充电率推定装置以及充电率推定方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种能够提高充电率的推定精度的充电率推定装置。充电率推定装置(1)利用基于电池(4)的模型的观测器来推定电池(4)的充电率。模型基于迟滞特性而构成。观测器的参数即观测器增益被设定为减少与模型所包含的参数的模型化误差相应的充电率的推定误差，且其可以根据流经电池(4)的电流的大小以及电池(4)的端电压中的至少一种而变化。

Charging Rate Estimation Device and Charging Rate Estimation Method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】充电率推定装置以及充电率推定方法相关申请的交叉参考本申请要求日本专利申请2017-040080号(2017年3月3日申请)的优先权，将该申请公开的全部内容在此引入本文作为参考。
本专利技术涉及一种充电率推定装置以及充电率推定方法。
技术介绍
已知一种对在电池的充电率与开路电压之间有迟滞关系的电池的充电率的进行推定的装置(例如，专利文献1以及专利文献2等)。(现有技术文献)(专利文献)专利文献1：日本特开2016-90322号公报专利文献2：日本特开2011-33453号公报
技术实现思路
(专利技术所要解决的问题)电池的充电率可以根据电池模型来推定。在电池的充电率与开路电压之间有迟滞关系的电池中，表示电池模型的参数容易发生变化。由于表示电池模型的参数的变化而引起的参数的模型化误差会降低电池的充电率的推定精度。其中，在专利文献1以及专利文献2中并没有对与参数的模型化误差相应的充电率的推定误差进行探讨。例如，在专利文献2的0139段中描述了“通过对各个参数(即Iact、Vact、ΔA、ΔV、ΔVest、(ΔV-ΔVest)、K、Q、aest等)的全部或一部分进行由适当的转换运算部34a进行的转换运算处理…”。该描述虽然对电压变化或电流变化的杂音进行了探讨，但并未对由具有迟滞特性的电池的参数的模型化误差引起的推定误差、以及表示具有迟滞特性的电池模型的参数的变化进行探讨。本专利技术鉴于上述情况而完成，其目的在于提供一种能够根据电池的参数的变化来改变推定器的参数，从而提高电池的充电率的推定精度的充电率推定装置以及充电率推定方法。(解决问题所采用的措施)为了解决上述问题，第一观点所涉及的充电率推定装置利用基于电池模型的观测器来推定所述电池的充电率。所述模型基于迟滞特性而构成。所述观测器的参数即观测器增益被设定为减少与所述模型所包含的参数的模型化误差相应的所述充电率的推定误差。所述观测器增益可以根据流经所述电池的电流的大小以及所述电池的端电压中的至少一种而变化。为了解决上述问题，第二观点所涉及的充电率推定方法包括利用基于电池模型的观测器来推定所述电池的充电率的步骤。所述充电率推定方法包括将所述观测器的参数即观测器增益设定为减少与所述模型所包含的参数的模型化误差相应的所述充电率的推定误差的步骤。所述充电率推定方法包括根据流经所述电池的电流的大小以及所述电池的端电压中的至少一种来改变所述观测器增益的步骤。所述模型基于迟滞特性而构成。(专利技术的效果)根据第一观点所涉及的充电率推定装置，可以提高电池的充电率的推定精度。根据第二观点所涉及的充电率推定方法，可以提高电池的充电率的推定精度。附图说明图1是示出充电率推定装置的示意性配置示例的功能框图。图2是示出电池等效电路的一个示例的图。图3A是n阶福斯特(Foster)型RC梯形电路。图3B是n阶考尔(Cauer)型RC梯形电路。图4是示出SOC-OCV特性的一个示例的图。图5是示出具有迟滞的SOC-OCV特性的一个示例的图。图6是示出包括迟滞电压的电池等效电路的示例的图。图7是示出将图6的瓦尔堡阻抗替换为福斯特型RC梯形电路后的电池等效电路的示例的图。图8是示出充电率推定方法的一个示例的流程图。图9是示出输入电池等效电路的电流的一个示例的曲线图。图10是示出电池的SOC的推定结果的一个示例的曲线图。图11是示出电池的SOC的推定误差的一个示例的曲线图。图12是示出推定误差的RMSE的一个例子的曲线图。具体实施方式本公开的一种实施方式所涉及的充电率推定装置可以搭载于电动汽车或混合动力汽车等车辆上。充电率推定装置可以推定车辆的电池的充电率。车辆上搭载有驱动车辆的电动马达、电池及这些的控制器等。电池进行放电并向电动马达供电，在制动时从电动马达进行再生充电，或从地面充电设备进行充电。充电率推定装置可以根据流经电池的充放电电流以及电池的端电压来推定电池的充电率。[功能框图]如图1所示，充电率推定装置1通过电流传感器2及电压传感器3与电池4连接。充电率推定装置1可以包括电流传感器2及电压传感器3。充电率推定装置1可以与电源装置5连接。充电率推定装置1可以从电源装置5向电池4输入充放电电流。电源装置5例如可以是电流源。充电率推定装置1可以包括电源装置5。电流传感器2检测对电池4的充放电电流。在本实施方式中，假定充放电电流用时刻(t)的函数u(t)来表示。电流传感器2向充电率推定装置1输出检测到的充放电电流。电压传感器3检测电池4的端电压。在本实施方式中，假定端电压用时刻(t)的函数y(t)来表示。电压传感器3将检测到的端电压输出到充电率推定装置1。电池4例如可以是二次电池。二次电池也称为可再充电电池。在本实施方式中，假定电池4是锂离子电池。电池4可以是其他种类的电池。充电率推定装置1具备控制部10和存储部20。控制部10控制充电率推定装置1的各个构成部。控制部10例如可以由处理器或微型计算机等构成。存储部20例如可以由半导体存储器或磁性存储装置等构成。控制部10可以将在充电率推定装置1中处理的数据或信息存储到存储部20中。控制部10从电流传感器2和电压传感器3分别获取电池4的充放电电流和端电压。控制部10可以根据电池4的充放电电流和端电压来推定电池4的内部状态。电池4的内部状态可以通过作为参数包括电池4的开路电压、以及在电池4内部产生的过电压的模型来表示。开路电压也称为OCV(OpenCircuitVoltage)。OCV是电池4在电化学的平衡状态下的电极间的电势差。OCV与电池4中没有充放电电流流经时的电池4的端电压相对应。过电压与因内部阻抗产生的电压降的大小相对应。内部阻抗根据电池4的内部的电化学反应的反应速度来确定。可以由如图2所示的电池等效电路近似得到表示电池4的内部状态的模型。由电池等效电路进行近似得到的模型也称为电池模型。电池等效电路的输入与流经电池4的充放电电流相对应，并表示为u(t)。图2中标有u(t)的箭头表示对电池4充电的电流的方向。假定当有对电池4充电的电流流经时u(t)为正值。假定当从电池4有放电电流流经时u(t)为负值。电池等效电路的输出与电池4的端电压对应，并表示为y(t)。假定图2中标有y(t)的箭头的前端一侧的端子与电池4的正极端子相对应。在电池等效电路中，电池4的OCV用电压源201来表示。电压源201输出的电压用时刻的函数OCV(t)来表示。OCV(t)与电池4中没有充放电电流流经时的电池4的端电压相对应。当电池4中没有充放电电流流经时，也可以说u(t)＝0。当u(t)＝0时，OCV(t)＝y(t)成立。图2的电池等效电路中，电池4的内部阻抗表示为将R0所示的电阻和Zw(p)所示的瓦尔堡阻抗串联连接后的电路。R0所示的电阻表示由电池4的电解液内的泳动过程等引起的电阻。瓦尔堡阻抗表示由电池4内的离子的扩散过程等引起的阻抗。电池4的过电压表示为由流经电池等效电路的电流在电池4的内部阻抗中产生的电压降。瓦尔堡阻抗例如可以表示为例如图3A所示的、将n个由R1～Rn所示的电阻和C1～Cn所示的电容的并联电路串联连接后的n阶福斯特型电路。瓦尔堡阻抗例如可以表示为例如图3B所示的、在串联连接的n个电容(C1～Cn)之间分别并联连接有R1～Rn所示的n个电阻的n阶考尔型电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种充电率推定装置，其利用基于电池的模型的观测器来推定所述电池的充电率，其中，所述模型基于迟滞特性而构成，作为所述观测器的参数的观测器增益被设定为减少根据所述模型中所包含的参数的模型化误差的所述充电率的推定误差，并且其根据流经所述电池的电流的大小以及所述电池的端电压中的至少一种而可变。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.03.03 JP 2017-0400801.一种充电率推定装置，其利用基于电池的模型的观测器来推定所述电池的充电率，其中，所述模型基于迟滞特性而构成，作为所述观测器的参数的观测器增益被设定为减少根据所述模型中所包含的参数的模型化误差的所述充电率的推定误差，并且其根据流经所述电池的电流的大小以及所述电池的端电压中的至少一种而可变。2.根据权利要求1所述的充电率推定装置，其中，所述观测器增益被设定为减少根据由所述模型中所包含的、与迟滞特性相关的参数的不确定性而引起的外部干扰的所述充电率的推定误差。3.根据权利要求1所述的充电率推定装置，其中，所述观测器增益以多胞形来表示。4.根据权利要求2所述的充电率推定装置，其中，所述观测器增益以多胞形来表示。5.根据权利要求1至4中任意一项所述的充电率推定装置，其中，所述观测器增益是根据对所述模型的参数进行加权而设定。6.根据权利要求5所述的充电率推定装置，其中，所述模型的参数包括所述电池的充电率的推定值、以及基于所述迟...

【专利技术属性】
技术研发人员：长村谦介，足立修一，八田羽谦一，川口贵弘，井上正树，
申请(专利权)人：康奈可关精株式会社，学校法人庆应义塾，
类型：发明
国别省市：日本,JP