JP6163879B2 - Battery temperature estimation device and battery temperature estimation method - Google Patents
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Description
本発明は、電池の温度を推定する装置及び方法に関する。 The present invention relates to an apparatus and method for estimating the temperature of a battery.
例えばリチウムイオン電池のような二次電池を車両に搭載する場合には、電池セルの満充電容量、現在の残容量、内部抵抗値等といった多くのパラメータを算出する電池用の制御装置が必要となる。上記のパラメータを算出するに際し、特に諸特性の温度依存性が高いリチウムイオン電池の場合には、電池の正確な温度を取得する必要がある。 For example, when a secondary battery such as a lithium ion battery is mounted on a vehicle, a battery control device that calculates many parameters such as the full charge capacity of the battery cell, the current remaining capacity, and the internal resistance value is required. Become. When calculating the above parameters, it is necessary to obtain the accurate temperature of the battery, particularly in the case of a lithium ion battery in which various properties are highly temperature dependent.
すなわち、電池温度を正確に算出することが、各パラメータを正確に算出することにつながり、ひいては電池の制御精度の向上につながる。 That is, accurately calculating the battery temperature leads to accurate calculation of each parameter, which leads to an improvement in battery control accuracy.
この点、特許文献1には、内部抵抗値の推定値と電流値を用いて内部抵抗に電流が流れることによる発熱量を算出し、これと電池セル温度の初期値とを用いて電池温度を推定することが記載されている。
In this regard,
しかしながら、上記文献のように電池温度を推定すると、内部抵抗値の推定値に誤差が含まれていた場合には発熱量の算出結果にも誤差が含まれることとなり、この誤差を含んだまま電池温度推定のための演算を繰り返すことになる。すなわち、電池温度を精度良く推定することが困難である。また、上記文献においてはバッテリの温度を検出する温度センサを備え、所定のタイミングで温度センサの検出値に基づいて内部抵抗を補正しているが、温度センサの検出値に定常的に誤差が生じている場合には、やはり内部抵抗値の推定値(補正値)に誤差が発生する。したがって、温度センサの検出値に基づいて内部抵抗値を補正しても、温度センサの検出誤差に起因した内部抵抗の推定値(補正値)に誤差が発生し、電池温度を精度良く推定することが困難である。そこで、電池温度を精度良く推定することを目的とする。 However, when the battery temperature is estimated as in the above document, if the estimated value of the internal resistance value includes an error, the calculation result of the calorific value also includes an error. The calculation for temperature estimation is repeated. That is, it is difficult to accurately estimate the battery temperature. In addition, in the above document, a temperature sensor for detecting the temperature of the battery is provided, and the internal resistance is corrected based on the detected value of the temperature sensor at a predetermined timing. However, a constant error occurs in the detected value of the temperature sensor. In this case, an error also occurs in the estimated value (correction value) of the internal resistance value. Therefore, even if the internal resistance value is corrected based on the detection value of the temperature sensor, an error occurs in the estimated value (correction value) of the internal resistance due to the detection error of the temperature sensor, and the battery temperature is accurately estimated. Is difficult. Therefore, an object is to accurately estimate the battery temperature.
本発明のある態様によれば、電池温度の推定演算を周期的に繰り返す電池温度推定装置が提供される。この電池温度推定装置は、電流値を検出する電流検出手段と、電池の内部抵抗値を算出する内部抵抗値算出手段と、内部抵抗値及び電流値を用いて演算周期中の電池の発熱量を算出する発熱量算出手段と、発熱量に基づいて電池の温度変化量を推定する温度変化量推定手段を備える。さらに、電池の温度変化量を電池温度推定値の前回値に加算したものを電池温度推定値の今回値とする電池温度推定値更新手段を備える。そして、内部抵抗値算出手段は、電池温度推定値の前回値に基づいて、内部抵抗値を電池温度推定値の前回値が高いほど小さくなるように補正する。 According to an aspect of the present invention, there is provided a battery temperature estimation device that periodically repeats battery temperature estimation calculation. The battery temperature estimation device includes a current detection unit that detects a current value, an internal resistance value calculation unit that calculates an internal resistance value of the battery, and a heating value of the battery during the calculation cycle using the internal resistance value and the current value. A calorific value calculating means for calculating and a temperature change estimating means for estimating the temperature change of the battery based on the calorific value are provided. Furthermore, the battery temperature estimated value update means which makes this time the battery temperature estimated value what added the battery temperature variation | change_quantity to the last value of battery temperature estimated value is provided. Then, the internal resistance value calculating means corrects the internal resistance value based on the previous value of the battery temperature estimated value so as to decrease as the previous value of the battery temperature estimated value increases.
上記態様によれば、内部抵抗値算出手段が電池温度推定値の前回値に基づいて内部抵抗値を算出し、この内部抵抗値に基づいて電池温度推定値の今回値を推定するので、温度推定演算に負帰還がかかり、電池温度を精度良く推定することができる。 According to the above aspect, the internal resistance value calculating means calculates the internal resistance value based on the previous value of the battery temperature estimated value, and estimates the current value of the battery temperature estimated value based on the internal resistance value. Negative feedback is applied to the calculation, and the battery temperature can be accurately estimated.
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態を適用するシステムの一例を示す構成図である。本システムは、電動車に搭載されたリチウムイオン電池(以下、単に「電池」という)1を、冷却ファン5を用いて冷却する冷却システムである。例えば、電池1の温度が予め設定した温度まで上昇したら、冷却ファン5をONにする。ON状態での回転数は固定値としてもよいし、電池1の温度に応じて高温になるほど回転数を高めるようにしてもよい。
(First embodiment)
FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of a system to which the first embodiment of the present invention is applied. This system is a cooling system that cools a lithium ion battery (hereinafter simply referred to as “battery”) 1 mounted on an electric vehicle using a cooling fan 5. For example, when the temperature of the
上記のような冷却ファン5の制御は、ファン制御部10によって実行される。そして、ファン制御部10は、温度推定部20が推定した電池温度に基づいて冷却ファン5のON/OFF及び回転数を設定する。
The control of the cooling fan 5 as described above is executed by the
温度推定部20は、電池1の電圧値Vを検出する電圧センサ2、電池1の電流値Iを検出する電流センサ3、及び電池1の設置場所の環境温度Taを検出する温度センサ4の検出値を読み込み、後述する演算により電池1の温度を推定する。
The
また、ファン制御部10は、冷却ファン5のON/OFF及び回転数を設定したら、それらの情報を温度推定部20へ出力する。
In addition, when the
なお、ファン制御部10は、中央演算装置(CPU)、読み出し専用メモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)及び入出力インタフェース(I/Oインタフェース)を備えたマイクロコンピュータで構成される。ファン制御部10を複数のマイクロコンピュータで構成することも可能である。
The
次に、温度推定部20による電池温度の推定演算について説明する。
Next, battery temperature estimation calculation by the
図2は、温度推定部20の概略構成を示すブロック図である。電池温度推定演算は、システム稼働中に所定の周期で繰り返し実行される。所定の周期は、例えば数十ミリ秒から数秒の間で任意に設定する。なお、図2に示す各ブロックは、温度推定部20の機能を仮想的なユニットとして示したものであり、物理的な存在を意味しない。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the
温度推定部20は、温度推定部20とは別の演算部から読み込んだ内部抵抗推定値Reを電池温度に基づいて補正して内部抵抗補正推定値Rを算出する内部抵抗演算部B1と、通電時の内部抵抗による発熱量Qrhを演算する発熱量演算部B2を備える。また、電池1の化学反応による吸熱量と発熱量の収支(以下「熱収支」という)Qcrを演算する熱収支演算部B3と、熱拡散による冷却を含む冷却量Qcを演算する冷却量演算部B4を備える。さらに、発熱量Qrh、熱収支Qcr及び冷却量Qcから電池1の温度変化量△Teを算出する温度変化量演算部B5と、温度変化量△Teを前回演算により推定した電池温度に加算して得られる電池温度推定値Teを今回演算の温度推定値として更新する電池温度推定値更新部B6を備える。以下、各部での演算について詳細に説明する。
The
(内部抵抗演算部B1)
内部抵抗演算部B1は、内部抵抗推定値Reを読み込む。内部抵抗推定値Reは、図示しない他の制御部にて、例えば数十分から数時間、あるいは数日といった長い周期の電流測定値及び電圧測定値の時間的変化に基づいて、移動平均等を用いて更新演算される。したがって、内部抵抗推定演算に比べて充分演算周期が短い電池温度推定演算においては、内部抵抗推定値Reを固定値と考えても差し支えない。なお、内部抵抗推定値Reは電流変化に対する電圧変化を直線近似したIV直線の傾きに基づいて演算したり、電圧値と電流値とをパラメータとした電池モデル式に代入して演算する等、公知の手法により演算される。
(Internal resistance calculation unit B1)
The internal resistance calculator B1 reads the internal resistance estimated value Re. The internal resistance estimated value Re is obtained by performing a moving average or the like on the basis of a temporal change in the current measurement value and the voltage measurement value in a long cycle such as several tens of minutes to several hours or several days in another control unit (not shown). Is used for update calculation. Therefore, in the battery temperature estimation calculation having a sufficiently short calculation cycle compared to the internal resistance estimation calculation, the internal resistance estimation value Re may be considered as a fixed value. The estimated internal resistance value Re is calculated based on the slope of the IV straight line obtained by linearly approximating the voltage change with respect to the current change, or is calculated by substituting it into the battery model equation using the voltage value and current value as parameters. It is calculated by the method of.
また、内部抵抗演算部B1は、電池温度推定値Teの前回値も読み込む。システム稼働後の初回演算時は、電池温度推定値Teの前回値(すなわち初期値)を次のように設定する。まず、前回の走行が終了してから所定時間以上経過している場合には環境温度Taを電池温度推定値Teの前回値とする。一方、所定時間より短い場合には、前回走行終了時の電池温度推定値Teと、前回走行終了からの経過時間と、環境温度Taを用いて推定した温度を前回推定値とする。ここでいう所定時間は、走行終了から電池温度が環境温度まで低下するのに要する時間であり、例えば2−3時間とする。このようにして初回演算時に用いる電池温度推定値Teの前回値を設定することで、実際の電池温度に近い温度を用いて温度推定演算を開始することができる。 The internal resistance calculation unit B1 also reads the previous value of the estimated battery temperature value Te. At the time of the first calculation after the system is operated, the previous value (that is, the initial value) of the estimated battery temperature value Te is set as follows. First, when a predetermined time or more has elapsed since the end of the previous run, the environmental temperature Ta is set as the previous value of the battery temperature estimated value Te. On the other hand, if it is shorter than the predetermined time, the battery temperature estimated value Te at the end of the previous run, the elapsed time from the end of the previous run, and the temperature estimated using the environmental temperature Ta are set as the previous estimated value. The predetermined time here is the time required for the battery temperature to drop to the environmental temperature after the end of traveling, and is set to 2-3 hours, for example. By setting the previous value of the battery temperature estimated value Te used in the first calculation in this manner, the temperature estimation calculation can be started using a temperature close to the actual battery temperature.
そして、内部抵抗推定値Re、電池温度推定値Teの前回値、及び内部抵抗の電池温度に対する特性に基づいて、内部抵抗補正推定値Rを算出する。 Then, the internal resistance correction estimated value R is calculated based on the internal resistance estimated value Re, the previous value of the battery temperature estimated value Te, and the characteristics of the internal resistance with respect to the battery temperature.
図3は、内部抵抗補正推定値Rを算出するのに用いるテーブルの一例である。縦軸は内部抵抗R、横軸は電池温度Tである。 FIG. 3 is an example of a table used to calculate the internal resistance correction estimated value R. The vertical axis represents the internal resistance R, and the horizontal axis represents the battery temperature T.
内部抵抗演算部B1は、まず、読み込んだ内部抵抗推定値Reと電池温度推定値Teの前回値から図3の点Aを決定する。そして、温度変化に対する内部抵抗の変化の特性R=f(T)を予め実験等により調べておき、点Aを通り、かつ変化の特性がR=f(T)となる曲線を作成する。 The internal resistance calculation unit B1 first determines a point A in FIG. 3 from the read internal resistance estimated value Re and the previous value of the battery temperature estimated value Te. Then, the characteristic R = f (T) of the change in the internal resistance with respect to the temperature change is examined in advance by experiments or the like, and a curve passing through the point A and having the change characteristic R = f (T) is created.
このようにして作成した曲線が電池1の内部抵抗の温度依存特性線であり、次回以降の演算では、この温度依存特性線と後述する電池温度推定値更新部B6で更新した電池温度推定値Teを用いて内部抵抗を推定する。すなわち、内部抵抗補正推定値Rは、内部抵抗推定値Reを電池温度推定値Te及び温度依存特性線を用いて補正したものといえる。なおここで、図3に示す通り、一般的に電池の内部抵抗は温度が高くなるほど小さく、温度が低くなるほど大きくなる。したがって、電池温度推定値Teに基づいて温度依存特性線を参照して内部抵抗推定値Reを補正すると、内部抵抗推定値Reは温度が高くなるほど小さく、温度が低くなるほど大きく補正されて内部抵抗補正推定値Rが算出される。
The curve created in this way is the temperature-dependent characteristic line of the internal resistance of the
(発熱量演算部B2)
発熱量演算部B2は、内部抵抗に電流が流れることによる発熱量Qrhを、内部抵抗補正推定値R、電流センサ3の検出値である電流値I、及び係数k1に基づいて、式(1)により算出する。
(Heat generation amount calculation unit B2)
The calorific value calculation unit B2 calculates the calorific value Qrh due to the current flowing through the internal resistance based on the internal resistance correction estimated value R, the current value I detected by the current sensor 3, and the coefficient k1, as shown in Equation (1). Calculated by
Qrh=RI2×k1 ・・・(1) Qrh = RI 2 × k1 (1)
(熱収支演算部B3)
熱収支演算部B3は、電池1の内部での化学反応による熱収支Qcrを、電流センサ3の検出値である電流値Iと係数k2に基づいて、式(2)により算出する。係数k2は充電か放電かによって、また、使用する素材によっても異なる。
(Heat balance calculation unit B3)
The heat balance calculation unit B3 calculates a heat balance Qcr due to a chemical reaction inside the
なお、式(2)にかえて、電流値Iに対する吸熱量及び発熱量を予めマップ化しておき、読み込んだ電流値Iでマップ検索するようにしてもよい。 Instead of the equation (2), the heat absorption amount and the heat generation amount with respect to the current value I may be mapped in advance, and a map search may be performed using the read current value I.
Qcr=I×k2 ・・・(2) Qcr = I × k2 (2)
(冷却量演算部B4)
冷却量演算部B4は、冷却ファン5の稼働状態を示す冷却制御状態Scと環境温度センサ4の検出値である環境温度Taを読み込み、冷却制御状態Sc及び環境温度Taに応じた熱拡散係数を用いて冷却量Qcを算出する。冷却量Qcは、冷却ファン5が稼働していない場合より稼働している場合の方が大きく、稼働している場合は回転数が高い方がより大きくなる。また、冷却量Qcは環境温度が低いほど大きくなる。
(Cooling amount calculation unit B4)
The cooling amount calculation unit B4 reads the cooling control state Sc that indicates the operating state of the cooling fan 5 and the environmental temperature Ta that is a detection value of the
(温度変化量演算部B5)
温度変化量演算部B5は、発熱量Qrhに熱収支Qcrを加算し、そこから冷却量Qcを減算することで前回演算時から変化した熱量を算出し、さらに、電池1の比熱等を用いて、熱量の変化による電池1の温度変化量△Teを算出する。
(Temperature change amount calculation unit B5)
The temperature change amount calculation unit B5 adds the heat balance Qcr to the heat generation amount Qrh, subtracts the cooling amount Qc therefrom, calculates the amount of heat changed from the previous calculation, and further uses the specific heat of the
(電池温度推定値更新部B6)
電池温度推定値更新部B6は、電池温度推定値Teの前回値に温度変化量演算部B5で算出した温度変化量△Teを加算したものを新たな電池温度推定値Teとして更新する。そして、更新された電池温度推定値Teを、ファン制御部10及び内部抵抗演算部B1へ出力する。
(Battery temperature estimated value update unit B6)
The battery temperature estimated value updating unit B6 updates the battery temperature estimated value Te obtained by adding the temperature change amount ΔTe calculated by the temperature change amount calculating unit B5 as a new battery temperature estimated value Te. Then, the updated battery temperature estimated value Te is output to the
次に、上記した電池温度推定演算による作用・効果について説明する。 Next, operations and effects of the battery temperature estimation calculation described above will be described.
(1)本実施形態では、電池温度推定値の前回値に基づいて内部抵抗Rを算出し、内部抵抗Rと電流値Iとを用いて発熱量Qrhを算出し、発熱量Qrhに基づいて電池1の温度変化量△Teを算出し、この温度変化量△Teを電池温度推定値Teの前回値に加算して電池温度推定値の今回値とする。これによる効果は以下の通りである。 (1) In the present embodiment, the internal resistance R is calculated based on the previous value of the estimated battery temperature, the heat generation amount Qrh is calculated using the internal resistance R and the current value I, and the battery is calculated based on the heat generation amount Qrh. A temperature change amount ΔTe of 1 is calculated, and this temperature change amount ΔTe is added to the previous value of the battery temperature estimated value Te to obtain the current value of the battery temperature estimated value. The effect of this is as follows.
一般的に、電池1の内部抵抗は温度が高くなるほど小さく、温度が低くなるほど大きくなる。ここで、ある演算サイクルの電池温度推定値Teが真の値より低くなるよう誤差を含んでいた場合を仮定する。この場合、次のサイクルでは内部抵抗Rを真の値より低い電池温度推定値Teを用いて算出するので、真の値より大きな内部抵抗Rが算出される。発熱量Qrhは内部抵抗Rに比例するので、発熱量Qrhも真の値より大きくなり、このサイクルでは真の値より大きな温度変化量△Teが算出される。そして、真の値より低い電池温度推定値Teに、真の値より大きい温度変化量△Teを加算したものが、新たな電池温度推定値Teとなる。
In general, the internal resistance of the
一方、ある演算サイクルの電池温度推定値Teが真の値より高くなるよう誤差を含んでいた場合は、上記とは逆に、真の値より小さい発熱量Qrhが算出され、温度変化量△Teも真の値より小さくなる。そして、真の値より高い電池温度推定値Teに、真の値より小さい温度変化量△Teを加算したものが、新たな電池温度推定値Teとなる。 On the other hand, if an error is included so that the battery temperature estimated value Te of a certain calculation cycle becomes higher than the true value, a calorific value Qrh smaller than the true value is calculated contrary to the above, and the temperature change amount ΔTe. Is also smaller than the true value. Then, a new battery temperature estimated value Te is obtained by adding the temperature change amount ΔTe smaller than the true value to the battery temperature estimated value Te higher than the true value.
いずれの場合も、今回の演算サイクルで算出する電池温度推定値Teは、前回値に比べて真の値に近づくことになる。このように演算に負帰還がかかることにより、安定した正確な電池温度の推定が可能となる。 In any case, the estimated battery temperature value Te calculated in the current calculation cycle is closer to the true value than the previous value. In this way, negative feedback is applied to the calculation, so that stable and accurate battery temperature estimation can be performed.
また、初回演算に用いる電池温度に誤差が含まれていても、演算を繰り返すことで徐々に真の値に近づき、当該誤差をキャンセルすることが可能となる。 Further, even if an error is included in the battery temperature used for the initial calculation, it is possible to gradually approach the true value by repeating the calculation and cancel the error.
(2)温度変化量演算部B5は、内部抵抗による発熱量Qrhに加えて電池1の冷却量Qcを用いて温度変化量△Teを算出するので、発熱量Qrhのみに基づいて推定するよりも高い精度で電池1の温度を推定することができる。
(2) Since the temperature change amount calculation unit B5 calculates the temperature change amount ΔTe using the cooling amount Qc of the
(3)温度変化量演算部B5は、発熱量Qrh及び冷却量Qcに加え、さらに化学反応による熱収支Qcrを用いて温度変化量△Teを算出するので、さらに高い精度で電池1の温度を推定することができる。 (3) Since the temperature change amount calculation unit B5 calculates the temperature change amount ΔTe using the heat balance Qcr due to the chemical reaction in addition to the calorific value Qrh and the cooling amount Qc, the temperature change amount ΔTe is calculated with higher accuracy. Can be estimated.
(4)システム稼働後の初回演算時に使用する温度推定値Teの前回値を、前回の走行終了からの経過時間に応じて設定するので、実際の電池温度に近い値を用いて演算を開始することができる。その結果、温度推定演算の初期から、推定誤差をより小さくすることができる。 (4) Since the previous value of the estimated temperature Te used for the first calculation after the system is operated is set according to the elapsed time from the end of the previous run, the calculation is started using a value close to the actual battery temperature. be able to. As a result, the estimation error can be further reduced from the initial stage of the temperature estimation calculation.
(第2実施形態)
本実施形態は、第1実施形態と同様の冷却システムにおける電池1の温度推定に関するものであり、電池温度推定演算の一部が第1実施形態と異なる。
(Second Embodiment)
This embodiment relates to the temperature estimation of the
図4は、温度推定部20の概略構成を示すブロック図である。発熱量演算部B2、熱収支演算部B3、冷却量演算部B4、温度変化量演算部B5、及び電池温度推定値更新部B6は、図2と同様なので説明を省略する。
FIG. 4 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the
内部抵抗演算部B1’は、電池温度推定値Teの前回値及び内部抵抗推定値Reの他に、電池1の劣化度DRを読み込む。劣化度DRは、内部抵抗推定値Reと同様に他の制御部にて算出される。劣化度DRは公知の手法で算出すればよく、例えば、充電時の電流積算値と電池温度推定値Teの前回値から電池1の空き容量を求め、内部抵抗推定値Reと空き容量から劣化度を算出することができる。
Internal resistance computing unit B1 ', in addition to the previous value and the internal resistance estimated value Re of the battery temperature estimation value Te, read deterioration degree D R of the
そして、読み込んだ電池温度推定値Teの前回値と内部抵抗推定値Reを用いて、第1実施形態と同様に電池1の内部抵抗の温度依存特性線を作成する。ここで作成されるのは、現在の劣化度DRにおける温度依存特性線である。
Then, using the read previous value of the estimated battery temperature value Te and the estimated internal resistance value Re, a temperature-dependent characteristic line of the internal resistance of the
次回の演算では、劣化度DRが現在の値から変化していなければ、今回作成した温度依存特性線を用いて第1実施形態と同様に内部抵抗補正推定値Rを算出する。 In the next operation, the deterioration degree D R is unless changed from the current value to calculate the internal resistance correction estimate R as in the first embodiment using the temperature dependent characteristic curve prepared this time.
一方、劣化度DRが変化している場合は、劣化が進むほど内部抵抗が大きくなるという特性に基づき、劣化度DRに応じた温度依存特性線を新たに作成して、内部抵抗補正推定値Rを算出する。新たな温度依存特性線は、例えば、図4に示すように最初に作成した温度依存特性線を同一温度での内部抵抗が大きくなる方向に移動させたものである。移動量は劣化度DRに応じて定まるものであり、劣化度DRの変化量と内部抵抗の変化量の関係に基づいて予め設定しておく。 On the other hand, if the deterioration degree D R is changed, based on the characteristic that the internal resistance increases as deterioration progresses, and create a new temperature-dependent characteristic lines corresponding to the deterioration degree D R, the internal resistance correction estimate The value R is calculated. The new temperature-dependent characteristic line is, for example, the first temperature-dependent characteristic line created as shown in FIG. 4 moved in the direction in which the internal resistance at the same temperature increases. Movement amount are those determined according to the deterioration degree D R, is set in advance based on the relationship between the deterioration degree D variation of R and the internal resistance change amount.
上記のように、内部抵抗補正推定値Rを算出するための変数に劣化度DRを含めて内部抵抗補正推定値Rを算出することで、電池温度の推定精度がより向上する。 As described above, by a variable for calculating the internal resistance correction estimate R including deterioration degree D R to calculate the internal resistance correction estimate R, estimation accuracy of the battery temperature is further improved.
なお、第1実施形態及び第2実施形態では冷却ファンの制御への適用について説明したが、電池1の温度推定は他にも多くの制御演算で必要となる。したがって、電池1の温度推定の精度が向上すれば、多くの演算精度が向上することとなる。以下、電池1の温度推定の精度が向上することで演算精度が向上する例について説明する。
In the first embodiment and the second embodiment, the application to the control of the cooling fan has been described. However, the temperature estimation of the
(充電電荷量)
電池1の残容量、SOC(state of charge)といった充電電荷量は、通常は電流センサ3で検出した電流測定値を積算した電流積算値を用いて増加分と減少分を算出し続けている。しかし、電流測定値のオフセット誤差やゲイン誤差等の誤差成分が徐々に蓄積されていく。そのため、定期的に誤差成分を取り除くためのリセット処理を実行する必要がある。一般的には、OCV(開放電圧)とSOCの関係を示すテーブルを用いてSOCをリセットするが、テーブルを電池温度に基づいて補正する必要がある。このため、温度推定の精度が高いことが求められる。
(Charge charge)
The amount of charge such as the remaining capacity of the
(内部抵抗値)
上述した実施形態でも説明したように、内部抵抗は電流測定値と電圧測定値の時間的変化から算出する。また、内部抵抗値は電池1の温度への依存性が高い。内部抵抗値に基づいて劣化や異常を判定する際には、基準温度(例えば25℃)での内部抵抗値に換算してから判定することで、正確に判定することができるが、この換算のために、温度推定の精度が高いことが求められる。
(Internal resistance value)
As described in the above-described embodiment, the internal resistance is calculated from temporal changes in the current measurement value and the voltage measurement value. Further, the internal resistance value is highly dependent on the temperature of the
(出力可能電力値)
電池1の出力可能電力値は、その時点での電池1のSOCや温度に基づいて算出される。また、電池1の出力を制限する出力制限値は電池1の内部抵抗値に大きく依存し、内部抵抗値は電池1の温度に大きく依存するため、出力可能電力値も電池1の温度に大きく依存することとなる。そして、出力可能電力値は車両性能の大きく影響を与える演算値なので、電池性能を十分に引き出すためには誤差が少ないことが求められる。このため、温度推定の精度が高いことが求められる。
(Output power value)
The output possible power value of the
(入力可能電力)
電池1の入力可能電力値は、その時点での電池1のSOCや温度に基づいて算出される。また、電池1への入力を制限する入力可能制限値は電池1の内部抵抗に大きく依存し、内部抵抗値は電池1の温度に大きく依存するため、入力可能電力値も電池1の温度に大きく依存することとなる。したがって、出力可能電力値と同様に、温度推定の精度が高いことが求められる。
(Input power)
The inputtable power value of the
(走行可能距離)
電池1を駆動源とする車両の走行可能距離は、その時点での電池1のSOC、平均電流値及び内部抵抗値に基づいて算出される。内部抵抗値は電池1の温度に大きく依存するため、走行可能距離も電池1の温度に大きく依存することとなる。したがって、出力可能電力値と同様に、温度推定の精度が高いことが求められる。
(Driving distance)
The travelable distance of the
(充電残時間)
満充電状態になるまでに要する時間である充電残時間は、その時点での電池1のSOC、内部抵抗値に基づいて算出される。そして、内部抵抗値は電池1の温度に大きく依存する。そのため、充電残時間の算出においても、温度推定の精度が高いことが求められる。
(Remaining charge time)
The remaining charge time, which is the time required to reach a fully charged state, is calculated based on the SOC and internal resistance value of the
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various modifications can be made within the scope of the technical idea described in the claims.
1 リチウムイオン電池
2 電圧センサ
3 電流センサ(電流検出手段)
4 温度センサ
5 冷却ファン
10 ファン制御部
20 温度推定部
B1 内部抵抗演算部(内部抵抗算出手段)
B2 発熱量演算部(発熱量算出手段)
B3 熱収支演算部(化学反応熱算出手段)
B4 冷却量演算部(放熱量算出手段)
B5 温度変化量演算部(温度変化量推定部)
B6 電池温度推定値更新部(電池温度推定値更新手段)
DESCRIPTION OF
4 Temperature sensor 5
B2 Heat generation amount calculation unit (heat generation amount calculation means)
B3 Heat balance calculator (Chemical reaction heat calculation means)
B4 Cooling amount calculation unit (heat dissipation amount calculation means)
B5 Temperature change amount calculation unit (temperature change amount estimation unit)
B6 battery temperature estimated value update unit (battery temperature estimated value update means)
Claims (6)
電池に流れる電流値を検出する電流検出手段と、
前記電池の内部抵抗値を算出する内部抵抗値算出手段と、
前記内部抵抗値算出手段が算出した内部抵抗値と前記電流検出手段が検出した電流値とを用いて、演算周期中の前記電池の発熱量を算出する発熱量算出手段と、
前記発熱量算出手段が算出した発熱量に基づいて前記電池の温度変化量を推定する温度変化量推定手段と、
前記温度変化量推定手段が推定した前記電池の温度変化量を電池温度推定値の前回値に加算したものを電池温度推定値の今回値とする電池温度推定値更新手段と、
を備え、
前記内部抵抗値算出手段は、電池温度推定値の前回値に基づいて、前記内部抵抗値を前記電池温度推定値の前回値が高いほど小さくなるように補正する電池温度推定装置。 In the battery temperature estimation device that periodically repeats the battery temperature estimation calculation,
Current detection means for detecting a current value flowing through the battery;
An internal resistance value calculating means for calculating an internal resistance value of the battery;
A calorific value calculating means for calculating a calorific value of the battery during a calculation cycle using the internal resistance value calculated by the internal resistance value calculating means and the current value detected by the current detecting means;
A temperature change amount estimation means for estimating a temperature change amount of the battery based on the heat generation amount calculated by the heat generation amount calculation means;
A battery temperature estimated value updating means for adding the battery temperature estimated value estimated by the temperature change amount estimating means to the previous value of the battery temperature estimated value as a current value of the battery temperature estimated value;
With
The internal resistance value calculation means, based on the previous value of the battery temperature estimation value, the battery temperature estimation unit for correcting the internal resistance value so as to decrease the higher the previous value of the battery temperature estimate.
前記演算周期中の前記電池の放熱量を算出する放熱量算出手段をさらに備え、
前記温度変化量推定手段は、前記放熱量算出手段が算出した放熱量と、前記発熱量算出手段が算出した発熱量と、に基づいて前記温度変化量を推定する電池温度推定装置。 The battery temperature estimation device according to claim 1,
A heat dissipation amount calculating means for calculating a heat dissipation amount of the battery during the calculation cycle;
The temperature change amount estimation unit is a battery temperature estimation device that estimates the temperature change amount based on the heat dissipation amount calculated by the heat dissipation amount calculation unit and the heat generation amount calculated by the heat generation amount calculation unit.
前記演算周期中の前記電池の化学反応熱を算出する化学反応熱算出手段をさらに備え、
前記温度変化量推定手段は、前記放熱量算出手段が算出した放熱量と、前記発熱量算出手段が算出した発熱量と、前記化学反応熱算出手段が算出した化学反応熱と、に基づいて前記温度変化量を推定する電池温度推定装置。 The battery temperature estimation device according to claim 2,
Chemical reaction heat calculation means for calculating the heat of chemical reaction of the battery during the calculation cycle,
The temperature change amount estimation means is based on the heat dissipation amount calculated by the heat dissipation amount calculation means, the heat generation amount calculated by the heat generation amount calculation means, and the chemical reaction heat calculated by the chemical reaction heat calculation means. A battery temperature estimation device for estimating a temperature change amount.
前記内部抵抗値算出手段は、前記電池温度推定値に加え、さらに前記電池の劣化度に基づいて前記電池の内部抵抗値を算出する電池温度推定装置。 In the battery temperature estimation device according to any one of claims 1 to 3,
The internal resistance value calculation means is a battery temperature estimation device that calculates an internal resistance value of the battery based on a degree of deterioration of the battery in addition to the estimated battery temperature value.
前記電池温度推定値更新手段は、初回演算時の前記電池温度推定値を、前記電池を含むシステムの前回停止から始動までの経過時間に応じて設定する電池温度推定装置。 In the battery temperature estimation device according to any one of claims 1 to 4,
The battery temperature estimated value updating means is a battery temperature estimating device that sets the battery temperature estimated value at the time of initial calculation according to the elapsed time from the previous stop to the start of the system including the battery.
電池に流れる電流値を検出する電流検出ステップと、
前記電池の内部抵抗値を算出する内部抵抗値算出ステップと、
前記内部抵抗値算出ステップで推定した内部抵抗値と前記電流検出ステップで検出した電流値とを用いて、演算周期中の前記電池の発熱量を算出する発熱量算出ステップと、
前記発熱量算出ステップで算出した発熱量に基づいて前記演算周期中の前記電池の温度変化量を推定する温度変化量推定ステップと、
前記温度変化量推定ステップで推定した前記電池の温度変化量を電池温度推定値の前回値に加算して電池温度推定値を更新する電池温度更新ステップと、
を有し、
前記内部抵抗値算出ステップでは、前記電池温度更新ステップで更新した電池温度推定値に基づいて、前記内部抵抗値を前記電池温度推定値が高いほど小さくなるように補正する電池温度推定方法。 In the battery temperature estimation method that periodically repeats the battery temperature estimation calculation,
A current detection step for detecting a current value flowing through the battery;
An internal resistance value calculating step for calculating an internal resistance value of the battery;
Using the internal resistance value estimated in the internal resistance value calculating step and the current value detected in the current detecting step, a calorific value calculating step for calculating the calorific value of the battery during the calculation cycle;
A temperature change amount estimation step for estimating a temperature change amount of the battery during the calculation period based on the heat generation amount calculated in the heat generation amount calculation step;
A battery temperature update step of updating the battery temperature estimated value by adding the battery temperature estimated amount estimated in the temperature change amount estimating step to the previous value of the battery temperature estimated value;
Have
In the internal resistance value calculating step, a battery temperature estimating method for correcting the internal resistance value so that the higher the battery temperature estimated value is, the lower the internal resistance value is based on the battery temperature estimated value updated in the battery temperature updating step.
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