JP7377743B2 - バッテリ管理装置 - Google Patents
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Description
以下、図1~図7を参照して、バッテリシステムの第1の実施の形態を説明する。
RO-Vp(I,Rp,τ)という等式が成り立つという仮定のもとでSOCはOCVを用いたルックアップテーブルにより得られてもよい。さらに、電流積分法と電圧推定法の重みづけ平均を用いることもできる。ただしECMのいくつかの変数、たとえばVp202やOCVは算出や測定が可能であるが、パラメータRo203、Rp205、およびCp204は測定できないので他の手法により推定する必要がある。
図6および図7を参照して、プロセスノイズ共分散を適宜変更する本実施の形態のバッテリシステム100と、プロセスノイズ共分散を固定値とする比較例のシステムを比較する。なお比較例は、プロセスノイズ共分散を比較的小さな値とする比較例1と、比較的大きな値とする比較例2の2つとする。すなわちこの動作例では、合計3つのシステムの動作を説明する。いずれのシステムも正しくないRo203およびRp205の値により初期化され、ふるまいと推定の収束が有効に機能することを示す。
(1)バッテリ管理装置300は、図2に示したバッテリの電気回路モデルに基づき、バッテリに関する指標、たとえばSOCやSOHなどを出力するコントローラ391と、電気回路モデルのパラメータを、可変ゲインを有するフィルタを用いてバッテリに流れる電流であるバッテリ電流の時間変化量およびセルの温度に基づき推定する更新部340とを備える。なお、更新部340がバッテリ電流の時間変化量を利用することは、数式15においてBkの階差を評価する点、および図4においてBkが電流に対応する点に具体的に示されている。また更新部340がセルの温度を利用することは、図4においてどの曲線を利用するかが温度によって決定される点に示されている。そのため図7の動作例に示したように、バッテリ管理装置300はバッテリのパラメータを精度よく算出できる。
(9)共分散算出部304は、温度が低い場合にはプロセスノイズ共分散Qkを高い値とする。そのため、推定値が大きく変化することを許容し、真の値に収束する時間を短くすることができる。
プロセスノイズ共分散Qkを変化させるのは、SOCを変化させる他の入力手法でもよいし時間当たりの温度でもよい。
拡張カルマンフィルタ392の異なるパラメータ、たとえば観測ノイズ共分散309またはカルマンゲイン算出部350において算出されるカルマンゲインなどが、電流や温度の影響を受けて変更されてもよい。
運転パターンによる確認では、真の値が不明なので推定結果を新の値と直接比較することができない。推定したパラメータは、電圧値に基づくSOCの算出に用いられてもよい。拡張カルマンフィルタを用いずにルックアップテーブルを用いる従来手法と比較すれば、推定したパラメータを用いてSOCを算出することで精度が向上する。
101…バッテリパック
102…電流計
103…小電圧計
104…温度計
105…電圧計
200…ランドル電気回路モデル
201…開放電圧
202、Vp…分極電圧
203、Ro…内部抵抗
204…分極キャパシタ
205、Rp…分極抵抗
206…閉回路電圧
207…開放電圧
300…バッテリ管理装置
304…共分散算出部
302、uk…入力
305、Qk…プロセスノイズ共分散
306…事前推定
307…推定値
308…事後推定
309…観測ノイズ共分散
330…動的モデル
340…更新部
350…カルマンゲイン算出部
391…コントローラ
392…拡張カルマンフィルタ
420…ルックアップテーブル
Kk…カルマンゲイン
τ…時定数
Claims (8)
- バッテリの電気回路モデルに基づき、前記バッテリに関する指標を算出するコントローラと、
前記バッテリに流れる電流であるバッテリ電流の時間変化量および前記バッテリの温度に基づき、可変ゲインを有するフィルタを用いて、前記電気回路モデルのパラメータを推定する演算部と、
バッテリ電流に基づく入力と、バッテリ電圧に基づく出力と、前記コントローラによる前記指標の算出に使用される前記バッテリの状態指標と、を備える拡張カルマンフィルタと、を備えるバッテリ管理装置。 - 請求項1に記載のバッテリ管理装置において、
前記拡張カルマンフィルタは、少なくとも1つの内部抵抗、少なくとも1つの分極抵抗、および少なくとも1つのバッテリ分極時定数を有するバッテリ管理装置。 - 請求項1に記載のバッテリ管理装置において、
前記拡張カルマンフィルタは、
プロセスノイズ共分散を前記バッテリ電流の時間変化量および前記バッテリの温度に基づき算出する共分散算出部をさらに備えるバッテリ管理装置。 - 請求項3に記載のバッテリ管理装置において、
前記共分散算出部は、実験により得られたバトラーボルマー現象を反映する電流と温度のデータベースを反映するバッテリ管理装置。 - 請求項3に記載のバッテリ管理装置において、
前記共分散算出部は、電流の変化が大きい場合には前記プロセスノイズ共分散を増加させるバッテリ管理装置。 - 請求項3に記載のバッテリ管理装置において、
前記共分散算出部は、電流の変化が小さい場合には前記プロセスノイズ共分散を減少させるバッテリ管理装置。 - 請求項3に記載のバッテリ管理装置において、
前記共分散算出部は、温度が高い場合には前記プロセスノイズ共分散を低い値とするバッテリ管理装置。 - 請求項3に記載のバッテリ管理装置において、
前記共分散算出部は、温度が低い場合には前記プロセスノイズ共分散を高い値とするバッテリ管理装置。
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