JP2013053943A - Device and method for estimation - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、二次電池の容量の変化量から、二次電池の満充電容量を推定する推定装置と、この推定方法に関する。 The present invention relates to an estimation device that estimates the full charge capacity of a secondary battery from the amount of change in the capacity of the secondary battery, and to this estimation method.
二次電池の満充電容量は、二次電池の劣化に応じて変化する。例えば、リチウムイオン二次電池では、充放電に関与するリチウムイオンが減少することによって、リチウムイオン二次電池の満充電容量が低下してしまう。 The full charge capacity of the secondary battery changes according to the deterioration of the secondary battery. For example, in a lithium ion secondary battery, the full charge capacity of the lithium ion secondary battery is reduced due to a decrease in lithium ions involved in charge / discharge.
二次電池の満充電容量が変化すると、二次電池の容量の変化量も変化するため、容量の変化量から二次電池の満充電容量を推定することができる。容量の変化量は、二次電池の容量が第1容量から第2容量に変化したときの変化量である。 When the full charge capacity of the secondary battery changes, the change amount of the capacity of the secondary battery also changes, so that the full charge capacity of the secondary battery can be estimated from the change amount of the capacity. The amount of change in capacity is the amount of change when the capacity of the secondary battery changes from the first capacity to the second capacity.
ここで、二次電池の電圧(開回路電圧)によっては、二次電池の満充電容量が変化しても、容量の変化量が変化し難いことがある。この場合には、容量の変化量を特定しても、二次電池の満充電容量を推定し難くなり、推定精度が低下してしまう。 Here, depending on the voltage (open circuit voltage) of the secondary battery, even if the full charge capacity of the secondary battery changes, the amount of change in the capacity may not easily change. In this case, even if the amount of change in capacity is specified, it is difficult to estimate the full charge capacity of the secondary battery, and the estimation accuracy is reduced.
本願第1の発明である推定装置は、二次電池の満充電容量を推定するコントローラを有する。コントローラは、二次電池の開回路電圧が第1電圧から第2電圧に変化したときの電池容量である区間容量を取得し、区間容量と、二次電池の劣化に応じて変化する満充電容量との対応関係を示す情報を用いて、取得した区間容量に対応した満充電容量を特定する。ここで、第1電圧および第2電圧は、二次電池の劣化に伴う負極電位の変化に応じて電池容量が変化しやすい電圧範囲に含まれる。 The estimation device according to the first invention of the present application includes a controller that estimates the full charge capacity of the secondary battery. The controller obtains a section capacity that is a battery capacity when the open circuit voltage of the secondary battery changes from the first voltage to the second voltage, and the section capacity and the full charge capacity that changes according to the deterioration of the secondary battery. Is used to identify the full charge capacity corresponding to the acquired section capacity. Here, the first voltage and the second voltage are included in a voltage range in which the battery capacity is likely to change according to the change in the negative electrode potential accompanying the deterioration of the secondary battery.
本願第1の発明によれば、第1電圧および第2電圧を、上述した電圧範囲内の電圧に設定することにより、二次電池の満充電容量が異なることに応じて、区間容量を異ならせることができる。これにより、区間容量から満充電容量を特定しやすくなり、満充電容量の推定精度を向上させることができる。 According to the first invention of the present application, by setting the first voltage and the second voltage to a voltage within the voltage range described above, the section capacity is made different according to the full charge capacity of the secondary battery being different. be able to. Thereby, it becomes easy to specify the full charge capacity from the section capacity, and the estimation accuracy of the full charge capacity can be improved.
区間容量は、二次電池の開回路電圧が第1電圧から第2電圧に変化するまでの間における二次電池の充放電電流を積算することによって取得することができる。電圧範囲に関する情報は、メモリに記憶させておくことができる。また、対応関係を示す情報は、メモリに記憶させておくことができる。対応関係を示す情報としては、例えば、区間容量および満充電容量の対応関係を示すテーブルや、区間容量および満充電容量をパラメータ(変数)とした演算式がある。 The section capacity can be obtained by integrating the charge / discharge current of the secondary battery until the open circuit voltage of the secondary battery changes from the first voltage to the second voltage. Information about the voltage range can be stored in a memory. Further, information indicating the correspondence relationship can be stored in a memory. Examples of the information indicating the correspondence include a table indicating the correspondence between the section capacity and the full charge capacity, and an arithmetic expression using the section capacity and the full charge capacity as parameters (variables).
二次電池として、リチウムイオン二次電池を用いるとき、電圧範囲を規定する上限電圧を、3.6[V]以下とすることができる。これにより、リチウムイオン二次電池において、満充電容量が異なることに応じて、区間容量を異ならせることができ、区間容量から満充電容量を特定(推定)しやすくなる。 When a lithium ion secondary battery is used as the secondary battery, the upper limit voltage defining the voltage range can be 3.6 [V] or less. Thereby, in a lithium ion secondary battery, according to a full charge capacity | capacitance differing, area capacity can be varied and it becomes easy to specify (estimate) full charge capacity from area capacity.
本願第2の発明は、二次電池の満充電容量を推定する推定方法であって、二次電池の開回路電圧が第1電圧から第2電圧に変化したときの電池容量である区間容量を取得する。次に、区間容量と、二次電池の劣化に応じて変化する満充電容量との対応関係を示す情報を用いて、取得した区間容量に対応した満充電容量を特定する。ここで、第1電圧および第2電圧は、二次電池の劣化に伴う負極電位の変化に応じて電池容量が変化しやすい電圧範囲に含まれる。本願第2の発明においても、本願第1の発明と同様の効果を得ることができる。 A second invention of the present application is an estimation method for estimating a full charge capacity of a secondary battery, and an interval capacity that is a battery capacity when the open circuit voltage of the secondary battery changes from the first voltage to the second voltage. get. Next, the full charge capacity corresponding to the acquired section capacity is specified using information indicating a correspondence relationship between the section capacity and the full charge capacity that changes according to the deterioration of the secondary battery. Here, the first voltage and the second voltage are included in a voltage range in which the battery capacity is likely to change according to the change in the negative electrode potential accompanying the deterioration of the secondary battery. Also in the second invention of the present application, the same effect as that of the first invention of the present application can be obtained.
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.
図1は、本実施例の電池システムの構成を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing the configuration of the battery system of this example.
組電池10は、直列に接続された複数の単電池11を有する。単電池11としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。組電池10を構成する単電池11の数は、組電池10の要求出力などを考慮して、適宜設定することができる。本実施例では、組電池10を構成する、すべての単電池11が直列に接続されているが、組電池10には、並列に接続された複数の単電池11が含まれていてもよい。
The assembled
単電池11は、正極板と、負極板と、正極板および負極板の間に配置されるセパレータとを有する。セパレータには、電解液が含まれている。電解液を含むセパレータの代わりに、固体電解質(無機固体電解質や有機固体電解質)を用いることもできる。正極板は、集電板と、集電板の表面に形成された正極活物質層とを有する。正極活物質層は、正極活物質、導電剤やバインダーなどを含んでいる。負極板は、集電板と、集電板の表面に形成された負極活物質層とを有する。負極活物質層は、負極活物質、導電剤やバインダーなどを含んでいる。
The
単電池11としてリチウムイオン二次電池を用いるとき、正極活物質としては、例えば、LiCoO2,LiMn2O4,LiNiO2,LiFePO4,Li2FePO4F,LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2,Li(LiaNixMnyCoz)O2を用いることができる。負極活物質としては、例えば、カーボンを用いることができる。正極板の集電板は、例えば、アルミニウムで形成することができ、負極板の集電板は、例えば、銅で形成することができる。
When a lithium ion secondary battery is used as the
電圧センサ21は、組電池10の端子間電圧を検出し、検出結果をコントローラ30に出力する。組電池10を構成する複数の単電池11は、直列に接続されているため、電圧センサ21による検出電圧を、組電池10を構成する単電池11の数で割れば、単電池11の電圧が得られる。なお、各単電池11に対して電圧センサ21を設ければ、電圧センサ21の検出電圧が単電池11の電圧となる。
The
コントローラ30は、メモリ31を内蔵しており、メモリ31には、各種の情報が記憶されている。コントローラ30は、メモリ31に記憶されたプログラムに基づいて動作することができる。メモリ31は、コントローラ30の外部に配置してもよい。
The
電流センサ22は、組電池10(単電池11)に流れる充放電電流を検出し、検出結果をコントローラ30に出力する。ここで、充電電流を正の値とし、放電電流を負の値とすることができる。温度センサ23は、組電池10(単電池11)の温度を検出し、検出結果をコントローラ30に出力する。
The
負荷24は、リレー25a,25bを介して組電池10と接続されており、組電池10からの電力を受けて動作する。リレー25a,25bがオンであるとき、組電池10は、負荷24と接続され、リレー25a,25bがオフであるとき、組電池10および負荷24の接続が遮断される。
The
組電池10を車両に搭載したときには、負荷24として、モータ・ジェネレータを用いることができる。モータ・ジェネレータは、組電池10から供給された電気エネルギを、車両を走行させるための運動エネルギに変換する。また、モータ・ジェネレータは、車両の制動時に発生する運動エネルギを電気エネルギに変換する。モータ・ジェネレータによって生成された電気エネルギは、組電池10に蓄えることができる。
When the assembled
組電池10およびモータ・ジェネレータの間の電流経路には、インバータや昇圧回路を配置することができる。インバータを用いれば、モータ・ジェネレータとして、交流モータを用いることができる。昇圧回路を用いれば、組電池10の出力電圧を昇圧することができる。インバータや昇圧回路は、負荷24に含まれる。
In the current path between the assembled
コントローラ30は、電圧センサ21および電流センサ22の検出結果を用いて、単電池11の満充電容量を推定する。満充電容量の推定処理について、図2に示すフローチャートを用いて説明する。
The
ステップS101において、コントローラ30は、電圧センサ21を用いて、単電池11の開回路電圧(Open Circuit Voltage)V1を検出する。ステップS102において、コントローラ30は、ステップS101で検出された開回路電圧V1が所定の電圧範囲Rに含まれているか否かを判別する。
In step S <b> 101, the
電圧範囲Rは、上限電圧Vmaxおよび下限電圧Vminによって規定される電圧の範囲である。電圧範囲Rに関する情報は、メモリ31に記憶しておくことができる。電圧範囲Rの詳細については、後述する。開回路電圧V1が電圧範囲Rに含まれているときには、ステップS103の処理に進み、開回路電圧V1が電圧範囲Rから外れているときには、ステップS101の処理に戻る。
The voltage range R is a voltage range defined by the upper limit voltage Vmax and the lower limit voltage Vmin. Information regarding the voltage range R can be stored in the
ステップS103において、コントローラ30は、単電池11の充電又は放電を行う。具体的には、単電池11の開回路電圧が電圧範囲Rで変化するように、単電池11の充電又は放電を行う。ここで、開回路電圧V1が上限電圧Vmaxよりも下限電圧Vminに近づいていれば、単電池11を充電することが好ましい。また、開回路電圧V1が下限電圧Vminよりも上限電圧Vmaxに近づいていれば、単電池11を放電することが好ましい。
In step S103, the
ステップS104において、コントローラ30は、単電池11の充電又は放電を行っている間、電流センサ22から取得した電流値を積算して容量を算出する。単電池11の充電又は放電を行うことによって、単電池11の容量は変化する。ステップS104で算出される容量は、単電池11の容量の変化量である。
In step S <b> 104, the
ステップS105において、コントローラ30は、電圧センサ21を用いて、単電池11の開回路電圧V2を検出する。開回路電圧V2は、単電池11の充電又は放電を行った後の開回路電圧であり、ステップS101で検出された開回路電圧V1とは異なる値である。
In step S <b> 105, the
ステップS106において、コントローラ30は、ステップS105で検出した開回路電圧V2が電圧範囲Rに含まれているか否かを判別する。開回路電圧V2が電圧範囲Rに含まれているときには、ステップS107の処理に進み、開回路電圧V2が電圧範囲Rから外れているときには、ステップS103の処理に戻る。
In step S106, the
ステップS106の処理からステップS103の処理に戻ったとき、コントローラ30は、単電池11の開回路電圧が電圧範囲Rに戻るように、単電池11の充放電を行う。具体的には、開回路電圧V2が電圧範囲Rの上限電圧Vmaxよりも高いとき、コントローラ30は、ステップS103において、単電池11を放電させることにより、単電池11の開回路電圧を電圧範囲Rに戻すことができる。また、開回路電圧V2が電圧範囲Rの下限電圧Vminよりも低いとき、コントローラ30は、ステップS103において、単電池11を充電させることにより、単電池11の開回路電圧を電圧範囲Rに戻すことができる。
When the process returns from the process of step S106 to the process of step S103, the
ステップS107において、コントローラ30は、単電池11の開回路電圧がV1からV2に変化するまでの容量(区間容量という)を特定する。区間容量は、開回路電圧V1に対応した単電池11の容量と、開回路電圧V2に対応した単電池11の容量との差分に相当する。ステップS104で説明したように、コントローラ30は、開回路電圧がV1からV2に到達するまで、電流センサ22から取得した電流値を積算することにより、区間容量を特定することができる。
In step S107, the
ステップS108において、コントローラ30は、区間容量および満充電容量の対応関係を示すテーブルを参照して、ステップS107で特定された区間容量に対応する満充電容量を特定(推定)する。区間容量および満充電容量の対応関係を示すテーブルは、予め用意しておくことができ、メモリ31に格納しておくことができる。
In step S108, the
図3には、区間容量および満充電容量の対応関係を示すテーブルの概略図を示す。図3に示すテーブルは、開回路電圧V1,V2が所定電圧であるときの、区間容量および満充電容量の対応関係を示している。 FIG. 3 shows a schematic diagram of a table showing the correspondence between the section capacity and the full charge capacity. The table shown in FIG. 3 shows the correspondence between the section capacity and the full charge capacity when the open circuit voltages V1 and V2 are predetermined voltages.
開回路電圧V1,V2の値に応じて、図3に示すテーブルは異なる。すなわち、開回路電圧V1,V2の複数の組み合わせに応じた数だけ、図3に示すテーブルを予め用意しておく必要がある。ステップS108の処理を行うときには、複数のテーブルのうち、ステップS101,S105で検出された開回路電圧V1,V2に対応するテーブルを用いることができる。 The table shown in FIG. 3 differs depending on the values of the open circuit voltages V1 and V2. That is, as many tables as shown in FIG. 3 need to be prepared in advance according to the number of combinations of the open circuit voltages V1 and V2. When the process of step S108 is performed, a table corresponding to the open circuit voltages V1 and V2 detected in steps S101 and S105 among a plurality of tables can be used.
一方、単電池11の満充電容量を推定するときに、開回路電圧V1,V2を予め設定しておけば、図3に示すテーブルとしては、設定された開回路電圧V1,V2に対応したテーブルだけを用意しておけばよい。開回路電圧V1,V2は、電圧範囲Rに含まれる値に設定される。この場合には、図2に示すフローチャートにおいて、ステップS102,S106の処理を省略することができる。
On the other hand, if the open circuit voltages V1 and V2 are set in advance when the full charge capacity of the
区間容量および満充電容量の対応関係について、図4を用いて説明する。図4は、単電池11の容量に対する、正極電位、負極電位および電池電圧(開回路電圧)の変化を示している。図4の横軸に示す容量は、単電池11のSOC(充電状態、State of Charge)に相当する。単電池11の電圧(電池電圧)は、正極電位から負極電位を減算することによって求められる。正極および負極の間に参照電極を配置すれば、正極電位および負極電位を測定することができる。
The correspondence relationship between the section capacity and the full charge capacity will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows changes in the positive electrode potential, the negative electrode potential, and the battery voltage (open circuit voltage) with respect to the capacity of the
単電池11が劣化するときには、図4に示すように、負極電位を示す曲線が高容量側にシフトする。単電池11の容量劣化は、負極におけるリチウムイオンの失活による影響が大きい。このため、負極電位を示す曲線をシフトさせることにより、単電池11の容量劣化を規定することができる。
When the
ここで、正極電位は、変化しないものとし、正極電位を示す曲線は、シフトしていない。正極電位から、シフト後の負極電位を減算することにより、劣化後における単電池11の電圧(電池電圧)が求められる。図4には、単電池11の劣化前後における負極電位および電池電圧の曲線(一例)を示している。
Here, it is assumed that the positive electrode potential does not change, and the curve indicating the positive electrode potential is not shifted. By subtracting the shifted negative electrode potential from the positive electrode potential, the voltage (battery voltage) of the
負極電位を示す曲線のシフト量は、単電池11の劣化量に対応しており、単電池11の劣化量が大きくなるほど、言い換えれば、容量維持率が低下するほど、負極電位を示す曲線のシフト量が大きくなる。容量維持率とは、初期状態における単電池11の満充電容量C1と、劣化後における単電池11の満充電容量C2との比(C2×100/C1)で表される。単電池11の満充電容量が低下することに応じて、負極電位を示す曲線は、高容量側にシフトする。
The shift amount of the curve indicating the negative electrode potential corresponds to the deterioration amount of the
単電池11が劣化前の状態にあるとき、劣化前の電池電圧を示す曲線上に位置する任意の2点の電圧(開回路電圧)V1,V2を特定すれば、区間容量を求めることができる。すなわち、区間容量は、電圧V1に対応した電池容量と、電圧V2に対応した電池容量の差分となる。この区間容量は、劣化前の単電池11における満充電容量と対応関係にあるため、この対応関係は、上述したテーブルの一部となる。
When the
単電池11が劣化状態にあるとき、劣化後の電池電圧を示す曲線上に位置する任意の2点の電圧V1,V2を特定すれば、区間容量を求めることができる。この区間容量は、劣化後の単電池11における満充電容量と対応関係にあるため、この対応関係は、上述したテーブルの一部となる。
When the
このように互いに異なる満充電容量において、言い換えれば、負極電位を示す曲線が互いに異なる場合において、各満充電容量に対応した区間容量を予め求めておけば、区間容量を特定することにより、区間容量に対応した満充電容量を特定することができる。区間容量が互いに異なれば、区間容量に対応した満充電容量を特定しやすくなる。 In this way, in different full charge capacities, in other words, in the case where the curves indicating the negative electrode potentials are different from each other, if the section capacities corresponding to the respective full charge capacities are obtained in advance, the section capacities can be determined by specifying the section capacities. The full charge capacity corresponding to can be specified. If the section capacities are different from each other, it becomes easy to specify the full charge capacity corresponding to the section capacities.
本実施例では、区間容量および満充電容量の対応関係を示すテーブル(図3参照)を用いて、区間容量に対応する満充電容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、区間容量および満充電容量をパラメータ(変数)とした演算式を決めておき、この演算式を用いて、区間容量から満充電容量を特定することもできる。この場合には、演算式に関する情報を、メモリ31に記憶することができる。上述したテーブルや演算式は、区間容量および満充電容量の対応関係を示す情報となる。
In this embodiment, the full charge capacity corresponding to the section capacity is specified using a table (see FIG. 3) indicating the correspondence relationship between the section capacity and the full charge capacity, but the present invention is not limited to this. Specifically, an arithmetic expression using the section capacity and the full charge capacity as parameters (variables) is determined, and the full charge capacity can be specified from the section capacity using the arithmetic expression. In this case, information related to the arithmetic expression can be stored in the
図4に示すように、第1電圧範囲R1において、劣化前の電池電圧の曲線と、劣化後の電池電圧の曲線とは、互いにずれている。すなわち、電池電圧が第1電圧範囲R1に含まれる任意の電圧であるとき、劣化前の単電池11における電池容量は、劣化後の単電池11における電池容量よりも低くなっている。一方、第2電圧範囲R2において、劣化前の電池電圧の曲線と、劣化後の電池電圧の曲線とは、ほぼ重なっている。このため、電池電圧が第2電圧範囲R2に含まれる任意の電圧であるとき、劣化前の単電池11における電池容量と、劣化後の単電池11における電池容量とは、ほとんど変わらない。
As shown in FIG. 4, in the first voltage range R1, the battery voltage curve before deterioration and the battery voltage curve after deterioration are shifted from each other. That is, when the battery voltage is an arbitrary voltage included in the first voltage range R1, the battery capacity of the
開回路電圧V1,V2が第2電圧範囲R2に含まれるとき、開回路電圧がV1からV2に変化する間の区間容量ΔCS3,ΔCS4は、劣化前の単電池11と、劣化後の単電池11とで略一致している。区間容量ΔCS3は、単電池11が劣化前の状態にあるときの区間容量であり、区間容量ΔCS4は、単電池11が劣化後の状態にあるときの区間容量である。区間容量ΔCS3,ΔCS4に対応する単電池11の満充電容量は、互いに異なっている。
When the open circuit voltages V1 and V2 are included in the second voltage range R2, the interval capacities ΔC S3 and ΔC S4 during the change of the open circuit voltage from V1 to V2 are the same as the
開回路電圧V1,V2が第2電圧範囲R2に含まれるときには、単電池11の満充電容量が互いに異なっていても、区間容量は等しくなってしまう。このような場合には、図2に示すステップS107の処理によって区間容量を特定しても、この区間容量に対応する満充電容量を特定し難い。したがって、区間容量から満充電容量を推定するときの推定精度が低下しやすくなってしまう。
When the open circuit voltages V1 and V2 are included in the second voltage range R2, even if the full charge capacities of the
開回路電圧V1,V2が第1電圧範囲R1に含まれるとき、満充電容量が互いに異なっていれば、満充電容量に応じて区間容量も異なる。図5に示すように、開回路電圧がV1からV2に変化する間の区間容量ΔCS1,ΔCS2は、劣化前の単電池11と、劣化後の単電池11とで異なっている。区間容量ΔCS1は、単電池11が劣化前の状態にあるときの区間容量であり、区間容量ΔCS2は、単電池11が劣化後の状態にあるときの区間容量である。
When the open circuit voltages V1 and V2 are included in the first voltage range R1, if the full charge capacities are different from each other, the section capacities are also different according to the full charge capacities. As shown in FIG. 5, the interval capacities ΔC S1 and ΔC S2 while the open circuit voltage changes from V1 to V2 are different between the
満充電容量に応じて区間容量が異なっていれば、区間容量を特定することにより、この区間容量に対応する満充電容量を特定することができる。具体的には、区間容量ΔCS1は、劣化前の単電池11の満充電容量と対応関係にあり、区間容量ΔCS2は、劣化後の単電池11の満充電容量と対応関係にある。図2に示すステップS107の処理において、区間容量ΔCS1が特定されれば、現時点の単電池11の満充電容量は、劣化前の単電池11における満充電容量であると推定できる。また、区間容量ΔCS2が特定されれば、現時点の単電池11の満充電容量は、劣化後の単電池11における満充電容量であると推定できる。劣化後の単電池11における満充電容量は、単電池11の劣化状態に応じて変化する。
If the section capacity is different depending on the full charge capacity, the full charge capacity corresponding to the section capacity can be specified by specifying the section capacity. Specifically, the section capacity ΔC S1 has a correspondence relationship with the full charge capacity of the
図6に示すように、電池容量が基準容量Crefよりも小さいとき、電池容量の変化に対する負極電位の変化量は、比較的大きくなる。一方、電池容量が基準容量Crefよりも大きいとき、電池容量の変化に対する負極電位の変化量は、比較的小さくなる。言い換えれば、電池容量が基準容量Crefよりも小さい範囲における負極電位の変化率は、電池容量が基準容量Crefよりも大きい範囲における負極電位の変化率よりも大きい。 As shown in FIG. 6, when the battery capacity is smaller than the reference capacity Cref, the amount of change in the negative electrode potential with respect to the change in battery capacity is relatively large. On the other hand, when the battery capacity is larger than the reference capacity Cref, the amount of change in the negative electrode potential with respect to the change in battery capacity is relatively small. In other words, the change rate of the negative electrode potential in a range where the battery capacity is smaller than the reference capacity Cref is larger than the change rate of the negative electrode potential in a range where the battery capacity is larger than the reference capacity Cref.
このような負極電位の特性を考慮すると、電圧V1,V2を、基準容量Crefに対応する電池電圧Vref以下に設定すれば、満充電容量が互いに異なるときに、互いに異なる区間容量が得やすい。すなわち、区間容量を特定すれば、区間容量に対応した満充電容量を特定しやすくなり、区間容量から満充電容量を推定するときの推定精度を向上させることができる。電圧範囲Rの上限電圧Vmaxは、電池電圧Vref以下の値に設定することができる。 In consideration of such negative electrode characteristics, if the voltages V1 and V2 are set to be equal to or lower than the battery voltage Vref corresponding to the reference capacity Cref, different section capacities can be easily obtained when the full charge capacities are different from each other. That is, if the section capacity is specified, it becomes easy to specify the full charge capacity corresponding to the section capacity, and the estimation accuracy when the full charge capacity is estimated from the section capacity can be improved. The upper limit voltage Vmax of the voltage range R can be set to a value equal to or lower than the battery voltage Vref.
単電池11の種類に応じて、負極電位を示す曲線が異なるため、単電池11の種類に応じて、負極電位を示す曲線を求めておき、上述した観点(負極電位の変化率)から、基準容量Crefを決定することができる。基準容量Crefを決定すれば、電池電圧Vrefを決定でき、電圧範囲Rも決定することができる。
Since the curve indicating the negative electrode potential varies depending on the type of the
図7は、区間容量の維持率と、満充電容量の劣化率との関係を示す実験結果である。区間容量の維持率と、満充電容量の劣化率とは、下記式(1)、(2)で表される。 FIG. 7 is an experimental result showing the relationship between the section capacity maintenance rate and the full charge capacity deterioration rate. The maintenance rate of the section capacity and the deterioration rate of the full charge capacity are expressed by the following formulas (1) and (2).
区間容量の維持率=ΔC2×100/ΔC1 ・・・(1)
満充電容量の劣化率=(C1−C2)×100/C1 ・・・(2)
Section capacity maintenance rate = ΔC2 × 100 / ΔC1 (1)
Degradation rate of full charge capacity = (C1-C2) × 100 / C1 (2)
式(1)において、ΔC1は、劣化前の単電池11を用いたときに得られる区間容量を示し、ΔC2は、劣化後の単電池11を用いたときに得られる区間容量を示す。式(2)において、C1は、劣化前の単電池11における満充電容量を示し、C2は、劣化後の単電池11における満充電容量を示す。
In the equation (1), ΔC1 indicates a section capacity obtained when the
図7は、単電池11の満充電容量が変化(劣化)したときに、区間容量がどれだけ変化するかを示した図である。図7に示す結果が得られた実験では、単電池11として、リチウムイオン二次電池を用いた。ここで、正極活物質としては、LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2を用い、負極活物質としては、グラファイトを用いた。
FIG. 7 is a diagram showing how the section capacity changes when the full charge capacity of the
図7において、区間容量の維持率が変化していないと、満充電容量が異なっていても、区間容量が変化しないことになる。したがって、区間容量を特定しても、区間容量から満充電容量を特定し難いことになる。一方、区間容量の維持率が変化すれば、満充電容量が異なることにより、区間容量も異なることになる。したがって、区間容量を特定することにより、区間容量に対応する満充電容量を特定しやすくなる。 In FIG. 7, if the maintenance ratio of the section capacity is not changed, the section capacity does not change even if the full charge capacity is different. Therefore, even if the section capacity is specified, it is difficult to specify the full charge capacity from the section capacity. On the other hand, if the maintenance rate of the section capacity changes, the section capacity also varies due to the different full charge capacity. Therefore, it becomes easy to specify the full charge capacity corresponding to the section capacity by specifying the section capacity.
図7に示す結果が得られた実験では、複数の電圧範囲R(3.0〜3.5[V]、3.0〜3.6[V]、3.6〜4.1[V])を設定し、各電圧範囲Rにおいて、開回路電圧をV1からV2に変化させたときの区間容量を測定した。区間容量の測定は、満充電容量の劣化率を変化させながら行った。 In the experiment in which the result shown in FIG. 7 was obtained, a plurality of voltage ranges R (3.0 to 3.5 [V], 3.0 to 3.6 [V], 3.6 to 4.1 [V] ), And in each voltage range R, the section capacitance when the open circuit voltage was changed from V1 to V2 was measured. The section capacity was measured while changing the deterioration rate of the full charge capacity.
図7に示すように、電圧範囲Rが3.6〜4.1[V]の範囲では、満充電容量の劣化率が変化しても、区間容量の維持率が変化していない。電圧範囲Rが3.0〜3.6[V]の範囲では、満充電容量の劣化率が変化することに応じて、区間容量の維持率が変化している。電圧範囲Rが3.0〜3.5[V]の範囲でも、満充電容量の劣化率が変化することに応じて、区間容量の維持率が変化している。 As shown in FIG. 7, when the voltage range R is in the range of 3.6 to 4.1 [V], even if the deterioration rate of the full charge capacity changes, the section capacity maintenance ratio does not change. When the voltage range R is in the range of 3.0 to 3.6 [V], the section capacity maintenance rate changes in accordance with the change in the deterioration rate of the full charge capacity. Even when the voltage range R is in the range of 3.0 to 3.5 [V], the maintenance rate of the section capacity changes according to the change of the deterioration rate of the full charge capacity.
図7に示す実験で用いられたリチウムイオン二次電池では、電圧範囲Rの上限電圧Vmaxを、3.6[V]以下に設定すれば、区間容量に応じた満充電容量を特定しやすくなる。 In the lithium ion secondary battery used in the experiment shown in FIG. 7, if the upper limit voltage Vmax of the voltage range R is set to 3.6 [V] or less, it becomes easy to specify the full charge capacity according to the section capacity. .
10:組電池 11:単電池
21:電圧センサ 22:電流センサ
23:温度センサ 24:負荷
25a,25b:リレー 30:コントローラ
31:メモリ
10: assembled battery 11: cell 21: voltage sensor 22: current sensor 23: temperature sensor 24:
Claims (8)
前記二次電池の開回路電圧が第1電圧から第2電圧に変化したときの電池容量である区間容量を取得し、前記区間容量と、二次電池の劣化に応じて変化する満充電容量との対応関係を示す情報を用いて、取得した前記区間容量に対応した満充電容量を特定するコントローラを有し、
前記第1電圧および前記第2電圧は、前記二次電池の劣化に伴う負極電位の変化に応じて電池容量が変化しやすい電圧範囲に含まれることを特徴とする推定装置。 An estimation device for estimating the full charge capacity of a secondary battery,
Obtaining a section capacity that is a battery capacity when the open circuit voltage of the secondary battery changes from a first voltage to a second voltage, and the section capacity and a full charge capacity that changes according to deterioration of the secondary battery, A controller that specifies the full charge capacity corresponding to the acquired section capacity using information indicating the correspondence relationship of
The estimation device according to claim 1, wherein the first voltage and the second voltage are included in a voltage range in which a battery capacity is likely to change according to a change in a negative electrode potential accompanying a deterioration of the secondary battery.
前記電圧範囲を規定する上限電圧は、3.6[V]以下であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1つに記載の推定装置。 The secondary battery is a lithium ion secondary battery,
The estimation device according to claim 1, wherein an upper limit voltage that defines the voltage range is 3.6 [V] or less.
前記二次電池の開回路電圧が第1電圧から第2電圧に変化したときの電池容量である区間容量を取得し、
前記区間容量と、二次電池の劣化に応じて変化する満充電容量との対応関係を示す情報を用いて、取得した前記区間容量に対応した満充電容量を特定し、
前記第1電圧および前記第2電圧は、前記二次電池の劣化に伴う負極電位の変化に応じて電池容量が変化しやすい電圧範囲に含まれることを特徴とする推定方法。 An estimation method for estimating a full charge capacity of a secondary battery,
Obtaining a section capacity which is a battery capacity when the open circuit voltage of the secondary battery changes from the first voltage to the second voltage;
Using information indicating the correspondence relationship between the section capacity and the full charge capacity that changes according to the deterioration of the secondary battery, the full charge capacity corresponding to the acquired section capacity is identified,
The estimation method, wherein the first voltage and the second voltage are included in a voltage range in which battery capacity is likely to change according to a change in negative electrode potential accompanying deterioration of the secondary battery.
前記電圧範囲を規定する上限電圧は、3.6[V]以下であることを特徴とする請求項6又は7に記載の推定方法。
The secondary battery is a lithium ion secondary battery,
The estimation method according to claim 6 or 7, wherein the upper limit voltage defining the voltage range is 3.6 [V] or less.
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