JP2007178333A - Method for estimating degradation state of secondary battery, and device for estimating deterioration state of on-vehicle secondary battery - Google Patents

Method for estimating degradation state of secondary battery, and device for estimating deterioration state of on-vehicle secondary battery Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for estimating the deterioration state, from the change in the battery voltage of a secondary battery making an open state, and also to provide an estimation device making the method feasible. <P>SOLUTION: The method for estimating the deterioration state comprises processes of: (S2) charging the secondary battery at a constant current; (S4) opening the secondary battery after charging; (S5) storing to correspond to an elapsed time, by measuring the battery voltage of the secondary battery during opening; calculating a deterioration index from the change with respect to the elapsed time of the stored battery voltage; and (S7) estimating the deterioration state of the secondary battery from the deterioration index. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、二次電池の劣化状態を推定する技術に関する。また、劣化状態を推定する指標に基づいて二次電池を劣化度合いによって分類する技術に関する。さらに、車載されている二次電池の劣化状態を推定する装置にも関する。   The present invention relates to a technique for estimating a deterioration state of a secondary battery. The present invention also relates to a technique for classifying secondary batteries according to the degree of deterioration based on an index for estimating a deterioration state. Further, the present invention relates to an apparatus for estimating a deterioration state of a secondary battery mounted on a vehicle.

二次電池には、充放電サイクルの繰り返しによって内部抵抗の増大や満充電容量の低下といった劣化現象が生じる。二次電池に過充電や過放電現象が生じると、劣化現象が促進される。劣化現象の進行の程度は一様でなく、二次電池ごとに相違する。   In secondary batteries, deterioration phenomena such as an increase in internal resistance and a decrease in full charge capacity occur due to repeated charge and discharge cycles. When an overcharge or overdischarge phenomenon occurs in the secondary battery, the deterioration phenomenon is promoted. The degree of progress of the deterioration phenomenon is not uniform, and differs for each secondary battery.

車載されている二次電池の劣化状態を推定するために、特許文献1の技術が開発されている。特許文献1の技術では、未使用状態(劣化していない状態)の二次電池が充放電可能な容量と、使用を開始した(劣化が進行している状態)の二次電池が充放電可能な容量から、使用を開始した二次電池の劣化度を算出する。   In order to estimate the deterioration state of a secondary battery mounted on a vehicle, the technique of Patent Document 1 has been developed. With the technology of Patent Document 1, the capacity of a secondary battery in an unused state (not deteriorated) can be charged and discharged, and the secondary battery that has started use (a state in which deterioration has progressed) can be charged and discharged. From the capacity, the degree of deterioration of the secondary battery that has started to be used is calculated.

特開2004−354050号公報JP 2004-354050 A

発明者らの研究によって特許文献1に記載の技術では、推定した劣化状態と実際の劣化状態の相関が低いことがわかってきた。その原因は、次のように推測される。充放電現象の進行と電池電圧の変化は必ずしも直線的でない。一般に充放電の初期段階では電池電圧が急速度に変化する一方、それ以降には緩やかに変化する。充放電の初期における電池電圧の変化には、二次電池の分極による影響が強く現れる。二次電池の劣化状態を推定するためには、二次電池の分極状態がいかなる状態にあるのかを区別する必要がある。しかしながら、特許文献1の技術では、充電中の二次電池の分極がいかなる状態にあるのかを考慮していない。電池電圧が急速度に変化する期間における計測結果なのか、電池電圧が一定速度で安定的に変化する期間における計測結果なのかを区別しないで劣化状態を推定するために、推定結果の信頼性が低いものと推測される。
本発明では、二次電池の劣化状態を正確に推定する技術を提供する。
It has been found by the inventors' research that the technique described in Patent Document 1 has a low correlation between the estimated deterioration state and the actual deterioration state. The cause is presumed as follows. The progress of the charge / discharge phenomenon and the change in battery voltage are not always linear. In general, the battery voltage changes rapidly at the initial stage of charging / discharging, but gradually changes thereafter. The change in the battery voltage at the initial stage of charge / discharge is strongly influenced by the polarization of the secondary battery. In order to estimate the deterioration state of the secondary battery, it is necessary to distinguish in what state the polarization state of the secondary battery is. However, the technique of Patent Literature 1 does not consider what state the polarization of the secondary battery being charged is in. In order to estimate the deterioration state without distinguishing between the measurement result during the period when the battery voltage changes rapidly and the measurement result during the period when the battery voltage changes stably at a constant speed, the reliability of the estimation result is Presumed to be low.
The present invention provides a technique for accurately estimating the deterioration state of a secondary battery.

発明者らは、二次電池の劣化状態をより正確に推定する技術について研究した。その結果、二次電池の分極現象に着目した。二次電池の分極現象には、濃度分極と活性化分極とが存在する。濃度分極は、二次電池内の電解質濃度の一様でないことに由来する分極現象である。活性化分極は、電極反応の活性化エネルギーに由来する分極現象である。
二次電池の端子間に電流が流れない開放状態にした場合、活性化分極の影響によって電池電圧は低下する。発明者らの研究によって、開放前の二次電池の活性化分極の程度を平準化しておくと、開放後に活性化分極の影響によって現れる電池電圧の経過時間に対する変化速度と二次電池の劣化状態がよく相関することを見出した。
The inventors have studied a technique for more accurately estimating the deterioration state of the secondary battery. As a result, we focused on the polarization phenomenon of the secondary battery. The polarization phenomenon of the secondary battery includes concentration polarization and activation polarization. Concentration polarization is a polarization phenomenon derived from uneven electrolyte concentration in the secondary battery. Activation polarization is a polarization phenomenon derived from activation energy of electrode reaction.
In an open state where no current flows between the terminals of the secondary battery, the battery voltage decreases due to the effect of activation polarization. According to the inventors' research, if the level of activation polarization of the secondary battery before opening is leveled, the rate of change with respect to the elapsed time of the battery voltage that appears due to the effect of activation polarization after opening and the deterioration state of the secondary battery Has been found to correlate well.

本発明では、上記の相関関係を利用して劣化状態を推定する。本発明の劣化状態推定方法は、二次電池を一定電流で充電する工程と、充電後の二次電池を開放する工程と、開放中の二次電池の電池電圧を計測して経過時間に対応付けて記憶しておく工程と、記憶しておいた電池電圧の経過時間に対する変化から劣化指標を算出する工程と、その劣化指標から二次電池の劣化状態を推定する工程を備えている。   In the present invention, the deterioration state is estimated using the above correlation. The degradation state estimation method of the present invention includes a step of charging a secondary battery at a constant current, a step of opening the secondary battery after charging, and measuring a battery voltage of the opened secondary battery to cope with an elapsed time. And a step of storing the data, a step of calculating a deterioration index from the stored change in battery voltage with respect to the elapsed time, and a step of estimating the deterioration state of the secondary battery from the deterioration index.

本発明の推定方法では、二次電池に対して先ず一定電流で充電する処理を行う。一定電流で充電することで、二次電池内の活性化分極と濃度分極が平準化される。
本方法では、二次電池内の活性化分極と濃度分極が平準化された状態で二次電池を開放する。前記したように、開放後の二次電池の電圧は、活性化分極の影響によって緩やかに低下する。本方法では、開放中の二次電池の電池電圧を計測して経過時間に対応付けて記憶しておくことによって、活性化分極の影響の度合いを計測する。
前記したように、開放前の二次電池の活性化分極の程度が平準化されていると、開放後に現れる電池電圧の経過時間に対する変化速度は、二次電池の劣化状態によく相関する。本方法によると、二次電池の劣化状態によく相関する劣化指標を算出することができ、その指標を利用することによって二次電池の劣化状態を正確に推定することができる。
In the estimation method of the present invention, the secondary battery is first charged with a constant current. By charging at a constant current, the activation polarization and concentration polarization in the secondary battery are leveled.
In this method, the secondary battery is opened in a state where the activation polarization and concentration polarization in the secondary battery are leveled. As described above, the voltage of the secondary battery after being opened gradually decreases due to the effect of activation polarization. In this method, the degree of the influence of activation polarization is measured by measuring the battery voltage of the opened secondary battery and storing it in association with the elapsed time.
As described above, when the degree of activation polarization of the secondary battery before opening is leveled, the rate of change of the battery voltage that appears after opening with respect to the elapsed time correlates well with the deterioration state of the secondary battery. According to this method, a deterioration index that correlates well with the deterioration state of the secondary battery can be calculated, and the deterioration state of the secondary battery can be accurately estimated by using the index.

劣化指標は、開放後の二次電池の電池電圧の変化速度を直接ないし間接的に示す指標であればよい。例えば、開放時の電池電圧と開放してから所定時間経過した時の電池電圧の差から算出してもよい。開放後の電池電圧の変化速度を直接的に算出してもよい。
なかでも、記憶しておいた各々の時点での電池電圧と所定計測時間の経過時点での電池電圧の差の累積値を算出することが好ましい。
しかも、開放時点から所定計測時間が経過するまで電池電圧を計測して記憶しておく工程を実施し、その間に得られた各々の時点での電池電圧と所定計測時間の経過時点での電池電圧の差の累積値を算出することが好ましい。
この場合、累積値が二次電池の劣化状態によく相関することが確認されている。
The deterioration index may be an index that directly or indirectly indicates the change rate of the battery voltage of the secondary battery after being opened. For example, it may be calculated from the difference between the battery voltage at the time of opening and the battery voltage at the time when a predetermined time has passed since opening. The battery voltage change rate after opening may be directly calculated.
In particular, it is preferable to calculate a cumulative value of the difference between the stored battery voltage at each time point and the battery voltage at a predetermined measurement time.
Moreover, the process of measuring and storing the battery voltage until the predetermined measurement time has elapsed from the opening time is performed, and the battery voltage at each time point obtained during that time and the battery voltage at the time when the predetermined measurement time has elapsed. It is preferable to calculate the cumulative value of the differences.
In this case, it has been confirmed that the accumulated value correlates well with the deterioration state of the secondary battery.

前記累積値には電池温度が影響する。二次電池の劣化状態が同程度であっても、電池温度が相違すると累積値も相違する。この影響を補償するために、累積値を電池温度によって補正するが好ましい。
電池温度によって補正した累積値は二次電池の劣化状態によく相関することが確認されている。
The battery temperature affects the cumulative value. Even if the deterioration state of the secondary battery is about the same, if the battery temperature is different, the accumulated value is also different. In order to compensate for this influence, it is preferable to correct the accumulated value by the battery temperature.
It has been confirmed that the cumulative value corrected by the battery temperature correlates well with the deterioration state of the secondary battery.

充電工程を所定充電時間に亘って実施するとともに、その充電工程中に生じた最大電池電圧を記憶しておく工程と、記憶しておいた最大電池電圧と前記累積値を2次元マップにプロットしたときの位置によって二次電池を劣化度合いによって分類する工程を備えていることが好ましい。累積値を電池温度によって補正した場合には、補正した累積値を用いることが好ましい。
ここで用いる所定充電時間は、二次電池の活性化分極の程度を平準化することができる時間をいう。充電工程中に生じた最大電池電圧と前記累積値を2次元マップにプロットすると、二次電池を劣化度合いによってプロットしたときの位置が変化することが確認されており、プロットしたときの位置から二次電池を劣化度合いによって分類できることが確認されている。
The charging process is performed over a predetermined charging time, and the maximum battery voltage generated during the charging process is stored, and the stored maximum battery voltage and the accumulated value are plotted on a two-dimensional map. It is preferable to include a step of classifying the secondary battery according to the degree of deterioration according to the position of time. When the cumulative value is corrected by the battery temperature, it is preferable to use the corrected cumulative value.
The predetermined charging time used here refers to a time during which the degree of activation polarization of the secondary battery can be leveled. When the maximum battery voltage generated during the charging process and the cumulative value are plotted on a two-dimensional map, it is confirmed that the position when the secondary battery is plotted according to the degree of deterioration changes. It has been confirmed that secondary batteries can be classified according to the degree of deterioration.

充電工程を電池電圧が所定充電電圧に到達するまで実施するとともに、その充電工程中に通電した充電容量を計測して記憶しておく工程と、記憶しておいた充電容量と前記累積値を2次元マップにプロットしたときの位置によって二次電池を劣化度合いによって分類する工程を備えていることが好ましい。累積値を電池温度によって補正した場合には、補正した累積値を用いることが好ましい。
ここで用いる所定充電電圧は、二次電池の活性化分極の程度を平準化することができる電圧をいう。充電に要した充電容量と前記累積値を2次元マップにプロットすると、二次電池を劣化度合いによってプロットしたときの位置が変化することが確認されており、プロットしたときの位置から二次電池を劣化度合いによって分類できることが確認されている。
The charging process is performed until the battery voltage reaches a predetermined charging voltage, and the charging capacity energized during the charging process is measured and stored, and the stored charging capacity and the accumulated value are 2 It is preferable to include a step of classifying the secondary battery according to the degree of deterioration according to the position when plotted on the dimension map. When the cumulative value is corrected by the battery temperature, it is preferable to use the corrected cumulative value.
The predetermined charging voltage used here refers to a voltage that can level the degree of activation polarization of the secondary battery. When the charge capacity required for charging and the accumulated value are plotted on a two-dimensional map, it is confirmed that the position when the secondary battery is plotted according to the degree of deterioration changes. It has been confirmed that it can be classified according to the degree of deterioration.

電池電圧が所定充電電圧に到達するまで充電する最初の充電工程と、その後に一定の充電停止期間を設けた後に、所定再充電時間に亘って再度充電する後続の充電工程に分けて実施してもよい。後続の充電工程を繰り返し実施してもよい。
この場合、最初の充電工程中に通電した充電容量を計測して記憶しておく工程と、記憶しておいた充電容量と前記累積値を2次元マップにプロットしたときの位置によって二次電池を劣化度合いによって分類を備えていることが好ましい。累積値を電池温度によって補正した場合には、補正した累積値を用いることが好ましい。後続の充電工程を繰り返し実施する場合には、最後の充電後に計測して記憶しておいた電池電圧から前記累積値を算出する。
充電に要した充電容量と前記累積値を2次元マップにプロットすると、二次電池を劣化度合いによってプロットしたときの位置が変化することが確認されており、プロットしたときの位置から二次電池を劣化度合いによって分類できることが確認されている。
It is divided into a first charging step for charging until the battery voltage reaches a predetermined charging voltage, and a subsequent charging step for charging again for a predetermined recharging time after a certain charging stop period is provided. Also good. Subsequent charging steps may be repeated.
In this case, the secondary battery is determined according to the step of measuring and storing the charged capacity energized during the first charging process, and the position when the stored charge capacity and the accumulated value are plotted on a two-dimensional map. It is preferable to provide classification according to the degree of deterioration. When the cumulative value is corrected by the battery temperature, it is preferable to use the corrected cumulative value. When the subsequent charging process is repeatedly performed, the cumulative value is calculated from the battery voltage measured and stored after the last charging.
When the charge capacity required for charging and the accumulated value are plotted on a two-dimensional map, it is confirmed that the position when the secondary battery is plotted according to the degree of deterioration changes. It has been confirmed that it can be classified according to the degree of deterioration.

本発明の技術は、車載されている二次電池の劣化状態を推定するのに適しており、そのための推定装置を提供する。この推定装置は、非走行中の車両に接続して用いられ、車載されている二次電池の劣化状態を判別する。この推定装置は、接続後に所定待機時間が経過するのを待つ手段と、所定待機時間の経過後に車載二次電池を一定電流で充電する手段と、充電後の車載二次電池を開放する手段と、開放中の車載二次電池の電池電圧を計測して経過時間に対応付けて記憶しておく手段と、記憶しておいた電池電圧の経過時間に対する変化から劣化指標を算出する手段と、その劣化指標から車載二次電池の劣化状態を推定する手段とを備える。   The technology of the present invention is suitable for estimating the deterioration state of a secondary battery mounted on a vehicle, and provides an estimation device therefor. This estimation device is used by being connected to a vehicle that is not traveling, and determines the deterioration state of a secondary battery mounted on the vehicle. The estimation device includes means for waiting for a predetermined standby time to elapse after connection, means for charging the in-vehicle secondary battery with a constant current after the predetermined standby time has elapsed, and means for opening the in-vehicle secondary battery after charging. Means for measuring the battery voltage of the opened vehicle-mounted secondary battery and storing it in association with the elapsed time; means for calculating a deterioration index from the change of the stored battery voltage with respect to the elapsed time; and Means for estimating a deterioration state of the in-vehicle secondary battery from the deterioration index.

この推定装置は、例えば車庫や点検工場等のように、車両が長時間に亘って駐車している場所に設置され、非走行中の車両に接続して用いられる。この推定装置は、非走行中の車両に接続してから、すなわち車両が停止してから所定待機時間が経過するのを待ってから車載二次電池を一定電流で充電する。待機時間を待つことで車載二次電池の活性化分極の程度が平準化される。この状態から一定電流で充電するために、車載二次電池の活性化分極の程度が確実に平準化される。
この推定装置は、活性化分極の程度が確実に平準化された状態で車載二次電池を開放し、その後の電池電圧の経過時間に対する変化から劣化指標を算出する。こうして得られる劣化指標は車載二次電池の劣化状態によく相関する。この推定装置によると、車載二次電池の劣化状態を正確に推定することができる。
この推定装置は、非走行中の車両に接続して用いられることを常態とするが、車両から取り外された二次電池に接続し、その劣化状態を推定するために利用することもできる。
この推定装置には、請求項1から6のいずれかの方法を実施するようにプログラムしておくことが好ましい。
This estimation device is installed in a place where the vehicle is parked for a long time, such as a garage or an inspection factory, and is used by being connected to a non-traveling vehicle. The estimation device charges the in-vehicle secondary battery with a constant current after connecting to a non-running vehicle, that is, after waiting for a predetermined waiting time after the vehicle stops. By waiting for the waiting time, the degree of activation polarization of the in-vehicle secondary battery is leveled. In order to charge at a constant current from this state, the degree of activation polarization of the in-vehicle secondary battery is surely leveled.
This estimation device opens the in-vehicle secondary battery in a state in which the degree of activation polarization is leveled reliably, and calculates a deterioration index from the subsequent change in battery voltage with respect to elapsed time. The deterioration index obtained in this way correlates well with the deterioration state of the in-vehicle secondary battery. According to this estimation device, it is possible to accurately estimate the deterioration state of the in-vehicle secondary battery.
This estimation device is normally used by being connected to a non-running vehicle, but can also be used to estimate the deterioration state by connecting to a secondary battery removed from the vehicle.
It is preferable that the estimation apparatus is programmed so as to perform any one of the methods according to claims 1 to 6.

下記に詳細に説明する実施例の主要な形態を最初に列記する。
(形態1)二次電池は、車両搭載用二次電池である。
(形態2)二次電池は、ハイブリッド自動車の電動機を駆動する二次電池である。
(形態3)二次電池は、ニッケル水素電池である。
(形態4)推定装置は、二次電池の温度を計測する温度センサと、電圧変化率と比較する閾値を温度センサの検出結果に基づいて修正する手段を備えている。
(形態5)推定装置は、推定装置の運転開始後に所定時間が経過するのを待って充電を開始する。その時間は、電極の活性化分極が解消する時間に調整されている。
(形態6)推定装置は、複数の制御プログラムが記憶された記憶手段が備えられている。複数の制御プログラムが備えられることで、状況に応じて処理方法を変更することができる。
(形態7)推定装置は、最大電池電圧/劣化指標、又は、充電容量/劣化指標の二次元マップにおいて、非劣化電池、劣化電池、及び劣化済み電池に対応するエリアを記憶している手段を備えている。
The main forms of the embodiments described in detail below are listed first.
(Embodiment 1) The secondary battery is a vehicle-mounted secondary battery.
(Mode 2) The secondary battery is a secondary battery that drives an electric motor of a hybrid vehicle.
(Mode 3) The secondary battery is a nickel metal hydride battery.
(Embodiment 4) The estimation apparatus includes a temperature sensor that measures the temperature of the secondary battery, and a unit that corrects a threshold value to be compared with the voltage change rate based on the detection result of the temperature sensor.
(Mode 5) The estimation device starts charging after a predetermined time has elapsed after the operation of the estimation device has started. The time is adjusted to a time when the activation polarization of the electrode is eliminated.
(Mode 6) The estimation apparatus includes a storage unit that stores a plurality of control programs. By providing a plurality of control programs, the processing method can be changed according to the situation.
(Embodiment 7) The estimation device includes means for storing areas corresponding to non-deteriorated batteries, deteriorated batteries, and deteriorated batteries in a two-dimensional map of maximum battery voltage / deterioration index or charge capacity / degradation index. I have.

図1は、ハイブリッド自動車1に搭載された二次電池30と、二次電池30の劣化状態を判別する推定装置10を示している。ハイブリッド自動車1は、エンジン2と、第2駆動源であるモータ3を有している。モータ3は、二次電池30の電力を利用して駆動力を発生する電動機として作動するとともに、回転力を利用して発電して二次電池30を充電する発電器としても作動する発電電動機である。エンジン2の出力とモータ3の出力は、動力分配器4とドライブシャフト5を介して車輪6に伝えられる。
ハイブリッド自動車1が走行しているとき、モータ3は、インバータ7と配線切替手段32を介して、二次電池30と接続されている。
ハイブリッド自動車1が停止し、エンジン2とモータ3の駆動が停止すると、二次電池30と推定装置10は配線切替手段32を介して接続される。配線切替手段32には、ソケットが備えられている。二次電池30にもソケットが備えられている。推定装置10には、先端にプラグが設けられたケーブルが2つ備えられている。推定装置10から伸びる一方のプラグは配線切替手段32側のソケットに差し込まれる。これにより、判別装置10と配線切替手段32が接続する。推定装置10から伸びる他方のプラグは、二次電池30側のソケットに差し込まれる。これにより、二次電池30と推定装置10が接続される。そして、配線切替手段32に内蔵しているスイッチを推定装置10側に切り替えることで、二次電池30と判別装置10が接続される。二次電池30と推定装置10は、ハイブリッド自動車1が車庫に入れられたときや、ハイブリッド自動車1の点検作業の時に接続される。
推定装置10は、定電流電源16を内蔵している。定電流電源16は、後で詳述する推定装置10の制御ユニット20(図2参照)と接続可能であれば良く、推定装置10の中に内蔵されている必要はない。また、ハイブリッド自動車1から二次電池30を取り外し、取り外した二次電池30を推定装置10と接続する構成であってもよい。二次電池30と推定装置10が接続されている状態では、定電流電源16を利用して二次電池30を充電し、充電後の電池電圧の変化から二次電池の劣化状態を判別する。
FIG. 1 shows a secondary battery 30 mounted on the hybrid vehicle 1 and an estimation device 10 that determines a deterioration state of the secondary battery 30. The hybrid vehicle 1 includes an engine 2 and a motor 3 that is a second drive source. The motor 3 is a generator motor that operates as an electric motor that generates driving force using the electric power of the secondary battery 30 and also operates as a generator that generates electric power using the rotational force and charges the secondary battery 30. is there. The output of the engine 2 and the output of the motor 3 are transmitted to the wheels 6 through the power distributor 4 and the drive shaft 5.
When the hybrid vehicle 1 is traveling, the motor 3 is connected to the secondary battery 30 via the inverter 7 and the wiring switching means 32.
When the hybrid vehicle 1 is stopped and the driving of the engine 2 and the motor 3 is stopped, the secondary battery 30 and the estimation device 10 are connected via the wiring switching means 32. The wiring switching means 32 is provided with a socket. The secondary battery 30 is also provided with a socket. The estimation device 10 includes two cables each having a plug at the tip. One plug extending from the estimation device 10 is inserted into the socket on the wiring switching means 32 side. Thereby, the determination apparatus 10 and the wiring switching means 32 are connected. The other plug extending from the estimation device 10 is inserted into a socket on the secondary battery 30 side. Thereby, the secondary battery 30 and the estimation apparatus 10 are connected. And the secondary battery 30 and the discrimination | determination apparatus 10 are connected by switching the switch incorporated in the wiring switching means 32 to the estimation apparatus 10 side. The secondary battery 30 and the estimation device 10 are connected when the hybrid vehicle 1 is put in the garage or when the hybrid vehicle 1 is inspected.
The estimation device 10 has a built-in constant current power supply 16. The constant current power supply 16 need only be connectable to the control unit 20 (see FIG. 2) of the estimation device 10 described in detail later, and need not be built in the estimation device 10. Moreover, the structure which removes the secondary battery 30 from the hybrid vehicle 1, and connects the removed secondary battery 30 with the estimation apparatus 10 may be sufficient. In a state where the secondary battery 30 and the estimation device 10 are connected, the secondary battery 30 is charged using the constant current power supply 16, and the deterioration state of the secondary battery is determined from the change in the battery voltage after charging.

推定装置10の構成を図2に示す。推定装置10は、二次電池30の端子間の電圧を測定する電圧センサ14と、二次電池30の温度を測定する温度センサ12と、二次電池30を充電する定電流電源16と、制御ユニット20から構成されている。   The configuration of the estimation device 10 is shown in FIG. The estimation device 10 includes a voltage sensor 14 that measures a voltage between terminals of the secondary battery 30, a temperature sensor 12 that measures the temperature of the secondary battery 30, a constant current power supply 16 that charges the secondary battery 30, and a control. The unit 20 is configured.

制御ユニット20は、CPU22を中心としたマイクロプロセッサで構成されている。制御ユニット20は、CPU22の他に、制御プログラムが記憶されたROM24と、電圧センサ13や温度センサ12の測定データを一時的に記憶するRAM26と、タイマー28を備えている。これらは、バス23で接続されている。
制御ユニット20は、ROM24に記憶されている制御プログラムに従って定電流電源16を制御し、充電電流を一定に維持した状態で二次電池30を充電する。
推定装置10は、制御ユニット20のROM24に記憶された制御プログラムに基づいた動作指示によって動作する。制御ユニット20は、充電中の電池電圧を電圧センサ14で計測し、電圧センサ14で連続的に計測されている電池電圧を細かな時間間隔でサンプリングしてRAM26に記憶する。同様に、制御ユニット20は、充電中の電池温度を温度センサ12で計測し、温度センサ12で連続的に計測されている電池温度を細かな時間間隔でサンプリングしてRAM26に記憶する。二次電池30の電圧値のデータや、温度センサ12からの温度データが入力される。入力されたデータは、RAM26に記憶される。
The control unit 20 is composed of a microprocessor centered on the CPU 22. In addition to the CPU 22, the control unit 20 includes a ROM 24 that stores a control program, a RAM 26 that temporarily stores measurement data of the voltage sensor 13 and the temperature sensor 12, and a timer 28. These are connected by a bus 23.
The control unit 20 controls the constant current power supply 16 according to the control program stored in the ROM 24, and charges the secondary battery 30 in a state where the charging current is kept constant.
The estimation device 10 operates according to an operation instruction based on a control program stored in the ROM 24 of the control unit 20. The control unit 20 measures the battery voltage being charged by the voltage sensor 14, samples the battery voltage continuously measured by the voltage sensor 14 at fine time intervals, and stores the sampled voltage in the RAM 26. Similarly, the control unit 20 measures the battery temperature during charging by the temperature sensor 12, samples the battery temperature continuously measured by the temperature sensor 12 at fine time intervals, and stores the sampled temperature in the RAM 26. Data on the voltage value of the secondary battery 30 and temperature data from the temperature sensor 12 are input. The input data is stored in the RAM 26.

ROM24に記憶される制御プログラムは、1つに限定されない。たとえば、複数の制御プログラムを記憶して、状況に応じてプログラムを変更するようにしてもよい。制御ユニット20は、ROM24に記憶されている各処理工程の時間をカウントするタイマー28も備える。制御ユニット20では、CPU22でRAM26に記憶された電圧値や温度のデータから二次電池30の劣化状態を推定する演算が行われる。劣化状態を示す指標は、図示しない表示装置に出力される。
本実施例の推定装置10は、ROM24に記憶された制御プログラムによって二次電池の劣化状態を推定する方法が変更できる。以下に、推定装置10を用いて実現可能ないくつかの推定方法を示す。
The control program stored in the ROM 24 is not limited to one. For example, a plurality of control programs may be stored, and the programs may be changed according to the situation. The control unit 20 also includes a timer 28 that counts the time of each processing step stored in the ROM 24. In the control unit 20, the CPU 22 performs an operation for estimating the deterioration state of the secondary battery 30 from the voltage value and temperature data stored in the RAM 26. The indicator indicating the deterioration state is output to a display device (not shown).
The estimation apparatus 10 of the present embodiment can change the method for estimating the deterioration state of the secondary battery by the control program stored in the ROM 24. Hereinafter, several estimation methods that can be realized using the estimation device 10 will be described.

<方法1>
図3は、推定装置10が実行する処理内容を示しているフローチャートである。図3を参照して、判別手順を説明する。
ハイブリッド自動車1のエンジン2とモータ3が停止すると、配線切替手段32の切り替えられ、二次電池30が推定装置10に接続される。次に、二次電池30のプラス端子とマイナス端子の間が所定待機時間開放され、充電も放電もしていない状態に維持される(S1)。二次電池30を充電も放電もしていない開放状態に一定時間維持すると、電極の活性化分極が消失する。ステップ1では、電極の活性化分極が消失する時間(1時間〜6時間)、二次電池30を開放状態に維持する。これに代えて、二次電池30を充電も放電もしていない状態に維持しながら、電池電圧を計測し、電池電圧の時間に対する変化率を求め、その変化率が一定値以下になるまでの時間を所定待機時間としてもよい。電極の活性化分極が消失すると、前記変化率はゼロ近傍に低下する。
<Method 1>
FIG. 3 is a flowchart showing the processing contents executed by the estimation apparatus 10. The determination procedure will be described with reference to FIG.
When the engine 2 and the motor 3 of the hybrid vehicle 1 are stopped, the wiring switching means 32 is switched, and the secondary battery 30 is connected to the estimation device 10. Next, a space between the positive terminal and the negative terminal of the secondary battery 30 is opened for a predetermined waiting time, and is maintained in a state in which neither charging nor discharging is performed (S1). If the secondary battery 30 is kept open for a certain period of time without being charged or discharged, the activated polarization of the electrode disappears. In step 1, the secondary battery 30 is kept open for a time (1 to 6 hours) when the activation polarization of the electrode disappears. Instead, the battery voltage is measured while maintaining the secondary battery 30 in a state of neither charging nor discharging, the rate of change of the battery voltage with respect to time is obtained, and the time until the rate of change becomes a certain value or less. May be a predetermined waiting time. When the activation polarization of the electrode disappears, the rate of change decreases to near zero.

二次電池30を開放する処理が終了した後、CPU22は、定電流電源16を制御し、二次電池30に対する充電処理を開始する(S2)。二次電池30への充電処理は、一定電流(例えば1A)で行われる。二次電池30への充電処理は、所定充電時間行われる(S3)。充電処理時間の計測は、制御ユニット20のタイマー28によって行われる。ステップS3でイエスとなると、二次電池30を開放する(S4)。
二次電池30を開放した後、CPU22は、電圧センサ14で連続的に計測されている電池電圧を細やかな時間間隔でサンプリングしてRAM26に記憶する。同様に、温度センサ12で連続的に計測されている電池温度を細やかな時間間隔でサンプリングしてRAM26に記憶する(S5)。サンプリングは、所定計測時間行われる(S6)。ステップ6でイエスとなると、記憶データから劣化状態を推定する(S7)。
After the process for opening the secondary battery 30 is completed, the CPU 22 controls the constant current power supply 16 and starts the charging process for the secondary battery 30 (S2). The charging process for the secondary battery 30 is performed at a constant current (for example, 1 A). The charging process to the secondary battery 30 is performed for a predetermined charging time (S3). The charging process time is measured by the timer 28 of the control unit 20. If the answer is yes in step S3, the secondary battery 30 is opened (S4).
After the secondary battery 30 is opened, the CPU 22 samples the battery voltage continuously measured by the voltage sensor 14 at fine time intervals and stores it in the RAM 26. Similarly, the battery temperature continuously measured by the temperature sensor 12 is sampled at fine time intervals and stored in the RAM 26 (S5). Sampling is performed for a predetermined measurement time (S6). If yes in step 6, the deterioration state is estimated from the stored data (S7).

RAM26に電池電圧をサンプリングして記憶するステップS6の所定計測時間は、充電処理を停止してから二次電池30の電解質が自然対流を開始するまでの間に設定するとよい。電解質の自然対流が開始すると、二次電池内で濃度分極の影響が強まる。従って、二次電池30の分極電圧が、変動する。濃度分極による影響を受けると、劣化の状態を示す分極電圧だけによる変化ではなくなり、好ましくない。二次電池30としてニッケル水素電池を用いた場合、電解質は、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムの水溶液である。ニッケル水素電池の場合、電解質の自然対流は、およそ1分で始まる。したがって、所定計測時間は、1分以内に設定するとよい。なお、電解質の自然対流が生じ始める時間は、電解質の種類、塩濃度、粘度等の性状によって異なる。所定計測時間は、二次電池の種類やその二次電池に含まれる電解質によって適宜設定するとよい。
所定計測時間が経過したとき、CPU22は、RAM26に記憶された電池電圧のデータと温度のデータから、二次電池30の劣化指標Pを算出する(S7)。
The predetermined measurement time in step S6 for sampling and storing the battery voltage in the RAM 26 may be set between the time when the charging process is stopped and the time when the electrolyte of the secondary battery 30 starts natural convection. When the natural convection of the electrolyte starts, the influence of concentration polarization becomes stronger in the secondary battery. Therefore, the polarization voltage of the secondary battery 30 varies. When affected by concentration polarization, it is not preferable because it is not a change due to only the polarization voltage indicating the state of deterioration. When a nickel metal hydride battery is used as the secondary battery 30, the electrolyte is an aqueous solution of sodium hydroxide or potassium hydroxide. For nickel metal hydride batteries, the natural convection of the electrolyte begins in approximately 1 minute. Therefore, the predetermined measurement time may be set within 1 minute. The time at which the natural convection of the electrolyte begins to occur varies depending on properties such as the type of electrolyte, salt concentration, and viscosity. The predetermined measurement time may be appropriately set depending on the type of the secondary battery and the electrolyte contained in the secondary battery.
When the predetermined measurement time has elapsed, the CPU 22 calculates the deterioration index P of the secondary battery 30 from the battery voltage data and the temperature data stored in the RAM 26 (S7).

ステップS7で算出される二次電池30の劣化指標Pについて、図4のグラフを参照して説明する。図4は、二次電池30の電池電圧の経時変化を示している。図4のグラフ中、横軸は開放時間を示し、縦軸は電池電圧の値を示している。二次電池30の劣化状態の指標は、RAM26に記憶された電池電圧のデータと温度データから式1に従って算出される。
The deterioration index P of the secondary battery 30 calculated in step S7 will be described with reference to the graph of FIG. FIG. 4 shows the change over time of the battery voltage of the secondary battery 30. In the graph of FIG. 4, the horizontal axis indicates the open time, and the vertical axis indicates the value of the battery voltage. The indicator of the deterioration state of the secondary battery 30 is calculated according to Equation 1 from the battery voltage data and the temperature data stored in the RAM 26.

Figure 2007178333
Figure 2007178333

上記式1において、V(t)はRAM26に記憶されている電池電圧である。tは、サンプリングした時間(秒)を示し、V(t)は、サンプリングした時間における電池電圧を示す。上記式1では、データのサンプリング間隔を1秒とし、所定計測時間を1分(60秒)としている。式1により算出される劣化指標Pは、図4の色つき表示部分の面積を示している。劣化指標Pは、1分間にわたって1秒間隔で計測した電池電圧の変化の累積値から算出する。電池電圧は、二次電池30の温度によって変化するため、電池電圧と同時に記録されている二次電池30の温度に応じて補正することが好ましい。充電中の最大電池電圧と劣化指標Pを二次元マップにプロットする。そして、そのプロット位置が二次元マップのどのエリアに位置するかで二次電池30の劣化状態を判別する。
In the above formula 1, V (t) is a battery voltage stored in the RAM 26. t represents the sampled time (seconds), and V (t) represents the battery voltage at the sampled time. In Equation 1, the data sampling interval is 1 second, and the predetermined measurement time is 1 minute (60 seconds). The deterioration index P calculated by Equation 1 indicates the area of the colored display portion in FIG. The deterioration index P is calculated from the cumulative value of the change in battery voltage measured at 1 second intervals over 1 minute. Since the battery voltage varies depending on the temperature of the secondary battery 30, it is preferable to correct the battery voltage according to the temperature of the secondary battery 30 recorded simultaneously with the battery voltage. The maximum battery voltage during charging and the degradation index P are plotted on a two-dimensional map. Then, the deterioration state of the secondary battery 30 is determined according to which area of the two-dimensional map the plot position is located.

<試験1>
上記方法を適用した推定装置10を用いて、ハイブリッド自動車1に搭載される二次電池30の劣化状態を調べた。本試験では、所定時間充電したときの最大電池電圧と充電指標Pの二次元マップを実際に作成した。試験サンプルとして、未使用のニッケル水素電池(即ち、劣化していない状態のニッケル水素電池。以下「未使用電池」という。)4サンプルと満充電容量が未使用品よりも7%以上低下しているニッケル水素電池(即ち、劣化が進行しているニッケル水素電池。以下「劣化電池」という)を5サンプル用意して行った。各サンプル電池は、6つのニッケル水素電池を直列接続した状態の組電池である。なお、本試験で用いた劣化電池の内部抵抗は、未使用電池の内部抵抗と同等のものを用意した。図5は、試験開始時のSOC(state of charge:充電容量)が、40%、50%、60%、70%、80%であるニッケル水素電池の結果を示している。本試験は、25℃の恒温雰囲気下で実施した。
<Test 1>
The deterioration state of the secondary battery 30 mounted on the hybrid vehicle 1 was examined using the estimation device 10 to which the above method was applied. In this test, a two-dimensional map of the maximum battery voltage and the charging index P when charging for a predetermined time was actually created. As a test sample, an unused nickel-metal hydride battery (that is, a nickel-metal hydride battery in an undegraded state; hereinafter referred to as “unused battery”) and a full charge capacity are reduced by 7% or more than an unused product. 5 samples of nickel-metal hydride batteries (that is, nickel-metal hydride batteries in which deterioration has progressed, hereinafter referred to as “deteriorated batteries”) were prepared. Each sample battery is an assembled battery in which six nickel metal hydride batteries are connected in series. The internal resistance of the deteriorated battery used in this test was prepared to be equivalent to the internal resistance of the unused battery. FIG. 5 shows the results of a nickel-metal hydride battery having SOC (state of charge: charge capacity) at the start of the test of 40%, 50%, 60%, 70%, and 80%. This test was conducted in a constant temperature atmosphere at 25 ° C.

試験手順を簡単に説明する。
まず、各サンプル二次電池を開放状態で1時間放置した。ついで、1Aの定電流充電を10分間行った。充電停止後、二次電池を開放し、1秒毎の開回路電圧のデータを1秒間隔で1分間にわたってサンプリングした。その後、上記式1に基づいて電圧指標Pを算出した。各サンプル二次電池の試験結果の二次元マップを図5に示す。図5の二次元マップは、横軸が充電中の最大電圧値を示しており、縦軸が電圧指標Pを示している。図5中、白抜き表示で記しているものが未使用電池であり、塗りつぶし表示で記しているものが劣化電池である。
図5に示すように、二次電池の劣化状態は、二次元マップ中の直線h1(実線)によって明確に区別されることがわかった。このような現象を利用し、二次元マップに所定の閾値を設定し、二次電池の劣化状態を判別することができる。例えば、二次元マップにおいて劣化指標Pのプロット位置が直線h1(実線)よりも小さいエリアの時、二次電池の状態を「良好」、劣化指標Pのプロット位置が直線h1〜直線h2(破線)のエリアにある時の二次電池の状態を「容量低下」、劣化指標Pのプロット位置が直線h2よりも大きいエリアときを「要交換」などと分けて、劣化状態を判別してもよい。「閾値直線」は、温度条件や二次電池の満充電容量に係るデータベースを作成しそのデータベースに基づいて、設定することができる。所定の劣化状態の二次電池を測定し、その結果を閾値直線h1、h2として記憶しておくと、二次電池の劣化状態を分類することができる。
上記試験結果より、方法を採用した推定装置によれば、二次電池の劣化状態は明確に推定できることがわかる。本方法は、比較的短時間で劣化状態を判別することができる。
Briefly explain the test procedure.
First, each sample secondary battery was left open for 1 hour. Next, constant current charging at 1 A was performed for 10 minutes. After the charging was stopped, the secondary battery was opened, and the data of the open circuit voltage every 1 second was sampled at 1 second intervals for 1 minute. Thereafter, the voltage index P was calculated based on the above formula 1. A two-dimensional map of the test results of each sample secondary battery is shown in FIG. In the two-dimensional map of FIG. 5, the horizontal axis indicates the maximum voltage value during charging, and the vertical axis indicates the voltage index P. In FIG. 5, those indicated by white display are unused batteries, and those indicated by solid display are deteriorated batteries.
As shown in FIG. 5, it was found that the deterioration state of the secondary battery is clearly distinguished by a straight line h1 (solid line) in the two-dimensional map. By utilizing such a phenomenon, it is possible to set a predetermined threshold in the two-dimensional map and determine the deterioration state of the secondary battery. For example, in the two-dimensional map, when the plot position of the degradation index P is smaller than the straight line h1 (solid line), the state of the secondary battery is “good”, and the plot position of the degradation index P is the straight line h1 to the straight line h2 (broken line). The deterioration state may be determined by dividing the state of the secondary battery when the area is in the area of “2” into “capacity reduction” and the area where the plot position of the deterioration index P is larger than the straight line h2 as “replacement required”. The “threshold straight line” can be set based on a database created for the temperature condition and the full charge capacity of the secondary battery. By measuring secondary batteries in a predetermined deterioration state and storing the results as threshold straight lines h1 and h2, the deterioration state of the secondary batteries can be classified.
From the test results, it can be seen that the degradation state of the secondary battery can be clearly estimated according to the estimation device employing the method. This method can determine the deterioration state in a relatively short time.

<方法2>
図6は、推定装置10が実行する処理内容を示しているフローチャートである。図6を参照して、判別手順を説明する。上記処理1と重複する説明については省略する。
ハイブリッド自動車1のエンジン2とモータ3が停止すると、二次電池30は配線切替手段32の切替により推定装置10と接続する。次に、二次電池30のプラス端子とマイナス端子の間が充電も放電もしていない状態で所定待機時間維持される(S11)。
<Method 2>
FIG. 6 is a flowchart showing the processing contents executed by the estimation apparatus 10. The determination procedure will be described with reference to FIG. The description overlapping with the process 1 will be omitted.
When the engine 2 and the motor 3 of the hybrid vehicle 1 are stopped, the secondary battery 30 is connected to the estimation device 10 by switching the wiring switching means 32. Next, a predetermined standby time is maintained in a state where neither charging nor discharging is performed between the plus terminal and the minus terminal of the secondary battery 30 (S11).

所定待機時間が経過した後、CPU22は、定電流電源16を制御し、二次電池30に対する充電処理を開始する(S12)。二次電池30への充電処理は、一定電流(例えば1A)で行われる。二次電池30への充電処理は、二次電池30の電池電圧が所定充電電圧値に達するまでおこなわれる(S13)。ステップS13でイエスとなると、二次電池30を開放する。   After the predetermined standby time has elapsed, the CPU 22 controls the constant current power supply 16 and starts a charging process for the secondary battery 30 (S12). The charging process for the secondary battery 30 is performed at a constant current (for example, 1 A). The charging process to the secondary battery 30 is performed until the battery voltage of the secondary battery 30 reaches a predetermined charging voltage value (S13). If the answer is yes in step S13, the secondary battery 30 is opened.

充電停止時の「所定充電電圧値」の設定について図7のグラフを参照して説明する。図7は、同等の劣化状態で異なるSOCのニッケル水素電池を1Aの定電流充電し、その充電時間に対する電圧値の関係を示している。ニッケル水素電池の充電開始SOCは、40%,50%,60%,70%,80%に設定している。グラフに示されているニッケル水素電池は、内部抵抗が略等しい。図7のグラフから明らかなように、二次電池の分極による充電電力の消費が完了すれば、充電時間に対する電圧値は、直線的に変化する。分極による影響が取り除かれれば、充電時間に対する電圧値の変化は同一の挙動を示す。即ち、充電時間に対する電圧値の変化が一定になれば、二次電池内の分極状態が一定になる。   The setting of the “predetermined charging voltage value” when charging is stopped will be described with reference to the graph of FIG. FIG. 7 shows the relationship of the voltage value with respect to the charging time when the nickel hydride batteries of different SOCs in the same deterioration state are charged with a constant current of 1A. The charge start SOC of the nickel metal hydride battery is set to 40%, 50%, 60%, 70%, and 80%. The nickel metal hydride batteries shown in the graph have substantially the same internal resistance. As is apparent from the graph of FIG. 7, when the consumption of the charging power due to the polarization of the secondary battery is completed, the voltage value with respect to the charging time changes linearly. If the influence by polarization is removed, the change of the voltage value with respect to the charging time shows the same behavior. That is, if the change in the voltage value with respect to the charging time becomes constant, the polarization state in the secondary battery becomes constant.

この現象について、図8を参照して詳しく説明する。図8は、ニッケル水素電池に1Aで定電流充電したときの電池電圧(V)の変化を示すグラフである。図8のグラフにおいて、縦軸は電池電圧(V)を示し、横軸はSOCを示す。二次電池の充電開始時のSOCは40%である。二次電池の電池電圧(V)は、二次電池のSOCに依存する起電圧(Vsoc)と、充電電流(I)と二次電池の内部抵抗(R)の積(IR)と、二次電池内の分極に係る分極電圧(Vp)の和算値である。ニッケル水素電池の場合、SOCが40〜80%における内部抵抗値(R)は、略一定である。充電電流(I)が定電流であれば、SOCが40〜80%における(IR)は略一定である。   This phenomenon will be described in detail with reference to FIG. FIG. 8 is a graph showing a change in battery voltage (V) when a nickel hydride battery is charged with a constant current at 1A. In the graph of FIG. 8, the vertical axis represents the battery voltage (V), and the horizontal axis represents the SOC. The SOC at the start of charging of the secondary battery is 40%. The battery voltage (V) of the secondary battery includes the electromotive voltage (Vsoc) depending on the SOC of the secondary battery, the product (IR) of the charging current (I) and the internal resistance (R) of the secondary battery, and the secondary battery. It is the sum of polarization voltage (Vp) related to polarization in the battery. In the case of a nickel metal hydride battery, the internal resistance value (R) when the SOC is 40 to 80% is substantially constant. If the charging current (I) is a constant current, the (IR) at an SOC of 40 to 80% is substantially constant.

図8のグラフ中、Aで示されている部分は、充電開始時の電池電圧を示している。充電開始時には、分極にかかる充電電流の消費がない。充電開始時には、分極電圧Vpの影響は生じていない。従って、電池電圧Vは、VsocとIRの和算値である。
図8のグラフ中、Bで示されている部分は、充電初期の電圧変化を示している。充電初期は、分極電圧(Vp)が徐々に増加する。充電初期には、電池電圧Vは曲線的に増加する。
図8のグラフにおいてCで示される部分は、分極電圧Vpが飽和している期間の電圧変化を示している。初期充電に係る分極電圧Vpが飽和すれば、SOCに対する電池電圧(V)は、二次電池のSOCに依存する起電圧(Vsoc)に応じて決定することになる。分極電圧(Vp)が飽和すれば、充電開始時のSOCが異なる場合でも、SOCに対する電池電圧Vの変化は同一の軌道をたどる。
In the graph of FIG. 8, the portion indicated by A indicates the battery voltage at the start of charging. At the start of charging, there is no consumption of charging current for polarization. At the start of charging, the influence of the polarization voltage Vp does not occur. Therefore, the battery voltage V is the sum of Vsoc and IR.
In the graph of FIG. 8, a portion indicated by B indicates a voltage change at the initial stage of charging. In the initial stage of charging, the polarization voltage (Vp) gradually increases. At the beginning of charging, the battery voltage V increases in a curve.
A portion indicated by C in the graph of FIG. 8 indicates a voltage change during a period in which the polarization voltage Vp is saturated. When the polarization voltage Vp related to the initial charging is saturated, the battery voltage (V) with respect to the SOC is determined according to the electromotive voltage (Vsoc) depending on the SOC of the secondary battery. If the polarization voltage (Vp) is saturated, the change in the battery voltage V with respect to the SOC follows the same trajectory even when the SOC at the start of charging is different.

二次電池30の充電処理は、所定充電電圧に到達するまで行われる。所定充電電圧は、その二次電池が通常使用されるSOCの範囲の上限から過充電現象が開始するSOCまでの間の電圧値に設定されるとよい。例えば、ニッケル水素電池の場合、通常使用時のSOCの範囲は40〜80%である。また、ニッケル水素電池の場合、過充電現象が生じるSOCは95%以上である。従って、ニッケル水素電池の場合、所定電圧は、SOCが80〜95%の間の電圧値に設定するとよい。例えば、6つのニッケル水素電池を直列接続した組電池の状態で1Aの定電流充電を行う場合、所定充電電圧は、SOCが80%に相当の電圧値である8.371Vとすることができる。   The charging process of the secondary battery 30 is performed until a predetermined charging voltage is reached. The predetermined charging voltage may be set to a voltage value between the upper limit of the SOC range in which the secondary battery is normally used and the SOC at which the overcharge phenomenon starts. For example, in the case of a nickel metal hydride battery, the SOC range during normal use is 40 to 80%. In the case of a nickel metal hydride battery, the SOC at which an overcharge phenomenon occurs is 95% or more. Therefore, in the case of a nickel metal hydride battery, the predetermined voltage may be set to a voltage value between 80% and 95% SOC. For example, when 1 A constant current charging is performed in the state of an assembled battery in which six nickel metal hydride batteries are connected in series, the predetermined charging voltage can be 8.371 V, which is a voltage value equivalent to SOC of 80%.

所定の電圧値に到達した後、二次電池30を開放する。二次電池30を開放した後、CPU24は、タイマー28対して開放時間の計測と、電圧センサ14に対して開回路電圧の測定と、温度センサ12に対して二次電池30の温度の測定を指示する(S14)。次いで、RAM26に対して開回路電圧と温度の記録を指示する(S15)。RAM26の所定計測時間は、充電処理を停止してから二次電池30の電解質が自然対流を開始するまでの間に設定されると好ましい。
所定計測時間が経過したとき(S16でイエス判定のとき)、CPU22は、RAM26に記憶された開回路電圧と開放時間のデータから、開回路電圧の差の累積値を求める。累積値は、方法1で示した式1と同様の算出方法で実施すればよい。開回路電圧の差の累積値に、温度データに基づく補正を行い、二次電池30の劣化状態の劣化指標Pを算出する(S17)。充電容量と劣化指標Pを二次元マップにプロットする。そして、そのプロット位置が二次元マップのどのエリアに位置するかで二次電池30の劣化状態を判別する。
After reaching a predetermined voltage value, the secondary battery 30 is opened. After opening the secondary battery 30, the CPU 24 measures the open time for the timer 28, measures the open circuit voltage for the voltage sensor 14, and measures the temperature of the secondary battery 30 for the temperature sensor 12. Instruct (S14). Next, the RAM 26 is instructed to record the open circuit voltage and temperature (S15). The predetermined measurement time of the RAM 26 is preferably set between the time when the charging process is stopped and the time when the electrolyte of the secondary battery 30 starts natural convection.
When the predetermined measurement time has elapsed (when YES in S16), the CPU 22 obtains an accumulated value of the difference between the open circuit voltages from the open circuit voltage and the open time data stored in the RAM 26. The cumulative value may be calculated by the same calculation method as that of Equation 1 shown in Method 1. The accumulated value of the difference between the open circuit voltages is corrected based on the temperature data, and the deterioration index P of the deterioration state of the secondary battery 30 is calculated (S17). The charge capacity and the deterioration index P are plotted on a two-dimensional map. Then, the deterioration state of the secondary battery 30 is determined according to which area of the two-dimensional map the plot position is located.

<試験2>
上記方法2を適用した推定装置10を用いて、ハイブリッド自動車に搭載される二次電池の劣化状態を調べた。本試験では、所定充電電圧(8.371V)になるまでに要した充電容量と充電指標Pの二次元マップを実際に作成した。試験サンプルとして、方法1の試験1と同様にニッケル水素電池を用いた。試験は、未使用電池を4サンプルと充電容量が未使用品よりも7%以上低下している劣化電池を5サンプル用意して行った。各サンプル電池は、6つのニッケル水素電池を直列接続した状態の組電池である。なお、本試験で用いた劣化電池は、内部抵抗が未使用電池の内部抵抗と同等のものを用意した。各サンプルは、試験開始時のSOCが40%、50%、60%、70%、80%に設定して実施した。本試験は、25℃の恒温雰囲気下で実施した。
<Test 2>
Using the estimation device 10 to which the above method 2 was applied, the deterioration state of the secondary battery mounted on the hybrid vehicle was examined. In this test, a two-dimensional map of the charging capacity and the charging index P required to reach a predetermined charging voltage (8.371 V) was actually created. As a test sample, a nickel metal hydride battery was used as in Test 1 of Method 1. The test was carried out by preparing 4 samples of unused batteries and 5 samples of deteriorated batteries whose charging capacity was 7% or more lower than that of unused products. Each sample battery is an assembled battery in which six nickel metal hydride batteries are connected in series. In addition, the deterioration battery used by this test prepared the internal resistance equivalent to the internal resistance of an unused battery. Each sample was carried out by setting the SOC at the start of the test to 40%, 50%, 60%, 70%, and 80%. This test was conducted in a constant temperature atmosphere at 25 ° C.

試験手順を簡単に説明する。
まず、6セルのニッケル水素電池を直列接続した状態の各サンプル二次電池を開放状態で1時間待機した。ついで、サンプル二次電池を1Aの定電流充電を行った。定電流充電は、充電電圧が8.371V(直列接続状態の6セルのニッケル水素電池がSOC80%のときの電圧値)に到達するまで行った。充電停止後、二次電池を開放し、1秒毎の電池電圧のデータを1分間にわたって収集した。その後、上記式1に基づいて劣化指標Pを算出した。各サンプル二次電池の試験結果を図9のグラフに示す。図9は、その推定結果を示すグラフである。図9中、白抜き表示で記しているものが未使用電池であり、塗りつぶし表示で記しているものが劣化電池である。図9のグラフは、横軸が充電容量を示しており、縦軸が劣化指標Pを示している。
Briefly explain the test procedure.
First, each sample secondary battery in a state where 6-cell nickel-metal hydride batteries were connected in series was waited for 1 hour in an open state. Next, the sample secondary battery was charged with a constant current of 1A. The constant current charging was performed until the charging voltage reached 8.371 V (voltage value when the 6-cell nickel-metal hydride battery in series connection was SOC 80%). After the charging was stopped, the secondary battery was opened, and battery voltage data every second was collected for 1 minute. Thereafter, the deterioration index P was calculated based on the above formula 1. The test result of each sample secondary battery is shown in the graph of FIG. FIG. 9 is a graph showing the estimation result. In FIG. 9, those indicated by white display are unused batteries, and those indicated by solid display are degraded batteries. In the graph of FIG. 9, the horizontal axis indicates the charging capacity, and the vertical axis indicates the deterioration index P.

図9に示すように、二次電池の劣化状態は、直線l1(実線)によって区別できることがわかった。このような現象を利用し、充電容量と劣化指標Pの二次元マップに所定の閾値直線を設定することができる。例えば、二次元マップにおいて、劣化指標Pのプロット位置が直線l1(実線)よりも小さいエリアの時の二次電池の状態を「良好」、劣化指標Pのプロット位置が直線l1〜直線l2(破線)のエリアにある時の二次電池の状態を「容量低下」、劣化指標Pが直線l2よりもエリアの時を「要交換」などと分けて、二次電池の劣化状態を判別してもよい。「閾値直線」は、温度条件や二次電池の満充電容量に係るデータベースを作成しそのデータベースに基づいて、設定することができる。
本方法は、劣化状態の判別を開始するときの二次電池のSOCが比較的低い(例えば、40〜60%)場合に有効である。判別を開始するときの二次電池のSOCが高い(例えば70%以上)場合には、判別前に放電処理を行ってSOCを下げてから実施するとよい。
As shown in FIG. 9, it was found that the deterioration state of the secondary battery can be distinguished by the straight line 11 (solid line). Using such a phenomenon, a predetermined threshold line can be set in the two-dimensional map of the charging capacity and the deterioration index P. For example, in the two-dimensional map, the state of the secondary battery when the plot position of the degradation index P is smaller than the straight line 11 (solid line) is “good”, and the plot position of the degradation index P is the straight line 11 to the straight line 12 (broken line). The secondary battery state when the battery is in the area of () is divided into “reduced capacity”, and when the deterioration index P is in the area from the straight line l2, “replacement is required”. Good. The “threshold straight line” can be set based on a database created for the temperature condition and the full charge capacity of the secondary battery.
This method is effective when the SOC of the secondary battery when starting the determination of the deterioration state is relatively low (for example, 40 to 60%). When the SOC of the secondary battery when starting the discrimination is high (for example, 70% or more), it is preferable to carry out the discharge process before the discrimination and lower the SOC.

<方法3>
図10は、推定装置10が実行する処理内容を示しているフローチャートである。図10を参照して、推定方法を説明する。上記処理1、2と重複する説明については省略する。
ハイブリッド自動車1のエンジン2とモータ3が停止すると、配線切替手段32の二次電池30は、配線切替手段32の切り替えにより10と接続する。次に、二次電池30のプラス端子とマイナス端子の間が所定待機時間開放し、充電も放電もしていない開放状態に維持する(S101)。
<Method 3>
FIG. 10 is a flowchart showing the processing content executed by the estimation apparatus 10. The estimation method will be described with reference to FIG. The description overlapping with the processes 1 and 2 will be omitted.
When the engine 2 and the motor 3 of the hybrid vehicle 1 are stopped, the secondary battery 30 of the wiring switching unit 32 is connected to 10 by switching the wiring switching unit 32. Next, the space between the positive terminal and the negative terminal of the secondary battery 30 is opened for a predetermined standby time, and is maintained in an open state in which neither charging nor discharging is performed (S101).

二次電池30を所定待機時間開放した後、CPU22は、定電流電源16を制御し、二次電池30に対する定電流充電処理を開始する(S102)。二次電池30への定電流充電は、一定電流(例えば1A)で行われる。二次電池30への定電流充電は、二次電池10の電池電圧が所定充電電圧値に達するまでおこなう。
「所定充電電圧値」の設定については、上記方法2と同様である。上記所定の電圧値に到達した後、二次電池30を開放する。二次電池30を開放した後、CPU22は、タイマー28対して開放時間の計測を指示し、開放状態で所定時間放置する。
After releasing the secondary battery 30 for a predetermined standby time, the CPU 22 controls the constant current power supply 16 and starts a constant current charging process for the secondary battery 30 (S102). The constant current charging to the secondary battery 30 is performed at a constant current (for example, 1 A). The constant current charging to the secondary battery 30 is performed until the battery voltage of the secondary battery 10 reaches a predetermined charging voltage value.
The setting of the “predetermined charging voltage value” is the same as the method 2 described above. After reaching the predetermined voltage value, the secondary battery 30 is opened. After the secondary battery 30 is opened, the CPU 22 instructs the timer 28 to measure the opening time, and is left in the opened state for a predetermined time.

二次電池は、充電処理を行った後に開放状態で放置する時間を設けると、二次電池の活性化分極と濃度分極の影響をより軽減することができる。図11のグラフを参照して、定電流充電と開放処理を繰り返すことの効果を説明する。図11は、ニッケル水素電池の劣化状態について充電と開放を繰り返した場合の電池電圧変化を示すグラフである。図11のグラフは、横軸を充電時間とし、縦軸を電圧値としている。図11のグラフ中、劣化電池の電圧変化は破線で示しており、未使用電池の電圧変化は実線で示している。図中、t1は8.371V(6セルのニッケル水素電池を直列接続した状態で1Aの定電流充電したときのSOCが80%相当の電池電圧値)までの第1の定電流充電期間であり、t2は開放状態で休止している休止期間(ここでは1時間)であり、t3は第2の再充電期間(ここでは10秒)であり、t4は所定計測期間を示す。   If the secondary battery is allowed to stand in an open state after being charged, the effects of activation polarization and concentration polarization of the secondary battery can be further reduced. With reference to the graph of FIG. 11, the effect of repeating constant current charge and an open process is demonstrated. FIG. 11 is a graph showing changes in battery voltage when charging and opening are repeated for a deteriorated state of the nickel metal hydride battery. In the graph of FIG. 11, the horizontal axis represents the charging time, and the vertical axis represents the voltage value. In the graph of FIG. 11, the voltage change of the deteriorated battery is indicated by a broken line, and the voltage change of the unused battery is indicated by a solid line. In the figure, t1 is a first constant current charging period up to 8.371 V (battery voltage value corresponding to SOC of 80% when charging with 1 A constant current in a state where 6 nickel-metal hydride batteries are connected in series). , T2 is a rest period (here 1 hour) resting in an open state, t3 is a second recharge period (here 10 seconds), and t4 is a predetermined measurement period.

図11中のt1期間では、1Aの定電流充電で8.371Vまで未使用電池と劣化電池を充電する。その後、開放状態で所定休止時間(t2)維持することで分極電圧の解消が生じ、電池電圧が減少する。この作業を行うことで、二次電池の活性化分極と濃度分極が占める分極電圧の電圧値が定まる。再び定電流充電を所定再充電時間(t3)行うと、未使用電池と劣化電池の間にV1で示す電圧差が生じる。この電圧差V1は、二次電池の劣化による分極が反映される。二次電池の劣化が反映された電圧値の変化から推定される二次電池の劣化状態は、信頼性が高い。   In the t1 period in FIG. 11, the unused battery and the deteriorated battery are charged up to 8.371V by constant current charging of 1A. Thereafter, by maintaining the predetermined rest time (t2) in the open state, the polarization voltage is eliminated, and the battery voltage decreases. By performing this operation, the voltage value of the polarization voltage occupied by the activation polarization and the concentration polarization of the secondary battery is determined. When constant current charging is performed again for a predetermined recharging time (t3), a voltage difference indicated by V1 is generated between the unused battery and the deteriorated battery. This voltage difference V1 reflects polarization due to deterioration of the secondary battery. The deterioration state of the secondary battery estimated from the change in the voltage value reflecting the deterioration of the secondary battery is highly reliable.

所定時間放置した後、再定電流充電を開始する(S106)。二次電池30への充電処理は、所定再充電時間おこなわれる(S107)。充電再充電時間の計測は、制御ユニット20のタイマー28によって行われる。所定再充電時間の充電処理が終了した後、二次電池30を開放する。次いで、RAM26に対して開回路電圧と所定計測時間と温度の記録を指示する(S108〜110)。所定計測時間は、充電処理を停止してから二次電池30の電解質が自然対流を開始するまでの間に設定されると好ましい。
所定計測時間が経過したとき(ステップS110でイエス判定のとき)、CPU22は、RAM26に記憶された開回路電圧の差の累積値を算出する。累積値は、方法1で示した式1と同様の算出方法で実施すればよい。累積値に温度データに基づく補正を行い、二次電池30の劣化状態の劣化指標Pを算出する(S111)。充電容量と劣化指標Pを二次元マップにプロットする。そして、そのプロット位置が二次元マップのどのエリアに位置するかで二次電池30の劣化状態を判別する。
After being left for a predetermined time, reconstant current charging is started (S106). The charging process to the secondary battery 30 is performed for a predetermined recharging time (S107). The charging / recharging time is measured by the timer 28 of the control unit 20. After the charging process for a predetermined recharging time is completed, the secondary battery 30 is opened. Next, the RAM 26 is instructed to record the open circuit voltage, the predetermined measurement time, and the temperature (S108 to 110). The predetermined measurement time is preferably set between the time when the charging process is stopped and the time when the electrolyte of the secondary battery 30 starts natural convection.
When the predetermined measurement time has elapsed (when the determination is YES in step S110), the CPU 22 calculates the cumulative value of the difference between the open circuit voltages stored in the RAM 26. The cumulative value may be calculated by the same calculation method as that of Equation 1 shown in Method 1. The accumulated value is corrected based on the temperature data, and the deterioration index P of the deterioration state of the secondary battery 30 is calculated (S111). The charge capacity and the deterioration index P are plotted on a two-dimensional map. Then, the deterioration state of the secondary battery 30 is determined according to which area of the two-dimensional map the plot position is located.

<試験3>
上記方法3を適用した推定装置10を用いて、ハイブリッド自動車に搭載される二次電池の劣化状態を調べた。本試験では、最初の定電流充電で所定電圧(8.371V)になるまでに要した充電容量と充電指標Pの二次元マップを実際に作成した。本試験では、試験1、2と同様にニッケル水素電池を用いた。試験は、未使用電池を4サンプルと充電容量が未使用品よりも7%以上低下している劣化電池を5サンプル用意して行った。各サンプル電池は、6つのニッケル水素電池を直列接続した状態の組電池である。なお、本試験で用いた劣化電池は、内部抵抗が未使用電池の内部抵抗と同等のものを用意した。各サンプルは、試験開始時のSOCが40%、50%、60%、70%、80%に設定して実施した。試験は、25℃の恒温雰囲気下で実施した。
<Test 3>
Using the estimation device 10 to which the above method 3 was applied, the deterioration state of the secondary battery mounted on the hybrid vehicle was examined. In this test, a two-dimensional map of the charging capacity and the charging index P required until the predetermined voltage (8.371 V) was obtained in the first constant current charging was actually created. In this test, a nickel metal hydride battery was used as in Tests 1 and 2. The test was carried out by preparing 4 samples of unused batteries and 5 samples of deteriorated batteries whose charging capacity was 7% or more lower than that of unused products. Each sample battery is an assembled battery in which six nickel metal hydride batteries are connected in series. In addition, the deterioration battery used by this test prepared the internal resistance equivalent to the internal resistance of an unused battery. Each sample was carried out by setting the SOC at the start of the test to 40%, 50%, 60%, 70%, and 80%. The test was conducted in a constant temperature atmosphere at 25 ° C.

試験手順を簡単に説明する。
まず、各サンプル二次電池を開放状態で1時間放置した。ついで、1Aの定電流充電を8.371V(直列接続状態の6セルのニッケル水素電池がSOC80%のときの電圧値)に到達するまで行った。各サンプル電池の定電流充電に要した充電容量は、計測した。充電停止後、二次電池を開放状態で1時間維持した。その後再び1Aの定電流充電を10秒間行った。充電停止後、二次電池を開放し1秒毎の電池電圧のデータを1分間サンプリングした。その後、上記式1に基づいて劣化指標Pを算出した。各サンプル二次電池の試験結果を図12の二次元マップに示す。図12は、その推定結果を示すグラフである。図12中、白抜き表示で記しているものが未使用電池であり、塗りつぶし表示で記しているものが劣化電池である。図12の二次元マップは、横軸が充電処理時の充電容量を示しており、縦軸が劣化指標Pを示している。
Briefly explain the test procedure.
First, each sample secondary battery was left open for 1 hour. Next, constant current charging of 1 A was performed until it reached 8.371 V (voltage value when the 6-cell nickel metal hydride battery in series connection was SOC 80%). The charge capacity required for constant current charging of each sample battery was measured. After stopping charging, the secondary battery was kept open for 1 hour. Thereafter, constant current charging at 1 A was performed again for 10 seconds. After stopping the charging, the secondary battery was opened and the battery voltage data every 1 second was sampled for 1 minute. Thereafter, the deterioration index P was calculated based on the above formula 1. The test results of each sample secondary battery are shown in the two-dimensional map of FIG. FIG. 12 is a graph showing the estimation result. In FIG. 12, those indicated by white display are unused batteries, and those indicated by solid display are deteriorated batteries. In the two-dimensional map of FIG. 12, the horizontal axis indicates the charging capacity during the charging process, and the vertical axis indicates the deterioration index P.

図12に示すように、二次電池の劣化状態は、充電開始時のSOCが40〜60%のサンプルは、二次元マップ中に記された直線k1(実線)によって明確に区別されることがわかった。本方法によっても、二次元マップ中に所定の閾値直線を設定することができる。例えば、劣化指標Pのプロット位置が直線k1(実線)よりも小さい時の二次電池の状態を「良好」、劣化指標Pのプロット位置が直線k1〜直線k2(破線)の範囲にある時の二次電池の状態を「容量低下」、劣化指標Pのプロット位置が直線k2よりも大きいときを「要交換」などと分けて、二次電池の劣化状態を判別してもよい。「閾値直線」は、他の方法と同様、温度条件や二次電池の満充電容量に係るデータベースを作成しそのデータベースに基づいて、設定することができる。
本方法は、方法2と同様、劣化状態の判別を開始するときの二次電池のSOCが比較的低い(例えば、40〜60%)場合に有効である。判別を開始するときの二次電池のSOCが高い(例えば70%以上)場合には、判別前に放電処理を行ってSOCを下げてから実施するとよい。
As shown in FIG. 12, the deterioration state of the secondary battery is clearly distinguished by a straight line k <b> 1 (solid line) marked in the two-dimensional map for a sample whose SOC at the start of charging is 40 to 60%. all right. Also by this method, a predetermined threshold straight line can be set in the two-dimensional map. For example, the state of the secondary battery when the plot position of the degradation index P is smaller than the straight line k1 (solid line) is “good”, and the plot position of the degradation index P is in the range of the straight line k1 to the straight line k2 (broken line). The deterioration state of the secondary battery may be determined by dividing the state of the secondary battery as “decrease in capacity” and dividing the time when the plot position of the deterioration index P is larger than the straight line k2 as “replacement required”. As in the other methods, the “threshold straight line” can be set based on a database that creates a database relating to temperature conditions and the full charge capacity of the secondary battery.
Similar to Method 2, this method is effective when the SOC of the secondary battery when starting the determination of the deterioration state is relatively low (for example, 40 to 60%). When the SOC of the secondary battery when starting the discrimination is high (for example, 70% or more), it is preferable to carry out the discharge process before the discrimination and lower the SOC.

以上に説明した実施例は、種々の変更、修正、変形、及び/又は改良が可能である。本発明の要旨及び範囲から逸脱することなく、種々の変更を行うことができる。従って、本発明に係る方法及び装置は、全ての周知又は後に開発された変更、修正、変形、及び/又は改良を含むことを意図する。   The embodiment described above can be variously changed, modified, modified, and / or improved. Various changes can be made without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the methods and apparatus according to the present invention are intended to include all known or later developed changes, modifications, variations and / or improvements.

例えば、上記実施例は、ハイブリッド自動車に搭載されている二次電池の劣化状態を検知する方法を記載したがこれに限られるものではない。例えば、電気自動車用の二次電池や、補機電池用の二次電池に適用してもよい。
また、車両搭載用の二次電池に限られず、携帯機器の電源用に用いられる小型の二次電池に適用してもよい。
二次電池の種類も、もちろん限定されない。上記実施例では、主としてニッケル水素電池を例示したが、リチウムイオン電池、ニッケルカドミウム電池、鉛蓄電池であってもよい。
For example, although the said Example described the method of detecting the deterioration state of the secondary battery mounted in the hybrid vehicle, it is not restricted to this. For example, the present invention may be applied to a secondary battery for an electric vehicle or a secondary battery for an auxiliary battery.
Further, the present invention is not limited to a secondary battery mounted on a vehicle, and may be applied to a small secondary battery used for a power source of a portable device.
Of course, the type of secondary battery is not limited. In the said Example, although the nickel hydride battery was illustrated mainly, a lithium ion battery, a nickel cadmium battery, and a lead acid battery may be sufficient.

本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載された組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。   The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology illustrated in the present specification or the drawings achieves a plurality of objects at the same time, and has technical utility by achieving one of the objects.

ハイブリッド自動車の構成を示す模式図であるIt is a schematic diagram which shows the structure of a hybrid vehicle 推定装置の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of an estimation apparatus. 実施例にかかる方法2を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the method 2 concerning an Example. ニッケル水素電池の定電流充電に係る電圧変化を示すグラフである。It is a graph which shows the voltage change which concerns on the constant current charge of a nickel metal hydride battery. 試験1の結果を示すグラフである。6 is a graph showing the results of Test 1. 実施例にかかる方法2を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the method 2 concerning an Example. SOCのニッケル水素電池を定電流充電したときの充電時間に対する電圧値の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship of the voltage value with respect to charge time when the nickel hydride battery of SOC is constant-current charged. SOCが40%のニッケル水素電池を定電流充電したときの電池電圧(V)の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of battery voltage (V) when a nickel hydride battery with 40% of SOC is charged with constant current. 試験2の結果を示すグラフである。6 is a graph showing the results of Test 2. 実施例にかかる1つの方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows one method concerning an Example. 二次電池の開回路電圧の経時変化を示すグラフである。It is a graph which shows a time-dependent change of the open circuit voltage of a secondary battery. 試験3の結果の結果を示すグラフである。10 is a graph showing the result of Test 3.

符号の説明Explanation of symbols

1 ハイブリッド自動車
2 エンジン
3 モータ
4 動力分配機構
5 車輪軸
6 車輪
7 インバータ
10 推定装置
12 温度センサ
14 電圧センサ
16 定電流電源
20 制御ユニット
22 CPU
24 ROM
26 RAM
28 タイマー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hybrid vehicle 2 Engine 3 Motor 4 Power distribution mechanism 5 Wheel shaft 6 Wheel 7 Inverter 10 Estimation apparatus 12 Temperature sensor 14 Voltage sensor 16 Constant current power supply 20 Control unit 22 CPU
24 ROM
26 RAM
28 Timer

Claims (8)

二次電池の劣化状態を推定する方法であり、
二次電池を一定電流で充電する工程と、
充電後の二次電池を開放する工程と、
開放中の二次電池の電池電圧を計測して経過時間に対応付けて記憶しておく工程と、
記憶しておいた電池電圧の経過時間に対する変化から劣化指標を算出する工程と、
その劣化指標から二次電池の劣化状態を推定する工程と、
を備える二次電池の劣化状態推定方法。
A method for estimating the deterioration state of a secondary battery,
Charging the secondary battery at a constant current;
Opening the secondary battery after charging;
Measuring the battery voltage of the opened secondary battery and storing it in association with the elapsed time;
Calculating a deterioration index from the stored battery voltage with respect to the elapsed time;
A step of estimating the deterioration state of the secondary battery from the deterioration index;
A method for estimating the deterioration state of a secondary battery.
前記計測記憶工程では、所定時間間隔で電池電圧を計測して記憶しておく処理を、開放時点から所定計測時間が経過するまで実施し、
前記劣化指標算出工程では、記憶しておいた各々の時点での電池電圧と所定計測時間の経過時点での電池電圧の差の累積値を算出することを特徴とする請求項1の推定方法。
In the measurement storage step, the process of measuring and storing the battery voltage at a predetermined time interval is performed until a predetermined measurement time elapses from the opening time point,
2. The estimation method according to claim 1, wherein, in the deterioration index calculating step, a cumulative value of a difference between the stored battery voltage at each time point and a battery voltage at a predetermined measurement time has been calculated.
前記劣化指標算出工程では、前記累積値を電池温度によって補正することを特徴とする請求項2の推定方法。   The estimation method according to claim 2, wherein in the deterioration index calculation step, the accumulated value is corrected based on a battery temperature. 前記充電工程を所定充電時間に亘って実施するとともに、
充電工程中に生じた最大電池電圧を記憶しておく工程と、
記憶しておいた最大電池電圧と前記累積値を2次元マップにプロットしたときの位置によって二次電池を劣化度合いによって分類する工程と、
を備えている請求項2又は3の推定方法。
While carrying out the charging step over a predetermined charging time,
Storing the maximum battery voltage generated during the charging process;
Classifying the secondary battery according to the degree of deterioration according to the position when the stored maximum battery voltage and the cumulative value are plotted on a two-dimensional map;
The estimation method according to claim 2 or 3, further comprising:
前記充電工程を電池電圧が所定充電電圧に到達するまで実施するとともに、
充電工程中に通電した充電容量を計測して記憶しておく工程と、
記憶しておいた充電容量と前記累積値を2次元マップにプロットしたときの位置によって二次電池を劣化度合いによって分類する工程と、
を備えている請求項2又は3の推定方法。
While carrying out the charging step until the battery voltage reaches a predetermined charging voltage,
Measuring and storing the charged capacity energized during the charging process;
Classifying the secondary battery according to the degree of deterioration according to the position when the stored charge capacity and the accumulated value are plotted on a two-dimensional map;
The estimation method according to claim 2 or 3, further comprising:
前記充電工程を、電池電圧が所定充電電圧に到達するまで実施する最初の充電工程と、その後に一定の充電停止期間を設けた後に所定再充電時間に亘って実施する後続の充電工程に分けて実施するととともに、
最初の充電工程中に通電した充電容量を計測して記憶しておく工程と、
記憶しておいた充電容量と前記累積値を2次元マップにプロットしたときの位置によって二次電池を劣化度合いによって分類する工程と、
を備えている請求項2又は3の推定方法。
The charging process is divided into an initial charging process that is performed until the battery voltage reaches a predetermined charging voltage, and a subsequent charging process that is performed over a predetermined recharging time after a certain charging stop period is provided thereafter. As well as
Measuring and storing the charged capacity energized during the first charging process;
Classifying the secondary battery according to the degree of deterioration according to the position when the stored charge capacity and the accumulated value are plotted on a two-dimensional map;
The estimation method according to claim 2 or 3, further comprising:
非走行中の車両に接続して車載されている二次電池の劣化状態を推定する装置であり、
接続後に所定待機時間が経過するのを待つ手段と、
所定待機時間の経過後に、車載二次電池を一定電流で充電する手段と、
充電後の車載二次電池を開放する手段と、
開放中の車載二次電池の電池電圧を計測して経過時間に対応付けて記憶しておく手段と、
記憶しておいた電池電圧の経過時間に対する変化から劣化指標を算出する手段と、
その劣化指標から車載二次電池の劣化状態を推定する手段と、
を備える車載二次電池の劣化状態推定装置。
It is a device that estimates the deterioration state of a secondary battery that is mounted on a vehicle connected to a non-traveling vehicle,
Means for waiting for a predetermined waiting time to elapse after connection;
Means for charging the in-vehicle secondary battery with a constant current after elapse of a predetermined standby time;
Means for opening the in-vehicle secondary battery after charging;
Means for measuring the battery voltage of the in-vehicle secondary battery being opened and storing it in association with the elapsed time;
Means for calculating a deterioration index from a stored change in battery voltage with respect to elapsed time;
Means for estimating the deterioration state of the in-vehicle secondary battery from the deterioration index;
An in-vehicle secondary battery deterioration state estimating device.
請求項1から6のいずれかの方法を実施するようにプログラムされている請求項7の劣化状態推定装置。   8. The degradation state estimation device of claim 7 programmed to perform the method of any of claims 1-6.
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