JP2021190257A - Voltage estimation method and voltage estimation device of zinc battery - Google Patents

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Abstract

To provide a voltage estimation method and a voltage estimation device capable of accurately estimating a terminal voltage of a zinc battery.SOLUTION: A voltage estimation method includes a step of calculating a terminal voltage on the basis of a voltage generated in a DC resistance unit, which is calculated on the basis of a current flowing through an equivalent circuit model having the DC resistance unit. The DC resistance unit includes a linear DC resistance component and a non-linear DC resistance component that is connected in series with the linear DC resistance component and whose resistance value changes according to the current. At least one of the resistance value of the linear DC resistance component and the coefficient included in the function of the resistance value of the non-linear DC resistance component is selected from a plurality of values according to the SOC of a zinc battery to be estimated.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、亜鉛電池の電圧推定方法および電圧推定装置に関する。 The present invention relates to a voltage estimation method and a voltage estimation device for a zinc battery.

特許文献1には、蓄電デバイスのシミュレーション方法に関する技術が開示されている。この文献に記載された方法は、等価回路モデルに流れる電流を計算するステップと、等価回路モデルの直流抵抗成分に生じる電圧である直流抵抗電圧を計算するステップと、直流抵抗電圧に基づいて、端子電圧を計算するステップと、を含む。直流抵抗成分は、互いに直列に接続された線形直流抵抗成分及び非線形直流抵抗成分を含む。非線形直流抵抗成分の抵抗値は、電流に応じて変化する。 Patent Document 1 discloses a technique relating to a simulation method of a power storage device. The method described in this document is based on a step of calculating the current flowing through the equivalent circuit model, a step of calculating the DC resistance voltage which is the voltage generated in the DC resistance component of the equivalent circuit model, and a terminal based on the DC resistance voltage. Includes steps to calculate the voltage. The DC resistance component includes a linear DC resistance component and a non-linear DC resistance component connected in series with each other. The resistance value of the non-linear DC resistance component changes according to the current.

2018−040685号公報2018-040685 Publication No.

近年、二次電池をモデル化し、二次電池の端子電圧を推定する技術が、様々な用途において用いられている。例えば、車両の燃費シミュレーションにおいては、エンジン及び二次電池といった様々な動力源並びに負荷をモデル化し、規定の走行パターンを該モデルに入力して燃費を算出することが行われている。また、運用中の二次電池の端子電圧を推定することにより、該二次電池の状態検知が可能となる。二次電池の端子電圧を推定する際には、推定精度が重要である。本発明の一側面は、二次電池のうち特に亜鉛電池の端子電圧を精度良く推定することができる電圧推定方法および電圧推定装置を提供することを目的とする。 In recent years, techniques for modeling a secondary battery and estimating the terminal voltage of the secondary battery have been used in various applications. For example, in a vehicle fuel consumption simulation, various power sources such as an engine and a secondary battery and a load are modeled, and a predetermined driving pattern is input to the model to calculate the fuel consumption. Further, by estimating the terminal voltage of the secondary battery in operation, the state of the secondary battery can be detected. When estimating the terminal voltage of the secondary battery, the estimation accuracy is important. One aspect of the present invention is to provide a voltage estimation method and a voltage estimation device capable of accurately estimating the terminal voltage of a zinc battery among secondary batteries.

本発明の一側面に係る電圧推定方法は、亜鉛電池の端子電圧を推定する方法であって、端子電圧を計算するステップを含む。このステップでは、直流抵抗部を有する等価回路モデルに流れる電流に基づいて算出される、直流抵抗部に生じる電圧に基づいて、端子電圧を計算する。直流抵抗部は、線形直流抵抗成分と、線形直流抵抗成分と直列に接続され、抵抗値が電流に応じて変化する非線形直流抵抗成分と、を含む。線形直流抵抗成分の抵抗値と、非線形直流抵抗成分の抵抗値の関数に含まれる係数と、のうち少なくとも一方は、推定対象である亜鉛電池のSOCに応じて複数の値から選択され、非線形直流抵抗成分の抵抗値は充電時と放電時とで異なる。 The voltage estimation method according to one aspect of the present invention is a method of estimating the terminal voltage of a zinc battery, and includes a step of calculating the terminal voltage. In this step, the terminal voltage is calculated based on the voltage generated in the DC resistance section, which is calculated based on the current flowing through the equivalent circuit model having the DC resistance section. The DC resistance unit includes a linear DC resistance component and a non-linear DC resistance component that is connected in series with the linear DC resistance component and whose resistance value changes according to a current. At least one of the resistance value of the linear DC resistance component and the coefficient included in the function of the resistance value of the nonlinear DC resistance component is selected from a plurality of values according to the SOC of the zinc battery to be estimated, and is a nonlinear DC. The resistance value of the resistance component differs between charging and discharging.

本発明の一側面に係る電圧推定装置は、亜鉛電池の端子電圧を推定する装置であって、パラメータ設定部と、端子電圧計算部とを備える。パラメータ設定部は、直流抵抗部を有する等価回路モデルの特性パラメータを設定する。端子電圧計算部は、等価回路モデルに流れる電流に基づいて算出される、直流抵抗部に生じる電圧に基づいて、端子電圧を計算する。直流抵抗部は、線形直流抵抗成分と、線形直流抵抗成分と直列に接続され、抵抗値が電流に応じて変化する非線形直流抵抗成分と、を含む。パラメータ設定部は、線形直流抵抗成分の抵抗値と、非線形直流抵抗成分の抵抗値の関数に含まれる係数と、のうち少なくとも一方を、推定対象である亜鉛電池のSOCに応じて複数の値から選択し、非線形直流抵抗成分の抵抗値を充電時と放電時とで異ならせる。 The voltage estimation device according to one aspect of the present invention is a device for estimating the terminal voltage of a zinc battery, and includes a parameter setting unit and a terminal voltage calculation unit. The parameter setting unit sets the characteristic parameters of the equivalent circuit model having the DC resistance unit. The terminal voltage calculation unit calculates the terminal voltage based on the voltage generated in the DC resistance unit, which is calculated based on the current flowing through the equivalent circuit model. The DC resistance unit includes a linear DC resistance component and a non-linear DC resistance component that is connected in series with the linear DC resistance component and whose resistance value changes according to a current. The parameter setting unit sets at least one of the resistance value of the linear DC resistance component and the coefficient included in the function of the resistance value of the nonlinear DC resistance component from a plurality of values according to the SOC of the zinc battery to be estimated. Select and make the resistance value of the non-linear DC resistance component different between charging and discharging.

上述した特許文献1には、鉛電池等の端子電圧を推定するために、線形直流抵抗成分及び非線形直流抵抗成分を含む等価回路モデルを用いる方法が開示されている。しかしながら、亜鉛電池の端子電圧を推定する場合、次の問題が生じる。すなわち、亜鉛電池は鉛電池等と異なり、広いSOC(State Of Charge)の範囲において使用される。鉛電池は低いSOCにて使用されると劣化が早く進むが、亜鉛電池は低いSOCにて使用されても劣化の程度が比較的小さいからである。そして、二次電池においては、SOCが大きく変動すると直流抵抗成分の抵抗値等のパラメータも変動するので、SOCにかかわらずパラメータを一定とすると、推定誤差が大きくなってしまう。この問題に対し、上記の方法及び装置では、線形直流抵抗成分の抵抗値と、非線形直流抵抗成分の抵抗値の関数に含まれる係数と、のうち少なくとも一方を、推定対象である亜鉛電池のSOCに応じて、互いに大きさが異なる複数の値から選択する。この場合、等価回路モデルのパラメータの少なくとも一部を、変動するSOCに応じて適切な大きさに変更することができる。したがって、SOCの変動に伴う推定誤差の増大を抑制することができる。すなわち、上記の方法及び装置によれば、二次電池のうち特に亜鉛電池の端子電圧を精度良く推定することができる。 The above-mentioned Patent Document 1 discloses a method of using an equivalent circuit model including a linear DC resistance component and a non-linear DC resistance component in order to estimate a terminal voltage of a lead battery or the like. However, when estimating the terminal voltage of a zinc battery, the following problem arises. That is, unlike lead batteries and the like, zinc batteries are used in a wide SOC (State Of Charge) range. This is because lead-acid batteries deteriorate faster when used at a low SOC, but zinc batteries have a relatively small degree of deterioration even when used at a low SOC. In the secondary battery, if the SOC fluctuates greatly, the parameters such as the resistance value of the DC resistance component also fluctuate. Therefore, if the parameters are constant regardless of the SOC, the estimation error becomes large. To solve this problem, in the above method and device, at least one of the resistance value of the linear DC resistance component and the coefficient included in the function of the resistance value of the nonlinear DC resistance component is the SOC of the zinc battery to be estimated. Select from multiple values that differ in size from each other. In this case, at least a part of the parameters of the equivalent circuit model can be changed to an appropriate size according to the fluctuating SOC. Therefore, it is possible to suppress an increase in estimation error due to a change in SOC. That is, according to the above method and apparatus, the terminal voltage of the zinc battery among the secondary batteries can be estimated with high accuracy.

上記の電圧推定方法及び電圧推定装置では、非線形直流抵抗成分の抵抗値を充電時と放電時とで異ならせる。亜鉛電池においては、充電時と放電時とで非線形直流抵抗成分の抵抗値が異なる。故に、この場合、亜鉛電池の端子電圧の推定精度をより高めることができる。 In the above voltage estimation method and voltage estimation device, the resistance value of the nonlinear DC resistance component is made different between the time of charging and the time of discharging. In a zinc battery, the resistance value of the nonlinear DC resistance component differs between charging and discharging. Therefore, in this case, the estimation accuracy of the terminal voltage of the zinc battery can be further improved.

上記の電圧推定方法及び電圧推定装置において、等価回路モデルは、直流抵抗部と直列に接続された分極モデル部を更に有してもよい。分極モデル部は、可変抵抗器と可変コンデンサとが並列接続されたRC並列回路を少なくとも含んでよい。上記ステップでは(端子電圧計算部は)、等価回路モデルに流れる電流に基づいて算出される分極モデル部に生じる電圧に更に基づいて端子電圧を計算してよい。パラメータ設定部は、可変抵抗器の抵抗値、及びRC並列回路の時定数のうち少なくとも一方を、推定対象である亜鉛電池のSOCに応じて複数の値から選択してよい。この場合、等価回路モデルの特性を亜鉛電池の特性に更に近づけることができ、亜鉛電池の端子電圧を更に精度良く推定することができる。 In the above voltage estimation method and voltage estimation device, the equivalent circuit model may further have a polarization model unit connected in series with the DC resistance unit. The polarization model unit may include at least an RC parallel circuit in which a variable resistor and a variable capacitor are connected in parallel. In the above step (the terminal voltage calculation unit), the terminal voltage may be further calculated based on the voltage generated in the polarization model unit calculated based on the current flowing through the equivalent circuit model. The parameter setting unit may select at least one of the resistance value of the variable resistor and the time constant of the RC parallel circuit from a plurality of values according to the SOC of the zinc battery to be estimated. In this case, the characteristics of the equivalent circuit model can be made closer to the characteristics of the zinc battery, and the terminal voltage of the zinc battery can be estimated more accurately.

上記の電圧推定方法及び電圧推定装置において、等価回路モデルは、コンデンサとスイッチング素子とが並列接続された、ガッシングに基づく直流抵抗成分を含まなくてもよい。鉛電池の等価回路モデルは、ガッシングを表すこのような直流抵抗成分を含む。しかし、亜鉛電池においてガッシングは生じないので、亜鉛電池の等価回路モデルから該容量成分を排除することによって、亜鉛電池の端子電圧の推定精度をより高めることができる。 In the above voltage estimation method and voltage estimation device, the equivalent circuit model may not include a DC resistance component based on gassing in which a capacitor and a switching element are connected in parallel. Equivalent circuit models of lead-acid batteries include such DC resistance components that represent gassing. However, since gassing does not occur in the zinc battery, the estimation accuracy of the terminal voltage of the zinc battery can be further improved by excluding the capacitance component from the equivalent circuit model of the zinc battery.

本発明の一側面によれば、二次電池のうち特に亜鉛電池の端子電圧を精度良く推定することができる電圧推定方法および電圧推定装置を提供することができる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to provide a voltage estimation method and a voltage estimation device capable of accurately estimating the terminal voltage of a zinc battery among secondary batteries.

図1は、車両の燃費計算を行う燃費計算装置の概略構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a fuel consumption calculation device that calculates fuel consumption of a vehicle. 図2は、亜鉛電池の等価回路モデルの例を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of an equivalent circuit model of a zinc battery. 図3は、一実施形態に係る電圧推定装置の概略構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of a voltage estimation device according to an embodiment. 図4は、図3の電圧推定装置のハードウェア構成の例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of the hardware configuration of the voltage estimation device of FIG. 図5は、入力部から入力される充放電電流の波形の例を概念的に示すグラフである。FIG. 5 is a graph conceptually showing an example of a waveform of a charge / discharge current input from an input unit. 図6は、電圧推定装置が実行する端子電圧の計算処理(電圧推定方法)を説明する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a terminal voltage calculation process (voltage estimation method) executed by the voltage estimation device. 図7は、細分化された特性パラメータの例を示す図表である。FIG. 7 is a chart showing an example of subdivided characteristic parameters. 図8は、特性パラメータの値とSOCとの相関を表すルックアップテーブルを概念的に示す図である。FIG. 8 is a diagram conceptually showing a look-up table showing the correlation between the value of the characteristic parameter and the SOC. 図9は、等価回路モデルによる電圧推定結果の例を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing an example of the voltage estimation result by the equivalent circuit model. 図10は、等価回路モデルによる電圧推定結果の例を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing an example of the voltage estimation result by the equivalent circuit model. 図11は、等価回路モデルによる電圧推定結果の例を示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing an example of the voltage estimation result by the equivalent circuit model. 図12は、等価回路モデルによる電圧推定結果の例を示すグラフである。FIG. 12 is a graph showing an example of the voltage estimation result by the equivalent circuit model. 図13は、分極対称二段分極モデルによる電圧推定結果の例を示すグラフである。FIG. 13 is a graph showing an example of the voltage estimation result by the polarization symmetry two-stage polarization model.

以下、添付図面を参照しながら本発明による亜鉛電池の電圧推定方法および電圧推定装置の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。以下の説明において、亜鉛電池とは、ニッケル亜鉛電池、空気亜鉛電池、及び銀亜鉛電池を含む概念である。 Hereinafter, embodiments of the zinc battery voltage estimation method and the voltage estimation device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted. In the following description, the zinc battery is a concept including a nickel-zinc battery, a zinc-air battery, and a silver-zinc battery.

一実施形態に係る亜鉛電池の電圧推定方法および電圧推定装置は、例えば、亜鉛電池が搭載された車両の燃費シミュレーションにおいて用いられる。この亜鉛電池は、例えばμHEV方式を採用した車両に搭載されるメイン電池、若しくはメイン電池とは別に設けられたサブ電池である。亜鉛電池がサブ電池である場合、亜鉛電池は、車両に搭載された12V系の補機の消費電流を賄うために用いられる。 The zinc battery voltage estimation method and voltage estimation device according to the embodiment are used, for example, in fuel consumption simulation of a vehicle equipped with a zinc battery. This zinc battery is, for example, a main battery mounted on a vehicle adopting the μHEV method, or a sub-battery provided separately from the main battery. When the zinc battery is a sub-battery, the zinc battery is used to cover the current consumption of the 12V system auxiliary machine mounted on the vehicle.

図1は、車両の燃費計算を行う燃費計算装置の概略構成を示す図である。図1に示されるように、燃費計算装置90は、その機能ブロックとして、入力部91と、制御部92と、出力部93とを含む。入力部91は、燃費計算に必要なデータを入力する。入力データの例は、車両の走行パターンである。それ以外にも、車両に搭載されるエンジンなどの各種デバイスの特性を定めるパラメータ、亜鉛電池の充放電の制御方法の種類、亜鉛電池の構成、車両に搭載される補機の消費電力、および車両の重量などのデータが入力され得る。 FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a fuel consumption calculation device that calculates fuel consumption of a vehicle. As shown in FIG. 1, the fuel consumption calculation device 90 includes an input unit 91, a control unit 92, and an output unit 93 as its functional blocks. The input unit 91 inputs data necessary for fuel consumption calculation. An example of input data is a vehicle running pattern. Other than that, the parameters that determine the characteristics of various devices such as the engine mounted on the vehicle, the type of charge / discharge control method for the zinc battery, the configuration of the zinc battery, the power consumption of the auxiliary equipment mounted on the vehicle, and the vehicle. Data such as the weight of the can be input.

制御部92は、入力部91によって入力されたデータを用いて、燃費シミュレーションを行う。燃費シミュレーションの具体的な手法は特に限定されないが、例えば、次のような手順で行われる。まず、制御部92は、入力部91によって入力された走行パターンなどから、例えば区間ごとに、車両が走行するために要求されるパワー(以下、単に「要求パワー」という)および補機の消費電流を算出する。区間としては、停止区間、加速区間、定速走行区間、および減速区間などがある。要求パワーは、加速区間では比較的大きく、定速走行区間では比較的小さい。要求パワーは、停止区間および減速区間では0であってもよい。補機の消費電流は、補機の種類によって異なる。例えばオーディオ機器など連続的に使用される補機の消費電流の大きさは、区間によらずほぼ一定である。これに対し、エンジンの点火装置など一時的に使用される補機の消費電流の大きさは、使用時のみ大きくなる。 The control unit 92 performs a fuel consumption simulation using the data input by the input unit 91. The specific method of fuel consumption simulation is not particularly limited, but for example, the procedure is as follows. First, the control unit 92 determines the power required for the vehicle to travel (hereinafter, simply referred to as “required power”) and the current consumption of the auxiliary machine for each section, for example, from the travel pattern input by the input unit 91. Is calculated. The section includes a stop section, an acceleration section, a constant speed running section, a deceleration section, and the like. The required power is relatively large in the acceleration section and relatively small in the constant speed running section. The required power may be 0 in the stop section and the deceleration section. The current consumption of auxiliary equipment varies depending on the type of auxiliary equipment. For example, the magnitude of the current consumption of continuously used auxiliary equipment such as audio equipment is almost constant regardless of the section. On the other hand, the magnitude of the current consumption of the auxiliary equipment temporarily used such as the ignition device of the engine becomes large only at the time of use.

次に、制御部92は、区間ごとのエンジンの出力を算出する。エンジンの出力は、例えば、停止区間ではエンジンが停止して0となり、それ以外の区間では所定の出力とされる。エンジンの出力のうち、要求パワーを上回る分の出力が、オルタネータによって電力に変換され、オルタネータから補機および亜鉛電池に向かって供給される。オルタネータから供給される電力が補機の消費電力を上回ると、オルタネータから亜鉛電池に電流が流れ、亜鉛電池が充電される。オルタネータから供給される電力が補機の消費電力を下回ると、亜鉛電池から補機に電流が流れ、亜鉛電池が放電する。ここで、亜鉛電池の端子電圧は、亜鉛電池のSOCおよび充放電電流の大きさなどに依存する。この亜鉛電池の端子電圧が、亜鉛電池の等価回路モデルを用いて推定される。端子電圧の推定の詳細については後述する。亜鉛電池の充放電電流および亜鉛電池の端子電圧から、制御部92は、区間ごとの亜鉛電池の充放電電力も算出する。 Next, the control unit 92 calculates the output of the engine for each section. The output of the engine is, for example, zero in the stopped section when the engine is stopped, and is set to a predetermined output in the other sections. Of the output of the engine, the output exceeding the required power is converted into electric power by the alternator and supplied from the alternator to the auxiliary machine and the zinc battery. When the power supplied from the alternator exceeds the power consumption of the auxiliary machine, a current flows from the alternator to the zinc battery to charge the zinc battery. When the power supplied from the alternator is lower than the power consumption of the auxiliary machine, a current flows from the zinc battery to the auxiliary machine, and the zinc battery is discharged. Here, the terminal voltage of the zinc battery depends on the SOC of the zinc battery, the magnitude of the charge / discharge current, and the like. The terminal voltage of this zinc battery is estimated using the equivalent circuit model of the zinc battery. The details of the terminal voltage estimation will be described later. From the charge / discharge current of the zinc battery and the terminal voltage of the zinc battery, the control unit 92 also calculates the charge / discharge power of the zinc battery for each section.

その後、制御部92は、全区間におけるエンジンの出力および亜鉛電池の充放電電力の積算値を算出する。全区間におけるエンジンの出力の積算値は、入力部91によって入力された走行パターンに応じて車両が走行した場合に、エンジンが消費するであろうエネルギー量を示す。全区間における亜鉛電池の充放電電力の積算値は、入力部91によって入力された走行パターンに応じて車両が走行した場合に、亜鉛電池において増減するであろうエネルギー量の大きさを示す。エンジンが消費するであろうエネルギー量と、亜鉛電池において減少するであろうエネルギー量との合計のエネルギー量は、入力部91によって入力された走行パターンの車両の走行に要するエネルギー量となる。走行パターンから車両の走行距離も分かるので、当該走行距離とそれに要するエネルギー量とに基づいて、制御部92は、所定エネルギー量当たりに走行可能な距離を燃費として算出する。 After that, the control unit 92 calculates the integrated value of the engine output and the charge / discharge power of the zinc battery in the entire section. The integrated value of the output of the engine in all sections indicates the amount of energy that the engine will consume when the vehicle travels according to the travel pattern input by the input unit 91. The integrated value of the charge / discharge power of the zinc battery in all sections indicates the magnitude of the amount of energy that will increase or decrease in the zinc battery when the vehicle travels according to the travel pattern input by the input unit 91. The total amount of energy of the amount of energy that the engine will consume and the amount of energy that will be reduced in the zinc battery is the amount of energy required for running the vehicle of the running pattern input by the input unit 91. Since the mileage of the vehicle can also be known from the mileage pattern, the control unit 92 calculates the mileage per predetermined energy amount as the fuel consumption based on the mileage and the amount of energy required for the mileage.

出力部93は、制御部92によって算出された燃費を出力する。これにより、入力部91によって入力された走行パターンなどに基づく燃費シミュレーションの結果が得られる。 The output unit 93 outputs the fuel consumption calculated by the control unit 92. As a result, the result of the fuel consumption simulation based on the traveling pattern and the like input by the input unit 91 can be obtained.

上述のように、燃費シミュレーションにおいては、亜鉛電池の端子電圧が推定される。亜鉛電池の端子電圧の推定精度を向上させることによって燃費シミュレーションの精度も向上するので、例えば燃費の計算精度を向上させることを目的として、実施形態に係る電圧推定装置が用いられてもよい。本実施形態において、電圧推定装置は、亜鉛電池の端子電圧を計算するための等価回路モデルを用いて、亜鉛電池の端子電圧を推定する。 As described above, in the fuel consumption simulation, the terminal voltage of the zinc battery is estimated. Since the accuracy of the fuel consumption simulation is also improved by improving the estimation accuracy of the terminal voltage of the zinc battery, for example, the voltage estimation device according to the embodiment may be used for the purpose of improving the calculation accuracy of the fuel consumption. In the present embodiment, the voltage estimation device estimates the terminal voltage of the zinc battery by using an equivalent circuit model for calculating the terminal voltage of the zinc battery.

図2は、亜鉛電池の等価回路モデルの例を示す回路図である。この等価回路モデル40は、互いに逆極性のノードNおよびノードNの間に直列に接続された、直流抵抗部10と、分極モデル部20と、定電圧源30とを含む。ノードNおよびノードNは、亜鉛電池の外部の要素と電気的に接続される部分であり、等価回路モデル40に発生する電圧を与える。等価回路モデル40に発生する電圧は、亜鉛電池の端子電圧V(t)である。ノードNはアノードであり、亜鉛電池に流入する電流I(t)を与える。なお、電圧および電流などの時間変化する物理量を示す符号に(t)などを付す場合があるが、このように示された物理量は、時刻tにおける当該物理量の値を意味するものとする。また、時刻tは、0以上の整数であり、端子電圧V(t)の推定の開始時刻からの経過時間を示す。時刻t=0は、端子電圧V(t)の推定の開始時刻である。 FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of an equivalent circuit model of a zinc battery. The equivalent circuit model 40 includes a DC resistance unit 10, a polarization model unit 20, and a constant voltage source 30 connected in series between nodes N 1 and N 2 having opposite polarities. Node N 1 and node N 2 are portions that are electrically connected to external elements of the zinc battery and provide the voltage generated in the equivalent circuit model 40. The voltage generated in the equivalent circuit model 40 is the terminal voltage V (t) of the zinc battery. The node N 1 is an anode and gives a current I (t) flowing into the zinc battery. In addition, (t) or the like may be added to a code indicating a physical quantity that changes with time such as voltage and current, and the physical quantity indicated in this way means the value of the physical quantity at time t. Further, the time t is an integer of 0 or more, and indicates the elapsed time from the start time of the estimation of the terminal voltage V (t). Time t = 0 is the start time of estimation of the terminal voltage V (t).

直流抵抗部10は、亜鉛電池の直流インピーダンス(直流抵抗成分)を模擬する部分である。直流抵抗部10は、抵抗器を含む。図2に示される例では、抵抗器11と、抵抗器12とが、互いに直列に接続されている。抵抗器11は、亜鉛電池の線形直流抵抗成分を模擬している。線形直流抵抗成分としては、電極の抵抗が挙げられる。抵抗器11の抵抗値Rは定数である。抵抗器12は、亜鉛電池の非線形直流抵抗成分を模擬している。非線形直流抵抗成分としては、液抵抗が挙げられる。抵抗器12の抵抗値R(I)は可変である。抵抗値R(I)は、電流I(t)に応じて変化し、例えば充電時と放電時とで異なる。つまり、直流抵抗部10によって模擬される直流抵抗成分は、抵抗器11によって模擬される線形直流抵抗成分と、抵抗器12によって模擬される非線形直流抵抗成分と、を含む。直流抵抗部10中の各抵抗器の抵抗値によって、直流抵抗部10のインピーダンスが定まる。直流抵抗部10のインピーダンスが定まれば、等価回路モデル40に電流I(t)が流れたときに、その電流I(t)が直流抵抗部10にも流れるので、電流I(t)と直流抵抗部10のインピーダンスとから、直流抵抗部10に発生する電圧(直流抵抗電圧Vdc(t))が計算される。直流抵抗電圧Vdc(t)は、抵抗器11に発生する電圧Vdc1(t)と、抵抗器12に発生する電圧Vdc2(t)との合計電圧である。すなわち、直流抵抗部10において、以下の関係式(1)が成立する。

Figure 2021190257
The DC resistance unit 10 is a portion that simulates the DC impedance (DC resistance component) of the zinc battery. The DC resistance unit 10 includes a resistor. In the example shown in FIG. 2, the resistor 11 and the resistor 12 are connected in series with each other. The resistor 11 simulates the linear DC resistance component of a zinc battery. Examples of the linear DC resistance component include the resistance of the electrode. The resistance value R0 of the resistor 11 is a constant. The resistor 12 simulates the nonlinear DC resistance component of a zinc battery. The non-linear DC resistance component includes liquid resistance. The resistance value R (I) of the resistor 12 is variable. The resistance value R (I) changes according to the current I (t), and is different between, for example, charging and discharging. That is, the DC resistance component simulated by the DC resistance unit 10 includes a linear DC resistance component simulated by the resistor 11 and a nonlinear DC resistance component simulated by the resistor 12. The impedance of the DC resistance unit 10 is determined by the resistance value of each resistor in the DC resistance unit 10. If the impedance of the DC resistance section 10 is determined, when the current I (t) flows through the equivalent circuit model 40, the current I (t) also flows through the DC resistance section 10, so that the current I (t) and the direct current are DC. The voltage (DC resistance voltage Vdc (t)) generated in the DC resistance unit 10 is calculated from the impedance of the resistance unit 10. The DC resistance voltage Vdc (t) is the total voltage of the voltage Vdc1 (t) generated in the resistor 11 and the voltage Vdc2 (t) generated in the resistor 12. That is, the following relational expression (1) is established in the DC resistance unit 10.
Figure 2021190257

分極モデル部20は、亜鉛電池の分極インピーダンス成分を模擬する部分である。分極モデル部20は、並列接続された抵抗器およびコンデンサ(RC並列回路)を含む。図2に示される例では、3つのRC並列回路が直列に接続されている。具体的に、並列接続された可変抵抗器21および可変コンデンサ22(第1のRC並列回路)と、並列接続された固定抵抗器23および固定コンデンサ24(第2のRC並列回路)と、並列接続された固定抵抗器25および固定コンデンサ26(第3のRC並列回路)とが、直列に接続されている。可変抵抗器21、固定抵抗器23および固定抵抗器25は、亜鉛電池の分極抵抗成分を模擬している。可変コンデンサ22、固定コンデンサ24および固定コンデンサ26は、亜鉛電池の分極容量成分を模擬している。可変抵抗器21および可変コンデンサ22の抵抗値および容量値は可変であり、固定抵抗器23,25および固定コンデンサ24,26の抵抗値および容量値は一定である。なお、図2に示される例では、分極モデル部20は3つのRC並列回路を含むが、分極モデル部20は、少なくとも第1のRC並列回路(可変抵抗器21および可変コンデンサ22)を含んでいればよい。また、分極モデル部20は、4つ以上のRC並列回路を含んでいてもよい。 The polarization model unit 20 is a part that simulates the polarization impedance component of the zinc battery. The polarization model unit 20 includes a resistor and a capacitor (RC parallel circuit) connected in parallel. In the example shown in FIG. 2, three RC parallel circuits are connected in series. Specifically, the variable resistor 21 and the variable capacitor 22 (first RC parallel circuit) connected in parallel, and the fixed resistor 23 and the fixed capacitor 24 (second RC parallel circuit) connected in parallel are connected in parallel. The fixed resistor 25 and the fixed capacitor 26 (third RC parallel circuit) are connected in series. The variable resistor 21, the fixed resistor 23, and the fixed resistor 25 simulate the polarization resistance component of the zinc battery. The variable capacitor 22, the fixed capacitor 24, and the fixed capacitor 26 simulate the polarization capacitance component of the zinc battery. The resistance value and the capacitance value of the variable resistor 21 and the variable capacitor 22 are variable, and the resistance value and the capacitance value of the fixed resistors 23 and 25 and the fixed capacitors 24 and 26 are constant. In the example shown in FIG. 2, the polarization model unit 20 includes three RC parallel circuits, but the polarization model unit 20 includes at least the first RC parallel circuit (variable resistor 21 and variable capacitor 22). I just need to be there. Further, the polarization model unit 20 may include four or more RC parallel circuits.

分極モデル部20中の各抵抗器の抵抗値および各コンデンサの容量値によって、分極モデル部20のインピーダンスが定まる。分極モデル部20のインピーダンスが定まれば、等価回路モデル40に電流I(t)が流れたときに、その電流I(t)が分極モデル部20にも流れるので、電流I(t)と分極モデル部20のインピーダンスとから、分極モデル部20に発生する電圧(分極電圧Vpol(t))が計算できる。分極電圧Vpolは、可変抵抗器21および可変コンデンサ22に発生する第1分極電圧Vp1(t)と、固定抵抗器23および固定コンデンサ24に発生する第2分極電圧Vp2(t)と、固定抵抗器25および固定コンデンサ26に発生する第3分極電圧Vp3(t)との合計電圧である。すなわち、分極モデル部20において、以下の関係式(2)が成立する。

Figure 2021190257
The impedance of the polarization model unit 20 is determined by the resistance value of each resistor in the polarization model unit 20 and the capacitance value of each capacitor. If the impedance of the polarization model unit 20 is determined, when the current I (t) flows through the equivalent circuit model 40, the current I (t) also flows through the polarization model unit 20, so that the current I (t) and the polarization occur. From the impedance of the model unit 20, the voltage (polarization voltage Vpol (t)) generated in the polarization model unit 20 can be calculated. The polarization voltage Vpol is a first polarization voltage Vp1 (t) generated in the variable resistor 21 and the variable capacitor 22, a second polarization voltage Vp2 (t) generated in the fixed resistor 23 and the fixed capacitor 24, and a fixed resistor. It is the total voltage with the third polarization voltage Vp3 (t) generated in 25 and the fixed capacitor 26. That is, the following relational expression (2) is established in the polarization model unit 20.
Figure 2021190257

ここで、第1のRC並列回路の時定数τ1は、可変抵抗器21の抵抗値と可変コンデンサ22の容量値とを乗じた値として定められる。時定数τ1は、可変抵抗器21および可変コンデンサ22に発生する第1分極電圧Vp1(t)の時間変化に反映される。例えば、時定数τ1が大きいほど、第1分極電圧Vp1(t)の時間変化は遅くなる。同様に、第2のRC並列回路の時定数τ2は、固定抵抗器23および固定コンデンサ24に発生する第2分極電圧Vp2(t)の時間変化に反映される。第3のRC並列回路の時定数τ3は、固定抵抗器25および固定コンデンサ26に発生する第3分極電圧Vp3(t)の時間変化に反映される。時定数τ1、時定数τ2および時定数τ3は互いに異なる値に設定されてよい。分極モデル部20が複数の異なる時定数を有するRC並列回路を含むことにより、分極電圧Vpol(t)の時間変化をより正確に表すことができる。各時定数は、例えば、τ1<τ2<τ3となるように設定されてよい。 Here, the time constant τ1 of the first RC parallel circuit is determined as a value obtained by multiplying the resistance value of the variable resistor 21 and the capacitance value of the variable capacitor 22. The time constant τ1 is reflected in the time change of the first polarization voltage Vp1 (t) generated in the variable resistor 21 and the variable capacitor 22. For example, the larger the time constant τ1, the slower the time change of the first polarization voltage Vp1 (t). Similarly, the time constant τ2 of the second RC parallel circuit is reflected in the time change of the second polarization voltage Vp2 (t) generated in the fixed resistor 23 and the fixed capacitor 24. The time constant τ3 of the third RC parallel circuit is reflected in the time change of the third polarization voltage Vp3 (t) generated in the fixed resistor 25 and the fixed capacitor 26. The time constant τ1, the time constant τ2, and the time constant τ3 may be set to different values. By including the RC parallel circuit having a plurality of different time constants, the polarization model unit 20 can more accurately represent the time change of the polarization voltage Vpol (t). Each time constant may be set, for example, so that τ1 <τ2 <τ3.

定電圧源30は、一定の直流(DC)電圧を有する。定電圧源30の有する電圧は、亜鉛電池の開放電圧(OCV:Open Circuit Voltage)Vocv(t)である。定電圧源30のインピーダンスは0である。開放電圧Vocv(t)は、例えば、亜鉛電池のSOCから求められる。その場合、開放電圧Vocv(t)は、SOCを引数とする関数となる。亜鉛電池の温度なども、引数に含まれてよい。 The constant voltage source 30 has a constant direct current (DC) voltage. The voltage possessed by the constant voltage source 30 is the open circuit voltage (OCV: Open Circuit Voltage) Vocv (t) of the zinc battery. The impedance of the constant voltage source 30 is 0. The open circuit voltage Vocv (t) is obtained from, for example, the SOC of the zinc battery. In that case, the open circuit voltage Vocv (t) is a function with SOC as an argument. The temperature of the zinc battery and the like may be included in the argument.

以上に説明した、直流抵抗部10に発生する直流抵抗電圧Vdc(t)、分極モデル部20に発生する分極電圧Vpol(t)および定電圧源30が有する開放電圧Vocv(t)と、端子電圧V(t)との間には、以下の関係式(3)が成立する。以上に説明した亜鉛電池の等価回路モデル40を用いて、実施形態に係る電圧推定装置は、亜鉛電池の端子電圧V(t)を推定する。

Figure 2021190257
The DC resistance voltage Vdc (t) generated in the DC resistance unit 10, the polarization voltage Vpol (t) generated in the polarization model unit 20, the open circuit voltage Vocv (t) of the constant voltage source 30, and the terminal voltage described above. The following relational expression (3) is established with V (t). Using the zinc battery equivalent circuit model 40 described above, the voltage estimation device according to the embodiment estimates the terminal voltage V (t) of the zinc battery.
Figure 2021190257

図3は、一実施形態に係る電圧推定装置1の概略構成を示す図である。電圧推定装置1は、その機能ブロックとして、入力部2と、SOC計算部3と、パラメータ設定部4と、直流抵抗計算部5と、分極計算部6と、OCV計算部7と、端子電圧計算部8とを含む。 FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of the voltage estimation device 1 according to the embodiment. The voltage estimation device 1 has an input unit 2, an SOC calculation unit 3, a parameter setting unit 4, a DC resistance calculation unit 5, a polarization calculation unit 6, an OCV calculation unit 7, and a terminal voltage calculation as its functional blocks. Including part 8.

図4は、図3の電圧推定装置1のハードウェア構成の例を示す図である。図4に示されるように、電圧推定装置1は、物理的には、一または複数のCPU(Central Processing Unit)51と、主記憶装置であるRAM(RandomAccess Memory)52およびROM(Read Only Memory)53と、データ送受信デバイスである通信モジュール54と、ハードディスクおよびフラッシュメモリなどの補助記憶装置55と、キーボードなどのユーザの入力を受け付ける入力装置56と、ディスプレイなどの出力装置57と、を備えるコンピュータとして構成されている。図3に示される電圧推定装置1の各機能は、CPU51およびRAM52などのハードウェア上に一または複数の所定のコンピュータソフトウェアを読み込ませることにより、CPU51の制御のもとで通信モジュール54、入力装置56、および出力装置57を動作させるとともに、RAM52および補助記憶装置55におけるデータの読み出しおよび書き込みを行うことで実現される。なお、上記の説明は電圧推定装置1のハードウェア構成として説明したが、燃費計算装置90がCPU51、RAM52およびROM53などの主記憶装置、通信モジュール54、補助記憶装置55、入力装置56、および出力装置57などを含む通常のコンピュータシステムとして構成されてもよい。 FIG. 4 is a diagram showing an example of the hardware configuration of the voltage estimation device 1 of FIG. As shown in FIG. 4, the voltage estimation device 1 physically includes one or a plurality of CPUs (Central Processing Units) 51, a RAM (RandomAccess Memory) 52 as a main storage device, and a ROM (Read Only Memory). As a computer including 53, a communication module 54 as a data transmission / reception device, an auxiliary storage device 55 such as a hard disk and a flash memory, an input device 56 for receiving user input such as a keyboard, and an output device 57 such as a display. It is configured. Each function of the voltage estimation device 1 shown in FIG. 3 is a communication module 54 and an input device under the control of the CPU 51 by loading one or a plurality of predetermined computer software on hardware such as the CPU 51 and the RAM 52. This is realized by operating the 56 and the output device 57, and reading and writing data in the RAM 52 and the auxiliary storage device 55. Although the above description has been given as the hardware configuration of the voltage estimation device 1, the fuel consumption calculation device 90 includes a main storage device such as a CPU 51, a RAM 52 and a ROM 53, a communication module 54, an auxiliary storage device 55, an input device 56, and an output. It may be configured as a normal computer system including the device 57 and the like.

再び図3を参照して、電圧推定装置1の各機能の詳細を説明する。入力部2は、亜鉛電池への指定値(bat_demand)を入力する部分である。指定値は、例えば上述の燃費計算装置90による燃費計算において亜鉛電池に要求される、充放電電流の大きさ、および充放電電力の大きさなどを含む。入力部2は、入力した指定値を直流抵抗計算部5に出力する。図5は、入力部2から入力される充放電電流の波形の例を概念的に示すグラフである。図5において、横軸は時間を表し、縦軸は電流量を表す。この例に示される波形は、エンジン始動期間A1、定電圧充電期間A2、定電流放電期間A3、及び休止期間A4が含まれる。そして、これらの期間A1〜A5をそれぞれ定められた回数だけ含む周期A0を1サイクルとして、複数のサイクルにわたって同じ波形を繰り返す。 The details of each function of the voltage estimation device 1 will be described with reference to FIG. 3 again. The input unit 2 is a part for inputting a designated value (bat_demand) to the zinc battery. The specified value includes, for example, the magnitude of the charge / discharge current and the magnitude of the charge / discharge power required for the zinc battery in the fuel consumption calculation by the fuel consumption calculation device 90 described above. The input unit 2 outputs the input specified value to the DC resistance calculation unit 5. FIG. 5 is a graph conceptually showing an example of a waveform of a charge / discharge current input from the input unit 2. In FIG. 5, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents the amount of current. The waveform shown in this example includes an engine start period A1, a constant voltage charge period A2, a constant current discharge period A3, and a rest period A4. Then, the same waveform is repeated over a plurality of cycles, with cycle A0 including these periods A1 to A5 a predetermined number of times as one cycle.

SOC計算部3は、亜鉛電池のSOCを計算する部分である。例えば、亜鉛電池の初期のSOC(0)と、その後の亜鉛電池の充放電電流量とから、亜鉛電池のSOC(t)が計算される。亜鉛電池の初期のSOC(0)の値は特に限定されず、適宜設定されてよい。亜鉛電池の充放電電流量は、亜鉛電池の充放電電流を充放電時間で積算することによって求められる。亜鉛電池のSOC(t)は、時刻tにおける亜鉛電池の充放電電流量と亜鉛電池の満充電容量とに基づいて求められる。時刻tのSOC(t)の計算において、亜鉛電池に流れる電流として、等価回路モデル40を時刻0から時刻tまでに流れた電流Iが用いられ得る。この場合、SOC計算部3は、例えば以下の式(4)によってSOC(t)を計算する。SOC計算部3は、計算したSOC(t)をパラメータ設定部4、分極計算部6、およびOCV計算部7にそれぞれ出力する。

Figure 2021190257

但し、s=容量(単位Ah)×3600(C/Ah)である。 The SOC calculation unit 3 is a part that calculates the SOC of the zinc battery. For example, the SOC (t) of the zinc battery is calculated from the initial SOC (0) of the zinc battery and the charge / discharge current amount of the zinc battery thereafter. The initial SOC (0) value of the zinc battery is not particularly limited and may be set as appropriate. The charge / discharge current amount of the zinc battery is obtained by integrating the charge / discharge current of the zinc battery with the charge / discharge time. The SOC (t) of the zinc battery is determined based on the charge / discharge current amount of the zinc battery at time t and the full charge capacity of the zinc battery. In the calculation of the SOC (t) at time t, the current I flowing through the equivalent circuit model 40 from time 0 to time t can be used as the current flowing through the zinc battery. In this case, the SOC calculation unit 3 calculates SOC (t) by, for example, the following equation (4). The SOC calculation unit 3 outputs the calculated SOC (t) to the parameter setting unit 4, the polarization calculation unit 6, and the OCV calculation unit 7, respectively.
Figure 2021190257

However, s = capacity (unit: Ah) × 3600 (C / Ah).

パラメータ設定部4は、亜鉛電池の端子電圧の推定に必要な種々の特性パラメータの値を設定する部分である。特性パラメータには、例えば、抵抗器11の抵抗値、抵抗器12の抵抗値の関数に含まれる係数、可変抵抗器21の抵抗値、時定数τ1、固定抵抗器23の抵抗値、時定数τ2、固定抵抗器25の抵抗値、及び時定数τ3が含まれる。これらの特性パラメータのうち、抵抗器11の抵抗値と、抵抗器12の抵抗値の関数に含まれる係数と、のうち少なくとも一方は、推定対象である亜鉛電池のSOCに基づいて設定される。また、可変抵抗器21の抵抗値と、時定数τ1と、のうち少なくとも一方もまた、推定対象である亜鉛電池のSOCに基づいて設定されてよい。これらの特性パラメータと、亜鉛電池のSOCとの相関は、ルックアップテーブルとしてまとめられている。ルックアップテーブルには、特性パラメータのそれぞれについて、SOCを複数の区間に分割し、該複数の区間それぞれに対応する複数の値が格納されている。パラメータ設定部4は、ルックアップテーブルを参照することによって、各特性パラメータの値を上記複数の値から選択する。上記の相関に含まれるSOCの下限は、例えば30%である。上記の相関に含まれるSOCの上限は、例えば70%である。SOCの区間分割数は、例えば4区間である。その場合、SOCの分割区間は、例えば、30%〜50%の区間、50%〜55%の区間、55%〜60%の区間、及び60%〜70%の区間である。SOCの区間分割数はこれに限られず、3区間以下であってもよく、5区間以上であってもよい。上記の相関に含まれるSOCの範囲の中心付近の区間幅を小さくし、SOCの範囲の中心から離れるほど区間幅を大きくしてもよい。或いは、複数の値から一の値を選択する別の方法として、SOCの値を変数とする関数を用いて特性パラメータの値を算出してもよい。なお、各特性パラメータの値は、亜鉛電池の温度に更に基づいて設定されてもよい。その場合には、さらに、亜鉛電池の温度も考慮して、各パラメータのルックアップテーブルが用意される。パラメータ設定部4は、設定した各特性パラメータの値を、直流抵抗計算部5および分極計算部6に出力する。 The parameter setting unit 4 is a part for setting the values of various characteristic parameters necessary for estimating the terminal voltage of the zinc battery. The characteristic parameters include, for example, the resistance value of the resistor 11, the coefficient included in the function of the resistance value of the resistor 12, the resistance value of the variable resistor 21, the time constant τ1, the resistance value of the fixed resistor 23, and the time constant τ2. , The resistance value of the fixed resistor 25, and the time constant τ3. Of these characteristic parameters, at least one of the resistance value of the resistor 11 and the coefficient included in the function of the resistance value of the resistor 12 is set based on the SOC of the zinc battery to be estimated. Further, at least one of the resistance value of the variable resistor 21 and the time constant τ1 may also be set based on the SOC of the zinc battery to be estimated. The correlation between these characteristic parameters and the SOC of the zinc battery is summarized as a look-up table. In the lookup table, the SOC is divided into a plurality of sections for each of the characteristic parameters, and a plurality of values corresponding to each of the plurality of sections are stored. The parameter setting unit 4 selects the value of each characteristic parameter from the above-mentioned plurality of values by referring to the look-up table. The lower limit of SOC included in the above correlation is, for example, 30%. The upper limit of SOC included in the above correlation is, for example, 70%. The number of sections of the SOC is, for example, four sections. In that case, the SOC division section is, for example, a section of 30% to 50%, a section of 50% to 55%, a section of 55% to 60%, and a section of 60% to 70%. The number of sections of the SOC is not limited to this, and may be 3 sections or less, or 5 sections or more. The section width near the center of the SOC range included in the above correlation may be reduced, and the section width may be increased as the distance from the center of the SOC range increases. Alternatively, as another method of selecting one value from a plurality of values, the value of the characteristic parameter may be calculated using a function having the SOC value as a variable. The value of each characteristic parameter may be set based on the temperature of the zinc battery. In that case, a look-up table for each parameter is prepared in consideration of the temperature of the zinc battery. The parameter setting unit 4 outputs the value of each set characteristic parameter to the DC resistance calculation unit 5 and the polarization calculation unit 6.

直流抵抗計算部5は、直流抵抗部10に発生する直流抵抗電圧Vdc(t)を計算する。また、直流抵抗計算部5は、入力部2によって入力された指定値(bat_demand)から、等価回路モデル40に流れる電流I(t)を計算する。分極計算部6は、分極モデル部20に発生する分極電圧Vpol(t)を計算する。OCV計算部7は、開放電圧Vocv(t)を計算する。先に説明したように、開放電圧Vocv(t)は、亜鉛電池のSOCから求められる。例えば、各SOCの値と開放電圧Vocvの値とを対応付けたテーブルが予め準備されている。OCV計算部7は、当該テーブルを参照することによって、SOC計算部3から受け取ったSOC(t)から開放電圧Vocv(t)を計算する。なお、上述のテーブルが、温度ごとに準備されていてもよく、その場合には、さらに、亜鉛電池の温度も考慮して、開放電圧Vocv(t)が計算される。 The DC resistance calculation unit 5 calculates the DC resistance voltage Vdc (t) generated in the DC resistance unit 10. Further, the DC resistance calculation unit 5 calculates the current I (t) flowing through the equivalent circuit model 40 from the designated value (bat_demand) input by the input unit 2. The polarization calculation unit 6 calculates the polarization voltage Vpol (t) generated in the polarization model unit 20. The OCV calculation unit 7 calculates the open circuit voltage Vocv (t). As described above, the open circuit voltage Vocv (t) is obtained from the SOC of the zinc battery. For example, a table in which the value of each SOC and the value of the open circuit voltage Vocv are associated with each other is prepared in advance. The OCV calculation unit 7 calculates the open circuit voltage Vocv (t) from the SOC (t) received from the SOC calculation unit 3 by referring to the table. The above table may be prepared for each temperature, and in that case, the open circuit voltage Vocv (t) is calculated in consideration of the temperature of the zinc battery.

端子電圧計算部8は、亜鉛電池の端子電圧V(t)を計算する部分である。先に説明したように、直流抵抗計算部5によって計算された直流抵抗電圧Vdc(t)、分極計算部6によって計算された分極電圧Vpol(t)、およびOCV計算部7によって計算された開放電圧Vocv(t)が端子電圧計算部8に送られる。端子電圧計算部8は、直流抵抗電圧Vdc(t)、分極電圧Vpol(t)、および開放電圧Vocv(t)に基づいて、端子電圧V(t)を計算する。具体的には、端子電圧計算部8は、上記式(2)に示されるように、直流抵抗電圧Vdc(t)、分極電圧Vpol(t)、および開放電圧Vocv(t)を加算し、その合計電圧を端子電圧V(t)とする。端子電圧計算部8は、算出した端子電圧V(t)を電圧推定装置1の外部および直流抵抗計算部5に出力する。 The terminal voltage calculation unit 8 is a part that calculates the terminal voltage V (t) of the zinc battery. As described above, the DC resistance voltage Vdc (t) calculated by the DC resistance calculation unit 5, the polarization voltage Vpol (t) calculated by the polarization calculation unit 6, and the open circuit voltage calculated by the OCV calculation unit 7. Vocv (t) is sent to the terminal voltage calculation unit 8. The terminal voltage calculation unit 8 calculates the terminal voltage V (t) based on the DC resistance voltage Vdc (t), the polarization voltage Vpol (t), and the open circuit voltage Vocv (t). Specifically, the terminal voltage calculation unit 8 adds the DC resistance voltage Vdc (t), the polarization voltage Vpol (t), and the open circuit voltage Vocv (t) as shown in the above equation (2), and the terminal voltage calculation unit 8 adds the DC resistance voltage Vdc (t), the polarization voltage Vpol (t), and the open circuit voltage Vocv (t). Let the total voltage be the terminal voltage V (t). The terminal voltage calculation unit 8 outputs the calculated terminal voltage V (t) to the outside of the voltage estimation device 1 and to the DC resistance calculation unit 5.

次に、図6を参照して、電圧推定装置1が実行する端子電圧V(t)の計算処理(電圧推定方法)を説明する。図6は、電圧推定装置1が実行する端子電圧V(t)の計算処理の例を示すフローチャートである。図6に示されるフローチャートの処理は、例えば燃費計算装置90の燃費計算において、ある時刻tにおける亜鉛電池の端子電圧を推定する際に実行される。 Next, the calculation process (voltage estimation method) of the terminal voltage V (t) executed by the voltage estimation device 1 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a flowchart showing an example of the calculation process of the terminal voltage V (t) executed by the voltage estimation device 1. The processing of the flowchart shown in FIG. 6 is executed, for example, in the fuel consumption calculation of the fuel consumption calculation device 90, when estimating the terminal voltage of the zinc battery at a certain time t.

まず、入力部2が指定値(bat_demand)を入力する(ステップS01)。例えば、入力部2は、電圧推定装置1の外部装置から指定値を受け取ることにより、その指定値を入力する。そして、入力部2は、入力した指定値を直流抵抗計算部5に出力する。そして、SOC計算部3は、亜鉛電池のSOCを計算する(ステップS02)。SOC計算部3は、例えば、上述した式(3)を用いてSOC(t)を計算する。そして、SOC計算部3は、計算したSOC(t)をパラメータ設定部4、分極計算部6、およびOCV計算部7に出力する。 First, the input unit 2 inputs a designated value (bat_demand) (step S01). For example, the input unit 2 inputs the designated value by receiving the designated value from the external device of the voltage estimation device 1. Then, the input unit 2 outputs the input designated value to the DC resistance calculation unit 5. Then, the SOC calculation unit 3 calculates the SOC of the zinc battery (step S02). The SOC calculation unit 3 calculates SOC (t) using, for example, the above-mentioned equation (3). Then, the SOC calculation unit 3 outputs the calculated SOC (t) to the parameter setting unit 4, the polarization calculation unit 6, and the OCV calculation unit 7.

続いて、パラメータ設定部4は、等価回路モデル40の各特性パラメータを設定する(ステップS03)。ステップS03において設定される特性パラメータは、例えば、抵抗器11の抵抗値、抵抗器12の抵抗値の関数に含まれる係数、可変抵抗器21の抵抗値、時定数τ1、固定抵抗器23の抵抗値、時定数τ2、固定抵抗器25の抵抗値、及び時定数τ3である。前述したように、各特性パラメータの値は、亜鉛電池のSOCに基づいて設定される。パラメータ設定部4は、各特性パラメータと、亜鉛電池のSOCとの相関が記載されたルックアップテーブルを参照し、SOCに応じて複数の値の中から一の値を各特性パラメータの値として設定する。そして、パラメータ設定部4は、設定した各特性パラメータの値を直流抵抗計算部5および分極計算部6に出力する。 Subsequently, the parameter setting unit 4 sets each characteristic parameter of the equivalent circuit model 40 (step S03). The characteristic parameters set in step S03 are, for example, the resistance value of the resistor 11, the coefficient included in the function of the resistance value of the resistor 12, the resistance value of the variable resistor 21, the time constant τ1, and the resistance of the fixed resistor 23. The value, the time constant τ2, the resistance value of the fixed resistor 25, and the time constant τ3. As described above, the value of each characteristic parameter is set based on the SOC of the zinc battery. The parameter setting unit 4 refers to a look-up table in which the correlation between each characteristic parameter and the SOC of the zinc battery is described, and sets one value from a plurality of values as the value of each characteristic parameter according to the SOC. do. Then, the parameter setting unit 4 outputs the value of each set characteristic parameter to the DC resistance calculation unit 5 and the polarization calculation unit 6.

続いて、直流抵抗計算部5は、パラメータ設定部4から提供された抵抗器11の抵抗値を用いて、電流I(t)および直流抵抗電圧Vdc(t)を計算する(ステップS04)。直流抵抗計算部5は、充放電モードが定電流放電モード(端子電圧V(t)によらず、一定の電流を流すモード)である場合には、入力部2によって入力された指定値に含まれる指定電流を電流I(t)に設定する。そして、直流抵抗計算部5は、この電流I(t)に基づいて直流抵抗電圧Vdc(t)を計算する。また、直流抵抗計算部5は、充放電モードが定電圧充電モード(亜鉛電池を充電するための電圧源(例えばオルタネータ)の出力電圧を一定にした状態で亜鉛電池を充電するモード)である場合には、まず直流抵抗電圧Vdc(t)を計算する。そして、この直流抵抗電圧Vdc(t)に基づいて、等価回路モデル40に流れる電流I(t)を計算する。 Subsequently, the DC resistance calculation unit 5 calculates the current I (t) and the DC resistance voltage Vdc (t) using the resistance value of the resistor 11 provided by the parameter setting unit 4 (step S04). When the charge / discharge mode is a constant current discharge mode (a mode in which a constant current flows regardless of the terminal voltage V (t)), the DC resistance calculation unit 5 is included in the specified value input by the input unit 2. The specified current is set to the current I (t). Then, the DC resistance calculation unit 5 calculates the DC resistance voltage Vdc (t) based on the current I (t). Further, the DC resistance calculation unit 5 is in the case where the charge / discharge mode is a constant voltage charging mode (a mode in which the zinc battery is charged while the output voltage of the voltage source (for example, an alternator) for charging the zinc battery is constant). First, the DC resistance voltage Vdc (t) is calculated. Then, based on this DC resistance voltage Vdc (t), the current I (t) flowing through the equivalent circuit model 40 is calculated.

続いて、分極計算部6は、分極電圧Vpol(t)を計算する(ステップS05)。具体的には、分極計算部6は、パラメータ設定部4から提供された可変抵抗器21の抵抗値、時定数τ1、固定抵抗器23の抵抗値、時定数τ2、固定抵抗器25の抵抗値、及び時定数τ3を用いて、第1分極電圧Vp1(t)、第2分極電圧Vp2(t)、及び第3分極電圧Vp3(t)を計算する。そして、分極計算部6は、それら第1分極電圧Vp1(t)、第2分極電圧Vp2(t)および第3分極電圧Vp3(t)の合計値を、分極電圧Vpol(t)とする。 Subsequently, the polarization calculation unit 6 calculates the polarization voltage Vpol (t) (step S05). Specifically, the polarization calculation unit 6 has the resistance value of the variable resistor 21 provided by the parameter setting unit 4, the time constant τ1, the resistance value of the fixed resistor 23, the time constant τ2, and the resistance value of the fixed resistor 25. , And the time constant τ3 is used to calculate the first polarization voltage Vp1 (t), the second polarization voltage Vp2 (t), and the third polarization voltage Vp3 (t). Then, the polarization calculation unit 6 sets the total value of the first polarization voltage Vp1 (t), the second polarization voltage Vp2 (t), and the third polarization voltage Vp3 (t) as the polarization voltage Vpol (t).

続いて、OCV計算部7は、開放電圧Vocv(t)を計算する(ステップS06)。例えば、OCV計算部7は、各SOCの値と開放電圧Vocvの値とを対応付けたテーブルを参照することによって、SOC計算部3から受け取ったSOC(t)から開放電圧Vocv(t)を計算する。そして、OCV計算部7は、計算した開放電圧Vocv(t)を端子電圧計算部8に出力する。 Subsequently, the OCV calculation unit 7 calculates the open circuit voltage Vocv (t) (step S06). For example, the OCV calculation unit 7 calculates the open circuit voltage Vocv (t) from the SOC (t) received from the SOC calculation unit 3 by referring to a table in which the value of each SOC and the value of the open circuit voltage Vocv are associated with each other. do. Then, the OCV calculation unit 7 outputs the calculated open circuit voltage Vocv (t) to the terminal voltage calculation unit 8.

続いて、端子電圧計算部8は、端子電圧V(t)を計算する(ステップS07)。具体的には、端子電圧計算部8は、直流抵抗計算部5によって計算された直流抵抗電圧Vdc(t)、分極計算部6によって計算された分極電圧Vpol(t)、およびOCV計算部7によって計算された開放電圧Vocv(t)に基づいて、端子電圧V(t)を計算する。より具体的には、端子電圧計算部8は、上記式(2)に示されるように、直流抵抗電圧Vdc(t)、分極電圧Vpol(t)、および開放電圧Vocv(t)を加算し、その合計電圧を端子電圧V(t)とする。そして、端子電圧計算部8は、算出した端子電圧V(t)を電圧推定装置1の外部、および直流抵抗計算部5に出力する。以上のようにして、時刻tにおける端子電圧V(t)の計算処理が終了する。なお、ステップS05の処理とステップS06の処理とは、並行して行われてもよく、実施される順番が逆になってもよい。 Subsequently, the terminal voltage calculation unit 8 calculates the terminal voltage V (t) (step S07). Specifically, the terminal voltage calculation unit 8 has a DC resistance voltage Vdc (t) calculated by the DC resistance calculation unit 5, a polarization voltage Vpol (t) calculated by the polarization calculation unit 6, and an OCV calculation unit 7. The terminal voltage V (t) is calculated based on the calculated open circuit voltage Vocv (t). More specifically, the terminal voltage calculation unit 8 adds the DC resistance voltage Vdc (t), the polarization voltage Vpol (t), and the open circuit voltage Vocv (t) as shown in the above equation (2). The total voltage is defined as the terminal voltage V (t). Then, the terminal voltage calculation unit 8 outputs the calculated terminal voltage V (t) to the outside of the voltage estimation device 1 and to the DC resistance calculation unit 5. As described above, the calculation process of the terminal voltage V (t) at the time t is completed. The process of step S05 and the process of step S06 may be performed in parallel, or the order in which they are performed may be reversed.

ここで、パラメータ設定部4及びパラメータ設定ステップS03について更に詳細に説明する。前述したように、等価回路モデル40を構成する特性パラメータは、例えば、抵抗器11の抵抗値、抵抗器21の抵抗値、時定数τ1、抵抗器23の抵抗値、時定数τ2、抵抗器25の抵抗値、及び時定数τ3であるが、実際のシミュレーションにおいては、これらの特性パラメータをより細分化したものが使用される。図7は、細分化された特性パラメータの例を示す図表である。図7において、項番1〜3は抵抗器11の抵抗値に関するパラメータであり、項番4は抵抗器12の抵抗値に関するパラメータであり、項番5〜21は時定数τ1に関するパラメータであり、項番22〜24は抵抗器21の抵抗値に関するパラメータであり、項番25,26は時定数τ2に関するパラメータであり、項番27〜30は抵抗器23の抵抗値に関するパラメータであり、項番31,32は時定数τ3に関するパラメータであり、項番33〜36は抵抗器25の抵抗値に関するパラメータである。前述したように、本実施形態の特性パラメータの値のうち少なくとも一つは、推定対象である亜鉛電池のSOCに基づいて設定される。図8は、一例として、全ての特性パラメータの値がSOCに基づいて設定される場合における、特性パラメータの値とSOCとの相関を表すルックアップテーブルを概念的に示す図である。図8において、XXXは特性パラメータの様々な値を表し、A〜A(nは3以上の整数)はSOCの値を表す。 Here, the parameter setting unit 4 and the parameter setting step S03 will be described in more detail. As described above, the characteristic parameters constituting the equivalent circuit model 40 are, for example, the resistance value of the resistor 11, the resistance value of the resistor 21, the time constant τ1, the resistance value of the resistor 23, the time constant τ2, and the resistor 25. The resistance value and the time constant τ3 of, but in the actual simulation, those that are more subdivided from these characteristic parameters are used. FIG. 7 is a chart showing an example of subdivided characteristic parameters. In FIG. 7, items 1 to 3 are parameters related to the resistance value of the resistor 11, item 4 is a parameter related to the resistance value of the resistor 12, and items 5 to 21 are parameters related to the time constant τ1. Items 22 to 24 are parameters related to the resistance value of the resistor 21, items 25 and 26 are parameters related to the time constant τ2, and items 27 to 30 are parameters related to the resistance value of the resistor 23. 31 and 32 are parameters related to the time constant τ3, and items 33 to 36 are parameters related to the resistance value of the resistor 25. As described above, at least one of the values of the characteristic parameters of the present embodiment is set based on the SOC of the zinc battery to be estimated. As an example, FIG. 8 is a diagram conceptually showing a lookup table showing the correlation between the values of the characteristic parameters and the SOC when the values of all the characteristic parameters are set based on the SOC. In FIG. 8, XXX represents various values of the characteristic parameter, and A 1 to An (n is an integer of 3 or more) represents the value of SOC.

以上に説明した、本実施形態による電圧推定方法および電圧推定装置1によって得られる効果について説明する。前述した特許文献1には、鉛電池等の端子電圧を推定するために、線形直流抵抗成分及び非線形直流抵抗成分を含むバトラーボルマーの等価回路モデルを用いる方法が開示されている。従来より、鉛電池以外の二次電池(リチウムイオン電池等)の端子電圧を推定する際には、テブナンの等価回路を応用した分極対称二段分極モデルが用いられているが、亜鉛電池の端子電圧推定にもバトラーボルマーの等価回路モデルを用いれば、より推定精度をより向上させ得ると本発明者は考えた。しかしながら、亜鉛電池の端子電圧を推定する場合、次の問題が生じる。すなわち、亜鉛電池は鉛電池等と異なり、広いSOC(State Of Charge)の範囲において使用される。鉛電池は低いSOCにて使用されると劣化が早く進むが、亜鉛電池は低いSOCにて使用されても劣化の程度が比較的小さいからである。そして、SOCが大きく変動すると直流抵抗成分の抵抗値等の特性パラメータも変動するので、SOCにかかわらず特性パラメータを一定とすると、推定誤差が大きくなってしまう。 The voltage estimation method according to the present embodiment and the effects obtained by the voltage estimation device 1 described above will be described. Patent Document 1 described above discloses a method using an equivalent circuit model of a Butler Volmer including a linear DC resistance component and a non-linear DC resistance component in order to estimate a terminal voltage of a lead battery or the like. Conventionally, when estimating the terminal voltage of a secondary battery (lithium ion battery, etc.) other than a lead battery, a polarization symmetric two-stage polarization model applying the equivalent circuit of Tebunan has been used, but the terminal of a zinc battery has been used. The present inventor considered that the estimation accuracy could be further improved by using the equivalent circuit model of Butler Volmer for voltage estimation. However, when estimating the terminal voltage of a zinc battery, the following problem arises. That is, unlike lead batteries and the like, zinc batteries are used in a wide SOC (State Of Charge) range. This is because lead-acid batteries deteriorate faster when used at a low SOC, but zinc batteries have a relatively small degree of deterioration even when used at a low SOC. When the SOC fluctuates greatly, the characteristic parameters such as the resistance value of the DC resistance component also fluctuate. Therefore, if the characteristic parameters are constant regardless of the SOC, the estimation error becomes large.

この問題に対し、本実施形態の電圧推定方法および電圧推定装置1では、抵抗器11(線形直流抵抗成分)の抵抗値と、抵抗器12(非線形直流抵抗成分)の抵抗値の関数に含まれる係数と、のうち少なくとも一方を、推定対象である亜鉛電池のSOCに応じて、互いに大きさが異なる複数の値から選択する。この場合、等価回路モデル40の特性パラメータの少なくとも一部を、変動するSOCに応じて適切な大きさに変更することができる。したがって、SOCの変動に伴う推定誤差の増大を抑制することができる。すなわち、本実施形態の電圧推定方法及び電圧推定装置1によれば、二次電池のうち特に亜鉛電池の端子電圧V(t)を精度良く推定することができる。 To solve this problem, in the voltage estimation method and the voltage estimation device 1 of the present embodiment, the resistance value of the resistor 11 (linear DC resistance component) and the resistance value of the resistor 12 (non-linear DC resistance component) are included in the function. At least one of the coefficients is selected from a plurality of values having different sizes depending on the SOC of the zinc battery to be estimated. In this case, at least a part of the characteristic parameters of the equivalent circuit model 40 can be changed to an appropriate size according to the fluctuating SOC. Therefore, it is possible to suppress an increase in estimation error due to a change in SOC. That is, according to the voltage estimation method and the voltage estimation device 1 of the present embodiment, the terminal voltage V (t) of the zinc battery among the secondary batteries can be estimated with high accuracy.

本実施形態では、抵抗器12(非線形直流抵抗成分)の抵抗値を充電時と放電時とで異ならせる。亜鉛電池においては、充電時と放電時とで非線形直流抵抗成分の抵抗値が異なる。故に、この場合、亜鉛電池の端子電圧V(t)の推定精度をより高めることができる。 In the present embodiment, the resistance value of the resistor 12 (non-linear DC resistance component) is made different between the time of charging and the time of discharging. In a zinc battery, the resistance value of the nonlinear DC resistance component differs between charging and discharging. Therefore, in this case, the estimation accuracy of the terminal voltage V (t) of the zinc battery can be further improved.

本実施形態のように、パラメータ設定部4は、可変抵抗器21の抵抗値と、RC並列回路の時定数τ1と、のうち少なくとも一方を、推定対象である亜鉛電池のSOCに応じて複数の値から選択してもよい。この場合、等価回路モデル40の特性を亜鉛電池の特性に更に近づけることができ、亜鉛電池の端子電圧を更に精度良く推定することができる。 As in the present embodiment, the parameter setting unit 4 has a plurality of the resistance value of the variable resistor 21 and the time constant τ1 of the RC parallel circuit at least one of them according to the SOC of the zinc battery to be estimated. You may choose from the values. In this case, the characteristics of the equivalent circuit model 40 can be made closer to the characteristics of the zinc battery, and the terminal voltage of the zinc battery can be estimated more accurately.

本実施形態のように、等価回路モデル40は、コンデンサとスイッチング素子とが並列接続された、ガッシングに基づく直流抵抗成分を含まなくてもよい。鉛電池の等価回路モデルは、ガッシングを表すこのような直流抵抗成分を含む(特許文献1を参照)。しかし、亜鉛電池においてガッシングは生じないので、亜鉛電池の等価回路モデル40から該容量成分を排除することによって、亜鉛電池の端子電圧V(t)の推定精度をより高めることができる。 As in the present embodiment, the equivalent circuit model 40 does not have to include a DC resistance component based on gassing in which a capacitor and a switching element are connected in parallel. The equivalent circuit model of a lead battery includes such a DC resistance component representing gassing (see Patent Document 1). However, since gassing does not occur in the zinc battery, the estimation accuracy of the terminal voltage V (t) of the zinc battery can be further improved by excluding the capacitance component from the equivalent circuit model 40 of the zinc battery.

図9〜図12は、実施例として、本実施形態の等価回路モデル40による電圧推定結果の例を示すグラフである。図9は、SOCが30%〜50%の範囲内にある場合のグラフである。図10は、SOCが50%〜55%の範囲内にある場合のグラフである。図11は、SOCが55%〜60%の範囲内にある場合のグラフである。図12は、SOCが60%〜70%の範囲内にある場合のグラフである。図9〜図12において、グラフG11は推定電圧を示し、グラフG12は実測電圧を示す。図13は、比較例として、分極対称二段分極モデルによる電圧推定結果の例を示すグラフである。図13において、グラフG21は推定電圧を示し、グラフG22は実測電圧を示す。なお、分極対称二段分極モデルでは、全てのSOCに対して共通の特性パラメータを用いている。 9 to 12 are graphs showing an example of the voltage estimation result by the equivalent circuit model 40 of the present embodiment as an example. FIG. 9 is a graph when the SOC is in the range of 30% to 50%. FIG. 10 is a graph when the SOC is in the range of 50% to 55%. FIG. 11 is a graph when the SOC is in the range of 55% to 60%. FIG. 12 is a graph when the SOC is in the range of 60% to 70%. In FIGS. 9 to 12, the graph G11 shows the estimated voltage, and the graph G12 shows the measured voltage. FIG. 13 is a graph showing an example of the voltage estimation result by the polarizable two-stage polarization model as a comparative example. In FIG. 13, the graph G21 shows the estimated voltage, and the graph G22 shows the measured voltage. In the polarizable two-stage polarization model, characteristic parameters common to all SOCs are used.

図9〜図12と図13とを比較すると、本実施形態の等価回路モデル40による電圧推定では、従来の分極対称二段分極モデルによる電圧推定と比較して、実測電圧に対する推定電圧の誤差が格段に小さいことがわかる。具体的には、図13における推定電圧の誤差の二乗平均平方根(RMS)が34.9mVであるのに対し、図9〜図12における推定電圧の誤差のRMSは5〜7mVとごく僅かである。このように、本実施形態によれば、従来の方法と比較して推定精度を格段に高めることができる。 Comparing FIGS. 9 to 12 with FIG. 13, in the voltage estimation by the equivalent circuit model 40 of the present embodiment, the error of the estimated voltage with respect to the measured voltage is larger than that of the voltage estimation by the conventional polarization symmetric two-stage polarization model. You can see that it is much smaller. Specifically, the root mean square (RMS) of the estimated voltage error in FIG. 13 is 34.9 mV, whereas the RMS of the estimated voltage error in FIGS. 9 to 12 is very small, 5 to 7 mV. .. As described above, according to the present embodiment, the estimation accuracy can be significantly improved as compared with the conventional method.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、等価回路モデル40は、目的に応じて変更され得る。電圧推定装置1では、等価回路モデル40の構成に応じて、上記実施形態における計算は適宜変更され得る。例えば、端子電圧V(t)のうち、直流抵抗電圧Vdc(t)の影響を受ける部分の推定精度の向上を目的とする場合には、等価回路モデル40の分極モデル部20の構成は上記実施形態の構成に限られず、任意の構成であってもよい。例えば、線形分極インピーダンスを模擬する抵抗器およびコンデンサの並列接続構成のみを備えていてもよい。この場合、電圧推定装置1では、可変抵抗器21の抵抗値および可変コンデンサ22の容量値に関する計算、および時定数τ1に関する計算は適宜省略され、または変更され得る。 Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment. For example, the equivalent circuit model 40 can be modified according to the purpose. In the voltage estimation device 1, the calculation in the above embodiment can be appropriately changed depending on the configuration of the equivalent circuit model 40. For example, when the purpose is to improve the estimation accuracy of the portion of the terminal voltage V (t) that is affected by the DC resistance voltage Vdc (t), the configuration of the polarization model unit 20 of the equivalent circuit model 40 is carried out as described above. The configuration is not limited to the form, and any configuration may be used. For example, it may have only a parallel connection configuration of a resistor and a capacitor that simulates linear polarization impedance. In this case, in the voltage estimation device 1, the calculation regarding the resistance value of the variable resistor 21 and the capacitance value of the variable capacitor 22 and the calculation regarding the time constant τ1 may be omitted or changed as appropriate.

1…電圧推定装置、2…入力部、3…SOC計算部、4…パラメータ設定部、5…直流抵抗計算部、6…分極計算部、7…OCV計算部、8…端子電圧計算部、10…直流抵抗部、11,12,21,23,25…抵抗器、20…分極モデル部、22,24,26…コンデンサ、30…定電圧源、40…等価回路モデル、51…CPU、52…RAM、53…ROM、54…通信モジュール、55…補助記憶装置、56…入力装置、57…出力装置、90…燃費計算装置、91…入力部、92…制御部、93…出力部、A1…エンジン始動期間、A2…定電圧充電期間、A3…定電流放電期間、A4…休止期間、N…ノード、N…ノード、Vdc…直流抵抗電圧、Vdc1,Vdc2…電圧、Vocv…開放電圧、Vp1,Vp2,Vp3…分極電圧、Vpol…分極電圧。 1 ... Voltage estimation device, 2 ... Input unit, 3 ... SOC calculation unit, 4 ... Parameter setting unit, 5 ... DC resistance calculation unit, 6 ... Polarization calculation unit, 7 ... OCV calculation unit, 8 ... Terminal voltage calculation unit, 10 ... DC resistance section, 11, 12, 21, 23, 25 ... resistor, 20 ... polarization model section, 22, 24, 26 ... capacitor, 30 ... constant voltage source, 40 ... equivalent circuit model, 51 ... CPU, 52 ... RAM, 53 ... ROM, 54 ... communication module, 55 ... auxiliary storage device, 56 ... input device, 57 ... output device, 90 ... fuel consumption calculation device, 91 ... input unit, 92 ... control unit, 93 ... output unit, A1 ... Engine start period, A2 ... constant voltage charging period, A3 ... constant current discharge period, A4 ... pause period, N 1 ... node, N 2 ... node, Vdc ... DC resistance voltage, Vdc1, Vdc2 ... voltage, Vocv ... open voltage, Vp1, Vp2, Vp3 ... Polarization voltage, Vpol ... Polarization voltage.

Claims (4)

亜鉛電池の端子電圧を推定する方法であって、
直流抵抗部を有する等価回路モデルに流れる電流に基づいて算出される、前記直流抵抗部に生じる電圧に基づいて、前記端子電圧を計算するステップを含み、
前記直流抵抗部は、線形直流抵抗成分と、前記線形直流抵抗成分と直列に接続され、抵抗値が前記電流に応じて変化する非線形直流抵抗成分と、を含み、
前記線形直流抵抗成分の抵抗値と、前記非線形直流抵抗成分の抵抗値の関数に含まれる係数と、のうち少なくとも一方を、推定対象である亜鉛電池のSOCに応じて複数の値から選択し、
前記非線形直流抵抗成分の抵抗値を充電時と放電時とで異ならせる、亜鉛電池の電圧推定方法。
It is a method of estimating the terminal voltage of a zinc battery.
It includes a step of calculating the terminal voltage based on the voltage generated in the DC resistance section, which is calculated based on the current flowing through the equivalent circuit model having the DC resistance section.
The DC resistance portion includes a linear DC resistance component and a non-linear DC resistance component that is connected in series with the linear DC resistance component and whose resistance value changes according to the current.
At least one of the resistance value of the linear DC resistance component and the coefficient included in the function of the resistance value of the nonlinear DC resistance component is selected from a plurality of values according to the SOC of the zinc battery to be estimated.
A method for estimating a voltage of a zinc battery, which makes the resistance value of the nonlinear DC resistance component different between charging and discharging.
前記等価回路モデルは、前記直流抵抗部と直列に接続された分極モデル部を更に有し、
前記分極モデル部は、可変抵抗器と可変コンデンサとが並列接続されたRC並列回路を少なくとも含み、
前記ステップでは、前記等価回路モデルに流れる電流に基づいて算出される前記分極モデル部に生じる電圧に更に基づいて前記端子電圧を計算し、
前記可変抵抗器の抵抗値、及び前記RC並列回路の時定数のうち少なくとも一方を、推定対象である亜鉛電池のSOCに応じて複数の値から選択する、請求項1に記載の亜鉛電池の電圧推定方法。
The equivalent circuit model further includes a polarization model unit connected in series with the DC resistance unit.
The polarization model unit includes at least an RC parallel circuit in which a variable resistor and a variable capacitor are connected in parallel.
In the step, the terminal voltage is further calculated based on the voltage generated in the polarization model unit calculated based on the current flowing through the equivalent circuit model.
The voltage of the zinc battery according to claim 1, wherein at least one of the resistance value of the variable resistor and the time constant of the RC parallel circuit is selected from a plurality of values according to the SOC of the zinc battery to be estimated. Estimating method.
前記等価回路モデルは、コンデンサとスイッチング素子とが並列接続された、ガッシングに基づく直流抵抗成分を含まない、請求項1又は2に記載の亜鉛電池の電圧推定方法。 The voltage estimation method for a zinc battery according to claim 1 or 2, wherein the equivalent circuit model includes a capacitor and a switching element connected in parallel and does not include a DC resistance component based on gassing. 亜鉛電池の端子電圧を推定する装置であって、
直流抵抗部を有する等価回路モデルの特性パラメータを設定するパラメータ設定部と、
前記等価回路モデルに流れる電流に基づいて算出される、前記直流抵抗部に生じる電圧に基づいて、前記端子電圧を計算する端子電圧計算部と、
を備え、
前記直流抵抗部は、線形直流抵抗成分と、前記線形直流抵抗成分と直列に接続され、抵抗値が前記電流に応じて変化する非線形直流抵抗成分と、を含み、
前記パラメータ設定部は、前記線形直流抵抗成分の抵抗値と、前記非線形直流抵抗成分の抵抗値の関数に含まれる係数と、のうち少なくとも一方を、推定対象である亜鉛電池のSOCに応じて複数の値から選択し、前記非線形直流抵抗成分の抵抗値を充電時と放電時とで異ならせる、亜鉛電池の電圧推定装置。
A device that estimates the terminal voltage of a zinc battery.
A parameter setting unit that sets the characteristic parameters of an equivalent circuit model having a DC resistance unit,
A terminal voltage calculation unit that calculates the terminal voltage based on the voltage generated in the DC resistance unit, which is calculated based on the current flowing through the equivalent circuit model.
Equipped with
The DC resistance portion includes a linear DC resistance component and a non-linear DC resistance component that is connected in series with the linear DC resistance component and whose resistance value changes according to the current.
The parameter setting unit has at least one of the resistance value of the linear DC resistance component and the coefficient included in the function of the resistance value of the nonlinear DC resistance component, depending on the SOC of the zinc battery to be estimated. A voltage estimator for a zinc battery that selects from the values of and makes the resistance value of the non-linear DC resistance component different between charging and discharging.
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