JP5595361B2 - Secondary battery charge state estimation device - Google Patents

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Description

本発明は、二次電池の充電状態推定装置に関し、特に拡張カルマンフィルタを用いた充電状態の推定に関する。   The present invention relates to a state-of-charge estimation device for a secondary battery, and more particularly to estimation of a state of charge using an extended Kalman filter.

ニッケル水素二次電池やリチウムイオン二次電池等の二次電池の充電状態(SOC:State of Charge)を推定し、推定したSOCに基づいて二次電池の充放電を制御する技術が知られている。   A technology for estimating a state of charge (SOC) of a secondary battery such as a nickel metal hydride secondary battery or a lithium ion secondary battery and controlling the charge / discharge of the secondary battery based on the estimated SOC is known. Yes.

下記の特許文献には、バッテリに流れる充放電電流、バッテリの温度及び端子電圧を測定するセンシング部と、充放電電流を積算してバッテリのSOCを推定する予測部と、バッテリ温度、充放電電流、SOC、及び充放電電流の時間変化率のうちの少なくともいずれか1つに従って、測定モデルにより発生する誤差に対応する情報を生成するデータリジェクション部と、測定モデル及び誤差に対応する情報を利用して推定されたバッテリのSOCを修正する測定部とを含むバッテリ管理システムが開示されている。データリジェクション部は、具体的にはモデル化されたバッテリの等価回路を測定モデルに設定し、測定モデルにより発生する誤差の分散に対応するゲインを生成する。そして、測定モデル誤差の分散ゲインを利用してカルマンゲインを生成し、生成されたカルマンゲインを利用して、推定されたSOCを修正する。   The following patent documents include a sensing unit that measures charge / discharge current flowing through a battery, battery temperature and terminal voltage, a prediction unit that accumulates charge / discharge current to estimate battery SOC, battery temperature, charge / discharge current. A data rejection unit that generates information corresponding to an error generated by the measurement model according to at least one of the time change rate of SOC, SOC, and charge / discharge current, and the measurement model and information corresponding to the error are used A battery management system including a measurement unit that corrects the estimated SOC of the battery is disclosed. Specifically, the data rejection unit sets a modeled battery equivalent circuit as a measurement model, and generates a gain corresponding to the variance of errors generated by the measurement model. Then, a Kalman gain is generated using the dispersion gain of the measurement model error, and the estimated SOC is corrected using the generated Kalman gain.

具体的には、予測部は、状態方程式を利用して、状態変数(x)であるバッテリのSOC及び拡散インピーダンスに印加される電圧Vdiffを予測する。予測部は、予測した状態変数及び状態変数の推定誤差に対する共分散を生成して測定部に供給する。測定部は、予測部で予測されたSOCと電圧Vdiffを利用して測定できる値、すなわちバッテリの端子電圧を予測する。測定部は、SOCとOCVとの間の非線形性を解決し、カルマンフィルタを使用するために微分形式の方程式を使用する。そして、測定部は、予測されたSOC及び電圧Vdiffを修正するためのカルマンゲインを生成する。カルマンゲインは、共分散を最小化する値に定められる。   Specifically, the prediction unit predicts the voltage Vdiff applied to the battery SOC and the diffusion impedance, which are the state variables (x), using the state equation. The prediction unit generates a covariance for the predicted state variable and the estimation error of the state variable and supplies the generated covariance to the measurement unit. The measurement unit predicts a value that can be measured using the SOC predicted by the prediction unit and the voltage Vdiff, that is, the terminal voltage of the battery. The measurement unit solves the non-linearity between SOC and OCV and uses differential equations to use the Kalman filter. Then, the measurement unit generates a Kalman gain for correcting the predicted SOC and voltage Vdiff. The Kalman gain is set to a value that minimizes the covariance.

特開2008−10420号公報JP 2008-10420 A

上記の従来技術では、温度,SOC,電流の時間変化率及び電流の大きさに対して各々信頼できる期間と信頼できない期間とを設定し、区間により誤差の分散を調整している。すなわち、信頼できる期間では誤差の分散は予め設定された一定の値に固定されるが、信頼できない区間ではデータリジェクション部により変更される。例えば、電流の大きさが所定の基準値を超えて信頼できない区間では誤差の分散の値が増加し、カルマンゲインは減少し、予測部で予測したSOCが測定部で測定モデルにより修正される範囲が減少する。   In the above prior art, a reliable period and an unreliable period are set for the temperature, SOC, time change rate of current, and current magnitude, respectively, and the error variance is adjusted according to the section. That is, the error variance is fixed to a predetermined value in a reliable period, but is changed by the data rejection unit in an unreliable period. For example, in an interval where the magnitude of the current exceeds a predetermined reference value and is not reliable, the error variance value increases, the Kalman gain decreases, and the SOC predicted by the prediction unit is corrected by the measurement model in the measurement unit. Decrease.

しかしながら、上記従来技術では、予測されたSOCを修正するためにカルマンフィルタを用い、修正するための重みを予め設定しているが、バッテリが過充電等の異常状態になった際には充電効率が悪化するため測定モデルの精度が低下するにもかかわらず、予め設定された固定的な重みでSOCを修正しており、電池の異常状態を迅速に検出できない問題がある。   However, in the above prior art, the Kalman filter is used to correct the predicted SOC and the weight for correction is set in advance. However, when the battery is in an abnormal state such as overcharge, the charging efficiency is increased. Even though the accuracy of the measurement model is reduced due to deterioration, the SOC is corrected with a fixed weight set in advance, and there is a problem that the abnormal state of the battery cannot be detected quickly.

本発明の目的は、二次電池の充電状態を推定するとともに、推定された充電状態を二次電池の測定モデルを用いて推定された充電状態を補正する際に、二次電池の異常状態においても充電状態を適切に検出できる二次電池の充電状態推定装置を提供することにある。   The object of the present invention is to estimate the state of charge of the secondary battery and correct the estimated state of charge using the measurement model of the secondary battery in the abnormal state of the secondary battery. Is to provide a state-of-charge estimation device for a secondary battery capable of appropriately detecting the state of charge.

本発明は、二次電池の充電状態推定装置であって、前記二次電池の端子電圧を検出する電圧検出手段と、前記二次電池の充電状態を推定する充電状態推定手段と、所定の測定モデルにより前記二次電池の端子電圧を推定する端子電圧推定手段と、前記測定モデルの不確かさを示す重みと前記電圧検出手段の不確かさを示す重みを用いて算出されるゲインに基づき、推定された前記充電状態を補正するための補正値を算出する補正値算出手段と、算出された補正値を用いて推定された前記充電状態を補正する充電状態補正手段とを備え、前記補正値算出手段は、前記二次電池の状態に応じて前記測定モデルの不確かさを示す重みと、前記電圧検出手段の不確かさを示す重みの少なくともいずれかを変化させて前記ゲインを変化させることを特徴とする。   The present invention is a secondary battery charge state estimation device, a voltage detection means for detecting a terminal voltage of the secondary battery, a charge state estimation means for estimating a charge state of the secondary battery, and a predetermined measurement Estimated based on a terminal voltage estimation means for estimating the terminal voltage of the secondary battery by a model, a weight calculated using a weight indicating the uncertainty of the measurement model and a weight indicating the uncertainty of the voltage detection means. Correction value calculating means for calculating a correction value for correcting the state of charge, and charge state correcting means for correcting the charge state estimated using the calculated correction value, the correction value calculating means Changing the gain by changing at least one of a weight indicating the uncertainty of the measurement model and a weight indicating the uncertainty of the voltage detection unit according to the state of the secondary battery. To.

本発明の1つの実施形態では、前記ゲインは、前記測定モデルの不確かさを示す重みが大きいほど大きく、前記電圧検出手段の不確かさを示す重みが小さいほど大きい特性を備え、前記測定モデルの不確かさを示す重みは、前記測定モデルの不確かさが大きいほど大きい特性を備え、前記電圧検出手段の不確かさを示す重みは、前記電圧検出手段の不確かさが大きいほど大きい特性を備え、前記補正値算出手段は、前記二次電池の状態に応じて前記電圧検出手段の不確かさを示す重みを相対的に小さくして前記ゲインを増大させる。   In one embodiment of the present invention, the gain is characterized in that the gain increases as the weight indicating the uncertainty of the measurement model increases, and increases as the weight indicating the uncertainty of the voltage detection means decreases. The weight indicating the uncertainty has a larger characteristic as the uncertainty of the measurement model is larger, and the weight indicating the uncertainty of the voltage detecting unit has a larger characteristic as the uncertainty of the voltage detecting unit is larger, and the correction value The calculating means increases the gain by relatively reducing the weight indicating the uncertainty of the voltage detecting means in accordance with the state of the secondary battery.

また、本発明の他の実施形態では、前記補正値算出手段は、前記二次電池の過充電状態である場合に前記ゲインを変化させる。   In another embodiment of the present invention, the correction value calculation means changes the gain when the secondary battery is in an overcharged state.

また、本発明の他の実施形態では、前記二次電池の過充電状態は、前記二次電池の端子電圧、前記二次電池の温度上昇率、前記二次電池の内圧の少なくともいずれかが閾値を超えたか否かにより検出される。   In another embodiment of the present invention, the overcharged state of the secondary battery is a threshold value of at least one of a terminal voltage of the secondary battery, a temperature increase rate of the secondary battery, and an internal pressure of the secondary battery. It is detected based on whether or not

また、本発明の他の実施形態では、前記充電状態推定手段は、前記電流検出手段に含まれる電流オフセットを推定し、該電流オフセットにより前記電流検出手段で検出された充放電電流を補正して前記二次電池の充電状態を推定し、推定された端子電圧と前記電圧検出手段で検出された端子電圧との誤差を用いて、推定された前記電流オフセットの補正値を算出するオフセット補正値算出手段と、前記オフセット補正値算出手段で算出された補正値を用いて、推定された前記電流オフセットを補正するオフセット補正手段を備える。   In another embodiment of the present invention, the charging state estimation unit estimates a current offset included in the current detection unit, and corrects a charge / discharge current detected by the current detection unit based on the current offset. Offset correction value calculation that estimates the charge state of the secondary battery and calculates the correction value of the estimated current offset using an error between the estimated terminal voltage and the terminal voltage detected by the voltage detection means And offset correction means for correcting the estimated current offset using the correction value calculated by the offset correction value calculation means.

本発明によれば、二次電池の異常状態において、測定モデルの不確かさを示す重みと、電圧検出手段の不確かさを示す重みの少なくともいずれかを変化させてゲインを変化させることにより、重みを一定としている場合に比べて二次電池の異常状態においても二次電池の充電状態を適切に推定することができる。これにより、例えば過充電状態においてもその充電状態を適切に推定でき、推定した充電状態に基づいて二次電池の過充電状態を抑制することができる。   According to the present invention, in the abnormal state of the secondary battery, the weight is changed by changing the gain by changing at least one of the weight indicating the uncertainty of the measurement model and the weight indicating the uncertainty of the voltage detection means. Compared to the case where it is constant, the charged state of the secondary battery can be estimated appropriately even in the abnormal state of the secondary battery. Thereby, for example, even in an overcharged state, the state of charge can be appropriately estimated, and the overcharged state of the secondary battery can be suppressed based on the estimated state of charge.

実施形態のシステム構成図である。It is a system configuration figure of an embodiment. 実施形態の二次電池及び電池ECUの構成図である。It is a lineblock diagram of the rechargeable battery and battery ECU of an embodiment. 実施形態の制御部の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of a control part of an embodiment. 分極電圧の等価回路図である。It is an equivalent circuit diagram of a polarization voltage. 起電力と充電状態SOCとの関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between an electromotive force and charge condition SOC. 実施形態の処理フローチャートである。It is a processing flowchart of an embodiment. 2つのモデルを用いた電流オフセットシミュレーション結果を示すグラフ図である。It is a graph which shows the current offset simulation result using two models. 重みRと端子電圧との関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between the weight R and a terminal voltage.

以下、図面に基づき本発明の実施形態について、ハイブリッド電気自動車を例にとり説明する。なお、本実施形態では電気自動車の1つであるハイブリッド電気自動車を例示するが、駆動源としてモータを備える他の電気自動車にも適用可能である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, taking a hybrid electric vehicle as an example. In addition, although this embodiment illustrates the hybrid electric vehicle which is one of the electric vehicles, it can be applied to other electric vehicles including a motor as a drive source.

1.基本構成
図1に、ハイブリッド電気自動車の概略構成を示す。車両ECU10は、インバータ50、エンジンECU40を制御する。エンジンECU40は、エンジン60を制御する。電池ECU20は、充電状態推定装置として機能し、二次電池30から電池電圧V,充放電電流I、電池温度T等の情報を受信して二次電池30の充電状態(SOC)を推定する。また、電池ECU20は、二次電池30のSOCや電池温度等の電池情報を車両ECU10に送信する。車両ECU10は、各種電池情報に基づいてエンジンECU40やインバータ50等を制御することで、二次電池30の充放電を制御する。
1. Basic Configuration FIG. 1 shows a schematic configuration of a hybrid electric vehicle. The vehicle ECU 10 controls the inverter 50 and the engine ECU 40. The engine ECU 40 controls the engine 60. The battery ECU 20 functions as a charge state estimation device, receives information such as the battery voltage V, the charge / discharge current I, and the battery temperature T from the secondary battery 30 and estimates the state of charge (SOC) of the secondary battery 30. In addition, the battery ECU 20 transmits battery information such as the SOC and battery temperature of the secondary battery 30 to the vehicle ECU 10. The vehicle ECU 10 controls charging / discharging of the secondary battery 30 by controlling the engine ECU 40, the inverter 50, and the like based on various battery information.

二次電池30は、モータ52に電力を供給する。インバータ50は、二次電池30の放電時に、二次電池30から供給される直流電力を交流電力に変換してモータ52に供給する。   The secondary battery 30 supplies power to the motor 52. The inverter 50 converts DC power supplied from the secondary battery 30 into AC power and supplies it to the motor 52 when the secondary battery 30 is discharged.

エンジン60は、動力分割機構42、減速機44及びドライブシャフト46を介して車輪に動力を伝達する。モータ52は、減速機44及びドライシャフト46を介して車輪に動力を伝達する。二次電池30に充電が必要な場合、エンジン60の動力の一部が動力分割機構42を介して発電機54に供給され、充電に利用される。   The engine 60 transmits power to the wheels via the power split mechanism 42, the speed reducer 44, and the drive shaft 46. The motor 52 transmits power to the wheels via the speed reducer 44 and the dry shaft 46. When the secondary battery 30 needs to be charged, a part of the power of the engine 60 is supplied to the generator 54 via the power split mechanism 42 and used for charging.

車両ECU10は、エンジンECU40からのエンジン60の運転状態の情報やアクセルペダルの操作量、ブレーキペダルの操作量、シフトレバーで設定されるシフトレンジ等の運転情報や電池ECU20からのSOC等の電池情報に基づいて、エンジンECU40やインバータ50に制御命令を出力し、エンジン60やモータ52を駆動させる。   The vehicle ECU 10 receives information on the operating state of the engine 60 from the engine ECU 40, the operation amount of the accelerator pedal, the operation amount of the brake pedal, the operation information such as the shift range set by the shift lever, and the battery information such as the SOC from the battery ECU 20. Is output to the engine ECU 40 or the inverter 50 to drive the engine 60 or the motor 52.

図2に、二次電池30及び電池ECU20の構成を示す。二次電池30は、例えば電池ブロックB1〜B20を直列に接続して構成される。電池ブロックB1〜B20は、電池ケース32に収容される。電池ブロックB1〜B20は、それぞれ複数の電池モジュールを電気的に直列接続して構成され、各電池モジュールは、複数の単電池(セル)を電気的に直列接続して構成される。電池ケース32内には、複数の温度センサ34が設けられる。   FIG. 2 shows configurations of the secondary battery 30 and the battery ECU 20. The secondary battery 30 is configured, for example, by connecting battery blocks B1 to B20 in series. Battery blocks B <b> 1 to B <b> 20 are accommodated in battery case 32. The battery blocks B1 to B20 are each configured by electrically connecting a plurality of battery modules in series, and each battery module is configured by electrically connecting a plurality of single cells (cells) in series. A plurality of temperature sensors 34 are provided in the battery case 32.

次に、電池ECU20の構成について説明する。   Next, the configuration of the battery ECU 20 will be described.

電圧測定部22は、二次電池30の端子電圧を測定する。電圧測定部22は、電池ブロックB1〜B20それぞれの端子電圧を測定し、制御部26に出力する。制御部26は、電圧計測値を記憶部28に格納する。制御部26への電圧データの出力は、予め設定された周期、例えば100msecで行われる。制御部26は、各電池ブロックB1〜B20の端子電圧を合計することで電池電圧Vを算出する。   The voltage measuring unit 22 measures the terminal voltage of the secondary battery 30. The voltage measuring unit 22 measures the terminal voltages of the battery blocks B1 to B20 and outputs them to the control unit 26. The control unit 26 stores the voltage measurement value in the storage unit 28. The output of the voltage data to the control unit 26 is performed at a preset period, for example, 100 msec. The control unit 26 calculates the battery voltage V by summing the terminal voltages of the battery blocks B1 to B20.

電流測定部23は、二次電池30の充放電時における充放電電流Iを測定し、制御部26に出力する。制御部26は、電流計測値を記憶部28に格納する。電流測定部23は、例えば充電時をマイナス、放電時をプラスとして電流計測値を生成する。   The current measuring unit 23 measures the charging / discharging current I during charging / discharging of the secondary battery 30 and outputs the measured charging / discharging current I to the control unit 26. The control unit 26 stores the current measurement value in the storage unit 28. The current measuring unit 23 generates a current measurement value, for example, when charging is negative and when discharging is positive.

温度測定部24は、二次電池30の電池温度を測定し、制御部26に出力する。制御部26は、温度データを記憶部28に格納する。
The temperature measurement unit 24 measures the battery temperature of the secondary battery 30 and outputs it to the control unit 26. The control unit 26 stores the temperature data in the storage unit 28 .

制御部26は、DCIR(内部抵抗)部261,分極電圧算出部262,起電力算出部263,充電状態推定部264,拡張カルマンフィルタ(EKF)265,及び補正部266を備える。制御部26は、充放電電流Iに基づいて二次電池30の充電状態(SOC)を推定する。具体的には、充放電電流Iを積算して二次電池30のSOCを推定し、測定モデルにより発生する誤差に対応する情報を生成する。そして、測定モデル誤差の分散ゲインを利用してカルマンゲインを生成し、生成されたカルマンゲインを利用して、推定されたSOCを補正あるいは更新する。   The control unit 26 includes a DCIR (internal resistance) unit 261, a polarization voltage calculation unit 262, an electromotive force calculation unit 263, a charge state estimation unit 264, an extended Kalman filter (EKF) 265, and a correction unit 266. The control unit 26 estimates the state of charge (SOC) of the secondary battery 30 based on the charge / discharge current I. Specifically, the SOC of the secondary battery 30 is estimated by integrating the charge / discharge current I, and information corresponding to the error generated by the measurement model is generated. Then, a Kalman gain is generated using the dispersion gain of the measurement model error, and the estimated SOC is corrected or updated using the generated Kalman gain.

図3に、制御部26の詳細な機能ブロック図を示す。制御部26は、所定の測定モデルに基づき、DCIR部261で算出される内部抵抗電圧降下分と、分極電圧算出部262で算出される長期分極電圧及び短期分極電圧と、起電力算出部263で算出される起電力を用いて二次電池30の端子電圧を推定する推定部267と、電圧測定部22で測定された電圧と推定端子電圧との誤差を算出する誤差算出部268と、誤差を用いてカルマンゲインを生成し、各種の補正値を算出する拡張カルマンフィルタ(EKF)265と、算出された補正値を用いて補正する補正部266とを備える。起電力算出部263は、充電状態推定部264で充電電流を積算して得られる推定SOCを、所定の起電力マップを用いて起電力に換算して算出する。拡張カルマンフィルタ(EKF)265は、補正値として、電流センサオフセット補正値(第1補正値)及びSOC補正値(第2補正値)を算出するとともに、長期分極電圧補正値(第3補正値)、短期分極補正値(第4補正値)を算出する。補正部266は、電流センサオフセット補正値を用いて電流測定部23に含まれる電流センサオフセット推定値を補正するとともに、SOC補正値を用いて充電状態推定部264で算出された推定SOCを補正する。また、補正部266は、長期分極電圧補正値及び短期分極補正値を用いてそれぞれ長期分極電圧及び短期分極電圧を補正する。   FIG. 3 shows a detailed functional block diagram of the control unit 26. Based on a predetermined measurement model, the control unit 26 uses an internal resistance voltage drop calculated by the DCIR unit 261, a long-term polarization voltage and a short-term polarization voltage calculated by the polarization voltage calculation unit 262, and an electromotive force calculation unit 263. The estimation unit 267 that estimates the terminal voltage of the secondary battery 30 using the calculated electromotive force, the error calculation unit 268 that calculates the error between the voltage measured by the voltage measurement unit 22 and the estimated terminal voltage, and the error An extended Kalman filter (EKF) 265 that generates a Kalman gain by using it and calculates various correction values, and a correction unit 266 that performs correction using the calculated correction values are provided. The electromotive force calculation unit 263 calculates the estimated SOC obtained by integrating the charging current in the charge state estimation unit 264 by converting it into an electromotive force using a predetermined electromotive force map. The extended Kalman filter (EKF) 265 calculates a current sensor offset correction value (first correction value) and an SOC correction value (second correction value) as correction values, and a long-term polarization voltage correction value (third correction value). A short-term polarization correction value (fourth correction value) is calculated. The correction unit 266 corrects the estimated current sensor offset value included in the current measurement unit 23 using the current sensor offset correction value, and corrects the estimated SOC calculated by the charging state estimation unit 264 using the SOC correction value. . Further, the correction unit 266 corrects the long-term polarization voltage and the short-term polarization voltage using the long-term polarization voltage correction value and the short-term polarization correction value, respectively.

以下、制御部26におけるSOCの推定方法について説明する。ゲイン(カルマンゲイン)とは、上記したように、推定SOCを補正する補正値を算出するための伝達関数であるが、本実施形態では、ゲインの算出に、測定モデルで算出する推定端子電圧と電圧検出手段で算出する端子電圧との誤差に加え、測定モデルの不確かさを示す重みと電圧検出手段の不確かさを示す重みも考慮する。具体的には、測定モデルで算出する端子電圧と電圧検出手段で算出する端子電圧の利用比率(いずれをより用いるか)を考慮してゲインを生成する。すなわち、電池状態に応じて、この利用比率を変化させることでゲインを変化させ、好適な補正値を算出する。以下、より具体的に説明する。   Hereinafter, the SOC estimation method in the control unit 26 will be described. As described above, the gain (Kalman gain) is a transfer function for calculating a correction value for correcting the estimated SOC. In this embodiment, the gain is calculated by using an estimated terminal voltage calculated by the measurement model and In addition to the error from the terminal voltage calculated by the voltage detection means, a weight indicating the uncertainty of the measurement model and a weight indicating the uncertainty of the voltage detection means are also considered. Specifically, the gain is generated in consideration of the usage ratio of the terminal voltage calculated by the measurement model and the terminal voltage calculated by the voltage detection means (which one is used more). That is, the gain is changed by changing the utilization ratio according to the battery state, and a suitable correction value is calculated. More specific description will be given below.

2.SOCの推定方法
制御部26は、電流測定部23からの電流計測値には電流センサオフセットが含まれているとみなし、電流センサオフセット推定値δIを設定し、電流計測値Iと電流センサオフセット推定値δIとの差分演算を行う。すなわち、I−δIを演算する。差分値は、DCIR(内部抵抗)部261、分極電圧算出部262、及び充電状態推定部264に供給される。
2. SOC Estimation Method The control unit 26 considers that the current measurement value from the current measurement unit 23 includes a current sensor offset, sets the current sensor offset estimation value δI, and determines the current measurement value I and the current sensor offset estimation. Difference calculation with the value δI is performed. That is, I−δI is calculated. The difference value is supplied to a DCIR (internal resistance) unit 261, a polarization voltage calculation unit 262, and a charge state estimation unit 264.

DCIR(内部抵抗)部261は、予め電流計測値と電圧計測値の組をプロットし、その一次近似直線の傾きから二次電池30のDCIR(内部抵抗)を算出し、このDCIRを用いた電圧降下(電圧ドロップ)分を演算する。すなわち、DCIR・(I−δI)を演算する。DCIR部は、演算結果を端子電圧推定部267に出力する。   The DCIR (internal resistance) unit 261 plots a set of current measurement values and voltage measurement values in advance, calculates the DCIR (internal resistance) of the secondary battery 30 from the slope of the primary approximate line, and uses this DCIR voltage Calculate the drop (voltage drop). That is, DCIR · (I−δI) is calculated. The DCIR unit outputs the calculation result to the terminal voltage estimation unit 267.

分極電圧算出部262は、分極電圧の等価回路モデルに基づいて分極電圧を演算する。分極電圧は、電流計測値に基づいて演算される。分極電圧には、短期分極電圧と長期分極電圧があり、分極電圧算出部262は、短期分極推定値及び長期分極推定値を演算する。分極電圧算出部262は、それぞれの演算結果を端子電圧推定部267に出力する。   The polarization voltage calculation unit 262 calculates the polarization voltage based on an equivalent circuit model of the polarization voltage. The polarization voltage is calculated based on the current measurement value. The polarization voltage includes a short-term polarization voltage and a long-term polarization voltage, and the polarization voltage calculation unit 262 calculates a short-term polarization estimated value and a long-term polarization estimated value. The polarization voltage calculation unit 262 outputs each calculation result to the terminal voltage estimation unit 267.

充電状態推定部264は、電流計測値から電流センサオフセットを差し引いた分(I−δI)を積算してSOC推定値を演算する。充電状態推定部264は、電流を積算して得られたSOC推定値を起電力算出部263に出力する。   The charge state estimation unit 264 calculates an SOC estimated value by integrating the amount (I−δI) obtained by subtracting the current sensor offset from the measured current value. The charge state estimation unit 264 outputs the estimated SOC value obtained by integrating the current to the electromotive force calculation unit 263.

起電力算出部263は、予めSOCと起電力との関係を規定した起電力マップをメモリに記憶しており、起電力マップを参照してSOC推定値に対応する起電力を求める。起電力算出部は、求めた起電力を端子電圧推定部267に出力する。   The electromotive force calculation unit 263 stores an electromotive force map that preliminarily defines the relationship between the SOC and the electromotive force in the memory, and obtains an electromotive force corresponding to the estimated SOC value with reference to the electromotive force map. The electromotive force calculation unit outputs the obtained electromotive force to the terminal voltage estimation unit 267.

端子電圧推定部267は、予め定めた測定モデルに基づいて二次電池30の電圧を推定する。測定モデルは、放電の場合と充電の場合で異なり、放電の場合には、

Figure 0005595361
であり、このモデルから電圧は
Figure 0005595361
となる。 The terminal voltage estimation unit 267 estimates the voltage of the secondary battery 30 based on a predetermined measurement model. The measurement model is different for discharging and charging.
Figure 0005595361
And the voltage from this model is
Figure 0005595361
It becomes.

一方、充電の場合には、

Figure 0005595361
であり、このモデルから電圧は
Figure 0005595361
となる。
但し、
x:状態推定値
Vpl:長期分極
Vps:短期分極
δI:電流センサオフセット推定値
u=I:計測電流値
y=Vb:計測電圧値
Cpl:分極電圧の等価回路モデルにおける長期分極キャパシタ
Cps:分極電圧の等価回路モデルにおける短期分極キャパシタ
Rpl:分極電圧の等価回路モデルにおける長期分極抵抗
Rps:分極回路の等価回路モデルにおける短期分極抵抗
DCIR:内部抵抗
ηc:充電効率
τδI:電流センサオフセットの相関時間
Vemf(SOC):SOC推定値から算出された起電力
である。また、本実施形態では、電流センサオフセットを、時間変化量が現在の値によって決まる、いわゆるECRP(Exponentially correlated Random Process)でモデル化して、δI(・)=−δI/τδI+σ(2/τδI0.5ωとしている。ここで、(・)は時間微分を表し、ωはランダムノイズを表す。 On the other hand, in the case of charging,
Figure 0005595361
And the voltage from this model is
Figure 0005595361
It becomes.
However,
x: state estimated value Vpl: long-term polarization Vps: short-term polarization δI: current sensor offset estimated value u = I: measured current value y = Vb: measured voltage value Cpl: long-term polarization capacitor Cps: polarization voltage in an equivalent circuit model of polarization voltage Short-term polarization capacitor Rpl in the equivalent circuit model of the long-term polarization resistance Rps in the equivalent circuit model of the polarization voltage RIR: short-term polarization resistance in the equivalent circuit model of the polarization circuit DCIR: internal resistance ηc: charging efficiency τδ I : correlation time Vemf of the current sensor offset (SOC): An electromotive force calculated from the estimated SOC value. Further, in the present embodiment, the current sensor offset, determined by the time variation of the current value, and modeled by the so-called ECRP (Exponentially correlated Random Process), δI (·) = - δI / τδ I + σ (2 / τδ I ) 0.5 Ω. Here, (•) represents time differentiation, and ω represents random noise.

図4に、分極電圧の等価モデルを示す。分極電圧の時間変化は、

Figure 0005595361
である。 FIG. 4 shows an equivalent model of the polarization voltage. The change in polarization voltage over time is
Figure 0005595361
It is.

また、図5に、起電力マップ、すなわちSOC推定値と起電力との関係を規定するマップの一例を示す。   FIG. 5 shows an example of an electromotive force map, that is, a map that defines the relationship between the estimated SOC value and the electromotive force.

端子電圧推定部267は、上記の(2)式あるいは(4)式に従って、長期分極電圧Vpl、短期分極電圧Vps、SOC推定値から算出された起電力Vemf(SOC)、及び内部抵抗降下分DCIR(I−δI)を用いて計測電圧Vbを算出する。   The terminal voltage estimator 267 performs the long-term polarization voltage Vpl, the short-term polarization voltage Vps, the electromotive force Vemf (SOC) calculated from the estimated SOC value, and the internal resistance drop DCIR in accordance with the above formula (2) or (4). The measurement voltage Vb is calculated using (I−δI).

誤差算出部268は、電圧測定部22で実測された電圧計測値と、端子電圧推定部267で算出された計測電圧Vbとの差分、すなわち測定モデルにより発生する誤差を算出する。算出された誤差は、拡張カルマンフィルタ(EKF)265に供給される。   The error calculation unit 268 calculates a difference between the voltage measurement value actually measured by the voltage measurement unit 22 and the measurement voltage Vb calculated by the terminal voltage estimation unit 267, that is, an error caused by the measurement model. The calculated error is supplied to an extended Kalman filter (EKF) 265.

拡張カルマンフィルタ(EKF)265は、測定モデル誤差の分散ゲインを利用してカルマンゲインを生成し、生成されたカルマンゲインを利用して、SOC補正値を算出するとともに、電流センサオフセット補正値、長期分極補正値、短期分極補正値を算出する。これらの補正値は、補正部266に供給される。   The extended Kalman filter (EKF) 265 generates a Kalman gain by using the dispersion gain of the measurement model error, calculates an SOC correction value by using the generated Kalman gain, and also calculates a current sensor offset correction value, a long-term polarization. A correction value and a short-term polarization correction value are calculated. These correction values are supplied to the correction unit 266.

SOC補正値は、SOCを補正する補正部266に供給される。補正部266は、SOC補正値を用いて充電状態推定部264で得られたSOC推定値を補正する。補正後のSOCは、車両ECU10に送信される。   The SOC correction value is supplied to a correction unit 266 that corrects the SOC. Correction unit 266 corrects the SOC estimated value obtained by charge state estimating unit 264 using the SOC correction value. The corrected SOC is transmitted to the vehicle ECU 10.

電流センサオフセット補正値は、電流センサオフセットを補正する補正部266に供給される。補正部266は、電流センサオフセット補正値を用いて電流センサオフセット推定値を補正する。   The current sensor offset correction value is supplied to a correction unit 266 that corrects the current sensor offset. The correction unit 266 corrects the current sensor offset estimated value using the current sensor offset correction value.

長期分極補正値及び短期分極補正値は、それぞれの補正部266に供給され、長期分極推定値及び短期分極推定値の補正に用いられる。   The long-term polarization correction value and the short-term polarization correction value are supplied to the respective correction units 266 and used for correcting the long-term polarization estimation value and the short-term polarization estimation value.

図6に、本実施形態における処理フローチャートを示す。まず、測定モデルを線形化する(S101)。非線形システムは、

Figure 0005595361
であり、xは状態ベクトル、uは入力ベクトル、関数fはxとuについて非線形な関数である。これを、xの微分がxに依存しないゲインとなるように近似する。すなわち、連続時間では、
Figure 0005595361
であり、離散時間では、
Figure 0005595361
である。ここで、Aは状態行列、Bは入力行列である。Aは、具体的には、(1)式、(3)式を微分して得られ、放電の場合には、
Figure 0005595361

であり、充電の場合には、
Figure 0005595361
である。 FIG. 6 shows a processing flowchart in the present embodiment. First, the measurement model is linearized (S101). Nonlinear systems are
Figure 0005595361
Where x is a state vector, u is an input vector, and function f is a non-linear function with respect to x and u. This is approximated so that the derivative of x becomes a gain independent of x. That is, in continuous time,
Figure 0005595361
And in discrete time,
Figure 0005595361
It is. Here, A is a state matrix and B is an input matrix. Specifically, A is obtained by differentiating equations (1) and (3). In the case of discharge,
Figure 0005595361

In the case of charging,
Figure 0005595361
It is.

離散化されたAの(k−1)成分Adk−1は、

Figure 0005595361
で与えられる。ここで、Eは、
Figure 0005595361
である。ΔTは、離散時間における最小の時間単位(サンプリング時間)である。ソフトウェアによる処理では、動作周期(例えば100msec)が最小の時間単位として用いられる。 The discretized (k-1) component Adk-1 of A is
Figure 0005595361
Given in. Where E is
Figure 0005595361
It is. ΔT is the minimum time unit (sampling time) in discrete time. In processing by software, an operation cycle (for example, 100 msec) is used as a minimum time unit.

線形化した後、次に、時間更新処理を行う(S102)。時間更新処理は、

Figure 0005595361
である。なお、ハット( ^ )は推定値を表す。また、
Figure 0005595361
は時間更新状態推定値であり、
Figure 0005595361
は観測更新状態推定値である。 After linearization, next, time update processing is performed (S102). The time update process
Figure 0005595361
It is. Hat (^) represents an estimated value. Also,
Figure 0005595361
Is the time update state estimate,
Figure 0005595361
Is the observed update state estimate.

また、誤差共分散推定値は、

Figure 0005595361
である。Pは、真の状態と推定値の誤差の共分散値であり、状態数×状態数の行列で本実施形態では4×4である。xkを真の状態とすると、誤差は
Figure 0005595361
であり、誤差共分散推定値は、
Figure 0005595361
である。対角成分が状態推定値の誤差共分散値である。具体的には、
Figure 0005595361
Figure 0005595361
Figure 0005595361
Figure 0005595361
である。 The error covariance estimate is
Figure 0005595361
It is. P is a covariance value of the error between the true state and the estimated value, and is a matrix of the number of states × the number of states, which is 4 × 4 in this embodiment. If xk is true, the error is
Figure 0005595361
And the error covariance estimate is
Figure 0005595361
It is. The diagonal component is the error covariance value of the state estimation value. In particular,
Figure 0005595361
Figure 0005595361
Figure 0005595361
Figure 0005595361
It is.

また、(16)式におけるQは、状態推定誤差の重み行列であり、

Figure 0005595361
で定義される。例えば、分極モデルによる長期分極の推定誤差が0.1Vと推定できるならば、Q1=0.1となる。 Further, Q in the equation (16) is a weight matrix of the state estimation error,
Figure 0005595361
Defined by For example, if the estimation error of long-term polarization based on the polarization model can be estimated to be 0.1 V, Q1 = 0.1.

時間更新処理を行った後、線形化を行う(S103)。すなわち、

Figure 0005595361
である。 After performing the time update process, linearization is performed (S103). That is,
Figure 0005595361
It is.

最後に、観測更新処理を行う(S104)。観測更新処理は、

Figure 0005595361

Figure 0005595361

Figure 0005595361

である。xkにおける(−)は補正値で補正される前の値であり、(+)は補正値で補正された後の更新値である。ここで、(27)式の右辺第2項が補正値であり、カルマンゲイン、すなわち観測更新ゲインを
Figure 0005595361

として算出される。具体的に示すと、長期分極電圧推定値、短期分極電圧推定値、SOC推定値、電流センサオフセット推定値は、それぞれ
Figure 0005595361

Figure 0005595361

Figure 0005595361

Figure 0005595361

によって更新処理される。 Finally, observation update processing is performed (S104). The observation update process
Figure 0005595361

Figure 0005595361

Figure 0005595361

It is. (−) in xk is a value before being corrected with the correction value, and (+) is an updated value after being corrected with the correction value. Here, the second term on the right side of equation (27) is the correction value, and the Kalman gain, that is, the observation update gain is
Figure 0005595361

Is calculated as Specifically, the long-term polarization voltage estimated value, the short-term polarization voltage estimated value, the SOC estimated value, and the current sensor offset estimated value are respectively
Figure 0005595361

Figure 0005595361

Figure 0005595361

Figure 0005595361

Is updated.

なお、(25)式におけるRは、計測誤差の重み行列であり、

Figure 0005595361

として定義される。式(33)から分かるように、電圧計測の不確かさ、すなわち電圧計測の誤差が大きくなると重み行列Rの値は大きくなる。言い換えれば、電圧計測の誤差が小さく電圧計測の信頼性が高い場合には、重み行列Rの値は小さくなる。重み行列Qについても同様であり、式(23)を再び参照すれば分かるように、測定モデルの不確かさ、すなわち推定誤差が大きくなると重み行列Qの値は大きくなる。言い換えれば、測定モデルの推定誤差が小さく測定モデルの信頼性が高い場合には、重み行列Qの値は小さくなる。 Note that R in equation (25) is a measurement error weight matrix,
Figure 0005595361

Is defined as As can be seen from the equation (33), the value of the weight matrix R increases as the uncertainty of voltage measurement, that is, the error in voltage measurement increases. In other words, when the voltage measurement error is small and the voltage measurement reliability is high, the value of the weight matrix R is small. The same applies to the weight matrix Q. As can be understood by referring to the equation (23) again, the value of the weight matrix Q increases as the uncertainty of the measurement model, that is, the estimation error increases. In other words, when the estimation error of the measurement model is small and the reliability of the measurement model is high, the value of the weight matrix Q is small.

したがって、状態推定誤差の重み行列Qと計測誤差の重み行列Rのバランスを調整することで、測定モデルに基づく推定と観測値のいずれをより用いるかを設定することができる。例えば、測定モデルの推定精度が高く信頼性が高い場合にはQ<Rとすることで測定モデルによるSOC推定を重視する。一方、測定モデルと実際のずれが大きいことが想定される場合には、Q>Rとすることで計測電圧に基づくSOC推定を行うようにできる。定性的には、測定モデルの信頼性が低いと評価される場合には、Qを相対的に大きくするか、あるいはRを相対的に小さくする。すなわち、二次電池が通常状態におけるQをQ0、RをR0とし、二次電池30が異常状態となって測定モデルの信頼性が低下していると評価される場合には、そのときのQをQ0より相対的に大きくし、あるいはそのときのRをR0よりも相対的に小さくする。二次電池30の異常状態は、例えば過充電状態であり、二次電池30の計測電圧が所定の上限閾値を超えたか(過充電状態)により検出することができる。このときの計測電圧は、二次電池30の異常状態を正確に反映しているものと考えられるから、計測電圧の増大とともにRを相対的に小さくして、計測電圧に基づくSOC推定を行う。   Therefore, by adjusting the balance between the weight matrix Q of the state estimation error and the weight matrix R of the measurement error, it is possible to set which of the estimation based on the measurement model and the observation value is used more. For example, when the estimation accuracy of the measurement model is high and the reliability is high, the SOC estimation by the measurement model is emphasized by setting Q <R. On the other hand, when it is assumed that the actual deviation from the measurement model is large, it is possible to perform SOC estimation based on the measured voltage by setting Q> R. Qualitatively, when it is evaluated that the reliability of the measurement model is low, Q is relatively increased or R is relatively decreased. That is, when it is evaluated that Q is Q0 and R is R0 in the normal state and the secondary battery 30 is in an abnormal state and the reliability of the measurement model is lowered, the Q at that time Is made relatively larger than Q0, or R at that time is made relatively smaller than R0. The abnormal state of the secondary battery 30 is, for example, an overcharged state, and can be detected based on whether the measured voltage of the secondary battery 30 exceeds a predetermined upper limit threshold (overcharged state). Since the measured voltage at this time is considered to accurately reflect the abnormal state of the secondary battery 30, R is relatively decreased as the measured voltage is increased, and SOC estimation based on the measured voltage is performed.

なお、式(16)及び式(25)から分かるように、ゲインKkの分母にR、分子にQが存在しているため、Qが大きくなる、あるいはRが小さくなるとゲインKkは大きくなる特性を有する。簡易的には、ゲインKkは、Q/Rに略比例するといえる。式(31)を参照すると、SOC値(補正後)=SOC値(補正前)+Kk(計測電圧値−モデル推定電圧値)であり、補正後のSOC推定値はゲインKkが増大すると大きくなるから、Rを相対的に小さくするとゲインKkが増大し、結果としてSOCの推定値も大きくなる。したがって、過充電状態においてRを小さくすることでSOC推定値が大きくなり、二次電池30の過充電状態に応じた適切なSOC推定値を出力することができる。すなわち、仮に計測電圧が上限閾値を超えてもRの値を固定しておくと、測定モデルの信頼性低下に起因して二次電池30の本来のSOC値よりも低いSOC値を推定して出力してしまうおそれがあるが、本実施形態では、Rを相対的に小さく変化させることでSOC値を増大補正し、二次電池30の本来のSOC値に近づけることができる。   As can be seen from the equations (16) and (25), since R exists in the denominator of the gain Kk and Q exists in the numerator, the gain Kk increases as Q increases or decreases. Have. For simplicity, it can be said that the gain Kk is substantially proportional to Q / R. Referring to Equation (31), SOC value (after correction) = SOC value (before correction) + Kk (measured voltage value−model estimated voltage value), and the corrected SOC estimated value increases as the gain Kk increases. When R is relatively small, the gain Kk increases, and as a result, the estimated value of SOC also increases. Therefore, by reducing R in the overcharged state, the estimated SOC value increases, and an appropriate estimated SOC value according to the overcharged state of the secondary battery 30 can be output. That is, if the value of R is fixed even if the measured voltage exceeds the upper limit threshold, an SOC value lower than the original SOC value of the secondary battery 30 is estimated due to a decrease in the reliability of the measurement model. In this embodiment, the SOC value can be increased and corrected to be close to the original SOC value of the secondary battery 30 by changing R relatively small.

図8に、計測電圧に応じたRの変化の様子を示す。計測電圧が閾値Tr1以下の場合には、Rは一定値、例えば10である。この一定値は、式(33)により、事前に設定された電圧計測の不確かさにより決定される。   FIG. 8 shows how the R changes according to the measured voltage. When the measurement voltage is equal to or less than the threshold Tr1, R is a constant value, for example, 10. This constant value is determined by the uncertainty of the voltage measurement set in advance by the equation (33).

一方、計測電圧が閾値Tr1を超えると、Rは小さくなるように補正され、例えば5に設定される。さらに、計測電圧が閾値Tr2(Tr1<Tr2)を超えると、Rはさらに小さくなるように補正され、例えば1に設定される。このようなRの変化は、言い換えれば計測電圧が増大するに従い、電圧計測の不確かさが小さくなる(電圧計測の信頼性が高くなる)ということができる。   On the other hand, when the measured voltage exceeds the threshold value Tr1, R is corrected to be small and set to 5, for example. Further, when the measured voltage exceeds the threshold value Tr2 (Tr1 <Tr2), R is corrected to be further reduced and set to 1, for example. In other words, it can be said that such a change in R decreases the uncertainty of voltage measurement (the reliability of voltage measurement increases) as the measurement voltage increases.

もちろん、図8は一例であり、計測電圧に対してRが負の相間を有するような任意の関係を規定することができ、計測電圧に対してステップ的にRが変化する場合だけでなく、計測電圧に対して連続的にRが変化するように設定してもよい。   Of course, FIG. 8 is an example, and it is possible to define an arbitrary relationship such that R has a negative phase with respect to the measurement voltage, and not only when R changes stepwise with respect to the measurement voltage, You may set so that R may change continuously with respect to a measurement voltage.

また、二次電池30の過充電状態を検出するためには、計測電圧に代えて、二次電池30の温度上昇率を用いることもできる。計測電圧と温度上昇率の2つのパラメータを用いてもよい。例えば、計測電圧が閾値を超え、かつ、温度上昇率が閾値を超えた場合に、Rを小さくする等である。計測電圧あるいは温度上昇率の少なくともいずれかが閾値を超えた場合にRを小さくすることも可能であろう。   Moreover, in order to detect the overcharge state of the secondary battery 30, the temperature increase rate of the secondary battery 30 can also be used instead of the measurement voltage. Two parameters of measurement voltage and temperature rise rate may be used. For example, R is decreased when the measured voltage exceeds the threshold and the rate of temperature increase exceeds the threshold. It may be possible to reduce R when at least one of the measured voltage and the temperature rise rate exceeds a threshold value.

また、二次電池30の過充電状態を検出するために、二次電池30の内圧を用いてもよい。二次電池30の内圧が閾値を超えた場合にRを小さくする等である。   Further, in order to detect the overcharged state of the secondary battery 30, the internal pressure of the secondary battery 30 may be used. For example, R is decreased when the internal pressure of the secondary battery 30 exceeds a threshold value.

以上のようにして、拡張カルマンフィルタ(EKF)により長期分極電圧推定値、短期分極電圧推定値、電流センサオフセット推定値、SOC推定値をそれぞれ補正するための補正値を算出して補正することができるので、SOC推定の精度を向上させることができる。特に、本実施形態では、二次電池30の過充電状態に応じた適切なSOC値を出力することができ、これにより二次電池30の充電を直ちに中止する等の措置を講じることができる。   As described above, correction values for correcting the long-term polarization voltage estimated value, the short-term polarization voltage estimated value, the current sensor offset estimated value, and the SOC estimated value can be calculated and corrected by the extended Kalman filter (EKF). Therefore, the accuracy of SOC estimation can be improved. In particular, in the present embodiment, it is possible to output an appropriate SOC value corresponding to the overcharged state of the secondary battery 30, thereby taking measures such as immediately stopping charging of the secondary battery 30.

なお、本実施形態では、電流センサオフセットを、時間変化量が現在の値によって決まる、いわゆるECRPでモデル化して、δI(・)=−δI/τδI+σ(2/τδI0.5ωとしているが、本発明には、電流センサオフセットを、ω(ランダムノイズ)で時間変化するようモデル化して、δI(・)=ωとする場合も含まれる。この場合、数(1)、(3)、(9)、(10)において、−1/τδIは「0」となる。但し、ECRPを使用したモデルの方が、真の誤差に早く到達し、ばらつきも少ないため好ましい。図7に、ECRPを使用したモデルと、ωで時間変化するモデルのシミュレーション結果を示す。図において、横軸は時間、縦軸は電流センサオフセットδIである。符号100はECRPを使用したモデル、符号102はωで時間変化するモデルを示す。ωで時間変化するモデルでは、真値付近で推定値がばらつくという現象が生じる。これに対し、ECRPを使用したモデルでは推定値が真値に迅速に近づき、ばらつきが生じない。このシミュレーション結果より、ECRPを使用したモデルの方が望ましいことが理解される。 In the present embodiment, the current sensor offset, time variation is determined by the current value, and modeled by the so-called ECRP, δI (·) = - δI / τδ I + σ (2 / τδ I) is set to 0.5 omega However, the present invention includes a case where the current sensor offset is modeled so as to change with time by ω (random noise) so that δI (·) = ω. In this case, the number (1) and (3), (9), in (10), -1 / τδ I is "0". However, the model using ECRP is preferable because it reaches the true error earlier and has less variation. FIG. 7 shows simulation results of a model using ECRP and a model that changes with time at ω. In the figure, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the current sensor offset δI. Reference numeral 100 denotes a model using ECRP, and reference numeral 102 denotes a model that changes over time with ω. In the model that changes over time with ω, a phenomenon occurs in which the estimated value varies near the true value. On the other hand, in the model using ECRP, the estimated value quickly approaches the true value and no variation occurs. From this simulation result, it is understood that a model using ECRP is more desirable.

また、本実施形態では、推定された端子電圧と、電圧検出手段で検出された端子電圧との誤差から、拡張カルマンフィルタを用いて補正を算出したが、拡張カルマンフィルタに限られず、Unscentedカルマンフィルタや粒子フィルタ等、他の適応フィルタも用いることができる。また、本実施形態では、電流センサオフセット推定の精度を向上させ、ひいてはSOC推定の精度を向上させるため、電流センサオフセット推定値の補正を行っているが、当該補正は必ずしも行わなくてもよい。   Further, in the present embodiment, the correction is calculated using the extended Kalman filter from the error between the estimated terminal voltage and the terminal voltage detected by the voltage detection unit. Other adaptive filters can also be used. In this embodiment, the current sensor offset estimation value is corrected in order to improve the accuracy of current sensor offset estimation and thus improve the accuracy of SOC estimation. However, the correction need not necessarily be performed.

また、本実施形態では、二次電池30の異常状態として、過充電状態を例にとり説明したが、充電効率が悪化する他の異常状態においても、同様にRを変化させることができる。要するに、測定モデルの信頼性が低下するような異常状態を検出し、このような異常状態を検出した場合に、Q,Rを一定値に維持するのではなく、Qを相対的に大きくする、あるいはRを相対的に小さくするように変化させることで、測定モデルの不確かさを示す重みと電圧検出手段の不確かさを示す重みの重み付けを変化させればよい。   In the present embodiment, the overcharged state is described as an example of the abnormal state of the secondary battery 30, but R can be similarly changed in other abnormal states in which the charging efficiency is deteriorated. In short, an abnormal state that decreases the reliability of the measurement model is detected, and when such an abnormal state is detected, Q and R are not maintained at constant values, but Q is relatively increased. Alternatively, by changing R so as to be relatively small, the weight indicating the uncertainty of the measurement model and the weight indicating the uncertainty of the voltage detection means may be changed.

10 車両ECU、20 電池ECU、22 電圧測定部、23 電流測定部、26 制御部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Vehicle ECU, 20 Battery ECU, 22 Voltage measurement part, 23 Current measurement part, 26 Control part.

Claims (7)

二次電池の充電状態推定装置であって、
前記二次電池の端子電圧を検出する電圧検出手段と、
前記二次電池の充電状態を推定する充電状態推定手段と、
所定の測定モデルにより前記二次電池の端子電圧を推定する端子電圧推定手段と、
前記測定モデルの不確かさを示す重みと前記電圧検出手段の不確かさを示す重みを用いて算出されるゲインに基づき、推定された前記充電状態を補正するための補正値を算出する補正値算出手段と、
算出された補正値を用いて推定された前記充電状態を補正する充電状態補正手段と、
を備え、
前記補正値算出手段は、前記二次電池の状態に応じて前記測定モデルの不確かさを示す重みと、前記電圧検出手段の不確かさを示す重みの少なくともいずれかを変化させて前記ゲインを変化させ
前記ゲインは、前記測定モデルの不確かさを示す重みが大きいほど大きく、前記電圧検出手段の不確かさを示す重みが小さいほど大きい特性を備え、
前記測定モデルの不確かさを示す重みは、前記測定モデルの不確かさが大きいほど大きい特性を備え、
前記電圧検出手段の不確かさを示す重みは、前記電圧検出手段の不確かさが大きいほど大きい特性を備え、
前記補正値算出手段は、前記二次電池の状態に応じて前記電圧検出手段の不確かさを示す重みを相対的に小さくして前記ゲインを増大させる
ことを特徴とする二次電池の充電状態推定装置。
A rechargeable battery state of charge estimation device comprising:
Voltage detecting means for detecting a terminal voltage of the secondary battery;
Charging state estimation means for estimating a charging state of the secondary battery;
Terminal voltage estimating means for estimating the terminal voltage of the secondary battery according to a predetermined measurement model;
Correction value calculation means for calculating a correction value for correcting the estimated state of charge based on a gain calculated using a weight indicating the uncertainty of the measurement model and a weight indicating the uncertainty of the voltage detection means When,
Charge state correction means for correcting the state of charge estimated using the calculated correction value;
With
The correction value calculation means changes the gain by changing at least one of a weight indicating the uncertainty of the measurement model and a weight indicating the uncertainty of the voltage detection means according to the state of the secondary battery. ,
The gain is larger as the weight indicating the uncertainty of the measurement model is larger, and the gain is larger as the weight indicating the uncertainty of the voltage detection unit is smaller.
The weight indicating the uncertainty of the measurement model has a larger characteristic as the uncertainty of the measurement model is larger,
The weight indicating the uncertainty of the voltage detection means has a characteristic that the greater the uncertainty of the voltage detection means, the greater the characteristic,
The correction value calculation means increases the gain by relatively reducing the weight indicating the uncertainty of the voltage detection means according to the state of the secondary battery, and increasing the gain. apparatus.
請求項1記載の二次電池の充電状態推定装置において、
前記補正値算出手段は、前記二次電池の過充電状態である場合に、前記ゲインを変化させることを特徴とする二次電池の充電状態推定装置。
The rechargeable battery state of charge estimation device according to claim 1,
The secondary battery charge state estimation apparatus, wherein the correction value calculation means changes the gain when the secondary battery is in an overcharge state.
請求項記載の二次電池の充電状態推定装置において、
前記二次電池の過充電状態は、前記二次電池の端子電圧、前記二次電池の温度上昇率、前記二次電池の内圧の少なくともいずれかが閾値を超えたか否かにより検出される
ことを特徴とする二次電池の充電状態推定装置。
In the rechargeable battery state of charge estimation device according to claim 2 ,
The overcharge state of the secondary battery is detected based on whether or not at least one of a terminal voltage of the secondary battery, a temperature increase rate of the secondary battery, and an internal pressure of the secondary battery exceeds a threshold value. A charging state estimation device for a secondary battery, which is characterized.
請求項1〜3のいずれかに記載の二次電池の充電状態推定装置において、
前記所定の測定モデルは、前記二次電池の分極電圧の等価回路モデルに基づくことを特徴とする二次電池の充電状態推定装置。
In the secondary battery charge state estimation device according to any one of claims 1 to 3 ,
The apparatus for estimating a state of charge of a secondary battery, wherein the predetermined measurement model is based on an equivalent circuit model of a polarization voltage of the secondary battery.
請求項記載の二次電池の充電状態推定装置において、
前記端子電圧推定手段は、前記等価回路モデルにおける長期分極電圧、短期分極電圧、内部抵抗による電圧降下分、及び前記充電状態推定手段により推定された前記充電状態に対応する起電力を用いて端子電圧を推定することを特徴とする二次電池の充電状態推定装置。
In the rechargeable battery state of charge estimation device according to claim 4 ,
The terminal voltage estimation means uses a terminal voltage using a long-term polarization voltage, a short-term polarization voltage, a voltage drop due to internal resistance in the equivalent circuit model, and an electromotive force corresponding to the charge state estimated by the charge state estimation means. A state of charge estimation device for a secondary battery, wherein
請求項1〜5のいずれかに記載の二次電池の充電状態推定装置において、
前記補正値算出手段は、拡張カルマンフィルタであることを特徴とする二次電池の充電状態推定装置。
In the secondary battery charge state estimation device according to any one of claims 1 to 5 ,
The correction value calculation means is an extended Kalman filter .
請求項1〜6のいずれかに記載の二次電池の充電状態推定装置において、
前記充電状態推定手段は、前記電流検出手段に含まれる電流オフセットを推定し、該電流オフセットにより前記電流検出手段で検出された充放電電流を補正して前記二次電池の充電状態を推定し、
推定された端子電圧と前記電圧検出手段で検出された端子電圧との誤差を用いて、推定された前記電流オフセットの補正値を算出するオフセット補正値算出手段と、
前記オフセット補正値算出手段で算出された補正値を用いて、推定された前記電流オフセットを補正するオフセット補正手段と
を備えることを特徴とする二次電池の充電状態推定装置。
In the secondary battery charge state estimation device according to any one of claims 1 to 6 ,
The charging state estimation unit estimates a current offset included in the current detection unit, corrects a charge / discharge current detected by the current detection unit based on the current offset, and estimates a charging state of the secondary battery,
An offset correction value calculating means for calculating a correction value of the estimated current offset using an error between the estimated terminal voltage and the terminal voltage detected by the voltage detecting means;
Offset correction means for correcting the estimated current offset using the correction value calculated by the offset correction value calculation means ;
A charging state estimating device for a secondary battery, comprising:
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