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JP6701936B2 - Battery state detecting device, vehicle, program, and battery state detecting method - Google Patents

Battery state detecting device, vehicle, program, and battery state detecting method Download PDF

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JP6701936B2 JP2016094332A JP2016094332A JP6701936B2 JP 6701936 B2 JP6701936 B2 JP 6701936B2 JP 2016094332 A JP2016094332 A JP 2016094332A JP 2016094332 A JP2016094332 A JP 2016094332A JP 6701936 B2 JP6701936 B2 JP 6701936B2
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Description

本発明は、電池状態検出装置、車両、プログラムおよび電池状態検出方法に関する。   The present invention relates to a battery state detection device, a vehicle, a program, and a battery state detection method.

近年、エンジンで駆動される車両には、アイドリングストップ機能を有するものが増えている。これらの車両においては、車両が停止した際、次にエンジンをクランキング(再起動)する際の蓄電池の状態を推定し、再起動が困難であると推定される場合にはアイドリングストップを行わないようになっている。蓄電池の状態は、蓄電池の電圧、電流等の測定値に基づいて推定されるが、その推定のために、如何なるタイミングの測定値を用いるかが問題になる。   In recent years, more and more vehicles driven by an engine have an idling stop function. In these vehicles, when the vehicle stops, the state of the storage battery at the time of cranking (restarting) the engine next time is estimated, and idling stop is not performed if it is estimated that restarting is difficult. It is like this. The state of the storage battery is estimated based on the measured values of the voltage, current, etc. of the storage battery, but what timing measurement value is used for the estimation is a problem.

その一例として、下記特許文献1の段落0028には、「まず蓄電装置101の電流Ib・電圧Vbの計測を開始(201)し、大電流放電(スタータ始動)があったことを検知する(202)。その際、電流が所定の最大電流値Imaxまで低下したらクランキング期間が開始されたと判断して電流Ib・電圧Vbのペアの採取を開始し、この採取を電流が所定の最小電流値Iminとなるまでの期間(クランキング期間)の間、継続し、採取した電圧・電流ペア群を記憶する。」と記載されている。   As an example thereof, in paragraph 0028 of Patent Document 1 below, “First, the measurement of the current Ib and the voltage Vb of the power storage device 101 is started (201), and it is detected that there is a large current discharge (starter start) (202). At that time, when the current has decreased to a predetermined maximum current value Imax, it is determined that the cranking period has started, and the collection of the pair of current Ib and voltage Vb is started, and this collection is performed by the current having a predetermined minimum current value Imin. It continues for the period until it becomes (cranking period), and the collected voltage/current pair group is memorized.”

特開2007−223530号公報JP, 2007-223530, A

上記特許文献1の技術は、蓄電装置101の状態を推定するために、電流値に基づいて、測定値(電圧・電流ペア群)を記憶するタイミング(すなわち、如何なるタイミングの測定値を用いるか)を決定するものである。しかし、電流値の大小に応じてタイミングを決定するよりも、電流値が急峻に、あるいは不連続的に変化したタイミングで測定値を取得し、その測定値を用いる方が蓄電池の状態を正確に推定できることが判明した。
この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、蓄電池の状態を正確に推定できる電池状態検出装置、車両、プログラムおよび電池状態検出方法を提供することを目的とする。
In the technique of Patent Document 1 described above, in order to estimate the state of the power storage device 101, the timing of storing the measurement value (voltage/current pair group) based on the current value (that is, what timing measurement value is used) Is to determine. However, rather than determining the timing according to the magnitude of the current value, it is more accurate to obtain the measured value at the timing when the current value changes abruptly or discontinuously, and to use the measured value to determine the state of the storage battery more accurately. It turns out that it can be estimated.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a battery state detection device, a vehicle, a program, and a battery state detection method that can accurately estimate the state of a storage battery.

上記課題を解決するため本発明の電池状態検出装置にあっては、蓄電池に流れる電流または前記蓄電池の電圧が、所定時間内に所定値を超える変化があった旨の急峻変化条件を満たしているか否かを判定する急峻変化条件判定部と、前記急峻変化条件が満たされていることを条件として、前記蓄電池の内部抵抗の前記電流に対する関数である抵抗関数を同定する抵抗関数同定部と、同定された前記抵抗関数R(I)を用いて、前記蓄電池に特定負荷が接続された際の前記電流である特定電流を算出する特定電流算出部と、を有し、前記抵抗関数同定部は、縦、横方向のスケーリングを調整するスケーリング電流と、縦、横方向のスケーリングを調整するスケーリング電圧と、高さ方向のスケーリングを調整するスケーリング抵抗とを前記抵抗関数のパラメータとし、前記スケーリング抵抗によって求めた電圧降下と実際の電圧降下との偏差を求める機能と、前記スケーリング電流を、前記偏差に比例した値で更新し、前記偏差の二乗和が最小になるように前記スケーリング電圧と、前記スケーリング抵抗と、前記スケーリング電流とを求める機能と、
を有することを特徴とする電池状態検出装置。
In the battery state detection device of the present invention for solving the above-mentioned problems, does the current flowing in the storage battery or the voltage of the storage battery satisfy a rapid change condition that there is a change exceeding a predetermined value within a predetermined time period? An abrupt change condition determination unit that determines whether or not, and a resistance function identification unit that identifies a resistance function that is a function of the internal resistance of the storage battery with respect to the current, provided that the abrupt change condition is satisfied; A specific current calculation unit that calculates a specific current that is the current when a specific load is connected to the storage battery using the resistance function R(I) that has been set, and the resistance function identification unit, Scaling current for adjusting vertical/horizontal scaling, scaling voltage for adjusting vertical/horizontal scaling, and scaling resistor for adjusting vertical scaling are parameters of the resistance function, and are calculated by the scaling resistor . And a function for obtaining a deviation between an actual voltage drop and the scaling current , the scaling current is updated with a value proportional to the deviation, and the scaling voltage and the scaling resistor are set so that the sum of squares of the deviation is minimized. And a function for obtaining the scaling current ,
A battery state detection device comprising:

本発明によれば、蓄電池の状態を正確に推定できる。   According to the present invention, the state of the storage battery can be accurately estimated.

本発明の第1実施形態による車両のブロック図である。1 is a block diagram of a vehicle according to a first exemplary embodiment of the present invention. 電池監視装置のブロック図である。It is a block diagram of a battery monitoring device. アイドリングストップ制御ルーチンのフローチャートである。It is a flow chart of an idling stop control routine. 電池状態監視ルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of a battery state monitoring routine. 電流Iの波形図の一例である。It is an example of a waveform diagram of a current I. (a)SOCが80%、(b)SOCが90%、であるときの電流Iと電圧変化量ΔVの相関図である。It is a correlation diagram of current I and voltage change amount ΔV when (a) SOC is 80% and (b) SOC is 90%. 本発明の第2実施形態による車両のブロック図である。FIG. 7 is a block diagram of a vehicle according to a second exemplary embodiment of the present invention. バトラーボルマー方程式による(a)関数F(x)および(b)関数F’(x)のグラフである。It is a graph of (a) function F(x) and (b) function F'(x) by the Butler-Volmer equation.

[第1実施形態]
〈第1実施形態の構成〉
次に、図1に示すブロック図を参照し、本発明の第1実施形態による車両1の詳細を説明する。
車両1は、アイドリングストップ機能を有するいわゆるアイドリングストップ車であり、車両1を駆動するエンジン11と、エンジン11に機械的に結合された発電機12と、発電機12から出力された電力を蓄電する蓄電池10と、ライト、空気調和機、スタータ(特定負荷)14a等の電気負荷である補機負荷14と、車両1の各部を制御するECU(Electronic Control Unit,エンジン制御部、電池状態検出装置)15と、蓄電池10の状態を検知する電池監視装置(電池状態検出装置)30とを有している。蓄電池10としては、例えば鉛蓄電池やニッケル水素蓄電池等を適用することができる。
[First Embodiment]
<Structure of First Embodiment>
Next, the details of the vehicle 1 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the block diagram shown in FIG.
The vehicle 1 is a so-called idling stop vehicle having an idling stop function, and stores an engine 11 that drives the vehicle 1, a generator 12 mechanically coupled to the engine 11, and electric power output from the generator 12. Storage battery 10, auxiliary load 14 that is an electric load such as a light, an air conditioner, a starter (specific load) 14a, and an ECU (Electronic Control Unit, engine control unit, battery state detection device) that controls each unit of vehicle 1. 15 and a battery monitoring device (battery state detection device) 30 that detects the state of the storage battery 10. As the storage battery 10, for example, a lead storage battery, a nickel hydride storage battery, or the like can be applied.

ECU15は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)等、一般的なコンピュータとしてのハードウエアをそれぞれ備えており、ROMには、CPUによって実行されるプログラム(詳細は後述する)や、各種データ等が格納されている。電池監視装置30は、SOC(State of Charge)、SOF(State of Function)等の値を計測する。ここで、SOCとは充電率であり、SOFとはクランキング時(エンジン11の始動時)における蓄電池10の電圧推定値である。   The ECU 15 includes hardware as a general computer such as a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), and a ROM (Read Only Memory), and the ROM executes programs (executed by the CPU). Details will be described later), various data, and the like are stored. The battery monitoring device 30 measures values such as SOC (State of Charge) and SOF (State of Function). Here, SOC is the charging rate, and SOF is the estimated voltage value of the storage battery 10 during cranking (when the engine 11 is started).

エンジン11を停止させるアイドリングストップ時には、補機負荷14への電力は蓄電池10から供給される。また、車両1の減速時には、タイヤからの回転力で発電機12を回転、動作させ、発電機12によって発生した電気エネルギーを補機負荷14に電力として供給してもよい。また、ECU15は、蓄電池10のSOCが不足している場合には、エンジン11によって発電機12を駆動し、蓄電池10を充電させる。   At the time of idling stop for stopping the engine 11, the electric power to the auxiliary load 14 is supplied from the storage battery 10. Further, when the vehicle 1 is decelerated, the generator 12 may be rotated and operated by the rotational force from the tires, and the electric energy generated by the generator 12 may be supplied to the accessory load 14 as electric power. Further, when the SOC of the storage battery 10 is insufficient, the ECU 15 drives the generator 12 by the engine 11 to charge the storage battery 10.

次に、図2に示すブロック図を参照し、電池監視装置30の詳細構成を説明する。電池監視装置30は、蓄電池10の出力電圧を測定する電圧センサ31と、蓄電池10に流れる電流を測定する電流センサ32と、CPU33と、各種データを格納するRAM34と、CPU33によって実行される制御プログラム(詳細は後述する)を記憶するROM35と、ECU15とCPU33との通信を仲介する通信ドライバ36と、蓄電池10の温度Tを測定する温度センサ37と、を有している。各センサ31,32,37は、ADコンバータを含んでおり、CPU33に対して測定値をデジタル値として供給する。   Next, the detailed configuration of the battery monitoring device 30 will be described with reference to the block diagram shown in FIG. The battery monitoring device 30 includes a voltage sensor 31 that measures the output voltage of the storage battery 10, a current sensor 32 that measures the current flowing through the storage battery 10, a CPU 33, a RAM 34 that stores various data, and a control program executed by the CPU 33. It has a ROM 35 that stores (details will be described later), a communication driver 36 that mediates communication between the ECU 15 and the CPU 33, and a temperature sensor 37 that measures the temperature T of the storage battery 10. Each of the sensors 31, 32, 37 includes an AD converter and supplies the measured value to the CPU 33 as a digital value.

図2において、CPU33の内部は、上記制御プログラムによって実現される主な機能を示している。急峻変化条件判定部301は、蓄電池10に流れる電流Iが急峻に変化したか否かを判定するものである。抵抗関数同定部302は、蓄電池10の内部抵抗である抵抗関数R(I)(詳細は後述する)を同定するものである。また、クランキング電流算出部(特定電流算出部)304は、クランキング時(エンジン11の始動時)における電流Iすなわちクランキング電流(特定電流)Icを推定するものである。また、電圧推定部306は、クランキング電流Icに基づいてSOFを推定するものである。   In FIG. 2, the inside of the CPU 33 shows main functions realized by the control program. The abrupt change condition determination unit 301 determines whether or not the current I flowing through the storage battery 10 has changed abruptly. The resistance function identification unit 302 identifies the resistance function R(I) (details will be described later) that is the internal resistance of the storage battery 10. The cranking current calculator (specific current calculator) 304 estimates the current I during cranking (when the engine 11 is started), that is, the cranking current (specific current) Ic. Further, the voltage estimation unit 306 estimates the SOF based on the cranking current Ic.

ECU15と電池監視装置30とは通信線16を介して接続されている。ここで、通信線16は、CAN(Controller Area Network)等を用いて構成してもよい。また、電流センサ32は、ホール素子やシャント抵抗器等を用いて構成することができる。   The ECU 15 and the battery monitoring device 30 are connected via a communication line 16. Here, the communication line 16 may be configured using a CAN (Controller Area Network) or the like. Further, the current sensor 32 can be configured using a hall element, a shunt resistor, or the like.

〈第1実施形態の動作〉
(ECU15の動作)
次に、本実施形態の動作を説明する。
まず、図3は、ECU15で実行されるアイドリングストップ制御ルーチンのフローチャートである。本ルーチンは、車両1にキーを差し込み、イグニッションをオンにした際に起動され、キーをオフにするまで継続される。
<Operation of First Embodiment>
(Operation of ECU 15)
Next, the operation of this embodiment will be described.
First, FIG. 3 is a flowchart of an idling stop control routine executed by the ECU 15. This routine is started when the key is inserted into the vehicle 1 and the ignition is turned on, and is continued until the key is turned off.

図3において処理がステップS2に進むと、車両1の車両速度が正値から零値に変化したか否かが判定される。車両1が継続して走行中である場合、あるいは車両1が継続して停止中である場合は「No」と判定され、ステップS2のループが繰り返される。一方、車両速度が正値から零値に変化すると、「Yes」と判定され処理はステップS4に進む。ここでは、ECU15は、電池監視装置30からSOFを受信する。   When the process proceeds to step S2 in FIG. 3, it is determined whether the vehicle speed of the vehicle 1 has changed from a positive value to a zero value. When the vehicle 1 is continuously traveling, or when the vehicle 1 is continuously stopped, it is determined as "No", and the loop of step S2 is repeated. On the other hand, when the vehicle speed changes from the positive value to the zero value, it is determined as "Yes" and the process proceeds to step S4. Here, the ECU 15 receives the SOF from the battery monitoring device 30.

次に、処理がステップS6に進むと、ECU15は、SOFが所定の最低電圧を超えているか否かを判定する。なお、最低電圧とは、アイドリングストップを許容する最低電圧である。ここで「No」と判定されると、処理はステップS2に戻り、アイドリングを続行したままステップS2が繰り返し実行される。一方、ステップS6において「Yes」と判定されると、処理はステップS8に進み、ECU15はアイドリングをストップする。すなわち、エンジン11を停止させる。   Next, when the process proceeds to step S6, the ECU 15 determines whether SOF exceeds a predetermined minimum voltage. The lowest voltage is the lowest voltage that allows idling stop. If it is determined "No" here, the process returns to step S2, and step S2 is repeatedly executed while continuing idling. On the other hand, if “Yes” is determined in step S6, the process proceeds to step S8, and the ECU 15 stops idling. That is, the engine 11 is stopped.

次に、処理がステップS10に進むと、ECU15は、再び、電池監視装置30からSOFを受信する。次に、処理がステップS12に進むと、SOFが最低電圧を超えているか否かが再び判定される。ここで「Yes」と判定されると、処理はステップS14に進み、車両1のブレーキペダルがオフ状態であるか否かが判定される。ここで「No」と判定されると、処理はステップS10に戻る。以後、SOFが最低電圧を超え、ブレーキペダルがオン状態(運転者が踏んでいる状態)である限り、アイドリングストップ状態のままステップS10〜S14のループが繰り返される。   Next, when the process proceeds to step S10, the ECU 15 receives the SOF from the battery monitoring device 30 again. Next, when the process proceeds to step S12, it is determined again whether or not SOF exceeds the minimum voltage. If it is determined to be "Yes" here, the process proceeds to step S14, and it is determined whether or not the brake pedal of the vehicle 1 is in the off state. If the determination is "No" here, the process returns to step S10. After that, as long as the SOF exceeds the minimum voltage and the brake pedal is in the on state (state in which the driver is stepping on), the loop of steps S10 to S14 is repeated in the idling stop state.

ここで、SOFが最低電圧以下になった場合、またはブレーキペダルがオフ状態になった場合は、処理はステップS16に進み、アイドリングストップ状態が解除される。すなわち、エンジン11が再起動される。その後、処理はステップS2に戻り、上述した動作が繰り返される。   Here, when SOF becomes equal to or lower than the minimum voltage, or when the brake pedal is in the off state, the process proceeds to step S16, and the idling stop state is released. That is, the engine 11 is restarted. After that, the process returns to step S2, and the above-described operation is repeated.

(電池監視装置30の動作)
次に、図4は、電池監視装置30で実行される電池状態監視ルーチンのフローチャートである。本ルーチンも、車両1にキーを差し込み、イグニッションをオンにした際に起動され、キーをオフにするまで継続される。
図4において処理がステップS101に進むと、急峻変化条件判定部301(図2参照)は、現在時刻が測定タイミングに至ったか否かを判定する。なお、「測定タイミング」とは、例えば数ミリ秒程度のサンプリング周期毎のタイミングである。サンプリング周期は、0.1秒以下の周期にすることが望ましく、0.01秒以下の周期にすることがより望ましい。ここで「No」と判定されると、現在時刻が測定タイミングに至るまで、ステップS101にて処理が待機する。
(Operation of the battery monitoring device 30)
Next, FIG. 4 is a flowchart of a battery state monitoring routine executed by the battery monitoring device 30. This routine is also started when the key is inserted into the vehicle 1 and the ignition is turned on, and is continued until the key is turned off.
When the process proceeds to step S101 in FIG. 4, the steep change condition determination unit 301 (see FIG. 2) determines whether or not the current time has reached the measurement timing. The “measurement timing” is a timing for each sampling cycle of, for example, several milliseconds. The sampling period is preferably 0.1 seconds or less, more preferably 0.01 seconds or less. If “No” is determined here, the process waits in step S101 until the current time reaches the measurement timing.

ステップS101において「Yes」と判定されると、処理はステップS102に進み、急峻変化条件判定部301は各種の値を測定する。すなわち、電圧センサ31、電流センサ32、温度センサ37を介して、蓄電池10の電圧V、電流I、温度Tを取得する。次に、処理がステップS103に進むと、急峻変化条件判定部301は、電流変化量ΔI(今回の測定タイミングにおける電流Iから前回の測定タイミングにおける電流Iを減算した値)の絶対値が、電流差閾値ΔIthを超えているか否かを判定する。すなわち、電流Iが急峻に変化したか否かを判定される。以下、この条件(|ΔI|>ΔIth)を「急峻変化条件(|ΔI|>ΔIth)」と呼ぶ。閾値ΔIthは、例えば、20[A]にするとよい。閾値ΔIthは、より好ましくは50[A]以上の値にするとよく、さらに好ましくは100[A]以上の値にするとよい。   If “Yes” is determined in step S101, the process proceeds to step S102, and the abrupt change condition determination unit 301 measures various values. That is, the voltage V, the current I, and the temperature T of the storage battery 10 are acquired via the voltage sensor 31, the current sensor 32, and the temperature sensor 37. Next, when the process proceeds to step S103, the abrupt change condition determination unit 301 determines that the absolute value of the current change amount ΔI (the value obtained by subtracting the current I at the previous measurement timing from the current I at the current measurement timing) is the current. It is determined whether or not the difference threshold ΔIth is exceeded. That is, it is determined whether or not the current I changes abruptly. Hereinafter, this condition (|ΔI|>ΔIth) is referred to as “a steep change condition (|ΔI|>ΔIth)”. The threshold value ΔIth may be set to 20 [A], for example. The threshold value ΔIth is more preferably set to a value of 50 [A] or more, and further preferably set to a value of 100 [A] or more.

急峻変化条件判定部301がステップS103において「Yes」と判定すると、処理はステップS104に進む。ステップS104において、抵抗関数同定部302は、今回の測定タイミングと、前回の測定タイミングにおける電圧V、電流I、温度Tのデータを、RAM34内の所定のバッファ領域に蓄積する。なお、抵抗関数同定部302は、バッファ領域が満杯になると、蓄積されたデータは古い順に破棄する。   If the abrupt change condition determination unit 301 determines “Yes” in step S103, the process proceeds to step S104. In step S104, the resistance function identifying unit 302 stores the data of the voltage V, the current I, and the temperature T at the current measurement timing and the previous measurement timing in a predetermined buffer area in the RAM 34. When the buffer area becomes full, the resistance function identifying unit 302 discards the accumulated data in the oldest order.

次に、処理がステップS106に進むと、抵抗関数同定部302は抵抗関数R(I)をアップデートする。ここで、抵抗関数R(I)とは、蓄電池10の内部抵抗であるが、該内部抵抗は電流Iに応じて変化するため、「抵抗関数」と呼ぶ。
具体的には、抵抗関数R(I)は、下式(1)によって表現される。

R(I)=(V0/I0)×F(I/I0;α)×I0/I+R0 …式(1)
Next, when the process proceeds to step S106, the resistance function identifying unit 302 updates the resistance function R(I). Here, the resistance function R(I) is the internal resistance of the storage battery 10, but since the internal resistance changes according to the current I, it is called the “resistance function”.
Specifically, the resistance function R(I) is expressed by the following equation (1).

R(I)=(V0/I0)×F(I/I0;α)×I0/I+R0 Equation (1)

式(1)において、αは定数、V0は縦方向スケーリング電圧I0は横方向スケーリング電流(スケーリング電流)、R0は高さスケーリング抵抗である。また、電流Iは、充電方向を正値とする。また、関数F(x;α)は、「x=exp{−(1−α)F}−exp{−αF}」となる関数である。関数F(x;α)は、バトラーボルマー方程式と呼ばれ、液抵抗分の電圧を示す式である。 In Equation (1), α is a constant, V0 is a vertical scaling voltage , I0 is a horizontal scaling current (scaling current), and R0 is a height scaling resistor . The current I has a positive value in the charging direction. Further, the function F(x;α) is a function that satisfies “x=exp{-(1-α)F}-exp{-αF}”. The function F(x;α) is called the Butler-Volmer equation and is an expression indicating the voltage of the liquid resistance.

式(1)においては、縦方向スケーリング電圧V0および横方向スケーリング電流I0によって縦、横方向のスケーリングを調整し、高さスケーリング抵抗R0で高さ方向のスケーリングを調整する。
ここで、関数F(x;α)の微分値である関数F’(x;α)は下式(2)で表されるため、関数F(x;α)は、下式(3)に示すニュートン法による漸化式で計算することができる。
In equation (1), vertical and horizontal scaling is adjusted by the vertical scaling voltage V0 and horizontal scaling current I0, and height scaling is adjusted by the height scaling resistor R0.
Here, since the function F′(x;α), which is the differential value of the function F(x;α), is expressed by the following expression (2), the function F(x;α) is converted into the following expression (3). It can be calculated by the recurrence formula based on the Newton method shown.

F’=1/{(1−α)x+exp(−αF)} …式(2)

F[n+1]=F[n]−{exp((1−α)F[n])−exp(−αF[n])−x}/{ (1−α)exp((1−α)F[n])+αexp(−αF[n])} …式(3)

但し、式(3)において、xが関数F(x;α)の変曲点以下である場合は、F[0]=2arcsinh(x/2)とし、xが関数F(x;α)の変曲点を超える場合は、F[0]=ln(|x|)/(1−α)にするとよい。ここで、関数F(x;α)の変曲点は、(2−1/α)×(1/α−1)(2α-1)である。
F′=1/{(1-α)x+exp(−αF)} Equation (2)

F[n+1]=F[n]-{exp((1-α)F[n])-exp(-αF[n])-x}/{(1-α)exp((1-α)F [N])+αexp(−αF[n])} Equation (3)

However, in the equation (3), when x is equal to or less than the inflection point of the function F(x;α), F[0]=2arcsinh(x/2) is set, and x is the function F(x;α). When exceeding the inflection point, F[0]=ln(|x|)/(1-α) may be set. Here, the inflection point of the function F(x;α) is (2-1/α)×(1/α-1) (2α-1) .

抵抗関数R(I)のアップデートに際して電流Iが急峻に変化した時のデータを用いる理由は、分極の影響を避けつつ、正確なデータを取得できるためである。ここで、電流Iが急峻に変化する前の電流I、電圧VをIa、Vaとし、電流Iが急峻に変化した後の電流I、電圧VをIb、Vbとすると、電圧誤差をEとしたときのその二乗誤差E2は、下式(4)によって求められる。

2=|V0×{F(Ia/I0;α)− F(Ib/I0;α)}+R0×(Ia−Ib)−(Va−Vb)|2 …式(4)
The reason why the data when the current I sharply changes is used for updating the resistance function R(I) is that accurate data can be acquired while avoiding the influence of polarization. Here, assuming that the current I and the voltage V before the current I sharply change are Ia and Va, and the current I and the voltage V after the current I sharply change are Ib and Vb, the voltage error is E. The squared error E 2 at this time is obtained by the following equation (4).

E 2 = | V0 × {F (Ia / I0; α) - F (Ib / I0; α)} + R0 × (Ia-Ib) - (Va-Vb) | 2 ... Equation (4)

ステップS106にて「抵抗関数R(I)をアップデートする」とは、望ましくは「V0,I0,R0,αを同定する(最適化する)こと」である。但し、定数αを最適化すると演算時間が不足する場合には、αは所定値、例えば0.69(または0.5から0.9までの値のいずれか)に固定してもよい。定数αを固定すると、式(4)における未知数は、パラメータV0,I0,R0の三者になる。過去のデータも含めて式(4)の二乗誤差の総和を最小にしするならば、過去n回(nは3以上の自然数)の、急峻変化条件が満たされた際のデータを用いて、下式(5)に示す総和誤差Emを最小化させるV0,I0,R0を同定するとよい。ここで、過去n回とは電流不連続な急峻変化条件となるデータの時刻が連続的なものを1群と数え、n群以上のデータを指すものとする。このデータ群の例は後述する。   “Updating the resistance function R(I)” in step S106 is preferably “identifying (optimizing) V0, I0, R0, α”. However, if the calculation time is insufficient when the constant α is optimized, α may be fixed to a predetermined value, for example, 0.69 (or any value from 0.5 to 0.9). If the constant α is fixed, the unknowns in the equation (4) will be the parameters V0, I0, and R0. To minimize the sum of squared errors in equation (4), including past data, use the data obtained when the steep change condition has been satisfied for the past n times (n is a natural number of 3 or more). It is advisable to identify V0, I0, R0 that minimizes the total error Em shown in equation (5). Here, in the past n times, data in which the time of the data that is a sudden change condition of current discontinuity is continuous is counted as one group, and indicates data of n groups or more. An example of this data group will be described later.

Em=Σ|V0×{F(Ia(j)/I0;α)− F(Ib(j)/I0;α)}+R0×(Ia(j)−Ib(j))−(Va(j)−Vb(j))|2 …式(5)
(但し、j=1,2,…,n)

換言すると、ステップS106は、抵抗関数R(I)のパラメータV0,I0,R0に基づいて、高さスケーリング抵抗R0によって求めた電圧降下実際の電圧降下との偏差(R0×(Ia−Ib)−(Va−Vb))を求め、横方向スケーリング電流I0を偏差に比例した値(微小値)で更新し、偏差の二乗和(Em)が最小になるように、パラメータV0,I0,R0を求めていることになる。
Em=Σ|V0×{F(Ia(j)/I0;α)−F(Ib(j)/I0;α)}+R0×(Ia(j)−Ib(j))−(Va(j) -Vb(j))| 2 ... Formula (5)
(However, j=1, 2,..., N)

In other words, the step S106 is based on the parameters V0, I0, R0 of the resistance function R(I), the voltage drop obtained by the height scaling resistor R0 and the deviation from the actual voltage drop (R0×(Ia−Ib)− (Va-Vb)), the lateral scaling current I0 is updated with a value (small value) proportional to the deviation, and the parameters V0, I0, R0 are calculated so that the sum of squares of deviation (Em) is minimized. It will be.

抵抗関数同定部302は、ステップS106を実行する毎にV0,I0,R0を更新してゆくが、ステップS106を最初に実行する際には、直前のクランキング時のデータ、または前回キーオフした時の値を初期値として用いるとよい。また、横方向スケーリング電流I0の初期値については、所定値(例えば20[A])を用いてもよい。工場出荷時には横方向スケーリング電流I0として所定値(例えば20[A])を設定し、式(5)を繰り返し演算することにより、V0,I0,R0を設定するとよい。   The resistance function identifying unit 302 updates V0, I0, and R0 each time step S106 is executed. When step S106 is executed for the first time, the data at the time of the immediately preceding cranking or the key-off last time is performed. It is advisable to use the value of as the initial value. A predetermined value (for example, 20 [A]) may be used as the initial value of the lateral scaling current I0. At the time of factory shipment, a predetermined value (for example, 20 [A]) is set as the lateral scaling current I0, and V0, I0, and R0 may be set by repeatedly calculating the equation (5).

ステップS106が終了すると、処理はステップS101に戻る。以後、急峻変化条件(|ΔI|>ΔIth)が満たされる限り、測定タイミング毎に抵抗関数R(I)がアップデートされる。その後、急峻変化条件が満たされなくなると、ステップS103において「No」と判定され、処理はステップS108に進む。ステップS108では、クランキング電流算出部304(図2参照)は、非定常開放電圧OCVを算出する。ここで、開放電圧とは、蓄電池10が開放状態である場合の電圧Vを指し、非定常開放電圧OCVとは、分極電圧を含めた開放電圧を指す。   When step S106 ends, the process returns to step S101. After that, as long as the abrupt change condition (|ΔI|>ΔIth) is satisfied, the resistance function R(I) is updated at each measurement timing. After that, when the abrupt change condition is not satisfied, it is determined as “No” in step S103, and the process proceeds to step S108. In step S108, the cranking current calculator 304 (see FIG. 2) calculates the unsteady open circuit voltage OCV. Here, the open circuit voltage refers to the voltage V when the storage battery 10 is in the open state, and the unsteady open circuit voltage OCV refers to the open circuit voltage including the polarization voltage.

非定常開放電圧OCVは、下式(6)によって求められる。

OCV=V−R(I)×I …式(6)

ここで、電圧Vおよび電流Iは、電圧センサ31および電流センサ32で得られた測定値である。抵抗関数R(I)は、式(1)に示した通りである。
The unsteady open circuit voltage OCV is obtained by the following equation (6).

OCV=VR(I)×I... Formula (6)

Here, the voltage V and the current I are measured values obtained by the voltage sensor 31 and the current sensor 32. The resistance function R(I) is as shown in equation (1).

次に、処理がステップS110に進むと、クランキング電流算出部304は、下式(7)に基づいて、クランキングにおける電流I(以下、クランキング電流Icという)を推定する。

R(Ic)×Ic+r0×Ic=OCV …式(7)

ここで、r0は、補機負荷14に含まれるスタータ14aの抵抗値(以下、スタータ抵抗値(特定負荷抵抗値)という)である。なお、スタータ抵抗値r0は、配線抵抗を含む値である。スタータ抵抗値r0は、温度Tによって変化するため、クランキング時毎に計算することが望ましい。例えば、直前のクランキング時における電圧Vの最低値を電圧Vstとし、該電圧Vstが現れた際の電流Iを電流Istとすると、スタータ抵抗値r0は「r0=Vst/Ist」によって求めるとよい。
Next, when the process proceeds to step S110, the cranking current calculation unit 304 estimates the current I in cranking (hereinafter referred to as the cranking current Ic) based on the following equation (7).

R(Ic)×Ic+r0×Ic=OCV (7)

Here, r0 is the resistance value of the starter 14a included in the auxiliary load 14 (hereinafter, referred to as starter resistance value (specific load resistance value)). The starter resistance value r0 is a value including the wiring resistance. Since the starter resistance value r0 changes depending on the temperature T, it is desirable to calculate it at each cranking time. For example, if the minimum value of the voltage V at the time of immediately preceding cranking is the voltage Vst and the current I when the voltage Vst appears is the current Ist, the starter resistance value r0 may be obtained by "r0=Vst/Ist". ..

ところで、上式(7)は下式(8)のように変形できるため、式(8)の非線形方程式を解くことにより、クランキング電流Icを求めることができる。

V0×F(Ic/I0;α)+(R0+r0)×Ic=OCV …式(8)
By the way, since the above equation (7) can be transformed into the following equation (8), the cranking current Ic can be obtained by solving the nonlinear equation of the equation (8).

V0×F(Ic/I0; α)+(R0+r0)×Ic=OCV Equation (8)

式(8)内のクランキング電流Icは、式(9)に示す、関数x(n)を用いたニュートン法による漸化式で計算することができる。

x(n+1)=x(n)−{exp(x(n))−1+(Ax(n)−B)exp(αx(n))}/{ (1−α)exp(x(n))+α+Aexp(αx(n))} …式(9)
The cranking current Ic in the equation (8) can be calculated by the recurrence equation by the Newton method using the function x(n) shown in the equation (9).

x(n+1)=x(n)-{exp(x(n))-1+(Ax(n)-B)exp(αx(n))}/{(1-α)exp(x(n)) +α+Aexp(αx(n))} Equation (9)

但し、式(9)において、
A=V0/(R0+r0)であり、
B=OCV/(R0+r0)である。
Bが関数F(x;α)の変曲点以下である場合は、x(0)=arcsinh(B/2)/Bとすればよく、Bが関数F(x;α)の変曲点を超える場合は、x(0)=ln(|B|)/(1−α)とするとよい。上述したように、関数F(x;α)の変曲点は(2−1/α)×(1/α−1)(2α-1)である。
However, in equation (9),
A=V0/(R0+r0),
B=OCV/(R0+r0).
When B is less than or equal to the inflection point of the function F(x;α), x(0)=arcsinh(B/2)/B is set, and B is the inflection point of the function F(x;α). When it exceeds, x(0)=ln(|B|)/(1-α) is preferable. As described above, the inflection point of the function F(x;α) is (2-1/α)×(1/α-1) (2α-1) .

クランキング電流算出部304は、「Ic={OCV−V0×x(n+1)}/(R0+r0)」によってクランキング電流Icを推定する。なお、「x(n+1)」は、適切な範囲で式(9)が収束したときの「n+1」である。例えば、|x(n+1)−x(n)|<1e-6の収束条件を充足したときの関数x(n+1)を用いるとよい。 The cranking current calculator 304 estimates the cranking current Ic by "Ic={OCV-V0*x(n+1)}/(R0+r0)". Note that “x(n+1)” is “n+1” when the equation (9) converges in an appropriate range. For example, it is preferable to use the function x(n+1) when the convergence condition of |x(n+1)−x(n)|<1e −6 is satisfied.

ステップS110においてクランキング電流Icが算出されると、次に処理はステップS112に進み、電圧推定部306は、クランキング電流Icと、スタータ抵抗値r0とに基づいて、下式(10)に基づいてSOF、すなわちクランキング時における電圧Vの推定値を算出する。

SOF=Ic×r0 …式(10)
When the cranking current Ic is calculated in step S110, the process next proceeds to step S112, and the voltage estimating unit 306 calculates the cranking current Ic and the starter resistance value r0 based on the following equation (10). SOF, that is, the estimated value of the voltage V during cranking is calculated.

SOF=Ic×r0 Equation (10)

次に、処理がステップS114に進むと、電圧推定部306は、算出したSOFを出力(送信)する。電圧推定部306は、SOFを通信ドライバ36に記憶させ、ECU15によって、随時読み出すことが可能な状態にする。以上の処理が終了すると、処理はステップS101に戻り、ステップS101以降の処理が繰り返される。   Next, when the process proceeds to step S114, the voltage estimation unit 306 outputs (transmits) the calculated SOF. The voltage estimation unit 306 stores the SOF in the communication driver 36 so that the ECU 15 can read the SOF at any time. When the above processing is completed, the processing returns to step S101, and the processing after step S101 is repeated.

ここで、本実施形態における電流Iの波形図の一例を図5に示す。図5において、時刻t2以前の区間は、アイドリングストップ状態であるとする。この区間では、スタータ14aを除く補機負荷14に小電流が供給されているため、電流Iは零より僅かに小さい値(放電状態)になっている。時刻t2には、アイドリングストップが解除された、すなわちエンジン11の始動が開始されたこととする。スタータ14aに大きな電流が流れるため、電流Iは急激に下がり、時刻t4には電流Iは極小値に達している。ここで、前述した「データ群」とは、t2からt4を1群、t6からt8を1群、t10からt12をそれぞれ1群としたものである。前述した抵抗関数の最適化には過去の3群以上のデータを全て使用する。   Here, an example of a waveform diagram of the current I in the present embodiment is shown in FIG. In FIG. 5, the section before time t2 is in the idling stop state. In this section, since a small current is supplied to the auxiliary load 14 except the starter 14a, the current I is a value (discharge state) slightly smaller than zero. At time t2, the idling stop is canceled, that is, the engine 11 is started. Since a large current flows through the starter 14a, the current I drops sharply, and the current I reaches the minimum value at time t4. Here, the above-mentioned "data group" means one group consisting of t2 to t4, one group consisting of t6 to t8, and one group consisting of t10 to t12. All the data of the past three or more groups are used for the optimization of the resistance function mentioned above.

エンジン11がクランキングされた後、時刻t6には電流Iが負値から正値(充電状態)に戻り、時刻t8には電流Iに極大値が現れる。すなわち、充電電流が最大になる。時刻t8以降は、蓄電池10のSOCが徐々に上昇するため、電流Iも徐々に低下している。時刻t10には、車両1が停止したため、アイドリングストップが開始される。すなわち、エンジン11が停止するため、電流Iは急峻に低下し、時刻t12には零値に達している。その後は、時刻t2以前と同様に、スタータ14aを除く補機負荷14に小電流が供給される状態になる。   After the engine 11 is cranked, the current I returns from a negative value to a positive value (charge state) at time t6, and a maximum value appears in the current I at time t8. That is, the charging current becomes maximum. After time t8, the SOC of the storage battery 10 gradually rises, so that the current I also gradually drops. At time t10, the vehicle 1 is stopped, so idling stop is started. That is, since the engine 11 is stopped, the current I sharply drops and reaches the zero value at the time t12. After that, as before time t2, a small current is supplied to the auxiliary load 14 other than the starter 14a.

図5において、時刻t2〜t8、時刻t10〜t12の区間は、電流Iの変化が比較的大きいので、ステップS103の急峻変化条件(|ΔI|>ΔIth)が満たされる可能性が多く、ステップS106にて抵抗関数R(I)がアップデートされる傾向が強い。逆に、他の区間は、電流Iの変化が比較的小さいので、急峻変化条件が満たされない可能性が高く、ステップS112にてSOFが算出される傾向が強くなる。   In FIG. 5, during the period from time t2 to t8 and time t10 to t12, since the change in the current I is relatively large, the steep change condition (|ΔI|>ΔIth) in step S103 is likely to be satisfied, and step S106. There is a strong tendency for the resistance function R(I) to be updated. On the contrary, in the other sections, the change in the current I is relatively small, and therefore there is a high possibility that the steep change condition is not satisfied, and the SOF is more likely to be calculated in step S112.

〈実測データ〉
本実施形態によるデータを図6(a),(b)に示す。図6(a),(b)は、SOCがそれぞれ80%、90%であるときに、軽自動車用鉛蓄電池に0[A]から所定の電流I(図示の例では−300〜100[A])までステップ応答させたときの電圧変化量をΔVとし、縦軸に電圧変化量ΔV、横軸を電流Iとした相関図である。
<Measured data>
The data according to the present embodiment is shown in FIGS. 6(a) and 6(b) show that when the SOC is 80% and 90%, respectively, a predetermined current I (-300 to 100 [A in the illustrated example) is applied to the lead storage battery for a light vehicle from 0 [A]. ]] is a correlation diagram in which the voltage change amount when the step response is up to ΔV is ΔV, the vertical axis is the voltage change amount ΔV, and the horizontal axis is the current I.

黒塗りの正方形(◆)が実測データであり、実線の曲線がバトラーボルマーの式(関数F(x;α))に基づいて算出した理論値である。図6(a),(b)では、実測データが理論値にほぼ一致していることが判る。この理由として、硫酸による抵抗は液のためバトラーボルマー式に従い、それに線形抵抗(主に金属鉛と二酸化鉛)が直列に繋がっているためであると考えられる。また、定数αは0.5より大きくなるが、その理由は、鉛蓄電池は充電し難いためであると考えられる。   The black squares (♦) are the measured data, and the solid curves are the theoretical values calculated based on the Butler-Volmer equation (function F(x;α)). 6(a) and 6(b), it can be seen that the actually measured data substantially match the theoretical value. It is considered that the reason for this is that the resistance due to sulfuric acid is a liquid and follows the Butler-Volmer equation, and linear resistance (mainly metallic lead and lead dioxide) is connected in series to it. Further, the constant α becomes larger than 0.5, which is considered to be because it is difficult to charge the lead storage battery.

以上のように、本実施形態によれば、急峻変化条件が充足された場合(ステップS103において「Yes」と判定された場合)に、ステップS104〜S106にて抵抗関数R(I)をアップデートし、それ以外の場合にステップS108〜S114を介してSOFを算出するため、精密な抵抗関数(R(I))を得ることができ、蓄電池10の状態を正確に推定できる。   As described above, according to the present embodiment, when the steep change condition is satisfied (when “Yes” is determined in step S103), the resistance function R(I) is updated in steps S104 to S106. In other cases, since SOF is calculated through steps S108 to S114, a precise resistance function (R(I)) can be obtained and the state of the storage battery 10 can be accurately estimated.

[第2実施形態]
次に、図7に示すブロック図を参照し、本発明の第2実施形態による車両2の詳細を説明する。
本実施形態の車両2は、第1実施形態の車両1における電池監視装置30に代えて、測定部40が設けられている点で相違する。測定部40は、電圧センサ31、電流センサ32、温度センサ37等のセンサ(図1参照)を有しており、これらセンサの検出信号はECU15に供給される。
[Second Embodiment]
Next, the details of the vehicle 2 according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to the block diagram shown in FIG. 7.
The vehicle 2 of the present embodiment is different in that a measuring unit 40 is provided instead of the battery monitoring device 30 of the vehicle 1 of the first embodiment. The measuring unit 40 has sensors (see FIG. 1) such as a voltage sensor 31, a current sensor 32, and a temperature sensor 37, and detection signals of these sensors are supplied to the ECU 15.

本実施形態においては、ECU15においてアイドリングストップ制御ルーチン(図3)および電池状態監視ルーチン(図4)が別プロセスで並列して実行される。本実施形態によれば、第1実施形態においてECU15および電池監視装置30の双方で実行されていた処理内容がECU15のみで実行できるため、第1実施形態の効果に加えて、装置の実装スペースを節約できるという効果を奏する。   In the present embodiment, the ECU 15 executes the idling stop control routine (FIG. 3) and the battery state monitoring routine (FIG. 4) in parallel in different processes. According to the present embodiment, since the processing contents executed by both the ECU 15 and the battery monitoring device 30 in the first embodiment can be executed only by the ECU 15, in addition to the effects of the first embodiment, a mounting space for the device can be saved. It has the effect of saving money.

[変形例]
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。上述した実施形態は本発明を理解しやすく説明するために例示したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について削除し、若しくは他の構成の追加・置換をすることが可能である。上記実施形態に対して可能な変形は、例えば以下のようなものである。
[Modification]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made. The above-described embodiment has been described as an example in order to facilitate understanding of the present invention, and is not necessarily limited to one including all the configurations described. Further, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Further, it is possible to delete a part of the configuration of each embodiment or add/replace another configuration. The possible modifications to the above embodiment are, for example, as follows.

○上記各実施形態においては、抵抗関数R(I)をアップデートする急峻変化条件は「|ΔI|>ΔIthが成立すること」であった(ステップS103)。
しかし、電圧Vの変化を測定し、電圧変化量ΔVの絶対値が電圧閾値ΔVthを超える場合に、急峻変化条件を満たすことにしてもよい。
In each of the above-described embodiments, the abrupt change condition for updating the resistance function R(I) was “a condition of |ΔI|>ΔIth is satisfied” (step S103).
However, the change in the voltage V may be measured, and when the absolute value of the voltage change amount ΔV exceeds the voltage threshold ΔVth, the steep change condition may be satisfied.

○また、急峻変化条件として、例えば「|dI/dt|>|I|/(R0×C)が成立すること」を適用してもよい。ここで、R0は高さスケーリング抵抗であり、Cは分極容量である。分極容量Cとしては予め設定した値、例えば「100ファラッド」にしてもよい。 Further, as the abrupt change condition, for example, "|dI/dt|>|I|/(R0*C) is satisfied" may be applied. Where R0 is the height scaling resistance and C is the polarization capacitance. The polarization capacitance C may be a preset value, for example, “100 farads”.

○また、「急峻変化条件」は、「所定の期間内であること」であってもよい。ここで、「所定の期間」とは、電流変化量ΔIが閾値ΔIthを超える傾向が強いと予測される期間である。より具体的には、「クランキング中の期間」(図5における時刻t2〜t4)、「クランキングの後、充電に至るまでの期間」(同時刻t4〜t6)、および「アイドリングストップの開始期間」(同時刻t10〜t12)を「所定の期間」として、抵抗関数R(I)をアップデートしてもよい。
また、「上記各期間内(時刻t2〜t4、t4〜t6、t10〜t12)であること」と、「|ΔI|>ΔIthが成立すること」との双方を充足した場合に急峻変化条件が満たされることとしてもよい。
The “abrupt change condition” may be “within a predetermined period”. Here, the “predetermined period” is a period in which the current change amount ΔI is predicted to have a strong tendency to exceed the threshold value ΔIth. More specifically, "period during cranking" (time t2 to t4 in Fig. 5), "period after cranking until charging" (time t4 to t6), and "start of idling stop". The resistance function R(I) may be updated with the “period” (at the same time t10 to t12) as the “predetermined period”.
In addition, when both "there is each period (time t2 to t4, t4 to t6, t10 to t12)" and "|ΔI|>ΔIth is satisfied", the abrupt change condition is satisfied. It may be satisfied.

○また、抵抗関数R(I)の同定のためには、特に、絶対値が大きい負値の電流Iが得られる期間のデータを重視することが望ましいため、上記各期間のうち、電流Iが負値である期間のデータのみを用いるようにしてもよい。また、「クランキング中の期間」(同時刻t2〜t4)のデータのみを用いてもよい。なお、特にクランキング中は、複数の測定タイミングで連続して急峻変化条件が満たされる場合が多い。この場合も、測定タイミング毎にステップS104,S106を実行し、抵抗関数R(I)をアップデートしてもよく、連続した複数の測定タイミングのデータを1セットのデータ(セットデータ)として扱ってもよい。 Further, in order to identify the resistance function R(I), it is particularly preferable to attach importance to the data in the period in which the negative current I having a large absolute value is obtained. You may make it use only the data of the period which is a negative value. Alternatively, only the data during the “during cranking period” (at the same time t2 to t4) may be used. In particular, during cranking, the sharp change condition is often satisfied continuously at a plurality of measurement timings. In this case as well, steps S104 and S106 may be executed at each measurement timing to update the resistance function R(I), or data of a plurality of continuous measurement timings may be treated as one set of data (set data). Good.

○また、充電状態から放電または電流零になる時には、ガッシングにより抵抗が大きくなることがある。このような場合は、「アイドリングストップの開始期間」(同時刻t10〜t12)は、上記「所定の期間」から除外してもよい。 ○ In addition, when the charged state is discharged or the current becomes zero, the resistance may increase due to gassing. In such a case, the "idling stop start period" (at the same time t10 to t12) may be excluded from the "predetermined period".

○上述した式(5)に基づいて総和誤差Emを最小化させることは、計算量が大きくなるため、計算量を削減したい場合には、計算内容を簡略化するとよい。例えば、直近の「クランキング中の期間」、「クランキングの後、充電に至るまでの期間」、および「アイドリングストップの開始期間」の3期間のセットデータを用いて、次の式(11)によって、V0,I0,R0を更新してもよい。
e(j)=V0×{F(Ia(j)/I0;α)− F(Ib(j)/I0;α)}+R0×(Ia(j)−Ib(j))−(Va(j)−Vb(j)),

V0(n+1)=V0(n)−ε×Σe(j)×{F(Ia(j)/I0;α)− F(Ib(j)/I0;α)},

R0(n+1)=R0(n)−ε×Σe(j)×{ Ia(j)−Ib(j)},

1/I0(n+1)=1/I0(n)−ε×V0(n)×Σe(j)×{F’(Ia(j)/I0;α)− F’(Ib(j)/I0;α)}
…式(11)
The minimization of the total error Em based on the above equation (5) increases the amount of calculation. Therefore, if it is desired to reduce the amount of calculation, the content of calculation may be simplified. For example, the following formula (11) is used by using the set data of the latest three periods of “period during cranking”, “period after cranking until charging”, and “starting period of idling stop”. May update V0, I0, R0.
e(j)=V0×{F(Ia(j)/I0;α)−F(Ib(j)/I0;α)}+R0×(Ia(j)−Ib(j))−(Va(j )-Vb(j)),

V0(n+1)=V0(n)−ε×Σe(j)×{F(Ia(j)/I0;α)−F(Ib(j)/I0;α)},

R0(n+1)=R0(n)-ε×Σe(j)×{ Ia(j)-Ib(j)},

1/I0(n+1)=1/I0(n)−ε×V0(n)×Σe(j)×{F′(Ia(j)/I0; α)−F′(Ib(j)/I0; α)}
... Formula (11)

式(11)は、Σ|e(j)|2が例えば1e-6以下になるまで複数回繰り返す。εは予め定められた微小定数(例えば1e-3)としてもよいし、εはアップデート回数nの逆数としてもよい。V0,I0,R0の初期値は前回のアップデート時の値をそのま使用してもよい。また、αも変化させる場合には式(11)でなく、式(5)をαとI0で偏微分して最急降下またはニュートン法を用いて計算させてもよい。ここでFと、αとI0によるFの偏微分値とは、予め数値的に計算してテーブル等に保持してもよい。 Expression (11) is repeated a plurality of times until Σ|e(j)| 2 becomes, for example, 1e −6 or less. ε may be a predetermined minute constant (for example, 1e −3 ) or ε may be the reciprocal of the update count n. As the initial values of V0, I0, and R0, the values at the time of the previous update may be used as they are. In addition, when α is also changed, the equation (5) may be partially differentiated by α and I0 instead of the equation (11), and the steepest descent or the Newton method may be used for the calculation. Here, F and the partial differential value of F by α and I0 may be numerically calculated in advance and held in a table or the like.

○上述した式(11)は、V0,I0,R0の三者を若干ずつ変化させるものであったが、これに代えて、横方向スケーリング電流I0を若干ずつ変化させ、I0からV0,R0を求めるようにしてもよい。その一例を式(12)に示す。式(12)においては、I0を固定の元とし、最小二乗法でR0,V0を求めるものである。また、式(12)は、R0,V0の二次元連立方程式のため、該連立方程式を解くことでR0,V0を求める。 The equation (11) described above slightly changes the three values of V0, I0, and R0. Instead, the lateral scaling current I0 is changed slightly to change I0 to V0, R0. You may ask. An example is shown in formula (12). In equation (12), R0 and V0 are obtained by the least squares method with I0 as a fixed element. Since the equation (12) is a two-dimensional simultaneous equation of R0 and V0, R0 and V0 are obtained by solving the simultaneous equations.

Figure 0006701936
Figure 0006701936

○上記各実施形態においては、高さスケーリング抵抗R0は可変であることとしたが、例えば、蓄電池10が鉛蓄電池である場合、高さスケーリング抵抗R0は主として金属鉛と二酸化鉛によるものと考えることができる。この場合、高さスケーリング抵抗R0を温度Tの関数として同定し、V0,I0を漸化式に基づいて同定してもよい。より具体的には、これは上式(11)において高さスケーリング抵抗R0を更新しない、ということであるから、上式(12)に代えて、下式(13)を適用するとよい。 In each of the above embodiments, the height scaling resistance R0 is variable, but for example, when the storage battery 10 is a lead storage battery, it is considered that the height scaling resistance R0 is mainly due to metallic lead and lead dioxide. You can In this case, the height scaling resistor R0 may be identified as a function of temperature T, and V0, I0 may be identified based on a recurrence formula. More specifically, this means that the height scaling resistor R0 is not updated in the above equation (11), so the following equation (13) may be applied instead of the above equation (12).

Figure 0006701936
Figure 0006701936

○上記各実施形態においては、式(7)、式(8)に基づいてクランキング電流Icを算出する際、分極抵抗値は無視していた。しかし、分極抵抗値を加味したほうが望ましい場合もあるため、分極抵抗値を加味した計算方法について述べる。クランキング時には、車両1,2の車種にもよるが、放電電流が300[A]程度になる。その際、分極によって生じるインピーダンスは、近似的に抵抗成分のみと考えることができる。 In each of the above embodiments, the polarization resistance value was ignored when calculating the cranking current Ic based on the equations (7) and (8). However, in some cases, it is desirable to add the polarization resistance value. Therefore, the calculation method in which the polarization resistance value is added will be described. At the time of cranking, the discharge current is about 300 [A], although it depends on the types of vehicles 1 and 2. At that time, the impedance generated by the polarization can be approximately considered to be only the resistance component.

その際の分極抵抗値をrとすると、「r×クランキング電流Ic」が、次回のクランキング時における非定常開放電圧OCVの誤差になる。これは、クランキングによって電圧Vが最低電圧となるとき、実績電流Ir、推定電流Ie、抵抗関数R(I)を用いると、下式(14)によって分極抵抗値rを表すことができる。

r=R(I)×(Ie/Ir−1) …式(14)
Assuming that the polarization resistance value at that time is r, “r×cranking current Ic” becomes an error of the unsteady open circuit voltage OCV at the next cranking. When the actual current Ir, the estimated current Ie, and the resistance function R(I) are used when the voltage V becomes the minimum voltage by cranking, the polarization resistance value r can be expressed by the following equation (14).

r=R(I)×(Ie/Ir−1) Equation (14)

従って、クランキング後に式(14)に基づいて分極抵抗値rを求め、次回のクランキング時には、上述した式(7)に代えて、下式(15)に基づいてクランキング電流Icを推定するとよい。

R(Ic)×Ic+(r+r0)×Ic=OCV …式(15)

なお、式(15)において、r0はスタータ抵抗値、rはクランキング時の分極抵抗値、OCVは非定常開放電圧である。もしくは、“クランキング時最低電圧補正電圧=OCV推定値×定数1+クランキング中の電荷×定数2+定数3”としてもよい。定数1、定数2、定数3は過去のクランキング時のデータより最小二乗で推定してもよい。クランキング時最低電圧補正電圧の過去実績値とは、クランキング開始電圧―クランキング中最低電圧とし、クランキング中の電荷は、クランキング開始から最低クランキング電圧を与えるまでの電流積分とする。この場合、推定SOFは、式(10)にクランキング時最低電圧補正電圧を加えたものとして出力させる。
Therefore, the polarization resistance value r is obtained based on the equation (14) after cranking, and the cranking current Ic is estimated based on the following equation (15) instead of the above equation (7) at the next cranking. Good.

R(Ic)×Ic+(r+r0)×Ic=OCV Equation (15)

In equation (15), r0 is the starter resistance value, r is the polarization resistance value during cranking, and OCV is the unsteady open circuit voltage. Alternatively, “minimum voltage correction voltage during cranking=OCV estimated value×constant 1+charge during cranking×constant 2+constant 3” may be used. The constant 1, the constant 2, and the constant 3 may be estimated by least squares from the data of past cranking. The past actual value of the minimum voltage correction voltage during cranking is the cranking start voltage-the minimum voltage during cranking, and the charge during cranking is the current integration from the start of cranking to the application of the minimum cranking voltage. In this case, the estimated SOF is output as the equation (10) to which the minimum voltage correction voltage during cranking is added.

○上記各実施形態において、電池監視装置30またはECU15はSOC、SOF等を演算したが、これらに加えてSOH(State Of Health)を算出するようにしてもよい。ここで、SOHとは蓄電池10の劣化状態を表す指標であり、「(満充電容量/初期満充電容量)×100%」で定義される。SOHの計算方法としては、例えば特開2005−259624号公報に掲載されたものを適用するとよい。 In each of the above embodiments, the battery monitoring device 30 or the ECU 15 calculates SOC, SOF, etc., but in addition to these, SOH (State Of Health) may be calculated. Here, SOH is an index indicating the deterioration state of the storage battery 10, and is defined by “(full charge capacity/initial full charge capacity)×100%”. As a method of calculating SOH, for example, the method disclosed in JP-A-2005-259624 may be applied.

○上記各実施形態においては、関数F(x;α)およびその微分である関数F’(x;α)を演算によって求めたが、関数F(x;α)およびF’(x;α)は、テーブルとして、ROM35(図2参照)に記憶させてもよい。定数αを「0.69」に固定した場合における関数F(x)および関数F’(x)のグラフを図8(a),(b)に示す。なお、これらのグラフを表すテーブルには、離散的な値を記憶させ、線形補間またはスプライン補間等を用いて関数F(x)または関数F’(x)を求めるようにしてもよい。 In each of the above embodiments, the function F(x;α) and the derivative thereof, the function F′(x;α), are obtained by calculation. However, the functions F(x;α) and F′(x;α) are obtained. May be stored in the ROM 35 (see FIG. 2) as a table. Graphs of the function F(x) and the function F'(x) when the constant α is fixed to "0.69" are shown in FIGS. It should be noted that discrete values may be stored in the tables representing these graphs, and the function F(x) or the function F'(x) may be obtained by using linear interpolation, spline interpolation, or the like.

この場合、下式(16)の漸化式によってクランキング電流Icを求めるとよい。

Ic(n+1)=Ic(n)−{V0×F(Ic(n)/I0)+(r0+R0)×Ic(n)−OCV}/{V0×F’(Ic(n)/I0)/I0+(r0+R0)}
…式(16)
In this case, the cranking current Ic may be obtained by the recurrence formula of the following formula (16).

Ic(n+1)=Ic(n)-{V0*F(Ic(n)/I0)+(r0+R0)*Ic(n)-OCV}/{V0*F'(Ic(n)/I0)/I0+ (R0+R0)}
... Formula (16)

○また、抵抗関数R(I)をアップデートする急峻変化条件として、「|ε(I)/ΔI|+|ε(V)/ΔV|<δ/2を満たすこと」を採用してもよい。ここでΔIは、現在の測定タイミングにおける電流Iと前回の(1サンプリング周期前の)電流Iとの偏差である。また、ε(I)は、電流センサ32の誤差であり、例えば0.1[A]である。また、ε(V)は、電圧センサ31の誤差であり、例えば、30[mV]である。誤差ε(I),ε(V)は、量子化誤差、ゲイン誤差、ホワイトノイズ等を含む。但し、オフセット誤差は、計測値の差分でキャンセルされるため、特に考慮しなくてもよい。 Further, “satisfying |ε(I)/ΔI|+|ε(V)/ΔV|<δ/2” may be adopted as the abrupt change condition for updating the resistance function R(I). Here, ΔI is the deviation between the current I at the current measurement timing and the previous current I (one sampling cycle before). Further, ε(I) is an error of the current sensor 32 and is, for example, 0.1 [A]. Further, ε(V) is an error of the voltage sensor 31 and is, for example, 30 [mV]. The errors ε(I) and ε(V) include quantization error, gain error, white noise, and the like. However, since the offset error is canceled by the difference between the measured values, it need not be particularly considered.

また、δは|ΔV/ΔI|の目標誤差であり、例えば5%にするとよい。例えば、ε(I)=0.1[A]、ε(V)=30[mV]、目標誤差δ=0.05とすると、「|0.1/ΔI|+|0.03/ΔV|<0.025」となるとき、急峻変化条件を満たすものと判定される。換言すると、「|0.1/ΔI|+|0.03/ΔV|≧0.025」となる場合のデータを使用すると、抵抗関数R(I)の誤差が大きくなる。但し、目標誤差δは、状況に応じて、10%にしてもよく、20%にしてもよい。   Further, δ is a target error of |ΔV/ΔI|, which may be set to 5%, for example. For example, assuming that ε(I)=0.1 [A], ε(V)=30 [mV], and target error δ=0.05, “|0.1/ΔI|+|0.03/ΔV| When <0.025”, it is determined that the sharp change condition is satisfied. In other words, if the data in the case of “|0.1/ΔI|+|0.03/ΔV|≧0.025” is used, the error of the resistance function R(I) becomes large. However, the target error δ may be 10% or 20% depending on the situation.

○また、電圧センサ31の誤差ε(V)が小さい場合には、誤差ε(V)を無視し、電流センサ32のε(I)に着目して、抵抗関数R(I)のアップデート条件を定めてもよい。すなわち、「|ε(I)/ΔI|<δ/2を満たすこと」を急峻変化条件として採用してもよい。例えば、誤差ε(I)が0.1[A]であって、目標誤差δを0.01としたとき、「|ΔI|>20[A]」が急峻変化条件になる。換言すると、「|ΔI|≦20[A]」となる場合のデータを使用すると、抵抗関数R(I)の誤差が大きくなる。この場合も、目標誤差δは、状況に応じて、10%にしてもよく、20%にしてもよい。 Further, when the error ε(V) of the voltage sensor 31 is small, the error ε(V) is ignored, and attention is paid to ε(I) of the current sensor 32 to set the update condition of the resistance function R(I). May be set. That is, “meeting |ε(I)/ΔI|<δ/2” may be adopted as the abrupt change condition. For example, when the error ε(I) is 0.1 [A] and the target error δ is 0.01, “|ΔI|>20 [A]” is a sharp change condition. In other words, if the data in the case of “|ΔI|≦20 [A]” is used, the error of the resistance function R(I) becomes large. Also in this case, the target error δ may be 10% or 20% depending on the situation.

○上記各実施形態においては、測定タイミング間の電流Iの電流変化量ΔIを用いて急峻変化条件を満たしたか否かを判定したが、微分回路を設けて電流Iの微分値を出力し、「この微分値が所定値を超えたこと」を急峻変化条件としてもよい。 In each of the above-described embodiments, it is determined whether or not the steep change condition is satisfied using the current change amount ΔI of the current I between the measurement timings. However, a differentiating circuit is provided to output the differential value of the current I. The condition that the differential value has exceeded the predetermined value may be used as the abrupt change condition.

○上記各実施形態におけるECU15、電池監視装置30のハードウエアは一般的なコンピュータによって実現できるため、図3,図4に示したフローチャートに係るプログラム等を記憶媒体に格納し、または伝送路を介して頒布してもよい。 Since the hardware of the ECU 15 and the battery monitoring device 30 in each of the above-described embodiments can be realized by a general computer, the programs according to the flowcharts shown in FIG. 3 and FIG. You may distribute it.

○図3,図4に示した処理は、上記実施形態ではプログラムを用いたソフトウエア的な処理として説明したが、その一部または全部をASIC(Application Specific Integrated Circuit;特定用途向けIC)、あるいはFPGA(field-programmable gate array)等を用いたハードウエア的な処理に置き換えてもよい。 The processing shown in FIGS. 3 and 4 has been described as software processing using a program in the above embodiment, but a part or all of the processing is performed by an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), or It may be replaced with hardware-like processing using an FPGA (field-programmable gate array) or the like.

[構成・効果の総括]
以上のように、各実施形態における電池状態検出装置(15,30)は、
蓄電池(10)に流れる電流(I)または蓄電池(10)の電圧(V)が、所定時間内に所定値を超える変化があった旨の急峻変化条件を満たしているか否かを判定する急峻変化条件判定部(301)と、
急峻変化条件が満たされていることを条件として、蓄電池(10)の内部抵抗の電流(I)に対する関数である抵抗関数(R(I))を同定する抵抗関数同定部(302)と、
同定された抵抗関数(R(I))を用いて、蓄電池(10)に特定負荷(14a)が接続された際の電流(I)である特定電流(Ic)を算出する特定電流算出部(304)と、
を有することを特徴とする。
これにより、急峻変化条件が生じた場合に抵抗関数(R(I))を同定することができ、精密な抵抗関数(R(I))を得ることによって蓄電池の状態を正確に推定できる。
[Summary of composition and effects]
As described above, the battery state detection device (15, 30) in each embodiment is
An abrupt change that determines whether or not the current (I) that flows in the storage battery (10) or the voltage (V) of the storage battery (10) satisfies the abrupt change condition that the change exceeds a predetermined value within a predetermined time. A condition determination unit (301),
A resistance function identification unit (302) that identifies a resistance function (R(I)) that is a function of the internal resistance of the storage battery (10) with respect to the current (I), provided that the abrupt change condition is satisfied.
Using the identified resistance function (R(I)), a specific current calculation unit (calculates a specific current (Ic) that is a current (I) when the specific load (14a) is connected to the storage battery (10) ( 304),
It is characterized by having.
With this, the resistance function (R(I)) can be identified when a sharp change condition occurs, and the state of the storage battery can be accurately estimated by obtaining a precise resistance function (R(I)).

また、特定負荷(14a)は、車両(1,2)に搭載されたエンジン(11)を始動するものであり、
特定電流(Ic)は、車両(1,2)が停止した際にエンジン(11)を停止させ、しかる後にエンジン(11)を始動した場合に特定負荷(14a)に流れる電流であり、
電池状態検出装置(15,30)は、
特定電流(Ic)に基づいて、エンジン(11)を始動した際の電圧(V)の推定値である電圧推定値(SOF)を算出する電圧推定部(306)と、
電圧推定値(SOF)に基づいて、起動中のエンジン(11)の停止の可否、または停止しているエンジン(11)の始動の要否を判定するエンジン制御部(15)と、
をさらに有することを特徴とする。
これにより、エンジン(11)の停止の可否、または、停止しているエンジン(11)の始動の要否を適切に判定することができる。
The specific load (14a) starts the engine (11) mounted on the vehicle (1, 2),
The specific current (Ic) is a current flowing through the specific load (14a) when the engine (11) is stopped when the vehicle (1, 2) is stopped and then the engine (11) is started,
The battery state detection device (15, 30) is
A voltage estimation unit (306) that calculates an estimated voltage value (SOF) that is an estimated value of the voltage (V) when the engine (11) is started, based on the specific current (Ic),
An engine control unit (15) for determining whether or not the engine (11) being started can be stopped or whether or not the stopped engine (11) needs to be started based on the estimated voltage value (SOF);
Is further included.
This makes it possible to appropriately determine whether or not the engine (11) can be stopped or whether or not the stopped engine (11) needs to be started.

また、急峻変化条件判定部(301)は、
エンジン(11)の始動を開始した後に電流(I)に極小値が現れるまでの期間(t2〜t4)、電流(I)に極小値が現れた後に電流(I)が零になるまでの期間(t4〜t6)、または、エンジン(11)が停止された後に電流(I)が零になるまでの期間(t10〜t12)のうち、一または複数の期間において、急峻変化条件を満たしたものと判定する
ことを特徴とする。
これにより、適切な期間内に抵抗関数(R(I))を同定することができる。
In addition, the abrupt change condition determination unit (301)
The period until the minimum value appears in the current (I) after starting the engine (11) (t2 to t4), and the period until the current (I) becomes zero after the minimum value appears in the current (I). (T4 to t6), or one of a plurality of periods (t10 to t12) until the current (I) becomes zero after the engine (11) has been stopped, satisfying the sharp change condition It is characterized by determining.
Thereby, the resistance function (R(I)) can be identified within an appropriate period.

また、抵抗関数同定部(302)は、抵抗関数(R(I))を、バトラーボルマー式に基づいて算出し、
スケーリング電流(I0)と、スケーリング電圧(V0)と、スケーリング抵抗(R0)とを抵抗関数(R(I))のパラメータとし、スケーリング抵抗(R0)によって求めた電圧降下と実際の電圧降下との偏差(E)を求める機能と、
スケーリング電流(I0)を、偏差(E)に比例した値(微小値)で更新し、偏差(E)の二乗和(Em)が最小になるようにスケーリング電圧(V0)と、スケーリング抵抗(R0)と、スケーリング電流(I0)とを求める機能と、
を有することを特徴とする。
これにより、正確なスケーリング電圧(V0)、スケーリング抵抗(R0)およびスケーリング電流(I0)を求めることができる。
The resistance function identification unit (302) calculates the resistance function (R(I)) based on the Butler-Volmer equation,
The scaling current (I0), the scaling voltage (V0), and the scaling resistance (R0) are used as parameters of the resistance function (R(I)), and the voltage drop obtained by the scaling resistance (R0) and the actual voltage drop are The function to obtain the deviation (E),
The scaling current (I0) is updated with a value (small value) proportional to the deviation (E), and the scaling voltage (V0) and the scaling resistance (R0) are set so that the sum of squares (Em) of the deviation (E) is minimized. ) And a scaling current (I0),
It is characterized by having.
As a result, the accurate scaling voltage (V0), scaling resistance (R0) and scaling current (I0) can be obtained.

また、特定電流算出部(304)は、蓄電池(10)の非定常開放電圧(OCV)を推定する機能と、非定常開放電圧(OCV)に基づいて特定電流(Ic)を算出する機能と、特定電流(Ic)に基づいて、蓄電池(10)に特定負荷(14a)が接続された際の蓄電池(10)の電圧推定値(SOF)を算出する機能と、
を有することを特徴とする
これにより、エンジン(11)の停止の可否、または、停止しているエンジン(11)の始動の要否を適切に判定することができる。
The specific current calculation unit (304) has a function of estimating the unsteady open circuit voltage (OCV) of the storage battery (10) and a function of calculating a specific current (Ic) based on the unsteady open circuit voltage (OCV). A function of calculating an estimated voltage value (SOF) of the storage battery (10) when the specific load (14a) is connected to the storage battery (10) based on the specific current (Ic);
Thus, it is possible to appropriately determine whether or not the engine (11) can be stopped or whether or not the stopped engine (11) needs to be started.

また、特定電流算出部(304)は、非定常開放電圧(OCV)を、現在の電圧(V)と、現在の電流(I)と、バトラーボルマー式と、スケーリング抵抗(R0)とに基づいて推定する
ことを特徴とする。
これにより、非定常開放電圧(OCV)を正確に推定することができる。
Further, the specific current calculation unit (304) calculates the unsteady open circuit voltage (OCV) based on the current voltage (V), the current (I), the Butler-Volmer equation, and the scaling resistance (R0). It is characterized by estimating it.
This allows the unsteady open circuit voltage (OCV) to be accurately estimated.

また、特定電流算出部(304)は、特定負荷(14a)に蓄電池(10)を接続した際の蓄電池(10)の電圧(V)と、特定負荷(14a)に流れた実際の電流(I)とに基づいて、特定負荷(14a)の抵抗値である特定負荷抵抗値(r0)を算出する機能を有する
ことを特徴とする。
これにより、特定負荷抵抗値(r0)を正確に算出することができ、蓄電池(10)の状態をより正確に検出することができる。
In addition, the specific current calculation unit (304), the voltage (V) of the storage battery (10) when the storage battery (10) is connected to the specific load (14a), and the actual current (I) flowing through the specific load (14a). ) And a specific load resistance value (r0) that is a resistance value of the specific load (14a).
As a result, the specific load resistance value (r0) can be accurately calculated, and the state of the storage battery (10) can be detected more accurately.

また、特定電流算出部(304)は、特定負荷(14a)に蓄電池(10)を接続した際に蓄電池(10)に流れる電流(I)と、事前に求めた特定電流(Ic)とに基づいて、蓄電池(10)の分極抵抗値(r)を求める機能と、
分極抵抗値(r)に基づいて、次回に特定負荷(14a)を蓄電池(10)に接続する際の特定電流(Ic)の推定値を更新する
ことを特徴とする。
これにより、特定電流(Ic)を正確に推定でき、蓄電池(10)の状態をより正確に検出することができる。
Further, the specific current calculation unit (304) is based on the current (I) flowing through the storage battery (10) when the storage battery (10) is connected to the specific load (14a) and the specific current (Ic) obtained in advance. The function of obtaining the polarization resistance value (r) of the storage battery (10),
Based on the polarization resistance value (r), the estimated value of the specific current (Ic) when connecting the specific load (14a) to the storage battery (10) next time is updated.
Thereby, the specific current (Ic) can be accurately estimated, and the state of the storage battery (10) can be detected more accurately.

1,2 車両
10 蓄電池
11 エンジンン
12 発電機
14 補記負荷
14a スタータ(特定負荷)
15 ECU(エンジン制御部、電池状態検出装置)
30 電池監視装置(電池状態検出装置)
301 急峻変化条件判定部(急峻変化条件判定手段)
302 抵抗関数同定部(抵抗関数同定手段)
304 クランキング電流算出部(特定電流算出部、特定電流算出手段)
306 電圧推定部(電圧推定手段)
ΔIth (閾値)
I0 横方向スケーリング電流(スケーリング電流)
Ic クランキング電流(特定電流)
r0 スタータ抵抗値(特定負荷抵抗値)
1, 2 vehicle 10 storage battery 11 engine 12 generator 14 supplementary load 14a starter (specific load)
15 ECU (engine control unit, battery state detection device)
30 Battery monitoring device (battery status detection device)
301 abrupt change condition determination unit (abrupt change condition determination means)
302 resistance function identification unit (resistance function identification means)
304 Cranking current calculator (specific current calculator, specific current calculator)
306 Voltage estimating unit (voltage estimating means)
ΔIth (threshold)
I0 Horizontal scaling current (scaling current)
Ic cranking current (specific current)
r0 Starter resistance value (specific load resistance value)

Claims (12)

蓄電池に流れる電流または前記蓄電池の電圧が、所定時間内に所定値を超える変化があった旨の急峻変化条件を満たしているか否かを判定する急峻変化条件判定部と、
前記急峻変化条件が満たされていることを条件として、前記蓄電池の内部抵抗の前記電流に対する関数である抵抗関数を同定する抵抗関数同定部と、
同定された前記抵抗関数を用いて、前記蓄電池に特定負荷が接続された際の前記電流である特定電流を算出する特定電流算出部と、
を有し、
前記抵抗関数同定部は、
縦、横方向のスケーリングを調整するスケーリング電流と、縦、横方向のスケーリングを調整するスケーリング電圧と、高さ方向のスケーリングを調整するスケーリング抵抗とを前記抵抗関数のパラメータとし、前記スケーリング抵抗によって求めた電圧降下と実際の電圧降下との偏差を求める機能と、
前記スケーリング電流を、前記偏差に比例した値で更新し、前記偏差の二乗和が最小になるように前記スケーリング電圧と、前記スケーリング抵抗と、前記スケーリング電流とを求める機能と、
を有することを特徴とする電池状態検出装置。
A sharp change condition determination unit that determines whether or not the current flowing through the storage battery or the voltage of the storage battery satisfies a sharp change condition indicating that there is a change exceeding a predetermined value within a predetermined time.
A resistance function identification unit that identifies a resistance function that is a function of the internal resistance of the storage battery with respect to the current, provided that the abrupt change condition is satisfied,
Using the identified resistance function, a specific current calculation unit that calculates a specific current that is the current when a specific load is connected to the storage battery,
Have
The resistance function identification unit,
Scaling current for adjusting vertical/horizontal scaling, scaling voltage for adjusting vertical/horizontal scaling, and scaling resistor for adjusting vertical scaling are parameters of the resistance function, and are calculated by the scaling resistor . And the function to find the deviation between the actual voltage drop and
A function of updating the scaling current with a value proportional to the deviation, and obtaining the scaling voltage , the scaling resistor, and the scaling current so that the sum of squares of the deviation is minimized,
A battery state detection device comprising:
前記特定負荷は、車両に搭載されたエンジンを始動するものであり、
前記特定電流は、前記車両が停止した際に前記エンジンを停止させ、しかる後に前記エンジンを始動した場合に前記特定負荷に流れる前記電流であり、
前記特定電流に基づいて、前記エンジンを始動した際の前記電圧の推定値である電圧推定値を算出する電圧推定部と、
前記電圧推定値に基づいて、起動中の前記エンジンの停止の可否、または停止している前記エンジンの始動の要否を判定するエンジン制御部と、
をさらに有することを特徴とする請求項1に記載の電池状態検出装置。
The specific load is to start an engine mounted on the vehicle,
The specific current is the current that flows into the specific load when the engine is stopped when the vehicle is stopped and the engine is subsequently started,
A voltage estimation unit that calculates a voltage estimation value that is an estimation value of the voltage when the engine is started, based on the specific current,
An engine control unit that determines, based on the estimated voltage value, whether or not the engine that is being started can be stopped, or whether or not the engine that is stopped needs to be started.
The battery state detection device according to claim 1, further comprising:
前記急峻変化条件判定部は、
前記エンジンの始動を開始した後に前記電流に極小値が現れるまでの期間、前記電流に前記極小値が現れた後に前記電流が零になるまでの期間、または、前記エンジンが停止された後に前記電流が零になるまでの期間のうち、一または複数の期間において、前記急峻変化条件を満たしたものと判定する
ことを特徴とする請求項2に記載の電池状態検出装置。
The abrupt change condition determination unit,
A period until a minimum value appears in the current after starting the engine, a period until the current becomes zero after the minimum value appears in the current, or the current after the engine is stopped. The battery state detection device according to claim 2, wherein it is determined that the abrupt change condition is satisfied in one or a plurality of periods until the value becomes zero.
前記抵抗関数同定部は、前記抵抗関数を、バトラーボルマー式に基づいて算出する
ことを特徴とする請求項3に記載の電池状態検出装置。
The battery state detection device according to claim 3, wherein the resistance function identification unit calculates the resistance function based on a Butler-Volmer equation.
前記特定電流算出部は、前記蓄電池の非定常開放電圧を推定する機能と、前記非定常開放電圧に基づいて前記特定電流を算出する機能と、前記特定電流に基づいて、前記蓄電池に前記特定負荷が接続された際の前記蓄電池の電圧推定値を算出する機能と、
を有することを特徴とする請求項1に記載の電池状態検出装置。
The specific current calculation unit, a function of estimating the unsteady open circuit voltage of the storage battery, a function of calculating the specific current based on the unsteady open circuit voltage, based on the specific current, the specific load on the storage battery. A function of calculating an estimated voltage value of the storage battery when is connected,
The battery state detection device according to claim 1, further comprising:
前記特定電流算出部は、前記非定常開放電圧を、現在の前記電圧と、現在の前記電流と、バトラーボルマー式と、前記スケーリング抵抗とに基づいて推定する
ことを特徴とする請求項5に記載の電池状態検出装置。
The specific current calculation unit estimates the unsteady open circuit voltage based on the current voltage, the current, the Butler-Volmer formula, and the scaling resistor. The battery state detection device described.
前記特定電流算出部は、前記特定負荷に前記蓄電池を接続した際の前記蓄電池の前記電圧と、前記特定負荷に流れた実際の前記電流とに基づいて、前記特定負荷の抵抗値である特定負荷抵抗値を算出する機能を有する
ことを特徴とする請求項6に記載の電池状態検出装置。
The specific current calculation unit, based on the voltage of the storage battery when the storage battery is connected to the specific load, and the actual current flowing in the specific load, a specific load that is a resistance value of the specific load. The battery state detecting device according to claim 6, having a function of calculating a resistance value.
前記特定電流算出部は、前記特定負荷に前記蓄電池を接続した際に前記蓄電池に流れる前記電流と、事前に求めた前記特定電流とに基づいて、前記蓄電池の分極抵抗値を求める機能と、
前記分極抵抗値に基づいて、次回に前記特定負荷を前記蓄電池に接続する際の前記特定電流の推定値を更新する
ことを特徴とする請求項6に記載の電池状態検出装置。
The specific current calculation unit, a function of obtaining a polarization resistance value of the storage battery, based on the current flowing in the storage battery when the storage battery is connected to the specific load, and the specific current obtained in advance,
The battery state detection device according to claim 6, wherein the estimated value of the specific current when the specific load is connected to the storage battery next time is updated based on the polarization resistance value.
前記急峻変化条件は、0.1秒以下の期間内に、前記蓄電池に流れる前記電流に20アンペア以上の変化が生じたという条件である
ことを特徴とする請求項1に記載の電池状態検出装置。
The battery state detection device according to claim 1, wherein the abrupt change condition is a condition that a change of 20 amperes or more occurs in the current flowing through the storage battery within a period of 0.1 second or less. ..
蓄電池と、
前記蓄電池を適宜充電するエンジンと、
前記蓄電池に流れる電流または前記蓄電池の電圧が、所定の急峻変化条件を満たしているか否かを判定する急峻変化条件判定部と、
前記急峻変化条件が満たされていることを条件として、前記蓄電池の内部抵抗の前記電流に対する関数である抵抗関数を同定する抵抗関数同定部と、
同定された前記抵抗関数を用いて、前記蓄電池に特定負荷が接続された際の前記電流である特定電流を算出する特定電流算出部と、
を有し、
前記抵抗関数同定部は、
縦、横方向のスケーリングを調整するスケーリング電流と、縦、横方向のスケーリングを調整するスケーリング電圧と、高さ方向のスケーリングを調整するスケーリング抵抗とを前記抵抗関数のパラメータとし、前記スケーリング抵抗によって求めた電圧降下と実際の電圧降下との偏差を求める機能と、
前記スケーリング電流を、前記偏差に比例した値で更新し、前記偏差の二乗和が最小になるように前記スケーリング電圧と、前記スケーリング抵抗と、前記スケーリング電流とを求める機能と、
を有することを特徴とする車両。
Storage battery,
An engine that appropriately charges the storage battery,
A current flowing through the storage battery or a voltage of the storage battery, a sharp change condition determination unit that determines whether or not a predetermined sharp change condition is satisfied,
A resistance function identification unit that identifies a resistance function that is a function of the internal resistance of the storage battery with respect to the current, provided that the abrupt change condition is satisfied,
Using the identified resistance function, a specific current calculation unit that calculates a specific current that is the current when a specific load is connected to the storage battery,
Have
The resistance function identification unit,
Scaling current for adjusting vertical/horizontal scaling, scaling voltage for adjusting vertical/horizontal scaling, and scaling resistor for adjusting vertical scaling are parameters of the resistance function, and are calculated by the scaling resistor . And the function to find the deviation between the actual voltage drop and
A function of updating the scaling current with a value proportional to the deviation, and obtaining the scaling voltage , the scaling resistor, and the scaling current so that the sum of squares of the deviation is minimized,
A vehicle having:
コンピュータを、
蓄電池に流れる電流または前記蓄電池の電圧が、所定の急峻変化条件を満たしているか否かを判定する急峻変化条件判定手段、
前記急峻変化条件が満たされていることを条件として、前記蓄電池の内部抵抗の前記電流に対する関数である抵抗関数を同定する抵抗関数同定手段、
同定された前記抵抗関数を用いて、前記蓄電池に特定負荷が接続された際の前記電流である特定電流を算出する特定電流算出手段、
として機能させ、
前記抵抗関数同定手段を、
縦、横方向のスケーリングを調整するスケーリング電流と、縦、横方向のスケーリングを調整するスケーリング電圧と、高さ方向のスケーリングを調整するスケーリング抵抗とを前記抵抗関数のパラメータとし、前記スケーリング抵抗によって求めた電圧降下と実際の電圧降下との偏差を求める手段、
前記スケーリング電流を、前記偏差に比例した値で更新し、前記偏差の二乗和が最小になるように前記スケーリング電圧と、前記スケーリング抵抗と、前記スケーリング電流とを求める手段、
として機能させるためのプログラム。
Computer,
The current flowing through the storage battery or the voltage of the storage battery determines a sharp change condition, which determines whether or not the sharp change condition is determined.
Resistance function identification means for identifying a resistance function that is a function of the internal resistance of the storage battery with respect to the current, provided that the abrupt change condition is satisfied,
Using the identified resistance function, a specific current calculation means for calculating a specific current which is the current when a specific load is connected to the storage battery,
Function as
The resistance function identification means,
Scaling current for adjusting vertical/horizontal scaling, scaling voltage for adjusting vertical/horizontal scaling, and scaling resistor for adjusting vertical scaling are parameters of the resistance function, and are calculated by the scaling resistor . Means for obtaining the deviation between the voltage drop and the actual voltage drop,
Means for updating the scaling current with a value proportional to the deviation, and obtaining the scaling voltage , the scaling resistor, and the scaling current so that the sum of squares of the deviation is minimized,
Program to function as.
蓄電池に流れる電流または前記蓄電池の電圧が、所定の急峻変化条件を満たしているか否かを判定する過程と、
前記急峻変化条件が満たされていることを条件として、前記蓄電池の内部抵抗の前記電流に対する関数である抵抗関数を同定する抵抗関数同定過程と、
同定された前記抵抗関数を用いて、前記蓄電池に特定負荷が接続された際の前記電流である特定電流を算出する過程と、
を有し、
前記抵抗関数同定過程は、
縦、横方向のスケーリングを調整するスケーリング電流と、縦、横方向のスケーリングを調整するスケーリング電圧と、高さ方向のスケーリングを調整するスケーリング抵抗とを前記抵抗関数のパラメータとし、前記スケーリング抵抗によって求めた電圧降下と実際の電圧降下との偏差を求める過程と、
前記スケーリング電流を、前記偏差に比例した値で更新し、前記偏差の二乗和が最小になるように前記スケーリング電圧と、前記スケーリング抵抗と、前記スケーリング電流とを求める過程と、
を有することを特徴とする電池状態検出方法。
A process of determining whether or not the current flowing through the storage battery or the voltage of the storage battery satisfies a predetermined sharp change condition,
A resistance function identification step of identifying a resistance function that is a function of the internal resistance of the storage battery with respect to the current, provided that the abrupt change condition is satisfied,
Using the identified resistance function, a step of calculating a specific current that is the current when a specific load is connected to the storage battery,
Have
The resistance function identification process is
Scaling current for adjusting vertical/horizontal scaling, scaling voltage for adjusting vertical/horizontal scaling, and scaling resistor for adjusting vertical scaling are parameters of the resistance function, and are calculated by the scaling resistor . And the process of obtaining the deviation between the actual voltage drop and
Updating the scaling current with a value proportional to the deviation, and obtaining the scaling voltage , the scaling resistor, and the scaling current so that the sum of squares of the deviation is minimized,
A battery state detecting method comprising:
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