JP2006058114A - 制御システムおよび推定システムならびにそれを用いた電池の残存容量推定システムおよび残存容量推定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 残存容量に応じて充放電が制御される電池の残存容量推定システムにおいて、暫定SOC算出部10は、電池の入出力電流積算値に基づき、暫定SOCを算出する。推定SOC算出部30は、電池の状態を表すパラメータである推定起電圧♯VOCに基づき、推定SOCを算出する。SOC算出部40は、暫定SOCおよび推定SOCを受けて、両者の偏差に応じた補正量ΔSOCによって暫定SOCを補正することによって残存容量推定値(SOC)を算出する。補正量ΔSOCは、両者の大小関係、すなわち補正が充電・放電のいずれを促進する側に行なわれるか、ならびに、当該電池の充放電制御における残存容量値の制御中心値と両者との大小関係、すなわち、現在の電池が充電および放電のいずれが好ましい領域にあるかを考慮して決定される。
【選択図】 図1
Description
図1は、この発明の実施の形態1による、二次電池の残存容量推定システム100の構成を説明するブロック図である。
また、制御演算部60によってPI制御が行なわれる場合には、制御ゲイン設定部50により設定された制御ゲインGp,Giを用いて、下記(2)式に従ってSOC補正量ΔSOCが算出される。
ここで、∫(♯ΔSOC)は、残存容量推定システム100の起動時からの♯ΔSOCの積分値を示すものとする。
この発明の実施の形態1に従う残存容量推定システムでは、図2および図3で説明した充放電制御方式ならびに、図4に示した過充電領域での起電圧の低下を考慮して、制御ゲイン設定部50において、以下に説明するようなマップ50♯を用いて制御ゲインを設定する。
♯SOCa<♯SOCb−Δs2 …(4)
同様に、制御中心値Scを跨いだ、領域A2(♯SOCa<Sc)から領域A3(♯SOCa>Sc)への遷移条件を下記(5)式、領域A3から領域A2への遷移条件を下記(6)式とすることができる
♯SOCa>Sc+Δs3 …(5)
♯SOCa<Sc−Δs4 …(6)
さらに、たとえば、上記(3)式および(4)式の間でΔs1≠Δs2、上記(5)式および(6)式の間でΔs3≠Δs4として、領域間の遷移にヒステリシスを設けても良い。なお、上記Δs1〜Δs4については、実験データ等に基づき制御安定性を考慮して設定すればよい。
図9は、この発明の実施の形態2による二次電池の残存容量推定システム110の構成を示すブロック図である。
図12は、この発明の実施の形態3による二次電池の残存容量推定システム120の構成を示すブロック図である。
実施の形態1〜3で説明した推定システムは、二次電池の残存容量推定だけでなく、他の物理量の推定システムにも拡張して適用することができる。
Claims (17)
- 残存容量に応じて充放電が制御される電池の残存容量推定システムであって、
前回の残存容量値推定時からの当該電池の入出力電流積算値に基づき、当該電池の残存容量に関する第1の推定値を算出する第1の推定手段と、
当該電池の状態を表すパラメータに基づき、当該電池の残存容量に関する第2の推定値を算出する第2の推定手段と、
前記第1および第2の推定手段から前記第1および第2の推定値を受けて、前記第1の推定値および第2の推定値の間の大小関係、ならびに前記第1および第2の推定値と前記残存容量値の制御中心値との大小関係に基づいて前記第1の推定値を補正することによって残存容量推定値を生成する第3の推定手段とを備える、電池の残存容量推定システム。 - 前記第2の推定手段は、当該電池の起電圧に基づき前記第2の推定値を算出する、請求項1記載の電池の残存容量推定システム。
- 前記第3の推定手段は、
前記第1の推定値に対する前記第2の推定値の偏差に基づく制御演算によって残存容量補正量を算出する制御演算部と、
前記第1の推定値および第2の推定値の間の大小関係、ならびに前記第1および第2の推定値と前記残存容量値の制御中心値との大小関係に基づいて、前記制御演算部での前記制御演算に用いられる制御ゲインを設定する制御ゲイン設定部と、
前記前記第1の推定手段からの前記第1の推定値および前記制御演算部からの前記残存容量補正量の加算によって前記残存容量推定値を生成する推定値出力部とを含む、請求項1記載の電池の残存容量推定システム。 - 前記制御ゲイン設定部は、前記第1の推定値が前記第2の推定値より大きい領域において、前記第1および前記第2の推定値がいずれも前記制御中心値より大きい場合の前記制御ゲインを前記第1および前記第2の推定値の少なくとも1つが前記制御中心値以下である場合の前記制御ゲインよりも小さく設定する一方で、前記第1の推定値が前記第2の推定値より小さい領域において、前記第1および前記第2の推定値がいずれも前記制御中心値より小さい場合の前記制御ゲインを前記第1および前記第2の推定値の少なくとも1つが前記制御中心値以上である場合の前記制御ゲインよりも小さく設定する、請求項2記載の電池の残存容量推定システム。
- 前記制御ゲイン設定部は、前記第1の推定値が前記第2の推定値より大きい領域において、前記第1の推定値が前記制御中心値よりも大きく、かつ前記第2の推定値が前記制御中心値よりも小さい場合の前記制御ゲインをそれ以外の場合の前記制御ゲインよりも大きく設定する一方で、前記第1の推定値が前記第2の推定値より小さい領域において、前記第1の推定値が前記制御中心値よりも小さく、かつ前記第2の推定値が前記制御中心値よりも大きい場合の前記制御ゲインをそれ以外の場合の前記制御ゲインよりも大きく設定する、請求項2記載の電池の残存容量推定システム。
- 前記第3の推定手段は、
前記第1の推定値および前記第2の推定値を入力とする所定マップの参照によって、残存容量補正量を算出する補正量設定部と、
前記前記第1の推定手段からの前記第1の推定値および前記補正量設定部からの前記残存容量補正量の加算によって前記残存容量推定値を生成する推定値出力部とを含み、
前記所定マップにおいて、前記第1の推定値に対する前記第2の推定値の偏差を分母とし前記残存容量補正量のマップ値を分子とする比により定義される補正比は、前記第1の推定値および第2の推定値の間の大小関係、ならびに前記第1および第2の推定値と前記残存容量値の制御中心値との大小関係に基づいて設定される、請求項1記載の電池の残存容量推定システム。 - 前記第3の推定手段は、前記第1の推定値および前記第2の推定値を入力とする所定マップの参照によって、残存容量補正量を算出し、
前記所定マップにおいて、前記第1の推定値に対する前記第2の推定値の偏差を分母とし前記第1の推定値に対する前記残存容量推定値のマップ値の差を分子とする比により定義される補正比は、前記第1の推定値および第2の推定値の間の大小関係、ならびに前記第1および第2の推定値と前記残存容量値の制御中心値との大小関係に基づいて設定される、請求項1記載の電池の残存容量推定システム。 - 前記所定マップでは、前記第1の推定値が前記第2の推定値より大きい領域において、前記第1および前記第2の推定値がいずれも前記制御中心値より大きい場合の前記補正比は、前記第1および前記第2の推定値の少なくとも1つが前記制御中心値以下である場合の前記補正比よりも小さく設定される一方で、前記第1の推定値が前記第2の推定値より小さい領域において、前記第1および前記第2の推定値がいずれも前記制御中心値より小さい場合の前記補正比は、前記第1および前記第2の推定値の少なくとも1つが前記制御中心値以上である場合の前記補正比よりも小さく設定される、請求項6または7記載の電池の残存容量推定システム。
- 前記所定マップでは、前記第1の推定値が前記第2の推定値より大きい領域において、前記第1の推定値が前記制御中心値よりも大きく、かつ前記第2の推定値が前記制御中心値よりも小さい場合の前記補正比は、それ以外の場合の前記補正比よりも大きく設定される一方で、前記第1の推定値が前記第2の推定値より小さい領域において、前記第1の推定値が前記制御中心値よりも小さく、かつ前記第2の推定値が前記制御中心値よりも大きい場合の前記補正比は、それ以外の場合の前記補正比よりも大きく設定される、請求項2記載の電池の残存容量推定システム。
- 残存容量値に応じて充放電が制御される電池の残存容量推定方法であって、
当該電池の入出力電流積算値を前回の推定値から当該電池の残存容量に関する第1の推定値を算出する第1の推定ステップと、
当該電池の起電圧に基づき、当該電池の残存容量に関する第2の推定値を算出する第2の推定ステップと、
前記第1および第2の推定ステップにおいて推定された前記第1の推定値および第2の推定値の間の大小関係、ならびに前記第1および第2の推定値と前記残存容量値の制御中心値との大小関係に基づいて前記第1の推定値を補正することによって前記残存容量値を推定する第3の推定ステップとを備える、電池の残存容量推定方法。 - 前記第2の推定ステップにおいて、前記第2の推定値は当該電池の起電圧に基づき算出される、請求項10記載の電池の残存容量推定方法。
- 前記第3の推定ステップは、
前記第1の推定値および第2の推定値の間の大小関係、ならびに前記第1および第2の推定値と前記残存容量値の制御中心値との大小関係に基づいて制御ゲインを設定するステップと、
設定された前記制御ゲインを用いた、前記第1の推定値に対する前記第2の推定値の偏差に基づく制御演算によって残存容量補正量を算出するステップと、
前記前記第1の推定ステップで推定された前記第1の推定値および前記残存容量補正量の加算によって前記残存容量推定値を生成するステップとを含む、請求項10記載の電池の残存容量推定方法。 - 前記第3の推定ステップは、
前記第1の推定値および前記第2の推定値を入力とする所定マップの参照によって、残存容量補正量を算出するステップと、
前記前記第1の推定手段によって推定された前記第1の推定値および算出された前記残存容量補正量の加算によって前記残存容量推定値を生成するステップとを含み、
前記所定マップにおいて、前記第1の推定値に対する前記第2の推定値の偏差を分母とし前記残存容量補正量のマップ値を分子とする比により定義される補正比は、前記第1の推定値および第2の推定値の間の大小関係、ならびに前記第1および第2の推定値と前記残存容量値の制御中心値との大小関係に基づいて設定される、請求項10記載の電池の残存容量推定方法。 - 前記第3の推定ステップは、
前記第1の推定値および前記第2の推定値を入力とする所定マップの参照によって、残存容量補正量を算出する前記残存容量推定値を生成するステップを含み、
前記所定マップにおいて、前記第1の推定値に対する前記第2の推定値の偏差を分母とし前記第1の推定値に対する前記残存容量推定値のマップ値の差を分子とする比により定義される補正比は、前記第1の推定値および第2の推定値の間の大小関係、ならびに前記第1および第2の推定値と前記残存容量値の制御中心値との大小関係に基づいて設定される、請求項10記載の電池の残存容量推定方法。 - 所定の制御中心値を持って制御される制御量の推定システムであって、
第1の情報に基づき、前記制御量に関する第1の推定値を算出する第1の推定手段と、
第2の情報に基づき、前記第1の推定手段とは独立に前記制御量に関する第2の推定値を算出する第2の推定手段と、
前記第1および第2の推定手段から前記第1および第2の推定値を受けて、前記第1の推定値および第2の推定値の間の大小関係、ならびに前記第1および第2の推定値と前記制御中心値との大小関係に基づいて定義された補正優先度に応じて前記第1の推定値を補正することによって前記制御量の推定値を生成する推定値補正手段とを備える、推定システム。 - 制御対象の所定の制御量が目標値と一致するように制御する制御システムであって、
前記制御量の現在値と前記目標値との偏差を算出する偏差演算部と、
前記偏差に基づく制御演算によって補正量を算出する制御演算部と、
前記現在値および前記目標値の相関関係に基づいて定義される補正優先度に応じて、前記制御演算部での前記制御演算に用いられる制御ゲインを可変設定する制御ゲイン設定部とを備え、
前記制御演算部によって算出された前記補正量は、前記制御対象の操作入力へ帰還される、制御システム。 - 前記制御システムは、前記制御対象の状態に応じて前記目標値を設定する目標値設定手段をさらに備え、
前記制御量は、前記目標値とは独立の制御中心値を持ってさらに制御され、
前記制御ゲイン設定部は、前記目標値および前記現在値間の大小関係、ならびに前記目標値および前記現在値と前記制御中心値との大小関係に基づいて定義される複数の領域ごとに前記補正優先度を設定し、前記補正優先度が相対的に高い領域において前記制御ゲインを相対的に大きい値に設定する、請求項16記載の制御システム。
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