JP2017116503A - 状態推定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】推定精度を向上可能な状態推定装置を提供する。【解決手段】本発明に係る状態推定装置１００は、充放電電流検出手段１１０と、端子間電圧検出手段１２０と、表面温度検出手段１３０と、等価回路モデルと、表面温度Ｔａに基づいて電池温度Ｔを推定するとともに電池温度Ｔと充放電電流値Ｉａとに基づいて遅い応答部分の第２過電圧値Ｖ02を推定する第２過電圧値推定手段１５０と、端子間電圧値Ｖａから第２過電圧値Ｖ02を減算することで第１開放電圧値ＯＣＶ１を算出する第１減算手段１６０と、充放電電流値Ｉａと第１開放電圧値ＯＣＶ１とに基づいて逐次パラメータ推定を行い、速い応答部分の第１過電圧値Ｖ01を算出する第１過電圧値推定手段１４０と、第１開放電圧値ＯＣＶ１から第１過電圧値Ｖ01を減算することで、第２開放電圧値ＯＣＶ２を算出する第２減算手段１７０と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、電池の内部状態を推定する状態推定装置に関する。

従来、二次電池の内部状態を推定する方法として、電池の挙動を表現した等価回路モデルを用いて、等価回路モデルに含まれるパラメータを決定する、いわゆるモデルベースの推定手法が知られている。例えば、特許文献１には、等価回路モデルを用いるとともに、電池の挙動のうち速い応答よりも推定が困難な遅い応答の挙動について、実際に測定した電流値及び電圧値に基づいて推定することにより、電池の内部状態を推定する装置が開示されている。

特許第５３０７９０８号明細書

電池の内部状態は、電池の温度によっても変化するため、電池の温度を考慮して推定を行うことにより、さらに高い精度で電池の内部状態を推定し得る。また、電池の実際の使用環境においては、電池の熱容量により、計測可能な電池表面の温度と、電池内部の温度とが異なる。そのため、このような温度の差を考慮して推定を行うことにより、さらに高い精度で電池の内部状態を推定し得る。

かかる観点に鑑みてなされた本発明の目的は、推定精度を向上可能な状態推定装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、第１の観点に係る状態推定装置は、
電池の充放電電流値を検出する充放電電流検出手段と、
前記電池の端子間電圧値を検出する端子間電圧検出手段と、
前記電池の表面温度を検出する表面温度検出手段と、
前記電池の速い応答部分と遅い応答部分とを有する等価回路モデルと、
前記表面温度検出手段から入力された前記表面温度に基づいて前記電池の電池温度を推定するとともに、前記推定した電池温度と前記充放電電流検出手段から入力された前記充放電電流値とに基づいて前記等価回路モデルの前記遅い応答部分の第２過電圧値を推定する第２過電圧値推定手段と、
前記端子間電圧検出手段が検出した前記端子間電圧値から、前記第２過電圧値推定手段が推定した前記第２過電圧値を減算することで、第１開放電圧値を算出する第１減算手段と、
前記充放電電流検出手段から入力された前記充放電電流値と、前記第１減算手段から入力された前記第１開放電圧値とに基づいて、前記等価回路モデルの前記速い応答部分のみを用いて逐次パラメータ推定を行うとともに、前記速い応答部分の第１過電圧値を算出する第１過電圧値推定手段と、
前記第１減算手段が算出した前記第１開放電圧値から、前記第１過電圧値推定手段が算出した第１過電圧値を減算することで、第２開放電圧値を算出する第２減算手段と、を備える。

また、第２の観点に係る状態推定装置は、
前記第２過電圧値推定手段は、前記推定した電池温度に基づいて前記等価回路モデルの前記遅い応答部分の内部抵抗値を算出し、該算出された内部抵抗値と前記充放電電流検出手段から入力された前記充放電電流値とに基づいて前記遅い応答部分の第２過電圧値を推定することを特徴とする。

また、第３の観点に係る状態推定装置は、
前記第１過電圧値推定手段は、前記推定したパラメータに基づいて前記速い応答部分の内部抵抗値を算出し、
前記第２過電圧値推定手段は、前記第１過電圧値推定手段が算出した前記速い応答部分の内部抵抗値に基づいて前記電池の電池温度を推定することを特徴とする。

また、第４の観点に係る状態推定装置は、
前記第２減算手段が算出した前記第２開放電圧値に基づき前記電池の充電率を求める開放電圧−充電率変換手段をさらに備えることを特徴とする。

また、第５の観点に係る状態推定装置は、
前記端子間電圧検出手段が検出した前記端子間電圧のうち、前記遅い応答部分の電圧値を減算して得た電圧値を前記第１過電圧値推定手段に入力するフィルタ処理手段をさらに備えることを特徴とする。

また、第６の観点に係る状態推定装置は、
前記フィルタ処理手段は、前記充放電電流検出手段が検出した充放電電流値のうち前記遅い応答部分の電流値を減算して得た電流値を前記第１過電圧値推定手段に入力することを特徴とする。

第１の観点に係る状態推定装置によれば、電池の表面温度に基づいて電池の内部の電池温度を推定し、推定した電池温度に基づいて第２過電圧値を算出する。そして、状態推定装置は、第２過電圧値を用いて、電池の開放電圧値である第２開放電圧値を算出する。そのため、状態推定装置は、電池温度の影響を考慮した第２開放電圧値の推定が可能である。従って、状態推定装置によれば、電池の状態推定精度を向上可能である。

また、第２の観点に係る状態推定装置によれば、推定した電池温度に基づいて、等価回路モデルのうち遅い応答部分の内部抵抗値を算出して、第２過電圧値を算出する。つまり、状態推定装置は、温度による影響を受けやすい遅い応答部分の内部抵抗値を、電池温度Ｔの影響を考慮して決定する。そのため、状態推定装置は、電池の状態推定精度を向上しやすくなる。

また、第３の観点に係る状態推定装置によれば、第１過電圧推定手段は、推定した速い応答部分のパラメータに基づいて、速い応答部分の内部抵抗値を算出する。算出された内部抵抗値は、第２過電圧値推定手段に入力され、第２過電圧値推定手段は、内部抵抗値を用いて電力を算出する。そのため、第２過電圧値推定手段は、速い応答部分のパラメータの値を考慮した電力を算出できる。

また、第４の観点に係る状態推定装置によれば、開放電圧−充電率変換手段は、第２開放電圧値に基づき電池の充電率を算出する。第２開放電圧値は、電池温度の影響を考慮して決定されているため、充電率についても電池温度の影響を考慮した推定が行われる。そのため状態推定装置によれば、電池の状態推定精度を向上しやすくなる。

また、第５の観点に係る状態推定装置によれば、第１減算器には、電池の等価回路モデルの遅い応答部分を除いた速い応答部分の電圧のみが入力される。そのため、状態推定装置は、遅い応答部分における過電圧値が重複して演算されるのを避けることが可能となる。

また、第６の観点に係る状態推定装置によれば、演算時における遅い応答部分に関する電流値の重複を避けることが可能となる。

本発明の第１実施形態に係る状態推定装置の概略構成を示す機能ブロック図である。 図１の実電池の等価回路モデルのうち速い応答部分の一例を示す図である。 図１の実電池の等価回路モデルのうち遅い応答部分の一例を示す図である。 図１の第２過電圧算出部による抵抗値の決定方法を説明する概略図である。 本発明の第２実施形態に係る状態推定装置の概略構成を示す機能ブロック図である。 図５のフィルタ処理部の概略構成を示す機能ブロック図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る状態推定装置の概略構成を示す機能ブロック図であり、電池に接続された状態を示す図である。状態推定装置１００は、例えば電気自動車に搭載され、図示しない駆動モータ等に電力を供給可能な実電池（リチウム・イオン・バッテリ等の二次電池）２００に接続されており、電流センサ１１０と、電圧センサ１２０と、温度センサ１３０と、逐次パラメータ推定部１４０と、状態量推定部１５０と、第１減算器１６０と、第２減算器１７０と、開放電圧−充電率変換部１８０と、を備えている。

本実施形態において、実電池２００は、複数の電池セルを接続して形成されている。なお、実電池２００は、リチウム・イオン・バッテリ以外の他の種類の電池であってもよい。

電流センサ１１０は、実電池２００から駆動モータ等へ電力を供給する場合の放電電流の大きさ、及び車両制動時に電気モータを発電機として機能させて制動エネルギの一部を回収したり地上の電源設備から充電したりする場合の充電電流の大きさを検出する。電流センサ１１０が検出した充放電電流値Ｉａは、逐次パラメータ推定部１４０及び状態量推定部１５０に出力される。なお、電流センサ１１０は、種々の構造及び形式を有するものを適宜採用でき、本発明の充放電電流検出手段に相当する。

電圧センサ１２０は、実電池２００の端子間の電圧値を検出する。電圧センサ１２０が検出した端子間電圧値Ｖａは、第１減算器１６０に出力される。なお、電圧センサ１２０は、種々の構造及び形式を有するものを適宜採用でき、本発明の端子間電圧検出手段に相当する。

温度センサ１３０は、実電池２００に接触して配置され、実電池２００の表面の温度を測定する。温度センサ１３０は、例えば熱電対、サーミスタ、バイメタル等の周知の温度センサにより構成される。温度センサ１３０が測定した実電池２００の表面温度Ｔａは、状態量推定部１５０に出力される。なお、温度センサ１３０は、本発明の表面温度検出手段に相当する。

逐次パラメータ推定部１４０は、電流センサ１１０から取得した充放電電流値Ｉａと、後述する第１減算器１６０が算出した第１開放電圧値ＯＣＶ１とを入力信号として、実電池２００の挙動を表現した等価回路モデルのうち、速い応答部分を示す要素のパラメータを推定する。図２は、本実施形態における実電池２００の等価回路モデルのうち速い応答部分の一例を示す図である。図２に示すように、本実施形態では、速い応答部分は、それぞれ抵抗値Ｒ₁及びＲ₂を有する２つの抵抗と、それぞれ静電容量Ｃ₁及びＣ₂を有する２つのコンデンサとを含む。

逐次パラメータ推定部１４０は、例えばカルマン・フィルタを用いて、第１開放電圧値ＯＣＶ１と、等価回路モデルの速い応答部分の出力値（推定した端子間電圧値）とを比較してこれらの出力値差が小さくなるように、等価回路モデルの状態方程式のパラメータ（抵抗値Ｒ₁及びＲ₂並びに静電容量Ｃ₁及びＣ₂）を逐次調整する。なお、カルマン・フィルタを用いたパラメータ推定方法の詳細については、例えば特開２０１２−１４９９４７号公報に開示されている。

逐次パラメータ推定部１４０は、推定したパラメータＲ₁、Ｒ₂、Ｃ₁及びＣ₂に基づいて、等価回路モデルの速い応答部分により示される内部抵抗値Ｒ_Iを算出する。逐次パラメータ推定部１４０が算出した内部抵抗値Ｒ_Iは、状態量推定部１５０に出力される。なお、逐次パラメータ推定部１４０は、本発明の第１過電圧値推定手段に相当する。

また、逐次パラメータ推定部１４０は、推定したパラメータＲ₁、Ｒ₂、Ｃ₁及びＣ₂と、電流センサ１１０が検出した充放電電流値Ｉａとを乗算することにより、第１過電圧値Ｖ₀₁を算出する。逐次パラメータ推定部１４０が算出した第１過電圧値Ｖ₀₁は、第２減算器１７０に出力される。

状態量推定部１５０は、電流センサ１１０から取得した充放電電流値Ｉａと、温度センサ１３０から取得した表面温度Ｔａと、逐次パラメータ推定部１４０から取得した速い応答部分の内部抵抗値Ｒ_Iとを入力信号として、状態量を推定して第２過電圧値Ｖ₀₂を推定する。状態量推定部１５０による第２過電圧値Ｖ₀₂の推定処理の詳細については、後述する。なお、状態量推定部１５０は、本発明の第２過電圧値推定手段に相当する。

第１減算器１６０は、電圧センサ１２０から取得した端子間電圧値Ｖａから、状態量推定部１５０から取得した第２過電圧値Ｖ₀₂を減算して、第１開放電圧値ＯＣＶ１を算出する。第１減算器１６０が算出した第１開放電圧値ＯＣＶ１は、逐次パラメータ推定部１４０に出力される。また、第１減算器１６０が算出した第１開放電圧値ＯＣＶ１は、第２減算器１７０に出力される。なお、第１減算器１６０は、本発明における第１減算手段に相当する。

第２減算器１７０は、第１減算器１６０から取得した第１開放電圧値ＯＣＶ１から、逐次パラメータ推定部１４０が推定した第１過電圧値Ｖ₀₁を減算して、第２開放電圧値ＯＣＶ２を算出する。第２減算器１７０が算出した第２開放電圧値ＯＣＶ２は、開放電圧−充電率変換部１８０に出力される。なお、第２開放電圧値ＯＣＶ２は、状態推定装置１００が推定する実電池２００の開放電圧値に相当する。なお、第２減算器１７０は、本発明における第２減算手段に相当する。

開放電圧−充電率変換部１８０は、第２減算器１７０から取得した第２開放電圧値ＯＣＶ２に基づき、その第２開放電圧値ＯＣＶ２に相当する充電率ＳＯＣを決定する。具体的には、開放電圧−充電率変換部１８０には、あらかじめ実験で得られた開放電圧と充電率との関係を表すデータがルック・アップ・テーブルとして記憶されており、開放電圧−充電率変換部１８０は、ルック・アップ・テーブルを参照して、第２減算器１７０から取得した第２開放電圧値ＯＣＶ２に相当する充電率ＳＯＣ_OCVを決定する。なお、開放電圧−充電率変換部１８０は、本発明の開放電圧−充電率変換手段に相当する。

次に、状態量推定部１５０が行う第２過電圧値Ｖ₀₂の推定処理の詳細について説明する。図１に示すように状態量推定部１５０は、電力算出部１５１と、電池温度推定部１５２と、第２過電圧算出部１５３とを有する。

電力算出部１５１は、逐次パラメータ推定部１４０から取得した内部抵抗値ＲＩと、電流センサ１１０から取得した充放電電流値Ｉａとに基づき、速い応答部分における電力Ｗを算出する。すなわち、電力算出部１５１は、Ｗ＝Ｉａ²×Ｒ_Iの式により、電力Ｗを算出する。電力算出部１５１が算出した電力Ｗは、電池温度推定部１５２に出力される。

電池温度推定部１５２は、温度センサ１３０から取得した実電池２００の表面温度Ｔａと、電力算出部１５１から取得した電力Ｗに基づき、電池の内部の温度を推定する。本実施形態において、電池温度推定部１５２は、次の式（１）に基づいて電池温度Ｔを推定する。

ここで、Ｔ₀は、実電池２００の温度の初期値であり、すなわち、実電池２００に対して充放電を行う前の温度である。また、Ｔ_kは、第ｋ回目の温度推定により推定した、初期値Ｔ₀からの上昇幅（値）であり、次の式（２）によって表される。

式（２）において、θは実電池２００内部の熱抵抗であり、Ｃ_rは実電池２００内部の熱容量である。

第２過電圧算出部１５３は、電流センサ１１０から取得した充放電電流値Ｉａと、電池温度推定部１５２から取得した電池温度Ｔと、実電池２００の健全度（ＳＯＨ：state of health）とを入力信号として、実電池２００の挙動を表現した等価回路モデルのうち遅い応答部分における第２過電圧値Ｖ₀₂を推定する。ＳＯＨは、例えば状態量推定部１５０が推定する。健全度の推定方法については、例えば特開２０１４−５９２２６号公報に開示されている。

図３は、実電池２００の等価回路モデルのうち遅い応答部分の一例を示す図である。図３に示すように、本実施形態では、遅い応答部分は、それぞれ抵抗値Ｒ₃、Ｒ₄及びＲ₅を有する３つの抵抗と、それぞれ静電容量Ｃ₃、Ｃ₄及びＣ₅を有する３つのコンデンサとを含む。各コンデンサの静電容量Ｃ₃、Ｃ₄及びＣ₅は、例えばあらかじめ第２過電圧算出部１５３に記憶されている。抵抗値Ｒ₃、Ｒ₄及びＲ₅は、それぞれ実電池２００の温度によって変化する。第２過電圧算出部１５３は、電池温度推定部１５２から取得した電池温度Ｔに基づいて抵抗値Ｒ₃、Ｒ₄及びＲ₅を決定し、決定した抵抗値Ｒ₃、Ｒ₄及びＲ₅を使用して第２過電圧値Ｖ₀₂を推定する。

ここで、本実施形態における、第２過電圧算出部１５３による抵抗値Ｒ₃、Ｒ₄及びＲ₅の決定方法について、図４を参照しながら説明する。

第２過電圧算出部１５３は、あらかじめ内部抵抗基準値Ｒ’’₃、Ｒ’’₄及びＲ’’₅を記憶している。内部抵抗基準値Ｒ’’₃、Ｒ’’₄及びＲ’’₅は、遅い応答部分における抵抗を求めるための基準となる抵抗値であり、電池温度Ｔが所定温度（例えば２５℃）である場合における、遅い応答部分の３つの抵抗の各抵抗値である。また、第２過電圧算出部１５３は、遅い応答部分の３つの抵抗のそれぞれに対応する補正係数テーブル４００を記憶している。補正係数テーブル４００は、電池温度Ｔと、抵抗値を決定するための補正係数との関係を示すテーブルである。図４に示す補正係数テーブル４００は、縦軸が補正係数を、横軸が電池温度Ｔの逆数である。第２過電圧算出部１５３は、まず、内部抵抗基準値Ｒ’’₃、Ｒ’’₄及びＲ’’₅に、各抵抗に対応する補正係数テーブル４００を参照して、取得した電池温度Ｔに基づいて決定した補正係数を乗じることにより、内部抵抗第１補正値Ｒ’₃、Ｒ’₄及びＲ’₅を算出する。

次に、第２過電圧算出部１５３は、内部抵抗第１補正値Ｒ’₃、Ｒ’₄及びＲ’₅に、ＳＯＨを乗じることにより、遅い応答部分における各抵抗の抵抗値Ｒ₃、Ｒ₄及びＲ₅として、内部抵抗最終補正値Ｒ₃、Ｒ₄及びＲ₅を算出する。

第２過電圧算出部１５３は、電池温度に基づいて算出した抵抗値Ｒ₃、Ｒ₄及びＲ₅と、あらかじめ記憶された静電容量Ｃ₃、Ｃ₄及びＣ₅とを使用して、図３で示した等価回路モデルの遅い応答部分の内部抵抗値を算出する。そして、算出した内部抵抗値に基づいて、遅い応答部分に充放電電流値Ｉａを流した場合における、遅い応答部分の両端間の電圧を算出することにより、第２過電圧値Ｖ₀₂を算出する。

次に、上記のように構成された本実施形態に係る状態推定装置の作用につき、説明する。電流センサ１１０は、実電池２００へ充放電される充放電電流値Ｉａを検出し、この値を、状態量推定部１５０の電力算出部１５１及び第２過電圧算出部１５３、並びに逐次パラメータ推定部１４０に入力する。また、電圧センサ１２０は、実電池２００の端子間電圧値Ｖａを検出し、この値を、第１減算器１６０に入力する。また、温度センサ１３０は、実電池２００の表面温度Ｔａを検出し、この値を、状態量推定部１５０の電池温度推定部１５２に入力する。

まず、電力算出部１５１は、入力された充放電電流値Ｉａと内部抵抗値Ｒ_Iとに基づき、速い応答部分における電力Ｗを算出する。なお、電力算出部１５１が最初に電力Ｗを算出する場合、つまり、未だ速い応答部分により内部抵抗値Ｒ_Iが算出されていない場合、電力算出部１５１は、適宜の方法により定めた内部抵抗値Ｒ_Iを用いて電力Ｗを算出する。適宜の方法は、例えば、予め記憶された内部抵抗値Ｒ_Iを用いる方法等であるが、これに限られない。電力算出部１５１で算出された電力Ｗは、電池温度推定部１５２に入力される。

電池温度推定部１５２は、入力された電力Ｗ及び表面温度Ｔａに基づき、式（１）及び（２）を用いて、実電池２００の電池温度Ｔを推定する。推定された電池温度Ｔは、第２過電圧算出部１５３に入力される。

第２過電圧算出部１５３は、入力された電池温度Ｔ、充放電電流値Ｉａ及びＳＯＨに基づき、遅い応答部分における各抵抗の抵抗値Ｒ₃、Ｒ₄及びＲ₅を算出する。そして、第２過電圧算出部１５３は、算出した抵抗値Ｒ₃、Ｒ₄及びＲ₅と、あらかじめ記憶された静電容量Ｃ₃、Ｃ₄及びＣ₅とを使用して、等価回路モデルの遅い応答部分に充放電電流値Ｉａを流した場合における第２過電圧値Ｖ₀₂を算出する。第２過電圧値Ｖ₀₂は、第１減算器１６０に入力される。

次に、第１減算器１６０は、入力された第２過電圧値Ｖ₀₂及び端子間電圧値Ｖａに基づき、第１開放電圧値ＯＣＶ１を算出する。第１開放電圧値ＯＣＶ１は、逐次パラメータ推定部１４０及び第２減算器１７０に入力される。

逐次パラメータ推定部１４０は、入力された第１開放電圧値ＯＣＶ１及び充放電電流値Ｉａに基づき、カルマン・フィルタを用いて、抵抗値Ｒ₁及びＲ₂並びに静電容量Ｃ₁及びＣ₂を逐次調整（推定）する。そして、逐次パラメータ推定部１４０は、推定したパラメータＲ₁、Ｒ₂、Ｃ₁及びＣ₂に基づいて、等価回路モデルの速い応答部分により示される内部抵抗値Ｒ_Iを算出する。内部抵抗値Ｒ_Iは、状態量推定部１５０に出力される。状態量推定部１５０では、電力算出部１５１が、入力された内部抵抗値Ｒ_Iに基づいて、電力Ｗを算出する。

また、逐次パラメータ推定部１４０は、推定したパラメータＲ₁、Ｒ₂、Ｃ₁及びＣ₂と、電流センサ１１０が検出した充放電電流値Ｉａとに基づき、第１過電圧値Ｖ₀₁を算出する。第１過電圧値Ｖ₀₁は、第２減算器１７０に出力される。

第２減算器１７０は、入力された第１開放電圧値ＯＣＶ１及び第１過電圧値Ｖ₀₁に基づき、第２開放電圧値ＯＣＶ２を算出する。第２開放電圧値ＯＣＶ２は、開放電圧−充電率変換部１８０に出力される。

開放電圧−充電率変換部１８０は、開放電圧−充電率のルック・アップ・テーブルを用いて、入力された第２開放電圧値ＯＣＶ２に相当する充電率ＳＯＣ_OCVを得、この値をたとえば走行可能距離演算部（図示せず）等の必要演算部へ出力する。

以上説明したように、本実施形態に係る状態推定装置１００は、実電池２００の表面温度Ｔａに基づいて実電池２００の内部の電池温度Ｔを推定し、推定した電池温度Ｔに基づいて第２過電圧値Ｖ₀₂を算出する。そして、状態推定装置１００は、第２過電圧値Ｖ₀₂を用いて、実電池２００の開放電圧値である第２開放電圧値ＯＣＶ２を算出する。

通常、電池の等価回路モデルは、静特性に近い状態で試験を行うことにより作成される。つまり、試験中に電池に入出力される電流値は小さく、電池内部と電池表面との温度の乖離は生じにくい。ところが、実際の電池の使用時には、試験時よりも大きい電流値を入出力するため、電池内部と電池表面との温度の差が試験時よりも大きくなる。等価回路モデルの遅い応答部分に基づき推定される第２過電圧値Ｖ₀₂は、温度の変化による誤差の影響を受けやすいため、電池内部と電池表面の温度の差が大きくなるほど、算出される第２開放電圧値ＯＣＶ２の精度が低くなる。

この点、本実施形態に係る状態推定装置１００は、実電池２００の内部の電池温度Ｔを推定した上で第２開放電圧値ＯＣＶ２を推定するため、電池温度Ｔの影響を考慮した第２開放電圧値ＯＣＶ２の推定が可能である。従って、状態推定装置１００によれば、電池の状態推定精度を向上可能である。

また、本実施形態に係る状態推定装置１００は、推定した電池温度Ｔに基づいて、等価回路モデルのうち遅い応答部分の内部抵抗値を算出して、第２過電圧値Ｖ₀₂を算出する。つまり、状態推定装置１００は、温度による影響を受けやすい遅い応答部分の内部抵抗値を、電池温度Ｔの影響を考慮して決定するため、電池の状態推定精度を向上しやすくなる。

また、本実施形態に係る状態推定装置１００において、逐次パラメータ推定部１４０は、推定した速い応答部分のパラメータに基づいて、速い応答部分の内部抵抗値Ｒ_Iを算出する。算出された内部抵抗値Ｒ_Iは、電力算出部１５１に入力され、電力算出部１５１は、内部抵抗値Ｒ_Iを用いて電力Ｗを算出する。そのため、電力算出部１５１は、速い応答部分のパラメータの値を考慮した電力Ｗを算出できる。

また、本実施形態に係る状態推定装置１００において、開放電圧−充電率変換部１８０は、第２開放電圧値ＯＣＶ２に基づき電池の充電率を算出する。第２開放電圧値ＯＣＶ２は、電池温度Ｔの影響を考慮して決定されているため、充電率についても電池温度Ｔの影響を考慮した推定が行われる。そのため状態推定装置１００によれば、電池の状態推定精度を向上しやすくなる。

（第２実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態に係る状態推定装置の概略構成を示す機能ブロック図である。本実施形態に係る電池の状態推定装置３００は、図７に示すように、電流センサ１１０及び電圧センサ１２０と、状態量推定部１５０及び第１減算器１６０との間にフィルタ処理部１９０を設けた点が第１実施形態の状態推定装置１００と異なる。なお、フィルタ処理部１９０は、本発明のフィルタ処理手段に相当する。

フィルタ処理部１９０は、少なくとも電圧センサ１２０から入力された端子間電圧値Ｖａのうち遅い応答（拡散抵抗）分を取り除き、速い応答（結線抵抗＋電解液抵抗＋電荷移動抵抗）分を、フィルタ処理電圧値Ｖｂとして第１減算器１６０に入力する。

フィルタ処理部１９０は、本実施形態では、ロー・パス・フィルタで構成される。図６は、フィルタ処理部１９０の概略構成を示す機能ブロック図である。フィルタ処理部１９０は、端子間電圧値Ｖａから、充放電電流値Ｉａを用いて演算して得た遅い応答部分の電圧値Ｖｃを減算して、フィルタ処理電圧値Ｖｂを算出する。具体的には、フィルタ処理部１９０は、まず、実電池２００の遅い応答部分の等価回路モデル（図３参照）における抵抗値Ｒ₃の抵抗及び静電容量Ｃ₃のコンデンサに対応する伝達関数１９１と、抵抗値Ｒ₄の抵抗及び静電容量Ｃ₄のコンデンサに対応する伝達関数１９２と、抵抗値Ｒ₅の抵抗及び静電容量Ｃ₅のコンデンサに対応する伝達関数１９３とに、充放電電流値Ｉａを入力して、それぞれの過電圧値を算出する。図６では、ラプラス変換の変数をｓとして、各伝達関数１９１、１９２及び１９３を記載している。加算器１９４は、各伝達関数１９１、１９２及び１９３に基づいて算出された各過電圧値を加算することにより、遅い応答部分の電圧値Ｖｃを算出する。そして、減算器１９５は、端子間電圧値Ｖａから、遅い応答部分の電圧値Ｖｃを減算して、フィルタ処理電圧値Ｖｂを算出する。

一方、電流については、フィルタ処理部１９０で処理を行わずに状態量推定部１５０及び第１減算器１６０に入力される。電流については、ハイ・パス・フィルタを用いて遅い応答部分を減算することにより取り除いたフィルタ処理電流値Ｉｂが状態量推定部１５０及び第１減算器１６０に入力されてもよい。なお、その他の構成は、第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

本実施形態に係る状態推定装置３００によれば、第１減算器１６０には、実電池２００の等価回路モデルの遅い応答部分を除いた速い応答部分の電圧のみが入力される。そのため、状態推定装置３００は、遅い応答部分における過電圧値が重複して演算されるのを避けることが可能となる。

また、本実施形態に係る状態推定装置３００において、電流についても等価回路モデルの遅い応答部分を除いた速い応答部分の電流のみを入力した場合には、演算時における遅い応答部分に関する電流値の重複を避けることが可能となる。

本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各手段に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段等を１つに組み合わせたり、あるいは分割したりすることが可能である。

例えば、第２実施形態におけるフィルタ処理部１１で用いるロー・パス・フィルタ及びハイ・パス・フィルタは、上記実施形態において記載したものに限られず、種々のものを用いることができる。また、電池の等価回路モデルは、図２及び図３において例示したものに限られず、任意の数学モデルのものを使用することができる。

また、本発明に係る状態推定装置は、電気自動車等の車両に限られず、二次電池の内部状態を推測するものであれば、いかなる装置に適用してもよい。

１００、３００ 状態推定装置
１１０ 電流センサ（充放電電流検出手段）
１２０ 電圧センサ（端子間電圧検出手段）
１３０ 温度センサ（表面温度検出手段）
１４０ 逐次パラメータ推定部（第１過電圧値推定手段）
１５０ 状態量推定部（第２過電圧値推定手段）
１５１ 電力算出部
１５２ 電池温度推定部
１５３ 第２過電圧算出部
１６０ 第１減算器（第１減算手段）
１７０ 第２減算器（第２減算手段）
１８０ 開放電圧−充電率変換部（開放電圧−充電率変換手段）
１９０ フィルタ処理部（フィルタ処理手段）
２００ 実電池

Claims (6)

1. 電池の充放電電流値を検出する充放電電流検出手段と、
   前記電池の端子間電圧値を検出する端子間電圧検出手段と、
   前記電池の表面温度を検出する表面温度検出手段と、
   前記電池の速い応答部分と遅い応答部分とを有する等価回路モデルと、
   前記表面温度検出手段から入力された前記表面温度に基づいて前記電池の電池温度を推定するとともに、前記推定した電池温度と前記充放電電流検出手段から入力された前記充放電電流値とに基づいて前記等価回路モデルの前記遅い応答部分の第２過電圧値を推定する第２過電圧値推定手段と、
   前記端子間電圧検出手段が検出した前記端子間電圧値から、前記第２過電圧値推定手段が推定した前記第２過電圧値を減算することで、第１開放電圧値を算出する第１減算手段と、
   前記充放電電流検出手段から入力された前記充放電電流値と、前記第１減算手段から入力された前記第１開放電圧値とに基づいて、前記等価回路モデルの前記速い応答部分を用いて逐次パラメータ推定を行い、該推定したパラメータに基づき前記速い応答部分の第１過電圧値を算出する第１過電圧値推定手段と、
   前記第１減算手段が算出した前記第１開放電圧値から、前記第１過電圧値推定手段が算出した第１過電圧値を減算することで、第２開放電圧値を算出する第２減算手段と、
   を備える電池の状態推定装置。
2. 前記第２過電圧値推定手段は、前記推定した電池温度に基づいて前記等価回路モデルの前記遅い応答部分の内部抵抗値を算出し、該算出された内部抵抗値と前記充放電電流検出手段から入力された前記充放電電流値とに基づいて前記遅い応答部分の第２過電圧値を推定する、請求項１に記載の状態推定装置。
3. 前記第１過電圧値推定手段は、前記推定したパラメータに基づいて前記速い応答部分の内部抵抗値を算出し、
   前記第２過電圧値推定手段は、前記第１過電圧値推定手段が算出した前記速い応答部分の内部抵抗値に基づいて前記電池の電池温度を推定する、
   請求項１又は請求項２に記載の状態推定装置。
4. 前記第２減算手段が算出した前記第２開放電圧値に基づき前記電池の充電率を求める開放電圧−充電率変換手段をさらに備える、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の状態推定装置。
5. 前記端子間電圧検出手段が検出した前記端子間電圧のうち、前記遅い応答部分の電圧値を減算して得た電圧値を前記第１過電圧値推定手段に入力するフィルタ処理手段をさらに備える、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の状態推定装置。
6. 前記フィルタ処理手段は、前記充放電電流検出手段が検出した充放電電流値のうち前記遅い応答部分の電流値を減算して得た電流値を前記第１過電圧値推定手段に入力する、請求項５に記載の状態推定装置。

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