JP6668914B2 - Battery control device - Google Patents

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Description

本発明は、バッテリ、特に、リチウムイオン二次電池の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for a battery, in particular, a lithium ion secondary battery.

充放電可能な二次電池によって負荷へ電源を供給し、かつ必要に応じて当該負荷の運転中にも当該二次電池を充放電可能な構成とした電源システムが用いられている。代表的には、二次電池によって駆動される電動機を駆動力源として備えたハイブリッド自動車や電気自動車がこのような電源システムを搭載している。これらの電源システムでは、二次電池の蓄積電力が駆動力源としての電動機の駆動電力として用いられる他、この電動機が回生発電したときの発電電力や、エンジンの回転に伴って発電する発電機の発電電力等によってこの二次電池が充電される。このような電源システムでは、二次電池の状態推定装置が、満充電状態に対する充電率(SOC:State of Charge)を正確に出力することが要求される。   2. Description of the Related Art A power supply system is used in which power is supplied to a load by a chargeable / dischargeable secondary battery, and the chargeable / dischargeable secondary battery can be charged even during operation of the load as needed. Typically, a hybrid vehicle or an electric vehicle including a motor driven by a secondary battery as a driving force source is equipped with such a power supply system. In these power supply systems, the stored power of the secondary battery is used as the driving power of the motor as a driving power source, the generated power when the motor generates regenerative power, and the power generated by the rotation of the engine. This secondary battery is charged by the generated power or the like. In such a power supply system, it is required that the state estimating device for the secondary battery accurately output a state of charge (SOC) for a fully charged state.

特に、ハイブリッド自動車においては、二次電池が回生電力を受入れられるように、また要求があれば直ちに電動機に対して電力を供給できるようにするために、その充電率は満充電の状態(100%)と、全く充電されていない状態(0%)のおおよそ中間付近(50〜60%)に制御する必要がある。   In particular, in the case of a hybrid vehicle, the charging rate is set to a fully charged state (100%) so that the secondary battery can receive regenerative power and can immediately supply power to the electric motor when requested. ), And control is required to be performed in the vicinity (50-60%) of the state where the battery is not charged at all (0%).

また、二次電池は過放電または過充電を行なうと電池を劣化させ、寿命を短くする可能性がある。従って、上記のように中間的なSOCを制御目標として充放電を繰返し実行するような二次電池の使用形態では、二次電池の充電量を逐次把握して過剰な充放電を制限するような充放電制御を行なう観点からも、二次電池の状態推定を正確に行なう必要性が高い。   In addition, if the secondary battery is overdischarged or overcharged, the battery may be deteriorated and its life may be shortened. Therefore, in the use form of the secondary battery in which charge and discharge are repeatedly performed with the intermediate SOC as a control target as described above, the charge amount of the secondary battery is sequentially grasped to limit excessive charge and discharge. From the viewpoint of charge / discharge control, it is highly necessary to accurately estimate the state of the secondary battery.

そこで、電池モデル式中の複数のパラメータのうち、二次電池の状態変化に応じて変化する3つのパラメータである、正極容量維持率k、負極容量維持率kおよび正極活物質の表面の局所充電率と負極活物質の表面の局所充電率の対応関係の初期状態からの変化による電池容量の変動量である正負極組成対応ずれ容量ΔQを同時に探索して、リチウムイオン二次電池における劣化に伴う状態変化を推定する技術が提案されている。このような技術によれば、例えば、電極の磨耗と反応関与物質の析出(例えば、金属リチウムの析出)が同時に起こった場合においても、二次電池の状態を精度良く推定することができる(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, of the plurality of parameters in the battery model formula, three parameters that change according to the state change of the secondary battery, namely, the positive electrode capacity retention ratio k 1 , the negative electrode capacity retention ratio k 2, and the surface of the positive electrode active material explore the positive and negative electrodes discrepancy capacity Delta] Q s is the amount of variation in the battery capacity due to the change from the initial state of the correspondence between the local charging of the surface of the local charging rate and the negative electrode active material at the same time, in the lithium ion secondary battery A technique for estimating a state change due to deterioration has been proposed. According to such a technique, for example, even when the electrode wear and the deposition of the reaction-related substance (for example, deposition of metallic lithium) occur simultaneously, the state of the secondary battery can be accurately estimated (for example, And Patent Document 1).

特許第5537236号公報Japanese Patent No. 5537236

ところで、電動車両に搭載されているリチウムイオン二次電池の劣化を予測し、予測した劣化に合わせて、最大放電可能電力Wout、最大充電可能電力Winを制限して、車両に搭載されたリチウムイオン二次電池の劣化を抑制することが検討されている。例えば、試験により電動車両の走行時間に対する正極容量維持率k、負極容量維持率k、正負極組成対応ずれ容量ΔQの時間変化を予測しておき、予測した正極容量維持率k、負極容量維持率k、正負極組成対応ずれ容量ΔQに基づいてリチウムイオン二次電池の最大放電可能電力Wout、最大充電可能電力Winを制限するような方法が検討されている。 By the way, the deterioration of the lithium ion secondary battery mounted on the electric vehicle is predicted, and the maximum dischargeable power Wout and the maximum chargeable power Win are limited according to the predicted deterioration, and the lithium ion It has been studied to suppress deterioration of the secondary battery. For example, a time change of the positive electrode capacity retention rate k 1 , the negative electrode capacity retention rate k 2 , and the positive / negative electrode composition correspondence displacement capacity ΔQ s with respect to the running time of the electric vehicle is predicted by a test, and the predicted positive electrode capacity retention rate k 1 , negative electrode capacity maintenance rate k 2, the maximum dischargeable electric power Wout of the lithium ion secondary battery, the method to limit the maximum chargeable power Win has been studied on the basis of the positive and negative electrodes discrepancy capacity Delta] Q s.

しかしながら、電動車両に搭載されたリチウムイオン二次電池は、ユーザの走り方によっては予測よりも早く劣化が進行してしまう場合がある。この場合、先に例示したような方法では、最大放電可能電力Wout、最大充電可能電力Winの制限が不十分となり、二次電池の劣化を予測よりも早く進行させてしまう場合がある。   However, the deterioration of the lithium ion secondary battery mounted on the electric vehicle may progress faster than expected depending on how the user runs. In this case, in the method as exemplified above, the limitation on the maximum dischargeable power Wout and the maximum chargeable power Win becomes insufficient, and the deterioration of the secondary battery may progress faster than expected.

そこで、本発明の目的は、リチウムイオン二次電池の劣化が電動車両の走行履歴から予測されるよりも早く進行することを抑制することにある。   Therefore, an object of the present invention is to suppress the deterioration of the lithium ion secondary battery from progressing faster than predicted from the running history of the electric vehicle.

本発明のバッテリ制御装置は、初期状態の正極容量に対する劣化状態の正極容量の割合である正極容量維持率と、初期状態の負極容量に対する劣化状態の負極容量の割合である負極容量維持率と、正極活物質表面の局所的な充電率と負極活物質表面の局所的な充電率との対応関係の初期状態からの変化による電池容量の変動量である正負極組成対応ずれ容量と、に基づいて、電動車両に搭載されたリチウムイオン二次電池の劣化を推定し、前記リチウムイオン二次電池の劣化に応じて前記リチウムイオン二次電池の充放電可能電力を制限するバッテリ制御装置であって、電池容量の変化に対する開放電圧の変化を示す開放電圧曲線を測定する測定部と、前記測定部によって測定された開放電圧曲線実測値と略一致する開放電圧曲線推定値を特定する前記正極容量維持率と前記負極容量維持率と前記正負極組成対応ずれ容量とを算出する劣化パラメータ算出部と、前記電動車両の走行履歴から予測正極容量維持率と、予測負極容量維持率と、予測正負極組成対応ずれ容量を算出する予測劣化パラメータ算出部と、前記劣化パラメータ算出部が算出した前記正極容量維持率が前記予測正極容量維持率未満、または、前記劣化パラメータ算出部が算出した前記負極容量維持率が予測負極容量維持率未満、または、前記劣化パラメータ算出部が算出した前記正負極組成対応ずれ容量が前記予測正負極組成対応ずれ容量を超える場合に、前記リチウムイオン二次電池の劣化が予測よりも早く進行していると判断し、前記リチウムイオン二次電池の充放電可能電力を、前記リチウムイオン二次電池の劣化が予測通りの場合の充放電可能電力より制限する電力制限部と、を有することを特徴とする。   The battery control device of the present invention has a positive electrode capacity retention ratio that is a ratio of the positive electrode capacity in the deteriorated state to the positive electrode capacity in the initial state, and a negative electrode capacity retention ratio that is a ratio of the negative electrode capacity in the deteriorated state to the negative electrode capacity in the initial state. Based on the positive and negative electrode composition correspondence shift capacity, which is the amount of change in battery capacity due to a change from the initial state of the correspondence between the local charge rate on the positive electrode active material surface and the local charge rate on the negative electrode active material surface. A battery control device that estimates deterioration of a lithium ion secondary battery mounted on an electric vehicle, and limits chargeable / dischargeable power of the lithium ion secondary battery according to the deterioration of the lithium ion secondary battery, A measuring unit for measuring an open-circuit voltage curve indicating a change in the open-circuit voltage with respect to a change in the battery capacity, and an estimated open-circuit voltage curve substantially matching the actual measured value of the open-circuit curve measured by the measuring unit. A deterioration parameter calculation unit that calculates the positive electrode capacity retention ratio, the negative electrode capacity retention ratio, and the positive / negative electrode composition correspondence displacement capacity, and a predicted positive electrode capacity retention ratio based on the running history of the electric vehicle, and a predicted negative electrode capacity retention ratio. A predicted deterioration parameter calculation unit for calculating a predicted positive / negative electrode composition correspondence displacement capacity, and the positive electrode capacity maintenance ratio calculated by the deterioration parameter calculation unit is less than the predicted positive electrode capacity maintenance ratio, or calculated by the deterioration parameter calculation unit. When the negative electrode capacity retention rate is less than the predicted negative electrode capacity retention rate, or when the positive / negative electrode composition corresponding displacement capacity calculated by the deterioration parameter calculation unit exceeds the predicted positive / negative electrode composition corresponding displacement capacity, the lithium ion secondary battery It is determined that the deterioration of the battery is progressing faster than expected, and the chargeable / dischargeable power of the lithium ion secondary battery is changed to the lithium ion secondary battery. Degradation of and having and a power limiting unit for limiting from rechargeable power when predictable.

本発明は、リチウムイオン二次電池の劣化が電動車両の走行履歴から予測されるよりも早く進行することを抑制できる。   The present invention can suppress that the deterioration of the lithium ion secondary battery progresses earlier than predicted from the running history of the electric vehicle.

リチウムイオン二次電池の内部構成を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the internal structure of a lithium ion secondary battery. リチウムイオン二次電池の局所的SOCの変化に対する開放電圧の変化特性を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a change characteristic of an open circuit voltage with respect to a local change in SOC of a lithium ion secondary battery. リチウムイオン二次電池の正極容量の減少に伴う正極の開放電位の変化と、負極容量の減少に伴う負極の開放電位の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the open-circuit potential of the positive electrode accompanying the decrease of the positive electrode capacity of a lithium ion secondary battery, and the change of the open-circuit potential of the negative electrode accompanying the decrease of the negative electrode capacity. リチウムイオン二次電池の正極および負極の間における組成対応のずれを説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a deviation in composition correspondence between a positive electrode and a negative electrode of a lithium ion secondary battery. リチウムイオン二次電池の劣化による組成対応のずれを説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a shift in composition correspondence due to deterioration of a lithium ion secondary battery. リチウムイオン二次電池の電池容量に対する開放電圧の変化(開放電圧曲線)を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a change in open-circuit voltage (open-circuit voltage curve) with respect to a battery capacity of a lithium ion secondary battery. 正極容量維持率k,負極容量維持率k,正負極組成対応ずれ容量ΔQを変化させて推定した開放電圧曲線を実測した開放電圧曲線に一致させていく計算方法の説明図である。Positive electrode capacity maintenance rate k 1, negative electrode capacity maintenance rate k 2, is an illustration of a calculation method will to match the open-circuit voltage curve actually measured open-circuit voltage curve estimated by changing the positive and negative electrodes discrepancy capacity Delta] Q s. 本発明の実施形態のバッテリ制御装置を搭載した電動車両の構成を示す系統図である。1 is a system diagram illustrating a configuration of an electric vehicle equipped with a battery control device according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態のバッテリ制御装置の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of a battery control device of an embodiment of the present invention. 本発明のバッテリ制御装置の電動車両の走行履歴を取得する動作を示すフローチャートである。5 is a flowchart showing an operation of the battery control device of the present invention for acquiring a running history of the electric vehicle. 本発明のバッテリ制御装置の動作を示すフローチャート(1)である。5 is a flowchart (1) illustrating an operation of the battery control device of the present invention. 本発明のバッテリ制御装置の動作を示すフローチャート(2)である。It is a flowchart (2) which shows operation | movement of the battery control apparatus of this invention. 予測劣化パラメータのマップ作成のための試験装置を示す系統図である。FIG. 2 is a system diagram illustrating a test apparatus for creating a map of predicted deterioration parameters. 図13に示す試験装置の機能ブロック図である。FIG. 14 is a functional block diagram of the test apparatus shown in FIG. 13. 図13に示す試験装置の動作を示すフローチャートである。14 is a flowchart showing the operation of the test device shown in FIG. 図15のフローチャートの予測正極容量維持率k1e、予測負極容量維持率k2e、予測正負極組成対応ずれ容量ΔQseの特定処理の詳細を示すフローチャートである。16 is a flowchart showing the details of a process for identifying a predicted positive electrode capacity retention ratio k 1e , a predicted negative electrode capacity retention ratio k 2e , and a predicted positive / negative electrode composition correspondence displacement capacity ΔQ se of the flowchart of FIG. 15. 図13に示す試験装置のバッテリへの電流指令値Ibの時間変化と予測劣化パラメータ算出のタイミングを示すグラフである。14 is a graph showing a time change of a current command value Ib * to a battery of the test apparatus shown in FIG. 13 and a timing of calculating a predicted deterioration parameter. 図13に示す試験装置で測定した開放電圧曲線(実測値)の検出と特定した開放電圧曲線(推定値)を示す説明図である。FIG. 14 is an explanatory diagram showing detection of an open-circuit voltage curve (actually measured value) measured by the test apparatus shown in FIG. 13 and a specified open-circuit voltage curve (estimated value). 電圧誤差ΔVの説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a voltage error ΔV. 図13に示す試験装置で取得した走行パターンAの場合のバッテリの劣化による開放電圧曲線(推定値)の変化を示す説明図である。FIG. 14 is an explanatory diagram showing a change in an open-circuit voltage curve (estimated value) due to battery deterioration in the case of a running pattern A acquired by the test device shown in FIG. 13. 図13に示す試験装置で取得した予測劣化パラメータの時間変化を示す説明図である。FIG. 14 is an explanatory diagram showing a temporal change of a predicted deterioration parameter acquired by the test device shown in FIG. 13. 本実施形態のバッテリ制御装置によるWout/Winの制限を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a limitation of Wout / Win by the battery control device of the present embodiment.

<リチウムイオン二次電池と特性式>
本発明の実施形態のバッテリ制御装置40について説明する前に、本実施形態のバッテリ制御装置40が劣化の推定を行うリチウムイオン二次電池(バッテリ10)とその特性式について簡単に説明する。
<Lithium ion secondary battery and characteristic formula>
Before describing the battery control device 40 according to the embodiment of the present invention, a lithium ion secondary battery (battery 10) for which the battery control device 40 of the present embodiment estimates deterioration and a characteristic formula thereof will be briefly described.

図1に示すように、リチウムイオン二次電池は、負極と、電解液を含むセパレータと、正極とで構成されている。負極および正極のそれぞれは、球状の活物質の集合体で構成される。リチウムイオン二次電池の放電時において、負極の活物質の界面上では、リチウムイオンLiおよび電子eを放出する化学反応が行われる。一方、正極の活物質の界面上では、リチウムイオンLiおよび電子eを吸収する化学反応が行われる。リチウムイオン二次電池の充電時には、上述した反応と逆の反応が行われる。 As shown in FIG. 1, the lithium ion secondary battery includes a negative electrode, a separator containing an electrolytic solution, and a positive electrode. Each of the negative electrode and the positive electrode is composed of an aggregate of spherical active materials. During discharging of the lithium ion secondary battery, a chemical reaction is performed on the interface of the active material of the negative electrode to release lithium ions Li + and electrons e . On the other hand, a chemical reaction for absorbing lithium ions Li + and electrons e is performed on the interface of the active material of the positive electrode. At the time of charging the lithium ion secondary battery, a reaction opposite to the above-described reaction is performed.

負極には、電子を吸収する負極集電体が設けられ、正極には、電子を放出する正極集電体が設けられている。負極集電体は、例えば、銅で形成され、負極端子に接続されている。正極集電体は、例えば、アルミニウムで形成されており、正極端子に接続されている。セパレータを介して、正極および負極の間でリチウムイオンの授受が行われることにより、リチウムイオン二次電池の充放電が行われる。   The negative electrode is provided with a negative electrode current collector that absorbs electrons, and the positive electrode is provided with a positive electrode current collector that emits electrons. The negative electrode current collector is formed of, for example, copper, and is connected to the negative electrode terminal. The positive electrode current collector is made of, for example, aluminum and is connected to the positive electrode terminal. Transfer of lithium ions between the positive electrode and the negative electrode via the separator allows charging and discharging of the lithium ion secondary battery.

ここで、リチウムイオン二次電池の内部における充電状態は、正極および負極のそれぞれの活物質におけるリチウム濃度分布に応じて異なる。   Here, the state of charge inside the lithium ion secondary battery differs depending on the lithium concentration distribution in each of the active materials of the positive electrode and the negative electrode.

リチウムイオン二次電池の出力電圧は、下記の式(1)によって表される。   The output voltage of the lithium ion secondary battery is represented by the following equation (1).

Figure 0006668914
ここで、OCVは、リチウムイオン二次電池の開放電圧、Rは、リチウムイオン二次電池の全体における抵抗、Iは、リチウムイオン二次電池に流れる電流である。抵抗Rは、負極および正極で電子の移動に対する純電気的な抵抗と、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とが含まれる。
Figure 0006668914
Here, OCV is the open-circuit voltage of the lithium ion secondary battery, Ra is the resistance of the entire lithium ion secondary battery, and I is the current flowing through the lithium ion secondary battery. The resistance Ra includes a pure electric resistance against movement of electrons between the negative electrode and the positive electrode, and a charge transfer resistance equivalently acting as an electric resistance when a reaction current is generated at the active material interface.

θは、正極活物質の表面における局所的な充電率(以下、充電率をSOCという。SOCは、State Of Chargeの略である。)であり、θは、負極活物質の表面における局所的SOCである。抵抗Rは、θ、θおよび電池温度の変化に応じて変化する特性を有する。言い換えれば、抵抗Rは、θ、θおよび電池温度の関数として表すことができる。 theta 1 is localized charging rate in the surface of the positive electrode active material (hereinafter, .SOC that SOC charging rate is approximately the State Of Charge.) is, theta 2 is localized in the surface of the negative electrode active material SOC. The resistance Ra has characteristics that change according to changes in θ 1 , θ 2 and the battery temperature. In other words, the resistance R a is, theta 1, can be expressed as a function of theta 2 and battery temperature.

局所的SOCθ、θは、下記式(2)によって表される。 The local SOCs θ 1 and θ 2 are represented by the following equation (2).

Figure 0006668914
ここで、Cse,iは、活物質(正極または負極)の界面におけるリチウム濃度(平均値)であり、Cs,i,maxは、活物質(正極または負極)における限界リチウム濃度である。なお、添字iの1は正極、2は負極を示す。限界リチウム濃度とは、正極や負極におけるリチウム濃度の上限値である。正極、負極の局所的SOCθ、θは、それぞれ、0と1(0%と100%)の間で変化する。
Figure 0006668914
Here, C se, i is the lithium concentration (average value) at the interface of the active material (positive electrode or negative electrode), and C s, i, max is the limit lithium concentration in the active material (positive electrode or negative electrode). In addition, 1 of a subscript i shows a positive electrode, 2 shows a negative electrode. The limit lithium concentration is the upper limit of the lithium concentration in the positive electrode or the negative electrode. The local SOCs θ 1 and θ 2 of the positive electrode and the negative electrode vary between 0 and 1 (0% and 100%), respectively.

正極開放電位Uは、正極活物質の表面における局所的SOCθに応じて変化する特性を有し、負極開放電位Uは、負極活物質の表面における局所的SOCθに応じて変化する特性を有している。図2にリチウムイオン二次電池が初期状態にあるときの、局所的SOCθ対する正極開放電位Uの関係、局所的SOCθに対する負極開放電位Uの関係を示す。 The positive electrode open potential U 1 has a characteristic that changes in accordance with local SOC θ 1 on the surface of the positive electrode active material, and the negative electrode open potential U 2 has a characteristic that changes in accordance with local SOC θ 2 on the surface of the negative electrode active material. have. FIG. 2 shows the relationship between the local SOC θ 1 and the positive electrode open potential U 1 when the lithium ion secondary battery is in the initial state, and the relationship between the local SOC θ 2 and the negative electrode open potential U 2 .

図2に示すように、リチウムイオン二次電池の開放電圧OCVは、正極開放電位Uおよび負極開放電位Uの電位差として表される。なお、初期状態とは、リチウムイオン二次電池の劣化が発生していない状態をいい、例えば、リチウムイオン二次電池を製造した直後の状態をいう。 As shown in FIG. 2, open-circuit voltage OCV of the lithium ion secondary battery is expressed as a potential difference of the positive electrode open-circuit potential U 1 and the negative electrode open-circuit potential U 2. The initial state refers to a state in which the lithium ion secondary battery has not deteriorated, for example, a state immediately after the manufacture of the lithium ion secondary battery.

図2に示すように、リチウムイオン二次電池が初期状態で、満充電に近い場合、つまり、リチウムイオン二次電池の開放電圧OCVが図2に示すVHの場合には、全てのリチウムが負極に移動しており、負極の局所的SOCθはθH2(=1)で負極開放電位Uは最も低く、正極の局所的SOCθはθL1(=0)で正極開放電位Uは最も高くなっている。逆に、完全放電に近い場合、つまり、リチウムイオン二次電池の開放電圧OCVが図2に示すVLの場合には、全てのリチウムが正極に移動しており、正極の局所的SOCθはθH1(=1)で正極開放電位Uは最も低く、負極の局所的SOCθはθL2(=0)で負極開放電位は最も高くなっている。これらの特性(U,U)を示すデータは、マップとして図8に示すメモリ42に予め格納しておくことができる。 As shown in FIG. 2, when the lithium ion secondary battery is in the initial state and is almost fully charged, that is, when the open voltage OCV of the lithium ion secondary battery is VH shown in FIG. to have been moved, the local SOC [theta] 2 of the negative electrode θ H2 (= 1) negative electrode open-circuit potential U 2 in the lowest, the positive electrode open-circuit potential U 1 local SOC [theta] 1 of the positive electrode at θ L1 (= 0) is most Is getting higher. Conversely, when the discharge is close to complete discharge, that is, when the open-circuit voltage OCV of the lithium ion secondary battery is VL shown in FIG. 2, all lithium has moved to the positive electrode, and the local SOC θ 1 of the positive electrode is θ H1 (= 1) at the positive electrode open-circuit potential U 1 is the lowest, the negative electrode open-circuit potential with local SOC [theta] 2 of the negative electrode θ L2 (= 0) is the highest. Data indicating these characteristics (U 1 , U 2 ) can be stored in the memory 42 shown in FIG. 8 in advance as a map.

リチウムイオン二次電池の開放電圧OCVは、放電が進むにつれて低下する特性を有している。また、劣化後のリチウムイオン二次電池においては、初期状態のリチウムイオン二次電池に比べて、同じ放電時間に対する電圧低下量が大きくなる。このことは、リチウムイオン二次電池の劣化によって、満充電容量の低下と開放電圧曲線の変化とが生じていることを示している。本実施形態では、リチウムイオン二次電池の劣化に伴う開放電圧曲線の変化を、劣化状態のリチウムイオン二次電池の内部で起きると考えられる2つの現象としてモデル化している。   The open-circuit voltage OCV of a lithium ion secondary battery has a characteristic of decreasing as the discharge proceeds. Further, in the deteriorated lithium ion secondary battery, the amount of voltage drop for the same discharge time is larger than in the initial state lithium ion secondary battery. This indicates that the deterioration of the lithium ion secondary battery causes a decrease in the full charge capacity and a change in the open-circuit voltage curve. In the present embodiment, the change of the open-circuit voltage curve due to the deterioration of the lithium ion secondary battery is modeled as two phenomena that are considered to occur inside the lithium ion secondary battery in the deteriorated state.

2つの現象は、正極および負極での単極容量の減少と、正極および負極の間における組成の対応ずれである。   The two phenomena are a decrease in single electrode capacity at the positive electrode and the negative electrode, and a corresponding shift in composition between the positive electrode and the negative electrode.

単極容量の減少とは、正極および負極のそれぞれにおけるリチウムの受け入れ能力の減少を示している。リチウムの受け入れ能力が減少していることは、充放電に有効に機能する活物質等が減少していることを意味している。   The decrease in the single-electrode capacity indicates a decrease in the capacity of accepting lithium in each of the positive electrode and the negative electrode. The decrease in the capacity for accepting lithium means that the active material or the like that effectively functions for charge and discharge is reduced.

図3は、正極容量の減少による正極開放電位Uの変化と、負極容量の減少による負極開放電位Uの変化とを模式的に示している。図3において、正極容量の軸におけるQ_L1は、リチウムイオン二次電池の初期状態において、図2の局所的SOCθL1(=0)に対応する容量である。Q_H11は、リチウムイオン二次電池の初期状態において、図2の局所的SOCθH1(=1)に対応する容量である。また、負極容量の軸におけるQ_L2は、リチウムイオン二次電池の初期状態において、図2の局所的SOCθL2(=0)に対応する容量であり、Q_H21は、リチウムイオン二次電池の初期状態において、図2の局所的SOCθH2(=1)に対応する容量である。 Figure 3 is a variation of the positive electrode open-circuit potential U 1 due to a reduction in positive electrode capacity and the change of the negative electrode open-circuit potential U 2 due to a reduction in the negative electrode capacity is schematically shown. 3, Q_L1 on the axis of the positive electrode capacity is a capacity corresponding to the local SOC θ L1 (= 0) in FIG. 2 in the initial state of the lithium ion secondary battery. Q_H11 is a capacity corresponding to the local SOC θ H1 (= 1) in FIG. 2 in the initial state of the lithium ion secondary battery. Q_L2 on the axis of the negative electrode capacity is a capacity corresponding to the local SOC θ L2 (= 0) in FIG. 2 in the initial state of the lithium ion secondary battery, and Q_H21 is a capacity in the initial state of the lithium ion secondary battery. , The capacitance corresponding to the local SOC θ H2 (= 1) in FIG.

正極において、リチウムの受け入れ能力が低下すると、局所的SOCθH1(=1)に対応する容量は、Q_H11からQ_H12に変化する。また、負極において、リチウムの受け入れ能力が低下すると、局所的SOCθH2(=1)に対応する容量は、Q_H21からQ_H22に変化する。 When the capacity of accepting lithium in the positive electrode decreases, the capacity corresponding to the local SOC θ H1 (= 1) changes from Q_H11 to Q_H12. Further, when the lithium receiving capacity of the negative electrode decreases, the capacity corresponding to the local SOC θ H2 (= 1) changes from Q_H21 to Q_H22.

ここで、リチウムイオン二次電池が劣化しても、局所的SOCθに対する正極開放電位Uの関係(図2に示す関係)は変化しない。このため、局所的SOCθに対する正極開放電位Uの関係を、正極容量に対する正極開放電位Uの関係に変換すると、図3に示すように、劣化状態の正極容量に対する正極開放電位Uの関係を示す曲線は、リチウムイオン二次電池が劣化した分だけ初期状態の曲線に対して縮んだ状態となる。 Here, even if the lithium ion secondary battery deteriorates, the relationship between the local SOC θ 1 and the positive electrode open potential U 1 (the relationship shown in FIG. 2) does not change. Therefore, the relationship between the positive electrode open-circuit potential U 1 for local SOC [theta] 1, is converted into the relationship of the positive electrode open-circuit potential U 1 for positive electrode capacity, as shown in FIG. 3, the positive electrode open-circuit potential U 1 for the positive electrode capacity of the deteriorated state The curve showing the relationship is in a state in which the curve of the initial state is reduced by the amount of deterioration of the lithium ion secondary battery.

同様に、局所的SOCθに対する負極開放電位Uの関係を、負極容量に対する負極開放電位Uの関係に変換すると、図3に示すように、劣化状態の負極容量に対する負極開放電位Uの関係を示す曲線は、リチウムイオン二次電池が劣化した分だけ初期状態の曲線に対して縮んだ状態となる。 Similarly, the negative electrode open-circuit potential U 2 relationship to the local SOC [theta] 2, is converted into anode relationship between the open voltage U 2 for the negative electrode capacity, as shown in FIG. 3, the negative electrode open-circuit potential U 2 for the negative electrode capacity of the deteriorated state The curve showing the relationship is in a state in which the curve of the initial state is reduced by the amount of deterioration of the lithium ion secondary battery.

図4には、正極および負極の間における組成対応のずれを模式的に示している。組成対応のずれとは、正極および負極の組を用いて充放電を行うときに、正極の組成(θ)および負極の組成(θ)の組み合わせが、リチウムイオン二次電池の初期状態に対してずれていることを示すものである。 FIG. 4 schematically shows the correspondence of the composition between the positive electrode and the negative electrode. The difference in the composition correspondence means that when charge / discharge is performed using a pair of a positive electrode and a negative electrode, the combination of the composition of the positive electrode (θ 1 ) and the composition of the negative electrode (θ 2 ) is changed to the initial state of the lithium ion secondary battery. This indicates that the position is shifted.

正極、負極の局所的SOCθ、θに対する正極、負極開放電位U、Uの関係を示す曲線は、図2に示した曲線と同様である。ここで、リチウムイオン二次電池が劣化すると、負極組成θの軸は、正極組成θが小さくなる方向にΔθだけシフトする。これにより、劣化状態の負極組成θの軸に対する負極開放電位U22の関係を示す曲線は、初期状態の負極組成θの軸に対する負極開放電位U21の関係を示す曲線に対して、Δθの分だけ、正極組成θが小さくなる方向にシフトする。 A curve showing the relationship between the positive SOC and the negative electrode open potential U 1 , U 2 with respect to the local SOC θ 1 , θ 2 of the positive electrode and the negative electrode is similar to the curve shown in FIG. Here, when deterioration of the lithium ion secondary battery, the axis of the anode composition theta 2 is shifted in the direction the positive electrode composition theta 1 is smaller by [Delta] [theta] 2. Accordingly, the curve showing the negative electrode relationship between the open voltage U 22 for the negative electrode compositions theta 2 of the axis of the deteriorated state, to the curve showing the relationship between the negative electrode open-circuit potential U 21 for the negative electrode compositions theta 2 of the axis of the initial state, [Delta] [theta] only 2 minute shifts in the direction of the positive electrode composition theta 1 is reduced.

正極の組成θ1fixに対応する負極の組成は、リチウムイオン二次電池が初期状態にあるときには「θ2fix_ini」となるが、リチウムイオン二次電池が劣化した後には「θ2fix」となる。 The composition of the negative electrode corresponding to the positive electrode composition theta 1fix is a lithium ion secondary battery is "theta 2Fix_ini" when in the initial state, becomes "theta 2Fix" is after the lithium ion secondary battery is deteriorated.

本実施形態では、3つの劣化パラメータを電池モデルに導入することにより、上述した2つの劣化現象をモデル化している。3つの劣化パラメータとは、正極容量維持率k、負極容量維持率kおよび正負極組成対応ずれ容量ΔQである。2つの劣化現象をモデル化する方法について、以下に説明する。 In the present embodiment, the two deterioration phenomena described above are modeled by introducing three deterioration parameters into the battery model. The three degradation parameters, positive electrode capacity maintenance rate k 1, a negative electrode capacity maintenance rate k 2, and positive and negative electrodes discrepancy capacity Delta] Q s. A method for modeling the two deterioration phenomena will be described below.

正極容量維持率kとは、初期状態の正極容量に対する劣化状態の正極容量の割合をいう。ここで、正極容量は、リチウムイオン二次電池が劣化状態となった後において、初期状態の容量から任意の量だけ減少したとする。このとき、正極容量維持率kは、下記式(3)によって表される。 The positive electrode capacity maintenance rate k 1, means the ratio of the positive electrode capacity of the deteriorated state for the positive electrode capacity in the initial state. Here, it is assumed that the positive electrode capacity is reduced by an arbitrary amount from the capacity in the initial state after the lithium ion secondary battery is in a deteriorated state. At this time, positive electrode capacity maintenance rate k 1 is represented by the following formula (3).

Figure 0006668914
Figure 0006668914

ここで、Q1_iniは、リチウムイオン二次電池が初期状態にあるときの正極容量(図3に示すQ_H11)を示し、ΔQは、リチウムイオン二次電池が劣化したときの正極容量の減少量を示している。従ってリチウムイオン二次電池が劣化状態となったときの正極容量(図3に示すQ_H12)は、(Q1_ini−ΔQ)となる。また、kは初期状態の1から低下する。ここで、初期状態の正極容量Q1_iniは、活物質の理論容量や仕込み量などから予め求めておくことができる。 Here, Q 1_ini represents the positive electrode capacity when the lithium ion secondary battery is in the initial state (Q_H11 shown in FIG. 3), and ΔQ 1 is the decrease amount of the positive electrode capacity when the lithium ion secondary battery is deteriorated. Is shown. Thus positive electrode capacity when the lithium ion secondary battery becomes deteriorated state (Q_H12 shown in FIG. 3) becomes (Q 1_ini -ΔQ 1). Further, k1 decreases from 1 in the initial state. Here, the positive electrode capacity Q1_ini in the initial state can be obtained in advance from the theoretical capacity or the charged amount of the active material.

負極容量維持率kとは、初期状態の負極容量に対する劣化状態の負極容量の割合をいう。ここで、負極容量は、リチウムイオン二次電池が劣化状態となった後において、初期状態の容量から任意の量だけ減少したとする。このとき、負極容量維持率kは、下記式(4)によって表される。 The negative electrode capacity maintenance rate k 2, means the ratio of the negative electrode capacity of the deteriorated state of the negative electrode capacity in the initial state. Here, it is assumed that the negative electrode capacity is reduced by an arbitrary amount from the capacity in the initial state after the lithium ion secondary battery is in a deteriorated state. At this time, the negative electrode capacity maintenance rate k 2 is represented by the following formula (4).

Figure 0006668914
Figure 0006668914

ここで、Q2_iniは、リチウムイオン二次電池が初期状態にあるときの負極容量(図3に示すQ_H21)を示し、ΔQは、リチウムイオン二次電池が劣化したときの負極容量の減少量を示している。従ってリチウムイオン二次電池が劣化状態となったときの負極容量(図3に示すQ_H22)は、(Q2_ini−ΔQ)となる。また、kは初期状態の1から低下する。ここで、初期状態の負極容量Q2_iniは、活物質の理論容量や仕込み量などから予め求めておくことができる。 Here, Q 2_ini represents the negative electrode capacity (Q_H21 shown in FIG. 3) when the lithium ion secondary battery is in the initial state, and ΔQ 2 is the decrease amount of the negative electrode capacity when the lithium ion secondary battery is deteriorated. Is shown. Thus the negative electrode capacity when the lithium ion secondary battery becomes deteriorated state (Q_H22 shown in FIG. 3) becomes (Q 2_ini -ΔQ 2). Also, k 2 is reduced from 1 in the initial state. Here, the negative electrode capacity Q2_ini in the initial state can be obtained in advance from the theoretical capacity or the charged amount of the active material.

図5は、正極および負極の間における組成対応のずれを説明する模式図である。   FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a difference in composition correspondence between the positive electrode and the negative electrode.

リチウムイオン二次電池が劣化状態となったときには、負極組成θが1であるときの負極容量は、(Q2_ini−ΔQ)となる。また、正負極組成対応ずれ容量ΔQは、正極組成軸θに対する負極組成軸θのずれ量Δθに対応する容量である。これにより、下記式(5)の関係が成り立つ。なお、正負極組成対応ずれ容量ΔQは正極活物質の表面の局所的な充電率である局所的SOCθと負極活物質の表面の局所的な充電率である局所的SOCθとの対応関係の初期状態からの変化による電池容量の変動量を示すものである。 When the lithium ion secondary battery becomes deteriorated state, a negative electrode capacity when the negative electrode composition theta 2 is 1, the (Q 2_ini -ΔQ 2). The positive / negative electrode composition displacement capacity ΔQ s is a capacity corresponding to the displacement Δθ 2 of the negative electrode composition axis θ 2 with respect to the positive electrode composition axis θ 1 . Thereby, the relationship of the following equation (5) is established. In addition, the positive / negative electrode composition correspondence shift capacity ΔQ s is a correspondence relationship between a local SOC θ 1 which is a local charge rate on the surface of the positive electrode active material and a local SOC θ 2 which is a local charge rate on the surface of the negative electrode active material. 5 shows the amount of change in battery capacity due to a change from the initial state.

Figure 0006668914
Figure 0006668914

式(4)および式(5)から下記式(6)が求められる。   The following equation (6) is obtained from the equations (4) and (5).

Figure 0006668914
Figure 0006668914

リチウムイオン二次電池が初期状態にあるとき、正極組成θ1fix_iniは、負極組成θ2fix_iniに対応している。リチウムイオン二次電池が劣化状態にあるとき、正極組成θ1fixは、負極組成θ2fixに対応している。また、組成対応のずれは、初期状態における正極組成θ1fixを基準とする。すなわち、正極組成θ1fixおよび正極組成θ1fix_iniは、同じ値とする。 When the lithium ion secondary battery is in the initial state, the positive electrode composition theta 1Fix_ini corresponds to the negative electrode composition θ 2fix_ini. When the lithium ion secondary battery is in a deteriorated state, the positive electrode composition theta 1fix corresponds to the negative electrode composition θ 2fix. In addition, the deviation of the composition correspondence is based on the positive electrode composition θ 1fix in the initial state. That is, the positive electrode composition θ 1fix and the positive electrode composition θ 1fix_ini have the same value.

リチウムイオン二次電池の劣化により、正極および負極の間における組成対応のずれが生じた場合において、リチウムイオン二次電池の劣化後における正極組成θ1fixおよび負極組成θ2fixは、下記式(7),(8)の関係を有している。 In the case where the composition correspondence shift occurs between the positive electrode and the negative electrode due to the deterioration of the lithium ion secondary battery, the positive electrode composition θ 1fix and the negative electrode composition θ 2fix after the deterioration of the lithium ion secondary battery are expressed by the following equation (7). , (8).

Figure 0006668914
Figure 0006668914

Figure 0006668914
Figure 0006668914

式(8)の意味について説明する。リチウムイオン二次電池が劣化状態で、充電により正極からリチウムが放出されると正極組成θは1から減少する。正極組成θが1からθ1fixまで減少したときに、正極から放出されるリチウムの量は、下記式(9)によって表される。 The meaning of equation (8) will be described. When lithium is released from the positive electrode by charging while the lithium ion secondary battery is in a deteriorated state, the positive electrode composition θ1 decreases from 1 . When the positive electrode composition theta 1 is reduced to theta 1fix from 1, the amount of lithium released from the positive electrode is represented by the following formula (9).

Figure 0006668914
ここで、(1−θ1fix)の値は、リチウムイオン二次電池の充電による正極組成θの減少分を示し、(k×Q1_ini)の値は、リチウムイオン二次電池の劣化後における正極容量を示している。
Figure 0006668914
Here, the value of (1−θ 1fix ) indicates a decrease in the positive electrode composition θ 1 due to the charging of the lithium ion secondary battery, and the value of (k 1 × Q 1 — ini ) indicates the value after the deterioration of the lithium ion secondary battery. Shows the positive electrode capacity at.

正極から放出されたリチウムが負極にすべて取り込まれるとすると、負極組成θ2fixは、下記式(10)となる。 Assuming that all the lithium released from the positive electrode is taken into the negative electrode, the negative electrode composition θ 2fix is represented by the following formula (10).

Figure 0006668914
ここで、(k×Q2_ini)の値は、リチウムイオン二次電池の劣化後における負極容量を示している。
Figure 0006668914
Here, the value of (k 2 × Q 2 — ini ) indicates the capacity of the negative electrode after deterioration of the lithium ion secondary battery.

一方、正極および負極の間における組成対応のずれ(Δθ)が存在するときには、劣化後の負極組成θ2fixは、下記式(11)で表される。 On the other hand, when there is a deviation (Δθ 2 ) corresponding to the composition between the positive electrode and the negative electrode, the negative electrode composition θ 2fix after deterioration is represented by the following equation (11).

Figure 0006668914
Figure 0006668914

組成対応のずれ量Δθは、式(6)により、正負極組成対応ずれ容量ΔQを用いて表すことができる。これにより、劣化後の負極組成θ2fixは、上記式(8)で表される。 Composition corresponding shift amount [Delta] [theta] 2 using Formula (6) can be expressed using positive and negative electrodes discrepancy capacity Delta] Q s. Thus, the negative electrode composition θ 2fix after deterioration is expressed by the above equation (8).

図5に示すように、リチウムイオン二次電池が劣化状態にあるときの開放電圧OCVは、劣化状態における正極開放電位U11および負極開放電位U22の電位差として表される。すなわち、3つの劣化パラメータである正極容量維持率k,負極容量維持率k,正負極組成対応ずれ容量ΔQを特定すれば、リチウムイオン二次電池が劣化状態にあるときの負極開放電位U22を特定でき、負極開放電位U22および正極開放電位U11の電位差として、開放電圧OCVを算出することができる。 As shown in FIG. 5, the open-circuit voltage OCV when the lithium ion secondary battery is in a deteriorated state is expressed as a potential difference of the positive electrode open-circuit potential U 11 and the negative electrode open-circuit potential U 22 in a degraded state. That is, when the three deterioration parameters, ie, the positive electrode capacity retention ratio k 1 , the negative electrode capacity retention ratio k 2 , and the positive / negative electrode composition correspondence shift capacity ΔQ s are specified, the negative electrode open potential when the lithium ion secondary battery is in the degraded state. it can be identified U 22, as a potential difference of the negative electrode open-circuit potential U 22 and the positive electrode open-circuit potential U 11, it is possible to calculate the open circuit voltage OCV.

つまり、初期状態の正極容量Q1_ini、負極容量Q2_iniは活物質の理論容量や仕込み量から予め求めておくことができるので、3つの劣化パラメータである正極容量維持率k,負極容量維持率k,正負極組成対応ずれ容量ΔQが特定できると、式(8)を用いて劣化状態の負極組成θ2fixを算出することができる。また、式(6)を用いて組成対応のずれ量Δθを計算することができる。これから、図5に示すように、劣化状態の正極組成θが1の位置に対する劣化状態の負極組成軸θの0の位置および負極組成θ2fixを特定することができる。そして、0とθ2fixの位置から、図5に示すように劣化状態の負極組成軸θが1となる位置が特定できる。 That is, the positive electrode capacity Q 1_Ini the initial state, since the negative electrode capacity Q 2_Ini can be obtained in advance from the theoretical capacity and charge of the active material, positive electrode capacity maintenance rate k 1 is a three degradation parameters, negative electrode capacity maintenance rate If k 2 and the positive / negative electrode composition correspondence displacement capacity ΔQ s can be specified, the negative electrode composition θ 2fix in the deteriorated state can be calculated using Expression (8). Further, the deviation amount Δθ 2 corresponding to the composition can be calculated using the equation (6). Now, as shown in FIG. 5, may be a positive electrode composition theta 1 the deteriorated state to identify the negative electrode composition axis theta 2 0 position and the negative electrode composition theta 2Fix the deteriorated state with respect to the position of 1. Then, from the positions of 0 and θ 2fix, the position where the negative electrode composition axis θ 2 in the deteriorated state becomes 1 can be specified as shown in FIG.

リチウムイオン二次電池が劣化しても、正極の局所的SOCθに対する正極開放電位Uの関係、負極の局所的SOCθに対する負極開放電位Uの関係(図2に示す関係)は変化しない。従って、劣化状態の正極組成θの1と0の位置に対する劣化状態の負極組成軸θの0と1の位置が特定できれば、劣化状態の正極組成θの1と0の間に図2に示す正極の局所的SOCθに対する正極開放電位Uの関係を示す曲線を描き、劣化状態の正極組成θの1と0の間に図2に示した負極の局所的SOCθに対する負極開放電位Uの関係を示す曲線を描くと、各曲線は、図5に示す劣化状態の正極開放電位U12、負極開放電位U22となる。このように、正極開放電位U12、負極開放電位U22を示す曲線が特定できると、劣化状態のリチウムイオン二次電池の開放電圧OCVを算出することができる。 Even deteriorated lithium ion secondary battery, the relationship of the positive electrode open-circuit potential U 1 for local SOC [theta] 1 of the positive electrode, the relationship between the negative electrode open-circuit potential U 2 for the local SOC [theta] 2 of the negative electrode (the relationship shown in FIG. 2) is not changed . Thus, if a particular 0 and 1 positions of the negative electrode composition axis theta 2 of the deterioration state for 1 and 0 position of the positive electrode composition theta 1 of the deterioration state, between 1 and 0 of the positive electrode composition theta 1 a degraded 2 drawing a curve showing the relationship between the positive electrode open-circuit potential U 1 for local SOC [theta] 1 of the positive electrode shown in the negative electrode open for local SOC [theta] 2 of the negative electrode shown in FIG. 2 between 1 and 0 of the positive electrode composition theta 1 a degraded When a curve showing the relationship between potential U 2, each curve, the positive electrode open-circuit potential U 12 deteriorated state shown in FIG. 5, a negative electrode open-circuit potential U 22. As described above, when the curves indicating the positive electrode open potential U 12 and the negative electrode open potential U 22 can be specified, the open circuit voltage OCV of the deteriorated lithium ion secondary battery can be calculated.

以上説明したように3つの劣化パラメータである正極容量維持率k,負極容量維持率k,正負極組成対応ずれ容量ΔQを特定すると劣化状態のリチウムイオン二次電池の開放電圧OCVを算出することができる。 Positive electrode capacity maintenance rate k 1 is a three degradation parameters as described above, calculates the open-circuit voltage OCV of the lithium ion secondary battery of the deteriorated state negative electrode capacity maintenance rate k 2, to identify the positive and negative electrodes discrepancy capacity Delta] Q s can do.

なお、初期状態のリチウムイオン二次電池では、正極容量維持率kおよび負極容量維持率kが1であり、正負極組成対応ずれ容量ΔQが0であり、上述した説明によって算出(推定)された開放電圧OCVは、初期状態(新品)であるリチウムイオン二次電池の開放電圧OCVを測定したときの値(実測値)と一致する。 In the lithium ion secondary battery in the initial state, a positive electrode capacity maintenance rate k 1 and negative electrode capacity maintenance rate k 2 is 1, a positive-negative electrodes discrepancy capacity Delta] Q s is 0, calculated (estimated by the foregoing description ) Is equal to a value (actually measured value) when the open circuit voltage OCV of the lithium ion secondary battery in the initial state (new) is measured.

図6に示すように、リチウムイオン二次電池の開放電圧OCVは、電池容量(A×h)が大きくなるに従って、つまり、二次電池が充電されるに従って高くなる。以下、電池容量(A×h)に対する開放電圧OCVの変化曲線を開放電圧曲線という。開放電圧曲線は、図6の一点鎖線、破線に示すように、劣化すると初期状態から図中左側にずれてくる。   As shown in FIG. 6, the open circuit voltage OCV of the lithium ion secondary battery increases as the battery capacity (A × h) increases, that is, as the secondary battery is charged. Hereinafter, a change curve of the open-circuit voltage OCV with respect to the battery capacity (A × h) is referred to as an open-circuit voltage curve. The open-circuit voltage curve shifts from the initial state to the left side in the figure when deteriorated, as shown by the one-dot chain line and the broken line in FIG.

先に説明したように、3つの劣化パラメータである正極容量維持率k,負極容量維持率k,正負極組成対応ずれ容量ΔQから劣化状態のリチウムイオン二次電池の開放電圧OCVを算出することができるので、正極容量維持率k,負極容量維持率k,正負極組成対応ずれ容量ΔQからリチウムイオン二次電池の開放電圧曲線を算出することができる。 Calculated as described above, positive electrode capacity maintenance rate k 1 is a three degradation parameters, negative electrode capacity maintenance rate k 2, the open circuit voltage OCV of the lithium ion secondary battery deteriorated state from the positive and negative electrodes discrepancy capacity Delta] Q s it is possible to, it is possible to calculate the positive electrode capacity maintenance rate k 1, negative electrode capacity maintenance rate k 2, the open-circuit voltage curve of the lithium ion secondary battery from the positive and negative electrodes discrepancy capacity Delta] Q s.

そこで、図7に示すように、3つの劣化パラメータである正極容量維持率k,負極容量維持率k,正負極組成対応ずれ容量ΔQを推定したある値に設定し、劣化状態の開放電圧曲線(推定値)を計算し、その開放電圧曲線(推定値)が開放電圧曲線(実測値)に略一致するように、正極容量維持率k,負極容量維持率k,正負極組成対応ずれ容量ΔQを変化させて集束計算を行うことにより、ある劣化状態における正極容量維持率k,負極容量維持率k,正負極組成対応ずれ容量ΔQを特定し、リチウムイオン二次電池の容量劣化を推定することができる。 Therefore, as shown in FIG. 7, positive electrode capacity maintenance rate k 1 is a three degradation parameters, negative electrode capacity maintenance rate k 2, and set to a value obtained by estimating a positive and negative electrodes discrepancy capacity Delta] Q s, the open state of deterioration A voltage curve (estimated value) is calculated, and the positive electrode capacity retention rate k 1 , the negative electrode capacity retention rate k 2 , and the positive / negative electrode composition are set so that the open-circuit voltage curve (estimated value) substantially matches the open-circuit voltage curve (actually measured value). by performing focusing calculated by changing the corresponding capacity shift Delta] Q s, positive electrode capacity maintenance rate k 1 in a certain deteriorated state, the negative electrode capacity maintenance rate k 2, to identify the positive and negative electrodes discrepancy capacity Delta] Q s, a lithium ion secondary Battery capacity deterioration can be estimated.

<バッテリ制御装置の構成>
次に、本実施形態のバッテリ制御装置40の構成について説明する。最初に、図8を参照しながら電動車両100に搭載された本発明の実施形態のバッテリ制御装置40について説明する。電動車両100は、バッテリ10と、正極ライン11と負極ライン12を介してバッテリ10に接続されたインバータ13と、インバータ13によって駆動制御される車両駆動用モータであるモータジェネレータ14と、インバータ13およびモータジェネレータ14の動作を制御するECU60と、バッテリ10の状態監視を行いバッテリ10のSOC、最大充電可能電力Win、最大放電可能電力Wout等をECU60に出力するバッテリ制御装置40と、を備えている。また、電動車両100は、正極ライン11と負極ライン12に接続されて外部電源によってバッテリ10を充電できる外部電源コネクタ15を備えている。
<Configuration of battery control device>
Next, the configuration of the battery control device 40 of the present embodiment will be described. First, the battery control device 40 according to the embodiment of the present invention mounted on the electric vehicle 100 will be described with reference to FIG. The electric vehicle 100 includes a battery 10, an inverter 13 connected to the battery 10 via the positive electrode line 11 and the negative electrode line 12, a motor generator 14 which is a vehicle driving motor driven and controlled by the inverter 13, An ECU 60 that controls the operation of the motor generator 14 and a battery control device 40 that monitors the state of the battery 10 and outputs the SOC of the battery 10, the maximum chargeable power Win, the maximum dischargeable power Wout, and the like to the ECU 60 are provided. . The electric vehicle 100 further includes an external power supply connector 15 connected to the positive electrode line 11 and the negative electrode line 12 and capable of charging the battery 10 with an external power supply.

バッテリ10には、電圧値Vbを検出する電圧センサ31と、温度Tbを検出する温度センサ33が取り付けられている。また、正極ライン11には、バッテリ10の電流値Ibを検出する電流センサ32が取り付けられている。電圧センサ31、電流センサ32、温度センサ33の各検出信号はバッテリ制御装置40に入力される。   The battery 10 is provided with a voltage sensor 31 for detecting a voltage value Vb and a temperature sensor 33 for detecting a temperature Tb. Further, a current sensor 32 for detecting a current value Ib of the battery 10 is attached to the positive electrode line 11. The detection signals of the voltage sensor 31, the current sensor 32, and the temperature sensor 33 are input to the battery control device 40.

バッテリ10は、リチウムイオン二次電池等の充放電可能な二次電池である。モータジェネレータ14は、バッテリ10から出力された電力を受けて電動車両100を駆動し、電動車両100の制動時に発生する運動エネルギを電力に変換してバッテリ10に充電する。従って、電動車両100の走行中には、バッテリ10は、充放電を繰り返すことになる。なお、バッテリ10からの電流値Ibは、放電電流を正(+)、充電電流を負(−)とする。   The battery 10 is a chargeable / dischargeable secondary battery such as a lithium ion secondary battery. Motor generator 14 receives electric power output from battery 10, drives electric vehicle 100, converts kinetic energy generated during braking of electric vehicle 100 into electric power, and charges battery 10. Therefore, while the electric vehicle 100 is running, the battery 10 repeatedly charges and discharges. The current value Ib from the battery 10 is such that the discharge current is positive (+) and the charging current is negative (-).

バッテリ制御装置40は、内部に情報処理や演算を行うCPU41と、制御プログラム、制御データ等を格納するメモリ42と、電圧センサ31、電流センサ32、温度センサ33が接続されるセンサインターフェース43とを備え、CPU41とメモリ42とセンサインターフェース43の間が相互にデータバス44によって接続されているコンピュータである。また、ECU60も内部に情報処理や演算を行うCPUと制御プログラム、制御データ等を格納するメモリとを含むコンピュータである。ECU60はバッテリ制御装置40の上位の制御装置である。バッテリ制御装置40とECU60とはデータバス45で接続されており、相互にデータを交換できるように構成されている。なお、バッテリ制御装置40のデータバス44はデータバス45とも接続されている。   The battery control device 40 includes a CPU 41 that internally performs information processing and calculations, a memory 42 that stores a control program, control data, and the like, and a sensor interface 43 to which the voltage sensor 31, the current sensor 32, and the temperature sensor 33 are connected. The computer includes a CPU 41, a memory 42, and a sensor interface 43, which are connected to each other by a data bus 44. The ECU 60 is also a computer including a CPU for performing information processing and calculation, and a memory for storing control programs, control data, and the like. The ECU 60 is a higher-level control device of the battery control device 40. The battery control device 40 and the ECU 60 are connected by a data bus 45, and are configured to exchange data with each other. Note that the data bus 44 of the battery control device 40 is also connected to the data bus 45.

メモリ42の中には、電動車両100の走行履歴から予測正極容量維持率k1fと、予測負極容量維持率k2fと、予測正負極組成対応ずれ容量ΔQsfとを算出するためのマップを含む制御データや制御プログラムが格納されている。 The memory 42 includes a map for calculating a predicted positive electrode capacity maintenance rate k 1f , a predicted negative electrode capacity maintenance rate k 2f, and a predicted positive / negative electrode composition correspondence shift capacity ΔQ sf from the traveling history of the electric vehicle 100. Control data and control programs are stored.

次に、図9を参照しながら本実施形態のバッテリ制御装置40の機能ブロックについて説明する。図9に示すように、本実施形態のバッテリ制御装置40は、予測劣化パラメータ算出部51と、測定部52と、劣化パラメータ算出部53と、電力制限部54とを備えている。   Next, functional blocks of the battery control device 40 of the present embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 9, the battery control device 40 of the present embodiment includes a predicted deterioration parameter calculation unit 51, a measurement unit 52, a deterioration parameter calculation unit 53, and a power limiting unit 54.

予測劣化パラメータ算出部51は、図8に示す電圧センサ31で検出したバッテリ10の電圧値Vbと、電流センサ32で検出した電流値Ibと、温度センサ33で検出した温度Tbから、電動車両100の各走行パターンの各トリップ時間を積算して各走行パターンの積算走行時間としてメモリ42に格納する。(図10のステップS101からS104)。また、メモリ42から、バッテリ10の劣化推定を行う時刻t1までの走行パターン毎の積算走行時間と、後で説明する試験装置200を用いた試験に基づいて作成した予測劣化パラメータのマップあるいは、時間変化曲線とを読み出して、時刻t1における予測正極容量維持率k1f、予測負極容量維持率k2f、予測正負極組成対応ずれ容量ΔQsfを算出して電力制限部54に出力する(図11のステップS212から図12のステップS214)。 The predicted deterioration parameter calculation unit 51 calculates the electric vehicle 100 from the voltage value Vb of the battery 10 detected by the voltage sensor 31, the current value Ib detected by the current sensor 32, and the temperature Tb detected by the temperature sensor 33 shown in FIG. Is accumulated in the memory 42 as an integrated travel time of each travel pattern. (Steps S101 to S104 in FIG. 10). In addition, from the memory 42, an integrated travel time for each travel pattern up to a time t1 at which the deterioration of the battery 10 is estimated, a map of a predicted degradation parameter created based on a test using the test apparatus 200 described later, or a time. The change curve and the predicted positive electrode capacity retention rate k 1f , predicted negative electrode capacity retention rate k 2f , and predicted positive / negative electrode composition corresponding displacement capacity ΔQ sf at time t1 are calculated and output to the power limiting unit 54 (FIG. 11). Step S212 to step S214 in FIG. 12).

測定部52は、図8に示す電圧センサ31で検出したバッテリ10の電圧値Vbと、電流センサ32で検出した電流値Ibと、温度センサ33で検出した温度Tbとから時刻t1のバッテリ10のOCV(t1)と時刻t2のバッテリ10のOCV(t2)とを検出するとともに、時刻t1と時刻t2との間の充放電電流を積算して、電池容量に対するOCVの変化特性である開放電圧曲線(実測値)を検出してメモリ42に格納する(図11のステップS201からS205)。   The measuring unit 52 calculates the battery 10 at time t1 based on the voltage value Vb of the battery 10 detected by the voltage sensor 31 shown in FIG. 8, the current value Ib detected by the current sensor 32, and the temperature Tb detected by the temperature sensor 33. The OCV (t1) and the OCV (t2) of the battery 10 at the time t2 are detected, and the charging / discharging current between the time t1 and the time t2 is integrated to obtain an open-circuit voltage curve which is a change characteristic of the OCV with respect to the battery capacity. (Actual measured value) is detected and stored in the memory 42 (Steps S201 to S205 in FIG. 11).

劣化パラメータ算出部53は、設定した正極容量維持率kの候補と、負極容量維持率kの候補と、正負極組成対応ずれ容量ΔQの候補と、を用いて開放電圧曲線(推定値)を算出し、メモリ42に格納した開放電圧曲線(実測値)と一致する正極容量維持率kと、負極容量維持率kと、正負極組成対応ずれ容量ΔQと、を特定するまで繰り返し計算を行い、特定した正極容量維持率kと負極容量維持率kと正負極組成対応ずれ容量ΔQと開放電圧曲線(推定値)とをメモリ42に格納する(図11のステップS206からS211)。 Degradation parameter calculation part 53, a candidate of the positive electrode capacity maintenance rate k 1 set, and the candidate of the negative electrode capacity maintenance rate k 2, open-circuit voltage curve (estimated value with a candidate of the positive and negative electrodes discrepancy capacity Delta] Q s ) is calculated, the positive electrode capacity maintenance rate k 1 which coincides with the open-circuit voltage curve stored in the memory 42 (measured value), and negative electrode capacity maintenance rate k 2, until the specific positive and negative electrodes discrepancy capacity Delta] Q s, the perform repeated calculations, stores the identified positive electrode capacity maintenance rate k 1 and negative electrode capacity maintenance rate k 2 positive and negative electrodes discrepancy capacity Delta] Q s and the open-circuit voltage curve (estimated value) in the memory 42 (step S206 in FIG. 11 To S211).

電力制限部54は、予測劣化パラメータ算出部51が算出した予測正極容量維持率k1fと予測負極容量維持率k2fと予測正負極組成対応ずれ容量ΔQsfと、劣化パラメータ算出部の算出した正極容量維持率kと負極容量維持率kと正負極組成対応ずれ容量ΔQとを比較し、正極容量維持率k<予測正極容量維持率k1fまたは、負極容量維持率k<予測負極容量維持率k2fまたは、正負極組成対応ずれ容量ΔQ>予測正負極組成対応ずれ容量ΔQsfのいずれか一つが成立する場合には、バッテリ10の充放電可能電力を制限し、そうでない場合には、バッテリ10の充放電可能電力の制限を解除する信号を出力する(図12のステップS215からS217)。 The power limiting unit 54 calculates the predicted positive electrode capacity maintenance ratio k 1f , the predicted negative electrode capacity maintenance ratio k 2f , the predicted positive / negative electrode composition correspondence shift capacity ΔQ sf calculated by the predicted deterioration parameter calculating unit 51, and the positive electrode calculated by the deterioration parameter calculating unit. comparing the capacity maintenance rate k 1 and negative electrode capacity maintenance rate k 2 positive and negative electrodes discrepancy capacity Delta] Q s, positive electrode capacity maintenance rate k 1 <predicted positive electrode capacity maintenance rate k 1f or, negative electrode capacity maintenance rate k 2 <prediction If any one of the negative electrode capacity retention rate k 2f or the positive / negative electrode composition corresponding displacement capacity ΔQ s > predicted positive / negative electrode composition corresponding displacement capacity ΔQ sf is satisfied, the chargeable / dischargeable power of the battery 10 is limited, and not otherwise. In this case, a signal for releasing the limitation on the chargeable / dischargeable power of the battery 10 is output (steps S215 to S217 in FIG. 12).

電力制限部54の出力した信号はECU60に入力され、ECU60は、その信号に基づいて最大充電可能電力Win、最大放電可能電力Woutを設定し、設定した最大充電可能電力Win、最大放電可能電力Woutを超えないようにインバータ13、モータジェネレータ14を制御して電動車両100を駆動する。   The signal output from the power limiting unit 54 is input to the ECU 60. The ECU 60 sets the maximum chargeable power Win and the maximum dischargeable power Wout based on the signal, and sets the set maximum chargeable power Win and maximum settable dischargeable power Wout. The electric vehicle 100 is driven by controlling the inverter 13 and the motor generator 14 so as not to exceed.

以上説明したような本実施形態のバッテリ制御装置40の機能ブロックは、バッテリ制御装置40に含まれるCPU41およびメモリ42とメモリ42から読み出されてCPU41で実行されるプログラムとを主体としたソフトウェアで実現される。   The functional blocks of the battery control device 40 of the present embodiment as described above are software mainly composed of the CPU 41 and the memory 42 included in the battery control device 40 and the programs read from the memory 42 and executed by the CPU 41. Is achieved.

<予測劣化パラメータのマップ作成>
次に、図13に示す試験装置200を用いた予測劣化パラメータのマップの作成、つまり、電動車両100の各走行パターンにおける、予測正極容量維持率k1e、予測負極容量維持率k2f、予測正負極組成対応ずれ容量ΔQseの時間変化曲線の作成について説明する。
<Map creation of predicted deterioration parameters>
Next, a map of predicted deterioration parameters is created using the test apparatus 200 shown in FIG. 13, that is, a predicted positive electrode capacity maintenance rate k 1e , a predicted negative electrode capacity maintenance rate k 2f , and a predicted positive capacity maintenance rate in each traveling pattern of the electric vehicle 100. the creation of a temporal change curve of the negative electrode composition corresponding capacity shift Delta] Q se be described.

図13に示すように、リチウムイオン二次電池であるバッテリ210の劣化試験を行う試験装置200は、バッテリ210と、電源221と、負荷220と、バッテリ210と電源221または負荷220との接続を切換えるスイッチ216,217とバッテリ210の負荷220または電源221を用いてバッテリ210の電流値Ibを調整するコントローラ230とを備えている。バッテリ210と並列にバッテリ210の電圧値Vbを検出する電圧センサ231が取り付けられ、バッテリ210の正極ラインには、バッテリ210の電流値Ibを検出する電流センサ232が接続されている。また、バッテリ210には、バッテリ210の温度Tbを検出する温度センサ233が取り付けられている。コントローラ230は、内部に信号処理や演算処理を行うCPUと、制御データ、プログラム等を格納するメモリとを含むコンピュータである。コントローラ230は、電源221、負荷220、スイッチ216,217と接続され、各機器は、コントローラ230の指令によって動作する。また、電圧センサ231、電流センサ232、温度センサ233の各信号はコントローラ230に入力されるよう構成されている。なお、図13において、一点鎖線は、信号線を示す。   As shown in FIG. 13, a test apparatus 200 that performs a deterioration test of a battery 210 that is a lithium ion secondary battery connects a battery 210, a power supply 221, a load 220, and a connection between the battery 210 and the power supply 221 or the load 220. Switches 216 and 217 for switching and a controller 230 for adjusting the current value Ib of the battery 210 using the load 220 or the power supply 221 of the battery 210 are provided. A voltage sensor 231 for detecting a voltage value Vb of the battery 210 is attached in parallel with the battery 210, and a current sensor 232 for detecting a current value Ib of the battery 210 is connected to a positive line of the battery 210. Further, a temperature sensor 233 that detects the temperature Tb of the battery 210 is attached to the battery 210. The controller 230 is a computer including a CPU that internally performs signal processing and arithmetic processing, and a memory that stores control data, programs, and the like. The controller 230 is connected to a power supply 221, a load 220, and switches 216 and 217, and each device operates according to a command from the controller 230. Each signal of the voltage sensor 231, the current sensor 232, and the temperature sensor 233 is configured to be input to the controller 230. Note that, in FIG. 13, a chain line indicates a signal line.

次に、図14を参照しながら図13に示す試験装置200の機能ブロックについて説明する。図14に示すように、試験装置200は、バッテリ負荷変動調整部251と、測定部252と、予測劣化パラメータマップ生成部253とを備えている。   Next, functional blocks of the test apparatus 200 shown in FIG. 13 will be described with reference to FIG. As illustrated in FIG. 14, the test apparatus 200 includes a battery load fluctuation adjustment unit 251, a measurement unit 252, and a predicted deterioration parameter map generation unit 253.

バッテリ負荷変動調整部251は、電源221、負荷220、スイッチ216,217によって電動車両100の走行パターンに合わせてバッテリ210の負荷変動を調整する(図15のステップS301)。なお、バッテリ210の電流値Ibは、放電電流を正(+)、充電電流を負(−)とする。   The battery load change adjusting unit 251 adjusts the load change of the battery 210 according to the running pattern of the electric vehicle 100 by using the power supply 221, the load 220, and the switches 216 and 217 (step S301 in FIG. 15). The current value Ib of the battery 210 is such that the discharge current is positive (+) and the charge current is negative (-).

測定部252は、図15のステップS303に示す予測正極容量維持率k1e、予測負極容量維持率k2e、予測正負極組成対応ずれ容量ΔQseの特定処理の内、図13に示す電圧センサ231で検出したバッテリ210の電圧値Vbと、電流センサ232で検出した電流値Ibと、温度センサ233で検出した温度Tbとから時刻tt1のバッテリ210のOCV(tt1)と時刻tt2のバッテリ210のOCV(tt2)とを検出するとともに、時刻tt1と時刻tt2との間の充放電電流を積算して、電池容量に対するOCVの変化特性である開放電圧曲線(実測値)を検出してコントローラ230のメモリに格納するものである(図16のステップS401からS405)。 Measuring unit 252, the predicted positive electrode capacity maintenance rate k 1e shown in step S303 of FIG. 15, the predicted negative electrode capacity maintenance rate k 2e, among specific processing of the predictive positive and negative electrodes discrepancy capacity Delta] Q se, the voltage sensor 231 shown in FIG. 13 The OCV (tt1) of the battery 210 at time tt1 and the OCV of the battery 210 at time tt2 are calculated based on the voltage value Vb of the battery 210 detected at step (b), the current value Ib detected at the current sensor 232, and the temperature Tb detected at the temperature sensor 233. (Tt2), the charge / discharge current between time tt1 and time tt2 is integrated, and an open-circuit voltage curve (actually measured value) which is a change characteristic of the OCV with respect to the battery capacity is detected. (Steps S401 to S405 in FIG. 16).

予測劣化パラメータマップ生成部253は、測定部252の検出示した開放電圧曲線(実測値)に基づいて予測正極容量維持率k1e、予測負極容量維持率k2e、予測正負極組成対応ずれ容量ΔQseの特定を行い(図15のステップS303、図16のステップS406からS411)、予測正極容量維持率k1e、予測負極容量維持率k2e、予測正負極組成対応ずれ容量ΔQseの時間変化曲線を作成する(図15のステップS305)。 The predicted deterioration parameter map generation unit 253 calculates a predicted positive electrode capacity retention rate k 1e , a predicted negative electrode capacity retention rate k 2e , and a predicted positive / negative electrode composition corresponding displacement capacity ΔQ based on the open-circuit voltage curve (actually measured value) detected and indicated by the measurement unit 252. The se is specified (step S303 in FIG. 15 and steps S406 to S411 in FIG. 16), and the time change curves of the predicted positive electrode capacity retention rate k 1e , the predicted negative electrode capacity retention rate k 2e , and the predicted positive / negative electrode composition correspondence displacement capacity ΔQ se. Is created (step S305 in FIG. 15).

<試験装置の動作と予測劣化パラメータのマップ作成>
次に、図15から図21を参照して試験装置200の動作と予測劣化パラメータのマップ作成について説明する。
<Mapping of test equipment operation and predicted deterioration parameters>
Next, an operation of the test apparatus 200 and creation of a map of predicted deterioration parameters will be described with reference to FIGS.

バッテリ210の劣化度合いは電動車両100の走行パターンによって変化する。例えば、急発進、急制動を多用する運転者が街中を走行する走行パターンBの場合は、一般的な運転者が街中を運転する場合の基本的な走行パターンAよりもバッテリ10の劣化の進行が早く、逆に、一般の運転者よりもアクセルワーク、ブレーキワークがゆっくりした運転者が街中を走行する走行パターンCは走行パターンAの場合よりも劣化の進行が遅くなる。また、環境温度が低温の場合の一般運転者の走行パターンDや、環境温度が高い場合の一般運転者の走行パターンEでは、通常温度で走行パターンAよりもバッテリ10の劣化の進行が速くなる。そこで、例えば、先に説明した走行パターンA−Eのような、5から10種類程度の走行パターンを準備する。そして、各走行パターンにおけるバッテリの電流値Ibの時間変化カーブをバッテリ電流指令値Ibのカーブとして準備しておく。以下の説明では、まず、基本的な走行パターンAについての試験について説明する。 The degree of deterioration of battery 210 varies depending on the running pattern of electric vehicle 100. For example, in the case of a driving pattern B in which a driver who makes heavy use of sudden start and sudden braking travels in the city, the deterioration of the battery 10 progresses more than the basic driving pattern A in which a general driver drives in the city. On the other hand, the traveling pattern C in which a driver whose accelerator work and brake work is slower than a general driver travels in a city has a slower progression of deterioration than the case of the traveling pattern A. Further, in the driving pattern D of the general driver when the environmental temperature is low, and in the driving pattern E of the general driver when the environmental temperature is high, the deterioration of the battery 10 progresses faster than the driving pattern A at the normal temperature. . Therefore, for example, about 5 to 10 types of traveling patterns such as the traveling patterns AE described above are prepared. Then, a time change curve of the battery current value Ib in each traveling pattern is prepared as a curve of the battery current command value Ib * . In the following description, first, a test on the basic traveling pattern A will be described.

コントローラ230のバッテリ負荷変動調整部251は、走行パターンAに対応した電流指令値Ibの変化曲線に従って、電源221、スイッチ216,217、負荷220を調整し、図17に示すようにバッテリ210に電流指令値Ibの変化曲線に従った負荷変動(電流値Ibの変動)をバッテリ210に印加する。放電は、電動車両100の加速に対応し、充電は電動車両100の制動(回生)に対応する。 The battery load variation adjusting unit 251 of the controller 230 adjusts the power supply 221, the switches 216, 217, and the load 220 according to the change curve of the current command value Ib * corresponding to the traveling pattern A, and as shown in FIG. A load variation (fluctuation in current value Ib) according to a variation curve of current command value Ib * is applied to battery 210. Discharging corresponds to acceleration of the electric vehicle 100, and charging corresponds to braking (regeneration) of the electric vehicle 100.

図15のステップS302に示すように、バッテリ負荷変動調整部251は、走行パターンA対応した電流指令値Ibの変化曲線に従って所定時間、例えば、30分から1時間程度、を所定回数、例えば、100回等だけバッテリ210に負荷変動を加えたら、図17に示すように、バッテリ210ヘの負荷変動を停止する。これによってバッテリ210を緩和状態にする。なお、バッテリ210が緩和していることの判定条件は、たとえば、電池モデルにおける活物質内のリチウムイオン濃度の最大濃度差が予め定められた濃度差以下であり、かつ電池電流の絶対値が所定値以下であるという条件である。 As shown in step S302 in FIG. 15, the battery load variation adjustment unit 251 performs a predetermined time, for example, about 30 minutes to 1 hour, for a predetermined number of times, for example, 100, according to a change curve of the current command value Ib * corresponding to the traveling pattern A. When the load change is applied to the battery 210 only once, the load change to the battery 210 is stopped as shown in FIG. This puts battery 210 in a relaxed state. The condition for determining that battery 210 is relaxed is, for example, that the maximum concentration difference of the lithium ion concentration in the active material in the battery model is equal to or less than a predetermined concentration difference, and the absolute value of the battery current is a predetermined value. It is a condition that it is less than or equal to the value.

バッテリ210が緩和状態となった図17に示す時刻tt1に、コントローラ230の測定部252と予測劣化パラメータマップ生成部253は、図15のステップS303に示す予測正極容量維持率k1e、予測負極容量維持率k2e、予測正負極組成対応ずれ容量ΔQseの特定処理を開始する。 At time tt1 shown in FIG. 17 when the battery 210 is in the relaxed state, the measurement unit 252 and the predicted deterioration parameter map generation unit 253 of the controller 230 perform the predicted positive electrode capacity maintenance ratio k 1e and the predicted negative electrode capacity shown in step S303 of FIG. maintenance rate k 2e, starts processing for specifying predictive positive and negative electrodes discrepancy capacity Delta] Q se.

図16のステップS401に示すように、バッテリ負荷変動調整部251は、時刻tt1にスイッチ216,217を中間位置としてバッテリ210を開放状態とする。そして、測定部252は、時刻tt1に電圧センサ231によってバッテリ210の開放電圧OCV(tt1)を検出する。その後、バッテリ負荷変動調整部251は、スイッチ216,217を電源側として図17に示すように、バッテリ210の充電を開始する。   As shown in step S401 of FIG. 16, the battery load fluctuation adjusting unit 251 sets the switches 216 and 217 to the intermediate position at time tt1 to open the battery 210. Then, measuring section 252 detects open circuit voltage OCV (tt1) of battery 210 by voltage sensor 231 at time tt1. Thereafter, the battery load fluctuation adjusting unit 251 starts charging the battery 210 as shown in FIG. 17 with the switches 216 and 217 as power sources.

測定部52は、図16のステップS402に示すように、時刻tt1にバッテリ210への充電電流の積算を開始する。電流の積算は、下記の式(12)のように、周期Δt(例えば、0.1秒)毎に電流センサ232で検出した電流値Ibと周期Δtとの積を積算していく。

積算電流値(A×h)= Σ(Ib×Δt)/3600 ・・・・ (12)
As shown in step S402 in FIG. 16, the measurement unit 52 starts integrating the charging current to the battery 210 at time tt1. The current is integrated by multiplying the product of the current value Ib detected by the current sensor 232 and the period Δt at every period Δt (for example, 0.1 seconds) as in the following equation (12).

Integrated current value (A × h) = Σ (Ib × Δt) / 3600 (12)

バッテリ負荷変動調整部251は、バッテリ210の充電が終了する時刻tt2にスイッチ216,217を中間位置としてバッテリ210を再度開放状態とする。そして、図16のステップS403に示すように、測定部252は、時刻tt2に電圧センサ231によってバッテリ210の開放電圧OCV(tt2)を検出する。   At time tt2 when charging of the battery 210 ends, the battery load fluctuation adjusting unit 251 sets the switches 216 and 217 to the intermediate positions to open the battery 210 again. Then, as shown in step S403 of FIG. 16, the measuring unit 252 detects the open voltage OCV (tt2) of the battery 210 by the voltage sensor 231 at the time tt2.

また、図16のステップS404に示すように、測定部252は、時刻tt2に電流の積算を終了する。図18、下記の式(13)に示すように、時刻tt2におけるバッテリ210の容量は、時刻tt1のバッテリ容量Q(tt1)に積算電流値を加えたQ(tt2)(A×h)である。

Q(tt2)= Q(tt1)+積算電流値 ・・・・・・・ (13)
In addition, as shown in step S404 in FIG. 16, the measurement unit 252 ends the integration of the current at time tt2. As shown in FIG. 18 and the following equation (13), the capacity of the battery 210 at the time tt2 is Q (tt2) (A × h) obtained by adding the integrated current value to the battery capacity Q (tt1) at the time tt1. .

Q (tt2) = Q (tt1) + integrated current value (13)

そして、図16のステップS405に示すように、測定部252は、図18に実線で示すような予測開放電圧曲線(実測値)をメモリに格納する。   Then, as shown in step S405 in FIG. 16, the measuring unit 252 stores a predicted open-circuit voltage curve (actually measured value) as shown by a solid line in FIG. 18 in the memory.

予測劣化パラメータマップ生成部253は、図16のステップS406に示すように、予測正極容量維持率k1eの候補値と、予測負極容量維持率k2eの候補値と、予測正負極組成対応ずれ容量ΔQseの候補値とを設定する。各予測劣化パラメータの候補値はそれぞれ10個程度設定してもよい。 As shown in step S406 of FIG. 16, the predicted deterioration parameter map generation unit 253 calculates the candidate value of the predicted positive electrode capacity retention ratio k 1e , the candidate value of the predicted negative electrode capacity retention ratio k 2e , and the predicted positive / negative electrode composition correspondence shift capacity. A candidate value for ΔQ se is set. Approximately ten candidate values for each predicted deterioration parameter may be set.

予測劣化パラメータマップ生成部253は、図16のステップS407に示すように、ステップS406で設定した予測正極容量維持率k1eの候補値と予測負極容量維持率k2eの候補値と予測正負極組成対応ずれ容量ΔQseの候補値を用いて先に図5を参照して説明したように、バッテリ10の負極開放電位U22および正極開放電位U11の電位差として、開放電圧OCVを算出し、図18に破線で示す開放電圧曲線(推定値)を算出する。 As shown in step S407 of FIG. 16, the predicted deterioration parameter map generation unit 253 determines the candidate value of the predicted positive electrode capacity maintenance ratio k 1e and the candidate value of the predicted negative electrode capacity maintenance ratio k 2e and the predicted positive and negative electrode composition set in step S406. as described above with reference to FIG using candidate value of the corresponding displacement volume Delta] Q se, as a potential difference of the negative electrode open-circuit potential U 22 and the positive electrode open-circuit potential U 11 of the battery 10, calculates the open-circuit voltage OCV, FIG An open-circuit voltage curve (estimated value) indicated by a broken line in FIG. 18 is calculated.

予測劣化パラメータマップ生成部253は、図16のステップS408に示すように、電圧誤差ΔVと容量誤差ΔQを算出する。電圧誤差ΔVは、図19に示すように、開放電圧曲線(推定値)および開放電圧曲線(実測値)を比較することにより算出する。電圧誤差ΔVは、特定の電池容量における電圧誤差であってもよいし、2つの開放電圧曲線の間における電圧誤差の平均値とすることもできる。また、容量誤差ΔQは、開放電圧曲線(推定値)を用いて、充電前(時刻tt1)の開放電圧OCV(tt1)および充電後(時刻tt2)の開放電圧OCV(tt2)の間における容量Q1を算出する。また、図16のステップS402、S404で積算した積算電流値から充電後の容量Q2を算出できる。上述した容量Q1および容量Q2の差を求めることにより、容量誤差ΔQの絶対値(|Q1−Q2|)を得ることができる。   The predicted deterioration parameter map generator 253 calculates the voltage error ΔV and the capacitance error ΔQ as shown in step S408 of FIG. The voltage error ΔV is calculated by comparing the open-circuit voltage curve (estimated value) and the open-circuit voltage curve (actually measured value) as shown in FIG. The voltage error ΔV may be a voltage error at a specific battery capacity, or may be an average value of the voltage errors between two open voltage curves. Further, the capacitance error ΔQ is determined by using the open-circuit voltage curve (estimated value) to determine the capacitance Q1 between the open-circuit voltage OCV (tt1) before charging (time tt1) and the open-circuit voltage OCV (tt2) after charging (time tt2). Is calculated. In addition, the charged capacity Q2 can be calculated from the integrated current value integrated in steps S402 and S404 in FIG. By calculating the difference between the capacitances Q1 and Q2, the absolute value (| Q1-Q2 |) of the capacitance error ΔQ can be obtained.

予測劣化パラメータマップ生成部253は、電圧誤差ΔVと容量誤差ΔQを算出したら、図16のステップS409に進み、電圧誤差ΔVおよび容量誤差ΔQに対する評価関数f(ΔV,ΔQ)を算出する。評価関数f(ΔV,ΔQ)としては、例えば、電圧誤差ΔVおよび容量誤差ΔQに対して重み付け加算した値を用いることができる。   After calculating the voltage error ΔV and the capacity error ΔQ, the predicted deterioration parameter map generation unit 253 proceeds to step S409 in FIG. 16 and calculates an evaluation function f (ΔV, ΔQ) for the voltage error ΔV and the capacity error ΔQ. As the evaluation function f (ΔV, ΔQ), for example, a value obtained by weighting and adding the voltage error ΔV and the capacitance error ΔQ can be used.

予測劣化パラメータマップ生成部253は、図16のステップS410に示すように、今回設定された予測劣化パラメータから算出される評価関数f(ΔV,ΔQ)が、前回設定された予測劣化パラメータから算出される評価関数f(ΔV,ΔQ)よりも小さいか否かを判別する最小値の判定処理行う。ここで、今回の評価関数f(ΔV,ΔQ)が前回の評価関数f(ΔV,ΔQ)よりも小さければ、今回の評価関数f(ΔV,ΔQ)をメモリに記憶する。なお、今回の評価関数f(ΔV,ΔQ)が前回の評価関数f(ΔV,ΔQ)よりも大きければ、前回の評価関数f(ΔV,ΔQ)がメモリに記憶されたままとなる。   As shown in step S410 of FIG. 16, the predicted deterioration parameter map generation unit 253 calculates the evaluation function f (ΔV, ΔQ) calculated from the currently set predicted deterioration parameter from the previously set predicted deterioration parameter. A minimum value determination process is performed to determine whether the value is smaller than an evaluation function f (ΔV, ΔQ). Here, if the current evaluation function f (ΔV, ΔQ) is smaller than the previous evaluation function f (ΔV, ΔQ), the current evaluation function f (ΔV, ΔQ) is stored in the memory. If the current evaluation function f (ΔV, ΔQ) is larger than the previous evaluation function f (ΔV, ΔQ), the previous evaluation function f (ΔV, ΔQ) remains stored in the memory.

予測劣化パラメータマップ生成部253は、図16のステップS411に進み、予測正極容量維持率k1e、予測負極容量維持率k2e、予測正負極組成対応ずれ容量ΔQseをすべての探索範囲で変化させたか否かを判別し、すべての探索範囲で予測正極容量維持率k1e、予測負極容量維持率k2e、予測正負極組成対応ずれ容量ΔQseを変化させていれば、ステップS411に進む。一方、すべての探索範囲で変化させていなければ、ステップS406に戻る。 Predicted deterioration parameter map generator 253 proceeds to step S411 of FIG. 16, is changed predicted positive electrode capacity maintenance rate k 1e, predicted negative electrode capacity maintenance rate k 2e, the predicted negative electrodes discrepancy capacity Delta] Q se in all search range determine Taka not all of the search range in predictive positive electrode capacity maintenance rate k 1e, it predicted negative electrode capacity maintenance rate k 2e, if changing the predicted negative electrodes discrepancy capacity Delta] Q se, the process proceeds to step S411. On the other hand, if it has not been changed in all search ranges, the process returns to step S406.

このように、予測劣化パラメータマップ生成部253は、予測正極容量維持率k1e、予測負極容量維持率k2e、予測正負極組成対応ずれ容量ΔQseを探索範囲の全体で変化させるまでは、ステップS406からステップS410を繰り返して実行する。そして、全ての探索が終了したら、図16のステップS411に進み、最小値となる評価関数f(ΔV,ΔQ)を特定し、この評価関数(最小値)が得られた予測開放電圧曲線(推定値)を特定するとともに、予測開放電圧曲線(推定値)を規定する予測正極容量維持率k1e、予測負極容量維持率k2e、予測正負極組成対応ずれ容量ΔQseを特定し、特定した予測劣化パラメータ、予測開放電圧曲線(推定値)をメモリに格納する。 As described above, the predicted deterioration parameter map generation unit 253 performs the steps until the predicted positive electrode capacity maintenance rate k 1e , the predicted negative electrode capacity maintenance rate k 2e , and the predicted positive and negative electrode composition correspondence shift capacity ΔQ se are changed over the entire search range. Steps S406 to S410 are repeatedly executed. Then, when all searches are completed, the process proceeds to step S411 in FIG. 16 to specify an evaluation function f (ΔV, ΔQ) that is a minimum value, and to predict a predicted open-circuit voltage curve (estimated value) from which this evaluation function (minimum value) is obtained. Value), and a predicted positive electrode capacity retention rate k 1e , a predicted negative electrode capacity retention rate k 2e , and a predicted positive / negative electrode composition correspondence shift capacity ΔQ se that define a predicted open-circuit voltage curve (estimated value). The deterioration parameter and the predicted open-circuit voltage curve (estimated value) are stored in the memory.

以上説明した、一連の動作によって、電動車両100が走行パターンAで所定時間、所定回数走行した場合のバッテリ210の予測開放電圧曲線(推定値)を規定する予測正極容量維持率k1e、予測負極容量維持率k2e、予測正負極組成対応ずれ容量ΔQseを特定することができる。 By the series of operations described above, the predicted positive electrode capacity maintenance ratio k 1e and the predicted negative electrode that define the predicted open-circuit voltage curve (estimated value) of the battery 210 when the electric vehicle 100 has traveled the traveling pattern A for the predetermined time and the predetermined number of times. it is possible to identify the capacity maintenance rate k 2e, the predicted negative electrodes discrepancy capacity Delta] Q se.

試験装置200の予測劣化パラメータマップ生成部253は、図15のステップS304に示すように、バッテリ210の使用期間が経過する、例えば、10年程度の期間に相当する時間だけ、図15のステップS301からS303を繰り返して実行する。すると、試験装置のメモリには、図20に示すように、走行パターンAの場合の使用期間に応じた複数の予測開放電圧曲線(推定値)が蓄積される。例えば、図20の実線aは初期状態の曲線であり、破線bは、1年使用後の曲線であり、点線cは、3年使用後の曲線であり、二点鎖線dは、5年使用後の曲線であり、一点鎖線eは10年使用子の曲線である。そして、各曲線に応じて、走行パターンAで1,3,5,10年走行した後の予測正極容量維持率k1e、予測負極容量維持率k2e、予測正負極組成対応ずれ容量ΔQseが蓄積される。なお、初期状態では、予測正極容量維持率k1e、予測負極容量維持率k2eは1、予測正負極組成対応ずれ容量ΔQseは、0である。また、図20に示すように、初期状態でのバッテリ210の満充電容量はQA0、1,3,5,10年走行した後のバッテリ210の満充電容量はそれぞれ、QA1、QA2、QA3、QA4である。 As shown in step S304 in FIG. 15, the predicted deterioration parameter map generation unit 253 of the test apparatus 200 determines in step S301 in FIG. 15 that the usage period of the battery 210 elapses, for example, a time corresponding to a period of about 10 years. To S303 are repeatedly executed. Then, as shown in FIG. 20, a plurality of predicted open-circuit voltage curves (estimated values) corresponding to the use period in the case of the traveling pattern A are accumulated in the memory of the test apparatus. For example, the solid line a in FIG. 20 is the curve in the initial state, the broken line b is the curve after one year use, the dotted line c is the curve after three years use, and the two-dot chain line d is the five years use. This is the latter curve, and the dashed-dotted line e is the curve for 10 years of use. Then, according to each curve, the predicted positive electrode capacity maintenance rate k 1e , the predicted negative electrode capacity maintenance rate k 2e , and the predicted positive / negative electrode composition corresponding displacement capacity ΔQ se after running for 1, 3, 5, 10 years in the running pattern A are shown. Stored. In the initial state, the predicted positive electrode capacity retention rate k 1e and the predicted negative electrode capacity retention rate k 2e are 1, and the predicted positive / negative electrode composition correspondence shift capacity ΔQ se is 0. As shown in FIG. 20, the full charge capacity of the battery 210 in the initial state is Q A0 , and the full charge capacity of the battery 210 after traveling for 1, 3, 5, 10 years is Q A1 , Q A2 , respectively. Q A3 and Q A4 .

予測劣化パラメータマップ生成部253は、ステップS304に示すようにバッテリ210の使用期間程度、ステップS301からS303を実行したら、ステップS305に進む。先に説明したように、ステップS301からステップS303を繰り返して実行することにより、メモリには、初期状態および、走行パターンAで1,3,5,10年走行した後の予測正極容量維持率k1e、予測負極容量維持率k2e、予測正負極組成対応ずれ容量ΔQseが蓄積されている。予測劣化パラメータマップ生成部253は、これらのデータから、図21(a)から(c)の実線f、f、fに示すように、走行パターンAで走行した場合の予測正極容量維持率k1e、予測負極容量維持率k2e、予測正負極組成対応ずれ容量ΔQseの時間変化曲線を生成する。 After performing steps S301 to S303 for the usage period of the battery 210 as shown in step S304, the predicted deterioration parameter map generation unit 253 proceeds to step S305. As described above, by repeatedly executing steps S301 to S303, the memory stores the initial state and the predicted positive electrode capacity retention rate k after running for 1, 3, 5, 10 years in running pattern A in the memory. 1e, the predicted negative electrode capacity maintenance rate k 2e, is predicted positive and negative electrodes discrepancy capacity Delta] Q se are stored. Based on these data, the predicted deterioration parameter map generator 253 maintains the predicted positive electrode capacity when traveling in the traveling pattern A, as shown by the solid lines f 1 , f 2 , and f 3 in FIGS. rate k 1e, predicted negative electrode capacity maintenance rate k 2e, and generates the time change curve of the predicted negative electrodes discrepancy capacity Delta] Q se.

また、同様に、予測劣化パラメータマップ生成部253は、走行パターンB、走行パターンCについてもバッテリ210の使用期間程度、ステップS301からS303を実行し、ステップS305に進み、図21(a)から(c)の一点鎖線g、g、gに示すように、走行パターンBで走行した場合の予測正極容量維持率k1e、予測負極容量維持率k2e、予測正負極組成対応ずれ容量ΔQseの時間変化曲線を生成し、図21の二点鎖線h、h、hに示すように、走行パターンCで走行した場合の予測正極容量維持率k1e、予測負極容量維持率k2e、予測正負極組成対応ずれ容量ΔQseの時間変化曲線を生成する。 Similarly, the predicted deterioration parameter map generation unit 253 also executes steps S301 to S303 for the running pattern B and the running pattern C for about the use period of the battery 210, proceeds to step S305, and returns to FIG. c) As shown by the dashed lines g 1 , g 2 , and g 3 , the predicted positive electrode capacity retention rate k 1e , the predicted negative electrode capacity retention rate k 2e , and the predicted positive / negative electrode composition corresponding displacement capacity ΔQ when traveling in the traveling pattern B. A time change curve of “ se” is generated, and as shown by the two-dot chain lines h 1 , h 2 , and h 3 in FIG. 21, the predicted positive electrode capacity retention rate k 1e and the predicted negative electrode capacity retention rate k when the vehicle travels in the traveling pattern C. 2e , a time change curve of the predicted positive / negative electrode composition correspondence displacement capacity ΔQ se is generated.

そして、予測劣化パラメータマップ生成部253は、このようにして生成した各走行パターンの予測劣化パラメータの時間変化曲線群のマップ(図21(a)から(c))を生成し、メモリに格納する。   Then, the predicted deterioration parameter map generation unit 253 generates a map (FIGS. 21A to 21C) of a group of time-change curves of the predicted deterioration parameters of each traveling pattern generated in this manner, and stores the map in the memory. .

<バッテリ制御の動作>
次に、図10から図12を参照しながら、バッテリ制御装置40の動作について説明する。バッテリ制御装置40の予測劣化パラメータ算出部51は、図10に示すステップS101からS104を所定周期、例えば、0.1秒毎に繰り返して実行する。予測劣化パラメータ算出部51は、図10のステップS101に示すように、図8に示す電圧センサ31で検出したバッテリ10の電圧値Vbと、電流センサ32で検出した電流値Ibと、温度センサ33で検出した温度Tbとを検出する。そして、図10のステップS102に示すように、電動車両100の1トリップが終了したと判断した際には、図10のステップS103に進み、そのトリップ期間での電動車両100の走行パターンを決定し、図10のステップS104に示すような、そのトリップ時間をその走行パターンの積算走行時間に加えてメモリ42に格納する。例えば、初回のトリップでの走行が先に説明した走行パターンAに相当すると判断した場合には、初回のトリップ時間を走行パターンAの積算走行時間に加算し、二回目のトリップでの走行が先に説明した走行パターンBに相当すると判断した場合には、二回目のトリップ時間を走行パターンBの積算走行時間に加算する。この積算走行時間の蓄積は、バッテリ10の使用を開始した直後、例えば、バッテリ10が搭載された電動車両100が完成後、最初にイグニッションスイッチがオンとなった時から積算を開始し、その後、ずっと継続して走行履歴を蓄積しておく。なお、ステップS102の1トリップの終了は、イグニッションスイッチがオンとなってから、例えば、40km/hr等の所定速度以上で、30分〜1時間以上の走行を行った後にイグニッションスイッチがオフとされるまでの期間であってもよい。
<Battery control operation>
Next, the operation of the battery control device 40 will be described with reference to FIGS. The predicted deterioration parameter calculation unit 51 of the battery control device 40 repeatedly executes Steps S101 to S104 shown in FIG. 10 at a predetermined cycle, for example, every 0.1 second. As shown in step S101 of FIG. 10, the predicted deterioration parameter calculation unit 51 calculates the voltage value Vb of the battery 10 detected by the voltage sensor 31 shown in FIG. 8, the current value Ib detected by the current sensor 32, and the temperature sensor 33. And the detected temperature Tb. Then, as shown in step S102 of FIG. 10, when it is determined that one trip of the electric vehicle 100 has been completed, the process proceeds to step S103 of FIG. 10, and the traveling pattern of the electric vehicle 100 during the trip period is determined. The trip time as shown in step S104 of FIG. 10 is stored in the memory 42 in addition to the integrated travel time of the travel pattern. For example, when it is determined that the travel on the first trip corresponds to travel pattern A described above, the first trip time is added to the accumulated travel time of travel pattern A, and the travel on the second trip is performed first. When it is determined that the travel time corresponds to the travel pattern B described in (1), the second trip time is added to the integrated travel time of the travel pattern B. The accumulation of the accumulated running time starts immediately after the use of the battery 10 is started, for example, when the ignition switch is first turned on after the completion of the electric vehicle 100 equipped with the battery 10, and thereafter, The running history is accumulated continuously. Note that the end of one trip in step S102 is that the ignition switch is turned off after running for 30 minutes to 1 hour or more at a predetermined speed such as 40 km / hr or more after the ignition switch is turned on. May be a period until the start.

図11に示すバッテリ10の劣化推定を行う時刻t1になったら、測定部52、劣化パラメータ算出部53はバッテリ10の劣化推定動作を開始する。なお、前回の劣化推定終了後に電動車両100が所定距離を走行しているか、あるいは所定時間が経過しており、バッテリ10のSOCが充電によって開放電圧曲線が取得できる程度に低いか、逆にバッテリ10のSOCが放電によって開放電圧曲線が取得できる程度に高い場合で、バッテリ10が緩和状態にある場合に実行する。なお、バッテリ10が緩和していることの判定条件は、たとえば、電池モデルにおける活物質内のリチウムイオン濃度の最大濃度差が予め定められた濃度差以下であり、かつ電池電流の絶対値が所定値以下であるという条件である。具体的には、バッテリ10のSOCが低い状態から外部電源によってバッテリ10を充電する場合、或いは、電動車両100の停止中等にバッテリ10の劣化推定動作を実行する。   When the time t1 at which the deterioration of the battery 10 is estimated shown in FIG. 11 is reached, the measuring unit 52 and the deterioration parameter calculating unit 53 start the operation of estimating the deterioration of the battery 10. It should be noted that whether the electric vehicle 100 has traveled a predetermined distance after the end of the previous deterioration estimation, or the predetermined time has elapsed, and the SOC of the battery 10 is low enough to obtain an open-circuit voltage curve by charging, This is executed when the SOC of the battery 10 is in a relaxed state when the SOC of the battery 10 is high enough to obtain an open-circuit voltage curve by discharging. The determination condition that the battery 10 is relaxed is, for example, that the maximum concentration difference of the lithium ion concentration in the active material in the battery model is equal to or less than a predetermined concentration difference, and the absolute value of the battery current is a predetermined value. It is a condition that it is less than or equal to the value. Specifically, when the battery 10 is charged by an external power supply from a state where the SOC of the battery 10 is low, or when the electric vehicle 100 is stopped, the deterioration estimation operation of the battery 10 is executed.

以下、一例として、図8に示す外部電源コネクタ15に外部電源が接続され、外部電源によってバッテリ10を充電する際にバッテリ10の劣化推定動作を行う場合について説明する。   Hereinafter, as an example, a case will be described in which an external power supply is connected to the external power supply connector 15 shown in FIG. 8 and the deterioration estimation operation of the battery 10 is performed when the battery 10 is charged by the external power supply.

図11のステップS201に示すように、測定部52は、外部電源コネクタ15に外部電源が接続され、外部電源によるバッテリ10の充電が開始される時刻t1に電圧センサ31によってバッテリ10の開放電圧OCV(t1)を検出する。なお、電流値Ibが流れている場合には、電圧値Vb、電流値Ib、温度Tbを検出し、下記の式(14)によってバッテリ10の開放電圧OCV(t1)を算出してもよい。

OCV=Vb+Ra×Ib ・・・・ (14)

式(14)において、Raはバッテリ10の直流内部抵抗である。直流内部抵抗Raは、バッテリ10の温度Tbによって変化するので、メモリ42に温度Tbと直流内部抵抗Raの関係を示すマップを格納しておき、検出した温度Tbに基づいてマップから直流内部抵抗Raを取得して式(14)によって計算してもよい。図18に示すように、時刻t1において、バッテリ10の容量はQ(t1)(A×h)である。
As shown in step S201 in FIG. 11, the measuring unit 52 detects the open voltage OCV of the battery 10 by the voltage sensor 31 at time t1 when the external power supply is connected to the external power supply connector 15 and charging of the battery 10 by the external power supply is started. (T1) is detected. When the current value Ib is flowing, the voltage value Vb, the current value Ib, and the temperature Tb may be detected, and the open circuit voltage OCV (t1) of the battery 10 may be calculated by the following equation (14).

OCV = Vb + Ra × Ib (14)

In the equation (14), Ra is a DC internal resistance of the battery 10. Since the DC internal resistance Ra changes according to the temperature Tb of the battery 10, a map indicating the relationship between the temperature Tb and the DC internal resistance Ra is stored in the memory 42, and the DC internal resistance Ra is determined from the map based on the detected temperature Tb. May be obtained and calculated by equation (14). As shown in FIG. 18, at time t1, the capacity of the battery 10 is Q (t1) (A × h).

また、測定部52は、図11のステップS202に示すように、時刻t1にバッテリ10への充電電流の積算を開始する。電流の積算は、下記の式(15)のように、周期Δt(例えば、0.1秒)毎に電流センサ32で検出した電流値Ibと周期Δtとの積を積算していく。

積算電流値(A×h)= Σ(Ib×Δt)/3600 ・・・・・ (15)
In addition, as shown in step S202 of FIG. 11, the measuring unit 52 starts integrating the charging current to the battery 10 at time t1. The current is integrated by multiplying the product of the current value Ib detected by the current sensor 32 and the period Δt at every period Δt (for example, 0.1 seconds) as in the following equation (15).

Integrated current value (A × h) = Σ (Ib × Δt) / 3600 (15)

図11のステップS203に示すように、測定部52は、バッテリ10の充電が終了する時刻t2に電圧センサ31によってバッテリ10の開放電圧OCV(t2)を検出する。なお、電流値Ibが流れている場合には、先に説明したように、電圧値Vb、電流値Ib、温度Tbを検出し、式(16)によってバッテリ10の開放電圧OCV(t2)を算出してもよい。   As shown in step S203 of FIG. 11, the measuring unit 52 detects the open voltage OCV (t2) of the battery 10 by the voltage sensor 31 at the time t2 when the charging of the battery 10 ends. When the current value Ib is flowing, as described above, the voltage value Vb, the current value Ib, and the temperature Tb are detected, and the open-circuit voltage OCV (t2) of the battery 10 is calculated by Expression (16). May be.

また、図11のステップS204に示すように、測定部52は、時刻t2に電流の積算を終了する。図18に示すように、時刻t2におけるバッテリ10の容量は、式(16)に示すように、時刻t1のバッテリ容量Q(t1)に積算電流値を加えたQ(t2)(A×h)である。

Q(t2)= Q(t1)+積算電流値 ・・・・・・・ (16)
Further, as shown in step S204 of FIG. 11, the measurement unit 52 ends the integration of the current at time t2. As shown in FIG. 18, the capacity of the battery 10 at the time t2 is calculated by adding the integrated current value to the battery capacity Q (t1) at the time t1, as shown in Expression (16). It is.

Q (t2) = Q (t1) + Integrated current value (16)

そして、図11のステップS205に示すように、測定部52は、図18に実線で示すような開放電圧曲線(実測値)をメモリ42に格納する。   Then, as shown in step S205 in FIG. 11, the measuring unit 52 stores an open-circuit voltage curve (actually measured value) as shown by a solid line in FIG.

劣化パラメータ算出部53は、図11のステップS206に示すように、正極容量維持率kの候補値と負極容量維持率kの候補値と正負極組成対応ずれ容量ΔQの候補値とを設定する。各候補値は、それぞれ10個程度設定してもよい。 Degradation parameter calculation part 53, as shown in step S206 of FIG. 11, and a candidate value of the candidate value and the positive and negative electrodes discrepancy capacity Delta] Q s of the candidate value of positive electrode capacity maintenance rate k 1 and negative electrode capacity maintenance rate k 2 Set. Each candidate value may be set to about ten.

劣化パラメータ算出部53は、図11のステップS207に示すように、ステップS206で設定した正極容量維持率kの候補値と負極容量維持率kの候補値と正負極組成対応ずれ容量ΔQの候補値とを用いて先に図5を参照して説明したように、バッテリ10の負極開放電位U22および正極開放電位U11の電位差として、開放電圧OCVを算出し、図18に破線で示す開放電圧曲線(推定値)を算出する。 Degradation parameter calculation part 53, as shown in step S207 of FIG. 11, the candidate value of positive electrode capacity maintenance rate k 1 and the candidate value of the negative electrode capacity maintenance rate k 2 set in step S206 and negative electrodes discrepancy capacity Delta] Q s above using the the candidate value as described with reference to FIG. 5, an electric potential difference between the negative electrode open-circuit potential U 22 and the positive electrode open-circuit potential U 11 of the battery 10, calculates the open-circuit voltage OCV, by a broken line in FIG. 18 The open-circuit voltage curve (estimated value) shown is calculated.

劣化パラメータ算出部53は、図11のステップS208に示すように、電圧誤差ΔVと容量誤差ΔQを算出する。電圧誤差ΔV、容量誤差ΔQは、先に、説明したと同様である。   The deterioration parameter calculator 53 calculates the voltage error ΔV and the capacitance error ΔQ as shown in step S208 of FIG. The voltage error ΔV and the capacitance error ΔQ are the same as described above.

劣化パラメータ算出部53は、電圧誤差ΔVと容量誤差ΔQを算出したら、図11のステップS209に進み、先に、図16のステップS409で説明したと同様、電圧誤差ΔVおよび容量誤差ΔQに対する評価関数f(ΔV,ΔQ)を算出する。そして、劣化パラメータ算出部53は、今回設定された劣化パラメータから算出される評価関数f(ΔV,ΔQ)が、前回設定された劣化パラメータから算出される評価関数f(ΔV,ΔQ)よりも小さいか否かを判別する最小値の判定処理行う。ここで、今回の評価関数f(ΔV,ΔQ)が前回の評価関数f(ΔV,ΔQ)よりも小さければ、今回の評価関数f(ΔV,ΔQ)をメモリ42に記憶する。なお、今回の評価関数f(ΔV,ΔQ)が前回の評価関数f(ΔV,ΔQ)よりも大きければ、前回の評価関数f(ΔV,ΔQ)がメモリ42に記憶されたままとなる。   After calculating the voltage error ΔV and the capacitance error ΔQ, the deterioration parameter calculation unit 53 proceeds to step S209 in FIG. 11, and performs the evaluation function for the voltage error ΔV and the capacitance error ΔQ in the same manner as described in step S409 in FIG. f (ΔV, ΔQ) is calculated. Then, the deterioration parameter calculation unit 53 determines that the evaluation function f (ΔV, ΔQ) calculated from the currently set deterioration parameter is smaller than the evaluation function f (ΔV, ΔQ) calculated from the previously set deterioration parameter. A minimum value determination process is performed to determine whether or not this is the case. If the current evaluation function f (ΔV, ΔQ) is smaller than the previous evaluation function f (ΔV, ΔQ), the current evaluation function f (ΔV, ΔQ) is stored in the memory 42. If the current evaluation function f (ΔV, ΔQ) is larger than the previous evaluation function f (ΔV, ΔQ), the previous evaluation function f (ΔV, ΔQ) remains stored in the memory 42.

劣化パラメータ算出部53は、図11のステップS210に進み、正極容量維持率k、負極容量維持率k、正負極組成対応ずれ容量ΔQをすべての探索範囲で変化させたか否かを判別し、すべての探索範囲で正極容量維持率k、負極容量維持率k、正負極組成対応ずれ容量ΔQを変化させていれば、ステップS211に進む。一方、すべての探索範囲で変化させていなければ、ステップS206に戻る。 Deterioration parameter calculation unit 53 proceeds to step S210 of FIG. 11, determines whether varied positive electrode capacity maintenance rate k 1, negative electrode capacity maintenance rate k 2, the positive and negative electrodes discrepancy capacity Delta] Q s in all search range and, all the positive electrode capacity maintenance rate k 1 in the search range, the negative electrode capacity maintenance rate k 2, if by changing the positive and negative electrodes discrepancy capacity Delta] Q s, the flow proceeds to step S211. On the other hand, if it has not been changed in all the search ranges, the process returns to step S206.

このように、劣化パラメータ算出部53は、正極容量維持率k、負極容量維持率k、正負極組成対応ずれ容量ΔQを探索範囲の全体で変化させるまでは、ステップS206からステップS210を繰り返して実行する。そして、全ての探索が終了したら、図11のステップS211に進み、最小値となる評価関数f(ΔV,ΔQ)を特定し、この評価関数(最小値)が得られた開放電圧曲線を特定するとともに、開放電圧曲線(推定値)を規定する正極容量維持率k、負極容量維持率k、正負極組成対応ずれ容量ΔQを特定し、特定した開放電圧曲線(推定値)、正極容量維持率k、負極容量維持率k、正負極組成対応ずれ容量ΔQをメモリ42に格納する。 Thus, the deterioration parameter calculation unit 53, positive electrode capacity maintenance rate k 1, negative electrode capacity maintenance rate k 2, until it is changed in the entire search range positive and negative electrodes discrepancy capacity Delta] Q s is, the step S210 from step S206 Execute repeatedly. When all the searches have been completed, the process proceeds to step S211 in FIG. 11, where the evaluation function f (ΔV, ΔQ) that becomes the minimum value is specified, and the open-circuit voltage curve from which this evaluation function (minimum value) is obtained is specified. together, positive electrode capacity maintenance rate k 1 defining the open-circuit voltage curve (estimated value), negative electrode capacity maintenance rate k 2, to identify the positive and negative electrodes discrepancy capacity Delta] Q s, identified open circuit voltage curve (estimated value), the positive electrode capacity maintenance rate k 1, negative electrode capacity maintenance rate k 2, and stores the positive and negative electrodes discrepancy capacity Delta] Q s in the memory 42.

予測劣化パラメータ算出部51は、ステップS212に示すように、先にメモリ42に格納した時刻t1までの走行パターン毎の積算走行時間(走行履歴)を読み出すとともに、ステップS213に示すように、図21(a)から(c)に示す走行パターン毎の予測正極容量維持率k1e、予測負極容量維持率k2e、予測正負極組成対応ずれ容量ΔQseの時間変化曲線を読み出し、図12のステップS214に示すように、各走行パターンの積算時間に基づいて重みづけを行い、時刻t1における予測正極容量維持率k1f、予測負極容量維持率k2f、予測正負極組成対応ずれ容量ΔQsfを算出する。 As shown in step S212, the predicted deterioration parameter calculation unit 51 reads out the accumulated traveling time (traveling history) for each traveling pattern up to time t1 previously stored in the memory 42 and, as shown in step S213, FIG. (a) from the running pattern every shown in (c) predictive positive electrode capacity maintenance rate k 1e, predicted negative electrode capacity maintenance rate k 2e, reads the time variation curve of the predicted negative electrodes discrepancy capacity Delta] Q se, step S214 of FIG. 12 As shown in (1), weighting is performed based on the integrated time of each running pattern, and a predicted positive electrode capacity maintenance rate k 1f , a predicted negative electrode capacity maintenance rate k 2f , and a predicted positive / negative electrode composition correspondence shift capacity ΔQ sf at time t1 are calculated. .

電力制限部54は、図12のステップS215に示すように、劣化パラメータ算出部53が算出した時刻t1における正極容量維持率k、負極容量維持率k、正負極組成対応ずれ容量ΔQ、と予測劣化パラメータ算出部51が算出した時刻t1における予測正極容量維持率k1f、予測負極容量維持率k2f、予測正負極組成対応ずれ容量ΔQsfとを比較する。以下の説明では、最後の添字1から6は、図22における時刻t1,時刻t12〜t16に対応することを示す。 As shown in step S215 of FIG. 12, the power limiting unit 54 determines the positive electrode capacity retention rate k 1 , the negative electrode capacity retention rate k 2 , the positive / negative electrode composition correspondence displacement capacity ΔQ s at the time t1 calculated by the deterioration parameter calculation unit 53, And the predicted positive electrode capacity maintenance ratio k 1f , predicted negative electrode capacity maintenance ratio k 2f , and predicted positive / negative electrode composition correspondence shift capacity ΔQ sf at time t1 calculated by the predicted deterioration parameter calculation unit 51. In the following description, the last subscripts 1 to 6 indicate that they correspond to time t1 and time t12 to t16 in FIG.

図22(a)に示すように、時刻t1では、劣化パラメータ算出部53の算出した正極容量維持率k11が予測劣化パラメータ算出部51の算出した予測正極容量維持率k1f1よりも小さいので(k11<k1f1)、他の2つのパラメータに関わらず、電力制限部54は、図12のステップS215でYES、つまり、バッテリ10の劣化の進行が予測劣化パラメータ算出部51の予測よりも早いと判断して図12のステップS216に進み、図22(b)に示すように、バッテリ10の充放電可能電力(最大充電可能電力Win、最大放電可能電力Wout)を、バッテリ10の劣化が予測劣化パラメータ算出部51の予測の通りの場合の充放電可能電力(最大充電可能電力Win、最大放電可能電力Wout)より制限する。なお、図22(b)では、縦軸を最大充電可能電力Win、最大放電可能電力Woutの絶対値として表示している。 As shown in FIG. 22 (a), at time t1, since positive electrode capacity maintenance rate k 11 the calculated degradation parameter calculation unit 53 is smaller than the predicted positive electrode capacity maintenance rate k 1f1 calculated predicted deterioration parameter calculation unit 51 ( k 11 <k 1f1 ), and regardless of the other two parameters, the power limiting unit 54 determines YES in step S215 of FIG. 12, that is, the progress of the deterioration of the battery 10 is earlier than the prediction of the predicted deterioration parameter calculation unit 51. Then, the process proceeds to step S216 in FIG. 12, and as shown in FIG. 22B, the chargeable / dischargeable power of the battery 10 (the maximum chargeable power Win, the maximum dischargeable power Wout) is predicted and the deterioration of the battery 10 is predicted. It is limited by the chargeable / dischargeable power (maximum chargeable power Win, maximum dischargeable power Wout) as predicted by the deterioration parameter calculation unit 51. In FIG. 22B, the vertical axis represents the absolute values of the maximum chargeable power Win and the maximum dischargeable power Wout.

一方、図22(a)の時刻t12では、逆に、劣化パラメータ算出部53の算出した正極容量維持率k12が予測劣化パラメータ算出部51の算出した予測正極容量維持率k1f2よりも大きいので(k11≧k1f1)、他の2つのパラメータが、(k21≧k2f1)、(ΔQs1≦ΔQsf1)の条件を満たしていれば、図12のステップS215でNO、つまり、バッテリ10の劣化の進行が予測劣化パラメータ算出部51の予測よりも遅いと判断して図12のステップS217に進み、図22(b)に示すようにバッテリ10の充放電可能電力の制限を解除してバッテリ10の劣化が予測劣化パラメータ算出部51の予測の通りの場合の充放電可能電力(最大充電可能電力Win、最大放電可能電力Wout)に戻す。以下、図22(a)の時刻t13からt16は、上記と同様の動作をおこなう。 Meanwhile, at time t12 in FIG. 22 (a), conversely, the positive electrode capacity maintenance rate k 12 the calculated degradation parameter calculation unit 53 is greater than the expected positive electrode capacity maintenance rate k 1f2 which calculated the predicted deterioration parameter calculation unit 51 If (k 11 ≧ k 1f1 ) and the other two parameters satisfy the conditions of (k 21 ≧ k 2f1 ) and (ΔQ s1 ≦ ΔQ sf1 ), NO in step S215 of FIG. It is determined that the progress of deterioration of the battery 10 is slower than the prediction of the predicted deterioration parameter calculating unit 51, and the process proceeds to step S217 in FIG. 12, and the limit of the chargeable / dischargeable power of the battery 10 is released as shown in FIG. The chargeable / dischargeable power (the maximum chargeable power Win, the maximum dischargeable power Wout) is returned to the case where the deterioration of the battery 10 is as predicted by the predicted deterioration parameter calculation unit 51. Hereinafter, the same operation as described above is performed from time t13 to time t16 in FIG.

以上説明したように、本実施形態のバッテリ制御装置40は、バッテリ10の劣化が電動車両100の走行履歴から予測されるよりも早く進行している場合には、バッテリ10の充放電可能電力を制限するので、バッテリ10が電動車両100の走行履歴から予想されているよりも早く劣化してしまうことを抑制することができる。   As described above, the battery control device 40 of the present embodiment reduces the chargeable / dischargeable power of the battery 10 when the deterioration of the battery 10 progresses earlier than predicted from the traveling history of the electric vehicle 100. Since the restriction is imposed, it is possible to suppress the battery 10 from being deteriorated earlier than expected from the running history of the electric vehicle 100.

なお、以上説明した実施形態では、劣化パラメータ算出部53の算出した正極容量維持率k12が予測劣化パラメータ算出部51の算出した予測正極容量維持率k1f2よりも大きく、(k11≧k1f1)、他の2つのパラメータも(k21≧k2f1)、(ΔQs1≦ΔQsf1)の場合、バッテリ10の劣化の進行が予測劣化パラメータ算出部51の予測よりも遅いと判断して、バッテリ10の充放電可能電力の制限を解除してバッテリ10の劣化が予測劣化パラメータ算出部51の予測の通りの場合の充放電可能電力(最大充電可能電力Win、最大放電可能電力Wout)に戻すこととして説明したが、劣化の進行度合いによっては、バッテリ10の劣化が予測劣化パラメータ算出部51の予測の通りの場合の充放電可能電力(最大充電可能電力Win、最大放電可能電力Wout)よりも大きな充放電可能電力を設定し、ドライバビリティの向上を図るようにしてもよい。 In the above-described embodiment, greater than the expected positive electrode capacity maintenance rate k 1f2 of positive electrode capacity maintenance rate k 12 the calculated degradation parameter calculation unit 53 calculates the predicted deterioration parameter calculation unit 51, (k 11 ≧ k 1f1 ), If the other two parameters are also (k 21 ≧ k 2f1 ) or (ΔQ s1 ≦ ΔQ sf1 ), it is determined that the progress of the deterioration of the battery 10 is slower than the prediction of the predicted deterioration parameter calculating unit 51, and the battery Release the restriction on the chargeable / dischargeable power of the battery 10 and return to the chargeable / dischargeable power (maximum chargeable power Win, maximum dischargeable power Wout) when the deterioration of the battery 10 is as predicted by the predicted deterioration parameter calculation unit 51. However, depending on the degree of progress of the deterioration, the battery 10 can be charged and discharged when the deterioration of the battery 10 is as predicted by the predicted deterioration parameter calculation unit 51. Force (maximum chargeable power Win, the maximum dischargeable electric power Wout) to set a large rechargeable power than, may be improved drivability.

以上の実施形態では、外部電源によってバッテリ10を充電する際にバッテリ10の劣化推定を行うこととして説明したが、例えば、電動車両100が停止中に開放電圧OCVを検出してバッテリ10の劣化推定をおこなうこともできる。   In the embodiment described above, the deterioration of the battery 10 is estimated when the battery 10 is charged by the external power supply. For example, the open-circuit voltage OCV is detected while the electric vehicle 100 is stopped, and the deterioration of the battery 10 is estimated. Can also be performed.

外部充電の際以外では、開放電圧曲線(実測値)を得ることが困難であるが、リチウムイオン二次電池であるバッテリ10が緩和状態にあるときには、開放電圧曲線(実測値)上に位置する開放電圧OCVを幾つか測定することができる。ここで、バッテリ10に電流が流れているときや、電流を遮断した直後においては、活物質内にリチウムの濃度差が存在しているため、正確な開放電圧OCVを測定することができない。   It is difficult to obtain an open-circuit voltage curve (actually measured value) except during external charging. However, when the battery 10, which is a lithium ion secondary battery, is in a relaxed state, it is located on the open-circuit voltage curve (actually measured value). Several open circuit voltages OCV can be measured. Here, when a current flows through the battery 10 or immediately after the current is interrupted, an accurate open-circuit voltage OCV cannot be measured due to a difference in lithium concentration in the active material.

一方、バッテリ10の通電を遮断してから時間が経過していれば、バッテリが緩和状態となり、リチウムの濃度差が存在しない状態で正確な開放電圧OCVを測定することができる。バッテリ10が緩和状態にある場合として、例えば、電動車両100を停止させているときが挙げられる。従って、電動車両100の停止中において、バッテリ10が特定の容量にあるときの開放電圧OCV(実測値)を得ることができる。   On the other hand, if the time has elapsed since the power supply to the battery 10 was cut off, the battery is in a relaxed state, and an accurate open circuit voltage OCV can be measured in a state where there is no lithium concentration difference. The case where the battery 10 is in the relaxed state includes, for example, when the electric vehicle 100 is stopped. Therefore, while the electric vehicle 100 is stopped, the open circuit voltage OCV (actually measured value) when the battery 10 has a specific capacity can be obtained.

特定の容量における特定の開放電圧OCV(実測値)を測定できれば、開放電圧OCV(実測値)と開放電圧曲線(推定値)とを比較することにより、電圧誤差ΔVを求めることができる。また、複数の開放電圧OCV(実測値)を測定しておけば、上述したように容量誤差ΔQを求めることができる。具体的には、開放電圧曲線(推定値)を用いて、2点の開放電圧OCV(実測値)の間における容量Q1を算出する。また、2点の開放電圧OCV(実測値)を得るときの積算電流値を測定しておけば、この積算電流値から容量Q2を算出できる。そして、容量Q1および容量Q2の差(|Q1−Q2|)を求めれば、容量誤差ΔQの絶対値を得ることができる。   If a specific open circuit voltage OCV (actual measurement value) at a specific capacity can be measured, the voltage error ΔV can be obtained by comparing the open circuit voltage OCV (actual measurement value) with an open circuit voltage curve (estimated value). Further, by measuring a plurality of open-circuit voltages OCV (actually measured values), the capacitance error ΔQ can be obtained as described above. Specifically, the capacity Q1 between two points of the open-circuit voltage OCV (actually measured value) is calculated using the open-circuit voltage curve (estimated value). If the integrated current value for obtaining the open-circuit voltage OCV (actually measured value) at two points is measured, the capacity Q2 can be calculated from the integrated current value. Then, if the difference (| Q1-Q2 |) between the capacitance Q1 and the capacitance Q2 is obtained, the absolute value of the capacitance error ΔQ can be obtained.

電圧誤差ΔV、容量誤差ΔQの算出ができれば、先に説明したと同様、評価関数f(ΔV,ΔQ)の最小値の判定処理を行い、正極容量維持率k、負極容量維持率kを探索範囲の全体で変化させて、最小値となる評価関数f(ΔV,ΔQ)を特定する。そして、この評価関数(最小値)が得られた開放電圧曲線を特定するとともに、開放電圧曲線(推定値)を規定する正極容量維持率k、負極容量維持率kを特定し、特定した開放電圧曲線(推定値)、正極容量維持率k、負極容量維持率kをメモリ42に格納する。 If the voltage error ΔV and the capacity error ΔQ can be calculated, the minimum value of the evaluation function f (ΔV, ΔQ) is determined in the same manner as described above, and the positive electrode capacity maintenance rate k 1 and the negative electrode capacity maintenance rate k 2 are determined. The evaluation function f (ΔV, ΔQ) that is the minimum value is specified by changing the entire search range. The open-circuit voltage curve from which the evaluation function (minimum value) is obtained is specified, and the positive electrode capacity retention ratio k 1 and the negative electrode capacity retention ratio k 2 that define the open-circuit voltage curve (estimated value) are specified and specified. The open-circuit voltage curve (estimated value), the positive electrode capacity maintenance ratio k 1 , and the negative electrode capacity maintenance ratio k 2 are stored in the memory 42.

10,210 バッテリ、11 正極ライン、12 負極ライン、13 インバータ、14 モータジェネレータ、15 外部電源コネクタ、31,231 電圧センサ、32,232 電流センサ、33,233 温度センサ、40 バッテリ制御装置、41 CPU、42 メモリ、43 センサインターフェース、44,45 データバス、51 予測劣化パラメータ算出部、52,252 測定部、53 劣化パラメータ算出部、54 電力制限部、60 ECU、100 電動車両、200 試験装置、216,217 スイッチ、220 負荷、221 電源、251 バッテリ負荷変動調整部、253 予測劣化パラメータマップ生成部、k 正極容量維持率、k 負極容量維持率、ΔQ 正負極組成対応ずれ容量、Δt 周期。 10, 210 battery, 11 positive electrode line, 12 negative electrode line, 13 inverter, 14 motor generator, 15 external power connector, 31, 231 voltage sensor, 32, 232 current sensor, 33, 233 temperature sensor, 40 battery control device, 41 CPU , 42 memory, 43 sensor interface, 44, 45 data bus, 51 predicted deterioration parameter calculation unit, 52, 252 measurement unit, 53 deterioration parameter calculation unit, 54 power limiting unit, 60 ECU, 100 electric vehicle, 200 test device, 216 , 217 switch, 220 load, 221 power supply, 251 battery load fluctuation adjustment unit, 253 prediction deterioration parameter map generator, k 1 positive electrode capacity maintenance rate, k 2 negative electrode capacity maintenance rate, Delta] Q s positive and negative electrodes discrepancy capacity, Delta] t cycle .

Claims (1)

初期状態の正極容量に対する劣化状態の正極容量の割合である正極容量維持率と、
初期状態の負極容量に対する劣化状態の負極容量の割合である負極容量維持率と、
正極活物質表面の局所的な充電率と負極活物質表面の局所的な充電率との対応関係の初期状態からの変化による電池容量の変動量である正負極組成対応ずれ容量と、に基づいて、電動車両に搭載されたリチウムイオン二次電池の劣化を推定し、前記リチウムイオン二次電池の劣化に応じて前記リチウムイオン二次電池の充放電可能電力を制限するバッテリ制御装置であって、
電池容量の変化に対する開放電圧の変化を示す開放電圧曲線を測定する測定部と、
前記測定部によって測定された開放電圧曲線実測値と略一致する開放電圧曲線推定値を特定する前記正極容量維持率と前記負極容量維持率と前記正負極組成対応ずれ容量とを算出する劣化パラメータ算出部と、
前記電動車両の走行履歴から予測正極容量維持率と、予測負極容量維持率と、予測正負極組成対応ずれ容量を算出する予測劣化パラメータ算出部と、
前記劣化パラメータ算出部が算出した前記正極容量維持率が前記予測正極容量維持率未満、または、前記劣化パラメータ算出部が算出した前記負極容量維持率が予測負極容量維持率未満、または、前記劣化パラメータ算出部が算出した前記正負極組成対応ずれ容量が前記予測正負極組成対応ずれ容量を超える場合に、前記リチウムイオン二次電池の劣化が予測よりも早く進行していると判断し、前記リチウムイオン二次電池の充放電可能電力を、前記リチウムイオン二次電池の劣化が予測通りの場合の充放電可能電力より制限する電力制限部と、
を有するバッテリ制御装置。
A positive electrode capacity retention ratio which is a ratio of the deteriorated state positive electrode capacity to the initial state positive electrode capacity,
A negative electrode capacity retention ratio which is a ratio of the negative electrode capacity in the deteriorated state to the negative electrode capacity in the initial state;
Based on the positive / negative electrode composition correspondence shift capacity, which is the amount of change in the battery capacity due to the change from the initial state of the correspondence between the local charge rate on the positive electrode active material surface and the local charge rate on the negative electrode active material surface. A battery control device that estimates deterioration of a lithium ion secondary battery mounted on an electric vehicle, and limits chargeable / dischargeable power of the lithium ion secondary battery according to the deterioration of the lithium ion secondary battery,
A measuring unit that measures an open-circuit voltage curve indicating a change in open-circuit voltage with respect to a change in battery capacity;
Deterioration parameter calculation for calculating the positive electrode capacity retention ratio, the negative electrode capacity retention ratio, and the positive / negative electrode composition correspondence displacement capacity, which specifies an open circuit curve estimated value that substantially matches the open circuit curve measured value measured by the measurement unit. Department and
A predicted deterioration parameter calculation unit that calculates a predicted positive electrode capacity maintenance ratio, a predicted negative electrode capacity maintenance ratio, and a predicted positive and negative electrode composition corresponding displacement capacity from the traveling history of the electric vehicle,
The positive electrode capacity maintenance ratio calculated by the deterioration parameter calculation unit is less than the predicted positive electrode capacity maintenance ratio, or the negative electrode capacity maintenance ratio calculated by the deterioration parameter calculation unit is less than the predicted negative electrode capacity maintenance ratio, or the deterioration parameter When the positive / negative electrode composition corresponding shift capacity calculated by the calculation unit exceeds the predicted positive / negative electrode composition corresponding shift capacity, it is determined that the deterioration of the lithium ion secondary battery is progressing faster than expected, and the lithium ion A power limiting unit that limits the chargeable / dischargeable power of the secondary battery from the chargeable / dischargeable power when the deterioration of the lithium ion secondary battery is as predicted,
The battery control device which has.
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