JPH1132442A - Method and apparatus for estimating residual capacity of storage battery - Google Patents

Method and apparatus for estimating residual capacity of storage battery

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JPH1132442A
JPH1132442A JP18489097A JP18489097A JPH1132442A JP H1132442 A JPH1132442 A JP H1132442A JP 18489097 A JP18489097 A JP 18489097A JP 18489097 A JP18489097 A JP 18489097A JP H1132442 A JPH1132442 A JP H1132442A
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battery
storage
residual
capacity
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JP18489097A
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Japanese (ja)
Inventor
Akira Ishida
Hirotaka Ishihara
Noboru Nomura
Masahiro Takada
広隆 石原
明 石田
登 野村
雅弘 高田
Original Assignee
Matsushita Electric Ind Co Ltd
松下電器産業株式会社
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Apparatus for testing electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or charge condition
    • G01R31/3644Various constructional arrangements
    • G01R31/3662Various constructional arrangements involving measuring the internal battery impedance, conductance or related variables
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2550/00Input parameters relating to exterior conditions
    • B60W2550/14Road conditions, road types or road features
    • B60W2550/142Road slope

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately estimate the residual capacity of a storage battery, even when charging and discharging are repeated in a condition in which there is no standard of the residual capacity of the battery in a hybrid electric vehicle or the like. SOLUTION: To digitally process the charging and discharging voltage and current of a load 1 such as a motor and a storage battery, the voltage and current are converted into digital signals with an A/D converter 5 and an A/D converter 6 respectively and subsequently converted into a compound spectrum with a frequency converter (FFT) 7 for voltage and another frequency converter (FFT) 8 for current. From these complex spectra of the voltage and current so obtained with the storage battery in use, impedance is calculated with an impedance calculating part 9 to obtain a radius (rj), a characteristic amount of impedance, from the storage battery in operation. This radius (rj) is compared with the radius (rj) which has been obtained beforehand and stored in a battery residual capacity calculating part 10, so that the residual capacity of the storage battery is estimated from the interrelation.

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電気自動車などに使用される蓄電池の電圧、電流や電池の温度を充電時及び放電時に計測し、蓄電池の残容量を推定する方法及び蓄電池の残容量を推定するシステムに関するものである。 BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention is a voltage of the storage battery to be used such as electric vehicles, to measure the temperature of the current and the battery during charging and discharging, the remaining capacity of the method and a storage battery for estimating the remaining capacity of the storage battery the present invention relates to a system for estimating.

【0002】 [0002]

【従来の技術】今世紀の終盤から21世紀初頭にかけて、電気自動車の需要が始まり、石油供給の逼迫に対応して電気自動車が本格的に普及すると予測されている。 And early BACKGROUND OF THE INVENTION this century in the 21st century from the end, the beginning the demand for electric vehicles, electric vehicles are expected to spread in earnest in response to the tightening of oil supplies.
電気自動車は、蓄電池に蓄えられた電気エネルギで走行するため、蓄電池の残容量指示は、走行可能距離を知る上で、また、蓄電池の充放電量を制御する上で大変重要である。 Electric vehicles, for traveling in electric energy stored in the battery, the remaining capacity indication of battery is on knowing the travelable distance, also is very important in controlling the charging and discharging of the storage battery.

【0003】(第1の従来例の構成)以下図面を参照しながら、上記した従来の蓄電池残容量表示装置の一例について説明する。 [0003] With reference to (first conventional example configuration of) the following drawings, description will be given of an example of a conventional battery residual capacity display device described above. 図11は、従来からの蓄電池残量表示装置を示すものである。 Figure 11 shows a battery remaining amount display of the art. 110は駆動モータ、112は蓄電池、114はメータ、116はスイッチ装置、11 110 driving motor, 112 battery, 114 meters, 116 switch unit, 11
8はモータ始動用スイッチ、120はスイッチ作動手段、122は増幅器、124は検出器、126は論理回路を示す。 8 switch motor starting, 120 switch operating means, 122 denotes an amplifier, 124 a detector, 126 denotes a logic circuit. 第1の従来例の蓄電池残容量表示装置は、蓄電池112の残容量を指示するメータ114と、該メータを蓄電池に接続するスイッチ装置116と、該スイッチ装置を作動する手段120が設けられている。 The first conventional example of a battery residual capacity display device, a meter 114 for indicating the remaining capacity of the battery 112, a switch unit 116 for connecting the meter to the battery, means 120 for actuating the switch device is provided .

【0004】(第1の従来例の動作)以上のように構成された第1の従来例の蓄電池残容量表示装置について、 [0004] (First conventional example operation) over a first prior art example of a battery residual capacity display device configured as,
以下その動作について説明する。 It will be described the operation below. スイッチ装置作動手段120は、蓄電池112より負荷110に供給される電流の大きさを検出器124で検出して、該電流の大きさが予め定められた範囲内にある時のみメータ114を蓄電池112に接続し、それ以外の時はメータ114を蓄電池112から切り放すようにスイッチ装置を作動させる。 Switching actuation means 120 detects the magnitude of the current supplied to the load 110 from the battery 112 by the detector 124, battery 112 only meter 114 when in the range in which the magnitude of the current is predetermined connected to, when other than it actuates the switching device to detach the meter 114 from the battery 112. この蓄電池残容量表示装置では、電池残容量は、標準負荷に電流を流し測定された蓄電池の端子電圧を表示する時と同様の精度でメータに表示できる(特公昭56 In this battery remaining capacity display device, the residual battery capacity can be displayed on the meter with the same accuracy as when displaying a terminal voltage of the storage battery measured electric current to the standard load (JP-B 56
−30514号公報)。 -30,514 JP). また、直流を用いる方法でなく、交流信号を蓄電池の充放電電流波形に重畳させ、求めたミリオームオーダーのインピーダンスの値より蓄電池の充電状態を推定する方法も研究されている(クラシミール・ネノフ、ステファン・リプカ、エレクトロケミカル・ソサイアティ・プロシーディングス、Vol.9 Also, instead of a method using a direct current, an alternating current signal is superimposed on the charge and discharge current waveform of the storage battery, a method of estimating the state of charge of the storage battery than the value of the impedance of milliohm order determined also been studied (Kurashimiru-Nenofu, Stefan · Ripuka, electro Chemical Society, Proceedings, Vol.9
2−5,P.374)。 2-5, P.374).

【0005】 [0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のような構成では、以下に述べる問題点を有していた。 In the [0005] However, as the above-described configuration had the following problems. たとえば、直流電流を用いる充放電特性により蓄電池残容量を推定する場合、電気自動車においては、上り坂と下り坂或いは平坦地を走行する際に、モータの駆動負荷が異なり、また、充放電特性にヒステリシスが有るため、蓄電池残容量が一意的に定まらず、蓄電池の電圧特性のみから電池残容量を推定することは困難であった。 For example, when estimating battery residual capacity by charging and discharging characteristics using direct current, in the electric vehicle, when riding uphill and downhill or flat ground, different driving load of the motor, also the charge and discharge characteristics since hysteresis is present, the storage battery remaining capacity is not fixed uniquely, it is difficult to estimate the remaining battery from only the voltage characteristics of the battery. また、 Also,
ハイブリッド自動車の蓄電池の容量は、電気自動車の蓄電池の容量の1/10程度と小さく、より精度の高い推定方法が要求されるが、直流を用いる方法ではそれを満たすことは困難であった。 Capacity of the hybrid vehicle storage battery, as small as about 1/10 of the capacity of the electric vehicle battery, but more accurate estimation method is required, the method using a DC was difficult to fill it. 交流信号を充放電電流に重畳させる場合、直流を用いる場合に比べ、精度よく蓄電池残容量を推定できることが考えられるが、インバータノイズやイグニッションノイズ等の影響により、正確なインピーダンスの測定が困難であった。 If that superimposes an AC signal to charge and discharge currents, compared with the case of using a direct current, it is conceivable to be able to accurately estimate the storage battery remaining capacity, the influence of the inverter noise or ignition noise, it is difficult to accurately measure the impedance It was. また、ハイブリッド電気自動車では、電池の残容量の基準である残容量1 Further, in a hybrid electric vehicle, the remaining capacity 1 is a measure of the remaining capacity of the battery
00%に対応する満充電や残容量0%に対応する零充電のない中間状態で走行し、さらに走行中に充放電を繰り返すので、電池残容量の絶対基準がない。 Traveling at the intermediate state without zero charge corresponding to the full charge and the remaining capacity of 0% corresponding to 00%, the further repeatedly charged and discharged during running, there is no absolute standard for battery residual capacity. そのため、電気自動車の場合と異なり、走行時の蓄電池の電圧特性から電池残容量を推定することは、基本的に困難であった。 Therefore, unlike the case of the electric vehicle, to estimate the remaining battery from voltage characteristics during running of the battery, it was essentially difficult. また、電池の反応抵抗、温度補正やヒステリシスなどモデルによる定式化が難しく蓄電池残容量をリアルタイムに推定することは困難であった。 Further, the reaction resistance of the battery, it is difficult to formulate by the model, such as temperature compensation and hysteresis estimate the harder battery remaining capacity in real time.

【0006】本発明は上記問題点に鑑み、ハイブリッド電気自動車など、電池残容量の基準のない状態で充放電を繰り返す場合においても、蓄電池の電池残容量をリアルタイムで精度よく推定することを発明の目的とし、蓄電池残容量推定方法およびそのシステムを提供するものである。 [0006] The present invention has been made in view of the above problems, a hybrid electric vehicle, in the case of repeating charge and discharge in the absence of a reference residual battery capacity, the present invention to accurately estimate the remaining battery capacity of the storage battery in real time the purpose is to provide a battery remaining capacity estimating method and system.

【0007】 [0007]

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するため、本発明の蓄電池残容量推定方法は、負荷に接続された蓄電池の充放電時の電圧と電流信号を測定し、測定された電圧と電流信号を各々周波数領域に写像し、所定の周波数領域の電圧と電流信号よりインピーダンスの特徴量を算出し、予め求めたインピーダンスの特徴量と該蓄電池の残容量との関係式に基づいて、蓄電池残容量を推定する方法である。 To solve the above problems [Means for Solving the Problems], battery remaining capacity estimating process of the present invention, the voltage and current signal during charging and discharging of the connected battery to the load is measured and the measured voltage with each mapping in the frequency domain a current signal, calculates the feature amount of impedance from voltage and current signals of a predetermined frequency range, based on a relational expression between the remaining capacity of the feature quantity and storage battery of previously determined impedances, it is a method to estimate the battery remaining capacity.

【0008】本発明は上記した構成によって、ハイブリッド電気自動車などに用いられている蓄電池の電池残容量を、充放電の動作中、特に走行中のインピーダンスを計算し、予め測定しておいた蓄電池の電池残容量のインピーダンスと比較することによって、蓄電池残容量を推定することとなる。 [0008] According to the present invention is configured as described above, the remaining battery capacity of the storage battery used in the hybrid electric vehicle, during operation of charge and discharge, to calculate a particular impedance during running, the battery measured in advance by comparing the impedance of the battery residual capacity, and to estimate the battery residual capacity. また、動作中のデータなどの負荷が、特徴となる周波数において動作しない場合には、信号発生器(充放電電流基準波形生成装置)を用い、蓄電池残容量の特徴となる所定の周波数の信号を充放電電流に重畳し、所定の周波数以外の交流信号を除去し、重畳した周波数のみによるインピーダンスを計算し、予め測定しておいた蓄電池の電池残容量のインピーダンスと比較することによって、蓄電池残容量を推定することとなる。 The load of such data during operation, when no operation in the frequency that characterizes a signal generator (charge and discharge current reference waveform generator) used, a signal of a predetermined frequency which is a feature of the storage battery remaining capacity superimposed on the charge and discharge current, to remove AC signal other than the predetermined frequency, to calculate the impedance by only the frequency superimposed by comparing the impedance of the battery remaining capacity of the storage battery measured in advance, the storage battery remaining capacity and thus to estimate. また、走行中または停車中の各充放電電流電圧状態情報および負荷状態情報を取り込み、実際の運用を通して蓄積された経験データに基づく各種事例をアルゴリズムによって予め学習させた知識データを有し、与えられる各状態情報を処理して、予め学習させた知識データをもとに蓄電池残容量を推定することとなる。 Moreover, the incorporation of each charge and discharge current voltage state information and load status information during or stop running, have actual knowledge data obtained by learning in advance by the algorithm various examples based on the accumulated experience data through operation, given It processes each status information, and to estimate the battery residual capacity based on the knowledge data obtained by learning in advance.

【0009】 [0009]

【発明の実施の形態】以下本発明の一実施の形態の蓄電池残容量推定方法およびシステムについて説明する。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION For the storage battery remaining capacity estimating method and system of an embodiment of the following invention will be described.

【0010】本発明は、(a)負荷に接続された蓄電池の充放電時の電圧と電流信号を測定し、(b)測定された電圧と電流信号を各々周波数領域に複素スペクトルとして写像し、(c)所定の周波数領域の電圧と電流の複素スペクトルからインピーダンスとインピーダンス特徴量を求め、(d)予め求めたインピーダンスの特徴量と該蓄電池の残容量との関係式に基づいて、上記インピーダンス特徴量から、蓄電池残容量を推定する方法から構成される。 The present invention, (a) measuring the voltage and current signal during charging and discharging of the connected battery to a load, by mapping the complex spectrum in each frequency region the voltage and current signal (b) measuring, (c) determine the impedance and the impedance characteristic quantity from the complex spectrum of the voltage and current of a predetermined frequency range, based on a relational expression between the remaining capacity of the feature quantity and storage battery of pre-determined impedance (d), the impedance characteristic from the amount, and a method of estimating the battery remaining capacity.

【0011】予め広い周波数領域で、蓄電池のインピーダンスを算出し、虚数部Im(Z(w))と実数部Re [0011] In pre-wide frequency range, to calculate the impedance of the battery, the imaginary part Im (Z (w)) and the real part Re
(Z(w))から描かれる1つ又は複数の円の半径と蓄電池残容量の関係を調べる。 Check one or more radii and battery residual capacity of the circular relationship drawn from (Z (w)). これより、特徴量となる円の半径を求めるとともに、この特徴量を与える交流信号の周波数を求める。 From this, together determine the radius of the circle as the feature amount, determine the frequency of the AC signal applied to the feature amount. ここで、選択される交流信号は、1 Here, an AC signal is selected, 1
又は2以上が望ましい。 Or 2 or more.

【0012】上記測定された電圧と電流信号は、A/D [0012] The measured voltage and current signals, A / D
変換後、周波数変換装置(FFT)により、電圧と電流を複素スペクトルへとそれぞれ変換される。 After conversion, the frequency converter (FFT), are converted, respectively the voltage and current to the complex spectrum. 得られた各周波数における電圧と電流の値より複素インピーダンスを算出する。 Than the value of the voltage and current in each of the obtained frequency to calculate the complex impedance. さらに、複素平面上にインピーダンスを表示することにより、実数部Re(Z(w))と虚数部I Further, by displaying the impedance on a complex plane the real part Re (Z (w)) and the imaginary part I
m(Z(w))で描かれる1つ又は複数の円を得る。 Obtaining one or more circles drawn by m (Z (w)). これより、特徴量である円の半径を算出する。 Than this, we calculate the radius of the circle which is a feature quantity.

【0013】(第1の実施の形態の構成)図1は本発明の実施の形態における蓄電池残容量推定システムのブロックダイアグラムを示すものである。 [0013] Figure 1 (a first configuration of the embodiment of) illustrates a block diagram of a battery remaining capacity estimating system in the embodiment of the present invention. 図1において、1 In Figure 1, 1
は負荷、2は電池、5は電圧のA/D変換器、6は電流のA/D変換器、7は電圧の周波数変換器(FFT:Fa Load, 2 batteries, 5 the voltage of the A / D converter, 6 is a current of the A / D converter, 7 frequency converter of the voltage (FFT: Fa
stFourier Transform)、8は電流の周波数変換器(F stFourier Transform), 8 current of the frequency converter (F
FT)、9は除算演算器、10はインピーダンス計算部、11は電池残容量計算部、12は電池温度計、13 FT), 9 is the division calculator, 10 is the impedance calculation unit, 11 battery remaining capacity calculation unit, 12 battery thermometer, 13
は電池残容量温度補正部である。 Is a remaining battery temperature compensation unit.

【0014】以上のように構成された蓄電池残容量推定システムについて、以下図1、図2及び図3を用いてその動作を説明する。 [0014] The above-configured battery remaining capacity estimating system as, following FIG. 1, the operation will be described with reference to FIGS.

【0015】(第1の実施の形態の動作)まず、図2は蓄電池のインピーダンスZ(w)の測定結果を示すものである。 [0015] (Operation of First Embodiment) First, FIG. 2 shows a measurement result of the impedance of the battery Z (w). 蓄電池使用時の電圧Vと電流Iの複素スペクトルSv(w)、Si(w)を各々求め、その比Sv Complex spectrum Sv of voltage V and current I at the time of use storage batteries (w), respectively determine the Si (w), the ratio Sv
(w)/Si(w)を蓄電池のインピーダンスZ(w)として計算し、その結果を縦軸を虚数部Im(Z (W) / Si and (w) calculated as battery impedance Z (w), its longitudinal axis results imaginary part Im (Z
(w))、横軸を実数部Re(Z(w))として複素平面上に示す。 (W)), it is shown in the complex plane on the horizontal axis as a real part Re (Z (w)). 予め、広い周波数領域で、インピーダンスを算出し、蓄電池残容量と描かれる円の半径の関係を調べ、特徴量を与える周波数領域を求める。 Previously, a wide frequency range, to calculate the impedance, examine the radius of the relationship between a circle drawn with battery remaining capacity, obtaining the frequency domain to provide a feature amount. 次に、上記角周波数W0、W1、---、Wi、---、Wnの実数部Re Then, the angular frequency W0, W1, ---, Wi, ---, the real part Re of Wn
(Z(wi))と虚数部Im(Z(wi))から描かれる円の大きさから特徴量である半径riを予め求める。 (Z (wi)) in advance obtains a radius ri which is a feature quantity from the size of the circle drawn from the imaginary part Im (Z (wi)).

【0016】図3は、図2で求めた半径riと蓄電池残容量の関係の測定結果を示すものである。 [0016] Figure 3 shows the measurement results of the relationship between the radius ri and battery residual capacity calculated in Fig. 半径riと蓄電池残容量の関係を電池残容量計算部11に記憶させておく。 Allowed to store the relationship between the radius ri and battery residual capacity in the battery remaining capacity calculation unit 11.

【0017】次に、本発明の実施の形態における蓄電池残容量推定システムを、図1のブロックダイアグラムを用いて説明する。 Next, the battery remaining capacity estimating system in the embodiment of the present invention will be described with reference to the block diagram of FIG. 図1において、ハイブリッド電気自動車などでは、例えば、走行中または停車中にモータなどの負荷1と蓄電池2で充放電を繰り返しているが、測定された電圧と電流から、この電圧と電流をデジタル処理可能とするために、A/D変換器5とA/D変換器6でデジタル信号に変換する。 In Figure 1, such as a hybrid electric vehicle, for example, although repeated charging and discharging the load 1 and the battery 2 such as a motor or during stop traveling, the digital processing from the measured voltage and current, the voltage and current to enable, into a digital signal by the a / D converter 5 and the a / D converter 6. さらに、電圧の周波数変換器(FFT:Fast Fourier Transform)7と電流の周波数変換器(FFT)8で電流と電圧を複素スペクトルに変換する。 Furthermore, the frequency converter voltage: converting the (FFT Fast Fourier Transform) 7 and current and voltage by the frequency converter (FFT) 8 of the current complex spectrum. 求めた蓄電池使用時の電圧Vと電流Iの複素スペクトルSv(w)、Si(w)から、その比Sv From the complex spectrum Sv of voltage V and current I at the time of the storage battery using the obtained (w), Si (w), the ratio Sv
(w)/Si(w)を蓄電池のインピーダンスZ(w) (W) / Si (w) the battery of the impedance Z (w)
としてインピーダンス計算部9で計算し、所定の角周波数W0、W1、---、Wj、---、Wnの実数部Re(Z Calculated by the impedance calculation unit 9 as a predetermined angular frequency W0, W1, ---, Wj, ---, the real part Re (Z in Wn
(wj))と虚数部Im(Z(wj))の大きさを、充放電を繰り返す動作中の蓄電池から求める。 (Wj)) and the magnitude of the imaginary part Im (Z (wj)), determined from the storage battery during operation of repeating charging and discharging. そして、特徴量を与える角周波数領域における半径rjを求める。 Then, a radius rj in the angular frequency domain to provide a feature amount.
この半径rjと、予め求めて電池残容量計算部11に記憶しておいた半径riとを比較し、相互の関係から蓄電池残容量を計算する。 And the radius rj, compared with the radius ri which are stored in the remaining battery capacity calculation unit 11 previously obtained, to calculate the battery remaining capacity from mutual relationship. 蓄電池残容量の計算は、半径rj Calculation of the battery remaining capacity, radius rj
と半径riの差の最小二乗法やスプライン関数を用いて計算し、残容量を推定する。 And it was calculated using the least squares method or spline function of the difference between the radius ri, and estimates the remaining capacity.

【0018】蓄電池残容量は、蓄電池の温度によって変化するため、12の電池温度計によって電池温度を測定し、電池残容量温度補正部13で推定した電池残容量を補正して表示部に表示する。 The battery remaining capacity, in order to vary the temperature of the battery to measure the battery temperature by the battery thermometer 12 is displayed on the display unit by correcting the remaining battery estimated by the remaining battery temperature corrector 13 . また、ニッケル水素電池などの蓄電池においては、同じ電池残容量でもヒステリシスがあるため、充電時と放電時では電池残容量の計測値が異なる。 In the storage battery such as a nickel hydride battery, because there is also a hysteresis in the same remaining battery, the measured value of the battery remaining capacity at the time of discharging and charging different. この場合、求める蓄電池使用時の電圧Vと電流Iの複素スペクトルSv(w)、Si(w)を充電時のものと放電時のものから、各々充電時のスペクトル比Sv(w)/Si(w)、放電時のスペクトル比Sv In this case, the complex spectrum Sv of voltage V and current I at the time of the storage battery used for obtaining (w), Si a (w) from those at the time of discharge and that of the charging, each spectral ratio Sv at the time of charging (w) / Si ( w), spectral ratio Sv at the time of discharge
(w)/Si(w)を蓄電池の充電時インピーダンスZj (W) / Si (w) the charging time of impedance Zj of the storage battery
(w)、放電時インピーダンスZh(w)としてインピーダンス計算部9で計算し、所定の角周波数W0、W (W), calculated by the impedance calculation unit 9 as the discharge time impedance Zh (w), the predetermined angular frequency W0, W
1、---、Wj、-、Wnの実数部Re(Zj(wj)、Z 1, ---, Wj, -, the real part Re of Wn (Zj (wj), Z
h(wj))と虚数部Im(Zj(wj)、Zh(w h (wj)) and the imaginary part Im (Zj (wj), Zh (w
j))の大きさを充放電を繰り返す動作中の蓄電池から求める。 Determining the magnitude of j)) from the storage battery during operation of repeating charging and discharging. 以下は、前述と同様の方法によって、充電時の残容量推定値と放電時の残容量推定値を求め、総合的に蓄電池残容量を求めることが出来る。 The following is the method similar to that described above, obtains a remaining capacity estimated value at the time of discharging the remaining capacity estimated value at the time of charging, overall can be obtained battery remaining capacity.

【0019】以上のように本実施の形態によれば、充放電を繰り返す蓄電池使用時の電圧Vと電流Iの複素スペクトル求め、蓄電池のインピーダンスを計算し、所定の角周波数wjにおける実数部Re(Z(wj))と虚数部Im(Z(wj))から描かれる円の大きさから、特徴量である半径rjを求める。 According to the present embodiment as described above, we determined the complex spectrum of the voltage V and current I at the time of battery use repeating charge and discharge, to calculate the impedance of the battery, the real part at a given angular frequency wj Re ( from Z (wj)) and the size of the circle drawn from the imaginary part Im (Z (wj)), determine the radius rj is a feature quantity. この半径rjと、予め求めて電池残容量計算部11に記憶しておいた半径riとを比較し、蓄電池残容量を推定することにより、従来、推定精度の低かった動作中の電気自動車などの蓄電池残容量を高い精度で推定することができる。 And the radius rj, compared with the radius ri which are stored in the remaining battery capacity calculation unit 11 previously obtained, by estimating the battery remaining capacity, a conventional, such as electric vehicles in lower of estimation accuracy operating it is possible to estimate the battery remaining capacity with high accuracy.

【0020】以下本発明の第2の実施の形態について図面を参照しながら説明する。 [0020] be described with reference to the drawings, a second embodiment of the following invention.

【0021】(第2の実施の形態の構成)図4は本発明の第2の実施の形態における蓄電池残容量推定システムのブロックダイアグラムを示すものである。 [0021] (a configuration of the second embodiment) FIG. 4 shows a block diagram of a battery remaining capacity estimating system according to the second embodiment of the present invention. 図4において、1は負荷、2は電池、3は電圧のノイズ除去装置、 4, 1 load, 2 batteries, 3 voltage noise removing device,
4は電流のノイズ除去装置、5は電圧のA/D変換器、 4 noise removal apparatus of the current, 5 the voltage of the A / D converter,
6は電流のA/D変換器、7は電圧の周波数変換器(F 6 is a current of the A / D converter, 7 the voltage of the frequency converter (F
FT)、8は電流の周波数変換器(FFT)、9は除算演算部、10はインピーダンス計算部、11は電池残容量計算部、12は電池温度計、13は電池残容量温度補正部、14はエンジン部、15は充電器、16は信号発生器である。 FT), 8 is a frequency converter of a current (FFT), 9 is the division operation unit, 10 the impedance calculation unit, 11 battery remaining capacity calculation unit, 12 battery thermometer, 13 remaining battery temperature correction unit, 14 the engine unit, 15 charger, 16 is a signal generator.

【0022】以上のように構成された蓄電池残容量推定システムについて、以下図4、図5及び図6を用いてその動作を説明する。 [0022] The above-configured battery remaining capacity estimating system as, following FIG. 4, the operation will be described with reference to FIGS.

【0023】(第2の実施の形態の動作)まず、第1の実施の形態と同様、図5は蓄電池のインピーダンスZ [0023] (Operation of Second Embodiment) First, as in the first embodiment, FIG. 5 is the impedance of the battery Z
(w)の測定結果を計算し、縦軸を虚数部Im(Z Calculates the measurement results of (w), the imaginary vertical axis portion Im (Z
(w))、横軸を実数部Re(Z(w))として表す。 (W)), representing the horizontal axis as the real part Re (Z (w)).
充放電電圧および電流にインバータノイズやイグニッションノイズが多い場合には、所定の周波数以外の交流信号をノイズ除去装置(3,4)で除去する。 If inverter noise or the ignition is noisy in charge and discharge voltage and current, to remove AC signal other than the predetermined frequency in the noise removal device (3, 4). 所定の角周波数W0、W1、---、Wi、---、Wnの実数部Re Predetermined angular frequency W0, W1, ---, Wi, ---, the real part Re of Wn
(Z(wi))と虚数部Im(Z(wi))から描かれる円の大きさから特徴となる半径riを予め求める。 (Z (wi)) and advance seek radius ri that characterizes the size of the circle drawn from the imaginary part Im (Z (wi)). しかし、動作中のモータなどの負荷が、特徴となる角周波数において常に動作するとは限らず、図5に示すように、 However, the load such as a motor during operation, not necessarily always work at the corner frequency which characterizes, as shown in FIG. 5,
w0、w1、w2、w3の周波数領域では、データが不足し、蓄電池残容量を高い精度で推定出来ないことがある。 w0, in the w1, w2, w3 in the frequency domain, the data is insufficient, it may not be able to estimate the battery remaining capacity with a high degree of accuracy. 第2の実施例では、蓄電池残容量の特徴量を与える所定の周波数に対応した信号を動作中の充放電電流に重畳し、蓄電池残容量の特徴に対応した周波数のインピーダンスZ(w)の測定を可能とし、蓄電池残容量を常に高い精度で推定するものである。 In the second embodiment, superimposed on the charge and discharge current during operation a signal corresponding to a predetermined frequency which gives a characteristic quantity of the battery remaining capacity, the measurement of the impedance Z of the frequency corresponding to the characteristic of the storage battery remaining capacity (w) and enabling, and estimates the battery remaining capacity with consistently high accuracy.

【0024】次に、本発明の第2の実施の形態における蓄電池残容量推定システムを、図4のブロックダイアグラムを用いて説明する。 Next, the battery remaining capacity estimating system according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to the block diagram of FIG. 図4において、ハイブリッド電気自動車などでは、例えば、モータなどの負荷1、蓄電池2および充電器14で充放電を繰り返している。 4, such as in a hybrid electric vehicle, for example, load 1 such as a motor, is repeatedly charged and discharged in battery 2 and the charger 14. 蓄電池の電圧と電流を、ノイズ除去装置を通し、所定の周波数以外の交流信号を除去し、A/D変換器5とA/D変換器6で変換した後に、周波数変換器(FFT)7と周波数変換器(FFT)8で電流と電圧の複素スペクトルを求め、電圧Vと電流IのスペクトルSv(w)、Si The voltage and current of the battery, through a noise removal device to remove the AC signal other than the predetermined frequency, after converted by A / D converter 5 and the A / D converter 6, a frequency converter (FFT) 7 obtains the complex spectrum of the current and voltage by the frequency converter (FFT) 8, the spectrum Sv of voltage V and current I (w), Si
(w)から、その比Sv(w)/Si(w)を蓄電池のインピーダンスZ(w)としてインピーダンス計算部1 From (w), the impedance calculation unit 1 the ratio Sv (w) / Si (w) as a storage battery impedance Z (w)
0で計算する。 Calculated with 0. 所定の角周波数W0、W1、---、wj、 Predetermined angular frequency W0, W1, ---, wj,
---、Wnの実数部Re(Z(wj))と虚数部Im(Z ---, the real part Re of Wn (Z (wj)) and the imaginary part Im (Z
(wj))の大きさを充放電を繰り返す動作中の蓄電池から求める。 (Wj)) of obtaining the magnitude from the storage battery during operation of repeating charging and discharging. しかし、動作中のモータなどの負荷では、 However, in the load such as a motor during operation,
充放電電流にw0、w1、w2、w3の周波数領域の信号がない場合がある。 There may be no w0, w1, w2, w3 signal in the frequency region of the charging and discharging current. そのときは、予め求めて電池残容量計算部10に記憶してあるw0、w1、w2、w3の周波数領域の信号がないことを検知し、信号発生器15 At that time, it detects that there is no signal in the frequency domain of the remaining battery capacity calculation unit 10 are stored in the w0, w1, w2, w3 obtained in advance, the signal generator 15
にフィードバックして、特徴となる各周波数wjにおける充放電電流を動作中の蓄電池充放電電流に重畳させる。 Is fed back to, it is superimposed on the battery charge and discharge current during operation of the charge and discharge current in each frequency wj which characterizes. 図6に充放電電流波形と重畳した正弦波を示した。 It shows a sine wave superimposed with charge and discharge current waveform in FIG.
このようにして、特徴となる各周波数wjにおけるインピーダンスの実数部Re(Z(wj))と虚数部Im In this way, the real part Re of the impedance at each frequency wj which characterizes (Z (wj)) and the imaginary part Im
(Z(wj))が求められる。 (Z (wj)) is required. そして、第1の実施の形態と同様、特徴量である半径rjを求める。 Then, as in the first embodiment, determining the radius rj is a feature quantity. この半径rj The radius rj
と、予め求めて電池残容量計算部11に記憶しておいた半径riとを比較し、相互の関係から蓄電池残容量を計算し、残容量を推定する。 If, compared with the radius ri which are stored in the remaining battery capacity calculation unit 11 previously obtained, the storage battery remaining capacity calculated from the mutual relationship, to estimate the remaining capacity.

【0025】以上のように本実施の形態によれば、充放電を繰り返す蓄電池使用時の電圧Vと電流Iの複素スペクトルを、所定周波数以外の交流信号を除去した後に求め、蓄電池のインピーダンスを計算し、所定の角周波数wjにおける実数部Re(Z(wj))と虚数部Im(Z According to the present embodiment as described above, the complex spectrum of the voltage V and current I at the time of battery use repeating charge and discharge, calculated after removal of the AC signal other than the predetermined frequency, calculate the impedance of the battery and the real part at a given angular frequency wj Re (Z (wj)) and the imaginary part Im (Z
(wj))から描かれる円の大きさから、特徴量である半径rjを求める。 From the size of the circle drawn from (wj)), determine the radius rj is a feature quantity. この半径rjと、予め求めて電池残容量計算部11に記憶しておいた半径riとを比較し、蓄電池残容量を推定することにより、従来、推定精度の低かった動作中のハイブリッド電気自動車などの蓄電池残容量を高い精度で推定することができる。 And the radius rj, compared with the radius ri which are stored in the remaining battery capacity calculation unit 11 previously obtained, by estimating the battery remaining capacity, a conventional, such as hybrid electric vehicles in which were seldom estimation accuracy operating it is possible to estimate the battery remaining capacity with high accuracy.

【0026】以下本発明の第3の実施の形態について図面を参照しながら説明する。 [0026] will be described with reference to the drawings third embodiment of the following invention.

【0027】(第3の実施の形態の構成)図7は本発明の第3の実施の形態における蓄電池残容量推定システムのブロックダイアグラムを示すものである。 [0027] (Third Embodiment Configuration) FIG. 7 shows a third block diagram of the storage battery remaining capacity estimating system in the embodiment of the present invention. 図7において、1は負荷、2は電池、15は充電器、16は信号発生器、17は電池残容量推定部、18は入力手段、19 7, 1 load, 2 batteries, 15 charger, 16 a signal generator, 17 is a battery remaining capacity estimating unit, 18 input unit, 19
は演算部、20は出力手段、12は電池温度計、21は電池残容量表示部である。 Computing section 20 is output means, 12 battery thermometer, 21 is a battery residual capacity display unit.

【0028】以上のように構成された蓄電池残容量推定システムについて、以下図7、図8及び図9を用いてその動作を説明する。 [0028] The above-configured battery remaining capacity estimating system as, following FIG. 7, the operation will be described with reference to FIGS. (第3の実施の形態の動作)第3の実施の形態では、推定部にニューラルネットワークを用いる場合について説明する。 (Third Embodiment of the Operation) A third embodiment describes the case of using the neural network estimator. まず、第2の実施の形態と同様に、負荷1、電池2、充電器15、信号発生器16、電池温度計12などから、推定のための演算に必要な情報(必要に応じて、自動車のアクセル開度や登坂、降坂などの情報も) First, as in the second embodiment, the load 1, battery 2, the charger 15, the signal generator 16, and the like cell thermometer 12, operation according to the information necessary (required for estimation, motor vehicle accelerator opening and climbing, also information such as downhill)
を状態情報として、電池残容量推定部17の入力手段1 As the state information, input means 1 of the battery remaining capacity estimating unit 17
8に入力する。 Input to 8. この状態情報をベクトルで表す。 Representing the state information in the vector. このベクトル量がニューラルネットワークなどの演算部19の入力情報となる。 This vector amount is input information of the arithmetic unit 19, such as neural networks. ニューラルネットワークなどの演算部19は、たとえば、図8に示すような多層構造のモデルを想定する。 Calculation unit 19, such as neural networks, for example, assume a model of the multi-layer structure as shown in FIG. 入力信号は、入力層から中間層を経て、出力層へと伝搬する。 Input signals through the intermediate layer from the input layer, propagates to the output layer. いま、入力情報中に、登坂中に加速し、電池残容量がたとえば40%を切っていたとすれば、発電機を全開にして、蓄電池2と負荷1に十分な電流量を供給したいとする。 Now, in the input information, and it accelerated during uphill, if remaining battery was cut 40% for example, then the generator is fully opened, and wants to provide a sufficient amount of current to the battery 2 and the load 1. 学習は、望みの出力(教師データ)と、今出てきた出力の誤差が零になるように、バックプロパゲーション(BP:逆伝搬)法によりシナプス結合の値を変える。 Learning, hope and output of (teacher data), so that the error of the output that came out now becomes zero, back propagation: changing the value of the synaptic connections by (BP back-propagation) method. BPの場合は、出力層から入力層へと逆方向にシナプス結合の値を変えていく。 For BP, it will change the value of the synaptic connections in the opposite direction to the input layer from the output layer. このプロセスを、全ての入力情報、たとえば、蓄電池温度、アクセル開度、充放電の各状態について望ましい出力が得られるようになるまで繰り返す。 This process, all input information, for example, repeated storage battery temperature, until the accelerator opening, the desired output for each state of charge and discharge are obtained. 考えられる全ての入力情報について、教師データとNN(ニューラルネットワーク)出力との誤差が許容値以下となるような望ましい出力が得られるようになれば学習は終了する。 For all the input information considered, learning if so desired output such error becomes equal to or less than the allowable value of the teacher data and the NN (Neural Network) output is obtained it is ended.

【0029】図9に蓄電池の電池残容量と開放電圧との関係を示した。 [0029] showing the relationship between the battery remaining capacity and the open-circuit voltage of the battery in FIG. 図に示すように、電池残容量に対する開放電圧の差は、電池残容量80〜20%でほとんどなく、単純な状態情報を入力情報とするのでは十分な精度の電池残容量推定は困難である。 As shown, the difference between the open-circuit voltage to the battery residual capacity is little battery remaining capacity from 80 to 20%, sufficient battery remaining capacity estimation accuracy is difficult than a simple status information to the input information . 第2の実施の形態と同様に、たとえば、図5に示す蓄電池のインピーダンスZ Like the second embodiment, for example, the impedance of the storage battery shown in FIG. 5 Z
(w)の測定結果を計算し、所定の角周波数W0、W It calculates the measurement results of (w), the predetermined angular frequency W0, W
1、---、Wi、---、Wnの実数部Re(Z(wi))と虚数部Im(Z(wi))から描かれる円の大きさから特徴量である半径riを予め求める。 1, ---, Wi, ---, obtained in advance of the radius ri which is a feature quantity from the size of the circle drawn from the real part Re of Wn (Z (wi)) and the imaginary part Im (Z (wi)) . そして、蓄電池残容量の特徴量を与える所定の角周波数に対応した信号を動作中の充放電電流に重畳し、蓄電池残容量の特徴に対応した周波数のインピーダンスZ(w)の測定を可能とし、ニューラルネットワーク演算の入力情報ベクトル量の一部とする。 Then, superimposed on the charge and discharge current during operation a signal corresponding to a predetermined angular frequency at which a feature value of the battery residual capacity, and allows the measurement of the impedance Z of the frequency corresponding to the characteristic of the storage battery remaining capacity (w), a part of the input information vector of the neural network calculation.

【0030】次に、本発明の第3の実施の形態における蓄電池残容量推定システムを、図7のブロックダイアグラムを用いて説明する。 Next, the battery remaining capacity estimating system according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to the block diagram of FIG. 図7において、ハイブリッド電気自動車などでは、例えば、モータなどの負荷1、蓄電池2および充電器15で充放電を繰り返している。 7, such as in a hybrid electric vehicle, for example, load 1 such as a motor, is repeatedly charged and discharged in battery 2 and the charger 15. 負荷1、電池2、充電器15、信号発生器16、電池温度計12などから、推定のための演算に必要な情報(必要に応じて、自動車のアクセル開度や登坂、降坂などの情報も)を状態情報として、電池残容量推定部17の入力手段18に入力する。 Load 1, battery 2, the charger 15, the signal generator 16, and the like cell thermometer 12, the operation according to information (necessary required for the estimation, the accelerator opening and climbing automobile, information such as downhill even) as the state information, to the input unit 18 of the battery remaining capacity estimating unit 17. また、第2の実施の形態と同様に、 Moreover, as in the second embodiment,
蓄電池の電圧と電流を、ノイズ除去装置を通し、所定の周波数以外の交流信号を除去し、入力手段18に設けたA/D変換器で変換した後に、周波数変換器で電流と電圧の複素スペクトルを求め、電圧Vと電流Iの複素スペクトルSv(w)、Si(w)から、その比Sv(w) The voltage and current of the battery, through a noise removal device to remove the AC signal other than the predetermined frequency, after converted by A / D converter provided in the input unit 18, the complex spectrum of the current and voltage by the frequency converter the calculated, complex spectrum Sv of voltage V and current I (w), Si (w) from the ratio Sv (w)
/Si(w)を蓄電池のインピーダンスZ(w)として入力手段18で求める。 / Si and (w) determined by the input means 18 as a storage battery impedance Z (w). 所定の角周波数W0、W1、-- Predetermined angular frequency W0, W1, -
-、Wj、---、Wnの実数部Re(Z(wj))と虚数部Im(Z(wj))の大きさを充放電を繰り返す動作中の蓄電池から求める。 -, Wj, ---, determine the magnitude of the real part Re of Wn (Z (wj)) and the imaginary part Im (Z (wj)) from the storage battery during operation of repeating charging and discharging. しかし、動作中のモータなどの負荷では、充放電電流にw0、w1、w2、w3の周波数領域の信号がない場合がある。 However, the load such as a motor during operation, there is a case to charge and discharge current w0, w1, w2, no signal in the frequency domain of w3 is. そのときは、特徴量を与える各周波数wjにおける充放電電流を動作中の蓄電池充放電電流に重畳させる。 At that time, to be superimposed on the battery charge and discharge current during operation of the charge and discharge current in each frequency wj which gives a characteristic quantity. このようにして、各周波数w In this way, each frequency w
jにおけるインピーダンスの実数部Re(Z(wj))と虚数部Im(Z(wj))が求められる。 The real part of the impedance at the j Re (Z (wj)) and the imaginary part Im (Z (wj)) is obtained. そして、第2 Then, the second
の実施の形態と同様、特徴量である半径rjを求める。 Similar to the embodiment, determining the radius rj is a feature quantity.
この半径rjを、ニューラルネットワーク演算の入力情報ベクトル量の一部とする。 The radius rj, a part of the input information vector of the neural network calculation. 考えられる全ての入力情報に対して、望ましい出力が得られる。 Against all possible input information, the desired output is obtained. 求められた出力である電池残容量を出力手段20から出力する。 And it outputs the residual battery capacity is calculated resulting from the output unit 20.

【0031】以上のように本実施の形態によれば、充放電を繰り返す蓄電池使用時の電圧Vと電流Iの複素スペクトル求め、蓄電池のインピーダンスを計算し、所定の角周波数域wjにおける実数部Re(Z(wj))と虚数部Im(Z(wj))から描かれる円の大きさから、特徴量である半径rjを求める。 According to the present embodiment as described above, we determined the complex spectrum of the voltage V and current I at the time of battery use repeating charge and discharge, to calculate the impedance of the battery, the real part Re at a predetermined angular frequency range wj from (Z (wj)) and a circle drawn from the imaginary part Im (Z (wj)) magnitude, determine the radius rj is a feature quantity. この半径rjを、ニューラルネットワーク演算の入力情報ベクトル量の一部とする。 The radius rj, a part of the input information vector of the neural network calculation. 全ての入力情報、たとえば、蓄電池温度、アクセル開度、充放電の各状態について望ましい出力が得られるようになるまで繰り返す。 All input information, for example, repeated storage battery temperature, until the accelerator opening, the desired output for each state of charge and discharge are obtained. 考えられる全ての入力情報について、望ましい出力が得られるようになれば学習は終了する。 For all possible input information, learning if so desired output is obtained is ended. 予め求めて電池残容量計算部11に記憶しておいた半径riとを比較し、蓄電池残容量を推定することにより、従来、推定精度の低かった動作中のハイブリッド電気自動車などの蓄電池残容量を高い精度で推定することがができる。 Comparing the radius ri which are stored in the remaining battery capacity calculation unit 11 previously obtained, by estimating the battery remaining capacity, conventionally, the battery remaining capacity of the hybrid electric vehicle in the lower of the estimation accuracy operating It can be estimated with high accuracy.

【0032】なお、第1の実施の形態において、特徴量を与える所定の角周波数wjにおけるインピーダンスの実数部Re(Z(wj))と虚数部Im(Z(wj))から描かれる円の大きさから半径rjを求め、予め求めて電池残容量計算部に記憶しておいた半径riとを比較し、蓄電池残容量を推定するとしたが、特徴量である半径riは複素インピーダンス、複素インピーダンスの絶対値、複数の複素インピーダンスの絶対値としてもよい。 [0032] In the first embodiment, the circle drawn from the real part of the impedance at the predetermined angular frequency wj give feature amount Re (Z (wj)) and the imaginary part Im (Z (wj)) size seeking a radius rj from being, comparing the radius ri which are stored in the remaining battery capacity calculation portion obtained in advance, has been to estimate the battery residual capacity, the radius ri which is a feature quantity complex impedance, complex impedance absolute value may be an absolute value of a plurality of complex impedance. また、特徴量が円を描く1つまたは複数の複素インピーダンスの円の中心座標と絶対値、円を描く1つまたは複数の複素インピーダンスの円の中心座標、円を描く1つまたは複数の複素インピーダンスの円の交点座標と複素インピーダンスの絶対値としてもよい。 Also, one or more of the complex impedance draw feature quantity center coordinates and the absolute value of the circle of one or more complex impedance draws a circle, the center coordinates of one or more of the complex impedance circle a circle, a circle or the absolute value of the intersection coordinates the complex impedance of the circle.

【0033】また、第2の実施の形態では、正弦波の充放電電流基準波形と充放電電流波形とを重畳し求めた蓄電池の走行中のインピーダンスの特徴量を比較し、蓄電池残容量を推定するとしたが、正弦波の充放電電流基準波形は矩形波、鋸歯状波としてもよい。 Further, in the second embodiment, by comparing the feature value of the impedance of the traveling battery obtained by superimposing the charging and discharging current reference waveform and the charge and discharge current waveform of sine wave, estimates the battery remaining capacity It was that, the charge and discharge current reference waveform sinusoidal square wave, may be saw-tooth wave. また、第2の実施の形態では、正弦波の充放電電流基準波形と充放電電流波形とを重畳し求めた蓄電池の走行中のインピーダンスの特徴量を比較し、蓄電池残容量を推定するとしたが、走行中及び停車中に充放電電流波形と正弦波の充放電電流基準波形とを重畳してもよい。 Further, in the second embodiment, by comparing the feature value of the impedance of the traveling battery obtained by superimposing the charging and discharging current reference waveform and the charge and discharge current waveform of sine wave, it has been to estimate the battery residual capacity , it may be superimposed the charge and discharge current reference waveform of the charge and discharge current waveform and the sine wave and parked traveling. さらに、正弦波の充放電電流基準波形が、複数の異なる周波数の正弦波であり、順次、各周波数の正弦波を充放電電流波形と重畳してもよい。 Further, the charge and discharge current reference waveform of a sine wave, a sine wave of a plurality of different frequencies successively, or by superimposing the sine wave of each frequency and the charge and discharge current waveform.

【0034】また、第3の実施の形態では、特徴量である半径rjを、ニューラルネットワーク演算の入力情報ベクトル量の一部とし、蓄電池残容量を推定するとしたが、蓄電池残容量を推定する推定部がファジー推論や重回帰演算を用いてもよい。 [0034] In the third embodiment, the radius rj which is a feature quantity, a part of the input information vector of the neural network calculation, has been to estimate the battery residual capacity estimation for estimating the battery residual capacity parts may be used fuzzy inference and multiple regression calculation.

【0035】 [0035]

【発明の効果】以上のように本発明は、蓄電池と該蓄電池に接続された負荷で構成された装置に接続する蓄電池残容量推定方法およびシステムであって、予め求めた各蓄電池残容量に対応する各温度、各充放電電流、走行状態に応じた蓄電池のインピーダンスの特徴量と、走行中に求めた蓄電池のインピーダンスの特徴量を比較し、蓄電池残容量を推定することにより、従来、推定精度の低かった走行中に充放電を繰り返すハイブリッド電気自動車などの絶対基準がない蓄電池残容量を高い精度で推定することができる。 The present invention as described above, according to the present invention, there is provided a battery remaining capacity estimating method and system for connecting to a device which is constituted by the load connected to the battery and storage battery, corresponding to the battery remaining capacity calculated beforehand each temperature, the charging and discharging currents, the feature amount of the impedance of the battery according to the running state, compares the feature quantity of the impedance of the storage battery determined during traveling, by estimating the battery remaining capacity, the conventional estimation accuracy of the battery remaining capacity is no absolute standard such as a hybrid electric vehicle repeated charging and discharging in low was traveling with can be estimated with high accuracy. また、充放電特性にヒステリシスが有るため、蓄電池残容量が一意的に定まらず、また、電池の反応抵抗、温度補正やヒステリシスなどモデルによる定式化が難しくリアルタイムに推定することは困難であった蓄電池残容量を高い精度で推定することができる。 Furthermore, since the hysteresis is in the charge and discharge characteristics, battery remaining capacity is not fixed uniquely, also, it has been difficult to estimate the reaction resistance of the battery, in real time it is difficult to formulate by the model, such as temperature compensation and hysteresis storage battery it is possible to estimate the remaining capacity with high accuracy.

【0036】図10は、蓄電池残容量を従来の標準負荷に電流を流し測定された蓄電池の端子電圧を表示する場合の測定値(A)と、ニューラルネットワーク演算用いて蓄電池残容量を推定したときの測定値(B)を示した。 [0036] FIG. 10 is a measured value in the case of displaying the measured terminal voltage of the storage battery to flow a current to the conventional standard load battery remaining capacity and (A), when the estimated battery remaining capacity using a neural network calculation It showed the measured value (B). 従来の測定値(A)では、推定精度は低く、動作中のハイブリッド電気自動車などの蓄電池残容量を推定することが困難であるのに対して、特徴量によるニューラルネットワーク演算を用いて推定したときの測定値(B)では、高い精度で推定することができる。 In the conventional measurement (A), the estimation accuracy is low, whereas it is difficult to estimate the battery residual capacity of the hybrid electric vehicle during operation, when estimated using neural network calculation by the feature in measurements (B), it is possible to estimate with high accuracy.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】 本発明の第1の実施の形態における蓄電池残容量推定システムのブロックダイアグラムである。 It is a block diagram of a battery remaining capacity estimating system according to the first embodiment of the present invention; FIG.

【図2】 第1の実施の形態における動作説明のための蓄電池残容量推定システムのインピーダンス測定結果を示している。 Figure 2 shows the impedance measurement result of the battery remaining capacity estimating system for explaining the operation of the first embodiment.

【図3】 第1の実施の形態における蓄電池残容量と特徴量であるインピーダンスの測定結果を示している。 3 shows a measurement result of the impedance is battery residual capacity and the feature amount in the first embodiment.

【図4】 本発明の第2の実施の形態における蓄電池残容量推定システムのブロックダイアグラムである。 It is a block diagram of a battery remaining capacity estimating system in the second embodiment of the present invention; FIG.

【図5】 第2の実施の形態における蓄電池残容量と特徴量のインピーダンス測定結果を示している。 Figure 5 shows the impedance measurement results of the battery residual capacity and the feature quantity of the second embodiment.

【図6】 正弦波を重畳した充放電電流波形を示している。 6 shows a discharge current waveform obtained by superimposing a sine wave.

【図7】 本発明の第3の実施の形態における蓄電池残容量推定システムのブロックダイアグラムを示している。 It shows a block diagram of a battery remaining capacity estimating system according to the third embodiment of the present invention; FIG.

【図8】 多層構造(入力層、中間層、出力層の3層構造)のニューラルネットワーク演算部を示している。 [8] multilayer structure shows a neural network computation unit (input layer, an intermediate layer, three-layer structure of the output layer).

【図9】 蓄電池の電池残容量と開放電圧との関係図である。 FIG. 9 is a graph showing the relationship between the battery remaining capacity and the open-circuit voltage of the battery.

【図10】 蓄電池残容量を従来の標準負荷に電流を流し測定された蓄電池の端子電圧を表示する場合の測定値(A)と、ニューラルネットワーク演算用いて蓄電池残容量を推定したときの測定値(B)を示している。 [10] measurements when displaying the battery residual capacity measured terminal voltage of the storage battery to flow a current to the conventional standard load (A), measured when estimating the battery remaining capacity by using a neural network calculation shows the (B).

【図11】 第1の従来例の蓄電池残容量表示装置を示している。 11 shows a battery remaining capacity display device of the first conventional example.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1 負荷 2 電池 3 電圧のノイズ除去装置 4 電流のノイズ除去装置 5 電圧のA/D変換器 6 電流のA/D変換器 7 電圧の周波数変換器(FFT:Fast Fourier Trans 1 Load 2 battery 3 voltage noise removal device 5 voltage noise removing device 4 current A / D converter 6 current A / D converter 7 a voltage of the frequency converter (FFT: Fast Fourier Trans
form) 8 電流の周波数変換器(FFT) 9 除算演算器 10 インピーダンス計算部 11 電池残容量計算部 12 電池温度計 13 電池残容量温度補正部 14 エンジン部 15 充電器 16 信号発生器 17 電池残容量推定部 18 入力手段 19 ニューラルネットワークなどの演算部 20 出力手段 21 電池残容量表示部 form) 8 current of the frequency converter (FFT) 9 division operation unit 10 impedance calculation unit 11 remaining battery capacity calculation unit 12 the battery temperature gauge 13 remaining battery temperature correction unit 14 engine 15 charger 16 a signal generator 17 remaining battery calculation unit 20 output means such as estimating unit 18 input unit 19 neural network 21 remaining battery capacity display unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石原 広隆 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 ────────────────────────────────────────────────── ─── of the front page continued (72) inventor Hirotaka Ishihara Osaka Prefecture Kadoma Oaza Kadoma 1006 address Matsushita Electric industrial Co., Ltd. in

Claims (11)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 (a)負荷に接続された蓄電池の充放電時の電圧と電流信号を測定し、 (b)測定された電圧と電流信号を各々周波数領域に複素スペクトルとして写像し、 (c)所定の周波数領域の電圧と電流の複素スペクトルからインピーダンスとインピーダンスの特徴量を求め、 (d)予め求めたインピーダンスの特徴量と該蓄電池の残容量との関係式に基づいて、 上記インピーダンスの特徴量から、蓄電池残容量を推定することを特徴とする作動中の蓄電池の残容量推定方法。 1. A (a) measuring the voltage and current signal during charging and discharging of the connected battery to a load, by mapping the complex spectrum in each frequency region the voltage and current signal (b) measurement, (c ) obtains the voltage and characteristic of impedance and the impedance from the complex spectrum of the current of a predetermined frequency range, based on a relational expression between the remaining capacity of the feature quantity and storage battery of pre-determined impedance (d), characterized in the impedance from the amount, battery remaining capacity estimating method during operation, characterized in that estimating the battery remaining capacity.
  2. 【請求項2】 インピーダンスの特徴量が、複素平面上で周波数をパラメータとしてインピーダンスをプロットした時、所定の周波数域で描かれる1つ又は複数の円の半径であることを特徴とする請求項1記載の蓄電池残容量推定方法。 Feature amount of wherein impedance, when plotted impedance as a parameter the frequency in the complex plane, according to claim, characterized in that one or more circles of radius drawn at a predetermined frequency range 1 battery remaining capacity estimation method described.
  3. 【請求項3】 インピーダンスの特徴量を与える1kH 3. provide a feature value of the impedance 1kH
    z以下の1又は2つ以上の周波数の異なる交流信号を、 The different ac signals following one or more than one frequency z,
    蓄電池の充放電電流に重畳することを特徴とする請求項1記載の蓄電池残容量推定方法。 Battery remaining capacity estimating process according to claim 1, characterized in that superimposed on the charge and discharge current of the storage battery.
  4. 【請求項4】 インピーダンス特徴量を与える以外の交流信号をノイズ除去装置により除去することを特徴とする請求項1記載の蓄電池残容量推定方法。 4. A battery remaining capacity estimating process according to claim 1, wherein removing the AC signal other than providing an impedance characteristic quantity noise removal device.
  5. 【請求項5】 各蓄電池残容量に対応する各温度、各充放電電流、走行状態に応じたインピーダンスの特徴量と各蓄電池残容量の間の関係式を予め求め、走行中に求めた充電時及び放電時の蓄電池のインピーダンスの特徴量より、ニューラルネットワーク、ファジー理論あるいは重回帰演算を用いて、蓄電池残容量を推定することを特徴とする請求項1記載の残容量推定方法。 Wherein each temperature for each battery remaining capacity, the charge and discharge currents, previously obtained a relational expression between the feature quantity and the battery remaining capacity of the impedance according to the running state, during charging obtained during running and from the feature value of the impedance of the storage battery during discharge, using a neural network, fuzzy logic or regression calculation, the remaining capacity estimating process according to claim 1, wherein the estimating the battery remaining capacity.
  6. 【請求項6】 蓄電池と該蓄電池に接続された負荷、電圧測定装置と電流測定装置、電圧と電流をそれぞれ周波数変換する装置、蓄電池残容量推定手段からなり、上記推定装置には、該蓄電池の両端の電圧測定手段、該蓄電池に流れる電流測定手段を接続し、該電圧測定手段と該電流測定手段で測定された電圧と電流を各々周波数領域に写像する手段と、写像された電圧と電流からインピーダンスを計算する手段、該インピーダンスから蓄電池残容量を推定する手段で構成される蓄電池残容量推定システム。 6. battery and storage battery connected to a load, the voltage measuring device and a current measuring device, voltage and current respectively to frequency converter consists battery remaining capacity estimating unit, to the estimation apparatus of storage battery voltage measuring means at both ends to connect the current measuring means flowing to storage battery, and means each for mapping the frequency domain the measured voltage and current at the voltage measuring means and said current measuring means, from the mapped voltage and current means for calculating the impedance, the storage battery remaining capacity estimation system consisting of means for estimating the battery residual capacity from the impedance.
  7. 【請求項7】 蓄電池の両端に接続された電圧測定手段と電流測定手段で測定された電圧と電流をノイズ除去装置を用い、インピーダンスの特徴量を与える以外の周波数成分を除去する手段と充放電電流基準波形生成装置で生成させた充放電電流基準波形に応じて周波数領域に写像し、写像された電圧と電流からインピーダンスを計算する手段を有することを特徴とする請求項6記載の蓄電池残容量推定システム。 7. The voltage measured at the connected voltage measuring means and current measuring means at both ends of the battery and current using the noise removing device, means for removing frequency components other than providing a feature value of the impedance and the charge and discharge mapping the frequency domain according to the charge and discharge current reference waveform is generated by the current reference waveform generator, storage battery remaining capacity according to claim 6, characterized in that it comprises a means for calculating the impedance from the mapped voltage and current estimation system.
  8. 【請求項8】 ノイズ除去装置が、バンドパスフィルターであることを特徴とする請求項7記載の蓄電池残容量推定システム。 8. A noise removing device, the storage battery remaining capacity estimating system according to claim 7, characterized in that the band-pass filter.
  9. 【請求項9】 電圧と電流をそれぞれ周波数変換する時、A/D変換器と周波数変換器(FFT)を用いることを特徴とする請求項7記載の蓄電池残容量推定システム。 9. Voltage and when current frequency conversion, respectively, the storage battery remaining capacity estimating system according to claim 7, characterized by using A / D converter and the frequency converter (FFT).
  10. 【請求項10】 インピーダンス特徴量を与える周波数領域の信号がないことを検知し、該特徴量を与える周波数に対応する信号を、充放電電流基準波形生成装置を用いて充放電電流に重畳することを特徴とする請求項7記載の蓄電池残容量推定システム。 10. A detects that there is no signal in the frequency domain to provide an impedance characteristic amount, a signal corresponding to the frequency at which the characteristic amount, superimposing the charging and discharging current using the charge and discharge current reference waveform generator battery remaining capacity estimation system according to claim 7, wherein.
  11. 【請求項11】 蓄電池残容量推定手段が、各充放電電流電圧情報および負荷状態情報を取り込む入力手段と、 11. battery remaining capacity estimating means, an input means for loading each charging and discharging current voltage information and load status information,
    実際の運用を通して蓄積された経験データに基づく蓄電池残容量を推定するための各種事例をアルゴリズムによって予め学習させた知識データを有し、この知識データをもとに前記入力手段より与えられる各情報を処理して前記蓄電池残容量を推定する推定部と、この蓄電池残容量推定部により推定された出力値に応じて発電機に指示情報を与える出力手段とを備えたことを特徴とする請求項6記載の蓄電池残容量推定システム。 Have actual knowledge data obtained by learning in advance by the algorithm various examples for estimating battery residual capacity based on the accumulated experience data through operation, each information given from said input means the knowledge data based on claim to an estimation unit which processed to estimate the battery residual capacity, characterized in that an output means for providing indication information to the generator in response to an output value estimated by the battery remaining capacity estimating section 6 battery remaining capacity estimation system described.
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