JP2015206758A - Device for estimating parameter of equivalent circuit of secondary battery for vehicle - Google Patents

Device for estimating parameter of equivalent circuit of secondary battery for vehicle Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device for estimating a parameter of an equivalent circuit model of a secondary battery that is designed to be able to precisely estimate the parameter of the equivalent circuit model while a vehicle is actually running.SOLUTION: An arithmetic unit 8 calculates the parameter of an RC series-parallel circuit in an equivalent circuit model after calculating Warburg impedance Zw. When calculating Warburg impedance Zw, the arithmetic unit 8 calculates the impedance Zw0 of a predetermined frequency f0, calculates the impedance Zw1 of frequencies f1 gradually low from the frequency f0, and, assuming that the impedance Zw1 of a first frequency f1 where the sum of a difference in the real part (Re(Zw1)-Re(Zw0)) and a difference in the imaginary part (Im(Zw1)-Im(Zw0)) of these is greater than or equal to a prescribed value Ze is a curved portion on a Nyquist diagram, calculates diffusion resistance Rand time constant τby using the impedance Zw1 of this frequency f1 (S11-S19).

Description

本発明は、車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置に関する。   The present invention relates to a parameter estimation device for an equivalent circuit of a vehicular secondary battery.

ハイブリッド自動車(HV)又は電気自動車(EV)などの車両には二次電池が搭載されている。車両用電池の充電状態(SOC:State of Charge)は走行可能距離などを計算するために用いられるもので、この車両用電池の充電状態SOCを逐次推定することは、バッテリパックの容量削減に大きく寄与するため重要である。   A secondary battery is mounted on a vehicle such as a hybrid vehicle (HV) or an electric vehicle (EV). The state of charge (SOC) of the vehicle battery is used to calculate the travelable distance and the like, and sequentially estimating the state of charge SOC of the vehicle battery greatly reduces the capacity of the battery pack. It is important to contribute.

車両用二次電池の充電状態の推定方法としては、車両用二次電池に流れる電流積算値に応じて充電状態を推定する方法がある。この推定方法は、電流センサに流れる電流値を積算して充電状態を推定する方法である。この推定方法を適用すると電流センサの誤差が蓄積してしまい推定精度が悪い。   As a method for estimating the state of charge of the vehicular secondary battery, there is a method of estimating the state of charge according to the integrated current value flowing through the vehicular secondary battery. This estimation method is a method of estimating the state of charge by integrating the current values flowing through the current sensor. When this estimation method is applied, errors of the current sensor accumulate and the estimation accuracy is poor.

また、検出電流と検出電圧から回帰直線を算出し、この回帰直線と電流0の交点とから開回路電圧(Open Circuit Voltage:OCV、VOCV)を算出し、予め定められた理想的な開回路電圧VOCVと充電状態SOCとの関係性に基づいて、算出された開回路電圧VOCVに応じて充電状態SOCを推定する方法がある。この推定方法を適用すると、二次電池の電気化学的な分極の影響に応じて充電状態SOCにずれが生じてしまうことが明らかとなっている。ここで分極とは、主にバッテリ電解液中のイオン濃度分布の偏りによって生じる現象であり、このイオン濃度分布に偏りを生じると、分極非発生時のインピーダンス推定値からずれてしまい、これに伴い算出された開回路電圧VOCVの値もずれてしまう。 Further, a regression line is calculated from the detected current and the detected voltage, and an open circuit voltage (OCV, V OCV ) is calculated from the intersection of the regression line and current 0, and a predetermined ideal open circuit is determined. There is a method for estimating the state of charge SOC according to the calculated open circuit voltage V OCV based on the relationship between the voltage V OCV and the state of charge SOC. When this estimation method is applied, it is clear that the state of charge SOC shifts according to the influence of the electrochemical polarization of the secondary battery. Here, the polarization is a phenomenon mainly caused by the bias of the ion concentration distribution in the battery electrolyte, and if the ion concentration distribution is biased, it deviates from the estimated impedance value when no polarization is generated. The calculated value of the open circuit voltage V OCV is also shifted.

この問題点を解決するため、等価回路モデルを用いて充電状態SOCを推定する方法が検討されている。従来、この推定方法では、車両用二次電池を電気回路モデルにより表現し、車両用二次電池の通電電流及び電圧に応じて、差分方程式等を用いてそれぞれのインピーダンス回路のパラメータを推定し、インピーダンス回路にかかる電圧を計算し、この算出電圧を二次電池の電圧から減算することで開回路電圧VOCVを算出している。 In order to solve this problem, a method for estimating the state of charge SOC using an equivalent circuit model has been studied. Conventionally, in this estimation method, a vehicle secondary battery is represented by an electric circuit model, and parameters of each impedance circuit are estimated using a difference equation or the like according to the energization current and voltage of the vehicle secondary battery, The open circuit voltage V OCV is calculated by calculating the voltage applied to the impedance circuit and subtracting this calculated voltage from the voltage of the secondary battery.

分極の影響により生じる拡散抵抗をZwとすると、拡散抵抗Zwは、理論的に無限個のRC並列回路を用いて表現できる。しかし、例えば、車両内装置が、この拡散抵抗Zwを算出するには時間が限られており、実用的には有限個のRC並列回路に絞って行うことが望ましい。拡散抵抗のパラメータの算出精度を向上するためには、RC並列回路の接続個数を増加させると良いが、この接続個数を増加すると演算量も増加してしまう。   If the diffusion resistance caused by the influence of polarization is Zw, the diffusion resistance Zw can theoretically be expressed using an infinite number of RC parallel circuits. However, for example, the time required for the in-vehicle device to calculate the diffusion resistance Zw is limited, and it is desirable to limit the practical use to a finite number of RC parallel circuits. In order to improve the calculation accuracy of the diffusion resistance parameter, it is preferable to increase the number of connections of the RC parallel circuit. However, increasing the number of connections increases the amount of calculation.

このような問題に対し、非特許文献1記載の技術では、ワールブルグインピーダンスZwが下記の(1)式のように表されるとき、カウエル型の等価回路を用いて近似し、(2)式のように連分数展開式に置き換えることで、未知変数を、直流電流に対する拡散抵抗R、拡散過程の時定数τのみとし、事実上無限次数のモデルを扱うことができるようにしている。 With respect to such a problem, in the technique described in Non-Patent Document 1, when the Warburg impedance Zw is expressed by the following equation (1), it is approximated by using a Cowell-type equivalent circuit, and the equation (2) Thus, by replacing with the continued fraction expansion formula, the unknown variables are only the diffusion resistance R d for the direct current and the time constant τ d of the diffusion process, so that a model of an infinite order can be handled practically.

Figure 2015206758
Figure 2015206758

Figure 2015206758
Figure 2015206758

E.Kuhn, C.Forgez, P.Lagonotte, and G.Friedrich: Modelling Ni-mH battery using Cauer and Foster structures, Journal of Power Sources, Vol.158, No.2, SI, pp.1490-1497(2006)E.Kuhn, C.Forgez, P.Lagonotte, and G.Friedrich: Modeling Ni-mH battery using Cauer and Foster structures, Journal of Power Sources, Vol.158, No.2, SI, pp.1490-1497 (2006 )

非特許文献1記載の技術では、パラメータを推定するため非線形最小2乗法を用いているが、非線形最小2乗法を用いてパラメータを推定すると計算が煩雑になり、車両の実走行中に等価回路モデルのパラメータを短時間で推定する手法としては適切ではない手法となる。   In the technique described in Non-Patent Document 1, the nonlinear least square method is used to estimate the parameter. However, if the parameter is estimated using the nonlinear least square method, the calculation becomes complicated, and the equivalent circuit model is obtained during actual running of the vehicle. This method is not appropriate as a method for estimating the parameters in a short time.

本発明の目的は、車両の実走行中に等価回路モデルのパラメータを短時間で算出できるようにした車両用二次電池の等価回路モデルのパラメータ推定装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a parameter estimation device for an equivalent circuit model of a secondary battery for a vehicle that can calculate parameters of the equivalent circuit model in a short time during actual traveling of the vehicle.

請求項1記載の発明によれば、演算部は、ワールブルグインピーダンスを算出した後、等価回路モデル内のRC直並列回路のパラメータを推定しているため、各回路のインピーダンスを別々に切り分けて算出できるようになり、たとえ実車環境化で各インピーダンスを算出したとしても極力短時間で等価回路モデルのパラメータを算出できるようになる。   According to the first aspect of the present invention, since the computing unit estimates the parameters of the RC series-parallel circuit in the equivalent circuit model after calculating the Warburg impedance, it can calculate the impedance of each circuit separately. Thus, even if each impedance is calculated in an actual vehicle environment, the parameters of the equivalent circuit model can be calculated in as short a time as possible.

第1実施形態において車両用二次電池の等価回路パラメータの推定装置のシステムブロック構成例を概略的に示す電気的構成図1 is an electrical configuration diagram schematically illustrating an example of a system block configuration of an apparatus for estimating an equivalent circuit parameter of a vehicle secondary battery in the first embodiment. 二次電池の等価回路モデル例を概略的に示す図A diagram schematically showing an example of an equivalent circuit model of a secondary battery 二次電池のインピーダンス特性例を模式的に示すナイキスト線図Nyquist diagram schematically showing examples of impedance characteristics of secondary batteries 充電状態の推定方法を概略的に示すフローチャートA flowchart schematically showing a method for estimating the state of charge ワールブルグインピーダンスの推定処理例を概略的に示すフローチャート(その1)Flowchart (part 1) schematically showing an example of Warburg impedance estimation processing ワールブルグインピーダンスの推定処理の説明図Illustration of Warburg impedance estimation process ワールブルグインピーダンスの推定処理例を概略的に示すフローチャート(その2)Flowchart schematically showing an example of Warburg impedance estimation processing (part 2) 電圧値のステップ応答を示す過渡応答特性Transient response characteristics showing step response of voltage value 開回路電圧−充電状態を概略的に示す特性図Characteristic diagram schematically showing open circuit voltage vs. state of charge 第2実施形態において原理的なインピーダンスと実測定結果とをナイキスト線図上で表す特性図Characteristic diagram representing fundamental impedance and actual measurement result on Nyquist diagram in the second embodiment 開回路電圧のC成分要素を考慮した二次電池の等価回路モデル例を概略的に示す図The figure which shows schematically the equivalent circuit model example of a secondary battery in consideration of C component element of open circuit voltage ワールブルグインピーダンスの推定処理例を概略的に示すフローチャート(その1)Flowchart (part 1) schematically showing an example of Warburg impedance estimation processing ワールブルグインピーダンスの推定処理例を概略的に示すフローチャート(その2)Flowchart schematically showing an example of Warburg impedance estimation processing (part 2)

以下、本発明の幾つかの実施形態について図面を参照しながら説明する。各実施形態間で同一構成又は類似構成、同一機能又は類似機能を有する要素については同一符号又は類似符号を付して説明を必要に応じて省略する。   Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Elements having the same configuration or similar configuration, the same function or similar function between the embodiments are denoted by the same or similar reference numerals, and description thereof is omitted as necessary.

(第1実施形態)
図1〜図9は第1実施形態を示す。図1は車両用二次電池の等価回路パラメータの推定装置1の電気的構成例を概略的なブロック図により示す。車両内には主機モータによる負荷2が搭載されている。この負荷2には二次電池3のセル群から電力供給されている。二次電池3はリチウムイオン電池などによる。電圧値測定部4が二次電池3のセルの電圧値を測定するために設けられており、温度測定部5が二次電池3の温度を測定するために設けられる。また、電流値測定部7が負荷2に流れる電流を測定するために設けられている。また、二次電池3には他の負荷(図示せず)が接続されている。この他負荷は主機モータによる負荷2以外の負荷を表すもので、例えばDCDCコンバータ(スイッチングレギュレータ)、エアコンディショナのコンプレッサ、インバータなどが挙げられる。
(First embodiment)
1 to 9 show a first embodiment. FIG. 1 is a schematic block diagram showing an example of the electrical configuration of an equivalent circuit parameter estimating apparatus 1 for a vehicle secondary battery. A load 2 by a main motor is mounted in the vehicle. The load 2 is supplied with power from a cell group of the secondary battery 3. The secondary battery 3 is a lithium ion battery or the like. The voltage value measuring unit 4 is provided for measuring the voltage value of the cell of the secondary battery 3, and the temperature measuring unit 5 is provided for measuring the temperature of the secondary battery 3. A current value measuring unit 7 is provided for measuring the current flowing through the load 2. Further, another load (not shown) is connected to the secondary battery 3. This other load represents a load other than the load 2 by the main motor, and examples thereof include a DCDC converter (switching regulator), an air conditioner compressor, and an inverter.

また、電流値測定部7が、負荷2(必要に応じて他負荷)に流れる電流を測定するために設けられる。演算部8は、例えばマイクロコンピュータを用いて構成され、推定部として機能する。この演算部8は例えばマイクロコンピュータ内にA/D変換部8aおよびメモリ8bを備え、電圧値測定部4により測定された電圧値v(t)による電圧情報、温度測定部5により測定された温度値T(t)による温度情報、及び、電流値測定部6により測定された電流値i(t)による電流情報をA/D変換部8aを通じて取得し、それぞれ、測定電圧データ、測定温度データ、測定電流データとしてメモリ8bに記憶させる。演算部8は、これらの値の少なくとも一部又は全部を用いて二次電池3の等価回路のパラメータの値を演算する。   In addition, a current value measuring unit 7 is provided for measuring a current flowing through the load 2 (another load as required). The calculation unit 8 is configured using, for example, a microcomputer and functions as an estimation unit. The calculation unit 8 includes, for example, an A / D conversion unit 8 a and a memory 8 b in a microcomputer, voltage information based on the voltage value v (t) measured by the voltage value measurement unit 4, and a temperature measured by the temperature measurement unit 5. Temperature information based on the value T (t) and current information based on the current value i (t) measured by the current value measuring unit 6 are acquired through the A / D conversion unit 8a, and the measured voltage data, measured temperature data, The measured current data is stored in the memory 8b. The calculation unit 8 calculates the parameter values of the equivalent circuit of the secondary battery 3 using at least some or all of these values.

前述の構成における二次電池の充電状態SOCの推定方法について説明する。図2は等価回路モデルを示し、図3は二次電池のインピーダンスのナイキスト線図を模式的に示している。   A method for estimating the state of charge SOC of the secondary battery in the above-described configuration will be described. FIG. 2 shows an equivalent circuit model, and FIG. 3 schematically shows a Nyquist diagram of the impedance of the secondary battery.

二次電池3は図2に示す等価回路モデル9に模擬できる。この図2において、VOCV(OCV:Open Circuit Voltage)が開回路電圧を示し、開回路電圧VOCVは電気化学的平衡状態における電極間の電位差を示している。また、二次電池3は電気化学的に分極の影響が存在するため、図3に示すようにワールブルグインピーダンスZwを定義できる。 The secondary battery 3 can be simulated by an equivalent circuit model 9 shown in FIG. In FIG. 2, V OCV (OCV: Open Circuit Voltage) indicates an open circuit voltage, and the open circuit voltage V OCV indicates a potential difference between the electrodes in an electrochemical equilibrium state. Further, since the secondary battery 3 is electrochemically influenced by polarization, the Warburg impedance Zw can be defined as shown in FIG.

図2に示すように、二次電池3を等価回路モデル9で表すと、等価回路モデル9は、二次電池3の純電圧要素10と、その他の内部インピーダンス要素とに分けることができる。なお、厳密に言えば、インダクタ成分なども存在するが、例えば無視可能な程度となるため図示していない。   As shown in FIG. 2, when the secondary battery 3 is represented by an equivalent circuit model 9, the equivalent circuit model 9 can be divided into a pure voltage element 10 of the secondary battery 3 and other internal impedance elements. Strictly speaking, there are inductor components and the like, but they are not shown because they are negligible, for example.

内部インピーダンス要素は、二次電池3の線形的要素を示すRC直並列回路(RC回路相当)11のインピーダンスと、分極の影響を示すワールブルグインピーダンスZwとに分けることができ、例えば図2に示すように、これらのインピーダンスを例えば直列接続して表すことができる。例えば、図2に示す内部インピーダンス要素のうち、RC直並列回路11は、0次成分となる抵抗R0と、互いに異なる時定数を有する2つのRC並列回路12と、を直列接続した形態で表すことができる。   The internal impedance element can be divided into an impedance of an RC series / parallel circuit (corresponding to an RC circuit) 11 indicating a linear element of the secondary battery 3 and a Warburg impedance Zw indicating an influence of polarization, for example, as shown in FIG. In addition, these impedances can be expressed by connecting them in series, for example. For example, among the internal impedance elements shown in FIG. 2, the RC series-parallel circuit 11 is expressed in a form in which a resistor R0 that is a zero-order component and two RC parallel circuits 12 having different time constants are connected in series. Can do.

前述構成における二次電池3の充電状態SOCの推定方法について、図4を参照しながら説明する。この図4に示すフローチャートは、演算部8が周期T0ごとに実行する処理内容を概略的に示すものであり、推定装置1が車両内に実装された環境下で行われる処理である。ここで、周期T0は、電流値測定部7による電流値i(t)、電圧値測定部4による電圧値v(t)、温度測定部による温度値T(t)のサンプリング間隔を示す。   A method for estimating the state of charge SOC of the secondary battery 3 in the above configuration will be described with reference to FIG. The flowchart shown in FIG. 4 schematically shows the contents of processing executed by the calculation unit 8 for each cycle T0, and is processing performed in an environment where the estimation device 1 is mounted in the vehicle. Here, the period T0 indicates a sampling interval of the current value i (t) by the current value measuring unit 7, the voltage value v (t) by the voltage value measuring unit 4, and the temperature value T (t) by the temperature measuring unit.

図4に示すように、演算部8は、電流値測定部7により測定された電流値i(t)、電圧値測定部4により測定された電圧値v(t)、温度測定部5により測定された温度値T(t)を取得し、内部のメモリ8bに記憶する(S1)。そして、演算部8は、これらの電流値i(t)、電圧値v(t)、温度値T(t)の測定データに基づいて、ワールブルグインピーダンスZwを算出して推定する(S2)。この図4のステップS2において、演算部8は、ある所定周波数領域内において、測定された電圧値v(t)を電流値i(t)で除算することに応じてワールブルグインピーダンスZwを算出できるが、この処理の詳細は後述する。   As shown in FIG. 4, the calculation unit 8 measures the current value i (t) measured by the current value measurement unit 7, the voltage value v (t) measured by the voltage value measurement unit 4, and the temperature measurement unit 5. The obtained temperature value T (t) is acquired and stored in the internal memory 8b (S1). Then, the calculation unit 8 calculates and estimates the Warburg impedance Zw based on the measurement data of the current value i (t), the voltage value v (t), and the temperature value T (t) (S2). In step S2 of FIG. 4, the calculation unit 8 can calculate the Warburg impedance Zw by dividing the measured voltage value v (t) by the current value i (t) within a predetermined frequency region. Details of this processing will be described later.

そして、演算部8は、等価回路モデル9のパラメータ(例えば抵抗R0、R1の抵抗値、コンデンサC1、C2の容量値)を算出し推定(同定)して更新する(S3)。この方法としては、ワールブルグインピーダンスZwにかかる電圧を算出し、この算出電圧を電圧値v(t)から減算することで残差電圧を算出し、電流値i(t)と合わせて差分方程式などを用いて残りのインピーダンスを算出、推定する方法が用いられる。   Then, the calculation unit 8 calculates, estimates (identifies), and updates parameters of the equivalent circuit model 9 (for example, resistance values of the resistors R0 and R1, and capacitance values of the capacitors C1 and C2) (S3). As this method, a voltage applied to the Warburg impedance Zw is calculated, a residual voltage is calculated by subtracting the calculated voltage from the voltage value v (t), and a difference equation or the like is calculated together with the current value i (t). A method is used in which the remaining impedance is calculated and estimated.

具体的には、このステップS3において、演算部8は、ワールブルグインピーダンスZw及び電流値i(t)に応じてワールブルグインピーダンスZwにかかる電圧値Vwを算出してメモリ8bに記憶させる。そして、演算部8は、電圧値v(t)からワールブルグインピーダンスZwにかかる電圧値Vwを減算し、これにより、開回路電圧VOCV+RC直並列回路11にかかる電圧値VRCの合計電圧値のみ算出し、ワールブルグインピーダンスZwにかかる電圧値Vwの影響を取り除き、この値をメモリ8bに記憶させる。 Specifically, in step S3, the calculation unit 8 calculates a voltage value Vw applied to the Warburg impedance Zw according to the Warburg impedance Zw and the current value i (t), and stores the voltage value Vw in the memory 8b. The arithmetic unit 8 subtracts the voltage value Vw applied from the voltage value v (t) in the Warburg impedance Zw, thereby, the total voltage value of the voltage value V RC according to the open circuit voltage V OCV + RC serial-parallel circuit 11 only The calculation is performed to remove the influence of the voltage value Vw applied to the Warburg impedance Zw, and this value is stored in the memory 8b.

そして、演算部8は、開回路電圧VOCV+RC直並列回路11にかかる電圧値VRCと、電流値i(t)とに応じて、差分方程式等を用いることでRC直並列回路11のインピーダンスZRCを算出する。そして、演算部8は、RC直並列回路11のインピーダンスZRCと電流値i(t)とに応じて、RC直並列回路11にかかる電圧値VRCを算出し、メモリ8bに記憶させる。 Then, the arithmetic unit 8, a voltage value V RC according to the open circuit voltage V OCV + RC serial-parallel circuit 11, in response to a current value i (t), the impedance of the RC serial-parallel circuit 11 by using a difference equation like to calculate the Z RC. Then, the calculation unit 8 calculates the voltage value V RC applied to the RC series / parallel circuit 11 according to the impedance Z RC and the current value i (t) of the RC series / parallel circuit 11, and stores the voltage value V RC in the memory 8b.

そして、演算部8は、これらの算出内容に応じて、二次電池3の開回路電圧VOCVを算出する(S4)。このとき、演算部8は、ステップS2、S3にて算出、推定されたワールブルグインピーダンスZwにかかる電圧値Vw、RC直並列回路11のインピーダンスにかかる電圧値VRCをメモリ8bから読出し、電圧値v(t)からこれらの電圧値Vw、VRCを減算することで開回路電圧VOCVを算出する。 And the calculating part 8 calculates the open circuit voltage VOCV of the secondary battery 3 according to these calculation contents (S4). At this time, the arithmetic unit 8, calculated in step S2, S3, estimated Warburg impedance Zw to such voltage value Vw, reads a voltage value V RC according to the impedance of the RC serial-parallel circuit 11 from the memory 8b, the voltage value v The open circuit voltage V OCV is calculated by subtracting these voltage values Vw and V RC from (t).

そして、演算部8は、ステップS4において算出された開回路電圧VOCV、予め算出されメモリ8bに情報が記憶された開回路電圧VOCV−充電状態(SOC)のマップ(図9参照)、及び、温度測定部5による温度値T(t)の情報に応じて、二次電池3の充電状態SOCを推定する(S5)。このような流れで、二次電池3の充電状態SOCを推定できる。 Then, the calculation unit 8 has an open circuit voltage V OCV calculated in step S4, a map of the open circuit voltage V OCV −charged state (SOC) calculated in advance and stored in the memory 8b (see FIG. 9), and Then, the state of charge SOC of the secondary battery 3 is estimated according to the information of the temperature value T (t) by the temperature measuring unit 5 (S5). With this flow, the state of charge SOC of the secondary battery 3 can be estimated.

図5は、図4のステップS2においてワールブルグインピーダンスZwを推定(同定)するための処理内容例を示すフローチャートである。ワールブルグインピーダンスZwを推定するためには、周波数解析を用いてナイキスト線図上のインピーダンス曲線に沿って所定周波数領域内の複数のインピーダンスを求めると良い。この理由は下記による。下記の(1)式において、   FIG. 5 is a flowchart showing an example of processing contents for estimating (identifying) the Warburg impedance Zw in step S2 of FIG. In order to estimate the Warburg impedance Zw, it is preferable to obtain a plurality of impedances in a predetermined frequency region along an impedance curve on the Nyquist diagram using frequency analysis. The reason is as follows. In the following formula (1),

Figure 2015206758
tanh√(τ×s)は√(τ×s)が大きいとき、tanh√(τ×s)≒1となる。したがって、sが大きい(すなわち周波数が大きい)ときにはtanh√(τ×s)≒1となる。tanh√(τ×s)≒1と近似可能な周波数領域では、Z=R/√(τ×s)となる。tanh≒1となる周波数領域F0の範囲では1/√sに比例するため、図3のナイキスト線図上では−45度の直線に近似できる。図3では縦軸を負としているため横軸より上に45度の傾きの直線となることに留意する。
Figure 2015206758
tanh√ (τ d × s) becomes tanh√ (τ d × s) ≈1 when √ (τ d × s) is large. Therefore, when s is large (that is, the frequency is large), tanh√ (τ d × s) ≈1. In a frequency region that can be approximated as tanh√ (τ d × s) ≈1, Z w = R d / √ (τ d × s). Since it is proportional to 1 / √s in the range of the frequency region F0 where tanh≈1, it can be approximated to a straight line of −45 degrees on the Nyquist diagram of FIG. Note that in FIG. 3, since the vertical axis is negative, the straight line is inclined at 45 degrees above the horizontal axis.

例えば、時定数τを数百[s]程度としたときに、ワールブルグインピーダンスZwの直線部分に該当する周波数は、数〜数十[mHz]となる。それよりも低い周波数領域では、tanhの項が徐々に小さくなる影響により半円状になる。 For example, when the time constant τ d is about several hundreds [s], the frequency corresponding to the straight line portion of the Warburg impedance Zw is several to several tens [mHz]. In the lower frequency range, the tanh term becomes semicircular due to the gradually decreasing effect.

(1)式は、未知数R、τが2つであるため、これらの未知数R、τを求めるために2つ以上の方程式を立てると良い。すると、未知数R、τを個別に求めることができる。ナイキスト線図上で直線となる周波数領域ではtanh≒1となり、実部=虚部となるため、2つの変数に対し1つの方程式しか求めることができない。したがって、ナイキスト線図上で曲線となる周波数領域を含んで方程式を立てることが望ましい。なお低周波数領域になればなるほど、電流、電圧波形に求めたい周波数成分が含まれにくくなる。このため周波数解析処理によりインピーダンスを求めにくい。そこで、所望の周波数成分が含まれにくい低周波数領域を除いて、所定周波数から徐々に周波数を低くし、実部と虚部の大きさが所定以上異なることを条件として、ナイキスト線図上で曲線部分と判断するようにすると良い。 (1) Since unknowns R d, tau d is two, these unknowns R d, may make more than one equation to determine the tau d. Then, the unknown numbers R d and τ d can be obtained individually. In the frequency region that is a straight line on the Nyquist diagram, tanh≈1, and real part = imaginary part. Therefore, only one equation can be obtained for two variables. Therefore, it is desirable to establish an equation including a frequency region that becomes a curve on the Nyquist diagram. Note that the lower the frequency region, the less likely the frequency components desired to be obtained in the current and voltage waveforms are. For this reason, it is difficult to obtain impedance by frequency analysis processing. Therefore, except for the low frequency region where the desired frequency component is hard to be included, the frequency is gradually lowered from the predetermined frequency, and the curve is plotted on the Nyquist diagram on the condition that the size of the real part and the imaginary part differ by a predetermined amount or more. It is good to judge it as a part.

この処理を実現するため、演算部8は、図5に示す処理を車両内実装環境下において実行する。演算部8はまず基準となる所定周波数f0を設定する(S11)。この所定周波数f0は、二次電池3のインピーダンスを予め実験又はシミュレーションなどから検出することで得られた周波数であり、ワールブルグインピーダンスZwを設定可能と規定される周波数に予め定められている。演算部8は、この周波数f0を演算部8内のメモリ8bから読出すことで設定する。この所定周波数f0の値としては複数候補がメモリ8bに記憶されていても良く、演算部8が所定周波数f0の値として適宜選択しても良い。   In order to realize this process, the calculation unit 8 executes the process shown in FIG. 5 in the in-vehicle mounting environment. First, the calculation unit 8 sets a predetermined frequency f0 as a reference (S11). The predetermined frequency f0 is a frequency obtained by detecting the impedance of the secondary battery 3 from an experiment or simulation in advance, and is predetermined as a frequency that allows the setting of the Warburg impedance Zw. The calculation unit 8 sets this frequency f0 by reading it from the memory 8b in the calculation unit 8. A plurality of candidates may be stored in the memory 8b as the value of the predetermined frequency f0, and the calculation unit 8 may appropriately select the value of the predetermined frequency f0.

演算部8は、測定された電流値i(t)、電圧値v(t)に周波数f0の成分が含まれているか否かを判定し(S12)、周波数f0が含まれていない場合には(S12:NO)、周波数解析処理ができないと判断し処理を終了する。逆に、演算部8は、周波数f0が含まれていると判定した場合には、周波数f0のインピーダンスZw0をウェーブレット変換処理などの周波数解析手法を用いて算出する(S13)。そして、演算部8は、周波数f0から差分周波数Δfを減算し周波数f1を算出する(S14)。この差分周波数Δfも実験又はシミュレーションなどから予め定められメモリ8bに記憶された周波数値である。この差分周波数Δfについても複数候補あっても良く、演算部8が差分周波数Δfの値として適宜選択しても良い。   The calculation unit 8 determines whether or not the measured current value i (t) and voltage value v (t) include the component of the frequency f0 (S12), and when the frequency f0 is not included, (S12: NO), it is determined that the frequency analysis process cannot be performed, and the process is terminated. Conversely, when determining that the frequency f0 is included, the calculation unit 8 calculates the impedance Zw0 of the frequency f0 using a frequency analysis method such as wavelet transform processing (S13). Then, the calculation unit 8 subtracts the difference frequency Δf from the frequency f0 to calculate the frequency f1 (S14). This difference frequency Δf is also a frequency value determined in advance from experiments or simulations and stored in the memory 8b. There may be a plurality of candidates for the difference frequency Δf, and the calculation unit 8 may appropriately select the value of the difference frequency Δf.

また、演算部8は、測定された電流値i(t)、電圧値v(t)に周波数f1の成分が含まれているか否かを判定し(S15)、含まれていない場合には周波数解析ができないと判断し処理を終了する。逆に、演算部8は、周波数f1の成分が含まれていると判定した場合には(S15:YES)、周波数f1のインピーダンスZw1をウェーブレット変換処理などの周波数解析手法を用いて算出する(S16)。   In addition, the calculation unit 8 determines whether or not the component of the frequency f1 is included in the measured current value i (t) and voltage value v (t) (S15). It is determined that analysis cannot be performed, and the process is terminated. Conversely, when it is determined that the component of the frequency f1 is included (S15: YES), the calculation unit 8 calculates the impedance Zw1 of the frequency f1 using a frequency analysis method such as wavelet transform processing (S16). ).

そして、演算部8は、インピーダンスZw1の実部Re(Zw1)とインピーダンスZw0の実部Re(Zw0)との差分を算出し、インピーダンスZw1の虚部Im(Zw1)とインピーダンスZw0の虚部Im(Zw0)との差分を算出する。そして、演算部8は、これらの和が閾値となる所定値Ze(例えば、数十μΩ)以上であるか否か判定する(S17)。演算部8は、ステップS17の条件を満たさないときに、周波数f0〜f1の間ではナイキスト線図上でのインピーダンスの傾きがほぼ−45°であるものと判断し、周波数f1から再び差分周波数Δfを減算し(S18)、ステップS17の条件を満たすまでステップS15〜S18の処理を繰り返す。   Then, the calculation unit 8 calculates the difference between the real part Re (Zw1) of the impedance Zw1 and the real part Re (Zw0) of the impedance Zw0, and the imaginary part Im (Zw1) of the impedance Zw1 and the imaginary part Im ( Difference from Zw0) is calculated. Then, the calculation unit 8 determines whether or not these sums are equal to or greater than a predetermined value Ze (for example, several tens of μΩ) that is a threshold value (S17). The arithmetic unit 8 determines that the slope of the impedance on the Nyquist diagram is approximately −45 ° between the frequencies f0 and f1 when the condition of step S17 is not satisfied, and the difference frequency Δf again from the frequency f1. Is subtracted (S18), and the processes of steps S15 to S18 are repeated until the condition of step S17 is satisfied.

演算部8は、ステップS17の条件を満たすようになったとき(S17:YES)のインピーダンスZw1の実部Re(Zw1)及び虚部Im(Zw1)を採用し、拡散抵抗R及び時定数τを算出する(S19)。このとき、未知数は拡散抵抗R、時定数τの2つであるため、(1)式を実部部分と虚部部分に分けて2つの式に整理し、前述のインピーダンスZw1の実部Re(Zw1)と虚部Im(Zw1)の2つの算出値を整理した式に投入すれば、拡散抵抗R及び時定数τを算出できる。 Computing unit 8, when it is condition is satisfied in step S17 (S17: YES) the real part Re (Zw1) impedance Zw1 of and an imaginary part adopts Im (Zw1), the diffusion resistance R d and the time constant τ d is calculated (S19). At this time, since there are two unknowns, the diffusion resistance R d and the time constant τ d , the equation (1) is divided into two parts by dividing the real part and the imaginary part, and the real part of the impedance Zw1 described above If the two calculated values of Re (Zw1) and imaginary part Im (Zw1) are put into an organized expression, the diffusion resistance R d and the time constant τ d can be calculated.

図6は図3に示すナイキスト線図のワールブルグインピーダンスZwに関連する部分を部分的に抜き出して示している。図6に示すように、実部と虚部をナイキスト線図上でプロットしたときに傾きほぼ一定状態を保持する周波数領域F0では、演算部8は、ステップS15〜S18の処理を繰り返して周波数を徐々に低くし、実部と虚部のプロット点が傾きほぼ一定となる条件を満たさなくなった初めてのインピーダンスをZw1として採用し(S17:NO)、このインピーダンスZw1の実部Re(Zw1)の値と虚部Im(Zw1)の値に応じて、拡散抵抗R、時定数τを算出する(S19)。これにより、未知数2に対し実部Re(Zw1)、虚部Im(Zw1)が2つとなるため、拡散抵抗R、時定数τを算出できる。そして、演算部8は、拡散抵抗R及び時定数τを用いて、ワールブルグインピーダンスZwを算出できる(S20)。この流れに沿って算出することで、ワールブルグインピーダンスZwを算出できる。 FIG. 6 partially shows a portion related to the Warburg impedance Zw in the Nyquist diagram shown in FIG. As shown in FIG. 6, in the frequency region F0 in which the slope is kept almost constant when the real part and the imaginary part are plotted on the Nyquist diagram, the calculation unit 8 repeats the processing of steps S15 to S18 to calculate the frequency. The first impedance that is gradually lowered and the condition that the plot points of the real part and the imaginary part do not satisfy the inclination becomes almost constant is adopted as Zw1 (S17: NO), and the value of the real part Re (Zw1) of this impedance Zw1 The diffusion resistance R d and the time constant τ d are calculated according to the values of the imaginary part Im (Zw1) (S19). Thereby, since the real part Re (Zw1) and the imaginary part Im (Zw1) become two with respect to the unknown 2, the diffusion resistance R d and the time constant τ d can be calculated. Then, the arithmetic unit 8, using the diffusion resistance R d and the time constant tau d, can be calculated Warburg impedance Zw (S20). By calculating along this flow, the Warburg impedance Zw can be calculated.

図7は演算部8がワールブルグインピーダンスZwを推定(同定)するための他の方法の流れを概略的に示すフローチャートである。この図7に示す方法は、特に極低周波数領域において好適な方法であり、図5に示す方法を用いても算出不能となる極低周波数領域においても適用できる方法である。また、演算部8が、図5に示す方法と図7に示す方法とを両者実施して照合し、これらの照合結果に応じて妥当性を判断するようにしても良い。   FIG. 7 is a flowchart schematically showing the flow of another method for the calculation unit 8 to estimate (identify) the Warburg impedance Zw. The method shown in FIG. 7 is a method that is particularly suitable in the extremely low frequency region, and is a method that can also be applied in the extremely low frequency region that cannot be calculated using the method shown in FIG. Further, the calculation unit 8 may collate by performing both the method shown in FIG. 5 and the method shown in FIG. 7 and judge the validity according to the collation result.

図7に示す方法では、演算部8は、電流値測定部7、電圧値測定部4により測定されメモリ8bに記憶された電流値i(t)、電圧値v(t)のデータ数が緩和特性を得るのに必要なデータを得ているか否かを判定する(S21)。ここで緩和特性とは、電流値i(t)が急速に変化したときに電圧値v(t)が過渡的に変化した後に一定範囲(定常状態)に落ち着く特性を示している。このステップS21においては、例えば演算部8は直流抵抗成分R0+R1+R2+Rについて誤差を所定以下として算出するのに必要な所定データ数を取得しているか否かを判定する。 In the method shown in FIG. 7, the calculation unit 8 relaxes the number of data of the current value i (t) and the voltage value v (t) measured by the current value measurement unit 7 and the voltage value measurement unit 4 and stored in the memory 8b. It is determined whether data necessary for obtaining the characteristics is obtained (S21). Here, the relaxation characteristic indicates a characteristic that settles in a certain range (steady state) after the voltage value v (t) changes transiently when the current value i (t) changes rapidly. In this step S21, for example, it determines whether the operation unit 8 has acquired predetermined data number required for calculating the error as a predetermined below DC resistance component R0 + R1 + R2 + R d .

例えば、車両が通常走行しているときには駆動用の負荷2等には定常的に電流が流れる。しかし、車両が急減速、急停車、イグニッションキースイッチがオフされてエンジン停止したときには、駆動用の負荷2に流れていた電流が急速に少なくなり、電圧値v(t)の減少度が大きくなり、その後、電圧値v(t)は一定レベル範囲に落ち着くことになる。等価回路モデル9上では、コンデンサC1、C2に蓄積された電荷及びワールブルグインピーダンスZwの容量成分に蓄積された電荷が急速に放電されることになり、その後一定レベル範囲に落ち着くことになる。   For example, when the vehicle is traveling normally, a constant current flows through the driving load 2 and the like. However, when the vehicle suddenly decelerates, stops suddenly, the ignition key switch is turned off and the engine stops, the current flowing through the driving load 2 decreases rapidly, and the degree of decrease in the voltage value v (t) increases. Thereafter, the voltage value v (t) settles in a certain level range. On the equivalent circuit model 9, the charge accumulated in the capacitors C1 and C2 and the charge accumulated in the capacitance component of the Warburg impedance Zw are rapidly discharged, and then settled in a certain level range.

逆に、例えば、車両が通常停車しているときには駆動用の負荷2等には電流がほとんど流れない。しかし、車両がエンジン始動したときには、駆動用の負荷2に流れていた電流が急速に多くなり、電圧値v(t)の増加度が大きくなり、その後、電圧値v(t)は一定レベル範囲に落ち着くことになる。等価回路モデル9上では、コンデンサC1、C2及びワールブルグインピーダンスZwの容量成分に電荷が急速に蓄積され当該蓄積電荷量がほぼ一定レベル範囲内に落ち着くことになる。   Conversely, for example, when the vehicle is normally stopped, almost no current flows through the driving load 2 or the like. However, when the vehicle engine is started, the current flowing through the driving load 2 rapidly increases, the degree of increase in the voltage value v (t) increases, and then the voltage value v (t) is within a certain level range. Will settle down. On the equivalent circuit model 9, charges are rapidly accumulated in the capacitance components of the capacitors C1 and C2 and the Warburg impedance Zw, and the amount of accumulated charges settles within a substantially constant level range.

ここで、図8に急速放電時の等価回路モデル9のステップ応答を示す。この図8に示すように、例えば、電流値i(t)が定電流I0からステップ状にほぼ0になると、電圧値v(t)が定常状態の一定レベル範囲に落ち着くまでに時間を要する。電流値i(t)がステップ状に変化した直後は、コンデンサC1、C2及びワールブルグインピーダンスZwの容量成分による影響に応じて電圧値v(t)が緩やかに変化するものの、時間が十分経過すると直流成分のみが影響する。したがって、(1)式のs→0としたときtanh√(τ×s)≒√(τ×s)となりZw≒Rとなるため、十分時間が経過すると、このZw≒Rに抵抗R0+R1+R2を加算した合成抵抗値に定電流I0をかけた電圧だけ電圧値v(t)が変化することになる。すなわち、このときの電圧変化分は(R0+R1+R2+R)×I0となる。 FIG. 8 shows the step response of the equivalent circuit model 9 at the time of rapid discharge. As shown in FIG. 8, for example, when the current value i (t) changes from the constant current I0 to almost zero in steps, it takes time for the voltage value v (t) to settle to a constant level range in a steady state. Immediately after the current value i (t) changes stepwise, the voltage value v (t) changes gradually according to the influence of the capacitors C1 and C2 and the capacitance components of the Warburg impedance Zw, but if the time elapses, the DC value Only the ingredients affect it. Thus, (1) tanh√ when the s → 0 in formula (τ d × s) ≒ √ (τ d × s) for the next Zw ≒ R d, when enough time passes, this Zw ≒ R d The voltage value v (t) changes by a voltage obtained by multiplying the combined resistance value obtained by adding the resistors R0 + R1 + R2 and the constant current I0. That is, the voltage change in this case is (R0 + R1 + R2 + R d) × I0.

したがって、前述の直流抵抗成分R0+R1+R2+Rを算出するためには、電流値i(t)がステップ状に変化した後、所定時間以上(例えば数百秒以上)経過した電圧値v(t)を取得することが望ましい。そこで、演算部8はステップS21において、所定周期T0毎に取得したデータ数がこれらの直流抵抗成分R0+R1+R2+Rを算出するのに必要な所定データ数以上となっているか否かを判定する。この判定条件は、コンデンサC1、C2とワールブルグインピーダンスZwの容量成分の放電特性(又は充電特性)が十分所定レベル範囲内に落ち着くような前記の運転状況を生じた場合に満たされることになる。 Therefore, acquisition in order to calculate the DC resistance component R0 + R1 + R2 + R d described above, after the current value i (t) is changed stepwise, a predetermined time or more the (for example, several hundreds of seconds or more) lapse voltage value v (t) It is desirable to do. Therefore, the arithmetic unit 8 determines in step S21, whether the number of data acquired every predetermined period T0 is a predetermined number of data than is needed to calculate these DC resistance component R0 + R1 + R2 + R d . This determination condition is satisfied when the above-described operation situation occurs in which the discharge characteristics (or charge characteristics) of the capacitors C1 and C2 and the capacitance components of the Warburg impedance Zw are sufficiently settled within a predetermined level range.

演算部8は、取得データ数が直流抵抗成分R0+R1+R2+Rを算出するのに必要な所定データ数に達していなければ(S21:NO)、現時点では周波数解析不能と判定し、取得データ数が所定データ数に達するまで処理を繰り返すが、必要なデータ数に達していれば周波数解析可能と判定する。 Computing unit 8, if the number of acquired data has reached the predetermined number of data required for calculating the DC resistance component R0 + R1 + R2 + R d (S21: NO), determines that the frequency analysis impossible at present, acquires data number predetermined data The processing is repeated until the number reaches, but if the required number of data is reached, it is determined that the frequency analysis is possible.

そして、演算部8はまず基準となる周波数f0を設定する(S22)。この所定周波数f0は、二次電池3のインピーダンスを予め測定することで得られた周波数であり、ワールブルグインピーダンスZwを設定可能と規定される周波数領域内の所定周波数に予め設定されている。演算部8は、この周波数f0をメモリ8bから読み出すことで決定する。   Then, the calculation unit 8 first sets a reference frequency f0 (S22). The predetermined frequency f0 is a frequency obtained by measuring the impedance of the secondary battery 3 in advance, and is set in advance to a predetermined frequency within a frequency region in which the Warburg impedance Zw is settable. The calculation unit 8 determines this frequency f0 by reading it from the memory 8b.

演算部8は、測定された電流値i(t)、電圧値v(t)に周波数f0の成分が含まれているか否かを判定し(S23)、周波数f0が含まれていない場合には(S23:NO)、周波数解析ができないと判断し処理を終了する。逆に、演算部8は、周波数f0が含まれていると判定した場合には(S23:YES)、周波数解析可能と判断する。そこで、演算部8は、周波数f0のインピーダンスZw0をウェーブレット変換処理などの周波数解析手法を用いて算出する(S24)。   The computing unit 8 determines whether or not the component of the frequency f0 is included in the measured current value i (t) and voltage value v (t) (S23), and if the frequency f0 is not included, (S23: NO), it is determined that the frequency analysis cannot be performed, and the process is terminated. Conversely, if the calculation unit 8 determines that the frequency f0 is included (S23: YES), it determines that the frequency analysis is possible. Therefore, the calculation unit 8 calculates the impedance Zw0 of the frequency f0 using a frequency analysis method such as wavelet transform processing (S24).

ここで、ワールブルグインピーダンスZwが、ナイキスト線図上において傾きほぼ−45度の直線上にあると仮定すれば、「実部Re(Zw0)−虚部Im(Zw0)」がワールブルグインピーダンスZwの原点となる。したがって、演算部8が実部Re(Zw0)−虚部Im(Zw0)を算出することで、ワールブルグインピーダンスZwの原点抵抗成分を算出できる(S25)。ここで、等価回路モデル9を考慮すれば、ワールブルグインピーダンスZwの原点抵抗成分はR0+R1+R2となる。   Assuming that the Warburg impedance Zw is on a straight line with an inclination of approximately −45 degrees on the Nyquist diagram, “real part Re (Zw0) −imaginary part Im (Zw0)” is the origin of the Warburg impedance Zw. Become. Therefore, the calculation unit 8 calculates the real part Re (Zw0) −the imaginary part Im (Zw0), whereby the origin resistance component of the Warburg impedance Zw can be calculated (S25). Here, considering the equivalent circuit model 9, the origin resistance component of the Warburg impedance Zw is R0 + R1 + R2.

次に、演算部8は、これまで取得されたデータに応じて、電圧安定化するまでの電圧変動分を測定し電流値i(t)で除算することで合成直流抵抗成分R0+R1+R2+Rを算出する(S26)。図8に示したように、コンデンサC1、C2及びワールブルグインピーダンスZwの容量成分の放電特性(又は充電特性)から合成抵抗成分R0+R1+R2+Rを算出できる。 Next, the arithmetic unit 8, in accordance with the obtained data so far, and calculates the voltage measured voltage change until the regulated current value i synthesis DC resistance component by dividing by (t) R0 + R1 + R2 + R d (S26). As shown in FIG. 8, it calculates the combined resistance component R0 + R1 + R2 + R d from the discharge characteristic of the capacitance component of the capacitors C1, C2 and Warburg impedance Zw (or charging characteristics).

そして、演算部8は、算出された合成抵抗成分R0+R1+R2+RからワールブルグインピーダンスZwの原点抵抗成分R0+R1+R2を減算することで、拡散抵抗Rを算出する(S27)。そして、演算部8は、この算出された拡散抵抗Rを(1)式に代入する。ここで、周波数f0がナイキスト線図上の直線部分となっているため、tanh√(τ×s)≒1と置換可能であることに留意する。そして、演算部8は、周波数解析手法により求められたインピーダンスZw0を用いて時定数τを算出する(S28)。そして、演算部8は、算出された拡散抵抗R、時定数τを用いてワールブルグインピーダンスZwを算出する(S29)。 Then, the arithmetic unit 8, from the calculated combined resistance component R0 + R1 + R2 + R d by subtracting the origin resistance component R0 + R1 + R2 of the Warburg impedance Zw, calculates the diffusion resistance R d (S27). And the calculating part 8 substitutes this calculated diffused resistance Rd to (1) Formula. Here, it should be noted that since the frequency f0 is a straight line portion on the Nyquist diagram, it can be replaced with tanh√ (τ d × s) ≈1. And the calculating part 8 calculates time constant (tau) d using the impedance Zw0 calculated | required by the frequency analysis method (S28). Then, the calculation unit 8 calculates the Warburg impedance Zw using the calculated diffusion resistance R d and time constant τ d (S29).

<まとめ>
本実施形態によれば、演算部8は、ワールブルグインピーダンスZwの成分を算出した(S2)後、等価回路モデル9、19内のRC直並列回路11のパラメータを算出している(S4)ため、各回路のインピーダンスを別々に切り分けて算出できるようになり、たとえ実車環境化でパラメータを算出したとしても極力短時間で等価回路モデル9のパラメータ(インピーダンス)を算出できるようになる。
<Summary>
According to the present embodiment, the calculation unit 8 calculates the parameters of the RC series-parallel circuit 11 in the equivalent circuit models 9 and 19 after calculating the component of the Warburg impedance Zw (S2) (S4). The impedance of each circuit can be calculated separately, and the parameter (impedance) of the equivalent circuit model 9 can be calculated in as short a time as possible even if the parameter is calculated in an actual vehicle environment.

ワールブルグインピーダンスZwは、ナイキスト線図上で傾き≒−45度の直線部分と曲線部分(概ね半円部分)とに分けることができ、ワールブルグインピーダンスZwが前述の(1)式のように表されるとき、未知変数は拡散抵抗R、時定数τの2つとなる。周波数解析手法を用いてある所定周波数のインピーダンスを求めたとき、この情報から実部の大きさと虚部の大きさ、つまり2つの情報を得ることができる。しかし、直線部分においては、実部と虚部とが比例関係になるため実質的に1つの未知数しか求められない。ここでナイキスト線図の曲線部分上のインピーダンスを求めることができれば、未知数2つに対して2つの方程式を立てることができ、未知変数を求めることができる。 The Warburg impedance Zw can be divided into a straight line portion and a curved portion (generally a semicircular portion) having an inclination ≈−45 degrees on the Nyquist diagram, and the Warburg impedance Zw is expressed by the above-described equation (1). At this time, there are two unknown variables: a diffusion resistance R d and a time constant τ d . When the impedance of a predetermined frequency is obtained using the frequency analysis method, the real part size and the imaginary part size, that is, two pieces of information can be obtained from this information. However, since the real part and the imaginary part are in a proportional relationship in the straight line part, only one unknown is substantially obtained. Here, if the impedance on the curved portion of the Nyquist diagram can be obtained, two equations can be established for two unknowns, and an unknown variable can be obtained.

そこで、本実施形態においては、演算部8は、ナイキスト線図の曲線部分上の周波数f1のインピーダンスZw1を算出し、このインピーダンスZw1の実部Re(Zw1)及び虚部Im(Zw1)を用いて(1)式中の拡散抵抗R、時定数τの2変数を算出している。従来技術を用いて差分方程式から最小2乗法等を用いてパラメータを算出すると局所最適解に陥る可能性があるが、本実施形態によれば、局所最適解に陥ることなく、ワールブルグインピーダンスZwを算出できる。 Therefore, in the present embodiment, the calculation unit 8 calculates the impedance Zw1 of the frequency f1 on the curved portion of the Nyquist diagram, and uses the real part Re (Zw1) and the imaginary part Im (Zw1) of the impedance Zw1. In the equation (1), two variables of the diffusion resistance R d and the time constant τ d are calculated. If a parameter is calculated from the difference equation using a least square method or the like using the conventional technique, it may fall into a local optimum solution. However, according to this embodiment, the Warburg impedance Zw is calculated without falling into the local optimum solution. it can.

また、演算部8は、予め定められた周波数f0のインピーダンスZw0を算出し、当該周波数f0から徐々に低い周波数f1のインピーダンスZw1を算出し、これらの実部の差(Re(Zw1)−Re(Zw0))と虚部の差(Im(Zw1)−Im(Zw0))との和が所定値Ze以上となる最初の周波数f1のインピーダンスZw1をナイキスト線図上の曲線部分とみなし、この周波数f1のインピーダンスZw1を用いて拡散抵抗R及び時定数τを算出している。 In addition, the calculation unit 8 calculates an impedance Zw0 of a predetermined frequency f0, calculates an impedance Zw1 of a frequency f1 that gradually decreases from the frequency f0, and calculates a difference between these real parts (Re (Zw1) −Re ( Zw0)) and the difference between the imaginary part (Im (Zw1) −Im (Zw0)) is considered to be the impedance Zw1 of the first frequency f1 at which the sum is equal to or greater than the predetermined value Ze as a curve portion on the Nyquist diagram. The diffusion resistance R d and the time constant τ d are calculated using the impedance Zw1.

これにより、極力高い周波数領域において「ナイキスト線図上の曲線部分」を確定させることができる。例えば低周波数領域においてインピーダンスZw1を算出すると、電圧値v(t)及び電流値i(t)の変動成分の少ないデータを多く必要とし、実車環境下で電圧変動、電流変動が大きくなるときには極低周波数領域でインピーダンスZw1を求めることが困難となる可能性がある。本実施形態では、極力高周波数領域においてインピーダンスZw1を算出できるようにしているため、周波数解析手法を用いてインピーダンスZw1を容易に算出することができ、ひいては拡散抵抗R及び時定数τの算出精度を高めることができる。 As a result, the “curve portion on the Nyquist diagram” can be determined in the highest frequency range. For example, when the impedance Zw1 is calculated in the low frequency region, a large amount of data with a small fluctuation component of the voltage value v (t) and the current value i (t) is required, and is extremely low when voltage fluctuation and current fluctuation increase in an actual vehicle environment. It may be difficult to obtain the impedance Zw1 in the frequency domain. In the present embodiment, since the so can calculate the impedance Zw1 in as much as possible the high frequency range, it is possible to easily calculate the impedance Zw1 using frequency analysis techniques, the calculation of the thus diffused resistor R d and the time constant tau d Accuracy can be increased.

また、演算部8は、周波数f1のインピーダンスZw1の実部Re(Zw1)と虚部Im(Zw1)とのみにより拡散抵抗R及び時定数τを算出しているため、2変数に対して2方程式という最小限の計算処理により拡散抵抗R及び時定数τを算出でき、計算効率を高めることができる。 In addition, since the calculation unit 8 calculates the diffusion resistance R d and the time constant τ d only by the real part Re (Zw1) and the imaginary part Im (Zw1) of the impedance Zw1 of the frequency f1, The diffusion resistance R d and the time constant τ d can be calculated by the minimum calculation process of two equations, and the calculation efficiency can be improved.

また、演算部8は、図7に示す方法において、電圧値測定部4による測定電圧データの緩和特性により(1)式中の拡散抵抗Rを算出し、算出された拡散抵抗R及びナイキスト線図上の直線部分となる所定周波数f0のインピーダンスZw0を用いて時定数τを算出し、当該算出された拡散抵抗R及び時定数τを用いてワールブルグインピーダンスを算出している。特に実車環境下で二次電池3の充電状態SOCを推定するには好適となる。 Further, in the method shown in FIG. 7, the calculation unit 8 calculates the diffusion resistance R d in the equation (1) based on the relaxation characteristics of the measured voltage data by the voltage value measurement unit 4, and calculates the calculated diffusion resistance R d and Nyquist The time constant τ d is calculated using the impedance Zw0 of the predetermined frequency f0 that is a straight line portion on the diagram, and the Warburg impedance is calculated using the calculated diffusion resistance R d and the time constant τ d . In particular, it is suitable for estimating the state of charge SOC of the secondary battery 3 in an actual vehicle environment.

このとき、演算部8は、電圧の緩和特性を用いて合成抵抗成分R0+R1+R2+Rを算出し、原点抵抗成分R0+R1+R2を減算して拡散抵抗Rを算出している。この方法でも、極力少ない演算量でかつ局所最適解に陥ることなく、ワールブルグインピーダンスZwを算出できる。特に実車環境下で二次電池3の充電状態SOCを推定するには好適となる。これにより、二次電池3の充電状態SOCを精度良く推定できる。 At this time, the arithmetic unit 8, the combined resistance component R0 + R1 + R2 + R d is calculated by using the relaxation characteristics of the voltage, and calculates the diffusion resistance R d by subtracting the origin resistance component R0 + R1 + R2. Even with this method, the Warburg impedance Zw can be calculated with as little calculation as possible and without falling into a local optimal solution. In particular, it is suitable for estimating the state of charge SOC of the secondary battery 3 in an actual vehicle environment. Thereby, the state of charge SOC of the secondary battery 3 can be accurately estimated.

なお、例えば図7に示す方法で算出されたワールブルグインピーダンスZwを、図5に示す方法で算出されたワールブルグインピーダンスZwと照合しても良いし、これらの平均値を出力するようにしても良い。また、例えば図5に示す方法において例えばステップS15でNOと判定され算出不能になる場合、図7に示す方法を用いてワールブルグインピーダンスZwを算出しても良い。すなわち、図5に示す方法と図7に示す方法とを組み合わせてワールブルグインピーダンスZwを算出しても良い。   For example, the Warburg impedance Zw calculated by the method shown in FIG. 7 may be collated with the Warburg impedance Zw calculated by the method shown in FIG. 5, or an average value of these may be output. For example, in the method shown in FIG. 5, when it is determined NO in step S15 and calculation is impossible, for example, the Warburg impedance Zw may be calculated using the method shown in FIG. That is, the Warburg impedance Zw may be calculated by combining the method shown in FIG. 5 and the method shown in FIG.

(第2実施形態)
図10〜図13は第2実施形態を示す。この第2実施形態では、開回路電圧VOCVのC成分要素を考慮した形態を示す。
等価回路モデル9のうち、開回路電圧VOCVを除いた部分を考慮すると、ナイキスト線図上における原理的なインピーダンス特性は、図10の破線の特性FAに示されるような形となる。しかし、発明者らが実質的に測定を繰り返すと、図10の実線の特性FBに示されるように得られている。
(Second Embodiment)
10 to 13 show a second embodiment. In the second embodiment, a mode in which the C component element of the open circuit voltage V OCV is taken into consideration is shown.
In consideration of the portion of the equivalent circuit model 9 excluding the open circuit voltage V OCV , the fundamental impedance characteristic on the Nyquist diagram is as shown by the broken line characteristic FA in FIG. However, when the inventors substantially repeat the measurement, it is obtained as shown by the solid line characteristic FB in FIG.

図9の充電状態SOC−開回路電圧VOCVの特性に示すように、開回路電圧VOCVは定電圧ではなく、二次電池3の充電状態SOCの変化に応じて変化するものであることが判明している。この影響を考慮すれば、図10の実線のように特性FBが得られるのは、コンデンサ回路が実質的に直列に加入されていることが推定される。すなわち、図10の実線の特性FBは、図10の破線の特性FAのインピーダンスに開回路電圧VOCVのC成分が重畳されているものと考えられる。 As shown in the state of charge state SOC-open circuit voltage V OCV in FIG. 9, the open circuit voltage V OCV is not a constant voltage, but changes according to a change in the state of charge SOC of the secondary battery 3. It turns out. Considering this influence, it is estimated that the characteristic FB is obtained as shown by the solid line in FIG. 10 that the capacitor circuit is substantially joined in series. That is, the solid line characteristic FB in FIG. 10 is considered that the C component of the open circuit voltage V OCV is superimposed on the impedance of the broken line characteristic FA in FIG.

図9に示すように、二次電池3の充電状態SOCは予め使用可能領域RAが割当てられている。図9に示す使用可能領域RA内では、開回路電圧VOCVに対する充電状態SOCの依存性がほぼ比例関係にあり直線近似可能となる。したがって、開回路電圧VOCVの充電状態SOCによる依存性をコンデンサによる容量成分と仮定することができ、この容量成分を除去することで、二次電池3を等価的に表した等価回路モデルの形態の回路等価性を高めることができる。これにより、これらの等価回路モデルのパラメータの推定精度を高めることができ、ひいては、二次電池3の充電状態SOCの推定精度を向上できる。 As shown in FIG. 9, the usable area RA is allocated in advance as the state of charge SOC of the secondary battery 3. In the usable area RA shown in FIG. 9, the dependence of the state of charge SOC on the open circuit voltage V OCV is approximately proportional and can be linearly approximated. Therefore, the dependence of the open circuit voltage V OCV on the state of charge SOC can be assumed to be a capacity component due to the capacitor, and the form of an equivalent circuit model that equivalently represents the secondary battery 3 by removing this capacity component. The circuit equivalence of can be improved. Thereby, the estimation accuracy of the parameters of these equivalent circuit models can be increased, and as a result, the estimation accuracy of the state of charge SOC of the secondary battery 3 can be improved.

図11はこの影響を考慮し、図2の等価回路モデル9に置き換えられた新たな等価回路モデル19を示す。図11に示すように、開回路電圧VOCVの等価回路20を純電圧要素20aとC成分要素20bに分けて表すことができる。C成分要素20bにかかる電圧を定電圧+Vとすると、開回路電圧VOCVのC成分要素20bの容量値は、図9のSOC−VOCV特性の直線近似可能部分から、C=Q/Vの関係式に応じて予め算出できる。 FIG. 11 shows a new equivalent circuit model 19 replaced with the equivalent circuit model 9 of FIG. 2 in consideration of this influence. As shown in FIG. 11, the equivalent circuit 20 of the open circuit voltage V OCV can be divided into a pure voltage element 20a and a C component element 20b. Assuming that the voltage applied to the C component element 20b is a constant voltage + V C , the capacitance value of the C component element 20b of the open circuit voltage V OCV is C = Q / V from the portion of the SOC-V OCV characteristic of FIG. It can be calculated in advance according to the relational expression.

ここで、電荷Q[C]は、二次電池3の放電容量[Ah]を充電状態SOC=100%とすると共に、直線近似可能領域の(SOCの変化量)×(放電容量)×3600として算出できる。そして、開回路電圧VOCVの変化量で除算することでC成分要素20bの容量値を算出できる。なお、3600をかける理由は、単位変換[Ah]→[A・s]=[C]のためである。演算部8は、このように算出されたC成分要素20bのインピーダンスを、電圧値v(t)、電流値i(t)から算出されたインピーダンス特性FBから減算することで、等価回路モデル19のパラメータの推定精度を高めることができる。 Here, the charge Q [C] is obtained by assuming that the discharge capacity [Ah] of the secondary battery 3 is in the charged state SOC = 100%, and (linear variation possible area) (SOC change amount) × (discharge capacity) × 3600. It can be calculated. Then, the capacitance value of the C component element 20b can be calculated by dividing by the amount of change in the open circuit voltage V OCV . The reason why 3600 is applied is because unit conversion [Ah] → [A · s] = [C]. The calculation unit 8 subtracts the impedance of the C component element 20b calculated in this way from the impedance characteristic FB calculated from the voltage value v (t) and the current value i (t), so that the equivalent circuit model 19 The parameter estimation accuracy can be increased.

例えば、第1実施形態の図5に示した方法に適用した例について図12に概略的に示す。この図12を参照した説明では図5と異なる部分のみ説明する。演算部8は、前述のように予め求められているC成分要素20bの容量値Caをメモリ8bから読出す(S10a)。そして、演算部8はステップS13において周波数f0のインピーダンスZw0を算出し、ステップS16において周波数f1のインピーダンスZw1を算出する。演算部8は、ステップS13にて算出されたインピーダンスZw0からC成分要素20bの容量性インピーダンス成分1/(j・ω0・Ca)を減算し、ステップS16にて算出されたインピーダンスZw1からC成分要素20bの容量性インピーダンス成分1/(j・ω1・Ca)を減算する(S16a)。ここで、ω0は2×π×f0であり、ω1は2×π×f1である。   For example, an example applied to the method shown in FIG. 5 of the first embodiment is schematically shown in FIG. In the description with reference to FIG. 12, only the parts different from FIG. 5 will be described. The calculation unit 8 reads the capacitance value Ca of the C component element 20b obtained in advance as described above from the memory 8b (S10a). Then, the calculation unit 8 calculates the impedance Zw0 of the frequency f0 in step S13, and calculates the impedance Zw1 of the frequency f1 in step S16. The calculation unit 8 subtracts the capacitive impedance component 1 / (j · ω0 · Ca) of the C component element 20b from the impedance Zw0 calculated in step S13, and calculates the C component element from the impedance Zw1 calculated in step S16. The capacitive impedance component 1 / (j · ω1 · Ca) of 20b is subtracted (S16a). Here, ω0 is 2 × π × f0, and ω1 is 2 × π × f1.

すると、演算部8がステップS19にて算出する拡散抵抗R及び時定数τの推定精度を高めることができ、ステップS20にて算出されるワールブルグインピーダンスZwの推定精度を高めることができる。これにより、等価回路モデル19のパラメータの推定精度を高めることができる。 Then, the estimation accuracy of the diffusion resistance R d and the time constant τ d calculated by the calculation unit 8 in step S19 can be increased, and the estimation accuracy of the Warburg impedance Zw calculated in step S20 can be increased. Thereby, the parameter estimation accuracy of the equivalent circuit model 19 can be increased.

また、例えば、第1実施形態の図7に示した方法に適用した例について図13に概略的に示す。この図13に示す説明では図7と異なる部分のみ説明する。演算部8は、前述のように予め求められているC成分要素20bの容量値Caをメモリ8bから読出す(S20a)。そして、演算部8は、ステップS24において周波数f0のインピーダンスZw0を算出するが、このステップS24において算出されたインピーダンスZw0からC成分要素20bの容量性インピーダンス成分1/(j・ω0・Ca)を減算する(S24a)。すると、演算部8がステップS28及びS29にて算出する拡散抵抗R及び時定数τの推定精度を高めることができ、ワールブルグインピーダンスZwの推定精度を高めることができる。これにより、等価回路モデル19のパラメータの推定精度を高めることができる。 Further, for example, FIG. 13 schematically shows an example applied to the method shown in FIG. 7 of the first embodiment. In the description shown in FIG. 13, only portions different from those in FIG. 7 will be described. The calculation unit 8 reads the capacitance value Ca of the C component element 20b obtained in advance as described above from the memory 8b (S20a). The computing unit 8 calculates the impedance Zw0 of the frequency f0 in step S24, and subtracts the capacitive impedance component 1 / (j · ω0 · Ca) of the C component element 20b from the impedance Zw0 calculated in step S24. (S24a). Then, the estimation accuracy of the diffusion resistance R d and the time constant τ d calculated by the calculation unit 8 in steps S28 and S29 can be increased, and the estimation accuracy of the Warburg impedance Zw can be increased. Thereby, the parameter estimation accuracy of the equivalent circuit model 19 can be increased.

<まとめ>
本実施形態によれば、開回路電圧VOCV−充電状態SOC特性に応じて算出されたC成分要素20bに基づいて等価回路モデル19を設定している。このため、演算部8は、このC成分要素20bの容量性インピーダンス成分を、算出されたインピーダンスZw0及びZw1(図12)、Zw0(図13)からそれぞれ減算することで、ワールブルグインピーダンスZwの推定精度を高めることができ、等価回路モデル19のパラメータの推定精度を高めることができる。
<Summary>
According to the present embodiment, the equivalent circuit model 19 is set based on the C component element 20b calculated according to the open circuit voltage V OCV -charge state SOC characteristic. Therefore, the calculation unit 8 subtracts the capacitive impedance component of the C component element 20b from the calculated impedances Zw0, Zw1 (FIG. 12), and Zw0 (FIG. 13), respectively, thereby estimating the estimation accuracy of the Warburg impedance Zw. And the parameter estimation accuracy of the equivalent circuit model 19 can be improved.

(他の実施形態)
前述実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に示す変形または拡張が可能である。
RC回路としては、RC直並列回路11、RC並列回路12を用いて構成したが、この回路形態に限られるものではない。例えば他のコンデンサ成分又はインダクタ成分などを加入した等価回路モデルを用いても良い。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, the following modifications or expansions are possible.
The RC circuit is configured using the RC series parallel circuit 11 and the RC parallel circuit 12, but is not limited to this circuit form. For example, an equivalent circuit model to which other capacitor components or inductor components are added may be used.

なお、特許請求の範囲に付した括弧付き符号は本願明細書の構成要素に対応する符号を付したものであり構成要素の一例を挙げたものである。したがって、本願に係る発明は当該特許請求の範囲の構成要素に付した符号の要素に限られるわけではなく、特許請求の範囲内の用語又はその均等の範囲で様々な拡張が可能である。   In addition, the code | symbol with the parenthesis attached | subjected to the claim attaches | subjects the code | symbol corresponding to the component of this-application specification, and gives an example of the component. Therefore, the invention according to the present application is not limited to the elements indicated by the reference numerals attached to the constituent elements of the claims, and can be variously expanded in terms of the claims or the equivalents thereof.

図面中、1は二次電池の等価回路のパラメータ推定装置、3は二次電池、4は電圧値測定部、7は電流値測定部、8は演算部(推定部、第1〜第4算出手段)、9、19は等価回路モデル、11はRC直並列回路(RC回路)、12はRC並列回路(RC回路)、Zwはワールブルグインピーダンス、を示す。   In the drawings, 1 is a parameter estimation device for an equivalent circuit of a secondary battery, 3 is a secondary battery, 4 is a voltage value measurement unit, 7 is a current value measurement unit, 8 is a calculation unit (estimation unit, first to fourth calculations). Means), 9, 19 are equivalent circuit models, 11 is an RC series / parallel circuit (RC circuit), 12 is an RC parallel circuit (RC circuit), and Zw is Warburg impedance.

Claims (7)

ハイブリッド自動車又は電気自動車などの車両に搭載される二次電池(3)に流れる電流を測定する電流値測定部(7)と、
前記二次電池(3)にかかる電圧を測定する電圧値測定部(4)と、
前記二次電池(3)がRC回路(11、12)及び前記二次電池の分極の影響に応じて生じるワールブルグインピーダンス(Zw)を直列接続した回路を用いて等価回路モデル(9、19)に置換された状態で、前記電流値測定部の測定電流データ及び前記電圧値測定部の測定電圧データに応じて前記二次電池の等価回路モデル(9、19)のパラメータを推定する推定部(8)と、を備え、
前記推定部(8)は、
前記等価回路モデル(9、19)内のワールブルグインピーダンス(Zw)を算出する第1算出手段(8)と、
前記第1算出手段によりワールブルグインピーダンスが算出された後に前記等価回路モデル(9)内の前記RC回路(11、12)のパラメータを算出する第2算出手段(8)と、を備えることを特徴とする車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置。
A current value measuring unit (7) for measuring a current flowing in a secondary battery (3) mounted on a vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle;
A voltage value measuring unit (4) for measuring a voltage applied to the secondary battery (3);
The equivalent circuit model (9, 19) is obtained by using a circuit in which the secondary battery (3) is connected in series with the RC circuit (11, 12) and the Warburg impedance (Zw) generated in accordance with the influence of the polarization of the secondary battery. In the replaced state, the estimation unit (8) that estimates the parameters of the equivalent circuit model (9, 19) of the secondary battery according to the measurement current data of the current value measurement unit and the measurement voltage data of the voltage value measurement unit ) And
The estimation unit (8)
First calculation means (8) for calculating the Warburg impedance (Zw) in the equivalent circuit model (9, 19);
And second calculation means (8) for calculating parameters of the RC circuit (11, 12) in the equivalent circuit model (9) after the Warburg impedance is calculated by the first calculation means. A parameter estimation device for an equivalent circuit of a vehicle secondary battery.
請求項1記載の車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置において、
前記推定部(8)は、
前記二次電池(3)のインピーダンス特性上においてナイキスト線図の曲線部分の周波数のインピーダンス(Zw1)を算出する第3算出手段(8)と、
前記第3算出手段により算出された前記インピーダンス(Zw1)の実部(Re(Zw1))及び虚部(Im(Zw1))を用いて下記の(1)式中の拡散抵抗(R)及び時定数(τ)の2変数を算出する第4算出手段(8)と、を備え、
前記第1算出手段(8)が、前記第4算出手段により算出された前記拡散抵抗(R)及び前記時定数(τ)を用いて前記ワールブルグインピーダンスを算出することを特徴とする車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置。
Figure 2015206758
The equivalent circuit parameter estimation apparatus for a vehicle secondary battery according to claim 1,
The estimation unit (8)
Third calculation means (8) for calculating the impedance (Zw1) of the frequency of the curved portion of the Nyquist diagram on the impedance characteristics of the secondary battery (3);
Using the real part (Re (Zw1)) and imaginary part (Im (Zw1)) of the impedance (Zw1) calculated by the third calculation means, the diffusion resistance (R d ) in the following formula (1) and Fourth calculating means (8) for calculating two variables of time constant (τ d ),
The first calculation means (8) calculates the Warburg impedance using the diffusion resistance (R d ) and the time constant (τ d ) calculated by the fourth calculation means. A parameter estimation device for an equivalent circuit of a secondary battery.
Figure 2015206758
請求項2記載の車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置において、
前記推定部の第3算出手段(8)は、予め定められた周波数のインピーダンス(Zw0)を算出し、当該周波数から徐々に低い周波数のインピーダンス(Zw1)を算出し、これらの実部の差(Re(Zw1)−Re(Zw0))と虚部の差(Im(Zw1)−Im(Zw0))との和が所定値(Ze)以上となる最初の周波数のインピーダンス(Zw1)を前記ナイキスト線図の曲線部分のインピーダンスとみなし、この周波数のインピーダンス(Zw1)を算出結果とすることを特徴とする車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置。
In the vehicle secondary battery equivalent circuit parameter estimation device according to claim 2,
The third calculating means (8) of the estimating unit calculates an impedance (Zw0) of a predetermined frequency, calculates an impedance (Zw1) of a gradually lower frequency from the frequency, and calculates a difference between these real parts ( Re (Zw1) -Re (Zw0)) and the difference between the imaginary part (Im (Zw1) -Im (Zw0)) is the Nyquist line at the first frequency impedance (Zw1) at which the sum is equal to or greater than a predetermined value (Ze). A parameter estimation device for an equivalent circuit of a vehicular secondary battery, characterized in that the impedance (Zw1) at this frequency is taken as a calculation result, which is regarded as the impedance of the curved portion in the figure.
請求項2または3記載の車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置において、
前記推定部(8)の第3算出手段(8)は、前記ナイキスト線図上の曲線部分の周波数のインピーダンス(Zw1)の実部(Re(Zw1))と虚部(Im(Zw1))とのみにより前記拡散抵抗(R)及び前記時定数(τ)を算出することを特徴とする車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置。
In the parameter estimation apparatus of the equivalent circuit of the secondary battery for vehicles of Claim 2 or 3,
The third calculation means (8) of the estimation unit (8) includes a real part (Re (Zw1)) and an imaginary part (Im (Zw1)) of the impedance (Zw1) of the frequency of the curve part on the Nyquist diagram. The diffusion resistance (R d ) and the time constant (τ d ) are calculated only by means of the parameter estimation device for an equivalent circuit of a vehicular secondary battery.
請求項1記載の車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置において、
前記第1算出手段(8)は、前記電圧値測定部(4)による測定電圧データの緩和特性により下記の(1)式中の拡散抵抗(R)を算出し、算出された前記拡散抵抗(R)及びナイキスト線図上の直線部分となる所定周波数(f0)のインピーダンス(Zw0)を用いて時定数(τ)を算出し、当該算出された前記拡散抵抗(R)及び前記時定数(τ)を用いて前記ワールブルグインピーダンスを算出することを特徴とする車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置。
Figure 2015206758
The equivalent circuit parameter estimation apparatus for a vehicle secondary battery according to claim 1,
The first calculation means (8) calculates a diffusion resistance (R d ) in the following equation (1) based on the relaxation characteristics of the measured voltage data by the voltage value measurement unit (4), and the calculated diffusion resistance A time constant (τ d ) is calculated using (R d ) and an impedance (Zw 0) of a predetermined frequency (f 0) that is a linear portion on the Nyquist diagram, and the calculated diffusion resistance (R d ) and the A parameter estimation device for an equivalent circuit of a vehicular secondary battery, wherein the Warburg impedance is calculated using a time constant (τ d ).
Figure 2015206758
請求項5記載の車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置において、
前記第1算出手段(8)は、前記電圧値測定部(4)による測定電圧データの緩和特性により合成抵抗成分(R0+R1+R2+R)を算出し、前記ワールブルグインピーダンス(Zw)の原点抵抗成分(R0+R1+R2)を減算して前記拡散抵抗(R)を算出することを特徴とする車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置。
In the vehicle secondary battery equivalent circuit parameter estimation apparatus according to claim 5,
The first calculating means (8) calculates a combined resistance component (R0 + R1 + R2 + R d ) based on the relaxation characteristics of the measured voltage data by the voltage value measuring unit (4), and an origin resistance component (R0 + R1 + R2) of the Warburg impedance (Zw). A parameter estimation device for an equivalent circuit of a vehicular secondary battery, wherein the diffusion resistance (R d ) is calculated by subtracting.
請求項1〜6の何れか1項に記載の車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置において、
前記等価回路モデル(19)は、予め定められた開回路電圧(VOCV)−充電状態(SOC)の特性に応じて算出されたC成分要素(20b)に基づいて設定されるものであり、
前記推定部(8)は、このC成分要素(20b)の容量性インピーダンス成分を、算出されたインピーダンス(Zw1又はZw0)から減算することを特徴とする車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置。
The parameter estimation device for an equivalent circuit of the vehicle secondary battery according to any one of claims 1 to 6,
The equivalent circuit model (19) is set based on a C component element (20b) calculated according to a predetermined open circuit voltage (V OCV ) -charge state (SOC) characteristic,
The estimation unit (8) subtracts the capacitive impedance component of the C component element (20b) from the calculated impedance (Zw1 or Zw0), and estimates the parameters of the equivalent circuit of the vehicular secondary battery. apparatus.
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