电池参数估计装置和参数估计方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 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，运些专利申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
[0003] 本发明设及可W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。
【背景技术】
[0004] 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，并将运些作为输入，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W 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。
[0005] 先行技术文献
[0006] 专利文献
[0007] 专利文献1:特开2012-58089号公报
【发明内容】
[000引发明要解决的问题
[0009] 但是，因为电池的作用是通过复杂的化学反应进行的，所W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W使用二阶W上的等效电路模型进行估计。
[0010] 鉴于上述问题，本发明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。
[00川解决问题的手段
[0012] 为了解决上述课题，根据本发明的第一方面，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；W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。运里，待估计的电池的参数包括内部 电阻R〇、n阶电阻Ri至RnW及η阶电容Cl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Ro、扩散电阻Rd、扩散电容Cd、健康度S0H W及充电率S0C。
[0013] 另外，根据本发明的第二方面，电池参数估计装置的特征在于，
[0014] 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。
[0015] 另外，根据本发明的第Ξ方面，电池参数估计装置的特征在于，
[0016] 所述等效电路模型是η阶福斯特型(Foster)等效电路模型，
[0017]所述估计部根据w下数学式计算所述参数。
[001引[数学式。
[0021] 另外，根据本发明的第四方面，电池参数估计装置的特征在于，
[0022] 所述等效电路模型是η阶考尔(化uer)型等效电路模型，
[0023] 所述估计部根据W下数学式计算所述参数。
[0024] [数学式2]
[0027] 另外，根据本发明的第五方面，电池参数估计装置的特征在于，
[0028] 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。
[0029] 另外，根据本发明的第六方面，一种电池的参数估计方法，包括W下步骤：
[0030] 检测电池的充放电电流值；
[0031] 检测所述电池的端子电压值；W及
[0032] 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。
[0033] 发明效果
[0034] 根据本发明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W可W将瓦尔堡阻抗Zw变换到时域，从而可W估计电池等效电路模型的参数。
[0035] 根据本发明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W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W降低运算负载。
[0036] 另外，根据本发明的第Ξ方面的电池参数估计装置，当将η次福斯特型电路用作电 池等效电路模型时，可W使用估计出的扩散电阻Rd和扩散电容Cd计算其他参数。
[0037] 另外，根据本发明的第四方面的电池参数估计装置，在将η次考尔型电路用作电池 等效电路模型时，可W使用估计出的扩散电阻Rd和扩散电容Cd计算其他参数。
[0038] 另外，根据本发明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W，可W提高内部状态量的估计精度。
[0039] 另外，根据本发明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W可W将瓦尔堡阻抗Zw变换到时域，从而可W估计电池等效电路模型的参数。
【附图说明】
[0040] 图1是表示与电池连接的本发明实施方式的电池参数估计装置的功能框图。
[0041] 图2是说明电池的等效电路模型的图。
[0042] 图3是表示电池的开路电压和充电率的关系的图。
[0043] 图4是表示与瓦尔堡阻抗近似的η阶福斯特型RC梯形电路的图。
[0044] 图5是表示Ξ阶福斯特型电池等效电路模型的图。
[0045] 图6是表示与瓦尔堡阻抗近似的η阶考尔型RC梯形电路的图。
[0046] 图7是表示Ξ阶考尔型电池等效电路模型的图。
[0047] 图8是表示在驾驶电动汽车实际行驶时的电流、电压W及充电率的测量数据的图。
[0048] 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。
[0049] 图10是表示当使用近似于瓦尔堡阻抗Zw的Ξ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。
[0050] 图11是表示在图10的情况下的参数估计值的图。
[0051] 图12是表示当使用近似于瓦尔堡阻抗Zw的Ξ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。
[0052] 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】
[0053] 下面，说明本发明的实施方式。
[0054] (实施方式）
[0055] 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。在运样的车辆上，搭载驱动车辆的电 动马达、电池、控制运些的控制器等，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W收集电池的剩余量等需要的信息。
[0056] 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6W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6W及健康度计算部7由例如车载微型计算机构成。
[0057] 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作为裡离子电池 说明，但是也可W使用其他种类的电池。
[0058] 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。端子电压检测 部2将检测到的端子电压值V向估计部4输入。
[0059 ]充放电电流检测部3是例如电流传感器，其检测电池1的充放电电流值i。充放电电 流检测部3将检测到的充放电电流值i向估计部4输入。
[0060]估计部4具有电池1的电池等效电路模型41和卡尔曼滤波器42。估计部4可W使用 卡尔曼滤波器42估计（计算）电池等效电路模型41的参数值、电池1的开路电压0CV(化en Circuit Voltage) W及电池1的内部状态量。在本实施方式中，估计部4基于来自端子电压 检测