УСТРОЙСТВО ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ АККУМУЛЯТОРА И СПОСОБ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ АККУМУЛЯТОРА Российский патент 2014 года по МПК G01R31/36 

Область техники, к которой относится изобретение

[0001]

Настоящее изобретение относится к устройству оценки состояния аккумулятора и способу оценки состояния аккумулятора для оценки состояния в аккумуляторной батарее.

Уровень техники

[0002]

Устройство управления, описанное ниже, известно как устройство управления аккумуляторной батареи. Устройство управления задает предварительно определенную модель аккумулятора, оценивает напряжение на клеммах аккумуляторной батареи, которое основано на модели аккумулятора, в качестве оцененного значения напряжения на основе измеренных значений тока и напряжения на клеммах аккумуляторной батареи, последовательно идентифицирует параметры модели аккумулятора таким образом, что разность между измеренным значением напряжения и оцененным значением напряжения сходится к нулю, и тем самым оценивает состояние в аккумуляторе (см., например, патентный документ 1).

Список библиографических ссылок

Патентная литература

[0003]

Патентный документ 1. Не прошедшая экспертизу патентная публикация (Япония) № 2003-185719

Сущность изобретения

[0004]

В предшествующем уровне техники, описанном выше, предусмотрен случай, в котором последовательно идентифицированные параметры модели аккумулятора включают в себя ошибки идентификации. Ошибка идентификации определенного параметра φ_n из последовательно идентифицированных параметров модели аккумулятора существенно влияет на результат оценки состояния в аккумуляторе. Соответственно, когда ошибка идентификации определенного параметра φ_n является большой, оценка состояния в аккумуляторе не может быть выполнена надлежащим образом в некоторых случаях.

[0005]

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предоставлять устройство оценки состояния аккумулятора и способ оценки состояния аккумулятора, допускающие надлежащую оценку состояния в аккумуляторной батарее.

[0006]

Один вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой следующее устройство оценки состояния аккумулятора. Устройство оценки состояния аккумулятора определяет ток и напряжение на клеммах аккумуляторной батареи, оценивает напряжение на клеммах аккумуляторной батареи, которое основано на предварительно определенной модели аккумулятора, посредством использования определенных измеренных значений тока и напряжения на клеммах и последовательно идентифицирует параметры модели аккумулятора таким образом, что разность между значением на основе измеренного значения напряжения на клеммах и оцененным значением напряжения на клеммах сходится к нулю. В устройстве оценки состояния аккумулятора, когда определенный параметр из идентифицированных параметров равен или превышает предварительно определенное первое пороговое значение, выполняется обработка по верхним пределам для задания значения определенного параметра равным первому пороговому значению, и проблема, описанная выше, тем самым разрешается.

[0007]

В одном варианте осуществления настоящего изобретения, когда определенный параметр из идентифицированных параметров равен или превышает предварительно определенное первое пороговое значение, значение определенного параметра задается равным первому пороговому значению. Это уменьшает ошибку оценки состояния в аккумуляторе, которая вызывается посредством ошибки идентификации определенного параметра. Соответственно, состояние в аккумуляторной батарее может быть надлежащим образом оценено.

Краткое описание чертежей

[0008]

Фиг.1 является схемой, показывающей конфигурацию системы управления аккумуляторной батареей в одном или более вариантов осуществления.

Фиг.2 является функциональной блок-схемой электронного модуля 30 управления, показанного на Фиг.1.

Фиг.3 является схемой, показывающей модель эквивалентной схемы, иллюстрирующую модель аккумулятора для аккумуляторной батареи, показанной на Фиг.1.

Фиг.4 является схемой конфигурации системы адаптивной идентификации в варианте осуществления.

Фиг.5 является графиком, показывающим пример характеристики зависимости напряжения разомкнутой цепи от состояния зарядки аккумуляторной батареи.

Фиг.6 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей пример обработки оценки параметра и состояния зарядки модели аккумулятора в варианте осуществления.

Фиг.7 является видом, показывающим пример результата моделирования при обработке оценки состояния зарядки в варианте осуществления.

Фиг.8 является видом, показывающим результат моделирования при обработке оценки состояния зарядки в области техники, связанной с вариантом осуществления.

Описание вариантов осуществления

[0009]

Один или более вариантов осуществления настоящего изобретения описываются ниже на основе чертежей.

[0010]

Фиг.1 является схемой, показывающей конфигурацию системы управления аккумуляторной батареей согласно варианту осуществления. Система управления, показанная на Фиг.1, представляет собой следующий пример. Устройство управления аккумуляторной батареи согласно варианту осуществления применяется к системе, в которой нагрузка, к примеру электродвигатель, приводится в действие посредством аккумуляторной батареи и аккумуляторная батарея заряжается посредством электроэнергии, генерируемой посредством рекуперации электродвигателя, и электроэнергии, генерируемой посредством генератора переменного тока с использованием двигателя в качестве источника мощности.

[0011]

Аккумуляторная батарея 10 формируется посредством последовательного соединения нескольких единичных элементов. Литиевые аккумуляторные батареи, к примеру ионно-литиевые аккумуляторные батареи, могут быть приведены в качестве примера единичных элементов, формирующих аккумуляторную батарею 10. Электродвигатель может быть приведен в качестве примера нагрузки 20.

[0012]

Амперметр 40 является датчиком, сконфигурированным с возможностью определять токи зарядки и разрядки, протекающие через аккумуляторную батарею 10. Сигнал, определенный посредством амперметра 40, передается в электронный модуль 30 управления. Кроме того, вольтметр 50 является датчиком, сконфигурированным с возможностью определять напряжение на клеммах аккумуляторной батареи 10. Сигнал, определенный посредством вольтметра 50, передается в электронный модуль 30 управления. Температурный датчик 60 для определения температуры аккумуляторной батареи 10 предоставляется около аккумуляторной батареи 10. Температурный датчик 60 является датчиком с использованием термопары. Сигнал, определенный посредством температурного датчика 60, также аналогично передается в электронный модуль 30 управления.

[0013]

Электронный модуль 30 управления является модулем управления для управления аккумуляторной батареей 10 и включает в себя микрокомпьютер, электронную схему и т.п., при этом микрокомпьютер включает в себя CPU, сконфигурированный с возможностью осуществлять обработку вычислений, указываемую в компьютерной программе, и ROM и RAM, сконфигурированные с возможностью сохранять компьютерную программу и результаты вычисления. Фиг.2 показывает функциональную блок-схему электронного модуля 30 управления.

[0014]

Как показано на Фиг.2, электронный модуль 30 управления включает в себя компонент 301 определения тока, компонент 302 определения напряжения, компонент 303 определения температуры, компонент 304 вычисления с помощью фильтра переменных состояния, компонент 305 вычисления для адаптивной идентификации, компонент 306 оценки напряжения разомкнутой цепи и компонент 307 оценки SOC (состояния зарядки).

[0015]

Компонент 301 определения тока получает сигнал из амперметра 40 с предварительно определенными интервалами и определяет ток зарядки или разрядки, протекающий через аккумуляторную батарею 10, на основе сигнала из амперметра 40, чтобы получать измеренное значение I(k) тока. Компонент 301 определения тока передает полученное измеренное значение I(k) тока в компонент 304 вычисления с помощью фильтра переменных состояния.

[0016]

Компонент 302 определения напряжения получает сигнал из вольтметра 50 с предварительно определенными интервалами и определяет напряжение на клеммах аккумуляторной батареи 10 на основе сигнала из вольтметра 50, чтобы получать измеренное значение V(k) напряжения. Компонент 302 определения напряжения передает полученное измеренное значение V(k) напряжения в компонент 304 вычисления с помощью фильтра переменных состояния и компонент 305 вычисления для адаптивной идентификации.

[0017]

Компонент 303 определения температуры получает сигнал из температурного датчика 60 с предварительно определенными интервалами и определяет температуру аккумуляторной батареи 10 на основе сигнала из температурного датчика 60, чтобы получать температуру T(k) аккумулятора. Компонент 303 определения температуры передает полученную температуру T(k) аккумулятора в компонент 305 вычисления для адаптивной идентификации и компонент 306 оценки напряжения разомкнутой цепи.

[0018]

Компонент 304 вычисления с помощью фильтра переменных состояния задает модель аккумулятора для аккумуляторной батареи 10, выполняет вычисление с помощью фильтра переменных состояния посредством использования измеренного значения I(k) тока, определенного посредством компонента 301 определения тока, и измеренного значения V(k) напряжения, определенного посредством компонента 302 определения напряжения, и тем самым получает преобразованную величину ω(k), характеризующую состояние.

[0019]

Способ вычисления преобразованной величины ω(k), характеризующей состояние, которое выполняется посредством компонента 304 вычисления с помощью фильтра переменных состояния, описывается ниже.

[0020]

Во-первых, описывается "модель аккумулятора", используемая в варианте осуществления. Фиг.3 является моделью эквивалентной схемы, показывающей модель аккумулятора для аккумуляторной батареи 10. Модель эквивалентной схемы, показанная на Фиг.3, выражается в формуле (1), показанной ниже.

[формула 1]

[0021]

В этой формуле входным сигналом в модель является ток I [А], а выходным сигналом модели является напряжение V [В] на клеммах. Кроме того, R₁ [Ω] является сопротивлением при переносе заряда, R₂ [Ω] является активным сопротивлением, C₁ [F] является электрической двухслойной емкостью, V₀ [В] является напряжением разомкнутой цепи. Ток I, который является положительным значением, указывает зарядку, а ток I, который является отрицательным значением, указывает разрядку. Кроме того, s в формуле (1), показанной выше, является дифференциальным оператором. Хотя модель аккумулятора согласно варианту осуществления является моделью уменьшения (линейной функцией), в которой положительный электрод и отрицательный электрод, в частности, не отделяются друг от друга, модель аккумулятора может относительно точно показывать фактические зарядные и разрядные характеристики аккумулятора. Как описано выше, в варианте осуществления приводится описание примера конфигурации, в которой степень модели аккумулятора равна одному. Степень модели аккумулятора может составлять два или более.

[0022]

Когда R₁, R₂ и C₁ выражаются в формуле (2), показанной ниже, формула (1), показанная выше, выражается в формуле (3), показанной ниже.

[формула 2]

[формула 3]

[0023]

Затем, в варианте осуществления компонент 304 вычисления с помощью фильтра переменных состояния выполняет вычисление с помощью фильтра переменных состояния на основе модели аккумулятора, выражаемой в формуле (3), показанной выше, чтобы получать преобразованную величину ω(k), характеризующую состояние.

[0024]

Во-первых, при условии что напряжение V₀(t) разомкнутой цепи является значением, полученным посредством интегрирования определенного значения, которое получается посредством умножения тока I(t) на переменный параметр h, из определенного начального состояния, напряжение V₀(t) разомкнутой цепи может выражаться посредством формулы (4), показанной ниже.

[формула 4]

[0025]

Затем, формула (4), показанная выше, подставляется в формулу (3), показанную выше, и тем самым получается формула (5), показанная ниже. Формула (5) затем упрощается до формулы (6), показанной ниже.

[формула 5]

[формула 6]

[0026]

Формула (6), показанная выше, соответствует формуле, в которой степени A(s) и B(s) соответственно равны одному и двум в формуле (7), показанной ниже.

[формула 7]

В этой формуле A(s) и B(s) являются полиномиальными функциями s.

[0027]

В формуле (6), показанной выше, (T₁·s²+s), который является знаменателем в правой части, соответствует s·A(s) формулы (7), показанной выше, и формула (8), показанная ниже, получается посредством деления знаменателя и числителя в правой части формулы (6), показанной выше, на T₁, который является коэффициентом члена с наибольшей степенью в (T₁·s²+s). Следует отметить, что формула (8), показанная ниже, является формулой, в которой коэффициент у s², который является членом с наибольшей степенью в знаменателе в правой части формулы (6), показанной выше, равен одному.

[формула 8]

[0028]

Когда T₁, который является неизвестным параметром, является коэффициентом у s², который является членом с наибольшей степенью в знаменателе в правой части, как приведено в формуле (6), показанной выше, может иметь место то, что T₁, который является неизвестным параметром, вычисляется как значение, близкое к нулю, на этапе идентификации неизвестного параметра, который будет описан ниже. В таком случае степень знаменателя в правой части формулы (6), показанной выше, может изменяться. Когда степень знаменателя в правой части формулы (6) изменяется, могут возникать следующие проблемы. Возникает задержка в идентификации неизвестного параметра, которая будет описана ниже, или неизвестный параметр не сходится к истинному значению после вычисления идентификации. В варианте осуществления знаменатель и числитель в правой части формулы (6), показанной выше, делятся на T₁, и тем самым получается формула (8), показанная выше, чтобы эффективно предотвращать проблемы, описанные выше.

[0029]

Затем, известное фиксированное число k_i (i=1, 2, ..., n) вводится в формулу (8), показанную выше, и тем самым могут быть получены формулы (9) и (10), показанные ниже.

[формула 9]

[формула 10]

[0030]

В формуле (10), показанной выше, y(t) является значением, полученным посредством вычитания члена прямого прохождения из V(t). Соответственно, y(t) выражается посредством формулы (11), показанной ниже.

[формула 11]

[0031]

В формуле (10), показанной выше, I_i и b_0i являются параметрами, включающими в себя неизвестные параметры (T₁, T₂, K, h), а f_Vi, и f_Ii являются преобразованными величинами, характеризующими состояние, полученными посредством подвергания I(k) и V(k), которые являются значениями, измеримыми посредством амперметра 40 и вольтметра 50, обработке с помощью фильтра с использованием фильтра переменных состояния. Поскольку формула (10), показанная выше, является формулой суммы произведений I_i, b_0i, f_Vi и f_Ii, формула (10) совпадает с формулой (12), показанной ниже, которая является нормальной формой адаптивного цифрового фильтра.

[формула 12]

[0032]

Следует отметить, что в формуле (12), показанной выше, удовлетворяется φ^T=[I_i, b_0i] и ω^T=[f_Vi, f_Ii].

[0033]

Преобразованная величина ω(k), характеризующая состояние, тем самым вычисляется посредством компонента 304 вычисления с помощью фильтра переменных состояния. Компонент 304 вычисления с помощью фильтра переменных состояния затем передает полученную преобразованную величину ω(k), характеризующую состояние, в компонент 305 вычисления для адаптивной идентификации и компонент 306 оценки напряжения разомкнутой цепи.

[0034]

Компонент 305 вычисления для адаптивной идентификации выполняет вычисление с помощью адаптивного цифрового фильтра на основе преобразованной величины ω(k), характеризующей состояние, вычисленной посредством компонента 304 вычисления с помощью фильтра переменных состояния, и тем самым выполняет вычисление идентификации для идентификации параметров φ^(k) модели аккумулятора для аккумуляторной батареи 10.

[0035]

Следует отметить, что символ "^", присоединенный к верхней правой части в φ^(k), указывает, что значение, к которому присоединен символ "^", является оцененным значением. Кроме того, хотя символы "^", указывающие оцененные значения, предоставляются непосредственно над "φ" в φ(k), "V" в V₀(k) и "S" в SOC(k) на Фиг.2, они имеют смысл, идентичный смыслу φ^(k), V₀^(k) и SOC^(k), как показано в формуле (13), показанной ниже. Это применимо далее также к V^(k).

[формула 13]

[0036]

В частности, в схеме конфигурации системы адаптивной идентификации, показанной на Фиг.4, компонент 305 вычисления для адаптивной идентификации сначала оценивает оцененное значение V^(k) напряжения из преобразованной величины ω(k), характеризующей состояние, при этом оцененное значение V^(k) напряжения является оцененным значением напряжения на клеммах аккумуляторной батареи 10, которое оценивается из модели аккумулятора, описанной выше. Затем, компонент 305 вычисления для адаптивной идентификации выполняет вычисление идентификации для идентификации параметра φ^(k) модели аккумулятора на основе алгоритма, показанного в формуле (14), показанной ниже, посредством использования схемы адаптивного регулирования. При вычислении идентификации компонент 305 вычисления для адаптивной идентификации выполняет вычисление идентификации таким образом, что разность между оцененным значением V^(k) напряжения и измеренным значением V(k) напряжения, которое является фактическим измеренным значением, которое определяется посредством вольтметра 50 и получают посредством компонента 302 определения напряжения, сходится к нулю. В варианте осуществления при вычислении может быть использован "способ усиления при отслеживании обоих пределов", в котором уменьшаются логические недостатки простого "адаптивного цифрового фильтра с использованием метода наименьших квадратов". Следующий аспект может быть приведен в качестве примера логических недостатков. После того как оцененное значение сходится, точная оценка не может быть снова выполнена, когда параметры изменяются после схождения. Следует отметить, что Фиг.4 является схемой конфигурации системы адаптивной идентификации согласно варианту осуществления, которая реализуется посредством компонента 304 вычисления с помощью фильтра переменных состояния и компонента 305 вычисления для адаптивной идентификации.

[формула 14]

[0037]

Формула (14), показанная выше, является последовательной формулой для адаптивного получения параметра φ^(k). Кроме того, y(k) и Г(k-1) являются адаптивными усилениями. Из них y(k) является скалярным усилением (усилением ошибки), а Г(k-1) является матричным усилением (усилением сигнала). Когда получается преобразованная величина ω(k), характеризующая состояние в момент k времени, e(k) может быть получен из формулы (14), показанной выше, при этом e(k) является разностью между оцененным значением V^(k) напряжения, которое является оцененным значением напряжения на клеммах аккумуляторной батареи 10, которое оценивается из модели аккумулятора, и измеренным значением V(k) напряжения, определенным посредством вольтметра 50 и полученным посредством компонента 302 определения напряжения. Затем, сведение e(k) к нулю дает возможность последовательного вычисления параметра φ^(k) посредством использования параметра φ^(k-1) и матричного усиления Г(k-1), которые получаются в предыдущей обработке. В этом случае можно подвергать значение, полученное посредством компонента 302 определения напряжения, обработке с помощью фильтра для удаления шума при измерении и использовать результирующее значение в качестве измеренного значения V(k) напряжения. В таком случае вычисляется оцененное значение напряжения с учетом характеристик фильтра.

[0038]

Параметр φ^(k) аккумуляторной батареи 10, который вычисляется так, как описано выше, передается из компонента 305 вычисления для адаптивной идентификации в компонент 306 оценки напряжения разомкнутой цепи, как показано на Фиг.2.

[0039]

Затем, как показано на Фиг.4, в системе адаптивной идентификации согласно варианту осуществления, реализованной посредством компонента 304 вычисления с помощью фильтра переменных состояния и компонента 305 вычисления для адаптивной идентификации, компонент 304 вычисления с помощью фильтра переменных состояния сначала вычисляет преобразованную величину ω(k), характеризующую состояние, посредством использования фильтра переменных состояния, как описано выше, на основе измеренного значения I(k) тока, определенного посредством компонента 301 определения тока, и измеренного значения V(k) напряжения, определенного посредством компонента 302 определения напряжения. В примере, показанном на Фиг.4, преобразованная величина ω(k), характеризующая состояние, включает в себя ω₁(k), ω₂(k), ω₃(k), ω₄(k) и ω₅(k).

[0040]

Затем, компонент 305 вычисления для адаптивной идентификации вычисляет оцененное значение V^(k) напряжения, которое является оцененным значением напряжения на клеммах, которое основано на модели аккумулятора, на основе преобразованной величины ω(k), характеризующей состояние, полученной посредством компонента 304 вычисления с помощью фильтра переменных состояния, и параметра φ^(k-1) модели аккумулятора. Затем, в системе адаптивной идентификации согласно варианту осуществления, компонент 305 вычисления для адаптивной идентификации выполняет последовательную идентификацию параметра φ^(k) модели аккумулятора в соответствии с формулой (14), показанной выше, посредством использования преобразованной величины ω(k), характеризующей состояние, полученной посредством компонента 304 вычисления с помощью фильтра переменных состояния, измеренного значения V(k) напряжения, определенного посредством компонента 302 определения напряжения, и оцененного значения V^(k) напряжения. Следует отметить, что параметр φ^(k) модели аккумулятора, в общем, является вектором параметров, включающим в себя несколько параметров. В примере, показанном на Фиг.4, параметр φ^(k) модели аккумулятора включает в себя параметры φ₁, φ₂, φ₃, φ₄ и φ₅.

[0041]

Когда T₁, который является коэффициентом члена с наибольшей степенью в (T₁·s²+s), который является знаменателем в правой части формулы (6), показанной выше, выражается посредством использования параметра φ^(k) модели аккумулятора, который идентифицируется посредством компонента 305 вычисления для адаптивной идентификации, получается формула (15), показанная ниже.

[формула 15]

[0042]

В формуле (15), показанной выше, φ_n является параметром члена с наибольшей степенью, соответствующим T₁, который является коэффициентом члена с наибольшей степенью в (T₁·s²+s), который является знаменателем в правой части формулы (6), показанной выше, из параметров, включенных в параметр φ^(k) модели аккумулятора. Другими словами, параметр φ_n члена с наибольшей степенью является параметром, соответствующим T₁ в параметре φ^(k) модели аккумулятора, который идентифицируется посредством компонента 305 вычисления для адаптивной идентификации. Кроме того, α является значением, определенным в зависимости от частоты λ среза фильтра переменных состояния.

[0043]

Затем компонент 305 вычисления для адаптивной идентификации определяет то, равен или превышает параметр φ_n члена с наибольшей степенью, соответствующий T₁, который является коэффициентом члена с наибольшей степенью, пороговое значение δ2 определения инициализации. Другими словами, компонент 305 вычисления для адаптивной идентификации определяет то, удовлетворяется или нет условие "φ_n≥δ2". Здесь, пороговое значение δ2 определения инициализации является пороговым значением для определения того, должно или нет инициализироваться вычисление идентификации параметра φ^(k) модели аккумулятора, которое выполняется посредством компонента 305 вычисления для адаптивной идентификации. Пороговое значение δ2 определения инициализации вычисляется из температуры T(k) аккумулятора, определенной посредством компонента 303 определения температуры, посредством использования таблицы, которая заранее сохраняется в ROM, включенном в электронный модуль 30 управления, и которая показывает соотношение между температурой аккумулятора и пороговым значением δ2 определения инициализации. Кроме того, пороговое значение δ2 определения инициализации задается равным значению, превышающему верхнее предельное пороговое значение δ1 определения, которое будет описано ниже. Другими словами, удовлетворяется "пороговое значение δ2 определения инициализации>верхнее предельное пороговое значение δ1 определения".

[0044]

Когда компонент 305 вычисления для адаптивной идентификации определяет то, удовлетворяется или нет условие "φ_n>δ2", и в результате определяет то, что условие "φ_n≥δ2" удовлетворяется, определяется то, что значение параметра φ^(k), идентифицированное при вычислении при последовательной идентификации с использованием формулы (14), показанной выше, значительно изменяется, и идентифицированный параметр φ^(k) тем самым значительно отклоняется от истинного значения. Следовательно, выполняется обработка инициализации вычисления идентификации. В частности, когда условие "φ_n≥δ2" удовлетворяется, компонент 305 вычисления для адаптивной идентификации задает параметр φ^(k-1) и матричное усиление Г(k-1), которые используются в следующем вычислении соответственно равными начальному значению φ_i параметра и начальному значению Г_i матричного усиления, после выполнения вычисления при последовательной идентификации посредством использования формулы (14), показанной выше. Такая обработка инициализации дает возможность задания параметра φ^(k) снова близким к истинному значению за относительно короткое время, даже когда идентифицированный параметр φ^(k) значительно отклоняется от истинного значения.

[0045]

Компонент 306 оценки напряжения разомкнутой цепи оценивает напряжение разомкнутой цепи аккумуляторной батареи 10 на основе преобразованной величины ω(k), характеризующей состояние, полученной посредством компонента 304 вычисления с помощью фильтра переменных состояния, и параметра φ^(k), полученного посредством компонента 305 вычисления для адаптивной идентификации, и тем самым вычисляет оцененное значение V₀^(k) напряжения разомкнутой цепи.

[0046]

В частности, компонент 306 оценки напряжения разомкнутой цепи вычисляет формулу (16), показанную ниже, на основе формулы (3), показанной выше, и вычисляет оцененное значение V₀^(k) напряжения разомкнутой цепи из формулы (16), показанной ниже, посредством использования параметра φ^(k), вычисленного из формулы (14), показанной выше, преобразованной величины ω(k), характеризующей состояние, вычисленной на основе формулы (10), показанной выше, и частоты λ среза фильтра переменных состояния.

[формула 16]

[0047]

В формуле (16), показанной выше, φ_n является параметром члена с наибольшей степенью, соответствующим T₁, который является коэффициентом члена с наибольшей степенью. Кроме того, α является значением, определенным в зависимости от частоты λ среза фильтра переменных состояния.

[0048]

Кроме того, компонент 306 оценки напряжения разомкнутой цепи определяет, является ли параметр φ_n члена с наибольшей степенью, соответствующий T₁, который является коэффициентом члена с наибольшей степенью, равным или превышающим верхнее предельное пороговое значение δ1 определения. Другими словами, компонент 306 оценки напряжения разомкнутой цепи определяет то, удовлетворяется или нет условие "φ_n≥δ1". Здесь, верхнее предельное пороговое значение δ1 определения является верхним предельным значением параметра φ_n члена с наибольшей степенью, которое используется, когда оцененное значение V₀^(k) напряжения разомкнутой цепи вычисляется посредством компонента 306 оценки напряжения разомкнутой цепи. Верхнее предельное пороговое значение δ1 определения вычисляется из температуры T(k) аккумулятора, определенной посредством компонента 303 определения температуры, посредством использования таблицы, которая заранее сохраняется в ROM, включенном в электронный модуль 30 управления, и которая показывает соотношение между температурой аккумулятора и верхним предельным пороговым значением δ1 определения.

[0049]

Когда компонент 306 оценки напряжения разомкнутой цепи определяет то, удовлетворяется или нет условие "φ_n≥δ1", и в результате определяет то, что условие "φ_n≥δ1" удовлетворяется, компонент 306 оценки напряжения разомкнутой цепи выполняет обработку по верхним пределам для задания значения параметра φ_n члена с наибольшей степенью равным значению, равному δ1 (далее это значение упоминается как верхнее предельное значение φ_{n_LIM}). Затем, после вычисления оцененного значения V₀^(k) напряжения разомкнутой цепи из формулы (16) компонент 306 оценки напряжения разомкнутой цепи использует значение, подвергнутое обработке по верхним пределам (верхнее предельное значение φ_{n_LIM}), в качестве параметра φ_n члена с наибольшей степенью.

[0050]

При вычислении, когда параметр φ_n члена с наибольшей степенью становится значением, близким к значению α, определенному в зависимости от частоты λ среза фильтра переменных состояния в формуле (16), показанной выше, (α-φ_n), который является компонентом знаменателя формулы (16), показанной выше, становится близким к нулю. Следовательно, ошибка идентификации параметра φ_n члена с наибольшей степенью в значительной степени влияет на ошибку оценки оцененного значения V₀^(k) напряжения разомкнутой цепи. В варианте осуществления такая проблема эффективно решается посредством задания верхнего предельного значения φ_{n_LIM} параметра φ_n члена с наибольшей степенью при вычислении оцененного значения V₀^(k) напряжения разомкнутой цепи из формулы (16), показанной выше, и посредством выполнения обработки по верхним пределам для задания параметра φ_n члена с наибольшей степенью равным верхнему предельному значению φ_{n_LIM}, когда параметр φ_n члена с наибольшей степенью становится равным или превышающим верхнее предельное значение φ_{n_LIM}.

[0051]

Компонент 306 оценки напряжения разомкнутой цепи может вычислять неизвестные параметры (T₁, T₂, K и h) в дополнение к оцененному значению V₀^(k) напряжения разомкнутой цепи из формулы (16), показанной выше.

[0052]

Компонент 307 оценки SOC вычисляет оцененное значение SOC^(k) состояния зарядки из оцененного значения V₀^(k) напряжения разомкнутой цепи, вычисленного посредством компонента 306 оценки напряжения разомкнутой цепи, на основе предварительно определенной характеристики зависимости напряжения разомкнутой цепи от состояния зарядки аккумуляторной батареи 10. Фиг.5 показывает пример характеристики зависимости напряжения разомкнутой цепи от состояния зарядки аккумуляторной батареи 10. В варианте осуществления характеристика зависимости напряжения разомкнутой цепи от состояния зарядки аккумуляторной батареи 10 заранее сохраняется в ROM, включенном в электронный модуль 30 управления, и может быть получена для аккумуляторной батареи 10 посредством получения заранее соотношения между напряжением на клеммах аккумулятора и состоянием зарядки посредством экспериментов.

[0053]

Затем, описывается обработка оценки параметра φ^(k) и оцененного значения SOC^(k) состояния зарядки в варианте осуществления посредством использования блок-схемы последовательности операций способа, показанной на Фиг.6. Обработка, показанная на Фиг.6, выполняется с регулярными циклами (каждые 100 мс в варианте осуществления). В нижеприведенном описании I(k) относится к значению тока в самом последнем цикле выполнения (самое последнее измеренное значение), а I(k-1) относится к значению тока в цикле выполнения за один до самого последнего цикла выполнения (предыдущее измеренное значение). Значения, отличные от значений тока, должны быть отмечены аналогичным образом. Обработка, описанная ниже, выполняется посредством электронного модуля 30 управления.

[0054]

На этапе S1 компонент 301 определения тока, компонент 302 определения напряжения и компонент 303 определения температуры получают измеренное значение I(k) тока, измеренное значение V(k) напряжения и температуру T(k) аккумулятора соответственно. Затем измеренное значение I(k) тока передается в компонент 304 вычисления с помощью фильтра переменных состояния, измеренное значение V(k) напряжения передается в компонент 304 вычисления с помощью фильтра переменных состояния и компонент 305 вычисления для адаптивной идентификации, а температура T(k) аккумулятора передается в компонент 305 вычисления для адаптивной идентификации и компонент 306 оценки напряжения разомкнутой цепи.

[0055]

На этапе S2 компонент 304 вычисления с помощью фильтра переменных состояния выполняет вычисление фильтра переменных состояния с использованием фильтра переменных состояния на основе формул (9) и (10), показанных выше, для измеренного значения I(k) тока и измеренного значения V(k) напряжения, которые получены на этапе S1. Тем самым вычисляется преобразованная величина ω(k), характеризующая состояние.

[0056]

На этапе S3 вычисление верхнего предельного порогового значения δ1 определения и порогового значения δ2 определения инициализации выполняется на основе температуры T(k) аккумулятора, полученной на этапе S1. В частности, верхнее предельное пороговое значение δ1 определения вычисляется посредством компонента 306 оценки напряжения разомкнутой цепи из температуры T(k) аккумулятора, полученной на этапе S1, посредством использования таблицы, которая заранее сохраняется в ROM, включенном в электронный модуль 30 управления, и которая показывает соотношение между температурой аккумулятора и верхним предельным пороговым значением δ1 определения. Кроме того, пороговое значение δ2 определения инициализации вычисляется посредством компонента 305 вычисления для адаптивной идентификации из температуры T(k) аккумулятора, полученной на этапе S1, посредством использования таблицы, которая заранее сохраняется в ROM, включенный в электронный модуль 30 управления, и которая показывает соотношение между температурой аккумулятора и пороговым значением δ2 определения инициализации.

[0057]

В аккумуляторной батарее, такой как ионно-литиевая аккумуляторная батарея, диффузионное сопротивление (соответствующее сопротивлению R₁ при переносе заряда) стремится становиться большим по мере того, как температура T(k) аккумулятора становится ниже. Соответственно, T₁, который является коэффициентом члена с наибольшей степенью, стремится вычисляться как большее значение по мере того, как температура T(k) аккумулятора становится ниже (см. формулу (2), показанную выше). Из формул (15) и (16), показанных выше, тот факт, что T₁, который является коэффициентом члена с наибольшей степенью, стремится вычисляться как большее значение, означает, что (α-φ_n), который является компонентом знаменателя в формулах (15) и (16), показанных выше, стремится вычисляться как значение, близкое к нулю. В отличие от этого в варианте осуществления чем ниже температура T(k) аккумулятора, тем большие значения верхнего предельного порогового значения δ1 определения и порогового значения δ2 определения инициализации задаются. Другими словами, верхнее предельное пороговое значение δ1 определения и пороговое значение δ2 определения инициализации задаются равными значениям, близким к значению, определенному в зависимости от частоты λ среза фильтра переменных состояния. Это предоставляет возможность надлежащего выполнения нижеописанной обработки инициализации на этапе S5 и нижеописанной обработки по верхним пределам на этапе S8 в зависимости от температуры T(k) аккумулятора. Тем самым достигается превосходная точность идентификации параметра φ^(k) и превосходная точность оценки оцененного значения V₀^(k) напряжения разомкнутой цепи и оцененного значения SOC^(k) состояния зарядки.

[0058]

На этапе S4 компонент 305 вычисления для адаптивной идентификации определяет то, равен или превышает параметр φ_n(k-1) члена с наибольшей степенью из параметров, включенных в параметр φ^(k-1), вычисленный на этапе S6 предыдущей обработки, пороговое значение δ2 определения инициализации, вычисленное на этапе S3. Другими словами, на этапе S4, выполняется определение того, удовлетворяется или нет "φ_n(k-1)≥δ2". Когда "φ_n(k-1)≥δ2" удовлетворяется, обработка переходит к этапу S5. Между тем, когда "φ_n(k-1)≥δ2" не удовлетворяется, обработка переходит к этапу S6.

[0059]

Когда компонент 305 вычисления для адаптивной идентификации определяет то, что "φ_n(k-1)>δ2" удовлетворяется на этапе S4, обработка переходит к этапу S5. На этапе S5 компонент 305 вычисления для адаптивной идентификации выполняет обработку инициализации, при которой значение параметра φ^(k-1) и значение матричного усиления Г(k-1), которые используются при вычислении идентификации, выполняемом на основе формулы (14), показанной выше, задаются соответственно равными предварительно определенному начальному значению φ_i параметра и предварительно определенному начальному значению Г_i матричного усиления.

[0060]

На этапе S6 компонент 305 вычисления для адаптивной идентификации выполняет обработку вычисления идентификации для идентификации параметра φ^(k) модели аккумулятора. В частности, компонент 305 вычисления для адаптивной идентификации сначала оценивает оцененное значение V^(k) напряжения аккумуляторной батареи 10, которое оценивается из модели аккумулятора, из преобразованной величины ω(k), характеризующей состояние, вычисленной на этапе S2. Затем компонент 305 вычисления для адаптивной идентификации выполняет вычисление идентификации для идентификации параметра φ^(k) модели аккумулятора на основе алгоритма, показанного в формуле (14), показанной выше, посредством использования схемы адаптивного регулирования. В этом случае компонент 305 вычисления для адаптивной идентификации выполняет вычисление идентификации, описанное выше, таким образом, что разность между оцененным значением V^(k) напряжения и измеренным значением V(k) напряжения, которое является фактическим измеренным значением, определенным посредством вольтметра 50 и полученным посредством компонента 302 определения напряжения, сходится к нулю. Следует отметить, что, когда параметр φ^(k-1) и матричное усиление Г(k-1) задаются соответственно равными начальному значению φ_i параметра и начальному значению Г_i матричного усиления на этапе S5, вычисление параметра φ^(k) модели аккумулятора выполняется посредством использования этих начальных значений. Затем параметр φ^(k) модели аккумулятора, который вычисляется посредством компонента 305 вычисления для адаптивной идентификации, передается в компонент 306 оценки напряжения разомкнутой цепи.

[0061]

На этапе S7 компонент 306 оценки напряжения разомкнутой цепи определяет то, равен или превышает либо нет параметр φ_n(k) члена с наибольшей степенью из параметров, включенных в параметр φ^(k) модели аккумулятора, который вычисляется на этапе S6 самой последней обработки, верхнее предельное пороговое значение δ1 определения, вычисленное на этапе S3. Другими словами, на этапе S7, выполняется определение того, удовлетворяется или нет "φ_n(k)≥δ1". Когда "φ_n(k)≥δ1" удовлетворяется, обработка переходит к этапу S8. Между тем, когда "φ_n(k)≥δ1" не удовлетворяется, обработка переходит к этапу S9.

[0062]

Когда компонент 306 оценки напряжения разомкнутой цепи определяет то, что "φ_n(k)≥δ1" удовлетворяется на этапе S7, обработка переходит к этапу S8. На этапе S8 компонент 306 оценки напряжения разомкнутой цепи выполняет обработку по верхним пределам для задания значения параметра φ_n члена с наибольшей степенью равным значению, равному δ1, т.е. верхнему предельному значению φ_{n_LIM}.

[0063]

Затем на этапе S9 компонент 306 оценки напряжения разомкнутой цепи вычисляет оцененное значение V₀^(k) напряжения разомкнутой цепи на основе формулы (16), показанной выше, посредством использования параметра φ^(k) модели аккумулятора, вычисленного на этапе S6, преобразованной величины ω(k), характеризующей состояние, вычисленной на этапе S2, и частоты λ среза фильтра переменных состояния. При вычислении оцененного значения V₀^(k) напряжения разомкнутой цепи, когда обработка по верхним пределам для задания значения параметра φ_n члена с наибольшей степенью равным верхнему предельному значению φ_{n_LIM} выполняется на этапе S8, описанном выше, верхнее предельное значение φ_{n_LIM} используется в качестве параметра φ_n члена с наибольшей степенью. Затем вычисленное оцененное значение V₀^(k) напряжения разомкнутой цепи передается в компонент 307 оценки SOC.

[0064]

На этапе S10 компонент 307 оценки SOC выполняет вычисление оцененного значения SOC^(k) состояния зарядки на основе предварительно определенной характеристики зависимости напряжения разомкнутой цепи от состояния зарядки аккумуляторной батареи 10, посредством использования оцененного значения V₀^(k) напряжения разомкнутой цепи, вычисленного на этапе S9. После этого обработка возвращается к этапу S1. Обработка этапов S1-S10, описанная выше, затем повторяется, и тем самым многократно выполняется обработка идентификации параметра φ^(k) модели аккумулятора и обработка оценки оцененного значения SOC^(k) состояния зарядки, которое основано на параметре φ^(k).

[0065]

В варианте осуществления, когда параметр φ_n члена с наибольшей степенью, соответствующий T₁, который является коэффициентом члена с наибольшей степенью в (T₁·s²+s), который является знаменателем в правой части формулы (6), показанной выше, в параметре φ^(k) модели аккумулятора, равен или превышает верхнее предельное пороговое значение δ1 определения, выполняется обработка по верхним пределам для задания значения параметра φ_n члена с наибольшей степенью равным значению, равному δ1. Затем оценка оцененного значения V₀^(k) напряжения разомкнутой цепи выполняется согласно формуле (16), показанной выше, посредством использования значения, подвергнутого обработке по верхним пределам, в качестве параметра φ_n члена с наибольшей степенью. Соответственно, в варианте осуществления можно эффективно предотвращать случай, в котором (α-φ_n), который является компонентом знаменателя в формуле (16), показанной выше, становится близким к нулю, и ошибка оценки оцененного значения V₀^(k) напряжения разомкнутой цепи тем самым становится большой. Соответственно, точность оценки оцененного значения V₀^(k) напряжения разомкнутой цепи и оцененного значения SOC^(k) состояния зарядки может быть повышена.

[0066]

Кроме того, в варианте осуществления, когда обработка по верхним пределам выполняется для параметра φ_n члена с наибольшей степенью, значение, подвергнутое обработке по верхним пределам, используется при вычислении оцененного значения V₀^(k) напряжения разомкнутой цепи, которое выполняется посредством компонента 306 оценки напряжения разомкнутой цепи, как описано выше. Между тем, когда вычисление при последовательной идентификации выполняется согласно формуле (14), показанной выше, посредством компонента 305 вычисления для адаптивной идентификации вместо значения, подвергнутого обработке по верхним пределам, значение, идентифицированное при обработке вычисления идентификации, используется как есть в качестве параметра φ_n(k-1) члена с наибольшей степенью, используемого в следующем вычислении. Другими словами, конфигурация варианта осуществления является такой, что значение, подвергнутое обработке по верхним пределам, не используется, когда вычисление при последовательной идентификации выполняется согласно формуле (14), показанной выше, посредством компонента 305 вычисления для адаптивной идентификации. Использование значения, идентифицированного при обработке вычисления идентификации, как есть вместо значения, подвергнутого обработке по верхним пределам, при вычислении при последовательной идентификации предоставляет возможность компоненту 305 вычисления для адаптивной идентификации выполнять последовательное вычисление для идентификации параметра φ^(k) модели аккумулятора в идеальном линейном состоянии. Следовательно, точность идентификации параметра φ^(k) модели аккумулятора может поддерживаться на превосходном уровне. В частности, когда значение, подвергнутое обработке по верхним пределам, используется при вычислении при последовательной идентификации, выполняемом посредством компонента 305 вычисления для адаптивной идентификации, нелинейное состояние может возникать в некоторых случаях. В таком случае может быть проблема невыполнения вычисления при последовательной идентификации на превосходном уровне, к примеру проблема схождения к истинному значению, требующего времени. Такая проблема может эффективно предотвращаться посредством неиспользования значения, подвергнутого обработке по верхним пределам, когда вычисление при последовательной идентификации выполняется согласно формуле (14), показанной выше, посредством компонента 305 вычисления для адаптивной идентификации.

[0067]

Хотя вариант осуществления показывает пример конфигурации, в которой, когда вычисление при последовательной идентификации выполняется посредством компонента 305 вычисления для адаптивной идентификации, вместо значения, подвергнутого обработке по верхним пределам, значение, идентифицированное при обработке вычисления идентификации, используется как есть в качестве параметра φ_n(k-1) члена с наибольшей степенью, изобретение не ограничено конкретным образом этой конфигурацией. Конфигурация может быть такой, что используется значение, подвергнутое обработке по верхним пределам. Тем не менее, как описано выше, когда существует возможность возникновения нелинейного состояния вследствие использования значения, подвергнутого обработке по верхним пределам, точность идентификации параметра φ^(k) модели аккумулятора может быть повышена посредством использования значения, идентифицированного при обработке вычисления идентификации, как есть вместо значения, подвергнутого обработке по верхним пределам.

[0068]

Кроме того, в варианте осуществления, когда параметр φ_n члена с наибольшей степенью равен или превышает пороговое значение δ2 определения инициализации, превышающее верхнее предельное пороговое значение δ1 определения, определяется то, что значение параметра φ^(k), идентифицированное при вычислении при последовательной идентификации параметра φ^(k) модели аккумулятора, которое выполняется посредством компонента 305 вычисления для адаптивной идентификации, значительно изменяется, и идентифицированный параметр φ^(k) тем самым значительно отклоняется от истинного значения. Следовательно, компонент 305 вычисления для адаптивной идентификации инициализирует вычисление при последовательной идентификации параметра φ^(k) модели аккумулятора. В варианте осуществления эта инициализация дает возможность задания параметра φ^(k) снова близким к истинному значению за относительно короткое время, даже когда идентифицированный параметр φ^(k), идентифицированный при вычислении при последовательной идентификации, значительно отклоняется от истинного значения. Соответственно, можно эффективно предотвращать возникновение такой проблемы, что состояние, в котором идентифицированный параметр φ^(k) значительно отклоняется от истинного значения, сохраняется после того, как идентифицированный параметр φ^(k) значительно отклоняется от истинного значения.

[0069]

Фиг.7 является видом, показывающим результат моделирования при обработке оценки состояния зарядки в варианте осуществления. Фиг.8 является видом, показывающим результат моделирования при обработке оценки состояния зарядки в предшествующем уровне техники.

[0070]

На каждой из Фиг.7 и 8 графики являются сверху соответственно, профилем, показывающим изменение в измеренном значении I(k) тока, профилем, показывающим изменение в измеренном значении V(k) напряжения, профилем, показывающим изменение в параметре φ_n члена с наибольшей степенью, профилем, показывающим изменение в ошибке оцененного значения SOC состояния зарядки относительно истинного значения, и профилем, показывающим изменение в SOC состояния зарядки. В нижеприведенном описании показаны результаты моделирования, полученные с шумами при измерении, накладываемыми на значение тока и значение напряжения, которые являются входным и выходным сигналами фактического аккумулятора. Фиг.7 показывает результат моделирования варианта осуществления, в котором параметр φ_n члена с наибольшей степенью задается равным верхнему предельному значению, а Фиг.8 показывает результат моделирования предшествующего уровня техники, в котором параметр φ_n члена с наибольшей степенью не задается равным верхнему предельному значению. Кроме того, в профиле, показывающем изменение в SOC состояния зарядки на каждой из Фиг. 7 и 8, оцененное значение SOC состояния зарядки показывается как сплошная линия, а истинное значение SOC состояния зарядки показывается как пунктирная линия. Кроме того, в профиле, показывающем изменение в параметре φ_n члена с наибольшей степенью, предельное значение, т.е. значение, определенное в зависимости от частоты λ среза фильтра переменных состояния, показывается как штрихпунктирная линия с одной точкой, а верхнее предельное значение показывается как штрихпунктирная линия с двумя точками.

[0071]

Как показано на Фиг.7, можно обнаруживать, что задание верхнего предельного значения для параметра φ_n члена с наибольшей степенью аналогично варианту осуществления эффективно предотвращает приближение параметра φ_n члена с наибольшей степенью к предельному значению, и в результате может быть уменьшена ошибка оцененного значения SOC состояния зарядки относительно истинного значения.

[0072]

Между тем, как показано на Фиг.8, когда верхнее предельное значение не задается для параметра φ_n члена с наибольшей степенью в отличие от варианта осуществления, результат является таким, что параметр φ_n члена с наибольшей степенью достигает предельного значения и тем самым увеличивается ошибка оцененного значения SOC состояния зарядки относительно истинного значения.

[0073]

В варианте осуществления, описанном выше, компонент 301 определения тока соответствует "средству определения тока", компонент 302 определения напряжения - "средству определения напряжения", компонент 304 вычисления с помощью фильтра переменных состояния - "компоненту вычисления идентификации" и "средству вычисления идентификации", компонент 305 вычисления для адаптивной идентификации - " компоненту вычисления идентификации", "средству вычисления идентификации" и " компоненту инициализации" и компонент 306 оценки напряжения разомкнутой цепи - "компоненту оценки напряжения разомкнутой цепи", "компоненту обработки по пределам" и "средству обработки по пределам".

[0074]

Хотя вариант осуществления настоящего изобретения описан выше, этот вариант осуществления описывается для того, чтобы упрощать понимание настоящего изобретения, а не для того, чтобы ограничивать настоящее изобретение. Соответственно, элементы, раскрытые в варианте осуществления, описанном выше, предназначены включать в себя все структурные изменения и эквиваленты, относящиеся к объему настоящего изобретения.

[0075]

Например, в варианте осуществления, описанном выше, следующий режим приводится в качестве примера. Определение того, удовлетворяется или нет "φ_n(k-1)≥δ2", выполняется для параметра φ_n(k-1) члена с наибольшей степенью предыдущей обработки (этап S4). Когда "φ_n(k-1)≥δ2" удовлетворяется, инициализируется вычисление при последовательной идентификации (этап S5). После этого выполняется обработка вычисления идентификации для идентификации параметра φ^(k) модели аккумулятора (этап S6). Тем не менее настоящее изобретение не ограничено этим режимом и может использоваться следующий режим. Во-первых, выполняется обработка вычисления идентификации для идентификации параметра φ^(k) модели аккумулятора, а затем выполняется определение того, удовлетворяется или нет "φ_n(k)≥δ2", для параметра φ_n(k) члена с наибольшей степенью, полученного в качестве результата обработки вычисления идентификации. В этом случае, когда определяется то, что "φ_n(k)≥δ2" удовлетворяется, инициализируется обработка последовательной идентификации и снова выполняется обработка вычисления идентификации для идентификации параметра φ^(k) модели аккумулятора.

[0076]

Данная заявка притязает на приоритет заявки на патент (Япония) № 2010-162738, поданной 20 июля 2010 года, и заявки на патент (Япония) № 2011-153665, поданной 12 июля 2011 года, содержимое которых полностью содержится в данном документе по ссылке.

Промышленная применимость

[0077]

Устройство оценки состояния аккумулятора и способ оценки состояния аккумулятора согласно варианту осуществления настоящего изобретения оценивают напряжение на клеммах аккумуляторной батареи, которое основано на предварительно определенной модели аккумулятора, посредством использования измеренных значений тока и напряжения на клеммах аккумуляторной батареи, и последовательно идентифицируют параметры модели аккумулятора таким образом, что разность между значением на основе измеренного значения напряжения на клеммах и оцененным значением напряжения на клеммах сходится к нулю. Когда определенный параметр φ_n из идентифицированных параметров равен или превышает предварительно определенное первое пороговое значение δ1, значение определенного параметра φ_n задается равным первому пороговому значению δ1. Это уменьшает ошибку оценки состояния в аккумуляторе, которая вызывается посредством ошибки идентификации определенного параметра φ_n. Состояние в аккумуляторной батарее тем самым может быть надлежащим образом оценено. Соответственно, устройство оценки состояния аккумулятора и способ оценки состояния аккумулятора согласно варианту осуществления настоящего изобретения имеют промышленную применимость.

Список условных обозначений

[0078]

10 - аккумуляторная батарея

20 - нагрузка

30 - электронный модуль управления

301 - компонент определения тока

302 - компонент определения напряжения

303 - компонент определения температуры

304 - компонент вычисления с помощью фильтра переменных состояния

305 - компонент вычисления для адаптивной идентификации

306 - компонент оценки напряжения разомкнутой цепи

307 - компонент оценки SOC

40 - амперметр

50 - вольтметр

60 - температурный датчик

Изобретение относится к оценке состояния аккумулятора. Сущность: устройство определяет ток и напряжение на клеммах аккумуляторной батареи; использует их значения, чтобы оценивать значение на клеммах аккумуляторной батареи на основе предварительно определенной модели аккумулятора; и последовательно идентифицирует параметр модели аккумулятора так, что разность между значением на основе значения измерения напряжения на клеммах и оцененным значением напряжения на клеммах сходится к нулю. Когда конкретный один из идентифицированных параметров равен или превышает предварительно определенное первое пороговое значение, то верхнее ограничение выполняется таким образом, что значение конкретного параметра задается равным первому пороговому значению. Технический результат: улучшение оценки состояния аккумулятора. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Устройство оценки состояния аккумулятора, содержащее:
- компонент определения тока, сконфигурированный с возможностью определять ток, протекающий через аккумуляторную батарею, в качестве измеренного значения тока;
- компонент определения напряжения, сконфигурированный с возможностью определять напряжение на клеммах аккумуляторной батареи в качестве измеренного значения напряжения;
- компонент вычисления идентификации, сконфигурированный с возможностью:
- оценивать напряжение на клеммах аккумуляторной батареи, которое основано на модели аккумулятора для аккумуляторной батареи, в качестве оцененного значения напряжения на основе измеренного значения тока и измеренного значения напряжения, при этом модель аккумулятора задана так, как показано в формуле (17), где измеренное значение напряжения является V, измеренное значение тока является I, s является дифференциальным оператором, а A(s) и B(s) являются полиномиальными функциями дифференциального оператора s, и
- выполнять вычисление при последовательной идентификации последовательной идентификации параметров модели аккумулятора таким образом, что разность между значением на основе измеренного значения напряжения и оцененным значением напряжения сходится к нулю; и
- компонент обработки по пределам, сконфигурированный с возможностью:
- определять, является ли параметр члена с наибольшей степенью, соответствующий коэффициенту члена с наибольшей степенью в полиноме s·A(s) формулы (17), из параметров, идентифицированных посредством компонента вычисления идентификации, равным или превышающим предварительно определенное первое пороговое значение, и
- выполнять обработку по верхним пределам для задания значения параметра члена с наибольшей степенью равным первому пороговому значению, когда параметр члена с наибольшей степенью равен или превышает первое пороговое значение.
[формула 17]
(17)

2. Устройство оценки состояния аккумулятора по п. 1, дополнительно содержащее компонент оценки напряжения разомкнутой цепи, сконфигурированный с возможностью оценивать напряжение разомкнутой цепи аккумуляторной батареи на основе параметров, идентифицированных посредством компонента вычисления идентификации, при этом:
- компонент оценки напряжения разомкнутой цепи оценивает напряжение разомкнутой цепи посредством использования значения, подвергнутого обработке по верхним пределам посредством компонента обработки по пределам, в качестве параметра члена с наибольшей степенью из параметров, идентифицированных посредством компонента вычисления идентификации.

3. Устройство оценки состояния аккумулятора по п. 2, в котором:
- компонент вычисления идентификации выполняет вычисление при последовательной идентификации параметров посредством использования, в качестве параметра члена с наибольшей степенью, значения до подвергания обработке по верхним пределам посредством компонента обработки по пределам.

4. Устройство оценки состояния аккумулятора по п. 1, дополнительно содержащее компонент инициализации, сконфигурированный с возможностью:
- определять, является ли параметр члена с наибольшей степенью равным или превышающим второе пороговое значение, превышающее первое пороговое значение, и
- выполнять обработку инициализации для инструктирования компонента вычисления идентификации выполнять вычисление при последовательной идентификации посредством использования предварительно определенного начального значения, когда параметр члена с наибольшей степенью равен или превышает второе пороговое значение.

5. Устройство оценки состояния аккумулятора по п. 1, в котором компонент обработки по пределам задает первое пороговое значение в зависимости от температуры аккумулятора.

6. Устройство оценки состояния аккумулятора по п. 4, в котором компонент инициализации задает второе пороговое значение в зависимости от температуры аккумулятора.

7. Устройство оценки состояния аккумулятора по п. 5, в котором компонент обработки по пределам задает первое пороговое значение равным большему значению по мере того, как температура аккумулятора становится ниже.

8. Устройство оценки состояния аккумулятора по п. 6, в котором компонент инициализации задает второе пороговое значение равным большему значению по мере того, как температура аккумулятора становится ниже.

9. Способ оценки состояния аккумулятора, содержащий этапы, на которых:
- определяют ток, протекающий через аккумуляторную батарею, в качестве измеренного значения тока;
- определяют напряжение на клеммах аккумуляторной батареи в качестве измеренного значения напряжения;
- оценивают напряжение на клеммах аккумуляторной батареи, которое основано на модели аккумулятора для аккумуляторной батареи, в качестве оцененного значения напряжения на основе измеренного значения тока и измеренного значения напряжения, при этом модель аккумулятора задана так, как показано в формуле (18), где измеренное значение напряжения является V, измеренное значение тока является I, s является дифференциальным оператором, а A(s) и B(s) являются полиномиальными функциями дифференциального оператора s;
- последовательно идентифицируют параметры модели аккумулятора таким образом, что разность между значением на основе измеренного значения напряжения и оцененным значением напряжения сходится к нулю;
- определяют, является ли параметр члена с наибольшей степенью, соответствующий коэффициенту члена с наибольшей степенью в полиноме s·A(s) формулы (18), из идентифицированных параметров, равным или превышающим предварительно определенное первое пороговое значение; и
- выполняют обработку по верхним пределам для задания значения параметра члена с наибольшей степенью равным первому пороговому значению, когда параметр члена с наибольшей степенью равен или превышает первое пороговое значение.
[формула 18]
(18)

10. Способ оценки состояния аккумулятора по п. 9, в котором напряжение разомкнутой цепи аккумуляторной батареи оценивается посредством использования значения, подвергнутого обработке по верхним пределам, в качестве параметра члена с наибольшей степенью из идентифицированных параметров.

11. Способ оценки состояния аккумулятора по п. 10, в котором, когда параметры модели аккумулятора последовательно идентифицируются, вычисление при последовательной идентификации параметров выполняется посредством использования, в качестве параметра члена с наибольшей степенью, значения до подвергания обработке по верхним пределам.

12. Способ оценки состояния аккумулятора по п. 9, в котором:
- определяется, является ли параметр члена с наибольшей степенью равным или превышающим второе пороговое значение, превышающее первое пороговое значение, и
- вычисление при последовательной идентификации параметров выполняется посредством использования предварительно определенного начального значения, когда параметр члена с наибольшей степенью равен или превышает второе пороговое значение.

13. Способ оценки состояния аккумулятора по п. 9, в котором первое пороговое значение задается в зависимости от температуры аккумулятора.

14. Способ оценки состояния аккумулятора по п. 12, в котором второе пороговое значение задается в зависимости от температуры аккумулятора.

15. Способ оценки состояния аккумулятора по п. 13, в котором первое пороговое значение задается равным большему значению по мере того, как температура аккумулятора становится ниже.

16. Способ оценки состояния аккумулятора по п. 14, в котором второе пороговое значение задается равным большему значению по мере того, как температура аккумулятора становится ниже.

17. Устройство оценки состояния аккумулятора, содержащее:
- средство определения тока для определения тока, протекающего через аккумуляторную батарею, в качестве измеренного значения тока;
- средство определения напряжения для определения напряжения на клеммах аккумуляторной батареи в качестве измеренного значения напряжения;
- средство вычисления идентификации для:
- оценки напряжения на клеммах аккумуляторной батареи, которое основано на модели аккумулятора для аккумуляторной батареи, в качестве оцененного значения напряжения на основе измеренного значения тока и измеренного значения напряжения, при этом модель аккумулятора задана так, как показано в формуле (19), где измеренное значение напряжения является V, измеренное значение тока является I, s является дифференциальным оператором, а A(s) и B(s) являются полиномиальными функциями дифференциального оператора s, и
- выполнения вычисления при последовательной идентификации последовательной идентификации параметров модели аккумулятора таким образом, что разность между значением на основе измеренного значения напряжения и оцененным значением напряжения сходится к нулю; и
- средство обработки по пределам для:
- определения того, является ли параметр члена с наибольшей степенью, соответствующий коэффициенту члена с наибольшей степенью в полиноме s·A(s) формулы (19), из параметров, идентифицированных посредством средства вычисления идентификации, равным или превышающим предварительно определенное первое пороговое значение, и
- выполнения обработки по верхним пределам для задания значения параметра члена с наибольшей степенью равным первому пороговому значению, когда параметр члена с наибольшей степенью равен или превышает первое пороговое значение.
[формула 19]
(19)