JP2009300362A - Soc calculation circuit, charge system, and soc calculation method - Google Patents
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Abstract
【課題】充放電電流値以外の要因によって二次電池の端子電圧が変動した場合であっても、SOCの算出精度が低下するおそれを低減することができるSOC算出回路、充電システム、及びSOC算出方法を提供する。
【解決手段】放電電流を積算することにより積算電流値を算出する電流積算部213と、端子電圧Vbから二次電池のSOCを推定することにより換算値SOCKを取得する処理を繰り返すSOC推定部214と、換算値SOCKに基づき二次電池のSOCを算出するSOC算出処理を繰り返すSOC算出部216と、積算電流値に基づいて、SOC算出部216により算出されるSOCの前回からの変化量を制限するための変動制限値SOCLを設定する制限値設定部215とを備え、SOC算出部216は、前回のSOCと今回のSOCとの差が、変動制限値SOCLの範囲内になるように、新たに二次電池のSOCを算出するようにした。
【選択図】図1An SOC calculation circuit, a charging system, and an SOC calculation capable of reducing the possibility that the SOC calculation accuracy is lowered even when the terminal voltage of the secondary battery fluctuates due to a factor other than the charge / discharge current value. Provide a method.
A current integrating unit 213 that calculates an integrated current value by integrating discharge currents, and an SOC estimating unit 214 that repeats a process of obtaining a converted value SOCK by estimating the SOC of a secondary battery from a terminal voltage Vb. And the SOC calculation unit 216 that repeats the SOC calculation process for calculating the SOC of the secondary battery based on the converted value SOCK, and the change amount of the SOC calculated by the SOC calculation unit 216 based on the integrated current value from the previous time is limited. And a limit value setting unit 215 that sets a fluctuation limit value SOCL for performing the calculation, and the SOC calculation unit 216 newly sets the difference between the previous SOC and the current SOC within the range of the fluctuation limit value SOCL. In addition, the SOC of the secondary battery was calculated.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、二次電池のSOCを算出するSOC算出回路、及びこれを用いた充電システムに関する。そして、SOC算出回路に利用されるSOC算出方法に関する。 The present invention relates to an SOC calculation circuit for calculating the SOC of a secondary battery, and a charging system using the same. And it is related with the SOC calculation method utilized for a SOC calculation circuit.
近年、二次電池は、太陽電池や発電装置と組み合わされ、電源システムとして広く利用されている。発電装置は、風力や水力といった自然エネルギーや内燃機関等の人工的な動力によって駆動される。このような二次電池を組み合わせた電源システムは、余剰な電力を二次電池に蓄積し、負荷装置が必要な時に二次電池から電力を供給することによって、エネルギー効率の向上を図っている。 In recent years, secondary batteries have been widely used as power supply systems in combination with solar batteries and power generation devices. The power generation device is driven by natural energy such as wind power or hydraulic power or artificial power such as an internal combustion engine. The power supply system combining such secondary batteries accumulates surplus power in the secondary battery and supplies power from the secondary battery when a load device is required, thereby improving energy efficiency.
このようなシステムの一例としては、太陽光発電システムが挙げられる。太陽光発電システムは、太陽光による発電量が、負荷装置の電力消費量に比べて大きい場合には、余剰電力で二次電池に充電を行う。逆に、発電量が負荷装置の消費電力より小さい場合には、不足の電力を補うために二次電池から電力を出力して、負荷装置を駆動する。 An example of such a system is a solar power generation system. When the amount of power generated by sunlight is larger than the power consumption of the load device, the solar power generation system charges the secondary battery with surplus power. On the other hand, when the power generation amount is smaller than the power consumption of the load device, power is output from the secondary battery to supplement the insufficient power, and the load device is driven.
このように、太陽光発電システムにおいては、従来利用されていなかった余剰電力を二次電池に蓄積できるため、二次電池を用いない電源システムに比べて、エネルギー効率を高めることができる。 As described above, in the solar power generation system, surplus power that has not been used in the past can be stored in the secondary battery, so that energy efficiency can be improved compared to a power supply system that does not use the secondary battery.
このような太陽光発電システムにおいては、二次電池が満充電になってしまうと余剰電力を充電できなくなって、損失が生じる。そこで、余剰電力を効率よく二次電池に充電するため、二次電池の充電状態(以下、SOC:State Of Charge)が100%とならないように、充電制御が行われている。また、必要なときに負荷装置を駆動できるように、SOCが0(ゼロ)%とならないようにも充電制御が行われている。具体的には、通常、二次電池においては、SOCが20%〜80%の範囲で推移するように充電制御が行われている。 In such a photovoltaic power generation system, if the secondary battery is fully charged, surplus power cannot be charged and a loss occurs. Therefore, in order to efficiently charge the secondary battery with surplus power, charge control is performed so that the state of charge of the secondary battery (hereinafter referred to as SOC: State Of Charge) does not become 100%. In addition, charging control is performed so that the SOC does not become 0 (zero)% so that the load device can be driven when necessary. Specifically, in a secondary battery, charge control is normally performed so that the SOC changes in a range of 20% to 80%.
また、エンジンとモータとを用いたハイブリット自動車(HEV;Hybrid Electric Vehicle)もこのような原理を利用している。HEVは、走行に必要な動力に対してエンジンからの出力が大きい場合には、余剰のエンジン出力で発電機を駆動し、二次電池を充電する。また、HEVは、車両の制動や減速時には、モータを発電機として利用することによって二次電池を充電する。 A hybrid electric vehicle (HEV) using an engine and a motor also uses such a principle. When the output from the engine is larger than the motive power required for traveling, the HEV drives the generator with the surplus engine output and charges the secondary battery. Further, the HEV charges the secondary battery by using the motor as a generator during braking or deceleration of the vehicle.
さらに、夜間電力の有効活用をした負荷平準化電源やプラグインハイブリット車も最近注目されている。負荷平準化電源は、電力消費が少なく、電力料金が安い夜間に二次電池に電力を貯蔵し、電力消費がピークとなる日中に、貯蔵した電力を活用するシステムである。電力の消費量を平滑化することにより、電力の発電量を一定にし、電力設備の効率的運用や設備投資の削減に貢献することを目的としている。 In addition, load leveling power sources and plug-in hybrid vehicles that make effective use of nighttime power have recently attracted attention. The load leveling power source is a system that stores power in a secondary battery at night when the power consumption is low and the power rate is low, and uses the stored power during the day when the power consumption peaks. The purpose is to make the power generation amount constant by smoothing the power consumption, and to contribute to the efficient operation of power facilities and the reduction of capital investment.
また、プラグインハイブリット車は夜間電力を活用し、燃費が悪い市街地走行時には二次電池から電力を供給するEV走行が主体に、長距離走行時には、エンジンとモータを活用したHEV走行を行うことにより、トータルのCO2の排出量削減を目的としている。 Plug-in hybrid vehicles use electric power at night, mainly for EV driving that supplies power from secondary batteries when driving in urban areas where fuel efficiency is poor, and for HEV driving that uses an engine and motor for long distance driving. The goal is to reduce total CO 2 emissions.
ところで、二次電池は使用するにつれて劣化し、容量が減少する。その二次電池のSOCを正確に把握することが重要である。例えば、二次電池のSOCを正確に把握できずに、二次電池が過充電されると、二次電池の寿命などの長期信頼性が損なわれることがある。そのため、使用している二次電池のSOCを精度よく判定し、充電制御を行うことが必要となる。 By the way, the secondary battery deteriorates as it is used, and its capacity decreases. It is important to accurately grasp the SOC of the secondary battery. For example, if the secondary battery is overcharged without accurately knowing the SOC of the secondary battery, long-term reliability such as the life of the secondary battery may be impaired. For this reason, it is necessary to accurately determine the SOC of the secondary battery being used and perform charge control.
SOCの判定方法としては、二次電池の端子電圧と、SOCとの間に相関関係があることを利用して、二次電池の端子電圧をSOCに換算する方法が広く用いられている。 As a method for determining the SOC, a method for converting the terminal voltage of the secondary battery into the SOC by using the correlation between the terminal voltage of the secondary battery and the SOC is widely used.
図7は、二次電池を一定の電流値で放電したときの、経過時間とSOCとの関係を示すグラフである。図7の横軸は時間(sec)、縦軸は二次電池のSOC(%)を示している。また、破線で示すグラフG1は、二次電池の実際のSOCを示すグラフであり、実線で示すグラフG2は、二次電池の端子電圧をSOCに換算することで算出されたSOCを示すグラフである。 FIG. 7 is a graph showing the relationship between elapsed time and SOC when the secondary battery is discharged at a constant current value. The horizontal axis in FIG. 7 indicates time (sec), and the vertical axis indicates the secondary battery SOC (%). Moreover, the graph G1 shown by a broken line is a graph showing the actual SOC of the secondary battery, and the graph G2 shown by a solid line is a graph showing the SOC calculated by converting the terminal voltage of the secondary battery into the SOC. is there.
一般的に、一定の電流で二次電池を放電する場合は、実際のSOCは、破線で示すように、時間の経過に従って単調に減少する。ところが、実線で示すように、実際のSOCは大きく変動していないにもかかわらず、端子電圧から換算されたSOCが短時間に大きく変動することがある。 In general, when a secondary battery is discharged with a constant current, the actual SOC decreases monotonously with the passage of time, as indicated by a broken line. However, as indicated by the solid line, the SOC converted from the terminal voltage may fluctuate greatly in a short time even though the actual SOC does not fluctuate greatly.
このようなSOCの換算値の変動は、例えば、二次電池の放電電流や充電電流が短時間で変動したときに、二次電池の内部抵抗で生じる電圧降下が変動し、端子電圧が変動する結果、端子電圧から換算されるSOCもまた、端子電圧の変動に伴って変動することから生じる。 For example, when the discharge current or charging current of the secondary battery fluctuates in a short time, the voltage drop caused by the internal resistance of the secondary battery fluctuates and the terminal voltage fluctuates. As a result, the SOC converted from the terminal voltage also arises from fluctuations accompanying fluctuations in the terminal voltage.
上述したように、二次電池のSOCは、二次電池の充放電を制御するために用いられているため、誤ったSOCが算出されたり、SOCの算出精度が低いと、二次電池の充放電を適切に制御することができず、二次電池の劣化が加速されて寿命が短くなったり、二次電池の長期的な信頼性が損なわれたりするおそれがある。 As described above, since the SOC of the secondary battery is used to control the charging / discharging of the secondary battery, if the erroneous SOC is calculated or the SOC calculation accuracy is low, the charging / discharging of the secondary battery is performed. Discharge cannot be appropriately controlled, and there is a possibility that the deterioration of the secondary battery is accelerated and the life is shortened, or the long-term reliability of the secondary battery is impaired.
このような正しいSOCの算出の重要性に鑑みて、例えば予め設定された基準値を超えてSOCが異常に大きく変動した場合、SOCの算出回路に不具合が発生したと判断する自己診断回路が設けられている場合もある。この場合、SOCの算出回路は正常に機能しているのに、例えば実際はSOCが1秒間に1%しか変動していないにもかかわらず、算出されたSOCの値が3%も変動したら、SOCの算出回路に不具合が発生したと誤認識されるおそれがある。 In view of the importance of calculating the correct SOC, for example, a self-diagnosis circuit is provided that determines that a malfunction has occurred in the SOC calculation circuit when the SOC fluctuates abnormally and greatly exceeds a preset reference value. In some cases. In this case, if the calculated SOC value fluctuates by 3% even though the SOC calculation circuit functions normally, for example, the SOC fluctuates by only 1% per second, the SOC There is a possibility that it is erroneously recognized that a problem has occurred in the calculation circuit.
このような問題を解決するために、例えばSOCの検知精度を向上する目的で、電池に流れる電流値に基づいてSOCの変動を制限する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。この提案によれば、SOCの変動を1%に制限すると、算出されたSOCが3%変動しても、SOCの変動は1%とみなす。 In order to solve such a problem, for example, for the purpose of improving the detection accuracy of the SOC, a method of limiting the fluctuation of the SOC based on the value of the current flowing through the battery has been proposed (for example, see Patent Document 1). . According to this proposal, if the variation of the SOC is limited to 1%, even if the calculated SOC varies by 3%, the variation of the SOC is regarded as 1%.
これにより、算出されるSOCの値は徐々に変動するので、SOC算出装置に不具合が発生したと誤認識されるおそれが低減され、一時的な端子電圧の変動によりSOC推定の精度が低下するおそれが低減されて、その後の充電制御への悪影響が低減されるようになっている。 As a result, the calculated SOC value gradually fluctuates, so that the possibility of erroneous recognition that a malfunction has occurred in the SOC calculation device is reduced, and the accuracy of SOC estimation may be reduced due to temporary terminal voltage fluctuations. Is reduced, and adverse effects on subsequent charging control are reduced.
図8は、端子電圧の変動が図7と同じである条件において、端子電圧から換算して得られたSOCを、変動の制限を行わない場合と変動範囲を1%以内に制限した場合とで比較したグラフである。変動の制限を行わない場合をグラフG2(実線)で示し、変動範囲を1%以内に制限した場合をグラフG3(破線)で示している。グラフG3で示すように、SOCの変動を制限することで、変動を制限しないグラフG2と比べて、図7に示す実際のSOC(グラフG1)からのずれが小さくなっていることが確認できる。
ところで、特許文献1に記載の技術では、二次電池の端子電圧から換算してSOCを算出する際の精度を向上させるために、充放電電流に基づいてSOCの変動制限を設定している。しかしながら、二次電池の端子電圧に影響を与える要因は、充放電電流値のみではなく、他の要因によっても二次電池の端子電圧が変動する。このように、充放電電流値以外の要因によって、二次電池の端子電圧が変動した場合、SOCの変動範囲を適切な値に設定することができなくなり、SOCの算出精度が低下するという不都合があった。
By the way, in the technique described in
本発明の目的は、充放電電流値以外の要因によって二次電池の端子電圧が変動した場合であっても、SOCの算出精度が低下するおそれを低減することができるSOC算出回路、充電システム、及びSOC算出方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide an SOC calculation circuit, a charging system, and an SOC calculation circuit that can reduce the possibility that the calculation accuracy of the SOC will decrease even when the terminal voltage of the secondary battery fluctuates due to factors other than the charge / discharge current value. And providing an SOC calculation method.
本発明に係るSOC算出回路は、二次電池の端子電圧を検出する電圧検出部と、前記二次電池に流れる電流を検出する電流検出部と、前記電流検出部によって検出される電流を積算することにより、積算電流値を算出する電流積算部と、前記電圧検出部によって検出される端子電圧から前記二次電池のSOCを推定することによりSOC推定値を取得する処理を繰り返すSOC推定部と、前記SOC推定部によって推定されたSOC推定値に基づき、前記二次電池のSOCを算出するSOC算出処理を繰り返すSOC算出部と、前記電流積算部によって算出された積算電流値に基づいて、前記SOC算出部により算出されるSOCの前回からの変化量を制限するための制限値を設定する制限値設定部とを備え、前記SOC算出部は、前回のSOC算出処理において算出されたSOCと今回のSOC算出処理において算出されるSOCとの差が、前記制限値設定部によって設定された制限値の範囲内になるように、今回のSOC算出処理において新たに前記二次電池のSOCを算出する。 An SOC calculation circuit according to the present invention integrates a voltage detection unit that detects a terminal voltage of a secondary battery, a current detection unit that detects a current flowing through the secondary battery, and a current detected by the current detection unit. A current integrating unit that calculates an integrated current value, and an SOC estimating unit that repeats a process of obtaining the SOC estimated value by estimating the SOC of the secondary battery from the terminal voltage detected by the voltage detecting unit, Based on the SOC estimation value estimated by the SOC estimation unit, an SOC calculation unit that repeats an SOC calculation process for calculating the SOC of the secondary battery, and the SOC based on the integrated current value calculated by the current integration unit A limit value setting unit for setting a limit value for limiting a change amount of the SOC calculated by the calculation unit from the previous time, and the SOC calculation unit includes the previous S In the current SOC calculation process, the difference between the SOC calculated in the C calculation process and the SOC calculated in the current SOC calculation process is within the limit value set by the limit value setting unit. The SOC of the secondary battery is calculated.
また、本発明に係るSOC算出方法は、前記二次電池に流れる電流を積算することにより、積算電流値を算出する電流積算工程と、前記二次電池の端子電圧から前記二次電池のSOCを推定することによりSOC推定値を取得する処理を繰り返すSOC推定工程と、前記推定されたSOC推定値に基づき、前記二次電池のSOCを算出するSOC算出処理を繰り返すSOC算出工程と、前記算出された積算電流値に基づいて、前記SOC算出工程において算出されるSOCの前回からの変化量を制限するための制限値を設定する制限値設定工程とを含み、前記SOC算出工程においては、前回のSOC算出処理において算出されたSOCと今回のSOC算出処理において算出されるSOCとの差が、前記制限値設定工程において設定された制限値の範囲内になるように、今回のSOC算出処理において新たに前記二次電池のSOCを算出する。 Further, the SOC calculation method according to the present invention includes a current integration step of calculating an integrated current value by integrating the current flowing through the secondary battery, and the SOC of the secondary battery from the terminal voltage of the secondary battery. An SOC estimation step that repeats a process of obtaining an estimated SOC value by estimating, an SOC calculation step that repeats an SOC calculation process that calculates an SOC of the secondary battery based on the estimated SOC estimate value, and the calculated A limit value setting step for setting a limit value for limiting the amount of change of the SOC calculated in the SOC calculation step from the previous time based on the accumulated current value. In the SOC calculation step, The difference between the SOC calculated in the SOC calculation process and the SOC calculated in the current SOC calculation process is the control value set in the limit value setting step. As it will be within a range of values, and calculates the SOC of new secondary battery in the current SOC calculation process.
この構成によれば、二次電池に流れる電流が、積算電流値として積算される。そうすると、二次電池の劣化が進むにつれて、積算電流値が増大するから、積算電流値は二次電池の劣化の度合いを示すこととなる。また、二次電池の端子電圧から二次電池のSOCがSOC推定値として推定される。そして、算出された積算電流値に基づいて、新たに算出されるSOCの前回からの変化量を制限するための制限値が設定される。さらに、前回のSOC算出処理において算出されたSOCと今回のSOC算出処理において算出されるSOCとの差が、前記制限値の範囲内になるように、今回のSOC算出処理においてSOC推定値に基づき新たに二次電池のSOCが算出される。 According to this configuration, the current flowing through the secondary battery is integrated as an integrated current value. Then, since the integrated current value increases as the deterioration of the secondary battery proceeds, the integrated current value indicates the degree of deterioration of the secondary battery. Further, the SOC of the secondary battery is estimated as the estimated SOC value from the terminal voltage of the secondary battery. Then, based on the calculated integrated current value, a limit value for limiting the amount of change of the newly calculated SOC from the previous time is set. Further, based on the estimated SOC value in the current SOC calculation process, the difference between the SOC calculated in the previous SOC calculation process and the SOC calculated in the current SOC calculation process is within the range of the limit value. The SOC of the secondary battery is newly calculated.
実際のSOCは、二次電池の充放電に伴って徐々に変化するから、前回算出されたSOCと今回SOC推定値として推定されたSOCとの差が制限値を超えるほど大きい場合には、実際のSOCの変化とは異なる要因で二次電池の端子電圧が変化し、その端子電圧からSOCが推定されたために、当該差が大きくなっている可能性が高い。そうすると、このSOC推定値をそのまま二次電池のSOCとしてしまうと、SOCの誤差が増大してしまう可能性が高い。そこで、前回算出されたSOCと今回のSOC算出処理において算出されるSOCとの差を、当該制限値の範囲内に制限することで、SOCの誤差が増大するおそれを低減することができる。 Since the actual SOC gradually changes as the secondary battery is charged and discharged, if the difference between the previously calculated SOC and the SOC estimated as the current SOC estimated value is so large that it exceeds the limit value, the actual SOC The terminal voltage of the secondary battery changes due to a factor different from the change in the SOC, and the SOC is estimated from the terminal voltage. Therefore, there is a high possibility that the difference is large. Then, if this SOC estimated value is used as the SOC of the secondary battery as it is, there is a high possibility that the SOC error will increase. Therefore, by limiting the difference between the SOC calculated last time and the SOC calculated in the current SOC calculation processing within the range of the limit value, it is possible to reduce the possibility of an increase in SOC error.
ここで、二次電池は劣化が進むほど内部抵抗値が増大する。内部抵抗値が増大すると、二次電池に電流が流れる際に内部抵抗で生じる電圧降下が二次電池の端子電圧に加算されて表れるから、この端子電圧から推定されたSOC推定値の誤差が増大することとなる。そこで、積算電流値、すなわち二次電池の劣化の度合いを示す情報に基づいて、SOCの前回の算出値からの今回のSOCの算出値の変化量を制限するための制限値を設定し、前回のSOC算出処理において算出されたSOCと今回のSOC算出処理において算出されるSOCとの差が、この制限値の範囲内になるようにSOCの変化量を制限しつつ、SOC推定値に基づき新たに二次電池のSOCを算出することで、SOC推定値に含まれる誤差が新たなSOCに反映されるおそれが低減される結果、二次電池が劣化することにより、充放電電流値以外の要因によって二次電池の端子電圧が変動した場合であっても、SOCの算出精度が低下するおそれを低減することができる。 Here, as the secondary battery deteriorates, the internal resistance value increases. When the internal resistance value increases, a voltage drop caused by the internal resistance when current flows through the secondary battery appears to be added to the terminal voltage of the secondary battery, so that an error in the estimated SOC value estimated from this terminal voltage increases. Will be. Therefore, based on the integrated current value, that is, information indicating the degree of deterioration of the secondary battery, a limit value is set to limit the amount of change in the calculated value of the current SOC from the previous calculated value of the SOC. The amount of change in the SOC is limited so that the difference between the SOC calculated in the current SOC calculation process and the SOC calculated in the current SOC calculation process is within the range of the limit value. As a result of calculating the SOC of the secondary battery, the possibility that the error included in the estimated SOC value is reflected in the new SOC is reduced. As a result, the secondary battery is deteriorated, thereby causing factors other than the charge / discharge current value. Even if the terminal voltage of the secondary battery fluctuates due to the above, it is possible to reduce the possibility that the calculation accuracy of the SOC will decrease.
また、前記制限値設定部は、前記電流積算部によって算出された積算電流値が大きくなるほど前記制限値が小さくなるように、当該制限値を設定することが好ましい。 Further, it is preferable that the limit value setting unit sets the limit value so that the limit value decreases as the integrated current value calculated by the current integration unit increases.
この構成によれば、積算電流値が大きくなるほど、すなわち二次電池が劣化して内部抵抗が増大し、SOC推定部によるSOC推定値と実際のSOCとの誤差が大きくなると考えられる条件になるほど、制限値が小さな値に設定されて、新たに算出されるSOCの値における前回のSOC算出値からの変化量が小さな範囲に制限されるので、SOCの算出誤差を低減することができる。 According to this configuration, as the integrated current value increases, that is, the secondary battery deteriorates and the internal resistance increases, and the condition that the error between the SOC estimated value by the SOC estimating unit and the actual SOC becomes larger is satisfied. Since the limit value is set to a small value and the amount of change in the newly calculated SOC value from the previous SOC calculated value is limited to a small range, the SOC calculation error can be reduced.
また、前記制限値設定部は、前記SOC推定部によって前回SOCが推定された際に前記電圧検出部によって検出された端子電圧と、今回、前記電圧検出部によって新たに検出される端子電圧との差を電圧変化量として算出し、当該電圧変化量をさらに用いて前記制限値を設定することが好ましい。 Further, the limit value setting unit includes a terminal voltage detected by the voltage detection unit when the SOC estimation unit previously estimated by the SOC estimation unit and a terminal voltage newly detected by the voltage detection unit this time. Preferably, the difference is calculated as a voltage change amount, and the limit value is set by further using the voltage change amount.
上述のように、前回のSOC算出処理において算出されたSOCと今回のSOC算出処理において算出されるSOCとの差を、制限値の範囲内になるように制限すると、実際のSOCが大きく変動することにより二次電池の端子電圧が大きく変動し、そのために端子電圧から推定されたSOC推定値が制限値の範囲を超えた場合には、新たなSOCの変化が過度に制限されて、かえってSOCの算出誤差が増大してしまうおそれがある。そこで、この構成によれば、SOC推定部によって前回SOCが推定された際に電圧検出部によって検出された端子電圧と、今回、電圧検出部によって新たに検出される端子電圧との差である電圧変化量をさらに用いて制限値が設定されるので、電圧変化量に応じて制限値を設定することで、SOCの変化が過度に制限されてかえってSOCの算出誤差が増大してしまうおそれを低減することが容易となる。 As described above, when the difference between the SOC calculated in the previous SOC calculation process and the SOC calculated in the current SOC calculation process is limited to be within the range of the limit value, the actual SOC greatly varies. As a result, when the terminal voltage of the secondary battery fluctuates greatly, and the estimated SOC value estimated from the terminal voltage exceeds the limit value range, the change of the new SOC is excessively limited. The calculation error may increase. Therefore, according to this configuration, a voltage that is a difference between the terminal voltage detected by the voltage detection unit when the SOC estimation unit was previously estimated by the SOC estimation unit and the terminal voltage newly detected by the voltage detection unit this time. Since the limit value is further set by using the change amount, setting the limit value according to the voltage change amount reduces the possibility that the SOC calculation error will increase due to excessively limited SOC change. Easy to do.
また、本発明に係るSOC算出回路は、二次電池の端子電圧を検出する電圧検出部と、前記二次電池に流れる電流を検出する電流検出部と、前記電圧検出部によって検出される端子電圧から前記二次電池のSOCを推定することによりSOC推定値を取得する処理を繰り返すSOC推定部と、前記SOC推定部によって推定されたSOC推定値に基づき、前記二次電池のSOCを算出するSOC算出処理を繰り返すSOC算出部と、前記SOC推定部によって前回SOCが推定された際に前記電圧検出部によって検出された端子電圧と、今回、前記電圧検出部によって新たに検出される端子電圧との差を電圧変化量として算出し、当該電圧変化量に基づいて、前記SOC算出部により算出されるSOCの前回からの変化量を制限するための制限値を設定する制限値設定部とを備え、前記SOC算出部は、前回のSOC算出処理において算出されたSOCと今回のSOC算出処理において算出されるSOCとの差が、前記制限値設定部によって設定された制限値の範囲内になるように、今回のSOC算出処理において新たに前記二次電池のSOCを算出する。 The SOC calculation circuit according to the present invention includes a voltage detection unit that detects a terminal voltage of a secondary battery, a current detection unit that detects a current flowing through the secondary battery, and a terminal voltage detected by the voltage detection unit. An SOC estimation unit that repeats the process of obtaining the SOC estimation value by estimating the SOC of the secondary battery from the SOC, and the SOC that calculates the SOC of the secondary battery based on the SOC estimation value estimated by the SOC estimation unit An SOC calculation unit that repeats the calculation process, a terminal voltage detected by the voltage detection unit when the SOC was previously estimated by the SOC estimation unit, and a terminal voltage newly detected by the voltage detection unit this time The difference is calculated as a voltage change amount, and based on the voltage change amount, a control for limiting the change amount from the previous time of the SOC calculated by the SOC calculation unit is calculated. A limit value setting unit for setting a value, and the SOC calculation unit determines whether the difference between the SOC calculated in the previous SOC calculation process and the SOC calculated in the current SOC calculation process is different by the limit value setting unit. In the current SOC calculation process, the SOC of the secondary battery is newly calculated so as to be within the set limit value range.
また、本発明に係るSOC算出方法は、前記二次電池の端子電圧から前記二次電池のSOCを推定することによりSOC推定値を取得する処理を繰り返すSOC推定工程と、前記推定されたSOC推定値に基づき、前記二次電池のSOCを算出するSOC算出処理を繰り返すSOC算出工程と、前回SOCが推定された際の前記二次電池の端子電圧と、今回新たに検出される前記二次電池の端子電圧との差を電圧変化量として算出し、当該電圧変化量に基づいて、前記SOC算出処理により算出されるSOCの前回からの変化量を制限するための制限値を設定する制限値設定工程とを含み、前記SOC算出工程においては、前回のSOC算出処理において算出されたSOCと今回のSOC算出処理において算出されるSOCとの差が、前記制限値設定工程によって設定された制限値の範囲内になるように、今回のSOC算出処理において新たに前記二次電池のSOCを算出する。 The SOC calculation method according to the present invention includes an SOC estimation step that repeats a process of obtaining an SOC estimated value by estimating an SOC of the secondary battery from a terminal voltage of the secondary battery, and the estimated SOC estimation. An SOC calculation step of repeating an SOC calculation process for calculating an SOC of the secondary battery based on the value, a terminal voltage of the secondary battery when the previous SOC was estimated, and the secondary battery newly detected this time A limit value setting for setting a limit value for limiting a change amount of the SOC from the previous time calculated by the SOC calculation process based on the voltage change amount. In the SOC calculation step, the difference between the SOC calculated in the previous SOC calculation process and the SOC calculated in the current SOC calculation process is determined by the control. So that within the limit value set by the value setting step, calculating the SOC of new secondary battery in the current SOC calculation process.
上述したように、二次電池は劣化が進むほど内部抵抗値が増大し、二次電池に電流が流れる際に内部抵抗で生じる電圧降下が二次電池の端子電圧に加算されて表れる。そのため、二次電池の劣化が進むほど、充放電電流の変化に応じて二次電池の端子電圧が変動し易くなる。従って、二次電池が劣化すると、上記電圧変化量が増大する可能性が高い。 As described above, the internal resistance value of the secondary battery increases as the deterioration progresses, and a voltage drop caused by the internal resistance when current flows through the secondary battery is added to the terminal voltage of the secondary battery. For this reason, as the deterioration of the secondary battery proceeds, the terminal voltage of the secondary battery is likely to fluctuate according to the change of the charge / discharge current. Therefore, when the secondary battery deteriorates, the voltage change amount is likely to increase.
そこで、この構成によれば、電圧変化量、すなわち二次電池の劣化の度合いを示す情報を用いて、SOCの前回の算出値からの今回のSOCの算出値の変化量を制限するための制限値を設定し、前回のSOC算出処理において算出されたSOCと今回のSOC算出処理において算出されるSOCとの差が、この制限値の範囲内になるようにSOCの変化量を制限しつつ、SOC推定値に基づき新たに二次電池のSOCを算出することで、SOC推定値に含まれる誤差が新たなSOCに反映されるおそれが低減される。その結果、充放電電流値以外の要因である二次電池の劣化、例えば二次電池の充放電の累積以外の劣化要因である温度環境や機械的なストレス等により生じた二次電池の劣化の影響によって、二次電池の端子電圧が変動した場合であっても、SOCの算出精度が低下するおそれを低減することができる。 Therefore, according to this configuration, a limit for limiting the amount of change in the calculated value of the current SOC from the previous calculated value of the SOC using information indicating the amount of voltage change, that is, the degree of deterioration of the secondary battery. A value is set, and the amount of change in the SOC is limited so that the difference between the SOC calculated in the previous SOC calculation process and the SOC calculated in the current SOC calculation process is within the range of the limit value, By newly calculating the SOC of the secondary battery based on the SOC estimated value, the possibility that an error included in the SOC estimated value is reflected in the new SOC is reduced. As a result, secondary battery deterioration that is a factor other than the charge / discharge current value, for example, secondary battery deterioration caused by temperature environment or mechanical stress that is a deterioration factor other than the accumulation of secondary battery charge / discharge, etc. Even if the terminal voltage of the secondary battery fluctuates due to the influence, it is possible to reduce the possibility that the calculation accuracy of the SOC will decrease.
また、前記制限値設定部は、前記電圧変化量が大きくなるほど前記制限値が小さくなるように、当該制限値を設定することが好ましい。 Moreover, it is preferable that the limit value setting unit sets the limit value so that the limit value decreases as the voltage change amount increases.
この構成によれば、電圧変化量が大きくなって、二次電池の劣化が進んでいる可能性が高くなるほど、制限値が小さくなって、SOCの変化の制限が厳しくされる。従って、二次電池の劣化の影響によって二次電池の端子電圧が大きくなった場合であっても、SOCの算出精度が低下するおそれを低減することができる。 According to this configuration, as the voltage change amount increases and the possibility that the secondary battery is deteriorated is increased, the limit value is reduced and the SOC change is more severely limited. Therefore, even when the terminal voltage of the secondary battery increases due to the influence of the deterioration of the secondary battery, it is possible to reduce the possibility that the SOC calculation accuracy is lowered.
また、前記二次電池の温度を検出する温度検出部をさらに備え、前記制限値設定部は、前記温度検出部によって検出された前記二次電池の温度を、さらに用いて前記制限値を設定することが好ましい。 The temperature detection unit further detects a temperature of the secondary battery, and the limit value setting unit further sets the limit value using the temperature of the secondary battery detected by the temperature detection unit. It is preferable.
二次電池の内部抵抗値は、温度に応じて変化する。そのため、温度変化に応じて内部抵抗値が増大すると、二次電池に電流が流れる際に内部抵抗で生じる電圧降下が二次電池の端子電圧に加算されて表れるから、この端子電圧から推定されたSOC推定値の誤差が増大することとなる。そこで、制限値設定部は、温度検出部によって検出された前記二次電池の温度をさらに用いて前記制限値を設定することで、二次電池の温度変化により、充放電電流値以外の要因によって二次電池の端子電圧が変動した場合であっても、SOCの算出精度が低下するおそれを低減することができる。 The internal resistance value of the secondary battery changes according to the temperature. For this reason, when the internal resistance value increases according to the temperature change, a voltage drop caused by the internal resistance when current flows through the secondary battery appears to be added to the terminal voltage of the secondary battery, and is estimated from this terminal voltage. The error of the SOC estimated value will increase. Therefore, the limit value setting unit sets the limit value by further using the temperature of the secondary battery detected by the temperature detection unit, thereby causing a temperature change of the secondary battery to cause a factor other than the charge / discharge current value. Even when the terminal voltage of the secondary battery fluctuates, it is possible to reduce the possibility that the calculation accuracy of the SOC will decrease.
また、前記制限値設定部は、前記温度検出部によって検出された温度が低くなるほど前記制限値が小さくなるように、当該制限値を設定することが好ましい。 Further, it is preferable that the limit value setting unit sets the limit value so that the limit value decreases as the temperature detected by the temperature detection unit decreases.
二次電池の内部抵抗値は、一般的には温度が低くなるほど増大する。そこで、この構成によれば、二次電池の温度が低くなるほど、すなわち二次電池の内部抵抗が増大し、SOC推定部によるSOC推定値と実際のSOCとの誤差が大きくなると考えられる条件になるほど、制限値が小さな値に設定されて、新たに算出されるSOCの値における前回のSOC算出値からの変化量が小さな範囲に制限されるので、SOCの算出誤差を低減することができる。 The internal resistance value of the secondary battery generally increases as the temperature decreases. Therefore, according to this configuration, as the temperature of the secondary battery decreases, that is, the internal resistance of the secondary battery increases, and the condition that the error between the SOC estimated value by the SOC estimation unit and the actual SOC becomes larger is satisfied. Since the limit value is set to a small value and the amount of change in the newly calculated SOC value from the previous SOC calculated value is limited to a small range, the SOC calculation error can be reduced.
また、前記SOC算出部は、前回のSOC算出処理において算出されたSOCと前記SOC推定部によって新たに推定されたSOC推定値との差が、前記制限値設定部によって設定された制限値の範囲内である場合、当該新たに推定されたSOC推定値を前記二次電池のSOCとして取得し、当該差が前記制限値設定部によって設定された制限値の範囲外である場合、当該前回のSOC算出処理において算出されたSOCを、当該制限値だけ変化させた値を前記二次電池のSOCとして算出することが好ましい。 Further, the SOC calculation unit is configured such that a difference between the SOC calculated in the previous SOC calculation process and the SOC estimated value newly estimated by the SOC estimation unit is a range of the limit value set by the limit value setting unit. If the difference is outside the range of the limit value set by the limit value setting unit, the newly estimated SOC estimate value is obtained as the SOC of the secondary battery. A value obtained by changing the SOC calculated in the calculation process by the limit value is preferably calculated as the SOC of the secondary battery.
この構成によれば、前回のSOC算出処理において算出されたSOCと今回新たに算出されるSOCとの差を、前記制限値の範囲内に制限することができるので、SOCの算出誤差を低減することができる。 According to this configuration, it is possible to limit the difference between the SOC calculated in the previous SOC calculation process and the SOC newly calculated this time within the range of the limit value, thereby reducing the SOC calculation error. be able to.
また、前記SOC算出部は、前回のSOC算出処理において算出されたSOCと前記SOC推定部によって新たに推定されたSOC推定値との差が、前記制限値設定部によって設定された制限値の範囲外である場合において、前回のSOC算出処理において算出されたSOCよりも、前記SOC推定部によって新たに推定されたSOC推定値が大きいとき、当該前回のSOC算出処理において算出されたSOCに当該制限値を加算した値を前記二次電池のSOCとして算出し、前回のSOC算出処理において算出されたSOCよりも、前記SOC推定部によって新たに推定されたSOC推定値が小さいとき、当該前回のSOC算出処理において算出されたSOCから当該制限値を減算した値を前記二次電池のSOCとして算出することが好ましい。 Further, the SOC calculation unit is configured such that a difference between the SOC calculated in the previous SOC calculation process and the SOC estimated value newly estimated by the SOC estimation unit is a range of the limit value set by the limit value setting unit. If the SOC estimated value newly estimated by the SOC estimating unit is larger than the SOC calculated in the previous SOC calculation process, the restriction is applied to the SOC calculated in the previous SOC calculation process. A value obtained by adding the values is calculated as the SOC of the secondary battery. When the SOC estimated value newly estimated by the SOC estimation unit is smaller than the SOC calculated in the previous SOC calculation process, the previous SOC is calculated. A value obtained by subtracting the limit value from the SOC calculated in the calculation process is preferably calculated as the SOC of the secondary battery. There.
この構成によれば、前回のSOC算出処理において算出されたSOCとSOC推定部によって新たに推定されたSOC推定値との差が、制限値設定部によって設定された制限値の範囲を超えるほど大きい場合、SOC算出部によって、SOCが増大方向のときは前回のSOC算出処理において算出されたSOCに当該制限値を加算した値が新たな二次電池のSOCとして算出され、SOCが減少方向のときは前回のSOC算出処理において算出されたSOCから当該制限値を減算した値が新たな二次電池のSOCとして算出される。従って、前回SOCと今回新たに推定されたSOC推定値との差が、前記制限値の範囲を超えるほど大きい場合、二次電池の充放電方向にかかわらず、新たに算出されるSOCの、前回算出されたSOCからの変化量を、当該制限値に制限することができる。 According to this configuration, the difference between the SOC calculated in the previous SOC calculation process and the SOC estimated value newly estimated by the SOC estimating unit is so large that it exceeds the limit value range set by the limit value setting unit. In this case, when the SOC is increasing, when the SOC is increasing, a value obtained by adding the limit value to the SOC calculated in the previous SOC calculating process is calculated as the SOC of the new secondary battery, and when the SOC is decreasing. The value obtained by subtracting the limit value from the SOC calculated in the previous SOC calculation process is calculated as the SOC of the new secondary battery. Therefore, when the difference between the previous SOC and the newly estimated SOC value is so large that it exceeds the range of the limit value, the newly calculated SOC of the previous calculated SOC regardless of the charge / discharge direction of the secondary battery. The amount of change from the calculated SOC can be limited to the limit value.
また、前記電流積算部は、前記電流検出部によって検出される二次電池の放電電流、及び充電電流のうちいずれか一つを積算することにより、前記積算電流値を算出することが好ましい。 The current integrating unit preferably calculates the integrated current value by integrating any one of a discharge current and a charging current of the secondary battery detected by the current detecting unit.
二次電池の劣化は、主に、充放電の実行に伴い生じる。従って、充放電した電流量の累積値が大きくなるほど、二次電池の劣化が進んでいることになる。ここで、二次電池は、充電された電荷を放電するのであるから、長期的には充電電流の積算値と放電電流の積算値とは、略等しい。従って、充電電流、及び充電電流のうちいずれか一つを積算すれは、その積算値は二次電池の劣化の程度を示していることになる。そこで、電流積算部は、放電電流、及び充電電流のうちいずれか一つを積算することにより、二次電池の劣化の程度を示す情報として、積算電流値を算出するようになっている。これにより、充電電流と放電電流との両方を積算するよりも、積算電流値が小さな値になるので、積算に用いられる回路規模を低減することが容易になる。 The deterioration of the secondary battery is mainly caused by charge / discharge. Therefore, as the cumulative value of the charged / discharged current amount increases, the deterioration of the secondary battery progresses. Here, since the secondary battery discharges the charged electric charge, the integrated value of the charging current and the integrated value of the discharging current are substantially equal in the long term. Therefore, if any one of the charging current and the charging current is integrated, the integrated value indicates the degree of deterioration of the secondary battery. Therefore, the current integrating unit calculates an integrated current value as information indicating the degree of deterioration of the secondary battery by integrating any one of the discharge current and the charging current. As a result, the integrated current value becomes a smaller value than the integration of both the charging current and the discharging current, and it becomes easy to reduce the circuit scale used for integration.
また、本発明に係る充電システムは、上述のSOC算出回路と、前記二次電池と、前記SOC算出回路によって算出されたSOCに基づいて、前記二次電池の充電を制御する充電制御部とを備える。 The charging system according to the present invention includes the above-described SOC calculation circuit, the secondary battery, and a charge control unit that controls charging of the secondary battery based on the SOC calculated by the SOC calculation circuit. Prepare.
この構成によれば、二次電池の充電システムにおいて、充放電電流値以外の要因によって二次電池の端子電圧が変動した場合であっても、SOCの算出精度が低下するおそれを低減しつつSOCを算出し、このSOCに基づいて二次電池の充電を制御することができるので、充放電電流値以外の要因によって二次電池の端子電圧が変動した場合において二次電池の充電制御の精度が低下するおそれを低減することが可能となる。 According to this configuration, in the charging system of the secondary battery, even when the terminal voltage of the secondary battery fluctuates due to a factor other than the charge / discharge current value, the SOC can be reduced while reducing the possibility that the calculation accuracy of the SOC decreases. And charging of the secondary battery can be controlled based on this SOC. Therefore, when the terminal voltage of the secondary battery fluctuates due to a factor other than the charge / discharge current value, the accuracy of charge control of the secondary battery is improved. It is possible to reduce the risk of lowering.
このような構成のSOC算出回路、及びSOC算出方法は、積算電流値、すなわち二次電池の劣化の度合いを示す情報に基づいて、SOCの前回の算出値からの今回のSOCの算出値の変化量を制限するための制限値を設定し、前回のSOC算出処理において算出されたSOCと今回のSOC算出処理において算出されるSOCとの差が、この制限値の範囲内になるようにSOCの変化量を制限しつつ、SOC推定値に基づき新たに二次電池のSOCを算出することで、SOC推定値に含まれる誤差が新たなSOCに反映されるおそれが低減される結果、二次電池が劣化することにより、充放電電流値以外の要因によって二次電池の端子電圧が変動した場合であっても、SOCの算出精度が低下するおそれを低減することができる。 The SOC calculating circuit and the SOC calculating method having such a configuration change the calculated value of the current SOC from the previous calculated value of the SOC based on the integrated current value, that is, information indicating the degree of deterioration of the secondary battery. A limit value for limiting the amount is set, and the SOC value is set so that the difference between the SOC calculated in the previous SOC calculation process and the SOC calculated in the current SOC calculation process is within the range of the limit value. As a result of newly calculating the SOC of the secondary battery based on the estimated SOC value while limiting the amount of change, the possibility that an error included in the estimated SOC value is reflected in the new SOC is reduced. As a result of the deterioration, even if the terminal voltage of the secondary battery varies due to factors other than the charge / discharge current value, the possibility that the SOC calculation accuracy may be reduced can be reduced.
また、このような構成のSOC算出回路、及びSOC算出方法は、前回SOCが推定された際に電圧検出部によって検出された端子電圧と、今回、新たに検出される端子電圧との差である電圧変化量をさらに用いて制限値が設定されるので、電圧変化量に応じて制限値を設定することで、SOCの変化が過度に制限されてかえってSOCの算出誤差が増大してしまうおそれを低減することが容易となる。 Further, the SOC calculation circuit and the SOC calculation method having such a configuration are the difference between the terminal voltage detected by the voltage detection unit when the SOC was estimated last time and the terminal voltage newly detected this time. Since the limit value is set by further using the voltage change amount, setting the limit value according to the voltage change amount may limit the SOC change excessively and may increase the SOC calculation error. It becomes easy to reduce.
そして、このような構成の充電システムは、充放電電流値以外の要因によって二次電池の端子電圧が変動した場合であっても、SOCの算出精度が低下するおそれを低減しつつSOCを算出し、このSOCに基づいて二次電池の充電を制御することができるので、充放電電流値以外の要因によって二次電池の端子電圧が変動した場合において二次電池の充電制御の精度が低下するおそれを低減することが可能となる。 The charging system having such a configuration calculates the SOC while reducing the possibility that the calculation accuracy of the SOC will decrease even when the terminal voltage of the secondary battery fluctuates due to factors other than the charge / discharge current value. Since the charging of the secondary battery can be controlled based on this SOC, the accuracy of the charging control of the secondary battery may be reduced when the terminal voltage of the secondary battery fluctuates due to a factor other than the charge / discharge current value. Can be reduced.
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。図1は、本発明の一実施形態に係るSOC算出回路の一例に相当する充電制御回路4を備えた充電システム1の構成の一例を示すブロック図である。図1に示す充電システム1は、電池パック2と、充電装置3(充電部)とが組み合わされて構成されている。
Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the structure which attached | subjected the same code | symbol in each figure shows that it is the same structure, The description is abbreviate | omitted. FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a
なお、この充電システム1は、電池パック2から給電が行われる図示しない負荷装置をさらに含めて、携帯型パーソナルコンピュータやデジタルカメラ、携帯電話機等の電子機器、電気自動車やハイブリッドカー等の車両、等の電池搭載機器システムとして構成されてもよい。その場合、図1では、充電装置3から直接電池パック2が充電される例を示しているが、電池パック2が負荷装置に装着されて、充電装置3から負荷装置を介して充電される構成であってもよい。
The
また、充電装置3は、例えば商用電源電圧から電池パック2の充電電流を生成する電源回路であってもよく、例えば太陽光、風力、あるいは水力といった自然エネルギーに基づき発電する発電装置や、内燃機関等の動力によって発電する発電装置等であってもよい。
The charging
電池パック2は、接続端子11,12,13、組電池14(二次電池)、充電制御回路4、通信部203、及びスイッチング素子Q1,Q2を備えている。また、充電制御回路4は、アナログデジタル(A/D)変換器201、制御部202、電圧検出回路15(電圧検出部)、電流検出抵抗16(電流検出部)、及び温度センサ17(温度検出部)を備えている。
The
なお、充電システム1は、必ずしも電池パック2と充電装置3とに分離可能に構成されるものに限られず、充電システム1全体で一つの充電制御回路4が構成されていてもよい。また、充電制御回路4を、電池パック2と充電装置3とで分担して備えるようにしてもよい。また、組電池14は、電池パックにされている必要はなく、例えば充電制御回路4が、車載用のECU(Electric Control Unit)として構成されていてもよい。
Note that the
充電装置3は、接続端子31,32,33、制御IC34、及び充電電流供給部35を備えている。制御IC34は、通信部36と制御部37とを備えている。充電電流供給部35は、制御部37からの制御信号に応じた電流を、接続端子31,32を介して電池パック2へ供給する電源回路である。制御部37は、例えばマイクロコンピュータを用いて構成された制御回路である。
The charging
電池パック2及び充電装置3は、給電用の接続端子11,31;12,32と、通信信号用の接続端子13,33とによって相互に接続される。通信部203,36は、接続端子13,33を介して互いにデータ送受信可能に構成された通信インターフェイス回路である。
The
電池パック2では、接続端子11は、充電用のスイッチング素子Q2と放電用のスイッチング素子Q1とを介して組電池14の正極に接続されている。スイッチング素子Q1,Q2としては、例えばpチャネルのFET(Field Effect Transistor)が用いられる。スイッチング素子Q1は、寄生ダイオードのカソードが組電池14の方向にされている。また、スイッチング素子Q2は、寄生ダイオードのカソードが接続端子11の方向にされている。
In the
また、接続端子12は、電流検出抵抗16を介して組電池14の負極に接続されており、接続端子11からスイッチング素子Q2,Q1、組電池14、及び電流検出抵抗16を介して接続端子12に至る電流経路が構成されている。電流検出抵抗16は、組電池14の充電電流および放電電流を電圧値に変換する。
The
組電池14は、例えば複数の電池ブロックB1、B2、・・・、BNが直列接続されて構成されている。また、電池ブロックB1、B2、・・・、BNは、例えば、それぞれ複数の二次電池141が直列接続されて構成されている。なお、組電池14は、例えば単電池であってもよく、例えば複数の二次電池が並列接続された組電池であってもよく、直列と並列とが組み合わされて接続された組電池であってもよい。二次電池141は、例えばリチウムイオン二次電池である。
The assembled
この場合、二次電池141、電池ブロックB1、B2、・・・、BN、及び組電池14が、それぞれ請求項における二次電池の一例に相当している。
In this case, the
温度センサ17は、組電池14の温度Tを検出する温度センサである。そして、組電池14の温度は温度センサ17によって検出され、充電制御回路4内のアナログデジタル変換器201に入力される。また、電池ブロックB1、B2、・・・、BNの各端子電圧Vb1、Vb2、・・・、VbNは、電圧検出回路15によってそれぞれ検出され、充電制御回路4内のアナログデジタル変換器201に入力される。
The
なお、以下の説明において、電池ブロックB1、B2、・・・、BN、端子電圧Vb1、Vb2、・・・、VbNを総称する場合には添え字を省略して電池ブロックB、端子電圧Vbと記載し、個別の構成、電圧を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。 In the following description, the battery blocks B1, B2,..., BN, terminal voltages Vb1, Vb2,. When referring to individual configurations and voltages, they are denoted by reference numerals with suffixes.
さらにまた、電流検出抵抗16によって検出された充放電電流Icの電流値も、充電制御回路4内のアナログデジタル変換器201に入力される。アナログデジタル変換器201は、各入力値をデジタル値に変換して、制御部202へ出力する。
Furthermore, the current value of the charge / discharge current Ic detected by the
制御部202は、例えば所定の演算処理を実行するCPU(Central Processing Unit)と、所定の制御プログラムが記憶されたROM(Read Only Memory)と、データを一時的に記憶するRAM(Random Access Memory)と、例えばEEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory)やROM等からなるテーブル記憶部217と、タイマ回路と、これらの周辺回路等とを備えて構成されている。そして、制御部202は、ROMに記憶された制御プログラムを実行することにより、保護制御部211、充電処理部212、電流積算部213、SOC推定部214、制限値設定部215、及びSOC算出部216として機能する。
The
電流積算部213は、電流検出抵抗16によって検出された放電方向の電流値を積算し、積算電流値IDCとして算出する。電流積算部213は、例えば積算の実行間隔時間と放電電流値との積を積算することにより、積算電流値IDCを算出するようにしてもよく、単位時間(1秒)毎に電流検出抵抗16で検出された放電電流値を積算することにより、積算電流値IDCを算出してもよい。
The
電流積算部213は、積算電流値IDCの積算を、例えば電池パック2が工場で組み立てられて、新品の組電池14が電池パック2に取り付けられ、制御部202が起動されたときから継続的に、積算電流値IDCの積算を実行する。
The
二次電池141の劣化は、主に、充放電の実行に伴い生じる。従って、充放電した電流量の累積値が大きくなるほど、二次電池141の劣化が進んでいることになる。ここで、二次電池141は、充電された電荷を放電するのであるから、長期的には充電電流の積算値と放電電流の積算値とは、略等しい。従って、充電電流、及び充電電流のうちいずれか一つを積算すれは、その積算値は二次電池の劣化の程度を示していることになる。
The deterioration of the
そこで、電流積算部213は、電流検出抵抗16によって検出された放電電流のみを積算することにより、二次電池の劣化の程度を示す情報として、積算電流値IDCを算出するようになっている。なお、電流積算部213は、充電電流のみを積算することにより、積算電流値IDCを算出するようにしてもよい。
Therefore, the
また、電流積算部213は、充電電流と放電電流との両方の絶対値を積算することにより、積算電流値IDCを算出するようにしてもよい。しかしながら、充電電流と放電電流との両方の絶対値を積算するよりも、充電電流、及び充電電流のうちいずれか一つを積算するようにした方が、積算電流値IDCが小さな値になるので、積算に用いられるレジスタ、加算器、及びメモリ等の回路規模を低減することが容易になる点で好ましい。
The
SOC推定部214は、例えば予め設定された時間△t毎に、電圧検出回路15によって検出された端子電圧Vb1、Vb2、・・・、VbNを、例えば予めテーブル記憶部217に記憶されたSOC換算テーブルを用いてSOCに換算することにより、電池ブロックB1、B2、・・・、BNのSOCを換算値SOCK(SOC推定値)としてそれぞれ推定する。
The
なお、SOC推定部214は、各二次電池141の端子電圧に基づき二次電池141毎に換算値SOCKを推定してもよく、組電池14全体の端子電圧に基づき組電池14全体の換算値SOCKを推定するようにしてもよい。
The
テーブル記憶部217には、例えば、電池ブロックBの端子電圧Vbと各電池ブロックのSOCとの対応関係を示すSOC換算テーブルが予め記憶されている。また、テーブル記憶部217には、積算電流値IDCと、端子電圧Vbの単位時間あたりの変化量を示す電圧変動量△V/△tと、組電池14の温度Tとの三つのパラメータと、SOC(%)の変動を許容する範囲を示す変動制限値SOCL(制限値)との対応関係を示す三次元のデータテーブルである変動制限値テーブルが予め記憶されている。
In the
図2、図3、図4は、テーブル記憶部217に記憶されている変動制限値テーブルの一例を示す説明図である。図2、図3、図4に示す変動制限値テーブルは、例えば定格容量が2(Ah)の二次電池を想定した場合の変動制限値テーブルの一例を示している。図2は温度Tが0℃、図3は温度Tが20℃、図4は温度Tが40℃のときに対応している。
2, 3, and 4 are explanatory diagrams illustrating an example of a variation limit value table stored in the
そして、図2、図3、図4に示す各テーブルは、それぞれ横軸が積算電流値IDC、縦軸が電圧変動量△V/△tを示しており、積算電流値IDCと電圧変動量△V/△tとが交差する欄に、各図の温度T、積算電流値IDC、及び電圧変化量△V/△tの三つのパラメータに対応する変動制限値SOCLが記載されている。 2, 3, and 4, the horizontal axis indicates the integrated current value IDC, and the vertical axis indicates the voltage fluctuation amount ΔV / Δt. The integrated current value IDC and the voltage fluctuation amount Δ In the column where V / Δt intersects, variation limit values SOCL corresponding to the three parameters of temperature T, integrated current value IDC, and voltage change amount ΔV / Δt in each figure are described.
そして、図2、図3、図4に示す変動制限値テーブルは、積算電流値IDCが大きくなるほど変動制限値SOCLが小さくなるように、変動制限値SOCLが設定されている。また、この変動制限値テーブルは、電圧変化量△V/△tが大きくなるほど変動制限値SOCLが小さくなるように、変動制限値SOCLが設定されている。さらに、この変動制限値テーブルは、温度Tが高くなるほど変動制限値SOCLが大きくなるように、変動制限値SOCLが設定されている。 In the fluctuation limit value tables shown in FIGS. 2, 3, and 4, the fluctuation limit value SOCL is set such that the fluctuation limit value SOCL decreases as the integrated current value IDC increases. In this variation limit value table, the variation limit value SOCL is set so that the variation limit value SOCL decreases as the voltage change amount ΔV / Δt increases. Further, in this fluctuation limit value table, the fluctuation limit value SOCL is set so that the fluctuation limit value SOCL increases as the temperature T increases.
図2、図3、図4に示す変動制限値テーブルは、変動制限値SOCLの精度が荒いため、温度T、積算電流値IDC、あるいは電圧変化量△V/△tの変化に対して変動制限値SOCLが変化しない領域が存在するが、変動制限値テーブル全体の傾向としては、変動制限値SOCLは、積算電流値IDCが大きくなるほど小さく、電圧変化量△V/△tが大きくなるほど小さく、温度Tが低くなるほど小さくなるように、変動制限値SOCLが設定されている。 In the variation limit value tables shown in FIGS. 2, 3, and 4, since the accuracy of the variation limit value SOCL is rough, the variation limitation value is limited with respect to changes in the temperature T, the integrated current value IDC, or the voltage change amount ΔV / Δt. There is a region where the value SOCL does not change. As a tendency of the entire fluctuation limit value table, the fluctuation limit value SOCL is smaller as the integrated current value IDC is larger, and is smaller as the voltage change amount ΔV / Δt is larger. The variation limit value SOCL is set so as to decrease as T decreases.
制限値設定部215は、SOC推定部214によって前回SOCが推定された際に電圧検出回路15によって検出された端子電圧Vb(起動された直後は端子電圧Vbの初期値を0Vとしてもよい)と、今回、電圧検出回路15によって新たに検出された端子電圧Vbとの差である電圧差△Vを、時間△tで除算することにより単位時間あたりの電圧変動量△V/△tを算出する。
Limit
そして、制限値設定部215は、テーブル記憶部217に記憶されている変動制限値テーブルによって、温度T、積算電流値IDC、及び電圧変動量△V/△tと対応づけられている変動制限値SOCLを取得する。
Then, the limit
SOC算出部216は、例えば、SOC推定部214によって時間△t毎に電池ブロックB1、B2、・・・、BNのSOCが推定される都度、SOC推定部214によって推定されたSOC推定値に基づいて、前回のSOC算出処理において算出されたSOCと今回のSOC算出処理において算出されるSOCとの差が、制限値設定部215によって設定された変動制限値SOCLの範囲内になるように、今回のSOC算出処理において新たに電池ブロックB1、B2、・・・、BNのSOCを算出する。
The
保護制御部211は、アナログデジタル変換器201からの各入力値から、接続端子11,12間の短絡、異常電流などの電池パック2の外部における異常や、組電池14の異常な温度上昇等の異常を検出する。具体的には、例えば、電流検出抵抗16によって検出された電流値が、予め設定された異常電流判定閾値を超えると、接続端子11,12間の短絡に基づく異常が生じたと判定し、例えば温度センサ17によって検出された組電池14の温度が予め設定された異常温度判定閾値を超えると、組電池14の異常が生じたと判定する。そして、このような異常を検出した場合、スイッチング素子Q1,Q2をオフさせて、過電流や過熱等の異常から、組電池14を保護する保護動作を行う。
The
また、保護制御部211は、SOC算出部216によって算出されたSOCに基づいて、例えば電池ブロックB1、B2、・・・、BNの各SOCの最大値が100%を超えた場合に過充電と判断してスイッチング素子Q2をオフさせて、充電電流を遮断することで、組電池14を過充電から保護する。また、保護制御部211は、SOC算出部216によって算出されたSOCに基づいて、例えば電池ブロックB1、B2、・・・、BNの各SOCの最小値が3%を下回ったときに過放電と判断してスイッチング素子Q1をオフさせて、放電電流を遮断することで、組電池14を過放電から保護する。
Further, the
保護制御部211は、このようにSOC算出部216によって算出された電池ブロックBのSOCに基づいて、過放電や過充電を判定することで、負荷電流や充電電流に応じて一時的な変動が生じ易い組電池14(二次電池141)の端子電圧に基づいて過放電や過充電を判定する場合よりも、過放電や過充電の判定精度を向上することができる。
The
充電処理部212は、SOC算出部216によって算出されたSOCに基づいて、組電池14の充電を制御する。具体的には、充電処理部212は、例えば、SOC算出部216によって算出された各電池ブロックBのSOCを平均することにより、組電池14全体のSOCを算出する。そして、充電処理部212は、例えば、組電池14全体のSOCが80%を超えたとき、通信部203を介して充電装置3へ充電の停止を要求し、組電池14全体のSOCが20%を下回ったとき、通信部203を介して充電装置3へ充電の開始を要求することで、組電池14のSOCを20%〜80%に調節するようになっている。
The charging
この場合、保護制御部211及び充電処理部212が、請求項における充電制御部の一例に相当している。
In this case, the
充電装置3では、制御部202からの要求を、制御IC34において、通信部36で受信し、制御部37が充電電流供給部35を制御することにより、制御部202からの要求に応じて、組電池14へ充電電流を供給したり、組電池14への充電電流の供給を停止したりする。
In the
次に、上述のように構成された充電システム1の動作について説明する。図5は、図1に示す充電システム1におけるSOC算出動作の一例を示すフローチャートである。SOCの算出は、時間△t毎に実行されるようになっている。以下の処理は、電池ブロックB1、B2、・・・、BNについて、それぞれ実行される。
Next, the operation of the
まず、電圧検出回路15によって端子電圧Vbが検出され、電流検出抵抗16によって充放電電流Icが検出され、温度センサ17によって温度Tが検出される(ステップS1)。
First, the terminal voltage Vb is detected by the
次に、電流積算部213によって、積算電流値IDCが算出される(ステップS2)。具体的には、電流積算部213によって、充放電電流Icの放電方向の電流値のみが積算電流値IDCの算出間隔となる時間△tと乗算され、その乗算値が電池パック2の製造時、あるいは出荷時から累積的に積算されて、積算電流値IDCが算出される。この積算電流値IDCの値が大きいほど、組電池14の劣化が進んでいる。
Next, the integrated current value IDC is calculated by the current integrating unit 213 (step S2). Specifically, only the current value in the discharge direction of the charging / discharging current Ic is multiplied by the time Δt that is the calculation interval of the integrated current value IDC by the current integrating
なお、ステップS1,S2は、時間△t毎に実行される例に限られず、例えば単位時間毎に実行するなどして、積算電流値IDCが常時更新されるようにしてもよい。積算電流値IDCの算出間隔が短いほど、積算電流値IDCの精度が向上する。 Note that steps S1 and S2 are not limited to the example executed every time Δt, and the integrated current value IDC may be constantly updated, for example, by executing it every unit time. As the calculation interval of the integrated current value IDC is shorter, the accuracy of the integrated current value IDC is improved.
次に、制限値設定部215によって、前回SOCが推定された際、すなわち時間△t前に電圧検出回路15によって検出された端子電圧Vb1、Vb2、・・・、VbNと、今回、電圧検出回路15によって新たに検出された端子電圧Vb1、Vb2、・・・、VbNとの差である各電圧差△Vを、時間△tでそれぞれ除算することにより単位時間あたりの電圧変動量△V/△tが、各電池ブロックについて算出される(ステップS3)。
Next, the terminal voltage Vb1, Vb2,..., VbN detected by the
そして、制限値設定部215によって、テーブル記憶部217に記憶されている変動制限値テーブルによって、温度T、積算電流値IDC、及び電圧変動量△V/△tと対応づけられている変動制限値SOCLが取得される(ステップS4)。
Then, the limit
図6は、図2,図3,図4に示す変動制限値テーブルに基づいて、電圧変動量△V/△t、積算電流値IDC、及び温度Tから得られる変動制限値SOCLの具体例を示す一覧表である。図6は、図2、図3、図4と同様、二次電池の定格容量が2(Ah)の場合を想定した例を示している。 FIG. 6 shows a specific example of the fluctuation limit value SOCL obtained from the voltage fluctuation amount ΔV / Δt, the integrated current value IDC, and the temperature T based on the fluctuation limit value tables shown in FIGS. It is a list shown. FIG. 6 shows an example assuming a case where the rated capacity of the secondary battery is 2 (Ah), similarly to FIGS. 2, 3, and 4.
図6に示す例1では、温度Tが標準的な20℃であり、図3に示す20℃に対応する変動制限値テーブルが用いられる。温度Tが20℃の条件では、温度による組電池14の内部抵抗の増大は少ない。また、例1では、積算電流値IDCが、50Ahであって比較的小さな値であるため、組電池14の劣化があまり進んでいないと考えられる。電圧変動量△V/△tは0.20V/secになっており、電圧変動量△V/△tからも、組電池14の劣化の程度は例えば比較的少ないと考えられる。
In Example 1 shown in FIG. 6, the temperature T is a standard 20 ° C., and a variation limit value table corresponding to 20 ° C. shown in FIG. 3 is used. When the temperature T is 20 ° C., the increase in the internal resistance of the assembled
そうすると、例1は、実際のSOCに対する換算値SOCKの誤差が生じにくい条件であると考えられる。このような場合、変動制限値SOCLは、比較的小さな標準値に設定することが望ましい。例1においては、図3から、変動制限値SOCLは、標準的な値として1%が設定される。 Then, Example 1 is considered to be a condition in which an error of the converted value SOCK with respect to the actual SOC hardly occurs. In such a case, it is desirable to set the fluctuation limit value SOCL to a relatively small standard value. In Example 1, from FIG. 3, the fluctuation limit value SOCL is set to 1% as a standard value.
図6に示す例2では、電圧変動量△V/△tと温度Tとは、例1と同じであるが、積算電流値IDCが大きく、例1よりも組電池14の劣化が進んでいる。そうすると、劣化に伴って組電池14の内部抵抗が増大する。そのため、実際の充放電電流が小さく、従って実際のSOCの変動が小さい場合であっても、内部抵抗で生じる電圧降下によって端子電圧Vbの変動が大きく現れる。そのため、端子電圧Vbから換算して得られるSOCの換算値SOCKの変動が、実際のSOCの変動よりも大きく見積もられてしまうおそれがある。
In Example 2 shown in FIG. 6, the voltage fluctuation amount ΔV / Δt and the temperature T are the same as in Example 1, but the integrated current value IDC is large, and the assembled
このような場合、変動制限値SOCLは、例1のような標準的な場合よりも小さな値に設定することが望ましい。これにより、SOC算出部216において、実際のSOCの変動とは異なる端子電圧Vbの変動によって、SOCが実際より大きく変化されて算出されてしまうおそれが低減される。例2においては、図3から、変動制限値SOCLは、例1より小さな0.1%が設定される。
In such a case, it is desirable to set the fluctuation limit value SOCL to a smaller value than the standard case as in Example 1. As a result, the
図6に示す例3では、電圧変動量△V/△tと積算電流値IDCとは、例1と同じであるが、温度Tが低く、組電池14の内部抵抗が増大している。そうすると、実際の充放電電流が小さく、従って実際のSOCの変動が小さい場合であっても、内部抵抗で生じる電圧降下によって端子電圧Vbの変動が大きく現れる。そのため、端子電圧Vbから換算して得られるSOCの換算値SOCKの変動が、実際のSOCの変動よりも大きく見積もられてしまうおそれがある。
In Example 3 shown in FIG. 6, the voltage fluctuation amount ΔV / Δt and the integrated current value IDC are the same as in Example 1, but the temperature T is low and the internal resistance of the assembled
このような場合、変動制限値SOCLは、例1のような標準的な場合よりも小さな値に設定することが望ましい。これにより、SOC算出部216において、実際のSOCの変動とは異なる端子電圧Vbの変動によって、SOCが実際より大きく変化されて算出されてしまうおそれが低減される。例3においては、図2から、変動制限値SOCLは、例1より小さな0.5%が設定される。
In such a case, it is desirable to set the fluctuation limit value SOCL to a smaller value than the standard case as in Example 1. As a result, the
図6に示す例4では、積算電流値IDCと温度Tとは、例1と同じであるが、電圧変動量△V/△tが例1より小さくなっている。例4では、例1と同様、温度Tが20℃であるから、温度による組電池14の内部抵抗の増大は少ない。また、積算電流値IDCが、50Ahであって比較的小さな値であるため、組電池14の劣化があまり進んでいないと考えられる。さらに、電圧変動量△V/△tが例1より小さいことから、例1よりもさらに組電池14の劣化が少ないと考えられる。
In Example 4 shown in FIG. 6, the integrated current value IDC and the temperature T are the same as in Example 1, but the voltage fluctuation amount ΔV / Δt is smaller than in Example 1. In Example 4, as in Example 1, the temperature T is 20 ° C., so the increase in internal resistance of the assembled
従って、組電池14の内部抵抗で生じる電圧降下は少なく、端子電圧Vbから換算して得られるSOCの換算値SOCKと、実際のSOCとの間に誤差は少ないと考えられる。そこで、例4では、換算値SOCKの変化が例1より大きく算出SOCに反映されるように、変動制限値SOCLは、例1より大きな3.0%が設定される。
Therefore, the voltage drop caused by the internal resistance of the assembled
このように、図2、図3、図4に示す変動制限値テーブルにおいては、算電流値IDCと温度Tと電圧変動量△V/△tとから、換算値SOCKの誤差が小さいと考えられる度合いに応じて、変動制限値SOCLが設定されている。 Thus, in the fluctuation limit value tables shown in FIGS. 2, 3, and 4, it is considered that the error of the converted value SOCK is small from the calculated current value IDC, the temperature T, and the voltage fluctuation amount ΔV / Δt. A variation limit value SOCL is set according to the degree.
このように、ステップS4においては、積算電流値IDCが大きくなるほど、温度Tが低くなるほど、電圧変動量△V/△tが大きくなるほど、すなわち換算値SOCKと実際のSOCとの誤差が大きくなると考えられる条件になるほど、変動制限値SOCLが小さな値に設定される。 Thus, in step S4, it is considered that the error between the converted value SOCK and the actual SOC increases as the integrated current value IDC increases, the temperature T decreases, the voltage fluctuation amount ΔV / Δt increases. The variation limit value SOCL is set to a smaller value as the conditions are satisfied.
なお、温度T、積算電流値IDC、及び電圧変化量△V/△tの三つのパラメータを用いて変動制限値SOCLを設定する例を示したが、三つのパラメータのうちいずれか一つ、あるいはいずれか二つを用いて変動制限値SOCLを設定してもよい。 In addition, although the example which sets the fluctuation | variation limitation value SOCL using the three parameters of temperature T, integrated current value IDC, and voltage variation | change_quantity (DELTA) V / (DELTA) t was shown, either one of three parameters or The fluctuation limit value SOCL may be set using any two of them.
次に、SOC推定部214によって、電圧検出回路15で検出された端子電圧Vbが、例えばテーブル記憶部217に記憶されているSOC換算テーブルを用いて換算値SOCKに換算される(ステップS5)。
Next, the
次に、SOC算出部216によって、時間△t前(前回)に算出されたSOCである前回値SOCPと、換算値SOCKとの差(SOCK−SOCP)が差値SOCVとして算出される(ステップS6)。なお、起動された直後は前回値SOCPの初期値を例えば0%としてもよい。
Next, the
次に、SOC算出部216によって、差値SOCVの絶対値と変動制限値SOCLとが比較される(ステップS7)。そして、差値SOCVの絶対値が変動制限値SOCL以下であれば(ステップS7でNO)、前回からの換算値SOCKの変化量は変動制限値SOCLの範囲内であるから、SOC算出部216によって、換算値SOCKが電池ブロックBの新たなSOCとして取得される(ステップS8)。
Next, the
一方、差値SOCVの絶対値が変動制限値SOCLを超えていれば(ステップS7でYES)、SOC算出部216によって、差値SOCVの正負が確認される(ステップS9)。そして、差値SOCVが正の値であれば(ステップS9でYES)、SOCは増加方向であるから、SOC算出部216によって、前回値SOCPに変動制限値SOCLが加算されて、電池ブロックB1、B2、・・・、BNのSOCが算出される(ステップS10)。
On the other hand, if the absolute value of difference value SOCV exceeds fluctuation limit value SOCL (YES in step S7), positive / negative of difference value SOCV is confirmed by SOC calculation unit 216 (step S9). If the difference value SOCV is a positive value (YES in step S9), since the SOC is in an increasing direction, the
一方、差値SOCVが負の値であれば(ステップS9でNO)、SOCは減少方向であるから、SOC算出部216によって、前回値SOCPから変動制限値SOCLが減算されて、電池ブロックB1、B2、・・・、BNのSOCが算出される(ステップS11)。
On the other hand, if the difference value SOCV is a negative value (NO in step S9), the SOC is in a decreasing direction. Therefore, the
そして、SOC算出部216は、時間△tが経過すると(ステップS12でYES)、新たなSOCを再び算出するべくステップS1へ移行し、ステップS1〜S12の処理が繰り返される。
Then, when time Δt has elapsed (YES in step S12),
以上、ステップS1〜S12の処理によれば、積算電流値IDCが大きくなって組電池14が劣化するほど、温度Tが低くなって組電池14の内部抵抗が増大するほど、すなわち換算値SOCKと実際のSOCとの誤差が大きくなると考えられる条件になるほど、変動制限値SOCLが小さな値に設定されて、新たに算出されるSOCの値における前回値SOCPからの変化量が小さな範囲に制限されるので、SOCの算出誤差を低減することができる。
As described above, according to the processing of steps S1 to S12, the integrated current value IDC increases and the assembled
また、電圧変動量△V/△tが大きく、過度にSOCの変化が制限されるとかえってSOCの誤差が増大してしまうおそれがある場合には、変動制限値SOCLが増大されて、換算値SOCKがそのまま算出SOCに反映されやすくされるので、過度の制限により生じるSOCの誤差が低減される。 Further, when the voltage fluctuation amount ΔV / Δt is large and there is a possibility that the SOC error may increase if the change in the SOC is excessively limited, the fluctuation limit value SOCL is increased, and the converted value Since SOCK is easily reflected in the calculated SOC as it is, an SOC error caused by excessive limitation is reduced.
これにより、二次電池がフレッシュな状態であっても劣化した状態であっても、あるいは温度の影響を受けた場合であっても、SOCの算出精度が低下するおそれを低減することができる。また、実際のSOCが大きく変化して電圧変動量△V/△tが増大した場合であっても、SOCの算出精度が低下するおそれを低減することができる。 Thereby, even if the secondary battery is in a fresh state, a deteriorated state, or a case where it is affected by temperature, it is possible to reduce the possibility that the SOC calculation accuracy is lowered. In addition, even when the actual SOC changes greatly and the voltage fluctuation amount ΔV / Δt increases, the possibility that the SOC calculation accuracy may be reduced can be reduced.
ところで、背景技術である特許文献1に記載の技術では、SOCの演算精度を向上させるために、充放電電流に基づいて、SOCの変動制限を設定している。二次電池は充放電の繰り返し及び時間の経過によって劣化する。劣化した二次電池の内部抵抗値は増大する。二次電池の端子電圧の変動は内部抵抗値と電流の積であるので、内部抵抗値が増大すると、小さな電流値でも電圧の変動が大きくなる。しかし、電流値が小さければ、実際のSOCの変動も小さい。
By the way, in the technique described in
そのため、特許文献1に記載の技術のように、劣化を考慮せずに二次電池を流れる電流値に応じてSOCの変動範囲の制限値を設定する場合には、二次電池が劣化して二次電池を流れる電流に対する端子電圧の変動が増大すると、SOCの変動範囲を適切な値に設定することができなくなり、SOCの算出精度が低下するという不都合があった。
Therefore, as in the technique described in
しかしながら、図1に示す充電制御回路4によれば、二次電池の劣化の程度を表す積算電流値IDCを用いて変動制限値SOCLを設定することにより、二次電池が劣化した場合であっても、SOCの算出精度が低下するおそれを低減することができる。 However, according to the charge control circuit 4 shown in FIG. 1, the secondary battery is deteriorated by setting the fluctuation limit value SOCL using the integrated current value IDC indicating the degree of deterioration of the secondary battery. In addition, it is possible to reduce the possibility that the calculation accuracy of the SOC is lowered.
本発明は、携帯型パーソナルコンピュータやデジタルカメラ、携帯電話機等の電子機器、電気自動車やハイブリッドカー等の車両、太陽電池や発電装置と二次電池とを組み合わされた電源システム等の電池搭載装置において、二次電池のSOCを算出するSOC算出方法、SOC算出回路、及びこれを用いた充電システムとして好適に利用することができる。 The present invention relates to an electronic device such as a portable personal computer, a digital camera, and a mobile phone, a vehicle such as an electric vehicle and a hybrid car, and a battery-mounted device such as a power supply system in which a solar battery or a power generator and a secondary battery are combined The present invention can be suitably used as an SOC calculation method for calculating the SOC of a secondary battery, an SOC calculation circuit, and a charging system using the same.
1 充電システム
2 電池パック
3 充電装置
4 充電制御回路
14 組電池
15 電圧検出回路
16 電流検出抵抗
17 温度センサ
141 二次電池
201 アナログデジタル変換器
202 制御部
211 保護制御部
212 充電処理部
213 電流積算部
214 SOC推定部
215 制限値設定部
216 SOC算出部
217 テーブル記憶部
B、B1、B2、・・・、BN 電池ブロック
DSOC 変動値
IDC 積算電流値
Q1、Q2 スイッチング素子
SOCK 換算値
SOCL 変動制限値
SOCP 前回値
SOCV 差値
Vb、Vb1、Vb2、・・・、VbN 端子電圧
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記二次電池に流れる電流を検出する電流検出部と、
前記電流検出部によって検出される電流を積算することにより、積算電流値を算出する電流積算部と、
前記電圧検出部によって検出される端子電圧から前記二次電池のSOCを推定することによりSOC推定値を取得する処理を繰り返すSOC推定部と、
前記SOC推定部によって推定されたSOC推定値に基づき、前記二次電池のSOCを算出するSOC算出処理を繰り返すSOC算出部と、
前記電流積算部によって算出された積算電流値に基づいて、前記SOC算出部により算出されるSOCの前回からの変化量を制限するための制限値を設定する制限値設定部とを備え、
前記SOC算出部は、
前回のSOC算出処理において算出されたSOCと今回のSOC算出処理において算出されるSOCとの差が、前記制限値設定部によって設定された制限値の範囲内になるように、今回のSOC算出処理において新たに前記二次電池のSOCを算出すること
を特徴とするSOC算出回路。 A voltage detector for detecting the terminal voltage of the secondary battery;
A current detector for detecting a current flowing in the secondary battery;
A current integrating unit that calculates an integrated current value by integrating the current detected by the current detecting unit;
An SOC estimation unit that repeats the process of obtaining an SOC estimation value by estimating the SOC of the secondary battery from the terminal voltage detected by the voltage detection unit;
An SOC calculating unit that repeats an SOC calculating process for calculating the SOC of the secondary battery based on the SOC estimated value estimated by the SOC estimating unit;
A limit value setting unit for setting a limit value for limiting the amount of change from the previous time of the SOC calculated by the SOC calculation unit based on the integrated current value calculated by the current integration unit;
The SOC calculation unit
The current SOC calculation process so that the difference between the SOC calculated in the previous SOC calculation process and the SOC calculated in the current SOC calculation process is within the range of the limit value set by the limit value setting unit. A SOC calculation circuit characterized in that the SOC of the secondary battery is newly calculated.
前記電流積算部によって算出された積算電流値が大きくなるほど前記制限値が小さくなるように、当該制限値を設定すること
を特徴とする請求項1記載のSOC算出回路。 The limit value setting unit includes:
The SOC calculation circuit according to claim 1, wherein the limit value is set such that the limit value decreases as the integrated current value calculated by the current integration unit increases.
前記SOC推定部によって前回SOCが推定された際に前記電圧検出部によって検出された端子電圧と、今回、前記電圧検出部によって新たに検出される端子電圧との差を電圧変化量として算出し、当該電圧変化量をさらに用いて前記制限値を設定すること
を特徴とする請求項1又は2記載のSOC算出回路。 The limit value setting unit includes:
The difference between the terminal voltage detected by the voltage detection unit when the SOC was estimated last time by the SOC estimation unit and the terminal voltage newly detected by the voltage detection unit this time is calculated as a voltage change amount, The SOC calculation circuit according to claim 1, wherein the limit value is set by further using the voltage change amount.
前記二次電池に流れる電流を検出する電流検出部と、
前記電圧検出部によって検出される端子電圧から前記二次電池のSOCを推定することによりSOC推定値を取得する処理を繰り返すSOC推定部と、
前記SOC推定部によって推定されたSOC推定値に基づき、前記二次電池のSOCを算出するSOC算出処理を繰り返すSOC算出部と、
前記SOC推定部によって前回SOCが推定された際に前記電圧検出部によって検出された端子電圧と、今回、前記電圧検出部によって新たに検出される端子電圧との差を電圧変化量として算出し、当該電圧変化量に基づいて、前記SOC算出部により算出されるSOCの前回からの変化量を制限するための制限値を設定する制限値設定部とを備え、
前記SOC算出部は、
前回のSOC算出処理において算出されたSOCと今回のSOC算出処理において算出されるSOCとの差が、前記制限値設定部によって設定された制限値の範囲内になるように、今回のSOC算出処理において新たに前記二次電池のSOCを算出すること
を特徴とするSOC算出回路。 A voltage detector for detecting the terminal voltage of the secondary battery;
A current detector for detecting a current flowing in the secondary battery;
An SOC estimation unit that repeats the process of obtaining an SOC estimation value by estimating the SOC of the secondary battery from the terminal voltage detected by the voltage detection unit;
An SOC calculating unit that repeats an SOC calculating process for calculating the SOC of the secondary battery based on the SOC estimated value estimated by the SOC estimating unit;
The difference between the terminal voltage detected by the voltage detection unit when the SOC was estimated last time by the SOC estimation unit and the terminal voltage newly detected by the voltage detection unit this time is calculated as a voltage change amount, A limit value setting unit that sets a limit value for limiting the amount of change from the previous SOC calculated by the SOC calculation unit based on the voltage change amount;
The SOC calculation unit
The current SOC calculation process so that the difference between the SOC calculated in the previous SOC calculation process and the SOC calculated in the current SOC calculation process is within the range of the limit value set by the limit value setting unit. A SOC calculation circuit characterized in that the SOC of the secondary battery is newly calculated.
前記電圧変化量が大きくなるほど前記制限値が小さくなるように、当該制限値を設定すること
を特徴とする請求項3又は4記載のSOC算出回路。 The limit value setting unit includes:
5. The SOC calculation circuit according to claim 3, wherein the limit value is set such that the limit value decreases as the voltage change amount increases.
前記制限値設定部は、
前記温度検出部によって検出された前記二次電池の温度を、さらに用いて前記制限値を設定すること
を特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のSOC算出回路。 A temperature detection unit for detecting the temperature of the secondary battery;
The limit value setting unit includes:
The SOC calculation circuit according to claim 1, wherein the limit value is set by further using the temperature of the secondary battery detected by the temperature detection unit.
前記温度検出部によって検出された温度が低くなるほど前記制限値が小さくなるように、当該制限値を設定すること
を特徴とする請求項6記載のSOC算出回路。 The limit value setting unit includes:
The SOC calculation circuit according to claim 6, wherein the limit value is set so that the limit value decreases as the temperature detected by the temperature detection unit decreases.
前回のSOC算出処理において算出されたSOCと前記SOC推定部によって新たに推定されたSOC推定値との差が、前記制限値設定部によって設定された制限値の範囲内である場合、当該新たに推定されたSOC推定値を前記二次電池のSOCとして取得し、
当該差が前記制限値設定部によって設定された制限値の範囲外である場合、当該前回のSOC算出処理において算出されたSOCを、当該制限値だけ変化させた値を前記二次電池のSOCとして算出すること
を特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のSOC算出回路。 The SOC calculation unit
When the difference between the SOC calculated in the previous SOC calculation process and the SOC estimated value newly estimated by the SOC estimating unit is within the limit value set by the limit value setting unit, Obtain the estimated SOC estimated value as the SOC of the secondary battery,
When the difference is outside the range of the limit value set by the limit value setting unit, a value obtained by changing the SOC calculated in the previous SOC calculation process by the limit value is used as the SOC of the secondary battery. The SOC calculation circuit according to claim 1, wherein the SOC calculation circuit is calculated.
前回のSOC算出処理において算出されたSOCと前記SOC推定部によって新たに推定されたSOC推定値との差が、前記制限値設定部によって設定された制限値の範囲外である場合において、
前回のSOC算出処理において算出されたSOCよりも、前記SOC推定部によって新たに推定されたSOC推定値が大きいとき、当該前回のSOC算出処理において算出されたSOCに当該制限値を加算した値を前記二次電池のSOCとして算出し、
前回のSOC算出処理において算出されたSOCよりも、前記SOC推定部によって新たに推定されたSOC推定値が小さいとき、当該前回のSOC算出処理において算出されたSOCから当該制限値を減算した値を前記二次電池のSOCとして算出すること
を特徴とする請求項8記載のSOC算出回路。 The SOC calculation unit
When the difference between the SOC calculated in the previous SOC calculation process and the SOC estimated value newly estimated by the SOC estimating unit is outside the limit value set by the limit value setting unit,
When the SOC estimation value newly estimated by the SOC estimation unit is larger than the SOC calculated in the previous SOC calculation process, a value obtained by adding the limit value to the SOC calculated in the previous SOC calculation process is Calculated as the SOC of the secondary battery,
When the SOC estimation value newly estimated by the SOC estimation unit is smaller than the SOC calculated in the previous SOC calculation process, a value obtained by subtracting the limit value from the SOC calculated in the previous SOC calculation process is The SOC calculation circuit according to claim 8, wherein the SOC calculation circuit calculates the SOC of the secondary battery.
前記電流検出部によって検出される二次電池の放電電流、及び充電電流のうちいずれか一つを積算することにより、前記積算電流値を算出すること
を特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載のSOC算出回路。 The current integrating unit is
The integrated current value is calculated by integrating any one of a discharge current and a charging current of a secondary battery detected by the current detection unit. The SOC calculation circuit according to item 1.
前記二次電池と、
前記SOC算出回路によって算出されたSOCに基づいて、前記二次電池の充電を制御する充電制御部と
を備えることを特徴とする充電システム。 The SOC calculation circuit according to any one of claims 1 to 10,
The secondary battery;
A charging system comprising: a charging control unit that controls charging of the secondary battery based on the SOC calculated by the SOC calculating circuit.
前記二次電池の端子電圧から前記二次電池のSOCを推定することによりSOC推定値を取得する処理を繰り返すSOC推定工程と、
前記推定されたSOC推定値に基づき、前記二次電池のSOCを算出するSOC算出処理を繰り返すSOC算出工程と、
前記算出された積算電流値に基づいて、前記SOC算出工程において算出されるSOCの前回からの変化量を制限するための制限値を設定する制限値設定工程とを含み、
前記SOC算出工程においては、
前回のSOC算出処理において算出されたSOCと今回のSOC算出処理において算出されるSOCとの差が、前記制限値設定工程において設定された制限値の範囲内になるように、今回のSOC算出処理において新たに前記二次電池のSOCを算出すること
を特徴とするSOC算出方法。 A current integrating step of calculating an integrated current value by integrating the current flowing through the secondary battery;
An SOC estimation step that repeats the process of obtaining the SOC estimated value by estimating the SOC of the secondary battery from the terminal voltage of the secondary battery;
An SOC calculation step of repeating an SOC calculation process for calculating an SOC of the secondary battery based on the estimated SOC estimated value;
A limit value setting step for setting a limit value for limiting the amount of change from the previous SOC calculated in the SOC calculation step based on the calculated integrated current value;
In the SOC calculation step,
The current SOC calculation process so that the difference between the SOC calculated in the previous SOC calculation process and the SOC calculated in the current SOC calculation process is within the range of the limit value set in the limit value setting step. A SOC calculation method characterized in that the SOC of the secondary battery is newly calculated.
前記推定されたSOC推定値に基づき、前記二次電池のSOCを算出するSOC算出処理を繰り返すSOC算出工程と、
前回SOCが推定された際の前記二次電池の端子電圧と、今回新たに検出される前記二次電池の端子電圧との差を電圧変化量として算出し、当該電圧変化量に基づいて、前記SOC算出処理により算出されるSOCの前回からの変化量を制限するための制限値を設定する制限値設定工程とを含み、
前記SOC算出工程においては、
前回のSOC算出処理において算出されたSOCと今回のSOC算出処理において算出されるSOCとの差が、前記制限値設定工程によって設定された制限値の範囲内になるように、今回のSOC算出処理において新たに前記二次電池のSOCを算出すること
を特徴とするSOC算出方法。 An SOC estimation step that repeats the process of obtaining the SOC estimated value by estimating the SOC of the secondary battery from the terminal voltage of the secondary battery;
An SOC calculation step of repeating an SOC calculation process for calculating an SOC of the secondary battery based on the estimated SOC estimated value;
The difference between the terminal voltage of the secondary battery when the SOC was estimated last time and the terminal voltage of the secondary battery newly detected this time is calculated as a voltage change amount, and based on the voltage change amount, A limit value setting step for setting a limit value for limiting the amount of change from the previous SOC calculated by the SOC calculation process,
In the SOC calculation step,
The current SOC calculation process so that the difference between the SOC calculated in the previous SOC calculation process and the SOC calculated in the current SOC calculation process is within the range of the limit value set in the limit value setting step. A SOC calculation method characterized in that the SOC of the secondary battery is newly calculated.
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Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012132914A1 (en) * | 2011-03-25 | 2012-10-04 | 三洋電機株式会社 | Battery module, battery system, power supply device, and mobile body |
| CN103105587A (en) * | 2012-12-14 | 2013-05-15 | 惠州市亿能电子有限公司 | Calculation method of battery pack actual capacity |
| JP2014003905A (en) * | 2013-10-10 | 2014-01-09 | Mitsubishi Motors Corp | Vehicular range arithmetic arrangement |
| CN103728563A (en) * | 2013-12-17 | 2014-04-16 | 惠州市亿能电子有限公司 | Method for measuring and calculating health status of batteries |
| WO2016088895A1 (en) * | 2014-12-05 | 2016-06-09 | 古河電気工業株式会社 | Secondary battery state detection device and secondary battery state detection method |
| US9689926B2 (en) | 2013-01-25 | 2017-06-27 | Hitachi Automotive Systems, Ltd. | Battery controlling using charge state calculator and charge state verifier |
| CN108944901A (en) * | 2017-05-25 | 2018-12-07 | 福特全球技术公司 | System and method for regulating cell state-of-charge parameter |
| CN116520232A (en) * | 2023-05-16 | 2023-08-01 | 湖南银杏电池智能管理技术有限公司 | Simulation verification method and system for battery SOC algorithm |
-
2008
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Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012132914A1 (en) * | 2011-03-25 | 2012-10-04 | 三洋電機株式会社 | Battery module, battery system, power supply device, and mobile body |
| CN103105587A (en) * | 2012-12-14 | 2013-05-15 | 惠州市亿能电子有限公司 | Calculation method of battery pack actual capacity |
| US9689926B2 (en) | 2013-01-25 | 2017-06-27 | Hitachi Automotive Systems, Ltd. | Battery controlling using charge state calculator and charge state verifier |
| JP2014003905A (en) * | 2013-10-10 | 2014-01-09 | Mitsubishi Motors Corp | Vehicular range arithmetic arrangement |
| CN103728563A (en) * | 2013-12-17 | 2014-04-16 | 惠州市亿能电子有限公司 | Method for measuring and calculating health status of batteries |
| WO2016088895A1 (en) * | 2014-12-05 | 2016-06-09 | 古河電気工業株式会社 | Secondary battery state detection device and secondary battery state detection method |
| US10656210B2 (en) | 2014-12-05 | 2020-05-19 | Furukawa Electric Co., Ltd. | Secondary battery state detection device and secondary battery state detection method |
| CN108944901A (en) * | 2017-05-25 | 2018-12-07 | 福特全球技术公司 | System and method for regulating cell state-of-charge parameter |
| CN116520232A (en) * | 2023-05-16 | 2023-08-01 | 湖南银杏电池智能管理技术有限公司 | Simulation verification method and system for battery SOC algorithm |
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