JP5349250B2 - 電池モデル同定方法 - Google Patents
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Description
図1は実施例1の電池モデル同定方法を実施する装置のブロック構成を示す図である。
実施例1の電池モデル同定装置1は、M系列入力電流作成部2と、パラメータ推定部3を備えている。なお、電池4は充放電が可能な二次電池とする。
M系列入力電流作成部2は、所定電流値のM系列信号を作成し、電池4に入力する。詳細は後述する。
パラメータ推定部3は、M系列信号の入力に対する出力電圧、及び電池4の出力電流から電池4の電池モデルのパラメータを推定する。
さらに、電池4の状態を測定するために、電池4の端子間電圧を測定する電圧センサ5、電池4の出力電流を測定する電流センサ6を備えるものとする。
図2は実施例1の電池モデル同定装置1が同定する電池モデルの説明図である。
電池モデル7は、図2に示すように、開放電圧OCV、電解液抵抗とオーム抵抗等の直流成分を設定する抵抗Rb、そして例えばリチウムイオン電池の電荷移動過程における動的な振る舞いを表す反応抵抗として設定する抵抗R1、電気二重層として設定するC1で構成し、拡散過程における動的な振る舞いを表すものとして設定するR2〜R3、C2〜C3により構成される。ここでは電荷移動過程で1次の並列回路、拡散過程で2次の並列回路の等価回路モデルで現しているが、状況に応じてそれぞれの次数は変化する。
M系列発生回路21は、Dレジスタ211と加算器212を備えている。Dレジスタは、複数直列され、前段の出力を後段の入力とし、例えばD−FFによる演算を行い、結果を出力する。加算器212は、複数直列され、それぞれのDレジスタ211の出力と、そのDレジスタ211の後段の出力の加算結果の加算を行い、後段の加算器212へ出力する。
図5はM系列の例を説明するために示す図である。M系列とは下式の線形漸化式で発生される1ビットの数列である。
[パラメータ推定処理]
図11に示すのは、パラメータ算出部34で実行されるパラメータ推定処理の流れを示すフローチャートで、以下各ステップについて説明する。
(数8)
A(q)y(k)=B(q)u+ω(k)
実施例1では、M系列入力電流作成部2で作成したM系列信号を電池4に入力し、これに対する出力電圧により、パラメータ推定部3がステップS1〜S6の処理を行い、パラメータを推定する。M系列入力電流作成部2で作成され、電池4に入力されるM系列信号は、電流値が実際の値とほぼ同じ値のプラスマイナスを同じにした矩形信号である。例えば、図7に示す+1(A)と−1(A)の矩形波である。これにより実際の電池の状態を変化させず(1周期において)に推定できることになる。
電池4の内部抵抗値は電池4のSOCの値によって変化するが、実施例1ではSOCの値を変化しない安定した値に維持して測定する。これにより、良好な電池モデルの同定を行う。
過電圧ηは、次の関係から求められる。つまり、開放電圧OCV=端子電圧V+過電圧ηである。電池4は様々な素過程反応を含む化学反応を有しており、これを分離できるため、周波数特性を細分化して、詳細な等価回路モデルを構築する。
過電圧ηは、次の関係から求められる。つまり、開放電圧OCV=端子電圧V−過電圧ηである(図2を参照)。電池4は様々な素過程反応を含む化学反応を有しており、これを分離できるため、周波数特性を細分化して、詳細な等価回路モデルを構築する。
(1)充放電を行う電池の電池モデル同定方法であって、電池に複数の抵抗成分・容量成分をパラメータとして有する電池モデル7を設定し、M系列入力電流作成部2により周波数成分の異なるM系列信号を電流入力として電池4に入力し、その際の電池の端子電圧を電圧センサ5で測定し、パラメータ推定部3が、測定結果に基づいてシステム同定を行い、電池の周波数特性を算出し、算出した周波数特性に基づいて電池モデル7のパラメータRb,R1〜R3,C1〜C3を推定するため、入力信号を実際の大きさとしつつ、電池の状態を変化させないように電池モデルの同定を行うことができる。
2 M系列入力電流作成部
21 M系列発生回路
211 レジスタ
212 加算器
22 信号調整部
3 パラメータ推定部
31 SOC算出部
32 開放電圧算出部
33 過電圧算出部
34 パラメータ算出部
4 電池
5 電圧センサ
6 電流センサ
7 電池モデル
Claims (3)
- 充放電を行う電池の電池モデル同定方法であって、
前記電池に複数の抵抗成分・容量成分をパラメータとして有する電池モデルを設定し、
電流を入力として前記電池に入力し、その際の電池の端子電圧を測定し、
測定結果に基づいて前記電池モデルのシステム同定を行い、前記電池の周波数特性を算出し、
算出した周波数特性に基づいて前記電池モデルのパラメータを推定する、
ことを特徴とする電池モデル同定方法において、
前記電池に入力する電流は、所定の異なる周波数成分を有するM系列信号で生成し、
前記測定を行なうサンプリング周波数を前記M系列信号の周波数の移動に合わせて移動させ、
前記電池モデルのシステム同定は、所定の周波数帯域での各周波数応答データを抽出して結合し、前記周波数応答のデータに基づいて行う、
ことを特徴とする電池モデル同定方法。 - 請求項1に記載の電池モデル同定方法において、
前記システム同定は、
前記電池の出力電流を積算してSOCを算出し、
該SOCに基づいて開放電圧を算出し、
前記電池の端子電圧から前記開放電圧を減算して過電圧を算出し、該過電圧を用いて行う、
ことを特徴とする電池モデル同定方法。 - 請求項1又は2に記載の電池モデル同定方法において、
前記M系列信号は、該M系列信号のクロック周期とサンプリング周期とが、同じ値を有し、かつ、前記M系列信号の前記所定の周波数帯域がサンプリング周期数の1/100倍から1/10倍の範囲となるようにした、
ことを特徴とする電池モデル同定方法。
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