JP2018132454A - 電池状態推定装置及び電源装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電池状態推定装置1は、電池情報取得部40、履歴情報取得部41、特性情報記憶部30、特性情報抽出部60、特性値算出部61及び推定部62を有する。特性情報記憶部30は二次電池2の電池情報と正極及び負極の特性値との対応関係を示す正極特性情報及び負極特性情報が二次電池2の使用履歴情報と対応付けて予め記憶されている。特性情報抽出部61は二次電池2の使用履歴情報に対応する正極特性情報及び負極特性情報を特性情報記憶部30から抽出する。特性値算出部50は当該抽出された正極特性情報及び負極特性情報と、二次電池2の電池情報とに基づいて二次電池2の動作範囲内において正極及び負極の特性値を算出する。推定部60は当該算出された正極及び負極の特性値に基づいて二次電池2における充放電可能な電力量を推定する。
【選択図】図1
Description
上記二次電池の電池情報を取得する電池情報取得部(40)と、
上記二次電池の使用履歴情報を取得する履歴情報取得部(41)と、
上記二次電池の電池情報と上記二次電池における正極の特性値及び負極の特性値との対応関係を示す正極特性情報及び負極特性情報がそれぞれ、上記二次電池の使用履歴情報と対応付けられて、予め記憶されている特性情報記憶部(30)と、
上記履歴情報取得部により取得された上記使用履歴情報に対応する上記正極特性情報及び上記負極特性情報を上記特性情報記憶部から抽出する特性情報抽出部(60)と、
上記電池情報取得部により取得された上記電池情報と、上記特性情報抽出部により抽出された上記正極特性情報及び上記負極特性情報とに基づいて、上記二次電池の動作範囲内において上記二次電池における正極の特性値及び負極の特性値をそれぞれ算出する特性値算出部(61)と、
上記特性値算出部により算出された上記正極の特性値及び上記負極の特性値に基づいて、上記二次電池における充放電可能な電力量を推定する推定部(62)と、
を有する電池状態推定装置にある。
上記電池状態推定装置の実施形態について、図1〜図5を用いて説明する。
本実施形態の電池状態推定装置1は、二次電池2における充放電可能な電力量を推定するものであり、電池情報取得部40、履歴情報取得部41、特性情報記憶部30、特性情報抽出部60、特性値算出部61及び推定部62を有する。
電池情報取得部40は、二次電池2の電池情報を取得する。
履歴情報取得部41は、二次電池2の使用履歴情報を取得する。
特性情報記憶部30は、二次電池2の電池情報と二次電池2における正極の特性値及び負極の特性値との対応関係を示す正極特性情報及び負極特性情報がそれぞれ、二次電池2の使用履歴情報と対応付けられて、予め記憶されている。
特性情報抽出部61は履歴情報取得部41により取得された使用履歴情報に対応する正極特性情報及び負極特性情報を特性情報記憶部30から抽出する。
特性値算出部50は、電池情報取得部40により取得された電池情報と、特性情報抽出部61により抽出された正極特性情報及び負極特性情報とに基づいて、二次電池2の動作範囲内において二次電池2における正極の特性値及び負極の特性値をそれぞれ算出する。
推定部60は、特性値算出部50により算出された正極の特性値及び負極の特性値に基づいて、二次電池2における充放電可能な電力量を推定する。
図1に示すように、電池状態推定装置1は、二次電池2における充放電可能な電力量を推定するものであって、二次電池2に接続されて電源装置100を形成している。電源装置100は電気自動車等に搭載されて、二次電池2の出力電力が電気自動車の回転機や種々のアシスト機に利用されるとともに、回転機の回生エネルギーが二次電池2に入力されるように構成されている。本実施形態では、二次電池2はリチウムイオン電池であって、LiFePO4からなる鉄系正極と、グラファイトからなる炭素系負極とを有する。
次に、電池状態推定装置における使用履歴に関する以下の評価試験1を行った。
試験例の電池状態推定装置として実施形態1の電池状態推定装置1を使用し、比較例として電極非分離方式の推定方法により電池状態を推定する電池状態推定装置を使用した。
比較例の電池状態推定装置は、二次電池における積算充放電電力量(Wh)と二次電池の容量維持率との関係を示す情報である電池特性情報を有している。比較例の電池状態推定装置による二次電池における充放電可能な電力量の推定は、図5に示すフローに従って行った。まず、ステップS101において、二次電池2における積算充放電電力量を検出し、記憶する。そして、ステップS102において、電力量推定タイミングに到達したか否かを判定する。電力量推定タイミングに到達していないと判定された場合は、再度ステップS101に戻る。一方、ステップS102において電力量推定タイミングに到達していると判定された場合は、測定時点までの二次電池における積算充放電電力量を取得する。そして、ステップS104において、ステップS102で取得した当該二次電池における積算充放電電力量と電池特性情報とに基づいて、ステップS105によって二次電池2の充放電可能な電力量を推定する。
以上のように、試験例1−1、1−2及び1−3では推定値と実測定値との差は小さく、その精度は比較例のいずれよりも高いことが確認できた。
次に、電池状態推定装置と二次電池とを有する電源装置に関する以下の評価試験2を行った。評価試験2では、二次電池の電極の構成を変更した。試験例2−1及び比較例2−1では、正極がリン酸鉄リチウムからなり、負極が非晶質炭素からなる二次電池とした。試験例2−2及び比較例2−2では、正極がニッケル−マンガン−コバルト酸リチウムからなり、負極が非晶質炭素からなる二次電池とした。試験例2−3及び比較例2−3では、正極がニッケル−マンガン−コバルト酸リチウムからなり、負極がチタン酸リチウムからなる二次電池とした。なお、各試験例及び比較例では使用履歴として、評価試験1における高温地域の使用履歴Bを採用し、評価試験1の場合と同様に、二次電池2の充放電可能な電力量を推定するとともに実際に充放電可能な電力量の実測定値を測定した。評価結果は以下の表2に示す。
次に、電池状態推定装置と二次電池とを有する電源装置に関する以下の評価試験3を行った。評価試験3ではさらに、二次電池の電極の構成を変更した。試験例3−1、3−2、3−3及び比較例3−1、3−2、3−3では、正極をリン酸鉄リチウムからなる二次電池とし、試験例3−4、3−5及び比較例3−4、3−5では正極をニッケル−マンガン−コバルト酸リチウムからなる二次電池とした。また、試験例3−1、3−4及び比較例3−1、3−4では、負極を非晶質炭素からなる二次電池とし、試験例3−2及び比較例3−2では、負極を黒鉛比表面積が1.2m2/gの高比表面黒鉛からなる二次電池とし、試験例3−3、3−5及び比較例3−3、3−5では、負極を黒鉛比表面積が0.8m2/gの低比表面黒鉛からなる二次電池とした。なお、各試験例及び比較例では使用履歴として、評価試験1における高温地域の使用履歴Bを採用し、評価試験1の場合と同様に、二次電池の充放電可能な電力量を推定するとともに実際に充放電可能な電力量の実測定値を測定した。評価結果は以下の表3に示す。
電池状態推定装置1においては、正極特性情報及び負極特性情報が使用履歴情報に対応付けられて記憶されている。そして、二次電池2における充放電可能な電力量を推定する際には、当該二次電池2の使用履歴情報に対応する正極特性情報及び負極特性情報を抽出した上で、当該正極特性情報及び負極特性情報に基づいて、二次電池2の動作範囲内において正極の特性値と負極の特性値とを個別に算出する。そして、当該正極の特性値と負極の特性値とから二次電池2における充放電可能な電力量を推定する。これにより、使用履歴に応じて互いに異なる正極及び負極の劣化度合いが反映されるため、二次電池2における充放電可能な電力量を高精度に推定することができる。
2 二次電池
40 電池情報取得部
41 履歴情報取得部
30 特性情報記憶部
60 特性情報抽出部
61 特性値算出部
62 推定部
63 劣化度判定部
64 電力量算出部
70 推定結果表示部
100 電源装置
Claims (6)
- 二次電池(2)における充放電可能な電力量を推定する電池状態推定装置(1)であって、
上記二次電池の電池情報を取得する電池情報取得部(40)と、
上記二次電池の使用履歴情報を取得する履歴情報取得部(41)と、
上記二次電池の電池情報と上記二次電池における正極の特性値及び負極の特性値との対応関係を示す正極特性情報及び負極特性情報がそれぞれ、上記二次電池の使用履歴情報と対応付けられて、予め記憶されている特性情報記憶部(30)と、
上記履歴情報取得部により取得された上記使用履歴情報に対応する上記正極特性情報及び上記負極特性情報を上記特性情報記憶部から抽出する特性情報抽出部(60)と、
上記電池情報取得部により取得された上記電池情報と、上記特性情報抽出部により抽出された上記正極特性情報及び上記負極特性情報とに基づいて、上記二次電池の動作範囲内において上記二次電池における正極の特性値及び負極の特性値をそれぞれ算出する特性値算出部(61)と、
上記特性値算出部により算出された上記正極の特性値及び上記負極の特性値に基づいて、上記二次電池における充放電可能な電力量を推定する推定部(62)と、
を有する電池状態推定装置。 - 推定部は、上記正極の特性値及び上記負極の特性値から上記正極及び上記負極のどちらが劣化度合いが高いか判定する劣化度判定部(63)と、上記正極及び上記負極のうち劣化度合いが高いと判定された方の上記特性値から上記二次電池における充放電可能な電力量を算出する電力量算出部(64)とを有する、請求項1に記載の電池状態推定装置。
- 上記推定部の推定結果を表示する推定結果表示部(70)を有する、請求項1又は2に記載の電池状態推定装置。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載の電池状態推定装置と、該電池状態推定装置によって充放電可能な電力量が推定される二次電池と、を含む電源装置(100)であって、
上記二次電池はリチウムイオン二次電池であるとともに、比表面積が3.0m2/g以下である黒鉛を含む負極を有する、電源装置。 - 上記二次電池は複数備えられて組電池(20)を構成している、請求項4に記載の電源装置。
- 上記組電池は、複数の上記二次電池からなる第1電池群(21)と複数の上記二次電池からなる第2電池群(22)とを含んでおり、上記電池状態推定装置として、上記第1電池群に接続された第1電池状態推定装置(11)と、上記第2電池群に接続された第2電池状態推定装置(12)とを有している、請求項5に記載の電源装置。
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