JP6287582B2 - 車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置 - Google Patents
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Description
車両内には主機モータによる負荷2が搭載されている。この負荷2には二次電池3のセル群から電力供給されている。二次電池3はリチウムイオン電池などによる。電圧値測定部4が二次電池3のセルの電圧値を測定するために設けられており、温度測定部5が二次電池3の温度を測定するために設けられる。また、電流値測定部7が負荷2に流れる電流を測定するために設けられる。
本実施形態によれば、演算部8は、測定電流値i(t)が過渡的に変化する変化タイミング以降に取得される測定電圧値v(t)について、測定電圧値v(t)を部分的に間引いて有効データDを決定した後、非線形最小2乗法により誤差の2乗の総和を最小値とするように等価回路モデル9のパラメータ(抵抗R0…Rnの抵抗値、コンデンサC1…Cnの容量値)を推定している。特に、演算部8は、RC並列回路12aの時定数τ1…τnに応じて設定された高周波領域RN1及び低周波領域RN2に分割し、各領域RN1及びRN2(並びにRN3)において有効データDを決定している。これにより、極力正確なフィッティング関数F1を求めることができ、車両の実走行中に等価回路モデル9のパラメータを高精度で推定でき、充電状態SOCを精度良く算出できる。
前述実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に示す変形又は拡張が可能である。
前述実施形態のパラメータ算出方法は、例えば車両停車時、車両減速(急減速)時、エンジン停止時、車両発進(急発進)時、エンジン始動時、などにおいて、二次電池3に流れる電流値i(t)が急変化するタイミング前後の特性を利用して等価回路モデル9のパラメータを算出できる。なお、電流が過渡的(例えばステップ状)に変化したときに、極めて短時間でこの過渡的変化が繰り返された場合は、必要なデータを取得することができない場合もある。このような場合には、図3に示す充電状態SOCの算出処理を実施しないようにしても良い。また、例えば、図3に示す処理に適用した場合には、短時間で過渡的変化が繰り返された場合には、演算部8がステップS11においてNOと判定するが、この場合、第3所定数(<第2所定数)以上のデータが取得された場合にステップS14に移行して推定方法Cを用いてパラメータを推定し、第3所定数未満のデータしか取得されなかったときには、パラメータを推定することなく図3に示す処理を抜けるようにすると良い。すると、ステップS16の充電状態SOCの算出処理を実施しないようにすることができる。
Claims (16)
- 車両に搭載された二次電池(3)に流れる電流を測定する電流値測定部(7)と、
前記二次電池にかかる電圧を測定する電圧値測定部(4)と、
前記二次電池が互いに異なる時定数を有する複数のRC並列回路(12a)が等価回路モデル(9)に置換された状態で、前記電流値測定部(7)の測定電流データ及び前記電圧値測定部(4)の測定電圧データに応じて前記二次電池(3)の等価回路モデル(9)のパラメータを推定する推定部(8)と、を備え、
前記推定部(8)は、前記電流値測定部(7)による測定電流データが過渡的に変化する変化タイミング以降に取得される前記測定電圧データを部分的に間引いて有効データを決定した後、前記有効データを用いて所定のフィッティング手法により前記等価回路モデル(9)のパラメータを推定することを特徴とする車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置。 - 請求項1記載の車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置において、
前記推定部(8)は、規則的に単調増加する関数に応じた時間間隔をサンプリング間隔として前記有効データを決定することを特徴とする車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置。 - 請求項1または2に記載の車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置において、
前記推定部(8)は、前記RC並列回路(12a)の時定数に応じた周波数領域(RN1,RN2,RN3,…)を設定し、当該設定領域毎にサンプリング間隔を変更して前記有効データを決定することを特徴とする車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置。 - 請求項3記載の車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置において、
前記推定部(8)は、前記周波数領域のうち高周波領域(RN1)から低周波領域(RN2、RN3、…)に向かうにしたがって前記有効データを少なくするように決定することを特徴とする車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置。 - 請求項4記載の車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置において、
前記電圧値測定部(4)の測定電圧データについて前記電流値測定部(7)による測定電流データが過渡的に変化したタイミングから第1所定数以上のデータ数を取得したか否か判定する第1判定手段(8)を備え、
前記推定部(8)は、
前記RC並列回路(12a)の時定数に応じた周波数領域(RN1,RN2,RN3,…)を設定し、当該設定領域毎にサンプリング間隔を変更して前記有効データを決定し、
前記第1判定手段(8)により第1所定数以上のデータ数が取得されたと判定されたことを条件として前記低周波領域のデータを間引き処理して前記低周波領域の有効データの数と前記高周波領域の有効データの数との割合を修正処理し当該処理後の有効データを用いて前記等価回路モデル(9)のパラメータを推定することを特徴とする車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置。 - 請求項4記載の車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置において、
前記電圧値測定部(4)の測定電圧データについて前記電流値測定部(7)による測定電流データが過渡的に変化したタイミングから第1所定数以上のデータ数を取得したか否か判定する第1判定手段(8)を備え、
前記推定部(8)は、
前記RC並列回路(12a)の時定数に応じた周波数領域(RN1,RN2,RN3,…)を設定し、当該設定領域毎にサンプリング間隔を変更して前記有効データを決定し、
前記第1判定手段により第1所定数以上のデータ数が取得されていないと判定されたことを条件として前記低周波領域のデータを間引き処理して前記低周波領域の有効データの数と前記高周波領域の有効データの数との割合を修正処理し最低周波数領域(RN2c)のデータを密とし、当該処理後の有効データを用いて前記等価回路モデル(9)のパラメータを推定することを特徴とする車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置。 - 請求項1〜6の何れか一項に記載の車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置において、
前記推定部(8)は、前記測定電圧データを部分的に間引いて有効データを決定した後、前記有効データについて誤差の重み付け係数を設定し、前記重み付け係数に応じて重み付けされた誤差を用いて所定のフィッティング手法により前記等価回路モデルのパラメータを推定することを特徴とする車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置。 - 車両に搭載された二次電池(3)に流れる電流を測定する電流値測定部(7)と、
前記二次電池にかかる電圧を測定する電圧値測定部(4)と、
前記二次電池が互いに異なる時定数を有する複数のRC並列回路(12a)が等価回路モデル(9)に置換された状態で、前記電流値測定部(7)の測定電流データ及び前記電圧値測定部(4)の測定電圧データに応じて前記二次電池(3)の等価回路モデル(9)のパラメータを推定する推定部(8)と、を備え、
前記推定部(8)は、前記電流値測定部(7)による測定電流データが過渡的に変化する変化タイミング以降に取得される前記測定電圧データについて前記RC並列回路(12a)の時定数に応じた複数の周波数領域(RN1,RN2,RN3,…)を設定し、前記複数の周波数領域間のデータ数の割合を修正し、当該周波数領域の誤差の重み付け係数を設定し、前記重み付け係数に応じて重み付けされた誤差を用いて、所定のフィッティング手法により前記等価回路モデル(9)のパラメータを推定することを特徴とする車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置。 - 請求項7または8記載の車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置において、
前記推定部(8)は、前記誤差の重み付け係数を設定するときに、規則的に単調減少する関数に応じて重み付け係数を設定することを特徴とする車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置。 - 請求項7〜9の何れか一項に記載の車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置において、
前記推定部(8)は、前記RC並列回路(12a)の時定数に応じた周波数領域(RN1,RN2,RN3,…)を設定し、当該設定された周波数領域毎に前記誤差の重み付け係数を設定することを特徴とする車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置。 - 請求項10記載の車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置において、
前記推定部(8)は、前記周波数領域のうち高周波領域(RN1)から低周波領域(RN2、RN3、…)に向かうにしたがって前記誤差の重み付け係数を少なくするように設定することを特徴とする車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置。 - 請求項8記載の車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置において、
前記推定部(8)は、前記RC並列回路(12a)の時定数に応じた周波数領域(RN1,RN2,RN3,…)を設定し、当該設定領域毎に前記誤差の重み付け係数を変更設定し、
前記電圧値測定部(4)の測定電圧データについて前記電流値測定部(7)による測定電流データが過渡的に変化したタイミングから第1所定数以上のデータ数を取得したか否か判定する第1判定手段を備え、
前記推定部(8)は、前記第1判定手段により第1所定数以上多いと判定されたことを条件として、前記周波数領域のうち高周波領域(RN1)から低周波領域(RN2、RN3、…)に向かうにしたがって誤差の重み付け係数を少なくすることを特徴とする車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置。 - 請求項8記載の車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置において、
前記推定部(8)は、前記RC並列回路(12a)の時定数に応じた周波数領域(RN1,RN2,RN3,…)を設定し、当該設定領域毎に前記誤差の重み付け係数を変更設定し、
前記電圧値測定部の測定電圧データについて前記電流値測定部による測定電流データが過渡的に変化したタイミングから第1所定数以上のデータ数を取得したか否か判定する第1判定手段と、
前記電圧値測定部の測定電圧データについて前記電流値測定部による測定電流データが過渡的に変化したタイミングから高周波領域のデータ数に比較して低周波領域のデータ数が第2所定数以上多いか否か判定する第2判定手段と、を備え、
前記推定部(8)は、前記第1判定手段によりデータ数が第1所定数未満と判定され且つ前記第2判定手段により高周波領域のデータ数に比較して低周波領域のデータ数が第2所定数未満と判定されたことを条件として、前記高周波領域の誤差に対して前記低周波領域の誤差の少なくとも一部を重くするように重み付け処理して前記等価回路モデル(9)のパラメータを推定することを特徴とする車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置。 - 請求項8記載の車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置において、
前記電圧値測定部の測定電圧データについて前記電流値測定部による測定電流データが過渡的に変化したタイミングから第1所定数以上のデータ数を取得したか否か判定する第1判定手段(8)と、
前記電圧値測定部の測定電圧データについて前記電流値測定部による測定電流データが過渡的に変化したタイミングから高周波領域のデータ数に比較して低周波領域のデータ数が第2所定数以上多いか否か判定する第2判定手段と、を備え、
前記推定部(8)は、
前記RC並列回路(12a)の時定数に応じた周波数領域(RN1,RN2,RN3,…)を設定し、当該設定領域毎に前記誤差の重み付け係数を変更設定し、
前記第1判定手段により第1所定数以上のデータ数が取得されていないと判定され且つ前記第2判定手段により高周波領域のデータ数に比較して低周波領域のデータ数が第2所定数以上と判定されたことを条件として、前記低周波領域(RN2)のうち最低周波数領域(RN2c)の測定電圧データの誤差の重み付け係数を重くして前記等価回路モデル(9)のパラメータを推定することを特徴とする車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置。 - 請求項8〜14の何れか一項に記載の車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置において、
前記推定部(8)は、前記重み付け係数に応じて重み付けされた誤差を部分的に間引いて有効誤差を決定し、この有効誤差を用いて所定のフィッティング手法により前記等価回路モデル(9)のパラメータを推定することを特徴とする車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置。 - 請求項1〜15の何れか一項に記載の車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置において、
前記所定のフィッティング手法として非線形最小2乗法により誤差の2乗の総和を最小値とするようにフィッティングすることを特徴とする車両用二次電池の等価回路のパラメータ推定装置。
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