JP5563048B2 - Full charge capacity estimation device, full charge capacity estimation method and program - Google Patents
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Description
本発明は、満充電容量推定装置、満充電容量推定方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to a full charge capacity estimation device, a full charge capacity estimation method, and a program.
リチウム電池や鉛蓄電池などの二次電池を最大限に活用するためには、二次電池の充電率(SOC:State Of Charge)を精度良く推定する必要がある。ところで、二次電池は継続使用によって劣化し、劣化によりその内部抵抗が増大し、また満充電容量が減少する。二次電池のSOCを推定する方法の1つに、二次電池に流入出する電流の積算値を満充電容量で除算する方法があるが、この方法を用いてSOCを推定する場合、満充電容量の誤差により、推定したSOCにも誤差が及ぶこととなる。また、二次電池のSOCを推定する方法の1つに、二次電池の開放電圧からSOCを推定する方法があるが、この方法を用いてSOCを推定する場合、内部抵抗の誤差により、開放電圧の推定値に誤差が生じ、推定したSOCにも誤差が及ぶこととなる。 In order to make maximum use of a secondary battery such as a lithium battery or a lead storage battery, it is necessary to accurately estimate the state of charge (SOC) of the secondary battery. By the way, the secondary battery deteriorates due to continuous use, the internal resistance increases due to the deterioration, and the full charge capacity decreases. One method for estimating the SOC of the secondary battery is to divide the integrated value of the current flowing into and out of the secondary battery by the full charge capacity. When the SOC is estimated using this method, Due to the error in capacity, the estimated SOC also reaches an error. In addition, as one of methods for estimating the SOC of the secondary battery, there is a method of estimating the SOC from the open voltage of the secondary battery. However, when the SOC is estimated using this method, the SOC is released due to an error in internal resistance. An error occurs in the estimated value of the voltage, and the error also reaches the estimated SOC.
そこで、特許文献1には、二次電池の劣化により満充電容量に生じ得る誤差を考慮してSOCを推定する発明が開示されている。これにより、開放電圧に基づいて演算したSOCと、電流積算値の誤差を反映した充電率として取り得る範囲との関係から、最適であろうと推定できる値を現在の充電率と決定することができる。 Therefore, Patent Document 1 discloses an invention for estimating the SOC in consideration of an error that may occur in the full charge capacity due to deterioration of the secondary battery. Thus, a value that can be estimated to be optimal can be determined as the current charging rate from the relationship between the SOC calculated based on the open circuit voltage and the range that can be taken as the charging rate that reflects the error of the current integrated value. .
また、特許文献2には、実電流の積算値と推定電流の積算値との間の誤差を推定し、当該誤差が0になるように容量劣化パラメータを推定し、SOCの算出を行う発明が開示されている。これにより、SOCの推定精度を高めることができる。 Patent Document 2 discloses an invention in which an error between the integrated value of the actual current and the integrated value of the estimated current is estimated, the capacity deterioration parameter is estimated so that the error becomes 0, and the SOC is calculated. It is disclosed. Thereby, the estimation precision of SOC can be improved.
しかしながら、特許文献1には、電池容量誤差や推定誤差を考慮してSOCを推定する方法は記載されているが、電池容量が劣化した場合に電池容量などを推定する方法については記載がない。他方、特許文献2には、電池が劣化した場合の電池容量を推定する方法が記載されている。しかしながら、特許文献2に記載の方法では、電流の積算値を用いて電池容量を推定するため、電流値の測定値に誤差が含まれる場合、当該誤差が積算されるため、推定した電池容量の精度が低くなるおそれがある。
本発明の目的は、上述した課題を解決する満充電容量推定装置、満充電容量推定方法及びプログラムを提供することにある。
However, Patent Document 1 describes a method for estimating the SOC in consideration of a battery capacity error and an estimation error, but does not describe a method for estimating the battery capacity when the battery capacity is deteriorated. On the other hand, Patent Document 2 describes a method for estimating a battery capacity when a battery is deteriorated. However, in the method described in Patent Document 2, since the battery capacity is estimated using the integrated value of the current, if an error is included in the measured value of the current value, the error is integrated. Accuracy may be reduced.
The objective of this invention is providing the full charge capacity estimation apparatus, the full charge capacity estimation method, and program which solve the subject mentioned above.
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、二次電池に充放電される電流から測定された電流値と、前記二次電池の満充電容量の候補である複数の候補満充電容量とに基づいて、前記二次電池の満充電容量がそれぞれの値であった場合の前記二次電池の充電率を推定する電流充電率推定部と、前記二次電池の開放電圧に基づいて充電率を推定する電圧充電率推定部と、前記電流充電率推定部が推定した充電率のうち、前記電圧充電率推定部が推定した充電率との差が最も小さいものの推定に用いた候補満充電容量が、前記二次電池の満充電容量であると推定する満充電容量推定部とを備えることを特徴とする満充電容量推定装置である。 The present invention has been made in order to solve the above-described problem. A current value measured from a current charged / discharged in a secondary battery and a plurality of candidate full charge candidates for the full charge capacity of the secondary battery. Based on the charge capacity, a current charge rate estimator for estimating the charge rate of the secondary battery when the full charge capacity of the secondary battery is a respective value, and based on the open voltage of the secondary battery The candidate used for estimation of the smallest difference between the charging rate estimated by the voltage charging rate estimation unit among the charging rates estimated by the voltage charging rate estimation unit and the current charging rate estimation unit A full charge capacity estimation device comprising: a full charge capacity estimation unit that estimates that the full charge capacity is a full charge capacity of the secondary battery.
また、本発明において前記電流充電率推定部は、電流の測定時に生じ得る誤差に基づいて、前記二次電池の充電率の取り得る範囲を推定し、当該範囲内の値を前記二次電池の充電率とすることを特徴とする。 Further, in the present invention, the current charging rate estimation unit estimates a range that the charging rate of the secondary battery can take based on an error that may occur at the time of current measurement, and calculates a value within the range of the secondary battery. It is characterized by a charging rate.
また、本発明において前記電流充電率推定部は、推定した前記二次電池の充電率の取り得る範囲と前記電圧充電率推定部が推定した充電率とを比較し、前記電圧充電率推定部が推定した充電率が前記範囲内の値である場合に、前記電圧充電率推定部が推定した充電率を、前記二次電池の充電率とし、前記電圧充電率推定部が推定した充電率が前記範囲の最小値より小さい場合に、当該最小値を前記二次電池の充電率とし、前記電圧充電率推定部が推定した充電率が前記範囲の最大値より大きい場合に、当該最大値を前記二次電池の充電率とすることを特徴とする。 In the present invention, the current charging rate estimation unit compares the estimated range of the charging rate of the secondary battery with the charging rate estimated by the voltage charging rate estimation unit, and the voltage charging rate estimation unit When the estimated charging rate is a value within the range, the charging rate estimated by the voltage charging rate estimation unit is set as the charging rate of the secondary battery, and the charging rate estimated by the voltage charging rate estimation unit is When the charging rate estimated by the voltage charging rate estimator is larger than the maximum value of the range when the minimum value is smaller than the minimum value of the range, the minimum value is set as the charging rate of the secondary battery. The charging rate of the secondary battery is used.
また、本発明において前記電圧充電率推定部及び前記電流充電率推定部は、複数の時刻における充電率を算出し、前記満充電容量推定部は、前記複数の時刻における、前記電圧充電率推定部によって算出された充電率と前記電流充電率推定部によって算出された充電率の差を比較することにより、前記二次電池の満充電容量を推定することを特徴とする。 In the present invention, the voltage charging rate estimation unit and the current charging rate estimation unit calculate charging rates at a plurality of times, and the full charge capacity estimation unit includes the voltage charging rate estimation unit at the plurality of times. The full charge capacity of the secondary battery is estimated by comparing the difference between the charge rate calculated by the above and the charge rate calculated by the current charge rate estimation unit .
また、本発明において前記満充電容量推定部は、前記複数の時刻における、前記電圧充電率推定部によって算出された充電率と前記電流充電率推定部によって算出された充電率の差の平方和が最小となる充電率の推定に用いた満充電容量が、前記二次電池の満充電容量であると推定することを特徴とする。
In the present invention, the full charge capacity estimation unit may calculate a sum of squares of differences between the charge rate calculated by the voltage charge rate estimation unit and the charge rate calculated by the current charge rate estimation unit at the plurality of times. It is estimated that the full charge capacity used for estimating the minimum charge rate is the full charge capacity of the secondary battery.
また、本発明において前記電流充電率推定部は、前記候補満充電容量として、前記二次電池の満充電容量として取り得る範囲の最大値及び最小値並びに当該範囲内の複数の値を用いることを特徴とする。 In the present invention, the current charge rate estimation unit uses, as the candidate full charge capacity, a maximum value and a minimum value of a range that can be taken as a full charge capacity of the secondary battery, and a plurality of values within the range. Features.
また、本発明において前記電流充電率推定部は、前記二次電池の満充電容量として取り得る範囲として、前回推定した充電率のうち、前記電圧充電率推定部が推定した充電率との差が最も大きいものの推定に用いた候補満充電容量を除いた、候補満充電容量の最大値から最小値までの範囲を用いることを特徴とする。 Further, in the present invention, the current charging rate estimation unit has a difference from the charging rate estimated by the voltage charging rate estimation unit among the charging rates estimated last time as a possible range of the full charge capacity of the secondary battery. A range from the maximum value to the minimum value of the candidate full charge capacity excluding the candidate full charge capacity used for estimation of the largest one is characterized.
また、本発明は、二次電池の満充電容量推定方法であって、電流充電率推定部は、二次電池に充放電される電流から測定された電流値と、前記二次電池の満充電容量の候補である複数の候補満充電容量とに基づいて、前記二次電池の満充電容量がそれぞれの値であった場合の前記二次電池の充電率を推定し、電圧充電率推定部は、前記二次電池の開放電圧に基づいて充電率を推定し、満充電容量推定部は、前記電流充電率推定部が推定した充電率のうち、前記電圧充電率推定部が推定した充電率との差が最も小さいものの推定に用いた候補満充電容量が、前記二次電池の満充電容量であると推定することを特徴とする。 The present invention is also a method for estimating a full charge capacity of a secondary battery, wherein the current charge rate estimation unit includes a current value measured from a current charged and discharged to the secondary battery, and a full charge of the secondary battery. Based on a plurality of candidate full charge capacities that are candidates for capacity, the charge rate of the secondary battery when the full charge capacity of the secondary battery is each value is estimated, and the voltage charge rate estimation unit is The charge rate is estimated based on the open-circuit voltage of the secondary battery, and the full charge capacity estimation unit includes the charge rate estimated by the voltage charge rate estimation unit among the charge rates estimated by the current charge rate estimation unit, and It is estimated that the candidate full charge capacity used for estimation of the smallest difference is the full charge capacity of the secondary battery.
また、本発明は、コンピュータを、二次電池に充放電される電流から測定された電流値と、前記二次電池の満充電容量の候補である複数の候補満充電容量とに基づいて、前記二次電池の満充電容量がそれぞれの値であった場合の前記二次電池の充電率を推定する電流充電率推定部、前記二次電池の開放電圧に基づいて充電率を推定する電圧充電率推定部、前記電流充電率推定部が推定した充電率のうち、前記電圧充電率推定部が推定した充電率との差が最も小さいものの推定に用いた候補満充電容量が、前記二次電池の満充電容量であると推定する満充電容量推定部として機能させるためのプログラムである。 Further, the present invention provides a computer based on a current value measured from a current charged and discharged to a secondary battery and a plurality of candidate full charge capacities that are candidates for the full charge capacity of the secondary battery. A current charge rate estimating unit for estimating a charge rate of the secondary battery when the full charge capacity of the secondary battery is a respective value; a voltage charge rate for estimating a charge rate based on an open voltage of the secondary battery Among the charging rates estimated by the estimation unit and the current charging rate estimation unit, the candidate full charge capacity used for estimation of the smallest difference from the charging rate estimated by the voltage charging rate estimation unit is the secondary battery This is a program for functioning as a full charge capacity estimation unit that estimates a full charge capacity.
本発明によれば、実測電流値に基づいて推定された充電率と開放電圧に基づいて推定された充電率とに基づいて二次電池の満充電容量を算出する。これにより、二次電池の劣化により満充電容量の変化が生じた場合にも、変化後の満充電容量を推定することができる。 According to the present invention, the full charge capacity of the secondary battery is calculated based on the charging rate estimated based on the measured current value and the charging rate estimated based on the open circuit voltage. Thereby, even when the change of the full charge capacity occurs due to the deterioration of the secondary battery, the full charge capacity after the change can be estimated.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
図1は、本発明の一実施形態による満充電容量推定装置100の構成を示す概略ブロック図である。
満充電容量推定装置100は、運用中の二次電池の満充電容量を推定する装置であって、開放電圧推定部101、SOCV推定部102(電圧充電率推定部)、基準SOCI推定部103、SOCI誤差推定部104、SOCI推定部105(電流充電率推定部)、SOCI記憶部106、評価値算出部107、評価値記憶部108、収束判定部109、候補更新部110、満充電容量推定部111を備える。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic block diagram showing a configuration of a full charge
The full charge
開放電圧推定部101は、二次電池の温度及びSOCごとに、二次電池の等価回路モデルの等価素子のパラメータを記憶しており、実測温度及びSOCに応じたパラメータを適用した等価回路モデルに実測電流及び実測電圧を適用することで、二次電池の開放電圧を算出する。なお、等価素子のパラメータと二次電池の温度及びSOCとの関係は、予め測定しておいたものを用いる。また、開放電圧の推定に用いるSOCは、SOCV推定部102が推定したSOCやSOCI推定部が推定したSOCを用いても良いし、その他の方法で推定したSOCを用いても良い。
SOCV推定部102は、二次電池の開放電圧及び温度とSOCの関係を示すテーブルを参照して、開放電圧推定部101が推定した開放電圧から二次電池のSOC(以下、SOCV推定部102が推定したSOCをSOCVという)を所定時間ごとに演算する。なお、二次電池の開放電圧及び温度とSOCの関係は、予め測定しておいたものを用いる。
The open-circuit
The
基準SOCI推定部103は、SOCI記憶部106が記憶する前回の二次電池のSOCと二次電池に充放電される電流の実測電流値とを用いて、複数の候補満充電容量のそれぞれについて、実測電流に誤差がないと仮定した場合における二次電池のSOC(以下、基準SOCIという)を所定時間ごとに演算する。ここで、候補満充電容量とは、現時点の二次電池の満充電容量の候補のことである。
SOCI誤差推定部104は、実測電流に含まれる誤差により基準SOCI推定部103が推定した基準SOCIに含まれ得る誤差を推定する。なお、実測電流に含まれる誤差は、二次電池の電流を計測する電流センサのカタログに記載されている計測精度や、実験等において計測した電流センサの計測精度の実力値に基づいて、予めパラメータとして設定しておく。
SOCI推定部105は、SOCV推定部102が推定したSOCVと、基準SOCI推定部103が推定した基準SOCIと、SOCI誤差推定部104が推定した誤差とに基づいて、二次電池のSOC(以下、SOCI推定部105が推定したSOCをSOCIという)を推定する。
SOCI記憶部106は、SOCI推定部105が最後に推定したSOCIを記憶する。
The reference
The SOCI
Based on the SOCV estimated by the
The SOCI
評価値算出部107は、SOCV推定部102が推定したSOCVとSOCI推定部105が推定した各候補満充電容量についてのSOCIとの差の二乗を積算することにより、満充電容量の推定に用いる評価値を算出する。すなわち、評価値は、評価時刻ごとのSOCVとSOCIとの差の二乗和と等しい。
評価値記憶部108は、評価値算出部107が算出した評価値を、候補満充電容量ごとに記憶する。なお、評価値記憶部108は、評価値の初期値として0を記憶する。
The evaluation
The evaluation
収束判定部109は、評価値記憶部108が記憶する評価値に基づいて、候補満充電容量間における、評価値の散布度を算出し、当該散布度が所定の閾値未満であるか否かを判定する。なお、散布度とは、範囲、分散、標準偏差など、値のばらつきを示す統計値のことである。本実施形態では、収束判定部109は、候補満充電容量間における評価値の範囲、すなわち最大値と最小値との差を算出し、当該値が満充電容量の推定誤差として許容しうる範囲を示す閾値未満であるか否かを判定する。
候補更新部110は、評価値の総和の散布度が所定の閾値以上である場合に、候補満充電容量を更新する。
満充電容量推定部111は、評価値の総和の散布度が所定の閾値未満である場合、この値に基づいて、二次電池の満充電容量を推定する。
Based on the evaluation value stored in the evaluation
The
The full charge
次に、本実施形態による満充電容量推定装置100の動作を説明する。
図2は、本発明の一実施形態による満充電容量推定装置100の動作を示すフローチャートである。
満充電容量推定装置100が二次電池の満充電容量の推定処理を開始すると、開放電圧推定部101は、二次電池の実測電流、実測電圧、実測温度及びSOCに基づいて、二次電池の開放電圧を推定する(ステップS1)。具体的には、開放電圧推定部101は、温度及びSOCに関連付けて二次電池の等価回路モデルにおける各等価素子のパラメータを複数記憶しており、当該パラメータを適用した等価回路モデルに実測電流及び実測電圧を代入することで二次電池の開放電圧を算出する。
Next, the operation of the full charge
FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the full charge
When the full charge
図3は、二次電池の等価回路モデルの例を示す図である。
本実施形態では、二次電池の等価回路として、図3に示すような、抵抗RaとキャパシタCaの並列回路、抵抗Rd、及び電源を直列に接続したものを用いる。当該等価回路を構成する各等価素子のパラメータは、二次電池の温度変化に応じて変化する。したがって、開放電圧推定部101は、図3に示す等価回路の抵抗Ra、抵抗Rd、キャパシタCaの抵抗値及び静電容量を温度及びSOCに関連付けて記憶し、適切なパラメータを決定することで、二次電池の開放電圧を精度良く算出することができる。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an equivalent circuit model of the secondary battery.
In the present embodiment, as an equivalent circuit of a secondary battery, a parallel circuit of a resistor Ra and a capacitor Ca, a resistor Rd, and a power source connected in series as shown in FIG. 3 is used. The parameter of each equivalent element constituting the equivalent circuit changes according to the temperature change of the secondary battery. Therefore, the open-circuit
次に、SOCV推定部102は、二次電池の開放電圧及び温度とSOCの関係を示すテーブルを参照して、二次電池の開放電圧及び実測温度から二次電池のSOCVを演算する(ステップS2)。具体的には、SOCV推定部102は、二次電池の実測電圧に最も近い2つの開放電圧及び2つの温度に関連付けられたSOCをそれぞれテーブルから読み出し、補間計算により、二次電池の実測電圧に対応するSOCVを演算する。他の方法として、SOCV推定部102は、SOCと開放電圧及び温度との関係を示す近似式を読み出し、当該近似式に開放電圧及び実測温度を代入して計算することで、SOCVを演算することもできる。
Next, the
SOCV推定部102によるSOCVの推定と並行して、基準SOCI推定部103は、式(1)を用いて、複数の候補満充電容量について、二次電池の基準SOCIを演算する(ステップS3)。
In parallel with the estimation of the SOCV by the
但し、SOC0は、SOCI推定部105が前回推定したSOCIであって、SOCI記憶部106が記憶するSOCIである。なお、初回の実行時には、SOCI記憶部106は、二次電池の運用開始前に予め測定しておいた二次電池のSOCを記憶している。また、Ic(n)は、現在時刻(時刻n)において測定された実測電流の電流値である。また、Tsは、満充電容量推定装置100によるSOCの演算周期である。また、Qは、候補満充電容量である。
However, SOC 0 is the SOCI previously estimated by the
なお、候補満充電容量の初期値は、二次電池の現在の満充電容量を中心とした範囲で設定することが好ましい。例えば、劣化の無い二次電池の満充電容量を50アンペア時とし、二次電池の満充電容量の取り得る範囲の最小値を40アンペア時、最大値を60アンペア時とするなど、50アンペア時を中心に設定することが好ましい。また、本実施形態では黄金分割探索により満充電容量を推定するため、候補満充電容量は、二次電池の運用可能範囲の2つの黄金分割点、並びに当該最大値及び最小値の4点を用いることが好ましい。なお黄金分割点とは、範囲の最大値と当該点との差と、当該点と最小値との差の比が黄金比(1:(1+√5)/2)になる点である。 The initial value of the candidate full charge capacity is preferably set in a range centered on the current full charge capacity of the secondary battery. For example, the full charge capacity of a secondary battery without deterioration is 50 ampere hours, the minimum value of the full charge capacity of the secondary battery is 40 ampere hours, the maximum value is 60 ampere hours, etc. It is preferable to set the center. In this embodiment, since the full charge capacity is estimated by the golden section search, the candidate full charge capacity uses the two golden section points in the operable range of the secondary battery and the four points of the maximum value and the minimum value. It is preferable. The golden division point is a point at which the ratio of the difference between the maximum value of the range and the point and the difference between the point and the minimum value becomes the golden ratio (1: (1 + √5) / 2).
次に、SOCI誤差推定部104は、電流の測定時に生じ得る誤差と電池容量に想定し得る誤差とに基づいて、式(2)により、基準SOCI推定部103が推定する基準SOCIに含まれ得る誤差の最大値ΔSerrMAX(n)及び最小値ΔSerrMIN(n)を、候補満充電容量ごとに算出する(ステップS4)。
Next, the
但し、ΔIcは、電流の測定時に実測電流値に生じ得る誤差の最大値を示す。なお、上述したように、ΔIcは、電流センサのカタログに記載されている計測精度や、実験等において計測した計測精度に基づいて予め設定される値である。また、ΔQは、電池の容量の誤差として想定し得る値の最大値を示す。なお、ΔIc及びΔQは、それぞれ固定値である。 However, ΔI c indicates the maximum value of an error that can occur in the measured current value when measuring the current. As described above, ΔI c is a value set in advance based on the measurement accuracy described in the current sensor catalog or the measurement accuracy measured in experiments or the like. ΔQ represents the maximum value that can be assumed as an error in battery capacity. Note that ΔI c and ΔQ are fixed values.
次に、SOCI推定部105は、候補満充電容量ごとの基準SOCIに、誤差の最大値及び最小値を加算することで、候補満充電容量ごとのSOCIの取り得る範囲を推定する(ステップS5)。次に、SOCI推定部105は、候補満充電容量ごとに、SOCV推定部102が推定したSOCVが、SOCIの取り得る範囲内に存在するか否かを判定する(ステップS6)。
Next, the
SOCI推定部105は、SOCVがSOCIの取り得る範囲内に存在すると判定した場合(ステップS6:YES)、SOCVを、SOCIと推定する(ステップS7)。他方、SOCI推定部105は、SOCVがSOCIの取り得る範囲内に存在しないと判定した場合(ステップS6:NO)、SOCVが、当該範囲より大きい値であるか小さい値であるかを判定する(ステップS8)。
When it is determined that the SOCV is within the range that the SOCI can take (step S6: YES), the
SOCI推定部105は、SOCVがSOCIの取り得る範囲より大きい値であると判定した場合(ステップS8:YES)、当該範囲の最大値を、SOCIと推定する(ステップS9)。他方、SOCI推定部105は、SOCVがSOCIの取り得る範囲より小さい値であると判定した場合(ステップS8:NO)、当該範囲の最小値をSOCIと推定する(ステップS10)。
When the
ステップS7、S9またはS10において、SOCI推定部105がSOCIを推定すると、SOCI推定部105は、当該SOCIをSOCI記憶部106に記録する(ステップS11)。次に、評価値算出部107は、SOCV推定部102が推定したSOCVとSOCI推定部105が推定したSOCIとの差に時間Tsを乗じた値の二乗を取った値を差分評価値として候補満充電容量ごとに算出する(ステップS12)。すなわち、差分評価値は、時間Tsの間にSOCIとSOCVとの間に生じたずれの大きさを示す。そして、評価値算出部107は、評価値記憶部108が候補満充電容量に関連付けて記憶する評価値に当該差分評価値を加算することで、候補満充電容量ごとに評価値を算出する(ステップS13)。次に、評価値算出部107は、当該評価値を評価値記憶部108に候補満充電容量ごとに上書きして記録する(ステップS14)。
When the
次に、収束判定部109は、評価値算出部107による評価値の計算時間が所定時間に達したか否かを判定する(ステップS15)。なお、本実施形態では、満充電容量の推定は、時間N×Tsの間に推定されたSOCVとSOCIの残差の平方和を用いる。
Next, the
収束判定部109は、評価値算出部107による評価値の計算時間が、N×Tsに満たないと判定した場合(ステップS15:NO)、ステップS1に戻り、次の時刻における評価値の算出を行う。
他方、収束判定部109は、評価値算出部107による評価値の計算時間が、N×Tsに達したと判定した場合(ステップS15:YES)、収束判定部109は、候補満充電容量ごとの評価値のうち、最大のものと最小のものとの差、すなわち評価値の範囲を算出する(ステップS16)。
On the other hand, when the
次に、収束判定部109は、算出した差の値が所定の閾値未満であるか否かを判定する(ステップS17)。収束判定部109は、算出した差の値が所定の閾値以上であると判定した場合(ステップS17:NO)、満充電容量の推定の精度が低いため、候補更新部110は、基準SOCI推定部103が用いる候補満充電容量を更新する(ステップS18)。具体的には、評価値の総和が最大となった候補満充電容量を、候補満充電容量から除外する。そして、残り3つの候補満充電容量の最小値から最大値までの範囲を、二次電池の満充電容量の取り得る範囲とし、当該範囲の最大値及び最小値、並びに2つの黄金分割点を、新たな候補満充電容量とする。
そして、収束判定部109は、評価値記憶部108が記憶する評価値を0にリセットし(ステップS19)、ステップS1に戻り、再度評価値の計算を継続する。
Next, the
Then, the
他方、収束判定部109が、算出した差の値が所定の閾値未満であると判定した場合(ステップS17:NO)、必要な推定精度が確保できるため、満充電容量推定部111は、評価値が最小となった候補満充電容量を、満充電容量と推定する(ステップS20)。
On the other hand, when the
このように、本実施形態によれば、満充電容量推定装置100は、SOCIとSOCVとに基づいて二次電池の満充電容量を算出する。これにより、満充電容量推定装置100は、二次電池の劣化により満充電容量の変化が生じた場合にも、変化後の満充電容量を推定することができる。
Thus, according to the present embodiment, the full charge
図4は、電流積算値を用いてSOCIの推定を行った場合と本実施形態によりSOCIの推定を行った場合とを比較する図である。
また、本実施形態によれば、満充電容量推定装置100は、SOCIの推定に電流積算値を用いずに電流値を用い、さらにステップS6〜S9の処理により、SOCVを用いてSOCIに生じる誤差を補正している。これにより、満充電容量推定装置100は、SOCIに電流積算によって誤差が蓄積されることを防ぎ、かつSOCIに含まれる誤差を最小限にとどめることができ、より正確に満充電容量の推定を行うことができる。図4に示すように、電流積分によるSOCIでは、電流の測定における誤差の影響が蓄積されるため、算出されるSOCIの値が真値から徐々に離れていくのに対し、本実施形態では、SOCIの値について毎回誤差を補正するため、誤差の蓄積を抑えることができる。
FIG. 4 is a diagram comparing the case where the SOCI is estimated using the integrated current value and the case where the SOCI is estimated according to the present embodiment.
Further, according to the present embodiment, the full charge
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。 As described above, the embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to the above, and various design changes and the like can be made without departing from the scope of the present invention. It is possible to
例えば、本実施形態では、SOCIとSOCVの差の平方和(評価値の総和)を、ステップS12〜S15に示すように、演算周期Tsごとに離散的に算出する場合について説明したが、これに限られない。例えば、アナログ回路などにより、SOCI及びSOCVを連続的に算出できる場合、SOCIとSOCVの差の平方和J(Q)を、以下に示す式(3)にしたがって算出しても良い。 For example, in the present embodiment, a case has been described in which the sum of squares of differences between SOCI and SOCV (total sum of evaluation values) is discretely calculated for each calculation cycle T s as shown in steps S12 to S15. Not limited to. For example, when SOCI and SOCV can be continuously calculated by an analog circuit or the like, the sum of squares J (Q) of the difference between SOCI and SOCV may be calculated according to the following equation (3).
但し、SOCV(t)とは、時刻tにおけるSOCVを示す。また、SOCI(Q,T)とは、候補満充電容量Qについての時刻tにおけるSOCIを示す。 However, SOCV (t) indicates the SOCV at time t. Also, SOCI (Q, T) indicates the SOCI at time t for the candidate full charge capacity Q.
また、ステップS12〜S15に示す方法や、式(3)に示す方法のように、単にSOCIとSOCVの差の平方和を算出せず、当該値に対して、SOCのレベルによって重み付けをしても良い。 In addition, unlike the method shown in steps S12 to S15 and the method shown in equation (3), the sum of squares of the difference between SOCI and SOCV is not simply calculated, and the value is weighted according to the SOC level. Also good.
また、本実施形態では、二次電池の満充電容量の推定方法として、満充電容量の取り得る範囲の最大値及び最小値、並びにその2つの黄金分割点を用いて狭めていく方法(黄金分割探索)を用いたが、これに限られない。例えば、式(4)の値を、式(5)を満たすまで繰り返し実行する勾配法により算出しても良い。 In this embodiment, as a method for estimating the full charge capacity of the secondary battery, the maximum value and the minimum value of the range that the full charge capacity can take, and a method of narrowing using the two golden division points (golden division) Search) is used, but is not limited to this. For example, the value of Expression (4) may be calculated by a gradient method that is repeatedly executed until Expression (5) is satisfied.
なお、γは調整係数であり、εは収束条件を示す閾値である。γ及びεは、それぞれ予め設定しておく。 Note that γ is an adjustment coefficient, and ε is a threshold value indicating a convergence condition. γ and ε are set in advance, respectively.
また、満充電容量推定装置100が十分な演算能力を有していれば、候補満充電容量を5つ以上設定し、繰り返し満充電容量の取り得る範囲を狭める計算をせずに、評価値の総和が最小となる候補満充電容量を、満充電容量と推定しても良い。
Further, if the full charge
また、本実施形態では、評価値の散布度として範囲を用い、収束判定部109が、評価値の範囲が所定の閾値未満となったときに、評価値が最小となる候補満充電容量を満充電容量と推定する場合について説明したが、これに限られない。例えば、評価値の散布度として評価値の間隔を用いる場合、収束判定部109は、各評価値の間隔が所定の閾値未満となったときに、評価値が最小となる候補満充電容量を満充電容量と推定しても良い。その他、評価値の散布度として、分散や標準偏差を用いても良い。
In the present embodiment, the range is used as the evaluation value dispersion degree, and the
また、本実施形態では、電流値を用いてSOCIを推定する場合について説明したが、これに限られず、電流積算値を用いてSOCIを推定しても良い。 Moreover, although this embodiment demonstrated the case where SOCI was estimated using an electric current value, it is not restricted to this, You may estimate SOCI using an electric current integrated value.
また、本実施形態では、開放電圧の推定に用いる二次電池の等価回路の等価素子のパラメータを、温度に基づいて決定する場合について説明したが、これに限られない。例えば、開放電圧推定部101は、満充電容量推定装置100が推定した満充電容量(電池の劣化度合い)に基づいて、等価素子のパラメータを算出しても良い。
また、本実施形態では、開放電圧の推定に用いる二次電池の等価回路として図3に示すものを用いたが、これに限られず、例えば抵抗部がRdのみのものなど、他の等価回路を用いても良い。
Moreover, although this embodiment demonstrated the case where the parameter of the equivalent element of the equivalent circuit of the secondary battery used for estimation of an open circuit voltage was determined based on temperature, it is not restricted to this. For example, the open circuit
Further, in this embodiment, the equivalent circuit of the secondary battery used for estimation of the open-circuit voltage is shown in FIG. 3, but is not limited to this, and other equivalent circuits such as a resistor having only R d are used. May be used.
なお、本実施形態では、満充電容量推定装置100の単体について動作を説明したが、これに限られない。例えば、SOC推定装置に満充電容量推定装置100を搭載し、満充電容量推定装置100が算出した満充電容量を用いて二次電池のSOCを算出することで、SOCをより正確に算出することが可能となる。また、満充電容量推定装置100が算出した満充電容量を二次電池の上位システムに通知することにより、電池容量の劣化状態、メンテナンス時期、セル交換時期などを利用者に提示することができる。
In addition, although this embodiment demonstrated operation | movement about the single unit of the full charge
なお、満充電容量推定装置100は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、DVD−ROM、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
The full charge
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であっても良い。 The program may be for realizing a part of the functions described above. Furthermore, what can implement | achieve the function mentioned above in combination with the program already recorded on the computer system, what is called a difference file (difference program) may be sufficient.
100…満充電容量推定装置 101…開放電圧推定部 102…SOCV推定部 103…基準SOCI推定部 104…SOCI誤差推定部 105…SOCI推定部 106…SOCI記憶部 107…評価値算出部 108…評価値記憶部 109…収束判定部 110…候補更新部 111…満充電容量推定部
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記二次電池の開放電圧に基づいて充電率を推定する電圧充電率推定部と、
前記電流充電率推定部が推定した充電率のうち、前記電圧充電率推定部が推定した充電率との差が最も小さいものの推定に用いた候補満充電容量が、前記二次電池の満充電容量であると推定する満充電容量推定部と
を備えることを特徴とする満充電容量推定装置。 Based on the current value measured from the current charged and discharged to the secondary battery and a plurality of candidate full charge capacities that are candidates for the full charge capacity of the secondary battery, the full charge capacity of the secondary battery is respectively A current charge rate estimation unit for estimating the charge rate of the secondary battery when the value is
A voltage charge rate estimator for estimating a charge rate based on an open voltage of the secondary battery;
Among the charging rates estimated by the current charging rate estimation unit, the candidate full charging capacity used for estimation of the smallest difference from the charging rate estimated by the voltage charging rate estimation unit is the full charging capacity of the secondary battery. A full charge capacity estimation device comprising: a full charge capacity estimation unit that estimates that
ことを特徴とする請求項1に記載の満充電容量推定装置。 The current charging rate estimation unit estimates a possible range of the charging rate of the secondary battery based on an error that may occur during current measurement, and sets a value within the range as the charging rate of the secondary battery. The full charge capacity estimation apparatus according to claim 1.
ことを特徴とする請求項2に記載の満充電容量推定装置。 The current charging rate estimation unit compares the estimated range of the charging rate of the secondary battery with the charging rate estimated by the voltage charging rate estimation unit, and the charging rate estimated by the voltage charging rate estimation unit is When the value is within the range, the charging rate estimated by the voltage charging rate estimation unit is the charging rate of the secondary battery, and the charging rate estimated by the voltage charging rate estimation unit is less than the minimum value of the range. If the charging rate estimated by the voltage charging rate estimation unit is larger than the maximum value of the range, the maximum value is set as the charging rate of the secondary battery. The full charge capacity estimation apparatus according to claim 2, wherein:
前記満充電容量推定部は、前記複数の時刻における、前記電圧充電率推定部によって算出された充電率と前記電流充電率推定部によって算出された充電率の差を比較することにより、前記二次電池の満充電容量を推定する
ことを特徴とする請求項1から請求項3の何れか1項に記載の満充電容量推定装置。 The voltage charging rate estimation unit and the current charging rate estimation unit calculate charging rates at a plurality of times,
The full charge capacity estimation unit compares the difference between the charge rate calculated by the voltage charge rate estimation unit and the charge rate calculated by the current charge rate estimation unit at the plurality of times. The full charge capacity estimation apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the full charge capacity of the battery is estimated.
ことを特徴とする請求項4に記載の満充電容量推定装置。 The full charge capacity estimation unit is a charge rate at which the sum of squares of the difference between the charge rate calculated by the voltage charge rate estimation unit and the charge rate calculated by the current charge rate estimation unit at the plurality of times is minimized. The full charge capacity estimation apparatus according to claim 4, wherein the full charge capacity used for estimating the full charge capacity is estimated to be a full charge capacity of the secondary battery.
ことを特徴とする請求項1から請求項5の何れか1項に記載の満充電容量推定装置。 The current charging rate estimation unit uses, as the candidate full charge capacity, a maximum value and a minimum value of a range that can be taken as a full charge capacity of the secondary battery, and a plurality of values within the range. The full charge capacity estimation apparatus according to any one of claims 1 to 5.
電流充電率推定部は、二次電池に充放電される電流から測定された電流値と、前記二次電池の満充電容量の候補である複数の候補満充電容量とに基づいて、前記二次電池の満充電容量がそれぞれの値であった場合の前記二次電池の充電率を推定し、
電圧充電率推定部は、前記二次電池の開放電圧に基づいて充電率を推定し、
満充電容量推定部は、前記電流充電率推定部が推定した充電率のうち、前記電圧充電率推定部が推定した充電率との差が最も小さいものの推定に用いた候補満充電容量が、前記二次電池の満充電容量であると推定する
ことを特徴とする満充電容量推定方法。 A method for estimating the full charge capacity of a secondary battery,
The current charge rate estimation unit is configured to determine the secondary battery based on a current value measured from a current charged / discharged to the secondary battery and a plurality of candidate full charge capacities that are candidates for the full charge capacity of the secondary battery. Estimate the charging rate of the secondary battery when the full charge capacity of the battery is each value,
The voltage charge rate estimation unit estimates a charge rate based on an open voltage of the secondary battery,
The full charge capacity estimation unit is the candidate full charge capacity used for estimation of the smallest difference between the charge rate estimated by the voltage charge rate estimation unit and the charge rate estimated by the current charge rate estimation unit, A method for estimating a full charge capacity, characterized by estimating a full charge capacity of a secondary battery.
二次電池に充放電される電流から測定された電流値と、前記二次電池の満充電容量の候補である複数の候補満充電容量とに基づいて、前記二次電池の満充電容量がそれぞれの値であった場合の前記二次電池の充電率を推定する電流充電率推定部、
前記二次電池の開放電圧に基づいて充電率を推定する電圧充電率推定部、
前記電流充電率推定部が推定した充電率のうち、前記電圧充電率推定部が推定した充電率との差が最も小さいものの推定に用いた候補満充電容量が、前記二次電池の満充電容量であると推定する満充電容量推定部
として機能させるためのプログラム。 Computer
Based on the current value measured from the current charged and discharged to the secondary battery and a plurality of candidate full charge capacities that are candidates for the full charge capacity of the secondary battery, the full charge capacity of the secondary battery is respectively A current charge rate estimation unit for estimating the charge rate of the secondary battery when the value is
A voltage charge rate estimator for estimating a charge rate based on an open voltage of the secondary battery;
Among the charging rates estimated by the current charging rate estimation unit, the candidate full charging capacity used for estimation of the smallest difference from the charging rate estimated by the voltage charging rate estimation unit is the full charging capacity of the secondary battery. A program for functioning as a full-charge capacity estimation unit that estimates that
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