JP7485566B2 - BATTERY STATE ESTIMATION DEVICE, BATTERY STATE ESTIMATION METHOD, AND PROGRAM - Google Patents

BATTERY STATE ESTIMATION DEVICE, BATTERY STATE ESTIMATION METHOD, AND PROGRAM Download PDF

Info

Publication number
JP7485566B2
JP7485566B2 JP2020136259A JP2020136259A JP7485566B2 JP 7485566 B2 JP7485566 B2 JP 7485566B2 JP 2020136259 A JP2020136259 A JP 2020136259A JP 2020136259 A JP2020136259 A JP 2020136259A JP 7485566 B2 JP7485566 B2 JP 7485566B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
value
battery
estimated
charging rate
current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2020136259A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2022032458A (en
Inventor
孝徳 山添
紀雄 岩安
啓礼 小森
信幸 塙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Global Life Solutions Inc
Original Assignee
Hitachi Global Life Solutions Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Global Life Solutions Inc filed Critical Hitachi Global Life Solutions Inc
Priority to JP2020136259A priority Critical patent/JP7485566B2/en
Publication of JP2022032458A publication Critical patent/JP2022032458A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7485566B2 publication Critical patent/JP7485566B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Description

本発明は、電池状態推定装置、電池状態推定方法およびプログラムに関する。 The present invention relates to a battery state estimation device, a battery state estimation method, and a program.

本技術分野の背景技術として、下記特許文献１の要約には、「二次電池の充電状態を高精度に推定する装置。二次電池（３０）の端子電圧を測定する電圧測定部（２２）と、二次電池３０の充放電電流を測定する電流測定部（２３）と、二次電池（３０）の充電状態ＳＯＣを推定する制御部（２６）を備える。制御部（２６）は、充放電電流から電流オフセットを差し引いた充放電電流を積算してＳＯＣを推定する。また、測定モデルにより二次電池（３０）の端子電圧を推定し、電圧測定部（２２）で測定された端子電圧との誤差を用いて、推定された電流オフセットの第１補正値、及び推定されたＳＯＣの第２補正値を算出し、電流オフセット及びＳＯＣをそれぞれ補正する。」と記載されている。 As background technology in this technical field, the abstract of the following Patent Document 1 states, "An apparatus for estimating the state of charge of a secondary battery with high accuracy. The apparatus includes a voltage measurement unit (22) that measures the terminal voltage of the secondary battery (30), a current measurement unit (23) that measures the charge/discharge current of the secondary battery 30, and a control unit (26) that estimates the state of charge (SOC) of the secondary battery (30). The control unit (26) estimates the SOC by integrating the charge/discharge current obtained by subtracting a current offset from the charge/discharge current. The control unit (26) also estimates the terminal voltage of the secondary battery (30) using a measurement model, and calculates a first correction value for the estimated current offset and a second correction value for the estimated SOC using the error with respect to the terminal voltage measured by the voltage measurement unit (22), thereby correcting the current offset and the SOC, respectively."

国際公開第２０１２／０９８９６８号International Publication No. 2012/098968

上記特許文献１においては、電池温度に基づいて二次電池の充電状態を推定できるが、充電状態を正確に推定することは困難であった。
この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、二次電池の充電状態を正確に推定できる電池状態推定装置、電池状態推定方法およびプログラムを提供することを目的とする。 In the above-mentioned Patent Document 1, the state of charge of the secondary battery can be estimated based on the battery temperature, but it is difficult to accurately estimate the state of charge.
The present invention has been made in consideration of the above-mentioned circumstances, and has an object to provide a battery state estimating device, a battery state estimating method, and a program that can accurately estimate the state of charge of a secondary battery.

上記課題を解決するため本発明の電池状態推定装置は、所定の条件が非成立である場合に、電池の充電電流または放電電流である出力電流と、前記電池の出力電圧と、前記電池のセル表面温度と、に基づいて、前記電池の充電率の推定値である第１の推定充電率と、前記電池の電流オフセット値の推定値である電流オフセット推定値と、を逐次算出する第１の推定部と、前記条件が成立する場合に、前記出力電流と、前記出力電圧と、前記セル表面温度と、前記条件が不成立状態から成立状態に変化した時の前記電流オフセット推定値である電流オフセット特定推定値と、に基づいて、前記電池の温度に関する偏差の推定値である温度偏差推定値と、前記充電率の他の推定値である第２の推定充電率と、を逐次算出する第２の推定部と、を備えることを特徴とする。 To solve the above problem, the battery state estimation device of the present invention is characterized by having a first estimation unit that sequentially calculates a first estimated charging rate, which is an estimated value of the charging rate of the battery, and a current offset estimated value, which is an estimated value of the current offset value of the battery, based on an output current, which is a charging current or discharging current of the battery, an output voltage of the battery, and a cell surface temperature of the battery, when a predetermined condition is not satisfied; and a second estimation unit that sequentially calculates a temperature deviation estimated value, which is an estimated value of the deviation regarding the temperature of the battery, and a second estimated charging rate, which is another estimated value of the charging rate, based on the output current, the output voltage, the cell surface temperature, and a specific current offset estimated value, which is the current offset estimated value when the condition changes from a non-satisfied state to a satisfied state, when the condition is satisfied.

本発明によれば、二次電池の充電状態を正確に推定できる。 The present invention makes it possible to accurately estimate the state of charge of a secondary battery.

好適な第１実施形態による電池状態推定装置のブロック図である。1 is a block diagram of a battery state estimating device according to a first preferred embodiment; 電池の等価回路図である。FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of a battery. ＳＯＣ・Ｉｏ推定部のブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of an SOC/Io estimation unit. ＳＯＣ・Ｔｉ推定部のブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of an SOC·Ti estimation unit. 第１実施形態におけるＳＯＣ、セル表面温度、およびセル内部温度推定値の推移の一例を示す図である。5 is a diagram showing an example of changes in the SOC, the cell surface temperature, and the estimated cell internal temperature in the first embodiment. FIG. 第１実施形態の動作を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing an operation of the first embodiment. 好適な第２実施形態による電池状態推定装置のブロック図である。FIG. 4 is a block diagram of a battery state estimating device according to a second preferred embodiment. 好適な実施形態によるＳＯＣ推定の効果を示す図である。FIG. 13 illustrates the effect of SOC estimation according to a preferred embodiment.

［第１実施形態］
〈第１実施形態の構成〉
図１は、好適な第１実施形態による電池状態推定装置２００（コンピュータ）のブロック図である。
電池状態推定装置２００は、二次電池である電池１００の状態を推定するものであり、ＳＯＣ・Ｉｏ推定部２１０（第１の推定部、第１の推定手段）と、ＳＯＣ・Ｔｉ推定部２２０（第２の推定部、第２の推定手段）と、ラッチ部２３０と、切換部２４０と、切換条件決定部２５０と、を備えている。電池１００は、例えばリチウムイオン電池である。 [First embodiment]
Configuration of the First Embodiment
FIG. 1 is a block diagram of a battery state estimating device 200 (computer) according to a first preferred embodiment.
The battery state estimation device 200 estimates the state of the battery 100, which is a secondary battery, and includes an SOC/Io estimation unit 210 (first estimation unit, first estimation means), an SOC/Ti estimation unit 220 (second estimation unit, second estimation means), a latch unit 230, a switching unit 240, and a switching condition determination unit 250. The battery 100 is, for example, a lithium ion battery.

また、電池１００には、電池１００の状態を検出する電池センサ部１５０が装着されている。この電池センサ部１５０は、電池１００の出力電圧Ｖ、出力電流Ｉおよびセル表面温度Ｔｓを計測し、計測結果を電池状態推定装置２００に供給する。ここで、出力電流Ｉは、充電電流および放電電流の双方を含む。また、温度センサ部１６０は、電池１００の周囲温度Ｔｅを計測し、計測結果を電池状態推定装置２００に供給する。 The battery 100 is also fitted with a battery sensor unit 150 that detects the state of the battery 100. This battery sensor unit 150 measures the output voltage V, output current I and cell surface temperature Ts of the battery 100, and supplies the measurement results to the battery state estimation device 200. Here, the output current I includes both the charging current and the discharging current. The temperature sensor unit 160 also measures the ambient temperature Te of the battery 100, and supplies the measurement results to the battery state estimation device 200.

ＳＯＣ・Ｉｏ推定部２１０は、出力電圧Ｖと、出力電流Ｉと、セル表面温度Ｔｓと、に基づいて、電池１００のＳＯＣ（state of charge；充電率）と、電流オフセット値Ｉｏと、を推定する。ＳＯＣ・Ｉｏ推定部２１０が推定したＳＯＣを、「推定充電率ＳＯＣ１（第１の推定充電率）」と呼ぶ。また、推定した電流オフセット値Ｉｏを「電流オフセット推定値Ｉｏｅ」と呼ぶ。ラッチ部２３０は、ＳＯＣ・Ｉｏ推定部２１０が推定した電流オフセット推定値Ｉｏｅをラッチする。ラッチされた値を「電流オフセット特定推定値Ｉｏｅｓ」と呼ぶ。 The SOC/Io estimation unit 210 estimates the SOC (state of charge) and current offset value Io of the battery 100 based on the output voltage V, the output current I, and the cell surface temperature Ts. The SOC estimated by the SOC/Io estimation unit 210 is called the "estimated charging rate SOC1 (first estimated charging rate)." The estimated current offset value Io is called the "current offset estimated value Ioe." The latch unit 230 latches the current offset estimated value Ioe estimated by the SOC/Io estimation unit 210. The latched value is called the "current offset specific estimated value Ioes."

ＳＯＣ・Ｔｉ推定部２２０は、出力電圧Ｖと、出力電流Ｉと、セル表面温度Ｔｓと、ラッチ部２３０にラッチされた電流オフセット特定推定値Ｉｏｅｓと、に基づいて、電池１００のＳＯＣと、電池１００のセル内部温度Ｔｉと、を推定する。ＳＯＣ・Ｔｉ推定部２２０が推定したＳＯＣを、「推定充電率ＳＯＣ２（第２の推定充電率）」と呼ぶ。切換部２４０は、切換条件決定部２５０の制御に基づいて、推定充電率ＳＯＣ１，ＳＯＣ２のうち一方を選択し、その結果を推定充電率ＳＯＣＥとして出力する。 The SOC/Ti estimation unit 220 estimates the SOC of the battery 100 and the cell internal temperature Ti of the battery 100 based on the output voltage V, the output current I, the cell surface temperature Ts, and the current offset specific estimated value Ioes latched by the latch unit 230. The SOC estimated by the SOC/Ti estimation unit 220 is called the "estimated charging rate SOC2 (second estimated charging rate)." The switching unit 240 selects one of the estimated charging rates SOC1 and SOC2 based on the control of the switching condition determination unit 250, and outputs the result as the estimated charging rate SOCE.

切換条件決定部２５０は、セル表面温度Ｔｓと、周囲温度Ｔｅとの差分値「Ｔｓ－Ｔｅ」が所定の閾値（例えば１５℃）未満であれば、切換部２４０に対して推定充電率ＳＯＣ１を選択させる。一方、差分値「Ｔｓ－Ｔｅ」が該所定値以上になると、切換部２４０に対して推定充電率ＳＯＣ２を選択させる。また、ラッチ部２３０は、選択される推定充電率がＳＯＣ１からＳＯＣ２に切り替わった時点における電流オフセット推定値Ｉｏｅをラッチする。これにより、ラッチ部２３０は、ラッチした結果である電流オフセット特定推定値ＩｏｅｓをＳＯＣ・Ｔｉ推定部２２０に供給し続ける。 If the difference value "Ts-Te" between the cell surface temperature Ts and the ambient temperature Te is less than a predetermined threshold value (e.g., 15°C), the switching condition determination unit 250 causes the switching unit 240 to select the estimated charging rate SOC1. On the other hand, if the difference value "Ts-Te" is equal to or greater than the predetermined value, the switching unit 240 causes the switching unit 240 to select the estimated charging rate SOC2. Furthermore, the latch unit 230 latches the current offset estimated value Ioe at the time when the selected estimated charging rate switches from SOC1 to SOC2. As a result, the latch unit 230 continues to supply the current offset specific estimated value Ioes, which is the latched result, to the SOC/Ti estimation unit 220.

上述の差分値「Ｔｓ－Ｔｅ」が上述の閾値（例えば１５℃）以上になる場合とは、例えば、周囲温度Ｔｅが２℃であるときには、セル表面温度Ｔｓが１７℃を超える場合になる。これは、充放電電流によって電池１００が相当に発熱しているということであり、電池１００のセル内部温度Ｔｉはさらに上昇していると考えられる。本実施形態においては、このような場合に推定充電率ＳＯＣ２を推定充電率ＳＯＣＥとして選択することにより、高精度にＳＯＣを推定しようとしている。なお、周囲温度Ｔｅを計測するにあたっては、温度センサ部１６０を電池１００、モータ（図示せず）等、発熱部品から遠ざけることが好ましい。また、複数個所に温度センサ部１６０を配置し、これらの計測温度のうち最低温度を周囲温度Ｔｅとして採用すると、さらに好ましい。 The above-mentioned difference value "Ts-Te" is equal to or greater than the above-mentioned threshold value (e.g., 15°C) when, for example, the ambient temperature Te is 2°C and the cell surface temperature Ts exceeds 17°C. This means that the battery 100 is generating considerable heat due to the charge/discharge current, and the cell internal temperature Ti of the battery 100 is considered to be rising further. In this embodiment, in such a case, the estimated charging rate SOC2 is selected as the estimated charging rate SOCE to estimate the SOC with high accuracy. Note that, when measuring the ambient temperature Te, it is preferable to place the temperature sensor unit 160 away from heat-generating components such as the battery 100 and the motor (not shown). It is even more preferable to place the temperature sensor units 160 at multiple locations and use the lowest temperature among the measured temperatures as the ambient temperature Te.

図２は電池１００の等価回路図である。
図２において、抵抗器１０６およびコンデンサ１０８は並列に接続され、並列回路１２２を構成している。また、抵抗器１１０およびコンデンサ１１２は並列に接続され、並列回路１２３を構成している。電池１００は、電池１００の開回路電圧ＯＣＶを出力する理想的電池１０２と、抵抗器１０４と、並列回路１２２と、並列回路１２３と、を直列に接続したものと等価であると考えることができる。 FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the battery 100.
2 , resistor 106 and capacitor 108 are connected in parallel to form parallel circuit 122. Resistor 110 and capacitor 112 are connected in parallel to form parallel circuit 123. Battery 100 can be considered equivalent to an ideal battery 102 that outputs the open circuit voltage OCV of battery 100, resistor 104, parallel circuit 122, and parallel circuit 123, all connected in series.

抵抗器１０４，１０６，１１０の抵抗値をＲ1，Ｒ2，Ｒ3とし、コンデンサ１０８，１１２の静電容量をＣ2，Ｃ3とする。また、並列回路１２２，１２３の時定数をτ2，τ3とする。電池１００の内部には、等価的に出力電流Ｉと、電流オフセット値Ｉｏとが流れていると考えることができる。また、電流オフセット値Ｉｏは、出力電流Ｉの誤差値であると考えることができる。図２において、抵抗器１０４における電圧降下は（Ｉ＋Ｉｏ）・Ｒ1になる。また、並列回路１２２，１２３における電圧降下をＶｐ１，Ｖｐ２とする。また、電池端子電圧ＣＣＶは、「ＯＣＶ＋（Ｉ＋Ｉｏ）・Ｒ1＋Ｖｐ１＋Ｖｐ２」に等しくなる。 The resistance values of the resistors 104, 106, and 110 are R1 , R2 , and R3 , and the capacitances of the capacitors 108 and 112 are C2 and C3 . The time constants of the parallel circuits 122 and 123 are τ2 and τ3 . It can be considered that an output current I and a current offset value Io flow equivalently inside the battery 100. It can also be considered that the current offset value Io is an error value of the output current I. In FIG. 2, the voltage drop in the resistor 104 is (I+Io)· R1 . It can also be considered that the voltage drops in the parallel circuits 122 and 123 are Vp1 and Vp2. The battery terminal voltage CCV is equal to "OCV+(I+Io)· R1 +Vp1+Vp2".

図２に示した開回路電圧ＯＣＶ、抵抗値Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3、静電容量Ｃ2，Ｃ3は、電池１００の温度に応じて変化する。従って、温度域毎にこれらパラメータを設定することが好ましい。「電池１００の温度」には、セル表面温度Ｔｓとセル内部温度Ｔｉとが考えられ、理想的にはセル内部温度Ｔｉを用いることによって状態推定の精度を向上させることができる。しかし、通常の二次電池において、セル内部温度Ｔｉは直接的には計測できないため、セル表面温度Ｔｓとセル内部温度Ｔｉとが同一であると仮定してＳＯＣ等を推定していた。このため、高精度にＳＯＣを推定することが困難であった。そこで、本実施形態においては、電流誤差である電流オフセット値Ｉｏと、温度偏差「Ｔｉ－Ｔｓ」とを切り分けて推定することにより、セル内部温度Ｔｉを推定し、これによって高精度にＳＯＣを推定するものである。 The open circuit voltage OCV, resistance values R 1 , R 2 , R 3 , and capacitances C 2 , C 3 shown in FIG. 2 change according to the temperature of the battery 100. Therefore, it is preferable to set these parameters for each temperature range. The "temperature of the battery 100" may be the cell surface temperature Ts and the cell internal temperature Ti, and ideally, the accuracy of the state estimation can be improved by using the cell internal temperature Ti. However, in a normal secondary battery, since the cell internal temperature Ti cannot be measured directly, the SOC and the like are estimated on the assumption that the cell surface temperature Ts and the cell internal temperature Ti are the same. For this reason, it is difficult to estimate the SOC with high accuracy. Therefore, in this embodiment, the cell internal temperature Ti is estimated by separately estimating the current offset value Io, which is a current error, and the temperature deviation "Ti-Ts", and thereby the SOC is estimated with high accuracy.

図３はＳＯＣ・Ｉｏ推定部２１０のブロック図である。
図３において、ＳＯＣ・Ｉｏ推定部２１０は、ＳＯＣ推定部２１１と、Ｉｏ推定部２１２と、ＣＣＶ推定部２１３と、カルマンゲイン推定部２１４（充電率用ゲイン算出部）と、カルマンゲイン推定部２１５（電流オフセット値用ゲイン算出部）と、減算部２１６と、乗算部２１７ａ，２１７ｂと、加算部２１８ａ，２１８ｂと、を備えている。 FIG. 3 is a block diagram of the SOC/Io estimation unit 210.
In FIG. 3, SOC/Io estimation unit 210 includes an SOC estimation unit 211, an Io estimation unit 212, a CCV estimation unit 213, a Kalman gain estimation unit 214 (a charge rate gain calculation unit), a Kalman gain estimation unit 215 (a current offset value gain calculation unit), a subtraction unit 216, multiplication units 217a, 217b, and addition units 218a, 218b.

ＳＯＣ推定部２１１には、推定充電率ＳＯＣ１と、電流オフセット推定値Ｉｏｅと、出力電流Ｉと、が入力される。ＳＯＣ推定部２１１は、入力されたデータに基づいて、推定充電率ＳＯＣ１ｘを出力する。Ｉｏ推定部２１２は、電流オフセット推定値Ｉｏｅと、所定の初期値Ｉｏ_iniと、に基づいて、電流オフセット推定値Ｉｏｘを出力する。 The SOC estimation unit 211 receives the estimated charging rate SOC1, the current offset estimation value Ioe, and the output current I. The SOC estimation unit 211 outputs the estimated charging rate SOC1x based on the input data. The Io estimation unit 212 outputs the current offset estimation value Iox based on the current offset estimation value Ioe and a predetermined initial value Io_ini.

ＣＣＶ推定部２１３は、電池端子電圧ＣＣＶ（図２参照）の推定値である電池端子電圧推定値ＣＣＶｘ（電圧推定値）を出力する。ＣＣＶ推定部２１３は、予め、様々なＳＯＣおよび温度に対応して、開回路電圧ＯＣＶ、抵抗値Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3および時定数τ2，τ3を記録したテーブルを備えている。そして、入力された推定充電率ＳＯＣ１ｘおよびセル表面温度Ｔｓに基づいて開回路電圧ＯＣＶ、抵抗値Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3および時定数τ2，τ3を特定し、これら特定したパラメータと、出力電流Ｉと、電流オフセット推定値Ｉｏｘと、に基づいて電池端子電圧推定値ＣＣＶｘを出力する。減算部２１６は、出力電圧Ｖから電池端子電圧推定値ＣＣＶｘを減算し、その結果を差分値ΔＣＣＶとして出力する。 The CCV estimator 213 outputs a battery terminal voltage estimate CCVx (voltage estimate), which is an estimate of the battery terminal voltage CCV (see FIG. 2). The CCV estimator 213 includes a table in which the open circuit voltage OCV, resistance values R1 , R2 , R3 , and time constants τ2 , τ3 are recorded in advance in correspondence with various SOCs and temperatures. The CCV estimator 213 specifies the open circuit voltage OCV, resistance values R1 , R2 , R3 , and time constants τ2 , τ3 based on the input estimated charging rate SOC1x and cell surface temperature Ts, and outputs the battery terminal voltage estimate CCVx based on these specified parameters, the output current I, and the current offset estimate Iox. The subtractor 216 subtracts the battery terminal voltage estimate CCVx from the output voltage V, and outputs the result as a difference value ΔCCV.

カルマンゲイン推定部２１４は、逐次求められるＳＯＣ用のカルマンゲインＧｓｏｃ（充電率用ゲイン）を出力する。また、カルマンゲイン推定部２１５は、逐次求められる電流オフセット値Ｉｏ用のカルマンゲインＧｉｏ（電流オフセット値用ゲイン）を出力する。乗算部２１７ａは、差分値ΔＣＣＶにカルマンゲインＧｓｏｃを乗算し、乗算結果Ｇｓｏｃ・ΔＣＣＶを出力する。乗算部２１７ｂは、差分値ΔＣＣＶにカルマンゲインＧｉｏを乗算し、乗算結果Ｇｉｏ・ΔＣＣＶを出力する。 The Kalman gain estimation unit 214 outputs a Kalman gain Gsoc (gain for charging rate) for the SOC that is calculated sequentially. The Kalman gain estimation unit 215 outputs a Kalman gain Gio (gain for current offset value) for the current offset value Io that is calculated sequentially. The multiplication unit 217a multiplies the difference value ΔCCV by the Kalman gain Gsoc and outputs the multiplication result Gsoc·ΔCCV. The multiplication unit 217b multiplies the difference value ΔCCV by the Kalman gain Gio and outputs the multiplication result Gio·ΔCCV.

加算部２１８ａは、推定充電率ＳＯＣ１ｘに乗算結果Ｇｓｏｃ・ΔＣＣＶを加算し、その加算結果を推定充電率ＳＯＣ１として出力する。加算部２１８ｂは、電流オフセット推定値Ｉｏｘに乗算結果Ｇｉｏ・ΔＣＣＶを加算し、その加算結果を電流オフセット推定値Ｉｏｅとして出力する。上述したＳＯＣ・Ｉｏ推定部２１０の各要素は、所定の演算周期毎に演算結果を更新する。 The adder 218a adds the multiplication result Gsoc·ΔCCV to the estimated charging rate SOC1x, and outputs the sum as the estimated charging rate SOC1. The adder 218b adds the multiplication result Gio·ΔCCV to the current offset estimated value Iox, and outputs the sum as the current offset estimated value Ioe. Each element of the SOC/Io estimation unit 210 described above updates the calculation result at each predetermined calculation period.

上記構成により、推定充電率ＳＯＣ１および電流オフセット推定値Ｉｏｅは、下式（１），（２）に基づいて、逐次計算によって求められる。下式（１），（２）において、ｔは時刻であり、Δｔは演算周期であり、Ｑはセルの満充電容量[Ａｈ]である。

Figure 0007485566000001
With the above configuration, the estimated charging rate SOC1 and the current offset estimated value Ioe are calculated sequentially based on the following formulas (1) and (2): In the following formulas (1) and (2), t is time, Δt is a calculation period, and Q is the full charge capacity [Ah] of the cell.
Figure 0007485566000001

Figure 0007485566000002
Figure 0007485566000002

図４はＳＯＣ・Ｔｉ推定部２２０のブロック図である。
図４において、ＳＯＣ・Ｔｉ推定部２２０は、ＳＯＣ推定部２２１と、Ｔｉ推定部２２２と、ＣＣＶ推定部２２３と、カルマンゲイン推定部２２４（充電率用ゲイン算出部）と、カルマンゲイン推定部２２５（セル内部温度推定値用ゲイン算出部）と、減算部２２６と、乗算部２２７ａ，２２７ｂと、加算部２２８ａ，２２８ｂと、を備えている。 FIG. 4 is a block diagram of the SOC·Ti estimation unit 220.
In FIG. 4, the SOC/Ti estimation unit 220 includes an SOC estimation unit 221, a Ti estimation unit 222, a CCV estimation unit 223, a Kalman gain estimation unit 224 (a gain calculation unit for a charging rate), a Kalman gain estimation unit 225 (a gain calculation unit for a cell internal temperature estimated value), a subtraction unit 226, multiplication units 227a, 227b, and addition units 228a, 228b.

ＳＯＣ推定部２２１には、推定充電率ＳＯＣ２と、出力電流Ｉと、ラッチ部２３０（図１参照）にラッチされた電流オフセット特定推定値Ｉｏｅｓと、が入力される。ＳＯＣ推定部２２１は、入力されたデータに基づいて、推定充電率ＳＯＣ２ｘを出力する。 The SOC estimation unit 221 receives the estimated charging rate SOC2, the output current I, and the current offset specific estimated value Ioes latched in the latch unit 230 (see FIG. 1). The SOC estimation unit 221 outputs the estimated charging rate SOC2x based on the input data.

Ｔｉ推定部２２２は、セル内部温度Ｔｉの推定値であるセル内部温度推定値Ｔｉｅと、セル表面温度Ｔｓと、に基づいて、次の演算周期におけるセル内部温度推定値Ｔｉｘと、温度偏差推定値ΔＴｘと、を逐次出力する。ここで、温度偏差推定値ΔＴｘは、セル内部温度推定値Ｔｉｅとセル表面温度Ｔｓとの差分である。ＣＣＶ推定部２２３は、ＳＯＣ・Ｉｏ推定部２１０のＣＣＶ推定部２１３（図３参照）と同様に、電池端子電圧推定値ＣＣＶｘを出力する。但し、ＣＣＶ推定部２２３は、推定充電率ＳＯＣ１（図３参照）に代えて、推定充電率ＳＯＣ２に基づいて電池端子電圧推定値ＣＣＶｘを出力する。減算部２２６は、出力電圧Ｖから電池端子電圧推定値ＣＣＶｘを減算し、その結果を差分値ΔＣＣＶとして出力する。 The Ti estimation unit 222 sequentially outputs the cell internal temperature estimate Tix and the temperature deviation estimate ΔTx in the next calculation cycle based on the cell internal temperature estimate Tie, which is an estimate of the cell internal temperature Ti, and the cell surface temperature Ts. Here, the temperature deviation estimate ΔTx is the difference between the cell internal temperature estimate Tie and the cell surface temperature Ts. The CCV estimation unit 223 outputs the battery terminal voltage estimate CCVx, similar to the CCV estimation unit 213 (see FIG. 3) of the SOC/Io estimation unit 210. However, the CCV estimation unit 223 outputs the battery terminal voltage estimate CCVx based on the estimated charging rate SOC2 instead of the estimated charging rate SOC1 (see FIG. 3). The subtraction unit 226 subtracts the battery terminal voltage estimate CCVx from the output voltage V and outputs the result as a difference value ΔCCV.

カルマンゲイン推定部２２４は、逐次求められるＳＯＣ用のカルマンゲインＧｓｏｃを出力する。また、カルマンゲイン推定部２２５は、逐次求められるセル内部温度Ｔｉ用のカルマンゲインＧｔｉ（セル内部温度推定値用ゲイン）を出力する。乗算部２２７ａは、差分値ΔＣＣＶにカルマンゲインＧｓｏｃを乗算し、乗算結果Ｇｓｏｃ・ΔＣＣＶを出力する。乗算部２２７ｂは、差分値ΔＣＣＶにカルマンゲインＧｔｉを乗算し、乗算結果Ｇｔｉ・ΔＣＣＶを出力する。 The Kalman gain estimation unit 224 outputs the Kalman gain Gsoc for the SOC, which is calculated sequentially. The Kalman gain estimation unit 225 outputs the Kalman gain Gti for the cell internal temperature Ti, which is calculated sequentially (gain for the cell internal temperature estimate). The multiplication unit 227a multiplies the difference value ΔCCV by the Kalman gain Gsoc, and outputs the multiplication result Gsoc·ΔCCV. The multiplication unit 227b multiplies the difference value ΔCCV by the Kalman gain Gti, and outputs the multiplication result Gti·ΔCCV.

加算部２２８ａは、推定充電率ＳＯＣ２ｘに乗算結果Ｇｓｏｃ・ΔＣＣＶを加算し、その加算結果を推定充電率ＳＯＣ１として出力する。加算部２２８ｂは、セル内部温度推定値Ｔｉｘに乗算結果Ｇｔｉ・ΔＣＣＶを加算し、その加算結果をセル内部温度推定値Ｔｉｅとして出力する。上述したＳＯＣ・Ｔｉ推定部２２０の各要素は、上述した演算周期毎に演算結果を更新する。 The adder 228a adds the multiplication result Gsoc·ΔCCV to the estimated charging rate SOC2x, and outputs the sum as the estimated charging rate SOC1. The adder 228b adds the multiplication result Gti·ΔCCV to the cell internal temperature estimate Tix, and outputs the sum as the cell internal temperature estimate Tie. Each element of the SOC·Ti estimation unit 220 described above updates the calculation result at each calculation cycle described above.

上記構成により、推定充電率ＳＯＣ２およびセル内部温度推定値Ｔｉｅは、下式（３），（４）に基づいて、逐次計算によって求められる。なお、上述した式（１），（２）と同様に、ｔは時刻であり、Δｔは演算周期であり、Ｑはセルの満充電容量[Ａｈ]である。また、電流オフセット特定推定値Ｉｏｅｓは一定値であり、セル内部温度推定値Ｔｉｅ（ｔ）の初期値Ｔｉｅ（０）は、セル表面温度Ｔｓである。

Figure 0007485566000003
With the above configuration, the estimated charging rate SOC2 and the cell internal temperature estimate Tie are calculated sequentially based on the following formulas (3) and (4). As with the above formulas (1) and (2), t is time, Δt is the calculation period, and Q is the full charge capacity [Ah] of the cell. The current offset specific estimate Ioes is a constant value, and the initial value Tie(0) of the cell internal temperature estimate Tie(t) is the cell surface temperature Ts.
Figure 0007485566000003

Figure 0007485566000004
Figure 0007485566000004

〈第１実施形態の動作〉
次に、第１実施形態の動作を説明する。
図５は、第１実施形態におけるＳＯＣ、セル表面温度Ｔｓ、およびセル内部温度推定値Ｔｉｅの推移の一例を示す図である。図５において横軸は時刻であり、縦軸は温度およびＳＯＣである。図示の例は、電池１００のＳＯＣが充分に高い状態（例えば９０％）から、電池１００を大電流で放電した場合の例である。これにより、電池１００のセル表面温度Ｔｓおよびセル内部温度推定値Ｔｉｅは、時間の経過とともに高くなっている。また、周囲温度Ｔｅは一定であり、時刻ｔ1以降は差分値「Ｔｓ－Ｔｅ」が所定の温度差Ｔｓｅ（例えば１５℃）よりも高くなっている。これにより、時刻ｔ1以前は推定充電率ＳＯＣＥ（図１参照）としてＳＯＣ１が選択され、時刻ｔ1以降はＳＯＣ２が選択されている。 <Operation of the First Embodiment>
Next, the operation of the first embodiment will be described.
FIG. 5 is a diagram showing an example of the transition of the SOC, the cell surface temperature Ts, and the cell internal temperature estimated value Tie in the first embodiment. In FIG. 5, the horizontal axis is time, and the vertical axis is temperature and SOC. The illustrated example is an example in which the battery 100 is discharged with a large current from a state in which the SOC of the battery 100 is sufficiently high (e.g., 90%). As a result, the cell surface temperature Ts and the cell internal temperature estimated value Tie of the battery 100 increase over time. In addition, the ambient temperature Te is constant, and the difference value "Ts-Te" becomes higher than a predetermined temperature difference Tse (e.g., 15°C) after time t1. As a result, SOC1 is selected as the estimated charging rate SOCE (see FIG. 1) before time t1, and SOC2 is selected after time t1.

一般的に、ＳＯＣを推定する場合、上述の式（１）のように電流積算してＳＯＣを推定する場合が多い。その際、電流オフセット推定値Ｉｏｅに誤差があると、電流積算と共にＳＯＣ誤差が拡大する。しかし、電流オフセット値Ｉｏは、時間経過による変動は小さい。一方、図５に示した例においては、放電時間が経過するとともに、電池１００のセル表面温度Ｔｓが上昇し、セル内部温度推定値Ｔｉｅはさらに上昇し、両者の差である温度偏差推定値ΔＴｘも大きくなってゆく。 Generally, when estimating the SOC, the SOC is often estimated by integrating the current as shown in equation (1) above. In this case, if there is an error in the current offset estimate Ioe, the SOC error increases along with the current integration. However, the current offset value Io fluctuates little over time. On the other hand, in the example shown in FIG. 5, as the discharge time passes, the cell surface temperature Ts of the battery 100 increases, the cell internal temperature estimate Tie increases further, and the temperature deviation estimate ΔTx, which is the difference between the two, also increases.

そこで、本実施形態においては、ＳＯＣを推定する初期段階、すなわち時刻ｔ1以前に、推定充電率ＳＯＣ１を算出しつつ、電流オフセット推定値Ｉｏｅの精度を上げておくことができる。そして、時刻ｔ1における電流オフセット推定値Ｉｏｅを電流オフセット特定推定値Ｉｏｅｓとしてラッチ部２３０にラッチすることにより、精度の高い電流オフセット特定推定値Ｉｏｅｓに基づいて、推定充電率ＳＯＣ２を算出することができる。 Therefore, in this embodiment, in the initial stage of estimating the SOC, i.e., before time t1, the estimated charging rate SOC1 can be calculated while increasing the accuracy of the current offset estimated value Ioe. Then, by latching the current offset estimated value Ioe at time t1 in the latch unit 230 as the current offset specific estimated value Ioes, the estimated charging rate SOC2 can be calculated based on the highly accurate current offset specific estimated value Ioes.

図５において、推定充電率ＳＯＣ１の真値に対する誤差は、時刻ｔ1に近づくほど大きくなっている。この推定充電率ＳＯＣ１の誤差は、電流オフセット推定値Ｉｏｅの誤差にはさほど関係しておらず、主として電池１００のセル表面温度Ｔｓとセル内部温度Ｔｉとの偏差に起因している。そして、時刻ｔ1以降は、ＳＯＣ・Ｔｉ推定部２２０（図１参照）がセル内部温度推定値Ｔｉｅを算出しつつ推定充電率ＳＯＣ２を計算するため、時間の経過とともに推定充電率ＳＯＣ２がＳＯＣの真値に近づいてゆく。これにより、本実施形態によれば、図示の全期間にわたって、一点鎖線で示す真値に近い推定充電率ＳＯＣＥを取得できる。 In FIG. 5, the error of the estimated charging rate SOC1 from the true value becomes larger as time t1 approaches. This error of the estimated charging rate SOC1 is not so much related to the error of the current offset estimate value Ioe, but is mainly due to the deviation between the cell surface temperature Ts and the cell internal temperature Ti of the battery 100. Then, after time t1, the SOC/Ti estimator 220 (see FIG. 1) calculates the estimated charging rate SOC2 while calculating the cell internal temperature estimate Tie, so that the estimated charging rate SOC2 approaches the true value of the SOC over time. As a result, according to this embodiment, an estimated charging rate SOCE close to the true value indicated by the dashed dotted line can be obtained over the entire period shown in the figure.

図６は、第１実施形態の動作を示すフローチャートである。
図６において処理がステップＳ２に進むと、「ＳＯＣ２選択条件」が充足されているか否かが判定される。本実施形態においては、「ＳＯＣ２選択条件」とは、「セル表面温度Ｔｓと周囲温度Ｔｅとの差分値が所定の温度差Ｔｓｅ（例えば１５℃）よりも高い」という条件である。 FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the first embodiment.
6, when the process proceeds to step S2, it is determined whether or not the "SOC2 selection condition" is satisfied. In this embodiment, the "SOC2 selection condition" is a condition that "the difference between the cell surface temperature Ts and the ambient temperature Te is higher than a predetermined temperature difference Tse (e.g., 15° C.)."

ここで「Ｎｏ」と判定されると、処理はステップＳ６（第１の推定ステップ）に進み、ＳＯＣ・Ｉｏ推定部２１０による推定処理が実行され、切換部２４０（図１参照）は推定充電率ＳＯＣ１を推定充電率ＳＯＣＥとして出力する。一方、ステップＳ２において「Ｙｅｓ」と判定されると、処理はステップＳ４（第２の推定ステップ）に進み、ＳＯＣ・Ｔｉ推定部２２０による推定処理が実行され、切換部２４０は推定充電率ＳＯＣ２を推定充電率ＳＯＣＥとして出力する。 If the result here is "No", the process proceeds to step S6 (first estimation step), where the SOC/Io estimation unit 210 performs estimation processing, and the switching unit 240 (see FIG. 1) outputs the estimated charging rate SOC1 as the estimated charging rate SOCE. On the other hand, if the result in step S2 is "Yes", the process proceeds to step S4 (second estimation step), where the SOC/Ti estimation unit 220 performs estimation processing, and the switching unit 240 outputs the estimated charging rate SOC2 as the estimated charging rate SOCE.

［第２実施形態］
図７は、好適な第２実施形態による電池状態推定装置３００（コンピュータ）のブロック図である。なお、以下の説明において、上述した第１実施形態の各部に対応する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。
第２実施形態の電池状態推定装置３００は、第１実施形態における切換条件決定部２５０（図１参照）に代えて切換条件決定部２６０を備える点で、第１実施形態の電池状態推定装置２００と相違する。切換条件決定部２６０には、クロック信号ＣＬＫが供給される。また、周囲温度Ｔｅを計測する温度センサ部１６０（図１参照）は設けられていない。それ以外の点において、電池状態推定装置３００は、第１実施形態の電池状態推定装置２００と同様に構成されている。 [Second embodiment]
7 is a block diagram of a battery state estimating device 300 (computer) according to a preferred second embodiment. In the following description, parts corresponding to the respective parts of the first embodiment described above are given the same reference numerals, and the description thereof may be omitted.
The battery state estimating device 300 of the second embodiment differs from the battery state estimating device 200 of the first embodiment in that it includes a switching condition determining unit 260 instead of the switching condition determining unit 250 (see FIG. 1) in the first embodiment. A clock signal CLK is supplied to the switching condition determining unit 260. Also, the temperature sensor unit 160 (see FIG. 1) that measures the ambient temperature Te is not provided. In other respects, the battery state estimating device 300 is configured similarly to the battery state estimating device 200 of the first embodiment.

上述の第１実施形態における切換条件決定部２５０は、周囲温度Ｔｅとセル表面温度Ｔｓとの差分値「Ｔｓ－Ｔｅ」に基づいて、推定充電率ＳＯＣＥとしてＳＯＣ１，ＳＯＣ２の何れかを選択したが、本実施形態の切換条件決定部２６０は、以下の二つの条件のうち何れかが成立すると推定充電率ＳＯＣＥとしてＳＯＣ２を選択し、何れの条件も成立しない場合はＳＯＣ１を選択する。これは、条件１，２の何れかが満たされると、セル表面温度Ｔｓとセル内部温度Ｔｉとの温度差が充分に大きいと考えられるためである。
・条件１： 電池１００から所定の電流値以上の出力電流Ｉが所定時間Ｔ１以上流れている。
・条件２： 過去の所定時間Ｔ２における電池１００の電流量が所定値以上である。 The switching condition determination unit 250 in the first embodiment described above selected either SOC1 or SOC2 as the estimated charging rate SOCE based on the difference value "Ts-Te" between the ambient temperature Te and the cell surface temperature Ts, but the switching condition determination unit 260 in this embodiment selects SOC2 as the estimated charging rate SOCE when either of the following two conditions is met, and selects SOC1 when neither condition is met. This is because it is considered that when either condition 1 or 2 is met, the temperature difference between the cell surface temperature Ts and the cell internal temperature Ti is sufficiently large.
Condition 1: An output current I equal to or greater than a predetermined current value flows from the battery 100 for a predetermined time T1 or more.
Condition 2: The amount of current flowing through the battery 100 during the past predetermined time T2 is equal to or greater than a predetermined value.

［実施形態の効果］
以上のように好適な実施形態によれば、電池状態推定装置２００，３００は、所定の条件が非成立である場合に、電池１００の充電電流または放電電流である出力電流Ｉと、電池１００の出力電圧Ｖと、電池１００のセル表面温度Ｔｓと、に基づいて、電池１００の充電率ＳＯＣの推定値である第１の推定充電率（ＳＯＣ１）と、電池１００の電流オフセット値Ｉｏの推定値である電流オフセット推定値Ｉｏｅと、を逐次算出する第１の推定部（２１０）と、条件が成立する場合に、出力電流Ｉと、出力電圧Ｖと、セル表面温度Ｔｓと、条件が不成立状態から成立状態に変化した時の電流オフセット推定値Ｉｏｅである電流オフセット特定推定値Ｉｏｅｓと、に基づいて、電池１００の温度に関する偏差の推定値である温度偏差推定値ΔＴｘと、充電率ＳＯＣの他の推定値である第２の推定充電率（ＳＯＣ２）と、を逐次算出する第２の推定部（２２０）と、を備える。 [Effects of the embodiment]
According to the preferred embodiment as described above, the battery state estimation device 200, 300 includes a first estimation unit (210) that, when a predetermined condition is not satisfied, sequentially calculates a first estimated charging rate (SOC1) that is an estimated value of the charging rate SOC of the battery 100 and a current offset estimated value Ioe that is an estimated value of the current offset value Io of the battery 100 based on the output current I that is the charging current or discharging current of the battery 100, the output voltage V of the battery 100, and the cell surface temperature Ts of the battery 100, and a second estimation unit (220) that, when the condition is satisfied, sequentially calculates a temperature deviation estimated value ΔTx that is an estimated value of a deviation related to the temperature of the battery 100 and a second estimated charging rate (SOC2) that is another estimated value of the charging rate SOC based on the output current I, the output voltage V, the cell surface temperature Ts, and the current offset specific estimated value Ioes that is the current offset estimated value Ioe when the condition changes from a non-satisfied state to a satisfied state.

これにより、好適な実施形態によれば、二次電池の充電状態を正確に推定できる。
図８は、好適な実施形態によるＳＯＣ推定の効果を示す図である。
図８の縦軸はセル内部温度Ｔｉの推定の有無であり、セル内部温度Ｔｉを行うほうが、行わない場合よりもＳＯＣの推定誤差を小さくできる。また、図８の横軸は電流オフセット値Ｉｏの推定値に対する補正の有無であり、補正を行うほうが、補正を行わない場合よりもＳＯＣの推定誤差を小さくできる。本実施形態によれば、セル内部温度Ｔｉの推定と、電流オフセット値Ｉｏの推定値の補正との双方を適用するため、ＳＯＣの推定誤差を最も小さくできる。 As a result, according to a preferred embodiment, the state of charge of the secondary battery can be accurately estimated.
FIG. 8 is a diagram showing the effect of SOC estimation according to the preferred embodiment.
The vertical axis of Fig. 8 indicates whether or not the cell internal temperature Ti is estimated, and the estimation error of the SOC can be reduced by estimating the cell internal temperature Ti compared to not estimating the cell internal temperature Ti. The horizontal axis of Fig. 8 indicates whether or not the estimated value of the current offset value Io is corrected, and the estimation error of the SOC can be reduced by correcting the estimated value of the current offset value Io compared to not correcting the estimated value. According to this embodiment, since both the estimation of the cell internal temperature Ti and the correction of the estimated value of the current offset value Io are applied, the estimation error of the SOC can be reduced to the smallest extent.

また、第１の推定部（２１０）は、出力電圧Ｖと、出力電圧Ｖの推定値である電圧推定値（ＣＣＶｘ）との差である電圧差分値（ΔＣＣＶ）を算出する減算部２１６と、充電率ＳＯＣに対応するゲインである充電率用ゲイン（Ｇｓｏｃ）を算出する充電率用ゲイン算出部（２１４）と、電流オフセット値Ｉｏに対応するゲインである電流オフセット値用ゲイン（Ｇｉｏ）を算出する電流オフセット値用ゲイン算出部（２１５）と、を備え、充電率用ゲイン（Ｇｓｏｃ）、電流オフセット値用ゲイン（Ｇｉｏ）、および電圧推定値（ＣＣＶｘ）に基づいて第１の推定充電率（ＳＯＣ１）と電流オフセット推定値Ｉｏｅとを逐次算出すると一層好ましい。これにより、第１の推定充電率（ＳＯＣ１）と電流オフセット推定値Ｉｏｅとを正確に算出することができる。 The first estimation unit (210) further includes a subtraction unit 216 that calculates a voltage difference value (ΔCCV) that is the difference between the output voltage V and a voltage estimation value (CCVx) that is an estimation value of the output voltage V, a charging rate gain calculation unit (214) that calculates a charging rate gain (Gsoc) that is a gain corresponding to the charging rate SOC, and a current offset value gain calculation unit (215) that calculates a current offset value gain (Gio) that is a gain corresponding to the current offset value Io, and it is more preferable to sequentially calculate the first estimated charging rate (SOC1) and the current offset estimation value Ioe based on the charging rate gain (Gsoc), the current offset value gain (Gio), and the voltage estimation value (CCVx). This makes it possible to accurately calculate the first estimated charging rate (SOC1) and the current offset estimation value Ioe.

また、温度偏差推定値ΔＴｘは、電池１００のセル内部温度推定値Ｔｉｅとセル表面温度Ｔｓとの差であり、第２の推定部（２２０）は、出力電圧Ｖと、出力電圧Ｖの推定値である電圧推定値（ＣＣＶｘ）との差である電圧差分値（ΔＣＣＶ）を算出する減算部２２６と、充電率ＳＯＣに対応するゲインである充電率用ゲイン（Ｇｓｏｃ）を算出する充電率用ゲイン算出部（２２４）と、セル内部温度推定値Ｔｉｅに対応するセル内部温度推定値用ゲイン（Ｇｔｉ）を算出するセル内部温度推定値用ゲイン算出部（２２５）と、を備え、充電率用ゲイン（Ｇｓｏｃ）、セル内部温度推定値用ゲイン（Ｇｔｉ）、および電圧推定値（ＣＣＶｘ）に基づいて、第２の推定充電率（ＳＯＣ２）とセル内部温度推定値Ｔｉｅとを逐次算出すると一層好ましい。これにより、第２の推定充電率（ＳＯＣ２）とセル内部温度推定値Ｔｉｅとを正確に算出することができる。 The temperature deviation estimated value ΔTx is the difference between the cell internal temperature estimated value Tie and the cell surface temperature Ts of the battery 100, and the second estimation unit (220) includes a subtraction unit 226 that calculates a voltage difference value (ΔCCV) that is the difference between the output voltage V and a voltage estimated value (CCVx) that is an estimate of the output voltage V, a charging rate gain calculation unit (224) that calculates a charging rate gain (Gsoc) that is a gain corresponding to the charging rate SOC, and a cell internal temperature estimated value gain calculation unit (225) that calculates a cell internal temperature estimated value gain (Gti) that corresponds to the cell internal temperature estimated value Tie, and it is more preferable to sequentially calculate the second estimated charging rate (SOC2) and the cell internal temperature estimated value Tie based on the charging rate gain (Gsoc), the cell internal temperature estimated value gain (Gti), and the voltage estimated value (CCVx). This makes it possible to accurately calculate the second estimated charging rate (SOC2) and the cell internal temperature estimated value Tie.

また、所定条件は、セル表面温度Ｔｓと、電池１００の周囲温度Ｔｅとの差分値Ｔｓ－Ｔｅが所定の温度差以上であるという条件にすると一層好ましい。これにより、第１の推定充電率（ＳＯＣ１）または第２の推定充電率（ＳＯＣ２）の何れを適用するのか、適切に判定できる。 More preferably, the predetermined condition is that the difference value Ts-Te between the cell surface temperature Ts and the ambient temperature Te of the battery 100 is equal to or greater than a predetermined temperature difference. This allows appropriate determination of whether the first estimated charging rate (SOC1) or the second estimated charging rate (SOC2) should be applied.

また、所定条件は、所定の電流値以上の出力電流Ｉが第１の所定時間以上継続し、または、過去、第２の所定時間内の電流量が所定値以上であるという条件にしても一層好ましい。これにより、温度センサ部１６０（図１参照）によって周囲温度Ｔｅを計測する必要がなくなるため、周囲温度Ｔｅを計測する実施形態と比較して、電池状態推定装置３００を低コストに構成することができる。 More preferably, the specified condition is that the output current I is equal to or greater than a specified current value and continues for a first specified time or longer, or that the amount of current within a second specified time in the past is equal to or greater than a specified value. This eliminates the need to measure the ambient temperature Te using the temperature sensor unit 160 (see FIG. 1), and therefore the battery state estimation device 300 can be constructed at a lower cost than in an embodiment in which the ambient temperature Te is measured.

また、電池１００から充分に離れた位置に設けられ、電池１００の周囲温度Ｔｅを計測する一または複数の温度センサ部１６０をさらに備えると一層好ましい。「充分に離れた位置」とは、例えば「発熱の影響を実質的に受けない位置」であり、これによって正確な周囲温度Ｔｅが得られる。 It is even more preferable to further provide one or more temperature sensor units 160 that are provided at a position sufficiently distant from the battery 100 and measure the ambient temperature Te of the battery 100. A "sufficiently distant position" is, for example, a "position that is substantially not affected by heat generation," thereby enabling an accurate ambient temperature Te to be obtained.

［変形例］
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。上述した実施形態は本発明を理解しやすく説明するために例示したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について削除し、もしくは他の構成の追加・置換をすることが可能である。また、図中に示した制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上で必要な全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。上記実施形態に対して可能な変形は、例えば以下のようなものである。 [Modification]
The present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and various modifications are possible. The above-mentioned embodiment is exemplified to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and is not necessarily limited to those having all the configurations described. In addition, it is possible to replace a part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment, and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. In addition, it is possible to delete a part of the configuration of each embodiment, or to add or replace other configurations. In addition, the control lines and information lines shown in the figure show those that are considered necessary for explanation, and do not necessarily show all control lines and information lines necessary on the product. In reality, it may be considered that almost all configurations are connected to each other. Possible modifications of the above-mentioned embodiment are, for example, as follows.

（１）上記実施形態における電池状態推定装置２００のハードウエアは一般的なコンピュータによって実現できるため、図６に示したフローチャート、その他上述した各種処理を実行するプログラム等を記憶媒体に格納し、または伝送路を介して頒布してもよい。 (1) The hardware of the battery state estimation device 200 in the above embodiment can be realized by a general computer, so the flowchart shown in FIG. 6 and other programs for executing the various processes described above may be stored on a storage medium or distributed via a transmission path.

（２）また、電池状態推定装置２００は、ＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit；特定用途向けＩＣ)、あるいはＦＰＧＡ(Field Programmable Gate Array)等を用いたハードウエア的な処理によって実現してもよい。 (2) The battery state estimation device 200 may also be realized by hardware processing using an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) or an FPGA (Field Programmable Gate Array), etc.

１００ 電池
１６０ 温度センサ部
２００，３００ 電池状態推定装置（コンピュータ）
２１０ ＳＯＣ・Ｉｏ推定部（第１の推定部、第１の推定手段）
２１４ カルマンゲイン推定部（充電率用ゲイン算出部）
２１５ カルマンゲイン推定部（電流オフセット値用ゲイン算出部）
２１６ 減算部
２２０ ＳＯＣ・Ｔｉ推定部（第２の推定部、第２の推定手段）
２２４ カルマンゲイン推定部（充電率用ゲイン算出部）
２２５ カルマンゲイン推定部（セル内部温度推定値用ゲイン算出部）
２２６ 減算部
Ｉ 出力電流
Ｖ 出力電圧
Ｉｏ 電流オフセット値
Ｓ４ ステップ（第２の推定ステップ）
Ｓ６ ステップ（第１の推定ステップ）
Ｔｅ 周囲温度
Ｔｓ セル表面温度
Ｇｉｏ カルマンゲイン（電流オフセット値用ゲイン）
Ｇｔｉ カルマンゲイン（セル内部温度推定値用ゲイン）
Ｉｏｅ 電流オフセット推定値
ＳＯＣ 充電率
Ｔｉｅ セル内部温度推定値
ΔＴｘ 温度偏差推定値
ＣＣＶｘ 電池端子電圧推定値（電圧推定値）
Ｇｓｏｃ カルマンゲイン（充電率用ゲイン）
Ｉｏｅｓ 電流オフセット特定推定値
ＳＯＣ１ 推定充電率（第１の推定充電率）
ＳＯＣ２ 推定充電率（第２の推定充電率）
ΔＣＣＶ 差分値（電圧差分値）
Ｔｓ－Ｔｅ 差分値 100 Battery 160 Temperature sensor unit 200, 300 Battery state estimation device (computer)
210 SOC/Io estimation unit (first estimation unit, first estimation means)
214 Kalman gain estimation unit (charging rate gain calculation unit)
215 Kalman gain estimator (current offset value gain calculator)
216 Subtraction unit 220 SOC Ti estimation unit (second estimation unit, second estimation means)
224 Kalman gain estimation unit (charging rate gain calculation unit)
225 Kalman gain estimator (cell internal temperature estimated value gain calculator)
226 subtraction unit I output current V output voltage Io current offset value S4 step (second estimation step)
Step S6 (first estimation step)
Te: Ambient temperature Ts: Cell surface temperature Gio: Kalman gain (gain for current offset value)
Gti Kalman gain (gain for cell internal temperature estimate)
Ioe: Estimated current offset value SOC: Charge rate Tie: Estimated cell internal temperature value ΔTx: Estimated temperature deviation value CCVx: Estimated battery terminal voltage value (estimated voltage value)
Gsoc Kalman gain (gain for charging rate)
Ioes current offset specific estimate value SOC1 estimated charging rate (first estimated charging rate)
SOC2 estimated charging rate (second estimated charging rate)
ΔCCV Difference value (voltage difference value)
Ts-Te difference value

Claims (8)

所定の条件が非成立である場合に、電池の充電電流または放電電流である出力電流と、前記電池の出力電圧と、前記電池のセル表面温度と、に基づいて、前記電池の充電率の推定値である第１の推定充電率と、前記電池の電流オフセット値の推定値である電流オフセット推定値と、を逐次算出する第１の推定部と、
前記条件が成立する場合に、前記出力電流と、前記出力電圧と、前記セル表面温度と、前記条件が不成立状態から成立状態に変化した時の前記電流オフセット推定値である電流オフセット特定推定値と、に基づいて、前記電池の温度に関する偏差の推定値である温度偏差推定値と、前記充電率の他の推定値である第２の推定充電率と、を逐次算出する第２の推定部と、を備える
ことを特徴とする電池状態推定装置。 a first estimation unit that sequentially calculates a first estimated charging rate, which is an estimate of the charging rate of the battery, and a current offset estimated value, which is an estimate of a current offset value of the battery, based on an output current, which is a charging current or a discharging current of the battery, an output voltage of the battery, and a cell surface temperature of the battery, when a predetermined condition is not satisfied;
and a second estimation unit configured to sequentially calculate, when the condition is satisfied, a temperature deviation estimation value that is an estimate of a deviation related to the temperature of the battery and a second estimated charging rate that is another estimate of the charging rate, based on the output current, the output voltage, the cell surface temperature, and a specific current offset estimation value that is the current offset estimation value when the condition changes from a non-satisfied state to a satisfied state. 前記第１の推定部は、
前記出力電圧と、前記出力電圧の推定値である電圧推定値との差である電圧差分値を算出する減算部と、
前記充電率に対応するゲインである充電率用ゲインを算出する充電率用ゲイン算出部と、
前記電流オフセット値に対応するゲインである電流オフセット値用ゲインを算出する電流オフセット値用ゲイン算出部と、を備え、
前記充電率用ゲイン、前記電流オフセット値用ゲイン、および前記電圧推定値に基づいて前記第１の推定充電率と前記電流オフセット推定値とを逐次算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の電池状態推定装置。 The first estimation unit
a subtraction unit that calculates a voltage difference value that is a difference between the output voltage and a voltage estimation value that is an estimation value of the output voltage;
a charging rate gain calculation unit that calculates a charging rate gain corresponding to the charging rate;
a current offset value gain calculation unit that calculates a current offset value gain that is a gain corresponding to the current offset value,
2 . The battery state estimating device according to claim 1 , wherein the first estimated charging rate and the current offset estimated value are sequentially calculated based on the charging rate gain, the current offset value gain, and the voltage estimated value. 3 . 前記温度偏差推定値は、前記電池のセル内部温度推定値と前記セル表面温度との差であり、
前記第２の推定部は、
前記出力電圧と、前記出力電圧の推定値である電圧推定値との差である電圧差分値を算出する減算部と、
前記充電率に対応するゲインである充電率用ゲインを算出する充電率用ゲイン算出部と、
前記セル内部温度推定値に対応するセル内部温度推定値用ゲインを算出するセル内部温度推定値用ゲイン算出部と、を備え、
前記充電率用ゲイン、前記セル内部温度推定値用ゲイン、および前記電圧推定値に基づいて、前記第２の推定充電率と前記セル内部温度推定値とを逐次算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の電池状態推定装置。 the temperature deviation estimate is a difference between an estimated cell internal temperature of the battery and the cell surface temperature;
The second estimation unit is
a subtraction unit that calculates a voltage difference value that is a difference between the output voltage and a voltage estimation value that is an estimation value of the output voltage;
a charging rate gain calculation unit that calculates a charging rate gain corresponding to the charging rate;
a cell internal temperature estimated value gain calculation unit that calculates a cell internal temperature estimated value gain corresponding to the cell internal temperature estimated value,
2 . The battery state estimating device according to claim 1 , further comprising: a step of sequentially calculating the second estimated charging rate and the estimated cell internal temperature value based on the gain for the charging rate, the gain for the estimated cell internal temperature value, and the estimated voltage value. 前記条件は、前記セル表面温度と、前記電池の周囲温度との差分値が所定の温度差以上であるという条件である
ことを特徴とする請求項１に記載の電池状態推定装置。 2 . The battery state estimating device according to claim 1 , wherein the condition is that a difference between the cell surface temperature and an ambient temperature of the battery is equal to or greater than a predetermined temperature difference. 前記条件は、所定の電流値以上の前記出力電流が第１の所定時間以上継続し、または、過去、第２の所定時間内の電流量が所定値以上であるという条件である
ことを特徴とする請求項１に記載の電池状態推定装置。 2. The battery state estimation device according to claim 1, wherein the condition is that the output current is equal to or greater than a predetermined current value and continues for a first predetermined time or longer, or that the amount of current within a second predetermined time in the past is equal to or greater than a predetermined value. 前記電池から充分に離れた位置に設けられ、前記電池の周囲温度を計測する一または複数の温度センサ部をさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載の電池状態推定装置。 The battery state estimation device according to claim 1 , further comprising one or more temperature sensor units provided at a position sufficiently separated from the battery and configured to measure an ambient temperature of the battery. 所定の条件が非成立である場合に、電池の充電電流または放電電流である出力電流と、前記電池の出力電圧と、前記電池のセル表面温度と、に基づいて、前記電池の充電率の推定値である第１の推定充電率と、前記電池の電流オフセット値の推定値である電流オフセット推定値と、を逐次算出する第１の推定ステップと、
前記条件が成立する場合に、前記出力電流と、前記出力電圧と、前記セル表面温度と、前記条件が不成立状態から成立状態に変化した時の前記電流オフセット推定値である電流オフセット特定推定値と、に基づいて、前記電池の温度に関する偏差の推定値である温度偏差推定値と、前記充電率の他の推定値である第２の推定充電率と、を逐次算出する第２の推定ステップと、を備える
ことを特徴とする電池状態推定方法。 a first estimation step of sequentially calculating a first estimated charging rate, which is an estimate of the charging rate of the battery, and a current offset estimated value, which is an estimate of a current offset value of the battery, based on an output current, which is a charging current or a discharging current of the battery, an output voltage of the battery, and a cell surface temperature of the battery, when a predetermined condition is not satisfied;
a second estimation step of sequentially calculating, when the condition is satisfied, a temperature deviation estimation value which is an estimate of a deviation related to the temperature of the battery, and a second estimated charging rate which is another estimate of the charging rate, based on the output current, the output voltage, the cell surface temperature, and a specific current offset estimation value which is the current offset estimation value when the condition changes from a non-satisfied state to a satisfied state. コンピュータを、
所定の条件が非成立である場合に、電池の充電電流または放電電流である出力電流と、前記電池の出力電圧と、前記電池のセル表面温度と、に基づいて、前記電池の充電率の推定値である第１の推定充電率と、前記電池の電流オフセット値の推定値である電流オフセット推定値と、を逐次算出する第１の推定手段、
前記条件が成立する場合に、前記出力電流と、前記出力電圧と、前記セル表面温度と、前記条件が不成立状態から成立状態に変化した時の前記電流オフセット推定値である電流オフセット特定推定値と、に基づいて、前記電池の温度に関する偏差の推定値である温度偏差推定値と、前記充電率の他の推定値である第２の推定充電率と、を逐次算出する第２の推定手段、
として機能させるためのプログラム。 Computer,
a first estimation means for sequentially calculating a first estimated charging rate which is an estimate of the charging rate of the battery and a current offset estimated value which is an estimate of a current offset value of the battery, based on an output current which is a charging current or a discharging current of the battery, an output voltage of the battery, and a cell surface temperature of the battery, when a predetermined condition is not satisfied;
a second estimation means for sequentially calculating, when the condition is satisfied, a temperature deviation estimation value which is an estimate of a deviation related to the temperature of the battery, and a second estimated charging rate which is another estimate of the charging rate, based on the output current, the output voltage, the cell surface temperature, and a specific current offset estimation value which is the current offset estimation value when the condition is changed from a non-satisfied state to a satisfied state;
A program to function as a
JP2020136259A 2020-08-12 2020-08-12 BATTERY STATE ESTIMATION DEVICE, BATTERY STATE ESTIMATION METHOD, AND PROGRAM Active JP7485566B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020136259A JP7485566B2 (en) 2020-08-12 2020-08-12 BATTERY STATE ESTIMATION DEVICE, BATTERY STATE ESTIMATION METHOD, AND PROGRAM

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020136259A JP7485566B2 (en) 2020-08-12 2020-08-12 BATTERY STATE ESTIMATION DEVICE, BATTERY STATE ESTIMATION METHOD, AND PROGRAM

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022032458A JP2022032458A (en) 2022-02-25
JP7485566B2 true JP7485566B2 (en) 2024-05-16

Family

ID=80349906

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020136259A Active JP7485566B2 (en) 2020-08-12 2020-08-12 BATTERY STATE ESTIMATION DEVICE, BATTERY STATE ESTIMATION METHOD, AND PROGRAM

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7485566B2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012098968A1 (en) 2011-01-17 2012-07-26 プライムアースＥｖエナジー株式会社 Apparatus for estimating state of charge of secondary cell
JP2014522488A (en) 2012-03-16 2014-09-04 エルジー・ケム・リミテッド Battery state estimation apparatus and method
JP2016024149A (en) 2014-07-24 2016-02-08 トヨタ自動車株式会社 Method of estimating state of secondary battery
WO2018051442A1 (en) 2016-09-14 2018-03-22 株式会社東芝 Electric storage capacity estimation device, method and program

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012098968A1 (en) 2011-01-17 2012-07-26 プライムアースＥｖエナジー株式会社 Apparatus for estimating state of charge of secondary cell
JP2014522488A (en) 2012-03-16 2014-09-04 エルジー・ケム・リミテッド Battery state estimation apparatus and method
JP2016024149A (en) 2014-07-24 2016-02-08 トヨタ自動車株式会社 Method of estimating state of secondary battery
WO2018051442A1 (en) 2016-09-14 2018-03-22 株式会社東芝 Electric storage capacity estimation device, method and program

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022032458A (en) 2022-02-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6240369B2 (en) System and method for determining the state of charge of a battery
JP3873623B2 (en) Battery charge state estimation means and battery deterioration state estimation method
JP4511600B2 (en) Apparatus, method and system for estimating current state and current parameters of electrochemical cell, and recording medium
KR20190027609A (en) Apparatus and method for estimating state of charge for battery and method thereof
JP6595009B2 (en) Battery state estimation device
US20140232411A1 (en) System and method for battery monitoring
WO2020259007A1 (en) Method, device and system for estimating remaining available energy of battery, and storage medium
EP3182552B1 (en) Lithium-sulfur battery management system
US20090048793A1 (en) State and parameter estimator having integral and differential components for electrical energy accumulators
JP7112252B2 (en) A method for estimating the current and state of charge of a battery pack or cell without directly sensing the current under operating conditions
US11125823B2 (en) Method for estimating parameter of equivalent circuit model for battery, and battery management system
JPH11346444A (en) Estimating method of battery charged condition
JP6895541B2 (en) Secondary battery monitoring device, secondary battery status calculation device and secondary battery status estimation method
KR101399345B1 (en) Method for estimating state of charge in battery
JP2015184217A (en) Estimation program, estimation method, and estimation device
JP7485566B2 (en) BATTERY STATE ESTIMATION DEVICE, BATTERY STATE ESTIMATION METHOD, AND PROGRAM
CN112415412A (en) Method and device for estimating SOC value of battery, vehicle and storage medium
US20240094303A1 (en) Battery state estimation device, battery state estimation system, and battery state estimation method
US11397214B2 (en) Methods and apparatus for a battery
JP7010563B2 (en) Battery charge status estimator
JPH0883628A (en) Residual battery capacity detecting device
JP2014039434A (en) Soc estimation device and soc estimation method
US20190107581A1 (en) Advanced fuel gauge
US20240103084A1 (en) Battery gauge circuit
JP7468939B2 (en) Discharge voltage graph prediction method and battery system using the same

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230227

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20240319

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240409

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240502

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7485566

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150