JP6834849B2 - Impedance estimator - Google Patents

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Description

本発明は、車両等に搭載される電池のインピーダンスを推定するインピーダンス推定装置の技術分野に関する。 The present invention relates to the technical field of an impedance estimation device that estimates the impedance of a battery mounted on a vehicle or the like.

この種の装置では、例えば電池の状態を知るためにインピーダンスが推定される。例えば特許文献1では、調整パラメータの値及び基準温度を温度特性関数に代入して基準内部インピーダンスを算出することで、二次電池の劣化状態を判定する方法が開示されている。 In this type of device, impedance is estimated, for example, to know the state of the battery. For example, Patent Document 1 discloses a method of determining a deteriorated state of a secondary battery by substituting a value of an adjustment parameter and a reference temperature into a temperature characteristic function to calculate a reference internal impedance.

また、特許文献2では、電池のインピーダンスを推定する方法として、入力した矩形波信号に対する応答信号をフーリエ変換し、算出された周波数特性に基づいて電気化学セルのインピーダンス特性を算出するという技術が開示されている。 Further, Patent Document 2 discloses a technique of Fourier transforming a response signal to an input square wave signal and calculating the impedance characteristic of an electrochemical cell based on the calculated frequency characteristic as a method of estimating the impedance of the battery. Has been done.

特開2007−108063号公報JP-A-2007-108063 特開2014−126532号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-126532

電池のインピーダンスは温度依存性を有している。このため、電池のインピーダンスと温度との相関関係が事前に判明していれば、電池の温度からインピーダンスを推定できると考えられる。 The impedance of the battery is temperature dependent. Therefore, if the correlation between the impedance of the battery and the temperature is known in advance, it is considered that the impedance can be estimated from the temperature of the battery.

しかしながら、電池のインピーダンスは、電池の温度だけでなくSOC(State Of Charge)によっても変化してしまう領域が存在する。このため、SOCが違う状況では、電池の温度からインピーダンスを正確に推定することができない場合がある。 However, there is a region where the impedance of the battery changes not only by the temperature of the battery but also by the SOC (State Of Charge). Therefore, in a situation where the SOC is different, it may not be possible to accurately estimate the impedance from the temperature of the battery.

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、電池のインピーダンスを正確に推定することが可能なインピーダンス推定装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an impedance estimation device capable of accurately estimating the impedance of a battery.

本発明の一態様に係るインピーダンス推定装置は、相異なる複数の温度で取得された電池の複素インピーダンスの第1所定周波数における値と、前記複素インピーダンスが取得された際の前記電池の温度とに基づいて、前記複素インピーダンスの前記第1所定周波数における値と、前記電池の温度の逆数との関係を示す傾き関数を導出する導出手段と、前記電池の充電量が第1所定範囲内であるか否かを判定する判定手段と、前記電池の充電量が第1所定範囲内であると判定された場合に、前記傾き関数を用いて、前記電池の所望の温度に対応する前記複素インピーダンスの前記所定周波数における値を推定する推定手段とを備える。 The impedance estimation device according to one aspect of the present invention is based on a value of the complex impedance of a battery acquired at a plurality of different temperatures at a first predetermined frequency and the temperature of the battery when the complex impedance is acquired. Then, a derivation means for deriving a gradient function indicating the relationship between the value of the complex impedance at the first predetermined frequency and the reciprocal of the temperature of the battery, and whether or not the charge amount of the battery is within the first predetermined range. When it is determined that the charge amount of the battery is within the first predetermined range, the determination means for determining whether or not the battery is used, and the inclination function is used to determine the complex impedance corresponding to the desired temperature of the battery. It is provided with an estimation means for estimating a value at a frequency.

本実施形態に係るインピーダンス推定装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the impedance estimation apparatus which concerns on this embodiment. 20℃、25℃、30℃の温度条件下で測定した複素インピーダンスの波形を示すグラフである。It is a graph which shows the waveform of the complex impedance measured under the temperature condition of 20 degreeC, 25 degreeC, and 30 degreeC. 40℃、45℃、50℃の温度条件下で測定した複素インピーダンスの波形を示すグラフである。It is a graph which shows the waveform of the complex impedance measured under the temperature condition of 40 degreeC, 45 degreeC, and 50 degreeC. 本実施形態に係るインピーダンス推定装置の動作の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation flow of the impedance estimation apparatus which concerns on this embodiment. 複素インピーダンスの絶対値と温度の逆数との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the absolute value of complex impedance and the reciprocal of temperature. 複素インピーダンスの実数成分と温度の逆数との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the real number component of a complex impedance and the reciprocal of temperature. 複素インピーダンスの虚数成分と温度の逆数との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the imaginary component of a complex impedance and the reciprocal of temperature. 相異なるSOCで測定された複素インピーダンスの値と温度の逆数との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the value of the complex impedance measured by the different SOC and the reciprocal of temperature. SOC20%から50%の範囲で取得された複素インピーダンスの波形を示すグラフである。It is a graph which shows the waveform of the complex impedance acquired in the range of SOC 20% to 50%. SOC70%から80%の範囲で取得された複素インピーダンスの波形を示すグラフである。It is a graph which shows the waveform of the complex impedance acquired in the range of SOC 70% to 80%. SOC60%で取得された複素インピーダンスを結ぶ近似直線と実軸との交点を示すグラフである。It is a graph which shows the intersection of the approximate straight line connecting the complex impedance acquired by SOC 60%, and the real axis. SOC10%で取得された複素インピーダンスを結ぶ近似直線と実軸との交点を示すグラフである。It is a graph which shows the intersection of the approximate straight line connecting the complex impedance acquired by SOC 10%, and the real axis.

図面を参照しながら、本発明のインピーダンス推定装置の実施形態について説明する。以下では、インピーダンス推定装置100が、車両のバッテリ10のインピーダンスを推定する装置として構成されている場合を例に挙げて説明する。 An embodiment of the impedance estimation device of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following, a case where the impedance estimation device 100 is configured as a device for estimating the impedance of the battery 10 of the vehicle will be described as an example.

(1)装置構成
まず、本実施形態に係るインピーダンス推定装置100の構成について、図1を参照して説明する。図1は、本実施形態に係るインピーダンス推定装置100の構成を示すブロック図である。
(1) Device Configuration First, the configuration of the impedance estimation device 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an impedance estimation device 100 according to the present embodiment.

図1に示すように、本実施形態に係るインピーダンス推定装置100は、車両のバッテリ10に電気的に接続された電子ユニットであり、バッテリ10のインピーダンス(つまり、複素インピーダンス)を推定する装置として構成されている。なお、バッテリ10は、後述する付記における「電池」の一具体例であり、例えばリチウムイオン電池等の充電可能な液系二次電池として構成されている。 As shown in FIG. 1, the impedance estimation device 100 according to the present embodiment is an electronic unit electrically connected to the battery 10 of the vehicle, and is configured as a device for estimating the impedance (that is, complex impedance) of the battery 10. Has been done. The battery 10 is a specific example of the "battery" described later, and is configured as a rechargeable liquid secondary battery such as a lithium ion battery.

インピーダンス推定装置100は、その内部に実現される論理的な又は物理的な処理ブロックとして、インピーダンス取得部110、温度取得部120、傾き関数算出部130、SOC判定部140、及びインピーダンス推定部150を備えて構成されている。 The impedance estimation device 100 includes an impedance acquisition unit 110, a temperature acquisition unit 120, a tilt function calculation unit 130, an SOC determination unit 140, and an impedance estimation unit 150 as logical or physical processing blocks realized inside the impedance estimation device 100. It is configured to prepare.

インピーダンス取得部110は、バッテリ10の複素インピーダンスを取得可能に構成されている。インピーダンス取得部110は、例えばバッテリ10に対して周波数を変化させながら交流電圧を印加することで、複素インピーダンスを取得する。なお、複素インピーダンスの取得方法には既存の技術を適宜採用できるため、ここでの詳細な説明は省略する。インピーダンス取得部110で取得されたバッテリ10の複素インピーダンスは、傾き関数導出部130及びSOC判定部140に出力される構成となっている。 The impedance acquisition unit 110 is configured to be able to acquire the complex impedance of the battery 10. The impedance acquisition unit 110 acquires complex impedance by applying an AC voltage to the battery 10 while changing the frequency, for example. Since the existing technique can be appropriately adopted as the method for acquiring the complex impedance, detailed description here will be omitted. The complex impedance of the battery 10 acquired by the impedance acquisition unit 110 is output to the tilt function derivation unit 130 and the SOC determination unit 140.

温度取得部120は、バッテリ10の温度(好適には電極の温度)を取得可能に構成されている。温度取得部120は特に、インピーダンス取得部110がバッテリ10の複素インピーダンスを取得した時の温度を取得する。なお、温度の取得方法には既存の技術を適宜採用できるため、ここでの詳細な説明は省略する。温度取得部120で取得されたバッテリ10の温度は、傾き関数導出部130及びSOC判定部140に出力される構成となっている。 The temperature acquisition unit 120 is configured to be able to acquire the temperature of the battery 10 (preferably the temperature of the electrodes). In particular, the temperature acquisition unit 120 acquires the temperature when the impedance acquisition unit 110 acquires the complex impedance of the battery 10. Since the existing technology can be appropriately adopted as the temperature acquisition method, detailed description here will be omitted. The temperature of the battery 10 acquired by the temperature acquisition unit 120 is output to the inclination function derivation unit 130 and the SOC determination unit 140.

傾き関数算出部130は、後述する付記における「導出手段」の一具体例であり、インピーダンス取得部110で取得したバッテリ10の複素インピーダンスと、温度取得部120で取得したバッテリ10の温度との関係を示す傾き関数を導出する。傾き関数については後に詳述するが、バッテリ10の複素インピーダンスと、バッテリ10の温度の逆数とが直線的な関係になることを示す関数である。傾き関数算出部130で算出された傾き関数は、インピーダンス推定部150に出力される構成となっている。 The slope function calculation unit 130 is a specific example of the “deriving means” in the appendix described later, and is a relationship between the complex impedance of the battery 10 acquired by the impedance acquisition unit 110 and the temperature of the battery 10 acquired by the temperature acquisition unit 120. Derivation of the slope function indicating. The slope function will be described in detail later, but it is a function showing that the complex impedance of the battery 10 and the reciprocal of the temperature of the battery 10 have a linear relationship. The tilt function calculated by the tilt function calculation unit 130 is output to the impedance estimation unit 150.

SOC判定部140は、後述する付記における「判定手段」の一具体例であり、インピーダンス取得部110によって取得された複素インピーダンスを用いて、バッテリ10のSOC(即ち、充電量)が第1所定範囲内であるか否かを判定する。なお、第1所定範囲は、バッテリ10のSOCが、傾き関数が成立する範囲内であるか否かを判定するために設定された閾値である。SOC判定部140が実行する判定処理については後に詳述するが、SOC判定部140の判定結果によって、インピーダンス推定部150による処理が実行されるか否かが決まることになる。 The SOC determination unit 140 is a specific example of the “determination means” in the appendix described later, and the SOC (that is, the charge amount) of the battery 10 is set in the first predetermined range by using the complex impedance acquired by the impedance acquisition unit 110. Judge whether or not it is within. The first predetermined range is a threshold value set for determining whether or not the SOC of the battery 10 is within the range in which the inclination function is established. The determination process executed by the SOC determination unit 140 will be described in detail later, but whether or not the process by the impedance estimation unit 150 is executed depends on the determination result of the SOC determination unit 140.

インピーダンス推定部150は、後述する付記における「推定手段」の一具体例であり、傾き関数算出部130で導出された傾き関数を利用して、所定の基準温度におけるバッテリ10の複素インピーダンスを推定する。より具体的には、インピーダンス取得部110で取得された複素インピーダンスから、バッテリ10が所定の基準温度であった場合に取得されたであろう値を推定する。インピーダンス推定部150で推定された複素インピーダンスの値は装置外部に出力され、例えばバッテリ10の現在の状態を推定するためのパラメータとして用いられる。 The impedance estimation unit 150 is a specific example of the “estimation means” in the appendix described later, and estimates the complex impedance of the battery 10 at a predetermined reference temperature by using the slope function derived by the slope function calculation unit 130. .. More specifically, the value that would have been acquired when the battery 10 had a predetermined reference temperature is estimated from the complex impedance acquired by the impedance acquisition unit 110. The value of the complex impedance estimated by the impedance estimation unit 150 is output to the outside of the apparatus and is used as a parameter for estimating the current state of the battery 10, for example.

(2)複素インピーダンスの温度依存性と問題点
次に、バッテリ10の複素インピーダンスの温度依存性について、図2及び図3を参照して説明する。図2は、20℃、25℃、30℃の温度条件下で測定した複素インピーダンスの波形を示すグラフである。また図3は、40℃、45℃、50℃の温度条件下で測定した複素インピーダンスの波形を示すグラフである。なお、図2及び図3で示されているデータは、バッテリ10のSOCが95%時に測定されたものである。
(2) Temperature Dependence of Complex Impedance and Problems Next, the temperature dependence of the complex impedance of the battery 10 will be described with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. 2 is a graph showing waveforms of complex impedance measured under temperature conditions of 20 ° C, 25 ° C, and 30 ° C. Further, FIG. 3 is a graph showing waveforms of complex impedance measured under temperature conditions of 40 ° C., 45 ° C., and 50 ° C. The data shown in FIGS. 2 and 3 were measured when the SOC of the battery 10 was 95%.

図2及び図3に示すように、バッテリ10の温度が20℃、25℃、30℃、及び40℃、45℃、50℃の状態で取得された複素インピーダンスを複素平面上に夫々プロットすると、温度が低くなる毎に右側にスライドするような別曲線として描かれる。これは、バッテリ10の複素インピーダンスが大きな温度依存性を有していることを示している。複素インピーダンスの温度依存性は、バッテリ10内部の電荷移動やリチウムイオンの拡散に起因している。 As shown in FIGS. 2 and 3, when the complex impedances acquired at the temperatures of the battery 10 at 20 ° C., 25 ° C., 30 ° C., and 40 ° C., 45 ° C., and 50 ° C. are plotted on the complex plane, respectively, It is drawn as a separate curve that slides to the right each time the temperature drops. This indicates that the complex impedance of the battery 10 has a large temperature dependence. The temperature dependence of the complex impedance is due to charge transfer and lithium ion diffusion inside the battery 10.

このようにバッテリ10の複素インピーダンスは、測定時のバッテリ10の温度によって大きく変化する。このため、複素インピーダンスを利用してバッテリ10の状態を推定しようとする場合、所定の基準温度で測定した複素インピーダンスを利用することが好ましい。即ち、予め定めた温度条件下で測定された複素インピーダンスを利用することが好ましい。しかしながら、バッテリ10の温度を所定の基準温度にしてから測定を実施することは容易ではない。特に、バッテリ10が搭載された車両の走行中には、充電及び放電動作に起因してバッテリ10の温度が上下するため、バッテリ10を基準温度に維持するのは非常に困難である。 As described above, the complex impedance of the battery 10 changes greatly depending on the temperature of the battery 10 at the time of measurement. Therefore, when trying to estimate the state of the battery 10 using the complex impedance, it is preferable to use the complex impedance measured at a predetermined reference temperature. That is, it is preferable to use the complex impedance measured under predetermined temperature conditions. However, it is not easy to carry out the measurement after setting the temperature of the battery 10 to a predetermined reference temperature. In particular, it is very difficult to maintain the battery 10 at the reference temperature because the temperature of the battery 10 rises and falls due to the charging and discharging operations while the vehicle equipped with the battery 10 is running.

上述した問題への対策として、任意の温度で取得した複素インピーダンスを、基準温度で取得された複素インピーダンスに変換(補正)するという方法が考えられる。しかし、既存の技術を利用して複素インピーダンスを変換しようとする場合、Fitting解析等の比較的高度且つ複雑な処理が要求されることになる。よって、例えば走行する車両等においてリアルタイムで複素インピーダンスを測定する場合、その都度複素インピーダンスを基準温度に対応する値へと変換することは容易ではない。 As a countermeasure to the above-mentioned problem, a method of converting (correcting) the complex impedance acquired at an arbitrary temperature into the complex impedance acquired at the reference temperature can be considered. However, when trying to convert complex impedance using existing technology, relatively advanced and complicated processing such as Fitting analysis is required. Therefore, for example, when the complex impedance is measured in real time in a traveling vehicle or the like, it is not easy to convert the complex impedance into a value corresponding to the reference temperature each time.

本実施形態に係るインピーダンス推定装置100は、上記のような問題点を解決するために以下に詳述する動作を実行する。 The impedance estimation device 100 according to the present embodiment executes the operations described in detail below in order to solve the above-mentioned problems.

(3)動作説明
本実施形態に係るインピーダンス推定装置100が実行する処理について、図4を参照して説明する。図4は、本実施形態に係るインピーダンス推定装置の動作の流れを示すフローチャートである。
(3) Operation Description The process executed by the impedance estimation device 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a flowchart showing an operation flow of the impedance estimation device according to the present embodiment.

図4において、本実施形態に係るインピーダンス推定装置の動作時には、まず複数の温度条件下で複数の複素インピーダンスを取得する(ステップS11)。より具体的には、バッテリ10の複素インピーダンスがインピーダンス取得部110によって取得されると共に、その時のバッテリ10の温度が温度取得部120によって取得されていく。 In FIG. 4, when the impedance estimation device according to the present embodiment is operating, first, a plurality of complex impedances are acquired under a plurality of temperature conditions (step S11). More specifically, the complex impedance of the battery 10 is acquired by the impedance acquisition unit 110, and the temperature of the battery 10 at that time is acquired by the temperature acquisition unit 120.

取得されたバッテリ10の複素インピーダンスは、周波数ごとに分離することができ、以下の処理では、第1所定周波数における複素インピーダンスが取得される。この場合、第1所定周波数における複素インピーダンスの絶対値、実数成分(つまり、実数部)及び虚数成分(つまり、虚数部)が取得される。なお、ここでの「第1所定周波数」は、Cole−Coleプロットした複素インピーダンスの傾き成分(即ち、図2及び図3の直線部分)に対応する周波数である。 The acquired complex impedance of the battery 10 can be separated for each frequency, and in the following processing, the complex impedance at the first predetermined frequency is acquired. In this case, the absolute value of the complex impedance at the first predetermined frequency, the real number component (that is, the real number part) and the imaginary number component (that is, the imaginary number part) are acquired. The "first predetermined frequency" here is a frequency corresponding to the slope component of the complex impedance plotted by Core-Cole (that is, the linear portion in FIGS. 2 and 3).

取得されたバッテリ10の複素インピーダンス(以下、その値を、Z0と表記する)、及び複素インピーダンスを取得した際のバッテリ10の温度(以下、その値を、T0と表記する)は、傾き関数算出部130に入力され、複素インピーダンスを推定するための傾き関数が導出される。傾き関数算出部130は、バッテリ10の所定周波数における複素インピーダンスの値Z0と、複素インピーダンスが取得された時のバッテリ10の温度T0とを、予め記憶された数式(後述の数式(1))に代入する(ステップS12)。 The acquired complex impedance of the battery 10 (hereinafter, its value is referred to as Z0) and the temperature of the battery 10 when the complex impedance is acquired (hereinafter, its value is referred to as T0) are calculated by a slope function. It is input to the unit 130 and a slope function for estimating the complex impedance is derived. The tilt function calculation unit 130 converts the complex impedance value Z0 at a predetermined frequency of the battery 10 and the temperature T0 of the battery 10 when the complex impedance is acquired into a mathematical formula (formula (1) described later) stored in advance. Substitute (step S12).

本願発明者の研究するところによれば、所定周波数における複素インピーダンスの値Zと、バッテリ10の温度Tとの間には下記数式(1)の関係が成立することが判明している。 According to the research of the inventor of the present application, it has been found that the relationship of the following mathematical formula (1) is established between the value Z of the complex impedance at a predetermined frequency and the temperature T of the battery 10.

logZ=A×(1/T)+B ・・・(1)
よって、実際に取得したバッテリ10の複素インピーダンスの値Z0及び温度T0を数式(1)に代入した後、傾きA及び切片Bを求めれば(ステップS13)、バッテリ10の複素インピーダンスの値Z及び温度Tとの関係を示す傾き関数を導出することができる。
logZ = A × (1 / T) + B ・ ・ ・ (1)
Therefore, if the slope A and the intercept B are obtained after substituting the actually acquired complex impedance value Z0 and temperature T0 of the battery 10 into the equation (1) (step S13), the complex impedance value Z and temperature of the battery 10 are obtained. A slope function showing the relationship with T can be derived.

次に、SOC判定部140は、インピーダンス取得部110によって取得されたバッテリ10の複素インピーダンスを用いて、バッテリ10のSOCが第1所定範囲内であるか否かを判定する(ステップS14)。そして、バッテリ10のSOCが第1所定範囲内であると判定された場合には(ステップS14:YES)、インピーダンス推定部150が、傾き関数におけるTに所定の基準温度を代入して、所定の基準温度に対応する複素インピーダンスの値Zを算出する(ステップS15)。一方、バッテリ10のSOCが第1所定範囲内でないと判定された場合には(ステップS14:NO)、インピーダンス推定部150は複素インピーダンスの値Zを算出しない(即ち、ステップS15の処理が省略される)。 Next, the SOC determination unit 140 determines whether or not the SOC of the battery 10 is within the first predetermined range by using the complex impedance of the battery 10 acquired by the impedance acquisition unit 110 (step S14). Then, when it is determined that the SOC of the battery 10 is within the first predetermined range (step S14: YES), the impedance estimation unit 150 substitutes a predetermined reference temperature for T in the inclination function to determine a predetermined temperature. The value Z of the complex impedance corresponding to the reference temperature is calculated (step S15). On the other hand, when it is determined that the SOC of the battery 10 is not within the first predetermined range (step S14: NO), the impedance estimation unit 150 does not calculate the complex impedance value Z (that is, the process of step S15 is omitted. ).

(4)傾き関数の導出方法
次に、上述した傾き関数の具体的な導出方法について、図5から図8を参照して説明する。図5は、複素インピーダンスの絶対値と温度の逆数との関係を示すグラフであり、図6は、複素インピーダンスの実数成分と温度の逆数との関係を示すグラフである。また図7は、複素インピーダンスの虚数成分と温度の逆数との関係を示すグラフであり、図8は、相異なるSOCで測定された複素インピーダンスの値と温度の逆数との関係を示すグラフである。なお、図5から図8各々の横軸の数値は、温度Tを絶対温度で計算した場合の数値である。
(4) Derivation Method of Slope Function Next, a specific method for deriving the slope function described above will be described with reference to FIGS. 5 to 8. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the absolute value of the complex impedance and the reciprocal of the temperature, and FIG. 6 is a graph showing the relationship between the real number component of the complex impedance and the reciprocal of the temperature. Further, FIG. 7 is a graph showing the relationship between the imaginary component of the complex impedance and the reciprocal of the temperature, and FIG. 8 is a graph showing the relationship between the value of the complex impedance measured at different SOCs and the reciprocal of the temperature. .. The numerical values on the horizontal axes of FIGS. 5 to 8 are numerical values when the temperature T is calculated in absolute temperature.

図5から図7に示すように、傾き関数は、複素インピーダンスの絶対値|Z|、実数成分Z’、及び虚数成分Z”の各々を用いて複数種類導出される。即ち、絶対値|Z|についての傾き関数と、実数成分Z’についての傾き関数と、虚数成分Z” についての傾き関数とが別々に導出される。ただし、必ずしも絶対値|Z|、実数成分Z’、及び虚数成分Z”のすべてについて傾き関数が導出されずともよく、絶対値|Z|、実数成分Z’、及び虚数成分Z”の少なくとも1つについて傾き関数を導出するようにしてもよい。 As shown in FIGS. 5 to 7, a plurality of types of slope functions are derived using each of the absolute value | Z | of the complex impedance, the real number component Z', and the imaginary number component Z', that is, the absolute value | Z. The slope function for |, the slope function for the real number component Z', and the slope function for the imaginary number component Z'are derived separately. However, the gradient function may not necessarily be derived for all of the absolute value | Z |, the real number component Z', and the imaginary number component Z', and at least one of the absolute value | Z |, the real number component Z', and the imaginary number component Z'. The inclination function may be derived for each of them.

図5において、バッテリ10の温度Tが20℃〜50℃の範囲内で測定された複素インピーダンスの絶対値|Z|は、温度Tの変動に対して直線的に変化する。具体的には、同一周波数に対応する点を結ぶと直線(図中の破線参照)を描くことができる。このように、複素インピーダンスの絶対値|Z|と、その値が取得された際の温度Tとを用いれば、それらをプロットした点を結ぶ近似直線を求めることで、複素インピーダンスの絶対値|Z|についての傾き関数を導出できる。 In FIG. 5, the absolute value | Z | of the complex impedance measured when the temperature T of the battery 10 is in the range of 20 ° C. to 50 ° C. changes linearly with the fluctuation of the temperature T. Specifically, a straight line (see the broken line in the figure) can be drawn by connecting points corresponding to the same frequency. In this way, by using the absolute value | Z | of the complex impedance and the temperature T when the value is acquired, the absolute value | Z of the complex impedance | Z is obtained by obtaining an approximate straight line connecting the plotted points. The slope function for | can be derived.

図6において、バッテリ10の温度Tが20℃〜50℃の範囲内で測定された複素インピーダンスの実数成分Z’も、図5で示した絶対値|Z|と同様に、温度Tの変動に対して直線的に変化する。よって、複素インピーダンスの実数成分Z’と、その値が取得された際の温度Tとを用いれば、それらをプロットした点を結ぶ近似直線を求めることで、複素インピーダンスの実数成分Z’についての傾き関数を導出できる。 In FIG. 6, the real number component Z'of the complex impedance measured when the temperature T of the battery 10 is in the range of 20 ° C. to 50 ° C. also changes due to the fluctuation of the temperature T, similarly to the absolute value | Z | shown in FIG. On the other hand, it changes linearly. Therefore, if the real number component Z'of the complex impedance and the temperature T when the value is acquired are used, the slope of the real number component Z'of the complex impedance is obtained by obtaining an approximate straight line connecting the plotted points. Functions can be derived.

図7において、バッテリ10の温度Tが20℃〜50℃の範囲内で測定された複素インピーダンスの虚数成分Z”も、図5で示した絶対値|Z|及び図6で示した実数成分Z’と同様に、温度Tの変動に対して直線的に変化する。よって、複素インピーダンスの虚数成分Z”と、その値が取得された際の温度Tとを用いれば、それらをプロットした点を結ぶ近似直線を求めることで、複素インピーダンスの虚数成分Z”についての傾き関数を導出できる。 In FIG. 7, the imaginary component Z of the complex impedance measured when the temperature T of the battery 10 is in the range of 20 ° C. to 50 ° C. is also the absolute value | Z | shown in FIG. 5 and the real number component Z shown in FIG. In the same way as', it changes linearly with the fluctuation of the temperature T. Therefore, if the imaginary component Z of the complex impedance and the temperature T when the value is acquired are used, the points obtained by plotting them can be obtained. By finding the approximate straight line to connect, the slope function for the imaginary component Z "of the complex impedance can be derived.

図8では、相異なるSOC(即ち、95%、60%、10%)でバッテリ10の複素インピーダンスの値Z0及び温度T0が取得された場合の各グラフに、同じ傾き関数に対応する直線を重ねて図示している。すると、絶対値|Z|、実数成分Z’、及び虚数成分Z”の各グラフで、同一周波数に対応する複数の点が直線によって結ばれていることが分かる。
これは、SOCが互いに異なる状況下でも、絶対値|Z|、実数成分Z’、及び虚数成分Z”の各々で同じ傾き関数が導出されることを示している。
In FIG. 8, a straight line corresponding to the same slope function is superimposed on each graph when the complex impedance value Z0 and the temperature T0 of the battery 10 are acquired with different SOCs (that is, 95%, 60%, 10%). Is illustrated. Then, in each graph of the absolute value | Z |, the real number component Z', and the imaginary number component Z', it can be seen that a plurality of points corresponding to the same frequency are connected by a straight line.
This indicates that the same slope function is derived for each of the absolute value | Z |, the real number component Z', and the imaginary number component Z', even when the SOCs are different from each other.

ただし、虚数成分Z”については、SOC10%時のデータにおいて大きく直線からずれている部分がある。つまり、虚数成分Z”については、測定時の状況に応じて無視できない誤差が生じる可能性がある。よって、算出しようとするインピーダンスの値Zが、絶対値|Z|及び実数成分Z’だけでも足りるような状況下では、絶対値|Z|及び実数成分Z’の少なくとも一方のみについて傾き関数を導出する(即ち、虚数成分Z”については傾き関数を導出しない)ようにしてもよい。 However, the imaginary component Z "has a large deviation from the straight line in the data at SOC 10%. That is, the imaginary component Z" may have a non-negligible error depending on the situation at the time of measurement. .. Therefore, in a situation where the absolute value | Z | and the real number component Z'are sufficient for the impedance value Z to be calculated, the inclination function is derived for at least one of the absolute value | Z | and the real number component Z'. (That is, the tilt function is not derived for the imaginary component Z ").

なお、図5から図7に示す例では、複数の点を結ぶ近似直線として傾き関数を導出しているが、すでに傾き関数の傾きA又は切片Bのいずれかが既知である場合には、1つの点からでも近似直線(即ち、傾き関数)を導出することができる。言い換えれば、傾き関数の傾きA又は切片Bが既知であれば、複数の複素インピーダンスの値Z0及び温度T0を取得する必要はなく、1組の複素インピーダンスの値Z0及び温度T0からだけでも傾き関数を導出できる。 In the examples shown in FIGS. 5 to 7, the slope function is derived as an approximate straight line connecting a plurality of points, but if either the slope A or the intercept B of the slope function is already known, 1 An approximate straight line (that is, a slope function) can be derived from even one point. In other words, if the slope A or intercept B of the slope function is known, it is not necessary to obtain a plurality of complex impedance values Z0 and temperature T0, and the slope function can be obtained only from a set of complex impedance values Z0 and temperature T0. Can be derived.

ただし、複数の点を利用しない場合には、バッテリ10の複素インピーダンス及び温度を測定する際の測定誤差の影響が大きくなることが想定される。具体的には、複数の点を利用してノイズの影響を除去することができなくなる。このため、1点から傾き関数を導出する場合には、測定精度が保証される温度で測定されたデータを用いる。なお、「測定精度が保証される温度」とは、測定精度が低下する原因となるような事象が発生している可能性が低いと考えられる状況に対応したバッテリ10の温度である。 However, if a plurality of points are not used, it is expected that the influence of the measurement error when measuring the complex impedance and the temperature of the battery 10 will be large. Specifically, it becomes impossible to remove the influence of noise by using a plurality of points. Therefore, when deriving the slope function from one point, the data measured at a temperature at which the measurement accuracy is guaranteed is used. The "temperature at which the measurement accuracy is guaranteed" is the temperature of the battery 10 corresponding to a situation in which it is considered unlikely that an event that causes a decrease in the measurement accuracy has occurred.

例えば、バッテリ10は、温度変化によって内部に温度バラツキが生じることがあり、温度Tを正確に測定できなくなってしまうことがある。よって、このような状況下で測定されたデータを利用すると、正確な傾き関数を導出することはできない。従って、1点から傾き関数を導出する場合には、バッテリ10の内部に温度バラツキが生じていないような状況で測定されたデータを用いることが好ましい。なお、バッテリ10の内部に温度バラツキが生じていない状況の一例としては、バッテリ10を搭載している車両の起動直後等が挙げられる。 For example, the battery 10 may have internal temperature variations due to temperature changes, and the temperature T may not be accurately measured. Therefore, it is not possible to derive an accurate slope function by using the data measured under such circumstances. Therefore, when deriving the slope function from one point, it is preferable to use the data measured in a situation where there is no temperature variation inside the battery 10. An example of a situation in which the temperature does not vary inside the battery 10 is immediately after the vehicle equipped with the battery 10 is started.

なお、導出した傾き関数は、バッテリ10の構成が変わらなければ変化しない。即ち、バッテリ10が新たなものに交換されない限りは、同じ傾き関数を利用して複素インピーダンスを推定することが可能である。よって、一度傾き関数を導出してしまえば、その都度新たな傾き関数を導出する必要はない。 The derived tilt function does not change unless the configuration of the battery 10 changes. That is, as long as the battery 10 is not replaced with a new one, it is possible to estimate the complex impedance using the same slope function. Therefore, once the slope function is derived, it is not necessary to derive a new slope function each time.

仮に、複数種類のバッテリ10の複素インピーダンスを推定する場合には、複数種類のバッテリ10の各々に対応する複数の傾き関数を利用すればよい。この場合、傾き関数はバッテリ10の種類が変更されたタイミングで新たに導出されてもよいし、予め複数種類のバッテリ10に対応する複数の傾き関数を導出して記憶しておき、その中から適宜利用すべき傾き関数を選択するようにしてもよい。 If the complex impedance of a plurality of types of batteries 10 is estimated, a plurality of slope functions corresponding to each of the plurality of types of batteries 10 may be used. In this case, the inclination function may be newly derived at the timing when the type of the battery 10 is changed, or a plurality of inclination functions corresponding to the plurality of types of batteries 10 are derived and stored in advance from among them. The slope function to be used may be selected as appropriate.

記憶された複数の傾き関数から利用すべき傾き関数を選択するためには、測定精度が保証される温度条件下で、バッテリ10の複素インピーダンスの値Zを測定すればよい。このようにして測定された複素インピーダンスの値Zと温度Tは測定精度が高く正確な値であるため、これらの値を代入して成立する傾き関数を見つければ、利用すべき傾き関数(即ち、その時のバッテリ10に対応した傾き関数)を適切に選択することができる。 In order to select the slope function to be used from the plurality of stored slope functions, the complex impedance value Z of the battery 10 may be measured under temperature conditions where the measurement accuracy is guaranteed. Since the complex impedance value Z and the temperature T measured in this way have high measurement accuracy and are accurate values, if a slope function that holds by substituting these values is found, the slope function to be used (that is, that is, The tilt function corresponding to the battery 10 at that time) can be appropriately selected.

(5)複素インピーダンスのSOC依存性と問題点
次に、バッテリ10の複素インピーダンスのSOC依存性について、図9及び図10を参照して具体的に説明する。図9は、SOC20%から50%の範囲で取得された複素インピーダンスの波形を示すグラフである。図10は、SOC70%から80%の範囲で取得された複素インピーダンスの波形を示すグラフである。なお、図9及び図10で示されている複数のデータは、それぞれ同じ温度条件下で測定されたものである。
(5) SOC Dependency of Complex Impedance and Problems Next, the SOC dependence of the complex impedance of the battery 10 will be specifically described with reference to FIGS. 9 and 10. FIG. 9 is a graph showing the waveform of the complex impedance acquired in the range of SOC 20% to 50%. FIG. 10 is a graph showing waveforms of complex impedance acquired in the range of SOC 70% to 80%. The plurality of data shown in FIGS. 9 and 10 were measured under the same temperature conditions.

図9に示すように、SOC20%から50%の範囲で取得されたバッテリ10の複素インピーダンスは、バッテリ10の温度が同じ条件であれば、SOCが互いに異なっている場合であっても、その傾き成分がほぼ一致する(図中の破線で囲んだ領域を参照)。これは、バッテリ10の温度が同じであれば、SOCが変化しても複素インピーダンスが変化しないことを意味している。よって、SOC20%から50%の範囲であれば、バッテリ10の複素インピーダンスと温度との関係は一定となる。 As shown in FIG. 9, the complex impedance of the battery 10 acquired in the range of SOC 20% to 50% has a slope as long as the temperature of the battery 10 is the same, even if the SOCs are different from each other. The components are almost the same (see the area surrounded by the dashed line in the figure). This means that if the temperature of the battery 10 is the same, the complex impedance does not change even if the SOC changes. Therefore, if the SOC is in the range of 20% to 50%, the relationship between the complex impedance of the battery 10 and the temperature is constant.

一方、図10に示すように、SOC70%から80%の範囲で取得されたバッテリ10の複素インピーダンスは、バッテリ10の温度が同じ条件であっても、SOCが互いに異なっていると、その傾き成分が一致しない(図中の破線で囲んだ領域を参照)。これは、バッテリ10の温度が同じであっても、SOCが変化することで複素インピーダンスが変化してしまうことを意味している。よって、SOC70%から80%の範囲では、バッテリ10の複素インピーダンスと温度との関係が一定とならない。 On the other hand, as shown in FIG. 10, the complex impedance of the battery 10 acquired in the range of SOC 70% to 80% has a slope component when the SOCs are different from each other even if the temperature of the battery 10 is the same. Do not match (see the area surrounded by the dashed line in the figure). This means that even if the temperature of the battery 10 is the same, the complex impedance changes due to the change in SOC. Therefore, in the range of SOC 70% to 80%, the relationship between the complex impedance of the battery 10 and the temperature is not constant.

本願発明者の研究するところによれば、上述したような複素インピーダンスのSOC依存性は、特定のSOC範囲においてのみ生ずることが判明している。具体的には、図10で示したSOC70%〜80%の範囲の他、SOC0%〜15%の範囲、及びSOC100%周辺の極めて狭い範囲においては、バッテリ10のSOCに依存して複素インピーダンスも比較的大きく変動する。これは、バッテリ10の負極活物質であるグラファイトの拡散係数の変化や、活物質内のリチウムイオンの拡散が変化することに起因している。 According to the research of the inventor of the present application, it has been found that the SOC dependence of the complex impedance as described above occurs only in a specific SOC range. Specifically, in addition to the SOC of 70% to 80% shown in FIG. 10, in the range of SOC 0% to 15% and in an extremely narrow range around SOC 100%, the complex impedance also depends on the SOC of the battery 10. It fluctuates relatively greatly. This is due to a change in the diffusion coefficient of graphite, which is the negative electrode active material of the battery 10, and a change in the diffusion of lithium ions in the active material.

複素インピーダンスがSOCに依存して変化する範囲(即ち、SOC70%〜80%、SOC0%〜15%、SOC100%の範囲)では、バッテリ10の複素インピーダンスと温度との関係が一定とはならないため、すでに説明した傾き関数を用いても、正確な複素インピーダンスの値Zを推定できない可能性がある。その一方で、それ以外の範囲(即ち、SOC15%〜70%、SOC80%〜99%の範囲)では、バッテリ10の複素インピーダンスと温度との関係が一定となるため、傾き関数を用いることで、正確な複素インピーダンスの値Zを推定できる。つまり、正確な複素インピーダンスZの値を推定できないのは、複素インピーダンスにSOC依存性が生じている範囲だけであり、それ以外の範囲であれば、正確な複素インピーダンスZの値を推定できる。 In the range where the complex impedance changes depending on the SOC (that is, the range of SOC 70% to 80%, SOC 0% to 15%, SOC 100%), the relationship between the complex impedance of the battery 10 and the temperature is not constant. Even with the slope function described above, it may not be possible to estimate the exact complex impedance value Z. On the other hand, in other ranges (that is, in the range of SOC 15% to 70% and SOC 80% to 99%), the relationship between the complex impedance of the battery 10 and the temperature is constant, so by using the slope function, An accurate complex impedance value Z can be estimated. That is, the accurate value of the complex impedance Z cannot be estimated only in the range where the SOC dependence occurs in the complex impedance, and in the other range, the accurate value of the complex impedance Z can be estimated.

SOC判定部140は、上述した正確な複素インピーダンスZの値を推定可能なSOC範囲を「第1所定範囲」として、バッテリ10のSOCを判定する処理(即ち、図4におけるステップS14の処理)を実行している。 The SOC determination unit 140 performs a process of determining the SOC of the battery 10 (that is, the process of step S14 in FIG. 4) with the SOC range in which the above-mentioned accurate value of the complex impedance Z can be estimated as the “first predetermined range”. Running.

(5)SOCの判定方法
次に、SOC判定部140がバッテリ10のSOCを判定するために実行する具体的な処理について、図11及び図12を参照して具体的に説明する。図11は、SOC60%で取得された複素インピーダンスを結ぶ近似直線と実軸との交点を示すグラフである。図12は、SOC10%で取得された複素インピーダンスを結ぶ近似直線と実軸との交点を示すグラフである。
(5) SOC Determination Method Next, a specific process executed by the SOC determination unit 140 to determine the SOC of the battery 10 will be specifically described with reference to FIGS. 11 and 12. FIG. 11 is a graph showing the intersection of the approximate straight line connecting the complex impedances acquired at SOC 60% and the real axis. FIG. 12 is a graph showing the intersection of the approximate straight line connecting the complex impedances acquired at SOC 10% and the real axis.

図11に示すように、SOC判定部140は、複素平面上において、相異なる温度条件下で取得された複数の複素インピーダンスの第2所定周波数(図の例では、0.1Hz)における値を結ぶ近似直線を算出する。なお、近似直線の算出には、インピーダンス取得部110及び温度取得部120で取得されたデータを用いればよい。その後、SOC判定部140は、算出した近似直線と実軸(即ち、実数成分の軸)との交点を算出する。 As shown in FIG. 11, the SOC determination unit 140 connects the values of a plurality of complex impedances acquired under different temperature conditions at the second predetermined frequency (0.1 Hz in the example of the figure) on the complex plane. Calculate the approximate straight line. The data acquired by the impedance acquisition unit 110 and the temperature acquisition unit 120 may be used to calculate the approximate straight line. After that, the SOC determination unit 140 calculates the intersection of the calculated approximate straight line and the real axis (that is, the axis of the real number component).

ここで特に、本願発明者の研究するところによれば、複素インピーダンスがSOCに依存しない範囲では、算出した近似直線と実軸との交点の分布が、第2所定範囲内に収束することが判明している。図を見ても分かるように、複素インピーダンスがSOCに依存しないSOC60%の状態で測定されたデータでは、算出した近似直線と実軸との交点が、第2所定範囲内に収まっている。 Here, in particular, according to the research of the inventor of the present application, it is found that the distribution of the intersections of the calculated approximate straight line and the real axis converges within the second predetermined range in the range where the complex impedance does not depend on the SOC. doing. As can be seen from the figure, in the data measured in the state where the complex impedance does not depend on the SOC and the SOC is 60%, the intersection of the calculated approximate straight line and the real axis is within the second predetermined range.

一方、図12に示すように、複素インピーダンスがSOCに依存してしまうSOC10%の状態で測定されたデータでは、算出した近似直線と実軸との交点が、第2所定範囲内から大きく外れている(図11と比較すると、交点の位置が大きく左側にずれている)。 On the other hand, as shown in FIG. 12, in the data measured in the state where the complex impedance depends on the SOC at 10% SOC, the intersection point between the calculated approximate straight line and the real axis deviates greatly from the second predetermined range. (Compared to FIG. 11, the position of the intersection is largely shifted to the left).

以上のように、算出した交点が第2所定範囲内に収まっているか否かを判定すれば、バッテリ10のSOCが第1所定範囲内であるか否か(言い換えれば、傾き関数を利用して複素インピーダンスZの正確な値を推定できるか否か)を好適に判定することができる。なお、第2所定範囲は、事前のシミュレーション等によって予め決定しておけばよい。 As described above, if it is determined whether or not the calculated intersection is within the second predetermined range, whether or not the SOC of the battery 10 is within the first predetermined range (in other words, using the inclination function). Whether or not an accurate value of the complex impedance Z can be estimated) can be preferably determined. The second predetermined range may be determined in advance by a simulation or the like in advance.

ちなみに、バッテリ10のSOCが第1所定範囲内であるか否かは、バッテリ10の具体的なSOCの値からも判定できる。しかしながら、正確な複素インピーダンスが推定できない状況下では、バッテリ10のSOCを正確に推定することは難しい。しかるに、上述した方法によれば、バッテリ10のSOCが現時点では正確には分からない場合であっても、バッテリ10のSOCが第1所定範囲内であるか否かを判定できる。即ち、バッテリSOCの具体的な値を算出することなく、傾き関数を利用して複素インピーダンスZの正確な値を推定できる状態であるか否かを判定できる。 By the way, whether or not the SOC of the battery 10 is within the first predetermined range can be determined from the specific SOC value of the battery 10. However, it is difficult to accurately estimate the SOC of the battery 10 in a situation where an accurate complex impedance cannot be estimated. However, according to the method described above, it is possible to determine whether or not the SOC of the battery 10 is within the first predetermined range even when the SOC of the battery 10 is not exactly known at this time. That is, it can be determined whether or not the accurate value of the complex impedance Z can be estimated by using the slope function without calculating the specific value of the battery SOC.

(6)技術的効果
以上説明したように、本実施形態に係るインピーダンス推定装置によれば、バッテリ10の複素インピーダンスの値Zと温度Tの逆数との関係を示す傾き関数を利用することにより、所望の温度に対応する複素インピーダンスの値Zを比較的簡単に推定することができる。よって、例えばどのような温度条件下で測定した複素インピーダンスであっても、所定の基準温度に対応する複素インピーダンスの値Zに変換することができる。言い換えれば、バッテリ10の温度を実際に所定の基準温度にせずとも、バッテリ10が所定の基準温度である場合に測定されるであろう複素インピーダンスの値Zを知ることができる。この結果、複素インピーダンスの値Zを用いたバッテリ10の状態推定等が好適に行える。
(6) Technical Effect As described above, according to the impedance estimation device according to the present embodiment, by using a slope function showing the relationship between the complex impedance value Z of the battery 10 and the reciprocal of the temperature T, The value Z of the complex impedance corresponding to the desired temperature can be estimated relatively easily. Therefore, for example, even if the complex impedance is measured under any temperature condition, it can be converted into the value Z of the complex impedance corresponding to a predetermined reference temperature. In other words, it is possible to know the value Z of the complex impedance that would be measured when the battery 10 is at a predetermined reference temperature without actually setting the temperature of the battery 10 to a predetermined reference temperature. As a result, the state estimation of the battery 10 using the value Z of the complex impedance can be preferably performed.

また、本実施形態では、バッテリ10のSOCが第1所定範囲であると判定された場合に複素インピーダンスの値Zが推定され、そうでない場合には複素インピーダンスの値Zは推定されない。これにより、複素インピーダンスの値Zと温度Tとの間に傾き関数が示す関係が成立しない場合(具体的には、バッテリ10のSOCに依存して複素インピーダンスも変化するような場合)には、複素インピーダンスの値Zが推定されなくなる。よって、誤った複素インピーダンスの値Zが推定されてしまうことを防止でき、より好適に複素インピーダンスの値Zを推定することが可能となる。 Further, in the present embodiment, the complex impedance value Z is estimated when the SOC of the battery 10 is determined to be in the first predetermined range, and the complex impedance value Z is not estimated otherwise. As a result, when the relationship indicated by the slope function is not established between the value Z of the complex impedance and the temperature T (specifically, when the complex impedance also changes depending on the SOC of the battery 10), The value Z of the complex impedance cannot be estimated. Therefore, it is possible to prevent the erroneous complex impedance value Z from being estimated, and it is possible to more preferably estimate the complex impedance value Z.

<付記>
以上説明した実施形態から導き出される発明の各種態様を以下に説明する。
<Additional notes>
Various aspects of the invention derived from the embodiments described above will be described below.

(付記1)
付記1に記載のインピーダンス推定装置は、相異なる複数の温度で取得された電池の複素インピーダンスの第1所定周波数における値と、前記複素インピーダンスが取得された際の前記電池の温度とに基づいて、前記複素インピーダンスの前記第1所定周波数における値と、前記電池の温度の逆数との関係を示す傾き関数を導出する導出手段と、前記電池の充電量が第1所定範囲内であるか否かを判定する判定手段と、前記電池の充電量が第1所定範囲内であると判定された場合に、前記傾き関数を用いて、前記電池の所望の温度に対応する前記複素インピーダンスの前記所定周波数における値を推定する推定手段とを備える。
(Appendix 1)
The impedance estimation device according to Appendix 1 is based on the value of the complex impedance of the batteries acquired at a plurality of different temperatures at the first predetermined frequency and the temperature of the battery when the complex impedance is acquired. Derivation means for deriving a tilt function indicating the relationship between the value of the complex impedance at the first predetermined frequency and the reciprocal of the temperature of the battery, and whether or not the charge amount of the battery is within the first predetermined range. The determination means for determining and when it is determined that the charge amount of the battery is within the first predetermined range, the tilt function is used at the predetermined frequency of the complex impedance corresponding to the desired temperature of the battery. It is provided with an estimation means for estimating the value.

付記1に記載のインピーダンス推定装置によれば、相異なる複数の温度で取得された電池の複素インピーダンスの所定周波数における値と、複素インピーダンスが取得された際の電池の温度とに基づいて傾き関数が導出される。この傾き関数は、複素インピーダンスの所定周波数における値と、電池の温度の逆数との関係を示す関数として導出される。よって、傾き関数を利用すれば、電池の所望の温度に対応する複素インピーダンスの所定周波数における値を推定することができる。言い換えれば、実際の電池の温度によらず、所定の温度条件下での複素インピーダンスを推定することが可能となる。 According to the impedance estimation device described in Appendix 1, the tilt function is based on the value of the complex impedance of the batteries acquired at a plurality of different temperatures at a predetermined frequency and the temperature of the battery when the complex impedance is acquired. Derived. This slope function is derived as a function showing the relationship between the value of the complex impedance at a predetermined frequency and the reciprocal of the battery temperature. Therefore, by using the slope function, it is possible to estimate the value of the complex impedance corresponding to the desired temperature of the battery at a predetermined frequency. In other words, it is possible to estimate the complex impedance under a predetermined temperature condition regardless of the actual battery temperature.

ただし、電池の複素インピーダンスは、電池の充電量によっても変化する。具体的には、電池の充電量が第1所定範囲内である場合には、電池の複素インピーダンスと温度との間に傾き関数で示される関係が成立するが、電池の充電量が第1所定範囲内でない場合には、電池の複素インピーダンスと温度との間に傾き関数で示される関係が成立しなくなる。 However, the complex impedance of the battery also changes depending on the amount of charge of the battery. Specifically, when the charge amount of the battery is within the first predetermined range, the relationship indicated by the tilt function is established between the complex impedance of the battery and the temperature, but the charge amount of the battery is the first predetermined range. If it is not within the range, the relationship indicated by the tilt function does not hold between the complex impedance of the battery and the temperature.

よって、仮に電池の充電量が第1所定範囲内でない場合には、傾き関数を利用しても電池の複素インピーダンスを正確に推定することができなくなる。しかるに付記1に記載のインピーダンス推定装置では、電池の充電量が第1所定範囲内であると判定された場合に、傾き関数を利用して複素インピーダンスの所定周波数における値が推定される。これにより、誤った複素インピーダンスの値が推定されてしまうことが防止され、より正確な複素インピーダンスの値を推定することが可能となる。 Therefore, if the charge amount of the battery is not within the first predetermined range, the complex impedance of the battery cannot be accurately estimated even if the tilt function is used. However, in the impedance estimation device described in Appendix 1, when it is determined that the charge amount of the battery is within the first predetermined range, the value of the complex impedance at the predetermined frequency is estimated by using the slope function. This prevents an incorrect complex impedance value from being estimated, and makes it possible to estimate a more accurate complex impedance value.

(付記2)
付記2に記載のインピーダンス推定装置では、前記判定手段は、(i)前記複素インピーダンスの実数成分及び虚数成分を軸とする複素平面上で、相異なる複数の温度で取得された複数の前記複素インピーダンスの第2所定周波数における値を互いに結んだ近似直線と、前記実数成分の軸との交点を算出し、(ii)前記算出された交点が第2所定範囲内に収まる場合に、前記電池の充電量が前記第1所定範囲内であると判定する。
(Appendix 2)
In the impedance estimation device according to Appendix 2, the determination means is (i) a plurality of the complex impedances acquired at a plurality of different temperatures on a complex plane centered on the real number component and the imaginary number component of the complex impedance. The intersection of the approximate straight line connecting the values at the second predetermined frequency and the axis of the real number component is calculated, and (ii) the battery is charged when the calculated intersection falls within the second predetermined range. It is determined that the amount is within the first predetermined range.

付記2に記載のインピーダンス推定装置によれば、複素平面上において、相異なる複数の温度で取得された複数の複素インピーダンスの第2所定周波数における値を互いに結んだ近似直線と、実数成分の軸との交点とが算出される。そして、算出された交点が第2所定範囲内に収まる場合に、電池の充電量が第1所定範囲内であると判定される。 According to the impedance estimation device described in Appendix 2, on the complex plane, an approximate straight line connecting the values of a plurality of complex impedances acquired at a plurality of different temperatures at a second predetermined frequency to each other and an axis of a real number component are used. And the intersection of are calculated. Then, when the calculated intersection falls within the second predetermined range, it is determined that the charge amount of the battery is within the first predetermined range.

本願発明者の研究するところによれば、電池の複素インピーダンスと温度との間に傾き関数で示される関係が成立している場合(言い換えれば、電池の充電量が第1所定範囲内である場合)には、上述した交点の分布が一定の範囲に収束することが判明している。よって、算出した交点が第2所定範囲内に収まるか否かによって、電池の充電量が第1所定範囲内であるか否かを判定することができる。 According to the research of the inventor of the present application, when the relationship indicated by the slope function is established between the complex impedance of the battery and the temperature (in other words, when the charge amount of the battery is within the first predetermined range). ), It is known that the distribution of the above-mentioned intersections converges within a certain range. Therefore, it can be determined whether or not the charge amount of the battery is within the first predetermined range depending on whether or not the calculated intersection is within the second predetermined range.

本発明は、請求の範囲及び明細書全体から読み取るこのできる発明の要旨又は思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うインピーダンス推定装置もまた本発明の技術思想に含まれる。 The present invention can be appropriately modified within a range not contrary to the gist or idea of the invention that can be read from the claims and the entire specification, and an impedance estimation device accompanied by such a modification is also included in the technical idea of the present invention. ..

10 バッテリ
100 インピーダンス推定装置
110 インピーダンス取得部
120 温度取得部
130 傾き関数算出部
140 SOC判定部
150 インピーダンス推定部
10 Battery 100 Impedance estimation device 110 Impedance acquisition unit 120 Temperature acquisition unit 130 Tilt function calculation unit 140 SOC judgment unit 150 Impedance estimation unit

Claims (2)

相異なる複数の温度で取得された電池の複素インピーダンスのCole−Coleプロットにおける傾き成分に対応する第1所定周波数における値と、前記複素インピーダンスが取得された際の前記電池の温度とに基づいて、前記複素インピーダンスの前記第1所定周波数における値と、前記電池の温度の逆数との関係を示す傾き関数を導出する導出手段と、
前記電池の充電量が前記傾き関数が成立する第1所定範囲内であるか否かを判定する判定手段と、
前記電池の充電量が第1所定範囲内であると判定された場合に、前記傾き関数を用いて、前記電池の所望の温度に対応する前記複素インピーダンスの前記第1所定周波数における値を推定する推定手段と
を備えることを特徴とするインピーダンス推定装置。
Based on the value at the first predetermined frequency corresponding to the tilt component in the Core-Cole plot of the complex impedance of the batteries acquired at a plurality of different temperatures and the temperature of the battery when the complex impedance was acquired. Derivation means for deriving a tilt function indicating the relationship between the value of the complex impedance at the first predetermined frequency and the reciprocal of the temperature of the battery.
A determination means for determining whether or not the charge amount of the battery is within the first predetermined range in which the inclination function is established, and
When it is determined that the charge amount of the battery is within the first predetermined range, the inclination function is used to estimate the value of the complex impedance corresponding to the desired temperature of the battery at the first predetermined frequency. An impedance estimation device including an estimation means.
前記判定手段は、(i)前記複素インピーダンスの実数成分及び虚数成分を軸とする複素平面上で、相異なる複数の温度で取得された複数の前記複素インピーダンスのCole−Coleプロットにおける傾き成分に対応する第2所定周波数における値を互いに結んだ近似直線と、前記実数成分の軸との交点を算出し、(ii)前記算出された交点が前記第1所定範囲に応じて定まる第2所定範囲内に収まる場合に、前記電池の充電量が前記第1所定範囲内であると判定することを特徴とする請求項1に記載のインピーダンス推定装置。 The determination means (i) corresponds to (i) a tilt component in a Cole-Cole plot of a plurality of the complex impedances acquired at a plurality of different temperatures on a complex plane centered on the real number component and the imaginary number component of the complex impedance. an approximate straight line connecting together the value of the second predetermined frequency, the calculating the intersection of the axis of the real component, (ii) in a second predetermined range intersection the calculated is determined according to the first predetermined range The impedance estimation device according to claim 1, wherein it is determined that the charge amount of the battery is within the first predetermined range.
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