JP2015059814A - Soc estimation device and soc estimation method - Google Patents

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司 瓶子
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慎介 瀧野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an SOC (State Of Charge) estimation device capable of accurately estimating SOC of a secondary battery.SOLUTION: An SOC estimation device 103 includes: a current integrated SOC calculation unit 94B that acquires integrated SOC by dividing the integrated value of a current within a cumulative period by the full battery capacity of a secondary battery 91, and calculates current integrated SOC by adding the integrated SOC to the SOC initial value of the secondary battery 91 before a start of the cumulative period; and a battery capacity estimation unit 95 that estimates the full battery capacity of the secondary battery 91 according to the deterioration degree of the secondary battery 91. The current integrated SOC calculation unit 94B updates the full battery capacity to the estimation full battery capacity of the secondary battery 91 estimated by the battery capacity estimation unit 95.

Description

本発明は、二次電池の充電状態(SOC:State Of Charge)を推定するSOC推定装置及びSOC推定方法に関するものである。   The present invention relates to an SOC estimation device and an SOC estimation method for estimating a state of charge (SOC) of a secondary battery.

従来のバッテリの状態管理装置として、特許文献1には、バッテリの充電状態(SOC:State Of Charge)をバッテリ電流の積算式から算出する算出手法が開示されている。この算出手法では、バッテリ電流の積算量をバッテリ容量で除算して積算SOCを算出し、積算SOCに前回の充電状態を加算して電流積算に基づくSOCが算出される。   As a conventional battery state management device, Patent Document 1 discloses a calculation method for calculating a state of charge (SOC) of a battery from a battery current integration formula. In this calculation method, the integrated SOC is calculated by dividing the integrated amount of the battery current by the battery capacity, and the SOC based on the integrated current is calculated by adding the previous state of charge to the integrated SOC.

特開2012−198175号公報JP 2012-198175 A

特許文献1に開示の算出手法では、SOCを算出するのに固定値のバッテリ容量が用いられる。しかしながら、バッテリ容量は、バッテリが繰り返し使用されて劣化すると低下する。したがって、固定値のバッテリ容量を用いてSOCを算出する方法では、バッテリが劣化してきた場合には、バッテリのSOCを正確に算出することができない。そのため、算出したSOCに基づいてバッテリの充放電制御を行う場合には、バッテリが過充電又は過放電の状態になるおそれがあり、バッテリの劣化を加速させてしまう。   In the calculation method disclosed in Patent Document 1, a fixed battery capacity is used to calculate the SOC. However, the battery capacity decreases when the battery is used repeatedly and deteriorates. Therefore, in the method of calculating the SOC using a fixed battery capacity, the SOC of the battery cannot be accurately calculated when the battery has deteriorated. Therefore, when performing charge / discharge control of the battery based on the calculated SOC, the battery may be overcharged or overdischarged, which accelerates the deterioration of the battery.

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、二次電池のSOCを精度良く推定することができるSOC推定装置及びSOC推定方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an SOC estimation device and an SOC estimation method capable of accurately estimating the SOC of a secondary battery.

本発明は、二次電池のSOCを推定するSOC推定装置であって、前記二次電池の電流を検出する電流検出部と、累積期間内に前記電流検出部により検出される電流の積算量を前記二次電池の満電池容量で除算して積算SOCを求め、当該積算SOCを前記累積期間開始前の前記二次電池のSOC初期値に加算して電流積算SOCを推定する第1SOC演算部と、前記二次電池の劣化度合に応じた前記二次電池の満電池容量を推定する電池容量推定部と、を備え、前記第1SOC演算部は、前記満電池容量を前記電池容量推定部が推定した前記二次電池の推定満電池容量に更新することを特徴とする。   The present invention relates to an SOC estimation device for estimating the SOC of a secondary battery, comprising: a current detector that detects the current of the secondary battery; and an integrated amount of current detected by the current detector within an accumulation period. A first SOC calculation unit that obtains an integrated SOC by dividing by a full battery capacity of the secondary battery, adds the integrated SOC to an initial SOC value of the secondary battery before the start of the accumulation period, and estimates a current integrated SOC; A battery capacity estimation unit that estimates a full battery capacity of the secondary battery according to a degree of deterioration of the secondary battery, and the battery capacity estimation unit estimates the full battery capacity in the first SOC calculation unit. The estimated full battery capacity of the secondary battery is updated.

また、本発明は、SOC推定方法であって、二次電池の劣化度合に応じた前記二次電池の満電池容量を推定し、前記二次電池のSOC初期値を求め、累積期間内において前記二次電池に流れる電流の積算値を算出し、前記積算値を推定した前記二次電池の満電池容量で除算して積算SOCを算出し、前記積算SOCを前記累積期間開始前の前記二次電池の前記SOC初期値に加算して電流積算SOCを推定する、ことを特徴とする。   Further, the present invention is an SOC estimation method, estimating a full battery capacity of the secondary battery according to a degree of deterioration of the secondary battery, obtaining an initial SOC value of the secondary battery, An integrated value of the current flowing through the secondary battery is calculated, and the integrated value is divided by the estimated full battery capacity of the secondary battery to calculate an integrated SOC, and the integrated SOC is calculated before the cumulative period starts. The current integrated SOC is estimated by adding to the initial SOC value of the battery.

本発明によれば、二次電池の劣化度合に応じて推定される満電池容量を用いて電流積算SOCが算出されるため、二次電池のSOCを精度良く推定することができる。   According to the present invention, since the accumulated current SOC is calculated using the full battery capacity estimated according to the degree of deterioration of the secondary battery, the SOC of the secondary battery can be accurately estimated.

本発明の実施形態に係るハイブリッド建設機械の制御システムにおける流体圧制御システムの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the fluid pressure control system in the control system of the hybrid construction machine which concerns on embodiment of this invention. 流体圧制御システムに接続されるアシスト回生システムの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the assist regeneration system connected to a fluid pressure control system. 本発明の第1実施形態に係るSOC推定装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the SOC estimation apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係るSOC推定装置のSOC演算部にて実行される演算処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the arithmetic processing performed in the SOC calculating part of the SOC estimation apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 開放電圧SOCの演算処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the calculation process of the open circuit voltage SOC. 電流積算SOCの演算処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the calculation process of electric current integration SOC. 本発明の第1実施形態に係るSOC推定装置の電池容量推定部にて実行される演算処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the arithmetic processing performed in the battery capacity estimation part of the SOC estimation apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 開放電圧SOCマップを示す図である。It is a figure which shows an open circuit voltage SOC map. 満電池容量の推定方法の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the estimation method of a full battery capacity. 満電池容量の推定方法の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the estimation method of a full battery capacity. 本発明の第2実施形態に係るSOC推定装置の電池容量推定部にて実行される演算処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the arithmetic processing performed in the battery capacity estimation part of the SOC estimation apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 満電池容量の推定方法の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the estimation method of a full battery capacity.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

<第1実施形態>
以下、図面を参照して、本発明の第1実施形態に係るハイブリッド建設機械の制御システム100について説明する。
<First Embodiment>
Hereinafter, a control system 100 for a hybrid construction machine according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

まず、図1を参照して、本発明の第1実施形態に係るハイブリッド建設機械の制御システム100のうち流体圧制御システム101について説明する。流体圧制御システム101は、油圧ショベル等の油圧建設機械の動作を制御する装置である。例えば、流体圧制御システム101は、油圧ショベルの掘削アタッチメントを駆動する各アクチュエータの作動を制御する装置である。以下では、流体圧制御システム101が油圧ショベルのブーム1(負荷)を駆動するブームシリンダ10の伸縮作動を制御する場合について説明する。   First, a fluid pressure control system 101 in the control system 100 for a hybrid construction machine according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The fluid pressure control system 101 is a device that controls the operation of a hydraulic construction machine such as a hydraulic excavator. For example, the fluid pressure control system 101 is a device that controls the operation of each actuator that drives the excavation attachment of a hydraulic excavator. Below, the case where the fluid pressure control system 101 controls the expansion / contraction operation | movement of the boom cylinder 10 which drives the boom 1 (load) of a hydraulic shovel is demonstrated.

流体圧制御システム101は、アクチュエータとしてのブームシリンダ10と、ブームシリンダ10へ作動油(作動流体)を供給する流体圧ポンプとしてのメインポンプ21と、を備える。流体圧制御システム101はさらに、パイロットポンプ22と、メイン制御弁30と、メイン通路23と、第1通路41と、第2通路42と、コントローラ50と、を備える。   The fluid pressure control system 101 includes a boom cylinder 10 as an actuator and a main pump 21 as a fluid pressure pump that supplies hydraulic oil (working fluid) to the boom cylinder 10. The fluid pressure control system 101 further includes a pilot pump 22, a main control valve 30, a main passage 23, a first passage 41, a second passage 42, and a controller 50.

ブームシリンダ10の内部は、ブームシリンダ10内を摺動自在に移動するピストンロッド13によって、ロッド側圧力室11とボトム側圧力室12とに区画されている。ブームシリンダ10の外側に位置するピストンロッド13の先端には、ブーム1が連結されている。   The interior of the boom cylinder 10 is partitioned into a rod-side pressure chamber 11 and a bottom-side pressure chamber 12 by a piston rod 13 that slidably moves within the boom cylinder 10. The boom 1 is connected to the tip of the piston rod 13 located outside the boom cylinder 10.

メインポンプ21及びパイロットポンプ22は、作動油を吐出する油圧供給源であって、斜板の傾斜角が調整可能な可変容量型ポンプである。メインポンプ21及びパイロットポンプ22は、ハイブリッド建設機械に搭載された原動機としてのエンジン8によって駆動される。エンジン8には、エンジン8の回転数を検出する回転数検出器としての回転数センサ9が設けられる。   The main pump 21 and the pilot pump 22 are hydraulic supply sources that discharge hydraulic oil, and are variable displacement pumps that can adjust the inclination angle of the swash plate. The main pump 21 and the pilot pump 22 are driven by the engine 8 as a prime mover mounted on the hybrid construction machine. The engine 8 is provided with a rotational speed sensor 9 as a rotational speed detector that detects the rotational speed of the engine 8.

メインポンプ21の斜板の傾斜角は、傾斜角制御器20によって制御される。傾斜角制御器20は、コントローラ50により制御される。メインポンプ21の斜板の傾斜角を制御することでメインポンプ21の容量が変化し、メインポンプ21が吐出可能な作動油の流量の最大値が変化する。   The inclination angle of the swash plate of the main pump 21 is controlled by the inclination angle controller 20. The tilt angle controller 20 is controlled by the controller 50. By controlling the inclination angle of the swash plate of the main pump 21, the capacity of the main pump 21 changes, and the maximum value of the flow rate of hydraulic oil that can be discharged by the main pump 21 changes.

メインポンプ21から吐出された作動油は、メイン通路23を通じてメイン制御弁30に供給される。このようにメインポンプ21とメイン制御弁30とは、メイン通路23によって接続されている。メイン通路23には、メインポンプ21から吐出された作動油の他に、アシスト回生システム102(図2参照)のアシストポンプ61から吐出された作動油がアシスト通路62を通じて導かれる。また、メイン通路23には第1回生通路75が接続され、メインポンプ21から吐出された作動油は、第1回生通路75を通じてアシスト回生システム102の回生モータ71に供給される。   The hydraulic oil discharged from the main pump 21 is supplied to the main control valve 30 through the main passage 23. Thus, the main pump 21 and the main control valve 30 are connected by the main passage 23. In addition to the hydraulic oil discharged from the main pump 21, the hydraulic oil discharged from the assist pump 61 of the assist regeneration system 102 (see FIG. 2) is guided to the main passage 23 through the assist passage 62. In addition, a first regeneration passage 75 is connected to the main passage 23, and hydraulic oil discharged from the main pump 21 is supplied to the regeneration motor 71 of the assist regeneration system 102 through the first regeneration passage 75.

メイン制御弁30とブームシリンダ10のロッド側圧力室11とは第1通路41によって接続され、メイン制御弁30とブームシリンダ10のボトム側圧力室12とは第2通路42によって接続される。第2通路42には、ボトム側圧力室12から排出された作動油の一部が流れ込む第2回生通路72が接続される。第2回生通路72に流入した作動油は、アシスト回生システム102(図2参照)の回生モータ71に供給される。   The main control valve 30 and the rod side pressure chamber 11 of the boom cylinder 10 are connected by a first passage 41, and the main control valve 30 and the bottom side pressure chamber 12 of the boom cylinder 10 are connected by a second passage 42. The second passage 42 is connected to a second regenerative passage 72 into which a part of the hydraulic oil discharged from the bottom side pressure chamber 12 flows. The hydraulic oil that has flowed into the second regeneration passage 72 is supplied to the regeneration motor 71 of the assist regeneration system 102 (see FIG. 2).

メイン制御弁30は、ブームシリンダ10に対する作動油の給排を切り換えるものである。メイン制御弁30は、油圧ショベルの乗務員が操作レバーを手動操作することに伴ってパイロットポンプ22からパイロット弁24を通じてパイロット室31,32に供給される作動油のパイロット圧によって操作される。   The main control valve 30 switches supply and discharge of hydraulic oil to and from the boom cylinder 10. The main control valve 30 is operated by the pilot pressure of hydraulic oil supplied from the pilot pump 22 to the pilot chambers 31 and 32 through the pilot valve 24 as the crew of the excavator manually operates the operation lever.

パイロット室31にパイロット圧が供給された場合には、メイン制御弁30は位置aに切り換わる。これにより、メインポンプ21から吐出される作動油が第1通路41を通じてロッド側圧力室11に供給され、ボトム側圧力室12の作動油が第2通路42を通じてタンクTへと排出される。その結果、ブームシリンダ10内のピストンロッド13が図1中下側に移動し、ブームシリンダ10が収縮して、ブーム1が下降する。   When the pilot pressure is supplied to the pilot chamber 31, the main control valve 30 is switched to the position a. As a result, the hydraulic oil discharged from the main pump 21 is supplied to the rod-side pressure chamber 11 through the first passage 41, and the hydraulic oil in the bottom-side pressure chamber 12 is discharged to the tank T through the second passage 42. As a result, the piston rod 13 in the boom cylinder 10 moves downward in FIG. 1, the boom cylinder 10 contracts, and the boom 1 descends.

パイロット室32にパイロット圧が供給された場合には、メイン制御弁30は位置bに切り換わる。これにより、メインポンプ21から吐出される作動油が第2通路42を通じてボトム側圧力室12に供給され、ロッド側圧力室11の作動油が第1通路41を通じてタンクTへと排出される。その結果、ブームシリンダ10内のピストンロッド13が図1中上側に移動し、ブームシリンダ10が伸長して、ブーム1が上昇する。   When the pilot pressure is supplied to the pilot chamber 32, the main control valve 30 is switched to the position b. As a result, the hydraulic oil discharged from the main pump 21 is supplied to the bottom side pressure chamber 12 through the second passage 42, and the hydraulic oil in the rod side pressure chamber 11 is discharged to the tank T through the first passage 41. As a result, the piston rod 13 in the boom cylinder 10 moves upward in FIG. 1, the boom cylinder 10 extends, and the boom 1 rises.

一方、パイロット室31,32にパイロット圧が供給されない場合には、メイン制御弁30は位置cに切り換わる。これにより、ブームシリンダ10に対する作動油の給排が遮断される。その結果、ブームシリンダ10の伸縮が停止し、ブーム1は所定位置に保持される。   On the other hand, when the pilot pressure is not supplied to the pilot chambers 31 and 32, the main control valve 30 is switched to the position c. Thereby, the supply and discharge of the hydraulic oil to and from the boom cylinder 10 is blocked. As a result, the expansion and contraction of the boom cylinder 10 stops, and the boom 1 is held at a predetermined position.

このように、メイン制御弁30は、ブームシリンダ10を収縮させる収縮位置a、ブームシリンダ10を伸長させる伸長位置b、及びブームシリンダ10の負荷を保持する遮断位置cの3つの切り換え位置を有している。   Thus, the main control valve 30 has three switching positions: a contracted position a for contracting the boom cylinder 10, an extended position b for extending the boom cylinder 10, and a cutoff position c for holding the load of the boom cylinder 10. ing.

流体圧制御システム101は、図2に示すアシスト回生システム102をさらに備える。次に、図2を参照して、アシスト回生システム102について説明する。   The fluid pressure control system 101 further includes an assist regeneration system 102 shown in FIG. Next, the assist regeneration system 102 will be described with reference to FIG.

アシスト回生システム102は、メインポンプ21から吐出される作動油又はブームシリンダ10収縮作動時にボトム側圧力室12から排出される作動油の油圧エネルギを電気エネルギとして回収する回生制御と、ブームシリンダ10伸長作動時に補助力を付与するアシスト制御と、を実行する。   The assist regeneration system 102 regenerates the hydraulic oil discharged from the main pump 21 or the hydraulic oil discharged from the bottom-side pressure chamber 12 when the boom cylinder 10 is contracted, and regenerates the boom cylinder 10. And assist control for applying assisting force during operation.

アシスト回生システム102は、回生モータ71と、モータジェネレータ81と、バッテリ91と、インバータ92と、アシストポンプ61と、第1回生通路75と、第2回生通路72と、アシスト通路62と、を備える。   The assist regeneration system 102 includes a regeneration motor 71, a motor generator 81, a battery 91, an inverter 92, an assist pump 61, a first regeneration passage 75, a second regeneration passage 72, and an assist passage 62. .

モータジェネレータ81は、バッテリ91の電力を駆動源として回転してアシストポンプ61を駆動する電動機としての機能と、回生モータ71の回転によって発電する発電機としての機能と、を有する回転電機である。   The motor generator 81 is a rotating electrical machine having a function as an electric motor that rotates the electric power of the battery 91 to drive the assist pump 61 and a function as a generator that generates electric power by the rotation of the regenerative motor 71.

モータジェネレータ81、回生モータ71、及びアシストポンプ61は、同軸回転する。モータジェネレータ81の回転軸が回転すると、回生モータ71及びアシストポンプ61の回転軸が連係して回転する。同様に、回生モータ71の回転軸が回転すると、モータジェネレータ81及びアシストポンプ61の回転軸が連係して回転する。   The motor generator 81, the regenerative motor 71, and the assist pump 61 rotate coaxially. When the rotation shaft of the motor generator 81 rotates, the rotation shafts of the regenerative motor 71 and the assist pump 61 rotate in conjunction with each other. Similarly, when the rotating shaft of the regenerative motor 71 rotates, the rotating shafts of the motor generator 81 and the assist pump 61 rotate together.

回生モータ71は、斜板の傾斜角を制御することで、出力トルクの制御が可能な可変容量型モータである。回生モータ71は、メインポンプ21から吐出され第1回生通路75を通じて供給される作動油、又は、ブームシリンダ10のボトム側圧力室12から排出され第2回生通路72を通じて供給される作動油によって駆動される。回生モータ71の斜板の傾斜角は、傾斜角制御器73によって制御される。傾斜角制御器73は、コントローラ50により制御される。回生モータ71の斜板の傾斜角を制御することで回生モータ71の容量が変化し、回生モータ71が発生可能なトルクの最大値が変化する。   The regenerative motor 71 is a variable capacity motor capable of controlling the output torque by controlling the inclination angle of the swash plate. The regenerative motor 71 is driven by hydraulic oil discharged from the main pump 21 and supplied through the first regenerative passage 75 or hydraulic oil discharged from the bottom pressure chamber 12 of the boom cylinder 10 and supplied through the second regenerative passage 72. Is done. The inclination angle of the swash plate of the regenerative motor 71 is controlled by an inclination angle controller 73. The tilt angle controller 73 is controlled by the controller 50. By controlling the inclination angle of the swash plate of the regenerative motor 71, the capacity of the regenerative motor 71 changes, and the maximum value of the torque that can be generated by the regenerative motor 71 changes.

第1回生通路75には、回生モータ71に対する作動油の供給と停止を切り換える第1切換弁76が設けられる。第1切換弁76は、回生モータ71に作動油を供給する連通位置fと、回生モータ71への作動油の供給を停止する遮断位置gと、を有する電磁弁であり、コントローラ50によって位置が切り換えられる。   The first regenerative passage 75 is provided with a first switching valve 76 that switches between supply and stop of hydraulic oil to the regenerative motor 71. The first switching valve 76 is an electromagnetic valve having a communication position f for supplying hydraulic oil to the regenerative motor 71 and a shut-off position g for stopping the supply of hydraulic oil to the regenerative motor 71. Can be switched.

第2回生通路72には、回生モータ71に対する作動油の供給と停止を切り換える第2切換弁74が設けられる。第2切換弁74は、回生モータ71に作動油を供給する連通位置dと、回生モータ71への作動油の供給を停止する遮断位置eと、を有する電磁弁であり、コントローラ50によって位置が切り換えられる。   The second regeneration passage 72 is provided with a second switching valve 74 that switches between supply and stop of hydraulic oil to the regeneration motor 71. The second switching valve 74 is an electromagnetic valve having a communication position d for supplying hydraulic oil to the regenerative motor 71 and a shut-off position e for stopping the supply of hydraulic oil to the regenerative motor 71. Can be switched.

アシストポンプ61は、斜板の傾斜角が調整可能な可変容量型ポンプである。アシストポンプ61は、モータジェネレータ81によって駆動され、アシスト通路62を通じてメイン通路23に作動油を供給する。アシストポンプ61の斜板の傾斜角は、傾斜角制御器63によって制御される。傾斜角制御器63は、コントローラ50により制御される。アシストポンプ61の斜板の傾斜角を制御することでアシストポンプ61の容量が変化し、アシストポンプ61が吐出可能な作動油の流量の最大値が変化する。   The assist pump 61 is a variable displacement pump that can adjust the inclination angle of the swash plate. The assist pump 61 is driven by the motor generator 81 and supplies hydraulic oil to the main passage 23 through the assist passage 62. The inclination angle of the swash plate of the assist pump 61 is controlled by an inclination angle controller 63. The tilt angle controller 63 is controlled by the controller 50. By controlling the inclination angle of the swash plate of the assist pump 61, the capacity of the assist pump 61 changes, and the maximum value of the flow rate of hydraulic oil that can be discharged by the assist pump 61 changes.

アシスト通路62には、メイン通路23への作動油の供給と停止を切り換える第3切換弁64が設けられる。第3切換弁64は、メイン通路23に作動油を供給する連通位置hと、メイン通路23への作動油の供給を停止する遮断位置iと、を有する電磁弁であり、コントローラ50によって位置が切り換えられる。   The assist passage 62 is provided with a third switching valve 64 that switches between supply and stop of hydraulic oil to the main passage 23. The third switching valve 64 is an electromagnetic valve having a communication position h for supplying hydraulic oil to the main passage 23 and a blocking position i for stopping the supply of hydraulic oil to the main passage 23. Can be switched.

モータジェネレータ81は、インバータ92を介してバッテリ91に接続されている。
インバータ92は、コントローラ50によって制御され、直流を交流に又は交流を直流に変換する。モータジェネレータ81を電動機として機能させる場合には、バッテリ91から出力される直流電力が任意の周波数の三相交流電力に変換され、モータジェネレータ81に供給される。一方、モータジェネレータ81を発電機として機能させる場合には、モータジェネレータ81から出力される三相交流電力が直流電力に変換され、バッテリ91に供給される。バッテリ91については、後に詳しく説明する。
The motor generator 81 is connected to the battery 91 via the inverter 92.
The inverter 92 is controlled by the controller 50 and converts direct current into alternating current or alternating current into direct current. When the motor generator 81 is caused to function as an electric motor, DC power output from the battery 91 is converted into three-phase AC power having an arbitrary frequency and supplied to the motor generator 81. On the other hand, when the motor generator 81 functions as a generator, the three-phase AC power output from the motor generator 81 is converted into DC power and supplied to the battery 91. The battery 91 will be described in detail later.

図1及び図2を参照して、ハイブリッド建設機械の流体圧制御システム101の作用について説明する。   With reference to FIG.1 and FIG.2, the effect | action of the fluid pressure control system 101 of a hybrid construction machine is demonstrated.

まず、ブーム1の下降時に、必要に応じて実施されるアシスト回生システム102による回生制御について説明する。   First, regenerative control by the assist regenerative system 102 performed as necessary when the boom 1 is lowered will be described.

油圧ショベルの乗務員によってブームシリンダ10を収縮させるレバー操作が行われると、メイン制御弁30は収縮位置aに切り換わる。これにより、ブームシリンダ10のロッド側圧力室11に作動油が供給されるとともに、ボトム側圧力室12から作動油が排出される。   When a lever operation for contracting the boom cylinder 10 is performed by a crew member of the hydraulic excavator, the main control valve 30 is switched to the contracted position a. As a result, the hydraulic oil is supplied to the rod side pressure chamber 11 of the boom cylinder 10 and the hydraulic oil is discharged from the bottom side pressure chamber 12.

この時、バッテリ91を充電する必要がある場合、第2切換弁74が連通位置dに切り換えられ、ボトム側圧力室12から排出された作動油の一部が、第2回生通路72を通じて回生モータ71に供給される。同時に、アシストポンプ61の容量が最小となるように、アシストポンプ61の斜板の傾斜角が制御される。   At this time, when the battery 91 needs to be charged, the second switching valve 74 is switched to the communication position d, and a part of the hydraulic oil discharged from the bottom side pressure chamber 12 passes through the second regenerative passage 72. 71. At the same time, the inclination angle of the swash plate of the assist pump 61 is controlled so that the capacity of the assist pump 61 is minimized.

これにより、回生モータ71に同期してモータジェネレータ81が回転するため、モータジェネレータ81にて発電が行われ、バッテリ91が充電される。つまり、ブームシリンダ10から排出される作動油の油圧エネルギが電気エネルギに変換される。   Thus, since the motor generator 81 rotates in synchronization with the regenerative motor 71, the motor generator 81 generates power and charges the battery 91. That is, the hydraulic energy of the hydraulic oil discharged from the boom cylinder 10 is converted into electric energy.

一方、バッテリ91を充電する必要がない場合には、第2切換弁74が遮断位置eに切り換えられ、ブームシリンダ10のボトム側圧力室12から排出された作動油は全て第2通路42を通じてタンクTへと排出される。   On the other hand, when it is not necessary to charge the battery 91, the second switching valve 74 is switched to the cutoff position e, and all the hydraulic oil discharged from the bottom pressure chamber 12 of the boom cylinder 10 is tanked through the second passage 42. Discharged to T.

次に、メインポンプ21から供給される作動油によって実施されるアシスト回生システム102による回生制御について説明する。   Next, regenerative control by the assist regenerative system 102 performed by the hydraulic oil supplied from the main pump 21 will be described.

油圧ショベルの乗務員によるレバー操作がない状態では、メイン制御弁30は遮断位置cとなり、油圧ショベルに搭載されるブームシリンダ10を含む各アクチュエータは停止した状態となる。この状態でも、メインポンプ21は、エンジン8の回転によって駆動を維持し、スタンバイ状態となる。   In a state where there is no lever operation by the crew of the hydraulic excavator, the main control valve 30 is in the cutoff position c, and each actuator including the boom cylinder 10 mounted on the hydraulic excavator is stopped. Even in this state, the main pump 21 maintains driving by the rotation of the engine 8 and enters a standby state.

油圧ショベルの乗務員によるレバー操作がない状態、つまり油圧ショベルに搭載されるブームシリンダ10を含む各アクチュエータが停止した状態が所定時間継続した場合には、第2切換弁74が遮断位置eに切り換えられると共に、第1切換弁76が連通位置fに切り換えられ、スタンバイ状態のメインポンプ21から吐出された作動油は、第1回生通路75を通じて回生モータ71に供給される。同時に、アシストポンプ61の容量が最小となるように、アシストポンプ61の斜板の傾斜角が制御される。   When there is no lever operation by the crew of the excavator, that is, when each actuator including the boom cylinder 10 mounted on the excavator continues for a predetermined time, the second switching valve 74 is switched to the cutoff position e. At the same time, the first switching valve 76 is switched to the communication position f, and the hydraulic oil discharged from the main pump 21 in the standby state is supplied to the regeneration motor 71 through the first regeneration passage 75. At the same time, the inclination angle of the swash plate of the assist pump 61 is controlled so that the capacity of the assist pump 61 is minimized.

これにより、回生モータ71に同期してモータジェネレータ81が回転するため、モータジェネレータ81にて発電が行われ、バッテリ91が充電される。このように、スタンバイ状態のメインポンプ21から吐出される作動油は、タンクに戻されるのではなく、回生モータ71に導かれて有効利用される。つまり、メインポンプ21から吐出される作動油の油圧エネルギが電気エネルギに変換される。   Thus, since the motor generator 81 rotates in synchronization with the regenerative motor 71, the motor generator 81 generates power and charges the battery 91. As described above, the hydraulic oil discharged from the main pump 21 in the standby state is not returned to the tank but is guided to the regenerative motor 71 for effective use. That is, the hydraulic energy of the hydraulic oil discharged from the main pump 21 is converted into electric energy.

以上のように、油圧ショベルの乗務員によるレバー操作がない状態が所定時間継続した場合には、メインポンプ21から吐出される作動油にて回生モータ71が回転することによってモータジェネレータ81が発電機として機能してバッテリ91が充電されるスタンバイ充電が行なわれる。スタンバイ充電の際には、メインポンプ21の容量がスタンバイ充電に最適となるように制御されると共に、エンジン8の回転数もスタンバイ充電に最適となるように制御されるため、メインポンプ21から吐出される作動油の流量は変動の少ない安定したものとなる。このように、スタンバイ充電では、メインポンプ21から安定して吐出される作動油によって回生が行なわれるため、ブーム1の下降時に行われる回生と比較して、充電電流の変動が小さく、安定した連続充電が行なわれる。   As described above, when the state where there is no lever operation by the crew of the hydraulic excavator continues for a predetermined time, the regenerative motor 71 is rotated by the hydraulic oil discharged from the main pump 21 so that the motor generator 81 serves as a generator. Standby charging is performed, in which the battery 91 is charged. During standby charging, the capacity of the main pump 21 is controlled to be optimal for standby charging, and the rotational speed of the engine 8 is also controlled to be optimal for standby charging. The flow rate of the hydraulic oil is stable with little fluctuation. As described above, in standby charging, regeneration is performed by hydraulic oil that is stably discharged from the main pump 21, and therefore, fluctuation in charging current is small and stable continuous compared to regeneration performed when the boom 1 is lowered. Charging is performed.

次に、ブーム1の上昇時に、必要に応じて実施されるアシスト回生システム102によるアシスト制御について説明する。   Next, assist control by the assist regeneration system 102 performed as necessary when the boom 1 is raised will be described.

油圧ショベルの乗務員によってブームシリンダ10を伸長させるレバー操作が行われると、メイン制御弁30は伸長位置bに切り換わる。これにより、ブームシリンダ10のボトム側圧力室12に作動油が供給されるとともに、ロッド側圧力室11の作動油が第1通路41を介してタンクTへと排出される。   When a lever operation for extending the boom cylinder 10 is performed by a crew member of the hydraulic excavator, the main control valve 30 is switched to the extended position b. As a result, hydraulic oil is supplied to the bottom side pressure chamber 12 of the boom cylinder 10 and hydraulic oil in the rod side pressure chamber 11 is discharged to the tank T through the first passage 41.

メインポンプ21等を駆動するエンジンは運転効率の良い所定の回転速度及び負荷で運転しているため、ブームシリンダ10を素早く伸長させたい場合に、メインポンプ21による吐出流量のみでは、ボトム側圧力室12に供給する作動油の流量が不足することがある。そのような場合に、アシスト回生システム102によるアシスト制御が実行される。   Since the engine that drives the main pump 21 and the like is operated at a predetermined rotational speed and load with good operating efficiency, when it is desired to quickly extend the boom cylinder 10, only the discharge flow rate from the main pump 21 causes the bottom pressure chamber. The flow rate of the hydraulic oil supplied to 12 may be insufficient. In such a case, assist control by the assist regeneration system 102 is executed.

アシスト制御時には、第3切換弁64を連通位置hに切り換えると共に、バッテリ91によってモータジェネレータ81を電動機として駆動して、アシストポンプ61を駆動する。同時に、回生モータ71のトルクが最小となるように、回生モータ71の斜板の傾斜角が制御される。これにより、アシストポンプ61から吐出された作動油はアシスト通路62を通じてメイン通路23に合流するため、ブームシリンダ10伸長作動時にアシストポンプ61による補助力を付与することができる。したがって、ブームシリンダ10を素早く伸長させることが可能となる。このように、モータジェネレータ81が電動機として機能する場合には、バッテリ91がブームシリンダ10(駆動体)の駆動源として機能する。   During the assist control, the third switching valve 64 is switched to the communication position h, and the motor generator 81 is driven as an electric motor by the battery 91 to drive the assist pump 61. At the same time, the inclination angle of the swash plate of the regenerative motor 71 is controlled so that the torque of the regenerative motor 71 is minimized. As a result, the hydraulic oil discharged from the assist pump 61 joins the main passage 23 through the assist passage 62, so that the assisting force by the assist pump 61 can be applied when the boom cylinder 10 is extended. Accordingly, the boom cylinder 10 can be quickly extended. Thus, when the motor generator 81 functions as an electric motor, the battery 91 functions as a drive source for the boom cylinder 10 (drive body).

ハイブリッド建設機械の制御システム100は、バッテリ91の充電状態(SOC:State Of Charge)を推定するSOC推定装置103を備える。以下では、図3を参照して、SOC推定装置103について説明する。   The control system 100 of the hybrid construction machine includes an SOC estimation device 103 that estimates a state of charge (SOC) of the battery 91. Hereinafter, the SOC estimation apparatus 103 will be described with reference to FIG.

バッテリ91は、例えば、定格電池容量が50Ah(アンペアアワー)の二次電池である。バッテリ91は充電と放電が可能な多数のセルを有し、各セルは直列に接続されている。バッテリ91としては、例えばリチウムイオン電池が用いられる。   The battery 91 is a secondary battery having a rated battery capacity of 50 Ah (ampere hour), for example. The battery 91 has a large number of cells that can be charged and discharged, and each cell is connected in series. As the battery 91, for example, a lithium ion battery is used.

SOC推定装置103は、バッテリ91の状態を検出する電池状態検出部93と、バッテリ91のSOCを算出するSOC演算部94と、バッテリ91の満電池容量を推定する電池容量推定部95と、を備える。なお、SOC推定装置103は、コントローラ50内に設けるようにしてもよい。   The SOC estimation device 103 includes a battery state detection unit 93 that detects the state of the battery 91, an SOC calculation unit 94 that calculates the SOC of the battery 91, and a battery capacity estimation unit 95 that estimates the full battery capacity of the battery 91. Prepare. Note that the SOC estimation device 103 may be provided in the controller 50.

電池状態検出部93は、バッテリ91の電圧を検出する電圧検出部93Aと、バッテリ91の電流を検出する電流検出部93Bと、バッテリ91の温度を検出する温度検出部93Cと、を備える。電圧検出部93A、電流検出部93B、及び温度検出部93Cは、それぞれ数msの測定周期で、バッテリ91の電圧、電流、及び温度を検出する。例えば、電圧検出部93Aは、バッテリ内部に設けられたセルの電極間の電圧(セル電圧)を検出する。電流検出部93Bは、バッテリ91の各セルに流れる電流の大きさを検出する。温度検出部93Cは、バッテリ91のセルのケースの表面温度を検出する。   The battery state detector 93 includes a voltage detector 93A that detects the voltage of the battery 91, a current detector 93B that detects the current of the battery 91, and a temperature detector 93C that detects the temperature of the battery 91. The voltage detection unit 93A, current detection unit 93B, and temperature detection unit 93C detect the voltage, current, and temperature of the battery 91 with a measurement cycle of several ms, respectively. For example, the voltage detection unit 93A detects a voltage (cell voltage) between electrodes of a cell provided inside the battery. The current detector 93 </ b> B detects the magnitude of the current flowing through each cell of the battery 91. The temperature detector 93 </ b> C detects the surface temperature of the battery case of the battery 91.

電圧検出部93A、電流検出部93B、及び温度検出部93Cの検出結果は、SOC演算部94へと出力される。バッテリ91の電流において、充電時の充電電流は正の値で示し、放電時の放電電流は負の値で示す。   The detection results of the voltage detection unit 93A, the current detection unit 93B, and the temperature detection unit 93C are output to the SOC calculation unit 94. In the current of the battery 91, the charging current at the time of charging is indicated by a positive value, and the discharging current at the time of discharging is indicated by a negative value.

SOC演算部94は、第2SOC演算部としての開放電圧SOC演算部94Aと、第1SOC演算部としての電流積算SOC演算部94Bと、の2つの演算部を備える。   The SOC calculation unit 94 includes two calculation units: an open-circuit voltage SOC calculation unit 94A as a second SOC calculation unit, and a current integration SOC calculation unit 94B as a first SOC calculation unit.

開放電圧SOC演算部94Aは、電圧検出部93Aにより検出されるバッテリ91の開放電圧に基づいて開放電圧SOCを算出するものである。開放電圧とは、バッテリ91の充電及び放電が停止しているときのセル電圧のことである。   The open circuit voltage SOC calculation unit 94A calculates the open circuit voltage SOC based on the open circuit voltage of the battery 91 detected by the voltage detection unit 93A. The open circuit voltage is a cell voltage when charging and discharging of the battery 91 are stopped.

開放電圧SOC演算部94Aには、バッテリ温度毎に、開放電圧と開放電圧SOCとを互いに対応付けた開放電圧SOCマップ(図8参照)が記憶されている。開放電圧SOC演算部94Aは、温度検出部93Cからバッテリ温度を取得すると共に、電圧検出部93Aからバッテリ91の開放電圧を取得し、開放電圧SOCマップを参照して、温度と開放電圧とに対応付けられた開放電圧SOCを算出する。   The open-circuit voltage SOC calculation unit 94A stores an open-circuit voltage SOC map (see FIG. 8) in which the open-circuit voltage and the open-circuit voltage SOC are associated with each other for each battery temperature. The open-circuit voltage SOC calculation unit 94A acquires the battery temperature from the temperature detection unit 93C, acquires the open-circuit voltage of the battery 91 from the voltage detection unit 93A, and corresponds to the temperature and the open-circuit voltage with reference to the open-circuit voltage SOC map. The attached open circuit voltage SOC is calculated.

このように、開放電圧SOC演算部94Aでバッテリ温度毎の開放電圧SOCマップを用いることによって、開放電圧SOCの算出精度を高めることができる。開放電圧SOC演算部94Aは、算出された開放電圧SOCを電流積算SOC演算部94Bと電池容量推定部95に出力する。   Thus, the calculation accuracy of the open-circuit voltage SOC can be increased by using the open-circuit voltage SOC map for each battery temperature in the open-circuit voltage SOC calculation unit 94A. Open-circuit voltage SOC calculation unit 94A outputs the calculated open-circuit voltage SOC to current integration SOC calculation unit 94B and battery capacity estimation unit 95.

電流積算SOC演算部94Bは、バッテリ91のSOCの初期値(SOC初期値)と、電流検出部93Bにより検出されるバッテリ電流の積算値と、バッテリ91の満電池容量と、に基づいて電流積算SOCを算出する。例えば、開放電圧SOC演算部94Aから出力される開放電圧SOCをSOC初期値として設定する。SOC初期値は、電流検出部93Bにより電流の積算を開始する前に求められる。バッテリ91を満充電させてSOC初期値を100%としてもよいし、SOC初期値はどのように求めてもよい。具体的には、次式(1)により電流積算SOCを算出する。   The current integration SOC calculation unit 94B is based on the initial SOC value (SOC initial value) of the battery 91, the integrated value of the battery current detected by the current detection unit 93B, and the full battery capacity of the battery 91. Calculate the SOC. For example, the open-circuit voltage SOC output from the open-circuit voltage SOC calculation unit 94A is set as the SOC initial value. The SOC initial value is obtained before current integration is started by the current detector 93B. The battery 91 may be fully charged to set the SOC initial value to 100%, or the SOC initial value may be obtained in any way. Specifically, the current integration SOC is calculated by the following equation (1).

本実施形態では、電流積算SOC演算部94Bは、バッテリ91が放電又は充電をしている充放電時間(累積期間)(hr)において、測定周期毎の電流値(A)を積算して電流の積算量を算出する。そして電流積算SOC演算部94Bは、電流の積算量をバッテリ91の満電池容量で除算して積算SOCを求め、その積算SOCをSOC初期値に加算して電流積算SOCを算出する。なお、電流積算SOCを算出するときに用いる(1)式中の満電池容量の値は、後述するようにバッテリ91の劣化に応じて補正される。   In the present embodiment, the current integration SOC calculation unit 94B integrates the current value (A) for each measurement cycle during the charge / discharge time (accumulation period) (hr) during which the battery 91 is discharged or charged. Calculate the integrated amount. Current integration SOC calculation unit 94B calculates an integrated SOC by dividing the integrated amount of current by the full battery capacity of battery 91, and adds the integrated SOC to the SOC initial value to calculate current integration SOC. Note that the value of the full battery capacity in the equation (1) used when calculating the current integration SOC is corrected according to the deterioration of the battery 91 as will be described later.

SOC演算部94にて算出された開放電圧SOCと電流積算SOCは、コントローラ50に出力される。コントローラ50は、開放電圧SOC又は電流積算SOCと充放電制限閾値との比較に基づいて、バッテリ91の充放電に制限をかける。例えば、電流積算SOCが充放電制限閾値より高い場合には、バッテリ91の過充電を防止するために、インバータ92を制御するなどして、バッテリ91を充電しないようにする。電流積算SOCが充放電制限閾値より低い場合には、バッテリ91が放電しないようにする。   The open circuit voltage SOC and the current integration SOC calculated by the SOC calculation unit 94 are output to the controller 50. The controller 50 limits charging / discharging of the battery 91 based on the comparison between the open circuit voltage SOC or the current integration SOC and the charge / discharge limit threshold. For example, when the current integration SOC is higher than the charge / discharge limit threshold, the battery 91 is not charged by controlling the inverter 92 to prevent the battery 91 from being overcharged. When the current integration SOC is lower than the charge / discharge limit threshold, the battery 91 is prevented from discharging.

一般的に、バッテリ91の放電電流の大きさが一定である場合には、充放電の繰り返しに伴いバッテリ91の劣化が大きくなるほど、バッテリ91の放電時間は短くなり、満充電時の満充電容量が低下する。そこで、電池容量推定部95は、二次電池の劣化度合に応じてバッテリ91の満電池容量を推定する。電池容量推定部95は、バッテリ91の総充放電時間が所定時間に達したか否かを判定する総充放電時間判定部95Aと、バッテリ91がスタンバイ充電状態か否かを判定するスタンバイ充電判定部95Bと、を備える。   Generally, when the magnitude of the discharge current of the battery 91 is constant, the discharge time of the battery 91 becomes shorter as the deterioration of the battery 91 increases with repeated charge / discharge, and the full charge capacity at the time of full charge is reduced. Decreases. Therefore, the battery capacity estimation unit 95 estimates the full battery capacity of the battery 91 according to the degree of deterioration of the secondary battery. The battery capacity estimation unit 95 includes a total charge / discharge time determination unit 95A that determines whether the total charge / discharge time of the battery 91 has reached a predetermined time, and a standby charge determination that determines whether the battery 91 is in a standby charge state. Part 95B.

次に、図4〜7を参照して、バッテリ91のSOCを推定するSOC推定方法について説明する。   Next, an SOC estimation method for estimating the SOC of the battery 91 will be described with reference to FIGS.

まず、図4〜6を参照して、SOCの算出方法について説明する。図4はSOC推定装置103のSOC演算部94にて実行される演算処理の手順を示すフローチャートであり、図5は開放電圧SOCの演算処理の手順を示すフローチャートであり、図6は電流積算SOCの演算処理の手順を示すフローチャートである。   First, an SOC calculation method will be described with reference to FIGS. 4 is a flowchart showing a procedure of calculation processing executed by the SOC calculation unit 94 of the SOC estimation device 103, FIG. 5 is a flowchart showing a procedure of calculation processing of the open circuit voltage SOC, and FIG. 6 is a current integration SOC. It is a flowchart which shows the procedure of this arithmetic processing.

図4に示すように、ステップ11では、油圧ショベルのイグニッションキーがONに設定され、SOC推定装置103が起動する。   As shown in FIG. 4, in step 11, the ignition key of the excavator is set to ON, and the SOC estimation device 103 is activated.

ステップ12では、開放電圧SOC演算部94Aにて、SOC初期値として開放電圧SOCを演算する。このように、油圧ショベルの起動時には、バッテリ91の充放電が行われる前に、開放電圧SOCが演算される。以上のステップ11及び12は、油圧ショベルの起動時にのみ行われる。   In step 12, the open-circuit voltage SOC calculation unit 94A calculates the open-circuit voltage SOC as the SOC initial value. Thus, at the time of starting the hydraulic excavator, the open circuit voltage SOC is calculated before the battery 91 is charged and discharged. The above steps 11 and 12 are performed only when the excavator is started.

以下に、図5を参照して、開放電圧SOC演算部94Aにて実行される開放電圧SOCの演算処理(ステップ12及びステップ16の演算処理)について説明する。   Hereinafter, with reference to FIG. 5, the calculation process of open-circuit voltage SOC (the calculation process of steps 12 and 16) executed by open-circuit voltage SOC calculation unit 94 </ b> A will be described.

ステップ51では、温度検出部93Cからバッテリ温度を取得し、複数のセルの平均温度Taを算出する。   In step 51, the battery temperature is acquired from the temperature detector 93C, and the average temperature Ta of the plurality of cells is calculated.

ステップ52では、電圧検出部93Aからバッテリ91のセル電圧を開放電圧Vbとして取得する。   In step 52, the cell voltage of the battery 91 is acquired as the open voltage Vb from the voltage detector 93A.

ステップ53では、開放電圧SOCマップ(図8参照)を参照して、バッテリ91の平均温度Taと開放電圧Vbとに対応付けられた開放電圧SOCを算出する。例えば、セルの平均温度Taが30℃であり、開放電圧Vbが3.95Vであった場合には、図8の開放電圧SOCマップから、開放電圧SOCは80%と算出される。以上にて開放電圧SOC演算処理が終了し、図4に示した処理に戻る。セル平均温度Taが30℃以外にも、例えば、0℃,10℃,20℃の場合などの開放電圧Vbに対する開放電圧SOCのマップを複数備える。算出したセル平均温度Taと近い温度のマップを用いて開放電圧SOCを算出する。   In step 53, the open circuit voltage SOC associated with the average temperature Ta and the open circuit voltage Vb of the battery 91 is calculated with reference to the open circuit voltage SOC map (see FIG. 8). For example, when the average temperature Ta of the cell is 30 ° C. and the open circuit voltage Vb is 3.95 V, the open circuit voltage SOC is calculated as 80% from the open circuit voltage SOC map of FIG. Thus, the open circuit voltage SOC calculation process is completed, and the process returns to the process shown in FIG. In addition to the cell average temperature Ta of 30 ° C., for example, a plurality of maps of the open circuit voltage SOC with respect to the open circuit voltage Vb in the case of 0 ° C., 10 ° C., and 20 ° C. are provided. The open circuit voltage SOC is calculated using a map of temperatures close to the calculated cell average temperature Ta.

ステップ13では、バッテリ91の充放電が行われているか否かを判定する。具体的には、電流検出部93Bから取得したバッテリの電流Ibが、バッテリ91の充電又は放電の停止を判定するための放電閾値及び充電閾値を超えているか否かを判定する。例えば、充電閾値は5Aに設定され、放電閾値は−5Aに設定される。   In step 13, it is determined whether charging / discharging of the battery 91 is performed. Specifically, it is determined whether or not the battery current Ib acquired from the current detection unit 93B exceeds a discharge threshold and a charge threshold for determining whether to stop charging or discharging the battery 91. For example, the charging threshold is set to 5A and the discharging threshold is set to -5A.

ステップ13にて、バッテリ91の電流Ibが放電閾値から充電閾値までの範囲を超えている、つまりバッテリ91の充放電が行われていると判定された場合には、ステップ14へ進み、電流積算SOC演算部94Bにて電流積算SOCを演算する。   If it is determined in step 13 that the current Ib of the battery 91 exceeds the range from the discharge threshold value to the charge threshold value, that is, the battery 91 is being charged / discharged, the process proceeds to step 14 where the current integration is performed. The SOC calculation unit 94B calculates the current integration SOC.

以下に、図6を参照して、電流積算SOC演算部94Bにて実行される電流積算SOCの演算処理(ステップ14の演算処理)について説明する。   Below, with reference to FIG. 6, the calculation process (current calculation process of step 14) of the current integration SOC executed by the current integration SOC calculation unit 94B will be described.

ステップ61では、電流検出部93Bから測定周期毎にバッテリ91の電流Ibを取得する。   In step 61, the current Ib of the battery 91 is acquired from the current detector 93B for each measurement cycle.

ステップ62では、上式(1)により、バッテリ91の電流Ibの積算値に基づく積算SOCを算出する。具体的には、累積期間内において、測定周期に電流Ibを乗算した各電流量を加算して、電流の積算値(バッテリー電流×充放電期間)を算出する。そして、電流の積算値をバッテリ91の満電池容量で除算して積算SOCを算出する。バッテリ91の満電池容量は、初期値はバッテリ91の定格電池容量を用いる。   In step 62, the integrated SOC based on the integrated value of the current Ib of the battery 91 is calculated by the above equation (1). Specifically, within the accumulation period, each current amount obtained by multiplying the measurement period by the current Ib is added to calculate an integrated value of the current (battery current × charge / discharge period). Then, the integrated SOC is calculated by dividing the integrated value of the current by the full battery capacity of the battery 91. The full battery capacity of the battery 91 uses the rated battery capacity of the battery 91 as an initial value.

累積期間とは、電流Ibが放電閾値から充電閾値までの演算停止範囲を超えてから、演算停止範囲内の電流Ibが所定時間継続するまでの期間である。すなわち、累積期間は、バッテリ91の充電又は放電が開始してからバッテリ91の充電又は放電が終了するまでの期間のことである。   The cumulative period is a period from when the current Ib exceeds the calculation stop range from the discharge threshold to the charge threshold until the current Ib within the calculation stop range continues for a predetermined time. That is, the cumulative period is a period from the start of charging or discharging of the battery 91 to the end of charging or discharging of the battery 91.

ステップ63では、ステップ12で算出されたSOC初期値としての開放電圧SOCにステップ62で算出された積算SOCを加算して電流積算SOCを算出する。例えば、バッテリ91の満電池容量が定格電池容量の50Ah、ステップ12で算出された開放電圧SOCが70%であり、10Aの放電電流で1時間放電した場合には、次式(2)のとおり、電流積算SOCは50%と算出される。以上にて電流積算SOC演算処理が終了し、図4に示した処理に戻る。   In step 63, the integrated current SOC calculated in step 62 is added to the open circuit voltage SOC as the SOC initial value calculated in step 12 to calculate the current integrated SOC. For example, when the full battery capacity of the battery 91 is 50 Ah of the rated battery capacity, the open-circuit voltage SOC calculated in step 12 is 70%, and discharge is performed at a discharge current of 10 A for 1 hour, the following formula (2) is satisfied. The current integration SOC is calculated as 50%. The current integration SOC calculation process is thus completed, and the process returns to the process shown in FIG.

ステップ14による電流積算SOCの算出は、ステップ13にてバッテリ91の電流Ibが放電閾値から充電閾値までの範囲を超えていない、つまりバッテリ91の充放電が行われていないと判定されてステップ15に進み、その状態が3分間継続したと判定されるまで行われる。継続時間は、バッテリ91の充放電の停止時にバッテリ91の内部抵抗の変化による電流の低下や上昇特性などに応じて決定される。   The calculation of the current integrated SOC in step 14 is performed in step 15 because it is determined in step 13 that the current Ib of the battery 91 does not exceed the range from the discharge threshold value to the charge threshold value, that is, the battery 91 is not charged or discharged. The process is continued until it is determined that the state has continued for 3 minutes. The duration time is determined according to a decrease in current due to a change in the internal resistance of the battery 91, a rising characteristic, or the like when charging / discharging of the battery 91 is stopped.

ステップ15にて、バッテリ91の充放電が行われていない状態が3分間継続したと判定された場合には、ステップ16へと進み、開放電圧SOCが新たに算出される。つまり、バッテリ91の充放電が行なわれていない状態が3分間継続しない限り、バッテリ91のSOCは電流積算SOC演算部94Bにより算出され続けることになる。ステップ16での開放電圧SOCの算出方法は、図5を参照して説明した上述の方法と同じである。ステップ16の後は、ステップ13へと戻って処理が繰り返される。   If it is determined in step 15 that the state in which the battery 91 is not charged / discharged continues for 3 minutes, the process proceeds to step 16 where the open circuit voltage SOC is newly calculated. That is, unless the state in which the battery 91 is not charged / discharged continues for 3 minutes, the SOC of the battery 91 is continuously calculated by the current integration SOC calculation unit 94B. The calculation method of the open circuit voltage SOC in step 16 is the same as the above-described method described with reference to FIG. After step 16, the process returns to step 13 and the process is repeated.

ステップ16にて開放電圧SOCが算出された後、ステップ14にて上式(1)を用いて電流積算SOCを算出する際には、ステップ12で算出された開放電圧SOCではなく、ステップ16にて算出された開放電圧SOCがSOC初期値として用いられる。換言すれば、ステップ14にて電流積算SOCを算出する際に、ステップ12で算出された開放電圧SOCを用いるのは、油圧ショベル起動後に初めて電流積算SOCを算出するときだけである。   After the open circuit voltage SOC is calculated in step 16, when the current integrated SOC is calculated using the above equation (1) in step 14, not the open circuit voltage SOC calculated in step 12 but the step 16. The open circuit voltage SOC calculated in this way is used as the SOC initial value. In other words, when calculating the current integrated SOC in step 14, the open-circuit voltage SOC calculated in step 12 is used only when the current integrated SOC is calculated for the first time after the excavator is started.

以上のように、SOC演算部94は、バッテリ91の充放電状態に応じて、電流積算SOC又は開放電圧SOCを算出する。算出された電流積算SOC及び開放電圧SOCは、コントローラ50(図3参照)に出力される。コントローラ50は、開放電圧SOC又は電流積算SOCと充放電制限閾値とを比較し、開放電圧SOC又は電流積算SOCが充放電制限値を超えた場合には、バッテリ91の充放電を強制的に禁止してバッテリ91の過充電及び過放電を防止する。   As described above, the SOC calculation unit 94 calculates the current integration SOC or the open circuit voltage SOC according to the charge / discharge state of the battery 91. The calculated current integration SOC and open circuit voltage SOC are output to the controller 50 (see FIG. 3). The controller 50 compares the open-circuit voltage SOC or current integration SOC with the charge / discharge limit threshold, and forcibly prohibits charging / discharging of the battery 91 when the open-circuit voltage SOC or current integration SOC exceeds the charge / discharge limit value. Thus, overcharge and overdischarge of the battery 91 are prevented.

次に、図7を参照して、バッテリ91の満電池容量を推定する方法について説明する。図7はSOC推定装置103の電池容量推定部95にて実行される演算処理の手順を示すフローチャートである。   Next, a method for estimating the full battery capacity of the battery 91 will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a flowchart showing a procedure of calculation processing executed by the battery capacity estimation unit 95 of the SOC estimation apparatus 103.

以下の処理は油圧ショベルのイグニッションキーがONに設定され、SOC推定装置103が起動した後に行われる。   The following processing is performed after the ignition key of the hydraulic excavator is set to ON and the SOC estimation device 103 is activated.

ステップ71では、バッテリ91の総充放電時間が所定時間に達したか否かを判定する。具体的には、SOC推定装置103の制御基板の記憶部にバッテリ91の充放電時間を記憶しておき、その記憶された充放電時間の総計が予め定められた所定時間に達したか否かを判定する。   In step 71, it is determined whether or not the total charge / discharge time of the battery 91 has reached a predetermined time. Specifically, the charge / discharge time of the battery 91 is stored in the storage unit of the control board of the SOC estimation device 103, and whether or not the total of the stored charge / discharge time has reached a predetermined time. Determine.

ステップ71の条件が成立した場合、つまりステップ71にてバッテリ91の総充放電時間が所定時間に達したと判定された場合には、バッテリ91の満電池容量を推定する電池容量推定状態へと移行する。所定時間は、充放電の繰り返しに伴うバッテリ91の劣化度合に応じて決められ、例えば数ヶ月に相当する時間が設定される。所定時間としては、充放電時間の総計を算出するのではなく、単なる時間経過に基づいて所定時間を判定するようにしてもよい。   When the condition of step 71 is satisfied, that is, when it is determined in step 71 that the total charging / discharging time of the battery 91 has reached a predetermined time, the battery capacity estimation state for estimating the full battery capacity of the battery 91 is entered. Transition. The predetermined time is determined according to the degree of deterioration of the battery 91 due to repeated charge / discharge, and for example, a time corresponding to several months is set. As the predetermined time, instead of calculating the total charge / discharge time, the predetermined time may be determined based on mere passage of time.

ステップ72では、バッテリ91がスタンバイ充電状態か否かを判定する。スタンバイ充電状態とは、上述したように、油圧ショベルの各アクチュエータが停止した状態で、メインポンプ21から吐出される作動油にて回生モータ71が回転することによってモータジェネレータ81が発電機として機能してバッテリ91が充電されている状態のことである。バッテリ91がスタンバイ充電状態か否かは、第2切換弁74と第1切換弁76(図2参照)のポジションにて判定される。具体的には、コントローラ50からの指令信号によって第2切換弁74が遮断位置eに切り換えられると共に、第1切換弁76が連通位置fに切り換えられた場合には、バッテリ91がスタンバイ充電状態であると判定される。つまり、バッテリ91がスタンバイ充電状態か否かは、コントローラ50から第2切換弁74と第1切換弁76に出力される信号に基づいて判定される。   In step 72, it is determined whether or not the battery 91 is in a standby charging state. As described above, the standby charging state is a state in which each actuator of the hydraulic excavator is stopped, and the motor generator 81 functions as a generator when the regenerative motor 71 is rotated by the hydraulic oil discharged from the main pump 21. That is, the battery 91 is being charged. Whether or not the battery 91 is in the standby charging state is determined by the positions of the second switching valve 74 and the first switching valve 76 (see FIG. 2). Specifically, when the second switching valve 74 is switched to the cutoff position e by the command signal from the controller 50 and the first switching valve 76 is switched to the communication position f, the battery 91 is in the standby charging state. It is determined that there is. That is, whether or not the battery 91 is in the standby charging state is determined based on a signal output from the controller 50 to the second switching valve 74 and the first switching valve 76.

ステップ72にて、バッテリ91がスタンバイ充電状態でないと判定された場合には、演算処理を終了してステップ71へ戻る。一方、ステップ72にて、バッテリ91がスタンバイ充電状態であると判定された場合には、ステップ73へ進み、電流積算SOC演算部94Bから取得した電流積算SOCと開放電圧SOC演算部94Aから取得した開放電圧SOCとに基づいて満電池容量を推定する。スタンバイ充電状態では、メインポンプ21から安定して吐出される作動油によって回生が行なわれるため、充電電流の変動が小さく、安定した連続充電が行なわれる。したがって、満電池容量の推定をスタンバイ充電状態で行うことによって、バッテリ91に流れる電流を積算するときの測定誤差を抑えることができるため、満電池容量の推定の精度を高めることができる。   If it is determined in step 72 that the battery 91 is not in the standby charging state, the calculation process is terminated and the process returns to step 71. On the other hand, if it is determined in step 72 that the battery 91 is in the standby charging state, the process proceeds to step 73, where the current integrated SOC acquired from the current integrated SOC calculation unit 94B and the open voltage SOC calculation unit 94A are acquired. The full battery capacity is estimated based on the open circuit voltage SOC. In the standby charging state, regeneration is performed by the hydraulic oil that is stably discharged from the main pump 21, so that fluctuation of the charging current is small and stable continuous charging is performed. Therefore, by performing the estimation of the full battery capacity in the standby charging state, it is possible to suppress a measurement error when integrating the current flowing through the battery 91, and therefore it is possible to improve the accuracy of the estimation of the full battery capacity.

図9を参照して、ステップ73での満電池容量の推定方法について説明する。図9は満電池容量の推定方法の手順を示すフローチャートである。   With reference to FIG. 9, the estimation method of the full battery capacity in step 73 is demonstrated. FIG. 9 is a flowchart showing the procedure of the method for estimating the full battery capacity.

まず、ステップ91では、スタンバイ充電状態において、SOC演算部94からSOC初期値として現状のSOCを取得する。例えば、SOC初期値が50%であるとする。SOC初期値は、開放電圧SOC演算部94Aと電流積算SOC演算部94Bのどちらの演算部で算出したSOCを用いてもよい。   First, in step 91, the current SOC is acquired as the SOC initial value from the SOC calculation unit 94 in the standby charging state. For example, it is assumed that the SOC initial value is 50%. As the SOC initial value, the SOC calculated by either the open circuit voltage SOC calculation unit 94A or the current integration SOC calculation unit 94B may be used.

ステップ92では、電流積算SOC演算部94Bからスタンバイ充電が終了した時点での電流積算SOCを取得する。ここで、電流積算SOCを算出する際には、上式(1)中のSOC初期値はステップ91にて取得した値を用いる。例えば、バッテリ91の満電池容量が定格電池容量の50Ahであり、10Aの充電電流で1時間充電した場合には、次式(3)のとおり、電流積算SOCは70%と算出される。   In step 92, the current integration SOC at the time when the standby charging is completed is obtained from the current integration SOC calculation unit 94B. Here, when calculating the current integration SOC, the value obtained in step 91 is used as the SOC initial value in the above equation (1). For example, when the full battery capacity of the battery 91 is 50 Ah, which is the rated battery capacity, and the battery 91 is charged for 1 hour with a charging current of 10 A, the current integration SOC is calculated as 70% as shown in the following equation (3).

ステップ93では、ステップ91で取得したSOC初期値とステップ92で取得した電流積算SOCとの差分をとり、スタンバイ充電によるバッテリ91の充電量CIを算出する。このように、ステップ93では、電流積算SOCを用いてスタンバイ充電中の所定期間内のバッテリ91の充電量CIを算出する。ここでは、充電量CIは20%と算出される。   In step 93, the difference between the SOC initial value acquired in step 91 and the current integrated SOC acquired in step 92 is taken, and the charge amount CI of the battery 91 by standby charging is calculated. Thus, in step 93, the charge amount CI of the battery 91 within a predetermined period during standby charging is calculated using the current integration SOC. Here, the charge amount CI is calculated as 20%.

ステップ94では、開放電圧SOC演算部94Aからスタンバイ充電が終了した時点での開放電圧SOCを取得する。例えば、セルの平均温度Taが30℃、開放電圧Vbが3.9Vであり、開放電圧SOCマップから、開放電圧SOCが75%と算出されたとする。   In step 94, the open-circuit voltage SOC at the time when standby charging is completed is obtained from the open-circuit voltage SOC calculation unit 94A. For example, it is assumed that the average temperature Ta of the cell is 30 ° C., the open circuit voltage Vb is 3.9 V, and the open circuit voltage SOC is calculated as 75% from the open circuit voltage SOC map.

ステップ95では、ステップ91で取得したSOC初期値とステップ92で取得した開放電圧SOCとの差分をとり、スタンバイ充電によるバッテリ91の充電量CVを算出する。このように、ステップ94では、開放電圧SOCを用いてスタンバイ充電中の所定期間内のバッテリ91の充電量CVを算出する。ここでは、充電量CVは25%と算出される。   In step 95, the difference between the SOC initial value acquired in step 91 and the open circuit voltage SOC acquired in step 92 is taken, and the charge amount CV of the battery 91 by standby charging is calculated. Thus, in step 94, the charge amount CV of the battery 91 within a predetermined period during standby charging is calculated using the open circuit voltage SOC. Here, the charge amount CV is calculated as 25%.

ステップ96では、電流積算SOCから算出されるバッテリ91の充電量CIと開放電圧SOCから算出されるバッテリ91の充電量CVとの比を算出する。ここでは、比は0.8と算出される。   In step 96, the ratio between the charge amount CI of the battery 91 calculated from the current integration SOC and the charge amount CV of the battery 91 calculated from the open circuit voltage SOC is calculated. Here, the ratio is calculated as 0.8.

ここで、電流積算SOCの算出式(1)では、後述する記憶部に記憶されているバッテリ91の満電池容量が用いられる。そのため、バッテリ91が劣化して満電池容量が低下すると、電流積算SOCを算出するときの実際の満電池容量は、算出式(1)で用いる満電池容量より小さくなる。したがって、ステップ92で算出された電流積算SOCは、記憶部にバッテリ91の満電池容量を記憶した以降のバッテリ91の劣化が反映されていない値となる。   Here, in the calculation formula (1) of the current integration SOC, the full battery capacity of the battery 91 stored in the storage unit described later is used. Therefore, when the battery 91 is deteriorated and the full battery capacity is reduced, the actual full battery capacity when calculating the current integrated SOC becomes smaller than the full battery capacity used in the calculation formula (1). Therefore, the current integration SOC calculated in step 92 is a value that does not reflect the deterioration of the battery 91 after the full battery capacity of the battery 91 is stored in the storage unit.

これに対し、開放電圧SOCの算出手法では、バッテリ91が劣化して満充電容量が低下すると、同じ放電レートで一定時間放電しても、セル電圧はバッテリ91の劣化度合いに応じて低下する。したがって、開放電圧SOCは、バッテリ91の劣化度合が反映された値となる。   On the other hand, in the calculation method of the open circuit voltage SOC, when the battery 91 deteriorates and the full charge capacity decreases, the cell voltage decreases according to the degree of deterioration of the battery 91 even if the battery 91 is discharged at the same discharge rate for a certain time. Therefore, open circuit voltage SOC is a value reflecting the degree of deterioration of battery 91.

このため、電流積算SOCから算出されるバッテリ91の充電量と開放電圧SOCから算出されるバッテリ91の充電量との比は、バッテリ91の劣化度合を表すことになる。   For this reason, the ratio between the charge amount of the battery 91 calculated from the current integration SOC and the charge amount of the battery 91 calculated from the open circuit voltage SOC represents the degree of deterioration of the battery 91.

ステップ97では、現在のバッテリ91の満電池容量にステップ96にて算出された比を乗算して、現在のバッテリ91の満電池容量を推定する。ここでは、現在のバッテリ91の満電池容量は40Ahと推定される。このようにして、電流積算SOCから算出される所定期間内のバッテリ91の充電量と開放電圧SOCから算出される所定期間内のバッテリ91の充電量との比に基づいて、バッテリ91の劣化度合に応じた満充電容量が推定される。つまり、電流積算SOC演算部94Bが推定する所定期間内の電流積算SOCと所定期間経過後に開放電圧SOC演算部94Aが推定する開放電圧SOCとを比較することによって、バッテリ91の満充電容量が推定される。   In step 97, the full battery capacity of the current battery 91 is estimated by multiplying the full battery capacity of the current battery 91 by the ratio calculated in step 96. Here, the full battery capacity of the current battery 91 is estimated to be 40 Ah. In this way, the deterioration degree of the battery 91 is determined based on the ratio between the charge amount of the battery 91 within a predetermined period calculated from the current integration SOC and the charge amount of the battery 91 within a predetermined period calculated from the open-circuit voltage SOC. The full charge capacity corresponding to the is estimated. That is, the full charge capacity of the battery 91 is estimated by comparing the current integration SOC within a predetermined period estimated by the current integration SOC calculation unit 94B with the open-circuit voltage SOC estimated by the open-circuit voltage SOC calculation unit 94A after the lapse of the predetermined period. Is done.

ここで、スタンバイ充電が終了してから所定時間が経過するまでは、セル電圧が安定しないため、正確な開放電圧が検出できないおそれがある。そのため、ステップ94による開放電圧SOCの取得は、スタンバイ充電が終了してから所定時間経過後、例えば数分後に行うことが望ましい。これにより、バッテリ91の満充電容量の推定精度を向上させることができる。ただ、スタンバイ充電が終了してから所定時間が経過するまでにバッテリ91の充放電が行われた場合には、スタンバイ充電中の充電量を正確に把握することが困難となる。したがって、スタンバイ充電が終了してから所定時間が経過して開放電圧SOCを算出するまでは、バッテリ91の充放電を行わないのが望ましい。もしくは、スタンバイ充電が終了してから所定時間が経過するまでにバッテリ91の充放電が行われた場合には、満充電容量の推定を行わないのが望ましい。   Here, since the cell voltage is not stable until a predetermined time elapses after the standby charging is completed, there is a possibility that an accurate open-circuit voltage cannot be detected. Therefore, the acquisition of the open circuit voltage SOC in step 94 is desirably performed after a predetermined time has elapsed, for example, a few minutes after standby charging ends. Thereby, the estimation accuracy of the full charge capacity of the battery 91 can be improved. However, when charging / discharging of the battery 91 is performed before a predetermined time elapses after standby charging is completed, it is difficult to accurately grasp the charging amount during standby charging. Therefore, it is desirable not to charge / discharge the battery 91 until the predetermined time has elapsed after the standby charging is completed and the open circuit voltage SOC is calculated. Alternatively, it is desirable not to estimate the full charge capacity when charging / discharging of the battery 91 is performed before a predetermined time elapses after standby charging ends.

ステップ98では、ステップ97で推定されたバッテリ91の推定満充電容量(40Ah)を電流積算SOC演算部94Bに出力し、上式(1)中の満充電容量を推定満充電容量に更新する。つまり、電池容量推定部95(図3参照)は、推定したバッテリ91の推定満充電容量を電流積算SOC演算部94Bに出力し、上式(1)中の満充電容量を推定満充電容量に更新する。ここでは、上式(1)中の満充電容量を定格電池容量の50Ahから推定満充電容量の40Aに更新する。電流積算SOC演算部94Bは、上式(1)を用いて電流積算SOCを算出する際には、ステップ97で推定されたバッテリ91の推定満充電容量を用いる。つまり、電池容量推定部95にてバッテリ91の満充電容量が推定された後は、図4のステップ14にて電流積算SOCを演算する際には、電池容量推定部95にて推定されたバッテリ91の推定満充電容量が用いられる。したがって、満充電容量が更新された後は、電流積算SOC演算部94Bにて演算される電流積算SOC(図4のステップ14にて演算される電流積算SOC)は、バッテリ91の劣化度合が加味された値となる。   In step 98, the estimated full charge capacity (40Ah) of the battery 91 estimated in step 97 is output to the current integration SOC calculation unit 94B, and the full charge capacity in the above equation (1) is updated to the estimated full charge capacity. That is, the battery capacity estimation unit 95 (see FIG. 3) outputs the estimated full charge capacity of the estimated battery 91 to the current integration SOC calculation unit 94B, and converts the full charge capacity in the above equation (1) to the estimated full charge capacity. Update. Here, the full charge capacity in the above formula (1) is updated from the rated battery capacity of 50 Ah to the estimated full charge capacity of 40 A. The current integration SOC calculation unit 94B uses the estimated full charge capacity of the battery 91 estimated in step 97 when calculating the current integration SOC using the above equation (1). In other words, after the full charge capacity of the battery 91 is estimated by the battery capacity estimation unit 95, the battery estimated by the battery capacity estimation unit 95 is calculated when calculating the current integration SOC in step 14 of FIG. An estimated full charge capacity of 91 is used. Therefore, after the full charge capacity is updated, the current integration SOC calculated by the current integration SOC calculation unit 94B (current integration SOC calculated in step 14 of FIG. 4) takes into account the degree of deterioration of the battery 91. Value.

SOC推定装置103は、バッテリ91の満充電容量を記憶する記憶部を有している。記憶部は一例としてEEPROMやフラッシュメモリからなり、記憶部は電池容量推定部95により推定された満充電容量を記憶する。電流積算SOC演算部94Bは、記憶部に記憶された満充電容量を用いて、上式(1)より電流積算SOCを算出する。満充電容量を記憶部に記憶しておくことにより、SOC推定装置103を再起動した場合においてもバッテリ劣化を反映させた電流積算SOCを算出することが可能となる。   The SOC estimation device 103 has a storage unit that stores the full charge capacity of the battery 91. The storage unit includes, for example, an EEPROM or a flash memory, and the storage unit stores the full charge capacity estimated by the battery capacity estimation unit 95. The current integration SOC calculation unit 94B calculates the current integration SOC from the above equation (1) using the full charge capacity stored in the storage unit. By storing the full charge capacity in the storage unit, it is possible to calculate the current integrated SOC reflecting the battery deterioration even when the SOC estimation device 103 is restarted.

電流積算SOC演算部94Bにて演算される電流積算SOCはバッテリ91の劣化度合が加味された値となる。そのため、バッテリ91のSOCが精度良く推定されるため、コントローラ50はバッテリ91の劣化度合に応じてバッテリ91の充放電を制限することができる。したがって、バッテリ91の過充電及び過放電を精度良く防止することができるため、バッテリ91の長寿命化が可能となる。従来は、劣化度合を加味したSOCを算出するにはバッテリ91を開放させる必要があった。しかし、本実施形態では、バッテリ91の充放電中(図4のステップ13及び15)にも、バッテリ91を開放させずに精度良くバッテリ91のSOCを推定できる。   The current integration SOC calculated by the current integration SOC calculation unit 94B is a value that takes into account the degree of deterioration of the battery 91. Therefore, since the SOC of the battery 91 is accurately estimated, the controller 50 can limit charging / discharging of the battery 91 according to the degree of deterioration of the battery 91. Therefore, overcharging and overdischarging of the battery 91 can be prevented with high accuracy, and the life of the battery 91 can be extended. Conventionally, it has been necessary to open the battery 91 in order to calculate the SOC in consideration of the degree of deterioration. However, in this embodiment, the SOC of the battery 91 can be estimated with high accuracy without opening the battery 91 even during charging / discharging of the battery 91 (steps 13 and 15 in FIG. 4).

ステップ98にて上式(1)中の満充電容量がステップ97にて推定された推定満充電容量に更新された後に、バッテリ91の総充放電時間が所定時間に達しかつバッテリ91がスタンバイ充電状態となった場合について説明する。この場合には、図9に示すフローチャートに従って再びバッテリ91の満電池容量が推定される。その際、ステップ92にて電流積算SOCを算出する際には、上式(1)中の満電池容量として更新された推定満充電容量が用いられる。ここでは、上記具体例で示したように40Ah(図9ステップ97参照)が用いられる。そして、ステップ96にてCIとCVの比が例えば0.9と算出されたとすると、ステップ97では更新された推定満充電容量40Ahと0.9を乗算することによって、バッテリ91の満充電容量が36Ahと推定される。ステップ98では、上式(1)中の満充電容量を40Ahからステップ97で推定された36Ahに再更新する。このように、バッテリ91の総充放電時間が所定時間に達しかつバッテリ91がスタンバイ充電状態となった毎に、バッテリ91の満電池容量が推定される。   After the full charge capacity in the above formula (1) is updated to the estimated full charge capacity estimated in step 97 in step 98, the total charge / discharge time of the battery 91 reaches a predetermined time and the battery 91 is in standby charge. The case where it will be in a state is demonstrated. In this case, the full battery capacity of the battery 91 is estimated again according to the flowchart shown in FIG. At that time, when the current integrated SOC is calculated in step 92, the estimated full charge capacity updated as the full battery capacity in the above equation (1) is used. Here, 40 Ah (see step 97 in FIG. 9) is used as shown in the specific example. Then, if the ratio of CI and CV is calculated as 0.9 in step 96, for example, the full charge capacity of the battery 91 is calculated by multiplying the updated estimated full charge capacity 40Ah and 0.9 in step 97. It is estimated to be 36 Ah. In step 98, the full charge capacity in the above equation (1) is re-updated from 40 Ah to 36 Ah estimated in step 97. Thus, every time the total charging / discharging time of the battery 91 reaches a predetermined time and the battery 91 is in the standby charging state, the full battery capacity of the battery 91 is estimated.

ここで、図9のステップ92にて電流積算SOCを算出する際において、上式(1)中の満電池容量として更新された推定満充電容量を用いる代わりに、バッテリ91の定格電池容量を用いるようにしてもよい。この場合には、ステップ97にてバッテリ91の満充電容量の推定値を算出する際には、ステップ96にて算出されたCIとCVの比とバッテリ91の定格電池容量とを乗算する必要がある。   Here, when calculating the current integration SOC in step 92 of FIG. 9, instead of using the estimated full charge capacity updated as the full battery capacity in the above equation (1), the rated battery capacity of the battery 91 is used. You may do it. In this case, when the estimated value of the full charge capacity of the battery 91 is calculated in step 97, it is necessary to multiply the ratio of CI and CV calculated in step 96 by the rated battery capacity of the battery 91. is there.

このように、図9のステップ92にて電流積算SOCを算出する際において、上式(1)中の満電池容量の値は、更新された推定満充電容量を用いてもよいし、定格電池容量を用いてもよい。   As described above, when the current integrated SOC is calculated in step 92 of FIG. 9, the updated estimated full charge capacity may be used as the value of the full battery capacity in the above equation (1), or the rated battery Capacity may be used.

図7において、ステップ73による満電池容量の推定後、ステップ74にてバッテリ91の総充放電時間のカウントをリセットする。その後、図7に示す演算処理を終了してステップ71へ戻る。   In FIG. 7, after the full battery capacity is estimated in step 73, the total charge / discharge time count of the battery 91 is reset in step 74. Thereafter, the arithmetic processing shown in FIG.

次に、図10を参照して、上記第1実施形態の変形例について説明する。図10は図7のステップ73における満電池容量の推定方法の変形例の手順を示すフローチャートである。   Next, a modification of the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a flowchart showing the procedure of a modified example of the full battery capacity estimation method in step 73 of FIG.

本変形例では、図7におけるステップ73での満電池容量の推定方法が上記方法と異なる。上記第1実施形態では、図9に示すように、電流積算SOCから算出されるバッテリ91の充電量と開放電圧SOCから算出されるバッテリ91の充電量との比に基づいて、満充電容量を推定するものであった。これに代えて、図10に示す方法にて満電池容量を推定するようにしてもよい。   In this modification, the estimation method of the full battery capacity in step 73 in FIG. 7 is different from the above method. In the first embodiment, as shown in FIG. 9, the full charge capacity is calculated based on the ratio between the charge amount of the battery 91 calculated from the current integration SOC and the charge amount of the battery 91 calculated from the open circuit voltage SOC. It was an estimate. Instead, the full battery capacity may be estimated by the method shown in FIG.

図10のステップ91,92,94は、図9に示す手順と同じである。   Steps 91, 92, and 94 in FIG. 10 are the same as the procedure shown in FIG.

続くステップ96´では、ステップ92で算出された電流積算SOCとステップ94で算出された開放電圧SOCとの差分を算出する。ここでは、差分は5%と算出される。   In the following step 96 ′, the difference between the current integrated SOC calculated in step 92 and the open circuit voltage SOC calculated in step 94 is calculated. Here, the difference is calculated as 5%.

ステップ97´では、電流積算SOCと開放電圧SOCの差分と満充電容量との関係が規定されたマップを参照して、満電池容量を推定する。マップは実験等によって予め決定され、電池容量推定部95に記憶されている。ここでは、満電池容量はマップから40Ahと推定される。このように、本変形例では、所定期間経過後の電流積算SOCと開放電圧SOCの差分に基づいて、バッテリ91の劣化度合に応じた満充電容量が推定される。   In step 97 ′, the full battery capacity is estimated with reference to a map in which the relationship between the difference between the current integration SOC and the open circuit voltage SOC and the full charge capacity is defined. The map is determined in advance by experiments or the like and stored in the battery capacity estimation unit 95. Here, the full battery capacity is estimated to be 40 Ah from the map. Thus, in this modification, the full charge capacity according to the degree of deterioration of the battery 91 is estimated based on the difference between the current integrated SOC after the lapse of the predetermined period and the open circuit voltage SOC.

ステップ98では、ステップ97´で推定されたバッテリ91の推定満充電容量(40Ah)を電流積算SOC演算部94Bに出力し、上式(1)中の満充電容量を推定満充電容量に更新する。   In step 98, the estimated full charge capacity (40Ah) of the battery 91 estimated in step 97 'is output to the current integration SOC calculation unit 94B, and the full charge capacity in the above equation (1) is updated to the estimated full charge capacity. .

以上の第1実施形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。   According to the above 1st Embodiment, there exists an effect shown below.

電流積算SOC演算部94Bは二次電池の劣化度合に応じて推定される満電池容量を用いて電流積算SOCを算出するため、バッテリ91のSOCを精度良く推定することができる。したがって、バッテリ91の過充電及び過放電を精度良く防止することができ、バッテリ91の長寿命化が可能となる。   Since the current integration SOC calculation unit 94B calculates the current integration SOC using the full battery capacity estimated according to the degree of deterioration of the secondary battery, the SOC of the battery 91 can be accurately estimated. Therefore, overcharge and overdischarge of the battery 91 can be prevented with high accuracy, and the life of the battery 91 can be extended.

また、満電池容量の推定は、充電電流の変動が小さく安定した連続充電が行なわれるスタンバイ充電状態にて行われる。したがって、バッテリ91の満電池容量を精度良く推定することができる。   In addition, the full battery capacity is estimated in a standby charging state in which stable continuous charging is performed with small fluctuations in charging current. Therefore, the full battery capacity of the battery 91 can be accurately estimated.

<第2実施形態>
以下、図11及び12を参照して、本発明の第2実施形態について説明する。以下では、上記第1実施形態と異なる点を中心に説明する。
Second Embodiment
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Below, it demonstrates centering on a different point from the said 1st Embodiment.

図11はSOC推定装置103の電池容量推定部95にて実行される演算処理の手順を示すフローチャートである。図7のフローチャートと同じステップには同じ符号を付し、説明は省略する。   FIG. 11 is a flowchart showing a procedure of calculation processing executed by the battery capacity estimation unit 95 of the SOC estimation apparatus 103. The same steps as those in the flowchart of FIG.

上記第1実施形態では、電流積算SOC演算部94Bから取得した電流積算SOCと開放電圧SOC演算部94Aから取得した開放電圧SOCとに基づいて満電池容量を推定するものであった(図7のステップ73)。これに対して、本第2実施形態では、図11のステップ73´に示すように、バッテリ91の内部抵抗と温度に基づいて満電池容量を推定するものである。以下に満電池容量の推定方法について詳しく説明する。   In the first embodiment, the full battery capacity is estimated based on the current integration SOC acquired from the current integration SOC calculation unit 94B and the open-circuit voltage SOC acquired from the open-circuit voltage SOC calculation unit 94A (FIG. 7). Step 73). On the other hand, in the second embodiment, the full battery capacity is estimated based on the internal resistance and temperature of the battery 91 as shown in step 73 ′ of FIG. Hereinafter, the method for estimating the full battery capacity will be described in detail.

図12を参照して、図11のステップ73´での満電池容量の推定方法について説明する。図12は図11のステップ73´における満電池容量の推定方法の手順を示すフローチャートである。   With reference to FIG. 12, the full battery capacity estimation method in step 73 ′ of FIG. 11 will be described. FIG. 12 is a flowchart showing the procedure of the method for estimating the full battery capacity in step 73 ′ of FIG.

ステップ121では、電池状態検出部93からバッテリ91の内部抵抗を取得する。
具体的には、電圧検出部93Aにて検出した電圧と電流検出部93Bにて検出した電流とから内部抵抗が検出され、電圧検出部93A及び電流検出部93Bの測定周期毎に電池状態検出部93から内部抵抗を取得する。内部抵抗は、電圧検出部93A及び電流検出部93Bの測定周期毎に取得せずに、所定測定周期毎、例えば10回分の測定周期の移動平均値を取得するようにしてもよい。ここでは、バッテリ91の検出内部抵抗Rdが4.62mΩであるとする。
In step 121, the internal resistance of the battery 91 is acquired from the battery state detection unit 93.
Specifically, the internal resistance is detected from the voltage detected by the voltage detection unit 93A and the current detected by the current detection unit 93B, and the battery state detection unit is detected every measurement cycle of the voltage detection unit 93A and the current detection unit 93B. The internal resistance is obtained from 93. The internal resistance may be acquired for every predetermined measurement cycle, for example, 10 measurement cycles, without acquiring it for each measurement cycle of the voltage detection unit 93A and the current detection unit 93B. Here, it is assumed that the detected internal resistance Rd of the battery 91 is 4.62 mΩ.

バッテリ91の開放時の電圧をE0、バッテリ91から負荷Rに電流を供給したときのバッテリ91の端子電圧をE、バッテリ電流をIとすると、検出内部抵抗RdはRd=(E0−E)/Iで求めることができる。また、負荷Rの値が分かっている場合には、バッテリ電流Iを用いずに、検出内部抵抗RdはRd=R×(E/E0−1)で求めることもできる。   When the voltage when the battery 91 is opened is E0, the terminal voltage of the battery 91 when current is supplied from the battery 91 to the load R, and the battery current is I, the detected internal resistance Rd is Rd = (E0−E) / I can be obtained. Further, when the value of the load R is known, the detected internal resistance Rd can be obtained by Rd = R × (E / E0-1) without using the battery current I.

ステップ122では、温度検出部93Cからセルの平均温度Taを取得する。ここでは、セルの平均温度Taが0℃であるとする。そして、セルの平均温度Taと理想内部抵抗Riとの関係が規定されたマップを参照して、理想内部抵抗Riを算出する。ここで、理想内部抵抗Riとは、バッテリ91が劣化していない状態での内部抵抗である。マップは実験等によって予め決定され、電池容量推定部95に記憶されている。ここでは、理想内部抵抗Riは、マップから4.2mΩと算出される。   In step 122, the average cell temperature Ta is obtained from the temperature detector 93C. Here, it is assumed that the average temperature Ta of the cell is 0 ° C. Then, the ideal internal resistance Ri is calculated with reference to a map in which the relationship between the average temperature Ta of the cell and the ideal internal resistance Ri is defined. Here, the ideal internal resistance Ri is an internal resistance when the battery 91 is not deteriorated. The map is determined in advance by experiments or the like and stored in the battery capacity estimation unit 95. Here, the ideal internal resistance Ri is calculated as 4.2 mΩ from the map.

ステップ123では、検出内部抵抗Rdと理想内部抵抗Riの比を算出する。ここでは、比は1.1と算出される。   In step 123, a ratio between the detected internal resistance Rd and the ideal internal resistance Ri is calculated. Here, the ratio is calculated as 1.1.

一般的に、充放電の繰り返しに伴いバッテリ91の劣化が大きくなるほど、バッテリ91の内部抵抗は上昇する。したがって、検出内部抵抗Rdと理想内部抵抗Riの比は、バッテリ91の劣化度合を表すことになる。   Generally, the internal resistance of the battery 91 increases as the deterioration of the battery 91 increases as charging / discharging is repeated. Therefore, the ratio between the detected internal resistance Rd and the ideal internal resistance Ri represents the degree of deterioration of the battery 91.

ステップ124では、検出内部抵抗Rdと理想内部抵抗Riの比と推定満充電容量割合との関係が規定されたマップを参照して、バッテリ91の推定満充電容量割合を算出する。ここで、推定満充電容量割合とは、バッテリ91が劣化していない状態でのバッテリ91の満充電容量を100%とした値である。マップは実験等によって予め決定され、電池容量推定部95に記憶されている。ここでは、推定満充電容量割合は、マップから95%と算出される。   In step 124, the estimated full charge capacity ratio of the battery 91 is calculated with reference to a map in which the relationship between the ratio of the detected internal resistance Rd and the ideal internal resistance Ri and the estimated full charge capacity ratio is defined. Here, the estimated full charge capacity ratio is a value in which the full charge capacity of the battery 91 in a state where the battery 91 is not deteriorated is 100%. The map is determined in advance by experiments or the like and stored in the battery capacity estimation unit 95. Here, the estimated full charge capacity ratio is calculated as 95% from the map.

ステップ125では、現在のバッテリ91の満電池容量とステップ124にて算出された推定満充電容量割合とから、現在のバッテリ91の満電池容量を推定する。ここでは、現在のバッテリ91の満電池容量は47.5Ahと推定される。このようにして、バッテリ91の内部抵抗と温度に基づいて、バッテリ91の劣化度合に応じた満充電容量が推定される。   In step 125, the current full battery capacity of the battery 91 is estimated from the current full battery capacity of the battery 91 and the estimated full charge capacity ratio calculated in step 124. Here, the full battery capacity of the current battery 91 is estimated to be 47.5 Ah. In this way, the full charge capacity corresponding to the degree of deterioration of the battery 91 is estimated based on the internal resistance and temperature of the battery 91.

ステップ126では、ステップ125で推定されたバッテリ91の推定満充電容量(47.5Ah)を電流積算SOC演算部94Bに出力し、上式(1)中の満充電容量を推定満充電容量に更新する。   In step 126, the estimated full charge capacity (47.5 Ah) of the battery 91 estimated in step 125 is output to the current integration SOC calculation unit 94B, and the full charge capacity in the above equation (1) is updated to the estimated full charge capacity. To do.

以上の第2実施形態においても、上記第1実施形態と同様の作用効果を奏する。   Also in the second embodiment described above, the same operational effects as in the first embodiment are obtained.

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。   The embodiment of the present invention has been described above. However, the above embodiment only shows a part of application examples of the present invention, and the technical scope of the present invention is limited to the specific configuration of the above embodiment. Absent.

例えば、上記実施形態では、スタンバイ充電として、油圧ショベルの各アクチュエータが停止した状態で、モータジェネレータ81が発電機として機能してバッテリ91が充電される場合について説明した。これに代わり、スタンバイ充電は、二次電池を駆動源とする電動車(駆動体)が停止した状態で、二次電池を例えば家庭に設置された電気コンセントを用いて定置充電する場合であってもよい。定置充電では、充電電流の変動が小さく、安定した連続充電が行なわれる。このように、本発明の実施形態に係るSOC推定装置は、電動車やハイブリッド車に搭載される二次電池に適用することも可能である。   For example, in the above-described embodiment, the case where the motor generator 81 functions as a generator and the battery 91 is charged while the actuators of the excavator are stopped is described as standby charging. Instead of this, standby charging is a case where the secondary battery is fixedly charged using, for example, an electrical outlet installed in a home while the electric vehicle (driving body) using the secondary battery as a drive source is stopped. Also good. In stationary charging, charging current fluctuation is small and stable continuous charging is performed. Thus, the SOC estimation apparatus according to the embodiment of the present invention can be applied to a secondary battery mounted on an electric vehicle or a hybrid vehicle.

100 ハイブリッド建設機械の制御システム
101 流体圧制御システム
102 アシスト回生システム
103 SOC推定装置
10 ブームシリンダ(アクチュエータ,駆動体)
21 メインポンプ(流体圧ポンプ)
50 コントローラ
71 回生モータ
81 モータジェネレータ(回転電機)
91 バッテリ(二次電池)
93A 電圧検出部
93B 電流検出部
93C 温度検出部
94A 開放電圧SOC演算部(第2SOC演算部)
94B 電流積算SOC演算部(第1SOC演算部)
95 電池容量推定部
95A 総充放電時間判定部
95B スタンバイ充電判定部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Hybrid construction machine control system 101 Fluid pressure control system 102 Assist regeneration system 103 SOC estimation apparatus 10 Boom cylinder (actuator, drive body)
21 Main pump (fluid pressure pump)
50 Controller 71 Regenerative motor 81 Motor generator (rotary electric machine)
91 Battery (secondary battery)
93A Voltage detection unit 93B Current detection unit 93C Temperature detection unit 94A Open-circuit voltage SOC calculation unit (second SOC calculation unit)
94B Current integration SOC calculation unit (first SOC calculation unit)
95 Battery capacity estimation unit 95A Total charge / discharge time determination unit 95B Standby charge determination unit

Claims (6)

二次電池のSOCを推定するSOC推定装置であって、
前記二次電池の電流を検出する電流検出部と、
累積期間内に前記電流検出部により検出される電流の積算量を前記二次電池の満電池容量で除算して積算SOCを求め、当該積算SOCを前記累積期間開始前の前記二次電池のSOC初期値に加算して電流積算SOCを推定する第1SOC演算部と、
前記二次電池の劣化度合に応じた前記二次電池の満電池容量を推定する電池容量推定部と、を備え、
前記第1SOC演算部は、前記満電池容量を前記電池容量推定部が推定した前記二次電池の推定満電池容量に更新する
ことを特徴とするSOC推定装置。
An SOC estimation device for estimating the SOC of a secondary battery,
A current detector for detecting the current of the secondary battery;
An accumulated SOC is obtained by dividing the accumulated amount of current detected by the current detection unit within the accumulation period by the full battery capacity of the secondary battery, and the accumulated SOC is calculated as the SOC of the secondary battery before the accumulation period starts. A first SOC calculator that estimates the current integrated SOC by adding to the initial value;
A battery capacity estimation unit that estimates a full battery capacity of the secondary battery according to a degree of deterioration of the secondary battery,
The first SOC calculation unit updates the full battery capacity to the estimated full battery capacity of the secondary battery estimated by the battery capacity estimation unit.
前記二次電池の電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部により検出される前記二次電池の開放電圧に基づいて開放電圧SOCを推定する第2SOC演算部と、をさらに備え、
前記電池容量推定部は、前記第1SOC演算部から取得した前記電流積算SOCと前記累積期間経過後に前記第2SOC演算部から取得した前記開放電圧SOCとを比較することにより前記二次電池の満電池容量を推定する
ことを特徴とする請求項1に記載のSOC推定装置。
A voltage detector for detecting the voltage of the secondary battery;
A second SOC calculation unit that estimates an open circuit voltage SOC based on an open circuit voltage of the secondary battery detected by the voltage detection unit;
The battery capacity estimation unit compares the current integrated SOC acquired from the first SOC calculation unit with the open-circuit voltage SOC acquired from the second SOC calculation unit after the accumulation period has elapsed, thereby providing a full battery for the secondary battery. The SOC estimation apparatus according to claim 1, wherein the capacity is estimated.
前記電池容量推定部が前記第1SOC演算部から前記電流積算SOCを取得する際には、前記第1SOC演算部は、前記満電池容量として前記二次電池の定格電池容量を用いて前記電流積算SOCを推定することを特徴とする請求項2に記載のSOC推定装置。   When the battery capacity estimating unit obtains the current integrated SOC from the first SOC calculating unit, the first SOC calculating unit uses the rated battery capacity of the secondary battery as the full battery capacity. The SOC estimation apparatus according to claim 2, wherein: 前記二次電池の総充放電時間が所定時間に達したか否かを判定する総充放電時間判定部をさらに備え、
前記電池容量推定部は、前記総充放電時間判定部が前記二次電池の総充放電時間が前記所定時間に達したと判定した場合に、前記二次電池の満電池容量を推定する
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一つに記載のSOC推定装置。
A total charge / discharge time determination unit for determining whether the total charge / discharge time of the secondary battery has reached a predetermined time;
The battery capacity estimation unit estimates the full battery capacity of the secondary battery when the total charge / discharge time determination unit determines that the total charge / discharge time of the secondary battery has reached the predetermined time. The SOC estimation apparatus according to claim 1, wherein the SOC estimation apparatus is characterized.
前記二次電池を駆動源とする駆動体の駆動が停止した状態であるとともに、前記二次電池が充電された状態であるスタンバイ充電状態か否かを判定するスタンバイ充電判定部をさらに備え、
前記電池容量推定部は、前記スタンバイ充電判定部がスタンバイ充電状態であると判定した場合に、前記二次電池の満電池容量を推定する
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか一つに記載のSOC推定装置。
A standby charge determination unit that determines whether the drive of the driving body using the secondary battery as a drive source is in a stopped state and determines whether or not the secondary battery is in a standby charge state;
The battery capacity estimating unit estimates the full battery capacity of the secondary battery when the standby charging determining unit determines that the battery is in a standby charging state. The SOC estimation apparatus described in 1.
二次電池の劣化度合に応じた前記二次電池の満電池容量を推定し、
前記二次電池のSOC初期値を求め、
累積期間内において前記二次電池に流れる電流の積算値を算出し、
前記積算値を推定した前記二次電池の満電池容量で除算して積算SOCを算出し、
前記積算SOCを前記累積期間開始前の前記二次電池の前記SOC初期値に加算して電流積算SOCを推定する、
ことを特徴とするSOC推定方法。
Estimating the full battery capacity of the secondary battery according to the degree of deterioration of the secondary battery,
Obtaining an initial SOC value of the secondary battery;
Calculate the integrated value of the current flowing through the secondary battery within the accumulation period,
Calculate the integrated SOC by dividing the integrated value by the estimated full battery capacity of the secondary battery,
Adding the accumulated SOC to the SOC initial value of the secondary battery before the start of the accumulation period to estimate a current accumulated SOC;
The SOC estimation method characterized by the above-mentioned.
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