JP5980458B1 - Power supply apparatus, transport apparatus having the power supply apparatus, estimation method for estimating correlation information between charging rate of storage unit and open-circuit voltage, and program for estimating correlation information - Google Patents
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Abstract
【課題】蓄電部のSOCとOCVのより正確な相関情報を効率的に推定すること。【解決手段】電源装置は、第1蓄電部と、第2蓄電部と、第1蓄電部と第2蓄電部の間の充放電を担う充放電回路と、充放電回路を制御する制御部とを含み、制御部は、第1蓄電部と第2蓄電部の少なくとも一方を対象蓄電部とし、対象蓄電部の充電率と開放端電圧である対象SOCと対象OCVを取得し、第1蓄電部と第2蓄電部の間の電荷移動を用いて、対象SOCと対象OCVを含むデータを、データの集合である収集済データのSOCに対する離散状態と対象SOCに基づく評価関数より導出される順序で収集し、複数のデータに基づき、対象蓄電部のSOCとOCVの相関情報を推定する。【選択図】図8To efficiently estimate more accurate correlation information between SOC and OCV of a power storage unit. A power supply device includes: a first power storage unit; a second power storage unit; a charge / discharge circuit that performs charge / discharge between the first power storage unit and the second power storage unit; and a control unit that controls the charge / discharge circuit; The control unit acquires at least one of the first power storage unit and the second power storage unit as a target power storage unit, obtains the charge rate of the target power storage unit, the target SOC and the target OCV that are open-circuit voltages, and the first power storage unit Using the charge transfer between the first power storage unit and the second power storage unit, the data including the target SOC and the target OCV is derived from an evaluation function based on the discrete state of the collected data, which is a set of data, with respect to the SOC and the target SOC. Collected and based on a plurality of data, the correlation information of the SOC and OCV of the target power storage unit is estimated. [Selection] Figure 8
Description
本発明は、電源装置、該電源装置を有する輸送機器、蓄電部の充電率と開放端電圧の相関情報を推定する推定方法、および該相関情報を推定するためのプログラムに関する。 The present invention relates to a power supply device, a transport device having the power supply device, an estimation method for estimating correlation information between a charging rate of an electricity storage unit and an open-circuit voltage, and a program for estimating the correlation information.
複数の蓄電池を備えるシステムにおいて、その蓄電池間で充放電を行うことにより、OCV(Open Circuit Voltage、開放端電圧)に対するSOC(State Of Charge、充電率)の関係を把握する技術が知られている。
[先行技術文献]
[特許文献]
[特許文献1]特開2008―220080号公報
In a system including a plurality of storage batteries, a technology for grasping a relation of SOC (State Of Charge, charging rate) to OCV (Open Circuit Voltage) by performing charging / discharging between the storage batteries is known. .
[Prior art documents]
[Patent Literature]
[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-220080
蓄電部のSOCとOCVのより正確な相関情報を効率的に推定することができないという課題があった。 There existed a subject that the more exact correlation information of SOC of an electrical storage part and OCV could not be estimated efficiently.
本発明の第1の態様における電源装置は、第1蓄電部と、第2蓄電部と、第1蓄電部と第2蓄電部の間の充放電を担う充放電回路と、充放電回路を制御する制御部とを含み、制御部は、第1蓄電部と第2蓄電部の少なくとも一方を対象蓄電部とし、対象蓄電部の充電率と開放端電圧である対象SOCと対象OCVを取得し、第1蓄電部と第2蓄電部の間の電荷移動を用いて、対象SOCと対象OCVを含むデータを、データの集合である収集済データのSOCに対する離散状態と対象SOCに基づく評価関数より導出される順序で収集し、複数のデータに基づき、対象蓄電部のSOCとOCVの相関情報を推定する。 A power supply apparatus according to a first aspect of the present invention controls a first power storage unit, a second power storage unit, a charge / discharge circuit responsible for charge / discharge between the first power storage unit and the second power storage unit, and the charge / discharge circuit. A control unit that acquires at least one of the first power storage unit and the second power storage unit as a target power storage unit, obtains a target SOC and target OCV that are a charging rate and an open-end voltage of the target power storage unit, Using charge transfer between the first power storage unit and the second power storage unit, data including the target SOC and the target OCV is derived from an evaluation function based on a discrete state with respect to the SOC of the collected data that is a set of data and the target SOC. The correlation information between the SOC and OCV of the target power storage unit is estimated based on a plurality of data.
本発明の第2の態様における輸送機器は、上記の電源装置を有する。 A transportation device according to a second aspect of the present invention includes the power supply device described above.
本発明の第3の態様における方法は、第1蓄電部と、第2蓄電部と、第1蓄電部と第2蓄電部の間の充放電を担う充放電回路とを含む電源装置の充電率と開放端電圧であるSOCとOCVの相関情報を推定する推定方法であって、第1蓄電部と第2蓄電部の少なくとも一方を対象蓄電部とするステップと、対象蓄電部のSOCとOCVである対象SOCと対象OCVを取得するステップと、第1蓄電部と第2蓄電部の間の電荷移動を用いて、対象SOCと対象OCVを含むデータを、データの集合である収集済データのSOCに対する離散状態と対象SOCに基づく評価関数より導出される順序で収集するステップと、複数のデータに基づき、対象蓄電部のSOCとOCVの相関情報を推定するステップとを含む。 The method according to the third aspect of the present invention includes a charge rate of a power supply device including a first power storage unit, a second power storage unit, and a charge / discharge circuit responsible for charge / discharge between the first power storage unit and the second power storage unit. And an open circuit voltage SOC and OCV correlation information, wherein at least one of the first power storage unit and the second power storage unit is a target power storage unit, and the SOC and OCV of the target power storage unit Using the step of obtaining a certain target SOC and target OCV, and charge transfer between the first power storage unit and the second power storage unit, the data including the target SOC and the target OCV is converted into the SOC of collected data that is a set of data. Collecting in the order derived from the evaluation function based on the discrete state and the target SOC, and estimating the SOC and OCV correlation information of the target power storage unit based on a plurality of data.
本発明の第4の態様におけるプログラムは、第1蓄電部と、第2蓄電部と、第1蓄電部と第2蓄電部の間の充放電を担う充放電回路とを含む電源装置の充電率と開放端電圧であるSOCとOCVの相関情報を推定するためのプログラムであって、第1蓄電部と第2蓄電部の少なくとも一方を対象蓄電部とするステップと、対象蓄電部のSOCとOCVである対象SOCと対象OCVを取得するステップと、第1蓄電部と第2蓄電部の間の電荷移動を用いて、対象SOCと対象OCVを含むデータを、データの集合である収集済データのSOCに対する離散状態と対象SOCに基づく評価関数より導出される順序で収集するステップと、複数のデータに基づき、対象蓄電部のSOCとOCVの相関情報を推定するステップとをコンピュータに実行させる。 A program according to a fourth aspect of the present invention is a charge rate of a power supply device including a first power storage unit, a second power storage unit, and a charge / discharge circuit responsible for charge / discharge between the first power storage unit and the second power storage unit. Is a program for estimating correlation information between SOC and OCV that are open-circuit voltages, and at least one of the first power storage unit and the second power storage unit is a target power storage unit, and the SOC and OCV of the target power storage unit The target SOC and the target OCV are obtained, and the charge transfer between the first power storage unit and the second power storage unit is used to convert the data including the target SOC and the target OCV into the collected data that is a set of data. The steps of collecting in an order derived from the discrete state for the SOC and the evaluation function based on the target SOC, and estimating the correlation information between the SOC and the OCV of the target power storage unit based on a plurality of data are implemented in the computer. Make.
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。 It should be noted that the above summary of the invention does not enumerate all the necessary features of the present invention. In addition, a sub-combination of these feature groups can also be an invention.
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. In addition, not all the combinations of features described in the embodiments are essential for the solving means of the invention.
図1は、本実施形態に係る輸送機器10のブロック図である。本実施形態に係る輸送機器は、例えば電動自動車である。以下においては、本実施形態に係る蓄電装置100が電動自動車に搭載されて利用される場合を想定して説明する。なお、蓄電装置100は、電源装置の一例である。
FIG. 1 is a block diagram of a
輸送機器10は、搭載された蓄電装置100から供給される駆動電力をパワードライブユニットであるPDU141が受け、PDU141がモータジェネレータMGを回転駆動させることにより走行する。
The
PDU141は、蓄電装置100と、主正母線MPLおよび主負母線MNLとで接続されている。平滑コンデンサCは、主正母線MPLと主負母線MNLとの間に接続されており、導通する電力の高周波成分を低減する。第3電圧センサ142は、主正母線MPLと主負母線MNLとの間の電圧Vhを検出し、検出された電圧Vhは、PDU141の制御に利用される。
PDU 141 is connected to
PDU141は、主正母線MPLおよび主負母線MNLから供給される駆動電力(直流電力)を交流電力に変換してモータジェネレータMGへ出力する。モータジェネレータMGは、例えば、三相交流回転電機を含む。モータジェネレータMGは、動力伝達機構および駆動軸を介して車輪を回転させる。また、PDU141は、車輪の減速時においてモータジェネレータMGが発電する交流電力を直流電力に変換し、回生電力として主正母線MPLおよび主負母線MNLへ出力する。 PDU 141 converts drive power (DC power) supplied from main positive bus MPL and main negative bus MNL into AC power and outputs the AC power to motor generator MG. Motor generator MG includes, for example, a three-phase AC rotating electric machine. Motor generator MG rotates the wheels via the power transmission mechanism and the drive shaft. In addition, PDU 141 converts AC power generated by motor generator MG during wheel deceleration to DC power, and outputs it as regenerative power to main positive bus MPL and main negative bus MNL.
蓄電装置100が備える第1蓄電池111および第2蓄電池121は、モータジェネレータが発電する回生電力と、外部電源153からの外部電力とによって充電される。
充電コンバータ151は、主正母線MPLおよび主負母線MNLと受電部152との間に設けられる。そして、充電コンバータ151は、受電部152を介して外部電源153(例えば家庭用AC電源)から供給される交流電力を直流電力に変換して主正母線MPLおよび主負母線MNLへ出力する。受電部152は、外部電源153から供給される交流電力を入力するための入力端子である。なお、充電コンバータ151は、主正母線MPLおよび主負母線MNLに代えて、あるいは追加して、正極線PL1および負極線NL1に接続されていても良く、正極線PL2および負極線NL2に接続されていても良い。
Charging converter 151 is provided between main positive bus MPL and main negative bus MNL and
蓄電装置100は、第1蓄電モジュール101、第2蓄電モジュール102および充放電回路モジュール103を含む。第1蓄電モジュール101は、第1蓄電池111、第1電圧センサ112、第1電流センサ113、および第1スイッチ114を有する。第2蓄電モジュール102は、第1蓄電モジュール101と同様の構成であり、第2蓄電池121、第2電圧センサ122、第2電流センサ123、および第2スイッチ124を有する。充放電回路モジュール103は、第1蓄電池111と第2蓄電池121の間の充放電を担う。充放電回路モジュール103は、制御部としての電池ECU130と、充放電回路として機能しうる第1VCU131、第2VCU132、および第3スイッチ133とを有する。
The
本実施形態において第1蓄電部として機能する第1蓄電池111、および第2蓄電部として機能する第2蓄電池121は、充放電可能な直流電源であり、たとえば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池、ナトリウムイオン電池、リチウム硫黄電池などの二次電池を含む。他にも、コンデンサ、キャパシタなどの充放電が可能な素子であっても良い。ただし、第1蓄電池111と第2蓄電池121は、互いに特性が異なる電池である。具体的には、第1蓄電池111は第2蓄電池121より単位質量あたりの出力電力である質量出力密度が大きい、いわゆる高出力型バッテリである。一方、第2蓄電池121は第1蓄電池111より単位質量あたりの貯蔵電力である質量エネルギー密度が大きい、いわゆる高容量型バッテリである。第1蓄電池111は第2蓄電池121より単位容積あたりの出力電力である容積出力密度が大きくて良く、第2蓄電池121は第1蓄電池111より単位容積あたりの貯蔵電力である容積エネルギー密度が大きくて良い。このように、単位質量または単位容積あたりに第1蓄電池111から取り出せる電力は、単位質量または単位容積あたりに第2蓄電池121から取り出せる電力より大きい。一方、単位質量または単位容積あたりに第1蓄電池111が貯蔵する電力は、単位質量または単位容積あたりに第2蓄電池121が貯蔵する電力より小さい。このように、第1蓄電池111は、第2蓄電池121と比して、エネルギー密度が劣り、出力密度が優れる。
In the present embodiment, the
第1蓄電池111は、正極線PL1および負極線NL1を介して第1VCU131に接続されている。第1電圧センサ112は、正極線PL1と負極線NL1との間の電圧すなわち第1蓄電池111の電圧V1を検出し、その検出値を電池ECU130へ出力する。第1電流センサ113は、第1蓄電池111に対して入出力される電流I1を検出し、その検出値を電池ECU130へ出力する。
第1スイッチ114は、正極線PL1と負極線NL1の電路を開閉するスイッチであり、電池ECU130からの開閉指示信号CW1を受けて、開状態と閉状態を切り替える。第1スイッチ114が開状態であるときに第1電圧センサ112によって検出されるV1は、第1蓄電池111におけるOCVであるOCV1となる。
The
第2蓄電池121は、正極線PL2および負極線NL2を介して第2VCU132に接続されている。第2電圧センサ122は、正極線PL2と負極線NL2との間の電圧すなわち第2蓄電池121の電圧V2を検出し、その検出値を電池ECU130へ出力する。第2電流センサ123は、第2蓄電池121に対して入出力される電流I2を検出し、その検出値を電池ECU130へ出力する。
第2スイッチ124は、正極線PL2と負極線NL2の電路を開閉するスイッチであり、電池ECU130からの開閉指示信号CW2を受けて、開状態と閉状態を切り替える。第2スイッチ124が開状態であるときに第2電圧センサ122によって検出されるV2は、第2蓄電池121におけるOCVであるOCV2となる。
The
なお、第1電流センサ113および第2電流センサ123は、それぞれ対応する蓄電池から出力される電流(放電電流)を正値として検出し、入力される電流(充電電流および回生電流)を負値として検出する。図1では、それぞれ正極線の電流を検出する構成として示すが、負極線の電流を検出するように構成しても良い。
The first
第1VCU131は、正極線PL1および負極線NL1と、接続正極線BPLおよび接続負極線BNLとの間に設けられ、電池ECU130からの制御信号CV1を受けて、正極線PL1および負極線NL1と、接続正極線BPLおよび接続負極線BNLとの間で電圧変換を行う。第2VCU132は、正極線PL2および負極線NL2と、接続正極線BPLおよび接続負極線BNLとの間に設けられ、電池ECU130からの制御信号CV2を受けて、正極線PL2および負極線NL2と、接続正極線BPLおよび接続負極線BNLとの間で電圧変換を行う。
The 1VCU131 includes a positive line PL1 and negative line NL1, provided between the connection positive line BPL and connected negative polar BNL, receives a control signal CV 1 from the
接続正極線BPLは、主正母線MPLと接続され、接続負極線BNLは、主負母線MNLに接続される。その接続部には、第3スイッチ133が設けられている。第3スイッチ133は、接続正極線BPLと主正母線MPL、および接続負極線BNLと主負母線MNLの電路を開閉するスイッチであり、電池ECU130からの開閉指示信号CW3を受けて、開状態と閉状態を切り替える。
Connection positive line BPL is connected to main positive bus MPL, and connection negative line BNL is connected to main negative bus MNL. A
以上の構成においては、第1スイッチ114と第3スイッチ133を閉状態、第2スイッチ124を開状態とした場合には、第1蓄電池111の電力がPDU141へ供給される。また、第2スイッチ124と第3スイッチ133を閉状態、第1スイッチ114を開状態とした場合には、第2蓄電池121の電力がPDU141へ供給される。また、第1スイッチ114と第2スイッチ124と第3スイッチ133を閉状態とした場合には、第1蓄電池111の電力と第2蓄電池121の電力が共にPDU141へ供給される。ただし、第1蓄電池111の電力と第2蓄電池121の電力を共にPDU141へ供給する場合には、供給電圧が同じになるように、第1VCU131および第2VCU132によって電圧変換が成される。なお、PDU141から回生電力が供給される場合、または外部電源153から外部電力が供給される場合には、電力の流れは上記の各場合における逆向きとなる。
In the above configuration, when the
また、本実施形態においては、それぞれの蓄電池に電圧変換ユニットであるVCUを設けるいわゆる2VCU方式を採用するが、一方の蓄電池の出力電圧に対して他方の蓄電池の出力電圧を調整する観点からは、いずれかに一つのVCUを設けるいわゆる1VCU方式を採用しても良い。1VCU方式であれば、VCUを設置するスペースの削減に寄与する。また、コストの削減、重量の削減にも寄与する。この場合には、PDU141へ供給される電圧は、VCUが設けられない蓄電池の出力電圧となるが、この制約が不都合である場合には2VCU方式を採用すれば良い。
Further, in this embodiment, a so-called 2VCU method is employed in which each storage battery is provided with a VCU that is a voltage conversion unit. From the viewpoint of adjusting the output voltage of the other storage battery with respect to the output voltage of one storage battery, A so-called 1VCU system in which one VCU is provided in any of them may be adopted. If it is 1VCU system, it will contribute to the reduction of the space which installs VCU. It also contributes to cost reduction and weight reduction. In this case, the voltage supplied to the
なお、コンバータは、大別すると昇圧型、降圧型、昇降圧型に分類されるが、第1VCU131、第2VCU132は、いずれの型のコンバータも採用し得る。また、第1VCU131、第2VCU132に採用するコンバータの型を異ならせても良い。第1蓄電池111および第2蓄電池121とコンバータの型を適宜組み合わせることにより、要求仕様を満たす全体としてあたかも一つのバッテリとして利用することができる。
The converters are roughly classified into a step-up type, a step-down type, and a step-up / step-down type, but the
第1スイッチ114と第2スイッチ124を閉状態、第3スイッチ133を開状態とした場合には、第1蓄電池111と第2蓄電池121の間で充放電が行われる。この蓄電池部間充放電は、電池ECU130からの制御信号CV1によって決定される第1VCU131の変換電圧値と、制御信号CV2によって決定される第2VCU132の変換電圧値との差に応じて、電力の流れが定まる。したがって、電池ECU130は、変換電圧値を指示する制御信号CV1およびCV2をそれぞれのVCUに送信することにより、どちらの蓄電池を電力の供給側とし、どちらの蓄電池を電力の受容側とするか制御することができる。なお、第1VCU131と第2VCU132の一方のハイサイドスイッチを「閉」かつローサイドスイッチを「開」に固定することで電圧変換を停止し、蓄電池の出力電圧をそのまま出力するいわゆる直結モードで制御して、他方の変換電圧値を変更するように制御しても良い。このとき、電池ECU130は、V1とI1を監視すれば、第1蓄電池111における充放電量を把握することができ、V2とI2を監視すれば、第2蓄電池121における充放電量を把握することができる。
When the
上記のように、本実施形態における蓄電装置100は、互いに特性が異なる2つの蓄電池を備える。互いに特性が異なる複数の蓄電池を用いるシステムは、それぞれの蓄電池の特性や状態に応じて、要求される電力の供給に対してどのように応えるか、細かく制御する必要がある。そこでまず、単一の蓄電池を用いた場合による電力出力と、特性が異なる複数の蓄電池を用いた場合による電力出力の違いについて説明する。
As described above, the
図2は、単一の蓄電池を用いた場合による電力出力と、特性が異なる2つの蓄電池を用いた場合による電力出力とを比較するための図である。横軸は時間経過を表わし、縦軸は電力出力を表わす。電力出力が負の領域は、例えば回生電力によって電力受容がなされることを表わす。 FIG. 2 is a diagram for comparing the power output when a single storage battery is used with the power output when two storage batteries having different characteristics are used. The horizontal axis represents the passage of time, and the vertical axis represents the power output. A region where the power output is negative indicates that power is accepted by regenerative power, for example.
実線で示されるSBは、蓄電装置が一つの蓄電池によって構成される場合の、出力電力の変化を表わす。蓄電装置が一つの蓄電池のみを備える場合には、負荷側から要求される電力をその能力の範囲において要求されるままに出力し、入力される電力をそのまま受け入れる。したがって、短時間で大きな出入力を行う場合もあり、蓄電池が急激に劣化するなどの問題もある。 SB indicated by a solid line represents a change in output power when the power storage device is configured by one storage battery. When the power storage device includes only one storage battery, the power required from the load side is output as required within the capacity range, and the input power is accepted as it is. Therefore, there is a case where large input / output is performed in a short time, and there is a problem that the storage battery is rapidly deteriorated.
蓄電装置が特性の異なる2つの蓄電池によって構成される場合には、それぞれの特性に応じて出入力を分担することができる。点線で表わされるOBは、高出力型バッテリの出力電力の変化を表わし、二重線で表わされるVBは、高容量型バッテリの出力電力の変化を表わしている。各時間において、OBの値とVBの値を足し合わせるとSBの値となる。すなわち、負荷側から要求される電力を、高容量型バッテリと高容量型バッテリで分担している様子を表わしている。 When the power storage device is constituted by two storage batteries having different characteristics, the input / output can be shared according to the respective characteristics. OB represented by a dotted line represents a change in the output power of the high-power battery, and VB represented by a double line represents a change in the output power of the high-capacity battery. At each time, when the value of OB and the value of VB are added together, the value becomes SB. That is, it shows a state where power required from the load side is shared between the high capacity battery and the high capacity battery.
一般的に高容量型バッテリは、高出入力および出入力の瞬間的な変動に対して劣化が進行するので、劣化の進行が抑制される範囲で出入力が行われるように制御されることが好ましい。したがって、OBとVBの変化からわかるように、負荷側から大きな出入力が要求される場合には、原則として高出力型バッテリ(OB)が担い、高出力型バッテリでも応えられない場合に、高容量型バッテリ(VB)が補助する制御が行われる。また、高容量型バッテリは、あまり高くない値で継続的に出力する場合に適しており、この場合は、高出力型バッテリの出力は抑えられる。また、高容量型バッテリは高いレートの充電に相当する回生電力を受け入れた場合に劣化しやすいという特性を有するので、回生電力はできる限り高出力型バッテリで受け入れる制御が行われる。なお、回生電力が高出力型バッテリで受け入れられる容量を上回る場合には、高容量型バッテリで受入れる以外に、ブレーキを動作させて回生電力の発生を低減しても良い。この場合、高容量型バッテリの劣化を抑制できる。 In general, a high-capacity battery deteriorates with respect to a high input / output and instantaneous fluctuations of the input / output. Therefore, the battery is controlled so that the input / output is performed within a range in which the progress of deterioration is suppressed. preferable. Therefore, as can be seen from the changes in OB and VB, when a large input / output is required from the load side, in principle, a high-power battery (OB) takes charge, and even if a high-power battery cannot respond, Control assisted by the capacity type battery (VB) is performed. Further, the high capacity battery is suitable for continuous output at a value that is not so high. In this case, the output of the high output battery can be suppressed. In addition, since the high-capacity battery has a characteristic that it easily deteriorates when regenerative power corresponding to charging at a high rate is accepted, control is performed so that the regenerative power is received by the high-power battery as much as possible. In addition, when regenerative electric power exceeds the capacity | capacitance accepted with a high output type battery, you may operate | release a brake and reduce generation | occurrence | production of regenerative electric power besides accepting with a high capacity | capacitance type battery. In this case, deterioration of the high capacity battery can be suppressed.
また、高容量型バッテリと高出力型バッテリは、それぞれSOCに基づく劣化影響度も大きく異なる。高容量型バッテリは、SOCが変動しても、劣化影響度が大きく変動することはない。換言すれば、SOCがいかなる値であっても劣化の進行に大きな影響を与えることはない。一方、高出力型バッテリは、SOCが変動すると、劣化影響度もその値に応じて大きく変動する。より詳述すると、SOCが30〜70%の中央域では、高出力型バッテリの劣化影響度は小さいが、この中央域から離れるに従って、劣化影響度は大きくなる。すなわち、中央域から離れるほど劣化が進む。したがって、高容量型バッテリのSOCが、0〜30%の低域や70〜100%の高域に属さないように、高容量型バッテリと高出力型バッテリの充放電量を調整することが好ましい。 In addition, the high-capacity battery and the high-power battery have greatly different deterioration influence levels based on the SOC. In the high capacity battery, even if the SOC changes, the deterioration influence level does not change greatly. In other words, any value of SOC does not greatly affect the progress of deterioration. On the other hand, when the SOC of the high-power battery changes, the degree of deterioration influences greatly according to the value. More specifically, in the central region where the SOC is 30 to 70%, the deterioration influence degree of the high-power battery is small, but the deterioration influence degree increases as the distance from the central region increases. That is, the deterioration progresses as the distance from the central area increases. Therefore, it is preferable to adjust the charge / discharge amounts of the high-capacity battery and the high-power battery so that the SOC of the high-capacity battery does not belong to the low range of 0 to 30% or the high range of 70 to 100%. .
このように特性の異なる複数の蓄電池を利用することにより、それぞれの蓄電池の劣化を抑制しつつ、負荷側からのさまざまな出力要求に応えることができる。ただし、それぞれの蓄電池をどのように使い分け、どのような割合で出入力を混合させるかは、蓄電池の現在の状態を正確に把握して、その状態に応じて適宜変更、修正することが重要である。特に、刻々と変化するSOCの正確な把握は、輸送機器の駆動制御に対して非常に重要である。 By using a plurality of storage batteries having different characteristics as described above, it is possible to meet various output requests from the load side while suppressing deterioration of each storage battery. However, how to properly use each storage battery and what ratio to mix the input and output is important to accurately grasp the current state of the storage battery, and change or modify it appropriately according to the state. is there. In particular, accurate grasp of the SOC that changes every moment is very important for drive control of transportation equipment.
そこで、蓄電池におけるSOCとOCVとの相関関係について説明する。図3は、ある電池のSOC−OCVカーブを示すグラフである。SOC−OCVカーブは、SOCとOCVの関係である相関情報の一例である。横軸は、SOCをパーセント(%)で表わし、縦軸は、OCVをボルト(V)で表わす。 Therefore, the correlation between SOC and OCV in the storage battery will be described. FIG. 3 is a graph showing an SOC-OCV curve of a certain battery. The SOC-OCV curve is an example of correlation information that is the relationship between SOC and OCV. The horizontal axis represents SOC in percent (%), and the vertical axis represents OCV in volts (V).
グラフ上に描かれる複数のカーブは、それぞれ異なる容量維持率に対するSOC−OCVカーブを表わしている。容量維持率は、使用が繰り返されることによる劣化や、経時による劣化の程度を示しており、具体的には、新品時において貯蔵できる電気量(100%)に対して、満充電でどれだけの電気量を貯蔵できるかをパーセントで表したものである。例えば、使用を繰り返したある時点において満充電まで充電した場合に、初期の貯蔵電気量に対して80%の電気量しか貯蔵できなくなった蓄電池は、容量維持率80%の蓄電池である。換言すれば容量維持率がその蓄電池の劣化度合いを示していると言える。 The plurality of curves drawn on the graph represent SOC-OCV curves for different capacity maintenance rates. The capacity maintenance rate indicates the degree of deterioration due to repeated use and deterioration over time. Specifically, the amount of electricity that can be stored when new (100%), how much is fully charged This is the percentage of electricity that can be stored. For example, a storage battery that can store only 80% of the initial stored electricity when the battery is fully charged at a certain point of repeated use is a storage battery with a capacity maintenance rate of 80%. In other words, it can be said that the capacity maintenance rate indicates the degree of deterioration of the storage battery.
図3において、実線は容量維持率100%の、点線は90%の、一点鎖線は80%の、二点鎖線は70%の、破線は60%のSOC−OCVカーブを表わす。なお、容量維持率が100%でない場合のSOCは、劣化が進んだ状態における満充電の貯蔵電気量を100%とした場合の充電率である。劣化が進行すると、カーブが全体的に左上方向に遷移する様子がわかる。例えば、OCVが3.90Vである場合に、容量維持率が90%の場合のSOCは70%であるのに対し、容量維持率が70%の場合のSOCは60%であると読み取れる。多くの蓄電池が概してこのような傾向の性質を示す。 In FIG. 3, the solid line represents the SOC-OCV curve with a capacity retention rate of 100%, the dotted line is 90%, the alternate long and short dash line is 80%, the alternate long and two short dashes line is 70%, and the broken line is the 60% SOC-OCV curve. Note that the SOC when the capacity maintenance rate is not 100% is the charging rate when the stored electricity amount of full charge in a state where deterioration has progressed is 100%. As the deterioration progresses, it can be seen that the curve transitions in the upper left direction as a whole. For example, when the OCV is 3.90 V, it can be read that the SOC when the capacity maintenance ratio is 90% is 70%, whereas the SOC when the capacity maintenance ratio is 70% is 60%. Many accumulators generally exhibit this trending nature.
すなわち、蓄電装置が搭載する蓄電池が現時点においてどれくらい劣化が進行しているかにより、同じOCVから推定されるSOCが大きく異なってしまうことになる。つまり、OCVを測定しても、蓄電池の劣化状態の考慮なしには、正確にSOCを把握できないことになる。 That is, the SOC estimated from the same OCV varies greatly depending on how much the storage battery mounted in the power storage device is currently deteriorated. That is, even if the OCV is measured, the SOC cannot be accurately grasped without considering the deterioration state of the storage battery.
そこで、本実施形態における蓄電装置100は、搭載する第1蓄電池111および第2蓄電池121のそれぞれに対して、予め定められた条件を満たす時点ごとに、SOC−OCVカーブを確定するための充放電制御を実行する。
Therefore, the
図4は、ある時点においてSOC−OCVカーブを確定するまでの手順を説明するための図である。図3と同じく、横軸は、SOCをパーセント(%)で表わし、縦軸は、OCVをボルト(V)で表わす。また、示されている複数のカーブはそれぞれ、図3で用いた線種に従って、モデル化された蓄電池の、各容量維持率に対するSOC−OCVカーブを表わす。 FIG. 4 is a diagram for explaining a procedure until the SOC-OCV curve is determined at a certain time point. As in FIG. 3, the horizontal axis represents SOC in percent (%), and the vertical axis represents OCV in volts (V). Each of the plurality of curves shown represents an SOC-OCV curve for each capacity retention rate of the modeled storage battery according to the line type used in FIG.
出願人は、さまざまな蓄電池に対して検討を重ねた成果として、容量維持率が互いに異なるSOC−OCVカーブであっても、あるOCVに対するSOCのばらつきが一定の範囲に収まる領域が、多くの蓄電池において存在することを発見した。このような領域を「基準領域」と呼ぶこととする。基準領域は、例えば、SOCが100%に近い範囲で見受けられる。これは、蓄電池の満充電電圧におけるSOCを100%として定義しているため、蓄電池の電圧を満充電電圧の近傍とすれば、容量維持率によらずSOCは100%の近傍となるからである。図4の例では、OCVがVRの範囲(Omin≦V0<Omax)において、いずれの容量維持率であっても、残容量がSR(Smin≦S0<Smax)の範囲に収まることを表わしている。VRの範囲のOCVを「基準OCV」と呼び、SRの範囲のSOCを「基準SOC」と呼ぶこととする。 As a result of repeated studies on various storage batteries, the applicant has found that many storage batteries have a range in which the variation of SOC with respect to a certain OCV falls within a certain range even if the SOC-OCV curves have different capacity maintenance rates. Found to exist. Such a region is referred to as a “reference region”. The reference region can be found, for example, in a range where the SOC is close to 100%. This is because the SOC at the full charge voltage of the storage battery is defined as 100%. Therefore, if the storage battery voltage is in the vicinity of the full charge voltage, the SOC will be in the vicinity of 100% regardless of the capacity maintenance rate. . In the example of FIG. 4, the extent OCV of V R (O min ≦ V 0 <O max), be any capacity retention rate, the remaining capacity is S R (S min ≦ S 0 <S max) of Indicates that it is within the range. The OCV of the range of V R is referred to as a "reference OCV", the SOC of the range of S R will be referred to as a "reference SOC".
基準領域の範囲としては、基準OCVの範囲として0.1V(OmaxとOminの差)、基準SOCの範囲として3%(SmaxとSminの差)が好ましい。ここでいう基準OCVの範囲は、単セルにおける電圧の範囲であって良い。基準OCVの範囲は、蓄電池の公称電圧の3%であって良い。基準領域の範囲は、対象とする蓄電池の特性や、要求される正確性等に応じて、適宜最適化すれば良い。 The range of the reference region is preferably 0.1 V (the difference between O max and O min ) as the range of the reference OCV, and 3% (the difference between S max and S min ) as the range of the reference SOC. The range of the reference OCV here may be a voltage range in a single cell. The range of the reference OCV may be 3% of the nominal voltage of the storage battery. The range of the reference region may be optimized as appropriate according to the characteristics of the target storage battery, the required accuracy, and the like.
本実施形態における蓄電装置100は、上記の通り、第1蓄電池111と第2蓄電池121の間で蓄電池部間充放電を行うことができる。すなわち、一方の蓄電池の電力を他方に移すことができる。すると、蓄電池部間充放電を行うことにより、SOC−OCVカーブを確定させたい側の蓄電池のOCVを、その蓄電池における基準OCVの範囲に移動させることができる。基準OCVに対応するSOCは、容量維持率に関わらず基準SOCであるので、その値を例えばSminとSmaxの平均値とすれば、SOC−OCVの2次元平面(ここでは、「SO平面」と呼ぶ)上の基準領域に、座標Sp0(St0,Ot0)をプロットすることができる。
As described above, the
その後、予め定められた条件、回数にしたがって、蓄電池部間充放電を繰り返す。このとき、例えばSOC−OCVカーブを確定させたい側の蓄電池が第1蓄電池111である場合には、第1電流センサ113の電流I1を監視することにより、第1蓄電池111のSOCの増減分を算出することができる。また、第1スイッチ114を開状態にすれば、そのときの第1蓄電池111のOCVを検出することもできる。すると、1回の蓄電池部間充放電を行うごとに、SO平面上に1つの座標Spをプロットすることができる。図4の例では、基準領域内の座標Sp0を得た後に、蓄電池部間充放電を3回繰り返し、座標Sp1、Sp2、Sp3を得ている。
Then, charging / discharging between storage battery parts is repeated according to a predetermined condition and the number of times. At this time, for example, when the storage battery on the side on which the SOC-OCV curve is to be determined is the
例えば電池メーカーによって、蓄電池の型番ごとに各容量維持率に対するSOC−OCVカーブが参照データとして予め準備されている。図4では、100%、90%、80%、70%、60%のそれぞれにおけるSOC−OCVカーブが参照データである。参照データは、例えば5%刻み、あるいは1%刻みなどの、より細かい割合で準備されていると良い。または、容量維持率に対するSOC−OCVカーブの変動が大きい範囲では、小さい範囲より細かい割合で参照データを設けていても良く、データ量および参照データを準備に要する手間を削減できる。蓄電装置100は、具体的には後述するが、この参照データを記憶部に記憶しており、電池ECU130は、適宜参照することができる。
For example, an SOC-OCV curve for each capacity maintenance rate is prepared in advance as reference data for each model number of a storage battery by a battery manufacturer. In FIG. 4, SOC-OCV curves at 100%, 90%, 80%, 70%, and 60% are reference data. The reference data is preferably prepared at a finer ratio such as 5% or 1%. Alternatively, in the range where the SOC-OCV curve variation with respect to the capacity maintenance rate is large, the reference data may be provided at a smaller ratio than in the small range, and the amount of data and the effort required for preparing the reference data can be reduced. Although specifically described later, the
蓄電池部間充放電を繰り返すことにより複数の座標Spを得たら、電池ECU130は、これらの座標に対して最も一致度が高いSOC−OCVカーブを参照データからマッチング処理により選ぶ。例えば、複数の座標Spとの偏差が最も小さいSOC−OCVカーブを選ぶ。このとき選んだSOC−OCVカーブが、その時点における最も確からしいSOC−OCVカーブとなる。このようにして、その時点における蓄電池のSOC−OCVカーブを推定する。図4の例においては、容量維持率が90%のSOC−OCVカーブである。このSOC−OCVカーブを記憶しておくことにより、外部から要求されるSOCの確認に対して、OCVを計測すれば即座にその時点における高精度なSOCを返すことができる。このように蓄電池部間充放電を行って適宜確定されるSOC−OCVカーブは、その時点における現実のSOC−OCVカーブをより忠実に表わしたものとなるので、現実のSOCに対して非常に近いSOCを外部からの確認要求に対して返すことができる。
When the plurality of coordinates Sp are obtained by repeating charging and discharging between the storage battery units, the
なお、上記の説明においては、まず基準領域内に座標Sp0が得られるように蓄電池部間充放電をおこなったが、座標Spを得る順番はこれに限らない。複数回の蓄電池部間充放電を行った結果、少なくとも1つの座標Spが基準領域内に含まれていれば、参照データとマッチング処理を行うことができる。一方の蓄電池のSOCとOCVを基準領域にすべく、過度な蓄電部間充放電を必要とする場合は、複数回の蓄電部間充放電によって、複数の座標を得ながらSOC−OCVカーブを生成する蓄電池の電圧とSOCを基準領域に移すことが好ましい。そして、複数回の蓄電部間充放電によって得た座標を基準領域に基づいて修正することで、基準領域にSOC−OCVカーブを生成する蓄電部の電圧とSOCを基準領域に属するためだけに、過度の蓄電部間充放電を必要としない、正確なSOC−OCVカーブを生成できる。 In the above description, first, although the coordinates Sp 0 in the reference region is subjected to the storage battery unit mesenchyme discharge so as to obtain the order to obtain the coordinates Sp is not limited thereto. If at least one coordinate Sp is included in the reference region as a result of performing charge / discharge between the storage battery parts a plurality of times, the reference data and matching processing can be performed. When excessive charging / discharging between power storage units is required to set the SOC and OCV of one storage battery as the reference region, an SOC-OCV curve is generated while obtaining a plurality of coordinates by multiple charging / discharging between power storage units. It is preferable to move the voltage and SOC of the storage battery to the reference region. And by correcting the coordinates obtained by charging / discharging between power storage units a plurality of times based on the reference region, the voltage and SOC of the power storage unit that generates the SOC-OCV curve in the reference region belong only to the reference region. An accurate SOC-OCV curve that does not require excessive charging / discharging between power storage units can be generated.
また、上記の説明においては、最も一致度が高いSOC−OCVカーブを参照データから選んだが、まずはそれぞれの座標の偏差が閾値以下となる複数のSOC−OCVカーブを選び、その中から他の基準に基づいて一つのSOC−OCVカーブを確定させても良い。他の基準としては、新しく取得した座標ほど偏差が小さいなどが挙げられる。この様な構成とすることで、何らかの事情によって途中で蓄電部間充放電を停止しなければならい状態でも、SOC−OCVカーブを特定できる。 In the above description, the SOC-OCV curve having the highest degree of coincidence is selected from the reference data. However, first, a plurality of SOC-OCV curves whose respective coordinate deviations are equal to or less than the threshold are selected, and other criteria are selected from the selected SOC-OCV curves. One SOC-OCV curve may be determined based on the above. Another criterion is that the newly acquired coordinates have a smaller deviation. With such a configuration, it is possible to specify the SOC-OCV curve even in a state where charging / discharging between power storage units must be stopped halfway due to some circumstances.
ここで、蓄電池部間充放電をおこなって次の座標Spを確定させる手順について説明する。図5は、平面空間上で座標を確定させるための演算を説明する図である。一つ目の×印で表わされるSpnは、n個目の座標としてSO平面上にプロットされたものであり、座標値(Stn,Otn)で表わされる。この後に1回の蓄電池部間充放電を行ってプロットされたn+1個目の座標が、二つ目の×印で表わされるSpn+1である。 Here, a procedure for charging / discharging between the storage battery parts to determine the next coordinate Sp will be described. FIG. 5 is a diagram for explaining calculation for determining coordinates in a plane space. Sp n represented by the first x mark is plotted on the SO plane as the n-th coordinate, and is represented by coordinate values (St n , Ot n ). After that, the n + 1-th coordinate plotted by performing one charge / discharge between the storage battery parts is Sp n + 1 represented by the second x mark.
それぞれの座標値の差は、OCVがΔOCV、SOCがΔSOCと表わされ、それぞれ正の値の場合もあれば、負の値である場合もある。すなわち、
(Stn+1,Otn+1)=(Stn+ΔSOC,Otn+ΔOCV)
である。ここで、OtnもOtn+1も、OCVであるので、これらの値は実測して直接得られる。一方ΔSOCは、ΔSOC=Stn+1 −Stnであり、
ΔSOC=ΣI/Cfull
あるいは、
ΔSOC=ΔAh/Cfull
によって算出される。ここで、ΣIは、時刻tnからtn+1までに電流センサが出力する値の総和であり、ΔAhは、この間に変化した電気量を表わす。また、Cfullは、前回のSOC−OCVカーブの確定時点における満充電時の電気量である。Cfullは、SOC−OCVカーブが確定されるごとにその値が記憶部に格納される。例えばCfullは、SOC−OCVカーブが確定されると、確定されたSOC−OCVカーブに対応する容量維持率と初期容量から定まる。
The difference between the coordinate values is represented by OCV as ΔOCV and SOC as ΔSOC, which may be positive values or negative values. That is,
(St n + 1 , Ot n + 1 ) = (St n + ΔSOC, Ot n + ΔOCV)
It is. Here, since both Ot n and Ot n + 1 are OCV, these values are obtained directly by actual measurement. On the other hand, ΔSOC is ΔSOC = St n + 1 −St n ,
ΔSOC = ΣI / C full
Or
ΔSOC = ΔAh / C full
Is calculated by Here, ΣI is the sum of the values output by the current sensor from time t n to time t n + 1 , and ΔAh represents the amount of electricity that has changed during this time. C full is the amount of electricity at the time of full charge when the previous SOC-OCV curve is determined. The value of C full is stored in the storage unit every time the SOC-OCV curve is determined. For example, when the SOC-OCV curve is determined, C full is determined from the capacity maintenance rate and the initial capacity corresponding to the determined SOC-OCV curve.
なお、以上の説明では主として、SOC−OCVカーブの確定処理を分かり易く説明することを目的として、二次元平面における座標SPを用いて説明した。座標SPをプロットする、または、座標SPを特定することは、内部処理としては、(SOC,OCV)のデータを取得して格納することに対応する。また、以上の説明では主として、SOC−OCVカーブの確定処理を分かり易く説明することを目的として、SOC毎について1つのOCVを取得する場合を取り上げて説明した。しかし、SOC毎に1つまたは複数のOCVを取得して良い。 In the above description, the description has been given mainly using the coordinates SP on the two-dimensional plane for the purpose of easily explaining the SOC-OCV curve determination process. Plotting the coordinate SP or specifying the coordinate SP corresponds to acquiring and storing (SOC, OCV) data as internal processing. In the above description, the case where one OCV is acquired for each SOC has been mainly described for the purpose of easily explaining the SOC-OCV curve determination process. However, one or more OCVs may be acquired for each SOC.
以上説明したSOC−OCVカーブの確定までを電池ECU130がどのようにおこなっているのか、電池ECU130を機能ブロックで表わして説明する。図6は、電池ECU130の内部ブロック図を、電池ECU130用のプログラムを格納する記録媒体290とともに示す。
How the
図示するように、電池ECU130は、制御および演算の全体を担う制御演算部230、ΔSOC算出部231、計時部232、BATT情報格納部233、確定ライン保持部234を有する。これらの機能ブロックによりSOC−OCVカーブを確定するまでの処理を行う。電池ECU130は、この他にも主に、SOC応答部235を有する。
As shown in the figure, the
制御演算部230は、第1蓄電池111と第2蓄電池121の少なくとも一方を、対象蓄電池とする。対象蓄電池とは、例えばSOC−OCVカーブの推定対象となる蓄電池である。制御演算部230は、予め定められた選択条件によって、第1蓄電池111と第2蓄電池121の少なくとも一方を、対象蓄電池として選択して良い。制御演算部230は、第1蓄電池111と第2蓄電池121がSOC−OCVカーブの推定対象となる蓄電池に選択された場合に、出力密度がより優れる第1蓄電池111を対象蓄電池として選択して良い。制御演算部230は、対象蓄電池の充電率と電圧である対象SOCと対象OCVを取得し、第1蓄電池111と第2蓄電池121の間の電荷移動を用いて、対象SOCと対象OCVを含むデータを、データの集合である収集済データのSOCに対する離散状態と対象SOCに基づく評価関数より導出される順序で収集し、当該複数のデータに基づき、対象蓄電部のSOCとOCVの相関情報を推定する。なお、対象SOCと対象OCVを含むデータを、(SOC,OCV)データと呼ぶ場合がある。
The
制御演算部230は、収集済データに基づき収集していないデータの集合である未収集データを導出する。評価関数は、未収集データに含まれるSOCである未収集SOCを収集した場合の離散状態に基づく関数であって良い。評価関数は、未収集SOCを収集した場合の離散状態の変化量に基づく関数であって良い。評価関数は、収集した場合の離散状態が大きくなる未収集SOCを含むデータほど、高く評価する関数であって良い。評価関数は、未収集SOCと対象SOCの差分から算出される電荷移動に要する時間を含む操作時間にさらに基づく関数であって良い。操作時間は、電荷移動の後において対象蓄電部の電圧の時間変化が安定するまでに要する時間を含んで良い。評価関数は、操作時間が短い未収集SOCを含むデータほど、高く評価する関数であって良い。評価関数は、操作時間より離散状態の変化量を強く評価する関数であって良い。
The
なお、制御演算部230は、対象蓄電池の複数の劣化状態において同一のSOCに対するOCVの差分が閾値以下となるSOCである基準SOCの範囲に対象蓄電池のSOCが含まれるときからの対象蓄電池への電荷移動量に基づいて、対象SOCを取得して良い。また、制御演算部230は、基準SOCに対応するOCVである基準OCVの範囲に対象蓄電池のSOCが含まれるときからの対象蓄電池への電荷移動量に基づいて、対象SOCを取得して良い。制御演算部230は、基準SOCと基準OCVが、対象SOCと対象OCVとして含まれるように、(SOC,OCV)データを収集して良い。
In addition, the control
制御演算部230は、電荷移動を行う前の対象蓄電池のSOCが基準SOCの範囲に含まれない場合に、電荷移動に先立ち、対象蓄電池のSOCが基準SOCの範囲に含まれるよう、第1蓄電池111と第2蓄電池121との間の充放電を行って良い。制御演算部230は、電荷移動を行う前の対象蓄電池のOCVが基準OCVの範囲に含まれない場合に、対象蓄電池のOCVが基準OCVの範囲に含まれるよう、第1蓄電池111と第2蓄電池121との間の充放電を行って良い。
When the SOC of the target storage battery before the charge transfer is not included in the range of the reference SOC, the
第1蓄電池111と第2蓄電池121の少なくとも一方は、モータジェネレータMGに電力を供給する。なお、モータジェネレータMGは駆動部の一例である。充放電回路モジュール103は、第1蓄電池111、第2蓄電池121、およびモータジェネレータMGの間の充放電を担って良い。制御演算部230は、電荷移動を行う間、第1蓄電池111と第2蓄電池121が、駆動部との間で充放電を行わないよう充放電回路モジュール103を制御して良い。なお、制御演算部230は、第2蓄電池121より、エネルギー密度が劣り、出力密度が優れる第1蓄電池111を、対象蓄電部として優先して選択して良い。
At least one of
なお、電池ECU130は一種のコンピュータである。制御演算部230は、例えばMPUによって構成され、例えばMPUの内部記憶部に格納されたプログラムを実行し、当該プログラムに従って蓄電装置100の全体を制御する。電池ECU130により実行されるプログラムは、記録媒体290から電池ECU130に供給される。なお、記録媒体290は、コンピュータにより読み出し可能な媒体の一例である。電池ECU130内においてプログラムまたはコンピュータ命令が格納される任意の媒体を、電池ECU130用のプログラムを格納する媒体とみなすことができる。
制御演算部230は、充放電回路モジュール103を制御する。また、制御演算部230は、第1スイッチ114、第2スイッチ124、第3スイッチ133を状況に応じて開閉すべく、開閉指示信号CW1、CW2、CW3をそれぞれに向けて送信する。また、第1VCU131、第2VCU132の変換電圧を調整すべく、PWM信号である制御信号CV1、CV2をそれぞれに向けて送信する。ΔSOC算出部231は、第1蓄電池111の(SOC,OCV)データの取得時には、第1電流センサ113からI1を取得して、ΔSOCを算出する。同様に、第2蓄電池121の(SOC,OCV)データの取得時には、第2電流センサ123からI2を取得して、ΔSOCを算出する。ΔSOC算出部231は、算出したΔSOCを制御演算部230へ引き渡す。
The
計時部232は、蓄電池部間充放電を行った時刻を制御演算部230へ引き渡す。制御演算部230は、(SOC,OCV)データが取得された時刻を内部記憶部に記憶しておき、当該(SOC,OCV)データが取得された時刻から予め定められた経過時間を過ぎた場合に、マッチング処理の対象から除外する。
The
BATT情報格納部233は、上記の参照データを記憶する記憶部である。具体的には、不揮発性のフラッシュメモリ等により構成される。BATT情報格納部233は、参照データを外部機器から取得する。なお、BATT情報格納部233は、参照データを記憶するに限らず、蓄電池に関する様々な情報を記憶しており、必要に応じて制御演算部230へ提供する。BATT情報格納部233は、第1蓄電池111の複数の劣化状態におけるSOCとOCVの相関情報を予め記憶する。BATT情報格納部233は、第2蓄電池121の複数の劣化状態におけるSOCとOCVの相関情報を予め記憶する。例えば、蓄電装置100の製造時に、第1蓄電池111の複数の劣化状態におけるSOCとOCVの相関情報と、第2蓄電池121の複数の劣化状態におけるSOCとOCVの相関情報とが、BATT情報格納部233に格納される。なお、第1蓄電池111および第2蓄電池121のうち、SOC−OCVカーブの推定対象とならない蓄電池については、BATT情報格納部233に相関情報が格納されなくても良い。制御演算部230は、BATT情報格納部233が記憶している対象蓄電池の複数の劣化状態におけるSOCとOCVの相関情報のうち、対象SOCと対象OCVを含む複数の(SOC,OCV)データに対する適合度がより高い相関情報を、推定する相関情報として、より優先して選択して良い。制御演算部230は、対象SOCと対象OCVを含む複数のデータに対する近似曲線または近似直線に基づき、相関情報を推定して良い。
The BATT
確定ライン保持部234は、制御演算部230が確定したSOC−OCVカーブを記憶する記憶部である。具体的には、不揮発性のフラッシュメモリ等により構成される。記憶部としてBATT情報格納部233と一体的に構成されていても良い。
The confirmed
SOC応答部235は、確定ライン保持部234と接続されている。SOC応答部235は、外部からSOCの問合せを受けると、OCVとしてV1、V2を取得し、確定ライン保持部234に記憶されたSOC−OCVカーブを参照して、SOCを返す。制御演算部230により第1蓄電池111の相関情報が推定されている場合、SOC応答部235は、第1蓄電池111のSOCの問合せを受けたとき、第1蓄電池111のOCVと、制御演算部230により推定された相関情報とに基づいて、第1蓄電池111のSOCを算出して応答する。制御演算部230により第2蓄電池121の相関情報が推定されている場合、SOC応答部235は、第2蓄電池121のSOCの問合せを受けたとき、第2蓄電池121のOCVと、制御演算部230により推定された相関情報とに基づいて、第2蓄電池121のSOCを算出して応答する。
The
図7は、(SOC,OCV)データとSOC−OCVカーブの確度との関係を説明するための図である。図7において、SOC−OCVカーブ780は、容量維持率が80%の場合のSOC−OCVカーブを示す。SOC−OCVカーブ770は、容量維持率が70%の場合のSOC−OCVカーブを示す。図示されるように、SOCが50%、60%、90%および100%のそれぞれの場合の(SOC,OCV)データが既に取得済みであるとする。また、現在のSOCは60%であるとする。
FIG. 7 is a diagram for explaining the relationship between (SOC, OCV) data and the accuracy of the SOC-OCV curve. In FIG. 7, an SOC-
SOC−OCVの確定ラインを選択するために、10%から100%までの範囲内で10%刻みのSOCで、(SOC,OCV)データを取得することが予め定められているとする。具体的には、(SOC,OCV)データの取得対象となるSOCは、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%および100%である。 Assume that it is predetermined to acquire (SOC, OCV) data at 10% increments in the range from 10% to 100% in order to select the SOC-OCV definite line. Specifically, the SOCs from which (SOC, OCV) data is acquired are 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, and 100%. .
図示されるように、既に取得されている4点の(SOC,OCV)データはいずれも、SOC−OCVカーブ780およびSOC−OCVカーブ770の近傍にある。そのため、現時点で収集済みの(SOC,OCV)データからは、確定ラインを高い確度で選択できない。
As shown in the drawing, the four (SOC, OCV) data already acquired are in the vicinity of the SOC-
この場合において、SOCを80%にして(SOC,OCV)データを取得したとする。容量維持率が70%であったと仮定し、符号703で示される(SOC,OCV)データが取得されたとする。符号703で示される点は、SOC−OCVカーブ780の近傍にも位置する。そのため、収集済みの5点の(SOC,OCV)データからは、現在のSOC−OCVカーブを高い確度で選択できない。
In this case, assume that the SOC is 80% (SOC, OCV) and data is acquired. It is assumed that the capacity maintenance rate is 70% and (SOC, OCV) data indicated by
一方、容量維持率が80%であったと仮定し、符号704で示される(SOC,OCV)データが取得されたとする。この場合でも、符号703で示される点は、SOC−OCVカーブ770の近傍にも位置する。そのため、この場合でも、収集済みの5点の(SOC,OCV)データからは、現在のSOC−OCVカーブを高い確度で選択できない。つまり、SOCが80%の場合の(SOC,OCV)データを取得したとしても、現在のSOC−OCVカーブを高い確度で選択できない可能性が高い。
On the other hand, assuming that the capacity maintenance rate is 80%, it is assumed that (SOC, OCV) data indicated by
これに対し、SOCを40%にして(SOC,OCV)データを取得した場合について説明する。容量維持率が70%であったと仮定し、符号701で示される(SOC,OCV)データが取得されたとする。符号701で示される点は、SOC−OCVカーブ770の近傍に位置し、SOC−OCVカーブ780からは離れている。そのため、収集済みの5点の(SOC,OCV)データから、現在のSOC−OCVカーブとして、SOC−OCVカーブ770を高い確度で選択できる。
On the other hand, the case where (SOC, OCV) data is acquired with the SOC set to 40% will be described. Assume that the capacity maintenance rate is 70%, and (SOC, OCV) data indicated by
また、容量維持率が80%であったと仮定し、符号702で示される(SOC,OCV)データが取得されたとする。符号702で示される点は、SOC−OCVカーブ780の近傍に位置し、SOC−OCVカーブ770からは離れている。そのため、この場合でも、収集済みの5点の(SOC,OCV)データから、現在のSOC−OCVカーブとして、SOC−OCVカーブ780を高い確度で選択できる。つまり、SOCが40%の場合の(SOC,OCV)データを取得することで、SOCが80%の場合の(SOC,OCV)データを取得した場合と比べて、現在のSOC−OCVカーブを高い確度で選択できる可能性が高まる。
Further, it is assumed that the capacity maintenance rate is 80% and (SOC, OCV) data indicated by
したがって、SOCを40%にして(SOC,OCV)データを取得することで、SOC−OCVカーブを確定するのに有用なデータを取得できる可能性が高まる。そのため、10%から100%までの全てのSOCで(SOC,OCV)データを取得しなくても、十分な確度でSOC−OCVカーブを確定できる場合がある。このように、次のデータの取得対象となるSOCである取得対象SOCを40%にすることで、取得対象SOCを80%にする場合より、SOC−OCVカーブを効率的に確定できる場合がある。 Therefore, by acquiring the SOC at 40% (SOC, OCV) data, the possibility of acquiring data useful for determining the SOC-OCV curve increases. Therefore, there is a case where the SOC-OCV curve can be determined with sufficient accuracy without acquiring (SOC, OCV) data with all SOCs from 10% to 100%. As described above, by setting the acquisition target SOC, which is the SOC that is the acquisition target of the next data, to 40%, the SOC-OCV curve may be determined more efficiently than when the acquisition target SOC is set to 80%. .
発明者らが検討を重ねた結果、多くの蓄電部において取得済みの(SOC,OCV)データがSOCに対してより離散した状態になるようにすることで、より正確なSOC−OCVカーブを効率的に確定できるようになることが期待できる。従って、制御演算部230は、SOCの離散度に基づいて、次に(SOC,OCV)データを取得するべきSOCを決定する。
As a result of repeated studies by the inventors, the (SOC, OCV) data acquired in many power storage units is made more discrete with respect to the SOC, so that a more accurate SOC-OCV curve can be efficiently obtained. It can be expected to be able to be determined. Therefore, the
図8は、SOCの離散度の算出例を示す。制御演算部230は、収集済みデータのSOCの範囲を、データを取得済みであるSOCの数で除算することにより、離散度を算出する。制御演算部230は、収集済みデータのSOCの範囲を、(収集済みデータ中のSOCの最大値−収集済みデータのSOCの最小値+10%)により算出する。なお、これにより算出された離散度は、値が小さいほど、データの離散度合いが大きいことを示す。
FIG. 8 shows an example of calculating the discreteness of the SOC. The
例えば、図8に示す状態において、SOCが80%における(SOC,OCV)データを取得した場合、離散度は8.33と算出される。同様に、SOCが40%における(SOC,OCV)データを取得した場合、離散度は7.14と算出される。SOCが30%における(SOC,OCV)データを取得した場合、離散度は6.25と算出される。また、SOCが10%における(SOC,OCV)データを取得した場合、離散度は5.00と算出される。 For example, in the state shown in FIG. 8, when (SOC, OCV) data at an SOC of 80% is acquired, the discrete degree is calculated as 8.33. Similarly, when the (SOC, OCV) data at an SOC of 40% is acquired, the discrete degree is calculated as 7.14. When (SOC, OCV) data is obtained at an SOC of 30%, the discrete degree is calculated as 6.25. Further, when (SOC, OCV) data is acquired at an SOC of 10%, the discrete degree is calculated as 5.00.
データの離散度合いの観点からは、SOCが10%におけるデータを取得することが最も望ましい。しかし、SOCが10%におけるデータを取得するためには、SOCを現在の60%から10%になるまで蓄電池部間充放電を行う必要がある。そのため、他のSOCのデータを取得する場合と比べて、データを取得するまでにかかる時間が長くなる。また、蓄電池間で大量の電荷移動を繰り返すことは好ましくない場合がある。そこで、制御演算部230は、離散度に加えて、電荷移動に要する時間を含む操作時間をさらに考慮して、次の取得対象のSOCを選択する。
From the viewpoint of the degree of discreteness of data, it is most desirable to acquire data at an SOC of 10%. However, in order to acquire data when the SOC is 10%, it is necessary to perform charging / discharging between the storage battery units until the SOC becomes 10% from the current 60%. Therefore, it takes a longer time to acquire data as compared to the case of acquiring other SOC data. Moreover, it may not be preferable to repeat a large amount of charge transfer between storage batteries. Therefore, the
図9は、電荷移動に要する時間TMを算出するための情報を示す図である。横軸は、SOCをパーセント(%)で表わし、縦軸は、時間TMを表わす。マッピング線700は、SOCが60%の状態から、蓄電池部間充放電によってSOCが横軸で示す値になるまでに要する時間を示す。図示されるように、TMは、電荷移動の前後のSOCの差の大きさであるΔSOCに略比例する。一例として、ΔSOCの大きさが10%の場合の時間TMは、少なくとも数分以上、多くの場合に10分以上であり得る。BATT情報格納部233は、マッピング線700を示す情報として、ΔSOCを時間TMにマッピングするマッピングテーブルMを格納して良い。
Figure 9 is a diagram showing the information for calculating the time T M required for charge transfer. The horizontal axis represents the SOC in percent (%), and the vertical axis represents the time T M. The
制御演算部230は、BATT情報格納部233が格納するマッピングテーブルを参照して、ΔSOCから時間TMを算出する。例えば、制御演算部230は、現在のSOCが60%の状態から、蓄電池部間充放電によってSOCが40%になるまでに要する時間TMΔ20を、ΔSOCである20%と、マッピングテーブルMとを用いて算出する。
The
操作時間には、電荷の移動に要する時間に加えて、取得対象のSOCに到達してから(SOC,OCV)データを取得するのに要する時間Tdが含まれる。Tdは、SOCがデータの取得対象のSOCである取得対象SOCtに到達したタイミングから、1回のOCVの計測値を取得するまでに要する時間である。Tdには、蓄電池の端子電圧の時間変化が安定するのを待つ時間が含まれる。蓄電池の充放電後の開路状態における端子電圧は、多くの場合、時間と共に比較的ゆっくりと変化し、端子電圧の時間変化が実質的に無視できるようになるまでには一定の時間を要する。そのため、制御演算部230は、蓄電池の端子電圧の時間変化が安定する時間の経過を待って、端子電圧の計測値を取得する。
The operation time includes time T d required to acquire (SOC, OCV) data after reaching the acquisition target SOC in addition to the time required to move the charge. Td is the time required to acquire one OCV measurement value from the timing when the SOC reaches the acquisition target SOCt, which is the SOC from which data is acquired. Td includes the time to wait for the time change of the terminal voltage of the storage battery to stabilize. In many cases, the terminal voltage in the open circuit state after charging and discharging of the storage battery changes relatively slowly with time, and a certain time is required until the time change of the terminal voltage becomes substantially negligible. Therefore, the
よって、SOCが取得対象SOCtに到達したタイミングから、1回のOCVの計測値を取得するまでには、少なくともTdの時間を要する。したがって、制御演算部230は、操作時間Ttを、Tt=TM+Tdにより算出する。制御演算部230は、(SOC,OCV)データを取得していない各SOCについて、操作時間Ttを算出する。
Therefore, at least the time Td is required from the timing when the SOC reaches the acquisition target SOCt until the measurement value of one OCV is acquired. Therefore, the
以上に説明したように、制御演算部230は、SOC毎に離散度および操作時間を算出する。そして、制御演算部230は、SOC毎の離散度および操作時間から、評価関数を用いて、SOC毎に評価値を算出する。評価値は、次の取得対象のSOCを選択するために用いられる。
As described above, the
図10は、SOC毎に算出された離散度、操作時間及び評価値の一例を示す。制御演算部230は、離散度および操作時間について、それぞれの最大値で除算することで、規格化する。そして、制御演算部230は、規格化した離散度及び規格化した操作時間を、離散度及び操作時間をパラメータとして持つ評価関数に入力して、評価値を算出する。
FIG. 10 shows an example of the discreteness, operation time, and evaluation value calculated for each SOC. The
一例として、評価関数は重み付け加算を行う関数であって良い。例えば、規格化した離散度を<w>、規格化した操作時間を<Tt>とする場合に、評価関数は、α×<Tt>+β×<w>により評価値を出力する関数であって良い。 As an example, the evaluation function may be a function that performs weighted addition. For example, when the standardized discrete degree is <w> and the standardized operation time is <Tt>, the evaluation function is a function that outputs an evaluation value by α × <Tt> + β × <w> good.
図10は、α=0.4、β=0.6の場合の評価関数により得られた評価値を示す。制御演算部230は、算出した評価値から、次の取得対象のSOCを選択する。図8に関連して説明した離散度は、値が小さいほど、データの離散度合いが大きいことを示す。また、図9に関連して説明した操作時間は、値が小さいほど、より速やかにデータを取得できることを示す。そのため、制御演算部230は、より小さい評価値が算出されたSOCを、より優先して、次の取得対象SOCとして選択する。図10の例では、最も小さい評価値が算出された40%を、次の取得対象SOCとして選択する。
FIG. 10 shows the evaluation values obtained by the evaluation function when α = 0.4 and β = 0.6. The
なお、βは、αより大きいことが望ましい。すなわち、評価値における離散度の重みを、操作時間の重みより大きくすることが望ましい。これにより、頻繁な蓄電部間の電荷移動により生じる損失を抑えつつ、より確度が高いSOC−OCVカーブを選択することができるデータを速やかにかつ必要十分に取得できることが期待できる。 Note that β is preferably larger than α. In other words, it is desirable to make the weight of discreteness in the evaluation value larger than the weight of operation time. Accordingly, it can be expected that data capable of selecting a SOC-OCV curve with higher accuracy can be acquired promptly and sufficiently while suppressing loss caused by frequent charge transfer between power storage units.
図11は、SOC−OCVカーブを確定させるまでのフロー図である。フローは、電池ECU130がSOC−OCVカーブを確定させる指示を輸送機器10の制御部から受け取った時点から開始する。なお、ここでは、第1蓄電池111を対象蓄電部として選択して、第1蓄電池111のSOC−OCVカーブを確定させる場合について説明する。
FIG. 11 is a flowchart for determining the SOC-OCV curve. The flow starts when the
制御演算部230は、ステップS101において、第1蓄電池111のOCVが取得可能か否かを判断する。例えば、PDU141が電力の供給を要求している場合には、当該要求を優先して第1スイッチ114および第3スイッチ133を閉状態にするので、OCVの取得はできないと判断する。この場合は、取得できる状態になるまで待機する。
In step S101, the
OCVの取得が可能と判断したら、制御演算部230は、ステップS102へ進み、開閉指示信号CW1を第1スイッチ114へ送信して開状態とする。そして、第1電圧センサ112からV1を取得し、当該電圧値を初期OCVであるO0とする。制御演算部230は、ステップS103で、取得したO0が、基準OCVの範囲に含まれるか否かを判断する。具体的には、制御演算部230は、BATT情報格納部233から第1蓄電池111の参照情報を取得し、基準OCVの範囲Omin〜Omaxを参照する。そして、Omin≦O0<Omaxの関係を満たすか否かを判断する。
If it is determined that can be acquired OCV,
取得したO0が基準開放電圧の範囲に含まれないと判断したら、ステップS104へ進み、制御演算部230は、蓄電池部間充放電を実行する。具体的には、制御演算部230は、開閉指示信号CW1、CW2、CW3をそれぞれのスイッチに向けて送信して、第1スイッチ114と第2スイッチ124を閉状態、第3スイッチ133を開状態とする。そして、制御信号CV1、CV2をそれぞれのVCUに向けて送信して、第2VCU132の変換電圧値を第1VCU131の変換電圧値よりも高く設定する。すると、第2蓄電池121は放電状態となり、第1蓄電池111は充電状態となるので、一定の電荷が第2蓄電池121から第1蓄電池111へ移動する。制御演算部230は、移動させる電荷の電気量を、各スイッチの開閉時間を調整したり、各VCUの変換電圧値を調整したりすることによって変更し得る。また、制御演算部230は、取得したO0と基準OCVの範囲Omin〜Omaxとの差に応じて、移動させる電荷の電気量を決定しても良い。
If it is determined that the acquired O 0 is not included in the range of the reference open circuit voltage, the process proceeds to step S104, and the
なお、2つのVCUを用いて蓄電池部間充放電を実行する場合には、一方のVCUのみをPWM制御し、他方のVCUは直結制御を行っても良い。直結制御は、DC/DCコンバータのハイサイドスイッチのみを閉状態とし、昇降圧せずに電流を通過させる制御である。直結制御を行う場合に制御信号CV1、CV2は、変換電圧の指令値として「0」が指定される。 In addition, when performing charging / discharging between storage battery parts using two VCUs, only one VCU may perform PWM control and the other VCU may perform direct connection control. The direct connection control is a control in which only the high-side switch of the DC / DC converter is closed and current is allowed to pass without being stepped up or down. When direct control is performed, the control signals CV 1 and CV 2 are designated “0” as the command value for the conversion voltage.
ステップS104で蓄電池部間充放電が完了すると、再びステップS101へ戻り、ステップS103の条件を満たすまで、このループを繰り返す。ステップS103の条件を満たしたら、ステップS105へ進む。 When the charging / discharging between the storage battery units is completed in step S104, the process returns to step S101 again, and this loop is repeated until the condition of step S103 is satisfied. If the condition of step S103 is satisfied, the process proceeds to step S105.
ステップS105では、制御演算部230は、(SOCfull,OCV)のデータを内部記憶部に格納する。ここで、SOCfullは、100%のSOCに対応する値である。SOCfullを100%として良い。また、SOCfullを、Smin以上Smax以下の値として良い。例えば、SOCfull=(Smin+Smax)/2として良い。
In step S105, the
ステップS107からは、蓄電池部間充放電を繰り返して(SOC,OCV)データを取得する処理である。制御演算部230は、ステップS107で、OCVの取得が可能か否かを判断する。この判断は、ステップS101の判断と同様である。OCVの取得が可能でない場合は、可能となるまで待機する。OCVの取得が可能であればステップS108へ進み、次の取得対象となるSOCを決定して、ステップS109において、(SOC,OCV)のデータを取得する。なお、ステップS108における処理については後述する。
From step S107, it is the process which repeats charging / discharging between storage battery parts, and acquires (SOC, OCV) data. In step S107, the
制御演算部230は、ステップS110へ進み、取得対象の全SOCにおいてOCVのデータを取得したか否かを判断する。まだ取得していないと判断したら、ステップS111へ進む。
The
ステップS111は、次の(SOC,OCV)データを取得する処理を開始する時点で実行される。ステップS111では、取得対象の全SOCにおけるデータを、決められた時間以内に取得できたか否かを判断する。例えば、制御演算部230は、ステップS105で格納されたデータの取得時刻から、予め定められた規定時間が経過したか否かを判断する。規定時間は、例えば7日が設定される。規定時間は、走行距離、環境温度、SOC−OCVカーブに要求される精度等に応じて変更し得る。制御演算部230は、規定時間が経過していないと判断したら、ステップS107へ戻り、取得対象のSOCにおけるデータを順次に取得する。規定時間を経過したと判断したら、ステップS101間で戻る。この場合は、それまで取得した(SOC,OCV)データを破棄する。このように古いデータを破棄することで、異なる劣化状態で取得されたデータでSOC−OCVカーブが確定されなくなるので、確定されるSOC−OCVカーブの精度が向上する。
Step S111 is executed at the time of starting the process of acquiring the next (SOC, OCV) data. In step S111, it is determined whether or not data for all SOCs to be acquired has been acquired within a predetermined time. For example, the
ステップS110で、取得対象の全SOCにおいてデータを取得したと判断したら、ステップS112へ進み、制御演算部230は、取得した複数のデータからSOC−OCVカーブを確定する。具体的には、制御演算部230は、BATT情報格納部233から第1蓄電池111の参照データを読み出し、それぞれの容量維持率に対するSOC−OCVカーブの中から、取得した複数のデータと最も一致度が高くなるものを選ぶ。そして、このように選んだSOC−OCVカーブを確定されたSOC−OCVカーブとして、確定ライン保持部234へ記憶する。制御演算部230は、確定したSOC−OCVカーブを確定ライン保持部234へ記憶したら、一連の処理を終了する。
If it is determined in step S110 that data has been acquired for all the SOCs to be acquired, the process proceeds to step S112, and the
図12は、次の取得対象となるSOCを決定するまでのフロー図である。図12に示すフローは、図11のフローにおけるステップS108に適用される。 FIG. 12 is a flowchart until determining the SOC to be acquired next. The flow shown in FIG. 12 is applied to step S108 in the flow of FIG.
ステップS301において、制御演算部230は、第1蓄電池111の現在のSOCであるSOCnを取得する。S311からS319までの処理は、iに関する繰り返し処理を行って、取得対象の各SOCについての(SOC,OCV)データを取得するのに要する所要時間Tiを算出する処理である。説明を簡単にするため、このフロー図におけるiは、取得対象のSOCを示す。iの意味を分かり易く示すことを目的として、i(SOC)と記す場合がある。S311からS319までの繰り返し処理は、10%から100%の範囲内のSOCについて10%刻みで定めたSOCにおけるデータを取得する場合を示す。
In step S <
ステップS313において、制御演算部230は、現在のSOCnとi(SOC)との差であるΔSOCを算出する。具体的には、制御演算部230は、ΔSOC=i(SOC)−SOCnにより、ΔSOCを算出する。ステップS315において、制御演算部230は、操作時間Ttiを算出する。具体的には、図9等に関連して説明したように、制御演算部230は、マッピングテーブルMを参照して算出した電荷移動時間M(ΔSOC)と、)データを取得するのに要する時間Tdとの和によって、操作時間Ttiを算出する。
In step S313,
ステップS317において、制御演算部230は、i(SOC)でのOCV測定を行ったと過程した場合に得られる測定済みSOCの離散度を算出する。例えば、図8等に関連して説明したように、制御演算部230は、OCV測定を行ったと過程した場合に得られる(SOC,OCV)データの数を、測定済みSOCの範囲で除算することによって、SOCの離散度を算出する。
In step S317, the
ステップS311からステップS319までの繰り返し処理が終了すると、ステップS331において、制御演算部230は、算出した各操作時間を規格化する。例えば、制御演算部230は、算出した各操作時間を、操作時間の最大値で規格化する。
When the iterative process from step S311 to step S319 is completed, in step S331, the
ステップS333において、制御演算部230は、算出した各離散度を規格化する。例えば、制御演算部230は、算出した各離散度を、離散度の最大値で規格化する。
In step S333, the
ステップS335において、制御演算部230は、規格化した操作時間及び規格化した離散度を用いて、未取得SOCについて評価値を算出する。例えば、図10等に関連して説明したように、制御演算部230は、規格化した操作時間及び規格化した離散度に評価関数を適用して、評価値を算出する。
In step S335, the
ステップS331において、制御演算部230は、次の取得対象となるSOCを決定する。具体的には、制御演算部230は、S335で算出した評価値に基づいて、次の取得対象となるSOCを決定する。より具体的には、制御演算部230は、最小の評価値が算出されたSOCを、次の取得対象となるSOCとして決定する。S337の後、図11のフローにおけるステップS109に進む。
In step S331, the
図10、図12等に関連して説明したように、制御演算部230は、取得対象の複数のSOCのうち、評価値が最小となるSOCを、次の取得対象となるSOCとして決定する。これにより、SOC−OCVカーブの確度を高めることができる(SOC,OCV)データを速やかに取得できる。
As described with reference to FIGS. 10, 12, etc., the
なお、図8等に関連して、SOCの離散度の一例として、収集済みデータのSOCの範囲を、データを取得済みであるSOCの数で除算したものを取り上げて説明した。SOCの離散度は、これに限られない。SOCの離散度を、データを取得済みのSOCの分散、データを取得済みのSOCの密度、データを取得済みのSOCの座標において隣接するSOCとの間の差など、SOCの離散度合いを表す様々なパラメータを用いて算出して良い。 In connection with FIG. 8 and the like, as an example of the degree of discreteness of the SOC, a case where the SOC range of collected data is divided by the number of SOCs for which data has been acquired has been described. The discreteness of the SOC is not limited to this. Various values representing the degree of discreteness of the SOC, such as the variance of the SOC from which data has been acquired, the density of the SOC from which data has been acquired, and the difference between adjacent SOCs in the coordinates of the SOC from which data has been acquired It may be calculated using various parameters.
また、次の取得対象SOCを選択する場合に、取得対象として予め定められたSOCのうち、データが取得されていない全てのSOCの中から、次に取得するべきSOCを選択するものとして説明した。しかし、取得対象として予め定められたSOCのうち、データが取得されていない一部のSOCの中から、次に取得するべきSOCを選択しても良い。例えば、次に取得するべきSOCの範囲が、特定の範囲内に限定されていて良い。例えば、次に取得するべきSOCの範囲が、予め定められた値未満に限定されていて良い。一例として、図8に示す状況において、取得対象として予め定められたSOCのうち、40%未満のSOCの中から、次に取得するべきSOCを選択しても良い。この場合、例えば図10に示される評価値に基づいて、次の取得対象SOCとして30%が選択されて良い。 In addition, when selecting the next acquisition target SOC, it has been described that the SOC to be acquired next is selected from all the SOCs for which data has not been acquired among the SOCs predetermined as acquisition targets. . However, the SOC to be acquired next may be selected from some SOCs for which data has not been acquired from among SOCs determined in advance as acquisition targets. For example, the SOC range to be acquired next may be limited to a specific range. For example, the SOC range to be acquired next may be limited to less than a predetermined value. As an example, in the situation shown in FIG. 8, the SOC to be acquired next may be selected from SOCs less than 40% out of the SOCs predetermined as acquisition targets. In this case, for example, 30% may be selected as the next acquisition target SOC based on the evaluation value shown in FIG.
以上のフローにおいては、第1蓄電池111のSOC−OCVカーブを確定する手順を説明したが、第2蓄電池121を対象蓄電池として選択して第2蓄電池121のSOC−OCVカーブを確定する手順も同様である。それぞれの蓄電池のSOC−OCVカーブが確定されれば、確定ライン保持部234は、2つのSOC−OCVカーブが記憶することになる。また、一方の蓄電池のSOC−OCVカーブを確定させた後に、他方の蓄電池のSOC−OCVカーブを確定させても良いし、蓄電池部間充放電のたびにそれぞれの蓄電池で(SOC,OCV)データを取得すれば、2つのSOC−OCVカーブを並行して確定させることもできる。なお、順に確定させる場合には、高容量型バッテリより、高出力型バッテリのSOC−OCVカーブを優先的に確定させると良い。また、SOC−OCVカーブの更新頻度も、高出力型バッテリの方を多くすると良い。これは前述したように、高出力型バッテリがSOCに対する劣化影響度の変動が、高容量型バッテリと比べて大きいため、高出力型バッテリの劣化を抑制しつつ充放電を行うためにはより精度の高いSOC−OCVカーブを常時有しておく必要があるからである。加えて、その特性上、一定電力を継続的に充放電する高容量型バッテリのSOCは、電流積算法などによっても推定可能だが、大電力の充放電を瞬間的に行う高出力型バッテリは、電流積算法よりもSOC−OCVカーブを用いた方が、精度よくSOCを推定可能だからである。
In the above flow, the procedure for determining the SOC-OCV curve of the
上記の実施形態おいては、OCVが基準OCVに含まれるように調整して(SOC,OCV)データを取得したが、SOCが基準SOC含まれるように調整して(SOC,OCV)データを取得しても良い。この場合は、SOCがSRの範囲(Smin〜Smax)に収まるように、蓄電池部間充放電で移動する電荷の電気量をCfullに基づいて定めれば良い。 In the above embodiment, the (SOC, OCV) data is acquired by adjusting the OCV to be included in the reference OCV, but the (SOC, OCV) data is acquired by adjusting the SOC to be included in the reference SOC. You may do it. In this case, so that SOC falls within a range (S min ~S max) of S R, it may be determined based on the electric quantity of charge to move the storage battery unit mesenchymal discharge C full.
また、上記に実施形態おいては、基準領域に少なくとも一つの(SOC,OCV)データが含まれるように調整したが、そのような調整を行うことなく、基準領域に含まれない複数の(SOC,OCV)データを集めて、そのデータ群に最も一致度が高いSOC−OCVカーブを参照データから選択して確定しても良い。この場合は、基準領域に(SOC,OCV)データが含まれる場合に対して精度は落ちるが、より簡易にSOC−OCVカーブを確定させることができる。 Further, in the above embodiment, the reference area is adjusted so that at least one (SOC, OCV) data is included, but without such adjustment, a plurality of (SOCs) not included in the reference area are included. , OCV) data may be collected and the SOC-OCV curve having the highest degree of coincidence in the data group may be selected from the reference data and determined. In this case, the accuracy is lower than when the reference area includes (SOC, OCV) data, but the SOC-OCV curve can be determined more easily.
また、上記の実施形態においては、BATT情報格納部233にそれぞれの蓄電池の参照データを記憶させ、この参照データの各SOC−OCVカーブとマッチング処理を行うことにより、現時点におけるSOC−OCVカーブを確定させている。しかし、参照データを参照することなく、複数の(SOC,OCV)データから近似曲線または近似直線を算出し、当該近似曲線または近似直線をSOC−OCVカーブとして確定させても良い。近似曲線または近似直線は、最小二乗法などに基づくフィッティングによって算出されて良い。なお、SOC毎にOCVの平均値を算出し、算出したOCVの平均値に基づいて、近似曲線または近似直線を算出しても良い。SOC−OCV平面における座標(SOC,OCVの平均値)の点について、隣接するSOC同士を直線で結ぶことによって各区間の近似直線を算出して良い。座標(SOC,OCVの平均値)が3点以上の場合は、近似直線の集合としての折れ線が算出される。参照データにおける各容量維持率のSOC−OCVカーブは、例えば電池メーカーが準備する、その型の蓄電池の代表データであるので、信頼性は高い。しかしながら、個々の製品のばらつきまでは対応していないので、そのばらつきは誤差となってしまう。しかし、実測された(SOC,OCV)データから近似曲線または近似直線を算出すれば、個々のばらつきまで吸収した、生のSOC−OCVカーブであると言える。したがって、より精度の高いSOC−OCVカーブとして利用できる可能性がある。また、蓄電池の種類によっては、基準領域が存在しない場合もあり得るが、このような場合であっては、実測された(SOC,OCV)データから算出された近似曲線または近似直線と参照データを併用して、SOC−OCVカーブを確定することができる。具体的には、参照データに含まれる各容量維持率のSOC−OCVカーブの中で、実測された(SOC,OCV)データから算出された近似曲線または近似直線と最も近い形状を有するものを、SOC−OCVカーブとして確定する。
In the above embodiment, the BATT
参照データからSOC−OCVカーブを選択して確定する場合は、容量維持率と対応付けられているので、その時点における蓄電池の劣化進行度合を併せて把握することができる。一方で、実測した(SOC,OCV)データから近似曲線または近似直線を算出する場合は、精度が上がる期待はあるものの、劣化進行度合は把握できない。したがって、システムが要求する事情に合わせて、SOC−OCVカーブの確定方法を選択できるようにしても良い。また、例えば取得した(SOC,OCV)データのエラーチェックをおこなうために、両者を併用しても良い。 When selecting and confirming the SOC-OCV curve from the reference data, it is associated with the capacity maintenance rate, so that the degree of deterioration of the storage battery at that time can also be grasped. On the other hand, when an approximate curve or approximate straight line is calculated from actually measured (SOC, OCV) data, the degree of deterioration cannot be grasped although there is an expectation that accuracy will increase. Therefore, the SOC-OCV curve determination method may be selected in accordance with the circumstances required by the system. Further, for example, in order to perform an error check of the acquired (SOC, OCV) data, both may be used together.
また、上記の実施形態においては、特に図11に関連して説明したように、予め定められた座標数が決められた時間以内に取得できない場合は、すべての(SOC,OCV)データを破棄して最初から処理をしなおす手順を説明した。しかし、古い(SOC,OCV)データから個別に除外して、マッチング処理に利用する複数の(SOC,OCV)データを、一定時間以内に取得されたものに限るようにしても良い。また、マッチング処理に利用する(SOC,OCV)データを選択する基準は、その(SOC,OCV)データが取得された時刻に限らない。例えば、蓄電池部間充放電において、移動させる電荷の電気量の積算量が予め定められた電気量を超えた場合には、古い(SOC,OCV)データから順に除外しても良い。この場合、次の積算量は、2番目に古い(SOC,OCV)データを取得した時点からの積算量に更新する。なお、基準とする電気量は、走行距離、環境温度、SOC−OCVカーブに要求される精度等に応じて変更しても良い。 Further, in the above embodiment, as described with reference to FIG. 11 in particular, when a predetermined number of coordinates cannot be acquired within a predetermined time, all (SOC, OCV) data are discarded. The procedure for re-processing from the beginning was explained. However, the old (SOC, OCV) data may be individually excluded, and a plurality of (SOC, OCV) data used for the matching process may be limited to those acquired within a predetermined time. Further, the criterion for selecting (SOC, OCV) data used for the matching process is not limited to the time when the (SOC, OCV) data is acquired. For example, in charge / discharge between storage battery units, when the accumulated amount of electric charge to be moved exceeds a predetermined amount of electricity, the old (SOC, OCV) data may be excluded in order. In this case, the next integrated amount is updated to the integrated amount from the time when the second oldest (SOC, OCV) data is acquired. In addition, you may change the electric quantity used as a reference | standard according to the precision etc. which are required for a travel distance, environmental temperature, a SOC-OCV curve.
なお、輸送機器は、電動自動車に限られない。輸送機器は、電源装置および内燃機関を備えるハイブリッド自動車、電車などの車両であってよい。輸送機器は、車両に限られず、電源装置を備える航空機や船舶など、陸上、空中、水上又は水中を移動して物体を輸送する様々な機器を含む。輸送機器とは、電源装置を備える様々な輸送用機器を含む概念である。 In addition, a transport apparatus is not restricted to an electric vehicle. The transportation device may be a vehicle such as a hybrid vehicle or a train including a power supply device and an internal combustion engine. The transportation device is not limited to a vehicle, and includes various devices that move objects on land, in the air, on water, or in water, such as an aircraft or a ship equipped with a power supply device. The transportation equipment is a concept including various transportation equipment provided with a power supply device.
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above-described embodiment. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。 The order of execution of each process such as operations, procedures, steps, and stages in the apparatus, system, program, and method shown in the claims, the description, and the drawings is particularly “before” or “prior to”. It should be noted that the output can be realized in any order unless the output of the previous process is used in the subsequent process. Regarding the operation flow in the claims, the description, and the drawings, even if it is described using “first”, “next”, etc. for convenience, it means that it is essential to carry out in this order. It is not a thing.
10 輸送機器、100 蓄電装置、101 第1蓄電モジュール、102 第2蓄電モジュール、103 充放電回路モジュール、111 第1蓄電池、112 第1電圧センサ、113 第1電流センサ、114 第1スイッチ、121 第2蓄電池、122 第2電圧センサ、123 第2電流センサ、124 第2スイッチ、130 電池ECU、131 第1VCU、132 第2VCU、133 第3スイッチ、142 第3電圧センサ、141 PDU、151 充電コンバータ、152 受電部、153 外部電源、230 制御演算部、231 ΔSOC算出部、232 計時部、233 BATT情報格納部、234 確定ライン保持部、235 SOC応答部、290 記録媒体、700 マッピング線、701、702,703、704 符号、770、780 SOC−OCVカーブ
DESCRIPTION OF
Claims (20)
第2蓄電部と、
前記第1蓄電部と前記第2蓄電部の間の充放電を担う充放電回路と、
前記充放電回路を制御する制御部と
を含み、
前記制御部は、
前記第1蓄電部と前記第2蓄電部の少なくとも一方を対象蓄電部とし、
前記対象蓄電部の充電率と開放端電圧である対象SOCと対象OCVを取得し、
前記第1蓄電部と前記第2蓄電部の間の電荷移動を用いて、前記対象SOCと前記対象OCVを含むデータを、前記データの集合である収集済データのSOCに対する離散状態と前記対象SOCに基づく評価関数より導出される順序で収集し、
複数の前記データに基づき、前記対象蓄電部のSOCとOCVの相関情報を推定する
ことを特徴とする電源装置。 A first power storage unit;
A second power storage unit;
A charge / discharge circuit responsible for charge / discharge between the first power storage unit and the second power storage unit;
A control unit for controlling the charge / discharge circuit,
The controller is
At least one of the first power storage unit and the second power storage unit is a target power storage unit,
Obtain the target SOC and target OCV, which are the charging rate and open circuit voltage of the target power storage unit,
Using the charge transfer between the first power storage unit and the second power storage unit, the data including the target SOC and the target OCV is converted into a discrete state with respect to the SOC of the collected data that is a set of the data and the target SOC. Collected in the order derived from the evaluation function based on
The power supply apparatus characterized by estimating the correlation information of SOC and OCV of the said object electrical storage part based on the said some data.
前記評価関数は、前記未収集データに含まれるSOCである未収集SOCを収集した場合の前記離散状態に基づく
請求項1に記載の電源装置。 The control unit derives uncollected data that is a set of the data not collected based on the collected data,
The power supply apparatus according to claim 1, wherein the evaluation function is based on the discrete state when an uncollected SOC that is an SOC included in the uncollected data is collected.
請求項2に記載の電源装置。 The power supply apparatus according to claim 2, wherein the evaluation function is based on a change amount of the discrete state when the uncollected SOC is collected.
請求項2または3に記載の電源装置。 The power supply apparatus according to claim 2, wherein the evaluation function evaluates higher the data including the uncollected SOC that increases the discrete state when collected.
請求項2から4のいずれか一項に記載の電源装置。 5. The power supply device according to claim 2, wherein the evaluation function is further based on an operation time including a time required for the charge transfer calculated from a difference between the uncollected SOC and the target SOC.
請求項5に記載の電源装置。 The power supply device according to claim 5, wherein the operation time includes a time required for the time change of the voltage of the target power storage unit to be stabilized after the charge transfer.
請求項5または6に記載の電源装置。 The power supply apparatus according to claim 5, wherein the evaluation function evaluates higher as data including the uncollected SOC with a shorter operation time.
請求項5から7のいずれか1項に記載の電源装置。 The power supply apparatus according to claim 5, wherein the evaluation function evaluates the discrete state more strongly than the operation time.
請求項1から8のいずれか1項に記載の電源装置。 The control unit includes the SOC of the target power storage unit within a range of a reference SOC that is an SOC in which a difference in OCV with respect to the same SOC is equal to or less than a threshold value in a plurality of deterioration states of the target power storage unit, or the reference SOC The target SOC is acquired based on a charge transfer amount to the target power storage unit from when the SOC of the target power storage unit is included in a range of a reference OCV that is an OCV corresponding to The power supply device according to item 1.
請求項1から9のいずれか1項に記載の電源装置。 The control unit includes a reference SOC that is an SOC in which a difference between OCVs for the same SOC is equal to or less than a threshold value in a plurality of deterioration states of the target power storage unit, and a reference OCV that is an OCV corresponding to the reference SOC. The power supply device according to claim 1, wherein the data is collected so as to be included as the target OCV.
請求項9または10に記載の電源装置。 When the SOC of the target power storage unit before performing the charge transfer is not included in the range of the reference SOC, or when the OCV of the target power storage unit before performing the charge transfer is equal to the reference OCV When not included in the range, prior to the charge transfer, the SOC of the target power storage unit is included in the range of the reference SOC, or the OCV of the target power storage unit is included in the range of the reference OCV. The power supply device according to claim 9 or 10, wherein charge / discharge is performed between one power storage unit and the second power storage unit.
前記制御部は、前記記憶部が記憶している前記対象蓄電部の前記複数の劣化状態におけるSOCとOCVの相関情報のうち、前記対象SOCと前記対象OCVを含む前記複数のデータに対する適合度がより高い相関情報を、前記推定する前記相関情報として、より優先して選択する
請求項1から11のいずれか1項に記載の電源装置。 The control unit includes a storage unit that stores in advance correlation information between SOC and OCV in a plurality of deterioration states of at least one of the first power storage unit and the second power storage unit,
The control unit has a degree of fitness for the plurality of data including the target SOC and the target OCV among the correlation information of the SOC and the OCV in the plurality of deterioration states of the target power storage unit stored in the storage unit. The power supply device according to any one of claims 1 to 11, wherein higher correlation information is selected with higher priority as the estimated correlation information.
請求項1から11のいずれか1項に記載の電源装置。 The power supply device according to any one of claims 1 to 11, wherein the control unit estimates the correlation information based on an approximate curve or an approximate line for the plurality of data including the target SOC and the target OCV.
前記充放電回路は、前記第1蓄電部、前記第2蓄電部、および前記駆動部の間の充放電を担い、
前記制御部は、前記電荷移動を行う間、前記第1蓄電部と前記第2蓄電部が、前記駆動部との間で充放電を行わないよう前記充放電回路を制御する
請求項1から13のいずれか1項に記載の電源装置。 At least one of the first power storage unit and the second power storage unit supplies power to the drive unit,
The charge / discharge circuit is responsible for charge / discharge between the first power storage unit, the second power storage unit, and the drive unit,
The control unit controls the charge / discharge circuit so that the first power storage unit and the second power storage unit do not perform charge / discharge between the drive unit and the first power storage unit while performing the charge transfer. The power supply device according to any one of the above.
請求項1から14のいずれか1項に記載の電源装置。 When the control unit receives an SOC inquiry of the power storage unit for which the correlation information has already been estimated among the first power storage unit and the second power storage unit, the control unit The power supply device according to any one of claims 1 to 14, wherein, based on the estimated correlation information, the SOC of the power storage unit in which the correlation information is estimated is calculated and responded.
請求項1から15のいずれか1項に記載の電源装置。 The power supply device according to any one of claims 1 to 15, wherein the first power storage unit is inferior in energy density and output density compared to the second power storage unit.
請求項16に記載の電源装置。 The power supply device according to claim 16, wherein the control unit preferentially selects the first power storage unit as the target power storage unit over the second power storage unit.
第2蓄電部と、
前記第1蓄電部と前記第2蓄電部の間の充放電を担う充放電回路と
を含む電源装置の充電率と開放端電圧であるSOCとOCVの相関情報を推定する推定方法であって、
前記第1蓄電部と前記第2蓄電部の少なくとも一方を対象蓄電部とするステップと、
前記対象蓄電部のSOCとOCVである対象SOCと対象OCVを取得するステップと、
前記第1蓄電部と前記第2蓄電部の間の電荷移動を用いて、前記対象SOCと前記対象OCVを含むデータを、前記データの集合である収集済データのSOCに対する離散状態と前記対象SOCに基づく評価関数より導出される順序で収集するステップと、
複数の前記データに基づき、前記対象蓄電部のSOCとOCVの相関情報を推定するステップと
を含む推定方法。 A first power storage unit;
A second power storage unit;
An estimation method for estimating correlation information between SOC and OCV, which are a charge rate and an open-circuit voltage of a power supply device including a charge / discharge circuit responsible for charge / discharge between the first power storage unit and the second power storage unit,
Setting at least one of the first power storage unit and the second power storage unit as a target power storage unit;
Obtaining a target SOC and a target OCV that are SOC and OCV of the target power storage unit;
Using the charge transfer between the first power storage unit and the second power storage unit, the data including the target SOC and the target OCV is converted into a discrete state with respect to the SOC of the collected data that is a set of the data and the target SOC. Collecting in an order derived from an evaluation function based on
Estimating the correlation information between the SOC and the OCV of the target power storage unit based on a plurality of the data.
第2蓄電部と、
前記第1蓄電部と前記第2蓄電部の間の充放電を担う充放電回路と
を含む電源装置の充電率と開放端電圧であるSOCとOCVの相関情報を推定するためのプログラムであって、
前記第1蓄電部と前記第2蓄電部の少なくとも一方を対象蓄電部とするステップと、
前記対象蓄電部のSOCとOCVである対象SOCと対象OCVを取得するステップと、
前記第1蓄電部と前記第2蓄電部の間の電荷移動を用いて、前記対象SOCと前記対象OCVを含むデータを、前記データの集合である収集済データのSOCに対する離散状態と前記対象SOCに基づく評価関数より導出される順序で収集するステップと、
複数の前記データに基づき、前記対象蓄電部のSOCとOCVの相関情報を推定するステップと
をコンピュータに実行させるためのプログラム。 A first power storage unit;
A second power storage unit;
A program for estimating correlation information between SOC and OCV which are a charge rate and an open circuit voltage of a power supply device including a charge / discharge circuit responsible for charge / discharge between the first power storage unit and the second power storage unit. ,
Setting at least one of the first power storage unit and the second power storage unit as a target power storage unit;
Obtaining a target SOC and a target OCV that are SOC and OCV of the target power storage unit;
Using the charge transfer between the first power storage unit and the second power storage unit, the data including the target SOC and the target OCV is converted into a discrete state with respect to the SOC of the collected data that is a set of the data and the target SOC. Collecting in an order derived from an evaluation function based on
The program for making a computer perform the step which estimates the correlation information of SOC of the said object electrical storage part and OCV based on the said some data.
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