Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

JP6421411B2 - Estimation program for estimating battery charging rate, estimation method for estimating battery charging rate, and estimation device for estimating battery charging rate - Google Patents

Estimation program for estimating battery charging rate, estimation method for estimating battery charging rate, and estimation device for estimating battery charging rate Download PDF

Info

Publication number
JP6421411B2
JP6421411B2 JP2013247732A JP2013247732A JP6421411B2 JP 6421411 B2 JP6421411 B2 JP 6421411B2 JP 2013247732 A JP2013247732 A JP 2013247732A JP 2013247732 A JP2013247732 A JP 2013247732A JP 6421411 B2 JP6421411 B2 JP 6421411B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
value
difference
battery
charging rate
correction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2013247732A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2015105863A (en
Inventor
裕平 梅田
裕平 梅田
池田 和人
和人 池田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP2013247732A priority Critical patent/JP6421411B2/en
Publication of JP2015105863A publication Critical patent/JP2015105863A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6421411B2 publication Critical patent/JP6421411B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Description

本発明は、推定プログラム、推定方法および推定装置に関する。   The present invention relates to an estimation program, an estimation method, and an estimation apparatus.

近年、電気自動車や電動バイク等では、二次電池をモジュールごと交換することで、充電時間による使用時間のロスを無くす運用が知られている。また、電気自動車や電動バイク等に用いられる二次電池として、リチウムイオン二次電池が用いられる場合がある。電池モジュールを交換する運用では、個々の電池モジュールにおけるリチウムイオン二次電池の充電率であるSoC(States of Charge)を管理することが必要である。SoCは、リチウムイオン二次電池内部の電気量を測ることで測定可能であるが、実運用中に測定することは難しい。このため、実運用中のSoCは、測定可能な端子電圧と電流から推定する。SoCの推定は、リチウムイオン二次電池を電気回路としてとらえた等価電気回路モデルに対して、カルマンフィルタを適用することで推定する。   2. Description of the Related Art In recent years, in an electric vehicle, an electric motorcycle, or the like, an operation is known in which a loss of usage time due to charging time is eliminated by replacing a secondary battery with a module. Moreover, a lithium ion secondary battery may be used as a secondary battery used for an electric vehicle, an electric motorcycle, or the like. In the operation of replacing the battery module, it is necessary to manage the SoC (States of Charge) that is the charging rate of the lithium ion secondary battery in each battery module. SoC can be measured by measuring the amount of electricity inside the lithium ion secondary battery, but it is difficult to measure during actual operation. For this reason, the SoC in actual operation is estimated from the measurable terminal voltage and current. The SoC is estimated by applying a Kalman filter to an equivalent electric circuit model in which a lithium ion secondary battery is regarded as an electric circuit.

特開2013−072677号公報JP 2013-072677 A 特開2008−010420号公報JP 2008-010420 A

しかしながら、リチウムイオン二次電池の内部抵抗は、温度、SoC、電流等の要因によって変化するので、カルマンフィルタを適用する等価電気回路モデルとの誤差が生じる。従って、内部抵抗に基づく電圧から予測される端子電圧に、実測した端子電圧との誤差が生じる。カルマンフィルタは、端子電圧の誤差に基づいて予測を修正するが、端子電圧の誤差は電流に対する依存度が大きいため、大電流時には誤差が大きくなる。このため、カルマンフィルタは、大電流時に端子電圧に対して過剰な修正を行うので、SoCの推定精度を著しく劣化させる。   However, since the internal resistance of the lithium ion secondary battery changes depending on factors such as temperature, SoC, and current, an error from the equivalent electric circuit model to which the Kalman filter is applied occurs. Therefore, an error from the measured terminal voltage occurs in the terminal voltage predicted from the voltage based on the internal resistance. The Kalman filter corrects the prediction based on the error of the terminal voltage. However, since the error of the terminal voltage is highly dependent on the current, the error becomes large at a large current. For this reason, the Kalman filter performs excessive correction on the terminal voltage at the time of a large current, so that the estimation accuracy of SoC is significantly deteriorated.

一つの側面では、本発明は、充電率の推定精度の劣化を防止できる推定プログラム、推定方法および推定装置を提供することにある。   In one aspect, the present invention is to provide an estimation program, an estimation method, and an estimation apparatus that can prevent deterioration in estimation accuracy of a charging rate.

一つの態様では、コンピュータに実行させる推定プログラムの処理として、コンピュータに、電池の測定電流および測定端子電圧に基づいて、カルマンフィルタを用いて前記電池の充電率および予測端子電圧を算出する処理を実行させる。また、コンピュータに、前記測定端子電圧と前記予測端子電圧との差分を算出する処理を実行させる。また、コンピュータに、前記差分を前記測定電流の絶対値で除算した値と、前記カルマンフィルタのカルマンゲインとに基づいて、前記充電率を補正する処理を実行させる。   In one aspect, as a process of the estimation program to be executed by the computer, the computer is caused to execute a process of calculating the charging rate and the predicted terminal voltage of the battery using a Kalman filter based on the measured current and the measured terminal voltage of the battery. . Further, the computer is caused to execute a process of calculating a difference between the measurement terminal voltage and the predicted terminal voltage. Further, the computer causes the charging rate to be corrected based on a value obtained by dividing the difference by the absolute value of the measured current and a Kalman gain of the Kalman filter.

充電率の推定精度の劣化を防止できる。   It is possible to prevent deterioration in the estimation accuracy of the charging rate.

図1は、実施例の推定装置の構成の一例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of the configuration of the estimation apparatus according to the embodiment. 図2は、リチウムイオン二次電池の等価電気回路モデルの一例を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an example of an equivalent electric circuit model of a lithium ion secondary battery. 図3は、OCV特性曲線の一例を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing an example of the OCV characteristic curve. 図4は、カルマンフィルタを用いたSoC推定処理の一例を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an example of the SoC estimation process using the Kalman filter. 図5は、実施例の推定装置の処理の一例を示すフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of processing of the estimation apparatus according to the embodiment. 図6は、推定プログラムを実行するコンピュータの一例を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating an example of a computer that executes an estimation program.

以下、図面に基づいて、本願の開示する推定プログラム、推定方法および推定装置の実施例を詳細に説明する。なお、本実施例により、開示技術が限定されるものではない。また、以下の実施例は、矛盾しない範囲で適宜組みあわせてもよい。   Hereinafter, embodiments of an estimation program, an estimation method, and an estimation apparatus disclosed in the present application will be described in detail based on the drawings. The disclosed technology is not limited by the present embodiment. Further, the following embodiments may be appropriately combined within a consistent range.

図1は、実施例の推定装置の構成の一例を示すブロック図である。図1に示す推定装置100は、測定部101と、出力部102と、記憶部120と、制御部130とを有する。推定装置100は、例えば、リチウムイオン二次電池モジュールに組み込まれる。また、推定装置100は、セルの充放電を制御する制御部を含んでもよい。なお、推定装置100は、例えば、電気自動車や電動バイク等の制御装置の一機能として実装して、リチウムイオン二次電池モジュールを制御するようにしてもよい。   FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of the configuration of the estimation apparatus according to the embodiment. The estimation apparatus 100 illustrated in FIG. 1 includes a measurement unit 101, an output unit 102, a storage unit 120, and a control unit 130. The estimation apparatus 100 is incorporated in, for example, a lithium ion secondary battery module. Moreover, the estimation apparatus 100 may include a control unit that controls charging / discharging of the cell. Note that the estimation device 100 may be mounted as a function of a control device such as an electric vehicle or an electric motorcycle to control the lithium ion secondary battery module.

測定部101は、リチウムイオン二次電池の電流および端子電圧を測定する。測定部101は、例えば、電流計および電圧計で、それぞれ電流および端子電圧を測定する。測定部101は、測定された電流および端子電圧を、それぞれ測定電流および測定端子電圧として制御部130に出力する。また、測定部101は、リチウムイオン二次電池の動作モードを取得して制御部130に出力する。   Measurement unit 101 measures the current and terminal voltage of the lithium ion secondary battery. The measurement part 101 measures an electric current and a terminal voltage, for example with an ammeter and a voltmeter, respectively. The measurement unit 101 outputs the measured current and terminal voltage to the control unit 130 as a measurement current and a measurement terminal voltage, respectively. In addition, the measurement unit 101 acquires the operation mode of the lithium ion secondary battery and outputs it to the control unit 130.

出力部102は、制御部130から充電率情報が入力されると、充電率情報を、例えば、他の装置に出力する。ここで、他の装置は、例えば、電気自動車や電動バイク等であれば、車両の制御装置であり、例えば、スマートフォン等の携帯情報端末であれば、画面を表示する表示部である。他の装置は、充電率情報が入力されると、例えば、使用者が視認できるように、車両のメータや表示部に充電率を表示する。   When the charging rate information is input from the control unit 130, the output unit 102 outputs the charging rate information to, for example, another device. Here, the other device is, for example, a vehicle control device if it is an electric vehicle, an electric motorcycle, or the like, and is a display unit that displays a screen if it is a portable information terminal such as a smartphone. When the charging rate information is input, the other device displays the charging rate on a meter or a display unit of the vehicle so that the user can visually recognize the charging rate information.

記憶部120は、例えば、RAM(Random Access Memory)、フラッシュメモリ(Flash Memory)等の半導体メモリ素子、ハードディスクや光ディスク等の記憶装置によって実現される。記憶部120は、条件記憶部121を有する。また、記憶部120は、制御部130での処理に用いる情報を記憶する。   The storage unit 120 is realized by, for example, a semiconductor memory device such as a RAM (Random Access Memory) or a flash memory, or a storage device such as a hard disk or an optical disk. The storage unit 120 includes a condition storage unit 121. In addition, the storage unit 120 stores information used for processing in the control unit 130.

条件記憶部121は、OCV(Open Circuit Voltage)特性曲線、カルマンフィルタの各種パラメータ、等価電気回路モデルの各パラメータ、閾値r、閾値a等を記憶する。OCV特性曲線は、リチウムイオン二次電池のOCV−SoC特性を示すグラフであり、詳細は後述する。カルマンフィルタの各種パラメータとしては、例えば、予測ノイズを示すΣv、および、測定ノイズを示すΣw等が挙げられる。等価電気回路モデルの各パラメータは、後述するR、R、R、C、C等が挙げられる。なお、等価電気回路モデルの各パラメータは、予め実際のリチウムイオン二次電池に合致するように設定する。 The condition storage unit 121 stores an OCV (Open Circuit Voltage) characteristic curve, various parameters of a Kalman filter, each parameter of an equivalent electric circuit model, a threshold value r, a threshold value a, and the like. The OCV characteristic curve is a graph showing the OCV-SoC characteristic of the lithium ion secondary battery, and details will be described later. Examples of the various parameters of the Kalman filter include Σv indicating prediction noise, Σw indicating measurement noise, and the like. Examples of each parameter of the equivalent electric circuit model include R 0 , R 1 , R 2 , C 1 , and C 2 described later. Each parameter of the equivalent electric circuit model is set in advance so as to match an actual lithium ion secondary battery.

閾値rは、測定端子電圧とカルマンフィルタにより予測された予測端子電圧との差分である誤差を、電流に対して正規化する際に場合分けを行う閾値である。閾値rは、例えばr=5とすることができる。閾値aは、カルマンフィルタによる充電率の補正値に突発的な過剰誤差が発生した場合に、過剰誤差による補正を行わないためのしきい値である。   The threshold value r is a threshold value that performs case classification when an error, which is a difference between the measured terminal voltage and the predicted terminal voltage predicted by the Kalman filter, is normalized with respect to the current. The threshold value r can be set to r = 5, for example. The threshold value a is a threshold value for not performing correction due to excessive error when a sudden excessive error occurs in the correction value of the charging rate by the Kalman filter.

制御部130は、例えば、CPU(Central Processing Unit)やMPU(Micro Processing Unit)等によって、内部の記憶装置に記憶されているプログラムがRAMを作業領域として実行されることにより実現される。また、制御部130は、例えば、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等の集積回路により実現されるようにしてもよい。制御部130は、算出部131と、補正部132と、判定部133とを有し、以下に説明する情報処理の機能や作用を実現または実行する。なお、制御部130の内部構成は、図1に示した構成に限られず、後述する情報処理を行う構成であれば他の構成であってもよい。   The control unit 130 is realized, for example, by executing a program stored in an internal storage device using a RAM as a work area by a CPU (Central Processing Unit), an MPU (Micro Processing Unit), or the like. Further, the control unit 130 may be realized by an integrated circuit such as an application specific integrated circuit (ASIC) or a field programmable gate array (FPGA). The control unit 130 includes a calculation unit 131, a correction unit 132, and a determination unit 133, and realizes or executes functions and operations of information processing described below. Note that the internal configuration of the control unit 130 is not limited to the configuration illustrated in FIG. 1, and may be another configuration as long as the information processing described below is performed.

算出部131は、測定部101から測定電流および測定端子電圧が入力されると、カルマンフィルタを用いて、SoC(充電率)、および、予測端子電圧を算出する。また、算出部131は、測定端子電圧と予測端子電圧との差分y(k)を誤差として算出する。さらに、算出部131は、SoCを補正するために、後述するカルマンフィルタで算出された状態推定値の逆行列と、差分y(k)と、カルマンゲインG(k)とを、1ステップごとに補正部132に出力する。また、算出部131は、1ステップごとに補正部132から1ステップ前の状態推定値が入力される。 When the measurement current and the measurement terminal voltage are input from the measurement unit 101, the calculation unit 131 calculates the SoC (charge rate) and the predicted terminal voltage using a Kalman filter. In addition, the calculation unit 131 calculates the difference y * (k) between the measurement terminal voltage and the predicted terminal voltage as an error. Further, in order to correct the SoC, the calculation unit 131 calculates an inverse matrix of a state estimation value calculated by a Kalman filter described later, a difference y * (k), and a Kalman gain G (k) for each step. The data is output to the correction unit 132. In addition, the calculation unit 131 receives the state estimation value of the previous step from the correction unit 132 for each step.

ここで、図2および図3を用いて、カルマンフィルタを用いたSoC推定処理について説明する。図2は、リチウムイオン二次電池の等価電気回路モデルの一例を示す説明図である。図2に示すように、リチウムイオン二次電池の等価電気回路モデルは、SoCの変化に応じて変化する電位差OCVを表す電流源VOCV_DC(SoC)、および、VOCV_CC(SoC)を有する。ここで、電流源VOCV_DC(SoC)、および、VOCV_CC(SoC)は、それぞれ、放電時の電位差OCVおよび充電時の電位差OCVを表す。また、図2に示す等価電気回路モデルは、電流変化に対して発生する電圧vの変化を表す抵抗R、電流変化に対して過渡的な電圧v、vの変化を表すRC回路(R、および、R)を有する。つまり、等価電気回路モデルは、リチウムイオン二次電池の内部抵抗を、測定電流iに依存する関数とするために用いる。なお、内部抵抗の正確性は、カルマンフィルタを用いたSoC推定精度に大きな影響を与える。 Here, the SoC estimation process using the Kalman filter will be described with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an example of an equivalent electric circuit model of a lithium ion secondary battery. As shown in FIG. 2, the equivalent electric circuit model of the lithium ion secondary battery has a current source V OCV_DC (SoC) and a V OCV_CC (SoC) representing a potential difference OCV that changes in accordance with a change in SoC. Here, the current sources V OCV_DC (SoC) and V OCV_CC (SoC) represent the potential difference OCV during discharging and the potential difference OCV during charging, respectively. Also, the equivalent electric circuit model shown in FIG. 2 includes a resistor R 0 that represents a change in voltage v 0 generated with respect to a current change, and an RC circuit that represents a change in transient voltages v 1 and v 2 with respect to the current change. (R 1 C 1 and R 2 C 2 ). That is, the equivalent electric circuit model is used to make the internal resistance of the lithium ion secondary battery a function that depends on the measurement current i. Note that the accuracy of the internal resistance greatly affects the SoC estimation accuracy using the Kalman filter.

図2に示す等価電気回路モデルの端子電圧vは、電位差OCVと、電圧vと、電圧vと、電圧vとの和で表現される。つまり、端子電圧vは、下記の式(1)で表すことができる。算出部131は、カルマンフィルタを用いて、OCVがSoCに応じて変化することを利用して、SoCの推定を行う。 The terminal voltage v of the equivalent electric circuit model shown in FIG. 2 is expressed by the sum of the potential difference OCV, the voltage v 0 , the voltage v 1, and the voltage v 2 . That is, the terminal voltage v can be expressed by the following formula (1). The calculation unit 131 estimates the SoC using the Kalman filter and using the fact that the OCV changes according to the SoC.

Figure 0006421411
Figure 0006421411

図3は、OCV特性曲線の一例を示すグラフである。図3に示すOCV特性曲線は、条件記憶部121に記憶されている。算出部131は、カルマンフィルタを用いてSoCの推定を行う際に、条件記憶部121に記憶されたOCV特性曲線を参照する。   FIG. 3 is a graph showing an example of the OCV characteristic curve. The OCV characteristic curve shown in FIG. 3 is stored in the condition storage unit 121. The calculation unit 131 refers to the OCV characteristic curve stored in the condition storage unit 121 when performing SoC estimation using a Kalman filter.

算出部131は、等価電気回路モデルを用いて、1ステップ前のv、v、およびOCVと、入力される測定電流iとに基づいて、現在のv、v、およびOCVと、予測端子電圧とを予測する。また、算出部131は、OCV特性曲線を用いてOCVからSoCを算出する。ここで、下記の式(2)〜(4)に、対応する式を示す。ここで、式(2)は現在の状態推定値を示す。式(3)は、OCV特性に基づく端子電圧を示す。式(4)は、1ステップ前の状態推定値を示す。 The calculation unit 131 uses the equivalent electric circuit model to calculate the current v 1 , v 2 , and OCV based on v 1 , v 2 , and OCV one step before and the input measurement current i, Predict the predicted terminal voltage. In addition, the calculation unit 131 calculates SoC from the OCV using the OCV characteristic curve. Here, the corresponding equations are shown in the following equations (2) to (4). Here, Formula (2) shows the current state estimated value. Formula (3) shows the terminal voltage based on the OCV characteristic. Formula (4) shows the state estimated value one step before.

Figure 0006421411
Figure 0006421411
Figure 0006421411
Figure 0006421411
Figure 0006421411
Figure 0006421411

次に、算出部131は、実際に測定された測定端子電圧と、予測端子電圧との差分を算出する。算出部131は、v、v、およびSoCと、端子電圧とに想定されるノイズを考慮して、測定端子電圧と予測端子電圧との誤差の原因となるv、v、およびSoCの誤差を推定する。算出部131は、推定したv、v、およびSoCの誤差を、予測したv、v、およびSoCに加えて補正することで、正しいSoCの推定値を充電率情報として出力部102に出力する。 Next, the calculation unit 131 calculates the difference between the actually measured measurement terminal voltage and the predicted terminal voltage. The calculation unit 131 considers noise assumed for v 1 , v 2 , and SoC and the terminal voltage, and causes v 1 , v 2 , and SoC that cause an error between the measurement terminal voltage and the predicted terminal voltage. To estimate the error. The calculating unit 131 corrects the estimated v 1 , v 2 , and SoC errors in addition to the predicted v 1 , v 2 , and SoC, and thereby outputs the correct estimated SoC value as the charging rate information. Output to.

続いて、図4を用いてカルマンフィルタを用いたSoC推定処理の詳細について説明する。図4は、カルマンフィルタを用いたSoC推定処理の一例を示す説明図である。まず、図4の説明に用いる文字を説明する。kは、カルマンフィルタのステップ数を示す。
[文字1]

Figure 0006421411
は、ステップk−1のカルマンフィルタの状態推定値を示し、以下、1ステップ前の状態推定値という。
[文字2]
Figure 0006421411
は、ステップkのカルマンフィルタの状態推定値を示し、以下、状態推定値という。
[文字3]
Figure 0006421411
は、ステップkの測定端子電圧を示し、以下、測定端子電圧という。
[文字4]
Figure 0006421411
は、ステップkの測定端子電圧と予測端子電圧との差分を正規化した差分を示し、以下、差分の正規化値という。
[文字5]
Figure 0006421411
は、ステップkのカルマンフィルタの状態推定値の逆行列を示し、以下、状態推定値の逆行列という。
[文字6]
Figure 0006421411
は、ステップkのカルマンフィルタの状態推定値の修正値を示し、以下、修正値という。G(k)は、ステップkのカルマンゲインを示す。Aは、ヤコビアンを示す。P(k)は、ステップkの誤差の共分散行列、つまり推定値の精度を示す。Σvは、予測ノイズを示す。Σwは、測定ノイズを示す。 Next, details of the SoC estimation process using the Kalman filter will be described with reference to FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an example of the SoC estimation process using the Kalman filter. First, characters used in the description of FIG. 4 will be described. k indicates the number of steps of the Kalman filter.
[Character 1]
Figure 0006421411
Indicates a state estimated value of the Kalman filter in step k-1, and is hereinafter referred to as a state estimated value one step before.
[Character 2]
Figure 0006421411
Indicates the estimated state value of the Kalman filter in step k, and is hereinafter referred to as the estimated state value.
[Character 3]
Figure 0006421411
Indicates the measurement terminal voltage of step k, and hereinafter referred to as the measurement terminal voltage.
[Character 4]
Figure 0006421411
Indicates a difference obtained by normalizing the difference between the measured terminal voltage and the predicted terminal voltage in step k, and is hereinafter referred to as a normalized value of the difference.
[Character 5]
Figure 0006421411
Indicates an inverse matrix of the state estimation value of the Kalman filter in step k, and is hereinafter referred to as an inverse matrix of the state estimation value.
[Character 6]
Figure 0006421411
Indicates a correction value of the estimated state value of the Kalman filter in step k, and is hereinafter referred to as a correction value. G (k) represents the Kalman gain of step k. A indicates Jacobian. P (k) represents the error covariance matrix of step k, that is, the accuracy of the estimated value. Σv indicates prediction noise. Σw represents measurement noise.

カルマンフィルタは、フィードバック系の処理であるので、図4のSoC推定処理の説明では、便宜上「S」から処理を説明する。ここで、本実施例では、以下のカルマンフィルタのステップS11〜S16に相当する処理を算出部131で実行し、ステップS17〜S19に相当する処理を補正部132で実行する。従って、以下の説明では、制御部130がカルマンフィルタの処理を実行するものとして説明する。   Since the Kalman filter is a feedback system process, in the description of the SoC estimation process in FIG. 4, the process will be described from “S” for convenience. In the present embodiment, the calculation unit 131 executes processes corresponding to steps S11 to S16 of the following Kalman filter, and the correction unit 132 executes processes corresponding to steps S17 to S19. Therefore, in the following description, it is assumed that the control unit 130 executes a Kalman filter process.

制御部130は、測定電流i(k)が入力されると、1ステップ前の状態推定値と、測定電流i(k)とに基づいて、下記の式(5)を用いて状態推定値の逆行列、つまり予測値を算出する(ステップS11)。ここで、測定電流i(k)は、1秒ごとに入力される場合を示しており、下記に示す式(6)の関係となる。   When the measurement current i (k) is input, the control unit 130 uses the following equation (5) to calculate the state estimation value based on the state estimation value one step before and the measurement current i (k). An inverse matrix, that is, a predicted value is calculated (step S11). Here, the measurement current i (k) indicates a case where the measurement current i (k) is input every second, and has the relationship of the following formula (6).

Figure 0006421411
Figure 0006421411
Figure 0006421411
Figure 0006421411

制御部130は、測定端子電圧が入力されると、測定端子電圧と、状態推定値の逆行列と、測定電流i(k)とに基づいて、下記の式(7)を用いて測定端子電圧と予測端子電圧y(k)との差分y(k)を算出する(ステップS12)。また、式(7)は、予測端子電圧y(k)を用いて、下記の式(8)とも表現できる。ここで、測定端子電圧は、下記の式(9)の関係となる。 When the measurement terminal voltage is input, the control unit 130 uses the following equation (7) to measure the measurement terminal voltage based on the measurement terminal voltage, the inverse matrix of the state estimation value, and the measurement current i (k). And the difference y * (k) between the predicted terminal voltage y (k) and the predicted terminal voltage y (k) (step S12). Moreover, Formula (7) can also be expressed as the following Formula (8) using the predicted terminal voltage y (k). Here, the measurement terminal voltage has the relationship of the following formula (9).

Figure 0006421411
Figure 0006421411
Figure 0006421411
Figure 0006421411
Figure 0006421411
Figure 0006421411

次に、制御部130は、1ステップ前の状態推定値に基づいて、下記の式(10)を用いてヤコビアンAを算出する(ステップS13)。   Next, the control unit 130 calculates Jacobian A using the following equation (10) based on the state estimated value one step before (Step S13).

Figure 0006421411
Figure 0006421411

制御部130は、ヤコビアンAと、1ステップ前の共分散行列P(k−1)と、予測ノイズΣvとに基づいて、下記の式(11)を用いて共分散行列の逆行列P(k)を算出する(ステップS14)。 The control unit 130 uses the following equation (11) based on the Jacobian A, the covariance matrix P (k−1) one step before, and the prediction noise Σv, and the inverse matrix P ( k) is calculated (step S14).

Figure 0006421411
Figure 0006421411

制御部130は、共分散行列の逆行列P(k)と、測定ノイズΣwとに基づいて、下記の式(12)を用いてカルマンゲインG(k)を算出する(ステップS15)。 The control unit 130 calculates the Kalman gain G (k) using the following equation (12) based on the inverse matrix P (k) of the covariance matrix and the measurement noise Σw (step S15).

Figure 0006421411
Figure 0006421411

制御部130は、カルマンゲインG(k)と、共分散行列の逆行列P(k)とに基づいて、下記の式(13)を用いて共分散行列P(k)を算出する(ステップS16)。制御部130は、ステップS14〜S16を1ステップごとに繰り返す。 The control unit 130 calculates the covariance matrix P (k) using the following equation (13) based on the Kalman gain G (k) and the inverse matrix P (k) of the covariance matrix (step) S16). The control unit 130 repeats steps S14 to S16 for each step.

Figure 0006421411
Figure 0006421411

次に、制御部130は、ステップS12で算出された差分y(k)と、ステップS15で算出されたカルマンゲインG(k)とに基づいて、下記の式(14)を用いて、状態推定値を修正するための修正値を算出する(ステップS17)。 Next, the control unit 130 uses the following equation (14) based on the difference y * (k) calculated in step S12 and the Kalman gain G (k) calculated in step S15 to A correction value for correcting the estimated value is calculated (step S17).

Figure 0006421411
Figure 0006421411

制御部130は、ステップS11で算出された状態推定値の逆行列と、ステップS17で算出された修正値とに基づいて、下記の式(15)を用いて状態推定値を算出する(ステップS18)。ここで、状態推定値は、下記の式(16)とも表すことができる。   Based on the inverse matrix of the state estimated value calculated in step S11 and the corrected value calculated in step S17, the control unit 130 calculates the state estimated value using the following equation (15) (step S18). ). Here, the state estimated value can also be expressed by the following equation (16).

Figure 0006421411
Figure 0006421411
Figure 0006421411
Figure 0006421411

制御部130は、状態推定値に基づいて、下記の式(17)を用いてSoCを算出する(ステップS19)。   Based on the estimated state value, control unit 130 calculates SoC using the following equation (17) (step S19).

Figure 0006421411
Figure 0006421411

このように、制御部130は、SoC推定処理として、ステップS11〜S19の処理を1ステップごとに繰り返すことによって、例えば、1秒ごとにSoCを算出できる。   Thus, the control part 130 can calculate SoC every second by repeating the process of step S11-S19 for every step as SoC estimation processing, for example.

図1に戻って、補正部132は、まず、初期設定として、制御部130が条件記憶部121を参照して、閾値rと、閾値aとが設定される。補正部132は、測定部101から測定電流、つまり、当該ステップの測定電流i(k)が入力される。また、補正部132は、算出部131から状態推定値の逆行列と、差分y(k)と、カルマンゲインG(k)とが、1ステップごとに入力される。 Returning to FIG. 1, in the correction unit 132, first, as an initial setting, the control unit 130 refers to the condition storage unit 121 and sets a threshold value r and a threshold value a. The correction unit 132 receives the measurement current from the measurement unit 101, that is, the measurement current i (k) of the step. Further, the correction unit 132 receives the inverse matrix of the state estimation value, the difference y * (k), and the Kalman gain G (k) from the calculation unit 131 for each step.

補正部132は、測定電流i(k)を用いて、差分y(k)を正規化する。まず、補正部132は、測定電流i(k)が閾値rより大きいか否かを判定する。補正部132は、測定電流i(k)が閾値rより大きい場合には、下記の式(18)に示すように、差分y(k)を測定電流i(k)の絶対値で除算した値と、閾値rとを乗算して、差分の正規化値を算出する。補正部132は、測定電流i(k)が閾値r以下の場合には、下記の式(19)に示すように、差分y(k)を、そのまま差分の正規化値とする。 The correcting unit 132 normalizes the difference y * (k) using the measured current i (k). First, the correction unit 132 determines whether or not the measured current i (k) is larger than the threshold value r. When the measurement current i (k) is larger than the threshold value r, the correction unit 132 divides the difference y * (k) by the absolute value of the measurement current i (k) as shown in the following equation (18). The normalized value of the difference is calculated by multiplying the value by the threshold value r. When the measured current i (k) is equal to or smaller than the threshold value r, the correction unit 132 sets the difference y * (k) as the normalized value of the difference as shown in the following equation (19).

Figure 0006421411
Figure 0006421411
Figure 0006421411
Figure 0006421411

また、補正部132は、判定部133からモード情報が入力される。補正部132は、モード情報がCC(Constant Current)モード、つまり定電流モードである場合には、下記の式(20)に示すように、カルマンゲインG(k)と、差分の正規化値と、SoCの修正値とに基づいた値が、閾値aより大きいか否かを判定する。これは、予測端子電圧の誤差が突発的に極めて大きくなる場合に対応する。例えば、SoCの推定に、カルマンフィルタをより簡単にしたモデルを用いた場合や、電池パック内の測定器の精度が悪い場合などが挙げられる。   Further, the correction unit 132 receives mode information from the determination unit 133. When the mode information is CC (Constant Current) mode, that is, constant current mode, the correction unit 132, as shown in the following equation (20), the Kalman gain G (k), the normalized value of the difference, Then, it is determined whether or not the value based on the SoC correction value is larger than the threshold value a. This corresponds to a case where the error of the predicted terminal voltage suddenly becomes extremely large. For example, there are a case where a model with a simplified Kalman filter is used for the estimation of SoC, and a case where the accuracy of the measuring instrument in the battery pack is poor.

Figure 0006421411
Figure 0006421411

補正部132は、カルマンゲインG(k)と、差分の正規化値と、SoCの修正値とに基づいた値が、閾値a以下の場合には、状態推定値の逆行列に、カルマンゲインG(k)と差分の正規化値とを乗算した値を加算した値を状態推定値とする。この場合の状態推定値は、下記の式(21)によって算出できる。 When the value based on the Kalman gain G (k), the normalized difference value, and the SoC correction value is equal to or smaller than the threshold value a, the correcting unit 132 converts the Kalman gain G to the inverse matrix of the state estimated value. A value obtained by multiplying (k) by the normalized difference value is set as a state estimated value. The estimated state value in this case can be calculated by the following equation (21).

Figure 0006421411
Figure 0006421411

補正部132は、カルマンゲインG(k)と、差分の正規化値と、SoCの修正値とに基づいた値が、閾値aより大きい場合には、下記の式(22)に示すように、状態推定値の逆行列を状態推定値とする。 When the value based on the Kalman gain G (k), the normalized value of the difference, and the correction value of the SoC is larger than the threshold value a, the correction unit 132, as shown in the following formula (22), The inverse matrix of the state estimate is used as the state estimate.

Figure 0006421411
Figure 0006421411

補正部132は、式(21)または式(22)によって算出された状態推定値を、1ステップごとに算出部131に出力する。また、補正部132は、算出された状態推定値から式(17)によってSoCを算出する。補正部132は、算出されたSoCを出力部102に出力する。   The correcting unit 132 outputs the state estimated value calculated by the equation (21) or the equation (22) to the calculating unit 131 for each step. Moreover, the correction | amendment part 132 calculates SoC by Formula (17) from the calculated state estimated value. The correction unit 132 outputs the calculated SoC to the output unit 102.

補正部132は、モード情報がCV(Constant Voltage)モード、つまり定電圧モードである場合には、SoCをクーロンカウンタにより推定する。補正部132は、推定したSoCと、v、vとに基づいて、状態推定値を算出する。補正部132は、算出された状態推定値を、1ステップごとに算出部131に出力する。補正部132は、推定されたSoCを出力部102に出力する。 When the mode information is CV (Constant Voltage) mode, that is, constant voltage mode, correction unit 132 estimates SoC using a coulomb counter. The correction unit 132 calculates a state estimation value based on the estimated SoC and v 1 and v 2 . The correction unit 132 outputs the calculated state estimation value to the calculation unit 131 for each step. The correction unit 132 outputs the estimated SoC to the output unit 102.

判定部133は、出力部102から動作モードが入力されると、動作モードがCVモード(定電圧モード)であるか否かを判定する。判定部133は、動作モードがCVモードである場合には、モード情報をCVモードとして補正部132に出力する。判定部133は、動作モードがCVモードでない場合には、モード情報をCCモードとして補正部132に出力する。   When the operation mode is input from the output unit 102, the determination unit 133 determines whether the operation mode is the CV mode (constant voltage mode). When the operation mode is the CV mode, the determination unit 133 outputs the mode information to the correction unit 132 as the CV mode. When the operation mode is not the CV mode, the determination unit 133 outputs the mode information to the correction unit 132 as the CC mode.

次に、実施例の推定装置100の動作について説明する。   Next, the operation of the estimation apparatus 100 according to the embodiment will be described.

図5は、実施例の推定装置の処理の一例を示すフローチャートである。推定装置100の制御部130は、条件記憶部121から各種パラメータを読み込んで、算出部131、補正部132および判定部133に初期設定する。制御部130は、例えば、条件記憶部121を参照して、閾値r、閾値aを補正部132に設定する(ステップS101)。   FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of processing of the estimation apparatus according to the embodiment. The control unit 130 of the estimation apparatus 100 reads various parameters from the condition storage unit 121 and initializes them in the calculation unit 131, the correction unit 132, and the determination unit 133. For example, the control unit 130 refers to the condition storage unit 121 and sets the threshold value r and the threshold value a in the correction unit 132 (step S101).

推定装置100は、接続されたリチウムイオン二次電池のSoCの推定を開始する。測定部101は、測定された電流および端子電圧を、それぞれ測定電流および測定端子電圧として制御部130に出力する。また、測定部101は、リチウムイオン二次電池の動作モードを取得して制御部130に出力する。   The estimation apparatus 100 starts estimating the SoC of the connected lithium ion secondary battery. The measurement unit 101 outputs the measured current and terminal voltage to the control unit 130 as a measurement current and a measurement terminal voltage, respectively. In addition, the measurement unit 101 acquires the operation mode of the lithium ion secondary battery and outputs it to the control unit 130.

算出部131は、測定部101から測定電流および測定端子電圧が入力されると、カルマンフィルタを用いて、1ステップ前の状態推定値と、測定電流i(k)とに基づいて、SoCと、予測端子電圧y(k)と、状態推定値の逆行列と、カルマンゲインG(k)とを算出する(ステップS102)。   When the measurement current and the measurement terminal voltage are input from the measurement unit 101, the calculation unit 131 uses the Kalman filter to predict the SoC based on the state estimated value one step before and the measurement current i (k). A terminal voltage y (k), an inverse matrix of state estimation values, and a Kalman gain G (k) are calculated (step S102).

算出部131は、測定端子電圧と、予測端子電圧y(k)との差分y(k)とを算出する(ステップS103)。 The calculation unit 131 calculates a difference y * (k) between the measurement terminal voltage and the predicted terminal voltage y (k) (step S103).

補正部132は、測定部101から測定電流、つまり、当該ステップの測定電流i(k)が入力される。また、補正部132は、算出部131から状態推定値の逆行列と、差分y(k)と、カルマンゲインG(k)とが、1ステップごとに入力される。補正部132は、測定電流i(k)が閾値rより大きいか否かを判定する(ステップS104)。補正部132は、測定電流i(k)が閾値rより大きい場合には(ステップS104:肯定)、式(18)に示すように、差分y(k)を測定電流i(k)の絶対値で除算した値と、閾値rとを乗算して、差分の正規化値を算出する(ステップS105)。補正部132は、測定電流i(k)が閾値r以下の場合には(ステップS104:否定)、式(19)に示すように、差分y(k)を、そのまま差分の正規化値とする(ステップS106)。 The correction unit 132 receives the measurement current from the measurement unit 101, that is, the measurement current i (k) of the step. Further, the correction unit 132 receives the inverse matrix of the state estimation value, the difference y * (k), and the Kalman gain G (k) from the calculation unit 131 for each step. The correcting unit 132 determines whether or not the measured current i (k) is larger than the threshold value r (step S104). When the measured current i (k) is larger than the threshold value r (step S104: affirmative), the correction unit 132 calculates the difference y * (k) as the absolute value of the measured current i (k) as shown in Expression (18). The normalized value of the difference is calculated by multiplying the value divided by the value and the threshold value r (step S105). When the measured current i (k) is equal to or smaller than the threshold value r (No at Step S104), the correcting unit 132 uses the difference y * (k) as it is as the normalized value of the difference as shown in Expression (19). (Step S106).

判定部133は、出力部102から動作モードが入力されると、動作モードがCVモードであるか否かを判定する(ステップS107)。判定部133は、動作モードがCVモードである場合には(ステップS107:肯定)、モード情報をCVモードとして補正部132に出力する。判定部133は、動作モードがCVモードでない場合には(ステップS107:否定)、モード情報をCCモードとして補正部132に出力する。   When the operation mode is input from the output unit 102, the determination unit 133 determines whether or not the operation mode is the CV mode (step S107). When the operation mode is the CV mode (Step S107: Yes), the determination unit 133 outputs the mode information to the correction unit 132 as the CV mode. When the operation mode is not the CV mode (No at Step S107), the determination unit 133 outputs the mode information as the CC mode to the correction unit 132.

補正部132は、判定部133からCCモードであるモード情報が入力されると、式(20)に示すように、カルマンゲインG(k)と、差分の正規化値と、SoCの修正値とに基づいた値が、閾値aより大きいか否かを判定する(ステップS108)。補正部132は、カルマンゲインG(k)と、差分の正規化値と、SoCの修正値とに基づいた値が、閾値a以下の場合には(ステップS108:否定)、状態推定値を、式(21)に示すように算出する。つまり、補正部132は、状態推定値の逆行列に、カルマンゲインG(k)と差分の正規化値とを乗算した値を加算した値を状態推定値とする(ステップS109)。   When the mode information that is the CC mode is input from the determination unit 133, the correction unit 132, as shown in Expression (20), the Kalman gain G (k), the difference normalization value, the SoC correction value, It is determined whether the value based on is greater than the threshold value a (step S108). When the value based on the Kalman gain G (k), the normalized value of the difference, and the correction value of the SoC is equal to or less than the threshold value a (No at Step S108), the correction unit 132 determines the state estimated value as Calculation is performed as shown in Equation (21). That is, the correcting unit 132 sets a value obtained by adding a value obtained by multiplying the inverse matrix of the state estimated value by the Kalman gain G (k) and the normalized value of the difference as the state estimated value (step S109).

補正部132は、カルマンゲインG(k)と、差分の正規化値と、SoCの修正値とに基づいた値が、閾値aより大きい場合には(ステップS108:肯定)、式(22)に示すように、状態推定値の逆行列を状態推定値とする(ステップS110)。   When the value based on the Kalman gain G (k), the normalized value of the difference, and the corrected value of the SoC is larger than the threshold value a (Yes at Step S108), the correcting unit 132 sets the equation (22). As shown, an inverse matrix of state estimation values is used as a state estimation value (step S110).

補正部132は、判定部133からCVモードであるモード情報が入力されると(ステップS107:肯定)、SoCをクーロンカウンタにより推定する(ステップS111)。補正部132は、推定したSoCと、v、vとに基づいて、状態推定値を算出する。補正部132は、ステップS110またはステップS111によって算出された状態推定値を、1ステップごとに算出部131に出力する。 When the mode information indicating the CV mode is input from the determination unit 133 (step S107: Yes), the correction unit 132 estimates SoC using a coulomb counter (step S111). The correction unit 132 calculates a state estimation value based on the estimated SoC and v 1 and v 2 . The correction unit 132 outputs the state estimated value calculated in step S110 or step S111 to the calculation unit 131 for each step.

補正部132は、算出された状態推定値から式(17)によってSoCを算出する(ステップS112)。補正部132は、算出されたSoCを出力部102に出力する(ステップS113)。補正部132は、カルマンフィルタを次のステップに進めるために、kをインクリメントして(ステップS114)、ステップS102の処理に戻る。推定装置100は、ステップS102〜S114を繰り返す。これにより、大電流時における過剰な補正を防止し、突発的に発生する過剰な誤差に基づく過剰な補正を防止するので、充電率の推定精度の劣化を防止できる。   The correction unit 132 calculates the SoC from the calculated state estimated value according to the equation (17) (step S112). The correcting unit 132 outputs the calculated SoC to the output unit 102 (step S113). The correction unit 132 increments k to advance the Kalman filter to the next step (step S114), and returns to the process of step S102. The estimating apparatus 100 repeats steps S102 to S114. Thereby, excessive correction at the time of a large current is prevented, and excessive correction based on an excessive error that occurs suddenly is prevented, so that deterioration in charging rate estimation accuracy can be prevented.

このように、推定装置100は、電池の測定電流および測定端子電圧に基づいて、カルマンフィルタを用いて電池の充電率および予測端子電圧を算出し、測定端子電圧と予測端子電圧との差分を算出する。また、推定装置100は、差分を測定電流の絶対値で除算した値と、カルマンフィルタのカルマンゲインとに基づいて、充電率を補正する。その結果、充電率の推定精度の劣化を防止できる。すなわち、推定装置100は、等価電気回路モデル誤差、測定誤差、動作モードの違いによる突発性の誤差によるSoC推定精度の劣化を防止できる。   As described above, the estimation apparatus 100 calculates the charging rate and the predicted terminal voltage of the battery using the Kalman filter based on the measured current and the measured terminal voltage of the battery, and calculates the difference between the measured terminal voltage and the predicted terminal voltage. . Further, the estimating apparatus 100 corrects the charging rate based on the value obtained by dividing the difference by the absolute value of the measured current and the Kalman gain of the Kalman filter. As a result, it is possible to prevent deterioration in the estimation accuracy of the charging rate. That is, the estimation apparatus 100 can prevent deterioration of the SoC estimation accuracy due to the sudden error due to the difference in equivalent electric circuit model error, measurement error, and operation mode.

また、推定装置100は、測定電流の絶対値が所定値を超える場合に、差分を測定電流の絶対値で除算した値と、カルマンフィルタのカルマンゲインとに基づいて、充電率を補正する。また、推定装置100は、測定電流の絶対値が所定値以下の場合に、差分とカルマンフィルタのカルマンゲインとに基づいて、充電率を補正する。その結果、大電流時における過剰な補正を防止できる。   Further, when the absolute value of the measured current exceeds a predetermined value, the estimating apparatus 100 corrects the charging rate based on the value obtained by dividing the difference by the absolute value of the measured current and the Kalman gain of the Kalman filter. In addition, the estimation device 100 corrects the charging rate based on the difference and the Kalman gain of the Kalman filter when the absolute value of the measured current is equal to or less than a predetermined value. As a result, excessive correction at a large current can be prevented.

また、推定装置100は、充電率を補正する補正値に所定の修正値を乗じた値が所定値以上の場合に、補正値をゼロとして充電率を補正する。その結果、突発的に発生する過剰な誤差に基づく過剰な補正を防止できる。   In addition, when the value obtained by multiplying the correction value for correcting the charging rate by a predetermined correction value is equal to or greater than the predetermined value, the estimating apparatus 100 corrects the charging rate by setting the correction value to zero. As a result, excessive correction based on excessive errors that occur suddenly can be prevented.

また、推定装置100は、さらに、電池の動作モードが定電圧モードであるか否かを判定する。また、推定装置100は、電池が定電圧モードである場合に、充電率を補正する補正値をゼロとして充電率を補正する。その結果、SoCの推定モデルが異なることによる過剰な補正を防止できる。   Further, the estimating apparatus 100 further determines whether or not the battery operation mode is the constant voltage mode. Further, when the battery is in the constant voltage mode, the estimating apparatus 100 corrects the charging rate with a correction value for correcting the charging rate as zero. As a result, it is possible to prevent excessive correction due to different SoC estimation models.

なお、上記実施例では、二次電池の一例として、リチウムイオン二次電池を挙げたが、これに限定されない。推定装置100は、対象となる電池のOCV特性曲線と、等価電気回路モデルとが得られれば、他の種類の電池に対してもSoCを推定することができる。他の電池としては、例えば、リチウムイオンポリマー二次電池、カルシウムイオン二次電池、ナノワイヤバッテリ、ニッケル水素二次電池、鉛蓄電池等にも適用できる。また、リチウムイオン二次電池としては、コバルト酸リチウムイオン電池、リン酸鉄リチウムイオン電池等に適用できる。これにより、多種の電池のSoCを推定できる。   In the above embodiment, a lithium ion secondary battery is used as an example of the secondary battery, but the present invention is not limited to this. The estimation device 100 can estimate the SoC for other types of batteries as long as the OCV characteristic curve of the target battery and the equivalent electric circuit model are obtained. Other batteries can be applied to, for example, lithium ion polymer secondary batteries, calcium ion secondary batteries, nanowire batteries, nickel metal hydride secondary batteries, lead storage batteries, and the like. Moreover, as a lithium ion secondary battery, it can apply to a lithium cobalt oxide battery, a lithium iron phosphate battery, etc. Thereby, SoC of various batteries can be estimated.

また、上記実施例では、等価電気回路モデルとして、電流変化に対して過渡的な電圧の変化を表すRC回路として、R、および、Rの2組のRC回路を用いたが、これに限定されない。推定装置100は、等価電気回路モデルとして、例えば、3組以上とした等価電気回路モデルを用いてもよい。これにより、等価電気回路モデルの精度が上がるので、カルマンフィルタによるSoCの推定精度が向上する。 In the above embodiment, two RC circuits of R 1 C 1 and R 2 C 2 are used as an RC circuit representing a transient voltage change with respect to a current change as an equivalent electric circuit model. However, it is not limited to this. The estimation apparatus 100 may use, for example, three or more equivalent electric circuit models as the equivalent electric circuit model. As a result, the accuracy of the equivalent electric circuit model is improved, so that the SoC estimation accuracy by the Kalman filter is improved.

また、図示した各部の各構成要素は、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各部の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。例えば、補正部132と判定部133とを統合して、電池の動作モードによる判定を補正と同時に行うようにしてもよい。   In addition, each component of each part illustrated does not necessarily need to be physically configured as illustrated. In other words, the specific form of distribution / integration of each part is not limited to the one shown in the figure, and all or a part thereof may be functionally or physically distributed / integrated in arbitrary units according to various loads and usage conditions. Can be configured. For example, the correction unit 132 and the determination unit 133 may be integrated so that the determination based on the battery operation mode is performed simultaneously with the correction.

さらに、各部で行われる各種処理機能は、CPU(又はMPU、MCU(Micro Controller Unit)等のマイクロ・コンピュータ)上で、その全部又は任意の一部を実行するようにしても良い。また、各種処理機能は、CPU(又はMPU、MCU等のマイクロ・コンピュータ)で解析実行されるプログラム上、又はワイヤードロジックによるハードウェア上で、その全部又は任意の一部を実行するようにしても良いことは言うまでもない。   Further, various processing functions performed in each unit may be executed entirely or arbitrarily on a CPU (or a microcomputer such as an MPU or MCU (Micro Controller Unit)). The various processing functions may be executed entirely or arbitrarily on a program that is analyzed and executed by a CPU (or a microcomputer such as an MPU or MCU) or hardware based on wired logic. It goes without saying that it is good.

ところで、上記の実施例で説明した各種の処理は、予め用意されたプログラムをコンピュータで実行することで実現できる。そこで、以下では、上記の実施例と同様の機能を有するプログラムを実行するコンピュータの一例を説明する。図6は、推定プログラムを実行するコンピュータの一例を示す説明図である。   By the way, the various processes described in the above embodiments can be realized by executing a program prepared in advance by a computer. Therefore, in the following, an example of a computer that executes a program having the same function as in the above embodiment will be described. FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating an example of a computer that executes an estimation program.

図6が示すように、コンピュータ200は、各種演算処理を実行するCPU201と、ユーザからのデータ入力を受け付ける入力装置202と、モニタ203とを有する。また、コンピュータ200は、記憶媒体からプログラム等を読み取る媒体読取装置204と、他の装置と接続するためのインタフェース装置205と、他の装置と有線または無線により接続するための通信装置206とを有する。また、コンピュータ200は、各種情報を一時記憶するRAM207と、ハードディスク装置208とを有する。また、各装置201〜208は、バス209に接続される。コンピュータ200は、例えば、電気自動車や電動バイクの制御装置、スマートフォン、ノート型のパーソナルコンピュータ等である。   As illustrated in FIG. 6, the computer 200 includes a CPU 201 that executes various arithmetic processes, an input device 202 that receives data input from a user, and a monitor 203. The computer 200 also includes a medium reading device 204 that reads a program or the like from a storage medium, an interface device 205 for connecting to another device, and a communication device 206 for connecting to another device by wire or wirelessly. . The computer 200 also includes a RAM 207 that temporarily stores various types of information and a hard disk device 208. Each device 201 to 208 is connected to a bus 209. The computer 200 is, for example, a control device for an electric vehicle or an electric motorcycle, a smartphone, a notebook personal computer, or the like.

ハードディスク装置208には、図1に示した算出部131、補正部132および判定部133の各処理部と同様の機能を有する情報処理プログラムが記憶される。また、ハードディスク装置208には、条件記憶部121が記憶される。また、ハードディスク装置208には、情報処理プログラムを実現するための各種データが記憶される。モニタ203は、図1に示した出力部102と同様の機能を有する。インタフェース装置205は、図1に示した測定部101と同様の機能を有する。インタフェース装置205は、例えば印刷装置が接続された場合には印刷装置と一体として、図1に示した出力部102と同様の機能を有する。また、インタフェース装置205は、例えば、データロガー等が接続され、リチウムイオン二次電池の充放電の状態を記録できるようにしてもよい。通信装置206は、例えば他のコンピュータからコンピュータ200の状態を把握する場合に、入力部101および出力部102と同様の機能を有する。   The hard disk device 208 stores an information processing program having the same functions as the processing units of the calculation unit 131, the correction unit 132, and the determination unit 133 illustrated in FIG. The hard disk device 208 stores a condition storage unit 121. Also, the hard disk device 208 stores various data for realizing the information processing program. The monitor 203 has the same function as the output unit 102 shown in FIG. The interface device 205 has the same function as the measurement unit 101 shown in FIG. For example, when a printing device is connected, the interface device 205 is integrated with the printing device and has the same function as the output unit 102 shown in FIG. Further, the interface device 205 may be connected to, for example, a data logger so that the charge / discharge state of the lithium ion secondary battery can be recorded. The communication device 206 has the same functions as the input unit 101 and the output unit 102, for example, when the state of the computer 200 is grasped from another computer.

CPU201は、ハードディスク装置208に記憶された各プログラムを読み出して、RAM207に展開して実行することで、各種の処理を行う。また、これらのプログラムは、コンピュータ200を図1に示した算出部131、補正部132および判定部133として機能させることができる。   The CPU 201 reads out each program stored in the hard disk device 208, develops it in the RAM 207, and executes it to perform various processes. In addition, these programs can cause the computer 200 to function as the calculation unit 131, the correction unit 132, and the determination unit 133 illustrated in FIG.

なお、上記の情報処理プログラムは、必ずしもハードディスク装置208に記憶されている必要はない。例えば、コンピュータ200が読み取り可能な記憶媒体に記憶されたプログラムを、コンピュータ200が読み出して実行するようにしてもよい。コンピュータ200が読み取り可能な記憶媒体は、例えば、CD−ROMやDVDディスク、USB(Universal Serial Bus)メモリ等の可搬型記録媒体、フラッシュメモリ等の半導体メモリ、ハードディスクドライブ等が対応する。また、公衆回線、インターネット、LAN(Local Area Network)等に接続された装置にこの情報処理プログラムを記憶させておき、コンピュータ200がこれらから情報処理プログラムを読み出して実行するようにしてもよい。なお、コンピュータ200は、CPU201と、RAM207と、ハードディスク装置208を代替する不揮発性メモリ(例えば、フラッシュメモリ)と、測定部101および出力部102と同様の機能を有するインタフェース装置205とを有する構成としてもよい。当該構成では、コンピュータ200は、例えば、リチウムイオン二次電池に組み込まれるモジュールや、MPUを用いたいわゆる組込用マイコン等としてもよい。   Note that the above information processing program is not necessarily stored in the hard disk device 208. For example, the computer 200 may read and execute a program stored in a storage medium readable by the computer 200. The storage medium readable by the computer 200 corresponds to, for example, a portable recording medium such as a CD-ROM, a DVD disk, a USB (Universal Serial Bus) memory, a semiconductor memory such as a flash memory, a hard disk drive, and the like. Alternatively, the information processing program may be stored in a device connected to a public line, the Internet, a LAN (Local Area Network), etc., and the computer 200 may read out and execute the information processing program therefrom. The computer 200 includes a CPU 201, a RAM 207, a nonvolatile memory (for example, a flash memory) that replaces the hard disk device 208, and an interface device 205 having the same functions as the measurement unit 101 and the output unit 102. Also good. In this configuration, the computer 200 may be, for example, a module incorporated in a lithium ion secondary battery, a so-called embedded microcomputer using an MPU, or the like.

100 推定装置
101 測定部
102 出力部
120 記憶部
121 条件記憶部
130 制御部
131 算出部
132 補正部
133 判定部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Estimation apparatus 101 Measuring part 102 Output part 120 Storage part 121 Condition storage part 130 Control part 131 Calculation part 132 Correction part 133 Determination part

Claims (5)

コンピュータに、
電池の等価電気回路モデルのパラメータと、OCV特性曲線から求められた電池の充電率とから、カルマンフィルタの状態推定値を定義し、
前記状態推定値の予測値を、1ステップ前の状態推定値と、前記電池の測定電流とから算出する関数を定義し、
記カルマンフィルタのカルマンゲインと、前記電池の測定端子電圧と予測端子電圧との差分とに基づいて生成された補正値を用いて、前記予測値を補正し、
補正した前記予測値における前記充電率の成分を抽出して前記充電率を推定する、処理を実行させ、
前記補正する処理は、前記測定電流の絶対値が所定値を超える場合に、前記差分に代えて、前記差分を前記測定電流の絶対値で除算した値を採用し、前記測定電流の絶対値が所定値以下の場合に、前記差分を採用する、
ことを特徴とする電池の充電率を推定する推定プログラム。
On the computer,
From the parameters of the equivalent electric circuit model of the battery and the charging rate of the battery obtained from the OCV characteristic curve, the state estimated value of the Kalman filter is defined,
Define a function for calculating the predicted value of the state estimated value from the state estimated value one step before and the measured current of the battery,
By using the Kalman gain before Symbol Kalman filter, a correction value that is generated based on the difference between the measured terminal voltage and the predicted terminal voltage of the battery, it corrects the predicted value,
Extracting a component of the charging rate in the corrected predicted value and estimating the charging rate;
The correction process adopts a value obtained by dividing the difference by the absolute value of the measurement current instead of the difference when the absolute value of the measurement current exceeds a predetermined value, and the absolute value of the measurement current is When the difference is equal to or less than a predetermined value, the difference is adopted.
An estimation program for estimating a charging rate of a battery.
前記補正する処理は、前記カルマンゲインと、前記差分または前記差分に代えて採用した値と、過剰な補正を防止するための修正値とを乗じた値が所定値より大きい場合に、前記補正値をゼロとして前記予測値を補正することを特徴とする請求項1に記載の電池の充電率を推定する推定プログラム。   The correction process is performed when the value obtained by multiplying the Kalman gain, the difference or a value adopted instead of the difference, and a correction value for preventing excessive correction is larger than a predetermined value. The estimation program for estimating the charging rate of the battery according to claim 1, wherein the predicted value is corrected with zero being zero. 前記コンピュータに、
さらに、前記電池の動作モードが定電圧モードであるか否かを判定する処理を実行させ、
前記補正する処理は、前記電池が前記定電圧モードである場合に、クーロンカウンタにより前記充電率を推定し、推定した前記充電率と前記パラメータとに基づいて算出した前記状態推定値の予測値を、補正した前記予測値とすることを特徴とする請求項1または2に記載の電池の充電率を推定する推定プログラム。
In the computer,
Further, a process for determining whether or not the battery operation mode is a constant voltage mode is executed,
When the battery is in the constant voltage mode, the correcting process estimates the charging rate using a coulomb counter, and calculates a predicted value of the state estimated value calculated based on the estimated charging rate and the parameter. The estimation program for estimating the charging rate of the battery according to claim 1, wherein the predicted value is corrected.
コンピュータが、
電池の等価電気回路モデルのパラメータと、OCV特性曲線から求められた電池の充電率とから、カルマンフィルタの状態推定値を定義し、
前記状態推定値の予測値を、1ステップ前の状態推定値と、前記電池の測定電流とから算出する関数を定義し、
記カルマンフィルタのカルマンゲインと、前記電池の測定端子電圧と予測端子電圧との差分とに基づいて生成された補正値を用いて、前記予測値を補正し、
補正した前記予測値における前記充電率の成分を抽出して前記充電率を推定する、処理を実行し、
前記補正する処理は、前記測定電流の絶対値が所定値を超える場合に、前記差分に代えて、前記差分を前記測定電流の絶対値で除算した値を採用し、前記測定電流の絶対値が所定値以下の場合に、前記差分を採用する、
ことを特徴とする電池の充電率を推定する推定方法。
Computer
From the parameters of the equivalent electric circuit model of the battery and the charging rate of the battery obtained from the OCV characteristic curve, the state estimated value of the Kalman filter is defined,
Define a function for calculating the predicted value of the state estimated value from the state estimated value one step before and the measured current of the battery,
By using the Kalman gain before Symbol Kalman filter, a correction value that is generated based on the difference between the measured terminal voltage and the predicted terminal voltage of the battery, it corrects the predicted value,
Performing a process of extracting the charge rate component in the corrected predicted value and estimating the charge rate;
The correction process adopts a value obtained by dividing the difference by the absolute value of the measurement current instead of the difference when the absolute value of the measurement current exceeds a predetermined value, and the absolute value of the measurement current is When the difference is equal to or less than a predetermined value, the difference is adopted.
An estimation method for estimating a charging rate of a battery.
電池の等価電気回路モデルのパラメータと、OCV特性曲線から求められた電池の充電率とから、カルマンフィルタの状態推定値を定義し、前記状態推定値の予測値を、1ステップ前の状態推定値と、前記電池の測定電流とから算出する関数を定義する定義部と、
記カルマンフィルタのカルマンゲインと、前記電池の測定端子電圧と予測端子電圧との差分とに基づいて生成された補正値を用いて、前記予測値を補正する補正部と、
補正した前記予測値における前記充電率の成分を抽出して前記充電率を推定する推定部と、を有し、
前記補正部は、前記測定電流の絶対値が所定値を超える場合に、前記差分に代えて、前記差分を前記測定電流の絶対値で除算した値を採用し、前記測定電流の絶対値が所定値以下の場合に、前記差分を採用する、
ことを特徴とする電池の充電率を推定する推定装置。
A state estimated value of the Kalman filter is defined from the parameters of the equivalent electric circuit model of the battery and the charging rate of the battery obtained from the OCV characteristic curve, and the predicted value of the state estimated value is defined as the state estimated value of one step before A definition part for defining a function to be calculated from the measured current of the battery;
And Kalman gain before Symbol Kalman filter, and a correction unit using said correction value that is generated based on the difference between the measured terminal voltage and the predicted terminal voltage of the battery, corrects the predicted value,
An estimation unit that extracts the charge rate component in the corrected predicted value and estimates the charge rate;
When the absolute value of the measurement current exceeds a predetermined value, the correction unit adopts a value obtained by dividing the difference by the absolute value of the measurement current instead of the difference, and the absolute value of the measurement current is predetermined. When the value is less than or equal to the value, the difference is adopted.
An estimation apparatus for estimating a charging rate of a battery.
JP2013247732A 2013-11-29 2013-11-29 Estimation program for estimating battery charging rate, estimation method for estimating battery charging rate, and estimation device for estimating battery charging rate Expired - Fee Related JP6421411B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013247732A JP6421411B2 (en) 2013-11-29 2013-11-29 Estimation program for estimating battery charging rate, estimation method for estimating battery charging rate, and estimation device for estimating battery charging rate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013247732A JP6421411B2 (en) 2013-11-29 2013-11-29 Estimation program for estimating battery charging rate, estimation method for estimating battery charging rate, and estimation device for estimating battery charging rate

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015105863A JP2015105863A (en) 2015-06-08
JP6421411B2 true JP6421411B2 (en) 2018-11-14

Family

ID=53436051

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013247732A Expired - Fee Related JP6421411B2 (en) 2013-11-29 2013-11-29 Estimation program for estimating battery charging rate, estimation method for estimating battery charging rate, and estimation device for estimating battery charging rate

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6421411B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12188986B2 (en) 2020-05-15 2025-01-07 Lg Energy Solution, Ltd. Apparatus and method for diagnosing a battery

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6330605B2 (en) * 2014-09-25 2018-05-30 富士通株式会社 Estimation program, estimation method, and estimation apparatus
WO2017179175A1 (en) * 2016-04-14 2017-10-19 富士通株式会社 Estimation device, estimation program, and charging control device
CN106093783A (en) * 2016-06-03 2016-11-09 哈尔滨工业大学 The battery SOC method of estimation that Kalman filtering merges with data-driven
WO2018025306A1 (en) * 2016-08-01 2018-02-08 富士通株式会社 Estimation device, estimation program, and charging control device
JP6978339B2 (en) * 2018-02-16 2021-12-08 株式会社半導体エネルギー研究所 Secondary battery charge status estimation device and abnormality detection device, and secondary battery management system
CN117741450B (en) * 2024-02-21 2024-05-14 新风光电子科技股份有限公司 Energy storage battery detection method for electrical parameter analysis

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6534954B1 (en) * 2002-01-10 2003-03-18 Compact Power Inc. Method and apparatus for a battery state of charge estimator
JP4967362B2 (en) * 2006-02-09 2012-07-04 トヨタ自動車株式会社 Secondary battery remaining capacity estimation device
KR100804698B1 (en) * 2006-06-26 2008-02-18 삼성에스디아이 주식회사 The method of assuming the state of charge of the battery, battery management system using the method and the driving method of the battery management system using the method
JP5595361B2 (en) * 2011-09-27 2014-09-24 プライムアースEvエナジー株式会社 Secondary battery charge state estimation device
JP5798067B2 (en) * 2012-03-13 2015-10-21 プライムアースEvエナジー株式会社 Secondary battery state estimation device
JP6299187B2 (en) * 2013-11-29 2018-03-28 富士通株式会社 Estimation program, estimation method, and estimation apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12188986B2 (en) 2020-05-15 2025-01-07 Lg Energy Solution, Ltd. Apparatus and method for diagnosing a battery

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015105863A (en) 2015-06-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6221884B2 (en) Estimation program, estimation method, and estimation apparatus
JP6421411B2 (en) Estimation program for estimating battery charging rate, estimation method for estimating battery charging rate, and estimation device for estimating battery charging rate
JP6488105B2 (en) Storage battery evaluation apparatus and method
CN102124354B (en) Device and method for estimating battery resistance characteristics using battery voltage behaviour
EP3745151B1 (en) Method and apparatus for correcting soc, battery management system and storage medium
KR102452548B1 (en) Apparatus for determination battery degradation, system having the same and method thereof
JP6330605B2 (en) Estimation program, estimation method, and estimation apparatus
JP6213333B2 (en) Estimation program, estimation method, and estimation apparatus
JP6299187B2 (en) Estimation program, estimation method, and estimation apparatus
JP6404832B2 (en) Method of determining control technical observer for SoC
CN102203626B (en) Apparatus and method for cell balancing using the voltage variation behavior of battery cell
KR102080632B1 (en) Battery management system and its operating method
JP7490921B2 (en) Method and apparatus for detecting lithium plating and for obtaining polarization ratio - Patents.com
RU2524050C1 (en) Assessment device of accumulator state, and assessment method of accumulator state
US20180106868A1 (en) Method for estimating a battery state of health
WO2017000912A2 (en) Battery state of health detection device and method
US12057557B2 (en) Battery model and control application calibration systems and methods
JP6509725B2 (en) Estimating the state of charge of the battery
CN101803104B (en) System and method for estimating long term characteristics of battery
US20170176544A1 (en) Method for estimating degradation of rechargeable battery, degradation estimation circuit, electronic apparatus and vehicle including same
JP6171897B2 (en) Approximation function creation program, approximation function creation method, approximation function creation device, and charging rate estimation program
JP6018388B2 (en) Secondary battery capacity deterioration estimation method and estimation device
CN101688899A (en) Apparatus for estimating open circuit voltage of battery, apparatus for estimating state of charge of battery, and method for controlling the same
CN101809456A (en) System and method for estimating long term characteristics of battery
WO2017179175A1 (en) Estimation device, estimation program, and charging control device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160804

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170707

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170718

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170908

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180109

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180131

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180612

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180615

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

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180918

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20181001

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6421411

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees