JP5393176B2 - Battery system and input / output power estimation method - Google Patents

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Description

本発明は、バッテリシステム及び入出力電力推定方法の技術分野に属する。   The present invention belongs to the technical field of battery systems and input / output power estimation methods.

従来では、事前にバッテリにおける電流−電圧特性を測定し、この直線から下限電圧での電流を計算して、最大電流とし、この最大電流に下限電圧を乗じてバッテリが出力できる電力を算出している(例えば、非特許文献1参照。)。   Conventionally, the current-voltage characteristics of the battery are measured in advance, the current at the lower limit voltage is calculated from this line, the maximum current is calculated, and the power that the battery can output is calculated by multiplying the maximum current by the lower limit voltage. (For example, see Non-Patent Document 1).

また、逐次パラメータ推定で算出した内部抵抗値から、最大電流を推定し、電圧を乗じてバッテリが出力できる電力を算出しているものもある(例えば、非特許文献2参照。)。   In some cases, the maximum current is estimated from the internal resistance value calculated by the sequential parameter estimation, and the power that can be output by the battery is calculated by multiplying the voltage (see, for example, Non-Patent Document 2).

冨永、宮下、「EV用電池の出力特性評価に関する考察」、第49回電池討論会要旨集、電気化学会、平成20年11月、P.128Tominaga, Miyashita, “Study on Evaluation of Output Characteristics of Battery for EV”, Abstracts of 49th Battery Discussion Meeting, Electrochemical Society, November 2008, P.128 湯本、外3名、「適応デジタルフィルタ理論を用いた電池内部状態量の推定方法」、学術講演会前刷集、自動車技術会、平成15年5月、文献番号20035031、P.5〜P.10Yumoto, 3 others, “Method of estimating internal state quantity of battery using adaptive digital filter theory”, Preprint of Academic Lecture, Automobile Engineering Association, May 2003, Document No. 20035031, P.5 ~ P. Ten

しかしながら、従来技術は、事前に電流−電圧特性を測定したものを用いる場合、SOCによって変化してしまうため、SOCに対応する入出力テーブルを多数用意する必要があるという課題がある。   However, the conventional technique has a problem in that it is necessary to prepare a large number of input / output tables corresponding to the SOC because when the current-voltage characteristics measured in advance are used, it changes depending on the SOC.

また、従来技術のバッテリモデルでは、大電流での内部抵抗推定に誤差が生じ、最大電流の推定値にも誤差が生じるという課題がある。   In addition, the conventional battery model has a problem that an error occurs in the estimation of the internal resistance at a large current and an error also occurs in the estimated value of the maximum current.

本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、多数のテーブルデータを必要とせず、バッテリの入出力可能な電力を精度よく推定できるバッテリシステム及び入出力電力推定方法を提供することにある。   The present invention has been made paying attention to the above problems, and its object is to provide a battery system and input / output power capable of accurately estimating the power that can be input / output of the battery without requiring a large amount of table data. It is to provide an estimation method.

上記目的を達成するため、本発明では、バッテリ電流を充放電可能なバッテリを有するバッテリシステムであって、前記バッテリの状態を測定する電池状態測定手段と、前記バッテリの内部抵抗成分に時定数の大きい成分と時定数の小さい成分を考慮したパラメータを有する等価回路が設定され、前記バッテリの状態と前記等価回路に基づき、前記等価回路のパラメータを逐次推定する等価回路パラメータ推定手段と、前記バッテリの状態と前記パラメータに基づいて、SOC推定値を算出するSOC算出手段と、逐次推定される前記パラメータに基づいて、前記バッテリの内部抵抗となる電流電圧特性の傾きを算出し、電流電圧特性の傾きに基づいてバッテリの入出力可能な最大電流を算出する内部抵抗及び最大電流算出手段と、前記バッテリの入出力可能な電力のうちの一方の電力を、前記バッテリの状態、電流電圧特性の傾き、及び前記最大電流に基づいて演算し、前記バッテリの入出力可能な電力のうちの他方の電力を、前記SOC推定値に基づいて演算する入出力電力演算手段と、を備えた、ことを特徴とする。
To achieve the above object, according to the present invention, there is provided a battery system having a battery capable of charging / discharging a battery current, battery state measuring means for measuring the state of the battery, and an internal resistance component of the battery having a time constant. An equivalent circuit having parameters taking into account a large component and a component having a small time constant is set, and based on the state of the battery and the equivalent circuit, equivalent circuit parameter estimation means for sequentially estimating parameters of the equivalent circuit, An SOC calculating means for calculating an estimated SOC value based on the state and the parameter, and an inclination of the current-voltage characteristic serving as the internal resistance of the battery based on the sequentially estimated parameter, and an inclination of the current-voltage characteristic the internal resistance and maximum current calculating means for calculating the maximum current output possible of the battery on the basis of the back One of the power of the Li input and output possible power, the battery status, the inclination of the current-voltage characteristics, and on the basis of the maximum current and computation, the other of the input and output possible power of the battery And an input / output power calculating means for calculating the power based on the estimated SOC value .

よって、本発明にあっては、多数のテーブルデータを必要とせず、バッテリの入出力可能な電力を精度よく推定できる。   Therefore, in the present invention, it is possible to accurately estimate the power that can be input and output from the battery without requiring a large amount of table data.

実施例1のバッテリ装置の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating a configuration of a battery device according to a first embodiment. 実施例1のバッテリ装置のバッテリコントローラが備えるバッテリシステムのブロック図である。It is a block diagram of the battery system with which the battery controller of the battery apparatus of Example 1 is provided. 実施例1における等価回路パラメータ推定部のブロック構成を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a block configuration of an equivalent circuit parameter estimation unit according to the first embodiment. 実施例1のバッテリモデルの等価回路構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an equivalent circuit configuration of the battery model according to the first embodiment. 実施例1のバッテリ装置1のバッテリコントローラ2で実行される入出力電力演算処理の流れを示すフローチャートである。4 is a flowchart illustrating a flow of input / output power calculation processing executed by the battery controller 2 of the battery device 1 according to the first embodiment. 実施例1におけるバッテリの電流−電圧特性を示すグラフ図である。FIG. 3 is a graph showing the current-voltage characteristics of the battery in Example 1. 実施例1における電流電圧特性の傾きを算出する場合の電流閾値範囲外で算出する状態を示すグラフ図である。It is a graph which shows the state calculated outside the current-threshold range in the case of calculating the inclination of the current-voltage characteristic in Example 1. FIG. 実施例1における電流電圧特性の傾きを算出する場合の電流閾値範囲内の状態を示すグラフ図である。It is a graph which shows the state in the electric current threshold range in the case of calculating the inclination of the current-voltage characteristic in Example 1. FIG. 実施例1における最大電流推定状態を示す説明グラフ図である。FIG. 3 is an explanatory graph illustrating a maximum current estimation state in the first embodiment. 電流−電圧特性を作成する際のバッテリ電流とバッテリ電圧のタイムチャートである。It is a time chart of the battery current and battery voltage at the time of creating a current-voltage characteristic. 作成した電流−電圧特性の例を示す説明グラフ図である。It is explanatory graph figure which shows the example of the produced current-voltage characteristic. 入出力可能な電力とSOCの関係を示す説明グラフ図である。It is explanatory graph which shows the relationship between the electric power which can be input and output, and SOC. バッテリの電流電圧特性において、最大電流を算出する状態を示す説明グラフ図である。It is explanatory graph figure which shows the state which calculates the maximum electric current in the current-voltage characteristic of a battery. バッテリの等価回路の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of the equivalent circuit of a battery. 放電状態のバッテリの最大電流を推定した結果を示すグラフ図である。It is a graph which shows the result of having estimated the maximum electric current of the battery of a discharge state.

以下、本発明のバッテリシステム及び入出力電力推定方法を実現する実施の形態を、請求項1〜7に係る発明に対応する実施例1に基づいて説明する。   Hereinafter, an embodiment for realizing a battery system and an input / output power estimation method of the present invention will be described based on Example 1 corresponding to the invention according to claims 1 to 7.

まず、構成を説明する。
図1は実施例1のバッテリ装置の構成を示すブロック図である。
実施例1のバッテリ装置1は、バッテリコントローラ2、電流センサ3、温度センサ4、電圧センサ5、バッテリ6、負荷7を備えている。
バッテリコントローラ2は、バッテリ6の全体の容量(バッテリ容量)や、入出力可能電力を計算する。
電流センサ3は、バッテリ6から出力・入力されるバッテリ電流を測定する。
温度センサ4は、バッテリ6のバッテリ温度を検出する。なお、温度センサ4で測定されるバッテリ温度は、バッテリ6の単位電池セルの外部で構成物の一部もしくは単位電池セルを収容した構成物の内部空気を測定するものであり、単位電池セルの内部温度を測定するものではない。
電圧センサ5は、バッテリ6から出力されるバッテリ電圧を測定する。
First, the configuration will be described.
FIG. 1 is a block diagram illustrating the configuration of the battery device according to the first embodiment.
The battery device 1 according to the first embodiment includes a battery controller 2, a current sensor 3, a temperature sensor 4, a voltage sensor 5, a battery 6, and a load 7.
The battery controller 2 calculates the total capacity (battery capacity) of the battery 6 and input / output possible power.
The current sensor 3 measures the battery current output / input from the battery 6.
The temperature sensor 4 detects the battery temperature of the battery 6. The battery temperature measured by the temperature sensor 4 is a measure of the internal air of a part of the component or the component containing the unit battery cell outside the unit battery cell of the battery 6. It does not measure the internal temperature.
The voltage sensor 5 measures the battery voltage output from the battery 6.

バッテリ6は、単位電池セル61を複数接続して組電池としたものであり、以下本明細書では、バッテリ6として説明する。実施例1では、リチウムイオン電池を例とする。
なお、SOC(State of charge、以下SOCと省略する)はバッテリ容量(%)である。
負荷7は、バッテリ6を電源として駆動される負荷である。負荷7の例として、車両の駆動に用いられるモータを挙げておく。
The battery 6 is formed by connecting a plurality of unit battery cells 61 to form an assembled battery. Hereinafter, the battery 6 will be described as the battery 6. In Example 1, a lithium ion battery is taken as an example.
Note that SOC (State of charge, hereinafter abbreviated as SOC) is battery capacity (%).
The load 7 is a load driven by using the battery 6 as a power source. An example of the load 7 is a motor used for driving a vehicle.

図2は実施例1のバッテリ装置のバッテリコントローラ2が備えるバッテリシステムのブロック図である。(なお、ここで説明するバッテリシステムが入出力電力推定方法を実行する)
バッテリコントローラ2は、等価回路パラメータ推定部21、内部抵抗及び最大電流算出部22、SOC算出部23、入出力電力演算部24を備えている。
等価回路パラメータ推定部21は、電流センサ3からのバッテリ電流、電圧センサ5からのバッテリ電圧に基づいて等価回路パラメータを推定する。
内部抵抗及び最大電流算出部22は、等価回路パラメータ推定部21からの等価回路パラメータに基づいてバッテリ6の電流−電圧特性による内部抵抗と、最大電流を算出する。
SOC算出部23は、等価回路パラメータ推定部21からの等価回路パラメータと電流センサ3からのバッテリ電流に基づいて、SOCを算出する。
入出力電力演算部24は、温度センサ4からのバッテリ温度、内部抵抗及び最大電流算出部22からの内部抵抗、最大電流、電流センサ3からのバッテリ電流、SOC算出部23からのSOCに基づいて、バッテリ6の入出力可能な電力を算出する。
FIG. 2 is a block diagram of a battery system provided in the battery controller 2 of the battery device according to the first embodiment. (The battery system described here executes the input / output power estimation method)
The battery controller 2 includes an equivalent circuit parameter estimation unit 21, an internal resistance and maximum current calculation unit 22, an SOC calculation unit 23, and an input / output power calculation unit 24.
The equivalent circuit parameter estimation unit 21 estimates an equivalent circuit parameter based on the battery current from the current sensor 3 and the battery voltage from the voltage sensor 5.
The internal resistance and maximum current calculation unit 22 calculates the internal resistance based on the current-voltage characteristics of the battery 6 and the maximum current based on the equivalent circuit parameters from the equivalent circuit parameter estimation unit 21.
The SOC calculation unit 23 calculates the SOC based on the equivalent circuit parameter from the equivalent circuit parameter estimation unit 21 and the battery current from the current sensor 3.
The input / output power calculator 24 is based on the battery temperature from the temperature sensor 4, the internal resistance and the internal resistance from the maximum current calculator 22, the maximum current, the battery current from the current sensor 3, and the SOC from the SOC calculator 23. The power that can be input / output from the battery 6 is calculated.

次に、等価回路パラメータ推定部21の詳細構成について説明する。
図3は実施例1における等価回路パラメータ推定部のブロック構成を示す説明図である。
等価回路パラメータ推定部21は、適応デジタルフィルタであり、バッテリ演算部211、バッテリモデル212、適応機構213、減算器214を備えている。そして、内部のパラメータを自己修正するフィルタである。
バッテリ演算部211は、この制御系への入力となる測定されるバッテリ電流(等価回路パラメータ推定部21の内部ではi(k)とする)を入力とし、測定されるバッテリ電圧(等価回路パラメータ推定部21の内部ではV(k)とする)を出力するように、適応デジタルフィルタに設定される演算部分である。このバッテリ演算部211は実値を扱うものとして設定されたものである。
Next, the detailed configuration of the equivalent circuit parameter estimation unit 21 will be described.
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a block configuration of an equivalent circuit parameter estimation unit according to the first embodiment.
The equivalent circuit parameter estimation unit 21 is an adaptive digital filter, and includes a battery calculation unit 211, a battery model 212, an adaptation mechanism 213, and a subtracter 214. It is a filter that self-corrects internal parameters.
The battery calculation unit 211 receives the measured battery current (i (k) inside the equivalent circuit parameter estimation unit 21) as an input to the control system and inputs the measured battery voltage (equivalent circuit parameter estimation). It is a calculation part set in the adaptive digital filter so as to output V (k) inside the unit 21. The battery calculation unit 211 is set to handle actual values.

バッテリモデル212は、バッテリ6のモデルとなる等価回路であり、適応機構213による修正出力で等価回路のパラメータを調整し、電圧モデル推定値V^(k)を出力する。さらに、等価回路のパラメータを等価回路パラメータ推定部21の出力として出力する。例えば抵抗値R0〜R2、コンデンサ容量C1,C2である。
適応機構213は、減算器214で演算される偏差に応じて、バッテリモデル212の演算内容を修正する出力を行う。
減算器214は、等価回路パラメータ推定部21の出力、つまり測定されるバッテリ電圧V(k)と、電圧モデル推定値V^(k)の偏差を演算する。
The battery model 212 is an equivalent circuit that is a model of the battery 6, and adjusts the parameters of the equivalent circuit with the corrected output from the adaptive mechanism 213, and outputs a voltage model estimated value V ^ (k). Furthermore, the parameter of the equivalent circuit is output as the output of the equivalent circuit parameter estimation unit 21. For example, resistance values R0 to R2 and capacitor capacitances C1 and C2.
The adaptive mechanism 213 performs output for correcting the calculation content of the battery model 212 in accordance with the deviation calculated by the subtracter 214.
The subtracter 214 calculates the deviation between the output of the equivalent circuit parameter estimation unit 21, that is, the measured battery voltage V (k) and the voltage model estimated value V ^ (k).

次に、バッテリモデル212でパラメータが推定される等価回路について説明する。
図4は実施例1のバッテリモデルの等価回路構成を示す図である。
バッテリモデル212の等価回路は、図4に示すように、開放電圧OCV、抵抗R0,R1,R2、コンデンサ容量C1,C2を備えている。
そして、開放電圧OCV、抵抗R0、抵抗R1とコンデンサ容量C1の並行接続部分、抵抗R2とコンデンサ容量C2の並行接続部分を直列接続した構成にする。
ここで、抵抗R0は、バッテリ6における電解液の抵抗として設けたものである。抵抗R1,C1はバッテリ6における電荷移動抵抗(電極反応抵抗)として設けたものである。
また、抵抗R2、コンデンサC2は、拡散抵抗等を考慮したものである。
Next, an equivalent circuit whose parameters are estimated by the battery model 212 will be described.
FIG. 4 is a diagram illustrating an equivalent circuit configuration of the battery model of the first embodiment.
As shown in FIG. 4, the equivalent circuit of the battery model 212 includes an open circuit voltage OCV, resistors R0, R1, R2, and capacitor capacities C1, C2.
Then, the open circuit voltage OCV, the resistor R0, the parallel connection portion of the resistor R1 and the capacitor capacitance C1, and the parallel connection portion of the resistor R2 and the capacitor capacitance C2 are connected in series.
Here, the resistor R0 is provided as a resistance of the electrolytic solution in the battery 6. The resistors R1 and C1 are provided as charge transfer resistors (electrode reaction resistors) in the battery 6.
Further, the resistor R2 and the capacitor C2 take into account diffusion resistance and the like.

作用を説明する。
[入出力電力演算処理]
図5に示すのは、実施例1のバッテリ装置1のバッテリコントローラ2で実行される入出力電力演算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。
The operation will be described.
[Input / output power calculation processing]
FIG. 5 is a flowchart showing a flow of input / output power calculation processing executed by the battery controller 2 of the battery device 1 of the first embodiment. Each step will be described below.

ステップS1では、バッテリコントローラ2が、電流センサ3、温度センサ4、電圧センサ5から、バッテリ電流、バッテリ温度、バッテリ電圧を入力する。   In step S <b> 1, the battery controller 2 inputs battery current, battery temperature, and battery voltage from the current sensor 3, the temperature sensor 4, and the voltage sensor 5.

ステップS2では、等価回路パラメータ推定部21が、適応デジタルフィルタを用いて、等価回路パラメータである抵抗R0〜R2,コンデンサC1,C2を推定する。そして、SOC算出部23が、センサ電流を積算して電流積算値を得て、この電流積算値と等価回路パラメータである抵抗R0〜R2,コンデンサC1,C2からSOCを算出する。   In step S2, the equivalent circuit parameter estimation unit 21 estimates resistors R0 to R2 and capacitors C1 and C2, which are equivalent circuit parameters, using an adaptive digital filter. Then, the SOC calculation unit 23 integrates the sensor current to obtain a current integrated value, and calculates the SOC from the current integrated value and resistors R0 to R2 and capacitors C1 and C2 that are equivalent circuit parameters.

ステップS3では、内部抵抗及び最大電流算出部22が、バッテリ電流が予め設定した閾値範囲外かどうかを判断し、閾値範囲外ならばステップS4へ進み、閾値範囲内ならばステップS5へ進む。   In step S3, the internal resistance and maximum current calculation unit 22 determines whether or not the battery current is outside the preset threshold range. If it is outside the threshold range, the process proceeds to step S4, and if it is within the threshold range, the process proceeds to step S5.

ステップS4では、内部抵抗及び最大電流算出部22が、等価回路パラメータである抵抗R0〜R2,コンデンサC1,C2から、電流電圧特性の傾き、つまり内部抵抗Rを算出する。   In step S4, the internal resistance and maximum current calculation unit 22 calculates the slope of the current-voltage characteristic, that is, the internal resistance R, from the resistances R0 to R2 and the capacitors C1 and C2 that are equivalent circuit parameters.

ステップS5では、内部抵抗及び最大電流算出部22が、電流電圧特性の傾き、つまり内部抵抗Rを前回の演算値とする。   In step S5, the internal resistance and maximum current calculation unit 22 sets the slope of the current-voltage characteristic, that is, the internal resistance R as the previous calculated value.

ステップS6では、内部抵抗及び最大電流算出部22が、内部抵抗である電流電圧特性の傾きと、センサ検出したバッテリ電流、バッテリ電圧から最大電流を算出する。   In step S6, the internal resistance and maximum current calculation unit 22 calculates the maximum current from the slope of the current-voltage characteristic that is the internal resistance, the battery current detected by the sensor, and the battery voltage.

ステップS7では、入出力電力演算部24が、バッテリ電流の値からバッテリ6が放電状態かどうかを判断し、放電状態ならばステップS8へ進み、充電状態ならばステップS9へ進む。   In step S7, the input / output power calculation unit 24 determines whether or not the battery 6 is in a discharged state from the value of the battery current. If the battery 6 is in the discharged state, the process proceeds to step S8, and if it is in the charged state, the process proceeds to step S9.

ステップS8では、入出力電力演算部24が、出力可能な電力を算出し、入力可能な電力は、放電が一定時間続いた後は、テーブルを参照し、それ以外は、前回充電時の演算値とする。なお、このテーブルデータは、予めSOCと電力の関係を測定し、テーブルデータ化したものを用いるようにする。   In step S8, the input / output power calculation unit 24 calculates the power that can be output, and the power that can be input refers to the table after the discharge has continued for a certain period of time. And The table data is obtained by measuring the relationship between SOC and power in advance and converting it into table data.

ステップS9では、入出力電力演算部24が、入力可能な電力を算出し、出力可能な電力は、充電が一定時間続いた後は、テーブルを参照し、それ以外は前回放電時の演算値とする。   In step S9, the input / output power calculation unit 24 calculates the power that can be input, and the power that can be output refers to the table after the charging has continued for a certain period of time. To do.

ステップS10では、バッテリコントローラ2が車両から得る情報、もしくは信号等から車両が停止しているかどうかを判断し、車両停止ならば処理を終了し、車両停止でなければステップS1へ戻る。   In step S10, it is determined whether or not the vehicle is stopped from information or signals obtained from the vehicle by the battery controller 2. If the vehicle is stopped, the process is terminated. If the vehicle is not stopped, the process returns to step S1.

[バッテリの入出力可能電力の推定精度向上作用]
図6は実施例1におけるバッテリの電流−電圧特性を示すグラフ図である。
バッテリ6のあるSOCでの電流−電圧特性は、図6のようになる。バッテリコントローラ2は、SOCの他に上位のコントローラに対してバッテリが入力(充電)可能な電力と出力(放電)可能な電力を送信する。そして、上位のコントローラは、この電力に応じてバッテリ6の充放電を行う電流を制御する。
[Battery input / output power estimation accuracy improvement effect]
FIG. 6 is a graph showing the current-voltage characteristics of the battery in Example 1.
The current-voltage characteristics in the SOC with the battery 6 are as shown in FIG. In addition to the SOC, the battery controller 2 transmits power that can be input (charged) and power that can be output (discharged) to the upper controller. The host controller controls the current for charging / discharging the battery 6 according to the electric power.

ここで、図6に示す最大電流を精度よく算出できれば、最大電流(放電)と下限電圧(例えば2.5V)の積から出力可能な電力を計算し、最大電流(充電)と上限電圧(例えば4.2V)の積から入力可能な電力を計算することが可能となる。
なお、下限電圧は、バッテリの放電の限界値として設定するものであり、上限電圧は、バッテリの充電の限界値として設定するものである。
上限電圧と下限電圧はシステムによって決定する値である。しかし、バッテリ6の温度や劣化状態に応じて最大電流が変化するため、入出力可能な電力を算出するのは難しい。
実施例1では、状態変化による最大電流に対応し、精度よく入出力可能な電力を算出する。
If the maximum current shown in FIG. 6 can be calculated accurately, the power that can be output is calculated from the product of the maximum current (discharge) and the lower limit voltage (for example, 2.5 V), and the maximum current (charge) and the upper limit voltage (for example, 4.2) is calculated. It is possible to calculate the input power from the product of V).
The lower limit voltage is set as a limit value for discharging the battery, and the upper limit voltage is set as a limit value for charging the battery.
The upper limit voltage and the lower limit voltage are values determined by the system. However, since the maximum current changes according to the temperature and deterioration state of the battery 6, it is difficult to calculate the power that can be input and output.
In the first embodiment, the power that can be input / output with high accuracy is calculated corresponding to the maximum current due to the state change.

(等価回路のパラメータ推定)
等価回路パラメータ推定部21では、バッテリモデル212で図4に時定数の大きい拡散抵抗と、これに比較して時定数の小さい電極反応抵抗を有する等価回路を設けていることにため、バッテリ6の過渡的な状態を含め、より実際の状態に近いモデルで演算がされる。このため、SOC、バッテリ温度、バッテリ電流、劣化状態による影響が大きくあらわれる抵抗R1,R2が設定されることが推定精度を向上させる。
そして、等価回路パラメータ推定部21では、実値のものとして設定されるバッテリ演算部211の出力として測定されるバッテリ電圧V(k)と、電圧モデル推定値V^(k)の偏差が小さくなるように、適応機構213がバッテリモデル212のパラメータを変更する。これは、演算中で逐次、変更されるため、逐次状態推定となり、バッテリモデル212のパラメータは、実際のバッテリ状態を非常によく捉えたものとなる。(V^は、Vの推定値を表し、実際はVの上に^がある表記になる)
(Equivalent circuit parameter estimation)
The equivalent circuit parameter estimation unit 21 includes a diffusion resistor having a large time constant in FIG. 4 and an equivalent circuit having an electrode reaction resistance having a small time constant in comparison with the battery model 212 in FIG. Calculation is performed with a model that is closer to the actual state, including a transient state. For this reason, the estimation accuracy is improved by setting the resistors R1 and R2 that are greatly affected by the SOC, the battery temperature, the battery current, and the deterioration state.
In the equivalent circuit parameter estimation unit 21, the deviation between the battery voltage V (k) measured as the output of the battery calculation unit 211 set as an actual value and the voltage model estimation value V ^ (k) is reduced. As described above, the adaptive mechanism 213 changes the parameters of the battery model 212. Since this is sequentially changed during the calculation, it is a sequential state estimation, and the parameters of the battery model 212 are very well captured actual battery states. (V ^ represents the estimated value of V. Actually, ^ is on V.)

このバッテリモデル212のパラメータが出力され、その後の演算を行うことにより、バッテリ6の入出力電力の推定精度がさらに向上する。なお、等価回路パラメータ推定部21の処理はステップS2の処理として行われる。   The parameters of the battery model 212 are output, and the subsequent calculation is performed to further improve the estimation accuracy of the input / output power of the battery 6. In addition, the process of the equivalent circuit parameter estimation part 21 is performed as a process of step S2.

(電流電圧特性の傾きの算出)
図7は実施例1における電流電圧特性の傾きを算出する場合の電流閾値範囲外で算出する状態を示すグラフ図である。図8は実施例1における電流電圧特性の傾きを算出する場合の電流閾値範囲内の状態を示すグラフ図である。
等価回路のパラメータを推定したならば、次に電流電圧特性の傾きを算出する。この処理はステップS3〜S5で行う。この電流電圧特性の傾きが内部抵抗Rとなる。
図7には、電流閾値範囲を符号102で示す。そして、バッテリ6の電流−電圧特性を符号101で示す。そして、電流値が図7に符号103で示す範囲(算出範囲)であって、電流閾値範囲外の場合に電流電圧特性の傾きを逐次算出する。
その際には、等価回路パラメータ推定部21で推定された等価回路パラメータから次の式を用いて電流電圧特性の傾きを逐次算出する。
(Calculation of slope of current-voltage characteristics)
FIG. 7 is a graph showing a state calculated outside the current threshold range when calculating the slope of the current-voltage characteristic in the first embodiment. FIG. 8 is a graph showing a state within the current threshold range when calculating the slope of the current-voltage characteristic in the first embodiment.
Once the parameters of the equivalent circuit are estimated, the slope of the current-voltage characteristic is calculated next. This process is performed in steps S3 to S5. The slope of this current-voltage characteristic is the internal resistance R.
In FIG. 7, the current threshold range is indicated by reference numeral 102. A current-voltage characteristic of the battery 6 is denoted by reference numeral 101. Then, when the current value is in a range (calculation range) indicated by reference numeral 103 in FIG. 7 and is outside the current threshold range, the slope of the current-voltage characteristic is sequentially calculated.
In that case, the slope of the current-voltage characteristic is sequentially calculated from the equivalent circuit parameters estimated by the equivalent circuit parameter estimation unit 21 using the following equation.

Figure 0005393176
電流閾値範囲102の範囲内の場合には、前回値とする。これは、電流が0(A)に近い電流閾値範囲102の範囲内において、推定される電流電圧特性の傾きの値が、実際の閾値範囲における電流電圧特性の傾きより大きな値となり、最大電流推定値が実際の値より小さな値になるのを防ぐ処理である。
なお、前回値を使っても問題ないのは、傾きの大きな電流から電流閾値範囲102へ電流が変化することはなく、実際には、図8に矢印104で示すように、電流と電圧の測定周期により範囲外で電流閾値範囲102の範囲内と傾きが同じ電流から、電流閾値範囲102の範囲内に電流が変化するからである。
また、図8に矢印105で示すように電流の符号が変化しても、電流閾値範囲102の範囲内で傾きがほぼ同じであるので、問題はない。
Figure 0005393176
If it is within the current threshold range 102, the previous value is used. This is because the value of the slope of the estimated current-voltage characteristic is larger than the slope of the current-voltage characteristic in the actual threshold range within the current threshold range 102 where the current is close to 0 (A), and the maximum current estimation This process prevents the value from becoming smaller than the actual value.
It should be noted that there is no problem even if the previous value is used, since the current does not change from the current having a large slope to the current threshold range 102, and actually, as shown by the arrow 104 in FIG. This is because the current changes within the current threshold range 102 from the current having the same slope as the current threshold range 102 outside the range depending on the period.
Even if the sign of the current changes as indicated by an arrow 105 in FIG. 8, there is no problem because the slope is substantially the same within the current threshold range 102.

(最大電流の推定)
図9は実施例1における最大電流推定状態を示す説明グラフ図である。
電流電圧特性の傾きを算出したならば、次に最大電流の推定を行う。この処理はステップS6の処理で行う。
なお、図9において、上限電圧、下限電圧はシステムから予め設定されている。例えば、図9において、a点106やb点107のバッテリ電流、バッテリ電圧、推定した内部抵抗を直線の傾き(Ra,Rb)とすると、a点やb点それぞれにおける最大電流を以下の式により算出することができる。
(Estimated maximum current)
FIG. 9 is an explanatory graph showing the maximum current estimation state in the first embodiment.
Once the slope of the current-voltage characteristic has been calculated, the maximum current is next estimated. This process is performed in the process of step S6.
In FIG. 9, the upper limit voltage and the lower limit voltage are preset from the system. For example, in FIG. 9, assuming that the battery current, battery voltage, and estimated internal resistance at point a 106 and b point 107 are linear slopes (Ra, Rb), the maximum current at each of points a and b is given by Can be calculated.

(数2)   (Equation 2)

下限電圧−v=R×(最大電流−i)   Lower limit voltage −v = R × (maximum current−i)

数式2より、   From Equation 2,

(数3)   (Equation 3)

最大電流=(下限電流−v)/R+i   Maximum current = (lower limit current−v) / R + i

ここで、a点ならばi=ia、v=va、R=Ra、b点ならば、i=ib、v=vb、R=Rbとする。なお、図9には、傾きRa(内部抵抗)を符号108で、傾きRb(内部抵抗)を符号109で示す。   Here, if point a, i = ia, v = va, R = Ra, and point b, i = ib, v = vb, R = Rb. In FIG. 9, the slope Ra (internal resistance) is denoted by reference numeral 108 and the slope Rb (internal resistance) is denoted by reference numeral 109.

このようにして、算出した最大電流と下限電圧の積から、a点106やb点107における出力可能な電力を逐次推定する。
特に大電流のb点107においては、図4のバッテリ6の等価回路において拡散を表す抵抗R2、コンデンサC2の変化を逐次推定するため、b点107での傾きRbが精度よく算出され、出力電力の推定精度が向上する。
なお、a点106の電流はb点107に比べて小さいため、最大電流が大きくなり出力可能な電力もb点107に比べて大きな値となる。これは、小電流放電では放電容量が維持されていることを表している。また、b点107で出力可能電力が減少するのは、大電流放電のため、放電容量が減少することを表している。
また、充電の場合も同様に最大電流を算出すれば、上限電圧の積から入力可能な電力を逐次推定することになる。
In this manner, the power that can be output at point a 106 and point b 107 is sequentially estimated from the product of the calculated maximum current and lower limit voltage.
Particularly, at the point b of the large current 107, since the changes of the resistance R2 and the capacitor C2 representing diffusion are sequentially estimated in the equivalent circuit of the battery 6 in FIG. 4, the slope Rb at the point b 107 is accurately calculated, and the output power The estimation accuracy of is improved.
Since the current at point a 106 is smaller than that at point b 107, the maximum current increases, and the output power can be larger than that at point b 107. This indicates that the discharge capacity is maintained in the small current discharge. Further, the decrease in the power that can be output at the point b 107 indicates that the discharge capacity decreases due to the large current discharge.
Similarly, in the case of charging, if the maximum current is calculated, the power that can be input is sequentially estimated from the product of the upper limit voltages.

実施例1の作用を明確にするために、さらに説明を加える。
図10は電流−電圧特性を作成する際のバッテリ電流とバッテリ電圧のタイムチャートである。図11は作成した電流−電圧特性の例を示す説明グラフ図である。
入出力可能な電力を推定するには、以下のようにして推定することが考えられる。
あるSOCにおいて、電流i1(A)で放電し、t(s)後の端子電圧v1(V)を測定する。同様にして、電流i2,i3(A)での端子電圧v2,v3(V)を測定する(図10参照)。測定した、電流と電圧から電流−電圧特性を作成し、直線を延長して電圧が2.5(V)での電流を最大電流として、最大電流と電圧2.5(V)の積がこのSOCでの出力(放電)可能な電力となる(図11参照)。
充電の場合も同様にして最大電流を計算し、最大電流と電圧4.2(V)の積から、あるSOCにおける入力(充電)可能な電力を算出する。
In order to clarify the operation of the first embodiment, further explanation will be added.
FIG. 10 is a time chart of the battery current and the battery voltage when creating the current-voltage characteristics. FIG. 11 is an explanatory graph showing an example of the created current-voltage characteristics.
In order to estimate the power that can be input and output, it can be estimated as follows.
In a certain SOC, discharging is performed with a current i1 (A), and a terminal voltage v1 (V) after t (s) is measured. Similarly, terminal voltages v2, v3 (V) at currents i2, i3 (A) are measured (see FIG. 10). Create a current-voltage characteristic from the measured current and voltage, extend the straight line and set the current at 2.5 (V) as the maximum current, and the product of the maximum current and voltage 2.5 (V) is the output at this SOC. (Discharge) is possible power (see FIG. 11).
In the case of charging, the maximum current is calculated in the same manner, and the power that can be input (charged) in a certain SOC is calculated from the product of the maximum current and the voltage of 4.2 (V).

図12は、入出力可能な電力とSOCの関係を示す説明グラフ図である。なお、図12(a)には、SOCを変化して作成した、入力可能な電力と出力可能な電力のSOCとの関係を示す。
図10、図11を用いて上記説明した内容では、図11に示すように、最大電流値の推定値と実際の最大電流とに誤差が生じてしまう。そのため、図12(a)に示す入出力可能な電力とSOCの関係に誤差が生じてしまう。
さらに、バッテリ温度や劣化に応じてテーブルデータを補正するか、事前に多数のテーブルデータを準備する必要がある。
FIG. 12 is an explanatory graph showing the relationship between input / output power and SOC. FIG. 12A shows the relationship between the power that can be input and the SOC of the power that can be output, created by changing the SOC.
In the content described above with reference to FIGS. 10 and 11, as shown in FIG. 11, an error occurs between the estimated value of the maximum current value and the actual maximum current. For this reason, an error occurs in the relationship between the power that can be input and output and the SOC shown in FIG.
Furthermore, it is necessary to correct the table data according to the battery temperature or deterioration, or to prepare a large number of table data in advance.

図10、図11を用いて上記説明した内容で算出した入力可能な電力(符号110)と、実施例1で算出した入力可能な電力(符号111)の比較を図12(b)に示す。
図10、図11を用いて上記説明した内容で算出した入力可能な電力には誤差があるため、実際の電力よりも低い値でテーブルデータを設定することになる。これに対して実施例1では、入力可能な電力が正確に算出されるため、図12(b)にAで示す分、電力をバッテリに入力(充電)することにより、バッテリの使用時間が延びることになる。これにより、バッテリの小型化が可能となる。また、出力においても同様で、バッテリの容量を無駄なく使えるため、小型化が可能となる。
FIG. 12B shows a comparison between the input power (reference numeral 110) calculated with the contents described above with reference to FIGS. 10 and 11 and the input power (reference numeral 111) calculated in the first embodiment.
Since there is an error in the power that can be input calculated with the content described above with reference to FIGS. 10 and 11, the table data is set at a value lower than the actual power. On the other hand, in the first embodiment, since the power that can be input is accurately calculated, the battery usage time is extended by inputting (charging) the power to the battery by the amount indicated by A in FIG. It will be. Thereby, the battery can be miniaturized. The same applies to the output, and the capacity of the battery can be used without waste, so that the size can be reduced.

また、等価回路モデルのパラメータは、ローパスフィルタの時定数で決定することが考えられる。
図13はバッテリの電流電圧特性において、最大電流を算出する状態を示す説明グラフ図である。
図13に示すように電流電圧特性はカーブしているため、適切なローパスフィルタが設定されていないと大電流でのモデルに誤差を生じてしまう。等価回路モデル自体においても、異なる2つの時定数を含むモデルになっていないため、拡散の影響で傾きが変化する電流での傾き、つまり内部抵抗を精度よく算出できない。またこの場合には、最大電流の推定値が、次に示す式で算出されることになるが、図13に示すように、小さい値となり、算出される入力可能な電力に誤差を生じてしまう。
Further, it is conceivable that the parameters of the equivalent circuit model are determined by the time constant of the low-pass filter.
FIG. 13 is an explanatory graph showing a state in which the maximum current is calculated in the current-voltage characteristics of the battery.
Since the current-voltage characteristic is curved as shown in FIG. 13, an error occurs in the model with a large current unless an appropriate low-pass filter is set. Since the equivalent circuit model itself is not a model including two different time constants, the slope at the current whose slope changes due to the diffusion, that is, the internal resistance cannot be accurately calculated. In this case, the estimated value of the maximum current is calculated by the following equation. However, as shown in FIG. 13, the estimated value of the maximum current is small and an error occurs in the calculated input power. .

(数4)
電流電圧特性の傾きR=(開放電圧−下限電圧)/最大電流
数式4より、
(Equation 4)
Current-voltage characteristic slope R = (open-circuit voltage−lower limit voltage) / maximum current

(数5)
最大電流推定値=(開放電圧−下限電圧)/電流電圧特性の傾きR
(Equation 5)
Maximum current estimate = (open circuit voltage-lower limit voltage) / current voltage characteristic slope R

図14に示すのは、バッテリの等価回路の例を示す説明図である。
バッテリ6の等価回路としては、図14に示すものを考えることができる。しかし、図14に示す等価回路では、電極反応抵抗と拡散抵抗の分離がされてなく時定数があいまいなため、数式4、数式5を使わずに、電流電圧特性の傾きRの直線と、a点106の直線と、a点の電流値、電圧値から最大電流を求めた場合でも、バッテリ6の実際の最大電流に比べると大きくなってしまう。
これに対して、実施例1では、等価回路として図4に示す構成となり、電極反応抵抗と拡散抵抗が分離され、より実際のバッテリ状態に近い推定を行う点が有利である。
FIG. 14 is an explanatory diagram showing an example of an equivalent circuit of a battery.
As an equivalent circuit of the battery 6, the one shown in FIG. 14 can be considered. However, in the equivalent circuit shown in FIG. 14, since the electrode reaction resistance and the diffusion resistance are not separated and the time constant is ambiguous, the straight line of the slope R of the current-voltage characteristic and a Even when the maximum current is obtained from the straight line at point 106 and the current value and voltage value at point a, the maximum current is larger than the actual maximum current of battery 6.
On the other hand, in the first embodiment, the configuration shown in FIG. 4 is shown as an equivalent circuit, and the electrode reaction resistance and the diffusion resistance are separated, and it is advantageous to perform estimation closer to the actual battery state.

さらに説明を加える。
図15は放電状態のバッテリの最大電流を推定した結果を示すグラフ図である。なお、図15において、最大電流を符号Pで示し、実際のバッテリ6を測定したものを符号112で示し、図10、図11を用いて上記説明した内容で、図14の等価回路を用いて推定したものを符号114で示し、実施例1において推定したものを符号113で示す。
実施例1では、図15に示すように、最大電流の推定精度が向上し、より実際のバッテリ6に近い推定ができていることがわかる。
Further explanation will be added.
FIG. 15 is a graph showing a result of estimating the maximum current of a battery in a discharged state. In FIG. 15, the maximum current is indicated by symbol P, the actual battery 6 measured is indicated by symbol 112, and the contents described above with reference to FIGS. 10 and 11 are used with the equivalent circuit of FIG. What is estimated is indicated by reference numeral 114, and what is estimated in the first embodiment is indicated by reference numeral 113.
In the first embodiment, as shown in FIG. 15, it can be seen that the estimation accuracy of the maximum current is improved and the estimation closer to the actual battery 6 can be performed.

効果を説明する。実施例1のバッテリシステム及び入出力電力推定方法にあっては、下記に列挙する効果を有する。
充放電を行うバッテリ6を有するバッテリコントローラ2であって、バッテリ6の状態を測定する電流センサ3と温度センサ4、及び電圧センサ5と、バッテリ6の内部抵抗成分に時定数の大きい成分と時定数の小さい成分を考慮したパラメータR1,R2,C1,C2を有する等価回路が設定され、バッテリの状態と等価回路に基づき、等価回路のパラメータを逐次推定する等価回路パラメータ推定部21と、バッテリ6の状態とパラメータに基づいて、SOC推定値を算出するSOC算出部23と、逐次推定されるパラメータに基づいて、バッテリ6の内部抵抗となる電流電圧特性の傾きRを算出し、電流電圧特性の傾きRに基づいてバッテリの入出力可能な最大電流を算出する内部抵抗及び最大電流算出部22と、バッテリの入出力可能な電力のうちの一方の電力を、バッテリの状態、電流電圧特性の傾き、及び最大電流に基づいて演算し、バッテリの入出力可能な電力のうちの他方の電力を、SOC推定値に基づいて演算する入出力電力演算部24を備えたため、等価モデルのパラメータから時定数の大小で分離した内部抵抗を逐次推定し、内部抵抗を電流電圧特性の傾きとして精度よく逐次推定し、この逐次推定により多数のテーブルデータを必要とせず、バッテリの入出力可能な電力を精度よく推定できる。

Explain the effect. The battery system and the input / output power estimation method according to the first embodiment have the effects listed below.
A battery controller 2 having a battery 6 that performs charging and discharging, a current sensor 3 that measures the state of the battery 6, a temperature sensor 4, a voltage sensor 5, and an internal resistance component of the battery 6 with a component having a large time constant and a time An equivalent circuit having parameters R1, R2, C1, and C2 in consideration of components having small constants is set, and an equivalent circuit parameter estimation unit 21 that sequentially estimates parameters of the equivalent circuit based on the state of the battery and the equivalent circuit, and the battery 6 SOC calculation unit 23 for calculating the estimated SOC value based on the state of the current and the parameter, and the slope R of the current-voltage characteristic serving as the internal resistance of the battery 6 based on the sequentially estimated parameter, and the internal resistance and maximum current calculator 22 for calculating the maximum current output possible of the battery based on the inclination R, of the available input and output power of the battery One of power, battery state, the gradient of the current-voltage characteristics, and to computation on the basis of the maximum current, the other power of the available input and output power of the battery, the input to calculation based on the SOC estimation value Since the output power calculation unit 24 is provided, the internal resistance separated from the parameters of the equivalent model by the magnitude of the time constant is sequentially estimated, and the internal resistance is sequentially estimated accurately as the slope of the current-voltage characteristics. Without requiring data, it is possible to accurately estimate the power that can be input and output from the battery.

(2)上記(1)において、等価回路パラメータ推定部21のバッテリモデル212のパラメータは、バッテリ6の拡散反応を時定数の大きい成分R2,C2として備え、バッテリの電極反応を時定数の小さい成分R1,C1として備えたため、逐次推定されるパラメータを拡散反応と電極反応に分け、パラメータの推定精度を、より実際に近づけることができ、これにより入出力電力の推定精度を向上させることができる。   (2) In the above (1), the parameters of the battery model 212 of the equivalent circuit parameter estimation unit 21 include the diffusion reaction of the battery 6 as components R2, C2 having a large time constant, and the electrode reaction of the battery is a component having a small time constant. Since R1 and C1 are provided, the parameters estimated sequentially are divided into diffusion reactions and electrode reactions, and the parameter estimation accuracy can be made closer to the actual, thereby improving the input / output power estimation accuracy.

(3)上記(1)又は(2)において、電池状態測定手段は、バッテリ6のバッテリ電流を検出する電流センサ3と、バッテリ6のバッテリ電圧を検出する電圧センサ5を備え、内部抵抗及び最大電流算出部22は、バッテリの電流電圧特性において、電流値が0の近傍となる電流電圧領域として設定した電流閾値範囲102と、バッテリ6の電流電圧特性において、電流閾値範囲外で最大電流を囲む電流電圧領域として設定した範囲103を備えて、バッテリ電流が範囲103にある場合に、バッテリ6の電流電圧特性の傾きRを逐次算出するため、推定する電流電圧特性の傾きRの値が実際の値より大きな値となり、最大電流推定値が実際の値より小さな値となるのを防ぐことができ、電流電圧特性の傾きRの推定精度を向上でき、これにより入出力電力の推定精度を向上させることができる。   (3) In the above (1) or (2), the battery state measuring means includes the current sensor 3 for detecting the battery current of the battery 6 and the voltage sensor 5 for detecting the battery voltage of the battery 6, and the internal resistance and the maximum The current calculation unit 22 surrounds the maximum current outside the current threshold range in the current threshold range 102 set as a current-voltage region in which the current value is close to 0 in the current-voltage characteristic of the battery and the current-voltage characteristic of the battery 6. Since the range 103 set as the current-voltage region is provided, and the battery current is in the range 103, the slope R of the current-voltage characteristic of the battery 6 is sequentially calculated. It is possible to prevent the maximum current estimated value from becoming smaller than the actual value, and to improve the estimation accuracy of the slope R of the current-voltage characteristics. It is possible to improve the estimation accuracy of the force.

(4)上記(3)において、内部抵抗及び最大電流算出部22は、バッテリ電流が電流閾値範囲103にある場合は、前回算出した電流電圧特性の傾きを算出結果とするため、最大電流推定値が実際の値より小さな値となるのを防ぐことができつつ、問題のない範囲で前回値を用いることにより処理負荷を軽減することができる。   (4) In the above (3), when the battery current is in the current threshold range 103, the internal resistance and maximum current calculation unit 22 uses the previously calculated slope of the current-voltage characteristics as the calculation result, so that the maximum current estimated value Can be prevented from becoming smaller than the actual value, and the processing load can be reduced by using the previous value within a range where there is no problem.

(5)上記(1)〜(4)において、バッテリの放電の限界を示す下限電圧と、バッテリの充電の限界を示す上限電圧とを予め設定し、入出力電力演算部24は、電流電圧特性の傾きRと下限電圧又は上限電圧から入力可能電力又は出力可能電力を算出するため、上下限電圧と傾きRが交わる点を算出して入力可能電力又は出力可能電力とし、使用されるシステムから設定される上下限電圧を考慮して、入出力電力を推定できるようにし、実際に使用されるシステムに適した推定算出を行うようにできる。   (5) In the above (1) to (4), a lower limit voltage indicating a battery discharge limit and an upper limit voltage indicating a battery charge limit are set in advance, and the input / output power calculation unit 24 has a current-voltage characteristic. In order to calculate the input possible power or the output possible power from the slope R and the lower limit voltage or the upper limit voltage, the point where the upper and lower limit voltage and the slope R intersect is calculated as the input possible power or the output possible power and set from the system used. In consideration of the upper and lower limit voltages, the input / output power can be estimated, and the estimation calculation suitable for the actually used system can be performed.

(6)上記(5)において、入出力電力演算部24は、SOCと入出力電力の関係を予め図12(a)に示すデータとして備え、バッテリ電流から判断する入出力どちらかのバッテリ状態の入力可能電力又は出力可能電力を、電流電圧特性の傾きと下限電圧又は上限電圧から算出し、他方のバッテリ状態の入力可能電力又は出力可能電力を、SOCと入出力電力の関係のデータから算出するため、テーブルデータの数を少なくして、入力可能電力と出力可能電力の両方を精度よく推定することができる。   (6) In the above (5), the input / output power calculation unit 24 is provided with the relationship between the SOC and the input / output power as data shown in FIG. The input possible power or the output possible power is calculated from the slope of the current-voltage characteristic and the lower limit voltage or the upper limit voltage, and the input possible power or output possible power of the other battery state is calculated from the data on the relationship between the SOC and the input / output power. Therefore, it is possible to accurately estimate both the input power and the output power by reducing the number of table data.

(7)充放電を行うバッテリ6の状態を測定し(ステップS1)、バッテリ6の内部抵抗成分に時定数の大きい成分と時定数の小さい成分を考慮したパラメータR1,C1,R2,C2を有する等価回路を設定し、バッテリの状態と等価回路に基づき、等価回路のパラメータを逐次推定し(ステップS2)、バッテリの状態とパラメータに基づいて、SOC推定値を算出し(ステップS2)、逐次推定されるパラメータに基づいて、バッテリの内部抵抗となる電流電圧特性の傾きを算出し(ステップS4)、電流電圧特性の傾きに基づいてバッテリの入出力可能な最大電流を算出し(ステップS6)、バッテリの状態とSOC、電流電圧特性の傾き、及び最大電流に基づいてバッテリの入出力可能な電力を演算する(ステップS8)ため、等価モデルのパラメータから時定数の大小で分離した内部抵抗を逐次推定し、内部抵抗を電流電圧特性の傾きとして精度よく逐次推定し、この逐次推定により多数のテーブルデータを必要とせず、バッテリの入出力可能な電力を精度よく推定できる。   (7) The state of the battery 6 to be charged / discharged is measured (Step S1), and the internal resistance component of the battery 6 has parameters R1, C1, R2, and C2 that take into account a component having a large time constant and a component having a small time constant. An equivalent circuit is set, parameters of the equivalent circuit are sequentially estimated based on the battery state and the equivalent circuit (step S2), an SOC estimated value is calculated based on the battery state and the parameter (step S2), and the successive estimation is performed. Based on the parameters to be calculated, the slope of the current-voltage characteristic that becomes the internal resistance of the battery is calculated (step S4), the maximum current that can be input / output from the battery is calculated based on the slope of the current-voltage characteristic (step S6), Since the battery input / output power is calculated based on the battery state and SOC, the slope of the current-voltage characteristic, and the maximum current (step S8), the parameters of the equivalent model are calculated. The internal resistance separated from the time constant by the magnitude of the time constant is sequentially estimated, and the internal resistance is estimated sequentially with high accuracy as the slope of the current-voltage characteristics. Can be estimated with high accuracy.

以上、本発明のバッテリシステム及び入出力電力推定方法を実施例1に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。   As described above, the battery system and the input / output power estimation method of the present invention have been described based on the first embodiment. However, the specific configuration is not limited to these embodiments, and each claim of the claims Design changes and additions are permitted without departing from the spirit of the invention.

例えば実施例1では、等価回路パラメータ推定部21では、適応デジタルフィルタを備えたが、カルマンフィルタを備えるものであってもよい。   For example, in the first embodiment, the equivalent circuit parameter estimation unit 21 includes the adaptive digital filter, but may include a Kalman filter.

1 バッテリ装置
2 バッテリコントローラ
21 等価回路パラメータ推定部
211 バッテリ演算部
212 バッテリモデル
213 適応機構
214 減算器
22 最大電流算出部
23 SOC算出部
24 入出力電力演算部
3 電流センサ
4 温度センサ
5 電圧センサ
6 バッテリ
61 単位電池セル
7 負荷
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Battery apparatus 2 Battery controller 21 Equivalent circuit parameter estimation part 211 Battery calculation part 212 Battery model 213 Adaptation mechanism 214 Subtractor 22 Maximum current calculation part 23 SOC calculation part 24 Input / output electric power calculation part 3 Current sensor 4 Temperature sensor 5 Voltage sensor 6 Battery 61 Unit battery cell 7 Load

Claims (7)

バッテリ電流を充放電可能なバッテリを有するバッテリシステムであって、
前記バッテリの状態を測定する電池状態測定手段と、
前記バッテリの内部抵抗成分に時定数の大きい成分と時定数の小さい成分を考慮したパラメータを有する等価回路が設定され、前記バッテリの状態と前記等価回路に基づき、前記等価回路のパラメータを逐次推定する等価回路パラメータ推定手段と、
前記バッテリの状態と前記パラメータに基づいて、SOC推定値を算出するSOC算出手段と、
逐次推定される前記パラメータに基づいて、前記バッテリの内部抵抗となる電流電圧特性の傾きを算出し、電流電圧特性の傾きに基づいてバッテリの入出力可能な最大電流を算出する内部抵抗及び最大電流算出手段と、
前記バッテリの入出力可能な電力のうちの一方の電力を、前記バッテリの状態、電流電圧特性の傾き、及び前記最大電流に基づいて演算し、前記バッテリの入出力可能な電力のうちの他方の電力を、前記SOC推定値に基づいて演算する入出力電力演算手段と、
を備えた、
ことを特徴とするバッテリシステム。
A battery system having a battery capable of charging and discharging battery current ,
Battery state measuring means for measuring the state of the battery;
An equivalent circuit having parameters taking into account a component having a large time constant and a component having a small time constant is set as the internal resistance component of the battery, and the parameters of the equivalent circuit are sequentially estimated based on the state of the battery and the equivalent circuit. Equivalent circuit parameter estimation means;
SOC calculating means for calculating an estimated SOC value based on the state of the battery and the parameter;
The internal resistance and the maximum current are calculated based on the parameters that are sequentially estimated to calculate the slope of the current-voltage characteristic that becomes the internal resistance of the battery, and the maximum current that can be input / output from the battery is calculated based on the slope of the current-voltage characteristic. A calculation means;
One of the power of the available input and output power of the battery, the battery condition, the slope of the current-voltage characteristics, and to computation on the basis of the maximum current, of the available input and output power of the battery Input / output power calculating means for calculating the other power based on the estimated SOC value ;
With
A battery system characterized by that.
請求項1に記載のバッテリシステムにおいて、
前記等価回路のパラメータは、前記バッテリの拡散反応を時定数の大きい成分として備え、前記バッテリの電極反応を時定数の小さい成分として備えた、
ことを特徴とするバッテリシステム。
The battery system according to claim 1,
The parameter of the equivalent circuit includes the diffusion reaction of the battery as a component with a large time constant, and the electrode reaction of the battery as a component with a small time constant.
A battery system characterized by that.
請求項1又は請求項2に記載のバッテリシステムにおいて、
電池状態測定手段は、
前記バッテリの前記バッテリ電流を検出する電流検出手段と、
前記バッテリのバッテリ電圧を検出する電圧検出手段と、
を備え、
前記内部抵抗及び最大電流算出手段は、
バッテリの電流電圧特性において、電流値が0の近傍となる電流電圧領域として設定した電流閾値範囲と、
バッテリの電流電圧特性において、前記電流閾値範囲外で最大電流を囲む電流電圧領域として設定した算出範囲と、
を備えて、前記バッテリ電流が前記算出範囲にある場合に、前記バッテリの電流電圧特性の傾きを逐次算出する、
ことを特徴とするバッテリシステム。
The battery system according to claim 1 or 2,
Battery state measuring means
Current detecting means for detecting the battery current of the battery,
Voltage detecting means for detecting a battery voltage of the battery;
With
The internal resistance and maximum current calculation means are:
In the current-voltage characteristics of the battery, a current threshold range set as a current-voltage region where the current value is in the vicinity of 0,
In the current-voltage characteristics of the battery, a calculation range set as a current-voltage region surrounding the maximum current outside the current threshold range;
When the battery current is in the calculation range, the slope of the current-voltage characteristics of the battery is sequentially calculated.
A battery system characterized by that.
請求項3に記載のバッテリシステムにおいて、
前記内部抵抗及び最大電流算出手段は、
前記バッテリ電流が前記電流閾値範囲にある場合は、前回算出した電流電圧特性の傾きを算出結果とする、
ことを特徴とするバッテリシステム。
The battery system according to claim 3, wherein
The internal resistance and maximum current calculation means are:
When the battery current is in the current threshold range, the slope of the current-voltage characteristic calculated last time is used as the calculation result.
A battery system characterized by that.
請求項1〜請求項4のいずれかに記載のバッテリシステムにおいて、
前記バッテリの放電の限界を示す下限電圧と、前記バッテリの充電の限界を示す上限電圧とを予め設定し、
前記入出力電力演算手段は、
電流電圧特性の傾きと前記下限電圧又は前記上限電圧から入力可能電力又は出力可能電力を算出する、
ことを特徴とするバッテリシステム。
In the battery system according to any one of claims 1 to 4,
A lower limit voltage indicating a limit of discharge of the battery, and an upper limit voltage indicating a limit of charge of the battery are set in advance,
The input / output power calculation means includes:
Calculate input power or output power from the slope of the current-voltage characteristics and the lower limit voltage or the upper limit voltage,
A battery system characterized by that.
請求項5に記載のバッテリシステムにおいて、
前記入出力電力演算手段は、
SOCと入出力電力の関係を予めデータとして備え、
前記バッテリ電流から判断する入出力どちらかのバッテリ状態の入力可能電力又は出力可能電力を、電流電圧特性の傾きと前記下限電圧又は前記上限電圧から算出し、
他方のバッテリ状態の入力可能電力又は出力可能電力を、SOCと入出力電力の関係のデータから算出する、
ことを特徴とするバッテリシステム。
The battery system according to claim 5, wherein
The input / output power calculation means includes:
The relationship between SOC and input / output power is prepared as data in advance.
The input possible power or output possible power of the battery state of either input / output determined from the battery current is calculated from the slope of the current-voltage characteristics and the lower limit voltage or the upper limit voltage,
The input possible power or the output possible power of the other battery state is calculated from the data on the relationship between the SOC and the input / output power.
A battery system characterized by that.
バッテリ電流を充放電可能なバッテリの状態を測定し、
前記バッテリの内部抵抗成分に電極反応と拡散反応を考慮したパラメータを有する等価回路を設定し、
前記バッテリの状態と前記等価回路に基づき、前記等価回路のパラメータを逐次推定し、
前記バッテリの状態と前記パラメータに基づいて、SOC推定値を算出し、逐次推定される前記パラメータに基づいて、前記バッテリの内部抵抗となる電流電圧特性の傾きを算出し、
電流電圧特性の傾きに基づいてバッテリの入出力可能な最大電流を算出し、
前記バッテリの入出力可能な電力のうちの一方の電力を、前記バッテリの状態、電流電圧特性の傾き、及び前記最大電流に基づいて演算し、前記バッテリの入出力可能な電力のうちの他方の電力を、前記SOC推定値に基づいて演算する、ことを特徴とする入出力電力推定方法。
Measure the battery state that can charge and discharge the battery current ,
Set an equivalent circuit having parameters that take into account electrode reaction and diffusion reaction in the internal resistance component of the battery,
Based on the state of the battery and the equivalent circuit, sequentially estimate the parameters of the equivalent circuit,
An SOC estimated value is calculated based on the battery state and the parameter, and a slope of a current-voltage characteristic that becomes an internal resistance of the battery is calculated based on the parameter estimated sequentially,
Calculate the maximum current that can be input and output from the battery based on the slope of the current-voltage characteristics.
One of the power of the available input and output power of the battery, the battery condition, the slope of the current-voltage characteristics, and to computation on the basis of the maximum current, of the available input and output power of the battery An input / output power estimation method , wherein the other power is calculated based on the estimated SOC value .
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