JP6330605B2 - Estimation program, estimation method, and estimation apparatus - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、推定プログラム、推定方法および推定装置に関する。   Embodiments described herein relate generally to an estimation program, an estimation method, and an estimation apparatus.

近年、電気自動車や電動バイク等では、二次電池をモジュールごとに交換することで、充電時間による使用時間のロスを無くす運用が知られている。また、電気自動車や電動バイク等に用いられる二次電池として、リチウムイオン二次電池が用いられる場合がある。電池モジュールを交換する運用では、個々の電池モジュールにおけるリチウムイオン二次電池の充電率であるSoC(States of Charge)を管理することが必要である。SoCは、リチウムイオン二次電池内部の電気量を測ることで測定可能であるが、実運用中に測定することは難しい。このため、実運用中のSoCは、測定可能な端子電圧と電流から推定する。SoCの推定は、リチウムイオン二次電池を電気回路としてとらえた等価電気回路モデルに対して、カルマンフィルタを適用することで推定する。   2. Description of the Related Art In recent years, in an electric vehicle, an electric motorcycle, or the like, an operation is known in which a use time loss due to a charging time is eliminated by replacing a secondary battery for each module. Moreover, a lithium ion secondary battery may be used as a secondary battery used for an electric vehicle, an electric motorcycle, or the like. In the operation of replacing the battery module, it is necessary to manage the SoC (States of Charge) that is the charging rate of the lithium ion secondary battery in each battery module. SoC can be measured by measuring the amount of electricity inside the lithium ion secondary battery, but it is difficult to measure during actual operation. For this reason, the SoC in actual operation is estimated from the measurable terminal voltage and current. The SoC is estimated by applying a Kalman filter to an equivalent electric circuit model in which a lithium ion secondary battery is regarded as an electric circuit.

特開2008−010420号公報JP 2008-010420 A 特開2012−149947号公報JP 2012-149947 A

しかしながら、カルマンフィルタによるSoCの推定では、クーロンカウンタと、等価電気回路モデルによる逆算によるSoCの推定とのバランスを取りながらSoCを推定することから、推定値がずれた場合における、その後の推定値の収束性が悪く、推定精度が劣化する問題がある。   However, in the estimation of the SoC by the Kalman filter, since the SoC is estimated while balancing the coulomb counter and the estimation of the SoC by back calculation using the equivalent electric circuit model, the convergence of the subsequent estimated value when the estimated value deviates. There is a problem that the estimation accuracy is deteriorated.

例えば、カルマンフィルタによるSoCの推定では、等価電気回路モデルの誤差が大きいため、等価電気回路モデルの寄与度を小さく設定し、クーロンカウンタ重視のバランスにすることによって精度を上げている。このため、推定開始時のずれや、異常データによって推定値がずれた場合には、その後SoCが収束するまで時間がかかる。なお、等価電気回路モデルの寄与度を予め大きくする場合も考えられるが、この場合は、収束性は向上するが、等価電気回路モデルの誤差の影響を受けてSoCの推定精度を劣化させる。   For example, in the estimation of the SoC using the Kalman filter, since the error of the equivalent electric circuit model is large, the accuracy is improved by setting the contribution degree of the equivalent electric circuit model to a small value and making the balance of the coulomb counter important. For this reason, when the estimated value is shifted due to a deviation at the start of estimation or abnormal data, it takes time until the SoC converges thereafter. Although it may be possible to increase the contribution degree of the equivalent electric circuit model in advance, in this case, the convergence is improved, but the estimation accuracy of the SoC is deteriorated due to the influence of the error of the equivalent electric circuit model.

1つの側面では、充電率を推定する際の収束性を向上できる推定プログラム、推定方法および推定装置を提供することを目的とする。   An object of one aspect is to provide an estimation program, an estimation method, and an estimation apparatus that can improve convergence when estimating a charging rate.

第1の案では、推定プログラムは、コンピュータに、電池の測定電流および測定端子電圧に基づいて、カルマンフィルタを用いて電池の充電率および予測端子電圧を算出し、測定端子電圧と予測端子電圧との差分を算出する処理を実行させる。また、推定プログラムは、コンピュータに、カルマンフィルタを用いた充電率の算出開始または差分の異常の終了を契機に、カルマンフィルタの予測ノイズの寄与度を所定値より大きくする処理を実行させる。また、推定プログラムは、コンピュータに、寄与度を大きくしてから所定時間が経過した時に、カルマンフィルタの予測ノイズの寄与度が所定値となるように制御する処理を実行させる。   In the first plan, the estimation program calculates the charging rate and the predicted terminal voltage of the battery using a Kalman filter based on the measured current and measured terminal voltage of the battery, and calculates the measured terminal voltage and the predicted terminal voltage. A process for calculating the difference is executed. Further, the estimation program causes the computer to execute a process of increasing the contribution degree of the predicted noise of the Kalman filter to a predetermined value when the calculation of the charging rate using the Kalman filter is started or when the abnormality of the difference ends. Further, the estimation program causes the computer to execute a process of controlling the contribution degree of the predicted noise of the Kalman filter to be a predetermined value when a predetermined time has elapsed since the contribution degree is increased.

本発明の1実施態様によれば、充電率を推定する際の収束性を向上できる。   According to one embodiment of the present invention, the convergence when estimating the charging rate can be improved.

図1は、実施形態にかかる推定装置の構成例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of the estimation apparatus according to the embodiment. 図2は、リチウムイオン二次電池の等価電気回路モデルの一例を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an example of an equivalent electric circuit model of a lithium ion secondary battery. 図3は、OCV特性曲線の一例を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing an example of the OCV characteristic curve. 図4は、カルマンフィルタを用いたSoC推定処理の一例を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an example of the SoC estimation process using the Kalman filter. 図5は、Σvの設定処理の一例を示すフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of the Σv setting process. 図6は、電流と充電率の推移の一例を説明する説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating an example of the transition of current and charging rate. 図7は、推定プログラムを実行するコンピュータの一例を示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating an example of a computer that executes an estimation program.

以下、図面を参照して、実施形態にかかる推定プログラム、推定方法および推定装置を説明する。実施形態において同一の機能を有する構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。なお、以下の実施形態で説明する推定プログラム、推定方法および推定装置は、一例を示すに過ぎず、実施形態を限定するものではない。また、以下の各実施形態は、矛盾しない範囲内で適宜組みあわせてもよい。   Hereinafter, an estimation program, an estimation method, and an estimation apparatus according to embodiments will be described with reference to the drawings. In the embodiment, configurations having the same functions are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Note that the estimation program, the estimation method, and the estimation device described in the following embodiments are merely examples, and do not limit the embodiments. In addition, the following embodiments may be appropriately combined within a consistent range.

図1は、実施形態にかかる推定装置100の構成例を示すブロック図である。図1に示すように、推定装置100は、測定部101と、出力部102と、操作部103と、記憶部120と、制御部130とを有する。推定装置100は、例えば、リチウムイオン二次電池モジュールに組み込まれる。また、推定装置100は、セルの充放電を制御する制御部を含んでもよい。なお、推定装置100は、例えば、電気自動車や電動バイク等の制御装置の一機能として実装して、リチウムイオン二次電池モジュールを制御するようにしてもよい。   FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of an estimation apparatus 100 according to the embodiment. As illustrated in FIG. 1, the estimation apparatus 100 includes a measurement unit 101, an output unit 102, an operation unit 103, a storage unit 120, and a control unit 130. The estimation apparatus 100 is incorporated in, for example, a lithium ion secondary battery module. Moreover, the estimation apparatus 100 may include a control unit that controls charging / discharging of the cell. Note that the estimation device 100 may be mounted as a function of a control device such as an electric vehicle or an electric motorcycle to control the lithium ion secondary battery module.

測定部101は、リチウムイオン二次電池の電流および端子電圧を測定する。測定部101は、例えば、電流計および電圧計で、それぞれ電流および端子電圧を測定する。測定部101は、測定された電流および端子電圧を、それぞれ測定電流および測定端子電圧として制御部130に出力する。また、測定部101は、リチウムイオン二次電池の動作モードを取得して制御部130に出力する。   Measurement unit 101 measures the current and terminal voltage of the lithium ion secondary battery. The measurement part 101 measures an electric current and a terminal voltage, for example with an ammeter and a voltmeter, respectively. The measurement unit 101 outputs the measured current and terminal voltage to the control unit 130 as a measurement current and a measurement terminal voltage, respectively. In addition, the measurement unit 101 acquires the operation mode of the lithium ion secondary battery and outputs it to the control unit 130.

出力部102は、制御部130から充電率情報が入力されると、充電率情報を、例えば、他の装置に出力する。ここで、他の装置は、例えば、電気自動車や電動バイク等であれば、車両の制御装置であり、例えば、スマートフォン等の携帯情報端末であれば、画面を表示する表示部である。他の装置は、充電率情報が入力されると、例えば、使用者が視認できるように、車両のメータや表示部に充電率を表示する。   When the charging rate information is input from the control unit 130, the output unit 102 outputs the charging rate information to, for example, another device. Here, the other device is, for example, a vehicle control device if it is an electric vehicle, an electric motorcycle, or the like, and is a display unit that displays a screen if it is a portable information terminal such as a smartphone. When the charging rate information is input, the other device displays the charging rate on a meter or a display unit of the vehicle so that the user can visually recognize the charging rate information.

操作部103は、操作キーの入力操作等を介したユーザからの操作入力を受け付ける。操作部103は、受け付けた操作入力を入力情報として制御部130へ出力する。この入力情報としては、例えば、カルマンフィルタの各種パラメータ、等価電気回路モデルの各パラメータ、閾値等の他、設定部132における設定処理時のカウンタ値や係数などであってもよい。制御部130では、操作部103からの入力情報をもとに条件記憶部121に記憶されたパラメータや数値を更新する。   The operation unit 103 receives an operation input from the user through an operation of inputting an operation key. The operation unit 103 outputs the received operation input to the control unit 130 as input information. The input information may be, for example, various parameters of the Kalman filter, each parameter of the equivalent electric circuit model, a threshold value, a counter value or a coefficient at the time of setting processing in the setting unit 132, and the like. The control unit 130 updates parameters and numerical values stored in the condition storage unit 121 based on the input information from the operation unit 103.

記憶部120は、例えば、RAM(Random Access Memory)、フラッシュメモリ(Flash Memory)等の半導体メモリ素子、ハードディスクや光ディスク等の記憶装置によって実現される。記憶部120は、条件記憶部121を有する。また、記憶部120は、制御部130での処理に用いる情報を記憶する。   The storage unit 120 is realized by, for example, a semiconductor memory device such as a RAM (Random Access Memory) or a flash memory, or a storage device such as a hard disk or an optical disk. The storage unit 120 includes a condition storage unit 121. In addition, the storage unit 120 stores information used for processing in the control unit 130.

条件記憶部121は、OCV(Open Circuit Voltage)特性曲線、カルマンフィルタの各種パラメータ、等価電気回路モデルの各パラメータ、閾値等を記憶する。OCV特性曲線は、リチウムイオン二次電池のOCV−SoC特性を示すグラフであり、詳細は後述する。カルマンフィルタの各種パラメータとしては、例えば、予測ノイズを示すΣv、このΣvの設定処理時のカウンタ値・係数および測定ノイズを示すΣw等が挙げられる。等価電気回路モデルの各パラメータは、後述するR、R、R、C、C等が挙げられる。なお、等価電気回路モデルの各パラメータは、予め実際のリチウムイオン二次電池に合致するように設定する。 The condition storage unit 121 stores an OCV (Open Circuit Voltage) characteristic curve, various parameters of a Kalman filter, each parameter of an equivalent electric circuit model, a threshold value, and the like. The OCV characteristic curve is a graph showing the OCV-SoC characteristic of the lithium ion secondary battery, and details will be described later. Examples of various parameters of the Kalman filter include Σv indicating prediction noise, counter value / coefficient at the time of setting processing of Σv, Σw indicating measurement noise, and the like. Examples of each parameter of the equivalent electric circuit model include R 0 , R 1 , R 2 , C 1 , and C 2 described later. Each parameter of the equivalent electric circuit model is set in advance so as to match an actual lithium ion secondary battery.

制御部130は、例えば、CPU(Central Processing Unit)やMPU(Micro Processing Unit)等によって、内部の記憶装置に記憶されているプログラムがRAMを作業領域として実行されることにより実現される。また、制御部130は、例えば、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等の集積回路により実現されるようにしてもよい。制御部130は、算出部131と、設定部132とを有し、以下に説明する情報処理の機能や作用を実現または実行する。なお、制御部130の内部構成は、図1に示した構成に限られず、後述する情報処理を行う構成であれば他の構成であってもよい。   The control unit 130 is realized, for example, by executing a program stored in an internal storage device using a RAM as a work area by a CPU (Central Processing Unit), an MPU (Micro Processing Unit), or the like. Further, the control unit 130 may be realized by an integrated circuit such as an application specific integrated circuit (ASIC) or a field programmable gate array (FPGA). The control unit 130 includes a calculation unit 131 and a setting unit 132, and realizes or executes information processing functions and operations described below. Note that the internal configuration of the control unit 130 is not limited to the configuration illustrated in FIG. 1, and may be another configuration as long as the information processing described below is performed.

算出部131は、測定部101から測定電流および測定端子電圧が入力されると、カルマンフィルタを用いて、SoC(充電率)、および、予測端子電圧を算出する。また、算出部131は、測定端子電圧と予測端子電圧との差分y(k)を誤差として算出する。さらに、算出部131は、算出した差分y(k)と、カルマンゲインG(k)とに基づいて算出した状態推定値を修正するための修正値(詳細は後述する)を、1ステップごとに設定部132に出力する。また、算出部131は、設定部132から当該設定部132での処理が完了した予測ノイズΣvが1ステップごとに入力されて設定される。 When the measurement current and the measurement terminal voltage are input from the measurement unit 101, the calculation unit 131 calculates the SoC (charge rate) and the predicted terminal voltage using a Kalman filter. In addition, the calculation unit 131 calculates the difference y * (k) between the measurement terminal voltage and the predicted terminal voltage as an error. Furthermore, the calculation unit 131 calculates a correction value (details will be described later) for correcting the state estimated value calculated based on the calculated difference y * (k) and the Kalman gain G (k) for each step. To the setting unit 132. In addition, the calculation unit 131 receives and sets the predicted noise Σv, which has been processed by the setting unit 132, from the setting unit 132 for each step.

ここで、図2および図3を用いて、カルマンフィルタを用いたSoC推定処理について説明する。図2は、リチウムイオン二次電池の等価電気回路モデルの一例を示す説明図である。図2に示すように、リチウムイオン二次電池の等価電気回路モデルは、SoCの変化に応じて変化する電位差OCVを表す電流源VOCV_DC(SoC)、および、VOCV_CC(SoC)を有する。ここで、電流源VOCV_DC(SoC)、および、VOCV_CC(SoC)は、それぞれ、放電時の電位差OCVおよび充電時の電位差OCVを表す。また、図2に示す等価電気回路モデルは、電流変化に対して発生する電圧vの変化を表す抵抗R、電流変化に対して過渡的な電圧v、vの変化を表すRC回路(R、および、R)を有する。つまり、等価電気回路モデルは、リチウムイオン二次電池の内部抵抗を、測定電流iに依存する関数とするために用いる。なお、内部抵抗の正確性は、カルマンフィルタを用いたSoC推定精度に大きな影響を与える。 Here, the SoC estimation process using the Kalman filter will be described with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an example of an equivalent electric circuit model of a lithium ion secondary battery. As shown in FIG. 2, the equivalent electric circuit model of the lithium ion secondary battery has a current source V OCV_DC (SoC) and a V OCV_CC (SoC) representing a potential difference OCV that changes in accordance with a change in SoC. Here, the current sources V OCV_DC (SoC) and V OCV_CC (SoC) represent the potential difference OCV during discharging and the potential difference OCV during charging, respectively. Also, the equivalent electric circuit model shown in FIG. 2 includes a resistor R 0 that represents a change in voltage v 0 generated with respect to a current change, and an RC circuit that represents a change in transient voltages v 1 and v 2 with respect to the current change. (R 1 C 1 and R 2 C 2 ). That is, the equivalent electric circuit model is used to make the internal resistance of the lithium ion secondary battery a function that depends on the measurement current i. Note that the accuracy of the internal resistance greatly affects the SoC estimation accuracy using the Kalman filter.

図2に示す等価電気回路モデルの端子電圧vは、電位差OCVと、電圧vと、電圧vと、電圧vとの和で表現される。つまり、端子電圧vは、下記の式(1)で表すことができる。算出部131は、カルマンフィルタを用いて、OCVがSoCに応じて変化することを利用して、SoCの推定を行う。 The terminal voltage v of the equivalent electric circuit model shown in FIG. 2 is expressed by the sum of the potential difference OCV, the voltage v 0 , the voltage v 1, and the voltage v 2 . That is, the terminal voltage v can be expressed by the following formula (1). The calculation unit 131 estimates the SoC using the Kalman filter and using the fact that the OCV changes according to the SoC.

Figure 0006330605
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図3は、OCV特性曲線の一例を示すグラフである。図3に示すOCV特性曲線は、条件記憶部121に記憶されている。算出部131は、カルマンフィルタを用いてSoCの推定を行う際に、条件記憶部121に記憶されたOCV特性曲線を参照する。   FIG. 3 is a graph showing an example of the OCV characteristic curve. The OCV characteristic curve shown in FIG. 3 is stored in the condition storage unit 121. The calculation unit 131 refers to the OCV characteristic curve stored in the condition storage unit 121 when performing SoC estimation using a Kalman filter.

算出部131は、等価電気回路モデルを用いて、1ステップ前のv、v、およびOCVと、入力される測定電流iとに基づいて、現在のv、v、およびOCVと、予測端子電圧とを予測する。また、算出部131は、OCV特性曲線を用いてOCVからSoCを算出する。ここで、下記の式(2)〜(4)に、対応する式を示す。ここで、式(2)は現在の状態推定値を示す。式(3)は、OCV特性に基づく端子電圧を示す。式(4)は、1ステップ前の状態推定値を示す。 The calculation unit 131 uses the equivalent electric circuit model to calculate the current v 1 , v 2 , and OCV based on v 1 , v 2 , and OCV one step before and the input measurement current i, Predict the predicted terminal voltage. In addition, the calculation unit 131 calculates SoC from the OCV using the OCV characteristic curve. Here, the corresponding equations are shown in the following equations (2) to (4). Here, Formula (2) shows the current state estimated value. Formula (3) shows the terminal voltage based on the OCV characteristic. Formula (4) shows the state estimated value one step before.

Figure 0006330605
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Figure 0006330605
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次に、算出部131は、実際に測定された測定端子電圧と、予測端子電圧との差分を算出する。算出部131は、v、v、およびSoCと、端子電圧とに想定されるノイズを考慮して、測定端子電圧と予測端子電圧との誤差の原因となるv、v、およびSoCの誤差を推定する。算出部131は、推定したv、v、およびSoCの誤差を、予測したv、v、およびSoCに加えて補正することで、正しいSoCの推定値を充電率情報として出力部102に出力する。 Next, the calculation unit 131 calculates the difference between the actually measured measurement terminal voltage and the predicted terminal voltage. The calculation unit 131 considers noise assumed for v 1 , v 2 , and SoC and the terminal voltage, and causes v 1 , v 2 , and SoC that cause an error between the measurement terminal voltage and the predicted terminal voltage. To estimate the error. The calculating unit 131 corrects the estimated v 1 , v 2 , and SoC errors in addition to the predicted v 1 , v 2 , and SoC, and thereby outputs the correct estimated SoC value as the charging rate information. Output to.

続いて、図4を用いてカルマンフィルタを用いたSoC推定処理の詳細について説明する。図4は、カルマンフィルタを用いたSoC推定処理の一例を示す説明図である。まず、図4の説明に用いる文字を説明する。kは、カルマンフィルタのステップ数を示す。
[文字1]

Figure 0006330605
上記の[文字1]は、ステップk−1のカルマンフィルタの状態推定値を示し、以下、1ステップ前の状態推定値という。
[文字2]
Figure 0006330605
上記の[文字2]は、ステップkのカルマンフィルタの状態推定値を示し、以下、状態推定値という。
[文字3]
Figure 0006330605
上記の[文字3]は、ステップkの測定端子電圧を示し、以下、測定端子電圧という。
[文字4]
Figure 0006330605
上記の[文字4]は、ステップkのカルマンフィルタの状態推定値の逆行列を示し、以下、状態推定値の逆行列という。
[文字5]
Figure 0006330605
上記の[文字5]は、ステップkのカルマンフィルタの状態推定値の修正値を示し、以下、修正値という。G(k)は、ステップkのカルマンゲインを示す。Aは、ヤコビアンを示す。P(k)は、ステップkの誤差の共分散行列、つまり推定値の精度を示す。Σvは、予測ノイズを示す。Σwは、測定ノイズを示す。 Next, details of the SoC estimation process using the Kalman filter will be described with reference to FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an example of the SoC estimation process using the Kalman filter. First, characters used in the description of FIG. 4 will be described. k indicates the number of steps of the Kalman filter.
[Character 1]
Figure 0006330605
[Character 1] indicates the state estimated value of the Kalman filter in step k-1, and is hereinafter referred to as a state estimated value one step before.
[Character 2]
Figure 0006330605
[Character 2] indicates the state estimated value of the Kalman filter in step k, and is hereinafter referred to as a state estimated value.
[Character 3]
Figure 0006330605
[Character 3] indicates the measurement terminal voltage of step k, and is hereinafter referred to as the measurement terminal voltage.
[Character 4]
Figure 0006330605
[Character 4] indicates an inverse matrix of the state estimation value of the Kalman filter in step k, and is hereinafter referred to as an inverse matrix of the state estimation value.
[Character 5]
Figure 0006330605
[Character 5] indicates a correction value of the estimated value of the Kalman filter in step k, and is hereinafter referred to as a correction value. G (k) represents the Kalman gain of step k. A indicates Jacobian. P (k) represents the error covariance matrix of step k, that is, the accuracy of the estimated value. Σv indicates prediction noise. Σw represents measurement noise.

カルマンフィルタは、フィードバック系の処理であるので、図4のSoC推定処理の説明では、便宜上「S」から処理を説明する。ここで、本実施形態では、以下のカルマンフィルタのS11〜S19に相当する処理を算出部131で実行し、S20に相当する処理を設定部132で実行する。従って、以下の説明では、制御部130がカルマンフィルタの処理を実行するものとして説明する。   Since the Kalman filter is a feedback system process, in the description of the SoC estimation process in FIG. 4, the process will be described from “S” for convenience. Here, in the present embodiment, the calculation unit 131 executes processing corresponding to S11 to S19 of the following Kalman filter, and the setting unit 132 executes processing corresponding to S20. Therefore, in the following description, it is assumed that the control unit 130 executes a Kalman filter process.

制御部130は、測定電流i(k)が入力されると、1ステップ前の状態推定値と、測定電流i(k)とに基づいて、下記の式(5)を用いて状態推定値の逆行列、つまり予測値を算出する(S11)。ここで、測定電流i(k)は、1秒ごとに入力される場合を示しており、下記に示す式(6)の関係となる。   When the measurement current i (k) is input, the control unit 130 uses the following equation (5) to calculate the state estimation value based on the state estimation value one step before and the measurement current i (k). An inverse matrix, that is, a predicted value is calculated (S11). Here, the measurement current i (k) indicates a case where the measurement current i (k) is input every second, and has the relationship of the following formula (6).

Figure 0006330605
Figure 0006330605
Figure 0006330605
Figure 0006330605

制御部130は、測定端子電圧が入力されると、測定端子電圧と、状態推定値の逆行列と、測定電流i(k)とに基づいて、下記の式(7)を用いて測定端子電圧と予測端子電圧y(k)との差分y(k)を算出する(S12)。また、式(7)は、予測端子電圧y(k)を用いて、下記の式(8)とも表現できる。ここで、測定端子電圧は、下記の式(9)の関係となる。 When the measurement terminal voltage is input, the control unit 130 uses the following equation (7) to measure the measurement terminal voltage based on the measurement terminal voltage, the inverse matrix of the state estimation value, and the measurement current i (k). And the difference y * (k) between the predicted terminal voltage y (k) and the predicted terminal voltage y (k) (S12). Moreover, Formula (7) can also be expressed as the following Formula (8) using the predicted terminal voltage y (k). Here, the measurement terminal voltage has the relationship of the following formula (9).

Figure 0006330605
Figure 0006330605
Figure 0006330605
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次に、制御部130は、1ステップ前の状態推定値に基づいて、下記の式(10)を用いてヤコビアンAを算出する(S13)。   Next, the control unit 130 calculates the Jacobian A using the following equation (10) based on the state estimated value one step before (S13).

Figure 0006330605
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制御部130は、ヤコビアンAと、1ステップ前の共分散行列P(k−1)と、予測ノイズΣvとに基づいて、下記の式(11)を用いて共分散行列の逆行列P(k)を算出する(S14)。ここで、制御部130は、S14を実行する場合に、後述するS20で設定された結果に基づく予測ノイズΣvを用いて、共分散行列の逆行列P(k)を算出する。 The control unit 130 uses the following equation (11) based on the Jacobian A, the covariance matrix P (k−1) one step before, and the prediction noise Σv, and the inverse matrix P ( k) is calculated (S14). Here, when executing S14, the control unit 130 calculates the inverse matrix P (k) of the covariance matrix using the prediction noise Σv based on the result set in S20 described later.

Figure 0006330605
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制御部130は、共分散行列の逆行列P(k)と、測定ノイズΣwとに基づいて、下記の式(12)を用いてカルマンゲインG(k)を算出する(S15)。 Based on the inverse matrix P (k) of the covariance matrix and the measurement noise Σw, the control unit 130 calculates the Kalman gain G (k) using the following equation (12) (S15).

Figure 0006330605
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制御部130は、カルマンゲインG(k)と、共分散行列の逆行列P(k)とに基づいて、下記の式(13)を用いて共分散行列P(k)を算出する(S16)。制御部130は、S14〜S16を1ステップごとに繰り返す。 The control unit 130 calculates the covariance matrix P (k) using the following equation (13) based on the Kalman gain G (k) and the inverse matrix P (k) of the covariance matrix (S16). ). The control unit 130 repeats S14 to S16 for each step.

Figure 0006330605
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次に、制御部130は、S12で算出された差分y(k)と、S15で算出されたカルマンゲインG(k)とに基づいて、下記の式(14)を用いて、状態推定値を修正するための修正値を算出する(S17)。 Next, the control unit 130 uses the following equation (14) based on the difference y * (k) calculated in S12 and the Kalman gain G (k) calculated in S15, and estimates the state value A correction value for correcting is calculated (S17).

Figure 0006330605
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制御部130は、S11で算出された状態推定値の逆行列と、S17で算出された修正値とに基づいて、下記の式(15)を用いて状態推定値を算出する(S18)。ここで、状態推定値は、下記の式(16)とも表すことができる。   Based on the inverse matrix of the state estimation value calculated in S11 and the correction value calculated in S17, the control unit 130 calculates the state estimation value using the following equation (15) (S18). Here, the state estimated value can also be expressed by the following equation (16).

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制御部130は、状態推定値に基づいて、下記の式(17)を用いてSoCを算出する(S19)。また、制御部130は、S17で算出された修正値を参照して、S14における予測ノイズΣvを設定する設定処理を行う(S20)。この設定処理の詳細は後述する。   Based on the state estimated value, the control unit 130 calculates SoC using the following equation (17) (S19). Further, the control unit 130 refers to the correction value calculated in S17 and performs a setting process for setting the predicted noise Σv in S14 (S20). Details of this setting process will be described later.

Figure 0006330605
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このように、制御部130は、SoC推定処理として、S11〜S19の処理を1ステップごとに繰り返すことによって、例えば、1秒ごとにSoCを算出できる。   As described above, the control unit 130 can calculate the SoC every second, for example, by repeating the processes of S11 to S19 for each step as the SoC estimation process.

図1に戻り、設定部132は、S14における予測ノイズΣvを設定する設定処理を行う。具体的には、設定部132は、カルマンフィルタを用いたSoCの算出開始時または測定端子電圧と予測端子電圧との差分の異常が終了した異常終了時に、カルマンフィルタの予測ノイズΣvの寄与度を所定値より大きく設定する。そして、設定部132は、予測ノイズΣvの寄与度を所定値より大きく設定した後に、所定時間経過したところで、その寄与度を所定値に戻すように設定する。   Returning to FIG. 1, the setting unit 132 performs a setting process for setting the predicted noise Σv in S <b> 14. Specifically, the setting unit 132 sets the contribution of the predicted noise Σv of the Kalman filter to a predetermined value at the start of SoC calculation using the Kalman filter or at the abnormal end when the difference between the measurement terminal voltage and the predicted terminal voltage ends. Set larger. Then, the setting unit 132 sets the contribution degree of the predicted noise Σv to be greater than a predetermined value and then returns the contribution degree to the predetermined value when a predetermined time has elapsed.

ここで、予測ノイズΣvの一例を下記の式(18)に示す。なお、式(18)中のl、m、nは、それぞれv、v、SoCに対応するパラメータを示す。式(18)に示す、SoCに対応するパラメータである(3,3)成分は、カルマンフィルタにおける等価電気回路モデルに対応した値である。したがって、予測ノイズΣvにおける(3,3)成分に所定の係数(1以上)をかけ合わせることで、当初の設定よりも等価電気回路モデルの寄与度を大きくすることができる。 Here, an example of the prediction noise Σv is shown in the following formula (18). In the equation (18), l, m, and n represent parameters corresponding to v 1 , v 2 , and SoC, respectively. The (3, 3) component, which is a parameter corresponding to SoC, shown in Expression (18) is a value corresponding to an equivalent electric circuit model in the Kalman filter. Therefore, by multiplying the (3, 3) component in the predicted noise Σv by a predetermined coefficient (1 or more), the contribution degree of the equivalent electric circuit model can be made larger than the initial setting.

Figure 0006330605
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設定部132は、式(18)の例では、SoCに対応する成分である(3,3)成分に係数cをかけ合わせることで、予測ノイズΣvの寄与度を設定する。例えば、設定部132は、条件記憶部121に記憶された予測ノイズΣvよりも、その寄与度を大きくする場合には、係数cに1以上の値を設定する。また、設定部132は、条件記憶部121に記憶された予測ノイズΣvの値をそのまま用いる場合には、係数c=1とする。   In the example of Expression (18), the setting unit 132 sets the contribution of the predicted noise Σv by multiplying the (3, 3) component, which is a component corresponding to SoC, by the coefficient c. For example, the setting unit 132 sets a value of 1 or more to the coefficient c when the contribution is larger than the predicted noise Σv stored in the condition storage unit 121. The setting unit 132 sets the coefficient c = 1 when using the value of the predicted noise Σv stored in the condition storage unit 121 as it is.

ここで、設定部132が行う予測ノイズΣvの設定処理の詳細について説明する。図5は、Σvの設定処理の一例を示すフローチャートである。   Here, details of the setting process of the prediction noise Σv performed by the setting unit 132 will be described. FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of the Σv setting process.

図5に示すように、処理が開始されると、設定部132は、条件記憶部121を参照して、予測ノイズΣvの成分、閾値、係数cの算出に必要な設定値等の設定処理にかかる各種パラメータを取得する(S201)。この各種パラメータにおける閾値には、測定端子電圧と予測端子電圧との差分の異常を判定するための閾値THがある。また、係数cの算出に必要な設定値には、予測ノイズΣvの寄与度を大きく設定する場合の1以上の係数の値である設定値aと、予測ノイズΣvの寄与度を大きく設定した後に元の値に戻すまでの期間を示すカウンタ値bとがある。   As illustrated in FIG. 5, when the processing is started, the setting unit 132 refers to the condition storage unit 121 and performs setting processing such as a setting value necessary for calculating the component of the predicted noise Σv, the threshold value, and the coefficient c. Such various parameters are acquired (S201). The threshold values in these various parameters include a threshold value TH for determining an abnormality in the difference between the measured terminal voltage and the predicted terminal voltage. In addition, the setting value necessary for calculating the coefficient c is set to a setting value a that is a value of one or more coefficients when the contribution degree of the prediction noise Σv is set to be large, and after the contribution degree of the prediction noise Σv is set to be large. There is a counter value b indicating a period until the original value is restored.

次いで、設定部132は、システム起動時であるか否か、すなわち、SoCの算出開始時であるか否かを判定する(S202)。具体的には、設定部132は、リチウムイオン二次電池について、算出部131によるSoCの推定処理を開始した時であるか否かを判定する。算出部131によるSoCの推定処理を開始した時である場合(S202:YES)、設定部132はS203へ処理を進める。また、算出部131によるSoCの推定処理を開始した時でない場合(S202:NO)、設定部132はS207へ処理を進める。   Next, the setting unit 132 determines whether it is time to start the system, that is, whether it is time to start calculating SoC (S202). Specifically, the setting unit 132 determines whether or not it is time to start the SoC estimation process by the calculation unit 131 for the lithium ion secondary battery. When it is time to start the SoC estimation process by the calculation unit 131 (S202: YES), the setting unit 132 advances the process to S203. If it is not the time when the calculation unit 131 starts the SoC estimation process (S202: NO), the setting unit 132 advances the process to S207.

S203において、設定部132は、カウンタ値bまでカウントするためのカウンタ(t)を起動する(S203)。次いで、設定部132は、予測ノイズΣvの寄与度にかかる係数cを計算する(S204)。具体的には、設定部132は、カウンタ起動直後における係数cの初期値を設定値aとし、カウンタ(t)が進むことで係数cの値が設定値aから逓減するようにカウンタ(t)に対応した係数cの値を計算する。また、設定部132は、カウンタ(t)がカウンタ値bまでカウントされた時に、逓減した係数cの値がc=1となるように、カウンタ(t)に対応した係数cを計算する。   In S203, the setting unit 132 activates a counter (t) for counting up to the counter value b (S203). Next, the setting unit 132 calculates a coefficient c related to the contribution degree of the prediction noise Σv (S204). Specifically, the setting unit 132 sets the initial value of the coefficient c immediately after starting the counter as the set value a, and the counter (t) so that the value of the coefficient c is gradually decreased from the set value a as the counter (t) advances. The value of the coefficient c corresponding to is calculated. Further, the setting unit 132 calculates the coefficient c corresponding to the counter (t) so that the value of the decreased coefficient c becomes c = 1 when the counter (t) is counted up to the counter value b.

具体的には、下記の式(19)、(20)または(21)のように、カウンタ(t)のカウント開始時(t=0)の時には、係数c=aとする。そして、カウンタ(t)が進むことで係数cがaから1まで逓減していき、カウンタ(t)がカウンタ値bまでカウントされた時には係数c=1とする。   Specifically, the coefficient c = a when the count of the counter (t) is started (t = 0) as in the following formula (19), (20) or (21). As the counter (t) advances, the coefficient c gradually decreases from a to 1, and when the counter (t) is counted up to the counter value b, the coefficient c = 1.

Figure 0006330605
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式(19)は、カウンタ(t)が進むことで係数cがaから1まで線形変化で逓減していく式の一例である。式(20)は、カウンタ(t)が進むことで係数cがaから1まで平方根変化で逓減していく式の一例である。式(21)は、カウンタ(t)が進むことで係数cがaから1まで平方変化で逓減していく式の一例である。これら式(19)〜(21)は逓減する変化の一例であり、リチウムイオン二次電池の特性などに対応した式が予め設定される。   Expression (19) is an example of an expression in which the coefficient c is gradually decreased from a to 1 as the counter (t) advances. Expression (20) is an example of an expression in which the coefficient c gradually decreases from a to 1 with a square root change as the counter (t) advances. Expression (21) is an example of an expression in which the coefficient c is gradually decreased from a to 1 with a square change as the counter (t) advances. These formulas (19) to (21) are examples of gradual changes, and formulas corresponding to the characteristics of the lithium ion secondary battery are set in advance.

次いで、設定部132は、条件記憶部121に記憶された予測ノイズΣvにS204で計算された係数cをかけあわせた予測ノイズΣvを設定する(S205)。これにより、S14では、設定された予測ノイズΣvを用いて、共分散行列の逆行列P(k)を算出する。 Next, the setting unit 132 sets the prediction noise Σv obtained by multiplying the prediction noise Σv stored in the condition storage unit 121 by the coefficient c calculated in S204 (S205). Thus, in S14, using the predicted noise Σv that is set, the inverse matrix P of a covariance matrix - calculating a (k).

次いで、設定部132は、カウンタ(t)がカウンタ値bまでカウントしたか否かを判定する(S206)。カウンタ値bまでカウントしていない場合(S206:NO)、設定部132はカウンタ(t)をインクリメントしてS204へ処理を戻す。カウンタ値bまでカウントした場合(S206:YES)、設定部132は処理をリターンする。   Next, the setting unit 132 determines whether or not the counter (t) has counted up to the counter value b (S206). When the counter value b has not been counted (S206: NO), the setting unit 132 increments the counter (t) and returns the process to S204. When the counter value b is counted (S206: YES), the setting unit 132 returns the process.

S207において、設定部132は、差分y(k)と、カルマンゲインG(k)とに基づいて、式(14)を用いて算出された状態推定値を修正するための修正値が予め設定された閾値THを上回るか否かを判定する(S207)。閾値THを上回る場合(S207:YES)は、測定端子電圧と予測端子電圧との差分y(k)に突発的な異常が生じ、予測端子電圧の誤差が極めて大きくなる場合に対応する。例えば、SoCの推定に、カルマンフィルタを簡単にしたモデルを用いた場合や、電池パック内の測定器の精度が悪い場合などが挙げられる。 In S207, the setting unit 132 sets in advance a correction value for correcting the state estimated value calculated using Expression (14) based on the difference y * (k) and the Kalman gain G (k). It is determined whether the threshold value TH is exceeded (S207). When the threshold value TH is exceeded (S207: YES), this corresponds to a case where a sudden abnormality occurs in the difference y * (k) between the measurement terminal voltage and the predicted terminal voltage and the error of the predicted terminal voltage becomes extremely large. For example, a case where a model with a simplified Kalman filter is used for estimation of SoC, or a case where the accuracy of a measuring instrument in a battery pack is bad may be mentioned.

閾値THを上回る場合(S207:YES)、設定部132は、異常であることを計時し(S208)、S210へ処理を進める。このS208では、処理がリターンした後に閾値THを上回る状態が続く間(閾値THを下回る(S207:NO)状態に移行するまで)、カウンタ等をインクリメントすることで異常である時間が計時される。   When the threshold value TH is exceeded (S207: YES), the setting unit 132 counts that there is an abnormality (S208), and advances the process to S210. In S208, while the state where the threshold value TH is exceeded after the process returns (until the state shifts to a state where the threshold value TH is below (S207: NO)), an abnormal time is counted by incrementing a counter or the like.

閾値THを下回る場合(S207:NO)、設定部132は、1ステップ前の修正値が予め設定された閾値THを上回るか否かを判定する(S209)。1ステップ前の修正値が予め設定された閾値THを上回る場合(S209:YES)、現在のステップが、測定端子電圧と予測端子電圧との差分y(k)に生じた異常が終了した時ということである。 When the value is below the threshold TH (S207: NO), the setting unit 132 determines whether or not the correction value one step before exceeds a preset threshold TH (S209). When the correction value one step before exceeds a preset threshold value TH (S209: YES), when the current step ends the abnormality that occurred in the difference y * (k) between the measured terminal voltage and the predicted terminal voltage That's what it means.

1ステップ前の修正値が予め設定された閾値THを上回る場合であり、測定端子電圧と予測端子電圧との差分y(k)に生じた異常が終了した時(S209:YES)、設定部132はS203へ処理を進める。1ステップ前の修正値が予め設定された閾値THを上回る場合でなけれ(S209:NO)、設定部132はS210へ処理を進める。 When the correction value one step before exceeds the preset threshold TH, and when the abnormality that occurred in the difference y * (k) between the measured terminal voltage and the predicted terminal voltage has ended (S209: YES), the setting unit 132 advances the process to S203. If the correction value one step before exceeds the preset threshold value TH (S209: NO), the setting unit 132 advances the process to S210.

測定端子電圧と予測端子電圧との差分y(k)の異常終了時(S209:YES)のS203〜S206では、システム起動時と同様、係数c=aとして等価電気回路モデルの寄与度を大きくする予測ノイズΣvが設定される。そして、係数cを逓減し、所定時間経過した時(カウンタ値bまでカウントされた時)には、条件記憶部121に記憶された当初の予測ノイズΣvに戻るように設定される。 In S203 to S206 at the abnormal end of the difference y * (k) between the measured terminal voltage and the predicted terminal voltage (S209: YES), the contribution of the equivalent electric circuit model is increased with the coefficient c = a as in the system startup. The predicted noise Σv to be set is set. Then, the coefficient c is decreased, and when a predetermined time has elapsed (when the counter value b is counted), the coefficient c is set so as to return to the initial predicted noise Σv stored in the condition storage unit 121.

また、設定部132は、システム起動時(S202:YES)と、測定端子電圧と予測端子電圧との差分y(k)の異常終了時(S209:YES)とで、設定値aおよびカウンタ値bの値を異なるものとしてもよい。例えば、システム起動時(S202:YES)における設定値aおよびカウンタ値bの値を異常終了時(S209:YES)における値よりよりも大きな値としてもよい。これは、システム起動時におけるSoCの推定ずれの方が、システム起動中の突発的な異常によるSoCの推定ずれよりも一般的に大きく、収束に時間を要するためである。このように、システム起動時におけるSoCの推定ずれや、システム起動中の突発的な異常によるSoCの推定ずれに対応した設定値aおよびカウンタ値bをもとに、係数の計算を行ってもよい。 In addition, the setting unit 132 sets the set value a and the counter value when the system is started (S202: YES) and when the difference y * (k) between the measurement terminal voltage and the predicted terminal voltage ends abnormally (S209: YES). The value of b may be different. For example, the set value a and the counter value b at the time of system startup (S202: YES) may be larger than the values at the time of abnormal termination (S209: YES). This is because the estimated deviation of SoC at the time of system startup is generally larger than the estimated deviation of SoC due to a sudden abnormality during system startup, and it takes time to converge. As described above, the coefficient may be calculated based on the set value a and the counter value b corresponding to the estimated SoC deviation at the time of system startup or the estimated deviation of the SoC due to a sudden abnormality during the system startup. .

また、設定部132は、測定端子電圧と予測端子電圧との差分y(k)の異常終了時(S209:YES)においては、S208で計時された異常の時間をもとに、設定値aおよびカウンタ値bの値を設定してもよい。例えば、計時された異常の時間の長さに応じて、設定値aおよびカウンタ値bの値を大きく設定してもよい。これは、システム起動中の突発的な異常が長く続く方が、短い場合よりもSoCの推定ずれが大きく、収束に時間を要するためである。このように、システム起動中の突発的な異常の時間に対応した設定値aおよびカウンタ値bをもとに、係数の計算を行ってもよい。 In addition, when the difference y * (k) between the measurement terminal voltage and the predicted terminal voltage ends abnormally (S209: YES), the setting unit 132 sets the set value a based on the abnormality time measured in S208. The counter value b may be set. For example, the set value “a” and the counter value “b” may be set to be large in accordance with the length of time of abnormality that has been counted. This is because when the sudden abnormality during the system startup lasts longer, the estimated SoC deviation is larger than when it is shorter, and it takes time to converge. As described above, the coefficient may be calculated based on the set value a and the counter value b corresponding to the sudden abnormality time during system startup.

S210において、設定部132は、条件記憶部121に記憶された予測ノイズΣvの成分をそのまま(係数c=1)で設定する。これにより、S14では、条件記憶部121に記憶された予測ノイズΣvをそのまま用いて、共分散行列の逆行列P(k)を算出する。 In S210, the setting unit 132 sets the component of the prediction noise Σv stored in the condition storage unit 121 as it is (coefficient c = 1). Accordingly, in S14, the inverse matrix P (k) of the covariance matrix is calculated using the prediction noise Σv stored in the condition storage unit 121 as it is.

以上の設定処理により、SoCの算出開始時または差分y(k)の異常終了時には、係数c=aとして等価電気回路モデルの寄与度を大きくする予測ノイズΣvが設定され、共分散行列の逆行列P(k)が算出される。したがって、SoCの算出開始時または差分y(k)の異常終了時には、等価電気回路モデルの寄与度が所定値よりも大きく設定されることから、SoCのずれの収束性を向上することができる。次いで、所定時間経過した時(カウンタ値bまでカウントされた時)には、条件記憶部121に記憶された当初の予測ノイズΣvに戻ることから、SoCのずれの収束後において等価電気回路モデルの誤差の影響を受けることを防止できる。このため、推定装置100では、SoCの推定精度の劣化を防止できる。 With the above setting process, when the calculation of SoC starts or when the difference y * (k) ends abnormally, the prediction noise Σv that increases the contribution of the equivalent electric circuit model is set as the coefficient c = a, and the inverse of the covariance matrix is set. A matrix P (k) is calculated. Therefore, when the calculation of SoC is started or when the difference y * (k) ends abnormally, the contribution degree of the equivalent electric circuit model is set to be larger than a predetermined value, so that the convergence of the SoC deviation can be improved. . Next, when the predetermined time has elapsed (when the counter value b is counted), the initial predicted noise Σv stored in the condition storage unit 121 is restored, so that after the SoC deviation converges, the equivalent electric circuit model It can be prevented from being affected by errors. For this reason, in the estimation apparatus 100, deterioration of the estimation accuracy of SoC can be prevented.

図6は、電流(Current)と充電率(SoC)の推移の一例を説明する説明図である。具体的には、図6では、電気自動車における充電池の充放電を例示している。例えば、電流の変化の大きなところでは、電気自動車においてモータの駆動または回生が行われていることを示している。また、充電池の主な充電は、電気自動車の停車時に商用電源等へ接続することで行われているものとする。また、SoCのグラフにおける「Real」は、実際のSoCの推移を示している。また、SoCのグラフにおける「off」は、等価電気回路モデルの寄与度を大きくする機能を使用していない場合のSoCの推移を示している。また、SoCのグラフにおける「on」は、等価電気回路モデルの寄与度を大きくする機能を使用している場合のSoCの推移を示している。   FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating an example of the transition of current (Current) and charging rate (SoC). Specifically, FIG. 6 illustrates charge / discharge of a rechargeable battery in an electric vehicle. For example, in a place where the change in current is large, it indicates that the motor is driven or regenerated in the electric vehicle. In addition, the main charging of the rechargeable battery is performed by connecting to a commercial power source or the like when the electric vehicle is stopped. In addition, “Real” in the SoC graph indicates an actual SoC transition. In addition, “off” in the SoC graph indicates the transition of the SoC when the function of increasing the contribution of the equivalent electric circuit model is not used. In addition, “on” in the SoC graph indicates the transition of the SoC when the function of increasing the contribution of the equivalent electric circuit model is used.

図6に示すように、システム起動時の状態C1では、等価電気回路モデルの寄与度を大きくすることで、等価電気回路モデルの寄与度を大きくしない場合よりも「Real」のグラフに早く収束している。また、測定端子電圧と予測端子電圧との差分に突発的な異常が生じ、グラフのずれが大きくなっている状態C2も同様、等価電気回路モデルの寄与度を大きくすることで、「Real」のグラフに早く収束している。   As shown in FIG. 6, in the state C1 at the time of starting the system, by increasing the contribution of the equivalent electric circuit model, the convergence to the “Real” graph converges faster than when the contribution of the equivalent electric circuit model is not increased. ing. Similarly, in the state C2 in which a sudden abnormality occurs in the difference between the measured terminal voltage and the predicted terminal voltage and the deviation of the graph is large, the contribution of the equivalent electric circuit model is increased to increase the “Real” It converges quickly on the graph.

なお、上記の実施形態では、二次電池の一例として、リチウムイオン二次電池を挙げたが、これに限定されない。推定装置100は、対象となる電池のOCV特性曲線と、等価電気回路モデルとが得られれば、他の種類の電池に対してもSoCを推定することができる。他の電池としては、例えば、リチウムイオンポリマー二次電池、カルシウムイオン二次電池、ナノワイヤバッテリ、ニッケル水素二次電池、鉛蓄電池等にも適用できる。また、リチウムイオン二次電池としては、コバルト酸リチウムイオン電池、リン酸鉄リチウムイオン電池等に適用できる。これにより、多種の電池のSoCを推定できる。   In the above embodiment, a lithium ion secondary battery is used as an example of a secondary battery, but the present invention is not limited to this. The estimation device 100 can estimate the SoC for other types of batteries as long as the OCV characteristic curve of the target battery and the equivalent electric circuit model are obtained. Other batteries can be applied to, for example, lithium ion polymer secondary batteries, calcium ion secondary batteries, nanowire batteries, nickel metal hydride secondary batteries, lead storage batteries, and the like. Moreover, as a lithium ion secondary battery, it can apply to a lithium cobalt oxide battery, a lithium iron phosphate battery, etc. Thereby, SoC of various batteries can be estimated.

また、上記の実施形態では、等価電気回路モデルとして、電流変化に対して過渡的な電圧の変化を表すRC回路として、R、および、Rの2組のRC回路を用いたが、これに限定されない。推定装置100は、等価電気回路モデルとして、例えば、3組以上とした等価電気回路モデルを用いてもよい。これにより、等価電気回路モデルの精度が上がるので、カルマンフィルタによるSoCの推定精度が向上する。 In the above embodiment, two RC circuits of R 1 C 1 and R 2 C 2 are used as an RC circuit representing a transient voltage change with respect to a current change as an equivalent electric circuit model. However, it is not limited to this. The estimation apparatus 100 may use, for example, three or more equivalent electric circuit models as the equivalent electric circuit model. As a result, the accuracy of the equivalent electric circuit model is improved, so that the SoC estimation accuracy by the Kalman filter is improved.

また、図示した各部の各構成要素は、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各部の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。例えば、算出部131と設定部132とを統合してもよい。   In addition, each component of each part illustrated does not necessarily need to be physically configured as illustrated. In other words, the specific form of distribution / integration of each part is not limited to the one shown in the figure, and all or a part thereof may be functionally or physically distributed / integrated in arbitrary units according to various loads and usage conditions. Can be configured. For example, the calculation unit 131 and the setting unit 132 may be integrated.

さらに、各部で行われる各種処理機能は、CPU(又はMPU、MCU(Micro Controller Unit)等のマイクロ・コンピュータ)上で、その全部又は任意の一部を実行するようにしてもよい。また、各種処理機能は、CPU(又はMPU、MCU等のマイクロ・コンピュータ)で解析実行されるプログラム上、又はワイヤードロジックによるハードウェア上で、その全部又は任意の一部を実行するようにしてもよいことは言うまでもない。   Furthermore, various processing functions performed in each unit may be executed entirely or arbitrarily on a CPU (or a microcomputer such as an MPU or MCU (Micro Controller Unit)). The various processing functions may be executed entirely or arbitrarily on a program that is analyzed and executed by a CPU (or a microcomputer such as an MPU or MCU) or hardware based on wired logic. Needless to say, it is good.

ところで、上記の実施形態で説明した各種の処理は、予め用意されたプログラムをコンピュータで実行することで実現できる。そこで、以下では、上記の実施形態と同様の機能を有するプログラムを実行するコンピュータの一例を説明する。図7は、推定プログラムを実行するコンピュータの一例を示す説明図である。   By the way, the various processes described in the above embodiments can be realized by executing a program prepared in advance by a computer. In the following, an example of a computer that executes a program having the same function as that of the above embodiment will be described. FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating an example of a computer that executes an estimation program.

図7が示すように、コンピュータ200は、各種演算処理を実行するCPU201と、バッテリからの情報を受け付けるバッテリ情報インタフェース202と、測定された電流および電圧の情報を受け付ける電流測定インタフェース203とを有する。また、コンピュータ200は、他の装置と接続して行う各種情報の授受、他の装置にUI(User Interface)を提供して行うコンピュータ200の操作等に用いる外部インタフェース204を有する。また、外部インタフェース204は、後述するフラッシュメモリ206に対する他の装置からのプログラム等の書き込み等にも用いることができる汎用的なインタフェースである。また、コンピュータ200は、各種情報を一時記憶するRAM205と、フラッシュメモリ206とを有する。また、各構成要素201〜206は、バス207に接続される。コンピュータ200は、例えば、電気自動車や電動バイクの制御装置、スマートフォン、ノート型のパーソナルコンピュータ等である。   As illustrated in FIG. 7, the computer 200 includes a CPU 201 that executes various arithmetic processes, a battery information interface 202 that receives information from the battery, and a current measurement interface 203 that receives information on measured current and voltage. Further, the computer 200 has an external interface 204 used for exchange of various information connected to other devices, operation of the computer 200 performed by providing a UI (User Interface) to other devices, and the like. The external interface 204 is a general-purpose interface that can be used for writing a program or the like from another device to a flash memory 206 described later. The computer 200 also includes a RAM 205 that temporarily stores various types of information and a flash memory 206. Each component 201 to 206 is connected to the bus 207. The computer 200 is, for example, a control device for an electric vehicle or an electric motorcycle, a smartphone, a notebook personal computer, or the like.

フラッシュメモリ206には、算出部131および設定部132の各処理部と同様の機能を有する推定プログラムが記憶される。また、フラッシュメモリ206には、条件記憶部121が記憶される。また、フラッシュメモリ206には、推定プログラムを実現するための各種データが記憶される。バッテリ情報インタフェース202は、測定部101のリチウムイオン二次電池の動作モードを取得する機能と同様の機能を有する。電流測定インタフェース203は、測定部101の電流計および電圧計と同様の機能を有する。外部インタフェース204は、出力部102と同様の機能を有する。また、外部インタフェース204は、例えば、データロガー等が接続され、リチウムイオン二次電池の充放電の状態を記録できるようにしてもよい。   The flash memory 206 stores an estimation program having the same functions as the processing units of the calculation unit 131 and the setting unit 132. The flash memory 206 stores a condition storage unit 121. The flash memory 206 stores various data for realizing the estimation program. The battery information interface 202 has a function similar to the function of acquiring the operation mode of the lithium ion secondary battery of the measurement unit 101. The current measurement interface 203 has the same functions as the ammeter and voltmeter of the measurement unit 101. The external interface 204 has the same function as the output unit 102. Further, the external interface 204 may be connected to, for example, a data logger so that the charge / discharge state of the lithium ion secondary battery can be recorded.

CPU201は、フラッシュメモリ206に記憶された各プログラムを読み出して、RAM205に展開して実行することで、各種の処理を行う。また、これらのプログラムは、コンピュータ200を算出部131および設定部132として機能させることができる。   The CPU 201 reads out each program stored in the flash memory 206, develops it in the RAM 205, and executes it to perform various processes. In addition, these programs can cause the computer 200 to function as the calculation unit 131 and the setting unit 132.

なお、上記の推定プログラムは、必ずしもフラッシュメモリ206に記憶されている必要はない。例えば、コンピュータ200が読み取り可能な記憶媒体に記憶されたプログラムを、コンピュータ200が読み出して実行するようにしてもよい。コンピュータ200が読み取り可能な記憶媒体は、例えば、CD−ROMやDVDディスク、USB(Universal Serial Bus)メモリ等の可搬型記録媒体、フラッシュメモリ等の半導体メモリ、ハードディスクドライブ等が対応する。また、公衆回線、インターネット、LAN(Local Area Network)等に接続された装置にこの推定プログラムを記憶させておき、コンピュータ200がこれらから推定プログラムを読み出して実行するようにしてもよい。なお、コンピュータ200は、例えば、リチウムイオン二次電池に組み込まれるモジュールや、MPUを用いたいわゆる組込用マイコン等としてもよい。   Note that the above estimation program is not necessarily stored in the flash memory 206. For example, the computer 200 may read and execute a program stored in a storage medium readable by the computer 200. The storage medium readable by the computer 200 corresponds to, for example, a portable recording medium such as a CD-ROM, a DVD disk, a USB (Universal Serial Bus) memory, a semiconductor memory such as a flash memory, a hard disk drive, and the like. Alternatively, the estimation program may be stored in a device connected to a public line, the Internet, a LAN (Local Area Network), etc., and the computer 200 may read and execute the estimation program therefrom. The computer 200 may be, for example, a module incorporated in a lithium ion secondary battery, a so-called embedded microcomputer using an MPU, or the like.

100…推定装置
101…測定部
102…出力部
103…操作部
120…記憶部
121…条件記憶部
130…制御部
131…算出部
132…設定部
200…コンピュータ
C1、C2…状態
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Estimation apparatus 101 ... Measurement part 102 ... Output part 103 ... Operation part 120 ... Storage part 121 ... Condition storage part 130 ... Control part 131 ... Calculation part 132 ... Setting part 200 ... Computer C1, C2 ... State

Claims (8)

コンピュータに、
電池の測定電流および測定端子電圧に基づいて、カルマンフィルタを用いて前記電池の充電率および予測端子電圧を算出し、前記測定端子電圧と前記予測端子電圧との差分を算出し、
前記カルマンフィルタを用いた前記充電率の算出開始または前記差分の異常の終了を契機に、前記カルマンフィルタの予測ノイズの寄与度を所定値より大きくするとともに、前記寄与度を大きくしてから所定時間が経過した時に、前記カルマンフィルタの予測ノイズの寄与度が前記所定値となるように制御する
処理を実行させることを特徴とする推定プログラム。
On the computer,
Based on the measured current and measured terminal voltage of the battery, the charging rate and predicted terminal voltage of the battery are calculated using a Kalman filter, and the difference between the measured terminal voltage and the predicted terminal voltage is calculated,
When the calculation of the charging rate using the Kalman filter is started or the abnormality of the difference ends, the contribution degree of the predicted noise of the Kalman filter is made larger than a predetermined value, and a predetermined time has elapsed since the contribution degree is increased. An estimation program for executing a process of controlling so that the contribution degree of the predicted noise of the Kalman filter becomes the predetermined value.
前記制御する処理は、前記カルマンフィルタの予測ノイズの寄与度を前記所定値より大きくした後に逓減して前記所定値となるように制御する
ことを特徴とする請求項1に記載の推定プログラム。
2. The estimation program according to claim 1, wherein the control process is performed such that the degree of contribution of the predicted noise of the Kalman filter is made larger than the predetermined value and then gradually decreased to become the predetermined value.
前記制御する処理は、前記カルマンフィルタの予測ノイズの寄与度を前記所定値より大きくする度合いと、当該寄与度を前記所定値となるまでの時間とを、前記算出開始または前記異常の終了で互いに異なるように制御する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の推定プログラム。
The control process differs in the degree of increasing the contribution of predicted noise of the Kalman filter from the predetermined value and the time until the contribution reaches the predetermined value at the start of calculation or the end of the abnormality. The estimation program according to claim 1, wherein the estimation program is controlled as follows.
前記制御する処理は、操作部によるユーザからの操作入力をもとに、前記カルマンフィルタの予測ノイズの寄与度を前記所定値より大きくする度合いと、当該寄与度を前記所定値となるまでの時間とを制御する
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の推定プログラム。
The control process includes, based on an operation input from a user by an operation unit, a degree to which the contribution degree of the predicted noise of the Kalman filter is larger than the predetermined value, and a time period until the contribution degree becomes the predetermined value. The estimation program according to any one of claims 1 to 3, wherein the estimation program is controlled.
前記制御する処理は、前記差分が所定の閾値以上から当該閾値以下に切り替わった時を前記異常の終了と判定する
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の推定プログラム。
5. The estimation program according to claim 1, wherein the control process determines that the abnormality is ended when the difference is switched from a predetermined threshold value or more to a threshold value or less.
前記制御する処理は、前記差分が所定の閾値以上から当該閾値以下に切り替わるまでの時間をもとに、前記カルマンフィルタの予測ノイズの寄与度を前記所定値より大きくする度合いと、当該寄与度を前記所定値となるまでの時間とを制御する
ことを特徴とする請求項5に記載の推定プログラム。
The control process is based on the time until the difference is switched from the predetermined threshold value or more to the threshold value or less, and the degree of contribution of the predicted noise of the Kalman filter to be larger than the predetermined value, The estimation program according to claim 5, wherein the time until the predetermined value is reached is controlled.
コンピュータが、
電池の測定電流および測定端子電圧に基づいて、カルマンフィルタを用いて前記電池の充電率および予測端子電圧を算出し、前記測定端子電圧と前記予測端子電圧との差分を算出し、
前記カルマンフィルタを用いた前記充電率の算出開始または前記差分の異常の終了を契機に、前記カルマンフィルタの予測ノイズの寄与度を所定値より大きくするとともに、前記寄与度を大きくしてから所定時間が経過した時に、前記カルマンフィルタの予測ノイズの寄与度が前記所定値となるように制御する
処理を実行することを特徴とする推定方法。
Computer
Based on the measured current and measured terminal voltage of the battery, the charging rate and predicted terminal voltage of the battery are calculated using a Kalman filter, and the difference between the measured terminal voltage and the predicted terminal voltage is calculated,
When the calculation of the charging rate using the Kalman filter is started or the abnormality of the difference ends, the contribution degree of the predicted noise of the Kalman filter is made larger than a predetermined value, and a predetermined time has elapsed since the contribution degree is increased. Then, an estimation method is performed, wherein a process of controlling the Kalman filter so that the degree of contribution of the predicted noise becomes the predetermined value is executed.
電池の測定電流および測定端子電圧に基づいて、カルマンフィルタを用いて前記電池の充電率および予測端子電圧を算出し、前記測定端子電圧と前記予測端子電圧との差分を算出する算出部と、
前記カルマンフィルタを用いた前記充電率の算出開始または前記差分の異常の終了を契機に、前記カルマンフィルタの予測ノイズの寄与度を所定値より大きくするとともに、前記寄与度を大きくしてから所定時間が経過した時に、前記カルマンフィルタの予測ノイズの寄与度が前記所定値となるように制御する制御部と
を有することを特徴とする推定装置。
Based on the measured current of the battery and the measured terminal voltage, the Kalman filter is used to calculate the charging rate and the predicted terminal voltage of the battery, and a calculation unit that calculates the difference between the measured terminal voltage and the predicted terminal voltage;
When the calculation of the charging rate using the Kalman filter is started or the abnormality of the difference ends, the contribution degree of the predicted noise of the Kalman filter is made larger than a predetermined value, and a predetermined time has elapsed since the contribution degree is increased. And a control unit that controls the degree of contribution of the predicted noise of the Kalman filter to be the predetermined value.
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