JP2018151176A - Estimation device, estimation method, and estimation program - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an estimation device, an estimation method, and an estimation program with which it is possible to improve the accuracy of estimating the SOC value of a secondary battery.SOLUTION: The estimation device pertaining to an embodiment comprises an observation value acquisition unit, an arithmetic unit, and a switching unit. The arithmetic unit estimates, on the basis of an observation value acquired by the observation value acquisition unit, an SOC value that indicates the state of charge of a secondary battery by estimation computation using a Kalman filter for an equivalent circuit model of the secondary battery. When the effect of an open-circuit voltage of the secondary battery on SOC value estimation computation is relatively large, the switching unit causes an SOC value calculated by estimation computation, where a maximum error priority parameter is used as a parameter of the Kalman filter, to be outputted from the arithmetic unit, and when the effect of the open-circuit voltage of the secondary battery is relatively small, causes an SOC value calculated by estimation computation, where an average error priority parameter is used as a parameter of the Kalman filter, to be outputted from the arithmetic unit.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

開示の実施形態は、推定装置、推定方法、および推定プログラムに関する。   Embodiments disclosed herein relate to an estimation apparatus, an estimation method, and an estimation program.

従来、例えばハイブリッド自動車や電気自動車などの電動車両には、動力源たるモータに対して電力を供給する電源が搭載されており、かかる電源として、放電によりモータに電力を供給すると共にモータで発生した回生電力を蓄積する充放電可能な二次電池が用いられる。   Conventionally, for example, an electric vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle has been equipped with a power source that supplies electric power to a motor that is a power source. A chargeable / dischargeable secondary battery that stores regenerative power is used.

二次電池からの電力をモータに安定して供給することができるように、電動車両には、一般に、SOC(State Of Charge)値を推定する推定装置が搭載されている。SOC値は、二次電池の充電状態を示す値であり、例えば、二次電池の充電率である。   In general, an electric vehicle is equipped with an estimation device that estimates an SOC (State Of Charge) value so that electric power from the secondary battery can be stably supplied to the motor. The SOC value is a value indicating a charging state of the secondary battery, and is, for example, a charging rate of the secondary battery.

そして、二次電池のSOC値を推定する方法の一つとして、二次電池を電気回路としてとらえた等価回路モデルに対して、カルマンフィルタを適用することでSOC値を推定する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。   As a method for estimating the SOC value of the secondary battery, a method for estimating the SOC value by applying a Kalman filter to an equivalent circuit model in which the secondary battery is regarded as an electric circuit is known. (For example, refer to Patent Document 1).

特開2016−065828号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2006-065828

上述した推定方法では、二次電池の開回路電圧を示すOCV(Open Circuit Voltage)の推定値から、二次電池のSOC−OCV特性を用いてSOC値の推定演算を行うが、大電流が流れたような場合、OCV値からのSOC値の推定誤差が大きくなる。すなわち、大電流が流れた場合のようにSOC値の推定演算に対するOCVの影響が相対的に大きい状態である場合、SOC値の推定誤差が大きく、SOC値の推定精度が低下してしまう。   In the estimation method described above, the SOC value is estimated using the SOC-OCV characteristic of the secondary battery from the OCV (Open Circuit Voltage) estimated value indicating the open circuit voltage of the secondary battery, but a large current flows. In such a case, the estimation error of the SOC value from the OCV value becomes large. That is, when the influence of the OCV on the estimation calculation of the SOC value is relatively large as in the case where a large current flows, the estimation error of the SOC value is large and the estimation accuracy of the SOC value is lowered.

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、SOC値の推定精度を向上させることができる推定装置、推定方法、および推定プログラムを提供することを目的とする。   One aspect of the embodiments has been made in view of the above, and an object thereof is to provide an estimation device, an estimation method, and an estimation program that can improve the estimation accuracy of the SOC value.

実施形態の一態様に係る推定装置は、観測値取得部と、演算部と、切替部とを備える。前記観測値取得部は、二次電池の電圧および電流の観測値を取得する。前記演算部は、前記観測値取得部で取得される前記観測値に基づき、前記二次電池の等価回路モデルに対してカルマンフィルタを適用した推定演算によって、前記二次電池の充電状態を示すSOC値を推定する。前記切替部は、前記SOC値の前記推定演算に対する前記二次電池の開回路電圧の影響が相対的に大きい状態である場合に、前記推定演算の最大誤差の抑制を優先する最大誤差優先パラメータを前記カルマンフィルタのパラメータとした前記推定演算によって算出される前記SOC値である第1のSOC値を前記演算部から出力させ、前記開回路電圧の影響が相対的に小さい状態である場合に、前記推定演算の平均誤差の抑制を優先する平均誤差優先パラメータを前記カルマンフィルタのパラメータとした前記推定演算によって算出される前記SOC値である第2のSOC値を前記演算部から出力させる。   An estimation apparatus according to an aspect of the embodiment includes an observation value acquisition unit, a calculation unit, and a switching unit. The observed value acquisition unit acquires observed values of the voltage and current of the secondary battery. The arithmetic unit is based on the observation value acquired by the observation value acquisition unit, and an SOC value indicating the state of charge of the secondary battery by an estimation calculation applying a Kalman filter to the equivalent circuit model of the secondary battery Is estimated. When the influence of the open circuit voltage of the secondary battery on the estimation calculation of the SOC value is relatively large, the switching unit sets a maximum error priority parameter that prioritizes suppression of the maximum error of the estimation calculation. When the first SOC value, which is the SOC value calculated by the estimation calculation as a parameter of the Kalman filter, is output from the calculation unit and the influence of the open circuit voltage is relatively small, the estimation is performed. A second SOC value that is the SOC value calculated by the estimation calculation using an average error priority parameter giving priority to suppression of an average error of the calculation as a parameter of the Kalman filter is output from the calculation unit.

実施形態の一態様によれば、SOC値の推定精度を向上させることができる推定装置、推定方法、および推定プログラムを提供することができる。   According to one aspect of the embodiment, it is possible to provide an estimation device, an estimation method, and an estimation program that can improve the estimation accuracy of the SOC value.

図1は、実施形態に係る推定装置を含む車両搭載用システムの構成例を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a vehicle-mounted system including an estimation device according to an embodiment. 図2は、推定装置におけるカルマンフィルタのパラメータの設定の流れを示すフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart showing a flow of setting parameters of the Kalman filter in the estimation apparatus. 図3は、二次電池の等価回路モデルの一例を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating an example of an equivalent circuit model of a secondary battery. 図4は、二次電池のSOC−OCV特性の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of SOC-OCV characteristics of the secondary battery. 図5は、充電状態推定部の機能ブロック図である。FIG. 5 is a functional block diagram of the charging state estimation unit. 図6は、SOC値の推定誤差の時間的推移を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a temporal transition of the estimation error of the SOC value. 図7は、充電状態推定部が実行する処理手順の一例を示すフローチャートである。FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure executed by the charge state estimation unit. 図8は、充電状態推定部が実行する処理手順の他の例を示すフローチャートである。FIG. 8 is a flowchart illustrating another example of the processing procedure executed by the charge state estimation unit.

以下、添付図面を参照して、本願の開示する推定装置、推定方法、および推定プログラムの実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、以下においては、推定装置を含む電源システムの適用例として車両搭載用システムについて説明するが、かかる例に限定されない。例えば、太陽光や風力などの自然エネルギーを電力へ変換する発電システムなどのように車両搭載用システム以外に推定装置を含む電源システムを適用することもできる。   Hereinafter, embodiments of an estimation device, an estimation method, and an estimation program disclosed in the present application will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by embodiment shown below. In the following, a vehicle-mounted system will be described as an application example of a power supply system including an estimation device, but the present invention is not limited to this example. For example, a power supply system including an estimation device can be applied in addition to the on-vehicle system, such as a power generation system that converts natural energy such as sunlight or wind power into electric power.

[1.車両搭載用システムの構成]
図1は、実施形態に係る推定装置を含む車両搭載用システムの構成例を示す図である。図1示す車両搭載用システム100は、例えば、図示しないハイブリッド自動車(HEV:Hybrid Electric Vehicle)、および電気自動車(EV:Electric Vehicle)等の車両に搭載される。
[1. Configuration of on-board system]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a vehicle-mounted system including an estimation device according to an embodiment. The vehicle mounting system 100 shown in FIG. 1 is mounted on a vehicle such as a hybrid vehicle (HEV: Hybrid Electric Vehicle) and an electric vehicle (EV: Electric Vehicle) (not shown).

かかる車両搭載用システム100は、電源システム1と、車両制御装置2と、モータ3と、電力変換部4とを備える。車両制御装置2は、電源システム1を起動して電源システム1と電力変換部4とを接続し、電力変換部4を駆動することで、モータ3を制御する。   The on-vehicle system 100 includes a power supply system 1, a vehicle control device 2, a motor 3, and a power conversion unit 4. The vehicle control device 2 starts the power supply system 1, connects the power supply system 1 and the power conversion unit 4, and drives the power conversion unit 4 to control the motor 3.

電力変換部4は、電源システム1からの直流電力を交流電力へ変換してモータ3へ出力することができ、また、モータ3の回生電力である交流電力を直流電力へ変換して電源システム1へ供給することができる。   The power conversion unit 4 can convert DC power from the power supply system 1 into AC power and output it to the motor 3, and converts AC power that is regenerative power of the motor 3 into DC power to convert the power into the power system 1. Can be supplied to.

車両制御装置2は、電源システム1から通知される後述の二次電池5の状態を示すSOC(State Of Charge)値に基づいて、二次電池5の充放電を制御することができる。例えば、車両制御装置2は、SOC値が低下した場合に、モータ3の回生電力を電源システム1へ供給することで、SOC値を上昇させることができる。SOC値は、二次電池5の充電率(%)であるが、二次電池5の残留容量(Ah)であってもよい。   The vehicle control device 2 can control charging / discharging of the secondary battery 5 based on an SOC (State Of Charge) value indicating a state of a secondary battery 5 described later notified from the power supply system 1. For example, the vehicle control device 2 can increase the SOC value by supplying regenerative power of the motor 3 to the power supply system 1 when the SOC value decreases. The SOC value is the charging rate (%) of the secondary battery 5, but may be the remaining capacity (Ah) of the secondary battery 5.

電源システム1は、二次電池5と、電池監視システム6と、リレー7とを備える。二次電池5は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池などである。二次電池5は、例えば、組電池であり、複数の電池ブロックが直列に接続されて構成される。各電池ブロックは、直列に接続された複数の電池セルを備える。なお、二次電池5は、複数の電池ブロックが並列に接続されて構成されてもよい。   The power supply system 1 includes a secondary battery 5, a battery monitoring system 6, and a relay 7. The secondary battery 5 is, for example, a lithium ion secondary battery or a nickel hydride secondary battery. The secondary battery 5 is, for example, an assembled battery, and is configured by connecting a plurality of battery blocks in series. Each battery block includes a plurality of battery cells connected in series. The secondary battery 5 may be configured by connecting a plurality of battery blocks in parallel.

電池監視システム6は、車両に設けられた不図示のイグニッションスイッチがONになった場合に、電源システム1を動作状態にする。電源システム1が動作状態にある場合、二次電池5が電力変換部4に接続されており、かつ、二次電池5のSOC値の推定処理が繰り返し行われる。電池監視システム6は、SOC値を推定する毎に推定したSOC値を車両制御装置2へ通知する。   The battery monitoring system 6 brings the power supply system 1 into an operating state when an ignition switch (not shown) provided in the vehicle is turned on. When the power supply system 1 is in an operating state, the secondary battery 5 is connected to the power conversion unit 4 and the SOC value estimation process of the secondary battery 5 is repeatedly performed. The battery monitoring system 6 notifies the vehicle control device 2 of the estimated SOC value every time the SOC value is estimated.

また、電池監視システム6は、イグニッションスイッチがOFFになった場合に、電源システム1を停止状態にする。電源システム1が停止状態にある場合、二次電池5は電力変換部4から切り離されており、かつ、二次電池5のSOC値の推定処理が停止している。   Further, the battery monitoring system 6 puts the power supply system 1 in a stopped state when the ignition switch is turned off. When the power supply system 1 is in the stopped state, the secondary battery 5 is disconnected from the power conversion unit 4 and the SOC value estimation process of the secondary battery 5 is stopped.

なお、電池監視システム6は、二次電池5を構成する複数の電池ブロックにそれぞれに設けられた不図示のブロック監視部を有しており、各ブロック監視部は、対応する電池ブロックの異常などを検出することができる。   The battery monitoring system 6 has a block monitoring unit (not shown) provided in each of a plurality of battery blocks constituting the secondary battery 5, and each block monitoring unit has an abnormality of a corresponding battery block, etc. Can be detected.

電池監視システム6は、電池状態監視部10と、二次電池5の両端電圧uの瞬時値(以下、電圧観測値uと記載する)を検出する電圧センサ11と、二次電池5に流れる電流iの瞬時値(以下、電流観測値iと記載する)を検出する電流センサ12とを備える。   The battery monitoring system 6 includes a battery state monitoring unit 10, a voltage sensor 11 that detects an instantaneous value of the voltage u across the secondary battery 5 (hereinafter referred to as a voltage observation value u), and a current flowing through the secondary battery 5. a current sensor 12 that detects an instantaneous value of i (hereinafter referred to as a current observation value i).

電池状態監視部10は、スイッチ制御部20と、充電状態推定部21(推定装置の一例)とを備える。スイッチ制御部20は、イグニッションスイッチの状態を示すイグニッション信号SIGNに基づいて、リレー7のON/OFFを制御する。 The battery state monitoring unit 10 includes a switch control unit 20 and a charge state estimation unit 21 (an example of an estimation device). The switch control unit 20 controls ON / OFF of the relay 7 based on an ignition signal SIGN indicating the state of the ignition switch.

例えば、スイッチ制御部20は、イグニッション信号SIGNがイグニッションスイッチのONを示す場合、リレー7をONにして二次電池5を電力変換部4に接続し、車両搭載用システム100で二次電池5の利用が可能な状態にする。また、スイッチ制御部20は、イグニッション信号SIGNがイグニッションスイッチのOFFを示す場合、リレー7をOFFにして二次電池5を電力変換部4から切り離し、車両搭載用システム100で二次電池5の利用を停止させる。 For example, when the ignition signal SIGN indicates ON of the ignition switch, the switch control unit 20 turns on the relay 7 to connect the secondary battery 5 to the power conversion unit 4, and the vehicle-mounted system 100 uses the secondary battery 5. Make it available for use. Further, when the ignition signal SIGN indicates that the ignition switch is OFF, the switch control unit 20 turns off the relay 7 to disconnect the secondary battery 5 from the power conversion unit 4, and the vehicle-mounted system 100 detects the secondary battery 5. Stop using.

なお、スイッチ制御部20は、車両制御装置2の要求に応じてリレー7のON/OFFを制御することもできる。また、スイッチ制御部20は、リレー7がONである状態で二次電池5の異常を検出した場合、リレー7をOFFにして電源システム1を停止状態にすることもできる。   The switch control unit 20 can also control ON / OFF of the relay 7 in response to a request from the vehicle control device 2. Further, when the switch control unit 20 detects an abnormality in the secondary battery 5 in a state where the relay 7 is ON, the switch control unit 20 can also turn off the relay 7 to stop the power supply system 1.

充電状態推定部21は、電源システム1が動作状態にある場合、二次電池5のSOC値を推定する推定演算を行い、電源システム1が停止状態にある場合、SOC値の推定演算を停止する。   When the power supply system 1 is in an operating state, the charging state estimation unit 21 performs an estimation calculation for estimating the SOC value of the secondary battery 5, and stops the SOC value estimation calculation when the power supply system 1 is in a stopped state. .

具体的には、充電状態推定部21は、電圧センサ11および電流センサ12から電圧観測値uおよび電流観測値iを取得する。充電状態推定部21は、電圧観測値uおよび電流観測値iに基づき、二次電池5の等価回路モデルに対してカルマンフィルタを適用した推定演算によって、二次電池5の充電状態を示すSOC値を推定する。充電状態推定部21は、推定演算を行う毎に、推定演算の結果であるSOC値を車両制御装置2へ出力する。   Specifically, the charging state estimation unit 21 acquires the voltage observation value u and the current observation value i from the voltage sensor 11 and the current sensor 12. The charging state estimation unit 21 calculates an SOC value indicating the charging state of the secondary battery 5 by an estimation calculation in which a Kalman filter is applied to the equivalent circuit model of the secondary battery 5 based on the voltage observation value u and the current observation value i. presume. The charge state estimation unit 21 outputs the SOC value, which is the result of the estimation calculation, to the vehicle control device 2 every time the estimation calculation is performed.

二次電池5に流れる電流iが大きい場合、二次電池5の開回路電圧であるOCV(Open Circuit Voltage)値に対するSOC値への影響が大きくなって、SOC値の推定誤差が大きくなるおそれがある。また、二次電池5に大きい電流iが流れた後の一定時間内は、OCV値に対するSOC値への影響が大きく、SOC値の推定誤差が大きくなるおそれがある。   When the current i flowing through the secondary battery 5 is large, the influence of the SOC value on the OCV (Open Circuit Voltage) value, which is the open circuit voltage of the secondary battery 5, increases, and the estimation error of the SOC value may increase. is there. In addition, during a certain period of time after a large current i flows through the secondary battery 5, the SOC value is greatly affected by the SOC value, and the SOC value estimation error may increase.

そこで、本実施形態に係る充電状態推定部21は、SOC値の推定演算に対するOCV値の影響(以下、OCV影響と記載する)の状態に応じてカルマンフィルタのパラメータ変更することで、SOC値の推定誤差が大きくなることを抑制する。なお、OCV値は、二次電池5の開回路電圧の値であって、換言すれば無負荷状態の二次電池5の電圧値である。かかるOCV値は、電流観測値iおよび電圧観測値uなどから推定される値である。   Therefore, the charging state estimation unit 21 according to the present embodiment estimates the SOC value by changing the parameter of the Kalman filter according to the state of the influence of the OCV value on the SOC value estimation calculation (hereinafter referred to as the OCV influence). Suppresses an increase in error. The OCV value is the value of the open circuit voltage of the secondary battery 5, in other words, the voltage value of the secondary battery 5 in the no-load state. The OCV value is a value estimated from the current observation value i and the voltage observation value u.

図2は、充電状態推定部21におけるカルマンフィルタのパラメータの設定の流れを示すフローチャートである。図2に示すように、充電状態推定部21は、OCV影響が相対的に大きい状態であるか否かを判定する(ステップS10)。充電状態推定部21は、例えば、電流観測値iが閾値ith以上である場合、および、電流観測値iが閾値ith以上から閾値ith未満になってから一定時間が経過するまでの間である場合を、OCV影響が相対的に大きい状態であるとすることができる。   FIG. 2 is a flowchart showing a flow of setting the parameters of the Kalman filter in the charge state estimation unit 21. As shown in FIG. 2, the charge state estimation unit 21 determines whether or not the OCV influence is relatively large (step S10). The charging state estimation unit 21 is, for example, when the current observation value i is greater than or equal to the threshold value ith and when the current observation value i is greater than or equal to the threshold value ith and less than the threshold value ith until a certain time elapses. Can be assumed to be a state in which the OCV influence is relatively large.

充電状態推定部21は、OCV影響が相対的に大きい状態であると判定した場合(ステップS10:Yes)、カルマンフィルタのパラメータを最大誤差優先パラメータに設定する(ステップS11)。最大誤差優先パラメータは、SOC値の推定演算の最大誤差の抑制を優先するパラメータである。かかる最大誤差優先パラメータを推定演算に用いることで、例えば、二次電池5に流れる電流iが大きい場合において、SOC値の誤差を抑え、収束性を高めることができ、SOC値の推定精度を向上させることができる。   When it is determined that the OCV influence is relatively large (step S10: Yes), the charging state estimation unit 21 sets the Kalman filter parameter as the maximum error priority parameter (step S11). The maximum error priority parameter is a parameter that prioritizes suppression of the maximum error in the SOC value estimation calculation. By using the maximum error priority parameter for the estimation calculation, for example, when the current i flowing through the secondary battery 5 is large, the error of the SOC value can be suppressed, the convergence can be improved, and the estimation accuracy of the SOC value is improved. Can be made.

一方、充電状態推定部21は、OCV影響が相対的に大きい状態ではないと判定した場合(ステップS10:No)、カルマンフィルタのパラメータを平均誤差優先パラメータに設定する(ステップS12)。平均誤差優先パラメータは、SOC値の推定演算の平均誤差の抑制を優先するパラメータである。かかる平均誤差優先パラメータを推定演算に用いることで、例えば、二次電池5に流れる電流iが小さい場合において、平均誤差を抑えることができる。   On the other hand, when it is determined that the OCV influence is not relatively large (step S10: No), the charging state estimation unit 21 sets the Kalman filter parameter as an average error priority parameter (step S12). The average error priority parameter is a parameter that prioritizes suppression of the average error in the SOC value estimation calculation. By using the average error priority parameter for the estimation calculation, for example, when the current i flowing through the secondary battery 5 is small, the average error can be suppressed.

二次電池5に流れる電流iが小さい場合、二次電池5に流れる電流iが大きい場合に比べてSOC値の推定演算の最大誤差が小さいため、最大誤差よりも平均誤差を抑えることが望ましく、平均誤差優先パラメータを用いることで平均誤差を抑える。これにより、二次電池5に流れる電流iが小さい場合において、SOC値の推定精度を向上させることができる。   When the current i flowing through the secondary battery 5 is small, the maximum error in the estimation calculation of the SOC value is smaller than when the current i flowing through the secondary battery 5 is large. Therefore, it is desirable to suppress the average error rather than the maximum error. The average error is suppressed by using the average error priority parameter. Thereby, when the current i flowing through the secondary battery 5 is small, the estimation accuracy of the SOC value can be improved.

なお、上述においては、電流観測値iの大きさに応じてカルマンフィルタのパラメータを変更したが、かかる例に限定されない。例えば、充電状態推定部21は、OCV影響の状態が予め分かっている場合、OCV影響が相対的に大きい状態と想定される期間に最大誤差優先パラメータを用い、OCV影響が相対的に小さい状態と想定される期間に平均誤差優先パラメータを用いることもできる。すなわち、充電状態推定部21は、電流ではなく、時間をトリガとしてパラメータを切り替えることができる。   In the above description, the parameters of the Kalman filter are changed according to the magnitude of the current observation value i, but the present invention is not limited to this example. For example, when the state of the OCV influence is known in advance, the charging state estimation unit 21 uses the maximum error priority parameter during a period in which the OCV influence is assumed to be relatively large, and the state where the OCV influence is relatively small. An average error priority parameter can also be used in the assumed period. That is, the charging state estimation unit 21 can switch parameters using time instead of current as a trigger.

また、充電状態推定部21は、最大誤差優先パラメータを用いたSOC値の推定演算と、平均誤差優先パラメータを用いたSOC値の推定演算とを並行して行うことができる。この場合、充電状態推定部21は、OCV影響が相対的に大きい状態である場合に、最大誤差優先パラメータを用いた推定演算によるSOC値を出力する。また、充電状態推定部21は、OCV影響が相対的に小さい状態である場合に、平均誤差優先パラメータを用いた推定演算によるSOC値を出力することができる。   In addition, the charging state estimation unit 21 can perform the SOC value estimation calculation using the maximum error priority parameter and the SOC value estimation calculation using the average error priority parameter in parallel. In this case, the charging state estimation unit 21 outputs the SOC value obtained by the estimation calculation using the maximum error priority parameter when the OCV influence is relatively large. Further, when the OCV influence is relatively small, the charging state estimation unit 21 can output the SOC value obtained by the estimation calculation using the average error priority parameter.

[2.充電状態推定部21]
充電状態推定部21は、二次電池5をモデル化した等価回路モデルに対して、カルマンフィルタを適用することでSOC値を推定する推定演算を行う。
[2. Charge state estimation unit 21]
The charge state estimation unit 21 performs an estimation calculation for estimating the SOC value by applying a Kalman filter to an equivalent circuit model obtained by modeling the secondary battery 5.

図3は、二次電池5の等価回路モデルの一例を示す説明図である。図3に示すように、二次電池5の等価回路モデル30は、電源31と、抵抗素子32と、第1のRC回路33と、第2のRC回路34とを有して構成される。   FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating an example of an equivalent circuit model of the secondary battery 5. As shown in FIG. 3, the equivalent circuit model 30 of the secondary battery 5 includes a power supply 31, a resistance element 32, a first RC circuit 33, and a second RC circuit 34.

電源31は、内部インピーダンスが存在しない理想電源であり、かかる電源31の電圧の値は、無負荷状態の二次電池5の電圧の値であり、上述したOCV値である。なお、図3に示す例では、充電時のOCV値をOCVaとし、放電時のOCV値をOCVbとして表している。   The power supply 31 is an ideal power supply with no internal impedance, and the voltage value of the power supply 31 is the voltage value of the secondary battery 5 in the no-load state, which is the OCV value described above. In the example shown in FIG. 3, the OCV value at the time of charging is represented as OCVa, and the OCV value at the time of discharging is represented as OCVb.

抵抗素子32は、抵抗値R0を有する抵抗素子であり、抵抗素子32の電圧u0は、二次電池5に流れる電流iの変化に正比例して大きくなる。第1のRC回路33は、抵抗値R1の抵抗素子と静電容量C1のコンデンサとの並列回路であり、第1のRC回路33の電圧u1は、二次電池5に流れる電流iの変化に対して過渡的に変化する。   The resistance element 32 is a resistance element having a resistance value R <b> 0, and the voltage u <b> 0 of the resistance element 32 increases in direct proportion to the change in the current i flowing through the secondary battery 5. The first RC circuit 33 is a parallel circuit of a resistance element having a resistance value R1 and a capacitor having a capacitance C1, and the voltage u1 of the first RC circuit 33 is caused by a change in the current i flowing through the secondary battery 5. On the other hand, it changes transiently.

第2のRC回路34は、抵抗値R2の抵抗素子と静電容量C2のコンデンサとの並列回路であり、第2のRC回路34の電圧u2は、二次電池5に流れる電流iの変化に対して過渡的に変化する。   The second RC circuit 34 is a parallel circuit of a resistance element having a resistance value R2 and a capacitor having a capacitance C2, and the voltage u2 of the second RC circuit 34 varies with a change in the current i flowing through the secondary battery 5. On the other hand, it changes transiently.

図3に示す等価回路モデル30の両端電圧uは、下記式(1)に示すように、OCV値と、電圧u0と、電圧u1と、電圧u2との和で表現することができる。

Figure 2018151176
The both-ends voltage u of the equivalent circuit model 30 shown in FIG. 3 can be expressed by the sum of the OCV value, the voltage u0, the voltage u1, and the voltage u2, as shown in the following formula (1).
Figure 2018151176

電圧u0は、二次電池5に流れる電流iと抵抗値R0とから下記式(2)に示すように表すことができる。また、第1のRC回路33の電圧u1と第2のRC回路34の電圧u2の微分方程式は、下記式(3),(4)に示すように表すことができる。

Figure 2018151176
The voltage u0 can be expressed by the following formula (2) from the current i flowing through the secondary battery 5 and the resistance value R0. The differential equation between the voltage u1 of the first RC circuit 33 and the voltage u2 of the second RC circuit 34 can be expressed as shown in the following formulas (3) and (4).
Figure 2018151176

充電状態推定部21は、上述した等価回路モデル30を用いた推定演算によってSOC値を推定する。下記式(5),(6)は、二次電池5の状態を表すシステムモデルを示している。式(5)は、二次電池5の状態を示す状態方程式であり、式(6)は、二次電池5の観測値に係る観測方程式である。下記式(5),(6)において、「k」は、離散化した時間のインデックス(k番目の時間。以下、時刻kと記載する場合がある)を示す。

Figure 2018151176
The charge state estimation unit 21 estimates the SOC value by the estimation calculation using the equivalent circuit model 30 described above. The following formulas (5) and (6) show a system model representing the state of the secondary battery 5. Equation (5) is a state equation indicating the state of the secondary battery 5, and Equation (6) is an observation equation relating to the observed value of the secondary battery 5. In the following formulas (5) and (6), “k” represents a discretized time index (k-th time; hereinafter, sometimes referred to as time k).
Figure 2018151176

上記式(5),(6)において、「x」は、時刻kにおける二次電池5の状態を示す状態ベクトルであり、上記式(7)に示すように、時刻kにおけるSOC値,電圧u1,電圧u2である。また、「i」は外部からの制御入力である上述した電流観測値iであり、「y」は、上記式(8)に示すように、時刻kにおける二次電池5の両端電圧uである。なお、「A」,「B」,「C」,「D」は、例えば、上記(1)〜(4)から求められる行列である。 In the above formulas (5) and (6), “x k ” is a state vector indicating the state of the secondary battery 5 at time k, and as shown in the above formula (7), the SOC value and voltage at time k. u1 and voltage u2. Further, “i k ” is the above-described current observation value i that is a control input from the outside, and “y k ” is the voltage u across the secondary battery 5 at time k as shown in the above equation (8). It is. “A”, “B”, “C”, and “D” are, for example, matrices obtained from (1) to (4) above.

また、「v」はシステムノイズであり、「w」は観測ノイズである。システムノイズvおよび観測ノイズwは、多次元正規分布に従うノイズである。システムノイズは、プロセスノイズとも呼ばれる。 “V k ” is system noise, and “w k ” is observation noise. The system noise v k and the observation noise w k are noises that follow a multidimensional normal distribution. System noise is also called process noise.

図4は、二次電池5のSOC−OCV特性の一例を示す図である。図4において、横軸は、SOC(%)であり、縦軸は、OCV(V)である。充電状態推定部21は、上記システムモデルを用いて推定したOCV値と、図4に示すSOC−OCV特性とに基づいて、SOC値を仮推定する。充電状態推定部21は、上記システムモデルを用いて推定される両端電圧uの推定値と電圧観測値uとの差である観測誤差に基づき、仮推定したSOC値をカルマンフィルタで補正し、補正したSOC値をSOCの推定値とすることで、SOC値を本推定する。   FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the SOC-OCV characteristic of the secondary battery 5. In FIG. 4, the horizontal axis represents SOC (%), and the vertical axis represents OCV (V). The charging state estimation unit 21 temporarily estimates the SOC value based on the OCV value estimated using the system model and the SOC-OCV characteristic shown in FIG. The charging state estimation unit 21 corrects the provisionally estimated SOC value with a Kalman filter based on an observation error that is a difference between the estimated value of the both-end voltage u estimated using the system model and the voltage observation value u, and corrects it. The SOC value is actually estimated by using the SOC value as the estimated value of the SOC.

以下、充電状態推定部21によるSOCの推定演算について、二次電池5の利用が停止されてから二次電池5の利用が再開された場合の処理を含め、さらに具体的に説明する。なお、以下において、離散化した時間のインデックス「k」を下付文字に代えて、括弧書きで記載するものとする。   Hereinafter, the SOC estimation calculation performed by the charge state estimation unit 21 will be described in more detail, including processing when the use of the secondary battery 5 is resumed after the use of the secondary battery 5 is stopped. In the following description, the discretized time index “k” is written in parentheses instead of subscripts.

[2.1.充電状態推定部21の構成]
図5は、充電状態推定部21の機能ブロック図である。図5に示すように、充電状態推定部21は、記憶部40と、A/D変換部41(観測値取得部の一例)と、演算部42と、切替部43とを備える。演算部42は、電池状態推定部50と、ゲイン設定部51と、フィルタ部52とを備える。ゲイン設定部51およびフィルタ部52は、カルマンフィルタとして機能する。
[2.1. Configuration of charge state estimation unit 21]
FIG. 5 is a functional block diagram of the charge state estimation unit 21. As illustrated in FIG. 5, the charging state estimation unit 21 includes a storage unit 40, an A / D conversion unit 41 (an example of an observation value acquisition unit), a calculation unit 42, and a switching unit 43. The calculation unit 42 includes a battery state estimation unit 50, a gain setting unit 51, and a filter unit 52. The gain setting unit 51 and the filter unit 52 function as a Kalman filter.

充電状態推定部21は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、フラッシュメモリ、A/D変換部、入出力ポート等を含むマイクロコンピュータである。かかるマイクロコンピュータのCPUがROMまたはフラッシュメモリに記憶されたプログラムを読み出して実行することによって、演算部42、および切替部43として機能する。また、記憶部40は、RAMなどによって構成される。   The charge state estimation unit 21 is a microcomputer including, for example, a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a flash memory, an A / D conversion unit, an input / output port, and the like. The CPU of the microcomputer functions as the calculation unit 42 and the switching unit 43 by reading and executing a program stored in the ROM or flash memory. The storage unit 40 is configured by a RAM or the like.

なお、演算部42および切替部43は全部または一部をASIC(Application Specific Integrated Circuit)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等のハードウェアで構成することもできる。また、記録ディスク(例えば、CDやDVD)から不図示の読取部により上述したプログラムを読み出し、ROMまたはフラッシュメモリに記憶することができる。   Note that all or part of the calculation unit 42 and the switching unit 43 can be configured by hardware such as an application specific integrated circuit (ASIC) or a field programmable gate array (FPGA). In addition, the above-described program can be read from a recording disk (for example, CD or DVD) by a reading unit (not shown) and stored in a ROM or flash memory.

記憶部40は、充電状態推定部21が用いる等価回路モデル30の各種パラメータ、カルマンフィルタの各種パラメータ、およびSOC−OCV特性を示す情報などを記憶している。また、記憶部40は、充電状態推定部21による推定演算の最新の結果であるSOC値を記憶する。   The storage unit 40 stores various parameters of the equivalent circuit model 30 used by the charging state estimation unit 21, various parameters of the Kalman filter, information indicating SOC-OCV characteristics, and the like. In addition, the storage unit 40 stores an SOC value that is the latest result of the estimation calculation performed by the charge state estimation unit 21.

A/D変換部41は、電圧センサ11から出力される電圧観測値uを所定時間毎に繰り返しデジタル変換して、電圧観測値u(k)として出力する。また、A/D変換部41は、電流センサ12から出力される電流観測値iを所定時間毎に繰り返しデジタル変換して、電流観測値i(k)として出力する。   The A / D converter 41 repeatedly digitally converts the voltage observation value u output from the voltage sensor 11 every predetermined time, and outputs the result as the voltage observation value u (k). The A / D conversion unit 41 repeatedly digitally converts the current observation value i output from the current sensor 12 every predetermined time, and outputs the result as the current observation value i (k).

電池状態推定部50は、A/D変換部41から電圧観測値u(k)および電流観測値i(k)を取得する。また、電池状態推定部50は、事後状態推定値x^(k−1)や等価回路モデル30の各種パラメータを記憶部40から取得する。   The battery state estimation unit 50 acquires the voltage observation value u (k) and the current observation value i (k) from the A / D conversion unit 41. Further, the battery state estimation unit 50 acquires the post-condition estimation value x ^ (k−1) and various parameters of the equivalent circuit model 30 from the storage unit 40.

事後状態推定値x^(k−1)は、時刻k1−1において、充電状態推定部21によって本推定された二次電池5の状態ベクトルである。ここで、時刻kにおける二次電池5の状態ベクトルである状態推定値x(k)は、下記式(9)で表され、SOC値SOC(k)、電圧u1(k)、および電圧u2(k)を含む。

Figure 2018151176
The a posteriori state estimated value x ^ (k-1) is a state vector of the secondary battery 5 that is estimated by the charge state estimating unit 21 at time k1-1. Here, state estimation value x (k), which is a state vector of secondary battery 5 at time k, is expressed by the following equation (9), and includes SOC value SOC (k), voltage u1 (k), and voltage u2 ( k).
Figure 2018151176

電池状態推定部50は、事後状態推定値x^(k−1)と、電圧観測値u(k)と、電流観測値i(k)とに基づき、事前状態推定値x^-(k)を演算する。例えば、電池状態推定部50は、上記式(5)に対応する下記式(10)の演算を行うことによって、事前状態推定値x^-(k)を求めることができる。また、電流観測値i(k)は、下記式(11)に示すように、所定期間に二次電池5に流れる電流iの積算値であり、所定期間は例えば1秒である。

Figure 2018151176
The battery state estimation unit 50 determines the prior state estimated value x ^-(k) based on the posterior state estimated value x ^ (k-1), the voltage observed value u (k), and the current observed value i (k). Is calculated. For example, the battery state estimation unit 50 can obtain the prior state estimated value x ^-(k) by performing the calculation of the following equation (10) corresponding to the above equation (5). Further, the current observation value i (k) is an integrated value of the current i flowing through the secondary battery 5 in a predetermined period as shown in the following formula (11), and the predetermined period is, for example, 1 second.
Figure 2018151176

なお、上記式(10)において、f(x^(k−1),i(k))は、事後状態推定値x^(k−1)および電流観測値i(k)と事前状態推定値x^-(k)との関係を示す関数である。なお、上記式(10)では、電流観測値i(k)を用いているが、電流観測値i(k−1)を用いてもよい。   In the above equation (10), f (x ^ (k-1), i (k)) is the post-state state estimated value x ^ (k-1), the current observation value i (k), and the prior state estimated value. It is a function indicating the relationship with x ^-(k). In the above formula (10), the current observation value i (k) is used, but the current observation value i (k−1) may be used.

また、電池状態推定部50は、電流観測値i(k)と、事前状態推定値x^-(k)とに基づいて、二次電池5の両端電圧uの推定値である電圧推定値u^(k)を演算する。例えば、電池状態推定部50は、上記式(6)に対応する下記式(12)の演算を行うことによって、電圧推定値u^(k)を求めることができる。電池状態推定部50は、事前状態推定値x^-(k)をフィルタ部52へ出力する。

Figure 2018151176
Further, the battery state estimation unit 50 estimates the voltage estimated value u which is an estimated value of the both-ends voltage u of the secondary battery 5 based on the observed current value i (k) and the prior state estimated value x ^-(k). ^ (K) is calculated. For example, the battery state estimation unit 50 can obtain the estimated voltage value u ^ (k) by performing the calculation of the following formula (12) corresponding to the above formula (6). The battery state estimation unit 50 outputs the prior state estimation value x ^-(k) to the filter unit 52.
Figure 2018151176

さらに、電池状態推定部50は、電圧観測値u(k)と電圧推定値u^(k)との差分u~(k)を演算する。例えば、電池状態推定部50は、下記式(13)の演算を行うことによって、差分u~(k)を求めることができる。電池状態推定部50は、差分u~(k)をゲイン設定部51へ出力する。

Figure 2018151176
Further, the battery state estimation unit 50 calculates a difference u˜ (k) between the voltage observation value u (k) and the voltage estimation value u ^ (k). For example, the battery state estimation unit 50 can obtain the difference u˜ (k) by performing the calculation of the following equation (13). The battery state estimation unit 50 outputs the difference u˜ (k) to the gain setting unit 51.
Figure 2018151176

ゲイン設定部51は、電池状態推定部50から差分u~(k)を取得する。ゲイン設定部51は、差分u~(k)と、事後誤差共分散行列P(k−1)と、観測ノイズΣと、システムノイズΣとに基づいて、カルマンゲインG(k)を演算する。なお、観測ノイズΣは、上述した観測ノイズwの共分散であり、システムノイズΣは、上述したシステムノイズvの共分散である。 The gain setting unit 51 acquires the difference u˜ (k) from the battery state estimation unit 50. Calculating the gain setting unit 51, the difference u ~ and (k), and the posterior error covariance matrix P (k-1), and the observation noise sigma w, based on the system noise sigma v, Kalman gain G (k) is To do. Note that the observation noise Σ w is the covariance of the observation noise w k described above, and the system noise Σ v is the covariance of the system noise v k described above.

ゲイン設定部51は、例えば、下記式(14)の演算によって、時刻kにおける事前誤差共分散行列P-(k)を求める。下記式(14)において、「A」は、例えば、上記式(10)におけるf(x^(k−1),i(k))のヤコビアンとすることができる。ゲイン設定部51は、例えば、時刻k−1の事後状態推定値x^(k−1)に基づいて、下記式(15)の演算によってヤコビアン「A」を求めることができる。

Figure 2018151176
The gain setting unit 51 obtains the prior error covariance matrix P- (k) at time k by, for example, the calculation of the following equation (14). In the following formula (14), “A” can be, for example, the Jacobian of f (x ^ (k−1), i (k)) in the above formula (10). For example, the gain setting unit 51 can obtain the Jacobian “A” by the calculation of the following equation (15) based on the a posteriori state estimated value x ^ (k−1) at the time k−1.
Figure 2018151176

次に、ゲイン設定部51は、時刻kにおける事前誤差共分散行列P-(k)およびシステムノイズΣに基づいて、カルマンゲインG(k)を演算する。例えば、ゲイン設定部51は、例えば、下記式(16)の演算によって、カルマンゲインG(k)を求めることができる。

Figure 2018151176
Next, the gain setting unit 51, based on a pre-error covariance matrix P- (k) and system noise sigma v at time k, to calculate the Kalman gain G (k). For example, the gain setting unit 51 can obtain the Kalman gain G (k) by, for example, the calculation of the following equation (16).
Figure 2018151176

また、ゲイン設定部51は、事前状態推定値x^-(k)とカルマンゲインG(k)と差分u~(k)とに基づいて、時刻kにおける事後誤差共分散行列P(k)を演算する。例えば、ゲイン設定部51は、下記式(17)の演算によって、事後誤差共分散行列P(k)を求めることができる。

Figure 2018151176
Further, the gain setting unit 51 calculates the posterior error covariance matrix P (k) at time k based on the prior state estimated value x ^-(k), the Kalman gain G (k), and the difference u ~ (k). Calculate. For example, the gain setting unit 51 can obtain the posterior error covariance matrix P (k) by the calculation of the following equation (17).
Figure 2018151176

フィルタ部52は、事前状態推定値x^-(k)とカルマンゲインG(k)とに基づいて、事後状態推定値x^(k)を演算する。具体的には、フィルタ部52は、カルマンゲインG(k)と、差分u~(k)とに基づいて、事前状態推定値x^-(k)を修正するための修正値x~(k)を演算する。例えば、フィルタ部52は、下記式(18)の演算によって、修正値x~(k)を求めることができる。

Figure 2018151176
The filter unit 52 calculates the posterior state estimated value x ^ (k) based on the prior state estimated value x ^-(k) and the Kalman gain G (k). Specifically, the filter unit 52 corrects the prior state estimated value x ^-(k) based on the Kalman gain G (k) and the difference u ~ (k). ) Is calculated. For example, the filter unit 52 can obtain the correction values x to (k) by the calculation of the following equation (18).
Figure 2018151176

フィルタ部52は、事前状態推定値x^-(k)と修正値x~(k)とに基づいて、事後状態推定値x^(k)を演算する。例えば、フィルタ部52は、下記式(19)の演算によって、事後状態推定値x^(k)を求めることができる。

Figure 2018151176
The filter unit 52 calculates the posterior state estimated value x ^ (k) based on the prior state estimated value x ^-(k) and the corrected values x ~ (k). For example, the filter unit 52 can obtain the posterior state estimated value x ^ (k) by the calculation of the following equation (19).
Figure 2018151176

そして、フィルタ部52は、事後状態推定値x^(k)に含まれるSOCの事後状態推定値SOC^(k)を抽出する。例えば、フィルタ部52は、下記式(20)の演算によって、事後状態推定値SOC^(k)を求めることができる。

Figure 2018151176
Then, the filter unit 52 extracts the posterior state estimated value SOC ^ (k) of the SOC included in the posterior state estimated value x ^ (k). For example, the filter unit 52 can obtain the posterior state estimated value SOC ^ (k) by the calculation of the following equation (20).
Figure 2018151176

フィルタ部52は、抽出した事後状態推定値x^(k)を記憶部40に記憶すると共に、算出した事後状態推定値SOC^(k)を車両制御装置2へ出力する。なお、事後状態推定値SOC^(k)の演算方法は、上述した例に限定されない。事後状態推定値SOC^(k)の演算方法は、等価回路モデルに対してカルマンフィルタを適用した推定演算によって事後状態推定値SOC^(k)を演算することができればよい。例えば、充電状態推定部21は、公知の推定処理で事後状態推定値SOC^(k)の演算を行うこともできる。   The filter unit 52 stores the extracted posterior state estimated value x ^ (k) in the storage unit 40 and outputs the calculated posterior state estimated value SOC ^ (k) to the vehicle control device 2. Note that the calculation method of the posterior state estimated value SOC ^ (k) is not limited to the above-described example. The calculation method of the posterior state estimated value SOC ^ (k) only needs to be able to calculate the posterior state estimated value SOC ^ (k) by an estimation calculation in which a Kalman filter is applied to the equivalent circuit model. For example, the charging state estimation unit 21 can also calculate the posterior state estimated value SOC ^ (k) by a known estimation process.

[2.2.パラメータの設定処理]
上述したように、充電状態推定部21は、記憶部40と、切替部43とを備える。切替部43は、判定部44と、パラメータ設定部45とを備える。
[2.2. Parameter setting process]
As described above, the charging state estimation unit 21 includes the storage unit 40 and the switching unit 43. The switching unit 43 includes a determination unit 44 and a parameter setting unit 45.

記憶部40は、上述した最大誤差優先パラメータおよび平均誤差優先パラメータを記憶している。最大誤差優先パラメータには、パラメータとして、第1のシステムノイズΣv1および第1の観測ノイズΣw1が含まれる。同様に、平均誤差優先パラメータには、パラメータとして、第2のシステムノイズΣv2および第2の観測ノイズΣw2が含まれる。 The storage unit 40 stores the above-described maximum error priority parameter and average error priority parameter. The maximum error priority parameters as parameters include the first system noise sigma v1 and the first observation noise sigma w1. Similarly, the average error priority parameter includes a second system noise Σ v2 and a second observation noise Σ w2 as parameters.

また、記憶部40は、SOC値の推定演算に対するOCV値の影響であるOCV影響が相対的に大きい期間T1(以下、第1の期間T1と記載する)の情報と、OCV影響が相対的に小さい期間T2(以下、第2の期間T2と記載する)の情報とを記憶する。   In addition, the storage unit 40 has information on a period T1 (hereinafter referred to as a first period T1) in which the OCV influence, which is an influence of the OCV value, on the SOC value estimation calculation is relatively large, and the OCV influence is relatively Information of a small period T2 (hereinafter referred to as the second period T2) is stored.

第1の期間T1の情報は、時刻t1〜時刻t2、時刻t4〜時刻t5といった情報を含み、第2の期間T2の情報は、時刻t2〜時刻t3、時刻t5〜時刻t6といった情報を含む。時刻t1〜t6等は、イグニッション信号SIGNがイグニッションスイッチのOFFを示す状態からONを示す状態になってSOC値の推定演算を開始してからの経過時間であり、二次電池5を利用可能になるように電力変換部4に接続してからの経過時間である。期間T1,T2、および時刻t1〜t6等の情報は、二次電池5の種類、特性等によって定めることができる。例えば、推定演算の開始時から所定時間の間が誤差の大きい期間であることがわかっているのであれば、その期間を第1の期間T1として予め設定し、その期間以降を第2の期間T2として予め設定しておくことができる。 The information of the first period T1 includes information such as time t1 to time t2 and time t4 to time t5, and the information of the second period T2 includes information such as time t2 to time t3 and time t5 to time t6. Time etc. t1 to t6, the elapsed time from the start of the estimation calculation of the SOC value in the state indicating an ON from the state where the ignition signal S IGN indicates OFF of the ignition switch, available rechargeable battery 5 It is the elapsed time after connecting to the power converter 4 so that Information such as the periods T1 and T2 and the times t1 to t6 can be determined by the type, characteristics, and the like of the secondary battery 5. For example, if it is known that a predetermined time from the start of the estimation calculation is a period with a large error, the period is set in advance as the first period T1, and the period thereafter is set as the second period T2. Can be set in advance.

判定部44は、第1のモードおよび第2のモードのうち選択されているモードでOCV影響の状態を判定し、OCV影響が相対的に大きい状態かOCV影響が相対的に小さい状態かのいずれであるかを判定する。第1のモードは、電流観測値i(t)に基づいてOCV影響の状態を判定するモードであり、第2のモードは、記憶部40に記憶された第1の期間T1および第2の期間T2の情報に基づいてOCV影響の状態を判定するモードである。   The determination unit 44 determines the state of the OCV influence in the mode selected from the first mode and the second mode, and the OCV influence is relatively large or the OCV influence is relatively small. It is determined whether it is. The first mode is a mode for determining the state of the OCV influence based on the current observation value i (t), and the second mode is the first period T1 and the second period stored in the storage unit 40. In this mode, the state of the OCV influence is determined based on the information of T2.

まず、第1のモードについて説明する。OCV影響は、上述したように、電流観測値i(t)が大きいほど、大きくなるため、判定部44は、電流観測値i(t)に基づいてOCV影響の状態を判定する。   First, the first mode will be described. As described above, since the OCV influence increases as the current observation value i (t) increases, the determination unit 44 determines the state of the OCV influence based on the current observation value i (t).

例えば、判定部44は、電流観測値i(t)が閾値ith以上である場合、および、電流観測値i(t)が閾値ith以上から閾値ith未満になってから一定時間Tth内である場合は、OCV影響が相対的に大きい状態であると判定する。一方、電流観測値i(t)が閾値ith未満になってから一定時間Tth内である場合を除き、電流観測値i(t)が閾値ith未満である場合、OCV影響が相対的に小さい状態であると判定する。   For example, when the current observation value i (t) is greater than or equal to the threshold value ith and the current observation value i (t) is greater than or equal to the threshold value ith and less than the threshold value ith, the determination unit 44 determines that the current observation value i (t) is within the predetermined time Tth. Determines that the OCV influence is relatively large. On the other hand, when the current observation value i (t) is less than the threshold value ith except for the case where the current observation value i (t) is less than the threshold value ith and within the predetermined time Tth, the OCV influence is relatively small. It is determined that

次に、第2のモードについて説明する。判定部44は、記憶部40に記憶された第1の期間T1の情報と第2の期間T2の情報とに基づいて、現時刻tが第1の期間T1に含まれるのか第2の期間T2に含まれるのかを判定する。例えば、時刻t1〜時刻t2の期間が第1の期間T1であり、時刻t2〜時刻t3の期間が第2の期間T2であるとする。   Next, the second mode will be described. The determination unit 44 determines whether the current time t is included in the first period T1 based on the information of the first period T1 and the information of the second period T2 stored in the storage unit 40. Is included. For example, it is assumed that the period from time t1 to time t2 is the first period T1, and the period from time t2 to time t3 is the second period T2.

この場合、判定部44は、現時刻tが時刻t1〜時刻t2の期間内(t1≦t<t2)であれば、現時刻tが第1の期間T1に含まれると判定する。また、判定部44は、現時刻tが時刻t2〜時刻t3の期間内(t2≦t<t3)であれば、現時刻tが第2の期間T2に含まれると判定する。現時刻tが第1の期間T1に含まれる場合、OCV影響が相対的に大きい状態であり、現時刻tが第2の期間T2に含まれる場合、OCV影響が相対的に小さい状態である。   In this case, the determination unit 44 determines that the current time t is included in the first period T1 if the current time t is within the period from time t1 to time t2 (t1 ≦ t <t2). Further, the determination unit 44 determines that the current time t is included in the second period T2 if the current time t is within the period from time t2 to time t3 (t2 ≦ t <t3). When the current time t is included in the first period T1, the OCV influence is relatively large. When the current time t is included in the second period T2, the OCV influence is relatively small.

なお、記憶部40には第1の期間T1の情報のみを記憶しておくこともできる。この場合、判定部44は、現時刻tが第1の期間T1内であれば、現時刻tが第1の期間T1に含まれると判定し、現時刻tが第1の期間T1内でなければ、現時刻tが第2の期間T2に含まれると判定する。   Note that only the information of the first period T1 can be stored in the storage unit 40. In this case, if the current time t is within the first period T1, the determination unit 44 determines that the current time t is included in the first period T1, and the current time t must be within the first period T1. For example, it is determined that the current time t is included in the second period T2.

パラメータ設定部45は、判定部44の判定結果に応じたカルマンフィルタのパラメータによる推定演算で算出されたSOCの推定値を演算部42から出力させる。演算部42は、最大誤差優先パラメータを用いたSOC値の推定演算(以下、第1の推定演算と記載する)と、平均誤差優先パラメータを用いたSOC値の推定演算(以下、第2の推定演算と記載する)とを切り替えてまたは並行して行うことができる。   The parameter setting unit 45 causes the calculation unit 42 to output the estimated value of the SOC calculated by the estimation calculation using the parameters of the Kalman filter according to the determination result of the determination unit 44. The calculation unit 42 performs an SOC value estimation calculation using the maximum error priority parameter (hereinafter referred to as a first estimation calculation) and an SOC value estimation calculation using the average error priority parameter (hereinafter referred to as a second estimation calculation). Can be switched or performed in parallel.

まず、第1の推定演算と第2の推定演算との切り替え処理について説明する。パラメータ設定部45は、判定部44によってOCV影響が相対的に大きいと判定された場合、カルマンフィルタのパラメータを最大誤差優先パラメータに設定する。また、パラメータ設定部45は、判定部44によってOCV影響が相対的に小さいと判定された場合、カルマンフィルタのパラメータを平均誤差優先パラメータに設定する。   First, switching processing between the first estimation calculation and the second estimation calculation will be described. When the determination unit 44 determines that the OCV influence is relatively large, the parameter setting unit 45 sets the Kalman filter parameter as the maximum error priority parameter. Further, when the determination unit 44 determines that the OCV influence is relatively small, the parameter setting unit 45 sets the Kalman filter parameter as the average error priority parameter.

例えば、パラメータ設定部45は、判定部44によってOCV影響が相対的に大きいと判定された場合、第1のシステムノイズΣv1および第1の観測ノイズΣw1を演算部42に設定する。演算部42は、第1の観測ノイズΣw1を観測ノイズΣとして上記式(14)の演算を行い、第1のシステムノイズΣv1をシステムノイズΣとして上記式(16)の演算を行う。これにより、SOC値の誤差を抑えて収束性を高めることができ、SOC値の推定精度を向上させることができる。 For example, when the determination unit 44 determines that the OCV influence is relatively large, the parameter setting unit 45 sets the first system noise Σ v1 and the first observation noise Σ w1 in the calculation unit 42. Calculation unit 42 performs calculation of the equation (14) the first observation noise sigma w1 as observation noise sigma w, performs calculation of the equation (16) the first system noise sigma v1 as system noise sigma v . Thereby, the error of the SOC value can be suppressed and the convergence can be improved, and the estimation accuracy of the SOC value can be improved.

また、パラメータ設定部45は、判定部44によってOCV影響が相対的に小さいと判定された場合、第2のシステムノイズΣv2および第2の観測ノイズΣw2を演算部42に設定する。演算部42は、第2の観測ノイズΣw2を観測ノイズΣとして上記式(14)の演算を行い、第2のシステムノイズΣv2をシステムノイズΣとして上記式(16)の演算を行う。これにより、SOC値の平均誤差を抑えることができ、SOC値の推定精度を向上させることができる。 The parameter setting unit 45 sets the second system noise Σ v2 and the second observation noise Σ w2 in the calculation unit 42 when the determination unit 44 determines that the OCV influence is relatively small. Calculation unit 42 performs calculation of the equation (14) the second observation noise sigma w2 as observation noise sigma w, performs calculation of the equation (16) the second system noise sigma v2 as system noise sigma v . Thereby, the average error of the SOC value can be suppressed, and the estimation accuracy of the SOC value can be improved.

図6は、SOC値の推定誤差の時間的推移を示す図である。図6において、横軸は、推定演算を開始してからの時間を示し、縦軸は、SOC値の推定誤差を示す。図6に示すように、最大誤差優先パラメータを用いた場合、SOC値の推定誤差のばらつき範囲が小さくなり、また、平均誤差優先パラメータを用いた場合、SOC値の推定誤差の平均値が小さくなる。   FIG. 6 is a diagram showing a temporal transition of the estimation error of the SOC value. In FIG. 6, the horizontal axis indicates the time since the start of the estimation calculation, and the vertical axis indicates the SOC value estimation error. As shown in FIG. 6, when the maximum error priority parameter is used, the variation range of the SOC value estimation error becomes small, and when the average error priority parameter is used, the average value of the SOC value estimation error becomes small. .

次に、第1の推定演算と第2の推定演算との並行処理で算出されたSOC値の出力の選択について説明する。パラメータ設定部45は、まず、最大誤差優先パラメータと平均誤差優先パラメータとを共に演算部42に設定する。そして、パラメータ設定部45は、判定部44によるOCV影響の状態の判定結果に基づいて、第1の推定演算によって算出されたSOC値と第2の推定演算によって算出されたSOC値とのいずれを出力するかを示す出力設定値を演算部42に設定する。   Next, selection of the output of the SOC value calculated by the parallel processing of the first estimation calculation and the second estimation calculation will be described. First, the parameter setting unit 45 sets both the maximum error priority parameter and the average error priority parameter in the calculation unit 42. Then, based on the determination result of the state of the OCV influence by the determination unit 44, the parameter setting unit 45 selects either the SOC value calculated by the first estimation calculation or the SOC value calculated by the second estimation calculation. An output set value indicating whether to output is set in the calculation unit 42.

パラメータ設定部45は、判定部44によってOCV影響が相対的に大きいと判定された場合、第1の推定演算によって算出されたSOC値を出力することを示す出力設定値を演算部42に設定する。また、パラメータ設定部45は、判定部44によってOCV影響が相対的に小さいと判定された場合、第2の推定演算によって算出されたSOC値を出力することを示す出力設定値を演算部42に設定する。   The parameter setting unit 45 sets an output setting value indicating that the SOC value calculated by the first estimation calculation is output to the calculation unit 42 when the determination unit 44 determines that the OCV influence is relatively large. . Also, the parameter setting unit 45 outputs an output setting value indicating that the SOC value calculated by the second estimation calculation is output to the calculation unit 42 when the determination unit 44 determines that the OCV influence is relatively small. Set.

演算部42は、第1の推定演算と第2の推定演算とを並行して繰り返し行い、出力設定値に基づいて、第1の推定演算によって算出されたSOC値および第2の推定演算によって算出されたSOC値のうちいずか一方を車両制御装置2へ出力する。   The calculation unit 42 repeatedly performs the first estimation calculation and the second estimation calculation in parallel, and calculates the SOC value calculated by the first estimation calculation and the second estimation calculation based on the output set value. One of the set SOC values is output to the vehicle control device 2.

例えば、演算部42は、出力設定値が第1の推定演算によって算出されたSOC値を出力することを示す場合、第1の推定演算によって算出されたSOC値を車両制御装置2へ出力する。また、演算部42は、出力設定値が第2の推定演算によって算出されたSOC値を出力することを示す場合、第2の推定演算によって算出されたSOC値を車両制御装置2へ出力する。   For example, when the output setting value indicates that the SOC value calculated by the first estimation calculation is output, the calculation unit 42 outputs the SOC value calculated by the first estimation calculation to the vehicle control device 2. Further, when the output setting value indicates that the SOC value calculated by the second estimation calculation is output, the calculation unit 42 outputs the SOC value calculated by the second estimation calculation to the vehicle control device 2.

このように、充電状態推定部21は、第1の推定演算と第2の推定演算との並行処理で算出し、算出された複数のSOC値のうち1つを選択して出力することができる。そのため、カルマンフィルタのパラメータを切り替える場合に比べ、OCV影響の状態に応じたパラメータを用いた推定演算によって推定されるSOC値の出力を迅速に行うことができる。   As described above, the charging state estimation unit 21 can calculate by parallel processing of the first estimation calculation and the second estimation calculation, and can select and output one of the calculated SOC values. . Therefore, compared with the case where the parameter of the Kalman filter is switched, the SOC value estimated by the estimation calculation using the parameter corresponding to the state of the OCV influence can be output quickly.

なお、パラメータ設定部45によって設定されるカルマンフィルタのパラメータは、固定値または初期値である。パラメータ設定部45によって設定されるカルマンフィルタのパラメータが固定値である場合、演算部42は、パラメータ設定部45によって設定されたパラメータをカルマンフィルタのパラメータとして継続的に使用してSOC値の推定演算を行う。   The parameters of the Kalman filter set by the parameter setting unit 45 are fixed values or initial values. When the parameter of the Kalman filter set by the parameter setting unit 45 is a fixed value, the calculation unit 42 performs the estimation calculation of the SOC value by continuously using the parameter set by the parameter setting unit 45 as the parameter of the Kalman filter. .

また、パラメータ設定部45によって設定されるカルマンフィルタのパラメータが初期値である場合、演算部42は、推定演算を開始した場合に、パラメータ設定部45によって設定されたパラメータを初期値として、初回のSOC値の推定演算を行う。その後、演算部42は、パラメータの更新を繰り返しながら、2回目以降のSOC値の推定演算を行うことができる。   When the parameter of the Kalman filter set by the parameter setting unit 45 is an initial value, the calculation unit 42 uses the parameter set by the parameter setting unit 45 as an initial value when the estimation calculation is started, and performs the initial SOC. Perform value estimation. Thereafter, the calculation unit 42 can perform the second and subsequent SOC value estimation calculations while repeating the parameter update.

演算部42は、例えば、修正値x~(k)などの演算値または観測値に基づいて、2回目以降のSOC値の推定演算に用いるシステムノイズΣを更新することができる。また、演算部42は、電圧観測値u(t)や状態推定値x^などの演算値または観測値に基づいて、観測ノイズΣを更新することができる。 Calculation unit 42, for example, can be based on the calculated values or observed values such as correction values x ~ (k), and updates the system noise sigma v used for estimating calculation of the second and subsequent SOC value. The arithmetic unit 42 can be based on the calculated values or observed values, such as voltage observations u (t) and state estimate x ^, and updates the observation noise sigma w.

なお、演算部42は、観測ノイズΣおよびシステムノイズΣのうち一方を固定値とし他方を初期値として、SOC値の推定演算を行うこともできる。また、上述した例では、切替部43によって演算部42に設定されるパラメータとして観測ノイズΣおよびシステムノイズΣを例に挙げて説明したが、演算部42に設定されるパラメータは、観測ノイズΣおよびシステムノイズΣに限定されない。切替部43によって演算部42に設定されるパラメータは、観測ノイズΣおよびシステムノイズΣ以外のパラメータであってもよい。 The arithmetic unit 42, the other to a fixed value one of the observation noise sigma w and system noise sigma v as an initial value, it is also possible to perform estimation calculation of the SOC value. In the above-described example, the observation noise Σ w and the system noise Σ v are described as examples of the parameters set in the calculation unit 42 by the switching unit 43. However, the parameters set in the calculation unit 42 are the observation noises. but it is not limited to Σ w and system noise Σ v. Parameter set to the operation unit 42 by the switching unit 43 may be a parameter other than the observation noise sigma w and system noise sigma v.

[3.充電状態推定部21による処理]
次に、フローチャートを用いて、推定装置の一例である充電状態推定部21が実行する処理の流れを説明する。
[3. Processing by the charge state estimation unit 21]
Next, a flow of processing executed by the charging state estimation unit 21 which is an example of an estimation device will be described using a flowchart.

まず、第1の推定演算と第2の推定演算との切り替え処理について説明する。図7は、充電状態推定部21が実行する処理手順の一例を示すフローチャートであり、繰り返し実行される処理である。   First, switching processing between the first estimation calculation and the second estimation calculation will be described. FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure executed by the charge state estimation unit 21, and is a process that is repeatedly executed.

図7に示すように、充電状態推定部21の切替部43は、充電状態推定部21が第1のモードに設定されているか否かを判定する(ステップS20)。切替部43は、第1のモードに設定されていると判定した場合(ステップS20:Yes)、電流観測値i(k)が閾値ith以上であるか否かを判定する(ステップS21)。切替部43は、電流観測値i(k)が閾値ith以上であると判定した場合(ステップS21:Yes)、最大誤差優先パラメータを演算部42に設定する(ステップS23)。   As illustrated in FIG. 7, the switching unit 43 of the charging state estimation unit 21 determines whether or not the charging state estimation unit 21 is set to the first mode (step S20). When it is determined that the first mode is set (step S20: Yes), the switching unit 43 determines whether or not the current observation value i (k) is equal to or greater than the threshold value isth (step S21). When the switching unit 43 determines that the current observation value i (k) is greater than or equal to the threshold value ith (step S21: Yes), the switching unit 43 sets the maximum error priority parameter in the calculation unit 42 (step S23).

切替部43は、電流観測値i(k)が閾値ith以上ではないと判定した場合(ステップS21:No)、電流観測値i(k)が閾値ith以上から閾値ith未満になったタイミングから一定時間Tth経過したか否かを判定する(ステップS22)。   When the switching unit 43 determines that the current observation value i (k) is not greater than or equal to the threshold value ith (step S21: No), the switching unit 43 is constant from the timing when the current observation value i (k) is greater than or equal to the threshold value ith and less than the threshold value ith. It is determined whether or not time Tth has elapsed (step S22).

切替部43は、ステップS22において、閾値ith未満になったタイミングから一定時間Tth経過したと判定した場合(ステップS22:Yes)、平均誤差優先パラメータを演算部42に設定する(ステップS25)。また、切替部43は、電流観測値i(k)が閾値ith以上から閾値ith未満になったタイミングから一定時間Tth経過していないと判定した場合(ステップS22:No)、最大誤差優先パラメータを演算部42に設定する(ステップS23)。   When the switching unit 43 determines in step S22 that the predetermined time Tth has elapsed from the timing when it becomes less than the threshold value isth (step S22: Yes), the switching unit 43 sets the average error priority parameter in the calculation unit 42 (step S25). In addition, when the switching unit 43 determines that the predetermined time Tth has not elapsed since the timing when the current observation value i (k) is equal to or greater than the threshold value ith and less than the threshold value ith (step S22: No), the maximum error priority parameter is set. It sets to the calculating part 42 (step S23).

また、切替部43は、ステップS20において、充電状態推定部21が第1のモードに設定されていないと判定した場合(ステップS20:No)、現時刻tが第1の期間T1であるか否かを判定する(ステップS24)。   Further, when the switching unit 43 determines in step S20 that the charging state estimation unit 21 is not set to the first mode (step S20: No), whether or not the current time t is the first period T1. Is determined (step S24).

切替部43は、現時刻tが第1の期間T1ではないと判定した場合(ステップS24:No)、平均誤差優先パラメータを演算部42に設定する(ステップS25)。また、切替部43は、時刻tが第1の期間T1であると判定した場合(ステップS24:Yes)、最大誤差優先パラメータを演算部42に設定する(ステップS26)。   If the switching unit 43 determines that the current time t is not the first period T1 (step S24: No), the switching unit 43 sets the average error priority parameter in the calculation unit 42 (step S25). Further, when the switching unit 43 determines that the time t is the first period T1 (step S24: Yes), the switching unit 43 sets the maximum error priority parameter in the calculation unit 42 (step S26).

切替部43によるステップS23,S25,およびS26の処理が終了した場合、充電状態推定部21の演算部42は、切替部43によって設定されたパラメータを用いて、SOC値の推定演算を実行する(ステップS27)。演算部42は、ステップS27における推定演算の結果であるSOC値を車両制御装置2へ出力する(ステップS28)。   When the processing of steps S23, S25, and S26 by the switching unit 43 is completed, the calculation unit 42 of the charging state estimation unit 21 performs the SOC value estimation calculation using the parameters set by the switching unit 43 ( Step S27). Calculation unit 42 outputs the SOC value, which is the result of the estimation calculation in step S27, to vehicle control device 2 (step S28).

次に、第1の推定演算と第2の推定演算との並行処理で算出されたSOC値の出力の選択について説明する。図8は、充電状態推定部21が実行する処理手順の他の例を示すフローチャートであり、繰り返し実行される処理である。   Next, selection of the output of the SOC value calculated by the parallel processing of the first estimation calculation and the second estimation calculation will be described. FIG. 8 is a flowchart showing another example of a processing procedure executed by the charge state estimation unit 21, and is a process that is repeatedly executed.

なお、後述するステップS31,S33の処理は、繰り返し行われるSOC値の推定演算における初回のみに実行されるものであり、例えば、イグニッションがONになった場合の最初の推定演算の際に実行される。また、ステップS35〜S37,S40の処理は、図7に示すステップS20〜S22,S24の処理と同様であり、説明を省略する。   Note that the processing of steps S31 and S33, which will be described later, is executed only for the first time in the SOC value estimation calculation that is repeatedly performed, for example, at the time of the first estimation calculation when the ignition is turned on. The Further, the processes of steps S35 to S37 and S40 are the same as the processes of steps S20 to S22 and S24 shown in FIG.

図8に示すように、充電状態推定部21の切替部43は、演算部42に対して初期パラメータとして最大誤差優先パラメータを設定し(ステップS31)、演算部42は、最大誤差優先パラメータを用いてSOC値の推定演算を実行する(ステップS32)。また、切替部43は、演算部42に対して初期パラメータとして平均誤差優先パラメータを設定し(ステップS33)、演算部42は、平均誤差優先パラメータを用いてSOC値の推定演算を実行する(ステップS34)。   As shown in FIG. 8, the switching unit 43 of the charging state estimation unit 21 sets a maximum error priority parameter as an initial parameter for the calculation unit 42 (step S31), and the calculation unit 42 uses the maximum error priority parameter. Then, the SOC value estimation calculation is executed (step S32). Further, the switching unit 43 sets an average error priority parameter as an initial parameter for the calculation unit 42 (step S33), and the calculation unit 42 performs an SOC value estimation calculation using the average error priority parameter (step S33). S34).

切替部43は、電流観測値i(k)が閾値ith以上であると判定した場合(ステップS35:Yes)、または、電流観測値i(k)が閾値ith以上から閾値ith未満になったタイミングから一定時間Tth経過していないと判定した場合(ステップS37:No)、最大誤差優先パラメータで演算部42によって推定演算されたSOC値を演算部42から出力させる(ステップS38)。また、切替部43は、現時刻tが第1の期間T1であると判定した場合(ステップS40:Yes)、最大誤差優先パラメータで演算部42によって推定演算されたSOC値を演算部42から出力させる(ステップS38)。   When the switching unit 43 determines that the current observation value i (k) is greater than or equal to the threshold value isth (step S35: Yes), or when the current observation value i (k) is greater than or equal to the threshold value ith and less than the threshold value ith. If it is determined that the predetermined time Tth has not elapsed (step S37: No), the SOC value estimated by the calculation unit 42 using the maximum error priority parameter is output from the calculation unit 42 (step S38). Further, when the switching unit 43 determines that the current time t is the first period T1 (step S40: Yes), the switching unit 43 outputs the SOC value estimated by the calculation unit 42 using the maximum error priority parameter from the calculation unit 42. (Step S38).

また、切替部43は、電流観測値i(k)が閾値ith以上から閾値ith未満になったタイミングから一定時間Tth経過したと判定した場合(ステップS37:Yes)、または、現時刻tが第1の期間T1ではないと判定した場合(ステップS40:No)、平均誤差優先パラメータで演算部42によって推定演算されたSOC値を演算部42から出力させる(ステップS39)。   In addition, the switching unit 43 determines that a certain time Tth has elapsed from the timing when the current observation value i (k) is greater than or equal to the threshold value ith and less than the threshold value ith (step S37: Yes), or the current time t is the first time When it is determined that it is not the period T1 of 1 (step S40: No), the SOC value estimated and calculated by the calculation unit 42 using the average error priority parameter is output from the calculation unit 42 (step S39).

以上のように、本実施形態に係る充電状態推定部(推定装置の一例)は、A/D変換部41(観測値取得部の一例)と、演算部42と、切替部43とを備える。A/D変換部41は、電圧観測値u(k)および電流観測値i(k)(二次電池の電圧および電流の観測値の一例)を取得する。演算部42は、電圧観測値u(k)および電流観測値i(k)に基づき、二次電池5の等価回路モデル30に対してカルマンフィルタを適用した推定演算によって、二次電池5の充電状態を示すSOC値を推定する。切替部43は、OCV影響(SOC値の推定演算に対する二次電池5の開回路電圧の影響の一例)が相対的に大きい状態である場合に、推定演算の最大誤差の抑制を優先する最大誤差優先パラメータをカルマンフィルタのパラメータとした推定演算によって算出される第1のSOC値を演算部42から出力させ、OCV影響が相対的に小さい状態である場合に、推定演算の平均誤差の抑制を優先する平均誤差優先パラメータをカルマンフィルタのパラメータとした推定演算によって算出される第2のSOC値を演算部42から出力させる。これにより、OCV影響の状態に応じたパラメータでSOC値の推定演算を行うことができるため、SOC値の推定精度を向上させることができる。   As described above, the charging state estimation unit (an example of the estimation device) according to the present embodiment includes the A / D conversion unit 41 (an example of the observation value acquisition unit), the calculation unit 42, and the switching unit 43. The A / D conversion unit 41 acquires the observed voltage value u (k) and the observed current value i (k) (an example of the observed value of the voltage and current of the secondary battery). The calculation unit 42 performs the charge state of the secondary battery 5 by an estimation calculation in which a Kalman filter is applied to the equivalent circuit model 30 of the secondary battery 5 based on the observed voltage value u (k) and the observed current value i (k). Is estimated. When the OCV influence (an example of the influence of the open circuit voltage of the secondary battery 5 on the SOC value estimation calculation) is relatively large, the switching unit 43 gives priority to the maximum error suppression of the estimation calculation. The first SOC value calculated by the estimation calculation using the priority parameter as the parameter of the Kalman filter is output from the calculation unit 42, and priority is given to the suppression of the average error of the estimation calculation when the OCV influence is relatively small. The second SOC value calculated by the estimation calculation using the average error priority parameter as the parameter of the Kalman filter is output from the calculation unit 42. As a result, the SOC value estimation calculation can be performed with the parameter corresponding to the state of the influence of the OCV, so that the estimation accuracy of the SOC value can be improved.

また、電流観測値i(k)が閾値ithである場合、または、電流観測値i(k)が閾値ith以上から閾値ith未満になったタイミングから一定時間Tth(設定時間の一例)が経過していない場合、OCV影響が相対的に大きい状態である。切替部43は、電流観測値i(k)が閾値ith以上であるか、電流観測値i(k)が閾値ith以上から閾値ith未満になったタイミングから一定時間Tthが経過していないかのいずれかであるか否かに基づいて、第1のSOC値および第2のSOC値のいずれか一つを演算部42から出力させる。これにより、二次電池5に流れる電流iが大きい場合において、SOC値の誤差を抑え、収束性を高めることができ、SOC値の推定精度を向上させることができる。また、二次電池5に流れる電流iが小さい場合、二次電池5に流れる電流iが大きい場合に比べてSOC値の推定演算の最大誤差が小さく、平均誤差優先パラメータを用いることで平均誤差を抑えることができるため、SOC値の推定精度を向上させることができる。   In addition, when the current observation value i (k) is the threshold value ith, or when the current observation value i (k) is greater than or equal to the threshold value ith and less than the threshold value ith, a certain time Tth (an example of a set time) has elapsed. If not, the OCV influence is relatively large. The switching unit 43 determines whether the current observation value i (k) is greater than or equal to the threshold value isth, or whether a certain time Tth has elapsed from the timing when the current observation value i (k) is greater than or equal to the threshold value ith and less than the threshold value isth. One of the first SOC value and the second SOC value is output from the computing unit 42 based on whether or not it is either. Thereby, when the current i flowing through the secondary battery 5 is large, the error of the SOC value can be suppressed, the convergence can be improved, and the estimation accuracy of the SOC value can be improved. Further, when the current i flowing through the secondary battery 5 is small, the maximum error of the SOC value estimation calculation is smaller than when the current i flowing through the secondary battery 5 is large, and the average error can be reduced by using the average error priority parameter. Since it can suppress, the estimation precision of SOC value can be improved.

また、切替部43は、二次電池5を電力変換部4およびモータ3(他装置の一例)で利用可能になるように二次電池5を電力変換部4に接続してからの経過時間に基づいて、第1のSOC値および第2のSOC値のいずれか一つを演算部42から出力させる。これにより、電流観測値i(k)を用いることなく、SOC値の推定精度を向上させることができる。   In addition, the switching unit 43 displays the elapsed time after connecting the secondary battery 5 to the power conversion unit 4 so that the secondary battery 5 can be used by the power conversion unit 4 and the motor 3 (an example of another device). Based on this, either one of the first SOC value and the second SOC value is output from the computing unit 42. Thereby, the estimation accuracy of the SOC value can be improved without using the current observation value i (k).

また、切替部43は、最大誤差優先パラメータおよび平均誤差優先パラメータのうちOCV影響の状態に応じたパラメータをカルマンフィルタのパラメータとして演算部42に設定し、演算部42は、切替部43によって設定されたパラメータで推定演算を行う。これにより、最大誤差優先パラメータと平均誤差優先パラメータとでそれぞれ推定演算を行う場合に比べ、処理負荷を軽減しつつ、SOC値の推定精度を向上させることができる。   Further, the switching unit 43 sets the parameter according to the OCV influence state among the maximum error priority parameter and the average error priority parameter as the Kalman filter parameter in the calculation unit 42, and the calculation unit 42 is set by the switching unit 43. Estimate with parameters. Thereby, the estimation accuracy of the SOC value can be improved while reducing the processing load as compared with the case where the estimation calculation is performed with the maximum error priority parameter and the average error priority parameter, respectively.

また、演算部42は、カルマンフィルタのパラメータを最大誤差優先パラメータとした推定演算と、カルマンフィルタのパラメータを平均誤差優先パラメータとした推定演算とを並行して行い、OCV影響の状態に応じて、第1のSOC値および第2のSOC値の一方を出力する。これにより、カルマンフィルタのパラメータを切り替える場合に比べ、OCV影響の状態に応じたパラメータを用いた推定演算によって推定されるSOC値の出力を迅速に行うことができる。   In addition, the calculation unit 42 performs in parallel an estimation calculation using the Kalman filter parameter as the maximum error priority parameter and an estimation calculation using the Kalman filter parameter as the average error priority parameter, and performs the first calculation according to the state of the OCV influence. One of the SOC value and the second SOC value is output. Thereby, compared with the case where the parameter of a Kalman filter is switched, the SOC value estimated by the estimation calculation using the parameter according to the state of the influence of OCV can be output rapidly.

また、カルマンフィルタのパラメータは、観測ノイズΣ(観測値のノイズに関するパラメータの一例)およびシステムノイズΣ(等価回路モデルのノイズに関するパラメータの一例)を含む。これにより、SOC値の推定精度を向上させることができる。 The parameters of the Kalman filter include observation noise Σ w (an example of a parameter related to noise of an observation value) and system noise Σ v (an example of a parameter related to noise of an equivalent circuit model). Thereby, the estimation accuracy of the SOC value can be improved.

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。   Further effects and modifications can be easily derived by those skilled in the art. Thus, the broader aspects of the present invention are not limited to the specific details and representative embodiments shown and described above. Accordingly, various modifications can be made without departing from the spirit or scope of the general inventive concept as defined by the appended claims and their equivalents.

1 電源システム
2 車両制御装置
3 モータ(他装置の一例)
4 電力変換部(他装置の一例)
5 二次電池
6 電池監視システム
7 リレー
10 電池状態監視部
11 電圧センサ
12 電流センサ
20 スイッチ制御部
21 充電状態推定部(推定装置の一例)
30 等価回路モデル
40 記憶部
41 A/D変換部(観測値取得部の一例)
42 演算部
43 切替部
44 判定部
45 パラメータ設定部
50 電池状態推定部
51 ゲイン設定部
52 フィルタ部
100 車両搭載用システム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power supply system 2 Vehicle control apparatus 3 Motor (an example of another apparatus)
4 Power converter (an example of another device)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 5 Secondary battery 6 Battery monitoring system 7 Relay 10 Battery state monitoring part 11 Voltage sensor 12 Current sensor 20 Switch control part 21 Charging state estimation part (an example of an estimation apparatus)
30 equivalent circuit model 40 storage unit 41 A / D conversion unit (an example of an observation value acquisition unit)
42 arithmetic unit 43 switching unit 44 determination unit 45 parameter setting unit 50 battery state estimation unit 51 gain setting unit 52 filter unit 100 vehicle mounting system

Claims (8)

二次電池の電圧および電流の観測値を取得する観測値取得部と、
前記観測値取得部で取得される前記観測値に基づき、前記二次電池の等価回路モデルに対してカルマンフィルタを適用した推定演算によって、前記二次電池の充電状態を示すSOC値を推定する演算部と、
前記SOC値の前記推定演算に対する前記二次電池の開回路電圧の影響が相対的に大きい状態である場合に、前記推定演算の最大誤差の抑制を優先する最大誤差優先パラメータを前記カルマンフィルタのパラメータとした前記推定演算によって算出される前記SOC値である第1のSOC値を前記演算部から出力させ、前記開回路電圧の影響が相対的に小さい状態である場合に、前記推定演算の平均誤差の抑制を優先する平均誤差優先パラメータを前記カルマンフィルタのパラメータとした前記推定演算によって算出される前記SOC値である第2のSOC値を前記演算部から出力させる切替部と、を備える
ことを特徴とする推定装置。
An observation value acquisition unit for acquiring observation values of the voltage and current of the secondary battery;
An arithmetic unit that estimates an SOC value indicating a state of charge of the secondary battery based on the observation value acquired by the observation value acquisition unit, by an estimation calculation in which a Kalman filter is applied to the equivalent circuit model of the secondary battery. When,
When the influence of the open circuit voltage of the secondary battery on the estimation calculation of the SOC value is relatively large, a maximum error priority parameter giving priority to suppression of the maximum error of the estimation calculation is a parameter of the Kalman filter. When the first SOC value, which is the SOC value calculated by the estimation calculation, is output from the calculation unit and the influence of the open circuit voltage is relatively small, the average error of the estimation calculation is A switching unit that outputs a second SOC value, which is the SOC value calculated by the estimation calculation using an average error priority parameter that prioritizes suppression as a parameter of the Kalman filter, from the calculation unit. Estimating device.
前記電流の観測値が閾値以上である場合、または、前記電流の観測値が前記閾値以上から前記閾値未満になったタイミングから設定時間が経過していない場合、前記影響が相対的に大きい状態であり、
前記切替部は、
前記電流の観測値が前記閾値以上であるか、前記電流の観測値が前記閾値以上から前記閾値未満になったタイミングから設定時間が経過していないかのいずれかであるか否かに基づいて、前記第1のSOC値および前記第2のSOC値のいずれか一つを前記演算部から出力させる
ことを特徴とする請求項1に記載の推定装置。
When the observed value of the current is greater than or equal to a threshold value, or when the set time has not elapsed since the timing when the observed value of the current has decreased from the threshold value to less than the threshold value, the influence is relatively large. Yes,
The switching unit is
Based on whether the observed value of the current is greater than or equal to the threshold or whether a set time has not elapsed since the time when the observed value of the current is greater than or equal to the threshold and less than the threshold. The estimation apparatus according to claim 1, wherein any one of the first SOC value and the second SOC value is output from the calculation unit.
前記切替部は、
前記二次電池を他装置で利用可能になるように前記他装置に接続してからの経過時間に基づいて、前記第1のSOC値および前記第2のSOC値のいずれか一つを前記演算部から出力させる
ことを特徴とする請求項1に記載の推定装置。
The switching unit is
One of the first SOC value and the second SOC value is calculated based on an elapsed time since the secondary battery is connected to the other device so that the secondary battery can be used by the other device. The estimation apparatus according to claim 1, wherein the estimation device outputs the signal from a unit.
前記切替部は、
前記最大誤差優先パラメータおよび前記平均誤差優先パラメータのうち前記影響の状態に応じたパラメータを前記カルマンフィルタのパラメータとして前記演算部に設定し、
前記演算部は、
前記切替部によって設定されたパラメータで前記推定演算を行う
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の推定装置。
The switching unit is
Of the maximum error priority parameter and the average error priority parameter, a parameter according to the state of influence is set as the Kalman filter parameter in the arithmetic unit,
The computing unit is
The estimation apparatus according to claim 1, wherein the estimation calculation is performed using a parameter set by the switching unit.
前記演算部は、
前記カルマンフィルタのパラメータを前記最大誤差優先パラメータとした前記推定演算と、前記カルマンフィルタのパラメータを前記平均誤差優先パラメータとした前記推定演算とを並行して行い、
前記影響の状態に応じて、前記第1のSOC値および前記第2のSOC値の一方を出力する
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の推定装置。
The computing unit is
The estimation calculation with the Kalman filter parameter as the maximum error priority parameter and the estimation calculation with the Kalman filter parameter as the average error priority parameter are performed in parallel.
The estimation apparatus according to claim 1, wherein one of the first SOC value and the second SOC value is output according to the state of influence.
前記カルマンフィルタのパラメータは、
前記観測値のノイズに関するパラメータおよび前記等価回路モデルのノイズに関するパラメータを含む
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の推定装置。
The Kalman filter parameters are:
The estimation apparatus according to claim 1, further comprising a parameter related to noise of the observed value and a parameter related to noise of the equivalent circuit model.
二次電池の電圧および電流の観測値を取得する工程と、
前記観測値に基づき、前記二次電池の等価回路モデルに対してカルマンフィルタを適用した推定演算によって、前記二次電池の充電状態を示すSOC値を推定する工程と、
前記SOC値の前記推定演算に対する前記二次電池の開回路電圧の影響が相対的に大きい状態である場合に、前記推定演算の最大誤差の抑制を優先する最大誤差優先パラメータを前記カルマンフィルタのパラメータとした前記推定演算によって算出される前記SOC値を出力し、前記開回路電圧の影響が相対的に小さい状態である場合に、前記推定演算の平均誤差の抑制を優先する平均誤差優先パラメータを前記カルマンフィルタのパラメータとした前記推定演算によって算出される前記SOC値を出力する工程と、を含む
ことを特徴とする推定方法。
Obtaining observation values of voltage and current of the secondary battery;
Estimating an SOC value indicating a state of charge of the secondary battery by an estimation calculation in which a Kalman filter is applied to the equivalent circuit model of the secondary battery based on the observed value;
When the influence of the open circuit voltage of the secondary battery on the estimation calculation of the SOC value is relatively large, a maximum error priority parameter giving priority to suppression of the maximum error of the estimation calculation is a parameter of the Kalman filter. When the SOC value calculated by the estimation calculation is output and the influence of the open circuit voltage is relatively small, an average error priority parameter giving priority to suppression of the average error of the estimation calculation is set as the Kalman filter. A step of outputting the SOC value calculated by the estimation calculation as a parameter of the estimation method.
二次電池の電圧および電流の観測値を取得する手順と、
前記観測値に基づき、前記二次電池の等価回路モデルに対してカルマンフィルタを適用した推定演算によって、前記二次電池の充電状態を示すSOC値を推定する手順と、
前記SOC値の前記推定演算に対する前記二次電池の開回路電圧の影響が相対的に大きい状態である場合に、前記推定演算の最大誤差の抑制を優先する最大誤差優先パラメータを前記カルマンフィルタのパラメータとした前記推定演算によって算出される前記SOC値を出力し、前記開回路電圧の影響が相対的に小さい状態である場合に、前記推定演算の平均誤差の抑制を優先する平均誤差優先パラメータを前記カルマンフィルタのパラメータとした前記推定演算によって算出される前記SOC値を出力する手順と、をコンピュータに実行させる
ことを特徴とする推定プログラム。
A procedure for obtaining observations of voltage and current of the secondary battery;
A procedure for estimating an SOC value indicating a state of charge of the secondary battery by an estimation calculation in which a Kalman filter is applied to the equivalent circuit model of the secondary battery based on the observed value;
When the influence of the open circuit voltage of the secondary battery on the estimation calculation of the SOC value is relatively large, a maximum error priority parameter giving priority to suppression of the maximum error of the estimation calculation is a parameter of the Kalman filter. When the SOC value calculated by the estimation calculation is output and the influence of the open circuit voltage is relatively small, an average error priority parameter giving priority to suppression of the average error of the estimation calculation is set as the Kalman filter. And a procedure for outputting the SOC value calculated by the estimation calculation using the parameter as a parameter.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110554320A (en) * 2019-09-24 2019-12-10 东风航盛(武汉)汽车控制系统有限公司 SOC estimation method of lithium ion battery
JP2020529027A (en) * 2017-07-26 2020-10-01 インフェノクス ゲーエムベーハーInvenox Gmbh Methods and devices for monitoring the stable convergence behavior of the Kalman filter
US11391781B2 (en) 2019-02-15 2022-07-19 Lg Energy Solution, Ltd. SOC estimating apparatus and method
US11493557B2 (en) 2019-01-23 2022-11-08 Lg Energy Solution, Ltd. Battery management apparatus, battery management method, and battery pack
CN117791826A (en) * 2024-02-26 2024-03-29 宁德时代新能源科技股份有限公司 Method and device for charging and discharging battery, energy management system and energy storage system

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150306971A1 (en) * 2014-04-29 2015-10-29 Ford Global Technologies, Llc Method to Adjust Battery Minimum State of Charge Limits Based on Battery Power Capability
JP2016065828A (en) * 2014-09-25 2016-04-28 富士通株式会社 Estimation program, estimation method and estimation device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150306971A1 (en) * 2014-04-29 2015-10-29 Ford Global Technologies, Llc Method to Adjust Battery Minimum State of Charge Limits Based on Battery Power Capability
JP2016065828A (en) * 2014-09-25 2016-04-28 富士通株式会社 Estimation program, estimation method and estimation device

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020529027A (en) * 2017-07-26 2020-10-01 インフェノクス ゲーエムベーハーInvenox Gmbh Methods and devices for monitoring the stable convergence behavior of the Kalman filter
US11255916B2 (en) 2017-07-26 2022-02-22 Invenox Gmbh Method and device for monitoring a stable convergence behavior of a Kalman filter
JP7030191B2 (en) 2017-07-26 2022-03-04 インフェノクス ゲーエムベーハー Methods and devices for monitoring the stable convergence behavior of the Kalman filter
US11493557B2 (en) 2019-01-23 2022-11-08 Lg Energy Solution, Ltd. Battery management apparatus, battery management method, and battery pack
US11391781B2 (en) 2019-02-15 2022-07-19 Lg Energy Solution, Ltd. SOC estimating apparatus and method
CN110554320A (en) * 2019-09-24 2019-12-10 东风航盛(武汉)汽车控制系统有限公司 SOC estimation method of lithium ion battery
CN117791826A (en) * 2024-02-26 2024-03-29 宁德时代新能源科技股份有限公司 Method and device for charging and discharging battery, energy management system and energy storage system

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