JP5687584B2 - Lithium-ion battery condition measurement device - Google Patents

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Description

本発明は、二次電池の状態測定装置に関する。特に、二次電池の劣化状態の測定が可能な状態測定装置に関する。   The present invention relates to a state measuring apparatus for a secondary battery. In particular, the present invention relates to a state measuring apparatus capable of measuring a deterioration state of a secondary battery.

二次電池の放電または充電の際に電極間及び電極面内の塩濃度分布が生じ、それによって二次電池の内部抵抗が増加することが従来から知られている。さらに、この塩濃度分布は大電流放電時や大電流充電時に顕著となり、これに伴って内部抵抗も著しく増加することが知られている。大電流による充放電により内部抵抗が著しく増加することから、この現象を以下では「ハイレート劣化」と呼ぶ。   It has been conventionally known that a salt concentration distribution is generated between electrodes and within an electrode surface when a secondary battery is discharged or charged, thereby increasing the internal resistance of the secondary battery. Furthermore, it is known that this salt concentration distribution becomes conspicuous during large current discharge or large current charge, and the internal resistance increases remarkably. This phenomenon is hereinafter referred to as “high-rate degradation” because the internal resistance is remarkably increased by charging and discharging with a large current.

このハイレート劣化は可逆的であって解消可能であることが知られている。例えば大電流放電によってハイレート劣化が生じた場合、大電流充電によってハイレート劣化を解消できることが知られている。そこで、例えば特許文献1においてはハイレート劣化の程度を推定し、ハイレート劣化の進行度合いに応じてハイレート劣化の進行を抑制したり、ハイレート劣化を解消する処理を行っている。   It is known that this high rate degradation is reversible and can be eliminated. For example, when high-rate deterioration occurs due to large current discharge, it is known that high-rate deterioration can be eliminated by large current charging. Therefore, for example, in Patent Document 1, the degree of high-rate deterioration is estimated, and the progress of high-rate deterioration is suppressed or the processing for eliminating high-rate deterioration is performed according to the degree of progress of high-rate deterioration.

例えば特許文献1においては、ハイレート劣化の進行度合いの推定に当たり、二次電池の活物質やイオンの挙動をモデル化した電池モデルを用いている。特許文献1における電池モデルでは、(1)塩濃度分布による影響は小さい(2)経年劣化によるパラメータ変化は生じていないとの仮定のもとで種々の数式を立て、この数式に基づいて二次電池の端子電圧値や電流値を推定している。この電池モデルに二次電池の測定電流値を代入して推定電圧値を求める。さらに推定電圧値と二次電池の測定電圧値との差を求める。図29には電池モデルによる大電流放電時の電圧特性100(以下、単に電池モデルによる電圧特性と呼ぶ)と、初期状態の二次電池に対して大電流放電を繰り返し実施した際の、言い換えればハイレート劣化が生じた際の電圧特性102が示されている。両者の電圧値には差異が生じており、この差はハイレート劣化に起因するものと考えられる。したがってこの差に基づいてハイレート劣化の進行度合いを推定することができる。なお、特許文献1では電流誤差による推定も可能としている。   For example, Patent Document 1 uses a battery model that models the behavior of an active material and ions of a secondary battery in estimating the progress of high-rate degradation. In the battery model in Patent Document 1, various formulas are established under the assumption that (1) the influence of the salt concentration distribution is small, and (2) no parameter change occurs due to aging, and the secondary order is based on this formula. The terminal voltage value and current value of the battery are estimated. An estimated voltage value is obtained by substituting the measured current value of the secondary battery into this battery model. Further, the difference between the estimated voltage value and the measured voltage value of the secondary battery is obtained. FIG. 29 shows a voltage characteristic 100 during a large current discharge by a battery model (hereinafter simply referred to as a voltage characteristic by a battery model) and, in other words, when a large current discharge is repeatedly performed on a secondary battery in an initial state. A voltage characteristic 102 when high-rate deterioration occurs is shown. There is a difference between the two voltage values, and this difference is considered to be caused by high-rate deterioration. Therefore, it is possible to estimate the progress of the high rate deterioration based on this difference. In Patent Document 1, estimation based on a current error is also possible.

ここで、電池モデルと初期状態から所定期間経過した二次電池との比較について考える。二次電池の劣化はハイレート劣化の他にもいわゆる経年劣化によっても生じる。経年劣化とは磨耗劣化とも呼ばれ、二次電池の使用期間の経過に伴って内部抵抗が増加する現象を指しており、ハイレート劣化と異なって基本的には不可逆的な(解消困難な)劣化である。上述の電池モデルにおいては経年劣化によるパラメータ変化が生じない二次電池を想定しているから、電池モデルによる推定電圧値と経年劣化した二次電池の測定電圧値との間に生じる差異は、ハイレート劣化に加えて経年劣化によっても生じるものと考えられる。そこで特許文献1においては経年劣化を考慮した補正処理を電池モデルに対して行って経年劣化とハイレート劣化とを切り離した後にハイレート劣化の進行度合いを推定している。   Here, a comparison between a battery model and a secondary battery that has passed a predetermined period from the initial state will be considered. The deterioration of the secondary battery is caused not only by the high rate deterioration but also by so-called aging deterioration. Aging deterioration, also called wear deterioration, refers to a phenomenon in which internal resistance increases with the passage of the secondary battery's usage period, and is basically irreversible (difficult to resolve) unlike high-rate deterioration. It is. Since the battery model described above assumes a secondary battery in which parameter change due to aging does not occur, the difference between the estimated voltage value by the battery model and the measured voltage value of the aging secondary battery is a high rate. In addition to deterioration, it is thought to be caused by aging. Therefore, in Patent Document 1, a correction process considering aging deterioration is performed on the battery model to separate the aging deterioration from the high rate deterioration, and then the degree of progress of the high rate deterioration is estimated.

再び図29を参照すると、放電開始直後は電池モデルによる電圧降下パターン100と大電流放電時の電圧降下パターン102との間には殆ど差異が見られず、放電時間が経過するにつれて両者の差が開いていくことが理解される。言い換えると、放電の初期においてはハイレート劣化の影響が無視できる程小さい。   Referring again to FIG. 29, there is almost no difference between the voltage drop pattern 100 by the battery model and the voltage drop pattern 102 at the time of large current discharge immediately after the start of discharge, and the difference between the two as the discharge time elapses. It is understood that it will open. In other words, at the initial stage of discharge, the influence of high rate deterioration is so small that it can be ignored.

その一方で、経年劣化の影響は放電初期から顕著に現れる。図30に示すように、経年劣化した二次電池に対して大電流放電を繰り返し実施したときの電圧降下パターン104は、電池モデルによる電圧降下パターン100よりも落ち込んだ位置から電圧降下が始まっている。この落ち込みの差は経年劣化によるものと考えられる。   On the other hand, the influence of aging deterioration appears remarkably from the initial stage of discharge. As shown in FIG. 30, in the voltage drop pattern 104 when the large current discharge is repeatedly performed on the aged battery, the voltage drop starts from a position where the voltage drop pattern 100 falls below the voltage drop pattern 100 by the battery model. . This difference in depression is thought to be due to aging.

このような放電初期におけるハイレート劣化と経年劣化の振る舞いの違いに基づいて、特許文献1においては、図31に示すように放電初期の差異に応じて経年劣化の影響を除去するような処理を行っている。具体的には放電初期において電池モデルによる電圧降下と二次電池の実測による電圧降下との差に相当する抵抗変化率を求め、電池モデルの推定電圧値を算出する過程で抵抗変化率を反映させている。また、この抵抗変化率は電池モデル及び実際の二次電池の電圧値がプロットされる度に更新される。さらに放電が進んで実際の二次電池の電圧降下が急峻になると、ハイレート劣化の影響が現れ始めたものとして抵抗変化率の更新を停止する。   Based on the difference in behavior between the high rate deterioration and the aging deterioration at the initial stage of the discharge, in Patent Document 1, a process for removing the influence of the aging deterioration according to the difference at the initial stage of the discharge is performed as shown in FIG. ing. Specifically, the resistance change rate corresponding to the difference between the voltage drop due to the battery model and the measured voltage drop of the secondary battery at the initial stage of discharge is obtained, and the resistance change rate is reflected in the process of calculating the estimated voltage value of the battery model. ing. The rate of change in resistance is updated each time the battery model and the actual voltage value of the secondary battery are plotted. When the discharge further progresses and the voltage drop of the actual secondary battery becomes steep, the update of the resistance change rate is stopped because the influence of the high rate deterioration starts to appear.

特開2010−60406号公報JP 2010-60406 A

ところで、二次電池の中には図29や図30とは異なる電圧降下パターンを示すものもある。図32には電池モデルにより推定した電圧降下パターン106及び経年劣化した二次電池に対する大電流放電時の電圧降下パターン108、ならびに経年劣化に加えてハイレート劣化が同時に起きた二次電池に対する大電流放電時の電圧降下パターン110が例示されている。この3者を比較すると、放電初期において3者とも電圧降下の度合いが異なるとともに、その後は3者ともほぼ等しい曲線を描きながら電圧降下する。そのため、電圧降下パターン110は電圧降下パターン108に対して経年劣化がさらに進行したのか、それともハイレート劣化が発生しているかを区別することが困難となる。つまり、電池モデルと実測値との値に差異が生じた場合に、その差異の原因が経年劣化によるものであるかハイレート劣化によるものであるかを判定することは困難となる。このような二次電池を測定対象とした場合、従来のように放電初期から電圧降下が急峻になるまで補正を行うという条件で経年劣化補正を実行すると、経年劣化の成分に加えてハイレート劣化の成分まで補正されてしまい、ハイレート劣化を正確に推定することが困難となる場合がある。そこで、本発明はハイレート劣化の影響が放電初期から現れるような電圧効果パターンに対してもハイレート劣化を高精度に推定することのできる二次電池の状態測定装置を提供することを目的とする。   Incidentally, some secondary batteries show a voltage drop pattern different from those shown in FIGS. FIG. 32 shows the voltage drop pattern 106 estimated by the battery model, the voltage drop pattern 108 at the time of large current discharge for a secondary battery that has deteriorated over time, and the large current discharge for a secondary battery in which high-rate deterioration has occurred simultaneously with the deterioration over time. A voltage drop pattern 110 at the time is illustrated. Comparing the three, the degree of voltage drop differs between the three at the initial stage of discharge, and thereafter the voltage drops while drawing an almost equal curve. Therefore, it is difficult to distinguish whether the voltage drop pattern 110 has further deteriorated over time with respect to the voltage drop pattern 108 or whether high-rate deterioration has occurred. That is, when a difference occurs between the battery model and the actual measurement value, it is difficult to determine whether the cause of the difference is due to aging deterioration or high rate deterioration. When such a secondary battery is used as a measurement target, if the aging deterioration correction is performed under the condition that the voltage drop is corrected from the initial stage of discharge until the voltage drop becomes steep as in the conventional case, the high rate deterioration is added in addition to the aging deterioration component. In some cases, components are corrected, and it is difficult to accurately estimate high-rate degradation. Accordingly, an object of the present invention is to provide a state measuring apparatus for a secondary battery that can accurately estimate high-rate degradation even for a voltage effect pattern in which the influence of high-rate degradation appears from the beginning of discharge.

本発明はリチウムイオン蓄電池の状態測定装置に関するものである。当該装置は、リチウムイオン蓄電池の端子電圧値及び電流値を測定する測定部と、 前記リチウムイオン蓄電池に対する電池モデルに基づいて前記リチウムイオン蓄電池の経年劣化及びハイレート劣化による内部抵抗増加率を算出する算出部と、前記算出部が求めた内部抵抗増加率と、予め取得した、リチウムイオン蓄電池の経年劣化による内部抵抗増加率の実測値との差から、ハイレート劣化による内部抵抗増加率を求める補正部と、を備える。 The present invention relates to measuring apparatus of the lithium-ion蓄 batteries. The apparatus includes a measuring unit for measuring a terminal voltage and current values of the lithium ion蓄 battery, the internal resistance increase rate due to aging and high-rate deterioration of the lithium ion蓄 battery based on the battery model for the lithium-ion蓄 batteries a calculation unit calculating for, and the internal resistance increase rate of the calculating unit is determined, pre-acquired from the difference between the measured value of the internal resistance increase rate due to aging of lithium-ion蓄 battery, the internal resistance increase rate due to high-rate deterioration A correction unit to be obtained.

発明はリチウムイオン蓄電池の状態測定装置に関するものである。当該装置は、リチウムイオン蓄電池の端子電圧値及び電流値を測定する測定部と、前記端子電圧値と前記電流値から前記リチウムイオン蓄電池の経年劣化及びハイレート劣化による内部抵抗増加率を求める算出部と、前記算出部が求めた内部抵抗増加率と、予め取得した、リチウムイオン蓄電池の経年劣化による内部抵抗増加率の実測値との差から、ハイレート劣化による内部抵抗増加率を求める補正部と、を備える。 The present invention relates to measuring apparatus of the lithium-ion蓄 batteries. The apparatus calculator for determining a measurement unit that measures a terminal voltage value and the current value of the lithium ion蓄 battery, the internal resistance increase rate due to aging and high-rate deterioration of the lithium-ion battery from the current value and the terminal voltage value And, from the difference between the internal resistance increase rate obtained by the calculation unit and the measured value of the internal resistance increase rate due to aging of the lithium ion storage battery obtained in advance, a correction unit for obtaining the internal resistance increase rate due to high rate deterioration, Is provided.

発明はリチウムイオン蓄電池の状態測定装置に関するものである。当該装置は、リチウムイオン蓄電池の端子電圧値及び電流値を測定する測定部と、前記端子電圧値と前記電流値から前記リチウムイオン蓄電池の経年劣化及びハイレート劣化による内部抵抗求める算出部と、前記算出部が求めた内部抵抗値と、予め取得した、経年劣化によって生じたリチウムイオン蓄電池の内部抵抗の実測値との差から、ハイレート劣化による内部抵抗値を求める補正部と、を備える。 The present invention relates to measuring apparatus of the lithium-ion蓄 batteries. The apparatus includes a measuring unit for measuring a terminal voltage and current values of the lithium ion蓄 battery, a calculation unit for determining the internal resistance due to aging and high-rate deterioration of the lithium-ion battery from the current value and the terminal voltage value A correction unit that obtains an internal resistance value due to high-rate degradation from a difference between the internal resistance value obtained by the calculation unit and a measured value of the internal resistance of the lithium ion storage battery that is obtained in advance due to deterioration over time .

発明はリチウムイオン蓄電池の状態測定装置に関するものである。当該装置は、リチウムイオン蓄電池の端子電圧値及び電流値を測定する測定部と、前記端子電圧値と前記電流値から前記リチウムイオン蓄電池の経年劣化及びハイレート劣化による内部抵抗増加率を算出する算出部と、予め求められた経年劣化によるリチウムイオン蓄電池の内部抵抗増加率の実測値に基づいた判定値を設定するとともに、前記算出部が求めた内部抵抗増加率が前記判定値を超過したか否かを判定する判定部と、を備える。 The present invention relates to measuring apparatus of the lithium-ion蓄 batteries. The apparatus calculates for calculating a measurement unit that measures a terminal voltage value and the current value of the lithium ion蓄 battery, the internal resistance increase rate due to aging and high-rate deterioration of the lithium-ion battery from the current value and the terminal voltage value And a determination value based on an actually measured value of the internal resistance increase rate of the lithium ion storage battery due to aged deterioration determined in advance, and whether or not the internal resistance increase rate determined by the calculation unit exceeds the determination value A determination unit for determining whether or not .

発明はリチウムイオン蓄電池の状態測定装置に関するものである。当該装置は、リチウムイオン蓄電池の端子電圧値及び電流値を測定する測定部と、前記端子電圧値と前記電流値から前記リチウムイオン蓄電池の経年劣化及びハイレート劣化による内部抵抗値を算出する算出部と、予め求められた経年劣化によるリチウムイオン蓄電池の内部抵抗の実測値に基づいて判定値を設定するとともに、前記算出部が求めた内部抵抗値が前記判定値を超過したか否かを判定する判定部と、を備える。 The present invention relates to measuring apparatus of the lithium-ion蓄 batteries. The apparatus calculating unit for calculating a measurement unit that measures a terminal voltage value and the current value of the lithium ion蓄 battery, the internal resistance due to aging and high-rate deterioration of the lithium-ion battery from the current value and the terminal voltage value And a determination value is set based on an actually measured value of the internal resistance of the lithium ion storage battery due to aged deterioration determined in advance, and it is determined whether the internal resistance value calculated by the calculation unit exceeds the determination value. A determination unit .

本発明によれば、ハイレート劣化が放電初期から現れるような電圧効果パターンに対してもハイレート劣化を高精度に推定することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to estimate high-rate degradation with high accuracy even for voltage effect patterns in which high-rate degradation appears from the beginning of discharge.

本実施形態に係る二次電池の状態測定装置を例示する図である。It is a figure which illustrates the state measuring device of the secondary battery concerning this embodiment. 制御部の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of a control part. 塩濃度分布の発生原理を説明する図である。It is a figure explaining the generation | occurrence | production principle of salt concentration distribution. 塩濃度分布の発生原理を説明する図である。It is a figure explaining the generation | occurrence | production principle of salt concentration distribution. 電極面内に発生する塩濃度分布を説明する図である。It is a figure explaining the salt concentration distribution which generate | occur | produces in an electrode surface. 塩濃度分布と内部抵抗との関係を例示する図である。It is a figure which illustrates the relationship between salt concentration distribution and internal resistance. 経年劣化マップを例示する図である。It is a figure which illustrates an aged deterioration map. ハイレート劣化による抵抗成分の推定方法を説明する図である。It is a figure explaining the estimation method of the resistance component by high-rate degradation. ハイレート劣化による抵抗成分の推定方法を説明する図である。It is a figure explaining the estimation method of the resistance component by high-rate degradation. 電池モデルを用いた内部抵抗およびその増加率の算出方法を説明する図である。It is a figure explaining the calculation method of internal resistance and its increase rate using a battery model. 電池モデルを用いた内部抵抗およびその増加率の算出方法を説明する図である。It is a figure explaining the calculation method of internal resistance and its increase rate using a battery model. 電池モデルを用いた内部抵抗およびその増加率の算出方法を説明する図である。It is a figure explaining the calculation method of internal resistance and its increase rate using a battery model. 電池モデルを用いた内部抵抗およびその増加率の算出方法を説明する図である。It is a figure explaining the calculation method of internal resistance and its increase rate using a battery model. 電池モデルを用いた内部抵抗およびその増加率の算出方法を説明する図である。It is a figure explaining the calculation method of internal resistance and its increase rate using a battery model. 電池モデルを用いた内部抵抗およびその増加率の算出方法を説明する図である。It is a figure explaining the calculation method of internal resistance and its increase rate using a battery model. 電池モデルを用いた内部抵抗およびその増加率の算出方法を説明する図である。It is a figure explaining the calculation method of internal resistance and its increase rate using a battery model. 電池モデルを用いた内部抵抗およびその増加率の算出方法を説明する図である。It is a figure explaining the calculation method of internal resistance and its increase rate using a battery model. 電池モデルを用いた内部抵抗およびその増加率の算出方法を説明する図である。It is a figure explaining the calculation method of internal resistance and its increase rate using a battery model. ハイレート劣化による抵抗成分の推定方法を説明する図である。It is a figure explaining the estimation method of the resistance component by high-rate degradation. 二次電池の電流制限制御を行うためのフローチャートを例示する図である。It is a figure which illustrates the flowchart for performing the current limiting control of a secondary battery. 充放電過多指標を説明する図である。It is a figure explaining a charging / discharging excessive parameter | index. 電流制限の上限値の設定方法を説明する図である。It is a figure explaining the setting method of the upper limit of a current limitation. 電流制限を実行する閾値の設定方法を説明する図である。It is a figure explaining the setting method of the threshold value which performs an electric current limitation. 電流制限を実行する閾値の設定方法を説明する図である。It is a figure explaining the setting method of the threshold value which performs an electric current limitation. 電流制限を実行する閾値の設定方法を説明する図である。It is a figure explaining the setting method of the threshold value which performs an electric current limitation. 電流制限を実行する閾値の設定方法を説明する図である。It is a figure explaining the setting method of the threshold value which performs an electric current limitation. 電流制限の上限値の設定方法を説明する図である。It is a figure explaining the setting method of the upper limit of a current limitation. 二次電池の電流制限制御を行うためのフローチャートを例示する図である。It is a figure which illustrates the flowchart for performing the current limiting control of a secondary battery. 二次電池の電圧特性を例示する図である。It is a figure which illustrates the voltage characteristic of a secondary battery. 二次電池の電圧特性を例示する図である。It is a figure which illustrates the voltage characteristic of a secondary battery. 二次電池の電圧特性を例示する図である。It is a figure which illustrates the voltage characteristic of a secondary battery. 二次電池の電圧特性を例示する図である。It is a figure which illustrates the voltage characteristic of a secondary battery.

本実施形態に係る二次電池の状態測定装置を図1に例示する。状態測定装置10は、制御部12、電圧センサ16、電流センサ18、温度センサ20を含んで構成されている。また、制御部12は接続対象22に電気的に接続されており、電圧センサ16、電流センサ18、温度センサ20は二次電池14に電気的に接続されている。   A state measuring apparatus for a secondary battery according to this embodiment is illustrated in FIG. The state measuring device 10 includes a control unit 12, a voltage sensor 16, a current sensor 18, and a temperature sensor 20. The control unit 12 is electrically connected to the connection target 22, and the voltage sensor 16, the current sensor 18, and the temperature sensor 20 are electrically connected to the secondary battery 14.

図1に示す状態測定装置10や二次電池14は二次電池14を電力源とする機器に搭載される。例えば二次電池14の電力を駆動源とするハイブリッド車(HV)、プラグインハイブリッド車(PHV)、電気自動車(EV)等に搭載される。この場合において、接続対象22には例えば二次電池14の電力変換を行って図示しない回転電機に電力を供給するDC/DCコンバータやインバータが含まれる。   The state measuring apparatus 10 and the secondary battery 14 shown in FIG. 1 are mounted on a device that uses the secondary battery 14 as a power source. For example, it is mounted on a hybrid vehicle (HV), a plug-in hybrid vehicle (PHV), an electric vehicle (EV), or the like that uses the power of the secondary battery 14 as a drive source. In this case, the connection target 22 includes, for example, a DC / DC converter or an inverter that performs power conversion of the secondary battery 14 and supplies power to a rotating electrical machine (not shown).

電圧センサ16は二次電池14の正極側出力端及び負極側出力端に直接的あるいは間接的に接続され、二次電池14の端子電圧を測定する。測定された端子電圧値Vbは制御部12に送られる。電流センサ18は二次電池14と接続対象22との間に接続され、二次電池14の放電電流あるいは充電電流を測定する。測定された電流値Ibは制御部12に送られる。温度センサ20は二次電池14の温度を測定し、測定された温度Tbを制御部12に送る。温度測定箇所は1箇所であっても複数個所であってもよい。例えば二次電池14が複数個のセルの積層体から構成されている場合は、所定個数のセルの温度を測定してその平均値を制御部12に送るようにしてもよい。 The voltage sensor 16 is directly or indirectly connected to the positive output side and the negative output side of the secondary battery 14 and measures the terminal voltage of the secondary battery 14. The measured terminal voltage value V b is sent to the control unit 12. The current sensor 18 is connected between the secondary battery 14 and the connection target 22 and measures the discharge current or the charge current of the secondary battery 14. The measured current value I b is sent to the control unit 12. The temperature sensor 20 measures the temperature of the secondary battery 14 and sends the measured temperature Tb to the control unit 12. The temperature measurement location may be one location or a plurality of locations. For example, when the secondary battery 14 is composed of a stack of a plurality of cells, the temperature of a predetermined number of cells may be measured and the average value may be sent to the control unit 12.

制御部12は情報を演算するための演算処理部や情報を記憶するための記憶部を備えている。演算処理部は電圧値や電流値、温度を入力情報として受け入れて演算処理し得る機器であればよく、例えばマイクロコンピュータを含んで構成される。このマイクロコンピュータは例えばハイブリッド車に搭載される電子制御ユニット(ECU)から構成することが可能である。また、記憶部は後述するハイレート劣化の推定プログラムや経年劣化マップ、さらには電圧値、電流値、温度等の入力情報を記憶可能な機器であればよく、例えばROMやRAM、EPROM、ハードディスク装置等の1つまたは複数の組み合わせから構成することができる。   The control unit 12 includes an arithmetic processing unit for calculating information and a storage unit for storing information. The arithmetic processing unit may be any device that can receive voltage value, current value, and temperature as input information and perform arithmetic processing, and includes, for example, a microcomputer. This microcomputer can be composed of, for example, an electronic control unit (ECU) mounted on a hybrid vehicle. Further, the storage unit may be any device capable of storing input information such as a high-rate deterioration estimation program, an aging deterioration map, and a voltage value, current value, and temperature, which will be described later. For example, ROM, RAM, EPROM, hard disk device, and the like. One or a plurality of combinations of these can be used.

なお、ハイレート劣化の推定に当たり、制御部12は複数の機能を実行する。制御部12を複数の機能ブロックの集合として表した模式図を図2に示す。制御部12は、算出部24と、補正部28と、判定部30とを含んで構成される。これらの各機能ブロックによるハイレート劣化の推定方法については後述する。   In estimating the high rate deterioration, the control unit 12 executes a plurality of functions. A schematic diagram showing the control unit 12 as a set of a plurality of functional blocks is shown in FIG. The control unit 12 includes a calculation unit 24, a correction unit 28, and a determination unit 30. A method of estimating the high rate deterioration by each of these functional blocks will be described later.

また、二次電池14は充放電可能な化学電池であればよく、例えばニッケル水素蓄電池やリチウムイオン蓄電池から構成される。ここで、二次電池14のハイレート劣化について図3を用いて説明する。図3では二次電池14の例としてリチウムイオン蓄電池を用いている。また、電解液の例としてLiPF6を用いている。なお、電解液はリチウム塩を溶解させた有機電解液であればよく、例えばLiBF4等を用いてもよい。また、図3では説明を簡略化するために、溶媒和などは省略した模式図を示している。 Moreover, the secondary battery 14 should just be a chemical battery which can be charged / discharged, for example, is comprised from a nickel hydride storage battery or a lithium ion storage battery. Here, the high rate deterioration of the secondary battery 14 will be described with reference to FIG. In FIG. 3, a lithium ion storage battery is used as an example of the secondary battery 14. LiPF 6 is used as an example of the electrolytic solution. The electrolytic solution may be an organic electrolytic solution in which a lithium salt is dissolved. For example, LiBF 4 may be used. FIG. 3 shows a schematic diagram in which solvation and the like are omitted in order to simplify the description.

二次電池14の電極面内及び電極間におけるリチウム塩濃度分布が発生することにより、二次電池14の内部抵抗が上昇する。この塩濃度分布の発生は主に二次電池14の導通時におけるイオンの泳動(輸率)によって生じる。図3には導通前の二次電池14の模式図が示されている。導通前においては電解液32内における陽イオン34及び陰イオン36はほぼ均一に分布している。   By generating a lithium salt concentration distribution within and between the electrodes of the secondary battery 14, the internal resistance of the secondary battery 14 increases. The occurrence of the salt concentration distribution is mainly caused by ion migration (transport number) when the secondary battery 14 is conducted. FIG. 3 shows a schematic diagram of the secondary battery 14 before conduction. Before conduction, the cations 34 and the anions 36 in the electrolytic solution 32 are distributed almost uniformly.

二次電池14の充電時を図4に例示する。二次電池14が導通状態になると、正極38から陽イオン34が放出されるとともに、負極40では陽イオン34が吸蔵される。ここで、正極38での陽イオン34の放出量と負極40での陽イオン34の吸蔵量は副反応等を無視すれば理論上等しいから、電解液32中のLiPF6量は導通遮断時と導通時とで変わらない。この際、輸率に応じて電解液32内に塩濃度分布(塩濃度勾配)が発生する。また、塩濃度分布は電極間だけでなく、図5に示すように電極39面内にも発生する。図5においては筒状に巻かれた電極39の端部の塩濃度が相対的に高くなり、電極39の中央部の塩濃度が相対的に低くなっている。 FIG. 4 illustrates the charging of the secondary battery 14. When the secondary battery 14 becomes conductive, cations 34 are released from the positive electrode 38 and the cations 34 are occluded in the negative electrode 40. Here, since the release amount of the cation 34 at the positive electrode 38 and the occlusion amount of the cation 34 at the negative electrode 40 are theoretically equal if the side reaction or the like is ignored, the amount of LiPF 6 in the electrolytic solution 32 is the same as when the conduction is cut off. It doesn't change at the time of conduction. At this time, a salt concentration distribution (salt concentration gradient) is generated in the electrolytic solution 32 in accordance with the transport number. Further, the salt concentration distribution is generated not only between the electrodes but also within the surface of the electrode 39 as shown in FIG. In FIG. 5, the salt concentration at the end of the electrode 39 wound in a cylindrical shape is relatively high, and the salt concentration at the center of the electrode 39 is relatively low.

塩濃度と二次電池14の内部抵抗との関係を図6に示す。この図に示されているように、内部抵抗は塩濃度によって変動し、内部抵抗が最低値を取るような最適濃度が存在する。これを受けて電解液の濃度を最適濃度に調整することが考えられる。しかし、上述したように二次電池が導通状態になると塩濃度分布が発生してしまい、電解液内では最適濃度から外れる領域が生じる。その結果電解液内の内部抵抗が増加する。この、塩濃度分布の発生に伴う内部抵抗の増加現象を本実施形態ではハイレート劣化と呼んでいる。   The relationship between the salt concentration and the internal resistance of the secondary battery 14 is shown in FIG. As shown in this figure, the internal resistance varies depending on the salt concentration, and there exists an optimum concentration where the internal resistance takes the lowest value. In response to this, it is conceivable to adjust the concentration of the electrolytic solution to the optimum concentration. However, as described above, when the secondary battery becomes conductive, a salt concentration distribution is generated, and a region deviating from the optimum concentration is generated in the electrolytic solution. As a result, the internal resistance in the electrolyte increases. In this embodiment, this phenomenon of increase in internal resistance accompanying the occurrence of salt concentration distribution is called high-rate degradation.

塩濃度分布はイオンの泳動(輸率)によって生じることから理解されるように、大電流放電時または大電流充電時には塩濃度分布の発生が顕著となる(塩濃度勾配が急峻となる)。その結果二次電池14のハイレート劣化の進行が顕著となり、内部抵抗が増加する。一方、塩濃度分布を引き起こした電流の流れ方向と逆方向に電流を流すことによって塩濃度分布が解消され、ハイレート劣化を低減することができる。例えば大電流放電によってハイレート劣化が生じた場合には大電流充電を行うことによってハイレート劣化を解消することができる。   As understood from the fact that the salt concentration distribution is caused by ion migration (transport number), the salt concentration distribution is noticeable during large current discharge or large current charge (salt concentration gradient becomes steep). As a result, the progress of the high rate deterioration of the secondary battery 14 becomes remarkable, and the internal resistance increases. On the other hand, the salt concentration distribution is eliminated by flowing a current in the direction opposite to the current flow direction that caused the salt concentration distribution, and high-rate deterioration can be reduced. For example, when high rate deterioration occurs due to large current discharge, high rate deterioration can be eliminated by performing large current charging.

したがって、ハイレート劣化を適切に検出してこれを解消することによって内部抵抗の増加を抑え、二次電池14の端子電圧の電圧降下を抑制できる。他方、上述したように二次電池14の内部抵抗の増加はハイレート劣化の他に経年劣化によっても生じる。経年劣化は二次電池14の使用期間の経過に伴って内部抵抗が増加する現象を指し、活物質の一部崩壊(構造変化)などが原因となって生じる。ハイレート劣化と異なり経年劣化は二次電池14の使用に伴って蓄積される不可逆的な(解消困難な)劣化である。制御部12は、二次電池14の内部抵抗を測定するとともに内部抵抗の増加分のうちの何割がハイレート劣化によるものかを推定し、推定結果に応じてハイレート劣化の抑制処理や解消処理を行うか否かを判定している。   Therefore, it is possible to suppress the increase in internal resistance by appropriately detecting and eliminating the high rate deterioration, and to suppress the voltage drop of the terminal voltage of the secondary battery 14. On the other hand, as described above, the increase in the internal resistance of the secondary battery 14 is caused not only by high-rate deterioration but also by aging deterioration. Aged deterioration refers to a phenomenon in which internal resistance increases with the passage of the use period of the secondary battery 14, and is caused by partial collapse (structural change) of the active material. Unlike the high-rate deterioration, the aging deterioration is an irreversible (difficult to solve) deterioration accumulated with the use of the secondary battery 14. The control unit 12 measures the internal resistance of the secondary battery 14 and estimates what percentage of the increase in the internal resistance is due to the high-rate deterioration, and performs a high-rate deterioration suppression process or a cancellation process according to the estimation result. It is determined whether or not to perform.

制御部12の補正部28(図2参照)には経年劣化による二次電池14の内部抵抗の増加傾向の実測値が記憶されている。具体的には補正部28には、二次電池14の初期状態からの延べ時間(総時間)に対する内部抵抗値や内部抵抗増加率の推移が関数またはマップ(表)として記憶されている。なお、初期状態とは二次電池14のハイレート劣化を検出するための基準時点を指しており、例えば二次電池14の新品状態や、二次電池14の電圧、電流、温度の測定が開始される時点を指している。また、二次電池14の使用総時間を時間軸に取る代わりに、二次電池14の満充電時容量の減少率や、二次電池14の温度履歴、二次電池14の積算電流量等を用いてもよい。   The correction unit 28 (see FIG. 2) of the control unit 12 stores an actual measurement value of the increasing tendency of the internal resistance of the secondary battery 14 due to deterioration over time. Specifically, the correction unit 28 stores the transition of the internal resistance value and the internal resistance increase rate with respect to the total time (total time) from the initial state of the secondary battery 14 as a function or a map (table). Note that the initial state refers to a reference time point for detecting high-rate deterioration of the secondary battery 14. For example, measurement of a new state of the secondary battery 14 and voltage, current, and temperature of the secondary battery 14 is started. It points to the time. Also, instead of taking the total usage time of the secondary battery 14 on the time axis, the reduction rate of the fully charged capacity of the secondary battery 14, the temperature history of the secondary battery 14, the accumulated current amount of the secondary battery 14, etc. It may be used.

ここで、補正部28に記憶された、経年劣化による内部抵抗の増加傾向の実測値が記録されたマップ(以下、経年劣化マップと呼ぶ)の取得について説明する。経年劣化マップの取得に当たっては、ハイレート劣化を生じさせない、または、車両に二次電池14を搭載して実際に使用した時と比較してハイレート劣化による内部抵抗の増加が無視できる程度の環境下で二次電池14の内部抵抗を予め測定する。例えば、大電流放電及び大電流充電を行わずに二次電池14の内部抵抗の測定を行う。具体的には、初期状態における二次電池の満充電時の容量をC[Ah]で表すと、1C[A]以下、例えば0.1C[A]の放電レートで定電流の充放電を行う。あるいは、大電流での充放電を行う場合には、大電流充電と大電流放電とを均等に行うようにする。例えば2C[A]での放電を30秒行ったときには同様に2C[A]での充電を30秒行うようにする。なお、当然のことながら、経年劣化マップの取得用の二次電池14は車両に搭載される二次電池14と同一タイプのものを使用する。   Here, acquisition of a map (hereinafter referred to as an aging deterioration map) stored in the correction unit 28 in which an actual measurement value of an increase tendency of internal resistance due to aging deterioration is recorded will be described. When acquiring an aged deterioration map, the high-rate deterioration is not caused, or the increase in internal resistance due to the high-rate deterioration is negligible compared to when the secondary battery 14 is actually used in a vehicle. The internal resistance of the secondary battery 14 is measured in advance. For example, the internal resistance of the secondary battery 14 is measured without performing a large current discharge and a large current charge. Specifically, when the capacity at the time of full charge of the secondary battery in the initial state is expressed by C [Ah], charging and discharging with a constant current is performed at a discharge rate of 1 C [A] or less, for example, 0.1 C [A]. . Alternatively, when charging / discharging with a large current, large current charging and large current discharging are performed equally. For example, when discharging at 2C [A] is performed for 30 seconds, similarly charging at 2C [A] is performed for 30 seconds. As a matter of course, the secondary battery 14 for obtaining the aged deterioration map is of the same type as the secondary battery 14 mounted on the vehicle.

1回の放電と1回の充電を1サイクルとして、複数サイクルに亘ってIV特性を求める。例えば二次電池14の寿命に達するまでのサイクル(例えば5000サイクル)を複数のサイクル期間(例えば100サイクル)に分割し、1サイクル期間ごとに耐久試験を行ってその都度IV特性を求める。IV特性とは電流値の軸と電圧値の軸からなる平面上に電流値と電圧値をプロットしたときの近似直線の傾きまたは近似曲線の増加率であり、二次電池14の内部抵抗と捉えることができる。したがってIV特性の増加率を求めることで内部抵抗増加率を求めることができる。なお、内部抵抗増加率の算出に当たっては、初期状態からの増加率を求めてもよいし、任意の時点からの増加率を求めてもよい。   One discharge and one charge are regarded as one cycle, and IV characteristics are obtained over a plurality of cycles. For example, a cycle (for example, 5000 cycles) until the end of the life of the secondary battery 14 is divided into a plurality of cycle periods (for example, 100 cycles), an endurance test is performed for each cycle period, and IV characteristics are obtained each time. The IV characteristic is the slope of the approximate line or the rate of increase of the approximate curve when the current value and the voltage value are plotted on a plane composed of the current value axis and the voltage value axis, and is regarded as the internal resistance of the secondary battery 14. be able to. Therefore, the increase rate of the internal resistance can be obtained by obtaining the increase rate of the IV characteristic. In calculating the internal resistance increase rate, the increase rate from the initial state may be obtained, or the increase rate from an arbitrary time point may be obtained.

また、経年劣化マップの時間軸として、二次電池14の総使用時間の代わりに積算電流量[Ah]を用いる場合は、積算電流量を複数の区間に区分して、例えば0.5Ahごとの範囲に区分して、各区間における電流値及び電圧値をプロットしてIV特性を求めることが好適である。また、満充電時容量減少率[%]についても同様に複数の区間に区分して当該区間内のIV特性を求めることが好適である。   Further, when using the accumulated current amount [Ah] instead of the total usage time of the secondary battery 14 as the time axis of the aging deterioration map, the accumulated current amount is divided into a plurality of sections, for example, every 0.5 Ah. It is preferable that the IV characteristic is obtained by dividing into ranges and plotting the current value and the voltage value in each section. Similarly, it is preferable that the capacity reduction rate [%] at full charge is similarly divided into a plurality of sections to obtain IV characteristics in the sections.

また、温度履歴は例えば以下のように算出する。二次電池14は温度特性を有しており、温度によって劣化の進行度合いが変化することが知られている。そこで、相対的に劣化の進みが遅い温度(例えば25℃)を相対的に重みの少ない温度パラメータ(例えば1)に変換するとともに、相対的に劣化状態の進みが速い温度(例えば40℃)を相対的に重みの大きい温度パラメータ(例えば10)に変換し、初期状態からの温度パラメータの積算値に対する二次電池14の内部抵抗を測定する。この場合においても温度パラメータの積算値を複数の区間に区分して当該区間内のIV特性を求めることが好適である。   The temperature history is calculated as follows, for example. The secondary battery 14 has temperature characteristics, and it is known that the degree of progress of deterioration changes depending on the temperature. Therefore, a temperature with a relatively slow progress (for example, 25 ° C.) is converted into a temperature parameter with a relatively small weight (for example, 1), and a temperature with a relatively fast progress of the degraded state (for example, 40 ° C.). The temperature parameter is converted into a relatively heavy temperature parameter (for example, 10), and the internal resistance of the secondary battery 14 with respect to the integrated value of the temperature parameter from the initial state is measured. Even in this case, it is preferable to divide the integrated value of the temperature parameter into a plurality of sections and obtain the IV characteristics in the section.

なお、二次電池14の内部抵抗は温度及び充電率(SOC)によって変化するから、上述したような電流値−電圧値のサンプリング点を使用総時間区間または満充電時容量減少率区間または温度パラメータ区間ごとにグループ化した上で、さらにそれぞれの区間における電流値−電圧値のサンプリング点を所定の温度区間及び所定のSOC区間別に振り分け、振り分けられたサンプリング点のグループごとにIV特性及びその増加率を求めることが好適である。増加率の算出に当たっては、IV特性を算出したSOC区間及び温度区間と同一の区間における初期状態のIV特性を基準にすることが好適である。図7に二次電池14の使用時間、温度、SOC別の複数の経年劣化マップを示す。なお、図7に示す経年劣化マップでは抵抗増加率が示されているが、これに代えてまたは加えて内部抵抗値(IV特性値)そのものを記憶するようにしてもよい。また、マップ(表)の状態で記憶する代わりに、最小二乗法等によって関係式を取得してこれを補正部28に記憶させてもよい。   Since the internal resistance of the secondary battery 14 varies depending on the temperature and the charging rate (SOC), the sampling point of the current value-voltage value as described above is used in the total use time section, the capacity reduction rate section at full charge, or the temperature parameter. After grouping for each section, the sampling points of current value-voltage value in each section are further divided into predetermined temperature sections and predetermined SOC sections, and the IV characteristics and the rate of increase are divided for each group of distributed sampling points. Is preferably obtained. In calculating the increase rate, it is preferable to use the IV characteristics in the initial state in the same section as the SOC section and the temperature section in which the IV characteristics are calculated. FIG. 7 shows a plurality of aging deterioration maps according to usage time, temperature, and SOC of the secondary battery 14. In addition, although the resistance increase rate is shown in the aging deterioration map shown in FIG. 7, the internal resistance value (IV characteristic value) itself may be stored instead of or in addition to this. Further, instead of storing in the state of the map (table), a relational expression may be acquired by the least square method or the like and stored in the correction unit 28.

以上のようにして取得した経年劣化マップを用いて、二次電池14の内部抵抗中のハイレート劣化成分を推定する。ハイレート劣化の推定手段として、主に(1)二次電池14の緩和状態からの電圧降下に基づいて算出された内部抵抗値または内部抵抗増加率と経年劣化マップにおける内部抵抗値または内部抵抗増加率との比較(2)稼働中の二次電池14の電流値及び電圧値に基づいて算出された内部抵抗値または内部抵抗増加率と経年劣化マップにおける内部抵抗値または内部抵抗増加率との比較(3)電池モデルにより算出した内部抵抗値または内部抵抗増加率と経年劣化マップにおける内部抵抗値または内部抵抗増加率との比較、の3種類の手段が挙げられる。以下それぞれの手段について説明する。また、以下の説明において特に断りのない限り、経年劣化マップは二次電池14の初期状態からの延べ経過時間(使用総時間)を時間軸に取るものとする。   The high rate deterioration component in the internal resistance of the secondary battery 14 is estimated using the aged deterioration map acquired as described above. As the high-rate deterioration estimation means, mainly (1) the internal resistance value or internal resistance increase rate calculated based on the voltage drop from the relaxed state of the secondary battery 14 and the internal resistance value or internal resistance increase rate in the aging deterioration map (2) Comparison between internal resistance value or internal resistance increase rate calculated based on current value and voltage value of secondary battery 14 in operation and internal resistance value or internal resistance increase rate in the aging deterioration map ( 3) There are three types of means: comparison between the internal resistance value or internal resistance increase rate calculated by the battery model and the internal resistance value or internal resistance increase rate in the aging deterioration map. Each means will be described below. Further, unless otherwise specified in the following description, the aging deterioration map assumes the total elapsed time (total use time) from the initial state of the secondary battery 14 on the time axis.

(1)二次電池14の緩和状態からの電圧降下に基づいて算出された内部抵抗値または内部抵抗増加率と経年劣化マップにおける内部抵抗値または内部抵抗増加率との比較
制御部12の算出部24は、電圧センサ16から電圧値Vbを取得するとともに電流センサ18から電流値Ibを取得する。なお、この手段においては、二次電池14が緩和した状態すなわち電流が流れておらず電圧値が安定している状態(例えば停車時)からの電流値及び電圧値の経時変化を測定する。二次電池14が完全に緩和した状態における開放電圧(OCV)を測定後、二次電池14が完全に緩和した状態から一定値の電流を流し始めたときの電圧降下を所定時間測定することによって、IV特性を高精度に測定することが可能となる。また、車両がいわゆるプラグインハイブリッド車両である場合には、充電中などに所望のパターンの一定電流を流し、そのときの電圧値の経時変化を測定することによってもIV特性を高精度に求めることが可能となる。
(1) Comparison between the internal resistance value or internal resistance increase rate calculated based on the voltage drop from the relaxed state of the secondary battery 14 and the internal resistance value or internal resistance increase rate in the aging deterioration map 24 acquires the voltage value V b from the voltage sensor 16 and the current value I b from the current sensor 18. In this means, the temporal change of the current value and the voltage value is measured from the state where the secondary battery 14 is relaxed, that is, the state where the current is not flowing and the voltage value is stable (for example, when the vehicle is stopped). By measuring the open voltage (OCV) when the secondary battery 14 is completely relaxed and then measuring the voltage drop when the secondary battery 14 starts to flow a constant value from the fully relaxed state for a predetermined time. , IV characteristics can be measured with high accuracy. In addition, when the vehicle is a so-called plug-in hybrid vehicle, the IV characteristics can be obtained with high accuracy by passing a constant current of a desired pattern during charging or the like and measuring a change in voltage value with time. Is possible.

さらに算出部24は取得した電圧値Vb及び電流値Ibをグループ分けする。具体的には、予め定めた時間区間内であって、さらに予め定めたSOC区間及び温度区間別に電流値−電圧値のサンプリング点を振り分ける。時間区間に基づく振り分けは算出部24に時刻情報を送信可能な図示しないタイマ等に基づいて行われる。また、SOC区間に基づく振り分けは二次電池14の積算電流量等に基づいて行われる。さらに温度区間に基づく振り分けは温度センサ20から送られた温度Tbに基づいて行われる。 Furthermore, the calculation unit 24 groups the acquired voltage value V b and current value I b . Specifically, the sampling points of the current value-voltage value are assigned for each predetermined SOC interval and temperature interval within a predetermined time interval. The distribution based on the time interval is performed based on a timer (not shown) that can transmit time information to the calculation unit 24. Further, the sorting based on the SOC section is performed based on the accumulated current amount of the secondary battery 14 or the like. Further sorting based on the temperature interval is based on the temperature T b sent from the temperature sensor 20.

算出部24は特定の時間区間、SOC区間、温度区間におけるサンプリング点からIV特性、つまり内部抵抗値を求める。また内部抵抗増加率を基準に取る場合はさらに内部抵抗値を求めたSOC区間及び温度区間に対応する二次電池14の初期状態における内部抵抗値を制御部12内の記憶部に記憶された経年劣化マップから呼び出し、初期状態からの内部抵抗増加率を算出する。ここで、初期状態に代えて任意の時点を増加率算出の基準時に設定してもよい。   The calculation unit 24 obtains IV characteristics, that is, internal resistance values from sampling points in a specific time interval, SOC interval, and temperature interval. When taking the internal resistance increase rate as a reference, the internal resistance value in the initial state of the secondary battery 14 corresponding to the SOC interval and the temperature interval for which the internal resistance value is obtained is stored in the storage unit in the control unit 12 over time. Called from the deterioration map, and calculates the internal resistance increase rate from the initial state. Here, instead of the initial state, an arbitrary time point may be set as the reference time for calculating the increase rate.

算出部24によって算出された内部抵抗値または内部抵抗増加率(以下、算出部による内部抵抗値または内部抵抗増加率と呼ぶ)は補正部28に送られる。補正部28は制御部12の記憶部から経年劣化マップを呼び出す。さらに補正部28は、算出部による内部抵抗値の時間区間、SOC区間、温度区間に対応した内部抵抗値、または算出部による内部抵抗増加率の時間区間、SOC区間、温度区間に対応した内部抵抗増加率を経年劣化マップから抽出する。   The internal resistance value or the internal resistance increase rate calculated by the calculation unit 24 (hereinafter referred to as the internal resistance value or the internal resistance increase rate by the calculation unit) is sent to the correction unit 28. The correction unit 28 calls the aging deterioration map from the storage unit of the control unit 12. Further, the correction unit 28 includes an internal resistance value corresponding to the time interval, SOC interval, and temperature interval of the internal resistance value by the calculation unit, or an internal resistance corresponding to the time interval, SOC interval, and temperature interval of the internal resistance increase rate by the calculation unit. The increase rate is extracted from the aging deterioration map.

図8に示すように、補正部28は、算出部による内部抵抗値から経年劣化による内部抵抗値、または、算出部による内部抵抗増加率から経年劣化による内部抵抗増加率を減算する。なお、図8においては算出部による内部抵抗増加率41から経年劣化マップによる内部抵抗増加率42を減算した様子を例示している。上述したように、算出部による内部抵抗値(または内部抵抗増加率)には経年劣化による内部抵抗値(または内部抵抗増加率)とハイレート劣化による内部抵抗値(または内部抵抗増加率)とが重ね合わされているものと考えられる。一方、経年劣化マップによる内部抵抗値(または内部抵抗増加率)は主に経年劣化による内部抵抗値(または内部抵抗増加率)を示していると考えられる。したがって算出部による内部抵抗値と経年劣化マップによる内部抵抗値との差、または算出部による内部抵抗増加率と経年劣化マップによる内部抵抗増加率との差を求めることによってハイレート劣化による内部抵抗値または内部抵抗増加率を推定することができる。   As shown in FIG. 8, the correction unit 28 subtracts the internal resistance value due to aging from the internal resistance value by the calculation unit or the internal resistance increase rate due to aging from the internal resistance increase rate by the calculation unit. FIG. 8 illustrates a state in which the internal resistance increase rate 42 according to the aging deterioration map is subtracted from the internal resistance increase rate 41 by the calculation unit. As described above, the internal resistance value (or internal resistance increase rate) by the calculation unit overlaps the internal resistance value (or internal resistance increase rate) due to aging degradation and the internal resistance value (or internal resistance increase rate) due to high-rate degradation. It is thought that. On the other hand, it is considered that the internal resistance value (or internal resistance increase rate) based on the aging deterioration map mainly indicates the internal resistance value (or internal resistance increase rate) due to aging deterioration. Therefore, by obtaining the difference between the internal resistance value by the calculation unit and the internal resistance value by the aging deterioration map, or the difference between the internal resistance increase rate by the calculation unit and the internal resistance increase rate by the aging deterioration map, The rate of increase in internal resistance can be estimated.

なお、横軸として二次電池14の総時間を用いる代わりに満充電時の電池容量減少率を用いる場合、電流センサ18等による二次電池14の積算電流量から正確な電池容量減少率を求めることが困難な場合がある。例えば満充電時から放電終止電圧までの積算電流量から満充電時の電池容量[Ah]を求めることができ、したがって満充電時の電池容量の減少率も求めることが可能となるが、実際の車両の運転時においては放電終止電圧に至る前に充電が開始されたり、満充電に至る前に放電が開始される場合がある。このような場合においては例えば特開2010−60384号公報にて説明されているような満充電容量のモデル式を用いることによって推定することが可能である。   In addition, when using the battery capacity reduction rate at the time of full charge instead of using the total time of the secondary battery 14 as the horizontal axis, an accurate battery capacity reduction rate is obtained from the accumulated current amount of the secondary battery 14 by the current sensor 18 or the like. It can be difficult. For example, the battery capacity [Ah] at the time of full charge can be obtained from the accumulated current amount from the time of full charge to the end-of-discharge voltage, and therefore the reduction rate of the battery capacity at the time of full charge can be obtained. During driving of the vehicle, charging may be started before reaching the final discharge voltage, or discharging may be started before reaching full charge. In such a case, it is possible to estimate by using a model formula of a full charge capacity as described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-60384.

(2)稼働中の二次電池14の電流値及び電圧値に基づいて算出された内部抵抗値または内部抵抗増加率と経年劣化マップにおける内部抵抗値または内部抵抗増加率との比較
上述した(1)による手段では緩和状態の二次電池14を基点として内部抵抗値や内部抵抗増加率を求めていたが、これに代えて稼働中の二次電池14の電流値と電圧値から内部抵抗値や内部抵抗増加率を求めてもよい。算出部24は車両走行中等、二次電池14の充放電が行われている期間において二次電池14の電流値及び電圧値を測定し、測定された電流値及び電圧値からIV特性(内部抵抗値)を求める。IV特性の算出に当たっては(1)と同様に定められた時間区間、SOC区間、温度区間における電流値及び電圧値を抽出してこれに基づいてIV特性を求める。補正部28は算出したIV特性に対応する時間区間、SOC区間、温度区間における経年劣化マップの内部抵抗値を呼び出す。さらに補正部28は図9に示すように、算出部によるIV特性44(内部抵抗値)と、経年劣化マップにおける内部抵抗値46との差を求める。具体的にはそれぞれの直線の傾きの差を求める。この傾きの差がハイレート劣化を表すと考えられることから、判定部30によって傾きの差を監視することでハイレート劣化の増加傾向を把握することができる。
(2) Comparison of internal resistance value or internal resistance increase rate calculated based on current value and voltage value of secondary battery 14 in operation and internal resistance value or internal resistance increase rate in aging deterioration map (1 ), The internal resistance value and the rate of increase in internal resistance are obtained with the secondary battery 14 in a relaxed state as a base point. Instead, the internal resistance value and the internal resistance value are calculated from the current value and voltage value of the operating secondary battery 14. The internal resistance increase rate may be obtained. The calculation unit 24 measures the current value and the voltage value of the secondary battery 14 during the period when the secondary battery 14 is charged / discharged, such as when the vehicle is running, and determines the IV characteristic (internal resistance) from the measured current value and voltage value. Value). In calculating the IV characteristic, the current value and the voltage value in the time interval, the SOC interval, and the temperature interval determined as in (1) are extracted, and the IV characteristic is obtained based on the extracted current value and voltage value. The correction unit 28 calls the internal resistance value of the aging deterioration map in the time interval, SOC interval, and temperature interval corresponding to the calculated IV characteristic. Further, as shown in FIG. 9, the correction unit 28 obtains a difference between the IV characteristic 44 (internal resistance value) by the calculation unit and the internal resistance value 46 in the aging deterioration map. Specifically, the difference between the slopes of the respective straight lines is obtained. Since this difference in inclination is considered to represent high-rate deterioration, it is possible to grasp the increasing tendency of high-rate deterioration by monitoring the difference in inclination by the determination unit 30.

また、算出部による内部抵抗値と経年劣化マップによる内部抵抗値を比較する代わりに、(1)と同様にして算出部による内部抵抗増加率と経年劣化マップの内部抵抗増加率を比較してもよい。すなわち、算出部による内部抵抗値を求めた時間区間、SOC区間、温度区間に対応する二次電池14の初期状態(や任意の時点)における内部抵抗値を制御部12内の記憶部に記憶された経年劣化マップから呼び出し、算出部による内部抵抗値を初期状態の内部抵抗値で割ることによって内部抵抗増加率を算出する。一方、経年劣化マップから、算出部による内部抵抗値を求めたSOC区間及び温度区間に対応する内部抵抗増加率を抽出する。さらにそれぞれ求められた内部抵抗増加率を比較する。   Further, instead of comparing the internal resistance value by the calculation unit and the internal resistance value by the aging deterioration map, the internal resistance increase rate by the calculation unit and the internal resistance increase rate of the aging deterioration map may be compared in the same manner as in (1). Good. That is, the internal resistance value in the initial state (or any time point) of the secondary battery 14 corresponding to the time interval, the SOC interval, and the temperature interval for which the internal resistance value is obtained by the calculation unit is stored in the storage unit in the control unit 12. The internal resistance increase rate is calculated by calling from the aged deterioration map and dividing the internal resistance value by the calculation unit by the internal resistance value in the initial state. On the other hand, the internal resistance increase rate corresponding to the SOC interval and the temperature interval for which the internal resistance value is obtained by the calculation unit is extracted from the aging deterioration map. Furthermore, the respective internal resistance increase rates obtained are compared.

(3)電池モデルにより算出した内部抵抗値または内部抵抗増加率と経年劣化マップにおける内部抵抗値または内部抵抗増加率との比較
本手段では二次電池内の活物質やイオン等の挙動をモデル化した電池モデルを使用する。図10は、電池モデルによって表現される二次電池の内部構成の概略を説明する概念図である。二次電池14は、負極40と、セパレータ114と、正極38とを含む。セパレータ114は、例えば負極40及び正極38の間に設けられた樹脂に電解液を浸透させることで構成される。
(3) Comparison of the internal resistance value or internal resistance increase rate calculated by the battery model and the internal resistance value or internal resistance increase rate in the aging deterioration map This model models the behavior of active materials and ions in the secondary battery Use the same battery model. FIG. 10 is a conceptual diagram illustrating an outline of the internal configuration of the secondary battery expressed by a battery model. Secondary battery 14 includes a negative electrode 40, a separator 114, and a positive electrode 38. The separator 114 is configured by, for example, infiltrating an electrolytic solution into a resin provided between the negative electrode 40 and the positive electrode 38.

負極40及び正極38の各々は、球状の活物質118の集合体で構成される。二次電池14の放電時において、負極40の活物質118の界面上では、リチウムイオンLi+及び電子e-を放出する化学反応が行われる。一方、正極38の活物質118の界面上ではリチウムイオンLi+及び電子e-を吸収する化学反応が行われる。なお、二次電池14の充電時においては、電子e-の放出及び吸収に関して、上記の反応とは逆の反応が行われる。 Each of the negative electrode 40 and the positive electrode 38 is composed of an assembly of spherical active materials 118. When the secondary battery 14 is discharged, a chemical reaction that releases lithium ions Li + and electrons e is performed on the interface of the active material 118 of the negative electrode 40. On the other hand, a chemical reaction that absorbs lithium ions Li + and electrons e is performed on the interface of the active material 118 of the positive electrode 38. When the secondary battery 14 is charged, a reaction opposite to the above reaction is performed with respect to the emission and absorption of the electron e .

負極40には、電子e-を吸収する電流コレクタ113が設けられ、正極38には、電子e-を放出する電流コレクタ116が設けられる。負極の電流コレクタ113は代表的には銅で構成され、正極の電流コレクタ116は代表的にはアルミで構成される。電流コレクタ113には負極端子が設けられ、電流コレクタ116には正極端子が設けられる。セパレータ114を介したリチウムイオンLi+の授受によって、二次電池14では充放電が行われ、充電電流または放電電流が生じる。 The negative electrode 40 is provided with a current collector 113 that absorbs electrons e , and the positive electrode 38 is provided with a current collector 116 that emits electrons e . The negative current collector 113 is typically made of copper, and the positive current collector 116 is typically made of aluminum. The current collector 113 is provided with a negative electrode terminal, and the current collector 116 is provided with a positive electrode terminal. By the exchange of lithium ions Li + through the separator 114, the secondary battery 14 is charged and discharged, and a charging current or a discharging current is generated.

すなわち、二次電池内部の充放電状態は、電極(負極40及び正極38)の活物質118におけるリチウム濃度分布によって異なる。このリチウムは、リチウムイオン電池における反応関与物質に相当する。   That is, the charge / discharge state inside the secondary battery varies depending on the lithium concentration distribution in the active material 118 of the electrodes (the negative electrode 40 and the positive electrode 38). This lithium corresponds to a reaction participating substance in the lithium ion battery.

負極40及び正極38で電子e-の移動に対する純電気的な抵抗(純抵抗)Rd及び活物質界面での反応電流発生時に等価的に電気抵抗として作用する電荷移動抵抗(反応抵抗)Rrとを併せたものが、二次電池14をマクロに見た場合の内部抵抗(直流抵抗)に相当する。このマクロな内部抵抗を、以下では直流抵抗Raとも示す。また、活物質118内におけるリチウムLiの拡散は、拡散係数Dsに支配される。すなわち、拡散係数Dsは拡散抵抗の大きさを示すパラメータである。 Pure electric resistance (pure resistance) Rd against the movement of electrons e at the negative electrode 40 and the positive electrode 38 and a charge transfer resistance (reaction resistance) Rr that acts equivalently as an electric resistance when a reaction current is generated at the active material interface. The combination is equivalent to the internal resistance (DC resistance) when the secondary battery 14 is viewed macroscopically. This macro internal resistance is also referred to as DC resistance Ra below. Further, the diffusion of lithium Li in the active material 118 is governed by the diffusion coefficient D s . That is, the diffusion coefficient D s is a parameter indicating the magnitude of the diffusion resistance.

引き続き、電池モデル125の一例を説明する。なお、ここで説明する電池モデルでは、常温時における電気二重層キャパシタの影響が小さいことを考慮して、この影響を無視したモデルを構築している。さらに、電池モデルは、電極の単位極板面積あたりのモデルとして定義されるものとする。電極の単位極板面積あたりのモデルを用いることで、そのモデルを設計容量に対して一般化させることができる。   Next, an example of the battery model 125 will be described. In the battery model described here, a model that ignores the influence is constructed in consideration of the small influence of the electric double layer capacitor at normal temperature. Furthermore, the battery model is defined as a model per unit electrode plate area of the electrode. By using a model per unit electrode plate area of the electrode, the model can be generalized to the design capacity.

まず、二次電池14の出力電圧である電池電圧Vについては、電池温度T、電池電流I、開放電圧(OCV)U及び、上述の二次電池14全体のマクロな直流抵抗Raを用いた下記の(1)式(電圧方程式)が成立する。ここで、電池電流Iは、単位極板面積あたりの電流値を示すものとする。すなわち、正負極端子に流れる電池電流(電流計により計測可能な電流値)をIbとし、電池の両面極板面積をSとすると、電池電流Iは、I=Ib/Sで定義される。以下、電池モデル中で述べる「電流」及び「電流推定値」については、特に説明のない限り、上記の単位極板面積あたりの電流を指すものとする。   First, the battery voltage V that is the output voltage of the secondary battery 14 is as follows using the battery temperature T, the battery current I, the open circuit voltage (OCV) U, and the macro DC resistance Ra of the entire secondary battery 14 described above. (1) (voltage equation) is established. Here, the battery current I represents a current value per unit electrode plate area. That is, when the battery current flowing through the positive and negative terminals (current value measurable by an ammeter) is Ib and the double-sided electrode plate area of the battery is S, the battery current I is defined as I = Ib / S. Hereinafter, “current” and “current estimation value” described in the battery model refer to the current per unit electrode plate area unless otherwise specified.

Figure 0005687584
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θ1及びθ2は、それぞれ正極活物質表面における局所的SOC、及び負極活物質表面における局所的SOCを表す。開放電圧OCVは、正極開放電位U1及び負極開放電位U2の電位差として表される。 θ 1 and θ 2 represent local SOC on the surface of the positive electrode active material and local SOC on the surface of the negative electrode active material, respectively. The open circuit voltage OCV is expressed as a potential difference between the positive electrode open potential U 1 and the negative electrode open potential U 2 .

図11に示すように、正極開放電位U1及び負極開放電位U2は、それぞれ局所的SOCθ1及び局所的SOCθ1に依存して変化する特性を有する。したがって、二次電池14の初期状態において、局所的SOCθ1と正極開放電位U1との関係、及び局所的SOCθ2と負極開放電位U2との関係を測定することにより、局所的SOCθ1の変化に対する正極開放電位U1(θ1)の変化特性及び局所的SOCθ2の変化に対する負極開放電位U2(θ2)の変化特性を予め記憶する特性マップを作成することができる。 As shown in FIG. 11, the positive electrode open-circuit potential U 1 and the negative electrode open-circuit potential U 2 each have a characteristic that varies depending on local SOC [theta] 1 and local SOC [theta] 1. Therefore, in the initial state of the secondary battery 14, by measuring the relationship between the local SOC θ 1 and the positive electrode open potential U 1 and the relationship between the local SOC θ 2 and the negative electrode open potential U 2 , the local SOC θ 1 it is possible to create a positive open-circuit potential U 1 1) variation characteristics and characteristic map that prestores change characteristics of negative electrode open-circuit potential U 2 2) with respect to changes in the local SOC [theta] 2 of the relative change.

また、直流抵抗Raは、局所的SOC(θ1)、局所的SOC(θ2)及び電池温度の変化に応じて変化する特性を有する。すなわち、直流抵抗Raは、SOC(より詳細には、局所的SOC(θ1,θ2))及び電池温度Tの関数として示される。したがって、二次電池14の初期状態における実測実験結果に基づき、図13に示されるような直流抵抗Raの初期状態値マップ131を予め作成することができる。 Also, DC resistance R a is local SOC (θ 1), having a characteristic that varies according to changes in the local SOC (θ 2) and battery temperature. That is, the DC resistance Ra is shown as a function of the SOC (more specifically, the local SOC (θ 1 , θ 2 )) and the battery temperature T. Thus, based on the measured experimental results in the initial state of the secondary battery 14, it is possible to pre-create the initial state value map 131 of DC resistance R a as shown in FIG. 13.

図13を参照して、初期状態値マップ131では、0(%)〜100(%)を複数に分割したSOC範囲と、−Ty(℃)〜Tx(℃)を複数に分割した温度範囲との組み合わせによって定義される領域ごとに、直流抵抗Raの初期状態値が格納される。これらの複数の領域は、後述するパラメータ変化率の学習区分と一致するので、「学習領域」とも称する。 Referring to FIG. 13, in initial state value map 131, the SOC range obtained by dividing 0 (%) to 100 (%) into a plurality of temperatures, and the temperature range obtained by dividing −Ty (° C.) to Tx (° C.) into a plurality of for each region defined by the combination of the initial state value of the DC resistance R a is stored. Since these plural regions coincide with the learning category of the parameter change rate described later, they are also referred to as “learning regions”.

再び図10を参照して、上述のように、負極40及び正極38それぞれの球状活物質モデルにおいて、活物質表面(電解液との界面)における局所的SOCθi(i=1,2)は、下記の(2)式で定義される。なお、局所的SOCθiと同じく、以下の説明では、iで表された添え字は、1の場合は正極を表し、2の場合は負極を示すものと定義する。 Referring to FIG. 10 again, as described above, in the spherical active material models of the negative electrode 40 and the positive electrode 38, the local SOC θ i (i = 1, 2) on the active material surface (interface with the electrolyte) is It is defined by the following equation (2). As in the case of the local SOC θ i , in the following description, the subscript represented by i is defined as a positive electrode when 1 and a negative electrode when 2.

Figure 0005687584
Figure 0005687584

(2)式中において、cse,iは活物質界面におけるリチウム平均濃度であり、cs,i,maxは活物質における限界リチウム濃度である。 In the formula (2), c se, i is the average lithium concentration at the active material interface, and c s, i, max is the critical lithium concentration in the active material.

球状モデルで取り扱われる活物質内では、リチウム濃度cs,jは、半径方向に分布を有する。すなわち、球状と仮定された活物質内でのリチウム濃度分布は下記の(3)式に示す極座標系の拡散方程式により規定される。 In the active material handled by the spherical model, the lithium concentration c s, j has a distribution in the radial direction. That is, the lithium concentration distribution in the active material assumed to be spherical is defined by the diffusion equation of the polar coordinate system shown in the following equation (3).

Figure 0005687584
Figure 0005687584

(3)式において、Ds,iは活物質におけるリチウムの拡散係数である。図14に示すように、拡散係数Ds,iはSOC及び電池温度に依存して変化する特性を有する。以下では、Ds,i(i=1,2)を総称する場合には、単に拡散係数Dsとも称する。 In the formula (3), D s, i is a diffusion coefficient of lithium in the active material. As shown in FIG. 14, the diffusion coefficient D s, i has a characteristic that varies depending on the SOC and the battery temperature. Hereinafter, when D s, i (i = 1, 2) is generically referred to, it is also simply referred to as a diffusion coefficient D s .

拡散係数Dsについても、上述の直流抵抗Raと同様に、二次電池14の初期状態における実測実験結果に基づき、図14に示されるような初期状態値マップ132を予め作成することができる。 For the diffusion coefficient D s, as with DC resistance R a of the above, based on the measured experimental results in the initial state of the secondary battery 14, it is possible to pre-create the initial state value map 132 as shown in FIG. 14 .

図14を参照して、初期状態値マップ132では、初期状態値マップ131と共通に区分された学習領域ごとに、拡散係数Dsの初期状態値が格納される。図13に示された初期状態値マップ131及び図14に示された初期状態値マップ132は、例えば制御部12の記憶部に記憶される。 Referring to FIG. 14, in the initial state value map 132, the initial state value of the diffusion coefficient D s is stored for each learning region divided in common with the initial state value map 131. The initial state value map 131 shown in FIG. 13 and the initial state value map 132 shown in FIG. 14 are stored in the storage unit of the control unit 12, for example.

(3)式の拡散方程式の境界条件は下記(4)、(5)式のように設定される。   The boundary conditions of the diffusion equation (3) are set as shown in the following expressions (4) and (5).

Figure 0005687584
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(4)式は、活物質中心での濃度勾配が0であることを示している。(5)式では、活物質の電解液界面におけるリチウム濃度変化は、活物質表面からのリチウムが出入りすることに伴って変化することを意味している。   Equation (4) indicates that the concentration gradient at the center of the active material is zero. In the formula (5), the change in lithium concentration at the electrolyte interface of the active material means that it changes as lithium enters and leaves from the active material surface.

(5)式においてrs,iは活物質半径を示し、εs,iは活物質の体積分率を示し、as,iは電極単位体積当たりの活物質表面積を示す。これらの値は、各種電気化学測定法により測定した結果より決定される。また、Fはファラデー定数である。 In equation (5), r s, i represents the active material radius, ε s, i represents the volume fraction of the active material, and as , i represents the active material surface area per unit electrode volume. These values are determined from the results measured by various electrochemical measurement methods. F is a Faraday constant.

さらに、(5)式中のjLiは単位体積・時間当たりのリチウム生成量であり、簡単化のために電極厚さ方向で反応が均一であると仮定すると、電極厚さLi及び単位極板面積あたりの電池電流Iを用いて下記(6)式で示される。 Furthermore, j Li in the equation (5) is the amount of lithium produced per unit volume and time, and for the sake of simplicity, assuming that the reaction is uniform in the electrode thickness direction, the electrode thickness L i and the unit electrode Using the battery current I per plate area, the following equation (6) is used.

Figure 0005687584
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電池電流Iまたは電池電圧Vを入力として、これら(1)〜(6)式を連立させて解くことによって、電圧推定値または電流推定値を算出しながら、二次電池14の内部状態を推定して、充電率を推定することが可能となる。   By inputting the battery current I or the battery voltage V and solving these equations (1) to (6) simultaneously, the internal state of the secondary battery 14 is estimated while calculating the estimated voltage value or estimated current value. Thus, the charging rate can be estimated.

この電池モデルを用いることにより、例えば、電池電圧Vを入力として二次電池の充電率を推定することが可能となる。電池電圧Vを入力とする場合、充電率は、図12に示されるような、活物質モデル内の平均リチウム濃度と充電率との関係を示すマップを用いて算出される。すなわち、電池モデル式によって算出された活物質モデル内の平均リチウム濃度から、図12のマップに従って現在のSOCを推定することができる。   By using this battery model, for example, it is possible to estimate the charging rate of the secondary battery with the battery voltage V as an input. When the battery voltage V is input, the charging rate is calculated using a map showing the relationship between the average lithium concentration in the active material model and the charging rate as shown in FIG. That is, the current SOC can be estimated from the average lithium concentration in the active material model calculated by the battery model formula according to the map of FIG.

ここで、図15を用いて、上述の電池モデルを用いた二次電池の状態推定の制御処理手順を説明する。図15に示される処理は、制御部12によって所定の演算周期ごとに実行される。   Here, the control processing procedure of the state estimation of the secondary battery using the battery model described above will be described with reference to FIG. The process shown in FIG. 15 is executed by the control unit 12 at predetermined calculation cycles.

図15には、二次電池の状態推定およびパラメータ変化率学習の両方の制御処理手順が示される。制御部12は、ステップS100において、電圧センサ16により電池電圧Vbを測定する。制御部12は、ステップS110において、温度センサ20により電池温度Tbを測定する。今回の演算周期における電池電圧Vb及び電池温度Tbは、電池モデル式中の電池電圧V及び電池温度Tとしてそれぞれ用いられる。なお、制御部12は、測定により得られる電池電流Ibについても収集している。 FIG. 15 shows control processing procedures for both state estimation and parameter change rate learning of the secondary battery. In step S < b > 100, the control unit 12 measures the battery voltage V b using the voltage sensor 16. Control unit 12 in step S110, measuring the battery temperature T b by the temperature sensor 20. The battery voltage V b and the battery temperature T b in the current calculation cycle are used as the battery voltage V and the battery temperature T in the battery model formula, respectively. The control unit 12 is collected also battery current I b obtained by the measurement.

制御部12は、ステップS120において、(2)式に従って、前回の演算周期におけるリチウム濃度分布cse,jに基づき、活物質表面の局所的SOCθi(θ1及びθ2)を算出する。 In step S120, the controller 12 calculates the local SOC θ i1 and θ 2 ) on the active material surface based on the lithium concentration distribution c se, j in the previous calculation cycle according to the equation (2).

さらに、制御部12はステップS130において、図11に示したような、局所的SOCθiに対する開放電位Ui(θi)の特性マップから、開放電位Ui(U1及びU2)を算出し、その算出した開放電位U1およびU2の電位差として、開放電圧推定値U#を算出する。 Further, the control unit 12 in step S130, as shown in FIG. 11, the characteristic map of open-circuit potential U i i) with respect to the local SOC [theta] i, and calculates the open-circuit potential U i (U 1 and U 2) Then, an open-circuit voltage estimated value U # is calculated as the potential difference between the calculated open-circuit potentials U 1 and U 2 .

さらに、制御部12は、ステップS140において、ステップS130で算出された局所的SOCθi及び測定された電池温度Tに基づいて、直流抵抗Raを求める。例えば、初期状態値マップ131に従って、直流抵抗Raが決定される。 Further, the control unit 12, in step S140, based on local SOC [theta] i and measured battery temperature T calculated in step S130, obtains the DC resistance R a. For example, the DC resistance Ra is determined according to the initial state value map 131.

制御部12は、さらに、ステップS150において、電池電圧V(=Vb)と、算出した開放電圧推定値U#及び直流抵抗Raとを用いて、下記(7)式に基づいて電池電流の推定値Iteを算出する。 Control unit 12 further in step S150, the battery voltage V (= V b), calculated open-circuit voltage using the estimated value U # and DC resistance R a, the battery current based on the following equation (7) Estimated value Ite is calculated.

Figure 0005687584
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次に、制御部12は、ステップS160において、電池電流推定値Iteを(6)式の電池電流Iに代入することにより、単位体積・時間当たりのリチウム生成量jLiを算出する。この単位体積・時間当たりのリチウム生成量jLiを(5)式の境界条件に用いて(3)式の拡散方程式を解くことにより、正負極それぞれの活物質内におけるリチウム濃度分布が決定される。なお、(3)式における拡散係数Ds,iについても、SOCおよび電池温度に基づいて求められる。たとえば、初期状態値マップ132に従って、拡散係数Ds,iが決定される。 Next, in step S160, the control unit 12 substitutes the estimated battery current value I te into the battery current I in the equation (6) to calculate the lithium generation amount j Li per unit volume / time. The lithium concentration distribution in the active material of each of the positive and negative electrodes is determined by solving the diffusion equation of equation (3) using the lithium generation amount j Li per unit volume and time as the boundary condition of equation (5). . Note that the diffusion coefficient D s, i in equation (3) is also determined based on the SOC and battery temperature. For example, the diffusion coefficient D s, i is determined according to the initial state value map 132.

制御部12は、(3)式の拡散方程式を解く際には、位置および時間により離散化した拡散方程式を用いて、活物質内部のリチウム濃度分布cs,i,k(t+Δt)を更新する(ステップS170)。ここでΔtは離散時間ステップを示し、演算実行周期に相当する。またkは半径方向に離散化した離散位置番号を表す。拡散方程式を位置および時間により離散化する方法は公知であるので詳細な説明はここでは繰り返さない。 When solving the diffusion equation (3), the control unit 12 updates the lithium concentration distribution c s, i, k (t + Δt) inside the active material using the diffusion equation discretized by the position and time. (Step S170). Here, Δt represents a discrete time step and corresponds to a calculation execution cycle. K represents a discrete position number discretized in the radial direction. Since the method of discretizing the diffusion equation by position and time is well known, detailed description will not be repeated here.

次に制御部12はステップS180により、下記(8)式に従って活物質内部の平均リチウム濃度csaveを算出する。ただし、(8)式においてNは球状の活物質を半径方向に離散化した場合の分割数である。 Next, the control part 12 calculates the average lithium density | concentration c save inside an active material according to the following (8) Formula by step S180. However, in the formula (8), N is the number of divisions when the spherical active material is discretized in the radial direction.

Figure 0005687584
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そして、制御部12は、ステップS190において、図12に示すような、活物質内の平均リチウム濃度csaveと二次電池14の充電率(SOC)との関係を示した、予め記憶されたマップを用いてSOCを算出する。 Then, in step S190, the control unit 12 stores a pre-stored map showing the relationship between the average lithium concentration c save in the active material and the charging rate (SOC) of the secondary battery 14 as shown in FIG. Is used to calculate the SOC.

このようにして、制御部12は、センサによって測定された電池電圧Vbおよび電池温度Tbから、二次電池14の充電率(SOC)、開放電圧推定値U#、および単位極板面積当たりの電池電流の推定値を算出することができる。また、電池全体に流れる電流の推定値は、上述の電池電流Iの定義式より、単位極板面積当たりの電流推定値に電池の両面極板面積を乗じることにより算出できる。 In this way, the control unit 12 determines the charge rate (SOC) of the secondary battery 14, the estimated open-circuit voltage U #, and the unit electrode plate area from the battery voltage V b and the battery temperature T b measured by the sensor. The estimated value of the battery current can be calculated. Further, the estimated value of the current flowing through the entire battery can be calculated by multiplying the estimated current value per unit electrode plate area by the double-sided electrode plate area of the battery, from the above-described formula of the battery current I.

なお、以上の電池モデル式では、負極40および正極38のそれぞれについて、対応する別個の球状活物質モデルを設定した。ただし、制御部12の演算負荷を軽減するために、負極40および正極38での平均した特性を有する単一の球状モデルを、正極負極共通の活物質モデルとして使用してもよい。   In the above battery model formula, a corresponding separate spherical active material model was set for each of the negative electrode 40 and the positive electrode 38. However, in order to reduce the calculation load of the control unit 12, a single spherical model having the averaged characteristics of the negative electrode 40 and the positive electrode 38 may be used as an active material model common to the positive electrode and the negative electrode.

次に、電池モデル中のパラメータについて説明する。電池モデル式の複数のパラメータのいくつかは、二次電池の使用に伴う電池の劣化によって変化する。たとえば、上記直流抵抗Raは、電池の劣化によって次第に増加する。初期状態(代表的には新品時)における直流抵抗Ra(初期状態値)と、実際の直流抵抗Ra(現在のパラメータ値)との間の差が大きい場合には、SOCの推定誤差が生じやすくなる。 Next, parameters in the battery model will be described. Some of the plurality of parameters of the battery model formula change due to deterioration of the battery accompanying the use of the secondary battery. For example, the DC resistance R a is increased gradually due to the deterioration of the battery. When the difference between the direct current resistance Ra (initial state value) in the initial state (typically when new) and the actual direct current resistance Ra (current parameter value) is large, the SOC estimation error is It tends to occur.

同様に、電池の劣化によって、活物質内の反応関与物質の拡散速度が低下(すなわち拡散係数が低下)し、その結果、いわゆる拡散抵抗が増加する。拡散抵抗の増加は、特に大電流での充放電を継続するケースにおいて電池性能および電流−電圧特性に大きな影響を及ぼす。したがって、大電流で電池を充電あるいは放電する電動車両(ハイブリッド車両や電気車両)においては拡散抵抗の変化、すなわち活物質における拡散係数の変化を推定することが好ましい。   Similarly, due to the deterioration of the battery, the diffusion rate of the reaction-participating substance in the active material decreases (that is, the diffusion coefficient decreases), and as a result, the so-called diffusion resistance increases. The increase in the diffusion resistance has a great influence on the battery performance and the current-voltage characteristics, particularly in the case where charging / discharging with a large current is continued. Therefore, in an electric vehicle (hybrid vehicle or electric vehicle) that charges or discharges a battery with a large current, it is preferable to estimate a change in diffusion resistance, that is, a change in diffusion coefficient in the active material.

したがって、本実施形態では、式(1)中の直流抵抗Raと式(3)中の拡散係数Dsについて、パラメータ変化率を逐次推定することによって、パラメータ値を更新する。 Thus, in this embodiment, the DC resistance R a and the diffusion coefficient D s in the formula (3) in the formula (1), by sequentially estimating the parameters rate of change, and updates the parameter value.

まず、直流抵抗Raのパラメータ変化率について説明する。直流抵抗Raについて、初期状態値Ranからのパラメータ変化率(直流抵抗変化率)grは、下記の(9)式により定義される。 First, a description will be given parameter change rate of the DC resistance R a. For DC resistance R a, the parameter rate of change from the initial state value R an, (DC resistance change rate) gr is defined by the following formula (9).

Figure 0005687584
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制御部12は、直流抵抗Raのパラメータ変化率grを、以下に説明する忘却要素付きの逐次最小自乗法を用いて推定する。まず、忘却係数付きの逐次最小自乗法について説明する。 Control unit 12, a parameter change rate gr of DC resistance R a, estimated using the recursive least-square method with forgetting factor to be described below. First, the sequential least square method with a forgetting factor will be described.

逐次最小自乗法によれば、下記の(10)式で示す線形回帰モデルで表されるシステムにおいて、(10)式中のパラメータΘは、(11)〜(13)式で示される時間更新式を、(14)、(15)式の初期条件により逐次演算することによって推定される。各式においてパラメータΘの推定値は、Θ#で示されている。   According to the sequential least square method, in the system represented by the linear regression model represented by the following equation (10), the parameter Θ in the equation (10) is a time update equation represented by the equations (11) to (13). Is sequentially estimated by the initial conditions of the equations (14) and (15). In each equation, the estimated value of the parameter Θ is indicated by Θ #.

Figure 0005687584
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(11)、(13)式においてλは忘却係数であり、通常λ<1.0である。また、Pは共分散行列であり、(15)式の初期値P(0)は単位行列Iの対角要素に定数γを乗じた行列とし、γには通常102〜103程度の大きな値を用いる。パラメータΘ#の初期値Θ#0は通常ゼロベクトルとされる。 In equations (11) and (13), λ is a forgetting factor, and is usually λ <1.0. Further, P is a covariance matrix, and an initial value P (0) of the equation (15) is a matrix obtained by multiplying a diagonal element of the unit matrix I by a constant γ, and γ is usually a large value of about 10 2 to 10 3. Use the value. The initial value Θ # 0 of the parameter Θ # is usually a zero vector.

このような、忘却要素付きの逐次最小自乗法を用いて、直流抵抗の変化率grを以下のようにして推定する。すなわち、新品状態から経年変化(劣化)した二次電池の直流抵抗Raは、(9)式の定義によりRa=gr・Ranと表せるので、これを(1)式に代入し、さらに(10)式の形に書き直すと、電池モデル式に基づく線形回帰モデル式として(16)式が得られる。 Using such a sequential least square method with a forgetting factor, the DC resistance change rate gr is estimated as follows. That is, the DC resistance R a of the secondary battery that has aged (deteriorated) from the new state can be expressed as R a = gr · R an by the definition of the equation (9), and this is substituted into the equation (1). When rewritten in the form of equation (10), equation (16) is obtained as a linear regression model equation based on the battery model equation.

Figure 0005687584
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二次電池14の使用中(オンライン時)には、(16)式の左辺の開放電圧U(θ)に、充電率推定処理の過程で推定した値を用い、Vには測定された電池電圧Vbを用いることにより、Yを計算することができる。(16)式の右辺については、電池温度Tbおよび局所的SOCθ1およびθ2を引数として初期状態値マップ131を参照することにより、直流抵抗の初期状態値Ranが求められる。また、電池電流Iとしては、現在の電池電流(測定値)Ibから算出した単位極板面積当たりの電流値を代入することにより、Zを計算することができる。 While the secondary battery 14 is in use (on-line), the value estimated in the process of the charge rate estimation process is used for the open circuit voltage U (θ) on the left side of equation (16), and V is the measured battery voltage. By using V b , Y can be calculated. For the right side of the equation (16), the initial state value R an of the DC resistance is obtained by referring to the initial state value map 131 using the battery temperature T b and the local SOCs θ 1 and θ 2 as arguments. As the battery current I, by substituting the current value per unit plate area calculated from the current of the battery current (measured value) I b, can be calculated Z.

このように演算したYおよびZを用いて、(11)〜(15)式の忘却要素付き逐次最小自乗法により、推定パラメータΘとして、直流抵抗Raのパラメータ変化率grを逐次推定することが可能となる。なお一括最小自乗法等の他方式の最小自乗法の適用も可能である。 Thus by using the computed Y and Z, (11) to (15) of the forgetting factor with recursive least square method, as estimated parameter theta, it is sequentially estimating the parameters change rate gr of DC resistance R a It becomes possible. It is also possible to apply a least square method of another method such as a collective least square method.

次に、拡散係数Dsのパラメータ変化率の推定について説明する。拡散係数Dsについても、下記(17)式に従って、初期状態パラメータ値(Dsn)に対する変化率として、拡散係数のパラメータ変化率gdが定義される。 Next, estimation of the parameter change rate of the diffusion coefficient D s will be described. Also for the diffusion coefficient D s , the parameter change rate gd of the diffusion coefficient is defined as the change rate with respect to the initial state parameter value (D sn ) according to the following equation (17).

Figure 0005687584
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制御部12は、拡散抵抗の影響が電池電圧に大きく表れる時間的範囲において、所定の周期で電池電圧Vb、電池電流Ibおよび電池温度Tbのデータを繰り返し取得する。 The control unit 12 repeatedly acquires data on the battery voltage V b , the battery current I b, and the battery temperature T b at a predetermined period in a time range in which the influence of the diffusion resistance is greatly expressed in the battery voltage.

さらに、制御部12は、その範囲の電池データを用いて、パラメータ変化率をある候補値としたときの電池モデルによって電池電流の推定値Iteを求めるとともに、実際の電池電流Ibとの誤差を評価する評価関数を算出する。さらに、たとえば公知のGSM法(黄金分割法)を用いて、パラメータ変化率を切り替えながら上記処理を所定の繰り返し回数実行することにより、評価関数が最小となるようなパラメータ変化率を探索することができる。 Further, the control unit 12 uses the battery data in the range to obtain an estimated value I te of the battery current based on the battery model when the parameter change rate is a certain candidate value, and to determine an error from the actual battery current I b. An evaluation function for evaluating is calculated. Further, for example, by using the well-known GSM method (golden section method), the parameter change rate that minimizes the evaluation function can be searched by executing the above process a predetermined number of times while switching the parameter change rate. it can.

GSM法が二分法の一種であり、探索範囲および許容誤差を決めることにより、既知の探索関数で許容誤差を満たす最適値を求められるという特徴がある。ある使用条件および使用期間後におけるリチウムイオン電池の活物質内リチウム拡散係数は、予め劣化試験等により把握することが可能であり、最大でどの程度まで初期状態と比較して拡散係数が変化するかについては事前に予測することができる。   The GSM method is a kind of bisection method, and has an advantage that an optimum value satisfying the allowable error can be obtained with a known search function by determining the search range and the allowable error. The lithium diffusion coefficient in the active material of a lithium ion battery after a certain use condition and period of use can be determined in advance by a deterioration test or the like, and to what extent the diffusion coefficient changes compared to the initial state to the maximum Can be predicted in advance.

したがって、最大限変化し得る変化率の範囲を探索範囲として設定することにより、拡散係数変化率推定に必要な演算時間を予め予測できるという利点が生じる。このことは、ハイブリッド自動車や電気自動車などに搭載された二次電池への適用に適している。なお、GSM法の詳細については公知であるため、詳細な説明はここでは省略する。   Therefore, by setting the range of the change rate that can change to the maximum as the search range, there is an advantage that the calculation time required for estimating the diffusion coefficient change rate can be predicted in advance. This is suitable for application to a secondary battery mounted on a hybrid vehicle or an electric vehicle. Since details of the GSM method are known, detailed description is omitted here.

本実施形態では、パラメータ変化率について、二次電池14のSOCおよび電池温度Tbの組み合わせによって規定される所定の学習領域ごとに学習が行われる。図16は、直流抵抗Raのパラメータ変化率を格納するための、変化率マップ141の概略的な構成を説明する概念図である。 In the present embodiment, the parameter rates of change, learning is performed for each predetermined learning region defined by a combination of the SOC and the battery temperature T b of the secondary battery 14. Figure 16 is for storing the parameter rate of change in DC resistance R a, it is a conceptual diagram illustrating a schematic configuration of a change rate map 141.

図16を参照して、変化率マップ141では、初期状態値マップ131、132と共通に設定された学習領域ごとに、式(9)で定義されるパラメータ変化率grの学習値grlが格納される。パラメータ変化率学習値grlの初期値は、各学習領域とも1.0である。そして制御部12は、所定の学習条件が成立すると、そのときのSOCおよび電池温度に対応する学習領域において、パラメータ変化率grの推定値に基づいて、マップ値(パラメータ変化率学習値grl)を更新する。   Referring to FIG. 16, in change rate map 141, learning value grl of parameter change rate gr defined by equation (9) is stored for each learning region set in common with initial state value maps 131 and 132. The The initial value of the parameter change rate learning value grl is 1.0 in each learning region. When a predetermined learning condition is satisfied, the control unit 12 calculates a map value (parameter change rate learned value grl) based on the estimated value of the parameter change rate gr in the learning region corresponding to the SOC and the battery temperature at that time. Update.

例えば、更新前のマップ値g10および学習条件の成立時におけるパラメータ変化率の推定値gに基づいて、下記(18)式に従って、新たな学習値g11が算出される。なお、(18)式中の係数α(0<α<1)によって、学習値の変化が平滑化される。   For example, a new learning value g11 is calculated according to the following equation (18) based on the map value g10 before update and the estimated value g of the parameter change rate when the learning condition is satisfied. Note that the change in the learning value is smoothed by the coefficient α (0 <α <1) in the equation (18).

Figure 0005687584
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図17には、拡散係数Dsのパラメータ変化率学習値gdlを格納するための、変化率マップ142の概略的な構成を説明する概念図が示されている。変化率マップ142では、初期状態値マップ131、132および変化率マップ141と共通に設定された学習領域ごとに、式(17)で定義されるパラメータ変化率gdの学習値gdlが格納される。パラメータ変化率学習値gdlの初期値は、各学習領域とも1.0である。制御部12は、所定の学習条件が成立すると、そのときのSOCおよび電池温度に対応する学習領域において、パラメータ変化率gdの推定値に基づいて、マップ値(パラメータ変化率学習値gdl)を更新する。学習値の更新は、上記(18)式に従って実行することができる。 FIG. 17 is a conceptual diagram illustrating a schematic configuration of the change rate map 142 for storing the parameter change rate learned value gdl of the diffusion coefficient D s . In the change rate map 142, the learning value gdl of the parameter change rate gd defined by the equation (17) is stored for each learning region set in common with the initial state value maps 131 and 132 and the change rate map 141. The initial value of the parameter change rate learning value gdl is 1.0 in each learning region. When a predetermined learning condition is satisfied, control unit 12 updates the map value (parameter change rate learned value gdl) based on the estimated value of parameter change rate gd in the learning region corresponding to the SOC and battery temperature at that time. To do. The learning value can be updated according to the above equation (18).

図18は、変化率マップにおける学習値の更新についてのバリエーションを説明する概念図である。学習領域AR1において、パラメータ変化率の学習条件が成立したものとする。このとき、少なくとも学習領域AR1のマップ値が、上記式(18)に従って更新される。   FIG. 18 is a conceptual diagram illustrating a variation regarding the update of the learning value in the change rate map. It is assumed that the learning condition for the parameter change rate is satisfied in the learning area AR1. At this time, at least the map value of the learning area AR1 is updated according to the above equation (18).

さらに、学習領域AR1に隣接する学習領域AR2〜AR8のうち少なくとも一部についても、マップ値を更新してもよい。このときには、式(18)中の係数αを、学習領域AR1におけるマップ値更新時と比較して、小さな値に設定することが好ましい。このようにすると、学習条件が成立した場合に、類似のSOCおよび/または電池温度領域においても、学習結果を反映することができる。   Furthermore, the map value may be updated for at least a part of the learning areas AR2 to AR8 adjacent to the learning area AR1. At this time, it is preferable to set the coefficient α in the equation (18) to a small value as compared with the update of the map value in the learning area AR1. In this way, when the learning condition is satisfied, the learning result can be reflected even in a similar SOC and / or battery temperature region.

次に、本実施形態における二次電池の評価システムにおけるパラメータ変化率学習の制御処理手順を説明する。図15を参照して、制御部12はステップS100〜S190と並列して、上述したパラメータ変化率gr、gdの推定処理を実行している。そして、制御部12は、ステップS200により、パラメータ変化率の学習条件が成立しているかどうかを判定する。   Next, a control processing procedure for parameter change rate learning in the secondary battery evaluation system according to the present embodiment will be described. Referring to FIG. 15, in parallel with steps S <b> 100 to S <b> 190, control unit 12 performs the parameter change rate gr and gd estimation processes described above. In step S200, the control unit 12 determines whether a learning condition for the parameter change rate is satisfied.

直流抵抗Raは、電池電流に対し電池電圧が線形的に変化する領域において推定することが好ましい。したがって、このような二次電池14の充放電条件が成立しているときに、パラメータ変化率grの学習について、ステップS200をYES判定とするように学習条件を設定することができる。 DC resistance R a is preferably estimated in a region where the battery voltage to the battery current changes linearly. Therefore, when the charging / discharging condition of the secondary battery 14 is established, the learning condition can be set so that step S200 is determined as YES for learning of the parameter change rate gr.

拡散係数Dsは、一旦発生した電池電流が0になった後における、活物質内のリチウムの拡散の度合いを示すものである。したがって、二次電池14が充放電した後であって、電池電流が0になった後における電池電圧の変化に基づいて、拡散係数が算出される。したがって、電池電流=0の期間がある程度継続したときに、パラメータ変化率gdの学習について、ステップS200をYES判定とするように学習条件を設定することができる。 The diffusion coefficient D s indicates the degree of diffusion of lithium in the active material after the once generated battery current becomes zero. Therefore, after the secondary battery 14 is charged and discharged, the diffusion coefficient is calculated based on the change in the battery voltage after the battery current becomes zero. Therefore, the learning condition can be set so that step S200 is determined as YES for learning of the parameter change rate gd when the battery current = 0 period continues to some extent.

このように、直流抵抗Raのパラメータ変化率grと、拡散係数Dsのパラメータ変化率gdとは、独立に学習することが好ましい。すなわち、ステップS200、S210の処理についても、直流抵抗Raおよび拡散係数Dsのそれぞれについて別個に実行される。 Thus, the parameter change rate gr of DC resistance R a, the parameter change rate gd of the diffusion coefficient D s, it is preferred to learn independently. That, also the processing of steps S200, S210, are performed separately for each of the DC resistance R a and the diffusion coefficient D s.

制御部12は、学習条件が成立すると(S200のYES判定時)、ステップS210において学習条件が成立したパラメータ変化率について、変化率マップ141または142に格納されたマップ値を更新する。これにより、少なくとも、学習条件成立時のSOCおよび電池温度に対応した学習領域におけるパラメータ変化率学習値が更新される。   When the learning condition is satisfied (when YES is determined in S200), the control unit 12 updates the map value stored in the change rate map 141 or 142 for the parameter change rate for which the learning condition is satisfied in step S210. Thereby, at least the parameter change rate learning value in the learning region corresponding to the SOC and the battery temperature when the learning condition is satisfied is updated.

制御部12は、一方、学習条件が不成立のとき(S200のNO判定時)には、ステップS210の処理をスキップする。したがって、変化率マップ141または142に格納された当該パラメータ変化率のマップ値は維持される。   On the other hand, when the learning condition is not satisfied (when NO is determined in S200), the control unit 12 skips the process of step S210. Therefore, the map value of the parameter change rate stored in the change rate map 141 or 142 is maintained.

このように、本実施形態における二次電池の劣化評価システムでは、二次電池14の使用時に、電池モデル中の所定パラメータ(代表的には、直流抵抗Raおよび拡散係数Ds)について、初期状態値に対する変化(パラメータ変化率)がオンライン推定されていることを前提としている。そして、推定されたパラメータ変化率に基づいて、図16、図17に示した変化率マップ141、142を用いて、SOCおよび電池温度の組み合わせによって規定される所定の学習区分ごとに、パラメータ変化率が学習されている。 As described above, in the secondary battery deterioration evaluation system according to the present embodiment, when the secondary battery 14 is used, the predetermined parameters (typically, the DC resistance Ra and the diffusion coefficient D s ) in the battery model are initially set. It is assumed that the change to the state value (parameter change rate) is estimated online. Then, based on the estimated parameter change rate, using the change rate maps 141 and 142 shown in FIGS. 16 and 17, the parameter change rate for each predetermined learning category defined by the combination of the SOC and the battery temperature. Has been learned.

補正部28は、推定された直流抵抗Raの変化率gr及び拡散係数Dsの変化率に基づいて、電池モデルにおける内部抵抗(IV抵抗)増加率を計算する。具体的には、内部抵抗は直流抵抗と拡散抵抗の和で表すことができるから、直流抵抗変化率及び拡散係数の変化率に基づいて内部抵抗増加率を求めることができる。さらに、補正部28は、電池モデルによる内部抵抗増加率を求めたときのSOC、温度、総時間と同じ条件の内部抵抗増加率を経年劣化マップから呼び出す。さらに図19に示すように、電池モデルによって求めた内部抵抗増加率48から経年劣化マップによる内部抵抗増加率50を除く(減算する)。これによってハイレート劣化による内部抵抗増加率を推定することができる。 Correcting unit 28, based on the rate of change of the estimated DC resistance R a of the change rate gr and the diffusion coefficient D s, calculate the internal resistance (IV resistance) increase rate in the battery model. Specifically, since the internal resistance can be expressed by the sum of the DC resistance and the diffusion resistance, the internal resistance increase rate can be obtained based on the DC resistance change rate and the diffusion coefficient change rate. Furthermore, the correction unit 28 calls the internal resistance increase rate under the same conditions as the SOC, temperature, and total time when the internal resistance increase rate based on the battery model is obtained from the aging deterioration map. Further, as shown in FIG. 19, the internal resistance increase rate 50 according to the aging deterioration map is removed (subtracted) from the internal resistance increase rate 48 obtained by the battery model. As a result, the rate of increase in internal resistance due to high rate degradation can be estimated.

また、内部抵抗増加率の代わりに内部抵抗値を用いてもよい。この場合、電池モデルによる内部抵抗増加率を求めたときのSOC、温度条件における初期状態の内部抵抗値を経年劣化マップから呼び出し、抽出された内部抵抗値と電池モデルによる内部抵抗増加率との積から電池モデルによる内部抵抗値を算出する。さらに電池モデルによる内部抵抗増加率を求めたときのSOC、温度、総時間と同じ条件の内部抵抗値を経年劣化マップから呼び出して、これと電池モデルによる内部抵抗値とを比較する。   Further, an internal resistance value may be used instead of the internal resistance increase rate. In this case, the internal resistance value in the initial state under the SOC and temperature conditions when the internal resistance increase rate by the battery model is obtained is called from the aging deterioration map, and the product of the extracted internal resistance value and the internal resistance increase rate by the battery model is obtained. To calculate the internal resistance value according to the battery model. Furthermore, the internal resistance value under the same conditions as the SOC, temperature, and total time when the internal resistance increase rate by the battery model is obtained is called from the aging deterioration map, and this is compared with the internal resistance value by the battery model.

判定部30は上記(1)−(3)の手法を用いて求めたハイレート劣化による内部抵抗値または内部抵抗増加率が予め定めた上限値を超えたか否かを判定する。さらに上限値を超えたと判定部30により判定された際には、制御部12はハイレート劣化の進行を抑制するための制御を行う。このハイレート劣化抑制制御のフローチャートを図20に示す。なお、このフローチャートにおいては上述した算出部24及び補正部28の動作も含まれている。   The determination unit 30 determines whether or not the internal resistance value or the internal resistance increase rate due to the high rate deterioration obtained using the methods (1) to (3) exceeds a predetermined upper limit value. Further, when the determination unit 30 determines that the upper limit value has been exceeded, the control unit 12 performs control for suppressing the progress of the high rate deterioration. A flowchart of this high rate deterioration suppression control is shown in FIG. This flowchart also includes the operations of the calculation unit 24 and the correction unit 28 described above.

まず状態測定装置10は電圧センサ16、電流センサ18、温度センサ20による電流値、電圧値、温度の測定を行う(S1)。さらに算出部24は上述した(1)−(3)のいずれかの手段によって内部抵抗増加率または内部抵抗値を求める(S2)。さらに算出部による内部抵抗増加率または内部抵抗値と同じ条件の使用時間、SOC、温度における内部抵抗増加率または内部抵抗値を経年劣化マップから抽出する(S3)。さらに算出部による内部抵抗増加率と経年劣化マップによる内部抵抗増加率との差または算出部による内部抵抗値と経年劣化マップによる内部抵抗値の差、つまりハイレート劣化による内部抵抗増加率または内部抵抗値を求める(S4)。   First, the state measuring apparatus 10 measures the current value, voltage value, and temperature by the voltage sensor 16, the current sensor 18, and the temperature sensor 20 (S1). Further, the calculation unit 24 obtains the internal resistance increase rate or the internal resistance value by any of the above-described means (1) to (3) (S2). Furthermore, the internal resistance increase rate or internal resistance value under the same conditions as the internal resistance increase rate or internal resistance value by the calculation unit is extracted from the aged deterioration map (S3). Furthermore, the difference between the internal resistance increase rate by the calculation unit and the internal resistance increase rate by the aging deterioration map or the difference between the internal resistance value by the calculation unit and the internal resistance value by the aging deterioration map, that is, the internal resistance increase rate or internal resistance value by the high rate deterioration Is obtained (S4).

さらに判定部30はハイレート劣化による内部抵抗増加率または内部抵抗値が予め定めた閾値を超えているか否かを判定する(S5)。ハイレート劣化による内部抵抗増加率または内部抵抗値が閾値を超えた場合、さらに判定部30は二次電池14が放電過多または充電過多であるかを判定する(S6)。さらに放電過多であると判定された場合、制御部12は放電電流を絞る、つまり放電電流値の上限値を制限する(S7)。一方、充電過多であると判定された場合は充電電流を絞る、つまり充電電流値の上限値を制限する(S8)。充電電流量の制限及び放電電流量の制限を行うことで大電流による充放電を抑えることができ、ハイレート劣化の進行を抑えることができる。   Further, the determination unit 30 determines whether or not the internal resistance increase rate or the internal resistance value due to high rate deterioration exceeds a predetermined threshold (S5). When the internal resistance increase rate or the internal resistance value due to the high rate deterioration exceeds the threshold value, the determination unit 30 further determines whether the secondary battery 14 is excessively discharged or excessively charged (S6). When it is determined that the discharge is excessive, the control unit 12 restricts the discharge current, that is, limits the upper limit value of the discharge current value (S7). On the other hand, if it is determined that the charging is excessive, the charging current is reduced, that is, the upper limit value of the charging current value is limited (S8). By limiting the amount of charging current and the amount of discharging current, charging / discharging due to a large current can be suppressed, and progress of high-rate deterioration can be suppressed.

ここで、上記ステップ(S6)において充電または放電の過多状態を判定する指標として、制御部12は以下の「充放電過多指標」を用いることが好適である。図21に示すように、所定期間における放電電流値及び充電電流値をプロットし、放電電流値の平均値と充電電流値の平均値とを比較する。電流センサ18が放電電流を正の値として測定し、充電電流を負の値として測定する場合には、放電電流値の平均値と充電電流値の平均値の和が充放電過多指標となる。そしてこの指標が正のときは放電過多、負のときは充電過多と判定される。   Here, as an index for determining the excessive state of charging or discharging in the step (S6), the control unit 12 preferably uses the following “excessive charging / discharging index”. As shown in FIG. 21, the discharge current value and the charge current value in a predetermined period are plotted, and the average value of the discharge current value is compared with the average value of the charge current value. When the current sensor 18 measures the discharge current as a positive value and measures the charge current as a negative value, the sum of the average value of the discharge current value and the average value of the charge current value becomes an overcharge / discharge index. When this index is positive, it is determined that the battery is excessively discharged, and when it is negative, it is determined that the battery is excessively charged.

なお、電流を絞る制御を行うことにより、二次電池14の電力を駆動源とする回転電機の出力が目標値よりも少なくなったり、二次電池14への充電効率が下がるという別の問題が生じる。そこで、電流制限を過度に行わないような制御を行うことが好適である。具体的には、二次電池14の全体的な(経年劣化+ハイレート劣化)内部抵抗増加に対するハイレート劣化の寄与度を考慮して電流制限を行うようにしてもよい。   In addition, there is another problem that the output of the rotating electrical machine that uses the power of the secondary battery 14 as a drive source is less than the target value or the charging efficiency of the secondary battery 14 is reduced by performing the control to reduce the current. Arise. Therefore, it is preferable to perform control so as not to limit the current excessively. Specifically, current limiting may be performed in consideration of the contribution rate of high rate deterioration to the overall (aging deterioration + high rate deterioration) internal resistance increase of the secondary battery 14.

例えば経年劣化とハイレート劣化の両者による内部抵抗の増加率IRTOTALと経年劣化のみによる内部抵抗の増加率IRAGINGとの比RIR=IRTOTAL/IRAGINGを考える。この増加率比RIRが高いほど、ハイレート劣化による内部抵抗増加の割合が高い、言い換えればハイレート劣化が二次電池14の内部抵抗増加の主要な原因となっているということができる。他方、増加率比RIRが低いほど、二次電池14の内部抵抗増加への寄与が少ないということができる。 For example, consider the ratio R IR = IR TOTAL / IR AGING between the internal resistance increase rate IR TOTAL due to both aging degradation and high-rate degradation and the internal resistance increase rate IR AGING due only to aging degradation. It can be said that as the increase rate ratio R IR is higher, the rate of increase in internal resistance due to high rate deterioration is higher, in other words, high rate deterioration is the main cause of increase in internal resistance of the secondary battery 14. On the other hand, it can be said that the lower the increase rate ratio R IR is, the smaller the contribution to the increase in the internal resistance of the secondary battery 14 is.

このことから、図22に示すように、増加率比RIRが相対的に低いとき(例えば1.1)、すなわちハイレート劣化による内部抵抗の増加が全体的な内部抵抗増加の主要な原因とはなっていない場合、制御部12は電流値の上限値52、54を相対的に高く設定する(電流制限を緩くする。)。他方、増加率比RIRが相対的に高いとき(例えば1.6)、すなわちハイレート劣化による内部抵抗の増加が全体的な内部抵抗増加の主要な原因となっている場合、制御部12は電流値の上限値52、54を相対的に低く設定する(電流制限を厳しくする)。このように、二次電池14の全体的な内部抵抗増加に対するハイレート劣化の寄与度を考慮して電流制限を行うことで、過度の電流制限を防ぐことができる。 From this, as shown in FIG. 22, when the increase rate ratio R IR is relatively low (eg, 1.1), that is, the increase in internal resistance due to high rate deterioration is the main cause of the increase in overall internal resistance. If not, the control unit 12 sets the upper limit values 52 and 54 of the current value to be relatively high (relaxing the current limit). On the other hand, when the increase rate ratio R IR is relatively high (for example, 1.6), that is, when the increase in internal resistance due to high-rate degradation is a major cause of the increase in overall internal resistance, the control unit 12 The upper limit values 52 and 54 of values are set relatively low (strict current limitation). Thus, excessive current limitation can be prevented by performing current limitation in consideration of the contribution of high-rate degradation to the overall increase in internal resistance of the secondary battery 14.

さらに、電流制限の上限値設定に加えて、電流制限を実行するための閾値も変更可能としてもよい。つまり、二次電池14の全体的な内部抵抗増加に対するハイレート劣化の寄与度に応じて閾値を変更するようにしてもよい。具体的には図23に示すように、経年劣化とハイレート劣化の両者による内部抵抗の増加率IRTOTALの増加に伴って電流制限を開始するハイレート劣化抵抗の増加率の閾値IRTHを増加させる。このような閾値の設定を制御部12に行わせることにより、過度の電流制限を防ぐことができる。 Furthermore, in addition to setting the upper limit value of the current limit, the threshold value for executing the current limit may be changeable. That is, the threshold value may be changed according to the degree of contribution of high rate deterioration to the overall increase in internal resistance of the secondary battery 14. Specifically, as shown in FIG. 23, the threshold IR TH of the increase rate of the high-rate deterioration resistance that starts current limiting is increased with the increase of the increase rate IR TOTAL of the internal resistance due to both aging deterioration and high-rate deterioration. Excessive current limitation can be prevented by causing the control unit 12 to set such a threshold value.

また、内部抵抗値または内部抵抗増加率を用いる代わりに、直流抵抗値Raまたは直流抵抗増加率grを用いてもよい。この場合において、直流抵抗値Raは温度依存性を持っており、温度が高くなるほど一般に値が小さくなる。したがって、二次電池14の温度が高いときほど、二次電池14の全体の内部抵抗に占める直流抵抗Raの割合は小さくなると考えられる。例えば二次電池14の高温時において直流抵抗Raが初期状態から1.2倍になっても全体の内部抵抗は初期状態から殆ど変わらない場合も考えられる。このような場合において電流制限を開始する直流抵抗値Raまたはその増加率grの値を一律に設定してしまうと、電流制限が過剰に行われる場合が生じるおそれがある。 Further, instead of using the internal resistance value or the internal resistance increase rate, the DC resistance value Ra or the DC resistance increase rate gr may be used. In this case, the DC resistance value Ra has temperature dependence, and generally the value decreases as the temperature increases. Therefore, as when the temperature of the secondary battery 14 is high, the percentage of the DC resistance R a occupying the internal resistance of the whole secondary battery 14 is considered to be small. For example, when the secondary battery 14 is at a high temperature, even if the direct current resistance Ra becomes 1.2 times from the initial state, the overall internal resistance may hardly change from the initial state. When such case would set the value of DC resistance R a or increased rate gr thereof starts current limiting uniformly in, there is a possibility that if the current limit is excessively performed occurs.

そこで、直流抵抗Raまたはその増加率grをもとにして電流制限の可否を判定している場合において、二次電池14の温度が高いときには電流制限を開始する閾値を嵩上げして設定することが好適である。例えば図24に示すように、二次電池14の全体の内部抵抗の(初期状態に対する)増加率が1.2倍であるときの直流抵抗Raの増加率grを二次電池14の温度別にプロットする。さらにこのプロットに沿って生成された特性線にしたがって閾値を定める。具体的には二次電池14の温度T2(>T1)における閾値を、上記特性線に従って温度T1における閾値A1より高いA2に設定する。このような電流制限を行う際には制御部12は二次電池14の温度を例えば温度センサ20から取得し、この温度に応じた直流抵抗増加率grの閾値を設定する。 Therefore, when it is determined whether or not current limitation is possible based on the DC resistance Ra or its increase rate gr, when the temperature of the secondary battery 14 is high, the threshold value for starting current limitation is increased and set. Is preferred. For example, as shown in FIG. 24, secondary battery 14 overall in the internal resistance of the (with respect to the initial state) to a temperature different DC resistance R a rate of increase gr secondary battery 14 when the increase rate is 1.2 times Plot. Further, a threshold value is determined according to the characteristic line generated along this plot. Specifically, the threshold value at the temperature T2 (> T1) of the secondary battery 14 is set to A2 higher than the threshold value A1 at the temperature T1 according to the characteristic line. When performing such current limitation, the control unit 12 acquires the temperature of the secondary battery 14 from the temperature sensor 20, for example, and sets a threshold value of the DC resistance increase rate gr according to this temperature.

さらに二次電池14の経年劣化を考慮してもよい。この場合においては、図24のように二次電池14の全体の内部抵抗の(初期状態に対する)増加率が1.2倍であるときの特性線のみを基準とするのではなく、その他の増加率の特性線も基準とする。図25には内部抵抗増加率が1.2倍であるときの特性線に加えて、1.1倍及び1.3倍の特性線を示している。制御部12は二次電池14の経年劣化の進行に伴って特性線を変更する。具体的にはより増加率の高い特性線が基準となるように特性線をシフトさせる。   Further, the aging of the secondary battery 14 may be taken into consideration. In this case, as shown in FIG. 24, not only the characteristic line when the increase rate of the internal resistance of the entire secondary battery 14 (relative to the initial state) is 1.2 times, but other increases The rate characteristic line is also used as a reference. FIG. 25 shows 1.1 and 1.3 times characteristic lines in addition to the characteristic line when the internal resistance increase rate is 1.2 times. The controller 12 changes the characteristic line as the secondary battery 14 progresses over time. Specifically, the characteristic line is shifted so that the characteristic line with a higher increase rate becomes a reference.

なお、上述した実施形態においては、経年劣化マップを用いて二次電池14の全体の内部抵抗からハイレート劣化成分を取り出していたが、この形態に代えて、経年劣化マップを用いずに二次電池14の全体の内部抵抗から直接ハイレート劣化を推定するようにしてもよい。   In the above-described embodiment, the high-rate deterioration component is extracted from the overall internal resistance of the secondary battery 14 using the aging deterioration map. However, instead of this form, the secondary battery is not used. The high-rate deterioration may be estimated directly from the total internal resistance of 14.

二次電池14を交換する判断基準として内部抵抗増加率を用いる場合がある。例えば内部抵抗増加率が閾値(例えば2.0倍)に達したときに二次電池14を交換する。この閾値を交換閾値IRREPLACEと呼ぶと、交換閾値IRREPLACEは内部抵抗値の増加に伴う二次電池14の劣化状態を勘案して設定される。 The internal resistance increase rate may be used as a criterion for replacing the secondary battery 14. For example, the secondary battery 14 is replaced when the internal resistance increase rate reaches a threshold value (for example, 2.0 times). When this threshold is referred to as a replacement threshold IR REPLACE, replacement threshold IR REPLACE it is set in consideration of the deterioration state of the secondary battery 14 due to the increase in the internal resistance.

二次電池14の内部抵抗増加率を交換閾値IRREPLACEまで引き上げる主な要因は、上述したように経年劣化及びハイレート劣化であるものと考えられる。このことから、経年劣化のみによる二次電池14の劣化を考慮した場合、その内部抵抗増加率IRAGINGは交換閾値IRREPLACEには及ばずに両者の間にはハイレート劣化分の差異が生じることになる。例えば交換閾値IRREPLACE=2.0に対して経年劣化による内部抵抗増加率IRAGINGは最大でも1.3程度となる。 The main factors that raise the internal resistance increase rate of the secondary battery 14 to the replacement threshold IR REPLACE are considered to be aged deterioration and high-rate deterioration as described above. From this, when considering the deterioration of the secondary battery 14 due to only aged deterioration, the internal resistance increase rate IR AGING does not reach the replacement threshold IR REPLACE , and there is a difference in the high rate deterioration amount between the two. Become. For example, with respect to the replacement threshold IR REPLACE = 2.0, the internal resistance increase rate IR AGING due to aging is about 1.3 at the maximum.

このことから、図26に示すように、経年劣化のみによる内部抵抗増加率IRAGINGの最大値IRAGING#MAXを超過し、かつ交換閾値IRREPLACEを下回る任意の値(例えば1.8)を判定値IRDETERMINATIONとして設定するとともに、二次電池14の全体的な、つまり経年劣化とハイレート劣化とによる内部抵抗の増加率IRTOTALが判定値IRDETERMINATIONを超過したことをもってハイレート劣化の発生を検知することが可能となる。 From this, as shown in FIG. 26, an arbitrary value (for example, 1.8) that exceeds the maximum value IR AGING # MAX of the internal resistance increase rate IR AGING only due to aging and falls below the replacement threshold IR REPLACE is determined. and sets a value IR dETERMINATION, overall of the secondary battery 14, that is configured to detect occurrence of high-rate deterioration with the increase rate IR tOTAL of internal resistance due to the aging and high-rate deterioration has exceeded a determination value IR dETERMINATION Is possible.

制御部12は、二次電池14の全体的な、つまり経年劣化とハイレート劣化とによる内部抵抗の増加率を、上述した(1)−(3)のいずれかの手段によって求める。(1)−(3)の手段で求めた全体的な(経年劣化+ハイレート劣化)内部抵抗の増加率(以下、算出部による内部抵抗増加率と呼ぶ)IRTOTALを監視し、算出部による内部抵抗増加率IRTOTALが判定値IRDETERMINATIONを超えたときに、制御部12はハイレート劣化の進行を抑制するために電流制限を実行する。 The controller 12 obtains the overall increase rate of the internal resistance of the secondary battery 14, that is, the internal resistance due to aging deterioration and high-rate deterioration by any one of the above-described means (1) to (3). (1)-(3) The overall (aging deterioration + high rate deterioration) internal resistance increase rate (hereinafter referred to as the internal resistance increase rate by the calculation unit) IR TOTAL obtained by the means of (3) is monitored and When the resistance increase rate IR TOTAL exceeds the determination value IR DETERMINATION , the control unit 12 executes current limiting in order to suppress the progress of the high rate deterioration.

また、電流制限の実行に当たり、図27に示すように、算出部による内部抵抗増加率IRTOTALの増加に伴って電流制限の上限値を徐々に下げるように(制限を厳しくするように)してもよい。また、寿命到達時の内部抵抗増加率IRREPLACE及び判定値IRDETERMINATIONは、二次電池14のSOC条件及び温度条件に応じて複数設定して制御部12の記憶部に記憶させ、二次電池14の温度やSOC条件に応じて適宜呼び出すことが好適である。 In executing the current limit, as shown in FIG. 27, the upper limit value of the current limit is gradually decreased (the limit is tightened) as the internal resistance increase rate IR TOTAL increases by the calculation unit. Also good. Further, the internal resistance increase rate IR REPLACE and the determination value IR DETERMINATION at the end of the life are set in accordance with the SOC condition and the temperature condition of the secondary battery 14 and stored in the storage unit of the control unit 12. It is preferable to call appropriately according to the temperature and SOC conditions.

この電流制限の制御フローを図28に示す。まず状態測定装置10は電圧センサ16、電流センサ18、温度センサ20による電流値、電圧値、温度の測定を行う(S10)。さらに算出部24は上述した(1)−(3)のいずれかの手段によって内部抵抗の全体的な増加率IRTOTALを求める(S11)。判定部30はステップ(S11)において増加率IRTOTALを求めたときの二次電池14の温度及びSOCを取得するとともに、これらと同一のSOC及び温度に対して設定された判定値IRDETERMINATIONを記憶部から呼び出し、増加率IRTOTALが判定値IRDETERMINATIONを超えているか否かを判定する(S12)。 FIG. 28 shows a control flow of this current limit. First, the state measuring apparatus 10 measures the current value, voltage value, and temperature by the voltage sensor 16, the current sensor 18, and the temperature sensor 20 (S10). Further, the calculation unit 24 obtains the overall increase rate IR TOTAL of the internal resistance by any one of the above-described (1) to (3) (S11). The determination unit 30 acquires the temperature and SOC of the secondary battery 14 when the increase rate IR TOTAL is obtained in step (S11), and stores the determination value IR DETERMINATION set for the same SOC and temperature. It is determined whether the increase rate IR TOTAL exceeds the determination value IR DETERMINATION (S12).

さらに増加率IRTOTALが判定値IRDETERMINATIONを超えていると判定されたときには、制御部12は二次電池14が放電過多状態であるか充電過多状態であるかを判定する(S13)。この放電過多または充電過多の判定には上述した充放電過多指標を用いることが好適である。さらに放電過多であると判定された場合、制御部12は放電電流値の上限値を制限する(S14)。一方、充電過多であると判定された場合は充電電流値の上限値を制限する(S15)。このように、二次電池14の全体的な内部抵抗から直接ハイレート劣化を推定し、電流制限制御を実行することができる。 Further, when it is determined that the increase rate IR TOTAL exceeds the determination value IR DETERMINATION , the control unit 12 determines whether the secondary battery 14 is in an excessive discharge state or an excessive charge state (S13). For the determination of excessive discharge or excessive charge, it is preferable to use the excessive charge / discharge index described above. When it is determined that the discharge is excessive, the control unit 12 limits the upper limit value of the discharge current value (S14). On the other hand, when it is determined that the charging is excessive, the upper limit value of the charging current value is limited (S15). In this way, it is possible to estimate high-rate degradation directly from the overall internal resistance of the secondary battery 14 and execute current limit control.

なお、内部抵抗の増加率を電流制限の基準パラメータとする代わりに、内部抵抗値そのものを基準パラメータとして用いてもよい。この場合は上述の判定値IRDETERMINATIONの代わりに判定値IRDETERMINATIONに初期状態の内部抵抗値を掛けた判定内部抵抗値RDETERMINATIONを用いるとともに、内部抵抗の増加率IRREPLACEの代わりに、上述した(1)−(3)のいずれかの手段で求めたIV特性、つまり全体的な(経年劣化+ハイレート劣化)内部抵抗値RTOTALを用いる。 Note that the internal resistance value itself may be used as a reference parameter instead of using the increase rate of the internal resistance as a reference parameter for current limitation. With this case used determination internal resistance value R DETERMINATION multiplied by the internal resistance value of the initial state determination value IR DETERMINATION instead of the aforementioned determination value IR DETERMINATION, instead of increasing rate IR REPLACE the internal resistance, the above-described ( 1) Use the IV characteristic obtained by any means of (3), that is, the overall (aging deterioration + high rate deterioration) internal resistance value R TOTAL .

この実施形態によれば、ハイレート劣化単独の進行状態を推定することが困難となるものの、経年劣化マップを持たなくてもハイレート劣化の推定や電流制限制御を実行することができることから、経年劣化マップを記憶する記憶部の負荷が軽減される等の利点がある。   According to this embodiment, although it is difficult to estimate the progress state of high-rate deterioration alone, it is possible to perform high-rate deterioration estimation and current limit control without having an aging deterioration map. There is an advantage that the load on the storage unit for storing is reduced.

10 状態測定装置、12 制御部、14 二次電池、16 電圧センサ、18 電流センサ、20 温度センサ、22 接続対象、24 算出部、28 補正部、30 判定部、32 電解液、34 陽イオン、36 陰イオン、38 正極、39 電極、40 負極、41 算出部による内部抵抗増加率、42 経年劣化マップによる内部抵抗増加率、44 算出部によるIV特性、46 経年劣化マップによるIV特性、48 電池モデルによる内部抵抗増加率、50 経年劣化マップによる内部抵抗増加率、52,54 電流上限値、113 負極側電流コレクタ、114 セパレータ、116 正極側電流コレクタ、118 活物質、125 電池モデル、131 直流抵抗の初期状態値マップ、132 拡散係数の初期状態値マップ、141 直流抵抗の変化率マップ、142 拡散係数の変化率マップ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 State measuring device, 12 Control part, 14 Secondary battery, 16 Voltage sensor, 18 Current sensor, 20 Temperature sensor, 22 Connection object, 24 Calculation part, 28 Correction part, 30 Judgment part, 32 Electrolyte, 34 Cation, 36 Anion, 38 Positive electrode, 39 electrode, 40 Negative electrode, 41 Internal resistance increase rate by calculation part, 42 Internal resistance increase rate by aging deterioration map, 44 IV characteristic by calculation part, 46 IV characteristic by aging deterioration map, 48 Battery model Internal resistance increase rate by 50, internal resistance increase rate by aging map, 52,54 current upper limit value, 113 negative current collector, 114 separator, 116 positive current collector, 118 active material, 125 battery model, 131 DC resistance Initial state value map, 132 Initial state value map of diffusion coefficient, 141 DC resistance The change rate map, 142 change rate map of the diffusion coefficient.

Claims (5)

リチウムイオン蓄電池の端子電圧値及び電流値を測定する測定部と、
前記リチウムイオン蓄電池に対する電池モデルに基づいて前記リチウムイオン蓄電池の経年劣化及びハイレート劣化による内部抵抗増加率を算出する算出部と、
前記算出部が求めた内部抵抗増加率と、予め取得した、リチウムイオン蓄電池の経年劣化による内部抵抗増加率の実測値との差から、ハイレート劣化による内部抵抗増加率を求める補正部と、
を備えることを特徴とするリチウムイオン蓄電池の状態測定装置。
A measuring unit for measuring a terminal voltage and current values of the lithium ion蓄 batteries,
A calculation unit for calculating an internal resistance increase rate due to aging and high-rate deterioration of the lithium ion蓄 battery based on the battery model for the lithium-ion蓄 batteries,
And an internal resistance increase rate of the calculating unit is determined, pre-acquired from the difference between the measured value of the internal resistance increase rate due to aging of lithium-ion蓄 battery, a correction unit for obtaining an internal resistance increase rate due to high-rate deterioration,
Measuring apparatus of the lithium-ion蓄 battery, characterized in that it comprises a.
リチウムイオン蓄電池の端子電圧値及び電流値を測定する測定部と、
前記端子電圧値と前記電流値から前記リチウムイオン蓄電池の経年劣化及びハイレート劣化による内部抵抗増加率を求める算出部と、
前記算出部が求めた内部抵抗増加率と、予め取得した、リチウムイオン蓄電池の経年劣化による内部抵抗増加率の実測値との差から、ハイレート劣化による内部抵抗増加率を求める補正部と、
を備えることを特徴とするリチウムイオン蓄電池の状態測定装置。
A measuring unit for measuring a terminal voltage and current values of the lithium ion蓄 batteries,
A calculation unit for obtaining an internal resistance increase rate due to aging deterioration and high rate deterioration of the lithium ion storage battery from the terminal voltage value and the current value ;
From the difference between the internal resistance increase rate obtained by the calculation unit and the measured value of the internal resistance increase rate due to aging deterioration of the lithium ion storage battery obtained in advance, a correction unit for obtaining the internal resistance increase rate due to high rate deterioration,
Measuring apparatus of the lithium-ion蓄 battery, characterized in that it comprises a.
リチウムイオン蓄電池の端子電圧値及び電流値を測定する測定部と、
前記端子電圧値と前記電流値から前記リチウムイオン蓄電池の経年劣化及びハイレート劣化による内部抵抗を求める算出部と、
前記算出部が求めた内部抵抗値と、予め取得した、経年劣化によって生じたリチウムイオン蓄電池の内部抵抗の実測値との差から、ハイレート劣化による内部抵抗値を求める補正部と、
を備えることを特徴とするリチウムイオン蓄電池の状態測定装置。
A measuring unit for measuring a terminal voltage and current values of the lithium ion蓄 batteries,
A calculation unit for obtaining an internal resistance value due to aging deterioration and high-rate deterioration of the lithium ion storage battery from the terminal voltage value and the current value ;
From the difference between the internal resistance value obtained by the calculation unit and the measured value of the internal resistance of the lithium ion storage battery that is acquired in advance and caused by aging degradation, a correction unit that obtains the internal resistance value due to high-rate degradation,
Measuring apparatus of the lithium-ion蓄 battery, characterized in that it comprises a.
リチウムイオン蓄電池の端子電圧値及び電流値を測定する測定部と、
前記端子電圧値と前記電流値から前記リチウムイオン蓄電池の経年劣化及びハイレート劣化による内部抵抗増加率を算出する算出部と、
予め求められた経年劣化によるリチウムイオン蓄電池の内部抵抗増加率の実測値に基づいた判定値を設定するとともに、前記算出部が求めた内部抵抗増加率が前記判定値を超過したか否かを判定する判定部と、
を備えることを特徴とするリチウムイオン蓄電池の状態測定装置。
A measuring unit for measuring a terminal voltage and current values of the lithium ion蓄 batteries,
A calculation unit for calculating an internal resistance increase rate due to aged deterioration and high-rate deterioration of the lithium ion storage battery from the terminal voltage value and the current value;
A determination value is set based on an actually measured value of the internal resistance increase rate of the lithium ion storage battery due to aged deterioration determined in advance, and it is determined whether the internal resistance increase rate determined by the calculation unit exceeds the determination value. A determination unit to perform,
Measuring apparatus of the lithium-ion蓄 battery, characterized in that it comprises a.
リチウムイオン蓄電池の端子電圧値及び電流値を測定する測定部と、
前記端子電圧値と前記電流値から前記リチウムイオン蓄電池の経年劣化及びハイレート劣化による内部抵抗値を算出する算出部と、
予め求められた経年劣化によるリチウムイオン蓄電池の内部抵抗の実測値に基づいて判定値を設定するとともに、前記算出部が求めた内部抵抗値が前記判定値を超過したか否かを判定する判定部と、
を備えることを特徴とするリチウムイオン蓄電池の状態測定装置。
A measuring unit for measuring a terminal voltage and current values of the lithium ion蓄 batteries,
A calculation unit for calculating an internal resistance value due to aged deterioration and high-rate deterioration of the lithium ion storage battery from the terminal voltage value and the current value;
A determination unit that sets a determination value based on an actually measured value of the internal resistance of the lithium ion storage battery due to aged deterioration determined in advance and determines whether or not the internal resistance value calculated by the calculation unit exceeds the determination value When,
Measuring apparatus of the lithium-ion蓄 battery, characterized in that it comprises a.
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