(57)【要約】  電池の遅い応答部分を考慮して電池の内部状態を精度よく推定することができる電池の状態推定装置を提供する。  電池の状態推定装置は、充放電電流検出部と、端子電圧検出部と、電池の早い応答部分と遅い応答部分とを有する等価回路モデルと、充放電電流値と端子電圧値とに基づき応答部分のうち早い応答部分のみを用いて逐次パラメータ推定を行う逐次パラメータ推定部と、等価回路モデルの遅い応答部分における抵抗とコンデンサ容量を表す定数を設定する定数設定部と、逐次パラメータ推定部で推定したパラメータおよび定数に充放電電流値をそれぞれ乗算する複数の乗算部と、これら乗算値を加算することで電池の過電圧値を得る加算部と、を備える。
2013111231.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池の充放電電流値を検出する充放電電流検出部と、
前記電池の端子電圧値を検出する端子電圧検出部と、
前記電池の早い応答部分と遅い応答部分とを有する等価回路モデルと、
前記充放電電流検出部から入力された前記充放電電流値と前記端子電圧検出部から入力された前記端子電圧値とに基づき、前記等価回路モデルの応答部分のうち前記早い応答部分のみを用いて逐次パラメータ推定を行う逐次パラメータ推定部と、
前記等価回路モデルの前記遅い応答部分における抵抗とコンデンサ容量を表す定数を設定する定数設定部と、
前記逐次パラメータ推定部で推定したパラメータに前記充放電電流値を乗算することで前記早い応答部分の過電圧値を得る第１乗算部と、
前記定数設定部で設定した前記定数に前記充放電電流値を乗算することで前記遅い応答部分の過電圧値を得る第２乗算部と、
前記第１乗算部で得た前記早い応答部分の前記過電圧値と前記第２乗算部で得た前記遅い応答部分の前記過電圧値とを加算して前記電池の過電圧値を得る加算部と、
を備えた電池の状態推定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電池の状態推定装置において、
前記端子電圧検出部で得た前記端子電圧値から前記加算部で得た前記過電圧値を減算して前記電池の開放電圧値を得る減算部と、
該減算部で得た前記開放電圧値に基づき前記電池の充電率を求める開放電圧−充電率推定部と、
を有する、
ことを特徴とする電池の状態推定装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の電池の状態推定装置において、
前記端子電圧検出部で得た前記端子電圧値のうち前記遅い応答部分の分を取り除いて前記逐次パラメータ推定部へ入力するフィルタ処理部を有する、
ことを特徴とする電池の状態推定装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電池の状態推定装置において、
前記フィルタ処理部は、前記充放電電流検出部で得た前記充放電電流値のうち前記遅い応答部分の分を取り除いて前記逐次パラメータ推定部へ入力する、
ことを特徴とする電池の状態推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池の内部状態を精度よく推定可能な電池の状態推定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電池のうちリチャージブルな二次電池は、たとえば電気自動車等に採用される。この場合、その電池での走行可能距離、充放電可能な電流値などを知る必要があるが、これらを把握するため、電池の内部状態量である電池の充電率（SOC: State of Charge）や健全度（SOH: State of Health）等を検出する必要がある。しかしながら、これらの内部状態量は直接検出できないため、電流積算法（クーロン・カウント法、あるいはブック・キーピング法とも言われる）や、開放電圧推定法（逐次パラメータ法）がよく用いられる。電流積算法は、充放電電流値を時系列で検出して内部状態を推定するものである。また、開放電圧推定法は、電池モデルを構築し実電池との間で入出力を比較してカルマン・フィルタ等の適応フィルタでそれらの差を小さくするようにして電池モデルの逐次パラメータを推定し、電池の開放電圧を推定することで充電率を推定するものである。【０００３】
上記電流積算法は、短時間での充電率の推定には優れているものの、誤差が集積して元に戻りにくい、また常時観測が必要などの欠点がある。一方、逐次パラメータ法は、入出力の両方を観測するため常時観測が不要で誤差の集積がないものの、短時間の充電率の推定精度はよくないといった欠点がある。
そこで、これら両方法を組み合わせて充電率を推定することが行われている。
このような従来技術としては、特許文献１に記載のものが知られている。【０００４】
すなわち、特許文献１に記載の二次電池の充電率推定装置は、電池モデルを構築し、適応デジタル・フィルタを用いて逐次パラメータ推定を行って第１充電率を推定する第１充電率推定手段と、適応デジタル・フィルタを用いての充電率の推定が困難な電流状態において電流積算法を用いて第２充電率を推定する第２充電率推定手段と、第１充電率と第２充電率の一方を適宜選択する最終充電率推定値選択手段と、を備える。この場合、上記最終充電率推定値選択手段は、電流の正負の符号が反転したら第１充電率を選択し、その時点から充電のみまたは放電のみが予め設定した所定時間以上継続したら、第２充電率を選択するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１６４４１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の充電率推定装置には、以下に説明するような問題がある。
すなわち、逐次パラメータ法を採用するにあたっては、電池の界面でのインピーダンスや電解質各部でのインピーダンス等で表した電池の等価回路モデルを用いる。
この場合、電池には、電荷移動過程が行われる界面での早い応答部分（たとえば時定数が数マイクロ秒〜数百ミリ秒）と、電解質界面とバルク領域との間にある拡散層での拡散過程となる遅い応答部分（たとえば時定数が１秒〜数時間）と、がある。そのため、電池の等価回路モデルもそれらを表す数学モデルを用いることになる。【０００７】
この場合、電池の早い応答部分については、S/N比や可観測性の観点から逐次パラメータ法にて容易に電池の内部状態を表すパラメータを推定できる。
これに対し、遅い応答部分については、S/N比が小さく、また可観測性の観点から逐次パラメータ法では正確にパラメータを推定することは困難となる。【０００８】
ハイブリッド車両(HEV: Hybrid Electric Vehicle)のように、電池の早い応答部分を中心に使用する環境下では、逐次パラメータ推定を行った場合でも過電圧分を正確に計算することができ、開放電圧、したがって電池の充電率を正確に推定することが可能となる。
これに対し、電気自動車(EV: Electric Vehicle)のように電池の遅い応答部分まで使用する環境下においては、逐次パラメータ推定を行った場合、電池の遅い応答部分のパラメータ推定精度が悪くなって過電圧分に誤差が生じてしまう。この結果、開放電圧や充電率といった電池の状態量の推定精度が悪化してしまうという問題が生じる。【０００９】
上記の場合、電池の遅い応答部分を求めようとするには、任意の波形を入力することが可能であり、かつ電池の開放電圧を精度よく求めることが可能な条件が揃えば、たとえば以下の方法で電池の遅い部分のパラメータ推定を精度よく行うことが可能となる。【００１０】
すなわち、精度の良い電圧センサを用いて電池の端子電圧値Vt(k)を測定する一方、電池シャント抵抗型の精度の良い電流センサを用いて電池に出入りする充放電電流を測定しクーロン・カウント法を用いて充電率SOC(k)を演算する。そして、あらかじめ実験で計測して得た充電率と開放電圧との関係データを表すルック・アップ・テーブルを用いて上記充電率SOC(k)に相当する開放電圧値OCV(k)を得る。次いで、減算器で端子電圧値Vt(k)から開放電圧値OCV(k)を減算することで、過電圧η(k)を得る。【００１１】
そして、電流を入力、過電圧を出力として用い、過電圧部分の等価回路モデルを構築する。この過電圧部分の等価回路モデルは、フォスター型等価回路モデルなどの拡散方程式等、電池内部を表す数学モデルであれば良い。
このようにして、電池の遅い応答部分のパラメータ推定を実験等で求めることは一応可能である。しかし、実際に電池が使用される環境を考慮すると、たとえばEVなどにあっては、任意の波形を入力することはほとんどなく、また開放電圧を精度よく求めることが困難な条件・状況となることがほとんどである。
したがって、実際に電池が使用される状況下にあっては、電池の遅い応答部分のパラメータ推定は非常に困難であり、この結果、電池の開放電圧や充電率といった電池の内部状態を精度よく推定することは困難であるといった問題がある。【００１２】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、電池の遅い応答部分をも考慮して電池の過電圧の推定精度を向上させることで、電池の内部状態を精度よく推定できるようにした電池の状態推定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この目的のため、請求項１に記載の本発明による電池の状態推定装置は、
電池の充放電電流値を検出する充放電電流検出部と、
電池の端子電圧値を検出する端子電圧検出部と、
電池の早い応答部分と遅い応答部分とを有する等価回路モデルと、
充放電電流検出部から入力された充放電電流値と端子電圧検出部から入力された端子電圧値とに基づき、等価回路モデルの応答部分のうち早い応答部分のみを用いて逐次パラメータ推定を行う逐次パラメータ推定部と、
等価回路モデルの遅い応答部分における抵抗とコンデンサ容量を表す定数を設定する定数設定部と、
逐次パラメータ推定部で推定したパラメータに充放電電流値を乗算することで早い応答部分の過電圧値を得る第１乗算部と、
定数設定部で設定した定数に充放電電流値を乗算することで遅い応答部分の過電圧値を得る第２乗算部と、
第１乗算部で得た早い応答部分の過電圧値と第２乗算部で得た遅い応答部分の過電圧値とを加算して電池の過電圧値を得る加算部と、
を備えたことを特徴とする。【００１４】
請求項２に記載の電池の状態推定装置は、
請求項１に記載の電池の状態推定装置において、
端子電圧検出部で得た端子電圧値から加算部で得た過電圧値を減算して電池の開放電圧値を得る減算部と、
減算部で得た開放電圧値に基づき電池の充電率を求める開放電圧−充電率推定部と、
を有することを特徴とする。【００１５】
請求項３に記載の電池の状態推定装置は、
請求項１又は請求項２に記載の電池の状態推定装置において、
端子電圧検出部で得た端子電圧値のうち遅い応答部分の分を取り除いて逐次パラメータ推定部へ入力するフィルタ処理部を有する、
ことを特徴とする。【００１６】
請求項４に記載の電池の状態推定装置は、
請求項３に記載の電池の状態推定装置において、
フィルタ処理部が、充放電電流検出部で得た充放電電流値のうち遅い応答部分の分を取り除いて逐次パラメータ推定部へ入力する、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に記載の電池の状態推定装置にあっては、電池の等価回路モデルのうち早い応答部分のみで逐次パラメータ推定を行い、電池の遅い応答部分には予め実験で決定した定数を用いて、パラメータおよび定数に充放電電流値を掛けて加算することで、電池の過電圧の推定精度を向上させることができ、この結果、電池の内部状態を精度よく推定することができる。【００１８】
請求項２に記載の電池の状態推定装置にあっては、端子電圧値から過電圧値を減算して電池の開放電圧値を精度よく得、この開放電圧値を用いてこれに対応する充電率を決定するので、電池の内部状態の一つである充電率も精度よく推定することができる。【００１９】
請求項３に記載の電池の状態推定装置にあっては、フィルタ処理部を設けて端子電圧値のうち遅い応答部分の分を取り除いて逐次パラメータ推定部へ入力するようにしたので、端子電圧値に基づく遅い応答部分と早い応答部分での過電圧値の重複計算を容易かつ確実に取り除くことができる。【００２０】
請求項４に記載の電池の状態推定装置にあっては、フィルタ処理部が充放電電流値のうち遅い応答部分の分を取り除いて逐次パラメータ推定部へ入力するので、逐次パラメータ推定においてその分の演算が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実電池に接続した本発明の実施例１の電池の状態推定装置を構成する機能ブロックの関係を示すブロック図である。
【図２】図１の逐次パラメータ推定部で用いる電池の早い応答部分と遅い応答部分の電池等価回路モデルを表す図である。
【図３】図１の電池の状態推定装置で用いるフィルタ処理部を構成するロー・パス・フィルタの構成を示す図である。
【図４】実電池に接続した本発明の実施例２の電池の状態推定装置を構成する機能ブロックの関係を示すブロック図である。
【図５】実施例２の電池の状態推定装置で用いる電池の等価回路モデルにあって電池の早い応答部分と遅い応答部分とを分けるためのサンプリングの方法を説明する図である。
【図６】図５のサンプリング方法を用いて電池の早い応答部分と遅い応答部分との境目を決定した例で用いたボード線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を、添付した図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。
【実施例１】
【００２３】
まず、実施例１の電池の状態推定装置の全体構成を説明する。
この実施例１の電池の状態推定装置は、例えば電気自動車に搭載され、図示しない駆動モータ等に電力を供給可能な実電池（リチウム・イオン・バッテリ等の二次電池）１に接続されている。この状態推定装置は、電流センサ２と、電圧センサ３と、フィルタ処理部４と、逐次パラメータ推定部５と、第１乗算器６と、第２乗算器７と、加算器８と、減算器９と、開放電圧−充電率変換部１０と、定数設定部１１と、を備えている。【００２４】
電流センサ２は、実電池１から駆動モータ等へ電力を供給する場合の放電電流の大きさを検出する。また、電流センサ２は、車両制動時に電気モータを発電機として機能させて制動エネルギの一部を回収したり地上の電源設備から充電したりする場合の充電電流の大きさを検出する。ここで検出した充放電電流値Iaは、充電時を＋、放電時を−とした入力信号としてフィルタ処理部４、および第２乗算器７へそれぞれ出力される。
なお、電流センサ２は、種々の構造・形式を有するものを適宜採用でき、本発明の充放電電流検出部に相当する。【００２５】
電圧センサ３は、実電池１の端子間の電圧値を検出するもので、ここで検出した端子電圧値Vaはフィルタ処理部４、および減算器９へそれぞれ出力される。
なお、電圧センサ３は、種々の構造・形式を有するものを適宜採用でき、本発明の端子電圧検出部に相当する。【００２６】
フィルタ処理部４には、電流センサ２から充放電電流値Iaが、電圧センサ３から端子電圧値Vaが、また定数設定部１１から定数が入力される。そして、フィルタ処理部４は、充放電電流値Iaおよび端子電圧値Vaのそれぞれから遅い応答部分（拡散抵抗）を取り除いた早い応答部分（結線抵抗＋電解液抵抗＋電荷移動抵抗）を、フィルタ処理電流値Ibおよびフィルタ処理電圧値Vbとして逐次パラメータ推定部５に入力する。フィルタ処理部４については、後でより詳しく説明する。【００２７】
逐次パラメータ推定部５は、図２に示す電池の等価回路モデルのうち、遅い応答部分が取り除かれた早い応答部分のパラメータを推定していく。図２において、R3およびC3、R4およびC4、R5およびC5でなる第３次〜第５次の抵抗−コンデンサ並列回路の部分（図２中の網掛け部分）が遅い応答部分を示し、R0、R1およびC1、R2およびC2で構成される１次、２次の抵抗−コンデンサ並列回路の部分が早い応答部分を示している。逐次パラメータ推定部５は、より具体的には、フィルタ処理部４から得たフィルタ処理電流値Ibおよびフィルタ処理電圧値Vbを入力信号として、例えばカルマン・フィルタを用いて、実電池１の出力値と電池等価回路モデルの早い応答部分の出力値とを比較する。そして、逐次パラメータ推定部５は、これらの出力値差が小さくなるように、上記モデルの状態方程式のパラメータを逐次調整していくことで、上記早い応答部分のパラメータを推定していく。なお、カルマン・フィルタによるパラメータ推定の詳細については、本出願人の特願２０１１−００７８７４に説明してある。
逐次パラメータ推定部５で推定されたパラメータである抵抗値（R0、R1、R2）およびコンデンサ容量（C1、C2）は、第１乗算器６へ出力される。【００２８】
第１乗算器６は、電流センサ２で検出された充放電電流値Iaと、逐次パラメータ推定部５で推定された抵抗値（R0、R1、R2）およびコンデンサ容量（C1、C2）とを、掛け合わせて、第１過電圧値V01を得る。この第１過電圧値V01は、加算器８へ出力される。
なお、第１乗算器６は、本発明の第１乗算部に相当する。【００２９】
第２乗算器７は、定数設定部１１から得られた定数に電流センサ２から得られた充放電電流値Iaを掛けることで電池の遅い部分の第２過電圧値V02を得る。そして、第２乗算器７は、この第２過電圧値V02を加算器８へ出力する。
なお、第２乗算器７は、本発明の第２乗算部に相当する。【００３０】
加算器８は、第１乗算器６で得られた電池の早い応答部分の第１過電圧値V01と、第２乗算器７で得られた電池の遅い応答部分の第２過電圧値V02とを加算して電池の過電圧値V0を得る。そして、加算器８は、この過電圧値V0を減算器９へ出力する。
なお、加算器８は、本発明の加算部に相当する。【００３１】
減算器９は、電圧センサ３で検出した端子電圧値Vaから加算器８で得た過電圧値V0を減算して電池の開放電圧値OCVを得る。そして、減算器９は、この開放電圧値OCVを開放電圧−充電率変換部１０へ出力する。
なお、減算器９は、本発明の減算部に相当する。【００３２】
開放電圧−充電率変換部１０は、あらかじめ実験で得た開放電圧と充電率との関係を表すデータがルック・アップ・テーブルとして記憶されており、減算器９で得られた開放電圧値OCVが入力されてこれに相当する充電率SOCOCVが出力される。
なお、開放電圧−充電率変換部１０は、本発明の開放電圧−充電率推定部に相当する。【００３３】
定数設定部１１は、実電池１の等価回路モデルのうち遅い応答部分を表す固有値としての定数を設定してあり、この定数をフィルタ処理部４および第２乗算器７へそれぞれ出力する。この固有値、すなわち定数は実電池１に固有のものであり、この値は実験により求めておく。【００３４】
次に上記フィルタ処理部４につき、図２および図３を参照しながらより詳細に説明する。
フィルタ処理部４は、逐次パラメータ推定部５が、電池の早い応答部分（結線抵抗＋電解液抵抗＋電荷移動抵抗）と遅い応答部分（拡散抵抗）とで過電圧部分が重複して演算されないように、パラメータ推定を行うことができるようにするため、充放電電流値Iaおよび端子電圧値Vaに対しフィルタリングを行うものである。【００３５】
本実施例では、逐次パラメータ推定部５でパラメータ推定を行う前に充放電電流値Iaおよび端子電圧値Vaに対して事前に実験で求めた値（定数）を用いてフィルタ処理を行う。そして、本実施例は、図２に示すように、入力信号から遅い応答部分が取り除かれた信号を用いて早い応答部分のパラメータ推定が行われるようにして、早い応答部分の過電圧と遅い応答部分の過電圧とが重複しないようにする。【００３６】
本実施例では、端子電圧値Vaについては、たとえば図３に示すロー・パス・フィルタが用いられる。
同図において、ロー・パス・フィルタは、端子電圧値Vaから、充放電電流値Iaを用いて演算して得た遅い応答部分の電圧値Vcを減算して早い応答部分の電圧値であるフィルタ処理電圧値Vbを算出することで、遅い応答部分の電圧分を取り除く。【００３７】
図３において、電池の遅い応答部分の等価回路モデルにおける３次のR3、C3に対応する伝達関数１２と、４次のR4、C4に対応する伝達関数１３と、５次のR5、C5に対応する伝達関数１４とに、充放電電流値Iaが入力されて、それぞれの過電圧値が得られる。そして、これらの過電圧値が加算器１５で加算されて遅い応答部分の電圧値Vcが得られる。なお、図３におけるｓは、ラプラス変換の変数である。
減算器１６は、端子電値圧Vaから遅い応答部分の電圧値Vcを減算して早い応答部分の電圧値Vbを得る。【００３８】
一方、電流に関しては、フィルタ処理部４は、ハイ・パス・フィルタを用いて遅い応答部分を取り除いてフィルタ処理電流値Ibとして逐次パラメータ推定部５に入力するが、フィルタ処理部４で処理を行わずそのまま逐次パラメータ推定部５に入力しても良い。【００３９】
次に、上記のように構成した実施例１の電池の状態推定装置の作用につき説明する。
電流センサ２は、実電池１において充放電される充放電電流値Iaを検出し、この値を、フィルタ処理部４および第２乗算器７にそれぞれ入力する。
一方、電圧センサ３は、実電池１の端子電圧値Vaを検出し、この値を、フィルタ処理部４および減算器９にそれぞれ入力する。【００４０】
フィルタ処理部４は、定数設定部１１からの定数を用いて、充放電電流値Iaおよび端子電圧値Vaから電池の遅い応答部分の分をそれぞれ取り除き、フィルタ処理電流値Ibおよびフィルタ処理電圧値Vbとして、逐次パラメータ推定部５に入力する。【００４１】
逐次パラメータ推定部５は、入力されたフィルタ処理電流値Ibとフィルタ処理電圧値Vbとに基づき、図２中の電池の早い応答部分の等価回路モデル（図２の抵抗R0と第１次および第２次の抵抗−コンデンサ並列回路（R1、C1、R2、C2））およびカルマン・フィルタを用いて、早い応答部分のパラメータである抵抗値（R0、R1、R2）およびコンデンサ容量（C1、C2）を推定する。これらの抵抗値およびコンデンサ容量は第１乗算器６に入力されて、電流センサ２から入力された充放電電流値Iaと掛け合わされて第１過電圧値V01が得られる。この第１過電圧値V01は、加算器８に入力される。【００４２】
一方、第２乗算器７には定数設定部１１から電池の遅い部分の抵抗値およびコンデンサ容量を表す定数が入力され、この定数に電流センサ２から入力された充放電電流値Iaが掛けられて電池の遅い応答部分での第２過電圧値V02が得られる。この第２過電圧値V02は、加算器８に入力される。【００４３】
加算器８では、第１乗算器６から入力された第１過電圧値V01と第２乗算器７から入力された第２過電圧値V02とを加算して電池の過電圧値V0を得る。この過電圧値V0は、減算器９に入力される。
減算器９では、電圧センサ３から入力された端子電圧値Vaから、加算器８から入力された過電圧値V0を減算することで、電池の開放電圧OCVを得る。この開放電圧OCVは、開放電圧−充電率変換部１０に入力される。【００４４】
開放電圧−充電率変換部１０は、開放電圧−充電率のルック・アップ・テーブルを用いて、入力された開放電圧値OCVに相当する充電率SOCOCVを得る。そして、開放電圧−充電率変換部１０は、この充電率SOCOCVをたとえば走行可能距離演算部(図示せず)などの必要演算部へ出力する。【００４５】
以上の説明から分かるように、実施例１の電池の状態推定装置は、以下の効果を有する。
実施例１の電池の状態推定装置は、フィルタ処理部４で遅い応答部分が除去されたフィルタ処理電流値Ibおよびフィルタ処理電圧値Vbを用い、電池の早い応答部分の等価回路モデルを用いて逐次パラメータ推定を行う。そして、状態推定装置は、逐次パラメータ推定により得られたパラメータ（早い応答部分の抵抗値およびコンデンサ）に充放電電流値Iaを掛けて第１過電圧値V01を得る。また、電池の遅い応答部分については、状態推定装置は、予め実験で求めた定数（電池の固有値）に充放電電流値Iaを掛けて第２過電圧値V0２を得る。これら第１過電圧値V01と第２過電圧値V0２を加算することで電池の過電圧値V0を精度よく、しかも簡単に得ることができるようになる。したがって、電池の実際での使用環境下にあっては逐次パラメータ法では困難な電池の遅い応答部分までも考慮して、電池の内部状態を精度よく推定することが可能となる。【００４６】
電池の充電率については、状態推定装置は、端子電圧値Vaから上記過電圧値V0を減算して開放電圧値OCVを求め、開放電圧−充電率の関係データを用いて開放電圧値OCVに相当する充電率SOCOCVを得る。よって、簡単な演算で充電率を精度よく得ることができる。【００４７】
したがって、電池の早い応答部分の過電圧値と遅い応答部分の過電圧値とが重複して演算されるのを防ぐことができる。
【実施例２】
【００４８】
次に、他の実施例２について説明する。この他の実施例２の説明にあたっては、前記実施例１と同様の構成部分については図示を省略し、もしくは同一の符号を付けてその説明を省略し、相違点についてのみ説明する。【００４９】
実施例２の電池の内部状態の状態推定装置は、図４に示すように、図１の実施例１のフィルタ処理部４を取り除いた点が実施例１と異なる。その他の構成は実施例１と同様である。【００５０】
実施例２の電池の状態推定装置では、実施例１のロー・パス・フィルタのような電池の遅い応答部分での過電圧部分を取り除くフィルタ処理部が存在しないので、逐次パラメータ推定部５でのパラメータ推定では、電池の遅い応答部分での過電圧値が重複して演算されてしまうのを防ぐ別の手段が必要となる。
そこで、実施例２では、逐次パラメータ推定部５に、サンプリング周期を変えるようにして電池の早い応答部分と遅い応答部分とを分けるフィルタ処理機能を持たせるようにしている。【００５１】
すなわち、本実施例では、図５に示すように、逐次パラメータ推定部５が、過電圧の電池等価回路モデルに対して異なるサンプリング周期（10秒と0.1秒）でパラメータ推定した場合に、どの周波数帯域のパラメータが得られるかを検討した。この時得られたボード線図を図６に示す。【００５２】
図６のボード線図（横軸に周波数（Hz）、縦軸に振幅（dB））において、破線は、電流センサ２で検出された充放電電流値Iaおよび電圧センサ３で得られた端子電圧値Vaに対しサンプリング周期変更によるフィルタ処理をしなかった場合、一点鎖線は上記充放電電流値Iaおよび端子電圧値Vaに対しサンプリング周期変更によるフィルタ処理（サンプリング間隔10秒にてダウンサンプリング）を行った場合、実線は同様のフィルタ処理（サンプリング間隔0.1秒にてダウンサンプリング）を行った場合、のそれぞれのシステム同定結果を示す。【００５３】
図６から分かるように、サンプリング周期を10秒で逐次パラメータ推定を行った実験の場合には、遅い応答部分の帯域で一致することが示されている。しかしながら、実際には、サンプリング周期を10秒にて逐次パラメータ推定を行った場合、電池の遅い応答部分はS/N比が小さく可観測性の観点から逐次パラメータ推定が困難である。
一方、サンプリング周期を0.1秒で逐次パラメータ推定を行った場合には、電池の早い応答部分の帯域では一致しているものの、電池の遅い応答部分では一致していないことが示されている。【００５４】
すなわち、電池の早い応答部分の帯域では、電池の遅い応答部分とは異なって、S/N比や可観測性の観点から容易に逐次パラメータ推定ができる。したがって、サンプリング周期を0.1秒に設定して逐次パラメータ推定を行えば、早い応答部分のみのパラメータを算出することができる。この結果、これらパラメータを用いることで、早い応答部分のみの過電圧を演算することができるようになる。
なお、サンプリング周期は、電池の早い応答部分と遅い応答部分との境目によって決定することができ、この境目は電池の使用条件、たとえば充電率、放電電流、健全度などによって可変するものとし、遅い応答部分に関しては図４で示したように事前に求めた値を用いる。【００５５】
以上のように、実施例２の電池の状態推定装置は、逐次パラメータ推定のところでサンプリング周期を変えることで早い応答部分と遅い応答部分とを分ける。これにより、実施例２は、両方の部分で過電圧が重複するのを防止することで、電池の内部状態を精度よく推定することができるなど実施例１と同様の効果を有する。【００５６】
以上、本発明を上記各実施例に基づき説明してきたが、本発明はこれらの実施例に限られず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で設計変更等があった場合でも、本発明に含まれる。【００５７】
たとえば、フィルタ処理部４で用いるロー・パス・フィルタやハイ・パス・フィルタは実施例のものに限られず、これ以外の種々のものを用いてもよい。
電池の等価回路モデルはフォスター型に限られず、拡散方程式等の電池の内部を表す数学モデルであれば他のものであってもよい。【００５８】
また、本発明の電池の状態推定装置は、電気自動車等の車両に限られず、二次電池の内部状態を推測するものであれば、いかなる装置に適用してもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１      実電池
２      電流センサ（充放電電流検出部）
３      電圧センサ（端子電圧検出部）
４      フィルタ処理部
５      逐次パラメータ推定部
６      第１乗算器（第１乗算部）
７      第２乗算器（第２乗算部）
８      加算器(加算部)
９      減算器（減算部）
１０      開放電圧−充電率変換部（開放電圧−充電率推定部）
１１      定数設定部
１２、１３、１４      伝達関数
１５      加算器
１６      減算器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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