JP2018048910A - Power storage device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、満充電容量を推定する蓄電装置に関する。 The present invention relates to a power storage device that estimates a full charge capacity.
電池の充放電終了後に推定した満充電容量には、周辺環境の影響により生じたノイズを含んでいる可能性があるため、重み付け移動平均などを用いて満充電容量を推定し、ノイズの影響を軽減させている。 The full charge capacity estimated after the end of charging / discharging of the battery may include noise caused by the influence of the surrounding environment, so the full charge capacity is estimated using a weighted moving average etc. It is reduced.
関連する技術として、特許文献1及び特許文献2などが知られている。
As related techniques,
しかしながら、満充電容量を所定期間推定しない場合、例えば電池を長期間放置した場合、電池は保存劣化をしているため、所定期間を経過した後に重み付け移動平均を用いて満充電容量を推定すると、重み付け係数の影響により実際の満充電容量と乖離した満充電容量となる。 However, if the full charge capacity is not estimated for a predetermined period, for example, if the battery is left for a long period of time, the battery has deteriorated during storage, so if the full charge capacity is estimated using a weighted moving average after the predetermined period has elapsed, Due to the influence of the weighting coefficient, the full charge capacity deviates from the actual full charge capacity.
本発明の一側面に係る目的は、満充電容量を精度よく推定する蓄電装置を提供することである。 An object according to one aspect of the present invention is to provide a power storage device that accurately estimates a full charge capacity.
本発明に係る一つの形態である蓄電装置は、電池と、電池の満充電容量を推定する推定部と、を備える。
推定部は、電池の充放電開始時刻から充放電終了時刻までの電流積算値と、充放電開始時刻及び充放電終了時刻に計測した開回路電圧を用いて推定した充電率の差とを用いて満充電容量を推定する。続いて、推定部は、前回の充放電終了後に推定した前回の確定満充電容量と第一の重み付け係数とを乗算した値と、今回の充放電終了後に推定した満充電容量と第一の重み付け係数に応じて決定される第二の重み付け係数とを乗算した値と、を加算して今回の確定満充電容量を推定する。また、推定部は、確定満充電容量が所定期間推定されない場合、第一の重み付け係数は現在設定されている値より小さい値に設定し、第二の重み付け係数は現在設定されている値より大きい値に設定する。
A power storage device according to one aspect of the present invention includes a battery and an estimation unit that estimates a full charge capacity of the battery.
The estimation unit uses the integrated current value from the charge / discharge start time to the charge / discharge end time of the battery and the difference in charge rate estimated using the open circuit voltage measured at the charge / discharge start time and the charge / discharge end time. Estimate the full charge capacity. Subsequently, the estimation unit multiplies the previous determined full charge capacity estimated after the end of the previous charge / discharge by the first weighting factor, the full charge capacity estimated after the end of the current charge / discharge, and the first weighting. The value determined by multiplying the second weighting coefficient determined according to the coefficient is added to estimate the current determined full charge capacity. In addition, when the determined full charge capacity is not estimated for a predetermined period, the estimation unit sets the first weighting coefficient to a value smaller than the currently set value, and the second weighting coefficient is larger than the currently set value. Set to value.
推定部は、所定期間が長いほど、第一の重み付け係数は小さい値に設定し、第二の重み付け係数は大きい値に設定する。
推定部は、所定期間における電池の温度が所定温度より高い場合、第一の重み付け係数は現在設定されている値より小さい値に設定し、第二の重み付け係数は現在設定されている値より大きい値に設定する。
The estimation unit sets the first weighting coefficient to a smaller value and the second weighting coefficient to a larger value as the predetermined period is longer.
The estimation unit sets the first weighting coefficient to a value smaller than the currently set value and the second weighting coefficient larger than the currently set value when the battery temperature in the predetermined period is higher than the predetermined temperature. Set to value.
推定部は、所定温度が高いほど、第一の重み付け係数は小さい値に設定し、第二の重み付け係数は大きい値に設定する。
推定部は、所定期間における充電率が所定充電率より高い場合、第一の重み付け係数は現在設定されている値より小さい値に設定し、第二の重み付け係数は現在設定されている値より大きい値に設定する。
The estimation unit sets the first weighting coefficient to a smaller value and the second weighting coefficient to a larger value as the predetermined temperature is higher.
The estimation unit sets the first weighting coefficient to a value smaller than the currently set value when the charging rate in the predetermined period is higher than the predetermined charging rate, and the second weighting coefficient is larger than the currently set value. Set to value.
推定部は、所定充電率が高いほど、第一の重み付け係数は小さい値に設定し、第二の重み付け係数は大きい値に設定する。 The estimation unit sets the first weighting coefficient to a smaller value and the second weighting coefficient to a larger value as the predetermined charging rate is higher.
満充電容量を精度よく推定できる。 The full charge capacity can be estimated accurately.
以下図面に基づいて実施形態について詳細を説明する。
図1は、蓄電装置1の一実施例を示す図である。電池2の満充電容量を推定可能な蓄電装置1は、例えば、電池2、制御回路3、電流計測部4、電圧計測部5、温度計測部6を備える。蓄電装置1は、例えば、車両に搭載された電池パックなどが考えられる。電池2は、電池パックに設けられた二次電池であり、例えば、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などの二次電池又は蓄電素子などである。なお、電池2は複数の電池を接続した組電池を用いてもよい。
Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a
制御回路3は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、マルチコアCPU、プログラマブルなデバイス(FPGA(Field Programmable Gate Array)やPLD(Programmable Logic Device)など)を用いた回路が考えられる。また、制御回路3は、内部又は外部に備えられている記憶部を備え、記憶部に記憶されている蓄電装置1の各部を制御するプログラムを読み出して実行する。なお、本例においては制御回路3を用いて説明をするが、制御回路3が実行する制御を、例えば車両に搭載されている一つ以上のECU(Electronic Control Unit)などに行わせてもよい。
As the
制御回路3は、電池2の満充電容量を推定する推定部7を有し、推定部7は、電池2の充放電開始時刻から充放電終了時刻までの電流積算値ΔAh[Ah]と、充放電開始時刻及び充放電終了時刻に計測した開回路電圧を用いて推定した充電率の差ΔSOC[%]とを用いて満充電容量Fcc0を推定する。
The
ΔSOCは、充放電開始時刻に計測した開回路電圧を用いて推定した充電率SOC1と、充放電終了時刻に計測した開回路電圧を用いて推定した充電率SOC2との差を用いて求める。式1を参照。
ΔSOC=|SOC1−SOC2| 式1
また、満充電容量Fcc0は式2を用いて推定する。
Fcc0=ΔAh/ΔSOC 式2
ΔSOC is obtained by using the difference between the charge rate SOC1 estimated using the open circuit voltage measured at the charge / discharge start time and the charge rate SOC2 estimated using the open circuit voltage measured at the charge / discharge end time. See
ΔSOC = | SOC1-SOC2 |
Further, the full charge capacity Fcc0 is estimated using Equation 2.
Fcc0 = ΔAh / ΔSOC Equation 2
制御回路3の推定部7は、重み付け移動平均を用いて周辺環境の影響により生じたノイズを除去する。重み付け移動平均としては、例えば、前回の充放電終了後に推定した前回の確定満充電容量Fcc1と重み付け係数α(第一の重み付け係数)とを乗算した値(Fcc1×α)と、今回の充放電終了後に推定した満充電容量Fcc0と重み付け係数αに応じて決定される重み付け係数β(=1−α:第二の重み付け係数)とを乗算した値(Fcc0×β)と、を加算して今回の確定満充電容量Fcc1を推定する。式3を参照。
今回のFcc1=前回のFcc1×α+Fcc0×β 式3
The estimation unit 7 of the
Fcc1 this time = previous Fcc1 × α + Fcc0 ×
また、制御回路3の推定部7は、前回の充放電終了後に前回の確定満充電容量が推定されてから、確定満充電容量Fcc1が所定期間T推定されていない場合、今回のFcc1を推定するときに、重み付け係数αは現在設定されている値より小さい値に設定し、重み付け係数βは現在設定されている値より大きい値に設定する。例えば、通常時(前回の確定満充電容量が推定されてから、所定期間T内に今回の確定満充電容量Fcc1が推定されているとき)に、重み付け係数αが0.9、重み付け係数βが0.1であれば、確定満充電容量Fcc1が所定期間T推定されていない場合には重み付け係数αを0.5、重み付け係数βを0.5とする。すなわち、保存劣化を考慮して、前回の確定満充電容量Fcc1よりも、所定期間Tを経過した後の最初の充放電終了後に推定した満充電容量Fcc0を重視する重み付けをすることで、今回の確定満充電容量Fcc1を実際の満充電容量Fccに近づけることができるので、今回の確定満充電容量Fcc1を精度よく推定できる。
Further, the estimation unit 7 of the
なお、通常時の重み付け係数α、β、及び、所定期間T推定されていない場合に用いる重み付け係数α、βは、記憶部に記憶されている。また、重み付け係数αは0.9や0.1に限らず他の値でもよく、βも0.1や0.5に限らず他の値でもよい。また、前回の確定満充電容量Fcc1は、前々回の確定満充電容量Fcc1×α+前回の充放電終了後に推定した満充電容量Fcc0×βによって推定される。 The normal weighting coefficients α and β and the weighting coefficients α and β used when the predetermined period T is not estimated are stored in the storage unit. Further, the weighting coefficient α is not limited to 0.9 or 0.1, and may be other values, and β is not limited to 0.1 or 0.5, and may be other values. The previous determined full charge capacity Fcc1 is estimated by the previous determined full charge capacity Fcc1 × α + the full charge capacity Fcc0 × β estimated after the end of the previous charge / discharge.
図2は、重み付け係数α、βと満充電容量(又は容量維持率)と日数(時間)との関係を示す図である。図2においては縦軸に満充電容量が示され、横軸に日数が示されている。また、図2の曲線21(実線)は電池2の実際の満充電容量Fccを示す曲線である。曲線22(破線)は、確定満充電容量Fcc1を所定期間T推定しない場合でも、式3において重み付け係数αを0.9とし重み付け係数βを0.1とした場合の確定満充電容量Fcc1の推移を示す曲線である。また、曲線23(一点鎖線)は、確定満充電容量Fcc1を所定期間T推定しない場合に、所定期間Tを経過後、式3において重み付け係数αを0.5とし重み付け係数βを0.5としたときの確定満充電容量Fcc1の推移を示す曲線である。
FIG. 2 is a diagram showing the relationship among the weighting coefficients α and β, the full charge capacity (or capacity maintenance rate), and the number of days (hours). In FIG. 2, the vertical axis indicates the full charge capacity, and the horizontal axis indicates the number of days. A curve 21 (solid line) in FIG. 2 is a curve showing the actual full charge capacity Fcc of the battery 2. Curve 22 (broken line) shows the transition of the determined full charge capacity Fcc1 when the weighting coefficient α is 0.9 and the weighting coefficient β is 0.1 in
曲線22と曲線23とは、0日から20日まで、式3の重み付け係数αを0.9とし、重み付け係数βを0.1としているので、曲線22、23は同じ確定満充電容量Fcc1を推定する。また、曲線22、23は曲線21に近い曲線を描く。
Since the
続いて、20日から40日(所定期間T)において、電池2は長期間放置されるため、保存劣化により実際の満充電容量Fccは曲線21に示すように低下する。
続いて、40日(所定期間Tを経過した後)において電池2の充放電終了後、式3の重み付け係数αが0.9、重み付け係数βが0.1のままだと曲線22と曲線21とは乖離する。その理由は、20日(所定期間Tの開始時刻前)に推定した確定満充電容量Fcc1を前回の確定満充電容量Fcc1とし、この前回の確定満充電容量Fcc1を重視する重み付けがされるとともに、40日において電池2の充放電終了後に推定された満充電容量Fcc0に対する重み付けが軽視されているためである。そのため、40日において電池2の充放電終了後に推定された今回の確定満充電容量Fcc1が、20日における実際の満充電容量Fccに近づいてしまう。
Subsequently, since the battery 2 is left for a long period of time from the 20th to the 40th (predetermined period T), the actual full charge capacity Fcc decreases as shown by the
Subsequently, after the end of charging / discharging of the battery 2 on the 40th day (after a predetermined period T has elapsed), the
更に、図2に示すように、式3の重み付け係数αが0.9、重み付け係数βが0.1のままだと、曲線22が曲線21に一致するまでに時間を要してしまう。その理由は、所定期間Tを経過した後の最初の充放電終了後、前回の確定満充電容量Fcc1を重視する重み付けをして今回の確定満充電容量Fcc1を推定すると、今回の確定満充電容量Fcc1と実際の満充電容量Fccとが乖離するので、曲線22が曲線21に一致するまでに時間がかかるためである。
Furthermore, as shown in FIG. 2, if the weighting coefficient α in
そこで、所定期間Tを経過した後、40日において充放電終了後、保存劣化を考慮して式3の重み付け係数αを0.5、重み付け係数βを0.5に設定し、20日に推定した前回の確定満充電容量Fcc1よりも、40日において電池2の充放電終了後に推定した満充電容量Fcc0を重視する重み付けをする。そうすると40日において充放電終了後に推定した満充電容量Fcc0は、所定期間Tを経過した後に推定され、保存劣化の影響が反映されているので、実際の満充電容量Fccに近い値となる。よって、今回の確定満充電容量Fcc1を精度よく推定できる。
Therefore, after the predetermined period T has elapsed, after charging / discharging is completed on the 40th, the storage coefficient is taken into consideration and the weighting coefficient α in
更に、図2に示すように、式3の重み付け係数αを0.5、重み付け係数βを0.5にすることで、曲線23が曲線21に一致するまでに時間を早くすることができる。その理由は、所定期間Tを経過した後の最初の充放電終了後に推定した満充電容量Fcc0を重視する重み付けをして今回の確定満充電容量Fcc1を推定すると、今回の確定満充電容量Fcc1と実際の満充電容量Fccとが近い値となるため、曲線23が曲線21に一致するまでの時間を短縮させることができる。
Further, as shown in FIG. 2, by setting the weighting coefficient α in
なお、制御回路3の推定部7は、所定期間Tが長いほど、重み付け係数αは小さい値に設定し、重み付け係数βは大きい値に設定する。すなわち、所定期間Tが長くなるほど、電池2の充放電終了後の保存劣化は大きくなるため、所定期間Tの開始時刻前に推定した確定満充電容量Fcc1(前回の確定満充電容量Fcc1)よりも、所定期間Tを経過した後の最初の充放電終了後に推定した満充電容量Fcc0を重視する重み付けをする。そうすると、満充電容量Fcc0は、所定期間Tを経過した後に推定されているため、保存劣化の影響が反映され、実際の満充電容量Fccに近い値となるので、今回の確定満充電容量Fcc1を精度よく推定できる。
The estimation unit 7 of the
また、制御回路3の推定部7は、所定期間Tにおける電池2の温度が所定温度より高い場合、重み付け係数αは現在設定されている値より小さい値に設定し、重み付け係数βは現在設定されている値より大きい値に設定する。また、制御回路3の推定部7は、電池2の所定温度が高いほど、重み付け係数αは小さい値に設定し、重み付け係数βは大きい値に設定する。すなわち、電池2の温度が所定温度より高くなると、電池2の劣化により満充電容量が小さくなるため、所定期間Tを経過した後の最初の充放電終了後に推定した満充電容量Fcc0を重視する重み付けをする。そうすると、満充電容量Fcc0は、所定期間Tを経過した後に推定されているため、電池2の温度及び保存劣化の影響が反映され、実際の満充電容量Fccに近い値となるので、今回の確定満充電容量Fcc1を精度よく推定できる。なお、電池2の温度は、温度計測部6を用いて計測する。また、制御回路3は、所定期間Tにおいて計測した温度の平均を算出し、その平均温度を温度として用いてもよい。
In addition, when the temperature of the battery 2 in the predetermined period T is higher than the predetermined temperature, the estimation unit 7 of the
また、制御回路3の推定部7は、所定期間Tにおける充電率が所定充電率より高い場合、重み付け係数αは現在設定されている値より小さい値に設定し、重み付け係数βは現在設定されている値より大きい値に設定する。また、制御回路3の推定部7は、所定充電率が高いほど、重み付け係数αは小さい値に設定し、重み付け係数βは大きい値に設定する。すなわち、電池2の充電率が所定充電率より高くなると、電池2の劣化により満充電容量が小さくなるため、所定期間Tを経過した後の最初の充放電終了後に推定した満充電容量Fcc0を重視する重み付けをする。そうすると、満充電容量Fcc0は、所定期間Tを経過した後に推定されているため、電池2の温度及び保存劣化の影響が反映され、実際の満充電容量Fccに近い値となるので、今回の確定満充電容量Fcc1を精度よく推定できる。
In addition, when the charging rate in the predetermined period T is higher than the predetermined charging rate, the estimation unit 7 of the
蓄電装置1の動作について説明をする。
図3は、蓄電装置1の動作の一実施例を示すフロー図である。ステップS1で制御回路3は充放電終了を検出すると、ステップS2で制御回路3は満充電容量Fcc0を推定する。すなわち、制御回路3は、電池2の充放電開始時刻から充放電終了時刻までの電流積算値ΔAh[Ah]と、充放電開始時刻及び充放電終了時刻に計測した開回路電圧を用いて推定した充電率の差ΔSOC[%]とを用いて満充電容量Fcc0を推定する。式2を参照。
The operation of the
FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of the operation of the
ステップS3では、制御回路3が所定期間Tにおいて確定満充電容量Fcc1が推定されたか否かを判定し、所定期間Tに推定をしている場合(Yes)にはステップS4に移行し、所定期間Tに推定をしていない場合(No)にはステップS5に移行する。
In step S3, the
ステップS4では、通常時の重み付け係数α、βを用いて、式3に示すように今回の確定満充電容量Fcc1を推定する。すなわち、前回の確定満充電容量Fcc1を重視する重み付けをして今回の確定満充電容量Fcc1を推定する。例えば、重み付け係数αを0.9、重み付け係数βを0.1として確定満充電容量Fcc1を推定する。
In step S4, the current determined full charge capacity Fcc1 is estimated as shown in
ステップS5では、確定満充電容量Fcc1が所定期間T推定されない場合、制御回路3は通常時の重み付け係数α、βを変更して、式3に示すように今回の確定満充電容量Fcc1を推定する。すなわち、重み付け係数αを現在設定されている通常時の重み付け係数αより小さい値に設定し、重み付け係数βを現在設定されている通常時の重み付け係数βより大きい値に設定し、所定期間Tを経過した後の最初の充放電終了後に推定した満充電容量Fcc0を重視する重み付けをし、今回の確定満充電容量Fcc1を推定する。例えば、重み付け係数αを0.9→0.5、重み付け係数βを0.1→0.5として確定満充電容量Fcc1を推定する。
In step S5, when the determined full charge capacity Fcc1 is not estimated for the predetermined period T, the
このように、所定期間Tにおいて確定満充電容量Fcc1が推定されていない場合、電池2の保存劣化を考慮して、前回の確定満充電容量Fcc1よりも、今回の充放電終了後に推定した満充電容量Fcc0を重視する重み付けをすることで、今回の確定満充電容量Fcc1を実際の満充電容量Fccに近づけられるので、確定満充電容量Fcc1を精度よく推定できる。 As described above, when the determined full charge capacity Fcc1 is not estimated in the predetermined period T, the full charge estimated after the end of the current charge / discharge is more than the previous determined full charge capacity Fcc1 in consideration of the storage deterioration of the battery 2. By weighting the capacity Fcc0 as important, the current determined full charge capacity Fcc1 can be brought close to the actual full charge capacity Fcc, so that the determined full charge capacity Fcc1 can be accurately estimated.
また、本発明は、以上の実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various improvements and modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
1 蓄電装置
2 電池
3 制御回路
4 電流計測部
5 電圧計測部
6 温度計測部
7 推定部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記推定部は、
前記電池の充放電開始時刻から充放電終了時刻までの電流積算値と、前記充放電開始時刻及び前記充放電終了時刻に計測した開回路電圧を用いて推定した充電率の差とを用いて満充電容量を推定し、
前回の充放電終了後に推定した前回の確定満充電容量と第一の重み付け係数とを乗算した値と、今回の充放電終了後に推定した前記満充電容量と前記第一の重み付け係数に応じて決定される第二の重み付け係数とを乗算した値と、を加算して今回の確定満充電容量を推定し、
前記確定満充電容量が所定期間推定されない場合、前記第一の重み付け係数は現在設定されている値より小さい値に設定し、前記第二の重み付け係数は現在設定されている値より大きい値に設定する、
ことを特徴とする蓄電装置。 A battery and an estimation unit for estimating a full charge capacity of the battery,
The estimation unit includes
Using the integrated current value from the charge / discharge start time to the charge / discharge end time of the battery and the difference in charge rate estimated using the open circuit voltage measured at the charge / discharge start time and the charge / discharge end time. Estimate charging capacity,
Determined according to a value obtained by multiplying the previous determined full charge capacity estimated after the end of the previous charge / discharge and the first weighting coefficient, and the full charge capacity estimated after the end of the current charge / discharge and the first weighting coefficient. The value obtained by multiplying the second weighting factor to be added is added to estimate the determined full charge capacity,
If the determined full charge capacity is not estimated for a predetermined period, the first weighting factor is set to a value smaller than the currently set value, and the second weighting factor is set to a value larger than the currently set value. To
A power storage device.
前記推定部は、
前記所定期間が長いほど、前記第一の重み付け係数は小さい値に設定し、前記第二の重み付け係数は大きい値に設定する、
ことを特徴とする蓄電装置。 The power storage device according to claim 1,
The estimation unit includes
As the predetermined period is longer, the first weighting coefficient is set to a smaller value, and the second weighting coefficient is set to a larger value.
A power storage device.
前記推定部は、
前記所定期間における前記電池の温度が所定温度より高い場合、前記第一の重み付け係数は現在設定されている値より小さい値に設定し、前記第二の重み付け係数は現在設定されている値より大きい値に設定する、
ことを特徴とする蓄電装置。 The power storage device according to claim 1,
The estimation unit includes
When the temperature of the battery in the predetermined period is higher than the predetermined temperature, the first weighting coefficient is set to a value smaller than the currently set value, and the second weighting coefficient is larger than the currently set value. Set to value,
A power storage device.
前記推定部は、
前記所定温度が高いほど、前記第一の重み付け係数は小さい値に設定し、前記第二の重み付け係数は大きい値に設定する、
ことを特徴とする蓄電装置。 The power storage device according to claim 3,
The estimation unit includes
As the predetermined temperature is higher, the first weighting coefficient is set to a smaller value, and the second weighting coefficient is set to a larger value.
A power storage device.
前記推定部は、
前記所定期間における充電率が所定充電率より高い場合、前記第一の重み付け係数は現在設定されている値より小さい値に設定し、前記第二の重み付け係数は現在設定されている値より大きい値に設定する、
ことを特徴とする蓄電装置。 The power storage device according to claim 1,
The estimation unit includes
When the charging rate in the predetermined period is higher than the predetermined charging rate, the first weighting coefficient is set to a value smaller than the currently set value, and the second weighting coefficient is larger than the currently set value. Set to
A power storage device.
前記推定部は、
前記所定充電率が高いほど、前記第一の重み付け係数は小さい値に設定し、前記第二の重み付け係数は大きい値に設定する、
ことを特徴とする蓄電装置。
The power storage device according to claim 5,
The estimation unit includes
As the predetermined charging rate is higher, the first weighting coefficient is set to a smaller value, and the second weighting coefficient is set to a larger value.
A power storage device.
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