JP5137885B2 - Battery state estimation method and power supply system - Google Patents

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Description

本発明は、負荷に電力を供給するバッテリの劣化度または放電能力等の状態を推定するバッテリの状態推定方法及び電源システムの技術分野に関し、特に、バッテリのインピーダンスを推定することで劣化度または放電能力を推定するバッテリの状態推定方法等の技術分野に関するものである。   TECHNICAL FIELD The present invention relates to a technical state of a battery state estimation method and a power supply system for estimating a state of deterioration or discharge capability of a battery that supplies power to a load, and more particularly to deterioration or discharge by estimating battery impedance. The present invention relates to a technical field such as a battery state estimation method for estimating capacity.

自動車等に搭載されるバッテリの劣化度または放電能力を推定する技術は従来から知られており、例えば、特許文献1に記載されているものがある。   Techniques for estimating the deterioration level or discharge capacity of a battery mounted on an automobile or the like have been conventionally known, and for example, there are those described in Patent Document 1.

一般に、バッテリのインピーダンスは、バッテリの劣化度または放電能力と強い相関があることから、バッテリのインピーダンスを検知することができれば、検知されたインピーダンスを用いてバッテリの劣化度または放電能力を推定することが可能となる。バッテリの劣化度または放電能力を推定することで、バッテリが劣化が進んでいるか、あるいは放電能力が低下しているか、を判定することができ、劣化が進んでいたり放電能力が低下している場合には、ユーザに対してバッテリの交換を促すことができる。   In general, since the battery impedance has a strong correlation with the battery degradation level or discharge capability, if the battery impedance can be detected, the battery degradation level or discharge capability can be estimated using the detected impedance. Is possible. By estimating the degree of deterioration or discharge capacity of the battery, it is possible to determine whether the battery has been deteriorated or whether the discharge capacity has been reduced. If the deterioration has progressed or the discharge capacity has been reduced Can prompt the user to replace the battery.

バッテリを備えた電源システムにおいて、該バッテリの劣化度または放電能力を推定する方法として、バッテリに所定の充電電流または放電電流を流し、そのときの電流及び電圧を測定し、測定された電流及び電圧から所定の演算によりインピーダンスを算出する方法が従来から知られている。   In a power supply system equipped with a battery, as a method for estimating the deterioration degree or discharge capacity of the battery, a predetermined charging current or discharging current is passed through the battery, the current and voltage at that time are measured, and the measured current and voltage are measured. Conventionally, a method for calculating impedance by a predetermined calculation is known.

バッテリのインピーダンスは、実験室等の条件が整えられた環境では正確にバッテリの劣化度や放電能力を示す指標となるが、実際に使用される環境、代表的な例として自動車に搭載されて使用される環境では、自動車用バッテリのインピーダンス測定が、電装機器等により発生するノイズにさらされた環境で行われることになる。そのため、例えば特許文献1に記載のバッテリの劣化判定方法では、一定周期で放電させることで一定周波数の放電電流を流し、放電電流の電流波形及び電圧波形をフーリエ変換してインピーダンスを求める方法が提案されている。   The impedance of the battery is an index that accurately indicates the degree of deterioration and discharge capacity of the battery in an environment where conditions such as a laboratory are prepared, but it is actually used in an environment where it is used as a typical example. In such an environment, impedance measurement of an automobile battery is performed in an environment exposed to noise generated by electrical equipment or the like. Therefore, for example, in the battery deterioration determination method described in Patent Document 1, a method is proposed in which a discharge current having a constant frequency is caused to flow by discharging at a constant cycle, and the impedance is obtained by Fourier transforming the current waveform and voltage waveform of the discharge current. Has been.

特許第3367320号公報Japanese Patent No. 3367320

しかしながら、上記従来のインピーダンスの測定方法では、次のような問題があった。バッテリのインピーダンスは、ノイズ等の影響だけでなく、バッテリの充電状態や分極状態によっても影響を受ける。このような影響を除いてインピーダンスを高精度に求めるためには、例えば図2に示すように、充電電気量と放電電気量とが等しくなるように電流を流すのが好ましい。バッテリにこのような電流を流すことは、実験室等の環境では容易に実現できるが、実際の車両に搭載されているバッテリでは、図2に示すような正/負に交互に変化する電流を通電させることはできない。このような電流を通電させるためには、いわゆるバイポーラ電源を車両に搭載する必要があり、高コストとなってしまう。   However, the conventional impedance measuring method has the following problems. The impedance of the battery is influenced not only by noise and the like but also by the state of charge and polarization of the battery. In order to obtain the impedance with high accuracy excluding such influence, it is preferable to flow the current so that the amount of charge and the amount of discharge are equal, as shown in FIG. 2, for example. Flowing such a current through the battery can be easily realized in an environment such as a laboratory, but in a battery mounted on an actual vehicle, a current that alternately changes between positive and negative as shown in FIG. It cannot be energized. In order to energize such a current, it is necessary to mount a so-called bipolar power supply in the vehicle, resulting in high costs.

そこで、車両に搭載されたバッテリでは、図3に示すような放電のみによる電流・電圧応答を測定し、測定された電流・電圧からインピーダンスを算出する方法が、一般に広く用いられている。このような放電のみによる応答からインピーダンスを算出する場合、バッテリに対し放電のみを繰り返し行うことから、その応答電圧幅が図4に示すように次第に低下していくことが知られている。電圧幅がこのような応答を示す場合には、単純に応答電圧を印加電流で除して算出したインピーダンスが、応答電圧の変化とともに変化することになる。従って、このようにして求めたインピーダンスからは、バッテリの劣化度や放電能力を正確に推定することはできない。   Therefore, in a battery mounted on a vehicle, a method of measuring a current / voltage response due to only discharging as shown in FIG. 3 and calculating an impedance from the measured current / voltage is generally widely used. When the impedance is calculated from the response due to only such discharge, it is known that only the discharge is repeatedly performed on the battery, and therefore the response voltage width gradually decreases as shown in FIG. When the voltage width shows such a response, the impedance calculated by simply dividing the response voltage by the applied current changes as the response voltage changes. Therefore, it is not possible to accurately estimate the degree of deterioration and the discharge capacity of the battery from the impedance thus obtained.

そこで、本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、繰り返し放電による応答電圧の過渡的な変化を低減してバッテリの劣化度または放電能力を高精度に推定できるバッテリの状態推定方法及び電源システムを提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention has been made to solve such a problem, and a battery state in which a transient change of a response voltage due to repeated discharge can be reduced and a battery deterioration degree or a discharge capacity can be accurately estimated. An object is to provide an estimation method and a power supply system.

上記課題を解決するため、本発明のバッテリの状態推定方法の第1の態様は、バッテリを所定の放電パターンで放電させたときの前記バッテリの電流値と応答電圧とから前記バッテリのインピーダンスを推定し、該インピーダンスを用いて前記バッテリの劣化度または放電能力を判定するバッテリの状態推定方法であって、前記放電を2回以上行ったときの各放電時の応答電圧が略一定となるように、前記放電パターンを形成することを特徴とする。 In order to solve the above problems, a first aspect of the battery state estimation method according to the present invention estimates the impedance of the battery from the current value and response voltage of the battery when the battery is discharged with a predetermined discharge pattern. A battery state estimation method for determining the degree of deterioration or discharge capacity of the battery using the impedance so that a response voltage at each discharge when the discharge is performed twice or more is substantially constant. The discharge pattern is formed.

本発明のバッテリの状態推定方法の他の態様は、放電する電流幅及び時間幅を一定とし、前記各放電時の応答電圧が略一定となるように、前記放電を休止させている回復時間を調整して前記放電パターンを形成することを特徴とする。 According to another aspect of the battery state estimation method of the present invention, the recovery time during which the discharge is suspended is set so that the discharge current width and time width are constant and the response voltage during each discharge is substantially constant. The discharge pattern is formed by adjusting.

本発明のバッテリの状態推定方法の他の態様は、前記各放電時の応答電圧が略一定となるように、前記回復時間を順次長くして前記放電パーンを形成することを特徴とする。 Another aspect of the battery state estimation method of the present invention is characterized in that the discharge pan is formed by sequentially increasing the recovery time so that the response voltage at the time of each discharge becomes substantially constant.

本発明のバッテリの状態推定方法の他の態様は、2以上の放電回数をN、調整パラメータをA及びB、N回目の放電を開始するまでの前記回復時間をTh(N)、とするとき、前記回復時間Th(N)を次式
Th(N)=A+B×exp(N)
より算出することを特徴とする。
In another aspect of the battery state estimation method of the present invention, when the number of discharges of 2 or more is N, the adjustment parameters are A and B, and the recovery time until the Nth discharge starts is Th (N) The recovery time Th (N) is expressed by the following formula Th (N) = A + B × exp (N)
It is characterized by calculating.

本発明のバッテリの状態推定方法の他の態様は、2以上の放電回数をN、調整パラメータをC及びD、N回目の放電を開始するまでの前記回復時間をTh(N)、とするとき、放電回数Nが所定回数以下のときは前記回復時間Th(N)を次式
Th(N)=C+D×N
より算出することを特徴とする。
In another aspect of the battery state estimation method of the present invention, the number of discharges of 2 or more is N, the adjustment parameters are C and D, and the recovery time until the Nth discharge is started is Th (N). When the number of discharges N is less than or equal to the predetermined number, the recovery time Th (N) is expressed by the following formula Th (N) = C + D × N
It is characterized by calculating.

本発明の電源システムの第1の態様は、バッテリと、前記バッテリから所定の電流値で放電させるための放電回路と、前記バッテリの電流を測定する電流センサと、前記バッテリの電圧を測定する電圧センサと、前記放電回路を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記放電を2回以上行ったときに前記電圧センサを用いて測定した各放電時の応答電圧が略一定となるように前記放電回路を制御していることを特徴とする。 A first aspect of a power supply system of the present invention includes a battery, a discharge circuit for discharging the battery at a predetermined current value, a current sensor for measuring the battery current, and a voltage for measuring the battery voltage. A sensor and a control means for controlling the discharge circuit, and the control means has a substantially constant response voltage at each discharge measured using the voltage sensor when the discharge is performed twice or more. The discharge circuit is controlled as described above.

本発明の電源システムの他の態様は、前記制御手段は、放電電流幅及び時間幅を一定とする放電要求信号を、所定の回復時間毎に前記放電回路に出力していることを特徴とする。   Another aspect of the power supply system of the present invention is characterized in that the control means outputs a discharge request signal having a constant discharge current width and time width to the discharge circuit every predetermined recovery time. .

本発明の電源システムの他の態様は、前記制御手段は、前記回復時間を順次長くしながら前記放電要求信号を前記放電回路に出力していることを特徴とする。   Another aspect of the power supply system of the present invention is characterized in that the control means outputs the discharge request signal to the discharge circuit while sequentially increasing the recovery time.

本発明の電源システムの他の態様は、2以上の放電回数をN、調整パラメータをA及びB、N回目の放電を開始するまでの前記回復時間をTh(N)、とするとき、前記制御手段は、前記回復時間Th(N)を次式
Th(N)=A+B×exp(N)
算出して前記放電要求信号を前記放電回路に出力していることを特徴とする。
In another aspect of the power supply system of the present invention, when the number of discharges of 2 or more is N, the adjustment parameters are A and B, and the recovery time until the Nth discharge is started is Th (N), the control The means sets the recovery time Th (N) to the following formula Th (N) = A + B × exp (N)
Characterized in that in calculating and outputs the discharge request signal to the discharge circuit.

本発明の電源システムの他の態様は、2以上の放電回数をN、調整パラメータをC及びD、N回目の放電を開始するまでの前記回復時間をTh(N)、とするとき、前記制御手段は、放電回数Nが所定回数以下のときは前記回復時間Th(N)を次式
Th(N)=C+D×N
算出して前記放電要求信号を前記放電回路に出力していることを特徴とする。
In another aspect of the power supply system of the present invention, when the number of discharges of two or more is N, the adjustment parameters are C and D, and the recovery time until the Nth discharge is started is Th (N), the control When the discharge number N is equal to or less than the predetermined number, the means sets the recovery time Th (N) to the following formula Th (N) = C + D × N
Characterized in that in calculating and outputs the discharge request signal to the discharge circuit.

本発明によれば、繰り返し放電による応答電圧の過渡的な変化を低減してバッテリの劣化度または放電能力を高精度に推定できるバッテリの状態推定方法及び電源システムを提供することが可能となる。   Advantageous Effects of Invention According to the present invention, it is possible to provide a battery state estimation method and a power supply system that can reduce a transitional change in response voltage due to repetitive discharge and accurately estimate the deterioration degree or discharge capacity of the battery.

本発明の第1の実施形態に係るバッテリの状態推定方法に用いる放電パターンの一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the discharge pattern used for the state estimation method of the battery which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 充電電気量と放電電気量とが等しくなるように形成された放電パターンの一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the discharge pattern formed so that the amount of charge electricity and the amount of discharge electricity may become equal. 従来の放電のみによる放電パターンの一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the discharge pattern only by the conventional discharge. 従来の放電のみによる放電パターンを用いたときの応答電圧を示すグラフである。It is a graph which shows a response voltage when using the discharge pattern only by the conventional discharge. 一定のパルス放電後の回復時間を示すグラフである。It is a graph which shows the recovery time after a fixed pulse discharge. 放電回数とともに回復時間を長くした印加電流パターンを示すグラフである。It is a graph which shows the applied current pattern which lengthened recovery time with the frequency | count of discharge. 放電回数とともに回復時間を長くした放電パターンを用いたときの応答電圧を示すグラフである。It is a graph which shows a response voltage when using the discharge pattern which lengthened recovery time with the frequency | count of discharge. 第1の実施形態に係るバッテリの状態推定方法の処理の流れを示す流れ図である。It is a flowchart which shows the flow of a process of the battery state estimation method which concerns on 1st Embodiment. 本発明の第2の実施形態に係るバッテリの状態推定方法に用いる放電パターンの一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the discharge pattern used for the state estimation method of the battery which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る電源システムの概略の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a schematic configuration of a power supply system according to an embodiment of the present invention.

本発明の好ましい実施の形態におけるバッテリの状態推定方法及び電源システムについて、図面を参照して詳細に説明する。同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。   A battery state estimation method and a power supply system according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Each component having the same function is denoted by the same reference numeral for simplification of illustration and description.

(第1実施形態)
本発明の第1の実施形態に係るバッテリの状態推定方法を、図1、図5乃至図8を用いて説明する。バッテリに対し放電のみを繰り返し行った場合には、応答電圧幅が図4に示すように次第に低下していくことを説明したが、これはバッテリ内部での分極や成層化等の影響によるものであり、このような影響が低減して安定した状態に戻るまでには所定の時間がかかる。また、安定した状態に戻るまでに要する時間は、放電回数を増やすほど長くなるといった特性がある。一例として、一定のパルス放電を行った後、元の電圧に復帰するまでに要する回復時間を測定した結果を図5に示す。同図に示すように、放電後の回復時間は、放電回数が増えるほど長くなり、しかも放電回数が多くなると回復時間の増加量が加速度的に大きくなることがわかる。
(First embodiment)
A battery state estimation method according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 5 to 8. It has been explained that when only discharging is repeatedly performed on the battery, the response voltage width gradually decreases as shown in FIG. 4. This is due to the influence of polarization and stratification inside the battery. There is a predetermined time until such influence is reduced to return to a stable state. Further, there is a characteristic that the time required to return to a stable state becomes longer as the number of discharges is increased. As an example, FIG. 5 shows the result of measuring the recovery time required to return to the original voltage after performing a constant pulse discharge. As shown in the figure, it can be seen that the recovery time after discharge becomes longer as the number of discharges increases, and that the amount of increase in the recovery time increases at an accelerated rate as the number of discharges increases.

そこで、本実施形態のバッテリの状態推定方法では、図5に示すようなバッテリの回復時間の特性を考慮して、バッテリから放電する時間間隔を放電回数とともに長くするようにしている。印加電流として、図6に示すように、印加を行う時間幅(以下ではT1とする)及び電流幅(以下ではI1とする)を一定としたとき、印加を行う間隔を放電回数とともに適切に長くして行くと、図7に示すように、応答電圧が略一定となるようにすることができる。   Therefore, in the battery state estimation method of the present embodiment, the time interval for discharging from the battery is increased with the number of discharges in consideration of the characteristics of the battery recovery time as shown in FIG. As shown in FIG. 6, when the applied time width (hereinafter referred to as T1) and the current width (hereinafter referred to as I1) are constant, the application interval is appropriately increased along with the number of discharges. Then, as shown in FIG. 7, the response voltage can be made substantially constant.

上記のように、一定の印加電流(印加時間幅T1及び電流幅I1が一定)に対して一定の応答電圧が得られると、応答電圧を印加電流で除することで、インピーダンスとして一定値が得られる。この場合、バッテリは分極や成層化等が解消された安定した状態とはなっていないため、安定時のインピーダンスとはなっていない。そこで、上記のようにして算出したインピーダンスを、以下では準安定時のインピーダンスと称することとする。安定時のインピーダンスとバッテリの劣化度または放電能力との間には1対1の関係があり、この関係を用いて安定時のインピーダンスからバッテリの劣化度または放電能力を検知することができる。   As described above, when a constant response voltage is obtained for a constant applied current (application time width T1 and current width I1 are constant), a constant value is obtained as an impedance by dividing the response voltage by the applied current. It is done. In this case, since the battery is not in a stable state in which polarization, stratification, and the like are eliminated, it does not have an impedance at the time of stabilization. Therefore, the impedance calculated as described above is hereinafter referred to as metastable impedance. There is a one-to-one relationship between the impedance at the time of stabilization and the degree of deterioration or the discharge capability of the battery. Using this relationship, the degree of deterioration of the battery or the discharge capability can be detected from the impedance at the time of stabilization.

しかしながら、本実施形態のバッテリの状態推定方法では、一定の印加電流に対して一定の応答電圧が得られることから、このときの準安定時のインピーダンスとバッテリの劣化度または放電能力との間でも1対1の関係が成立している。そこで、本実施形態のバッテリの状態推定方法では、準安定時のインピーダンスとバッテリの劣化度または放電能力との関係を事前に求めておき、これを用いて準安定時のインピーダンスからバッテリの劣化度または放電能力を検知するようにしている。準安定時のインピーダンスとバッテリの劣化度または放電能力との関係として、以下では事前に作成した関係式F(X)(Xは準安定時のインピーダンス)を用いてバッテリの劣化度または放電能力を推定するものとする。   However, in the battery state estimation method according to the present embodiment, a constant response voltage is obtained with respect to a constant applied current. Therefore, even between the metastable impedance at this time and the deterioration degree or discharge capacity of the battery. A one-to-one relationship is established. Therefore, in the battery state estimation method of the present embodiment, the relationship between the impedance at the time of metastable and the degree of deterioration or discharge capacity of the battery is obtained in advance, and this is used to determine the degree of deterioration of the battery from the impedance at the time of metastable. Alternatively, the discharge capacity is detected. As the relationship between the metastable impedance and the battery deterioration level or discharge capacity, the battery deterioration level or discharge capacity is calculated using the relational expression F (X) (X is metastable impedance) created in advance below. Shall be estimated.

本実施形態のバッテリの状態推定方法では、図5に示した放電回数と放電開始までの回復時間との関係を次式で近似している。
Th(N)=A+B×exp(N) (1)
ここで、Nが放電回数を表し、Th(N)がN回目の放電を開始するまでの回復時間を表している。本実施形態では、図5に示した回復時間の変化を指数関数を用いて近似しており、図5の回復時間のデータを用いて式(1)を最適近似することで、式(1)のパラメータA,Bを決定している。式(1)を用いて回復時間Th(N)を決定した放電パターンの一例を図1に示す。
In the battery state estimation method of the present embodiment, the relationship between the number of discharges and the recovery time until the start of discharge shown in FIG.
Th (N) = A + B × exp (N) (1)
Here, N represents the number of discharges, and Th (N) represents the recovery time until the Nth discharge is started. In the present embodiment, the change in the recovery time shown in FIG. 5 is approximated using an exponential function, and the equation (1) is optimally approximated using the recovery time data shown in FIG. Parameters A and B are determined. An example of the discharge pattern in which the recovery time Th (N) is determined using the equation (1) is shown in FIG.

図1に示す放電パターン10を用いてバッテリの放電を行うことで、測定される応答電圧が略一定値となる。そして、測定された応答電圧と図1に示した放電電流から準安定時のインピーダンスXを算出することができる。これより、関係式F(X)を用いてバッテリの劣化度または放電能力を判定することができる。   When the battery is discharged using the discharge pattern 10 shown in FIG. 1, the measured response voltage becomes a substantially constant value. Then, the metastable impedance X can be calculated from the measured response voltage and the discharge current shown in FIG. From this, it is possible to determine the degree of deterioration or the discharge capacity of the battery using the relational expression F (X).

本実施形態のバッテリの状態推定方法を、図8に示す流れ図を用いて詳細に説明する。ここでは、式(1)の放電回数と放電開始までの回復時間との関係式Th(N)、及び準安定時のインピーダンスXとバッテリの劣化度または放電能力との関係式F(X)は、事前に作成されており、これを用いてバッテリの状態推定を行っている。   The battery state estimation method of this embodiment will be described in detail with reference to the flowchart shown in FIG. Here, the relational expression Th (N) between the number of discharges of Formula (1) and the recovery time until the start of discharge, and the relational expression F (X) between the impedance X at the time of metastable and the deterioration degree or discharge capability of the battery are It is created in advance, and the state of the battery is estimated using this.

バッテリの状態検知が開始されると、まずステップS1で放電回数Nを1に初期化する。次のステップS2において、放電幅I1で放電時間幅T1の放電をバッテリに対し行う。スッテプS3では、ステップS2で行った放電期間中、応答電圧を測定する。ステップS4では、ステップS2の放電期間中、測定した応答電圧を所定のメモリ等に保存する。保存する応答電圧として、図7に示した応答電圧例では、例えば最も低い応答電圧を選択することができる。あるいは、放電期間中の測定電圧の平均値を用いるようにすることもできる。いずれの応答電圧を用いる場合でも、それに合わせてインピーダンスXとバッテリの劣化度または放電能力との関係式F(X)を事前に作成しておく必要がある。   When the battery state detection is started, first, the number of discharges N is initialized to 1 in step S1. In the next step S2, the battery is discharged with the discharge width I1 and the discharge time width T1. In step S3, the response voltage is measured during the discharge period performed in step S2. In step S4, the measured response voltage is stored in a predetermined memory or the like during the discharge period of step S2. In the example of the response voltage shown in FIG. 7, for example, the lowest response voltage can be selected as the response voltage to be stored. Alternatively, the average value of the measured voltage during the discharge period can be used. Regardless of which response voltage is used, a relational expression F (X) between the impedance X and the degree of deterioration of the battery or the discharge capacity needs to be created in advance.

ステップS5では、放電回数Nが目標回数(Nmaxとする)に達したか否かを判定し、目標回数に達していない場合は、ステップS6に進む。ステップS6では放電回数Nに1を加算し、次のステップS7でN回目の放電を開始するまでの回復時間Th(N)を算出する。そして、ステップS8において、回復時間Th(N)が経過するのを待つ。回復時間Th(N)が経過すると、再びステップS2に戻り、ステップS4までの処理を繰り返し行う。   In step S5, it is determined whether or not the number of discharges N has reached the target number (Nmax). If the target number has not been reached, the process proceeds to step S6. In step S6, 1 is added to the number N of discharges, and a recovery time Th (N) until the Nth discharge is started in the next step S7 is calculated. In step S8, the process waits for the recovery time Th (N) to elapse. When the recovery time Th (N) elapses, the process returns to step S2 and the processes up to step S4 are repeated.

一方、ステップS5において放電回数Nが目標回数Nmaxに達したと判定されると、次にステップS9に進み、ステップS4で保存した応答電圧をすべて読み出す。そして、ステップS10において、読み出した応答電圧の平均値Vaを算出する。本実施形態の状態推定方法では、放電回数Nにかかわらずほぼ一定の応答電圧が得られるが、ここでは応答電圧の測定値のばらつきを低減するためにその平均値を算出している。応答電圧の測定値のばらつきが十分小さい場合には、ステップS10の処理は必ずしも必要ではなく、いずれかの応答電圧を用いればよい。   On the other hand, if it is determined in step S5 that the number of discharges N has reached the target number of times Nmax, the process proceeds to step S9, and all the response voltages stored in step S4 are read. In step S10, an average value Va of the read response voltages is calculated. In the state estimation method of the present embodiment, a substantially constant response voltage can be obtained regardless of the number of discharges N. Here, the average value is calculated in order to reduce the variation in the measured value of the response voltage. When the variation in the measured value of the response voltage is sufficiently small, the process of step S10 is not necessarily required, and any one of the response voltages may be used.

さらに、ステップS11では、ステップS10で算出した応答電圧Vaと放電幅I1とから、インピーダンスXを次式で算出する。
X=Va/T1 (2)
上式で算出したインピーダンスXを用いて、ステップS12ではF(X)を判定(所定の閾値との比較)してバッテリの劣化度または放電能力を判定する。
In step S11, the impedance X is calculated from the response voltage Va calculated in step S10 and the discharge width I1 by the following equation.
X = Va / T1 (2)
In step S12, using the impedance X calculated by the above equation, F (X) is determined (compared with a predetermined threshold value) to determine the degree of deterioration or the discharge capacity of the battery.

なお、上記処理の流れでは、ステップS11のインピーダンスXの算出に放電幅I1を用いたが、これに代えて、電流測定値を用いることも可能である。その場合には、ステップS3において応答電圧とともに電流も測定し、ステップS4で応答電圧とともに電流測定値もメモリに保存する。これにより、ステップS11では、メモリに保存されている電流測定値を用いてインピーダンスXを算出することが可能となる。   In the above processing flow, the discharge width I1 is used to calculate the impedance X in step S11. However, instead of this, a current measurement value can also be used. In that case, the current is measured together with the response voltage in step S3, and the current measurement value is stored in the memory together with the response voltage in step S4. Thus, in step S11, the impedance X can be calculated using the current measurement value stored in the memory.

上記の説明のように、本実施形態のバッテリの状態推定方法によれば、繰り返し放電による応答電圧の過渡的な変化を低減してこれをほぼ一定とすることができ、この応答電圧を用いてバッテリの劣化度または放電能力を高精度に推定することが可能となる。   As described above, according to the battery state estimation method of the present embodiment, it is possible to reduce the transient change of the response voltage due to repeated discharge and to make it almost constant. It becomes possible to estimate the deterioration degree or discharge capacity of the battery with high accuracy.

(第2実施形態)
本発明の第2の実施形態に係るバッテリの状態推定方法を、図9を用いて説明する。本実施形態のバッテリの状態推定方法では、放電回数Nと放電開始までの回復時間との関係を、第1の実施形態の式(1)代えて、下記の式(3)を用いている。
Th(N)=C+D×N (N≦Nbのとき) (3)
または
Th(N)=A+B×exp(N) (N>Nbのとき) (4)
(Second Embodiment)
A battery state estimation method according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the battery state estimation method of the present embodiment, the following equation (3) is used instead of equation (1) of the first embodiment for the relationship between the number of discharges N and the recovery time until the start of discharge.
Th (N) = C + D × N (when N ≦ Nb) (3)
Or Th (N) = A + B × exp (N) (when N> Nb) (4)

式(3)は、放電回数Nが所定の回数Nb以下の場合に、回復時間Th(N)を放電回数Nの一次式で近似して算出するようにしている。放電回数Nが所定の回数Nbより大きいときは、第1の実施形態と同様に、式(4)に示す放電回数Nの指数関数で回復時間Th(N)を算出する。本実施形態のバッテリの状態推定方法で用いる放電パターンの一例を図9に示す。同図において、放電を開始した初期の放電パターン20aは、上記の式(3)を用いて回復時間を算出したものであり、放電パターン20bは、上記の式(4)を用いて回復時間を算出したものである。   Formula (3) is such that the recovery time Th (N) is approximated by a linear expression of the number of times of discharge N when the number of times of discharge N is equal to or less than the predetermined number of times Nb. When the number of discharges N is greater than the predetermined number Nb, the recovery time Th (N) is calculated by an exponential function of the number of discharges N shown in Equation (4), as in the first embodiment. An example of the discharge pattern used in the battery state estimation method of the present embodiment is shown in FIG. In the figure, the initial discharge pattern 20a in which discharge is started is obtained by calculating the recovery time using the above equation (3), and the discharge pattern 20b is obtained by calculating the recovery time using the above equation (4). It is calculated.

本実施形態のバッテリの状態推定方法では、放電回数が少ないときは式(3)に示す一次式を用いて回復時間を算出するようにすることで、回復時間Th(N)を算出するのに用いる演算処理装置の負荷を軽減することが可能となる。   In the battery state estimation method of the present embodiment, when the number of discharges is small, the recovery time Th (N) is calculated by calculating the recovery time using the linear expression shown in the equation (3). It is possible to reduce the load on the arithmetic processing device to be used.

本発明の電源システムの実施形態を、図10を用いて以下に説明する。図10は、本実施形態の電源システム100の構成を示すブロック図である。電源システム100は、バッテリ101と、バッテリ101に充電を行うオルタネータ102と、バッテリ101から所定の放電電流で放電を行う放電回路103と、バッテリ101の状態推定を行うバッテリ状態推定装置110とを備えている。また、バッテリ101には、負荷105が接続されている。   An embodiment of the power supply system of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of the power supply system 100 of the present embodiment. The power supply system 100 includes a battery 101, an alternator 102 that charges the battery 101, a discharge circuit 103 that discharges the battery 101 with a predetermined discharge current, and a battery state estimation device 110 that estimates the state of the battery 101. ing. A load 105 is connected to the battery 101.

またバッテリ状態推定装置110は、電流センサ111と電圧センサ112と、制御手段113と、メモリ114とを備えている。第1の実施形態及び第2の実施形態のバッテリの状態推定方法は、制御手段113を用いて処理される。すなわち、制御手段113から放電回路103に放電幅I1、放電時間幅T1の放電要求信号を出力して放電させ、その間の電流及び応答電圧をそれぞれ電流センサ111及び電圧センサ112を用いて測定する。また、放電開始までの回復時間を制御手段113で算出し、回復時間に達した時点で再び放電回路103に放電要求信号を出力して放電を行わせる。電流センサ111及び電圧センサ112で測定された電流及び応答電圧は、メモリ114に保存され、すべての放電が終了した後にインピーダンスXの算出に用いられる。   The battery state estimation device 110 includes a current sensor 111, a voltage sensor 112, a control unit 113, and a memory 114. The battery state estimation methods of the first embodiment and the second embodiment are processed using the control means 113. That is, a discharge request signal having a discharge width I1 and a discharge time width T1 is output from the control means 113 to the discharge circuit 103 to be discharged, and the current and response voltage therebetween are measured using the current sensor 111 and the voltage sensor 112, respectively. In addition, the recovery time until the start of discharge is calculated by the control means 113, and when the recovery time is reached, the discharge request signal is output to the discharge circuit 103 again to cause discharge. The current and response voltage measured by the current sensor 111 and the voltage sensor 112 are stored in the memory 114, and are used to calculate the impedance X after all discharges are completed.

上記のように構成された本実施形態の電源システムでは、第1の実施形態及び第2の実施形態のバッテリの状態推定方法を用いてバッテリ101の状態推定を高精度に行うことが可能となり、バッテリ101の劣化度または放電能力をユーザに適切に通知することが可能となる。   In the power supply system of this embodiment configured as described above, it is possible to accurately estimate the state of the battery 101 using the battery state estimation method of the first embodiment and the second embodiment. It is possible to appropriately notify the user of the degree of deterioration or the discharge capacity of the battery 101.

なお、本実施の形態における記述は、本発明に係るバッテリの状態推定方法及び電源システムの一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態におけるバッテリの状態推定方法等の細部構成及び詳細な動作などに関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。   The description in the present embodiment shows an example of the battery state estimation method and the power supply system according to the present invention, and the present invention is not limited to this. The detailed configuration and detailed operation of the battery state estimation method and the like in the present embodiment can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.

100・・・電源システム
101・・・バッテリ
102・・・オルタネータ
103・・・放電回路
105・・・負荷
110・・・バッテリ状態推定装置
111・・・電流センサ
112・・・電圧センサ
113・・・制御手段
114・・・メモリ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Power supply system 101 ... Battery 102 ... Alternator 103 ... Discharge circuit 105 ... Load 110 ... Battery state estimation apparatus 111 ... Current sensor 112 ... Voltage sensor 113 ... .Control means 114 ... memory

Claims (10)

バッテリを所定の放電パターンで放電させたときの前記バッテリの電流値と応答電圧とから前記バッテリのインピーダンスを推定し、該インピーダンスを用いて前記バッテリの劣化度または放電能力を判定するバッテリの状態推定方法であって、
前記放電を2回以上行ったときの各放電時の応答電圧が略一定となるように、前記放電パターンを形成する
ことを特徴とするバッテリの状態推定方法。
Estimating the impedance of the battery from the current value and response voltage of the battery when the battery is discharged with a predetermined discharge pattern, and using the impedance to determine the degree of deterioration or the discharge capacity of the battery A method,
A battery state estimation method, wherein the discharge pattern is formed so that a response voltage at each discharge when the discharge is performed twice or more is substantially constant.
放電する電流幅及び時間幅を一定とし、前記各放電時の応答電圧が略一定となるように、前記放電を休止させている回復時間を調整して前記放電パターンを形成する
ことを特徴とする請求項1に記載のバッテリの状態推定方法。
The discharge pattern is formed by adjusting the recovery time during which the discharge is suspended so that the discharge current width and time width are constant and the response voltage at the time of each discharge is substantially constant. The battery state estimation method according to claim 1.
前記各放電時の応答電圧が略一定となるように、前記回復時間を順次長くして前記放電パーンを形成する
ことを特徴とする請求項2に記載のバッテリの状態推定方法。
3. The battery state estimation method according to claim 2, wherein the discharge period is formed by sequentially increasing the recovery time so that the response voltage at the time of each discharge becomes substantially constant.
2以上の放電回数をN、調整パラメータをA及びB、N回目の放電を開始するまでの前記回復時間をTh(N)、とするとき、前記回復時間Th(N)を次式
Th(N)=A+B×exp(N)
より算出する
ことを特徴とする請求項2または3に記載のバッテリの状態推定方法。
When the number of discharges of 2 or more is N, the adjustment parameters are A and B, and the recovery time until the Nth discharge is started is Th (N), the recovery time Th (N) is expressed by the following formula Th (N ) = A + B × exp (N)
The battery state estimation method according to claim 2, wherein the battery state estimation method is further calculated.
2以上の放電回数をN、調整パラメータをC及びD、N回目の放電を開始するまでの前記回復時間をTh(N)、とするとき、放電回数Nが所定回数以下のときは前記回復時間Th(N)を次式
Th(N)=C+D×N
より算出する
ことを特徴とする請求項2乃至4のいずれか1項に記載のバッテリの状態推定方法。
When the number of discharges equal to or greater than 2 is N, the adjustment parameters are C and D, and the recovery time until the Nth discharge is started is Th (N). Th (N) is expressed by the following formula Th (N) = C + D × N
The battery state estimation method according to any one of claims 2 to 4, wherein the battery state estimation method is further calculated.
バッテリと、
前記バッテリから所定の電流値で放電させるための放電回路と、
前記バッテリの電流を測定する電流センサと、
前記バッテリの電圧を測定する電圧センサと、
前記放電回路を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記放電を2回以上行ったときに前記電圧センサを用いて測定した各放電時の応答電圧が略一定となるように前記放電回路を制御している
ことを特徴とする電源システム。
Battery,
A discharge circuit for discharging the battery at a predetermined current value;
A current sensor for measuring the current of the battery;
A voltage sensor for measuring the voltage of the battery;
Control means for controlling the discharge circuit,
The control means controls the discharge circuit so that a response voltage at each discharge measured using the voltage sensor when the discharge is performed twice or more becomes substantially constant. system.
前記制御手段は、放電電流幅及び時間幅を一定とする放電要求信号を、所定の回復時間毎に前記放電回路に出力している
ことを特徴とする請求項6に記載の電源システム。
The power supply system according to claim 6, wherein the control unit outputs a discharge request signal that makes a discharge current width and a time width constant to the discharge circuit every predetermined recovery time.
前記制御手段は、前記回復時間を順次長くしながら前記放電要求信号を前記放電回路に出力している
ことを特徴とする請求項7に記載の電源システム。
The power supply system according to claim 7, wherein the control unit outputs the discharge request signal to the discharge circuit while sequentially increasing the recovery time.
2以上の放電回数をN、調整パラメータをA及びB、N回目の放電を開始するまでの前記回復時間をTh(N)、とするとき、前記制御手段は、前記回復時間Th(N)を次式
Th(N)=A+B×exp(N)
で算出して前記放電要求信号を前記放電回路に出力している
ことを特徴とする請求項7または8に記載の電源システム。
When the number of discharges of 2 or more is N, the adjustment parameters are A and B, and the recovery time until the Nth discharge is started is Th (N), the control means sets the recovery time Th (N) to The following formula Th (N) = A + B × exp (N)
The power supply system according to claim 7 or 8, wherein the discharge request signal is output to the discharge circuit after being calculated by the following equation.
2以上の放電回数をN、調整パラメータをC及びD、N回目の放電を開始するまでの前記回復時間をTh(N)、とするとき、前記制御手段は、放電回数Nが所定回数以下のときは前記回復時間Th(N)を次式
Th(N)=C+D×N
で算出して前記放電要求信号を前記放電回路に出力している
ことを特徴とする請求項7乃至9のいずれか1項に記載の電源システム。
When the number of discharges equal to or greater than 2 is N, the adjustment parameters are C and D, and the recovery time until the Nth discharge is started is Th (N), the control means has the number of discharges N equal to or less than a predetermined number When the recovery time Th (N) is expressed by the following formula Th (N) = C + D × N
The power supply system according to claim 7, wherein the discharge request signal is calculated and output to the discharge circuit.
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