JP2014207054A - Battery system - Google Patents

Battery system Download PDF

Info

Publication number
JP2014207054A
JP2014207054A JP2013082393A JP2013082393A JP2014207054A JP 2014207054 A JP2014207054 A JP 2014207054A JP 2013082393 A JP2013082393 A JP 2013082393A JP 2013082393 A JP2013082393 A JP 2013082393A JP 2014207054 A JP2014207054 A JP 2014207054A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
open
secondary battery
circuit voltage
battery
negative electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2013082393A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
高橋 賢司
Kenji Takahashi
賢司 高橋
裕之 海谷
Hiroyuki Kaiya
裕之 海谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2013082393A priority Critical patent/JP2014207054A/en
Publication of JP2014207054A publication Critical patent/JP2014207054A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To precisely estimate open voltage in a current secondary battery.SOLUTION: A battery system includes a temperature sensor which detects temperature of a secondary battery (11), and a controller (30) for calculating open voltage of the secondary battery from a single pole open potential at a positive electrode and a negative electrode of the secondary battery. The controller corrects a single pole open potential by using the maintenance factor of single pole capacity at the positive electrode and the negative electrode and the fluctuation amount of battery capacity according to variation in correspondence of the average charge rate at the active material of the positive electrode and the negative electrode. The controller, when correcting the single pole open potential, uses a single pole open potential that corresponds to a detection temperature by the temperature sensor.

Description

本発明は、単極開放電位から二次電池の開放電位を算出する電池システムに関する。   The present invention relates to a battery system that calculates an open potential of a secondary battery from a single electrode open potential.

二次電池の開放電圧は、正極開放電位および負極開放電位の電位差として表される。ここで、特許文献1では、正極開放電位を特定するときに、正極活物質の表面(界面)における局所的なリチウム濃度分布(局所的SOCθ)だけを考慮している。また、負極開放電位を特定するときには、負極活物質の表面(界面)における局所的なリチウム濃度分布(局所的SOCθ)だけを考慮している。 The open circuit voltage of the secondary battery is expressed as a potential difference between the positive electrode open potential and the negative electrode open potential. Here, in Patent Document 1, only the local lithium concentration distribution (local SOC θ 1 ) on the surface (interface) of the positive electrode active material is considered when specifying the positive electrode open-circuit potential. Further, when specifying the negative electrode open-circuit potential, only the local lithium concentration distribution (local SOC θ 2 ) on the surface (interface) of the negative electrode active material is considered.

特開2010−060384号公報(段落[0075])JP 2010-060384 A (paragraph [0075]) 特開2008−243373号公報JP 2008-243373 A 特表2008−532050号公報JP 2008-532050 A

二次電池の正極開放電位および負極開放電位は、活物質の表面における局所的SOCに依存するだけでなく、二次電池の温度にも依存する。すなわち、二次電池の温度が変化すると、局所的SOCが同じであっても、正極開放電位や負極開放電位が変化することがある。この場合には、正極開放電位および負極開放電位から二次電池の開放電圧を算出(推定)するときに、開放電圧の推定精度が低下してしまう。   The positive electrode open potential and the negative electrode open potential of the secondary battery not only depend on the local SOC on the surface of the active material, but also depend on the temperature of the secondary battery. That is, when the temperature of the secondary battery changes, the positive electrode open potential and the negative electrode open potential may change even if the local SOC is the same. In this case, when calculating (estimating) the open-circuit voltage of the secondary battery from the positive electrode open-circuit potential and the negative electrode open-circuit potential, the open-circuit voltage estimation accuracy decreases.

本発明の電池システムは、二次電池の温度を検出する温度センサと、二次電池の正極および負極における単極開放電位から二次電池の開放電圧を算出するコントローラと、を有する。コントローラは、正極および負極における単極容量の維持率と、正極および負極の活物質における平均充電率の対応関係の変化に伴う電池容量の変動量とを用いて、単極開放電位を補正する。ここで、単極開放電位を補正するとき、温度センサによる検出温度に応じた単極開放電位を用いる。   The battery system of the present invention includes a temperature sensor that detects the temperature of the secondary battery, and a controller that calculates the open voltage of the secondary battery from the single electrode open potential at the positive electrode and the negative electrode of the secondary battery. The controller corrects the unipolar open potential using the maintenance rate of the unipolar capacity in the positive electrode and the negative electrode and the amount of change in the battery capacity accompanying the change in the correspondence relationship between the average charge rates in the active materials of the positive electrode and the negative electrode. Here, when correcting the unipolar open potential, the unipolar open potential corresponding to the temperature detected by the temperature sensor is used.

二次電池の劣化が進行すると、単極開放電位(正極開放電位や負極開放電位)が変化する。この単極開放電位の変化は、単極容量の維持率および電池容量の変動量によって規定することができる。そこで、単極容量の維持率や電池容量の変動量を把握しながら、単極開放電位を補正することにより、現在の二次電池の劣化状態を反映した単極開放電位を算出(推定)することができる。   As the deterioration of the secondary battery proceeds, the unipolar open potential (positive electrode open potential or negative electrode open potential) changes. The change in the unipolar open-circuit potential can be defined by the maintenance rate of the unipolar capacity and the variation amount of the battery capacity. Therefore, the unipolar open-circuit potential that reflects the deterioration state of the secondary battery is calculated (estimated) by correcting the unipolar open-circuit potential while grasping the maintenance rate of the unipolar capacity and the variation amount of the battery capacity. be able to.

ここで、単極開放電位を補正するときには、二次電池の温度に応じた単極開放電位を用いている。単極開放電位は、二次電池の温度に依存するため、二次電池の温度が変化すれば、単極開放電位も変化してしまう。単極容量の維持率や電池容量の変動量を用いて、単極開放電位を補正する場合であっても、二次電池の温度を考慮しなければ、劣化後の二次電池における単極開放電位を精度良く推定することができない。   Here, when correcting the unipolar open potential, the unipolar open potential according to the temperature of the secondary battery is used. Since the monopolar open potential depends on the temperature of the secondary battery, if the temperature of the secondary battery changes, the monopolar open potential also changes. Even when correcting the single electrode open potential using the maintenance rate of the single electrode capacity and the amount of battery capacity fluctuation, if the temperature of the secondary battery is not taken into consideration, the single electrode open in the deteriorated secondary battery The potential cannot be estimated with high accuracy.

本発明では、二次電池の温度に応じた単極開放電位を補正しているため、劣化後の二次電池における単極開放電位を精度良く推定することができる。また、単極開放電位(正極開放電位および負極開放電位)から二次電池の開放電圧を算出することができるため、単極開放電位を精度良く推定することにより、劣化後の二次電池における開放電圧も精度良く推定することができる。   In the present invention, since the single electrode open potential according to the temperature of the secondary battery is corrected, the single electrode open potential in the deteriorated secondary battery can be accurately estimated. In addition, since the open voltage of the secondary battery can be calculated from the single electrode open potential (positive electrode open potential and negative electrode open potential), it is possible to accurately estimate the single electrode open potential, thereby opening the secondary battery after deterioration. The voltage can also be estimated with high accuracy.

単極開放電位は、平均充電率との関係で規定される。ここで、単極開放電位および平均充電率の対応関係を示す単極の特性を開放電位特性という。このため、単極開放電位を補正するときには、開放電位特性を補正することになる。また、検出温度に応じた単極開放電位を用いるときには、検出温度に対応した開放電位特性が用いられる。二次電池が初期状態にあるとき、開放電位特性および二次電池の温度の対応関係を予め特定しておくことができる。この対応関係を用いれば、二次電池の温度に対応する開放電位特性を特定することができる。   The unipolar open circuit potential is defined in relation to the average charging rate. Here, the unipolar characteristic indicating the correspondence between the unipolar open-circuit potential and the average charging rate is referred to as open-circuit potential characteristic. For this reason, when correcting the unipolar open potential, the open-circuit potential characteristic is corrected. In addition, when a unipolar open potential corresponding to the detected temperature is used, an open potential characteristic corresponding to the detected temperature is used. When the secondary battery is in the initial state, the correspondence relationship between the open-circuit potential characteristic and the temperature of the secondary battery can be specified in advance. By using this correspondence relationship, it is possible to specify the open-circuit potential characteristic corresponding to the temperature of the secondary battery.

開放電位特性を補正すれば、補正後の開放電位特性を用いて、二次電池の開放電圧特性を算出することができる。開放電圧特性とは、平均充電率および開放電圧の対応関係を示す二次電池の特性である。二次電池の開放電圧は、正極開放電位および負極開放電位の電位差として表される。このため、正極および負極における開放電位特性を用いれば、開放電圧特性を算出することができる。   If the open-circuit potential characteristic is corrected, the open-circuit voltage characteristic of the secondary battery can be calculated using the corrected open-circuit potential characteristic. The open-circuit voltage characteristic is a characteristic of the secondary battery that indicates the correspondence relationship between the average charging rate and the open-circuit voltage. The open circuit voltage of the secondary battery is expressed as a potential difference between the positive electrode open potential and the negative electrode open potential. For this reason, if the open circuit potential characteristic in a positive electrode and a negative electrode is used, an open circuit voltage characteristic is computable.

本発明の電池システムには、二次電池の電流を検出する電流センサを設けることができる。ここで、二次電池の電流に関して、検出電流および推定電流を比較することにより、単極容量の維持率および電池容量の変動量に関する最適解を算出することができる。この最適解は、現在の二次電池の内部状態を反映したものとなる。   The battery system of the present invention can be provided with a current sensor that detects the current of the secondary battery. Here, regarding the current of the secondary battery, by comparing the detected current and the estimated current, it is possible to calculate the optimum solution regarding the maintenance rate of the unipolar capacity and the variation amount of the battery capacity. This optimal solution reflects the current internal state of the secondary battery.

具体的には、二次電池の開放電圧を第1開放電圧から第2開放電圧まで変化させたとき、この間において、電流センサによって検出された電流を積算すれば、第1電流積算値を算出することができる。また、補正後の開放電位特性から開放電圧特性を算出すれば、第1開放電圧に対応する第1平均充電率と、第2開放電圧に対応する第2平均充電率とを算出することができる。   Specifically, when the open-circuit voltage of the secondary battery is changed from the first open-circuit voltage to the second open-circuit voltage, if the current detected by the current sensor is integrated during this period, the first current integrated value is calculated. be able to. In addition, if the open-circuit voltage characteristic is calculated from the corrected open-circuit potential characteristic, the first average charge rate corresponding to the first open-circuit voltage and the second average charge rate corresponding to the second open-circuit voltage can be calculated. .

第1平均充電率および第2平均充電率を算出すれば、これらの平均充電率の差に基づいて、開放電圧を第1開放電圧から第2開放電圧に変化させるまでの間における電流積算値(第2電流積算値)を算出(推定)することができる。第1電流積算値(検出電流に対応する)および第2電流積算値(推定電流に対応する)を比較し、これらの電流積算値の差が最小となるように、単極容量の維持率および電池容量の変動量を算出することができる。   If the first average charging rate and the second average charging rate are calculated, based on the difference between these average charging rates, the integrated current value (until the open circuit voltage is changed from the first open circuit voltage to the second open circuit voltage) ( (Second current integrated value) can be calculated (estimated). The first current integrated value (corresponding to the detected current) and the second current integrated value (corresponding to the estimated current) are compared, and the maintenance rate of the unipolar capacity and the difference between these current integrated values are minimized. The amount of change in battery capacity can be calculated.

第1電流積算値および第2電流積算値の差が最小となるときの維持率および変動量は、現在の二次電池の内部状態を反映した維持率および変動量となる。この維持率および変動量を用いれば、現在の二次電池の内部状態を反映した開放電位特性および開放電圧特性を得ることができる。   The maintenance rate and fluctuation amount when the difference between the first current integration value and the second current integration value is minimum are the maintenance rate and fluctuation amount reflecting the current internal state of the secondary battery. By using the maintenance ratio and the fluctuation amount, it is possible to obtain open-circuit potential characteristics and open-circuit voltage characteristics that reflect the current internal state of the secondary battery.

開放電圧を第1開放電圧から第2開放電圧に変化させるとき、温度センサを用いることにより、第1開放電圧を取得したときの二次電池の温度と、第2開放電圧を取得したときの二次電池の温度とを検出することができる。ここで、第1平均充電率を算出するときには、第1開放電圧を取得したときの二次電池の温度に対応する開放電圧特性が用いられる。また、第2平均充電率を算出するときには、第2開放電圧を取得したときの二次電池の温度に対応する開放電圧特性が用いられる。   When changing the open circuit voltage from the first open circuit voltage to the second open circuit voltage, by using a temperature sensor, the temperature of the secondary battery when the first open circuit voltage is acquired and the second battery when the second open circuit voltage is acquired. The temperature of the secondary battery can be detected. Here, when calculating the first average charging rate, an open-circuit voltage characteristic corresponding to the temperature of the secondary battery when the first open-circuit voltage is acquired is used. Further, when calculating the second average charging rate, an open-circuit voltage characteristic corresponding to the temperature of the secondary battery when the second open-circuit voltage is acquired is used.

開放電圧に対応した平均充電率を算出するときには、開放電圧特性が用いられるが、開放電圧特性は、二次電池の温度に依存する。すなわち、二次電池の温度が変化すれば、開放電圧特性が変化することがある。ここで、二次電池の温度を考慮していない開放電圧特性を用いて、開放電圧に対応する平均充電率を算出すると、算出した平均充電率が、実際の平均充電率からずれてしまうことがある。すなわち、二次電池の温度変化に伴う開放電圧特性の変化の分だけ、平均充電率のずれが発生してしまうことがある。   When calculating the average charging rate corresponding to the open circuit voltage, the open circuit voltage characteristic is used. The open circuit voltage characteristic depends on the temperature of the secondary battery. That is, if the temperature of the secondary battery changes, the open circuit voltage characteristics may change. Here, if the average charging rate corresponding to the open-circuit voltage is calculated using the open-circuit voltage characteristics not considering the temperature of the secondary battery, the calculated average charging rate may deviate from the actual average charging rate. is there. That is, the average charging rate may be shifted by the amount of change in open-circuit voltage characteristics accompanying the temperature change of the secondary battery.

本発明によれば、平均充電率を算出するときにおいて、二次電池の温度による影響が反映された開放電圧特性を用いているため、平均充電率の算出精度(推定精度)を向上させることができる。平均充電率の推定精度が向上すれば、上述したように、単極容量の維持率や電池容量の変動量を算出(推定)するときにおいて、維持率や変動量の推定精度を向上させることができる。   According to the present invention, when calculating the average charging rate, the open-circuit voltage characteristic reflecting the influence of the temperature of the secondary battery is used, so that the calculation accuracy (estimation accuracy) of the average charging rate can be improved. it can. If the estimation accuracy of the average charging rate is improved, as described above, when calculating (estimating) the maintenance rate of the unipolar capacity and the fluctuation amount of the battery capacity, the estimation accuracy of the maintenance rate and the fluctuation amount can be improved. it can.

平均充電率は、単極容量の維持率および電池容量の変動量に依存する。このため、上述したように、維持率および変動量を算出(推定)すれば、これらの算出値(推定値)を反映した平均充電率を算出することができる。これにより、平均充電率の推定精度を向上させることができる。ここで、平均充電率を推定すれば、二次電池の満充電容量を算出(推定)することができるが、平均充電率の推定精度を向上させることにより、満充電容量の推定精度を向上させることができる。   The average charging rate depends on the maintenance rate of the single electrode capacity and the amount of change in battery capacity. Therefore, as described above, if the maintenance rate and the fluctuation amount are calculated (estimated), the average charging rate reflecting these calculated values (estimated values) can be calculated. Thereby, the estimation precision of an average charging rate can be improved. Here, if the average charge rate is estimated, the full charge capacity of the secondary battery can be calculated (estimated), but the estimation accuracy of the full charge capacity is improved by improving the estimation accuracy of the average charge rate. be able to.

二次電池の満充電容量を算出するときには、まず、二次電池のSOCが100%であるときの平均充電率と、二次電池のSOCが0%であるときの平均充電率とを算出する。これらの平均充電率の差を算出すれば、二次電池のSOCが100%から0%に変化するまでの間における電流積算値を特定でき、二次電池の満充電容量を算出することができる。   When calculating the full charge capacity of the secondary battery, first, the average charge rate when the SOC of the secondary battery is 100% and the average charge rate when the SOC of the secondary battery is 0% are calculated. . By calculating the difference between these average charging rates, it is possible to specify the integrated current value until the SOC of the secondary battery changes from 100% to 0%, and to calculate the full charge capacity of the secondary battery. .

正極および負極の間において、反応関与物質が移動することによって、二次電池の充放電が行われる。反応関与物質とは、二次電池の充放電反応に関与する物質である。例えば、二次電池がリチウムイオン二次電池であるときには、反応関与物質がリチウムイオンとなる。ここで、平均充電率は、活物質内における反応関与物質の最大濃度と、現在の活物質内における反応関与物質の平均濃度との比で表される。活物質の内部では、反応関与物質の拡散などの影響を受けて、反応関与物質の濃度分布(濃度バラツキ)が発生することがある。この濃度分布を考慮して、反応関与物質の平均濃度を用いることが好ましい。   The reaction-related substance moves between the positive electrode and the negative electrode, whereby the secondary battery is charged and discharged. The reaction participating substance is a substance that participates in the charge / discharge reaction of the secondary battery. For example, when the secondary battery is a lithium ion secondary battery, the reaction participating substance is lithium ion. Here, the average charging rate is represented by a ratio between the maximum concentration of the reaction-participating substance in the active material and the average concentration of the reaction-participating substance in the current active material. Inside the active material, the concentration distribution (concentration variation) of the reaction participating substance may occur due to the influence of diffusion of the reaction participating substance. In consideration of this concentration distribution, it is preferable to use the average concentration of the reaction-participating substance.

電池システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a battery system. 二次電池の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of a secondary battery. 局所的SOCの変化に対する開放電圧の変化特性を示す図である。It is a figure which shows the change characteristic of the open circuit voltage with respect to the change of local SOC. 単極容量の減少に伴う単極開放電位の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the monopolar open circuit potential accompanying the reduction | decrease of monopolar capacity | capacitance. 正極および負極の間における組成の対応ずれを説明する図である。It is a figure explaining the correspondence shift of the composition between a positive electrode and a negative electrode. 劣化による組成の対応ずれを説明する図である。It is a figure explaining the correspondence shift of the composition by deterioration. 正極開放電位および、劣化後の負極開放電位の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a positive electrode open potential and the negative electrode open potential after deterioration. 劣化パラメータの探索処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the search process of a degradation parameter. 劣化パラメータの探索処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the search process of a degradation parameter. 電池温度毎に算出した開放電圧特性を示す図である。It is a figure which shows the open circuit voltage characteristic computed for every battery temperature. 電池温度を考慮せずに算出した開放電圧特性を示す図である。It is a figure which shows the open circuit voltage characteristic calculated without considering battery temperature.

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である電池システムについて、図1を用いて説明する。図1は、電池システムの構成を示す図である。本実施例の電池システムは、車両に搭載することができる。   A battery system that is Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a battery system. The battery system of the present embodiment can be mounted on a vehicle.

本実施例の電池システムは、組電池10を有する。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。単電池11は、発電要素を電池ケースに収容したものである。発電要素は、充放電を行う要素であり、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で構成することができる。セパレータは、電解液を含んでいる。ここで、セパレータの代わりに、固体電解質を用いることもできる。   The battery system of this embodiment includes an assembled battery 10. The assembled battery 10 includes a plurality of unit cells 11 connected in series. As the cell 11, a secondary battery such as a nickel metal hydride battery or a lithium ion battery can be used. The unit cell 11 has a power generation element housed in a battery case. The power generation element is an element that performs charging and discharging, and can be composed of a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator disposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate. The separator contains an electrolytic solution. Here, a solid electrolyte may be used instead of the separator.

組電池10を構成する単電池11の数は、組電池10の要求出力などに基づいて、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、並列に接続された複数の単電池11が、組電池10に含まれていてもよい。   The number of unit cells 11 constituting the assembled battery 10 can be appropriately set based on the required output of the assembled battery 10 and the like. In this embodiment, all the unit cells 11 constituting the assembled battery 10 are connected in series, but a plurality of unit cells 11 connected in parallel may be included in the assembled battery 10.

監視ユニット21は、組電池10の電圧値を検出したり、各単電池11の電圧値Vbを検出したりする。監視ユニット21は、検出結果をコントローラ30に出力する。電流センサ22は、組電池10に流れる電流値Ibを検出し、検出結果をコントローラ30に出力する。本実施例では、組電池10を放電しているときの電流値Ibとして、正の値が用いられ、組電池10を充電しているときの電流値Ibとして、負の値が用いられる。   The monitoring unit 21 detects the voltage value of the assembled battery 10 or detects the voltage value Vb of each unit cell 11. The monitoring unit 21 outputs the detection result to the controller 30. The current sensor 22 detects the current value Ib flowing through the assembled battery 10 and outputs the detection result to the controller 30. In the present embodiment, a positive value is used as the current value Ib when the assembled battery 10 is discharged, and a negative value is used as the current value Ib when the assembled battery 10 is charged.

本実施例では、組電池10の正極端子と接続された正極ラインPLに、電流センサ22が設けられているが、これに限るものではない。すなわち、電流センサ22は、組電池10に流れる電流値Ibを検出することができればよい。例えば、組電池10の負極端子と接続された負極ラインNLに、電流センサ22を設けることができる。   In the present embodiment, the current sensor 22 is provided in the positive electrode line PL connected to the positive electrode terminal of the assembled battery 10, but the present invention is not limited to this. That is, the current sensor 22 only needs to be able to detect the current value Ib flowing through the assembled battery 10. For example, the current sensor 22 can be provided in the negative electrode line NL connected to the negative electrode terminal of the assembled battery 10.

温度センサ23は、組電池10(単電池11)の温度Tbを検出し、検出結果をコントローラ30に出力する。温度センサ23の数は、適宜設定することができる。複数の温度センサ23を用いれば、互いに異なる位置に配置された単電池11の温度を精度良く検出することができる。コントローラ30は、メモリ30aを有しており、メモリ30aは、コントローラ30が所定処理を行うための各種の情報を格納している。本実施例では、メモリ30aが、コントローラ30に内蔵されているが、コントローラ30の外部にメモリ30aを設けることもできる。   The temperature sensor 23 detects the temperature Tb of the assembled battery 10 (unit cell 11) and outputs the detection result to the controller 30. The number of temperature sensors 23 can be set as appropriate. By using a plurality of temperature sensors 23, it is possible to accurately detect the temperatures of the single cells 11 arranged at different positions. The controller 30 has a memory 30a, and the memory 30a stores various information for the controller 30 to perform predetermined processing. In the present embodiment, the memory 30 a is built in the controller 30, but the memory 30 a may be provided outside the controller 30.

正極ラインPLには、システムメインリレーSMR−Bが設けられており、システムメインリレーSMR−Bは、コントローラ30からの制御信号を受けることにより、オンおよびオフの間で切り替わる。負極ラインNLには、システムメインリレーSMR−Gが設けられており、システムメインリレーSMR−Gは、コントローラ30からの制御信号を受けることにより、オンおよびオフの間で切り替わる。   A system main relay SMR-B is provided in the positive electrode line PL, and the system main relay SMR-B is switched between on and off by receiving a control signal from the controller 30. A system main relay SMR-G is provided in the negative electrode line NL, and the system main relay SMR-G is switched between on and off by receiving a control signal from the controller 30.

システムメインリレーSMR−Gに対しては、システムメインリレーSMR−Pおよび電流制限抵抗24が並列に接続されている。システムメインリレーSMR−Pは、コントローラ30からの制御信号を受けることにより、オンおよびオフの間で切り替わる。電流制限抵抗24は、組電池10をインバータ31と接続するときに、突入電流が流れることを抑制するために用いられる。   System main relay SMR-P and current limiting resistor 24 are connected in parallel to system main relay SMR-G. System main relay SMR-P is switched between on and off by receiving a control signal from controller 30. The current limiting resistor 24 is used to suppress the inrush current from flowing when the assembled battery 10 is connected to the inverter 31.

組電池10をインバータ31と接続するとき、コントローラ30は、システムメインリレーSMR−Bをオフからオンに切り替えるとともに、システムメインリレーSMR−Pをオフからオンに切り替える。これにより、組電池10の放電電流を電流制限抵抗24に流すことができる。   When the assembled battery 10 is connected to the inverter 31, the controller 30 switches the system main relay SMR-B from off to on and switches the system main relay SMR-P from off to on. Thereby, the discharge current of the assembled battery 10 can be passed through the current limiting resistor 24.

次に、コントローラ30は、システムメインリレーSMR−Gをオフからオンに切り替えるとともに、システムメインリレーSMR−Pをオンからオフに切り替える。これにより、組電池10およびインバータ31の接続が完了し、図1に示す電池システムは、起動状態(Ready-On)となる。一方、組電池10およびインバータ31の接続を遮断するとき、コントローラ30は、システムメインリレーSMR−B,SMR−Gをオンからオフに切り替える。これにより、図1に示す電池システムは、停止状態(Ready-Off)となる。   Next, the controller 30 switches the system main relay SMR-G from off to on and switches the system main relay SMR-P from on to off. Thereby, the connection between the assembled battery 10 and the inverter 31 is completed, and the battery system shown in FIG. 1 is in an activated state (Ready-On). On the other hand, when the connection between the assembled battery 10 and the inverter 31 is cut off, the controller 30 switches the system main relays SMR-B and SMR-G from on to off. Thereby, the battery system shown in FIG. 1 is in a stopped state (Ready-Off).

コントローラ30には、車両のイグニッションスイッチのオン/オフに関する情報が入力される。ここで、イグニッションスイッチがオフからオンに切り替わったとき、コントローラ30は、図1に示す電池システムを停止状態から起動状態に切り替える。また、イグニッションスイッチがオンからオフに切り替わったとき、コントローラ30は、図1に示す電池システムを起動状態から停止状態に切り替える。   Information about on / off of the ignition switch of the vehicle is input to the controller 30. Here, when the ignition switch is switched from OFF to ON, the controller 30 switches the battery system shown in FIG. 1 from the stopped state to the activated state. When the ignition switch is switched from on to off, the controller 30 switches the battery system shown in FIG. 1 from the activated state to the stopped state.

インバータ31は、組電池10からの直流電力を交流電力に変換し、交流電力をモータ・ジェネレータ32に出力する。モータ・ジェネレータ32としては、例えば、三相交流モータを用いることができる。モータ・ジェネレータ32は、インバータ31からの交流電力を受けて、車両を走行させるための運動エネルギを生成する。モータ・ジェネレータ32によって生成された運動エネルギを車輪に伝達することにより、車両を走行させることができる。   The inverter 31 converts the DC power from the assembled battery 10 into AC power, and outputs the AC power to the motor / generator 32. As the motor generator 32, for example, a three-phase AC motor can be used. The motor / generator 32 receives AC power from the inverter 31 and generates kinetic energy for driving the vehicle. By transmitting the kinetic energy generated by the motor / generator 32 to the wheels, the vehicle can be driven.

車両を減速させたり、停止させたりするとき、モータ・ジェネレータ32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(交流電力)に変換する。インバータ31は、モータ・ジェネレータ32が生成した交流電力を直流電力に変換し、直流電力を組電池10に出力する。これにより、組電池10は、回生電力を蓄えることができる。   When the vehicle is decelerated or stopped, the motor / generator 32 converts kinetic energy generated during braking of the vehicle into electric energy (AC power). The inverter 31 converts the AC power generated by the motor / generator 32 into DC power and outputs the DC power to the assembled battery 10. Thereby, the assembled battery 10 can store regenerative electric power.

本実施例では、組電池10をインバータ31に接続しているが、これに限るものではない。具体的には、組電池10およびインバータ31の電流経路において、昇圧回路を設けることができる。昇圧回路は、組電池10の出力電圧を昇圧したり、インバータ31から組電池10への出力電圧を降圧したりすることができる。   In the present embodiment, the assembled battery 10 is connected to the inverter 31, but this is not a limitation. Specifically, a booster circuit can be provided in the current path of the assembled battery 10 and the inverter 31. The booster circuit can step up the output voltage of the assembled battery 10 or step down the output voltage from the inverter 31 to the assembled battery 10.

本実施例では、二次電池(単電池)11の劣化に伴って変化する二次電池11の満充電容量を推定する。まず、満充電容量の推定処理で用いられる電池モデルについて、以下に説明する。この電池モデルを用いると、二次電池11の内部状態を推定することができる。以下の説明では、二次電池11として、リチウムイオン二次電池を用いる。   In this embodiment, the full charge capacity of the secondary battery 11 that changes with the deterioration of the secondary battery (unit cell) 11 is estimated. First, a battery model used in the full charge capacity estimation process will be described below. If this battery model is used, the internal state of the secondary battery 11 can be estimated. In the following description, a lithium ion secondary battery is used as the secondary battery 11.

図2は、電池モデルによって表現される二次電池11の内部構成の概略を説明する図である。図2において、二次電池11は、正極121と、負極122と、セパレータ123とを有する。セパレータ123は、正極121および負極122の間に設けられ、例えば、樹脂で形成することができる。セパレータ123には、電解液が浸透している。   FIG. 2 is a diagram for explaining the outline of the internal configuration of the secondary battery 11 expressed by a battery model. In FIG. 2, the secondary battery 11 includes a positive electrode 121, a negative electrode 122, and a separator 123. The separator 123 is provided between the positive electrode 121 and the negative electrode 122, and can be formed of, for example, a resin. The electrolytic solution penetrates into the separator 123.

正極121は、集電板121aと、球状の正極活物質121bの集合体とを有する。集電板121aは、例えば、アルミニウムで形成することができる。負極122は、集電板122aと、球状の負極活物質122bの集合体とを有する。集電板122aは、例えば、銅で形成することができる。   The positive electrode 121 includes a current collector plate 121a and an aggregate of spherical positive electrode active materials 121b. The current collecting plate 121a can be formed of aluminum, for example. The negative electrode 122 includes a current collector plate 122a and an aggregate of spherical negative electrode active materials 122b. The current collector plate 122a can be formed of, for example, copper.

図2に示すように、二次電池11の放電時において、負極活物質122bの界面上では、リチウムイオン(反応関与物質に相当する)Li+および電子e-を放出する化学反応が行われる。一方、正極活物質121bの界面上では、リチウムイオンLi+および電子e-を吸収する化学反応が行われる。なお、二次電池11の充電時において、負極活物質122bおよび正極活物質121bの界面上では、上述した化学反応と逆の反応が行われる。このように、二次電池11の充電状態は、正極活物質121bや負極活物質122bの内部におけるリチウム濃度分布に依存する。 As shown in FIG. 2, when the secondary battery 11 is discharged, a chemical reaction is performed on the interface of the negative electrode active material 122b to release lithium ions (corresponding to a reaction participating substance) Li + and electrons e . On the other hand, a chemical reaction that absorbs lithium ions Li + and electrons e is performed on the interface of the positive electrode active material 121b. When the secondary battery 11 is charged, a reaction opposite to the above-described chemical reaction is performed on the interface between the negative electrode active material 122b and the positive electrode active material 121b. Thus, the state of charge of the secondary battery 11 depends on the lithium concentration distribution inside the positive electrode active material 121b and the negative electrode active material 122b.

本実施例では、二次電池11として、リチウムイオン二次電池を用いた場合について説明するが、これに限るものではない。例えば、二次電池11として、ニッケル水素電池を用いたときには、反応関与物質として、プロトンが用いられる。反応関与物質とは、二次電池11の充放電反応に関与する物質である。   In this embodiment, a case where a lithium ion secondary battery is used as the secondary battery 11 will be described. However, the present invention is not limited to this. For example, when a nickel metal hydride battery is used as the secondary battery 11, protons are used as a reaction participating substance. The reaction participating substance is a substance that participates in the charge / discharge reaction of the secondary battery 11.

二次電池11をマクロに見た場合の直流抵抗(直流抵抗Rという)には、純抵抗Rおよび反応抵抗Rが含まれる。純抵抗Rは、負極122および正極121において、電子e-の移動に対する純電気的な抵抗であり、反応抵抗Rは、活物質121b,122bの界面において、反応電流が発生したときに等価的に電気抵抗として作用する電荷移動抵抗である。また、活物質121b,122bの内部におけるリチウムの拡散は、拡散係数Dに支配される。 The DC resistance when viewed rechargeable battery 11 to the macro (called DC resistance R a), include pure resistance R d and reaction resistance R r. The pure resistance R d is a pure electrical resistance against the movement of the electron e in the negative electrode 122 and the positive electrode 121, and the reaction resistance R r is equivalent when a reaction current is generated at the interface between the active materials 121b and 122b. It is a charge transfer resistance that acts as an electrical resistance. The diffusion of lithium in the interior of the active material 121b, 122b is governed by the diffusion coefficient D s.

本実施例では、常温時における電気二重層キャパシタの影響が小さいことを考慮して、この影響を無視した電池モデルを構築している。ここで、電池モデルは、電極(正極121や負極122)の単位極板面積あたりのモデルとして定義されるものとする。電極の単位極板面積あたりのモデルを用いることで、このモデルを設計容量に対して一般化させることができる。   In this embodiment, considering that the influence of the electric double layer capacitor at normal temperature is small, a battery model is constructed that ignores this influence. Here, the battery model is defined as a model per unit electrode plate area of the electrode (the positive electrode 121 or the negative electrode 122). By using a model per unit plate area of the electrode, this model can be generalized to the design capacity.

二次電池11の電圧値Vは、下記式(1)で表される。   The voltage value V of the secondary battery 11 is represented by the following formula (1).

上記式(1)において、電池電流Iは、単位極板面積あたりの電流値を示す。すなわち、電池電流Iは、電流センサ22によって検出された電流値Ibを、電極(正極121や負極122)の極板面積Sで除算した値となる。以下、電池モデルで用いられる「電流」および「推定電流」については、特に説明のない限り、単位極板面積当たりの電流とする。   In the above formula (1), the battery current I indicates a current value per unit electrode plate area. That is, the battery current I is a value obtained by dividing the current value Ib detected by the current sensor 22 by the electrode plate area S of the electrode (the positive electrode 121 or the negative electrode 122). Hereinafter, “current” and “estimated current” used in the battery model are currents per unit electrode plate area unless otherwise specified.

開放電圧OCVは、正極開放電位U1および負極開放電位U2の電位差として表わされる。正極開放電位Uは、電池温度Tおよび正極活物質121bの局所的SOCθに依存する。局所的SOCとは、正極活物質121bの表面(界面)における局所的なリチウム濃度分布であり、θとして表す。ここで、正極に関する値を添え字「1」として表し、負極122に関する値を添え字「2」として表す。開放電圧OCVおよび局所的SOCθの対応関係を示す二次電池11の特性を開放電圧特性という。 The open circuit voltage OCV is expressed as a potential difference between the positive electrode open potential U 1 and the negative electrode open potential U 2 . The positive electrode opening potential U 1 depends on the battery temperature T and the local SOC θ 1 of the positive electrode active material 121b. The local SOC is a local lithium concentration distribution on the surface (interface) of the positive electrode active material 121b and is expressed as θ. Here, the value related to the positive electrode is expressed as a subscript “1”, and the value related to the negative electrode 122 is expressed as a subscript “2”. The characteristic of the secondary battery 11 showing the correspondence between the open circuit voltage OCV and the local SOC θ is referred to as an open circuit voltage characteristic.

負極開放電位Uは、電池温度Tおよび負極活物質122bの局所的SOCθに依存する。局所的SOCθとは、負極活物質122bの表面(界面)における局所的なリチウム濃度分布である。本実施例の電池モデルでは、正極121における正極活物質121bの集合体を、1つの球状の正極活物質121bとして見なし、負極122における負極活物質122bの集合体を、1つの球状の負極活物質122bと見なしている。 The negative electrode open-circuit potential U 2 depends on the battery temperature T and the local SOC θ 2 of the negative electrode active material 122b. The local SOC θ 2 is a local lithium concentration distribution on the surface (interface) of the negative electrode active material 122b. In the battery model of this example, the aggregate of the positive electrode active materials 121b in the positive electrode 121 is regarded as one spherical positive electrode active material 121b, and the aggregate of the negative electrode active materials 122b in the negative electrode 122 is regarded as one spherical negative electrode active material. 122b.

二次電池11が初期状態にあるときに、正極開放電位U、局所的SOCθおよび電池温度Tの対応関係を実験などによって予め求めておくことができる。この対応関係は、マップ又は関数として表すことができ、この対応関係に関する情報は、メモリ30aに記憶しておくことができる。図3には、特定の電池温度Tにおける正極開放電位Uおよび局所的SOCθの対応関係(マップ)を示す。図3に示す正極開放電位Uおよび局所的SOCθの対応関係は、電池温度T毎に設けられている。ここで、正極開放電位Uおよび局所的SOCθの対応関係を示す正極121の特性を開放電位特性という。 When the secondary battery 11 is in the initial state, the correspondence relationship between the positive electrode opening potential U 1 , the local SOC θ 1, and the battery temperature T can be obtained in advance by experiments or the like. This correspondence relationship can be expressed as a map or a function, and information regarding this correspondence relationship can be stored in the memory 30a. FIG. 3 shows a correspondence (map) between the positive electrode open-circuit potential U 1 and the local SOC θ 1 at a specific battery temperature T. The correspondence relationship between the positive electrode opening potential U 1 and the local SOC θ 1 shown in FIG. 3 is provided for each battery temperature T. Here, the characteristic of the positive electrode 121 showing the correspondence between the positive electrode open-circuit potential U 1 and the local SOC θ 1 is referred to as an open-circuit potential characteristic.

局所的SOCθおよび電池温度Tを特定すれば、上述した対応関係を用いることにより、正極開放電位Uを算出することができる。電池温度Tとしては、温度センサ23によって検出された二次電池11の温度Tbが用いられる。なお、初期状態とは、二次電池11が劣化していない状態であり、例えば、二次電池11を製造した直後の状態とすることができる。 If the local SOC θ 1 and the battery temperature T are specified, the positive electrode open potential U 1 can be calculated by using the above-described correspondence. As the battery temperature T, the temperature Tb of the secondary battery 11 detected by the temperature sensor 23 is used. The initial state is a state in which the secondary battery 11 is not deteriorated, and can be a state immediately after the secondary battery 11 is manufactured, for example.

また、負極開放電位U、局所的SOCθおよび電池温度Tの対応関係(マップ又は関数)を実験などによって予め求めておけば、局所的SOCθおよび電池温度Tを特定することにより、負極開放電位Uを算出することができる。図3には、特定の電池温度Tにおける負極開放電位Uおよび局所的SOCθの対応関係(マップ)を示す。図3に示す負極開放電位Uおよび局所的SOCθの対応関係は、電池温度T毎に設けられている。ここで、負極開放電位Uおよび局所的SOCθの対応関係を示す負極122の特性を開放電位特性という。 Further, if the correspondence relationship (map or function) between the negative electrode opening potential U 2 , the local SOC θ 2 and the battery temperature T is obtained in advance by experiments or the like, the local SOC θ 2 and the battery temperature T can be specified to open the negative electrode it is possible to calculate the potential U 2. FIG. 3 shows the correspondence (map) between the negative electrode open-circuit potential U 2 and the local SOC θ 2 at a specific battery temperature T. The correspondence relationship between the negative electrode open-circuit potential U 2 and the local SOC θ 2 shown in FIG. 3 is provided for each battery temperature T. Here, the characteristic of the negative electrode 122 showing the correspondence between the negative electrode open-circuit potential U 2 and the local SOC θ 2 is referred to as an open-circuit potential characteristic.

ここで、電池温度Tとしては、温度センサ23によって検出された二次電池11の温度Tbが用いられる。また、負極開放電位U、局所的SOCθおよび電池温度Tの対応関係に関する情報は、メモリ30aに記憶しておくことができる。 Here, as the battery temperature T, the temperature Tb of the secondary battery 11 detected by the temperature sensor 23 is used. Further, information regarding the correspondence relationship between the negative electrode open-circuit potential U 2 , the local SOC θ 2, and the battery temperature T can be stored in the memory 30a.

上記式(1)に示す直流抵抗Rは、局所的SOCθ1,θ2および電池温度Tに依存する。このため、二次電池11が初期状態にあるときに、直流抵抗R、局所的SOCθ,θおよび電池温度Tの対応関係(マップ又は関数)を実験などによって予め求めておくことができる。この対応関係を用いれば、局所的SOCθ,θおよび電池温度Tを特定することにより、直流抵抗Rを算出することができる。電池温度Tとしては、温度センサ23によって検出された二次電池11の温度Tbが用いられる。直流抵抗R、局所的SOCθ,θおよび電池温度Tの対応関係に関する情報は、メモリ30aに記憶しておくことができる。 DC resistance R a shown in the equation (1) is locally SOC [theta] 1, it depends on the theta 2 and the battery temperature T. For this reason, when the secondary battery 11 is in the initial state, the correspondence relationship (map or function) of the DC resistance R a , the local SOC θ 1 , θ 2 and the battery temperature T can be obtained in advance by experiments or the like. . Using this relationship by identifying the local SOC [theta] 1, theta 2 and the battery temperature T, it is possible to calculate the DC resistance R a. As the battery temperature T, the temperature Tb of the secondary battery 11 detected by the temperature sensor 23 is used. Information regarding the correspondence relationship between the direct current resistance R a , the local SOCs θ 1 and θ 2 and the battery temperature T can be stored in the memory 30a.

局所的SOCθi(i=1,2)は、下記式(2)で定義される。 The local SOC θ i (i = 1, 2) is defined by the following formula (2).

上記式(2)において、cse,iは、活物質121b,122bの界面におけるリチウム平均濃度であり、cs,i,maxは、活物質121b,122bにおける限界リチウム濃度である。球状モデルとして取り扱われる活物質121b,122bにおいて、リチウム濃度cs,iは、活物質121b,122bの半径方向に分布を有する。すなわち、活物質121b,122bの内部におけるリチウム濃度分布は、下記式(3)に示す極座標系の拡散方程式により規定される。 In the above formula (2), c se, i is an average lithium concentration at the interface between the active materials 121b and 122b, and c s, i, max is a limit lithium concentration in the active materials 121b and 122b. In the active materials 121b and 122b handled as a spherical model, the lithium concentration cs , i has a distribution in the radial direction of the active materials 121b and 122b. That is, the lithium concentration distribution inside the active materials 121b and 122b is defined by the diffusion equation of the polar coordinate system shown in the following formula (3).

上記式(3)において、Ds,iは、活物質121b,122bにおけるリチウムの拡散係数である。拡散係数Ds,iは、電池温度Tに依存するため、初期状態にある二次電池11を用いた実験などにより、拡散係数Ds,iおよび電池温度Tの対応関係(マップ又は関数)を予め求めておくことができる。この対応関係は、拡散係数Ds,1,Ds,2のそれぞれで求められ、この対応関係を用いれば、電池温度Tを特定することにより、拡散係数Ds,1,Ds,2をそれぞれ算出することができる。 In the above formula (3), D s, i is a diffusion coefficient of lithium in the active materials 121b and 122b. Since the diffusion coefficient D s, i depends on the battery temperature T, the correspondence (map or function) between the diffusion coefficient D s, i and the battery temperature T is determined by experiments using the secondary battery 11 in the initial state. It can be obtained in advance. This correspondence relationship is obtained for each of the diffusion coefficients D s, 1 , D s, 2 , and by using this correspondence relationship, by specifying the battery temperature T, the diffusion coefficients D s, 1 , D s, 2 are obtained. Each can be calculated.

電池温度Tとしては、温度センサ23によって検出された二次電池11の温度Tbが用いられる。拡散係数Ds,iおよび電池温度Tの対応関係に関する情報は、メモリ30aに記憶することができる。一般的に、電池温度Tが高くなるほど、拡散係数Ds,iが大きくなりやすい。言い換えれば、電池温度Tが低くなるほど、拡散係数Ds,iが小さくなりやすい。 As the battery temperature T, the temperature Tb of the secondary battery 11 detected by the temperature sensor 23 is used. Information regarding the correspondence between the diffusion coefficient D s, i and the battery temperature T can be stored in the memory 30a. Generally, the diffusion coefficient D s, i tends to increase as the battery temperature T increases. In other words, the diffusion coefficient D s, i tends to decrease as the battery temperature T decreases.

上記式(3)に示す拡散方程式の境界条件は、下記式(4),(5)のように設定される。   The boundary conditions of the diffusion equation shown in the above equation (3) are set as the following equations (4) and (5).

上記式(4)は、球状の活物質121b,122bの中心における濃度勾配が0であることを示している。上記式(5)は、活物質121b,122bの界面において、リチウムが出入りすることに応じて、活物質121b,122bの界面でのリチウム濃度が変化することを示している。   The above formula (4) indicates that the concentration gradient at the center of the spherical active materials 121b and 122b is zero. The above formula (5) indicates that the lithium concentration at the interface between the active materials 121b and 122b changes in accordance with the entry and exit of lithium at the interface between the active materials 121b and 122b.

上記式(5)において、rs,iは、活物質121b,122bの半径であり、εs,iは、活物質121b,122bの体積分率であり、as,iは、電極121,122の単位体積当りにおける活物質121b,122bの表面積である。これらの値rs,i,εs,i,as,iは、各種電気化学測定法により測定した結果より決定される。また、Fはファラデー定数である。 In the above formula (5), r s, i is the radius of the active material 121b, 122b, ε s, i is the volume fraction of the active material 121b, 122b, and as , i is the electrode 121, It is the surface area of the active materials 121b and 122b per unit volume of 122. These values r s, i , ε s, i , a s, i are determined from the results measured by various electrochemical measuring methods. F is a Faraday constant.

上記式(5)に示すjLiは、単位体積・時間当りのリチウム生成量である。簡単化のために、電極121,122の厚さ方向における反応が均一であると仮定すると、リチウム生成量jLiは、下記式(6)に基づいて算出することができる。下記式(6)において、L,Lは、電極121,122の厚さであり、Iは、電池電流である。 J Li shown in the above formula (5) is the amount of lithium produced per unit volume / time. For simplicity, assuming that the reactions in the thickness direction of the electrodes 121 and 122 are uniform, the lithium generation amount j Li can be calculated based on the following formula (6). In the following formula (6), L 1 and L 2 are the thicknesses of the electrodes 121 and 122, and I is a battery current.

二次電池11の電圧値Vbを入力値として、上記式(1)〜(6)を連立させて解くことにより、推定電流を算出しながら、二次電池11の内部状態を推定することができる。例えば、推定電流を算出しながら、二次電池11のSOC(State of Charge)を推定することができる。SOCとは、満充電容量に対する、現在の充電容量の割合である。   By using the voltage value Vb of the secondary battery 11 as an input value and solving the equations (1) to (6) simultaneously, it is possible to estimate the internal state of the secondary battery 11 while calculating the estimated current. . For example, the SOC (State of Charge) of the secondary battery 11 can be estimated while calculating the estimated current. The SOC is the ratio of the current charge capacity to the full charge capacity.

二次電池11のSOCを推定する処理は、所定の周期で繰り返して行われ、コントローラ30によって実行される。コントローラ30は、前回の演算時におけるリチウム濃度分布cse,iに基づき、活物質121b,122bの局所的SOCθi(θ1およびθ2)を算出する。局所的SOCθを算出し、電池温度Tbを検出すれば、例えば、図3に示すマップを用いることにより、コントローラ30は、電池温度Tbおよび局所的SOCθに対応する正極開放電位Uおよび負極開放電位Uを算出することができる。そして、コントローラ30は、正極開放電位Uおよび負極開放電位Uの電位差として、開放電圧OCVを算出することができる。 The process of estimating the SOC of the secondary battery 11 is repeatedly performed at a predetermined cycle and is executed by the controller 30. The controller 30 calculates the local SOC θ i1 and θ 2 ) of the active materials 121b and 122b based on the lithium concentration distribution c se, i at the previous calculation. If the local SOC θ i is calculated and the battery temperature Tb is detected, for example, by using the map shown in FIG. 3, the controller 30 causes the positive electrode open-circuit potential U 1 and the negative electrode corresponding to the battery temperature Tb and the local SOC θ i to be detected. it is possible to calculate the open-circuit potential U 2. Then, the controller 30, as a potential difference of the positive electrode open-circuit potential U 1 and the negative electrode open-circuit potential U 2, it is possible to calculate the open circuit voltage OCV.

一方、局所的SOCθを算出し、電池温度Tbを検出すれば、コントローラ30は、局所的SOCθ、電池温度Tbおよび直流抵抗Rの対応関係を用いて、直流抵抗Rを算出することができる。コントローラ30は、上述したように算出した開放電圧OCVおよび直流抵抗Rと、監視ユニット21によって検出された二次電池11の電圧値Vbとを下記式(7)に代入すれば、二次電池11の推定電流Iteを算出することができる。 On the other hand, calculates the local SOC [theta] i, by detecting the battery temperature Tb, the controller 30, the local SOC [theta] i, using a correspondence relationship between battery temperature Tb and the DC resistance R a, calculating the DC resistance R a Can do. The controller 30, by substituting the open circuit voltage OCV and DC resistance R a was calculated as described above, the detected by the monitoring unit 21 secondary battery 11 and the voltage value Vb to the following equation (7), the secondary battery 11 estimated currents I te can be calculated.

コントローラ30は、上記式(7)から算出された推定電流Iteを、上記式(6)に示す電池電流Iに代入することにより、リチウム生成量jLiを算出する。コントローラ30は、このリチウム生成量jLiを上記式(5)の境界条件に用いて、上記式(3)の拡散方程式を解くことにより、活物質121b,122bの内部におけるリチウム濃度分布を算出することができる。ここで、拡散方程式で用いられる拡散係数Ds,iとしては、拡散係数Ds,iおよび電池温度の対応関係を用いることにより、温度センサ23によって検出された温度Tbに対応する拡散係数Ds,iが用いられる。 The controller 30 calculates the lithium generation amount j Li by substituting the estimated current I te calculated from the equation (7) into the battery current I shown in the equation (6). The controller 30 calculates the lithium concentration distribution inside the active materials 121b and 122b by solving the diffusion equation of the above equation (3) using this lithium generation amount j Li as the boundary condition of the above equation (5). be able to. Here, the diffusion coefficient D s to be used in the diffusion equation, as the i, diffusion coefficient D s, by using the correspondence between the i and the battery temperature, the diffusion coefficient corresponds to the temperature Tb detected by the temperature sensor 23 D s , I are used.

上記式(3)の拡散方程式を解くときには、時間および位置により離散化した拡散方程式を用いて、活物質121b,122bの内部におけるリチウム濃度分布cs,i,k(t+Δt)を更新する。ここで、Δtは、演算周期であり、kは、活物質121b,122bを径方向に離散化したときの位置である。なお、拡散方程式を時間および位置により離散化する方法は公知であるため、詳細な説明は省略する。 When solving the diffusion equation of the above equation (3), the lithium concentration distribution c s, i, k (t + Δt) inside the active material 121b, 122b is updated using the diffusion equation discretized by time and position. Here, Δt is a calculation cycle, and k is a position when the active materials 121b and 122b are discretized in the radial direction. In addition, since the method of discretizing a diffusion equation with time and position is well-known, detailed description is abbreviate | omitted.

活物質121b,122bの内部におけるリチウム濃度分布cs,kを算出すれば、活物質121b,122bの内部における平均リチウム濃度csaveを算出することができる。平均リチウム濃度csaveとは、活物質121b,122bの内部におけるリチウム濃度cs,kの平均値である。具体的には、下記式(8)に基づいて、平均リチウム濃度csaveを算出することができる。下記式(8)において、Nは、活物質121b,122bを半径方向に離散化したときの分割数である。 If the lithium concentration distribution c s, k inside the active material 121b, 122b is calculated, the average lithium concentration c save inside the active material 121b, 122b can be calculated. The average lithium concentration c save is an average value of the lithium concentrations c s, k inside the active materials 121b, 122b. Specifically, the average lithium concentration c save can be calculated based on the following formula (8). In the following formula (8), N is the number of divisions when the active materials 121b and 122b are discretized in the radial direction.

平均リチウム濃度csaveおよび二次電池11のSOCの対応関係(マップ又は関数)を予め求めておけば、平均リチウム濃度csaveに対応するSOCを算出(推定)することができる。ここで、平均リチウム濃度csaveおよびSOCの対応関係に関する情報は、メモリ30aに記憶しておくことができる。 If the correspondence relationship (map or function) between the average lithium concentration c save and the SOC of the secondary battery 11 is obtained in advance, the SOC corresponding to the average lithium concentration c save can be calculated (estimated). Here, information on the correspondence relationship between the average lithium concentration c save and the SOC can be stored in the memory 30a.

二次電池11の開放電圧や満充電容量は、二次電池11の劣化に応じて変化する。このため、二次電池11の開放電圧や満充電容量を推定するときには、二次電池11の劣化を考慮する必要がある。本実施例では、二次電池11の劣化に伴う開放電圧特性や満充電容量の変化を、二次電池11の内部で起きると考えられる2つの現象としてモデル化している。   The open-circuit voltage and full charge capacity of the secondary battery 11 change according to the deterioration of the secondary battery 11. For this reason, when estimating the open circuit voltage or the full charge capacity of the secondary battery 11, it is necessary to consider the deterioration of the secondary battery 11. In the present embodiment, changes in open-circuit voltage characteristics and full charge capacity due to deterioration of the secondary battery 11 are modeled as two phenomena that are considered to occur inside the secondary battery 11.

第1の現象は、正極121および負極122における単極容量の減少であり、第2の現象は、正極121および負極122の間における組成の対応ずれである。ここで、組成の対応ずれとは、正極活物質121bおよび負極活物質122bの内部における平均リチウム濃度csaveの対応がずれることを意味する。また、各活物質121b,122bにおいて、限界リチウム濃度cs,i,maxに対する平均リチウム濃度csaveの比を平均充電率としたとき、組成の対応ずれとは、正極121および負極122の間において、平均充電率の対応がずれることを意味する。 The first phenomenon is a decrease in single electrode capacity at the positive electrode 121 and the negative electrode 122, and the second phenomenon is a correspondence shift in composition between the positive electrode 121 and the negative electrode 122. Here, the mismatch in composition means that the correspondence in average lithium concentration c save in the positive electrode active material 121b and the negative electrode active material 122b is shifted. Further, in each of the active materials 121b and 122b, when the ratio of the average lithium concentration c save to the limit lithium concentration c s, i, max is the average charging rate, the correspondence between the compositions is between the positive electrode 121 and the negative electrode 122. This means that the correspondence of the average charging rate is shifted.

ここで、正極121および負極122の各々の組成に対する単極開放電位の関係は、二次電池11が劣化しても変化しないものとする。すなわち、二次電池11が劣化しても、図3に示した局所的SOCθiおよび開放電位Uの関係が保たれるものとする。 Here, the relationship of the single electrode open potential with respect to the composition of each of the positive electrode 121 and the negative electrode 122 does not change even when the secondary battery 11 deteriorates. That is, even if the secondary battery 11 is deteriorated, the relationship between the local SOC θ i and the open potential U i shown in FIG. 3 is maintained.

図4は、単極容量の減少に伴う単極開放電位の変化を示した模式図である。図4において、正極単極容量軸におけるQ_L1およびQ_H11は、二次電池11の初期状態において、図3に示す局所的SOCθL1,θH1にそれぞれ対応する容量を表す。同様に、負極単極容量軸におけるQ_L2,Q_H21は、二次電池11の初期状態において、図3に示す局所的SOCθL2,θH2にそれぞれ対応する容量を表す。 FIG. 4 is a schematic diagram showing a change in unipolar open potential with a decrease in unipolar capacitance. 4, Q_L1 and Q_H11 on the positive electrode single electrode capacity axis represent capacities respectively corresponding to local SOCs θ L1 and θ H1 shown in FIG. 3 in the initial state of the secondary battery 11. Similarly, Q_L2 in anode monopolar volume axis and Q_H21, in the initial state of the secondary battery 11, represents the local SOC [theta] L2, capacitance respectively corresponding to theta H2 shown in FIG.

「単極容量の減少」とは、正極121および負極122のそれぞれにおける、リチウムの受入れ能力の減少を表す。これは各電極内において充放電に有効に機能する活物質の減少等の現象を表す。正極121では、リチウムの受入れ能力の低下により、局所的SOCθH1に対応する容量がQ_H11からQ_H12に低下する。同様に、負極122においても、リチウムの受入れ能力の低下により、局所的SOCθH2に対応する容量がQ_H21からQ_H22に低下する。 The “decrease in single electrode capacity” represents a decrease in lithium acceptance capacity in each of the positive electrode 121 and the negative electrode 122. This represents a phenomenon such as a decrease in active material that functions effectively for charging and discharging in each electrode. In the positive electrode 121, the reduction in ability to receive lithium, the capacity corresponding to local SOC [theta] H1 drops Q_H12 from Q_H11. Similarly, also in the negative electrode 122, the capacity | capacitance corresponding to local SOC (theta) H2 falls from Q_H21 to Q_H22 by the fall of the capability of accepting lithium.

一方、二次電池11が劣化しても、局所的SOCθ1および正極開放電位U1の関係は変化しない。このため、局所的SOCθ1および正極開放電位Uの関係を、正極容量および正極開放電位の関係に変換した場合、図4に示すように、正極容量および正極開放電位の関係を示した曲線は、二次電池11の劣化に伴って縮んだ状態になる。図4に示す実線は、二次電池11が初期状態にあるときにおいて、正極容量に対する正極開放電位U11の変化を示す。また、図4に示す一点鎖線は、二次電池11が劣化状態にあるときにおいて、正極容量に対する正極開放電位U12の変化を示す。 On the other hand, even if the secondary battery 11 deteriorates, the relationship between the local SOC θ 1 and the positive electrode open potential U 1 does not change. Therefore, when the relationship between the local SOC θ 1 and the positive electrode open potential U 1 is converted into the relationship between the positive electrode capacity and the positive electrode open potential, a curve showing the relationship between the positive electrode capacity and the positive electrode open potential as shown in FIG. The secondary battery 11 is contracted as the secondary battery 11 deteriorates. The solid line shown in FIG. 4, at the time when the rechargeable battery 11 is in the initial state, indicating the change in the positive electrode open-circuit potential U 11 for positive electrode capacity. Further, one-dot chain line shown in FIG. 4, at the time when the rechargeable battery 11 is in a deteriorated state, shows a variation of positive electrode open-circuit potential U 12 for positive electrode capacity.

同様に、局所的SOCθ2および負極開放電位U2の関係を、負極単極容量および負極開放電位の関係に変換した場合についても、負極容量および負極開放電位の関係を示した曲線は、二次電池11の劣化に伴って縮んだ状態になる。図4に示す実線は、二次電池11が初期状態にあるときにおいて、負極容量に対する負極開放電位U21の変化を示す。また、図4に示す一点鎖線は、二次電池11が劣化状態にあるときにおいて、負極容量に対する負極開放電位U22の変化を示す Similarly, when the relationship between the local SOC θ 2 and the negative electrode open potential U 2 is converted into the relationship between the negative electrode single electrode capacity and the negative electrode open potential, the curve showing the relationship between the negative electrode capacity and the negative electrode open potential is The battery 11 contracts as the battery 11 deteriorates. The solid line shown in FIG. 4, at the time when the rechargeable battery 11 is in the initial state, indicating the change of the negative electrode open-circuit potential U 21 for negative electrode capacity. Further, one-dot chain line shown in FIG. 4, at the time when the rechargeable battery 11 is in a deteriorated state, indicating the change of the negative electrode open-circuit potential U 22 for negative electrode capacity

図5は、正負極間の組成対応のずれを示した模式図である。「組成対応のずれ」とは、本発明における電池容量の変動量に相当し、正極121および負極122の組が二次電池11として使用されるときに、正極の組成および負極の組成における組み合わせが、二次電池11の初期状態からずれていることを表す。ここで、正極の組成とは、正極活物質121bの内部における平均充電率であり、負極の組成とは、負極活物質122bの内部における平均充電率である。   FIG. 5 is a schematic view showing a shift in composition correspondence between positive and negative electrodes. “Miscellaneous compositional correspondence” corresponds to the amount of variation in battery capacity in the present invention. When the set of the positive electrode 121 and the negative electrode 122 is used as the secondary battery 11, the combination of the positive electrode composition and the negative electrode composition is Represents that the secondary battery 11 is deviated from the initial state. Here, the composition of the positive electrode is an average charging rate inside the positive electrode active material 121b, and the composition of the negative electrode is an average charging rate inside the negative electrode active material 122b.

組成(活物質内部の平均充電率)θiおよび開放電位Uiの関係を示す曲線については、図3に示した曲線と同様である。ここで、二次電池11の劣化が進行すると、負極組成軸は正極組成の小さくなる方向にΔθ2だけシフトする。これによって、負極組成θ2および負極開放電位U2の関係を示す曲線も正極組成θ1の小さくなる方向にΔθ2だけシフトする。ここで、図5に示す実線は、二次電池11が初期状態にあるときにおいて、負極組成に対する負極開放電位U21の変化を示す。また、図5に示す一点鎖線は、二次電池11が劣化状態にあるときにおいて、負極組成に対する負極開放電位U22の変化を示す。 The curve showing the relationship between the composition (average charge rate inside the active material) θ i and the open circuit potential U i is the same as the curve shown in FIG. Here, as the deterioration of the secondary battery 11 proceeds, the negative electrode composition axis shifts by Δθ 2 in the direction of decreasing the positive electrode composition. As a result, the curve indicating the relationship between the negative electrode composition θ 2 and the negative electrode open-circuit potential U 2 is also shifted by Δθ 2 in the direction in which the positive electrode composition θ 1 decreases. Here, the solid line shown in FIG. 5, at the time when the rechargeable battery 11 is in the initial state, indicating the change of the negative electrode open-circuit potential U 21 for the negative electrode composition. Further, one-dot chain line shown in FIG. 5, at the time when the rechargeable battery 11 is in a deteriorated state, indicating the change of the negative electrode open-circuit potential U 22 for the negative electrode composition.

正極121の組成θ1fixに対応する負極122の組成は、二次電池11の初期状態ではθ2fix_iniであるが、二次電池11の劣化後にはθ2fixとなる。このような組成の対応ずれが起きる原因の一例としては、例えば、充電時において正極121から放出されたリチウムイオンが副生成物等になるために負極122に取り込まれないような場合が考えられる。なお、図5では負極組成θL2を0としているが、これは、負極122のリチウムがすべて抜けた状態を意味する。 The composition of the negative electrode 122 corresponding to the composition θ 1fix of the positive electrode 121 is θ 2fix_ini in the initial state of the secondary battery 11, but becomes θ 2fix after the secondary battery 11 is deteriorated. As an example of the cause of such a compositional deviation, for example, a case where lithium ions released from the positive electrode 121 during charging become a by-product or the like and are not taken into the negative electrode 122 can be considered. In FIG. 5, the negative electrode composition θ L2 is set to 0, which means a state in which all lithium in the negative electrode 122 has been removed.

本実施例では、「正極容量維持率」、「負極容量維持率」および「正負極組成対応ずれ容量」の3つのパラメータ(劣化パラメータという)を電池モデルに導入することにより、上述した2つの現象をモデル化している。具体的には、3つの劣化パラメータを推定して、推定した劣化パラメータを用いて電池モデルを補正することにより、電池モデル上の開放電圧特性を劣化後の二次電池11の開放電圧特性に適応させたり、劣化後の二次電池11における満充電容量を推定したりすることができる。   In this example, the above-described two phenomena are introduced by introducing three parameters (referred to as deterioration parameters) of “positive electrode capacity retention rate”, “negative electrode capacity retention rate”, and “positive and negative electrode composition correspondence deviation capacity” into the battery model. Is modeled. Specifically, the three deterioration parameters are estimated, and the battery model is corrected using the estimated deterioration parameters, so that the open-circuit voltage characteristic on the battery model is adapted to the open-circuit voltage characteristic of the secondary battery 11 after deterioration. Or the full charge capacity of the secondary battery 11 after deterioration can be estimated.

まず、上述した2つの現象をモデル化する方法について、具体的に説明する。   First, a method for modeling the above-described two phenomena will be specifically described.

単極(正極121や負極122)の容量維持率は、劣化状態の単極容量を初期状態の単極容量で除算することによって表される。ここで、二次電池11の劣化が進行することにより、劣化後の単極容量が、初期状態の単極容量よりも所定量だけ減少したとする。このとき、正極容量維持率k1は、下記式(9)によって表される。 The capacity maintenance rate of a single electrode (positive electrode 121 or negative electrode 122) is expressed by dividing the deteriorated single electrode capacity by the initial single electrode capacity. Here, it is assumed that the deterioration of the secondary battery 11 causes the single electrode capacity after deterioration to decrease by a predetermined amount from the single electrode capacity in the initial state. At this time, the positive electrode capacity retention ratio k 1 is expressed by the following formula (9).

同様に、負極容量維持率k2は、下記式(10)によって表される。 Similarly, the negative electrode capacity retention ratio k 2 is represented by the following formula (10).

上記式(9),(10)において、Q1_iniおよびQ2_iniは、初期状態における正極容量および負極容量であり、実験などによって予め求めておくことができる。ΔQおよびΔQは、正極121および負極122における単極容量の減少量である。 In the above formulas (9) and (10), Q 1 —ini and Q 2 —ini are the positive electrode capacity and the negative electrode capacity in the initial state, and can be obtained in advance by experiments or the like. ΔQ 1 and ΔQ 2 are reduction amounts of the single electrode capacity in the positive electrode 121 and the negative electrode 122.

一方、正極組成軸および負極組成軸の相対的なずれ量(図5に示したΔθ)に対応する正負極組成対応ずれ容量をΔQとする。 On the other hand, a deviation capacity corresponding to the positive and negative electrode composition corresponding to the relative deviation amount (Δθ 2 shown in FIG. 5) between the positive electrode composition axis and the negative electrode composition axis is represented by ΔQ s .

図6は、劣化による正負極組成の対応ずれを説明する模式図である。二次電池11の劣化後において、負極組成θが1であるときの容量は、初期状態の負極容量(Q2_ini)から負極容量の減少量(ΔQ)を減算した値となる。また、正負極組成対応ずれ容量ΔQは、正極組成軸に対する負極組成軸のずれ量Δθに対応する容量である。これにより、下記式(11)の関係が成立する。 FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a correspondence deviation between positive and negative electrode compositions due to deterioration. After the secondary battery 11 is deteriorated, the capacity when the negative electrode composition θ 2 is 1 is a value obtained by subtracting the amount of decrease in negative electrode capacity (ΔQ 2 ) from the initial negative electrode capacity (Q 2 — ini ). Further, the positive and negative electrode composition correspondence deviation capacity ΔQ s is a capacity corresponding to the deviation amount Δθ 2 of the negative electrode composition axis with respect to the positive electrode composition axis. Thereby, the relationship of following formula (11) is materialized.

上記式(11)は、下記式(12)に変換することができる。   The above equation (11) can be converted into the following equation (12).

初期状態の正極組成θ1fix_iniに対応する初期状態の負極組成をθ2fix_iniとする。また、二次電池11の劣化による組成ずれが生じたとき、正極組成θ1fixに対応する負極組成をθ2fixとする。ここで、初期状態の正極組成θ1fix_iniをずれの基準とする。すなわち、正極組成θ1fix_iniおよび正極組成θ1fixは互いに等しいものとする。 The negative electrode composition in the initial state corresponding to the positive electrode composition θ 1fix_ini in the initial state is defined as θ 2fix_ini . Further, when the composition deviation due to deterioration of the secondary battery 11 occurs, the negative electrode composition corresponding to positive electrode composition theta 1fix and θ 2fix. Here, the positive electrode composition θ 1fix_ini in the initial state is used as a reference for deviation. That is, the positive electrode composition θ 1fix_ini and the positive electrode composition θ 1fix are assumed to be equal to each other.

二次電池11の劣化により正負極間に相対的な組成対応ずれが生じた場合に、正極組成θ1fixおよび負極組成θ2fixは、下記式(13),(14)で表される。 When a relative composition correspondence shift occurs between the positive and negative electrodes due to deterioration of the secondary battery 11, the positive electrode composition θ 1fix and the negative electrode composition θ 2fix are expressed by the following formulas (13) and (14).

上記式(14)の意味について説明する。   The meaning of the above formula (14) will be described.

二次電池11の劣化後において、正極組成θが1からθ1fixまで変化(減少)したときに正極121から放出されるリチウムの量は、正極組成の変化分(1−θ1fix)に、正極121の単極容量(k×Q1_ini)を乗じた値として表わされる。正極121から放出されたリチウムが負極122にすべて吸蔵されるとすると、負極122の単極容量(劣化後)は「k×Q2_ini」であるため、負極組成θ2fixは、下記式(15)で表される。 After the secondary battery 11 is deteriorated, the amount of lithium released from the positive electrode 121 when the positive electrode composition θ 1 changes (decreases) from 1 to θ 1fix is the change in the positive electrode composition (1-θ 1fix ). It is expressed as a value obtained by multiplying the single electrode capacity (k 1 × Q 1 —ini ) of the positive electrode 121. Assuming that all of the lithium released from the positive electrode 121 is occluded in the negative electrode 122, the single electrode capacity (after degradation) of the negative electrode 122 is “k 2 × Q 2 —ini ”, and therefore the negative electrode composition θ 2fix is expressed by the following formula (15 ).

ここで、二次電池11が劣化したときには、正負極間の相対的な組成対応ずれ(Δθ)が存在するため、劣化後の負極組成θ2fixは、上記式(15)に示す負極組成θ2fixからずれ量Δθを減じた値になる。上記式(11),(12)によれば、ずれ量Δθを、正負極組成対応ずれ容量ΔQを用いて表わすことができる。したがって、劣化後の負極組成θ2fixは、上記式(14)で表わすことができる。 Here, when the secondary battery 11 is deteriorated, there is a relative composition correspondence difference (Δθ 2 ) between the positive and negative electrodes. Therefore, the negative electrode composition θ 2fix after the deterioration is the negative electrode composition θ represented by the above formula (15). A value obtained by subtracting the shift amount Δθ 2 from 2fix . According to the above formulas (11) and (12), the shift amount Δθ 2 can be expressed by using the positive and negative electrode composition corresponding shift capacity ΔQ s . Therefore, the negative electrode composition θ 2fix after deterioration can be expressed by the above formula (14).

本実施例の電池モデルでは、単極容量の減少を下記式(16)〜(19)に示すように、電極厚みLおよび活物質の体積分率εs,iに反映させる。 In the battery model of this example, the decrease in single electrode capacity is reflected in the electrode thickness L i and the volume fraction ε s, i of the active material as shown in the following formulas (16) to (19).

上記式(16),(17)において、L10およびL20は、初期状態にある正極121および負極122の厚みであり、実験などによって予め求めておくことができる。上記式(18),(19)において、εs0,1およびεs0,2は、二次電池11が初期状態にあるときの正極活物質121bおよび負極活物質122bの体積分率であり、実験などによって予め求めておくことができる。 In the above formulas (16) and (17), L 10 and L 20 are the thicknesses of the positive electrode 121 and the negative electrode 122 in the initial state, and can be obtained in advance by experiments or the like. In the above formulas (18) and (19), ε s0,1 and ε s0,2 are the volume fractions of the positive electrode active material 121b and the negative electrode active material 122b when the secondary battery 11 is in the initial state. Etc. can be obtained in advance.

単極の容量減少および正負極間の相対的な組成対応のずれが生じた場合の開放電圧OCVは、下記式(20)から算出される。   The open circuit voltage OCV when the capacity of the single electrode is reduced and the relative composition correspondence between the positive and negative electrodes is shifted is calculated from the following equation (20).

ここで、二次電池11が通電状態にあるとき、又は、通電状態から非通電状態に切り替わった直後にあるときには、活物質121b,122bの内部において、リチウムの濃度分布が存在するため、活物質121b,122bの界面におけるリチウム濃度と、活物質121b,122bの内部における平均リチウム濃度とは一致しない。   Here, when the secondary battery 11 is in an energized state or immediately after switching from an energized state to a non-energized state, a concentration distribution of lithium is present inside the active materials 121b and 122b. The lithium concentration at the interface between 121b and 122b does not match the average lithium concentration inside the active materials 121b and 122b.

一方、開放電圧OCVを算出するときには、二次電池11が十分に緩和した状態となっており、活物質121b,122bの内部において、リチウムの濃度分布が発生していない。すなわち、活物質121b,122bの界面におけるリチウム濃度は、活物質121b,122bの内部における平均リチウム濃度と等しくなる。   On the other hand, when the open circuit voltage OCV is calculated, the secondary battery 11 is in a sufficiently relaxed state, and no lithium concentration distribution is generated in the active materials 121b and 122b. That is, the lithium concentration at the interface between the active materials 121b and 122b is equal to the average lithium concentration inside the active materials 121b and 122b.

ここで、下記式(21)に示すように、平均充電率θ1ave,θ2aveを定義すると、開放電圧OCVは、上記式(20)で表される。下記式(21)において、csave,iは、活物質121b,122bの内部における平均リチウム濃度である。 Here, when the average charging rates θ 1 ave and θ 2 ave are defined as shown in the following formula (21), the open circuit voltage OCV is expressed by the above formula (20). In the following formula (21), c save, i is the average lithium concentration inside the active material 121b, 122b.

上記式(20)に示すように、開放電圧OCVは、正極活物質121bの内部における平均充電率θ1aveから特定される正極開放電位Uと、負極活物質122bの内部における平均充電率θ2aveから特定される負極開放電位Uとの電位差として表される。ここで、上述したように、正極開放電位Uは、平均充電率θ1aveだけでなく、電池温度Tも考慮して特定される。同様に、負極開放電位Uは、平均充電率θ2aveだけでなく、電池温度Tも考慮して特定される。 As shown in the equation (20), open circuit voltage OCV includes a positive electrode open-circuit potential U 1 identified from the average charging rate theta 1Ave inside of the positive electrode active material 121b, the average charging rate in the interior of the negative electrode active material 122b θ 2ave It expressed as a potential difference between the anode open-circuit potential U 2 specified from. Here, as described above, the positive electrode opening potential U 1 is specified in consideration of not only the average charging rate θ 1ave but also the battery temperature T. Similarly, the negative electrode open-circuit potential U 2 is specified in consideration of not only the average charging rate θ 2ave but also the battery temperature T.

平均充電率θ1ave,θ2aveの間には、下記式(22)に示す関係が成り立つ。 Between the average charging rates θ 1 ave and θ 2 ave , the relationship represented by the following formula (22) is established.

上記式(22)に示すλは、下記式(23)により定義される。   Λ shown in the above equation (22) is defined by the following equation (23).

図7は、正極活物質内部の平均充電率θ1aveおよび負極活物質内部の平均充電率θ2aveの間に成り立つ関係式を説明するための図である。図7において、正極組成θ1fixおよび負極組成θ2fixが対応しているものとする。また、負極122から放出されたリチウムのすべてを正極121が吸蔵することにより、負極組成がθ2fixからθ2aveに変化するとともに、正極組成がθ1fixからθ1aveに変化するものとする。 Figure 7 is a diagram for explaining a relationship that holds between the average charging rate theta 1Ave and the negative electrode active average charging rate of the material inside theta 2Ave inside the positive electrode active material. In FIG. 7, it is assumed that the positive electrode composition θ 1fix and the negative electrode composition θ 2fix correspond to each other. Moreover, all lithium released from the negative electrode 122 positive electrode 121 by absorbing, together with the negative electrode composition changes to theta 2Ave from theta 2Fix, positive electrode composition is assumed that changes theta 1Ave from theta 1fix.

正極121におけるリチウムの変化量と、負極122におけるリチウムの変化量とは等しいため、上記式(16)〜(19),(21)から、下記式(24)が成立する。   Since the amount of change of lithium in the positive electrode 121 is equal to the amount of change of lithium in the negative electrode 122, the following equation (24) is established from the equations (16) to (19) and (21).

上記式(24)を解くことによって、上記式(22),(23)が成立する。   By solving the above equation (24), the above equations (22) and (23) are established.

上述したように、平均充電率θ1ave,θ2aveを算出するとともに、電池温度Tbを検出することにより、単極容量の減少および正負極間の組成対応のずれが生じた場合の開放電圧OCVを算出することができる。すなわち、平均充電率θ1ave,θ2aveを算出すれば、図3に示す関係に基づいて、平均充電率θ1ave,θ2aveに対応する開放電位U,Uを算出できる。そして、開放電位U,Uの電位差を算出すれば、開放電圧OCVの変化特性(開放電圧特性という)を算出することができる。 As described above, the average charging rates θ 1 ave and θ 2 ave are calculated, and by detecting the battery temperature Tb, the open-circuit voltage OCV when the unipolar capacity decreases and the composition correspondence between the positive and negative electrodes is shifted is obtained. Can be calculated. That is, the average charging rate theta 1Ave, be calculated theta 2Ave, based on the relationship shown in FIG. 3, the average charging rate theta 1Ave, the open-circuit potential U 1, U 2 corresponding to theta 2Ave be calculated. Then, if the potential difference between the open circuit potentials U 1 and U 2 is calculated, the change characteristic of the open circuit voltage OCV (referred to as open circuit voltage characteristic) can be calculated.

平均充電率θ1ave,θ2aveは、上記式(22)に示すように、正極組成θ1fixおよび負極組成θ2fixと対応付けられる。上記式(14)に示すように、負極組成θ2fixは、正極容量維持率k、負極容量維持率kおよび正負極組成対応ずれ容量ΔQを含む。したがって、正極容量維持率k、負極容量維持率kおよび正負極組成対応ずれ容量ΔQを推定することによって、平均充電率θ1ave,θ2aveを推定できる。平均充電率θ1ave,θ2aveを推定すれば、上述したように開放電圧OCVを推定することができる。 The average charging rate θ 1ave, θ 2ave, as shown in the equation (22), is associated with the positive electrode composition theta 1fix and negative electrode composition θ 2fix. As shown in the above formula (14), the negative electrode composition θ 2fix includes a positive electrode capacity retention ratio k 1 , a negative electrode capacity retention ratio k 2, and a positive and negative electrode composition-compatible shift capacity ΔQ s . Therefore, the average charge rates θ 1 ave and θ 2 ave can be estimated by estimating the positive electrode capacity retention rate k 1 , the negative electrode capacity retention rate k 2, and the positive and negative electrode composition corresponding deviation capacity ΔQ s . If the average charging rates θ 1 ave and θ 2 ave are estimated, the open circuit voltage OCV can be estimated as described above.

次に、単極容量の減少および正負極間の組成対応のずれが生じた場合における二次電池11の満充電容量を算出する方法について説明する。   Next, a method for calculating the full charge capacity of the secondary battery 11 when the single electrode capacity is reduced and the composition correspondence between the positive and negative electrodes is shifted will be described.

上記式(20)を用いて、SOCが100%であるときの正極組成θ1_100、およびSOCが0%であるときの正極組成θ1_0を算出する。具体的には、まず、SOCが100%であるときの開放電圧をV100とし、SOCが0%であるときの開放電圧をVとする。ここで、開放電圧OCV(θ,θ)がV100を満たす正極組成θが正極組成θ1_100となり、開放電圧OCV(θ,θ)がV0を満たす正極組成θが正極組成θ1_0となる。 Using the above equation (20), calculates a positive electrode composition theta 1_0 when the positive electrode composition theta 1_100 when the SOC is 100%, and the SOC is 0%. Specifically, first, an open circuit voltage when the SOC is 100% is V 100, and an open circuit voltage when the SOC is 0% is V 0 . Here, the open circuit voltage OCV (θ 1, θ 2) is a positive electrode composition theta 1 is a positive electrode composition theta 1_100 becomes satisfying V 100, open circuit voltage OCV (θ 1, θ 2) is a positive electrode composition theta 1 which satisfies V 0 positive The composition becomes θ 1 — 0 .

上述したように、正極容量維持率k、負極容量維持率kおよび正負極組成対応ずれ容量ΔQを推定することにより、上記式(20)に示す開放電圧OCVが推定される。このため、正極組成θ1_100,θ1_0は、正極容量維持率k、負極容量維持率kおよび正負極組成対応ずれ容量ΔQに依存する。 As described above, the open-circuit voltage OCV shown in the above formula (20) is estimated by estimating the positive electrode capacity retention rate k 1 , the negative electrode capacity retention rate k 2, and the positive and negative electrode composition-corresponding deviation capacity ΔQ s . For this reason, the positive electrode compositions θ 1 — 100 and θ 1 — 0 depend on the positive electrode capacity retention rate k 1 , the negative electrode capacity retention rate k 2, and the positive and negative electrode composition corresponding deviation capacity ΔQ s .

劣化後における単位極板面積あたりの満充電容量Qは、下記式(25)により算出される。 The full charge capacity Q d per unit electrode plate area after deterioration is calculated by the following equation (25).

上記式(25)に示す電極厚みLおよび体積分率εs,1は、上記式(16),(18)に示すように、正極容量維持率kに依存する。したがって、満充電容量Qも正極容量維持率kに依存する。 The electrode thickness L 1 and the volume fraction ε s, 1 shown in the above equation (25) depend on the positive electrode capacity retention rate k 1 as shown in the above equations (16) and (18). Therefore, also depends on positive electrode capacity maintenance rate k 1 full charge capacity Q d.

劣化後の満充電容量Qd_allは、下記式(26)に基づいて算出される。下記式(26)において、Sは、極板面積である。 The fully charged capacity Q d_all after deterioration is calculated based on the following equation (26). In the following formula (26), S is an electrode plate area.

次に、正極容量維持率k、負極容量維持率kおよび正負極組成対応ずれ容量ΔQを推定する方法について説明する。本実施例では、二次電池11の開放電圧OCVを所定値だけ変化させたときにおいて、この間における実測電流積算値(第1電流積算値に相当する)ΔAh_iおよび推定電流積算値(第2電流積算値に相当する)ΔAh_mを比較することにより、正極容量維持率k、負極容量維持率kおよび正負極組成対応ずれ容量ΔQを推定する。 Next, a method for estimating the positive electrode capacity retention rate k 1 , the negative electrode capacity retention rate k 2, and the positive and negative electrode composition correspondence deviation capacity ΔQ s will be described. In this embodiment, when the open circuit voltage OCV of the secondary battery 11 is changed by a predetermined value, the measured current integrated value (corresponding to the first current integrated value) ΔAh_i and the estimated current integrated value (second current integrated value) during this period are changed. By comparing ΔAh_m (corresponding to the value), the positive electrode capacity retention rate k 1 , the negative electrode capacity retention rate k 2, and the positive and negative electrode composition corresponding deviation capacity ΔQ s are estimated.

図8および図9は、正極容量維持率k、負極容量維持率kおよび正負極組成対応ずれ容量ΔQを推定する処理を示すフローチャートである。図8および図9に示す処理は、コントローラ30によって、所定の周期で実行される。 FIG. 8 and FIG. 9 are flowcharts showing processing for estimating the positive electrode capacity retention rate k 1 , the negative electrode capacity retention rate k 2, and the positive and negative electrode composition-corresponding deviation capacity ΔQ s . The processing shown in FIGS. 8 and 9 is executed by the controller 30 at a predetermined cycle.

ステップS101において、コントローラ30は、温度センサ23の出力に基づいて、二次電池11の温度Tb_aを検出する。また、コントローラ30は、開放電圧(第1開放電圧に相当する)OCV_aを推定する。ここで、開放電圧OCV_aは、下記式(27)に基づいて算出される。下記式(27)は、上記式(1)を変形したものである。   In step S <b> 101, the controller 30 detects the temperature Tb_a of the secondary battery 11 based on the output of the temperature sensor 23. Further, the controller 30 estimates an open circuit voltage (corresponding to a first open circuit voltage) OCV_a. Here, the open circuit voltage OCV_a is calculated based on the following equation (27). The following formula (27) is a modification of the above formula (1).

上記式(27)において、Vbは、監視ユニット21によって検出された二次電池11の電圧値であり、Iは推定電流であり、Raは直流抵抗である。推定電流Iおよび直流抵抗Raは、上述した電池モデルを用いて算出される。具体的には、推定電流Iは、上記式(6)に基づいて算出される。局所的SOCθ,θを算出し、電池温度Tを検出すれば、局所的SOCθ,θ、電池温度Tおよび直流抵抗Rの対応関係を用いることにより、直流抵抗Rを算出することができる。 In the above equation (27), Vb is a voltage value of the secondary battery 11 detected by the monitoring unit 21, I is an estimated current, and Ra is a DC resistance. The estimated current I and DC resistance Ra are calculated using the battery model described above. Specifically, the estimated current I is calculated based on the above equation (6). Calculating a local SOCθ 1, θ 2, by detecting the battery temperature T, local SOCθ 1, θ 2, by using the correspondence between the battery temperature T and DC resistance R a, and calculates the DC resistance R a be able to.

なお、二次電池11が緩和状態にあることを確認した上で、二次電池11の開放電圧OCV_aを算出することができる。ここで、二次電池11が緩和状態にあることの判別条件としては、例えば、活物質内のリチウム濃度における最大濃度差が予め定められた濃度差以下であり、電流値(絶対値)Ibが所定値以下であるという条件を設定することができる。   Note that the open circuit voltage OCV_a of the secondary battery 11 can be calculated after confirming that the secondary battery 11 is in the relaxed state. Here, as a determination condition that the secondary battery 11 is in the relaxed state, for example, the maximum concentration difference in the lithium concentration in the active material is equal to or less than a predetermined concentration difference, and the current value (absolute value) Ib is A condition that the value is equal to or less than a predetermined value can be set.

ステップS102において、コントローラ30は、電流センサ22の出力に基づいて、二次電池11に流れる電流値Ibを検出する。ステップS103において、コントローラ30は、ステップS102の処理で検出された電流値Ibに基づいて、実測電流積算値ΔAh_iを算出する。すなわち、電流値Ibを積算することにより、実測値としての電流積算値ΔAh_iが算出される。   In step S <b> 102, the controller 30 detects the current value Ib flowing through the secondary battery 11 based on the output of the current sensor 22. In step S103, the controller 30 calculates the measured current integrated value ΔAh_i based on the current value Ib detected in the process of step S102. That is, by integrating the current value Ib, a current integrated value ΔAh_i as an actual measurement value is calculated.

ステップS104において、コントローラ30は、劣化パラメータを推定するための電流積算を終了させるか否かを判別する。電流積算を終了させるか否かの判別は、例えば、電流積算を開始したときの二次電池11のSOC(SOC_s)と、電流積算を終了するときの二次電池11のSOC(SOC_e)とが互いに異なっているかを判別することによって行うことができる。すなわち、SOC_sおよびSOC_eが互いに異なっているときには、劣化パラメータを推定するための電流積算を終了させると判別することができる。   In step S104, the controller 30 determines whether or not to end the current integration for estimating the deterioration parameter. The determination as to whether or not to end the current integration is made by, for example, the SOC (SOC_s) of the secondary battery 11 when the current integration is started and the SOC (SOC_e) of the secondary battery 11 when the current integration is ended. This can be done by determining whether they are different from each other. That is, when SOC_s and SOC_e are different from each other, it can be determined that the current integration for estimating the deterioration parameter is terminated.

なお、電流積算を終了させると判別するときには、二次電池11が緩和状態にあることを確認することができる。二次電池11が緩和状態にあることの判別条件としては、例えば、活物質内のリチウム濃度における最大濃度差が予め定められた濃度差以下であり、電流値(絶対値)Ibが所定値以下であるという条件を設定することができる。   When it is determined that the current integration is to be terminated, it can be confirmed that the secondary battery 11 is in a relaxed state. As a determination condition that the secondary battery 11 is in a relaxed state, for example, the maximum concentration difference in lithium concentration in the active material is equal to or less than a predetermined concentration difference, and the current value (absolute value) Ib is equal to or less than a predetermined value. Can be set.

ここで、推定されるSOC(SOC_s,SOC_e)には、推定誤差が含まれるため、推定誤差を含めたSOCの範囲が互いに異なるときに、電流積算を終了させると判別することができる。電流積算を終了させると判別したとき、コントローラ30は、ステップS105の処理を行う。一方、電流積算を終了させないと判別したとき、コントローラ30は、ステップS102の処理に戻る。   Here, since the estimated SOC (SOC_s, SOC_e) includes an estimation error, it can be determined that the current integration is terminated when the SOC ranges including the estimation error are different from each other. When it is determined that the current integration is to be terminated, the controller 30 performs the process of step S105. On the other hand, when determining that the current integration is not finished, the controller 30 returns to the process of step S102.

ステップS105において、コントローラ30は、上記式(27)に基づいて、二次電池11の開放電圧(第2開放電圧に相当する)OCV_bを算出する。開放電圧OCV_bは、開放電圧OCV_aとは異なる値であり、二次電池11の充電および放電の少なくとも一方によって、二次電池11の開放電圧OCVを開放電圧OCV_aから開放電圧OCV_bに変化させることができる。開放電圧OCV_bを推定する方法は、開放電圧OCV_aを推定する方法と同様である。   In step S105, the controller 30 calculates the open circuit voltage (corresponding to the second open circuit voltage) OCV_b of the secondary battery 11 based on the above equation (27). The open circuit voltage OCV_b is a value different from the open circuit voltage OCV_a, and the open circuit voltage OCV of the secondary battery 11 can be changed from the open circuit voltage OCV_a to the open circuit voltage OCV_b by at least one of charging and discharging of the secondary battery 11. . The method for estimating the open circuit voltage OCV_b is the same as the method for estimating the open circuit voltage OCV_a.

また、ステップS105において、コントローラ30は、温度センサ23の出力に基づいて、二次電池11の温度Tb_bを検出する。ここで、電池温度Tb_bは、ステップS101の処理で検出された電池温度Tb_aと異なることがある。例えば、二次電池11の通電によって、二次電池11の温度Tbが上昇したり、二次電池11の環境温度によって、二次電池11の温度Tbが変化したりすることがある。この場合には、電池温度Tb_a,Tb_bが互いに異なることがある。   In step S <b> 105, the controller 30 detects the temperature Tb_b of the secondary battery 11 based on the output of the temperature sensor 23. Here, the battery temperature Tb_b may be different from the battery temperature Tb_a detected in the process of step S101. For example, when the secondary battery 11 is energized, the temperature Tb of the secondary battery 11 may increase, or the temperature Tb of the secondary battery 11 may change depending on the environmental temperature of the secondary battery 11. In this case, the battery temperatures Tb_a and Tb_b may be different from each other.

ステップS106において、コントローラ30は、劣化パラメータの最適解を算出するための探索処理を行う。劣化パラメータの探索処理について、図9に示すフローチャートを用いて説明する。   In step S106, the controller 30 performs a search process for calculating the optimum solution of the degradation parameter. The degradation parameter search process will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

ステップS201において、コントローラ30は、正負極組成対応ずれ容量ΔQの上限値ΔQs_hおよび下限値ΔQs_lを設定する。上限値ΔQs_hおよび下限値ΔQs_lは、正負極組成対応ずれ容量ΔQの探索範囲となる。初回の探索処理では、上限値ΔQs_hおよび下限値ΔQs_lは、予め定められた値とする。 In step S201, the controller 30 sets the upper limit value Delta] Q s_h and a lower limit value Delta] Q S_L of the positive and negative electrodes discrepancy capacity Delta] Q s. The upper limit value ΔQ s_h and the lower limit value ΔQ s_l are a search range for the deviation capacity ΔQ s corresponding to the positive and negative electrode compositions. In the first search process, the upper limit value ΔQ s_h and the lower limit value ΔQ s_l are set to predetermined values.

上限値ΔQs_hおよび下限値ΔQs_lを設定するときには、二次電池11の劣化状態を想定した上で、上限値ΔQs_hおよび下限値ΔQs_lを設定することができる。例えば、時間の経過に応じて、二次電池11の劣化が進行しやすいため、経過時間および劣化状態の対応関係を実験などによって予め求めておけば、現在の時間に対応した劣化状態を推定することができる。経過時間としては、二次電池11を初めて使用したときからの時間とすることができ、タイマを用いて経過時間を測定することができる。二次電池11の劣化状態を推定すれば、この劣化状態に基づいて、上限値ΔQs_hおよび下限値ΔQs_lを設定することができる。 When the upper limit value ΔQ s_h and the lower limit value ΔQ s_l are set, the upper limit value ΔQ s_h and the lower limit value ΔQ s_l can be set on the assumption of the deterioration state of the secondary battery 11. For example, since the secondary battery 11 is likely to deteriorate with the passage of time, if the correspondence relationship between the elapsed time and the deterioration state is obtained in advance by experiments or the like, the deterioration state corresponding to the current time is estimated. be able to. The elapsed time can be the time from when the secondary battery 11 is used for the first time, and the elapsed time can be measured using a timer. If the deterioration state of the secondary battery 11 is estimated, the upper limit value ΔQ s_h and the lower limit value ΔQ s_l can be set based on the deterioration state.

ステップS202において、コントローラ30は、設定された上限値ΔQs_hおよび下限値ΔQs_lの範囲内(探索範囲内)において、正負極組成対応ずれ容量ΔQの候補値ΔQs_eを算出する。例えば、コントローラ30は、上限値ΔQs_hおよび下限値ΔQs_lの中間値を候補値ΔQs_eとして算出することができる。 In step S202, the controller 30 calculates a candidate value ΔQ s_e of the positive and negative electrode composition corresponding displacement capacity ΔQ s within the set upper limit value ΔQ s_h and lower limit value ΔQ s_l (within the search range). For example, the controller 30 can calculate an intermediate value between the upper limit value ΔQ s_h and the lower limit value ΔQ s_l as the candidate value ΔQ s_e .

ステップS203において、コントローラ30は、ステップS202の処理で算出された候補値ΔQs_eから、正極容量維持率kおよび負極容量維持率kを算出する。ここで、正負極組成対応ずれ容量ΔQおよび正極容量維持率kの対応関係(マップ又は関数)や、正負極組成対応ずれ容量ΔQおよび負極容量維持率kの対応関係(マップ又は関数)は、実験などにより予め求めておくことができる。これらの対応関係に関する情報は、メモリ30aに記憶しておくことができる。これらの対応関係を用いれば、正負極組成対応ずれ容量ΔQを特定することにより、正極容量維持率kや負極容量維持率kを算出することができる。 In step S203, the controller 30, the candidate value Delta] Q S_E calculated in the processing in step S202, calculates a positive electrode capacity maintenance rate k 1 and negative electrode capacity maintenance rate k 2. Here, the correspondence (map or function) between the positive and negative electrode composition correspondence deviation capacity ΔQ s and the positive electrode capacity maintenance rate k 1 , and the correspondence relationship between the positive and negative electrode composition correspondence deviation capacity ΔQ s and the negative electrode capacity maintenance factor k 2 (map or function). ) Can be obtained in advance by experiments or the like. Information regarding these correspondences can be stored in the memory 30a. By using these correspondences, the positive electrode capacity retention rate k 1 and the negative electrode capacity retention rate k 2 can be calculated by specifying the positive and negative electrode composition correspondence deviation capacity ΔQ s .

ステップS204において、コントローラ30は、ステップS202,S203の処理で算出された劣化パラメータΔQ,k,kを用いて、開放電圧特性を算出する。この開放電圧特性は、二次電池11の温度TbがTb_aであるときの開放電圧特性である。 In step S204, the controller 30 calculates an open-circuit voltage characteristic using the deterioration parameters ΔQ s , k 1 , k 2 calculated in the processes of steps S202, S203. This open-circuit voltage characteristic is an open-circuit voltage characteristic when the temperature Tb of the secondary battery 11 is Tb_a.

ここで、単極容量維持率k,kを特定すれば、上記式(16),(17)に基づいて、電極厚みL,Lを算出することができるとともに、上記式(18),(19)に基づいて、活物質体積分率εs,1,εs,2を算出することができる。電極厚みおよび活物質体積分率を算出すれば、上記式(23)に示すλを算出することができる。 Here, if the single electrode capacity retention ratios k 1 and k 2 are specified, the electrode thicknesses L 1 and L 2 can be calculated based on the above formulas (16) and (17), and the above formula (18). ) And (19), the active material volume fraction ε s, 1 , ε s, 2 can be calculated. If the electrode thickness and the active material volume fraction are calculated, λ shown in the above equation (23) can be calculated.

また、劣化パラメータΔQ,k,kを特定すれば、上記式(13),(14)に基づいて、正極組成θ1fixおよび負極組成θ2fixを算出することができる。上記式(23)に示すλを算出するとともに、正極組成θ1fixおよび負極組成θ2fixを算出すれば、上記式(22)に基づいて、平均充電率θ1ave,θ2aveを推定することができる。平均充電率θ1ave,θ2aveを推定すれば、上述したように、二次電池11の開放電圧特性を算出することができる。 If the deterioration parameters ΔQ s , k 1 , k 2 are specified, the positive electrode composition θ 1fix and the negative electrode composition θ 2fix can be calculated based on the above formulas (13) and (14). By calculating λ shown in the above equation (23) and calculating the positive electrode composition θ 1fix and the negative electrode composition θ 2fix , the average charging rates θ 1ave and θ 2ave can be estimated based on the above equation (22). . If the average charging rates θ 1 ave and θ 2 ave are estimated, the open-circuit voltage characteristics of the secondary battery 11 can be calculated as described above.

二次電池11の開放電圧特性は、図3に示す正極開放電位および負極開放電位から算出されるが、正極開放電位および負極開放電位としては、電池温度Tb_aに対応した開放電位が用いられる。電池温度Tb_aに対応した正極開放電位および負極開放電位を用いることにより、電池温度Tb_aの影響を反映した開放電圧特性を算出(推定)することができ、開放電圧特性の推定精度を向上させることができる。   The open-circuit voltage characteristics of the secondary battery 11 are calculated from the positive electrode open potential and the negative electrode open potential shown in FIG. 3, and the open potential corresponding to the battery temperature Tb_a is used as the positive electrode open potential and the negative electrode open potential. By using the positive electrode open potential and the negative electrode open potential corresponding to the battery temperature Tb_a, it is possible to calculate (estimate) the open-circuit voltage characteristics reflecting the influence of the battery temperature Tb_a, and to improve the estimation accuracy of the open-circuit voltage characteristics. it can.

ステップS205において、コントローラ30は、ステップS204の処理で算出した開放電圧特性を用いて、開放電圧OCV_aに対応する平均充電率(第1平均充電率に相当する)θ1_aを算出する。開放電圧OCV_aは、図8に示すステップS101の処理で算出された値である。開放電圧特性は、開放電圧OCVおよび平均充電率θの対応関係を示すため、開放電圧OCV_aに対応する平均充電率θ1_aを算出することができる。 In step S205, the controller 30 calculates an average charging rate (corresponding to the first average charging rate) θ1_a corresponding to the open-circuit voltage OCV_a using the open-circuit voltage characteristic calculated in the process of step S204. The open circuit voltage OCV_a is a value calculated in the process of step S101 shown in FIG. Open-circuit voltage characteristics, in order to show the open circuit voltage OCV and the average charging rate theta 1 correspondence, it is possible to calculate the average charging rate theta 1_a corresponding to open voltage OCV_a.

ステップS206において、コントローラ30は、ステップS202,S203の処理で算出された劣化パラメータΔQ,k,kを用いて、開放電圧特性を算出する。この開放電圧特性は、二次電池11の温度TbがTb_bであるときの開放電圧特性である。ステップS206の処理は、ステップS204の処理と同様である。ここで、ステップS206の処理によって開放電圧特性を算出するときには、正極開放電位および負極開放電位として、電池温度Tb_bに対応した開放電位が用いられる。電池温度Tb_bに対応した正極開放電位および負極開放電位を用いることにより、電池温度Tb_bの影響を反映した開放電圧特性を算出(推定)することができ、開放電圧特性の推定精度を向上させることができる。 In step S206, the controller 30 calculates an open-circuit voltage characteristic using the deterioration parameters ΔQ s , k 1 , k 2 calculated in the processes of steps S202, S203. This open-circuit voltage characteristic is an open-circuit voltage characteristic when the temperature Tb of the secondary battery 11 is Tb_b. The process of step S206 is the same as the process of step S204. Here, when the open circuit voltage characteristic is calculated by the process of step S206, the open circuit potential corresponding to the battery temperature Tb_b is used as the positive electrode open potential and the negative electrode open potential. By using the positive electrode open potential and the negative electrode open potential corresponding to the battery temperature Tb_b, it is possible to calculate (estimate) the open circuit voltage characteristic reflecting the influence of the battery temperature Tb_b, and to improve the estimation accuracy of the open circuit voltage characteristic. it can.

ステップS207において、コントローラ30は、ステップS206の処理で算出した開放電圧特性を用いて、開放電圧OCV_bに対応する平均充電率(第2平均充電率に相当する)θ1_bを算出する。開放電圧OCV_bは、図8に示すステップS105の処理で算出された値である。開放電圧特性は、開放電圧OCVおよび平均充電率θの対応関係を示すため、開放電圧OCV_bに対応する平均充電率θ1_bを算出することができる。 In step S207, the controller 30 calculates an average charging rate (corresponding to the second average charging rate) θ1_b corresponding to the open circuit voltage OCV_b using the open circuit voltage characteristic calculated in the process of step S206. The open circuit voltage OCV_b is a value calculated by the process of step S105 shown in FIG. Open-circuit voltage characteristics, in order to show the open circuit voltage OCV and the average charging rate theta 1 correspondence, it is possible to calculate the average charging rate theta unit 1_b corresponding to open voltage OCV_b.

ステップS208において、コントローラ30は、ステップS205の処理で算出した平均充電率θ1_aと、ステップS207の処理で算出した平均充電率θ1_bとに基づいて、推定電流積算値ΔAh_mを算出する。推定電流積算値ΔAh_mは、二次電池11の開放電圧がOCV_aからOCV_bに変化する間において、電池モデル上で算出された電流積算値(推定値)である。コントローラ30は、下記式(28)に基づいて、推定電流積算値ΔAh_mを算出することができる。 In step S208, the controller 30, the average charging rate theta 1_a calculated in the processing in step S205, on the basis of the average charging rate theta unit 1_b calculated in the processing in step S207, calculates an estimated current integrated value DerutaAh_m. The estimated current integrated value ΔAh_m is a current integrated value (estimated value) calculated on the battery model while the open circuit voltage of the secondary battery 11 changes from OCV_a to OCV_b. The controller 30 can calculate the estimated current integrated value ΔAh_m based on the following equation (28).

上記式(28)において、Sは電極面積であり、Fはファラデー定数である。電極厚みLとしては、正極容量維持率kに依存する上記式(16)から算出され、活物質体積分率εs,1は、正極容量維持率kに依存する上記式(18)から算出される。 In the above formula (28), S is the electrode area, and F is the Faraday constant. The electrode thickness L 1 is calculated from the above equation (16) that depends on the positive electrode capacity retention rate k 1 , and the active material volume fraction ε s, 1 is the above equation (18) that depends on the positive electrode capacity retention rate k 1. Is calculated from

ステップS209において、コントローラ30は、ステップS208の処理で算出された推定電流積算値ΔAh_mと、図8に示すステップS103の処理で算出された実測電流積算値ΔAh_iとを比較する。具体的には、コントローラ30は、実測電流積算値ΔAh_iが推定電流積算値ΔAh_mよりも大きいか否かを判別する。ここで、実測電流積算値ΔAh_iが推定電流積算値ΔAh_mよりも大きいとき、コントローラ30は、ステップS210の処理を行い、実測電流積算値ΔAh_iが推定電流積算値ΔAh_mよりも小さいとき、コントローラ30は、ステップS211の処理を行う。   In step S209, the controller 30 compares the estimated current integrated value ΔAh_m calculated in the process of step S208 with the actually measured current integrated value ΔAh_i calculated in the process of step S103 shown in FIG. Specifically, the controller 30 determines whether or not the measured current integrated value ΔAh_i is larger than the estimated current integrated value ΔAh_m. Here, when the measured current integrated value ΔAh_i is larger than the estimated current integrated value ΔAh_m, the controller 30 performs the process of step S210. When the measured current integrated value ΔAh_i is smaller than the estimated current integrated value ΔAh_m, the controller 30 The process of step S211 is performed.

ステップS210において、コントローラ30は、次回の探索処理における正負極組成対応ずれ容量ΔQの上限値ΔQs_hとして、ステップS202の処理で算出された候補値ΔQs_eを設定する。これにより、次回の探索処理では、探索範囲が上限値ΔQs_eおよび下限値ΔQs_lの範囲に狭められる。 In step S210, the controller 30 sets the candidate value ΔQ s_e calculated in the process of step S202 as the upper limit value ΔQ s_h of the positive and negative electrode composition correspondence deviation capacity ΔQ s in the next search process. Thereby, in the next search process, the search range is narrowed to the range of the upper limit value ΔQ s_e and the lower limit value ΔQ s_l .

ステップS211において、コントローラ30は、次回の探索処理における正負極組成対応ずれ容量ΔQの下限値ΔQs_lとして、ステップS202の処理で算出された候補値ΔQs_eを設定する。これにより、次回の探索処理では、探索範囲が上限値ΔQs_hおよび下限値ΔQs_eの範囲に狭められる。 In step S211, the controller 30 sets the candidate value ΔQ s_e calculated in step S202 as the lower limit value ΔQ s_l of the positive and negative electrode composition-corresponding deviation capacity ΔQ s in the next search process. Thereby, in the next search process, the search range is narrowed to the range of the upper limit value ΔQ s_h and the lower limit value ΔQ s_e .

ステップS212において、コントローラ30は、上限値ΔQs_hおよび下限値ΔQs_lの差(ΔQs_h−ΔQs_l)が閾値ΔQs_minよりも小さいか否かを判別する。閾値ΔQs_minの値は、適宜設定することができ、閾値ΔQs_minに関する情報は、メモリ30aに記憶しておくことができる。上限値ΔQs_hおよび下限値ΔQs_lが互いに近づくほど、探索範囲が狭まり、正負極組成対応ずれ容量ΔQが特定されやすくなる。このため、正負極組成対応ずれ容量ΔQを特定しやすくなるように、閾値ΔQs_minを適宜設定することができる。 In step S212, the controller 30 determines whether or not the upper limit value Delta] Q s_h and a lower limit value Delta] Q difference s_l (ΔQ s_h -ΔQ s_l) is smaller than the threshold value Delta] Q s_min. The value of the threshold ΔQ s_min can be set as appropriate, and information regarding the threshold ΔQ s_min can be stored in the memory 30a. The closer the upper limit value ΔQ s_h and the lower limit value ΔQ s_l are to each other, the narrower the search range becomes, and the positive and negative electrode composition correspondence deviation capacity ΔQ s becomes easier to specify. For this reason, the threshold value ΔQ s_min can be appropriately set so that the positive and negative electrode composition-corresponding displacement capacity ΔQ s can be easily specified.

上限値ΔQs_hおよび下限値ΔQs_lの差が閾値ΔQs_minよりも小さいとき、コントローラ30は、図9に示す処理を終了する。このとき、ステップS202の処理で算出された候補値ΔQs_eが、現在の二次電池11における正負極組成対応ずれ容量ΔQとして確定される。また、候補値ΔQs_eに対応する単極容量維持率k,kが、現在の二次電池11における単極容量維持率k,kとして確定される。 When the difference between the upper limit value Delta] Q s_h and a lower limit value Delta] Q S_L is smaller than the threshold value Delta] Q s_min, controller 30 terminates the process shown in FIG. At this time, the candidate value ΔQ s_e calculated in the process of step S202 is determined as the positive and negative electrode composition corresponding deviation capacity ΔQ s in the current secondary battery 11. Moreover, single electrode capacity maintenance rate k 1, k 2 corresponding to the candidate value Delta] Q S_E is determined as a single electrode capacity maintenance rate k 1, k 2 in the current of the secondary battery 11.

上限値ΔQs_hおよび下限値ΔQs_lの差が閾値ΔQs_minよりも大きいとき、コントローラ30は、ステップS202の処理に戻る。ステップS202の処理では、狭められた探索範囲(上限値ΔQs_hおよび下限値ΔQs_lの範囲)において、候補値ΔQs_eが算出される。 When the difference between the upper limit value Delta] Q s_h and a lower limit value Delta] Q S_L is greater than the threshold Delta] Q s_min, controller 30 returns to the processing in step S202. In the process of step S202, the candidate value ΔQ s_e is calculated in the narrowed search range (range of the upper limit value ΔQ s_h and the lower limit value ΔQ s_l ).

図9に示す処理では、正負極組成対応ずれ容量(候補値)ΔQs_eを算出し、この候補値ΔQs_eから正極容量維持率k1および負極容量維持率k2を算出しているが、これに限るものではない。すなわち、正負極組成対応ずれ容量ΔQ、正極容量維持率kおよび負極容量維持率kの少なくとも1つに関して、候補値を設定することができる。 In the process shown in FIG. 9, the positive and negative electrode composition correspondence deviation capacity (candidate value) ΔQ s_e is calculated, and the positive electrode capacity maintenance rate k 1 and the negative electrode capacity maintenance rate k 2 are calculated from the candidate value ΔQ s_e. It is not limited to. That is, candidate values can be set for at least one of the positive and negative electrode composition-corresponding deviation capacity ΔQ s , the positive electrode capacity retention rate k 1, and the negative electrode capacity retention rate k 2 .

具体的には、正負極組成対応ずれ容量(候補値)ΔQs_eを設定する代わりに、正極容量維持率kおよび負極容量維持率kの一方について、候補値を設定することができる。この場合には、図9に示す処理と同様に、推定電流積算値ΔAh_mおよび実測電流積算値ΔAh_iの差が最小となるまで、正極容量維持率kおよび負極容量維持率kの一方を探索すればよい。 Specifically, instead of setting the positive and negative electrode composition correspondence deviation capacity (candidate value) ΔQ s_e , a candidate value can be set for one of the positive electrode capacity retention ratio k 1 and the negative electrode capacity retention ratio k 2 . In this case, similar to the process shown in FIG. 9, until the difference of the estimated current integrated value ΔAh_m and measured current integrated value ΔAh_i is minimized, search one of the positive electrode capacity maintenance rate k 1 and negative electrode capacity maintenance rate k 2 do it.

例えば、正極容量維持率kの候補値を設定するときには、正極容量維持率kおよび正負極組成対応ずれ容量ΔQの対応関係(マップ又は関数)を実験などによって予め求めておくことができる。これにより、正極容量維持率(候補値)kに対応する正負極組成対応ずれ容量ΔQを算出することができる。また、正負極組成対応ずれ容量ΔQを算出すれば、負極容量維持率kおよび正負極組成対応ずれ容量ΔQの対応関係(マップ又は関数)を実験などによって予め求めておくことにより、算出した正負極組成対応ずれ容量ΔQに対応する負極容量維持率kを算出することができる。 For example, when setting the candidate values of the positive electrode capacity maintenance rate k 1 can be determined in advance by experiments or the like of correspondence between the positive electrode capacity maintenance rate k 1 and negative electrodes discrepancy capacity Delta] Q s (map or function) . As a result, it is possible to calculate the positive and negative electrode composition corresponding deviation capacity ΔQ s corresponding to the positive electrode capacity maintenance rate (candidate value) k 1 . Further, if the deviation capacity ΔQ s corresponding to the positive / negative electrode composition is calculated, the correspondence relationship (map or function) between the negative electrode capacity retention ratio k 2 and the deviation capacity ΔQ s corresponding to the positive / negative electrode composition is obtained in advance by experiments or the like. The negative electrode capacity retention ratio k 2 corresponding to the positive and negative electrode composition correspondence deviation capacity ΔQ s can be calculated.

一方、正負極組成対応ずれ容量ΔQ、正極容量維持率k1および負極容量維持率k2のそれぞれについて、候補値を設定することができる。このように候補値を設定しても、ステップS204〜S208の処理によって、推定電流積算値ΔAh_mを算出することができる。推定電流積算値ΔAh_mを算出すれば、推定電流積算値ΔAh_mおよび実測電流積算値ΔAh_iの差が最小となるまで、正負極組成対応ずれ容量ΔQ、正極容量維持率kおよび負極容量維持率kをそれぞれ探索すればよい。 On the other hand, candidate values can be set for each of the positive and negative electrode composition-corresponding deviation capacity ΔQ s , the positive electrode capacity retention ratio k 1, and the negative electrode capacity retention ratio k 2 . Even if the candidate value is set in this way, the estimated current integrated value ΔAh_m can be calculated by the processing in steps S204 to S208. If the estimated current integrated value ΔAh_m is calculated, the positive and negative electrode composition corresponding deviation capacity ΔQ s , the positive electrode capacity retention rate k 1 and the negative electrode capacity maintenance rate k until the difference between the estimated current integrated value ΔAh_m and the measured current integrated value ΔAh_i is minimized. 2 may be searched for.

図9に示す処理を行うことにより、推定電流積算値ΔAh_mおよび実測電流積算値ΔAh_iの差が最小となるときの正負極組成対応ずれ容量ΔQが特定され、実際の二次電池11の内部状態を反映した正負極組成対応ずれ容量ΔQを推定することができる。すなわち、正負極組成対応ずれ容量ΔQの推定精度を向上させることができる。正負極組成対応ずれ容量ΔQの推定精度を向上させれば、単極容量維持率k,kの推定精度も向上させることができる。 By performing the processing shown in FIG. 9, the difference capacity ΔQ s corresponding to the positive and negative electrode compositions when the difference between the estimated current integrated value ΔAh_m and the measured current integrated value ΔAh_i is minimized is specified, and the actual internal state of the secondary battery 11 It is possible to estimate the deviation capacity ΔQ s corresponding to the positive and negative electrode compositions reflecting the above. That is, it is possible to improve the estimation accuracy of the positive and negative electrode composition-corresponding deviation capacity ΔQ s . If the estimation accuracy of the positive and negative electrode composition correspondence deviation capacity ΔQ s is improved, the estimation accuracy of the single electrode capacity maintenance rates k 1 and k 2 can also be improved.

本実施例によれば、電池温度Tb_a,Tb_bに応じた開放電圧特性を算出しているため、開放電圧OCV_a,OCV_bに対応した平均充電率θ1_a,θ1_bを精度良く算出することができる。図10に示すように、電池温度Tb_a,Tb_bによっては、開放電圧特性が一致しないことがある。 According to the present embodiment, since the open circuit voltage characteristics corresponding to the battery temperatures Tb_a and Tb_b are calculated, the average charging rates θ 1 — a and θ 1 — b corresponding to the open circuit voltages OCV_a and OCV_b can be calculated with high accuracy. As shown in FIG. 10, the open-circuit voltage characteristics may not match depending on the battery temperatures Tb_a and Tb_b.

本実施例において、平均充電率θ1_aを算出するときには、電池温度Tb_aに対応した開放電圧特性を用いて、開放電圧OCV_aに対応する平均充電率θ1_aを算出している。また、平均充電率θ1_bを算出するときには、電池温度Tb_bに対応した開放電圧特性を用いて、開放電圧OCV_bに対応する平均充電率θ1_bを算出している。 In the present embodiment, when calculating the average charging rate θ1_a, the average charging rate θ1_a corresponding to the open-circuit voltage OCV_a is calculated using the open-circuit voltage characteristics corresponding to the battery temperature Tb_a. Further, when calculating the average charging rate θ 1_b , the average charging rate θ 1_b corresponding to the open circuit voltage OCV_b is calculated using the open circuit voltage characteristic corresponding to the battery temperature Tb_b.

ここで、開放電圧OCV_a,OCV_bに対応する平均充電率θ1_a,θ1_bを算出するときにおいて、電池温度Tbを考慮しなければ、図11に示す1つの開放電圧特性(実線)だけが算出される。図11に示す例では、開放電圧特性(実線)が、図10に示す電池温度Tb_bでの開放電圧特性に一致しているものとする。図11に示す開放電圧特性を用いるとき、開放電圧OCV_bに対応する平均充電率θ1_bは、精度良く推定することができる。 Here, when the average charging rates θ 1 — a and θ 1 — b corresponding to the open circuit voltages OCV_a and OCV_b are calculated, only one open circuit voltage characteristic (solid line) shown in FIG. 11 is calculated unless the battery temperature Tb is taken into consideration. The In the example shown in FIG. 11, it is assumed that the open-circuit voltage characteristic (solid line) matches the open-circuit voltage characteristic at the battery temperature Tb_b shown in FIG. When the open circuit voltage characteristic shown in FIG. 11 is used, the average charging rate θ 1 — b corresponding to the open circuit voltage OCV_b can be estimated with high accuracy.

しかし、開放電圧OCV_aに対応する平均充電率θの推定精度は、低下してしまうことがある。電池温度Tb_aでの開放電圧特性が図11に示す点線で示されるとき、実線で示す開放電圧特性から算出される平均充電率θ1_a1と、点線で示す開放電圧特性から算出される平均充電率θ1_a2とは、Δθの分だけずれてしまう。ずれ量Δθが発生すると、上記式(28)に基づいて推定電流積算値ΔAh_mを算出するときに、推定電流積算値ΔAh_mにずれ量Δθが含まれてしまう。 However, the average charging rate theta 1 of estimation accuracy corresponding to the open circuit voltage OCV_a may decrease. When the open-circuit voltage characteristic at the battery temperature Tb_a is indicated by a dotted line shown in FIG. 11, the average charging rate θ 1 — a1 calculated from the open-circuit voltage characteristic indicated by the solid line and the average charging rate θ calculated from the open-circuit voltage characteristic indicated by the dotted line 1_a2 and is deviated only minute Δθ 1. When the deviation amount Δθ 1 occurs, the deviation amount Δθ 1 is included in the estimated current integrated value ΔAh_m when the estimated current integrated value ΔAh_m is calculated based on the above equation (28).

これに伴い、正負極組成対応ずれ容量ΔQを探索(推定)するときの精度が低下してしまう。正負極組成対応ずれ容量ΔQの推定精度が低下すれば、単極容量維持率k,kの推定精度も低下してしまう。劣化パラメータΔQ,k,kの推定精度が低下すると、上記式(25)を用いて満充電容量Qを推定するときに、満充電容量Qの推定精度も低下してしまう。 Along with this, the accuracy when searching (estimating) the positive and negative electrode composition correspondence deviation capacity ΔQ s is lowered. If the estimation accuracy of the positive and negative electrode composition correspondence deviation capacity ΔQ s decreases, the estimation accuracy of the single electrode capacity retention ratios k 1 and k 2 also decreases. Deterioration parameter Delta] Q s, the estimation accuracy of the k 1, k 2 is reduced, when estimating the full charge capacity Q d by using equation (25), decreases also the estimation accuracy of the full charge capacity Q d.

図11では、実線で示す開放電圧特性が電池温度Tb_bでの開放電圧特性に一致している場合を示しているが、開放電圧特性が、電池温度Tb_a,Tb_bでの開放電圧特性に一致しないこともある。この場合には、開放電圧OCV_a,OCV_bに対応する平均充電率θ1_a,θ1_bが、実際の二次電池11における平均充電率θ1_a,θ1_bからずれてしまい、劣化パラメータΔQ,k,kや満充電容量Qの推定精度が低下してしまう。 FIG. 11 shows the case where the open circuit voltage characteristic indicated by the solid line matches the open circuit voltage characteristic at the battery temperature Tb_b, but the open circuit voltage characteristic does not match the open circuit voltage characteristic at the battery temperatures Tb_a and Tb_b. There is also. In this case, the open-circuit voltage OCV_a, average charging rate theta 1_a corresponding to OCV_b, θ 1_b is, the average charging rate theta 1_a in the actual secondary battery 11, deviates from the theta unit 1_b, deterioration parameter Delta] Q s, k 1 , K 2 and the full charge capacity Q d are estimated less accurately.

また、電池温度を考慮せずに算出された開放電圧特性が、電池温度Tb_aでの開放電圧特性に一致する場合には、開放電圧OCV_bに対応する平均充電率θ1_bが、実際の二次電池11における平均充電率θ1_bからずれてしまう。これに伴い、劣化パラメータΔQ,k,kや満充電容量Qの推定精度が低下してしまう。 When the open-circuit voltage characteristic calculated without considering the battery temperature matches the open-circuit voltage characteristic at the battery temperature Tb_a, the average charge rate θ 1 — b corresponding to the open-circuit voltage OCV_b is the actual secondary battery. 11 is deviated from the average charging rate θ 1 — b in FIG . Along with this, the estimation accuracy of the degradation parameters ΔQ s , k 1 , k 2 and the full charge capacity Q d decreases.

本実施例によれば、上述したように、電池温度Tb_a,Tb_bを考慮して、平均充電率θ1_a,θ1_bを精度良く推定することができる。このため、劣化パラメータΔQ,k,kを精度良く推定することができ、満充電容量Qの推定精度を向上させることもできる。満充電容量Qを推定し続ければ、満充電容量Qの推移を把握することができる。ここで、二次電池11が初期状態にあるときの満充電容量Qd_iniと、現在(劣化後)の二次電池11における満充電容量Qd_nowとの比(Qd_now/Qd_ini)を算出すれば、二次電池11の劣化状態を把握することができる。二次電池11の劣化が進行するほど、二次電池11の満充電容量が低下し、これに伴い、比(Qd_now/Qd_ini)が1よりも低下する。 According to the present embodiment, as described above, the average charging rates θ 1 — a and θ 1 — b can be accurately estimated in consideration of the battery temperatures Tb_a and Tb_b. Therefore, the degradation parameters ΔQ s , k 1 , k 2 can be estimated with high accuracy, and the estimation accuracy of the full charge capacity Q d can be improved. If the full charge capacity Q d is continuously estimated, the transition of the full charge capacity Q d can be grasped. Here, by calculating the full charge capacity Q D_ini when secondary battery 11 is in the initial state, the current ratio between the full charge capacity Q D_now in the secondary battery 11 (after deterioration) (Q d_now / Q d_ini) Thus, it is possible to grasp the deterioration state of the secondary battery 11. As the deterioration of the secondary battery 11 progresses, the full charge capacity of the secondary battery 11 decreases, and the ratio (Q d_now / Q d_ini ) decreases below 1 accordingly.

10:組電池、11:単電池(二次電池)、121:正極、121a:集電体、
121b:正極活物質、122:負極、122a:集電体、122b:負極活物質、
123:セパレータ、21:監視ユニット、22:電流センサ、23:温度センサ、
24:電流制限抵抗、30:コントローラ、30a:メモリ、31:インバータ、
32:モータ・ジェネレータ、PL:正極ライン、NL:負極ライン、
SMR−B,SMR−G,SMR−P:システムメインリレー
10: assembled battery, 11: single battery (secondary battery), 121: positive electrode, 121a: current collector,
121b: positive electrode active material, 122: negative electrode, 122a: current collector, 122b: negative electrode active material,
123: Separator, 21: Monitoring unit, 22: Current sensor, 23: Temperature sensor,
24: current limiting resistor, 30: controller, 30a: memory, 31: inverter,
32: Motor generator, PL: Positive line, NL: Negative line,
SMR-B, SMR-G, SMR-P: System main relay

Claims (8)

二次電池の温度を検出する温度センサと、
前記二次電池の正極および負極における単極開放電位から前記二次電池の開放電圧を算出するとともに、前記正極および前記負極における単極容量の維持率と、前記正極および前記負極の活物質における平均充電率の対応関係の変化に伴う電池容量の変動量とを用いて、前記単極開放電位を補正するコントローラと、を有し、
前記コントローラは、前記単極開放電位を補正するとき、前記温度センサによる検出温度に応じた前記単極開放電位を用いることを特徴とする電池システム。
A temperature sensor for detecting the temperature of the secondary battery;
The open circuit voltage of the secondary battery is calculated from the single electrode open potential at the positive electrode and the negative electrode of the secondary battery, the maintenance rate of the single electrode capacity at the positive electrode and the negative electrode, and the average of the active materials of the positive electrode and the negative electrode A controller that corrects the unipolar open-circuit potential using a variation amount of the battery capacity that accompanies a change in the correspondence relationship of the charging rate, and
The battery system according to claim 1, wherein the controller uses the unipolar open potential according to a temperature detected by the temperature sensor when correcting the unipolar open potential.
前記コントローラは、前記単極容量の維持率および前記電池容量の変動量を用いて、前記平均充電率および前記単極開放電位の対応関係を示す開放電位特性を補正することを特徴とする請求項1に記載の電池システム。   The controller corrects an open-circuit potential characteristic indicating a correspondence relationship between the average charge rate and the single-pole open potential using the maintenance rate of the single-pole capacity and the variation amount of the battery capacity. The battery system according to 1. 前記コントローラは、初期状態の前記二次電池を用いて予め特定された、前記開放電位特性および前記二次電池の温度の対応関係を用いることにより、補正される前記開放電位特性として、前記検出温度に対応した前記開放電位特性を用いることを特徴とする請求項2に記載の電池システム。   The controller uses the correspondence relationship between the open-circuit potential characteristic and the temperature of the secondary battery specified in advance using the secondary battery in an initial state, and the detected temperature is corrected as the open-circuit potential characteristic. The battery system according to claim 2, wherein the open-circuit potential characteristic corresponding to is used. 前記コントローラは、補正した前記開放電位特性を用いて、前記平均充電率および前記開放電圧の対応関係を示す開放電圧特性を算出することを特徴とする請求項2又は3に記載の電池システム。   4. The battery system according to claim 2, wherein the controller calculates an open-circuit voltage characteristic indicating a correspondence relationship between the average charging rate and the open-circuit voltage using the corrected open-circuit potential characteristic. 前記二次電池の電流を検出する電流センサを有しており、
前記コントローラは、
前記二次電池の開放電圧が第1開放電圧から第2開放電圧に変化するまでの間で、前記電流センサによる検出電流を積算した第1電流積算値を算出し、
算出した前記開放電圧特性を用いて、前記第1開放電圧に対応する第1平均充電率と、前記第2開放電圧に対応する第2平均充電率とを算出し、
前記第1平均充電率および前記第2平均充電率の差から、前記開放電圧が前記第1開放電圧から前記第2開放電圧に変化するまでの間における電流積算値である第2電流積算値を算出し、
前記第1電流積算値および前記第2電流積算値の差が最小となるときの、前記単極容量の維持率および前記電池容量の変動量を算出することを特徴とする請求項4に記載の電池システム。
Having a current sensor for detecting the current of the secondary battery;
The controller is
Calculating a first current integrated value obtained by integrating the current detected by the current sensor until the open circuit voltage of the secondary battery changes from the first open circuit voltage to the second open circuit voltage;
Using the calculated open-circuit voltage characteristics, a first average charge rate corresponding to the first open-circuit voltage and a second average charge rate corresponding to the second open-circuit voltage are calculated,
From a difference between the first average charging rate and the second average charging rate, a second current integrated value which is a current integrated value until the open circuit voltage changes from the first open circuit voltage to the second open circuit voltage is determined. Calculate
5. The maintenance rate of the unipolar capacity and the fluctuation amount of the battery capacity when the difference between the first current integrated value and the second current integrated value is minimized are calculated. Battery system.
前記コントローラは、
前記第1平均充電率を算出するとき、前記第1開放電圧を取得したときの前記検出温度に対応する前記開放電圧特性を用い、
前記第2平均充電率を算出するとき、前記第2開放電圧を取得したときの前記検出温度に対応する前記開放電圧特性を用いることを特徴とする請求項5に記載の電池システム。
The controller is
When calculating the first average charging rate, using the open-circuit voltage characteristics corresponding to the detected temperature when the first open-circuit voltage is acquired,
The battery system according to claim 5, wherein when calculating the second average charging rate, the open-circuit voltage characteristic corresponding to the detected temperature when the second open-circuit voltage is acquired is used.
前記平均充電率は、前記単極容量の維持率および前記電池容量の変動量に応じて変化し、
前記コントローラは、前記二次電池のSOCが100%であるときの前記平均充電率と、前記二次電池のSOCが0%であるときの前記平均充電率との差を用いて、前記二次電池の満充電容量を算出することを特徴とする請求項5又は6に記載の電池システム。
The average charging rate changes according to the maintenance rate of the single electrode capacity and the amount of fluctuation of the battery capacity,
The controller uses the difference between the average charging rate when the SOC of the secondary battery is 100% and the average charging rate when the SOC of the secondary battery is 0% to use the secondary battery. The battery system according to claim 5 or 6, wherein a full charge capacity of the battery is calculated.
前記二次電池は、前記正極および前記負極の間における反応関与物質の移動に応じて充放電を行い、
前記平均充電率は、前記活物質内における前記反応関与物質の最大濃度と、現在の前記活物質内における前記反応関与物質の平均濃度との比で表されることを特徴とする請求項1から7のいずれか1つに記載の電池システム。
The secondary battery is charged and discharged according to the movement of the reaction-participating substance between the positive electrode and the negative electrode,
The average charge rate is represented by a ratio between a maximum concentration of the reaction-participating substance in the active material and a current average concentration of the reaction-participating substance in the active material. 8. The battery system according to any one of 7.
JP2013082393A 2013-04-10 2013-04-10 Battery system Pending JP2014207054A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013082393A JP2014207054A (en) 2013-04-10 2013-04-10 Battery system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013082393A JP2014207054A (en) 2013-04-10 2013-04-10 Battery system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2014207054A true JP2014207054A (en) 2014-10-30

Family

ID=52120479

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013082393A Pending JP2014207054A (en) 2013-04-10 2013-04-10 Battery system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2014207054A (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106199433A (en) * 2015-05-29 2016-12-07 丰田自动车株式会社 The impairment grade computational methods of lithium rechargeable battery, control method and control device
JP2017054696A (en) * 2015-09-09 2017-03-16 株式会社東芝 Charging condition control device and battery pack
WO2017099332A1 (en) * 2015-12-10 2017-06-15 주식회사 엘지화학 Battery access system and method
JP2017190979A (en) * 2016-04-12 2017-10-19 トヨタ自動車株式会社 Battery degradation estimation device
JP2018078023A (en) * 2016-11-09 2018-05-17 トヨタ自動車株式会社 Controller of lithium ion secondary battery
JP2021044068A (en) * 2019-09-06 2021-03-18 株式会社デンソー Battery state estimation device
US11187754B2 (en) 2019-01-04 2021-11-30 Kabushiki Kaisha Toshiba Internal state estimation apparatus and method, and battery control apparatus

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106199433A (en) * 2015-05-29 2016-12-07 丰田自动车株式会社 The impairment grade computational methods of lithium rechargeable battery, control method and control device
JP2016223923A (en) * 2015-05-29 2016-12-28 トヨタ自動車株式会社 Deterioration level calculation method, control method, and control device of lithium ion secondary battery
CN106199433B (en) * 2015-05-29 2018-12-28 丰田自动车株式会社 Impairment grade calculation method, control method and the control device of lithium ion secondary battery
JP2017054696A (en) * 2015-09-09 2017-03-16 株式会社東芝 Charging condition control device and battery pack
WO2017099332A1 (en) * 2015-12-10 2017-06-15 주식회사 엘지화학 Battery access system and method
US10266056B2 (en) 2015-12-10 2019-04-23 Lg Chem, Ltd. Battery access system and method
JP2017190979A (en) * 2016-04-12 2017-10-19 トヨタ自動車株式会社 Battery degradation estimation device
JP2018078023A (en) * 2016-11-09 2018-05-17 トヨタ自動車株式会社 Controller of lithium ion secondary battery
US11187754B2 (en) 2019-01-04 2021-11-30 Kabushiki Kaisha Toshiba Internal state estimation apparatus and method, and battery control apparatus
JP2021044068A (en) * 2019-09-06 2021-03-18 株式会社デンソー Battery state estimation device
JP7188327B2 (en) 2019-09-06 2022-12-13 株式会社デンソー Battery state estimation device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5537236B2 (en) Lithium ion secondary battery deterioration determination device and deterioration determination method
JP6668905B2 (en) Battery deterioration estimation device
JP5798067B2 (en) Secondary battery state estimation device
JP6094598B2 (en) Battery system
JP5761378B2 (en) Secondary battery control device and control method
JP2014207054A (en) Battery system
US9435866B2 (en) Device and method for determining deterioration of secondary battery
JP5261828B2 (en) Battery state estimation device
JP5862836B2 (en) Battery system
JP5768754B2 (en) Estimation apparatus and estimation method
JP5962762B2 (en) Power storage system
JP5738784B2 (en) Power storage system
JP5831631B2 (en) Battery system and method for determining polarization of secondary battery
JP7172599B2 (en) SOC ESTIMATION DEVICE FOR ELECTRICAL STORAGE ELEMENT, ELECTRICAL STORAGE DEVICE, SOC ESTIMATION METHOD FOR ELECTRICAL STORAGE ELEMENT
JP5040733B2 (en) Method for estimating chargeable / dischargeable power of battery
JP2014157662A (en) Battery system
Manla et al. Modeling of zinc bromide energy storage for vehicular applications
JP2014202630A (en) Battery system
US20130295424A1 (en) Electrolyte-Based Battery Cell, Method and System for Determining the State of Charge of Electrolyte-Based Batteries
WO2020158182A1 (en) Battery control device
JP2014215181A (en) Battery system
JP5849537B2 (en) Estimation apparatus and estimation method
CN109444750A (en) A kind of capacity of lead acid battery predictor method
JP5737200B2 (en) Power storage system
JP2016039074A (en) Battery system