JP5145300B2 - Open circuit voltage detection device and remaining capacity detection device of power storage device - Google Patents
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Description
本発明は、例えばバッテリーなどの蓄電装置の開路電圧検出装置および残容量検出装置に関する。 The present invention relates to an open circuit voltage detection device and a remaining capacity detection device of a power storage device such as a battery.
従来、例えばバッテリーなどの蓄電装置において、充放電電流がゼロでは無い場合の端子電圧を開路電圧と内部抵抗成分と過渡応答成分とにより構成し、端子電圧の検出値から少なくとも過渡応答成分を減算することによって開路電圧を算出すると共に、この開路電圧から残容量を算出する蓄電装置の開路電圧検出装置および残容量検出装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
これらの蓄電装置の開路電圧検出装置および残容量検出装置では、過渡応答成分を、蓄電装置の電解液の拡散抵抗や分極などの化学的な反応に起因する抵抗による電圧成分とし、電流値の変動に対する電圧値の応答(例えば、電流値がステップ状に変化したときの電圧値の応答)のうち過渡応答を示す成分としている。そして、過渡応答成分は、時定数の遅れ要素を有し、電流変化の発生時刻でのゼロから徐々に増加して、適宜の時間経過後に、充放電電流の検出値に比例する平衡値である整定電圧へと到達するようにして変化すると設定されている。
Conventionally, in a power storage device such as a battery, the terminal voltage when the charge / discharge current is not zero is composed of an open circuit voltage, an internal resistance component, and a transient response component, and at least the transient response component is subtracted from the detected value of the terminal voltage. Thus, an open circuit voltage detection device and a remaining capacity detection device of a power storage device that calculate an open circuit voltage and calculate a remaining capacity from the open circuit voltage are known (for example, see Patent Document 1).
In these open circuit voltage detection devices and remaining capacity detection devices of these power storage devices, the transient response component is a voltage component due to resistance caused by a chemical reaction such as diffusion resistance or polarization of the electrolyte of the power storage device, and the fluctuation of the current value Of the response of the voltage value to (for example, the response of the voltage value when the current value changes in a step-like manner). The transient response component has a delay element with a time constant, and gradually increases from zero at the time of occurrence of the current change, and is an equilibrium value proportional to the detected value of the charge / discharge current after an appropriate time has elapsed. It is set to change so as to reach the settling voltage.
ところで、上記従来技術の一例による蓄電装置の開路電圧検出装置および残容量検出装置においては、開路電圧の検出精度および信頼性を、より一層、向上させ、この信頼性の高い開路電圧に応じて蓄電装置の残容量を精度良く算出することが望まれている。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、蓄電装置の開路電圧を精度良く検出することが可能な蓄電装置の開路電圧検出装置および蓄電装置の残容量を精度良く検出することが可能な蓄電装置の残容量検出装置を提供することを目的とする。
By the way, in the open circuit voltage detection device and the remaining capacity detection device of the power storage device according to the above-described prior art, the detection accuracy and reliability of the open circuit voltage are further improved, and power storage is performed according to the highly reliable open circuit voltage. It is desired to accurately calculate the remaining capacity of the apparatus.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an open circuit voltage detection device for a power storage device capable of accurately detecting an open circuit voltage of the power storage device and a power storage capable of accurately detecting the remaining capacity of the power storage device. An object of the present invention is to provide an apparatus for detecting a remaining capacity of an apparatus.
上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明の第1態様に係る蓄電装置の開路電圧検出装置は、蓄電装置(例えば、実施の形態での高圧バッテリー17)の放電電流または充電電流の電流値を検出する電流検出手段(例えば、実施の形態での電流センサ17a)と、前記蓄電装置の端子電圧の電圧値を検出する電圧検出手段(例えば、実施の形態での電圧センサ17b)と、前記電流値の変動に対する前記電圧値の応答の過渡応答成分に係る状態量(例えば、実施の形態での状態変数x)として、前記電流検出手段により検出される前記電流値に対して少なくとも上限飽和電圧値(例えば、実施の形態での状態上限飽和電圧(uplimMs))または下限飽和電圧値(例えば、実施の形態での下限飽和電圧(lowlimMs))を有する遅れ特性の充放電ヒステリシス電圧成分に係る状態量を、前記電流値に基づき算出する状態量算出手段(例えば、実施の形態での状態量算出部31および過渡応答成分算出部32)と、前記電圧検出手段により検出される前記電圧値から、少なくとも前記状態量算出手段により算出される前記状態量に係る前記過渡応答成分を減算して前記蓄電装置の開路電圧を算出する開路電圧算出手段(例えば、実施の形態での減算部36)とを備える。
In order to solve the above problems and achieve the object, an open circuit voltage detection device for a power storage device according to the first aspect of the present invention is a discharge current or a charge of a power storage device (for example, high-
さらに、本発明の第2態様に係る蓄電装置の開路電圧検出装置では、前記状態量算出手段は、前記過渡応答成分に係る前記状態量として、前記充放電ヒステリシス電圧成分と前記電流検出手段により検出される前記電流値に比例する平衡値(例えば、実施の形態での整定電圧Hs)を有する遅れ特性の反応抵抗成分とに係る状態量を算出する。 Furthermore, in the open circuit voltage detection device for a power storage device according to the second aspect of the present invention, the state quantity calculation means detects the state quantity related to the transient response component by the charge / discharge hysteresis voltage component and the current detection means. A state quantity relating to a reaction resistance component having a delay characteristic having an equilibrium value (for example, a settling voltage Hs in the embodiment) proportional to the current value is calculated.
さらに、本発明の第3態様に係る蓄電装置の開路電圧検出装置は、少なくとも前記電圧検出手段により検出される前記電圧値に基づき前記蓄電装置の内部抵抗を算出する内部抵抗算出手段(例えば、実施の形態での内部抵抗推定器34)を備え、前記開路電圧算出手段は、前記電圧検出手段により検出される前記電圧値から、前記状態量算出手段により算出される前記状態量に係る前記過渡応答成分と、前記内部抵抗算出手段により算出される前記内部抵抗または所定の内部抵抗固定値による電圧変化である内部抵抗成分とを減算して前記蓄電装置の開路電圧を算出する。 Furthermore, the open circuit voltage detection device for a power storage device according to the third aspect of the present invention includes an internal resistance calculation unit (for example, an implementation) that calculates an internal resistance of the power storage device based on at least the voltage value detected by the voltage detection unit. The open circuit voltage calculation means includes the transient response relating to the state quantity calculated by the state quantity calculation means from the voltage value detected by the voltage detection means. The open circuit voltage of the power storage device is calculated by subtracting the component from the internal resistance calculated by the internal resistance calculating means or an internal resistance component that is a voltage change caused by a predetermined fixed value of internal resistance.
また、本発明の第4態様に係る蓄電装置の開路電圧検出装置は、蓄電装置(例えば、実施の形態での高圧バッテリー17)の放電電流または充電電流の電流値を検出する電流検出手段(例えば、実施の形態での電流センサ17a)と、前記蓄電装置の端子電圧の電圧値を検出する電圧検出手段(例えば、実施の形態での電圧センサ17b)と、前記電流値の変動に対する前記電圧値の応答の過渡応答成分に係る第1の状態量(例えば、実施の形態での第1〜第3反応抵抗成分H1,H2,H3および第1〜第3充放電ヒステリシス電圧成分M1,M2,M3)と、前記蓄電装置の開路電圧に係る第2の状態量(例えば、実施の形態での開路電圧E)とを備える状態量(例えば、実施の形態での状態変数x)を算出する際に、少なくとも前記第1の状態量として、前記電流検出手段により検出される前記電流値に対して少なくとも上限飽和電圧値または下限飽和電圧値を有する遅れ特性の充放電ヒステリシス電圧成分に係る状態量を、前記電流値に基づき算出する状態量算出手段(例えば、実施の形態での状態量算出部61および開路電圧及び過渡応答成分算出部62)と、少なくとも前記状態量算出手段により算出される前記第1の状態量に係る前記過渡応答成分および前記第2の状態量に係る前記開路電圧を加算して得た値と、前記電圧検出手段により検出される前記電圧値との差異がゼロとなるように、前記第1の状態量および前記第2の状態量のうち少なくとも前記第2の状態量を修正するフィードバック手段(例えば、実施の形態での状態量算出部61および開路電圧及び過渡応答成分算出部62および加算部63および減算部64)と、前記第2の状態量から前記開路電圧を算出する開路電圧算出手段(例えば、実施の形態での開路電圧抽出部65)とを備える。
Further, the open circuit voltage detection device for a power storage device according to the fourth aspect of the present invention is a current detection means (for example, a current value of a discharge current or a charge current of the power storage device (for example, the
さらに、本発明の第5態様に係る蓄電装置の開路電圧検出装置では、前記状態量算出手段は、前記過渡応答成分に係る前記第1の状態量として、前記充放電ヒステリシス電圧成分と前記電流検出手段により検出される前記電流値に比例する平衡値(例えば、実施の形態での整定電圧Hs)を有する遅れ特性の反応抵抗成分とに係る状態量を算出する。 Furthermore, in the open circuit voltage detection device for a power storage device according to the fifth aspect of the present invention, the state quantity calculation means uses the charge / discharge hysteresis voltage component and the current detection as the first state quantity related to the transient response component. A state quantity relating to a reaction resistance component having a delay characteristic having an equilibrium value (for example, a settling voltage Hs in the embodiment) proportional to the current value detected by the means is calculated.
さらに、本発明の第6態様に係る蓄電装置の開路電圧検出装置は、少なくとも前記電圧検出手段により検出される前記電圧値に基づき前記蓄電装置の内部抵抗を算出する内部抵抗算出手段(例えば、実施の形態での内部抵抗推定器34)を備え、前記フィードバック手段は、前記状態量算出手段により算出される前記第1の状態量に係る前記過渡応答成分および前記第2の状態量に係る前記開路電圧と前記内部抵抗算出手段により算出される前記内部抵抗または所定の内部抵抗固定値による電圧変化である内部抵抗成分とを加算して得た値と、前記電圧検出手段により検出される前記電圧値との差異がゼロとなるように、少なくとも前記第1の状態量および前記第2の状態量の何れか一方を修正する。 Furthermore, an open circuit voltage detection device for a power storage device according to a sixth aspect of the present invention includes an internal resistance calculation unit (for example, an implementation) that calculates an internal resistance of the power storage device based on at least the voltage value detected by the voltage detection unit. The feedback means includes the transient response component relating to the first state quantity calculated by the state quantity calculating means and the open circuit relating to the second state quantity. A value obtained by adding the voltage and the internal resistance calculated by the internal resistance calculating means or a voltage change caused by a predetermined internal resistance fixed value, and the voltage value detected by the voltage detecting means At least one of the first state quantity and the second state quantity is corrected so that the difference between the first state quantity and the second state quantity becomes zero.
さらに、本発明の第7態様に係る蓄電装置の開路電圧検出装置は、前記蓄電装置の劣化度を検出する劣化度検出手段(例えば、実施の形態での状態量算出部31および過渡応答成分算出部32、状態量算出部61および開路電圧及び過渡応答成分算出部62)を備え、前記状態量算出手段は、前記劣化度検出手段により検出された前記劣化度に応じて、少なくとも前記上限飽和電圧値または前記下限飽和電圧値を変更する。
Furthermore, the open circuit voltage detection device for a power storage device according to the seventh aspect of the present invention is a deterioration level detection means for detecting the deterioration level of the power storage device (for example, the state
また、本発明の第8態様に係る蓄電装置の残容量検出装置は、第1態様から第7態様の何れかひとつに記載の蓄電装置の開路電圧検出装置と、前記開路電圧算出手段により算出される前記開路電圧に基づき、前記蓄電装置の残容量を算出する残容量算出手段(例えば、実施の形態での残容量推定部38)とを備える。
A remaining capacity detection device for a power storage device according to an eighth aspect of the present invention is calculated by the open circuit voltage detection device for a power storage device according to any one of the first to seventh aspects and the open circuit voltage calculation means. And a remaining capacity calculating means for calculating the remaining capacity of the power storage device based on the open circuit voltage (for example, remaining capacity estimating
さらに、本発明の第9態様に係る蓄電装置の残容量検出装置では、前記残容量算出手段は、前記開路電圧と前記残容量との所定の相関関係を示すデータを記憶する記憶手段(例えば、実施の形態での残容量推定部38が兼ねる)を備え、前記記憶手段に記憶された前記データに基づき、前記開路電圧算出手段により算出される前記開路電圧に応じた前記蓄電装置の前記残容量を算出する。 Further, in the remaining capacity detection device for a power storage device according to the ninth aspect of the present invention, the remaining capacity calculation means stores storage means (for example, data indicating a predetermined correlation between the open circuit voltage and the remaining capacity) The remaining capacity of the power storage device according to the open circuit voltage calculated by the open circuit voltage calculation means based on the data stored in the storage means Is calculated.
本発明の第1態様に係る蓄電装置の開路電圧検出装置によれば、状態量算出手段は、例えば電流値がステップ状に変化したときの電圧値の応答のうち過渡応答を示す過渡応答成分として、蓄電装置の充電時と放電時とで充放電停止時の電圧値に生じるヒステリシスによる電圧成分である充放電ヒステリシス電圧成分が、例えば1次遅れ要素や2次以上の遅れ要素からなり、少なくとも上限飽和電圧値または下限飽和電圧値を有すると設定する。そして、電流値の適宜の変動に対する充放電ヒステリシス電圧成分を、電流検出手段により検出される電流値に基づき算出する。そして、開路電圧算出手段は、電圧検出手段により検出される電圧値から、少なくとも状態量算出手段により算出される充放電ヒステリシス電圧成分を減算することによって開路電圧を算出する。
すなわち、蓄電装置において電流値の適宜の変動に伴う電圧値の応答が本来有する収束性を、少なくとも充放電ヒステリシス電圧成分からなる過渡応答成分として適切にモデル化することによって、装置構成が複雑化することを抑制しつつ信頼性の高い算出処理によって開路電圧の算出精度を向上させることができる。
According to the open circuit voltage detection device for a power storage device according to the first aspect of the present invention, the state quantity calculation means, for example, as a transient response component indicating a transient response among the responses of the voltage value when the current value changes stepwise. The charge / discharge hysteresis voltage component, which is a voltage component due to hysteresis generated in the voltage value when charging / discharging is stopped during charging and discharging of the power storage device, is composed of, for example, a first-order delay element or a second-order delay element, and at least an upper limit. Set to have saturation voltage value or lower limit saturation voltage value. Then, a charge / discharge hysteresis voltage component for an appropriate fluctuation in the current value is calculated based on the current value detected by the current detection means. The open circuit voltage calculation means calculates the open circuit voltage by subtracting at least the charge / discharge hysteresis voltage component calculated by the state quantity calculation means from the voltage value detected by the voltage detection means.
That is, the device configuration is complicated by appropriately modeling the convergence inherent in the response of the voltage value accompanying the appropriate fluctuation of the current value in the power storage device as a transient response component composed of at least a charge / discharge hysteresis voltage component. The calculation accuracy of the open circuit voltage can be improved by a highly reliable calculation process while suppressing this.
さらに、本発明の第2態様に係る蓄電装置の開路電圧検出装置によれば、状態量算出手段は、過渡応答成分として、蓄電装置の電解液の拡散抵抗や分極等の化学的な反応に起因する抵抗による電圧成分である反応抵抗成分が、例えば1次遅れ要素や2次以上の遅れ要素からなり、電流値に比例する平衡値を有すると設定する。そして、電流値の適宜の変動に対する充放電ヒステリシス電圧成分および反応抵抗成分を、電流検出手段により検出される電流値に基づき算出する。
すなわち、蓄電装置において電流値の適宜の変動に伴う電圧値の応答が本来有する収束性を、少なくとも充放電ヒステリシス電圧成分および反応抵抗成分からなる過渡応答成分として、より一層適切にモデル化することによって、装置構成が複雑化することを抑制しつつ信頼性の高い算出処理によって開路電圧の算出精度を、より一層向上させることができる。
Furthermore, according to the open circuit voltage detection device for a power storage device according to the second aspect of the present invention, the state quantity calculation means is caused by a chemical reaction such as diffusion resistance or polarization of the electrolyte of the power storage device as a transient response component. It is set that the reaction resistance component, which is a voltage component due to the resistance, is composed of, for example, a first-order lag element or a second-order lag element and has an equilibrium value proportional to the current value. Then, the charge / discharge hysteresis voltage component and the reaction resistance component with respect to appropriate fluctuations in the current value are calculated based on the current value detected by the current detection means.
That is, by more appropriately modeling the convergence inherent in the response of the voltage value accompanying the appropriate fluctuation of the current value in the power storage device as a transient response component composed of at least a charge / discharge hysteresis voltage component and a reaction resistance component Thus, the calculation accuracy of the open circuit voltage can be further improved by a highly reliable calculation process while suppressing the device configuration from becoming complicated.
さらに、本発明の第3態様に係る蓄電装置の開路電圧検出装置によれば、例えば蓄電装置の温度状態や充放電履歴や動作時間等に応じて頻繁に変化すると共に、蓄電装置における電流値の適宜の変動に対する電圧値の応答において相対的に大きな寄与となる内部抵抗成分によって、開路電圧を、より一層適切に算出することができる。 Furthermore, according to the open circuit voltage detection device for a power storage device according to the third aspect of the present invention, the current value of the power storage device changes frequently, for example, depending on the temperature state, charge / discharge history, operation time, and the like of the power storage device. The open circuit voltage can be calculated more appropriately by the internal resistance component that makes a relatively large contribution in the response of the voltage value to an appropriate fluctuation.
また、本発明の第4態様に係る蓄電装置の開路電圧検出装置によれば、状態量算出手段は、例えば電流値がステップ状に変化したときの電圧値の応答のうち過渡応答を示す過渡応答成分として、蓄電装置の充電時と放電時とで充放電停止時の電圧値に生じるヒステリシスによる電圧成分である充放電ヒステリシス電圧成分が、例えば1次遅れ要素や2次以上の遅れ要素からなり、少なくとも上限飽和電圧値または下限飽和電圧値を有すると設定する。そして、電流値の適宜の変動に対する充放電ヒステリシス電圧成分を、電流検出手段により検出される電流値に基づき算出する。そして、フィードバック手段は、少なくとも充放電ヒステリシス電圧成分および開路電圧を加算して得た値と、電圧検出手段により検出される電圧値との差異がゼロになるようにして、少なくとも第1の状態量または第2の状態量を修正するフィードバック制御を行う。そして、開路電圧算出手段は第2の状態量から開路電圧を算出する。
すなわち、蓄電装置において電流値の適宜の変動に伴う電圧値の応答が本来有する収束性を、少なくとも充放電ヒステリシス電圧成分からなる過渡応答成分として適切にモデル化すると共に、フィードバック制御を実行することによって開路電圧の算出精度を向上させることができる。
Further, according to the open circuit voltage detection device for a power storage device according to the fourth aspect of the present invention, the state quantity calculation means includes, for example, a transient response indicating a transient response among voltage value responses when the current value changes stepwise. As a component, a charge / discharge hysteresis voltage component, which is a voltage component due to a hysteresis generated in a voltage value at the time of charge / discharge stop between charging and discharging of the power storage device, is composed of, for example, a primary delay element or a secondary delay element, It is set to have at least an upper limit saturation voltage value or a lower limit saturation voltage value. Then, a charge / discharge hysteresis voltage component for an appropriate fluctuation in the current value is calculated based on the current value detected by the current detection means. Then, the feedback means has at least the first state quantity so that the difference between the value obtained by adding at least the charge / discharge hysteresis voltage component and the open circuit voltage and the voltage value detected by the voltage detection means becomes zero. Alternatively, feedback control for correcting the second state quantity is performed. Then, the open circuit voltage calculation means calculates the open circuit voltage from the second state quantity.
That is, by appropriately modeling the convergence inherent in the response of the voltage value accompanying the appropriate fluctuation of the current value in the power storage device as a transient response component composed of at least a charge / discharge hysteresis voltage component, and executing feedback control The calculation accuracy of the open circuit voltage can be improved.
さらに、本発明の第5態様に係る蓄電装置の開路電圧検出装置によれば、状態量算出手段は、過渡応答成分として、蓄電装置の電解液の拡散抵抗や分極等の化学的な反応に起因する抵抗による電圧成分である反応抵抗成分が、例えば1次遅れ要素や2次以上の遅れ要素からなり、電流値に比例する平衡値を有すると設定する。そして、電流値の適宜の変動に対する充放電ヒステリシス電圧成分および反応抵抗成分を、電流検出手段により検出される電流値に基づき算出する。
すなわち、蓄電装置において電流値の適宜の変動に伴う電圧値の応答が本来有する収束性を、少なくとも充放電ヒステリシス電圧成分および反応抵抗成分からなる過渡応答成分として、より一層適切にモデル化することによって、装置構成が複雑化することを抑制しつつ信頼性の高い算出処理によって開路電圧の算出精度を、より一層向上させることができる。
Further, according to the open circuit voltage detection device for a power storage device according to the fifth aspect of the present invention, the state quantity calculation means is caused by a chemical reaction such as diffusion resistance or polarization of the electrolyte of the power storage device as a transient response component. It is set that the reaction resistance component, which is a voltage component due to the resistance, is composed of, for example, a first-order lag element or a second-order lag element and has an equilibrium value proportional to the current value. Then, the charge / discharge hysteresis voltage component and the reaction resistance component with respect to appropriate fluctuations in the current value are calculated based on the current value detected by the current detection means.
That is, by more appropriately modeling the convergence inherent in the response of the voltage value accompanying the appropriate fluctuation of the current value in the power storage device as a transient response component composed of at least a charge / discharge hysteresis voltage component and a reaction resistance component Thus, the calculation accuracy of the open circuit voltage can be further improved by a highly reliable calculation process while suppressing the device configuration from becoming complicated.
さらに、本発明の第6態様に係る蓄電装置の開路電圧検出装置によれば、例えば蓄電装置の温度状態や充放電履歴や動作時間等に応じて頻繁に変化すると共に、蓄電装置における電流値の適宜の変動に対する電圧値の応答において相対的に大きな寄与となる内部抵抗成分を算出することによって、開路電圧を適切に算出することができ、フィードバック制御においては、発散等の不具合が発生してしまうことを防止することができる。 Furthermore, according to the open circuit voltage detection device for a power storage device according to the sixth aspect of the present invention, the current value of the power storage device changes frequently depending on, for example, the temperature state, charge / discharge history, operation time, and the like of the power storage device. By calculating the internal resistance component that makes a relatively large contribution in the response of the voltage value to appropriate fluctuations, the open circuit voltage can be calculated appropriately, and problems such as divergence occur in feedback control. This can be prevented.
さらに、本発明の第7態様に係る蓄電装置の開路電圧検出装置によれば、蓄電装置の劣化度に応じて、少なくとも上限飽和電圧値または下限飽和電圧値を変更することにより、開路電圧の算出精度を、より一層向上させることができる。 Furthermore, according to the open circuit voltage detection device for a power storage device according to the seventh aspect of the present invention, the open circuit voltage is calculated by changing at least the upper limit saturation voltage value or the lower limit saturation voltage value according to the degree of deterioration of the power storage device. The accuracy can be further improved.
また、本発明の第8態様または第9態様に係る蓄電装置の残容量検出装置によれば、信頼性の高い開路電圧に応じて蓄電装置の残容量を精度良く算出することができる。
すなわち、開路電圧は、例えば蓄電装置の温度や劣化等に関わらず、いわば一義的に残容量を記述する数値である。例えば蓄電装置の開路電圧以外の状態量に基づき残容量を推定する場合には、蓄電装置の温度や劣化の影響を除去する為の演算やマップ等が必要であり、これらの演算処理やマップ等の記憶に膨大なメモリーが必要になる。さらに、温度や劣化レベル毎にマップを作成する為に、予め事前に膨大な実験データを取得する必要が生じる。これらの問題に対して、本発明の蓄電装置の残容量検出装置によれば、蓄電装置の開路電圧を精度良く推定することができるので、上述したような膨大な実験データや温度や劣化レベル毎に補正用のマップも必要とせず、蓄電装置の温度や劣化に関わらずに精度良く残容量を推定することができる。
Further, according to the remaining capacity detection device for a power storage device according to the eighth aspect or the ninth aspect of the present invention, the remaining capacity of the power storage device can be accurately calculated according to a reliable open circuit voltage.
That is, the open circuit voltage is a numerical value that uniquely describes the remaining capacity regardless of, for example, the temperature or deterioration of the power storage device. For example, when the remaining capacity is estimated based on a state quantity other than the open circuit voltage of the power storage device, calculations and maps are necessary to remove the effects of the temperature and deterioration of the power storage device. A huge amount of memory is required for memory. Furthermore, in order to create a map for each temperature and deterioration level, it is necessary to acquire a large amount of experimental data in advance. With respect to these problems, according to the remaining capacity detection device of the power storage device of the present invention, the open circuit voltage of the power storage device can be accurately estimated. In addition, no correction map is required, and the remaining capacity can be accurately estimated regardless of the temperature and deterioration of the power storage device.
以下、本発明の蓄電装置の開路電圧検出装置および残容量検出装置の第1の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
この第1の実施形態による蓄電装置の残容量検出装置10aは、例えば電気自動車やハイブリッド車両等に備えられている。例えば図1に示す車両1は、駆動源としての内燃機関11およびモータ12を直列に直結し、少なくとも内燃機関11またはモータ12の何れか一方の動力を変速機構13を介して自車両の駆動輪Wに伝達して走行するハイブリッド車両である。この車両1では、減速時に駆動輪W側からモータ12側に動力が伝達されると、モータ12は発電機として機能していわゆる回生制動力を発生し、車体の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する。さらに、車両1の運転状態に応じて、モータ12は内燃機関11の出力によって発電機として駆動され、発電エネルギーを発生する。
Hereinafter, a first embodiment of an open circuit voltage detection device and a remaining capacity detection device for a power storage device according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
The remaining
例えば複数の気筒(図示省略)を有する内燃機関11の運転はエンジン制御装置14により制御される。内燃機関11には、内燃機関11の運転状態を検出するためのセンサとして、内燃機関11の機関温度(例えば、内燃機関11の冷却水温TW)を検出する温度センサ11aや内燃機関11の回転速度(エンジン回転数)NEを検出する回転速度センサ11b等のセンサが備えられている。各センサから出力される検出信号は、内燃機関11の運転制御を行うためにCPU等を含む電子回路により構成されたエンジン制御装置14に入力されている。また、エンジン制御装置14には、イグニッション(図示略)のON/OFFを指示するイグニッションスイッチ11cからの信号が入力されている。
For example, the operation of the internal combustion engine 11 having a plurality of cylinders (not shown) is controlled by the
例えば3相のDCブラシレスモータからなるモータ12の駆動および回生作動はモータ制御装置15から出力される制御指令を受けてパワードライブユニット(PDU)16により行われる。
PDU16は、例えばトランジスタのスイッチング素子から構成されたインバータ等を備えて構成され、モータ12と電気エネルギーの授受を行う高圧系の高圧バッテリー17にコンタクタ部18を介して接続されている。PDU16は、例えばモータ12の駆動時には、高圧バッテリー17から供給される直流電力を3相交流電力に変換してモータ12へ供給する。また、モータ12の回生作動時には、モータ12から出力される交流の回生電力を直流電力に変換して高圧バッテリー17を充電または直流電力をDC−DCコンバータ19へ供給する。モータ12には、モータ12の動作状態を検出するために、モータ12の回転速度(モータ回転数)NMを検出する回転速度センサ12a等のセンサが備えられ、センサから出力される検出信号は、モータ12の動作制御を行うためにCPU等を含む電子回路により構成されたモータ制御装置15に入力されている。
なお、コンタクタ部18は、メインコンタクタ18aと、メインコンタクタ18aに並列に設けられたプリチャージコンタクタ18bおよびプリチャージ抵抗器18cとを備えて構成されている。
For example, the drive and regenerative operation of the
The
The
例えばNi−MHバッテリーやLiイオンバッテリー等からなる高圧バッテリー17にはコンタクタ部18を介してDC−DCコンバータ19が接続されている。DC−DCコンバータ19は、バッテリー制御装置20から出力される制御指令に応じて高圧バッテリー17の端子電圧Vあるいはモータ12を回生作動させた際のPDU16のインバータの端子間電圧を降圧して12Vバッテリー21を充電する。12Vバッテリー21は、各種補機類に加えて、各制御装置14,15,20に対して電力供給を行う。
高圧バッテリー17には、高圧バッテリー17からモータ12等の負荷へと供給される放電電流及び負荷から高圧バッテリー17へと供給される充電電流からなる電流Iを検出する電流センサ17a、高圧バッテリー17の端子電圧Vを検出する電圧センサ17b、高圧バッテリー17の温度TBを検出する温度センサ17c等のセンサが備えられている。各センサから出力される検出信号は、高圧バッテリー17の状態を監視、保護するためにCPU等を含む電子回路により構成されたバッテリー制御装置20に入力されている。
For example, a DC-
The
このバッテリー制御装置20は、本実施の形態による蓄電装置の残容量検出装置10a(以下、単に、残容量検出装置10aと呼ぶ)および蓄電装置の開路電圧検出装置10b(以下、単に、開路電圧検出装置10bと呼ぶ)を備えている。バッテリー制御装置20は、後述するように、各センサ17a,17b,17cから出力される検出信号と予め記憶された所定データとに基づき、高圧バッテリー17の内部抵抗の算出や高圧バッテリー17の残容量の算出や高圧バッテリー17の寿命に係る劣化判定処理等を行う。
なお、エンジン制御装置14と、モータ制御装置15と、バッテリー制御装置20とはバス22を介して相互に接続されており、各制御装置14,15,20は、各センサ11a,11b,12a,17a,17b,17cから取得した各検出データや、制御処理に際して生成したデータを相互に授受可能とされている。
The
The
本実施の形態による残容量検出装置10aは、例えば初期状態等の劣化の無い高圧バッテリー17の無負荷状態での電圧特性に応じて予め作成した所定のマップを記憶している。このマップは、例えば図2に示すように高圧バッテリー17を無負荷状態で所定時間を超える長時間に亘って放置した際の端子電圧Vの値(開路電圧E)と高圧バッテリー17の残容量との相関関係を示している。そして、残容量検出装置10aは開路電圧検出装置10bから出力される開路電圧推定値Eestに応じたマップ検索によって高圧バッテリー17の残容量を算出する。
なお、本発明における残容量とは、高圧バッテリー17に満充電状態で蓄積されている電気量(Ah)を100%として、実際に高圧バッテリー17に蓄積されている電気量(Ah)の割合である。また、残容量は、電気量(Ah)の代わりに電力量(Wh)によって算出されてもよい。
The remaining
The remaining capacity in the present invention is the ratio of the amount of electricity (Ah) actually stored in the
この開路電圧Eは、温度に関わらず一義的に残容量を記述するという特性を有している。また、開路電圧Eは、仮に高圧バッテリー17が劣化しても、この劣化した高圧バッテリー17の満充電状態にて蓄積される電気量や電力量を100%とした時の、実際に高圧バッテリー17に蓄積されている電気量や電力量の割合を一義的に記述するという特性も有している。
すなわち、開路電圧Eは、高圧バッテリー17の温度や劣化に関わらず、いわば一義的に残容量を記述する数値である。
The open circuit voltage E has a characteristic that the remaining capacity is uniquely described regardless of the temperature. In addition, even if the
That is, the open circuit voltage E is a numerical value that uniquely describes the remaining capacity regardless of the temperature and deterioration of the high-
本実施の形態による開路電圧検出装置10bは、電流センサ17aにより検出される高圧バッテリー17の電流Iの電流検出値Iactと、電圧センサ17bにより検出される高圧バッテリー17の端子電圧Vの電圧検出値Vactとに基づき、高圧バッテリー17の開路電圧Eを推定する。
この開路電圧検出装置10bは、例えば下記数式(1)に示すように、高圧バッテリー17の端子電圧Vが4つの電圧成分、つまり開路電圧Eと内部抵抗成分Wと反応抵抗成分Hと充放電ヒステリシス電圧成分Mとからなると設定している。
The open circuit
In this open circuit
この開路電圧Eは、高圧バッテリー17を無負荷状態で所定時間を超える長時間に亘って放置した際の端子電圧Vの値である。
また、内部抵抗成分Wは、例えば高圧バッテリー17の導電部材や電解液の抵抗等の高圧バッテリー17の構造に起因する抵抗による電圧成分である。
そして、反応抵抗成分Hは、例えば高圧バッテリー17の電解液の拡散抵抗や分極等の化学的な反応に起因する抵抗による電圧成分である。
そして、充放電ヒステリシス電圧成分Mは、高圧バッテリー17の充電時と放電時とで充放電停止時の端子電圧Vに生じるヒステリシスによる電圧成分である。
The open circuit voltage E is a value of the terminal voltage V when the
Further, the internal resistance component W is a voltage component due to resistance caused by the structure of the
The reaction resistance component H is a voltage component due to resistance resulting from a chemical reaction such as diffusion resistance or polarization of the electrolyte solution of the high-
The charging / discharging hysteresis voltage component M is a voltage component due to hysteresis generated in the terminal voltage V when charging / discharging is stopped when the high-
例えば図3に示すように、高圧バッテリー17の電流(バッテリー電流)Iをステップ状に変化させて充電を行うと、先ず、この電流変化の発生時刻t1において、高圧バッテリー17の端子電圧(バッテリー電圧)Vは開路電圧Eから内部抵抗成分Wだけ増大する。
ここで、内部抵抗成分Wはバッテリー電流Iに比例し、例えば高圧バッテリー17の温度状態や充放電履歴や動作時間等に応じた比例係数である内部抵抗aによって、下記数式(2)に示すようにして記述される。
なお、以下において、バッテリー電流Iの符号は充電電流に対して正とし、放電電流に対して負とする。
For example, as shown in FIG. 3, when charging is performed by changing the current (battery current) I of the
Here, the internal resistance component W is proportional to the battery current I. For example, the internal resistance a is a proportional coefficient corresponding to the temperature state of the high-
In the following, the sign of the battery current I is positive with respect to the charging current and negative with respect to the discharging current.
そして、電流変化の発生時刻t1以降において、バッテリー電圧Vは、開路電圧Eに内部抵抗成分Wを加算して得た値から、反応抵抗成分Hおよび充放電ヒステリシス電圧成分Mだけ増大する。 After the current change occurrence time t1, the battery voltage V increases by a reaction resistance component H and a charge / discharge hysteresis voltage component M from a value obtained by adding the internal resistance component W to the open circuit voltage E.
この反応抵抗成分Hは、例えば電流変化の発生時刻t1での値であるゼロから徐々に増加して適宜の時間経過後に平衡値である整定電圧Hsへと到達するようにして変化する。この整定電圧Hsが、例えば図4に示すように、高圧バッテリー17の温度状態や充放電履歴や動作時間等に応じた所定の比例係数bに応じて高圧バッテリー17の電流Iに比例するとすれば、整定電圧Hsは下記数式(3)に示すようにして記述される。
For example, the reaction resistance component H gradually increases from zero, which is a value at the current change occurrence time t1, and changes so as to reach a settling voltage Hs, which is an equilibrium value, after a lapse of an appropriate time. For example, as shown in FIG. 4, if the settling voltage Hs is proportional to the current I of the
このように、ステップ状の電流変化に対して、内部抵抗成分Wのような瞬時の電圧変化とは異なる反応抵抗成分Hの時間遅れの応答は、例えば高圧バッテリー17の温度状態や充放電履歴や動作時間等に応じた時定数Tの1次遅れ要素の応答によって近似することができる。この場合、例えば図5に示すように、反応抵抗成分Hの時間変化を示すグラフ図において適宜の時刻t2(つまり、図5でのFH点)での反応抵抗成分Hの傾き(dH/dt)は、下記数式(4)に示すようにして記述される。
なお、反応抵抗成分Hの時間遅れの応答は、下記数式(4)に示すように、単一の時定数Tの1次遅れ要素の応答によって近似してもよいし、後述するように、複数の異なる時定数Tn(nは任意の自然数)の各1次遅れ要素の線形結合からなる応答に近似してもよい。
Thus, the time-lag response of the reaction resistance component H, which is different from the instantaneous voltage change such as the internal resistance component W, with respect to the step-like current change is, for example, the temperature state of the high-
Note that the time delay response of the reaction resistance component H may be approximated by the response of the first order delay element of a single time constant T as shown in the following formula (4). May be approximated to a response composed of a linear combination of first-order lag elements having different time constants T n (n is an arbitrary natural number).
そして、整定電圧Hsはバッテリー電流Iに比例するとしたが、これに限定されず、例えばバッテリー電流Iに関する適宜の単調増加関数f(I)であってもよい。この場合、上記数式(4)は、下記数式(5)に示すように記述される。 The settling voltage Hs is proportional to the battery current I, but is not limited thereto, and may be an appropriate monotonically increasing function f (I) related to the battery current I, for example. In this case, the formula (4) is described as shown in the following formula (5).
また、例えば図6に示すように、高圧バッテリー17での所定電流による充電時と放電時との間には、充放電停止時のバッテリー電圧V(充放電停止時電圧E0)から充電側にずれた0A充電仮想ラインと放電側にずれた0A放電仮想ラインとによって、充放電停止時電圧E0に対するヒステリシスの領域(充放電ヒステリシス領域)が生じる。そして、例えば図7に示すように、適宜の残容量(SOCa)での瞬時抵抗および反応抵抗による電圧変化に対して、0A充電仮想ラインでの電圧値(0A充電仮想点)と0A放電仮想ラインでの電圧値(0A放電仮想点)とによって充放電停止時電圧E0に対する充放電間ヒステリシス電圧が生じる。
Further, for example, as shown in FIG. 6, during charging and discharging of the high-
この充放電ヒステリシス領域による充放電ヒステリシス電圧成分Mは、例えば電流変化の発生時刻t1での値であるゼロから徐々に増加して適宜の時間経過後に整定電圧Msへと到達するようにして変化する。そして、整定電圧Msは、電流値に対しては、比例する値を取りつつ、飽和値として、例えば、少なくとも上限飽和電圧(uplimMs)または下限飽和電圧(lowlimMs)を有している。 The charge / discharge hysteresis voltage component M due to this charge / discharge hysteresis region gradually increases from zero, which is a value at the current change occurrence time t1, and changes so as to reach the settling voltage Ms after an appropriate time has elapsed. . The settling voltage Ms has a value proportional to the current value, and has, for example, at least an upper limit saturation voltage (uplimms) or a lower limit saturation voltage (lowlimms) as a saturation value.
例えば図8および下記数式(6)に示すように記述される整定電圧Msは、所定の上限飽和電圧(uplimMs)と下限飽和電圧(lowlimMs)との間でバッテリー電流Iに比例する。
また、例えば図9および下記数式(7)に示すように記述される整定電圧Msは、図8および下記数式(6)の例において、電流値に対する比例係数をゼロとした場合の例であって、高圧バッテリー17の充電時に所定の上限飽和電圧(uplimMs)となり、放電時に下限飽和電圧(lowlimMs)となり、充放電停止時にゼロとなる。
For example, the settling voltage Ms described as shown in FIG. 8 and the following equation (6) is proportional to the battery current I between a predetermined upper limit saturation voltage (uplimms) and a lower limit saturation voltage (lowlimms).
Further, for example, the settling voltage Ms described as shown in FIG. 9 and the following formula (7) is an example in the case where the proportionality coefficient with respect to the current value is zero in the example of FIG. 8 and the following formula (6). When the high-
なお、整定電圧Msは、例えば図8に示すようなバッテリー電流Iに対する直線的な変化に限らず、直線的な変化にスムージング処理などを行なって得た曲線的な変化を有していてもよい。 The settling voltage Ms is not limited to a linear change with respect to the battery current I as shown in FIG. 8, for example, and may have a curvilinear change obtained by performing a smoothing process or the like on the linear change. .
なお、整定電圧Msは、例えば高圧バッテリー17の組成などに応じて、充電側での変化と放電側での変化とが、同じあるいは異なる。例えば上限飽和電圧(uplimMs)と下限飽和電圧(lowlimMs)とは、絶対値が同じ(|uplimMs|=|lowlimMs|)、あるいは異なる(|uplimMs|<|lowlimMs|または|uplimMs|>|lowlimMs|)。また、例えば整定電圧Msが所定の上限飽和電圧(uplimMs)と下限飽和電圧(lowlimMs)との間でバッテリー電流Iに比例する場合に、充電側と放電側とで比例係数が同じ、あるいは異なる。
The settling voltage Ms has the same or different change on the charge side and change on the discharge side, for example, depending on the composition of the
また、整定電圧Msは、例えば高圧バッテリー17の劣化状態に係る状態量(例えば、バッテリー電流Iの絶対値の積算値、あるいは、初期状態等の劣化の無い状態からの累積使用時間など)に応じて、変更されてもよい。
また、反応抵抗成分Hの整定電圧Hsおよび充放電ヒステリシス電圧成分Mの整定電圧Msは、例えば高圧バッテリー17の使用状況、劣化状態などによって変化する。このため、各整定電圧Hs,Msは、例えば図10に示す整定電圧調整器24により、絶対値積分器25から出力される電流検出値Iactの絶対値の積算値(使用電流積算量)や、使用期間演算器26から出力される高圧バッテリー17の使用期間や、後述する内部抵抗推定器34から出力される内部抵抗推定値aestや、後述する劣化判定器47から出力される高圧バッテリー17のバッテリー劣化度に係る劣化推定値や、後述する時定数決定器46から出力される反応抵抗成分Hの時間遅れの応答に係る時定数および充放電ヒステリシス電圧成分Mの時間遅れの応答に係る時定数や、温度センサ17cから出力される高圧バッテリー17の温度TBなどに応じて、随時、調整されてもよい。
なお、後述するように、各整定電圧Hs,Msはバッテリー電流Iに関する関数j(I)により記述されることから、整定電圧調整器24は、この関数j(I)を調整することになる。
Further, the settling voltage Ms depends on, for example, a state quantity relating to the deterioration state of the high voltage battery 17 (for example, an integrated value of the absolute value of the battery current I or an accumulated use time from a state without deterioration such as an initial state). May be changed.
In addition, the settling voltage Hs of the reaction resistance component H and the settling voltage Ms of the charge / discharge hysteresis voltage component M vary depending on, for example, the usage status and the deterioration state of the high-
As will be described later, since the settling voltages Hs and Ms are described by a function j (I) related to the battery current I, the settling
例えば図8に示す整定電圧Msでは、上限飽和電圧(uplimMs)と下限飽和電圧(lowlimMs)とバッテリー電流Iに比例する部分との全てあるいは一部が高圧バッテリー17の劣化度合いに応じて変更される。
この高圧バッテリー17の劣化度合いに応じた整定電圧Msの変更は、高圧バッテリー17の組成になど応じた特性(例えば、相対的に強いバッテリー特性を有するか否か、あるいは相対的に強いキャパシタ特性を有するか否かなど)に基づき、上記の各種パラメータを適宜用いて行なわれる。
このように、例えば上限飽和電圧(uplimMs)および下限飽和電圧(lowlimMs)などを、高圧バッテリー17の劣化状態に応じて変更(例えば、それぞれで選択される増大または低下など)することにより、開路電圧推定値Eestの検出精度を向上させることができる。
For example, in the settling voltage Ms shown in FIG. 8, all or part of the upper limit saturation voltage (uplimms), the lower limit saturation voltage (lowlimms), and the portion proportional to the battery current I is changed according to the degree of deterioration of the
The change of the settling voltage Ms according to the degree of deterioration of the high-
Thus, for example, by changing the upper limit saturation voltage (uplimms), the lower limit saturation voltage (lowlimms), etc. according to the deterioration state of the high voltage battery 17 (for example, increase or decrease selected by each), the open circuit voltage The detection accuracy of the estimated value E est can be improved.
このように、ステップ状の電流変化に対して、内部抵抗成分Wのような瞬時の電圧変化とは異なる充放電ヒステリシス電圧成分Mの時間遅れの応答は、例えば高圧バッテリー17の温度状態や充放電履歴や動作時間等に応じた時定数Tの1次遅れ要素の応答によって近似することができる。この場合、例えば図11に示すように、充放電ヒステリシス電圧成分Mの時間変化を示すグラフ図において適宜の時刻t2(つまり、図11でのFM点)での充放電ヒステリシス電圧成分Mの傾き(dM/dt)は、下記数式(8)に示すようにして記述される。
なお、充放電ヒステリシス電圧成分Mの時間遅れの応答は、下記数式(8)に示すように、単一の時定数Tの1次遅れ要素の応答によって近似してもよいし、後述するように、複数の異なる時定数Tm(mは任意の自然数)の各1次遅れ要素の線形結合からなる応答に近似してもよい。
As described above, the time delay response of the charge / discharge hysteresis voltage component M, which is different from the instantaneous voltage change such as the internal resistance component W, with respect to the stepped current change is, for example, the temperature state of the high-
The time delay response of the charge / discharge hysteresis voltage component M may be approximated by the response of the first-order delay element of a single time constant T as shown in the following formula (8), as will be described later. The response may be approximated to a response composed of a linear combination of each first-order lag element having a plurality of different time constants T m (m is an arbitrary natural number).
そして、整定電圧Msを、例えばゼロを含むバッテリー電流Iに関する適宜の単調増加関数g(I)とすれば、上記数式(8)は、下記数式(9)に示すように記述される。 Then, if the settling voltage Ms is an appropriate monotonically increasing function g (I) related to the battery current I including, for example, zero, the above equation (8) is described as the following equation (9).
開路電圧検出装置10bは、例えば上記数式(1)および数式(2)および数式(5)および数式(9)を高圧バッテリー17の特性を示す状態方程式として、反応抵抗成分Hの推定値である反応抵抗成分推定値Hestおよび充放電ヒステリシス電圧成分Mの推定値である充放電ヒステリシス電圧成分推定値Mestを算出する。そして、反応抵抗成分推定値Hestおよび充放電ヒステリシス電圧成分推定値Mestと内部抵抗成分Wの推定値である内部抵抗成分推定値Westと高圧バッテリー17の端子電圧Vの電圧検出値Vactとに応じて高圧バッテリー17の開路電圧Eの推定値である開路電圧推定値Eestを算出する。残容量検出装置10aは、開路電圧検出装置10bにより算出される開路電圧推定値Eestに応じて、例えば図2に示すマップを検索し、高圧バッテリー17の残容量を算出する。
The open circuit
この開路電圧検出装置10bは、例えば図12に示すように、整定電圧調整器24と、絶対値積分器25と、使用期間演算器26と、状態量算出部31と、過渡応答成分算出部32と、加算部33と、内部抵抗推定器34と、乗算部35と、減算部36と、ローパスフィルター37と、状態量記憶部40と、入力切換部41と、推定モード・推定終了モード用係数入力部42と、初期化モード用係数算出部43aおよび経過時間算出部43bを具備する初期化モード用係数入力部43と、タイマー44と、時刻記憶部45とを備えて構成されている。さらに、残容量検出装置10aは、例えば、開路電圧検出装置10bと、残容量推定部38とを備えて構成されている。
As shown in FIG. 12, for example, the open circuit
開路電圧検出装置10bは、反応抵抗成分Hの時間遅れの応答を、例えば、上記数式(5)に示すように、単一の時定数Tの1次遅れ要素の応答によって近似、あるいは、複数の異なる時定数Tn(nは任意の自然数)の各1次遅れ要素の線形結合からなる応答に近似する。例えば、反応抵抗成分Hの時間遅れの応答が、複数として3つの異なる時定数T1(例えば、T1=数十秒等),T2(例えば、T2=数分等),T3(例えば、T3=数時間等)の各1次遅れ要素の線形結合からなる応答に近似される。そして、反応抵抗成分Hは、例えば高圧バッテリー17の温度状態や充放電履歴や動作時間等に応じた各時定数T1,T2,T3に対応した第1〜第3反応抵抗成分H1,H2,H3によって、例えば下記数式(10)に示すようにして記述される。なお、反応抵抗成分Hは、例えば第1〜第3反応抵抗成分H1,H2,H3の積により記述されてもよい。
The open circuit
また、開路電圧検出装置10bは、充放電ヒステリシス電圧成分Mの時間遅れの応答を、例えば、上記数式(9)に示すように、単一の時定数Tの1次遅れ要素の応答によって近似、あるいは、複数の異なる時定数Tm(mは任意の自然数)の各1次遅れ要素の線形結合からなる応答に近似する。例えば、充放電ヒステリシス電圧成分Mの時間遅れの応答が、複数として3つの異なる時定数T4(例えば、T4=数十秒等),T5(例えば、T5=数分等),T6(例えば、T6=数時間等)の各1次遅れ要素の線形結合からなる応答に近似される。そして、充放電ヒステリシス電圧成分Mは、例えば高圧バッテリー17の温度状態や充放電履歴や動作時間等に応じた各時定数T4,T5,T6に対応した第1〜第3充放電ヒステリシス電圧成分M1,M2,M3によって、例えば下記数式(11)に示すようにして記述される。なお、充放電ヒステリシス電圧成分Mは、例えば第1〜第3充放電ヒステリシス電圧成分M1,M2,M3の積により記述されてもよい。
Further, the open circuit
そして、上記数式(1)および数式(10)および数式(11)により、高圧バッテリー17の端子電圧Vは下記数式(12)に示すようにして記述される。
Then, the terminal voltage V of the high-
そして、第1〜第3反応抵抗成分H1,H2,H3は、上記数式(5)と同様にして、各時定数T1,T2,T3およびバッテリー電流Iに関する適宜の単調増加関数fn(I)、(n=1,2,3)とにより、下記数式(13)に示すように記述される。 The first to third reaction resistance components H 1 , H 2 , and H 3 are appropriately monotonically increased with respect to the time constants T 1 , T 2 , T 3 and the battery current I in the same manner as the above formula (5). The function fn (I), (n = 1, 2, 3) is described as shown in the following formula (13).
なお、上記数式(13)は、行列式によって下記数式(14)に示すようにして記述される。 The mathematical formula (13) is described by the determinant as shown in the following mathematical formula (14).
また、第1〜第3充放電ヒステリシス電圧成分M1,M2,M3は、上記数式(9)と同様にして、各時定数T4,T5,T6およびバッテリー電流Iに関する適宜の単調増加関数gk(I)、(k=1,2,3)とにより、下記数式(15)に示すように記述される。 Further, the first to third charge / discharge hysteresis voltage components M 1 , M 2 , and M 3 are set as appropriate for the time constants T 4 , T 5 , T 6, and the battery current I in the same manner as the above formula (9). A monotone increasing function gk (I), (k = 1, 2, 3) is described as shown in the following formula (15).
なお、上記数式(15)は、行列式によって下記数式(16)に示すようにして記述される。 In addition, the said Numerical formula (15) is described as shown to the following Numerical formula (16) by a determinant.
そして、上記数式(14)および数式(16)を一体化すると、下記数式(17)に示すように記述される。 Then, when the mathematical formula (14) and the mathematical formula (16) are integrated, it is described as shown in the following mathematical formula (17).
そして、上記数式(12)および数式(17)において、下記数式(18)に示すようにして状態変数xおよびバッテリー電流Iに関する関数j(I)および係数A,Cを設定すると、高圧バッテリー17の特性を示す状態方程式は、例えば下記数式(19)に示すようにして簡潔表現される。
When the function j (I) and the coefficients A and C relating to the state variable x and the battery current I are set in the above formulas (12) and (17) as shown in the following formula (18), the
上記数式(18)および上記数式(19)は状態変数xの時間変化を示す連続の状態方程式であり、上記数式(19)に対応する離散化した状態方程式は、下記数式(20)に示すように記述される。 The mathematical formula (18) and the mathematical formula (19) are continuous state equations indicating the time change of the state variable x, and the discretized state equation corresponding to the mathematical formula (19) is as shown in the following mathematical formula (20). Described in
状態量算出部31は、後述するタイマー割り込み処理として所定周期(例えば10ms等)毎に離散演算を実行する。この離散演算では、後述する各モード(例えば、推定モード、推定終了モード、初期化モード)に応じて設定される係数A’およびバッテリー電流Iおよび前回の離散演算での状態変数(状態変数xの前回値)xpと、上記数式(19)とに基づき、状態変数xを算出する。状態変数xは、第1〜第3反応抵抗成分H1,H2,H3の推定値および第1〜第3充放電ヒステリシス電圧成分M1,M2,M3の推定値からなり、過渡応答成分算出部32および状態量記憶部40へ出力される。
The state
このため、状態量算出部31には、電流センサ17aから出力される電流検出値Iactと、状態量記憶部40から出力される前回の状態変数(状態変数xの前回値)xpと、入力切換部41から出力される係数A’とが入力されている。
不揮発メモリー(図示略)を備える状態量記憶部40は、状態量算出部31から出力される状態変数xを前回値xpとして記憶し、この前回値xpを状態量算出部31へ出力する。
Therefore, the state
The state
すなわち、後述するように、例えば車両1の運転時における推定モードやイグニッションスイッチ11cがONからOFFへと切り換えられる車両1の運転停止時の推定終了モードにおいては、所定のサンプリング周期(例えば、10ms等)にて実行される離散演算の前回の処理にて算出されて状態量記憶部40に格納された前回値xpが、離散演算の今回の処理にて状態量算出部31へ出力される。
また、後述するように、イグニッションスイッチ11cがOFFからONへと切り換えられる車両1の運転開始時の初期化モードにおいては、車両1の運転停止時の推定終了モードにて算出されて状態量記憶部40に格納された前回値xpが、離散演算の今回の処理にて状態量算出部31へ出力される。この初期化モードにおいては、後述するように、イグニッションスイッチ11cがONからOFFへと切り換えられた運転停止時から、イグニッションスイッチ11cがOFFからONへと切り換えられる運転開始時までの経過時間が、離散演算のサンプリング周期として設定されることになる。
That is, as will be described later, for example, in the estimation mode when the
Further, as will be described later, in the initialization mode at the start of operation of the
入力切換部41には、推定モード・推定終了モード用係数入力部42から出力される所定係数A’nと、初期化モード用係数入力部43から出力される初期係数A’iとが入力されている。入力切換部41は、車両1の運転状態に対する各モードに応じて所定係数A’nまたは初期係数A’iを切換選択し、係数A’として状態量算出部31へ出力する。すなわち、推定モードや推定終了モードにおいては、所定係数A’nが係数A’として出力され、初期化モードにおいては、初期係数A’iが係数A’として出力される。
The
推定モード・推定終了モード用係数入力部42から出力される所定係数A’nは、例えば所定のサンプリング周期(例えば10ms等)に応じた所定の固定値とされ、高圧バッテリー17の特性を示す状態方程式(つまり上記数式(18),(19))を所定のサンプリング周期に応じて離散化して得た状態方程式により算出される。
The predetermined coefficient A ′ n output from the estimation mode / estimation end mode
初期化モード用係数入力部43は、例えば、初期化モード用係数算出部43aおよび経過時間算出部43bを備えて構成されている。そして、経過時間算出部43bにはタイマー44から出力される現在時刻tと、例えば不揮発メモリーを備える時刻記憶部45から出力される前回時刻tpとが入力されている。また、時刻記憶部45は、推定終了モードで実行される演算にて、タイマー44から出力される現在時刻tを新たな前回時刻tpとして記憶する。
The initialization mode
初期化モード用係数入力部43の経過時間算出部43bは、タイマー44から出力される現在時刻tから時刻記憶部45から出力される前回時刻tpを減算して経過時間(t−tp)を算出し、初期化モード用係数算出部43aへ出力する。
例えば、イグニッションスイッチ11cがONからOFFへと切り換えられる車両1の運転停止時の推定終了モードにおいてタイマー44から出力される現在時刻tが時刻記憶部45に格納されると、イグニッションスイッチ11cがOFFからONへと切り換えられる車両1の運転開始時の初期化モードにおいては、推定終了モードで記憶された現在時刻tが前回時刻tpとなる。そして、この初期化モードでの現在時刻tと、前回時刻tpとの差である経過時間が、イグニッションスイッチ11cがONからOFFへと切り換えられた運転停止時から、イグニッションスイッチ11cがOFFからONへと切り換えられる運転開始時までに亘る高圧バッテリー17の充放電の休止時間となる。
Elapsed
For example, when the current time t output from the
初期化モード用係数算出部43aは、初期化モードにおいて経過時間算出部43bから出力される経過時間(t−tp)つまり休止時間をサンプリング周期として、高圧バッテリー17の特性を示す状態方程式(つまり上記数式(18),(19))を、このサンプリング周期に応じて離散化して得た状態方程式により、初期係数A’iを算出する。
The initialization mode
状態量算出部31は、上記数式(20)において、推定モードおよび推定終了モードでは、状態量記憶部40から入力される前回の状態変数xpと、入力切換部41から出力される係数A’つまり所定係数A’nとに基づき、さらに、電流センサ17aにより検出される電流検出値Iactをバッテリー電流Iに入力することにより第1〜第3反応抵抗成分H1,H2,H3の推定値および第1〜第3充放電ヒステリシス電圧成分M1,M2,M3の推定値からなる状態変数xを算出する。
また、初期化モードでは、状態量記憶部40から入力される前回の状態変数xpと、入力切換部41から出力される係数A’つまり初期係数A’iとに基づき、さらに、車両1の運転停止期間中のゼロまたは所定の休止時電流をバッテリー電流Iに入力することにより第1〜第3反応抵抗成分H1,H2,H3の推定値および第1〜第3充放電ヒステリシス電圧成分M1,M2,M3の推定値からなる状態変数xを算出する。
In the equation (20), the state
Further, in the initialization mode, based on the state variables x p of the previous input from the state
過渡応答成分算出部32は、状態量算出部31にて算出した状態変数xに上記数式(18)に示す係数Cを作用させて、第1〜第3反応抵抗成分H1,H2,H3および第1〜第3充放電ヒステリシス電圧成分M1,M2,M3の線形結合からなる反応抵抗成分Hの推定値である反応抵抗成分推定値Hestと充放電ヒステリシス電圧成分Mの推定値である充放電ヒステリシス電圧成分推定値Mestとの加算値(Hest+Mest)を算出し、加算部33へ出力する。
The transient response
内部抵抗推定器34は、例えば図13に示すように、電圧近似微分演算部51と、電流近似微分演算部52と、第1乗算部53と、減算部54と、第2乗算部55と、ゲイン設定部56と、積分演算部57とを備えて構成されている。
As shown in FIG. 13, for example, the
電圧近似微分演算部51および電流近似微分演算部52は、適宜の1次遅れ時定数Tdおよびラプラス演算子Sにより、例えば下記数式(21)に示すように記述される伝達関数G(S)によって、各電圧検出値Vactおよび電流検出値Iactから角周波数(1/Td)以下の低周波成分を除去すると共に、各電圧検出値Vactおよび電流検出値Iactの時間変化率つまり電圧変化ΔV(=dV/dt)および電流変化ΔA(=dI/dt)を算出する。
The voltage approximate
この1次遅れ時定数Tdは、第1〜第3反応抵抗成分H1,H2,H3の各時定数T1,T2,T3および第1〜第3充放電ヒステリシス電圧成分M1,M2,M3の各時定数T4,T5,T6に対して、例えば下記数式(22)に示すように、角周波数(1/Td)が、第1〜第3反応抵抗成分H1,H2,H3および第1〜第3充放電ヒステリシス電圧成分M1,M2,M3の各角周波数(1/T1),(1/T2),(1/T3),(1/T4),(1/T5),(1/T6)よりも十分に大きな値となるように設定されている。
Constant Td during the primary delay, the first to third reaction resistance component H 1, H 2, each time constant of the H 3 T 1,
これにより、電圧近似微分演算部51および電流近似微分演算部52のバンドパス(ハイパス)フィルター作用の周波数特性が、例えば図14に示すような周波数特性である場合には、カットオフ周波数である角周波数(1/Td)以下の低周波成分の利得が−3dB以下となる。特に、電圧検出値Vactの電圧変動からは低周波成分に相当する過渡応答(つまり反応抵抗成分Hおよび充放電ヒステリシス電圧成分M)による電圧変動分が除去され、高周波成分に相当する内部抵抗成分Wによる電圧変動分のみが抽出されることになる。
Thereby, when the frequency characteristics of the band pass (high pass) filter action of the voltage approximate
第1乗算部53は、後述する積分演算部57から出力される高圧バッテリー17の内部抵抗aの推定値である内部抵抗推定値aestの前回値と電流近似微分演算部52から出力される電流変化ΔAとを乗算して得た値を、電圧変化推定値ΔVestとして出力する。
The
減算部54は、電圧近似微分演算部51から出力される電圧変化ΔVから第1乗算部53から出力された電圧変化推定値ΔVestを減算して得た差分(ΔV−ΔVest)を出力する。
The
第2乗算部55は、後述するゲイン設定部56から出力されるゲインKと減算部54から出力される差分(ΔV−ΔVest)とを乗算することによって、高圧バッテリー17の内部抵抗aの補正量に相当する内部抵抗補正量Q(=K×(ΔV−ΔVest))を算出する。
The
ゲイン設定部56は、例えば、予め設定した所定の固定値、あるいは、電圧近似微分演算部51から出力される電圧変化ΔVまたは電流近似微分演算部52から出力される電流変化ΔAなどの高圧バッテリー17の状態変化に係る状態変化量の値(実測値や演算値など)または指令値に基づき、ゲインKを設定する。
例えば下記数式(23)に示すパラメータ(α・ΔA)のように、電流変化ΔAのみに基づき設定されるゲインKでは、任意の定数α(例えば、α=1/100など)は、内部抵抗推定値aestが発散せずに、急激な変動ではなく適正な変動で収束するようにして、正負の符号と値の大きさとが設定される。
また、例えば下記数式(23)に示す各パラメータ((β・ΔV),(γ・ΔA+δ・ΔV),(ε・ΔA・ΔV))のように、電圧変化ΔVのみ、あるいは、電流変化ΔAと電圧変化ΔVとの和、あるいは、電流変化ΔAと電圧変化ΔVとの積などに基づき設定されるゲインKでは、各任意の定数β,γ,δ,εは、内部抵抗推定値aestが発散せずに、急激な変動ではなく適正な変動で収束するようにして、正負の符号と値の大きさとが設定される。
また、例えば所定の固定値は、予め実施される各種の試験結果などに応じて、内部抵抗推定値aestが発散せずに、急激な変動ではなく適正な変動で収束するようにして、正負の符号と値の大きさが設定される。
The
For example, with a gain K that is set based only on the current change ΔA as in the parameter (α · ΔA) shown in the following equation (23), an arbitrary constant α (for example, α = 1/100) is an internal resistance estimation. The positive and negative signs and the magnitude of the value are set so that the value aest does not diverge but converges with an appropriate change rather than a sudden change.
Further, for example, each parameter ((β · ΔV), (γ · ΔA + δ · ΔV), (ε · ΔA · ΔV)) shown in the following formula (23), only the voltage change ΔV or the current change ΔA With a gain K set based on the sum of the voltage change ΔV or the product of the current change ΔA and the voltage change ΔV, the arbitrary resistances β, γ, δ, ε are diverged from the internal resistance estimated value a est. Instead, the sign of the positive and negative values and the magnitude of the value are set so as to converge with an appropriate change, not an abrupt change.
In addition, for example, the predetermined fixed value is positive or negative so that the estimated internal resistance value a est does not diverge according to various test results performed in advance, but converges with an appropriate variation rather than a rapid variation. The sign and value size are set.
なお、ゲインKは、高圧バッテリー17の状態変化に係る状態変化量の各種のパラメータ(例えば、負荷変動値(実測値や演算値など)または負荷変動指令値、電流変化ΔA、電圧変化ΔV、出力変化ΔW、およびこれらの組み合わせなど)の単一、あるいは、複数の組み合わせに対して、内部抵抗推定値aestが発散せずに、急激な変動ではなく適正な変動で収束するようにして、例えば加算、減算、乗算、除算、累乗などの各種の演算が行なわれて設定されてもよい。
Note that the gain K indicates various parameters (for example, load fluctuation values (actual measurement values, calculated values, etc.) or load fluctuation command values, current change ΔA, voltage change ΔV, output) related to the state change of the high-
なお、ゲインKは、より好ましくは、高圧バッテリー17の状態変化に係る状態変化量により変化する内部抵抗推定値aest(あるいは内部抵抗補正量Q)の算出精度に応じて設定されてもよい。例えば状態変化量がほぼゼロとなる場合には、内部抵抗推定値aest(あるいは内部抵抗補正量Q)の算出精度が極めて低いと判断されて、ゲインKは最小の値とされる。これにより、高圧バッテリー17の充放電電流が、ほとんど無い場合には、ゲインKがゼロに設定されて、内部抵抗推定値aestが修正されないで維持される。
また、例えば状態変化量が所定の適正範囲の値となる場合には、内部抵抗推定値aest(あるいは内部抵抗補正量Q)の算出精度が高いと判断されて、ゲインKは最大の値とされる。これにより、高圧バッテリー17の充放電電流が、内部抵抗推定に最適な場合に演算された内部抵抗推定値aest(あるいは内部抵抗補正量Q)に大きな重みが与えられ、精度の高い内部抵抗推定値aestを得ることができる。
そして、これらの最小から最大の間においては、例えば負荷変動または電流変化ΔAまたは電圧変化ΔVまたは出力変化ΔWなどの状態変化量が増大することに伴いゲインKが増大傾向に変化するように、かつ、状態変化量が減少することに伴いゲインKが減少傾向に変化するようにして、ゲインKを設定する。
また、例えば状態変化量が所定の適正範囲を超えて大きな値となる場合には、内部抵抗推定値aest(あるいは内部抵抗補正量Q)の算出精度が低いと判断されて、ゲインKはより小さな値とされる。
The gain K may more preferably be set according to the calculation accuracy of the internal resistance estimated value a est (or the internal resistance correction amount Q) that changes according to the state change amount related to the state change of the high-
For example, when the state change amount falls within a predetermined appropriate range, it is determined that the calculation accuracy of the internal resistance estimated value a est (or the internal resistance correction amount Q) is high, and the gain K is set to the maximum value. Is done. Thereby, a large weight is given to the internal resistance estimated value a est (or the internal resistance correction amount Q) calculated when the charge / discharge current of the high-
Between these minimum and maximum values, for example, the gain K changes in an increasing trend as the state change amount such as load change, current change ΔA, voltage change ΔV, or output change ΔW increases, and The gain K is set so that the gain K changes in a decreasing trend as the state change amount decreases.
For example, when the state change amount exceeds a predetermined appropriate range and becomes a large value, it is determined that the calculation accuracy of the internal resistance estimated value a est (or the internal resistance correction amount Q) is low, and the gain K is further increased. Small value.
積分演算部57は、例えば適宜の時定数Tfおよびラプラス演算子Sにより記述される伝達関数Gf(S)(=1/(Tf・S))によって、第2乗算部55から出力される内部抵抗補正量Qを積分することによって内部抵抗推定値aestを算出し、この算出結果を出力する。
なお、内部抵抗推定値aestの初期値は予め適宜に所定の内部抵抗固定値が設定されている。
The
The initial value of the estimated internal resistance value a est is set in advance with a predetermined fixed internal resistance value.
なお、内部抵抗推定器34は、各パラメータ(つまり、Iact,Vact,ΔA,ΔV,ΔVest,(ΔV−ΔVest),K,Q,aestなど)の全てあるいは一部に対して、適宜の変換演算部34aによる変換演算処理を行なってもよい。
Note that the
例えば図15(A)に示す変換演算部34aは、出力値に対して下限値と上限値とを有し、下限値と上限値との間で入力値の増大に比例する単調増大の出力値を出力する。
また、例えば図15(B)に示す変換演算部34aは、入力値の所定範囲(例えば、電流検出値Iactでのゼロを含む所定範囲、電圧検出値Vactでの高圧バッテリー17の定格電圧を含む所定範囲など)において出力値が固定される不感帯を有し、下限値と不感帯との間および不感帯と上限値との間で入力値の増大に比例する単調増大の出力値を出力する。
また、例えば図15(A),(B)に示す各変換演算部34aにスムージング処理を行なって得た変換演算処理を行なってもよい。例えば図15(C)に示す変換演算部34aは、図15(B)に示す変換演算部34aにスムージング処理を行なって得たものであって、入力値の絶対値が増大することに伴い増大傾向に変化する出力値の増大率が低下する。
また、例えば図15(D)に示す変換演算部34aは、入力値の所定範囲(例えば、電流検出値Iactでのゼロを含む所定範囲、電圧検出値Vactでの高圧バッテリー17の定格電圧を含む所定範囲など)において出力値が固定される不感帯を有し、この不感帯以外において入力値の増大に比例する単調増大の出力値を出力する。
なお、例えば図15(A)〜(D)に示す各変換演算部34aにおいて、出力値=ゼロとなる横軸は、各パラメータに応じて適宜に上下に変更される場合がある。例えば電圧検出値Vactでは常にVact>0であることから、出力値=ゼロとなる横軸は、例えば図15(A)〜(D)に示す点線のようになる。
For example, the
Further, for example, the
Further, for example, the conversion calculation process obtained by performing the smoothing process on each of the
Further, for example, the
15A to 15D, for example, the horizontal axis where the output value = zero may be appropriately changed up and down depending on each parameter. For example, since the voltage detection value Vact is always Vact > 0, the horizontal axis where the output value = zero is, for example, a dotted line shown in FIGS.
なお、各変換演算部34aは、例えば高圧バッテリー17の劣化状態に係る状態量(例えば、バッテリー電流Iの絶対値の積算値、あるいは、初期状態等の劣化の無い状態からの累積使用時間など)に応じて、変換演算特性が劣化側に変更されてもよい。
例えば図15(A),(B)に示すように出力値に対して下限値と上限値とを有する変換演算部34aにおいて、高圧バッテリー17の劣化度合いが増大した場合には、電流検出値Iact,電圧検出値Vact,電流変化ΔA,電圧変化ΔV,電圧変化推定値ΔVest,差分(ΔV−ΔVest)などに対する変換演算処理では、下限値と上限値との間の間隔を拡大させるようにして、下限値が低下されると共に上限値が増大される。また、内部抵抗補正量Q,内部抵抗推定値aestなどに対する変換演算処理では、例えば下限値と上限値との間の間隔を変更せずに下限値と上限値とを移動させるようにして、下限値および上限値が増大される。
また、例えば図15(C),(D)に示すように入力値の増大に伴い増大傾向に変化する出力値の増大率が低下し、かつ、入力値の低下に伴い低下傾向に変化する出力値の低下率が低下する変換演算部34aにおいて、高圧バッテリー17の劣化度合いが増大した場合には、電流検出値Iact,電圧検出値Vact,電流変化ΔA,電圧変化ΔV,電圧変化推定値ΔVest,差分(ΔV−ΔVest)などに対する変換演算処理では、出力値の増大率の低下度合いを低下、かつ、出力値の低下率の低下度合いを低下させる。また、内部抵抗補正量Q,内部抵抗推定値aestなどに対する変換演算処理では、出力値の増大率の低下度合いを低下、かつ、出力値の低下率の低下度合いを増大させる。
In addition, each
For example, as shown in FIGS. 15A and 15B, when the degree of deterioration of the
Further, for example, as shown in FIGS. 15C and 15D, the output value increasing rate that changes with increasing input value decreases, and the output that changes with decreasing input value decreases. When the degree of deterioration of the high-
内部抵抗推定器34から出力された内部抵抗推定値aestは、例えば図12に示すように、乗算部35に入力される。
乗算部35は、電流検出値Iactと内部抵抗推定値aestとを乗算して得た値を内部抵抗成分推定値Westとして設定して出力する。
The internal resistance estimated value a est output from the
The
加算部33は、乗算部35から出力される内部抵抗成分推定値Westと、過渡応答成分算出部32から出力される反応抵抗成分推定値Hestと充放電ヒステリシス電圧成分推定値Mestとの加算値(Hest+Mest)とを加算して得た値(West+Hest+Mest)を出力する。
The adding
減算部36は、電圧センサ17bにより検出される電圧検出値Vactから値(West+Hest+Mest)を減算することによって開路電圧推定値Eestを算出し、この算出結果を出力する。
すなわち、上記数式(1)に示すように、高圧バッテリー17の端子電圧Vは開路電圧Eと内部抵抗成分Wと反応抵抗成分Hと充放電ヒステリシス電圧成分Mとからなり、電圧検出値Vactから、内部抵抗成分Wと反応抵抗成分Hと充放電ヒステリシス電圧成分Mとの各推定値を減算することによって、開路電圧Eの推定値を算出することができる。
The
That is, as shown in the above formula (1), the terminal voltage V of the
ローパスフィルター37は、減算部36から出力される開路電圧推定値Eestに含まれる誤差、特に高周波ノイズを除去し、このノイズ除去後の開路電圧推定値Eestを残容量推定部38へ出力する。
残容量推定部38は、例えば図2に示すように高圧バッテリー17を無負荷状態で所定時間を超える長時間に亘って放置した際の端子電圧Vの値(開路電圧E)と高圧バッテリー17の残容量との相関関係を示すマップを記憶している。そして、ローパスフィルター37から出力される開路電圧推定値Eestに応じたマップ検索によって高圧バッテリー17の残容量を算出する。
Low-
For example, as shown in FIG. 2, the remaining
第1の実施形態による残容量検出装置10aおよび開路電圧検出装置10bは上記構成を備えており、次に、残容量検出装置10aおよび開路電圧検出装置10bの動作、特に、推定モードおよび推定終了モードおよび初期化モードにおける状態変数xの算出動作について説明する。なお、推定モードは、イグニッションスイッチ11cがON状態となる車両1の運転継続時における動作モードである。推定終了モードは、イグニッションスイッチ11cがONからOFFに切り換えられる車両1の運転停止時の動作モードである。初期化モードは、イグニッションスイッチ11cがOFFからONに切り換えられる車両1の運転開始時の動作モードである。
The remaining
残容量検出装置10aおよび開路電圧検出装置10bを具備するバッテリー制御装置20は、例えばイグニッションスイッチ11cがOFF以外の状態である場合に、以下に示す一連の処理(つまり、状態変数xの算出処理)を実行するためのタイマー割り込み処理を所定周期(例えば10ms等)毎に実行する。そして、バッテリー制御装置20は、推定モードや推定終了モードでの状態変数xの算出処理において、所定のサンプリング周期(例えば、10ms等)毎に電流センサ17aおよび電圧センサ17bの各検出値を取得し、これらの各検出値に基づき離散演算を実行する。
The
なお、このタイマー割り込み処理は、後述するタイマー割込禁止信号が出力されるまで実行され、例えばイグニッションスイッチ11cがONからOFFへと切り換えられる時点、つまり車両1の運転継続時の推定モードから車両1の運転停止時の推定終了モードへと移行する時点においても、タイマー割り込み処理が実行可能とされている。
また、イグニッションスイッチ11cがOFFからONへと切り換えられる車両1の運転開始時においては、以下に示す初期化モードに係る一連の処理を実行した後に、タイマー割り込み処理を所定周期(例えば10ms等)毎に実行するようになっている。
This timer interruption process is executed until a timer interrupt prohibition signal, which will be described later, is output. For example, when the
Further, at the start of operation of the
先ず、イグニッションスイッチ11cがOFFからONへと切り換えられる車両1の運転開始時、または、タイマー割り込み処理の実行によって、図16に示す一連の処理の実行が開始される。
先ず、図16に示すステップS01においては、イグニッションスイッチ11cがOFFからONへと切り換えられたか否かを判定する。
この判定結果が「NO」の場合には、後述するステップS09に進む。
一方、この判定結果が「YES」の場合、つまりイグニッションスイッチ11cがOFFからONへと切り換えられた場合には、ステップS02に進み、処理モードとして初期化モードを設定し、ステップS03に進む。
First, execution of a series of processes shown in FIG. 16 is started at the start of operation of the
First, in step S01 shown in FIG. 16, it is determined whether or not the
If this determination is “NO”, the flow proceeds to step S 09 described later.
On the other hand, if this determination result is "YES", that is, if the
ステップS03においては、現在時刻tと前回時刻tpとを取得し、ステップS04に進み、経過時間(t−tp)を算出し、ステップS05に進む。
ステップS05においては、経過時間(t−tp)つまり高圧バッテリー17の充放電休止状態である休止時間をサンプリング周期として、高圧バッテリー17の時間変化特性を示す状態方程式(つまり上記数式(18)及び(19))を離散化し、初期係数A’iを算出する。
次に、ステップS06においては、休止時間においてバッテリー電流Iがゼロまたはゼロ近傍の所定の電流値(例えば、暗電流値等)の休止時電流に保持されると仮定する。そして、上記数式(20)において、ゼロまたは所定の休止時電流をバッテリー電流Iに入力し、状態量記憶部40から入力される前回の状態変数xpと、入力切換部41から出力される係数A’つまり初期係数A’iとに基づき状態遷移演算を実行し、今回の処理での状態変数xを算出する。
次に、ステップS07においては、算出した今回の状態変数xを、新たに前回の状態変数xpとして設定し、状態量記憶部40に記憶する。
次に、ステップS08においては、現在時刻tを、新たに前回時刻tpとして設定し、時刻記憶部45に記憶し、一連の処理を終了する。
In step S03, acquires the current time t and the previous time t p, the process proceeds to step S04, and calculates the elapsed time (t-t p), the process proceeds to step S05.
In step S05, the state equation (that is, the above equation (18) and the above equation (18)) showing the time change characteristic of the
Next, in step S06, it is assumed that the battery current I is held at a resting current of zero or a predetermined current value near zero (for example, a dark current value) during the resting time. In the above equation (20), zero or a predetermined resting current is input to the battery current I, the previous state variable x p input from the state
Next, in step S07, the calculated current state variables x, newly set as a state variable x p of the previous stored in the state
Next, in step S08, the current time t, a new set as the previous time t p, is stored in the
また、ステップS09においては、イグニッションスイッチ11cがONからOFFへと切り換えられたか否かを判定する。
この判定結果が「YES」の場合には、後述するステップS14に進む。
一方、この判定結果が「NO」の場合、つまりイグニッションスイッチ11cの状態が変更されていない場合には、ステップS10に進み、処理モードとして推定モードを設定し、ステップS11に進む。
ステップS11においては、現在時刻tを取得し、ステップS12に進み、電流センサ17aおよび電圧センサ17bの各検出値を取得し、ステップS13に進む。
ステップS13においては、上記数式(20)において、電流センサ17aの検出値をバッテリー電流Iに入力し、状態量記憶部40から入力される前回の状態変数xpと、入力切換部41から出力される係数A’つまり所定係数A’nとに基づき状態遷移演算を実行し、今回の処理での状態変数xを算出し、上述したステップS07に進む。
In step S09, it is determined whether or not the
If this determination is “YES”, the flow proceeds to step
On the other hand, if this determination result is "NO", that is, if the state of the
In step S11, the current time t is acquired, the process proceeds to step S12, each detection value of the
In step S13, in the above equation (20), enter the detection value of the
また、ステップS14においては、処理モードとして推定終了モードを設定し、ステップS15に進む。
ステップS15においては、現在時刻tを取得し、ステップS16に進み、電流センサ17aおよび電圧センサ17bの各検出値を取得し、ステップS17に進む。
ステップS17においては、上記数式(20)において、電流センサ17aの検出値をバッテリー電流Iに入力し、状態量記憶部40から入力される前回の状態変数xpと、入力切換部41から出力される係数A’つまり所定係数A’nとに基づき状態遷移演算を実行し、今回の処理での状態変数xを算出し、ステップS18に進む。
ステップS18においては、タイマー割込禁止信号を出力し、上述したステップS07に進む。
In step S14, the estimation end mode is set as the processing mode, and the process proceeds to step S15.
In step S15, the current time t is acquired, the process proceeds to step S16, the detection values of the
In step S17, in the above equation (20), enter the detection value of the
In step S18, a timer interrupt prohibition signal is output, and the process proceeds to step S07 described above.
上述したように、第1の実施形態による蓄電装置の残容量検出装置10aおよび開路電圧検出装置10bによれば、バッテリー電圧Vを開路電圧Eと内部抵抗成分Wと反応抵抗成分Hと充放電ヒステリシス電圧成分Mとからなる4つの電圧成分により構成する。そして、バッテリー電流Iの変動に伴う電圧変動で遅れ成分となる反応抵抗成分Hおよび充放電ヒステリシス電圧成分Mの応答を、それぞれ1次遅れ応答によって近似して得た高圧バッテリー17の状態方程式によって開路電圧推定値Eestを算出する。そして、この開路電圧推定値Eestに応じたマップ検索により高圧バッテリー17の残容量を算出する。
これにより、バッテリー電流Iの変動に伴う電圧変動が本来有する収束性を、少なくとも充放電ヒステリシス電圧成分からなる過渡応答成分として適切にモデル化することによって、装置構成が複雑化することを抑制しつつ信頼性の高い推定処理を実行することができ、開路電圧推定値Eestの推定精度を向上させることができる。
そして、例えば図2に示すように、Ni−MHバッテリーからなる高圧バッテリー17において、残容量の変化に応じた開路電圧Eの変化が相対的に小さい残容量の中間領域に対しても、開路電圧Eの算出精度が向上することに伴い、残容量を精度良く算出することができる。
As described above, according to the remaining
Accordingly, by appropriately modeling the convergence inherent in the voltage fluctuation accompanying the fluctuation of the battery current I as a transient response component including at least a charge / discharge hysteresis voltage component, it is possible to prevent the device configuration from becoming complicated. A highly reliable estimation process can be executed, and the estimation accuracy of the open circuit voltage estimated value E est can be improved.
For example, as shown in FIG. 2, in the
さらに、過渡応答成分として、充放電ヒステリシス電圧成分に加えて反応抵抗成分を算出し、かつ、例えば高圧バッテリー17の温度状態や充放電履歴や動作時間等に応じて頻繁に変化すると共にバッテリー電流Iの変動に伴う電圧変動において相対的に大きな寄与となる内部抵抗成分Wを推定する。そして、内部抵抗成分推定値Westと反応抵抗成分推定値Hestおよび充放電ヒステリシス電圧成分推定値Mestとを電圧検出値Vactから減算して開路電圧推定値Eestを算出することによって、開路電圧推定値Eestを、より一層適切に推定することができる。
しかも、少なくとも上限飽和電圧(uplimMs)または下限飽和電圧(lowlimMs)を有する充放電ヒステリシス電圧成分Mの整定電圧Msを、高圧バッテリー17の劣化状態に応じて変更することにより、開路電圧推定値Eestの算出精度を、より一層向上させることができる。
Further, as a transient response component, a reaction resistance component is calculated in addition to the charge / discharge hysteresis voltage component, and frequently changes according to, for example, the temperature state, charge / discharge history, operation time, etc. of the high-
Moreover, the open circuit voltage estimated value E est is obtained by changing the settling voltage Ms of the charge / discharge hysteresis voltage component M having at least the upper limit saturation voltage (uplimms) or the lower limit saturation voltage (lowlimms) in accordance with the deterioration state of the high-
また、内部抵抗成分推定値Westの算出処理においては、電圧変化ΔVと電流変化ΔAとの比率を算出せず、電圧変化ΔVと電圧変化推定値ΔVestとの差分(ΔV−ΔVest)に基づき、差分(ΔV−ΔVest)にゲインKを乗算して得た内部抵抗補正量Qを積分することによって内部抵抗推定値aestを算出する。これにより、例えば電流変化ΔAが小さい場合に演算処理において無限大の発散が生じてしまったり、例えば電流変化ΔAが所望の大きさを有するようにして変化期間を長く設定する場合に化学反応などによる遅い抵抗成分の寄与が増大して内部抵抗推定値aestの算出精度および信頼性が低下してしまったり、例えば高圧バッテリー17の温度状態や充放電履歴や動作時間などに応じて頻繁に変化する電流変化ΔAに起因して内部抵抗推定値aestの算出誤差が増大してしまうなどの不具合が生じることを防止して、内部抵抗推定値aestを適切かつ精度良く算出することができる。
また、例えばPDU16に具備されるインバータでのスイッチング動作等に起因する相対的に高い周波数の電圧変動成分には、相対的に時定数が長い反応抵抗成分Hおよび充放電ヒステリシス電圧成分Mの電圧変動の寄与が無視できることから、この相対的に高い周波数の電圧変化ΔVと電流変化ΔAとに基づき、内部抵抗推定値aestを迅速かつ精度良く算出することができる。
Further, in the process of calculating the internal resistance component estimated value W est , the ratio between the voltage change ΔV and the current change ΔA is not calculated, and the difference (ΔV−ΔV est ) between the voltage change ΔV and the voltage change estimated value ΔV est is calculated. Based on this, the internal resistance estimated value a est is calculated by integrating the internal resistance correction amount Q obtained by multiplying the difference (ΔV−ΔV est ) by the gain K. As a result, for example, infinite divergence occurs in the arithmetic processing when the current change ΔA is small, or due to a chemical reaction or the like when the change period is set long so that the current change ΔA has a desired magnitude, for example. The contribution of the slow resistance component increases and the calculation accuracy and reliability of the internal resistance estimated value a est decrease. For example, it frequently changes depending on the temperature state, charge / discharge history, operation time, etc. of the high-
Further, for example, voltage fluctuation components of a relatively high frequency due to a switching operation in an inverter provided in the
しかも、負荷変動値(実測値や演算値など)または負荷変動指令値、電流変化ΔA、電圧変化ΔV、出力変化ΔW、およびこれらの組み合わせなどの状態変化量に応じてゲインKを変更することにより、状態変化量の大きさによって変化する内部抵抗推定値aestの算出精度に応じて、適正なゲインKを設定することができ、内部抵抗推定値aestをより一層精度良く算出することができる。 In addition, by changing the gain K according to the amount of state change such as a load change value (actual value or calculated value) or load change command value, current change ΔA, voltage change ΔV, output change ΔW, and combinations thereof. An appropriate gain K can be set in accordance with the calculation accuracy of the internal resistance estimated value a est that changes depending on the magnitude of the state change amount, and the internal resistance estimated value a est can be calculated with higher accuracy. .
また、各パラメータ(つまり、Iact,Vact,ΔA,ΔV,ΔVest,(ΔV−ΔVest),K,Q,aestなど)の全てあるいは一部に対して、適宜の変換演算部34aによる変換演算処理を行なうことにより、各パラメータでの雑音に起因する誤差や、例えば化学的な反応に起因する抵抗成分などの過渡応答に係る成分による各パラメータの過大な変動などを除去することができ、適正な変動範囲内の各パラメータを用いることによって、内部抵抗推定値aestをより一層精度良く算出することができる。
In addition, an appropriate
なお、上述した本実施の形態において、反応抵抗成分Hは複数(例えば、3つ)の異なる時定数T1,T2,T3の各1次遅れ要素の線形結合からなるとしたが、これに限定されず、反応抵抗成分Hは複数の1次遅れ要素に対して非線形であってもよい。さらに、反応抵抗成分Hは、1次遅れ要素に限らず、例えば2次遅れ要素等のその他の遅れ成分によって構成されてもよい。
また、上述した本実施の形態において、充放電ヒステリシス電圧成分Mは複数(例えば、3つ)の異なる時定数T4,T5,T6の各1次遅れ要素の線形結合からなるとしたが、これに限定されず、充放電ヒステリシス電圧成分Mは複数の1次遅れ要素に対して非線形であってもよい。さらに、充放電ヒステリシス電圧成分Mは、1次遅れ要素に限らず、例えば2次遅れ要素等のその他の遅れ成分によって構成されてもよい。
In the above-described embodiment, the reaction resistance component H is composed of linear combinations of a plurality of (for example, three) different time constants T 1 , T 2 , and T 3 , respectively. Without being limited, the reaction resistance component H may be nonlinear with respect to a plurality of first-order lag elements. Furthermore, the reaction resistance component H is not limited to the first-order lag element, and may be constituted by other delay components such as a second-order lag element.
In the above-described embodiment, the charge / discharge hysteresis voltage component M is composed of a linear combination of a plurality of (for example, three) different time constants T 4 , T 5 , and T 6 , respectively. However, the charge / discharge hysteresis voltage component M may be nonlinear with respect to a plurality of first-order lag elements. Furthermore, the charge / discharge hysteresis voltage component M is not limited to the first-order lag element, and may be constituted by other delay components such as a second-order lag element.
なお、上述した実施の形態においては、イグニッションスイッチ11cがONからOFFへと切り換えられたと判定された時点で処理モードとして推定終了モードを設定したが、これに限定されず、例えばイグニッションスイッチ11cがONからOFFへと切り換えられた後に、さらに、電圧検出値Vactが所定値の範囲内であると判定された時点で推定終了モードを設定してもよい。あるいは、イグニッションスイッチ11cがONからOFFへと切り換えられた後に、さらに、所定時間以上経過したと判定された時点で処理モードとして推定終了モードを設定してもよい。
In the above-described embodiment, the estimation end mode is set as the processing mode when it is determined that the
なお、上述した実施の形態においては、車両1の運転状態において、例えば所定時間周期毎に開路電圧推定値Eestを算出することに伴って内部抵抗補正量Qを算出してもよいし、車両1の所定の運転状態に応じて、例えばバッテリー電流Iが相対的に増大するときに内部抵抗補正量Qを算出してもよい。この状態は、例えばDC−DCコンバータ19を駆動し、高圧バッテリー17の端子電圧Vを降圧して12Vバッテリー21を充電する場合である。また、この状態は、例えば内燃機関11のアイドル運転状態等において、内燃機関11の運転に伴う車体振動の発生を抑制するようにしてモータ12を駆動させる場合である。また、この状態は、例えば全ての気筒を稼働する全筒運転と一部の気筒を休止して運転する休筒運転とに切換可能な内燃機関11に具備される制振装置(図示略)を、内燃機関11の休筒運転と全筒運転との切り替えに伴う車体振動の発生を抑制するように作動させる場合である。これらの場合などにおいて内部抵抗補正量Qを算出することによって、算出精度を向上させることができる。
また、高圧バッテリー17の残容量が所定値を超えることで残容量に余裕がある場合等においては、例えばモータ12に対するトルク軸電流は不変のまま界磁軸電流を増減させて内部抵抗補正量Qを算出してもよい。
In the above-described embodiment, in the driving state of the
When the remaining capacity of the high-
なお、上述した実施の形態において、内部抵抗推定器34は、電圧近似微分演算部51および電流近似微分演算部52を備えるとしたが、これに限定されず、電圧近似微分演算部51および電流近似微分演算部52の代わりに、例えば所定の周波数特性を有する差分演算部や、例えば所定周波数領域の信号のみを抽出するバンドパスフィルターや、さらに、電圧検出値Vactおよび電流検出値Iactの変動を算出する各変動算出部等を備えてもよい。
例えば、差分演算部は、入力される各電圧検出値Vactおよび電流検出値Iactの所定周波数領域(例えば、反応抵抗成分Hによる電圧変動分が含まれる周波数領域よりも高い高周波領域)のデータに対して、現在値と所定時間以前の過去値との差(電圧差および電流差)を算出し、算出結果を出力する。
また、例えば、バンドパスフィルターは、入力される各電圧検出値Vactおよび電流検出値Iactの所定周波数領域(例えば、反応抵抗成分Hおよび充放電ヒステリシス電圧成分Mによる電圧変動分が含まれる周波数領域よりも高い高周波領域)のデータを抽出して、抽出結果を電圧変動算出部および電流変動算出部へ出力する。電圧変動算出部および電流変動算出部は、バンドパスフィルターから入力される所定周波数領域のデータに対して、例えば、周期的に振動するデータの振幅等を算出し、算出結果を出力する。
In the above-described embodiment, the
For example, the difference calculation unit is a data of a predetermined frequency region (for example, a high frequency region higher than the frequency region including the voltage fluctuation due to the reaction resistance component H) of each input voltage detection value V act and current detection value I act. On the other hand, the difference (voltage difference and current difference) between the current value and the past value before the predetermined time is calculated, and the calculation result is output.
In addition, for example, the band-pass filter has a predetermined frequency region (for example, a frequency including a voltage variation due to the reaction resistance component H and the charge / discharge hysteresis voltage component M) of each input voltage detection value Vact and current detection value Iact. (High frequency region higher than the region) is extracted, and the extraction result is output to the voltage fluctuation calculation unit and the current fluctuation calculation unit. The voltage fluctuation calculation unit and the current fluctuation calculation unit calculate, for example, the amplitude of data that vibrates periodically with respect to data in a predetermined frequency region input from the bandpass filter, and output a calculation result.
以下、本発明の蓄電装置の開路電圧検出装置および残容量検出装置の第2の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
この第2の実施形態による蓄電装置の残容量検出装置60a(以下、単に、残容量検出装置60aと呼ぶ)および蓄電装置の開路電圧検出装置60b(以下、単に、開路電圧検出装置60bと呼ぶ)は、上述した第1の実施形態に係る残容量検出装置10aおよび開路電圧検出装置10bと同様にバッテリー制御装置20に備えられている。
Hereinafter, a second embodiment of the open circuit voltage detection device and the remaining capacity detection device of the power storage device of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
The remaining
開路電圧検出装置60bは、例えば図17に示すように、上述した第1の実施形態に係る開路電圧検出装置10bに具備される整定電圧調整器24および絶対値積分器25および使用期間演算器26および内部抵抗推定器34および乗算部35および状態量記憶部40および入力切換部41および推定モード・推定終了モード用係数入力部42および初期化モード用係数入力部43およびタイマー44および時刻記憶部45と、状態量算出部61と、開路電圧及び過渡応答成分算出部62と、加算部63と、減算部64と、開路電圧抽出部65とを備えて構成されている。
さらに、残容量検出装置60aは、例えば、開路電圧検出装置60bと、上述した第1の実施形態に係る残容量検出装置10aに具備される残容量推定部38とを備えて構成されている。
As shown in FIG. 17, for example, the open circuit
Furthermore, the remaining
開路電圧検出装置60bは、後述する状態方程式に基づきバッテリー電圧Vの推定値であるバッテリー電圧推定値Vestを算出し、このバッテリー電圧推定値Vestと電圧検出値Vactとの電圧差Verrがゼロとなるようにフィードバック制御を行う。
残容量検出装置60aは、開路電圧検出装置60bにて算出されるバッテリー電圧推定値Vestに係る状態変数xから開路電圧推定値Eestを抽出し、開路電圧推定値Eestに応じたマップ検索によって高圧バッテリー17の残容量を算出する。
The open circuit
The remaining
なお、以下において上述した第1の実施形態と同一部分については同じ符号を配して説明を省略するが、推定モード・推定終了モード用係数入力部42と初期化モード用係数入力部43については、第2の実施形態では、係数L’,Z’の算出機能が追加されおり、それぞれL’n,Z’nやL’i,Z’iが算出されるようになっている。また、本発明における算出とは、固定値の出力を含むものとする。
In the following description, the same parts as those in the first embodiment described above are assigned the same reference numerals and description thereof is omitted, but the estimation mode / estimation end mode
この第2の実施形態において、開路電圧検出装置60bは、下記数式(24)に示すように、状態変数xを、例えば高圧バッテリー17の温度状態や充放電履歴や動作時間等に応じた各時定数T1,T2,T3に対応した第1〜第3反応抵抗成分H1,H2,H3および各時定数T4,T5,T6に対応した第1〜第3充放電ヒステリシス電圧成分M1,M2,M3と、開路電圧Eとから構成している。
In the second embodiment, the open circuit
そして、開路電圧検出装置60bは、上記数式(24)に示す状態変数xと行列A,C,Zおよび高圧バッテリー17の内部抵抗aによって、高圧バッテリー17の特性を示す状態方程式を、例えば下記数式(25)に示すように設定する。
なお、下記数式(25)における関数P(E)は、バッテリー電流Iの単位電流変化に伴う開路電圧Eの時間変化率であって、例えば開路電圧Eに関する適宜の関数とされている。
Then, the open circuit
The function P (E) in the following formula (25) is a time change rate of the open circuit voltage E accompanying the unit current change of the battery current I, and is an appropriate function related to the open circuit voltage E, for example.
この開路電圧検出装置60bは、後述する減算部64から出力されるバッテリー電圧推定値Vestと電圧検出値Vactとの電圧差Verrを制御ゲインLにより制御増幅して得た値(L・Verr)を上記数式(25)に示す状態変数xの時間変化(dx/dt)の状態方程式に作用させることによって、例えば下記数式(26)に示す新たな状態方程式、すなわちオブザーバを設定する。そして、この新たな状態方程式を、各モード(例えば、推定モード、推定終了モード、初期化モード)に応じて離散化して設定される係数A’,L’ ,Z’およびバッテリー電流Iおよび前回の状態変数xpに基づき、第1〜第3反応抵抗成分H1,H2,H3の推定値および第1〜第3充放電ヒステリシス電圧成分M1,M2,M3の推定値および開路電圧Eの推定値からなる状態変数xを算出する。なお、係数Z’において成分z’は、前回状態から今回状態までの経過時間(サンプリングタイム)に応じた所定値であって、例えばサンプリングタイムなどとされている。
The open circuit
上記数式(26)に対応する離散化した状態方程式は、下記数式(27)に示すように記述される。 The discretized state equation corresponding to Equation (26) is described as shown in Equation (27) below.
状態量算出部61は、例えば各モード(例えば、推定モード、推定終了モード、初期化モード)に応じて設定される係数A’,L’,Z’およびバッテリー電流Iおよび前回の離散演算での状態変数(状態変数xの前回値)xpと、上記数式(27)とに基づき、状態変数xを算出する。この状態変数xは、第1〜第3反応抵抗成分H1,H2,H3および第1〜第3充放電ヒステリシス電圧成分M1,M2,M3および開路電圧Eの推定値からなり、開路電圧及び過渡応答成分算出部62および状態量記憶部40へ出力される。
The state
すなわち、推定モードおよび推定終了モードでは、状態量記憶部40から入力される前回の状態変数xpと、入力切換部41から出力される係数A’,L’,Z’つまり所定係数A’n,L’n,Z’nとに基づき、さらに、電流センサ17aにより検出される電流検出値Iactをバッテリー電流Iに入力することにより第1〜第3反応抵抗成分H1,H2,H3および第1〜第3充放電ヒステリシス電圧成分M1,M2,M3および開路電圧Eの推定値からなる状態変数xを算出する。また、初期化モードでは、状態量記憶部40から入力される前回の状態変数xpと、入力切換部41から出力される係数A’,L’ ,Z’つまり初期係数A’i,L’i,Z’iとに基づき、さらに、車両1の運転停止期間中のゼロまたは所定の休止時電流をバッテリー電流Iに入力することにより状態変数xを算出する。
That is, in the estimation mode and the estimation end mode, the previous state variable x p input from the state
なお、この実施の形態において、推定モード・推定終了モード用係数入力部42から出力される所定係数A’n,L’n,Z’nは、例えば所定のサンプリング周期(例えば10ms等)に応じた所定の固定値とされ、高圧バッテリー17の特性を示す状態方程式(つまり上記数式(24),(26))を所定のサンプリング周期に応じて離散化して得た状態方程式により算出される。また、初期化モード用係数算出部43aから出力される初期係数A’i,L’i,Z’iは、初期化モードにおいて経過時間算出部43bから出力される経過時間(t−tp)つまり休止時間をサンプリング周期として、高圧バッテリー17の特性を示す状態方程式(つまり上記数式(24),(26))を、このサンプリング周期に応じて離散化して得た状態方程式により算出される。
開路電圧及び過渡応答成分算出部62は、状態量算出部61により算出した状態変数xに上記数式(24)に示す係数Cを作用させて、第1〜第3反応抵抗成分H1,H2,H3の線形結合からなる反応抵抗成分Hおよび第1〜第3充放電ヒステリシス電圧成分M1,M2,M3の線形結合からなる充放電ヒステリシス電圧成分Mおよび開路電圧Eの各推定値である反応抵抗成分推定値Hestおよび充放電ヒステリシス電圧成分推定値Mestおよび開路電圧推定値Eestを抽出し、加算部63へ出力する。
In this embodiment, the predetermined coefficients A ′ n , L ′ n , and Z ′ n output from the estimation mode / estimation end mode
The open circuit voltage and transient response
加算部63は、乗算部35から入力される内部抵抗成分推定値Westと開路電圧及び過渡応答成分算出部62から入力される反応抵抗成分推定値Hestおよび充放電ヒステリシス電圧成分推定値Mestおよび開路電圧推定値Eestとを加算して得た値(West+Hest+Mest+Eest)、つまりバッテリー電圧推定値Vestを減算部64へ出力する。
減算部64は、電圧センサ17bにより検出される電圧検出値Vactからバッテリー電圧推定値Vestを減算することによって、バッテリー電圧推定値Vestの推定誤差である電圧差Verrを算出し、この算出結果を状態量算出部61へ出力する。
また、状態量算出部61にて算出される状態変数xは開路電圧抽出部65に入力されており、開路電圧抽出部65は、例えば状態変数xにベクトル(0,0,0,0,0,0,1)を作用させて開路電圧推定値Eestを抽出し、残容量推定部38へ出力する。
The
The state variable x calculated by the state
第2の実施形態による残容量検出装置60aおよび開路電圧検出装置60bは上記構成を備えており、次に、残容量検出装置60aおよび開路電圧検出装置60bの動作、特に、推定モードおよび推定終了モードおよび初期化モードにおける状態変数xの算出動作について説明する。なお、推定モードは、イグニッションスイッチ11cがON状態となる車両1の運転継続時における動作モードである。推定終了モードは、イグニッションスイッチ11cがONからOFFに切り換えられる車両1の運転停止時の動作モードである。初期化モードは、イグニッションスイッチ11cがOFFからONに切り換えられる車両1の運転開始時の動作モードである。
The remaining
この第2の実施形態による残容量検出装置60aおよび開路電圧検出装置60bを具備するバッテリー制御装置20は、上述した第1の実施形態による残容量検出装置10aおよび開路電圧検出装置10bを具備するバッテリー制御装置20と同様にして、例えばイグニッションスイッチ11cがOFF以外の状態である場合に、状態変数xの算出処理を実行するためのタイマー割り込み処理を所定周期(例えば10ms等)毎に実行する。そして、バッテリー制御装置20は、推定モードや推定終了モードでの状態変数xの算出処理において、所定のサンプリング周期(例えば、10ms等)毎に電流センサ17aおよび電圧センサ17bの各検出値を取得し、これらの各検出値に基づき離散演算を実行する。
The
この第2の実施形態において、上述した第1の実施形態におけるステップS01〜ステップS18に示す一連の処理と異なる点は、例えば図18に示すように、ステップS05において係数L’i,Z’iを算出する点と、ステップS06およびステップS13およびステップS17において電圧差Verrのフィードバックの処理を実行する点と、電圧差Verrを算出する新たな処理として、上述したステップS08の処理に続いて順次実行されるステップS21とステップS22との処理を追加した点である。 The second embodiment is different from the series of processes shown in steps S01 to S18 in the first embodiment described above in that, for example, as shown in FIG. 18, coefficients L ′ i and Z ′ i in step S05. As a new process for calculating the voltage difference V err and a point for executing the feedback process of the voltage difference V err in step S06, step S13 and step S17, following the process of step S08 described above. The point is that the processes of step S21 and step S22 which are sequentially executed are added.
つまり、図18に示すステップS05においては、経過時間をサンプリングタイムとして上記数式(26)を離散化することにより、係数(A’i,L’i,Z’i)を算出する。
図18に示すステップS06においては、休止時間においてバッテリー電流Iがゼロまたはゼロ近傍の所定の電流値(例えば、暗電流値等)の休止時電流に保持されると仮定し、上記数式(27)において、ゼロまたは所定の休止時電流をバッテリー電流Iに入力する。そして、状態量記憶部40から入力される前回の状態変数xpと、入力切換部41から出力される係数A’,L’,Z’、つまり初期係数A’i,L’i,Z’iと、前回の処理にて減算部64から出力されたバッテリー電圧推定値Vestと電圧検出値Vactとの電圧差Verrに基づき状態遷移演算を実行し、今回の処理での状態変数xを算出し、上述したステップS07に進む。
That is, in step S05 shown in FIG. 18, the coefficient (A ′ i , L ′ i , Z ′ i ) is calculated by discretizing the equation (26) using the elapsed time as the sampling time.
In step S06 shown in FIG. 18, it is assumed that the battery current I is maintained at a resting current of zero or a predetermined current value near zero (for example, a dark current value) during the resting time, and the above equation (27). , Zero or a predetermined resting current is input to the battery current I. The previous state variable x p input from the state
また、図18に示すステップS13においては、上記数式(27)において、電流センサ17aの検出値をバッテリー電流Iに入力し、状態量記憶部40から入力される前回の状態変数xpと、入力切換部41から出力される係数A’,L’,Z’つまり所定係数A’n,L’n,Z’nと、前回の処理にて減算部64から出力されたバッテリー電圧推定値Vestと電圧検出値Vactとの電圧差Verrに基づき状態遷移演算を実行し、今回の処理での状態変数xを算出し、上述したステップS07に進む。
Further, in step S13 shown in FIG. 18, in the above equation (27), enter the detection value of the
また、図18に示すステップS17においては、上記数式(27)において、電流センサ17aの検出値をバッテリー電流Iに入力し、状態量記憶部40から入力される前回の状態変数xpと、入力切換部41から出力される係数A’,L’,Z’つまり所定係数A’n,L’n,Z’nと、前回の処理にて減算部64から出力されたバッテリー電圧推定値Vestと電圧検出値Vactとの電圧差Verrに基づき状態遷移演算を実行し、今回の処理での状態変数xを算出し、上述したステップS18に進む。
Further, in step S17 shown in FIG. 18, in the above equation (27), enter the detection value of the
また、図18に示すステップS21においては、今回の処理での状態変数xに上記数式(24)に示す係数Cを作用させて、反応抵抗成分推定値Hestおよび充放電ヒステリシス電圧成分推定値Mestおよび開路電圧推定値Eestに内部抵抗成分推定値Westを加算して得た値(West+Hest+Mest+Eest)をバッテリー電圧推定値Vestとして算出し、ステップS22に進む。
ステップS22においては、電圧センサ17bにより検出される電圧検出値Vactからバッテリー電圧推定値Vestを減算することによって、バッテリー電圧推定値Vestの推定誤差である電圧差Verrを算出する。そして、この電圧差Verrを前回の電圧差Verrとして記憶部(図示略)に記憶し、一連の処理を終了する。
Further, in step S21 shown in FIG. 18, the coefficient C shown in the above equation (24) is applied to the state variable x in the current process, so that the reaction resistance component estimated value H est and the charge / discharge hysteresis voltage component estimated value M are applied. A value (W est + H est + M est + E est ) obtained by adding the internal resistance component estimated value W est to the est and the open circuit voltage estimated value E est is calculated as the battery voltage estimated value V est , and the process proceeds to step S22.
In step S22, a voltage difference V err that is an estimation error of the battery voltage estimated value V est is calculated by subtracting the battery voltage estimated value V est from the voltage detected value V act detected by the
なお、この第2の実施形態において、制御ゲインLを構成する各係数L1,…,L7に対して、例えば、各係数L1,…,L6をゼロとし、係数L7をゼロ以外の正の値とすれば、電圧差Verrがゼロとなるようにフィードバック処理を実行することで開路電圧推定値Eestが変化するようになる。この場合、フィードバック処理に対して反応抵抗成分Hおよび充放電ヒステリシス電圧成分Mは寄与せず、電圧差Verrに基づき開路電圧推定値Eestを算出する一連の処理の伝達関数は、1次遅れ要素の伝達関数と同等になり、この伝達関数の時定数は1/L7となる。すなわち、この一連の処理は、上述した第1の実施形態においてローパスフィルター37の伝達関数を1次遅れ要素とした場合の処理とほぼ同等の作用効果を有する。
つまり、上述した第2の実施形態においては、電圧差Verrがゼロとなるようにフィードバック制御を行うことで、少なくとも開路電圧Eおよび反応抵抗成分Hおよび充放電ヒステリシス電圧成分Mの何れか1つに係る状態変数xが修正される。
In this second embodiment, the
That is, in the second embodiment described above, feedback control is performed so that the voltage difference V err becomes zero, so that at least one of the open circuit voltage E, the reaction resistance component H, and the charge / discharge hysteresis voltage component M. The state variable x related to is corrected.
なお、上述した第2の実施形態においては、推定モード・推定終了モード用係数入力部42から所定係数A’n,L’n,Z’nが出力されるとしたが、所定係数A’n,L’n,Z’nは、固定値の他、電圧差Verrに応じて変化する値にしてもよい。
In the second embodiment described above, it is assumed that the predetermined coefficients A ′ n , L ′ n , and Z ′ n are output from the estimation mode / estimation end mode
なお、上述した第2の実施形態において、関数P(E)は開路電圧Eに関する適宜の関数であるとしたが、これに限定されず、例えば高圧バッテリー17の残容量が所定値を超え、かつ、バッテリー電流Iの電流値が相対的に小さい場合等においては、バッテリー電流Iの単位電流変化に伴う開路電圧Eの時間変化率は相対的に小さく、例えばフィードバック処理による状態変数xの収束状態に対する寄与は小さいと判断して、関数P(E)としてゼロまたはゼロ近傍の所定定数を設定してもよい。
In the second embodiment described above, the function P (E) is an appropriate function related to the open circuit voltage E, but is not limited to this. For example, the remaining capacity of the
また、上述した第2の実施形態において、制御ゲインLは、比例要素に限らず、例えば比例・微分要素等であってもよい。 In the second embodiment described above, the control gain L is not limited to a proportional element, and may be, for example, a proportional / differential element.
また、上述した第1および第2の実施形態においては、推定モードおよび推定終了モードでの状態変数xの算出処理において、サンプリング周期を所定のサンプリング周期(例えば10ms等)の固定値としたが、これに限定されず、例えば操作者による入力操作や高圧バッテリー17の充放電状態等に応じてサンプリング周期が変化するように設定してもよい。
In the first and second embodiments described above, in the calculation process of the state variable x in the estimation mode and the estimation end mode, the sampling period is a fixed value of a predetermined sampling period (for example, 10 ms). However, the present invention is not limited to this. For example, the sampling period may be set to change according to the input operation by the operator, the charge / discharge state of the high-
この場合、例えば図19に示す上述した第1の実施形態の変形例に係る残容量検出装置10aのように、開路電圧検出装置10bは、整定電圧調整器24と、絶対値積分器25と、使用期間演算器26と、状態量算出部31と、過渡応答成分算出部32と、加算部33と、内部抵抗推定器34と、乗算部35と、減算部36と、ローパスフィルター37と、状態量記憶部40と、入力切換部41と、推定モード・推定終了モード用係数入力部42と、初期化モード用係数算出部43aおよび経過時間算出部43bを具備する初期化モード用係数入力部43と、タイマー44と、時刻記憶部45と、時定数決定器46と、劣化判定器47と、サンプリング周期選択器48とを備えて構成される。
In this case, for example, like the remaining
また、例えば図20に示す上述した第2の実施形態の変形例に係る残容量検出装置60aのように、開路電圧検出装置60bは、整定電圧調整器24および絶対値積分器25および使用期間演算器26および内部抵抗推定器34および乗算部35および状態量記憶部40および入力切換部41および推定モード・推定終了モード用係数入力部42および初期化モード用係数入力部43およびタイマー44および時刻記憶部45と、時定数決定器46と、劣化判定器47と、サンプリング周期選択器48と、状態量算出部61と、開路電圧及び過渡応答成分算出部62と、加算部63と、減算部64と、開路電圧抽出部65とを備えて構成される。
Further, like the remaining
この時定数決定器46は、温度センサ17cから出力される高圧バッテリー17の温度TBの検出値や劣化判定器47から出力される高圧バッテリー17の劣化状態に係るバッテリー劣化度の信号に基づき、所定マップのマップ検索や所定計算式による演算により、各時定数を設定し、推定モード・推定終了モード用係数入力部42および初期化モード用係数算出部43aへ出力する。
なお、各時定数は、反応抵抗成分Hの時間遅れの応答に係る単一の時定数Tあるいは複数の異なる時定数Tn(nは任意の自然数であって、上述した第1の実施形態および第2の実施形態では各時定数T1,T2,T3)と、充放電ヒステリシス電圧成分Mの時間遅れの応答に係る単一の時定数Tあるいは複数の異なる時定数Tm(mは任意の自然数であって、上述した第1の実施形態および第2の実施形態では各時定数T4,T5,T6)とである。
This time
Each time constant is a single time constant T related to the time delay response of the reaction resistance component H or a plurality of different time constants T n (where n is an arbitrary natural number, and In the second embodiment, each time constant T 1 , T 2 , T 3 ) and a single time constant T relating to the time delay response of the charge / discharge hysteresis voltage component M or a plurality of different time constants T m (m is An arbitrary natural number, which is the time constants T 4 , T 5 , T 6 ) in the first and second embodiments described above.
また、劣化判定器47は、内部抵抗推定器34から出力される内部抵抗推定値aestや、高圧バッテリー17の製造後からの充電電流および放電電流の各絶対値の累積積算値である累積電流積算値や、高圧バッテリー17の製造後からの動作時間の累積時間等に基づき、所定マップのマップ検索や所定計算式による演算により高圧バッテリー17の劣化状態に係るバッテリー劣化度を設定する。このため、劣化判定器47には、内部抵抗推定器34から内部抵抗推定値aestが入力されると共に、電流センサ17aにより検出される電流検出値Iactと、タイマー44から出力される現在時刻tとが入力されている。
Further, the
サンプリング周期選択器48は、例えば操作者による入力操作や高圧バッテリー17の充放電状態等に応じてサンプリング周期を、予め記憶している所定のデータから選択する。例えば、サンプリング周期選択器48は、車両のアイドル運転時において高圧バッテリー17の充放電が一時的に停止される場合のように、充電電流および放電電流の時間変化量が相対的に小さい場合には相対的に長い周期のサンプリング周期を自動的に選択し、選択したサンプリング周期を推定モード・推定終了モード用係数入力部42へ出力する。
The
これにより、推定モード・推定終了モード用係数入力部42から出力される所定係数A’n,L’n,Z’nは、高圧バッテリー17の状態量(例えば、高圧バッテリー17の温度TB等に関する値)や高圧バッテリー17の劣化状態等に応じて時定数決定器46から出力される各時定数T1,…,T6と、サンプリング周期選択器48から出力されるサンプリング周期とに応じて変化する値となる。そして、高圧バッテリー17の特性を示す状態方程式(つまり上記数式(18),(19)あるいは上記数式(24),(26))を離散化して得た状態方程式により算出される。
Thus, the predetermined coefficients A ′ n , L ′ n , and Z ′ n output from the estimation mode / estimation end mode
また、初期化モード用係数算出部43aは、初期化モードにおいて経過時間算出部43bから出力される経過時間(t−tp)つまり休止時間をサンプリング周期として、このサンプリング周期および時定数決定器46から出力される各時定数T1,…,T6に基づき、高圧バッテリー17の特性を示す状態方程式(つまり上記数式(18),(19)あるいは上記数式(24),(26))を離散化して得た状態方程式により初期係数A’i,L’i,Z’iを算出する。
The initialization mode
なお、イグニッションスイッチ11cがONからOFFへと切り換えられる車両1の運転停止時の推定終了モードにおいてタイマー44から出力される現在時刻tが時刻記憶部45に格納される。次に、イグニッションスイッチ11cがOFFからONへと切り換えられる車両1の運転開始時の初期化モードにおいて、推定終了モードで記憶された現在時刻tが前回時刻tpとなる。そして、この初期化モードでの現在時刻tと、前回時刻tpとの差である経過時間(t−tp)が、イグニッションスイッチ11cがONからOFFへと切り換えられた運転停止時から、イグニッションスイッチ11cがOFFからONへと切り換えられる運転開始時までの休止時間となる。
Note that the current time t output from the
また、上述した第1の実施形態においては、減算部36において電圧センサ17bにより検出される電圧検出値Vactから内部抵抗成分推定値Westと反応抵抗成分推定値Hestと充放電ヒステリシス電圧成分推定値Mestとが減算されることによって開路電圧推定値Eestが算出されるとしたが、これに限定されず、例えばバッテリー電流Iがゼロであるときには内部抵抗成分推定値Westがゼロとなるため、減算部36においては、電圧検出値Vactから反応抵抗成分推定値Hestと充放電ヒステリシス電圧成分推定値Mestとが減算されることによって開路電圧推定値Eestが算出されることになる。
すなわち、減算部36は、電圧センサ17bにより検出される電圧検出値Vactから、少なくとも反応抵抗成分推定値Hestと充放電ヒステリシス電圧成分推定値Mestとを減算することによって開路電圧推定値Eestを算出する。
In the first embodiment described above, the internal resistance component estimated value W est , the reaction resistance component estimated value H est, and the charge / discharge hysteresis voltage component from the voltage detection value V act detected by the
That is, the subtracting
また、上述した第2の実施形態においては、バッテリー電流Iに基づき、第1〜第3反応抵抗成分H1,H2,H3の推定値および第1〜第3充放電ヒステリシス電圧成分M1,M2,M3の推定値および開路電圧Eの推定値からなる状態変数xを算出するとしたが、これに限定されず、例えば関数P(E)としてゼロを設定した場合には、第1〜第3反応抵抗成分H1,H2,H3の推定値および第1〜第3充放電ヒステリシス電圧成分M1,M2,M3の推定値のみがバッテリー電流Iに基づき算出されることになる。
すなわち、上述した第2の実施形態においては、少なくとも反応抵抗成分Hと充放電ヒステリシス電圧成分Mとに係る状態変数xがバッテリー電流Iに基づき算出される。
In the second embodiment described above, the estimated values of the first to third reaction resistance components H 1 , H 2 , H 3 and the first to third charge / discharge hysteresis voltage components M 1 are based on the battery current I. , M 2 , M 3 and the open circuit voltage E are calculated. However, the present invention is not limited to this. For example, when zero is set as the function P (E), the first variable Only the estimated values of the third reaction resistance components H 1 , H 2 , H 3 and the estimated values of the first to third charge / discharge hysteresis voltage components M 1 , M 2 , M 3 are calculated based on the battery current I become.
That is, in the above-described second embodiment, the state variable x related to at least the reaction resistance component H and the charge / discharge hysteresis voltage component M is calculated based on the battery current I.
また、上述した実施形態において、各残容量検出装置10a,60aは、Ni−MHバッテリーをなす高圧バッテリー17の内部抵抗aおよび残容量を算出するとしたが、これに限定されず、例えば鉛蓄電池やリチウムイオン蓄電池等の他の蓄電池や、例えば電気二重層コンデンサや電解コンデンサ等からなるキャパシタの内部抵抗aおよび残容量を算出してもよい。
In the above-described embodiment, each of the remaining
なお、上述した実施形態において、内部抵抗推定器34は、電圧変化ΔVと電圧変化推定値ΔVestとの差分(ΔV−ΔVest)に基づき内部抵抗補正量Qを算出するとしたが、これに限定されず、例えば図21に示すように、電流変化ΔAと電流変化推定値ΔAestとの差分(ΔA−ΔAest)に基づき内部抵抗補正量Qを算出してもよい。
この変形例に係る内部抵抗推定器34は、例えば、電圧近似微分演算部51と、電流近似微分演算部52と、除算部83と、減算部84と、乗算部85と、ゲイン設定部56と、積分演算部57とを備えて構成されている。
In the embodiment described above, the
The
除算部83は、電圧近似微分演算部51から出力される電圧変化ΔVを、積分演算部57から出力される高圧バッテリー17の内部抵抗aの推定値である内部抵抗推定値aestの前回値で除算して得た値を、電流変化推定値ΔAestとして出力する。
The
減算部84は、電流近似微分演算部52から出力される電流変化ΔAから除算部83から出力された電流変化推定値ΔAestを減算して得た差分(ΔA−ΔAest)を出力する。
The
乗算部85は、ゲイン設定部56から出力されるゲインKと減算部84から出力される差分(ΔA−ΔAest)とを乗算することによって、高圧バッテリー17の内部抵抗aの補正量に相当する内部抵抗補正量Q(=K×(ΔA−ΔAest))を算出する。
The
積分演算部57は、例えば適宜の時定数Tfおよびラプラス演算子Sにより記述される伝達関数Gf(S)(=1/(Tf・S))によって、乗算部85から出力される内部抵抗補正量Qを積分することによって内部抵抗推定値aestを算出し、この算出結果を出力する。
なお、内部抵抗推定値aestの初期値は予め適宜に所定の内部抵抗固定値が設定されている。
The
The initial value of the estimated internal resistance value a est is set in advance with a predetermined fixed internal resistance value.
なお、上述した実施形態において、内部抵抗推定器34は、電圧変化ΔVと電圧変化推定値ΔVestとの差分(ΔV−ΔVest)に基づき内部抵抗補正量Qを算出するとしたが、これに限定されず、例えば電流変化ΔAと電圧変化ΔVとに基づき、除算値(ΔV/ΔA)などにより内部抵抗演算瞬時値Rを算出し、この内部抵抗演算瞬時値Rにローパスフィルターによるフィルター処理を行なって内部抵抗推定値aestを算出してもよい。
In the embodiment described above, the
開路電圧検出装置10b,60bにより算出される開路電圧推定値Eestによる高圧バッテリー17の残容量の推定や、内部抵抗推定器34により算出される内部抵抗推定値aestによる高圧バッテリー17の劣化判定に加え、開路電圧推定値Eestや内部抵抗推定値aestは、ハイブリッド車両等における高圧バッテリー17の充放電制御やニッケル系バッテリーなどのバッテリーのメモリー効果の状態の推定に用いることができる。
Estimating the remaining capacity of the high-
10a、60a 蓄電装置の残容量検出装置
10b、60b 蓄電装置の開路電圧検出装置
17 高圧バッテリー(蓄電装置)
17a 電流センサ(電流検出手段)
17b 電圧センサ(電圧検出手段)
31 状態量算出部(状態量算出手段、劣化度検出手段)
32 過渡応答成分算出部(状態量算出手段、劣化度検出手段)
34 内部抵抗推定器(内部抵抗算出手段)
36 減算部(開路電圧算出手段)
38 残容量推定部(残容量算出手段、記憶手段)
61 状態量算出部(状態量算出手段、フィードバック手段、劣化度検出手段)
62 開路電圧及び過渡応答成分算出部(状態量算出手段、フィードバック手段、劣化度検出手段)
63 加算部(フィードバック手段)
64 減算部(フィードバック手段)
65 開路電圧抽出部(開路電圧算出手段)
10a, 60a Power storage device remaining
17a Current sensor (current detection means)
17b Voltage sensor (voltage detection means)
31 State quantity calculation unit (state quantity calculation means, deterioration level detection means)
32 Transient response component calculation unit (state quantity calculation means, deterioration degree detection means)
34 Internal resistance estimator (Internal resistance calculation means)
36 Subtraction unit (open circuit voltage calculation means)
38 Remaining capacity estimation unit (remaining capacity calculation means, storage means)
61 State quantity calculation unit (state quantity calculation means, feedback means, deterioration level detection means)
62 Open-circuit voltage and transient response component calculation unit (state quantity calculation means, feedback means, deterioration degree detection means)
63 Adder (feedback means)
64 Subtraction unit (feedback means)
65 Open-circuit voltage extraction unit (open-circuit voltage calculation means)
Claims (9)
前記電流値の変動に対する前記電圧値の応答の過渡応答成分に係る状態量として、前記電流検出手段により検出される前記電流値に対して少なくとも上限飽和電圧値または下限飽和電圧値を有する遅れ特性の充放電ヒステリシス電圧成分に係る状態量を、前記電流値に基づき算出する状態量算出手段と、
前記電圧検出手段により検出される前記電圧値から、少なくとも前記状態量算出手段により算出される前記状態量に係る前記過渡応答成分を減算して前記蓄電装置の開路電圧を算出する開路電圧算出手段と
を備えることを特徴とする蓄電装置の開路電圧検出装置。 Current detection means for detecting a current value of a discharge current or a charging current of the power storage device; voltage detection means for detecting a voltage value of a terminal voltage of the power storage device;
A delay characteristic having at least an upper limit saturation voltage value or a lower limit saturation voltage value with respect to the current value detected by the current detection means as a state quantity related to a transient response component of the voltage value response to the current value variation A state quantity calculating means for calculating a state quantity relating to the charge / discharge hysteresis voltage component based on the current value;
An open circuit voltage calculation means for calculating an open circuit voltage of the power storage device by subtracting at least the transient response component related to the state quantity calculated by the state quantity calculation means from the voltage value detected by the voltage detection means; An open circuit voltage detection device for a power storage device.
前記開路電圧算出手段は、前記電圧検出手段により検出される前記電圧値から、前記状態量算出手段により算出される前記状態量に係る前記過渡応答成分と、前記内部抵抗算出手段により算出される前記内部抵抗または所定の内部抵抗固定値による電圧変化である内部抵抗成分とを減算して前記蓄電装置の開路電圧を算出することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の蓄電装置の開路電圧検出装置。 An internal resistance calculating means for calculating an internal resistance of the power storage device based on at least the voltage value detected by the voltage detecting means;
The open circuit voltage calculation means is calculated from the voltage value detected by the voltage detection means and the transient response component related to the state quantity calculated by the state quantity calculation means and the internal resistance calculation means. The open circuit voltage of the power storage device according to claim 1 or 2, wherein an open circuit voltage of the power storage device is calculated by subtracting an internal resistance or an internal resistance component that is a voltage change due to a predetermined fixed value of the internal resistance. Voltage detection device.
前記電流値の変動に対する前記電圧値の応答の過渡応答成分に係る第1の状態量と、前記蓄電装置の開路電圧に係る第2の状態量とを備える状態量を算出する際に、少なくとも前記第1の状態量として、前記電流検出手段により検出される前記電流値に対して少なくとも上限飽和電圧値または下限飽和電圧値を有する遅れ特性の充放電ヒステリシス電圧成分に係る状態量を、前記電流値に基づき算出する状態量算出手段と、
少なくとも前記状態量算出手段により算出される前記第1の状態量に係る前記過渡応答成分および前記第2の状態量に係る前記開路電圧を加算して得た値と、前記電圧検出手段により検出される前記電圧値との差異がゼロとなるように、前記第1の状態量および前記第2の状態量のうち少なくとも前記第2の状態量を修正するフィードバック手段と、
前記第2の状態量から前記開路電圧を算出する開路電圧算出手段と
を備えることを特徴とする蓄電装置の開路電圧検出装置。 Current detection means for detecting a current value of a discharge current or a charging current of the power storage device; voltage detection means for detecting a voltage value of a terminal voltage of the power storage device;
When calculating a state quantity including a first state quantity relating to a transient response component of a response of the voltage value to a change in the current value and a second state quantity relating to an open circuit voltage of the power storage device, at least the As a first state quantity, a state quantity relating to a charge / discharge hysteresis voltage component of a delay characteristic having at least an upper limit saturation voltage value or a lower limit saturation voltage value with respect to the current value detected by the current detection means is defined as the current value. A state quantity calculating means for calculating based on
A value obtained by adding at least the transient response component related to the first state quantity calculated by the state quantity calculation means and the open circuit voltage related to the second state quantity, and detected by the voltage detection means. Feedback means for correcting at least the second state quantity among the first state quantity and the second state quantity so that a difference from the voltage value becomes zero;
An open circuit voltage detection device for a power storage device, comprising: an open circuit voltage calculation unit configured to calculate the open circuit voltage from the second state quantity.
前記フィードバック手段は、前記状態量算出手段により算出される前記第1の状態量に係る前記過渡応答成分および前記第2の状態量に係る前記開路電圧と前記内部抵抗算出手段により算出される前記内部抵抗または所定の内部抵抗固定値による電圧変化である内部抵抗成分とを加算して得た値と、前記電圧検出手段により検出される前記電圧値との差異がゼロとなるように、少なくとも前記第1の状態量および前記第2の状態量の何れか一方を修正することを特徴とする請求項4または請求項5に記載の蓄電装置の開路電圧検出装置。 An internal resistance calculating means for calculating an internal resistance of the power storage device based on at least the voltage value detected by the voltage detecting means;
The feedback means includes the transient response component related to the first state quantity calculated by the state quantity calculation means and the open circuit voltage related to the second state quantity and the internal resistance calculation means calculated by the internal resistance calculation means. The difference between the value obtained by adding the resistance or the internal resistance component, which is a voltage change caused by a predetermined internal resistance fixed value, and the voltage value detected by the voltage detecting means is zero. 6. The open circuit voltage detection device for a power storage device according to claim 4, wherein either one of the first state quantity and the second state quantity is corrected.
前記状態量算出手段は、前記劣化度検出手段により検出された前記劣化度に応じて、少なくとも前記上限飽和電圧値または前記下限飽和電圧値を変更することを特徴とする請求項1から請求項6の何れか1つに記載の蓄電装置の開路電圧検出装置。 Comprising a deterioration degree detecting means for detecting a deterioration degree of the power storage device;
7. The state quantity calculation unit changes at least the upper limit saturation voltage value or the lower limit saturation voltage value according to the deterioration level detected by the deterioration level detection unit. The open circuit voltage detection apparatus of the electrical storage apparatus as described in any one of these.
前記開路電圧算出手段により算出される前記開路電圧に基づき、前記蓄電装置の残容量を算出する残容量算出手段とを備えることを特徴とする蓄電装置の残容量検出装置。 An open circuit voltage detection device for a power storage device according to any one of claims 1 to 7,
A remaining capacity detecting device for a power storage device, comprising: remaining capacity calculating means for calculating a remaining capacity of the power storage device based on the open circuit voltage calculated by the open circuit voltage calculating means.
前記記憶手段に記憶された前記データに基づき、前記開路電圧算出手段により算出される前記開路電圧に応じた前記蓄電装置の前記残容量を算出することを特徴とする請求項8に記載の蓄電装置の残容量検出装置。 The remaining capacity calculating means includes storage means for storing data indicating a predetermined correlation between the open circuit voltage and the remaining capacity,
9. The power storage device according to claim 8, wherein the remaining capacity of the power storage device is calculated according to the open circuit voltage calculated by the open circuit voltage calculation unit based on the data stored in the storage unit. Remaining capacity detector.
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