JP2006292559A - Charging rate estimating device for secondary cell - Google Patents

Charging rate estimating device for secondary cell Download PDF

Info

Publication number
JP2006292559A
JP2006292559A JP2005114205A JP2005114205A JP2006292559A JP 2006292559 A JP2006292559 A JP 2006292559A JP 2005114205 A JP2005114205 A JP 2005114205A JP 2005114205 A JP2005114205 A JP 2005114205A JP 2006292559 A JP2006292559 A JP 2006292559A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
parameter estimation
estimation calculation
time
secondary battery
parameter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2005114205A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Ashizawa
裕之 芦沢
Hisaaki Asai
央章 浅井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP2005114205A priority Critical patent/JP2006292559A/en
Publication of JP2006292559A publication Critical patent/JP2006292559A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a charging rate estimating device for secondary cells, capable of promptly making the estimated charging rate value to a correct value, even when operation is resumed in the condition while changing each parameter of the battery model, after a long passage of time from stopping the parameter estimating operation to operation resumption. <P>SOLUTION: The charging rate estimating device for secondary cell using applicable digital filter is equipped with a regulating means 7 which, during a predetermined period from the beginning of parameter estimation operation, regulates to make the parameter estimation rate in applicable digital filter 4 to be larger than the parameter estimation rate, after passage of the predetermined time from the beginning of parameter estimation operation. The regulating means can increase the parameter estimation rate, by regulating so as to enlarge the adjustable gain or reduce the time constant of the low-pass filter of a preprocessing filter means 3. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、二次電池の充電率SOC(充電状態ともいう)を推定する装置に関する。   The present invention relates to an apparatus for estimating a charging rate SOC (also referred to as a charged state) of a secondary battery.

下記特許文献1に記載のように、二次電池の充電率SOCと開路電圧V(通電遮断時の端子電圧であり、起電力、開放電圧ともいう)の関係は、劣化の進行具合や温度等の使用条件によらず略一定であるという特性があるので、使用中の二次電池について開路電圧を求めることにより現在の充電率を正確に推定することができる。特許文献1においては、二次電池の電流Iと端子電圧Vから適応デジタルフィルタを用いて開路電圧Vを推定し、開路電圧Vから予め計測しておいたデータに基づいて充電率SOCを求めている。
また、下記特許文献2には、パラメータ推定演算を中止した後に推定演算を再開する場合には、中止する直前の値(前回値)を用いて充電率推定演算を行う内容が記載されている。
As described in Patent Document 1 below, the relationship between the charging rate SOC of the secondary battery and the open circuit voltage V 0 (terminal voltage at the time of energization interruption, also referred to as electromotive force or open circuit voltage) depends on the progress of deterioration and temperature. Therefore, the present charging rate can be accurately estimated by obtaining the open circuit voltage for the secondary battery in use. In Patent Document 1, the open circuit voltage V 0 is estimated from the current I and the terminal voltage V of the secondary battery using an adaptive digital filter, and the charge rate SOC is calculated based on data measured in advance from the open circuit voltage V 0. Looking for.
Patent Document 2 below describes the contents of performing the charge rate estimation calculation using the value immediately before the cancellation (previous value) when the estimation calculation is resumed after the parameter estimation calculation is stopped.

特開2004−178848号公報JP 2004-178848 A 特開2004−079472号公報JP 2004-077942 A

上記のような適用デジタルフィルタを用いた二次電池の充電率推定装置において、特許文献2に記載のように中止する直前の値を用いて充電率推定を行う構成においては、パラメータ推定演算を中止してから演算開始まで長時間経過し、電池温度や自己放電による電圧が変化した場合、つまり電池モデルの各パラメータが変化した状態で演算を再開した場合には、演算開始から推定パラメータが真値に追従するまでに時間がかかり、その間、電池の充電率を精度良く推定することができないという問題があった。
本発明は上記の問題を解決し、パラメータ推定を中止した後に推定を再開した際において充電率推定値を速やかに正確な値にすることの出来る二次電池の充電率推定装置を提供することを目的とする。
In the charging rate estimation device for the secondary battery using the applied digital filter as described above, the parameter estimation calculation is stopped in the configuration in which the charging rate estimation is performed using the value immediately before the cancellation as described in Patent Document 2. If the battery temperature or voltage due to self-discharge changes for a long time after the start of the calculation, that is, if the calculation is restarted with each parameter of the battery model changed, the estimated parameter is the true value from the start of the calculation. There is a problem that it takes time to follow the battery, and the charging rate of the battery cannot be accurately estimated.
The present invention solves the above problems and provides a secondary battery charge rate estimation device capable of quickly obtaining an accurate charge rate estimate value when estimation is resumed after stopping parameter estimation. Objective.

上記の目的を達成するため、本発明においては、演算開始から所定時間(パラメータが真値に追従するまでの時間)の間は、適用デジタルフィルタにおけるパラメータ推定演算の推定速度を所定時間経過した後の値よりも大きくするか、若しくはローパスフィルタの処理速度を速く(時定数を小さく)するかの少なくとも一方を行うように構成している。
つまり、中断後の起動時(演算開始時)はノイズの影響抑制よりも追従速度を重視し、それ以外はパラメータが大きく変化することは少ないので、ノイズの影響抑制を重視するようにしている。
In order to achieve the above object, in the present invention, after a predetermined time elapses in the estimated speed of the parameter estimation calculation in the applied digital filter, for a predetermined time (time until the parameter follows the true value) from the start of the calculation. Or at least one of increasing the processing speed of the low-pass filter (decreasing the time constant).
In other words, at the time of startup after the interruption (at the start of calculation), the follow-up speed is more important than the suppression of the influence of noise, and other parameters are less likely to change greatly. Therefore, the suppression of the influence of noise is emphasized.

演算開始から所定時間内は、パラメータ推定演算の推定速度が大きいか、若しくはローパスフィルタの処理速度が大きく(時定数を小さく)なっているため、電池モデルの各パラメータが変化した状態で演算を再開した場合においても、電池パラメータの正しい値を速やかに推定することができ、その結果、演算開始直後から充電率等を精度良く推定演算することができ、かつ、所定時間経過後はパラメータ推定演算の推定速度やローパスフィルタの処理速度を通常値に復帰させるので、通常動作時にノイズの影響が大きくなるというおそれもない、という効果がある。   Within a predetermined time from the start of calculation, the estimation speed of parameter estimation calculation is high or the processing speed of the low-pass filter is high (time constant is low), so the calculation resumes with each parameter of the battery model changed Even in this case, it is possible to quickly estimate the correct value of the battery parameter, and as a result, it is possible to accurately estimate and calculate the charging rate immediately after the start of the calculation, and the parameter estimation calculation Since the estimated speed and the processing speed of the low-pass filter are returned to the normal values, there is an effect that there is no possibility that the influence of noise becomes large during normal operation.

(実施例1)
図1は、本発明の一実施例の構成を示す機能ブロック図である。
本発明は図1に示すように、二次電池に充放電される電流を定期的に検出する電流計測手段1と、電池の端子電圧を定期的に検出する電圧計測手段2と、電流と電圧にローパスフィルタ処理を施す前処理フィルタ演算手段3と、前処理フィルタ演算手段3の出力を入力として、電池パラメータを推定する適応デジタルフィルタ演算手段4と、適応デジタルフィルタ演算手段4で同定された電池パラメータ(K,K・T,T)と前処理フィルタ演算手段3の出力とから開路電圧Vを推定する開路電圧演算手段5と、推定された開路電圧と予め取得した当該電池の充電率−開路電圧特性に基づいて充電率SOCを演算する充電率演算手段6と、電源OFF時間や電池温度の差に応じて適応デジタルフィルタ演算手段4や前処理フィルタ演算手段3の応答速度(調整ゲイン)や時定数を調整する調整手段7と、電池温度を計測する電池温度検知手段8および検出した電池温度を記憶する電池温度記憶手段9(請求項の温度差検出手段に相当)と、電源OFF時間(前回の演算が終了してから今回の演算が再開されるまでの経過時間)を計測する電源OFF時間検出手段10(請求項の計時手段に相当)とから構成されている。
Example 1
FIG. 1 is a functional block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the present invention includes a current measuring means 1 for periodically detecting a current charged / discharged to a secondary battery, a voltage measuring means 2 for periodically detecting a terminal voltage of the battery, a current and a voltage. The pre-processing filter calculation means 3 for applying low-pass filter processing to the input, the adaptive digital filter calculation means 4 for estimating the battery parameters using the output of the pre-processing filter calculation means 3 as input, and the battery identified by the adaptive digital filter calculation means 4 The open circuit voltage calculation means 5 for estimating the open circuit voltage V 0 from the parameters (K, K · T 2 , T 1 ) and the output of the preprocessing filter calculation means 3, the estimated open circuit voltage and the charge of the battery acquired in advance. A charge rate calculation means 6 for calculating the charge rate SOC based on the rate-open circuit voltage characteristics, an adaptive digital filter calculation means 4 and a pre-processing filter according to the difference in power-off time and battery temperature An adjusting means 7 for adjusting the response speed (adjustment gain) and time constant of the calculating means 3, a battery temperature detecting means 8 for measuring the battery temperature, and a battery temperature storing means 9 for storing the detected battery temperature (temperature difference in claims) And a power-off time detection means 10 (corresponding to the time-measurement means in the claims) for measuring the power-off time (elapsed time from the end of the previous calculation until the restart of the current calculation) It is composed of

図2は、本発明の一実施例の具体的な構成図である。この実施例は、二次電池でモータ等の負荷を駆動したり、モータの回生で二次電池を充電したりするシステムにおいて、二次電池の充電率を推定演算する機能を設けた例を示す。
図2において、20は二次電池、30はモータ等の負荷、40は二次電池の充電率や満充電容量等を推定する電子制御ユニット(バッテリコントローラ)で、ブログラムを演算するCPUやプログラムや演算結果を記憶するROMやRAMから成るマイクロコンピュータと電子回路等で構成されている。50は電池から充放電される電流を検出する電流センサ、60は電池の端子電圧(単に電圧ともいう)を検出する電圧センサ、70は電池温度を検出する温度センサ、80は電源OFF時間を計測する電源OFF時間計測タイマであり、それぞれ電子制御ユニット40に接続されている。上記の電子制御ユニット40は前記図1の前処理フィルタ演算手段3、適応デジタルフィルタ演算手段4、開路電圧演算手段5、充電率演算手段6、調整手段7の部分に相当する。また、電流センサ50は電流計測手段1に、電圧センサ60は電圧計測手段2に、温度センサ70は電池温度検出手段8に、電源OFF時間計測タイマ80は電源OFF時間検出手段10にそれぞれ相当する。なお、図1の電池温度記憶手段9は図2の電子制御ユニット40内のメモリ(図示せず)に相当する。
FIG. 2 is a specific configuration diagram of an embodiment of the present invention. This embodiment shows an example in which a function for estimating and calculating a charging rate of a secondary battery is provided in a system in which a load such as a motor is driven by a secondary battery or a secondary battery is charged by regeneration of a motor. .
In FIG. 2, 20 is a secondary battery, 30 is a load of a motor, etc., 40 is an electronic control unit (battery controller) that estimates the charging rate, full charge capacity, etc. of the secondary battery. And a microcomputer composed of a ROM and a RAM for storing calculation results and an electronic circuit. 50 is a current sensor that detects current charged and discharged from the battery, 60 is a voltage sensor that detects battery terminal voltage (also simply referred to as voltage), 70 is a temperature sensor that detects battery temperature, and 80 is power off time measurement. The power-off time measuring timers are connected to the electronic control unit 40, respectively. The electronic control unit 40 corresponds to the preprocessing filter calculation means 3, the adaptive digital filter calculation means 4, the open circuit voltage calculation means 5, the charging rate calculation means 6, and the adjustment means 7 of FIG. The current sensor 50 corresponds to the current measuring means 1, the voltage sensor 60 corresponds to the voltage measuring means 2, the temperature sensor 70 corresponds to the battery temperature detecting means 8, and the power OFF time measuring timer 80 corresponds to the power OFF time detecting means 10. . The battery temperature storage means 9 in FIG. 1 corresponds to a memory (not shown) in the electronic control unit 40 in FIG.

まず、上記の適応デジタルフィルタを用いた開路電圧および充電率の推定方法に関して説明する。
本実施例では、二次電池の電池モデルを下記(数6)式(=数1)のように定義し、(数6)式の電池モデル(連続時間系)を用いて、開路電圧Vを(数7)式(=数2)で近似することで、(数6)式を(数8)式(=数3)とし、(数8)式の両辺にローパスフィルタ処理を施すことによって得られる(数9)式(=数4)に対して適応デジタルフィルタ演算を行い、A(s)とB(s)の係数パラメータおよび変数dを一括推定し、次いで(数7)式の代わりに(数6)式と等価な下記(数10)式(=数5)に、推定したA(s)とB(s)の係数パラメータを代入してGLPF(s)・Vを算出し、これを開路電圧Vの代用とする。そして公知の開路電圧Vと充電率SOCの関係から充電率を推定するように構成している。
First, a method for estimating an open circuit voltage and a charging rate using the adaptive digital filter will be described.
In this embodiment, the battery model of the secondary battery is defined as shown in the following (formula 6) (equation 1), and the open circuit voltage V 0 is obtained using the battery model (continuous time system) of the formula (6). Is approximated by Equation (7) (= Equation 2), Equation (6) is changed to Equation (8) (= Equation 3), and low-pass filter processing is performed on both sides of Equation (8). An adaptive digital filter operation is performed on the obtained Equation (9) (= Equation 4), the coefficient parameters of A (s) and B (s) and the variable d are collectively estimated, and then, instead of Equation (7) Substituting the estimated coefficient parameters of A (s) and B (s) into the following equation (equation 10) equivalent to equation (6) (equation 5) to calculate G LPF (s) · V 0 This is used as a substitute for the open circuit voltage V 0 . The charging rate is estimated from the relationship between the known open circuit voltage V 0 and the charging rate SOC.

Figure 2006292559
Figure 2006292559

Figure 2006292559
Figure 2006292559

Figure 2006292559
Figure 2006292559

Figure 2006292559
Figure 2006292559

Figure 2006292559
s:ラプラス演算子 A(s)、B(s):sの多項式(nは次数)
I:電流 V:電圧 V:開路電圧
LPF(s):ローパスフィルタの伝達特性(次数差はn+1以上)。
Figure 2006292559
s: Laplace operator A (s), B (s): polynomial of s (n is the degree)
I: current V: voltage V 0 : open circuit voltage G LPF (s): transfer characteristic of low-pass filter (order difference is n + 1 or more).

図3は、上記の推定に用いる電池モデルを示す回路図である。図3において、モデルヘの入力は電流I[A](正値:充電、負値:放電)、出力は端子電圧V[V]、開路電圧V[V](起電力または開放電圧とも言う)であり、Rは電荷移動抵抗、Rは純抵抗、Cは電気二重層容量である。本モデルは正極、負極を特に分離していないリダクションモデル(一次)であるが、実際の電池の充放電特性を比較的正確に示すことが可能である。
この電池モデルは(数11)式で表現できる。なお、sはラプラス演算子である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a battery model used for the above estimation. In FIG. 3, the input to the model is current I [A] (positive value: charge, negative value: discharge), and the output is terminal voltage V [V], open circuit voltage V 0 [V] (also referred to as electromotive force or open voltage). R 1 is a charge transfer resistance, R 2 is a pure resistance, and C 1 is an electric double layer capacitance. Although this model is a reduction model (primary) in which the positive electrode and the negative electrode are not particularly separated, it is possible to show the actual charge / discharge characteristics of the battery relatively accurately.
This battery model can be expressed by Equation (11). Note that s is a Laplace operator.

Figure 2006292559
上記(数11)式を変形すると下記(数12)式になる。
Figure 2006292559
When the above equation (11) is modified, the following equation (12) is obtained.

Figure 2006292559
開路電圧Vは、電流Iに可変な効率dを乗じたものを、ある初期状態から積分したものと考えれば、下記(数13)式で示すことが出来る。
Figure 2006292559
The open circuit voltage V 0 can be expressed by the following equation (13) when it is considered that the current I multiplied by the variable efficiency d is integrated from a certain initial state.

Figure 2006292559
(数13)式を(数12)式に代入すれば(数14)式になり、整理すれば(数15)式になる。
Figure 2006292559
Substituting equation (13) into equation (12) yields equation (14), and organizing it yields equation (15).

Figure 2006292559
Figure 2006292559

Figure 2006292559
安定なローパスフィルタGLPF(s)を(数15)式の両辺に乗じ、整理すれば(数16)式になる。
Figure 2006292559
When a stable low-pass filter G LPF (s) is multiplied by both sides of the equation (15) and rearranged, the equation (16) is obtained.

Figure 2006292559
実際に計測可能な電流Iや端子電圧Vを、ローパスフィルタやバンドパスフィルタ(図1の前処理フィルタ演算手段3)で処理した値を下記(数17)式のように定義する。
Figure 2006292559
A value obtained by processing the current I and the terminal voltage V that can be actually measured by a low-pass filter or a band-pass filter (preprocessing filter calculation means 3 in FIG. 1) is defined as the following equation (17).

Figure 2006292559
上記(数17)式で示す変数を用いて(数16)式を書き直せば、(数18)式になる。
Figure 2006292559
If the equation (16) is rewritten using the variable shown in the equation (17), the equation (18) is obtained.

Figure 2006292559
(数18)式を更に変形すれば、(数19)式になる。
Figure 2006292559
If Formula (18) is further modified, Formula (19) is obtained.

Figure 2006292559
ただし、V=s・GLPF(s)・V
=s・GLPF(s)・V
=s・GLPF(s)・I
=s・GLPF(s)・I
=GLPF(s)・I
上記のように、電池モデルの次数を1次に限定することで、前記(数6)式、(数8)式、(数9)式は、それぞれ(数12)式、(数15)式、(数19)式に対応することになる。
(数19)式は、計測可能な値と未知パラメータの積和式になっているので、一般的な適応デジタルフィルタの標準形(数20)式と一致する。
Figure 2006292559
However, V 3 = s 2 · G LPF (s) · V
V 2 = s · G LPF (s) · V
I 3 = s 2 · G LPF (s) · I
I 2 = s · G LPF (s) · I
I 1 = G LPF (s) · I
As described above, by limiting the order of the battery model to the first order, the above (Expression 6), (Expression 8), and (Expression 9) are expressed by (Expression 12) and (Expression 15), respectively. , (Expression 19).
Since (Equation 19) is a product-sum expression of a measurable value and an unknown parameter, it agrees with a standard form (Equation 20) of a general adaptive digital filter.

Figure 2006292559
ただし、
y=V、ω=[V,I,I,I]、θ=[−T,K・T,K,d]
である。
従って、電流Iと端子電圧Vにフィルタ処理を施した信号を、適応デジタルフィルタ演算に用いることで、未知パラメータベクトルθを推定することが出来る。
Figure 2006292559
However,
y = V 2 , ω T = [V 3 , I 3 , I 2 , I 1 ], θ T = [− T 1 , K · T 2 , K, d]
It is.
Therefore, the unknown parameter vector θ can be estimated by using a signal obtained by filtering the current I and the terminal voltage V in the adaptive digital filter calculation.

本実施例では、単純な「最小二乗法による適応デジタルフィルタ」の論理的な欠点、すなわち、一度推定値が収束すると、その後パラメータが変化しても再度正確な推定ができない点を改善した「両限トレースゲイン方式」を用いる。
上記(数20)式を前提に未知パラメータベクトルθを推定するための逐次推定アルゴリズムは下記(数21)式に示すようになる。ただし、k時点のパラメータ推定値をθ(k)とする。
The present embodiment has improved the logical disadvantage of a simple “adaptive digital filter based on the least squares method”, that is, once the estimated value has converged, accurate estimation cannot be performed again even if the parameter changes thereafter. "Limit trace gain method" is used.
A sequential estimation algorithm for estimating the unknown parameter vector θ based on the above equation (20) is as shown in the following equation (21). However, the parameter estimated value at the time point k is assumed to be θ (k).

Figure 2006292559
ここで、λ、λ、γ、γは初期設定値で、0<λ<1、0<λ<∞とする。P(0)は十分大きな値、θ(0)は非ゼロな十分小さな値を初期値とする。trace{P}は行列Pのトレースを意味する。λは適応デジタルフィルタの推定演算の応答速度を設定する定数(調整ゲイン)であり、値を大きくすることにより応答速度は速くなるが、その反面ノイズの影響を受けやすくなる。なお、詳細な設定方法については後述する。
Figure 2006292559
Here, λ 1 , λ 3 , γ U and γ L are initial setting values, and 0 <λ 1 <1 and 0 <λ 3 <∞. P (0) is a sufficiently large value, and θ (0) is a non-zero and sufficiently small value. trace {P} means tracing of the matrix P. lambda 3 is a constant (adjustment gain) to set the response speed of the estimation calculation of the adaptive digital filter, the response speed is faster by increasing the value becomes susceptible to the contrary noise. A detailed setting method will be described later.

つぎに電子制御ユニット40のマイクロコンピュータが行う処理を図5に示すフローチャートを用いて説明する。なお、同図のルーチンは一定周期T毎に実施され、I(k)は今回の値、I(k−1)は1回前の値を意味する。
図5において、ステップS10では、電流I(k)、端子電圧V(k)および電池温度T(k)を計測する。なお、電池温度T(k)については、電子制御ユニット40の電源が遮断されても記憶内容が保特されるようなバックアップ機能付きのメモリに保存する。
Next, processing performed by the microcomputer of the electronic control unit 40 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. Note that the routine shown in the figure is executed every fixed period T 0 , where I (k) represents the current value and I (k−1) represents the previous value.
In FIG. 5, in step S10, a current I (k), a terminal voltage V (k), and a battery temperature T B (k) are measured. The battery temperature T B (k) is stored in a memory with a backup function that retains the stored contents even when the power source of the electronic control unit 40 is shut off.

ステップS20では、電源Off時間計測タイマ80が計測した電子制御ユニット40が電源Offしていた時間tOFFを入力する。なお、電源OFF時間tOFFは演算開始時に一回のみ入力すればよい。
ステップS30では、二次電池の遮断リレーの状態を判断する。バッテリー電子制御ユニット40は二次電池の遮断リレーの制御も行っており、リレー遮断時(電流I=0)はステップS40へ進む。リレー締結時はステップS50へ進む。
In step S20, the time t OFF during which the electronic control unit 40 has been turned off, as measured by the power off time measurement timer 80, is input. The power OFF time t OFF need only be input once at the start of calculation.
In step S30, the state of the cutoff relay of the secondary battery is determined. The battery electronic control unit 40 also controls the secondary battery cutoff relay. When the relay is cutoff (current I = 0), the process proceeds to step S40. When the relay is engaged, the process proceeds to step S50.

ステップS40では、端子電圧V(k)を端子電圧初期値V_iniとして記憶する。さらにパラメータ推定値θ(0)に電源OFF直前の値θ(−1)を代入する。
ステップS50では、端子電圧の差分値△V(k)を下式に基づいて算出する。
△V(k)=V(k)−V_ini
ステップS60では、電源Off時間tOFFおよび電池温度Tから適応デジタルフィルタの調整ゲインλおよびローパスフィルタ時定数pを設定する。なお、詳細については後述する。
In step S40, the terminal voltage V (k) is stored as the terminal voltage initial value V_ini. Further, the value θ (−1) immediately before the power is turned off is substituted for the parameter estimated value θ (0).
In step S50, the terminal voltage difference value ΔV (k) is calculated based on the following equation.
ΔV (k) = V (k) −V_ini
In step S60, it sets an adjustment gain lambda 3 and the low pass filter time constant p of the adaptive digital filter from the power Off time t OFF and the battery temperature T B. Details will be described later.

ステップS70では、電流I(k)と端子電圧差分値△V(k)に、ステップS60で設定した時定数pを用いて下記(数22)式に基づいてローパスフィルタ、バンドパスフィルタの処理を施し、I〜IおよびV〜Vを算出する。 In step S70, the low-pass filter and the band-pass filter are processed based on the following equation (22) using the time constant p set in step S60 for the current I (k) and the terminal voltage difference value ΔV (k). And calculate I 1 to I 3 and V 1 to V 3 .

Figure 2006292559
実際には、タスティン近似などで離散化して得られた漸化式を用いて演算する。
ステップS80では、ステップS70で算出したI〜I、V〜VおよびステップS60で算出した調整ゲインλを前記(数21)式に代入し、パラメータ推定値θ(k)を算出する。
ただし、
y=V、ω[V,I,I,I]、θ=[−T,K・T,K,d]
である。
Figure 2006292559
Actually, the calculation is performed using a recurrence formula obtained by discretization by Tustin approximation or the like.
In step S80, I 1 to I 3 and V 2 to V 3 calculated in step S70 and the adjustment gain λ 3 calculated in step S60 are substituted into the equation (21) to calculate the parameter estimated value θ (k). To do.
However,
y = V 2 , ω T [V 3 , I 3 , I 2 , I 1 ], θ T = [− T 1 , K · T 2 , K, d]
It is.

ステップS90では、ステップS100で算出したパラメータ推定値θ(k)の中からT、K・T、、Kと、前記(数22)式で算出したI〜IおよびV〜Vを下記(数23)式に代入し、開路電圧△V’を演算する。 In step S90, T 1 , K · T 2 , K, and I 1 to I 2 and V 1 to V calculated by the above equation (22) from the parameter estimated value θ (k) calculated in step S100. 2 is substituted into the following (Equation 23) to calculate the open circuit voltage ΔV 0 ′.

Figure 2006292559
この(数23)式は電池モデル(数12式)を変形し、ローパスフィルタGLPF(s)を両辺に乗じた式であるため、実際には開路電圧△Vに対しローパスフィルタを施した値である。しかしながら開路電圧は変化が緩やかなので△Vを△V’=GLPF(s)・△Vで代用できる。
ただし、ここで求まるのは推定演算開始時からの開路電圧推定値の変化分△V(k)であるため、後段のステップS100で初期値を加算する。
Figure 2006292559
Since the equation (Equation 23) is an equation obtained by modifying the battery model (Equation 12) and multiplying both sides by the low-pass filter G LPF (s), the low-pass filter is actually applied to the open circuit voltage ΔV 0 . Value. However the open circuit voltage is the change is gradual and △ V 0 V 0 '= can be replaced by G LPF (s) · △ V 0.
However, since what is obtained here is the change ΔV 0 (k) of the open circuit voltage estimated value from the start of the estimation calculation, the initial value is added in step S100 in the subsequent stage.

ステップS100では、ステップS90で算出した△V'(k)に開路電圧初期値すなわち端子電圧初期値V_iniを加算して、開路電圧推定値V(k)を下式から算出する。
(k)=△V’(k)+V_ini
ステップS110では、図4に示す開路電圧と充電率の相関マップを用いて、ステップS100で算出したV(k)から充電率SOC(k)を算出する。
図4のVはSOC=0%に、VはSOC=100%に相当する開路電圧である。
In step S100, an open circuit voltage initial value, that is, a terminal voltage initial value V_ini, is added to ΔV 0 ′ (k) calculated in step S90 to calculate an open circuit voltage estimated value V 0 (k) from the following equation.
V 0 (k) = ΔV 0 '(k) + V_ini
In step S110, the charging rate SOC (k) is calculated from V 0 (k) calculated in step S100 using the correlation map between the open circuit voltage and the charging rate shown in FIG.
In FIG. 4, V L is an open circuit voltage corresponding to SOC = 0%, and V H is an open circuit voltage corresponding to SOC = 100%.

ステップS120では、ステップS110で算出した充電率SOC(k)と電流I(k)から総容量Qmax(k)を演算する。その方法としては、例えば、下記(数24)式に示すように、電流I(k)を充電率推定値の微分値で除算して求めることが出来る。 In step S120, the total capacity Qmax (k) is calculated from the charging rate SOC (k) and current I (k) calculated in step S110. As the method, for example, as shown in the following (Equation 24), the current I (k) can be divided by the differential value of the estimated charge rate.

Figure 2006292559
ステップS130では、次回の演算に必要な数値を保存して、今回演算を終了する。
Figure 2006292559
In step S130, numerical values necessary for the next calculation are stored, and the current calculation is terminated.

つぎに調整ゲインλおよびローパスフィルタ時定数pの設定方法について、図6に示すフローチャートを用いて説明する。
図6において、ステップS601では、起動時の電池温度T(0)と電源Off直前の電池温度T(−1)の偏差△Tを演算する。
ステップS602では、温度偏差△Tと電源OFF時間tOFFとを用いて、下記(数25)式に基づいて調整ゲインならびに時定数の補正を許可する時間tHOSEIを設定する。
HOSEI=ttemp_HOSEI+tOFF_HOSEI …(数25)
ただし、ttemp_HOSEIおよびtOFF_HOSEIは図7および図8に示すマップに基づいて設定する。なお、図7において、横軸の△Tempは温度偏差△Tを示している。
Next, a method for setting the adjustment gain λ 3 and the low-pass filter time constant p will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
6, at step S601, calculates the deviation △ T B of the battery temperature T B at the time of startup (0) and the power supply Off shortly before the battery temperature T B (-1).
In step S602, using the temperature deviation ΔT B and the power OFF time t OFF , a time t HOSEI for permitting correction of the adjustment gain and the time constant is set based on the following equation (25).
t HOSEI = t temp_HOSEI + t OFF_HOSEI ( Equation 25)
However, t temp_HOSEI and t OFF_HOSEI are set based on the maps shown in FIGS. In FIG. 7, the horizontal axis △ Temp shows the temperature difference △ T B.

図7、図8から判るように、ttemp_HOSEIやtOFF_HOSEIの値は、温度偏差や電源OFF時間が大きいほど大きな値になる。つまり、温度偏差が大きいということは、前回の中断時からの電池パラメータの変化が大きいということであり、電源OFF時間が大きいということは電池パラメータの変化が大きい可能性があるということである。したがって、このような場合には、パラメータが真値に追従するまでの時間が長くなると予想されるので、温度偏差や電源OFF時間が大きいほどttemp_HOSEIやtOFF_HOSEIの値を大きくしている。 As can be seen from FIGS. 7 and 8, the values of t temp_HOSEI and t OFF_HOSEI increase as the temperature deviation and the power OFF time increase. That is, a large temperature deviation means that the battery parameter has changed significantly since the previous interruption, and a large power OFF time means that the battery parameter may have a large change. Therefore, in such a case, it is expected that the time until the parameter follows the true value will be longer. Therefore, the values of t temp_HOSEI and t OFF_HOSEI are increased as the temperature deviation and the power OFF time are increased.

ステップS603では、演算開始(起動)からの時間がステップS602で設定した時間tHOSEIを経過しているか否かを判断する。所定時間経過していない場合には、ステップS604へ、経過している場合にはステップS606へ進む。 In step S603, it is determined whether the time t HOSEI set in step S602 has elapsed from the start (start-up) of calculation. If the predetermined time has not elapsed, the process proceeds to step S604, and if it has elapsed, the process proceeds to step S606.

ステップS604では、電池温度偏差△Tから温度偏差分の調整ゲイン補正係数Ktemp_λ3およびローパスフィルタ時定数補正係数Ktemp_Pを演算する。実際には、例えば図9、図10に示すようなマップを用いて演算する。なお、図9、図10において、横軸の△Tempは温度偏差△Tを示している。また、各補正係数は電池温度偏差△Tが所定値以上か否かにより段階的に変化させてもよい。 At step S604, the calculating an adjustment gain correction coefficient K Temp_ramuda3 and low pass filter time constant correction factor K Temp_P temperature deviations from the battery temperature deviation △ T B. Actually, for example, calculation is performed using maps as shown in FIGS. In FIGS. 9 and 10, ΔTemp on the horizontal axis indicates a temperature deviation ΔT B. Moreover, each correction coefficient may be changed stepwise depending on whether the battery temperature deviation △ T B is equal to or higher than a predetermined value.

図9、図10に示したように、補正係数Ktemp_λ3と電池温度偏差△Tとの関係は、温度偏差が大きいほど補正係数Ktemp_λ3が大きな値になっており、温度偏差が大きいほど調整ゲインλの値を大きくするように補正している。また、補正係数Ktemp_Pと電池温度偏差△Tとの関係は、温度偏差が大きいほど補正係数Ktemp_Pが小さな値になっており、温度偏差が大きいほど時定数pの値を小さくするように補正している。
上記のように、温度偏差が大きいほど調整ゲインを大きく、時定数を小さくすることにより、パラメータを真値に追従させる時間を短くするようにしている。
9, as shown in FIG. 10, the relationship between the correction coefficient K Temp_ramuda3 and the battery temperature deviation △ T B is as the temperature difference is large correction coefficient K Temp_ramuda3 become a large value, adjusting the larger temperature difference It is corrected so as to increase the value of the gain lambda 3. The relationship between the correction coefficient K Temp_P and the battery temperature deviation △ T B, the higher the temperature difference is larger correction coefficient K Temp_P and becomes a small value, so as to reduce the value of time constant p as the temperature deviation is greater It is corrected.
As described above, the larger the temperature deviation, the larger the adjustment gain and the smaller the time constant, thereby shortening the time for which the parameter follows the true value.

ステップS605では、電源OFF時間tOFFから電源OFF時間に対応した調整ゲイン補正係数KtOFF_λ3およびローパスフィルタ時定数補正係数KtOFF_Pを演算する。実際には、例えば図11、図12に示すようなマップを用いて演算する。
なお、各補正係数は電源OFF時間が所定値以上か否かにより段階的に変化させてもよい。
At step S605, it calculates the adjustment gain correction coefficient K TOFF_ramuda3 and low pass filter time constant correction factor K TOFF_P corresponding to the power OFF time from the power OFF time t OFF. Actually, for example, calculation is performed using maps as shown in FIGS.
Each correction coefficient may be changed stepwise depending on whether the power OFF time is equal to or greater than a predetermined value.

図11、図12に示したように、補正係数KtOFF_λ3と電源OFF時間tOFFとの関係は、電源OFF時間tOFFが大きいほど補正係数KtOFF_λ3が大きな値になっており、電源OFF時間tOFFが大きいほど調整ゲインλの値を大きくするように補正している。また、補正係数KtOFF_Pと電源OFF時間tOFFとの関係は、電源OFF時間tOFFが大きいほど補正係数KtOFF_Pが小さな値になっており、電源OFF時間tOFFが大きいほど時定数pの値を小さくするように補正している。
上記のように、電源OFF時間が大きいほど調整ゲインを大きく、時定数を小さくすることにより、パラメータを真値に追従させる時間を短くするようにしている。
11, as shown in FIG. 12, the correction factor is the relationship between the K TOFF_ramuda3 and the power OFF time t OFF, and as the correction factor K TOFF_ramuda3 large power OFF time t OFF becomes a large value, the power supply OFF time t OFF is higher is corrected so as to increase the value of the adjustment gain lambda 3 large. The relationship between the correction coefficient K TOFF_P and power OFF time t OFF, the power OFF and the larger the time t OFF correction coefficient K TOFF_P becomes a small value, the value of the constant p when the larger power OFF time t OFF It is corrected to make it smaller.
As described above, the adjustment gain is increased and the time constant is decreased as the power OFF time is increased, thereby shortening the time for the parameter to follow the true value.

ステップS606では、所定時間経過後なので、前述した各補正係数Ktemp_λ3、Ktemp_P、KtOFF_λ3、KtOFF_Pを全て1とし、補正を終了する。
ステップS607では、下記(数26)式に基づいて調整ゲイン基本値λ3_BASEおよび時定数基本値pBASEに補正を施し、最終的な調整ゲインλおよび時定数pを演算する。
λ=Ktemp_λ3・KtOFF_λ3・λ3_BASE
…(数26)
p=Ktemp_P・KtOFF_P・pBASE
なお、これまでフローチャートで説明した処理内容において、調整ゲインλのみ、あるいは時定数pのみの何れか一方のみを補正してもよい。
In step S606, since a predetermined time has elapsed, the correction coefficients K temp — λ3 , K temp — P , K tOFF — λ3 , and K tOFF — P are all set to 1 and the correction is completed.
In step S607, the adjustment gain basic value λ 3 — BASE and the time constant basic value p BASE are corrected based on the following formula (Equation 26) to calculate the final adjustment gain λ 3 and the time constant p.
λ 3 = K temp_λ3 · K tOFF_λ3 · λ 3_BASE
... (Equation 26)
p = K temp_P · K tOFF_P · p BASE
It should be noted that only the adjustment gain λ 3 or only the time constant p may be corrected in the processing content described so far in the flowchart.

また、上記の説明では、電源OFF時から演算を再開した場合には、全て調整ゲインλや時定数pの値を補正する場合を説明したが、温度偏差が小さい場合や電源OFF時間が短い場合には、パラメータの変動が小さく補正の必要が少ないので、電池温度偏差△Tが所定値より大きい場合および電源OFF時間tOFFが所定値よりも大きい場合にのみ補正を行うように構成してもよい。この場合には、前記図7、図8の特性において、温度偏差や電源OFF時間が所定よりも小さい範囲では、補正時間ttemp_HOSEIや補正時間tOFF_HOSEIの値が0になるように設定すればよい。 Further, in the above description, when the calculation is restarted from the time when the power is turned off, the case where the values of the adjustment gain λ 3 and the time constant p are all corrected has been explained. However, when the temperature deviation is small or the power off time is short. In this case, since the parameter variation is small and the correction is small, the correction is performed only when the battery temperature deviation ΔT B is larger than the predetermined value and when the power OFF time t OFF is larger than the predetermined value. May be. In this case, in the characteristics shown in FIGS. 7 and 8, the correction time t temp_HOSEI and the correction time t OFF_HOSEI may be set to 0 in the range where the temperature deviation and the power OFF time are smaller than a predetermined value. .

次に本発明の効果をシミュレーションにより説明する。
図13、図14は本発明の効果を示すシミュレーションの一例であり、図13は従来例の特性、図14は本発明の特性を示す。
図示の特性は、電池温度0℃の状態で電源が一旦OFFにされ、時間180[sec]後において電池温度25℃の状態で再起動し、その後は電流を定期的に(ステップ状に)±80A変化させた際の結果を示している。
図13の従来例では、調整ゲインλ=0.002に固定されている。また、図14に示した本発明においては温度偏差による補正のみとし、温度偏差25℃における補正係数Ktemp_λ3=20となっている。
Next, the effect of the present invention will be described by simulation.
FIGS. 13 and 14 are examples of simulations showing the effect of the present invention, FIG. 13 shows the characteristics of the conventional example, and FIG. 14 shows the characteristics of the present invention.
The characteristic shown in the figure is that the power is temporarily turned off at a battery temperature of 0 ° C., restarted at a battery temperature of 25 ° C. after a time of 180 [sec], and thereafter the current is periodically (stepped) ± The result when 80 A is changed is shown.
In the conventional example of FIG. 13, the adjustment gain λ 3 = 0.002 is fixed. Further, in the present invention shown in FIG. 14, only correction by temperature deviation is performed, and the correction coefficient K tempλ3 = 20 at a temperature deviation of 25 ° C.

従来例においては、ノイズの影響抑制を重視しているので、調整ゲインが比較的低めに(λ=0.002)に固定されているため、再起動の際にT、およびK・Tといった電池パラメータが真値に追従するまでの遅れが大きく、その結果、充電率SOCの推定精度も悪化している。 In the conventional example, since importance is placed on suppressing the influence of noise, the adjustment gain is fixed at a relatively low value (λ 3 = 0.002), and therefore, T 1 and K · T at the time of restart The delay until the battery parameter 2 follows the true value is large, and as a result, the estimation accuracy of the charge rate SOC is also deteriorated.

一方、本発明においては、温度偏差25℃における補正係数Ktemp_λ3によって調整ゲインが高め(λ=0.002×20)に補正されるため、パラメータT、およびK・Tは速やかに真値へと到達しており、その結果、充電率SOCの推定誤差も小さくなっている。そして所定時間後には調整ゲインが通常の値に復帰するので、ノイズの影響も抑制することが出来る。 On the other hand, in the present invention, since the adjustment gain is corrected to be higher (λ 3 = 0.002 × 20) by the correction coefficient K temp — λ3 at a temperature deviation of 25 ° C., the parameters T 1 and K · T 2 are quickly true. As a result, the estimation error of the charging rate SOC is also reduced. Since the adjustment gain returns to a normal value after a predetermined time, the influence of noise can be suppressed.

以上説明したように、本発明においては、演算開始より所定時間内は調整ゲインが大きくなるため、電源OFF時に電池温度等の変化によってパラメータが変動した場合でも、電池パラメータを速やかに推定することができ、その結果、演算開始直後から充電率等を精度良く推定演算することができる。   As described above, in the present invention, the adjustment gain is increased within a predetermined time from the start of calculation. Therefore, even when the parameter fluctuates due to a change in battery temperature or the like when the power is turned off, the battery parameter can be estimated quickly. As a result, the charging rate and the like can be accurately estimated and calculated immediately after the calculation is started.

また、演算開始から所定時間内は時定数が小さくなることにより、適応デジタルフィルタの入力である前処理フィルタの出力の遅れが小さくなるため、電池パラメータの推定速度を向上させることが出来る。したがって、演算開始直後から充電率等を精度良く推定演算することができる。   In addition, since the time constant is reduced within a predetermined time from the start of calculation, the delay in the output of the preprocessing filter, which is the input of the adaptive digital filter, is reduced, so that the battery parameter estimation speed can be improved. Therefore, the charging rate and the like can be estimated and calculated with high accuracy immediately after the calculation is started.

また、電池パラメータは温度に依存するが、電池温度偏差が大きい状態、すなわち電池パラメータが電源OFF時から大きく変動している場合でも、パラメータを速やかに推定でき、その結果、電池内部状態を精度良く推定演算することができる。   In addition, although the battery parameter depends on the temperature, even when the battery temperature deviation is large, that is, even when the battery parameter fluctuates greatly since the power is turned off, the parameter can be estimated quickly, and as a result, the internal state of the battery can be accurately determined. An estimation calculation can be performed.

また、電源OFF時間が長い、すなわち電池パラメータの変動が予想される場合にも、パラメータを速やかに推定でき、その結果、電池内部状態を精度良く推定演算することができる、等の効果が得られる。   Further, even when the power OFF time is long, that is, when battery parameter fluctuation is expected, the parameter can be estimated quickly, and as a result, the battery internal state can be estimated and calculated with high accuracy. .

本発明の一実施例の構成を示す機能ブロック図。The functional block diagram which shows the structure of one Example of this invention. 本発明の一実施例の具体的な構成図。The specific block diagram of one Example of this invention. 充電率推定に用いる電池モデルを示す回路図。The circuit diagram which shows the battery model used for a charging rate estimation. 開路電圧と充電率の関係を示す特性図。The characteristic view which shows the relationship between an open circuit voltage and a charging rate. 本発明における充電率推定の演算処理を示すフローチャート。The flowchart which shows the calculation process of the charging rate estimation in this invention. 調整ゲインλおよびローパスフィルタ時定数pの補正係数の演算処理を示すフローチャート。The flowchart which shows the calculation process of the correction coefficient of adjustment gain (lambda) 3 and the low-pass filter time constant p. 調整ゲインならびに時定数についての補正を行う時間tHOSEIを設定するための温度偏差と補正時間ttemp_HOSEIとの関係を示すマップの特性図。FIG. 6 is a map characteristic diagram showing a relationship between a temperature deviation for setting a time t HOSEI for performing correction for an adjustment gain and a time constant and a correction time t temp_HOSEI . 調整ゲインならびに時定数についての補正を行う時間tHOSEIを設定するための電源OFF時間と補正時間tOFF_HOSEIとの関係を示すマップの特性図。FIG. 7 is a map characteristic diagram showing a relationship between a power OFF time and a correction time t OFF_HOSEI for setting a time t HOSEI for performing correction for an adjustment gain and a time constant. 温度偏差分の調整ゲイン補正係数Ktemp_λ3を算出するためのマップの特性図。The characteristic view of the map for calculating the adjustment gain correction coefficient Ktemp_ (lambda) 3 for a temperature deviation. 温度偏差分の時定数補正係数Ktemp_Pを算出するためのマップの特性図。The characteristic view of the map for calculating the time constant correction coefficient Ktemp_P for a temperature deviation. 電源OFF時間分の調整ゲイン補正係数KtOFF_λ3を算出するためのマップの特性図。The characteristic view of the map for calculating the adjustment gain correction coefficient KtOFF_λ3 for the power OFF time. 電源OFF時間分の時定数補正係数KtOFF_pを算出するためのマップの特性図。The characteristic diagram of the map for calculating the time constant correction coefficient KtOFF_p for power supply OFF time. 本発明の効果を説明するためのシミュレーション結果の一例を示す図であり、従来例の特性を示す図。It is a figure which shows an example of the simulation result for demonstrating the effect of this invention, and is a figure which shows the characteristic of a prior art example. 本発明の効果を説明するためのシミュレーション結果の一例を示す図であり、本発明の特性を示す図。It is a figure which shows an example of the simulation result for demonstrating the effect of this invention, and is a figure which shows the characteristic of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…電流計測手段 2…電圧計測手段
3…前処理フィルタ演算手段 4…適応デジタルフィルタ演算手段
5…開路電圧演算手段 6…充電率演算手段
7…調整手段 8…電池温度検出手段
9…電池温度記憶手段 10…電源OFF時間検出手段
20…二次電池 30…負荷
40…電子制御ユニット 50…電流センサ
60…電圧センサ 70…温度センサ
80…電源OFF計測タイマ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Current measurement means 2 ... Voltage measurement means 3 ... Pre-processing filter calculation means 4 ... Adaptive digital filter calculation means 5 ... Open circuit voltage calculation means 6 ... Charge rate calculation means 7 ... Adjustment means 8 ... Battery temperature detection means 9 ... Battery temperature Storage means 10 ... Power OFF time detection means 20 ... Secondary battery 30 ... Load 40 ... Electronic control unit 50 ... Current sensor 60 ... Voltage sensor 70 ... Temperature sensor 80 ... Power OFF measurement timer

Claims (12)

二次電池の電流Iを検出する電流検出手段と、
二次電池の端子電圧Vを検出する端子電圧検出手段と、
二次電池の電池モデルを定義し、その電池モデルを用いて適応デジタルフィルタ演算を行って、電池モデルのパラメータを一括推定するパラメータ推定演算手段と、
前記電流Iおよび端子電圧Vの検出値と前記パラメータの推定値とから開路電圧Vを演算する開路電圧演算手段と、
前記開路電圧Vから充電率を演算する充電率演算手段と、を有する二次電池の充電率推定装置において、
前記パラメータ推定演算手段におけるパラメータ推定速度を、パラメータ推定演算開始後から所定時間の間はパラメータ推定演算開始から前記所定時間経過した後のパラメータ推定速度よりも大きくするように調整する調整手段を備えたことを特徴とする二次電池の充電率推定装置。
Current detecting means for detecting the current I of the secondary battery;
A terminal voltage detecting means for detecting a terminal voltage V of the secondary battery;
A parameter estimation calculation means for defining a battery model of the secondary battery, performing an adaptive digital filter calculation using the battery model, and collectively estimating the parameters of the battery model;
An open circuit voltage calculating means for calculating an open circuit voltage V 0 from the detected values of the current I and the terminal voltage V and the estimated value of the parameter;
A charge rate calculating means for calculating a charge rate from the open circuit voltage V 0 ,
Adjusting means for adjusting the parameter estimation speed in the parameter estimation calculation means so as to be larger than the parameter estimation speed after a lapse of the predetermined time from the start of the parameter estimation calculation for a predetermined time after the start of the parameter estimation calculation. An apparatus for estimating a charging rate of a secondary battery.
二次電池の電流Iを検出する電流検出手段と、
二次電池の端子電圧Vを検出する端子電圧検出手段と、
二次電池の電池モデルを定義し、その電池モデルを用いて適応デジタルフィルタ演算を行って、電池モデルのパラメータを一括推定するパラメータ推定演算手段と、
前記電流Iおよび端子電圧Vの検出値と前記パラメータの推定値とから開路電圧Vを演算する開路電圧演算手段と、
前記開路電圧Vから充電率を演算する充電率演算手段と、を有する二次電池の充電率推定装置において、
前記電流Iおよび端子電圧Vの検出値にローパスフィルタ処理を施してから前記パラメータ推定演算手段へ送る前処理フィルタ手段を有し、
前記ローパスフィルタの処理速度を、パラメータ推定演算開始後から所定時間の間はパラメータ推定演算開始から前記所定時間経過した後のローパスフィルタの処理速度よりも大きくするように調整する調整手段を備えたことを特徴とする二次電池の充電率推定装置。
Current detecting means for detecting the current I of the secondary battery;
A terminal voltage detecting means for detecting a terminal voltage V of the secondary battery;
A parameter estimation calculation means for defining a battery model of the secondary battery, performing an adaptive digital filter calculation using the battery model, and collectively estimating the parameters of the battery model;
An open circuit voltage calculating means for calculating an open circuit voltage V 0 from the detected values of the current I and the terminal voltage V and the estimated value of the parameter;
A charge rate calculating means for calculating a charge rate from the open circuit voltage V 0 ,
Pre-processing filter means for performing low-pass filter processing on the detected values of the current I and the terminal voltage V and then sending them to the parameter estimation calculation means;
Adjusting means for adjusting the processing speed of the low-pass filter to be larger than the processing speed of the low-pass filter after the predetermined time has elapsed from the start of the parameter estimation calculation for a predetermined time after the start of the parameter estimation calculation. An apparatus for estimating a charging rate of a secondary battery.
請求項2に記載の二次電池の充電率推定装置において、
前記調整手段は、前記パラメータ推定演算手段におけるパラメータ推定演算開始後から所定時間の間は、前記ローパスフィルタの処理速度を、パラメータ推定演算開始から前記所定時間経過した後のローパスフィルタの処理速度よりも大きくし、かつ、前記パラメータ推定演算手段におけるパラメータ推定速度を、パラメータ推定演算開始から前記所定時間経過した後のパラメータ推定速度よりも大きくするように構成した二次電池の充電率推定装置。
The charging rate estimation device for a secondary battery according to claim 2,
The adjusting means sets the processing speed of the low-pass filter for a predetermined time after the start of parameter estimation calculation in the parameter estimation calculation means to be higher than the processing speed of the low-pass filter after the predetermined time has elapsed from the start of parameter estimation calculation. A charging rate estimation device for a secondary battery, configured to be larger and to make a parameter estimation speed in the parameter estimation calculation means larger than a parameter estimation speed after the predetermined time has elapsed from the start of parameter estimation calculation.
前記パラメータ推定演算手段におけるパラメータ推定速度の変更は、前記適応デジタルフィルタの調整ゲインの大きさを、パラメータ推定演算開始後所定時間の間はパラメータ推定演算開始から前記所定時間経過した後の調整ゲインよりも大きくすることによって行うことを特徴とする請求項1または請求項3に記載の二次電池の充電率推定装置。   The parameter estimation speed in the parameter estimation calculation means is changed by adjusting the magnitude of the adjustment gain of the adaptive digital filter from the adjustment gain after the predetermined time has elapsed from the start of the parameter estimation calculation for a predetermined time after the parameter estimation calculation starts. The charging rate estimation device for a secondary battery according to claim 1, wherein the charging rate estimation device is further increased. 前記ローパスフィルタの処理速度の変更は、前記ローパスフィルタの時定数の大きさを、パラメータ推定演算開始後所定時間の間はパラメータ推定演算開始から前記所定時間経過した後の時定数の大きさよりも小さくすることによって行うことを特徴とする請求項2または請求項3に記載の二次電池の充電率推定装置。   The processing speed of the low-pass filter is changed by making the time constant of the low-pass filter smaller than the time constant after the predetermined time has elapsed from the start of the parameter estimation calculation for a predetermined time after the parameter estimation calculation starts. The charging rate estimation apparatus for a secondary battery according to claim 2, wherein the charging rate estimation apparatus performs the charging process according to claim 2. 前記パラメータ推定演算手段のパラメータ推定演算開始時における二次電池の温度と前回パラメータ推定演算を中断した時点における二次電池の温度との差を検出する温度差検出手段を備え、前記調整手段は、前記温度差検出手段によって検出された温度差が大きい程、前記パラメータ推定演算開始後所定時間の間における調整ゲインを大きくすることを特徴とする請求項1、請求項3または請求項4に記載の二次電池の充電率推定装置。   A temperature difference detecting means for detecting a difference between the temperature of the secondary battery at the start of the parameter estimation calculation of the parameter estimation calculation means and the temperature of the secondary battery at the time when the previous parameter estimation calculation was interrupted; 5. The adjustment gain according to claim 1, wherein the adjustment gain during a predetermined time after the start of the parameter estimation calculation is increased as the temperature difference detected by the temperature difference detection unit increases. Secondary battery charge rate estimation device. 前回パラメータ推定演算を中断した時点からパラメータ推定演算開始時までの経過時間を検出する計時手段を備え、前記調整手段は、前記計時手段によって検出された経過時間が長い程、前記パラメータ推定演算開始後所定時間の間における調整ゲインを大きくすることを特徴とする請求項1、請求項3または請求項4に記載の二次電池の充電率推定装置。   A timing unit that detects an elapsed time from the time when the parameter estimation calculation was interrupted to the start of the parameter estimation calculation, and the adjustment unit has a longer elapsed time detected by the timing unit after the start of the parameter estimation calculation. 5. The secondary battery charge rate estimation apparatus according to claim 1, wherein the adjustment gain is increased during a predetermined period of time. 前記パラメータ推定演算手段のパラメータ推定演算開始時における二次電池の温度と前回パラメータ推定演算を中断した時点における二次電池の温度との差を検出する温度差検出手段と、前回パラメータ推定演算を中断した時点からパラメータ推定演算開始時までの経過時間を検出する計時手段との少なくとも一方を備え、
前記調整手段は、前記温度差検出手段によって検出された温度差が所定の温度差以上、若しくは前記計時手段によって計時された経過時問が所定時間以上である場合に、パラメータ推定演算開始後所定時間の間における調整ゲインの大きさを、パラメータ推定演算開始から前記所定時間経過した後の調整ゲインの大きさよりも大きくすることを特徴とする請求項1、請求項3または請求項4に記載の二次電池の充電率推定装置。
Temperature difference detection means for detecting the difference between the temperature of the secondary battery at the start of parameter estimation calculation of the parameter estimation calculation means and the temperature of the secondary battery at the time when the previous parameter estimation calculation was interrupted, and interrupted the previous parameter estimation calculation Comprising at least one of time measuring means for detecting an elapsed time from the time when the parameter estimation calculation is started,
The adjusting means has a predetermined time after the start of the parameter estimation calculation when the temperature difference detected by the temperature difference detecting means is not less than a predetermined temperature difference or the elapsed time measured by the time measuring means is not less than a predetermined time. The magnitude of the adjustment gain during the period is made larger than the magnitude of the adjustment gain after the predetermined time has elapsed from the start of the parameter estimation calculation. Secondary battery charge rate estimation device.
前記パラメータ推定演算手段のパラメータ推定演算開始時における二次電池の温度と前回パラメータ推定演算を中断した時点における二次電池の温度との差を検出する温度差検出手段を備え、前記調整手段は、前記温度差検出手段によって検出された温度差が大きい程、前記パラメータ推定演算開始後所定時間の間における前記ローパスフィルタの時定数を小さくすることを特徴とする請求項2、請求項3または請求項5に記載の二次電池の充電率推定装置。   A temperature difference detecting means for detecting a difference between the temperature of the secondary battery at the start of the parameter estimation calculation of the parameter estimation calculation means and the temperature of the secondary battery at the time when the previous parameter estimation calculation was interrupted; 4. The time constant of the low-pass filter during a predetermined time after the start of the parameter estimation calculation is decreased as the temperature difference detected by the temperature difference detection unit is larger. The charging rate estimation apparatus of the secondary battery as described in 5. 前回パラメータ推定演算を中断した時点からパラメータ推定演算開始時までの経過時間を検出する計時手段を備え、前記調整手段は、前記計時手段によって検出された経過時間が長い程、前記パラメータ推定演算開始後所定時間の間における前記ローパスフィルタの時定数を小さくすることを特徴とする請求項2、請求項3または請求項5に記載の二次電池の充電率推定装置。   A timing unit that detects an elapsed time from the time when the parameter estimation calculation was interrupted to the start of the parameter estimation calculation, and the adjustment unit has a longer elapsed time detected by the timing unit after the start of the parameter estimation calculation. 6. The secondary battery charge rate estimation apparatus according to claim 2, wherein the time constant of the low-pass filter during a predetermined time is reduced. 前記パラメータ推定演算手段のパラメータ推定演算開始時における二次電池の温度と前回パラメータ推定演算を中断した時点における二次電池の温度との差を検出する温度差検出手段と、前回パラメータ推定演算を中断した時点からパラメータ推定演算開始時までの経過時間を検出する計時手段との少なくとも一方を備え、
前記調整手段は、前記温度差検出手段によって検出された温度差が所定の温度差以上、若しくは前記計時手段によって計時された経過時問が所定時間以上である場合に、パラメータ推定演算開始後所定時間の間における時定数の大きさを、パラメータ推定演算開始から前記所定時間経過した後の時定数よりも小さくすることを特徴とする請求項2、請求項3または請求項5に記載の二次電池の充電率推定装置。
Temperature difference detection means for detecting the difference between the temperature of the secondary battery at the start of parameter estimation calculation of the parameter estimation calculation means and the temperature of the secondary battery at the time when the previous parameter estimation calculation was interrupted, and interrupted the previous parameter estimation calculation Comprising at least one of time measuring means for detecting an elapsed time from the time when the parameter estimation calculation is started,
The adjusting means has a predetermined time after the start of the parameter estimation calculation when the temperature difference detected by the temperature difference detecting means is not less than a predetermined temperature difference or the elapsed time measured by the time measuring means is not less than a predetermined time. 6. The secondary battery according to claim 2, wherein the time constant during the period is made smaller than the time constant after the predetermined time has elapsed from the start of the parameter estimation calculation. Charging rate estimation device.
請求項1乃至請求項11の何れかに記載二次電池の充電率推定装置において、
前記パラメータ推定演算手段は、二次電池の電池モデルを下記(数1)式のように定義し、(数1)式の電池モデルを用いて、開路電圧Vを下記(数2)式で近似することで、(数1)式を(数3)式とし、(数3)式の両辺にローパスフィルタ処理を施すことによって得られる(数4)式に対して適応デジタルフィルタ演算を行い、A(s)とB(s)の係数パラメータおよび変数dを一括推定するものであり、
前記開路電圧演算手段は、前記電流Iおよび端子電圧Vの検出値と前記パラメータの推定値とを(数1)式と等価な下記(数5)式に代入して開路電圧Vを演算するものであり、
前記充電率演算手段は、予め測定した開路電圧Vと充電率との関係に基づいて前記開路電圧Vから充電率を求めるものである、ことを特徴とする二次電池の充電率推定装置。
Figure 2006292559
Figure 2006292559
Figure 2006292559
Figure 2006292559
Figure 2006292559
s:ラプラス演算子 A(s)、B(s):sの多項式(nは次数)
I:電流 V:電圧 V:開路電圧
LPF(s):ローパスフィルタの伝達特性(次数差はn+1以上)
In the rechargeable battery charge rate estimating device according to any one of claims 1 to 11,
The parameter estimation calculation means defines the battery model of the secondary battery as shown in the following (formula 1), and the open circuit voltage V 0 is expressed by the following formula (2) using the battery model of the formula (1). By approximating (Equation 1) to (Equation 3) and performing low-pass filter processing on both sides of (Equation 3), adaptive digital filter computation is performed on (Equation 4), A parameter parameter and a variable d of A (s) and B (s) are collectively estimated,
The open circuit voltage calculation means calculates the open circuit voltage V 0 by substituting the detected values of the current I and the terminal voltage V and the estimated values of the parameters into the following equation (equation 5) equivalent to the equation (equation 1). Is,
The charging rate calculating means is that the open-circuit voltage V 0 measured in advance determine the charging rate from the open-circuit voltage V 0 based on the relationship between the charging rate, charging rate estimating device for a secondary battery, characterized by .
Figure 2006292559
Figure 2006292559
Figure 2006292559
Figure 2006292559
Figure 2006292559
s: Laplace operator A (s), B (s): polynomial of s (n is the degree)
I: current V: voltage V 0 : open circuit voltage G LPF (s): transfer characteristic of low-pass filter (order difference is n + 1 or more)
JP2005114205A 2005-04-12 2005-04-12 Charging rate estimating device for secondary cell Withdrawn JP2006292559A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005114205A JP2006292559A (en) 2005-04-12 2005-04-12 Charging rate estimating device for secondary cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005114205A JP2006292559A (en) 2005-04-12 2005-04-12 Charging rate estimating device for secondary cell

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006292559A true JP2006292559A (en) 2006-10-26

Family

ID=37413280

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005114205A Withdrawn JP2006292559A (en) 2005-04-12 2005-04-12 Charging rate estimating device for secondary cell

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2006292559A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012026749A (en) * 2010-07-20 2012-02-09 Nissan Motor Co Ltd Battery state estimation apparatus
CN105182247A (en) * 2015-09-17 2015-12-23 惠州Tcl移动通信有限公司 Battery parameter calibrating device and method

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012026749A (en) * 2010-07-20 2012-02-09 Nissan Motor Co Ltd Battery state estimation apparatus
CN105182247A (en) * 2015-09-17 2015-12-23 惠州Tcl移动通信有限公司 Battery parameter calibrating device and method
CN105182247B (en) * 2015-09-17 2020-01-03 惠州Tcl移动通信有限公司 Battery parameter calibration device and method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4473823B2 (en) State quantity and parameter estimation device using multiple partial models for electrical energy storage
JP4830382B2 (en) Secondary battery charge rate estimation device
JP3714321B2 (en) Secondary battery charge rate estimation device
JP5732725B2 (en) Battery state detection device
JP2006284431A (en) System for estimation of charging rate of secondary cell
JP3747826B2 (en) Secondary battery charge rate estimation device
JP4547908B2 (en) Secondary battery input / output possible power estimation device
JP4630113B2 (en) Secondary battery deterioration state determination method and secondary battery deterioration state determination device
JP7211420B2 (en) Parameter estimation device, parameter estimation method and computer program
JP2004264126A (en) Input and output possible power estimating system of secondary battery
JP7028781B2 (en) Secondary battery status detection device and secondary battery status detection method
JP2007147487A (en) Inputtable/outputtable power estimation apparatus for secondary battery
JP4788307B2 (en) Secondary battery input / output possible power estimation device
JP2007179968A (en) Battery status control device
JP6895786B2 (en) Secondary battery status detection device and secondary battery status detection method
JP2006292492A (en) Full charge capacity estimation system for secondary battery
TWI802349B (en) Battery state estimation device, power system
JP7183576B2 (en) Secondary battery parameter estimation device, secondary battery parameter estimation method and program
JP2008164417A (en) Apparatus for estimating internal resistance of secondary cell
JP3714246B2 (en) Secondary battery charge rate estimation device
JP3714314B2 (en) Secondary battery charge rate estimation device
JP2018151176A (en) Estimation device, estimation method, and estimation program
JP2010203935A (en) Device of estimating inputtable/outputtable power of secondary battery
JP3852372B2 (en) Secondary battery charge rate estimation device
JP2006292559A (en) Charging rate estimating device for secondary cell

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080227

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20090831