JP6182025B2 - バッテリの健全度推定装置および健全度推定方法 - Google Patents

バッテリの健全度推定装置および健全度推定方法 Download PDF

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Description

本発明は、電気自動車等に用いるバッテリの健全度を推定するバッテリの健全度推定装置および健全度推定方法に関する。
従来から、バッテリのうち充放電が可能な二次電池が、電気自動車等に採用されている。電池によって電気自動車が走行可能な距離や、電池が充放電可能な電流値などを把握するためには、電池の内部状態量である電池の充電率(SOC:State of Charge)や健全度(SOH:State of Health)等を検出する必要がある。
これらの内部状態量は直接検出できないため、電流積算法(クーロン・カウント法)や開放電圧推定法(逐次パラメータ法)が用いられる。電流積算法は、電池の充放電電流を時系列で検出し電流を積算することで充電率(ASOC:Absolute State of Charge)を推定する。また、開放電圧推定法は、電池の等価回路モデルを用いて電池の開放電圧を推定することで充電率(RSOC:Relative State of Charge)を推定する。また、SOHは、ASOCの変化量とRSOC変化量との比をとることによって推定する(例えば、特許文献1参照)。
特開2012−58028号公報
しかしながら、電流積算法により算出するASOCは、例えば電流センサ誤差が蓄積する等の問題があった。このため、ASOCの変化量を用いて算出する健全度も同様に誤差が蓄積してしまい、健全度の推定精度が悪化する原因となっていた。
かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、バッテリの健全度の推定精度を向上するバッテリの健全度推定装置および健全度推定方法を提供することにある。
上記課題を解決するために本発明に係る健全度推定装置は、
バッテリの充放電電流値を検出する充放電電流検出部と、
前記バッテリの端子電圧値を検出する端子電圧検出部と、
前記バッテリの充放電電流値と端子電圧値に基づいて、前記バッテリの等価回路モデルを用いて開放電圧値と内部抵抗値とを推定するパラメータ推定部と、
前記充放電電流値を積算して第1の充電率を推定する第1の充電率推定部と、
前記パラメータ推定部により推定した前記バッテリの開放電圧値を用いて、予め記憶した前記バッテリの開放電圧値と第2の充電率との関係を表すルックアップテーブルに基づき前記第2の充電率を推定する第2の充電率推定部と、
前記バッテリの測定開始時点からの前記第1の充電率の変化量と前記第2の充電率の変化量との比に基づき第1の健全度を推定する第1の健全度推定部と、
前記パラメータ推定部により推定した前記バッテリの内部抵抗値を用いて、予め記憶した前記バッテリの内部抵抗値と第2の健全度との関係を表すルックアップテーブルに基づき前記第2の健全度を推定する第2の健全度推定部と、
前記第1の充電率を修正するための第1の修正値を、状態量を推定する適応フィルタを用い、前記第1の健全度と前記第2の健全度との差に基づいて算出する第1の修正値算出部と、を備え、
前記第1の充電率推定部は、前記第1の修正値を用いて前記第1の充電率を修正することを特徴とする。
また、本発明に係る健全度推定装置は、
前記第1の充電率又は前記第2の充電率を修正するための第2の修正値を、状態量を推定する適応フィルタを用い、前記第1の充電率と前記第2の充電率との差に基づいて算出する第2の修正値算出部を更に備えることが好ましい。
また、本発明に係る健全度推定装置は、
バッテリの充放電電流値を検出する充放電電流検出部と、
前記バッテリの端子電圧値を検出する端子電圧検出部と、
前記バッテリの充放電電流値と端子電圧値に基づいて、前記バッテリの等価回路モデルを用いて内部抵抗値を推定するパラメータ推定部と、
前記充放電電流値を積算して第1の充電率を推定する第1の充電率推定部と、
前記端子電圧値を前記ッテリの開放電圧値として用いて、予め記憶した前記バッテリの開放電圧値と第2の充電率との関係を表すルックアップテーブルに基づき前記第2の充電率を推定する第2の充電率推定部と、
前記バッテリの測定開始時点からの前記第1の充電率の変化量と前記第2の充電率の変化量との比に基づき第1の健全度を推定する第1の健全度推定部と、
前記パラメータ推定部により推定した前記バッテリの内部抵抗値を用いて、予め記憶した前記バッテリの内部抵抗値と第2の健全度との関係を表すルックアップテーブルに基づき前記第2の健全度を推定する第2の健全度推定部と、
前記第1の充電率を修正するための第1の修正値を、状態量を推定する適応フィルタを用い、前記第1の健全度と前記第2の健全度との差に基づいて算出する第1の修正値算出部と、を備え、
前記第1の充電率推定部は、前記第1の修正値を用いて前記第1の充電率を修正することを特徴とする
また、本発明に係る健全度推定方法は、
バッテリの充放電電流値を検出するステップと、
前記バッテリの端子電圧値を検出するステップと、
前記バッテリの充放電電流値と端子電圧値に基づいて、前記バッテリの等価回路モデルを用いて開放電圧値と内部抵抗値とを推定するステップと、
前記充放電電流値を積算して第1の充電率を推定するステップと、
前記パラメータ推定部により推定した前記バッテリの開放電圧値を用いて、予め記憶した前記バッテリの開放電圧値と第2の充電率との関係を表すルックアップテーブルに基づき前記第2の充電率を推定するステップと、
前記バッテリの測定開始時点からの前記第1の充電率の変化量と前記第2の充電率の変化量との比に基づき第1の健全度を推定するステップと、
前記パラメータ推定部により推定した前記バッテリの内部抵抗値を用いて、予め記憶した前記バッテリの内部抵抗値と第2の健全度との関係を表すルックアップテーブルに基づき前記第2の健全度を推定するステップと、
前記第1の充電率を修正するための第1の修正値を、状態量を推定する適応フィルタを用い、前記第1の健全度と前記第2の健全度との差に基づいて算出するステップと、
前記第1の修正値を用いて前記第1の充電率を修正するステップと、
を含むことを特徴とする。
請求項1に記載の健全度推定装置によれば、電流積算法充電率(第1の充電率)の変化量と開放電圧法充電率(第2の充電率)の変化量との比により推定する第1の健全度と、バッテリの内部抵抗値と健全度の関係に基づいて推定する第2の健全度と、の差に基づいて、電流積算法充電率を修正する。このため、電流積算法充電率の推定精度を向上することができ、この結果、バッテリの健全度の推定精度を向上することができる。
請求項2に記載の健全度推定装置によれば、電流積算法充電率と開放電圧法充電率との差に基づいて、電流積算法充電率又は開放電圧法充電率を修正する。このため、電流積算法充電率又は開放電圧法充電率の推定精度を向上することができ、この結果、バッテリの健全度の推定精度を更に向上することができる。
請求項3に記載の健全度推定装置によれば、バッテリの等価回路モデルを用いてバッテリの開放電圧値を推定し、推定した開放電圧値を用いて開放電圧法充電率を推定する。このため、開放電圧法充電率の推定精度を向上することができ、この結果、バッテリの健全度の推定精度を更に向上することができる。
請求項4に記載の健全度推定装置によれば、バッテリの端子電圧値を検出し、検出した端子電圧値を開放電圧値とみなして開放電圧法充電率を推定する。このため、バッテリの開放電圧値を推定する必要がなく、処理負担を低減して健全度を推定することができる。
請求項5に記載の健全度推定方法によれば、電流積算法充電率の変化量と開放電圧法充電率の変化量との比により推定する第1の健全度と、バッテリの内部抵抗と健全度の関係に基づいて推定する第2の健全度と、の差に基づいて、電流積算法充電率を修正する。このため、電流積算法充電率の推定精度を向上することができ、この結果、バッテリの健全度の推定精度を向上することができる。
本発明の実施の形態1に係る健全度推定装置の概略構成を示すブロック図である。 図1の健全度推定装置から一部の構成要素を取り除いた健全度推定装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態1に係る健全度推定装置による健全度推定結果を説明するための図である。 本発明の実施の形態2に係る健全度推定装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の変形例1に係る健全度推定装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の変形例2に係る健全度推定装置の概略構成を示すブロック図である。
以下、本発明の実施の形態について説明する。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係るバッテリの健全度推定装置のブロック図である。実施の形態1に係るバッテリの健全度推定装置は、充放電電流検出部1と、端子電圧検出部2と、パラメータ推定部3と、電流積算法充電率推定部(第1の充電率推定部)4と、開放電圧法充電率推定部(第2の充電率推定部)5と、第1の健全度推定部6と、第2の健全度推定部7と、第1の減算部8と、第1の修正値算出部9と、を備える。また、健全度推定装置には、バッテリBが接続されている。概略として、実施の形態1に係るバッテリの健全度推定装置は、第1の修正値算出部9が、電流積算法充電率を修正するための第1の修正値を、第1の健全度推定部6及び第2の健全度推定部7がそれぞれ推定する第1の健全度SOHと第2の健全度SOHとの差に基づいて算出し、電流積算法充電率推定部4が、算出された第1の修正値によって電流積算法充電率を修正する。
バッテリBは、リチャージャブル・バッテリであり、以下の説明にあっては、リチウム・イオン・バッテリを用いるものとして説明する。なお、バッテリBがリチウム・イオン・バッテリであることに限られることはなく、ニッケル・水素バッテリ等、他の種類のバッテリを用いてもよいことは言うまでもない。
充放電電流検出部1は、バッテリBから図示しない電気モータ等へ電力を供給する場合の放電電流の値を検出する。また、充放電電流検出部1は、制動時に電気モータを発電機として機能させて制動エネルギの一部を回収したり、あるいは地上の電源設備から充電したりする場合の充電電流の値を検出する。充放電電流検出部1は、たとえば、シャント抵抗等を使ってバッテリBに流れる充放電電流値iを検出する。検出した充放電電流値iは、入力信号としてパラメータ推定部3と電流積算法充電率推定部4との双方へ入力される。なお、充放電電流検出部1は、上記構成に限られず種々の構造・形式を有するものを適宜採用できる。
端子電圧検出部2は、バッテリBの端子間の電圧の値を検出するものであり、ここで検出した端子電圧値vは、パラメータ推定部3へ入力される。なお、端子電圧検出部2は、種々の構造・形式を有するものを適宜採用できる。
パラメータ推定部3は、充電電流検出部1及び端子電圧検出部2からそれぞれ入力される充放電電流値i及び端子電圧値vに基づいて、バッテリBの等価回路モデルにおける各パラメータを推定する。具体的には、パラメータ推定部3は、コンデンサ及び内部抵抗を備えるバッテリBの等価回路モデルを用いて、例えば最小二乗法等に基づきコンデンサの静電容量C、内部抵抗R、及び開放電圧(OCV:Open Circuit Voltage)OCVestを推定する。なお、バッテリBの等価回路モデルは、バッテリの内部を表す数学モデルであれば任意のものを採用することができる。
電流積算法充電率推定部4は、電流積算法充電率(第1の充電率)SOCを推定する。具体的には、電流積算法充電率推定部4は、充放電電流検出部1から入力される充放電電流値iを積算して、状態変数としてSOCを推定する。また、電流積算法充電率推定部4は、第1の修正値算出部9から入力される第1の修正値に基づいてSOCを修正する。なお、SOCを修正する処理の詳細については後述する。
開放電圧法充電率推定部5は、開放電圧法充電率(第2の充電率)SOCを推定する。具体的には、開放電圧法充電率推定部5は、予め実験で求めた開放電圧と充電率との関係をOCV−SOCルックアップテーブルとして記憶しておき、当該ルックアップテーブルにおいて、パラメータ推定部3から入力される推定開放電圧OCVestの値に対応する充電率をSOCとして推定する。
第1の健全度推定部6は、電流積算法充電率推定部4で推定したSOC及び開放電圧法充電率推定部5で推定したSOCに基づいて、第1の健全度SOHを推定する。具体的には、第1の健全度推定部6は、式(1)に示すように、バッテリBの測定開始時点からの電流積算法充電率の変化量ΔSOCと開放電圧法充電率の変化量ΔSOCとの比によりSOHを推定する。
SOH=ΔSOC/ΔSOC
=(SOC−SOC)/(SOC−SOC) (1)
ここで、SOCは、バッテリBの測定開始時における充電率である。例えば、SOCは、バッテリBの測定開始時にバッテリBの端子電圧値vを測定し、測定した端子電圧値vをOCV−SOCルックアップテーブルと照合して決定する等、任意の方法により決定することができる。
第2の健全度推定部7は、バッテリBの内部抵抗値と健全度との関係に基づき第2の健全度SOHを推定する。具体的には、第2の健全度推定部7は、予め実験で求めたバッテリBの内部抵抗と健全度との関係をR−SOHルックアップテーブルとして記憶しておき、当該ルックアップテーブルにおいて、パラメータ推定部3で推定したバッテリBの内部抵抗値Rに対応する健全度をSOHとして推定する。
第1の減算部8は、第2の健全度推定部7で推定したSOHから第1の健全度推定部6で推定したSOHを減算する。
第1の修正値算出部9は、第1の減算部8から入力された健全度の差分(SOH−SOH)にカルマンゲインを乗じて第1の修正値を算出する。そして、第1の修正値算出部9は、算出した第1の修正値を電流積算法充電率推定部4に入力する。
ここで、第1の修正値を算出する処理及びSOCを修正する処理について説明する。当該処理は、例えばカルマンフィルタを用いて行う。カルマンフィルタは、対象となるシステムのモデルを設計し、このモデルと実システムに同一の入力信号が入力された場合の両者の出力を比較する。そして、カルマンフィルタは、それらに差があれば、この差にカルマンゲインを乗算してモデルへフィードバックすることで、両者の差が最小になるようにモデルを修正する。カルマンフィルタは、これを繰り返すことで、真の内部状態量を推定する。
なお、カルマンフィルタにあっては、観測雑音が正規性白色雑音であるとの仮定を置く。したがって、この場合、システムのパラメータが確率変数となるため、真のシステムは確率システムとなる。そこで、観測値が線形回帰モデルで記述され、逐次パラメータ推定問題は状態空間表現を用いて定式化でき、逐次状態を記録せずとも、時変パラメータを推定することができる。このようにして、対象とする動的システムの入出力データの測定値から、所定の目的のもとで、対象と同一であるということを説明できるような数学モデルが作成可能、すなわち、システム同定が可能となる。
カルマンフィルタでは、以下のような離散システムを考える。
k+1=f(x)+b(u)+bυ (2)
=h(x,u)+ω (3)
ここで、xは状態変数、yは観測値、uは入力を示し、kは離散時間の時刻である。また、υとωは、それぞれN(0,συ )、N(0,σω )である互いに独立なシステムノイズと観測ノイズである。
上記システムに対して、カルマンフィルタは、以下のアルゴリズムにより状態変数xを推定する。
Figure 0006182025
ここで、式(2),(3)において以下の式を用いる電流積算モデルを考え、カルマンフィルタによりSOCを推定する。
Figure 0006182025
ここで、τはサンプリング周期、FCCは満充電容量(Full Charge Capacity)である。FCCの値は、設計容量DC(Design Capacity)、即ちバッテリBの新品時のFCCの公称値を用いてもよく、或いはその劣化度を考慮した値を用いてもよい。
Figure 0006182025
次に、図2及び図3を参照して、実施の形態1に係る健全度推定装置を用いて行ったシミュレーションの結果について説明する。
図2は、実施の形態1に係る健全度推定装置から、第2の健全度推定部7と、第1の減算部8と、第1の修正値算出部9と、を取り除いた健全度推定装置の概略構成を示すブロック図である。図2に示す健全度推定装置の電流積算法充電率推定部4aは、第1の修正値算出部9から第1の修正値が入力されないため、電流積算法充電率SOCの値を修正することなく、充放電電流iを積算してSOCを推定する。したがって、電流積算法充電率推定部4aが推定するSOCには、図1に示す電流積算法充電率推定部4により推定されるSOCと異なり、充放電電流検出部の測定誤差等が蓄積している。なお、図2に示す健全度推定装置から出力される第1の健全度をSOHとする。
図3(a)は、図2に示す健全度推定装置により推定されるSOHのシミュレーション結果を示す図であり、時間の経過とともに誤差が累積され、次第に増加している。図3(b)は、実施の形態1に係る健全度推定装置により推定されるSOHのシミュレーション結果を示す図であり、ノイズの影響により不安定な値となっている。図3(c)は、実施の形態1に係る健全度推定装置により推定されるSOHのシミュレーション結果を示す図であり、SOHよりも値が安定しており健全度SOHを精度良く推定できていることを示している。
このように、本発明の実施の形態1によれば、電流積算法充電率推定部4が、電流積算法充電率SOCを推定し、開放電圧法充電率推定部5が、開放電圧法充電率SOCを推定する。また、第1の健全度推定部6が、SOC及びSOCに基づいて、即ちOCの変化量とSOCの変化量との比により第1の健全度SOHを推定する。また、第2の健全度推定部7が、パラメータ推定部3により推定されるバッテリBの内部抵抗値を用いて、バッテリBの内部抵抗値と健全度との関係に基づき第2の健全度SOHを推定する。そして、第1の修正値算出部9が、SOHとSOHとの差にカルマンゲインKを乗算して第1の修正値を算出し、電流積算法充電率推定部4が、SOCに第1の修正値を加算して修正する。このようにして、電流積算法充電率推定部4により推定されるSOCを修正することによりSOCの推定精度を向上し、SOCを用いて推定するSOHの推定精度を向上することができる。
また、実施の形態1によれば、パラメータ推定部3が、充放電電流検出部1及び端子電圧検出部2からそれぞれ入力された充放電電流値i及び端子電圧値vを用いて、バッテリBの等価回路モデルによりバッテリの開放電圧値OCVestを推定し、開放電圧法充電率推定部5が、パラメータ推定部3が推定したOCVestを用いて、開放電圧値と充電率との関係に基づき開放電圧法充電率SOCを推定する。このように、バッテリの開放電圧値を推定し、推定した開放電圧値を用いてSOCを推定するため、SOCの推定精度を向上し、SOCを用いて推定するSOHの推定精度を向上することができる。
(実施の形態2)
次に、本発明の実施の形態2に係る健全度推定装置について説明する。
図4は、実施の形態2に係る健全度推定装置の概略構成を示すブロック図である。以下、実施の形態1と同一の構成については同一の符号を付し、説明は省略する。実施の形態2に係る健全度推定装置は、実施の形態1と比較して、第2の減算部10と、第2の修正値算出部11と、第3の減算部12と、を更に備える点が異なる。概略として、実施の形態2に係る健全度推定装置は、第2の修正値算出部11が、電流積算法充電率SOCと開放電圧法充電率SOCとの差に基づいてSOCを修正するための第2の修正値を算出し、第3の減算部12が、第2の修正値を用いてSOCを修正する。
第2の減算部10は、開放電圧法充電率推定部5で得たSOCから、電流積算法充電率推定部4で得たSOCを減算する。ここで、電流積算法充電率推定部4が推定するSOCは、真の充電率SOCtrueに推定誤差(ノイズ)nが重畳された値になっている。また、開放電圧法充電率推定部5が推定するSOCは、真の充電率SOCtrueに推定誤差(ノイズ)nが重畳された値になっている。したがって、第2の減算部10による減算結果は、SOC−SOC=n−nとなり、推定誤差成分のみが残る。
第2の修正値算出部11は、第2の減算部10から入力された充電率の差分(SOC−SOC=n−n)にカルマンゲインを乗じて第2の修正値を算出する。第2の修正値を算出する処理の詳細については後述する。
第3の減算部12は、開放電圧法充電率推定部5が推定したSOCから第2の修正値を減算することでSOCを修正し、修正したSOCを第1の健全度推定部6に入力する。
ここで、第2の修正値を算出する処理及びSOCを修正する処理について説明する。当該処理は、例えばカルマンフィルタを用いて行う。具体的には、式(2),(3)において以下の式を用いる誤差モデルを考え、カルマンフィルタによりnを推定することができる。
Figure 0006182025
Figure 0006182025
このように、本発明の実施の形態2によれば、第2の修正値算出部11が、開放電圧法充電率SOCを修正するための第2の修正値を、電流積算法充電率SOCと開放電圧法充電率SOCとの差に基づいて算出する。そして、第3の減算部12が、SOCから第2の修正値を減算して修正する。このようにして、開放電圧法充電率推定部5により推定されるSOCの推定精度を向上することにより、SOCを用いて推定するSOHの推定精度を更に向上することができる。
(変形例1)
次に、本発明の実施の形態の変形例1について説明する。
図5は、変形例1に係る健全度推定装置の概略構成を示すブロック図である。以下、実施の形態1と同一の構成については同一の符号を付し、説明は省略する。変形例1に係る健全度推定装置は、実施の形態1及び2と比較して、端子電圧検出部2が検出した端子電圧値vを開放電圧法充電率推定部5に入力する点が異なる。
このように、本発明の実施の形態の変形例1によれば、開放電圧法充電率推定部5が、端子電圧検出部2から入力される端子電圧値vを開放電圧値OCVとみなして開放電圧法充電率SOCを推定する。このようにして、パラメータ推定部3が開放電圧値OCVestを推定する必要がなく、処理負担を低減して健全度を推定することができる。
(変形例2)
次に、本発明の実施の形態の変形例2について説明する。
図6は、変形例2に係る健全度推定装置の概略構成を示すブロック図である。以下、実施の形態2と同一の構成については同一の符号を付し、説明は省略する。変形例2に係る健全度推定装置は、実施の形態2と比較して、第2の修正値算出部11aが、電流積算法充電率推定部4が推定するSOCを修正するための第2の修正値としてnを算出し、第3の減算部12aが、第2の修正値を用いてSOCを修正する点が異なる。
変形例2における第2の修正値の算出は、実施の形態2と同様の処理により行うことができる。具体的には、式(2),(3)において以下の式を用いる誤差モデルを考え、カルマンフィルタによりnを推定することができる。
Figure 0006182025
このように、本発明の実施の形態の変形例2によれば、第2の修正値算出部11aが、電流積算法充電率SOCを修正するための第2の修正値を、電流積算法充電率SOCと開放電圧法充電率SOCとの差に基づいて算出する。そして、第3の減算部12aが、SOCから第2の修正値を減算して修正する。このようにして、電流積算法充電率推定部4により推定されるSOCの推定精度を向上することにより、SOCを用いて推定するSOHの推定精度を更に向上することができる。
本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各手段、各ステップ等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段やステップ等を1つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
例えば、上述の実施の形態においては、状態量の推定にカルマンフィルタを用いたが、他の適応フィルタを用いて状態量を推定するようにしてもよい。
また、バッテリの温度を検出する温度検出部を更に備え、検出したバッテリの温度をパラメータ推定部3に入力するようにしてもよい。この場合、パラメータ推定部3は、充放電電流値iと、端子電圧値vと、バッテリ温度とに基づいてバッテリ等価回路モデルにおける各パラメータを推定する。
B バッテリ
1 充放電電流検出部
2 端子電圧検出部
3 パラメータ推定部
4,4a 電流積算法充電率推定部(第1の充電率推定部)
5 開放電圧法充電率推定部(第2の充電率推定部)
6 第1の健全度推定部
7 第2の健全度推定部
8 第1の減算部
9 第1の修正値算出部
10,10a 第2の減算部
11,11a 第2の修正値算出部
12,12a 第3の減算部

Claims (4)

  1. バッテリの充放電電流値を検出する充放電電流検出部と、
    前記バッテリの端子電圧値を検出する端子電圧検出部と、
    前記バッテリの充放電電流値と端子電圧値に基づいて、前記バッテリの等価回路モデルを用いて開放電圧値と内部抵抗値とを推定するパラメータ推定部と、
    前記充放電電流値を積算して第1の充電率を推定する第1の充電率推定部と、
    前記パラメータ推定部により推定した前記バッテリの開放電圧値を用いて、予め記憶した前記バッテリの開放電圧値と第2の充電率との関係を表すルックアップテーブルに基づき前記第2の充電率を推定する第2の充電率推定部と、
    前記バッテリの測定開始時点からの前記第1の充電率の変化量と前記第2の充電率の変化量との比に基づき第1の健全度を推定する第1の健全度推定部と、
    前記パラメータ推定部により推定した前記バッテリの内部抵抗値を用いて、予め記憶した前記バッテリの内部抵抗値と第2の健全度との関係を表すルックアップテーブルに基づき前記第2の健全度を推定する第2の健全度推定部と、
    前記第1の充電率を修正するための第1の修正値を、状態量を推定する適応フィルタを用い、前記第1の健全度と前記第2の健全度との差に基づいて算出する第1の修正値算出部と、を備え、
    前記第1の充電率推定部は、前記第1の修正値を用いて前記第1の充電率を修正する、
    バッテリの健全度推定装置。
  2. 前記第1の充電率又は前記第2の充電率を修正するための第2の修正値を、状態量を推定する適応フィルタを用い、前記第1の充電率と前記第2の充電率との差に基づいて算出する第2の修正値算出部を更に備える、請求項1に記載の健全度推定装置。
  3. バッテリの充放電電流値を検出する充放電電流検出部と、
    前記バッテリの端子電圧値を検出する端子電圧検出部と、
    前記バッテリの充放電電流値と端子電圧値に基づいて、前記バッテリの等価回路モデルを用いて内部抵抗値を推定するパラメータ推定部と、
    前記充放電電流値を積算して第1の充電率を推定する第1の充電率推定部と、
    前記端子電圧値を前記ッテリの開放電圧値として用いて、予め記憶した前記バッテリの開放電圧値と第2の充電率との関係を表すルックアップテーブルに基づき前記第2の充電率を推定する第2の充電率推定部と、
    前記バッテリの測定開始時点からの前記第1の充電率の変化量と前記第2の充電率の変化量との比に基づき第1の健全度を推定する第1の健全度推定部と、
    前記パラメータ推定部により推定した前記バッテリの内部抵抗値を用いて、予め記憶した前記バッテリの内部抵抗値と第2の健全度との関係を表すルックアップテーブルに基づき前記第2の健全度を推定する第2の健全度推定部と、
    前記第1の充電率を修正するための第1の修正値を、状態量を推定する適応フィルタを用い、前記第1の健全度と前記第2の健全度との差に基づいて算出する第1の修正値算出部と、を備え、
    前記第1の充電率推定部は、前記第1の修正値を用いて前記第1の充電率を修正する、健全度推定装置。
  4. バッテリの充放電電流値を検出するステップと、
    前記バッテリの端子電圧値を検出するステップと、
    前記バッテリの充放電電流値と端子電圧値に基づいて、前記バッテリの等価回路モデルを用いて開放電圧値と内部抵抗値とを推定するステップと、
    前記充放電電流値を積算して第1の充電率を推定するステップと、
    前記パラメータ推定部により推定した前記バッテリの開放電圧値を用いて、予め記憶した前記バッテリの開放電圧値と第2の充電率との関係を表すルックアップテーブルに基づき前記第2の充電率を推定するステップと、
    前記バッテリの測定開始時点からの前記第1の充電率の変化量と前記第2の充電率の変化量との比に基づき第1の健全度を推定するステップと、
    前記パラメータ推定部により推定した前記バッテリの内部抵抗値を用いて、予め記憶した前記バッテリの内部抵抗値と第2の健全度との関係を表すルックアップテーブルに基づき前記第2の健全度を推定するステップと、
    前記第1の充電率を修正するための第1の修正値を、状態量を推定する適応フィルタを用い、前記第1の健全度と前記第2の健全度との差に基づいて算出するステップと、
    前記第1の修正値を用いて前記第1の充電率を修正するステップと、
    を含む、バッテリの健全度推定方法。
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Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3017993B1 (en) * 2014-11-07 2021-04-21 Volvo Car Corporation Power and current estimation for batteries
JP6490414B2 (ja) * 2014-12-05 2019-03-27 古河電気工業株式会社 二次電池状態検出装置および二次電池状態検出方法
WO2016132813A1 (ja) * 2015-02-19 2016-08-25 三菱電機株式会社 電池状態推定装置
KR101925002B1 (ko) 2015-08-21 2018-12-04 주식회사 엘지화학 이차 전지의 충전 조건 조정 장치 및 방법
US10300807B2 (en) * 2016-02-04 2019-05-28 Johnson Controls Technology Company Systems and methods for state of charge and capacity estimation of a rechargeable battery
US10048321B2 (en) * 2016-02-19 2018-08-14 Johnson Controls Technology Company Systems and methods for directional capacity estimation of a rechargeable battery
KR102040880B1 (ko) * 2016-04-11 2019-11-05 주식회사 엘지화학 배터리 상태 추정 장치 및 방법
FR3051916B1 (fr) * 2016-05-31 2020-07-10 Renault S.A.S. Procede d'estimation de l'etat de sante d'une batterie
CN106597295B (zh) * 2016-11-18 2021-01-08 四川普力科技有限公司 一种锂电池soh的估算方法
US11307261B2 (en) * 2017-03-31 2022-04-19 Mitsubishi Electric Corporation Rechargeable battery state estimation device
JP6770933B2 (ja) * 2017-06-30 2020-10-21 ニチコン株式会社 蓄電システム
CN110998344B (zh) * 2017-07-31 2022-05-06 日产自动车株式会社 劣化状态运算方法和劣化状态运算装置
KR102179684B1 (ko) 2017-09-29 2020-11-17 주식회사 엘지화학 배터리 팩의 soh를 산출하는 장치 및 방법
CN108267703A (zh) * 2018-01-19 2018-07-10 深圳市道通智能航空技术有限公司 电量计量精度检测方法、其装置及计算机存储介质
CN108819747B (zh) * 2018-06-13 2021-11-02 蔚来(安徽)控股有限公司 多支路储能系统的多支路功率分配管理
EP3591800B1 (en) 2018-07-03 2023-11-15 Schneider Electric IT Corporation Uninterruptible power suppy and non-transitory computer-readable medium
AT521643B1 (de) * 2018-08-31 2020-09-15 Avl List Gmbh Verfahren und Batteriemanagementsystem zum Ermitteln eines Gesundheitszustandes einer Sekundärbatterie
KR102101002B1 (ko) * 2019-01-21 2020-04-14 (주)인텍에프에이 배터리 수명 예측 방법
CN110988690B (zh) * 2019-04-25 2021-03-09 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池健康状态修正方法、装置、管理系统以及存储介质
US11397214B2 (en) 2020-01-17 2022-07-26 Semiconductor Components Industries, Llc Methods and apparatus for a battery
KR20220053250A (ko) * 2020-10-22 2022-04-29 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 장치 및 저항 상태 추정 방법
KR102634373B1 (ko) * 2021-03-17 2024-02-06 성균관대학교산학협력단 배터리의 이상징후 검출 방법
JP2022145273A (ja) * 2021-03-19 2022-10-03 本田技研工業株式会社 二次電池の状態推定装置
KR20220168920A (ko) 2021-06-17 2022-12-26 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 soh 추정 장치 및 방법
TWI817167B (zh) * 2021-07-28 2023-10-01 佐茂股份有限公司 電池健康度檢測方法及其模組
US11789046B2 (en) 2021-08-20 2023-10-17 Stmicroelectronics S.R.L. Measuring a change in voltage
US11719761B2 (en) * 2021-08-20 2023-08-08 Stmicroelectronics S.R.L. Capacitor measurement
CN114035075A (zh) * 2021-11-18 2022-02-11 国网江苏省电力有限公司苏州供电分公司 一种基于权重组合法的自动调整电池状态检测方法及系统
WO2023127319A1 (ja) * 2021-12-28 2023-07-06 株式会社デンソー 電池診断システム
CN114371408B (zh) * 2022-01-26 2023-06-20 上海玫克生储能科技有限公司 电池荷电状态的估算方法、充电曲线的提取方法及装置
CN117310537A (zh) * 2023-10-18 2023-12-29 南方电网调峰调频(广东)储能科技有限公司 储能系统健康评估与优化方法及系统

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002017045A (ja) * 2000-06-29 2002-01-18 Toshiba Battery Co Ltd 二次電池装置
JP4984382B2 (ja) * 2004-08-19 2012-07-25 トヨタ自動車株式会社 電池の残存容量推定システムおよび残存容量推定方法
CN1601295A (zh) * 2004-10-25 2005-03-30 清华大学 电动车用蓄电池荷电状态的估计及实现方法
TWI411796B (zh) * 2009-12-22 2013-10-11 Ind Tech Res Inst 電池循環壽命估測裝置
JP4845066B1 (ja) * 2010-08-18 2011-12-28 古河電気工業株式会社 蓄電デバイスの状態検知方法及びその装置
JP5419832B2 (ja) * 2010-09-07 2014-02-19 カルソニックカンセイ株式会社 電池容量算出装置および電池容量算出方法
JP5318128B2 (ja) * 2011-01-18 2013-10-16 カルソニックカンセイ株式会社 バッテリの充電率推定装置
CN102230953B (zh) * 2011-06-20 2013-10-30 江南大学 蓄电池剩余容量及健康状况预测方法
JP5404964B2 (ja) * 2011-10-07 2014-02-05 カルソニックカンセイ株式会社 バッテリの充電率推定装置及び充電率推定方法
JP5349567B2 (ja) * 2011-11-11 2013-11-20 カルソニックカンセイ株式会社 バッテリ・パックの入出力可能電力推定装置およびその方法
CN103267950B (zh) * 2012-12-14 2015-11-11 惠州市亿能电子有限公司 一种电动汽车电池组soh值评估方法
KR101665566B1 (ko) * 2013-12-05 2016-10-12 주식회사 엘지화학 배터리 용량 퇴화 추정 장치 및 방법
KR102205293B1 (ko) * 2014-04-18 2021-01-20 삼성전자주식회사 배터리 수명의 추정에서 발생하는 오차를 보정하는 방법 및 장치

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