JPWO2014050073A1 - 電池状態推定装置及び蓄電池システム - Google Patents
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Abstract
Description
T=t1−t0 …(A1)
R=(t2−t1)/(t1−t0) …(A2)
仮定(命題)ASMが真であるならば、等式"t3−t2=T×R2"、"t4−t3=T×R3"、・・・及び"tn−tn―1=T×Rn-1"が成立すると共に下記式(A3)が成立する。式(A3)から式(A4)が導かれる。
"t−t0"は、基準タイミングt0からタイミングtまでの経過時間を表す。
"ΔV"は、タイミングt0及びt間における電池電圧Vの変動量を表す。
"VEST(t)"は、電池状態推定装置30にて推定可能な、タイミングtにおける電池電圧Vを表す。式(A3)から式(A4)を導く際、 関係式"ΔV=VEST(t)−V0" が利用される。
第1実施例を説明する。図5は、電池状態推定装置30に内包された開放電圧/充電率推定装置50の内部ブロック図である。第1実施例に係る推定装置50は、符号51〜56によって参照される各部位を備える。
更にその後、タイミング設定部53は、順次取得される測定値Vを基準電圧値V0と比較することで、測定値Vが基準電圧値V0から第1電圧量(例えばN)だけ変動したタイミング及び測定値Vが基準電圧値V0から第2電圧量(例えば2×N)だけ変動したタイミングを、夫々、第1タイミング(t1)及び第2タイミング(t2)として抽出、設定する(ステップS14)。設定された基準、第1、第2タイミングから電圧変動パラメータRが導出され(ステップS15)、当該パラメータRを用いて開放電圧VEST(t)が推定されると共に充電率が推定される(ステップS16)。
但し、図7の波形VREAL1及びVEST1は或る温度条件下(例えば電池温度TMPが25℃の条件下)で得られるものであり、電池温度TMPによっては、図8に示す如く、推定開放電圧VEST(t)と実際の電池電圧Vとの誤差が大きくなりうる。図8において、実線波形VREAL2及び破線波形VEST2は、低温度条件下(例えば電池温度TMPが0℃の条件下)での非通電期間中P2における測定電圧V及び推定開放電圧VEST(t)の実験波形を表している。但し、波形VEST2は、後述のパラメータ補正を行わなかった場合における推定開放電圧VEST(t)の波形である。第2実施例では、開放電圧の推定誤差を低減する構成を説明する。また、充電又は放電停止後の電池電圧Vの挙動は、電池温度TMP以外の要因にも影響されるため、該挙動に影響を与える様々な要因に配慮した方が良い。
図1の電池状態推定装置30に推定装置50Aを設けておくことができる。図5の推定装置50にパラメータ補正部57を追加することで図9の推定装置50Aが形成される。パラメータ補正部57を除き、推定装置50Aの構成及び動作は、第1実施例で述べた推定装置50のそれらと同じである。
第3実施例を説明する。図11は、第3実施例に係る開放電圧/充電率推定装置50Bの内部ブロック図である。図1の電池状態推定装置30に推定装置50Bを設けておくことができる。図5の推定装置50に測定値保持部58を追加することで図11の推定装置50Bが形成される。測定値保持部58の存在及びその存在に対応する後述の内容を除き、推定装置50Bの構成及び動作は、第1実施例で述べた推定装置50のそれらと同じである。
第4実施例を説明する。第4実施例では、第1〜第3実施例と組み合わせ可能なパラメータ更新方法を説明する。推定装置50、50A又は50B(図5、図9又は図11)に第4実施例に係るパラメータ更新部60(図13参照)を搭載可能であり、以下、第4実施例では、更新部60が搭載された推定装置50、50A又は50Bの動作を説明する。
R'=(t2'−t1')/(t1'−t0') …(B1)
RUPDATE=(1−w)・R+w・R' …(B2)
RUPDATE=(1−w)・RC+w・RC' …(B3)
第1〜第4実施例と組み合せて実施される第5実施例を説明する。上述の如く設定されたタイミングt0'、t1'及びt2'は、電圧変動パラメータの更新に利用されるのではなく、以下のようにパラメータの設定に利用されても良い。図15は、第5実施例で想定されるタイミングt0、t1及びt2とタイミングt0'、t1'及びt2'の具体例である。
図15の例では、タイミングt0'、t1'、t2'における電池電圧Vは、夫々、V0'、( V0'+N)、 (V0'+2N)である。
RJ=(1−w)・R+w・R' …(B4)
第1〜第4実施例と組み合せて実施される第6実施例を説明する。上述の第5実施例は、4点以上のタイミングで電圧変動パラメータを設定する一形態と言える。以下のように、4点以上のタイミングで電圧変動パラメータを設定しても良い。タイミング設定部53は、上述の如くタイミングt0、t1及びt2を設定すると共に、更に、基準タイミングt0から見て電池電圧Vが所定の第3電圧量だけ変動する第3タイミングを、順次取得される測定値Vを用いて、設定する。第3電圧量は、上述の第1及び第2電圧量よりも多い。ここでは、第1、第2電圧量は夫々単位量Nの1倍、2倍であって、第3電圧量は単位量の3倍であるとする。そうすると、第3タイミングは、図4のタイミングt3と一致する。
t1−t0=T …(C1)
t2−t1=T×R …(C2)
t3−t2=T×R2 …(C3)
第7実施例では、第1〜第6実施例の何れかに適用可能な幾つかの技術を説明する。
本発明の実施形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。以上の実施形態は、あくまでも、本発明の実施形態の例であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以上の実施形態に記載されたものに制限されるものではない。上述の説明文中に示した具体的な数値は、単なる例示であって、当然の如く、それらを様々な数値に変更することができる。上述の実施形態に適用可能な注釈事項として、以下に、注釈1〜注釈3を記す。各注釈に記載した内容は、矛盾なき限り、任意に組み合わせることが可能である。
上述の実施形態では、放電停止後の非通電期間P2中における開放電圧の推定動作を説明しているが、充電停止後の非通電期間中においても同様の開放電圧推定が可能である。
電池制御部15、電池状態推定装置30又は推定装置50、50A若しくは50Bである対象装置を、ハードウェア、或いは、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせによって構成することができる。対象装置にて実現される機能の全部又は一部である任意の特定の機能をプログラムとして記述して、該プログラムを対象装置に搭載可能なフラッシュメモリに保存しておき、該プログラムをプログラム実行装置(例えば、対象装置に搭載可能なマイクロコンピュータ)上で実行することによって、その特定の機能を実現するようにしてもよい。上記プログラムは任意の記録媒体(不図示)に記憶及び固定されうる。上記プログラムを記憶及び固定する記録媒体(不図示)は対象装置と異なる機器(サーバ機器等)に搭載又は接続されても良い。
パラメータ導出部54及び開放電圧演算部55によって、又は、パラメータ導出部54、パラメータ補正部57及び開放電圧演算部55によって、開放電圧推定部が形成されていると考えても良く(図5、図9、図11参照)、開放電圧推定部は、パラメータ更新部60を更に含んでいると考えて良い(図13参照)。推定装置50、50A又は50Bから充電率推定部56を除外した装置は、開放電圧推定装置として機能する。推定装置50、50A又は50Bから充電率推定部56を削除することも可能である。
11 電池モジュール
30 電池状態推定装置
50、50A、50B 推定装置
51 測定値取得部
53 タイミング設定部
54 パラメータ導出部
55 開放電圧演算部
56 充電率推定部
57 パラメータ補正部
58 測定値保持部
60 パラメータ更新部
Claims (10)
- 蓄電池の端子電圧である電池電圧の測定値を順次取得する測定値取得部と、
前記蓄電池の充電又は放電の停止後の非通電期間中において、基準タイミングを設定するとともに、前記基準タイミングから見て前記電池電圧が所定の第1電圧量だけ変動する第1タイミング及び前記基準タイミングから見て前記電池電圧が前記第1電圧量より大きな所定の第2電圧量だけ変動する第2タイミングを前記測定値を用いて設定するタイミング設定部と、
前記基準タイミング及び前記第1タイミング間の第1時間差と、前記第1タイミング及び前記第2タイミング間の第2時間差とに基づき、前記第2タイミングよりも後の対象タイミングにおける前記蓄電池の開放電圧を推定する開放電圧推定部と、を備えた電池状態推定装置。 - 前記開放電圧推定部は、前記第1及び第2時間差に基づき、前記非通電期間中における前記電池電圧の変動速度の変化率に応じたパラメータを導出するパラメータ導出部を有し、前記パラメータを用いて前記対象タイミングにおける前記開放電圧を推定する請求項1に記載の電池状態推定装置。
- 前記パラメータは、第1時間長さに対する第2時間長さの比に相当し、
前記第1時間長さは、前記基準タイミングから見て前記電池電圧が所定の単位量だけ変動するのに要する時間長さであり、
前記第2時間長さは、前記基準タイミングから見て前記電池電圧が前記単位量だけ変動した時点を起点として、前記電池電圧が更に前記単位量だけ変動するのに要する時間長さであり、
前記第1電圧量は前記単位量と一致し、前記第2電圧量は前記単位量に応じた電圧量である請求項2に記載の電池状態推定装置。 - Rは、前記比の値を持ち、
前記開放電圧推定部は、前記非通電期間において、前記電池電圧が前記単位量だけ変動するのに要する時間長さが、前記電池電圧が前記単位量だけ変動するごとにR倍増大するとみなして、前記対象タイミングにおける前記開放電圧を推定する請求項3に記載の電池状態推定装置。 - 前記開放電圧推定部は、前記パラメータ導出部によって導出される前記パラメータを補正用指標に基づき補正するパラメータ補正部を更に有し、補正後のパラメータを用いて前記対象タイミングにおける前記開放電圧を推定し、
前記補正用指標は、
前記蓄電池の温度、
前記蓄電池の充電又は放電が行われていた通電期間中の前記蓄電池の充電又は放電の電流レート、
前記通電期間中における前記蓄電池の充電率の変化量、及び、
前記非通電期間における前記蓄電池の充電率の内、少なくとも1つを含む請求項2〜請求項4の何れかに記載の電池状態推定装置。 - 前記タイミング設定部は、前記蓄電池の充電又は放電が停止してからの経過時間、又は、前記蓄電池の充電又は放電の停止後における前記電池電圧の変動量に基づき、前記基準タイミングを設定する請求項1〜請求項5の何れかに記載の電池状態推定装置。
- 前記蓄電池の充電又は放電の停止後、所定時間分以上の前記測定値を保持する測定値保持部を更に備え、
前記タイミング設定部は、前記蓄電池の充電又は放電が停止してから前記所定時間だけ経過したタイミングを前記第2タイミングとして設定した後、前記第2タイミングを基準として前記測定値保持部の保持内容を用い前記基準タイミング及び第1タイミングを設定する請求項1〜請求項6の何れかに記載の電池状態推定装置。 - 前記タイミング設定部は、前記非通電期間中において、前記基準タイミングより後の更新用基準タイミングを設定するとともに、前記更新用基準タイミングから見て前記電池電圧が前記第1電圧量だけ変動する更新用第1タイミング及び前記更新用基準タイミングから見て前記電池電圧が前記第2電圧量だけ変動する更新用第2タイミングを前記測定値を用いて設定し、
前記開放電圧推定部は、前記更新用基準タイミング及び前記更新用第1タイミング間の時間差と、前記更新用第1タイミング及び前記更新用第2タイミング間の時間差とに基づき、前記第1及び第2時間差を用いて導出した前記パラメータを更新するパラメータ更新部を更に有し、更新後のパラメータを用いて前記対象タイミングにおける前記開放電圧を推定する請求項2〜請求項4の何れかに記載の電池状態推定装置。 - 前記開放電圧推定部による推定開放電圧に基づき前記蓄電池の充電率を推定する充電率推定部を更に備えた請求項1〜請求項8の何れかに記載の電池状態推定装置。
- 蓄電池と、
請求項1〜請求項9の何れかに記載の電池状態推定装置と、を備えた蓄電池システム。
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