JP2011122918A - Device for evaluating battery characteristics - Google Patents

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Tetsuji Hamano
哲志 浜野
Masaru Nakagome
勝 中込
Masahiro Kazumi
昌弘 数見
Satoru Yoshitake
哲 吉武
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device for evaluating battery characteristics which can enhance accuracy of a circuit constant identification value in an equivalent circuit model of a battery, in consideration of Warburg impedance. <P>SOLUTION: The device for evaluating battery characteristics, so constituted as to identify a circuit constant for the equivalent circuit model on the basis of current-voltage characteristics of the battery, includes a current detecting part which detects rise and fall of a rectangular wave current and outputs the respective step functions thereof and a circuit constant optimizing part to which the step functions, a voltage measured value and equivalent circuit model data are input and which computes and outputs an optimized circuit constant of the equivalent circuit model. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、電池特性評価装置に関し、詳しくは、電池の等価回路モデルにおける回路定数同定値の高精度化に関するものである。   The present invention relates to a battery characteristic evaluation apparatus, and more particularly, to an increase in accuracy of a circuit constant identification value in an equivalent circuit model of a battery.

図7は、電池特性を評価するための電流および電圧測定に用いられる従来の回路例を示すブロック図である。測定対象である電池1と直列に負荷2と電流計3が接続されるとともに、電池1と並列に電圧計4が接続されている。   FIG. 7 is a block diagram showing an example of a conventional circuit used for current and voltage measurement for evaluating battery characteristics. A load 2 and an ammeter 3 are connected in series with the battery 1 to be measured, and a voltmeter 4 is connected in parallel with the battery 1.

電流計3は負荷2のオン/オフに応じて変化する電池1の出力電流の立ち上がりや立ち下りの実測値を測定し、電圧計4は負荷2のオン/オフに応じて変化する電池1の出力電圧の立ち上がりや立ち下りの実測値を測定する。なお、これらの具体的な測定手順については、特許文献1に記載されている。   The ammeter 3 measures the measured value of the rise and fall of the output current of the battery 1 that changes according to the on / off state of the load 2, and the voltmeter 4 indicates the state of the battery 1 that changes according to the on / off state of the load 2. Measure the measured value of the rise and fall of the output voltage. These specific measurement procedures are described in Patent Document 1.

図8は、図7の測定結果に基づき電池の特性評価を行う電池特性評価装置の従来例を示すブロック図である。入力部5には、電流計3による電流実測値データIM、電圧計4による電圧実測値データVMおよびあらかじめ作成されている電池1の標準的な等価回路モデルデータEMが入力される。   FIG. 8 is a block diagram showing a conventional example of a battery characteristic evaluation apparatus that performs battery characteristic evaluation based on the measurement result of FIG. The input unit 5 receives current actual value data IM from the ammeter 3, voltage actual value data VM from the voltmeter 4, and standard equivalent circuit model data EM of the battery 1 created in advance.

回路定数最適化部6は、電圧演算部6aと判定部6bで構成されていて、入力部5から入力される電流計3による電流実測値データIM、電圧計4による電圧実測値データVMおよび等価回路モデルデータEMに基づいて電池1の等価回路モデルの回路定数を同定値FVとして最適化し、最適化された等価回路モデルの回路定数を出力部7に出力する。   The circuit constant optimization unit 6 includes a voltage calculation unit 6a and a determination unit 6b. The current measurement value data IM by the ammeter 3 input from the input unit 5, the voltage measurement value data VM by the voltmeter 4, and the equivalent Based on the circuit model data EM, the circuit constant of the equivalent circuit model of the battery 1 is optimized as the identification value FV, and the optimized circuit constant of the equivalent circuit model is output to the output unit 7.

回路定数最適化部6において、電圧演算部6aには電流計3による電流実測値データIMと等価回路モデルデータEMおよび判定部6bから回路定数CCの候補が入力され、電圧計算値VCが計算されて判定部6bに出力される。   In the circuit constant optimization unit 6, the current calculation value data IM and the equivalent circuit model data EM from the ammeter 3 and the circuit constant CC candidates from the determination unit 6 b are input to the voltage calculation unit 6 a to calculate the voltage calculation value VC. Is output to the determination unit 6b.

判定部6bには電圧計4による電圧実測値データVMおよび電圧演算部6aで計算された電圧計算値VCが入力され、これら電圧実測値データVMと電圧計算値VCは比較されて最適値か否かが判定される。最適でなければ比較結果から新たな回路定数CCを生成して電圧演算部6aに入力し、再び電圧を計算させる。以上の処理を回路定数が最適値と判定されるまで繰り返して実行する。このようにして等価回路モデルの回路定数として最適化された同定値FVを出力部7に出力する。   The voltage measurement value data VM obtained by the voltmeter 4 and the voltage calculation value VC calculated by the voltage calculation unit 6a are input to the determination unit 6b, and the voltage measurement value data VM and the voltage calculation value VC are compared to determine whether or not the value is an optimum value. Is determined. If it is not optimal, a new circuit constant CC is generated from the comparison result and input to the voltage calculation unit 6a to calculate the voltage again. The above processing is repeated until the circuit constant is determined to be the optimum value. Thus, the identification value FV optimized as the circuit constant of the equivalent circuit model is output to the output unit 7.

出力部7は、回路定数算出部6で最適化された等価回路モデルの回路定数の同定値FVに基づき、電池1の特性曲線を生成して図示しない表示部に表示する。   The output unit 7 generates a characteristic curve of the battery 1 based on the identification value FV of the circuit constant of the equivalent circuit model optimized by the circuit constant calculation unit 6 and displays it on a display unit (not shown).

図9は、電池1の特性を表す等価回路例図である。図9の等価回路は、直流電源Eと、抵抗R1と、抵抗R2とコンデンサC1の並列回路と、抵抗R3とコンデンサC2の並列回路とが直列接続されている。   FIG. 9 is an equivalent circuit diagram illustrating the characteristics of the battery 1. In the equivalent circuit of FIG. 9, a DC power source E, a resistor R1, a parallel circuit of a resistor R2 and a capacitor C1, and a parallel circuit of a resistor R3 and a capacitor C2 are connected in series.

回路定数算出部6は、等価回路モデルデータEMとして図9のような回路データが入力されると、電圧の計算値と実測値の差が小さくなるように、抵抗の抵抗値R1,R2,R3、コンデンサの容量値C1,C2をそれぞれ算出する。   When circuit data as shown in FIG. 9 is input as the equivalent circuit model data EM, the circuit constant calculation unit 6 has resistance values R1, R2, and R3 of the resistors so that the difference between the calculated voltage value and the actually measured value becomes small. The capacitance values C1 and C2 of the capacitors are calculated.

特許文献1には、電池の内部インピーダンスを測定する方法および装置の構成が記載されている。
特許文献2には、電池の内部インピーダンス測定の際に、分極による応答電圧の影響を除去する手法が説明されている。
Patent Document 1 describes a method and apparatus configuration for measuring the internal impedance of a battery.
Patent Document 2 describes a method for removing the influence of response voltage due to polarization when measuring the internal impedance of a battery.

特開2003−4780号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-4780 特開2005−100969号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2005-1000096

ところで、電池1のインピーダンスの低周波領域では、拡散の影響でワールブルグインピーダンス(War- burg impedance)が見られる。このワールブルグインピーダンスは、図10に示すように周波数領域におけるインピーダンスとして求めることはできても、それを時間領域へ変換するのは困難である。そのため、従来の等価回路におけるワールブルグインピーダンスも、抵抗とコンデンサおよびインダクタンスで表現されていた。   By the way, in the low frequency region of the impedance of the battery 1, Warburg impedance is seen due to the influence of diffusion. Although the Warburg impedance can be obtained as the impedance in the frequency domain as shown in FIG. 10, it is difficult to convert it to the time domain. Therefore, the Warburg impedance in the conventional equivalent circuit is also expressed by a resistor, a capacitor, and an inductance.

しかし、ワールブルグインピーダンスによる電圧降下曲線は、抵抗とコンデンサの組み合わせによって再現できるものではない。それにも拘わらず直流電源と抵抗とコンデンサで同定を行うと、図11に示すように抵抗の抵抗値やコンデンサの容量値が現実に即さないほど大きな値になってしまい、回路定数同定の意味をなさなくなってしまう。   However, the voltage drop curve due to the Warburg impedance cannot be reproduced by a combination of a resistor and a capacitor. Nevertheless, if identification is performed using a DC power source, a resistor, and a capacitor, the resistance value of the resistor and the capacitance value of the capacitor become too large to be realistic as shown in FIG. Will not be done.

本発明は、このような問題を解決するものであり、その目的は、ワールブルグインピーダンスを考慮して、電池の等価回路モデルにおける回路定数同定値の精度を高めることができる電池特性評価装置を提供することにある。   The present invention solves such a problem, and an object of the present invention is to provide a battery characteristic evaluation device capable of increasing the accuracy of the circuit constant identification value in the equivalent circuit model of the battery in consideration of the Warburg impedance. There is.

このような課題を達成するために、本発明のうち請求項1記載の発明は、
電池の電流-電圧特性に基づき、等価回路モデルに対する回路定数を同定するように構成された電池特性評価装置において、
矩形波電流の立ち上がりおよび立ち下がりを検出してそれぞれのステップ関数を出力する電流検出部と、
これらステップ関数と前記電圧実測値と等価回路モデルデータが入力され、最適化された等価回路モデルの回路定数を演算して出力する回路定数最適化部、
を含むことを特徴とする。
In order to achieve such a problem, the invention according to claim 1 of the present invention is:
In the battery characteristic evaluation apparatus configured to identify the circuit constant for the equivalent circuit model based on the current-voltage characteristic of the battery,
A current detector that detects the rising and falling of the rectangular wave current and outputs each step function; and
A circuit constant optimization unit that inputs the step function, the voltage actual measurement value, and the equivalent circuit model data, and calculates and outputs the circuit constant of the optimized equivalent circuit model,
It is characterized by including.

請求項2記載の発明は、請求項1に記載の電池特性評価装置において、
前記回路定数最適化部は、
前記電流検出部から出力される立ち上がりおよび立ち下がりのステップ関数と等価回路モデルデータが入力され、前記立ち上がりおよび立ち下がりのステップ関数に対応したステップ応答電圧を演算出力するステップ応答演算部と、
これらステップ応答演算部から演算出力されるステップ応答電圧を加算して電圧計算値を出力する電圧加算部と、
この電圧計算値と前記電圧実測値が入力されてこれら電圧実測値と電圧計算値を比較して最適値か否かを判定し、最適でなければ比較結果から新たな回路定数を生成して前記各ステップ応答演算部に入力し、再び電圧を計算させる判定部、
とで構成されていることを特徴とする。
The invention described in claim 2 is the battery characteristic evaluation apparatus according to claim 1,
The circuit constant optimization unit
A step response calculation unit that receives the rising and falling step functions and equivalent circuit model data output from the current detection unit, and calculates and outputs a step response voltage corresponding to the rising and falling step functions;
A voltage adder that adds a step response voltage calculated and output from the step response calculator and outputs a voltage calculation value; and
The calculated voltage value and the measured voltage value are input, and the measured voltage value and the calculated voltage value are compared to determine whether the value is an optimum value. A determination unit that inputs to each step response calculation unit and calculates the voltage again,
It is comprised by these.

請求項3記載の発明は、請求項1または請求項2に記載の電池特性評価装置において、
前記各等価回路モデルは、ワールブルグインピーダンスを含むことを特徴とする。
The invention according to claim 3 is the battery characteristic evaluation apparatus according to claim 1 or 2,
Each of the equivalent circuit models includes a Warburg impedance.

本発明の電池特性評価装置によれば、ワールブルグインピーダンスを考慮して、電池の等価回路モデルにおける回路定数を高精度に同定でき、高精度の電池特性評価が行える。   According to the battery characteristic evaluation apparatus of the present invention, the circuit constants in the equivalent circuit model of the battery can be identified with high accuracy in consideration of the Warburg impedance, and the battery characteristic can be evaluated with high accuracy.

本発明の一実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows one Example of this invention. 電池の特性を表すワールブルグインピーダンスを含む等価回路例図である。It is an equivalent circuit example figure containing the Warburg impedance showing the characteristic of a battery. 矩形波の電流をステップ関数に分解する動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing which decomposes | disassembles the electric current of a rectangular wave into a step function. 電源部を除いた図2の回路におけるステップ応答の重ね合わせによる再合成の説明図である。It is explanatory drawing of the recombination by the superimposition of the step response in the circuit of FIG. 2 except a power supply part. 電池の電圧応答特性例図である。It is a voltage response characteristic example figure of a battery. ワールブルグインピーダンスW1が単独で直列接続された等価回路図である。It is an equivalent circuit diagram in which the Warburg impedance W1 is independently connected in series. 電池特性を評価するための電流および電圧測定に用いられる従来の回路例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the example of the conventional circuit used for the electric current and voltage measurement for evaluating a battery characteristic. 図7の測定結果に基づき電池の特性評価を行う電池特性評価装置の従来例を示すブロック図であるIt is a block diagram which shows the prior art example of the battery characteristic evaluation apparatus which performs the characteristic evaluation of a battery based on the measurement result of FIG. 電池の特性を表す等価回路例図である。It is an equivalent circuit example figure showing the characteristic of a battery. ワールブルグインピーダンスの説明図である。It is explanatory drawing of Warburg impedance. ワールブルグインピーダンスを抵抗とコンデンサで近似した例の説明図である。It is explanatory drawing of the example which approximated Warburg impedance with the resistance and the capacitor | condenser.

以下、本発明について、図面を用いて詳細に説明する。図1は本発明の一実施例を示すブロック図であり、図8と共通する部分には同一の符号を付けている。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, and the same reference numerals are given to portions common to FIG.

図1において、電流検出部8は、矩形波の電流実測値IMにおける電流の立ち上がりと立下りを検出して電流の立ち上がりに対応したステップ関数「電流p」と電流の立ち下がりに対応した「電流n」の2つに分解し、これら2つのステップ関数「電流p」と「電流n」を回路定数算出部6に入力する。   In FIG. 1, the current detection unit 8 detects the rise and fall of the current in the square wave current measurement value IM, and detects the step function “current p” corresponding to the rise of the current and the “current” corresponding to the fall of the current. n ”, and the two step functions“ current p ”and“ current n ”are input to the circuit constant calculation unit 6.

回路定数算出部6において、図8の電圧演算部6aに代えて、2個のステップ応答演算部6c,6dと、これら2個のステップ応答演算部6c,6dの応答演算結果を加算する電圧加算部6eが設けられている。   In the circuit constant calculator 6, instead of the voltage calculator 6a of FIG. 8, two step response calculators 6c and 6d and a voltage addition for adding the response calculation results of the two step response calculators 6c and 6d A portion 6e is provided.

第1のステップ応答演算部6cには等価回路モデルデータEMと判定部6bからの回路定数CCの候補および電流検出部8からの電流の立ち上がりに対応したステップ関数「電流p」が入力されてステップ関数「電流p」として与えられた電流に対する「ステップ応答電圧p」が演算され、その演算結果「ステップ応答電圧p」は電圧加算部6eの一方の入力端子に入力される。   The step function “current p” corresponding to the equivalent circuit model data EM, the candidate of the circuit constant CC from the determination unit 6b, and the rise of the current from the current detection unit 8 is input to the first step response calculation unit 6c. The “step response voltage p” for the current given as the function “current p” is calculated, and the calculation result “step response voltage p” is input to one input terminal of the voltage adder 6e.

第2のステップ応答演算部6dには等価回路モデルデータEMと判定部6bからの回路定数CCの候補および電流検出部8からの電流の立ち下がりに対応したステップ関数「電流n」が入力され、ステップ関数「電流n」として与えられた電流に対する「ステップ応答電圧n」が演算され、その演算結果「ステップ応答電圧n」は電圧加算部6eの他方の入力端子に入力される。   The step function “current n” corresponding to the equivalent circuit model data EM and the candidate of the circuit constant CC from the determination unit 6b and the current falling from the current detection unit 8 is input to the second step response calculation unit 6d. The “step response voltage n” for the current given as the step function “current n” is calculated, and the calculation result “step response voltage n” is input to the other input terminal of the voltage adder 6e.

電圧加算部6eは、第1のステップ応答演算部6cの演算結果「ステップ応答電圧p」と第2のステップ応答演算部6dの演算結果「ステップ応答電圧n」を加算して電圧計算値VCを求め、計算された電圧計算値VCを判定部6bに出力する。   The voltage adding unit 6e adds the calculation result “step response voltage p” of the first step response calculation unit 6c and the calculation result “step response voltage n” of the second step response calculation unit 6d to obtain a voltage calculation value VC. The calculated and calculated voltage value VC is output to the determination unit 6b.

判定部6bには電圧計4による電圧実測値データVMおよび電圧加算部6eで加算された電圧計算値VCが入力され、これら電圧実測値データVMと電圧計算値VCは比較されて最適値か否かが判定される。最適でなければ比較結果から新たな回路定数CCを生成して第1のステップ応答演算部6cおよび第2のステップ応答演算部6dに入力し、再び電圧を計算させる。以上の処理を回路定数が最適値と判定されるまで繰り返して実行する。このようにして等価回路モデルの回路定数として最適化された同定値FVを出力部7に出力する。   The voltage measurement value data VM obtained by the voltmeter 4 and the voltage calculation value VC added by the voltage addition unit 6e are input to the determination unit 6b, and the voltage measurement value data VM and the voltage calculation value VC are compared to determine whether the value is an optimum value. Is determined. If it is not optimal, a new circuit constant CC is generated from the comparison result and input to the first step response calculation unit 6c and the second step response calculation unit 6d to calculate the voltage again. The above processing is repeated until the circuit constant is determined to be the optimum value. Thus, the identification value FV optimized as the circuit constant of the equivalent circuit model is output to the output unit 7.

出力部7は、回路定数算出部6で最適化された等価回路モデルの回路定数の同定値FVに基づき、電池1の特性曲線を生成して図示しない表示部に表示する。   The output unit 7 generates a characteristic curve of the battery 1 based on the identification value FV of the circuit constant of the equivalent circuit model optimized by the circuit constant calculation unit 6 and displays it on a display unit (not shown).

図2は、電池の特性を表すワールブルグインピーダンスを含む等価回路例図である。図2において、直流電源Eと、抵抗R1と、抵抗R2とコンデンサC1の並列回路と、抵抗R3と物質拡散を表すワールブルグインピーダンスW1の直列回路とコンデンサC2の並列回路とが直列接続されている。   FIG. 2 is an example of an equivalent circuit including the Warburg impedance representing the characteristics of the battery. In FIG. 2, a DC power source E, a resistor R1, a parallel circuit of a resistor R2 and a capacitor C1, a series circuit of a resistor R3 and a Warburg impedance W1 representing material diffusion, and a parallel circuit of a capacitor C2 are connected in series.

図3は、矩形波の電流をステップ関数に分解する動作説明図である。(A)に示す電流I(t)は矩形波なので、(B),(C)に示すように立ち上がりと立ち下がりの2つのステップ関数に分割できる。   FIG. 3 is an operation explanatory diagram for decomposing a rectangular wave current into step functions. Since the current I (t) shown in (A) is a rectangular wave, it can be divided into two step functions, rising and falling, as shown in (B) and (C).

パルス幅bの電流矩形波I(t)は、
I(t)=Io・u(t)−Io・u(t−b)=Ip+In (1)
と表現できる。ただし、u(t)は振幅1の単位ステップ関数とする。
The current rectangular wave I (t) with the pulse width b is
I (t) = Io · u (t) −Io · u (t−b) = Ip + In (1)
Can be expressed. However, u (t) is a unit step function with an amplitude of 1.

この(1)式について、Ip=Io・u(t)とIn=−Io・u(t−b)の二つの時間関数に分けて考える。特にInについては、t1=t−bとして、新しくt1の時間軸で考えることとする。
In(t1)=−Io・u(t1) (2)
なお、u(t)は、
The equation (1) is considered by dividing it into two time functions of Ip = Io · u (t) and In = −Io · u (t−b). In particular, for In, t 1 = t−b, and a new time axis of t 1 will be considered.
In (t 1 ) = − Io · u (t 1 ) (2)
U (t) is

Figure 2011122918
Figure 2011122918

であり、同様にt1の時間軸でも、 Similarly, on the time axis of t 1

Figure 2011122918
Figure 2011122918

である。 It is.

二つの時間関数Ip(t)=Io・u(t)とIn(t1)=−Io・u(t1)は、それぞれラプラス変換を行うことにより、
Ip(s)=L(Io・u(t))=Io・1/s
In(s)=L(−Io・u(t1))=−Io・1/s (3)
と表わされる。
Two time functions Ip (t) = Io · u (t) and In (t 1 ) = − Io · u (t 1 ) are obtained by performing Laplace transform, respectively.
Ip (s) = L (Io · u (t)) = Io · 1 / s
In (s) = L (−Io · u (t 1 )) = − Io · 1 / s (3)
It is expressed as

これら電流信号がインピーダンスZ(s)に流れることにより電圧に変換されるので、それぞれの電流による電圧は、
Vp(s)=Z(s)・Io・1/s
Vn(s)=−Z(s)・Io・1/s (4)
Since these current signals flow into the impedance Z (s) and are converted into voltages, the voltages due to the respective currents are
Vp (s) = Z (s) · Io · 1 / s
Vn (s) = − Z (s) · Io · 1 / s (4)

次に、インピーンダンスZにステップ電流が流れたときの電圧過渡応答信号Vp(t)およびVn(t1)は、(4)式を逆ラプラス変換することで得られ、次式で表すことができる。
Vp(t)=L-1(Vp(s))=Io・L-1(Z(s)・1/s)
Vn(t1)=−L-1(Vn(s))=−Io・L-1(Z(s)・1/s) (5)
Next, the voltage transient response signals Vp (t) and Vn (t 1 ) when the step current flows through the impedance Z are obtained by inverse Laplace transform of the equation (4), and expressed by the following equation: Can do.
Vp (t) = L −1 (Vp (s)) = Io · L −1 (Z (s) · 1 / s)
Vn (t 1 ) = − L −1 (Vn (s)) = − Io · L −1 (Z (s) · 1 / s) (5)

よって、2つに分離したステップ電流を再合成することにより、矩形波電流をインピーダンスZに流したときの過渡応答電圧波形V(t)は、
V(t)=Vp(t)+Vn(t−b) (6)
で表わすことができる。
Therefore, by recombining the step current separated into two, the transient response voltage waveform V (t) when the rectangular wave current is passed through the impedance Z is
V (t) = Vp (t) + Vn (t−b) (6)
It can be expressed as

図4は、電源部を除いた図2の回路におけるステップ応答の重ね合わせによる再合成の説明図である。図4において、(A)は電流の2つのステップ関数を表し、(B)はそれぞれのステップ応答を表し、(C)はステップ応答の重ね合わせを表している。   FIG. 4 is an explanatory diagram of recombination by superimposing step responses in the circuit of FIG. 2 excluding the power supply unit. In FIG. 4, (A) represents the two step functions of the current, (B) represents the respective step responses, and (C) represents the superposition of the step responses.

そして、電池の電圧応答特性は図5に示すようになり、ワールブルグインピーダンスを含めた等価回路による電圧を高精度に計算できる。図5において、(A)は電流が時刻t1で立ち上がって時刻t2で立ち下がる場合の実測値を示し、(B)は(A)に示す電流の立ち上がりと立ち下がりに伴う電圧の変化について実測値を実線で示して計算値を破線で示している。   The voltage response characteristic of the battery is as shown in FIG. 5, and the voltage by the equivalent circuit including the Warburg impedance can be calculated with high accuracy. In FIG. 5, (A) shows actual measurement values when the current rises at time t1 and falls at time t2, and (B) shows the actual measurement values regarding the change in voltage accompanying the rise and fall of the current shown in (A). Is indicated by a solid line, and the calculated value is indicated by a broken line.

このように構成することにより、ワールブルグインピーダンスを等価回路に含めることができ、電池の同定精度が高まり、電流-電圧特性をより現実に近づけることができる。
また、ワールブルグインピーダンス以外の回路定数についても現実的な値が得られる。
With this configuration, the Warburg impedance can be included in the equivalent circuit, the battery identification accuracy is increased, and the current-voltage characteristics can be made closer to reality.
Also, realistic values can be obtained for circuit constants other than Warburg impedance.

なお、上記実施例では、ワールブルグインピーダンスが並列に接続された等価回路モデルについて説明したが、図6に示すようにワールブルグインピーダンスW1が単独で直列接続された等価回路についても容易な計算で実施できる。   In the above embodiment, the equivalent circuit model in which the Warburg impedance is connected in parallel has been described. However, as shown in FIG. 6, an equivalent circuit in which the Warburg impedance W1 is independently connected in series can also be implemented with easy calculation.

図6において、RLC回路が直列接続されている回路ブロックにおける電圧については従来の方法を適用し、ワールブルグインピーダンスブロックにおける電圧については本発明の方法を適用する。   In FIG. 6, the conventional method is applied to the voltage in the circuit block in which the RLC circuits are connected in series, and the method of the present invention is applied to the voltage in the Warburg impedance block.

この場合、ワールブルグインピーダンスブロックW1の時間領域の電圧Vwは、
Vw=(δ√2t)×Ip/Γ(3/2) (7)
で求めることができ、計算が簡易になる。ここで、σは拡散を表す定数、Γはガンマ関数である。
In this case, the time domain voltage Vw of the Warburg impedance block W1 is
Vw = (δ√2t) × Ip / Γ (3/2) (7)
The calculation can be simplified. Here, σ is a constant representing diffusion, and Γ is a gamma function.

図6の等価回路全体の電圧は、ワールブルグインピーダンスW1のブロックにおける電圧とRLC回路のブロックにおける電圧の和として求める。そして、それぞれの方法で演算した電圧を、電圧実測値と比べて評価する。   The voltage of the entire equivalent circuit in FIG. 6 is obtained as the sum of the voltage in the block of the Warburg impedance W1 and the voltage in the block of the RLC circuit. Then, the voltage calculated by each method is evaluated in comparison with the actually measured voltage value.

なお、電流が厳密には矩形波ではなく、ある程度の勾配の立ち上がりを持っていても、矩形波に近似して計算することができる。この場合、電池の応答に対して電流の立ち上がりが十分早ければ誤差も小さくできる。   It should be noted that even if the current is not strictly a rectangular wave and has a certain degree of gradient rise, it can be calculated by approximating the rectangular wave. In this case, the error can be reduced if the rise of the current is sufficiently early with respect to the battery response.

以上説明したように、本発明によれば、ワールブルグインピーダンスを考慮して、電池の等価回路モデルにおける回路定数を高精度に同定できて高精度の電池特性評価が行える電池特性評価装置が実現でき、電池の各種パラメータの効率的な解析に好適である。   As described above, according to the present invention, in consideration of the Warburg impedance, it is possible to realize a battery characteristic evaluation apparatus that can identify a circuit constant in an equivalent circuit model of a battery with high accuracy and perform high-accuracy battery characteristic evaluation, It is suitable for efficient analysis of various parameters of the battery.

5 入力部
6 回路定数最適化部
6b 判定部
6c 第1のステップ応答演算部
6d 第2のステップ応答演算部
6e 電圧加算部
7 出力部
8 電流検出部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 5 Input part 6 Circuit constant optimization part 6b Judgment part 6c 1st step response calculating part 6d 2nd step response calculating part 6e Voltage addition part 7 Output part 8 Current detection part

Claims (3)

電池の電流-電圧特性に基づき、等価回路モデルに対する回路定数を同定するように構成された電池特性評価装置において、
矩形波電流の立ち上がりおよび立ち下がりを検出してそれぞれのステップ関数を出力する電流検出部と、
これらステップ関数と前記電圧実測値と等価回路モデルデータが入力され、最適化された等価回路モデルの回路定数を演算して出力する回路定数最適化部、
を含むことを特徴とする電池特性評価装置。
In the battery characteristic evaluation apparatus configured to identify the circuit constant for the equivalent circuit model based on the current-voltage characteristic of the battery,
A current detector that detects the rising and falling of the rectangular wave current and outputs each step function; and
A circuit constant optimization unit that inputs the step function, the voltage actual measurement value, and the equivalent circuit model data, and calculates and outputs the circuit constant of the optimized equivalent circuit model,
The battery characteristic evaluation apparatus characterized by including.
前記回路定数最適化部は、
前記電流検出部から出力される立ち上がりおよび立ち下がりのステップ関数と等価回路モデルデータが入力され、前記立ち上がりおよび立ち下がりのステップ関数に対応したステップ応答電圧を演算出力するステップ応答演算部と、
これらステップ応答演算部から演算出力されるステップ応答電圧を加算して電圧計算値を出力する電圧加算部と、
この電圧計算値と前記電圧実測値が入力されてこれら電圧実測値と電圧計算値を比較して最適値か否かを判定し、最適でなければ比較結果から新たな回路定数を生成して前記各ステップ応答演算部に入力し、再び電圧を計算させる判定部、
とで構成されていることを特徴とする請求項1に記載の電池特性評価装置。
The circuit constant optimization unit
A step response calculation unit that receives the rising and falling step functions and equivalent circuit model data output from the current detection unit, and calculates and outputs a step response voltage corresponding to the rising and falling step functions;
A voltage adder that adds a step response voltage calculated and output from the step response calculator and outputs a voltage calculation value; and
The calculated voltage value and the measured voltage value are input, and the measured voltage value and the calculated voltage value are compared to determine whether the value is an optimum value. A determination unit that inputs to each step response calculation unit and calculates the voltage again,
The battery characteristic evaluation apparatus according to claim 1, comprising:
前記各等価回路モデルは、ワールブルグインピーダンスを含むことを特徴とする請求項1または請求項2記載の電池特性評価装置。   The battery characteristic evaluation apparatus according to claim 1, wherein each equivalent circuit model includes a Warburg impedance.
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