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バッテリのパラメータ推定装置 NEW

国内特許コード P180015649
整理番号 5475
掲載日 2018年11月22日
出願番号 特願2016-089505
公開番号 特開2017-198542
出願日 平成28年4月27日(2016.4.27)
公開日 平成29年11月2日(2017.11.2)
発明者
  • 馬場 厚志
  • 足立 修一
  • 丸田 一郎
出願人
  • カルソニックカンセイ株式会社
  • 学校法人慶應義塾
  • 国立大学法人京都大学
発明の名称 バッテリのパラメータ推定装置 NEW
発明の概要 【課題】ヒステリシスモデルに係るパラメータの推定精度と過電圧モデルに係るパラメータの推定精度とをそれぞれ向上させることができるバッテリのパラメータ推定装置を提供する。
【解決手段】過電圧モデルとヒステリシスモデルとを備えるバッテリ4の等価回路モデル21のパラメータを推定するバッテリのパラメータ推定装置1において、バッテリ4に第1の振幅を有する第1の電流と、前記第1の振幅よりも小さい第2の振幅を有する第2の電流とをそれぞれ入力し、第1の電流に応じたバッテリ4の出力に基づいて、過電圧モデルに係るパラメータを推定し、第2の電流に応じたバッテリ4の出力に基づいて、ヒステリシスモデルに係るパラメータを推定することを特徴とする。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


バッテリの内部状態又は等価回路モデルのパラメータを推定する装置として、例えば特許文献1に記載のものが知られている。特許文献1に記載のバッテリのパラメータ推定装置は、バッテリの充放電電流および端子電圧を検出し、これらを入力として、抵抗と容量を含むバッテリの等価回路モデルを用いてカルマンフィルタでそのパラメータやバッテリの内部状態、及び開回路電圧を推定(算出)する。



上述のバッテリの等価回路モデルにおいて、過電圧に関するモデル(過電圧モデル)を用いてバッテリのSOC-OCV特性を表すことができる。しかしながら、実際のバッテリでは充電後と放電後とでSOC-OCV特性が異なるヒステリシス現象が発生することがある。この場合にはバッテリのSOC-OCV特性を正確に表すことができない。ヒステリシス現象は電極の材料により発生し、特にリン酸リチウムを用いた場合にはヒステリシス現象の影響が大きく出る。



ここで、バッテリのヒステリシス現象を取り扱うためにバッテリの等価回路にヒステリシスによる電圧降下を表すヒステリシス素子を付け加えたモデル(ヒステリシスモデル)が提案されている。バッテリのヒステリシス現象とは、バッテリの充放電に伴う状態の変動において、その変動の履歴によってバッテリの平衡状態が変動することを言う。ヒステリシスのないバッテリでは、バッテリの充放電の履歴にかかわらず、ある程度の時間放置することによって元の平衡状態に戻る。一方で、ヒステリシスのあるバッテリでは、バッテリの充放電の履歴によっては、いくら放置しても元の平衡状態に戻らないことがある。



ヒステリシスモデルを考慮して、バッテリの内部状態又は等価回路モデルのパラメータを推定する装置として、例えば特許文献2、非特許文献1に記載のものが知られている。特許文献2、非特許文献1では、バッテリのヒステリシスモデルに係るパラメータを、SOC等とあわせてカルマンフィルタで同時推定している。

産業上の利用分野


本発明は、バッテリのパラメータ推定装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
過電圧モデルとヒステリシスモデルとを備えるバッテリの等価回路モデルのパラメータを推定するバッテリのパラメータ推定装置において、
前記バッテリに第1の振幅を有する第1の電流と、前記第1の振幅よりも小さい第2の振幅を有する第2の電流とをそれぞれ入力し、
前記第1の電流に応じた前記バッテリの出力に基づいて、前記過電圧モデルに係るパラメータを推定し、
前記第2の電流に応じた前記バッテリの出力に基づいて、前記ヒステリシスモデルに係るパラメータを推定することを特徴とするバッテリのパラメータ推定装置。

【請求項2】
請求項1に記載のバッテリのパラメータ推定装置において、
前記第1の電流に応じた前記バッテリの出力に基づいて、前記ヒステリシスモデルに係るパラメータを固定しつつ、前記過電圧モデルに係るパラメータを推定することを特徴とするバッテリのパラメータ推定装置。

【請求項3】
請求項1又は2に記載のバッテリのパラメータ推定装置において、
前記第2の電流に応じた前記バッテリの出力に基づいて、前記過電圧モデルに係るパラメータを固定しつつ、前記ヒステリシスモデルに係るパラメータを推定することを特徴とするバッテリのパラメータ推定装置。

【請求項4】
請求項1乃至3いずれか一項に記載のバッテリのパラメータ推定装置において、
前記ヒステリシスモデルに係るパラメータの推定と、前記過電圧モデルに係るパラメータの推定とを交互に繰り返すことを特徴とするバッテリのパラメータ推定装置。

【請求項5】
請求項1乃至4いずれか一項に記載のバッテリのパラメータ推定装置において、
前記バッテリに入力される電流は、M系列信号であることを特徴とするバッテリのパラメータ推定装置。

【請求項6】
請求項1乃至5いずれか一項に記載のバッテリのパラメータ推定装置において、
前記ヒステリシスモデルに係るパラメータは、前記ヒステリシスモデルにおける、電圧降下の最大範囲及び入力電流の特性により関連付けられるヒステリシス抵抗を含むことを特徴とするバッテリのパラメータ推定装置。

【請求項7】
請求項1乃至6いずれか一項に記載のバッテリのパラメータ推定装置において、
前記ヒステリシスモデルに係るパラメータは、前記ヒステリシスモデルにおける、電圧降下の最大範囲及び電圧降下の速さの特性により関連付けられるヒステリシス容量を含むことを特徴とするバッテリのパラメータ推定装置。

【請求項8】
請求項6に記載のバッテリのパラメータ推定装置において、
前記電圧降下の最大範囲をM(t)、前記入力電流をu(t)とした場合に、前記ヒステリシス抵抗Rh(t)を式
【数1】


で表すことを特徴とするバッテリのパラメータ推定装置。

【請求項9】
請求項7に記載のバッテリのパラメータ推定装置において、
前記電圧降下の最大範囲をM(t)、前記電圧降下の速さをΓ(t)とした場合に、前記ヒステリシス容量Ch(t)を式
【数2】


で表すことを特徴とするバッテリのパラメータ推定装置。

【請求項10】
請求項8に記載のバッテリのパラメータ推定装置において、
前記ヒステリシス抵抗Rh(t)を式
【数3】


で表すことを特徴とするバッテリのパラメータ推定装置。

【請求項11】
請求項8に記載のバッテリのパラメータ推定装置において、
前記ヒステリシス抵抗Rh(t)を式
【数4】


で表すことを特徴とするバッテリのパラメータ推定装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2016089505thum.jpg
出願権利状態 公開
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