JP2015038444A - Secondary battery remaining amount estimation method and apparatus - Google Patents
Secondary battery remaining amount estimation method and apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015038444A JP2015038444A JP2013169838A JP2013169838A JP2015038444A JP 2015038444 A JP2015038444 A JP 2015038444A JP 2013169838 A JP2013169838 A JP 2013169838A JP 2013169838 A JP2013169838 A JP 2013169838A JP 2015038444 A JP2015038444 A JP 2015038444A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- secondary battery
- current
- value
- battery cell
- soc
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
Description
本発明の実施形態は、カルマンフィルタを応用した二次電池の残量推定方法及びその装置に関するものである。 Embodiments described herein relate generally to a secondary battery remaining amount estimation method and apparatus using a Kalman filter.
近年、二次電池は、電気自動車やハイブリッド自動車等の移動体や、携帯機器等に搭載されるものから、電力需要の変動抑制やピークシフト等に使われるものまで、様々な用途に利用されている。また、太陽光や風力といった自然エネルギーによる発電システムでは、発電量の変動抑制を目的として二次電池が用いられている。 In recent years, secondary batteries have been used in a variety of applications, from those mounted on mobile objects such as electric vehicles and hybrid vehicles, portable devices, etc. to those used for suppressing fluctuations in power demand and peak shifts. Yes. Further, in a power generation system using natural energy such as sunlight and wind power, a secondary battery is used for the purpose of suppressing fluctuations in the amount of power generation.
こうした二次電池において、その容量を最大限に有効活用するためには、任意時点における二次電池の残量(State of Charge、以下、SOCとする)を正確に推定する必要がある。SOCの推定技術には各種の方法が提案されているが、その基本はSOCの絶対値を求めることである。SOCの絶対値を求める場合、開回路電圧(Open Circuit Voltage、以下、OCVとする)、または二次電池の満充電状態或いは完放電状態(以下、満充電/完放電とする)の利用が一般的である。 In such a secondary battery, in order to make the best use of its capacity, it is necessary to accurately estimate the remaining amount of the secondary battery (State of Charge, hereinafter referred to as SOC) at an arbitrary time. Various methods have been proposed for the SOC estimation technique. The basic method is to obtain the absolute value of the SOC. When obtaining the absolute value of the SOC, it is common to use an open circuit voltage (hereinafter referred to as OCV) or a fully charged state or fully discharged state of a secondary battery (hereinafter referred to as full charge / complete discharge). Is.
しかし、二次電池のアプリケーションによっては、OCVや満充電/完放電を利用できないケースも存在する。例えば、風力発電システム等で変動抑制を目的として使用する二次電池では、電流ゼロの状態を一定期間(例えば10分以上)継続する保証がないので、OCVを利用することができない。また、風力発電システム等では二次電池が満充電/完放電に確実に至ることも期待できない。 However, depending on the application of the secondary battery, there are cases where OCV or full charge / complete discharge cannot be used. For example, a secondary battery used for the purpose of suppressing fluctuations in a wind power generation system or the like cannot use OCV because there is no guarantee that the state of zero current will continue for a certain period (for example, 10 minutes or more). Further, in a wind power generation system or the like, it cannot be expected that the secondary battery will surely reach full charge / complete discharge.
こうしたケースを初めとして、SOCの中間領域で充放電が頻繁に切替わる二次電池では、OCVや満充電/完放電を利用することができず、SOCの絶対値の算出が困難である。そこで、電流値を積算することにより、所定期間におけるSOC変化分を把握し、SOC変化分から二次電池のSOCを推定する電流積算方式が知られている。 In such a case, a secondary battery in which charging / discharging is frequently switched in the middle region of the SOC cannot use OCV or full charge / complete discharge, and it is difficult to calculate the absolute value of the SOC. Therefore, a current integration method is known in which the SOC value in a predetermined period is grasped by integrating the current value, and the SOC of the secondary battery is estimated from the SOC change.
SOCの中間領域で充放電を繰り返す二次電池であっても、二次電池の稼働の開始前にはOCVは利用可能なので、まずは二次電池の稼働の開始前にOCVを利用してSOC初期値を求めておく。その上で、電流積算方式では、1処理周期当たりの電流値を積算してSOC変化分を求め、SOC初期値にSOC変化量を足していくことでSOCを推定する。 Even if the secondary battery repeats charging and discharging in the middle region of the SOC, the OCV can be used before the secondary battery starts operation. Find the value. In addition, in the current integration method, the SOC value is obtained by integrating the current value per processing cycle, and the SOC is estimated by adding the SOC change amount to the SOC initial value.
以上の電流積算方式は、電流積算により求めたSOC変化分を使ってSOCを推定する方法なので、この方式を長期間実施すると、積算誤差が増大してしまう。したがって、電流積算方式のSOC推定方法では、周期的にSOC推定誤差をリセットすることが重要である。 Since the above current integration method is a method of estimating the SOC using the SOC change obtained by current integration, if this method is implemented for a long period of time, the integration error increases. Therefore, in the current integration type SOC estimation method, it is important to periodically reset the SOC estimation error.
ところが、SOC推定誤差のリセットに際しては、リセット時点でのSOC絶対値を定義する必要がある。つまり、OCVや満充電/完放電の利用が困難な二次電池であっても、何らかの方法で、SOC絶対値を求めなくてはならない。例えば、電流ゼロの状態を一定期間継続させるなどして、OCVの利用可能状態を強制的に作り出すほかない。したがって、稼動中の二次電池を一時的に休止させなくてはならず、稼動率の低下が問題となる。 However, when resetting the SOC estimation error, it is necessary to define the SOC absolute value at the time of reset. That is, even if the secondary battery is difficult to use OCV or full charge / complete discharge, the absolute value of the SOC must be obtained by some method. For example, the OCV availability state can be forcibly created by, for example, continuing a zero current state for a certain period of time. Therefore, the operating secondary battery must be temporarily stopped, and a reduction in operating rate becomes a problem.
以上の問題に対応する方法として、カルマンフィルタを応用した二次電池のSOC推定方法が提案されている(例えば特許文献1等)。このSOC推定方法では、等価回路モデルを利用したカルマンフィルタによって二次電池セル挙動のシミュレーションを行い、ある時点での観測可能なパラメータ(電圧など)の予測値を求める。また、前記予測値が予測した時点での実際の計測値を計測する。そして、予測値が実測した計測値と合うように、予測の前提とした内部パラメータ(SOCなど)を修正していくことで、SOCの推定値を連続的に更新する。 As a method for dealing with the above problems, an SOC estimation method for a secondary battery using a Kalman filter has been proposed (for example, Patent Document 1). In this SOC estimation method, a secondary battery cell behavior is simulated by a Kalman filter using an equivalent circuit model, and a predicted value of an observable parameter (such as voltage) at a certain time is obtained. Further, an actual measurement value at the time when the predicted value is predicted is measured. Then, the estimated value of the SOC is continuously updated by correcting the internal parameters (SOC and the like) on which the prediction is based so that the predicted value matches the actually measured value.
つまり、カルマンフィルタ方式のSOC推定方法においては、予測値を求めるという“予測”と、誤差修正による推定値の“更新”とを繰り返すことにより、OCVや満充電/完放電を利用することなく、SOCの推定値を安定して得ている。そのため、充放電の強制的な休止は不要であり、二次電池の稼動効率を維持することができる。 That is, in the Kalman filter-type SOC estimation method, the “prediction” of obtaining a predicted value and the “update” of the estimated value by error correction are repeated, so that the SOC is not used without using OCV or full charge / complete discharge. The estimated value of is obtained stably. Therefore, forcible suspension of charge / discharge is unnecessary, and the operation efficiency of the secondary battery can be maintained.
ところで、カルマンフィルタ方式のSOC推定方法では、カルマンフィルタで利用する等価回路モデルの精度自体が、推定精度を決定する。等価回路モデルの精度はモデル自体の特性パラメータに依存することが知られている。ここで、特性パラメータがモデルの精度に与える影響について、リチウムイオン電池セルの代表的な等価回路モデルを用いて具体的に説明する。 By the way, in the Kalman filter type SOC estimation method, the accuracy of the equivalent circuit model used in the Kalman filter itself determines the estimation accuracy. It is known that the accuracy of the equivalent circuit model depends on the characteristic parameters of the model itself. Here, the influence of the characteristic parameter on the accuracy of the model will be specifically described using a typical equivalent circuit model of the lithium ion battery cell.
図9に示すように、等価回路モデルは、電圧源であるOCV生成部11と、このOCV生成部11に直列接続されたRs生成部12を有している。さらに、等価回路モデルは、OCV生成部11及びRs生成部12に対して時定数部13を直列接続している。時定数部13は、一次遅れの時定数を構成する抵抗R1とコンデンサC1との並列部からなる。
As shown in FIG. 9, the equivalent circuit model includes an OCV generation unit 11 that is a voltage source, and an Rs generation unit 12 connected in series to the OCV generation unit 11. Furthermore, the equivalent circuit model has a time
等価回路モデルの構成部品であるOCV、Rs、R1、C1の特性パラメータは、二次電池セルのSOCと温度によって変化する。すなわち、各特性パラメータは、
開回路電圧OCV=OCV(SOC、Temp)
直列抵抗 Rs =Rs(SOC、Temp)
時定数部抵抗R1=R1(SOC、Temp)
時定数部容量C1=C1(SOC、Temp)
と表現することができる。
The characteristic parameters of OCV, Rs, R1, and C1, which are components of the equivalent circuit model, vary depending on the SOC and temperature of the secondary battery cell. That is, each characteristic parameter is
Open circuit voltage OCV = OCV (SOC, Temp)
Series resistance Rs = Rs (SOC, Temp)
Time constant resistance R1 = R1 (SOC, Temp)
Time constant capacity C1 = C1 (SOC, Temp)
It can be expressed as
これらの特性パラメータのうち、OCVは静的な特性パラメータであり、電流がゼロの期間を適切に確保すれば高精度にパラメータ同定することが可能でなる。したがって、等価回路モデルによる二次電池セル挙動のシミュレーションがOCVに主に依存している状態では、高い精度でパラメータ同定を行うことができる。この場合、予測値と計測値との誤差は小さくなり、等価回路モデルは高い精度を発揮することができる。 Of these characteristic parameters, OCV is a static characteristic parameter, and it is possible to identify the parameter with high accuracy if a period in which the current is zero is appropriately secured. Therefore, in the state where the simulation of the behavior of the secondary battery cell by the equivalent circuit model mainly depends on the OCV, the parameter identification can be performed with high accuracy. In this case, the error between the predicted value and the measured value is small, and the equivalent circuit model can exhibit high accuracy.
一方、他の3つの特性パラメータRs、R1、C1は過渡応答特性に対応しており、動的な特性に関係するものである。そのうえ、一次遅れの等価回路モデルは二次電池セルの簡易的な近似でしかない。このため、OCVと比較すると、Rs、R1、C1はパラメータ同定の誤差が大きくなる。 On the other hand, the other three characteristic parameters Rs, R1, and C1 correspond to transient response characteristics, and are related to dynamic characteristics. Moreover, the equivalent circuit model of the first order lag is only a simple approximation of the secondary battery cell. For this reason, compared with OCV, Rs, R1, and C1 have larger parameter identification errors.
したがって、等価回路モデルによる二次電池セル挙動のシミュレーションが、Rs、R1、C1に主に依存している状態では、予測値と計測値との誤差が大きくなって、等価回路モデルの精度は低下してしまう。等価回路モデルの精度が低いと、カルマンフィルタにおけるパラメータ同定の誤差、すなわちカルマンフィルタ誤差が増大して、SOC推定精度の低下を招いた。 Therefore, in a state where the simulation of the behavior of the secondary battery cell by the equivalent circuit model mainly depends on Rs, R1, and C1, the error between the predicted value and the measured value increases, and the accuracy of the equivalent circuit model decreases. Resulting in. If the accuracy of the equivalent circuit model is low, an error in parameter identification in the Kalman filter, that is, a Kalman filter error increases, resulting in a decrease in SOC estimation accuracy.
この問題点を回避するために従来では、カルマンフィルタ誤差を縮小化すべく、複雑で高度な電池モデルを構築することが要求されている。その結果、電池モデルの開発が困難化するだけではなく、SOC推定実行時の処理負荷が増大し、コスト高騰の要因となっていた。 In order to avoid this problem, it has been conventionally required to construct a complex and advanced battery model in order to reduce the Kalman filter error. As a result, the development of the battery model not only becomes difficult, but the processing load at the time of executing the SOC estimation increases, which causes a cost increase.
本発明の実施形態は、以上のような課題を解決するために提案されたものであり、カルマンフィルタを用いた二次電池の残量推定方法及び装置において、簡易な等価回路モデルを利用して高精度なSOC推定を実現し、経済性及び信頼性の向上を図った二次電池の残量推定方法及びその装置を提供することを目的とする。 Embodiments of the present invention have been proposed in order to solve the above-described problems, and in a secondary battery remaining amount estimation method and apparatus using a Kalman filter, a simple equivalent circuit model is used. An object of the present invention is to provide a method and apparatus for estimating the remaining amount of a secondary battery that realizes accurate SOC estimation and improves economy and reliability.
上記目的を達成するために、本発明の実施形態は、
(A)二次電池セルの電流を計測する電流計測ステップと、
(B)前記二次電池セルの電圧を計測する電圧計測ステップと、
(C)前記二次電池セルの温度を計測する温度計測ステップと、
(D)前記電流計測ステップ、前記温度計測ステップ及び前記電圧計測ステップにて計測した各計測値を入力し前記二次電池セルの等価回路モデルを利用したカルマンフィルタによって前記二次電池セルの残量を推定する残量推定ステップと、を含む二次電池の残量推定方法において、
(E)過去一定期間における前記二次電池セルの電流値を積算して電流積算値を求める電流値積算ステップと、
(F)前記電流積算値の大きさに応じてカルマンゲインを変化させるカルマンゲイン制御ステップ、を含むことを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, an embodiment of the present invention provides:
(A) a current measurement step for measuring the current of the secondary battery cell;
(B) a voltage measurement step for measuring the voltage of the secondary battery cell;
(C) a temperature measurement step for measuring the temperature of the secondary battery cell;
(D) The measurement values measured in the current measurement step, the temperature measurement step, and the voltage measurement step are input, and the remaining amount of the secondary battery cell is determined by a Kalman filter using an equivalent circuit model of the secondary battery cell. A remaining capacity estimating step for estimating the remaining capacity of the secondary battery,
(E) a current value integration step of integrating current values of the secondary battery cells in a past fixed period to obtain a current integrated value;
(F) including a Kalman gain control step of changing the Kalman gain according to the magnitude of the current integrated value.
また、本発明の実施形態は、上記の(A)〜(D)のステップを含む二次電池の残量推定方法において、
(G)前記電流計測値に対するデジタルフィルタ出力値を求めるデジタルフィルタ出力値算出ステップと、
(H)前記デジタルフィルタ出力値の大きさに応じてカルマンゲインを変化させるカルマンゲイン制御ステップ、を含むことを特徴とするものである。
さらに、本発明の実施形態は、二次電池の残量推定装置もその一態様である。
In addition, according to an embodiment of the present invention, there is provided a secondary battery remaining amount estimation method including the steps (A) to (D).
(G) a digital filter output value calculating step for obtaining a digital filter output value for the current measurement value;
(H) including a Kalman gain control step of changing the Kalman gain according to the magnitude of the output value of the digital filter.
Furthermore, the embodiment of the present invention is also an aspect of a secondary battery remaining amount estimation device.
(1)第1の実施形態
以下、本発明に係る第1の実施形態の構成について図1〜図4を参照して説明する。第1の実施形態は、カルマンフィルタを応用した二次電池のSOC推定方法であり、この方法を実施するための装置に適用したものである。
(1) First Embodiment Hereinafter, the configuration of a first embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. The first embodiment is an SOC estimation method for a secondary battery to which a Kalman filter is applied, and is applied to an apparatus for carrying out this method.
(構成)
図1に示すように、二次電池セル1には、二次電池セル1の電圧を計測する電圧計測部2と、二次電池セル1の電流を計測する電流計測部3と、二次電池セル1の温度を計測する温度計測部4が設置されている。これらの計測部2、3、4には演算処理部5が接続されている。
(Constitution)
As shown in FIG. 1, the
演算処理部5には記憶部6と通信インターフェイス7が接続されている。記憶部6は、各計測部2、3、4が実測した各計測値や、演算処理部5の演算結果等を記憶する部分である。記憶部6には、二次電池セル1の等価回路モデルと、そのパラメータ群が記憶されている。通信インターフェイス7は、図示されないアプリケーションシステム側に二次電池セル1の電池情報等を送信するものである。
A
演算処理部5は、本実施形態の主要部であって、各計測部2、3、4から計測値を入力して演算処理を行い、等価回路モデルを利用したカルマンフィルタによってSOCの推定処理を担う残量推定部である。また、演算処理部5は、過去一定期間における二次電池セル1の電流値を積算して電流積算値を求める電流値積算部でもある。
The arithmetic processing unit 5 is a main part of the present embodiment, performs measurement processing by inputting measurement values from the
電流積算値を求める演算処理部5では、所定期間の電流積算によるSOC変化分を把握可能である。そのため、演算処理部5では、電流積算によるSOC変化分に基づいてSOC推定も行うようになっている。つまり、演算処理部5は、SOC推定を基本としながら、カルマンフィルタを併用したSOC推定を行っている。 In the arithmetic processing unit 5 for obtaining the current integrated value, it is possible to grasp the SOC change due to the current integration for a predetermined period. Therefore, the arithmetic processing unit 5 also performs SOC estimation based on the SOC change due to current integration. That is, the arithmetic processing unit 5 performs SOC estimation using the Kalman filter together with SOC estimation as a basis.
さらに、演算処理部5は、電流積算値に応じてカルマンゲインを変化させるカルマンゲイン制御部の機能を果たしている。本実施形態では電流値を積算する期間を、判定期間と定義し、判定期間での電流積算によるSOC変化分を、SOC変化幅と定義する。ここで図2を用いて、カルマンゲインの切替制御における判定期間及びSOC変化幅との関係について説明する。 Furthermore, the arithmetic processing unit 5 functions as a Kalman gain control unit that changes the Kalman gain in accordance with the integrated current value. In the present embodiment, a period in which current values are integrated is defined as a determination period, and an SOC change due to current integration in the determination period is defined as an SOC change width. Here, the relationship between the determination period and the SOC change width in the Kalman gain switching control will be described with reference to FIG.
図2に示すように、演算処理部5では、判定期間を直近の過去の3分間とし、カルマンゲイン制御の判定基準となるSOC変化幅を2.5%と設定する。なお、3分間でSOCが2.5%変化する定電流値とは、60分間あたりのSOC変化幅が50%となり、Cレートで言えば0.5Cに相当する。 As shown in FIG. 2, the arithmetic processing unit 5 sets the determination period to the last three minutes in the past, and sets the SOC change width, which is a determination criterion for Kalman gain control, to 2.5%. Note that the constant current value at which the SOC changes by 2.5% in 3 minutes is 50% of the SOC change width per 60 minutes, which corresponds to 0.5 C in terms of the C rate.
演算処理部5では、電流積算によるSOC変化分に基づいて判定期間におけるSOC変化幅を求め、演算処理部5は、求めたSOC変化幅が2.5%未満か否かを判定する。演算処理部5が、判定期間におけるSOC変化幅が2.5%未満であると判定すれば、カルマンフィルタを有効化してカルマンゲインを「1」にする。つまり、定期間におけるSOC変化幅が2.5%未満である範囲が、カルマンフィルタの有効範囲である。カルマンゲインを「1」に設定した場合、演算処理部5は等価回路モデルを利用したカルマンフィルタによってSOCの推定処理を行うことになる。 The arithmetic processing unit 5 obtains the SOC change width in the determination period based on the SOC change due to current integration, and the arithmetic processing unit 5 determines whether or not the obtained SOC change width is less than 2.5%. If the arithmetic processing unit 5 determines that the SOC change width in the determination period is less than 2.5%, the Kalman filter is enabled and the Kalman gain is set to “1”. That is, the range in which the SOC change width in the fixed period is less than 2.5% is the effective range of the Kalman filter. When the Kalman gain is set to “1”, the arithmetic processing unit 5 performs the SOC estimation process using a Kalman filter using an equivalent circuit model.
また、演算処理部5は、SOC変化幅が2.5%以上であると判定すれば、カルマンフィルタを無効化してカルマンゲインを「0」に変化させる。カルマンゲインを「0」にした場合、演算処理部5はカルマンフィルタを用いることなく、二次電池の電流積算のみによってSOC変化分を求め、これに基づいて二次電池のSOCを推定する。 If the arithmetic processing unit 5 determines that the SOC change width is 2.5% or more, the arithmetic processing unit 5 invalidates the Kalman filter and changes the Kalman gain to “0”. When the Kalman gain is set to “0”, the arithmetic processing unit 5 calculates the SOC change amount only by integrating the current of the secondary battery without using the Kalman filter, and estimates the SOC of the secondary battery based on this.
上記のように、演算処理部5は、3分間のSOC変化幅2.5%を基準とし、カルマンゲインを「1」か「0」に制御する(図3のグラフ参照)。ここで、SOC変化幅である3分間の電流積算値を、充放電電流の履歴として表すと、演算処理部5は、次のような充放電電流の履歴においてカルマンゲインを次の[1]あるいは[2]のように制御すると言える。 As described above, the arithmetic processing unit 5 controls the Kalman gain to “1” or “0” based on the SOC change width of 2.5% for 3 minutes (see the graph of FIG. 3). Here, when the current integrated value for 3 minutes, which is the SOC change width, is expressed as a charge / discharge current history, the arithmetic processing unit 5 sets the following Kalman gain in the following charge / discharge current history [1] or It can be said that it is controlled as in [2].
[1]電流積算値がSOCの変化幅で2.5%未満である場合、二次電池セル1の充電量と放電量がほぼ均衡した履歴となり(図4の(A)、(B)に示す)、演算処理部5はカルマンゲインを「1」に制御する。なお、充電量と放電量が均衡しているかどうかが重要なのであって、充電量と放電量それぞれ単独の大きさによって制御が変わるわけではない。
[1] When the integrated current value is less than 2.5% in the change range of the SOC, the charge amount and the discharge amount of the
すなわち、図4の(A)のように充電量と放電量が互いに小さい状態でも、図4の(B)のように充電量と放電量が互いに大きい状態でも、充電量と放電量がほぼ均衡しているのであれば、SOCの変化幅は小さいことになる。このようにSOC変化幅が小さい場合、つまり、二次電池セル1が平均的に0.5C未満で充電と放電が均衡している場合には、演算処理部5はカルマンフィルタを適用して予測値と実測値との誤差修正を行う。
That is, even when the charge amount and the discharge amount are small as shown in FIG. 4A, or when the charge amount and the discharge amount are large as shown in FIG. 4B, the charge amount and the discharge amount are almost balanced. If so, the change width of the SOC is small. When the SOC change width is small as described above, that is, when the
[2]電流積算値がSOCの変化幅で2.5%以上である場合、二次電池セル1の充電量と放電量が充電方向または放電方向の片方に偏った履歴になり(図4の(C)に示す)、演算処理部5はカルマンゲインを「0」に制御する。このときも、充電量あるいは放電量の大きさは関係なく、充電か放電のどちらか一方だけが継続すれば、当然ながらSOC変化幅は大きくなる。このようにSOCの変化幅が大きい場合、つまり二次電池セル1が連続充電あるいは連続放電しているような場合には、演算処理部5はカルマンフィルタを適用せず、電流積算によるSOC変化幅に基づいてSOC推定を行う。
[2] When the integrated current value is 2.5% or more in terms of the change in the SOC, the charge amount and the discharge amount of the
(作用)
以上述べたように、第1の実施形態では、電流積算によるSOC変化幅に基づくSOC推定を基本としながら(上記[2]の場合)、電流積算値に応じてカルマンフィルタ方式すなわち電池モデルによる予測値と実測値との差に基づく誤差修正によるSOC推定(上記[1]の場合)を実施する。このようなSOC推定を行う演算処理部5の動作について、図5、図6のフローチャートを参照して説明する。
(Function)
As described above, the first embodiment is based on the SOC estimation based on the SOC change width by the current integration (in the case of [2] above), and the predicted value by the Kalman filter method, that is, the battery model according to the current integration value. SOC estimation (in the case of [1] above) is performed by error correction based on the difference between the measured value and the measured value. The operation of the arithmetic processing unit 5 that performs such SOC estimation will be described with reference to the flowcharts of FIGS.
図5、図6は定周期処理のフローチャートであり、例えば0.1秒毎に実行される。図5は二次電池セル1の計測処理を示している。すなわち、電圧計測部2は二次電池セル1の電圧値を計測し(電圧計測ステップS1)、電流計測部3は二次電池セル1の電流値を計測し(電流計測ステップS2)、温度計測部4は二次電池セル1の温度を計測する(温度計測ステップS3)。演算処理部5は、電圧計測部2から電圧計測値を、電流計測部3から電流計測値を、温度計測部4から温度計測値を、それぞれ読込み(ステップS4)、これら計測値にタイムスタンプを付して記憶部6に記憶する(ステップS5)。
5 and 6 are flowcharts of the periodic processing, and are executed, for example, every 0.1 second. FIG. 5 shows the measurement process of the
次に、図6は二次電池セル1のSOC推定処理を示している。図6中のステップS11〜S13が、電流積算方式によるSOC推定部分である。なお、現時点のSOC推定値SOC(n)を求める場合、演算処理部5は直近の過去に求めたSOC推定値SOC(n−1)を持つことを前提とする。
Next, FIG. 6 shows the SOC estimation process of the
演算処理部5は、電流計測部3から取り込んだ電流計測値に基づいて、最新の過去1処理周期間における平均電流値I(n)を求める(ステップS11)。続いて、平均電流値I(n)に処理周期Tsを掛け、二次電池セル1の容量Cで割ることで、前回のSOC推定値SOC(n−1)から、SOC変化幅ΔSOCを求める(ステップS12)。このΔSOCに、前回のSOC推定値SOC(n−1)に加えることによって、今回のSOC推定値SOC(n)を求める(ステップS13)。
The arithmetic processing unit 5 obtains the average current value I (n) during the latest past one processing cycle based on the current measurement value taken from the current measurement unit 3 (step S11). Subsequently, by multiplying the average current value I (n) by the processing cycle Ts and dividing by the capacity C of the
続いて、直近の過去3分間を判定期間として、演算処理部5が判定期間の電流値を積算する(ステップS14)。そして、ステップS15では、判定期間における電流積算値によるSOC変分つまりSOC変化幅が、2.5%未満か否かを判定し、2.5%以上であれば(ステップS15でYes)、演算処理部5はカルマンゲインGkを「0」とする(ステップS16)。 Subsequently, the calculation processing unit 5 adds up the current values of the determination period, using the latest three minutes as the determination period (step S14). In step S15, it is determined whether or not the SOC variation by the integrated current value in the determination period, that is, the SOC change width is less than 2.5%. If it is 2.5% or more (Yes in step S15), the calculation is performed. The processing unit 5 sets the Kalman gain Gk to “0” (step S16).
また、電流積算値がSOC変化幅で2.5%未満であれば(ステップS15でNo)、演算処理部5はカルマンゲインGkを「1」とする(ステップS17)。図6のフローチャートにおいて、ステップS14が電流値積算ステップ、ステップS15〜S17がカルマンゲイン制御ステップに当たる。 If the integrated current value is less than 2.5% in SOC change width (No in step S15), the arithmetic processing unit 5 sets the Kalman gain Gk to “1” (step S17). In the flowchart of FIG. 6, step S14 corresponds to the current value integration step, and steps S15 to S17 correspond to the Kalman gain control step.
図5中のステップS18、S19がカルマンフィルタ方式によるSOC推定部分であり、カルマンゲインGkを「1」とした場合に(ステップS17)、カルマンフィルタによる修正が行われる。カルマンゲインGkを「0」とした場合には(ステップS16)、実質的にはカルマンフィルタによる修正は行わないので、この場合は、電流積算方式によってSOC推定を行う。つまり、カルマンフィルタ方式によるSOC推定は、カルマンゲインGkを「1」とした場合に限って行われる。 Steps S18 and S19 in FIG. 5 are SOC estimation portions by the Kalman filter method, and when the Kalman gain Gk is set to “1” (step S17), correction by the Kalman filter is performed. When the Kalman gain Gk is set to “0” (step S16), the correction by the Kalman filter is not substantially performed. In this case, the SOC estimation is performed by the current integration method. That is, SOC estimation by the Kalman filter method is performed only when the Kalman gain Gk is set to “1”.
ステップS18はカルマンフィルタにおける“予測”に当たる。すなわちステップS18では、等価回路モデルを利用したカルマンフィルタによって、前回の電圧推定値V(n−1)と、今回の電流計測値及び温度計測値から、二次電池セル1の挙動シミュレーションを行い、今回の電圧推定値Ve(n)を予測する。
Step S18 corresponds to “prediction” in the Kalman filter. That is, in step S18, the behavior simulation of the
ステップS19はカルマンフィルタにおける“更新”に相当する。すなわちステップS19では、ステップS18にて予測した今回の電圧推定値Ve(n)と、実測した電圧計測値Vm(n)との誤差に、カルマンゲインGkを乗じ、その値を、SOC推定値SOC(n)から減算することで、SOC推定値SOC(n)の修正を行っている。 Step S19 corresponds to “update” in the Kalman filter. That is, in step S19, the error between the current voltage estimated value Ve (n) predicted in step S18 and the actually measured voltage measured value Vm (n) is multiplied by the Kalman gain Gk, and this value is obtained as the SOC estimated value SOC. By subtracting from (n), the SOC estimated value SOC (n) is corrected.
以上のように、本実施形態においては、電流積算値から求めるSOC変化幅に応じてカルマンゲインを制御し、SOC変化幅が2.5%未満であればカルマンフィルタを有効にしてSOC推定を行う。SOC変化幅が2.5%未満であるとき、二次電池セル1の充電量と放電量はほぼ均衡した状態にある。
As described above, in the present embodiment, the Kalman gain is controlled according to the SOC change width obtained from the current integrated value, and if the SOC change width is less than 2.5%, the Kalman filter is enabled to perform the SOC estimation. When the SOC change width is less than 2.5%, the charge amount and the discharge amount of the
前述したように、OCV以外のパラメータであるRs、R1、C1は過渡応答特性に対応しており、その影響は充電側と放電側で相殺方向となる。このため、充電量と放電量がほぼ均衡した状態では、Rs、R1、C1のパラメータ値は殆どが相殺されることになり、二次電池セル1の挙動シミュレーションでは、OCVのパラメータ値が支配的となる。
As described above, Rs, R1, and C1, which are parameters other than the OCV, correspond to the transient response characteristics, and the effect thereof is a canceling direction on the charge side and the discharge side. For this reason, in the state where the charge amount and the discharge amount are almost balanced, the parameter values of Rs, R1, and C1 are almost cancelled. In the behavior simulation of the
ここで、二次電池セル1におけるOCV特性は、約3Vのセル電圧に対して誤差が±5mV、内部抵抗特性は約5mΩの抵抗値に対して誤差が±0.5mΩあるものと仮定する。この仮定は実測結果を参考に定めたもので、十分に妥当な値である。また、二次電池セル1のセル容量は20Ahと仮定する。
Here, it is assumed that the OCV characteristic in the
このような仮定の下、0.5Cすなわち10Aの連続電流に対する内部抵抗による電圧降下の誤差は±5mVとなり、内部抵抗誤差はOCV特性の誤差に相当する値となる。 Under such an assumption, the error of the voltage drop due to the internal resistance with respect to a continuous current of 0.5 C, that is, 10 A is ± 5 mV, and the internal resistance error is a value corresponding to the error of the OCV characteristic.
したがって、3分間でSOC変化幅2.5%未満という充電と放電がほぼ均衡した状態では、等価回路モデルによるシミュレーションは主にOCVに依存する。その結果、簡易的な等価回路モデルであっても、十分なシミュレーション精度を確保することができ、カルマンフィルタを効率よく効かせて、優れたSOC推定精度を得ることが可能である。 Therefore, in a state in which charging and discharging with an SOC change width of less than 2.5% in 3 minutes are almost balanced, the simulation using the equivalent circuit model mainly depends on the OCV. As a result, even with a simple equivalent circuit model, sufficient simulation accuracy can be ensured, and the Kalman filter can be used effectively to obtain excellent SOC estimation accuracy.
また、本実施形態においては、SOC変化幅が3分間で2.5%以上であれば、カルマンフィルタを無効にして電流積算によるSOC推定を行う。SOC変化幅が2.5%以上であるとき、二次電池セル1の充電量及び放電量のうち、一方が他方よりも格段に大きく偏った不均衡状態になり、長期にわたり連続充電状態あるいは連続放電状態が続くことになる。この場合、Rs、R1、C1のパラメータ値が充電側と放電側とで相殺される効果はそれ程期待できず、二次電池セル1の挙動シミュレーションでは、過渡応答特性に対応したRs、R1、C1のパラメータ値が支配的となる。
In the present embodiment, if the SOC change width is 2.5% or more in 3 minutes, the Kalman filter is disabled and SOC estimation by current integration is performed. When the SOC change width is 2.5% or more, one of the charge amount and the discharge amount of the
つまり、SOC変化幅が2.5%以上=充電または放電の片方向の平均電流値が0.5C以上になると、カルマンフィルタにより算出される予測値と計測値との修正誤差は、大半が内部抵抗誤差によるものとなる。先ほど示した内部抵抗特性が約5mΩの抵抗値に対し誤差が±0.5mΩであるとした仮定に従えば、内部抵抗誤差による電圧誤差は±5mVを超えることになる。しかも、電流値が増えれば、これに比例して、内部抵抗誤差はさらに増大する。 That is, when the SOC change width is 2.5% or more = the average current value in one direction of charging or discharging is 0.5C or more, the correction error between the predicted value calculated by the Kalman filter and the measured value is mostly internal resistance. This is due to errors. If the assumption is made that the internal resistance characteristic has an error of ± 0.5 mΩ with respect to the resistance value of about 5 mΩ, the voltage error due to the internal resistance error exceeds ± 5 mV. Moreover, if the current value increases, the internal resistance error further increases in proportion to this.
したがって、SOC変化幅2.5%以上である連続充電や連続放電という状況では、パラメータ同定の誤差が大きくなって等価回路モデルの精度は低下してしまう。その結果、カルマンフィルタにおける適切な修正値が得られなくなる。このような状況がカルマンフィルタ誤差の増大を招くことになる。そこで本実施形態では、SOC変化幅が2.5%以上で連続充電や連続放電になると、カルマンゲインを「0」にし、カルマンフィルタの適用を止めて電流積算方式を採用する。 Therefore, in the situation of continuous charging or continuous discharging with an SOC change width of 2.5% or more, the parameter identification error becomes large and the accuracy of the equivalent circuit model is lowered. As a result, an appropriate correction value in the Kalman filter cannot be obtained. Such a situation leads to an increase in Kalman filter error. Therefore, in this embodiment, when the SOC change width is 2.5% or more and continuous charging or continuous discharging is performed, the Kalman gain is set to “0”, the application of the Kalman filter is stopped, and the current integration method is adopted.
(効果)
上述した本実施形態によれば、本実施形態では、充放電電流の履歴に応じて、電流積算方式と、カルマンフィルタ方式の両者の長所を選択的に利用しており、SOC推定精度の向上を図っている。すなわち、等価回路モデルの誤差が小さいケースでは、カルマンフィルタを適用しカルマンフィルタ誤差の影響が小さい“修正動作”を実現する。
(effect)
According to the present embodiment described above, in this embodiment, the advantages of both the current integration method and the Kalman filter method are selectively used according to the charge / discharge current history, thereby improving the SOC estimation accuracy. ing. That is, in the case where the error of the equivalent circuit model is small, the “correcting operation” is realized by applying the Kalman filter and reducing the influence of the Kalman filter error.
一方、等価回路モデルの誤差が増大するケースでは、カルマンフィルタを不適用にし、カルマンフィルタ誤差を縮小化してSOC推定精度の低下を防ぐことができる。したがって、簡易な等価回路モデルを利用して高精度なSOC推定を実現することが可能である。このため、電池モデル開発の困難化を回避することができ、SOC推定実行時の処理負荷が増大する心配がない。その結果、コストを抑えることができ、優れた経済性及び信頼性を獲得することができる。 On the other hand, when the error of the equivalent circuit model increases, the Kalman filter is not applied, and the Kalman filter error can be reduced to prevent the SOC estimation accuracy from being lowered. Therefore, it is possible to realize highly accurate SOC estimation using a simple equivalent circuit model. For this reason, the difficulty of battery model development can be avoided, and there is no fear that the processing load at the time of SOC estimation execution will increase. As a result, cost can be suppressed and excellent economic efficiency and reliability can be obtained.
なお、充電または放電の不均衡状態が長時間継続すると、電流積算誤差の積算による誤差増大が懸念される。しかし、充電あるいは放電の方向が偏っていれば、電池容量は有限であることから、いずれは充電終止または放電終止に至る。そのため、充放電停止または均衡状態、或いは充電から放電への折り返し状態、若しくは放電から充電への折り返し状態が必ず来る。これらのうちのどの状態になるにせよ、あるタイミングでは充電量と放電量との均衡状態が必ず出現するので、充電または放電の不均衡が継続し続けることはあり得ない。 If the unbalanced state of charging or discharging continues for a long time, there is a concern about an error increase due to integration of current integration error. However, if the direction of charging or discharging is biased, the battery capacity is finite, and eventually charging or discharging ends. Therefore, there is always a charge / discharge stop or equilibrium state, a return state from charge to discharge, or a return state from discharge to charge. In any of these states, since an equilibrium state between the charge amount and the discharge amount always appears at a certain timing, the charge or discharge imbalance cannot be continued.
(2)他の実施形態
なお、上記の実施形態は、本明細書において一例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図するものではない。すなわち、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことが可能である。これらの実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
(2) Other Embodiments The above-described embodiments are presented as examples in the present specification, and are not intended to limit the scope of the invention. In other words, the present invention can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the invention described in the claims and equivalents thereof in the same manner as included in the scope and gist of the invention.
例えば、カルマンゲインの可変制御としては、第1の実施形態ではカルマンゲインは「0」と「1」の2値としたが(図3参照)、両者とも0ではない2値としてもよいし、電流積算値に範囲に応じて3段階以上にカルマンゲインを切替えるようにしてもよい(図7の(A)参照)。 For example, as the variable control of the Kalman gain, the Kalman gain is a binary value of “0” and “1” in the first embodiment (see FIG. 3), but both may be a non-zero value. The Kalman gain may be switched in three steps or more according to the range of the current integrated value (see FIG. 7A).
また、電流積算値の所定範囲ではカルマンゲインの値を固定し、電流積算値が所定範囲を逸脱した段階でカルマンゲインを連続的に可変としてもよい(図7の(B)参照)。さらには、所定範囲でカルマンゲインの値を固定するのではなく電流積算値に応じて連続的にカルマンゲインを可変としてもよい(図7の(C)参照)。いずれの方法でも直近の過去一定期間の充放電量に偏りが小さいと、カルマンゲインを大きくし、少ないとカルマンゲインを小さくする効果を有する。 Alternatively, the Kalman gain value may be fixed in a predetermined range of the current integrated value, and the Kalman gain may be continuously variable when the current integrated value deviates from the predetermined range (see FIG. 7B). Furthermore, the Kalman gain value may be continuously variable according to the current integrated value instead of fixing the Kalman gain value within a predetermined range (see FIG. 7C). Either method has the effect of increasing the Kalman gain if the amount of charge / discharge in the latest fixed period is small, and decreasing the Kalman gain if it is small.
また、カルマンゲイン制御ステップでは、「過去の一定期間の電流積算値」に代えて、「電流計測値に対するデジタルフィルタ出力値」の大きさに応じて、カルマンゲインを変化させるようにしてもよい。デジタルフィルタ出力値としては具体的には、移動平均、一次遅れ、二次遅れ等を利用するとよい。 Further, in the Kalman gain control step, the Kalman gain may be changed according to the magnitude of the “digital filter output value with respect to the current measurement value” instead of the “current integrated value in the past certain period”. Specifically, a moving average, a first-order lag, a second-order lag, or the like may be used as the digital filter output value.
第1の実施形態では、カルマンゲインの切替制御の基準値となるSOC変化幅を2.5%としたが、この基準値は「仕様として謳うカルマンフィルタによるSOC推定誤差の許容値(以下、仕様誤差許容値)」の0.2〜1倍の範囲であることが望ましい。仕様誤差許容値の幅よりもSOC変化幅を狭く設定すれば、カルマンフィルタの有効範囲は当然ながら狭くなる。この場合は、カルマンフィルタの「効き」を仕様レベルよりもあえて悪くしたことになる。これは、カルマンフィルタが無効となる頻度を高めて、電流積算によりSOCを推定する機会を確保するためである。 In the first embodiment, the SOC change width, which is a reference value for Kalman gain switching control, is set to 2.5%, but this reference value is “allowable value of SOC estimation error by the Kalman filter according to the specification (hereinafter referred to as the specification error”). It is desirable that the range is 0.2 to 1 times the “allowable value”. If the SOC change width is set to be narrower than the width of the specification error allowable value, the effective range of the Kalman filter is naturally narrowed. In this case, the “Effectiveness” of the Kalman filter is worse than the specification level. This is to increase the frequency at which the Kalman filter is disabled and to secure an opportunity to estimate the SOC by current integration.
ただし、カルマンフィルタの有効範囲を制限するといっても、カルマンフィルタの有効範囲が狭くなり過ぎれば、カルマンフィルタによりSOC推定を実施する機会が極端に減り、電流積算方式だけでSOC推定は行う期間の比率が増加する。その結果、電流積算誤差が増大するリスクが顕著になる。そこで、SOC変化幅は仕様誤差許容値の0.2倍以上にすることが好適である。 However, even if the effective range of the Kalman filter is limited, if the effective range of the Kalman filter becomes too narrow, the chance of performing the SOC estimation by the Kalman filter is extremely reduced, and the ratio of the period during which the SOC estimation is performed only by the current integration method increases. To do. As a result, there is a significant risk that the current integration error increases. Therefore, it is preferable that the SOC change width is 0.2 times or more of the specification error allowable value.
反対に、SOC変化幅を大きくして仕様誤差許容値を超えると、カルマンフィルタの有効範囲が広くなり過ぎて、カルマンフィルタによるSOC推定しか実施しないことになる。その結果、等価回路モデルの精度が低い状態でもカルマンフィルタによるSOC推定を余儀なくされ、カルマンフィルタ誤差が増大するリスクが顕著になる。そこでSOC変化幅は最大でも、仕様誤差許容値の1倍以下として低精度に推定の影響が仕様誤差許容値を超えないうちに適用/不適用の判断を行うことが好適である。 On the other hand, if the SOC change width is increased to exceed the specification error allowable value, the effective range of the Kalman filter becomes too wide, and only the SOC estimation by the Kalman filter is performed. As a result, even when the accuracy of the equivalent circuit model is low, SOC estimation by the Kalman filter is forced, and the risk of increasing the Kalman filter error becomes significant. Therefore, it is preferable to determine whether to apply or not apply before the influence of the estimation exceeds the specification error allowable value with low accuracy by setting the SOC variation width to be not more than 1 times the specification error allowable value at the maximum.
また、SOC変化幅だけではなく、判定時間に関しても適宜調整がなされる。すなわち、判定時間が短すぎれば、平均的にはSOC変化幅が殆どないにもかかわらず、判定期間におけるSOC変化幅が基準値を超えてしまいカルマンフィルタの有効範囲を逸脱してカルマンフィルタが無効になるおそれがある。 Further, not only the SOC change width but also the determination time is appropriately adjusted. That is, if the determination time is too short, the SOC change width in the determination period exceeds the reference value even though there is almost no SOC change width on average, and the Kalman filter is invalidated outside the effective range of the Kalman filter. There is a fear.
例えば、0.5Cに相当するといっても、判定時間を3.6秒、基準となるSOC変化幅を0.05%と設定した場合を想定する(図8の(A)参照)。このとき、基準となるSOC変化幅が0.05%では、カルマンフィルタの有効範囲が小さすぎて、判定時間3.6秒におけるSOC変化幅が、カルマンフィルタの有効範囲に入ることが稀になる。その結果、カルマンフィルタは無効状態が常態となり、電流積算誤差が増大してしまう。 For example, even if it is equivalent to 0.5C, it is assumed that the determination time is set to 3.6 seconds and the reference SOC change width is set to 0.05% (see FIG. 8A). At this time, when the reference SOC change width is 0.05%, the effective range of the Kalman filter is too small, and the SOC change width at the determination time of 3.6 seconds rarely falls within the effective range of the Kalman filter. As a result, the Kalman filter becomes inactive and the current integration error increases.
反対に、判定時間が長すぎれば、カルマンフィルタの有効範囲が大きくなって、判定時点で既にカルマンフィルタ誤差が発生してしまっていることがある。例えば、判定時間を30分とし、基準となるSOC変化幅を25%と設定した場合を想定する(図8の(B)参照、この場合も0.5C。)。このとき、基準となるSOC変化幅が25%では、カルマンフィルタの有効範囲が大きすぎて、判定時間30分間でのSOC変化幅が、カルマンフィルタの有効範囲から逸脱することが稀になる。その結果、カルマンフィルタは有効状態だけとなってカルマンフィルタ誤差が大きくなる。 On the other hand, if the determination time is too long, the effective range of the Kalman filter becomes large, and a Kalman filter error may have already occurred at the time of determination. For example, it is assumed that the determination time is 30 minutes and the reference SOC change width is set to 25% (see FIG. 8B, also in this case 0.5C). At this time, if the reference SOC change width is 25%, the effective range of the Kalman filter is too large, and the SOC change width in the determination time of 30 minutes rarely deviates from the effective range of the Kalman filter. As a result, the Kalman filter is only valid and the Kalman filter error increases.
そこで判定時間は、SOC変化幅が仕様誤差許容値の範囲内に収まるように、適宜選定することにする。仕様誤差許容値は等価回路モデルの特性に依存するので、判定時間自体も等価回路モデルの特性に依存することになる。つまり、判定時間は、等価回路モデルの特性に応じて選定するものとする。 Therefore, the determination time is appropriately selected so that the SOC change width is within the range of the specification error allowable value. Since the specification error tolerance depends on the characteristics of the equivalent circuit model, the determination time itself also depends on the characteristics of the equivalent circuit model. That is, the determination time is selected according to the characteristics of the equivalent circuit model.
1…二次電池セル
2…電圧計測部
3…電流計測部
4…温度計測部
5…演算処理部
6…記憶部
7…通信インターフェイス
11…OCV生成部
12…Rs生成部
13…時定数部
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記二次電池セルの電圧を計測する電圧計測ステップと、
前記二次電池セルの温度を計測する温度計測ステップと、
前記電流計測ステップ、前記温度計測ステップ及び前記電圧計測ステップにて計測した各計測値を入力し前記二次電池セルの等価回路モデルを利用したカルマンフィルタによって前記二次電池セルの残量を推定する残量推定ステップと、を含む二次電池の残量推定方法において、
過去一定期間における前記二次電池セルの電流値を積算して電流積算値を求める電流値積算ステップと、
前記電流積算値の大きさに応じてカルマンゲインを変化させるカルマンゲイン制御ステップ、を含むことを特徴とする二次電池の残量推定方法。 A current measurement step for measuring the current of the secondary battery cell;
A voltage measuring step for measuring a voltage of the secondary battery cell;
A temperature measuring step for measuring the temperature of the secondary battery cell;
A residual value for estimating the remaining amount of the secondary battery cell by the Kalman filter using the measured values measured in the current measurement step, the temperature measurement step, and the voltage measurement step and using an equivalent circuit model of the secondary battery cell. A method for estimating the remaining amount of the secondary battery including the amount estimating step,
A current value integrating step for calculating a current integrated value by integrating the current values of the secondary battery cells in a past fixed period;
And a Kalman gain control step of changing a Kalman gain according to the magnitude of the integrated current value.
前記二次電池セルの電圧を計測する電圧計測ステップと、
前記二次電池セルの温度を計測する温度計測ステップと、
前記電流計測ステップ、前記温度計測ステップ及び前記電圧計測ステップにて計測した各計測値を入力し前記二次電池セルの等価回路モデルを利用したカルマンフィルタによって前記二次電池セルの残量を推定する残量推定ステップと、を含む二次電池の残量推定方法において、
前記電流計測値に対するデジタルフィルタ出力値を求めるデジタルフィルタ出力値算出ステップと、
前記デジタルフィルタ出力値の大きさに応じてカルマンゲインを変化させるカルマンゲイン制御ステップ、を含むことを特徴とする二次電池の残量推定方法。 A current measurement step for measuring the current of the secondary battery cell;
A voltage measuring step for measuring a voltage of the secondary battery cell;
A temperature measuring step for measuring the temperature of the secondary battery cell;
A residual value for estimating the remaining amount of the secondary battery cell by the Kalman filter using the measured values measured in the current measurement step, the temperature measurement step, and the voltage measurement step and using an equivalent circuit model of the secondary battery cell. A method for estimating the remaining amount of the secondary battery including the amount estimating step,
A digital filter output value calculating step for obtaining a digital filter output value for the current measurement value;
And a Kalman gain control step of changing a Kalman gain according to the magnitude of the digital filter output value.
前記二次電池セルの電圧を計測する電圧計測部と、
前記二次電池セルの温度を計測する温度計測部と、
前記電流計測部、前記温度計測部及び前記電圧計測部にて計測した各計測値を入力し前記二次電池セルの等価回路モデルを利用したカルマンフィルタによって前記二次電池セルの残量を推定する残量推定部と、を備えた二次電池の残量推定装置において、
過去一定期間における前記二次電池セルの電流値を積算して電流積算値を求める電流値積算部と、
前記電流積算値の大きさに応じてカルマンゲインを変化させるカルマンゲイン制御部、を有することを特徴とする二次電池の残量推定装置。 A current measuring unit for measuring the current of the secondary battery cell;
A voltage measuring unit for measuring the voltage of the secondary battery cell;
A temperature measurement unit for measuring the temperature of the secondary battery cell;
Remaining power of the secondary battery cell is estimated by a Kalman filter using the measured values measured by the current measuring unit, the temperature measuring unit, and the voltage measuring unit and using an equivalent circuit model of the secondary battery cell. An amount estimation unit, and a secondary battery remaining amount estimation device comprising:
A current value integrating unit that obtains a current integrated value by integrating the current values of the secondary battery cells in a fixed period in the past;
A secondary battery remaining amount estimation device comprising: a Kalman gain control unit that changes a Kalman gain according to the magnitude of the current integrated value.
前記二次電池セルの電圧を計測する電圧計測部と、
前記二次電池セルの温度を計測する温度計測部と、
前記電流計測部、前記温度計測部及び前記電圧計測部にて計測した各計測値を入力し前記二次電池セルの等価回路モデルを利用したカルマンフィルタによって前記二次電池セルの残量を推定する残量推定部と、を備えた二次電池の残量推定装置において、
前記電流計測値に対するデジタルフィルタ出力値を求めるデジタルフィルタ出力値算出部と、
前記デジタルフィルタ出力値の大きさに応じてカルマンゲインを変化させるカルマンゲイン制御部、を有することを特徴とする二次電池の残量推定装置。
A current measuring unit for measuring the current of the secondary battery cell;
A voltage measuring unit for measuring the voltage of the secondary battery cell;
A temperature measurement unit for measuring the temperature of the secondary battery cell;
Remaining power of the secondary battery cell is estimated by a Kalman filter using the measured values measured by the current measuring unit, the temperature measuring unit, and the voltage measuring unit and using an equivalent circuit model of the secondary battery cell. An amount estimation unit, and a secondary battery remaining amount estimation device comprising:
A digital filter output value calculation unit for obtaining a digital filter output value for the current measurement value;
A secondary battery remaining amount estimation device, comprising: a Kalman gain controller configured to change a Kalman gain in accordance with a magnitude of the digital filter output value.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013169838A JP2015038444A (en) | 2013-08-19 | 2013-08-19 | Secondary battery remaining amount estimation method and apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013169838A JP2015038444A (en) | 2013-08-19 | 2013-08-19 | Secondary battery remaining amount estimation method and apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2015038444A true JP2015038444A (en) | 2015-02-26 |
Family
ID=52631597
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2013169838A Pending JP2015038444A (en) | 2013-08-19 | 2013-08-19 | Secondary battery remaining amount estimation method and apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2015038444A (en) |
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104779670A (en) * | 2015-04-16 | 2015-07-15 | 东南大学 | Method for detecting whether storage battery is fully charged or not |
| JP2015184219A (en) * | 2014-03-25 | 2015-10-22 | 富士通株式会社 | Estimation program, estimation method, and estimation device |
| JP2015184217A (en) * | 2014-03-25 | 2015-10-22 | 富士通株式会社 | Estimation program, estimation method, and estimation device |
| CN105487016A (en) * | 2016-01-21 | 2016-04-13 | 深圳市沃特玛电池有限公司 | SOC value estimation method and system thereof |
| CN105974323A (en) * | 2016-05-09 | 2016-09-28 | 深圳市鑫成泰科技有限公司 | Algorithm model improving electric automobile SOC estimation precision |
| JP2017036950A (en) * | 2015-08-07 | 2017-02-16 | 株式会社デンソー | Device for estimating state of charge of battery |
| WO2017119393A1 (en) * | 2016-01-06 | 2017-07-13 | 株式会社Gsユアサ | State estimation device and state estimation method |
| WO2019085561A1 (en) * | 2017-10-30 | 2019-05-09 | 深圳市道通智能航空技术有限公司 | Battery voltage filtering method and apparatus |
| WO2020015653A1 (en) * | 2018-07-20 | 2020-01-23 | 深圳市道通智能航空技术有限公司 | Method and device for estimating remaining flight time of aircraft, battery, and aircraft |
| CN111157909A (en) * | 2019-07-17 | 2020-05-15 | 上海钧正网络科技有限公司 | Electric quantity curve updating method and device, cloud server and battery |
| CN111435150A (en) * | 2019-01-11 | 2020-07-21 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | Method and system for estimating energy of residual battery pack using charge state variation range of battery pack |
| CN112119317A (en) * | 2019-01-23 | 2020-12-22 | 株式会社Lg化学 | Battery management device, battery management method, and battery pack |
| CN112277646A (en) * | 2019-07-23 | 2021-01-29 | 北京新能源汽车股份有限公司 | Power battery high-voltage connector fault detection method and device and automobile |
| CN113009346A (en) * | 2021-03-01 | 2021-06-22 | 惠州市德赛电池有限公司 | Battery system and SOC value correction method thereof |
| JP2021524139A (en) * | 2018-12-21 | 2021-09-09 | エルジー・ケム・リミテッド | Battery charge status estimator |
| CN114114038A (en) * | 2021-11-22 | 2022-03-01 | 昆明理工大学 | Lithium battery SOC and available capacity joint estimation method under full-life and full-temperature conditions |
| CN115327385A (en) * | 2022-07-29 | 2022-11-11 | 武汉理工大学 | Power battery SOC value estimation method and system |
| KR20240061508A (en) * | 2022-10-31 | 2024-05-08 | 주식회사 에스앤에스 | Battery cell monitoring apparatus and method |
| CN119881665A (en) * | 2025-03-24 | 2025-04-25 | 骆驼集团武汉光谷研发中心有限公司 | Voltage prediction method, device and system considering historical current and storage medium |
-
2013
- 2013-08-19 JP JP2013169838A patent/JP2015038444A/en active Pending
Cited By (28)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015184219A (en) * | 2014-03-25 | 2015-10-22 | 富士通株式会社 | Estimation program, estimation method, and estimation device |
| JP2015184217A (en) * | 2014-03-25 | 2015-10-22 | 富士通株式会社 | Estimation program, estimation method, and estimation device |
| CN104779670A (en) * | 2015-04-16 | 2015-07-15 | 东南大学 | Method for detecting whether storage battery is fully charged or not |
| CN107923951A (en) * | 2015-08-07 | 2018-04-17 | 株式会社电装 | Battery charging state apparatus for predicting |
| JP2017036950A (en) * | 2015-08-07 | 2017-02-16 | 株式会社デンソー | Device for estimating state of charge of battery |
| WO2017026451A1 (en) * | 2015-08-07 | 2017-02-16 | 株式会社デンソー | Charge state estimation apparatus for battery |
| WO2017119393A1 (en) * | 2016-01-06 | 2017-07-13 | 株式会社Gsユアサ | State estimation device and state estimation method |
| JP2017122622A (en) * | 2016-01-06 | 2017-07-13 | 株式会社Gsユアサ | State estimation device and state estimation method |
| CN105487016A (en) * | 2016-01-21 | 2016-04-13 | 深圳市沃特玛电池有限公司 | SOC value estimation method and system thereof |
| CN105974323A (en) * | 2016-05-09 | 2016-09-28 | 深圳市鑫成泰科技有限公司 | Algorithm model improving electric automobile SOC estimation precision |
| WO2019085561A1 (en) * | 2017-10-30 | 2019-05-09 | 深圳市道通智能航空技术有限公司 | Battery voltage filtering method and apparatus |
| WO2020015653A1 (en) * | 2018-07-20 | 2020-01-23 | 深圳市道通智能航空技术有限公司 | Method and device for estimating remaining flight time of aircraft, battery, and aircraft |
| JP2021524139A (en) * | 2018-12-21 | 2021-09-09 | エルジー・ケム・リミテッド | Battery charge status estimator |
| JP7010563B2 (en) | 2018-12-21 | 2022-01-26 | エルジー・ケム・リミテッド | Battery charge status estimator |
| CN111435150A (en) * | 2019-01-11 | 2020-07-21 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | Method and system for estimating energy of residual battery pack using charge state variation range of battery pack |
| CN112119317A (en) * | 2019-01-23 | 2020-12-22 | 株式会社Lg化学 | Battery management device, battery management method, and battery pack |
| JP2021524127A (en) * | 2019-01-23 | 2021-09-09 | エルジー・ケム・リミテッド | Battery management device, battery management method and battery pack |
| JP7062870B2 (en) | 2019-01-23 | 2022-05-09 | エルジー エナジー ソリューション リミテッド | Battery management device, battery management method and battery pack |
| US11493557B2 (en) | 2019-01-23 | 2022-11-08 | Lg Energy Solution, Ltd. | Battery management apparatus, battery management method, and battery pack |
| CN112119317B (en) * | 2019-01-23 | 2023-08-25 | 株式会社Lg新能源 | Battery management device, battery management method and battery pack |
| CN111157909A (en) * | 2019-07-17 | 2020-05-15 | 上海钧正网络科技有限公司 | Electric quantity curve updating method and device, cloud server and battery |
| CN112277646A (en) * | 2019-07-23 | 2021-01-29 | 北京新能源汽车股份有限公司 | Power battery high-voltage connector fault detection method and device and automobile |
| CN113009346A (en) * | 2021-03-01 | 2021-06-22 | 惠州市德赛电池有限公司 | Battery system and SOC value correction method thereof |
| CN114114038A (en) * | 2021-11-22 | 2022-03-01 | 昆明理工大学 | Lithium battery SOC and available capacity joint estimation method under full-life and full-temperature conditions |
| CN115327385A (en) * | 2022-07-29 | 2022-11-11 | 武汉理工大学 | Power battery SOC value estimation method and system |
| KR20240061508A (en) * | 2022-10-31 | 2024-05-08 | 주식회사 에스앤에스 | Battery cell monitoring apparatus and method |
| KR102904761B1 (en) * | 2022-10-31 | 2025-12-29 | 주식회사 에스앤에스 | Battery cell monitoring apparatus and method |
| CN119881665A (en) * | 2025-03-24 | 2025-04-25 | 骆驼集团武汉光谷研发中心有限公司 | Voltage prediction method, device and system considering historical current and storage medium |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2015038444A (en) | Secondary battery remaining amount estimation method and apparatus | |
| Xiong et al. | A data-driven adaptive state of charge and power capability joint estimator of lithium-ion polymer battery used in electric vehicles | |
| Xiong et al. | A data-driven based adaptive state of charge estimator of lithium-ion polymer battery used in electric vehicles | |
| Kim | The novel state of charge estimation method for lithium battery using sliding mode observer | |
| JP6947937B2 (en) | Battery state estimation device, battery control device | |
| US10054645B2 (en) | Deterioration determination method, deterioration determination device, and storage medium | |
| Wehbe et al. | Battery equivalent circuits and brief summary of components value determination of lithium ion: A review | |
| CN110199452A (en) | Method for carrying out quick charge to lithium ion battery | |
| JP2018513378A (en) | Method and apparatus for determining the health and state of charge of a lithium sulfur battery | |
| JP6867478B2 (en) | Battery control and vehicle system | |
| WO2019049571A1 (en) | Electricity storage system and management device | |
| AU2016201173A1 (en) | Energy storage device management apparatus, energy storage device management method, energy storage device module, energy storage device management program, and movable body | |
| WO2013141100A1 (en) | Cell state estimation device | |
| JP2014025738A (en) | Residual capacity estimation device | |
| JP6450565B2 (en) | Battery parameter estimation device | |
| JP2013108919A (en) | Soc estimator | |
| CN104656029A (en) | System and method for estimating residual capacity of power battery | |
| JP2014068468A (en) | Charge control device | |
| KR20160060556A (en) | Remaining battery life prediction device and battery pack | |
| JP5832380B2 (en) | Apparatus for estimating cell state of battery pack | |
| JP2014025739A (en) | Battery state estimation apparatus | |
| JP2020530905A (en) | Charge capacity calculation device and method for energy storage system | |
| CN118690704B (en) | Lithium battery equivalent circuit model parameter online adaptive adjustment method and related device | |
| CN112630661A (en) | Battery state of charge (SOC) estimation method and device | |
| JP5851514B2 (en) | Battery control device, secondary battery system |