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JP7705756B2 - BATTERY STATE ESTIMATION METHOD AND BATTERY STATE ESTIMATION DEVICE - Google Patents
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JP7705756B2 - BATTERY STATE ESTIMATION METHOD AND BATTERY STATE ESTIMATION DEVICE - Google Patents

BATTERY STATE ESTIMATION METHOD AND BATTERY STATE ESTIMATION DEVICE Download PDF

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Description

本発明は、電池状態推定方法及び電池状態推定装置に関する。 The present invention relates to a battery state estimation method and a battery state estimation device.

通常、電池(セル)の充電率(SOC)は、セルの充放電電流、端子電池及び表面温度を用いて推定する。 The state of charge (SOC) of a battery (cell) is usually estimated using the cell's charge and discharge current, terminal battery and surface temperature.

例えば、充放電していない時のセル端子電圧(開回路電圧(OCV))とSOCとは、密接な関係があることから、OCVを計測してSOCに変換する方法がある。また、OCV、抵抗及び分極(抵抗及びコンデンサの並列接続)を用いたセル等価回路モデルを用いて、充放電中のセル端子電圧(閉回路電圧(CCV))からOCVを求めてSOCに変換する方法もある。他の方法としては、OCVの計測または算出をし、初期のSOCを求めた後、充放電電流を積算してSOCを演算する方法がある。 For example, since there is a close relationship between the cell terminal voltage (open circuit voltage (OCV)) when not charging or discharging and the SOC, one method is to measure the OCV and convert it to SOC. Another method is to use a cell equivalent circuit model that uses the OCV, resistance, and polarization (resistor and capacitor connected in parallel) to calculate the OCV from the cell terminal voltage (closed circuit voltage (CCV)) during charging and discharging, and then convert it to SOC. Another method is to measure or calculate the OCV, find the initial SOC, and then integrate the charge and discharge current to calculate the SOC.

これらのSOC推定では、電流及び電圧のセンシング誤差が大きいと、SOCの誤差が大きくなる。 In these SOC estimations, if the current and voltage sensing errors are large, the SOC error will be large.

特許文献1には、二次電池の充放電電流及び端子電圧を検出し、電流オフセットを推定し、該電流オフセットにより検出された充放電電流を補正して二次電池の充電状態を推定する装置であって、所定の測定モデルにより二次電池の端子電圧を推定し、推定された端子電圧と、検出された端子電圧との誤差を用いて、推定された電流オフセットの第1補正値を算出し、第1補正値を用いて、推定された電流オフセットを補正するものが開示されている。また、特許文献1には、所定の測定モデルは、二次電池の分極電圧の等価回路モデルに基づくこと、拡張カルマンフィルタを用いることが開示されている。 Patent document 1 discloses an apparatus that detects the charge/discharge current and terminal voltage of a secondary battery, estimates a current offset, and corrects the detected charge/discharge current using the current offset to estimate the state of charge of the secondary battery, estimating the terminal voltage of the secondary battery using a predetermined measurement model, calculating a first correction value for the estimated current offset using the error between the estimated terminal voltage and the detected terminal voltage, and correcting the estimated current offset using the first correction value. Patent document 1 also discloses that the predetermined measurement model is based on an equivalent circuit model of the polarization voltage of the secondary battery, and that an extended Kalman filter is used.

特許第5616464号公報Patent No. 5616464

特許文献1に記載の二次電池の充電状態推定装置においては、電池が劣化した場合については考慮されていない。 The secondary battery charge state estimation device described in Patent Document 1 does not take into account cases where the battery has deteriorated.

通常、電池が劣化すると、容量が減少し、電池の内部抵抗も大きくなるため、セル等価回路の抵抗、分極等の値も変動する。このため、従来法では、SOCの推定精度が低くなる。よって、充放電中における電池の劣化を考慮したSOCの推定については、精度の観点から改善の余地がある。 Normally, when a battery deteriorates, its capacity decreases and its internal resistance increases, causing the resistance and polarization values of the cell equivalent circuit to fluctuate. This results in low accuracy in estimating the SOC with conventional methods. Therefore, there is room for improvement in terms of accuracy when estimating the SOC, taking into account battery deterioration during charging and discharging.

本発明の目的は、電池の充電時と放電時とで電流が異なる場合においても、高精度にSOCを推定することにある。 An object of the present invention is to estimate the SOC with high accuracy even when the current differs between when the battery is charged and when it is discharged .

本発明の電池状態推定方法は、カルマンフィルタ演算部、電池等価回路モデル記録部及びシステムノイズ共分散算出部を有する装置を用いて電池の状態を推定する方法であって、カルマンフィルタ演算部が、電池に設置された電圧センサ、電流センサ及び温度センサの計測値と、電池等価回路モデル記録部に記録されている電池等価回路モデルと、を用いて、電池の充電率及び容量劣化率と、電流センサの電流オフセットと、電池等価回路モデルで設定されている電池の内部抵抗と、を逐次推定する工程と、システムノイズ共分散算出部が、カルマンフィルタ演算部で用いる設定値であるシステムノイズ共分散値を、電池の充電時の推定に用いる場合と電池の放電時の推定に用いる場合とで変更する工程と、を含み、システムノイズ共分散値は、電流オフセット及び内部抵抗のシステムノイズ共分散値を含み、電流オフセット及び内部抵抗のシステムノイズ共分散値は、放電時には、充電時に比べて小さくする。 The battery state estimation method of the present invention is a method for estimating the state of a battery using an apparatus having a Kalman filter calculation unit, a battery equivalent circuit model recording unit, and a system noise covariance calculation unit, and includes a step in which the Kalman filter calculation unit sequentially estimates the charging rate and capacity deterioration rate of the battery, the current offset of the current sensor, and the internal resistance of the battery set in the battery equivalent circuit model using measurement values of a voltage sensor, a current sensor, and a temperature sensor installed on the battery and a battery equivalent circuit model recorded in the battery equivalent circuit model recording unit, and a step in which the system noise covariance calculation unit changes the system noise covariance value, which is a setting value used in the Kalman filter calculation unit, between when used for estimation during charging of the battery and when used for estimation during discharging of the battery, and the system noise covariance value includes the system noise covariance value of the current offset and the internal resistance, and the system noise covariance value of the current offset and the internal resistance is made smaller during discharging than during charging.

本発明によれば、電池の充電時と放電時とで電流が異なる場合においても、高精度にSOCを推定することができる。 According to the present invention, even when the current during charging and discharging of the battery is different , the SOC can be estimated with high accuracy.

実施形態1の電池状態推定装置を示す構成図である。1 is a configuration diagram showing a battery state estimating device according to a first embodiment; 図1の状態推定部552を示す構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram showing a state estimation unit 552 of FIG. 1. CCVを算出する際に用いる電池等価回路モデルを示す回路構成図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing a battery equivalent circuit model used when calculating a CCV. 実施形態1の電池状態推定方法を示すフロー図である。FIG. 2 is a flow diagram showing a battery state estimation method according to the first embodiment. 実施形態2の電池状態推定装置を示す構成図である。FIG. 11 is a configuration diagram showing a battery state estimating device according to a second embodiment.

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。 Embodiments of the present disclosure will be described below with reference to the drawings.

(実施形態1)
図1は、実施形態1の電池状態推定装置を示す構成図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a configuration diagram showing a battery state estimating device according to a first embodiment.

本図においては、電池状態推定装置500は、カルマンフィルタ演算部510、電池等価回路モデル記録部520、システムノイズ共分散算出部530及び電池劣化検知部540から構成されている。カルマンフィルタ演算部510は、状態推定部552及び誤差分散算出部554を含む。 In this figure, the battery state estimation device 500 is composed of a Kalman filter calculation unit 510, a battery equivalent circuit model recording unit 520, a system noise covariance calculation unit 530, and a battery deterioration detection unit 540. The Kalman filter calculation unit 510 includes a state estimation unit 552 and an error variance calculation unit 554.

カルマンフィルタ演算部510には、電池100(セル)の端子電圧CCV(閉回路電圧)を計測する電圧センサ200、電池100の充放電電流Iを計測する電流センサ300、及び電池100の温度Tを計測する温度センサ400からの計測値が入力される。状態推定部552は、これらの入力から、電池100のSOC(充電率)、SOH(容量劣化率)、電流センサ300の電流誤差オフセット値であるIo、及び電池等価回路モデル内の抵抗R0のそれぞれのゲインを逐次推定する。また、誤差分散算出部554は、ゲインの推定の際、誤差分散を推定する。なお、電池等価回路モデルは、「セル等価回路モデル」とも呼ぶ。 The Kalman filter calculation unit 510 receives as input the measured values from the voltage sensor 200, which measures the terminal voltage CCV (closed circuit voltage) of the battery 100 (cell), the current sensor 300, which measures the charge/discharge current I of the battery 100, and the temperature sensor 400, which measures the temperature T of the battery 100. From these inputs, the state estimation unit 552 sequentially estimates the SOC (charge rate) and SOH (capacity degradation rate) of the battery 100, Io, which is the current error offset value of the current sensor 300, and the gain of the resistor R0 in the battery equivalent circuit model. In addition, the error variance calculation unit 554 estimates the error variance when estimating the gain. The battery equivalent circuit model is also called a "cell equivalent circuit model."

カルマンフィルタ演算部510は、上記の推定値を用いて、電池100のSOC及びSOHを計算し出力する。 The Kalman filter calculation unit 510 uses the above estimated values to calculate and output the SOC and SOH of the battery 100.

図2は、図1のカルマンフィルタ演算部510の状態推定部552の構成を示したものである。 Figure 2 shows the configuration of the state estimation unit 552 of the Kalman filter calculation unit 510 in Figure 1.

図2に示すように、状態推定部は、SOC推定部511、SOH推定部512、Io推定部513、RoG推定部514、Q推定部515、CCV推定部516、Qのカルマンゲイン推定部521、SOCのカルマンゲイン推定部522、Ioのカルマンゲイン推定部523、及びRoGのカルマンゲイン推定部524を有する。ここで、Qは、セルの満充電容量である。RoGは、セルの等価回路モデルにおける内部抵抗である。 As shown in FIG. 2, the state estimation unit has an SOC estimation unit 511, an SOH estimation unit 512, an Io estimation unit 513, an RoG estimation unit 514, a Q estimation unit 515, a CCV estimation unit 516, a Q Kalman gain estimation unit 521, an SOC Kalman gain estimation unit 522, an Io Kalman gain estimation unit 523, and an RoG Kalman gain estimation unit 524. Here, Q is the full charge capacity of the cell. RoG is the internal resistance in the equivalent circuit model of the cell.

状態推定部には、各センサからI、T及びVが入力される。そして、I、T及びVを用いて推定されたSOC、SOH、Io及びRoGが出力される。これらの推定に際しては、所定のカルマンゲインが推定され用いられる。 The state estimation unit receives I, T, and V from each sensor. It then outputs SOC, SOH, Io, and RoG estimated using I, T, and V. A predetermined Kalman gain is estimated and used when making these estimates.

SOC、SOH、Io及びRoGは、下記式(1)~(4)を用いて逐次計算して求める。 SOC, SOH, Io, and RoG are calculated sequentially using the following formulas (1) to (4).

Figure 0007705756000001
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Figure 0007705756000002
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Figure 0007705756000003
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Figure 0007705756000004
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ここで、Qiniは、セルの新品時の容量である。単位はAhである。また、GsocはSOCのカルマンゲイン、GqはQのカルマンゲイン、GioはIoのカルマンゲイン、GrogはRoGのカルマンゲインである。これらのカルマンゲインは、カルマンフィルタ演算部510(図1)で逐次算出される。また、tは電圧、電流、温度のセンシング周期またはSOC、SOH、Io、RoGの演算周期であり、例えば1秒毎だとt=1となる。 Here, Qini is the capacity of the new cell. The unit is Ah. Gsoc is the Kalman gain of SOC, Gq is the Kalman gain of Q, Gio is the Kalman gain of Io, and Grog is the Kalman gain of RoG. These Kalman gains are calculated sequentially by the Kalman filter calculation unit 510 (Figure 1). t is the sensing period of voltage, current, and temperature, or the calculation period of SOC, SOH, Io, and RoG. For example, if every second, then t=1.

図3は、CCVを算出する際に用いる電池等価回路モデルを示したものである。 Figure 3 shows the battery equivalent circuit model used to calculate CCV.

図1の電池等価回路モデル記録部520には、予めSOC、T毎に電池等価回路のパラメータとして、OCV、電池等価回路を構成する抵抗の値R0、R1、R2、及びコンデンサの時定数τ1、τ2のマップを記録しておく。そして、CCV推定部516に入力されるSOC、T及びRoGから電池パラメータを推定すると共に、入力される電流(I)及び電流オフセット(Io)からCCVを算出する。 In the battery equivalent circuit model recording unit 520 in FIG. 1, a map of the OCV, the resistance values R0, R1, and R2 constituting the battery equivalent circuit, and the capacitor time constants τ1 and τ2 are recorded in advance as parameters of the battery equivalent circuit for each SOC and T. Then, the battery parameters are estimated from the SOC, T, and RoG input to the CCV estimation unit 516, and the CCV is calculated from the input current (I) and current offset (Io).

算出されたCCVと、電圧センサで電池端子電圧を計測した電圧(V)との差分ΔCCVを求め、上記式(1)~(4)を用いて、カルマンゲイン(Gsoc、Gq、Gio、Grog)を乗算した値をSOC、Q、Io、RoGにそれぞれ加えることにより、SOC、Q、Io、RoGを更新する。 The difference ΔCCV between the calculated CCV and the battery terminal voltage (V) measured by the voltage sensor is calculated, and the difference is multiplied by the Kalman gains (Gsoc, Gq, Gio, Grog) using the above formulas (1) to (4), and the SOC, Q, Io, and RoG are updated by adding the result to SOC, Q, Io, and RoG, respectively.

カルマンフィルタ演算部510(図1)で算出されるカルマンゲインGの算出式は、下記式(5)及び(6)のとおりである。 The calculation formula for the Kalman gain G calculated by the Kalman filter calculation unit 510 (Figure 1) is as shown in the following formulas (5) and (6).

Figure 0007705756000005
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Figure 0007705756000006
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式中、P^(k)は事前誤差共分散、P(k)は事後誤差共分散、A、bは状態を示す行列、Cは観測値を示す行列、σ は観測ノイズ共分散、σ はシステムノイズ共分散である。なお、事前、事後はそれぞれ、「最新のデータ」を利用する前(before)と後(after)を意味する。 In the formula, P^(k) is the prior error covariance, P(k) is the posterior error covariance, A and b are matrices indicating the state, C is a matrix indicating the observation value, σ w 2 is the observation noise covariance, and σ v 2 is the system noise covariance. Note that prior and posterior mean before and after using the "latest data", respectively.

各状態のカルマンゲインは、誤差共分散と共に逐次計算される。また、システムノイズ共分散は、図1のシステムノイズ共分散算出部530で、SOC、Q、Io、RoGの状態推定値毎に算出される。観測ノイズ共分散は、電池端子電圧を電圧センサ200(図1)で計測する時の共分散値であり、カルマンフィルタ演算部510において用いる設定値である。 The Kalman gain for each state is calculated sequentially together with the error covariance. In addition, the system noise covariance is calculated for each state estimate of SOC, Q, Io, and RoG by the system noise covariance calculation unit 530 in FIG. 1. The observation noise covariance is the covariance value when the battery terminal voltage is measured by the voltage sensor 200 (FIG. 1), and is the setting value used in the Kalman filter calculation unit 510.

このようにして、カルマンフィルタ演算部510によりSOC、SOH、Io、RoGを逐次推定する。 In this way, the Kalman filter calculation unit 510 sequentially estimates SOC, SOH, Io, and RoG.

しかしながら、電池の劣化に伴い、図3の電池等価回路モデル内のパラメータが変動するため、SOC及びSOHの推定精度が低下する。 However, as the battery deteriorates, the parameters in the battery equivalent circuit model in Figure 3 fluctuate, decreasing the accuracy of estimating SOC and SOH.

これを防ぐために、電池の劣化を検知して、図1のシステムノイズ共分散算出部530のシステムノイズ共分散値を変更するように計算式のパラメータを設定する。言い換えると、システムノイズ共分散算出部530は、電池の劣化に応じて、カルマンフィルタ演算部510で用いる設定値であるシステムノイズ共分散値を変更する。 To prevent this, the parameters of the calculation formula are set so that battery degradation is detected and the system noise covariance value of the system noise covariance calculation unit 530 in FIG. 1 is changed. In other words, the system noise covariance calculation unit 530 changes the system noise covariance value, which is the setting value used in the Kalman filter calculation unit 510, in response to battery degradation.

上記式(5)及び(6)から、システムノイズ共分散値が変われば、カルマンゲインGが変わることがわかる。 From the above equations (5) and (6), we can see that if the system noise covariance value changes, the Kalman gain G changes.

具体的には、電池劣化検知部540において、カルマンフィルタ演算部510で推定するSOHを使用する。SOHは、新品電池であれば通常100%であり、劣化すると90%、80%と値が下がっていく。このため、所定のSOHになった時にシステムノイズ共分散値を変えるようにする。システムノイズ共分散値については、特に、電池等価回路モデルに影響を与えるIo及びRoGのシステムノイズ共分散値を大きくすることで、カルマンゲインが大となる。これにより得られたカルマンゲインを用いて、電池等価回路モデルのパラメータの補正(変更)をする。これにより、電池が劣化した場合においても、高精度にSOC及びSOHを推定することが可能となる。 Specifically, the battery degradation detection unit 540 uses the SOH estimated by the Kalman filter calculation unit 510. The SOH is normally 100% for a new battery, and as the battery deteriorates, the value drops to 90% and 80%. For this reason, the system noise covariance value is changed when a predetermined SOH is reached. With regard to the system noise covariance value, the Kalman gain is increased by increasing the system noise covariance values of Io and RoG, which affect the battery equivalent circuit model in particular. The Kalman gain obtained in this way is used to correct (change) the parameters of the battery equivalent circuit model. This makes it possible to estimate the SOC and SOH with high accuracy even when the battery is deteriorated.

まとめると、電池100の劣化は、電池100の容量(又はSOH)の減少、電池100の実際の内部抵抗の上昇又は電池100の実際の使用時間に対応する値で表されるものである。これらの値のいずれかがその初期値に対して所定量変化したときには、システムノイズ共分散算出部530がシステムノイズ共分散値を大きくする。 In summary, the deterioration of the battery 100 is represented by a value corresponding to a decrease in the capacity (or SOH) of the battery 100, an increase in the actual internal resistance of the battery 100, or the actual usage time of the battery 100. When any of these values changes by a predetermined amount with respect to its initial value, the system noise covariance calculation unit 530 increases the system noise covariance value.

なお、システムノイズ共分散値の変更の頻度は、所定の期間内に1回変更するだけでもよいが、推定値の精度を向上する観点から、SOHの低下に伴い、段階的に複数回システム共分散値を変更してもよい。また、本実施形態においては、カルマンフィルタ演算部510で推定したSOHを使用して電池劣化の検知をする例を示しているが、これに限定されるものではなく、他の方法で電池劣化を検知してもよい。例えば、充放電電流の変動と電圧の変動とを計測し、電池の内部抵抗を算出し、内部抵抗の増大により電池の劣化を検知してもよい。また、電池の実際の使用時間をカウントし、使用時間で電池の劣化を検知してもよい。ここで、使用時間は、電池の放電時間若しくは充電時間、又は放電時間及び充電時間の和を意味する。 The frequency of changing the system noise covariance value may be only once within a predetermined period, but from the viewpoint of improving the accuracy of the estimated value, the system covariance value may be changed stepwise multiple times as the SOH decreases. In addition, in this embodiment, an example is shown in which battery deterioration is detected using the SOH estimated by the Kalman filter calculation unit 510, but this is not limited to this, and battery deterioration may be detected by other methods. For example, the fluctuations in the charging and discharging current and the fluctuations in the voltage may be measured, the internal resistance of the battery may be calculated, and battery deterioration may be detected by an increase in the internal resistance. In addition, the actual usage time of the battery may be counted, and battery deterioration may be detected based on the usage time. Here, the usage time means the discharge time or charge time of the battery, or the sum of the discharge time and the charge time.

まとめると、電池の劣化は、電池の容量の減少、電池の実際の内部抵抗の上昇又は電池の実際の使用時間に対応する値で表されるものである。これらの値のいずれかがその初期値に対して所定量変化したときには、システムノイズ共分散算出部530がシステムノイズ共分散値を大きくする。 In summary, battery degradation is represented by a value corresponding to a decrease in the battery capacity, an increase in the actual internal resistance of the battery, or the actual usage time of the battery. When any of these values changes by a predetermined amount from its initial value, the system noise covariance calculation unit 530 increases the system noise covariance value.

図4は、本実施形態の電池状態推定方法を示すフロー図である。 Figure 4 is a flow diagram showing the battery state estimation method of this embodiment.

本図においては、カルマンフィルタ演算部が、電池に設置された電圧センサ、電流センサ及び温度センサの計測値を受信する(工程S11)。そして、カルマンフィルタ演算部が、それらの計測値と、電池等価回路モデル記録部に記録されている電池等価回路モデルと、を用いて、電池のSOC及びSOHと、電流センサのIoと、電池等価回路モデルで設定されている電池のRoGと、を逐次推定する(工程S12)。 In this diagram, the Kalman filter calculation unit receives the measurement values of the voltage sensor, current sensor, and temperature sensor installed in the battery (step S11). Then, using these measurement values and the battery equivalent circuit model recorded in the battery equivalent circuit model recording unit, the Kalman filter calculation unit sequentially estimates the battery's SOC and SOH, the Io of the current sensor, and the battery's RoG set in the battery equivalent circuit model (step S12).

システムノイズ共分散算出部は、電池の劣化に応じて、カルマンフィルタ演算部で用いる設定値であるシステムノイズ共分散値を変更する(工程S13)。 The system noise covariance calculation unit changes the system noise covariance value, which is the setting value used in the Kalman filter calculation unit, in response to battery deterioration (step S13).

(実施形態2)
実施形態1では、システムノイズ共分散値を変更する条件として、電池の劣化に応じてとしたが、実施形態2では、電池への充電及び放電に基いてシステムノイズ共分散値を切替えることとしている。
(Embodiment 2)
In the first embodiment, the condition for changing the system noise covariance value is set according to the deterioration of the battery. In the second embodiment, however, the system noise covariance value is switched based on charging and discharging of the battery.

図5は、本実施形態の電池状態推定装置を示す構成図である。 Figure 5 is a configuration diagram showing the battery state estimation device of this embodiment.

本図においては、電池状態推定装置500は、図1の電池劣化検知部540を有しない。その代わりに、システムノイズ共分散算出部530は、電池100の充電時の推定に用いる場合と放電時の推定に用いる場合とで、システムノイズ共分散値を変更するように構成されている。言い換えると、システムノイズ共分散算出部530は、電池100の充電時の推定に用いる場合と放電時の推定に用いる場合とで、システムノイズ共分散値を異なる値とするように構成されている。 In this figure, the battery state estimation device 500 does not have the battery degradation detection unit 540 of FIG. 1. Instead, the system noise covariance calculation unit 530 is configured to change the system noise covariance value when used for estimation during charging of the battery 100 and when used for estimation during discharging. In other words, the system noise covariance calculation unit 530 is configured to set the system noise covariance value to a different value when used for estimation during charging of the battery 100 and when used for estimation during discharging.

電池で駆動する家電品、電気自動車などでは、通常、充電電流よりも放電電流が大きい。そのため、上記式(1)より、放電時には電流オフセットIoの影響は小さくなる。また、カルマンゲインも小さくした方がSOCの誤差は小さくなる。 In battery-powered home appliances, electric vehicles, and the like, the discharge current is usually greater than the charge current. Therefore, according to the above formula (1), the effect of the current offset Io during discharge is smaller. In addition, making the Kalman gain smaller also reduces the SOC error.

具体的には、放電時には、充電時に比べて、Io及びRoGのシステムノイズ共分散値を小さくする。これにより、高精度にSOC及びSOHを推定することが可能となる。 Specifically, the system noise covariance values of Io and RoG are made smaller during discharging compared to during charging. This makes it possible to estimate SOC and SOH with high accuracy.

100:電池、200:電圧センサ、300:電流センサ、400:温度センサ、500:電池状態推定装置、510:カルマンフィルタ演算部、511:SOC推定部、512:SOH推定部、513:Io推定部、514:RoG推定部、515:Q推定部、516:CCV推定部、520:電池等価回路モデル記録部、521:Qのカルマンゲイン推定部、522:SOCのカルマンゲイン推定部、523:Ioのカルマンゲイン推定部、524:RoGのカルマンゲイン推定部、530:システムノイズ共分散算出部、540:電池劣化検知部、552:状態推定部、554:誤差分散算出部。 100: Battery, 200: Voltage sensor, 300: Current sensor, 400: Temperature sensor, 500: Battery state estimation device, 510: Kalman filter calculation unit, 511: SOC estimation unit, 512: SOH estimation unit, 513: Io estimation unit, 514: RoG estimation unit, 515: Q estimation unit, 516: CCV estimation unit, 520: Battery equivalent circuit model recording unit, 521: Q Kalman gain estimation unit, 522: SOC Kalman gain estimation unit, 523: Io Kalman gain estimation unit, 524: RoG Kalman gain estimation unit, 530: System noise covariance calculation unit, 540: Battery deterioration detection unit, 552: State estimation unit, 554: Error variance calculation unit.

Claims (2)

カルマンフィルタ演算部、電池等価回路モデル記録部及びシステムノイズ共分散算出部を有する装置を用いて電池の状態を推定する方法であって、
前記カルマンフィルタ演算部が、前記電池に設置された電圧センサ、電流センサ及び温度センサの計測値と、前記電池等価回路モデル記録部に記録されている電池等価回路モデルと、を用いて、前記電池の充電率及び容量劣化率と、前記電流センサの電流オフセットと、前記電池等価回路モデルで設定されている前記電池の内部抵抗と、を逐次推定する工程と、
前記システムノイズ共分散算出部が、前記カルマンフィルタ演算部で用いる設定値であるシステムノイズ共分散値を、前記電池の充電時の推定に用いる場合と前記電池の放電時の推定に用いる場合とで変更する工程と、を含み、
前記システムノイズ共分散値は、前記電流オフセット及び前記内部抵抗のシステムノイズ共分散値を含み、
前記電流オフセット及び前記内部抵抗の前記システムノイズ共分散値は、放電時には、充電時に比べて小さくする、電池状態推定方法。
A method for estimating a state of a battery using a device having a Kalman filter calculation unit, a battery equivalent circuit model recording unit, and a system noise covariance calculation unit, comprising:
a step of the Kalman filter calculation unit sequentially estimating the charging rate and capacity deterioration rate of the battery, the current offset of the current sensor, and the internal resistance of the battery set in the battery equivalent circuit model, using measurement values of a voltage sensor, a current sensor, and a temperature sensor installed in the battery, and a battery equivalent circuit model recorded in the battery equivalent circuit model recording unit;
The system noise covariance calculation unit changes a system noise covariance value, which is a setting value used in the Kalman filter calculation unit, between a case where the system noise covariance value is used for estimation during charging of the battery and a case where the system noise covariance value is used for estimation during discharging of the battery,
the system noise covariance value includes a system noise covariance value of the current offset and the internal resistance;
The method for estimating a battery state, wherein the system noise covariance value of the current offset and the internal resistance is set to be smaller during discharging than during charging.
カルマンフィルタ演算部、電池等価回路モデル記録部及びシステムノイズ共分散算出部を有し、電池の状態を推定する装置であって、
前記カルマンフィルタ演算部は、前記電池に設置された電圧センサ、電流センサ及び温度センサの計測値と、前記電池等価回路モデル記録部に記録されている電池等価回路モデルと、を用いて、前記電池の充電率及び容量劣化率と、前記電流センサの電流オフセットと、前記電池等価回路モデルで設定されている前記電池の内部抵抗と、を逐次推定し、
前記システムノイズ共分散算出部は、前記カルマンフィルタ演算部で用いる設定値であるシステムノイズ共分散値を、前記電池の充電時の推定に用いる場合と前記電池の放電時の推定に用いる場合とで変更し、
前記システムノイズ共分散値は、前記電流オフセット及び前記内部抵抗のシステムノイズ共分散値を含み、
前記電流オフセット及び前記内部抵抗の前記システムノイズ共分散値は、放電時には、充電時に比べて小さくする、電池状態推定装置。
An apparatus for estimating a state of a battery, comprising a Kalman filter calculation unit, a battery equivalent circuit model recording unit, and a system noise covariance calculation unit,
the Kalman filter calculation unit sequentially estimates the charging rate and capacity deterioration rate of the battery, the current offset of the current sensor, and the internal resistance of the battery set in the battery equivalent circuit model, using measurement values of a voltage sensor, a current sensor, and a temperature sensor installed in the battery, and a battery equivalent circuit model recorded in the battery equivalent circuit model recording unit;
the system noise covariance calculation unit changes a system noise covariance value, which is a setting value used in the Kalman filter calculation unit, between a case where the system noise covariance value is used for estimation during charging of the battery and a case where the system noise covariance value is used for estimation during discharging of the battery;
the system noise covariance value includes a system noise covariance value of the current offset and the internal resistance;
The battery state estimation device, wherein the system noise covariance value of the current offset and the internal resistance is made smaller during discharging than during charging.
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