JP2021197237A - Diagnostic system - Google Patents

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Abstract

To diagnose a deterioration state of a secondary battery with high accuracy and to shorten charging/discharging time for diagnosis of the deterioration state.SOLUTION: A diagnostic system 10 includes: a storage unit 11 that stores a differential curve of a charging/discharging curve of a lithium ion battery; an obtaining unit 12 that obtains information on a temperature, a deterioration state, and a C rate as charging/discharging conditions related to charging/discharging control of the lithium ion battery; a specification unit 13 that specifies a differential curve that matches the obtained charging/discharging conditions among each differential curve; a charging/discharging rate determination unit 14 that determines a charging/discharging region important for diagnosing a deterioration state of the lithium ion battery to be a low-C rate charging/discharging region where charging/discharging is performed at a relatively low C rate on the basis of the specified differential curve, and determines the rest of regions to be a high-C rate charging/discharging region where the charging/discharging is performed at a higher C rate than the low-C rate charging/discharging region; and a charging/discharging control unit 15 that performs charging/discharging control of the lithium ion battery in accordance with the determined C rate.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、二次電池の診断システムに関する。 The present invention relates to a diagnostic system for a secondary battery.

二次電池の劣化状態を診断する手法として、二次電池の充放電曲線の微分特性を求め、該微分特性におけるピーク箇所の情報から、二次電池の劣化状態を表すSOH(State Of Health)を判定する手法が知られている(例えば特許文献1参照)。 As a method for diagnosing the deterioration state of the secondary battery, the differential characteristic of the charge / discharge curve of the secondary battery is obtained, and the SOH (State Of Health) indicating the deterioration state of the secondary battery is obtained from the information of the peak portion in the differential characteristic. A method for determining is known (see, for example, Patent Document 1).

特開2017−227539号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-227539

ここで、SOHを高精度に判定するためには、充放電曲線の微分特性のピークが適切な形状で取得される必要がある。ピークを適切な形状で取得するためには、比較的低Cレート(すなわち低電流)で充放電が行われる必要がある。これは、比較的高Cレート(すなわち高電流)で充放電を行った場合には二次電池の化学構造変化が急激に進行してしまい充放電曲線のデータサンプリング感度が不足しピークを適切な形状で取得することができないためである。一方で、低Cレートで充放電を行った場合には、充放電に要する時間が長くなり、二次電池のエネルギーにより駆動する製品のデッドタイムが長くなってしまう。このように、従来、二次電池の劣化状態の診断を高精度に行いながら充放電時間を短縮することが困難であった。 Here, in order to determine SOH with high accuracy, it is necessary to acquire the peak of the differential characteristic of the charge / discharge curve in an appropriate shape. In order to obtain the peak in an appropriate shape, it is necessary to charge and discharge at a relatively low C rate (that is, a low current). This is because when charging / discharging is performed at a relatively high C rate (that is, high current), the chemical structure of the secondary battery changes rapidly, the data sampling sensitivity of the charging / discharging curve is insufficient, and the peak is appropriate. This is because it cannot be obtained by shape. On the other hand, when charging / discharging is performed at a low C rate, the time required for charging / discharging becomes long, and the dead time of the product driven by the energy of the secondary battery becomes long. As described above, conventionally, it has been difficult to shorten the charge / discharge time while diagnosing the deteriorated state of the secondary battery with high accuracy.

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、二次電池の劣化状態の診断を高精度に行うと共に劣化状態の診断のための充放電時間を短縮することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to perform highly accurate diagnosis of a deteriorated state of a secondary battery and to shorten the charge / discharge time for diagnosing the deteriorated state.

本発明の一態様に係る二次電池の診断システムは、温度、劣化状態、及びCレートの組み合わせ毎の二次電池の充放電曲線の微分曲線を記憶する記憶部と、二次電池の充放電制御に係る充放電条件として、温度、劣化状態、及びCレートの情報を取得する取得部と、記憶部に記憶された各微分曲線の中から、取得部によって取得された充放電条件に合致する微分曲線を特定する特定部と、特定部によって特定された微分曲線に基づき、二次電池の劣化状態を診断する上で重要な充放電領域について比較的低Cレートで充放電を行う低Cレート充放電領域に決定すると共に、その他の領域を低Cレート充放電領域よりも高Cレートで充放電を行う高Cレート充放電領域に決定する充放電速度決定部と、充放電速度決定部によって決定されたCレートに応じて二次電池の充放電制御を行う充放電制御部と、を備える。 The secondary battery diagnostic system according to one aspect of the present invention includes a storage unit that stores a differential curve of the charge / discharge curve of the secondary battery for each combination of temperature, deterioration state, and C rate, and charge / discharge of the secondary battery. The charge / discharge conditions related to the control match the charge / discharge conditions acquired by the acquisition unit from the acquisition unit that acquires temperature, deterioration state, and C rate information and each differential curve stored in the storage unit. A low C rate that charges and discharges at a relatively low C rate for the charge / discharge region that is important for diagnosing the deterioration state of the secondary battery based on the specific part that specifies the differential curve and the differential curve specified by the specific part. The charge / discharge rate determination unit determines the charge / discharge region, and the other regions are determined to be the high C rate charge / discharge region that charges / discharge at a higher C rate than the low C rate charge / discharge region, and the charge / discharge rate determination unit. A charge / discharge control unit that controls charge / discharge of the secondary battery according to the determined C rate is provided.

本発明に係る診断システムでは、予め記憶された台上データである充放電曲線の微分曲線の中から、充放電制御に係る充放電条件(温度、劣化状態、及びCレート)に合致した微分曲線が特定される。そして、本発明に係る診断システムでは、特定した微分曲線に基づき、劣化状態の診断において重要な領域について低Cレート充放電領域と決定されると共に、その他の領域について高Cレート充放電領域と決定され、決定されたCレートに応じて二次電池の充放電制御が行われる。このような構成によれば、予め準備されている台上データに基づいて、劣化状態の診断において重要な領域については低Cレートで充放電を行って正確に充放電曲線を得ると共に、その他の領域については高Cレートで充放電を行って迅速に充放電曲線を得ることができる。このように、本発明に係る診断システムによれば、二次電池の劣化状態の診断を高精度に行うと共に劣化状態の診断のための充放電時間を短縮することができる。 In the diagnostic system according to the present invention, a differential curve that matches the charge / discharge conditions (temperature, deterioration state, and C rate) related to charge / discharge control from the differential curve of the charge / discharge curve which is the tabletop data stored in advance. Is identified. Then, in the diagnostic system according to the present invention, the low C rate charge / discharge region is determined for the region important in the diagnosis of the deterioration state, and the high C rate charge / discharge region is determined for the other regions based on the specified differential curve. Then, charge / discharge control of the secondary battery is performed according to the determined C rate. According to such a configuration, based on the tabletop data prepared in advance, charge / discharge is performed at a low C rate for an important region in the diagnosis of the deterioration state to obtain an accurate charge / discharge curve, and other parts are obtained. For the region, charging / discharging can be performed at a high C rate to quickly obtain a charging / discharging curve. As described above, according to the diagnostic system according to the present invention, it is possible to diagnose the deteriorated state of the secondary battery with high accuracy and shorten the charge / discharge time for diagnosing the deteriorated state.

充放電速度決定部は、特定部によって特定された微分曲線におけるピーク箇所を特定し、該ピーク箇所を低Cレート充放電領域に決定してもよい。微分曲線におけるピーク箇所の情報(位置及び形状等)は、二次電池の劣化状態を診断する上で重要な情報である。このため、微分曲線におけるピーク箇所が低Cレート充放電領域に決定されることにより、二次電池の劣化状態の診断をより高精度に行うことができる。 The charge / discharge rate determining unit may specify a peak location in the differential curve specified by the specific unit, and determine the peak location in the low C rate charge / discharge region. Information on the peak location (position, shape, etc.) on the differential curve is important information for diagnosing the deterioration state of the secondary battery. Therefore, since the peak portion in the differential curve is determined in the low C rate charge / discharge region, the deterioration state of the secondary battery can be diagnosed with higher accuracy.

本発明によれば、二次電池の劣化状態の診断を高精度に行うと共に劣化状態の診断のための充放電時間を短縮することができる。 According to the present invention, it is possible to diagnose the deteriorated state of the secondary battery with high accuracy and shorten the charge / discharge time for diagnosing the deteriorated state.

二次電池の診断システムの機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the diagnostic system of a secondary battery. 台上データを模式的に示す図である。It is a figure which shows the bench data schematically. リチウムイオン電池の充放電曲線の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the charge / discharge curve of a lithium ion battery. リチウムイオン電池の充放電曲線の微分特性の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the differential characteristic of the charge / discharge curve of a lithium ion battery. Cレートの違いによるピーク形状の違いを説明する図である。It is a figure explaining the difference of the peak shape by the difference of C rate. リチウムイオン電池の診断処理(診断方法)を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the diagnostic process (diagnosis method) of a lithium ion battery.

以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととし、同一又は相当の部分に対する重複した説明は省略する。 Hereinafter, various embodiments will be described in detail with reference to the drawings. In each drawing, the same or corresponding parts are designated by the same reference numerals, and duplicate explanations for the same or corresponding parts will be omitted.

図1は、二次電池の診断システム10の機能ブロック図である。本実施形態における二次電池とは、例えば車載用のリチウムイオン電池であるが、その他の二次電池であってもよい。本実施形態における二次電池は、例えば車両の駆動用バッテリとして機能する。本実施形態では、二次電池が車両の駆動用バッテリとして機能するリチウムイオン電池であるとして説明する。より詳細には、二次電池は、グラファイト系負極を用いたリチウムイオン電池である。 FIG. 1 is a functional block diagram of a secondary battery diagnostic system 10. The secondary battery in the present embodiment is, for example, a lithium ion battery for a vehicle, but may be another secondary battery. The secondary battery in this embodiment functions as, for example, a battery for driving a vehicle. In the present embodiment, the secondary battery will be described as a lithium ion battery that functions as a driving battery for a vehicle. More specifically, the secondary battery is a lithium ion battery using a graphite-based negative electrode.

最初に、図2〜図5も参照しながら、本実施形態に係るリチウムイオン電池の診断システム10の概要について説明する。診断システム10は、例えば、駆動用バッテリとして機能するリチウムイオン電池の状態推定・監視を行うBMS(Battery Management System)の機能である。診断システム10は、リチウムイオン電池の内部状態を非破壊で推定するシステムであり、具体的にはリチウムイオン電池の残存容量を表すSOC(State Of Charge)の値を推定する。診断システム10は、リチウムイオン電池の電流、電圧、及び表面温度に基づいて、周知の技術によりSOCの値を推定する。ここで、SOCの値を高精度に推定するためには、リチウムイオン電池の劣化状態(SOH)が考慮されること(すなわち、SOCの値がSOHの値に基づき補正されること)が好ましい。診断システム10は、SOHの値を推定し、該SOHの値によりSOCの値を補正することにより、SOCの値を高精度に推定している。 First, the outline of the lithium ion battery diagnostic system 10 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2 to 5. The diagnostic system 10 is, for example, a function of a BMS (Battery Management System) that estimates and monitors the state of a lithium-ion battery that functions as a drive battery. The diagnostic system 10 is a system that non-destructively estimates the internal state of the lithium-ion battery, and specifically estimates the value of SOC (State Of Charge) that represents the remaining capacity of the lithium-ion battery. The diagnostic system 10 estimates the SOC value by a well-known technique based on the current, voltage, and surface temperature of the lithium-ion battery. Here, in order to estimate the SOC value with high accuracy, it is preferable that the deterioration state (SOH) of the lithium ion battery is taken into consideration (that is, the SOC value is corrected based on the SOH value). The diagnostic system 10 estimates the value of SOH and corrects the value of SOC with the value of SOH to estimate the value of SOC with high accuracy.

診断システム10は、充放電時において測定されるリチウムイオン電池の電流及び電圧に基づいて、リチウムイオン電池の充放電曲線(図3参照)を求め、更に、該充放電曲線の微分特性(微分曲線,図4参照)を求め、該微分曲線に基づいてリチウムイオン電池の劣化状態(SOH)を推定している。 The diagnostic system 10 obtains a charge / discharge curve (see FIG. 3) of the lithium ion battery based on the current and voltage of the lithium ion battery measured at the time of charging / discharging, and further, a differential characteristic (differential curve) of the charge / discharge curve. , Fig. 4), and the deterioration state (SOH) of the lithium-ion battery is estimated based on the differential curve.

図3は、リチウムイオン電池の充放電曲線の一例を示す図である。図3に示されるように、充放電曲線は、横軸が容量(mAh)、縦軸が電圧(V)とされて、充電時及び放電時におけるリチウムイオン電池の電流及び電圧に基づき導出される。図4は、リチウムイオン電池の充放電曲線の微分特性(微分曲線)の一例を示す図である。図4に示されるように、微分曲線は、横軸が容量(SOC(%))、縦軸がdV/dQ(Vは電圧、Qは容量)とされて、充放電曲線に基づき導出される。 FIG. 3 is a diagram showing an example of a charge / discharge curve of a lithium ion battery. As shown in FIG. 3, the charge / discharge curve is derived based on the current and voltage of the lithium ion battery during charging and discharging, with the horizontal axis representing capacity (mAh) and the vertical axis representing voltage (V). .. FIG. 4 is a diagram showing an example of the differential characteristic (differential curve) of the charge / discharge curve of the lithium ion battery. As shown in FIG. 4, the differential curve is derived based on the charge / discharge curve with the horizontal axis representing the capacitance (SOC (%)) and the vertical axis representing dV / dQ (V is the voltage and Q is the capacitance). ..

図4に示されるように、微分曲線においては、充電及び放電共に、ピーク(曲線において局所的に凸形状となった部分)が生じている。すなわち、図4の例では、充電曲線において2つのピークP1,P2、放電曲線において2つのピークP3,P4が生じている。このようなピークの情報(ピークの形状及び位置)は、リチウムイオン電池の劣化状態を推定する上で重要な情報となる。 As shown in FIG. 4, in the differential curve, peaks (locally convex portions in the curve) occur in both charging and discharging. That is, in the example of FIG. 4, two peaks P1 and P2 are generated on the charge curve, and two peaks P3 and P4 are generated on the discharge curve. Such peak information (peak shape and position) is important information for estimating the deterioration state of the lithium ion battery.

診断システム10は、具体的には、リチウムイオン電池の温度(詳細には内部温度)、劣化状態、及びCレートの組み合わせ毎に充放電曲線の微分曲線を記録した台上データ(図2参照)を予め記憶しており、導出した微分曲線と台上データの微分曲線とを照合することにより、リチウムイオン電池の劣化状態を導出する。すなわち、診断システム10は、台上データの中から、充放電制御に係る充放電条件であるリチウムイオン電池の温度及びCレートの情報が一致すると共に微分曲線が類似するデータを特定し、該データの劣化状態を、診断対象のリチウムイオン電池の劣化状態とみなす。なお、Cレートとは、電池に対して充放電する時の電流の大きさであり、電流に基づき導出されるものである。Cレートは、充放電のスピードを示すものである。 Specifically, the diagnostic system 10 records bench data (see FIG. 2) in which the differential curve of the charge / discharge curve is recorded for each combination of the temperature (specifically, the internal temperature), the deterioration state, and the C rate of the lithium ion battery. Is stored in advance, and the deteriorated state of the lithium ion battery is derived by collating the derived differential curve with the differential curve of the bench data. That is, the diagnostic system 10 identifies from the bench data the data in which the information on the temperature and C rate of the lithium ion battery, which is the charge / discharge condition related to the charge / discharge control, matches and the differential curve is similar, and the data. The deteriorated state of is regarded as the deteriorated state of the lithium-ion battery to be diagnosed. The C rate is the magnitude of the current when charging and discharging the battery, and is derived based on the current. The C rate indicates the speed of charge / discharge.

ここで、診断システム10は、導出した微分曲線と台上データの微分曲線とを照合するに際して、微分曲線のピークの形状及び位置を比較している。このため、劣化状態(SOH)を高精度に導出するためには、微分曲線のピークが適切な形状で取得される必要がある。この点、比較的高Cレート(すなわち高電流)で充放電を行った場合には二次電池の化学構造変化が急激に進行してしまい充放電曲線のデータサンプリング感度が不足しピークを適切な形状で取得することができないおそれがあるため、ピークの形状及び位置を適切に取得する観点からは、比較的低Cレート(すなわち低電流)で充放電を行うことが好ましい。このことは、図5からも明らかである。図5は、Cレートの違いによる放電曲線の微分曲線のピーク形状の違いを説明する図である。図5に示されるように、比較的低Cレートで充放電を行った場合には、2つのピークP3,P4が適切に取得されているのに対して、比較的高レートで充放電を行った場合には、ピークの形状が取得されていない。一方で、低Cレートで充放電を行った場合には、充放電に要する時間が長くなり、駆動用バッテリのデッドタイムが長くなってしまう問題がある。 Here, the diagnostic system 10 compares the shape and position of the peak of the differential curve when collating the derived differential curve with the differential curve of the tabletop data. Therefore, in order to derive the deterioration state (SOH) with high accuracy, it is necessary to acquire the peak of the differential curve in an appropriate shape. In this regard, when charging / discharging is performed at a relatively high C rate (that is, high current), the chemical structure of the secondary battery changes rapidly, the data sampling sensitivity of the charging / discharging curve is insufficient, and the peak is appropriate. Since there is a possibility that the shape cannot be obtained, it is preferable to charge and discharge at a relatively low C rate (that is, a low current) from the viewpoint of appropriately acquiring the shape and position of the peak. This is also clear from FIG. FIG. 5 is a diagram illustrating a difference in the peak shape of the differential curve of the discharge curve due to the difference in the C rate. As shown in FIG. 5, when charging / discharging is performed at a relatively low C rate, the two peaks P3 and P4 are properly acquired, whereas charging / discharging is performed at a relatively high rate. In this case, the shape of the peak has not been acquired. On the other hand, when charging / discharging is performed at a low C rate, there is a problem that the time required for charging / discharging becomes long and the dead time of the drive battery becomes long.

診断システム10は、上述した問題を解決すべく充放電制御を行うに際して、充放電制御に係る充放電条件として、リチウムイオン電池の温度及びCレートの情報に加えて、例えば車両の走行履歴から推定されるリチウムイオン電池の劣化状態を取得する。温度、劣化状態、及びCレートの情報が取得されることによって、診断システム10は、台上データの中から1つの微分曲線(充放電条件から想定される微分曲線)を特定することができる。そして、診断システム10は、特定した微分曲線に基づき、リチウムイオン電池の劣化状態を診断する上で重要な充放電領域(例えばピーク箇所)について低Cレートで充放電を行う低Cレート充放電領域に決定すると共に、その他の領域について高Cレートで充放電を行う高Cレート充放電領域に決定し、決定したCレートに応じて二次電池の充放電制御を行う。このことにより、台上データに基づいてピークが生じると想定される領域については低Cレートで充放電が行われ微分曲線のピークの形状及び位置が適切に取得される(すなわち、リチウムイオン電池の劣化状態を高精度に推定することができる)と共に、二次電池の劣化状態の推定に利用されない、ピーク以外の領域については高Cレートで充放電が行われ、充放電時間を短縮することができる。 When performing charge / discharge control in order to solve the above-mentioned problem, the diagnostic system 10 estimates from the travel history of the vehicle, for example, in addition to the information on the temperature and C rate of the lithium ion battery as the charge / discharge conditions related to the charge / discharge control. Acquires the deteriorated state of the lithium-ion battery. By acquiring the temperature, deterioration state, and C rate information, the diagnostic system 10 can specify one differential curve (differential curve assumed from the charge / discharge conditions) from the bench data. Then, the diagnostic system 10 charges / discharges a low C rate charge / discharge region (for example, a peak portion) which is important for diagnosing the deterioration state of the lithium ion battery based on the specified differential curve. In addition to the determination, the other regions are determined to be high C rate charge / discharge regions in which charge / discharge is performed at a high C rate, and charge / discharge control of the secondary battery is performed according to the determined C rate. As a result, the region where the peak is expected to occur based on the tabletop data is charged and discharged at a low C rate, and the shape and position of the peak of the differential curve are appropriately acquired (that is, in the lithium ion battery). The deterioration state can be estimated with high accuracy), and the charge / discharge is performed at a high C rate in the non-peak region, which is not used for estimating the deterioration state of the secondary battery, and the charge / discharge time can be shortened. can.

以下では、図1を参照し、リチウムイオン電池の診断システム10の機能の詳細について説明する。図1に示されるように、診断システム10は、記憶部11と、取得部12と、特定部13と、充放電速度決定部14と、充放電制御部15と、電池状態推定部16と、を備えている。 In the following, the details of the function of the diagnostic system 10 of the lithium ion battery will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the diagnostic system 10 includes a storage unit 11, an acquisition unit 12, a specific unit 13, a charge / discharge rate determination unit 14, a charge / discharge control unit 15, and a battery state estimation unit 16. It is equipped with.

記憶部11は、リチウムイオン電池の温度、劣化状態、及びCレートの組み合わせ毎のリチウムイオン電池の充放電曲線の微分曲線が記録された台上データ(図2参照)を記憶するデータベースである。このような台上データは、例えば電池の種類毎の予め準備されている。 The storage unit 11 is a database that stores bench data (see FIG. 2) in which the differential curve of the charge / discharge curve of the lithium ion battery for each combination of the temperature, deterioration state, and C rate of the lithium ion battery is recorded. Such bench data is prepared in advance for each type of battery, for example.

取得部12は、微分曲線の各領域におけるCレート(充放電速度)を決定するための処理として、リチウムイオン電池の充放電制御に係る充放電条件である、温度、劣化状態、及びCレートの情報を取得する。温度は、リチウムイオン電池の内部温度であり、例えばリチウムイオン電池の表面温度及び電池モジュール2の電流センサ21により検出される電流等に応じて導出される。劣化状態は、例えば車両の走行履歴から推定されるリチウムイオン電池の劣化状態である。Cレートは、予め定められた値であってもよいし、電流センサ21により検出される電流に応じて導出されてもよい。 As a process for determining the C rate (charge / discharge rate) in each region of the differential curve, the acquisition unit 12 determines the charge / discharge conditions related to the charge / discharge control of the lithium ion battery, such as temperature, deterioration state, and C rate. Get information. The temperature is the internal temperature of the lithium ion battery, and is derived according to, for example, the surface temperature of the lithium ion battery, the current detected by the current sensor 21 of the battery module 2, and the like. The deteriorated state is, for example, a deteriorated state of the lithium ion battery estimated from the traveling history of the vehicle. The C rate may be a predetermined value or may be derived according to the current detected by the current sensor 21.

また、取得部12は、充放電時の処理として、充電時又は放電時において検出される電流及び電圧の値を取得する。取得部12は、複数のリチウムイオン電池22から構成されある電池モジュール2の電流センサ21から、リチウムイオン電池22に流れる電流値を取得する。また、取得部12は、電池モジュール2を構成するリチウムイオン電池22の端子間の電圧を測定する電圧センサから、リチウムイオン電池22に印可される電圧値を取得する。 Further, the acquisition unit 12 acquires the values of the current and the voltage detected at the time of charging or discharging as the processing at the time of charging / discharging. The acquisition unit 12 acquires the current value flowing through the lithium ion battery 22 from the current sensor 21 of the battery module 2 composed of the plurality of lithium ion batteries 22. Further, the acquisition unit 12 acquires the voltage value applied to the lithium ion battery 22 from the voltage sensor that measures the voltage between the terminals of the lithium ion battery 22 constituting the battery module 2.

特定部13は、記憶部11に記憶された台上データの各微分曲線の中から、取得部12によって取得された充放電条件に合致する微分曲線を特定する。すなわち、特定部13は、取得部12によって取得された充放電条件と、温度、劣化状態、及びCレートの全てが一致する(或いは、最も近似する)台上データの微分曲線を特定する。 The specific unit 13 identifies a differential curve that matches the charge / discharge conditions acquired by the acquisition unit 12 from each differential curve of the bench data stored in the storage unit 11. That is, the specifying unit 13 specifies the differential curve of the bench data in which the charge / discharge conditions acquired by the acquisition unit 12 and the temperature, the deterioration state, and the C rate all match (or are closest to each other).

充放電速度決定部14は、特定部13によって特定された微分曲線に基づき、リチウムイオン電池の劣化状態を診断する上で重要な充放電領域について比較的低Cレートで充放電を行う低Cレート充放電領域に決定すると共に、その他の領域を低Cレート充放電領域よりも高Cレートで充放電を行う高Cレート充放電領域に決定する。具体的には、充放電速度決定部14は、特定部13によって特定された微分曲線におけるピーク箇所を特定し、該ピーク箇所を低Cレート充放電領域に決定する。充放電速度決定部14は、取得部12によって取得されたCレートを基準Cレートとして、上述した低Cレート及び高Cレートを具体的に決定する。低Cレートとは、少なくとも微分曲線においてピークの形状及び位置を適切に取得することができるCレートである。 The charge / discharge rate determination unit 14 charges / discharges at a relatively low C rate in a charge / discharge region, which is important for diagnosing the deterioration state of the lithium ion battery, based on the differential curve specified by the specific unit 13. The charge / discharge region is determined, and the other regions are determined to be high C rate charge / discharge regions that charge / discharge at a higher C rate than the low C rate charge / discharge region. Specifically, the charge / discharge rate determination unit 14 identifies a peak portion in the differential curve specified by the specific unit 13, and determines the peak portion in the low C rate charge / discharge region. The charge / discharge rate determination unit 14 specifically determines the above-mentioned low C rate and high C rate using the C rate acquired by the acquisition unit 12 as a reference C rate. The low C rate is a C rate at which the shape and position of the peak can be appropriately acquired at least on the differential curve.

充放電制御部15は、充放電速度決定部14によって決定されたCレートに応じてリチウムイオン電池の充放電制御を行う。すなわち、充放電制御部15は、充放電速度決定部14によって低Cレート充放電領域とされた領域、具体的にはピーク箇所が出現する領域については低Cレートで充放電が行われるように充放電動作を制御すると共に、充放電速度決定部14によって高Cレート充放電領域とされた領域、具体的にはピーク箇所が出現しない領域については高Cレートで充放電が行われるように充放電動作を制御する。 The charge / discharge control unit 15 controls the charge / discharge of the lithium ion battery according to the C rate determined by the charge / discharge speed determination unit 14. That is, the charge / discharge control unit 15 charges / discharges at a low C rate in the region designated by the charge / discharge speed determination unit 14 as the low C rate charge / discharge region, specifically, the region where the peak portion appears. While controlling the charge / discharge operation, the area designated as the high C rate charge / discharge region by the charge / discharge speed determination unit 14, specifically, the region where the peak portion does not appear is charged so that the charge / discharge is performed at the high C rate. Control the discharge operation.

電池状態推定部16は、充放電時に取得部12によって取得された電流値及び電圧値に基づいて、充放電曲線及び該充放電曲線の微分曲線を導出し、温度及びCレートの情報並びに導出した微分曲線と情報(ピークの情報)が一致する台上データ(台上データに含まれたデータ)を特定する。そして、電池状態推定部16は、特定した台上データの劣化状態を、診断対象のリチウムイオン電池の劣化状態と推定する。電池状態推定部16は、更に、劣化状態(SOHの値)によりSOCの値を補正することにより、SOCの値を高精度に推定する。 The battery state estimation unit 16 derives a charge / discharge curve and a differential curve of the charge / discharge curve based on the current value and the voltage value acquired by the acquisition unit 12 at the time of charging / discharging, and derives the temperature and C rate information and the derivation. Identify the tabletop data (data included in the tabletop data) where the differential curve and information (peak information) match. Then, the battery state estimation unit 16 estimates the deterioration state of the specified bench data as the deterioration state of the lithium ion battery to be diagnosed. The battery state estimation unit 16 further corrects the SOC value according to the deterioration state (SOH value), thereby estimating the SOC value with high accuracy.

次に、本実施形態に係るリチウムイオン電池の診断処理(診断方法)について、図6を参照して説明する。図6は、リチウムイオン電池の診断処理(診断方法)を示すフローチャートであり、より詳細には、リチウムイオン電池の充電制御による劣化状態の推定処理を示すフローチャートである。 Next, the diagnostic process (diagnosis method) of the lithium ion battery according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a flowchart showing a diagnostic process (diagnosis method) of the lithium ion battery, and more specifically, a flowchart showing an estimation process of a deterioration state by charge control of the lithium ion battery.

図6に示されるように、診断システム10では、最初に充電条件が取得される(ステップS1)。充電条件とは、リチウムイオン電池の温度、劣化状態、及びCレートの情報である。つづいて、診断システム10は、記憶する台上データの各微分曲線の中から、取得した充電条件に合致する微分曲線を特定する(ステップS2)。 As shown in FIG. 6, in the diagnostic system 10, the charging condition is first acquired (step S1). The charging condition is information on the temperature, deterioration state, and C rate of the lithium ion battery. Subsequently, the diagnostic system 10 identifies a differential curve that matches the acquired charging conditions from each differential curve of the stored bench data (step S2).

つづいて、診断システム10は、特定した微分曲線に基づき、微分曲線の各領域における充電速度(Cレート)を決定する(ステップS3)。具体的には、診断システム10は、特定した微分曲線に基づき、ピーク箇所について比較的低Cレートで充電を行う低Cレート充電領域に決定すると共に、その他の領域を低Cレート充電領域よりも高Cレートで充電を行う高Cレート充電領域に決定する。 Subsequently, the diagnostic system 10 determines the charging speed (C rate) in each region of the differential curve based on the specified differential curve (step S3). Specifically, the diagnostic system 10 determines the peak portion as a low C rate charging region for charging at a relatively low C rate based on the specified differential curve, and sets the other regions as a lower C rate charging region than the low C rate charging region. It is determined to be a high C rate charging region for charging at a high C rate.

つづいて、診断システム10は、決定したCレートに応じてリチウムイオン電池の充電制御を行う(ステップS4)。すなわち、診断システム10は、ピーク箇所が出現する領域については低Cレートで充電が行われるように充電動作を制御すると共に、ピーク箇所が出現しない領域については高Cレートで充電が行われるように充電動作を制御する。 Subsequently, the diagnostic system 10 controls the charging of the lithium ion battery according to the determined C rate (step S4). That is, the diagnostic system 10 controls the charging operation so that charging is performed at a low C rate in the region where the peak portion appears, and charging is performed at a high C rate in the region where the peak portion does not appear. Control the charging operation.

つづいて、診断システム10は、充電時に取得された電流値及び電圧値に基づいて、充電曲線及び該充電曲線の微分曲線を導出し、ピークの情報を取得する(ステップS5)。そして、診断システム10は、台上データを参照することにより、ピークの情報等に基づき、診断対象のリチウムイオン電池の劣化状態を推定する(ステップS6)。 Subsequently, the diagnostic system 10 derives a charging curve and a differential curve of the charging curve based on the current value and the voltage value acquired at the time of charging, and acquires peak information (step S5). Then, the diagnostic system 10 estimates the deterioration state of the lithium ion battery to be diagnosed based on the peak information and the like by referring to the bench data (step S6).

最後に、本実施形態に係るリチウムイオン電池の診断システムの作用効果について説明する。 Finally, the operation and effect of the diagnostic system of the lithium ion battery according to the present embodiment will be described.

本実施形態に係るリチウムイオン電池の診断システム10は、温度、劣化状態、及びCレートの組み合わせ毎のリチウムイオン電池の充放電曲線の微分曲線を記憶する記憶部11と、リチウムイオン電池の充放電制御に係る充放電条件として、温度、劣化状態、及びCレートの情報を取得する取得部12と、記憶部11に記憶された各微分曲線の中から、取得部12によって取得された充放電条件に合致する微分曲線を特定する特定部13と、特定部13によって特定された微分曲線に基づき、リチウムイオン電池の劣化状態を診断する上で重要な充放電領域について比較的低Cレートで充放電を行う低Cレート充放電領域に決定すると共に、その他の領域を低Cレート充放電領域よりも高Cレートで充放電を行う高Cレート充放電領域に決定する充放電速度決定部14と、充放電速度決定部14によって決定されたCレートに応じてリチウムイオン電池の充放電制御を行う充放電制御部15と、を備える。 The lithium ion battery diagnostic system 10 according to the present embodiment includes a storage unit 11 that stores a differential curve of the charge / discharge curve of the lithium ion battery for each combination of temperature, deterioration state, and C rate, and charge / discharge of the lithium ion battery. As charge / discharge conditions related to control, charge / discharge conditions acquired by the acquisition unit 12 from the acquisition unit 12 that acquires temperature, deterioration state, and C rate information and each differential curve stored in the storage unit 11. Based on the specific unit 13 that specifies the differential curve that matches the above and the differential curve specified by the specific unit 13, charge / discharge at a relatively low C rate for the charge / discharge region that is important for diagnosing the deterioration state of the lithium ion battery. The charge / discharge rate determination unit 14 determines the low C rate charge / discharge region for performing charge / discharge, and determines the other regions as the high C rate charge / discharge region for charging / discharging at a higher C rate than the low C rate charge / discharge region. A charge / discharge control unit 15 that controls charge / discharge of the lithium ion battery according to the C rate determined by the charge / discharge rate determination unit 14 is provided.

本発明に係る診断システム10では、予め記憶された台上データである充放電曲線の微分曲線の中から、充放電制御に係る充放電条件(温度、劣化状態、及びCレート)に合致した微分曲線が特定される。そして、本実施形態に係る診断システム10では、特定した微分曲線に基づき、劣化状態の診断において重要な領域について低Cレート充放電領域と決定されると共に、その他の領域について高Cレート充放電領域と決定され、決定されたCレートに応じてリチウムイオン電池の充放電制御が行われる。このような構成によれば、予め準備されている台上データに基づいて、劣化状態の診断において重要な領域については低Cレートで充放電を行って正確に充放電曲線を得ると共に、その他の領域については高Cレートで充放電を行って迅速に充放電曲線を得ることができる。このように、本実施形態に係る診断システム10によれば、リチウムイオン電池の劣化状態の診断を高精度に行うと共に劣化状態の診断のための充放電時間を短縮することができる。 In the diagnostic system 10 according to the present invention, from the differential curve of the charge / discharge curve which is the tabletop data stored in advance, the differential that matches the charge / discharge conditions (temperature, deterioration state, and C rate) related to the charge / discharge control. The curve is identified. Then, in the diagnostic system 10 according to the present embodiment, based on the specified differential curve, the region important in the diagnosis of the deteriorated state is determined to be the low C rate charge / discharge region, and the other regions are determined to be the high C rate charge / discharge region. The charge / discharge control of the lithium ion battery is performed according to the determined C rate. According to such a configuration, based on the tabletop data prepared in advance, charge / discharge is performed at a low C rate for an important region in the diagnosis of the deterioration state to obtain an accurate charge / discharge curve, and other parts are obtained. For the region, charging / discharging can be performed at a high C rate to quickly obtain a charging / discharging curve. As described above, according to the diagnostic system 10 according to the present embodiment, it is possible to diagnose the deteriorated state of the lithium ion battery with high accuracy and shorten the charge / discharge time for diagnosing the deteriorated state.

充放電速度決定部14は、特定部13によって特定された微分曲線におけるピーク箇所を特定し、該ピーク箇所を低Cレート充放電領域に決定してもよい。微分曲線におけるピーク箇所の情報(位置及び形状等)は、リチウムイオン電池の劣化状態を診断する上で重要な情報である。このため、微分曲線におけるピーク箇所が低Cレート充放電領域に決定されることにより、リチウムイオン電池の劣化状態の診断をより高精度に行うことができる。 The charge / discharge rate determination unit 14 may specify a peak location in the differential curve specified by the specific unit 13, and determine the peak location in the low C rate charge / discharge region. Information on the peak location (position, shape, etc.) on the differential curve is important information for diagnosing the deterioration state of the lithium ion battery. Therefore, since the peak portion in the differential curve is determined in the low C rate charge / discharge region, the deterioration state of the lithium ion battery can be diagnosed with higher accuracy.

10…診断システム、11…記憶部、12…取得部、13…特定部、14…充放電速度決定部、15…充放電制御部。 10 ... diagnostic system, 11 ... storage unit, 12 ... acquisition unit, 13 ... specific unit, 14 ... charge / discharge speed determination unit, 15 ... charge / discharge control unit.

Claims (2)

温度、劣化状態、及びCレートの組み合わせ毎の二次電池の充放電曲線の微分曲線を記憶する記憶部と、
二次電池の充放電制御に係る充放電条件として、温度、劣化状態、及びCレートの情報を取得する取得部と、
前記記憶部に記憶された各微分曲線の中から、前記取得部によって取得された充放電条件に合致する前記微分曲線を特定する特定部と、
前記特定部によって特定された前記微分曲線に基づき、二次電池の劣化状態を診断する上で重要な充放電領域について比較的低Cレートで充放電を行う低Cレート充放電領域に決定すると共に、その他の領域を前記低Cレート充放電領域よりも高Cレートで充放電を行う高Cレート充放電領域に決定する充放電速度決定部と、
前記充放電速度決定部によって決定されたCレートに応じて二次電池の充放電制御を行う充放電制御部と、を備える二次電池の診断システム。
A storage unit that stores the differential curve of the charge / discharge curve of the secondary battery for each combination of temperature, deterioration state, and C rate,
As charge / discharge conditions related to charge / discharge control of the secondary battery, an acquisition unit that acquires temperature, deterioration state, and C rate information, and an acquisition unit.
From each of the differential curves stored in the storage unit, a specific unit that specifies the differential curve that matches the charge / discharge conditions acquired by the acquisition unit, and a specific unit.
Based on the differential curve specified by the specific unit, the charge / discharge region, which is important for diagnosing the deterioration state of the secondary battery, is determined to be a low C rate charge / discharge region in which charge / discharge is performed at a relatively low C rate. , A charge / discharge rate determining unit that determines the other regions as high C rate charge / discharge regions that charge / discharge at a higher C rate than the low C rate charge / discharge regions.
A secondary battery diagnostic system including a charge / discharge control unit that controls charge / discharge of the secondary battery according to a C rate determined by the charge / discharge speed determination unit.
前記充放電速度決定部は、前記特定部によって特定された前記微分曲線におけるピーク箇所を特定し、該ピーク箇所を前記低Cレート充放電領域に決定する、請求項1記載の診断システム。 The diagnostic system according to claim 1, wherein the charge / discharge rate determining unit identifies a peak portion in the differential curve specified by the specific portion, and determines the peak portion in the low C rate charge / discharge region.
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