JP6979896B2 - Rechargeable battery status detector and rechargeable battery status detection method - Google Patents
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Description
本発明は、充電可能電池状態検出装置および充電可能電池状態検出方法に関するものである。 The present invention relates to a rechargeable battery state detecting device and a rechargeable battery state detecting method.
充電可能電池の分極電圧を検出する技術としては、例えば、特許文献1に開示される技術がある。
As a technique for detecting the polarization voltage of a rechargeable battery, for example, there is a technique disclosed in
特許文献1に開示された技術では、充放電終了後の分極の影響による電圧変化は、充放電終了直前の充放電履歴によって大きく異なるが、充放電終了から所定時間経過後は、電圧変化率と安定電圧を求めるための電圧補正値との間に所定の相関があることから、この相関を用いて電圧補正値を高精度に推定する。推定された電圧補正値から安定電圧を高精度に求めることができ、さらに充電率を推定して状態検知を行うことができる。
In the technique disclosed in
ところで、特許文献1に開示された技術では、充放電が終了した後の電圧を使用するため、分極電圧を推定できる機会が限られるという問題点がある。また、分極電圧は、時間経過で変化するため、推定から時間が経過した時点での推定精度が悪化するという問題点がある。
By the way, in the technique disclosed in
本発明は、以上のような状況に鑑みてなされたものであり、任意のタイミングで分極電圧を推定できるとともに、推定から時間が経過した場合でも推定精度の低下を抑制できる充電可能電池状態検出装置および充電可能電池状態検出方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above situations, and is a rechargeable battery state detection device capable of estimating a polarization voltage at an arbitrary timing and suppressing a decrease in estimation accuracy even when time has passed since the estimation. And it is intended to provide a method for detecting the state of a rechargeable battery.
上記課題を解決するために、本発明は、充電可能電池の状態を検出する充電可能電池状態検出装置において、前記充電可能電池をパルス放電させる放電手段と、前記放電手段によるパルス放電の際またはその前後の電圧値および電流値を測定する測定手段と、前記測定手段によって測定された電圧値および電流値に基づいて第1計算方法によって前記充電可能電池の等価回路を構成する所定の回路要素の値を計算する第1計算手段と、前記測定手段によって測定された電圧値および電流値に基づいて前記第1計算方法とは異なる第2計算方法によって前記充電可能電池の等価回路を構成する所定の回路要素の値を計算する第2計算手段と、前記第1計算手段および前記第2計算手段によって計算された回路要素の値の差、比率、または、回路要素の値を所定の関数に適用して得た値に基づいて前記充電可能電池の分極電圧を算出する算出手段と、を有することを特徴とする。
このような構成によれば、任意のタイミングで分極電圧を推定できるとともに、推定から時間が経過した場合でも推定精度の低下を抑制できる。
In order to solve the above problems, the present invention presents a rechargeable battery state detecting device for detecting the state of a rechargeable battery, in which a discharging means for pulse-discharging the rechargeable battery and a pulse discharging by the discharging means or the same thereof. Values of a measuring means for measuring the voltage and current values before and after, and a predetermined circuit element constituting the equivalent circuit of the rechargeable battery by the first calculation method based on the voltage and current values measured by the measuring means. A predetermined circuit constituting the equivalent circuit of the rechargeable battery by a first calculation means for calculating the above and a second calculation method different from the first calculation method based on the voltage value and the current value measured by the measuring means. Applying the difference, ratio, or circuit element value between the second calculation means for calculating the element value and the circuit element values calculated by the first calculation means and the second calculation means to a predetermined function. It is characterized by having a calculation means for calculating the polarization voltage of the rechargeable battery based on the obtained value.
According to such a configuration, the polarization voltage can be estimated at an arbitrary timing, and the deterioration of the estimation accuracy can be suppressed even when a time has passed from the estimation.
また、本発明は、前記第1計算手段および前記第2計算手段が計算対象とする前記回路
要素は、反応抵抗であることを特徴とする。
このような構成によれば、分極電圧との相関が高い回路要素を用いることで、推定精度
を一層高めることができる。
Further, the present invention, the circuit elements of the first calculating means and the second computing means is a calculation target is characterized by a counter-応抵anti.
According to such a configuration, the estimation accuracy can be further improved by using a circuit element having a high correlation with the polarization voltage.
また、本発明は、前記第1計算手段および前記第2計算手段は、(1)前記充電可能電池をパルス幅がT1の矩形パルスによって放電させた場合の放電中の電圧値を電流値によって除算して得た値から、パルス幅がT2(<T1)の矩形パルスによって放電させた場合の放電中の電圧値を電流値によって除算して得た値を減算して得られる値を反応抵抗の値とする計算方法、(2)前記充電可能電池をパルス幅がT1の矩形パルスによって放電させた場合の放電中の電圧値と電流値を放電前後の電圧値および電流値によってそれぞれ補正した補正後電圧値を補正後電流値によって除算して得た値から、パルス幅がT2(<T1)の矩形パルスによって放電させた場合の放電中の電圧値と電流値を放電前後の電圧値および電流値によってそれぞれ補正した補正後電圧値を補正後電流値によって除算して得た値を減算して得られる値を反応抵抗の値とする計算方法、(3)前記充電可能電池をパルス放電させた場合の放電開始前から放電中の電圧降下値を電流値で除算して得た複数の値によって、反応抵抗および導体抵抗・液抵抗を係数として含む所定の数式をフィッティングし、係数の値から反応抵抗の値を得る計算方法、を有し、前記(1)〜(3)の計算方法のいずれか2つを用いる、ことを特徴とする。
このような構成によれば、簡易な計算によって分極電圧を精度良く求めることができる。
Further, in the present invention, the first calculation means and the second calculation means (1) divide the voltage value during discharge when the rechargeable battery is discharged by a rectangular pulse having a pulse width of T1 by the current value. The value obtained by subtracting the value obtained by dividing the voltage value during discharge when discharging by a rectangular pulse having a pulse width of T2 (<T1) by the current value is subtracted from the value obtained in the reaction resistance. Calculation method to use as a value, (2) After correction of the voltage value and current value during discharge when the rechargeable battery is discharged by a rectangular pulse with a pulse width of T1, corrected by the voltage value and current value before and after discharge, respectively. From the value obtained by dividing the voltage value by the corrected current value, the voltage value and current value during discharge when discharged by a rectangular pulse with a pulse width of T2 (<T1) are the voltage value and current value before and after discharge. A calculation method in which the value obtained by subtracting the value obtained by dividing the corrected voltage value corrected by A predetermined formula including reaction resistance and conductor resistance / liquid resistance as a coefficient is fitted by a plurality of values obtained by dividing the voltage drop value during discharge from before the start of discharge by the current value, and the reaction resistance is obtained from the value of the coefficient. It is characterized by having a calculation method for obtaining the value of (1) to (3), and using any two of the calculation methods (1) to (3).
According to such a configuration, the polarization voltage can be accurately obtained by a simple calculation.
また、本発明は、前記第1計算手段および前記第2計算手段は、前記(1)の計算方法および前記(2)の計算方法をそれぞれ用いることを特徴とする。
このような構成によれば、分極電圧を一層精度良く求めることができる。
Further, the present invention is characterized in that the first calculation means and the second calculation means use the calculation method of (1) and the calculation method of (2), respectively.
With such a configuration, the polarization voltage can be obtained with higher accuracy.
また、本発明は、前記第1計算手段および前記第2計算手段は、前記(1)の計算方法および前記(2)の計算方法において、前記充電可能電池をパルス幅がT1の矩形パルスによって放電させた場合の放電中の電圧値を電流値によって除算して得た値から、パルス幅がT2(<T1)の矩形パルスによって放電させた場合の放電中の電圧値を電流値によって除算して得た値に代えて、前記(3)の計算方法によって得られる導体抵抗・液抵抗の値を減算することで反応抵抗の値をそれぞれ得る、ことを特徴とする。
このような構成によれば、反応抵抗の値を精度良く求めることができる。
Further, in the present invention, the first calculation means and the second calculation means discharge the rechargeable battery by a rectangular pulse having a pulse width of T1 in the calculation method (1) and the calculation method (2). From the value obtained by dividing the discharging voltage value when discharged by the current value, the discharging voltage value when discharging by a rectangular pulse having a pulse width of T2 (<T1) is divided by the current value. Instead of the obtained values, the reaction resistance values are obtained by subtracting the conductor resistance and liquid resistance values obtained by the calculation method (3) above.
According to such a configuration, the value of the reaction resistance can be obtained with high accuracy.
また、本発明は、前記第1計算手段および前記第2計算手段によって得られた反応抵抗の値を、温度、充電率(SOC)、および、開回路電圧(OCV)の少なくとも1つが所定の基準状態における値に補正することを特徴とする。
このような構成によれば、温度、充電率、開回路電圧によらず分極電圧を精度良く求めることができる。
Further, in the present invention, the value of the reaction resistance obtained by the first calculation means and the second calculation means is based on at least one of temperature, charge rate (SOC), and open circuit voltage (OCV). It is characterized by correcting to a value in a state.
With such a configuration, the polarization voltage can be accurately obtained regardless of the temperature, charge rate, and open circuit voltage.
また、本発明は、充電可能電池の状態を検出する充電可能電池状態検出方法において、前記充電可能電池をパルス放電させる放電ステップと、前記放電ステップにおけるパルス放電の際またはその前後の電圧値および電流値を測定する測定ステップと、前記測定ステップにおいて測定された電圧値および電流値に基づいて第1計算方法によって前記充電可能電池の等価回路を構成する所定の回路要素の値を計算する第1計算ステップと、前記測定ステップにおいて測定された電圧値および電流値に基づいて前記第1計算方法とは異なる第2計算方法によって前記充電可能電池の等価回路の値を構成する所定の回路要素を計算する第2計算ステップと、前記第1計算ステップおよび前記第2計算ステップにおいて計算された回路要素の値の差、比率、または、回路要素の値を所定の関数に適用して得た値に基づいて前記充電可能電池の分極電圧を算出する算出ステップと、を有することを特徴とする。
このような方法によれば、任意のタイミングで分極電圧を推定できるとともに、推定から時間が経過した場合でも推定精度の低下を抑制できる。
Further, according to the present invention, in the rechargeable battery state detecting method for detecting the state of the rechargeable battery, a discharge step for pulse-discharging the rechargeable battery and a voltage value and a current at the time of or before and after the pulse discharge in the discharge step. The first calculation for calculating the value of a predetermined circuit element constituting the equivalent circuit of the rechargeable battery by the first calculation method based on the measurement step for measuring the value and the voltage value and the current value measured in the measurement step. Based on the step and the voltage value and the current value measured in the measurement step, a predetermined circuit element constituting the value of the equivalent circuit of the rechargeable battery is calculated by a second calculation method different from the first calculation method. Based on the difference, ratio, or value obtained by applying the value of the circuit element to the predetermined function, or the difference between the values of the circuit elements calculated in the second calculation step and the first calculation step and the second calculation step. It is characterized by having a calculation step of calculating the polarization voltage of the rechargeable battery.
According to such a method, the polarization voltage can be estimated at an arbitrary timing, and the deterioration of the estimation accuracy can be suppressed even when a time has passed from the estimation.
本発明によれば、任意のタイミングで分極電圧を推定できるとともに、推定から時間が経過した場合でも推定精度の低下を抑制することが可能な充電可能電池状態検出装置および充電可能電池状態検出方法を提供することが可能となる。 According to the present invention, a rechargeable battery state detecting device and a rechargeable battery state detecting method capable of estimating a polarization voltage at an arbitrary timing and suppressing a decrease in estimation accuracy even when time has passed from the estimation are provided. It will be possible to provide.
次に、本発明の実施形態について説明する。 Next, an embodiment of the present invention will be described.
(A)本発明の実施形態の構成の説明
図1は、本発明の実施形態に係る充電可能電池状態検出装置を有する車両の電源系統を示す図である。この図において、充電可能電池状態検出装置1は、制御部10、電圧センサ11、電流センサ12、温度センサ13、および、放電回路15を主要な構成要素としており、充電可能電池14の状態を検出する。なお、制御部10、電圧センサ11、電流センサ12、温度センサ13、および、放電回路15を別々の構成とするのではなく、これらの一部または全てをまとめた構成としてもよい。
(A) Explanation of the configuration of the embodiment of the present invention FIG. 1 is a diagram showing a power supply system of a vehicle having a rechargeable battery state detecting device according to the embodiment of the present invention. In this figure, the rechargeable battery
ここで、制御部10は、電圧センサ11、電流センサ12、および、温度センサ13からの出力を参照し、充電可能電池14の状態を検出するとともに、オルタネータ16の発電電圧を制御することで充電可能電池14の充電状態を制御する。電圧センサ11は、充電可能電池14の端子電圧を検出し、制御部10に通知する。電流センサ12は、充電可能電池14に流れる電流を検出し、制御部10に通知する。温度センサ13は、充電可能電池14の電解液または充電可能電池14の周囲の温度を検出し、制御部10に通知する。なお、制御部10がオルタネータ16の発電電圧を制御することで充電可能電池14の充電状態を制御するのではなく、例えば、図示しないECU(Electric Control Unit)が充電状態を制御するようにしてもよい。
Here, the
充電可能電池14は、電解液を有する充電可能電池、例えば、鉛蓄電池、ニッケルカドミウム電池、または、ニッケル水素電池等によって構成され、オルタネータ16によって充電され、スタータモータ18を駆動してエンジンを始動するとともに、負荷19に電力を供給する。なお、充電可能電池14は、複数のセルを直列接続して構成されている。
The
放電回路15は、例えば、直列接続された半導体スイッチおよび抵抗素子等によって構成され、制御部10の制御に応じて半導体スイッチをオン/オフすることで、充電可能電池14を所定の電流で放電させる。
The
オルタネータ16は、エンジン17によって駆動され、交流電力を発生して整流回路によって直流電力に変換し、充電可能電池14を充電する。オルタネータ16は、制御部10によって制御され、発電電圧を調整することが可能とされている。
The
エンジン17は、例えば、ガソリンエンジンおよびディーゼルエンジン等のレシプロエンジンまたはロータリーエンジン等によって構成され、スタータモータ18によって始動され、トランスミッションを介して駆動輪を駆動し、車両に推進力を与えるとともに、オルタネータ16を駆動して電力を発生させる。スタータモータ18は、例えば、直流電動機によって構成され、充電可能電池14から供給される電力によって回転力を発生し、エンジン17を始動する。負荷19は、例えば、電動ステアリングモータ、デフォッガ、シートヒータ、イグニッションコイル、カーオーディオ、および、カーナビゲーション等によって構成され、充電可能電池14から供給される電力によって動作する。なお、図1の例では、エンジン17のみが駆動力を出力する構成としたが、例えば、エンジン17をアシストする電動モータを具備したハイブリッド車であってもよい。ハイブリッド車の場合、充電可能電池14は、リチウム電池等によって構成される高圧システム(電動モータを駆動するシステム)を起動し、高圧システムがエンジン17を始動する。
The
図2は、図1に示す制御部10の詳細な構成例を示す図である。この図に示すように、制御部10は、CPU(Central Processing Unit)10a、ROM(Read Only Memory)10b、RAM(Random Access Memory)10c、通信部10d、I/F(Interface)10e、および、バス10fを有している。ここで、CPU10aは、ROM10bに格納されているプログラム10baに基づいて各部を制御する。ROM10bは、半導体メモリ等によって構成され、プログラム10ba等を格納している。RAM10cは、半導体メモリ等によって構成され、プログラム10baを実行する際に生成されるデータや、後述するテーブル等のデータ10caを格納する。通信部10dは、上位の装置であるECU(Electronic Control Unit)等との間で通信を行い、検出した情報または制御情報を上位装置に通知する。I/F10eは、電圧センサ11、電流センサ12、および、温度センサ13から供給される信号をデジタル信号に変換して取り込むとともに、放電回路15、オルタネータ16、および、スタータモータ18等に駆動電流を供給してこれらを制御する。バス10fは、CPU10a、ROM10b、RAM10c、通信部10d、および、I/F10eを相互に接続し、これらの間で情報の授受を可能とするための信号線群である。
FIG. 2 is a diagram showing a detailed configuration example of the
(B)本発明の実施形態の動作の説明
つぎに、本発明の実施形態の動作について説明する。なお、以下では、本発明の実施形態の動作について説明した後、図5を参照してこのような動作を実現するためのフローチャートの処理について説明する。
(B) Explanation of the operation of the embodiment of the present invention Next, the operation of the embodiment of the present invention will be described. In the following, after explaining the operation of the embodiment of the present invention, the processing of the flowchart for realizing such an operation will be described with reference to FIG.
まず、本発明の実施形態の動作について説明する。まず、制御部10のCPU10aは、放電回路15を制御して、例えば、図3の下側に示すような矩形波形状のパルスによって充電可能電池14を少なくとも1回以上放電させる。なお、矩形波の幅は、例えば、10ms以上とする。なお、図3において、下側の図は電流を示し、パルス放電中は一定の電流が流れている。また、上側は電圧を示し、パルス放電中は、時間の経過とともに電圧が低下している。
First, the operation of the embodiment of the present invention will be described. First, the CPU 10a of the
このとき、CPU10aは、図3に示すように、パルス放電を行う所定時間前、パルス放電中、および、パルス放電後の所定時間に亘って、所定のサンプリング間隔t_smpにて、充電可能電池14の電圧および電流を電圧センサ11および電流センサ12によって測定(サンプリング)する。
At this time, as shown in FIG. 3, the CPU 10a of the
この結果、パルス放電前の電圧および電流としてVb(tn)(tn=tb1〜tbN)およびIb(tn)(tn=tb1〜tbN)が得られ、パルス放電中の電圧および電流としてV(tn)(tn=t1〜tN)およびI(tn)(tn=t1〜tN)が得られ、パルス放電後の電圧および電流としてVa(tn)(tn=ta1〜taN)およびIa(tn)(tn=ta1〜taN)が得られる。 As a result, Vb (tn) (tn = tb1 to tbN) and Ib (tn) (tn = tb1 to tbN) were obtained as the voltage and current before the pulse discharge, and V (tn) was obtained as the voltage and current during the pulse discharge. (Tn = t1 to tN) and I (tn) (tn = t1 to tN) are obtained, and the voltage and current after pulse discharge are Va (tn) (tn = ta1 to taN) and Ia (tn) (tn =). ta1 to taN) are obtained.
つぎに、CPU10aは、以下の式(1)および式(2)により、パルス放電前後の電圧の差分値V_diffおよび電流の差分値I_diffを計算する。 Next, the CPU 10a calculates the voltage difference value V_diff and the current difference value I_diff before and after the pulse discharge by the following equations (1) and (2).
つぎに、CPU10aは、以下の式(3)および式(4)に基づいて、パルス放電中の電圧V(tn)および電流I(tn)を補正する。 Next, the CPU 10a corrects the voltage V (tun) and the current I (tun) during the pulse discharge based on the following equations (3) and (4).
CPU10aは、式(3)および式(4)により補正した電圧V(tn)および電流I(tn)を用いて、充電可能電池14の内部インピーダンスZを以下の式(5)により算出する。
The CPU 10a calculates the internal impedance Z of the
つぎに、CPU10aは、放電回路15を制御して、例えば、図3に示すような矩形波形状のパルス波によって充電可能電池14を少なくとも1回以上放電させる。このとき、矩形波の幅は、例えば、3ms以下とする。CPU10aは、パルス放電を行う所定時間前、パルス放電中、および、パルス放電後の所定時間に亘って、所定のサンプリング間隔t_smpにて、充電可能電池14の電圧および電流を電圧センサ11および電流センサ12によって測定し、前述の場合と同様に、パルス放電前の電圧および電流としてVb(tn)(tn=tb1〜tbN)およびIb(tn)(tn=tb1〜tbN)が得られ、パルス放電中の電圧および電流としてV(tn)(tn=t1〜tN)およびI(tn)(tn=t1〜tN)が得られ、パルス放電後の電圧および電流としてVa(tn)(tn=ta1〜taN)およびIa(tn)(tn=ta1〜taN)が得られる。
Next, the CPU 10a controls the
つぎに、CPU10aは、前述した式(1)および式(2)により、パルス放電前後の電圧の差分値V_diffおよび電流の差分値I_diffを計算する。そして、CPU10aは、式(3)および式(4)により補正した電圧V(tn)および電流I(tn)を用いて、充電可能電池14の内部インピーダンスZを前述した式(5)により算出し、この内部インピーダンスZを、導体抵抗および液抵抗(以下、「導体抵抗・液抵抗」と称する)としてのRohm_1とする。
Next, the CPU 10a calculates the voltage difference value V_diff and the current difference value I_diff before and after the pulse discharge by the above-mentioned equations (1) and (2). Then, the CPU 10a calculates the internal impedance Z of the
そして、CPU10aは、矩形波の幅として10ms以上で測定した内部インピーダンスZから、導体抵抗・液抵抗Rohm_1を減算することで、反応抵抗(または、電荷移動抵抗)Rct1_1を得る。なお、矩形波の幅として10ms以上で測定した内部インピーダンスZから、後述する式(9)によって算出されるRohm_3を減算することで、反応抵抗Rct1_1を得るようにしてもよい。 Then, the CPU 10a obtains the reaction resistance (or charge transfer resistance) Rct1_1 by subtracting the conductor resistance / liquid resistance Rohm_1 from the internal impedance Z measured at 10 ms or more as the width of the rectangular wave. The reaction resistance Rct1_1 may be obtained by subtracting Rohm_3 calculated by the formula (9) described later from the internal impedance Z measured at a width of a rectangular wave of 10 ms or more.
つぎに、CPU10aは、前述の場合と同様の方法によって、矩形波の幅を10ms以上に設定し、パルス放電中の電圧および電流としてV(tn)(tn=t1〜tN)およびI(tn)(tn=t1〜tN)を得る。つづいて、CPU10aは、式(1)〜式(4)による補正を行わずに、式(5)によって、矩形波の幅が10ms以上の場合の内部インピーダンスZを計算する。つぎに、CPU10aは、前述の場合と同様の方法によって、矩形波の幅を3ms以下に設定し、パルス放電中の電圧および電流としてV(tn)(tn=t1〜tN)およびI(tn)(tn=t1〜tN)を得る。つづいて、CPU10aは、式(1)〜式(4)による補正を行わずに、式(5)によって、矩形波の幅が3ms以下の場合の内部インピーダンスZを計算し、この内部インピーダンスZを、導体抵抗・液抵抗Rohm_2とする。そして、矩形波の幅として10ms以上で測定した内部インピーダンスZから、導体抵抗・液抵抗Rohm_2を減算することで、反応抵抗Rct1_2を得る。なお、矩形波の幅として10ms以上で測定した内部インピーダンスZから、後述する式(9)によって算出されるRohm_3を減算することで、反応抵抗Rct1_2を得るようにしてもよい。 Next, the CPU 10a sets the width of the rectangular wave to 10 ms or more by the same method as described above, and V (tn) (tn = t1 to tN) and I (tn) as the voltage and current during the pulse discharge. (Tn = t1 to tN) is obtained. Subsequently, the CPU 10a calculates the internal impedance Z when the width of the rectangular wave is 10 ms or more by the equation (5) without performing the correction by the equations (1) to (4). Next, the CPU 10a sets the width of the rectangular wave to 3 ms or less by the same method as described above, and V (tn) (tn = t1 to tN) and I (tn) as the voltage and current during the pulse discharge. (Tn = t1 to tN) is obtained. Subsequently, the CPU 10a calculates the internal impedance Z when the width of the rectangular wave is 3 ms or less by the equation (5) without performing the correction by the equations (1) to (4), and calculates the internal impedance Z. , Conductor resistance / liquid resistance Rohm_2. Then, the reaction resistance Rct1_2 is obtained by subtracting the conductor resistance / liquid resistance Rohm_2 from the internal impedance Z measured at 10 ms or more as the width of the rectangular wave. The reaction resistance Rct1_2 may be obtained by subtracting Rohm_3 calculated by the formula (9) described later from the internal impedance Z measured at a width of a rectangular wave of 10 ms or more.
つぎに、CPU10aは、以上の計算によって求めた2種類の反応抵抗Rct1_1および反応抵抗Rct1_2を、基準温度(例えば、25℃)および基準SOC(例えば、100%)における値に補正する。つづいて、CPU10aは、2種類の反応抵抗Rct1_1および反応抵抗Rct1_2を、以下の式(6)に適用し、ΔRct1を得る。 Next, the CPU 10a corrects the two types of reaction resistance Rct1_1 and the reaction resistance Rct1_2 obtained by the above calculation to the values at the reference temperature (for example, 25 ° C.) and the reference SOC (for example, 100%). Subsequently, the CPU 10a applies the two types of reaction resistances Rct1_1 and Rct1_2 to the following formula (6) to obtain ΔRct1.
ΔRct1=Rct1_2−Rct1_1 ・・・(6) ΔRct1 = Rct1-2-Rct1_1 ... (6)
ここで、反応抵抗Rctと充電率SOCとの間には相関関係があるので、CPU10aは、式(6)によって求めたΔRct1を、以下の式(7)に適用し、SOCの変化量であるΔSOCを算出する。なお、i()は、ΔRct1を変数とする所定の関数であり、例えば、実測によって求めることができる。 Here, since there is a correlation between the reaction resistance Rct and the charge rate SOC, the CPU 10a applies ΔRct1 obtained by the equation (6) to the following equation (7), and is the amount of change in the SOC. Calculate ΔSOC. Note that i () is a predetermined function with ΔRct1 as a variable, and can be obtained by actual measurement, for example.
ΔSOC=i(ΔRct1) ・・・(7) ΔSOC = i (ΔRct1) ・ ・ ・ (7)
つぎに、CPU10aは、式(7)によって求めたΔSOCから分極電圧Vpを以下の式(8)に基づいて算出する。なお、j()は、ΔSOCを変数とする所定の関数であり、例えば、実測によって求めることができる。 Next, the CPU 10a calculates the polarization voltage Vp from the ΔSOC obtained by the equation (7) based on the following equation (8). Note that j () is a predetermined function with ΔSOC as a variable, and can be obtained by actual measurement, for example.
Vp=j(ΔSOC) ・・・(8) Vp = j (ΔSOC) ・ ・ ・ (8)
すなわち、ΔSOCと分極電圧Vpの間には、図4に示すように相関関係が存在することから、これらの相関関係に対応する関数j()を用いることで、分極電圧Vpを求めることができる。なお、図4において、横軸はΔSOCを示し、縦軸は分極電圧を示している。 That is, since there is a correlation between ΔSOC and the polarization voltage Vp as shown in FIG. 4, the polarization voltage Vp can be obtained by using the function j () corresponding to these correlations. .. In FIG. 4, the horizontal axis represents ΔSOC and the vertical axis represents the polarization voltage.
以上に説明したように、本発明の実施形態によれば、パルス放電によって充電率の変化量ΔSOCおよび分極電圧Vpを求めるようにしたので、車両が休止した状態であれば任意のタイミングで正確なΔSOCおよびVpを求めることができる。 As described above, according to the embodiment of the present invention, the change amount ΔSOC of the charge rate and the polarization voltage Vp are obtained by pulse discharge, so that if the vehicle is in a stationary state, it is accurate at any timing. ΔSOC and Vp can be obtained.
また、推定した分極電圧を用いて、開回路電圧(充電可能電池14の端子を開放した場合の電圧(OCV:Open Circuit Voltage))を補正し、補正された開回路電圧OCVからSOCを推定することで、SOCの推定精度を向上させることができる。また、充電可能電池14の等価回路モデルを構成する回路要素の値を計算する際には、推定した分極電圧を用いて補正することで、回路要素の値を正確に求めることができる。
Further, the estimated polarization voltage is used to correct the open circuit voltage (voltage when the terminal of the
なお、以上の実施形態では、2種類の反応抵抗Rct1_1および反応抵抗Rct1_2を個別のパルス放電で求めるようにしたが、同じパルス放電で求めるようにしてもよい。 In the above embodiment, the two types of reaction resistances Rct1_1 and Rct1_2 are obtained by individual pulse discharges, but they may be obtained by the same pulse discharge.
つぎに、図5を参照して、図2に示す制御部10において実行される処理の詳細について説明する。図5に示す処理が開始されると以下のステップが実行される。
Next, with reference to FIG. 5, the details of the processing executed by the
ステップS10では、制御部10のCPU10aは、充電可能電池14が搭載された車両が停車中(エンジン17が停止され、運転者が降車した状態)であるか否かを判定し、停車中であると判定した場合(ステップS10:Y)にはステップS11に進み、それ以外の場合(ステップS10:N)には処理を終了する。例えば、車両が駐車場に駐車され、エンジン17が停止され、運転者が降車し、所定の時間が経過した場合にはYと判定され、ステップS11に進む。
In step S10, the CPU 10a of the
ステップS11では、CPU10aは、パルス放電のパルス幅をT1に設定する。例えば、T1として、10ms以上の所定の値に設定する。なお、このとき、パルス放電の前後における測定時間についても設定する。なお、10msは一例であって、これ以外の値でもよい。 In step S11, the CPU 10a sets the pulse width of the pulse discharge to T1. For example, T1 is set to a predetermined value of 10 ms or more. At this time, the measurement time before and after the pulse discharge is also set. Note that 10 ms is an example, and other values may be used.
ステップS12では、CPU10aは、I/F10eを介して放電回路15を制御し、充電可能電池14を10ms以上の所定の幅を有するパルス波形によって少なくとも1回以上放電させる。この結果、図3に示すようなパルス波形による充電可能電池14の放電が実行される。
In step S12, the CPU 10a controls the
ステップS13では、CPU10aは、電圧センサ11および電流センサ12の出力を参照し、充電可能電池14の端子電圧と、充電可能電池14に流れる電流とを、所定のサンプリング周期で測定し、例えば、RAM10cにデータ10caとして格納する。なお、電流に関しては、充電可能電池14を充電する場合を正とし、放電する場合を負とすることができる。
In step S13, the CPU 10a refers to the outputs of the voltage sensor 11 and the current sensor 12, measures the terminal voltage of the
ステップS14では、CPU10aは、測定が終了したか否かを判定し、測定が終了したと判定した場合(ステップS14:Y)にはステップS15に進み、それ以外の場合(ステップS14:N)にはステップS13に戻って同様の処理を繰り返す。なお、ステップS12〜ステップS14の処理により、図3に示すパルスの前後の測定時間も含む測定処理が実行される。 In step S14, the CPU 10a determines whether or not the measurement is completed, and if it is determined that the measurement is completed (step S14: Y), the process proceeds to step S15, and in other cases (step S14: N). Returns to step S13 and repeats the same process. By the processing of steps S12 to S14, the measurement processing including the measurement time before and after the pulse shown in FIG. 3 is executed.
ステップS15では、CPU10aは、パルス放電のパルス幅をT2に設定する。例えば、T2として、3ms以下の所定の値に設定する。なお、3msは一例であって、これ以外の値でもよい。 In step S15, the CPU 10a sets the pulse width of the pulse discharge to T2. For example, T2 is set to a predetermined value of 3 ms or less. Note that 3 ms is an example, and other values may be used.
ステップS16では、CPU10aは、I/F10eを介して放電回路15を制御し、充電可能電池14を3ms以下の所定の幅を有するパルス波形によって少なくとも1回以上放電させる。この結果、図3に示すようなパルス波形による充電可能電池14の放電が実行される。
In step S16, the CPU 10a controls the
ステップS17では、CPU10aは、電圧センサ11および電流センサ12の出力を参照し、充電可能電池14の端子電圧と、充電可能電池14に流れる電流とを、所定のサンプリング周期で測定し、例えば、RAM10cにデータ10caとして格納する。
In step S17, the CPU 10a refers to the outputs of the voltage sensor 11 and the current sensor 12, measures the terminal voltage of the
ステップS18では、CPU10aは、測定が終了したか否かを判定し、測定が終了したと判定した場合(ステップS18:Y)にはステップS19に進み、それ以外の場合(ステップS18:N)にはステップS17に戻って同様の処理を繰り返す。なお、ステップS16〜ステップS18の処理により、図3に示すパルスの前後の測定時間も含む測定処理が実行される。 In step S18, the CPU 10a determines whether or not the measurement is completed, and if it is determined that the measurement is completed (step S18: Y), the process proceeds to step S19, and in other cases (step S18: N). Returns to step S17 and repeats the same process. By the processing of steps S16 to S18, the measurement processing including the measurement time before and after the pulse shown in FIG. 3 is executed.
ステップS19では、CPU10aは、パルス放電による測定結果に基づいて、反応抵抗Rct1_1を計算する。より詳細には、パルス幅がT1の放電による測定によって得られた電圧および電流を、パルス放電の前後の時間における測定された電圧および電流を式(1)〜式(4)によって補正し、補正後の電圧および電流を式(5)に適用して内部インピーダンスZを求める。つぎに、パルス幅がT2の放電による測定によって得られた電圧および電流を、パルス放電の前後の時間における測定された電圧および電流を式(1)〜式(4)によって補正し、補正後の電圧および電流を式(5)に適用してRohm_1を求める。そして、内部インピーダンスZから、導体抵抗・液抵抗Rohm_1を減算することで、反応抵抗Rct1_1の値を得る。 In step S19, the CPU 10a calculates the reaction resistance Rct1_1 based on the measurement result by the pulse discharge. More specifically, the voltage and current obtained by the measurement by the discharge having a pulse width of T1 are corrected by the equations (1) to (4), and the measured voltage and the current in the time before and after the pulse discharge are corrected and corrected. The subsequent voltage and current are applied to Eq. (5) to obtain the internal impedance Z. Next, the voltage and current obtained by the measurement due to the discharge having a pulse width of T2 are corrected by the equations (1) to (4) for the measured voltage and current in the time before and after the pulse discharge, and the corrected voltage and current are corrected. The voltage and current are applied to the equation (5) to obtain Rohm_1. Then, the value of the reaction resistance Rct1_1 is obtained by subtracting the conductor resistance / liquid resistance Rohm_1 from the internal impedance Z.
ステップS20では、CPU10aは、パルス放電による測定結果に基づいて、反応抵抗Rct1_2を計算する。より詳細には、パルス幅がT1の放電による測定によって得られた電圧および電流を(パルスの前後の時間における測定された電圧および電流を式(1)〜式(4)によって補正せずに)、式(5)に適用して内部インピーダンスZを求める。つぎに、パルス幅がT2の放電による測定によって得られた電圧および電流を(パルスの前後の時間における測定された電圧および電流を式(1)〜式(4)によって補正せずに)、式(5)に適用してRohm_2を求める。そして、内部インピーダンスZから、導体抵抗・液抵抗Rohm_2を減算することで、反応抵抗Rct1_2の値を得る。 In step S20, the CPU 10a calculates the reaction resistance Rct1_2 based on the measurement result by the pulse discharge. More specifically, the voltage and current obtained by the measurement due to the discharge with a pulse width of T1 (without correcting the measured voltage and current in the time before and after the pulse by equations (1) to (4)). , The internal impedance Z is obtained by applying to the equation (5). Next, the voltage and current obtained by the measurement due to the discharge of the pulse width T2 (without correcting the measured voltage and current in the time before and after the pulse by the equations (1) to (4)), the equation. Apply to (5) to obtain Rohm_2. Then, the value of the reaction resistance Rct1_2 is obtained by subtracting the conductor resistance / liquid resistance Rohm_2 from the internal impedance Z.
ステップS21では、CPU10aは、ステップS19およびステップS20で求めた反応抵抗Rct1_1および反応抵抗Rct1_2を温度によって補正する。より詳細には、CPU10aは、温度センサ13の出力を参照し、充電可能電池14の外部温度を測定し、充電可能電池14の熱等価モデルに対して外部温度を適用することで、充電可能電池14の電解液温度を推定する。そして、電解液温度と反応抵抗の対応関係を示すテーブル(例えば、ROM10bに格納されているテーブル)を参照し、基準温度(例えば、25℃)における値になるように、反応抵抗Rct1_1および反応抵抗Rct1_2の値を補正する。
In step S21, the CPU 10a corrects the reaction resistance Rct1_1 and the reaction resistance Rct1_2 obtained in steps S19 and S20 by the temperature. More specifically, the CPU 10a refers to the output of the
ステップS22では、CPU10aは、ステップS19およびステップS20で求めた反応抵抗Rct1_1および反応抵抗Rct1_2をSOCによって補正する。より詳細には、CPU10aは、例えば、OCVとSOCの関係から、その時点のSOCを求める。そして、SOCと反応抵抗の対応関係を示すテーブル(例えば、ROM10bに格納されているテーブル)を参照し、基準SOC(例えば、100%)における値になるように、反応抵抗Rct1_1および反応抵抗Rct1_2の値を補正する。 In step S22, the CPU 10a corrects the reaction resistance Rct1_1 and the reaction resistance Rct1_2 obtained in steps S19 and S20 by SOC. More specifically, the CPU 10a obtains the SOC at that time from the relationship between the OCV and the SOC, for example. Then, referring to a table showing the correspondence between the SOC and the reaction resistance (for example, the table stored in the ROM 10b), the reaction resistance Rct1-1 and the reaction resistance Rct1_2 are set so as to have the values at the reference SOC (for example, 100%). Correct the value.
ステップS23では、CPU10aは、前述した式(6)に、ステップS21およびステップS22で温度およびSOCによる補正を行った反応抵抗Rct1_1および反応抵抗Rct1_2の値を適用し、ΔRct1を求める。 In step S23, the CPU 10a applies the values of the reaction resistances Rct1_1 and the reaction resistance Rct1-22 corrected by temperature and SOC in the above-mentioned equation (6) to the above-mentioned equation (6) to obtain ΔRct1.
ステップS24では、CPU10aは、前述した式(7)に、ステップS23で求めたΔRct1の値を適用することで、ΔSOCの値を求める。 In step S24, the CPU 10a obtains the value of ΔSOC by applying the value of ΔRct1 obtained in step S23 to the above-mentioned equation (7).
ステップS25では、CPU10aは、前述した式(8)に、ステップS24で求めたΔSOCの値を適用することで、分極電圧Vpの値を求める。 In step S25, the CPU 10a obtains the value of the polarization voltage Vp by applying the value of ΔSOC obtained in step S24 to the above-mentioned equation (8).
以上の処理によれば、分極電圧Vpを正確に求めることができる。また、以上の処理によれば、エンジン17が停止中であれば、任意のタイミングで分極電圧を推定できる。
According to the above processing, the polarization voltage Vp can be accurately obtained. Further, according to the above processing, if the
(C)変形実施形態の説明
以上の実施形態は一例であって、本発明が上述したような場合のみに限定されるものでないことはいうまでもない。例えば、以上の実施形態では、パルス放電中の電圧および電流を、パルス放電前後の電圧および電流に基づいて、式(1)〜式(4)で補正して求めた反応抵抗Rct1_1と、式(1)〜式(4)による補正無しで求めた反応抵抗Rct1_2とに基づいて、分極電圧を求めるようにしたが、例えば、以下の方法に基づいて、分極電圧を求めるようにしてもよい。
(C) Description of Modified Embodiment It goes without saying that the above embodiment is an example and the present invention is not limited to the above-mentioned case. For example, in the above embodiment, the reaction resistance Rct1_1 obtained by correcting the voltage and current during the pulse discharge by the equations (1) to (4) based on the voltage and current before and after the pulse discharge, and the equation ( 1) The polarization voltage is obtained based on the reaction resistance Rct1_2 obtained without correction by the equation (4), but for example, the polarization voltage may be obtained based on the following method.
より詳細には、充電可能電池14を放電回路15によりパルス放電させ、放電開始前の電圧からの電圧降下を測定し、この電圧降下を電流で除算して内部抵抗の値を求める。そして、求めた内部抵抗の値を、式(9)に示す関数でフィッティングすることで、係数を算出する。
More specifically, the
R(tn)=Rct1_3×(1−exp(−τ/tn))+Rohm_3 ・・・(9) R (tn) = Rct1_3 × (1-exp (−τ / tun)) + Rohm_3 ... (9)
なお、式(9)において、Rct1_3は反応抵抗であり、Rohm_3は導体抵抗・液抵抗であり、τは時定数であり、exp()は自然対数の底eのべき乗を示す指数関数である。 In equation (9), Rct1_3 is a reaction resistance, Rohm_3 is a conductor resistance / liquid resistance, τ is a time constant, and exp () is an exponential function indicating the power of the base e of the natural logarithm.
図6は、式(9)によるフィッティングの結果を示す図である。この図6において、横軸はパルス放電開始からの経過時間を示し、縦軸は式(9)のR(tn)を示している。また、図6において、曲線(fitted)は式(9)によるフィッティングの結果を示し、矩形、三角、丸、米印等(meas)は、測定結果を示している。図6では、様々な種類のバッテリについて実測したが、フィッティング結果と測定結果はよく一致している。 FIG. 6 is a diagram showing the result of fitting according to the equation (9). In FIG. 6, the horizontal axis represents the elapsed time from the start of pulse discharge, and the vertical axis represents R (tn) of the equation (9). Further, in FIG. 6, the curve (fitted) shows the fitting result by the equation (9), and the rectangle, the triangle, the circle, the rice mark, etc. (meas) show the measurement result. In FIG. 6, various types of batteries were actually measured, and the fitting results and the measurement results are in good agreement.
つぎに、以下の式(10)により、ΔRct2を求める。 Next, ΔRct2 is obtained by the following equation (10).
ΔRct2=Rct1_3−Rct1_1 ・・・(10) ΔRct2 = Rct1_3-Rct1_1 ... (10)
つづいて、式(10)によって求めたΔRct2を、以下の式(11)に適用し、SOCの変化量であるΔSOCを算出する。なお、j()は、ΔRct2を変数とする所定の関数であり、例えば、実測によって求めることができる。 Subsequently, ΔRct2 obtained by the equation (10) is applied to the following equation (11) to calculate ΔSOC, which is the amount of change in SOC. Note that j () is a predetermined function with ΔRct2 as a variable, and can be obtained by actual measurement, for example.
ΔSOC=k(ΔRct2) ・・・(11) ΔSOC = k (ΔRct2) ・ ・ ・ (11)
つぎに、CPU10aは、式(11)によって求めたΔSOCから分極電圧Vpを以下の式(12)に基づいて算出する。なお、m()は、ΔSOCを変数とする所定の関数であり、例えば、実測によって求めることができる。 Next, the CPU 10a calculates the polarization voltage Vp from the ΔSOC obtained by the equation (11) based on the following equation (12). Note that m () is a predetermined function with ΔSOC as a variable, and can be obtained by actual measurement, for example.
Vp=m(ΔSOC) ・・・(12) Vp = m (ΔSOC) ・ ・ ・ (12)
以上では、式(10)に示す、反応抵抗Rct1_3と反応抵抗Rct1_1の差分値に基づいて、ΔRct2を求めるようにしたが、これらの比(例えば、Rct1_3/Rct1_1)に基づいてΔRct2を求めるようにしてもよい。同様に、前述した式(6)では、反応抵抗Rct1_2と反応抵抗Rct1_1の差分値に基づいて、ΔRct1を求めるようにしたが、これらの比(例えば、Rct1_2/Rct1_1)に基づいてΔRct1を求めるようにしてもよい。また、反応抵抗Rct1_1および反応抵抗Rct1_2の差分値と、導体抵抗・液抵抗Rohm_1との比(例えば、(Rct1_2−Rct1_1)/Rohm_1)をΔRct1とし、このΔRct1に基づいてΔSOCを求めるようにしてもよい。 In the above, ΔRct2 is obtained based on the difference value between the reaction resistance Rct1_3 and the reaction resistance Rct1_1 shown in the formula (10), but ΔRct2 is obtained based on these ratios (for example, Rct1_3 / Rct1_1). You may. Similarly, in the above-mentioned equation (6), ΔRct1 is obtained based on the difference value between the reaction resistance Rct1_2 and the reaction resistance Rct1_1, but ΔRct1 is obtained based on these ratios (for example, Rct1_2 / Rct1_1). You may do it. Further, the ratio of the difference value between the reaction resistance Rct1_1 and the reaction resistance Rct1_2 to the conductor resistance / liquid resistance Rohm_1 (for example, (Rct1-2-Rct1_1) / Rohm_1) is set to ΔRct1, and ΔSOC is obtained based on this ΔRct1. good.
また、以上では、Rct1_1およびRct1_2ならびにRct1_1およびRct1_3の組み合わせによってΔRctを求めるようにしたが、Rct1_1、Rct1_2、および、Rct1_3の3つの中から任意の2つの組み合わせによる差分または比を求めるようにしてもよい。あるいは、Rct1_1、Rct1_2、および、Rct1_3の3つの中から任意の2つの組み合わせによる所定の関数(例えば、Rct1_1およびRct1_2の2つの組み合わせの場合にはΔRct=f(Rct1_1,Rct1_2))を用いて求めるようにしてもよい。 Further, in the above, ΔRct is obtained by the combination of Rct1_1 and Rct1-2 and Rct1_1 and Rct1_3, but the difference or ratio by any two combinations of Rct1_1, Rct1_2, and Rct1_3 may be obtained. good. Alternatively, it is obtained by using a predetermined function (for example, ΔRct = f (Rct1_1, Rct1_2) in the case of two combinations of Rct1_1 and Rct1-2) by any two combinations of Rct1_1, Rct1_2, and Rct1_3. You may do so.
図7は、反応抵抗Rct1_2と反応抵抗Rct1_1の差分値と、Rct測定前充電時SOC変化量との関係を示す図である。図7に示すように、反応抵抗Rct1_2と反応抵抗Rct1_1の差分値と、Rct測定前充電時SOC変化量との間には略線形な関係を有していることが分かる。 FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the difference value between the reaction resistance Rct1_2 and the reaction resistance Rct1_1 and the amount of SOC change during charging before Rct measurement. As shown in FIG. 7, it can be seen that there is a substantially linear relationship between the difference value between the reaction resistance Rct1_2 and the reaction resistance Rct1-1 and the amount of change in SOC during charging before Rct measurement.
図8は、反応抵抗Rct1_2と反応抵抗Rct1_1の比と、Rct測定前充電時SOC変化量との関係を示す図である。図8に示すように、反応抵抗Rct1_2と反応抵抗Rct1_1の比と、Rct測定前充電時SOC変化量との間には略線形な関係を有していることが分かる。 FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the ratio of the reaction resistance Rct1-2 and the reaction resistance Rct1_1 and the amount of SOC change during charging before Rct measurement. As shown in FIG. 8, it can be seen that there is a substantially linear relationship between the ratio of the reaction resistance Rct1-2 and the reaction resistance Rct1-1 and the amount of change in SOC during charging before Rct measurement.
図9は、反応抵抗Rct1_2と反応抵抗Rct1_1の差分値を導体抵抗・液抵抗Rohm_1で除した値と、Rct測定前充電時SOC変化量との関係を示す図である。図9に示すように、反応抵抗Rct1_2と反応抵抗Rct1_1の差分値を導体抵抗・液抵抗Rohm_1で除した値と、Rct測定前充電時SOC変化量との間には略線形な関係を有していることが分かる。 FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the value obtained by dividing the difference value between the reaction resistance Rct1_2 and the reaction resistance Rct1-11 by the conductor resistance / liquid resistance Rohm_1 and the amount of SOC change during charging before Rct measurement. As shown in FIG. 9, there is a substantially linear relationship between the value obtained by dividing the difference value between the reaction resistance Rct1_2 and the reaction resistance Rct1-11 by the conductor resistance / liquid resistance Rohm_1 and the amount of SOC change during charging before Rct measurement. You can see that.
図10は、反応抵抗Rct1_3と反応抵抗Rct1_1の比と、Rct測定前充電時SOC変化量との関係を示す図である。図10に示すように、反応抵抗Rct1_3と反応抵抗Rct1_1の比と、Rct測定前充電時SOC変化量との間にはある領域において略線形な関係を有していることが分かる。 FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the ratio of the reaction resistance Rct1_3 and the reaction resistance Rct1_1 and the amount of SOC change during charging before Rct measurement. As shown in FIG. 10, it can be seen that there is a substantially linear relationship between the ratio of the reaction resistance Rct1_3 and the reaction resistance Rct1-1 and the amount of SOC change during charging before Rct measurement in a certain region.
また、以上の実施形態では、車両が停車中にパルス放電を行って、分極電圧Vpを算出するようにしたが、例えば、充電可能電池14の分極が解消されているタイミングでパルス放電を行って求めた反応抵抗の値を基準値として記憶し、任意のタイミングでパルス放電を行って求めた反応抵抗の値との差分値または比に基づいて、分極電圧Vpを求めるようにしてもよい。
Further, in the above embodiment, the polarization voltage Vp is calculated by performing pulse discharge while the vehicle is stopped. For example, pulse discharge is performed at the timing when the polarization of the
より詳細には、充電可能電池14の分極が解消されるタイミング(例えば、エンジン17が停止され、所定の時間(十数時間)以上が経過したタイミング)において、前述した方法によってパルス放電により反応抵抗Rct1_1,Rct1_2,Rct1_3、および、導体抵抗・液抵抗Rohmを求め、これらをRct1_1r,Rct1_2r,Rct1_3r,Rohmrとして記憶する。
More specifically, at the timing when the polarization of the
つぎに、任意のタイミングにおいて、前述した方法によってパルス放電により反応抵抗Rct1_1,Rct1_2,Rct1_3、および、導体抵抗・液抵抗Rohmを求め、これらをRct1_1c,Rct1_2c,Rct1_3c,Rohmcとして記憶する。 Next, at an arbitrary timing, the reaction resistances Rct1_1, Rct1-2, Rct1_3, and the conductor resistance / liquid resistance Rohm are obtained by pulse discharge by the above-mentioned method, and these are stored as Rct1_1c, Rct1-2c, Rct1_3c, and Rohmc.
つぎに、以下の式(13)〜式(15)に基づいて、ΔRatio_Rct1_1を求める。 Next, ΔRatio_Rct1_1 is obtained based on the following equations (13) to (15).
Ratio_Rct1_1=Rct1_1c/Rct1_1r ・・・(13)
Ratio_Rct1_3=Rct1_3c/Rct1_3r ・・・(14)
ΔRatio_Rct1_1=Ratio_Rct1_1−Ratio_Rct1_3 ・・・(15)
Radio_Rct1_1 = Rct1_1c / Rct1_1r ... (13)
Radio_Rct1_3 = Rct1_3c / Rct1_3r ... (14)
ΔRatio_Rct1_1 = Radio_Rct1-1-1-Ratio_Rct1_3 ... (15)
図11は、Rct1_3(およびRct1_1)と、Rct1測定前充電時SOC変化量との関係を示す図である。この図11に実線および矩形で示すように、Rct1_3は、充電時SOC変化量ΔSOCに略比例して増加する。このため、以下の式(16)に基づいて、Rct1_3の増加率から充電時SOC変化量を推定することができる。なお、n()は、所定の関数であり、例えば、実測によって求めることができる。 FIG. 11 is a diagram showing the relationship between Rct1_3 (and Rct1_1) and the amount of SOC change during charging before Rct1 measurement. As shown by a solid line and a rectangle in FIG. 11, Rct1_3 increases substantially in proportion to the amount of SOC change ΔSOC during charging. Therefore, the amount of SOC change during charging can be estimated from the rate of increase of Rct1_3 based on the following equation (16). Note that n () is a predetermined function and can be obtained by actual measurement, for example.
ΔSOC=n(Rct1_3) ・・・(16) ΔSOC = n (Rct1_3) ... (16)
なお、図11に破線および丸で示すように、Rct1_1も増加するが、Rct1_3のような略比例の関係ではなく、充電時SOC変化量によって変化する。このため、以下の式(17)に基づいて、Rct1_1の増加率から充電時SOC変化量を推定することができる。なお、o()は、所定の関数であり、例えば、実測によって求めることができる。 As shown by the broken line and the circle in FIG. 11, Rct1_1 also increases, but it does not have a substantially proportional relationship as in Rct1_3, but changes depending on the amount of SOC change during charging. Therefore, the amount of SOC change during charging can be estimated from the rate of increase of Rct1_1 based on the following equation (17). Note that o () is a predetermined function and can be obtained by actual measurement, for example.
ΔSOC=o(Rct1_1) ・・・(17) ΔSOC = o (Rct1_1) ・ ・ ・ (17)
図12は、ΔRatio_Rct1_1と、Rct1測定前充電時SOC変化量との関係を示す図である。この図12に示すように、ΔRatio_Rct1_1と、Rct1測定前充電時SOC変化量との間には、ΔRatio_Rct1_1が10%を超える近辺から略比例の関係を有する。このため、Rct1の相対値の差であるΔRatio_Rct1_1(式(15)参照)から、充電時SOC変化量を以下の式(18)によって推定することができる。なお、p()は、所定の関数であり、例えば、実測によって求めることができる。 FIG. 12 is a diagram showing the relationship between ΔRatio_Rct1_1 and the amount of SOC change during charging before Rct1 measurement. As shown in FIG. 12, there is a substantially proportional relationship between ΔRatio_Rct1_1 and the amount of SOC change during charging before Rct1 measurement from the vicinity where ΔRatio_Rct1_1 exceeds 10%. Therefore, from ΔRatio_Rct1_1 (see equation (15)), which is the difference between the relative values of Rct1, the amount of SOC change during charging can be estimated by the following equation (18). Note that p () is a predetermined function and can be obtained by actual measurement, for example.
ΔSOC=p(ΔRatio_Rct1_1) ・・・(18) ΔSOC = p (ΔRatio_Rct1_1) ... (18)
また、図5に示すフローチャートは一例であって、本発明がこれらのフローチャートの処理のみに限定されるものではない。 Further, the flowchart shown in FIG. 5 is an example, and the present invention is not limited to the processing of these flowcharts.
また、以上の実施形態では、パルス波形の幅はT1=10msおよびT2=3msとしたが、これら以外の幅に設定してもよい。 Further, in the above embodiment, the width of the pulse waveform is set to T1 = 10 ms and T2 = 3 ms, but the width may be set to other widths.
また、以上の実施形態では、パルス放電を1回行う場合を例に挙げて説明したが、パルス放電を2回以上実施し、2回以上のパルス放電における測定値の平均値を求めるようにしてもよい。 Further, in the above embodiment, the case where the pulse discharge is performed once has been described as an example, but the pulse discharge is performed twice or more, and the average value of the measured values in the pulse discharge two or more times is obtained. May be good.
また、以上の実施形態では、2種類の異なる計算方法によって求めた反応抵抗の差または比に基づいて充電可能電池14の分極電圧を算出するようにしたが、これ以外にも、例えば、反応抵抗の値を、所定の関数(例えば、ΔRct1=q(Rct1_2,Rct1_1):q()は、Rct1_2,Rct1_1を変数とする所定の関数で、一例として、2変数の一次関数)に適用することで、分極電圧を求めるようにしてもよい。
Further, in the above embodiment, the polarization voltage of the
また、以上の実施形態では、基準状態の温度およびSOCによって反応抵抗の値を補正するようにしたが、開回路電圧(OCV)が基準状態における反応抵抗の値に補正するようにしてもよい。すなわち、温度、SOC、および、OCVの少なくとも1つの基準状態における反応抵抗の値に補正するようにしてもよい。 Further, in the above embodiment, the reaction resistance value is corrected by the temperature and SOC in the reference state, but the open circuit voltage (OCV) may be corrected to the reaction resistance value in the reference state. That is, it may be corrected to the value of the reaction resistance in at least one reference state of temperature, SOC, and OCV.
1 充電可能電池状態検出装置
10 制御部
10a CPU
10b ROM
10c RAM
10d 通信部
10e I/F
11 電圧センサ
12 電流センサ
13 温度センサ
14 充電可能電池
15 放電回路
16 オルタネータ
17 エンジン
18 スタータモータ
19 負荷
1 Rechargeable
10b ROM
10c RAM
10d communication unit 10e I / F
11 Voltage sensor 12
Claims (7)
前記充電可能電池をパルス放電させる放電手段と、
前記放電手段によるパルス放電の際またはその前後の電圧値および電流値を測定する測定手段と、
前記測定手段によって測定された電圧値および電流値に基づいて第1計算方法によって前記充電可能電池の等価回路を構成する所定の回路要素の値を計算する第1計算手段と、
前記測定手段によって測定された電圧値および電流値に基づいて前記第1計算方法とは異なる第2計算方法によって前記充電可能電池の等価回路を構成する所定の回路要素の値を計算する第2計算手段と、
前記第1計算手段および前記第2計算手段によって計算された回路要素の値の差、比率、または、回路要素の値を所定の関数に適用して得た値に基づいて前記充電可能電池の分極電圧を算出する算出手段と、
を有することを特徴とする充電可能電池状態検出装置。 In the rechargeable battery status detector that detects the status of the rechargeable battery,
A discharge means for pulse-discharging the rechargeable battery and
A measuring means for measuring a voltage value and a current value at the time of pulse discharging by the discharging means or before and after the pulse discharging, and a measuring means.
A first calculation means for calculating the value of a predetermined circuit element constituting the equivalent circuit of the rechargeable battery by the first calculation method based on the voltage value and the current value measured by the measuring means.
A second calculation for calculating the values of predetermined circuit elements constituting the equivalent circuit of the rechargeable battery by a second calculation method different from the first calculation method based on the voltage value and the current value measured by the measuring means. Means and
Polarization of the rechargeable battery based on the difference or ratio of the values of the circuit elements calculated by the first calculation means and the second calculation means, or the values obtained by applying the values of the circuit elements to a predetermined function. A calculation method for calculating voltage and
A rechargeable battery state detector characterized by having.
(1)前記充電可能電池をパルス幅がT1の矩形パルスによって放電させた場合の放電中の電圧値を電流値によって除算して得た値から、パルス幅がT2(<T1)の矩形パルスによって放電させた場合の放電中の電圧値を電流値によって除算して得た値を減算して得られる値を反応抵抗の値とする計算方法、
(2)前記充電可能電池をパルス幅がT1の矩形パルスによって放電させた場合の放電中の電圧値と電流値を放電前後の電圧値および電流値によってそれぞれ補正した補正後電圧値を補正後電流値によって除算して得た値から、パルス幅がT2(<T1)の矩形パルスによって放電させた場合の放電中の電圧値と電流値を放電前後の電圧値および電流値によってそれぞれ補正した補正後電圧値を補正後電流値によって除算して得た値を減算して得られる値を反応抵抗の値とする計算方法、
(3)前記充電可能電池をパルス放電させた場合の放電開始前から放電中の電圧降下値を電流値で除算して得た複数の値によって、反応抵抗および導体抵抗・液抵抗を係数として含む所定の数式をフィッティングし、係数の値から反応抵抗の値を得る計算方法、を有し、
前記(1)〜(3)の計算方法のいずれか2つを用いる、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の充電可能電池状態検出装置。 The first calculation means and the second calculation means are
(1) From the value obtained by dividing the discharging voltage value when the rechargeable battery is discharged by a rectangular pulse having a pulse width of T1 by the current value, by a rectangular pulse having a pulse width of T2 (<T1). A calculation method in which the value obtained by subtracting the value obtained by dividing the voltage value during discharge when discharged by the current value is used as the reaction resistance value.
(2) Corrected voltage value corrected by correcting the voltage value and current value during discharging when the rechargeable battery is discharged by a rectangular pulse having a pulse width of T1 according to the voltage value before and after discharging and the current value, respectively. After correction, the voltage value and current value during discharge when discharged by a rectangular pulse with a pulse width of T2 (<T1) are corrected by the voltage value and current value before and after discharge from the value obtained by dividing by the value. A calculation method in which the value obtained by subtracting the value obtained by dividing the voltage value by the corrected current value and using it as the reaction resistance value is used.
(3) Reaction resistance and conductor resistance / liquid resistance are included as coefficients by a plurality of values obtained by dividing the voltage drop value during discharging from before the start of discharging when the rechargeable battery is pulse-discharged by the current value. It has a calculation method, in which a predetermined formula is fitted and the value of the reaction resistance is obtained from the value of the coefficient.
Any two of the calculation methods (1) to (3) above are used.
The rechargeable battery state detecting device according to claim 1 or 2.
ことを特徴とする請求項4に記載の充電可能電池状態検出装置。 The first calculation means and the second calculation means are being discharged when the rechargeable battery is discharged by a rectangular pulse having a pulse width of T1 in the calculation method (1) and the calculation method (2). From the value obtained by dividing the voltage value of the above by the current value, the value obtained by dividing the voltage value during discharge when discharged by a rectangular pulse having a pulse width of T2 (<T1) is replaced by the value obtained by dividing the value by the current value. , The reaction resistance values are obtained by subtracting the conductor resistance and liquid resistance values obtained by the calculation method of (3) above.
The rechargeable battery state detecting device according to claim 4.
前記充電可能電池をパルス放電させる放電ステップと、
前記放電ステップにおけるパルス放電の際またはその前後の電圧値および電流値を測定する測定ステップと、
前記測定ステップにおいて測定された電圧値および電流値に基づいて第1計算方法によって前記充電可能電池の等価回路を構成する所定の回路要素の値を計算する第1計算ステップと、
前記測定ステップにおいて測定された電圧値および電流値に基づいて前記第1計算方法とは異なる第2計算方法によって前記充電可能電池の等価回路の値を構成する所定の回路要素を計算する第2計算ステップと、
前記第1計算ステップおよび前記第2計算ステップにおいて計算された回路要素の値の差、比率、または、回路要素の値を所定の関数に適用して得た値に基づいて前記充電可能電池の分極電圧を算出する算出ステップと、
を有することを特徴とする充電可能電池状態検出方法。 In the rechargeable battery status detection method that detects the status of the rechargeable battery,
The discharge step of pulse-discharging the rechargeable battery and
A measurement step for measuring a voltage value and a current value at the time of pulse discharge or before and after the pulse discharge in the discharge step, and
A first calculation step of calculating the value of a predetermined circuit element constituting the equivalent circuit of the rechargeable battery by the first calculation method based on the voltage value and the current value measured in the measurement step.
A second calculation that calculates a predetermined circuit element constituting the value of the equivalent circuit of the rechargeable battery by a second calculation method different from the first calculation method based on the voltage value and the current value measured in the measurement step. Steps and
Polarization of the rechargeable battery based on the difference or ratio of the values of the circuit elements calculated in the first calculation step and the second calculation step, or the value obtained by applying the values of the circuit elements to a predetermined function. Calculation steps to calculate the voltage and
A rechargeable battery state detection method comprising.
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