JP6927009B2 - 二次電池システムおよび二次電池のsoc推定方法 - Google Patents
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Description
<二次電池システムの構成>
図1は、実施の形態1に係る二次電池システムが搭載された車両の全体構成を概略的に示す図である。図1を参照して、車両1は、プラグインハイブリッド車両であって、二次電池システム2と、モータジェネレータ61,62と、エンジン63と、動力分割装置64と、駆動軸65と、駆動輪66とを備える。二次電池システム2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(PCU:Power Control Unit)30と、インレット40と、充電装置50と、電子制御装置(ECU:Electronic Control Unit)100とを備える。
負極活物質は、リチウムの挿入に伴い膨張し、リチウムの脱離に伴い収縮する。このような負極活物質の体積変化に伴い、負極活物質の表面や内部に応力が発生する。リチウムの挿入または脱離に伴うシリコン系化合物の体積変化量は、グラファイトの体積変化量よりも大きい。具体的には、リチウムが挿入されていない状態での最小体積を基準とした場合に、リチウムの挿入に伴うグラファイトの体積変化量(膨張率)が1.1倍程度であるのに対して、シリコン系化合物の体積変化量は最大で4倍程度である。そのため、負極活物質としてシリコン系化合物を採用した場合には、グラファイトを採用した場合と比べて、負極活物質の表面に発生する応力が大きくなる。以下、この応力のことを「表面応力」とも記載する。
ECU100は、第1〜第3のSOC推定処理の選択に使用されるフラグFを管理している。フラグFは、F=1〜3のうちのいずれかの値を取り、ECU100内のメモリ100Bに不揮発的に記憶されている。
実施の形態1において第1〜第3の推定処理のなかから適切なSOC推定処理がどのように選択されるかについて、図6および図7を参照しながら、より詳細に説明する。
ΔOCV=α×ΔSOC ・・・(1)
ΔOCV=k×Ω×σ/F ・・・(2)
α=(OCVES−OCVREF)/(SOC−SOCREF) ・・・(3)
図9は、実施の形態1におけるSOC推定処理を説明するためのフローチャートである。図9および後述する図16に示すフローチャートは、たとえば所定の演算周期が経過する度にメインルーチン(図示せず)から呼び出され、ECU100により繰り返し実行される。今回がn(nは2以上の自然数)回目の演算サイクルであるとし、今回の演算サイクルのパラメータにはnを付し、前回の演算サイクルのパラメータには(n−1)を付して互いに区別する。
OCVES=VB−IB×R−ΣΔVi ・・・(4)
実施の形態1では、組電池10のSOC推定処理について説明した。実施の形態2においては、組電池10の劣化状態(SOH:State Of Health)を判定する処理、より具体的には、組電池10の満充電容量を算出する処理(満充電容量算出処理)について説明する。なお、実施の形態2に係る二次電池システムの構成は、実施の形態1に係る二次電池システム2の構成(図1参照)と同等である。
C=ΔAh/(S1−S2)×100 ・・・(5)
Claims (7)
- 二次電池と、
前記二次電池が完全放電状態から満充電状態まで充電された場合の前記二次電池のSOC−OCV特性を示す充電曲線と、前記二次電池が前記満充電状態から前記完全放電状態まで放電された場合の前記二次電池のSOC−OCV特性を示す放電曲線とを用いて、前記二次電池のOCVから前記二次電池のSOCを推定するSOC推定処理を実行する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記SOC推定処理において、
放電から充電への切り替え時から前記二次電池に充電された電気量を示す第1の電気量と、充電から放電への切り替え時から前記二次電池から放電された電気量を示す第2の電気量とを算出するように構成され、
前記第1の電気量の大きさが第1の基準電気量を上回る場合、前記充電曲線を参照することによって前記二次電池のOCVからSOCを推定し、
前記第2の電気量の大きさが第2の基準電気量を上回る場合、前記放電曲線を参照することによって前記二次電池のOCVからSOCを推定し、
前記第1の電気量の大きさが前記第1の基準電気量を下回る場合、または、前記第2の電気量の大きさが前記第2の基準電気量を下回る場合には、前記二次電池のSOCとOCVとにより規定される領域のうち前記充電曲線と前記放電曲線とにより囲まれた領域内における前記二次電池のSOC−OCV特性を補完する所定の対応関係を用いることによって、前記二次電池のOCVからSOCを推定する、二次電池システム。 - 前記第1の電気量は、前記放電曲線上での放電から充電への切り替え時から前記二次電池に充電された電気量を示し、
前記第2の電気量は、前記充電曲線上での充電から放電への切り替え時から前記二次電池から放電された電気量を示す、請求項1に記載の二次電池システム。 - 前記制御装置は、前記領域内において前記二次電池のSOCとOCVとの間に成立する線形近似関係を前記対応関係として用いることによって、前記二次電池のOCVからSOCを推定する、請求項1または2に記載の二次電池システム。
- 前記制御装置は、
前記線形近似関係における比例定数と、前記二次電池の温度と、前記二次電池のSOCとの間に成立する相関関係が格納されたメモリを含み、
前記SOC推定処理を繰り返し実行し、前記二次電池の温度と、前回の前記SOC推定処理により推定された前記二次電池のSOCとから前記比例定数を算出する、請求項3に記載の二次電池システム。 - 前記制御装置は、前記線形近似関係における比例定数と、充放電の切り替え時における前記二次電池のSOCおよびOCVとを用いることによって、前記二次電池のOCVからSOCを推定する、請求項3に記載の二次電池システム。
- 前記制御装置は、前記SOC推定処理において、
前記放電曲線上での放電から充電への切り替え時を基準時として、その基準時以降に前記二次電池から放電された電気量が前記二次電池に充電された電気量よりも大きい場合は、前記放電曲線を参照することによって前記二次電池のOCVからSOCを推定し、
前記充電曲線上での充電から放電への切り替え時を基準時として、その基準時以降に前記二次電池に充電された電気量が前記二次電池から放電された電気量よりも大きい場合は、前記充電曲線を参照することによって前記二次電池のOCVからSOCを推定する、請求項1に記載の二次電池システム。 - 二次電池のSOC推定方法であって、
前記二次電池が完全放電状態から満充電状態まで充電された場合の前記二次電池のSOC−OCV特性を示す充電曲線と、前記二次電池が前記満充電状態から前記完全放電状態まで放電された場合の前記二次電池のSOC−OCV特性を示す放電曲線とが予め定められており、
前記SOC推定方法は、
放電から充電への切り替え時から前記二次電池に充電された電気量を示す第1の電気量の大きさが第1の基準電気量を上回る場合に、前記充電曲線を参照することによって前記二次電池のOCVからSOCを推定するステップと、
充電から放電への切り替え時から前記二次電池から放電された電気量を示す第2の電気量の大きさが第2の基準電気量を上回る場合に、前記放電曲線を参照することによって前記二次電池のOCVからSOCを推定するステップと、
前記第1の電気量の大きさが前記第1の基準電気量を下回る場合、または、前記第2の電気量の大きさが前記第2の基準電気量を下回る場合には、前記二次電池のSOCとOCVとにより規定される領域のうち前記充電曲線と前記放電曲線とにより囲まれた領域内における前記二次電池のSOC−OCV特性を補完する所定の対応関係を用いることによって、前記二次電池のOCVからSOCを推定するステップとを含む、二次電池のSOC推定方法。
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