WO2016129212A1 - 電池状態推定装置、および電源装置 - Google Patents

電池状態推定装置、および電源装置 Download PDF

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裕 天明
睦彦 武田
真一 湯淺
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    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the present disclosure relates to a battery state estimation device and a power supply device.
  • HEV Hybrid ; Electric Vehicle
  • PHEV Plug-in Hybrid Electric Vehicle
  • EV Electric ; Vehicle
  • secondary batteries as key devices.
  • Nickel metal hydride batteries and lithium ion batteries are mainly used as in-vehicle secondary batteries.
  • SOC estimation method include an OCV (Open Circuit) Voltage) method and a current integration method (also referred to as a Coulomb count method) (see, for example, Patent Document 1).
  • the SOC becomes 0% at the timing when the terminal voltage of the battery reaches the discharge stop voltage.
  • the internal resistance of the battery increases.
  • a voltage drop occurs and the battery stops discharging.
  • the discharge of the battery is stopped by the voltage drop, but the battery itself has a remaining capacity that could not be discharged, so SOC ⁇ 0%.
  • Cited Document 2 describes a method for calculating the dischargeable capacity based on the device stop voltage of the electric load (external device), the ambient temperature of the secondary battery, and the discharge rate.
  • Cited Document 2 does not take into consideration that a voltage drop due to deterioration of the secondary battery occurs when calculating the dischargeable capacity of the battery.
  • the present disclosure is intended to provide a battery state estimation device and a power supply device that correct the SOC so as to conform to the actual discharge performance of the battery without hindering the power supply to the load.
  • the battery state estimation device includes an SOC determination unit that determines whether to estimate a battery charging rate based on a full charge capacity or a dischargeable capacity of the battery, and a full charge capacity estimation that estimates the full charge capacity.
  • SOC determination unit that determines whether to estimate a battery charging rate based on a full charge capacity or a dischargeable capacity of the battery
  • full charge capacity estimation that estimates the full charge capacity.
  • a discharge capacity estimation unit that estimates a dischargeable capacity
  • a current integration estimation unit that estimates a charge rate of the battery based on a full charge capacity or a dischargeable capacity.
  • the present disclosure it is possible to provide a battery state estimation device and a power supply device that correct the SOC so that it conforms to the actual discharge performance of the battery without hindering the power supply to the load.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining a storage battery system according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the battery state estimation device according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of the storage unit according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating the relationship between the discharge section capacity and SOC_FULL during discharge.
  • FIG. 5 shows a temperature correction table and a current correction table according to the embodiment.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram showing a correspondence relationship between the FCC, the discharge rate, and the dischargeable capacity according to the embodiment.
  • FIG. 7 is a conceptual diagram showing the relationship between voltage drop, SOC_Full, and SOC_Usable.
  • FIG. 8 is a flowchart of SOC correction processing by the battery state estimation apparatus according to the embodiment.
  • FIG. 9 is a flowchart of SOC correction processing by the battery state estimation device according to the embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining a storage battery system 40 according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the battery state estimation device 422 according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of the storage unit 4226 according to the embodiment.
  • the storage battery system 40 is mounted on a vehicle as a power source such as HEV, PHEV, and EV.
  • a configuration including the storage battery system 40 and a fuel gauge that displays the remaining capacity of the battery is referred to as a power supply device.
  • the traveling motor 10 is, for example, a three-phase AC synchronous motor.
  • the power converter 20 is connected to the storage battery system 40 via the relay 30.
  • the power converter 20 converts the DC power supplied from the storage battery system 40 into AC and supplies it to the traveling motor 10 during powering. Further, at the time of regeneration, the power converter 20 converts AC power supplied from the traveling motor 10 into DC power and supplies it to the storage battery system 40.
  • the relay 30 is controlled to an open state or a closed state by a relay control signal from the control unit 50.
  • the relay 30 When the relay 30 is in the closed state, the power converter 20 and the storage battery system 40 are connected to form a charge / discharge path. Moreover, the relay 30 interrupts
  • the control unit 50 electronically controls the entire vehicle.
  • the control unit 50 sets a torque request value for the travel motor 10 based on the user's accelerator operation amount, vehicle speed, information from the power storage system, and the like.
  • the control unit 50 controls the power converter 20 so that the traveling motor 10 operates according to the torque request value. For example, when the torque request value increases, the control unit 50 controls the power converter 20 so as to supply electric power corresponding to the degree to the traveling motor 10. When the torque request value decreases, the control unit 50 controls the power converter 20 so as to supply the storage battery system 40 with the power generated by the traveling motor 10 using deceleration energy as an energy source.
  • the storage battery system 40 includes a battery module 410, a battery management device 420, a voltage sensor 430, a current sensor 440, and a temperature sensor 450.
  • the battery module 410 is composed of one or more batteries (also called secondary batteries). In the present embodiment, it is assumed that a lithium ion secondary battery is used as the battery included in the battery module 410. In FIG. 1, the battery module 410 is composed of a plurality of batteries connected in series, but the number of batteries constituting the battery module 410 may be one. Some or all of the batteries included in the battery module 410 may be connected in parallel to each other. In the present embodiment, the battery means a single cell unless otherwise specified.
  • the battery module 410 is connected to the power converter 20 via the relay 30.
  • the battery module 410 can be supplied with charging power via the power converter 20 when the traveling motor 10 operates as a power source (at the time of regeneration).
  • the battery module 410 can supply discharge power via the power converter 20 when the traveling motor 10 operates as a load (during power running).
  • the battery in the storage battery system 40 is charged and discharged through external charging and power running / regenerative control of the power converter 20.
  • the control unit 50 is required to accurately recognize the SOC of the battery. That is, charging / discharging of the battery is controlled by the control unit 50.
  • the SOC of the battery grasped by the control unit 50 in order to avoid overcharge and overdischarge is SOC_Full described later.
  • the voltage sensor 430 detects the voltage value Vd of each terminal voltage (potential difference between each positive electrode and negative electrode of the battery) of each of the plurality of batteries constituting the battery module 410.
  • the voltage sensor 430 outputs the detected voltage value Vd of each battery to the battery management device 420.
  • the current sensor 440 is disposed between the battery module 410 and the power converter 20, and measures the current value Id of the current flowing through the battery module 410.
  • the current sensor 440 outputs the detected current value Id to the battery management device 420.
  • the temperature sensor 450 detects the temperature Td of the battery module 410 (for example, the surface temperature of the battery module 410).
  • the battery module 410 outputs the detected temperature Td to the battery management device 420.
  • the battery management device 420 includes a battery state estimation device 422 and a communication unit 424.
  • the battery state estimation device 422 estimates a battery state such as SOC (State Of Charge, also referred to as a charge rate) using battery state data including the current value Id, the voltage value Vd, and the temperature Td.
  • SOC State Of Charge, also referred to as a charge rate
  • the communication unit 424 transmits information on the battery state such as the SOC estimated by the battery state estimation device 422 to the control unit 50.
  • the battery management device 420 and the control unit 50 are connected by a network such as CAN (Controller Area Network).
  • the battery state estimation device 422 includes an FCC estimation unit (also referred to as a full charge estimation unit) 4221, a current integration estimation unit 4222, an SOC determination unit 4223, an average current value calculation unit 4224, a discharge capacity estimation unit 4225, and a storage unit 4226.
  • FCC estimation unit also referred to as a full charge estimation unit
  • the storage unit 4226 includes an SOC-OCV table 61, a correction table 62, and an FCC holding unit 63.
  • the correction table 62 is a table describing correction coefficients used in an SOC correction process described later and / or an FCC (Full Charge Capacity) correction process described later.
  • the FCC holding unit 63 temporarily holds the FCC.
  • the discharge of the battery may be stopped when the SOC is a low value even though the SOC is not 0%. This is because a voltage drop occurs due to an increase in internal resistance of the battery due to deterioration of the battery.
  • a battery whose discharge has been stopped has a remaining capacity that has not been discharged due to a voltage drop. That is, the capacity that can be discharged by a deteriorated battery is not the full charge capacity FCC, but the dischargeable capacity obtained by subtracting the remaining capacity from the full charge capacity FCC (also referred to as discharge capacity, DC).
  • a method for correcting the SOC so that SOC is approximately 0% at the timing when the discharge of the battery is stopped due to the voltage drop will be described.
  • the current integration estimation unit 4222 estimates the SOC of the battery by integrating the current value Id flowing through the battery detected by the current sensor 440. Specifically, the SOC is estimated using the following (formula 1) or (formula 2).
  • SOC_Full is an estimate of SOC using the full charge capacity.
  • SOC_Usable is an estimate of SOC using a dischargeable capacity.
  • Dischargeable capacity is calculated from FCC and discharge rate (unit C).
  • the FCC estimation unit 4221 estimates the FCC of the battery based on the change value of SOC_FULL estimated by the current integration estimation unit 4222 and the current integration value in the period required for the change.
  • FCC can be estimated by the following (formula 3).
  • FCC (Qt / ⁇ SOC) ⁇ 100 (Formula 3)
  • ⁇ SOC represents a change value of SOC_FULL
  • Qt represents a section capacity (unit Ah) required for ⁇ SOC.
  • the section capacity at the time of discharging is referred to as a discharge section capacity
  • the section capacity at the time of charging is referred to as a charging section capacity.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the discharge section capacity and SOC_FULL.
  • the value of SOC_FULL decreases.
  • the value of SOC_FULL increases as the charging interval capacity increases.
  • the FCC estimating unit 4221 specifies the discharge section capacity in the section required for the change, and uses the above (Equation 3). To estimate the FCC.
  • the discharge section capacity can be specified by the integrated current value.
  • the FCC estimation unit 4221 updates the FCC held in the FCC holding unit 63 with the FCC newly estimated along with the FCC estimation.
  • the section capacity Qt may be corrected when the FCC is estimated. For example, temperature correction and / or current correction may be performed on the section capacity Qt calculated by time integration of the detected current value.
  • the FCC estimation unit 4221 calculates the corrected section capacity Qt ′ using the following (Expression 4) and (Expression 5).
  • Qt ′ Qt ⁇ ⁇ t (Formula 4)
  • Qt ′ Qt ⁇ ⁇ i (Formula 5)
  • ⁇ t represents a temperature correction coefficient
  • ⁇ i represents a current correction coefficient.
  • FIG. 5 shows the temperature correction table 62a and the current correction table 62b.
  • the temperature correction table 62 a and the current correction table 62 b are data included in the correction table 62.
  • the temperature correction table 62a is a table describing the correspondence between the temperature Td detected by the temperature sensor 450 and the temperature correction coefficient ⁇ t.
  • the current correction table 62b is a table describing the correspondence between the current value Id detected by the current sensor 440 and the current correction coefficient ⁇ i.
  • the FCC estimation unit 4221 identifies the temperature correction coefficient ⁇ t with reference to the temperature correction table 62a based on the detected temperature Td. Further, the current correction coefficient ⁇ i is specified with reference to the current correction table 62b based on the detected current value Id.
  • the order of multiplying the two correction coefficients by the section capacity Qt may be from either.
  • the average current value calculation unit 4224 calculates an average current value when SOC_FULL changes by a set value, and calculates a discharge rate (C) in the period.
  • the discharge capacity estimation unit 4225 estimates the dischargeable capacity from the updated FCC and the calculated discharge rate (C).
  • FIG. 6 is a conceptual diagram showing a correspondence relationship between FCC, discharge rate (C), and dischargeable capacity.
  • the discharge capacity estimation unit 4225 estimates the dischargeable capacity
  • the updated FCC and discharge rate (C) are collated with the conceptual diagram of FIG. 6 to estimate the dischargeable capacity.
  • the conceptual diagram of FIG. 6 is stored in the storage unit 4226.
  • FCC is shown on the X axis
  • dischargeable capacity is shown on the Y axis
  • discharge rate (C) is plotted inside the graph.
  • the intersection of the Y axis and each discharge rate is (X, Y) ⁇ (FCC 0 , DC 0 ).
  • (X, Y) ⁇ (FCC 0 , DC 0 ) represents a state where the battery is not deteriorated.
  • FCC 0 represents the full charge capacity when the battery is not deteriorated.
  • DC 0 represents the dischargeable capacity when the battery is not deteriorated.
  • the X-axis represents a state where the deterioration of the battery is progressing toward the right.
  • the Y axis represents a state in which the deterioration of the battery progresses as it goes down.
  • the conceptual diagram of FIG. 6 shows that the dischargeable capacity decreases as the discharge is performed at a large discharge rate (C) in a certain deterioration state.
  • the conceptual diagram of FIG. 6 shows that the dischargeable capacity increases as the battery is deteriorated as the battery is discharged at a lower discharge rate (C).
  • FIG. 6 is generated from FCC and dischargeable capacity data acquired when the secondary battery gradually deteriorates from the initial state by a prior experiment or simulation.
  • the secondary battery is discharged at a plurality of discharge rates, and the FCC and the dischargeable capacity are acquired for the secondary batteries having various degrees of deterioration.
  • the current integration estimation unit 4222 estimates the SOC of the battery according to the above (Formula 1) or (Formula 2).
  • the current integration estimation unit 4222 estimates SOC_Usable as the SOC of the battery when deterioration of the battery greatly affects. “Correcting the SOC” means “estimating the SOC_Usable as the SOC of the battery”.
  • FIG. 7 is a conceptual diagram showing the relationship between voltage drop, SOC_Full, and SOC_Usable. At the timing when the voltage drop occurs and the discharge of the battery stops, SOC_Full ⁇ 0%, whereas SOC_Usable ⁇ 0%.
  • the SOC determination unit 4223 determines whether or not the SOC needs to be corrected. *
  • the SOC determination unit 4223 adopts SOC_Full as the SOC when the difference between the SOC_Full calculated by the above (Equation 1) and the SOC_OCV estimated by the OCV method is smaller than a predetermined value.
  • the difference between SOC_Full and SOC_OCV is larger than a predetermined value, it is possible to determine to adopt SOC_Usable as the SOC.
  • the open circuit voltage (OCV) of the battery is estimated, and the SOC corresponding to the estimated OCV is specified with reference to the SOC-OCV table 61 stored in the storage unit 4226.
  • the SOC-OCV table 61 is a table describing the relationship between the SOC of the battery and the OCV (open circuit voltage) of the battery.
  • the SOC-OCV table 61 is generated from SOC and OCV data acquired when the battery cells are gradually charged from a state where the charging rate of the battery cells is 0% by a prior experiment or simulation.
  • the SOC-OCV table 61 can also be generated from SOC and OCV data acquired when the battery cell is gradually discharged from a state where the charging rate of the battery cell is 100% by a prior experiment or simulation.
  • SOC_Full calculated by the above (Equation 1) when SOC_Full calculated by the above (Equation 1) is equal to or less than a predetermined value (for example, SOC_Full is 30% or less) during battery discharge, Can be determined to adopt SOC_Usable as the SOC.
  • a predetermined value for example, SOC_Full is 30% or less
  • FIG. 8 illustrates a case where the determination as to whether or not SOC_Usable is employed as the SOC performed by the SOC determination unit 4223 is determined based on whether or not the difference between SOC_Full and SOC_OCV is greater than or equal to a predetermined value.
  • FIG. 9 illustrates a case where determination as to whether or not SOC_Usable is adopted as the SOC performed by the SOC determination unit 4223 is determined based on whether or not SOC_Full is equal to or less than a predetermined value.
  • the battery is controlled to be charged / discharged by the control unit 50 (step 1).
  • the current integration estimation unit 4222 estimates SOC_Full by (Equation 1), and estimates the estimated SOC_Full as the SOC of the battery (step 30).
  • SOC_Full and SOC_OCV are estimated (step 20).
  • the SOC determination unit 4223 calculates the difference between SOC_Full and SOC_OCV (step 21). If the difference between SOC_Full and SOC_OCV is greater than a predetermined value, SOC determination unit 4223 determines to estimate SOC_Usable as the SOC of the battery (step 21). If the difference between SOC_Full and SOC_OCV is less than or equal to a predetermined value, SOC determination unit 4223 determines to estimate SOC_Full as the battery SOC (step 21).
  • SOC determination unit 4223 determines that SOC_Full is estimated as the battery SOC
  • current integration estimation unit 4222 estimates SOC_Full according to (Equation 1), and estimates the estimated SOC_Full as the battery SOC (step 30). ).
  • the discharge capacity estimation unit 4225 estimates the dischargeable capacity (step 40).
  • Current integration estimating unit 4222 estimates SOC_Usable by (Equation 2), and estimates the estimated SOC_Usable as the SOC of the battery (step 40).
  • step 50 when the battery terminal voltage reaches the discharge stop voltage, the battery discharge ends (step 50). If the battery terminal voltage does not reach the discharge stop voltage after step 30 or step 40, the process returns to step 10 (step 50). The controller 50 determines whether or not the battery terminal voltage has reached the discharge stop voltage.
  • the SOC correction process shown in the flowchart of FIG. 9 determines that the SOC determination unit 4223 estimates the SOC_Usable as the battery SOC when SOC_Full is equal to or lower than a predetermined value (for example, 30% or lower) (step 22). Except for the determination by the SOC determination unit 4223 in the processing based on the flowchart of FIG. 9, the same processing as the SOC correction processing shown in the flowchart of FIG. 8 is performed.
  • a predetermined value for example, 30% or lower
  • the calculation of SOC_Usable by the current integration estimation unit 4222 and the estimation of the dischargeable capacity by the discharge capacity estimation unit 4225 may be performed only when it is determined in step 21 or step 22 that SOC_Usable is estimated as SOC.
  • the case where the SOC_Usable is estimated as the SOC is, for example, the case where the fuel gauge displays the remaining capacity of the battery based on the SOC. Since SOC_Usable is a value that considers reaching the discharge stop voltage due to voltage drop, by estimating SOC_Usable as SOC, the remaining battery level is set so that the fuel gauge display becomes zero when the discharge stop voltage is reached. The capacity can be adjusted.
  • the calculation of SOC_Full by the current integration estimation unit 4222 and the FCC estimation by the FCC estimation unit 4221 are performed during the period when the battery is being charged / discharged. Regularly at predetermined intervals. This is because the control unit 50 controls charging / discharging of the battery within a range in which overcharging and overdischarging are not caused by SOC_Full which is an actual charging rate.
  • the battery state estimation device for a battery used as a power source for driving a motor of an electric vehicle or the like has been described as an example.
  • the battery state estimation device for a battery used as a home or industrial power source is described.
  • the SOC according to the present disclosure can be corrected.
  • the battery state estimation device and the power supply device according to the present disclosure are useful for a power source for driving a motor of an electric vehicle or the like, a backup power source or the like.

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Abstract

　電池状態推定装置は、電池の満充電容量又は放電可能容量のいずれに基づいて電池の充電率を推定するかを判定するＳＯＣ判定部と、満充電容量を推定する満充電容量推定部と、放電可能容量を推定する放電容量推定部と、満充電容量又は放電可能容量に基づいて電池の充電率を推定する電流積算推定部とを備える。

Description

電池状態推定装置、および電源装置
　本開示は、電池状態推定装置および電源装置に関する。
　近年、ハイブリッド車（ＨＥＶ；Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）、プラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ；Ｐｌｕｇ－ｉｎ Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）、電気自動車（ＥＶ；Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）が普及してきている。これらの車にはキーデバイスとして二次電池が搭載される。車載用二次電池としては主に、ニッケル水素電池およびリチウムイオン電池が普及している。
　車載用二次電池や大型蓄電システムは、ノートパソコンや携帯電話などと比較し、厳格な安全管理および電池容量の有効活用が求められる。その前提として高精度なＳＯＣ(充電率）推定が求められる。ＳＯＣ推定方法の代表的なものにＯＣＶ（Ｏｐｅｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ）法、電流積算法（クーロンカウント法ともいう）がある（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１０－１８２５７９号公報 特開２０１１－４３５１３号公報
　電池の放電は、ＳＯＣ＝０％または放電停止電圧に到達した場合に、停止される。
　劣化の度合いが小さい電池であれば、電池の端子電圧が放電停止電圧に到達するタイミングでＳＯＣ≒０％となる。電池の劣化が進むにつれ、電池の内部抵抗は上昇する。電池の内部抵抗が上昇すると電圧ドロップが生じ、電池の放電が停止する。電圧ドロップにより電池の放電は停止するが、電池自体には放電し切れなかった残存容量が存在するため、ＳＯＣ≠０％となる。
　例えば、電気自動車等の燃料計や大型蓄電システムなどの蓄電装置の燃料計（容量計）をＳＯＣに基づいて表示している場合に、燃料計はＳＯＣ≠０％に基づいて表示されているにも関わらず、電圧ドロップにより電池の端子電圧が放電停止電圧に到達し、電気自動車等の走行が停止する恐れがある。
　なお、引用文献２では、電気負荷（外部機器）の機器停止電圧と二次電池の周囲温度と放電率とに基づいて、放電可能容量を算出する方法等について記載されている。しかし、引用文献２では、電池の放電可能容量を算出するに当たり、二次電池の劣化による電圧ドロップが生じることについては、考慮されていない。
　本開示は、負荷への電力供給に支障をきたすことなく、ＳＯＣを電池の実際の放電性能に即するように補正する電池状態推定装置および電源装置を提供することを目的とする。
　本開示にかかる電池状態推定装置は、電池の満充電容量又は放電可能容量のいずれに基づいて電池の充電率を推定するかを判定するＳＯＣ判定部と、満充電容量を推定する満充電容量推定部と、放電可能容量を推定する放電容量推定部と、満充電容量又は放電可能容量に基づいて電池の充電率を推定する電流積算推定部と、を備える。
　本開示によれば、負荷への電力供給に支障をきたすことなく、ＳＯＣを電池の実際の放電性能に即するように補正する電池状態推定装置および電源装置を提供することができる。
図１は実施形態に係る蓄電池システムを説明するための図である。 図２は実施形態に係る電池状態推定装置の構成例を示す図である。 図３は実施形態に係る記憶部の構成例を示す図である。 図４は放電時の放電区間容量とＳＯＣ＿ＦＵＬＬの関係を示す図である。 図５は実施形態に係る温度補正テーブル及び電流補正テーブルを示したものである。 図６は実施形態に係るＦＣＣ、放電レートおよび放電可能容量の対応関係を示す概念図である。 図７は電圧ドロップ、ＳＯＣ＿ＦｕｌｌおよびＳＯＣ＿Ｕｓａｂｌｅの関係を示した概念図である。 図８は実施形態に係る電池状態推定装置によるＳＯＣ修正処理のフローチャートである。 図９は実施形態に係る電池状態推定装置によるＳＯＣ修正処理のフローチャートである。
　以下、実施形態の例を、図面を参照して具体的に説明する。参照される各図において、実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。
　図１は、実施形態に係る蓄電池システム４０を説明するための図である。図２は、実施形態に係る電池状態推定装置４２２の構成例を示す図である。図３は、実施形態に係る記憶部４２２６の構成例を示す図である。本実施形態では、蓄電池システム４０は、ＨＥＶ、ＰＨＥＶ、ＥＶなどの動力源として車両に搭載されることを想定する。蓄電池システム４０および電池の残容量を表示する燃料計を備えた構成を、電源装置と称する。
　走行用モータ１０は、例えば、三相交流同期モータである。電力変換器２０は、蓄電池システム４０とリレー３０を介して接続される。電力変換器２０は、力行時、蓄電池システム４０から供給される直流電力を交流に変換して走行用モータ１０に供給する。また回生時、電力変換器２０は、走行用モータ１０から供給される交流電力を直流電力に変換し、蓄電池システム４０に供給する。
　リレー３０は、制御部５０からのリレー制御信号により開状態又は閉状態に制御される。リレー３０は、閉状態の場合、電力変換器２０と蓄電池システム４０とを接続し、充放電経路を形成する。また、リレー３０は、開状態の場合、電力変換器２０と蓄電池システム４０との充放電経路を遮断する。
　制御部５０は、車両全体を電子制御する。制御部５０は、ユーザのアクセル操作量や車速や蓄電システムからの情報等に基づいて、走行用モータ１０へのトルク要求値を設定する。制御部５０は、このトルク要求値に従って走行用モータ１０が動作するように電力変換器２０を制御する。例えば、トルク要求値が大きくなると、制御部５０は、その程度に応じた電力を走行用モータ１０に供給するように電力変換器２０を制御する。また、トルク要求値が小さくなると、制御部５０は、減速エネルギーをエネルギー源として走行用モータ１０より発電される電力を蓄電池システム４０に供給するよう電力変換器２０を制御する。
　蓄電池システム４０は、電池モジュール４１０、電池管理装置４２０、電圧センサ４３０、電流センサ４４０及び温度センサ４５０を含む。
　電池モジュール４１０は、１つ以上の電池（二次電池とも言う）から構成される。本実施形態では、電池モジュール４１０に含まれる電池としてリチウムイオン二次電池が使用されることを想定する。図１では、直列接続された複数の電池にて電池モジュール４１０が構成されているが、電池モジュール４１０を構成する電池の個数は１つでも良い。電池モジュール４１０に含まれる電池の一部又は全部は、互いに並列接続されていても良い。なお、本実施形態において、特に説明がない限り、電池とは、単電池を意味する。
　電池モジュール４１０は、リレー３０を介して電力変換器２０と接続される。電池モジュール４１０は、走行用モータ１０が電力源として動作するとき（回生時）、電力変換器２０を介して充電電力の供給を受けることができる。また、電池モジュール４１０は、走行用モータ１０が負荷として動作するとき（力行時）、電力変換器２０を介して放電電力を供給することができる。
　外部充電および電力変換器２０の力行／回生制御を通じて蓄電池システム４０内の電池は充放電される。過充電および過放電を回避するため、制御部５０が電池のＳＯＣを正確に認識することが求められる。すなわち、電池の充放電は、制御部５０によって制御されている。なお、制御部５０が過充電および過放電を回避するために把握する電池のＳＯＣとは、後述するＳＯＣ＿Ｆｕｌｌである。　電圧センサ４３０は、電池モジュール４１０を構成する各複数の電池のそれぞれの端子電圧（電池のそれぞれの正極及び負極間の電位差）の電圧値Ｖｄを検出する。電圧センサ４３０は、検出した各電池の電圧値Ｖｄを電池管理装置４２０に出力する。
　電流センサ４４０は、電池モジュール４１０と電力変換器２０との間に配置され、電池モジュール４１０に流れる電流の電流値Ｉｄを測定する。電流センサ４４０は、検出した電流値Ｉｄを電池管理装置４２０に出力する。
　温度センサ４５０は、電池モジュール４１０の温度Ｔｄ（例えば、電池モジュール４１０の表面温度）を検出する。電池モジュール４１０は、検出した温度Ｔｄを電池管理装置４２０に出力する。
　電池管理装置４２０は、電池状態推定装置４２２及び通信部４２４を含む。電池状態推定装置４２２は、電流値Ｉｄ、電圧値Ｖｄ及び温度Ｔｄを含む電池状態データを用いて、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ、充電率とも言う）等の電池状態を推定する。
　通信部４２４は、電池状態推定装置４２２で推定されたＳＯＣ等の電池状態に関する情報を制御部５０に送信する。電池管理装置４２０と制御部５０との間は、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などのネットワークにより接続される。
　電池状態推定装置４２２は、ＦＣＣ推定部（満充電推定部とも言う）４２２１と電流積算推定部４２２２とＳＯＣ判定部４２２３と平均電流値算出部４２２４と放電容量推定部４２２５と記憶部４２２６を備える。
　記憶部４２２６はＳＯＣ－ＯＣＶテーブル６１、補正テーブル６２、ＦＣＣ保持部６３を含む。補正テーブル６２は後述するＳＯＣ補正処理および／または後述するＦＣＣ（Ｆｕｌｌ　Ｃｈａｒｇｅ　Ｃａｐａｃｉｔｙ、満充電容量）補正処理により使用される補正係数を記述したテーブルである。ＦＣＣ保持部６３はＦＣＣを一時保持する。
　電池を充電あるいは放電することにより電池が劣化すると、ＳＯＣが低い値のときに、ＳＯＣ≠０％であるにもかかわらず、電池の放電が停止する場合がある。これは、電池の劣化によって電池の内部抵抗が増加したことに起因する、電圧ドロップが生じるためである。放電が停止された電池には、電圧ドロップにより放電されなかった残存容量が存在する。つまり、劣化した電池が放電可能な容量は、満充電容量ＦＣＣではなく、満充電容量ＦＣＣより残存容量を引いた放電可能容量（Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　Ｃａｐａｃｉｔｙ、ＤＣとも言う）ということになる。電圧ドロップにより電池の放電が停止するタイミングでＳＯＣ≒０％となるように、ＳＯＣを補正する方法について説明する。
　電流積算推定部４２２２は、電流センサ４４０により検出される電池に流れる電流値Ｉｄを積算することにより、電池のＳＯＣを推定する。具体的には下記（式１）または（式２）を用いてＳＯＣを推定する。
　ＳＯＣ＿Ｆｕｌｌ＝ＳＯＣ0±（Ｑ／ＦＣＣ）×１００・・・（式１）
　ＳＯＣ＿Ｕｓａｂｌｅ＝ＳＯＣ0－（Ｑ／ＤＣ）×１００・・・（式２）
　ＳＯＣ0は充電および放電を開始する前のＳＯＣを、Ｑは電流積算値（単位Ａｈ）を、ＦＣＣは満充電容量を、ＤＣは放電可能容量をそれぞれ示す。＋は充電、－は放電を示す。
　ＳＯＣ＿Ｆｕｌｌは満充電容量を用いてＳＯＣを推定したものである。ＳＯＣ＿Ｕｓａｂｌｅは放電可能容量を用いてＳＯＣを推定したものである。
　放電可能容量は、ＦＣＣと放電レート（単位Ｃ）より算出する。
　ＦＣＣ推定部４２２１は、電流積算推定部４２２２により推定されるＳＯＣ＿ＦＵＬＬの変化値と、その変化に要した期間における電流積算値をもとに電池のＦＣＣを推定する。ＦＣＣは、下記（式３）により推定できる。
ＦＣＣ＝（Ｑｔ／ΔＳＯＣ）×１００ …（式３）
ΔＳＯＣはＳＯＣ＿ＦＵＬＬの変化値、ＱｔはΔＳＯＣに要した区間容量（単位Ａｈ）をそれぞれ示す。以下、放電時の区間容量を放電区間容量と称し、充電時の区間容量を充電区間容量と称する。
　図４は、放電区間容量とＳＯＣ＿ＦＵＬＬの関係を示す図である。放電区間容量が大きくなるに従ってＳＯＣ＿ＦＵＬＬの値が低下する。充電時はこの逆で充電区間容量が大きくなるに従ってＳＯＣ＿ＦＵＬＬの値が上昇する。ＦＣＣ推定部４２２１は、電流積算推定部４２２２により推定されるＳＯＣ＿ＦＵＬＬが設定値（例えば、１０％）だけ低下すると、その変化に要した区間における放電区間容量を特定し、上記（式３）を用いてＦＣＣを推定する。放電区間容量は、電流積算値により特定できる。ＦＣＣ推定部４２２１は、ＦＣＣの推定に伴い新たに推定されるＦＣＣにより、ＦＣＣ保持部６３に保持されているＦＣＣを更新する。
　なお、ＦＣＣを推定する際に、区間容量Ｑｔを補正してもよい。例えば、検出された電流値の時間積分により算出された区間容量Ｑｔに対して温度補正及び／又は電流補正を施してもよい。ＦＣＣ推定部４２２１は、補正後の区間容量Ｑｔ’を下記（式４）、（式５）を用いて算出する。
Ｑｔ’＝Ｑｔ×αｔ …（式４）
Ｑｔ’＝Ｑｔ×αｉ …（式５）
αｔは温度補正係数を、αｉは電流補正係数をそれぞれ示す。図５は、温度補正テーブル６２ａ及び電流補正テーブル６２ｂを示したものである。温度補正テーブル６２ａ及び電流補正テーブル６２ｂは、補正テーブル６２に含まれるデータである。温度補正テーブル６２ａは、温度センサ４５０により検出される温度Ｔｄと温度補正係数αｔの対応関係を記述したテーブルである。電流補正テーブル６２ｂは、電流センサ４４０により検出される電流値Ｉｄと電流補正係数αｉの対応関係を記述したテーブルである。
　ＦＣＣ推定部４２２１は、検出された温度Ｔｄをもとに温度補正テーブル６２ａを参照して温度補正係数αｔを特定する。また検出された電流値Ｉｄをもとに電流補正テーブル６２ｂを参照して電流補正係数αｉを特定する。二つの補正係数を区間容量Ｑｔに掛ける順番はどちらからでもよい。
　平均電流値算出部４２２４は、ＳＯＣ＿ＦＵＬＬが設定値だけ変化した際における平均電流値を算出し、当該期間における放電レート（Ｃ）を算出する。
　放電容量推定部４２２５は、更新されたＦＣＣおよび算出された放電レート（Ｃ）より、放電可能容量を推定する。ここで、図６は、ＦＣＣ、放電レート（Ｃ）および放電可能容量の対応関係を示す概念図である。放電容量推定部４２２５が放電可能容量を推定する際には、更新されたＦＣＣおよび放電レート（Ｃ）を図６の概念図と照合し、放電可能容量を推定する。図６の概念図は、記憶部４２２６に記憶させる。
　図６の概念図は、Ｘ軸にＦＣＣが示され、Ｙ軸に放電可能容量が示され、グラフ内部に放電レート（Ｃ）がプロットされている。Ｘ軸とＹ軸の交点は、（Ｘ，Ｙ）＝（ＦＣＣ0，０）である。Ｙ軸と各放電レートとの交点は、（Ｘ，Ｙ）≒（ＦＣＣ0，ＤＣ0）である。
　（Ｘ，Ｙ）≒（ＦＣＣ0，ＤＣ0）は、電池が劣化していない状態を表す。ＦＣＣ0とは、電池が劣化していない状態の満充電容量を表す。ＤＣ0とは、電池が劣化していない状態の放電可能容量を表す。Ｘ軸は、右に行くほど、電池の劣化が進んでいる状態を表す。Ｙ軸は、下に行くほど、電池の劣化が進んでいる状態を表す。図６の概念図では、ある劣化状態において、大きい放電レート（Ｃ）で放電するほど、放電可能容量が小さくなることを表している。図６の概念図では、小さい放電レート（Ｃ）で放電するほど、電池の劣化が進行した状態においても、放電可能容量が大きくなることを表している。
　なお、図６の概念図は、事前の実験またはシミュレーションにより、二次電池が初期状態から徐々に劣化していく際に取得されるＦＣＣと放電可能容量のデータから生成される。事前の実験またはシミュレーションを行なう際には、複数の放電レートで二次電池を放電し、様々な劣化度合いの二次電池について、ＦＣＣと放電可能容量を取得する。
　電流積算推定部４２２２は、上記（式１）または（式２）により、電池のＳＯＣを推定する。電流積算推定部４２２２は、電池の劣化が大きく影響する場合に、ＳＯＣ＿Ｕｓａｂｌｅを電池のＳＯＣとして推定する。『ＳＯＣを補正する』とは、『ＳＯＣ＿Ｕｓａｂｌｅを電池のＳＯＣとして推定する』ことを意味する。
　図７は、電圧ドロップ、ＳＯＣ＿ＦｕｌｌおよびＳＯＣ＿Ｕｓａｂｌｅの関係を示した概念図である。電圧ドロップが生じ、電池の放電が停止したタイミングにおいて、ＳＯＣ＿Ｆｕｌｌ≠０％であるのに対し、ＳＯＣ＿Ｕｓａｂｌｅ≒０％である。
　ＳＯＣを補正する必要があるか否かは、ＳＯＣ判定部４２２３が判定する。　
　例えば、ＳＯＣ判定部４２２３は、電池の放電時において、上記（式１）により算出されるＳＯＣ＿ＦｕｌｌとＯＣＶ法により推定されるＳＯＣ＿ＯＣＶとの差が所定値よりも小さい場合にはＳＯＣとしてＳＯＣ＿Ｆｕｌｌを採用し、ＳＯＣ＿ＦｕｌｌとＳＯＣ＿ＯＣＶとの差が所定値よりも大きい場合にＳＯＣとしてＳＯＣ＿Ｕｓａｂｌｅを採用するように判定するような構成とすることができる。ＯＣＶ法とは、電池の開放電圧（ＯＣＶ）を推定し、記憶部４２２６に記憶させたＳＯＣ－ＯＣＶテーブル６１を参照して、推定したＯＣＶに対応するＳＯＣを特定するものである。ＳＯＣ－ＯＣＶテーブル６１は、電池のＳＯＣと、電池のＯＣＶ（開放電圧）との関係を記述したテーブルである。ＳＯＣ－ＯＣＶテーブル６１は、事前の実験またはシミュレーションにより、電池セルの充電率が０％の状態から徐々に充電していく際に取得されるＳＯＣとＯＣＶのデータから生成される。また、ＳＯＣ－ＯＣＶテーブル６１は、事前の実験またはシミュレーションにより、電池セルの充電率が１００％の状態から徐々に放電していく際に取得されるＳＯＣとＯＣＶのデータから生成することもできる。
　また、ＳＯＣ判定部４２２３による判定方法としては、電池の放電時において上記（式１）により算出されるＳＯＣ＿Ｆｕｌｌが所定値以下（例えばＳＯＣ＿Ｆｕｌｌが３０％以下）となった場合に、引き続き放電する場合にはＳＯＣとしてＳＯＣ＿Ｕｓａｂｌｅを採用するように判定することができる。
　次に、以上の構成による電池状態推定装置４２２によるＳＯＣ補正処理について、図８および図９のフローチャートを用いて説明する。図８は、ＳＯＣ判定部４２２３によって行なうＳＯＣとしてＳＯＣ＿Ｕｓａｂｌｅを採用するか否かの判定を、ＳＯＣ＿ＦｕｌｌとＳＯＣ＿ＯＣＶとの差が所定値以上か否かで判定する場合について、説明するものである。図９は、ＳＯＣ判定部４２２３によって行なうＳＯＣとしてＳＯＣ＿Ｕｓａｂｌｅを採用するか否かの判定を、ＳＯＣ＿Ｆｕｌｌが所定値以下か否かで判定する場合について、説明するものである。
　図８のフローチャートに基づいて、ＳＯＣの補正について説明する。
　電池は、制御部５０により充放電を制御されている（ステップ１）。
　電池の充電時には、電流積算推定部４２２２は、（式１）によりＳＯＣ＿Ｆｕｌｌを推定し、推定されたＳＯＣ＿Ｆｕｌｌを電池のＳＯＣと推定する（ステップ３０）。
　電池の放電時には、ＳＯＣ＿ＦｕｌｌとＳＯＣ＿ＯＣＶが推定される（ステップ２０）。ＳＯＣ判定部４２２３は、ＳＯＣ＿ＦｕｌｌとＳＯＣ＿ＯＣＶとの差を計算する（ステップ２１）。ＳＯＣ＿ＦｕｌｌとＳＯＣ＿ＯＣＶとの差が所定値よりも大きい場合には、ＳＯＣ判定部４２２３は、ＳＯＣ＿Ｕｓａｂｌｅを電池のＳＯＣと推定するように判定する（ステップ２１）。ＳＯＣ＿ＦｕｌｌとＳＯＣ＿ＯＣＶとの差が所定値以下の場合には、ＳＯＣ判定部４２２３は、ＳＯＣ＿Ｆｕｌｌを電池のＳＯＣと推定するように判定する（ステップ２１）。
　ＳＯＣ判定部４２２３がＳＯＣ＿Ｆｕｌｌを電池のＳＯＣと推定すると判定した場合には、電流積算推定部４２２２は、（式１）によりＳＯＣ＿Ｆｕｌｌを推定し、推定されたＳＯＣ＿Ｆｕｌｌを電池のＳＯＣと推定する（ステップ３０）。
　ＳＯＣ判定部４２２３がＳＯＣ＿Ｕｓａｂｌｅを電池のＳＯＣと推定すると判定した場合には、放電容量推定部４２２５は、放電可能容量を推定する（ステップ４０）。そして、電流積算推定部４２２２は、（式２）によりＳＯＣ＿Ｕｓａｂｌｅを推定し、推定されたＳＯＣ＿Ｕｓａｂｌｅを電池のＳＯＣと推定する（ステップ４０）。
　ステップ３０又はステップ４０の後、電池の端子電圧が放電停止電圧に到達した場合には、電池の放電は終了する（ステップ５０）。ステップ３０又はステップ４０の後、電池の端子電圧が放電停止電圧に到達しない場合には、ステップ１０に戻る（ステップ５０）。電池の端子電圧が放電停止電圧に到達したか否かは、制御部５０が判定する。
　図９のフローチャートで示されるＳＯＣの補正処理は、ＳＯＣ＿Ｆｕｌｌが所定値以下（例えば３０％以下）となった場合に、ＳＯＣ判定部４２２３がＳＯＣ＿Ｕｓａｂｌｅを電池のＳＯＣに推定すると判定する（ステップ２２）。図９のフローチャートに基づく処理においてＳＯＣ判定部４２２３による判定以外は、図８のフローチャートで示されるＳＯＣの補正処理と同様の処理をする。
　電流積算推定部４２２２によるＳＯＣ＿Ｕｓａｂｌｅの算出及び放電容量推定部４２２５による放電可能容量の推定は、ステップ２１またはステップ２２により、ＳＯＣ＿ＵｓａｂｌｅをＳＯＣと推定すると判断された場合のみ、行なえば良い。ＳＯＣ＿ＵｓａｂｌｅをＳＯＣと推定するような場合とは、例えば、ＳＯＣに基づいて燃料計は電池の残容量を表示しているような場合である。ＳＯＣ＿Ｕｓａｂｌｅは、電圧ドロップにより放電停止電圧に到達することを考慮した値であるため、ＳＯＣ＿ＵｓａｂｌｅをＳＯＣと推定することにより、放電停止電圧に達するタイミングで燃料計の表示がゼロとなるように電池の残容量を調整することができる。
　なお、図８および図９のフローチャートで示されるＳＯＣの補正処理とは別に、電流積算推定部４２２２によるＳＯＣ＿Ｆｕｌｌの算出及びＦＣＣ推定部４２２１によるＦＣＣの推定は、電池を充放電している期間において、所定の間隔で定期的に行なう。これは、実際の充電率であるＳＯＣ＿Ｆｕｌｌによって、制御部５０は、過充電や過放電とならない範囲で、電池の充放電を制御するためである。
　以上の実施形態では、電気自動車等のモータ駆動用の電源として用いられる電池の電池状態推定装置を例に挙げて説明したが、家庭用若しくは産業用の電源として用いられる電池の電池状態推定装置についても、本開示にかかるＳＯＣの補正を行なうことができる。
　本開示に係る電池状態推定装置および電源装置は、電気自動車等のモータ駆動用の電源、バックアップ電源等に有用である。
１０　走行用モータ
２０　電力変換器
３０　リレー
４０　蓄電池システム
４１０　電池モジュール
４２０　電池管理装置
４２２　電池状態推定装置
４２２１　ＦＣＣ推定部
４２２２　電流積算推定部
４２２３　ＳＯＣ判定部
４２２４　平均電流値算出部
４２２５　放電容量推定部
４２２６　記憶部
４２４　通信部
４３０　電圧センサ
４４０　電流センサ
４５０　温度センサ
５０　制御部
６１　ＳＯＣ－ＯＣＶテーブル
６２　補正テーブル
６２ａ　温度補正テーブル
６２ｂ　電流補正テーブル
６３　ＦＣＣ保持部

Claims (5)

  1. 　電池の充電率を推定する電池状態推定装置であって、
    　前記電池の満充電容量又は放電可能容量のいずれに基づいて、前記電池の充電率を推定するかを判定するＳＯＣ判定部と、
    　前記満充電容量を推定する満充電容量推定部と、
    　前記放電可能容量を推定する放電容量推定部と、
    　前記満充電容量又は前記放電可能容量に基づいて、前記電池の充電率を推定する電流積算推定部と、
    を備えた電池状態推定装置。
  2. 　前記ＳＯＣ判定部は、前記電池が放電されている場合であって、前記満充電容量に基づいて推定された前記電池の充電率が所定値以下に低下した場合に、前記放電可能容量に基づいて前記電池の充電率を推定するように判定する、請求項１に記載の電池状態推定装置。
  3. 　前記ＳＯＣ判定部は、前記電池が放電されている場合であって、前記満充電容量に基づいて推定された前記電池の充電率と前記電池の開放電圧に基づいて推定された充電率との差を算出し、前記差が所定値よりも大きい場合に、前記放電可能容量に基づいて前記電池の充電率を推定するように判定する、請求項１に記載の電池状態推定装置。
  4. 　前記放電容量推定部は、前記満充電容量推定部により推定された満充電容量と前記電池の放電レートより、前記放電可能容量を推定する、請求項１から３のいずれかに記載の電池状態推定装置。
  5. 　請求項１から４のいずれかに記載の電池状態推定装置と燃料計とを備えた電源装置であって、
    　前記燃料計は、前記電池状態推定装置により推定された前記電池の充電率に基づいて、前記電池の残容量を表示する、電源装置。
PCT/JP2016/000264 2015-02-13 2016-01-20 電池状態推定装置、および電源装置 Ceased WO2016129212A1 (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019203719A (ja) * 2018-05-21 2019-11-28 古河電池株式会社 蓄電池の容量把握方法および容量監視装置
JP2020508629A (ja) * 2017-10-11 2020-03-19 エルジー・ケム・リミテッド バッテリーの容量の推定装置及び方法、これを備えるバッテリーの管理装置及び方法
JP2021125320A (ja) * 2020-02-03 2021-08-30 トヨタ自動車株式会社 バッテリー制御装置、方法、プログラム、及び車両
US11196271B2 (en) * 2018-10-09 2021-12-07 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Full-charge-capacity estimating device for power supply device
WO2024177130A1 (ja) 2023-02-22 2024-08-29 エリーパワー株式会社 二次電池ユニット充電状態推定装置、二次電池ユニット充電状態推定方法及び二次電池ユニット充電状態推定プログラム

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017130258A1 (ja) * 2016-01-28 2017-08-03 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 管理装置、及び蓄電システム
KR102639843B1 (ko) * 2016-12-20 2024-02-26 현대자동차주식회사 차량용 배터리 관리 시스템 및 방법과 이를 위한 차량
JP7063752B2 (ja) * 2018-07-13 2022-05-09 日野自動車株式会社 充放電制御装置
US11148546B2 (en) * 2018-08-07 2021-10-19 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Power supply control device
CN109343689B (zh) * 2018-09-30 2021-12-24 联想(北京)有限公司 一种信息处理方法及装置
CN112292604B (zh) * 2018-10-31 2021-12-21 华为技术有限公司 电池电压的补偿方法、装置和终端设备
CN111289902B (zh) * 2018-12-06 2022-02-01 新盛力科技股份有限公司 电池电量状态的预估方法
WO2020138318A1 (ja) * 2018-12-28 2020-07-02 株式会社村田製作所 電池、電池パック、電子機器、電動車両および電力システム
CN110967647B (zh) * 2019-06-24 2020-11-17 宁德时代新能源科技股份有限公司 荷电状态修正方法及装置
CN110441692A (zh) * 2019-07-22 2019-11-12 南方电网科学研究院有限责任公司 一种电池组电量交流测算方法、装置及存储介质
KR102255914B1 (ko) * 2019-10-18 2021-05-26 주식회사 티움리서치 저온 환경에서의 예측 정확도 향상을 위한 리튬이차전지 잔량 예측방법 및 예측장치
CN113002363B (zh) * 2021-03-03 2023-03-17 一汽解放汽车有限公司 一种电池荷电量的修正方法、装置、车辆及介质
GB2615509B (en) * 2021-11-05 2024-04-03 Juuce Ltd Electric vehicle charging system

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0875833A (ja) * 1994-07-04 1996-03-22 Nippon Soken Inc バッテリ充電状態検出方法
JP2012207989A (ja) * 2011-03-29 2012-10-25 Sanyo Electric Co Ltd 放電可能容量修正システム及び電力供給システム

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4052418B2 (ja) * 2000-02-15 2008-02-27 日立マクセル株式会社 電池容量検出方法および装置並びに電池パック
US20030184307A1 (en) * 2002-02-19 2003-10-02 Kozlowski James D. Model-based predictive diagnostic tool for primary and secondary batteries
JP4010288B2 (ja) * 2003-07-29 2007-11-21 ソニー株式会社 二次電池の残容量算出方法およびバッテリパック
JP2007121030A (ja) * 2005-10-26 2007-05-17 Denso Corp 車両用蓄電装置の内部状態検出装置
JP4967362B2 (ja) * 2006-02-09 2012-07-04 トヨタ自動車株式会社 二次電池の残存容量推定装置
JP4631880B2 (ja) * 2007-07-30 2011-02-16 ミツミ電機株式会社 電池状態検知方法
JP4649682B2 (ja) * 2008-09-02 2011-03-16 株式会社豊田中央研究所 二次電池の状態推定装置
WO2011007691A1 (ja) * 2009-07-16 2011-01-20 株式会社 日立メディコ 磁気共鳴イメージング装置および磁気共鳴イメージング方法
EP2557428B1 (en) * 2010-04-09 2015-07-01 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Secondary battery degradation determination device and degradation determination method
EP2472278A1 (en) * 2010-10-15 2012-07-04 Sanyo Electric Co., Ltd. Power management system
JPWO2012091077A1 (ja) * 2010-12-28 2014-06-05 三洋電機株式会社 電池の劣化度の検出方法
US20130311119A1 (en) * 2011-01-31 2013-11-21 Shigeto Tamezane Method of detecting battery full-charge capacity
CN103392133A (zh) * 2011-03-07 2013-11-13 株式会社日立制作所 电池状态推定方法和电池管理系统
JP2012247339A (ja) * 2011-05-30 2012-12-13 Renesas Electronics Corp 半導体集積回路およびその動作方法
KR102082866B1 (ko) * 2013-04-18 2020-04-14 삼성에스디아이 주식회사 배터리 관리 시스템 및 그 구동방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0875833A (ja) * 1994-07-04 1996-03-22 Nippon Soken Inc バッテリ充電状態検出方法
JP2012207989A (ja) * 2011-03-29 2012-10-25 Sanyo Electric Co Ltd 放電可能容量修正システム及び電力供給システム

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020508629A (ja) * 2017-10-11 2020-03-19 エルジー・ケム・リミテッド バッテリーの容量の推定装置及び方法、これを備えるバッテリーの管理装置及び方法
JP7041800B2 (ja) 2017-10-11 2022-03-25 エルジー エナジー ソリューション リミテッド バッテリーの容量の推定装置及び方法、これを備えるバッテリーの管理装置及び方法
US11391779B2 (en) 2017-10-11 2022-07-19 Lg Energy Solution, Ltd. Battery capacity estimation apparatus and method, and battery management apparatus provided with same and method thereof
JP2019203719A (ja) * 2018-05-21 2019-11-28 古河電池株式会社 蓄電池の容量把握方法および容量監視装置
WO2019225032A1 (ja) * 2018-05-21 2019-11-28 古河電池株式会社 蓄電池の容量把握方法および容量監視装置
US11196271B2 (en) * 2018-10-09 2021-12-07 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Full-charge-capacity estimating device for power supply device
JP2021125320A (ja) * 2020-02-03 2021-08-30 トヨタ自動車株式会社 バッテリー制御装置、方法、プログラム、及び車両
JP7234957B2 (ja) 2020-02-03 2023-03-08 トヨタ自動車株式会社 バッテリー制御装置、方法、プログラム、及び車両
WO2024177130A1 (ja) 2023-02-22 2024-08-29 エリーパワー株式会社 二次電池ユニット充電状態推定装置、二次電池ユニット充電状態推定方法及び二次電池ユニット充電状態推定プログラム
KR20250169535A (ko) 2023-02-22 2025-12-03 에리 파워 가부시키가이샤 이차전지 유닛 충전 상태 추정 장치, 이차전지 유닛 충전 상태 추정 방법 및 이차전지 유닛 충전 상태 추정 프로그램
EP4671786A1 (en) 2023-02-22 2025-12-31 Eliiy Power Co., Ltd. SECONDARY BATTERY UNIT STATE OF CHARGE ESTIMATION DEVICE, METHOD FOR ESTIMATING THE STATE OF CHARGE OF A SECONDARY BATTERY UNIT, AND PROGRAM FOR ESTIMATING THE STATE OF CHARGE OF A SECONDARY BATTERY UNIT

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JP6572448B2 (ja) 2019-09-11
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