JP6834397B2 - Battery monitoring system - Google Patents
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Description
本発明は、複数の電池ブロックの容量を監視する、電池監視システムに関する。 The present invention relates to a battery monitoring system that monitors the capacity of a plurality of battery blocks.
回転電機を駆動源とするハイブリッド車両や電気自動車には、電源である電池パック(バッテリモジュール)が搭載されている。電池パックは、例えば直列接続された複数の電池ブロックから構成される。電池ブロックは、k個(例えばk=1〜12)の電池セル(単電池)を直列接続させた電池の組立体である。 Hybrid vehicles and electric vehicles that use a rotating electric machine as a drive source are equipped with a battery pack (battery module) that is a power source. The battery pack is composed of, for example, a plurality of battery blocks connected in series. The battery block is an assembly of batteries in which k (for example, k = 1 to 12) battery cells (cells) are connected in series.
電池ブロックの残存容量であるSOC[%]を求めるに当たり、例えば特許文献1では、電流積算に基づくSOC(SOC_I)を開放電圧に基づくSOC(SOC_V)で補正している。例えば、SOC_VとSOC_Iとの差分dSOCに補正係数Rを掛けた値をSOC_Iに加えている(SOC=SOC_I+dSOC×R)。 In obtaining the SOC [%] which is the remaining capacity of the battery block, for example, in Patent Document 1, the SOC (SOC_I) based on the current integration is corrected by the SOC (SOC_V) based on the open circuit voltage. For example, the value obtained by multiplying the difference dSOC between SOC_V and SOC_I by the correction coefficient R is added to SOC_I (SOC = SOC_I + dSOC × R).
開放電圧に基づくSOC_Vは、その値によって正確度、つまり真値(真のSOC)との一致度が変化することが知られている。例えばSOCがα(例えば30%)以下の領域とβ(例えば80%)以上の領域ではSOC_Vの正確度が相対的に高く、α<SOC_V<βの領域ではSOC_Vの正確度が相対的に低いことが知られている。 It is known that the accuracy of SOC_V based on the open circuit voltage, that is, the degree of agreement with the true value (true SOC) changes depending on the value. For example, the accuracy of SOC_V is relatively high in the region where the SOC is α (for example, 30%) or less and the region where the SOC is β (for example, 80%) or more, and the accuracy of SOC_V is relatively low in the region where α <SOC_V <β. It is known.
そこで特許文献1では、SOC_Vの値に応じて補正係数Rを変化させている。例えばSOC_V≦α及びβ≦SOC_Vの場合は正確度が高いため相対的に補正係数を高く(1.0寄りに)設定する。一方、α<SOC_V<βの場合は正確度が低いため相対的に補正係数を低く(0寄りに)設定している。このようにすることで、例えば図7の時刻t1以降に示すように、SOC_Vの正確度の高い領域において、SOCの値をSOC_Vに合わせる(一致させる)ことができる。 Therefore, in Patent Document 1, the correction coefficient R is changed according to the value of SOC_V. For example, in the case of SOC_V ≦ α and β ≦ SOC_V, the accuracy is high, so the correction coefficient is set relatively high (closer to 1.0). On the other hand, when α <SOC_V <β, the accuracy is low, so the correction coefficient is set relatively low (closer to 0). By doing so, for example, as shown after the time t1 in FIG. 7, the value of SOC can be matched (matched) with SOC_V in the region where the accuracy of SOC_V is high.
ところで、電池パック内の各電池ブロックに対してSOC_VによるSOC補正を行う場合、各電池ブロックのSOC_Vのばらつきに伴う補正係数Rの違いによって、各電池ブロックのSOCのばらつき(ΔSOC)が拡大するおそれがある。 By the way, when SOC correction is performed by SOC_V for each battery block in the battery pack, the SOC variation (ΔSOC) of each battery block may increase due to the difference in the correction coefficient R accompanying the variation of the SOC_V of each battery block. There is.
一般的に電池ブロックは内部抵抗や温度履歴等の個体差に応じてSOC及びSOC_Vにばらつきが生じる。図8には、複数の電池ブロックのSOCのうち、最大のSOC_MaxBl及び最小のSOC_MinBl、ならびに、両者の開放電圧ベースのSOC_V_MaxBl及びSOC_V_MinBlが例示されている。 Generally, the SOC and SOC_V of a battery block vary depending on individual differences such as internal resistance and temperature history. FIG. 8 illustrates the maximum SOC_MaxBl and the minimum SOC_MinBl of the SOCs of the plurality of battery blocks, and the open circuit voltage-based SOC_V_MaxBl and SOC_V_MinBl of both.
ここで、SOC_V_MaxBl及びSOC_V_MinBlのうち、前者のみがβ以上の領域に入ると、SOC_V_MaxBlに対する補正係数Rのみが嵩上げされ、それにより、時刻t1以降に見られるようにSOC_MaxBl及びSOC_MinBlのばらつきΔSOCが拡大する。 Here, when only the former of SOC_V_MaxBl and SOC_V_MinBl enters the region of β or more, only the correction coefficient R for SOC_V_MaxBl is raised, and as a result, the variation ΔSOC of SOC_MaxBl and SOC_MinBl increases as seen after time t1. ..
この結果、図8の下段に示すように、SOC_MaxBlとSOC_MinBlの差分から求められるΔSOC推定値と、図8下段において一点差線で示すΔSOC真値との差Eが、補正係数Rの嵩上げ前のE1から補正係数Rの嵩上げ後のE2に拡大し、いわゆるばらつき推定の正確度が低下する場合がある。 As a result, as shown in the lower part of FIG. 8, the difference E between the ΔSOC estimated value obtained from the difference between SOC_MaxBl and SOC_MinBl and the ΔSOC true value shown by the one-point difference line in the lower part of FIG. 8 is the difference E before the correction coefficient R is raised. It may expand from E1 to E2 after raising the correction coefficient R, and the accuracy of so-called variation estimation may decrease.
そこで本発明は、個々のSOC_Vに適用される補正係数Rの相違に伴う、SOCのばらつきの拡大を抑制可能な電池監視システムを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a battery monitoring system capable of suppressing an increase in SOC variation due to a difference in correction coefficient R applied to each SOC_V.
本発明に係る電池監視システムは、電圧センサ、電流センサ、電流ベースSOC算出部、電圧ベースSOC算出部、補正係数設定部、SOC推定部、及び、補正係数変更部を備える。電圧センサは、複数の電池ブロックの電圧を測定する。電流センサは、複数の電池ブロックの電流を測定する。電流ベースSOC算出部は、それぞれの電池ブロックごとに、電流の積算値に基づいた電流ベースSOCを算出する。電圧ベースSOC算出部は、それぞれの電池ブロックごとに、電圧に基づいた電圧ベースSOCを算出する。補正係数設定部は、電圧ベースSOCが第1の領域に含まれるときに第1の補正係数を設定し、電圧ベースSOCが第1の領域よりもSOC推定の正確度の高い第2の領域に含まれるときに、第1の補正係数よりも高い第2の補正係数を設定する。SOC推定部は、それぞれの電池ブロックごとに、第1または第2の補正係数、電流ベースSOC、及び電圧ベースSOCに基づいた推定SOCを求める。補正係数変更部は、それぞれの電圧ベースSOCが、第1の領域及び第2の領域に跨って分布するときに、それぞれの電池ブロックに対して設定された補正係数を全て第2の補正係数に再設定する。 The battery monitoring system according to the present invention includes a voltage sensor, a current sensor, a current-based SOC calculation unit, a voltage-based SOC calculation unit, a correction coefficient setting unit, an SOC estimation unit, and a correction coefficient changing unit. The voltage sensor measures the voltage of a plurality of battery blocks. The current sensor measures the current of a plurality of battery blocks. The current-based SOC calculation unit calculates the current-based SOC based on the integrated value of the current for each battery block. The voltage-based SOC calculation unit calculates a voltage-based SOC based on the voltage for each battery block. The correction coefficient setting unit sets the first correction coefficient when the voltage-based SOC is included in the first region, and the voltage-based SOC is set in the second region where the accuracy of SOC estimation is higher than that of the first region. When included, a second correction factor higher than the first correction factor is set. The SOC estimation unit obtains an estimated SOC based on the first or second correction coefficient, the current-based SOC, and the voltage-based SOC for each battery block. When each voltage-based SOC is distributed over the first region and the second region, the correction coefficient changing unit sets all the correction coefficients set for each battery block as the second correction coefficient. Reset.
本発明によれば、それぞれの電圧ベースSOCが第1の領域及び第2の領域に跨って分布するときに、全ての電池ブロックに対して補正係数を第2の補正係数に揃える。これにより、SOCのばらつきの拡大が抑制される。 According to the present invention, when each voltage-based SOC is distributed over the first region and the second region, the correction coefficient is aligned with the second correction coefficient for all battery blocks. As a result, the expansion of SOC variation is suppressed.
図1に、本実施形態に係る電池監視システムの構成を例示する。なお、図示を簡略化するために、図1では、本実施形態に係る電池監視システムとの関連性の低い構成については適宜図示を省略している。また、矢印線は信号線を表している。 FIG. 1 illustrates the configuration of the battery monitoring system according to the present embodiment. In addition, in order to simplify the illustration, the illustration of the configuration having low relevance to the battery monitoring system according to the present embodiment is omitted as appropriate in FIG. The arrow lines represent signal lines.
図1に示す電池監視システムは、ハイブリッド車両、プラグインハイブリッド車両、及び電気自動車等の、回転電機を駆動源とする車両に搭載される。この車両では、電池パック10(メインバッテリ)から駆動源である回転電機等の負荷に電力が供給される。 The battery monitoring system shown in FIG. 1 is mounted on a vehicle powered by a rotating electric machine, such as a hybrid vehicle, a plug-in hybrid vehicle, and an electric vehicle. In this vehicle, electric power is supplied from the battery pack 10 (main battery) to a load such as a rotary electric machine as a drive source.
電池パック10は、直列接続された複数の電池ブロック12_1・・・12_nを含む。電池ブロック12_1・・・12_nは、それぞれi個(例えばi=1〜12)の電池セル14(単電池)が直列接続された組立体である。電池セル14は例えばリチウムイオン電池やニッケル水素電池から構成される。電池状態の監視に当たり、電池ブロック12単位でSOCが管理される。 The battery pack 10 includes a plurality of battery blocks 12_1 ... 12_n connected in series. The battery blocks 12_1 ... 12_n are an assembly in which i (for example, i = 1 to 12) battery cells 14 (cells) are connected in series. The battery cell 14 is composed of, for example, a lithium ion battery or a nickel hydrogen battery. When monitoring the battery status, SOC is managed in units of 12 battery blocks.
本実施形態に係る電池監視システムは、電圧測定系の機器として、電圧監視用マルチプレクサ16及び電池ブロック電圧センサ18を備える。また、温度測定系の機器として、サーミスタ20_1・・・20_n、温度監視用マルチプレクサ22、サーミスタ電圧センサ24を備える。なお、電圧監視用のチャンネルと温度測定用のチャンネルを備えた多チャンネルのマルチプレクサを用いて、電圧監視用マルチプレクサ16と温度監視用マルチプレクサ22の機能を一台のマルチプレクサに統合してもよい。 The battery monitoring system according to the present embodiment includes a voltage monitoring multiplexer 16 and a battery block voltage sensor 18 as voltage measurement system devices. Further, as the equipment of the temperature measurement system, the thermistors 20_1 ... 20_n, a temperature monitoring multiplexer 22, and a thermistor voltage sensor 24 are provided. The functions of the voltage monitoring multiplexer 16 and the temperature monitoring multiplexer 22 may be integrated into one multiplexer by using a multi-channel multiplexer having a voltage monitoring channel and a temperature measurement channel.
また、本実施形態に係る電池監視システムは、電池パック10に接続された高圧母線26に流れる電流を測定する電流センサ28を備える。さらに、電池ブロック電圧センサ18、サーミスタ電圧センサ24、及び電流センサ28から各種測定値を取得する制御部30を備える。 Further, the battery monitoring system according to the present embodiment includes a current sensor 28 that measures the current flowing through the high-voltage bus 26 connected to the battery pack 10. Further, it includes a battery block voltage sensor 18, a thermistor voltage sensor 24, and a control unit 30 that acquires various measured values from the current sensor 28.
各電池ブロック12_k(k=1〜n)の電圧Vb_kは、電圧監視用マルチプレクサ16のチャンネル選択を適宜切り替えることで取得される。電圧監視用マルチプレクサ16の各入力側チャンネルには、各電池ブロック12_1〜12_nの正極及び末端の電池ブロック12_nの負極から引き出された配線がそれぞれ接続されている。出力側チャンネルのうち2つのチャンネルには電池ブロック電圧センサ18が接続される。また出力側チャンネルの一つに制御部30からの信号線(チャンネル選択用のスイッチング信号線)が接続される。 The voltage Vb_k of each battery block 12_k (k = 1 to n) is acquired by appropriately switching the channel selection of the voltage monitoring multiplexer 16. Wiring drawn from the positive electrode of each battery block 12_1 to 12_n and the negative electrode of the terminal battery block 12_n are connected to each input side channel of the voltage monitoring multiplexer 16. The battery block voltage sensor 18 is connected to two of the output-side channels. Further, a signal line (switching signal line for channel selection) from the control unit 30 is connected to one of the output side channels.
制御部30は、電圧監視用マルチプレクサ16に対して隣接する2つのチャンネルを選択するスイッチング信号を送信する。例えばチャンネルCH1_Vb及びCH2_Vbが選択される。このとき、電池ブロック電圧センサ18はチャンネルCH1_Vb及びCH2_Vbを介して電池ブロック12_1の電圧Vb_1を取得する。以下同様にして、電圧監視用マルチプレクサ16のチャンネルを順次切り替えることで、電池ブロック電圧センサ18は電池ブロック12_k(k=1〜n)の電圧Vb_kを測定する。 The control unit 30 transmits a switching signal for selecting two adjacent channels to the voltage monitoring multiplexer 16. For example, channels CH1_Vb and CH2_Vb are selected. At this time, the battery block voltage sensor 18 acquires the voltage Vb_1 of the battery block 12_1 via the channels CH1_Vb and CH2_Vb. In the same manner below, the battery block voltage sensor 18 measures the voltage Vb_k of the battery block 12_k (k = 1 to n) by sequentially switching the channels of the voltage monitoring multiplexer 16.
各電池ブロック12_k(k=1〜n)の温度Tb_kは、温度監視用マルチプレクサ22のチャンネル選択を適宜切り替えることで取得される。温度監視用マルチプレクサ22の各入力側チャンネルには、各サーミスタ20_1〜20_nの一端と接続された配線が接続されている。各サーミスタ20_1〜20_nの他端は接地される。また、温度監視用マルチプレクサ22の出力側チャンネルのうち一つにサーミスタ電圧センサ24の一端が接続される。サーミスタ電圧センサ24の他端は接地される。また温度監視用マルチプレクサ22の出力側チャンネルのうち一つに制御部30からの信号線(チャンネル選択用のスイッチング信号線)が接続される。 The temperature Tb_k of each battery block 12_k (k = 1 to n) is acquired by appropriately switching the channel selection of the temperature monitoring multiplexer 22. Wiring connected to one end of each thermistor 20_1 to 20_n is connected to each input side channel of the temperature monitoring multiplexer 22. The other end of each thermistor 20_1 to 20_n is grounded. Further, one end of the thermistor voltage sensor 24 is connected to one of the output-side channels of the temperature monitoring multiplexer 22. The other end of the thermistor voltage sensor 24 is grounded. Further, a signal line (switching signal line for channel selection) from the control unit 30 is connected to one of the output side channels of the temperature monitoring multiplexer 22.
制御部30は、温度監視用マルチプレクサ22に対して一つのチャンネルを選択するスイッチング信号を送信する。例えばチャンネルCH1_Vtが選択される。このとき、サーミスタ電圧センサ24はチャンネルCH1_Vtと接地との電圧Vt_1を取得する。この電圧Vt_1は、参照電源32による電圧V0が印加されたときの、参照抵抗34及びサーミスタ20_1の分圧となる。各サーミスタ20_k(k=1〜n)は各電池ブロック12_k(k=1〜n)のケーシング等に接するように取り付けられており、各電池ブロック12_k(k=1〜n)の温度変化に応じて各サーミスタ20_k(k=1〜n)の抵抗値が変化する。それに応じて電圧Vt_k(k=1〜n)が変化する。サーミスタ電圧センサ24は、温度監視用マルチプレクサ22のチャンネルの切り替えにより電圧Vt_kを順次取得する。取得された電圧Vt_kは制御部30に送られ、制御部30内に設けられた電圧−温度マップ(図示せず)に応じて、各電池ブロック12_kの温度Tb_kが求められる。 The control unit 30 transmits a switching signal for selecting one channel to the temperature monitoring multiplexer 22. For example, channel CH1_Vt is selected. At this time, the thermistor voltage sensor 24 acquires the voltage Vt_1 between the channel CH1_Vt and the ground. This voltage Vt_1 is a voltage divider of the reference resistor 34 and the thermistor 20_1 when the voltage V0 by the reference power supply 32 is applied. Each thermistor 20_k (k = 1 to n) is attached so as to be in contact with the casing or the like of each battery block 12_k (k = 1 to n), and responds to a temperature change of each battery block 12_k (k = 1 to n). The resistance value of each thermistor 20_k (k = 1 to n) changes. The voltage Vt_k (k = 1 to n) changes accordingly. The thermistor voltage sensor 24 sequentially acquires the voltage Vt_k by switching the channel of the temperature monitoring multiplexer 22. The acquired voltage Vt_k is sent to the control unit 30, and the temperature Tb_k of each battery block 12_k is obtained according to the voltage-temperature map (not shown) provided in the control unit 30.
また制御部30は、電流センサ28から電流Ibを取得する。本実施形態に係る電池パック10は全ての電池ブロック12_kが直列接続されているので、電流センサ28により測定された電流Ibは、各電池ブロック12_kの電流値となる。 Further, the control unit 30 acquires the current Ib from the current sensor 28. Since all the battery blocks 12_k are connected in series in the battery pack 10 according to the present embodiment, the current Ib measured by the current sensor 28 is the current value of each battery block 12_k.
制御部30は、例えばコンピュータから構成され、演算回路であるCPU及びメモリ等の記憶部を備える。記憶部には、SOC推定を実行するプログラムや後述する補正係数の再設定フローを実行するプログラム等が記憶されている。当該プログラムを実行することで、制御部30には、図2に示す機能ブロックが構築される。 The control unit 30 is composed of, for example, a computer, and includes a storage unit such as a CPU and a memory which are arithmetic circuits. The storage unit stores a program that executes SOC estimation, a program that executes a correction coefficient resetting flow described later, and the like. By executing the program, the functional block shown in FIG. 2 is constructed in the control unit 30.
制御部30は、電流ベースSOC算出部30A、電圧ベースSOC算出部30B、補正係数設定部30C、補正係数変更部30D、電圧補正項算出部30E、及び、SOC推定部30Fを備える。 The control unit 30 includes a current-based SOC calculation unit 30A, a voltage-based SOC calculation unit 30B, a correction coefficient setting unit 30C, a correction coefficient changing unit 30D, a voltage correction term calculation unit 30E, and an SOC estimation unit 30F.
電流ベースSOC算出部30Aは、電流センサ28が検出したバッテリ電流Ibの積算値ΣIb dtをもとに、各電池ブロック12_1〜12_nのSOC推定値SOC_I(電流ベースSOC)を算出する。SOC_Iは、例えば、SOC_I=SOC_I+A×ΣIb dt(Aは任意の定数)により算出される。上述したように、各電池ブロック12_1〜12_nは直列接続されており、各自の電流として電流センサ28が測定した電流Ibが用いられる。定数Aは各電池ブロック12_1〜12_nの温度や内部抵抗等に基づいて適宜変更可能となっている。 The current-based SOC calculation unit 30A calculates the SOC estimated value SOC_I (current-based SOC) of each battery block 12_1 to 12_n based on the integrated value ΣIb dt of the battery current Ib detected by the current sensor 28. SOC_I is calculated by, for example, SOC_I = SOC_I + A × ΣIb dt (A is an arbitrary constant). As described above, the battery blocks 12_1 to 12_n are connected in series, and the current Ib measured by the current sensor 28 is used as their own current. The constant A can be appropriately changed based on the temperature, internal resistance, etc. of each battery block 12_1 to 12_n.
電圧ベースSOC算出部30Bは、電池ブロック電圧センサ18が検出した電圧Vb_1〜Vb_nに基づいて、各電池ブロック12_1〜12_nのSOC推定値SOC_V(電圧ベースSOC)を算出する。電池ブロック電圧センサ18が検出した電圧Vb_1〜Vb_n(閉路電圧CCV)に、各電池ブロック12_1〜12_nの内部抵抗と電流センサ28が検出した電流Ibとを掛けた電圧降下ΔVを加えると、各電池ブロック12_1〜12_nの開路電圧OCVが求められる(OCV=CCV+ΔV)。開路電圧OCVとSOCには相関関係があることが知られており、電圧ベースSOC算出部30Bは、制御部30の記憶部に記憶されたOCV−SOCマップから、求めたOCVに対応するSOC_Vを取得する。 The voltage-based SOC calculation unit 30B calculates the SOC estimated value SOC_V (voltage-based SOC) of each battery block 12_1 to 12_n based on the voltages Vb_1 to Vb_n detected by the battery block voltage sensor 18. When the voltage drop ΔV obtained by multiplying the voltage Vb_1 to Vb_n (closed circuit voltage CCV) detected by the battery block voltage sensor 18 by the internal resistance of each battery block 12_1 to 12_n and the current Ib detected by the current sensor 28 is added, each battery is added. The open circuit voltage OCV of blocks 12_1 to 12_n is obtained (OCV = CCV + ΔV). It is known that there is a correlation between the open circuit voltage OCV and the SOC, and the voltage-based SOC calculation unit 30B obtains the SOC_V corresponding to the obtained OCV from the OCV-SOC map stored in the storage unit of the control unit 30. get.
上記で示したSOC_Vの算出に当たり、電圧ベースSOC算出部30Bは、電池ブロック電圧センサ18から電圧Vb_1〜Vb_nを取得する。また、電圧降下ΔVの算出に当たり、電流センサ28から電流Ibを取得する。さらに、内部抵抗の算出に当たりサーミスタ電圧センサ24から電圧Vt_1〜Vt_nを取得し、各電池ブロック12_1〜12_nの温度Tb_1〜Tb_nを求める。 In calculating the SOC_V shown above, the voltage-based SOC calculation unit 30B acquires the voltages Vb_1 to Vb_n from the battery block voltage sensor 18. Further, in calculating the voltage drop ΔV, the current Ib is acquired from the current sensor 28. Further, in calculating the internal resistance, the voltages Vt_1 to Vt_n are acquired from the thermistor voltage sensor 24, and the temperatures Tb_1 to Tb_n of each battery block 12_1 to 12_n are obtained.
補正係数設定部30Cは、電圧ベースSOC算出部30Bにより算出されたSOC_Vに基づいて、補正係数Rを求める。上述したように、SOC_Vの正確度、つまりSOC真値との一致度は、SOC_Vの値によって変化する。すなわち、高SOC領域(例えば80%以上)と低SOC領域(例えば30%以下)ではSOC_Vの正確度が相対的に高く、これらの間の領域(例えば30% < SOC_V < 80%)ではSOC_Vの正確度が相対的に低い。 The correction coefficient setting unit 30C obtains the correction coefficient R based on the SOC_V calculated by the voltage-based SOC calculation unit 30B. As described above, the accuracy of SOC_V, that is, the degree of agreement with the true value of SOC, changes depending on the value of SOC_V. That is, the accuracy of SOC_V is relatively high in the high SOC region (for example, 80% or more) and the low SOC region (for example, 30% or less), and in the region between them (for example, 30% <SOC_V <80%), the accuracy of SOC_V is high. The accuracy is relatively low.
上記特性を踏まえ、補正係数設定部30Cには図3に例示する補正係数マップが記憶されている。補正係数マップは横軸にSOC_V、縦軸に補正係数を取る。このマップでは、SOC_Vがα%(例えば30%)を超過し、β%(例えば80%以上)未満となる、相対的に正確度の低い領域(第1の領域)に含まれる場合、相対的に低い補正係数R1(第1の補正係数)が設定される。一方、SOC_Vがα%(例えば30%)以下及びβ%(例えば80%)以上の、相対的に正確度の高い領域(第2の領域)に含まれる場合、相対的に高い補正係数R2(第2の補正係数)が設定される。 Based on the above characteristics, the correction coefficient setting unit 30C stores the correction coefficient map illustrated in FIG. The correction coefficient map has SOC_V on the horizontal axis and correction coefficient on the vertical axis. In this map, if SOC_V is included in a relatively inaccurate region (first region) that exceeds α% (eg 30%) and is less than β% (eg 80% or more), it is relative. A low correction coefficient R1 (first correction coefficient) is set in. On the other hand, when SOC_V is included in a region with relatively high accuracy (second region) of α% (for example, 30%) or less and β% (for example, 80%) or more, a relatively high correction coefficient R2 (for example) The second correction coefficient) is set.
例えば、第1の補正係数R1は所定の定数である。また第2の補正係数R2は、α%以下の場合は0%に近づくほど高い値となり、β%以上の場合は100%に近づくほど高い値となるように設定される。例えば第2の補正係数R2はSOC_Vを変数とする関数R2(SOC_V)で表される。 For example, the first correction coefficient R1 is a predetermined constant. Further, the second correction coefficient R2 is set so that when it is α% or less, the value becomes higher as it approaches 0%, and when it is β% or more, it becomes higher as it approaches 100%. For example, the second correction coefficient R2 is represented by a function R2 (SOC_V) having SOC_V as a variable.
電圧補正項算出部30Eは、SOC_Iを補正する電圧補正項を算出する。具体的には、電池ブロック12_1〜12_nごとのSOC_V_1〜SOC_V_nとSOC_I_1〜SOC_I_nの差分dSOC_1〜dSOC_nを求める。さらに差分dSOC_1〜dSOC_nに補正係数R_1〜R_nを掛けてこれを電圧補正項とする。 The voltage correction term calculation unit 30E calculates a voltage correction term for correcting SOC_I. Specifically, the difference dSOC_1 to dSOC_n between SOC_V_1 to SOC_V_n and SOC_I_1 to SOC_I_n for each battery block 12_1 to 12_n is obtained. Further, the difference dSOC_1 to dSOC_n is multiplied by the correction coefficients R_1 to R_n to obtain a voltage correction term.
なお、補正係数設定部30Cから電圧補正項算出部30Eへの補正係数R_1〜R_nの送信は、後述する補正係数変更部30Dによる補正係数R_1〜R_nの再設定を考慮して行われる。例えば求められた補正係数R_kから順次電圧補正項算出部30Eに送信する代わりに、補正係数設定部30Cによって全ての補正係数R_1〜R_nを求めた後に、この補正係数R_1〜R_nのセットを電圧補正項算出部30Eに送信する。 The correction coefficients R_1 to R_n are transmitted from the correction coefficient setting unit 30C to the voltage correction term calculation unit 30E in consideration of resetting the correction coefficients R_1 to R_n by the correction coefficient changing unit 30D described later. For example, instead of sequentially transmitting the obtained correction coefficient R_k to the voltage correction term calculation unit 30E, the correction coefficient setting unit 30C obtains all the correction coefficients R_1 to R_n, and then the set of the correction coefficients R_1 to R_n is voltage-corrected. It is transmitted to the coefficient calculation unit 30E.
SOC推定部30Fは、SOC_Iと電圧補正項からSOC推定値を求める。具体的には、SOC_k=SOC_I_k+dSOC_k×R_kによりSOC推定値SOC_kを求める。求められたSOC推定値をもとに放電量の下限や充電量の上限が定められる。 The SOC estimation unit 30F obtains an SOC estimated value from SOC_I and the voltage correction term. Specifically, the SOC estimated value SOC_k is obtained by SOC_k = SOC_I_k + dSOC_k × R_k. The lower limit of the discharge amount and the upper limit of the charge amount are determined based on the obtained SOC estimated value.
補正係数変更部30Dは、補正係数設定部30Cによって設定された補正係数R_1〜R_nを、SOC_V_1〜SOC_V_nの分布に応じて再設定する。図4には、SOC_V_1〜SOC_V_nの分布に応じた補正係数R_1〜R_nの設定例が示されている。なお、図4の×印は一つのSOC_V_kの値(プロット)を表しており、この図4ではSOC_V_k(k=1〜5)となっている。 The correction coefficient changing unit 30D resets the correction coefficients R_1 to R_n set by the correction coefficient setting unit 30C according to the distribution of SOC_V_1 to SOC_V_n. FIG. 4 shows an example of setting the correction coefficients R_1 to R_n according to the distribution of SOC_V_1 to SOC_V_n. The x mark in FIG. 4 represents one value (plot) of SOC_V_k, and in FIG. 4, it is SOC_V_k (k = 1 to 5).
上述したように、補正係数R_1〜R_nは、SOC_Vが第1の領域(α<SOC_V<β)にあるか第2の領域(SOC_V≦α,β≦SOC_V)にあるかで大きく変化する。したがって図4のケース2及びケース4に示すように、仮に電池ブロック12_1〜12_nのSOC_V_1〜SOC_V_nが第1の領域と第2の領域に跨って分布する場合、補正係数R_1〜R_nの差異が大きくなり、その結果SOC推定値のばらつきΔSOCが拡大されるおそれがある。 As described above, the correction coefficients R_1 to R_n vary greatly depending on whether SOC_V is in the first region (α <SOC_V <β) or in the second region (SOC_V ≦ α, β ≦ SOC_V). Therefore, as shown in Cases 2 and 4 of FIG. 4, if the SOC_V_1 to SOC_V_n of the battery blocks 12_1 to 12_n are distributed over the first region and the second region, the difference between the correction coefficients R_1 to R_n is large. As a result, the variation ΔSOC of the SOC estimated value may be expanded.
そこで補正係数変更部30Dは、図4のケース2のように、一部のSOV_Vのみがβ%以上となる、つまりSOC_V_kがβ%を跨って分布する場合に、当該β%以上のSOC_Vに割り当てられる第2の補正係数R2を、他の全てのSOC_Vに対しても設定(再設定)する再設定指令を補正係数設定部30Cに送信する。 Therefore, the correction coefficient changing unit 30D is assigned to the SOC_V of β% or more when only a part of SOV_V is β% or more, that is, when SOC_V_k is distributed over β% as in case 2 of FIG. A resetting command for setting (resetting) the second correction coefficient R2 to be performed for all other SOC_Vs is transmitted to the correction coefficient setting unit 30C.
また補正係数変更部30Dは、図4のケース4のように、一部のSOV_Vのみがα%以下となる、つまりSOC_V_kがα%を跨って分布する場合に、当該α%以下のSOC_Vに割り当てられる第2の補正係数R2を他の全てのSOC_Vに対しても設定(再設定)する再設定指令を補正係数設定部30Cに送信する。 Further, the correction coefficient changing unit 30D is assigned to the SOC_V of α% or less when only a part of SOV_V is α% or less, that is, when SOC_V_k is distributed over α% as in case 4 of FIG. A reset command for setting (resetting) the second correction coefficient R2 to be performed for all other SOC_Vs is transmitted to the correction coefficient setting unit 30C.
β%以上またはα%以下となったSOC_Vが複数存在し、それによって第2の補正係数R2が複数存在する場合には、その中から任意の値が選択される。例えば複数の第2の補正係数R2のうち最大または最小のものが選択され、当該選択された第2の補正係数R2に他の全ての補正係数が更新(再設定)される。 When there are a plurality of SOC_Vs having β% or more or α% or less, and thus a plurality of second correction coefficients R2 exist, an arbitrary value is selected from them. For example, the maximum or minimum of the plurality of second correction coefficients R2 is selected, and all the other correction coefficients are updated (reset) to the selected second correction coefficient R2.
このように本実施形態では、SOC_V_1〜SOC_V_nが第1の領域と第2の領域に跨って分布するときに、SOC_V_1〜SOC_V_nに対応して与えられる補正係数R_1〜R_nを第2の補正係数R2に揃える。このようにすることで、図5の時刻t1以降に示されるように、SOC推定値のばらつきΔSOCの拡大が抑制される。 As described above, in the present embodiment, when SOC_V_1 to SOC_V_n are distributed across the first region and the second region, the correction coefficient R_1 to R_n given corresponding to SOC_V_1 to SOC_V_n is set to the second correction coefficient R2. Align to. By doing so, as shown after the time t1 in FIG. 5, the variation ΔSOC of the SOC estimated value is suppressed from expanding.
図6には、補正係数変更部30Dによる補正係数再設定フローが例示されている。補正係数変更部30Dは、電圧ベースSOC算出部30Bが求めたSOC_V_k(k=1〜n)を順次取得して、これらのうち最小値を取るSOC_V_MinBlが第1の領域と第2の領域の境界値(下側境界値)α%以下となるか否かを判定する(S10)。 FIG. 6 illustrates a correction coefficient resetting flow by the correction coefficient changing unit 30D. The correction coefficient changing unit 30D sequentially acquires the SOC_V_k (k = 1 to n) obtained by the voltage-based SOC calculation unit 30B, and SOC_V_MinBl, which takes the minimum value among these, is the boundary between the first region and the second region. It is determined whether or not the value (lower boundary value) is α% or less (S10).
SOC_V_MinBlが下側境界値α%以下の場合、SOC_V_kの分布は、図4のケース4またはケース5のどちらかとなる。ステップS10にてSOC_V_MinBl≦α%のとき、補正係数変更部30Dは、SOC_V_k(k=1〜n)のうち最大値を取るSOC_V_MaxBlが下側境界値α%以下であるか否かを判定する(S12)。 When SOC_V_MinBl is equal to or less than the lower boundary value α%, the distribution of SOC_V_k is either Case 4 or Case 5 in FIG. When SOC_V_MinBl ≦ α% in step S10, the correction coefficient changing unit 30D determines whether or not SOC_V_MaxBl, which takes the maximum value among SOC_V_k (k = 1 to n), is equal to or less than the lower boundary value α% ( S12).
SOC_V_MaxBlが下側境界値α%を超過する場合、SOC_V_kの分布はケース4となる。この場合、補正係数変更部30Dは、補正係数設定部30Cに対して補正係数の再設定を指令する(S14)。例えば補正係数変更部30Dは、SOC_V_1〜SOC_V_nに対応して求めた補正係数R_1〜R_nを再設定する旨の指示と、再設定される補正係数はSOC_V_MinBlに対応する補正係数(第2の補正係数)である旨の指示を含む再設定指令を補正係数設定部30Cに送信する。補正係数設定部30Cによる再設定後、SOC推定値が算出される(S16)。 If SOC_V_MaxBl exceeds the lower boundary value α%, the distribution of SOC_V_k is Case 4. In this case, the correction coefficient changing unit 30D instructs the correction coefficient setting unit 30C to reset the correction coefficient (S14). For example, the correction coefficient changing unit 30D gives an instruction to reset the correction coefficients R_1 to R_n obtained corresponding to SOC_V_1 to SOC_V_n, and the reset correction coefficient is a correction coefficient corresponding to SOC_V_MinBl (second correction coefficient). ) Is transmitted to the correction coefficient setting unit 30C. After resetting by the correction coefficient setting unit 30C, the SOC estimated value is calculated (S16).
SOC_V_MaxBlが下側境界値α%以下の場合、SOC_V_kの分布はケース5となる。この場合、SOC_V_kは全て第2の領域に収まっていることから、補正係数変更部30Dは補正係数R_1〜R_nの再設定は行わない。したがってそれぞれのSOC_V_kに対応する補正係数R_1〜R_nが維持される(S22)。その後、SOC推定値が算出される(S16)。 When SOC_V_MaxBl is equal to or less than the lower boundary value α%, the distribution of SOC_V_k is Case 5. In this case, since all SOC_V_k are contained in the second region, the correction coefficient changing unit 30D does not reset the correction coefficients R_1 to R_n. Therefore, the correction coefficients R_1 to R_n corresponding to the respective SOC_V_k are maintained (S22). After that, the SOC estimated value is calculated (S16).
ステップS10に戻り、SOC_V_MinBlが下側境界値αを超過するとき、SOC_V_kの分布は、ケース1、ケース2、ケース3のいずれかとなる。補正係数変更部30Dは次に、SOC_V_k(k=1〜n)のうち最大値を取るSOC_V_MaxBlが上側境界値β%以上であるか否かを判定する(S18)。 Returning to step S10, when SOC_V_MinBl exceeds the lower boundary value α, the distribution of SOC_V_k becomes one of Case 1, Case 2, and Case 3. Next, the correction coefficient changing unit 30D determines whether or not SOC_V_MaxBl, which takes the maximum value of SOC_V_k (k = 1 to n), is the upper boundary value β% or more (S18).
SOC_V_MaxBlが上側境界値β%未満である場合、SOC_V_kの分布はケース1となる。この場合、SOC_V_kは全て第1の領域に収まっていることから、補正係数変更部30Dは補正係数R_1〜R_nの再設定は行わない。したがってそれぞれのSOC_V_kに対応する補正係数R_1〜R_nが維持される(S22)。その後、SOC推定値が算出される(S16)。 When SOC_V_MaxBl is less than the upper boundary value β%, the distribution of SOC_V_k is Case 1. In this case, since all SOC_V_k are contained in the first region, the correction coefficient changing unit 30D does not reset the correction coefficients R_1 to R_n. Therefore, the correction coefficients R_1 to R_n corresponding to the respective SOC_V_k are maintained (S22). After that, the SOC estimated value is calculated (S16).
SOC_V_MaxBlが上側境界値β%以上である場合、SOC_V_kの分布はケース2またはケース3となる。補正係数変更部30Dは、SOC_Vの最小値SOC_V_MinBlが上側境界値β%以上であるか否かを判定する(S20)。 When SOC_V_MaxBl is equal to or greater than the upper boundary value β%, the distribution of SOC_V_k is Case 2 or Case 3. The correction coefficient changing unit 30D determines whether or not the minimum value SOC_V_MinBl of SOC_V is the upper boundary value β% or more (S20).
SOC_V_MinBlが上側境界値β%以上の場合、SOC_V_kの分布はケース3となる。SOC_V_kは全て第2の領域に収まっていることから、補正係数変更部30Dは補正係数R_1〜R_nの再設定は行わない。したがってそれぞれのSOC_V_kに対応する補正係数R_1〜R_nが維持される(S22)。 When SOC_V_MinBl is the upper boundary value β% or more, the distribution of SOC_V_k is Case 3. Since all the SOC_V_k are contained in the second region, the correction coefficient changing unit 30D does not reset the correction coefficients R_1 to R_n. Therefore, the correction coefficients R_1 to R_n corresponding to the respective SOC_V_k are maintained (S22).
SOC_V_MinBlが上側境界値β%未満の場合、SOC_V_kの分布はケース2となる。この場合、補正係数変更部30Dは、補正係数設定部30Cに対して補正係数の再設定を指令する(S24)。例えば補正係数変更部30Dは、SOC_V_1〜SOC_V_nに対応して求めた補正係数R_1〜R_nを再設定する旨の指示と、再設定される補正係数はSOC_V_MaxBlに対応する補正係数(第2の補正係数)である旨の指示を含む再設定指令を補正係数設定部30Cに送信する。再設定後、SOC推定値が算出される(S16)。 When SOC_V_MinBl is less than the upper boundary value β%, the distribution of SOC_V_k is Case 2. In this case, the correction coefficient changing unit 30D instructs the correction coefficient setting unit 30C to reset the correction coefficient (S24). For example, the correction coefficient changing unit 30D gives an instruction to reset the correction coefficients R_1 to R_n obtained corresponding to SOC_V_1 to SOC_V_n, and the reset correction coefficient is a correction coefficient corresponding to SOC_V_MaxBl (second correction coefficient). ) Is transmitted to the correction coefficient setting unit 30C. After resetting, the SOC estimate is calculated (S16).
10 電池パック、12 電池ブロック、14 電池セル、16 電圧監視用マルチプレクサ、18 電池ブロック電圧センサ、20 サーミスタ、22 温度監視用マルチプレクサ、24 サーミスタ電圧センサ、28 電流センサ、30 制御部、30A 電流ベースSOC算出部、30B 電圧ベースSOC算出部、30C 補正係数設定部、30D 補正係数変更部、30E 電圧補正項算出部、30F SOC推定部。 10 Battery pack, 12 Battery block, 14 Battery cell, 16 Voltage monitoring multiplexer, 18 Battery block voltage sensor, 20 Thermista, 22 Temperature monitoring multiplexer, 24 Thermista voltage sensor, 28 Current sensor, 30 Control unit, 30A Current base SOC Calculation unit, 30B voltage-based SOC calculation unit, 30C correction coefficient setting unit, 30D correction coefficient change unit, 30E voltage correction term calculation unit, 30F SOC estimation unit.
Claims (1)
前記複数の電池ブロックが直列接続された電池パックに接続された母線に流れる電流を測定する電流センサと、
それぞれの前記電池ブロックごとに、前記電流の積算値に基づいた電流ベースSOCを算出する電流ベースSOC算出部と、
それぞれの前記電池ブロックごとに、前記電圧に基づいた電圧ベースSOCを算出する電圧ベースSOC算出部と、
前記電圧ベースSOCが第1の領域に含まれるときに第1の補正係数を設定し、前記電圧ベースSOCが前記第1の領域よりもSOC推定の正確度の高い第2の領域に含まれるときに、前記第1の補正係数よりも高い第2の補正係数を設定する、補正係数設定部と、
前記電圧ベースSOCと前記電流ベースSOCとの差分に前記第1の補正係数又は前記第2の補正係数を掛けた値を前記電流ベースSOCに加えることにより求められる推定SOCを、それぞれの前記電池ブロックごとに求めるSOC推定部と、
を備え、
それぞれの前記電圧ベースSOCが、前記第1の領域及び第2の領域に跨って分布するときに、前記推定SOCが求められるに当たり、それぞれの前記電池ブロックに対して設定された補正係数を全て前記第2の補正係数に再設定する、補正係数変更部を備えることを特徴とする、電池監視システム。 A voltage sensor that measures the voltage of each battery block of a plurality of battery blocks connected in series, and
A current sensor that measures the current flowing through the bus connected to the battery pack in which the plurality of battery blocks are connected in series, and
For each of the battery blocks, a current-based SOC calculation unit that calculates a current-based SOC based on the integrated value of the current, and a current-based SOC calculation unit.
A voltage-based SOC calculation unit that calculates a voltage-based SOC based on the voltage for each of the battery blocks,
When the voltage-based SOC is included in the first region, the first correction coefficient is set, and when the voltage-based SOC is included in the second region where the accuracy of SOC estimation is higher than that of the first region. In addition, a correction coefficient setting unit that sets a second correction coefficient higher than the first correction coefficient,
Each battery block obtains an estimated SOC obtained by adding a value obtained by multiplying the difference between the voltage-based SOC and the current-based SOC by the first correction coefficient or the second correction coefficient to the current-based SOC. SOC estimation unit to be calculated for each
With
When each of the voltage-based SOCs is distributed over the first region and the second region, when the estimated SOC is obtained , all the correction coefficients set for each of the battery blocks are used. A battery monitoring system including a correction coefficient changing unit that resets to a second correction coefficient.
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