JP2011112453A - 蓄電池のセル短絡検知方法及び検知装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ステップS1で、蓄電池10の端子間電圧Vm及び電流Imを測定し、ステップS2では、蓄電池が充放電中であるかを判定する。充放電中と判定されると、ステップS3で端子間電圧Vmが電圧許容値Vlimより低いか否かを判定し、端子間電圧Vmが電圧許容値Vlimより低いと判定されると、ステップS4で端子間電圧Vmが電圧許容値Vlimより低下していることを示す電圧低下情報を保存する。ステップS6において、それまでに劣化超過情報が保存されているかを判定し、劣化超過情報が既に保存されている場合には、ステップS7でセル短絡が発生しているときの処理を行う。ステップS2で充放電停止中と判定された場合には、劣化度の判定を行う。
【選択図】図1
Description
Vnow(t)=Vm
とし、前記経過時間tが第1の時間taを超えて第2の時間Tbに達するまでは、
Vnow(t)=Vnow(ta)−dV1*(t−ta)
dV1=(Vnow(0)ーVnow(ta))/ta
とし、前記経過時間tが第2の時間tbを超えると、所定の電圧変化率dV2を用いて
Vnow(t)=Vnow(tb)−dV2*(t−tb)
とすることを特徴とする。
ΔV=Fn(t)=f1n(t)+f2n(t)+・・・+fmn(t) (1)
ここで、nは、n回目の充放電後の緩和関数であることを示している。
ΔV=Vm(t)-OCVs (2)
で与えられる。なお、OCVsは、充放電停止から例えば20時間経過したときの電圧測定値Vm(t=20hr)を用いることができる(OCV20hrとする)。また、OCV20hrを参照データOCV20hr ref(h)としてFref(h)(t)等とともに事前に保存させておき、式(2)の算出において、t<20hrのときのOCVsに用いることができる。
SOHin={fin(t)/firef(t)}*SOHiref (3)
SOHn=A*SOH1n+B*SOH2n+・・・+M*SOHmn
=A*{f1n(t)/f1ref(t)}SOH1ref+
B*{f2n(t)/f2ref(t)}SOH2ref+・・・+
M*{fmn(t)/fmref(t)}SOHmref
ここで、係数A〜Mは、事前に設定されたパラメータである。
F(t)=ffast(t)+fslow(t)
={ffast1(t)+ffast2(t)}+{fslow1(t)+fslow2(t)}
上式の各反応速度毎緩和関数は、4つの基準時間(t1、t2、t3、t4とする)で区切られたそれぞれの時間帯において支配的となるように設定される。基準時間t1、t2、t3、t4の一例として、それぞれ10s、1000s、36000s、72000sのように設定することができる。
Fn(t)=ffast1n−1(t)+ffast2n−1(t)+
fslow1n−1(t)+fslow2n−1(t)}
t1≦t<t2では、
Fn(t)=ffast1n(t)+ffast2n−1(t)+
fslow1n−1(t)+fslow2n−1(t)}
t2≦t<t3では、
Fn(t)=ffast1n(t)+ffast2n(t)+
fslow1n−1(t)+fslow2n−1(t)}
t3≦t<t4では、
Fn(t)=ffast1n(t)+ffast2n(t)+
fslow1n(t)+fslow2n−1(t)}
t4≦tでは、
Fn(t)=ffast1n(t)+ffast2n(t)+
fslow1n(t)+fslow2n(t)}
のようにすることができる。
SOH1n=fslown(t)/fslow ref(t)*SOH1ref
={fslow1n(t)+fslow2n(t)}/
{fslow1 ref(t)+fslow2 ref(t)}*SOH1ref
本発明の第1の実施形態に係る蓄電池のセル短絡検知方法及び検知装置を、図1、2を用いて以下に説明する。図1は、本実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法の概略の処理の流れを示す流れ図であり、図2は、本実施形態のセル短絡検知装置のブロック図である。図2において、蓄電池10は負荷20に電流を供給(放電)したり、充電器30から充電される構成となっている。本実施形態のセル短絡検知装置100は、蓄電池10から端子間電圧及び電流を入力し、これをもとに蓄電池10でセル短絡が発生したかを監視している。
本発明の第2の実施形態に係る蓄電池のセル短絡検知方法及び検知装置を、図7を用いて以下に説明する。図7は、本実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法の処理の流れを示す流れ図である。自動車では、エンジンをスタートさせるときに蓄電池からモータに1000A程度の突入電流が投入され、その後100A程度のクランキングが行われる。このときの電圧、電流の変化の一例を図8に示す。図8は、自動車のエンジンスタート時における蓄電池の端子間電圧及び電流の変化を模式的に示したグラフである。
第1の実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法及び検知装置では、充放電停止中は、劣化度SOHが許容値を超過したか否かの検知のみを行っていた。しかしながら、充放電停止中でも、セル短絡が発生して端子間電圧が低下するおそれがあることから、本実施形態では、充放電停止中でも電圧低下の検知を行うようにしている。本実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法を、図9を用いて以下に説明する。図9は、本実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法の処理の流れを示す流れ図である。
第1の実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法及び検知装置では、充放電停止中も、劣化度SOCを推定するために端子間電圧Vmを測定して用いていた。しかしながら、例えば自動車に搭載される蓄電池では、自動車が長時間停車していると、蓄電池10の消費電力を抑えるために、測定手段120等のセンサーに供給している駆動用電力を低減してセンサーを停止させることがある。その場合には、測定手段120で端子間電圧Vmを測定することができなくなる。その対応として、測定手段120で最後に測定した端子間電圧Vmをそのまま使用し続けることも可能であるが、停車期間が長期になるにつれて端子間電圧Vmの誤差が大きくなっていく。
Vnow(t)=Vm (4)
0≦t≦ta
Vnow(t)=Vnow(ta)−dV1*(t−ta) (5)
dV1=(Vnow(0)−Vnow(ta))/ta
ta<t≦tb
Vnow(t)=Vnow(tb)−dV2*(t−tb) (6)
tb<t
20 負荷
30 充電器
100 セル短絡検知装置
110 状態検知部
120 測定手段
130 メモリ
140 表示手段
901 セル
902 負極
903 正極
904 セパレータ
905 負極端子
906 正極端子
907 セル容器
908 電解液
909 沈殿物
910 堆積物
911 デンドライト
Claims (6)
- 1以上のセルを内蔵する蓄電池で発生するセル短絡を検知する蓄電池のセル短絡検知方法であって、
前記蓄電池の端子間電圧及び電流を取得し、前記電流をもとに前記蓄電池が充放電中か充放電停止中かを判定し、前記蓄電池が充放電中と判定すると、前記端子間電圧を所定の電圧許容値と比較し、前記端子間電圧が前記電圧許容値より低いと判定すると所定の電圧低下情報を保存する一方、
前記蓄電池が充放電停止中と判定すると、充放電停止からの経過時間tを求め、安定開放端電圧(安定OCV)からの経過時間tにおける前記端子間電圧の変化量である開放端電圧(OCV)変化量を算出する緩和関数F(t)を用いて前記蓄電池の劣化度を推定し、前記劣化度を所定の劣化許容値と比較し、前記劣化度が前記劣化許容値を超えていると判定すると所定の劣化超過情報を保存し、
前記電圧低下情報及び前記劣化超過情報のいずれか一方が保存されると、他方が既に保存さているか否かを判定し、前記電圧低下情報及び前記劣化超過情報がともに保存されていると判定したとき前記セル短絡を検知する
ことを特徴とする蓄電池のセル短絡検知方法。 - 前記蓄電池が充放電中と判定されると、さらに前記電流を放電電流の大きさを判定するための所定の電流判定値と比較し、前記電流が前記電流判定値より高い(放電電流を負とする)と判定されるときだけ、前記端子間電圧と前記電圧許容値との比較を行う
ことを特徴とする請求項1に記載の蓄電池のセル短絡検知方法。 - 前記蓄電池が充放電停止中と判定されると、さらに前記端子間電圧を前記電圧許容値と比較し、前記端子間電圧が前記電圧許容値より低いと判定すると前記電圧低下情報を保存する
ことを特徴とする請求項1または2に記載の蓄電池のセル短絡検知方法。 - 前記蓄電池が充放電停止中と判定されると、前記端子間電圧を所定の電圧推定式を用いて推定する
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の蓄電池のセル短絡検知方法。 - 前記電圧推定式をVnow(t)とするとき、前記経過時間tが第1の時間taに達するまでは前記端子間電圧の測定値Vmを用いて、
Vnow(t)=Vm
とし、前記経過時間tが第1の時間taを超えて第2の時間Tbに達するまでは、
Vnow(t)=Vnow(ta)−dV1*(t−ta)
dV1=(Vnow(0)ーVnow(ta))/ta
とし、前記経過時間tが第2の時間tbを超えると、所定の電圧変化率dV2を用いて
Vnow(t)=Vnow(tb)−dV2*(t−tb)
とする
ことを特徴とする請求項4に記載の蓄電池のセル短絡検知方法。 - 1以上のセルを内蔵する蓄電池で発生するセル短絡を検知する蓄電池のセル短絡検知装置であって、
前記蓄電池の端子間電圧および電流を測定する測定手段と、
メモリと、
前記測定手段から前記蓄電池の端子間電圧及び電流を取得し、前記電流をもとに前記蓄電池が充放電中か充放電停止中かを判定し、前記蓄電池が充放電中と判定すると、前記端子間電圧を所定の電圧許容値と比較し、前記端子間電圧が前記電圧許容値より低いと判定すると所定の電圧低下情報を前記メモリに保存する一方、前記蓄電池が充放電停止中と判定すると、充放電停止からの経過時間tを求め、安定開放端電圧(安定OCV)からの経過時間tにおける前記端子間電圧の変化量である開放端電圧(OCV)変化量を算出する緩和関数F(t)を用いて前記蓄電池の劣化度を推定し、前記劣化度を所定の劣化許容値と比較し、前記劣化度が前記劣化許容値を超えていると判定すると所定の劣化超過情報を前記メモリに保存し、前記電圧低下情報及び前記劣化超過情報のいずれか一方が前記メモリに保存されると、他方が前記メモリに既に保存さているか否かを判定し、前記電圧低下情報及び前記劣化超過情報がともに前記メモリに保存されていると判定したとき前記セル短絡を検知する状態検知部と、を備える
ことを特徴とする蓄電池のセル短絡検知装置。
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