JP6807014B2 - 推定装置、推定方法 - Google Patents
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Description
本明細書で開示される技術は、上記の課題に鑑みて創作されたものであって、簡単な演算で、蓄電素子の実容量又は実容量の総低下量を推定することを目的とする。
初めに、本実施形態にて開示する推定装置の概要について説明する。
推定装置は、蓄電素子の実容量又は実容量の総低下量を推定する推定装置であって、経過時間に対する実容量の推移又は実容量の総低下量の推移を示す容量変化曲線を複数の直線で近似した近似データに基づいて、蓄電素子の実容量又は実容量の総低下量を演算する演算処理部を備える。
次に、本発明の実施形態1を図1から図8によって説明する。
1.バッテリモジュールの説明
図1はバッテリモジュールの斜視図、図2はバッテリモジュールの分解斜視図、図3はバッテリモジュールの電気的構成を示すブロック図である。
リチウムイオン二次電池31の実容量Cが低下する主な要因としては、充放電を繰り返すことによるサイクル劣化と、製造後の経過時間による経時劣化とがある。ここで、「実容量C」とは、二次電池が完全充電された状態から取り出し可能な容量である。尚、経時劣化が生じる要因としては、リチウムイオン二次電池31の負極に形成されるSEI(Solid electrolyte interface)被膜が製造後の時間経過に伴って成長して厚くなることが言われている。
容量変化曲線Laを分割する各直線A1〜A3の傾きは、単位時間当たり(本例では1か月当たり)の実容量Cの低下量Yを示している。本実施形態では、各容量変化曲線La1〜La3について、これを近似する各直線A11〜A33の傾きの大きさをそれぞれ求め、求めた結果を、二次電池31の容量低下量マップMAとしてデータ化している。
次に、本発明の実施形態2を図10、図11によって説明する。
実施形態1では、各容量変化曲線La1〜La3について、これを近似する各直線A11〜A33の傾きの大きさをそれぞれ求め、求めた結果を、二次電池31の容量低下量マップMAとしてデータ化して保持した。
K=Y1:Y2:Y3=「1.0000」:「0.3333」:「0.2000」
尚、Y1〜Y3は、各領域E1〜E3での単位時間当たり実容量Cの低下量である。
次に、本発明の実施形態3を図12によって説明する。
実施形態1では、経過時間Tの経過に伴う実容量Cの総低下量ΣYを算出した例を示した。実施形態3では、経過時間Tの経過に伴う実容量Cを算出する。
次に、本発明の実施形態4を図13によって説明する。単位時間あたりの実容量Cの低下量Yは、リチウムイオン二次電池31のSOC(State of charge)により異なる場合がある。そこで、実施形態4では、二次電池31のSOCの値に基づいて、所定時間(1か月)あたりの実容量Cの低下量Yを補正する処理を行う。
次に、本発明の実施形態5を図14〜図19によって説明する。
図14は、横軸を経過時間T、縦軸を実容量Cとした、リン酸鉄系のリチウムイオン二次電池31のT−C相関グラフであり、電池温度が25[℃]、45[℃]、60[℃]の3パターンについて経過時間Tに対する実容量Cの推移を示している。図14に示すように、実容量Cは電池製造後の時間経過により低下するが、経過時間Tが同じであっても、電池温度が高い程、容量低下は顕著である。すなわち、電池温度が高い程、実容量Cは「加速的」に低下する。
(A)経過時間TのN乗根と各電池温度の実容量Cとが、比例関係となるNの値を決定する。
(B)各電池温度について実容量Cの直線近似式を決定する。
(C)各電池温度の直線近似式について基準温度の直線近似式に対する傾きの比Mを決定する。
(D)NとMの値から係数kを算出する。
Y=−a1X+b・・・(1)
Y=−a2X+b・・・(2)
Y=−a3X+b・・・(3)
尚、(1)は電池温度25[℃]の実容量Cの直線近似式、(2)は電池温度45[℃]の実容量Cの直線近似式、(3)は電池温度60[℃]の実容量Cの直線近似式である。
M1=a2/a1・・・・・(4)
M2=a3/a1・・・・・(5)
k45℃=M1N・・・・・・・・(6)
k60℃=M2N・・・・・・・・(7)
(A)実容量Cに対応する基準温度での近似直線Dの傾きdを算出
(B)電池温度に対応する係数kの算出
(C)二次電池31が電池温度で経過する所定時間Wを基準温度で経過する時間に換算
(D)電池温度での所定時間Wあたりの実容量Cの低下量Ywを算出
(E)実容量Cの総低下量ΣYを算出
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
30...組電池
31...二次電池(本発明の「蓄電素子」の一例)
50...バッテリマネージャ(本発明の「推定装置」の一例)
60...電圧検出回路
70...制御部
71...CPU(本発明の「演算処理部」の一例)
73...メモリ(本発明の「記憶部」の一例)
Claims (11)
- 蓄電素子の実容量又は実容量の総低下量を推定する推定装置であって、
経過時間に対する実容量の推移又は実容量の総低下量の推移を示す容量変化曲線を複数の直線で近似した近似データに基づいて、蓄電素子の実容量又は実容量の総低下量を演算する演算処理部を備え、
前記容量変化曲線は、複数の領域に分割して直線で近似され、
前記容量変化曲線を分割する複数の領域は、実容量又は実容量の総低下量を所定値で区切った領域あり、
前記演算処理部は、蓄電素子の実容量又は実容量の総低下量の現在値が属する領域の近似データに基づいて、蓄電素子の実容量又は実容量の総低下量を演算し、
蓄電素子の実容量又は実容量の総低下量の演算結果を、前記領域と比較することにより、前記蓄電素子の実容量又は実容量の総低下量の現在値が、前記複数の領域のうち、どの領域に含まれているか判断し、
前記現在値の属する領域が、次の領域に移行した場合、以降の期間は、次の領域の近似データを選択して、前記蓄電素子の実容量又は実容量の総低下量を演算する、推定装置。 - 請求項1に記載の推定装置であって、
前記容量変化曲線は、蓄電素子の温度ごとに設けられており、
前記演算処理部は、蓄電素子の温度に対応する容量変化曲線を複数の直線で近似した近似データに基づいて、蓄電素子の実容量又は実容量の総低下量を演算する、推定装置。 - 請求項2に記載の推定装置であって、
前記容量変化曲線を近似する前記直線の傾きは、単位時間当たりの実容量の低下量を表し、
前記容量変化曲線を分割する各領域及び各電池温度について、単位時間当たりの実容量の低下量を表す容量低下量マップを保持する記憶部を備える、推定装置。 - 請求項3に記載の推定装置であって、
前記演算処理部は、
前記蓄電素子の製造後、所定時間が経過するごとに、蓄電素子の所定時間当たりの実容量の前記低下量を、蓄電素子の温度のデータと前記容量低下量マップとに基づいて算出し、
実容量の前回値から所定時間当たりの実容量の低下量を減算することにより実容量の現在値を算出する、又は実容量の総低下量の前回値に対して所定時間当たりの前記実容量の前記低下量を加算することにより実容量の総低下量の現在値を算出する、推定装置。 - 請求項2に記載の推定装置であって、
前記容量変化曲線を近似する前記直線の傾きは、単位時間当たりの前記実容量の低下量を表し、
前記容量変化曲線を分割する各領域の単位時間当たりの前記実容量の前記低下量の比率を表す第1データと、前記容量変化曲線を分割する一領域について、電池温度毎の単位時間あたりの前記実容量の前記低下量を表す第2データと、を保持した記憶部を備え、
前記比率は、前記容量変化曲線を分割する各領域のうち、1つの領域の単位時間当たりの前記実容量の前記低下量に対する、他の領域の単位時間当たりの前記実容量の前記低下量の大きさの比率である、推定装置。 - 請求項5に記載の推定装置であって、
前記演算処理部は、
前記蓄電素子の製造後、所定時間が経過するごとに、前記蓄電素子の温度のデータと前記第1データと前記第2データとに基づいて、前記蓄電素子の所定時間当たりの前記実容量の前記低下量を算出し、
実容量の前回値から所定時間当たりの実容量の低下量を減算することにより実容量の現在値を算出する、又は実容量の総低下量の前回値に対して所定時間当たりの前記実容量の前記低下量を加算することにより実容量の総低下量の現在値を算出する、推定装置。 - 請求項3〜請求項6のいずれか一項に記載の推定装置であって、
前記演算処理部は、
前記蓄電素子のSOCに基づいて、単位時間当たりの実容量の低下量のデータを補正する、推定装置。 - 請求項1に記載の推定装置であって、
前記演算処理部は、
前記蓄電素子の基準温度での容量変化曲線を近似する複数の直線の傾きと、
前記蓄電素子の温度と、
前記蓄電素子が前記温度で経過する時間を基準温度で経過する時間に換算した換算時間と、に基づいて、前記温度下における前記時間あたりの実容量の低下量を算出する、推定装置。 - 請求項8に記載の推定装置であって、
前記換算時間は、前記蓄電素子の温度が高いほど長い、推定装置。 - 請求項8又は請求項9に記載の推定装置であって、
前記演算処理部は、
前記温度で経過する時間に対して前記温度に対応した係数を乗算することにより、前記換算時間を算出する、推定装置。 - 蓄電素子の実容量又は実容量の総低下量を推定する推定方法であって、
経過時間に対する実容量の推移又は実容量の総低下量の推移を示す容量変化曲線を複数の直線で近似した近似データに基づいて、蓄電素子の実容量又は実容量の総低下量を演算し、
前記容量変化曲線は、複数の領域に分割して直線で近似され、
前記容量変化曲線を分割する複数の領域は、実容量又は実容量の総低下量を所定値で区切った領域であり、
蓄電素子の実容量又は実容量の総低下量の現在値が属する領域の近似データに基づいて、蓄電素子の実容量又は実容量の総低下量を演算し、
蓄電素子の実容量又は実容量の総低下量の演算結果を、前記領域と比較することにより、前記蓄電素子の実容量又は実容量の総低下量の現在値が、前記複数の領域のうち、どの領域に含まれているか判断し、
前記現在値の属する領域が、次の領域に移行した場合、以降の期間は、次の領域の近似データを選択して、前記蓄電素子の実容量又は実容量の総低下量を演算する、推定方法。
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