JP2022085385A - Battery deterioration determination device, battery management system, battery-equipped apparatus, method for determining deterioration of battery, and battery deterioration determination program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、電池の劣化判定装置、電池の管理システム、電池搭載機器、電池の劣化判定方法、及び、電池の劣化判定プログラムに関する。 An embodiment of the present invention relates to a battery deterioration determination device, a battery management system, a battery-mounted device, a battery deterioration determination method, and a battery deterioration determination program.
近年、二次電池等の電池について、電池の電流及び電圧等の計測値を含む計測データに基づいて、電池の内部状態を推定し、内部状態の推定結果等に基づいて、電池の劣化の判定を行っている。このような判定では、判定対象となる電池の内部状態の推定において、電池の正極活物質の容量である電池の正極容量、電池の負極活物質の容量である電池の負極容量、及び、電池のインピーダンス(内部抵抗)の抵抗成分等を、電池の内部状態パラメータとして推定する。そして、推定した電池の内部状態パラメータに基づいて、電池の劣化の度合い及び劣化速度等が判定される。 In recent years, for batteries such as secondary batteries, the internal state of the battery is estimated based on the measurement data including the measured values such as the current and voltage of the battery, and the deterioration of the battery is determined based on the estimation result of the internal state. It is carried out. In such a determination, in estimating the internal state of the battery to be determined, the positive electrode capacity of the battery, which is the capacity of the positive electrode active material of the battery, the negative electrode capacity of the battery, which is the capacity of the negative electrode active material of the battery, and the negative electrode capacity of the battery. The resistance component of the impedance (internal resistance) is estimated as the internal state parameter of the battery. Then, based on the estimated internal state parameter of the battery, the degree of deterioration of the battery, the deterioration rate, and the like are determined.
二次電池等の電池では、充電及び放電を繰返すことにより、使用開始時等に対して、インピーダンスの抵抗成分が上昇する等して、抵抗成分が変化する。前述のような電池の劣化の判定では、電池の内部状態の変化として、電池の抵抗成分の変化が推定される。ここで、電池の劣化の判定では、電池の抵抗成分の変化に加えて、電池の抵抗成分の変化の要因を適切に推定することが、求められている。例えば、電池の抵抗成分の変化(抵抗成分の上昇)に対する電池の活物質の容量の変化の影響、及び、電池の抵抗成分の変化に対する電池の活物質の容量変化以外の影響等を、適切に推定することが求められている。そして、推定した抵抗成分の変化の要因等に基づいて、電池の劣化の判定がさらに適切に行われることが、求められている。 In a battery such as a secondary battery, the resistance component changes due to an increase in the resistance component of impedance or the like at the start of use or the like by repeating charging and discharging. In the determination of battery deterioration as described above, a change in the resistance component of the battery is estimated as a change in the internal state of the battery. Here, in determining the deterioration of the battery, it is required to appropriately estimate the cause of the change in the resistance component of the battery in addition to the change in the resistance component of the battery. For example, the influence of the change in the capacity of the active material of the battery on the change in the resistance component of the battery (increased resistance component), and the influence on the change in the resistance component of the battery other than the change in the capacity of the active material of the battery, etc. It is required to estimate. Then, it is required that the deterioration of the battery is determined more appropriately based on the factors of the estimated change of the resistance component and the like.
本発明が解決しようとする課題は、判定対象となる電池の抵抗成分の変化の要因を適切に推定し、電池の劣化の判定がさらに適切に行われる電池の劣化判定装置、電池の管理システム、電池搭載機器、電池の劣化判定方法、及び、電池の劣化判定プログラムを提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is a battery deterioration determination device, a battery management system, in which the cause of the change in the resistance component of the battery to be determined is appropriately estimated and the deterioration of the battery is determined more appropriately. It is an object of the present invention to provide a battery-mounted device, a battery deterioration determination method, and a battery deterioration determination program.
実施形態では、判定対象となる電池に関する情報に基づいて前記電池の劣化に関して判定する劣化判定装置が提供される。劣化判定装置はプロセッサを備える。プロセッサは、第1の期間及び第1の期間より後の第2の期間のそれぞれにおける電池の抵抗成分の抵抗値、及び、第1の期間及び第2の期間のそれぞれにおける電池の活物質の容量に基づいて、抵抗成分が変化する原因のうち活物質の容量変化以外の影響を示すエージングファクターを推定する。 In the embodiment, a deterioration determination device for determining deterioration of the battery based on information about the battery to be determined is provided. The deterioration determination device includes a processor. The processor is the resistance value of the resistance component of the battery in each of the first period and the second period after the first period, and the capacity of the active material of the battery in each of the first period and the second period. Based on, the aging factor that shows the influence other than the change in the capacity of the active material among the causes of the change in the resistance component is estimated.
以下、実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
まず、実施形態の一例として、第1の実施形態について説明する。図1は、第1の実施形態に係る電池の管理システムを示す概略図である。図1に示すように、管理システム1は、電池搭載機器2及び劣化判定装置3を備える。電池搭載機器2には、電池5、計測回路6及び電池管理部(BMU:battery management unit)7が搭載される。電池搭載機器2としては、電力系統用の大型蓄電装置、スマートフォン、車両、定置用電源装置、ロボット及びドローン等が挙げられ、電池搭載機器2となる車両としては、鉄道用車両、電気バス、電気自動車、プラグインハイブリッド自動車及び電動バイク等が、挙げられる。
(First Embodiment)
First, as an example of the embodiment, the first embodiment will be described. FIG. 1 is a schematic diagram showing a battery management system according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the
電池5は、例えば、リチウムイオン二次電池等の二次電池である。電池5は、単セル(単電池)から形成されてもよく、複数の単セルを電気的に接続することにより形成される電池モジュール又はセルブロックであってもよい。電池5が複数の単セルから形成される場合、電池5において、複数の単セルが電気的に直列に接続されてもよく、複数の単セルが電気的に並列に接続されてもよい。また、電池5において、複数の単セルが直列に接続される直列接続構造、及び、複数の単セルが並列に接続される並列接続構造の両方が形成されてもよい。また、電池5は、複数の電池モジュールが電気的に接続される電池ストリング、電池アレイ及び蓄電池のいずれかであってもよい。
The
計測回路6は、電池5を充電又は放電している状態等において、電池5に関連するパラメータを検出及び計測する。計測回路6では、1回の電池5の充電又は放電等において、所定のタイミングで定期的にパラメータの検出及び計測が行われる。すなわち、計測回路6は、1回の電池5を充電又は放電等において、複数の計測時点のそれぞれで電池5に関連するパラメータを計測し、電池5に関連するパラメータを、複数回計測する。電池5に関連するパラメータには、電池5を流れる電流、電池5の電圧、及び、電池5の温度等が含まれる。このため、計測回路6には、電流を計測する電流計、電圧を計測する電圧計、及び、温度を計測する温度センサ等が含まれる。
The
電池管理部7は、電池5の充電及び放電を制御する等して、電池5を管理する処理装置(コンピュータ)を構成し、プロセッサ及び記憶媒体を備える。プロセッサは、CPU(Central Processing Unit)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、マイコン、FPGA(Field Programmable Gate Array)及びDSP(Digital Signal Processor)等のいずれかを含む。記憶媒体には、メモリ等の主記憶装置に加え、補助記憶装置が含まれ得る。記憶媒体としては、磁気ディスク、光ディスク(CD-ROM、CD-R、DVD等)、光磁気ディスク(MO等)、及び、半導体メモリ等が挙げられる。電池管理部7では、プロセッサ及び記憶媒体のそれぞれは、1つであってもよく、複数であってもよい。電池管理部7では、プロセッサは、記憶媒体等に記憶されるプログラム等を実行することにより、処理を行う。また、電池管理部7では、プロセッサによって実行されるプログラムは、インターネット等のネットワークを介して接続されたコンピュータ(サーバ)、又は、クラウド環境のサーバ等に格納されてもよい。この場合、プロセッサは、ネットワーク経由でプログラムをダウンロードする。
The battery management unit 7 constitutes a processing device (computer) that manages the
劣化判定装置3は、電池5に関する情報に基づいて、電池5の劣化に関して判定する。このため、電池5は、劣化判定装置3による劣化の判定における判定対象となる。本実施形態では、劣化判定装置3は、電池搭載機器2の外部に設けられる。劣化判定装置3は、送受信部11、抵抗推定部12、容量推定部13、エージングファクター推定部15及びデータ記憶部16を備える。劣化判定装置3は、例えば、電池管理部7とネットワークを介して通信可能なサーバである。この場合、劣化判定装置3は、電池管理部7と同様に、プロセッサ及び記憶媒体を備える。そして、送受信部11、抵抗推定部12、容量推定部13及びエージングファクター推定部15は、劣化判定装置3のプロセッサ等によって行われる処理の一部を実施し、劣化判定装置3の記憶媒体が、データ記憶部16として機能する。
The
なお、ある一例では、劣化判定装置3は、クラウド環境に構成されるクラウドサーバであてもよい。クラウド環境のインフラは、仮想CPU等の仮想プロセッサ及びクラウドメモリによって、構成される。このため、劣化判定装置3がクラウドサーバである場合、仮想プロセッサによって行われる処理の一部を、送受信部11、抵抗推定部12、容量推定部13及びエージングファクター推定部15が実施する。そして、クラウドメモリが、データ記憶部16として機能する。
In one example, the
なお、データ記憶部16は、電池管理部7及び劣化判定装置3とは別のコンピュータに設けられてもよい。この場合、劣化判定装置3は、データ記憶部16等が設けられるコンピュータに、ネットワークを介して接続される。また、劣化判定装置3が、電池搭載機器2に搭載されてもよい。この場合、劣化判定装置3は、電池搭載機器2に搭載される処理装置等から構成される。また、劣化判定装置3が電池搭載機器2に搭載される場合、電池搭載機器2に搭載される1つの処理装置等が、後述する劣化判定装置3の処理を行うとともに、電池5の充電及び放電の制御等の電池管理部7の処理を行ってもよい。以下、劣化判定装置3の処理について説明する。
The
送受信部11は、ネットワークを介して、劣化判定装置3以外の処理装置等と通信する。送受信部11は、例えば、電池5に関連する前述のパラメータの計測回路6での計測結果を含む計測データを、電池管理部7から受信する。計測データは、計測回路6での計測結果等に基づいて、電池管理部7等によって生成される。計測データは、複数の計測時点(複数回の計測)のそれぞれにおける電池5に関連するパラメータの計測値を含む。また、計測データは、電池5に関連するパラメータの時間変化(時間履歴)を含む。したがって、計測データには、電池5の電流の時間変化(時間履歴)、電池5の電圧の時間変化(時間履歴)、及び、電池5の温度の時間変化(時間履歴)等が含まれる。送受信部11は、受信した計測データを、データ記憶部16に書込む。
The transmission /
電池管理部7及び劣化判定装置3のプロセッサの少なくとも一方は、電池5に関連するパラメータの計測回路6での計測結果等に基づいて、電池5の充電量及びSOC(state of charge)の少なくとも一方を推定してもよい。そして、劣化判定装置3は、電池5の充電量及びSOCいずれかの推定値、及び、電池5の充電量及びSOCのいずれかの推定値の時間変化(時間履歴)を、前述の計測データに含まれるデータとして、取得してもよい。また、計測データには、推定された電池5の充電量及びSOCのいずれかに対する計測された電池5に関連する前述のパラメータの関係を示すデータが、含まれてもよい。この場合、例えば、推定された電池5の充電量及びSOCのいずれかに対する計測された電池5の電圧の関係を示すデータが、計測データに含まれる。
At least one of the processors of the battery management unit 7 and the
電池5のリアルタイムの充電量は、充電又は放電の開始時等の電池5の充電量、及び、電池5の電流の時間変化に基づいて、算出可能である。この場合、電流の時間変化に基づいて、充電又は放電の開始時からの電池5の電流の電流積算値が算出される。そして、充電又は放電の開始時等の電池5の充電量、及び、算出された電流積算値に基づいて、電池5の充電量が算出される。
The real-time charge amount of the
また、電池5のSOCは、例えば、電池5の電圧に基づいて、規定される。電池5では、電圧について、下限電圧Vmin及び上限電圧Vmaxが規定される。ある一例では、電池5の開回路電圧(OCV:open circuit voltage)が下限電圧Vminになる状態をSOCが0%の状態とし、電池5の開回路電圧が上限電圧Vmaxになる状態をSOCが100%の状態とする。そして、SOCが100%の状態からSOCが0%の状態までの電池5の放電容量、又は、SOCが0%の状態からSOCが100%の状態までの電池5の充電容量が、電池5の電池容量となる。電池5のリアルタイムのSOCは、SOCが0%の状態の充電量を基準(ゼロ)とする電池5のリアルタイムの充電量の、電池5の電池容量に対する比率である。したがって、電池5のSOCは、電池容量及び電池5の充電量に基づいて、算出可能である。
Further, the SOC of the
抵抗推定部12は、送受信部11が受信した計測データ等に基づいて、判定対象となる電池5の抵抗成分の抵抗値を推定する。抵抗推定部12による電池5の抵抗成分の抵抗値の推定においては、電池管理部7等は、周期的に電流値が変化する電流波形で電池5に電流を流す。図2Aは、第1の実施形態に係る電池の抵抗成分の抵抗値の計測において電池に流す電流の一例を示す概略図である。図2Bは、第1の実施形態に係る電池の抵抗成分の抵抗値の計測において電池に流す電流の図2Aとは別の一例を示す概略図である。図2A及び図2Bでは、横軸は時間tを示し、縦軸は電流Iを示す。
The
図2Aの一例では、電池5の抵抗成分の抵抗値の推定において、電池管理部7等は、流れる方向が周期的に変化する電流波形I(t)で、電池5に交流電流を流す。一方、図2Bの一例では、基準となる基準電流軌跡Iref(t)を中心として周期的に電流値が変化する電流波形I(t)で、電池5に直流電流を流す。基準電流軌跡Iref(t)は、例えば、電池5の充電等において充電条件として設定される充電電流の時間変化の軌跡である。したがって、周期的に電流値が変化する電流波形の電流には、交流電流に加えて、基準電流軌跡を中心として周期的に電流値が変化する直流電流を含む。なお、電池5の抵抗成分の抵抗値の推定は、電池5の充電と並行して行われることが、好ましい。このため、充電電流の時間変化の軌跡として設定される基準電流軌跡を中心として周期的に電流値が変化する電流波形で、電池5に電流を流し、電池5の抵抗成分の抵抗値を推定することが、好ましい。充電における基準電流軌跡では、充電開始から充電終了まで充電電流の電流値が経時的に一定であってもよく、充電の途中において充電電流の電流値を変化させてもよい。また、図2A及び図2Bのそれぞれの一例では、電流波形が正弦波(sin波)であるが、電流波形は、三角波及び鋸波等の正弦波以外の電流波形であってもよい。
In an example of FIG. 2A, in estimating the resistance value of the resistance component of the
計測回路6は、周期的に電流値が変化する電流波形で電池5に電流を流している状態において、電池5の電流及び電圧のそれぞれを、複数の計測時点で計測する。そして、劣化判定装置3の送受信部11は、周期的に電流値が変化する電流波形で電池5に電流を流している状態での電池5の電流及び電圧のそれぞれの計測結果等を、前述の計測データとして、受信する。周期的に電流値が変化する電流波形で電池5に電流を流している状態での電池5の電流及び電圧のそれぞれの計測結果には、複数の計測時点のそれぞれでの電池5の電流及び電圧のそれぞれの計測値、及び、電池5の電流及び電圧のそれぞれの時間変化(時間履歴)等が、含まれる。
The measuring
抵抗推定部12は、送受信部11が受信した計測結果に基づいて、電池5のインピーダンスの周波数特性を算出する。したがって、周期的に電流値が変化する電流波形で電池5に電流を流すことにより、電池5のインピーダンスの周波数特性が計測される。ある一例では、抵抗推定部12は、電池5の電流の時間変化に基づいて、電池5の電流の周期的な変化におけるピーク-ピーク値(変動幅)を算出し、電池5の電圧の時間変化に基づいて、電池5の電圧の周期的な変化におけるピーク-ピーク値(変動幅)を算出する。そして、抵抗推定部12は、電流のピーク-ピーク値に対する電圧のピーク-ピーク値の比率から、電池5のインピーダンスを算出する。そして、互いに対して周波数が異なる複数の電流波形で、前述のように電池5のインピーダンスを算出することにより、電池5のインピーダンスの周波数特性が計測される。
The
また、別のある一例では、基準周波数の電流波形で電池に電流を流し、電池5の電流及び電圧のそれぞれの時間変化が、計測データとして取得される。そして、抵抗推定部12は、電池5の電流及び電圧のそれぞれの時間変化をフーリエ変換する等して、電池5の電流及び電圧のそれぞれの周波数特性として、電池5の電流及び電圧のそれぞれの周波数スペクトル等を算出する。算出された電池5の電流及び電圧のそれぞれの周波数スペクトルでは、前述の基準周波数の成分に加え、基準周波数の整数倍の成分が示される。そして、抵抗推定部12は、電池5の電流及び電圧のそれぞれの周波数特性に基づいて、電池5の電流の時間変化の自己相関関数、及び、電池5の電流の時間変化と電池5の電圧の時間変化との相互相関関数を算出する。そして、抵抗推定部12は、自己相関関数及び相互相関関数を用いて、電池5のインピーダンスの周波数特性を算出する。電池5のインピーダンスの周波数特性は、例えば、相互相関関数を自己相関関数で除算することにより、算出する。
Further, in another example, a current is passed through the battery with a current waveform of a reference frequency, and each time change of the current and the voltage of the
抵抗推定部12は、電池5のインピーダンスの周波数特性の計測結果として、例えば、インピーダンスの複素インピーダンスプロット(Cole-Coleプロット)を取得する。複素インピーダンスプロットでは、複数の周波数のそれぞれについて、電池5のインピーダンスが示される。そして、複素インピーダンスプロットでは、複数の周波数のそれぞれについて、電池5のインピーダンスの実数成分(抵抗成分)及び虚数成分(容量成分)が示される。なお、周期的に電流値が変化する電流波形で電池に電流を流すことにより電池のインピーダンスの周波数特性を計測する方法、及び、電池のインピーダンスの周波数特性の計測結果である複素インピーダンスプロット等は、特許文献1(特開2019-132655号公報)及び特許文献2(国際公開2017/047192号公報)に示される。本実施形態では、特許文献1及び特許文献2のいずれかと同様にして、電池5のインピーダンスの周波数特性が計測されてもよい。
The
データ記憶部16には、電池5の正極、負極及びセパレータについての等価回路のモデルが記憶される。抵抗推定部12は、電池5のインピーダンスの周波数特性の計測結果、及び、等価回路のモデルに基づいて、電池5のインピーダンス(内部抵抗)の抵抗成分の抵抗値を算出する。ここで、電池5のインピーダンスは、オーミック抵抗、反応抵抗及び拡散抵抗に分別される。オーミック抵抗は、電極(正極及び負極を含む)における活物質及び集電体等の電気抵抗、及び、電解液のイオン伝導抵抗等を含み、抵抗成分(実数成分)のみによって表現される。反応抵抗は、電極(正極及び負極を含む)の界面での電荷移動抵抗、及び、電極における被膜抵抗等を含み、抵抗成分及び容量成分(虚数成分)で表現される。拡散抵抗は、イオンの拡散に関連するインピーダンスであり、抵抗成分及び容量成分で表現される。
The
等価回路のモデルでは、オーミック抵抗、反応抵抗及び拡散抵抗のそれぞれについて、関連するパラメータが設定される。例えば、等価回路のモデルでは、正極、負極及び電解液のそれぞれについて、オーミック抵抗に相当するパラメータが設定されるとともに、正極及び負極のそれぞれについて、反応抵抗の抵抗成分に相当するパラメータ、反応抵抗の容量成分に相当するパラメータ、及び、拡散抵抗のインピーダンスと関連するパラメータが設定される。電池の正極、負極及びセパレータについての等価回路のモデル、及び、等価回路のモデルにおいて設定されるパラメータ等は、特許文献1に示される。本実施形態でも、特許文献1と同様にして、等価回路のモデル、及び、等価回路のモデルにおいて設定されるパラメータ等が規定されてもよい。
In the model of the equivalent circuit, related parameters are set for each of the ohmic resistance, the reaction resistance, and the diffusion resistance. For example, in the model of the equivalent circuit, the parameters corresponding to the ohmic resistance are set for each of the positive electrode, the negative electrode and the electrolytic solution, and the parameters corresponding to the resistance component of the reaction resistance and the reaction resistance are set for each of the positive electrode and the negative electrode. Parameters corresponding to the capacitive component and parameters related to the impedance of the diffusion resistance are set. The model of the equivalent circuit for the positive electrode, the negative electrode and the separator of the battery, the parameters set in the model of the equivalent circuit, and the like are shown in
また、データ記憶部16には、電池5のインピーダンスの周波数特性に対する等価回路のモデルで設定されるパラメータの関係を示す関係データが、記憶される。関係データは、例えば、インピーダンスの周波数特性に対する等価回路のモデルのパラメータとの関係を示す関数又は計算式等である。なお、電池5のインピーダンスの周波数特性に対する等価回路のモデルのパラメータの関係等は、電池5の温度及びSOCのそれぞれに対応して変化する。このため、関係データでは、電池5のインピーダンスの周波数特性に対する等価回路のモデルのパラメータの関係が、互いに対して異なる複数の温度ごとに設定され、互いに対して異なる複数のSOCごとに設定される。
Further, the
抵抗推定部12は、等価回路のモデル及び関係データに基づいて、インピーダンスの周波数特性を推定する。この際、等価回路のモデルのパラメータの1つ以上を変数として、インピーダンスの周波数特性が推定され、例えば、正極での反応抵抗の抵抗成分に相当するパラメータ、及び、負極での反応抵抗の抵抗成分に相当するパラメータを少なくとも変数として、インピーダンスの周波数特性が推定される。そして、抵抗推定部12は、インピーダンスの周波数特性について、推定結果及び計測結果を用いた回帰計算(フィッティング計算)を行うことにより、インピーダンスの周波数特性の推定において変数として用いたパラメータを、算出する。これにより、等価回路のモデルで設定されるパラメータが、算出される。
The
そして、抵抗推定部12は、等価回路のモデルで設定されるパラメータの算出結果に基づいて、電池5の正極及び負極のそれぞれのインピーダンスの周波数特性を算出する。これにより、電池5の正極及び負極のそれぞれについて、インピーダンスの周波数特性が算出される。すなわち、電池5のインピーダンスの周波数特性から、正極のインピーダンスの周波数特性、及び、負極のインピーダンスの周波数特性が、分離される。抵抗推定部12は、正極及び負極のそれぞれのインピーダンスの周波数特性の計測結果として、例えば、前述したインピーダンスの複素インピーダンスプロット(Cole-Coleプロット)を取得する。
Then, the
そして、抵抗推定部12は、正極及び負極のそれぞれのインピーダンスの周波数特性の計測結果に基づいて、電池5の正極及び負極のそれぞれについて、抵抗成分の抵抗値を算出する。例えば、抵抗推定部12は、正極及び負極のそれぞれについて、オーミック抵抗の抵抗値、反応抵抗の抵抗成分の抵抗値、及び、拡散抵抗の抵抗値を算出する。また、抵抗推定部12は、正極及び負極のそれぞれについて、オーミック抵抗、反応抵抗の抵抗成分及び拡散抵抗の抵抗成分を含む抵抗成分全体の抵抗値を算出する。
Then, the
図3は、第1の実施形態に係る電池の正極及び負極の一方でのインピーダンスの周波数特性の一例を示す概略図である。図3では、インピーダンスの周波数特性が複素インピーダンスプロットで示される。また、図3では、横軸がインピーダンスの実数成分(抵抗成分)ZReを示し、縦軸がインピーダンスの虚数成分(容量成分)ZImを示す。そして、図3では、第1の期間におけるインピーダンスの周波数特性ZBOL、及び、第1の期間より後の第2の期間におけるインピーダンスの周波数特性ZEOLが示される。なお、第2の期間は、例えば、劣化判定装置3による複数回の判定の中のある1回の判定期間に含まれる。そして、第1の期間は、例えば、電池5の使用開始時の直前から使用開始時の直後までの期間、又は、第2の期間が含まれる判定期間より前の劣化判定装置3による判定期間に、含まれる。
FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of the frequency characteristics of the impedance of one of the positive electrode and the negative electrode of the battery according to the first embodiment. In FIG. 3, the frequency characteristics of impedance are shown in a complex impedance plot. Further, in FIG. 3, the horizontal axis shows the real number component (resistance component) ZRe of impedance, and the vertical axis shows the imaginary number component (capacity component) ZIm of impedance. Then, in FIG. 3, the frequency characteristic Z BOL of the impedance in the first period and the frequency characteristic Z EOL of the impedance in the second period after the first period are shown. The second period is included in, for example, one determination period in a plurality of determinations by the
図3等に示すように、正極及び負極のそれぞれでのインピーダンスの周波数特性を示す複素インピーダンスプロットでは、半円形状又は略半円形状が形成される。抵抗推定部12は、正極及び負極のそれぞれについて、複素インピーダンスプロットの半円形状又は略半円形状の直径を、反応抵抗の抵抗成分の抵抗値として算出する。図3の一例では、第1の期間での反応抵抗の抵抗成分の抵抗値RctBOL、及び、第2の期間での反応抵抗の抵抗成分の抵抗値RctEOLが示される。電池5の正極及び負極のそれぞれでは、使用によって電池5が劣化すると、反応抵抗の抵抗成分が上昇する。このため、使用によって電池5が劣化すると、電池5の抵抗成分は、上昇する等して変化する。
As shown in FIG. 3 and the like, in the complex impedance plot showing the frequency characteristics of the impedances of the positive electrode and the negative electrode, a semicircular shape or a substantially semicircular shape is formed. The
なお、電池5の正極及び負極のそれぞれでのインピーダンスの周波数特性が前述のように計測することにより、抵抗推定部12は、正極及び負極のそれぞれについて、反応抵抗の抵抗成分と同様に、オーミック抵抗の抵抗値、及び、拡散抵抗の抵抗成分の抵抗値を算出可能である。そして、抵抗推定部12は、正極及び負極のそれぞれについて、オーミック抵抗、反応抵抗の抵抗成分及び拡散抵抗の抵抗成分を含む抵抗成分全体の抵抗値を算出可能である。オーミック抵抗、反応抵抗の抵抗成分、及び、拡散抵抗の抵抗成分のそれぞれと前述の複素インピーダンスプロットの関係は、特許文献1及び特許文献2に示される。本実施形態では、抵抗推定部12は、例えば、特許文献1及び特許文献2等に示される関係を用いて、正極及び負極のそれぞれについて、複素インピーダンスプロットから抵抗成分の抵抗値を算出してもよい。
By measuring the frequency characteristics of the impedance of each of the positive and negative electrodes of the
また、抵抗推定部12は、正極及び負極のそれぞれについて算出した抵抗成分の抵抗値に基づいて、電池5全体における抵抗成分の抵抗値を算出可能である。これにより、電池5全体でのオーミック抵抗の抵抗値、電池5全体での反応抵抗の抵抗成分の抵抗値、及び、電池全体での拡散抵抗の抵抗成分の抵抗値等が、算出可能となる。抵抗推定部12は、抵抗成分の抵抗値の算出結果等を含む計測結果及び推定結果を、データ記憶部16に書込む。
Further, the
容量推定部13は、前述の計測データ、及び、抵抗推定部12による電池5の抵抗成分の算出結果等に基づいて、電池5の活物質の容量を推定する。電池5の活物質の容量としては、正極活物質の容量に相当する正極容量、及び、負極活物質の容量に相当する負極容量等が、挙げられる。正極容量及び負極容量は、電池5の内部状態を示す内部状態パラメータである。内部状態パラメータは、正極容量及び負極容量に加えて、正極の初期充電量、及び、負極の初期充電量を含み、前述した電池5のインピーダンス(内部抵抗)を含んでもよい。また、正極の初期充電量と負極の初期充電量とのずれである運用窓シフト(SOW:Shift of Operation Window)が、電池5の内部状態パラメータに含まれてもよい。
The
また、正極及び負極のそれぞれでは、電池5全体と同様に、SOCが規定される。正極のSOCは、例えば、正極電位に基づいて規定され、負極のSOCは、例えば、負極電位に基づいて規定される。電池5では、正極電位について、下限電位Epmin及び上限電位Epmaxが規定され、負極電位について、下限電位Enmin及び上限電位Enmaxが規定される。ある一例では、正極について、開回路電位(OCP:open circuit potential)が下限電位Epminになる状態をSOCが0%の状態とし、開回路電位が上限電位Epmaxになる状態をSOCが100%の状態とする。そして、負極について、開回路電位が上限電位Enmaxになる状態をSOCが0%の状態とし、開回路電位が下限電位Enminになる状態をSOCが100%の状態とする。
Further, in each of the positive electrode and the negative electrode, the SOC is defined as in the
図4は、電池の内部状態を示す内部状態パラメータについて説明する概略図である。図4では、横軸に充電量Qを示し、縦軸に電位Eを示す。図4に示すように、正極では、正極電位が下限電位Epminになる状態(正極のSOCが0%の状態)での充電量が正極の初期充電量と規定され、正極電位が上限電位Epmaxになる状態(正極のSOCが100%の状態)での充電量が正極の上限充電量と規定される。そして、正極が初期充電量から上限充電量になるまでの充電量が、電池5の正極容量mpとなる。そして、正極のリアルタイムのSOCは、正極の初期充電量を基準(ゼロ)とする正極のリアルタイムの充電量の、正極容量mpに対する比率である。
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an internal state parameter indicating the internal state of the battery. In FIG. 4, the horizontal axis shows the charge amount Q, and the vertical axis shows the potential E. As shown in FIG. 4, in the positive electrode, the charge amount when the positive electrode potential becomes the lower limit potential Epmin (the state where the SOC of the positive electrode is 0%) is defined as the initial charge amount of the positive electrode, and the positive electrode potential becomes the upper limit potential Epmax. The amount of charge in such a state (the state where the SOC of the positive electrode is 100%) is defined as the upper limit charge amount of the positive electrode. The charge amount from the initial charge amount to the upper limit charge amount of the positive electrode is the positive electrode capacity mp of the
また、負極では、負極電位が上限電位Enmaxになる状態(負極のSOCが0%の状態)での充電量が負極の初期充電量と規定され、負極電位が下限電位Enminになる状態(負極のSOCが100%の状態)での充電量が負極の上限充電量と規定される。そして、負極が初期充電量から上限充電量になるまでの充電量が、電池5の負極容量mnとなる。そして、負極のリアルタイムのSOCは、負極の初期充電量を基準(ゼロ)とする負極のリアルタイムの充電量の、負極容量mnに対する比率である。
Further, in the negative electrode, the charge amount when the negative electrode potential becomes the upper limit potential Enmax (the state where the SOC of the negative electrode is 0%) is defined as the initial charge amount of the negative electrode, and the negative electrode potential becomes the lower limit potential Enmin (the negative electrode). The charge amount when the SOC is 100%) is defined as the upper limit charge amount of the negative electrode. The charge amount from the initial charge amount to the upper limit charge amount of the negative electrode is the negative electrode capacity mn of the
電池5では、使用によって電池5が劣化すると、正極容量及び負極容量が低下する。このため、使用によって電池5が劣化すると、電池5の活物質の容量は、低下する等して変化する。なお、図4では、前述した電池5のSOW、及び、電池5の電池容量mbが示される。
In the
容量推定部13は、計測データに含まれる電池5の電流及び電圧の計測結果等に基づいて、電池5の活物質の容量に相当する正極容量及び負極容量を推定する。容量推定部13は、例えば、計測データに含まれる電池5の電流及び電圧の少なくとも一方の時間変化を示すデータを解析することにより、正極容量及び負極容量を推定する。すなわち、電池5の充電曲線解析又は放電曲線解析等によって、活物質の容量が、推定される。
The
ここで、データ記憶部16には、電池5の電流及び電圧の少なくとも一方に対する電池5の内部状態パラメータの関係を示す関係データが、記憶される。関係データは、例えば、電流及び電圧の少なくとも一方に対する内部状態パラメータの関係を示す関数又は計算式等であり、電流及び電圧の少なくとも一方に対する正極容量及び負極容量等の活物質の容量の関係を示すデータを含む。なお、電池5の電流及び電圧に対する内部状態パラメータの関係等は、電池5の温度等に対応して変化する。このため、関係データでは、電池5の電流及び電圧の少なくとも一方に対する内部状態パラメータの関係が、互いに対して異なる複数の温度ごとに設定される。
Here, the
容量推定部13は、前述の関係データに基づいて、電池5の電流及び電圧の少なくとも一方を推定する。この際、正極容量及び負極容量を含む電池5の活物質の容量を少なくとも変数として、電流及び電圧の少なくとも一方が推定される。また、電池5の活物質の容量に加えて、正極及び負極のそれぞれの充電量等を変数として、電流及び電圧の少なくとも一方が推定されてもよい。そして、容量推定部13は、電池5の電流及び電圧の少なくとも一方について、推定結果及び計測データの計測結果を用いた回帰計算(フィッティング計算)を行うことにより、電流及び電圧の少なくとも一方の推定において変数として用いたパラメータを、算出する。これにより、正極容量及び負極容量を含む活物質の容量が、算出される。
The
ある一例では、以下の式(1)に基づいて、容量推定部13は、電池5の電圧Vを推定する。この場合、式(1)に示す、電池5の電圧に対する電池5の内部状態パラメータの関係が、データ記憶部16等に記憶される。式(1)において、Vは電池5の電圧を、Iは電池5の電流を、Ep(mp,Qp)は正極容量mp及び正極の充電量Qpを少なくとも変数とする正極の開回路電位の関数を、En(mn,Qn)は負極容量mn及び負極の充電量Qnを少なくとも変数とする負極の開回路電位の関数を、Rpは正極の抵抗成分全体(オーミック抵抗、反応抵抗の抵抗成分及び拡散抵抗の抵抗成分を含む)の抵抗値を、Rnは負極の抵抗成分全体の抵抗値を、それぞれ示す。
In one example, the
V=Ep(mp,Qp)-En(mn,Qn)+(Rp+Rn)×I (1) V = Ep (mp, Qp) -En (mn, Qn) + (Rp + Rn) × I (1)
式(1)を用いた推定では、電流Iには、例えば、計測データの計測値が用いられ、抵抗値Rp,Rnのそれぞれには、例えば、抵抗推定部12によって前述のようにして算出された算出値が用いられる。そして、容量推定部13は、電池5の電圧について、式(1)による推定結果、及び、計測データに含まれる電圧の時間変化(充電曲線又は放電曲線等)を用いた回帰計算(フィッティング計算)を行うことにより、式(1)を用いた推定において変数としたパラメータ(mp,mn,Qp,Qn)を、算出する。これにより、電池5の活物質の容量である正極容量mp及び負極容量mnが、容量推定部13によって推定される。
In the estimation using the equation (1), for example, the measured value of the measurement data is used for the current I, and each of the resistance values Rp and Rn is calculated, for example, by the
なお、電池の電流及び電圧の少なくとも一方の計測結果に基づいて正極容量及び負極容量等の電池の活物質の容量を推定する方法等は、特許文献3(特開2020-109367号公報)及び特許文献4(特開2012-251806号公報)に示される。そして、特許文献4では、正極容量及び負極容量を少なくとも変数として電池の電圧を推定し、電池の電圧について、推定結果及び計測結果を用いた回帰計算が行われる。そして、回帰計算によって、変数を算出することにより、正極容量及び負極容量が推定される。本実施形態では、特許文献3及び特許文献4のいずれかと同様にして、正極容量及び負極容量等の電池5の活物質の容量が推定されてもよい。容量推定部13は、活物質の容量の推定結果等を含む推定結果を、データ記憶部16に書込む。
A method for estimating the capacity of the active material of the battery such as the positive electrode capacity and the negative electrode capacity based on the measurement result of at least one of the current and the voltage of the battery is described in Patent Document 3 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2020-109367) and Patent. It is shown in Document 4 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-251806). Then, in Patent Document 4, the voltage of the battery is estimated with the positive electrode capacity and the negative electrode capacity as at least variables, and the regression calculation is performed for the battery voltage using the estimation result and the measurement result. Then, the positive electrode capacity and the negative electrode capacity are estimated by calculating the variables by the regression calculation. In the present embodiment, the capacity of the active material of the
エージングファクター推定部15は、抵抗推定部12による電池5の抵抗成分の算出結果、及び、容量推定部13による電池5の活物質の容量の推定結果等に基づいて、エージングファクターを推定する。前述のように、電池5が劣化すると、正極及び負極のそれぞれにおける反応抵抗の抵抗成分等を含む電池5の抵抗成分は、変化する。例えば、第1の期間での抵抗成分の抵抗値に比べて、第1の期間より後の第2の期間での抵抗成分の抵抗値は、上昇する。また、電池5が劣化すると、正極容量及び負極容量等の電池5の活物質の容量は、変化する。例えば、第1の期間での活物質の容量に比べて、第1の期間より後の第2の期間での活物質の容量は、低下する。
The aging
ここで、電池5の抵抗成分の変化(抵抗成分の上昇)の要因としては、前述した電池5の活物質の容量の変化に加えて、活物質の容量変化以外の影響もある。抵抗成分の変化への活物質の容量変化以外の影響としては、被膜の成長に起因する電極(正極及び負極を含む)における被膜抵抗の変化、及び、活物質の割れ等に起因する活物質の表面積及び粒径の変化等が、挙げられる。エージングファクター推定部15によって推定されるエージングファクターは、電池5の抵抗成分が変化する原因のうち電池5の活物質の容量変化以外の影響を示す。
Here, as a factor of the change in the resistance component of the battery 5 (increased resistance component), in addition to the above-mentioned change in the capacity of the active material of the
例えば、前述のように、第1の期間、及び、第1の期間より後の第2の期間を規定する。そして、第1の期間における電池5の抵抗成分の抵抗値RBOL、第2の期間における電池5の抵抗成分の抵抗値REOL、第1の期間における電池5の活物質の容量mBOL、第2の期間における電池5の活物質の容量mEOL、及び、エージングファクターSEOLを、パラメータとして設定すると、式(2)の関係が成立する。そして、式(2)を変形することにより、エージングファクターSEOLは、式(3)によって算出可能である。
For example, as described above, the first period and the second period after the first period are defined. Then, the resistance value R BOL of the resistance component of the
REOL=RBOL×(1/SEOL)×(mBOL/mEOL) (2)
SEOL=(RBOL/REOL)×(mBOL/mEOL) (3)
R EOL = R BOL x (1 / S EOL ) x (m BOL / m EOL ) (2)
S EOL = (R BOL / R EOL ) × (m BOL / m EOL ) (3)
なお、式(2)及び式(3)では、RBOL,REOLが、正極の反応抵抗の抵抗成分等の正極に関連する抵抗成分の抵抗値である場合は、mBOLmEOLは、正極活物質の容量である正極容量が、用いられる。この場合、エージングファクターSEOLは、正極に関連する抵抗成分が変化する原因のうち正極容量の変化以外の影響を示す。そして、RBOL,REOLが、負極の反応抵抗の抵抗成分等の負極に関連する抵抗成分の抵抗値である場合は、mBOLmEOLは、負極活物質の容量である負極容量が、用いられる。この場合、エージングファクターSEOLは、負極に関連する抵抗成分が変化する原因のうち負極容量の変化以外の影響を示す。 In the formulas (2) and (3), when R BOL and R EOL are the resistance values of the resistance components related to the positive electrode such as the resistance component of the reaction resistance of the positive electrode, m BOL m EOL is the positive electrode. The positive electrode capacity, which is the capacity of the active material, is used. In this case, the aging factor S EOL shows an influence other than the change in the positive electrode capacity among the causes of the change in the resistance component related to the positive electrode. When R BOL and R EOL are the resistance values of the resistance components related to the negative electrode such as the resistance component of the reaction resistance of the negative electrode, m BOL m EOL is used by the negative electrode capacity which is the capacity of the negative electrode active material. Be done. In this case, the aging factor S EOL shows an influence other than the change in the negative electrode capacity among the causes of the change in the resistance component related to the negative electrode.
エージングファクター推定部15は、例えば、式(3)によって、エージングファクターSEOLを算出する。エージングファクターSEOLを算出及び推定することにより、エージングファクター推定部15は、電池5の抵抗成分が変化する原因のうち電池5の活物質の容量変化以外の影響の大きさを、推定可能になる。エージングファクターSEOLの算出では、抵抗値RBOL,REOLとして、例えば、抵抗推定部12によって前述のようにして算出された値が、用いられる。そして、活物質の容量mBOL,mEOLとして、例えば、容量推定部13によって前述のようにして推定された値が、用いられる。なお、例えば、第1の期間が電池5の使用開始時の直前から使用開始時の直後までの期間に含まれる場合等は、第1の期間での抵抗値RBOL及び容量mBOLとして、電池5における設計値を用いてもよい。また、第2の期間における活物質の容量mEOLが容量推定部13によって推定されてない場合は、第1の期間より後で、かつ、第2の期間より前に容量推定部13によって推定された活物質の容量を、第2の期間での活物質の容量mEOLとして代用してもよい。
The aging
エージングファクターSEOLを前述のように推定すると、容量推定部13は、推定したエージングファクターSEOLに基づいて、第2の期間における電池5の活物質の容量mEOLを推定(再推定)する。容量推定部13は、例えば、活物質の容量を変数とする電池5の電圧及び電流の少なくとも一方の推定結果、及び、測定データに含まれる電池5の電圧及び電流の少なくとも一方の計測結果を用いた前述の回帰計算を行うことにより、第2の期間における活物質の容量mEOLを推定する。ただし、推定されたエージングファクターSEOLの値によっては、容量推定部13は、エージングファクターSEOLに関連するパラメータ等を、前回の回帰計算からエージングファクターSEOLに対応する値に変更等して、回帰計算を行い、活物質の容量mEOLを算出する。
When the aging factor S EOL is estimated as described above, the
例えば、式(1)による電圧の推定結果及び電圧の計測結果を用いた回帰計算によって活物質の容量を算出する場合は、関数Ep(mp,Qp),En(mn,Qn)のそれぞれにおけるエージングファクターSEOLに関連する定数等が、推定されたエージングファクターSEOLに対応する値に、前回の回帰計算から変更される。また、必要ならば、回帰計算において定数となる抵抗値Rp,Rnを、推定されたエージングファクターSEOLに対応する値に、前回の回帰計算から変更してもよい。なお、エージングファクターSEOLに関連するパラメータには、活物質の表面積に関連するパラメータ、及び、被膜抵抗に関連するパラメータ等が挙げられる。 For example, when the capacity of the active material is calculated by the regression calculation using the voltage estimation result and the voltage measurement result by the equation (1), the aging in each of the functions Ep (mp, Qp) and En (mn, Qn) is performed. The constants and the like related to the factor S EOL are changed from the previous regression calculation to the values corresponding to the estimated aging factor S EOL . If necessary, the resistance values Rp and Rn, which are constants in the regression calculation, may be changed from the previous regression calculation to the values corresponding to the estimated aging factor SEOL . The parameters related to the aging factor S EOL include parameters related to the surface area of the active material, parameters related to the film resistance, and the like.
ここで、第2の期間における電池5の活物質の容量mEOLについて、式(3)によるエージングファクターSEOLの算出に用いる値をmiEOLとし、推定されたエージングファクターSEOLに基づいて前述の回帰計算を行うことにより推定される推定値をmjEOLとする。本実施形態では、前述のようにエージングファクターSEOLが推定されると、容量推定部13及びエージングファクター推定部15等は、第2の期間における電池5の活物質の容量mEOLに関して、エージングファクターSEOLの推定に用いた値miEOLに対するエージングファクターSEOLに基づいた推定値mjEOLのずれが基準範囲であるか否かを、判定する。ずれが基準範囲である場合は、エージングファクター推定部15等は、値miEOLを用いて式(3)によって推定した推定値に、エージングファクターSEOLを決定する。
Here, regarding the capacity m EOL of the active material of the
一方、ずれが基準範囲を超えている場合は、容量推定部13及びエージングファクター推定部15等は、第2の期間における電池5の活物質の容量mEOLを、エージングファクターSEOLに基づいた推定値mjEOLに更新する。そして、エージングファクター推定部15は、更新した値を第2の期間における電池5の活物質の容量mEOLとして、式(3)によって、エージングファクターSEOLを再推定する。この際、第2の期間における電池5の活物質の容量mEOLとして更新された値が、式(3)によるエージングファクターSEOLの再計算に用いられる値miEOLとなる。そして、エージングファクター推定部15は、エージングファクターSEOLを再推定した値に更新する。
On the other hand, when the deviation exceeds the reference range, the
そして、容量推定部13は、第2の期間における活物質の容量mEOLに関して、再推定したエージングファクターSEOLに基づいた推定値mjEOLを、前述の回帰計算等によって、再推定する。そして、容量推定部13及びエージングファクター推定部15等は、第2の期間における電池5の活物質の容量mEOLに関して、エージングファクターSEOLの推定に用いた値miEOLに対するエージングファクターSEOLに基づいた推定値mjEOLのずれが基準範囲であるか否かを、判定する。そして、ずれが基準範囲を超えている場合は、容量推定部13等は、第2の期間における電池5の活物質の容量mEOLを、エージングファクターSEOLに基づいた推定値mjEOLに更新する。そして、更新した値を第2の期間における電池5の活物質の容量mEOLとして、式(3)によって、エージングファクターSEOLを再推定する。
Then, the
前述のような処理が行われるため、本実施形態では、第2の期間における活物質の容量mEOLに関して、エージングファクターSEOLの推定に用いた値miEOLに対するエージングファクターSEOLに基づいた推定値mjEOLのずれについての判定が、ずれが基準範囲になるまで、繰返し行われる。そして、エージングファクターSEOLの推定に用いた値miEOLに対するエージングファクターSEOLに基づいた推定値mjEOLのずれが基準範囲になるまで、第2の期間における活物質の容量mEOL及びエージングファクターSEOLが、繰返し推定される。 Since the above-mentioned processing is performed, in the present embodiment, the estimated value based on the aging factor S EOL with respect to the value mi EOL used for estimating the aging factor S EOL with respect to the volume m EOL of the active material in the second period. The determination of the deviation of mj EOL is repeated until the deviation reaches the reference range. Then, until the deviation of the estimated value mj EOL based on the aging factor S EOL with respect to the value mi EOL used for estimating the aging factor S EOL becomes the reference range, the capacity m EOL of the active material and the aging factor S in the second period are reached. EOL is repeatedly estimated.
ある一例では、エージングファクターSEOLの推定に用いた値miEOLに対してエージングファクターSEOLに基づいた推定値mjEOLが同一の値になる場合のみ、ずれが基準範囲であると判定される。したがって、エージングファクターSEOLの推定に用いた値miEOLに対してエージングファクターSEOLに基づいた推定値mjEOLが異なる限り、第2の期間における活物質の容量mEOL及びエージングファクターSEOLが、繰返し推定される。別のある一例では、前述したずれが基準値以下である場合に、ずれが基準範囲であると判定される。したがって、ずれが基準値より大きい場合は、エージングファクターSEOLが再推定される。 In one example, the deviation is determined to be in the reference range only when the estimated value mj EOL based on the aging factor S EOL is the same as the value mi EOL used for estimating the aging factor S EOL . Therefore, as long as the estimated value mj EOL based on the aging factor S EOL is different from the value mi EOL used for estimating the aging factor S EOL , the volume m EOL and the aging factor S EOL of the active material in the second period are different. Estimated repeatedly. In another example, when the above-mentioned deviation is equal to or less than the reference value, it is determined that the deviation is within the reference range. Therefore, if the deviation is greater than the reference value, the aging factor S EOL is re-estimated.
なお、本実施形態では、正極及び負極のそれぞれについて、抵抗成分の抵抗値が算出され、正極活物質及び負極活物質のそれぞれについて、容量が推定される。このため、正極及び負極のそれぞれについて、エージングファクターが算出される。そして、正極及び負極の両方において第2の期間での活物質の容量に関する前述のずれが基準範囲になるまで、第2の期間での正極活物質及び負極活物質のそれぞれの容量、及び、正極及び負極のそれぞれのエージングファクターが、繰返し推定される。 In this embodiment, the resistance value of the resistance component is calculated for each of the positive electrode and the negative electrode, and the capacity is estimated for each of the positive electrode active material and the negative electrode active material. Therefore, the aging factor is calculated for each of the positive electrode and the negative electrode. Then, until the above-mentioned deviation regarding the capacity of the active material in the second period becomes the reference range in both the positive electrode and the negative electrode, the respective capacities of the positive electrode active material and the negative electrode active material in the second period, and the positive electrode. And the respective aging factors of the negative electrode are repeatedly estimated.
抵抗推定部12、容量推定部13及びエージングファクター推定部15等での推定結果及び判定結果等は、前述のようにデータ記憶部16に記憶されることに加えて、送受信部11を通して外部に出力されてもよい。この場合、推定結果等は、送受信部11から電池搭載機器2の電池管理部7に送信等されたり、電池搭載機器2の外部の劣化判定装置3以外の処理装置に送信等されたりする。また、劣化判定装置3には、ユーザインタフェース等から構成される告知部が設けられ、前述した推定結果等が告知部によって、電池搭載機器2のユーザ等に告知されてもよい。この場合、音声及び画面表示等のいずれかによって、告知が行われる。また、劣化判定装置3では、前述した推定結果等に基づいて、電池5の劣化度合い及び劣化速度等が判定される。
The estimation results and determination results of the
図5は、第1の実施形態に係る劣化判定装置によって行われる処理を示すフローチャートである。図5の処理は、電池5に関する1回の劣化判定ごとに、劣化判定装置3によって行われる。なお、ある一例では、図5の処理を含む電池5の劣化判定は、所定のタイミングで自動的に行われる。別のある一例では、図5の処理を含む電池5の劣化判定は、電池搭載機器2のユーザ等によってユーザインタフェースで操作指令が入力されたことに基づいて、行われる。
FIG. 5 is a flowchart showing a process performed by the deterioration determination device according to the first embodiment. The process of FIG. 5 is performed by the
図5の処理を開始すると、エージングファクター推定部15は、前述した計測データを取得する(S101)。そして、エージングファクター推定部15は、第1の期間での電池5の抵抗成分の抵抗値RBOL、及び、第1の期間での電池5の活物質の容量mBOLを取得する(S102)。そして、抵抗推定部12は、前述したいずれかの方法を用いて、第2の期間での電池5の抵抗成分の抵抗値REOLを算出し(S103)、エージングファクター推定部15は、抵抗値REOLの算出結果を取得する。そして、容量推定部13は、前述した回帰計算等の前述したいずれかの方法を用いて、第2の期間での電池5の活物質の容量mEOLを推定し(S104)、エージングファクター推定部15は、容量mEOLの推定結果を取得する。この際、エージングファクター推定部15は、第1の期間より後で、かつ、第2の期間より前に容量推定部13によって推定された活物質の容量を、第2の期間での活物質の容量mEOLとして取得してもよい。
When the process of FIG. 5 is started, the aging
そして、エージングファクター推定部15は、例えば、前述した式(3)を用いた演算によって、エージングファクターSEOLを推定する(S105)。そして、容量推定部13は、推定されたエージングファクターSEOLに基づいて、第2の期間における電池5の活物質の容量mEOLを再び推定する(S106)。そして、容量推定部13及びエージングファクター推定部15等は、第2の期間における電池5の活物質の容量mEOLに関して、エージングファクターSEOLの推定に用いた値miEOLに対するエージングファクターSEOLに基づいた推定値mjEOLのずれが基準範囲であるか否かを、判定する(S107)。ずれが基準範囲である場合は(S107-Yes)、処理は終了し、値miEOLを用いて式(3)等によって推定した推定値に、エージングファクターSEOLが決定される。
Then, the aging
一方、ずれが基準範囲を超えている場合は(S107-No)、容量推定部13及びエージングファクター推定部15等は、第2の期間における電池5の活物質の容量mEOLを、エージングファクターSEOLに基づいた推定値mjEOLに更新する(S108)。そして、処理は、S105に戻り、エージングファクター推定部15等は、S105以降の処理を順次に行う。このため、エージングファクター推定部15等は、更新した値を第2の期間における電池5の活物質の容量mEOLとして、式(3)等によって、エージングファクターSEOLを再推定する。
On the other hand, when the deviation exceeds the reference range (S107-No), the
本実施形態では、第1の期間での電池5の抵抗成分の抵抗値RBOL及び活物質の容量mBOL、及び、第2の期間での電池5の抵抗成分の抵抗値R(EOL及び活物質の容量mEOLに基づいて、劣化判定装置3のプロセッサ等は、電池5の抵抗成分が変化する原因のうち電池5の活物質の容量変化以外の影響を示すエージングファクターSEOLを推定する。エージングファクターSEOLは、例えば、前述の式(3)によって、推定される。エージングファクターSEOLが推定されることにより、電池5の抵抗成分の変化(抵抗成分の上昇)に対する電池5の活物質の容量の変化以外の影響が、適切に推定され、抵抗成分の変化の要因等が適切に推定される。例えば、エージングファクターSEOLを推定することにより、被膜の成長に起因する電極における被膜抵抗の変化、及び、活物質の割れ等に起因する活物質の表面積及び粒径の変化等の抵抗成分の変化への影響が、適切に推定される。そして、推定された抵抗成分の変化の要因に基づいて、電池5の劣化の判定がさらに適切に行われる。
In the present embodiment, the resistance value R BOL of the resistance component of the
また、本実施形態では、周期的に電流値が変化する電流波形で電池5に電流を流すことにより、電池5のインピーダンスの周波数特性が計測される。そして、劣化判定装置3のプロセッサ等は、インピーダンスの周波数特性の結果に基づいて、電池5の抵抗成分の抵抗値を算出する。このため、抵抗成分の抵抗値の算出等において、抵抗劣化係数等の測定を行う必要がない。このため、電池5の抵抗成分の抵抗値を算出する処理が複雑にならず、エージングファクターSEOLを推定する処理が複雑にならない。
Further, in the present embodiment, the frequency characteristic of the impedance of the
また、前述のように抵抗成分の抵抗値が算出されるため、活物質の容量(mp,mn)を含む内部状態パラメータを推定する前述の回帰計算において、抵抗成分の抵抗値として算出された算出値を用いることが可能になる。すなわち、活物質の容量(mp,mn)等を推定する回帰計算において、抵抗成分の抵抗値を変数とする必要がない。これにより、前述した回帰計算において変数を少なくすることが可能になり、活物質の容量を含む変数となるパラメータの推定精度が、向上する。 Further, since the resistance value of the resistance component is calculated as described above, the calculation calculated as the resistance value of the resistance component in the above-mentioned regression calculation for estimating the internal state parameter including the capacity (mp, mn) of the active material. Values can be used. That is, it is not necessary to use the resistance value of the resistance component as a variable in the regression calculation for estimating the capacity (mp, mn) of the active material. This makes it possible to reduce the number of variables in the regression calculation described above, and improves the estimation accuracy of the parameters that are variables including the capacity of the active material.
また、劣化判定装置3のプロセッサ等は、第2の期間における活物質の容量mEOLに関して、エージングファクターSEOLの推定に用いた値miEOLに対するエージングファクターSEOLに基づいた推定値mjEOLのずれについての判定を行う。そして、プロセッサ等は、エージングファクターSEOLの推定に用いた値miEOLに対するエージングファクターSEOLに基づいた推定値mjEOLのずれが基準範囲になるまで、第2の期間における活物質の容量mEOL及びエージングファクターSEOLを、繰返し推定する。このため、本実施形態では、第2の期間における活物質の容量mEOL及びエージングファクターSEOLが、高い精度で推定される。
Further, the processor and the like of the
(変形例)
第1の変形例では、データ記憶部16に、電池5の電圧に対する電池5の材料物性値の関係を示す関係データが、記憶される。関係データは、例えば、電圧に対する材料物性値の関係を示す関数又は計算式等である。ここで、電池5をリチウムイオン二次電池とする。この場合、電池5の材料物性値には、固相内及び液相内のそれぞれでのリチウムの濃度、電解液でのイオン伝導度、固相内及び液相内のそれぞれでのリチウムの拡散係数、交換電流密度、被膜抵抗、活物質のそれぞれの重量、及び、活物質のそれぞれの表面積及び粒径等が、含まれる。このため、関係データは、電池5の電圧に対する電池5のリチウムの濃度の関係を示すデータを含み、例えば、固相での平衡電位に対する固相内のリチウムの濃度の関係を示す関数、及び、液相での平衡電位に対する液相内のリチウムの濃度の関係を示す関数を含む。なお、電池5の電圧に対する材料物性値の関係等は、電池5の温度及びSOC等のそれぞれに対応して変化する。このため、関係データでは、電池5の電圧に対する材料物性値の関係が、互いに対して異なる複数の温度ごとに設定され、互いに対して異なる複数のSOCごとに設定される。
(Modification example)
In the first modification, the
本変形例では、容量推定部13は、前述の関係データに基づいて、電池5の電圧を推定する。この際、固相内のリチウムの濃度及び液相内のリチウムの濃度を含む電池5のリチウムの濃度を少なくとも変数として、電圧が推定される。また、活物質のそれぞれの表面積(粒径)及び被膜抵抗等の材料物性値の一部を定数として、電圧が推定される。そして、容量推定部13は、電池5の電圧について、推定結果及び計測データの計測結果を用いた回帰計算(フィッティング計算)を行うことにより、電圧の推定において変数として用いたパラメータを、算出する。これにより、材料物性値の1つである電池5のリチウムの濃度が、算出される。また、本変形例では、容量推定部13は、算出した電池5のリチウムの濃度に基づいて、正極容量及び負極容量を含む電池5の活物質の容量を推定する。
In this modification, the
なお、特許文献5(特開2015-184146号公報)では、電池のリチウムの濃度を少なくとも変数として電池の電圧を推定し、電池の電圧について、推定結果及び計測結果を用いた回帰計算が行われる。そして、回帰計算によって、変数を算出することにより、リチウムの濃度が推定される。本変形例では、特許文献5と同様にして、電池5のリチウムの濃度が推定されてもよい。
In Patent Document 5 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-184146), the voltage of the battery is estimated with the lithium concentration of the battery as at least a variable, and the regression calculation is performed for the voltage of the battery using the estimation result and the measurement result. .. Then, the lithium concentration is estimated by calculating the variable by the regression calculation. In this modification, the lithium concentration of the
本変形例では、エージングファクターSEOLを前述のように推定すると、容量推定部13は、推定したエージングファクターSEOLに基づいて、第2の期間における電池5のリチウムの濃度cを推定する。容量推定部13は、例えば、リチウムの濃度を変数とする電池5の電圧の推定結果、及び、測定データに含まれる電池5の電圧の計測結果を用いた前述の回帰計算を行うことにより、第2の期間におけるリチウムの濃度cを推定する。ここで、容量推定部13は、エージングファクターSEOLに関連するパラメータ等を、エージングファクターSEOLに対応する値にして、回帰計算を行い、リチウムの濃度cを算出する。前述のように、エージングファクターSEOLに関連するパラメータには、活物質の表面積に関連するパラメータ、及び、被膜抵抗に関連するパラメータ等が挙げられる。このため、活物質のそれぞれの表面積(粒径)、及び、被膜抵抗等の定数を、推定されたエージングファクターSEOLに対応する値に設定して、回帰計算が行われる。
In this modification, when the aging factor S EOL is estimated as described above, the
そして、本変形例では、容量推定部13は、エージングファクターSEOLに加えて推定されたリチウムの濃度cに基づいて、第2の期間での活物質の容量mEOLを推定(再推定)する。本変形例でも、容量推定部13は、例えば、活物質の容量を変数とする電池5の電圧及び電流の少なくとも一方の推定結果、及び、測定データに含まれる電池5の電圧及び電流の少なくとも一方の計測結果を用いた前述の回帰計算を行うことにより、第2の期間における活物質の容量mEOLを推定する。ただし、本変形例では、容量推定部13は、エージングファクターSEOLに関連するパラメータ等を、前回の回帰計算からエージングファクターSEOLに対応する値に変更等するとともに、リチウムの濃度cに関連するパラメータ等を、前回の回帰計算から濃度cに対応する値に変更等して、活物質の容量mEOLを算出する。このため、例えば、式(1)による電圧の推定結果及び電圧の計測結果を用いた回帰計算によって活物質の容量を算出する場合は、関数Ep(mp,Qp),En(mn,Qn)のそれぞれにおけるリチウムの濃度cに関連する定数等が、濃度cに対応する値に、前回の回帰計算から変更される。
Then, in this modification, the
図6は、第1の変形例に係る劣化判定装置によって行われる処理を示すフローチャートである。図6に示すように、本変形例でも、劣化判定装置3のプロセッサ等は、S101~S105の処理、及び、S107,S108の処理を行う。ただし、本変形例では、S105においてエージングファクターSEOLが推定されると、容量推定部13は、推定されたエージングファクターSEOLに基づいて、第2の期間における電池5のリチウムの濃度cを推定する(S109)。そして、容量推定部13は、推定されたエージングファクターSEOL及びリチウムの濃度cに基づいて、電池5の活物質の容量mEOLを再び推定する(S106A)。そして、前述した実施形態等と同様にして、S107以降の処理が行われる。
FIG. 6 is a flowchart showing a process performed by the deterioration determination device according to the first modification. As shown in FIG. 6, in this modification as well, the processor and the like of the
本変形例でも、前述の実施形態等と同様に、劣化判定装置3のプロセッサ等は、エージングファクターSEOLを推定する。そして、プロセッサ等は、エージングファクターSEOLの推定に用いた値miEOLに対するエージングファクターSEOL及びリチウムの濃度cに基づいた推定値mjEOLのずれが基準範囲になるまで、第2の期間における活物質の容量mEOL及びエージングファクターSEOLを、繰返し推定する。このため、本変形例でも前述の実施形態等と同様の作用及び効果を奏する。
Also in this modification, the processor or the like of the
第2の変形例では、データ記憶部16に、前述した電池5のエージングファクターSEOLに対する電池5の電流、温度及びSOCのそれぞれの関係を示す関係データが、記憶される。関係データは、例えば、エージングファクターSEOLに対する電流、温度及びSOCのそれぞれの関係を示す関数又は計算式等である。本変形例では、エージングファクター推定部15は、前述の関係データ、及び、計測データにおける電流、温度及びSOCの計測結果に基づいて、エージングファクターSEOLについての関係データ及び計測データに対応する対応値S´EOLを取得する。
In the second modification, the
そして、容量推定部13は、エージングファクターSEOLの対応値S´EOLを用いて、第2の期間における電池5の活物質の容量mEOLを推定する。ここで、第1の期間における電池5の抵抗成分の抵抗値RBOL、第2の期間における電池5の抵抗成分の抵抗値REOL、第1の期間における電池5の活物質の容量mBOL、及び、第2の期間における電池5の活物質の容量mEOLの対応値S´EOLに基づいた推定値m´EOLを規定する。容量推定部13は、エージングファクターSEOLの対応値S´EOLを用いて、式(4)によって、第2の期間における電池5の活物質の容量mEOLを推定する。
Then, the
m´EOL=mBOL)×(RBOL/REOL)×(1/S´EOL) (4) m'EOL = m BOL ) x (R BOL / R EOL ) x (1 / S'EOL ) (4)
また、本変形例では、容量推定部13は、エージングファクターSEOLの対応値S´EOLに基づいて、前述の式(4)とは別の方法で、第2の期間における活物質の容量mEOLを推定する。この際、容量推定部13は、例えば、活物質の容量を変数とする電池5の電圧及び電流の少なくとも一方の推定結果、及び、測定データに含まれる電池5の電圧及び電流の少なくとも一方の計測結果を用いた前述の回帰計算を行うことにより、第2の期間における活物質の容量mEOLを推定する。ここで、容量推定部13は、エージングファクターSEOLに関連するパラメータ等を、エージングファクターSEOLの対応値S´EOLに対応する値にして、回帰計算を行い、活物質の容量mEOLを算出する。例えば、式(1)による電圧の推定結果及び電圧の計測結果を用いた回帰計算によって活物質の容量を算出する場合は、関数Ep(mp,Qp),En(mn,Qn)のそれぞれにおけるエージングファクターSEOLに関連する定数等が、エージングファクターSEOLの対応値S´EOLに対応する値に、設定される。
Further, in this modification, the
ここで、第2の期間における電池5の活物質の容量mEOLについて、式(4)を用いた推定値をm´EOLとし、回帰計算等の式(4)とは別の方法による推定値をmjEOLとする。本実施形態では、容量推定部13及びエージングファクター推定部15等は、第2の期間における電池5の活物質の容量mEOLに関して、式(4)を用いて推定した推定値m´EOLに対する式(4)とは別の方法による推定値mjEOLのずれが基準範囲であるか否かを、判定する。ずれが基準範囲である場合は、エージングファクター推定部15等は、前述した対応値S´EOLに、エージングファクターSEOLを決定する。
Here, regarding the capacity m EOL of the active material of the
一方、ずれが基準範囲を超えている場合は、容量推定部13及びエージングファクター推定部15等は、第2の期間における電池5の活物質の容量mEOLを、回帰計算等の式(4)とは別の方法による推定値mjEOLに設定する。そして、エージングファクター推定部15は、設定した値を第2の期間における電池5の活物質の容量mEOLとして、式(3)によって、エージングファクターSEOLを推定する。この際、第2の期間における電池5の活物質の容量mEOLとして設定された値が、式(3)によるエージングファクターSEOLの計算に用いられる値miEOLとなる。そして、エージングファクター推定部15は、エージングファクターSEOLを、式(3)により推定した値に更新する。そして、式(3)によってエージングファクターSEOLが推定されると、前述の実施形態等と同様の処理が、行われる。
On the other hand, when the deviation exceeds the reference range, the
ここで、ある一例では、式(4)を用いた推定値m´EOLに対して式(4)とは別の方法による推定値mjEOLが同一の値になる場合のみ、ずれが基準範囲であると判定される。別のある一例では、前述したずれが基準値以下である場合に、ずれが基準範囲であると判定される。 Here, in one example, the deviation is in the reference range only when the estimated value mj EOL by a method different from the equation (4) becomes the same value as the estimated value m'EOL using the equation (4). It is determined that there is. In another example, when the above-mentioned deviation is equal to or less than the reference value, it is determined that the deviation is within the reference range.
図7は、第2の変形例に係る劣化判定装置によって行われる処理を示すフローチャートである。図7に示すように、本変形例でも、劣化判定装置3のプロセッサ等は、S101~S103の処理、及び、S105~S108の処理を行う。ただし、本変形例では、S103において第2の期間における抵抗成分の抵抗値REOLが算出されると、エージングファクター推定部15は、エージングファクターSEOLについて、前述した関係データ、及び、電池5の電流、温度及びSOCの計測結果に対応する対応値S´EOLを取得する(S111)。そして、容量推定部13は、エージングファクターSEOLの対応値S´EOLに基づいて、式(4)を用いて、第2の期間における電池5の活物質の容量mEOLを推定する(S112)。また、容量推定部13は、エージングファクターSEOLの対応値S´EOLに基づいて、式(4)とは別の方法で、第2の期間における電池5の活物質の容量mEOLを推定する(S113)。
FIG. 7 is a flowchart showing a process performed by the deterioration determination device according to the second modification. As shown in FIG. 7, in this modification as well, the processor and the like of the
そして、容量推定部13及びエージングファクター推定部15等は、第2の期間における電池5の活物質の容量mEOLに関して、式(4)を用いた推定値m´EOLに対する式(4)とは別の方法による推定値mjEOLのずれが基準範囲であるか否かを、判定する(S114)。ずれが基準範囲である場合は(S114-Yes)、処理は終了し、前述した対応値S´EOLに、エージングファクターSEOLが決定される。一方、ずれが基準範囲を超えている場合は(S114-No)、容量推定部13及びエージングファクター推定部15等は、第2の期間における電池5の活物質の容量mEOLを、式(4)とは別の方法による推定値mjEOLに設定する(S115)。そして、設定した容量mEOLを用いて、S105以降の処理が行われる。S105以降の処理は、前述した実施形態等と同様にして、行われる。
Then, the
本変形例でも、前述の実施形態等と同様に、劣化判定装置3のプロセッサ等は、エージングファクターSEOLを推定する。そして、プロセッサ等は、エージングファクターSEOLの推定に用いた値miEOLに対するエージングファクターSEOLに基づいた推定値mjEOLのずれが基準範囲になるまで、第2の期間における活物質の容量mEOL及びエージングファクターSEOLを、繰返し推定する。このため、本変形例でも前述の実施形態等と同様の作用及び効果を奏する。
Also in this modification, the processor or the like of the
また、本変形例では、劣化判定装置3のプロセッサ等は、エージングファクターSEOLについて、電池5の電流、温度及びSOCの計測結果に対応する対応値S´EOLを取得する。そして、プロセッサ等は、第2の期間における電池5の活物質の容量mEOLに関して、式(4)を用いた推定値m´EOLに対する式(4)とは別の方法による推定値mjEOLのずれが基準範囲であるか否かを、判定する。そして、ずれが基準範囲である場合は、対応値S´EOLに、エージングファクターSEOLが決定される。このため、前述した回帰計算によって第2の期間における電池5の活物質の容量mEOLを推定する回数を減少させることが可能になり、エージングファクターSEOLを推定する処理がさらに単純化する。
Further, in this modification, the processor or the like of the
なお、前述の実施形態等では、周期的に電流値が変化する電流波形で電池5に電流を流すことにより電池5のインピーダンスの周波数特性を計測し、計測したインピーダンスの周波数特性に基づいて、電池5の抵抗成分の抵抗値が算出されるが、抵抗成分の抵抗値を推定する方法は、これに限るものではない。ある変形例では、電流値が経時的に一定になる状態で直流電流を電池5に流し、電流及び電圧のそれぞれの時間変化から、電池5の抵抗成分の抵抗値を算出してもよい。また、別のある変形例では、活物質の容量等を変数とする電池5の電圧及び電流の少なくとも一方の推定結果、及び、測定データに含まれる電池5の電圧及び電流の少なくとも一方の計測結果を用いた前述の回帰計算を行うことにより、電池5の抵抗成分の抵抗値が推定されてもよい。この場合、例えば、式(1)において、活物質の容量に加えて抵抗成分の抵抗値も変数として、電池5の電圧を推定する。そして、回帰計算により変数を算出することにより、電池5の抵抗成分の抵抗値が推定される。
In the above-described embodiment or the like, the frequency characteristic of the impedance of the
前述の少なくとも一つの実施形態又は実施例では、第1の期間及び第1の期間より後の第2の期間のそれぞれにおける電池の抵抗成分の抵抗値、及び、第1の期間及び第2の期間のそれぞれにおける電池の活物質の容量に基づいて、抵抗成分が変化する原因のうち活物質の容量変化以外の影響を示すエージングファクターを推定する。これにより、判定対象となる電池の抵抗成分の変化の要因を適切に推定し、電池の劣化の判定がさらに適切に行われる電池の劣化判定装置、電池の管理システム、電池搭載機器、電池の劣化判定方法、及び、電池の劣化判定プログラムを提供することができる。 In at least one embodiment or embodiment described above, the resistance value of the resistance component of the battery in each of the first period and the second period after the first period, and the first period and the second period. Based on the capacity of the active material of the battery in each of the above, the aging factor showing the influence other than the capacity change of the active material among the causes of the change of the resistance component is estimated. As a result, the cause of the change in the resistance component of the battery to be determined is appropriately estimated, and the deterioration of the battery is determined more appropriately. The battery deterioration determination device, the battery management system, the battery-equipped device, and the battery deterioration. A determination method and a battery deterioration determination program can be provided.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
1…管理システム、2…電池搭載機器、3…劣化判定装置、5…電池、6…計測回路、7…電池管理部、11…送受信部、12…抵抗推定部、13…容量推定部、15…エージングファクター推定部、16データ記憶部。
1 ... Management system, 2 ... Battery-equipped equipment, 3 ... Deterioration judgment device, 5 ... Battery, 6 ... Measurement circuit, 7 ... Battery management unit, 11 ... Transmission / reception unit, 12 ... Resistance estimation unit, 13 ... Capacity estimation unit, 15 … Aging factor estimation unit, 16 data storage unit.
Claims (13)
第1の期間及び前記第1の期間より後の第2の期間のそれぞれにおける前記電池の抵抗成分の抵抗値、及び、前記第1の期間及び前記第2の期間のそれぞれにおける前記電池の活物質の容量に基づいて、前記抵抗成分が変化する原因のうち前記活物質の容量変化以外の影響を示すエージングファクターを推定するプロセッサを具備する、劣化判定装置。 It is a deterioration determination device that determines the deterioration of the battery based on the information on the battery to be determined.
The resistance value of the resistance component of the battery in each of the first period and the second period after the first period, and the active material of the battery in each of the first period and the second period. A deterioration determination device comprising a processor that estimates an aging factor that indicates an effect other than the change in the capacity of the active material among the causes of the change in the resistance component based on the capacity of the active material.
SEOL=(RBOL/REOL)×(mBOL/mEOL) (A)
ここで、SEOLは、前記エージングファクターを表す。RBOLは、前記第1の期間における前記電池の前記抵抗成分の前記抵抗値を表す。REOLは、前記第2の期間における前記電池の前記抵抗成分の前記抵抗値を表す。mBOLは、前記第1の期間における前記電池の前記活物質の前記容量を表す。mEOLは、前記第2の期間における前記電池の前記活物質の前記容量を表す。 The deterioration determination device according to claim 1, wherein the processor calculates the aging factor by the following formula (A).
S EOL = (R BOL / R EOL ) × (m BOL / m EOL ) (A)
Here, S EOL represents the aging factor. RBOL represents the resistance value of the resistance component of the battery in the first period. REOL represents the resistance value of the resistance component of the battery in the second period. mBOL represents the capacity of the active material of the battery in the first period. m EOL represents the capacity of the active material of the battery in the second period.
前記第2の期間における前記電池の前記活物質の前記容量に関して、前記エージングファクターの推定に用いた値に対する前記エージングファクターに基づいた推定値のずれが基準範囲であるか否かを判定し、
前記ずれが前記基準範囲を超えている場合は、前記エージングファクターに基づいた前記推定値を前記第2の期間における前記電池の前記活物質の前記容量として、前記エージングファクターを再推定し、前記エージングファクターを再推定した値に更新する、
請求項3の劣化判定装置。 The processor
With respect to the capacity of the active material of the battery in the second period, it is determined whether or not the deviation of the estimated value based on the aging factor from the value used for estimating the aging factor is within the reference range.
When the deviation exceeds the reference range, the aging factor is re-estimated and the aging factor is re-estimated by using the estimated value based on the aging factor as the capacity of the active material of the battery in the second period. Update the factor to the re-estimated value,
The deterioration determination device of claim 3.
前記電池の電流、温度及びSOCについての計測結果を含む計測データ、及び、前記電池の前記エージングファクターに対する前記電池の前記電流、前記温度及び前記SOCのそれぞれの関係を示す関係データを取得し、
前記電池の前記エージングファクターについて、前記計測データ及び前記関係データに対応する対応値を取得し、
前記電池の前記エージングファクターの前記対応値に基づいて、下記式(B)によって、前記第2の期間における前記電池の前記活物質の容量を推定する、
請求項1ないし4のいずれか1項の劣化判定装置。
m´EOL=mBOL×(RBOL/REOL)×(1/S´EOL ) (B)
ここで、S´EOLは、前記計測データ及び前記関係データに対応する前記エージングファクターの前記対応値を表す。RBOLは、前記第1の期間における前記電池の前記抵抗成分の前記抵抗値を表す。REOLは、前記第2の期間における前記電池の前記抵抗成分の前記抵抗値を表す。mBOLは、前記第1の期間における前記電池の前記活物質の前記容量を表す。m´EOLは、前記第2の期間における前記電池の前記活物質の前記容量の前記式(B)による推定値を表す。 The processor
Measurement data including measurement results for the current, temperature and SOC of the battery, and relational data indicating the relationship between the current, the temperature and the SOC of the battery with respect to the aging factor of the battery are acquired.
For the aging factor of the battery, the corresponding values corresponding to the measurement data and the related data are acquired, and the corresponding values are acquired.
Based on the corresponding value of the aging factor of the battery, the capacity of the active material of the battery in the second period is estimated by the following formula (B).
The deterioration determination device according to any one of claims 1 to 4.
m'EOL = m BOL x (R BOL / R EOL ) x (1 / S'EOL ) (B)
Here, S'EOL represents the corresponding value of the aging factor corresponding to the measured data and the related data. RBOL represents the resistance value of the resistance component of the battery in the first period. REOL represents the resistance value of the resistance component of the battery in the second period. mBOL represents the capacity of the active material of the battery in the first period. m'EOL represents the estimated value of the capacity of the active material of the battery in the second period according to the formula (B).
前記エージングファクターの前記対応値に基づいて、前記式(B)とは別の方法で、前記第2の期間における前記電池の前記活物質の前記容量を推定し、
前記第2の期間における前記電池の前記活物質の前記容量に関して、前記式(B)を用いた推定値に対する前記式(B)とは別の前記方法による推定値のずれが基準範囲であるか否かを判定し、
前記ずれが前記基準範囲を超えている場合は、前記式(B)とは別の前記方法による前記推定値を前記第2の期間における前記電池の前記活物質の前記容量として、前記エージングファクターを再推定し、前記エージングファクターを再推定した値に更新する、
請求項5の劣化判定装置。 The processor
Based on the corresponding value of the aging factor, the capacity of the active material of the battery in the second period is estimated by a method different from the formula (B).
Regarding the capacity of the active material of the battery in the second period, is the deviation of the estimated value by the method different from the formula (B) from the estimated value using the formula (B) within the reference range? Judge whether or not,
When the deviation exceeds the reference range, the aging factor is used as the capacity of the active material of the battery in the second period, using the estimated value by the method different from the formula (B) as the capacity of the active material of the battery in the second period. Re-estimate and update the aging factor to the re-estimated value,
The deterioration determination device of claim 5.
前記電池の電流及び電圧の少なくとも一方についての計測結果を含む計測データ、及び、前記電池の前記電流及び前記電圧の少なくとも一方に対する前記電池の前記活物質の前記容量を含む前記電池の内部状態パラメータの関係を示す関係データを取得し、
前記関係データに基づいて、前記電池の前記活物質の前記容量を少なくとも変数として、前記電池の前記電流及び前記電圧の少なくとも一方を推定し、
前記関係データに基づいた推定結果及び前記計測データの前記計測結果を用いた回帰計算によって、前記電池の前記活物質の前記容量を含む前記変数を算出することにより、前記第2の期間における前記電池の前記活物質の前記容量を推定する、
請求項1ないし7のいずれか1項の劣化判定装置。 The processor
Measurement data including measurement results for at least one of the current and voltage of the battery, and internal state parameters of the battery including the capacity of the active material of the battery with respect to at least one of the current and voltage of the battery. Get the relationship data showing the relationship and
Based on the relational data, at least one of the current and the voltage of the battery is estimated with the capacity of the active material of the battery as at least a variable.
The battery in the second period is calculated by calculating the variable including the capacity of the active material of the battery by the estimation result based on the relational data and the regression calculation using the measurement result of the measurement data. Estimate the capacity of the active material of
The deterioration determination device according to any one of claims 1 to 7.
前記電池の電圧についての計測結果を含む計測データ、及び、前記電池の前記電圧に対する前記電池のリチウムの濃度を含む前記電池の材料物性値の関係を示す関係データを取得し、
前記関係データに基づいて、前記リチウムの前記濃度を少なくとも変数として、前記電池の前記電圧を推定し、
前記関係データに基づいた推定結果及び前記計測データの前記計測結果を用いた回帰計算によって、前記電池の前記リチウムの前記濃度を含む前記変数を算出し、
算出した前記電池の前記リチウムの前記濃度に基づいて、前記第2の期間における前記電池の前記活物質の前記容量を推定する、
請求項1ないし8のいずれか1項の劣化判定装置。 The processor
The measurement data including the measurement result about the voltage of the battery and the relational data showing the relationship between the material property value of the battery including the concentration of lithium of the battery with the voltage of the battery are acquired.
Based on the relational data, the voltage of the battery is estimated with the concentration of lithium as at least a variable.
The variable including the concentration of the lithium of the battery was calculated by the estimation result based on the relational data and the regression calculation using the measurement result of the measurement data.
Based on the calculated concentration of lithium in the battery, the capacity of the active material in the battery in the second period is estimated.
The deterioration determination device according to any one of claims 1 to 8.
前記劣化判定装置によって前記劣化に関する判定が行われる前記電池と、
を具備する前記電池の管理システム。 The deterioration determination device according to any one of claims 1 to 9,
The battery in which the deterioration determination device is used to determine the deterioration, and the battery.
The battery management system comprising.
前記劣化判定装置によって前記劣化に関する判定が行われる前記電池と、
を具備する電池搭載機器。 The deterioration determination device according to any one of claims 1 to 9,
The battery in which the deterioration determination device is used to determine the deterioration, and the battery.
Battery-equipped device equipped with.
第1の期間及び前記第1の期間より後の第2の期間のそれぞれにおける前記電池の抵抗成分の抵抗値、及び、前記第1の期間及び前記第2の期間のそれぞれにおける前記電池の活物質の容量に基づいて、前記抵抗成分が変化する原因のうち前記活物質の容量変化以外の影響を示すエージングファクターを推定することを具備する、劣化判定方法。 It is a deterioration determination method for determining the deterioration of the battery based on the information on the battery to be determined.
The resistance value of the resistance component of the battery in each of the first period and the second period after the first period, and the active material of the battery in each of the first period and the second period. A deterioration determination method comprising estimating an aging factor indicating an influence other than a change in the capacity of the active material among the causes of change in the resistance component based on the capacity of the active material.
第1の期間及び前記第1の期間より後の第2の期間のそれぞれにおける前記電池の抵抗成分の抵抗値、及び、前記第1の期間及び前記第2の期間のそれぞれにおける前記電池の活物質の容量に基づいて、前記抵抗成分が変化する原因のうち前記活物質の容量変化以外の影響を示すエージングファクターを推定させる、劣化判定プログラム。 It is a deterioration determination program that determines the deterioration of the battery based on the information about the battery to be determined, and is used by the computer.
The resistance value of the resistance component of the battery in each of the first period and the second period after the first period, and the active material of the battery in each of the first period and the second period. A deterioration determination program that estimates an aging factor that indicates an effect other than the change in the capacity of the active material among the causes of the change in the resistance component based on the capacity of the active material.
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