JP2010140762A - Determination device for determining lithium ion battery state - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リチウムイオン電池が車両の走行に用いられるエネルギを出力するとともに、アクセルのオンからオフへの切り替わりに応じて回生エネルギを受け入れる構成において、このリチウムイオン電池の状態を判別する判別装置に関するものである。 The present invention relates to a discrimination device that discriminates the state of a lithium ion battery in a configuration in which the lithium ion battery outputs energy used for traveling of the vehicle and accepts regenerative energy in response to switching of an accelerator from on to off. Is.
リチウムイオン電池は、過充電や過放電によって、電池特性が劣化しやすくなってしまう。例えば、リチウムイオン電池を過充電すると、負極上にリチウム金属が析出してしまうことがある。そして、リチウム金属が析出すると、リチウムイオン電池の充電容量が低下したり、リチウムイオン電池の耐熱温度が低下したりしてしまうことがある。そこで、従来、リチウム金属の析出を抑制するための技術が提案されている。 Lithium ion batteries tend to deteriorate battery characteristics due to overcharge and overdischarge. For example, when a lithium ion battery is overcharged, lithium metal may be deposited on the negative electrode. If lithium metal is deposited, the charge capacity of the lithium ion battery may decrease, or the heat resistant temperature of the lithium ion battery may decrease. Therefore, conventionally, techniques for suppressing the precipitation of lithium metal have been proposed.
特許文献1に記載の充電回路では、二次電池を加熱した状態で充電を行うようにしている。これにより、低温環境下において、負極表面にリチウム金属が析出してしまうのを抑制している。
In the charging circuit described in
特許文献2に記載の車両用バッテリの制御装置では、バッテリが極低温状態に至る可能性が高いと予測したときにバッテリの充電量を多くしておき、バッテリの温度が所定温度以下であるときにバッテリを放電させるようにしている。そして、バッテリの内部発熱によってバッテリの温度を上昇させることにより、極低温状態においてリチウム金属が析出してしまうのを抑制している。 In the vehicle battery control device described in Patent Document 2, when it is predicted that the battery is likely to reach an extremely low temperature state, the amount of charge of the battery is increased, and the battery temperature is equal to or lower than a predetermined temperature. To discharge the battery. And by raising the temperature of a battery with the internal heat_generation | fever of a battery, it has suppressed that lithium metal precipitates in a very low temperature state.
特許文献3に記載の二次電池では、リチウム金属の析出に伴う異常発生時に、リチウムイオンの一部又は全部を挿入させるための第3の極(正極および負極とは異なる極)を設けている。このように、第3の極にリチウムイオンを挿入させることにより、リチウム金属の析出を抑制するようにしている。
しかしながら、特許文献1−3に記載の技術では、リチウムイオン電池において、リチウム金属がどの程度析出しているのかを推定することはできない。 However, with the techniques described in Patent Documents 1-3, it is impossible to estimate how much lithium metal is deposited in the lithium ion battery.
そこで、本発明は、リチウムイオン電池においてリチウム金属の析出量を推定することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to estimate the amount of lithium metal deposited in a lithium ion battery.
本発明は、車両の走行に用いられるエネルギを出力するとともに、車両のアクセルがオンからオフに切り替わることに応じて回生エネルギを受け入れるリチウムイオン電池の状態を判別する判別装置であって、リチウムイオン電池におけるリチウム金属の析出量を推定する推定手段を有する。そして、推定手段は、アクセルがオンからオフに切り替わる際のアクセル開度の変化量が所定値を超えた回数をカウントし、このカウント値とリチウム金属の析出量との関係を示すデータを用いてリチウム金属の析出量を推定する。 The present invention is a discrimination device that outputs energy used for running a vehicle and discriminates a state of a lithium ion battery that accepts regenerative energy in response to a vehicle accelerator being switched from on to off. There is an estimation means for estimating the amount of lithium metal deposited at. And the estimation means counts the number of times that the amount of change in the accelerator opening when the accelerator is switched from on to off exceeds a predetermined value, and uses data indicating the relationship between this count value and the amount of lithium metal deposited Estimate the amount of lithium metal deposited.
ここで、リチウムイオン電池の温度を検出するための温度検出手段を設けておき、温度検出手段による検出温度が所定温度以下であるときに、上述したカウント動作を行うことができる。そして、リチウムイオン電池の温度に関する重み係数を用いて、カウント値を補正することができる。ここで、検出温度および所定温度の差分に応じて、重み係数を変化させることができる。これにより、検出温度および所定温度の差に応じた、リチウム金属の析出量を推定することができる。 Here, a temperature detection unit for detecting the temperature of the lithium ion battery is provided, and the above-described counting operation can be performed when the temperature detected by the temperature detection unit is equal to or lower than a predetermined temperature. Then, the count value can be corrected using a weighting factor related to the temperature of the lithium ion battery. Here, the weighting coefficient can be changed according to the difference between the detected temperature and the predetermined temperature. Thereby, the precipitation amount of lithium metal according to the difference between the detected temperature and the predetermined temperature can be estimated.
また、リチウムイオン電池の電圧を検出するための電圧検出手段を設けておき、電圧検出手段による検出電圧が所定電圧以上であるときに、上述したカウント動作を行うことができる。そして、リチウムイオン電池の電圧に関する重み係数を用いて、カウント値を補正することができる。ここで、検出電圧および所定電圧の差分に応じて、重み係数を変化させることができる。これにより、検出電圧および所定電圧の差に応じた、リチウム金属の析出量を推定することができる。 In addition, voltage detection means for detecting the voltage of the lithium ion battery is provided, and the above-described counting operation can be performed when the voltage detected by the voltage detection means is equal to or higher than a predetermined voltage. Then, the count value can be corrected using a weighting factor related to the voltage of the lithium ion battery. Here, the weighting factor can be changed according to the difference between the detected voltage and the predetermined voltage. Thereby, the precipitation amount of lithium metal according to the difference between the detection voltage and the predetermined voltage can be estimated.
さらに、リチウムイオン電池に入力される電力が所定電力以上であるときに、上述したカウント動作を行うことができる。所定電力としては、リチウムイオン電池において入力(充電)が許容される電力とすることができる。そして、リチウムイオン電池に入力される電力に関する重み係数を用いて、カウント値を補正することができる。ここで、リチウムイオン電池に入力される電力と所定電力との差分に応じて、重み係数を変化させることができる。これにより、リチウムイオン電池に入力される電力と所定電力との差に応じた、リチウム金属の析出量を推定することができる。 Furthermore, the above-described counting operation can be performed when the power input to the lithium ion battery is equal to or higher than a predetermined power. The predetermined power may be power that allows input (charging) in the lithium ion battery. Then, the count value can be corrected using a weighting factor related to the electric power input to the lithium ion battery. Here, the weighting factor can be changed according to the difference between the power input to the lithium ion battery and the predetermined power. Accordingly, it is possible to estimate the amount of lithium metal deposited according to the difference between the power input to the lithium ion battery and the predetermined power.
本発明の判別装置によって、リチウムイオン電池におけるリチウム金属の析出量を推定できれば、この推定結果に基づいて、リチウムイオン電池の充放電を制御することができる。具体的には、推定されたリチウム金属の析出量が所定量よりも多いときに、リチウムイオン電池の充電および放電の少なくとも一方を制限することができる。ここで、充電を制限することには、リチウムイオン電池に対する充電量を小さくするだけでなく、リチウムイオン電池に対する充電を禁止することも含まれる。同様に、放電を制限することには、リチウムイオン電池の放電量を小さくするだけでなく、リチウムイオン電池の放電を禁止することも含まれる。 If the amount of precipitation of lithium metal in the lithium ion battery can be estimated by the discrimination device of the present invention, charging / discharging of the lithium ion battery can be controlled based on this estimation result. Specifically, when the estimated amount of deposited lithium metal is larger than a predetermined amount, at least one of charging and discharging of the lithium ion battery can be restricted. Here, restricting charging includes not only reducing the charge amount of the lithium ion battery but also prohibiting charging of the lithium ion battery. Similarly, limiting the discharge includes not only reducing the discharge amount of the lithium ion battery but also prohibiting the discharge of the lithium ion battery.
本発明によれば、アクセル開度の変化量に基づいて、リチウムイオン電池におけるリチウム金属の析出量を推定することができる。言い換えれば、アクセル開度の変化に起因したリチウム金属の析出量を推定することができる。そして、リチウム金属の析出量を推定することにより、リチウムイオン電池の劣化状態を判別することができる。 According to the present invention, the amount of lithium metal deposited in a lithium ion battery can be estimated based on the amount of change in accelerator opening. In other words, the amount of lithium metal deposited due to the change in accelerator opening can be estimated. And the deterioration state of a lithium ion battery can be discriminate | determined by estimating the precipitation amount of a lithium metal.
以下、本発明の実施例について説明する。 Examples of the present invention will be described below.
本発明の実施例1である判別装置を備えた車両について説明する。まず、本実施例の車両における一部の構成について、図1を用いて説明する。
A vehicle including a determination device that is
車両1は、車両1の走行に必要なエネルギをそれぞれ出力することができるエンジン(内燃機関)10およびバッテリ20を有している。バッテリ20は、複数の二次電池が電気的に直列に接続された電池モジュールと、電池モジュールを収容するケースとを有している。二次電池としては、リチウムイオン電池が用いられている。なお、バッテリ20を構成する二次電池の数は、所望の出力に基づいて、適宜設定することができる。
The
本実施例では、エンジン10を搭載した車両1について説明するが、これに限るものではない。例えば、エンジン10の代わりに燃料電池(不図示)を用いたり、エンジン10を省略してバッテリ20だけを用いたりすることができる。
In this embodiment, the
エンジン10で発生した動力は、動力分配機構30により、2つの経路に分割される。一方の経路は、減速機40を介して車輪50を駆動する経路である。他方の経路は、発電機60を駆動して発電を行う経路である。
The power generated by the
発電機60は、動力分配機構30で分配されたエンジン10の動力を受けて発電を行う。そして、発電機60で生成された電力は、車両1の運転状態や、バッテリ20のSOC(State Of Charge)の状態に応じて使い分けられる。例えば、通常走行時や急加速時では、発電機60で生成された電力はモータ70を駆動させる電力となる。ここで、バッテリ20から出力される電力も、モータ70を駆動させる電力となる。一方、バッテリ20のSOCが予め定められた基準値よりも低い場合には、発電機60で生成された電力(交流電力)は、PCU(Power Control Unit)80のインバータ81により直流電力に変換される。そして、DC/DCコンバータ82により電圧が調整された後、バッテリ20に蓄えられる。
The
モータ70は、バッテリ20に蓄えられた電力および発電機60により発電された電力のうち少なくとも一方の電力により駆動する。モータ70の駆動力は、減速機40を介して車輪50に伝えられる。これにより、モータ70は、エンジン10をアシストして車両1を走行させたり、モータ70の駆動力だけで車両1を走行させたりすることができる。なお、モータ70としては、三相交流モータを用いることができる。
The
一方、車両1の回生制動時には、減速機40を介して車輪50によりモータ70が駆動され、モータ70が発電機として動作する。すなわち、モータ70は、車輪50の運動エネルギを電気エネルギに変換し、回生ブレーキを発生させることができる。モータ70で生成された電力(回生エネルギ)は、インバータ81を介してバッテリ20に蓄えられる。
On the other hand, at the time of regenerative braking of the
ECU(Electronic Control Unit)90は、CPU(Central Processing Unit)91およびメモリ92を有している。CPU91は、車両1の状態に基づいて所定の演算処理を行い、ECU90は、車両1が所望の運転状態となるように、車両に搭載された機器類を制御する。アクセル開度センサ100は、アクセルペダル101の操作量を検出して、この検出結果をECU90に出力する。ECU90は、アクセル開度センサ100の出力に基づいてアクセル開度[%]を検知するとともに、スロットルバルブの駆動を制御する。
The ECU (Electronic Control Unit) 90 includes a CPU (Central Processing Unit) 91 and a
次に、バッテリ20の充放電制御に用いられる構成について、図2を用いながら説明する。ここで、図1で説明した部材と同一の部材については、同一符号を用いている。
Next, a configuration used for charge / discharge control of the
バッテリ20は、電気的に直列に接続された複数の二次電池(リチウムイオン電池)21を有している。電圧検出回路22は、バッテリ20を構成する各二次電池21の電圧を検出し、この検出結果をECU90に出力する。本実施例では、バッテリ20を構成するすべての二次電池21の電圧を検出するようにしているが、これに限るものではない。例えば、バッテリ20を、複数の二次電池21を含むブロックに分け、各ブロックの電圧を検出することもできる。そして、この電圧値を用いて、後述するバッテリ20の充放電制御(図3参照)を行うことができる。
The
また、バッテリ20には、温度センサ23が取り付けられており、ECU90は、温度センサ23の出力に基づいて、バッテリ20の温度を検出する。温度センサ23としては、熱電対やサーミスタを用いることができる。なお、本実施例では、1つの温度センサ23を用いているが、複数の温度センサ23を用いることもできる。例えば、各二次電池21に対して温度センサ23を設けることもできるし、複数の二次電池21に対して1つの温度センサ23を設けることもできる。
Further, the temperature sensor 23 is attached to the
リレー83は、ECU90からの制御信号に基づいて、オンおよびオフの間で切り替わる。ここで、リレー83がオンである場合には、バッテリ20の充放電が許容され、リレー83がオフである場合には、バッテリ20の充放電が禁止される。
次に、本実施例におけるバッテリ20の充放電制御について、図3に示すフローチャートを用いて説明する。図3に示す処理は、ECU90によって行われる。
Next, charge / discharge control of the
ステップS10において、ECU90は、電圧検出回路22の出力に基づいて、バッテリ20を構成する二次電池21の電圧を検出する。また、ECU90は、温度センサ23の出力に基づいて、バッテリ20の温度を検出する。さらに、ECU90は、アクセル開度センサ100の出力に基づいて、アクセル開度を検出する。
In step S <b> 10, the
ここで、アクセル開度の検出は、アクセルペダル101の操作によってアクセルがオフからオンに切り替わるときに開始される。そして、アクセルがオンである間は、ECU90は、アクセル開度センサ100の出力に基づいて、アクセル開度を検出し続ける。ここで、アクセルペダル101の操作量に応じて、アクセル開度が変化することになる。そして、アクセル開度が変化した履歴に基づいて、アクセル開度の変化量を検出することができる。また、アクセルペダル101の操作が中止されれば、アクセルがオンからオフに切り替わる。そして、アクセルがオンからオフに切り替わることに応じて、上述した回生ブレーキが発生することになる。
Here, the detection of the accelerator opening degree is started when the accelerator is switched from OFF to ON by the operation of the
ステップS11において、ECU90は、ステップS10で検出された電圧Vdが予め定められた所定電圧Vt以上であるか否かを判別する。ここで、検出電圧Vdが所定電圧Vt以上である場合には、ステップS12に進み、そうでない場合には、ステップS10に戻る。所定電圧Vtとしては、二次電池(リチウムイオン電池)21において、リチウム金属が析出されると予測される電圧値であり、予め実験に基づいて設定しておくことができる。ここで、二次電池21の電圧が上昇すると、言い換えれば、過度に充電を行うと、リチウム金属が析出するおそれがある。
In step S11, the
ステップS12において、ECU90は、ステップS10で検出されたバッテリ20の温度Tdが予め定められた所定温度Tt以下であるか否かを判別する。ここで、検出温度Tdが所定温度Tt以下である場合には、ステップS13に進み、そうでない場合には、ステップS10に戻る。所定温度Ttは、所定電圧Vtと同様に、二次電池21内でリチウム金属が析出されると予測される温度であり、予め実験に基づいて設定しておくことができる。ここで、二次電池21の温度が低下すると、リチウム金属が析出するおそれがある。
In step S12, the
ステップS13において、ECU90は、ステップS10で検出されたアクセル開度に基づいて、アクセル開度の変化量Adを求める。具体的には、アクセルがオンになってからオフになるまでの間におけるアクセル開度の変化量Adを求める。そして、アクセル開度の変化量Adが予め定められた所定値At以上であるか否かを判別する。ここで、変化量Adが所定値At以上である場合には、ステップS14に進み、そうでない場合には、ステップS10に戻る。所定値Atは、所定電圧Vtと同様に、二次電池21内でリチウム金属が析出されると予測されるアクセル開度の変化量であり、予め実験に基づいて設定しておくことができる。ここで、アクセル開度の変化量が大きすぎると、バッテリ20に入力される電力が増加し、過充電の状態となることがある。
In step S13, the
ステップS14において、ECU90(CPU91)は、カウント値を算出する。具体的には、検出電圧Vdが所定電圧Vt以上であって、検出温度Tdが所定温度Tt以上である場合において、アクセル開度の変化量Adが所定値Atを超える回数をカウントする。すなわち、検出電圧Vdおよび検出温度Tdが上述した所定条件を満たす場合において、アクセル開度の変化量Adが所定値Atを超えるたびに、カウント値「1」が加算される。 In step S14, the ECU 90 (CPU 91) calculates a count value. Specifically, when the detected voltage Vd is equal to or higher than the predetermined voltage Vt and the detected temperature Td is equal to or higher than the predetermined temperature Tt, the number of times the change amount Ad of the accelerator opening exceeds the predetermined value At is counted. That is, when the detected voltage Vd and the detected temperature Td satisfy the above-described predetermined conditions, the count value “1” is added each time the accelerator opening change amount Ad exceeds the predetermined value At.
また、本実施例では、バッテリ20の温度に関する重み係数Kおよび、バッテリ20の超過電力に関する重み係数Lを用いて、カウント値「1」を補正している。超過電力とは、バッテリ20で許容される入力電力(予め設定される閾値)に対して、バッテリ20に入力された電力が超過した量を示す。具体的には、アクセル開度の変化量Adが所定値Atを超えたときのカウント値Nは、以下の式に基づいて算出される。
カウント値N=1[回]×重み係数K×重み係数L
In this embodiment, the count value “1” is corrected using the weighting factor K related to the temperature of the
Count value N = 1 [times] × weighting coefficient K × weighting coefficient L
ここで、バッテリ20の温度および重み係数Kの関係(一例)を図4に示す。図4に示すように、重み係数Kは、バッテリ20の温度が低くなるにつれて、大きくなっている。これは、バッテリ20の温度が低くなるに応じて、二次電池21内でリチウム金属が析出される可能性が高くなるためである。図4に示すデータは、メモリ92に記憶しておくことができ、二次電池21の温度とリチウム金属の析出との関係に基づいて適宜設定することができる。
Here, the relationship (one example) between the temperature of the
本実施例では、図4に示すデータをマップとして記憶しておき、バッテリ20の検出温度から重み係数Kを特定している。なお、これに限るものではなく、具体的には、図4に示す関係を定義する演算式を用いて、バッテリ20の検出温度に対応した重み係数Kを算出することもできる。
In this embodiment, the data shown in FIG. 4 is stored as a map, and the weighting coefficient K is specified from the detected temperature of the
また、図5には、超過電力および重み係数Lの関係(一例)を示している。図5に示すように、重み係数Lは、超過電力が大きくなるにつれて、大きくなっている。これは、超過電力が大きくなることに応じて、二次電池21内でリチウム金属が析出される可能性が高くなるためである。図5に示すデータは、メモリ92に記憶しておくことができ、リチウム金属の析出と超過電力との関係に基づいて適宜設定することができる。
FIG. 5 shows a relationship (an example) between the excess power and the weighting factor L. As shown in FIG. 5, the weighting factor L increases as the excess power increases. This is because the possibility that lithium metal is deposited in the
本実施例では、図5に示すデータをマップとして記憶しておき、超過電力から重み係数Lを特定している。なお、これに限るものではなく、具体的には、図5に示す関係を定義する演算式を用いて、超過電力に対応した重み係数Lを算出することもできる。一方、超過電力に関する重み係数の代わりに、二次電池21の過電圧に関する重み係数を用いることもできる。すなわち、二次電池21の電圧が所定値を超えたときの差と重み係数との関係を設定しておき、実際に検出された二次電池21の電圧に基づいて重み係数を特定することができる。
In this embodiment, the data shown in FIG. 5 is stored as a map, and the weighting factor L is specified from the excess power. Note that the present invention is not limited to this, and specifically, the weighting factor L corresponding to excess power can be calculated using an arithmetic expression that defines the relationship shown in FIG. On the other hand, a weighting factor relating to the overvoltage of the
上述したカウント値Nが初めて算出された場合、言い換えれば、アクセル開度の変化量が所定値を初めて超えた場合には、カウント値Nはメモリ92に記憶される。一方、カウント値Nの算出が2回目以降である場合には、このカウント値Nはメモリ92に記憶されたカウント値に加算され、加算後のカウント値(累積値)がメモリ92に新たに記憶される。
When the count value N described above is calculated for the first time, in other words, when the change amount of the accelerator opening exceeds the predetermined value for the first time, the count value N is stored in the
ステップS15において、CPU91は、メモリ92に記憶されたカウント値(累積値)に基づいて、二次電池21内におけるリチウム金属の析出量を求める。具体的には、リチウム金属の析出量およびカウント値の関係を予め実験によって求めておき、この関係を示すデータをメモリ92に記憶しておく。例えば、図6に示すデータをメモリ92に記憶しておくことができる。図6に示すように、カウント値(累積値)が増加すれば、リチウム金属の析出量が増加することになる。本実施例では、カウント値が増加することに応じて、リチウム金属の析出量が増加するものと見なしている。
In step S <b> 15, the
ステップS14の処理によりカウント値(累積値)が特定されれば、図6に示すデータを用いて、リチウム金属の析出量を特定することができる。なお、本実施例では、図6に示すデータをマップとして記憶しておき、カウント値からリチウム金属の析出量を特定しているが、これに限るものではない。具体的には、図6に示す関係を定義する演算式を用いて、カウント値からリチウム金属の析出量を演算することができる。 If the count value (cumulative value) is specified by the process of step S14, the amount of lithium metal deposited can be specified using the data shown in FIG. In the present embodiment, the data shown in FIG. 6 is stored as a map, and the amount of lithium metal deposited is specified from the count value. However, the present invention is not limited to this. Specifically, the amount of lithium metal deposited can be calculated from the count value using an arithmetic expression that defines the relationship shown in FIG.
ステップS16において、ECU90は、ステップS15で特定されたリチウム金属の析出量Ddが予め定められた所定量Dt以上であるか否かを判別する。ここで、析出量Ddが所定量Dt以上である場合には、ステップS17に進み、そうでない場合には、ステップS10に戻る。
In step S16, the
ステップS17において、ECU90は、リレー83をオンからオフに切り替える。これにより、バッテリ20に対する充放電が禁止されることになる。なお、バッテリ20の充放電を禁止する代わりに、バッテリ20の充電量や放電量を減少させることもできる。具体的には、ECU90が、バッテリ20に充電する電力の制限値を設定し、バッテリ20への充電電力が制限値を超えないように制御することができる。同様に、ECU90が、バッテリ20から放電する電力の制限値を設定し、バッテリ20からの放電電力が制限値を超えないように制御することができる。
In step S17, the
本実施例によれば、二次電池21の電圧、バッテリ20の温度およびアクセル開度の変化量に基づいて、二次電池21内におけるリチウム金属の析出量を推定することができる。そして、リチウム金属の析出量を推定できれば、バッテリ20(二次電池21)の劣化度合いを判別することができる。
According to the present embodiment, the amount of lithium metal deposited in the
ここで、本実施例では、二次電池21の電圧、バッテリ20の温度およびアクセル開度の変化量といった、3つのパラメータを用いて、リチウム金属の析出量を推定しているが、これに限るものではない。
Here, in this embodiment, the deposition amount of lithium metal is estimated using three parameters such as the voltage of the
具体的には、アクセル開度の変化量だけに基づいて、リチウム金属の析出量を推定することもできる。すなわち、本実施例と同様の方法により、アクセルがオンされてからオフされるまでの間におけるアクセル開度の変化量が所定値を超えた回数をカウントし、このカウント値に対応したリチウム金属の析出量を特定することもできる。ここで、二次電池21の電圧、バッテリ20に入力される電力、バッテリ20の温度といったパラメータに関連する重み係数(図4,5参照)を用いて、カウント値を補正することができる。
Specifically, the amount of lithium metal deposited can be estimated based only on the amount of change in the accelerator opening. That is, by the same method as in the present embodiment, the number of times the amount of change in the accelerator opening during a period from when the accelerator is turned on until it is turned off is counted, and the lithium metal corresponding to this count value is counted. The amount of precipitation can also be specified. Here, the count value can be corrected using weighting factors (see FIGS. 4 and 5) related to parameters such as the voltage of the
また、アクセル開度の変化量だけでなく、二次電池21の電圧又はバッテリ20の温度に基づいて、リチウム金属の析出量を推定することもできる。すなわち、二次電池21の電圧が所定電圧以上であるか、又はバッテリ20の温度が所定温度以下であるときに、アクセル開度の変化量が所定値を超えた回数をカウントし、このカウント値に対応したリチウム金属の析出量を特定することもできる。ここで、二次電池21の電圧又はバッテリ20の温度に関連する重み係数(図4,5参照)を用いて、カウント値を補正することができる。
Further, not only the amount of change in the accelerator opening, but also the amount of lithium metal deposited can be estimated based on the voltage of the
一方、本実施例では、図3のステップS11で説明したように、バッテリ20(二次電池21)の検出電圧が所定電圧以上であるか否かを判別しているが、これに限るものではない。具体的には、この処理に代えて、バッテリ20に入力された電力が所定電力以上であるか否かを判別することもできる。ここでいう所定電力としては、上述したバッテリ20で許容される入力電力とすることができる。
On the other hand, in this embodiment, as described in step S11 in FIG. 3, it is determined whether or not the detected voltage of the battery 20 (secondary battery 21) is equal to or higher than a predetermined voltage. Absent. Specifically, instead of this process, it can also be determined whether or not the power input to the
次に、本発明に関連する実施例2である判別装置について説明する。ここで、実施例1で説明した部材と同一の部材については、同一符号を用い、詳細な説明は省略する。以下、実施例1と異なる点について、主に説明する。 Next, a determination device that is Embodiment 2 related to the present invention will be described. Here, the same members as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. Hereinafter, differences from the first embodiment will be mainly described.
実施例1では、図6に示すように、カウント値(累積値)とリチウム金属の析出量との対応関係を示すデータを用いて、リチウム金属の析出量を特定している。一方、本実施例では、図7に示すように、バッテリ20の温度および超過電力に基づいて、リチウム金属の析出量を特定するようにしている。図7に示すデータは、実験に基づいて予め取得しておくことができ、ECU90のメモリ92に記憶しておくことができる。
In Example 1, as shown in FIG. 6, the amount of lithium metal deposited is specified using data indicating the correspondence between the count value (cumulative value) and the amount of deposited lithium metal. On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG. 7, the amount of lithium metal deposited is specified based on the temperature of the
図7では、リチウム金属の析出量とバッテリ20の温度との対応関係を示すデータを、超過電力の大きさ毎に設けている。すなわち、超過電力の大きさに応じて、リチウム金属の析出量とバッテリ20の温度との対応関係を示すデータが異なることになる。図7に示すデータによれば、バッテリ20の温度および超過電力の大きさが分かれば、リチウム金属の析出量を特定することができる。ここで、図7に示す複数のデータにおいて、実際に求められた超過電力の大きさと一致しない場合には、実際の超過電力の大きさに最も近い超過電力を示すデータを用いればよい。
In FIG. 7, data indicating the correspondence between the amount of lithium metal deposited and the temperature of the
本実施例では、アクセル開度の変化量が所定値を超える度に、図7に示すデータを用いてリチウム金属の析出量を特定するようにしている。ここで、図7に示すデータに基づいて特定されるリチウム金属の析出量は、アクセル開度の変化量が所定値を超えたときの1回当たりの析出量を示している。このため、アクセル開度の変化量が所定値を超える回数が複数回となる場合には、アクセル開度の変化量が所定値を超える度に特定されるリチウム金属の析出量を累積することにより、現在の二次電池21におけるリチウム金属の析出量を推定することができる。
In this embodiment, every time the amount of change in the accelerator opening exceeds a predetermined value, the amount of lithium metal deposited is specified using the data shown in FIG. Here, the precipitation amount of lithium metal specified based on the data shown in FIG. 7 indicates the precipitation amount per time when the change amount of the accelerator opening exceeds a predetermined value. For this reason, when the amount of change in the accelerator opening exceeds a predetermined value becomes multiple times, by accumulating the deposition amount of lithium metal specified every time the change in the accelerator opening exceeds the predetermined value The amount of lithium metal deposited in the current
図8には、本実施例におけるバッテリ20の充放電制御のフローチャートを示している。図8に示す処理は、実施例1の図3で説明した処理のうち、ステップS14の処理を省略したものである。また、本実施例におけるステップS24の処理は、実施例1におけるステップS15の処理とは異なっている。すなわち、ステップS24の処理では、上述したように、図7に示すデータを用いてリチウム金属の析出量を推定している。なお、ステップS24を除く他の処理については、実施例1と同様であるため、詳細な説明は省略する。
FIG. 8 shows a flowchart of charge / discharge control of the
ステップS24において、ECU90は、バッテリ20の温度および超過電力の大きさに基づいて、図7に示すデータからリチウム金属の析出量を特定する。ここで、アクセル開度の変化量が初めて所定値を超えた場合には、特定したリチウム金属の析出量をメモリ92に記憶する。メモリ92には、リチウム金属の析出量に関する情報を記憶すればよい。一方、アクセル開度の変化量が所定値を超えた回数が2回目以降である場合には、予めメモリ92に記憶されたリチウム金属の析出量に対して、今回特定されたリチウム金属の析出量を加算する。すなわち、リチウム金属の析出量を特定するたびに、リチウム金属の析出量を累積していくことになる。これにより、メモリ92に記憶されている析出量は、現在のバッテリ20において析出していると予測されるリチウム金属の量を示すことになる。
In step S24, the
本実施例においても、アクセル開度の変化量に起因したリチウム金属の析出量を推定することができ、二次電池21の劣化状態を判別することができる。
Also in the present embodiment, it is possible to estimate the amount of lithium metal deposited due to the amount of change in the accelerator opening, and the deterioration state of the
1:車両 10:エンジン
20:バッテリ 21:二次電池(リチウムイオン電池)
22:電圧検出回路(電圧検出手段) 23:温度センサ(温度検出手段)
30:動力分配機構 40:減速機
50:車輪 60:発電機
70:モータ 80:PCU(Power Control Unit)
81:インバータ 82:DC/DCコンバータ
83:リレー
90:ECU(Electronic Control Unit、推定手段)
91:CPU 92:メモリ
100:アクセル開度センサ 101:アクセル
1: Vehicle 10: Engine 20: Battery 21: Secondary battery (lithium ion battery)
22: Voltage detection circuit (voltage detection means) 23: Temperature sensor (temperature detection means)
30: Power distribution mechanism 40: Reducer 50: Wheel 60: Generator 70: Motor 80: PCU (Power Control Unit)
81: Inverter 82: DC / DC converter 83: Relay 90: ECU (Electronic Control Unit, estimation means)
91: CPU 92: Memory 100: Accelerator opening sensor 101: Accelerator
Claims (8)
前記リチウムイオン電池におけるリチウム金属の析出量を推定する推定手段を有し、
前記推定手段は、前記アクセルがオンからオフに切り替わる際のアクセル開度の変化量が所定値を超えた回数をカウントし、このカウント値とリチウム金属の析出量との関係を示すデータを用いてリチウム金属の析出量を推定することを特徴とする判別装置。 A discriminating device that outputs energy used for traveling of a vehicle and discriminates a state of a lithium ion battery that receives regenerative energy in response to the accelerator of the vehicle being switched from on to off,
Having estimation means for estimating the amount of lithium metal deposited in the lithium ion battery;
The estimation means counts the number of times that the amount of change in accelerator opening when the accelerator is switched from on to off exceeds a predetermined value, and uses data indicating the relationship between the count value and the amount of lithium metal deposited A discriminating apparatus for estimating a deposition amount of lithium metal.
前記推定手段は、前記温度検出手段による検出温度が所定温度以下であるときに、カウント動作を行うことを特徴とする請求項1に記載の判別装置。 Having temperature detecting means for detecting the temperature of the lithium ion battery;
The discrimination device according to claim 1, wherein the estimation unit performs a counting operation when a temperature detected by the temperature detection unit is equal to or lower than a predetermined temperature.
前記推定手段は、前記電圧検出手段による検出電圧が所定電圧以上であるときに、カウント動作を行うことを特徴とする請求項1から3のいずれか1つに記載の判別装置。 Voltage detecting means for detecting the voltage of the lithium ion battery;
4. The determination device according to claim 1, wherein the estimation unit performs a counting operation when a voltage detected by the voltage detection unit is equal to or higher than a predetermined voltage. 5.
前記リチウムイオン電池の充放電を制御する制御装置と、を有し、
前記制御装置は、前記推定手段によって推定されたリチウム金属の析出量が所定量よりも多いときに、前記リチウムイオン電池の充電および放電のうち少なくとも一方を制限することを特徴とする制御システム。
A discrimination device according to any one of claims 1 to 7,
A controller for controlling charging and discharging of the lithium ion battery,
The control device restricts at least one of charging and discharging of the lithium ion battery when the amount of deposited lithium metal estimated by the estimating unit is larger than a predetermined amount.
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