JP2011128010A - Secondary battery device and vehicle - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a secondary battery device for accurately estimating the internal resistance of a secondary battery cell, and to provide a vehicle. <P>SOLUTION: The secondary battery device includes a storage means 607 for storing a measurement voltage value measured by a voltage measurement means 212 and a measurement current value measured by a current measurement means 602; and a control part CTR for controlling the operations of the voltage measurement means 212, the current measurement means 602 and the storage means 607. The control part CTR stores the measurement voltage value and the measurement current value in the storage means 607 for each first prescribed period of time Ts, and an internal resistance calculation part 609 is provided which calculates an average voltage value Vave of a plurality of measurement voltage values and an average current value Iave of a plurality of measurement current values measured in a second period of time Ta including the plurality of first periods of time Ts, calculates a differential value ΔVave in the average voltage value Vave of the continuous second periods of time Ts and a differential value ΔIave in the average current value Iave in the continuous second periods of time Ta, and calculates a slope of a regression straight line on the basis of a plurality of sets of the voltage differential values ΔVave and the current differential values ΔIave in a third period of time, including the plurality of second periods of time Ta. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は二次電池装置および車両に関し、特に、複数の二次電池セルを含む組電池を備えた二次電池装置、および、その二次電池装置を備えた車両に関する。   The present invention relates to a secondary battery device and a vehicle, and more particularly, to a secondary battery device including an assembled battery including a plurality of secondary battery cells, and a vehicle including the secondary battery device.

近年、二次電池は、高電圧、高エネルギー密度を有するものの研究が進み、コードレス携帯型電子機器の電源、さらには電気自動車などの車両駆動用の電源などとして注目されている。高い出力が要求される場合には、二次電池セルを複数個、直列や並列に接続した組電池を構成し、この組電池を複数個組み合わせて二次電池パックとして搭載されている。   In recent years, research on secondary batteries having a high voltage and a high energy density has progressed, and has attracted attention as a power source for cordless portable electronic devices and a power source for driving a vehicle such as an electric vehicle. When high output is required, an assembled battery in which a plurality of secondary battery cells are connected in series or in parallel is configured, and a plurality of these assembled batteries are combined and mounted as a secondary battery pack.

特に、高い出力が要求される二次電池装置では、二次電池セルの出力電流の大きさから二次電池セルの劣化の程度を確認するために、所定秒後の二次電池セルの内部抵抗を推定することが要求されている。   In particular, in a secondary battery device that requires high output, in order to confirm the degree of deterioration of the secondary battery cell from the magnitude of the output current of the secondary battery cell, the internal resistance of the secondary battery cell after a predetermined second Is required to be estimated.

例えば特許文献1では、二次電池セルの電圧及び電流値から内部抵抗を算出し、この値と放電電荷とから内部抵抗カーブを求めることが提案されている。また、特許文献2では、電圧−電流特性から直線回帰して内部抵抗や最大放電電力を求めることが提案されている。   For example, Patent Document 1 proposes that an internal resistance is calculated from the voltage and current value of a secondary battery cell, and an internal resistance curve is obtained from this value and the discharge charge. Further, Patent Document 2 proposes to obtain the internal resistance and the maximum discharge power by performing linear regression from the voltage-current characteristics.

特開平8−254573号公報JP-A-8-254573 特開平9−297163号公報JP-A-9-297163

しかし、二次電池セルの内部抵抗は、二次電池セルの温度やSOC(State of Charge:残容量)の影響を受けるため、一意に決定される値として扱うことが困難である。また、二次電池セルの内部抵抗は、電流変化後の経過時間や周波数に依存するものである。したがって、より正確な内部抵抗の値を推定するためには、充電時あるいは放電時の電流の周波数特性やパルス幅による変化を考慮する必要がある。   However, since the internal resistance of the secondary battery cell is affected by the temperature of the secondary battery cell and the SOC (State of Charge), it is difficult to handle it as a uniquely determined value. The internal resistance of the secondary battery cell depends on the elapsed time and frequency after the current change. Therefore, in order to estimate the value of the internal resistance more accurately, it is necessary to consider changes due to the frequency characteristics of the current and the pulse width during charging or discharging.

例えば、ある時点において10秒間放電できる最大電流を求める場合、10秒後の電圧に対応した内部抵抗値を把握しておくことが必要となる。定電流パルス放電を行う場合、電池電圧は放電直後から経時的に低下するので、放電開始後何秒目の電圧に基づくのかによって、得られる内部抵抗値は異なることになる。なお、ここではある時点からx秒後の電圧をもとにした内部抵抗値を「x秒抵抗」と呼ぶことにする。   For example, when obtaining the maximum current that can be discharged for 10 seconds at a certain time, it is necessary to grasp the internal resistance value corresponding to the voltage after 10 seconds. When performing constant current pulse discharge, the battery voltage decreases with time immediately after discharge, and thus the obtained internal resistance value varies depending on the voltage at which the discharge is based. Here, the internal resistance value based on the voltage after x seconds from a certain time point is referred to as “x-second resistance”.

上記特許文献1および特許文献2に開示された技術では、内部抵抗値の時間特性を考慮せずに内部抵抗の値を推定しているため、任意の数xに対する「x秒抵抗」の推定精度が低下することがあった。二次電池セルの内部抵抗を推定する精度が低下すると、二次電池セルの劣化の程度を精度良く推定することができなかった。推定された内部抵抗値が実際の値よりも小さくなると、二次電池セルは要求された出力を供給することができなくなる。この場合には、二次電池装置を搭載する機器が起動されないときがあった。   In the techniques disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 described above, the value of the internal resistance is estimated without considering the time characteristic of the internal resistance value. May decrease. When the accuracy of estimating the internal resistance of the secondary battery cell is reduced, the degree of deterioration of the secondary battery cell cannot be accurately estimated. When the estimated internal resistance value becomes smaller than the actual value, the secondary battery cell cannot supply the requested output. In this case, the device equipped with the secondary battery device may not be activated.

また、現実に電池が使用されている系において、「x秒抵抗」を測定する際に理想的なパルスを入力し、その応答を得る機会はなく、測定のためには実用環境とは別に測定機会を設ける必要があった。   Also, in a system where batteries are actually used, there is no opportunity to input an ideal pulse when measuring “x-second resistance”, and there is no opportunity to obtain that response. There was a need to create an opportunity.

本発明は、上記事情に鑑みて成されたものであって、二次電池セルの内部抵抗を統計的に求め、二次電池セルの劣化の程度を推定可能とする二次電池装置および車両を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a secondary battery device and a vehicle that can statistically determine the internal resistance of a secondary battery cell and estimate the degree of deterioration of the secondary battery cell. The purpose is to provide.

本発明の第1態様による二次電池装置は、複数の二次電池セルを含む組電池と、前記二次電池セルの電圧を測定する電圧測定手段と、前記組電池の電流を測定する電流測定手段と、前記電圧測定手段により測定された測定電圧値と、前記電流測定手段により測定された測定電流値とを記憶する記憶手段と、前記電圧測定手段、前記電流測定手段、および前記記憶手段の動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、第1期間毎に前記測定電圧値及び前記測定電流値を前記記憶手段に記憶し、複数の前記第1期間を含む第2期間に測定された複数の前記測定電圧値の平均電圧値と複数の前記測定電流値の平均電流値とを算出し、連続する前記第2期間の平均電圧値の差分値と、連続する前記第2期間の平均電流値の差分値とを算出し、複数の前記第2期間を含む第3期間における平均電圧値の差分値と平均電流値の差分値との複数の組から回帰直線の傾きを算出する内部抵抗算出部を備えることを特徴とする二次電池装置である。   The secondary battery device according to the first aspect of the present invention includes an assembled battery including a plurality of secondary battery cells, voltage measuring means for measuring the voltage of the secondary battery cells, and current measurement for measuring the current of the assembled battery. Storage means for storing the measurement voltage value measured by the voltage measurement means, the measurement current value measured by the current measurement means, the voltage measurement means, the current measurement means, and the storage means. A control unit for controlling the operation, wherein the control unit stores the measured voltage value and the measured current value in the storage unit every first period, and in a second period including a plurality of the first periods. The average voltage value of the plurality of measured voltage values measured and the average current value of the plurality of measured current values are calculated, and the difference value of the average voltage value of the continuous second period and the continuous second period Calculate the difference value of the average current value of A secondary battery comprising: an internal resistance calculation unit that calculates a slope of a regression line from a plurality of sets of a difference value of an average voltage value and a difference value of an average current value in a third period including the second period. Device.

本発明の第2態様による車両は、上記第1態様による二次電池装置を備える車両である。     A vehicle according to a second aspect of the present invention is a vehicle including the secondary battery device according to the first aspect.

本発明によれば、二次電池セルの内部抵抗を統計的に求め、二次電池セルの劣化の程度を推定可能とする二次電池装置および車両を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the internal resistance of a secondary battery cell can be calculated | required statistically, and the secondary battery apparatus and vehicle which can estimate the grade of deterioration of a secondary battery cell can be provided.

本発明の一実施形態に係る車両の一構成例を概略的に示す図である。1 is a diagram schematically illustrating a configuration example of a vehicle according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る二次電池装置の一構成例を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the example of 1 structure of the secondary battery apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 図2Aに示す二次電池装置の、組電池監視部の一構成例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating one structural example of the assembled battery monitoring part of the secondary battery apparatus shown to FIG. 2A. 二次電池セルの等価回路の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of the equivalent circuit of a secondary battery cell. 本発明の一実施形態に係る二次電池装置の二次電池セルの電圧の時間経過の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the time passage of the voltage of the secondary battery cell of the secondary battery apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る二次電池装置において、一定周期における二次電池セルの平均電圧値の差分値と平均電流値の差分値との組を示す散布図である。In the secondary battery device concerning one embodiment of the present invention, it is a scatter diagram which shows a set of a difference value of an average voltage value of a rechargeable battery cell in a fixed period, and a difference value of an average current value. 一定期間にサンプリングされた二次電池セルの電圧値と電流値との組を示す散布図である。It is a scatter diagram which shows the group of the voltage value and current value of the secondary battery cell which were sampled in the fixed period. 定電流パルスを印加した場合の二次電池セルの電圧値の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the voltage value of a secondary battery cell at the time of applying a constant current pulse. 図7Aに示す電圧値および電流値から算出された、一定周期における平均電圧値および平均電流値の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the average voltage value and average current value in a fixed period which were computed from the voltage value and current value which are shown to FIG. 7A. 図7Bに示す平均電圧値および平均電流値から算出された、連続する2周期の平均電圧値の差分および平均電流値の差分の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the difference of the average voltage value of two continuous periods calculated from the average voltage value and average current value which are shown to FIG. 7B, and the difference of average current value. 図7Cに示す平均電圧値および平均電流値の複数の組を示す散布図、および、平均電圧値および平均電流値の複数の組から算出される回帰直線の一例を示す図である。FIG. 7C is a scatter diagram showing a plurality of sets of average voltage values and average current values shown in FIG. 7C, and a diagram showing an example of a regression line calculated from a plurality of sets of average voltage values and average current values. 図7Aに示す電圧値および電流値のサンプリング値の一部をプロットした散布図の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the scatter diagram which plotted a part of sampling value of the voltage value shown in FIG. 7A, and an electric current value. 定電流パルスを印加した場合の二次電池セルの電圧値の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the voltage value of the secondary battery cell at the time of applying a constant current pulse. 本発明の一実施形態に係る二次電池装置のサンプリング周期毎の動作の一例を説明するためのフローチャートである。4 is a flowchart for explaining an example of an operation for each sampling period of the secondary battery device according to the embodiment of the invention. 本発明の一実施形態に係る二次電池装置の一定周期毎の動作の一例を説明するためのフローチャートである。3 is a flowchart for explaining an example of an operation for every fixed period of the secondary battery device according to the embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る二次電池装置の内部抵抗値を算出する動作の一例を説明するためのフローチャートである。3 is a flowchart for explaining an example of an operation for calculating an internal resistance value of the secondary battery device according to the embodiment of the present invention.

以下、本発明の一実施形態に係る二次電池装置および車両ついて、図面を参照して説明する。図1に、発明の一実施形態に係る二次電池装置が車両100に搭載された例を示す。但し、図1は車両100、車両100への二次電池装置の搭載個所、及び車両100の駆動モータなどは概略的に示している。   Hereinafter, a secondary battery device and a vehicle according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an example in which a secondary battery device according to an embodiment of the invention is mounted on a vehicle 100. However, FIG. 1 schematically shows the vehicle 100, the location where the secondary battery device is mounted on the vehicle 100, the drive motor of the vehicle 100, and the like.

二次電池装置は、複数の組電池モジュール101(1)、101(2)…101(4)が互いに直列接続されている。組電池モジュール101(1)、101(2)…101(4)は、それぞれ独立して取り離すことが可能であり、別の組電池モジュールと交換することができる。   In the secondary battery device, a plurality of assembled battery modules 101 (1), 101 (2)... 101 (4) are connected in series to each other. The assembled battery modules 101 (1), 101 (2)... 101 (4) can be detached independently and can be exchanged with another assembled battery module.

二次電池装置の下位側(電圧が低い方を下位と称する)の組電池モジュール101(1)の負極端子には、接続ライン31の一方の端子が接続されている。この接続ライン31は、後述する電池管理装置60内の電流測定回路602を介してインバータ40の負極入力端子に接続されている。   One terminal of the connection line 31 is connected to the negative terminal of the assembled battery module 101 (1) on the lower side of the secondary battery device (the lower voltage is referred to as the lower side). The connection line 31 is connected to the negative input terminal of the inverter 40 via a current measurement circuit 602 in the battery management device 60 described later.

また二次電池装置の上位側(電圧が高い方を上位と称する)の組電池モジュール101(4)の正極端子には、接続ライン32の一方の端子が、スイッチ装置33を介して接続されている。接続ライン32の他方の端子は、インバータ40の正極入力端子に接続されている。   One terminal of the connection line 32 is connected to the positive terminal of the assembled battery module 101 (4) on the upper side of the secondary battery device (the higher voltage is referred to as the upper side) via the switch device 33. Yes. The other terminal of the connection line 32 is connected to the positive input terminal of the inverter 40.

スイッチ装置33は、電池への充電が行われるときにオンするプリチャージスイッチSWP(図2Aに示す)、電池出力が負荷へ供給されるときにオンするメインスイッチSWM(図2Aに示す)を含む。プリチャージスイッチSWPおよびメインスイッチSWMは、スイッチ素子が近傍に配置されたコイルに供給される信号によりオンおよびオフされるリレー回路を備える。   The switch device 33 includes a precharge switch SWP (shown in FIG. 2A) that is turned on when the battery is charged, and a main switch SWM (shown in FIG. 2A) that is turned on when the battery output is supplied to the load. . Precharge switch SWP and main switch SWM include a relay circuit that is turned on and off by a signal supplied to a coil in which a switch element is disposed in the vicinity.

インバータ40は、入力した直流電圧をモータ駆動用の3相の交流(AC)の高電圧に変換する。このインバータ40は、後述する電池管理装置(BMU:Battery Management Unit)60あるいは車両全体動作を制御するための電気制御装置71からの制御信号に基づいて、出力電圧が制御される。インバータ40の3相の出力端子は、モータ45の各3相の入力端子に接続されている。モータの回転は、例えば差動ギアユニットを介して、駆動輪WR、WLに伝達される。   The inverter 40 converts the input DC voltage into a three-phase alternating current (AC) high voltage for driving the motor. The output voltage of the inverter 40 is controlled based on a control signal from a battery management unit (BMU: Battery Management Unit) 60 described later or an electric control device 71 for controlling the overall operation of the vehicle. The three-phase output terminals of the inverter 40 are connected to the three-phase input terminals of the motor 45. The rotation of the motor is transmitted to the drive wheels WR and WL via, for example, a differential gear unit.

電池管理装置60には、独立した外部電源70が接続されている。外部電源70は定格12Vの鉛蓄電池である。また、電池管理装置60には、運転者などの操作入力に応答して車両全体の管理を行う上位制御手段としての電気制御装置71も接続されている。   An independent external power supply 70 is connected to the battery management device 60. The external power supply 70 is a lead storage battery with a rating of 12V. Also connected to the battery management device 60 is an electric control device 71 as a host control means for managing the entire vehicle in response to an operation input from a driver or the like.

図2Aに電池管理装置60の全体ブロックを示す。図2Aに示すように、電池管理装置60は、電流測定回路602と、コネクタ51〜54を介して組電池監視回路21〜24の通信部211と接続されたインタフェース回路604と、組電池監視回路21〜24の診断用回路(図示せず)から出力された脈動信号が供給され、アラート信号を出力するアラートシグナルプロセッサ605と、外部電源70から電源電圧が供給される電源供給管理部606と、コンタクタ駆動回路608と、メモリ607と、二次電池装置の動作を制御する制御回路(MPU)CTRとを備えている。   FIG. 2A shows an overall block of the battery management device 60. As shown in FIG. 2A, the battery management device 60 includes a current measurement circuit 602, an interface circuit 604 connected to the communication unit 211 of the assembled battery monitoring circuits 21 to 24 via connectors 51 to 54, and an assembled battery monitoring circuit. An alert signal processor 605 that outputs a pulsation signal output from a diagnostic circuit (not shown) of 21 to 24 and outputs an alert signal; a power supply management unit 606 that receives a power supply voltage from an external power supply 70; A contactor driving circuit 608, a memory 607, and a control circuit (MPU) CTR for controlling the operation of the secondary battery device are provided.

メモリ607は、例えばEEPROM(Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory)である。メモリ607には、制御回路CTRの動作を規定するプログラムや、組電池監視回路21〜24から電池管理装置60に供給された組電池11〜14の測定データ(電圧、電流、温度等のデータ)が記録されている。   The memory 607 is, for example, an EEPROM (Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory). The memory 607 includes a program for defining the operation of the control circuit CTR and measurement data (voltage, current, temperature, etc.) of the assembled batteries 11 to 14 supplied from the assembled battery monitoring circuits 21 to 24 to the battery management device 60. Is recorded.

電池管理装置60には、コネクタCN1を介して、電源電圧、イグニッション信号IGN、および外部充電器信号CHGが、外部電源70、イグニッション(図示せず)、および、外部充電器(図示せず)から供給されている。また、電池管理装置60は、コネクタCN2を介して、電気制御装置71との間で信号の送信および受信を行っている。また、電池管理装置60は、コネクタCN2を介して、電気制御装置71との間で各種データ信号の送信および受信を行なっている。   The battery management device 60 receives the power supply voltage, the ignition signal IGN, and the external charger signal CHG from the external power source 70, the ignition (not shown), and the external charger (not shown) via the connector CN1. Have been supplied. In addition, the battery management device 60 transmits and receives signals to and from the electric control device 71 via the connector CN2. Further, the battery management device 60 transmits and receives various data signals to and from the electric control device 71 via the connector CN2.

アラートシグナルプロセッサ605は、インタフェース回路604から供給された脈動信号および制御回路CTRから供給されたアラート信号が正常か異常かを判断する。脈動信号が正常である場合には、アラートシグナルプロセッサ605は一定周波数でオンおよびオフするアラート信号を出力する。脈動信号が異常である場合には、アラートシグナルプロセッサ605は、一定値のアラート信号を出力する。   The alert signal processor 605 determines whether the pulsation signal supplied from the interface circuit 604 and the alert signal supplied from the control circuit CTR are normal or abnormal. If the pulsation signal is normal, the alert signal processor 605 outputs an alert signal that turns on and off at a constant frequency. If the pulsation signal is abnormal, the alert signal processor 605 outputs an alert signal having a constant value.

アラートシグナルプロセッサ605から出力されたアラート信号は、制御回路CTR、コンタクタ駆動回路608、および、コネクタCN2を介して接続された電気制御装置71に供給される。   The alert signal output from the alert signal processor 605 is supplied to the control circuit CTR, the contactor driving circuit 608, and the electric control device 71 connected via the connector CN2.

コンタクタ駆動回路608は、制御回路CTRの制御により、スイッチ装置33のプリチャージスイッチSWPの動作を制御する信号S1と、メインスイッチSWMの動作を制御する信号S2とを出力する。   The contactor driving circuit 608 outputs a signal S1 for controlling the operation of the precharge switch SWP of the switch device 33 and a signal S2 for controlling the operation of the main switch SWM under the control of the control circuit CTR.

信号S1、S2は、コネクタCN1を介してスイッチ装置33に供給される。プリチャージスイッチSWPおよびメインスイッチSWMは、近傍に配置されたコイルに供給される信号S1、S2によって、オンあるいはオフされる。   The signals S1 and S2 are supplied to the switch device 33 via the connector CN1. The precharge switch SWP and the main switch SWM are turned on or off by signals S1 and S2 supplied to coils disposed in the vicinity.

例えば、脈動信号が異常である場合には、制御回路CTRは、供給されたアラート信号より対応する組電池監視回路に異常があると判断し、コンタクタ駆動回路608を制御して、プリチャージスイッチSWPおよびメインスイッチSWMをオフさせる。   For example, when the pulsation signal is abnormal, the control circuit CTR determines that the corresponding assembled battery monitoring circuit is abnormal based on the supplied alert signal, and controls the contactor driving circuit 608 to control the precharge switch SWP. Then, the main switch SWM is turned off.

電源供給管理部606は、電流測定回路602、インタフェース回路604、アラートシグナルプロセッサ605、メモリ607、および、制御回路CTRに電源電圧を供給する。電源供給管理部606は、制御回路CTRへの電源電圧供給をオンあるいはオフする切替回路606Sと、タイマTMとを備えている。   The power supply management unit 606 supplies a power supply voltage to the current measurement circuit 602, the interface circuit 604, the alert signal processor 605, the memory 607, and the control circuit CTR. The power supply management unit 606 includes a switching circuit 606S for turning on or off the power supply voltage supply to the control circuit CTR and a timer TM.

タイマTMには、外部電源70から出力された12Vの電源電圧が、タイマTMの前段に配置されたDC/DC回路CAにより5Vの直流電圧に変換されて供給される。切替回路606Sには、イグニッション信号IGN、外部充電器信号CHG、および制御回路CTRからの切替制御信号、タイマTMからのウェイクアップ信号、および、外部電源70からの電源電圧が供給されている。   The timer TM is supplied with the 12V power supply voltage output from the external power supply 70 after being converted into a 5V DC voltage by the DC / DC circuit CA disposed in the preceding stage of the timer TM. The switching circuit 606S is supplied with an ignition signal IGN, an external charger signal CHG, a switching control signal from the control circuit CTR, a wake-up signal from the timer TM, and a power supply voltage from the external power supply 70.

なお、タイマTMからのウェイクアップ信号は、設定された時間毎にオン(=1)となる信号である。ウェイクアップ信号がオンとなるタイミングは制御回路CTRによって設定される。   The wake-up signal from the timer TM is a signal that is turned on (= 1) every set time. The timing at which the wakeup signal is turned on is set by the control circuit CTR.

イグニッション信号IGNは、イグニッションにキーが差込まれたらオン(所定電圧以上)となり、キーが取り外されたらオフ(所定電圧未満)となる信号である。外部充電器信号CHGは、外部充電器が二次電池装置に接続されたらオン(所定電圧以上)となり、接続が解除されたらオフ(所定電圧未満)となる信号である。ウェイクアップ信号、イグニッション信号IGN、および、外部充電器信号CHGは制御回路CTRにも供給されている。   The ignition signal IGN is a signal that is turned on (a predetermined voltage or higher) when a key is inserted into the ignition, and that is turned off (less than a predetermined voltage) when the key is removed. The external charger signal CHG is a signal that is turned on (predetermined voltage or more) when the external charger is connected to the secondary battery device, and is turned off (less than the predetermined voltage) when the connection is released. The wake-up signal, ignition signal IGN, and external charger signal CHG are also supplied to the control circuit CTR.

なお、二次電池装置が車両以外の機器に搭載される場合には、イグニッション信号は、二次電池装置が搭載された機器の電源オン操作が成された場合にオンとなり、電源オフ操作が成された場合にオフとなる信号である。   When the secondary battery device is mounted on a device other than the vehicle, the ignition signal is turned on when the power on operation of the device equipped with the secondary battery device is performed, and the power off operation is performed. This signal turns off when

イグニッション信号IGN、外部充電器信号CHG、および、ウェイクアップ信号、の少なくとも1つがオンとなることにより、切替回路606Sは、外部電源70から供給された電源電圧を内部のDC/DC回路によって5Vの直流電圧に変換して、アラートシグナルプロセッサ605および制御回路CTRに供給する。   When at least one of the ignition signal IGN, the external charger signal CHG, and the wakeup signal is turned on, the switching circuit 606S causes the power supply voltage supplied from the external power supply 70 to be 5V by the internal DC / DC circuit. It is converted into a DC voltage and supplied to the alert signal processor 605 and the control circuit CTR.

また、イグニッション信号IGN、外部充電器信号CHG、および、ウェイクアップ信号、の少なくとも1つがオンとなることにより、切替回路606Sは、外部電源70から供給された電源電圧を内部のDC/DC回路によって所定の大きさの直流電圧に変換して、インタフェース回路604および電流測定回路602に供給する。   Further, when at least one of the ignition signal IGN, the external charger signal CHG, and the wake-up signal is turned on, the switching circuit 606S causes the power supply voltage supplied from the external power supply 70 to be supplied by the internal DC / DC circuit. It is converted into a DC voltage having a predetermined magnitude and supplied to the interface circuit 604 and the current measurement circuit 602.

ここで、イグニッション信号IGN、外部充電器信号CHG、および、ウェイクアップ信号のいずれかがオンとなって切替回路606Sがオンとなり給電が開始された場合、制御回路CTRはどの信号がオンとなったことにより電源電圧が供給されたのかを確認する。   Here, when any one of the ignition signal IGN, the external charger signal CHG, and the wake-up signal is turned on and the switching circuit 606S is turned on and power feeding is started, which signal is turned on in the control circuit CTR. To check whether the power supply voltage is supplied.

制御回路CTRには、タイマTMからウェイクアップ信号が供給され、コネクタCN1を介してイグニッション信号IGN、および、外部充電器信号CHGが供給される。従って、制御回路CTRは、いずれの信号により切替回路606Sがオンされたかを確認することができる。いずれの信号により電源電圧が供給されたか確認できたら、制御回路CTRは、切替制御信号をオンとし、電源電圧が供給されている状態を維持させる。   A wakeup signal is supplied from the timer TM to the control circuit CTR, and an ignition signal IGN and an external charger signal CHG are supplied via the connector CN1. Therefore, the control circuit CTR can confirm by which signal the switching circuit 606S is turned on. If it can be confirmed by which signal the power supply voltage is supplied, the control circuit CTR turns on the switching control signal and maintains the state where the power supply voltage is supplied.

制御回路CTRは、ウェイクアップ信号、イグニッション信号IGN、および、外部充電器信号CHGを監視し、すべての信号がオフされたら、切替制御信号をオフとし、切替回路606Sをオフさせる。したがって、制御回路CTR、アラートシグナルプロセッサ605、インタフェース回路604、および、電流測定回路602への電源電圧の供給が停止される。   The control circuit CTR monitors the wake-up signal, the ignition signal IGN, and the external charger signal CHG. When all the signals are turned off, the control circuit CTR turns off the switching control signal and turns off the switching circuit 606S. Accordingly, the supply of power supply voltage to the control circuit CTR, the alert signal processor 605, the interface circuit 604, and the current measurement circuit 602 is stopped.

制御回路CTRは、二次電池装置を起動する際に、組電池監視回路21〜24の動作を開始させるロジック信号を出力する。図2Bに、組電池監視回路21の概略的な構成例を示す。なお、組電池監視回路22〜24は、組電池監視回路21と同様の構成である。組電池監視回路21は、組電池11と、組電池11を構成する二次電池セル11(1)〜11(x)の電圧を測定する電圧測定回路212と、組電池11の近傍に配置された温度センサT(1)〜T(x)により組電池11近傍の温度を測定する温度測定回路214と、脈動信号を出力する図示しない診断回路とを備えている。   The control circuit CTR outputs a logic signal for starting the operation of the assembled battery monitoring circuits 21 to 24 when starting the secondary battery device. FIG. 2B shows a schematic configuration example of the assembled battery monitoring circuit 21. The assembled battery monitoring circuits 22 to 24 have the same configuration as the assembled battery monitoring circuit 21. The assembled battery monitoring circuit 21 is disposed in the vicinity of the assembled battery 11, a voltage measurement circuit 212 that measures the voltages of the secondary battery cells 11 (1) to 11 (x) that constitute the assembled battery 11, and the assembled battery 11. The temperature measurement circuit 214 that measures the temperature in the vicinity of the assembled battery 11 by the temperature sensors T (1) to T (x) and the diagnostic circuit (not shown) that outputs a pulsation signal are provided.

なお、本実施形態では、温度センサT(1)〜T(x)は、各二次電池セル11(1)〜11(x)近傍に配置されているが、温度センサT(1)〜T(x)の数は二次電池セル11(1)〜11(x)の数よりも少なくても良い。   In the present embodiment, the temperature sensors T (1) to T (x) are arranged in the vicinity of the secondary battery cells 11 (1) to 11 (x), but the temperature sensors T (1) to T (T) The number of (x) may be smaller than the number of secondary battery cells 11 (1) to 11 (x).

直列に接続された複数の二次電池セル11(1)〜11(x)は、組電池11を構成している。二次電池セル11(1)〜11(x)夫々の正極端子と負極端子は、電圧測定回路212に接続されている。   A plurality of secondary battery cells 11 (1) to 11 (x) connected in series constitute the assembled battery 11. The positive electrode terminal and the negative electrode terminal of each of the secondary battery cells 11 (1) to 11 (x) are connected to the voltage measurement circuit 212.

電圧測定回路212は、各二次電池セルの二次電池セルの正負極端子間電圧を個別に測定する。また二次電池セル11(1)〜11(x)夫々の近傍に、温度センサT(1)〜T(x)が配置されている。各温度センサT(1)〜T(x)の出力端子は、温度測定回路214に接続されている。温度測定回路214は、各温度センサT(1)〜T(x)の出力をデータ化し、通信部に出力する。   The voltage measurement circuit 212 individually measures the voltage between the positive and negative terminals of the secondary battery cell of each secondary battery cell. Further, temperature sensors T (1) to T (x) are arranged in the vicinity of the secondary battery cells 11 (1) to 11 (x). The output terminals of the temperature sensors T (1) to T (x) are connected to the temperature measurement circuit 214. The temperature measurement circuit 214 converts the outputs of the temperature sensors T (1) to T (x) into data and outputs the data to the communication unit.

組電池監視回路21〜24からインタフェース回路604には、二次電池セルの電圧値、組電池の温度値等のデータ、診断回路(図示せず)から出力された脈動信号、および、通信用電源電圧信号が、コネクタ51〜54を介して供給される。インタフェース回路604から組電池監視回路21〜24には、クロック信号、データ信号、シャットダウン信号(SHDN)がコネクタ51〜54を介して供給される。   From the assembled battery monitoring circuits 21 to 24 to the interface circuit 604, data such as the voltage value of the secondary battery cell, the temperature value of the assembled battery, the pulsation signal output from the diagnostic circuit (not shown), and the communication power supply A voltage signal is supplied via connectors 51-54. A clock signal, a data signal, and a shutdown signal (SHDN) are supplied from the interface circuit 604 to the assembled battery monitoring circuits 21 to 24 through the connectors 51 to 54.

インタフェース回路604は、二次電池セルの電圧値、組電池の温度値等のデータを例えばIC通信により制御回路CTRに供給し、組電池監視回路21〜24から出力された脈動信号をアラートシグナルプロセッサ605に供給する。制御回路CTRは、供給された二次電池セルの電圧値、組電池の温度値等のデータをメモリ607に記憶させる。 The interface circuit 604 supplies data such as the voltage value of the secondary battery cell and the temperature value of the assembled battery to the control circuit CTR by, for example, I 2 C communication, and alerts the pulsation signals output from the assembled battery monitoring circuits 21 to 24 This is supplied to the signal processor 605. The control circuit CTR stores data such as the supplied voltage value of the secondary battery cell and the temperature value of the assembled battery in the memory 607.

また組電池11〜14に流れている電流は、電流測定回路602で測定されて、制御回路CTRに取り込まれる。組電池11の下位側の出力端子は電流測定回路602を介してインバータ40に接続されている。制御回路CTRは、供給された電流値をメモリ607に記憶させる。   Further, the current flowing through the assembled batteries 11 to 14 is measured by the current measuring circuit 602 and taken into the control circuit CTR. The lower output terminal of the assembled battery 11 is connected to the inverter 40 via the current measurement circuit 602. The control circuit CTR stores the supplied current value in the memory 607.

制御回路CTRは、メモリ607に記憶された二次電池セルの電圧値、および、電流値を用いて、二次電池セルの所定時間後の内部抵抗値を算出する内部抵抗算出部609を備えている。   The control circuit CTR includes an internal resistance calculation unit 609 that calculates the internal resistance value after a predetermined time of the secondary battery cell using the voltage value and current value of the secondary battery cell stored in the memory 607. Yes.

図3に、二次電池セルの等価回路を示す。図3に示すように、例えば1つの二次電池セルの等価回路は、電池Vと、第1抵抗Rs、第1抵抗Rsに直列に接続された第2抵抗R1と、第2抵抗R1と並列に接続されたコンデンサC1とから構成される。二次電池セルの内部抵抗は、第1抵抗Rsが主に影響する場合と、第1抵抗Rsと第2抵抗R1との和が主に影響する場合とがある。なお、本質的には電池の内部抵抗は複素数、即ちインピーダンスとして捕らえるべきものであるが、ここでは直流成分のみ着目し、内部抵抗と呼ぶ。   FIG. 3 shows an equivalent circuit of the secondary battery cell. As shown in FIG. 3, for example, an equivalent circuit of one secondary battery cell includes a battery V, a first resistor Rs, a second resistor R1 connected in series to the first resistor Rs, and a second resistor R1 in parallel. And a capacitor C1 connected to. The internal resistance of the secondary battery cell may be mainly influenced by the first resistance Rs or may be mainly influenced by the sum of the first resistance Rs and the second resistance R1. Note that the internal resistance of the battery is essentially a complex number, that is, an impedance, but here, only the direct current component is focused and referred to as the internal resistance.

ここで、二次電池セルに流れる電流値と二次電池セルの電圧値との組を複数用いて、V−I特性から回帰直線の数式を算出してその傾きにより内部抵抗値を算出すると、電流急変時の過渡特性と一定電流時の静定状態時の特性とを混在させて内部抵抗値を算出することとなり、算出精度を低下させる可能性がある。   Here, using a plurality of sets of the current value flowing through the secondary battery cell and the voltage value of the secondary battery cell, calculating the mathematical formula of the regression line from the VI characteristic and calculating the internal resistance value by the slope, The internal resistance value is calculated by mixing the transient characteristic at the time of sudden current change and the characteristic at the static state at a constant current, which may reduce the calculation accuracy.

そこで、本実施形態に係る二次電池装置および車両では、二次電池セルの電圧値の一定時間における変化量(差分値)、および、電流値の一定時間における変化量(差分値)の組を複数用いて、その特性から回帰直線の数式を算出して傾きにより内部抵抗値を算出している。このことによって、内部抵抗の時間特性を考慮するとともに、特定の電流パルス幅に対応した内部抵抗を推定可能としている。   Therefore, in the secondary battery device and the vehicle according to the present embodiment, a set of a change amount (difference value) of the voltage value of the secondary battery cell at a certain time and a change amount (difference value) of the current value at a certain time is obtained. By using a plurality of values, an equation of a regression line is calculated from the characteristics, and the internal resistance value is calculated by the inclination. This makes it possible to estimate the internal resistance corresponding to a specific current pulse width while considering the time characteristics of the internal resistance.

すなわち、内部抵抗算出部609は、電圧測定回路212および電流測定回路602で、電圧値および電流値をサンプリングする周期Ts(第1期間)を複数含む一定期間Ta(第2期間)毎に、各期間Ta内にサンプリングされた電圧値および電流値を平均化した平均電圧値Vaveおよび平均電流値Iaveを算出するように構成されている。本実施形態では、電圧値および電流値をサンプリングする周期Tsは0.1秒であって、一定期間Taは30秒である。   In other words, the internal resistance calculation unit 609 uses the voltage measurement circuit 212 and the current measurement circuit 602 for each predetermined period Ta (second period) including a plurality of periods Ts (first period) for sampling voltage values and current values. An average voltage value Vave and an average current value Iave obtained by averaging the voltage value and the current value sampled within the period Ta are calculated. In the present embodiment, the period Ts for sampling the voltage value and the current value is 0.1 second, and the fixed period Ta is 30 seconds.

(すなわち、二次電池セル11(1)〜11(x)の電圧値および電流値が平滑化フィルタを介して、一定期間Taをサンプリング周期として測定することと同様である。これによって、一定期間Taより短期間における変動の影響を抑制している。)ここで、本実施形態では、一定期間Taは、算出する内部抵抗がT0秒抵抗である場合、期間Taが開始してからT0秒後の電圧値と、期間Taにおける平均電圧値とが一致するように設定される。   (That is, the voltage value and the current value of the secondary battery cells 11 (1) to 11 (x) are the same as the measurement using the smoothing filter as a sampling period Ta for a certain period. In this embodiment, when the internal resistance to be calculated is a T0 second resistance, the T0 second after the start of the period Ta is suppressed in this embodiment. And the average voltage value in the period Ta are set to coincide with each other.

さらに、内部抵抗算出部609は、複数の期間Taを含む第3期間において算出された複数の平均電圧値Vaveおよび複数の平均電流値Iaveから、連続する期間Taの電圧差分値ΔVaveと電流差分値ΔIaveとを算出して、電圧差分値ΔVaveと電流差分値ΔIaveとの複数の組の特性から最小二乗法により回帰直線の傾きの値を算出するように構成されている。内部抵抗算出部609は、算出された回帰直線の数式から、その傾きの値を、「T0秒抵抗」値として電気制御装置71へ出力する。   Furthermore, the internal resistance calculation unit 609 calculates the voltage difference value ΔVave and the current difference value of the continuous period Ta from the plurality of average voltage values Vave and the plurality of average current values Iave calculated in the third period including the plurality of periods Ta. ΔIave is calculated, and the slope value of the regression line is calculated by a least square method from a plurality of characteristics of the voltage difference value ΔVave and the current difference value ΔIave. The internal resistance calculation unit 609 outputs the value of the slope to the electric control device 71 as the “T0 second resistance” value from the calculated mathematical formula of the regression line.

例えば図4に示すように、二次電池セルの電圧値が得られた場合、内部抵抗算出部609は、期間Ta(N−1)乃至期間Ta(N+4)のそれぞれにおいて、サンプリングされた複数の電圧値の平均電圧値Vave(N−1)乃至平均電圧値Vave(N+4)を算出する。   For example, as illustrated in FIG. 4, when the voltage value of the secondary battery cell is obtained, the internal resistance calculation unit 609 performs the sampling of a plurality of samples in each of the periods Ta (N−1) to Ta (N + 4). An average voltage value Vave (N−1) to an average voltage value Vave (N + 4) of voltage values is calculated.

そして、内部抵抗算出部609は、算出された平均電圧値Vave(N−1)乃至平均電圧値Vave(N+4)から、連続する2つの期間Taについての平均電圧値Vaveの差分を算出する。例えば、平均電圧値Vave(N)から平均電圧値Vave(N−1)を引いて、電圧差分値ΔVave(N)を算出する。内部抵抗算出部609は、複数の期間Taについて電圧差分値ΔVaveを算出する。   Then, the internal resistance calculation unit 609 calculates the difference between the average voltage values Vave for two consecutive periods Ta from the calculated average voltage value Vave (N−1) to average voltage value Vave (N + 4). For example, the voltage difference value ΔVave (N) is calculated by subtracting the average voltage value Vave (N−1) from the average voltage value Vave (N). The internal resistance calculation unit 609 calculates a voltage difference value ΔVave for a plurality of periods Ta.

同様に、内部抵抗算出部609は、期間Ta(N−1)乃至期間Ta(N+4)のそれぞれにおいてサンプリングされた複数の電流値の平均電流値Iave(N−1)乃至平均電流値Iave(N+4)を算出し、算出された平均電流値Iave(N−1)乃至平均電流値Iave(N+4)から、連続する2つの期間Taについての平均電流値Iaveの差分(電流差分値ΔIave)を算出する。   Similarly, the internal resistance calculation unit 609 calculates an average current value Iave (N−1) to an average current value Iave (N + 4) of a plurality of current values sampled in each of the periods Ta (N−1) to Ta (N + 4). ) And the difference between the average current values Iave (current difference value ΔIave) for two consecutive periods Ta is calculated from the calculated average current value Iave (N−1) to average current value Iave (N + 4). .

図5に、各期間Taについて算出された電圧差分値ΔVaveと電流差分値ΔIaveとを組として、複数の期間Taを含む期間(第3期間)において算出された、電圧差分値ΔVaveと電流差分値ΔIaveとの複数の組の散布図を示す。内部抵抗算出部609は、最小二乗法により、電圧差分値ΔVaveと電流差分値ΔIaveとの複数の組の値から、回帰直線L1の数式を算出する。   FIG. 5 shows the voltage difference value ΔVave and the current difference value calculated in a period (third period) including a plurality of periods Ta, with the voltage difference value ΔVave and current difference value ΔIave calculated for each period Ta as a set. A set of scatter plots with ΔIave is shown. The internal resistance calculation unit 609 calculates the mathematical formula of the regression line L1 from a plurality of sets of values of the voltage difference value ΔVave and the current difference value ΔIave by the least square method.

内部抵抗算出部609は、算出した回帰直線L1の数式から、その傾き値をT0秒抵抗値として出力する。内部抵抗算出部609から出力された内部抵抗値は、コネクタCN2を介して電気制御装置71へ供給される。   The internal resistance calculation unit 609 outputs the slope value as the T0 second resistance value from the calculated mathematical formula of the regression line L1. The internal resistance value output from the internal resistance calculation unit 609 is supplied to the electric control device 71 via the connector CN2.

ここで、図6に、サンプリング周期Tsでサンプリングされた電圧値と電流値との組を散布図で示す。図5および図6に示す散布図を比較すると、図5に示す場合では、回帰直線L1が原点を通る線となっている。また、図5に示す回帰直線L1の傾きは、図6に示す回帰直線L2の傾きよりも小さくなる。   Here, FIG. 6 shows a set of voltage values and current values sampled at the sampling period Ts in a scatter diagram. Comparing the scatter diagrams shown in FIGS. 5 and 6, in the case shown in FIG. 5, the regression line L1 is a line passing through the origin. Further, the slope of the regression line L1 shown in FIG. 5 is smaller than the slope of the regression line L2 shown in FIG.

回帰直線L1の方が回帰直線L2よりも傾きが小さくなる理由は、回帰直線L1の場合は電流が変化したときのみ横軸(差分電流値の軸)上で原点から離れた位置にプロットが存在することになるのであるが、これは即ち図3に示した二次電池セルの等価回路における抵抗Rsに主に依存するものである。これに対し、回帰直線L2の場合、内部抵抗は抵抗Rsと、抵抗Rsおよび抵抗R1の和(Rs+R1)との両方の影響を受ける値である。したがって、回帰直線L1では、回帰直線L2の場合と比較して抵抗R1の影響が無い分だけ内部抵抗値が小さい値となるため、傾きが小さくなる。   The reason why the regression line L1 has a smaller slope than the regression line L2 is that the regression line L1 has a plot at a position away from the origin on the horizontal axis (difference current value axis) only when the current changes. That is, this mainly depends on the resistance Rs in the equivalent circuit of the secondary battery cell shown in FIG. On the other hand, in the case of the regression line L2, the internal resistance is a value affected by both the resistance Rs and the sum of the resistance Rs and the resistance R1 (Rs + R1). Accordingly, the regression line L1 has a smaller internal resistance value than the regression line L2 by the amount that is not affected by the resistance R1, and therefore the slope is small.

以上のように、測定された電圧Vと電流Iとの値でなく、これら平均値の時間的な変化量(ΔVave、ΔIave)を用いた回帰直線を算出することによって、回帰直線の相関係数も大きくなり、かつその傾きの算出もより容易となる。   As described above, the correlation coefficient of the regression line is calculated by calculating the regression line not using the values of the measured voltage V and current I but using the temporal variation (ΔVave, ΔIave) of these average values. And the slope can be calculated more easily.

なお、上記の説明では、最小二乗法により回帰直線の数式を算出して、その傾きを内部抵抗とする場合について説明したが、プロット群同士の重心を利用した重心法により回帰直線を算出することも可能である。その場合には、内部抵抗算出部609は、測定された電圧Vと電流Iとの平均値の時間的な差分値(ΔVave、ΔIave)の複数の組を散布図で示した場合に、第1象限にあるプロット(充電時の電圧差分値ΔVaveと電流差分値ΔIaveとの組に対応)の重心と、原点とを通る直線(回帰直線)、あるいは、第1象限にあるプロットの重心と第3象限にあるプロット(放電時の電圧差分値ΔVaveと電流差分値ΔIaveとの組に対応)の重心とを通る直線(回帰直線)の数式を算出し、その数式の傾きを内部抵抗として出力する。   In the above description, the regression line formula is calculated by the least square method and the slope is used as the internal resistance. However, the regression line is calculated by the centroid method using the centroids of the plot groups. Is also possible. In that case, when the internal resistance calculation unit 609 shows a plurality of sets of temporal difference values (ΔVave, ΔIave) of the average values of the measured voltage V and current I as a scatter diagram, The center of gravity of the plot in the quadrant (corresponding to the set of the voltage difference value ΔVave and the current difference value ΔIave during charging) and the straight line (regression line) passing through the origin, or the center of gravity of the plot in the first quadrant and the third An equation of a straight line (regression line) passing through the center of gravity of a plot in the quadrant (corresponding to a set of voltage difference value ΔVave and current difference value ΔIave at the time of discharge) is calculated, and the slope of the equation is output as an internal resistance.

このように重心法によって回帰直線の数式を算出する場合、最小二乗法による場合よりもより容易に回帰直線の数式を算出することができ、測定された電圧Vと電流Iとの平均値の時間的な変化分(ΔVave、ΔIave)によりT0秒後の内部抵抗値を精度良く算出することができる。   Thus, when calculating the regression line formula by the center of gravity method, the regression line formula can be calculated more easily than by the least square method, and the time of the average value of the measured voltage V and current I is calculated. The internal resistance value after T0 seconds can be calculated with high accuracy based on the amount of change (ΔVave, ΔIave).

次に、図1、図2Aおよび図2Bの構成にて、二次電池セルのT0秒抵抗を推定する場合の動作について説明する。   Next, the operation for estimating the T0 second resistance of the secondary battery cell in the configuration of FIGS. 1, 2A and 2B will be described.

図7Fに示すように、例えば定電流パルスの立上りタイミングと、一定期間Taの区切りタイミングとが同期している場合には、一定期間Taにおける平均電圧値VaveがT0秒後の電圧値となるように期間Taが設定される。   As shown in FIG. 7F, for example, when the rising timing of the constant current pulse and the separation timing of the fixed period Ta are synchronized, the average voltage value Vave in the fixed period Ta becomes the voltage value after T0 seconds. A period Ta is set to.

例えば期間Ta1での平均電流値Iave1は定電流パルスの電流値I1と等しく、期間Ta1での平均電圧値Vaveは期間Ta1の電圧波形の平均電圧値Vave1となる。この平均値Vave1は、期間Ta1の開始タイミングから期間T0だけ経過した時点における電圧値に等しい。一定期間Taの開始から期間T0秒までにおける平均電圧値Vave1と電圧値との差分値を積分した値(図7Fに示す領域A1の面積)と、期間T0秒から一定期間Taが終了するまでにおける平均電圧値Vave1と電圧値との差分値を積分した値(図7Fに示す領域A2の面積)とが等しくなるように期間Taが設定されている。   For example, the average current value Iave1 in the period Ta1 is equal to the current value I1 of the constant current pulse, and the average voltage value Vave in the period Ta1 is the average voltage value Vave1 of the voltage waveform in the period Ta1. This average value Vave1 is equal to the voltage value at the time point when the period T0 has elapsed from the start timing of the period Ta1. A value obtained by integrating the difference value between the average voltage value Vave1 and the voltage value from the start of the fixed period Ta to the period T0 seconds (area A1 shown in FIG. 7F) and from the period T0 seconds to the end of the fixed period Ta. The period Ta is set so that a value obtained by integrating the difference value between the average voltage value Vave1 and the voltage value (area A2 shown in FIG. 7F) is equal.

即ち、平均電圧値Vave1を平均電流値I1で除した値(Vave1/Iave1)が意味する抵抗値は、パルス幅T0に対応した“T0秒抵抗”に相当することになる。期間TaとT0秒間との関係が3:1であると仮定すると、期間Taを30秒とすることによって10秒(=T0)に相当する内部抵抗値、即ち10秒抵抗が推定できる。   That is, a resistance value that is a value obtained by dividing the average voltage value Vave1 by the average current value I1 (Vave1 / Iave1) corresponds to a “T0 second resistance” corresponding to the pulse width T0. Assuming that the relationship between the period Ta and T0 seconds is 3: 1, by setting the period Ta to 30 seconds, an internal resistance value corresponding to 10 seconds (= T0), that is, a 10-second resistance can be estimated.

ここでは、例えば図7Aに示すように、定電流パルスの立上りタイミングと、一定期間Taの区切りタイミングとが異なる場合でかつ、一定期間Taの1周期幅と定電流パルス幅とが等しい場合を想定して、詳細に説明する。なお、図7Fに示したように、定電流パルスの立上りタイミングと、一定期間Taの区切りタイミングとが同じである場合であっても、以下と同様にT0秒抵抗を推定することが可能である。   Here, for example, as shown in FIG. 7A, it is assumed that the rising timing of the constant current pulse is different from the delimitation timing of the fixed period Ta, and that one cycle width of the fixed period Ta is equal to the constant current pulse width. This will be described in detail. As shown in FIG. 7F, even when the rising timing of the constant current pulse and the delimiter timing of the predetermined period Ta are the same, the T0 second resistance can be estimated in the same manner as described below. .

処理は大きく3つに分かれている。1つ目は、サンプリング周期Ts毎の処理である。2つ目は、一定期間Ta毎の処理である。3つ目は、内部抵抗値を要求されたタイミングで行う直流抵抗(内部抵抗)推定処理である。   The processing is roughly divided into three. The first is processing for each sampling period Ts. The second is processing for every fixed period Ta. The third is a direct current resistance (internal resistance) estimation process for performing an internal resistance value at a requested timing.

サンプリング周期Ts毎の処理は、図8に示すように、まず、内部抵抗算出部609は、電圧測定回路212で測定され、インタフェース回路604から電池管理装置60に供給される二次電池セルの電圧値を読込み(ステップSTA1)、電流測定回路602で測定され電池管理装置60に供給される電流値を読込む(ステップSTA2)。   As shown in FIG. 8, the internal resistance calculation unit 609 first measures the voltage of the secondary battery cell measured by the voltage measurement circuit 212 and supplied from the interface circuit 604 to the battery management device 60, as shown in FIG. A value is read (step STA1), and a current value measured by the current measurement circuit 602 and supplied to the battery management device 60 is read (step STA2).

次に、内部抵抗算出部609は、ステップSTA1で読み込んだ電圧値データに、読込み時刻データ(タイムスタンプ)を付与してメモリ607に記憶する(ステップSTA3)。さらに、内部抵抗算出部609は、ステップSTA2で読み込んだ電流値データに、読込み時刻データ(タイムスタンプ)を付与してメモリ607に記憶する(ステップSTA4)。内部抵抗算出部609は、サンプリング周期Ts毎に、上記ステップSTA1〜ステップSTA4を行なう。   Next, the internal resistance calculation unit 609 adds read time data (time stamp) to the voltage value data read in step STA1, and stores it in the memory 607 (step STA3). Furthermore, the internal resistance calculation unit 609 adds the read time data (time stamp) to the current value data read in step STA2 and stores it in the memory 607 (step STA4). The internal resistance calculation unit 609 performs step STA1 to step STA4 for each sampling period Ts.

一定期間Ta毎の処理として、例えば期間Ta1における処理について説明する。図9に示すように、内部抵抗算出部609は、期間Ta1内にサンプリング周期Ts毎に読み込んだ電圧値の合計をそのデータ数で除算し、期間Ta1内の平均電圧値Vave(1)を求める(ステップSTB1)。図7Bに、期間Ta0〜期間Ta3について算出した平均電圧値Vaveを示す。   As a process for each fixed period Ta, for example, a process in the period Ta1 will be described. As shown in FIG. 9, the internal resistance calculation unit 609 divides the sum of the voltage values read for each sampling period Ts within the period Ta1 by the number of data to obtain the average voltage value Vave (1) within the period Ta1. (Step STB1). FIG. 7B shows the average voltage value Vave calculated for the period Ta0 to the period Ta3.

同様に、内部抵抗算出部609は、期間Ta(例えば期間Ta0)内にサンプリング周期Ts毎に読み込んだ電流値の合計をそのデータ数で除算し、直前の期間Ta内の平均電流値Iave(1)を求める(ステップSTB2)。図7Bに、期間Ta0〜期間Ta3について算出した平均電流値Iaveを示す。   Similarly, the internal resistance calculation unit 609 divides the sum of the current values read for each sampling period Ts within the period Ta (for example, the period Ta0) by the number of data, and calculates the average current value Iave (1 in the immediately preceding period Ta). ) Is obtained (step STB2). FIG. 7B shows the average current value Iave calculated for the period Ta0 to the period Ta3.

次に、内部抵抗算出部609は、ステップSTB1およびステップSTB2で求めた平均電圧値Vave(1)および平均電流値Iave(1)をメモリ607に記憶する(ステップSTB3)。   Next, the internal resistance calculation unit 609 stores the average voltage value Vave (1) and average current value Iave (1) obtained in step STB1 and step STB2 in the memory 607 (step STB3).

続いて、メモリ607に記憶された平均電圧値Vave(0)を読み出して、ステップSTB1で算出した平均電圧値Vave(1)から平均電圧値Vave(0)を引いて電圧差分値ΔVave(1)を算出する(ステップSTB4)。図7Cに、期間Ta0〜期間Ta3について算出した電圧差分値ΔVaveを示す。   Subsequently, the average voltage value Vave (0) stored in the memory 607 is read, and the average voltage value Vave (0) calculated in step STB1 is subtracted to obtain the voltage difference value ΔVave (1). Is calculated (step STB4). FIG. 7C shows the voltage difference value ΔVave calculated for the period Ta0 to the period Ta3.

同様に、メモリ607に記憶された平均電流値Iave(0)を読み出して、ステップSTB2で算出した平均電流値Iave(1)から平均電流値Iave(0)を引いて電流差分値ΔIave(1)を算出する(ステップSTB5)。図7Cに、期間Ta0〜期間Ta3について算出した電流差分値ΔIaveを示す。   Similarly, the average current value Iave (0) stored in the memory 607 is read out, and the current difference value ΔIave (1) is obtained by subtracting the average current value Iave (0) from the average current value Iave (1) calculated in step STB2. Is calculated (step STB5). FIG. 7C shows the current difference value ΔIave calculated for the period Ta0 to the period Ta3.

次に、内部抵抗算出部609は、ステップSTB4およびステップSTB5で算出した電圧差分値ΔVave(1)と電流差分値ΔIave(1)とをメモリ607に記憶する(ステップSTB6)。内部抵抗算出部609は、一定期間Ta毎に、上記ステップSTB1〜ステップSTB6を行ない、電圧差分値ΔVave(0)〜ΔVave(3)および電流差分値ΔIave(0)〜ΔIave(3)をメモリ607に記憶する。   Next, the internal resistance calculation unit 609 stores the voltage difference value ΔVave (1) and the current difference value ΔIave (1) calculated in step STB4 and step STB5 in the memory 607 (step STB6). The internal resistance calculation unit 609 performs the above-described steps STB1 to STB6 for each predetermined period Ta, and stores the voltage difference values ΔVave (0) to ΔVave (3) and the current difference values ΔIave (0) to ΔIave (3) in the memory 607. To remember.

そして、例えば、電気制御装置71から内部抵抗値の値を要求された場合に、電圧差分値ΔVaveと電流差分値ΔIaveとの最新のデータの複数の組をメモリから読み出して、回帰直線の数式を算出する。例えば、内部抵抗算出部609は、電圧差分値ΔVaveと電流差分値ΔIaveとの最新のデータの20組をメモリから読み出して、20組のデータから回帰直線の数式を算出している。   For example, when the value of the internal resistance value is requested from the electric control device 71, a plurality of sets of the latest data of the voltage difference value ΔVave and the current difference value ΔIave are read from the memory, and the equation of the regression line is obtained. calculate. For example, the internal resistance calculation unit 609 reads 20 sets of the latest data of the voltage difference value ΔVave and the current difference value ΔIave from the memory, and calculates a regression line formula from the 20 sets of data.

ここでは、期間Ta0〜期間Ta3について算出した電圧差分値ΔVaveと電流差分値ΔIaveとの組を用いて説明する。内部抵抗算出部609は、期間Ta0〜期間Ta3について算出した電圧差分値ΔVaveと電流差分値ΔIaveとの組によって描かれる図7Dに示すような回帰曲線の数式を算出する(ステップSTC1)。   Here, a description will be given using a set of voltage difference value ΔVave and current difference value ΔIave calculated for period Ta0 to period Ta3. The internal resistance calculation unit 609 calculates a mathematical expression of a regression curve as shown in FIG. 7D drawn by a set of the voltage difference value ΔVave and the current difference value ΔIave calculated for the period Ta0 to the period Ta3 (step STC1).

ここで、単に電圧(V)と電流(I)との特性をプロットする場合、期間Ta1に対応したプロットが複数存在し、それら複数のプロットは二次元に広がりを持った分布となる。例えば、単にサンプリング周期Ts毎の電流測定値と電圧測定値の複数の組を利用して電圧(V)−電流(I)特性を散布図に示すと、同一の電流値Iに対して電圧値はVからVへと漸増していく為、図7Eに示すように期間Ta1に対して座標(I、V)のプロットが複数プロットされることとなる。なお、図7Eでは説明のため3つのプロットのみ示している。 Here, when simply plotting the characteristics of the voltage (V) and the current (I), there are a plurality of plots corresponding to the period Ta1, and the plurality of plots have a two-dimensional spread distribution. For example, when the voltage (V) -current (I) characteristics are simply shown in a scatter diagram using a plurality of sets of current measurement values and voltage measurement values for each sampling period Ts, the voltage is the same for the same current value I 1 . Since the value gradually increases from V 1 to V 2 , a plurality of plots of coordinates (I, V) are plotted with respect to the period Ta 1 as shown in FIG. 7E. In FIG. 7E, only three plots are shown for explanation.

これら複数のプロットは、横軸(電流に対応する軸)の値がゼロあるいはI1となり、縦軸(電圧に対応する軸)の値は電圧の変化に応じた値となる。したがって複数のプロットは、図7Eに示すように、横軸がゼロあるいはI1を通る縦軸に平行な直線上に配置されることになる。   In these multiple plots, the value on the horizontal axis (axis corresponding to the current) is zero or I1, and the value on the vertical axis (axis corresponding to the voltage) is a value corresponding to the change in voltage. Accordingly, the plurality of plots are arranged on a straight line parallel to the vertical axis passing through zero or I1 on the horizontal axis, as shown in FIG. 7E.

このような散布図のプロットの回帰直線の傾きは、直線L3と直線L4との間の傾きとなる。電流パルス幅が長くなるほど直線L3と直線L4との傾きの差は大きくなり、回帰直線(すなわち内部抵抗値)の推定の精度が低下する。これは、例えばパルス幅T0に相当した抵抗値が直線L4の傾きであるときでも、回帰直線から求まる傾きはL3とL4の間の傾きとなるためである。   The slope of the regression line in such a plot of the scatter diagram is the slope between the straight line L3 and the straight line L4. As the current pulse width increases, the difference in slope between the straight line L3 and the straight line L4 increases, and the accuracy of estimation of the regression line (that is, the internal resistance value) decreases. This is because, for example, even when the resistance value corresponding to the pulse width T0 is the slope of the straight line L4, the slope obtained from the regression line is a slope between L3 and L4.

これに対し、図7Dの電圧差分値ΔVaveと電流差分値ΔIaveとの特性を示す散布図では期間Ta1に対応したプロットは一点となる。したがって、Taを適切に選べば電圧差分値ΔVaveと電流差分値ΔIaveとの特性を用いて回帰直線を算出する場合には、より高い精度で算出することが可能である。   In contrast, in the scatter diagram showing the characteristics of the voltage difference value ΔVave and the current difference value ΔIave in FIG. 7D, the plot corresponding to the period Ta1 is one point. Therefore, if Ta is appropriately selected, when calculating the regression line using the characteristics of the voltage difference value ΔVave and the current difference value ΔIave, it is possible to calculate with higher accuracy.

続いて、内部抵抗算出部609は、ステップSTC1で算出した回帰直線の数式から、回帰直線の傾きの値を内部抵抗値とし(ステップSTC2)、内部抵抗値をメモリ607に記憶する(ステップSTC3)。   Subsequently, the internal resistance calculation unit 609 uses the regression line mathematical formula calculated in step STC1 as the internal resistance value (step STC2), and stores the internal resistance value in the memory 607 (step STC3). .

図7Dに示すように、本実施形態に係る二次電池装置において算出される内部抵抗値は、ほぼ原点を通る回帰直線の傾きから求められる。原点を通る場合、回帰直線を求めることはより容易となる。なお、引き続く期間Ta2、および期間Ta3では図7Dに示すように、原点を通る回帰直線から若干離れて分布するものの回帰直線の上下にほぼ均等に存在する為大きな誤差要因とはならない。   As shown in FIG. 7D, the internal resistance value calculated in the secondary battery device according to the present embodiment can be obtained from the slope of the regression line that substantially passes through the origin. When passing through the origin, it is easier to obtain a regression line. In the subsequent period Ta2 and period Ta3, as shown in FIG. 7D, although they are distributed slightly apart from the regression line passing through the origin, they are almost equal above and below the regression line, so that it does not cause a large error.

以上説明したように、本実施形態に係る二次電池装置およびその二次電池装置を備える車両によれば、二次電池セルの電圧値と電流値とに関する時系列に隣接した期間Taにおける平均値の変化量である電圧差分値ΔVaveと電流差分値ΔIaveとを利用し、電圧差分値ΔVaveと電流差分値ΔIaveとの特性の回帰直線の傾きによって、特定の時間T0に対応した“T0秒抵抗”の推定が可能となる。例えば、時間T0を10秒として10秒抵抗の値を求める為には、期間Taを30秒等の実測した電圧のステップ応答波形に応じた適切な値にすればよい。   As described above, according to the secondary battery device and the vehicle including the secondary battery device according to the present embodiment, the average value in the period Ta adjacent to the time series of the voltage value and current value of the secondary battery cell. The voltage difference value ΔVave and the current difference value ΔIave, which are the amount of change in voltage, are used, and the “T0 second resistance” corresponding to a specific time T0 is determined by the slope of the regression line of the characteristics of the voltage difference value ΔVave and the current difference value ΔIave Can be estimated. For example, in order to obtain the value of the 10 second resistance with the time T0 as 10 seconds, the period Ta may be set to an appropriate value according to the step response waveform of the actually measured voltage such as 30 seconds.

また、図7Dに示すように、本実施形態では、電圧差分値ΔVaveと電流差分値ΔIaveとの複数の組から算出される回帰直線は、原理的に散布図の原点座標を通ることになる。これは、二次電池セルに電流が流れていない安定状態のときは電圧差分値ΔVaveと電流差分値ΔIaveとの両方がゼロであることから明らかである。したがって、散布図の回帰が良好であれば、例えば電流差分値ΔIaveが正の領域(第1象限)のプロット群の重心と原点を結ぶ直線の数式を算出することにより、より容易に回帰直線を算出することができる。   As shown in FIG. 7D, in this embodiment, the regression line calculated from a plurality of sets of the voltage difference value ΔVave and the current difference value ΔIave passes through the origin coordinates of the scatter diagram in principle. This is apparent from the fact that both the voltage difference value ΔVave and the current difference value ΔIave are zero in a stable state where no current flows through the secondary battery cell. Therefore, if the regression of the scatter diagram is good, for example, by calculating a mathematical formula of a straight line connecting the center of gravity and the origin of the plot group in the region where the current difference value ΔIave is positive (first quadrant), the regression line can be more easily obtained. Can be calculated.

すなわち、本実施形態に係る二次電池装置および車両によれば、二次電池セルの内部抵抗を統計的に求め、二次電池セルの劣化の程度を推定可能とする二次電池装置および車両を提供することができる。   That is, according to the secondary battery device and the vehicle according to the present embodiment, the secondary battery device and the vehicle that statistically obtain the internal resistance of the secondary battery cell and can estimate the degree of deterioration of the secondary battery cell. Can be provided.

なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage.

なお、推定目標とするT0秒抵抗のT0の値と、一定期間Taとの関係は、定電流パルスに対する電圧応答波形によって定まるものであり一意には決定することが困難である。しかし、二次電池セルの種類が決まれば、例えば温度とSOC(state of charge,充電残量或いは充電状態)に基づき既知のある特定の値になると考えられる。したがって、二次電池セルの種類、温度、SOCによって適切な一定期間Taの値を選定することが可能である。一般的な二次電池セルにおいては期間Taの値はT0の値の2乃至10倍の範囲内に存在することが期待されている。   It should be noted that the relationship between the T0 value of the T0 second resistance, which is the estimation target, and the fixed period Ta is determined by the voltage response waveform with respect to the constant current pulse, and is difficult to determine uniquely. However, if the type of the secondary battery cell is determined, it is considered that the specific value is known based on, for example, temperature and SOC (state of charge, remaining charge amount or charge state). Therefore, it is possible to select an appropriate value of Ta for a certain period according to the type, temperature, and SOC of the secondary battery cell. In a general secondary battery cell, the value of the period Ta is expected to be in the range of 2 to 10 times the value of T0.

また、上記の二次電池装置の動作の説明では、定電流パルスと一定期間Taとのタイミングが異なる場合について説明したが、定電流パルスのパルス幅と一定期間Taの期間幅が等しく、かつ、そのタイミングが等しい場合であっても、上記説明の動作により二次電池セルの内部抵抗値を算出可能である。この場合、散布図で示した場合には、図7Dに示す場合よりも期間Ta1、Ta2、Ta3の各区間の電圧差分値ΔVaveおよび電流差分値ΔIaveのプロットの上下のバラツキがさらに小さくなり、単に電圧と電流との特性により内部抵抗を算出する場合のように経時的な変動が直接的に散布図上のプロットのばらつきとして現れることはなくなる。定電流パルスのパルス幅と一定期間Taの期間幅とが異なる場合でも同様である。但し、電流は極めて短いパルスのみしか存在しない場合はより長いT0秒抵抗の推定は本質的に不可能であるが、実際の自動車等の車両用の場合にはこうした例はまず考えられず、実用的には問題ない。   Further, in the description of the operation of the secondary battery device described above, the case where the timing of the constant current pulse and the constant period Ta is different has been described, but the pulse width of the constant current pulse and the period width of the constant period Ta are equal, and Even when the timings are equal, the internal resistance value of the secondary battery cell can be calculated by the operation described above. In this case, when shown in the scatter diagram, the upper and lower variations in the plots of the voltage difference value ΔVave and the current difference value ΔIave in each section of the periods Ta1, Ta2, and Ta3 are smaller than in the case shown in FIG. As in the case where the internal resistance is calculated based on the characteristics of voltage and current, fluctuations over time do not appear directly as variations in plots on the scatter diagram. The same applies when the pulse width of the constant current pulse is different from the period width of the predetermined period Ta. However, when only a very short pulse of current is present, it is essentially impossible to estimate a longer T0 second resistance. However, in the case of a vehicle such as an actual automobile, such an example cannot be considered at first. There is no problem.

また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。   Further, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, you may combine the component covering different embodiment suitably.

CTR…制御回路(制御部)、Ts…サンプリング周期(第1期間)、Ta…一定期間(第2期間)、Vave…平均電圧値、Iave…平均電流値、11〜14…組電池、21〜24…組電池監視回路、60…電池管理装置、71…電気制御装置、100…車両、212…電圧測定回路(電圧測定手段)、602…電流測定回路(電流測定手段)、604…インタフェース回路、609…内部抵抗算出部、607…メモリ   CTR: control circuit (control unit), Ts: sampling period (first period), Ta: fixed period (second period), Vave: average voltage value, Iave: average current value, 11-14: assembled battery, 21- 24 ... assembled battery monitoring circuit, 60 ... battery management device, 71 ... electric control device, 100 ... vehicle, 212 ... voltage measurement circuit (voltage measurement means), 602 ... current measurement circuit (current measurement means), 604 ... interface circuit, 609 ... Internal resistance calculation unit, 607 ... Memory

Claims (4)

複数の二次電池セルを含む組電池と、
前記二次電池セルの電圧を測定する電圧測定手段と、
前記組電池の電流を測定する電流測定手段と、
前記電圧測定手段により測定された測定電圧値と、前記電流測定手段により測定された測定電流値とを記憶する記憶手段と、
前記電圧測定手段、前記電流測定手段、および前記記憶手段の動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、第1期間毎に前記測定電圧値及び前記測定電流値を前記記憶手段に記憶し、複数の前記第1期間を含む第2期間に測定された複数の前記測定電圧値の平均電圧値と複数の前記測定電流値の平均電流値とを算出し、連続する前記第2期間の平均電圧値の差分値と、連続する前記第2期間の平均電流値の差分値とを算出し、複数の前記第2期間を含む第3期間における平均電圧値の差分値と平均電流値の差分値との複数の組から回帰直線の傾きを算出する内部抵抗算出部を備えることを特徴とする二次電池装置。
An assembled battery including a plurality of secondary battery cells;
Voltage measuring means for measuring the voltage of the secondary battery cell;
Current measuring means for measuring the current of the assembled battery;
Storage means for storing the measured voltage value measured by the voltage measuring means and the measured current value measured by the current measuring means;
A controller for controlling the operation of the voltage measuring means, the current measuring means, and the storage means,
The control unit stores the measured voltage value and the measured current value in the storage unit for each first period, and averages a plurality of the measured voltage values measured in a second period including the plurality of first periods. A voltage value and an average current value of the plurality of measured current values are calculated, and a difference value of the average voltage value of the continuous second period and a difference value of the average current value of the continuous second period are calculated. And an internal resistance calculation unit for calculating a slope of a regression line from a plurality of sets of a difference value of an average voltage value and a difference value of an average current value in a third period including a plurality of the second periods. Secondary battery device.
前記内部抵抗算出部は、平均電圧値の差分と平均電流値の差分との複数の組から、最小二乗法により回帰直線を算出するように構成された請求項1記載の二次電池装置。   The secondary battery device according to claim 1, wherein the internal resistance calculation unit is configured to calculate a regression line by a least square method from a plurality of sets of a difference in average voltage value and a difference in average current value. 前記内部抵抗算出部は、平均電圧値の差分と平均電流値の差分との複数の組を散布図に示した場合に充電側のプロットあるいは放電側のプロットの重心となる座標を算出し、算出された座標と原点とを通る直線の数式を回帰直線の数式として算出するように構成された請求項1記載の二次電池装置。   The internal resistance calculation unit calculates and calculates a coordinate that is the center of gravity of the plot on the charging side or the plot on the discharging side when a plurality of sets of the difference between the average voltage value and the difference between the average current values are shown in the scatter diagram. The secondary battery device according to claim 1, configured to calculate a mathematical formula of a straight line passing through the coordinate and the origin as a mathematical formula of a regression line. 請求項1記載の二次電池装置を備えた車両。   A vehicle comprising the secondary battery device according to claim 1.
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