JP6945485B2 - Hysteresis voltage estimator of storage battery, remaining amount estimation device of storage battery using this, management system of storage battery - Google Patents
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Description
本願は、蓄電池の残量推定に用いる蓄電池のヒステリシス電圧推定装置、およびこれを用いた蓄電池の残量推定装置、蓄電池の管理システムに関するものである。 The present application relates to a storage battery hysteresis voltage estimation device used for estimating the remaining amount of a storage battery, a storage battery remaining amount estimating device using the same, and a storage battery management system.
蓄電池を効率的に使用するためには、蓄電池の残量(SoC:State of Charge)を精度よく把握することが重要である。しかし、SoCは直接計測できる物理量ではないため、蓄電池を流れる電流、蓄電池の端子間電圧などからSoCを推定する必要がある。 In order to use the storage battery efficiently, it is important to accurately grasp the remaining amount (SoC: State of Charge) of the storage battery. However, since SoC is not a physical quantity that can be directly measured, it is necessary to estimate SoC from the current flowing through the storage battery, the voltage between terminals of the storage battery, and the like.
SoCを求める手法としては、蓄電池の電流と電圧の測定値から開回路電圧(OCV:Open Circuit Voltage)を求め、あらかじめ実験で得たOCVとSoCとの関係を表すルック・アップ・テーブルにOCVを入力することで、OCVをSoCに変換する技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。 As a method for obtaining SoC, the open circuit voltage (OCV: Open Circuit Voltage) is obtained from the measured values of the current and voltage of the storage battery, and the OCV is added to the lookup table showing the relationship between OCV and SoC obtained in advance in the experiment. A technique for converting OCV to SoC by inputting is disclosed (see, for example, Patent Document 1).
実際の蓄電池は充電後と放電後とでOCVとSoCとの関係が異なるヒステリシス特性を有することがあるため、ルック・アップ・テーブルにより精度よくSoCを一意に求めることはできない。そのため、所定の電流を蓄電池に供給してヒステリシスモデルのパラメータを同定することで、精度を向上させたSoCを求める手法が開示されている(例えば、特許文献2参照)。 Since an actual storage battery may have a hysteresis characteristic in which the relationship between OCV and SoC differs between after charging and after discharging, it is not possible to accurately and uniquely obtain SoC from a look-up table. Therefore, a method for obtaining a SoC with improved accuracy by supplying a predetermined current to a storage battery and identifying the parameters of the hysteresis model is disclosed (see, for example, Patent Document 2).
上記特許文献1においては、電流と電圧の測定値からOCVを求めた後にSoCを推定することができる。しかしながら上述したヒステリシス特性を有することがあるため、蓄電池の種類によっては推定したSoCが大きな誤差を持つという課題があった。
In
上記特許文献2においては、ヒステリシスモデルはヒステリシス電圧の最大幅とヒステリシス電圧の変化速度でパラメトライズされており、ヒステリシス電圧の変化速度は電流の絶対値に比例するものとしている。そこで特許文献2の手法によって求めたヒステリシスパラメータをもとにヒステリシス電圧を計算し、特許文献1の手法と組み合わせることで精度を向上させたSoCを推定することができる。しかしながら蓄電池のヒステリシス電圧は特許文献2に記載されたヒステリシスモデルには必ずしも従わないため、正確なヒステリシス電圧の推定ができていないという課題があった。
In
本願は前記のような課題を解決するためになされたものであり、ヒステリシス電圧を精度よく推定することのできる蓄電池のヒステリシス電圧推定装置を得ることを目的とする。 The present application has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present application is to obtain a hysteresis voltage estimation device for a storage battery capable of accurately estimating a hysteresis voltage.
本願に開示される蓄電池のヒステリシス電圧推定装置は、充放電の過程で複数のステージ構造が形成される蓄電池を流れる電流を計測する電流計測部と、蓄電池の端子間電圧を計測する電圧計測部と、電流計測部によって計測された電流値または電圧計測部によって計測された電圧値から蓄電池のSoCを推定するSoC推定部と、蓄電池の充電時の各ステージにおける電極物質のモル分率である第1の変数群および前記蓄電池の放電時の各ステージにおける電極物質のモル分率である第2の変数群を記憶するモル分率記憶部と、電流値、第1の変数群および前記第2の変数群から充電時は第1の変数群および第2の変数群の間の個々の充電時遷移確率を表す比例係数の第1の係数群を計算し、放電時は第1の変数群および第2の変数群の間の個々の放電時遷移確率を表す比例係数の第2の係数群を計算する遷移確率計算部と、第1の変数群および第2の変数群に加え、第1の係数群または第2の係数群から、現在時刻の新第1の変数群および新第2の変数群を計算し、かつ新第1の変数群および新第2の変数群をモル分率記憶部に記憶させるモル分率計算部と、新第1の変数群の総和と新第2の変数群の総和との比率およびSoCを用いて決定される電圧からヒステリシス電圧を計算するヒステリシス電圧計算部とを備えたものである。 The storage battery hysteresis voltage estimation device disclosed in the present application includes a current measuring unit that measures the current flowing through the storage battery in which a plurality of stage structures are formed in the process of charging and discharging, and a voltage measuring unit that measures the inter-terminal voltage of the storage battery. The SoC estimation unit that estimates the SoC of the storage battery from the current value measured by the current measurement unit or the voltage value measured by the voltage measurement unit, and the first molar fraction of the electrode material at each stage when the storage battery is charged. And the molar fraction storage unit that stores the second variable coefficient which is the molar fraction of the electrode material at each stage when the storage battery is discharged, the current value, the first variable group, and the second variable. From the group, when charging, the first coefficient group of proportional coefficients representing the individual charging transition probabilities between the first variable group and the second variable group is calculated, and when discharging, the first variable group and the second variable group are calculated. A transition probability calculation unit that calculates a second coefficient group of proportional coefficients representing individual discharge transition probabilities between the variable groups of, and a first coefficient group in addition to the first variable group and the second variable group. Alternatively, the new first variable group and the new second variable group at the current time are calculated from the second coefficient group, and the new first variable group and the new second variable group are stored in the molar fraction storage unit. It is provided with a molar fraction calculation unit for calculating the hysteresis voltage and a hysteresis voltage calculation unit for calculating the hysteresis voltage from the ratio of the sum of the new first variable group and the sum of the new second variable group and the voltage determined by using the SoC. It is a coefficient.
本願に開示される蓄電池のヒステリシス電圧推定装置によれば、蓄電池のヒステリシス電圧を精度よく推定することができる。 According to the storage battery hysteresis voltage estimation device disclosed in the present application, the hysteresis voltage of the storage battery can be estimated accurately.
以下、実施の形態の蓄電池のヒステリシス電圧推定装置を図に基づいて説明するが、各図において同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。 Hereinafter, the hysteresis voltage estimation device of the storage battery of the embodiment will be described with reference to the drawings, but the same or corresponding members and parts will be described with the same reference numerals in each figure.
実施の形態1.
蓄電池のヒステリシス電圧推定装置101を説明するにあたって、蓄電池109としてグラファイト負極を用いたリチウムイオン蓄電池の場合について説明するが、蓄電池のヒステリシス電圧推定装置101はグラファイト負極を用いたリチウムイオン蓄電池への適用に限られるものではなく、例えばチタン酸リチウム電極においても適用することができる。
In explaining the hysteresis
本願は、ステージ間の遷移、つまり各ステージの負極物質のモル分率pの変化率は比例係数である遷移確率(充電時はk、放電時のlで示す)に比例することに基づき、係数としての遷移確率と変数としてのモル分率を求めてヒステリシス電圧を推定するものである。この蓄電池のヒステリシス電圧を推定する過程について、数式を用いてまず説明する。説明は基本的なモデルを利用して段階的に行う。モデルの導入に先立ち、リチウムイオンの挿入脱離に伴い複数のステージ構造をとるグラファイト負極のステージ構造について説明する。 The present application is based on the fact that the transition between stages, that is, the rate of change in the mole fraction p of the negative electrode material in each stage is proportional to the transition probability (indicated by k during charging and l during discharging), which is a proportional coefficient. The hysteresis voltage is estimated by obtaining the transition probability as a variable and the mole fraction as a variable. The process of estimating the hysteresis voltage of this storage battery will first be described using a mathematical formula. The explanation will be given step by step using a basic model. Prior to the introduction of the model, the stage structure of the graphite negative electrode, which has a plurality of stage structures due to the insertion and desorption of lithium ions, will be described.
図1は、一般的なグラファイト負極の充放電時のステージ構造説明図である。六方晶系のグラファイト1の各層内に、リチウムイオン2が挿入される。蓄電池が完全に放電されリチウムイオンが存在しないときのステージを、図1の右端のステージ∞で示す。リチウムイオンが挿入されていないグラファイトは六角形の格子が半周期ずれて重なるため、各層をずらして表示している。蓄電池が充電されていくに従って、グラファイト負極のステージはステージ4、ステージ3、ステージ2と変化し、満充電の状態ではステージ1となる。グラファイトの層間にリチウムイオンが挿入された場合、ずれていた格子はそろう。ここでステージを表す数字は、グラファイトの何層に1層のリチウムイオンが挿入されているかを表している。例えば、ステージ2ではグラファイトの2層に1層のリチウムイオンが挿入されている。蓄電池が放電されるとき、ステージは充電と逆にステージ1からステージ∞へと遷移する。詳細には、蓄電池が充電されるときのグラファイト負極は、最初はステージ∞とステージ4の混合状態となる。充電に従ってステージ4の割合が増加していき、最終的に全体がほぼステージ4となった後に、グラファイト負極はステージ4とステージ3の混合状態へと遷移する。その後のステージ3からステージ2への遷移、ステージ2からステージ1への遷移についても同様である。
FIG. 1 is an explanatory diagram of a stage structure during charging and discharging of a general graphite negative electrode.
まずは簡略化した3つのステージのみで構成された第1のモデルを考え、遷移確率とモル分率の計算について説明する。図2は、ヒステリシスを考慮しない場合の3つのステージ間の状態遷移図である。3つのステージとは、ステージ1とステージ2とステージ∞である。ここで各ステージの負極物質のモル分率をp1、p2、p∞とおく。充電時におけるステージ∞からステージ2への遷移は、p∞に比例するものと考えられる。よって比例係数、すなわち充電時遷移確率をk2とすると、p∞の変化率は、
ステージ2に含まれるリチウムイオン量はステージ1に含まれるリチウムイオン量の半分であるから、グラファイト負極全体のリチウム量の増減はdp1+dp2/2で表される。これはグラファイト負極のSoC変化に等しいため、負極容量をQ[C]、電池の電流をI[A]とすると、
モル分率を用いたグラファイト負極の電位の計算について説明する。ステージ1とステージ2がグラファイト負極内で共存しているとき、ネルンストの式からグラファイト負極の電位Eは、
次に、ヒステリシスの原因となる欠陥を含むステージを追加した第2のモデルを考え、ヒステリシス電圧を計算する。図4は、ヒステリシスを考慮した場合の4つのステージ間の状態遷移図である。4つのステージとは、ステージ1と欠陥を含まないステージ2と欠陥を含むステージ2Lとステージ∞である。
Next, consider a second model with a stage containing defects that cause hysteresis, and calculate the hysteresis voltage. FIG. 4 is a state transition diagram between four stages when hysteresis is taken into consideration. The four stages are
グラファイト負極のステージ構造は現実には大域的に完全に達成されるわけではなく、欠陥を含むものである。つまりステージ4のグラファイト負極であったとしても、部分的には3層に1層、あるいは5層に1層というようにリチウムイオンが挿入され得る。この欠陥は、主に充電時に発生することが観測事実から知られている。また欠陥を含むステージの電位は欠陥を含まないステージの電位より僅かに低いため、この電位の差がヒステリシスの原因となっている。
In reality, the stage structure of the graphite negative electrode is not completely achieved globally, and includes defects. That is, even if it is the graphite negative electrode of the
充電時、ステージ∞からは欠陥を含むステージ2Lへ遷移する。ステージ2Lに欠陥が含まれていたとしてもステージ1への遷移に従って欠陥は解消されるため、ステージ2Lからの遷移先はステージ1となる。同時に、放電によって生成されたステージ2からもステージ1へ遷移する。放電時は充電時より欠陥が少なくなるため、ステージ1からの遷移先は欠陥のないステージ2と欠陥のあるステージ2Lの双方となる。ステージ2から放電する場合の遷移先はステージ∞となるが、同時に充電によって生成されたステージ2Lからもステージ∞に遷移する。この結果,式(1)と式(2)は、
次に実施の形態1における蓄電池のヒステリシス電圧推定装置101の概略構成について説明する。図5は実施の形態1における蓄電池のヒステリシス電圧推定装置101の構成図、図6は蓄電池のヒステリシス電圧推定装置101の処理の一部を示すフローチャートである。なお図5には、充放電の過程で複数のステージ構造が形成される蓄電池109、ヒステリシス電圧を用いたSoC推定部110、蓄電池制御装置111も蓄電池のヒステリシス電圧推定装置101と併せて示している。蓄電池のヒステリシス電圧推定装置101とヒステリシス電圧を用いたSoC推定部110とで蓄電池の残量推定装置100が構成され、蓄電池の残量推定装置100と蓄電池制御装置111と蓄電池109とで蓄電池の管理システム112が構成される。
Next, a schematic configuration of the hysteresis
蓄電池のヒステリシス電圧推定装置101は、電流計測部102、電圧計測部103、SoC推定部104、遷移確率計算部105、モル分率記憶部106、モル分率計算部107、ヒステリシス電圧計算部108を備えて構成される。蓄電池のヒステリシス電圧推定装置101はハードウエアの一例を図7に示すように、プロセッサ113と記憶装置114から構成される。記憶装置は図示していないが、ランダムアクセスメモリ等の揮発性記憶装置と、フラッシュメモリ等の不揮発性の補助記憶装置とを具備する。また、フラッシュメモリの代わりにハードディスクの補助記憶装置を具備してもよい。プロセッサ113は、記憶装置114から入力されたプログラムを実行する。この場合、補助記憶装置から揮発性記憶装置を介してプロセッサ113にプログラムが入力される。また、プロセッサ113は、演算結果等のデータを記憶装置114の揮発性記憶装置に出力してもよいし、揮発性記憶装置を介して補助記憶装置にデータを保存してもよい。
The storage battery hysteresis
蓄電池のヒステリシス電圧推定装置101は、例えば蓄電池の管理システム112に搭載されたマイクロコントローラのソフトウェアとして実現することができる。図6において、最上段はフローチャートの開始を示し最下段はループ端を示すものである。蓄電池のヒステリシス電圧を推定するために必要なモル分率の計算処理はループが組まれ、計算された現在時刻における最新のモル分率がヒステリシス電圧の推定に用いられる。計算処理のループは、予め定められた時刻において繰り返して行われる。なおソフトウェアとして実施する場合であるが、図6のフローチャートに限るものではなく、フローチャートの各処理で必要とされる情報が当該処理以前に得られるのであれば処理の入れ替えは許容される。
The hysteresis
図6において電流計測部102は、蓄電池109を流れる電流を計測し、計測した電流値をSoC推定部104および遷移確率計算部105に出力する(ステップS101)。電圧計測部103は、蓄電池109の端子間電圧を計測し、計測した電圧値をSoC推定部104に出力する(ステップS102)。SoC推定部104は、例えば電流積算法を利用して計測された電流値または計測された電圧値の少なくともいずれか一方に基づいて蓄電池109のSoCを推定し、推定したSoCをヒステリシス電圧計算部108に出力する(ステップS103)。
In FIG. 6, the
モル分率記憶部106は、蓄電池109の充電時の各ステージにおける電極物質のモル分率である第1の変数群と蓄電池109の放電時の各ステージにおける電極物質のモル分率である第2の変数群とを記憶し、記憶した第1の変数群と第2の変数群を遷移確率計算部105およびモル分率計算部107に出力する(ステップS104)。遷移確率計算部105は、入力された電流値と第1の変数群と第2の変数群とから、充電時は第1の変数群と第2の変数群の間の個々の充電時遷移確率を表す第1の係数群を、放電時は第1の変数群と第2の変数群の間の個々の放電時遷移確率を表す第2の係数群を計算し、計算した第1の係数群と第2の係数群をモル分率計算部107に出力する(ステップS105)。
The mole
モル分率計算部107は、入力された第1の変数群と第2の変数群に加えて第1の係数群または第2の係数群とから現在時刻における最新の第1の変数群と第2の変数群(以下、新第1の変数群、新第2の変数群と記す)を計算し、得られた新第1の変数群と新第2の変数群をモル分率記憶部106に記憶させるとともにヒステリシス電圧計算部108に出力する(ステップS106)。ヒステリシス電圧計算部108は、数式を用いて後述するが新第1の変数群の総和と前記新第2の変数群の総和との比率とSoCを用いて決定される電圧とからヒステリシス電圧を計算により推定し、推定された蓄電池のヒステリシス電圧を、ヒステリシス電圧を用いたSoC推定部110へ出力する。ここでは推定された蓄電池のヒステリシス電圧を用いて精度よくSoCを推定する。推定したSoCは蓄電池制御装置111に入力され、蓄電池109の制御に利用される。なおモル分率記憶部106に記憶された新第1の変数群と新第2の変数群は、次の時刻の計算においては第1の変数群と第2の変数群として、遷移確率計算部105およびモル分率計算部107へ出力される。
The molar fraction calculation unit 107 is the latest first variable group and the first coefficient group at the current time from the input first variable group and the second variable group, as well as the first coefficient group or the second coefficient group. Two variable groups (hereinafter referred to as new first variable group and new second variable group) are calculated, and the obtained new first variable group and new second variable group are stored in the molar
最後に、蓄電池のヒステリシス電圧推定装置101に用いるステージの数を4つに限定せず一般化した第3のモデルを考え、ヒステリシス電圧を計算する。図8は、ヒステリシスを考慮した場合のn個のステージ間の状態遷移図である。なおステージ∞からステージ1至る各ステージは欠陥を含むステージを有し、欠陥を含むステージと含まないステージにおいても相互に遷移するものと考える。
Finally, the hysteresis voltage is calculated by considering a generalized third model in which the number of stages used in the hysteresis
先に示したモデルと同様に、遷移確率とモル分率を最初に計算する。充電時のステージjの遷移は、
遷移確率計算部105は、第1のモデルで示した手法と同様に、各時刻において式(20)と式(22)の連立方程式を解くことで、n個の第1の係数群k1、k2、・・・、knおよび第2の係数群l1、l2、・・・、lnを決定する。モル分率計算部107は、遷移確率計算部105において計算された第1の係数群または第2の係数群を用いて、式(16)と式(17)、または式(18)と式(19)からなる連立微分方程式を単位時間だけ積分して現在時刻における新第1の変数群p1、p2L、・・・、pnLおよび新第2の変数群p2、・・・、pn、p∞を求める。
The transition
ヒステリシス電圧計算部108は、モル分率計算部107によって計算された現在時刻の新第1の変数群および新第2の変数群からヒステリシス電圧を、
なお蓄電池のヒステリシス電圧推定装置101を最初に稼働したとき、前回時刻の変数群がモル分率記憶部106に記憶されていない。その際、最初の稼働は蓄電池が満充電の状態から始まるためp1はほぼ1であり、他はモル分率の総和は1であることから小さな値からスタートすればよい。
When the hysteresis
以上のように、この蓄電池のヒステリシス電圧推定装置101では、ヒステリシス電圧が共存するステージ構造のペアが切り替わる点において顕著に緩和するという性質を観測し、ステージの遷移と密接に関わる現象としてモデル化しているため、蓄電池のヒステリシス電圧をより正確に推定することができる。また、SoCが0または1のときステージのモル分率はステージ1かステージ∞に集中し、そのときのヒステリシス電圧は計算上0となる特性が自然に与えられるため、従来のヒステリシス電圧計算方法ではこの特性を注意深く与えなければ数値計算上の問題が発生する可能性があったが、数値計算上の問題を原理的に非発生とすることができる。
As described above, the hysteresis
なお本実施の形態においては、同時に存在できないステージについての制約を式(21)のように表したがこれに限るものではなく、srelu(θ)またはlog(1+eθ)といった関数を用いて表しても構わない。 In the present embodiment, the restrictions on the stages that cannot exist at the same time are expressed as in Eq. (21), but are not limited to this, and are expressed using a function such as srel (θ) or log (1 + e θ). It doesn't matter.
実施の形態2.
実施の形態2における蓄電池のヒステリシス電圧推定装置101の概略構成について説明する。図9は、実施の形態2における蓄電池のヒステリシス電圧推定装置101の構成図である。実施の形態1では第1の係数群および第2の係数群は前回時刻と現在時刻の間で定数とみなしていたが、実施の形態2では蓄電池のヒステリシス電圧推定装置101の動作周期が比較的長い場合を考慮して、第1の係数群と第2の係数群を非定数とするものである。なお、他の構成については実施の形態1の記載と同様であるため、同一の符号を付して説明を省略する。
The schematic configuration of the hysteresis
図9に示すように、蓄電池のヒステリシス電圧推定装置101は、図5の遷移確率計算部105とモル分率計算部107に代えてDAE計算部201(DAE:Differential Algebraic Equations)を備えて構成される。モル分率記憶部106は、第1の変数群と第2の変数群と第1の係数群と第2の係数群を記憶し、記憶した第1の変数群と第2の変数群と第1の係数群と第2の係数群をDAE計算部201に出力する。DAE計算部201は、入力された電流値と第1の変数群と第2の変数群に加えて第1の係数群または第2の係数群とから、後述する微分代数方程式(DAE)を解くことで、現在時刻における新第1の変数群と新第2の変数群、および新第1の係数群または新第2の係数群を計算し、計算した結果をモル分率記憶部106に記憶させるとともにヒステリシス電圧計算部108に出力する。
As shown in FIG. 9, the hysteresis
第1の係数群および第2の係数群は前回時刻と現在時刻の間で定数とみなすと、蓄電池のヒステリシス電圧推定装置101の動作周期が比較的長い場合は計算誤差が大きくなる問題があるため、式(16)および式(17)、または式(18)および式(19)と、式(20)および式(22)の全てを連立させて得られる微分代数方程式を考える。ここで第1の係数群をまとめて記号kで表し、第2の係数群をまとめて記号lで表す。さらに第1の変数群を記号pLで表し、第2の変数群を記号pBで表す。このとき式(20)は係数kに関する斉次線形式であり、式(22)はkに関する線形式であるから、式(16)および式(17)と、式(20)と式(22)はまとめて、
以上のように、この蓄電池のヒステリシス電圧推定装置101では非線形な微分方程式を陽に取り扱い、第1の係数群と第2の係数群を非定数として得ることで動作周期が長いときに大きくなる誤差を抑制するため、装置全体の動作周期が比較的長い場合であっても、精度良く蓄電池のヒステリシス電圧を推定することができる。
As described above, the hysteresis
以上の実施の形態1、2に示した構成は、本願の構成の一例であり、本願の要旨を逸脱しない範囲で、実施の形態の組み合わせまたは一部を省略する等、変更して構成することも可能であることは言うまでもない。
The configuration shown in the
100 蓄電池の残量推定装置、101 蓄電池のヒステリシス電圧推定装置、102 電流計測部、103 電圧計測部、104 SoC推定部、105 遷移確率計算部、106 モル分率記憶部、107 モル分率計算部、108 ヒステリシス電圧計算部、109 蓄電池、110 ヒステリシス電圧を用いたSoC推定部、111 蓄電池制御装置、112 蓄電池の管理システム、201 DAE計算部 100 Rechargeable battery remaining amount estimation device, 101 Storage battery hysteresis voltage estimation device, 102 Current measurement unit, 103 Voltage measurement unit, 104 SoC estimation unit, 105 Transition probability calculation unit, 106 molar fraction storage unit, 107 molar fraction calculation unit , 108 Hysteresis voltage calculation unit, 109 storage battery, SoC estimation unit using 110 hysteresis voltage, 111 storage battery control device, 112 storage battery management system, 201 DAE calculation unit
Claims (7)
前記蓄電池の端子間電圧を計測する電圧計測部と、
前記電流計測部によって計測された電流値または前記電圧計測部によって計測された電圧値から前記蓄電池のSoCを推定するSoC推定部と、
前記蓄電池の充電時の各ステージにおける電極物質のモル分率である第1の変数群および前記蓄電池の放電時の各ステージにおける電極物質のモル分率である第2の変数群を記憶するモル分率記憶部と、
前記電流値、前記第1の変数群および前記第2の変数群から充電時は前記第1の変数群および前記第2の変数群の間の個々の充電時遷移確率を表す比例係数の第1の係数群を計算し、放電時は前記第1の変数群および前記第2の変数群の間の個々の放電時遷移確率を表す比例係数の第2の係数群を計算する遷移確率計算部と、
前記第1の変数群および前記第2の変数群に加え、前記第1の係数群または前記第2の係数群から、現在時刻の新第1の変数群および新第2の変数群を計算し、かつ前記新第1の変数群および前記新第2の変数群を前記モル分率記憶部に記憶させるモル分率計算部と、
前記新第1の変数群の総和と前記新第2の変数群の総和との比率および前記SoCを用いて決定される電圧からヒステリシス電圧を計算するヒステリシス電圧計算部と、
を備える蓄電池のヒステリシス電圧推定装置。 A current measuring unit that measures the current flowing through a storage battery in which multiple stage structures are formed in the process of charging and discharging,
A voltage measuring unit that measures the voltage between the terminals of the storage battery,
A SoC estimation unit that estimates the SoC of the storage battery from the current value measured by the current measurement unit or the voltage value measured by the voltage measurement unit.
The mole fraction that stores the first variable group that is the mole fraction of the electrode material in each stage when the storage battery is charged and the second variable group that is the mole fraction of the electrode material in each stage when the storage battery is discharged. Rate memory and
The first of the proportional coefficients representing the individual charging transition probabilities between the current value, the first variable group and the second variable group when charging, between the first variable group and the second variable group. With a transition probability calculation unit that calculates the coefficient group of the above and calculates the second coefficient group of the proportional coefficient representing the individual discharge transition probability between the first variable group and the second variable group at the time of discharge. ,
In addition to the first variable group and the second variable group, a new first variable group and a new second variable group at the current time are calculated from the first coefficient group or the second coefficient group. In addition, the molar fraction calculation unit that stores the new first variable group and the new second variable group in the molar fraction storage unit, and
A hysteresis voltage calculation unit that calculates the hysteresis voltage from the ratio of the sum of the new first variable group to the sum of the new second variable group and the voltage determined by using the SoC.
Hysteresis voltage estimation device for storage batteries.
前記蓄電池の端子間電圧を計測する電圧計測部と、
前記電流計測部によって計測された電流値または前記電圧計測部によって計測された電圧値から前記蓄電池のSoCを推定するSoC推定部と、
前記蓄電池の充電時の各ステージにおける電極物質のモル分率である第1の変数群および前記蓄電池の放電時の各ステージにおける電極物質のモル分率である第2の変数群および前記第1の変数群と前記第2の変数群の間の個々の充電時遷移確率を表す第1の係数群および前記第1の変数群と前記第2の変数群の間の個々の放電時遷移確率を表す第2の係数群を記憶するモル分率記憶部と、
前記電流値、前記第1の変数群および前記第2の変数群に加え、前記第1の係数群または前記第2の係数群から、現在時刻の新第1の変数群および新第2の変数群に加え、新第1の係数群または新前記第2の係数群を計算し、かつ前記新第1の変数群および前記新第2の変数群に加え、前記新第1の係数群または前記新前記第2の係数群を前記モル分率記憶部に記憶させるDAE計算部と、
前記新第1の変数群の総和と前記新第2の変数群の総和との比率および前記SoCを用いて決定される電圧からヒステリシス電圧を計算するヒステリシス電圧計算部と、を備え、
前記DAE計算部において、
前記第1の変数群および前記第2の変数群と、前記第1の係数群または前記第2の係数群との関係式と、前記第1の係数群または前記第2の係数群に依存する前記第1の変数群および前記第2の変数群が満たす微分代数方程式を解くことで前記新第1の変数群および前記新第2の変数群に加え、前記新第1の係数群または前記新前記第2の係数群を計算することを特徴とする蓄電池のヒステリシス電圧推定装置。 A current measuring unit that measures the current flowing through a storage battery in which multiple stage structures are formed in the process of charging and discharging,
A voltage measuring unit that measures the voltage between the terminals of the storage battery,
A SoC estimation unit that estimates the SoC of the storage battery from the current value measured by the current measurement unit or the voltage value measured by the voltage measurement unit.
The first variable group which is the molar fraction of the electrode material in each stage when the storage battery is charged, the second variable group which is the molar fraction of the electrode material in each stage when the storage battery is discharged, and the first variable group. The first coefficient group representing the individual charging transition probability between the variable group and the second variable group and the individual discharging transition probability representing the individual discharging transition probability between the first variable group and the second variable group. A molar fraction storage unit that stores the second coefficient group,
In addition to the current value, the first variable group, and the second variable group, a new first variable group and a new second variable group at the current time are obtained from the first coefficient group or the second coefficient group. In addition to the group, the new first coefficient group or the new second coefficient group is calculated, and in addition to the new first variable group and the new second variable group, the new first coefficient group or the new A DAE calculation unit that stores the second coefficient group in the molar fraction storage unit,
It is provided with a hysteresis voltage calculation unit that calculates a hysteresis voltage from the ratio of the sum of the new first variable group to the sum of the new second variable group and the voltage determined by using the SoC.
In the DAE calculation unit
It depends on the relational expression between the first variable group and the second variable group, the first coefficient group or the second coefficient group, and the first coefficient group or the second coefficient group. By solving the differential algebra equation satisfied by the first variable group and the second variable group, in addition to the new first variable group and the new second variable group, the new first coefficient group or the new A storage battery hysteresis voltage estimation device, characterized in that the second coefficient group is calculated.
前記第1の分類に含まれる変数の増減の総和と前記第2の分類に含まれる変数の総和の積と、前記第1の分類に含まれる変数の総和と前記第2の分類に含まれる変数の増減の総和の積を足し合わせたものが0であることを表す方程式を前記遷移確率計算部で解くことで前記第1の係数群および前記第2の係数群に含まれる比例係数を計算することを特徴とする請求項1に記載の蓄電池のヒステリシス電圧推定装置。 The variables included in the first variable group and the second variable group are classified into the first classification on the charging side including the variables when fully charged and the first on the discharging side including the variables when completely discharged. Classify into two categories, two categories,
The product of the sum of the increase / decrease of the variables included in the first classification, the sum of the variables included in the second classification, the sum of the variables included in the first classification, and the variables included in the second classification. The proportional coefficient included in the first coefficient group and the second coefficient group is calculated by solving the equation indicating that the sum of the products of the sums of increases and decreases of is 0 by the transition probability calculation unit. The hysteresis voltage estimation device for a storage battery according to claim 1.
前記第1の分類に含まれる変数の増減の総和と前記第2の分類に含まれる変数の総和の積と、前記第1の分類に含まれる変数の総和と前記第2の分類に含まれる変数の増減の総和の積を足し合わせたものが0であることを表す方程式を前記DAE計算部で解くことで前記第1の係数群および前記第2の係数群に含まれる比例係数を計算することを特徴とする請求項2に記載の蓄電池のヒステリシス電圧推定装置。 The variables included in the first variable group and the second variable group are classified into the first classification on the charging side including the variables when fully charged and the first on the discharging side including the variables when completely discharged. Classify into two categories, two categories,
The product of the sum of the increase / decrease of the variables included in the first classification, the sum of the variables included in the second classification, the sum of the variables included in the first classification, and the variables included in the second classification. The proportional coefficient included in the first coefficient group and the second coefficient group is calculated by solving the equation representing that the sum of the products of the sums of increase and decrease of is 0 by the DAE calculation unit. 2. The hysteresis voltage estimation device for a storage battery according to claim 2.
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