JP2006226788A - Battery management system - Google Patents

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Atsushi Nanba
篤史 難波
Mikio Ono
幹夫 小野
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Subaru Corp
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To correctly grasp the deterioration state of a battery and make reflect its information to battery management. <P>SOLUTION: The battery temperature is within the set range, and the state of battery current approximately 0 is continuing during set time TNLD, the state of battery current I within the set time set just before set time TNLS is ≥(set value IBHC) or ≤(set value-IBHC) is existing and its condition continuing during the set time of TNLB is satisfied (S2-S9), the current I1, I2 and V1, V2 are calculated where the current is approximately zero (S6). The impedance is calculated (S7-S9) by statistical processing current variation quantity DIBH and voltage variation amount DVBH, and the ratio of the calculated impedance to the previously keeping impedance for correction calculation is calculated as a deterioration coefficient (S10). By transmitting the battery deterioration coefficient to the vehicle system (S11), the definite battery management corresponding to the deterioration of the battery is made possible. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、車両搭載のバッテリの状態をデータベースに蓄積してバッテリの劣化状態を推定し、バッテリ管理に反映させるバッテリ管理システムに関する。   The present invention relates to a battery management system that accumulates a state of a battery mounted on a vehicle in a database, estimates a deterioration state of the battery, and reflects it in battery management.

近年、自動車等の車両においては、ガソリン等を燃料とするエンジンを動力源とするものに対し、低公害、省資源の促進を目的として、バッテリからの電力によって駆動力を発生するモータをエンジンに加えて搭載し、エンジンとモータとを併用するハイブリッド車が開発されている。このようなハイブリッド車では、バッテリ状態を正確に把握して管理することが重要であり、バッテリの電圧、電流、温度といった基本的なパラメータに加えて、残存容量等を算出するようにしているが、残存容量はバッテリの劣化によって変化するため、長期間に渡って精度を維持することは困難である。   In recent years, in vehicles such as automobiles, an engine that uses gasoline or other fuel as a power source is used with a motor that generates driving force by electric power from a battery for the purpose of promoting low pollution and resource saving. In addition, hybrid vehicles are being developed that use both an engine and a motor. In such a hybrid vehicle, it is important to accurately grasp and manage the battery state, and in addition to basic parameters such as battery voltage, current, and temperature, the remaining capacity is calculated. Since the remaining capacity changes due to deterioration of the battery, it is difficult to maintain accuracy over a long period of time.

これに対処するに、例えば、特許文献１には、電気自動車の車両停止時の電池電圧から求めた開放電圧により停止時残存容量を求めると共に、電池の放電電流の積算値に基づいて放電電気容量を検出し、この放電電気容量と停止時残存容量とから満充電容量を算出し、この満充電容量と公称の満充電容量とから劣化度を算出し、この劣化度を考慮した残存容量を検出する技術が開示されている。
特開平６−２４２１９３号公報 In order to cope with this, for example, Patent Document 1 discloses a remaining capacity at the time of stoppage based on an open voltage obtained from a battery voltage at the time of vehicle stop of an electric vehicle, and discharge electric capacity based on an integrated value of the discharge current of the battery. The full charge capacity is calculated from the discharge electric capacity and the remaining capacity at stop, the degree of deterioration is calculated from the full charge capacity and the nominal full charge capacity, and the remaining capacity in consideration of the degree of deterioration is detected. Techniques to do this are disclosed.
JP-A-6-242193

しかしながら、特許文献１に開示の技術では、車両停止時の電池電圧から求めた開放電圧と放電電流の積算値を利用して劣化度を求めているが、電流の積算値は誤差が大きく的確な劣化度を算出できない。また、バッテリの劣化時には内部インピーダンスが増大して開放電圧が変化する点が考慮されておらず、さらに、電気自動車においては、モータが停止していてもインバータ等の負荷には電流が流れていることから、必ずしも正確な開放電圧を検出できるとは限らない。すなわち、特許文献１に開示の技術では、適用範囲が限定されてしまい、ハイブリッド車や電気自動車に搭載されているバッテリの状態を的確に管理するには、不十分である。   However, in the technique disclosed in Patent Document 1, the degree of deterioration is obtained by using the integrated value of the open circuit voltage and the discharge current obtained from the battery voltage when the vehicle is stopped, but the integrated value of the current has a large error and is accurate. Degradation cannot be calculated. Moreover, the point that the internal impedance increases when the battery deteriorates and the open circuit voltage changes is not taken into consideration. Furthermore, in an electric vehicle, current flows through a load such as an inverter even when the motor is stopped. For this reason, an accurate open-circuit voltage cannot always be detected. In other words, the technique disclosed in Patent Document 1 has a limited range of application, and is insufficient to accurately manage the state of a battery mounted on a hybrid vehicle or an electric vehicle.

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、車両搭載のバッテリの劣化状態を正確に把握し、バッテリ管理に反映させることのできるバッテリ管理システムを提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a battery management system capable of accurately grasping a deterioration state of a battery mounted on a vehicle and reflecting it in battery management.

上記目的を達成するため、本発明によるバッテリ管理システムは、車両搭載のバッテリの情報をデータベースに格納し、バッテリ管理に反映させるバッテリ管理システムであって、上記データベースに格納されたバッテリ情報からバッテリ電流が０付近に変化している状態を検出し、該状態におけるバッテリ電流及び電圧を統計処理して上記バッテリのインピーダンスを算出するインピーダンス算出手段と、上記インピーダンス算出手段で算出したインピーダンスの初期値に対する増加割合に基づいて上記バッテリの劣化状態を表すバッテリ劣化係数を算出する劣化状態算出手段とを備えたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, a battery management system according to the present invention is a battery management system that stores information on a battery mounted on a vehicle in a database and reflects the information in battery management. The battery current is calculated from the battery information stored in the database. Detects the state in which the voltage is changed to near 0, calculates the impedance of the battery by statistically processing the battery current and voltage in the state, and increases relative to the initial value of the impedance calculated by the impedance calculation unit And a deterioration state calculating means for calculating a battery deterioration coefficient representing the deterioration state of the battery based on the ratio.

インピーダンスの算出に際しては、バッテリ電流が０付近に変化している前後の電流変化量及び電圧変化量を求めて記録し、所定の演算周期毎に、電流変化量と電圧変化量との関係を最小二乗法を用いて直線近似することにより、近似した直線の傾きをバッテリのインピーダンスとして算出することができる。   When calculating the impedance, the current change amount and the voltage change amount before and after the battery current is changed to near 0 are obtained and recorded, and the relationship between the current change amount and the voltage change amount is minimized for each predetermined calculation cycle. By performing linear approximation using the square method, the slope of the approximated straight line can be calculated as the battery impedance.

インピーダンス算出の演算周期は、絶対的な経過時間或いはバッテリの実使用時間によって決定しても良く、また、電流変化量及び電圧変化量のデータの個数によって決定しても良い。但し、演算周期内に、電流変化量及び電圧変化量のデータの個数が設定値以下の場合には、インピーダンスの算出を行わず、次の演算周期にデータを繰り越すことが望ましい。   The calculation cycle of impedance calculation may be determined by the absolute elapsed time or the actual usage time of the battery, or may be determined by the number of data of the current change amount and the voltage change amount. However, when the number of data of the current change amount and the voltage change amount is equal to or less than the set value within the calculation cycle, it is desirable to carry over the data to the next calculation cycle without calculating the impedance.

また、バッテリ劣化係数は、バッテリの温度に基づいて設定した領域毎に算出し、各領域のバッテリ劣化係数を平均化して全体のバッテリ劣化係数を算出するようにしても良い。但し、バッテリ劣化係数のデータの個数が設定値以下の領域は、平均化処理から除外することが望ましい。   Further, the battery deterioration coefficient may be calculated for each area set based on the battery temperature, and the battery deterioration coefficient of each area may be averaged to calculate the entire battery deterioration coefficient. However, it is desirable to exclude an area where the number of battery deterioration coefficient data is less than or equal to a set value from the averaging process.

更に、バッテリ劣化係数を用いた寿命予測として、インピーダンスの初期値に対する増加割合とバッテリの新品時からの経過時間の関数とを比例関係とするテーブルを予め保有し、このテーブルにバッテリ劣化係数を適用して算出した経過時間と、寿命判定基準として設定したインピーダンス増加割合に対応する寿命判定経過時間との差からバッテリの使用可能時間を算出することができる。   In addition, as a life prediction using the battery degradation coefficient, a table that has a proportional relationship between the rate of increase of the impedance relative to the initial value and the function of the elapsed time from the new battery is stored in advance, and the battery degradation coefficient is applied to this table. Thus, the battery usable time can be calculated from the difference between the calculated elapsed time and the lifetime determination elapsed time corresponding to the impedance increase rate set as the lifetime determination criterion.

この寿命予測においては、インピーダンスの初期値に対する増加割合に比例関係となるバッテリの新品時からの経過時間の関数を予め保有すると共に、データベースに上記バッテリの使用開始時期を登録しておき、データベースに登録した使用開始時期とバッテリ劣化係数を算出した時点との差から算出した実使用時間をパラメータとする関数とバッテリ劣化係数とに基づいてバッテリの使用可能時間を算出するようにしても良い。   In this life prediction, a function of the elapsed time from the new time of the battery, which is proportional to the rate of increase of the impedance relative to the initial value, is stored in advance, and the use start time of the battery is registered in the database and stored in the database. The battery usable time may be calculated based on a function using the actual use time calculated from the difference between the registered use start time and the time when the battery deterioration coefficient is calculated, and the battery deterioration coefficient.

バッテリ管理システムは、車両システムと、この車両システムに無線通信を介して接続される管理サーバとによって構成することができる。その場合には、管理サーバのデータベースに各車両システムから送信されたバッテリ情報を蓄積し、蓄積されたバッテリ情報を用いて管理サーバでバッテリ劣化係数やバッテリの使用可能時間を算出する。   The battery management system can be configured by a vehicle system and a management server connected to the vehicle system via wireless communication. In that case, the battery information transmitted from each vehicle system is accumulated in the database of the management server, and the battery degradation coefficient and the battery usable time are calculated by the management server using the accumulated battery information.

管理サーバで算出されたバッテリ劣化係数は、車両システムに送信され、また、バッテリ劣化係数に基づくバッテリの使用可能時間は、車両システムと車両のユーザとデータベースへのアクセス権を有する部署との少なくとも一者に配信することが望ましい。   The battery deterioration coefficient calculated by the management server is transmitted to the vehicle system, and the battery usable time based on the battery deterioration coefficient is at least one of the vehicle system, the vehicle user, and the department having access to the database. It is desirable to deliver it to a person.

管理サーバからは車両システム送信されたバッテリ劣化係数は、バッテリの残存容量を算出する際に用いることができる。車両システムは、予め保有するテーブルから読出した電流容量やインピーダンスをバッテリ劣化係数に基づいて補正し、補正後の電流容量、補正後のインピーダンスから推定した開放電圧に基づいて、高精度の残存容量を算出することができる。   The battery deterioration coefficient transmitted from the management server to the vehicle system can be used when calculating the remaining capacity of the battery. The vehicle system corrects the current capacity and impedance read from the table held in advance based on the battery deterioration coefficient, and calculates the remaining capacity with high accuracy based on the corrected current capacity and the open-circuit voltage estimated from the corrected impedance. Can be calculated.

このとき、補正後の電流容量とバッテリの充放電電流の積算値とに基づく第１の残存容量と、補正後のインピーダンスを用いて推定した開放電圧に基づく第２の残存容量とを、バッテリの使用状況に応じて設定したウェイトを用いて重み付け合成して最終的な残存容量を算出することにより、電流積算による残存容量と開放電圧に基づく残存容量との双方の利点を生かした均一な精度の残量容量を得ることができる。   At this time, the first remaining capacity based on the corrected current capacity and the integrated value of the charge / discharge current of the battery, and the second remaining capacity based on the open-circuit voltage estimated using the corrected impedance are By calculating the final remaining capacity by weighting and combining using weights set according to the usage situation, it is possible to achieve uniform accuracy by taking advantage of both the remaining capacity based on current integration and the remaining capacity based on open circuit voltage. The remaining capacity can be obtained.

本発明によるバッテリ管理システムは、車両搭載のバッテリの劣化状態を正確に把握することができ、バッテリの残存容量や寿命推定等のバッテリ管理に反映させることができる。   The battery management system according to the present invention can accurately grasp the deterioration state of the battery mounted on the vehicle, and can reflect this in battery management such as remaining battery capacity and life estimation.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１〜図１５は本発明の実施の一形態に係り、図１はバッテリ管理システムの構成図、図２は車両システムの構成図、図３はバッテリ残存容量の推定アルゴリズムを示すブロック図、図４はバッテリ温度をパラメータとする電流容量テーブルの説明図、図５はバッテリ劣化係数をパラメータとする電流容量補正係数テーブルの説明図、図６はバッテリ温度とバッテリ劣化係数とをパラメータとする電流容量テーブルの説明図、図７は等価回路モデルを示す回路図、図８はインピーダンステーブルの説明図、図９は残存容量テーブルの説明図、図１０はウェイトテーブルの説明図、図１１はバッテリ劣化係数算出処理を示すフローチャート、図１２はインピーダンス算出時のバッテリ電圧及び電流を示す説明図、図１３はインピーダンス算出の説明図、図１４は寿命推定の説明図、図１５は他の寿命推定を示す説明図である。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 15 relate to an embodiment of the present invention, FIG. 1 is a configuration diagram of a battery management system, FIG. 2 is a configuration diagram of a vehicle system, and FIG. 3 is a block diagram showing an estimation algorithm of a battery remaining capacity. 4 is an explanatory diagram of a current capacity table using the battery temperature as a parameter, FIG. 5 is an explanatory diagram of a current capacity correction coefficient table using the battery deterioration coefficient as a parameter, and FIG. 6 is a current capacity using the battery temperature and the battery deterioration coefficient as parameters. FIG. 7 is an explanatory diagram of an equivalent circuit model, FIG. 8 is an explanatory diagram of an impedance table, FIG. 9 is an explanatory diagram of a remaining capacity table, FIG. 10 is an explanatory diagram of a weight table, and FIG. FIG. 12 is an explanatory diagram showing battery voltage and current at the time of impedance calculation, and FIG. 13 is a diagram showing impedance calculation. Akirazu, 14 is an explanatory view of a lifetime estimation, FIG. 15 is an explanatory view showing another lifetime estimation.

図１に示すように、本形態におけるバッテリ管理システムは、ユーザの車両に搭載された車両システム１０と、予め登録された個々のユーザの車両に備えられたバッテリの情報をデータベースに蓄積して一括管理する管理サーバ１００とを主として構成され、更に、ユーザへバッテリ情報を提供するための通信端末５０を備えて構成されている。本形態においては、車両システム１０の外部に管理サーバ１００を設置する例について説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、車両システム１０内に管理サーバ１００を備えるようにしても良い。   As shown in FIG. 1, the battery management system according to the present embodiment accumulates in a database information on a vehicle system 10 installed in a user's vehicle and information on batteries provided in each user's vehicle registered in advance in a database. The management server 100 is mainly configured, and further includes a communication terminal 50 for providing battery information to the user. In this embodiment, an example in which the management server 100 is installed outside the vehicle system 10 will be described. However, the present invention is not limited to this, and the management server 100 may be provided in the vehicle system 10. .

本形態のバッテリ管理システムにおいては、車両システム１０から管理サーバ１００に無線通信網を介して車両搭載のバッテリの情報が送信され、管理サーバ１００のデータベースに蓄積される。管理サーバ１００は、データベースに蓄積されたバッテリ情報に基づいて個々の車両のバッテリ劣化状態を推定し、更には、バッテリの寿命予測を行う。   In the battery management system of this embodiment, information on the battery mounted on the vehicle is transmitted from the vehicle system 10 to the management server 100 via the wireless communication network, and is stored in the database of the management server 100. The management server 100 estimates the battery deterioration state of each vehicle based on the battery information stored in the database, and further performs battery life prediction.

また、管理サーバ１００には、無線通信網を介してユーザの通信端末５０を接続することが可能であり、ユーザからの要求に応じて管理サーバ１００から通信端末５０にバッテリ状態を送信し、各ユーザに自車両のバッテリの劣化状態や寿命予測等のバッテリ状態に関する情報を提供する。通信端末５０としては、ユーザが所有する携帯型の情報端末（Personal Digital Assistant;PDA）、ノート型のコンピュータ（ノートパソコン）、携帯電話機等を用いることができる。   The management server 100 can be connected to the user's communication terminal 50 via a wireless communication network, and the battery status is transmitted from the management server 100 to the communication terminal 50 in response to a request from the user. Information about the battery state such as the deterioration state of the battery of the host vehicle and the life prediction is provided to the user. As the communication terminal 50, a portable information terminal (Personal Digital Assistant; PDA) owned by a user, a notebook computer (notebook personal computer), a mobile phone, or the like can be used.

また、通信端末５０として、ユーザの車両の車両システム１０内に備えられた表示装置や音声装置であっても良く、更には、通信端末５０として、ユーザの自宅等に設置するデスクトップ型のコンピュータを用いることも可能である。車両システム１０内の表示装置や音声装置を用いる場合には、車両システム１０をシステム専用の無線通信網を介して管理サーバ１００に接続することが望ましく、管理サーバ１００からの情報を表示或いは音声によって自動的に確認することができる。また、デスクトップ型のコンピュータを用いる場合には、インターネット等のネットワークを経由して管理サーバ１００に接続することにより、管理サーバ１００からの情報をディスプレイに表示させて確認することができる。   The communication terminal 50 may be a display device or an audio device provided in the vehicle system 10 of the user's vehicle. Further, as the communication terminal 50, a desktop computer installed at the user's home or the like may be used. It is also possible to use it. When using a display device or a sound device in the vehicle system 10, it is desirable to connect the vehicle system 10 to the management server 100 via a system-dedicated wireless communication network, and display information from the management server 100 by display or sound. It can be confirmed automatically. When a desktop computer is used, information from the management server 100 can be displayed on the display for confirmation by connecting to the management server 100 via a network such as the Internet.

車両システム１０は、本形態においては、図２に例示するように、エンジンとモータとを併用するハイブリッド車（ＨＥＶ）を制御する車両システムであり、電源ユニット２０、電源ユニット２０からの直流電力を交流電力に変換してモータ３０を駆動するインバータ３５、インバータ３５を介してモータ３０を制御すると共に、図示しないエンジンを制御し、ＨＥＶ全体を統括的に制御するＨＥＶ制御用電子制御ユニット（ＨＥＶ制御用ＥＣＵ）４０等を備えて構成されている。   In the present embodiment, as illustrated in FIG. 2, the vehicle system 10 is a vehicle system that controls a hybrid vehicle (HEV) that uses both an engine and a motor, and the DC power from the power supply unit 20 and the power supply unit 20 is obtained. An electronic control unit for HEV control (HEV control) that controls the motor 30 via the inverter 35, the inverter 35 that converts the AC power into the AC power, and controls the engine (not shown) to control the HEV as a whole. ECU) 40 and the like.

電源ユニット２０は、例えば複数のセルを封止した電池パックを複数個直列に接続して構成されるバッテリ２１と、バッテリ２１の残存容量の演算、バッテリ２１の冷却や充電の制御、異常検出及び異常検出時の保護動作等のエネルギーマネージメントを行う演算ユニット（演算ＥＣＵ）２２とを１つの筐体内にパッケージして構成されている。   The power supply unit 20 includes, for example, a battery 21 configured by connecting a plurality of battery packs in which a plurality of cells are sealed in series, calculation of remaining capacity of the battery 21, control of cooling and charging of the battery 21, abnormality detection, and the like. An arithmetic unit (arithmetic ECU) 22 that performs energy management such as protection operation when an abnormality is detected is packaged in a single casing.

尚、以下では、バッテリ２１として、リチウムイオン二次電池を例に取り、複数のセルを封止した電池パックを複数個直列に接続して構成されるものとするが、その他の二次電池やキャパシタ等にも適用可能である。   In the following, a lithium ion secondary battery is taken as an example of the battery 21, and a plurality of battery packs in which a plurality of cells are sealed are connected in series. It can also be applied to capacitors and the like.

演算ＥＣＵ２２は、マイクロコンピュータ等から構成され、電圧センサ２３で測定したバッテリ２１の端子電圧Ｖ、電流センサ２４で測定したバッテリ２１の充放電電流Ｉ、温度センサ２５で測定したバッテリ２１の温度（セル温度）Ｔに基いて、所定時間ｔ毎にバッテリ２１の充電状態(State of charge;SOC）で示される残存容量ＳＯＣを演算・推定する。この残存容量ＳＯＣ(t)は、演算ユニット２２から、例えばＣＡＮ（Controller Area Network）通信等を介してＨＥＶ制御用ＥＣＵ４０に出力され、車両制御用の基本データ、バッテリ残量や警告用の表示用データ等として使用される。   The arithmetic ECU 22 is composed of a microcomputer or the like, and the terminal voltage V of the battery 21 measured by the voltage sensor 23, the charge / discharge current I of the battery 21 measured by the current sensor 24, and the temperature (cell) of the battery 21 measured by the temperature sensor 25. Based on (temperature) T, the remaining capacity SOC indicated by the state of charge (SOC) of the battery 21 is calculated and estimated every predetermined time t. This remaining capacity SOC (t) is output from the arithmetic unit 22 to the HEV control ECU 40 via, for example, CAN (Controller Area Network) communication, etc., and is used for basic data for vehicle control, a battery remaining amount, and a warning display. Used as data etc.

尚、後述するように、残存容量ＳＯＣ(t)は、周期的な演算における１演算周期前のデータ（後述する電流積算による残存容量演算の際のベース値）ＳＯＣ(t-1)としても使用される。   As will be described later, the remaining capacity SOC (t) is also used as data (base value when calculating remaining capacity by current integration described later) SOC (t-1) before one calculation period in periodic calculation. Is done.

ＨＥＶ制御用ＥＣＵ４０は、同様にマイクロコンピュータ等から構成され、運転者からの指令に基づいて、ＨＥＶの運転、その他、必要な制御を行う。すなわち、ＨＥＶ制御用ＥＣＵ４０は、電源ユニット２０からの信号や図示しないセンサ・スイッチ類からの信号により、車両の状態を検出し、モータ３０を駆動するインバータ３５を初めとして図示しないエンジンや自動変速機等を専用の制御ユニットを介して或いは直接的に制御する。   The HEV control ECU 40 is similarly composed of a microcomputer or the like, and performs HEV operation and other necessary control based on a command from the driver. That is, the HEV control ECU 40 detects the state of the vehicle based on signals from the power supply unit 20 and signals from sensors and switches (not shown), and starts an inverter 35 that drives the motor 30 and starts an engine (not shown) and an automatic transmission. Etc. are controlled directly or via a dedicated control unit.

また、電源ユニット２０には、無線通信網を介して外部の管理サーバ１００と通信するための通信モジュール２６が備えられ、この通信モジュール２６が演算ＥＣＵ２２によって制御される。演算ＥＣＵ２２は、通信モジュール２６を介してバッテリ２１の端子電圧Ｖ、電流Ｉ、温度Ｔ等のバッテリ情報を定期的に管理サーバ１００に送信すると共に、通信モジュール２６を介して管理サーバ１００からバッテリの劣化状態を受信し、バッテリ管理に反映させる。   The power supply unit 20 is provided with a communication module 26 for communicating with the external management server 100 via a wireless communication network, and the communication module 26 is controlled by the arithmetic ECU 22. The arithmetic ECU 22 periodically transmits battery information such as the terminal voltage V, current I, and temperature T of the battery 21 to the management server 100 via the communication module 26, and from the management server 100 via the communication module 26. Receives the degradation state and reflects it in battery management.

管理サーバ１００は、データベースに蓄積されたバッテリ情報を解析し、バッテリの劣化状態を推定する。バッテリの劣化状態は、バッテリのインピーダンス（内部インピーダンス）の変化（増加）を把握することにより推定することができ、管理サーバ１００では、インピーダンス算出手段としての機能及びバッテリ劣化状態算出手段としての機能により、インピーダンスの増加割合を示すバッテリ劣化係数ＫＲＥを算出し、車両システム１０に送信すると共に、バッテリ劣化係数ＫＲＥに基づいてバッテリの寿命予測を行い、メーカ、ユーザ等に配信する。   The management server 100 analyzes the battery information stored in the database and estimates the battery deterioration state. The deterioration state of the battery can be estimated by grasping a change (increase) in the impedance (internal impedance) of the battery, and the management server 100 has a function as an impedance calculation unit and a function as a battery deterioration state calculation unit. The battery deterioration coefficient KRE indicating the rate of increase in impedance is calculated and transmitted to the vehicle system 10, and the battery life is predicted based on the battery deterioration coefficient KRE and distributed to manufacturers, users, and the like.

すなわち、管理サーバ１００は、バッテリ劣化推定周期（バッテリ劣化係数ＫＲＥの算出周期）毎に、データベースに蓄積されているバッテリ電圧Ｖ及びバッテリ電流Ｉのうち、以下に説明する条件を満足する電流及び電圧のデータを統計処理し、バッテリのインピーダンスＲｎを算出する。バッテリ劣化推定周期は、例えば、１ヶ月といった絶対的な時間（経過時間）、バッテリの実使用時間、或いは、データベースに蓄積されるデータの個数によって設定される。   That is, the management server 100 satisfies the following conditions among the battery voltage V and the battery current I stored in the database for each battery deterioration estimation cycle (battery deterioration coefficient KRE calculation cycle). Is statistically processed to calculate the battery impedance Rn. The battery deterioration estimation cycle is set by, for example, an absolute time (elapsed time) such as one month, an actual usage time of the battery, or the number of data stored in the database.

具体的には、管理サーバ１００は、バッテリ劣化推定周期に達したとき、バッテリ温度Ｔが以下の（１）式に示す下限設定値ＴＢＣＬ（例えば、ＴＢＣＬ＝３０°Ｃ）と上限設定値ＴＢＣＨ（例えば、ＴＢＣＨ＝４０°Ｃ）との範囲内にある条件下において、負荷が一定の状態でのバッテリ電流Ｉとバッテリ電圧Ｖとを統計処理してインピーダンスＲｎを算出する。
ＴＢＣＬ≦Ｔ≦ＴＢＣＨ…（１） Specifically, when the battery degradation estimation period is reached, the management server 100 determines that the battery temperature T is a lower limit set value TBCL (for example, TBCL = 30 ° C.) and an upper limit set value TBCH ( For example, the impedance Rn is calculated by statistically processing the battery current I and the battery voltage V in a state where the load is constant under a condition within a range of TBCH = 40 ° C.).
TBCL ≦ T ≦ TBCH (1)

負荷が一定の状態にあるバッテリ電流及び電圧としては、以下の条件が成立するときの電流値及び電圧値を取得する。すなわち、バッテリ電流Ｉが０付近の設定範囲である以下の（２）式に示す下限設定値−ＩＢＨＺと上限設定値ＩＢＨＺとの範囲内にある条件が設定時間ＴＮＬＤ（例えば、２ｓｅｃ）継続しているデータ履歴をデータベースから検索し、設定時間ＴＮＬＤ経過後のバッテリ電流とバッテリ電圧とを、それぞれ、Ｉ２，Ｖ２として取得する。
−ＩＢＨＺ≦Ｉ≦ＩＢＨＺ…（２） As the battery current and voltage in a constant load, the current value and voltage value when the following conditions are satisfied are acquired. That is, the condition that the battery current I is within the range between the lower limit set value −IBHZ and the upper limit set value IBHZ shown in the following formula (2), which is a set range near 0, continues for a set time TNLD (for example, 2 sec) The current data history is searched from the database, and the battery current and battery voltage after the set time TNLD has elapsed are acquired as I2 and V2, respectively.
-IBHZ ≦ I ≦ IBHZ (2)

また、（１），（２）式の条件が成立した状態の直前の設定時間ＴＮＬＳ（例えば、０．５ｓｅｃ）内に、以下の（３）式に示すように、バッテリ電流Ｉが設定値ＩＢＨＣ以上或いは設定値−ＩＢＨＣ以下である状態が存在し、さらに存在した時点より以前に、（３）式の条件を満足する状態が設定時間ＴＮＬＢ（例えば、２ｓｅｃ）継続しているデータ履歴を検索し、（３）式の条件が成立する時間的に最終のバッテリ電流（０付近に変化する直前のバッテリ電流）、及びそのときのバッテリ電圧を、それぞれＩ１，Ｖ１として取得する。
Ｉ≦−ＩＢＨＣ 又は ＩＢＨＣ≦Ｉ …（３） Further, within the set time TNLS (for example, 0.5 sec) immediately before the condition of the formulas (1) and (2) is satisfied, the battery current I is set to the set value IBHC as shown in the following formula (3). There is a state where the state is equal to or less than the set value-IBHC, and the data history in which the state satisfying the condition of the expression (3) continues for the set time TNLB (for example, 2 sec) before the time when the state further exists is searched. , The last battery current in time (battery current immediately before changing to near 0) and the battery voltage at that time are acquired as I1 and V1, respectively.
I ≦ −IBHC or IBHC ≦ I (3)

そして、以下の（４），（５）式に示すように、電流値が０付近になる前後の電流Ｉ１，Ｉ２の差の絶対値、電圧Ｖ１，Ｖ２の差の絶対値を、それぞれ、電流変化量ＤＩＢＨ、電圧変化量ＤＶＢＨとして周期的に求めてデータベースに格納し、格納したデータ群を統計処理してインピーダンスＲｎを求める。
ＤＩＢＨ＝│Ｉ１−Ｖ１│ …（４）
ＤＶＢＨ＝│Ｖ１−Ｖ２│ …（５） Then, as shown in the following equations (4) and (5), the absolute value of the difference between the currents I1 and I2 and the absolute value of the difference between the voltages V1 and V2 before and after the current value becomes close to 0 are respectively represented by the current The change amount DIBH and the voltage change amount DVBH are periodically obtained and stored in a database, and the stored data group is statistically processed to obtain the impedance Rn.
DIBH = | I1-V1 | (4)
DVBH = | V1-V2 | (5)

本形態においては、周期的に求めた電流変化量ＤＩＢＨ、電圧変化量ＤＶＢＨのデータを、ＤＩＢＨ＝０且つＤＶＢＨ＝０の条件が成立するように最小二乗法等を利用して直線近似を行い、直線の傾きをバッテリのインピーダンスＲｎとして算出する。そして、以下の（６）式に示すように、算出したインピーダンスＲｎと、予め管理サーバ１００側に設定してある補正計算用インピーダンスＲｒとの比を、バッテリ劣化によるンピーダンス増加を表すバッテリ劣化係数ＫＲＥとして算出する。補正計算用インピーダンスＲｒは、バッテリの初期状態（劣化していない状態）で、上述と同一の条件下で算出したインピーダンス初期値である。
ＫＲＥ＝Ｒｎ／Ｒｒ…（６）
但し、ＫＲＥ≧１ In the present embodiment, the data of the current change amount DIBH and the voltage change amount DVBH obtained periodically are linearly approximated using a least square method or the like so that the condition of DIBH = 0 and DVBH = 0 is satisfied, The slope of the straight line is calculated as the battery impedance Rn. Then, as shown in the following equation (6), the ratio of the calculated impedance Rn and the correction calculation impedance Rr set in advance on the management server 100 side is set to a battery deterioration coefficient KRE that represents an increase in impedance due to battery deterioration. Calculate as The correction calculation impedance Rr is an initial impedance value calculated under the same conditions as described above in an initial state (not deteriorated) of the battery.
KRE = Rn / Rr (6)
However, KRE ≧ 1

この場合、バッテリ劣化推定周期内に、電流変化量ＤＩＢＨ及び電圧変化量ＤＶＢＨのデータ個数が設定値以下の場合には、インピーダンスＲｎの算出を実施せず、次の周期に繰り越すようにしても良い。   In this case, when the number of data of the current change amount DIBH and the voltage change amount DVBH is equal to or smaller than the set value within the battery deterioration estimation cycle, the impedance Rn is not calculated and may be carried over to the next cycle. .

また、バッテリ劣化係数ＫＲＥの算出は、前述の（１）式の条件を満足する複数の温度領域を設定し、各領域毎に実施するようにしても良い。この領域毎のバッテリ劣化係数算出は、補正の機会を増やしてバッテリの劣化状態をより精度高く把握するものであり、領域ｊ毎のバッテリ劣化係数ＫＲＥｊを算出した後、単純平均や加重平均等の平均化処理を行って最終的なバッテリ劣化係数ＫＲＥを算出する。但し、バッテリ劣化係数ＫＲＥの算出周期内でデータの個数が設定値以下の領域は、平均化処理から除外する。   Further, the battery deterioration coefficient KRE may be calculated for each region by setting a plurality of temperature regions that satisfy the condition of the above-described equation (1). The battery deterioration coefficient calculation for each area increases the chances of correction and grasps the deterioration state of the battery with higher accuracy. After calculating the battery deterioration coefficient KREj for each area j, a simple average, a weighted average, etc. An average process is performed to calculate a final battery deterioration coefficient KRE. However, the area where the number of data is less than or equal to the set value within the calculation cycle of the battery deterioration coefficient KRE is excluded from the averaging process.

また、車両システム１０側でバッテリ劣化係数ＫＲＥを算出するに必要なデータを車両システム１０側で選別するようにしても良く、バッテリ劣化推定に必要なデータのみを送信することになり、通信量を低減することができる。すなわち、車両システム１０の演算ＥＣＵ２２において、バッテリ温度Ｔが上述の（１）式の温度範囲内（ＴＢＣＬ≦Ｔ≦ＴＢＣＨ）にある状態で、設定時間ＴＮＬＳ内にバッテリ電流Ｉが（３）式の条件を満足する状態（Ｉ≦−ＩＢＨＣ又はＩＢＨＣ≦Ｉ）から（２）式の条件に示すように０付近となる状態（−ＩＢＨＺ≦Ｉ≦ＩＢＨＺ）に変化したか否かを判断する。   In addition, data necessary for calculating the battery deterioration coefficient KRE on the vehicle system 10 side may be selected on the vehicle system 10 side, and only data necessary for battery deterioration estimation is transmitted, and the communication amount is reduced. Can be reduced. That is, in the calculation ECU 22 of the vehicle system 10, the battery current I is expressed by the equation (3) within the set time TNLS in a state where the battery temperature T is within the temperature range of the above equation (1) (TBCL ≦ T ≦ TBCH). It is determined whether or not the state satisfying the condition (I ≦ −IBHC or IBHC ≦ I) is changed to a state close to 0 (−IBHZ ≦ I ≦ IBHZ) as shown in the condition of the expression (2).

そして、上述の条件が成立する状態でバッテリ電流Ｉが０付近に変化したとき、変化前後の設定時間（例えば、前後３ｓｅｃ）の（４），（５）式に示す電流変化量ＤＩＢＨ，電圧変化量ＤＶＢＨを記録する。車両システム１０に記録した電流変化量ＤＩＢＨ，電圧変化量ＤＶＢＨは、記録終了後、直ちに或いはシステム終了時に、演算ＥＣＵ２２から管理サーバ１００へ送信する。   When the battery current I changes to near 0 when the above condition is satisfied, the current change amount DIBH and the voltage change shown in the equations (4) and (5) of the set time before and after the change (for example, before and after 3 sec) Record the quantity DVBH. The current change amount DIBH and the voltage change amount DVBH recorded in the vehicle system 10 are transmitted from the arithmetic ECU 22 to the management server 100 immediately after the end of recording or at the end of the system.

尚、この演算ＥＣＵ２２から管理サーバ１００へデータ送信は、ユーザの意思で随時行うようにすることも可能である。   The data transmission from the arithmetic ECU 22 to the management server 100 can be performed at any time by the user's intention.

以上の処理で算出されたバッテリ劣化係数ＫＲＥは、管理サーバ１００から車両システム１０の演算ＥＣＵ２２に送信される。演算ＥＣＵ２２では、バッテリ劣化係数ＫＲＥに基づいてバッテリ劣化度合いを反映・補正したインピーダンスと、バッテリ２１の基本パラメータである端子電圧Ｖと電流Ｉと温度Ｔとを用いて、残存容量ＳＯＣを高精度に推定する。   The battery deterioration coefficient KRE calculated by the above processing is transmitted from the management server 100 to the arithmetic ECU 22 of the vehicle system 10. The calculation ECU 22 uses the impedance that reflects and corrects the degree of battery deterioration based on the battery deterioration coefficient KRE, and the terminal voltage V, current I, and temperature T, which are basic parameters of the battery 21, to accurately calculate the remaining capacity SOC. presume.

周知のように、バッテリの残存容量ＳＯＣは、充放電電流の積算値や、インピーダンスから求めた開放電圧Ｖｏに基づいて算出することができるが、バッテリが劣化するとインピーダンスが増大することや電流容量が減少するため、バッテリの劣化時には残存容量の推定精度が悪化する。従って、バッテリ劣化係数ＫＲＥによってインピーダンスの変化と電流容量の変化を残存容量の推定に反映させることにより、バッテリの劣化時にも残存容量の算出精度を高精度に維持することができる。   As is well known, the remaining capacity SOC of the battery can be calculated based on the integrated value of the charge / discharge current and the open circuit voltage Vo obtained from the impedance. However, when the battery deteriorates, the impedance increases and the current capacity increases. Therefore, when the battery is deteriorated, the estimation accuracy of the remaining capacity is deteriorated. Therefore, by reflecting the change in impedance and the change in current capacity in the estimation of the remaining capacity by the battery deterioration coefficient KRE, the calculation accuracy of the remaining capacity can be maintained with high accuracy even when the battery is deteriorated.

本形態における残存容量は、図３に示す推定アルゴリズムに従って算出される。この推定アルゴリズムでは、バッテリ２１で測定可能なパラメータ、すなわち、端子電圧Ｖ、電流Ｉ、温度Ｔを用い、所定時間ｔ毎に、第１の残存容量算出手段としての機能により、電流積算に基づく第１の残存容量としての残存容量ＳＯＣｃ(t)を算出すると共に、第２の残存容量算出手段としての機能により、バッテリ開放電圧Ｖｏの推定値に基づく第２の残存容量としての残存容量ＳＯＣｖ(t)を並行して算出し、第３の残存容量算出手段としての機能により、それぞれを重み付けして合成した残存容量ＳＯＣ(t)を、バッテリ２１の最終的な残存容量としている。   The remaining capacity in this embodiment is calculated according to the estimation algorithm shown in FIG. In this estimation algorithm, parameters that can be measured by the battery 21, that is, the terminal voltage V, current I, and temperature T are used, and the function as the first remaining capacity calculation means is used for the first remaining capacity calculation unit at a predetermined time t. The remaining capacity SOCc (t) as the remaining capacity of 1 is calculated, and the remaining capacity SOCv (t as the second remaining capacity based on the estimated value of the battery open voltage Vo is obtained by the function as the second remaining capacity calculating means. ) Are calculated in parallel, and the remaining capacity SOC (t) obtained by weighting and synthesizing them by the function as the third remaining capacity calculating means is used as the final remaining capacity of the battery 21.

電流Ｉの積算による残存容量ＳＯＣｃと、開放電圧Ｖｏの推定による残存容量ＳＯＣｖとは、それぞれに一長一短があり、電流積算による残存容量ＳＯＣｃは、誤差が累積し易く、特に高負荷継続時の誤差が大きい反面、突入電流等の負荷変動に強い。一方、開放電圧推定による残存容量ＳＯＣｖは、通常の使用時において、略正確な値を求めることが可能であるが、負荷が短時間で大きく変動したときに値が振動する可能性がある。   The remaining capacity SOCc obtained by integrating the current I and the remaining capacity SOCv obtained by estimating the open circuit voltage Vo have advantages and disadvantages, respectively. The remaining capacity SOCc obtained by integrating the current easily accumulates errors. On the other hand, it is strong against load fluctuations such as inrush current. On the other hand, the remaining capacity SOCv based on the open-circuit voltage estimation can be obtained as a substantially accurate value during normal use, but the value may oscillate when the load greatly fluctuates in a short time.

従って、本ＳＯＣ推定アルゴリズムでは、電流Ｉを積算して求めた残存容量ＳＯＣｃ(t)と、バッテリ開放電圧Ｖｏの推定値から求めた残存容量ＳＯＣｖ(t)とを、バッテリ２１の使用状況に応じて随時変化させるウェイト（重み係数）ｗにより重み付けして合成することにより、残存容量ＳＯＣｃ(t)，ＳＯＣｖ(t)双方の欠点を打消して互いの利点を最大限に引き出すようにしている。ウェイトｗは、ｗ＝０〜１の間で変化させ、合成後の最終的な残存容量ＳＯＣ(t)は、以下の（７）式で与えられる。
ＳＯＣ(t)＝ｗ・ＳＯＣｃ(t)＋(１−ｗ)・ＳＯＣｖ(t)…（７） Therefore, in the present SOC estimation algorithm, the remaining capacity SOCc (t) obtained by integrating the current I and the remaining capacity SOCv (t) obtained from the estimated value of the battery open voltage Vo are determined according to the usage state of the battery 21. Thus, by combining the weights with weights (weighting coefficients) w that are changed as needed, the disadvantages of both the remaining capacities SOCc (t) and SOCv (t) are canceled out and the mutual advantages are maximized. The weight w is changed between w = 0 and 1, and the final remaining capacity SOC (t) after synthesis is given by the following equation (7).
SOC (t) = w.SOCc (t) + (1-w) .SOCv (t) (7)

ウェイトｗは、現在のバッテリの使用状況を的確に表すことのできるパラメータを用いて決定する必要があり、そのパラメータとしては、単位時間当たりの電流の変化率や残存容量ＳＯＣｃ，ＳＯＣｖの間の偏差等を用いることが可能である。単位時間当たりの電流変化率は、バッテリの負荷変動を直接的に反映しているが、単なる電流変化率では、スパイク的に発生する電流の急激な変化の影響を受けてしまう。   The weight w needs to be determined using a parameter that can accurately represent the current battery usage. The parameters include the current change rate per unit time and the deviation between the remaining capacities SOCc and SOCv. Etc. can be used. The current change rate per unit time directly reflects the load fluctuation of the battery, but the mere current change rate is affected by a sudden change in current that occurs in a spike manner.

従って、本形態においては、瞬間的に発生する電流の変化の影響を防止するため、所定のサンプリング数の単純平均、移動平均、加重平均等の処理を施した電流変化率を用いるようにしており、特に、電流の遅れを考慮した場合、バッテリの充放電状態の変化に対して、過去の履歴を過剰となることなく適切に反映することのできる移動平均を用いてウェイトｗを決定するようにしている。   Therefore, in this embodiment, in order to prevent the influence of a change in current that occurs instantaneously, a current change rate subjected to processing such as a simple average, a moving average, and a weighted average of a predetermined sampling number is used. In particular, when considering a delay in current, the weight w is determined using a moving average that can appropriately reflect the past history without excessively changing the charge / discharge state of the battery. ing.

この電流Ｉの移動平均値に基づいてウェイトｗを決定することにより、電流Ｉの移動平均値が大きいときには、電流積算のウェイトを高くして開放電圧推定のウェイトを下げ、負荷変動の影響を電流積算によって正確に反映すると共に、開放電圧推定時の振動を防止することができる。逆に、電流Ｉの移動平均値が小さいときには、電流積算のウェイトを下げ、開放電圧推定のウェイトを高くすることにより、電流積算時の誤差の累積による影響を回避し、開放電圧の推定により正確な残存容量を算出することができる。   By determining the weight w based on the moving average value of the current I, when the moving average value of the current I is large, the weight of the current integration is increased to lower the weight of the open circuit voltage estimation, and the influence of the load fluctuation is While accurately reflecting by integration, vibration during open circuit voltage estimation can be prevented. Conversely, when the moving average value of current I is small, the effect of error accumulation during current integration is avoided by reducing the current integration weight and increasing the open-circuit voltage estimation weight. The remaining capacity can be calculated.

すなわち、電流Ｉの移動平均は、電流の高周波成分に対するローパスフィルタとなり、この移動平均のフィルタリングにより、走行中の負荷変動で発生する電流のスパイク成分を、遅れ成分を助長することなく除去することができる。これにより、バッテリ状態をより的確に把握することができ、残存容量ＳＯＣｃ，ＳＯＣｖ双方の欠点を打消して互いの利点を最大限に引き出し、残存容量の推定精度を大幅に向上することができる。   That is, the moving average of the current I becomes a low-pass filter with respect to the high frequency component of the current, and the moving average filtering can remove the spike component of the current generated by the load fluctuation during traveling without promoting the delay component. it can. As a result, the battery state can be grasped more accurately, the disadvantages of both the remaining capacities SOCc and SOCv can be canceled, the mutual advantages can be maximized, and the estimation accuracy of the remaining capacities can be greatly improved.

更に、本ＳＯＣ推定アルゴリズムの特徴として、電池理論に基づいてバッテリ内部状況を電気化学的に把握し、バッテリ開放電圧Ｖｏに基づく残存容量ＳＯＣｖの演算精度の向上を図っている。次に、本推定アルゴリズムによる残存容量ＳＯＣｃ，ＳＯＣｖの演算について詳述する。   Further, as a feature of the present SOC estimation algorithm, the internal state of the battery is electrochemically grasped based on the battery theory, and the calculation accuracy of the remaining capacity SOCv based on the battery open voltage Vo is improved. Next, the calculation of the remaining capacities SOCc and SOCv by this estimation algorithm will be described in detail.

先ず、電流積算による残存容量ＳＯＣｃは、以下の（８）式に示すように、ウェイトｗを用いて合成した残存容量ＳＯＣをベース値として、所定時間毎に電流Ｉを積算して求められる。
ＳＯＣｃ(t)＝ＳＯＣ(t-1)−∫[(１００ηＩ／Ａｈ)＋ＳD]ｄｔ／３６００…（８）
但し、η ：電流効率
Ａｈ：電流容量（温度による変数）
ＳD ：自己放電率 First, as shown in the following equation (8), the remaining capacity SOCc obtained by current integration is obtained by integrating the current I every predetermined time using the remaining capacity SOC synthesized using the weight w as a base value.
SOCc (t) = SOC (t−1) −∫ [(100ηI / Ah) + SD] dt / 3600 (8)
Where η: current efficiency
Ah: Current capacity (variable depending on temperature)
SD: Self-discharge rate

（８）式における電流効率η及び自己放電率ＳDは、それぞれ定数と見なすことができるが（例えば、η＝１、ＳD＝０）、電流容量Ａｈは、温度に依存して変化する。従って、この電流積算による残存容量ＳＯＣｃの算出に際しては、温度によるセル容量の変動を関数化して算出した電流容量Ａｈを用いている。   The current efficiency η and the self-discharge rate SD in the equation (8) can be regarded as constants (for example, η = 1, SD = 0), but the current capacity Ah changes depending on the temperature. Therefore, when calculating the remaining capacity SOCc by this current integration, the current capacity Ah calculated by functionalizing the variation of the cell capacity with temperature is used.

図４は、バッテリ温度Ｔをパラメータとして、所定の基準とする定格容量（例えば、所定セル数を基準単位とした場合の定格電流容量）に対する容量比Ａｈ’を格納した電流容量テーブルの例を示すものであり、常温（２５°Ｃ）における容量比Ａｈ’（＝１．００）に対し、低温になる程、電流容量が減少するため、容量比Ａｈ’の値が大きくなる。この電流容量テーブルから参照した容量比Ａｈ’を用い、計測対象毎の温度Ｔにおける電流容量Ａｈを算出することができる。   FIG. 4 shows an example of a current capacity table storing a capacity ratio Ah ′ with respect to a rated capacity (for example, a rated current capacity when a predetermined number of cells are used as a reference unit) with the battery temperature T as a parameter. However, the current capacity decreases as the temperature becomes lower than the capacity ratio Ah ′ (= 1.00) at room temperature (25 ° C.), and therefore the value of the capacity ratio Ah ′ increases. Using the capacity ratio Ah ′ referred to from this current capacity table, the current capacity Ah at the temperature T for each measurement target can be calculated.

この場合、厳密には、バッテリの電流容量は、劣化等によりバッテリの内部インピーダンスが増加すると、減少する。従って、インピーダンス増加割合に応じて電流容量を補正するための電流容量補正係数ＫＡを導入し、この電流容量補正係数ＫＡを用いて図４に示す電流容量テーブルから算出した電流容量Ａｈを補正することが望ましい（Ａｈ＝Ａｈ×ＫＡ）。   In this case, strictly speaking, the current capacity of the battery decreases as the internal impedance of the battery increases due to deterioration or the like. Therefore, a current capacity correction coefficient KA for correcting the current capacity according to the rate of increase in impedance is introduced, and the current capacity Ah calculated from the current capacity table shown in FIG. 4 is corrected using the current capacity correction coefficient KA. Is desirable (Ah = Ah × KA).

電流容量補正係数ＫＡは、管理サーバ１００から送信されるインピーダンス増加割合であるバッテリ劣化係数ＫＲＥを用いて決定することができ、図５に示すように、バッテリ劣化係数ＫＲＥをパラメータとして電流容量補正係数ＫＡを格納した電流容量補正係数テーブルを用いる。この電流容量補正係数テーブルは、バッテリ新品時のＫＲＥ＝１を基準として（ＫＡ＝１）、バッテリ劣化係数ＫＲＥが大きくなる程（バッテリの内部インピーダンスが増加する程）、電流容量補正係数ＫＡが減少する特性を有している。   The current capacity correction coefficient KA can be determined using the battery deterioration coefficient KRE, which is the impedance increase rate transmitted from the management server 100, and as shown in FIG. 5, the current capacity correction coefficient KA is used as a parameter. A current capacity correction coefficient table storing KA is used. This current capacity correction coefficient table is based on KRE = 1 when the battery is new (KA = 1), and the current capacity correction coefficient KA decreases as the battery deterioration coefficient KRE increases (the internal impedance of the battery increases). It has the characteristic to do.

更に、図４に示す電流容量テーブル及び図５に示す電流容量補正係数テーブルは、１つのテーブルに統合し、バッテリ温度Ｔとバッテリ劣化係数ＫＲＥとをパラメータとする電流容量テーブルを用いて電流容量Ａｈを算出するようにしても良い。図６に示す電流容量テーブルは、図４の電流容量テーブルの特性を基準（ＫＲＥ＝１）として、バッテリ劣化係数ＫＲＥをパラメータとする特性を追加したものであり、同じ温度では、バッテリ劣化係数ＫＲＥの値が大きくなる程、容量比Ａｈ’が大きくなり、電流容量が減少する。   Further, the current capacity table shown in FIG. 4 and the current capacity correction coefficient table shown in FIG. 5 are integrated into one table, and the current capacity Ah is obtained using the current capacity table using the battery temperature T and the battery deterioration coefficient KRE as parameters. May be calculated. The current capacity table shown in FIG. 6 is obtained by adding a characteristic using the battery deterioration coefficient KRE as a parameter with the characteristic of the current capacity table of FIG. 4 as a reference (KRE = 1). As the value increases, the capacity ratio Ah ′ increases and the current capacity decreases.

以上のように、（８）式に基づいて電流積算による残存容量ＳＯＣｃ(t)を算出する際に、バッテリのインピーダンス増加割合に応じて電流容量を補正することにより、電流積算誤差を抑制することができ、正確な残存容量ＳＯＣｃを得ることができる。   As described above, when calculating the remaining capacity SOCc (t) by current integration based on the equation (8), the current capacity is corrected according to the battery impedance increase rate to suppress the current integration error. And an accurate remaining capacity SOCc can be obtained.

また、（８）式による残存容量ＳＯＣｃ(t)の演算は、具体的には離散時間処理によって実行され、１演算周期前の合成残存容量ＳＯＣ(t-1)を、電流積算のベース値として入力している（図３のブロック図における遅延演算子Ｚ-1）。従って、誤差が累積したり、発散することがなく、万一、初期値が真値と大きく異なっていても、所定の時間経過後（例えば、数分後）には、真値に収束させることができる。 Further, the calculation of the remaining capacity SOCc (t) by the equation (8) is specifically executed by discrete time processing, and the combined remaining capacity SOC (t−1) one calculation cycle before is used as a base value of current integration. (Delay operator Z -1 in the block diagram of FIG. 3). Therefore, errors do not accumulate or diverge, and even if the initial value is significantly different from the true value, it should converge to the true value after a predetermined time (for example, after several minutes). Can do.

一方、開放電圧Ｖｏの推定に基づく残存容量ＳＯＣｖを求めるには、バッテリ２１のインピーダンスＺと、実測した端子電圧Ｖと電流Ｉとから、以下の（９）式を用いて開放電圧Ｖｏの推定値を求める。但し、電流Ｉは放電側を＋とする。
Ｖｏ＝Ｉ×Ｚ＋Ｖ…（９） On the other hand, in order to obtain the remaining capacity SOCv based on the estimation of the open circuit voltage Vo, the estimated value of the open circuit voltage Vo using the following equation (9) from the impedance Z of the battery 21 and the measured terminal voltage V and current I: Ask for. However, the current I is + on the discharge side.
Vo = I × Z + V (9)

バッテリ２１のインピーダンスＺは、図７に示す等価回路モデルを用いて作成したインピーダンステーブルを用いて求めることができる。図７の等価回路は、抵抗分Ｒ１〜Ｒ３、容量分Ｃ１，ＣＰＥ１，ＣＰＥ２（但し、ＣＰＥ１，ＣＰＥ２は二重層容量分）の各パラメータを、直列及び並列に組合わせた等価回路モデルであり、交流インピーダンス法における周知のCole-Coleプロットをカーブフィッティングすることにより、各パラメータを決定する。   The impedance Z of the battery 21 can be obtained by using an impedance table created using the equivalent circuit model shown in FIG. The equivalent circuit of FIG. 7 is an equivalent circuit model in which each parameter of resistance components R1 to R3 and capacitance components C1, CPE1, and CPE2 (where CPE1 and CPE2 are double layer capacitance components) are combined in series and in parallel. Each parameter is determined by curve fitting a well-known Cole-Cole plot in the AC impedance method.

これらのパラメータから求められるインピーダンスは、バッテリの温度や電気化学的な反応速度、充放電電流の周波数成分によって大きく変化する。従って、インピーダンスを決定するパラメータとして、前述の単位時間当たりの電流Ｉの移動平均値を周波数成分の置き換えとして採用し、電流Ｉの移動平均値と温度Ｔとを条件とするインピーダンス測定を行ってデータを蓄積した後、温度Ｔと単位時間当たりの電流Ｉの移動平均値とに基づいてインピーダンスのテーブルを作成する。   The impedance obtained from these parameters varies greatly depending on the temperature of the battery, the electrochemical reaction rate, and the frequency component of the charge / discharge current. Therefore, as the parameter for determining the impedance, the moving average value of the current I per unit time described above is used as a replacement of the frequency component, and the impedance measurement is performed on the condition of the moving average value of the current I and the temperature T, and the data is obtained. Is stored, an impedance table is created based on the temperature T and the moving average value of the current I per unit time.

尚、電流Ｉの移動平均値は、例えば、電流Ｉのサンプリングを０．１ｓｅｃ毎、電流積算の演算周期を０．５ｓｅｃ毎とした場合、５個のデータを移動平均して求められる。前述したように、電流Ｉの移動平均値は、ウェイトｗを決定するパラメータとしても用いられ、ウェイトｗ、インピーダンスＺの演算を容易としているが、詳細には、低温になる程、バッテリの内部インピーダンスが増加して電流変化率が小さくなるため、ウェイトｗ、インピーダンスＺは、直接的には、電流Ｉの移動平均値を温度補正した補正後電流変化率ＫΔＩ／Δｔを用いて決定する。   Note that the moving average value of the current I is obtained, for example, by moving and averaging five pieces of data when the sampling of the current I is performed every 0.1 sec and the calculation cycle of current integration is performed every 0.5 sec. As described above, the moving average value of the current I is also used as a parameter for determining the weight w and facilitates the calculation of the weight w and the impedance Z. In detail, the internal impedance of the battery decreases as the temperature decreases. Therefore, the weight w and the impedance Z are directly determined using the corrected current change rate KΔI / Δt obtained by temperature-correcting the moving average value of the current I.

図８は、電流変化率ΔＩ／Δｔ（単位時間当たりの電流Ｉの移動平均値）を温度補正した補正後電流変化率ＫΔＩ／Δｔとバッテリ温度Ｔとをパラメータとして、インピーダンスＺを格納したインピーダンステーブルの例を示すものであり、概略的には、補正後電流変化率ＫΔＩ／Δｔが同じ場合には、バッテリ温度Ｔが低くなる程、インピーダンスＺが増加し、同じ温度では、補正後電流変化率ＫΔＩ／Δｔが小さくなる程、インピーダンスＺが増加する傾向を有している。尚、図８及び後述する図９に示すテーブルにおいては、通常の条件下で使用される範囲のデータを示し、他の範囲のデータは記載を省略してある。   FIG. 8 shows an impedance table in which impedance Z is stored by using, as parameters, a current change rate KΔI / Δt after correction of temperature of current change rate ΔI / Δt (moving average value of current I per unit time) and battery temperature T. In general, when the corrected current change rate KΔI / Δt is the same, the impedance Z increases as the battery temperature T decreases, and at the same temperature, the corrected current change rate. As KΔI / Δt decreases, the impedance Z tends to increase. In the table shown in FIG. 8 and FIG. 9 described later, data in a range used under normal conditions is shown, and data in other ranges is omitted.

以上のインピーダンステーブルは、バッテリ２１が初期状態（劣化していない状態）であることを前提として作成したテーブルである。従って、バッテリ劣化を反映した正確な開放電圧を推定するには、管理サーバ１００から送信されるバッテリ劣化係数ＫＲＥを用いてインピーダンスのテーブル値Ｚを補正し、この補正したインピーダンス（Ｚ×ＫＲＥ）と、実測した端子電圧Ｖと電流Ｉを上述の（９）式に適用した以下の（９’）式により、開放電圧Ｖｏの推定値を求める。
Ｖｏ＝Ｉ×（Ｚ×ＫＲＥ）＋Ｖ…（９’） The above impedance table is a table created on the assumption that the battery 21 is in an initial state (a state in which the battery 21 is not deteriorated). Therefore, in order to estimate an accurate open-circuit voltage reflecting the battery deterioration, the impedance table value Z is corrected using the battery deterioration coefficient KRE transmitted from the management server 100, and the corrected impedance (Z × KRE) and Then, an estimated value of the open circuit voltage Vo is obtained by the following equation (9 ′) in which the actually measured terminal voltage V and current I are applied to the above equation (9).
Vo = I × (Z × KRE) + V (9 ′)

すなわち、長期間の使用を考慮した場合、バッテリ２１が初期状態（劣化していない状態）で求めたインピーダンスを用いて開放電圧を推定すると、推定誤差が大きくなり、開放電圧に基づく残存容量の精度が低下する。従って、バッテリ劣化係数ＫＲＥで補正したインピーダンス（Ｚ×ＫＲＥ）を用いて開放電圧Ｖｏを求めることにより、バッテリ２１が劣化しても残存容量ＳＯＣの推定精度を高精度に維持することができる。   That is, when long-term use is considered, if the open circuit voltage is estimated using the impedance obtained in the initial state (the state in which the battery 21 is not deteriorated), the estimation error becomes large, and the accuracy of the remaining capacity based on the open circuit voltage is increased. Decreases. Therefore, by obtaining the open circuit voltage Vo using the impedance (Z × KRE) corrected by the battery deterioration coefficient KRE, it is possible to maintain the estimation accuracy of the remaining capacity SOC with high accuracy even when the battery 21 is deteriorated.

開放電圧Ｖｏの推定後は、バッテリ内の電気化学的な関係に基づいて残存容量ＳＯＣｖを演算する。具体的には、平衡状態での電極電位とイオンの活量との関係を記述した周知のネルンストの式を適用し、開放電圧Ｖｏと残存容量ＳＯＣｖとの関係を表すと、以下の（１０）式を得ることができる。
Ｖｏ＝Ｅ＋[(Ｒｇ・Ｔ／Ｎｅ・Ｆ)×ｌｎＳＯＣｖ／(１００−ＳＯＣｖ)]＋Ｙ…（１０）
但し、Ｅ ：標準電極電位（例えば、リチウムイオン電池では、Ｅ＝３．７４５）
Ｒｇ：気体定数（８．３１４Ｊ／ｍｏｌ−Ｋ）
Ｔ ：温度（絶対温度Ｋ）
Ｎｅ：イオン価数（本形態のリチウムイオン電池では、Ｎｅ＝１）
Ｆ ：ファラデー定数（９６４８５Ｃ／ｍｏｌ） After the open circuit voltage Vo is estimated, the remaining capacity SOCv is calculated based on the electrochemical relationship in the battery. Specifically, when the well-known Nernst equation describing the relationship between the electrode potential and the ion activity in the equilibrium state is applied and the relationship between the open circuit voltage Vo and the remaining capacity SOCv is expressed, the following (10) The formula can be obtained.
Vo = E + [(Rg · T / Ne · F) × lnSOCv / (100−SOCv)] + Y (10)
However, E: Standard electrode potential (for example, E = 3.745 in a lithium ion battery)
Rg: Gas constant (8.314 J / mol-K)
T: temperature (absolute temperature K)
Ne: Ion valence (Ne = 1 in the lithium ion battery of this embodiment)
F: Faraday constant (96485 C / mol)

尚、（１０）式におけるＹは補正項であり、常温における電圧−ＳＯＣ特性をＳＯＣの関数で表現したものである。ＳＯＣｖ＝Ｘとすると、以下の（１１）式に示すように、ＳＯＣの三次関数で表すことができる。
Ｙ＝−１０-6Ｘ3＋９・１０-5Ｘ2＋０．０１３Ｘ−０．７３１１…（１１） In Equation (10), Y is a correction term, and the voltage-SOC characteristic at normal temperature is expressed as a function of SOC. If SOCv = X, it can be expressed by a cubic function of SOC as shown in the following equation (11).
Y = −10 −6 X 3 + 9 · 10 −5 X 2 + 0.013X−0.7311 (11)

以上の（１０）式により、残存容量ＳＯＣｖには、開放電圧Ｖｏのみならず温度Ｔとの間にも強い相関性があることがわかる。この場合、開放電圧Ｖｏと温度Ｔとをパラメータとして、直接、（１０）式を用いて残存容量ＳＯＣｖを算出することも可能であるが、実際には、使用する電池特有の充放電特性や使用条件等に対する考慮が必要となる。   From the above equation (10), it can be seen that the remaining capacity SOCv has a strong correlation not only with the open circuit voltage Vo but also with the temperature T. In this case, the remaining capacity SOCv can be calculated directly using the equation (10) using the open circuit voltage Vo and the temperature T as parameters. Consideration of conditions is necessary.

従って、以上の（１０）式の関係から実際の電池の状態を把握する場合には、常温でのＳＯＣ−Ｖｏ特性を基準として、各温度域での充放電試験或いはシミュレーションを行い、実測データを蓄積する。そして、蓄積した実測データから開放電圧Ｖｏと温度Ｔとをパラメータとする残存容量ＳＯＣｖのテーブルを作成しておき、このテーブルを利用して残存容量ＳＯＣｖを求める。図９は、残存容量テーブルの例を示すものであり、概略的には、温度Ｔ及び開放電圧Ｖｏが低くなる程、残存容量ＳＯＣｖが小さくなり、温度Ｔ及び開放電圧Ｖｏが高くなる程、残存容量ＳＯＣｖが大きくなる傾向を有している。   Therefore, when grasping the actual state of the battery from the relationship of the above equation (10), a charge / discharge test or simulation in each temperature range is performed on the basis of the SOC-Vo characteristics at room temperature, and the measured data is obtained. accumulate. Then, a table of the remaining capacity SOCv using the open circuit voltage Vo and the temperature T as parameters is created from the accumulated measured data, and the remaining capacity SOCv is obtained using this table. FIG. 9 shows an example of the remaining capacity table. Generally, the lower the temperature T and the open circuit voltage Vo, the smaller the remaining capacity SOCv, and the higher the temperature T and the open circuit voltage Vo, the remaining capacity. The capacity SOCv tends to increase.

そして、残存容量ＳＯＣｃ,ＳＯＣｖを算出した後は、前述の（７）式に示したように、残存容量ＳＯＣｃ,ＳＯＣｖを、テーブル参照等によって決定したウェイトｗを用いて重み付け合成し、残存容量ＳＯＣを算出する。図１０は、ウェイトｗを決定するためのウェイトテーブルの例を示し、補正後電流変化率ＫΔＩ／Δｔをパラメータとする一次元テーブルである。このウェイトテーブルは、概略的には、補正後電流変化率ＫΔＩ／Δｔが小さくなる程、すなわち、バッテリ負荷変動が小さい程、ウェイトｗの値を小さくして電流積算による残存容量ＳＯＣｃの重みを小さくする傾向を有している。   After calculating the remaining capacities SOCc and SOCv, as shown in the above equation (7), the remaining capacities SOCc and SOCv are weighted and synthesized using the weight w determined by referring to the table or the like, and the remaining capacities SOC are calculated. Is calculated. FIG. 10 shows an example of a weight table for determining the weight w, and is a one-dimensional table using the corrected current change rate KΔI / Δt as a parameter. This weight table generally indicates that the smaller the corrected current change rate KΔI / Δt, that is, the smaller the battery load fluctuation, the smaller the value of the weight w and the smaller the weight of the remaining capacity SOCc due to current integration. Have a tendency to

次に、管理サーバ１００におけるバッテリ劣化係数ＫＲＥの算出処理について、図１１に示すフローチャートを用いて説明する。   Next, the battery degradation coefficient KRE calculation process in the management server 100 will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

このバッテリ劣化係数算出処理がスタートすると、先ず、ステップＳ１において、バッテリ劣化係数ＫＲＥの算出周期に到達したか否かを判断する。そして、バッテリ劣化係数ＫＲＥの算出周期でない場合には、ステップＳ１から処理を抜け、バッテリ劣化係数ＫＲＥの算出周期に達した場合、ステップＳ１からステップＳ２以下へ進み、ステップＳ２〜Ｓ５でバッテリ劣化係数算出条件の成立を判断する。   When the battery deterioration coefficient calculation process starts, first, in step S1, it is determined whether or not the calculation period of the battery deterioration coefficient KRE has been reached. If it is not the calculation cycle of the battery deterioration coefficient KRE, the process is skipped from step S1, and if the calculation period of the battery deterioration coefficient KRE is reached, the process proceeds from step S1 to step S2 and the subsequent steps. It is determined whether the calculation condition is satisfied.

このバッテリ劣化係数算出条件は、バッテリが安定している温度条件下において、データベースに格納されているデータ履歴を検索し、図１２に示すように、０付近のバッテリ電流Ｉ２及び対応するバッテリ電圧Ｖ２、０付近に変化する直前の電流Ｉ１及び対応するバッテリ電圧Ｖ１を格納算出するための条件である。具体的には、ステップＳ２において、バッテリ温度Ｔが設定範囲内（ＴＢＣＬ≦Ｔ≦ＴＢＣＨ；（１）式参照）にあり、ステップＳ３において、バッテリ電流Ｉが０付近の設定範囲内（−ＩＢＨＺ≦Ｉ≦ＩＢＨＺ；（２）式参照）にある状態が設定時間ＴＮＬＤ（例えば、２ｓｅｃ）継続し、ステップＳ４において、直前の設定時間ＴＮＬＳ（例えば、０．５ｓｅｃ）内にバッテリ電流Ｉが設定値ＩＢＨＣ以上或いは設定値−ＩＢＨＣ以下である状態（Ｉ≦−ＩＢＨＣ又はＩＢＨＣ≦Ｉ；（３）式参照）が存在し、且つ、ステップＳ５において、Ｉ≦−ＩＢＨＣ又はＩＢＨＣ≦Ｉの状態が設定時間ＴＮＬＢ（例えば、２ｓｅｃ）継続している条件が成立するか否かを判断する。   The battery deterioration coefficient calculation condition is such that the data history stored in the database is searched under the temperature condition where the battery is stable, and as shown in FIG. 12, the battery current I2 near 0 and the corresponding battery voltage V2 , A condition for storing and calculating the current I1 immediately before changing to 0 and the corresponding battery voltage V1. Specifically, in step S2, the battery temperature T is within the set range (TBCL ≦ T ≦ TBCH; see equation (1)), and in step S3, the battery current I is within the set range near 0 (−IBHZ ≦ I ≦ IBHZ; see formula (2)) continues for a set time TNLD (for example, 2 sec), and in step S4, the battery current I is set to the set value IBHC within the immediately preceding set time TNLS (for example, 0.5 sec). There is a state (I ≦ −IBHC or IBHC ≦ I; see formula (3)) above or below the set value −IBHC, and in step S5, the state of I ≦ −IBHC or IBHC ≦ I is the set time TNLB. It is determined whether or not the continuing condition is satisfied (for example, 2 sec).

そして、ステップＳ２〜Ｓ５の何れかにおいて条件が成立しないときには、そのステップから処理を抜け、ステップＳ２〜Ｓ５の全ての条件が成立するとき、ステップＳ６へ進む。ステップＳ６では、設定時間ＴＮＬＳ内で０付近に変化する直前のバッテリ電流Ｉ１及びバッテリ電圧Ｖ１を算出すると共に、設定時間経過ＴＮＬＤ経過後のバッテリ電流Ｉ２及びバッテリ電圧Ｖ２を算出する。   Then, when the condition is not satisfied in any of steps S2 to S5, the process is exited from that step, and when all the conditions of steps S2 to S5 are satisfied, the process proceeds to step S6. In step S6, the battery current I1 and the battery voltage V1 immediately before changing to near 0 within the set time TNLS are calculated, and the battery current I2 and the battery voltage V2 after the set time lapse TNLD are calculated.

その後、ステップ７へ進み、前述の（４），（５）式に従い、電流Ｉ１，Ｉ２の差の絶対値、電圧Ｖ１，Ｖ２の差の絶対値を、それぞれ、電流変化量ＤＩＢＨ、電圧変化量ＤＶＢＨとして算出し、ステップＳ８で、電流変化量ＤＩＢＨ及び電圧変化量ＤＶＢＨをデータベースに格納する。そして、ステップＳ９で、データベースに格納された電流変化量ＤＩＢＨ及び電圧変化量ＤＶＢＨのデータ群に対してＤＩＢＨ＝０且つＤＶＢＨ＝０の条件が成立するように最小二乗法を利用して直線近似を行うことにより、インピーダンスＲｎを算出する。図１３は、電流変化量ＤＩＢＨを横軸、電圧変化量ＤＶＢＨを縦軸として太線で示す近似直線を求めた例を示しており、この近似直線の傾きがインピーダンスＲｎとして算出される。   Thereafter, the process proceeds to step 7, and the absolute value of the difference between the currents I1 and I2 and the absolute value of the difference between the voltages V1 and V2 are respectively calculated as the current change amount DIBH and the voltage change amount according to the above-described equations (4) and (5). Calculated as DVBH, and in step S8, the current change amount DIBH and the voltage change amount DVBH are stored in the database. In step S9, linear approximation is performed using the least square method so that the condition of DIBH = 0 and DVBH = 0 is satisfied for the data group of current change amount DIBH and voltage change amount DVBH stored in the database. By doing so, the impedance Rn is calculated. FIG. 13 shows an example in which an approximate line indicated by a bold line with the current change amount DIBH as the horizontal axis and the voltage change amount DVBH as the vertical axis is obtained, and the slope of the approximate line is calculated as the impedance Rn.

インピーダンスＲｎを算出した後は、ステップＳ１０へ進み、インピーダンスＲｎと予め保有する補正計算用インピーダンスＲｒとの比を、バッテリ劣化係数ＫＲＥとして算出する（（６）式参照）。そして、ステップＳ１１で車両システム１０にバッテリ劣化係数ＫＲＥを送信し、本処理を終了する。   After calculating the impedance Rn, the process proceeds to step S10, and the ratio between the impedance Rn and the correction calculation impedance Rr held in advance is calculated as the battery deterioration coefficient KRE (see equation (6)). In step S11, the battery deterioration coefficient KRE is transmitted to the vehicle system 10, and the present process is terminated.

以上の処理によって算出されたバッテリ劣化係数ＫＲＥは、車両システム１０におけるインピーダンスの補正のみならず、バッテリの寿命予測に用いることができる。すなわち、バッテリのインピーダンス増加割合は、経過時間（以下、時間を年数を単位として表現する）の対数や平方根で表される関数と比例関係で示すことができることから、予め、バッテリの新品時からの経過年数とインピーダンス増加割合との関係を示すテーブルを管理サーバ１００のデータベースに設定しておく。   The battery deterioration coefficient KRE calculated by the above processing can be used not only for impedance correction in the vehicle system 10 but also for battery life prediction. That is, the battery impedance increase rate can be shown in a proportional relationship with a logarithm of elapsed time (hereinafter, time is expressed in years) or a square root function. A table indicating the relationship between the elapsed years and the impedance increase rate is set in the database of the management server 100.

図１４は、バッテリの新品時からの経過年数ｔの関数ｆ(t)とインピーダンス増加割合との関係を格納したテーブルを示し、バッテリ劣化係数ＫＲＥが予め設定した寿命判定基準である寿命判定インピーダンス係数ＫＦＮに達したときを寿命としている。そして、バッテリ劣化係数ＫＲＥを算出した時点での関数値ｆ(YRL)から経過年数推定値ＹＲＬを算出し、以下の（１２）式に示すように、寿命判定インピーダンス係数ＫＦＮに対応する関数値ｆ(YFN)による寿命判定経過年数ＹＦＮから経過年数推定値ＹＲＬを減算した値を、バッテリの使用可能時間を示す寿命到達年数ＹＲＳＴとして算出する。
ＹＲＳＴ＝ＹＦＮ−ＹＲＬ…（１２） FIG. 14 shows a table storing the relationship between the function f (t) of the number of years t since the battery is new and the impedance increase rate, and the life determination impedance coefficient which is the life determination criterion set in advance by the battery deterioration coefficient KRE. The life is reached when KFN is reached. Then, an elapsed year estimated value YRL is calculated from the function value f (YRL) at the time when the battery deterioration coefficient KRE is calculated, and the function value f corresponding to the life determination impedance coefficient KFN is expressed by the following equation (12). A value obtained by subtracting the estimated elapsed time YRL from the estimated lifetime YFN based on (YFN) is calculated as the lifetime reached YRST indicating the battery usable time.
YRST = YFN-YRL (12)

算出された寿命到達年数ＹＲＳＴ、或いは寿命到達年数ＹＲＳＴに基づくバッテリ状態は、車両システム、ユーザ、メーカ等に配信され、バッテリ管理や車両制御のみならず、既存製品の改良や新製品の開発等にフィードバックされる。   The battery life based on the calculated service life YRST or service life YRST is distributed to vehicle systems, users, manufacturers, etc., for battery management and vehicle control as well as improvement of existing products and development of new products. Provide feedback.

尚、管理サーバ１００側には、バッテリの新品時からの経過年数（時間）とインピーダンス増加割合との関係を予めテーブルに格納することなく、データベースに予め登録されているバッテリ使用開始時間とバッテリ劣化係数ＫＲＥを算出した時間とから実経過年数ＹＲＲを求め、この実経過年数ＹＲＲから寿命到達年数ＹＲＳＴを算出するようにしても良い。   Note that the management server 100 side does not store the relationship between the number of years (time) elapsed since the battery is new and the impedance increase ratio in the table in advance, and the battery use start time and battery deterioration registered in the database in advance. The actual elapsed years YRR may be obtained from the time when the coefficient KRE is calculated, and the life reaching years YRST may be calculated from the actual elapsed years YRR.

すなわち、以下の（１３）式に示すように、バッテリ劣化係数ＫＲＥと実経過年数ＹＲＲの関数ｆ(YRR)とから、図１５に示すインピーダンス増加割合と経過年数（時間）との比例関係における比例係数ＫＹＲを算出する。そして、以下の（１４）式に示すように、この比例係数ＫＹＲを用いて寿命判定インピーダンス係数ＫＦＮに対応する関数値ｆ((KFN-1)／KYR)を求め、この関数ｆの逆関数ｇより求めた寿命判定経過年数と、実経過年数ＹＲＲとの差から、寿命到達年数ＹＲＳＴを算出する。これにより、個々のバッテリの使用状況に応じた劣化状態を把握することができる。
ＫＹＲ＝（ＫＲＥ−１）／ｆ(YRR)…（１３）
ＹＲＳＴ＝ｇ((KFN-1)／KYR)−ＹＲＲ…（１４） That is, as shown in the following equation (13), from the battery degradation coefficient KRE and the function f (YRR) of the actual elapsed years YRR, the proportionality in the proportional relationship between the impedance increase rate and the elapsed years (time) shown in FIG. A coefficient KYR is calculated. Then, as shown in the following equation (14), a function value f ((KFN-1) / KYR) corresponding to the life determination impedance coefficient KFN is obtained using the proportional coefficient KYR, and an inverse function g of the function f is obtained. From the difference between the obtained life determination elapsed years and the actual elapsed years YRR, the life reached years YRST are calculated. Thereby, the deterioration state according to the use condition of each battery can be grasped.
KYR = (KRE-1) / f (YRR) (13)
YRST = g ((KFN-1) / KYR) -YRR (14)

以上のように、本実施の形態においては、バッテリのインピーダンスの変化を的確に捉えて劣化状態を正確に推定することができ、このインピーダンス変化を、残存容量等のバッテリ状態を表すパラメータに反映したり、バッテリの寿命予測を行うことで、常に的確なバッテリ管理を行うことができる。   As described above, in the present embodiment, it is possible to accurately estimate the deterioration state by accurately grasping the change in the impedance of the battery, and this impedance change is reflected in the parameter representing the battery state such as the remaining capacity. In addition, accurate battery management can always be performed by predicting the battery life.

バッテリ管理システムの構成図Configuration diagram of battery management system 車両システムの構成図Configuration diagram of vehicle system バッテリ残存容量の推定アルゴリズムを示すブロック図Block diagram showing the remaining battery capacity estimation algorithm バッテリ温度をパラメータとする電流容量テーブルの説明図Illustration of current capacity table with battery temperature as parameter バッテリ劣化係数をパラメータとする電流容量補正係数テーブルの説明図Explanatory drawing of the current capacity correction coefficient table using the battery deterioration coefficient as a parameter バッテリ温度とバッテリ劣化係数とをパラメータとする電流容量テーブルの説明図Illustration of current capacity table with battery temperature and battery degradation coefficient as parameters 等価回路モデルを示す回路図Circuit diagram showing equivalent circuit model インピーダンステーブルの説明図Illustration of impedance table 残存容量テーブルの説明図Explanation of remaining capacity table ウェイトテーブルの説明図Illustration of weight table バッテリ劣化係数算出処理を示すフローチャートFlow chart showing battery deterioration coefficient calculation processing インピーダンス算出時のバッテリ電圧及び電流を示す説明図Explanatory diagram showing battery voltage and current when calculating impedance インピーダンス算出の説明図Illustration of impedance calculation 寿命推定の説明図Illustration of life estimation 他の寿命推定を示す説明図Explanatory drawing showing other life estimation

符号の説明Explanation of symbols

１０ 車両システム
２１ バッテリ
２６ 通信モジュール
１００ 管理サーバ
Ｔ バッテリ温度
Ｉ バッテリ電流
Ｖ バッテリ電圧
ＤＩＢＨ 電流変化量
ＤＶＢＨ 電圧変化量
Ａｈ 電流容量
Ｒｎ インピーダンス
Ｒｒ 補正計算用インピーダンス（インピーダンス初期値）
ＫＲＥ バッテリ劣化係数（インピーダンス増加割合）
ＫＦＮ 寿命判定インピーダンス係数（寿命判定基準）
ＹＦＮ 寿命判定経過年数（寿命判定経過時間）
ＳＯＣｃ 残存容量（第１の残存容量）
ＳＯＣｖ 残存容量（第２の残存容量）
ｗ ウェイト
ＳＯＣ 残存容量（合成後の残存容量）
代理人 弁理士 伊 藤 進 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Vehicle system 21 Battery 26 Communication module 100 Management server T Battery temperature I Battery current V Battery voltage DIBH Current variation DVBH Voltage variation Ah Current capacity Rn Impedance Rr Impedance for correction calculation (impedance initial value)
KRE Battery degradation factor (impedance increase rate)
KFN Life Judgment Impedance Coefficient (Life Judgment Standard)
YFN Life assessment elapsed years (life assessment elapsed time)
SOCc remaining capacity (first remaining capacity)
SOCv remaining capacity (second remaining capacity)
w weight SOC remaining capacity (remaining capacity after synthesis)
Agent Patent Attorney Susumu Ito

Claims (14)

車両搭載のバッテリの情報をデータベースに格納し、バッテリ管理に反映させるバッテリ管理システムであって、
上記データベースに格納されたバッテリ情報からバッテリ電流が０付近に変化している状態を検出し、該状態におけるバッテリ電流及び電圧を統計処理して上記バッテリのインピーダンスを算出するインピーダンス算出手段と、
上記インピーダンス算出手段で算出したインピーダンスの初期値に対する増加割合に基づいて上記バッテリの劣化状態を表すバッテリ劣化係数を算出する劣化状態算出手段とを備えたことを特徴とするバッテリ管理システム。 A battery management system for storing information on a vehicle-mounted battery in a database and reflecting the information in battery management,
Impedance detecting means for detecting a state in which the battery current is changing to near 0 from the battery information stored in the database, and statistically processing the battery current and voltage in the state to calculate the impedance of the battery;
A battery management system comprising: a deterioration state calculation means for calculating a battery deterioration coefficient representing a deterioration state of the battery based on a rate of increase of the impedance calculated by the impedance calculation means with respect to an initial value. 上記インピーダンス算出手段は、
バッテリ電流が０付近に変化している前後の電流変化量及び電圧変化量を求めて記録し、所定の演算周期毎に、上記電流変化量と上記電圧変化量との関係を最小二乗法を用いて直線近似し、近似した直線の傾きを上記バッテリのインピーダンスとして算出することを特徴とする請求項１記載のバッテリ管理システム。 The impedance calculation means is
The current change amount and the voltage change amount before and after the battery current is changed to near 0 are obtained and recorded, and the relationship between the current change amount and the voltage change amount is calculated using a least square method for each predetermined calculation cycle. The battery management system according to claim 1, wherein a linear approximation is performed, and an inclination of the approximated straight line is calculated as the impedance of the battery. 上記インピーダンス算出手段は、
上記演算周期を、絶対的な経過時間或いは上記バッテリの実使用時間によって決定することを特徴とする請求項２記載のバッテリ管理システム。 The impedance calculation means is
The battery management system according to claim 2, wherein the calculation cycle is determined by an absolute elapsed time or an actual usage time of the battery. 上記インピーダンス算出手段は、
上記演算周期を、上記電流変化量及び上記電圧変化量のデータの個数によって決定することを特徴とする請求項２記載のバッテリ管理システム。 The impedance calculation means is
3. The battery management system according to claim 2, wherein the calculation cycle is determined by the number of data of the current change amount and the voltage change amount. 上記インピーダンス算出手段は、
上記演算周期内に、上記電流変化量及び上記電圧変化量のデータの個数が設定値以下の場合、インピーダンスの算出を行わず、次の演算周期にデータを繰り越すことを特徴とする請求項２〜４の何れか一に記載のバッテリ管理システム。 The impedance calculation means is
The data is carried over to the next calculation cycle without calculating the impedance when the number of data of the current change amount and the voltage change amount is equal to or less than a set value within the calculation cycle. 4. The battery management system according to any one of 4. 上記劣化状態算出手段は、
上記バッテリの温度に基づいて設定した領域毎に上記バッテリ劣化係数を算出し、各領域のバッテリ劣化係数を平均化して全体のバッテリ劣化係数を算出することを特徴とする請求項１又は２記載のバッテリ管理システム。 The deterioration state calculating means includes
The battery deterioration coefficient is calculated for each area set based on the temperature of the battery, and the battery deterioration coefficient in each area is averaged to calculate the overall battery deterioration coefficient. Battery management system. 上記劣化状態算出手段は、
上記バッテリ劣化係数のデータの個数が設定値以下の領域を、平均化処理から除外することを特徴とする請求項６記載のバッテリ管理システム。 The deterioration state calculating means includes
The battery management system according to claim 6, wherein an area where the number of data of the battery deterioration coefficient is equal to or less than a set value is excluded from the averaging process. 上記劣化状態算出手段は、
上記インピーダンスの初期値に対する増加割合と上記バッテリの新品時からの経過時間の関数とを比例関係とするテーブルを予め保有し、このテーブルに上記バッテリ劣化係数を適用して算出した経過時間と、寿命判定基準として設定したインピーダンス増加割合に対応する寿命判定経過時間との差から上記バッテリの使用可能時間を算出することを特徴とする請求項１〜７の何れか一に記載のバッテリ管理システム。 The deterioration state calculating means includes
A table having a proportional relationship between the rate of increase of the impedance with respect to the initial value and a function of the elapsed time from the new battery is stored in advance, and the elapsed time calculated by applying the battery deterioration coefficient to the table and the lifetime The battery management system according to any one of claims 1 to 7, wherein the battery usable time is calculated from a difference from a life determination elapsed time corresponding to an impedance increase rate set as a determination reference. 上記劣化状態算出手段は、
上記インピーダンスの初期値に対する増加割合に比例関係となる上記バッテリの新品時からの経過時間の関数を予め保有すると共に、上記データベースに上記バッテリの使用開始時期を登録し、
上記データベースに登録した使用開始時期と上記バッテリ劣化係数を算出した時点との差から算出した実使用時間をパラメータとする上記関数と上記バッテリ劣化係数とに基づいて、上記バッテリの使用可能時間を算出することを特徴とする請求項１〜７の何れか一に記載のバッテリ管理システム。 The deterioration state calculating means includes
A function of the elapsed time from the new time of the battery that is proportional to the rate of increase relative to the initial value of the impedance is held in advance, and the use start time of the battery is registered in the database,
Based on the function using the actual use time calculated from the difference between the use start time registered in the database and the time when the battery deterioration coefficient is calculated, and the battery deterioration coefficient, the battery usable time is calculated. The battery management system according to any one of claims 1 to 7, wherein: 上記インピーダンス算出手段及び上記劣化状態算出手段を、上記バッテリを搭載する車両の車両システムと無線通信を介して接続される管理サーバに設け、
上記管理サーバのデータベースに各車両システムから送信されたバッテリ情報を蓄積し、上記管理サーバから上記バッテリ劣化係数を上記車両システムに送信すると共に、上記バッテリ劣化係数に基づく上記バッテリの使用可能時間を、上記車両システムと上記車両のユーザと上記データベースへのアクセス権を有する部署との少なくとも一者に配信することを特徴とする請求項８又は９記載のバッテリ管理システム。 The impedance calculating means and the deterioration state calculating means are provided in a management server connected via wireless communication with a vehicle system of a vehicle equipped with the battery,
The battery information transmitted from each vehicle system is accumulated in the database of the management server, the battery deterioration coefficient is transmitted from the management server to the vehicle system, and the battery usable time based on the battery deterioration coefficient is determined. 10. The battery management system according to claim 8, wherein the battery management system is distributed to at least one of the vehicle system, a user of the vehicle, and a department having access to the database. 上記インピーダンス算出手段及び上記劣化状態算出手段を、上記バッテリを搭載する車両の車両システムと無線通信を介して接続される管理サーバに設け、
上記管理サーバのデータベースに各車両システムから送信されたバッテリ情報を蓄積し、上記管理サーバから上記バッテリ劣化係数を上記車両システムに送信することを特徴とする請求項１〜９の何れか一に記載のバッテリ管理システム。 The impedance calculating means and the deterioration state calculating means are provided in a management server connected via wireless communication with a vehicle system of a vehicle equipped with the battery,
The battery information transmitted from each vehicle system is accumulated in the database of the management server, and the battery degradation coefficient is transmitted from the management server to the vehicle system. Battery management system. 上記車両システムに、
予め保有するテーブルから読出した電流容量を上記管理サーバから送信されたバッテリ劣化係数に基づいて補正し、補正後の電流容量に基づいて、上記バッテリの残存容量を算出する残存容量算出手段を備えたことを特徴とする請求項１０又は１１記載のバッテリ管理システム。 In the above vehicle system,
A current capacity read from a table held in advance is corrected based on the battery deterioration coefficient transmitted from the management server, and a remaining capacity calculation means for calculating the remaining capacity of the battery based on the corrected current capacity is provided. The battery management system according to claim 10 or 11, characterized in that 上記車両システムに、
予め保有するテーブルから読出したインピーダンスを上記管理サーバから送信されたバッテリ劣化係数に基づいて補正し、補正後のインピーダンスを用いて推定した上記バッテリの開放電圧に基づいて、上記バッテリの残存容量を算出する残存容量算出手段を備えたことを特徴とする請求項１０又は１１記載のバッテリ管理システム。 In the above vehicle system,
The impedance read from the table held in advance is corrected based on the battery deterioration coefficient transmitted from the management server, and the remaining capacity of the battery is calculated based on the open circuit voltage of the battery estimated using the corrected impedance. The battery management system according to claim 10 or 11, further comprising: a remaining capacity calculating unit. 上記車両システムに、
予め保有する電流容量テーブルから読出した電流容量を上記管理サーバから送信されたバッテリ劣化係数に基づいて補正し、補正後の電流容量と上記バッテリの充放電電流の積算値とに基づく第１の残存容量を算出する第１の残存容量算出手段と、
予め保有するインピーダンステーブルから読出したインピーダンスを上記管理サーバから送信されたバッテリ劣化係数に基づいて補正し、補正後のインピーダンスを用いて推定した上記バッテリの開放電圧に基づく第２の残存容量を算出する第２の残存容量算出手段と、
上記第１の残存容量算出手段で算出した第１の残存容量と、上記第２の残存容量算出手段で算出した第２の残存容量とを、上記バッテリの使用状況に応じて設定したウェイトを用いて重み付け合成し、上記バッテリの最終的な残存容量を算出する第３の残存容量算出手段とを備えたことを特徴とする請求項１０又は１１記載のバッテリ管理システム。 In the above vehicle system,
The current capacity read from the current capacity table held in advance is corrected based on the battery deterioration coefficient transmitted from the management server, and the first remaining based on the corrected current capacity and the integrated value of the charge / discharge current of the battery First remaining capacity calculating means for calculating capacity;
The impedance read from the impedance table held in advance is corrected based on the battery deterioration coefficient transmitted from the management server, and the second remaining capacity based on the open circuit voltage of the battery estimated using the corrected impedance is calculated. A second remaining capacity calculating means;
The weights set in accordance with the usage status of the battery are used for the first remaining capacity calculated by the first remaining capacity calculating means and the second remaining capacity calculated by the second remaining capacity calculating means. The battery management system according to claim 10 or 11, further comprising third remaining capacity calculation means for calculating a final remaining capacity of the battery by performing weighted synthesis.
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