JP6834409B2 - Battery system - Google Patents

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Description

本発明は、車両に搭載されたバッテリの開放電圧を求めるために、検出電圧に含まれる分極電圧を推定するバッテリシステムに関する。 The present invention relates to a battery system that estimates the polarization voltage included in a detection voltage in order to obtain the open circuit voltage of a battery mounted on a vehicle.

車両を走行させる駆動源の一つとして、モータを搭載した電動車両(例えばハイブリッド自動車、電気自動車)が従来から広く知られている。こうした電動車両には、走行用モータに電力を供給する車載バッテリが搭載されている。 As one of the driving sources for driving a vehicle, an electric vehicle equipped with a motor (for example, a hybrid vehicle or an electric vehicle) has been widely known. Such electric vehicles are equipped with an in-vehicle battery that supplies electric power to a traveling motor.

車載バッテリは、充放電可能な二次電池である。二次電池である車載バッテリは、過放電および過充電にならないように充放電制御する必要があり、かかる制御のためには、車載バッテリのSOC(State Of Charge)を正確に把握することが求められる。 The in-vehicle battery is a rechargeable secondary battery. The in-vehicle battery, which is a secondary battery, needs to be charged / discharged and discharged so as not to be over-discharged and over-charged. For such control, it is required to accurately grasp the SOC (State Of Charge) of the in-vehicle battery. Be done.

バッテリのSOCは、当該バッテリの開放電圧(OCV)から求めることが出来る。そのため、従来から、バッテリの開放電圧を求めるための技術が、多数提案されている。例えば、特許文献1には、電圧センサで検出された測定電圧値に、内部抵抗による電圧降下値(ドロップ電圧)と、分極現象による電圧値(分極電圧)と、を加算して開放電圧を求める技術が開示されている。この特許文献1では、内部抵抗による電圧降下値は、電池温度に基づいて定まる内部抵抗値に、電流センサで検知された電流値を乗算して求める。また、特許文献1では、分極電圧は、電池温度と充放電電流とをパラメータとしたマップから算出している。 The SOC of a battery can be obtained from the open circuit voltage (OCV) of the battery. Therefore, many techniques for obtaining the open circuit voltage of the battery have been conventionally proposed. For example, in Patent Document 1, the open circuit voltage is obtained by adding the voltage drop value (drop voltage) due to the internal resistance and the voltage value (polarization voltage) due to the polarization phenomenon to the measured voltage value detected by the voltage sensor. The technology is disclosed. In Patent Document 1, the voltage drop value due to the internal resistance is obtained by multiplying the internal resistance value determined based on the battery temperature by the current value detected by the current sensor. Further, in Patent Document 1, the polarization voltage is calculated from a map with the battery temperature and the charge / discharge current as parameters.

ここで、内部抵抗の影響は、瞬間的なものであり、充放電を停止した後は、ドロップ電圧は、即座に解消される。一方、分極は、時間の経過とともに徐々に変化する。すなわち、充放電した場合、分極電圧の絶対値は、時間の経過とともに徐々に増加し、充放電を停止すれば、時間の経過とともに分極電圧の絶対値は徐々に減少する。そのため、現時点の電池温度、電池電流だけからは、分割電圧を適切に求めることはできない。したがって、分極電圧を求めるためには、過去の充放電履歴も考慮する必要がある。 Here, the influence of the internal resistance is instantaneous, and the drop voltage is immediately eliminated after the charge / discharge is stopped. On the other hand, the polarization gradually changes with the passage of time. That is, when charging / discharging, the absolute value of the polarization voltage gradually increases with the passage of time, and when charging / discharging is stopped, the absolute value of the polarization voltage gradually decreases with the passage of time. Therefore, the divided voltage cannot be appropriately obtained from the current battery temperature and battery current alone. Therefore, in order to obtain the polarization voltage, it is necessary to consider the past charge / discharge history.

そこで、従来から、現在の分極電圧を、過去の分極電圧と、現在の電池電流と、電池温度と、に基づいて算出することが提案されている。例えば、現在の電池電流および電池温度に基づいて更新値を特定したうえで、「現在の分極電圧=A×1サンプリング前の分極電圧+(1−A)×今回の更新値」のように、過去の算出値に現在の更新値を順次加算していくような方法で分極電圧を算出する技術が知られている。かかる算出方法によれば、過去の履歴を考慮した分極電圧を得ることができる。 Therefore, conventionally, it has been proposed to calculate the current polarization voltage based on the past polarization voltage, the current battery current, and the battery temperature. For example, after specifying the update value based on the current battery current and battery temperature, such as "current polarization voltage = A × 1 polarization voltage before sampling + (1-A) × current update value". A technique is known in which the polarization voltage is calculated by sequentially adding the current update value to the past calculated value. According to such a calculation method, a polarization voltage can be obtained in consideration of the past history.

特開2005−114646号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-114646

しかしながら、従来の分極電圧の算出では、バッテリが停止している期間中の分極の解消については何ら考慮されていなかった。すなわち、バッテリ停止期間中は、充放電も停止しているため、分極は、徐々に解消(分極電圧の絶対値は、徐々に低下)する。しかし、バッテリ停止期間中は、分極電圧の演算も停止する。その結果、バッテリが停止状態から起動状態に切り替わった起動直後において、「1サンプリング前の分極電圧」とは、停止直前の分極電圧であり、「今回の更新値」とは、起動直後の電池温度および電池電流から求まる値となる。つまり、従来の算出方法では、バッテリの停止期間中の分極電圧の挙動については、何ら考慮されないことになる。 However, in the conventional calculation of the polarization voltage, no consideration is given to the elimination of the polarization during the period when the battery is stopped. That is, since charging / discharging is also stopped during the battery stop period, the polarization is gradually eliminated (the absolute value of the polarization voltage gradually decreases). However, during the battery stop period, the calculation of the polarization voltage is also stopped. As a result, immediately after the battery is switched from the stopped state to the started state, the "polarization voltage before one sampling" is the polarization voltage immediately before the stop, and the "current update value" is the battery temperature immediately after the start. And the value obtained from the battery current. That is, in the conventional calculation method, the behavior of the polarization voltage during the battery stop period is not considered at all.

その結果、バッテリの起動直後、実際に分極が解消されているにもかかわらず、その解消分が反映されない分極電圧が算出されることになる。この場合、分極電圧の絶対値が、実際以上に過大に推定されてしまい、開放電圧の誤差が大きくなる。ここで、分極電圧は、過去の算出値を引き継いでいくため、バッテリの起動直後の誤差は、その後も、累積し続けることになり、開放電圧の誤差が、残り続けることになる。 As a result, immediately after the battery is started, the polarization voltage is calculated so that the elimination amount is not reflected even though the polarization is actually eliminated. In this case, the absolute value of the polarization voltage is overestimated more than it actually is, and the error of the open circuit voltage becomes large. Here, since the polarization voltage inherits the calculated value in the past, the error immediately after the start of the battery will continue to accumulate even after that, and the error of the open circuit voltage will continue to remain.

そこで、本願では、開放電圧をより正確に求めることができるバッテリシステムを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present application is to provide a battery system capable of obtaining an open circuit voltage more accurately.

本願で開示するバッテリシステムは、車両に搭載され、充放電が可能な起動状態および充放電が不可となる停止状態で切り替え可能なバッテリと、前記バッテリの充放電電流を電池電流として検出する電流検出部と、前記バッテリの電池電圧を検出電圧として検出する電圧検出部と、前記バッテリの温度を電池温度として検出する温度検出部と、前記バッテリが停止してから、再び、起動するまでの時間である停止継続時間を計測する時間計測部と、極現象に起因する前記バッテリの電圧変化分である分極電圧を算出する分極電圧算出部であって、現在の電池温度および電池電流と、過去に算出された分極電圧と、に基づいて現在の分極電圧を算出する分極電圧算出部と、前記バッテリの起動直後に前記分極電圧算出部で算出された分極電圧を補正する分極電圧補正部と、前記バッテリの内部抵抗に起因する前記バッテリの電圧変化分であるドロップ電圧を推測するドロップ電圧推測部と、前記検出電圧と、前記ドロップ電圧と、前記分極電圧補正部により補正された前記分極電圧と、に基づいて、前記バッテリの開放電圧を推測するOCV推測部と、を備え、前記分極電圧補正部は、前記バッテリの停止直前の電池電流と、前記バッテリの停止直前および起動直後の電池温度と、前記停止継続時間と、に基づいて、前記バッテリの停止期間中に解消された分極電圧を分極解消量として算出し、算出された前記分極解消量で前記分極電圧算出部で算出された分極電圧を補正する、ことを特徴とする。 The battery system disclosed in the present application is mounted on a vehicle and can be switched between a start state in which charge / discharge is possible and a stop state in which charge / discharge is not possible, and a current detection that detects the charge / discharge current of the battery as a battery current. The unit, the voltage detection unit that detects the battery voltage of the battery as the detection voltage, the temperature detection unit that detects the temperature of the battery as the battery temperature, and the time from when the battery is stopped to when it is started again. a time measuring unit for measuring a certain stop duration, a polarization voltage calculation unit for calculating a polarization voltage is a voltage variation of the battery due to the minute electrode phenomenon, the current battery temperature and battery current, in the past A polarization voltage calculation unit that calculates the current polarization voltage based on the calculated polarization voltage, a polarization voltage correction unit that corrects the polarization voltage calculated by the polarization voltage calculation unit immediately after the battery is started, and the above. A drop voltage estimation unit that estimates a drop voltage that is a voltage change of the battery due to the internal resistance of the battery, the detection voltage, the drop voltage, and the polarization voltage corrected by the polarization voltage correction unit. The polarization voltage correction unit includes an OCV estimation unit that estimates the open circuit voltage of the battery based on the above, and the polarization voltage correction unit includes a battery current immediately before the battery is stopped, a battery temperature immediately before the battery is stopped, and a battery temperature immediately after the battery is started. Based on the stop duration, the polarization voltage eliminated during the stop period of the battery is calculated as the polarization elimination amount, and the polarization elimination amount calculated by the polarization voltage calculation unit is calculated based on the calculated elimination amount. It is characterized by making corrections.

本願で開示するバッテリシステムによれば、起動直後には、バッテリの停止直前の電池電流と、バッテリの停止直前および起動直後の電池温度と、停止継続時間と、に基づいて、バッテリの停止期間中の分極解消量が算出され、当該分極解消量で分極電圧算出部で算出された分極電圧が補正される。その結果、分極電圧、ひいては、開放電圧をより正確に求めることができる。 According to the battery system disclosed in the present application, immediately after the start-up, the battery is stopped during the battery stop period based on the battery current immediately before the battery is stopped, the battery temperature immediately before and immediately after the battery is stopped, and the stop duration. The polarization elimination amount of is calculated, and the polarization voltage calculated by the polarization voltage calculation unit is corrected by the polarization elimination amount. As a result, the polarization voltage and, by extension, the open circuit voltage can be obtained more accurately.

バッテリシステムの概略構成を示す図である。It is a figure which shows the schematic structure of the battery system. 制御部の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of a control part. 電池電圧の変化の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the change of a battery voltage. 電池電圧の変化の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the change of a battery voltage. SOCの推測処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the estimation process of SOC. 分極電圧の補正処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the correction process of a polarization voltage.

以下、実施形態であるバッテリシステム10について図面を参照して説明する。図1は、バッテリシステム10の構成を示す図である。このバッテリシステム10は、動力源の一つとして回転電機100を搭載した電動車両(例えば電気自動車やハイブリッド自動車等)に搭載される。 Hereinafter, the battery system 10 according to the embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a battery system 10. The battery system 10 is mounted on an electric vehicle (for example, an electric vehicle, a hybrid vehicle, or the like) equipped with a rotary electric machine 100 as one of the power sources.

バッテリシステム10は、走行用の回転電機100に電力を供給するバッテリ12を備えている。バッテリ12は、複数の単電池14を直列または並列(図示例では直列)に接続して構成されている。一つのバッテリ12を構成する単電池14の個数は、バッテリ12の要求出力等に基づいて、適宜、設定できる。単電池14は、充放電可能な二次電池、例えば、リチウムイオン二次電池や、ニッケル水素二次電池等である。 The battery system 10 includes a battery 12 that supplies electric power to the rotating electric machine 100 for traveling. The battery 12 is configured by connecting a plurality of cell cells 14 in series or in parallel (series in the illustrated example). The number of cell cells 14 constituting one battery 12 can be appropriately set based on the required output of the battery 12 and the like. The cell 14 is a rechargeable secondary battery, for example, a lithium ion secondary battery, a nickel hydrogen secondary battery, or the like.

バッテリ12は、システムメインリレー(以下「SMR」と呼ぶ)20を介してインバータ102に接続されている。SMR20は、バッテリ12とインバータ102を電気的に接続または接続解除する。SMR20がオンされると、バッテリ12の充放電が許容される。ユーザは、車両を起動する際には、当該車両に搭載されたスタートスイッチをオンするが、このSMR20は、当該スタートスイッチに連動してオン/オフが切り替わる。 The battery 12 is connected to the inverter 102 via a system main relay (hereinafter referred to as “SMR”) 20. The SMR 20 electrically connects or disconnects the battery 12 and the inverter 102. When the SMR 20 is turned on, charging and discharging of the battery 12 is allowed. When the user starts the vehicle, the start switch mounted on the vehicle is turned on, and the SMR 20 is switched on / off in conjunction with the start switch.

インバータ102は、バッテリ12と回転電機100との間で、電力を直流から交流に、または、交流から直流に変換しながら、電流制御を行なう。回転電機100は、車両の走行用動力を出力するモータとして機能するとともに、動力を電力に変換するジェネレータとしても機能する。回転電機100で発電された電力は、インバータ102を介して、バッテリ12に送られ、これにより、バッテリ12が充電される。また、回転電機100は、モータとして機能する場合には、バッテリ12から送られた電力で駆動する。なお、図1では、回転電機100の個数を一つとしているが、回転電機100は、複数設けてもよい。例えば、主にモータとして機能する第二回転電機と、主にジェネレータとして機能する第一回転電機と、を設けてもよい。 The inverter 102 controls the current between the battery 12 and the rotary electric machine 100 while converting electric power from direct current to alternating current or from alternating current to direct current. The rotary electric machine 100 functions not only as a motor for outputting the traveling power of the vehicle, but also as a generator for converting the power into electric power. The electric power generated by the rotary electric machine 100 is sent to the battery 12 via the inverter 102, whereby the battery 12 is charged. When the rotary electric machine 100 functions as a motor, the rotary electric machine 100 is driven by the electric power sent from the battery 12. Although the number of rotary electric machines 100 is one in FIG. 1, a plurality of rotary electric machines 100 may be provided. For example, a second rotary electric machine that mainly functions as a motor and a first rotary electric machine that mainly functions as a generator may be provided.

バッテリ12は、さらに、充電リレー22、充電器24、インレット26を介して、外部電源(図示せず)に接続可能となっている。インレット26は、外部電源、例えば、商用電源に接続可能なコネクタである。このインレット26を外部電源に接続するとともに充電リレー22をオンにすることで、外部電力によるバッテリ12の充電が可能となる。充電器24は、交流電力である外部電力を直流電力に変換し、バッテリ12に出力する。 The battery 12 can be further connected to an external power source (not shown) via the charging relay 22, the charger 24, and the inlet 26. The inlet 26 is a connector that can be connected to an external power source, for example, a commercial power source. By connecting the inlet 26 to an external power source and turning on the charging relay 22, the battery 12 can be charged by the external power. The charger 24 converts external power, which is AC power, into DC power and outputs it to the battery 12.

ここで、SMR20がオフ、かつ、充電リレー22がオフとなれば、バッテリ12への充放電が不可になる。以下では、SMR20および充電リレー22の双方がオフになり、バッテリ12の充放電が不可になる状態を「バッテリ12の停止」と呼ぶ。また、SMR20および充電リレー22の少なくとも一つがオンになり、バッテリ12の充放電が可能になる状態を「バッテリ12の起動」と呼ぶ。なお、バッテリ12の停止期間中は、制御部32の大部分の機能も停止する。 Here, if the SMR 20 is turned off and the charging relay 22 is turned off, charging / discharging of the battery 12 becomes impossible. Hereinafter, the state in which both the SMR 20 and the charging relay 22 are turned off and the battery 12 cannot be charged or discharged is referred to as "stopping the battery 12". Further, a state in which at least one of the SMR 20 and the charging relay 22 is turned on and the battery 12 can be charged and discharged is called "starting the battery 12". During the stop period of the battery 12, most of the functions of the control unit 32 are also stopped.

バッテリ12の近傍には、温度センサ28が設けられている。温度センサ28は、バッテリ12の温度を電池温度Tbとして検出する温度検出部として機能する。検出された電池温度Tbは、後述する制御部32に送られ、記憶部36に一時記憶される。なお、温度センサ28は、単一でもよいし、複数でもよい。温度センサ28が複数あり、複数の検出温度が同時に得られる場合は、これら複数の検出温度を統計処理して得られる一つの代表値、例えば、平均温度や最高温度、最低温度等を、電池温度Tbとして取り扱えばよい。また、温度センサ28を設ける替わりに、バッテリ12の排気ダクトの温度や、外気温度等に基づいて、バッテリ12の温度(電池温度Tb)を推測するようにしてもよい。 A temperature sensor 28 is provided in the vicinity of the battery 12. The temperature sensor 28 functions as a temperature detection unit that detects the temperature of the battery 12 as the battery temperature Tb. The detected battery temperature Tb is sent to the control unit 32, which will be described later, and temporarily stored in the storage unit 36. The temperature sensor 28 may be a single temperature sensor 28 or a plurality of temperature sensors 28. When there are a plurality of temperature sensors 28 and a plurality of detected temperatures can be obtained at the same time, one representative value obtained by statistically processing the plurality of detected temperatures, for example, the average temperature, the maximum temperature, the minimum temperature, etc., is used as the battery temperature. It may be treated as Tb. Further, instead of providing the temperature sensor 28, the temperature of the battery 12 (battery temperature Tb) may be estimated based on the temperature of the exhaust duct of the battery 12, the outside air temperature, or the like.

また、バッテリ12には、電流センサ30が接続されている。電流センサ30は、バッテリ12の入出力電力(充放電電力)を電池電流Ibとして検出する電流検出部として機能する。検出された電池電流Ibは、制御部32に送られ、記憶部36に一時記憶される。なお、電池電流Ibは、放電時に正の値であり、充電時に負の値になる。 Further, a current sensor 30 is connected to the battery 12. The current sensor 30 functions as a current detection unit that detects the input / output power (charge / discharge power) of the battery 12 as the battery current Ib. The detected battery current Ib is sent to the control unit 32 and temporarily stored in the storage unit 36. The battery current Ib has a positive value when discharged and a negative value when charged.

バッテリ12には、さらに、電圧センサ31が、並列接続されている。電圧センサ31は、バッテリ12の電池を電池電圧Vbとして検出する電圧検出部として機能する。検出された電池電圧Vbは、制御部32に送られ、記憶部36に一時記憶される。ここで、検出される電池電圧Vbには、後述するように、バッテリ12の開放電圧(OCV)Voから、バッテリ12の内部抵抗による電圧変化分であるドロップ電圧Vr、および、分極現象による電圧変化分である分極電圧Vp、を減算した値となる。換言すれば、電圧センサ31で検出された電池電圧Vbは、Vb=Vo−Vr−Vpであり、バッテリ12の開放電圧Voは、Vo=Vb+Vr+Vpとなる。 A voltage sensor 31 is further connected to the battery 12 in parallel. The voltage sensor 31 functions as a voltage detection unit that detects the battery of the battery 12 as the battery voltage Vb. The detected battery voltage Vb is sent to the control unit 32 and temporarily stored in the storage unit 36. Here, as described later, the detected battery voltage Vb includes the open circuit voltage (OCV) Vo of the battery 12, the drop voltage Vr which is the voltage change due to the internal resistance of the battery 12, and the voltage change due to the polarization phenomenon. It is the value obtained by subtracting the polarization voltage Vp, which is the minute. In other words, the battery voltage Vb detected by the voltage sensor 31 is Vb = Vo-Vr-Vp, and the open circuit voltage Vo of the battery 12 is Vo = Vb + Vr + Vp.

なお、上述した温度センサ28、電流センサ30、電圧センサ31による各種パラメータの検出は、バッテリ12の起動期間中、所定のサンプリング周期(例えば数十msec〜数百msec)で繰り返し行われる。一方、バッテリ12の停止期間中、これらセンサ28,30,31は、各種パラメータの検出を停止する。 The detection of various parameters by the temperature sensor 28, the current sensor 30, and the voltage sensor 31 described above is repeated at a predetermined sampling cycle (for example, several tens of msec to several hundred msec) during the startup period of the battery 12. On the other hand, during the stop period of the battery 12, these sensors 28, 30, 31 stop detecting various parameters.

バッテリ12の充放電は、制御部32により管理制御される。制御部32は、各種演算を行うCPU34と、各種プログラムやパラメータを記憶する記憶部36と、を備えている。なお、図1では、制御部32を、単一のユニットとしているが、制御部32は、それぞれがCPU34および記憶部36を有する制御ユニットを複数、組み合わせて構成されてもよい。したがって、制御部32は、CPU34および記憶部36を複数有する構成としてもよい。また、制御部32の一部の機能は、車両の外部に設けられるとともに、車載の制御ユニットと通信可能な車外制御ユニットで実現されてもよい。 The charging / discharging of the battery 12 is managed and controlled by the control unit 32. The control unit 32 includes a CPU 34 that performs various operations and a storage unit 36 that stores various programs and parameters. Although the control unit 32 is a single unit in FIG. 1, the control unit 32 may be configured by combining a plurality of control units each having a CPU 34 and a storage unit 36. Therefore, the control unit 32 may be configured to have a plurality of CPUs 34 and storage units 36. Further, some functions of the control unit 32 may be provided outside the vehicle and may be realized by an external control unit capable of communicating with the in-vehicle control unit.

制御部32は、後に詳説するように、検出された電池温度Tb、電池電流Ib、電池電圧Vb等に基づいて、バッテリ12のSOCを推測する。ここで、SOCとは、State Of Chargeの略であり、満充電に対する現在の充電率を示す。制御部32は、推測されたSOCが、規定の下限値以上、上限値以下の範囲に納まるように、バッテリ12の充放電を制御する。また、制御部32は、スタートスイッチのON/OFF状態や、インレット26の接続状態等を監視し、これらの監視結果に応じて、SMR20および充電リレー22のON/OFF切り替えも行う。 As will be described in detail later, the control unit 32 estimates the SOC of the battery 12 based on the detected battery temperature Tb, battery current Ib, battery voltage Vb, and the like. Here, SOC is an abbreviation for System of Charge and indicates the current charge rate with respect to full charge. The control unit 32 controls the charging / discharging of the battery 12 so that the estimated SOC falls within the range of the specified lower limit value or more and the upper limit value or less. Further, the control unit 32 monitors the ON / OFF state of the start switch, the connection state of the inlet 26, and the like, and also switches the SMR 20 and the charging relay 22 ON / OFF according to these monitoring results.

バッテリシステム10は、さらに、タイマ38も有している。タイマ38は、バッテリ12が停止してから、再度、バッテリ12が起動するまでの時間である停止継続時間tdを計測する時間計測部として機能する。計測された停止継続時間tdは、制御部32に送られ、記憶部36に一時記憶される。 The battery system 10 also has a timer 38. The timer 38 functions as a time measuring unit for measuring the stop duration td, which is the time from when the battery 12 is stopped until the battery 12 is started again. The measured stop duration td is sent to the control unit 32 and temporarily stored in the storage unit 36.

次に、制御部32の機能構成について図2を参照して説明する。図2は、制御部32の機能ブロック図である。なお、制御部32は、SOC推測の他にも、充放電電力制御等、種々の機能を有しているが、図2では、SOC推測に関連する機能のみを図示している。また、図2では、電池温度Tb、電池電流Ib、電池電圧Vb、停止継続時間td、ON/OFF信号が、いずれも、制御部32の外部から、各部40〜48に入力されているが、実際には、これらのパラメータは、全て、記憶部36に一時記憶されており、記憶部36から各部40〜48に入力される。 Next, the functional configuration of the control unit 32 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a functional block diagram of the control unit 32. The control unit 32 has various functions such as charge / discharge power control in addition to the SOC estimation, but FIG. 2 shows only the functions related to the SOC estimation. Further, in FIG. 2, the battery temperature Tb, the battery current Ib, the battery voltage Vb, the stop duration td, and the ON / OFF signals are all input to the respective units 40 to 48 from the outside of the control unit 32. Actually, all of these parameters are temporarily stored in the storage unit 36, and are input from the storage unit 36 to each unit 40 to 48.

制御部32は、SOC推測部40を有している。SOC推測部40は、バッテリ12の開放電圧Voに基づいて、バッテリ12のSOCを推測する。ここで、二次電池のSOCは、当該二次電池の開放電圧Voにほぼ比例する。記憶部36には、この開放電圧Voに対するSOCの値を記録したOCV−SOCマップ50が記憶されている。SOC推測部40は、後述するOCV推測部42から出力された開放電圧Voを、当該OCV−SOCマップ50に照らし合わせて、バッテリ12のSOCを推測する。 The control unit 32 has an SOC estimation unit 40. The SOC estimation unit 40 estimates the SOC of the battery 12 based on the open circuit voltage Vo of the battery 12. Here, the SOC of the secondary battery is substantially proportional to the open circuit voltage Vo of the secondary battery. The storage unit 36 stores an OCV-SOC map 50 that records the value of SOC with respect to the open circuit voltage Vo. The SOC estimation unit 40 estimates the SOC of the battery 12 by comparing the open circuit voltage Vo output from the OCV estimation unit 42, which will be described later, with the OCV-SOC map 50.

OCV推測部42は、バッテリ12の開放電圧Voを推測する。開放電圧Voは、既述した通り、電圧センサ31で検出された電池電圧Vbに、バッテリ12の内部抵抗に起因する電圧変化分であるドロップ電圧Vr、および、分極現象に起因する電圧変化分である分極電圧Vpを加算することで得られる(Vo=Vb+Vr+Vp)。そこで、OCV推測部42は、Vo=Vb+Vr+Vpの演算を行い、開放電圧Voを算出する。 The OCV estimation unit 42 estimates the open circuit voltage Vo of the battery 12. As described above, the open circuit voltage Vo is the battery voltage Vb detected by the voltage sensor 31, the drop voltage Vr which is the voltage change due to the internal resistance of the battery 12, and the voltage change due to the polarization phenomenon. It is obtained by adding a certain polarization voltage Vp (Vo = Vb + Vr + Vp). Therefore, the OCV estimation unit 42 calculates Vo = Vb + Vr + Vp and calculates the open circuit voltage Vo.

ドロップ電圧推測部44は、ドロップ電圧Vrを推測し、OCV推測部42に出力する。ドロップ電圧Vrは、時間依存性がなく、バッテリ12の内部抵抗値Rに、電池電流Ibを乗算することで得られる。ここで、内部抵抗値Rは、バッテリ12の温度に応じて変動し、通常、電池温度Tbが低いほど、内部抵抗値Rは、高くなる。記憶部36には、電池温度Tbに対する内部抵抗値Rを記録した内部抵抗マップ52が記憶されている。ドロップ電圧推測部44は、温度センサ28で検出された電池温度Tbを内部抵抗マップ52に照らし合わせて内部抵抗値Rを特定する。そして、ドロップ電圧推測部44は、特定した内部抵抗値Rに、電流センサ30で検出された電池電流Ibを乗算した値をドロップ電圧Vrとして出力する。 The drop voltage estimation unit 44 estimates the drop voltage Vr and outputs it to the OCV estimation unit 42. The drop voltage Vr is time-independent and can be obtained by multiplying the internal resistance value R of the battery 12 by the battery current Ib. Here, the internal resistance value R fluctuates according to the temperature of the battery 12, and normally, the lower the battery temperature Tb, the higher the internal resistance value R. The storage unit 36 stores an internal resistance map 52 that records the internal resistance value R with respect to the battery temperature Tb. The drop voltage estimation unit 44 identifies the internal resistance value R by comparing the battery temperature Tb detected by the temperature sensor 28 with the internal resistance map 52. Then, the drop voltage estimation unit 44 outputs a value obtained by multiplying the specified internal resistance value R by the battery current Ib detected by the current sensor 30 as the drop voltage Vr.

分極電圧算出部46は、分極電圧Vpを推測し、OCV推測部42に出力する。分極電圧Vpは、電池電流Ibの絶対値が高いほど、また、電池温度Tbが低いほど、大きくなることが知られている。また、分極電圧Vpの絶対値は、充放電の開始後、時間の経過とともに徐々に増加し、充放電の停止後は、時間の経過とともに徐々に減少する。分極電圧算出部46は、現在の分極電圧Vpを、現在の電池温度Tbおよび電池電流Ibと、過去に算出された分極電圧Vpと、に基づいて算出する。具体的には、分極電圧算出部46は、現在の分極電圧Vpを得るために、1サンプリング前の分極電圧Vp[i−1]と、現在の電池電流Ibおよび電池温度Tbから求まる更新値Vudと、を重み付け加算している。すなわち、分極電圧算出部46は、次の式1に従い、分極電圧Vpを算出している。なお、αは、0超過1未満の重み係数である。
Vp=α×Vp[i−1]+(1−α)×Vud 式1
The polarization voltage calculation unit 46 estimates the polarization voltage Vp and outputs it to the OCV estimation unit 42. It is known that the polarization voltage Vp increases as the absolute value of the battery current Ib increases and as the battery temperature Tb decreases. Further, the absolute value of the polarization voltage Vp gradually increases with the passage of time after the start of charging / discharging, and gradually decreases with the passage of time after the charging / discharging is stopped. The polarization voltage calculation unit 46 calculates the current polarization voltage Vp based on the current battery temperature Tb, the battery current Ib, and the polarization voltage Vp calculated in the past. Specifically, in order to obtain the current polarization voltage Vp, the polarization voltage calculation unit 46 obtains an update value Vud obtained from the polarization voltage Vp [i-1] one sampling before, the current battery current Ib, and the battery temperature Tb. And are weighted and added. That is, the polarization voltage calculation unit 46 calculates the polarization voltage Vp according to the following equation 1. In addition, α is a weighting coefficient exceeding 0 and less than 1.
Vp = α × Vp [i-1] + (1-α) × Vud Equation 1

記憶部36には、この重み係数α、および、更新値Vudを特定するための重み係数マップ54と更新値マップ56とが記憶されている。重み係数マップ54では、電池電流Ibの絶対値が大きいほど、電池温度Tbが低いほど、重み係数αが、小さくなるように規定されている。分極電圧算出部46は、現在の電池温度Tbおよび電池電流Ibを、重み係数マップ54に照らし合わせて、重み係数αを特定する。 The storage unit 36 stores the weight coefficient α, and the weight coefficient map 54 and the update value map 56 for specifying the update value Vud. The weighting coefficient map 54 defines that the larger the absolute value of the battery current Ib and the lower the battery temperature Tb, the smaller the weighting coefficient α. The polarization voltage calculation unit 46 specifies the weighting coefficient α by comparing the current battery temperature Tb and the battery current Ib with the weighting coefficient map 54.

また、更新値マップ56では、電池電流Ibの絶対値が大きいほど、また、電池温度Tbが低いほど、更新値Vudが大きくなるように、規定されている。分極電圧算出部46は、現在の電池温度Tbおよび電池電流Ibを、更新値マップ56に照らし合わせて、更新値Vudを特定する。重み係数αおよび更新値Vudが特定できれば、分極電圧算出部46は、これらの値に基づいて、分極電圧Vpを算出する。 Further, in the update value map 56, it is defined that the larger the absolute value of the battery current Ib and the lower the battery temperature Tb, the larger the update value Vud. The polarization voltage calculation unit 46 identifies the update value Vud by comparing the current battery temperature Tb and the battery current Ib with the update value map 56. If the weighting coefficient α and the update value Vud can be specified, the polarization voltage calculation unit 46 calculates the polarization voltage Vp based on these values.

分極電圧補正部48は、バッテリ12の起動直後にのみ、分極電圧算出部46で算出された分極電圧Vpを補正する。この補正の具体的内容は、後に詳説するが、分極電圧補正部48は、バッテリ12の停止期間中に解消された分極電圧を分極解消量Dとして算出し、この算出された分極解消量Dを、分極電圧算出部46で算出された分極電圧Vpから減算する。すなわち、Vp=Vp−Dの演算を行う。この補正処理は、バッテリ12が停止状態から起動状態に切り替わった直後に1回だけ行われる。また、この補正のために、記憶部36には、最大解消量マップ60と、解消速度係数マップ58と、が記憶されている。さらに、この補正のために、分極電圧補正部48は、電池電流Ib、電池温度Tbの他に、停止継続時間tdと、ON/OFF信号とが入力される。停止継続時間tdは、既述した通り、バッテリ12が停止してから再度、起動するまで時間であり、タイマ38により計測される。ON/OFF信号は、バッテリ12の起動・停止状態を示す信号である。分極電圧補正部48は、このON/OFF信号を監視することで、現在が、起動直後か否かを、すなわち、分極電圧Vpの補正の要否を判断する。 The polarization voltage correction unit 48 corrects the polarization voltage Vp calculated by the polarization voltage calculation unit 46 only immediately after the battery 12 is started. The specific content of this correction will be described in detail later, but the polarization voltage correction unit 48 calculates the polarization voltage eliminated during the shutdown period of the battery 12 as the polarization elimination amount D, and calculates the calculated polarization elimination amount D. , Subtract from the polarization voltage Vp calculated by the polarization voltage calculation unit 46. That is, the calculation of Vp = Vp−D is performed. This correction process is performed only once immediately after the battery 12 is switched from the stopped state to the started state. Further, for this correction, the storage unit 36 stores the maximum elimination amount map 60 and the elimination rate coefficient map 58. Further, for this correction, the polarization voltage correction unit 48 is input with the stop duration td and the ON / OFF signal in addition to the battery current Ib and the battery temperature Tb. As described above, the stop duration td is the time from when the battery 12 is stopped until it is restarted, and is measured by the timer 38. The ON / OFF signal is a signal indicating a start / stop state of the battery 12. By monitoring this ON / OFF signal, the polarization voltage correction unit 48 determines whether or not the current state is immediately after the start-up, that is, whether or not the polarization voltage Vp needs to be corrected.

次に、こうしたバッテリシステム10によるSOCの算出について詳細に説明する。既述した通り、バッテリ12のSOCは、バッテリ12の開放電圧Voから特定することができる。さらに、バッテリ12の開放電圧Voは、ドロップ電圧Vr、分極電圧Vp、電池電圧Vb(検出電圧)から特定することができる。これら各種電圧の関係について図3を参照して説明する。図3は、放電に伴う電池電圧Vb(検出電圧)の変化の一例を示すグラフである。 Next, the calculation of SOC by the battery system 10 will be described in detail. As described above, the SOC of the battery 12 can be specified from the open circuit voltage Vo of the battery 12. Further, the open circuit voltage Vo of the battery 12 can be specified from the drop voltage Vr, the polarization voltage Vp, and the battery voltage Vb (detection voltage). The relationship between these various voltages will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a graph showing an example of a change in the battery voltage Vb (detection voltage) due to discharge.

図3に示すように、時刻t0以前では、充放電が行われておらず、電池電圧Vbは、一定値で安定していたとする。続いて、時刻t0で放電を開始すると、電池電圧Vbは、放電開始と同時に、急降下する。さらに、電池電圧Vbは、放電を継続することで、電圧降下量が徐々に増加していく。ここで、放電開始と同時に生じた電圧降下量は、バッテリ12の内部抵抗に起因する電圧変化分、すなわち、ドロップ電圧Vrに該当する。また、時間の経過とともに徐々に増加する電圧降下量は、分極現象に起因する電圧変化分、すなわち、分極電圧Vpに該当する。 As shown in FIG. 3, it is assumed that charging / discharging is not performed before the time t0, and the battery voltage Vb is stable at a constant value. Subsequently, when the discharge is started at time t0, the battery voltage Vb drops sharply at the same time as the discharge starts. Further, as the battery voltage Vb continues to be discharged, the amount of voltage drop gradually increases. Here, the amount of voltage drop that occurs at the same time as the start of discharge corresponds to the voltage change due to the internal resistance of the battery 12, that is, the drop voltage Vr. Further, the amount of voltage drop that gradually increases with the passage of time corresponds to the voltage change due to the polarization phenomenon, that is, the polarization voltage Vp.

続いて、時刻t1において、放電を停止する。この場合、電池電圧Vbは、放電停止と同時に、ドロップ電圧Vr分、急上昇する。一方、分極電圧Vpは、時間の経過とともに徐々に解消されるため電池電圧Vbは、放電停止後も時間の経過に伴い徐々に上昇する。そして、十分な時間が経過した時刻t2において、電池電圧Vbは、一定になる。ここで、ドロップ電圧Vrが解消された後に生じる電池電圧Vbの上昇量が、分極電圧Vpの解消量である分極解消量Dとなる。また、この分極解消量Dの最大値、すなわち、時刻t2における分極解消量Dが最大解消量Dmaxとなる。 Subsequently, at time t1, the discharge is stopped. In this case, the battery voltage Vb rises sharply by the drop voltage Vr at the same time as the discharge is stopped. On the other hand, since the polarization voltage Vp is gradually eliminated with the passage of time, the battery voltage Vb gradually rises with the passage of time even after the discharge is stopped. Then, at the time t2 when a sufficient time has elapsed, the battery voltage Vb becomes constant. Here, the amount of increase in the battery voltage Vb that occurs after the drop voltage Vr is eliminated is the polarization elimination amount D, which is the elimination amount of the polarization voltage Vp. Further, the maximum value of the polarization elimination amount D, that is, the polarization elimination amount D at time t2 becomes the maximum elimination amount Dmax.

ここで、既述した通り、開放電圧Voは、電池電圧Vbに、ドロップ電圧Vrおよび分極電圧Vpを加算することで得られる。また、分極電圧Vpは、時間依存性があるため、分極電圧Vpは、式1に従い、過去の分極電圧Vp[i−1]と更新値Vudとを重み付け加算することで求められる。このように、過去の分極電圧Vp[i−1]に、順次、更新値Vudを加算していくことで、分極電圧Vpの経時変化を反映した分極電圧Vpが得られる。 Here, as described above, the open circuit voltage Vo is obtained by adding the drop voltage Vr and the polarization voltage Vp to the battery voltage Vb. Further, since the polarization voltage Vp is time-dependent, the polarization voltage Vp is obtained by weighting and adding the past polarization voltage Vp [i-1] and the update value Vud according to Equation 1. In this way, by sequentially adding the update value Vud to the past polarization voltage Vp [i-1], the polarization voltage Vp that reflects the change over time of the polarization voltage Vp can be obtained.

しかしながら、こうした分極電圧Vpの算出は、バッテリ12の起動期間中にのみ、繰り返し行われている。換言すれば、バッテリ12の停止期間中は、各種センサ28,30,31による検出が行われないため、分極電圧Vpの演算(更新)は行われない。その結果、式1で得られる分極電圧Vpは、バッテリ12の起動期間中における分極電圧Vpの経時変化は反映するものの、バッテリ12の起動期間中における分極電圧Vpの経時変化は反映されないことになる。 However, such calculation of the polarization voltage Vp is repeated only during the start-up period of the battery 12. In other words, during the stop period of the battery 12, detection by various sensors 28, 30, 31 is not performed, so that the calculation (update) of the polarization voltage Vp is not performed. As a result, the polarization voltage Vp obtained by the formula 1 reflects the change with time of the polarization voltage Vp during the start-up period of the battery 12, but does not reflect the change with time of the polarization voltage Vp during the start-up period of the battery 12. ..

これについて図4を参照して説明する。図4は、電池電圧Vbの変動の一例を示す図である。図4では、バッテリ12が、時刻t0において起動し、時刻t1において停止し、時刻t2において、再度、起動している。 This will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram showing an example of fluctuation of the battery voltage Vb. In FIG. 4, the battery 12 starts at time t0, stops at time t1, and starts again at time t2.

ここで、バッテリ12の停止期間中、分極電圧Vpの更新演算は、行わないため、再起動した時刻t2において、「1サンプリング前の分極電圧Vp[i−1]」とは、停止直前の分極電圧Vp、すなわち、時刻t1における分極電圧Vp[t1]になる。したがって、式1に従えば、時刻t2における分極電圧Vp[t2]は、Vp[t2]=Vp[t1]+Vudとなる。 Here, since the update calculation of the polarization voltage Vp is not performed during the stop period of the battery 12, at the restart time t2, the “polarization voltage Vp [i-1] before one sampling” means the polarization immediately before the stop. The voltage Vp, that is, the polarization voltage Vp [t1] at time t1. Therefore, according to Equation 1, the polarization voltage Vp [t2] at time t2 is Vp [t2] = Vp [t1] + Vud.

一方、実際には、停止期間中(時刻t1から時刻t2の間)に、分極電圧Vp[t1]のうち分極解消量Dは、解消されている。したがって、時刻t2における分極電圧Vp[t2]は、本来、Vp[t2]=Vp[t1]+Vud−Dとなる。 On the other hand, in reality, the polarization elimination amount D of the polarization voltage Vp [t1] is eliminated during the stop period (between time t1 and time t2). Therefore, the polarization voltage Vp [t2] at time t2 is originally Vp [t2] = Vp [t1] + Vud-D.

つまり、式1に基づいて分極電圧Vpを算出する場合、停止期間中の分極電圧Vpの経時変化(分極解消量D)が反映されないため、算出される分極電圧Vpの絶対値が、分極解消量Dの分だけ、過大になる。そして、分極電圧Vpの絶対値が過大であると、その分、開放電圧Vo、ひいては、SOCの推測精度が低下する。 That is, when the polarization voltage Vp is calculated based on Equation 1, the time-dependent change (polarization elimination amount D) of the polarization voltage Vp during the stop period is not reflected, so that the absolute value of the calculated polarization voltage Vp is the polarization elimination amount. It becomes excessive by the amount of D. If the absolute value of the polarization voltage Vp is excessive, the estimation accuracy of the open circuit voltage Vo and, by extension, the SOC will decrease accordingly.

そこで、分極電圧補正部48は、バッテリ12の起動直後は、分極解消量Dを推測し、当該分極解消量Dで、分極電圧算出部46で算出された分極電圧Vpを補正している。具体的には、分極電圧補正部48は、バッテリ12が停止状態から起動状態に切り替わると、最大解消量Dmaxと、解消速度係数βと、を特定する。最大解消量Dmaxは、解消され得る分極電圧Vpの最大値である。この最大解消量Dmaxは、停止直前における電池電流Ibが大きいほど、また、停止期間中における電池温度が低いほど、大きくなる。ただし、停止期間中における電池温度は、得られないため、本開示では、起動直後の電池温度Tbと起動直前の電池温度Tbとの平均温度Tb_aveを停止期間中における電池温度とみなしている。最大解消量マップ60には、この電池温度Tbおよび電池電流Ibに対する最大解消量Dmaxが記録されている。分極電圧補正部48は、最大解消量マップ60に平均温度Tb_ave、および、停止直前の電池電流Ibを照らし合わせて、最大解消量Dmaxを特定する。 Therefore, the polarization voltage correction unit 48 estimates the polarization elimination amount D immediately after the battery 12 is started, and corrects the polarization voltage Vp calculated by the polarization voltage calculation unit 46 with the polarization elimination amount D. Specifically, the polarization voltage correction unit 48 specifies the maximum elimination amount Dmax and the elimination rate coefficient β when the battery 12 is switched from the stopped state to the started state. The maximum elimination amount Dmax is the maximum value of the polarization voltage Vp that can be eliminated. This maximum elimination amount Dmax becomes larger as the battery current Ib immediately before the stop is larger and as the battery temperature during the stop period is lower. However, since the battery temperature during the stop period cannot be obtained, in the present disclosure, the average temperature Tb_ave of the battery temperature Tb immediately after the start and the battery temperature Tb immediately before the start is regarded as the battery temperature during the stop period. In the maximum elimination amount map 60, the maximum elimination amount Dmax with respect to the battery temperature Tb and the battery current Ib is recorded. The polarization voltage correction unit 48 compares the average temperature Tb_ave with the maximum elimination amount map 60 and the battery current Ib immediately before stopping to specify the maximum elimination amount Dmax.

また、解消速度係数βは、最大解消量Dmaxのうち、実際に解消された解消量の比率を示す係数であり、0以上1以下の値をとる。この解消速度係数βは、停止期間の継続時間tdが長いほど、また、停止期間中の電池温度が低いほど大きくなる。なお、本開示では、停止直前および起動直後の電池温度Tbの平均温度Tb_aveを停止期間中における電池温度とみなしている。解消速度係数マップ58には、停止継続時間tdおよび電池温度Tbに対する解消速度係数βが記録されている。分極電圧補正部48は、解消速度係数マップ58に平均温度Tb_ave、および、停止継続時間tdを照らし合わせて、解消速度係数βを特定する。そして、分極電圧補正部48は、特定された最大解消量Dmaxと解消速度係数βとの乗算値を、分極解消量Dとして算出する(D=β×Dmax)。そして、分極電圧算出部46で算出された分極電圧Vpから、得られた分極解消量Dを減算した値を、補正後の分極電圧Vpとして出力する(Vp=Vp−D)。 Further, the elimination rate coefficient β is a coefficient indicating the ratio of the amount of elimination actually eliminated to the maximum amount of elimination Dmax, and takes a value of 0 or more and 1 or less. This elimination rate coefficient β becomes larger as the duration td of the stop period is longer and the battery temperature during the stop period is lower. In the present disclosure, the average temperature Tb_ave of the battery temperature Tb immediately before the stop and immediately after the start is regarded as the battery temperature during the stop period. In the elimination rate coefficient map 58, the elimination rate coefficient β with respect to the stop duration td and the battery temperature Tb is recorded. The polarization voltage correction unit 48 identifies the elimination rate coefficient β by comparing the average temperature Tb_ave and the stop duration td with the elimination rate coefficient map 58. Then, the polarization voltage correction unit 48 calculates the multiplication value of the specified maximum elimination amount Dmax and the elimination rate coefficient β as the polarization elimination amount D (D = β × Dmax). Then, the value obtained by subtracting the obtained polarization elimination amount D from the polarization voltage Vp calculated by the polarization voltage calculation unit 46 is output as the corrected polarization voltage Vp (Vp = Vp−D).

次に、このバッテリシステム10におけるSOCの推測処理の流れについて図5、図6を参照して説明する。図5は、SOCの推測処理の流れを、図6は、分極電圧Vpの補正処理の流れを示すフローチャートである。 Next, the flow of the SOC estimation process in the battery system 10 will be described with reference to FIGS. 5 and 6. FIG. 5 is a flowchart showing the flow of SOC estimation processing, and FIG. 6 is a flowchart showing the flow of polarization voltage Vp correction processing.

バッテリ12の起動期間中、制御部32は、図5に示す処理を、所定のサンプリング周期で繰り返す。一方、バッテリ12の停止期間中、図5の処理や、各種センサ28,30,31による検出処理は、停止され、タイマ38による停止継続時間tdの計測のみが行われる。 During the start-up period of the battery 12, the control unit 32 repeats the process shown in FIG. 5 at a predetermined sampling cycle. On the other hand, during the stop period of the battery 12, the process of FIG. 5 and the detection process by the various sensors 28, 30, and 31 are stopped, and only the stop duration td is measured by the timer 38.

SOCの推測処理では、まず、ドロップ電圧Vrが推測される(S10,S12)。具体的には、制御部32は、温度センサ28で検出された電池温度Tbを、記憶部36に記憶された内部抵抗マップ52に照らし合わせて、バッテリ12の内部抵抗値Rを特定する(S10)。続いて、制御部32は、特定された内部抵抗値Rに、電流センサ30で検出された電池電流Ibを乗算して、ドロップ電圧Vr=R×Ibを算出する(S12)。 In the SOC estimation process, the drop voltage Vr is first estimated (S10, S12). Specifically, the control unit 32 identifies the internal resistance value R of the battery 12 by comparing the battery temperature Tb detected by the temperature sensor 28 with the internal resistance map 52 stored in the storage unit 36 (S10). ). Subsequently, the control unit 32 multiplies the specified internal resistance value R by the battery current Ib detected by the current sensor 30 to calculate the drop voltage Vr = R × Ib (S12).

ドロップ電圧Vrが推測できれば、続いて、制御部32は、分極電圧Vpを推測する(S14〜S18)。具体的には、制御部32は、温度センサ28で検出された電池温度Tbおよび電流センサ30で検出された電池電流Ibを、記憶部36に記憶された更新値マップ56に照らし合わせて、更新値Vudを特定する(S14)。続いて、制御部32は、電池温度Tbおよび電池電流Ibを重み係数マップ54に照らし合わせて、重み係数αを特定する(S16)。更新値Vudおよび重み係数αが特定できれば、制御部32は、式1に従い、1サンプリング前の分極電圧Vp[i−1]と更新値Vudを重み加算する(S18)。 If the drop voltage Vr can be estimated, then the control unit 32 estimates the polarization voltage Vp (S14 to S18). Specifically, the control unit 32 updates the battery temperature Tb detected by the temperature sensor 28 and the battery current Ib detected by the current sensor 30 by comparing with the update value map 56 stored in the storage unit 36. The value Vud is specified (S14). Subsequently, the control unit 32 identifies the weighting coefficient α by comparing the battery temperature Tb and the battery current Ib with the weighting coefficient map 54 (S16). If the update value Vud and the weighting coefficient α can be specified, the control unit 32 weight-adds the polarization voltage Vp [i-1] before one sampling and the update value Vud according to Equation 1 (S18).

分極電圧Vpが算出できれば、続いて、制御部32は、現在が、起動直後か否かを確認する(S20)。起動直後でない場合、制御部32は、ステップS24に進み、電圧センサ31で検出された電池電圧Vb、推測されたドロップ電圧Vr、および、推測された分極電圧Vpを加算して、開放電圧Vo=Vb+Vr+Vpを算出する。その後、制御部32は、算出された開放電圧Voを、記憶部36に記憶されたOCV−SOCマップに照らし合わせて、バッテリ12のSOCを特定する(S26)。バッテリ12のSOCが特定できれば、ステップS10に戻り、再度、同様の処理を繰り返す。 If the polarization voltage Vp can be calculated, the control unit 32 subsequently confirms whether or not the current state is immediately after the start-up (S20). If not immediately after startup, the control unit 32 proceeds to step S24, adds the battery voltage Vb detected by the voltage sensor 31, the estimated drop voltage Vr, and the estimated polarization voltage Vp, and opens voltage Vo = Calculate Vb + Vr + Vp. After that, the control unit 32 identifies the SOC of the battery 12 by comparing the calculated open circuit voltage Vo with the OCV-SOC map stored in the storage unit 36 (S26). If the SOC of the battery 12 can be identified, the process returns to step S10, and the same process is repeated again.

一方、ステップS20において、起動直後と判定された場合(ステップS20でYes)、制御部32は、分極電圧Vpの補正処理(S22)を実行する。具体的には、図6に示すように、まず、制御部32は、起動直後の電池温度Tb(すなわち現在の電池温度Tb[i])と、停止直前の電池温度Tb(すなわち、1サンプリング前の電池温度Tb[i−1])と、の平均値を平均温度Tb_aveとして算出する(S30)。続いて、制御部32は、算出された平均温度Tb_aveおよび現在の電池温度Tbを、最大解消量マップ60に照らし合わせて、分極電圧の最大解消量Dmaxを特定する(S32)。次に、制御部32は、平均温度Tb_aveおよびタイマ38で計測された停止継続時間tdを、解消速度係数マップ58に照らし合わせて、解消速度係数βを特定する(S34)。 On the other hand, if it is determined in step S20 immediately after the start-up (Yes in step S20), the control unit 32 executes the correction process (S22) of the polarization voltage Vp. Specifically, as shown in FIG. 6, first, the control unit 32 first receives the battery temperature Tb immediately after startup (that is, the current battery temperature Tb [i]) and the battery temperature Tb immediately before stopping (that is, one sampling before). The average value of the battery temperature Tb [i-1]) and the battery temperature Tb [i-1]) is calculated as the average temperature Tb_ave (S30). Subsequently, the control unit 32 compares the calculated average temperature Tb_ave and the current battery temperature Tb with the maximum elimination amount map 60 to specify the maximum elimination amount Dmax of the polarization voltage (S32). Next, the control unit 32 compares the average temperature Tb_ave and the stop duration td measured by the timer 38 with the resolution rate coefficient map 58 to specify the resolution rate coefficient β (S34).

最大解消量Dmaxおよび解消速度係数βが特定できれば、制御部32は、両者を乗算し、分極解消量D=β×Dmaxを算出する(S36)。そして、算出された分極解消量Dを、ステップ18で算出された分極電圧Vpから減算した値を、新たな分極電圧Vp=Vp−Dとして出力する(S38)。その後は、図5のフローに戻り、開放電圧Voの算出(S24)、SOCの特定(S26)を行う。 If the maximum elimination amount Dmax and the elimination rate coefficient β can be specified, the control unit 32 multiplies both to calculate the polarization elimination amount D = β × Dmax (S36). Then, the value obtained by subtracting the calculated polarization elimination amount D from the polarization voltage Vp calculated in step 18 is output as a new polarization voltage Vp = Vp−D (S38). After that, the flow returns to FIG. 5, and the open circuit voltage Vo is calculated (S24) and the SOC is specified (S26).

以上の説明から明らかな通り、本開示のバッテリシステム10では、起動直後には、停止期間中の分極電圧の解消量Dを算出し、算出された分極解消量Dで、分極電圧Vpを補正している。その結果、停止期間中の分極電圧の経時変化を反映した分極電圧Vpが得られ、開放電圧VoひいてはSOCの推定精度が向上する。 As is clear from the above description, in the battery system 10 of the present disclosure, immediately after the start-up, the elimination amount D of the polarization voltage during the stop period is calculated, and the polarization voltage Vp is corrected by the calculated polarization elimination amount D. ing. As a result, a polarization voltage Vp that reflects the change over time of the polarization voltage during the stop period is obtained, and the estimation accuracy of the open circuit voltage Vo and thus the SOC is improved.

なお、これまで説明した構成は、一例であり、起動直後に、停止直前および起動直後の電池温度と、起動直後の電池電流Ibと、停止継続時間tdと、に基づいて、停止期間中の分極解消量Dを算出し、算出された分極解消量Dで、分極電圧Vpを補正するのであれば、その他の構成は、適宜、変更されてもよい。例えば、分極解消量Dを、平均温度Tb_aveと、停止直前の電池電流Ibと、停止継続時間tdを変数とする関数D(Tb,Ib,td)として記憶しておき、この関数D(Tb,Ib,td)に基づいて、分極解消量Dを算出してもよい。 The configuration described so far is an example, and the polarization during the stop period is based on the battery temperature immediately after the start, immediately before the stop and immediately after the start, the battery current Ib immediately after the start, and the stop duration td. If the elimination amount D is calculated and the polarization voltage Vp is corrected by the calculated polarization elimination amount D, other configurations may be changed as appropriate. For example, the polarization elimination amount D is stored as a function D (Tb, Ib, td) having the average temperature Tb_ave, the battery current Ib immediately before the stop, and the stop duration td as variables, and this function D (Tb, Tb, The polarization elimination amount D may be calculated based on Ib, td).

また、上記説明では、式1に従って分極電圧Vpを算出しているが、分極電圧Vpは、過去の分極電圧Vpと、現在の電池温度Tbおよび電池電流Ibと、に基づいて算出するのであれば、他の方法で算出されてもよい。例えば、分極電圧Vpは、式1に替えて、次の式2に従って算出されてもよい。なお、式2においてVp[t0]は、時刻t=t0の分極電圧、τは、電池温度Tbにより変化する時定数、f{Ib[t]}は予め求められた分極電圧の電流依存性、Ib[t]は、時刻tにおける電池電流である。
Vp[t0]=(1/τ)∫f{Ib[t]}exp{(t−t0)/τ}dt 式2
Further, in the above description, the polarization voltage Vp is calculated according to Equation 1, but if the polarization voltage Vp is calculated based on the past polarization voltage Vp, the current battery temperature Tb, and the battery current Ib, , May be calculated by other methods. For example, the polarization voltage Vp may be calculated according to the following equation 2 instead of the equation 1. In Equation 2, Vp [t0] is the polarization voltage at time t = t0, τ is the time constant that changes depending on the battery temperature Tb, and f {Ib [t]} is the current dependence of the polarization voltage obtained in advance. Ib [t] is the battery current at time t.
Vp [t0] = (1 / τ) ∫f {Ib [t]} exp {(t−t0) / τ} dt Equation 2

10 バッテリシステム、12 バッテリ、14 単電池、18 ステップ、22 充電リレー、24 充電器、26 インレット、28 温度センサ、30 電流センサ、31 電圧センサ、32 制御部、34 CPU、36 記憶部、38 タイマ、40 SOC推測部、42 OCV推測部、44 ドロップ電圧推測部、46 分極電圧算出部、48 分極電圧補正部、50 OCV−SOCマップ、52 内部抵抗マップ、54 重み係数マップ、56 更新値マップ、58 解消速度係数マップ、60 最大解消量マップ、100 回転電機、102 インバータ。
10 battery system, 12 batteries, 14 single batteries, 18 steps, 22 charging relays, 24 chargers, 26 inlets, 28 temperature sensors, 30 current sensors, 31 voltage sensors, 32 controls, 34 CPUs, 36 storage units, 38 timers. , 40 SOC estimation unit, 42 OCV estimation unit, 44 drop voltage estimation unit, 46 polarization voltage calculation unit, 48 polarization voltage correction unit, 50 OCV-SOC map, 52 internal resistance map, 54 weight coefficient map, 56 update value map, 58 elimination speed coefficient map, 60 maximum elimination amount map, 100 rotating electric machine, 102 inverter.

Claims (1)

車両に搭載され、充放電が可能な起動状態および充放電が不可となる停止状態で切り替え可能なバッテリと、
前記バッテリの充放電電流を電池電流として検出する電流検出部と、
前記バッテリの電池電圧を検出電圧として検出する電圧検出部と、
前記バッテリの温度を電池温度として検出する温度検出部と、
前記バッテリが停止してから、再び、起動するまでの時間である停止継続時間を計測する時間計測部と、
極現象に起因する前記バッテリの電圧変化分である分極電圧を算出する分極電圧算出部であって、現在の電池温度および電池電流と、過去に算出された分極電圧と、に基づいて現在の分極電圧を算出する分極電圧算出部と、
前記バッテリの起動直後に前記分極電圧算出部で算出された分極電圧を補正する分極電圧補正部と、
前記バッテリの内部抵抗に起因する前記バッテリの電圧変化分であるドロップ電圧を推測するドロップ電圧推測部と、
前記検出電圧と、前記ドロップ電圧と、前記分極電圧補正部により補正された前記分極電圧と、に基づいて、前記バッテリの開放電圧を推測するOCV推測部と、
を備え、
前記分極電圧補正部は、前記バッテリの停止直前の電池電流と、前記バッテリの停止直前および起動直後の電池温度と、前記停止継続時間と、に基づいて、前記バッテリの停止期間中に解消された分極電圧を分極解消量として算出し、算出された前記分極解消量で前記分極電圧算出部で算出された分極電圧を補正する、
ことを特徴とするバッテリシステム。
A battery that is mounted on the vehicle and can be switched between a start-up state that can be charged and discharged and a stopped state that cannot be charged and discharged.
A current detector that detects the charge / discharge current of the battery as the battery current, and
A voltage detection unit that detects the battery voltage of the battery as a detection voltage,
A temperature detector that detects the temperature of the battery as the battery temperature,
A time measuring unit that measures the duration of stoppage, which is the time from when the battery is stopped until it is started again.
A polarization voltage calculation unit for calculating a polarization voltage is a voltage variation of the battery due to the minute electrode phenomenon, the current battery temperature and battery current, and the polarization voltage calculated in the past, the current based on the A polarization voltage calculation unit that calculates the polarization voltage,
A polarization voltage correction unit that corrects the polarization voltage calculated by the polarization voltage calculation unit immediately after the battery is started,
A drop voltage estimation unit that estimates a drop voltage, which is a voltage change of the battery due to the internal resistance of the battery,
An OCV estimation unit that estimates the open circuit voltage of the battery based on the detection voltage, the drop voltage, and the polarization voltage corrected by the polarization voltage correction unit.
With
The polarization voltage correction unit was eliminated during the battery stop period based on the battery current immediately before the battery was stopped, the battery temperatures immediately before and immediately after the battery was stopped, and the stop duration. The polarization voltage is calculated as the depolarization amount, and the calculated depolarization amount is used to correct the polarization voltage calculated by the polarization voltage calculation unit.
The battery system is characterized by that.
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