JP6287582B2 - Parameter estimation device for equivalent circuit of secondary battery for vehicle - Google Patents
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Description
本発明は、車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置に関する。 The present invention relates to a parameter estimation device for an equivalent circuit of a vehicular secondary battery.
ハイブリッド自動車(HV)又は電気自動車(EV)などの車両には、リチウムイオンバッテリなどの二次電池が搭載されている。車両用二次電池の充電状態(SOC:State of Charge)は走行可能距離などを計算するために用いられる指標であり、この車両用二次電池の充電状態SOCを逐次推定することは、バッテリパックの容量削減に大きく寄与するため重要なことである。 A vehicle such as a hybrid vehicle (HV) or an electric vehicle (EV) is equipped with a secondary battery such as a lithium ion battery. The state of charge (SOC) of the secondary battery for a vehicle is an index used to calculate the travelable distance and the like, and the state of charge SOC of the secondary battery for the vehicle is estimated sequentially. This is important because it greatly contributes to the reduction of the capacity.
車両用二次電池の充電状態SOCを推定するため、等価回路モデルを用いる方法が研究されている。この推定方法は、バッテリを電気回路の等価回路モデルにより表現し、電流を過渡的(例えばステップ状)に変化させたときの電圧の時間応答(充放電特性)に応じて波形をフィッティングすることで等価回路のパラメータを推定(同定)する手法である。 In order to estimate the state of charge SOC of a vehicular secondary battery, a method using an equivalent circuit model has been studied. In this estimation method, the battery is expressed by an equivalent circuit model of an electric circuit, and the waveform is fitted according to the time response (charge / discharge characteristics) of the voltage when the current is changed transiently (for example, stepped). This is a method for estimating (identifying) parameters of an equivalent circuit.
応答波形はRC並列回路の放電波形と等価となり指数応答となる。このため、このフィッティング方法としては、例えばLM(Levenberg Marquardt)法などの非線形最小2乗法を用いてパラメータを推定(同定)する方法が挙げられる。ここで、非線形最小2乗法は、実際の計測波形と推定されたパラメータによる擬似応答波形とを各サンプリングデータにおいて比較し、その誤差eの2乗の総和Σe^2を最小化するようにパラメータを調整する方法である。本願に関連する技術として、開回路電圧の収束値に基づいて充電状態(充電率)を推定する手法が提供されている(例えば、特許文献1参照)。 The response waveform is equivalent to the discharge waveform of the RC parallel circuit and becomes an exponential response. For this reason, as this fitting method, for example, there is a method of estimating (identifying) a parameter using a nonlinear least square method such as an LM (Levenberg Marquardt) method. Here, in the nonlinear least square method, the actual measured waveform and the pseudo response waveform based on the estimated parameter are compared in each sampling data, and the parameter is set so as to minimize the sum Σe ^ 2 of the square of the error e. It is a method to adjust. As a technique related to the present application, there is provided a technique for estimating a state of charge (charging rate) based on a convergence value of an open circuit voltage (see, for example, Patent Document 1).
一般的な制御方法に従って検出電圧を等間隔でサンプリングした例を図10に示す。この図10は、電流がステップ状に減少したときの電圧の過渡応答特性を示している。この図10に示すように、サンプリングデータDは、高周波領域RN1におけるデータ数に比較して低周波領域RN2におけるデータ数が圧倒的に多くなる。したがって、誤差eの2乗の総和Σe2を最小化し図10に示すフィッティング関数F0を求めるとき、低周波領域RN2ではパラメータを精度よく推定(同定)できるが高周波領域RN1ではパラメータの推定精度が相対的に低下してしまう。また、サンプリング期間は、推定すべき所望のRC回路の時定数と同程度の長さを必要とするため、低周波領域RN2では特に長時間を要してしまう。しかし、実走行中にパラメータを推定(同定)する場合には、信号を長時間取得できない可能性がある。 FIG. 10 shows an example in which the detection voltage is sampled at equal intervals according to a general control method. FIG. 10 shows the transient response characteristics of the voltage when the current decreases in a stepped manner. As shown in FIG. 10, the sampling data D has an overwhelmingly larger number of data in the low frequency region RN2 than the number of data in the high frequency region RN1. Therefore, when the sum Σe 2 of the squares of the errors e is minimized and the fitting function F0 shown in FIG. 10 is obtained, the parameters can be accurately estimated (identified) in the low frequency region RN2, but the parameter estimation accuracy is relative in the high frequency region RN1. Will be reduced. Further, since the sampling period needs to be as long as the time constant of the desired RC circuit to be estimated, a long time is particularly required in the low frequency region RN2. However, when estimating (identifying) parameters during actual driving, there is a possibility that signals cannot be acquired for a long time.
本発明の目的は、車両の実走行中に等価回路モデルのパラメータを高精度で推定できるようにした車両用二次電池の等価回路モデルのパラメータ推定装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a parameter estimation device for an equivalent circuit model of a secondary battery for a vehicle that can estimate the parameters of the equivalent circuit model with high accuracy during actual traveling of the vehicle.
請求項1記載の発明によれば、推定部は、電流値測定部による測定電流データが過渡的に変化する変化タイミング以降に取得される測定電圧データを部分的に間引いて有効データを決定した後、有効データを用いて所定のフィッティング手法により等価回路モデルのパラメータを推定する。請求項1記載の発明のように、測定電圧データを部分的に間引いて有効データを決定した後、所定のフィッティング手法により等価回路モデルのパラメータを推定すれば、極力正確なフィッティング関数を求めることができ、車両の実走行中に等価回路モデルのパラメータを高精度で推定できる。 According to the first aspect of the present invention, the estimation unit determines effective data by partially thinning out measurement voltage data acquired after a change timing at which the measurement current data measured by the current value measurement unit changes transiently. The parameters of the equivalent circuit model are estimated by using a predetermined fitting method using the effective data. As in the first aspect of the invention, after the effective data is determined by partially thinning the measured voltage data, the fitting function as accurate as possible can be obtained by estimating the parameters of the equivalent circuit model by a predetermined fitting method. In addition, the parameters of the equivalent circuit model can be estimated with high accuracy during actual driving of the vehicle.
請求項8記載の発明によれば、推定部は、電流値測定部による測定電流データが過渡的に変化する変化タイミング以降に取得される測定電圧データについて前記RC並列回路(12a)の時定数に応じた複数の周波数領域(RN1,RN2,RN3,…)を設定し、前記複数の周波数領域間のデータ数の割合を修正し、当該周波数領域の誤差の重み付け係数を設定し、この重み付け係数に応じて重み付けされた誤差を用いて所定のフィッティング手法により等価回路モデルのパラメータを推定する。請求項8記載の発明のように、測定電圧データについて誤差の重み付け係数を設定し、この重み付け係数に応じて重み付けされた誤差を用いて、所定のフィッティング手法により等価回路モデルのパラメータを推定すれば、極力正確なフィッティング関数を求めることができ、車両の実走行中に等価回路モデルのパラメータを高精度で推定できる。
According to the invention described in
以下、本発明の一実施形態を説明する。図1は、本実施形態に係る車両用二次電池の等価回路パラメータの推定装置1の電気的構成を概略的なブロック図により示す。
車両内には主機モータによる負荷2が搭載されている。この負荷2には二次電池3のセル群から電力供給されている。二次電池3はリチウムイオン電池などによる。電圧値測定部4が二次電池3のセルの電圧値を測定するために設けられており、温度測定部5が二次電池3の温度を測定するために設けられる。また、電流値測定部7が負荷2に流れる電流を測定するために設けられる。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic block diagram showing an electrical configuration of an
A
演算部8は、例えばマイクロコンピュータを用いて構成される。この演算部8は例えばマイクロコンピュータ内にA/D変換部8aおよびメモリ8bを備え、電圧値測定部4により測定された電圧値v(t)の電圧情報、温度測定部5により測定された温度T(t)の温度情報、及び、電流値測定部7により測定された電流値i(t)の電流情報を、A/D変換部8aを通じて取得し、それぞれ、測定電圧データ、測定温度データ、測定電流データとしてメモリ8bに記憶させる。演算部8は、これらの値の少なくとも一部又は全部を用いて二次電池3の等価回路モデル9のパラメータの値を演算する。
The
前述構成における二次電池3の充電状態SOCの推定方法について、図2〜図10を参照しながら説明する。図3に示すフローチャートは、演算部8が周期T0毎のタイマ割込に応じて実行する処理内容を概略的に示すものであり、推定装置1が車両内に実装された環境下で行われる処理を示す。周期T0は、電流値測定部による電流値i(t)、電圧値測定部による電圧値v(t)、温度測定部による温度T(t)のサンプリング間隔を示す。図2は等価回路モデル9を概略的に示す。
A method for estimating the state of charge SOC of the
図2に示す二次電池3の等価回路モデル9において、VOCV(OCV:Open Circuit Voltage)は開回路電圧を示す。開回路電圧VOCVは電気化学的平衡状態における電極間の電位差を示している。図2に示す二次電池3の等価回路モデル9は、二次電池3の純電圧要素10と、内部インピーダンス要素11とを端子間に備える。この内部インピーダンス要素11は、抵抗R0と、この抵抗R0に複数個直列接続されると共にコンデンサC1…Cn及び抵抗R1…Rnがそれぞれ並列接続されたRC並列回路群12と、を備える。抵抗R0は0次成分の抵抗となる。図2に示す等価回路モデル9により二次電池3を表した場合、RC並列回路群12の各並列回路12aの時定数τ1、τ2…τnが混在する反応を示すようになる。なお、厳密に言えばインダクタ成分なども存在するが、例えば無視可能な程度となるため図示していない。ここで、電流値測定部7は、二次電池3から負荷2に流れる電流値Iを測定することで二次電池3に流れる電流を測定でき、電圧値測定部4は、二次電池3の両端子間の電圧値を測定できる。
In the
演算部8は、二次電池3の充電状態SOCを推定するため図3に示す処理を一定のサンプリング周期T0毎に実行する。メモリ8bは「対象データ記憶フラグ」を記憶する記憶領域を備えている。詳しくは後述するが、演算部8はこの対象データ記憶フラグを変化させることで、過渡的に変化したタイミング中の対象データであるか否かを判別する。この対象データ記憶フラグは、その初期値がオフに設定されている。
The
まず、演算部8は、電流値測定部7により測定された電流値i(t)についてA/D変換部8aを通じて取得し、電圧値測定部4により測定された電圧値v(t)についてA/D変換部8aを通じて取得し、温度測定部5により測定された温度T(t)についてA/D変換部8aを通じて取得し、順次メモリ8bに記憶する(S1)。
First, the
演算部8は、まず対象データ記憶フラグがオフになっていることを条件として(S2:YES)、これらのメモリ8bに記憶された電流値i(t)を解析し、電流値i(t)が急速(過渡的)に変化したか否かを判定する(S3)。このとき、例えば演算部8は、電流値i(t)の変化度が所定の第1勾配以上となったか否かを判定することで電流値i(t)が急速(過渡的)に変化したか否かを判定すると良い。例えば、車両が停止中であるときには負荷2に流れる電流は極少となる。すると、電流値i(t)は概ね一定になるため、演算部8はステップS3にてNOと判定し、図3に示す処理を抜ける。
The
例えば、車両が停車している最中に急発進したときには、駆動用の負荷2には大電流が流れるため電流が急速に多くなり、電流値i(t)の増加度が大きくなる。等価回路モデル9上では、コンデンサC1…Cnに電荷が急速充電されることになる。逆に、車両が信号待ちで停車したとき、或いは、イグニッションキースイッチ(図示せず)がユーザによりオフにされてエンジン停止したときなどには、駆動用の負荷2に流れていた電流が急速に少なくなり、電流値i(t)の減少度が大きくなる。等価回路モデル9上では、コンデンサC1…Cnに蓄積された電荷が急速に放電されることになる。このとき、演算部8は、ステップS3において過渡的に変化したと判定しYESと判定する。
For example, when the vehicle suddenly starts while the vehicle is stopped, a large current flows through the driving
演算部8は、このステップS3の条件を満たしたときには、電流値i(t)の変化タイミングより前の所定期間中において電流値i(t)が一定範囲内の変化に収まっているか否かを判定する(S4)。この判定条件は、変化タイミングより前の所定期間中では電流値i(t)が概ね一定値となっているか否かを判定する処理条件を示すものである。
When the condition of step S3 is satisfied, the
等価回路モデル9は、直列接続された個々のRC並列回路12a毎に互いに異なる時定数τ1…τnが定められることになる。このステップS4の判定条件は、等価回路モデル9内のパラメータ推定処理に先立ち、この取得されたデータが解析処理として適切なデータであるか否かを判定するために設けられる処理である。
In the
このステップS4の判定条件は、例えば等価回路モデル9上でコンデンサC1…Cnの蓄積電荷量が所定範囲内の電荷量に落ち着いているか否かを判定するために設けられる。具体的には、ステップS4の判定条件は、例えば、RC並列回路12aの時定数τ1…τnのうち、最大の時定数(例えばτn)のRC並列回路12aのコンデンサ(例えばCn)に十分電荷が蓄積され、所定範囲内の電荷量に落ち着いているか否かを判定するために設けられる。
The determination condition of step S4 is provided, for example, for determining whether or not the accumulated charge amount of the capacitors C1... Cn is settled to a charge amount within a predetermined range on the
演算部8は、このステップS4の判定条件を満たさないときには、等価回路モデル9のコンデンサの最終蓄積電荷量が不明となるため、パラメータ推定処理に不向きなデータと判定し、図3に示す推定処理を抜ける。
When the determination condition in step S4 is not satisfied, the
演算部8は、ステップS4の条件を満たすと判定したときには、メモリ8bの対象データ記憶フラグをオンにして保持する(S5)。そして、演算部8は、この後に取り込まれる電流値i(t)、電圧値v(t)、温度T(t)を、「対象データ」としてメモリ8b内に記憶させる(S6)。
When determining that the condition of step S4 is satisfied, the
そして、演算部8は、変化タイミング後に取得された対象データ数が第1所定数以上のデータ数であるか否か判定する(S7)。例えば、演算部8が、第1所定数(時間換算した場合、例えば数百sec)以上のデータ数を取得していれば、このステップS7の判定条件を満たしていると判定する。このステップS7の判定条件は、過渡応答特性が十分に定常状態に落ち着いているか否かを判定するために設けられる。
Then, the
例えば、等価回路モデル9内のコンデンサC1…Cnに十分電荷が蓄積された後に極少電流(≒0A)となるときには、このステップS7の判定条件は、RC並列回路12aの時定数τ1…τnのうち最大の時定数(例えばτn)のRC並列回路12aのコンデンサ(例えばCn)の電荷が放電され所定範囲内の電荷量に落ち着いたか否かを判定するために設けられる。
For example, when a minimum current (≈0 A) is obtained after sufficient charges are accumulated in the capacitors C1... Cn in the
図4は、等価回路モデル9の電流変化、電圧変化を原理的に表すタイミングチャートである。図4は電流値i(t)が一定時間だけ所定値であったタイミングから電流値i(t)が急速に減少し0[A]まで至るときのステップ応答を参考例として示している。この場合の等価回路モデル9の過渡応答特性は、電流変化タイミングを時間0としたとき、原理的に下記の(1)式のように表すことができる。
FIG. 4 is a timing chart showing in principle the current change and voltage change of the
演算部8は、ステップS7において、メモリ8bに記憶された対象データの数が第1所定数未満であった(S7:NO)ときには、電流値i(t)が再度急速(過渡的)に変化したか否かを判定する(S9)。この電流値i(t)の変化方向は増加方向でも減少方向でも良い。このとき、例えば演算部8は、電流値i(t)の変化度が所定の第2勾配以上となったか否かを判定することで急速(過渡的)に再度変化したか否かを判定すると良い。車両が信号待ちしている状態から再発進したときには、負荷2に流れる電流値i(t)が急速に増加する。また、車両が通常走行している状態から急加速したときにも、負荷2に流れる電流値i(t)が急速に増加する。
In step S7, when the number of target data stored in the
逆に、車両が通常走行している状態から停止したときには、負荷2に流れる電流値i(t)が急速に減少する。また、車両が減速することで負荷2に流れる電流値i(t)が急速に減少してステップS3でYESと判定された後、さらに車両が停止することで負荷2に流れる電流値i(t)がさらに減少してもステップS9でYESと判定される。ステップS9の判定条件は、このように電流値i(t)が急速に再変化するタイミングを判定するために設けられている。演算部8は、このステップS9の判定条件を満たさないときには図3の処理を抜ける。
On the other hand, when the vehicle stops from the normal traveling state, the current value i (t) flowing through the
演算部8は、周期T0において図3のステップS1に戻って処理を繰り返し、電流値i(t)、電圧値v(t)、温度T(t)の測定値を周期T0間隔で取得し続ける。このとき、対象データ記憶フラグが一旦オンされると、演算部8はステップS2においてNOと判定し、ステップS6において対象データとして測定値を記憶し続け、ステップS7又はS9の判定条件を満たすまで、これらのステップS1、S2、S6、S7、S9の処理を繰り返す。
The
演算部8は、対象データを第1所定数以上取得するまでの間に、電流値i(t)が再度急速(過渡的)に変化した(S7:NO、S9:YES)ことを条件として、対象データ記憶フラグをオフとする(S10)。そして、演算部8は、ステップS3の変化タイミング後の低周波領域のデータ数(低周波データ数)が高周波領域のデータ数(高周波データ数)に比較して第2所定数以上多いか否か判定する(S11)。
The
サンプリング電流値i(t)が急速(過渡的)に大きく変化するときにはこの電流値i(t)には高周波成分が多く含まれることになるが、急速変化した後には定常状態に至るまで電圧は緩やかに変化し、その後の時間領域では低周波成分が多く含まれることになる。したがって、変化タイミング直後の時間領域を高周波領域とし、その後のあるタイミング以降の時間領域を低周波領域と考えることができる。 When the sampling current value i (t) changes rapidly (transiently), the current value i (t) contains a large amount of high frequency components. After the rapid change, the voltage does not reach the steady state. It changes slowly, and many low frequency components are included in the subsequent time domain. Therefore, a time region immediately after the change timing can be considered as a high frequency region, and a time region after a certain timing thereafter can be considered as a low frequency region.
等価回路モデル9は、そのRC並列回路12aの時定数τ1…τn(抵抗の抵抗値×コンデンサの容量値)の初期値が実験又はシミュレーションなどによって予め設定されている。したがって、高周波領域/低周波領域は、等価回路モデル9のRC並列回路12aの時定数τ1…τnの初期値の大きさに応じて予め分割されている。
In the
図5(a)及び図5(b)は高周波領域/低周波領域に分類するためのイメージ例を示す。本実施形態では、図5(a)に示すように高周波領域RN1/低周波領域RN2の2つの時間領域に分割する形態を示すが、必ずしも2つの領域RN1及びRN2に分割する必要はなく、図5(b)に示すように例えば3以上の領域RN1〜RN3に分割しても良いし、全てのRC並列回路12aの時定数τ1…τn毎に別々のn個の領域に分割しても良い。また、時定数τ1…τnのうち2つ以上が所定時間内にあれば、これらの2つ以上の時定数に対応した領域を同一の領域に分割しても良い。
FIG. 5A and FIG. 5B show examples of images for classifying into a high frequency region / low frequency region. In the present embodiment, as shown in FIG. 5 (a), the high frequency region RN1 / low frequency region RN2 is divided into two time regions, but it is not necessarily divided into two regions RN1 and RN2. As shown in FIG. 5 (b), for example, it may be divided into three or more regions RN1 to RN3, or may be divided into separate n regions for every time constant τ1... Τn of all RC
演算部8が、所定周期T0毎に電流値i(t)などをサンプリングすると、変化タイミング直後の高周波領域のデータ数よりも、その後緩やかに変化するときの低周波領域のデータ数の方が概ね多くなる。
When the
ステップS11の処理は、この高周波領域及び低周波領域における取得データ数及びそれらの関係に応じて処理内容を分けるために設けられている。このステップS11の処理は、後処理ステップ(S13〜S14)において、低周波領域RN2のデータを間引いても解析用データとして満足するデータであるか否かを予め判定するための処理である。 The processing in step S11 is provided to divide the processing contents according to the number of acquired data in the high frequency region and the low frequency region and their relationship. The process of step S11 is a process for determining in advance in the post-processing steps (S13 to S14) whether or not the data for the low frequency region RN2 is satisfactory even if the data is thinned out.
この処理方法は、後述するステップS12及びS13のデータの間引き方法に応じてデータ数が変化するものであるが、例えば低周波領域RN2のデータ数を半分に間引くことが予め定められている場合には、少なくとも高周波領域RN1のデータ数に対し2倍以上のデータ数が存在する場合にステップS11の条件を満たすと判定すると良い。 In this processing method, the number of data changes according to the data thinning method in steps S12 and S13 described later. For example, when it is predetermined that the number of data in the low frequency region RN2 is thinned in half. Is preferably determined to satisfy the condition of step S11 when there is at least twice as many data as the number of data in the high-frequency region RN1.
演算部8は、データ数の判定条件ステップS7及びS11の判定結果に応じて推定方法A〜Cに分けて等価回路モデル9のパラメータを推定する(S12〜S14)が、これらの推定方法を説明する。
The
演算部8は、ステップS7において対象データ数が第1所定数以上となる場合には、推定方法Aを用いて等価回路モデル9のパラメータを推定する(S12)。図6(a)に推定方法Aを概略的に示すように、演算部8は、特に低周波領域RN2のサンプリングデータを間引くことで高周波領域RN1と低周波領域RN2のデータ数の割合を同等にする。ここでいう同等とは、互いの領域のデータ数が同一又は何れかのデータ数に所定マージンを加減算した割合を示す。
If the number of target data is greater than or equal to the first predetermined number in step S7, the
図10は仮に低周波領域RN2のデータDを間引くことなく推定処理が行われた例を示している。この図10に示すように、低周波領域RN2のデータDを間引くことなく推定処理が行われると、高周波領域RN1におけるフィッティング精度が悪化してしまうことが発明者のシミュレーションにより判明している(図10中の領域RN1a参照)。これは、低周波領域RN2内のデータ数が多くなると、低周波領域RN2のデータの影響を受けやすくなり、高周波領域RN1では良好にフィッティングできないためである。 FIG. 10 shows an example in which the estimation process is performed without thinning out the data D in the low frequency region RN2. As shown in FIG. 10, when the estimation process is performed without thinning out the data D of the low-frequency region RN2, it has been found by the inventor's simulation that the fitting accuracy in the high-frequency region RN1 deteriorates (FIG. 10). 10 (see region RN1a in FIG. 10). This is because if the number of data in the low frequency region RN2 increases, the data in the low frequency region RN2 is easily affected, and the high frequency region RN1 cannot be fitted well.
したがって、本実施形態では、演算部8が低周波領域RN2のデータ数と高周波領域RN1のデータ数との割合を修正する。例えば、演算部8は低周波領域RN2のデータ数と高周波領域RN1のデータ数とをほぼ同等数(同一数又はその所定マージンの加減算数内))にすることで、フィッティング精度を全周波数領域内で良好に保つようにする。
Therefore, in the present embodiment, the
データの間引き方法は、単に所定時間間隔としても良いが、例えば規則的に単調増加する関数(例えば、対数関数又は平方根関数など)に応じた時間間隔(サンプリング間隔)T1、T2、T3…で低周波領域RN2のデータを残留させて有効データとし残りのデータを破棄すると良い。すると、図6(a)に示すように、時間経過に伴いデータ数を少なくするように低周波領域RN2のデータを間引いて有効データDを決定することができる。 The data decimation method may be simply a predetermined time interval, but is low at time intervals (sampling intervals) T1, T2, T3,... According to a function that regularly increases monotonically (for example, a logarithmic function or a square root function). It is preferable to leave the data in the frequency region RN2 as valid data and discard the remaining data. Then, as shown in FIG. 6A, the valid data D can be determined by thinning out the data in the low frequency region RN2 so that the number of data decreases with time.
そして、演算部8はこの間引き処理が行われた後の有効データDを使用して非線形最小2乗法により等価回路モデル9のパラメータを推定する。演算部8がフィッティング関数との誤差の2乗を最小化するように当該フィッティング関数のパラメータ(抵抗値、容量値)を推定するとき、低周波領域RN2及び高周波領域RN1においてほぼ同一個数のデータの影響を受けることになり、全領域においてほぼ均一な誤差範囲内となるようにパラメータを算出できる。
Then, the
また演算部8が、前述の関数に応じた時間間隔T1、T2、T3…でデータを残して有効データDとし、その間のデータを間引くように処理すれば、低周波領域RN2のデータのフィッティングパラメータへの影響を少なくすることができ、高周波領域RN1及び低周波領域RN2間でほぼ均一な誤差範囲内となるようにパラメータを算出できる。図6(b)には、このときの処理後の有効データDとフィッティング関数F1とを示す。低周波領域RN2でも極低周波数領域において誤差E1を十分低く保ちながら高周波領域RN1(特に領域RN1a)におけるフィッティング度を高めることができる。
Further, if the
演算部8は、低周波領域RN2のデータ数が高周波領域RN1のデータ数に比較して第2所定数以上多いと判定したときには、推定方法Bを用いて等価回路モデル9のパラメータを推定する(図3のS13)。
When it is determined that the number of data in the low frequency region RN2 is greater than the second predetermined number compared to the number of data in the high frequency region RN1, the
図7に推定方法Bを概略的に示すように、演算部8は推定方法Bを用いるときに、取得できたデータのうち特に低周波領域RN2に差し掛かった低周波領域RN2bのサンプリングデータを少なくしつつ所定の最低周波数領域RN2cのサンプリングデータを多く残す。この場合、演算部8は、例えば、高周波領域RN1から低周波領域RN2に差し掛かる低周波領域RN2bのデータDを間引いてその残留データを有効データDとしながら、例えば最低周波数領域RN2c(最終データ付近)のデータDを間引かずに有効データDとする。すると、最低周波数領域RN2cの有効データDを特に密にできる。この推定方法Bの場合も同様に、高周波領域RN1と低周波領域RN2でのデータ数の割合をほぼ同等数とすると良い。
As schematically shown in FIG. 7, when the estimation method B is used, the
前述したように、等価回路モデル9の直流抵抗成分(R0+R1+…+Rn)にかかる電圧ΔVを算出することが、等価回路モデル9のパラメータを算出するために特に重要となる。このため、直流抵抗成分(R0+R1+…+Rn)にかかる電圧ΔVが極力正確に算出できるようにフィッティングパラメータを算出することが重要となる。
As described above, calculating the voltage ΔV applied to the DC resistance component (R0 + R1 +... + Rn) of the
演算部8が、第1所定数未満のデータ数しか取得できていないと判定した場合、仮に例えば図6に示すように低周波領域RN2のデータDを単調に間引いてしまうと間引き過ぎてしまい、直流抵抗成分(極低周波領域)まで正確にフィッティングできない可能性がある。そこで、演算部8はステップS13において最低周波数領域RN2c付近のサンプリングデータを多く残すようにしている。すると、直流抵抗成分(極低周波領域)まで極力正確にフィッティングできるようになり、パラメータの推定精度を向上できる。
If the
演算部8は、低周波領域RN2のデータ数が高周波領域RN1のデータ数に比較して十分多くなく第2所定数以上のデータ数が取得されていないと判定したときには、推定方法Cを用いて等価回路モデル9のパラメータを推定する(図3のS14)。このような場合、図8(a)に示すように、領域RN1及びRN2内の全対象データの絶対数自体が少なくなると共に低周波領域RN2のデータ数も極端に少なく、低周波領域RN2のデータDを間引くことは望ましくない。ただし、発明者らが行ったシミュレーションでは、このままフィッティング関数F2を描くと、図8(b)に破線で示すように、低周波領域RN2でも極低周波数において誤差E2が大きくなってしまう。
When the
そこで、演算部8は、例えば誤差の2乗の総和を算出するときに、低周波領域RN2のデータの重み付け係数kを増加させるようにしている。例えば、説明を簡単化するため全対象データ数を14点とし、e1〜e14をフィッティング関数と各サンプリングデータとの誤差と仮定する。ここで、高周波領域RN1の誤差をe1〜e7とし、低周波領域RN2の誤差をe8〜e14とする。すると、誤差の2乗の総和Σe2を下記の(3)式に示すように、
Therefore, the
すると、低周波領域RN2における誤差をフィッティング関数に対して重点的に影響させることができる。なお、この例では、重み付け係数kについて1つのみ用いた例を示したが、高周波領域RN1と低周波領域RN2とで互いに異なる重み付け係数(例えばk1、k2)を用いても良い。この場合の複数の重み付け係数k1、k2は、高周波領域RN1側の重み付け係数k1よりも低周波領域RN2側の重み付け係数k2をより高く設定すると良い。 Then, the error in the low-frequency region RN2 can be focused on the fitting function. In this example, only one weighting coefficient k is used, but different weighting coefficients (for example, k1, k2) may be used for the high frequency region RN1 and the low frequency region RN2. In this case, the plurality of weighting coefficients k1 and k2 are preferably set such that the weighting coefficient k2 on the low frequency region RN2 side is set higher than the weighting coefficient k1 on the high frequency region RN1 side.
そして、演算部8は非線形最小2乗法を用い、加工された有効データDとパラメータによる擬似応答波形とを比較し、誤差の2乗の総和を最小値とするようにフィッティングして等価回路モデル9のパラメータを推定する。
Then, the
この例では、演算部8が、低周波領域RN2内の測定電圧値v(t)の全てのデータの誤差の重み付け処理を行う例を示しているが、低周波領域RN2の測定電圧値v(t)のデータの間引き処理を行った後に誤差を算出し、この誤差の重み付け処理を行っても良い。
In this example, the
演算部8は、ステップS12〜S14の推定方法A〜Cを用いて算出されたパラメータを用いて開回路電圧VOCVを算出する(図3のS15)。具体的には、演算部8は、等価回路モデル9にかかる電圧値v(t)を取得し、パラメータを等価回路モデル9に代入して算出された電圧値を前記の電圧値v(t)から減算することで、開回路電圧VOCVを算出する。
The
そして演算部8は、開回路電圧VOCV−充電状態SOCのマップと温度T(t)の情報に応じて充電状態SOCを推定する(S16)。図9は、演算部8内のメモリ8bに予め記憶された開回路電圧VOCV−充電状態SOCのマップの一例を示すが、充電状態SOCは開回路電圧VOCVに依存して変化するため、充電状態SOCを算出することができる。
And the calculating
以下、前述の説明を一例とした本実施形態の特徴をまとめる。
本実施形態によれば、演算部8は、測定電流値i(t)が過渡的に変化する変化タイミング以降に取得される測定電圧値v(t)について、測定電圧値v(t)を部分的に間引いて有効データDを決定した後、非線形最小2乗法により誤差の2乗の総和を最小値とするように等価回路モデル9のパラメータ(抵抗R0…Rnの抵抗値、コンデンサC1…Cnの容量値)を推定している。特に、演算部8は、RC並列回路12aの時定数τ1…τnに応じて設定された高周波領域RN1及び低周波領域RN2に分割し、各領域RN1及びRN2(並びにRN3)において有効データDを決定している。これにより、極力正確なフィッティング関数F1を求めることができ、車両の実走行中に等価回路モデル9のパラメータを高精度で推定でき、充電状態SOCを精度良く算出できる。
The features of the present embodiment will be summarized below using the above description as an example.
According to the present embodiment, the
なお、周波数領域をRN1及びRN2(並びにRN3)に分けた形態を示したが、これら2つ又は3つの領域に限定されるものではなく、例えば4つ以上の周波数領域RN1、N2、RN3、…に分けても良いし、周波数領域RN1及びRN2(並びにRN3…)を分けなくても良い。領域を分けた場合でも分けない場合でも、特に規則的に単調増加する関数(例えば、対数関数又は平方根関数など)に応じた時間間隔(サンプリング間隔)で低周波領域RN2のデータを残して有効データDとし残りのデータを破棄すると良い。領域を分けた場合には当該領域毎に異なる関数を用いても良いし、互いに同一の関数で測定電流値i(t)が過渡的に変化したタイミングからの経過時間に応じて時間間隔を算出しても良い。このような場合も、測定電流値i(t)が過渡的に変化したタイミングから時間経過するに伴い測定電圧値v(t)のデータDを間引く量を多くしながら有効データDを決定することができる。 In addition, although the form which divided | segmented the frequency domain into RN1 and RN2 (and RN3) was shown, it is not limited to these two or three area | regions, For example, four or more frequency domain RN1, N2, RN3, ... The frequency regions RN1 and RN2 (and RN3...) May not be divided. Regardless of whether the area is divided or not, effective data is left in the low frequency area RN2 at a time interval (sampling interval) according to a function that regularly increases monotonically (eg, logarithmic function or square root function). D should be discarded and the remaining data discarded. When the area is divided, a different function may be used for each area, and the time interval is calculated according to the elapsed time from the timing when the measured current value i (t) changes transiently with the same function. You may do it. Even in such a case, the effective data D is determined while increasing the amount of thinning out the data D of the measured voltage value v (t) as time elapses from the timing when the measured current value i (t) changes transiently. Can do.
演算部8は、高周波領域RN1から低周波領域RN2(及びRN3…)に向かうにしたがって有効データDを少なくするように決定している。すると、高周波領域RN1側の有効データDによるフィッティングパラメータに対する影響を大きくでき、低周波領域RN2…側の有効データDによるフィッティングパラメータに対する影響を小さくできる。
The
例えば車両が信号停車したときに電流値i(t)が急速に変化し、演算部8がサンプリングデータ(電圧値v(t)、電流値i(t)など)を取得する期間を第1所定数以上のデータ数(時間換算で長時間(例えば数百sec))確保できた場合、フィッティング関数F1のパラメータを特に低周波領域RN2側では精度良く求めることができるが、高周波領域RN1のデータ数よりも低周波領域RN2のデータ数が多くなりすぎることがある。
For example, when the vehicle stops at a signal, the current value i (t) changes rapidly, and the
このようなとき、演算部8は低周波領域RN2のデータを間引くことで高周波領域RN1と低周波領域RN2のデータ数の割合を修正している。これにより、低周波領域RN2の有効データDによるフィッティング処理への影響度を少なくでき、高周波領域RN1のフィッティング精度を向上できる。これにより、等価回路モデル9のパラメータを精度よく算出でき、充電状態SOCを精度良く算出できる。
In such a case, the
例えば、車両が実走行中に信号停車から発進するまで長時間(数百sec)を確保できない場合、実走行中に等価回路モデル9のパラメータを推定(同定)する場合は、そのような長時間の信号データを取得できなくなる可能性がある。このような場合、例えば、演算部8が、ステップS7の条件を満たすまでの間に第1所定数未満のデータ数しか取得できなくなり、パラメータを精度よく算出できない可能性がある。
For example, when it is not possible to secure a long time (several hundreds of seconds) until the vehicle starts from a signal stop during actual traveling, when estimating (identifying) the parameters of the
このようなとき、演算部8は、高周波領域RN1から低周波領域RN2に差し掛かる低周波領域RN2bの対象データを間引いて少なくしつつ低周波領域RN2のデータのうち最低周波数領域RN2c(最終データ付近)の対象データを間引かないようにして多く有効データDとして残し、最低周波数領域RN2cの有効データDを特に密にする。すると、演算部8が非線形最小2乗法によるフィッティング処理を行ったときに、低周波領域RN2のうち最低周波数領域RN2cの有効データDの影響を大きくすることができ、極低周波成分(直流抵抗成分)側での誤差を極力抑制できる。これにより、等価回路モデル9のパラメータの算出精度を向上でき、ひいては充電状態SOCを精度良く算出できる。
In such a case, the
本実施形態によれば、演算部8は、測定電流値i(t)が過渡的に変化する変化タイミング以降に取得される測定電圧値v(t)について、誤差の重み付け係数を設定し、重み付け係数に応じて重み付けされた誤差を用いて、非線形最小2乗法により誤差の2乗の総和を最小値とするように等価回路モデル9のパラメータ(抵抗R0…Rnの抵抗値、コンデンサC1…Cnの容量値)を推定している。特に、演算部8は、RC並列回路12aの時定数τ1…τnに応じて設定された高周波領域RN1及び低周波領域RN2に分割し、各領域RN1及びRN2(並びにRN3)において誤差の重み付け係数を設定している。これにより、極力正確なフィッティング関数F1を求めることができ、車両の実走行中に等価回路モデル9のパラメータを高精度で推定でき、充電状態SOCを精度良く算出できる。
According to this embodiment, the
なお、周波数領域を領域RN1及びRN2(並びにRN3)に分けて誤差の重み付け係数を設定する形態を示したが、これら2つ又は3つの領域に限定されるものではなく、例えば4つ以上の周波数領域RN1、N2、RN3、…に分けても良いし、周波数領域RN1及びRN2(並びにRN3)を分けなくても良い。領域を分けた場合でも分けなかった場合でも、特に規則的に単調減少する関数(例えば、対数関数または平方根関数の逆数)を、測定電流値i(t)が過渡的に変化したタイミングからの経過時間に応じて変化する関数として用いて誤差の重み付け係数を設定するようにしても良い。また、領域RN1、RN2(、RN3…)を分けた場合には当該領域毎に異なる関数を用いても良いし、互いに同一の関数を用いて測定電流値i(t)が過渡的に変化したタイミングからの経過時間に応じて誤差の重み付け係数を算出しても良い。 In addition, although the form which sets the weighting coefficient of an error by dividing the frequency region into regions RN1 and RN2 (and RN3) is not limited to these two or three regions, for example, four or more frequencies The regions RN1, N2, RN3,... May be divided, and the frequency regions RN1 and RN2 (and RN3) may not be divided. Regardless of whether the region is divided or not, a function that decreases monotonically regularly (for example, a logarithmic function or the reciprocal of the square root function) has elapsed from the timing when the measured current value i (t) changes transiently. An error weighting coefficient may be set using a function that varies with time. Further, when the regions RN1, RN2 (, RN3,...) Are separated, different functions may be used for each region, and the measured current value i (t) changes transiently using the same function. An error weighting coefficient may be calculated according to the elapsed time from the timing.
また、例えば非線形2乗法を用いる場合に前述の(3)式を適用した場合、低周波領域RN2の誤差の重み付け係数kを1より小さい係数として設定しても良い。この場合も複数の誤差の重み付け係数(例えばk1、k2)を用いても良い。高周波領域RN1の誤差の重み付け係数k1よりも低周波領域RN2の誤差の重み付け係数k2を小さく設定すると良い。 For example, when the above-described equation (3) is applied when the nonlinear square method is used, the error weighting coefficient k of the low frequency region RN2 may be set as a coefficient smaller than 1. Also in this case, a plurality of error weighting coefficients (for example, k1 and k2) may be used. The error weighting factor k2 in the low frequency region RN2 may be set smaller than the error weighting factor k1 in the high frequency region RN1.
特に、演算部8は、測定電圧値v(t)のデータ数が第1所定数未満と判定され且つ高周波領域RN1に比較して低周波領域RN2のデータ数が第2所定数未満と判定されたことを条件として、高周波領域RN1の測定電圧値v(t)の誤差に対して低周波領域RN2の誤差の少なくとも一部を重くするように重み付けしている。具体的には、例えば、演算部8は各データDのフィッティング関数への誤差の2乗の総和を算出するときに重み付け係数k(>1)を用いて低周波領域RN2のデータDの誤差を補正している。
In particular, the
すると、高周波領域RN1側の誤差(例えばe1〜e7)によるフィッティングパラメータに対する影響を小さくでき、低周波領域RN2側の誤差(例えばe8〜e14)によるフィッティングパラメータに対する影響を大きくできる。これにより直流抵抗成分(極低周波成分)側での誤差を極力抑制できパラメータの算出精度を向上でき、ひいては充電状態SOCを精度良く算出できる。 Then, the influence on the fitting parameter by the error (for example, e1 to e7) on the high frequency region RN1 side can be reduced, and the influence on the fitting parameter by the error (for example, e8 to e14) on the low frequency region RN2 side can be increased. As a result, the error on the DC resistance component (very low frequency component) side can be suppressed as much as possible, the parameter calculation accuracy can be improved, and the state of charge SOC can be calculated with high accuracy.
(他の実施形態)
前述実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に示す変形又は拡張が可能である。
前述実施形態のパラメータ算出方法は、例えば車両停車時、車両減速(急減速)時、エンジン停止時、車両発進(急発進)時、エンジン始動時、などにおいて、二次電池3に流れる電流値i(t)が急変化するタイミング前後の特性を利用して等価回路モデル9のパラメータを算出できる。なお、電流が過渡的(例えばステップ状)に変化したときに、極めて短時間でこの過渡的変化が繰り返された場合は、必要なデータを取得することができない場合もある。このような場合には、図3に示す充電状態SOCの算出処理を実施しないようにしても良い。また、例えば、図3に示す処理に適用した場合には、短時間で過渡的変化が繰り返された場合には、演算部8がステップS11においてNOと判定するが、この場合、第3所定数(<第2所定数)以上のデータが取得された場合にステップS14に移行して推定方法Cを用いてパラメータを推定し、第3所定数未満のデータしか取得されなかったときには、パラメータを推定することなく図3に示す処理を抜けるようにすると良い。すると、ステップS16の充電状態SOCの算出処理を実施しないようにすることができる。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and for example, the following modifications or expansions are possible.
The parameter calculation method of the above embodiment is, for example, the current value i flowing through the
前述実施形態では、所定のフィッティング手法として、非線形最小2乗法により誤差の2乗の総和を最小とする形態を示したが、これに限定されるものではなく、非線形最小2乗法に類した他のフィッティング手法を用いても良い。この他のフィッティング手法としては、非線形計画法を用いることができる。 In the above-described embodiment, the form of minimizing the total sum of the squares of errors by the nonlinear least square method is shown as the predetermined fitting method, but the present invention is not limited to this, and other types similar to the nonlinear least square method are shown. A fitting technique may be used. Nonlinear programming can be used as another fitting method.
等価回路モデル9として、抵抗R0を直列接続したRC並列回路群12を適用したが、この回路構成のものに限られるものではない。例えば他のコンデンサ成分又はインダクタ成分などを加入した等価回路モデルを用いても良い。
Although the RC
前述実施形態では、測定電流値i(t)が過渡的に変化した後の測定電圧値v(t)について領域(RN1、RN2、RN3、…)に分け、それぞれの領域で個別に処理を行う形態を示したが、周波数領域(時間領域)毎に処理を分けなくても良い。 In the above-described embodiment, the measured voltage value v (t) after the measured current value i (t) changes transiently is divided into regions (RN1, RN2, RN3,...), And each region is processed individually. Although the form is shown, the processing may not be divided for each frequency domain (time domain).
また、周波数領域を分けない場合、例えば図3に示すステップS7において、演算部8は対象データ数が第1所定数以上であると判定したことを条件として、ステップS12の処理に替えて、規則的に単調増加する関数(例えば、対数関数又は平方根関数など)を、測定電流値i(t)が過渡的に変化したタイミングからの経過時間に応じて変化する関数として用いてこの時間間隔をサンプリング間隔として有効データDを決定しても良い。
If the frequency domain is not divided, for example, in step S7 shown in FIG. 3, the
また、周波数領域RN1、RN2(、RN3…)を分けても分けなくても、測定電圧値v(t)が過渡的に変化した後の全周波数領域(全時間領域)において単純減少する関数(例えば、対数関数または平方根関数の逆数)に応じた誤差の重み付け係数を測定電圧値v(t)に紐付けたり、当該測定電圧値v(t)を間引いて決定された有効データDに紐付けても良い。 Further, a function (a simple decrease function in all frequency regions (all time regions) after the measured voltage value v (t) changes transiently regardless of whether or not the frequency regions RN1, RN2 (, RN3...) Are divided. For example, an error weighting coefficient corresponding to a logarithmic function or a reciprocal of the square root function) is linked to the measured voltage value v (t), or linked to the effective data D determined by thinning out the measured voltage value v (t). May be.
また、周波数領域RN1、RN2(、RN3…)を分けても分けなくても、測定電圧値v(t)が過渡的に変化した後の全周波数領域(全時間領域)において誤差の重み付け係数を測定電圧値v(t)に対応付け、誤差の重み付け係数に応じて重み付けされた誤差を部分的に間引いて所定のフィッティング手法(例えば前述の非線形最小2乗法、非線形計画法など)により等価回路モデル9のパラメータを推定するようにしても良い。 In addition, whether the frequency regions RN1, RN2 (, RN3,...) Are divided or not, error weighting coefficients are calculated in all frequency regions (all time regions) after the measured voltage value v (t) changes transiently. Corresponding to the measured voltage value v (t), an equivalent circuit model is obtained by a predetermined fitting method (for example, the above-mentioned nonlinear least square method, nonlinear programming method, etc.) by partially thinning out an error weighted according to an error weighting coefficient. Nine parameters may be estimated.
演算部8が、低周波領域RN2(、RN3、…)の全ての測定電圧値v(t)の誤差の重み付け処理を行った後、重み付け処理が行われた誤差を部分的に間引いて有効誤差を決定し、この有効誤差を用いて所定のフィッティング手法により等価回路モデル9のパラメータを推定するようにしても良い。すなわち、例えば(3)式に示す非線形最小2乗法では、例えば低周波数領域RN2側の「e10」を無効誤差とし、e1〜e7、e8〜e9、e11〜e14を有効誤差として誤差の2乗の総和を求めるようにしても良い。
After the
また、演算部8は、測定電圧値v(t)のデータ数が第1所定数未満と判定され且つ高周波領域RN1に比較して低周波領域RN2のデータ数が第2所定数以上と判定されたことを条件としてステップS13に示すパラメータ推定方法に替えて以下に示す方法によりデータDに対する誤差の重み付け係数を設定してパラメータを推定するようにしても良い。例えば、図7の上図に示すように測定電圧値v(t)が取得されたときに、演算部8はこのデータDを間引くことなく低周波領域RN2のうち最低周波数領域RN2cのデータについて誤差の重み付け係数を重く設定し等価回路モデル(9)のパラメータを推定するようにしても良い。また、誤差の重み付け係数を重く設定した後に、データDを間引くようにしても良い。
In addition, the
なお、特許請求の範囲に付した括弧付き符号は本願明細書の構成要素に対応する符号を付したものであり構成要素の一例を挙げたものである。したがって、本願に係る発明は当該特許請求の範囲の構成要素に付した符号の要素に限られるわけではなく、特許請求の範囲内の用語又はその均等の範囲で様々な拡張が可能である。 In addition, the code | symbol with the parenthesis attached | subjected to the claim attaches | subjects the code | symbol corresponding to the component of this-application specification, and gives an example of the component. Therefore, the invention according to the present application is not limited to the elements indicated by the reference numerals attached to the constituent elements of the claims, and can be variously expanded in terms of the claims or the equivalents thereof.
図面中、1は等価回路のパラメータ推定装置、4は電圧値測定部、7は電流値測定部、8は演算部(推定部)、9は等価回路モデル、11は内部インピーダンス要素、12はRC並列回路群、12aはRC並列回路、を示す。 In the drawing, 1 is an equivalent circuit parameter estimation device, 4 is a voltage value measurement unit, 7 is a current value measurement unit, 8 is a calculation unit (estimation unit), 9 is an equivalent circuit model, 11 is an internal impedance element, and 12 is RC. A parallel circuit group, 12a indicates an RC parallel circuit.
Claims (16)
前記二次電池にかかる電圧を測定する電圧値測定部(4)と、
前記二次電池が互いに異なる時定数を有する複数のRC並列回路(12a)が等価回路モデル(9)に置換された状態で、前記電流値測定部(7)の測定電流データ及び前記電圧値測定部(4)の測定電圧データに応じて前記二次電池(3)の等価回路モデル(9)のパラメータを推定する推定部(8)と、を備え、
前記推定部(8)は、前記電流値測定部(7)による測定電流データが過渡的に変化する変化タイミング以降に取得される前記測定電圧データを部分的に間引いて有効データを決定した後、前記有効データを用いて所定のフィッティング手法により前記等価回路モデル(9)のパラメータを推定することを特徴とする車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置。 A current value measuring unit (7) for measuring a current flowing in the secondary battery (3) mounted on the vehicle;
A voltage value measuring unit (4) for measuring a voltage applied to the secondary battery;
In the state where the plurality of RC parallel circuits (12a) having different time constants for the secondary battery are replaced with the equivalent circuit model (9), the measured current data and the voltage value measurement of the current value measuring unit (7) An estimation unit (8) for estimating a parameter of the equivalent circuit model (9) of the secondary battery (3) according to measured voltage data of the unit (4),
The estimation unit (8) determines effective data by partially thinning out the measurement voltage data acquired after the change timing at which the measurement current data by the current value measurement unit (7) changes transiently, A parameter estimation device for an equivalent circuit of a secondary battery for a vehicle, wherein the parameter of the equivalent circuit model (9) is estimated using the effective data by a predetermined fitting technique.
前記推定部(8)は、規則的に単調増加する関数に応じた時間間隔をサンプリング間隔として前記有効データを決定することを特徴とする車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置。 The equivalent circuit parameter estimation apparatus for a vehicle secondary battery according to claim 1,
The said estimation part (8) determines the said effective data by using the time interval according to the function which increases monotonically regularly as a sampling interval, The parameter estimation apparatus of the equivalent circuit of the secondary battery for vehicles characterized by the above-mentioned.
前記推定部(8)は、前記RC並列回路(12a)の時定数に応じた周波数領域(RN1,RN2,RN3,…)を設定し、当該設定領域毎にサンプリング間隔を変更して前記有効データを決定することを特徴とする車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置。 The parameter estimation device for an equivalent circuit of the vehicle secondary battery according to claim 1 or 2,
The estimation unit (8) sets a frequency region (RN1, RN2, RN3,...) Corresponding to a time constant of the RC parallel circuit (12a), changes the sampling interval for each setting region, and the effective data. A parameter estimation device for an equivalent circuit of a secondary battery for a vehicle, wherein
前記推定部(8)は、前記周波数領域のうち高周波領域(RN1)から低周波領域(RN2、RN3、…)に向かうにしたがって前記有効データを少なくするように決定することを特徴とする車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置。 In the vehicle secondary battery equivalent circuit parameter estimation apparatus according to claim 3,
The estimator (8) determines to reduce the effective data from the high frequency region (RN1) to the low frequency region (RN2, RN3,...) Of the frequency region. A parameter estimation device for an equivalent circuit of a secondary battery.
前記電圧値測定部(4)の測定電圧データについて前記電流値測定部(7)による測定電流データが過渡的に変化したタイミングから第1所定数以上のデータ数を取得したか否か判定する第1判定手段(8)を備え、
前記推定部(8)は、
前記RC並列回路(12a)の時定数に応じた周波数領域(RN1,RN2,RN3,…)を設定し、当該設定領域毎にサンプリング間隔を変更して前記有効データを決定し、
前記第1判定手段(8)により第1所定数以上のデータ数が取得されたと判定されたことを条件として前記低周波領域のデータを間引き処理して前記低周波領域の有効データの数と前記高周波領域の有効データの数との割合を修正処理し当該処理後の有効データを用いて前記等価回路モデル(9)のパラメータを推定することを特徴とする車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置。 In the vehicle secondary battery equivalent circuit parameter estimation apparatus according to claim 4 ,
A first judgment is made as to whether or not the number of data greater than or equal to the first predetermined number has been acquired from the timing at which the measured current data from the current value measuring section (7) has transiently changed for the measured voltage data of the voltage value measuring section (4). 1 determination means (8),
The estimation unit (8)
A frequency region (RN1, RN2, RN3,...) Corresponding to a time constant of the RC parallel circuit (12a) is set, and the effective data is determined by changing a sampling interval for each setting region,
On the condition that the first determination means (8) determines that the number of data equal to or greater than the first predetermined number has been acquired, the data of the low frequency region is thinned and the number of effective data in the low frequency region The parameter of the equivalent circuit of the vehicle secondary battery, wherein the ratio of the effective data in the high frequency region is corrected and the parameter of the equivalent circuit model (9) is estimated using the effective data after the processing Estimating device.
前記電圧値測定部(4)の測定電圧データについて前記電流値測定部(7)による測定電流データが過渡的に変化したタイミングから第1所定数以上のデータ数を取得したか否か判定する第1判定手段(8)を備え、
前記推定部(8)は、
前記RC並列回路(12a)の時定数に応じた周波数領域(RN1,RN2,RN3,…)を設定し、当該設定領域毎にサンプリング間隔を変更して前記有効データを決定し、
前記第1判定手段により第1所定数以上のデータ数が取得されていないと判定されたことを条件として前記低周波領域のデータを間引き処理して前記低周波領域の有効データの数と前記高周波領域の有効データの数との割合を修正処理し最低周波数領域(RN2c)のデータを密とし、当該処理後の有効データを用いて前記等価回路モデル(9)のパラメータを推定することを特徴とする車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置。 In the vehicle secondary battery equivalent circuit parameter estimation apparatus according to claim 4 ,
A first judgment is made as to whether or not the number of data greater than or equal to the first predetermined number has been acquired from the timing at which the measured current data from the current value measuring section (7) has transiently changed for the measured voltage data of the voltage value measuring section (4). 1 determination means (8),
The estimation unit (8)
A frequency region (RN1, RN2, RN3,...) Corresponding to a time constant of the RC parallel circuit (12a) is set, and the effective data is determined by changing a sampling interval for each setting region,
On the condition that the first determination means determines that the number of data equal to or greater than the first predetermined number has not been acquired, the data in the low frequency region is thinned and the number of effective data in the low frequency region and the high frequency The ratio of the effective data in the region is corrected to make the data in the lowest frequency region (RN2c) dense, and the parameters of the equivalent circuit model (9) are estimated using the effective data after the processing. A parameter estimation device for an equivalent circuit of a vehicle secondary battery.
前記推定部(8)は、前記測定電圧データを部分的に間引いて有効データを決定した後、前記有効データについて誤差の重み付け係数を設定し、前記重み付け係数に応じて重み付けされた誤差を用いて所定のフィッティング手法により前記等価回路モデルのパラメータを推定することを特徴とする車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置。 The parameter estimation device for an equivalent circuit of the vehicle secondary battery according to any one of claims 1 to 6,
The estimation unit (8) partially thins out the measurement voltage data to determine effective data, sets an error weighting coefficient for the effective data, and uses an error weighted according to the weighting coefficient. An apparatus for estimating a parameter of an equivalent circuit of a secondary battery for a vehicle, wherein the parameter of the equivalent circuit model is estimated by a predetermined fitting method.
前記二次電池にかかる電圧を測定する電圧値測定部(4)と、
前記二次電池が互いに異なる時定数を有する複数のRC並列回路(12a)が等価回路モデル(9)に置換された状態で、前記電流値測定部(7)の測定電流データ及び前記電圧値測定部(4)の測定電圧データに応じて前記二次電池(3)の等価回路モデル(9)のパラメータを推定する推定部(8)と、を備え、
前記推定部(8)は、前記電流値測定部(7)による測定電流データが過渡的に変化する変化タイミング以降に取得される前記測定電圧データについて前記RC並列回路(12a)の時定数に応じた複数の周波数領域(RN1,RN2,RN3,…)を設定し、前記複数の周波数領域間のデータ数の割合を修正し、当該周波数領域の誤差の重み付け係数を設定し、前記重み付け係数に応じて重み付けされた誤差を用いて、所定のフィッティング手法により前記等価回路モデル(9)のパラメータを推定することを特徴とする車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置。 A current value measuring unit (7) for measuring a current flowing in the secondary battery (3) mounted on the vehicle;
A voltage value measuring unit (4) for measuring a voltage applied to the secondary battery;
In the state where the plurality of RC parallel circuits (12a) having different time constants for the secondary battery are replaced with the equivalent circuit model (9), the measured current data and the voltage value measurement of the current value measuring unit (7) An estimation unit (8) for estimating a parameter of the equivalent circuit model (9) of the secondary battery (3) according to measured voltage data of the unit (4),
The estimation unit (8) is responsive to the time constant of the RC parallel circuit (12a) for the measurement voltage data acquired after the change timing at which the measurement current data by the current value measurement unit (7) changes transiently. A plurality of frequency regions (RN1, RN2, RN3,...) Are set, a ratio of the number of data between the plurality of frequency regions is corrected, a weighting coefficient for an error in the frequency domain is set, and the weighting coefficient is set according to the weighting coefficient. A parameter estimation device for an equivalent circuit of a secondary battery for a vehicle, wherein the parameter of the equivalent circuit model (9) is estimated by using a predetermined fitting method using an error weighted in the same manner.
前記推定部(8)は、前記誤差の重み付け係数を設定するときに、規則的に単調減少する関数に応じて重み付け係数を設定することを特徴とする車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置。 The parameter estimation device for an equivalent circuit of the vehicle secondary battery according to claim 7 or 8,
The estimation unit (8) sets the weighting coefficient according to a function that regularly monotonously decreases when setting the weighting coefficient of the error, and estimates the parameter of the equivalent circuit of the vehicular secondary battery apparatus.
前記推定部(8)は、前記RC並列回路(12a)の時定数に応じた周波数領域(RN1,RN2,RN3,…)を設定し、当該設定された周波数領域毎に前記誤差の重み付け係数を設定することを特徴とする車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置。 The parameter estimation device for an equivalent circuit of the vehicle secondary battery according to any one of claims 7 to 9,
The estimation unit (8) sets frequency regions (RN1, RN2, RN3,...) Corresponding to the time constant of the RC parallel circuit (12a), and sets a weighting coefficient for the error for each of the set frequency regions. A parameter estimation device for an equivalent circuit of a vehicular secondary battery, characterized by:
前記推定部(8)は、前記周波数領域のうち高周波領域(RN1)から低周波領域(RN2、RN3、…)に向かうにしたがって前記誤差の重み付け係数を少なくするように設定することを特徴とする車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置。 In the vehicle secondary battery equivalent circuit parameter estimation apparatus according to claim 10,
The estimation unit (8) is characterized in that the error weighting coefficient is set to decrease from the high frequency region (RN1) to the low frequency region (RN2, RN3,...) Of the frequency region. A parameter estimation device for an equivalent circuit of a vehicular secondary battery.
前記推定部(8)は、前記RC並列回路(12a)の時定数に応じた周波数領域(RN1,RN2,RN3,…)を設定し、当該設定領域毎に前記誤差の重み付け係数を変更設定し、
前記電圧値測定部(4)の測定電圧データについて前記電流値測定部(7)による測定電流データが過渡的に変化したタイミングから第1所定数以上のデータ数を取得したか否か判定する第1判定手段を備え、
前記推定部(8)は、前記第1判定手段により第1所定数以上多いと判定されたことを条件として、前記周波数領域のうち高周波領域(RN1)から低周波領域(RN2、RN3、…)に向かうにしたがって誤差の重み付け係数を少なくすることを特徴とする車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置。 In the vehicle secondary battery equivalent circuit parameter estimation device according to claim 8,
The estimation unit (8) sets frequency regions (RN1, RN2, RN3,...) Corresponding to the time constant of the RC parallel circuit (12a), and changes and sets the error weighting coefficient for each setting region. ,
A first judgment is made as to whether or not the number of data greater than or equal to the first predetermined number has been acquired from the timing at which the measured current data from the current value measuring section (7) has transiently changed for the measured voltage data of the voltage value measuring section (4). 1 determination means,
The estimator (8) is configured so that the first determination means determines that the first predetermined number is larger than the first predetermined number, and the high frequency region (RN1) to the low frequency region (RN2, RN3,...) Of the frequency region. A parameter estimation device for an equivalent circuit of a secondary battery for a vehicle, characterized in that an error weighting coefficient is reduced as it goes to.
前記推定部(8)は、前記RC並列回路(12a)の時定数に応じた周波数領域(RN1,RN2,RN3,…)を設定し、当該設定領域毎に前記誤差の重み付け係数を変更設定し、
前記電圧値測定部の測定電圧データについて前記電流値測定部による測定電流データが過渡的に変化したタイミングから第1所定数以上のデータ数を取得したか否か判定する第1判定手段と、
前記電圧値測定部の測定電圧データについて前記電流値測定部による測定電流データが過渡的に変化したタイミングから高周波領域のデータ数に比較して低周波領域のデータ数が第2所定数以上多いか否か判定する第2判定手段と、を備え、
前記推定部(8)は、前記第1判定手段によりデータ数が第1所定数未満と判定され且つ前記第2判定手段により高周波領域のデータ数に比較して低周波領域のデータ数が第2所定数未満と判定されたことを条件として、前記高周波領域の誤差に対して前記低周波領域の誤差の少なくとも一部を重くするように重み付け処理して前記等価回路モデル(9)のパラメータを推定することを特徴とする車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置。 In the vehicle secondary battery equivalent circuit parameter estimation device according to claim 8,
The estimation unit (8) sets frequency regions (RN1, RN2, RN3,...) Corresponding to the time constant of the RC parallel circuit (12a), and changes and sets the error weighting coefficient for each setting region. ,
First determination means for determining whether or not a number of data greater than or equal to a first predetermined number has been acquired from a timing at which measurement current data by the current value measurement unit has transiently changed with respect to measurement voltage data of the voltage value measurement unit;
Whether the number of data in the low frequency region is greater than the second predetermined number compared to the number of data in the high frequency region from the timing when the measured current data by the current value measuring unit changes transiently with respect to the measurement voltage data of the voltage value measuring unit Second determination means for determining whether or not,
The estimation unit (8) determines that the number of data is less than the first predetermined number by the first determination unit and the second number of data in the low frequency region is second compared to the number of data in the high frequency region. The parameter of the equivalent circuit model (9) is estimated by weighting so that at least a part of the error in the low-frequency region is made heavier with respect to the error in the high-frequency region, provided that it is determined that the number is less than a predetermined number. A parameter estimation device for an equivalent circuit of a vehicular secondary battery.
前記電圧値測定部の測定電圧データについて前記電流値測定部による測定電流データが過渡的に変化したタイミングから第1所定数以上のデータ数を取得したか否か判定する第1判定手段(8)と、
前記電圧値測定部の測定電圧データについて前記電流値測定部による測定電流データが過渡的に変化したタイミングから高周波領域のデータ数に比較して低周波領域のデータ数が第2所定数以上多いか否か判定する第2判定手段と、を備え、
前記推定部(8)は、
前記RC並列回路(12a)の時定数に応じた周波数領域(RN1,RN2,RN3,…)を設定し、当該設定領域毎に前記誤差の重み付け係数を変更設定し、
前記第1判定手段により第1所定数以上のデータ数が取得されていないと判定され且つ前記第2判定手段により高周波領域のデータ数に比較して低周波領域のデータ数が第2所定数以上と判定されたことを条件として、前記低周波領域(RN2)のうち最低周波数領域(RN2c)の測定電圧データの誤差の重み付け係数を重くして前記等価回路モデル(9)のパラメータを推定することを特徴とする車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置。 In the vehicle secondary battery equivalent circuit parameter estimation device according to claim 8,
First determination means (8) for determining whether or not the number of data greater than or equal to a first predetermined number has been acquired from the timing at which the measured current data by the current value measuring section has changed transiently for the measured voltage data of the voltage value measuring section When,
Whether the number of data in the low frequency region is greater than the second predetermined number compared to the number of data in the high frequency region from the timing when the measured current data by the current value measuring unit changes transiently with respect to the measurement voltage data of the voltage value measuring unit Second determination means for determining whether or not,
The estimation unit (8)
A frequency region (RN1, RN2, RN3,...) Corresponding to a time constant of the RC parallel circuit (12a) is set, and the error weighting coefficient is changed and set for each setting region.
The first determination means determines that the number of data greater than or equal to the first predetermined number has not been acquired, and the second determination means determines that the number of data in the low frequency region is greater than or equal to the second predetermined number compared to the number of data in the high frequency region And the parameter of the equivalent circuit model (9) is estimated by increasing the weighting coefficient of the error in the measured voltage data in the lowest frequency region (RN2c) of the low frequency region (RN2). An apparatus for estimating a parameter of an equivalent circuit of a secondary battery for a vehicle.
前記推定部(8)は、前記重み付け係数に応じて重み付けされた誤差を部分的に間引いて有効誤差を決定し、この有効誤差を用いて所定のフィッティング手法により前記等価回路モデル(9)のパラメータを推定することを特徴とする車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置。 In the parameter estimation apparatus of the equivalent circuit of the secondary battery for vehicles as described in any one of Claims 8-14,
The estimation unit (8) determines an effective error by partially thinning out an error weighted according to the weighting coefficient, and uses the effective error to determine a parameter of the equivalent circuit model (9) by a predetermined fitting technique. A parameter estimation device for an equivalent circuit of a vehicular secondary battery, characterized in that
前記所定のフィッティング手法として非線形最小2乗法により誤差の2乗の総和を最小値とするようにフィッティングすることを特徴とする車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置。 In the parameter estimation apparatus of the equivalent circuit of the secondary battery for vehicles as described in any one of Claims 1-15,
An apparatus for estimating a parameter of an equivalent circuit of a secondary battery for a vehicle, wherein the predetermined fitting technique is such that a total sum of squares of errors is set to a minimum value by a non-linear least square method.
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