JP5673083B2 - Non-aqueous electrolyte secondary battery OCV characteristic estimation method, OCV characteristic estimation apparatus, and power storage system - Google Patents
Non-aqueous electrolyte secondary battery OCV characteristic estimation method, OCV characteristic estimation apparatus, and power storage system Download PDFInfo
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Description
本発明は、非水電解質二次電池の開回路電圧の特性であるOCV特性を推定するOCV特性推定方法、OCV特性推定装置、及び非水電解質二次電池とOCV特性推定装置とを備える蓄電システムに関する。 The present invention relates to an OCV characteristic estimation method, an OCV characteristic estimation apparatus, an OCV characteristic estimation apparatus that estimates an OCV characteristic that is a characteristic of an open circuit voltage of a nonaqueous electrolyte secondary battery, and a power storage system that includes the nonaqueous electrolyte secondary battery and the OCV characteristic estimation apparatus. About.
世界的な環境問題への取り組みとして、ガソリン自動車から電気自動車への転換が重要になってきている。このため、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池を電気自動車の電源として使用することが検討されている。 The shift from gasoline cars to electric cars has become important as a global environmental problem. For this reason, use of a nonaqueous electrolyte secondary battery such as a lithium ion secondary battery as a power source for an electric vehicle has been studied.
しかしながら、当該二次電池は、過充電及び過放電に対して比較的弱く、過充電または過放電となった場合には、電池性能が低下する。このため、当該二次電池の開回路電圧の特性であるOCV特性を把握し、当該二次電池に通電する電流値や電気量を制御することで、過充電または過放電を防ぐ必要がある。つまり、当該二次電池の電池性能の低下を防ぐためには、OCV特性を正確に把握することが極めて重要である。 However, the secondary battery is relatively weak against overcharge and overdischarge, and battery performance deteriorates when overcharge or overdischarge occurs. For this reason, it is necessary to prevent overcharge or overdischarge by grasping the OCV characteristic which is the characteristic of the open circuit voltage of the secondary battery and controlling the current value and the amount of electricity supplied to the secondary battery. That is, in order to prevent a decrease in battery performance of the secondary battery, it is extremely important to accurately grasp the OCV characteristics.
このため、従来、当該二次電池のOCV特性を把握する技術が提案されている(例えば、特許文献1及び2参照)。特許文献1では、予め測定した値から充電率と開回路電圧との関係を示す特性を取得し、OCV特性を把握している。また、特許文献2では、放電容量や放電電流などを用いた演算式による放電特性に基づいて、OCV特性を把握している。 For this reason, the technique which grasps | ascertains the OCV characteristic of the said secondary battery conventionally is proposed (for example, refer patent document 1 and 2). In patent document 1, the characteristic which shows the relationship between a charging rate and an open circuit voltage is acquired from the value measured beforehand, and the OCV characteristic is grasped | ascertained. Further, in Patent Document 2, the OCV characteristic is grasped based on the discharge characteristic by an arithmetic expression using the discharge capacity, the discharge current, and the like.
しかしながら、上記従来の技術においては、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池のOCV特性を、長期的には正確に把握することができないという問題がある。 However, the conventional technology has a problem that the OCV characteristics of a non-aqueous electrolyte secondary battery such as a lithium ion secondary battery cannot be accurately grasped in the long term.
つまり、上記特許文献1及び2に開示された技術においては、当該二次電池の経年使用によってもOCV特性は変化しないという前提で、OCV特性を把握している。しかしながら、本願発明者らは、鋭意研究と実験の結果、当該二次電池のOCV特性は、使用によって変化していくということを見出した。このため、上記従来の技術においては、当該二次電池が長期的に使用された場合には、当該二次電池のOCV特性を正確に把握することができないという問題がある。 In other words, in the techniques disclosed in Patent Documents 1 and 2, the OCV characteristics are grasped on the assumption that the OCV characteristics do not change even when the secondary battery is used over time. However, the inventors of the present application have found that the OCV characteristics of the secondary battery change with use as a result of intensive studies and experiments. For this reason, in the said prior art, when the said secondary battery is used for a long term, there exists a problem that the OCV characteristic of the said secondary battery cannot be grasped | ascertained correctly.
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池のOCV特性を長期的に精度良く推定することができる非水電解質二次電池のOCV特性推定方法、OCV特性推定装置及び蓄電システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problem, and can provide a non-aqueous electrolyte secondary battery capable of accurately estimating the OCV characteristics of a non-aqueous electrolyte secondary battery such as a lithium ion secondary battery over a long period of time. It is an object of the present invention to provide an OCV characteristic estimation method, an OCV characteristic estimation device, and a power storage system.
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るOCV特性推定方法は、コンピュータが、非水電解質二次電池の通電電気量と開回路電圧との関係を示すOCV特性を推定するOCV特性推定方法であって、前記非水電解質二次電池の所定の第一時点での通電電気量である第一電気量と正極開回路電位との関係を示す第一正極OCP特性と、前記非水電解質二次電池の前記第一電気量と負極開回路電位との関係を示す第一負極OCP特性とを取得するOCP特性取得ステップと、前記第一時点から所定の第二時点までの前記非水電解質二次電池の充放電可能な容量の減少量である減少容量を取得する減少容量取得ステップと、取得された前記第一正極OCP特性と前記第一負極OCP特性と前記減少容量とを用いて、前記非水電解質二次電池の前記第二時点でのOCV特性を推定する推定ステップとを含む。 In order to achieve the above object, an OCV characteristic estimation method according to an aspect of the present invention is a method in which a computer estimates an OCV characteristic indicating a relationship between an energization amount of electricity and an open circuit voltage of a nonaqueous electrolyte secondary battery. A first positive electrode OCP characteristic indicating a relationship between a first electric quantity, which is an energized electric quantity at a predetermined first point of time, and a positive electrode open circuit potential of the nonaqueous electrolyte secondary battery, and an estimation method, An OCP characteristic acquisition step of acquiring a first negative electrode OCP characteristic indicating a relationship between the first electric quantity of the electrolyte secondary battery and a negative electrode open circuit potential; and the non-water from the first time point to a predetermined second time point Using a decrease capacity acquisition step of acquiring a decrease capacity that is a decrease in chargeable / dischargeable capacity of the electrolyte secondary battery, and using the acquired first positive electrode OCP characteristic, first negative electrode OCP characteristic, and the decrease capacity The non-aqueous electrolyte secondary battery And a estimation step of estimating the OCV characteristics at the second time point.
これによれば、取得した第一正極OCP特性と第一負極OCP特性と減少容量とを用いて、第二時点でのOCV特性を推定する。つまり、第一正極OCP特性と第一負極OCP特性とから第一時点でのOCV特性を把握することができるが、その第一時点でのOCV特性と減少容量とを用いることで、第一時点から所定の期間経過後の第二時点でのOCV特性を推定することができる。このため、期間が経過しても経過期間に応じたOCV特性を推定することができるので、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池のOCV特性を、長期的に精度良く推定することができる。 According to this, the OCV characteristic at the second time point is estimated using the acquired first positive electrode OCP characteristic, first negative electrode OCP characteristic, and reduced capacity. That is, the OCV characteristic at the first time point can be grasped from the first positive electrode OCP characteristic and the first negative electrode OCP characteristic, but the first time point can be obtained by using the OCV characteristic and the reduced capacity at the first time point. From this, it is possible to estimate the OCV characteristic at the second time point after a predetermined period has elapsed. For this reason, since the OCV characteristic according to the elapsed period can be estimated even if the period elapses, the OCV characteristic of a non-aqueous electrolyte secondary battery such as a lithium ion secondary battery is accurately estimated in the long term. Can do.
また、好ましくは、前記推定ステップでは、前記非水電解質二次電池の前記第二時点での通電電気量である第二電気量に前記減少容量を加算した値を前記第一正極OCP特性の前記第一電気量に代入して得られる、前記第二電気量と正極開回路電位との関係を示す特性を第二正極OCP特性として算出し、前記非水電解質二次電池の前記第二電気量を前記第一負極OCP特性の前記第一電気量に代入して得られる、前記第二電気量と負極開回路電位との関係を示す特性を第二負極OCP特性として算出し、算出した前記第二正極OCP特性における前記第二電気量に対する正極開回路電位から、前記第二負極OCP特性における前記第二電気量に対する負極開回路電位を減ずることにより得られる前記第二電気量と開回路電圧との関係を示す特性を、前記第二時点でのOCV特性と推定する。 Preferably, in the estimation step, a value obtained by adding the reduced capacity to a second electric quantity that is an energized electric quantity at the second time point of the non-aqueous electrolyte secondary battery is the first positive electrode OCP characteristic. A characteristic indicating the relationship between the second electric quantity and the positive open circuit potential obtained by substituting the first electric quantity is calculated as a second positive OCP characteristic, and the second electric quantity of the non-aqueous electrolyte secondary battery is calculated. Calculated as the second negative electrode OCP characteristic, the characteristic indicating the relationship between the second electric quantity and the negative open circuit potential obtained by substituting the first negative electrode OCP characteristic into the first electric quantity. The second electric quantity and the open circuit voltage obtained by subtracting the negative open circuit potential for the second electric quantity in the second negative OCP characteristic from the positive open circuit potential for the second electric quantity in the double positive OCP characteristic, Show the relationship Sexual estimates that OCV characteristics at the second time point.
これによれば、第一正極OCP特性と減少容量とから第二正極OCP特性を算出し、第一負極OCP特性から第二負極OCP特性を算出し、算出した第二正極OCP特性と第二負極OCP特性とから、第二時点でのOCV特性を推定する。ここで、本願発明者らは、鋭意研究と実験の結果、第二正極OCP特性が、第一正極OCP特性での通電電気量を減少容量分移動させた特性と精度良く一致することを見出した。つまり、第一正極OCP特性と減少容量とから、第二正極OCP特性を精度良く容易な計算で算出することができる。このため、容易に精度の良い第二時点でのOCV特性を推定することができるため、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池のOCV特性を、長期的に精度良く容易に推定することができる。 According to this, the second positive electrode OCP characteristic is calculated from the first positive electrode OCP characteristic and the reduced capacity, the second negative electrode OCP characteristic is calculated from the first negative electrode OCP characteristic, and the calculated second positive electrode OCP characteristic and the second negative electrode are calculated. The OCV characteristic at the second time point is estimated from the OCP characteristic. Here, as a result of intensive studies and experiments, the inventors of the present application have found that the second positive electrode OCP characteristic coincides with the characteristic in which the amount of energized electricity in the first positive electrode OCP characteristic is shifted by the reduced capacity with high accuracy. . That is, the second positive electrode OCP characteristic can be calculated accurately and easily from the first positive electrode OCP characteristic and the reduced capacity. For this reason, since the OCV characteristic at the second time point with high accuracy can be estimated easily, the OCV characteristic of a non-aqueous electrolyte secondary battery such as a lithium ion secondary battery can be easily estimated with high accuracy over the long term. be able to.
また、好ましくは、前記減少容量取得ステップでは、前記非水電解質二次電池の前記第一時点での充放電可能な容量である第一可逆容量を測定するとともに、前記非水電解質二次電池の前記第二時点での充放電可能な容量である第二可逆容量を測定し、前記第一可逆容量から前記第二可逆容量を減じることにより算出される前記減少容量を取得する。 Preferably, in the reduced capacity acquisition step, a first reversible capacity that is a chargeable / dischargeable capacity at the first time point of the nonaqueous electrolyte secondary battery is measured, and the nonaqueous electrolyte secondary battery is The second reversible capacity, which is a chargeable / dischargeable capacity at the second time point, is measured, and the reduced capacity calculated by subtracting the second reversible capacity from the first reversible capacity is obtained.
これによれば、第一可逆容量及び第二可逆容量を測定して、当該第一可逆容量と第二可逆容量とから減少容量を算出して取得する。これにより、容易に減少容量を取得することができるため、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池のOCV特性を、長期的に精度良く容易に推定することができる。 According to this, the first reversible capacity and the second reversible capacity are measured, and the reduced capacity is calculated and acquired from the first reversible capacity and the second reversible capacity. Thereby, since a reduced capacity can be easily acquired, the OCV characteristic of a nonaqueous electrolyte secondary battery such as a lithium ion secondary battery can be easily estimated with high accuracy over a long period of time.
なお、本発明は、このような非水電解質二次電池のOCV特性推定方法として実現することができるだけでなく、当該OCV特性推定方法に含まれるステップを行う処理部を備えるOCV特性推定装置としても実現することができる。また、本発明は、このようなOCV特性推定装置に含まれる特徴的な処理部を備える集積回路としても実現することができる。 The present invention can be realized not only as an OCV characteristic estimation method for such a non-aqueous electrolyte secondary battery, but also as an OCV characteristic estimation apparatus including a processing unit that performs steps included in the OCV characteristic estimation method. Can be realized. The present invention can also be realized as an integrated circuit including a characteristic processing unit included in such an OCV characteristic estimation device.
また、本発明は、非水電解質二次電池と、当該非水電解質二次電池の通電電気量と開回路電圧との関係を示すOCV特性を推定するOCV特性推定装置とを備える蓄電システムとしても実現することができる。 The present invention also provides a power storage system including a non-aqueous electrolyte secondary battery and an OCV characteristic estimation device that estimates an OCV characteristic indicating a relationship between an energized electricity amount of the non-aqueous electrolyte secondary battery and an open circuit voltage. Can be realized.
また、本発明は、OCV特性推定方法に含まれる特徴的な処理をコンピュータに実行させるプログラムとして実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、CD−ROM等の記録媒体及びインターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるのは言うまでもない。 The present invention can also be realized as a program that causes a computer to execute characteristic processing included in the OCV characteristic estimation method. Needless to say, such a program can be distributed via a recording medium such as a CD-ROM and a transmission medium such as the Internet.
本発明によると、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池のOCV特性を長期的に精度良く推定することができる。 According to the present invention, the OCV characteristics of a nonaqueous electrolyte secondary battery such as a lithium ion secondary battery can be accurately estimated over the long term.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係るOCV特性推定装置、及び当該OCV特性推定装置を備える蓄電システムについて説明する。 Hereinafter, an OCV characteristic estimation device according to an embodiment of the present invention and a power storage system including the OCV characteristic estimation device will be described with reference to the drawings.
まず、蓄電システム10の構成について、説明する。
First, the configuration of the
図1は、本発明の実施の形態に係るOCV特性推定装置100を備える蓄電システム10の外観図である。
FIG. 1 is an external view of a
同図に示すように、蓄電システム10は、OCV特性推定装置100と、複数(同図では6個)の二次電池200と、OCV特性推定装置100及び複数の二次電池200を収容する収容ケース300とを備えている。
As shown in the figure, the
OCV特性推定装置100は、複数の二次電池200の上方に配置され、複数の二次電池200のOCV特性を推定する回路を搭載した回路基板である。具体的には、OCV特性推定装置100は、複数の二次電池200に接続されており、複数の二次電池200から情報を取得して、複数の二次電池200の通電電気量と開回路電圧との関係を示すOCV特性を推定する。このOCV特性推定装置100の詳細な機能構成の説明については、後述する。
The OCV
ここで、二次電池200のOCV特性とは、二次電池200の通電電気量と開回路電圧(OCV:Open Circuit Voltage)との関係を示す特性である。また、開回路電圧とは、二次電池200の正極と負極との間の開回路電位(OCP:Open Circuit Potential)の電位差であり、二次電池200の正極開回路電位から負極開回路電位を差し引いた値である。
Here, the OCV characteristic of the
また、正極開回路電位及び負極開回路電位とは、二次電池200が外部回路から電気的に切り離された(正極と負極との間に負荷をかけていない)状態が十分な時間経過した時点での、二次電池200の正極の電位及び負極の電位である。つまり、開回路電圧は、二次電池200に電流が流れていない状態が十分な時間経過したときの当該二次電池200の正極と負極との間の電圧を示している。
Further, the positive open circuit potential and the negative open circuit potential are the time when a sufficient time has elapsed after the
なお、ここでは、OCV特性推定装置100は複数の二次電池200の上方に配置されているが、OCV特性推定装置100はどこに配置されていてもよい。
Here, OCV
二次電池200は、正極と負極とを有する非水電解質二次電池であり、例えば、リチウムイオン二次電池である。つまり、二次電池200は、例えば、正極がコバルト酸リチウムなどのリチウム遷移金属酸化物、負極が炭素材料の二次電池である。また、同図では6個の矩形状の二次電池200が直列に配置されて組電池を構成している。なお、二次電池200の個数は6個に限定されず、他の複数個数または1個であってもよい。また二次電池200の形状も特に限定されない。
The
次に、OCV特性推定装置100の詳細な機能構成について、説明する。
Next, a detailed functional configuration of the OCV
図2は、本発明の実施の形態に係るOCV特性推定装置100の機能的な構成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a functional configuration of OCV
OCV特性推定装置100は、二次電池200の通電電気量と開回路電圧との関係を示すOCV特性を推定する装置である。同図に示すように、OCV特性推定装置100は、OCP特性取得部110、減少容量取得部120、推定部130及び記憶部140を備えている。
The OCV
OCP特性取得部110は、二次電池200の所定の第一時点での通電電気量である第一電気量と正極開回路電位との関係を示す第一正極OCP特性と、二次電池200の第一電気量と負極開回路電位との関係を示す第一負極OCP特性とを取得する。
The OCP
具体的には、OCP特性取得部110は、二次電池200の初期状態での正極に対する通電電気量と正極開回路電位との関係を示す初期正極OCP特性と、二次電池200の初期状態での負極に対する通電電気量と負極開回路電位との関係を示す初期負極OCP特性とを、記憶部140から読み出すことによって取得する。
Specifically, the OCP
そして、OCP特性取得部110は、二次電池200の第一電気量に第一時点での正極の相対位置ずれ(充放電可能な容量の減少量)を加算した値を初期正極OCP特性の初期電気量に代入して得られる、第一電気量と正極開回路電位との関係を示す特性を第一正極OCP特性として算出することで、第一正極OCP特性を取得する。
Then, the OCP
また、OCP特性取得部110は、二次電池200の第一電気量を初期負極OCP特性の初期電気量に代入して得られる、第一電気量と負極開回路電位との関係を示す特性を第一負極OCP特性として算出することで、第一負極OCP特性を取得する。
In addition, the OCP
なお、所定の第一時点とは、OCV特性を推定する計算の基準となる時点である。ここで、当該第一時点はどのような時点でもよいが、例えば、二次電池200の工場出荷時点である。なお、第一時点は、分、時、日、月など、どのような単位で表現されてもかまわない。
The predetermined first time point is a time point serving as a reference for calculation for estimating the OCV characteristic. Here, the first time point may be any time point, for example, the factory shipment time of the
減少容量取得部120は、第一時点から所定の第二時点までの二次電池200の充放電可能な容量の減少量である減少容量を取得する。
The reduced
具体的には、減少容量取得部120は、まず、測定するなどして記憶部140に記憶されている二次電池200の第一時点での充放電可能な容量である第一可逆容量を取得する。また、減少容量取得部120は、二次電池200の第二時点での充放電可能な容量である第二可逆容量を測定し、第一可逆容量から第二可逆容量を減じることにより算出される減少容量を取得する。
Specifically, the reduced
そして、減少容量取得部120は、取得した減少容量を第二時点での正極のOCP特性における通電電気量の相対位置ずれとして、記憶部140に記憶させることで、記憶部140に記憶されているOCP特性における通電電気量の相対位置ずれを更新する。また、減少容量取得部120は、測定した第二可逆容量を記憶部140に記憶させ、第一可逆容量を第二可逆容量に更新する。
And the reduction | decrease
なお、所定の第二時点とは、第一時点から二次電池200の使用を継続して所定の期間が経過した時点であるが、当該所定の期間はどのような期間であってもよく、特に限定されない。また、当該所定の期間の単位も特に限定されず、例えば、分オーダー、時間オーダー、日オーダー、月オーダーなどの期間である。つまり、第二時点は、第一時点と同様に、分、時、日、月など、どのような単位で表現されてもかまわない。
The predetermined second time point is a time point when a predetermined period has elapsed from the first time point when the use of the
推定部130は、OCP特性取得部110が取得した第一正極OCP特性及び第一負極OCP特性と、減少容量取得部120が取得した減少容量とを用いて、二次電池200の第二時点でのOCV特性を推定する。
The
具体的には、推定部130は、二次電池200の第二時点での通電電気量である第二電気量に減少容量を加算した値を第一正極OCP特性の第一電気量に代入して得られる、第二電気量と正極開回路電位との関係を示す特性を第二正極OCP特性として算出する。
Specifically, the
また、推定部130は、二次電池200の第二電気量を第一負極OCP特性の第一電気量に代入して得られる、第二電気量と負極開回路電位との関係を示す特性を第二負極OCP特性として算出する。
In addition, the
そして、推定部130は、算出した第二正極OCP特性における第二電気量に対する正極開回路電位から、算出した第二負極OCP特性における第二電気量に対する負極開回路電位を減ずることにより得られる第二電気量と開回路電圧との関係を示す特性を、第二時点でのOCV特性と推定する。
Then, the estimating
このように、減少容量取得部120は、第三時点、第四時点というように可逆容量を測定し、減少容量を取得していくことで、記憶部140に記憶されているOCP特性における通電電気量の相対位置ずれと、可逆容量とを繰り返し更新していく。そして、推定部130は、記憶部140に記憶されている初期正極OCP特性と初期負極OCP特性とOCP特性における通電電気量の相対位置ずれとから、最新のOCV特性を推定する。
In this way, the reduced
記憶部140は、OCV特性を推定するための情報を記憶するためのメモリである。具体的には、記憶部140は、OCV特性を推定するための情報を含むOCV特性推定データ141を記憶している。OCV特性推定データ141の詳細については、後述する。
The
図3は、本発明の実施の形態に係るOCV特性推定データ141の一例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an example of the OCV
OCV特性推定データ141は、初期正極OCP特性と初期負極OCP特性と相対位置ずれと可逆容量とを示すデータの集まりである。つまり、同図に示すように、OCV特性推定データ141は、「初期正極OCP特性」、「初期負極OCP特性」、「相対位置ずれ」及び「可逆容量」を含むデータテーブルである。
The OCV
具体的には、「初期正極OCP特性」には、初期状態での二次電池200の通電電気量と正極開回路電位との関係を示す関数P(q)が記憶されている。また、「初期負極OCP特性」には、初期状態での二次電池200の通電電気量と負極開回路電位との関係を示す関数N(q)が記憶されている。
Specifically, in the “initial positive electrode OCP characteristic”, a function P (q) indicating the relationship between the energized electricity amount of the
また、「相対位置ずれ」には、正極のOCP特性における通電電気量の相対的なずれ量(減少容量)を示す値であるΔqが記憶されている。また、「可逆容量」には、二次電池200の充放電可能な容量である可逆容量Qが記憶されている。
In the “relative position deviation”, Δq, which is a value indicating a relative deviation amount (decreasing capacity) of the energized electricity amount in the OCP characteristic of the positive electrode, is stored. Further, the “reversible capacity” stores a reversible capacity Q that is a chargeable / dischargeable capacity of the
ここで、OCV特性推定データ141には、初期正極OCP特性及び初期負極OCP特性と、初期状態での可逆容量とが事前に書き込まれている。なお、OCP特性取得部110は、OCV特性推定データ141に書き込まれるデータをユーザの入力などから取得し、記憶部140に記憶させることで、OCV特性推定データ141に当該データを書き込むことにしてもよい。
Here, in the OCV
また、減少容量取得部120は、測定した可逆容量と取得した減少容量とを記憶部140に記憶させることで、OCV特性推定データ141の相対位置ずれと可逆容量とを更新する。
The reduced
次に、OCV特性推定装置100が二次電池200のOCV特性を推定する処理について説明する。
Next, the process in which the OCV
図4は、本発明の実施の形態に係るOCV特性推定装置100が二次電池200のOCV特性を推定する処理の一例を示すフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart showing an example of processing in which the OCV
同図に示すように、まず、OCP特性取得部110は、二次電池200の第一正極OCP特性と第一負極OCP特性とを取得する(S102)。
As shown in the figure, first, the OCP
具体的には、OCP特性取得部110は、二次電池200の初期正極OCP特性及び初期負極OCP特性と第一時点での正極の相対位置ずれとから、第一正極OCP特性と第一負極OCP特性とを取得する。なお、このOCP特性取得部110が第一正極OCP特性と第一負極OCP特性とを取得する処理の詳細な説明については、後述する。
Specifically, the OCP
そして、減少容量取得部120は、減少容量を取得する(S104)。
Then, the reduced
具体的には、減少容量取得部120は、二次電池200の第一可逆容量を取得するとともに第二可逆容量を測定し、当該第一可逆容量と第二可逆容量とから減少容量を取得する。また、減少容量取得部120は、取得した減少容量と測定した第二可逆容量とを、記憶部140に記憶させる。
Specifically, the reduced
なお、この減少容量取得部120が減少容量を取得する処理の詳細な説明については、後述する。
The detailed description of the process in which the reduced
そして、推定部130は、二次電池200の第二時点でのOCV特性を推定する(S106)。
And the
具体的には、推定部130は、OCP特性取得部110が取得した第一正極OCP特性及び第一負極OCP特性と減少容量取得部120が取得した減少容量とから、第二正極OCP特性及び第二負極OCP特性を算出して、第二時点でのOCV特性を推定する。
Specifically, the
なお、この推定部130が第二時点でのOCV特性を推定する処理の詳細な説明については、後述する。
A detailed description of the process in which the
このように、減少容量取得部120は、繰り返し可逆容量を測定し、減少容量を取得していくことで、記憶部140に記憶されているOCP特性における通電電気量の相対位置ずれと、可逆容量とを繰り返し更新していく。そして、推定部130は、記憶部140に記憶されている初期正極OCP特性と初期負極OCP特性とOCP特性における通電電気量の相対位置ずれとから、最新のOCV特性を推定する。
As described above, the reduced
なお、初期正極OCP特性と初期負極OCP特性とは、更新されることなく、記憶部140に記憶されている。
Note that the initial positive electrode OCP characteristic and the initial negative electrode OCP characteristic are stored in the
以上のようにして、OCV特性推定装置100が二次電池200のOCV特性を推定する処理は、終了する。
As described above, the process in which the OCV
次に、OCP特性取得部110が第一正極OCP特性と第一負極OCP特性とを取得する処理(図4のS102)について、詳細に説明する。
Next, a process (S102 in FIG. 4) in which the OCP
図5は、本発明の実施の形態に係るOCP特性取得部110が第一正極OCP特性と第一負極OCP特性とを取得する処理の一例を示すフローチャートである。
FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of processing in which the OCP
同図に示すように、まず、OCP特性取得部110は、二次電池200の初期正極OCP特性及び初期負極OCP特性と、二次電池200の第一時点での正極の相対位置ずれとを取得する(S202)。
As shown in the figure, first, the OCP
ここで、初期正極OCP特性及び初期負極OCP特性と初期状態での可逆容量とは、予め測定され、予め記憶部140に記憶されていることとするが、予めOCP特性取得部110の回路構成やプログラムに組み込まれているものとすることもできる。あるいは、ユーザによって入力ができるものとしてもよい。
Here, the initial positive and negative OCP characteristics and the reversible capacity in the initial state are measured in advance and stored in the
初期正極OCP特性及び初期負極OCP特性と初期状態での可逆容量とは、以下のように1つの二次電池200に対して測定を行うことによって取得することができる。
The initial positive electrode OCP characteristic, the initial negative electrode OCP characteristic, and the reversible capacity in the initial state can be obtained by measuring one
まず、OCV特性推定対象のリチウムイオン二次電池と同一種類の初期状態でのリチウムイオン二次電池を入手する。なお、初期状態とは、例えばリチウムイオン二次電池の工場出荷時点(上記の第一時点)での状態とすることができ、市販電池を購入すること等によって当該初期状態でのリチウムイオン二次電池を入手することができる。 First, a lithium ion secondary battery in the initial state of the same type as the lithium ion secondary battery whose OCV characteristics are to be estimated is obtained. The initial state can be, for example, the state at the time of factory shipment of the lithium ion secondary battery (the first time point described above), and the lithium ion secondary battery in the initial state can be obtained by purchasing a commercially available battery. A battery is available.
そして、このようにして入手したリチウムイオン二次電池から初期正極OCP特性及び初期負極OCP特性と初期状態での可逆容量とを測定によって取得する。なお、これらのデータを測定する方法としては、限定されるものではなく、例えば、入手したリチウムイオン二次電池を解体して、正極及び負極を取り出し、当該リチウムイオン二次電池に用いられている電解液と同等の電解液中で測定してもよいし、あるいは、入手したリチウムイオン二次電池の電解液部分に参照極を挿入し、充放電を行うことによって測定してもよい。 Then, the initial positive electrode OCP characteristic, the initial negative electrode OCP characteristic, and the reversible capacity in the initial state are acquired from the lithium ion secondary battery thus obtained by measurement. The method for measuring these data is not limited. For example, the obtained lithium ion secondary battery is disassembled, the positive electrode and the negative electrode are taken out, and used for the lithium ion secondary battery. It may be measured in an electrolytic solution equivalent to the electrolytic solution, or may be measured by inserting a reference electrode into the electrolytic solution portion of the obtained lithium ion secondary battery and performing charge / discharge.
なお、測定の手順としては、まず、リチウムイオン二次電池を放電末状態とし、その時点での正極OCP及び負極OCPの値を記録し、次いで、参照極を挿入した測定あるいは解体した正極及び負極それぞれに対する測定を行うことが好ましい。 As a measurement procedure, first, the lithium ion secondary battery was put into a discharged state, the values of the positive electrode OCP and the negative electrode OCP at that time were recorded, and then the measurement was performed by inserting the reference electrode or the disassembled positive electrode and negative electrode It is preferable to perform measurements for each.
そして、このように第一時点での状態を初期状態としてリチウムイオン二次電池を入手して測定する場合、第一時点での特性を測定しているため第一時点での相対位置ずれはないものとすることができることから、OCP特性取得部110は、二次電池200の第一時点での正極の相対位置ずれをゼロと取得してよい。
And when obtaining and measuring a lithium ion secondary battery with the state at the first time point as the initial state in this way, there is no relative displacement at the first time point because the characteristics at the first time point are measured. Therefore, the OCP
なお、初期正極OCP特性及び初期負極OCP特性の測定は、第一時点ではなく、リチウムイオン二次電池の使用中の任意の時点において測定してもよい。この場合、第一時点での相対位置ずれはゼロではなくなるため、OCP特性取得部110は、当該OCP特性の測定時点から第一時点までの可逆容量の減少量を第一時点での相対位置ずれとして算出する。この場合、リチウムイオン二次電池に対して参照極を挿入して測定をするだけでなく、リチウムイオン二次電池を解体して、正極及び負極を取り出して測定することにより、初期正極OCP特性、初期負極OCP特性及び相対位置ずれの取得が容易となる。
The initial positive electrode OCP characteristic and the initial negative electrode OCP characteristic may be measured not at the first time point but at any time point during use of the lithium ion secondary battery. In this case, since the relative positional deviation at the first time point is not zero, the OCP
ここで、OCP特性取得部110が取得する初期正極OCP特性と初期負極OCP特性について、説明する。
Here, the initial positive electrode OCP characteristic and the initial negative electrode OCP characteristic acquired by the OCP
図6は、本発明の実施の形態に係るOCP特性取得部110が取得する初期正極OCP特性と初期負極OCP特性とを示す図である。つまり、同図は、二次電池200の初期状態での通電電気量と正極及び負極の開回路電位との関係の特性を示すグラフである。
FIG. 6 is a diagram showing the initial positive electrode OCP characteristic and the initial negative electrode OCP characteristic acquired by the OCP
同図に示すように、P(q)は、二次電池200の初期状態での通電電気量qと正極開回路電位との関係である初期正極OCP特性を示しており、通電電気量qが大きくなるほど充電が進行し、一般的に正極電位が貴な方向に変化する。また、N(q)は、二次電池200の初期状態での通電電気量qと負極開回路電位との関係である初期負極OCP特性を示しており、通電電気量qが大きくなるほど充電が進行し、一般的に負極電位が卑な方向に変化する。
As shown in the figure, P (q) indicates the initial positive electrode OCP characteristic that is the relationship between the energized electricity quantity q in the initial state of the
また、初期正極OCP特性から初期負極OCP特性を差し引いたP(q)−N(q)(同図に示す点線部分)は、二次電池200の初期状態での通電電気量qと開回路電圧との関係の特性を示している。また、同図のQ1は、二次電池200の初期状態における充放電可能な容量を示している。
Further, P (q) -N (q) (dotted line portion shown in the figure) obtained by subtracting the initial negative electrode OCP characteristic from the initial positive electrode OCP characteristic is an energization quantity q and an open circuit voltage in the initial state of the
図5に戻り、OCP特性取得部110は、第一正極OCP特性と第一負極OCP特性とを取得する(S204)。
Returning to FIG. 5, the OCP
ここで、上記のように第一時点での状態を初期状態としてリチウムイオン二次電池を入手して測定する方法では、第一時点での相対位置ずれはないので、OCP特性取得部110は、初期正極OCP特性及び初期負極OCP特性を、それぞれ第一正極OCP特性及び第一負極OCP特性として取得する。
Here, in the method of obtaining and measuring the lithium ion secondary battery with the state at the first time point as the initial state as described above, since there is no relative positional shift at the first time point, the OCP
また、第一時点での相対位置ずれがある場合には、OCP特性取得部110は、二次電池200の第一時点での通電電気量である第一電気量に第一時点での相対位置ずれを加算した値を初期正極OCP特性の初期電気量に代入して得られる、第一電気量と正極開回路電位との関係を示す特性を第一正極OCP特性として算出することで、第一正極OCP特性を取得する。
In addition, when there is a relative position shift at the first time point, the OCP
つまり、初期正極OCP特性をP(q)、第一時点での正極の相対位置ずれをΔqとした場合、OCP特性取得部110は、第一正極OCP特性をP(q+Δq)と算出する。
That is, when the initial positive electrode OCP characteristic is P (q) and the relative positional deviation of the positive electrode at the first time point is Δq, the OCP
また、OCP特性取得部110は、二次電池200の第一電気量を初期負極OCP特性の初期電気量に代入して得られる、第一電気量と負極開回路電位との関係を示す特性を第一負極OCP特性として算出することで、第一負極OCP特性を取得する。
In addition, the OCP
つまり、OCP特性取得部110は、第一負極OCP特性をN(q)と算出する。
That is, the OCP
図7は、本発明の実施の形態に係るOCP特性取得部110が取得する第一正極OCP特性と第一負極OCP特性とを示す図である。つまり、同図は、二次電池200の第一時点での通電電気量と正極及び負極の開回路電位との関係の特性を示すグラフである。
FIG. 7 is a diagram showing the first positive electrode OCP characteristic and the first negative electrode OCP characteristic acquired by the OCP
同図に示すように、P(q+Δq)は、二次電池200の第一時点での通電電気量qと正極開回路電位との関係である第一正極OCP特性を示している。また、N(q)は、二次電池200の第一時点での通電電気量qと負極開回路電位との関係である第一負極OCP特性を示している。
As shown in the figure, P (q + Δq) indicates the first positive electrode OCP characteristic which is the relationship between the energization amount q and the positive electrode open circuit potential at the first time point of the
また、第一正極OCP特性から第一負極OCP特性を差し引いたP(q+Δq)−N(q)(同図に示す点線部分)は、二次電池200の第一時点での通電電気量qと開回路電圧との関係の特性を示している。
Further, P (q + Δq) −N (q) (dotted line portion shown in the figure) obtained by subtracting the first negative electrode OCP characteristic from the first positive electrode OCP characteristic is the amount of energized electricity q at the first time point of the
また、同図のQ3は、二次電池200の第一時点における充放電可能な容量を示している。つまり、初期状態ではQ1の部分が充放電可能な容量であったが、第一時点までの電池の使用によって、Q2の部分が充放電できなくなったことを示している。
Moreover, Q3 of the figure has shown the chargeable / dischargeable capacity | capacitance in the 1st time of the
なお、第一正極OCP特性P(q+Δq)のグラフは、初期正極OCP特性P(q)のグラフが形を変えずに、通電電気量qの軸方向(同図に示す左右方向)にΔqずれた曲線を示している。 Note that the graph of the first positive electrode OCP characteristic P (q + Δq) is shifted by Δq in the axial direction (the left-right direction shown in the figure) of the energized electricity q without changing the shape of the graph of the initial positive electrode OCP characteristic P (q). Shows a curved line.
以上のようにして、OCP特性取得部110が第一正極OCP特性と第一負極OCP特性とを取得する処理(図4のS102)は、終了する。
As described above, the process (S102 in FIG. 4) in which the OCP
次に、減少容量取得部120が減少容量を取得する処理(図4のS104)について、詳細に説明する。
Next, the process (S104 in FIG. 4) in which the reduced
図8は、本発明の実施の形態に係る減少容量取得部120が減少容量を取得する処理の一例を示すフローチャートである。
FIG. 8 is a flowchart showing an example of processing in which the reduced
同図に示すように、まず、減少容量取得部120は、二次電池200の第一時点での充放電可能な容量である第一可逆容量を取得する(S302)。具体的には、減少容量取得部120は、記憶部140から、OCV特性推定データ141に書き込まれている二次電池200の第一可逆容量を取得する。つまり、上記のように第一時点での状態を初期状態としてリチウムイオン二次電池を入手して測定された可逆容量は第一可逆容量であるので、減少容量取得部120は、当該可逆容量を第一可逆容量として取得する。具体的には、減少容量取得部120は、図7に示されたQ3の容量を取得する。
As shown in the figure, first, the reduced
なお、OCV特性推定データ141に第一可逆容量が書き込まれていない場合には、減少容量取得部120は、第一時点において二次電池200の第一可逆容量を測定して、測定した第一可逆容量をOCV特性推定データ141に書き込んでおくことにしてもよい。例えば、減少容量取得部120は、第一時点において、OCV特性推定対象のリチウムイオン二次電池を満充電後に放電させることにより、第一可逆容量を測定する。なお、減少容量取得部120が第一可逆容量を測定する処理は特に限定されず、減少容量取得部120はどのような方法で第一可逆容量を測定してもよい。
When the first reversible capacity is not written in the OCV
次に、減少容量取得部120は、二次電池200の第二時点での充放電可能な容量である第二可逆容量を測定する(S306)。つまり、減少容量取得部120は、第一時点から二次電池200の使用を継続して所定の期間が経過した後の第二時点での第二可逆容量を測定する。なお、減少容量取得部120は、第一可逆容量を測定する場合と同様の処理により、第二可逆容量を測定する。
Next, the reduced
そして、減少容量取得部120は、第一時点から所定の第二時点までの二次電池200の充放電可能な容量の減少量である減少容量を算出する(S308)。具体的には、減少容量取得部120は、取得した第一可逆容量から測定した第二可逆容量を減じることにより、減少容量を算出する。
Then, the reduced
そして、減少容量取得部120は、取得した減少容量を、第二時点での正極のOCP特性における通電電気量の相対位置ずれとして記憶部140に記憶させるとともに、測定した第二可逆容量を記憶部140に記憶させる(S310)。これにより、減少容量取得部120は、記憶部140に記憶されているOCV特性推定データ141の相対位置ずれを更新するとともに、可逆容量を第二可逆容量に書き換えることで、可逆容量を更新する。
Then, the reduced
以上のようにして、減少容量取得部120が減少容量を取得する処理(図4のS104)は、終了する。
As described above, the process in which the reduced
次に、推定部130が第二時点でのOCV特性を推定する処理(図4のS106)について、詳細に説明する。
Next, a process (S106 in FIG. 4) in which the
図9は、本発明の実施の形態に係る推定部130が第二時点でのOCV特性を推定する処理の一例を示すフローチャートである。
FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of processing for estimating the OCV characteristic at the second time point by the
同図に示すように、まず、推定部130は、第二正極OCP特性を算出する(S402)。具体的には、推定部130は、二次電池200の第二時点での通電電気量である第二電気量に減少容量を加算した値を第一正極OCP特性の第一電気量に代入して得られる、第二電気量と正極開回路電位との関係を示す特性を第二正極OCP特性として算出する。
As shown in the figure, first, the
つまり、第一正極OCP特性をP(q+Δq)、減少容量をQ4とした場合、減少容量取得部120は、第二時点での正極のOCP特性における通電電気量の相対位置ずれとして、「Δq+Q4」を記憶部140のOCV特性推定データ141に記憶させている。このため、推定部130は、第二正極OCP特性をP(q+Δq+Q4)と算出する。
That is, when the first positive electrode OCP characteristic is P (q + Δq) and the reduced capacity is Q4, the reduced
また、推定部130は、第二負極OCP特性を算出する(S404)。具体的には、推定部130は、二次電池200の第二電気量を第一負極OCP特性の第一電気量に代入して得られる、第二電気量と負極開回路電位との関係を示す特性を第二負極OCP特性として算出する。
Further, the estimating
つまり、第一負極OCP特性をN(q)とした場合、推定部130は、第二負極OCP特性をN(q)と算出する。
That is, when the first negative electrode OCP characteristic is N (q), the
そして、推定部130は、第二時点でのOCV特性を算出する(S406)。具体的には、推定部130は、算出した第二正極OCP特性における第二電気量に対する正極開回路電位から、算出した第二負極OCP特性における第二電気量に対する負極開回路電位を減ずることにより得られる第二電気量と開回路電圧との関係を示す特性を、第二時点でのOCV特性と算出する。
Then, the
つまり、第二正極OCP特性をP(q+Δq+Q4)、第二負極OCP特性をN(q)とした場合、推定部130は、第二時点でのOCV特性を、P(q+Δq+Q4)−N(q)と算出する。
That is, when the second positive electrode OCP characteristic is P (q + Δq + Q4) and the second negative electrode OCP characteristic is N (q), the
図10は、本発明の実施の形態に係る推定部130が推定する第二時点でのOCV特性を示す図である。つまり、同図は、二次電池200の第二時点での通電電気量と、正極及び負極の開回路電位との関係及び開回路電圧との関係の特性を示すグラフである。
FIG. 10 is a diagram illustrating OCV characteristics at the second time point estimated by the
同図に示すように、P(q+Δq+Q4)は、二次電池200の第二時点での通電電気量qと正極開回路電位との関係である第二正極OCP特性を示している。また、N(q)は、二次電池200の第二時点での通電電気量qと負極開回路電位との関係である第二負極OCP特性を示している。
As shown in the figure, P (q + Δq + Q4) represents the second positive electrode OCP characteristic which is the relationship between the energization amount q and the positive electrode open circuit potential at the second time point of the
また、第二正極OCP特性から第二負極OCP特性を差し引いたP(q+Δq+Q4)−N(q)(同図に示す点線部分)は、二次電池200の第二時点での通電電気量qと開回路電圧との関係の特性を示している。
Further, P (q + Δq + Q4) −N (q) (dotted line portion shown in the figure) obtained by subtracting the second negative electrode OCP characteristic from the second positive electrode OCP characteristic is the amount of energized electricity q at the second time point of the
また、同図のQ5は、二次電池200の第二時点における充放電可能な容量を示している。つまり、第一時点ではQ3の部分が充放電可能な容量であったが、第一時点から第二時点までの電池の使用によって、Q4の部分が充放電できなくなったことを示している。
Moreover, Q5 of the figure has shown the capacity | capacitance which can be charged / discharged in the 2nd time of the
ここで、Q3は、減少容量取得部120が測定した第一可逆容量を示しており、Q5は、減少容量取得部120が測定した第二可逆容量を示しており、Q4は、減少容量取得部120が取得する減少容量を示している。
Here, Q3 represents the first reversible capacity measured by the reduced
なお、第二正極OCP特性P(q+Δq+Q4)のグラフは、第一正極OCP特性P(q+Δq)のグラフが形を変えずに、通電電気量qの軸方向(同図に示す左右方向)にQ4ずれた曲線を示している。つまり、第二正極OCP特性P(q+Δq+Q4)のグラフは、初期正極OCP特性P(q)のグラフが形を変えずに、通電電気量qの軸方向(同図に示す左右方向)にΔq+Q4ずれた曲線を示している。 Note that the graph of the second positive electrode OCP characteristic P (q + Δq + Q4) is Q4 in the axial direction (the left-right direction shown in the figure) of the energized electricity quantity q without changing the shape of the graph of the first positive electrode OCP characteristic P (q + Δq). A deviated curve is shown. That is, the graph of the second positive electrode OCP characteristic P (q + Δq + Q4) does not change the shape of the graph of the initial positive electrode OCP characteristic P (q), and Δq + Q4 shifts in the axial direction (the left-right direction shown in the figure) of the energized electricity q. Shows a curved line.
また、第二負極OCP特性N(q)のグラフは、第一負極OCP特性N(q)のグラフと同じ曲線を示している。 The graph of the second negative electrode OCP characteristic N (q) shows the same curve as the graph of the first negative electrode OCP characteristic N (q).
つまり、二次電池200の充放電を繰り返し行っても、正極及び負極について単極の劣化はほぼ起こらない。一方、二次電池200の充放電を繰り返し行うことで、見かけ上、二次電池200の内部抵抗が増加する。しかしながら、この見かけ上の内部抵抗の増加は、ドーパントであるリチウムイオンの一部が負極にリチウム含有被膜が成長する反応のために消費される結果、これが正極及び負極間の容量バランスのずれを生じているにすぎないことを本願発明者らは見いだした。
That is, even if the
このため、二次電池200のOCV特性が、正極及び負極の充放電プロファイルがずれていくことで変化していく。このことを考慮して、ある時点での電池状態図と、その後減少した電池容量とから、二次電池200のOCV特性を推定することができる。
For this reason, the OCV characteristic of the
以上のようにして、推定部130が第二時点でのOCV特性を推定する処理(図4のS106)は、終了する。 As described above, the process of estimating the OCV characteristic at the second time by the estimation unit 130 (S106 in FIG. 4) ends.
次に、OCV特性推定装置100が推定する二次電池200の使用によるOCV特性の変化について、説明する。
Next, a change in the OCV characteristic due to the use of the
図11は、本発明の実施の形態に係るOCV特性推定装置100が推定するOCV特性の変化を示す図である。なお、同図では、図6、7、10で示したOCV特性のグラフを拡大して示している。
FIG. 11 is a diagram showing a change in the OCV characteristic estimated by the OCV
同図のF0(q)は、初期状態でのOCV特性を示しており、F1(q)は、第一時点でのOCV特性を示しており、F2(q)は、OCV特性推定装置100が推定した第二時点でのOCV特性を示している。
F0 (q) in the figure indicates the OCV characteristic in the initial state, F1 (q) indicates the OCV characteristic at the first time point, and F2 (q) indicates that the OCV
つまり、同図に示すように、二次電池200が使用されて充放電を繰り返すことにより、多くの場合、通電電気量と開回路電圧との関係を示すOCVカーブの位置や形状が変化する。
In other words, as shown in the figure, when the
なお、本願発明者らは、市販のリチウムイオン二次電池を購入して、45℃で2000サイクルの寿命試験を実施した結果、減少容量として200mAhを得た。このため、本願発明者らは、F2(q)=P(q+Δq+Q4)−N(q)においてQ4=200mAhとして、第二時点でのOCV特性F2(q)を算出した。その結果、実際のリチウムイオン二次電池のOCV測定値と良い一致を示した。 In addition, as a result of purchasing a commercially available lithium ion secondary battery and conducting a life test of 2000 cycles at 45 ° C., the present inventors obtained 200 mAh as a reduced capacity. Therefore, the inventors of the present application calculated the OCV characteristic F2 (q) at the second time point with Q4 = 200 mAh in F2 (q) = P (q + Δq + Q4) −N (q). As a result, the OCV measured value of the actual lithium ion secondary battery was in good agreement.
以上のように、本発明の実施の形態に係るOCV特性推定装置100によれば、取得した第一正極OCP特性と第一負極OCP特性と減少容量とを用いて、第二時点でのOCV特性を推定する。つまり、第一正極OCP特性と第一負極OCP特性とから第一時点でのOCV特性を把握することができるが、その第一時点でのOCV特性と減少容量とを用いることで、第一時点から所定の期間経過後の第二時点でのOCV特性を推定することができる。このため、期間が経過しても経過期間に応じたOCV特性を推定することができるので、二次電池200のOCV特性を、長期的に精度良く推定することができる。
As described above, according to the OCV
また、第一正極OCP特性と減少容量とから第二正極OCP特性を算出し、第一負極OCP特性から第二負極OCP特性を算出し、算出した第二正極OCP特性と第二負極OCP特性とから、第二時点でのOCV特性を推定する。ここで、本願発明者らは、鋭意研究と実験の結果、第二正極OCP特性が、第一正極OCP特性での通電電気量を減少容量分移動させた特性と精度良く一致することを見出した。つまり、第一正極OCP特性と減少容量とから、第二正極OCP特性を精度良く容易な計算で算出することができる。このため、容易に精度の良い第二時点でのOCV特性を推定することができるため、二次電池200のOCV特性を、長期的に精度良く容易に推定することができる。
Further, the second positive electrode OCP characteristic is calculated from the first positive electrode OCP characteristic and the reduced capacity, the second negative electrode OCP characteristic is calculated from the first negative electrode OCP characteristic, and the calculated second positive electrode OCP characteristic and second negative OCP characteristic From the above, the OCV characteristic at the second time point is estimated. Here, as a result of intensive studies and experiments, the inventors of the present application have found that the second positive electrode OCP characteristic coincides with the characteristic in which the amount of energized electricity in the first positive electrode OCP characteristic is shifted by the reduced capacity with high accuracy. . That is, the second positive electrode OCP characteristic can be calculated accurately and easily from the first positive electrode OCP characteristic and the reduced capacity. For this reason, since the OCV characteristic at the second time point with high accuracy can be easily estimated, the OCV characteristic of the
また、初期正極OCP特性と正極の相対位置ずれとから第一正極OCP特性を算出することで、当該第一正極OCP特性を取得する。例えば、第一時点での二次電池200を解体して正極の相対位置ずれを測定することで、第一正極OCP特性を容易に算出することができる。これにより、第一正極OCP特性を容易に取得することができ、二次電池200のOCV特性を、長期的に精度良く容易に推定することができる。
Further, the first positive electrode OCP characteristic is obtained by calculating the first positive electrode OCP characteristic from the initial positive electrode OCP characteristic and the relative positional deviation of the positive electrode. For example, the first positive electrode OCP characteristic can be easily calculated by disassembling the
また、第一可逆容量を測定するなどにより取得し、また第二可逆容量を測定することで、当該第一可逆容量と第二可逆容量とから減少容量を算出して取得する。これにより、容易に減少容量を取得することができるため、二次電池200のOCV特性を、長期的に精度良く容易に推定することができる。
Moreover, it acquires by measuring a 1st reversible capacity | capacitance etc., and by measuring a 2nd reversible capacity | capacitance, a reduced capacity | capacitance is calculated and acquired from the said 1st reversible capacity | capacitance and a 2nd reversible capacity | capacitance. Thereby, since the reduced capacity can be easily obtained, the OCV characteristic of the
以上、本発明の実施の形態に係る蓄電システム10及びOCV特性推定装置100について説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。
The
つまり、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 That is, the embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
例えば、上記実施の形態では、OCP特性取得部110が、初期正極OCP特性及び初期負極OCP特性と第一時点での正極の相対位置ずれとから、第一正極OCP特性と第一負極OCP特性とを取得することで、推定部130は、第一正極OCP特性及び第一負極OCP特性から、第二時点でのOCV特性を推定することとした。しかし、OCP特性取得部110は、初期正極OCP特性及び初期負極OCP特性と第一時点での正極の相対位置ずれを用いなくとも、ユーザによる入力などによって第一正極OCP特性と第一負極OCP特性とを取得することにしてもよい。つまり、OCP特性取得部110がある時点における正極OCP特性と負極OCP特性とを取得し、減少容量取得部120がその時点から所定の期間経過した時点までの減少容量を取得することができれば、推定部130は、その所定の期間経過した時点でのOCV特性を推定することができる。
For example, in the above embodiment, the OCP
また、本発明は、このような蓄電システム10またはOCV特性推定装置100として実現することができるだけでなく、OCV特性推定装置100に含まれる特徴的な処理部をステップとするOCV特性推定方法としても実現することができる。
In addition, the present invention can be realized not only as the
また、本発明に係るOCV特性推定装置100が備える各処理部は、集積回路であるLSI(Large Scale Integration)として実現されてもよい。つまり、図12に示すように、本発明は、OCP特性取得部110、減少容量取得部120及び推定部130を備える集積回路150として実現することができる。図12は、本発明の実施の形態に係るOCV特性推定装置100を集積回路で実現する構成を示すブロック図である。
Each processing unit included in the OCV
なお、集積回路150が備える各処理部は、個別に1チップ化されても良いし、一部または全てを含むように1チップ化されても良い。
Each processing unit included in the
ここでは、LSIとしたが、集積度の違いにより、IC、システムLSI、スーパーLSI、ウルトラLSIと呼称されることもある。 The name used here is LSI, but it may also be called IC, system LSI, super LSI, or ultra LSI depending on the degree of integration.
また、集積回路化の手法はLSIに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。LSI製造後に、プログラムすることが可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)や、LSI内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用しても良い。 Further, the method of circuit integration is not limited to LSI's, and implementation using dedicated circuitry or general purpose processors is also possible. An FPGA (Field Programmable Gate Array) that can be programmed after manufacturing the LSI, or a reconfigurable processor that can reconfigure the connection and setting of circuit cells inside the LSI may be used.
さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりLSIに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてあり得る。 Furthermore, if integrated circuit technology comes out to replace LSI's as a result of the advancement of semiconductor technology or a derivative other technology, it is naturally also possible to carry out function block integration using this technology. There is a possibility of adaptation of biotechnology.
また、本発明は、OCV特性推定方法に含まれる特徴的な処理をコンピュータに実行させるプログラムとして実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、CD−ROM等の記録媒体及びインターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるのは言うまでもない。 The present invention can also be realized as a program that causes a computer to execute characteristic processing included in the OCV characteristic estimation method. Needless to say, such a program can be distributed via a recording medium such as a CD-ROM and a transmission medium such as the Internet.
本発明は、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池のOCV特性を長期的に精度良く推定することができる非水電解質二次電池のOCV特性推定装置等に適用できる。 The present invention can be applied to an OCV characteristic estimation device for a nonaqueous electrolyte secondary battery that can accurately estimate the OCV characteristics of a nonaqueous electrolyte secondary battery such as a lithium ion secondary battery over a long period of time.
10 蓄電システム
100 OCV特性推定装置
110 OCP特性取得部
120 減少容量取得部
130 推定部
140 記憶部
141 OCV特性推定データ
150 集積回路
200 二次電池
300 収容ケース
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記非水電解質二次電池の所定の第一時点での通電電気量である第一電気量と正極開回路電位との関係を示す第一正極OCP特性と、前記非水電解質二次電池の前記第一電気量と負極開回路電位との関係を示す第一負極OCP特性とを取得するOCP特性取得ステップと、
前記第一時点から所定の第二時点までの前記非水電解質二次電池の充放電可能な容量の減少量である減少容量を、容量の測定により取得する減少容量取得ステップと、
取得された前記第一正極OCP特性と前記第一負極OCP特性と前記減少容量とを用いて、前記非水電解質二次電池の前記第二時点でのOCV特性を推定する推定ステップと
を含むOCV特性推定方法。 An OCV characteristic estimation method in which a computer estimates an OCV characteristic indicating a relationship between an energized electricity amount of an non-aqueous electrolyte secondary battery and an open circuit voltage,
A first positive electrode OCP characteristic indicating a relationship between a first electric quantity, which is an energized electric quantity at a predetermined first time point of the nonaqueous electrolyte secondary battery, and a positive electrode open circuit potential; and the non-aqueous electrolyte secondary battery An OCP characteristic acquisition step of acquiring a first negative electrode OCP characteristic indicating a relationship between the first electric quantity and the negative electrode open circuit potential;
A reduced capacity acquisition step of acquiring a reduced capacity , which is a reduced amount of chargeable / dischargeable capacity of the nonaqueous electrolyte secondary battery from the first time point to a predetermined second time point , by measuring the capacity ;
An estimation step for estimating an OCV characteristic at the second time point of the non-aqueous electrolyte secondary battery using the acquired first positive electrode OCP characteristic, the first negative electrode OCP characteristic, and the reduced capacity. Characteristic estimation method.
前記推定ステップでは、
前記非水電解質二次電池の前記第二時点での通電電気量である第二電気量に前記減少容量を加算した値を前記第一正極OCP特性の前記第一電気量に代入して得られる、前記第二電気量と正極開回路電位との関係を示す特性を第二正極OCP特性として算出し、
前記非水電解質二次電池の前記第二電気量を前記第一負極OCP特性の前記第一電気量に代入して得られる、前記第二電気量と負極開回路電位との関係を示す特性を第二負極OCP特性として算出し、
算出した前記第二正極OCP特性における前記第二電気量に対する正極開回路電位から、前記第二負極OCP特性における前記第二電気量に対する負極開回路電位を減ずることにより得られる前記第二電気量と開回路電圧との関係を示す特性を、前記第二時点でのOCV特性と推定する
請求項1に記載のOCV特性推定方法。 The non-aqueous electrolyte secondary battery is a lithium ion secondary battery in which a positive electrode is made of a lithium transition metal oxide and a negative electrode is made of a carbon material,
In the estimation step,
The non-aqueous electrolyte secondary battery is obtained by substituting a value obtained by adding the reduced capacity to the second electric quantity that is the energized electric quantity at the second time point into the first electric quantity of the first positive electrode OCP characteristic. , Calculating the characteristic indicating the relationship between the second electric quantity and the positive open circuit potential as the second positive OCP characteristic,
A characteristic showing a relationship between the second electric quantity and the negative open circuit potential obtained by substituting the second electric quantity of the non-aqueous electrolyte secondary battery into the first electric quantity of the first negative electrode OCP characteristic. Calculated as the second negative electrode OCP characteristic,
The second electric quantity obtained by subtracting the negative open circuit potential with respect to the second electric quantity in the second negative electrode OCP characteristic from the positive open circuit potential with respect to the second electric quantity in the calculated second positive electrode OCP characteristic; The OCV characteristic estimation method according to claim 1, wherein a characteristic indicating a relationship with an open circuit voltage is estimated as an OCV characteristic at the second time point.
請求項1または2に記載のOCV特性推定方法。 In the reduced capacity acquisition step, a first reversible capacity that is a chargeable / dischargeable capacity at the first time point of the non-aqueous electrolyte secondary battery is measured, and at the second time point of the non-aqueous electrolyte secondary battery. The OCV characteristic according to claim 1, wherein a second reversible capacity that is a chargeable / dischargeable capacity of the first reversible capacity is measured, and the reduced capacity calculated by subtracting the second reversible capacity from the first reversible capacity is acquired. Estimation method.
前記非水電解質二次電池の所定の第一時点での通電電気量である第一電気量と正極開回路電位との関係を示す第一正極OCP特性と、前記非水電解質二次電池の前記第一電気量と負極開回路電位との関係を示す第一負極OCP特性とを取得するOCP特性取得部と、
前記第一時点から所定の第二時点までの前記非水電解質二次電池の充放電可能な容量の減少量である減少容量を、容量の測定により取得する減少容量取得部と、
取得された前記第一正極OCP特性と前記第一負極OCP特性と前記減少容量とを用いて、前記非水電解質二次電池の前記第二時点でのOCV特性を推定する推定部と
を備えるOCV特性推定装置。 An OCV characteristic estimation device for estimating an OCV characteristic indicating a relationship between an energization amount of electricity and an open circuit voltage of a nonaqueous electrolyte secondary battery,
A first positive electrode OCP characteristic indicating a relationship between a first electric quantity, which is an energized electric quantity at a predetermined first time point of the nonaqueous electrolyte secondary battery, and a positive electrode open circuit potential; and the non-aqueous electrolyte secondary battery An OCP characteristic acquisition unit for acquiring a first negative electrode OCP characteristic indicating a relationship between the first electric quantity and the negative electrode open circuit potential;
A reduced capacity acquisition unit that acquires a reduced capacity , which is a reduced amount of chargeable / dischargeable capacity of the nonaqueous electrolyte secondary battery from the first time point to a predetermined second time point , by measuring the capacity ;
An OCV comprising: an estimation unit that estimates an OCV characteristic of the nonaqueous electrolyte secondary battery at the second time point using the acquired first positive electrode OCP characteristic, the first negative electrode OCP characteristic, and the reduced capacity. Characteristic estimation device.
前記非水電解質二次電池の通電電気量と開回路電圧との関係を示すOCV特性を推定する請求項4に記載のOCV特性推定装置と
を備える蓄電システム。 A non-aqueous electrolyte secondary battery;
A power storage system comprising: the OCV characteristic estimation device according to claim 4 that estimates an OCV characteristic indicating a relationship between an energized electricity amount of the nonaqueous electrolyte secondary battery and an open circuit voltage.
前記非水電解質二次電池の所定の第一時点での通電電気量である第一電気量と正極開回路電位との関係を示す第一正極OCP特性と、前記非水電解質二次電池の前記第一電気量と負極開回路電位との関係を示す第一負極OCP特性とを取得するOCP特性取得部と、
前記第一時点から所定の第二時点までの前記非水電解質二次電池の充放電可能な容量の減少量である減少容量を、容量の測定により取得する減少容量取得部と、
取得された前記第一正極OCP特性と前記第一負極OCP特性と前記減少容量とを用いて、前記非水電解質二次電池の前記第二時点でのOCV特性を推定する推定部と
を備える集積回路。 An integrated circuit for estimating an OCV characteristic indicating a relationship between an energization amount of electricity and an open circuit voltage of a nonaqueous electrolyte secondary battery,
A first positive electrode OCP characteristic indicating a relationship between a first electric quantity, which is an energized electric quantity at a predetermined first time point of the nonaqueous electrolyte secondary battery, and a positive electrode open circuit potential; and the non-aqueous electrolyte secondary battery An OCP characteristic acquisition unit for acquiring a first negative electrode OCP characteristic indicating a relationship between the first electric quantity and the negative electrode open circuit potential;
A reduced capacity acquisition unit that acquires a reduced capacity , which is a reduced amount of chargeable / dischargeable capacity of the nonaqueous electrolyte secondary battery from the first time point to a predetermined second time point , by measuring the capacity ;
An integration unit that estimates an OCV characteristic at the second time point of the non-aqueous electrolyte secondary battery using the acquired first positive electrode OCP characteristic, the first negative electrode OCP characteristic, and the reduced capacity; circuit.
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