JPH11346444A - 電池充電状態の推定方法 - Google Patents
電池充電状態の推定方法Info
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- JPH11346444A JPH11346444A JP10153312A JP15331298A JPH11346444A JP H11346444 A JPH11346444 A JP H11346444A JP 10153312 A JP10153312 A JP 10153312A JP 15331298 A JP15331298 A JP 15331298A JP H11346444 A JPH11346444 A JP H11346444A
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- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 充放電が短い周期で切り替わり、繰り返され
ても正確にＳＯＣを推定することができる電池充電状態
の推定方法を提供する。 【解決手段】 疑似ＳＯＣ推定手段１４、起電力推定手
段１６、電圧変動推定手段１８、動的電圧変動推定手段
２０、加算器２２によって構成される電池モデルで、電
池の推定電圧Ｖｅｓｔを推定する場合に使用される初期
値を、電池の充放電履歴や自己放電履歴の動作履歴を考
慮して初期ＳＯＣ推定モデル３０で推定する。
ても正確にＳＯＣを推定することができる電池充電状態
の推定方法を提供する。 【解決手段】 疑似ＳＯＣ推定手段１４、起電力推定手
段１６、電圧変動推定手段１８、動的電圧変動推定手段
２０、加算器２２によって構成される電池モデルで、電
池の推定電圧Ｖｅｓｔを推定する場合に使用される初期
値を、電池の充放電履歴や自己放電履歴の動作履歴を考
慮して初期ＳＯＣ推定モデル３０で推定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電池充電状態の推定
方法、特に推定誤差を小さくするために電池モデルを使
用した電池充電状態の推定方法の改良に関する。
方法、特に推定誤差を小さくするために電池モデルを使
用した電池充電状態の推定方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、電池の充電状態（ＳＯＣ）を
推定する方法として、電池の初期のＳＯＣに対して、充
放電電流値の積分値を加えていく方法が知られている。
しかし、この方法では、充放電電流値の積分誤差が蓄積
されるとともに、電池の未使用状態での自己放電による
ＳＯＣの初期値の変化等もあり、電池のＳＯＣを正確に
推定することが困難であった。
推定する方法として、電池の初期のＳＯＣに対して、充
放電電流値の積分値を加えていく方法が知られている。
しかし、この方法では、充放電電流値の積分誤差が蓄積
されるとともに、電池の未使用状態での自己放電による
ＳＯＣの初期値の変化等もあり、電池のＳＯＣを正確に
推定することが困難であった。
【０００３】そこで、電池電圧からもＳＯＣを推定し、
充放電電流値の積分により得られたＳＯＣの推定結果を
補正して推定精度を向上させる方法も行われていた。例
えば、特開平９−９６６６５号公報にも、このような推
定方法の改良技術が開示されている。
充放電電流値の積分により得られたＳＯＣの推定結果を
補正して推定精度を向上させる方法も行われていた。例
えば、特開平９−９６６６５号公報にも、このような推
定方法の改良技術が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来例の
ように、電池電圧からＳＯＣを推定し、これにより充放
電電流値の積算誤差を補正する方法によっても、必ずし
も高い推定精度を得ることは困難であった。これは、電
池電圧からＳＯＣを推定すること自体が困難であるため
である。
ように、電池電圧からＳＯＣを推定し、これにより充放
電電流値の積算誤差を補正する方法によっても、必ずし
も高い推定精度を得ることは困難であった。これは、電
池電圧からＳＯＣを推定すること自体が困難であるため
である。
【０００５】図８には、ＳＯＣが６８％である電池にお
ける電池電流と電池電圧の変化の関係が示される。図８
に示されるように、電池の電流−電圧の関係は線形では
なく、大きなヒステリシスを有している。従って、この
電流−電圧の関係からＳＯＣを推定した場合には、電池
電流と電池電圧とがどのように変化した時点でＳＯＣを
判定したかにより大きな誤差が生じることになる。図８
に示された例では、実際のＳＯＣが６８％であるにもか
かわらず、充電電流が増加していく段階ではＳＯＣが８
０％と判定され、放電電流が増加していく段階ではＳＯ
Ｃが２０％と判定されている。
ける電池電流と電池電圧の変化の関係が示される。図８
に示されるように、電池の電流−電圧の関係は線形では
なく、大きなヒステリシスを有している。従って、この
電流−電圧の関係からＳＯＣを推定した場合には、電池
電流と電池電圧とがどのように変化した時点でＳＯＣを
判定したかにより大きな誤差が生じることになる。図８
に示された例では、実際のＳＯＣが６８％であるにもか
かわらず、充電電流が増加していく段階ではＳＯＣが８
０％と判定され、放電電流が増加していく段階ではＳＯ
Ｃが２０％と判定されている。
【０００６】このように、ＳＯＣが同じでも直前までの
充放電電流の状態を反映して電池電圧が大きく変化する
ので、電池電圧からＳＯＣを推定すると大きな誤差が生
じることになる。従って、従来の方法では正確にＳＯＣ
を推定することができなかった。特に、充放電が短い周
期で切り替わり、繰り返されるハイブリッド車において
は、ＳＯＣの推定値の誤差が大きくなるという問題があ
った。
充放電電流の状態を反映して電池電圧が大きく変化する
ので、電池電圧からＳＯＣを推定すると大きな誤差が生
じることになる。従って、従来の方法では正確にＳＯＣ
を推定することができなかった。特に、充放電が短い周
期で切り替わり、繰り返されるハイブリッド車において
は、ＳＯＣの推定値の誤差が大きくなるという問題があ
った。
【０００７】さらに、電池のＳＯＣを推定する際の初期
値としては、通常前回使用終了時のＳＯＣを使用する
が、ＳＯＣは前回使用時の充放電履歴や前回使用終了時
から今回使用開始時までの自己放電により変動する。従
って、正確なＳＯＣの推定には、これらのことも考慮し
てＳＯＣの初期値を決定する必要がある。
値としては、通常前回使用終了時のＳＯＣを使用する
が、ＳＯＣは前回使用時の充放電履歴や前回使用終了時
から今回使用開始時までの自己放電により変動する。従
って、正確なＳＯＣの推定には、これらのことも考慮し
てＳＯＣの初期値を決定する必要がある。
【０００８】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、充放電が短い周期で切り替わ
り、繰り返されても正確にＳＯＣを推定することができ
る電池充電状態の推定方法を提供することにある。
ものであり、その目的は、充放電が短い周期で切り替わ
り、繰り返されても正確にＳＯＣを推定することができ
る電池充電状態の推定方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、電池充電状態の推定方法であって、電池
の開放電圧を求め、電池の動作履歴から開放電圧の修正
量を算出し、開放電圧を修正量により修正して修正電圧
を求め、修正電圧から電池の充電状態（ＳＯＣ）を推定
することを特徴とする。
に、本発明は、電池充電状態の推定方法であって、電池
の開放電圧を求め、電池の動作履歴から開放電圧の修正
量を算出し、開放電圧を修正量により修正して修正電圧
を求め、修正電圧から電池の充電状態（ＳＯＣ）を推定
することを特徴とする。
【００１０】また、上記電池充電状態の推定方法におい
て、動作履歴は、使用時の電池の充放電履歴及び前回使
用終了時から今回使用開始時までの自己放電履歴である
ことを特徴とする。
て、動作履歴は、使用時の電池の充放電履歴及び前回使
用終了時から今回使用開始時までの自己放電履歴である
ことを特徴とする。
【００１１】また、上記電池充電状態の推定方法におい
て、開放電圧の修正量は、充放電履歴から状態方程式に
基づき求めた値と自己放電履歴から求めた自己放電量と
の和であることを特徴とする。
て、開放電圧の修正量は、充放電履歴から状態方程式に
基づき求めた値と自己放電履歴から求めた自己放電量と
の和であることを特徴とする。
【００１２】また、電池充電状態の推定方法であって、
上記推定されたＳＯＣを初期値とし、ＳＯＣの初期値と
充放電電流値の積算とからＳＯＣの一応の値として疑似
ＳＯＣを求めるとともに、この疑似ＳＯＣと電池の状態
の変動とを考慮して電池電圧を推定する電池モデルによ
り電池電圧を推定し、実際の電池電圧を測定し、推定さ
れた電池電圧と実際に測定された電池電圧とが等しくな
るように疑似ＳＯＣを修正して実際のＳＯＣを推定する
ことを特徴とする。
上記推定されたＳＯＣを初期値とし、ＳＯＣの初期値と
充放電電流値の積算とからＳＯＣの一応の値として疑似
ＳＯＣを求めるとともに、この疑似ＳＯＣと電池の状態
の変動とを考慮して電池電圧を推定する電池モデルによ
り電池電圧を推定し、実際の電池電圧を測定し、推定さ
れた電池電圧と実際に測定された電池電圧とが等しくな
るように疑似ＳＯＣを修正して実際のＳＯＣを推定する
ことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以下
実施形態という）を、図面に従って説明する。
実施形態という）を、図面に従って説明する。
【００１４】実施形態１．図１には、本発明に係る電池
充電状態の推定方法の実施形態１を実施するための構成
のブロック図が示される。図１において、電池の充放電
電流は電流検出手段１０により検出される。また、その
ときの電池電圧は電圧検出手段１２により検出される。
充電状態の推定方法の実施形態１を実施するための構成
のブロック図が示される。図１において、電池の充放電
電流は電流検出手段１０により検出される。また、その
ときの電池電圧は電圧検出手段１２により検出される。
【００１５】電流検出手段１０により検出された充放電
電流値は、疑似ＳＯＣ推定手段１４で積分され、あらか
じめ初期ＳＯＣ推定モデル３０で求められていた電池の
ＳＯＣの初期値に加算されてＳＯＣの一応の値である疑
似ＳＯＣが推定される。このようにして求めた疑似ＳＯ
Ｃに基づき、起電力推定手段１６により、その疑似ＳＯ
Ｃに対応する電池電圧を推定する。この起電力推定手段
１６によって推定される電池電圧は、電池の開放電圧の
推定値Ｖｏｃである。このような開放電圧Ｖｏｃは、例
えば、あらかじめＳＯＣと開放電圧とのマップを電池毎
に求めておき、疑似ＳＯＣ推定手段１４から与えられる
疑似ＳＯＣに対応する開放電圧Ｖｏｃとして推定するこ
とができる。
電流値は、疑似ＳＯＣ推定手段１４で積分され、あらか
じめ初期ＳＯＣ推定モデル３０で求められていた電池の
ＳＯＣの初期値に加算されてＳＯＣの一応の値である疑
似ＳＯＣが推定される。このようにして求めた疑似ＳＯ
Ｃに基づき、起電力推定手段１６により、その疑似ＳＯ
Ｃに対応する電池電圧を推定する。この起電力推定手段
１６によって推定される電池電圧は、電池の開放電圧の
推定値Ｖｏｃである。このような開放電圧Ｖｏｃは、例
えば、あらかじめＳＯＣと開放電圧とのマップを電池毎
に求めておき、疑似ＳＯＣ推定手段１４から与えられる
疑似ＳＯＣに対応する開放電圧Ｖｏｃとして推定するこ
とができる。
【００１６】また、電流検出手段１０によって検出され
た電池の充放電電流値から、電池の内部抵抗による電圧
変動が電圧変動推定手段１８により推定される。この電
圧変動推定手段１８では、下に示す式により内部抵抗に
よる電池電圧の変動を推定する。
た電池の充放電電流値から、電池の内部抵抗による電圧
変動が電圧変動推定手段１８により推定される。この電
圧変動推定手段１８では、下に示す式により内部抵抗に
よる電池電圧の変動を推定する。
【００１７】
【数１】 ここでＶｒが電圧変動推定手段１８によって推定される
内部抵抗による電圧変動である。なお、電池の内部抵抗
ｒは、あらかじめ電池毎に決定しておく。また、電流値
Ｉｂは、電流検出手段１０によって検出された充放電電
流値である。
内部抵抗による電圧変動である。なお、電池の内部抵抗
ｒは、あらかじめ電池毎に決定しておく。また、電流値
Ｉｂは、電流検出手段１０によって検出された充放電電
流値である。
【００１８】さらに、動的電圧変動推定手段２０によ
り、電池の充放電電流の変化に基づいた電池電圧の変動
が推定される。動的電圧変動推定手段２０では、下に示
す式により電池の動的な電圧変動分Ｖｄｙｎを推定す
る。
り、電池の充放電電流の変化に基づいた電池電圧の変動
が推定される。動的電圧変動推定手段２０では、下に示
す式により電池の動的な電圧変動分Ｖｄｙｎを推定す
る。
【００１９】
【数２】 動的電圧変動推定手段２０では、上記の状態方程式に基
づいて、電池の過渡的な電圧の変動Ｖｄｙｎを推定す
る。この場合、係数マトリックスＡ，Ｂ，Ｃは各電池毎
にその特性の測定からあらかじめ決定しておく。
づいて、電池の過渡的な電圧の変動Ｖｄｙｎを推定す
る。この場合、係数マトリックスＡ，Ｂ，Ｃは各電池毎
にその特性の測定からあらかじめ決定しておく。
【００２０】次に、上述した起電力推定手段１６、電圧
変動推定手段１８、動的電圧変動推定手段２０の出力値
を加算器２２で加算し、電池電圧の推定値である推定電
圧Ｖｅｓｔを求める。すなわち、
変動推定手段１８、動的電圧変動推定手段２０の出力値
を加算器２２で加算し、電池電圧の推定値である推定電
圧Ｖｅｓｔを求める。すなわち、
【数３】 となる。
【００２１】なお、以上に述べた疑似ＳＯＣ推定手段１
４、起電力推定手段１６、電圧変動推定手段１８、動的
電圧変動推定手段２０、加算器２２により、実際の電池
をモデル化した電池モデルが構成される。
４、起電力推定手段１６、電圧変動推定手段１８、動的
電圧変動推定手段２０、加算器２２により、実際の電池
をモデル化した電池モデルが構成される。
【００２２】上述した電池モデルにより推定された電池
の推定電圧Ｖｅｓｔは、比較器２４で、電圧検出手段１
２によって検出された実際の電池の測定電圧Ｖｍｅｓと
比較され、その差がＳＯＣ修正量算出手段２６に入力さ
れる。ＳＯＣ修正量算出手段２６では、測定電圧Ｖｍｅ
ｓと推定電圧Ｖｅｓｔとが等しくなるように電池のＳＯ
Ｃの修正量を算出する。この修正量を使用して、下に示
す式により電池のＳＯＣの推定値が算出される。
の推定電圧Ｖｅｓｔは、比較器２４で、電圧検出手段１
２によって検出された実際の電池の測定電圧Ｖｍｅｓと
比較され、その差がＳＯＣ修正量算出手段２６に入力さ
れる。ＳＯＣ修正量算出手段２６では、測定電圧Ｖｍｅ
ｓと推定電圧Ｖｅｓｔとが等しくなるように電池のＳＯ
Ｃの修正量を算出する。この修正量を使用して、下に示
す式により電池のＳＯＣの推定値が算出される。
【００２３】
【数４】 上式において、疑似ＳＯＣ（ＳＯＣp）は疑似ＳＯＣ推
定手段１４の出力値である。また、ＳＯＣ修正量算出手
段２６では、上式の第２項及び第３項すなわち比較器２
４によって求められた推定電圧Ｖｅｓｔと測定電圧Ｖｍ
ｅｓとの差（Ｖｍｅｓ−Ｖｅｓｔ）に比例する成分と、
この差の積分値に比例する成分とを算出する。ここで、
係数Ｋｐ，Ｋｉはそれぞれあらかじめ電池特性から決定
しておく。ＳＯＣ修正量算出手段２６によって算出され
た上記各成分は、上式に示されるように、加算器２８に
より疑似ＳＯＣ推定手段１４の出力値ＳＯＣpに加算さ
れる。これにより電池のＳＯＣの推定値を得ることがで
きる。
定手段１４の出力値である。また、ＳＯＣ修正量算出手
段２６では、上式の第２項及び第３項すなわち比較器２
４によって求められた推定電圧Ｖｅｓｔと測定電圧Ｖｍ
ｅｓとの差（Ｖｍｅｓ−Ｖｅｓｔ）に比例する成分と、
この差の積分値に比例する成分とを算出する。ここで、
係数Ｋｐ，Ｋｉはそれぞれあらかじめ電池特性から決定
しておく。ＳＯＣ修正量算出手段２６によって算出され
た上記各成分は、上式に示されるように、加算器２８に
より疑似ＳＯＣ推定手段１４の出力値ＳＯＣpに加算さ
れる。これにより電池のＳＯＣの推定値を得ることがで
きる。
【００２４】このように本実施形態においては、電池モ
デルを使用し、疑似ＳＯＣから電池の起電力を推定する
とともに、電池電圧の内部抵抗による変動分と、充放電
電流の変化による動的な電圧変動分とを推定し、これら
の合計として電池の電圧を推定する。すなわち、電池モ
デルにより、疑似ＳＯＣとともに電池の状態の変動を考
慮して電池電圧Ｖｅｓｔを推定する。次に、この推定電
圧Ｖｅｓｔが実際に測定された電池の電圧Ｖｍｅｓと等
しくなるように疑似ＳＯＣを修正して電池のＳＯＣを推
定している。したがって、単に充放電電流の積算のみな
らず、内部抵抗や電池の状態の変動を考慮したＳＯＣの
修正が行われるので、電池のＳＯＣの推定精度を著しく
向上することができる。
デルを使用し、疑似ＳＯＣから電池の起電力を推定する
とともに、電池電圧の内部抵抗による変動分と、充放電
電流の変化による動的な電圧変動分とを推定し、これら
の合計として電池の電圧を推定する。すなわち、電池モ
デルにより、疑似ＳＯＣとともに電池の状態の変動を考
慮して電池電圧Ｖｅｓｔを推定する。次に、この推定電
圧Ｖｅｓｔが実際に測定された電池の電圧Ｖｍｅｓと等
しくなるように疑似ＳＯＣを修正して電池のＳＯＣを推
定している。したがって、単に充放電電流の積算のみな
らず、内部抵抗や電池の状態の変動を考慮したＳＯＣの
修正が行われるので、電池のＳＯＣの推定精度を著しく
向上することができる。
【００２５】このような電池のＳＯＣの推定には、上述
したように初期ＳＯＣ推定モデル３０でＳＯＣの初期値
を求め、これを疑似ＳＯＣ推定手段１４に供給してい
る。ＳＯＣの推定精度を上げるためには、このＳＯＣの
初期値を正確な値とする必要がある。
したように初期ＳＯＣ推定モデル３０でＳＯＣの初期値
を求め、これを疑似ＳＯＣ推定手段１４に供給してい
る。ＳＯＣの推定精度を上げるためには、このＳＯＣの
初期値を正確な値とする必要がある。
【００２６】ＳＯＣの初期値の決定方法としては、電圧
検出手段１２により使用開始前の電池の開放電圧を測定
し、予め求めておいた開放電圧とＳＯＣとの関係のマッ
プによりＳＯＣの初期値を決定する方法がある。この場
合、電池は使用開始前であるので、充放電電流の変化に
基づいた電池電圧の動的な変動の影響を受けずＳＯＣの
初期値を求めることができる。
検出手段１２により使用開始前の電池の開放電圧を測定
し、予め求めておいた開放電圧とＳＯＣとの関係のマッ
プによりＳＯＣの初期値を決定する方法がある。この場
合、電池は使用開始前であるので、充放電電流の変化に
基づいた電池電圧の動的な変動の影響を受けずＳＯＣの
初期値を求めることができる。
【００２７】しかし、電池の使用開始前の開放電圧は、
同じＳＯＣの場合でも前回使用時の充放電履歴及び電池
の前回使用終了時から今回使用開始時までの自己放電履
歴により変化する。従って、本実施形態では、初期ＳＯ
Ｃの推定値の精度を向上させるため、電池の前回使用時
における充放電履歴及び電池の前回使用終了時から今回
使用開始時までの自己放電履歴を電池の動作履歴として
考慮して初期ＳＯＣを推定している。
同じＳＯＣの場合でも前回使用時の充放電履歴及び電池
の前回使用終了時から今回使用開始時までの自己放電履
歴により変化する。従って、本実施形態では、初期ＳＯ
Ｃの推定値の精度を向上させるため、電池の前回使用時
における充放電履歴及び電池の前回使用終了時から今回
使用開始時までの自己放電履歴を電池の動作履歴として
考慮して初期ＳＯＣを推定している。
【００２８】図２には、図１に示された初期ＳＯＣ推定
モデル３０の構成のブロック図が示される。図２に示さ
れるように、電流検出手段１０によって検出される電池
の充放電電流Ｉｂから、予め電池の充放電履歴を計算し
ておき、次回使用時の充放電履歴として使用する。ま
た、上述したような自己放電に基づく自己放電履歴も計
算して、充放電履歴と加算することにより今回使用時の
電池の動作履歴を算出する。次に、この動作履歴に基づ
いて電池の使用開始時の履歴電圧すなわち動作履歴によ
る電池の開放電圧の修正値を求める。電池の開放電圧
は、電池の使用開始時において、ハイブリッド車のイグ
ニッションがＯＮとなったときすなわち充放電電流が０
であるときの電池電圧として電圧検出手段１２により求
める。この開放電圧に、上述した履歴電圧を加算器３２
によって加算し、開放電圧を履歴電圧で修正した修正電
圧を求める。このような修正電圧により、所定の電圧と
ＳＯＣとのマップから初期ＳＯＣを算出する。なお、電
流検出手段１０からの電流値は、電池の使用中も常時初
期ＳＯＣ推定モデル３０に入力されており、充放電履歴
については常に更新されている。
モデル３０の構成のブロック図が示される。図２に示さ
れるように、電流検出手段１０によって検出される電池
の充放電電流Ｉｂから、予め電池の充放電履歴を計算し
ておき、次回使用時の充放電履歴として使用する。ま
た、上述したような自己放電に基づく自己放電履歴も計
算して、充放電履歴と加算することにより今回使用時の
電池の動作履歴を算出する。次に、この動作履歴に基づ
いて電池の使用開始時の履歴電圧すなわち動作履歴によ
る電池の開放電圧の修正値を求める。電池の開放電圧
は、電池の使用開始時において、ハイブリッド車のイグ
ニッションがＯＮとなったときすなわち充放電電流が０
であるときの電池電圧として電圧検出手段１２により求
める。この開放電圧に、上述した履歴電圧を加算器３２
によって加算し、開放電圧を履歴電圧で修正した修正電
圧を求める。このような修正電圧により、所定の電圧と
ＳＯＣとのマップから初期ＳＯＣを算出する。なお、電
流検出手段１０からの電流値は、電池の使用中も常時初
期ＳＯＣ推定モデル３０に入力されており、充放電履歴
については常に更新されている。
【００２９】このように、本実施形態では、電池の動作
履歴を考慮してＳＯＣの初期値を算出するので、動作履
歴に基づく誤差をなくすことができ、より正確なＳＯＣ
の初期値の算出を行うことができる。
履歴を考慮してＳＯＣの初期値を算出するので、動作履
歴に基づく誤差をなくすことができ、より正確なＳＯＣ
の初期値の算出を行うことができる。
【００３０】図３には、図２に示された動作履歴の計算
を行うモデルの例が示される。図３において、まず電流
検出手段１０によって検出された充放電電流に基づき、
充放電履歴の動的モデルを使用して充放電履歴に基づく
電池の開放電圧の修正量を算出する。この充放電履歴の
動的モデルは、図４に示されるような充電動作時及び放
電動作時における電池電圧の変動データから決定される
状態方程式として与えられる。図４では、図１に示され
た電圧検出手段１２による測定電圧Ｖｍｅｓと、電池モ
デルによって推定された推定電圧Ｖｅｓｔとの差を求
め、この結果から充放電履歴の動的モデルとしての状態
方程式を得るための同定モデル電圧をフィッティングの
手法により決定している。このようにして得られた同定
モデル電圧に基づき、図３の充放電履歴の動的モデルと
して示される状態方程式の各係数を決定していく。した
がって、図３に示された状態方程式は、このような充放
電履歴に基づく電池のＳＯＣの変動を、電池電圧のかた
ちで表現したものとなっている。
を行うモデルの例が示される。図３において、まず電流
検出手段１０によって検出された充放電電流に基づき、
充放電履歴の動的モデルを使用して充放電履歴に基づく
電池の開放電圧の修正量を算出する。この充放電履歴の
動的モデルは、図４に示されるような充電動作時及び放
電動作時における電池電圧の変動データから決定される
状態方程式として与えられる。図４では、図１に示され
た電圧検出手段１２による測定電圧Ｖｍｅｓと、電池モ
デルによって推定された推定電圧Ｖｅｓｔとの差を求
め、この結果から充放電履歴の動的モデルとしての状態
方程式を得るための同定モデル電圧をフィッティングの
手法により決定している。このようにして得られた同定
モデル電圧に基づき、図３の充放電履歴の動的モデルと
して示される状態方程式の各係数を決定していく。した
がって、図３に示された状態方程式は、このような充放
電履歴に基づく電池のＳＯＣの変動を、電池電圧のかた
ちで表現したものとなっている。
【００３１】なお、図３の状態方程式は、離散型で示さ
れている。この状態方程式は、図１に示された動的電圧
変動推定手段２０における充放電電流の変化に基づいた
電池電圧の変動を推定する際の状態方程式に比べて、時
定数の長いモデルとなっている。したがって、長時間に
わたるゆっくりとした変化に対応できる状態方程式とな
っている。
れている。この状態方程式は、図１に示された動的電圧
変動推定手段２０における充放電電流の変化に基づいた
電池電圧の変動を推定する際の状態方程式に比べて、時
定数の長いモデルとなっている。したがって、長時間に
わたるゆっくりとした変化に対応できる状態方程式とな
っている。
【００３２】また、前述したように、電池は前回の使用
修了後から今回の使用開始時までの間に自己放電が起こ
る。そこで、電圧検出手段１２により使用終了時すなわ
ちイグニッションスイッチがＯＦＦとなった後の電池の
開放電圧を定期的に測定し、これらのデータを関数近似
計算することにより得られる修正電圧、あるいは電池温
度やタイマにより得られる経過時間より計算される修正
電圧として自己放電履歴が電圧のかたちで得られる。
修了後から今回の使用開始時までの間に自己放電が起こ
る。そこで、電圧検出手段１２により使用終了時すなわ
ちイグニッションスイッチがＯＦＦとなった後の電池の
開放電圧を定期的に測定し、これらのデータを関数近似
計算することにより得られる修正電圧、あるいは電池温
度やタイマにより得られる経過時間より計算される修正
電圧として自己放電履歴が電圧のかたちで得られる。
【００３３】さらに、電池の前回使用終了時の電池電圧
を記憶しておき、これを前回履歴として使用する。動作
履歴を計算する場合には、まずこの前回履歴に自己放電
履歴を加算器３４で加え、この加算器３４の出力に充放
電履歴の動的モデルによって算出した充放電履歴に基づ
く修正電圧を加算器３６で加える。これにより履歴電圧
を得ることができる。
を記憶しておき、これを前回履歴として使用する。動作
履歴を計算する場合には、まずこの前回履歴に自己放電
履歴を加算器３４で加え、この加算器３４の出力に充放
電履歴の動的モデルによって算出した充放電履歴に基づ
く修正電圧を加算器３６で加える。これにより履歴電圧
を得ることができる。
【００３４】図５には、図１〜図３に示された本実施形
態に係る電池充電状態の推定方法の工程のフローが示さ
れる。図５において、イグニッションスイッチがＯＮと
なった場合（Ｓ１）、電流検出手段１０により充放電電
流Ｉｂ＝０であることを確認し（Ｓ２）、電圧検出手段
１２により電池の開放電圧が測定される（Ｓ３）。次に
不揮発性メモリから前回履歴が読み出され、さらに充放
電履歴の動的モデルにより充放電履歴に基づく電圧の修
正量と自己放電履歴に基づく電圧の修正量が算出され
（Ｓ４）、これらから履歴電圧が算出される。この履歴
電圧により電圧検出手段１２で検出された開放電圧を修
正し、この修正電圧から初期のＳＯＣが算出される（Ｓ
５）。
態に係る電池充電状態の推定方法の工程のフローが示さ
れる。図５において、イグニッションスイッチがＯＮと
なった場合（Ｓ１）、電流検出手段１０により充放電電
流Ｉｂ＝０であることを確認し（Ｓ２）、電圧検出手段
１２により電池の開放電圧が測定される（Ｓ３）。次に
不揮発性メモリから前回履歴が読み出され、さらに充放
電履歴の動的モデルにより充放電履歴に基づく電圧の修
正量と自己放電履歴に基づく電圧の修正量が算出され
（Ｓ４）、これらから履歴電圧が算出される。この履歴
電圧により電圧検出手段１２で検出された開放電圧を修
正し、この修正電圧から初期のＳＯＣが算出される（Ｓ
５）。
【００３５】このようにしてＳＯＣの初期値がセットさ
れ（Ｓ６）、図１に示された疑似ＳＯＣ推定手段１４に
より疑似ＳＯＣが算出される。この後は図１で説明した
とおり、電池モデルにより推定電圧Ｖｅｓｔを算出し、
これと測定電圧Ｖｍｅｓとが一致するようにＳＯＣ修正
量算出手段２６によりＳＯＣ修正量を算出し、これによ
って疑似ＳＯＣを修正してＳＯＣの推定値を算出する
（Ｓ７）。
れ（Ｓ６）、図１に示された疑似ＳＯＣ推定手段１４に
より疑似ＳＯＣが算出される。この後は図１で説明した
とおり、電池モデルにより推定電圧Ｖｅｓｔを算出し、
これと測定電圧Ｖｍｅｓとが一致するようにＳＯＣ修正
量算出手段２６によりＳＯＣ修正量を算出し、これによ
って疑似ＳＯＣを修正してＳＯＣの推定値を算出する
（Ｓ７）。
【００３６】なお、電池の使用時においても、充放電履
歴の動的モデルにより電池の充放電履歴の算出は続行さ
れる（Ｓ８）。
歴の動的モデルにより電池の充放電履歴の算出は続行さ
れる（Ｓ８）。
【００３７】次に、イグニッションスイッチがＯＦＦと
なったか否かが確認され（Ｓ９）、ＯＦＦとなっていな
い場合にはＳ７、Ｓ８のステップが繰り返される。ま
た、イグニッションスイッチがＯＦＦとなった場合には
（Ｓ９）、その時点での電池履歴が不揮発性メモリに書
き込まれ（Ｓ１０）、次回の使用時に前回履歴として使
用される。
なったか否かが確認され（Ｓ９）、ＯＦＦとなっていな
い場合にはＳ７、Ｓ８のステップが繰り返される。ま
た、イグニッションスイッチがＯＦＦとなった場合には
（Ｓ９）、その時点での電池履歴が不揮発性メモリに書
き込まれ（Ｓ１０）、次回の使用時に前回履歴として使
用される。
【００３８】実施形態２．図６には、本発明に係る電池
充電状態の推定方法の実施形態２を実施するための構成
のブロック図が示され、図１と同一要素には同一符号を
付してその説明を省略する。図６において特徴的な点
は、初期ＳＯＣ推定モデル３０において、ＳＯＣの初期
値を設定するだけでなく、使用中に電流検出手段１０か
ら入力される充放電電流値Ｉｂにより使用中でも電池の
充放電履歴を計算し、これに基づいて履歴電圧を求め、
この履歴電圧により電池モデルで推定した推定電圧を補
正することにある。これにより、電池モデルで推定され
る推定電圧Ｖｅｓｔの値が電池の充放電履歴によって補
正されることになり、電池のＳＯＣの推定精度を更に向
上させることができる。この履歴電圧は、加算器３８に
より電池モデルの推定電圧Ｖｅｓｔに加算される。
充電状態の推定方法の実施形態２を実施するための構成
のブロック図が示され、図１と同一要素には同一符号を
付してその説明を省略する。図６において特徴的な点
は、初期ＳＯＣ推定モデル３０において、ＳＯＣの初期
値を設定するだけでなく、使用中に電流検出手段１０か
ら入力される充放電電流値Ｉｂにより使用中でも電池の
充放電履歴を計算し、これに基づいて履歴電圧を求め、
この履歴電圧により電池モデルで推定した推定電圧を補
正することにある。これにより、電池モデルで推定され
る推定電圧Ｖｅｓｔの値が電池の充放電履歴によって補
正されることになり、電池のＳＯＣの推定精度を更に向
上させることができる。この履歴電圧は、加算器３８に
より電池モデルの推定電圧Ｖｅｓｔに加算される。
【００３９】図７には、図６に示された初期ＳＯＣ推定
モデル３０の構成のブロック図が示される。図７におい
ては、図２と同じ構成であるが、電池の使用中にも電池
電流Ｉｂにより充放電履歴の計算が続行され、算出され
た履歴電圧が電池モデルの推定電圧Ｖｅｓｔに加算され
る構成となっている。
モデル３０の構成のブロック図が示される。図７におい
ては、図２と同じ構成であるが、電池の使用中にも電池
電流Ｉｂにより充放電履歴の計算が続行され、算出され
た履歴電圧が電池モデルの推定電圧Ｖｅｓｔに加算され
る構成となっている。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電池のＳＯＣを推定する際の初期値として、前回使用時
の充放電履歴や前回使用終了後から今回使用開始時まで
の自己放電履歴などを考慮して初期ＳＯＣを推定するの
で、初期ＳＯＣとして正確な値が得られ、更に電池の充
放電電流の変化等の動的な電池状態の変動を考慮して電
池のＳＯＣの推定を行うので、ハイブリッド車のように
充放電が短い周期で切り替わり、繰り返されるような使
用条件下でも、高い精度でＳＯＣの推定を行うことが可
能となる。
電池のＳＯＣを推定する際の初期値として、前回使用時
の充放電履歴や前回使用終了後から今回使用開始時まで
の自己放電履歴などを考慮して初期ＳＯＣを推定するの
で、初期ＳＯＣとして正確な値が得られ、更に電池の充
放電電流の変化等の動的な電池状態の変動を考慮して電
池のＳＯＣの推定を行うので、ハイブリッド車のように
充放電が短い周期で切り替わり、繰り返されるような使
用条件下でも、高い精度でＳＯＣの推定を行うことが可
能となる。
【図１】 本発明に係る電池充電状態の推定方法の実施
形態１を実施するための構成のブロック図である。
形態１を実施するための構成のブロック図である。
【図２】 図１に示された初期ＳＯＣ推定モデルの構成
のブロック図である。
のブロック図である。
【図３】 図２に示された動作履歴の計算を行うための
構成のブロック図である。
構成のブロック図である。
【図４】 図３に示された充放電履歴の動的モデルを決
定するための充放電履歴と電圧との関係を示す図であ
る。
定するための充放電履歴と電圧との関係を示す図であ
る。
【図５】 本発明に係る電池充電状態の推定方法の工程
のフロー図である。
のフロー図である。
【図６】 本発明に係る電池充電状態の推定方法の実施
形態２を実施するための構成のブロック図である。
形態２を実施するための構成のブロック図である。
【図７】 図６に示された初期ＳＯＣ推定モデルの構成
のブロック図である。
のブロック図である。
【図８】 電池電流と電池電圧の変化の関係を示す図で
ある。
ある。
１０ 電流検出手段、１２ 電圧検出手段、１４ 疑似
ＳＯＣ推定手段、１６起電力推定手段、１８ 電圧変動
推定手段、２０ 動的電圧変動推定手段、２２，２８，
３２，３４，３６，３８ 加算器、２４ 比較器、２６
ＳＯＣ修正量算出手段、３０ 初期ＳＯＣ推定モデ
ル。
ＳＯＣ推定手段、１６起電力推定手段、１８ 電圧変動
推定手段、２０ 動的電圧変動推定手段、２２，２８，
３２，３４，３６，３８ 加算器、２４ 比較器、２６
ＳＯＣ修正量算出手段、３０ 初期ＳＯＣ推定モデ
ル。
Claims (4)
- 【請求項１】 電池の開放電圧を求め、 電池の動作履歴から前記開放電圧の修正量を算出し、 前記開放電圧を前記修正量により修正して修正電圧を求
め、 前記修正電圧から電池の充電状態（ＳＯＣ）を推定する
ことを特徴とする電池充電状態の推定方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の電池充電状態の推定方法
において、前記動作履歴は、前回使用時の電池の充放電
履歴及び前回使用終了時から今回使用開始時までの自己
放電履歴であることを特徴とする電池充電状態の推定方
法。 - 【請求項３】 請求項２記載の電池充電状態の推定方法
において、前記修正量は、前記充放電履歴から状態方程
式に基づき求めた値と前記自己放電履歴から求めた自己
放電量との和であることを特徴とする電池充電状態の推
定方法。 - 【請求項４】 請求項１において推定されたＳＯＣを初
期値とし、 前記ＳＯＣの初期値と充放電電流値の積算とからＳＯＣ
の一応の値として疑似ＳＯＣを求めるとともに、前記疑
似ＳＯＣと電池の状態の変動とを考慮して電池電圧を推
定する電池モデルにより電池電圧を推定し、 実際の電池電圧を測定し、 前記推定された電池電圧と実際に測定された電池電圧と
が等しくなるように前記疑似ＳＯＣを修正して実際のＳ
ＯＣを推定することを特徴とする電池充電状態の推定方
法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10153312A JPH11346444A (ja) | 1998-06-02 | 1998-06-02 | 電池充電状態の推定方法 |
| JP2007157034A JP4793332B2 (ja) | 1998-06-02 | 2007-06-14 | 電池充電状態の推定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10153312A JPH11346444A (ja) | 1998-06-02 | 1998-06-02 | 電池充電状態の推定方法 |
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|---|---|---|---|
| JP2007157034A Division JP4793332B2 (ja) | 1998-06-02 | 2007-06-14 | 電池充電状態の推定方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11346444A true JPH11346444A (ja) | 1999-12-14 |
Family
ID=15559747
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10153312A Pending JPH11346444A (ja) | 1998-06-02 | 1998-06-02 | 電池充電状態の推定方法 |
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|---|---|---|---|
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