JP2019211248A - 二次電池パラメータ推定装置、二次電池パラメータ推定方法及びプログラム - Google Patents
二次電池パラメータ推定装置、二次電池パラメータ推定方法及びプログラム Download PDFInfo
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Abstract
Description
最初に本開示の実施態様を列挙して説明する。また、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
以下、本実施形態に係る二次電池パラメータ推定装置を、二次電池ユニット50の状態を監視する電池監視装置100に適用した具体例について詳述する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。また、実施形態で記載されている技術的特徴は、お互いに組み合わせることが可能である。
図1は、実施形態1の二次電池パラメータ推定装置としての電池監視装置100を搭載した車両1の要部の構成の一例を示すブロック図である。車両1は、電池監視装置100、二次電池ユニット50、リレー11、12、インバータ13、モータ14、DC/DCコンバータ15、電池16、電気負荷17、始動スイッチ18及び充電器19を備える。
SOCo=SOCin±{ΣIbi×Δt(i=1,2,…,m)/FCC}
符号±:+(プラス)及び−(マイナス)夫々は充電時及び放電時に対応
数値m:SOCinを求めたときから現時点までの充放電電流の積算回数
+(1+a1)・OCV・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(1)
b0=Ra・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(2)
b1=TsRa/(RbCb)+Ts/Cb−Ra・・・・・・・・・・・・・・(3)
a1=Ts/(RbCb)−1・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(4)
但し、
uL:取得した電圧
i:取得した充放電電流
Ts:取得する周期
k:取得時点を示す整数
Rb=(b1−a1b0)/(1+a1)・・・・・・・・・・・・・・・・・・(6)
Cb=Ts/(b1−a1b0)・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(7)
図8は、従来手法によりパラメータ(Ra,Rb,Cb)を推定した際の真値及び推定値に関する説明図である。図8の横軸は、時間を表し、図8の上図の縦軸は図5Aに示す等価回路モデルにおける抵抗Raの抵抗値を示し、中図の縦軸は抵抗Rbの抵抗値を示し、下図の縦軸はコンデンサCbの容量を示す。図8において、破線は真値を示し、実線は推定値を示す。図8における推定値は、従来手法により等価回路モデルの3つのパラメータ(Ra,Rb,Cb)を、例えば逐次最小二乗法により同定し、推定したものである。図8に示すごとく、真値に対し、推定した3つのパラメータは上下に振れていることがわかる。特に拡散抵抗部分に関するパラメータである拡散抵抗(Rb)及び電気二重層容量(Cb)の振れ幅は、大きい。
図9は、実施形態1の手法によりパラメータ(Rb,Cb)を推定した際の真値及び推定値に関する説明図である。図9の横軸は、時間を表し、図9の上図の縦軸は図5Aに示す等価回路モデルにおける抵抗Raの抵抗値を示し、中図の縦軸は抵抗Rbの抵抗値を示し、下図の縦軸はコンデンサCbの容量を示す。図9において、破線は真値を示し、実線は算出値又は推定値を示す。図9において、上図に示される内部抵抗(Ra)は、実施形態1による抵抗算出部118が算出した内部抵抗である。図9の中図、下図に示される拡散抵抗(Rb)及び電気二重層容量(Cb)の2つのパラメータ(拡散抵抗部分に関するパラメータ)は、例えば逐次最小二乗法により同定し、推定したものである。抵抗算出部118が算出した内部抵抗は、真値にかなり近似していることがわかる。また、逐次最小二乗法により同定し、推定するパラメータを拡散抵抗(Rb)及び電気二重層容量(Cb)の2つとすることで、図8に示す従来手法による推定値と比較して、真値に近似させることができる。逐次最小二乗法等を用いた同定式により推定するパラメータを3つから2つにし、パラメータを推定する方法と、当該推定する方法とは異なる方法である内部抵抗の算出方法とを組み合わせることで、二次電池のパラメータの推定精度を高くすることができる。
実施形態1にて、満充電容量FCCは、予め決定された値としたがこれに限定されない。電池監視装置100は、所定のタイミングにて満充電容量を導出し、導出した満充電容量に基づいて、充電率SOC、開放電圧OCVを導出するものであってもよい。
11 リレー
12 リレー
13 インバータ
14 モータ
15 DC/DCコンバータ
16 電池
17 電気負荷
18 始動スイッチ
19 充電器
50 二次電池ユニット
50a 電圧検出線
50b 電流検出線
50c 温度検出線
51 セル
52 電圧センサ
53 電流センサ
54 温度センサ
100 電池監視装置
110 制御部
111 電圧取得部
112 電流取得部
113 温度取得部
114 内部パラメータ推定部
115 電流積算部
116 切替判定部
117 待機時間特定部
118 抵抗算出部
119 充電率算出部
120 開放電圧導出部
121 タイマ
122 記憶部
122P プログラム
123 記録媒体
Claims (8)
- 二次電池の電圧を取得する電圧取得部と、
前記二次電池の電流を取得する電流取得部と、
前記電圧取得部が取得した電圧及び前記電流取得部が取得した電流に基づいて、前記二次電池の等価回路モデルにおける該二次電池の内部抵抗を除いた拡散抵抗部分に関するパラメータを推定する推定部と、
該電流取得部で取得した電流に基づいて前記二次電池の充放電の切替えの有無を判定する切替判定部と、
前記二次電池のインピーダンススペクトルにて、所定のイオンの拡散過程に起因する拡散インピーダンスが前記二次電池のインピーダンスに寄与する境界周波数域に基づいて待機時間を特定する特定部と、
前記切替判定部で充放電の切替え有りと判定した場合、前記特定部で特定した待機時間後に前記電圧取得部で取得した電圧及び前記電流取得部で取得した電流に基づいて前記二次電池の内部抵抗を算出する抵抗算出部と
を備える二次電池パラメータ推定装置。 - 取得した前記二次電池の初期充電率、該初期充電率を取得した以降の充放電電流及び前記二次電池の満充電容量に基づいて、前記二次電池の充電率を算出する充電率算出部と、
前記充電率算出部が算出した充電率に基づき前記二次電池の開放電圧を導出する開放電圧導出部を備え、
前記推定部は、前記開放電圧導出部が導出した開放電圧、前記電圧取得部が取得した電圧及び前記電流取得部が取得した電流に基づいて、前記拡散抵抗部分に関するパラメータを推定する
請求項1に記載の二次電池パラメータ推定装置。 - 前記推定部は、所定の周期にて前記拡散抵抗部分に関するパラメータを推定し、
前記抵抗算出部は、前記推定部によるパラメータの推定に並行して、前記内部抵抗を算出する
請求項1又は請求項2に記載の二次電池パラメータ推定装置。 - 前記推定部は、逐次最小二乗法により前記拡散抵抗部分に関するパラメータを推定する
請求項1から請求項3のいずれか一つに記載の二次電池パラメータ推定装置。 - 前記推定部は、カルマンフィルタを用いて前記拡散抵抗部分に関するパラメータを推定する
請求項1から請求項3のいずれか一つに記載の二次電池パラメータ推定装置。 - 前記等価回路モデルは、抵抗及びコンデンサの組合せによって表させる
請求項1から請求項5のいずれか一つに記載の二次電池パラメータ推定装置。 - 二次電池の電圧及び電流を取得し、
取得した前記電圧及び電流に基づいて、前記二次電池の等価回路モデルにおける該二次電池の内部抵抗を除いた拡散抵抗部分に関するパラメータを推定し、
取得した前記電流に基づいて前記二次電池の充放電の切替えの有無を判定し、
前記二次電池のインピーダンススペクトルにて、所定のイオンの拡散過程に起因する拡散インピーダンスが前記二次電池のインピーダンスに寄与する境界周波数域に基づいて待機時間を特定し、
充放電の切替え有りと判定した場合、特定した前記待機時間後に取得した電圧及び電流に基づいて前記二次電池の内部抵抗を算出する
二次電池パラメータ推定方法。 - コンピュータに
二次電池の電圧及び電流を取得し、
取得した前記電圧及び電流に基づいて、前記二次電池の等価回路モデルにおける該二次電池の内部抵抗を除いた拡散抵抗部分に関するパラメータを推定し、
取得した前記電流に基づいて前記二次電池の充放電の切替えの有無を判定し、
前記二次電池のインピーダンススペクトルにて、所定のイオンの拡散過程に起因する拡散インピーダンスが前記二次電池のインピーダンスに寄与する境界周波数域に基づいて待機時間を特定し、
充放電の切替え有りと判定した場合、特定した前記待機時間後に取得した電圧及び電流に基づいて前記二次電池の内部抵抗を算出する
処理を実行させるためのプログラム。
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