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JP5625244B2 - Secondary battery capacity estimation device - Google Patents

Secondary battery capacity estimation device Download PDF

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JP5625244B2
JP5625244B2 JP2009045924A JP2009045924A JP5625244B2 JP 5625244 B2 JP5625244 B2 JP 5625244B2 JP 2009045924 A JP2009045924 A JP 2009045924A JP 2009045924 A JP2009045924 A JP 2009045924A JP 5625244 B2 JP5625244 B2 JP 5625244B2
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Description

本発明は、二次電池の容量推定装置に関するものである。   The present invention relates to a capacity estimation device for a secondary battery.

二次電池の制御装置として、所定の電池モデル式中のパラメータ(内部抵抗、時定数)を、適応デジタルフィルタを用いて推定し、推定したパラメータと、二次電池の電流および端子電圧の計測値とから、二次電池の開路電圧を推定し、予め実験等によって求めた開路電圧−充電率の関係と推定した開路電圧とを用いて二次電池の充電率を推定する制御装置が知られている(特許文献1参照)。   As a secondary battery control device, parameters (internal resistance, time constant) in a given battery model formula are estimated using an adaptive digital filter, and the estimated parameters and measured values of secondary battery current and terminal voltage Therefore, a control device that estimates the open circuit voltage of a secondary battery and estimates the charge rate of the secondary battery using the estimated open circuit voltage and the relationship between the open circuit voltage and the charge rate obtained in advance through experiments or the like is known. (See Patent Document 1).

特許第3714246号公報Japanese Patent No. 3714246

しかしながら、上記従来技術においては、適応デジタルフィルタにより演算を行う際における、開路電圧の推定精度は、二次電池に供給される電流の波形に依存するため、供給される電流がほぼ一定である場合や、所定の周波数で電流が供給される場合には、二次電池の総容量(満充電時の容量)を適切に推定することができないという課題があった。   However, in the above prior art, when the calculation is performed by the adaptive digital filter, the open circuit voltage estimation accuracy depends on the waveform of the current supplied to the secondary battery, and therefore the supplied current is almost constant. In addition, when current is supplied at a predetermined frequency, there is a problem that the total capacity (capacity at full charge) of the secondary battery cannot be estimated appropriately.

本発明が解決しようとする課題は、二次電池の総容量を適切に推定することができる二次電池の容量推定装置を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide a capacity estimation device for a secondary battery that can appropriately estimate the total capacity of the secondary battery.

本発明は、充電電流に所定パターンの検出用電流を重畳させ、検出用電流を重畳させた際における二次電池の電流および端子電圧の計測値から、適応デジタルフィルタを用いて、二次電池の開路電圧および充電率を推定し、これに基づき、二次電池の総容量推定を行うものであり、この際において、充電電流に重畳させる検出用電流の振幅を、充電開始時における二次電池の充電率、二次電池の温度、および二次電池について推定された総容量の前回値から選択される少なくとも1つに基づいて設定することにより、上記課題を解決する。 The present invention superimposes a detection current of a predetermined pattern on the charging current, and uses the adaptive digital filter to calculate the secondary battery current from the measured values of the secondary battery current and the terminal voltage when the detection current is superimposed. The open circuit voltage and the charging rate are estimated, and based on this, the total capacity of the secondary battery is estimated . At this time, the amplitude of the detection current superimposed on the charging current is determined by the secondary battery at the start of charging. The above-described problem is solved by setting the charging rate, the temperature of the secondary battery, and at least one selected from the previous value of the total capacity estimated for the secondary battery .

本発明によれば、充電電流に所定パターンの検出用電流を重畳させた際における二次電池の電流および端子電圧から、適応デジタルフィルタを用いて、二次電池の開路電圧および充電率の推定を行い、これに基づき、二次電池の総容量を推定するため、二次電池の総容量の推定精度の向上が可能となる。   According to the present invention, the open circuit voltage and the charging rate of the secondary battery are estimated using the adaptive digital filter from the current and the terminal voltage of the secondary battery when the detection current of a predetermined pattern is superimposed on the charging current. Since the total capacity of the secondary battery is estimated based on this, the estimation accuracy of the total capacity of the secondary battery can be improved.

図1は、本実施形態に係る二次電池の制御システムの構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a control system for a secondary battery according to the present embodiment. 図2は、第1実施形態に係る電子制御ユニット30の機能ブロック図である。FIG. 2 is a functional block diagram of the electronic control unit 30 according to the first embodiment. 図3は、二次電池の電池モデルを示す等価回路モデルを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an equivalent circuit model showing a battery model of the secondary battery. 図4は、二次電池の開路電圧−充電率特性の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of an open circuit voltage-charge rate characteristic of the secondary battery. 図5は、二次電池の充電方法の一例を示すタイムチャートである。FIG. 5 is a time chart showing an example of a charging method of the secondary battery. 図6は、二次電池の充電方法の他の例を示すタイムチャートである。FIG. 6 is a time chart showing another example of a secondary battery charging method. 図7は、充電電流に、検出用電流パターンDI(k)を重畳した場合における電流の変化を示すプロファイルおよび適応デジタルフィルタ演算の同定誤差の変化を示すプロファイルの一例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an example of a profile showing a change in current when a detection current pattern DI (k) is superimposed on a charging current and a profile showing a change in identification error of adaptive digital filter calculation. 図8は、第1実施形態における総容量推定値Cap^(k)の算出処理方法を示すフローチャートである。FIG. 8 is a flowchart showing a calculation processing method of the total capacity estimation value Cap ^ (k) in the first embodiment. 図9は、充電率算出処理方法を示すフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart showing the charging rate calculation processing method. 図10は、第1実施形態における充電率SOCの推定のシミュレーション結果を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a simulation result of the estimation of the charging rate SOC in the first embodiment. 図11は、第2実施形態に係る電子制御ユニット30の機能ブロック図である。FIG. 11 is a functional block diagram of the electronic control unit 30 according to the second embodiment. 図12は、第2実施形態における総容量推定値Cap^(k)の算出処理方法を示すフローチャートである。FIG. 12 is a flowchart illustrating a calculation processing method of the total capacity estimation value Cap ^ (k) in the second embodiment. 図13は、第2実施形態における充電率SOCの推定およびパラメータdの推定のシミュレーション結果を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating simulation results of estimation of the charging rate SOC and estimation of the parameter d in the second embodiment.

《第1実施形態》
まず、本発明の第1実施形態について説明する。
図1は、本実施形態に係る二次電池の制御システムの構成を示す図である。図1に示す制御システムは、たとえば、プラグインHEVや電気自動車などの電動車両を、充電設備20に接続し、電動車両に備えられた二次電池10に充電を行う際に、充電中の二次電池10に対して、本発明に係る容量推定装置を適用した例である。
<< First Embodiment >>
First, a first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a control system for a secondary battery according to the present embodiment. The control system shown in FIG. 1 connects, for example, an electric vehicle such as a plug-in HEV or an electric vehicle to the charging facility 20 and charges the secondary battery 10 provided in the electric vehicle. This is an example in which the capacity estimation device according to the present invention is applied to the secondary battery 10.

本実施形態に係る二次電池の制御システムは、図1に示すように、電動車両に搭載された二次電池10と充電設備20とを接続することにより、充電設備20により二次電池10に対して充電を行うとともに、充電設備20に備えられた電子制御ユニット30により、二次電池10の総容量(満充電時の容量)を推定するものである。   As shown in FIG. 1, the secondary battery control system according to the present embodiment connects the secondary battery 10 mounted on the electric vehicle and the charging facility 20 to the secondary battery 10 by the charging facility 20. In addition to charging, the electronic control unit 30 provided in the charging facility 20 estimates the total capacity (capacity at full charge) of the secondary battery 10.

二次電池10は、複数の単位電池を直列に接続してなるものであり、二次電池10を構成する単位電池としては、たとえば、リチウムイオン二次電池などのリチウム系二次電池などが挙げられる。また、図示していないが、二次電池10近傍には、二次電池10の温度を測定するための温度センサが備えられている。そして、この温度センサにより測定された電池温度は、充電設備20の電子制御ユニット30に送出されるようになっている。   The secondary battery 10 is formed by connecting a plurality of unit batteries in series. Examples of the unit battery constituting the secondary battery 10 include a lithium-based secondary battery such as a lithium ion secondary battery. It is done. Although not shown, a temperature sensor for measuring the temperature of the secondary battery 10 is provided in the vicinity of the secondary battery 10. The battery temperature measured by this temperature sensor is sent to the electronic control unit 30 of the charging facility 20.

充電設備20は、電子制御ユニット30、電源40、電流計50および電圧計60を備える。電源40は、電子制御ユニット30からの指令に基づいて、充電電流を出力し、二次電池10への充電電流の供給を行う。電流計50は、二次電池10に流れる充放電電流を検出するセンサであり、電流計50により検出された信号は、電子制御ユニット30へ送出される。また、電圧計60は、二次電池10の端子電圧を検出するセンサであり、電圧計60により検出された信号は、電子制御ユニット30へ送出される。   The charging facility 20 includes an electronic control unit 30, a power supply 40, an ammeter 50 and a voltmeter 60. The power supply 40 outputs a charging current based on a command from the electronic control unit 30 and supplies the charging current to the secondary battery 10. The ammeter 50 is a sensor that detects a charge / discharge current flowing through the secondary battery 10, and a signal detected by the ammeter 50 is sent to the electronic control unit 30. The voltmeter 60 is a sensor that detects the terminal voltage of the secondary battery 10, and the signal detected by the voltmeter 60 is sent to the electronic control unit 30.

電子制御ユニット30は、充電設備20を制御する制御ユニットであり、プログラムを演算するCPU、プログラムや演算結果を記憶するROMおよびRAMから構成されるマイクロコンピュータと電子回路等で構成される。図2に、電子制御ユニット30の機能ブロック図を示す。図2に示すように、電子制御ユニット30は、電源40から二次電池10へ供給する充電電流を制御する充電電流制御部310と、電流計50および電圧計60から信号に基づいて、二次電池10の総容量を推定する総容量推定部320と、を備える。   The electronic control unit 30 is a control unit that controls the charging facility 20 and includes a CPU that calculates a program, a microcomputer that includes a ROM and RAM that stores programs and calculation results, an electronic circuit, and the like. FIG. 2 shows a functional block diagram of the electronic control unit 30. As shown in FIG. 2, the electronic control unit 30 includes the secondary current based on signals from the charging current control unit 310 that controls the charging current supplied from the power source 40 to the secondary battery 10, and the ammeter 50 and the voltmeter 60. A total capacity estimation unit 320 that estimates the total capacity of the battery 10.

充電電流制御部310は、図2に示すように、電源40から二次電池10へ供給する充電電流の電流値である基準充電電流設定値I(k)を設定する充電電流設定部311と、電源40から二次電池10へ供給する充電電流に、所定の電流パターンからなる検出用電流を重畳させるための検出用電流パターンDI(k)を送出する検出用電流重畳部312と、を備える。そして、充電電流設定部311により設定された基準充電電流設定値I(k)が、電源40に送出されることにより、基準充電電流設定値I(k)に基づき、電源40は所定の充電電流を二次電池10に供給する。また、検出用電流重畳部312により、検出用電流パターンDI(k)が送出された場合には、電源40から、二次電池10に供給される充電電流に、検出用電流パターンDI(k)に応じた検出用電流が重畳され、これが二次電池10に供給されることとなる。 As illustrated in FIG. 2, the charging current control unit 310 includes a charging current setting unit 311 that sets a reference charging current setting value I R (k) that is a current value of a charging current supplied from the power supply 40 to the secondary battery 10. A detection current superimposing unit 312 for sending a detection current pattern DI (k) for superimposing a detection current having a predetermined current pattern on a charging current supplied from the power source 40 to the secondary battery 10. . Then, the reference charging current setting value I R (k) set by the charging current setting unit 311 is sent to the power supply 40, so that the power supply 40 has a predetermined value based on the reference charging current setting value I R (k). A charging current is supplied to the secondary battery 10. When the detection current pattern DI (k) is sent out by the detection current superimposing unit 312, the detection current pattern DI (k) is added to the charging current supplied from the power supply 40 to the secondary battery 10. The detection current according to the above is superimposed and supplied to the secondary battery 10.

総容量推定部320は、図2に示すように、電流計50からの信号に基づき、充放電電流Iを検出する電流検出部321と、電圧計60からの信号に基づき、端子電圧Vを検出する電圧検出部322と、電流検出部321により検出された電流計測値I(k)および電圧検出部322により検出された電圧計測値V(k)から適応デジタルフィルタにより、二次電池10の充電率を推定し、充電率推定値SOC^(k)を算出する適応デジタルフィルタ演算部323と、電流検出部321により検出された電流計測値I(k)の積算を行い、電流積算値DQ(k)を算出する電流積算部324と、充電率推定値SOC^(k)および電流積算値DQ(k)から二次電池10の総容量を推定し、総容量推定値Cap^(k)を算出する総容量演算部325と、を備える。なお、SOC^(k)、Cap^(k)における右肩に付した「^」は、各値が推定値であることを示す。また、図2中では、推定値である「^」を、SOC(k)の「S」、Cap(k)の「C」の真上に示しているが、下記式(1)に示すように、これらはSOC^(k)、Cap^(k)と同義である。以下、θ^(k)、V^(t)、Cap^、SOC^、SOC^、d^も同様である。

Figure 0005625244
As shown in FIG. 2, the total capacity estimation unit 320 detects the terminal voltage V based on the signal from the voltmeter 60 and the current detection unit 321 that detects the charge / discharge current I based on the signal from the ammeter 50. The secondary battery 10 is charged by an adaptive digital filter from the voltage detection unit 322, the current measurement value I (k) detected by the current detection unit 321 and the voltage measurement value V (k) detected by the voltage detection unit 322. The adaptive digital filter calculation unit 323 that estimates the rate and calculates the charging rate estimated value SOC ^ (k) and the current measurement value I (k) detected by the current detection unit 321 are integrated, and the current integration value DQ ( k), the total capacity of the secondary battery 10 is estimated from the charging rate estimated value SOC ^ (k) and the current accumulated value DQ (k), and the total capacity estimated value Cap ^ (k) is calculated. Total capacity to be calculated It includes a section 325, a. In addition, "^" attached to the right shoulder in SOC ^ (k) and Cap ^ (k) indicates that each value is an estimated value. Further, in FIG. 2, the estimated value “^” is shown immediately above “S” of SOC (k) and “C” of Cap (k), but as shown in the following formula (1). In addition, these are synonymous with SOC ^ (k) and Cap ^ (k). Hereinafter, θ ^ (k), V 0 ^ (t), Cap ^, SOC ^ A, SOC ^ B, d ^ is the same.
Figure 0005625244

このような本実施形態に係る電子制御ユニット30では、充電電流設定部311により設定された基準充電電流設定値I(k)に基づいて、電源40から二次電池10に充電電流を供給し、これにより二次電池10の充電を行う際に、検出用電流重畳部312により、所定のタイミングで、電源40から二次電池10へ供給する充電電流に、検出用電流パターンDI(k)に基づく所定のパターンの検出用電流を重畳する。そして、適応デジタルフィルタ演算部323により、充電電流に検出用電流パターンDI(k)に基づく検出用電流が重畳されたときにおける、電流計測値I(k)および電圧計測値V(k)から、適応デジタルフィルタにより、二次電池10の充電率推定値SOC^(k)を算出する。そして、総容量演算部325により、算出された充電率推定値SOC^(k)と、電流積算部324により積算された電流積算値DQ(k)とから、二次電池10の総容量推定値Cap^(k)を算出することにより、二次電池10の総容量を推定するものである。 In such an electronic control unit 30 according to this embodiment, the charging current is supplied from the power source 40 to the secondary battery 10 based on the reference charging current setting value I R (k) set by the charging current setting unit 311. Thus, when the secondary battery 10 is charged, the detection current superimposing unit 312 converts the charging current supplied from the power supply 40 to the secondary battery 10 at a predetermined timing into the detection current pattern DI (k). A detection current having a predetermined pattern is superimposed. Then, from the current measurement value I (k) and the voltage measurement value V (k) when the detection current based on the detection current pattern DI (k) is superimposed on the charging current by the adaptive digital filter calculation unit 323, The estimated charge rate SOC ^ (k) of the secondary battery 10 is calculated by the adaptive digital filter. Then, the total capacity estimation value SOC ^ (k) calculated by the total capacity calculation unit 325 and the current integration value DQ (k) integrated by the current integration unit 324 are used to estimate the total capacity of the secondary battery 10. The total capacity of the secondary battery 10 is estimated by calculating Cap ^ (k).

ここで、総容量演算部325による、二次電池10の総容量推定値Cap^(k)の推定方法について、説明する。まず、二次電池10の充電率SOCは、二次電池10の総容量Capに対する、現在の充電電気量の比であるため、二次電池10の充電率SOCは、下記式(2)で表すことができる。なお、下記式において、Qは、二次電池10に予め充電されていた初期電気量である。

Figure 0005625244
Here, a method of estimating the total capacity estimated value Cap ^ (k) of the secondary battery 10 by the total capacity calculation unit 325 will be described. First, since the charging rate SOC of the secondary battery 10 is a ratio of the current charge electricity amount to the total capacity Cap of the secondary battery 10, the charging rate SOC of the secondary battery 10 is expressed by the following formula (2). be able to. In the following formula, Q 0 is the initial amount of electricity that has been charged in the secondary battery 10 in advance.
Figure 0005625244

また、上記式(2)を総容量Capについて整理すると、下記式(3)となる。

Figure 0005625244
なお、上記式(3)において、ΔSOCは、二次電池の充放電による充電率SOCの変化量であり、そのため、ΔSOCは、所定時における充電率SOCと、充電率SOCの状態からさらに充放電を行った後の充電率SOCとの差分と等しくなる。 Further, when the above formula (2) is arranged for the total capacity Cap, the following formula (3) is obtained.
Figure 0005625244
In the above equation (3), ΔSOC is the amount of change in the charge rate SOC due to charging / discharging of the secondary battery. Therefore, ΔSOC is further calculated from the state of the charge rate SOC 1 and the charge rate SOC 1 at a predetermined time. equal to the difference between the charging rate SOC 2 after the charge and discharge.

そして、本実施形態では、上記式(3)における分子、すなわち、電流積算値を電流積算部324により演算し、上記式(3)における分母、すなわち、各充電率SOC、SOCを適応デジタルフィルタ演算部323により演算し、これらの結果を用いることにより、二次電池10の総容量を求めることができる。 In this embodiment, the numerator in the above equation (3), that is, the current integrated value is calculated by the current integrating unit 324, and the denominator in the above equation (3), that is, each of the charging rates SOC 2 and SOC 1 is adaptive digital. By calculating with the filter calculation unit 323 and using these results, the total capacity of the secondary battery 10 can be obtained.

次に、適応デジタルフィルタ演算部323により、二次電池10の充電率推定値SOC^(k)を算出する方法について、説明する。まず、本実施形態で用いる「電池モデル」について、説明する。図3は、二次電池10の電池モデルを示す等価回路モデルであり、図3に示す等価回路モデルは、下記式(4)で表される。

Figure 0005625244
ここで、モデル入力は電流I[A](正値は充電、負値は放電)、モデル出力は端子電圧V[V]であり、R〔Ω]は電荷移動抵抗、R[Ω]は純抵抗、C[F]は電気二重層容量、V[V]は開路電圧である。また、上記式中、sは微分オペレータである。なお、本実施形態に係る電池モデルは、正極、負極を特に分離していないリダクションモデル(一次)であるが、実際の電池の充放電特性を比較的正確に示すことが可能である。このように本実施形態においては、電池モデルの次数を1次にした構成を例として説明する。 Next, a method for calculating the estimated charging rate SOC ^ (k) of the secondary battery 10 by the adaptive digital filter calculation unit 323 will be described. First, the “battery model” used in the present embodiment will be described. FIG. 3 is an equivalent circuit model showing a battery model of the secondary battery 10, and the equivalent circuit model shown in FIG. 3 is expressed by the following equation (4).
Figure 0005625244
Here, the model input is current I [A] (positive value is charging, negative value is discharging), model output is terminal voltage V [V], R 1 [Ω] is charge transfer resistance, R 2 [Ω] Is a pure resistance, C 1 [F] is an electric double layer capacitance, and V 0 [V] is an open circuit voltage. In the above formula, s is a differential operator. Note that the battery model according to the present embodiment is a reduction model (primary) in which the positive electrode and the negative electrode are not particularly separated, but the actual charge / discharge characteristics of the battery can be shown relatively accurately. As described above, in the present embodiment, a configuration in which the order of the battery model is first will be described as an example.

ここで、R、R、Cを下記式(5)のように表すと、上記式(4)は、下記式(6)で表されることとなる。

Figure 0005625244
Figure 0005625244
Here, when R 1 , R 2 , and C 1 are represented by the following formula (5), the above formula (4) is represented by the following formula (6).
Figure 0005625244
Figure 0005625244

次いで、上記式(6)に示される電池モデルから、適応デジタルフィルタを用いた電池パラメータ(K,T,T)の推定方法について、説明する。開路電圧V(t)は、電流I(t)に可変なパラメータdを乗じたものをある初期状態から積分したものと考えれば、開路電圧V(t)は、下記式(7)で表すことができる。

Figure 0005625244
Next, a method for estimating battery parameters (K, T 1 , T 2 ) using an adaptive digital filter from the battery model represented by the above formula (6) will be described. Assuming that the open circuit voltage V 0 (t) is obtained by integrating the current I (t) multiplied by the variable parameter d from an initial state, the open circuit voltage V 0 (t) is expressed by the following equation (7). Can be represented.
Figure 0005625244

そして、上記式(6)に、上記式(7)を代入すると、下記式(8)となり、これを整理すると下記式(9)となる。

Figure 0005625244
Figure 0005625244
When the above formula (7) is substituted into the above formula (6), the following formula (8) is obtained, and when this is arranged, the following formula (9) is obtained.
Figure 0005625244
Figure 0005625244

さらに、上記式(9)の両辺に安定なローパスフィルタ1/Glp(s)を乗じて、整理すると下記式(10)となる。

Figure 0005625244
Furthermore, when the both sides of the above equation (9) are multiplied by a stable low-pass filter 1 / G lp (s) and rearranged, the following equation (10) is obtained.
Figure 0005625244

なお、本実施形態においては、ローパスフィルタ1/Glp(s)として、下記式(11)ものを用いたが、下記式(11)に示すものに限定はされない。下記式(11)において、τはフィルタの時定数である。

Figure 0005625244
In the present embodiment, as the low-pass filter 1 / G lp (s), the following equation (11) is used. However, the low-pass filter 1 / G lp (s) is not limited to the following equation (11). In the following formula (11), τ is a time constant of the filter.
Figure 0005625244

ここで、電流検出部321で計測した電流計測値I(t)、および電圧検出部322で検出した電圧計測値V(t)に、ローパスフィルタを施した値を下記式(12)で定義する。

Figure 0005625244
Here, a value obtained by applying a low-pass filter to the current measurement value I (t) measured by the current detection unit 321 and the voltage measurement value V (t) detected by the voltage detection unit 322 is defined by the following equation (12). .
Figure 0005625244

上記式(10)を上記式(12)で書き直し、これをV(t)について整理すると、下記式(13)となる。

Figure 0005625244
When the above formula (10) is rewritten by the above formula (12) and arranged for V 2 (t), the following formula (13) is obtained.
Figure 0005625244

そして、上記式(13)は、計測可能な値(I(t)、I(t)、I(t)、V(t)、V(t))と未知パラメータ(T,T,K,d)との積和式になっているため、適応デジタルフィルタの標準形である下記式(14)と一致する。

Figure 0005625244
ただし、上記式(14)中、y=V(t)、 ω=[V(t),I(t),I(t),I(t)]、θ=[−T,K・T,K,d] である。 Then, the above equation (13) is obtained by measuring values (I 1 (t), I 2 (t), I 3 (t), V 2 (t), V 3 (t)) and unknown parameters (T 1 , T 2 , K, d), and therefore coincides with the following expression (14) which is a standard form of the adaptive digital filter.
Figure 0005625244
In the above formula (14), y = V 2 (t), ω T = [V 3 (t), I 3 (t), I 2 (t), I 1 (t)], θ = [− T 1 , K · T 2 , K, d].

したがって、電流検出部321で検出した電流計測値I(t)、および電圧検出部322で検出した電圧計測値V(t)にフィルタ処理した信号を、適応デジタルフィルタ演算に用いることで、電池内部状態を表す内部抵抗K、時定数TおよびT、パラメータdから構成される未知パラメータベクトルθを一括推定することができる。 Therefore, by using the signal obtained by filtering the current measurement value I (t) detected by the current detection unit 321 and the voltage measurement value V (t) detected by the voltage detection unit 322 in the adaptive digital filter calculation, An unknown parameter vector θ composed of an internal resistance K representing a state, time constants T 1 and T 2 , and a parameter d can be collectively estimated.

本実施形態では、単純な「最小二乗法による適応デジタルフィルタ」の論理的な欠点(一度推定値が収束すると、その後パラメータが変化しても再度正確な推定ができないこと)を改善した「両限トレースゲイン方式」を用いる。すなわち、上記式(14)を前提にすると、適応デジタルフィルタにより未知パラメータベクトルθを推定するためのアルゴリズムは、下記式(15)となる。ここで、k時点の電池パラメータ推定値をθ^(k)とする。

Figure 0005625244
In this embodiment, the logical disadvantage of the simple “adaptive digital filter by the least squares method” (because once the estimated value converges, accurate estimation cannot be performed again even if the parameter changes) is improved. "Trace gain method" is used. That is, assuming the above equation (14), an algorithm for estimating the unknown parameter vector θ by the adaptive digital filter is the following equation (15). Here, it is assumed that the battery parameter estimated value at the time point k is θ ^ (k).
Figure 0005625244

上記式(15)において、trace{Q(k)}は行列Q(k)のトレース(対角要素の和)を意味する。また、λ、λ、γ、γは設計パラメータであり、0<λ<1、0<λ<∞とする。λは適応デジタルフィルタの推定速度を設定する定数(調整ゲイン)であり、値を大きくすることにより推定速度は速くなるが、その反面ノイズの影響を受けやすくなる。γおよびγはそれぞれ行列Q(k)のトレースの上下限を規定するパラメータであり、0<γ<γとなるように設定する。また、P(0)は十分大きな値を初期値とし、θ^(0)は非ゼロな十分小さな値を初期値とする。このようにして、適応デジタルフィルタ演算部323により、適応デジタルフィルタを用いた電池パラメータ(T,T,K,d)の推定が行われる。 In the above equation (15), trace {Q (k)} means a trace (sum of diagonal elements) of the matrix Q (k). Also, λ 1 , λ 3 , γ U , γ L are design parameters, and 0 <λ 1 <1, 0 <λ 3 <∞. lambda 3 is a constant (adjustment gain) for setting the estimated speed of the adaptive digital filter, but the estimated speed is faster by increasing the value becomes susceptible to the contrary noise. γ U and γ L are parameters that define the upper and lower limits of the trace of the matrix Q (k), and are set such that 0 <γ LU. Also, P (0) has a sufficiently large value as an initial value, and θ ^ (0) has a non-zero and sufficiently small value as an initial value. In this way, the adaptive digital filter calculation unit 323 estimates the battery parameters (T 1 , T 2 , K, d) using the adaptive digital filter.

そして、適応デジタルフィルタ演算部323は、次のようにして、推定した電池パラメータから、二次電池10の開路電圧Vを算出する。まず、上記式(6)を開路電圧Vについて整理すると、下記式(16)となる。

Figure 0005625244
The adaptive digital filter operation unit 323, as follows, from the battery parameter estimating, calculating the open-circuit voltage V 0 which the secondary battery 10. First, when the above equation (6) is arranged for the open circuit voltage V 0 , the following equation (16) is obtained.
Figure 0005625244

開路電圧V(t)の変化は比較的に穏やかであるため、上記式(16)の両辺に安定なローパスフィルタ1/Glp(s)を乗じ、1/Glp(s)を乗じて得られた値を開路電圧推定値V^(t)として、下記式(17)によって推定する。

Figure 0005625244
Since the change in the open circuit voltage V 0 (t) is relatively gentle, the both sides of the above equation (16) are multiplied by a stable low-pass filter 1 / G lp (s) and 1 / G lp (s). The obtained value is estimated as the open circuit voltage estimated value V 0 ^ (t) by the following equation (17).
Figure 0005625244

そして、上記式(17)に、上記式(12)を代入すると、下記式(18)となる。

Figure 0005625244
Then, when the above equation (12) is substituted into the above equation (17), the following equation (18) is obtained.
Figure 0005625244

よって、上記式(18)に、適応デジタルフィルタを用いて推定した電池パラメータ推定値(T,T,K)とローパスフィルタの出力(I(k)、I(k)、V(k)、V(k))を代入することで開路電圧の推定を行うことでき、これにより開路電圧推定値V^(t)を求めることができる。 Therefore, the battery parameter estimated value (T 1 , T 2 , K) estimated using the adaptive digital filter and the output (I 1 (k), I 2 (k), V 1 By substituting (k), V 2 (k)), it is possible to estimate the open circuit voltage, and thereby, it is possible to obtain the open circuit voltage estimated value V 0 ^ (t).

そして、得られた開路電圧推定値V^(t)を用いて、適応デジタルフィルタ演算部323により予め取得した二次電池10の開路電圧−充電率特性に基づいて、二次電池10の充電率を推定することができ、これにより充電率推定値SOC^(t)を得ることができる。なお、二次電池10の開路電圧−充電率特性の一例を図4に示す。本実施形態では、二次電池10の開路電圧−充電率特性は、電子制御ユニット30に備えられたRAMに予め記憶されており、二次電池10について、予め実験などにより、開路電圧と充電率との関係を求めることにより得ることができる。 Then, using the obtained open circuit voltage estimated value V 0 ^ (t), charging of the secondary battery 10 is performed based on the open circuit voltage-charge rate characteristic of the secondary battery 10 acquired in advance by the adaptive digital filter calculation unit 323. The rate can be estimated, whereby the charge rate estimated value SOC ^ (t) can be obtained. An example of the open circuit voltage-charge rate characteristic of the secondary battery 10 is shown in FIG. In the present embodiment, the open circuit voltage-charge rate characteristic of the secondary battery 10 is stored in advance in a RAM provided in the electronic control unit 30, and the open circuit voltage and the charge rate of the secondary battery 10 are previously determined through experiments or the like. It can obtain by calculating | requiring the relationship.

次に、充電電流制御部310による、電源40から二次電池10へ供給する充電電流の設定方法について、説明する。   Next, a method for setting the charging current supplied from the power supply 40 to the secondary battery 10 by the charging current control unit 310 will be described.

充電電流設定部311は、二次電池10を充電するために予め定められた充電電流値である基準充電電流設定値I(k)を設定する。なお、基準充電電流設定値I(k)は、二次電池10を充電するための電流を設定するための値であり、通常、略一定の値が設定される。このような基準充電電流設定値I(k)の設定方法としては、一般的に用いられている方法を採用すればよく、二次電池10の充電率および二次電池10の仕様などに応じて設定すればよいが、たとえば、図5に示すように、二次電池10の充電率が比較的に低い領域においては、定電流充電を行い、その後、二次電池10の端子電圧が目標電圧に到達した後においては、定電圧充電に移行するCC−CV充電方式や、図6に示すように、二次電池10の充電率が比較的に低い領域においては、定電力充電を行い、その後、定電流充電に移行し、段階的に充電電流をゼロに近づけていく多段定電流充電を行う方法などが挙げられる。また、これらを組み合わせたものであってもよい。なお、図5、図6は、二次電池10の充電方法の一例を示すタイムチャートであり、図5、図6においては、時間Tにおいて二次電池10の充電を開始し、その後時間Tにおいて充電制御方法を変更し、時間Tにおいて二次電池10の充電を終了している。 The charging current setting unit 311 sets a reference charging current setting value I R (k) that is a predetermined charging current value for charging the secondary battery 10. The reference charging current set value I R (k) is a value for setting a current for charging the secondary battery 10, and is generally set to a substantially constant value. As a method for setting such a reference charging current set value I R (k), a generally used method may be employed, which depends on the charging rate of the secondary battery 10 and the specifications of the secondary battery 10. For example, as shown in FIG. 5, in a region where the charging rate of the secondary battery 10 is relatively low, constant current charging is performed, and then the terminal voltage of the secondary battery 10 is set to the target voltage. In the CC-CV charging method that shifts to constant voltage charging or in a region where the charging rate of the secondary battery 10 is relatively low as shown in FIG. There is a method of performing multi-stage constant current charging that shifts to constant current charging and gradually approaches the charging current to zero. A combination of these may also be used. Incidentally, FIG. 5, FIG. 6 is a time chart showing an example of a method of charging a secondary battery 10, FIG. 5, 6, and starts charging the secondary battery 10 at time T 1, then the time T change the charging control method in 2, and terminates the charging of the secondary battery 10 at time T 3.

一方、検出用電流重畳部312は、所定のタイミングで、所定の検出用電流パターンDI(k)を、所定時間送出し、基準充電電流設定値I(k)に基づく充電電流に、検出用電流パターンDI(k)基づく検出用電流を重畳する。具体的には、検出用電流重畳部312により検出用電流パターンDI(k)が送出されると、電源40から、二次電池10に供給される充電電流に、検出用電流パターンDI(k)に応じた検出用電流が重畳され、これが二次電池10に供給されることとなる。本実施形態において、検出用電流重畳部312により検出用電流パターンDI(k)を送出するタイミングとしては、特に限定されないが、充電開始時(たとえば、図5、図6において、時間T)、および充電開始時から所定時間経過後、具体的には、充電率が十分上昇した時(たとえば、図5、図6において、時間TからTの間の任意の時間)などとすることができる。 On the other hand, the detection current superimposing unit 312 sends a predetermined detection current pattern DI (k) for a predetermined time at a predetermined timing, and the detection current superimposing unit 312 detects the charging current based on the reference charging current set value I R (k). A detection current based on the current pattern DI (k) is superimposed. Specifically, when the detection current pattern DI (k) is sent out by the detection current superimposing unit 312, the detection current pattern DI (k) is changed from the power supply 40 to the charging current supplied to the secondary battery 10. The detection current according to the above is superimposed and supplied to the secondary battery 10. In the present embodiment, the timing of sending the detection current pattern DI (k) by the detection current superimposing unit 312 is not particularly limited, but at the start of charging (for example, time T 1 in FIGS. 5 and 6), and after a predetermined time has elapsed from the start of charging, specifically, when the charging rate has risen sufficiently (e.g., 5 and 6, any time during of T 3 from the time T 2) be like it can.

そして、本実施形態においては、適応デジタルフィルタ演算部323による適応デジタルフィルタ演算は、基準充電電流設定値I(k)に基づく充電電流に、検出用電流パターンDI(k)に基づく検出用電流が重畳されたときに行われる。具体的には、基準充電電流設定値I(k)に基づく充電電流に、検出用電流パターンDI(k)に基づく検出用電流が重畳されたときにおける、電流計測値I(k)および電圧計測値V(k)に基づいて、適応デジタルフィルタ演算部323により上述した適応デジタル演算が行われ、これにより、二次電池10の充電率推定値SOC^(k)の算出が行われる。したがって、検出用電流重畳部312は、適応デジタルフィルタ演算部323により適応デジタルフィルタ演算を行う際に用いられる検出用電流を二次電池10に供給するための検出用電流パターンDI(k)を送出するものである。なお、検出用電流重畳部312は、検出用電流パターンDI(k)を送出した際には、適応デジタルフィルタ演算部323に適応デジタルフィルタ演算を行わせるための指令の送出も行う。 In the present embodiment, the adaptive digital filter calculation by the adaptive digital filter calculation unit 323 is performed by using the detection current based on the detection current pattern DI (k) to the charging current based on the reference charging current setting value I R (k). This is done when is superimposed. Specifically, the current measurement value I (k) and voltage when the detection current based on the detection current pattern DI (k) is superimposed on the charging current based on the reference charging current set value I R (k). Based on the measured value V (k), the adaptive digital filter calculation unit 323 performs the above-described adaptive digital calculation, thereby calculating the estimated charge rate SOC ^ (k) of the secondary battery 10. Therefore, the detection current superimposing unit 312 sends a detection current pattern DI (k) for supplying the secondary battery 10 with a detection current used when the adaptive digital filter calculation unit 323 performs the adaptive digital filter calculation. To do. The detection current superimposing unit 312 also transmits a command for causing the adaptive digital filter calculation unit 323 to perform the adaptive digital filter calculation when the detection current pattern DI (k) is transmitted.

検出用電流重畳部312により送出される検出用電流パターンDI(k)としては所定の電流パターンであればよく特に限定されないが、検出用電流パターンDI(k)を供給することにより、図2に示す電流検出部321および電圧検出部322により検出される二次電池10の電流計測値I(k)および電圧計測値V(k)が、適応デジタルフィルタ演算部323による適応デジタルフィルタ演算に適したものとなるように設定すればよい。具体的には、検出用電流パターンDI(k)としては、適応デジタルフィルタ演算における推定精度の向上効果が高いという点より、異なる周波数を有する複数の交流電流を重ね合わせてなるものであることが好ましく、たとえば、このような交流電流としては、M系列信号に基づく交流電流などが挙げられる。また、検出用電流パターンDI(k)の振幅としては、特に限定されず、電流検出部321により検出された電流計測値I(k)、二次電池10の温度、または、総容量演算部325により前回推定した総容量推定値Cap^(k)から選択されるいずれか一つ、またはこれらの組み合わせに基づいて設定すればよい。   The detection current pattern DI (k) sent out by the detection current superimposing unit 312 is not particularly limited as long as it is a predetermined current pattern. By supplying the detection current pattern DI (k), FIG. The current measurement value I (k) and voltage measurement value V (k) of the secondary battery 10 detected by the current detection unit 321 and the voltage detection unit 322 shown are suitable for the adaptive digital filter calculation by the adaptive digital filter calculation unit 323. What is necessary is just to set so that it may become a thing. Specifically, the detection current pattern DI (k) may be formed by superimposing a plurality of alternating currents having different frequencies from the viewpoint that the effect of improving the estimation accuracy in the adaptive digital filter calculation is high. Preferably, for example, such an alternating current includes an alternating current based on an M-sequence signal. Further, the amplitude of the detection current pattern DI (k) is not particularly limited, and the measured current value I (k) detected by the current detection unit 321, the temperature of the secondary battery 10, or the total capacity calculation unit 325. May be set based on any one selected from the total capacity estimated value Cap ^ (k) estimated last time or a combination thereof.

図7に、充電電流に、検出用電流パターンDI(k)に基づく検出用電流を重畳した場合の一例を示す。図7においては、時間T〜時間Tにわたって、検出用電流としてのM系列信号に基づく交流電流を、充電電流に重畳させた場合における電流パターン、および検出用電流を重畳した場合における、適応デジタルフィルタ演算部323による適応デジタルフィルタ演算における同定誤差の推移を示す。 FIG. 7 shows an example in which the detection current based on the detection current pattern DI (k) is superimposed on the charging current. In FIG. 7, from time T 4 to time T 6 , the current pattern when the AC current based on the M-sequence signal as the detection current is superimposed on the charging current, and the adaptation when the detection current is superimposed The transition of the identification error in the adaptive digital filter calculation by the digital filter calculation unit 323 is shown.

なお、図7に示すように、充電電流への検出用電流の重畳する時間としては、適応デジタルフィルタ演算部323による適応デジタルフィルタ演算による演算結果と、二次電池10の実際の内部状態との差である同定誤差が、収束したと判断されたとき(図7に示す時間T)から所定の時間経過後(図7に示す時間T)までとする。検出用電流の重畳時間をこのように設定することにより、検出用電流の重畳時間を不必要に長くすることなく、適応デジタルフィルタ演算部323による開路電圧推定値V^(k)の推定精度、および総容量演算部325による総容量推定値Cap^(k)の推定精度を向上させることができる。 Note that, as shown in FIG. 7, the time for which the detection current is superimposed on the charging current includes the calculation result by the adaptive digital filter calculation by the adaptive digital filter calculation unit 323 and the actual internal state of the secondary battery 10. It is assumed that the identification error as a difference is determined to have converged (time T 5 shown in FIG. 7) to after a predetermined time has elapsed (time T 6 shown in FIG. 7). By setting the detection current superposition time in this way, the estimation accuracy of the open-circuit voltage estimated value V 0 ^ (k) by the adaptive digital filter calculation unit 323 without unnecessarily increasing the detection current superposition time. , And the estimation accuracy of the total capacity estimated value Cap ^ (k) by the total capacity calculating unit 325 can be improved.

次いで、本実施形態における、総容量推定値Cap^(k)の算出処理を、図8に示すフローチャートを用いて説明する。なお、図8に示す処理は一定周期毎(本実施形態では、100msec毎)に実施される。以下の説明においては、I(k)は今回の実行周期の電流値(今回の計測値)、I(k−1)は1回前の実行周期での電流値(前回の計測値)とし、電流以外の値に関しても同様に表記する。また、本実施形態では、図8に示す処理は、二次電池10を搭載した車両が充電設備20に接続され、充電電流設定部311により設定された基準充電電流設定値I(k)に基づいて、電源40から二次電池10への充電電流の供給が開始されることにより開始され、以下に説明する処理は、電子制御ユニット30により行われる。 Next, a calculation process of the total capacity estimated value Cap ^ (k) in the present embodiment will be described using the flowchart shown in FIG. Note that the processing shown in FIG. 8 is performed at regular intervals (in this embodiment, every 100 msec). In the following description, I (k) is a current value (current measurement value) of the current execution cycle, I (k−1) is a current value (previous measurement value) of the previous execution cycle, The same applies to values other than current. Further, in the present embodiment, the process shown in FIG. 8 is performed by setting the reference charging current set value I R (k) set by the charging current setting unit 311 when a vehicle equipped with the secondary battery 10 is connected to the charging facility 20. Based on this, the supply of charging current from the power source 40 to the secondary battery 10 is started, and the processing described below is performed by the electronic control unit 30.

まず、ステップS1では、充電開始時における、充電電流を供給する前の二次電池10の充電率を推定する。二次電池10の充電率の推定方法としては、たとえば、二次電池10を搭載した車両を充電設備20に接続した時点における二次電池10の開路電圧を計測し、計測した開路電圧から、予め取得した二次電池10の開路電圧−充電率特性に基づいて算出する方法などが挙げられる。または、電子制御ユニット30により、直前の充電率推定値が得られている場合には、それを利用してもよい。   First, in step S1, the charging rate of the secondary battery 10 before supplying the charging current at the start of charging is estimated. As a method for estimating the charging rate of the secondary battery 10, for example, the open circuit voltage of the secondary battery 10 at the time when a vehicle equipped with the secondary battery 10 is connected to the charging facility 20 is measured, and the measured open circuit voltage is used in advance. The method of calculating based on the open circuit voltage-charge rate characteristic of the acquired secondary battery 10 is mentioned. Alternatively, when the previous charging rate estimated value is obtained by the electronic control unit 30, it may be used.

ステップS2では、前回処理時に推定した総容量推定値Cap^を読み出す。なお、総容量推定値Cap^は、たとえば、電子制御ユニット30に備えられたRAMに記憶させておき、これを読み出すことにより取得することができる。   In step S2, the total capacity estimation value Cap ^ estimated during the previous process is read. The total capacity estimated value Cap ^ can be obtained by, for example, storing it in a RAM provided in the electronic control unit 30 and reading it out.

ステップS3では、二次電池10近傍に設けられた温度センサ(不図示)により計測された二次電池10の温度を検出する。   In step S3, the temperature of the secondary battery 10 measured by a temperature sensor (not shown) provided in the vicinity of the secondary battery 10 is detected.

ステップS4では、充電率推定処理を行う。図9に、本実施形態における充電率推定処理のフローチャートを示す。   In step S4, a charging rate estimation process is performed. FIG. 9 shows a flowchart of the charging rate estimation process in the present embodiment.

まず、図9に示すステップS41においては、検出用電流重畳部312により、検出用電流パターンI(k)の振幅を設定する。なお、検出用電流パターンI(k)の振幅は、ステップS1〜S3において取得した充電開始時における二次電池10の充電率、前回処理時の総容量推定値Cap^、および二次電池10の温度に基づいて設定される。たとえば、充電開始時における二次電池10の充電率が高い場合には、充電率が低い場合と比較して、同じ電流振幅に対する端子電圧の変化が大きくなることが予想される。そのため、検出用電流重畳部312により検出用電流パターンI(k)の振幅を設定する際に、振幅を所定の割合で小さく設定する。また、二次電池10の劣化により前回処理時の総容量推定値Cap^が低下している場合、あるいは、二次電池10の温度が予め設定した閾値よりも低い場合においても、同様の傾向にあるため、同様に、振幅を所定の割合で小さく設定する。なお、検出用電流パターンI(k)の振幅は、検出用電流パターンI(k)に基づく検出用電流を充電電流に重畳した場合に、二次電池10に対する電流が放電方向とならないような範囲で設定することが望ましい。 First, in step S41 shown in FIG. 9, the detection current superimposing unit 312 sets the amplitude of the detection current pattern I R (k). Note that the amplitude of the detection current pattern I R (k) is the charge rate of the secondary battery 10 at the start of charging acquired in Steps S1 to S3, the total capacity estimated value Cap ^ at the previous processing, and the secondary battery 10. It is set based on the temperature. For example, when the charging rate of the secondary battery 10 at the start of charging is high, it is expected that the change in the terminal voltage with respect to the same current amplitude becomes larger than when the charging rate is low. Therefore, when setting the amplitude of the detection current pattern I R (k) by the detection current superimposing unit 312, the amplitude is set to be small at a predetermined ratio. Further, when the total capacity estimated value Cap ^ at the time of the previous process is decreased due to deterioration of the secondary battery 10 or when the temperature of the secondary battery 10 is lower than a preset threshold value, the same tendency is observed. Therefore, similarly, the amplitude is set small at a predetermined rate. The amplitude of the detection current pattern I R (k), when the detection current based on the detection current pattern I R (k) is superimposed on the charging current, so that current is not a discharge direction of the secondary battery 10 It is desirable to set within a range.

ステップS42では、検出用電流重畳部312により、検出用電流パターンI(k)の送出を行い、検出用電流パターンI(k)に基づく検出用電流を、充電電流に重畳させる。この場合において、検出用電流パターンI(k)の振幅としては、ステップS41において設定した振幅を用いる。 In step S42, the detection current superimposing unit 312 performs transmission of the detection current pattern I R (k), the detection current based on the detection current pattern I R (k), it is superimposed on the charging current. In this case, the amplitude set in step S41 is used as the amplitude of the detection current pattern I R (k).

ステップS43では、電流検出部321により、電流計50からの信号から二次電池10の充放電電流Iを検出することで、電流計測値I(k)の取得が行われ、取得された電流計測値I(k)が、適応デジタルフィルタ演算部323および電流積算部324に送信される。また、電圧検出部322により、電圧計60からの信号から二次電池10の端子電圧Vを検出することで、電圧計測値V(k)の取得が行われ、取得された電圧計測値V(k)が、適応デジタルフィルタ演算部323に送信される。   In step S43, the current detector 321 detects the charge / discharge current I of the secondary battery 10 from the signal from the ammeter 50, whereby the current measurement value I (k) is acquired, and the acquired current measurement is performed. The value I (k) is transmitted to the adaptive digital filter calculation unit 323 and the current integration unit 324. Further, the voltage detection unit 322 detects the terminal voltage V of the secondary battery 10 from the signal from the voltmeter 60, whereby the voltage measurement value V (k) is acquired, and the acquired voltage measurement value V ( k) is transmitted to the adaptive digital filter calculation unit 323.

ステップS44では、適応デジタルフィルタ演算部323により、電流検出部321から送信された電流計測値I(k)および電圧検出部322から送信された電圧計測値V(k)に基づき、上述した方法に従い、適応デジタルフィルタ演算により、二次電池10の充電率の推定を行い、充電率推定値SOC^(k)を算出する。   In step S44, the adaptive digital filter calculation unit 323 performs the above-described method based on the current measurement value I (k) transmitted from the current detection unit 321 and the voltage measurement value V (k) transmitted from the voltage detection unit 322. Then, the charging rate of the secondary battery 10 is estimated by adaptive digital filter calculation, and the charging rate estimated value SOC ^ (k) is calculated.

ステップS45では、適応デジタルフィルタ演算部323により、ステップS44における適応デジタルフィルタ演算による演算結果と、二次電池10の実際の内部状態との差である同定誤差が収束し、かつ、同定誤差が収束してから所定時間経過しているか(すなわち、図7の時間Tにおける状態となっているか)の判断がされる。同定誤差が収束し、かつ、同定誤差が収束してから所定時間経過していると判断された場合には、適応デジタルフィルタ演算部323は、ステップS46に進み、検出表電流の重畳を終了し、これにより、充電率推定処理が終了する。そして、図8に示すステップS5に進む。一方、同定誤差が収束していないと判断された場合、または、同定誤差が収束しているものの、同定誤差が収束してから所定時間経過していな場合には、ステップS43に戻り、電流計測値I(k)および電圧検出部322の取得、およびこれらに基づく、適応デジタルフィルタ演算を一定周期毎(本実施形態では、100msec毎)に繰り返す。 In step S45, the adaptive digital filter calculation unit 323 converges the identification error that is the difference between the calculation result of the adaptive digital filter calculation in step S44 and the actual internal state of the secondary battery 10, and the identification error converges. and whether the predetermined time has elapsed since (i.e., either in the state at time T 6 in FIG. 7) is a determination. If it is determined that the identification error has converged and a predetermined time has elapsed since the identification error has converged, the adaptive digital filter calculation unit 323 proceeds to step S46 and ends the superimposition of the detection table current. This completes the charging rate estimation process. Then, the process proceeds to step S5 shown in FIG. On the other hand, if it is determined that the identification error has not converged, or if the identification error has converged but the identification error has not converged, the process returns to step S43 to measure the current. The acquisition of the value I (k) and the voltage detection unit 322 and the adaptive digital filter calculation based on these are repeated at regular intervals (in this embodiment, every 100 msec).

ステップS5では、総容量演算部325が、ステップS4(ステップS44)において算出された充電率推定値SOC^(k)を取得し、取得した充電率推定値SOC^(k)を「SOC^」として記憶する。 In step S5, the total capacity calculating unit 325 acquires the charging rate estimated value SOC ^ (k) calculated in step S4 (step S44), and the acquired charging rate estimated value SOC ^ (k) is set to "SOC ^ A "Is memorized.

ステップS6では、電流積算部324により、電流検出部321から送信された電流計測値I(k)に基づき、電流積算値DQ(k)の積算を開始する。   In step S6, the current integration unit 324 starts integration of the current integration value DQ (k) based on the current measurement value I (k) transmitted from the current detection unit 321.

ステップS7では、二次電池10の充電率が十分上昇したか否かの判断が行われる。充電率が十分上昇したか否かの判断は、たとえば、充電電流設定部311により、基準充電電流設定値I(k)が変更された場合、すなわち、充電モードが移行した場合(たとえば、図5、図6に示す例において、時間Tにおいて、定電流充電から定電圧充電に移行した場合や、定電力充電から多段定電流充電に移行した場合)に、充電率が十分上昇したと判断することができる。あるいは、ステップS44において、算出された充電率推定値SOC^(k)、および電流積算部324により積算された電流積算値DQ(k)に基づいて、二次電池10の充電率の変化量を推定し、その結果に基づいて、充電率が十分上昇したか否かの判断を行うことができる。 In step S7, it is determined whether or not the charging rate of the secondary battery 10 has sufficiently increased. The determination as to whether the charging rate has sufficiently increased is made, for example, when the charging current setting unit 311 changes the reference charging current setting value I p (k), that is, when the charging mode is changed (for example, FIG. 5, in the example shown in FIG. 6, it is determined that the charging rate has sufficiently increased at the time T 2 when shifting from constant current charging to constant voltage charging or when shifting from constant power charging to multistage constant current charging). can do. Alternatively, in step S44, the amount of change in the charging rate of the secondary battery 10 is calculated based on the calculated charging rate estimated value SOC ^ (k) and the current integrated value DQ (k) integrated by the current integrating unit 324. Based on the estimation result, it can be determined whether or not the charging rate has sufficiently increased.

二次電池10の充電率が十分上昇したと判断された場合には、ステップS8に進み、二次電池10近傍に設けられた温度センサ(不図示)により計測された二次電池10の温度の検出が行われ、次いで、ステップS10に進み、ステップS4と同様に、図9に示すフローチャートにしたがって、充電率推定処理(図9に示すステップS41〜S46)が行われる。   If it is determined that the charging rate of the secondary battery 10 has sufficiently increased, the process proceeds to step S8, and the temperature of the secondary battery 10 measured by a temperature sensor (not shown) provided near the secondary battery 10 is measured. Then, the process proceeds to step S10, and the charging rate estimation process (steps S41 to S46 shown in FIG. 9) is performed according to the flowchart shown in FIG. 9 as in step S4.

一方、ステップS9では、充電率が十分上昇していないと判断されたため、引き続き、電流検出部321により、電流計50からの信号から二次電池10の充放電電流Iの検出、電流計測値I(k)の取得が行われ、電流計測値I(k)が、電流積算部324に送信される。そして、ステップS7において、充電率が十分上昇したと判断されるまで、を一定周期毎(本実施形態では、100msec毎)に、電流計測値I(k)の取得および電流積算部324による電流積算値DQ(k)の積算が繰り返される。   On the other hand, in step S9, since it is determined that the charging rate has not increased sufficiently, the current detection unit 321 continues to detect the charge / discharge current I of the secondary battery 10 from the signal from the ammeter 50, and the current measurement value I. (K) is acquired, and the current measurement value I (k) is transmitted to the current integration unit 324. Then, until it is determined in step S7 that the charging rate has sufficiently increased, the current measurement value I (k) is acquired and the current integration by the current integration unit 324 is performed at regular intervals (in this embodiment, every 100 msec). The integration of the value DQ (k) is repeated.

ステップS11では、総容量演算部325が、ステップS8(ステップS44)において算出された充電率推定値SOC^(k)を取得し、取得した充電率推定値SOC^(k)を「SOC^」として記憶する。 In step S11, the total capacity calculating unit 325 acquires the charging rate estimated value SOC ^ (k) calculated in step S8 (step S44), and the acquired charging rate estimated value SOC ^ (k) is set to "SOC ^ B "Is memorized.

ステップS12では、電流積算部324により行われている電流積算値DQ(k)の積算を終了し、得られた電流積算値DQ(k)が、総容量演算部325に送信される。   In step S12, the integration of the current integration value DQ (k) performed by the current integration unit 324 is terminated, and the obtained current integration value DQ (k) is transmitted to the total capacity calculation unit 325.

ステップS13では、総容量演算部325により、ステップS5において記憶した充電率推定値「SOC^」、ステップS10において記憶した充電率推定値「SOC^」、およびステップ11において受信した電流積算値DQ(k)に基づいて、総容量推定値Cap^(k)を算出する。具体的には、電流積算値DQ(k)は、電流I(t)を積分したものであるため、下記式(19)にしたがって、総容量推定値Cap^(k)を算出する。

Figure 0005625244
なお、上記式(19)は、上述した式(3)において、それぞれ、「Cap」を「Cap^」とし、「SOC」を「SOC^」、「SOC」を「SOC^」に置換することにより得られる式である。
本実施形態では、以上のようにして二次電池10の総容量Capの推定が行われる。 In step S13, the total capacity calculation unit 325 causes the charging rate estimated value “SOC ^ A ” stored in step S5, the charging rate estimated value “SOC ^ B ” stored in step S10, and the current integrated value received in step 11 to be stored. Based on DQ (k), the total capacity estimation value Cap ^ (k) is calculated. Specifically, since the current integrated value DQ (k) is obtained by integrating the current I (t), the total capacity estimated value Cap ^ (k) is calculated according to the following equation (19).
Figure 0005625244
Note that the equation (19) is the same as the equation (3), in which “Cap” is “Cap ^”, “SOC 1 ” is “SOC A ^”, and “SOC 2 ” is “SOC B ^”. Is a formula obtained by substituting
In the present embodiment, the total capacity Cap of the secondary battery 10 is estimated as described above.

図10に、電池モデルを用いたシミュレーションにより、本実施形態の効果を検証した結果を示す。ここで、図10に示すシミュレーションにおいては、電流計測値I(k)と電圧計測値V(k)に観測ノイズおよび量子化誤差を設定した。また、図10に示すシミュレーションにおいては、それぞれ、0秒付近、および2500秒付近に、検出用電流パターンの重畳および適応デジタルフィルタ演算の実行を行った場合におけるシミュレーション結果を示した。なお、図10においては、上から電流の変化を示すプロファイル、電圧の変化を示すプロファイル、および充電率SOCの推定値と充電率SOCの真値とを、それぞれ示した。   FIG. 10 shows the result of verifying the effect of the present embodiment by simulation using a battery model. Here, in the simulation shown in FIG. 10, the observation noise and the quantization error are set for the current measurement value I (k) and the voltage measurement value V (k). Further, in the simulation shown in FIG. 10, the simulation results are shown in the case where the detection current pattern is superimposed and the adaptive digital filter calculation is performed at around 0 seconds and around 2500 seconds, respectively. In FIG. 10, the profile showing the change in current, the profile showing the change in voltage, and the estimated value of the charging rate SOC and the true value of the charging rate SOC are shown from the top.

図10に示すように、充電電流に、適応デジタルフィルタ演算に適した検出用電流を重畳することで、二次電池10に対する充電を継続しながら、適応デジタルフィルタ演算により、充電率の推定値を、真値に近いものとすることができるものである。そのため、本実施形態によれば、このような検出用電流重畳時における、適応デジタルフィルタ演算により得られた充電率の推定値を用いて、上述の式(3)、式(19)に従って、二次電池10の総容量を推定することにより、二次電池10に対する充電を継続しながら、二次電池10の総容量を高い精度で推定することができる。   As shown in FIG. 10, by superimposing the detection current suitable for the adaptive digital filter calculation on the charging current, the charging rate estimated value is obtained by the adaptive digital filter calculation while continuing to charge the secondary battery 10. , Which can be close to the true value. Therefore, according to the present embodiment, the estimated value of the charging rate obtained by the adaptive digital filter calculation at the time of such superposition of the detection current is used in accordance with the above equations (3) and (19). By estimating the total capacity of the secondary battery 10, it is possible to estimate the total capacity of the secondary battery 10 with high accuracy while continuing to charge the secondary battery 10.

また、本実施形態によれば、適応デジタルフィルタ演算により、二次電池10の充電率推定値SOC^(k)を算出し、これに基づいて、二次電池10の総容量を推定するものであるため、二次電池10の総容量を推定する際に、二次電池10の開路電圧を直接測定する必要がなく、そのため、開路電圧を直接測定する場合と比較して、総容量を推定するために必要となる時間を短いものとすることができる。特に、従来においては、二次電池の総容量を推定する際に、開路電圧を直接測定するために、二次電池を充放電を行っていない休止状態とし、かつ、この休止状態を所定時間以上継続する必要があり、そのため、総容量を推定するために必要となる時間が長くなってしまうという問題があったが、本実施形態は、このような問題を有効に解決するものである。   Further, according to the present embodiment, the charge rate estimated value SOC ^ (k) of the secondary battery 10 is calculated by adaptive digital filter calculation, and based on this, the total capacity of the secondary battery 10 is estimated. Therefore, when estimating the total capacity of the secondary battery 10, it is not necessary to directly measure the open circuit voltage of the secondary battery 10. Therefore, the total capacity is estimated as compared with the case of directly measuring the open circuit voltage. Therefore, the time required for this can be shortened. Particularly, in the past, when estimating the total capacity of the secondary battery, in order to directly measure the open circuit voltage, the secondary battery is set to a dormant state in which charging / discharging is not performed, and the dormant state is set for a predetermined time or more. There is a problem that the time required for estimating the total capacity becomes long, and this embodiment effectively solves such a problem.

《第2実施形態》
次いで、本発明の第2実施形態について、説明する。
第2実施形態においては、電子制御ユニット30が、図11に示すような機能ブロック図で示される構成を有し、以下に説明するように機能する以外は、第1実施形態と同様である。
<< Second Embodiment >>
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
The second embodiment is the same as the first embodiment except that the electronic control unit 30 has the configuration shown in the functional block diagram as shown in FIG. 11 and functions as described below.

図11に示すように、第2実施形態に係る電子制御ユニット30は、第1実施形態と同様に、電源40から二次電池10へ供給する充電電流を制御する充電電流制御部310と、電流計50および電圧計60から信号に基づいて、二次電池10の総容量を推定する総容量推定部320aと、を備える。   As shown in FIG. 11, the electronic control unit 30 according to the second embodiment includes a charging current control unit 310 that controls the charging current supplied from the power supply 40 to the secondary battery 10, and the current, as in the first embodiment. A total capacity estimating unit 320a for estimating the total capacity of the secondary battery 10 based on signals from the total 50 and the voltmeter 60.

充電電流制御部310は、第1実施形態と同様に、充電電流設定部311と、検出用電流重畳部312と、を備え、これらは第1実施形態と同様に機能する。   The charging current control unit 310 includes a charging current setting unit 311 and a detection current superimposing unit 312 as in the first embodiment, and these function in the same manner as in the first embodiment.

総容量推定部320は、電流検出部321と、電圧検出部322と、適応デジタルフィルタ演算部323と、総容量演算部325aと、を備える。電流検出部321および電圧検出部322は、電流検出部321が電流計測値I(k)を適応デジタルフィルタ演算部323aのみに送信する以外は、第1実施形態と同様に機能する。適応デジタルフィルタ演算部323aは、適応デジタルフィルタ演算により算出した充電率推定値SOC^(k)に加え、パラメータdの推定値であるパラメータ推定値d^を、総容量演算部325aに送信する以外は、第1実施形態と同様に機能する。また、総容量演算部325aは、充電率推定値SOC^(k)、およびパラメータ推定値d^に基づいて、二次電池10の総容量推定値Cap^(k)を算出する。   The total capacity estimation unit 320 includes a current detection unit 321, a voltage detection unit 322, an adaptive digital filter calculation unit 323, and a total capacity calculation unit 325a. The current detection unit 321 and the voltage detection unit 322 function in the same manner as in the first embodiment except that the current detection unit 321 transmits the current measurement value I (k) only to the adaptive digital filter calculation unit 323a. The adaptive digital filter operation unit 323a transmits a parameter estimation value d ^ that is an estimation value of the parameter d to the total capacity calculation unit 325a in addition to the charging rate estimation value SOC ^ (k) calculated by the adaptive digital filter calculation. Functions in the same manner as in the first embodiment. The total capacity calculation unit 325a calculates the total capacity estimation value Cap ^ (k) of the secondary battery 10 based on the charging rate estimation value SOC ^ (k) and the parameter estimation value d ^.

また、第2実施形態の電子制御ユニット30では、第1実施形態と同様に、充電電流に、検出用電流重畳部312により検出用電流パターンDI(k)を重畳し、検出用電流パターンDI(k)が重畳されたときにおける、電流計測値I(k)および電圧計測値V(k)から、適応デジタルフィルタ演算部323により、適応デジタルフィルタ演算によって、二次電池10の充電率推定値SOC^(k)およびパラメータ推定値d^を算出し、これらに基づき、総容量演算部325aにより、総容量推定値Cap^(k)を算出するものである。   In the electronic control unit 30 of the second embodiment, as in the first embodiment, the detection current pattern DI (k) is superimposed on the charging current by the detection current superimposing unit 312 and the detection current pattern DI ( k) When the current measurement value I (k) and the voltage measurement value V (k) are superimposed, the adaptive digital filter calculation unit 323 performs the adaptive digital filter calculation to estimate the charging rate SOC of the secondary battery 10. ^ (K) and the parameter estimated value d ^ are calculated, and based on these, the total capacity calculation unit 325a calculates the total capacity estimated value Cap ^ (k).

ここで、第2実施形態における、総容量演算部325aによる総容量推定値Cap^(k)の推定方法について、説明する。まず、上述した式(7)を時間領域で書き書き直し、これを二次電池10の総容量Capで割ると、下記式(20)となる。

Figure 0005625244
Here, a method for estimating the total capacity estimated value Cap ^ (k) by the total capacity calculating unit 325a in the second embodiment will be described. First, the above formula (7) is rewritten in the time domain and divided by the total capacity Cap of the secondary battery 10, the following formula (20) is obtained.
Figure 0005625244

上記式(20)の右辺において、総容量Capに対する電流積算値の比は、充電率の変化量ΔSOCに相当するため、下記式(21)の関係が成り立ち、下記式(21)を基づき、上記式(20)は、下記式(22)と表すことができる。

Figure 0005625244
Figure 0005625244
In the right side of the above equation (20), the ratio of the current integrated value to the total capacity Cap corresponds to the change amount ΔSOC of the charging rate, and therefore the relationship of the following equation (21) holds, and the above equation (21) Formula (20) can be expressed as the following formula (22).
Figure 0005625244
Figure 0005625244

そして、上記式(22)より、総容量推定値Cap^は、充電率SOCに対する開路電圧Vの傾きと、パラメータ推定値d^とを用いて、下記式(23)で求めることができる。また、下記式(23)と等価な下記式(24)で求めることも可能である。

Figure 0005625244
Figure 0005625244
Then, from the formula (22), the total capacity estimate Cap ^, using a gradient of open circuit voltage V 0 with respect to the charging rate SOC, a parameter estimate d ^, can be calculated by the following equation (23). It can also be obtained by the following equation (24) equivalent to the following equation (23).
Figure 0005625244
Figure 0005625244

次いで、第2実施形態の電子制御ユニット30によって行われる総容量推定値Cap^(k)の算出処理を、図12に示すフローチャートを用いて説明する。なお、図12に示す処理は一定周期毎(本実施形態では、100msec毎)に実施される。また、第2実施形態では、第1実施形態と同様に、図12に示す処理は、二次電池10を搭載した車両を充電設備20に接続され、充電電流設定部311により設定された基準充電電流設定値I(k)に基づいて、電源40から二次電池10への充電電流の供給が開始されることにより開始する。 Next, the calculation process of the total capacity estimation value Cap ^ (k) performed by the electronic control unit 30 of the second embodiment will be described using the flowchart shown in FIG. Note that the processing shown in FIG. 12 is performed at regular intervals (in this embodiment, every 100 msec). In the second embodiment, as in the first embodiment, the process shown in FIG. 12 is performed by connecting a vehicle equipped with the secondary battery 10 to the charging facility 20 and setting the reference charging set by the charging current setting unit 311. It starts when supply of charging current from the power supply 40 to the secondary battery 10 is started based on the current set value I R (k).

まず、ステップS101〜S103では、第1実施形態におけるステップS1〜S3と同様に、充電開始時における、充電電流を供給する前の二次電池10の充電率の推定、前回処理時に推定した総容量推定値Cap^の読み出し、二次電池10の温度の検出が行われる。   First, in steps S101 to S103, as in steps S1 to S3 in the first embodiment, estimation of the charging rate of the secondary battery 10 before supplying the charging current at the start of charging, and the total capacity estimated in the previous processing Reading of the estimated value Cap ^ and detection of the temperature of the secondary battery 10 are performed.

次いで、ステップS104では、充電率推定処理が行われる。第2実施形態における充電率推定処理は、第1実施形態と同様に、図9に示すフローチャートにしたがって、行われる。すなわち、ステップS101〜S103において取得した充電開始時における二次電池10の充電率、前回処理時の総容量推定値Cap^、および二次電池10の温度に基づいて、検出用電流パターンI(k)の振幅の設定(ステップS41)、検出用電流パターンI(k)に基づく検出用電流の重畳の開始(ステップS42)、電流計測値I(k)および電流計測値I(k)の取得(ステップS43)、適応デジタルフィルタ演算による充電率推定値SOC^(k)の推定(ステップS44)、同定誤差の収束判定(ステップS45)、および検出用電流の重畳の終了(ステップS46)が行われる。 Next, in step S104, a charging rate estimation process is performed. The charging rate estimation process in the second embodiment is performed according to the flowchart shown in FIG. 9 as in the first embodiment. That is, based on the charging rate of the secondary battery 10 at the start of charging acquired in steps S101 to S103, the estimated total capacity Cap ^ during the previous process, and the temperature of the secondary battery 10, the detection current pattern I R ( k) setting of amplitude (step S41), start of superimposition of detection current based on detection current pattern I R (k) (step S42), current measurement value I (k) and current measurement value I (k) Acquisition (step S43), estimation of charging rate estimated value SOC ^ (k) by adaptive digital filter calculation (step S44), identification error convergence determination (step S45), and termination of detection current superposition (step S46) Done.

次いで、ステップS105では、総容量演算部325aが、ステップS104(ステップS44)において算出された充電率推定値SOC^(k)、およびパラメータ推定値d^を取得し、これら充電率推定値SOC^(k)、およびパラメータ推定値d^に基づいて、総容量推定値Cap^(k)を算出する。具体的には、総容量演算部325aは、上記式(23)または(24)を用いて、総容量推定値Cap^(k)を算出する。
第2実施形態では、以上のようにして二次電池10の総容量Capの推定が行われる。
Next, in step S105, the total capacity calculation unit 325a acquires the charging rate estimated value SOC ^ (k) and the parameter estimated value d ^ calculated in step S104 (step S44), and these charging rate estimated values SOC ^ Based on (k) and the parameter estimated value d ^, the total capacity estimated value Cap ^ (k) is calculated. Specifically, the total capacity calculation unit 325a calculates the total capacity estimation value Cap ^ (k) using the above formula (23) or (24).
In the second embodiment, the total capacity Cap of the secondary battery 10 is estimated as described above.

図13に、電池モデルを用いたシミュレーションにより、本実施形態の効果を検証した結果を示す。ここで、図13に示すシミュレーションにおいては、電流計測値I(k)と電圧計測値V(k)に観測ノイズおよび量子化誤差を設定、電流計測値I(k)にはさらに+3[A]の計測オフセットを設定した。また、図13に示すシミュレーションにおいては、0秒付近に、検出用電流パターンの重畳および適応デジタルフィルタ演算の実行を行った場合におけるシミュレーション結果を示した。なお、図13においては、上から電流の変化を示すプロファイル、電圧の変化を示すプロファイル、パラメータdの推定値および真値、ならびに充電率SOCの推定値および真値を、それぞれ示した。   FIG. 13 shows the result of verifying the effect of the present embodiment by simulation using a battery model. Here, in the simulation shown in FIG. 13, the observation noise and the quantization error are set to the current measurement value I (k) and the voltage measurement value V (k), and +3 [A] is further added to the current measurement value I (k). The measurement offset of was set. Further, in the simulation shown in FIG. 13, the simulation result in the case where the detection current pattern is superimposed and the adaptive digital filter calculation is executed in the vicinity of 0 second is shown. In FIG. 13, a profile indicating a change in current, a profile indicating a change in voltage, an estimated value and a true value of parameter d, and an estimated value and a true value of charge rate SOC are shown, respectively.

図10に示すように、充電電流に、検出用電流パターンを重畳することで、二次電池10に対する充電を継続しながら、適応デジタルフィルタ演算により、充電率の推定値を、真値に近いものとすることができるものである。そのため、第2実施形態によれば、このような検出用電流パターン重畳時における、適応デジタルフィルタ演算により得られた充電率の推定値を用いて、上述の式(23)または(24)に従って、二次電池10の総容量を推定することにより、総容量を高い精度で推定することができる。しかも、第2実施形態によれば、充電設備20による充電開始直後に、二次電池10の総容量の推定が終了するため、推定された総容量に基づいて、充電設備20による充電電流の設定が可能となり、これを用いて急速充電することも可能である。なお、このような急速充電は、たとえば、充電率推定値SOC^(k)および総容量推定値Cap^(k)に基づいて、二次電池10を満充電状態とするために必要な電気量を算出し、算出した電気量に基づいて、急速充電を行うための電流値を決定することにより行うことができる。   As shown in FIG. 10, by superimposing the detection current pattern on the charging current, the charging rate estimated value is close to the true value by the adaptive digital filter calculation while continuing to charge the secondary battery 10. It can be said that. Therefore, according to the second embodiment, according to the above equation (23) or (24), using the estimated value of the charging rate obtained by the adaptive digital filter calculation when the detection current pattern is superimposed. By estimating the total capacity of the secondary battery 10, the total capacity can be estimated with high accuracy. Moreover, according to the second embodiment, since the estimation of the total capacity of the secondary battery 10 ends immediately after the charging facility 20 starts charging, the setting of the charging current by the charging facility 20 is performed based on the estimated total capacity. This can be used for quick charging. Note that such rapid charging is performed, for example, based on the charging rate estimated value SOC ^ (k) and the total capacity estimated value Cap ^ (k), and the amount of electricity required to bring the secondary battery 10 into a fully charged state. Can be calculated by determining a current value for performing quick charging based on the calculated amount of electricity.

また、第2実施形態によれば、上述の第1実施形態と同様に、適応デジタルフィルタ演算により、二次電池10の充電率推定値SOC^(k)、d^を算出し、これに基づいて、二次電池10の総容量を推定するものであるため、二次電池10の総容量を推定する際に、二次電池10の開路電圧を直接測定する必要がなく、そのため、開路電圧を直接測定する場合と比較して、総容量を推定するために必要となる時間を短いものとすることができる。特に、従来において、総容量を推定するために必要となる時間が長くなってしまうという問題があったが、第2実施形態においても、このような問題を有効に解決することができる。   Further, according to the second embodiment, similarly to the first embodiment described above, the charging rate estimated values SOC ^ (k), d ^ of the secondary battery 10 are calculated by adaptive digital filter calculation, and based on this. Since the total capacity of the secondary battery 10 is estimated, there is no need to directly measure the open circuit voltage of the secondary battery 10 when the total capacity of the secondary battery 10 is estimated. Compared to direct measurement, the time required to estimate the total capacity can be shortened. In particular, conventionally, there has been a problem that the time required for estimating the total capacity becomes long, but such a problem can be effectively solved also in the second embodiment.

なお、上述した実施形態において、充電電流設定部311は本発明の充電制御手段に、検出用電流重畳部は本発明の検出用電流重畳手段に、電流検出部321および電圧検出部322は本発明の検出手段に、適応デジタルフィルタ演算部323は本発明の充電率推定手段、総容量演算部は本発明の容量推定手段に、それぞれ相当する。   In the above-described embodiment, the charging current setting unit 311 is the charging control unit of the present invention, the detection current superimposing unit is the detecting current superimposing unit of the present invention, and the current detecting unit 321 and the voltage detecting unit 322 are the present invention. The adaptive digital filter calculation unit 323 corresponds to the detection means, the charge rate estimation unit of the present invention, and the total capacity calculation unit corresponds to the capacity estimation unit of the present invention.

以上、本発明の実施形態について説明したが、これらの実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, these embodiment was described in order to make an understanding of this invention easy, and was not described in order to limit this invention. Therefore, each element disclosed in the above embodiment is intended to include all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention.

たとえば、上述の実施形態においては、電子制御ユニット30、電源40、電流計50、および電圧計60が、充電設備20に備えられている場合を例示したが、これらのうち一部あるいは全てが、二次電池10を搭載する車両に備えられているような構成としてもよい。   For example, in the above-described embodiment, the case where the electronic control unit 30, the power source 40, the ammeter 50, and the voltmeter 60 are provided in the charging facility 20, but some or all of these are provided. It is good also as a structure with which the vehicle carrying the secondary battery 10 is equipped.

10…二次電池
20…充電設備
30…電子制御ユニット
310…充電電流制御部
311…充電電流設定部
312…検出用電流重畳部
320,320a…総容量推定部
321…電流検出部
322…電圧検出部
323…適応デジタルフィルタ演算部
324…電流積算部
325,325a…総容量演算部
40…電源
50…電流計
60…電圧計
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Secondary battery 20 ... Charging equipment 30 ... Electronic control unit 310 ... Charging current control part 311 ... Charging current setting part 312 ... Current superimposition part 320,320a ... Total capacity estimation part 321 ... Current detection part 322 ... Voltage detection Unit 323 ... adaptive digital filter calculation unit 324 ... current integration unit 325, 325a ... total capacity calculation unit 40 ... power supply 50 ... ammeter 60 ... voltmeter

Claims (7)

二次電池に充電電流を供給する充電制御手段と、
前記充電制御手段により前記二次電池に供給される充電電流に、所定パターンの検出用電流を重畳させる検出用電流重畳手段と、
前記二次電池の電流および端子電圧をそれぞれ検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された前記電流および端子電圧の計測値から、適応デジタルフィルタを用いて、前記二次電池の開路電圧を推定し、予め求めた開路電圧と充電率との関係に基づいて、前記推定された開路電圧から、前記二次電池の充電率を推定する充電率推定手段と、
前記充電率推定手段により推定された充電率に基づいて、前記二次電池の総容量を推定する容量推定手段と、を備え、
前記検出用電流重畳手段は、前記検出用電流の振幅を、充電開始時における前記二次電池の充電率、前記二次電池の温度、および前記容量推定手段により推定された前記二次電池の総容量の前回値から選択される少なくとも1つに基づいて設定し、
前記充電率推定手段は、前記検出用電流重畳手段により前記検出用電流が重畳された際における電流および端子電圧の計測値を用いて、前記充電率の推定を行うことを特徴とする二次電池の容量推定装置。
Charging control means for supplying a charging current to the secondary battery;
Detection current superimposing means for superimposing a predetermined pattern of detection current on the charging current supplied to the secondary battery by the charge control means;
Detection means for detecting current and terminal voltage of the secondary battery,
From the measured values of the current and terminal voltage detected by the detection means, using an adaptive digital filter, the open circuit voltage of the secondary battery is estimated, and based on the relationship between the open circuit voltage and the charging rate obtained in advance, From the estimated open circuit voltage, charging rate estimating means for estimating the charging rate of the secondary battery,
Capacity estimation means for estimating the total capacity of the secondary battery based on the charge rate estimated by the charge rate estimation means,
The detection current superimposing means determines the amplitude of the detection current based on the charging rate of the secondary battery at the start of charging, the temperature of the secondary battery, and the total of the secondary batteries estimated by the capacity estimation means. Set based on at least one selected from the previous capacity value,
The charging rate estimation means estimates the charging rate using measured values of current and terminal voltage when the detection current is superimposed by the detection current superimposing means. Capacity estimation device.
前記検出用電流は、異なる周波数を有する複数の交流電流を重ね合わせてなることを特徴とする請求項1に記載の二次電池の容量推定装置。   The secondary battery capacity estimation apparatus according to claim 1, wherein the detection current is formed by superimposing a plurality of alternating currents having different frequencies. 前記検出用電流重畳手段は、前記充電制御手段による前記二次電池への充電電流の供給開始時T、および前記二次電池への充電電流の供給開始時から所定時間経過後Tにおいて、前記充電電流に前記検出用電流を重畳させることを特徴とする請求項1または2に記載の二次電池の容量推定装置。 The detection current superposition means, supply start time T A of the charging current to the secondary battery by the charge control unit, and a predetermined time has elapsed after T B from the supply start of the charging current to the secondary battery, capacity estimating device for a secondary battery according to claim 1 or 2, characterized in that to superimpose the detection current to the charging current. 前記充電電流の供給開始時Tにおいて検出された電流および端子電圧の計測値を用いて、推定された充電率をSOC^とし、
前記充電電流の供給開始時から所定時間経過後Tにおいて検出された電流および端子電圧の計測値を用いて、推定された充電率をSOC^とし、
前記充電電流の供給開始時Tから、前記充電電流の供給開始時から所定時間経過後Tの間の各時間において、前記検出手段により検出された電流の計測値をI(t)とした場合に、
前記容量推定手段は、下記式(I)に従って、前記二次電池の総容量の推定値であるCap^を推定することを特徴とする請求項に記載の二次電池の容量推定装置。
Figure 0005625244
ただし、SOC^、SOC^、Cap^において、「^」は推定値を意味する。
Using the measured value of the current and terminal voltage detected at the start of supply of the charging current T A , let the estimated charging rate be SOC A ^
Using the measurement value of the detected current and the terminal voltage at a predetermined time has elapsed after T B from the time the start of the supply of the charging current, the estimated charging rate and SOC B ^,
Starting supply time T A of the charging current, at each time during a predetermined time has elapsed after T B from the supply start of the charging current, the measured value of the current detected by said detecting means and the I (t) In case,
4. The secondary battery capacity estimation apparatus according to claim 3 , wherein the capacity estimation means estimates Cap ^, which is an estimated value of the total capacity of the secondary battery, according to the following formula (I).
Figure 0005625244
However, in SOC A ^, SOC B ^, and Cap ^, “^” means an estimated value.
前記検出用電流重畳手段は、前記充電制御手段による前記二次電池への充電電流の供給中における任意の時Tにおいて、前記充電電流に前記検出用電流を重畳させ、
前記充電率推定手段は、前記充電電流の供給中における任意の時Tにおいて検出された電流および端子電圧の計測値を用いて、前記二次電池の充電率の推定値であるSOC^およびパラメータdの推定値であるd^を推定し、
前記容量推定手段は、前記充電率の推定値SOC^およびパラメータdの推定値d^に基づき、下記式(II)にしたがって、前記二次電池の総容量の推定値であるCap^を推定することを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の二次電池の容量推定装置。
Figure 0005625244
ただし、SOC^、d^、Cap^において、「^」は推定値を意味する。
また、パラメータdは、下記式(III)を満足する変数である。
Figure 0005625244
上記式(III)中、Vは開路電圧、Iは電流の計測値、sは微分オペレータである。
The detection current superimposing means superimposes the detection current on the charging current at an arbitrary time Tc during the supply of the charging current to the secondary battery by the charge control means,
The charging rate estimating means uses the measured values of the current and the terminal voltage detected at an arbitrary time Tc during the supply of the charging current, and the SOC ^ and parameters that are the estimated values of the charging rate of the secondary battery Estimate d ^ which is an estimate of d,
The capacity estimating means estimates Cap ^, which is an estimated value of the total capacity of the secondary battery, based on the estimated value SOC ^ of the charging rate and the estimated value d ^ of the parameter d according to the following formula (II). capacity estimating device for a secondary battery according to any one of claims 1 to 4, characterized in that.
Figure 0005625244
However, in SOC ^, d ^, and Cap ^, "^" means an estimated value.
The parameter d is a variable that satisfies the following formula (III).
Figure 0005625244
In the above formula (III), V 0 is an open circuit voltage, I is a measured value of current, and s is a differential operator.
前記充電制御手段は、前記充電率推定手段により推定された充電率と、前記容量推定手段により推定された総容量とに基づいて、前記二次電池を満充電にするために必要な電気量を算出し、算出した電気量に基づいて、充電電流の制御を行うことを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の二次電池の容量推定装置。 The charge control means calculates the amount of electricity required to fully charge the secondary battery based on the charge rate estimated by the charge rate estimation means and the total capacity estimated by the capacity estimation means. calculated, based on the calculated amount of electricity, the capacitance estimating device for a secondary battery according to any one of claims 1 to 5, characterized in that controlling the charging current. 前記検出用電流重畳手段は、前記検出用電流の重畳開始した後、前記充電率推定手段による適応デジタルフィルタを用いた演算結果の同定誤差が、収束したと判断された時から所定時間経過後に、前記検出用電流の重畳を終了することを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の二次電池の容量推定装置。 After the detection current superimposing means starts superimposing the detection current, the identification error of the calculation result using the adaptive digital filter by the charging rate estimation means is determined to have converged after a predetermined time has elapsed, capacity estimating device for a secondary battery according to any one of claims 1 to 6, characterized in that to end the superimposition of the detection current.
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