电池参数估计装置和参数估计方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种降低运算负载并估计电池的等效电路模型的参数的电池参数估计装置和参数估计方法，该装置包括：充放电电流检测部(3)，配置为检测电池(1)的充放电电流值；端子电压检测部(2)，配置为检测电池(1)的端子电压值；以及估计部(4)，配置为基于充放电电流值和端子电压值，估计与电池(1)的瓦尔堡阻抗近似的电池等效电路模型(41)的参数。

Battery parameter estimation device and parameter estimation method

Estimation method and device parameters of battery parameters of the present invention provides a method of reducing the computational load and parameter estimation of the equivalent circuit model of the battery is estimated, the device includes a charge discharge current detection unit (3), (1) configured to detect the battery charge and discharge current value; terminal voltage detection part (2), configured to detection of the battery (1) of the terminal voltage value; and the estimation of (4), configured to charge and discharge current and terminal voltage based on value estimation and battery (1) battery equivalent circuit model of the Warburg impedance approximation (41) parameters.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请主张于2013年10月21日提交的第2013-218663号日本专利申请的优先权和利益，这些专利申请的全部内容通过引用并入本文。
本专利技术涉及可以利用卡尔曼滤波器逐个估计电池的等效电路模型的参数的电池参数估计装置和参数估计方法。
技术介绍
作为传统的电池的内部状态和参数估计装置，已知例如专利文献1中记载的装置。该传统的电池参数估计装置检测电池的充放电电流和端子电压，并将这些作为输入，使用电池的等效电路模型，利用卡尔曼滤波器估计(计算)该电池的参数、电池的内部状态量以及开路电压值。作为电池的等效电路模型，例如使用福斯特型RC梯形电路等。先行技术文献专利文献专利文献1：特开2012-58089号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题但是，因为电池的作用是通过复杂的化学反应进行的，所以有时在简化后的等效电路模型中估计值会偏离真实值。当为了提高估计值的精度而想要使用增加电阻或电容数量的等效电路模型时，待估计的参数的个数增多，运算负载增加。因此，在福斯特型RC梯形电路中，难以使用二阶以上的等效电路模型进行估计。鉴于上述问题，本专利技术的目的在于提供一种降低运算负载并估计电池的等效电路模型的参数的电池参数估计装置和参数估计方法。解决问题的手段为了解决上述课题，根据本专利技术的第一方面，一种电池参数估计装置，包括：充放电电流检测部，配置为检测电池的充放电电流值；端子电压检测部，配置为检测所述电池的端子电压值；以及估计部，配置为基于所述充放电电流值及所述端子电压值，估计与所述电池的瓦尔堡阻抗的电池近似的等效电路模型的参数。这里，待估计的电池的参数包括内部电阻R0、n阶电阻R1至Rn以及n阶电容C1至C，在后述与瓦尔堡阻抗近似的情况下，待估计的参数包括内部电阻R0、扩散电阻Rd、扩散电容Cd、健康度SOH以及充电率SOC。另外，根据本专利技术的第二方面，电池参数估计装置的特征在于，所述估计部通过所述瓦尔堡阻抗的近似至少估计扩散电阻Rd和扩散电容Cd。另外，根据本专利技术的第三方面，电池参数估计装置的特征在于，所述等效电路模型是n阶福斯特型(Foster)等效电路模型，所述估计部根据以下数学式计算所述参数。[数学式1]Cn=Cd2]]>Rn=8Rd(2n-1)2π2]]>另外，根据本专利技术的第四方面，电池参数估计装置的特征在于，所述等效电路模型是n阶考尔(Cauer)型等效电路模型，所述估计部根据以下数学式计算所述参数。[数学式2]Cn=Cd4n-1]]>Rn=Rd4n-3]]>另外，根据本专利技术的第五方面，电池参数估计装置的特征在于，所述估计部同时估计所述等效电路模型中的参数和所述电池的内部状态量。另外，根据本专利技术的第六方面，一种电池的参数估计方法，包括以下步骤：检测电池的充放电电流值；检测所述电池的端子电压值；以及基于所述充放电电流值及所述端子电压值，估计与所述电池的瓦尔堡阻抗近似的电池等效电路模型的参数。专利技术效果根据本专利技术的第一方面的电池参数估计装置，因为近似于电池的瓦尔堡阻抗Zw，所以可以将瓦尔堡阻抗Zw变换到时域，从而可以估计电池等效电路模型的参数。根据本专利技术的第二方面的电池参数估计装置，使用估计出的扩散电阻Rd和扩散电容Cd，可以计算电池等效电路模型的其他参数(电阻R、电容C)。因此，即使电池等效电路模型的阶数增加，待估计的参数个数也不变化，从而可以降低运算负载。另外，根据本专利技术的第三方面的电池参数估计装置，当将n次福斯特型电路用作电池等效电路模型时，可以使用估计出的扩散电阻Rd和扩散电容Cd计算其他参数。另外，根据本专利技术的第四方面的电池参数估计装置，在将n次考尔型电路用作电池等效电路模型时，可以使用估计出的扩散电阻Rd和扩散电容Cd计算其他参数。另外，根据本专利技术的第五方面的电池参数估计装置，因为同时估计电池等效电路模型中的参数和电池的内部状态量，所以，可以提高内部状态量的估计精度。另外，根据本专利技术的第六方面的电池参数估计方法，因为近似于电池的瓦尔堡阻抗Zw，所以可以将瓦尔堡阻抗Zw变换到时域，从而可以估计电池等效电路模型的参数。附图说明图1是表示与电池连接的本专利技术实施方式的电池参数估计装置的功能框图。图2是说明电池的等效电路模型的图。图3是表示电池的开路电压和充电率的关系的图。图4是表示与瓦尔堡阻抗近似的n阶福斯特型RC梯形电路的图。图5是表示三阶福斯特型电池等效电路模型的图。图6是表示与瓦尔堡阻抗近似的n阶考尔型RC梯形电路的图。图7是表示三阶考尔型电池等效电路模型的图。图8是表示在驾驶电动汽车实际行驶时的电流、电压以及充电率的测量数据的图。图9是表示当使用非近似于瓦尔堡阻抗Zw的一阶福斯特型电池等效电路模型时的估计充电率和估计误差的图。图10是表示当使用近似于瓦尔堡阻抗Zw的三阶福斯特型电池等效电路模型时的估计充电率和估计误差的图。图11是表示在图10的情况下的参数估计值的图。图12是表示当使用近似于瓦尔堡阻抗Zw的三阶考尔型电池等效电路模型时的估计充电率和估计误差的图。图13是表示在图11的情况下的参数估计值的图。具体实施方式下面，说明本专利技术的实施方式。(实施方式)下面，一边参照附图一边说明实施方式的电池参数估计装置。实施方式的电池参数估计装置用于电动汽车、混合动力电动汽车等车辆。在这样的车辆上，搭载驱动车辆的电动马达、电池、控制这些的控制器等，进行向马达的电力供给(放电)，进行当制动时来自电动马达的制动能量的再生并进行从地面充电设备向电池的电力收集(充电)。当存在电池的充电电流输入和放电电流输出时，电池内部的状态变化，通过利用电池参数估计装置一边估计一边监测其内部状态，可以收集电池的剩余量等需要的信息。如图1所示，电池1的参数估计装置包括电压传感器(端子电压检测部)2、电流传感器(充放电电流检测部)3、估计部4、电荷量计算部5、充电率计算部6以及健康度计算部7。估计部4、电荷量计算部5、充电率计算部6以及健康度计算部7由例如车载微型计算机构成。电池1是例如可充电电池(二次电池)。在本实施方式中，将电池1作为锂离子电池说明，但是也可以使用其他种类的电池。端子电压检测部2是例如电压传感器，其检测电池1的端子电压值v。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池参数估计装置，包括：充放电电流检测部，配置为检测电池的充放电电流值；端子电压检测部，配置为检测所述电池的端子电压值；以及估计部，配置为基于所述充放电电流值和所述端子电压值，估计与所述电池的瓦尔堡阻抗近似的电池等效电路模型中的参数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.21 JP 2013-2186631.一种电池参数估计装置，包括：
充放电电流检测部，配置为检测电池的充放电电流值；
端子电压检测部，配置为检测所述电池的端子电压值；以及
估计部，配置为基于所述充放电电流值和所述端子电压值，估计
与所述电池的瓦尔堡阻抗近似的电池等效电路模型中的参数。
2.如权利要求1所述的电池参数估计装置，其中，所述估计部通
过所述瓦尔堡阻抗的近似至少估计扩散电阻Rd和扩散电容Cd。
3.如权利要求2所述的电池参数估计装置，其中，所述等效电路
模型是n阶福斯特型等效电路模型，
所述估计部根据下述等式(1)计算所述参数，
[数学式1]
Cn=Cd2]]>Rn=8Rd(2n-1)2π2---(1).]]>4.根据权利要求2所述的电池参数估计装置，其中，所述等效电
路模型是n阶考尔型等效电路模型，
所...

【专利技术属性】
技术研发人员：马场厚志，足立修一，丸田一郎，
申请(专利权)人：康奈可关精株式会社，学校法人庆应义塾，国立大学法人京都大学，
类型：发明
国别省市：日本;JP