補正手段と、補正された残存容量に基づいて、二次電池の開放電圧を算出するための電圧算出手段と、算出された開放電圧に基づいて二次電池の電圧を推定するための電圧推定手段と、二次電池の電圧を検出するための電圧検出手段と、推定された電圧および検出された電圧を比較するための比較手段と、推定された電圧および検出された電圧を比較した結果に基づいて、以前に算出された残存容量を補正し、二次電池の残存容量を算出するための容量算出手段とを含む。   The secondary battery remaining capacity calculating apparatus according to the first invention calculates the remaining capacity of the secondary battery by repeatedly calculating. This capacity calculation device includes state detection means for detecting a state of the secondary battery different from the voltage, and based on the detected state, the amount of influence the polarization of the secondary battery has on the remaining capacity of the secondary battery. Influence amount calculating means for calculating, capacity correcting means for correcting the remaining capacity calculated previously based on the calculated influence quantity, and opening of the secondary battery based on the corrected remaining capacity A voltage calculating means for calculating the voltage, a voltage estimating means for estimating the voltage of the secondary battery based on the calculated open circuit voltage, a voltage detecting means for detecting the voltage of the secondary battery, and an estimation A comparison means for comparing the detected voltage and the detected voltage, and based on the result of comparing the estimated voltage and the detected voltage, the previously calculated remaining capacity is corrected and the remaining capacity of the secondary battery is corrected. Capacity for calculating capacity Out and means.

第1の発明によると、状態検出手段により検出された二次電池の状態(たとえば電流および温度)に基づいて、影響量算出手段により、影響量が算出される。算出された影響量に基づいて、容量補正手段により、以前に算出された残存容量(SOC)が補正され、電圧算出手段により、補正された残存容量に基づいて、二次電池の開放電圧が算出される。これにより、分極の影響量が反映された残存容量を用いて、分極電圧を含んだ開放電圧を算出することができる。開放電圧は、残存容量に基づいて算出されるため、開放電圧に含まれる分極電圧は、残存容量に対応した値となる。そのため、たとえば、二次電池の電流や温度などに加え、パラメータとして残存容量を用いて分極電圧を算出することなく、分極電圧に残存容量の依存性を持たせることができる。このようにして算出された開放電圧に基づいて、電圧推定手段により、二次電池の電圧が推定される。そのため、推定された電圧に含まれる誤差が少なくなり、精度よく二次電池の電圧を推定することができる。推定された電圧および電圧検出手段により検出された電圧が、比較手段により比較される。推定された電圧と検出された電圧との差は、分極電圧を残存容量に対応させた分だけ小さくなる。このような比較結果に基づいて、容量算出手段により、以前に算出された残存容量が補正され、二次電池の残存容量が算出される。これにより、たとえば、推定された電圧と検出された電圧との差が小さいほど補正量が小さくなるように、以前に算出された残存容量を補正すれば、残存容量が必要以上に補正されることを抑制することができる。その結果、精度よく二次電池のSOCを算出できる、二次電池の残存容量算出装置を提供することができる。   According to the first invention, the influence amount calculating means calculates the influence amount based on the state (for example, current and temperature) of the secondary battery detected by the state detection means. Based on the calculated influence amount, the previously calculated remaining capacity (SOC) is corrected by the capacity correcting means, and the open-circuit voltage of the secondary battery is calculated by the voltage calculating means based on the corrected remaining capacity. Is done. As a result, the open circuit voltage including the polarization voltage can be calculated using the remaining capacity in which the influence amount of the polarization is reflected. Since the open circuit voltage is calculated based on the remaining capacity, the polarization voltage included in the open circuit voltage has a value corresponding to the remaining capacity. Therefore, for example, the polarization voltage can be made dependent on the remaining capacity without calculating the polarization voltage using the remaining capacity as a parameter in addition to the current and temperature of the secondary battery. Based on the open circuit voltage thus calculated, the voltage of the secondary battery is estimated by the voltage estimation means. Therefore, the error included in the estimated voltage is reduced, and the voltage of the secondary battery can be estimated with high accuracy. The estimated voltage and the voltage detected by the voltage detection means are compared by the comparison means. The difference between the estimated voltage and the detected voltage becomes smaller by the amount corresponding to the polarization voltage corresponding to the remaining capacity. Based on the comparison result, the remaining capacity previously calculated is corrected by the capacity calculation means, and the remaining capacity of the secondary battery is calculated. Thus, for example, if the previously calculated remaining capacity is corrected so that the correction amount decreases as the difference between the estimated voltage and the detected voltage decreases, the remaining capacity is corrected more than necessary. Can be suppressed. As a result, it is possible to provide a secondary battery remaining capacity calculation device capable of accurately calculating the SOC of the secondary battery.

第2の発明に係る二次電池の残存容量算出装置においては、第1の発明の構成に加え、状態検出手段は、二次電池の電流を検出するための手段と、二次電池の温度を検出するための手段とを含む。影響量算出手段は、二次電池の電流および温度に基づいて、影響量を算出するための手段を含む。   In the secondary battery remaining capacity calculating apparatus according to the second invention, in addition to the configuration of the first invention, the state detecting means includes means for detecting the current of the secondary battery, and the temperature of the secondary battery. Means for detecting. The influence amount calculation means includes means for calculating the influence amount based on the current and temperature of the secondary battery.

第2の発明によると、二次電池の電流および温度が検出され、影響量算出手段は、二次電池の電流および温度に基づいて、影響量を算出する。これにより、電流および温度に基づいて、二次電池の状態と対応した分極の影響量を正確に算出し、精度よく二次電池のSOCを算出できる。   According to the second invention, the current and temperature of the secondary battery are detected, and the influence amount calculating means calculates the influence amount based on the current and temperature of the secondary battery. As a result, the influence amount of polarization corresponding to the state of the secondary battery can be accurately calculated based on the current and temperature, and the SOC of the secondary battery can be calculated with high accuracy.

第3の発明に係る二次電池の残存容量算出装置は、第2の発明の構成に加え、二次電池の電流および温度に対応して、影響量を予め記憶するための記憶手段をさらに含む。影響量算出手段は、記憶手段により記憶された影響量の中から、検出された電流および温度に対応した影響量を選択して算出するための手段を含む。   The secondary battery remaining capacity calculation device according to the third aspect of the invention further includes storage means for previously storing the influence amount corresponding to the current and temperature of the secondary battery in addition to the configuration of the second aspect of the invention. . The influence amount calculating means includes means for selecting and calculating the influence amount corresponding to the detected current and temperature from the influence amounts stored in the storage means.

第3の発明によると、記憶手段は、二次電池の電流および温度に対応して、影響量を予め記憶し、影響量算出手段は、記憶手段により記憶された影響量の中から、検出された電流および温度に対応した影響量を選択して算出する。これにより、たとえば予め実験などで、正確に求められた影響量を、二次電池の電流および温度に対応して記憶しておき、この影響量の中から、検出された電流および温度に対応した影響量を選択して算出することができる。その結果、二次電池の状態に対応した影響量を精度よく算出し、精度よく二次電池のSOCを算出できる。   According to the third invention, the storage means stores the influence amount in advance corresponding to the current and temperature of the secondary battery, and the influence amount calculation means is detected from the influence amounts stored by the storage means. Select the amount of influence corresponding to the measured current and temperature. As a result, for example, the amount of influence accurately obtained in advance through experiments or the like is stored in correspondence with the current and temperature of the secondary battery, and the amount of influence corresponding to the detected current and temperature is stored. The influence amount can be selected and calculated. As a result, the influence amount corresponding to the state of the secondary battery can be calculated with high accuracy, and the SOC of the secondary battery can be calculated with high accuracy.

第4の発明に係る二次電池の残存容量算出装置は、第1ないし3のいずれかの発明の構成に加え、二次電池の残存容量に対応して、二次電池の開放電圧を予め記憶するための電圧記憶手段をさらに含む。電圧算出手段は、電圧記憶手段により記憶された開放電圧の中から、容量補正手段により補正された残存容量に対応した開放電圧を選択して算出するための手段を含む。   A secondary battery remaining capacity calculation apparatus according to a fourth aspect of the present invention stores in advance the open-circuit voltage of the secondary battery corresponding to the remaining capacity of the secondary battery in addition to the configuration of any of the first to third aspects of the invention. Voltage storage means. The voltage calculation means includes means for selecting and calculating an open voltage corresponding to the remaining capacity corrected by the capacity correction means from among the open voltages stored by the voltage storage means.

第4の発明によると、電圧記憶手段は、二次電池の残存容量に対応して、二次電池の開放電圧を予め記憶し、電圧算出手段は、電圧記憶手段により記憶された開放電圧の中から、容量補正手段により補正された残存容量に対応した開放電圧を選択して算出する。これにより、たとえば予め実験などで、正確に求められた開放電圧を、残存容量に対応して記憶しておき、この開放電圧の中から、容量補正手段により補正された残存容量に対応した開放電圧を選択して算出することができる。その結果、残存容量に対応した開放電圧を精度よく算出し、精度よく二次電池のSOCを算出できる。   According to the fourth invention, the voltage storage means stores in advance the open-circuit voltage of the secondary battery corresponding to the remaining capacity of the secondary battery, and the voltage calculation means stores the open-circuit voltage stored by the voltage storage means. Then, the open circuit voltage corresponding to the remaining capacity corrected by the capacity correcting means is selected and calculated. As a result, for example, an open-circuit voltage accurately obtained in advance by experiment or the like is stored in correspondence with the remaining capacity, and the open-circuit voltage corresponding to the remaining capacity corrected by the capacity correcting means is selected from the open-circuit voltage. And can be calculated. As a result, the open circuit voltage corresponding to the remaining capacity can be calculated with high accuracy, and the SOC of the secondary battery can be calculated with high accuracy.

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same parts are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.

図1に示すように、本実施の形態に係る容量算出装置を搭載した車両は、バッテリ100とPCU(Power Control Unit)200と、走行用モータ300と、ECU(Electronic Control Unit)400とを含む。本実施の形態に係る容量算出装置を搭載した車両は、走行用モータ300の駆動力により走行する電気自動車である。なお、電気自動車の代わりに、エンジンとモータとを搭載したハイブリッド自動車や、燃料電池を搭載した燃料電池車であってもよい。   As shown in FIG. 1, a vehicle equipped with a capacity calculation device according to the present embodiment includes a battery 100, a PCU (Power Control Unit) 200, a traveling motor 300, and an ECU (Electronic Control Unit) 400. . A vehicle equipped with the capacity calculation device according to the present embodiment is an electric vehicle that travels with the driving force of travel motor 300. Instead of an electric vehicle, it may be a hybrid vehicle equipped with an engine and a motor, or a fuel cell vehicle equipped with a fuel cell.

バッテリ100は、複数のバッテリセルを一体化したバッテリモジュールを、さらに複数直列に接続して構成された組電池である。PCU200は、バッテリ100から供給された直流電力を、交流電力に変換し、走行用モータ300に供給する。車両の回生制動時には、走行用モータ300が発電した交流電力を、直流電力に変換し、変換された直流電流により、バッテリ100が蓄電される。なお、PCU200は、バッテリ100から供給された電力の電圧値を昇圧したり、走行用モータ300が発電した電力の電圧値を降圧したりするDC/DCコンバータを含んでもよい。   The battery 100 is an assembled battery configured by connecting a plurality of battery modules in which a plurality of battery cells are integrated in series. The PCU 200 converts the DC power supplied from the battery 100 into AC power and supplies it to the traveling motor 300. At the time of regenerative braking of the vehicle, the AC power generated by the traveling motor 300 is converted into DC power, and the battery 100 is charged by the converted DC current. The PCU 200 may include a DC / DC converter that boosts the voltage value of the power supplied from the battery 100 or steps down the voltage value of the power generated by the traveling motor 300.

走行用モータ300は、三相交流モータである。走行用モータ300は、バッテリ100に蓄えられた電力により駆動し、車両を走行させる。車両の回生制動時には、車輪(図示せず)により走行用モータ300が駆動され、走行用モータ300が発電機として作動する。これにより走行用モータ300は、制動エネルギを電力に変換する回生ブレーキとして作用する。走行用モータ300により発電された電力は、PCU200を介してバッテリ100に蓄えられる。   Traveling motor 300 is a three-phase AC motor. The traveling motor 300 is driven by the electric power stored in the battery 100 to cause the vehicle to travel. During regenerative braking of the vehicle, the traveling motor 300 is driven by wheels (not shown), and the traveling motor 300 operates as a generator. As a result, traveling motor 300 acts as a regenerative brake that converts braking energy into electric power. The electric power generated by the traveling motor 300 is stored in the battery 100 via the PCU 200.

ECU400は、車両の運転状態や、アクセル開度、アクセル開度の変化率、シフトポジション、バッテリ100のSOCおよびROM(Read Only Memory)に保存されたマップを用いて所定のプログラムを実行する。これにより、ECU400は、車両が所望の運転状態となるように、車両に搭載された機器類を制御する。   The ECU 400 executes a predetermined program using the driving state of the vehicle, the accelerator opening, the change rate of the accelerator opening, the shift position, the SOC of the battery 100, and a map stored in a ROM (Read Only Memory). Thereby, ECU 400 controls devices mounted on the vehicle such that the vehicle is in a desired driving state.

ECU400には、バッテリ100の充放電電圧VMを検出する電圧計410と、充放電電流IMを検出する電流計412と、バッテリ温度TMを検出するバッテリ温度センサ414とが接続されている。ECU400は、SOC算出部500を含む。SOC算出部500は、電圧計410が検出した充放電電圧VM、電流計412が検出した充放電電流IMおよびバッテリ温度センサ414が検出したバッテリ温度TMに基づいて、バッテリ100のSOCを算出する。   ECU 400 is connected to a voltmeter 410 that detects charge / discharge voltage VM of battery 100, an ammeter 412 that detects charge / discharge current IM, and a battery temperature sensor 414 that detects battery temperature TM. ECU 400 includes an SOC calculation unit 500. The SOC calculation unit 500 calculates the SOC of the battery 100 based on the charge / discharge voltage VM detected by the voltmeter 410, the charge / discharge current IM detected by the ammeter 412 and the battery temperature TM detected by the battery temperature sensor 414.

図2を参照して、SOC算出部500についてさらに説明する。SOC算出部500は、電流積算値算出部502と、加算器504と、補正値算出部506と、加算器508とを含む。   The SOC calculation unit 500 will be further described with reference to FIG. The SOC calculation unit 500 includes a current integrated value calculation unit 502, an adder 504, a correction value calculation unit 506, and an adder 508.

電流積算値算出部502は、充放電電流IMを積算し、SOCの変化量を算出する。加算器504は、前回算出されたSOCに電流積算値算出部502が算出したSOCの変化量を加算して、擬似SOCを算出する。なお、前回算出されたSOCの代わりに、2回以上前に算出されたSOCを用いてもかまわない。   Current integration value calculation unit 502 integrates charge / discharge current IM to calculate the amount of change in SOC. Adder 504 calculates the pseudo SOC by adding the SOC change amount calculated by current integrated value calculation unit 502 to the SOC previously calculated. Note that an SOC calculated two or more times before may be used instead of the previously calculated SOC.

補正値算出部506は、充放電電圧VM、充放電電流IMおよびバッテリ温度TMに基づいて、擬似SOCを補正する補正値を算出する。加算器508は、擬似SOCに補正値を加算し、現在のSOCを算出する。   The correction value calculation unit 506 calculates a correction value for correcting the pseudo SOC based on the charge / discharge voltage VM, the charge / discharge current IM, and the battery temperature TM. Adder 508 adds the correction value to the pseudo SOC and calculates the current SOC.

図3を参照して、補正値算出部506についてさらに説明する。補正値算出部506は、分極容量算出部510と、加算器511と、OCV(Open Circuit Voltage)算出部512と、IRドロップ電圧算出部514と、加算器516と、比較器518と、PI補償器520とを含む。   The correction value calculation unit 506 will be further described with reference to FIG. The correction value calculation unit 506 includes a polarization capacitance calculation unit 510, an adder 511, an OCV (Open Circuit Voltage) calculation unit 512, an IR drop voltage calculation unit 514, an adder 516, a comparator 518, and PI compensation. Instrument 520.

分極容量算出部510は、充放電電流IMおよびバッテリ温度TMに基づいて、分極容量を算出する。分極容量とは、分極がSOCに与える影響量、すなわち、分極を考慮してSOCを補正する補正値である。分極容量は、たとえば、予め実験などにより求められたマップから算出するようにすればよい。   The polarization capacity calculation unit 510 calculates the polarization capacity based on the charge / discharge current IM and the battery temperature TM. The polarization capacity is a correction value for correcting the SOC in consideration of the influence amount of the polarization on the SOC, that is, the polarization. For example, the polarization capacity may be calculated from a map obtained in advance by experiments or the like.

加算器511は、前回算出されたSOCに、分極容量を加算し、OCV算出用SOCを算出する。OCV(Open Circuit Voltage)算出部512は、OCV算出用SOCに基づいて、バッテリ100の開放電圧(以下、OCVと記載する)を算出する。OCVは、予め実験などにより求められたマップから算出するようにすればよい。   The adder 511 adds the polarization capacity to the previously calculated SOC to calculate the OCV calculation SOC. An OCV (Open Circuit Voltage) calculation unit 512 calculates an open circuit voltage (hereinafter referred to as OCV) of the battery 100 based on the OCV calculation SOC. The OCV may be calculated from a map obtained in advance by experiments or the like.

IRドロップ電圧算出部514は、充放電電流IMに基づいて、IRドロップ電圧を算出する。IRドロップ電圧とは、バッテリ100の内部抵抗Rによる電圧の変化量である。加算器516は、OCVにIRドロップ電圧を加算し、推定電圧を算出する。   The IR drop voltage calculation unit 514 calculates an IR drop voltage based on the charge / discharge current IM. The IR drop voltage is the amount of change in voltage due to the internal resistance R of the battery 100. The adder 516 adds an IR drop voltage to the OCV and calculates an estimated voltage.

比較器518は、推定電圧と、バッテリ100の実電圧として検出された充放電電圧VMとを比較し、電圧偏差を算出する。PI補償器520は、推定電圧と実電圧との電圧偏差がなくなるように、擬似SOCの補正値を算出する。したがって、推定電圧と実電圧との差が小さいほど、算出される補正値の絶対値は小さくなる。   Comparator 518 compares the estimated voltage with charge / discharge voltage VM detected as the actual voltage of battery 100 to calculate a voltage deviation. PI compensator 520 calculates a pseudo SOC correction value so that there is no voltage deviation between the estimated voltage and the actual voltage. Therefore, the smaller the difference between the estimated voltage and the actual voltage, the smaller the absolute value of the calculated correction value.

図4に、OCVを算出するために、ECU400のROMに記憶されたマップを示す。図4に示すマップにおいて、SOCが低下するほど、OCVが低下している。低SOCにおいて、OCVの低下率が大きくなっている。   FIG. 4 shows a map stored in the ROM of the ECU 400 in order to calculate the OCV. In the map shown in FIG. 4, the OCV decreases as the SOC decreases. At a low SOC, the OCV reduction rate is large.

図5を参照して、放電時に、電圧計410で検出される充放電電圧VMの推移について説明する。図2に示すように、バッテリ100の電圧は、放電時間が長くなるほど、すなわちSOCが低くなるほど低くなる。バッテリ100の電圧は、バッテリ100のOCVの低下に加えて、分極の影響により低下する。そのため、推定電圧を算出する際は、分極電圧のSOC依存性を考慮する必要がある。本実施の形態に係る容量算出装置においては、分極容量を算出し、分極容量を利用してOCVを算出することで、分極電圧にSOC依存性を持たせている。   With reference to FIG. 5, the transition of charge / discharge voltage VM detected by voltmeter 410 during discharge will be described. As shown in FIG. 2, the voltage of the battery 100 becomes lower as the discharge time becomes longer, that is, as the SOC becomes lower. The voltage of the battery 100 decreases due to the influence of polarization in addition to the decrease in the OCV of the battery 100. Therefore, when calculating the estimated voltage, it is necessary to consider the SOC dependence of the polarization voltage. In the capacity calculation apparatus according to the present embodiment, the polarization capacity is calculated, and the OCV is calculated using the polarization capacity, so that the polarization voltage has SOC dependency.

図6を参照して、本実施の形態に係る容量算出装置において、ECU400のSOC算出部500が実行するプログラムの制御構造について説明する。   With reference to FIG. 6, a control structure of a program executed by SOC calculation unit 500 of ECU 400 in the capacity calculation device according to the present embodiment will be described.

ステップ(以下、ステップをSと略す)100にて、SOC算出部500は、充放電電流IMを検出する。S102にて、SOC算出部500の電流積算値算出部502は、充放電電流値IMを積算し、電流積算値を算出する。S200にて、SOC算出部500は、前回算出されたSOCに、電流積算値を加算して、擬似SOCを算出する。   In step (hereinafter, step is abbreviated as S) 100, SOC calculation unit 500 detects charge / discharge current IM. In S102, current integration value calculation unit 502 of SOC calculation unit 500 integrates charge / discharge current value IM to calculate the current integration value. In S200, SOC calculation unit 500 calculates the pseudo SOC by adding the current integrated value to the previously calculated SOC.

S300にて、SOC算出部500の補正値算出部506は、補正値算出サブルーチンを実行して、SOCの補正値を算出する。S400にて、SOC算出部500は、擬似SOCに補正値を加算して、現在のSOCを算出する。   In S300, correction value calculation unit 506 of SOC calculation unit 500 executes a correction value calculation subroutine to calculate an SOC correction value. At S400, SOC calculation unit 500 calculates the current SOC by adding the correction value to the pseudo SOC.

図7を参照して、本実施の形態に係る容量算出装置において、ECU400のSOC算出部500の補正値算出部506が実行する補正値算出サブルーチンの制御構造について説明する。   With reference to FIG. 7, a control structure of a correction value calculation subroutine executed by correction value calculation unit 506 of SOC calculation unit 500 of ECU 400 in the capacity calculation device according to the present embodiment will be described.

S302にて、SOC算出部500は、充放電電流IMおよびバッテリ温度TMを検出する。S304にて、SOC算出部500の分極容量算出部510は、充放電電流IMおよびバッテリ温度TMに基づいて、分極容量を算出する。分極容量を算出するには、たとえば、充放電電流IMおよびバッテリ温度TMをパラメータとした2次元マップなどを用いればよい。   In S302, SOC calculation unit 500 detects charge / discharge current IM and battery temperature TM. In S304, polarization capacity calculation unit 510 of SOC calculation unit 500 calculates polarization capacity based on charge / discharge current IM and battery temperature TM. In order to calculate the polarization capacity, for example, a two-dimensional map using the charge / discharge current IM and the battery temperature TM as parameters may be used.

S306にて、SOC算出部500は、前回算出されたSOCに分極容量を加算して、OCV算出用SOCを算出する。S308にて、SOC算出部500のOCV算出部512は、OCV算出用SOCおよびROMに記憶されたマップに基づいて、OCVを算出する。   In S306, SOC calculation unit 500 calculates the OCV calculation SOC by adding the polarization capacity to the previously calculated SOC. In S308, the OCV calculation unit 512 of the SOC calculation unit 500 calculates the OCV based on the OCV calculation SOC and the map stored in the ROM.

S310にて、SOC算出部500のIRドロップ電圧算出部514は、充放電電流IMおよび予め記憶されたバッテリ100の内部抵抗Rに基づいて、IRドロップ電圧を算出する。S312にて、SOC算出部500は、OCVにIRドロップ電圧を加算して、推定電圧を算出する。S314にて、SOC算出部500は、バッテリ100の実電圧である充放電電圧VMを検出する。   In S310, IR drop voltage calculation unit 514 of SOC calculation unit 500 calculates an IR drop voltage based on charge / discharge current IM and previously stored internal resistance R of battery 100. In S312, SOC calculation unit 500 adds an IR drop voltage to OCV to calculate an estimated voltage. In S314, SOC calculation unit 500 detects charge / discharge voltage VM that is the actual voltage of battery 100.

S316にて、SOC算出部500の比較器518は、推定電圧と実電圧とを比較し、推定電圧と実電圧との差である電圧偏差を算出する。S318にて、SOC算出部500のPI補償器520は、電圧偏差がなくなるように、擬似SOCの補正値を算出する。   In S316, comparator 518 of SOC calculation unit 500 compares the estimated voltage with the actual voltage, and calculates a voltage deviation that is the difference between the estimated voltage and the actual voltage. In S318, PI compensator 520 of SOC calculation unit 500 calculates a correction value for pseudo SOC so that there is no voltage deviation.

以上のような構造、およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る容量算出装置においてECU400のSOC算出部500の動作について説明する。   An operation of SOC calculation unit 500 of ECU 400 in the capacity calculation device according to the present embodiment based on the above-described structure and flowchart will be described.

車両の走行中、充放電電流値IMが検出され(S100)、電流積算値算出部502により、検出された充放電電流値IMが積算され、電流積算値が算出される(S102)。算出された電流積算値が、前回算出されたSOCに加算されて(S200)、擬似SOCが算出される。   While the vehicle is running, the charge / discharge current value IM is detected (S100), and the detected charge / discharge current value IM is integrated by the current integrated value calculation unit 502 to calculate the current integrated value (S102). The calculated integrated current value is added to the previously calculated SOC (S200), and the pseudo SOC is calculated.

擬似SOCには、充放電電流値IMの誤差が含まれている。そのため、擬似SOCと実際のSOCとは異なる場合がある。この差を補正するため、補正値算出部506により、補正値算出サブルーチン(S300)が実行され、擬似SOCの補正値が算出される。   The pseudo SOC includes an error of the charge / discharge current value IM. Therefore, the pseudo SOC and the actual SOC may be different. In order to correct this difference, the correction value calculation unit 506 executes a correction value calculation subroutine (S300) to calculate a correction value for the pseudo SOC.

補正値算出サブルーチン(S300)では、充放電電流IMおよびバッテリ温度TMが検出され(S302)、検出された充放電電流IMおよびバッテリ温度TMに基づいて、分極容量算出部510により、分極容量が算出される(S304)。   In the correction value calculation subroutine (S300), the charge / discharge current IM and the battery temperature TM are detected (S302), and the polarization capacity is calculated by the polarization capacity calculation unit 510 based on the detected charge / discharge current IM and the battery temperature TM. (S304).

算出された分極容量は、前回算出されたSOCに加算され(S306)、OCV算出用SOCが算出される。このOCV算出用SOCに基づいて、OCV算出部512により、OCVが算出される(S308)。   The calculated polarization capacity is added to the previously calculated SOC (S306), and the OCV calculation SOC is calculated. Based on the OCV calculating SOC, the OCV calculating unit 512 calculates the OCV (S308).

バッテリ100の放電時においては、バッテリ100の実電圧は、分極電圧によりOCVよりも低い値となる。この場合は、図8に示すように、前回算出されたSOCから、分極容量を引いた(マイナスの分極容量を加算した)OCV算出用SOCを用いて、OCVが算出される。これにより、分極電圧による電圧降下が反映されたOCVを算出することができる。   When the battery 100 is discharged, the actual voltage of the battery 100 is lower than the OCV due to the polarization voltage. In this case, as shown in FIG. 8, the OCV is calculated using the SOC for SOCV calculation obtained by subtracting the polarization capacity from the previously calculated SOC (added with the negative polarization capacity). As a result, the OCV reflecting the voltage drop due to the polarization voltage can be calculated.

OCVは、SOCによって、電圧降下率が異なっているため、前回算出されたSOCが高い場合と低い場合とでは、分極容量が同じであっても、分極電圧による電圧降下量が異なる。そのため、分極電圧による電圧降下が反映されたOCVを算出することにより、分極電圧にSOC依存性を持たせることができる。   Since the voltage drop rate of the OCV varies depending on the SOC, the voltage drop amount due to the polarization voltage differs between the case where the previously calculated SOC is high and the case where the SOC is low even if the polarization capacity is the same. Therefore, by calculating the OCV that reflects the voltage drop due to the polarization voltage, the polarization voltage can be made SOC-dependent.

また、分極電圧は電流が大きいほど大きくなり、温度が低いほど大きくなるので、たとえば、分極容量を、電流が大きいほど大きくなり、温度が低いほど大きくなるように算出すれば、分極電圧による影響をより大きく反映させてOCVを算出することができる。   Also, since the polarization voltage increases as the current increases and increases as the temperature decreases, for example, if the polarization capacity is calculated so as to increase as the current increases and increases as the temperature decreases, the effect of the polarization voltage can be reduced. The OCV can be calculated with greater reflection.

バッテリ100の実電圧には、OCVおよび分極電圧のほか、バッテリ100の内部抵抗Rによる電圧(IRドロップ電圧)も含まれる。このIRドロップ電圧が、IRドロップ電圧算出部514により算出され(S310)、算出されたIRドロップ電圧がOCVに加算されて(S312)、推定電圧が算出される。   The actual voltage of the battery 100 includes a voltage (IR drop voltage) due to the internal resistance R of the battery 100 in addition to the OCV and the polarization voltage. The IR drop voltage is calculated by the IR drop voltage calculation unit 514 (S310), the calculated IR drop voltage is added to the OCV (S312), and the estimated voltage is calculated.

バッテリ100の実電圧である充放電電圧VMが検出され(S314)、比較器518により、推定電圧と実電圧とが比較されて、推定電圧と実電圧との電圧偏差が算出される(S316)。この電圧偏差がなくなるように、PI補償器520により、擬似SOCの補正値が算出される(S318)。算出された補正値が、擬似SOCに加算されることにより(S400)、現在のSOCが算出される。   The charge / discharge voltage VM, which is the actual voltage of the battery 100, is detected (S314), and the comparator 518 compares the estimated voltage with the actual voltage to calculate a voltage deviation between the estimated voltage and the actual voltage (S316). . The correction value of the pseudo SOC is calculated by the PI compensator 520 so that this voltage deviation is eliminated (S318). The calculated correction value is added to the pseudo SOC (S400), and the current SOC is calculated.

以上のように、本実施の形態に係る容量算出装置において、ECUのSOC算出部は、充放電電流IMおよびバッテリ温度TMに基づいて、分極容量を算出する。算出された分極容量は、前回算出されたSOCに加算され、OCV算出用SOCが算出される。このOCV算出用SOCに基づいて、OCVが算出される。前回算出されたSOCに分極容量を加算したOCV算出用SOCを用いて、OCVが算出されるので、算出されたOCVには、分極の電圧に対する影響、すなわち、分極電圧が含まれている。このOCVは、SOCによって、電圧降下率が異なっているため、前回算出されたSOCが高い場合と低い場合とでは、分極容量が同じであっても、分極電圧による電圧降下量が異なる。そのため、分極電圧による電圧降下が反映されたOCVを算出することにより、分極電圧にSOC依存性を持たせることができる。これにより、たとえば、充放電電流IMやバッテリ温度TMなどに加えて、SOCを用いて分極電圧を算出したりすることなく、分極電圧に残存容量の依存性を持たせることができる。   As described above, in the capacity calculation device according to the present embodiment, the SOC calculation unit of the ECU calculates the polarization capacity based on the charge / discharge current IM and the battery temperature TM. The calculated polarization capacity is added to the previously calculated SOC, and the OCV calculating SOC is calculated. An OCV is calculated based on the OCV calculating SOC. Since the OCV is calculated using the SOC for SOCV calculation obtained by adding the polarization capacity to the previously calculated SOC, the calculated OCV includes the influence on the polarization voltage, that is, the polarization voltage. Since the voltage drop rate of this OCV differs depending on the SOC, the voltage drop amount due to the polarization voltage differs between the case where the previously calculated SOC is high and the case where the SOC is low even if the polarization capacity is the same. Therefore, by calculating the OCV that reflects the voltage drop due to the polarization voltage, the polarization voltage can be made SOC-dependent. As a result, for example, in addition to the charge / discharge current IM and the battery temperature TM, the polarization voltage can be made dependent on the remaining capacity without calculating the polarization voltage using the SOC.

充放電電流IMに基づいて算出されたIRドロップ電圧がOCVに加算されて、推定電圧が算出される。バッテリの実電圧である充放電電圧VMが検出され、推定電圧と実電圧とが比較されて、推定電圧と実電圧との電圧偏差が算出される。この電圧偏差がなくなるように、擬似SOCの補正値が算出される。算出された補正値が、充放電電流値IMを積算して算出された擬似SOCに加算され、SOCが算出される。推定電圧には、SOCを考慮して算出された分極電圧が含まれているため、推定電圧に含まれる誤差が少なくなり、推定電圧と実電圧との差が必要以上に大きくなることが抑制される。これにより、SOCの補正値が必要以上に大きくならず、擬似SOCが必要以上に補正されることを抑制することができる。その結果、精度よく二次電池のSOCを算出できる。   The IR drop voltage calculated based on the charge / discharge current IM is added to the OCV to calculate the estimated voltage. The charge / discharge voltage VM, which is the actual voltage of the battery, is detected, the estimated voltage and the actual voltage are compared, and the voltage deviation between the estimated voltage and the actual voltage is calculated. The correction value of the pseudo SOC is calculated so that this voltage deviation is eliminated. The calculated correction value is added to the pseudo SOC calculated by integrating the charging / discharging current value IM, and the SOC is calculated. Since the estimated voltage includes the polarization voltage calculated in consideration of the SOC, the error included in the estimated voltage is reduced, and the difference between the estimated voltage and the actual voltage is suppressed from becoming larger than necessary. The As a result, the SOC correction value is not increased more than necessary, and the pseudo SOC can be suppressed from being corrected more than necessary. As a result, the SOC of the secondary battery can be calculated with high accuracy.

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明の実施の形態に係る容量算出装置を搭載した車両を示す図である。It is a figure which shows the vehicle carrying the capacity | capacitance calculation apparatus which concerns on embodiment of this invention. SOC算出部を示す制御ブロック図である。It is a control block diagram which shows a SOC calculation part. SOC算出部の補正値算出部を示す制御ブロック図である。It is a control block diagram which shows the correction value calculation part of an SOC calculation part. ECUのROMに記憶されたマップを示す図である。It is a figure which shows the map memorize | stored in ROM of ECU. バッテリの充放電電圧の推移を示す図である。It is a figure which shows transition of the charging / discharging voltage of a battery. ECUのSOC算出部で実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control structure of the program performed by the SOC calculation part of ECU. ECUのSOC算出部で実行されるプログラムにおける補正値算出サブルーチンの制御構造を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control structure of the correction value calculation subroutine in the program performed by the SOC calculation part of ECU. 分極容量によりSOCが補正される前後を示す図である。It is a figure which shows before and after SOC is correct | amended by polarization capacity.

符号の説明Explanation of symbols

100 バッテリ、400 ECU、410 電圧計、412 電流計、414 バッテリ温度センサ、500 SOC算出部、502 電流積算値算出部、504 加算器、506 補正値算出部、508 加算器、510 分極容量算出部、511 加算器、512 OCV算出部、514 IRドロップ電圧算出部、516 加算器、518 比較器、520 PI補償器。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Battery, 400 ECU, 410 Voltmeter, 412 Ammeter, 414 Battery temperature sensor, 500 SOC calculation part, 502 Current integration value calculation part, 504 Adder, 506 Correction value calculation part, 508 Adder, 510 Polarization capacity calculation part 511 adder, 512 OCV calculator, 514 IR drop voltage calculator, 516 adder, 518 comparator, 520 PI compensator.

Claims (4)

二次電池の残存容量を、繰返し計算することにより算出する、二次電池の残存容量算出装置であって、
電圧とは異なる前記二次電池の状態を検出するための状態検出手段と、
検出された状態に基づいて、前記二次電池の分極が前記二次電池の残存容量に与える影響量を算出するための影響量算出手段と、
算出された影響量に基づいて、以前に算出された残存容量を補正するための容量補正手段と、
補正された残存容量に基づいて、前記二次電池の開放電圧を算出するための電圧算出手段と、
算出された開放電圧に基づいて前記二次電池の電圧を推定するための電圧推定手段と、
前記二次電池の電圧を検出するための電圧検出手段と、
推定された電圧および検出された電圧を比較するための比較手段と、
推定された電圧および検出された電圧を比較した結果に基づいて、以前に算出された残存容量を補正し、前記二次電池の残存容量を算出するための容量算出手段とを含む、二次電池の残存容量算出装置。
A rechargeable battery remaining capacity calculation device for calculating a remaining capacity of a secondary battery by repeatedly calculating,
State detecting means for detecting a state of the secondary battery different from the voltage;
An influence amount calculating means for calculating an influence amount that the polarization of the secondary battery has on the remaining capacity of the secondary battery based on the detected state;
A capacity correction means for correcting the previously calculated remaining capacity based on the calculated influence amount;
Voltage calculating means for calculating an open circuit voltage of the secondary battery based on the corrected remaining capacity;
Voltage estimation means for estimating the voltage of the secondary battery based on the calculated open circuit voltage;
Voltage detection means for detecting the voltage of the secondary battery;
A comparison means for comparing the estimated voltage and the detected voltage;
A secondary battery comprising: a capacity calculating means for correcting a previously calculated remaining capacity based on a result of comparing the estimated voltage and the detected voltage, and calculating the remaining capacity of the secondary battery. Remaining capacity calculation device.
前記状態検出手段は、
前記二次電池の電流を検出するための手段と、
前記二次電池の温度を検出するための手段とを含み、
前記影響量算出手段は、前記二次電池の電流および温度に基づいて、前記影響量を算出するための手段を含む、請求項1に記載の二次電池の残存容量算出装置。
The state detection means includes
Means for detecting the current of the secondary battery;
Means for detecting the temperature of the secondary battery,
2. The secondary battery remaining capacity calculation device according to claim 1, wherein the influence amount calculation means includes means for calculating the influence amount based on a current and a temperature of the secondary battery.
前記二次電池の残存容量算出装置は、前記二次電池の電流および温度に対応して、前記影響量を予め記憶するための記憶手段をさらに含み、
前記影響量算出手段は、前記記憶手段により記憶された影響量の中から、検出された電流および温度に対応した影響量を選択して算出するための手段を含む、請求項2に記載の二次電池の残存容量算出装置。
The secondary battery remaining capacity calculation device further includes storage means for previously storing the influence amount corresponding to the current and temperature of the secondary battery,
3. The influence amount calculating means includes means for selecting and calculating an influence amount corresponding to the detected current and temperature from the influence amounts stored by the storage means. Secondary battery remaining capacity calculation device.
前記二次電池の残存容量算出装置は、前記二次電池の残存容量に対応して、前記二次電池の開放電圧を予め記憶するための電圧記憶手段をさらに含み、
前記電圧算出手段は、前記電圧記憶手段により記憶された開放電圧の中から、前記容量補正手段により補正された残存容量に対応した開放電圧を選択して算出するための手段を含む、請求項1ないし3のいずれかに記載の二次電池の残存容量算出装置。
The secondary battery remaining capacity calculation device further includes voltage storage means for previously storing an open circuit voltage of the secondary battery corresponding to the remaining capacity of the secondary battery,
2. The voltage calculating means includes means for selecting and calculating an open voltage corresponding to a remaining capacity corrected by the capacity correcting means from among open voltages stored by the voltage storing means. The secondary battery remaining capacity calculation apparatus according to any one of claims 1 to 3.
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