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公開番号2024142896
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-11
出願番号2023055284
出願日2023-03-30
発明の名称推定装置
出願人マレリ株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類G01R 31/389 20190101AFI20241003BHJP(測定;試験)
要約【課題】簡易な演算により、実効抵抗Rを推定するための過電圧を推定する。
【解決手段】推定装置1は、バッテリ50の所定時間における過電圧変化を示す実効抵抗R(k)を推定する。推定装置1は、過電圧推定部20と、実効抵抗推定部40と、を備える。過電圧推定部20は、バッテリ50の端子電圧V_tの測定値に基づいて、バッテリ50の過電圧Vηを推定する。実効抵抗推定部40は、バッテリ50を流れる電流G2Iと、過電圧G2Vηの時系列データに基づいてバッテリ50のシステムを同定し、バッテリ50のシステムに基づいて実効抵抗R(k)を推定する。過電圧推定部20は、端子電圧Vtの測定値を示す信号に対して、ハイパスフィルタG2によるフィルタ処理を行う電圧フィルタ部21を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
バッテリの所定時間における過電圧変化を示す実効抵抗を推定する推定装置であって、
前記バッテリの端子電圧の測定値に基づいて、前記バッテリの過電圧を推定する過電圧推定部と、
前記バッテリを流れる電流と、前記過電圧の時系列データに基づいて前記バッテリのシステムを同定し、前記バッテリのシステムに基づいて前記実効抵抗を推定する実効抵抗推定部と、を備え、
前記過電圧推定部は、前記端子電圧の測定値を示す信号に対して、ハイパスフィルタによるフィルタ処理を行う第１のフィルタ部を備える、推定装置。
続きを表示（約 520 文字）【請求項２】
前記バッテリを流れる電流の測定値を示す信号に対して、前記第１のフィルタ部と同じハイパスフィルタによるフィルタ処理を行って、前記実効抵抗推定部に入力する第２のフィルタ部を備える、請求項１記載の推定装置。
【請求項３】
前記第１のフィルタ部から出力された、前記ハイパスフィルタを通過した端子電圧の測定値から、前記ハイパスフィルタを通過した開回路電圧を差し引く補正処理を行う補正部を備える、請求項１または２記載の推定装置。
【請求項４】
前記補正部は、
前記バッテリを流れる電流の測定値と前記バッテリの満充電容量に基づいて、前記バッテリの充電率の変化速度を算出するＳＯＣ変化速度算出部と、
前記充電率の変化速度と、前記充電率に対する開回路電圧の変化率を示すＳＯＣ－ＯＣＶ特性とに基づいて、前記開回路電圧の変化速度を算出するＯＣＶ変化速度算出部と、
前記開回路電圧の変化速度を示す信号から、前記第１のフィルタ部と同じ周波数成分を除去するフィルタ処理を行うことで、前記ハイパスフィルタを通過した開回路電圧を算出する第３のフィルタ部と、
を備える、請求項３記載の推定装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、推定装置に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
バッテリは、例えば、モータ等の車両の駆動源に電力を供給するため用いられる。
バッテリの充電制御や車両の運転制御に際して、バッテリのＳＯＰ(State of Power)を推定することが求められる。ＳＯＰは、バッテリが所定時間に充電または放電可能な電力を意味するものである。ＳＯＰは、例えば、バッテリの実効抵抗から推定することができる。
バッテリの実効抵抗は、バッテリの内部インピーダンスの特性を表現する特徴量である。実効抵抗を推定する方法として、ＦＩＲ(Finite Impulse Response)モデルや、ＦＩＲモデルとＡＲＸ（Auto-Regressive eXogeneous）モデルを組み合わせたμ－マルコフモデルにより、バッテリのシステムを同定する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第６７３７４９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された方法では、バッテリのシステムを同定するために、バッテリの充放電時に流れる電流と、過電圧を入力としている。
電流は電流センサにより測定することができるが、過電圧は測定することができない。そのため、電流および電圧の測定値から過電圧を推定する必要がある。特許文献１では、オブザーバを用いて過電圧を推定する方法を開示しているが、演算が複雑化する傾向がある。
簡潔な演算により、過電圧を推定することが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様は、バッテリの所定時間における過電圧変化を示す実効抵抗を推定する推定装置であって、
前記バッテリの端子電圧の測定値に基づいて、前記バッテリの過電圧を推定する過電圧推定部と、
前記バッテリを流れる電流と、前記過電圧の時系列データに基づいて前記バッテリのシステムを同定し、前記バッテリのシステムに基づいて前記実効抵抗を推定する実効抵抗推定部と、を備え、
前記過電圧推定部は、前記端子電圧の測定値を示す信号に対して、ハイパスフィルタによるフィルタ処理を行う第１のフィルタ部を備える。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、実効抵抗の推定に必要な過電圧を、簡易な演算により推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本発明の実施形態に係る推定装置の構成を示すブロック図である。
実効抵抗を説明する図である。
過電圧推定部の構成を示すブロック図である。
バッテリの状態と推定装置の処理の関係を説明する図である。
伝達関数Ｇ１のモデルを示す図である。
（ａ）は、図４を等価変換した図であり、（ｂ）は、（ａ）を等価変換した図である。
本実施形態における推定装置の処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態に係る推定装置を、図面を参照して説明する。
図１は、実施形態に係る推定装置の構成を示すブロック図である。
図１に示すように、推定装置１は、電気自動車またはハイブリッド電気自動車等の車両に設けられたバッテリ５０の実効抵抗(effective resistance)を推定するものである。バッテリ５０には、電圧センサ６０および電流センサ７０が接続されている。バッテリ５０は、充電可能な二次電池であり、例えばリチウムイオンバッテリ５０を用いることができるが、他の種類のバッテリ５０であっても良い。バッテリ５０は、車両に設けられている。バッテリ５０は放電することにより、車両を駆動する電気モータへ電力を供給する。また、バッテリ５０は、車両の制動時には、電気モータからの回生エネルギーにより充電される。バッテリ５０はまた、急速充電器や家庭用コンセント等の外部の充電設備によっても充電される。
【０００９】
電圧センサ６０はバッテリ５０の端子電圧Ｖ
t
（terminal voltage）を測定する。電流センサ７０はバッテリ５０を流れる電流Ｉを測定する。電圧センサ６０および電流センサ７０は、例えば、車両のイグニッションＯＮからイグニッションＯＦＦまでの間、所定のサンプリング周期で端子電圧Ｖ
t
および電流Ｉの測定を行う。推定装置１は、電圧センサ６０および電流センサ７０に有線または無線により接続され、それぞれが測定した端子電圧Ｖ
t
および電流Ｉの測定値を示す信号が、順次入力される。
【００１０】
推定装置１は、バッテリ５０の端子電圧Ｖ
t
と電流Ｉの測定値を用いて、バッテリ５０の実効抵抗を推定する。
実効抵抗は、二次電池であるバッテリ５０の内部インピーダンスの特性を表現する特徴量であり、直流抵抗や通電抵抗とも呼ばれる。
図２は、実効抵抗を説明する図である。
図２に示すように、実効抵抗は、具体的には、大きさ１Ａのステップ信号の入力に対する過電圧変化を意味するものである。以降の説明では、所定時間（ｘ秒）経過後の実効抵抗を、ｘ秒実効抵抗という。推定装置１は、ユーザによって指定されるｘ秒実効抵抗を推定する。
実効抵抗は、例えば、バッテリ５０のＳＯＰ（State of Power）の推定に用いることができる。ＳＯＰは充電可能電力と放電可能電力の総称であるが、以下の説明において、ＳＯＰは、端子電圧の下限が与えられたときの放電可能電力を意味するものとして用いる。すなわち、ｘ秒実効抵抗から、バッテリ５０がｘ秒間継続して放電可能なパワーを推定することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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