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JP6895786B2 - Secondary battery status detection device and secondary battery status detection method - Google Patents

Secondary battery status detection device and secondary battery status detection method Download PDF

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JP6895786B2 JP2017066456A JP2017066456A JP6895786B2 JP 6895786 B2 JP6895786 B2 JP 6895786B2 JP 2017066456 A JP2017066456 A JP 2017066456A JP 2017066456 A JP2017066456 A JP 2017066456A JP 6895786 B2 JP6895786 B2 JP 6895786B2
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Description

本発明は、二次電池状態検出装置および二次電池状態検出方法に関するものである。 The present invention relates to a secondary battery status detecting device and a secondary battery status detecting method.

特許文献1には、二次電池の内部インピーダンスの温度特性を補正して高い精度で二次電池の劣化状態を判定する技術が開示されている。 Patent Document 1 discloses a technique of correcting the temperature characteristic of the internal impedance of a secondary battery to determine the deteriorated state of the secondary battery with high accuracy.

特許文献2には、内部抵抗比Zr(=Z(その時点での抵抗)/Z0(新品時などの基準となる抵抗))を求め、各Zrにおける相対SOCの値を求め、これらを対応付けたテーブルを作成する技術が開示されている。このようにして作成したテーブルは、二次電池の種類(例えば、製造メーカや容量)または個体によらず略一定であることから、二次電池のSOCを検出することができる。 In Patent Document 2, the internal resistance ratio Zr (= Z (resistance at that time) / Z0 (reference resistance when new, etc.)) is obtained, the relative SOC value at each Zr is obtained, and these are associated with each other. The technology for creating a table is disclosed. Since the table created in this way is substantially constant regardless of the type (for example, manufacturer or capacity) or individual of the secondary battery, the SOC of the secondary battery can be detected.

特開2005−091217号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-091217 特開2012−189373号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-189373

しかしながら、特許文献1,2に開示された技術では、二次電池の電解液が蒸発等によって減少した場合や、補液等によって増加した場合、二次電池の特性が変化するため、二次電池の状態を正確に検出することができないという問題点がある。 However, in the techniques disclosed in Patent Documents 1 and 2, when the electrolytic solution of the secondary battery decreases due to evaporation or the like, or increases due to replacement fluid or the like, the characteristics of the secondary battery change. There is a problem that the state cannot be detected accurately.

本発明は、以上のような状況に鑑みてなされたものであり、電解液が増減した場合でも二次電池の劣化の状態を正確に推定することが可能な二次電池状態推定装置および二次電池状態推定方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a secondary battery state estimation device and a secondary battery that can accurately estimate the deterioration state of the secondary battery even when the amount of the electrolytic solution increases or decreases. It is an object of the present invention to provide a method for estimating a battery state.

上記課題を解決するために、本発明は、二次電池の状態を検出する二次電池状態検出装置において、前記二次電池の等価回路モデルを構成する素子の素子値を算出する算出手段と、前記算出手段によって算出された前記等価回路モデルの素子値を、前記二次電池が基準状態である場合の素子値に補正する補正手段と、前記補正手段によって補正された前記基準状態における前記等価回路モデルの素子値に基づいて前記二次電池の状態を推定する推定手段と、を有し、前記基準状態を示す状態値として少なくとも温度と、OCVまたはOCVから導かれる指標値とを用いる、ことを特徴とする。
このような構成によれば、電解液が増減した場合でも二次電池の状態を正確に検出することが可能となる。
In order to solve the above problems, the present invention comprises a calculation means for calculating an element value of an element constituting the equivalent circuit model of the secondary battery in a secondary battery state detection device for detecting the state of the secondary battery. A correction means for correcting the element value of the equivalent circuit model calculated by the calculation means to an element value when the secondary battery is in the reference state, and the equivalent circuit in the reference state corrected by the correction means. It has an estimation means for estimating the state of the secondary battery based on the element value of the model, and uses at least the temperature and an index value derived from OCV or OCV as the state values indicating the reference state. It is a feature.
According to such a configuration, it is possible to accurately detect the state of the secondary battery even when the amount of the electrolytic solution is increased or decreased.

また、本発明は、前記OCVから導かれる指標値としては、電解液の濃度または比重を用いることを特徴とする。
このような構成によれば、電解液の状態を的確に示す指標値を用いることで、電解液が増減した場合でも二次電池の状態を正確に検出することが可能となる。
Further, the present invention is characterized in that the concentration or specific gravity of the electrolytic solution is used as the index value derived from the OCV.
According to such a configuration, by using an index value that accurately indicates the state of the electrolytic solution, it is possible to accurately detect the state of the secondary battery even when the amount of the electrolytic solution increases or decreases.

また、本発明は、前記補正手段は、前記基準状態における前記温度と前記OCVまたはOCVから導かれる指標値と、その時点における前記温度と前記OCVまたはOCVから導かれる指標値とに基づいて前記二次電池が前記基準状態である場合の素子値に補正することを特徴とする。
このような構成によれば、基準状態における素子値に確実に補正することができる。
Further, in the present invention, the correction means is based on the temperature in the reference state and the index value derived from the OCV or OCV, and the temperature at that time and the index value derived from the OCV or OCV. It is characterized in that the next battery is corrected to the element value when it is in the reference state.
According to such a configuration, it is possible to surely correct the element value in the reference state.

また、本発明は、前記基準状態は、前記二次電池の前記温度が所定の値であり、かつ、前記二次電池のSOCが所定の値である場合を前記基準状態とすることを特徴とする。
このような構成によれば、基準状態を明確に定義することができる。
Further, the present invention is characterized in that the reference state is defined as the case where the temperature of the secondary battery is a predetermined value and the SOC of the secondary battery is a predetermined value. To do.
With such a configuration, the reference state can be clearly defined.

また、本発明は、前記基準状態に近い状態と判定された場合に測定された前記二次電池の前記OCVまたはOCVから導かれる指標値を格納する記憶手段を有し、前記補正手段は、前記記憶手段に格納された前記温度と前記二次電池の前記OCVまたはOCVから導かれる指標値と、その時点における前記温度と前記OCVまたはOCVから導かれる指標値に基づいて前記二次電池が前記基準状態である場合の素子値に補正することを特徴とする。
このような構成によれば、二次電池が基準状態またはそれに近い状態となる時間スケールが、電解液の変化の時間スケールよりも短い場合に、更新されたOCVに基づいて精度よく二次電池の状態を検出することができる。
Further, the present invention has a storage means for storing an index value derived from the OCV or OCV of the secondary battery measured when it is determined to be in a state close to the reference state, and the correction means is said to be said. The secondary battery is the reference based on the temperature stored in the storage means, the index value derived from the OCV or OCV of the secondary battery, and the temperature at that time and the index value derived from the OCV or OCV. It is characterized in that it is corrected to the element value when it is in a state.
According to such a configuration, when the time scale in which the secondary battery is in the reference state or a state close to the reference state is shorter than the time scale of the change in the electrolytic solution, the secondary battery is accurately based on the updated OCV. The state can be detected.

また、本発明は、二次電池の状態を検出する二次電池状態検出方法において、前記二次電池の等価回路モデルを構成する素子の素子値を算出する算出ステップと、前記算出ステップにおいて算出された前記等価回路モデルの素子値を、前記二次電池が基準状態である場合の素子値に補正する補正ステップと、前記補正ステップにおいて補正された前記基準状態における前記等価回路モデルの素子値に基づいて前記二次電池の状態を推定する推定ステップと、を有し、前記基準状態を示す状態値として少なくとも温度と、OCVまたはOCVから導かれる指標値とを用いる、ことを特徴とする。
このような方法によれば、電解液が増減した場合でも二次電池の状態を正確に検出することが可能となる。
Further, the present invention is calculated in the calculation step of calculating the element value of the element constituting the equivalent circuit model of the secondary battery and the calculation step in the secondary battery state detection method for detecting the state of the secondary battery. Based on the correction step of correcting the element value of the equivalent circuit model to the element value when the secondary battery is in the reference state, and the element value of the equivalent circuit model in the reference state corrected in the correction step. It is characterized by having an estimation step for estimating the state of the secondary battery, and using at least the temperature and an index value derived from OCV or OCV as the state values indicating the reference state.
According to such a method, it is possible to accurately detect the state of the secondary battery even when the amount of the electrolytic solution is increased or decreased.

本発明によれば、電解液が増減した場合でも二次電池の状態を正確に検出することが可能な二次電池状態検出装置および二次電池状態検出方法を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a secondary battery state detecting device and a secondary battery state detecting method capable of accurately detecting the state of the secondary battery even when the amount of the electrolytic solution is increased or decreased.

本発明の実施形態に係る二次電池状態検出装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the secondary battery state detection apparatus which concerns on embodiment of this invention. 図1の制御部の詳細な構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detailed configuration example of the control part of FIG. 本実施形態で使用する二次電池の等価回路モデルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the equivalent circuit model of the secondary battery used in this embodiment. 正常時または減液時の相対SOCとRohmの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the relative SOC and ROHM at the time of a normal state or a liquid depletion. 正常時または減液時の相対SOCとRct1の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the relative SOC and Rct1 at the time of normal or liquid depletion. 正常時または減液時の相対SOCとC1の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the relative SOC and C1 at the time of normal or the liquid depletion. 正常時または減液時の相対OCVとRohmの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the relative OCV and ROHM at the time of a normal state or a liquid depletion. 正常時または減液時の相対OCVとRct1の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the relative OCV and Rct1 at the time of a normal state or a liquid depletion. 正常時または減液時の相対OCVとC1の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the relative OCV and C1 at the time of a normal state or a liquid decrease. 本発明の実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating operation of Embodiment of this invention. 本発明の実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating operation of Embodiment of this invention. 本発明の実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating operation of Embodiment of this invention.

次に、本発明の実施形態について説明する。 Next, an embodiment of the present invention will be described.

(A)本発明の実施形態の構成の説明
図1は、本発明の実施形態に係る二次電池状態検出装置を有する車両の電源系統を示す図である。この図において、二次電池状態検出装置1は、制御部10、電圧センサ11、電流センサ12、温度センサ13、および、放電回路15を主要な構成要素としており、二次電池14の充電状態を制御する。ここで、制御部10は、電圧センサ11、電流センサ12、および、温度センサ13からの出力を参照し、二次電池14の状態を検出するとともに、オルタネータ16の発電電圧を制御することで二次電池14の充電状態を制御する。電圧センサ11は、二次電池14の端子電圧を検出し、制御部10に通知する。電流センサ12は、二次電池14に流れる電流を検出し、制御部10に通知する。温度センサ13は、二次電池14の電解液または周囲の環境温度を検出し、制御部10に通知する。放電回路15は、例えば、直列接続された半導体スイッチと抵抗素子等によって構成され、制御部10によって半導体スイッチがオン/オフ制御されることにより二次電池14を二次電池状態検出装置1の命令に従って放電させる。
(A) Explanation of Configuration of Embodiment of the Present Invention FIG. 1 is a diagram showing a power supply system of a vehicle having a secondary battery state detection device according to the embodiment of the present invention. In this figure, the secondary battery state detection device 1 has a control unit 10, a voltage sensor 11, a current sensor 12, a temperature sensor 13, and a discharge circuit 15 as main components, and determines the charge state of the secondary battery 14. Control. Here, the control unit 10 refers to the outputs from the voltage sensor 11, the current sensor 12, and the temperature sensor 13, detects the state of the secondary battery 14, and controls the generated voltage of the alternator 16. The charging state of the next battery 14 is controlled. The voltage sensor 11 detects the terminal voltage of the secondary battery 14 and notifies the control unit 10. The current sensor 12 detects the current flowing through the secondary battery 14 and notifies the control unit 10. The temperature sensor 13 detects the electrolytic solution of the secondary battery 14 or the ambient temperature, and notifies the control unit 10. The discharge circuit 15 is composed of, for example, a semiconductor switch and a resistance element connected in series, and the secondary battery 14 is commanded by the secondary battery state detection device 1 by controlling the semiconductor switch on / off by the control unit 10. Discharge according to.

二次電池14は、電解液を有する二次電池、例えば、鉛蓄電池、ニッケルカドミウム電池、または、ニッケル水素電池等によって構成され、オルタネータ16によって充電され、スタータモータ18を駆動してエンジンを始動するとともに、負荷19に電力を供給する。オルタネータ16は、エンジン17によって駆動され、交流電力を発生して整流回路によって直流電力に変換し、二次電池14を充電する。オルタネータ16は、制御部10によって制御され、発電電圧を調整することが可能とされている。 The secondary battery 14 is composed of a secondary battery having an electrolytic solution, for example, a lead storage battery, a nickel cadmium battery, a nickel hydrogen battery, or the like, and is charged by an alternator 16 to drive a starter motor 18 to start an engine. At the same time, power is supplied to the load 19. The alternator 16 is driven by the engine 17, generates AC power, converts it into DC power by a rectifier circuit, and charges the secondary battery 14. The alternator 16 is controlled by the control unit 10 so that the generated voltage can be adjusted.

エンジン17は、例えば、ガソリンエンジンおよびディーゼルエンジン等のレシプロエンジンまたはロータリーエンジン等によって構成され、スタータモータ18によって始動され、トランスミッションを介して駆動輪を駆動し、車両に推進力を与えるとともに、オルタネータ16を駆動して電力を発生させる。スタータモータ18は、例えば、直流電動機によって構成され、二次電池14から供給される電力によって回転力を発生し、エンジン17を始動する。負荷19は、例えば、電動ステアリングモータ、デフォッガ、シートヒータ、イグニッションコイル、カーオーディオ、および、カーナビゲーション等によって構成され、二次電池14からの電力によって動作する。 The engine 17 is composed of, for example, a reciprocating engine such as a gasoline engine and a diesel engine, a rotary engine, or the like, is started by a starter motor 18, drives drive wheels via a transmission, gives propulsion to a vehicle, and is an alternator 16. To generate power. The starter motor 18 is composed of, for example, a DC motor, and generates a rotational force by the electric power supplied from the secondary battery 14 to start the engine 17. The load 19 is composed of, for example, an electric steering motor, a defogger, a seat heater, an ignition coil, a car audio, a car navigation system, and the like, and is operated by electric power from the secondary battery 14.

図2は、図1に示す制御部10の詳細な構成例を示す図である。この図に示すように、制御部10は、CPU(Central Processing Unit)10a、ROM(Read Only Memory)10b、RAM(Random Access Memory)10c、通信部10d、I/F(Interface)10eを有している。ここで、CPU10aは、ROM10bに格納されているプログラム10baに基づいて各部を制御する。ROM10bは、半導体メモリ等によって構成され、プログラム10ba等を格納している。RAM10cは、半導体メモリ等によって構成され、プログラム10baを実行する際に生成されるデータや、後述する数式またはテーブル等のパラメータ10caを格納する。通信部10dは、上位の装置であるECU(Electronic Control Unit)等との間で通信を行い、検出した情報または制御情報を上位装置に通知する。I/F10eは、電圧センサ11、電流センサ12、および、温度センサ13から供給される信号をデジタル信号に変換して取り込むとともに、放電回路15、オルタネータ16、および、スタータモータ18等に駆動電流を供給してこれらを制御する。 FIG. 2 is a diagram showing a detailed configuration example of the control unit 10 shown in FIG. As shown in this figure, the control unit 10 includes a CPU (Central Processing Unit) 10a, a ROM (Read Only Memory) 10b, a RAM (Random Access Memory) 10c, a communication unit 10d, and an I / F (Interface) 10e. ing. Here, the CPU 10a controls each unit based on the program 10ba stored in the ROM 10b. The ROM 10b is composed of a semiconductor memory or the like and stores the program 10ba or the like. The RAM 10c is composed of a semiconductor memory or the like, and stores data generated when the program 10ba is executed and parameters 10ca such as mathematical formulas or tables described later. The communication unit 10d communicates with an ECU (Electronic Control Unit) or the like, which is a higher-level device, and notifies the higher-level device of the detected information or control information. The I / F 10e converts the signals supplied from the voltage sensor 11, the current sensor 12, and the temperature sensor 13 into digital signals and captures them, and transfers the drive current to the discharge circuit 15, the alternator 16, the starter motor 18, and the like. Supply and control these.

(B)本発明の実施形態の動作の説明
つぎに、本発明の実施形態の動作について説明する。なお、以下では、本発明の実施形態の動作原理について説明した後、詳細な動作について説明する。
(B) Description of Operation of Embodiment of the Present Invention Next, the operation of the embodiment of the present invention will be described. In the following, the operation principle of the embodiment of the present invention will be described, and then the detailed operation will be described.

まず、実施形態の動作原理について説明する。図3は、本発明の実施形態において使用する、二次電池14の等価回路モデルである。なお、等価回路モデルとしては、図3(A)に示す回路と、図3(B)に示す回路を例に挙げることができるが、以下では、図3(A)に示す回路を例に挙げて説明する。なお、図3(B)に示す等価回路モデルを用いたり、あるいは、これ以外の等価回路モデルを用いたりしてもよい。 First, the operating principle of the embodiment will be described. FIG. 3 is an equivalent circuit model of the secondary battery 14 used in the embodiment of the present invention. As the equivalent circuit model, the circuit shown in FIG. 3 (A) and the circuit shown in FIG. 3 (B) can be given as examples, but in the following, the circuit shown in FIG. 3 (A) will be given as an example. I will explain. The equivalent circuit model shown in FIG. 3B may be used, or an equivalent circuit model other than this may be used.

図3(A)では、等価回路モデルは、液抵抗Rohm、反応抵抗Rct1、および、電気二重層容量C1を主要な構成要素としている。ここで、液抵抗Rohmは、二次電池14の電解液の液抵抗および電極の導電抵抗を主要な要素とする内部抵抗である。反応抵抗Rct1と電気二重層容量C1との並列接続回路は、二次電池14の陽極とこれに接する電解液とに対応する等価回路である。 In FIG. 3A, the equivalent circuit model has a liquid resistance Rohm, a reaction resistance Rct1, and an electric double layer capacitance C1 as main components. Here, the liquid resistance Rohm is an internal resistance whose main elements are the liquid resistance of the electrolytic solution of the secondary battery 14 and the conductive resistance of the electrodes. The parallel connection circuit of the reaction resistance Rct1 and the electric double layer capacitance C1 is an equivalent circuit corresponding to the anode of the secondary battery 14 and the electrolytic solution in contact with the anode.

図4〜図6は、図3(A)に示す等価回路モデルを構成する各素子の減液時(二次電池14の電解液が減少している場合)と正常時(二次電池14の電解液が減少していない場合)における相対SOC(二次電池14の残容量と満充電容量の比によって求まるSOC)による素子値の変化を示す図である。 4 to 6 show the time when the liquid of each element constituting the equivalent circuit model shown in FIG. 3 (A) is low (when the electrolyte of the secondary battery 14 is low) and the normal time (when the electrolyte of the secondary battery 14 is low). It is a figure which shows the change of the element value by the relative SOC (the SOC obtained by the ratio of the remaining capacity of the secondary battery 14 and the fully charged capacity) in (when the electrolytic solution is not reduced).

図4は、液抵抗Rohmの減液時と正常時における相対SOCの変化に対する素子値の変化を示している。より詳細には、減液時における液抵抗Rohmの相対SOCによる変化を丸で示し、正常時における液抵抗Rohmの相対SOCによる変化を四角形で示す。図4に示すように、減液時と正常時では、相対SOCが低い領域において素子値が大きく異なっている。 FIG. 4 shows the change in the element value with respect to the change in the relative SOC when the liquid resistance Rohm is reduced and when the liquid resistance is normal. More specifically, the change due to the relative SOC of the liquid resistance Rohm at the time of liquid reduction is shown by a circle, and the change due to the relative SOC of the liquid resistance Rohm at the time of normal operation is shown by a quadrangle. As shown in FIG. 4, the element values are significantly different in the region where the relative SOC is low between the liquid reduction state and the normal state.

図5は、反応抵抗Rct1の減液時と正常時における相対SOCの変化に対する素子値の変化を示している。より詳細には、減液時における反応抵抗Rct1の相対SOCによる変化を丸で示し、正常時における反応抵抗Rct1の相対SOCによる変化を四角形で示す。図5に示すように、減液時と正常時では、相対SOCが低い領域および高い領域において素子値が大きく異なっている。 FIG. 5 shows the change in the element value with respect to the change in the relative SOC when the reaction resistance Rct1 is reduced and when the liquid is normal. More specifically, the change due to the relative SOC of the reaction resistance Rct1 at the time of liquid reduction is shown by a circle, and the change due to the relative SOC of the reaction resistance Rct1 at the time of normal operation is shown by a quadrangle. As shown in FIG. 5, the element values are significantly different in the region where the relative SOC is low and in the region where the relative SOC is high between the liquid reduction state and the normal state.

図6は、電気二重層容量C1の減液時と正常時における相対SOCの変化に対する素子値の変化を示している。より詳細には、減液時における電気二重層容量C1の相対SOCによる変化を丸で示し、正常時における電気二重層容量C1の相対SOCによる変化を四角形で示す。図6に示すように、減液時と正常時では、相対SOCが40%よりも大きく、100%よりも小さい領域において素子値が大きく異なっている。 FIG. 6 shows the change in the element value with respect to the change in the relative SOC when the electric double layer capacity C1 is depleted and when the liquid is normal. More specifically, the change due to the relative SOC of the electric double layer capacity C1 at the time of liquid reduction is shown by a circle, and the change due to the relative SOC of the electric double layer capacity C1 at the time of normal operation is shown by a quadrangle. As shown in FIG. 6, the relative SOC is larger than 40% and the element value is significantly different in the region smaller than 100% between the liquid reduction state and the normal state.

図7〜図9は、図3(A)に示す等価回路モデルを構成する各素子の減液時と正常時における開回路電圧OCVによる素子値の変化を示す図である。 7 to 9 are diagrams showing changes in element values due to the open circuit voltage OCV when the liquid of each element constituting the equivalent circuit model shown in FIG. 3A is low and when the liquid is normal.

図7は、液抵抗Rohmの減液時と正常時における開回路電圧OCVの変化に対する素子値の変化を示している。より詳細には、減液時における液抵抗Rohmの開回路電圧OCVによる変化を丸で示し、正常時における液抵抗Rohmの開回路電圧OCVによる変化を四角形で示す。図7に示すように、開回路電圧OCVが変化した場合、減液時と正常時において、液抵抗Rohmの値は略一致している。 FIG. 7 shows the change in the element value with respect to the change in the open circuit voltage OCV when the liquid resistance Rohm is reduced and when the liquid resistance is normal. More specifically, the change of the liquid resistance Rohm due to the open circuit voltage OCV at the time of liquid reduction is indicated by a circle, and the change of the liquid resistance Rohm due to the open circuit voltage OCV at the time of normal operation is indicated by a quadrangle. As shown in FIG. 7, when the open circuit voltage OCV changes, the values of the liquid resistance Rohm are substantially the same at the time of liquid reduction and the normal time.

図8は、反応抵抗Rct1の減液時と正常時における開回路電圧OCVの変化に対する素子値の変化を示している。より詳細には、減液時における反応抵抗Rct1の開回路電圧OCVによる変化を丸で示し、正常時における反応抵抗Rct1の開回路電圧OCVによる変化を四角形で示す。図8に示すように、開回路電圧OCVが変化した場合、減液時と正常時において、反応抵抗Rct1の値は略一致している。 FIG. 8 shows the change in the element value with respect to the change in the open circuit voltage OCV when the reaction resistance Rct1 is reduced and when it is normal. More specifically, the change of the reaction resistance Rct1 due to the open circuit voltage OCV at the time of liquid reduction is shown by a circle, and the change of the reaction resistance Rct1 by the open circuit voltage OCV at the time of normal operation is shown by a quadrangle. As shown in FIG. 8, when the open circuit voltage OCV changes, the values of the reaction resistance Rct1 are substantially the same when the liquid is reduced and when the liquid is normal.

図9は、電気二重層容量C1の減液時と正常時における開回路電圧OCVの変化に対する素子値の変化を示している。より詳細には、減液時における電気二重層容量C1の開回路電圧OCVによる変化を丸で示し、正常時における電気二重層容量C1の開回路電圧OCVによる変化を四角形で示す。図9に示すように、開回路電圧OCVが変化した場合、減液時と正常時において、電気二重層容量C1の値は略一致している。 FIG. 9 shows the change in the element value with respect to the change in the open circuit voltage OCV when the electric double layer capacity C1 is depleted and when it is normal. More specifically, the change due to the open circuit voltage OCV of the electric double layer capacity C1 at the time of liquid reduction is shown by a circle, and the change due to the open circuit voltage OCV of the electric double layer capacity C1 at the time of normal operation is shown by a quadrangle. As shown in FIG. 9, when the open circuit voltage OCV changes, the values of the electric double layer capacitance C1 are substantially the same when the liquid is reduced and when the liquid is normal.

以上に説明したように、等価回路モデルを構成する素子の素子値は、相対SOCとの関係では減液時と正常時で変化するが、開回路電圧OCVとの関係では減液時と正常時で変化しない。従来においては、ある時点(例えば、電解液温度がθlxおよび相対SOCがSOCxである時点)において測定した等価回路モデルを構成する素子の素子値を、基準状態(電解液温度がθl0および相対SOCがSOC0である状態)に補正し、この補正された素子値を用いて二次電池14の状態を推定していた。 As described above, the element values of the elements constituting the equivalent circuit model change between when the liquid is low and when the liquid is normal in relation to the relative SOC, but when the liquid is low and when the liquid is normal in relation to the open circuit voltage OCV. Does not change. Conventionally, the element values of the elements constituting the equivalent circuit model measured at a certain time point (for example, the time point when the electrolyte temperature is θlx and the relative SOC is SOCx) are set to the reference state (the electrolyte temperature is θl0 and the relative SOC). It was corrected to the state of SOC0), and the state of the secondary battery 14 was estimated using the corrected element value.

しかしながら、相対SOCと素子値の関係は、図4〜図6に示すように、減液時と正常時で変化することから、電解液の状態によって、補正後の素子値が正しくない場合が想定される。 However, as shown in FIGS. 4 to 6, the relationship between the relative SOC and the element value changes between the time when the liquid is reduced and the time when the liquid is normal. Therefore, it is assumed that the corrected element value is not correct depending on the state of the electrolytic solution. Will be done.

そこで、本実施形態では、基準状態の指標値として、相対SOCではなく、開回路電圧OCVを用いる。そして、ある時点(例えば、電解液温度がθlxおよび開回路電圧がOCVxである時点)において測定した等価回路モデルを構成する素子の素子値を、基準状態(電解液温度がθl0および開回路電圧がOCV0である状態)に補正し、この補正された素子値を用いて二次電池14の状態を推定することで、電解液の状態に拘わらず、二次電池14の状態を正確に検出することができる。 Therefore, in the present embodiment, the open circuit voltage OCV is used as the index value of the reference state instead of the relative SOC. Then, the element values of the elements constituting the equivalent circuit model measured at a certain time point (for example, the time point when the electrolyte temperature is θlx and the open circuit voltage is OCVx) are set to the reference state (the electrolyte temperature is θl0 and the open circuit voltage is set to OCVx). By correcting to OCV0) and estimating the state of the secondary battery 14 using this corrected element value, the state of the secondary battery 14 can be accurately detected regardless of the state of the electrolytic solution. Can be done.

つぎに、本発明の実施形態の詳細な動作について説明する。 Next, the detailed operation of the embodiment of the present invention will be described.

例えば、エンジン17が停止され、所定の時間(例えば、数時間)が経過すると、制御部10のCPU10aは、温度センサ13の出力を参照し、二次電池14の雰囲気温度θを測定する。そして、CPU10aは、雰囲気温度θから、電解液の温度θlを推定する。なお、電解液温度θlを推定する方法としては、二次電池14の熱的な等価回路を求め、この熱的な等価回路の熱抵抗および熱容量と、雰囲気温度θとから電解液温度θlを推定することができる。 For example, when the engine 17 is stopped and a predetermined time (for example, several hours) elapses, the CPU 10a of the control unit 10 refers to the output of the temperature sensor 13 and measures the atmospheric temperature θ of the secondary battery 14. Then, the CPU 10a estimates the temperature θl of the electrolytic solution from the atmospheric temperature θ. As a method of estimating the electrolytic solution temperature θl, the thermal equivalent circuit of the secondary battery 14 is obtained, and the electrolytic solution temperature θl is estimated from the thermal resistance and heat capacity of the thermal equivalent circuit and the atmospheric temperature θ. can do.

つぎに、CPU10aは、二次電池14のSOCを求める。なお、SOCを求める方法としては、例えば、OCVから求める方法や、ある時点において求めたSOCに対して、充放電によって出入りした電流を累積積算した値を加算することで、その時点におけるSOCを求めることができる。もちろん、これ以外の方法でSOCを求めるようにしてもよい。 Next, the CPU 10a obtains the SOC of the secondary battery 14. As a method of obtaining the SOC, for example, a method of obtaining the SOC from the OCV or a method of obtaining the SOC at a certain time point is obtained by adding a value obtained by accumulating the currents flowing in and out by charging / discharging to the SOC obtained at a certain time point. be able to. Of course, the SOC may be obtained by other methods.

つづいて、CPU10aは、電解液温度θlが基準温度(例えば、25℃)であり、かつ、SOCが基準SOC(例えば、100%)であるか否かを判定し、これらの条件を共に満たす場合には、その時点における開回路電圧OCVを測定する。そして、測定した開回路電圧OCVを基準状態のOCVを示すOCV0とし、また、その時点の電解液温度を基準状態の電解液温度を示すθl0として、RAM10cのパラメータ10caに格納する。なお、開回路電圧OCVを測定する方法としては、二次電池14が安定状態(例えば、エンジン17が停止されてから所定の時間(例えば、数時間)が経過した場合)に二次電池14の端子電圧を電圧センサ11によって測定する方法がある。もちろん、これ以外の方法でOCVを求めてもよい。 Subsequently, the CPU 10a determines whether or not the electrolytic solution temperature θl is the reference temperature (for example, 25 ° C.) and the SOC is the reference SOC (for example, 100%), and both of these conditions are satisfied. The open circuit voltage OCV at that time is measured. Then, the measured open circuit voltage OCV is set to OCV0 indicating the OCV in the reference state, and the electrolyte temperature at that time is set to θl0 indicating the electrolyte temperature in the reference state, and is stored in the parameter 10ca of the RAM 10c. As a method of measuring the open circuit voltage OCV, when the secondary battery 14 is in a stable state (for example, when a predetermined time (for example, several hours) has elapsed after the engine 17 is stopped), the secondary battery 14 is measured. There is a method of measuring the terminal voltage by the voltage sensor 11. Of course, OCV may be obtained by other methods.

なお、電解液の減少する速度は、非常に緩やかであるので、例えば、数ヶ月に1回程度、当該処理を実行するようにすればよい。もちろん、前述した以外の頻度(例えば、1ヶ月に1回程度)でもよい。 Since the rate of decrease of the electrolytic solution is very slow, for example, the treatment may be executed about once every few months. Of course, a frequency other than the above may be used (for example, about once a month).

つぎに、二次電池14の状態を検出する場合について説明する。エンジン17が停止され、所定の時間(例えば、数時間)が経過すると、CPU10aは、前述の場合と同様の方法により、温度センサ13の出力から二次電池14の雰囲気温度θを測定し、雰囲気温度θから、電解液温度θlを推定する。 Next, a case of detecting the state of the secondary battery 14 will be described. When the engine 17 is stopped and a predetermined time (for example, several hours) elapses, the CPU 10a measures the atmosphere temperature θ of the secondary battery 14 from the output of the temperature sensor 13 by the same method as in the above case, and the atmosphere. The electrolyte temperature θl is estimated from the temperature θ.

また、CPU10aは、二次電池14の開回路電圧OCVを求める。なお、OCVを求める方法は、前述の場合と同様である。CPU10aは、以上のようにして求めたその時点における電解液温度θlと開回路電圧OCVとをθlx,OCVxとする。 Further, the CPU 10a obtains the open circuit voltage OCV of the secondary battery 14. The method for obtaining the OCV is the same as in the above case. In the CPU 10a, the electrolyte temperature θl and the open circuit voltage OCV at that time obtained as described above are set to θlx and OCVx.

つぎに、CPU10aは、RAM10cにパラメータ10caとして格納されている基準状態の電解液温度θl0と、基準状態の開回路電圧OCV0と、を読み出す。 Next, the CPU 10a reads out the electrolyte temperature θl0 in the reference state and the open circuit voltage OCV0 in the reference state, which are stored in the RAM 10c as the parameter 10ca.

つづいて、CPU10aは、図3に示す等価回路モデルを構成する素子の素子値を学習処理によって算出する。このようにして算出される素子値は、その時点における電解液温度θlxおよび開回路電圧OCVxにおける素子値である。具体的には、Rohmx,Rct1x,C1xを得る。なお、素子値の学習処理としては、後述するような、拡張カルマンフィルタを用いる方法がある。もちろん、これ以外の方法を用いるようにしてもよい。 Subsequently, the CPU 10a calculates the element values of the elements constituting the equivalent circuit model shown in FIG. 3 by the learning process. The element values calculated in this way are the element values at the electrolytic solution temperature θlx and the open circuit voltage OCVx at that time. Specifically, Rohmx, Rct1x, and C1x are obtained. As the element value learning process, there is a method using an extended Kalman filter as described later. Of course, other methods may be used.

つぎに、CPU10aは、前述した学習処理によって求めた電解液温度θlxおよび開回路電圧OCVxにおける素子値Rohmx,Rct1x,C1xを、基準状態である電解液温度θl0および開回路電圧OCV0における素子値Rohm0,Rct10,C10に補正する処理を実行する。 Next, the CPU 10a sets the element values Rohmx, Rct1x, and C1x at the electrolytic solution temperature θlx and the open circuit voltage OCVx obtained by the learning process described above to the element values Rohm0, The process of correcting to Rct10 and C10 is executed.

より詳細には、以下の式(1)〜(3)に対して、Rohmx,Rct1x,C1x,θlx,OCVx,θl0,OCV0を代入することで、補正後の素子値Rohm0,Rct10,C10を得る。 More specifically, by substituting Rohmx, Rct1x, C1x, θlx, OCVx, θl0, OCV0 for the following equations (1) to (3), the corrected element values Rohm0, Rct10, and C10 are obtained. ..

Rohm0=f1(Rohmx,θlx,OCVx,θl0,OCV0) ・・・(1) Rohm0 = f1 (Rohmx, θlx, OCVx, θl0, OCV0) ... (1)

Rct10=f2(Rct1x,θlx,OCVx,θl0,OCV0) ・・・(2) Rct10 = f2 (Rct1x, θlx, OCVx, θl0, OCV0) ... (2)

C10=f3(C1x,θlx,OCVx,θl0,OCV0) ・・・(3) C10 = f3 (C1x, θlx, OCVx, θl0, OCV0) ... (3)

なお、f1()〜f3()は、括弧内の変数を独立変数とする多変数関数である。このような関数f1()〜f3()は、例えば、実測によって得ることができる。なお、関数(数式)として求めるのではなく、例えば、実測値からテーブルを生成し、このテーブルに基づいてRohm0,Rct10,C10を求めるようにしてもよい。 Note that f1 () to f3 () are multivariable functions in which the variables in parentheses are independent variables. Such functions f1 () to f3 () can be obtained, for example, by actual measurement. In addition, instead of obtaining it as a function (mathematical expression), for example, a table may be generated from the measured values, and Rohm0, Rct10, and C10 may be obtained based on this table.

以上の処理により、基準状態におけるRohm0,Rct10,C10を得ることができる。CPU10aは、このようにして求めた基準状態におけるRohm0,Rct10,C10に基づいて、二次電池14の状態としてのSOH(State of Health)を求める。例えば、二次電池14が新品である場合のRohm0と、その時点のRohm0とを比較するとで、SOHを求めることができる。もちろん、これ以外の方法でSOHを求めるようにしてもよい。なお、以上では、SOHを例に挙げて説明したが、SOH以外の指標を検出するようにしてもよい。 By the above processing, Rohm0, Rct10, and C10 in the reference state can be obtained. The CPU 10a obtains the SOH (State of Health) as the state of the secondary battery 14 based on Rohm0, Rct10, and C10 in the reference state thus obtained. For example, the SOH can be obtained by comparing Rohm0 when the secondary battery 14 is new with Rohm0 at that time. Of course, the SOH may be obtained by a method other than this. In the above description, SOH has been taken as an example, but an index other than SOH may be detected.

つぎに、図10〜図12を参照して、本発明の実施形態において実行される処理について説明する。 Next, the process executed in the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 10 to 12.

図10は、本発明の実施形態において実行される処理を説明するためのフローチャートである。図10に示す処理は、例えば、エンジン17が停止された場合に実行される。図10に示すフローチャートの処理が開始されると、以下のステップが実行される。 FIG. 10 is a flowchart for explaining the process executed in the embodiment of the present invention. The process shown in FIG. 10 is executed, for example, when the engine 17 is stopped. When the processing of the flowchart shown in FIG. 10 is started, the following steps are executed.

ステップS10では、制御部10のCPU10aは、温度センサ13の出力を参照し、二次電池14の雰囲気温度θを検出する。 In step S10, the CPU 10a of the control unit 10 refers to the output of the temperature sensor 13 and detects the atmospheric temperature θ of the secondary battery 14.

ステップS11では、CPU10aは、ステップS10で検出した雰囲気温度θに基づいて電解液温度θlを推定する。例えば、二次電池14の熱等価モデル(熱容量および熱抵抗等から構成されるモデル)を作成し、この熱等価モデルに、前述した雰囲気温度θを適用することにより、電解液温度θlを得る。 In step S11, the CPU 10a estimates the electrolyte temperature θl based on the atmospheric temperature θ detected in step S10. For example, a thermal equivalent model of the secondary battery 14 (a model composed of heat capacity, thermal resistance, etc.) is created, and the above-mentioned atmospheric temperature θ is applied to the thermal equivalent model to obtain an electrolytic solution temperature θl.

ステップS12では、制御部10のCPU10aは、電圧センサ11の出力を参照し、二次電池14の端子電圧Vを検出する。 In step S12, the CPU 10a of the control unit 10 refers to the output of the voltage sensor 11 and detects the terminal voltage V of the secondary battery 14.

ステップS13では、CPU10aは、ステップS12で検出した端子電圧Vから開回路電圧OCVを推定する。例えば、二次電池14が安定状態になった場合(例えば、エンジン17を停止してから所定の時間(例えば、数時間)が経過した場合)には、成層化および分極の影響が低減しているので、そのときの端子電圧Vを開回路電圧OCVと見なすことができる。なお、エンジン17が停止されてから経過した時間を考慮して、成層化および分極の影響を計算によって排除することで開回路電圧OCVを求めるようにしてもよい。 In step S13, the CPU 10a estimates the open circuit voltage OCV from the terminal voltage V detected in step S12. For example, when the secondary battery 14 becomes stable (for example, when a predetermined time (for example, several hours) has passed since the engine 17 was stopped), the effects of stratification and polarization are reduced. Therefore, the terminal voltage V at that time can be regarded as the open circuit voltage OCV. The open circuit voltage OCV may be obtained by eliminating the effects of stratification and polarization by calculation in consideration of the time elapsed since the engine 17 was stopped.

ステップS14では、CPU10aは、その時点におけるSOCを推定する。例えば、CPU10aは、OCVとSOCとの関係式に対して、ステップS13において推定したOCVを適用することで、SOCを得ることができる。なお、これ以外の方法によってSOCを求めるようにしてもよい。 In step S14, the CPU 10a estimates the SOC at that time. For example, the CPU 10a can obtain the SOC by applying the OCV estimated in step S13 to the relational expression between the OCV and the SOC. The SOC may be obtained by a method other than this.

ステップS15では、CPU10aは、ステップS11で推定した電解液温度θlが基準温度である25℃であるか否かを判定し、θl=25℃である場合(ステップS15:Y)にはステップS16に進み、それ以外の場合(ステップS15:N)には処理を終了する。 In step S15, the CPU 10a determines whether or not the electrolytic solution temperature θl estimated in step S11 is 25 ° C., which is the reference temperature, and if θl = 25 ° C. (step S15: Y), the step S16 is performed. The process proceeds, and in other cases (step S15: N), the process ends.

ステップS16では、CPU10aは、ステップS14で推定したSOCが基準SOCである100%であるか否かを判定し、SOC=100%である場合(ステップS16:Y)にはステップS17に進み、それ以外の場合(ステップS16:N)には処理を終了する。 In step S16, the CPU 10a determines whether or not the SOC estimated in step S14 is 100%, which is the reference SOC, and if SOC = 100% (step S16: Y), the process proceeds to step S17. In other cases (step S16: N), the process ends.

ステップS17では、CPU10aは、ステップS13で推定したOCVを、基準OCVであるOCV0としてRAM10cのパラメータ10caに格納する。 In step S17, the CPU 10a stores the OCV estimated in step S13 in the parameter 10ca of the RAM 10c as OCV0 which is the reference OCV.

ステップS18では、CPU10aは、ステップS11で推定したθlを、基準θlであるθl0としてRAM10cのパラメータ10caに格納する。 In step S18, the CPU 10a stores the θl estimated in step S11 in the parameter 10ca of the RAM 10c as θl0, which is a reference θl.

以上の処理によれば、基準状態(SOC=100%およびθl=25℃)におけるOCVおよびθlである、OCV0およびθl0を測定してRAM10cに格納することができる。 According to the above processing, OCV0 and θl0, which are OCV and θl in the reference state (SOC = 100% and θl = 25 ° C.), can be measured and stored in the RAM 10c.

つぎに、図11を参照して、図10に示すフローチャートによって格納されたOCV0およびθl0に基づいて二次電池14の状態を検出する処理について説明する。図11に示す処理は、例えば、エンジン17が停止されてから所定の時間(例えば、数時間)が経過した場合に実行される。図11に示す処理が開始されると、以下のステップが実行される。 Next, with reference to FIG. 11, a process of detecting the state of the secondary battery 14 based on OCV0 and θl0 stored by the flowchart shown in FIG. 10 will be described. The process shown in FIG. 11 is executed, for example, when a predetermined time (for example, several hours) has elapsed since the engine 17 was stopped. When the process shown in FIG. 11 is started, the following steps are executed.

ステップS30では、制御部10のCPU10aは、温度センサ13の出力を参照し、二次電池14の雰囲気温度θを検出する。 In step S30, the CPU 10a of the control unit 10 refers to the output of the temperature sensor 13 and detects the atmospheric temperature θ of the secondary battery 14.

ステップS31では、CPU10aは、ステップS10で検出した雰囲気温度θに基づいて電解液温度θlを推定する。例えば、二次電池14の熱等価モデルを作成し、この熱等価モデルに、前述した雰囲気温度θを適用することにより、電解液温度θlを得る。 In step S31, the CPU 10a estimates the electrolyte temperature θl based on the atmospheric temperature θ detected in step S10. For example, a heat equivalent model of the secondary battery 14 is created, and the electrolytic solution temperature θl is obtained by applying the above-mentioned atmospheric temperature θ to the heat equivalent model.

ステップS32では、制御部10のCPU10aは、電圧センサ11の出力を参照し、二次電池14の端子電圧Vを検出する。 In step S32, the CPU 10a of the control unit 10 refers to the output of the voltage sensor 11 and detects the terminal voltage V of the secondary battery 14.

ステップS33では、CPU10aは、ステップS32で検出した端子電圧Vから開回路電圧OCVを推定する。例えば、二次電池14が安定状態になった場合には、成層化および分極の影響が低減しているので、そのときの端子電圧Vを開回路電圧OCVと見なすことができる。なお、エンジン17が停止されてから経過した時間を考慮して、成層化および分極の影響を計算によって排除することで開回路電圧OCVを求めるようにしてもよい。 In step S33, the CPU 10a estimates the open circuit voltage OCV from the terminal voltage V detected in step S32. For example, when the secondary battery 14 becomes stable, the influence of stratification and polarization is reduced, so that the terminal voltage V at that time can be regarded as the open circuit voltage OCV. The open circuit voltage OCV may be obtained by eliminating the effects of stratification and polarization by calculation in consideration of the time elapsed since the engine 17 was stopped.

ステップS34では、CPU10aは、ステップS31で推定した電解液温度θlおよびステップS33で推定した開回路電圧OCVのそれぞれを、その時点における電解液温度および開回路電圧を示すθlxおよびOCVxに代入する。 In step S34, the CPU 10a substitutes the electrolytic solution temperature θl estimated in step S31 and the open circuit voltage OCV estimated in step S33 into θlx and OCVx indicating the electrolytic solution temperature and the open circuit voltage at that time, respectively.

ステップS35では、CPU10aは、図10のステップS17およびステップS18に示す処理によってRAM10cのパラメータ10caに格納されているOCV0およびθl0を読み出す。 In step S35, the CPU 10a reads out OCV0 and θl0 stored in the parameter 10ca of the RAM 10c by the processes shown in steps S17 and S18 of FIG.

ステップS36では、CPU10aは、θlx,OCVxにおける、等価回路モデルを構成する素子の素子値を学習する処理を実行する。この結果、Rohmx,Rct1x,C1xを得る。なお、この処理の詳細は、図12を参照して後述する。 In step S36, the CPU 10a executes a process of learning the element values of the elements constituting the equivalent circuit model in θlx and OCVx. As a result, Rohmx, Rct1x, C1x are obtained. The details of this process will be described later with reference to FIG.

ステップS37では、CPU10aは、ステップS36において求めた素子値Rohmx,Rct1x,C1xを、ステップS35で読み出したOCV0およびθl0における素子値に補正する処理を実行する。より詳細には、前述した式(1)〜式(3)を用いてOCV0およびθl0における素子値Rohm0,Rct10,C10に補正する。 In step S37, the CPU 10a executes a process of correcting the element values Rohmx, Rct1x, and C1x obtained in step S36 to the element values at OCV0 and θl0 read in step S35. More specifically, the element values Rohm0, Rct10, and C10 at OCV0 and θl0 are corrected by using the above-mentioned equations (1) to (3).

ステップS38では、CPU10aは、ステップS37において補正した等価回路モデルの素子値に基づいて、二次電池14の状態を推定する。例えば、二次電池14の状態として、SOHを推定する。もちろん、SOH以外を推定するようにしてもよい。 In step S38, the CPU 10a estimates the state of the secondary battery 14 based on the element values of the equivalent circuit model corrected in step S37. For example, SOH is estimated as the state of the secondary battery 14. Of course, other than SOH may be estimated.

ステップS39では、CPU10aは、ステップS38において推定した二次電池14の状態に基づいた制御処理を実行する。例えば、SOHを推定した場合であって、SOHが所定の閾値未満である場合には、劣化が進んでいる旨をユーザに提示して、二次電池14の交換を促す。もちろん、これ以外の処理を実行するようにしてもよい。 In step S39, the CPU 10a executes a control process based on the state of the secondary battery 14 estimated in step S38. For example, when the SOH is estimated and the SOH is less than a predetermined threshold value, it is presented to the user that the deterioration is progressing, and the replacement of the secondary battery 14 is urged. Of course, other processing may be executed.

以上に説明したように、図11に示す処理によれば、二次電池14の状態を正確に推定することができる。 As described above, according to the process shown in FIG. 11, the state of the secondary battery 14 can be accurately estimated.

図12は、図11のステップS36に示す等価回路モデルの学習処理の一例をついて説明する図である。図12の処理が開始されると以下のステップが実行される。 FIG. 12 is a diagram illustrating an example of learning processing of the equivalent circuit model shown in step S36 of FIG. When the process of FIG. 12 is started, the following steps are executed.

ステップS50では、CPU10aは、時間を示す変数Tに、前回値Tn−1にΔTを加算した値を代入する。なお、ΔTとしては、例えば、数msec〜数百msecを用いることができる。 In step S50, the CPU 10a substitutes the variable T n indicating the time with the value obtained by adding ΔT to the previous value T n-1. As ΔT, for example, several msec to several hundred msec can be used.

ステップS51では、制御部10は、電圧センサ11、電流センサ12、および、温度センサ13からの検出信号に基づいて、電流I、電圧V、温度θを測定する。 In step S51, the control unit 10, voltage sensor 11, current sensor 12 and, based on the detection signal from the temperature sensor 13 measures current I n, the voltage V n, a temperature theta n.

ステップS52では、CPU10aは、ステップS51で測定した電圧Vを以下の式(4)に適用し、電圧降下ΔVを算出する。 In step S52, the CPU 10a applies the voltage V n measured in step S51 to the following equation (4) to calculate the voltage drop ΔV n.

ΔV=V−OCV ・・・(4) ΔV n = V n − OCV ・ ・ ・ (4)

ステップS52では、CPU10aは、n回目の観測値と前回の状態ベクトル推定値とから、以下の式(5)に基づいてヤコビアンFの更新を行う。なお、diag()は対角行列を示す。 In step S52, the CPU 10a updates the Jacobian F n from the nth observed value and the previous state vector estimated value based on the following equation (5). Note that diag () indicates a diagonal matrix.

=diag(1−ΔT/Rct1・C1,1,1,1,1) ・・・(5) F n = diag (1-ΔT / Rct1 n · C1 n , 1,1,1,1) ... (5)

ステップS54では、CPU10aは、ステップS52で計算によって得たΔVを以下の式(6)で示すように、拡張カルマンフィルタの実測観測値Yとする。 In step S54, the CPU 10a sets ΔV n obtained by calculation in step S52 as the actually measured observation value Y n of the extended Kalman filter as shown by the following equation (6).

=ΔV ・・・(6) Y n = ΔV n ... (6)

ステップS55では、CPU10aは、以下の式(7)に基づいて、一期先の状態ベクトルXn+1を求める。 In step S55, the CPU 10a obtains the state vector X n + 1 | n one period ahead based on the following equation (7).

n+1=F・X+U ・・・(7) X n + 1 | n = F n · X n + Un ... (7)

ここで、XおよびUは、以下の式(8)および式(9)で表される。なお、Tは転置行列を示す。 Here, X n and Un are represented by the following equations (8) and (9). Note that T indicates a transposed matrix.

=(ΔV2,Rohm,Rct1,C1,V0) ・・・(8) X n T = (ΔV2, Rohm, Rct1, C1, V0) ... (8)

=(Δt・I/C1,0,0,0,0) ・・・(9) U n T = (Δt · I n / C1,0,0,0,0) ··· (9)

なお、H を以下の式(10)ように定めることで、観測方程式および予測観測値Yn+1を式(11)のように定めることができる。 By defining H n T as the following equation (10), the observation equation and the predicted observed value Y n + 1 | n can be defined as the equation (11).

=(1,I,0,0,0) ・・・(10) H n T = (1, I n, 0,0,0) ··· (10)

=H ・X ・・・(11) Y n = H n T・ X n ... (11)

ステップS56では、CPU10aは、状態ベクトルの一期先の予測値Xn+1と実測観測値Yn+1と予測観測値Yn+1に基づいて、カルマンゲイン計算とフィルタリング計算による拡張カルマンフィルタ演算により、最適な状態ベクトルXを逐次的に推定し、推定された状態ベクトルXから(等価回路モデルの)調整パラメータを最適なものに更新する。 In step S56, the CPU 10a performs the Kalman gain calculation and the extended Kalman filter calculation by the Kalman gain calculation and the filtering calculation based on the predicted value X n + 1 | n of the state vector one period ahead, the measured observed value Y n + 1, and the predicted observed value Y n + 1 | n. The optimum state vector X n is sequentially estimated, and the adjustment parameter (of the equivalent circuit model) is updated to the optimum one from the estimated state vector X n.

以上に説明したように、図12に示す処理によれば、二次電池14の等価回路モデルを構成する素子の素子値を求めることができる。 As described above, according to the process shown in FIG. 12, the element values of the elements constituting the equivalent circuit model of the secondary battery 14 can be obtained.

(C)変形実施形態の説明
以上の実施形態は一例であって、本発明が上述したような場合のみに限定されるものでないことはいうまでもない。例えば、以上の実施形態では、図3(A)に示す等価回路モデルを用いる場合を例に挙げて説明したが、例えば、図3(B)に示す等価回路モデルを用いるようにしてもよい。また、これら以外の等価回路モデルを用いるようにしてもよい。
(C) Description of Modified Embodiment The above embodiment is an example, and it goes without saying that the present invention is not limited to the cases described above. For example, in the above embodiment, the case where the equivalent circuit model shown in FIG. 3A is used has been described as an example, but for example, the equivalent circuit model shown in FIG. 3B may be used. Further, an equivalent circuit model other than these may be used.

また、以上の実施形態では、電解液が減液する場合を例に挙げて説明したが、補液によって増液する場合に本願発明を適用するようにしてもよい。すなわち、減液は電解液の蒸発等によって生じることから緩やかに進行する。しかしながら、補液については電解液(例えば、蒸留水)を補充する行為に起因することから、急激に変化が生じる。そこで、そのような場合にも対応するために、例えば、素子値やOCV等が急激に変化した場合には、補液が行われたと判定して、図10〜図12の処理を実行するようにしてもよい。そのような構成によれば、補液がされた場合でも、二次電池14の状態を正確に検出することができる。なお、補液がされた場合には、OCV0およびθl0を直ちに更新するために、図10のステップS15およびステップS16の処理を実行せずに、ステップS17およびステップS18の処理を実行するようにしてもよい。 Further, in the above embodiments, the case where the electrolytic solution is reduced is described as an example, but the present invention may be applied when the solution is increased by replacement fluid. That is, the liquid reduction proceeds slowly because it occurs due to evaporation of the electrolytic solution or the like. However, since the replacement fluid is caused by the act of replenishing the electrolytic solution (for example, distilled water), a sudden change occurs. Therefore, in order to deal with such a case, for example, when the element value, the OCV, or the like suddenly changes, it is determined that the replacement fluid has been performed, and the processes of FIGS. 10 to 12 are executed. You may. According to such a configuration, the state of the secondary battery 14 can be accurately detected even when the fluid is replenished. When the replacement fluid is replenished, in order to immediately update OCV0 and θl0, the processes of steps S17 and S18 may be executed without executing the processes of steps S15 and S16 of FIG. Good.

また、以上の実施形態では、式(1)〜(3)に基づいて等価回路モデルを構成する素子の素子値を求めるようにしたが、以下の式(12)〜式(14)に基づいて素子値を求めるようにしてもよい。 Further, in the above embodiment, the element values of the elements constituting the equivalent circuit model are obtained based on the equations (1) to (3), but based on the following equations (12) to (14). The element value may be obtained.

Rohm0=f1(Rohmx,Rct1x,C1x,Tlx,OCVx,Tl0,OCV0) ・・・(12) Rohm0 = f1 (Rohmx, Rct1x, C1x, Tlx, OCVx, Tl0, OCV0) ... (12)

Rct10=f2(Rohmx,Rct1x,C1x,Tlx,OCVx,Tl0,OCV0) ・・・(13) Rct10 = f2 (Rohmx, Rct1x, C1x, Tlx, OCVx, Tl0, OCV0) ... (13)

C10=f3(Rohmx,Rct1x,C1x,Tlx,OCVx,Tl0,OCV0) ・・・(14) C10 = f3 (Rohmx, Rct1x, C1x, Tlx, OCVx, Tl0, OCV0) ... (14)

また、以上の実施形態では、温度θと開回路電圧OCVに基づいて、基準状態を定めるようにしたが、例えば、二次電池14の電解液の濃度(例えば、質量%または重量%)または比重に基づいて基準状態を求めるようにしてもよい。なお、電解液の濃度または比重については、二次電池14の電解液内にセンサを配置して、直接測定するようにしてもよい。あるいは、開回路電圧OCVに基づいて濃度または比重を指標値として推定するようにしてもよい。 Further, in the above embodiment, the reference state is determined based on the temperature θ and the open circuit voltage OCV. For example, the concentration (for example, mass% or weight%) or specific gravity of the electrolytic solution of the secondary battery 14 is determined. The reference state may be obtained based on. The concentration or specific gravity of the electrolytic solution may be measured directly by arranging a sensor in the electrolytic solution of the secondary battery 14. Alternatively, the concentration or specific density may be estimated as an index value based on the open circuit voltage OCV.

また、図10に示すフローチャートでは、電解液温度が25℃であり、SOCが100%である場合を基準状態として、RAM10cに記憶するようにしたが、これ以外の値の場合を基準状態として記憶したり、あるいは、温度およびSOCが所定の範囲内に収まる場合の値を記憶したりしてもよい。 Further, in the flowchart shown in FIG. 10, the case where the electrolytic solution temperature is 25 ° C. and the SOC is 100% is stored in the RAM 10c as a reference state, but the case of other values is stored as a reference state. Alternatively, the value when the temperature and SOC are within a predetermined range may be stored.

1 二次電池状態検出装置
10 制御部(算出手段、補正手段、推定手段)
10a CPU
10b ROM
10c RAM
10d 通信部
10e I/F
11 電圧センサ
12 電流センサ
13 温度センサ
14 二次電池
15 放電回路
16 オルタネータ
17 エンジン
18 スタータモータ
19 負荷
1 Secondary battery state detection device 10 Control unit (calculation means, correction means, estimation means)
10a CPU
10b ROM
10c RAM
10d communication unit 10e I / F
11 Voltage sensor 12 Current sensor 13 Temperature sensor 14 Rechargeable battery 15 Discharge circuit 16 Alternator 17 Engine 18 Starter motor 19 Load

Claims (5)

二次電池の劣化の状態を推定する二次電池状態推定装置において、
前記二次電池の電流及び電圧の測定結果に基づいて、前記二次電池の等価回路モデルを構成する素子の素子値を算出する算出手段と、
前記算出手段によって算出された前記等価回路モデルの素子値を、前記二次電池が基準状態である場合の素子値に補正する補正手段と、
前記補正手段によって補正された前記基準状態における前記等価回路モデルの素子値に基づいて前記二次電池の劣化の状態を推定する推定手段と、を有し、
前記基準状態を示す状態値として少なくとも温度と、OCVまたは電解液の濃度若しくは比重とを用いる、
ことを特徴とする二次電池状態推定装置。
In the secondary battery state estimation device that estimates the deterioration state of the secondary battery,
A calculation means for calculating the element values of the elements constituting the equivalent circuit model of the secondary battery based on the measurement results of the current and voltage of the secondary battery, and
A correction means for correcting the element value of the equivalent circuit model calculated by the calculation means to the element value when the secondary battery is in the reference state.
It has an estimation means for estimating the deterioration state of the secondary battery based on the element value of the equivalent circuit model in the reference state corrected by the correction means.
At least the temperature and the concentration or specific gravity of the OCV or the electrolytic solution are used as the state values indicating the reference state.
A secondary battery state estimation device characterized by this.
前記補正手段は、前記基準状態における前記温度と前記OCVまたは前記電解液の濃度若しくは比重と、前記算出手段によって前記二次電池の等価回路モデルの素子値が算出される時点における前記温度と前記OCVまたは前記電解液の濃度若しくは比重とに基づいて前記二次電池が前記基準状態である場合の素子値に補正することを特徴とする請求項1に記載の二次電池状態推定装置。 The correction means includes the temperature in the reference state, the concentration or specific gravity of the OCV or the electrolytic solution, and the temperature and the OCV at the time when the element value of the equivalent circuit model of the secondary battery is calculated by the calculation means. The secondary battery state estimation device according to claim 1, wherein the secondary battery is corrected to an element value when the secondary battery is in the reference state based on the concentration or specific gravity of the electrolytic solution. 前記基準状態は、前記二次電池の前記温度が所定の値であり、かつ、前記二次電池のSOCが100%である場合を前記基準状態とすることを特徴とする請求項1または2に記載の二次電池状態推定装置。 The reference state is the a the temperature is the predetermined value of the secondary battery, and a case where SOC of the secondary battery is 100% to claim 1 or 2, characterized in that the reference state The described secondary battery state estimation device. 前記基準状態と判定された場合に測定された前記二次電池の前記OCVまたは前記電解液の濃度若しくは比重を格納する記憶手段を有し、
前記補正手段は、前記記憶手段に格納された前記温度と前記二次電池の前記OCVまたは前記電解液の濃度若しくは比重と、前記算出手段によって前記二次電池の等価回路モデルの素子値が算出される時点における前記温度と前記OCVまたは前記電解液の濃度若しくは比重に基づいて前記二次電池が前記基準状態である場合の素子値に補正することを特徴とする請求項に記載の二次電池状態推定装置。
A storage means for storing the OCV or concentration or specific gravity of the electrolyte of the measured secondary battery when it is determined the reference shape on purpose,
The correction means calculates the temperature stored in the storage means, the concentration or specific gravity of the OCV or the electrolytic solution of the secondary battery, and the element value of the equivalent circuit model of the secondary battery by the calculation means. The secondary battery according to claim 3 , wherein the secondary battery is corrected to an element value when the secondary battery is in the reference state based on the temperature and the concentration or specific gravity of the OCV or the electrolytic solution at a certain time. State estimator .
二次電池の劣化の状態を推定する二次電池状態推定方法において、
前記二次電池の電流及び電圧の測定結果に基づいて、前記二次電池の等価回路モデルを構成する素子の素子値を算出する算出ステップと、
前記算出ステップにおいて算出された前記等価回路モデルの素子値を、前記二次電池が基準状態である場合の素子値に補正する補正ステップと、
前記補正ステップにおいて補正された前記基準状態における前記等価回路モデルの素子値に基づいて前記二次電池の劣化の状態を推定する推定ステップと、を有し、
前記基準状態を示す状態値として少なくとも温度と、OCVまたは電解液の濃度若しくは比重とを用いる、
ことを特徴とする二次電池状態推定方法。
In the secondary battery state estimation method for estimating the deterioration state of the secondary battery,
A calculation step of calculating the element values of the elements constituting the equivalent circuit model of the secondary battery based on the measurement results of the current and voltage of the secondary battery, and
A correction step for correcting the element value of the equivalent circuit model calculated in the calculation step to the element value when the secondary battery is in the reference state, and a correction step.
It has an estimation step of estimating the deterioration state of the secondary battery based on the element value of the equivalent circuit model in the reference state corrected in the correction step.
At least the temperature and the concentration or specific gravity of the OCV or the electrolytic solution are used as the state values indicating the reference state.
A method for estimating the state of a secondary battery.
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