JP2019184316A - Device and method for estimation - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、推定装置および推定方法に関する。 The present invention relates to an estimation apparatus and an estimation method.
従来、HEV(Hybrid Electric Vehicle)やEV(Electric Vehicle)に搭載されるリチウムイオン二次電池(LIB:Lithium-Ion rechargeable Battery)等の充電状態(SOC:State Of Charge)を、所定のアルゴリズムにより推定する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a state of charge (SOC) of a lithium-ion secondary battery (LIB) mounted on a hybrid electric vehicle (HEV) or an electric vehicle (EV) is estimated by a predetermined algorithm. The technique to do is known (for example, refer patent document 1).
かかるアルゴリズムとして、例えば、電流積算方式によるSOC推定や、カルマンフィルタを用いた等価回路モデル方式によるSOC推定等がある。 Such algorithms include, for example, SOC estimation using a current integration method, SOC estimation using an equivalent circuit model method using a Kalman filter, and the like.
ところで、電流積算方式および等価回路モデル方式は、SOCの算出を開始する場合に、最初に使用するSOCの初期値による影響を受ける。例えば、初期値がSOCの真値と異なっていた場合、電流積算方式では、真値と同じ時間変化を辿るため、そのズレは埋まらず、信頼性が高いSOCとは言えない。 By the way, the current integration method and the equivalent circuit model method are affected by the initial value of the SOC to be used first when the calculation of the SOC is started. For example, when the initial value is different from the true value of the SOC, the current integration method follows the same time change as the true value, so the deviation is not filled and it cannot be said that the SOC is highly reliable.
このため、カルマンフィルタを用いた等価回路モデル方式が最終的に真値に収束することを利用してSOC推定を行うが、その際に、SOC推定値が真値に収束したか否かを判定する指標がないため、信頼性の低いSOC推定値が出力されるおそれがあった。 For this reason, the SOC estimation is performed by utilizing the fact that the equivalent circuit model method using the Kalman filter finally converges to the true value. At this time, it is determined whether or not the SOC estimated value has converged to the true value. Since there is no index, there is a possibility that an estimated SOC value with low reliability is output.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、信頼性の高いSOC推定値を出力することができる推定装置および推定方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide an estimation device and an estimation method capable of outputting a highly reliable SOC estimation value.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る推定装置は、第1算出部と、第2算出部と、判定部とを備える。前記第1算出部は、電流積算方式により電池のSOCの第1推定値を算出する。前記第2算出部は、カルマンフィルタを用いた等価回路モデル方式により前記SOCの第2推定値を算出する。前記判定部は、前記第1算出部による前記第1推定値の時間変化と、前記第2算出部による前記第2推定値の時間変化との類似度に基づいて当該第2推定値が前記状態値の真値に類似するか否かを判定する。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, an estimation apparatus according to the present invention includes a first calculation unit, a second calculation unit, and a determination unit. The first calculation unit calculates a first estimated value of battery SOC by a current integration method. The second calculation unit calculates a second estimated value of the SOC by an equivalent circuit model method using a Kalman filter. The determination unit determines whether the second estimated value is in the state based on a similarity between a time change of the first estimated value by the first calculating unit and a time change of the second estimated value by the second calculating unit. It is determined whether or not the value is similar to the true value.
本発明によれば、信頼性の高いSOC推定値を出力することができる。 According to the present invention, a highly reliable SOC estimated value can be output.
以下、添付図面を参照して、本願の開示する推定装置および推定方法の実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。なお、以下では、SOC推定装置(推定装置の一例)が、車両に搭載されるリチウムイオン電池(以下、LiBと記載する)の充電状態、いわゆるSOC(State Of Charge)を推定する場合を一例に挙げて説明する。なお、SOC推定装置の対象は、車両に搭載されるLiBに限定されず、任意の機器に搭載されるLiBであってよい。 Hereinafter, embodiments of an estimation apparatus and an estimation method disclosed in the present application will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment. In the following, an example in which the SOC estimation device (an example of an estimation device) estimates the state of charge of a lithium ion battery (hereinafter referred to as LiB) mounted on a vehicle, so-called SOC (State Of Charge). I will give you a description. Note that the target of the SOC estimation device is not limited to LiB mounted on a vehicle, and may be LiB mounted on an arbitrary device.
まず、図1Aおよび図1Bを用いて、実施形態に係るSOC推定方法(推定方法の一例)の概要について説明する。図1Aは、実施形態に係る電源システムSの構成を示すブロック図である。図1Aに示すように、電源システムSは、SOC推定装置1と、上位ECU10と、発電機11と、スタータ12と、鉛バッテリ13と、補機14と、LiB15と、DCDCコンバータ16と、第1スイッチ17と、第2スイッチ18とを備える。つまり、電源システムSは、鉛バッテリ13およびLiB15の2つの電池を備える2電源システムである。なお、電源システムSは、2電源システムに限定されるものではなく、少なくともリチウムイオン電池を備える電源システムであれば、電池の数が1つであっても、3つ以上であってもよい。
First, the outline of the SOC estimation method (an example of the estimation method) according to the embodiment will be described with reference to FIGS. 1A and 1B. FIG. 1A is a block diagram illustrating a configuration of a power supply system S according to the embodiment. As shown in FIG. 1A, the power supply system S includes an SOC estimation apparatus 1, a
上位ECU(Electronic Control Unit)10は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、入出力ポートなどを有するマイクロコンピュータや各種の回路を含む。 The host ECU (Electronic Control Unit) 10 includes, for example, a microcomputer having a central processing unit (CPU), a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), an input / output port, and various circuits.
上位ECU10は、例えば、SOC推定装置1によって推定されたSOCに基づいて第1スイッチ17および第2スイッチ18を制御する制御装置である。なお、SOCとは、LiB15における充電状態を示す状態値であるまた、上位ECU10は、例えば、LiB15から他機器(鉛バッテリ13および補機14)へ電力を供給する際に、DCDCコンバータ16を制御する。
The host ECU 10 is a control device that controls the first switch 17 and the
発電機11は、エンジンの回転を動力源として電力を生成する機器である。また、車両の減速時には回生ブレーキによる回生電力を生成する。なお、発電機11は、オルタネータやジェネレータとも呼ばれる。
The
また、発電機11は、例えば図示しないエンジン制御装置からの指示に応じて電力を生成する。例えば発電した電力を鉛バッテリ13およびLiB15へ供給することで、鉛バッテリ13およびLiB15を充電する。
Moreover, the
スタータ12は、例えば電気モータを備え、エンジンを始動する始動装置である。なお、図1に示す例では、電源システムSがスタータ12と発電機11とを備える構成としたが、例えば、電源システムSがスタータ12および発電機11の代わりに、ISG(Integrated Starter Generator)を備えてもよい。
The
鉛バッテリ13は、電極に鉛を用いた二次電池である。補機14は、車両に備わる電子機器等の負荷である。例えば、負荷である補機14としては、ナビゲーション装置やオーディオ、エアーコンディショナ等が挙げられる。あるいは、補機14は、例えば、PCS(Pre-crash Safety System)やAEB(Advanced Emergency Braking System)などの車両制御を行う車両制御装置であってもよい。
The
LiB15は、充電または放電を行う2次電池である。DCDCコンバータ16は、鉛バッテリ13とLiB15との間および補機14とLiB15との間に設けられる。
LiB15 is a secondary battery that performs charging or discharging. The
例えば、LiB15から鉛バッテリ13に電力を供給する場合、DCDCコンバータ16は、LiB15の電圧を昇圧する。また、LiB15から補機14に電力を供給する場合、DCDCコンバータ16は、LiB15の電圧を昇圧または降圧する。
For example, when power is supplied from the
第1スイッチ17および第2スイッチ18は、回路の短絡と開放を制御する開閉器(リレー)である。第1スイッチ17は、鉛バッテリ13と発電機11(またはスタータ12)とを切離可能に設けられる。第2スイッチ18は、LiB15と発電機11とを切離可能に設けられる。そして、第1スイッチ17および第2スイッチ18の開閉は、上記した上位ECU10によって制御される。
The first switch 17 and the
SOC推定装置1は、電流積算方式によりSOCの第1推定値を算出する処理と、カルマンフィルタを用いた等価回路モデル方式によりSOCの第2推定値を算出する処理とを実行する。電流積算方式とは、電流センサにより検出される実電流値の積分値に基づいて前回のSOCから今回のSOCを推定する方法である。等価回路モデル方式とは、電池を模擬した等価回路モデルにより前回のSOCから今回のSOCを推定する方法である。 The SOC estimation apparatus 1 executes a process of calculating a first estimated value of SOC by a current integration method and a process of calculating a second estimated value of SOC by an equivalent circuit model method using a Kalman filter. The current integration method is a method of estimating the current SOC from the previous SOC based on the integral value of the actual current value detected by the current sensor. The equivalent circuit model method is a method of estimating the current SOC from the previous SOC using an equivalent circuit model that simulates a battery.
そして、SOC推定装置1は、図1Bに示す実施形態に係るSOC推定方法を実行する。 And the SOC estimation apparatus 1 performs the SOC estimation method which concerns on embodiment shown to FIG. 1B.
図1Bは、実施形態に係るSOC推定方法の概要を示す図である。なお、図1Bでは、横軸が時間、縦軸がSOC(第1推定値または第2推定値)であるグラフを示す。時間がゼロは、例えば、イグニッションがオンされた時間であり、SOC算出処理が開始される時間である。図1Bでは、SOC算出処理に用いられる初期値と、真値の初期値とが異なっていることとする。 FIG. 1B is a diagram illustrating an overview of the SOC estimation method according to the embodiment. FIG. 1B shows a graph in which the horizontal axis represents time and the vertical axis represents SOC (first estimated value or second estimated value). The time zero is, for example, the time when the ignition is turned on and the time when the SOC calculation process is started. In FIG. 1B, the initial value used for the SOC calculation process is different from the initial value of the true value.
ここで、従来、電流積算方式および等価回路モデル方式は、SOCの算出を開始する場合に、最初に使用するSOCの初期値による影響を受ける。例えば、初期値がSOCの真値と異なっていた場合、電流積算方式では、真値と同じ時間変化を辿るため、そのズレは埋まらず、電流積算方式を単独で使用する場合、信頼性が高いSOCが出力されるとは言えない。 Conventionally, the current integration method and the equivalent circuit model method are affected by the initial value of the SOC to be used first when the calculation of the SOC is started. For example, when the initial value is different from the true value of the SOC, the current integration method follows the same time change as the true value, so the deviation is not filled, and when the current integration method is used alone, the reliability is high. It cannot be said that the SOC is output.
このため、カルマンフィルタを用いた等価回路モデル方式が最終的に真値に収束することを利用してSOC推定を行うが、その際に、SOC推定値が真値に収束したか否かを判定する指標がないため、信頼性の低いSOC推定値が出力されるおそれがあった。このように、従来、信頼性の高いSOC推定値を出力する点で改善の余地があった。 For this reason, the SOC estimation is performed by utilizing the fact that the equivalent circuit model method using the Kalman filter finally converges to the true value. At this time, it is determined whether or not the SOC estimated value has converged to the true value. Since there is no index, there is a possibility that an estimated SOC value with low reliability is output. Thus, there has been room for improvement in terms of outputting highly reliable SOC estimation values.
そこで、実施形態に係るSOC推定方法では、電流積算方式による第1推定値の時間変化と、等価回路モデル方式による第2推定値の時間変化との類似度に基づいて第2推定値がSOCの真値に類似するか否かを判定する。 Therefore, in the SOC estimation method according to the embodiment, the second estimated value is the SOC based on the similarity between the time variation of the first estimated value by the current integration method and the time variation of the second estimated value by the equivalent circuit model method. It is determined whether or not it is similar to a true value.
例えば、図1Bでは、時刻t近辺において、等価回路モデル方式の時間変化と電流積算方式の時間変化とが揃って(類似度が所定値以上)おり、かかる場合に、等価回路モデル方式による第2推定値が真値に類似していると判定する。すなわち、第1推定値の波形と、第2推定値の波形とが類似した場合に、第2推定値が真値に類似すると判定する。 For example, in FIG. 1B, the time change of the equivalent circuit model method and the time change of the current integration method are aligned (similarity is a predetermined value or more) near time t. It is determined that the estimated value is similar to the true value. That is, when the waveform of the first estimated value is similar to the waveform of the second estimated value, it is determined that the second estimated value is similar to the true value.
なお、類似度は、例えば、第1推定値の時間変化による増減値と、第2推定値の時間変化による増減値との比率や、第1推定値および第2推定値の差分、第1推定値の増減値と第2推定値の増減値との差分で表される。 Note that the similarity is, for example, a ratio between an increase / decrease value due to a time change of the first estimated value and an increase / decrease value due to a time change of the second estimate value, a difference between the first estimate value and the second estimate value, or the first estimate. It is represented by the difference between the increase / decrease value of the value and the increase / decrease value of the second estimated value.
このように、実施形態に係るSOC推定方法では、等価回路モデル方式の真値に収束する特性と、電流積算方式の時間変化が真値と略同じである特性とを利用することで、信頼性の高いSOC推定値を出力することができる。 As described above, in the SOC estimation method according to the embodiment, reliability is obtained by using the characteristic that converges to the true value of the equivalent circuit model method and the characteristic that the time change of the current integration method is substantially the same as the true value. A high estimated SOC value can be output.
次に、図2を参照して、実施形態に係るSOC推定装置1の構成について説明する。図2は、実施形態に係るSOC推定装置1の構成を示すブロック図である。図2に示すように、実施形態に係るSOC推定装置1は、制御部2と、記憶部3とを備える。制御部2は、検出部21と、第1算出部22と、第2算出部23と、判定部24と、異常判定部25とを備える。記憶部3は、SOCマップ情報31と、初期値情報32とを記憶する。
Next, with reference to FIG. 2, the structure of the SOC estimation apparatus 1 which concerns on embodiment is demonstrated. FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the SOC estimation apparatus 1 according to the embodiment. As shown in FIG. 2, the SOC estimation apparatus 1 according to the embodiment includes a control unit 2 and a storage unit 3. The control unit 2 includes a
ここで、SOC推定装置1は、たとえば、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、データフラッシュ、入出力ポートなどを有するコンピュータや各種の回路を含む。 Here, the SOC estimation apparatus 1 includes, for example, a computer having a central processing unit (CPU), a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), a data flash, an input / output port, and various circuits.
コンピュータのCPUは、たとえば、ROMに記憶されたプログラムを読み出して実行することによって、制御部2の検出部21、第1算出部22、第2算出部23、判定部24および異常判定部25として機能する。
The CPU of the computer reads, for example, a program stored in the ROM and executes it as the
また、制御部2の検出部21、第1算出部22、第2算出部23、判定部24および異常判定部25の少なくともいずれか一つまたは全部をASIC(Application Specific Integrated Circuit)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等のハードウェアで構成することもできる。
In addition, at least one or all of the
また、記憶部3は、たとえば、RAMやデータフラッシュに対応する。RAMやデータフラッシュは、SOCマップ情報31、初期値情報32、各種プログラムの情報等を記憶することができる。なお、SOC推定装置1は、有線や無線のネットワークで接続された他のコンピュータや可搬型記録媒体を介して上記したプログラムや各種情報を取得することとしてもよい。
The storage unit 3 corresponds to, for example, a RAM or a data flash. The RAM and data flash can store
SOCマップ情報31は、後述の第2算出部がSOCを算出する際に用いられる情報である。図3は、SOCマップ情報31を示す図である。図3には、LiB15の開放電圧、いわゆるOCV(Open Circuit Voltage)と、SOCとの関係を示すOCV−SOC特性曲線を示す。また、図3では、LiB15の充電時および放電時それぞれのOCV−SOC特性曲線を示している。
The
図3に示すように、OCV−SOC特性曲線は、多項式の関数である。後述の第2算出部23は、OCV−SOC特性曲線とカルマンフィルタとによって、OCVからSOCを推定する。
As shown in FIG. 3, the OCV-SOC characteristic curve is a polynomial function. The
記憶部3に記憶された初期値情報32は、後述の第1算出部22および第2算出部23のSOC算出開始時に用いられるSOCの初期値を含む情報である。図4は、初期値情報32を示す図である。図4に示すように、初期値情報32には、更新日時、最終SOCといった項目が含まれる。
The initial value information 32 stored in the storage unit 3 is information including the initial value of the SOC used when the
例えば、図4に示す例では、2018年3月6日に、SOCが更新され、その際のSOCが60%であったことを示す。最終SOCの更新タイミングは、例えば、イグニッションがオフされたタイミングである。 For example, the example shown in FIG. 4 indicates that the SOC was updated on March 6, 2018, and the SOC at that time was 60%. The final SOC update timing is, for example, the timing when the ignition is turned off.
検出部21は、各種センサで構成され、LiB15の電流値および電圧値を検出し、第1算出部22および第2算出部23へ実電流値および実電圧値として出力する。
The
第1算出部22は、電流積算方式によりSOCの第1推定値を算出する。具体的には、第1算出部22は、検出部21によって検出された実電流値の積算値と、前回の第1推定値とから今回の第1推定値を算出する。第1算出部22は、算出した第1推定値を判定部24へ出力する。なお、第1算出部22は、イグニッションがオンされて最初に算出する第1推定値については、前回の第1推定値として初期値情報32のSOCの初期値(図4に示す最終SOC)を使用する。
The
第2算出部23は、カルマンフィルタを用いた等価回路モデル方式によりSOCの第2推定値を算出する。具体的には、まず、第2算出部23は、LiB15を模擬した等価回路モデルの内部抵抗と、実電流値と、実電圧値とからOCV(Open Circuit Voltage)を算出する。なお、OCVの詳細な算出方法については公知であるため省略する。
The
また、等価回路モデルの内部抵抗は、回路内の抵抗素子の抵抗値およびコンデンサの静電容量に基づいて算出する。内部抵抗の算出方法として、予め値が決められた抵抗素子の抵抗値およびコンデンサの静電容量から内部抵抗を算出する方法と、逐次的最小二乗法(RLS:Recursive Least Square)により算出する方法とがある。RLSによる算出方法では、検出部21によって検出された実電流値の変動値(今回値と前回値の差分)と、実電圧値の変動値とから内部抵抗を算出する。
The internal resistance of the equivalent circuit model is calculated based on the resistance value of the resistance element in the circuit and the capacitance of the capacitor. As a calculation method of the internal resistance, a method of calculating the internal resistance from the resistance value of the resistance element whose value is determined in advance and the capacitance of the capacitor, a method of calculating by a recursive least square (RLS) method, and There is. In the RLS calculation method, the internal resistance is calculated from the fluctuation value of the actual current value (difference between the current value and the previous value) detected by the
つづいて、第2算出部23は、SOCマップ情報31を参照するとともに、カルマンフィルタを用いて上記のOCVからSOCの第2推定値を算出する。具体的には、まず、第2算出部23は、SOCマップ情報31に基づいてOCVからSOC(後述の今回のSOCとする)を算出する。
Subsequently, the
つづいて、第2算出部23は、LiB15の状態空間モデルを用いて、第2推定値を算出する。具体的には、まず、第2算出部23は、LiB15の状態空間モデルにおいて、前回の第2推定値から今回の第2推定値を予測する。そして、第2算出部は、SOCマップ情報31から算出した今回のSOCを使って、上記の予測した今回の第2推定値を補正し、最終的な今回の第2推定値として判定部24へ出力する。
Subsequently, the
なお、第2算出部23は、イグニッションがオンされて最初に算出する第2推定値については、前回の第2推定値として初期値情報32のSOCの初期値(図4に示す最終SOC)を使用する。
Note that the
判定部24は、第2推定値の妥当性を判定する。具体的には、判定部24は、第1算出部22による第1推定値の時間変化と、第2算出部23による第2推定値の時間変化との類似度に基づいて第2推定値がSOCの真値に類似するか否かを判定する。
The determination unit 24 determines the validity of the second estimated value. Specifically, the determination unit 24 determines the second estimated value based on the similarity between the time change of the first estimated value by the first calculating
ここで、図5および図6を用いて、判定部24の処理内容について説明する。図5および図6は、判定部24の処理内容を示す図である。図5の上段には、横軸が時間、縦軸がSOC推定値(第1推定値および第2推定値)であるグラフを示し、下段には、横軸が時間、縦軸が第1推定値の時間変化による増減値に対する第2推定値の時間変化による増減値の比率であるグラフを示す。 Here, the processing content of the determination part 24 is demonstrated using FIG. 5 and FIG. FIG. 5 and FIG. 6 are diagrams showing the processing contents of the determination unit 24. 5 shows a graph in which the horizontal axis is time and the vertical axis is the estimated SOC value (first estimated value and second estimated value), and in the lower stage, the horizontal axis is time and the vertical axis is the first estimated value. The graph which is a ratio of the increase / decrease value by the time change of the 2nd estimated value with respect to the increase / decrease value by the time change of a value is shown.
増減値とは、今回のSOC推定値(第1推定値および第2推定値)と、前回のSOC推定値との差分である。なお、増減値は、今回のSOC推定値および前回のSOC推定値に限定されるものではなく、今回のSOC推定値および前々回(あるいはそれ以上前)のSOC推定値の差分であってもよい。 The increase / decrease value is a difference between the current SOC estimated value (first estimated value and second estimated value) and the previous SOC estimated value. The increase / decrease value is not limited to the current SOC estimated value and the previous SOC estimated value, but may be a difference between the current SOC estimated value and the SOC estimated value of the previous time (or more).
判定部24は、第1推定値の時間変化による増減値と、第2推定値の時間変化による増減値との比率が所定の類似条件を満たす場合に、第2推定値が真値に類似すると判定する。 The determination unit 24 determines that the second estimated value is similar to the true value when the ratio between the increase / decrease value due to the time change of the first estimated value and the increase / decrease value due to the time change of the second estimated value satisfies a predetermined similarity condition. judge.
図5の下段に示す例では、判定部24は、第1推定値の増減値に対する第2推定値の増減値の比率が所定の閾値TH未満となった場合に類似条件を満たすとして、時刻tにおける第2推定値が真値に類似すると判定する。 In the example illustrated in the lower part of FIG. 5, the determination unit 24 determines that the similarity condition is satisfied when the ratio of the increase / decrease value of the second estimate value to the increase / decrease value of the first estimate value is less than a predetermined threshold value TH. It is determined that the second estimated value at is similar to the true value.
このように、第1推定値の増減値および第2推定値の増減値の比率により真値との類似性を判定することで、第2推定値が真値に類似することを確実に判定できるため、信頼性の高いSOC推定値を出力することができる。 Thus, by determining the similarity to the true value based on the ratio of the increase / decrease value of the first estimated value and the increase / decrease value of the second estimated value, it can be reliably determined that the second estimated value is similar to the true value. Therefore, a highly reliable SOC estimated value can be output.
なお、上記した増減値は、ある程度の大きさの値であることが好ましい。例えば、増減値が所定値未満であった場合、上記した比率は、大きく変動することとなり、その信頼性が低下してしまう。従って、判定部24は、第1推定値および第2推定値の少なくとも一方の増減値が所定値未満であった場合、第2推定値の真値の類似判定を行わない。 The above increase / decrease value is preferably a value having a certain size. For example, when the increase / decrease value is less than a predetermined value, the ratio described above fluctuates greatly, and the reliability of the ratio decreases. Therefore, when the increase / decrease value of at least one of the first estimated value and the second estimated value is less than the predetermined value, the determination unit 24 does not perform similarity determination of the true value of the second estimated value.
つまり、判定部24は、第1推定値および第2推定値の少なくとも一方の増減値が所定値以上である場合に限り、真値の類似判定をすることで、判定の信頼性が低下することを防止することができる。 In other words, the determination unit 24 reduces the reliability of the determination by performing the similarity determination of the true value only when the increase / decrease value of at least one of the first estimated value and the second estimated value is equal to or greater than the predetermined value. Can be prevented.
なお、判定部24は、時刻tにおいて、第2推定値が真値に類似すると判定した場合、以降の時刻においては、真値との類似性を判定しない。これにより、不要な処理を削減できるため、制御部2の処理負荷が嵩むことを防止できる。 Note that if the determination unit 24 determines that the second estimated value is similar to the true value at time t, the determination unit 24 does not determine similarity with the true value at subsequent times. Thereby, since unnecessary processing can be reduced, it is possible to prevent the processing load of the control unit 2 from increasing.
また、判定部24は、上記した比率が1度だけでも閾値TH未満となった場合に、真値と類似すると判定してもよいが、例えば、かかる比率が複数回連続して閾値TH未満となった場合に、真値と類似すると判定してもよい。かかる点について、図6を用いて説明する。 Further, the determination unit 24 may determine that the ratio is similar to the true value when the ratio is less than the threshold TH even once, but for example, the ratio is continuously less than the threshold TH a plurality of times. If it becomes, it may be determined that it is similar to the true value. This point will be described with reference to FIG.
図6に示すように、例えば、時刻taにおいて、1度だけ比率が閾値TH未満となったとする。つまり、類似条件を満たす比率が1度だけだったとする。かかる場合、判定部24は、類似条件を満たす比率が所定回数以上連続していないとして、第2推定値が真値に類似しないと判定する。 As shown in FIG. 6, for example, it is assumed that the ratio is less than the threshold value TH at the time ta. That is, it is assumed that the ratio satisfying the similarity condition is only once. In such a case, the determination unit 24 determines that the second estimated value is not similar to the true value, assuming that the ratio satisfying the similarity condition has not continued for a predetermined number of times.
そして、判定部24は、時刻tにおいて、類似条件を満たす比率が所定回数以上(図6では4回以上)連続したとして、第2推定値が真値に類似すると判定する。このように、類似条件を満たす比率が一定回数保持できた場合に、第2推定値が真値に類似すると判定することで、一時的に閾値TH未満となるノイズ等の誤判定を防止することができる。 Then, the determination unit 24 determines that the second estimated value is similar to the true value, assuming that the ratio satisfying the similarity condition continues for a predetermined number of times or more (four or more times in FIG. 6) at time t. As described above, when the ratio satisfying the similarity condition can be held for a certain number of times, it is determined that the second estimated value is similar to the true value, thereby preventing erroneous determination such as noise that temporarily becomes less than the threshold value TH. Can do.
そして、判定部24は、第2推定値が真値に類似すると判定した場合、かかる第2推定値をSOCの確定値として上位ECU10へ出力する。なお、判定部24は、第2推定値を確定値として出力する場合に限定されない。
If the determination unit 24 determines that the second estimated value is similar to the true value, the determination unit 24 outputs the second estimated value to the
例えば、判定部24は、第1推定値および第2推定値の平均値を確定値としてもよく、第1推定値および第2推定値それぞれに所定の重み付けをして算出される値を確定値としてもよい。また、第2推定値が真値に類似すると判定した以降で、図3に示すOCV−SOC特性において、SOCが所定以下、または所定以上の領域、すなわちOCVの変化に対してSOCが急峻な変化を示す領域に入った場合に、第1推定値を第2推定値に置き換えるようにし、以後第1推定値をSOCの確定値として上位ECU10へ出力してもよい。
For example, the determination unit 24 may use an average value of the first estimated value and the second estimated value as a definite value, and sets a value calculated by weighting each of the first estimated value and the second estimated value as a definite value. It is good. In addition, after determining that the second estimated value is similar to the true value, in the OCV-SOC characteristic shown in FIG. When the first estimated value is replaced with the second estimated value, the first estimated value may be output to the
異常判定部25は、初期値情報32のSOCの初期値が異常であるか否かを判定する。例えば、異常判定部25は、SOCの初期値が異常であると判定した場合、かかる判定結果を第1算出部22および第2算出部23へ出力する。
The
なお、異常判定部25における異常とは、例えば、前回のSOCの記憶部3への書込みエラーや、第1算出部22および第2算出部23の読出しエラー(異常判定部25自体が読み出すことで判定)、データが破壊されている、LiB15が分極解消していない、取得した電圧から一意的にSOCを推定できない等がある。なお、電圧から一意的にSOCを推定できないとは、OCV−SOC特性曲線において、検出されるOCVがフラット域(中央部分)に対応する場合を指す。
The abnormality in the
そして、第1算出部22および第2算出部23は、判定結果に基づいて、初期値を所定の代替値に置き換えて推定値の算出処理を行う。なお、代替値は、例えば、予め設定された任意の値(0〜100%の範囲)であってよい。
Then, the
あるいは代替値は、分極解消していないLiB15の実電圧値や、OCV−SOC特性曲線においてフラット域にあるOCVから算出されるSOCであってもよい。
Alternatively, the substitute value may be an actual voltage value of
また、異常判定部25は、SOCの初期値が異常でないと判定した場合、かかる判定結果を第1算出部22および第2算出部23へ出力する。そして、第1算出部22および第2算出部23は、判定結果に基づいて、初期値情報32の初期値を用いて推定値の算出処理を行う。
In addition, when the
このように、異常判定部25によってSOCの初期値が異常と判定された場合に、代替値に置き換えることで、異常な初期値のままSOCが算出されつづけることを防止することができる。
As described above, when the initial value of the SOC is determined to be abnormal by the
次に、図7を用いて、実施形態に係るSOC推定装置1が実行する推定処理の処理手順について説明する。図7は、実施形態に係るSOC推定装置1が実行する推定処理の処理手順を示すフローチャートである。 Next, the processing procedure of the estimation process executed by the SOC estimation apparatus 1 according to the embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a flowchart showing a processing procedure of estimation processing executed by the SOC estimation apparatus 1 according to the embodiment.
図7に示すように、まず、異常判定部25は、イグニッションがオンされたことを検出する(ステップS101)。異常判定部25は、イグニッションがオンされると、SOCの初期値が正常か否かを判定する(ステップS102)。
As shown in FIG. 7, first, the
第2算出部23は、SOCの初期値が正常であった場合(ステップS102,Yes)、かかる初期値に基づいて第2推定値を算出する(ステップS103)。
When the initial value of the SOC is normal (Yes at Step S102), the
そして、制御部2は、第2算出部23によって算出された第2推定値をSOCの確定値として上位ECU10へ通知し(ステップS104)、処理を終了する。なお、制御部2は、第1算出部22によって算出された第1推定値をSOCの確定値として上位ECU10へ通知してもよい。
Then, the control unit 2 notifies the
一方、第1算出部22は、SOCの初期値が異常であった場合(ステップS102,No)、初期値を所定の代替値に置き換えて第1推定値を算出する(ステップS105)。
On the other hand, if the initial value of the SOC is abnormal (No in step S102), the
つづいて、第2算出部23は、初期値を所定の代替値に置き換えて第2推定値を算出する(ステップS106)。なお、ステップS105およびステップS106は、処理順が互いに入れ替わってもよい。つづいて、判定部24は、第1推定値の時間変化による増減値を算出する(ステップS107)。つづいて、判定部24は、第2推定値の時間変化による増減値を算出する(ステップS108)。
Subsequently, the
つづいて、判定部24は、第1推定値の時間変化による増減値および第2推定値の時間変化による増減値それぞれが所定値以上であるか否かを判定する(ステップS109)。判定部24は、それぞれの増減値が所定値以上であった場合(ステップS109,Yes)、かかる増減値の比率が所定の類似条件を満たすか否かを判定する(ステップS110)。 Subsequently, the determination unit 24 determines whether or not the increase / decrease value due to the temporal change of the first estimated value and the increase / decrease value due to the temporal change of the second estimated value are each greater than or equal to a predetermined value (step S109). When each increase / decrease value is equal to or greater than the predetermined value (Yes in step S109), the determination unit 24 determines whether the ratio of the increase / decrease value satisfies a predetermined similarity condition (step S110).
そして、判定部24は、増減値の比率が所定の類似条件を満たす場合(ステップS110,Yes)、条件成立カウントをアップする(ステップS111)。つづいて、判定部24は、条件成立カウント数が閾値以上であるか否かを判定する(ステップS112)。 Then, when the ratio of the increase / decrease value satisfies a predetermined similarity condition (step S110, Yes), the determination unit 24 increases the condition satisfaction count (step S111). Subsequently, the determination unit 24 determines whether or not the condition satisfaction count is greater than or equal to a threshold value (step S112).
判定部24は、条件成立カウント数が閾値以上であった場合(ステップS112,Yes)、類似条件を満たす比率が所定回数以上連続したとして、第2推定値が真値に類似すると判定し(ステップS113)、処理をステップS104へ移行する。 The determination unit 24 determines that the second estimated value is similar to the true value, assuming that the ratio satisfying the similarity condition continues a predetermined number of times or more when the condition satisfaction count is equal to or greater than the threshold (Yes in Step S112) (Step S112). S113), the process proceeds to step S104.
一方、ステップS109において、判定部24は、それぞれの増減値のうち、少なくとも一方が所定値未満であった場合(ステップS109,No)、処理をステップS105へ移行する。 On the other hand, in step S109, the determination part 24 transfers a process to step S105, when at least one is less than predetermined value among each increase / decrease values (step S109, No).
また、ステップS110において、判定部24は、増減値の比率が所定の類似条件を満たさない場合(ステップS110,No)、条件成立カウントをリセットし(ステップS114)、処理をステップS105へ移行する。なお、ステップS114の処理は、リセットではなく所定数減算するようにしてもよい。この場合、減算する値はステップS111でカウントアップする値よりも大きいことが望ましい。 In Step S110, when the ratio of the increase / decrease value does not satisfy the predetermined similarity condition (No in Step S110), the determination unit 24 resets the condition establishment count (Step S114), and the process proceeds to Step S105. Note that the processing in step S114 may be performed by subtracting a predetermined number instead of resetting. In this case, it is desirable that the value to be subtracted is larger than the value counted up in step S111.
また、ステップS112において、判定部24は、条件成立カウント数が閾値未満である場合(ステップS112,No)、処理をステップS105へ移行する。つまり、条件成立カウント数をリセットしない。 Moreover, in step S112, the determination part 24 transfers a process to step S105, when the condition satisfaction count number is less than a threshold value (step S112, No). That is, the condition satisfaction count is not reset.
上述してきたように、実施形態に係るSOC推定装置1は、第1算出部22と、第2算出部23と、判定部24とを備える。第1算出部22は、電流積算方式によりLiB15におけるSOCの第1推定値を算出する。第2算出部23は、カルマンフィルタを用いた等価回路モデル方式によりSOCの第2推定値を算出する。判定部24は、第1算出部22による第1推定値の時間変化と、第2算出部23による第2推定値の時間変化との類似度に基づいて第2推定値が状態値の真値に類似するか否かを判定する。これにより、信頼性の高いSOC推定値を出力することができる。
As described above, the SOC estimation apparatus 1 according to the embodiment includes the
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。 Further effects and modifications can be easily derived by those skilled in the art. Thus, the broader aspects of the present invention are not limited to the specific details and representative embodiments shown and described above. Accordingly, various modifications can be made without departing from the spirit or scope of the general inventive concept as defined by the appended claims and their equivalents.
1 SOC推定装置
2 制御部
3 記憶部
10 上位ECU
11 発電機
12 スタータ
13 鉛バッテリ
14 補機
15 LiB
16 DCDCコンバータ
17 第1スイッチ
18 第2スイッチ
21 検出部
22 第1算出部
23 第2算出部
24 判定部
25 異常判定部
31 SOCマップ情報
32 初期値情報
S 電源システム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 SOC estimation apparatus 2 Control part 3 Memory |
11
16 DCDC converter 17
Claims (5)
カルマンフィルタを用いた等価回路モデル方式により前記状態値の第2推定値を算出する第2算出部と、
前記第1算出部による前記第1推定値の時間変化と、前記第2算出部による前記第2推定値の時間変化との類似度に基づいて当該第2推定値が前記状態値の真値に類似するか否かを判定する判定部と
を備えることを特徴とする推定装置。 A first calculation unit that calculates a first estimated value of a state value indicating a state of charge in the battery by a current integration method;
A second calculation unit for calculating a second estimated value of the state value by an equivalent circuit model method using a Kalman filter;
The second estimated value becomes a true value of the state value based on the similarity between the time change of the first estimated value by the first calculating unit and the time change of the second estimated value by the second calculating unit. An estimation device comprising: a determination unit that determines whether or not they are similar.
前記第1推定値の時間変化による増減値と、前記第2推定値の時間変化による増減値との比率が所定の類似条件を満たす場合に、当該第2推定値が前記真値に類似すると判定すること
を特徴とする請求項1に記載の推定装置。 The determination unit
When the ratio between the increase / decrease value due to the time change of the first estimated value and the increase / decrease value due to the time change of the second estimate value satisfies a predetermined similarity condition, it is determined that the second estimate value is similar to the true value The estimation apparatus according to claim 1, wherein:
前記類似条件を満たす前記比率が所定回数以上連続した場合、前記第2推定値が前記真値に類似すると判定すること
を特徴とする請求項2に記載の推定装置。 The determination unit
The estimation apparatus according to claim 2, wherein when the ratio that satisfies the similarity condition continues for a predetermined number of times or more, the second estimated value is determined to be similar to the true value.
前記第1算出部および前記第2算出部は、
前記異常判定部によって前記初期値が異常と判定された場合、当該初期値を所定の代替値に置き換えて推定値の算出処理を行うこと
を特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の推定装置。 When the ignition of the vehicle is turned on, further comprising an abnormality determination unit that determines whether the initial value of the state value is abnormal,
The first calculation unit and the second calculation unit are:
When the abnormality determination unit determines that the initial value is abnormal, the initial value is replaced with a predetermined alternative value, and an estimated value calculation process is performed. The estimation device described.
カルマンフィルタを用いた等価回路モデル方式により前記状態値の第2推定値を算出する第2算出工程と、
前記第1算出工程による前記第1推定値の時間変化と、前記第2算出工程による前記第2推定値の時間変化との類似度に基づいて当該第2推定値が前記状態値の真値に類似するか否かを判定する判定工程と
を含むことを特徴とする推定方法。 A first calculation step of calculating a first estimated value of a state value indicating a state of charge in the battery by a current integration method;
A second calculation step of calculating a second estimated value of the state value by an equivalent circuit model method using a Kalman filter;
The second estimated value becomes the true value of the state value based on the similarity between the time change of the first estimated value by the first calculating step and the time change of the second estimated value by the second calculating step. A determination step of determining whether or not they are similar to each other.
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