JP6927003B2 - Battery deterioration estimation device - Google Patents
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Description
本開示は、電池の劣化推定装置に関し、特に、車両に搭載された電池の劣化量を推定するために好適な電池の劣化推定装置に関する。 The present disclosure relates to a battery deterioration estimation device, and more particularly to a battery deterioration estimation device suitable for estimating the deterioration amount of a battery mounted on a vehicle.
電池の状態(電流、電圧、温度等)を監視しながら電池の充放電を制御する電子制御装置(以下、「ECU(Electronic Control Unit)」と称する)を備える車両が公知である。車両の走行制御も電池の充放電制御も行なわれない期間(以下、「放置期間」と称する)においては、消費エネルギー削減などの観点からECUの電源がオフされ、ECUが停止状態になる。ECUが停止状態になると、ECUによる電池状態の検出が行なわれなくなる。なお、停止状態には、省電力モード(スリープ等)の状態が含まれる。また、放置期間の例としては、車両停止中において、イグニッションスイッチがオフ状態になっており、かつ、車両に搭載された電池に対して車両外部の電源による充電(以下、「外部充電」と称する)が行なわれていない期間が挙げられる。 A vehicle equipped with an electronic control device (hereinafter referred to as "ECU (Electronic Control Unit)") that controls charging / discharging of the battery while monitoring the state of the battery (current, voltage, temperature, etc.) is known. During the period when neither the vehicle running control nor the battery charge / discharge control is performed (hereinafter, referred to as "leaving period"), the power of the ECU is turned off from the viewpoint of energy consumption reduction and the like, and the ECU is stopped. When the ECU is in the stopped state, the battery state is not detected by the ECU. The stopped state includes a power saving mode (sleep, etc.). Further, as an example of the neglected period, the ignition switch is turned off while the vehicle is stopped, and the battery mounted on the vehicle is charged by a power source outside the vehicle (hereinafter referred to as "external charging"). ) Is not performed.
特開2014−126412号公報(特許文献1)には、放置期間において、所定の周期でECUの電源をオンし、電池状態の検出を行なう電池の劣化推定装置が開示されている。この装置では、放置期間中に検出された電池の状態を用いて、電池の劣化量の推定精度を高めている。 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-126612 (Patent Document 1) discloses a battery deterioration estimation device that detects the battery state by turning on the power of the ECU at a predetermined cycle during the neglected period. In this device, the state of the battery detected during the leaving period is used to improve the estimation accuracy of the amount of deterioration of the battery.
放置期間においてECUの電源をオンすることで、電池状態の検出を行なうことが可能になる。電池の劣化量の推定精度を高めるためには、放置期間における電池状態の検出頻度を高めて、放置期間中に検出される電池状態のデータ数を増やすことが好ましい。しかし、放置期間において頻繁にECUの電源をオンして電池状態の検出を行なうことは、消費エネルギー削減の観点からは好ましくない。 By turning on the power of the ECU during the neglected period, it becomes possible to detect the battery state. In order to improve the estimation accuracy of the deterioration amount of the battery, it is preferable to increase the frequency of detecting the battery state during the leaving period and increase the number of data of the battery state detected during the leaving period. However, it is not preferable from the viewpoint of reducing energy consumption to frequently turn on the power of the ECU to detect the battery state during the neglected period.
本開示は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、消費エネルギーの削減を図りつつ、高い精度で電池の劣化量を推定することである。 The present disclosure has been made to solve the above problems, and an object of the present disclosure is to estimate the amount of deterioration of a battery with high accuracy while reducing energy consumption.
本開示の電池の劣化推定装置は、電池の劣化量を推定する電池の劣化推定装置であって、外気温取得部と、電池温度実測部と、外気温推定部と、外気温補正部と、電池温度推定部と、電池温度補正部と、劣化量推定部とを備える。 The battery deterioration estimation device of the present disclosure is a battery deterioration estimation device that estimates the amount of deterioration of the battery, and includes an outside air temperature acquisition unit, a battery temperature measurement unit, an outside air temperature estimation unit, and an outside air temperature correction unit. It includes a battery temperature estimation unit, a battery temperature correction unit, and a deterioration amount estimation unit.
上記の外気温取得部は、外気温の実測データを取得するように構成される。上記の電池温度実測部は、電池温度の実測データを取得するように構成される。上記の外気温推定部は、外気温の推移を推定するように構成される。上記の外気温補正部は、外気温の実測データを用いて、推定された外気温の推移を補正するように構成される。上記の電池温度推定部は、予め求められた、外気温に対する電池温度の追従性(以下、「温度追従性」と称する場合がある)を用いて、補正された外気温の推移から電池温度の推移を推定するように構成される。上記の電池温度補正部は、電池温度の実測データを用いて、推定された電池温度の推移を補正するように構成される。上記の劣化量推定部は、補正された電池温度の推移から電池の劣化量を推定するように構成される。 The above-mentioned outside air temperature acquisition unit is configured to acquire actual measurement data of the outside air temperature. The battery temperature measurement unit described above is configured to acquire actual measurement data of the battery temperature. The above-mentioned outside air temperature estimation unit is configured to estimate the transition of the outside air temperature. The above-mentioned outside air temperature correction unit is configured to correct the estimated transition of the outside air temperature by using the actual measurement data of the outside air temperature. The above-mentioned battery temperature estimation unit uses the battery temperature followability to the outside air temperature (hereinafter, may be referred to as “temperature followability”) obtained in advance, and uses the corrected change in the outside air temperature to obtain the battery temperature. It is configured to estimate the transition. The battery temperature correction unit is configured to correct the estimated transition of the battery temperature by using the measured data of the battery temperature. The deterioration amount estimation unit is configured to estimate the deterioration amount of the battery from the corrected transition of the battery temperature.
実測データから線形補間等で直接的に電池温度の推移を求める方法(以下、「直接法」と称する)によっても、電池温度の推移を求めることは可能である。しかし、直接法では、電池温度の推移を十分高い精度で求めるために多くの実測データを必要とする。これに対し、上記電池の劣化推定装置では、外気温の推移から電池温度の推移を推定し、推定された電池温度の推移を実測データによって補正するという手順で、電池温度の推移を求める。こうした方法では、電池温度の推移を十分高い精度で推定するために必要な実測データの数が少ない。 It is also possible to obtain the transition of the battery temperature by a method of directly obtaining the transition of the battery temperature from the measured data by linear interpolation or the like (hereinafter, referred to as “direct method”). However, the direct method requires a large amount of actual measurement data in order to obtain the transition of the battery temperature with sufficiently high accuracy. On the other hand, in the battery deterioration estimation device, the transition of the battery temperature is obtained by the procedure of estimating the transition of the battery temperature from the transition of the outside air temperature and correcting the transition of the estimated battery temperature by the actual measurement data. With such a method, the number of actually measured data required to estimate the transition of the battery temperature with sufficiently high accuracy is small.
このため、少ない実測データから電池温度の推移を求める場合には、上記電池の劣化推定装置による上述の方法のほうが、直接法(たとえば、後述する比較例に係る電池の劣化推定方法)よりも高い精度で電池温度の推移を求めることができる(たとえば、後述する図11〜図14参照)。 Therefore, when the transition of the battery temperature is obtained from a small amount of actually measured data, the above-mentioned method using the battery deterioration estimation device is higher than the direct method (for example, the battery deterioration estimation method according to the comparative example described later). The transition of the battery temperature can be obtained with accuracy (see, for example, FIGS. 11 to 14 described later).
また、上記電池の劣化推定装置では、電池温度の推移だけでなく外気温の推移も、まず外気温の推移を推定し、次に、推定された外気温の推移を実測データによって補正するという手順で求められる。このため、少ない実測データから外気温の推移を高い精度で求めることができる。 Further, in the above-mentioned battery deterioration estimation device, not only the transition of the battery temperature but also the transition of the outside air temperature is a procedure in which the transition of the outside air temperature is first estimated, and then the estimated transition of the outside air temperature is corrected by the actual measurement data. Is sought after. Therefore, it is possible to obtain the transition of the outside air temperature with high accuracy from a small amount of actual measurement data.
上記電池の劣化推定装置は、少ない実測データから電池温度の推移を高い精度で求めることができる。また、上記電池の劣化推定装置は、こうして得られた電池温度の推移から電池の劣化量を推定するように構成される。すなわち、上記電池の劣化推定装置は、少ない電池温度の実測データから、高い精度で電池の劣化量を推定できる。こうした電池の劣化推定装置は、車両の放置期間における電池の劣化量を推定するために用いることができる。 The battery deterioration estimation device can obtain the transition of the battery temperature with high accuracy from a small amount of actual measurement data. Further, the battery deterioration estimation device is configured to estimate the deterioration amount of the battery from the transition of the battery temperature thus obtained. That is, the battery deterioration estimation device can estimate the battery deterioration amount with high accuracy from the measured data of the small battery temperature. Such a battery deterioration estimation device can be used to estimate the amount of battery deterioration during the standing period of the vehicle.
消費エネルギー削減などの観点から、車両の放置期間においては、ECUの電源がオフされることが好ましい。しかし、ECUの電源がオフされると、電池の状態を検出することができなくなる。そして、放置期間における電池の状態を考慮せずに電池の劣化量を推定すると、電池の劣化量の推定精度が低下する。このため、電池の劣化量を高い精度で推定するためには、放置期間においても、ある程度の頻度でECUの電源をオンして、放置期間における電池の劣化量を推定するために必要な実測データの取得(電池温度の検出)をECUに実行させることが好ましい。その一方で、消費エネルギー削減の観点からは、放置期間において頻繁にECUの電源をオンして電池状態の検出を行なうことは好ましくない。 From the viewpoint of reducing energy consumption, it is preferable that the power of the ECU is turned off during the period when the vehicle is left unattended. However, when the power of the ECU is turned off, the state of the battery cannot be detected. Then, if the deterioration amount of the battery is estimated without considering the state of the battery during the leaving period, the estimation accuracy of the deterioration amount of the battery is lowered. Therefore, in order to estimate the amount of deterioration of the battery with high accuracy, the actual measurement data required to estimate the amount of deterioration of the battery during the leaving period by turning on the power of the ECU at a certain frequency even during the leaving period. It is preferable to have the ECU execute the acquisition (detection of the battery temperature). On the other hand, from the viewpoint of reducing energy consumption, it is not preferable to frequently turn on the power of the ECU to detect the battery state during the neglected period.
上記電池の劣化推定装置では、電池温度の推移(ひいては、電池の劣化量)を十分高い精度で求めるために必要な実測データの数が少ない。このため、放置期間においてECUの電源を頻繁にオンしなくても、必要な実測データを確保することができる。放置期間においてECUの電源をオンする回数を減らすことで、消費エネルギーの削減が図られる。 In the above-mentioned battery deterioration estimation device, the number of actually measured data required to obtain the transition of the battery temperature (and by extension, the amount of deterioration of the battery) with sufficiently high accuracy is small. Therefore, necessary actual measurement data can be secured without frequently turning on the power of the ECU during the neglected period. Energy consumption can be reduced by reducing the number of times the ECU is turned on during the neglected period.
上記のように、本開示の電池の劣化推定装置によれば、消費エネルギーの削減を図りつつ、高い精度で電池の劣化量を推定することが可能になる。 As described above, according to the battery deterioration estimation device of the present disclosure, it is possible to estimate the deterioration amount of the battery with high accuracy while reducing the energy consumption.
なお、外気温取得部は、通信によって外気温の実測データを取得してもよいし、外気温センサによって外気温の実測データを取得してもよい。外気温の実測データは、10分以下の間隔の複数のデータであることが好ましい。外気温推定部は、たとえば、気象予測情報と所定の推定式とを用いて外気温の推移を推定できる。電池温度の実測データは、たとえば、電池に設けられた温度センサの検出値である。電池温度推定部は、上記の温度追従性に加えて日射強度の実測データを用いて、補正された外気温の推移から電池温度の推移を推定してもよい。日射強度の実測データは、10分以下の間隔の複数のデータであることが好ましい。 The outside air temperature acquisition unit may acquire the actual measurement data of the outside air temperature by communication, or may acquire the actual measurement data of the outside air temperature by the outside air temperature sensor. The actual measurement data of the outside air temperature is preferably a plurality of data at intervals of 10 minutes or less. The outside air temperature estimation unit can estimate the transition of the outside air temperature by using, for example, the weather prediction information and a predetermined estimation formula. The actual measurement data of the battery temperature is, for example, a detection value of a temperature sensor provided in the battery. The battery temperature estimation unit may estimate the transition of the battery temperature from the transition of the corrected outside air temperature by using the measured data of the solar radiation intensity in addition to the above-mentioned temperature followability. The measured data of the solar radiation intensity is preferably a plurality of data at intervals of 10 minutes or less.
本開示によれば、消費エネルギーの削減を図りつつ、高い精度で電池の劣化量を推定することが可能になる。 According to the present disclosure, it is possible to estimate the amount of deterioration of a battery with high accuracy while reducing energy consumption.
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. The same or corresponding parts in the drawings are designated by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.
図1は、本開示の実施の形態に従う電池の劣化推定装置が適用された車両1の構成を概略的に示した図である。以下では、代表的な例として、車両1がハイブリッド車両であり、車両1に搭載された電池が組電池である例について説明する。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a
図1を参照して、車両1は、組電池10と、監視ユニット20と、パワーコントロールユニット(以下、「PCU(Power Control Unit)」と称する)30と、モータジェネレータ(以下、「MG(Motor Generator)」と称する)41,42と、エンジン50と、動力分割装置60と、駆動軸70と、駆動輪80と、ECU100と、通信装置110とを備える。
With reference to FIG. 1, the
組電池10は、直列に接続された複数の二次電池を含み、MG41,42を駆動するための電力を蓄える。以下、組電池10を構成する二次電池を「セル」と称する場合がある。セルは、たとえばリチウムイオン電池である。ただし、リチウムイオン電池以外の二次電池(たとえば、ニッケル水素電池)をセルとして採用してもよい。組電池10は、たとえば車両1のラゲッジスペースに搭載される。ただし、組電池10の搭載位置は任意に変更できる。たとえば、組電池10をシート下に搭載してもよい。組電池10は、PCU30を通じてMG41,42へ電力を供給することができる。また、組電池10は、MG41,42の発電時にPCU30を通じて発電電力を受けて充電される。
The assembled
監視ユニット20は、電圧センサ21と、電流センサ22と、温度センサ23とを含む。温度センサ23としては、たとえば熱電対又はサーミスタを採用できる。電圧センサ21は、組電池10のセル毎の電圧Vxを検出する。電流センサ22は、組電池10の充放電電流Ixを検出する。温度センサ23は、組電池10のセル毎の温度Txを検出する。そして、各センサは、検出結果を示す信号をECU100へ出力する。
The
なお、電圧センサ21及び温度センサ23は、複数(たとえば、数個)のセルを監視単位として電圧及び温度をそれぞれ検出してもよい。この場合、電圧については、複数のセルに対する検出値をそのセル数で割ることによって、セル毎の電圧(平均値)を算出することができる。
The
PCU30は、ECU100からの制御信号に従って、組電池10とMG41,42との間で双方向の電力変換を実行する。PCU30は、MG41,42の状態を別々に制御可能に構成されており、たとえば、MG41を回生(発電)状態にしつつ、MG42を力行状態にすることができる。PCU30は、たとえば、MG41,42に対応して設けられる2つのインバータと、各インバータに供給される直流電圧を組電池10の出力電圧以上に昇圧するコンバータとを含んで構成される。
The
MG41,42は、交流回転電機であり、たとえば、ロータに永久磁石が埋設された三相交流同期電動機である。MG41は、主として、動力分割装置60を経由してエンジン50により駆動される発電機として用いられる。MG41が発電した電力は、PCU30を介してMG42又は組電池10に供給される。
The
MG42は、主として電動機として動作し、駆動輪80を駆動する。MG42は、組電池10からの電力及びMG41の発電電力の少なくとも一方を受けて駆動され、MG42の駆動力は駆動軸70に伝達される。一方、車両の制動時や下り斜面での加速度低減時には、MG42は、発電機として動作して回生発電を行なう。MG42が発電した電力は、PCU30を介して組電池10に供給される。
The
エンジン50は、空気と燃料との混合気を燃焼させたときに生じる燃焼エネルギをピストンやロータなどの運動子の運動エネルギに変換することによって動力を出力する内燃機関である。動力分割装置60は、たとえば、サンギヤ、キャリア、リングギヤの3つの回転軸を有する遊星歯車機構を含む。動力分割装置60は、エンジン50から出力される動力を、MG41を駆動する動力と、駆動輪80を駆動する動力とに分割する。
The
ECU100は、CPU(Central Processing Unit)101と、メモリ102と、各種信号を入出力するための入出力ポート(図示せず)とを含んで構成される。メモリ102は、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、及び書き換え可能な不揮発性メモリを含む。メモリ102に記憶されているプログラムをCPU101が実行することで、各種制御が実行される。ECU100が行なう各種制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア(電子回路)で処理することも可能である。
The
ECU100は、下限SOC及び上限SOCによって定まる使用SOC範囲に従って組電池10の充放電を制御する。SOC(State Of Charge)は、満充電容量に対する現在の充電容量の割合(たとえば、百分率)で定義される。組電池10のSOCが上限SOCに近づくと、ECU100は、組電池10へ供給される電力(すなわち、組電池10の充電電力)を制限して、組電池10のSOCが上限SOCを超えないようにする。また、組電池10のSOCが下限SOCに近づくと、ECU100は、組電池10から放出される電力(すなわち、組電池10の放電電力)を制限して、組電池10のSOCが下限SOCを下回らないようにする。下限SOC及び上限SOCは、たとえばメモリ102に記憶されている。下限SOC及び上限SOCの各々の数値は、ECU100によって変更できる。SOCの測定方法としては、たとえば、電流値積算(クーロンカウント)による手法、又は開放電圧(OCV:Open Circuit Voltage)の推定による手法など、種々の公知の手法を採用できる。
The
ECU100は、監視ユニット20により検出された組電池10の状態(セル温度等)を用いて、組電池10を構成するセル毎の劣化量を推定する。セルの劣化量が大きくなるほど、セル容量(セルに蓄えることができる電力の量)が低下する。セルが劣化する原因としては、セルの電極の表面に電荷担体が析出することが考えられる。たとえば、リチウムイオン電池では、負極表面にリチウムが析出するほど電池の劣化が進行する。
The
ECU100は、保存すべき情報(演算結果等)を、メモリ102(たとえば、書き換え可能な不揮発性メモリ)に出力してメモリ102に記憶させる。メモリ102は、電池状態の検出や車両1の制御に用いられる情報等を、予め記憶していてもよい。たとえば、メモリ102は、組電池10の初期情報(セルの種類、容量、内部抵抗、電極の厚み、目付量等)を予め記憶していてもよい。
The
メモリ102は、電池の劣化推定に用いられる対応情報(たとえば、後述する推定式(1)等)をさらに記憶していてもよい。対応情報は、相関する複数のパラメータの関係を示す情報である。なお、対応情報は、マップでもテーブルでも数式でもモデルでもよい。また、対応情報は、複数のマップ等を組み合わせて構成されていてもよい。
The
通信装置110は、ワイヤレス通信によりネットワーク200にアクセスできるように構成される。通信装置110は、ネットワーク200を介して他の装置からデータを受信(たとえば、ダウンロード)したり、ネットワーク200を介して他の装置へデータを送信(たとえば、アップロード)したりすることができる。また、ECU100と通信装置110とは、互いに情報(データや信号等)を送受可能に構成される。
The
ネットワーク200の例としては、ローカルエリアネットワーク(LAN)、ワイドエリアネットワーク(WAN)(たとえば、インターネット)、公衆ネットワーク、プライベートネットワーク、仮想ネットワーク、ピアツーピアネットワークが挙げられる。ネットワーク200は、DSRC(Dedicated Short Range Communications)ネットワーク、IEEE802.11pネットワーク、3Gネットワーク、4Gネットワーク、5G+ネットワーク、又はWiFi(登録商標)ネットワークであってもよい。また、ネットワーク200は、車両対車両ネットワーク、又は車両対基盤/基盤対車両ネットワークであってもよい。
Examples of the
車両1の走行中には、ECU100が、各センサから受ける信号並びにメモリ102に記憶された各種プログラム及びマップに基づいてPCU30(ひいては、MG41,42)及びエンジン50を制御することにより、車両1の走行制御を行なう。ECU100は、PCU30を制御することにより組電池10の放電制御を行なう。ECU100は、組電池10からPCU30への放電を制御することにより、MG41,42に対する電力供給量(ひいては、MG41,42のトルク等)を制御できる。また、車両1の走行中にMG41,42の発電電力により組電池10が充電される場合には、ECU100は、PCU30を制御することにより組電池10の充電電力(ひいては、SOC)を制御する。
While the
また、ECU100は、車両1の走行中において、組電池10を構成するセルの温度を所定の周期で検出し、検出されたセルの温度を用いて組電池10のセル毎の劣化量を算出する。
Further, the
他方、車両1の放置期間においては、車両1の走行制御も組電池10の充放電制御も行なわれない。車両1は、外部充電可能な車両であってもよいし、外部充電できない車両であってもよい。外部充電可能な車両において、放置期間の代表的な例としては、車両停止中において、イグニッションスイッチがオフ状態になっており、かつ、外部充電が行なわれていない期間が挙げられる。外部充電できない車両において、放置期間の代表的な例としては、車両停止中においてイグニッションスイッチがオフ状態になっている期間が挙げられる。
On the other hand, during the neglected period of the
ところで、消費エネルギー削減などの観点から、放置期間においては、車両1のECU100の電源がオフされることが好ましい。しかし、ECU100の電源がオフされると、組電池10の状態を検出することができなくなる。そして、放置期間における組電池10の状態を考慮せずに組電池10の劣化量を推定すると、組電池10の劣化量の推定精度が低下する。このため、組電池10の劣化量を高い精度で推定するためには、放置期間においても、ある程度の頻度でECU100の電源をオンして、放置期間における組電池10の劣化量を推定するために必要な実測データの取得(電池温度の検出)をECU100に実行させることが好ましい。その一方で、消費エネルギー削減の観点からは、放置期間において頻繁にECU100の電源をオンして電池状態の検出を行なうことは好ましくない。
By the way, from the viewpoint of reducing energy consumption and the like, it is preferable that the power supply of the
そこで、この実施の形態に従う電池の劣化推定装置では、車両1の放置期間においては、以下に示す起動タイミングを除いて、ECU100の電源がオフされる。これにより、消費エネルギーの削減が図られる。また、車両1の放置期間において、周期的な起動タイミング(たとえば、1時間毎のタイミング)になると、ECU100が起動し、電池温度の実測(実測データの取得)を行なう。そして、ECU100は、外気温(車両1の外部の気温)の推移から電池温度(組電池10のセル温度)の推移を推定し、推定された電池温度の推移を上記の実測データによって補正する。こうした方法によれば、電池温度に関して、少ない実測データ(たとえば、1時間毎の実測値)しか得られなくても、実測値の間の電池温度を高い精度で補間することができる。このため、少ない実測データから電池温度の推移を高い精度で求めることが可能になる。
Therefore, in the battery deterioration estimation device according to this embodiment, the power of the
詳しくは、ECU100(特に、外気温推定部として機能する部分)は、たとえば気象予測情報と所定の推定式(たとえば、後述するsin関数)とを用いて、外気温の推移を推定する。気象予測情報は、たとえばネットワーク200を通じてWebサイト(たとえば、天気予報サイト)から取得できる。以下、推定された外気温の推移を、「推定外気温推移」と称する場合がある。
Specifically, the ECU 100 (particularly, the portion that functions as the outside air temperature estimation unit) estimates the transition of the outside air temperature by using, for example, weather prediction information and a predetermined estimation formula (for example, a sin function described later). The weather forecast information can be obtained from a website (for example, a weather forecast site) through the
ECU100(特に、外気温取得部として機能する部分)は、通信装置110等と協働して、たとえばネットワーク200を通じてWebサイト(各種気象情報サービスのサイト等)から外気温の実測データを取得する。そして、ECU100(特に、外気温補正部として機能する部分)は、外気温の実測データを用いて、上記の推定外気温推移を補正する。以下、補正後の外気温の推移を、「補正外気温推移」と称する場合がある。
The ECU 100 (particularly, a part that functions as an outside air temperature acquisition unit) cooperates with a
ECU100(特に、電池温度推定部として機能する部分)は、予め求められた温度追従性を用いて、補正外気温推移から電池温度(組電池10のセル温度)の推移を推定する。温度追従性は、外気温と電池温度との関係を示す対応情報であり、たとえば予め実験等によって求められてメモリ102に記憶されている。電池温度は、外気温の変化に対して一定時間遅れて追従する傾向がある。遅れの程度は、組電池10の搭載位置などによって変わる。また、組電池10の搭載位置が車両1のラゲッジスペースである場合には、電池温度の推移は、外気温の影響に加えて、太陽からの放射エネルギーの影響も受けやすくなる。このため、高い精度で電池温度の推移を推定するためには、上記の温度追従性に加えて日射強度の実測データを用いて、電池温度の推移を推定することが好ましい。以下、補正外気温推移から推定された電池温度の推移を、「推定電池温度推移」と称する場合がある。
The ECU 100 (particularly, the portion that functions as the battery temperature estimation unit) estimates the transition of the battery temperature (cell temperature of the assembled battery 10) from the transition of the corrected outside air temperature by using the temperature followability obtained in advance. The temperature followability is corresponding information indicating the relationship between the outside air temperature and the battery temperature, and is obtained in advance by an experiment or the like and stored in the
ECU100(特に、電池温度実測部として機能する部分)は、監視ユニット20から電池温度の実測データ(温度センサ23の検出値)を取得する。そして、ECU100(特に、電池温度補正部として機能する部分)は、電池温度の実測データを用いて、推定電池温度推移を補正する。以下、補正後の電池温度の推移を、「補正電池温度推移」と称する場合がある。
The ECU 100 (particularly, the portion that functions as the battery temperature measurement unit) acquires the battery temperature measurement data (detected value of the temperature sensor 23) from the
図2は、補正電池温度推移の求め方を説明するための図である。図2を参照して、ECU100は、たとえば、線k1で示される補正外気温推移と、日射強度の実測データと、予め求められた温度追従性とを用いて、電池温度の推移を推定する。これにより、推定電池温度推移(図示せず)が得られる。
FIG. 2 is a diagram for explaining how to obtain the temperature transition of the correction battery. With reference to FIG. 2, the
推定電池温度推移の形状(曲線の形状)は、概ね実際の推移に一致する。しかし、推定電池温度推移は、実際の推移よりも高温側又は低温側にずれることがある。そこで、ECU100は、電池温度の実測データを用いて上記のずれをなくす方向(低温側又は高温側)へ推定電池温度推移を補正する。ECU100は、たとえば、推定電池温度推移の形状を変えずに、推定電池温度推移を低温側又は高温側に移動させるだけの補正を行なう。ただしこれに限られず、ECU100は、所定の規則に従い、電池温度の実測データに合わせて推定電池温度推移の形状を変えるような補正を行なってもよい。図2において、点S1、S2、S3、S4はそれぞれ、タイミングt1、t2、t3、t4で取得される電池温度の実測データを示している。詳細は後述するが、車両1の放置期間においては、タイミングt1、t2、t3、t4(たとえば、1時間毎の起動タイミング)でECU100の電源がオンされ、ECU100により電池温度の実測が行なわれる。そして、点S1、S2、S3、S4で示される電池温度の実測データに合わせて推定電池温度推移を補正することにより、線k2で示される補正電池温度推移が得られる。
The shape of the estimated battery temperature transition (curve shape) generally matches the actual transition. However, the estimated battery temperature transition may deviate to the higher temperature side or the lower temperature side than the actual transition. Therefore, the
電池温度の推移は、外気温の推移に対して一定時間遅れて追従する傾向がある。この理由は、外気温の変化に応じて電池の温度が変わるまでには、ある程度の時間がかかるからであると考えられる。また、電池温度の推移のピーク温度は、外気温の推移のピーク温度よりも高くなる傾向がある。この理由は、日射からの受熱により電池の温度が上昇するからであると考えられる。図2中の線k2で示される補正電池温度推移は、補正外気温推移に対して遅れ時間Δt10だけ遅れて追従し、補正外気温推移のピークP1の温度よりも温度上昇分ΔTだけ高い温度のピークP2を有する。推定電池温度推移を求めるときに温度追従性と日射強度の実測データとを考慮することで、遅れ時間Δt10及び温度上昇分ΔTの各々の値が適切な大きさになり、実際の推移に近い補正電池温度推移が得られる。 The transition of the battery temperature tends to follow the transition of the outside air temperature with a certain time delay. It is considered that the reason for this is that it takes a certain amount of time for the battery temperature to change according to the change in the outside air temperature. Further, the peak temperature of the transition of the battery temperature tends to be higher than the peak temperature of the transition of the outside air temperature. It is considered that the reason for this is that the temperature of the battery rises due to the heat received from the sunlight. The correction battery temperature transition shown by the line k2 in FIG. 2 follows the correction outside air temperature transition with a delay time Δt10, and is higher than the temperature of the peak P1 of the correction outside air temperature transition by the temperature increase ΔT. It has a peak P2. By considering the temperature followability and the measured data of the solar radiation intensity when calculating the estimated battery temperature transition, the respective values of the delay time Δt10 and the temperature rise ΔT become appropriate magnitudes, and the correction is close to the actual transition. The battery temperature transition can be obtained.
この実施の形態に従う電池の劣化推定装置は、上記のような方法で電池温度の推移(補正電池温度推移)を求めることにより、少ない実測データから電池温度の推移を高い精度で求めることができる。そして、ECU100(特に、劣化量推定部として機能する部分)は、こうして得られた電池温度の推移から電池の劣化量を推定する。この実施の形態に従う電池の劣化推定装置では、電池温度の推移(ひいては、電池の劣化量)を十分高い精度で求めるために必要な実測データの数が少ない。このため、放置期間においてECU100の電源を頻繁にオンしなくても、必要な実測データを確保することができる。放置期間においてECU100の電源をオンする回数を減らすことで、消費エネルギーの削減が図られる。
The battery deterioration estimation device according to this embodiment can obtain the transition of the battery temperature with high accuracy from a small amount of actually measured data by obtaining the transition of the battery temperature (transition of the corrected battery temperature) by the method as described above. Then, the ECU 100 (particularly, the portion that functions as the deterioration amount estimation unit) estimates the deterioration amount of the battery from the transition of the battery temperature thus obtained. In the battery deterioration estimation device according to this embodiment, the number of actually measured data required to obtain the transition of the battery temperature (and by extension, the amount of deterioration of the battery) with sufficiently high accuracy is small. Therefore, necessary actual measurement data can be secured even if the power supply of the
以下、図3〜図14を用いて、ECU100が行なう電池の劣化量推定について詳述する。劣化量の推定は、車両1のラゲッジスペースに搭載された組電池10を対象として、組電池10を構成するセル(リチウムイオン電池)毎に実行される。この推定の対象となるセルを、以下では「対象セル」と称する。
Hereinafter, the estimation of the deterioration amount of the battery performed by the
図3は、車両1の走行中にECU100により実行されるセルの劣化量推定の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、所定時間毎(たとえば、5分間以下の周期で)メインルーチンから呼び出されて繰り返し実行される。
FIG. 3 is a flowchart showing a processing procedure for estimating the amount of deterioration of the cell executed by the
図3を参照して、ECU100は、対象セルの温度の実測値(温度Tx)を取得し、メモリ102に保存する(ステップS11)。監視ユニット20の温度センサ23の信号(検出値)が、対象セルの温度の実測値に相当する。
With reference to FIG. 3, the
ECU100は、対象セルの温度の実測値を用いて温度頻度分布を作成し、メモリ102に保存する(ステップS12)。すでに温度頻度分布がメモリ102に記憶されている場合には、その温度頻度分布を更新してもよい。次いで、ECU100は、温度頻度分布と劣化速度βとを用いて劣化量Dxを算出し、メモリ102に保存する(ステップS13)。劣化量Dxは、対象セルの容量低下量に相当する。そして、ECU100は、前回までの劣化量(メモリ102に記憶されている劣化量ΣD)に今回の劣化量Dxを積算して、現在の劣化量ΣD(メモリ102に記憶されている劣化量ΣD)の値を更新する(ステップS14)。なお、ステップS12〜S14の処理は、後述する図4のステップS27〜S29に準ずる処理である。温度頻度分布及び劣化速度βの詳細については後述する。
The
図4は、車両1の放置期間にECU100により実行されるセルの劣化量推定の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、所定時間毎(たとえば、1時間以上の周期で)メインルーチンから呼び出されて繰り返し実行される。車両1の放置期間においては、ECU100の電源がオフされているが、図4に示される処理の実行タイミング(ECU100の起動タイミング)になるとECU100の電源がオンされる。そして、ECU100により図4に示す一連の処理の全てが実行されると、再びECU100の電源がオフされる。この実施の形態では、図4に示される処理の実行周期を1時間とする。
FIG. 4 is a flowchart showing a processing procedure for estimating the amount of deterioration of the cell executed by the
図4を参照して、ECU100は、対象セルの温度の実測値(温度Tx)を取得し、メモリ102に保存する(ステップS21)。監視ユニット20の温度センサ23の信号(検出値)が、対象セルの温度の実測値に相当する。
With reference to FIG. 4, the
次いで、ECU100は、たとえば通信によって、気象予測情報(後述する各種の気象予測データ)と、外気温の実測データと、日射強度の実測データとを取得する(ステップS22)。具体的には、通信装置110が、ECU100からの要求に応じて、たとえばネットワーク200上のWebサイトから車両1の位置(地域)に対応した上記のデータを取得し、ECU100へ送信する。また、通信装置110は、車車間通信により、車両1の近くを走行する他の車両から上記のデータを取得してもよい。
Next, the
外気温及び日射強度の各々の実測データは、たとえば、直近1時間における10分毎の実測値を含む。すなわち、外気温及び日射強度の各々の実測データは、現在の実測値に加えて、現在から過去に遡って10分前、20分前、30分前、40分前、50分前の各実測値を含む。 Each measured data of outside air temperature and solar radiation intensity includes, for example, measured values every 10 minutes in the last hour. That is, in addition to the current measured values, the measured data of the outside air temperature and the solar radiation intensity are measured 10 minutes ago, 20 minutes ago, 30 minutes ago, 40 minutes ago, and 50 minutes ago, going back from the present to the past. Includes a value.
気象予測情報は、たとえば、本日の外気温の予測最低温度と、本日の外気温の予測最高温度と、本日の「日の出」予測時刻と、本日の予測南中時刻と、本日の「日の入」予測時刻と、翌日の「日の出」予測時刻とを含む。 The weather forecast information includes, for example, the predicted minimum temperature of today's outside temperature, the predicted maximum temperature of today's outside temperature, today's "sunrise" predicted time, today's predicted south-central time, and today's "sunset". Includes the predicted time and the next day's "sunrise" predicted time.
ECU100は、ステップS22で取得した気象予測情報と、次に示す推定式(1)とを用いて、外気温の推移を推定する(ステップS23)。推定式(1)は、気象予測情報と外気温の推移との関係を示す対応情報の一例であり、予めメモリ102に記憶されている。
The
外気温=(Tmax−Tmin)×sinωt+Tmin …(1)
推定式(1)において、Tmaxは本日の外気温の予測最高温度を表し、Tminは本日の外気温の予測最低温度を表す。また、ωtは、位相(角度)に相当する。
Outside air temperature = (T max −T min ) × sinωt + T min … (1)
In the estimation formula (1), T max represents the predicted maximum temperature of today's outside air temperature, and T min represents the predicted minimum temperature of today's outside air temperature. Further, ωt corresponds to the phase (angle).
ECU100は、上記の気象予測データに基づいて推定式(1)によるフィッティングを行なうことにより、外気温の推移を推定することができる。図5は、こうしたフィッティングによって得られた推定外気温推移の一例を示している。
The
図5を参照して、推定式(1)の位相0°に本日の「日の出」予測時刻が、推定式(1)の位相90°に「本日の予測南中時刻+2時間」が、推定式(1)の位相180°に翌日の「日の出」予測時刻が一致するようにフィッティングを行なうことで、線k11で示されるような推定外気温推移が得られる。推定外気温推移のピークP11の位置は、「本日の予測南中時刻+2時間」に相当する。 With reference to FIG. 5, today's "sunrise" predicted time is at phase 0 ° of estimation formula (1), and "today's predicted south-central time + 2 hours" is estimated at phase 90 ° of estimation formula (1). By fitting so that the predicted time of "sunrise" of the next day coincides with the phase of 180 ° of (1), the estimated outside temperature transition as shown by the line k11 can be obtained. The position of the peak P11 of the estimated outside temperature transition corresponds to "today's predicted south-central time + 2 hours".
上記のようにして推定外気温推移が得られる。そして、ECU100は、推定外気温推移をメモリ102に格納する。
As described above, the estimated outside temperature transition can be obtained. Then, the
再び図4を参照して、ECU100は、ステップS22で取得した外気温の実測データを用いて、推定外気温推移を補正する(ステップS24)。図6は、こうした補正によって得られた補正外気温推移の一例を示す図である。図6において、実測データS10は、ステップS22で取得した外気温の実測データに相当する。また、期間Δt1は、図4の処理の実行周期に対応する期間(前回実行から今回実行までの期間)である。この実施の形態では、期間Δt1が1時間である。期間Δt1においては、対象セルの温度の検出(ステップS21)が行なわれない。
With reference to FIG. 4 again, the
図6を参照して、線k11で示される推定外気温推移は、実測データS10に対して高温側にずれている。そこで、ECU100は、実測データS10に合わせて推定外気温推移を低温側へ補正する。この補正により、線k12で示されるような補正外気温推移が得られる。補正外気温推移のピークP12の位置は、前述の推定外気温推移と同様、「本日の予測南中時刻+2時間」に相当する。
With reference to FIG. 6, the estimated outside air temperature transition shown by the line k11 is shifted to the high temperature side with respect to the actually measured data S10. Therefore, the
上記のようにして補正外気温推移が得られる。そして、ECU100は、補正外気温推移をメモリ102に格納する。
As described above, the corrected outside temperature transition can be obtained. Then, the
再び図4を参照して、ステップS23で得た補正外気温推移と、ステップS22で取得した日射強度の実測データと、予め求められてメモリ102に記憶されている温度追従性とを用いて、電池温度の推移を推定する(ステップS25)。これにより、推定電池温度推移が得られる。
With reference to FIG. 4 again, using the corrected outside air temperature transition obtained in step S23, the measured data of the solar radiation intensity acquired in step S22, and the temperature followability obtained in advance and stored in the
図7は、推定電池温度推移の一例を示す図である。図7を参照して、線k12で示される補正外気温推移から、線k21で示されるような推定電池温度推移が得られる。推定電池温度推移は、補正外気温推移に対して遅れ時間Δt2だけ遅れて追従するような推移となる。すなわち、推定電池温度推移は、「本日の予測南中時刻+2時間」よりも遅れ時間Δt2だけ遅いタイミングt21にピークP21を有する。遅れ時間Δt2が、上記の温度追従性に相当する。また、推定電池温度推移のピークP21の温度は、補正外気温推移のピークP12の温度よりも日射温度上昇分ΔTAだけ高くなる。日射温度上昇分は、日射からの受熱により電池温度の推移のピーク温度が上昇する量である。ECU100は、予めメモリ102に記憶されている日射温度上昇分算出情報を参照することにより、上記の日射強度の実測データから日射温度上昇分ΔTAを求めることができる。日射温度上昇分算出情報は、たとえば、日射強度の実測値と、日射強度の実測タイミング(すなわち、日射強度が実測された推定式(1)の位相)と、日射温度上昇分ΔTAとの関係を示す対応情報であり、予め実験等によって求められてメモリ102に記憶されている。実施例においては、遅れ時間Δt2が4時間であり、日射温度上昇分ΔTAが6.5℃であった。
FIG. 7 is a diagram showing an example of the estimated battery temperature transition. With reference to FIG. 7, the estimated battery temperature transition as shown by the line k21 can be obtained from the corrected outside air temperature transition shown by the line k12. The estimated battery temperature transition follows the corrected outside air temperature transition with a delay time Δt2. That is, the estimated battery temperature transition has a peak P21 at a timing t21 later by a delay time Δt2 than “today's predicted south-central time + 2 hours”. The delay time Δt2 corresponds to the above-mentioned temperature followability. The temperature of the estimated battery temperature transition of the peak P21 is higher by sunlight temperature rise [Delta] T A than the temperature correction ambient temperature changes in the peak P12. The amount of increase in the solar radiation temperature is the amount at which the peak temperature of the transition of the battery temperature rises due to the heat received from the solar radiation. ECU100 refers to the solar radiation temperature rise calculation information stored in advance in the
上記のようにして推定電池温度推移が得られる。そして、ECU100は、推定電池温度推移をメモリ102に格納する。
The estimated battery temperature transition can be obtained as described above. Then, the
再び図4を参照して、ECU100は、ステップS21で取得した対象セルの温度の実測データを用いて、推定電池温度推移を補正する(ステップS26)。図8は、こうした補正によって得られた補正電池温度推移の一例を示す図である。図8において、実測データS20は、ステップS21で取得した対象セルの温度の実測データに相当する。また、図8中の期間Δt1は、図6中の期間Δt1と同じ期間を示している。
With reference to FIG. 4 again, the
図8を参照して、線k21で示される推定電池温度推移は、実測データS20に対して高温側にずれている。そこで、ECU100は、実測データS20に合わせて推定電池温度推移を低温側へ補正する。この補正により、線k22で示されるような補正電池温度推移が得られる。補正電池温度推移では、対象セルの温度の検出(ステップS21)が行なわれない期間Δt1の電池温度が補間されている。
With reference to FIG. 8, the estimated battery temperature transition shown by the line k21 is shifted to the higher temperature side with respect to the actually measured data S20. Therefore, the
上記のようにして補正電池温度推移が得られる。そして、ECU100は、補正電池温度推移をメモリ102に格納する。
The correction battery temperature transition can be obtained as described above. Then, the
再び図4を参照して、ECU100は、ステップS26で得た補正電池温度推移を用いて、期間Δt1(図8)における温度頻度分布を作成し、メモリ102に保存する(ステップS27)。すでに温度頻度分布がメモリ102に記憶されている場合には、その温度頻度分布を更新してもよい。温度頻度分布は、電池が受けた熱履歴情報であり、より具体的には、電池温度毎の頻度を示す情報である。
With reference to FIG. 4 again, the
図9は、実施例で作成された温度頻度分布を示す図である。図9中の線k31が温度頻度分布を示している。実施例では、ECU100が、図4の処理を1時間の周期で繰り返し実行することによって、線k31で示されるような温度頻度分布を作成した。
FIG. 9 is a diagram showing a temperature frequency distribution created in the examples. The line k31 in FIG. 9 shows the temperature frequency distribution. In the embodiment, the
図9を参照して、横軸は対象セルの温度を示し、縦軸は頻度(すなわち、対象セルの温度が、横軸で示される温度であった積算回数)を示している。線k31で示される温度頻度分布では、高い精度で検出することが難しい高温側の領域R1においても、実際の頻度に近い値が得られた。 With reference to FIG. 9, the horizontal axis represents the temperature of the target cell, and the vertical axis represents the frequency (that is, the number of integrations in which the temperature of the target cell was the temperature indicated by the horizontal axis). In the temperature frequency distribution shown by the line k31, a value close to the actual frequency was obtained even in the region R1 on the high temperature side, which is difficult to detect with high accuracy.
再び図4を参照して、ECU100は、ステップS27で作成された温度頻度分布と、下記のような方法で取得される劣化速度βとを用いて、劣化量Dyを算出し、メモリ102に保存する(ステップS28)。劣化速度βは、セル容量の低下速度に対応する係数である。劣化量Dyは、対象セルの容量低下量に相当する。ECU100は、温度頻度分布における頻度と、劣化速度βとを乗算することにより、劣化量Dyを求めることができる。ただし、劣化速度βは、電池の温度によって変わる。そこで、ECU100は、予めメモリ102に記憶されているT−β対応情報を参照することにより、各温度の劣化速度βを求める。T−β対応情報は、電池温度(セル温度)と劣化速度βとの関係を示す対応情報であり、予め実験等によって求められてメモリ102に記憶されている。図10は、T−β対応情報の一例を示す図である。
With reference to FIG. 4 again, the
図10を参照して、横軸はセル温度の逆数(1/T)を示し、縦軸は劣化速度の自然対数値(ln(β))を示している。線k40は、セル温度(T)と劣化速度βとの関係を規定しており、詳しくは、セル温度(T)が高くなるほど劣化速度βが大きくなるような関係を規定している。線k40により、各温度の劣化速度βが得られる。アレニウス則に従う温度依存性から、線k40で示されるように、1/Tとln(β)とは略比例関係を有する傾向がある。 With reference to FIG. 10, the horizontal axis represents the reciprocal of the cell temperature (1 / T), and the vertical axis represents the natural logarithm (ln (β)) of the deterioration rate. The line k40 defines the relationship between the cell temperature (T) and the deterioration rate β. More specifically, the line k40 defines the relationship in which the deterioration rate β increases as the cell temperature (T) increases. The deterioration rate β of each temperature is obtained by the line k40. Due to the temperature dependence according to the Arrhenius equation, 1 / T and ln (β) tend to have a substantially proportional relationship, as shown by the line k40.
再び図4を参照して、ECU100は、前回までの劣化量(メモリ102に記憶されている劣化量ΣD)に今回の劣化量Dyを積算して、現在の劣化量ΣD(メモリ102に記憶されている劣化量ΣD)の値を更新する(ステップS29)。劣化量ΣDは、対象セルの初期状態からの容量低下量に相当する。
With reference to FIG. 4 again, the
ECU100は、メモリ102から対象セルの初期容量を取得し、対象セルの初期容量と、対象セルの現在の劣化量ΣDとから、容量維持率を求めてもよい。容量維持率は、初期のセル容量に対する現在のセル容量の割合(たとえば、百分率)である。容量維持率が大きい(100%に近い)ほど、セルの劣化量は小さい。
The
図4の処理の実行頻度は低いものの、図4に示す一連の処理を繰り返し行なうことにより、対象セルの現在の劣化量ΣDを十分高い精度で求めることができる。ECU100は、こうして求めた劣化量ΣDと、メモリ102に記憶されているしきい値(以下、「劣化判定しきい値」と称する)とを比較し、劣化量ΣDが劣化判定しきい値を超えている場合に、所定の処理(以下、「劣化時処理」と称する)を行なってもよい。劣化判定しきい値は、固定値であってもよいし、車両1の状況等に応じて可変であってもよい。劣化時処理の例としては、組電池10の使用SOC範囲を狭くして、組電池10の入出力電力の制限を強めることが挙げられる。ただしこれに限られず、劣化時処理は、セルの使用を禁止する処理であってもよいし、セルが劣化した旨をユーザに報知する処理であってもよい。報知処理により、ユーザにセルの交換を促してもよい。
Although the execution frequency of the process of FIG. 4 is low, the current deterioration amount ΣD of the target cell can be obtained with sufficiently high accuracy by repeating the series of processes shown in FIG. The
以上説明したように、この実施の形態に従う電池の劣化推定装置では、車両1の放置期間における1時間毎の起動タイミングでECU100が起動して、外気温の推移から電池温度(対象セルの温度)の推移を推定し(ステップS25)、推定された電池温度の推移を実測データによって補正する(ステップS26)。また、この実施の形態に従う電池の劣化推定装置では、電池温度の推移だけでなく外気温の推移も、まず外気温の推移を推定し(ステップS23)、次に、推定された外気温の推移を実測データによって補正する(ステップS24)という手順で求められる。こうした方法によれば、車両1の放置期間においても、少ない実測データから電池温度の推移を高い精度で求めることが可能になる。そして、高い精度で求められた電池温度の推移から電池の劣化量を推定する(ステップS27〜S29)ことで、電池の劣化量を高い精度で推定することが可能になる。
As described above, in the battery deterioration estimation device according to this embodiment, the
図11は、この実施の形態に従う電池の劣化推定方法によって求められる電池温度の推移を概念的に示す図である。図11を参照して、車両1の放置期間において図4の処理が実行されることにより、タイミングt1、t2、t3、t4(1時間毎の起動タイミング)でECU100の電源がオンされ、ECU100により電池温度の検出(ステップS21)が行なわれる。この電池温度の検出により、点S1、S2、S3、S4で示されるような電池温度の実測データが得られる。また、ステップS22〜S26の処理が行なわれることにより、線k2で示されるような補正電池温度推移が得られる。こうして、タイミングt1〜t2、t2〜t3、及びt3〜t4の各期間の電池温度を補間することができる。
FIG. 11 is a diagram conceptually showing the transition of the battery temperature obtained by the battery deterioration estimation method according to this embodiment. With reference to FIG. 11, by executing the process of FIG. 4 during the neglected period of the
図12は、比較例に係る電池の劣化推定方法によって求められる電池温度の推移を概念的に示す図である。図12を参照して、この比較例では、図3の処理を1時間の周期で実行することにより、タイミングt1、t2、t3、t4(1時間毎のタイミング)で電池温度の検出(ステップS11)を行ない、点S1、S2、S3、S4で示される電池温度の実測データを得た。そして、タイミングt1〜t2、t2〜t3、及びt3〜t4の各期間の電池温度を線形補間し、線k3で示されるような電池温度の推移を得た。 FIG. 12 is a diagram conceptually showing the transition of the battery temperature obtained by the battery deterioration estimation method according to the comparative example. With reference to FIG. 12, in this comparative example, the battery temperature is detected at timings t1, t2, t3, and t4 (timing every hour) by executing the process of FIG. 3 in a cycle of 1 hour (step S11). ) Was performed, and actual measurement data of the battery temperature indicated by points S1, S2, S3, and S4 was obtained. Then, the battery temperatures in each of the timings t1 to t2, t2 to t3, and t3 to t4 were linearly interpolated to obtain the transition of the battery temperature as shown by the line k3.
図13は、比較例に係る電池の劣化推定方法によって作成された温度頻度分布を示す図である。図13を参照して、線k32で示される温度頻度分布では、高温側の領域R2の頻度が実際の頻度よりも低い値となった。 FIG. 13 is a diagram showing a temperature frequency distribution created by the battery deterioration estimation method according to the comparative example. With reference to FIG. 13, in the temperature frequency distribution shown by the line k32, the frequency of the region R2 on the high temperature side was lower than the actual frequency.
図14は、実施例及び比較例に係る電池の劣化推定方法によって求められた対象セルの容量維持率の推移を示す図である。図14において、線k51は実施例に係る推移を、線k52は比較例に係る推移を示している。また、タイミングt31は初期(対象セルの使用開始時)、タイミングt32は初期から10年後を示している。実施例に係る推移では、タイミングt32の容量維持率が83.1%であった。比較例に係る推移では、タイミングt32の容量維持率が86.2%であった。 FIG. 14 is a diagram showing a transition of the capacity retention rate of the target cell obtained by the battery deterioration estimation method according to the example and the comparative example. In FIG. 14, the line k51 shows the transition according to the embodiment, and the line k52 shows the transition according to the comparative example. Further, the timing t31 indicates the initial stage (at the start of use of the target cell), and the timing t32 indicates 10 years after the initial stage. In the transition according to the example, the capacity retention rate at timing t32 was 83.1%. In the transition according to the comparative example, the capacity retention rate at timing t32 was 86.2%.
図14を参照して、線k52で示される比較例に係る推移よりも線k51で示される実施例に係る推移のほうが実際の推移に近かった。すなわち、比較例に係る推移で示される容量維持率は、実際の容量維持率よりも高かった。比較例に係る推移に基づいて前述の劣化時処理を行なう場合、対象セルの実際の容量維持率が劣化判定しきい値CAを下回っていても劣化時処理(電力制限等)が行なわれず、対象セルが過充電されやすくなる。対象セルが過充電されると、対象セル(リチウムイオン電池)の負極表面にリチウムが析出しやすくなる。これに対し、高い精度で求められた実施例に係る推移に基づいて前述の劣化時処理を行なう場合には、対象セルの容量維持率が低くなったときに使用SOC範囲の上限SOCを低くして、対象セルの入力電力(充電電力)の制限を強めることができる。こうした電力制限により、対象セル(リチウムイオン電池)の負極表面におけるリチウムの析出を的確に抑制することができる。 With reference to FIG. 14, the transition according to the example shown by the line k51 was closer to the actual transition than the transition according to the comparative example shown by the line k52. That is, the capacity retention rate shown in the transition according to the comparative example was higher than the actual capacity retention rate. If on the basis of transition of the comparative example is performed processing upon the aforementioned degradation, actual degradation during processing even capacity retention rate is below the deterioration determination threshold value C A of the object cell (power limit, etc.) is not performed, The target cell is likely to be overcharged. When the target cell is overcharged, lithium is likely to be deposited on the negative electrode surface of the target cell (lithium ion battery). On the other hand, when the above-mentioned deterioration treatment is performed based on the transition according to the embodiment obtained with high accuracy, the upper limit SOC of the SOC range used is lowered when the capacity retention rate of the target cell becomes low. Therefore, the limit of the input power (charging power) of the target cell can be strengthened. Due to such power limitation, precipitation of lithium on the negative electrode surface of the target cell (lithium ion battery) can be accurately suppressed.
上記実施の形態では、ECU100が、組電池10を構成するセル毎の劣化量を推定している。しかしこれに限られず、ECU100が、組電池10の全体的な温度を示す実測データを用いて、組電池10全体の劣化量を推定するようにしてもよい。
In the above embodiment, the
本開示の電池の劣化推定装置が適用される対象は、上記実施の形態に限定されない。たとえば、ハイブリッド車両に代えてハイブリッド車両以外の車両(電気自動車等)を適用対象としてもよい。また、組電池に代えて単電池を適用対象としてもよい。 The object to which the battery deterioration estimation device of the present disclosure is applied is not limited to the above-described embodiment. For example, instead of the hybrid vehicle, a vehicle other than the hybrid vehicle (electric vehicle, etc.) may be applied. Further, a cell battery may be applied instead of the assembled battery.
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed this time should be considered to be exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is shown by the scope of claims rather than the description of the embodiment described above, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
1 車両、10 組電池、20 監視ユニット、21 電圧センサ、22 電流センサ、23 温度センサ、30 PCU、41,42 MG、50 エンジン、60 動力分割装置、70 駆動軸、80 駆動輪、100 ECU、101 CPU、102 メモリ、110 通信装置、200 ネットワーク。 1 vehicle, 10 sets of batteries, 20 monitoring units, 21 voltage sensors, 22 current sensors, 23 temperature sensors, 30 PCUs, 41, 42 MGs, 50 engines, 60 power dividers, 70 drive shafts, 80 drive wheels, 100 ECUs, 101 CPU, 102 memory, 110 communication device, 200 networks.
Claims (2)
外気温の実測データを取得する外気温取得部と、
電池温度の実測データを取得する電池温度実測部と、
外気温の推移を推定する外気温推定部と、
前記外気温の実測データを用いて、前記推定された外気温の推移を補正する外気温補正部と、
予め求められた、外気温に対する電池温度の追従性を用いて、前記補正された外気温の推移から電池温度の推移を推定する電池温度推定部と、
前記電池温度の実測データを用いて、前記推定された電池温度の推移を補正する電池温度補正部と、
前記補正された電池温度の推移から前記電池の劣化量を推定する劣化量推定部と、
を備え、
当該電池の劣化推定装置は、所定の期間において、周期的な起動タイミングになると起動し、電池温度の実測データと外気温の実測データとを取得するとともに外気温の推移を推定し、推定された前記外気温の推移を前記外気温の実測データによって補正し、補正された前記外気温の推移から電池温度の推移を推定し、推定された前記電池温度の推移を前記電池温度の実測データによって補正するように構成され、
当該電池の劣化推定装置は、前記所定の期間においては、前記起動タイミングを除いて電源がオフされる、電池の劣化推定装置。 It is a battery deterioration estimation device that estimates the amount of battery deterioration.
The outside air temperature acquisition unit that acquires the actual measurement data of the outside air temperature,
Battery temperature measurement unit that acquires actual battery temperature data,
An outside air temperature estimation unit that estimates changes in outside air temperature,
Using the actual measurement data of the outside air temperature, the outside air temperature correction unit that corrects the transition of the estimated outside air temperature, and the outside air temperature correction unit.
A battery temperature estimation unit that estimates the transition of the battery temperature from the corrected transition of the outside air temperature by using the battery temperature tracking property with respect to the outside air temperature obtained in advance.
Using the measured data of the battery temperature, the battery temperature correction unit that corrects the transition of the estimated battery temperature, and the battery temperature correction unit.
A deterioration amount estimation unit that estimates the deterioration amount of the battery from the corrected battery temperature transition,
Equipped with a,
The deterioration estimation device for the battery is activated at a periodic start timing in a predetermined period, acquires the actual measurement data of the battery temperature and the actual measurement data of the outside air temperature, and estimates and estimates the transition of the outside air temperature. The transition of the outside air temperature is corrected by the measured data of the outside air temperature, the transition of the battery temperature is estimated from the corrected transition of the outside air temperature, and the estimated transition of the battery temperature is corrected by the measured data of the battery temperature. Configured to
The battery deterioration estimation device is a battery deterioration estimation device in which the power is turned off during the predetermined period except for the start timing .
前記所定の期間は、前記車両の走行制御も前記電池の充放電制御も行なわれない前記車両の放置期間であり、 The predetermined period is a neglected period of the vehicle in which neither the traveling control of the vehicle nor the charge / discharge control of the battery is performed.
前記車両の放置期間における前記電池の劣化量を、前記補正された電池温度の推移から推定し、 The amount of deterioration of the battery during the leaving period of the vehicle is estimated from the transition of the corrected battery temperature.
前記車両の走行期間における前記電池の劣化量を、前記電池温度の実測データから推定する、請求項1に記載の電池の劣化推定装置。 The battery deterioration estimation device according to claim 1, wherein the amount of deterioration of the battery during the traveling period of the vehicle is estimated from the measured data of the battery temperature.
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