JP7020095B2 - Rechargeable battery system - Google Patents

Rechargeable battery system Download PDF

Info

Publication number
JP7020095B2
JP7020095B2 JP2017237884A JP2017237884A JP7020095B2 JP 7020095 B2 JP7020095 B2 JP 7020095B2 JP 2017237884 A JP2017237884 A JP 2017237884A JP 2017237884 A JP2017237884 A JP 2017237884A JP 7020095 B2 JP7020095 B2 JP 7020095B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ocv
soc
secondary battery
upper limit
limit value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017237884A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2019106794A (en
Inventor
賢司 高橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2017237884A priority Critical patent/JP7020095B2/en
Publication of JP2019106794A publication Critical patent/JP2019106794A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7020095B2 publication Critical patent/JP7020095B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Description

本開示は、二次電池システムに関し、より特定的には、二次電池への入力電力の制御上限値または二次電池からの出力電力の制御上限値を算出する技術に関する。 The present disclosure relates to a secondary battery system, and more specifically, to a technique for calculating a control upper limit value of input power to a secondary battery or a control upper limit value of output power from a secondary battery.

一般に、電動車両等に搭載される二次電池システムでは、二次電池の保護を目的として二次電池の充放電に一定程度の制限が設けられる。より詳細には、二次電池への入力電力が、その制御上限値を示す入力制御上限値Winを上回らず、かつ、二次電池からの出力電力が、その制御上限値を示す出力制御上限値Woutを上回らないように二次電池の充放電が制御される。 Generally, in a secondary battery system mounted on an electric vehicle or the like, a certain degree of limitation is provided on the charging / discharging of the secondary battery for the purpose of protecting the secondary battery. More specifically, the input power to the secondary battery does not exceed the input control upper limit value Win indicating the control upper limit value, and the output power from the secondary battery is the output control upper limit value indicating the control upper limit value. The charge / discharge of the secondary battery is controlled so as not to exceed Wout.

入力制御上限値Winおよび出力制御上限値Woutに適切な値を算出するための技術が提案されている。たとえば特開2000-030748号公報(特許文献1)は、充放電履歴により開放電圧が変化する二次電池の入出力電力(すなわち、入力制御上限値Winおよび出力制御上限値Wout)を正確に算出するための手法を開示する。 A technique for calculating an appropriate value for the input control upper limit value Win and the output control upper limit value Wout has been proposed. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-030748 (Patent Document 1) accurately calculates the input / output power (that is, the input control upper limit value Win and the output control upper limit value Wout) of the secondary battery whose open circuit voltage changes depending on the charge / discharge history. Disclose the method for doing so.

特開2000-030748号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-030748 特開2015-038444号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-08444 特開2014-139521号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-139521 特開2015-166710号公報JP-A-2015-166710

"In Situ Measurements of Stress-Potential Coupling in Lithiated Silicon", V. A. Sethuraman et al., Journal of The Electrochemical Society, 157 (11) A1253-A1261 (2010)"In Situ Measurements of Stress-Potential Coupling in Lithiated Silicon", V. A. Sethuraman et al., Journal of The Electrochemical Society, 157 (11) A1253-A1261 (2010)

入力制御上限値Winを適切に設定しないと、二次電池の電圧が過度に高くなったり二次電池への入力電流が過度に大きくなったりすることで、二次電池を十分に保護することができなくなる可能性がある。その一方で、入力制御上限値Winを低く設定し過ぎると、二次電池を保護することはできるものの、二次電池への充電が過度に制限されて二次電池を十分に活用することができない可能性がある。詳細な説明は繰り返さないが、出力制御上限値Woutについても同様である。 If the input control upper limit Win is not set properly, the voltage of the secondary battery may become excessively high or the input current to the secondary battery may become excessively large, which may sufficiently protect the secondary battery. It may not be possible. On the other hand, if the input control upper limit Win is set too low, the secondary battery can be protected, but the charging to the secondary battery is excessively restricted and the secondary battery cannot be fully utilized. there is a possibility. Although the detailed description is not repeated, the same applies to the output control upper limit value Wout.

本開示は上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、二次電池を適切に保護しつつ二次電池を十分に活用することである。 The present disclosure has been made to solve the above problems, and an object thereof is to make full use of the secondary battery while appropriately protecting the secondary battery.

(1)本開示のある局面に従う二次電池システムは、二次電池と、二次電池への入力電力の制御上限値を算出する算出装置とを備える。算出装置は、第1および第2の対応関係が記憶されたメモリを含む。第1の対応関係は、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二次電池のSOC-OCV特性を示す充電曲線上に二次電池のSOCおよびOCVが表されるときの二次電池のSOCと制御上限値との対応関係である。第2の対応関係は、充電曲線上のOCVと二次電池のOCVの測定値との電圧差、および、二次電池のSOCとOCVとの組み合わせが充電曲線上または放電曲線上から逸脱した時点からの二次電池のSOC変化量のうちのいずれか一方と、制御上限値を補正するための補正係数との対応関係である。算出装置は、二次電池のSOCおよびOCVが充電曲線上に表される場合には、第1の対応関係を参照することによって二次電池のSOCから制御上限値を算出する。算出装置は、二次電池のSOCおよびOCVが充電曲線上に表されない場合には、第2の対応関係を参照することによって電圧差およびSOC変化量のいずれか一方から補正係数を算出し、第1の対応関係を参照することで算出される制御上限値を補正係数により補正する。 (1) The secondary battery system according to a certain aspect of the present disclosure includes a secondary battery and a calculation device for calculating the control upper limit value of the input power to the secondary battery. The calculator includes a memory in which the first and second correspondences are stored. The first correspondence is when the SOC and OCV of the secondary battery are represented on the charge curve showing the SOC-OCV characteristics of the secondary battery when the secondary battery is charged from the fully discharged state to the fully charged state. This is the correspondence between the SOC of the secondary battery and the control upper limit value. The second correspondence is the voltage difference between the OCV on the charge curve and the measured value of the OCV of the secondary battery, and the time when the combination of the SOC and OCV of the secondary battery deviates from the charge curve or the discharge curve. It is a correspondence relationship between one of the SOC change amounts of the secondary battery from the above and the correction coefficient for correcting the control upper limit value. When the SOC and OCV of the secondary battery are represented on the charge curve, the calculation device calculates the control upper limit value from the SOC of the secondary battery by referring to the first correspondence. When the SOC and OCV of the secondary battery are not represented on the charge curve, the calculation device calculates the correction coefficient from either the voltage difference or the SOC change amount by referring to the second correspondence, and the second The control upper limit value calculated by referring to the correspondence of 1 is corrected by the correction coefficient.

(2)本開示の他の局面に従う二次電池システムは、二次電池と、二次電池からの出力電力の制御上限値を算出する算出装置とを備える。算出装置は、第1および第2の対応関係が記憶されたメモリを含む。第1の対応関係は、二次電池が満充電状態から完全放電状態まで放電された場合の二次電池のSOC-OCV特性を示す放電曲線上に二次電池のSOCおよびOCVが表されるときの二次電池のSOCと制御上限値との対応関係である。第2の対応関係は、二次電池のOCVの測定値と放電曲線上のOCVとの電圧差、および、二次電池のSOCとOCVとの組み合わせが充電曲線上または放電曲線上から逸脱した時点からの二次電池のSOC変化量のうちのいずれか一方と、制御上限値を補正するための補正係数との対応関係である。算出装置は、二次電池のSOCおよびOCVが放電曲線上に表される場合には、第1の対応関係を参照することによって二次電池のSOCから制御上限値を算出する。算出装置は、二次電池のSOCおよびOCVが放電曲線上に表されない場合には、第2の対応関係を参照することによって電圧差およびSOC変化量のいずれか一方から補正係数を算出し、第1の対応関係を参照することで算出される制御上限値を補正係数により補正する。 (2) A secondary battery system according to another aspect of the present disclosure includes a secondary battery and a calculation device for calculating a control upper limit value of output power from the secondary battery. The calculator includes a memory in which the first and second correspondences are stored. The first correspondence is when the SOC and OCV of the secondary battery are represented on the discharge curve showing the SOC-OCV characteristics of the secondary battery when the secondary battery is discharged from the fully charged state to the fully discharged state. This is the correspondence between the SOC of the secondary battery and the control upper limit value. The second correspondence is the voltage difference between the measured value of the OCV of the secondary battery and the OCV on the discharge curve, and the time when the combination of the SOC and the OCV of the secondary battery deviates from the charge curve or the discharge curve. It is a correspondence relationship between one of the SOC change amounts of the secondary battery from the above and the correction coefficient for correcting the control upper limit value. When the SOC and OCV of the secondary battery are represented on the discharge curve, the calculation device calculates the control upper limit value from the SOC of the secondary battery by referring to the first correspondence. When the SOC and OCV of the secondary battery are not represented on the discharge curve, the calculation device calculates the correction coefficient from either the voltage difference or the SOC change amount by referring to the second correspondence, and the second The control upper limit value calculated by referring to the correspondence of 1 is corrected by the correction coefficient.

詳細は後述するが、上記(1)の構成によれば、二次電池のSOCおよびOCVが充電曲線上に表される場合には、第1の対応関係を参照して制御上限値が算出される。この場合には、最も厳しい入力制限を課すことより、二次電池を適切に保護することができる。一方、二次電池のSOCおよびOCVが充電曲線上に表されない場合(後述するヒステリシスの影響が顕在する場合)には、第1の対応関係を参照して算出される制御上限値が、第2の対応関係を参照して算出される補正係数を用いて補正される。この場合には、当該補正により入力制限を緩和することで、二次電池を十分に活用することができる。 Details will be described later, but according to the configuration of (1) above, when the SOC and OCV of the secondary battery are represented on the charge curve, the control upper limit value is calculated with reference to the first correspondence. To. In this case, the secondary battery can be appropriately protected by imposing the strictest input restriction. On the other hand, when the SOC and OCV of the secondary battery are not represented on the charge curve (when the influence of hysteresis described later becomes apparent), the control upper limit value calculated with reference to the first correspondence is the second. It is corrected using the correction coefficient calculated by referring to the correspondence of. In this case, the secondary battery can be fully utilized by relaxing the input restriction by the correction.

また、上記(2)の構成によっても同様に、二次電池からの出力電力の制御上限値として、第1の対応関係を参照して算出された値を用いるか、その値を補正係数を用いてさらに補正するかが、二次電池のSOCおよびOCVが放電曲線上にあるか否かで切り替えられる。これにより、二次電池を適切に保護しつつ二次電池を十分に活用することができる。 Similarly, depending on the configuration of (2) above, the value calculated with reference to the first correspondence is used as the control upper limit value of the output power from the secondary battery, or the value is used as the correction coefficient. Further correction is switched depending on whether the SOC and OCV of the secondary battery are on the discharge curve. As a result, the secondary battery can be fully utilized while appropriately protecting the secondary battery.

本開示によれば、二次電池を適切に保護しつつ二次電池を十分に活用することができる。 According to the present disclosure, the secondary battery can be fully utilized while appropriately protecting the secondary battery.

本実施の形態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。It is a figure which shows schematic the whole structure of the vehicle which mounted the secondary battery system which concerns on this embodiment. 各セルの構成をより詳細に説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of each cell in more detail. 単セルの充放電に伴う表面応力σの変化の一例を模式的に示す図である。It is a figure which shows an example of the change of the surface stress σ accompanying charge / discharge of a single cell schematically. 本実施の形態における組電池の起電圧ヒステリシスの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the electromotive voltage hysteresis of the assembled battery in this embodiment. 理想OCVの設定手法の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of the setting method of an ideal OCV. 単セルに生じる入出力ヒステリシス(入力ヒステリシス)を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the input / output hysteresis (input hysteresis) which occurs in a single cell. 単セルに生じる入出力ヒステリシス(出力ヒステリシス)を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the input / output hysteresis (output hysteresis) which occurs in a single cell. 入力ΔVおよび出力ΔVを説明するための図である。It is a figure for demonstrating an input ΔV and an output ΔV. OCV変化量ΔOCVの算出処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the calculation process of OCV change amount ΔOCV. パラメータの内容を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the content of a parameter. 本実施の形態における事前測定の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the pre-measurement in this embodiment. 入力マップMP1Aの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the input map MP1A. 出力マップMP1Bの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of an output map MP1B. 入力補正マップMP2Aの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the input correction map MP2A. 出力補正マップMP2Bの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of an output correction map MP2B. 本実施の形態における入力上限算出処理を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the input upper limit calculation process in this embodiment. 本実施の形態における出力上限算出処理を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the output upper limit calculation process in this embodiment. 変形例における入力補正マップMP4Aの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the input correction map MP4A in the modification. 変形例における出力補正マップMP4Bの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the output correction map MP4B in the modification. SOC変化量ΔSOCおよびフラグGを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the SOC change amount ΔSOC and the flag G. 変形例における入力上限算出処理を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the input upper limit calculation process in the modification. 変形例における出力上限算出処理を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the output upper limit calculation process in a modification.

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.

以下では、本実施の形態に係る二次電池システムがハイブリッド車両(より特定的にはプラグインハイブリッド車両)に搭載された構成を例に説明する。ただし、本実施の形態に係る二次電池システムは、ハイブリッド車両に限らず、走行用の組電池が搭載される車両全般(電気自動車、燃料電池車など)に適用可能である。さらに、本実施の形態に係る二次電池システムの用途は車両用に限定されず、たとえば定置用であってもよい。 Hereinafter, a configuration in which the secondary battery system according to the present embodiment is mounted on a hybrid vehicle (more specifically, a plug-in hybrid vehicle) will be described as an example. However, the secondary battery system according to the present embodiment is applicable not only to hybrid vehicles but also to all vehicles (electric vehicles, fuel cell vehicles, etc.) equipped with a battery for traveling. Further, the application of the secondary battery system according to the present embodiment is not limited to the vehicle, and may be, for example, stationary.

[実施の形態]
<車両の全体構成>
図1は、本実施の形態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、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41,42と、エンジン43と、動力分割装置44と、駆動軸45と、駆動輪46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、電子制御装置(ECU:Electronic Control Unit)100とを備える。
[Embodiment]
<Overall configuration of the vehicle>
FIG. 1 is a diagram schematically showing an overall configuration of a vehicle equipped with a secondary battery system according to the present embodiment. Referring to FIG. 1, the vehicle 1 is a hybrid vehicle, which includes a secondary battery system 2, motor generators 41 and 42, an engine 43, a power splitting device 44, a drive shaft 45, and a drive wheel 46. To prepare for. The secondary battery system 2 includes an assembled battery 10, a monitoring unit 20, a power control unit (PCU: Power Control Unit) 30, and an electronic control unit (ECU: Electronic Control Unit) 100.

モータジェネレータ41,42の各々は、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。モータジェネレータ41は、主として、動力分割装置44を経由してエンジン43により駆動される発電機として用いられる。モータジェネレータ41が発電した電力は、PCU30を介してモータジェネレータ42または組電池10に供給される。 Each of the motor generators 41 and 42 is an AC rotary electric machine, for example, a three-phase AC synchronous electric machine in which a permanent magnet is embedded in a rotor. The motor generator 41 is mainly used as a generator driven by the engine 43 via the power dividing device 44. The electric power generated by the motor generator 41 is supplied to the motor generator 42 or the assembled battery 10 via the PCU 30.

モータジェネレータ42は、主として電動機として動作し、駆動輪46を駆動する。モータジェネレータ42は、組電池10からの電力およびモータジェネレータ41の発電電力の少なくとも一方を受けて駆動され、モータジェネレータ42の駆動力は駆動軸45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、モータジェネレータ42は、発電機として動作して回生発電を行なう。モータジェネレータ42が発電した電力は、PCU30を介して組電池10に供給される。 The motor generator 42 mainly operates as an electric motor and drives the drive wheels 46. The motor generator 42 is driven by receiving at least one of the electric power from the assembled battery 10 and the electric power generated by the motor generator 41, and the driving force of the motor generator 42 is transmitted to the drive shaft 45. On the other hand, when the vehicle is braking or the acceleration is reduced on a downhill slope, the motor generator 42 operates as a generator to generate regenerative power generation. The electric power generated by the motor generator 42 is supplied to the assembled battery 10 via the PCU 30.

エンジン43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ーをピストンやロータなどの運動子の運動エネルギー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。 The engine 43 is an internal combustion engine that outputs power by converting the combustion energy generated when the air-fuel mixture is burned into the kinetic energy of movers such as pistons and rotors.

動力分割装置44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(図示せず)を含む。動力分割装置44は、エンジン43から出力される動力を、モータジェネレータ41を駆動する動力と、駆動輪46を駆動する動力とに分割する。 The power splitting device 44 includes, for example, a planetary gear mechanism (not shown) having three rotation axes of a sun gear, a carrier, and a ring gear. The power splitting device 44 divides the power output from the engine 43 into a power for driving the motor generator 41 and a power for driving the drive wheels 46.

組電池10は、複数のセル11(図2参照)を含む。本実施の形態において、各セルは、リチウムイオン二次電池である。組電池10は、モータジェネレータ41,42を駆動するための電力を蓄え、PCU30を通じてモータジェネレータ41,42へ電力を供給する。また、組電池10は、モータジェネレータ41,42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 battery 10 includes a plurality of cells 11 (see FIG. 2). In this embodiment, each cell is a lithium ion secondary battery. The assembled battery 10 stores electric power for driving the motor generators 41 and 42, and supplies electric power to the motor generators 41 and 42 through the PCU 30. Further, the assembled battery 10 is charged by receiving the generated power through the PCU 30 when the motor generators 41 and 42 generate power.

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。電圧センサ21は、組電池10に含まれる各セル11の電圧を検出する。電流センサ22は、組電池10に入出力される電流IBを検出する。充電時の電流IBは正であり、放電時の電流IBは負である。温度センサ23は、セル11毎の温度を検出する。各センサは、その検出結果をECU100に出力する。 The monitoring unit 20 includes a voltage sensor 21, a current sensor 22, and a temperature sensor 23. The voltage sensor 21 detects the voltage of each cell 11 included in the assembled battery 10. The current sensor 22 detects the current IB input / output to / from the assembled battery 10. The current IB during charging is positive, and the current IB during discharging is negative. The temperature sensor 23 detects the temperature of each cell 11. Each sensor outputs the detection result to the ECU 100.

なお、電圧センサ21は、たとえば直列接続された複数のセル11を監視単位として電圧VBを検出してもよい。また、温度センサ23は、隣接する複数のセル11を監視単位として温度TBを検出してもよい。このように、本実施の形態では、監視単位は特に限定されない。よって、以下では説明の簡略化のため、単に「組電池10の電圧VBを検出する」あるいは「組電池10の温度TBを検出する」と記載する。SOCおよびOCVについても同様に、組電池10を推定単位として記載する。 The voltage sensor 21 may detect the voltage VB using, for example, a plurality of cells 11 connected in series as a monitoring unit. Further, the temperature sensor 23 may detect the temperature TB with a plurality of adjacent cells 11 as monitoring units. As described above, in the present embodiment, the monitoring unit is not particularly limited. Therefore, in the following, for the sake of simplification of the description, it is simply described as "detecting the voltage VB of the assembled battery 10" or "detecting the temperature TB of the assembled battery 10." Similarly, for SOC and OCV, the assembled battery 10 is described as an estimation unit.

PCU30は、ECU100からの制御信号に従って、組電池10とモータジェネレータ41,42との間で双方向の電力変換を実行する。PCU30は、モータジェネレータ41,42の状態をそれぞれ別々に制御可能に構成されており、たとえば、モータジェネレータ41を回生状態(発電状態)にしつつ、モータジェネレータ42を力行状態にすることができる。PCU30は、たとえば、モータジェネレータ41,42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(いずれも図示せず)とを含んで構成されている。 The PCU 30 executes bidirectional power conversion between the assembled battery 10 and the motor generators 41 and 42 according to the control signal from the ECU 100. The PCU 30 is configured to be able to control the states of the motor generators 41 and 42 separately. For example, the motor generator 42 can be put into a power running state while the motor generator 41 is in a regenerative state (power generation state). The PCU 30 includes, for example, two inverters provided corresponding to the motor generators 41 and 42, and a converter (neither shown) that boosts the DC voltage supplied to each inverter to a voltage higher than the output voltage of the assembled battery 10. It is configured to include.

ECU100は、CPU(Central Processing Unit)100Aと、メモリ(より具体的にはROM(Read Only Memory)およびRAM(Random Access Memory))100B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ている。ECU100は、監視ユニット20の各センサから受ける信号ならびにメモリ100Bに記憶されたプログラムおよびマップ(後述する各マップ)に基づいて、組電池10に入力可能な電力の制御上限値(入力制御上限値Win)を算出するための「入力上限算出処理」と、組電池10から出力可能な電力の制御上限値(出力制御上限値Wout)を算出するための「出力上限算出処理」とを実行する。なお、ECU100は、本開示に係る「算出装置」に相当する。 The ECU 100 includes a CPU (Central Processing Unit) 100A, a memory (more specifically, a ROM (Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory)) 100B, and an input / output port for inputting / outputting various signals (shown in the figure). It is configured to include (1) and. The ECU 100 has a control upper limit value (input control upper limit value Win) of electric power that can be input to the assembled battery 10 based on a signal received from each sensor of the monitoring unit 20 and a program and a map (each map described later) stored in the memory 100B. ), And the "output upper limit calculation process" for calculating the control upper limit value (output control upper limit value Wout) of the power that can be output from the assembled battery 10. The ECU 100 corresponds to the "calculation device" according to the present disclosure.

図2は、各セル11の構成をより詳細に説明するための図である。図2におけるセル11は、その内部を透視して示されている。 FIG. 2 is a diagram for explaining the configuration of each cell 11 in more detail. The cell 11 in FIG. 2 is shown through the inside thereof.

図2を参照して、セル11は、角型(略直方体形状)の電池ケース111を有する。電池ケース111の上面は蓋体112によって封じられている。正極端子113および負極端子114の各々の一方端は、蓋体112から外部に突出している。正極端子113および負極端子114の他方端は、電池ケース111内部において、内部正極端子および内部負極端子(いずれも図示せず)にそれぞれ接続されている。電池ケース111の内部には電極体115が収容されている。電極体115は、正極116と負極117とがセパレータ118を介して積層され、その積層体が捲回されることにより形成されている。電解液は、正極116、負極117およびセパレータ118等に保持されている。 With reference to FIG. 2, cell 11 has a square (substantially rectangular parallelepiped) battery case 111. The upper surface of the battery case 111 is sealed by the lid 112. One end of each of the positive electrode terminal 113 and the negative electrode terminal 114 protrudes outward from the lid 112. The other ends of the positive electrode terminal 113 and the negative electrode terminal 114 are connected to the internal positive electrode terminal and the internal negative electrode terminal (neither of them is shown) inside the battery case 111, respectively. The electrode body 115 is housed inside the battery case 111. The electrode body 115 is formed by laminating a positive electrode 116 and a negative electrode 117 via a separator 118 and winding the laminated body. The electrolytic solution is held in the positive electrode 116, the negative electrode 117, the separator 118 and the like.

正極116、セパレータ118および電解液には、リチウムイオン二次電池の正極、セパレータおよび電解液として従来公知の構成および材料をそれぞれ用いることができる。一例として、正極116には、コバルト酸リチウムの一部がニッケルおよびマンガンにより置換された三元系の材料を用いることができる。セパレータには、ポリオレフィン(たとえばポリエチレンまたはポリプロピレン)を用いることができる。電解液は、有機溶媒(たとえばDMC(dimethyl carbonate)とEMC(ethyl methyl carbonate)とEC(ethylene carbonate)との混合溶媒)と、リチウム塩(たとえばLiPF)と、添加剤(たとえばLiBOB(lithium bis(oxalate)borate)またはLi[PF(C])とを含む。電解液に代えて、ポリマー系電解質を用いてもよいし、酸化物系、硫化物系などの無機系固体電解質を用いてもよい。 For the positive electrode 116, the separator 118, and the electrolytic solution, conventionally known configurations and materials as the positive electrode, the separator, and the electrolytic solution of the lithium ion secondary battery can be used, respectively. As an example, a ternary material in which a part of lithium cobalt oxide is replaced with nickel and manganese can be used for the positive electrode 116. Polyolefin (for example, polyethylene or polypropylene) can be used as the separator. The electrolytic solution includes an organic solvent (for example, a mixed solvent of DMC (dimethyl carbonate), EMC (ethyl methyl carbonate) and EC (ethylene carbonate)), a lithium salt (for example, LiPF 6 ), and an additive (for example, LiBOB (lithium bis)). (oxalate) boron) or Li [PF 2 (C 2 O 4 ) 2 ]). A polymer-based electrolyte may be used instead of the electrolytic solution, or an oxide-based or sulfide-based inorganic solid electrolyte may be used.

なお、セルの構成は特に限定されず、電極体が捲回構造ではなく積層構造を有するものであってもよい。また、角型の電池ケースに限らず、円筒型またはラミネート型の電池ケースも採用可能である。 The structure of the cell is not particularly limited, and the electrode body may have a laminated structure instead of a wound structure. Further, not only the square battery case but also the cylindrical or laminated battery case can be adopted.

<起電圧ヒステリシス>
従来、リチウムイオン二次電池の典型的な負極活物質は、炭素材料(たとえば黒鉛(グラファイト))であった。これに対し、本実施の形態では、シリコン系化合物(SiまたはSiO)が負極117の活物質として採用されている。シリコン系化合物を採用することで組電池10のエネルギー密度等を増加させることができるためである。その一方で、シリコン系化合物が採用された系では、SOC-OCV特性(SOC-OCVカーブ)にヒステリシスが顕著に現れ得る。その要因としては、以下に説明するように、充放電に伴う負極活物質の体積変化が考えられる。なお、以下では、このヒステリシスを「起電圧ヒステリシス」とも称する。
<Electromotive force hysteresis>
Conventionally, a typical negative electrode active material of a lithium ion secondary battery has been a carbon material (for example, graphite). On the other hand, in the present embodiment, a silicon-based compound (Si or SiO) is adopted as the active material of the negative electrode 117. This is because the energy density and the like of the assembled battery 10 can be increased by adopting a silicon-based compound. On the other hand, in a system in which a silicon-based compound is adopted, hysteresis may remarkably appear in the SOC-OCV characteristics (SOC-OCV curve). As the cause, as described below, the volume change of the negative electrode active material due to charging / discharging can be considered. In the following, this hysteresis will also be referred to as "electromotive voltage hysteresis".

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。 The negative electrode active material expands with the insertion of lithium and contracts with the desorption of lithium. With such a volume change of the negative electrode active material, stress is generated on the surface and the inside of the negative electrode active material. The amount of change in volume of the silicon-based compound due to the insertion or desorption of lithium is larger than the amount of change in volume of graphite. Specifically, the amount of change in the volume (expansion rate) of graphite due to the insertion of lithium is about 1.1 times the minimum volume when lithium is not inserted, whereas it is about 1.1 times. The amount of change in volume of the silicon-based compound is about four times at the maximum. Therefore, when a silicon-based compound is used as the negative electrode active material, the stress generated on the surface of the negative electrode active material becomes larger than when graphite is used. Hereinafter, this stress is also referred to as “surface stress”.

一般に、単極電位(正極電位または負極電位)は、活物質表面の状態、より詳細には、活物質表面のリチウム量および表面応力により決定される。たとえば、負極活物質表面におけるリチウム量の増加に伴い、負極電位が低下することが公知である。シリコン系化合物のように大きな体積変化が生じる材料を採用すると、リチウム量の増減に伴う表面応力の変化量も大きくなる。ここで、表面応力にはヒステリシスが存在する。よって、表面応力およびそのヒステリシスの影響を考慮することで、負極電位を高精度に定義することが可能となる。そして、SOCとOCVとの関係を利用してOCVからSOCを推定する際に、そのように表面応力が考慮された負極電位を前提とすることで、SOCを高精度に推定することができる。 Generally, the unipolar potential (positive electrode potential or negative electrode potential) is determined by the state of the surface of the active material, more specifically, the amount of lithium on the surface of the active material and the surface stress. For example, it is known that the negative electrode potential decreases as the amount of lithium on the surface of the negative electrode active material increases. When a material such as a silicon-based compound that causes a large volume change is adopted, the amount of change in surface stress due to an increase or decrease in the amount of lithium also becomes large. Here, there is hysteresis in the surface stress. Therefore, the negative electrode potential can be defined with high accuracy by considering the influence of the surface stress and its hysteresis. Then, when estimating the SOC from the OCV using the relationship between the SOC and the OCV, the SOC can be estimated with high accuracy by assuming the negative electrode potential in which the surface stress is taken into consideration.

OCVとは、上述のように、組電池10の電圧が十分に緩和し、かつ、活物質内のリチウム濃度が緩和した状態での電圧を意味し、起電圧とも称される。この緩和状態において負極表面に残留している応力は、負極活物質の内部に生じる応力と、負極活物質の体積変化に伴って周辺材料から負極活物質に働く反作用力と等を含む様々な力が系全体で釣り合ったときの応力と考えることができる。なお、周辺材料とは、バインダ、導電助剤、そして、活物質の周りに存在する他の活物質などである。 As described above, the OCV means a voltage in a state where the voltage of the assembled battery 10 is sufficiently relaxed and the lithium concentration in the active material is relaxed, and is also referred to as an electromotive force. The stress remaining on the surface of the negative electrode in this relaxed state includes various forces including the stress generated inside the negative electrode active material and the reaction force acting on the negative electrode active material from the peripheral material as the volume of the negative electrode active material changes. Can be thought of as the stress when the whole system is balanced. The peripheral material includes a binder, a conductive auxiliary agent, and other active materials existing around the active material.

図3は、単セル(セル11)の充放電に伴う表面応力σの変化の一例を模式的に示す図である。図3において、横軸は単セル0のSOCを示し、縦軸は表面応力σを示す。表面応力σについては、負極活物質71の収縮時(単セルの放電時)に発生する引っ張り応力σtenを正方向で表し、負極活物質71の膨張時(単セルの充電時)に発生する圧縮応力σcomを負方向で表している。 FIG. 3 is a diagram schematically showing an example of a change in surface stress σ accompanying charge / discharge of a single cell (cell 11). In FIG. 3, the horizontal axis represents the SOC of the single cell 0, and the vertical axis represents the surface stress σ. Regarding the surface stress σ, the tensile stress σ ten generated when the negative electrode active material 71 contracts (when the single cell is discharged) is expressed in the positive direction, and is generated when the negative electrode active material 71 expands (when the single cell is charged). The compressive stress σ com is expressed in the negative direction.

図3には、まず、完全放電状態(SOC=0%の状態)から満充電状態(SOC=100%の状態)まで一定の充電レートで単セルが充電され、その後、満充電状態から完全放電状態まで一定の放電レートで単セルが放電された場合の表面応力σの変化の一例が模式的に示されている。 In FIG. 3, first, a single cell is charged at a constant charging rate from a fully discharged state (SOC = 0% state) to a fully charged state (SOC = 100% state), and then from a fully charged state to a fully discharged state. An example of the change in surface stress σ when a single cell is discharged at a constant discharge rate up to the state is schematically shown.

完全放電状態からの充電開始直後には、表面応力σ(の絶対値)が線形に増加する。この充電中のSOC領域(SOC=0%からSOC=Saまでの領域)では、負極活物質71の表面の弾性変形が起こっていると考えられる。これに対し、それ以降の領域(SOC=XからSOC=100%までの領域)においては、負極活物質71の表面が弾性変形を超えて塑性変形に至っていると考えられる。一方、単セルの放電時においては、満充電状態からの放電開始直後の領域(SOC=100%からSOC=Sbまでの領域)では負極活物質71の表面で弾性変形が起こり、それ以降の領域(SOC=SbからSOC=0%までの領域)では負極活物質71の表面の塑性変形が起こっていると考えられる。 Immediately after the start of charging from the completely discharged state, the surface stress σ (absolute value) increases linearly. It is considered that the surface of the negative electrode active material 71 is elastically deformed in the SOC region (region from SOC = 0% to SOC = Sa) during charging. On the other hand, in the region after that (the region from SOC = X to SOC = 100%), it is considered that the surface of the negative electrode active material 71 exceeds the elastic deformation and reaches the plastic deformation. On the other hand, when the single cell is discharged, elastic deformation occurs on the surface of the negative electrode active material 71 in the region immediately after the start of discharge from the fully charged state (the region from SOC = 100% to SOC = Sb), and the region thereafter. In (the region from SOC = Sb to SOC = 0%), it is considered that plastic deformation of the surface of the negative electrode active material 71 occurs.

なお、図3では、表面応力σのすべての変化を直線で示しているが、これは表面応力σの変化を模式的に示すものに過ぎず、実際には降伏後の塑性領域(塑性変形が起こるSOC領域)でも非線形的な変化が生じる(たとえば非特許文献1の図2参照)。また、図3にはSOCが0%から100%まで変化させる場合の例が示されているが、SOC領域はこれに限定されない。ここには示さないが、組電池のOCVが充電OCVまたは放電OCV(後述)から逸脱した場合には負極活物質71の表面では弾性変化が起こる。 In FIG. 3, all changes in the surface stress σ are shown by a straight line, but this is merely a schematic representation of the changes in the surface stress σ, and in reality, the plastic region after yielding (plastic deformation is Non-linear changes also occur in the SOC region where they occur (see, for example, FIG. 2 of Non-Patent Document 1). Further, FIG. 3 shows an example in which the SOC is changed from 0% to 100%, but the SOC region is not limited to this. Although not shown here, when the OCV of the assembled battery deviates from the charging OCV or the discharging OCV (described later), an elastic change occurs on the surface of the negative electrode active material 71.

単セルの充電継続時には、主に、負極活物質表面に圧縮応力が働き(表面応力σが圧縮応力となり)、表面応力σが発生していない理想状態と比べて、負極電位が低下する。その結果、単セルのOCVが上昇する。一方、単セルの放電継続時には、主に、負極活物質表面に引っ張り応力が働き(表面応力σが引っ張り応力となり)、理想状態と比べて、負極電位が上昇する。その結果、単セルのOCVが低下する。以上のメカニズムに従って、組電池10のSOC-OCVカーブには充放電に伴うヒステリシスが現れる。 When charging the single cell is continued, compressive stress mainly acts on the surface of the negative electrode active material (the surface stress σ becomes the compressive stress), and the negative electrode potential is lowered as compared with the ideal state in which the surface stress σ is not generated. As a result, the OCV of a single cell increases. On the other hand, when the discharge of the single cell is continued, the tensile stress mainly acts on the surface of the negative electrode active material (the surface stress σ becomes the tensile stress), and the negative electrode potential rises as compared with the ideal state. As a result, the OCV of a single cell decreases. According to the above mechanism, hysteresis due to charge / discharge appears in the SOC-OCV curve of the assembled battery 10.

図4は、本実施の形態における組電池10の起電圧ヒステリシスの一例を示す図である。図4において、横軸は組電池10のSOCを示し、縦軸は組電池10のOCVを示す。 FIG. 4 is a diagram showing an example of the electromotive voltage hysteresis of the assembled battery 10 in the present embodiment. In FIG. 4, the horizontal axis shows the SOC of the assembled battery 10, and the vertical axis shows the OCV of the assembled battery 10.

図4には、組電池10の充電により取得される曲線(CHGで示す)と、組電池10の放電により取得される曲線(DCHで示す)とが示されている。以下では、前者上のOCVを「充電OCV」と称し、後者上のOCVを「放電OCV」と称する。同一SOCでの充電OCVと放電OCVとの乖離(シリコン系化合物では、たとえば150mV程度)が起電圧ヒステリシスを表している。 FIG. 4 shows a curve (indicated by CHG) acquired by charging the assembled battery 10 and a curve (indicated by DCH) acquired by discharging the assembled battery 10. In the following, the OCV on the former will be referred to as "charging OCV", and the OCV on the latter will be referred to as "discharging OCV". The dissociation between the charging OCV and the discharging OCV at the same SOC (for silicon-based compounds, for example, about 150 mV) represents the electromotive voltage hysteresis.

充電OCVは、以下のように取得することができる。まず、完全放電状態の単セルを準備し、たとえば5%のSOCに相当する電気量を充電する。その電気量の充電後には充電を停止し、充電により生じた分極が解消されるまでの時間(たとえば30分間)、単セルを放置する。その放置時間の経過後に単セルのOCVを測定する。そして、充電後のSOC(=5%)と、測定されたOCVとの組合せ(SOC,OCV)を図中にプロットする。 The charging OCV can be obtained as follows. First, a single cell in a completely discharged state is prepared and charged with an amount of electricity corresponding to, for example, 5% SOC. After charging the amount of electricity, charging is stopped, and the single cell is left for a time (for example, 30 minutes) until the polarization caused by the charging is eliminated. After the elapse of the leaving time, the OCV of a single cell is measured. Then, the combination (SOC, OCV) of the SOC (= 5%) after charging and the measured OCV is plotted in the figure.

続いて、次の5%のSOCに相当する電気量の充電(SOC=5%から10%までの充電)を開始する。充電が完了すると、同様に放置時間の経過後に単セルのOCVを測定する。そして、OCVの測定結果から、SOCとOCVとの組合せを再びプロットする。その後、単セルが満充電状態に至るまで同様の手順を繰り返す。このような測定を実施することによって充電OCVを取得することができる。 Subsequently, charging of the amount of electricity corresponding to the next 5% SOC (SOC = charging from 5% to 10%) is started. When charging is completed, the OCV of a single cell is similarly measured after the elapse of the leaving time. Then, the combination of SOC and OCV is plotted again from the measurement result of OCV. After that, the same procedure is repeated until the single cell is fully charged. By carrying out such a measurement, the charging OCV can be obtained.

次に、単セルが満充電状態から完全放電状態に至るまで、今度は単セルの放電と放電停止とを繰り返しながら、5%刻みのSOCにおける単セルのOCVを測定する。このような測定を実施することによって放電OCVを取得することができる。取得された充電OCVおよび放電OCVは、ECU100のメモリ100Bに格納されている。 Next, from the fully charged state to the fully discharged state of the single cell, the OCV of the single cell at the SOC in 5% increments is measured while repeating the discharge and the discharge stop of the single cell. The discharge OCV can be obtained by carrying out such a measurement. The acquired charge OCV and discharge OCV are stored in the memory 100B of the ECU 100.

ところで、負極活物質71内に表面に応力が残存していない理想的(仮想的)な状態(σ≒0の状態)で得られる曲線を基準として用いることができる。以下、この曲線上のOCVを「理想OCV」とも記載する。 By the way, a curve obtained in an ideal (virtual) state (a state of σ≈0) in which no stress remains on the surface of the negative electrode active material 71 can be used as a reference. Hereinafter, the OCV on this curve is also referred to as "ideal OCV".

図5は、理想OCVの設定手法の一例を説明するための図である。負極活物質71の塑性変形が生じる場合の表面応力σ(圧縮応力σcおよび引っ張り応力σt)は、薄膜評価を通じて測定する(見積もる)ことができる。表面応力σの測定手法の一例を簡単に説明する。まず、応力により変形した薄膜の負極117の曲率κの変化が測定される。たとえば市販の曲率半径測定システムを用いることによって曲率κを光学的に測定することができる。そして、測定された曲率κと、負極117(負極活物質71および周辺部材72)の材料および形状に応じて定まる定数(ヤング率、ポアソン比、厚みなど)とをストーニーの式に代入することにより、表面応力σを算出することができる(応力測定の詳細については、たとえば非特許文献1を参照)。 FIG. 5 is a diagram for explaining an example of an ideal OCV setting method. The surface stress σ (compressive stress σc and tensile stress σt) when plastic deformation of the negative electrode active material 71 occurs can be measured (estimated) through thin film evaluation. An example of the method for measuring the surface stress σ will be briefly described. First, the change in the curvature κ of the negative electrode 117 of the thin film deformed by stress is measured. For example, the curvature κ can be measured optically by using a commercially available radius of curvature measurement system. Then, by substituting the measured curvature κ and constants (Young's modulus, Poisson's ratio, thickness, etc.) determined according to the material and shape of the negative electrode 117 (negative electrode active material 71 and peripheral member 72) into Stoney's equation. , The surface stress σ can be calculated (see, for example, Non-Patent Document 1 for details of stress measurement).

図5を参照して、充電OCV上の表面応力σは、降伏時の圧縮応力σcomでほぼ一定であり、放電OCV上の表面応力σは、降伏時の引っ張り応力σtenでほぼ一定である。そのため、理想OCVと充電OCVとの間の距離Dcomと、理想OCVと放電OCVとの間の距離Dtenとが、圧縮応力σcomと引っ張り応力σtenとの比に等しい曲線(Dcom:Dten=σcom:σtenとなるカーブ)上では、表面応力σを略0とみなすことができる。このような曲線を算出することで、理想OCVを設定することができる。 With reference to FIG. 5, the surface stress σ on the charged OCV is substantially constant at the compressive stress σ com during yield, and the surface stress σ on the discharged OCV is substantially constant at the tensile stress σ ten during yielding. .. Therefore, the distance D com between the ideal OCV and the charging OCV and the distance D ten between the ideal OCV and the discharging OCV are curves equal to the ratio of the compressive stress σ com and the tensile stress σ ten (D com :. On the curve where D ten = σ com : σ ten ), the surface stress σ can be regarded as substantially 0. By calculating such a curve, the ideal OCV can be set.

<入出力ヒステリシス>
本発明者は、図4に示した起電圧ヒステリシスに起因して、組電池10の充放電履歴が異なる場合に組電池10の入出力性能(より具体的には組電池10の充放電電圧)にもヒステリシスが生じることを見出した。以下では、このヒステリシスを「入出力ヒステリシス」とも称する。
<I / O hysteresis>
The present inventor presents the input / output performance of the assembled battery 10 (more specifically, the charge / discharge voltage of the assembled battery 10) when the charge / discharge history of the assembled battery 10 is different due to the electromotive voltage hysteresis shown in FIG. It was also found that hysteresis occurs. Hereinafter, this hysteresis is also referred to as “input / output hysteresis”.

図6は、単セルに生じる入出力ヒステリシス(より詳細には入力ヒステリシス)を説明するための図である。図6および後述する図7において、横軸は経過時間を示す。縦軸は、上から組電池10のSOCおよび電圧VBを示す。 FIG. 6 is a diagram for explaining input / output hysteresis (more specifically, input hysteresis) that occurs in a single cell. In FIG. 6 and FIG. 7 described later, the horizontal axis indicates the elapsed time. The vertical axis shows the SOC and the voltage VB of the assembled battery 10 from the top.

図6には、完全放電状態(SOC=0%の状態)から単セルを充電してSOCを50%に調整し、その調整後の状態でしばらく休止した後に、その単セルを一定電流(たとえば3Cの電流)で充電した場合のSOCおよび電圧VBの変化が実線で示されている。以下では、このようなSOC調整を「充電合わせ」と記載する。一方、1点鎖線によって、満充電状態(SOC=100%の状態)から単セルを放電してSOCを50%に調整した後(さらに休止後)に、その単セルを充電合わせ時と等しい電流で充電した場合のSOCおよび電圧VBの変化が示されている。このSOC調整を「放電合わせ」と記載する。 In FIG. 6, a single cell is charged from a completely discharged state (SOC = 0% state), the SOC is adjusted to 50%, and after resting for a while in the adjusted state, the single cell is charged with a constant current (for example,). The changes in SOC and voltage VB when charged with a current of 3C) are shown by solid lines. In the following, such SOC adjustment will be referred to as “charge adjustment”. On the other hand, after the single cell is discharged from the fully charged state (SOC = 100% state) and the SOC is adjusted to 50% by the alternate long and short dash line (after further pause), the current equal to that at the time of charging the single cell is the same. The changes in SOC and voltage VB when charged with are shown. This SOC adjustment is referred to as "discharge adjustment".

図6に示すように、充電合わせ時と放電合わせ時とでは同一のSOC(=50%)から等しい電流での充電が開始されるが(時刻t12参照)、放電合わせ時の電圧VB(起電圧(OCV))の方が充電合わせ時の電圧VBよりも低い。このことは、放電合わせ時の方が充電合わせ時と比べて、単セルの入力性能が高いことを示している。言い換えると、放電合わせ時には充電合わせ時と比べて電圧VBが相対的に低いため、単セルが劣化し得る電圧まで電圧VBが上昇しにくく、入力制御上限値Win(の絶対値)を大きく設定しても単セルを保護できることを示している。 As shown in FIG. 6, charging with the same current is started from the same SOC (= 50%) at the time of charge adjustment and discharge adjustment (see time t12), but the voltage VB (electromotive voltage) at the time of discharge adjustment is started. (OCV)) is lower than the voltage VB at the time of charge adjustment. This indicates that the input performance of the single cell is higher when the discharge is adjusted than when the charge is adjusted. In other words, since the voltage VB is relatively low at the time of discharge adjustment as compared with the charge adjustment, it is difficult for the voltage VB to rise to the voltage at which the single cell can deteriorate, and the input control upper limit value Win (absolute value) is set large. However, it shows that a single cell can be protected.

図7は、単セルに生じる入出力ヒステリシス(より詳細には出力ヒステリシス)を説明するための図である。図7においては、完全放電状態から単セルを充電してSOCを50%に調整して休止した後に、その単セルを一定電流(たとえば3Cの電流)で放電した場合のSOCおよび電圧VBの変化が実線で示されている(「充電合わせ」と記載する)。一方、満充電状態から単セルを放電してSOCを50%に調整して休止した後に、充電合わせ時と等しい電流で単セルを放電した場合のSOCおよび電圧VBの変化が1点鎖線で示されている(「放電合わせ」と記載する)。 FIG. 7 is a diagram for explaining input / output hysteresis (more specifically, output hysteresis) that occurs in a single cell. In FIG. 7, changes in SOC and voltage VB when a single cell is charged from a completely discharged state, the SOC is adjusted to 50%, and then the single cell is discharged with a constant current (for example, a current of 3C). Is indicated by a solid line (denoted as "charge matching"). On the other hand, the change in SOC and voltage VB when the single cell is discharged from the fully charged state, the SOC is adjusted to 50%, and then the single cell is discharged with the same current as when the charge is adjusted is shown by the alternate long and short dash line. (Described as "discharge adjustment").

図7においては、一定電流での放電開始後(時刻t22参照)、充電合わせ時の電圧VBの方が放電合わせ時の電圧VBよりも高い。このため、充電合わせ時の方が放電合わせ時と比べて単セルの出力性能が高い。つまり、充電合わせ時には放電合わせ時比べて電圧VBが過度に低くなりにくいので、出力制御上限値Wout(の絶対値)を大きく設定することができる。 In FIG. 7, after the start of discharge at a constant current (see time t22), the voltage VB at the time of charge adjustment is higher than the voltage VB at the time of discharge adjustment. Therefore, the output performance of the single cell is higher when the charge is adjusted than when the discharge is adjusted. That is, since the voltage VB is unlikely to be excessively low at the time of charge adjustment as compared with the discharge adjustment, the output control upper limit value Wout (absolute value) can be set large.

なお、図6および図7では電圧VBの時間変化を示したが、本発明者は正極および負極単体での電位変化も測定しており、このような充電合わせ時と放電合わせ時との差異が負極由来であることを確認している。 Although the time change of the voltage VB is shown in FIGS. 6 and 7, the present inventor also measures the potential change of the positive electrode and the negative electrode alone, and there is such a difference between the time of charge adjustment and the time of discharge adjustment. It has been confirmed that it is derived from the negative electrode.

<入力ΔVおよび出力ΔV>
図6において、一定電流での充電開始後、時間の経過とともに充電合わせ時の電圧VBと放電合わせ時の電圧VBとの電圧差が小さくなり、所定時間が経過すると(時刻t13参照)、当該電圧差がほぼなくなることが分かる。これは、ある程度の時間、組電池10の充電が継続されると、それ以前の充放電履歴にかかわらず、組電池10のOCVが充電OCVにより規定されるようになる(CHGで示す曲線上にプロットされるようになる)ためである。
<Input ΔV and output ΔV>
In FIG. 6, after the start of charging at a constant current, the voltage difference between the voltage VB at the time of charge adjustment and the voltage VB at the time of discharge adjustment becomes smaller with the passage of time, and when a predetermined time elapses (see time t13), the voltage is concerned. It can be seen that the difference is almost eliminated. This is because when the charging of the assembled battery 10 is continued for a certain period of time, the OCV of the assembled battery 10 is defined by the charging OCV regardless of the charge / discharge history before that (on the curve shown by CHG). It will be plotted).

図7においても図6に示した結果と同様に、充電合わせ時の電圧VBと放電合わせ時の電圧VBとの電圧差が時間経過とともに小さくなり、当該電圧差は最終的には、ほぼ消失する。このことは、組電池10の放電が継続されると、過去の充放電履歴にかかわらず、組電池10のOCVが放電OCVにより規定されることを示している。本実施の形態では、充電OCVを基準とした組電池10のOCV変化量を示す「入力ΔV」と、放電OCVを基準とした組電池10のOCV変化量を示す「出力ΔV」とが用いられる。 Similar to the result shown in FIG. 6, in FIG. 7, the voltage difference between the voltage VB at the time of charge adjustment and the voltage VB at the time of discharge adjustment becomes smaller with the passage of time, and the voltage difference finally disappears. .. This indicates that when the discharge of the assembled battery 10 is continued, the OCV of the assembled battery 10 is defined by the discharge OCV regardless of the past charge / discharge history. In the present embodiment, "input ΔV" indicating the OCV change amount of the assembled battery 10 based on the charged OCV and "output ΔV" indicating the OCV change amount of the assembled battery 10 based on the discharged OCV are used. ..

図8は、入力ΔVおよび出力ΔVを説明するための図である。図8Aに示すように、同一SOCにおける、充電OCVと、組電池10の推定(あるいは測定)されたOCV(後述するOCVES)との差を「入力ΔV」と定義する。また、図8Bに示すように、同一SOCにおける、放電開始時の組電池10のOCV(OCVES)と、放電OCVとの差を「出力ΔV」と定義する。 FIG. 8 is a diagram for explaining an input ΔV and an output ΔV. As shown in FIG. 8A, the difference between the charged OCV and the estimated (or measured) OCV (OCV ES described later) of the assembled battery 10 in the same SOC is defined as “input ΔV”. Further, as shown in FIG. 8B, the difference between the OCV (OCV ES ) of the assembled battery 10 at the start of discharging and the discharging OCV in the same SOC is defined as “output ΔV”.

なお、SOC-OCV特性図において、組電池10のOCVが充電OCV(曲線CHG)よりも上方にプロットされることはなく、放電OCV(曲線DCH)よりも下方にプロットされることもない。したがって、上記定義によれば、入力ΔVおよび出力ΔVは、いずれも0以上の値(0または正の値)となる。ただし、上記定義は一例であり、入力ΔVまたは出力ΔVの定義手法はこれに限定されない。 In the SOC-OCV characteristic diagram, the OCV of the assembled battery 10 is not plotted above the charging OCV (curve CHG) and is not plotted below the discharging OCV (curve DCH). Therefore, according to the above definition, both the input ΔV and the output ΔV have a value of 0 or more (0 or a positive value). However, the above definition is an example, and the definition method of the input ΔV or the output ΔV is not limited to this.

<OCV変化量ΔOCVの算出>
続いて、図5にて説明した理想OCV(負極活物質71内に表面に応力が残存していない理想的な状態で得られる曲線上のOCV)と、組電池10のOCV(OCVES)との差を「OCV変化量ΔOCV」と定義する。このOCV変化量ΔOCVの算出手法について説明する。
<Calculation of OCV change amount ΔOCV>
Subsequently, the ideal OCV (OCV on the curve obtained in an ideal state where no stress remains on the surface in the negative electrode active material 71) described with reference to FIG. 5 and the OCV (OCV ES ) of the assembled battery 10 are used. The difference between the two is defined as "OCV change amount ΔOCV". The calculation method of this OCV change amount ΔOCV will be described.

図9は、OCV変化量ΔOCVの算出処理を示すフローチャートである。図10は、パラメータの内容を説明するための図である。図9に示すフローチャートは、たとえば所定の条件が成立した場合にメインルーチン(図示せず)から呼び出され、ECU100により実行される。また、図12および後述するフローチャートに含まれる各ステップ(以下「S」と略す)は、基本的にはECU100によるソフトウェア処理によって実現されるが、ECU100内に作製された専用のハードウェア(電気回路)によって実現されてもよい。 FIG. 9 is a flowchart showing a calculation process of the OCV change amount ΔOCV. FIG. 10 is a diagram for explaining the contents of the parameters. The flowchart shown in FIG. 9 is called from a main routine (not shown) and executed by the ECU 100, for example, when a predetermined condition is satisfied. Further, each step (hereinafter abbreviated as "S") included in FIG. 12 and the flowchart described later is basically realized by software processing by the ECU 100, but dedicated hardware (electric circuit) manufactured in the ECU 100 is provided. ) May be realized.

図9および図10を参照して、S10において、ECU100は、監視ユニット20内の各センサ(電圧センサ21、電流センサ22および温度センサ23)から組電池10の電圧VB、電流IBおよび温度TBを取得する。 With reference to FIGS. 9 and 10, in S10, the ECU 100 obtains the voltage VB, current IB and temperature TB of the assembled battery 10 from each sensor (voltage sensor 21, current sensor 22 and temperature sensor 23) in the monitoring unit 20. get.

S20において、ECU100は、組電池10のOCVを推定する(OCVESを取得する)。OCVESは、下記式(1)に従って算出することができる。式(1)では、組電池10の内部抵抗をRで表す。また、組電池10に生じた分極の影響を補正するための補正項をΣΔV(iは自然数)で表す。この補正項ΣΔVにより、正極活物質内および負極活物質内のリチウム拡散ならびに電解液内のリチウム塩拡散に由来して生じる分極を補正する。負極活物質内のリチウム拡散を考慮する際には、負極活物質内のリチウム濃度差と内部応力との両方の影響を考慮することが望ましい。補正項ΣΔVは、事前の予備実験に求められ、メモリ100Bに格納されているものとする。補正項ΣΔVも組電池10の充電時の値が正となるように定められる。
OCVES=VB-IB×R-ΣΔV ・・・(1)
In S20, the ECU 100 estimates the OCV of the assembled battery 10 (acquires the OCV ES ). OCV ES can be calculated according to the following equation (1). In the formula (1), the internal resistance of the assembled battery 10 is represented by R. Further, the correction term for correcting the influence of the polarization generated in the assembled battery 10 is represented by ΣΔV i (i is a natural number). This correction term ΣΔV i corrects the polarization caused by the lithium diffusion in the positive electrode active material and the negative electrode active material and the lithium salt diffusion in the electrolytic solution. When considering the lithium diffusion in the negative electrode active material, it is desirable to consider the effects of both the lithium concentration difference in the negative electrode active material and the internal stress. It is assumed that the correction term ΣΔV i is obtained in the preliminary experiment in advance and is stored in the memory 100B. The correction term ΣΔV i is also determined so that the value of the assembled battery 10 when charged is positive.
OCV ES = VB-IB x R-ΣΔV i ... (1)

S30において、ECU100は、理想OCV(図5参照)、S20にて算出された推定OCV(OCVES)、および、前回算出時に算出されたOCV変化量ΔOCVから、今回のOCV変化量ΔOCVを算出する。より詳細には、ECU100は、前回算出時に算出されたOCV変化量ΔOCVによって推定OCVを補正し(すなわち、OCVES+ΔOCVを算出し)、その補正後の推定OCV(OCVES+ΔOCV)に対応するSOCを、理想OCV上(図5のIDで示す曲線)を参照することによって算出する。 In S30, the ECU 100 calculates the current OCV change amount ΔOCV from the ideal OCV (see FIG. 5), the estimated OCV (OCV ES ) calculated in S20, and the OCV change amount ΔOCV calculated at the time of the previous calculation. .. More specifically, the ECU 100 corrects the estimated OCV by the OCV change amount ΔOCV calculated at the time of the previous calculation (that is, calculates OCV ES + ΔOCV), and the SOC corresponding to the corrected estimated OCV (OCV ES + ΔOCV). Is calculated by referring to the ideal OCV (curve indicated by the ID in FIG. 5).

S40において、ECU100は、表面応力σを算出する。表面応力σは、下記式(2)に従って算出することができる。
σ=-α(SOC-SOCREF)+σREF ・・・(2)
In S40, the ECU 100 calculates the surface stress σ. The surface stress σ can be calculated according to the following equation (2).
σ = -α (SOC-SOC REF ) + σ REF ... (2)

本発明者の実験結果によれば、表面応力σと、現在のSOCと基準SOCREFとの差(SOC-SOCREF)との間には線形近似可能な関係が存在する。ここで、基準SOCREFとは、組電池10の充放電切り替え時におけるSOCである。 According to the experimental results of the present inventor, there is a linear approximate relationship between the surface stress σ and the difference between the current SOC and the reference SOC REF (SOC-SOC REF ). Here, the reference SOC REF is the SOC at the time of charging / discharging switching of the assembled battery 10.

より詳細に説明すると、組電池10が充電過多であり組電池10のOCVが充電OCV(曲線CHG)上に表される場合に、組電池10がさらに充電されると、基準SOCREFは、曲線CHG上を充電方向(SOC-OCV特性図上で右方向)に移動したSOCに更新される。一方、組電池10の充放電方向が充電から放電に切り替えられると、基準SOCREFは、その切替時(放電開始直前)のSOCに設定される。 More specifically, when the assembled battery 10 is overcharged and the OCV of the assembled battery 10 is represented on the charging OCV (curve CHG), when the assembled battery 10 is further charged, the reference SOC REF becomes a curve. It is updated to the SOC that has moved in the charging direction (to the right on the SOC-OCV characteristic diagram) on the CHG. On the other hand, when the charging / discharging direction of the assembled battery 10 is switched from charging to discharging, the reference SOC REF is set to the SOC at the time of the switching (immediately before the start of discharging).

これに対し、組電池10が放電過多であり組電池10のOCVが放電OCV(曲線DCH)上に表される場合に組電池10がさらに放電されると、基準SOCREFは、曲線DCH上を放電方向(SOC-OCV特性図上で左方向)に移動したSOCに更新される。一方、組電池10の充放電方向が放電から充電に切り替えられると、基準SOCREFは、その切替時(充電開始直前)のSOCに設定される。なお、基準応力σREFとは、基準SOCREFに対応する表面応力σ(SOCが基準SOCREFである場合の表面応力)である。 On the other hand, when the assembled battery 10 is excessively discharged and the OCV of the assembled battery 10 is represented on the discharged OCV (curve DCH) and the assembled battery 10 is further discharged, the reference SOC REF is on the curved DCH. It is updated to the SOC that has moved in the discharge direction (to the left on the SOC-OCV characteristic diagram). On the other hand, when the charging / discharging direction of the assembled battery 10 is switched from discharging to charging, the reference SOC REF is set to the SOC at the time of the switching (immediately before the start of charging). The reference stress σ REF is a surface stress σ corresponding to the reference SOC REF (surface stress when the SOC is the reference SOC REF ).

また、式(2)では、表面応力σと上記SOC差との間に成立する線形関係の正の比例定数(直線の傾き)をαと記載する。比例定数αは、負極活物質71(および周辺部材72)の機械的特性に応じて定まるパラメータであり、実験により求められる。より詳細には、比例定数αは、負極活物質71の温度(≒組電池10の温度TB)と、負極活物質71内のリチウム含有量(言い換えれば組電池10のSOC)とに応じて変化し得る。そのため、組電池10の温度TBおよびSOCの様々な組合せ毎に比例定数αを求め、マップ(図示せず)を準備することが好ましい。 Further, in the equation (2), the positive proportionality constant (slope of a straight line) of the linear relationship established between the surface stress σ and the SOC difference is described as α. The proportionality constant α is a parameter determined according to the mechanical properties of the negative electrode active material 71 (and the peripheral member 72), and is obtained by an experiment. More specifically, the proportionality constant α changes depending on the temperature of the negative electrode active material 71 (≈ temperature TB of the assembled battery 10) and the lithium content in the negative electrode active material 71 (in other words, the SOC of the assembled battery 10). Can be. Therefore, it is preferable to obtain the proportionality constant α for each various combination of the temperature TB and SOC of the assembled battery 10 and prepare a map (not shown).

S50において、ECU100は、S40にて算出された表面応力σと圧縮応力σcomとを比較する。表面応力σの符号を考慮したときの表面応力σが圧縮応力σcom以下である場合、すなわち、表面応力σの大きさが圧縮応力σcomの大きさ以上となる場合(S50においてYES)、ECU100は、表面応力σが圧縮応力σcomにて降伏しているとして、σ=σcomに設定する(S62)。そして、ECU100は、S30にて算出した基準SOCREFを更新すべく。今回のSOCを基準SOCREFに設定する(S64)。また、ECU100は、S30にて算出した今回の表面応力σ(すなわち圧縮応力σcom)を基準応力σREFに設定する(S66)。 In S50, the ECU 100 compares the surface stress σ calculated in S40 with the compressive stress σ com . When the surface stress σ when the sign of the surface stress σ is taken into consideration is less than or equal to the compressive stress σ com , that is, when the magnitude of the surface stress σ is greater than or equal to the magnitude of the compressive stress σ com (YES in S50), the ECU 100 Is set to σ = σ com , assuming that the surface stress σ yields at the compressive stress σ com (S62). Then, the ECU 100 updates the reference SOC REF calculated in S30. This SOC is set as the reference SOC REF (S64). Further, the ECU 100 sets the current surface stress σ (that is, compressive stress σ com ) calculated in S30 as the reference stress σ REF (S66).

S50にて表面応力σが圧縮応力σcom未満である場合、すなわち、表面応力σの符号を考慮したときの表面応力σの大きさが圧縮応力σcomの大きさよりも小さい場合(S50においてNO)、ECU100は、処理をS70に進め、表面応力σと引っ張り応力σtenとを比較する。 When the surface stress σ is less than the compressive stress σ com in S50, that is, when the magnitude of the surface stress σ when the sign of the surface stress σ is taken into consideration is smaller than the magnitude of the compressive stress σ com (NO in S50). , ECU 100 advances the process to S70 and compares the surface stress σ and the tensile stress σ ten .

表面応力σの符号を考慮したときの表面応力σが引っ張り応力σten以上である場合、すなわち、表面応力σの大きさが引っ張り応力σtenの大きさ以上となる場合(S70においてYES)、ECU100は、表面応力σが引っ張り応力σtenにて降伏しているとして、σ=σtenに設定する(S82)。そして、ECU100は、S30にて算出した今回のSOCを基準SOCREFに設定する(S84)。また、ECU100は、S30にて算出した今回の表面応力σ(すなわち引っ張り応力σten)を基準応力σREFに設定する(S86)。なお、S84,S86の処理の順序は入れ替えてもよい。S64,S66の処理の順序も入れ替え可能である。 When the surface stress σ when the sign of the surface stress σ is taken into consideration is equal to or greater than the tensile stress σ ten , that is, when the magnitude of the surface stress σ is equal to or greater than the magnitude of the tensile stress σ ten (YES in S70), the ECU 100 Is set to σ = σ ten , assuming that the surface stress σ yields at the tensile stress σ ten (S82). Then, the ECU 100 sets the current SOC calculated in S30 as the reference SOC REF (S84). Further, the ECU 100 sets the current surface stress σ (that is, tensile stress σ ten ) calculated in S30 to the reference stress σ REF (S86). The order of processing of S84 and S86 may be changed. The order of processing of S64 and S66 can also be changed.

S66またはS86の処理が終了すると、ECU100は、OCV変化量ΔOCVと表面応力σとの間に成立する線形関係に従って、表面応力σからOCV変化量ΔOCVを算出する(S90)。この線形関係は、具体的には下記式(3)のように表される。
ΔOCV=k×Ω×σ/F ・・・(3)
When the processing of S66 or S86 is completed, the ECU 100 calculates the OCV change amount ΔOCV from the surface stress σ according to the linear relationship established between the OCV change amount ΔOCV and the surface stress σ (S90). Specifically, this linear relationship is expressed by the following equation (3).
ΔOCV = k × Ω × σ / F ・ ・ ・ (3)

式(3)では、1モルのリチウムが挿入された場合の負極活物質71の体積増加量がΩ(単位:m/mol)で示され、ファラデー定数がF(単位:C/mol)で示されている。kは、実験的に求められる定数である。 In formula (3), the volume increase of the negative electrode active material 71 when 1 mol of lithium is inserted is represented by Ω (unit: m 3 / mol), and the Faraday constant is F (unit: C / mol). It is shown. k is an experimentally determined constant.

<事前測定>
ここで、入力制御上限値Winを十分に低い値に設定しないと、組電池10の電圧VBが過度に高くなったり組電池10への入力電流が過度に大きくなったりすることで、組電池10を適切に保護することができなくなる可能性がある。その一方で、入力制御上限値Winを低く設定し過ぎると、組電池10を保護することはできるものの、組電池10への充電が過度に制限されて組電池10を十分に活用することができない可能性がある。組電池10の出力制御上限値Woutについても同様である。
<Preliminary measurement>
Here, if the input control upper limit value Win is not set to a sufficiently low value, the voltage VB of the assembled battery 10 becomes excessively high or the input current to the assembled battery 10 becomes excessively large, so that the assembled battery 10 becomes excessively large. May not be properly protected. On the other hand, if the input control upper limit value Win is set too low, the assembled battery 10 can be protected, but the charging of the assembled battery 10 is excessively restricted and the assembled battery 10 cannot be fully utilized. there is a possibility. The same applies to the output control upper limit value Wout of the assembled battery 10.

そこで、本実施の形態においては、以下に説明する事前測定が実施される。この事前測定の結果を用いることにより、起電圧ヒステリシスの影響を入力制御上限値Winおよび出力制御上限値Woutに反映させ、入力制御上限値Winおよび出力制御上限値Woutを適切に補正することが可能になる。 Therefore, in the present embodiment, the preliminary measurement described below is carried out. By using the result of this pre-measurement, the influence of the electromotive voltage hysteresis can be reflected in the input control upper limit value Win and the output control upper limit value Wout, and the input control upper limit value Win and the output control upper limit value Wout can be appropriately corrected. become.

図11は、本実施の形態における事前測定の手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、実験者(二次電池システム2の開発者)により実施される。 FIG. 11 is a flowchart showing the procedure of pre-measurement in the present embodiment. This flowchart is carried out by an experimenter (developer of the secondary battery system 2).

図7を参照して、S110において、実験者は、図4にて詳細に説明した手法に従って、充電OCVおよび放電OCVを取得する。 With reference to FIG. 7, in S110, the experimenter acquires the charged OCV and the discharged OCV according to the technique described in detail in FIG.

S120において、実験者は、組電池10のOCVが充電OCV(曲線CHG)上にプロットされる場合の入力制御上限値Winを算出するための「入力マップMP1A」を作成する。また、実験者は、組電池10のOCVが放電OCV(曲線DCH)上にプロットされる場合の出力制御上限値Woutを算出するための「出力マップMP1B」を作成する(S130)。 In S120, the experimenter creates an "input map MP1A" for calculating the input control upper limit value Win when the OCV of the assembled battery 10 is plotted on the charging OCV (curve CHG). Further, the experimenter creates an "output map MP1B" for calculating the output control upper limit value Wout when the OCV of the assembled battery 10 is plotted on the discharge OCV (curve DCH) (S130).

図12は、入力マップMP1Aの一例を示す図である。図13は、出力マップMP1Bの一例を示す図である。 FIG. 12 is a diagram showing an example of the input map MP1A. FIG. 13 is a diagram showing an example of the output map MP1B.

図12を参照して、入力マップMP1Aにおいては、たとえば組電池10の温度TBと、組電池10のSOCとの組合せ(TB,SOC)毎に入力制御上限値Winが規定されている。ただし、組電池10の温度TBを用いることは必須ではない。入力マップMP1Aは、組電池10のSOCと入力制御上限値Winとの対応関係を単に規定するものであってもよい。 With reference to FIG. 12, in the input map MP1A, for example, the input control upper limit value Win is defined for each combination (TB, SOC) of the temperature TB of the assembled battery 10 and the SOC of the assembled battery 10. However, it is not essential to use the temperature TB of the assembled battery 10. The input map MP1A may simply define the correspondence between the SOC of the assembled battery 10 and the input control upper limit value Win.

SOC-OCV特性図において、組電池10のOCVは、充電OCV上、放電OCV上、および、充電OCVと放電OCVとで囲まれた領域D(図4参照)のいずれかにプロットされる。組電池10のOCVが充電OCV上にプロットされた条件下で組電池10が充電された場合に、組電池10の電圧VBが最も高くなる。入力マップMP1Aに規定された入力制御上限値Winは、組電池10のOCVが充電OCV上にプロットされる場合に用いられるため、最も厳しい入力制限(充電電力の制限)を示すものである。 In the SOC-OCV characteristic diagram, the OCV of the assembled battery 10 is plotted on the charging OCV, the discharging OCV, and the region D (see FIG. 4) surrounded by the charging OCV and the discharging OCV. When the OCV of the assembled battery 10 is charged under the condition plotted on the charged OCV, the voltage VB of the assembled battery 10 becomes the highest. The input control upper limit value Win defined in the input map MP1A indicates the strictest input limit (charge power limit) because it is used when the OCV of the assembled battery 10 is plotted on the charging OCV.

図13に示す出力マップMP1Bについても同様に、(TB,SOC)毎に出力制御上限値Woutが規定されている。出力マップMP1Bに規定された出力制御上限値Woutは、組電池10のOCVが放電OCV上にプロットされる場合、すなわち組電池10の電圧VBが最も低くなりやすい状態にある場合に用いられるものであるため、最も厳しい出力制限(放電電力の制限)を示す。 Similarly, for the output map MP1B shown in FIG. 13, the output control upper limit value Wout is defined for each (TB, SOC). The output control upper limit value Wout specified in the output map MP1B is used when the OCV of the assembled battery 10 is plotted on the discharged OCV, that is, when the voltage VB of the assembled battery 10 is likely to be the lowest. Therefore, the strictest output limit (discharge power limit) is shown.

なお、入力マップMP1Aおよび出力マップMP1Bは、本開示に係る「第1の対応関係」に相当する。また、入力マップMP1Aおよび出力マップMP1Bの例では、平均温度TBaveおよびSOCに具体的な数値が記載されている。しかし、これらの数値は、各マップMP1A,MP1Bの理解を容易にするための例示に過ぎず、その内容を何ら制限するものではないことを確認的に記載する。後述する他のマップ(図14、図15、図17および図19参照)についても同様である。 The input map MP1A and the output map MP1B correspond to the "first correspondence" according to the present disclosure. Further, in the examples of the input map MP1A and the output map MP1B, specific numerical values are described in the average temperature TB ave and SOC. However, it should be confirmed that these numerical values are merely examples for facilitating the understanding of each map MP1A and MP1B, and do not limit the contents in any way. The same applies to other maps described later (see FIGS. 14, 15, 17, and 19).

図11に戻り、S140において、実験者は、様々なSOC調整履歴毎に入出力試験を実施する。より具体的には、実験者は、組電池10の充放電開始時のSOC、温度TB、および、入力ΔVが異なる条件(あるいは履歴)を数多く準備して、各条件における入力制御上限値Winを算出する。入力制御上限値Winは、図4にて説明したように、組電池10の電圧が所定の保護電圧を超えず、組電池10を適切に保護することが可能な電力値に設定される。詳細な説明は繰り返さないが、出力制御上限値Woutについても同様である。 Returning to FIG. 11, in S140, the experimenter performs an input / output test for each various SOC adjustment history. More specifically, the experimenter prepares many conditions (or histories) in which the SOC, temperature TB, and input ΔV at the start of charging / discharging of the assembled battery 10 are different, and sets the input control upper limit value Win in each condition. calculate. As described with reference to FIG. 4, the input control upper limit value Win is set to a power value at which the voltage of the assembled battery 10 does not exceed a predetermined protection voltage and the assembled battery 10 can be appropriately protected. Although the detailed description is not repeated, the same applies to the output control upper limit value Wout.

なお、入力制御上限値Winとの対応関係を求めるパラメータとして、(SOC,TBave,入力ΔV)の3つのパラメータを用いることは必須ではない。入力制御上限値WinのSOC依存性およびTB依存性は求めなくてもよく、入力制御上限値Winと入力ΔVとの対応関係を求めるだけでもよい。出力制御上限値Woutについても同様に、出力制御上限値Woutと出力ΔVとの対応関係を求めるだけでもよい。 It is not essential to use the three parameters (SOC, TB ave , input ΔV) as the parameters for obtaining the correspondence with the input control upper limit value Win. The SOC dependence and TB dependence of the input control upper limit value Win may not be obtained, and the correspondence between the input control upper limit value Win and the input ΔV may be obtained. Similarly, for the output control upper limit value Wout, it may be sufficient to simply obtain the correspondence between the output control upper limit value Wout and the output ΔV.

S150において、実験者は、S120にて作成された入力マップMP1Aを補正するための「入力補正マップMP2A」を作成する。さらに、S160において、実験者は、S130にて作成された出力マップMP1Bを補正するための「出力補正マップMP2B」を作成する。入力補正マップMP2Aおよび出力補正マップMP2Bの作成が完了すると、図11に示した事前測定の一連の手順が終了する。 In S150, the experimenter creates an "input correction map MP2A" for correcting the input map MP1A created in S120. Further, in S160, the experimenter creates an "output correction map MP2B" for correcting the output map MP1B created in S130. When the creation of the input correction map MP2A and the output correction map MP2B is completed, the series of pre-measurement procedures shown in FIG. 11 is completed.

図14は、入力補正マップMP2Aの一例を示す図である。図15は、出力補正マップMP2Bの一例を示す図である。なお、以下では、パラメータの添字にaveを付すことによって、そのパラメータがある期間内の時間平均を示すことを表す。 FIG. 14 is a diagram showing an example of the input correction map MP2A. FIG. 15 is a diagram showing an example of the output correction map MP2B. In the following, it is indicated that the parameter indicates the time average within a certain period by adding ave to the subscript of the parameter.

図14を参照して、入力補正マップMP2Aにおいては、組電池10のSOCと、平均温度TBaveと、入力ΔVとの組合せ(SOC,TBave,入力ΔV)毎に入力補正係数kinが規定されている。入力補正係数kinとは、組電池10のOCVが充電OCV上にあり、入力ΔV=0のときの入力制御上限値Win(入力補正マップMP2Aにより規定された入力制御上限値Win)を基準とした、組電池10のOCVが充電OCV上にないとき(入力ΔV>0のとき)の入力制御上限値Win(S140にて算出された入力制御上限値Win)の比を示す係数である。 With reference to FIG. 14, in the input correction map MP2A, the input correction coefficient kin is defined for each combination (SOC, TB ave , input ΔV) of the SOC of the assembled battery 10, the average temperature TB ave , and the input ΔV. ing. The input correction coefficient kin is based on the input control upper limit value Win (input control upper limit value Win defined by the input correction map MP2A) when the OCV of the assembled battery 10 is on the charging OCV and the input ΔV = 0. , Is a coefficient indicating the ratio of the input control upper limit value Win (input control upper limit value Win calculated in S140) when the OCV of the assembled battery 10 is not on the charging OCV (when the input ΔV> 0).

出力補正マップMP2Bにおいても図15に示すように、(SOC,TBave,出力ΔV)の組合せ毎に出力補正係数koutが規定されている。出力補正係数koutとは、組電池10のOCVが放電OCV上にあるとき(出力ΔV=0のとき)の出力制御上限値Woutを基準とした、組電池10のOCVが放電OCV上にないとき(出力ΔV>0のとき)の出力制御上限値Woutの比を示す係数である。入力補正係数kinおよび出力補正係数koutは、いずれも1以上の値となる(kin≧1,kout≧1)。なお、入力補正マップMP2Aおよび出力補正マップMP2Bは、本開示に係る「第2の対応関係」に相当する。 As shown in FIG. 15, in the output correction map MP2B, the output correction coefficient kout is defined for each combination of (SOC, TB ave , output ΔV). The output correction coefficient kout is when the OCV of the assembled battery 10 is not on the discharged OCV based on the output control upper limit value Wout when the OCV of the assembled battery 10 is on the discharged OCV (when the output ΔV = 0). It is a coefficient indicating the ratio of the output control upper limit value Wout (when the output ΔV> 0). The input correction coefficient kin and the output correction coefficient kout are both values of 1 or more (kin ≧ 1, kout ≧ 1). The input correction map MP2A and the output correction map MP2B correspond to the "second correspondence" according to the present disclosure.

<処理フロー>
図16は、本実施の形態における入力上限算出処理を説明するためのフローチャートである。図16ならびに後述する図17、図20および図21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。
<Processing flow>
FIG. 16 is a flowchart for explaining the input upper limit calculation process in the present embodiment. The flowcharts shown in FIG. 16 and FIGS. 17, 20, and 21 described later are, for example, called from a main routine (not shown) every time a predetermined calculation cycle elapses, and are repeatedly executed by the ECU 100.

S210において、ECU100は、監視ユニット20内の各センサから組電池10の電圧VB、電流IBおよび温度TBを取得する。 In S210, the ECU 100 acquires the voltage VB, the current IB, and the temperature TB of the assembled battery 10 from each sensor in the monitoring unit 20.

S220において、ECU100は、組電池10のSOCを算出する。SOCは、電流積算などの公知の手法により算出することができる。また、図9のS20,S30の処理にて説明したように、理想OCVを用いてSOCを算出してもよい。あるいは、電流積算により算出されたSOCと、理想OCVを用いて算出されたSOCとの各々に重み付け係数を掛け、それらのSOCを足し合わせる(いわば2つの手法をブレンドする)ことによってSOCを算出してもよい。 In S220, the ECU 100 calculates the SOC of the assembled battery 10. The SOC can be calculated by a known method such as current integration. Further, as described in the processes of S20 and S30 in FIG. 9, the SOC may be calculated using the ideal OCV. Alternatively, the SOC is calculated by multiplying each of the SOC calculated by current integration and the SOC calculated using the ideal OCV by a weighting coefficient and adding the SOCs (so to speak, blending the two methods). You may.

S230において、ECU100は、組電池10の平均温度TBaveを算出する。平均温度TBaveとしては、直近の所定期間(たとえば数分間)における組電池10の温度TBの時間平均値を用いることができる。 In S230, the ECU 100 calculates the average temperature TB ave of the assembled battery 10. As the average temperature TB ave , the time average value of the temperature TB of the assembled battery 10 in the latest predetermined period (for example, several minutes) can be used.

S240において、ECU100は、OCV変化量ΔOCVを算出する。OCV変化量ΔOCVは、図9のS40,S50,S62~S66,S90の処理にて説明した手法で算出可能であるため、ここでは詳細な説明は繰り返さない。 In S240, the ECU 100 calculates the OCV change amount ΔOCV. Since the OCV change amount ΔOCV can be calculated by the method described in the processes of S40, S50, S62 to S66, and S90 in FIG. 9, detailed description will not be repeated here.

S250において、ECU100は、入力ΔVの大きさが正であるか否かを判定する。S240にてOCV変化量ΔOCV、すなわち理想OCVとOCVESとの差が算出されている。理想OCVは既知であり、充電OCVも既知である。したがって、OCV変化量ΔOCV、理想OCVおよび充電OCVから入力ΔV(=充電OCV-OCVES)を算出することができる。 In S250, the ECU 100 determines whether or not the magnitude of the input ΔV is positive. In S240, the OCV change amount ΔOCV, that is, the difference between the ideal OCV and the OCV ES is calculated. The ideal OCV is known, and the charging OCV is also known. Therefore, the input ΔV (= charging OCV-OCV ES ) can be calculated from the OCV change amount ΔOCV, the ideal OCV, and the charging OCV.

入力ΔVの大きさが正でない場合、すなわち入力ΔV=0であって組電池10のOCVが充電OCV上にプロットされる場合(S250においてYES)には、ECU100は、図12に示した入力マップMP1Aを参照することによって、(TB,SOC)から入力制御上限値Winを算出する(S260)。 When the magnitude of the input ΔV is not positive, that is, when the input ΔV = 0 and the OCV of the assembled battery 10 is plotted on the charging OCV (YES in S250), the ECU 100 has the input map shown in FIG. By referring to MP1A, the input control upper limit value Win is calculated from (TB, SOC) (S260).

これに対し、入力ΔVの大きさが正である場合、すなわち組電池10のOCVが充電OCV上にプロットされない場合(S250においてNO)には、ECU100は、処理をS270に進め、図14に示した入力補正マップMP2Aを参照することによって(SOC,TBave,ΔOCV)から入力補正係数kinを算出する。そして、ECU100は、入力補正係数kinを用いて入力制御上限値Winを補正する(S280)。具体的には、ECU100は、入力マップMP1A(図12参照)に規定された入力制御上限値Winに補正係数kinを乗算することによって、補正後の入力制御上限値Win’を算出する(Win’=kin×Win)。入力補正係数kinは1以上であるので、補正後の入力制御上限値Win’は、補正前の入力制御上限値Winよりも大きな値となる。 On the other hand, when the magnitude of the input ΔV is positive, that is, when the OCV of the assembled battery 10 is not plotted on the charging OCV (NO in S250), the ECU 100 advances the process to S270 and is shown in FIG. The input correction coefficient kin is calculated from (SOC, TB ave , ΔOCV) by referring to the input correction map MP2A. Then, the ECU 100 corrects the input control upper limit value Win by using the input correction coefficient kin (S280). Specifically, the ECU 100 calculates the corrected input control upper limit value Win'by multiplying the input control upper limit value Win defined in the input map MP1A (see FIG. 12) by the correction coefficient kin (Win'). = Kin × Win). Since the input correction coefficient kin is 1 or more, the input control upper limit value Win'after correction is larger than the input control upper limit value Win'before correction.

図17は、本実施の形態における出力上限算出処理を説明するためのフローチャートである。出力上限算出処理は、組電池10の充放電方向が異なるものの、図16に示した入力上限算出処理と基本的に同等であるため、ここでは詳細な説明は繰り返さない。 FIG. 17 is a flowchart for explaining the output upper limit calculation process in the present embodiment. Although the output upper limit calculation process is basically the same as the input upper limit calculation process shown in FIG. 16, although the charge / discharge directions of the assembled battery 10 are different, the detailed description is not repeated here.

以上のように、本実施の形態によれば、入力制御上限値Winの範囲内で組電池10の充電が行なわれるところ、入力制御上限値Winは入力制限が最も厳しい条件(組電池10のOCVが充電OCV上にプロットされる条件)で規定されている。組電池10の放電についても同様に、出力制御上限値Woutは、出力制限が最も厳しい条件(組電池10のOCVが放電OCV上にプロットされる条件)で規定されている。したがって、組電池10を適切に保護することができる。 As described above, according to the present embodiment, when the assembled battery 10 is charged within the range of the input control upper limit value Win, the input control upper limit value Win is the condition where the input restriction is the strictest (OCV of the assembled battery 10). Is specified in the conditions plotted on the charging OCV). Similarly, for the discharge of the assembled battery 10, the output control upper limit value Wout is defined by the condition where the output limit is the strictest (the condition in which the OCV of the assembled battery 10 is plotted on the discharged OCV). Therefore, the assembled battery 10 can be appropriately protected.

さらに、たとえばシリコン系化合物が負極117に採用され起電圧ヒステリシスの影響が現れる場合に、組電池10のOCVが充電OCV上にプロットされないときには、組電池10の起電圧ヒステリシスと、起電圧ヒステリシスに起因する入出力ヒステリシスとを考慮して入力制御上限値Winが補正される。より詳細には、組電池10のOCVが充電OCV上にプロットないときには、組電池10のOCVが充電OCV上にプロットされるときと比べて、入力補正係数kin(≧1)を乗算することで入力制御上限値Win(補正後の入力制御上限値Win’)を増加させる。言い換えれば、組電池10のOCVが充電OCV上にプロットされないときには、入力制御上限値Winが拡大される。同様に、組電池10のOCVが放電OCV上にない場合には、組電池10のOCVが放電OCV上にない場合と比べて、出力制御上限値Woutが拡大される。このように入力制御上限値Winおよび出力制御上限値Woutを拡大することにより、組電池10を十分に活用することが可能になる。 Further, for example, when a silicon-based compound is adopted for the negative electrode 117 and the influence of the electromotive voltage hysteresis appears, when the OCV of the assembled battery 10 is not plotted on the charging OCV, it is caused by the electromotive voltage hysteresis of the assembled battery 10 and the electromotive voltage hysteresis. The input control upper limit value Win is corrected in consideration of the input / output hysteresis. More specifically, when the OCV of the assembled battery 10 is not plotted on the charged OCV, the input correction coefficient kin (≧ 1) is multiplied as compared with the case where the OCV of the assembled battery 10 is plotted on the charged OCV. The input control upper limit value Win (corrected input control upper limit value Win') is increased. In other words, when the OCV of the assembled battery 10 is not plotted on the charging OCV, the input control upper limit value Win is expanded. Similarly, when the OCV of the assembled battery 10 is not on the discharged OCV, the output control upper limit value Wout is expanded as compared with the case where the OCV of the assembled battery 10 is not on the discharged OCV. By expanding the input control upper limit value Win and the output control upper limit value Wout in this way, the assembled battery 10 can be fully utilized.

[変形例]
本実施の形態の変形例においては、入力ΔVまたは出力ΔVに代えて、SOC変化量ΔSOC(後述)に応じて組電池10のOCVで曲線CHG,DCH上にあるか否かの判定を行なう構成について説明する。本変形例では、入力補正マップおよび出力補正マップに用いられるパラメータが実施の形態でのパラメータとは異なる。
[Modification example]
In the modified example of the present embodiment, instead of the input ΔV or the output ΔV, the OCV of the assembled battery 10 determines whether or not it is on the curves CHG and DCH according to the SOC change amount ΔSOC (described later). Will be explained. In this modification, the parameters used for the input correction map and the output correction map are different from the parameters in the embodiment.

図18は、変形例における入力補正マップMP4Aの一例を示す図である。図19は、変形例における出力補正マップMP4Bの一例を示す図である。 FIG. 18 is a diagram showing an example of the input correction map MP4A in the modified example. FIG. 19 is a diagram showing an example of the output correction map MP4B in the modified example.

図18を参照して、入力補正マップMP4Aにおいては、たとえば、組電池10のSOCと、組電池10の平均温度TBaveと、SOC変化量ΔSOCとの組合せ(SOC,TBave、ΔSOC)毎に入力補正係数kinが規定されている。図19に示す出力補正マップMP4Bについても同様に、(SOC,TBave、ΔSOC)毎に出力補正係数koutが規定されている。 With reference to FIG. 18, in the input correction map MP4A, for example, for each combination (SOC, TB ave , ΔSOC) of the SOC of the assembled battery 10, the average temperature TB ave of the assembled battery 10, and the SOC change amount ΔSOC. The input correction coefficient kin is specified. Similarly, for the output correction map MP4B shown in FIG. 19, the output correction coefficient kout is defined for each (SOC, TB ave , ΔSOC).

本変形例においては、SOC変化量ΔSOCと、メモリ100Bに格納されたフラグGとを用いて、入力上限算出処理および出力上限算出処理が実現される。 In this modification, the input upper limit calculation process and the output upper limit calculation process are realized by using the SOC change amount ΔSOC and the flag G stored in the memory 100B.

図20は、SOC変化量ΔSOCおよびフラグGを説明するための図である。フラグGは、基準SOCREFおよび基準OCVREFの組合せ(白丸で示す基準点)と、充電OCVまたは放電OCVとの関係を管理するために用いられる。図20Aに示すように基準点が充電OCV(充電カーブCHG)上にある場合、フラグGは、図示しない別フローによりG=1に設定される。一方、図20Bに示すように基準点が放電OCV(放電カーブDCH)上にある場合には、フラグGは、G=2に設定される。 FIG. 20 is a diagram for explaining the SOC change amount ΔSOC and the flag G. The flag G is used to manage the relationship between the combination of the reference SOC REF and the reference OCV REF (reference point indicated by a white circle) and the charging OCV or the discharging OCV. When the reference point is on the charging OCV (charging curve CHG) as shown in FIG. 20A, the flag G is set to G = 1 by another flow (not shown). On the other hand, when the reference point is on the discharge OCV (discharge curve DCH) as shown in FIG. 20B, the flag G is set to G = 2.

図20Aを参照して、基準点が充電OCV上にある状態(G=1の状態)で組電池10が充電された場合、組電池10の状態(SOCとOCVとの組合せ)は、充電OCV上を充電方向(正方向、図中右方向)に移動する。このとき、基準点は、充電後の組電池10の状態を示す点へと更新される。 With reference to FIG. 20A, when the assembled battery 10 is charged while the reference point is on the charging OCV (G = 1 state), the state of the assembled battery 10 (combination of SOC and OCV) is the charging OCV. Move up in the charging direction (positive direction, right direction in the figure). At this time, the reference point is updated to a point indicating the state of the assembled battery 10 after charging.

これに対し、基準点が充電OCV上にある状態で組電池10が放電された場合、組電池10の状態は、充電OCV上から逸脱して、実線で示すように充電OCVと放電OCVとの間の領域内に表されるようになる。このときの基準点は、放電開始前の充電OCV上の点に維持される。基準点を基準としたSOC変化量をΔSOCと記載する(図20AではΔSOC<0である)。 On the other hand, when the assembled battery 10 is discharged while the reference point is on the charging OCV, the state of the assembled battery 10 deviates from the charging OCV and the charging OCV and the discharging OCV are shown by the solid line. It will be represented in the area between. The reference point at this time is maintained at a point on the charging OCV before the start of discharge. The amount of change in SOC with respect to the reference point is described as ΔSOC (ΔSOC <0 in FIG. 20A).

図20Bを参照して、基準点が放電OCV上にある状態(G=2の状態)で組電池10が放電された場合、組電池10の状態は、放電OCV上を放電方向(負方向、図中左方向)に移動する。基準点は、放電後の組電池10の状態を示す点へと更新される。 With reference to FIG. 20B, when the assembled battery 10 is discharged while the reference point is on the discharged OCV (G = 2 state), the state of the assembled battery 10 is in the discharge direction (negative direction, on the discharged OCV). Move to the left in the figure). The reference point is updated to a point indicating the state of the assembled battery 10 after discharging.

基準点が放電OCV上にある状態で組電池10が充電された場合には、組電池10の状態は、放電OCV上から逸脱して実線で示すように表される。基準点は、充電開始前の放電OCV上の点に維持される。また、このときの基準点を基準としたSOC変化量をΔSOCと記載する(図20BではΔSOC>0である)。このように、SOC変化量ΔSOCは、組電池10の状態が充電OCV上または放電OCV上から逸脱した時点からのSOC変化量を示す。 When the assembled battery 10 is charged while the reference point is on the discharged OCV, the state of the assembled battery 10 deviates from the discharged OCV and is represented by a solid line. The reference point is maintained at a point on the discharge OCV before the start of charging. Further, the amount of change in SOC with respect to the reference point at this time is described as ΔSOC (ΔSOC> 0 in FIG. 20B). As described above, the SOC change amount ΔSOC indicates the SOC change amount from the time when the state of the assembled battery 10 deviates from the charging OCV or the discharging OCV.

図21は、変形例における入力上限算出処理を説明するためのフローチャートである。このフローチャートは、S240の処理に代えてS470の処理を含む点において、実施の形態における入力上限算出処理(図16参照)と異なる。 FIG. 21 is a flowchart for explaining the input upper limit calculation process in the modified example. This flowchart differs from the input upper limit calculation process (see FIG. 16) in the embodiment in that the process of S470 is included instead of the process of S240.

S410において、ECU100は、監視ユニット20内の各センサから組電池10の電圧VB、電流IBおよび温度TBを取得する。 In S410, the ECU 100 acquires the voltage VB, the current IB, and the temperature TB of the assembled battery 10 from each sensor in the monitoring unit 20.

S422において、ECU100は、組電池10のSOCを算出する。SOCは、図5に示した曲線IDを参照することによってOCV変化量ΔOCVから算出してもよい。あるいは、電流積算などの公知の手法によりSOCを算出してもよい。 In S422, the ECU 100 calculates the SOC of the assembled battery 10. The SOC may be calculated from the OCV change amount ΔOCV by referring to the curve ID shown in FIG. Alternatively, the SOC may be calculated by a known method such as current integration.

S424において、ECU100は、基準点のSOCを基準とした組電池10のSOC変化量ΔSOCを算出する。 In S424, the ECU 100 calculates the SOC change amount ΔSOC of the assembled battery 10 with reference to the SOC of the reference point.

S426において、ECU100は、組電池10の温度TBの直近の時間平均であるTBaveを算出する。この時間平均の対象とする時間も実験的に定められるが、S424にてSOC変化量ΔSOCの算出に用いられた期間と同じであることが好ましい。 In S426, the ECU 100 calculates TB ave , which is the latest time average of the temperature TB of the assembled battery 10. The time to be the target of this time average is also determined experimentally, but it is preferably the same as the period used for calculating the SOC change amount ΔSOC in S424.

続いて、S450において、組電池10の状態(SOCとOCVとの組合せ)が充電OCV上に存在するか否かが判定される。より具体的には、ECU100は、フラグGがG=1であり、かつ、SOC変化量ΔSOCが正であるとの条件が成立するか否かを判定する(図20A参照)。この条件が成立する場合(S450においてYES)には、組電池10の状態は、充電OCV上に存在する。そのため、ECU100は、図12に示した入力マップMP1Aを参照することによって、(TB,SOC)から入力制御上限値Winを算出する(S460)。 Subsequently, in S450, it is determined whether or not the state of the assembled battery 10 (combination of SOC and OCV) exists on the charged OCV. More specifically, the ECU 100 determines whether or not the condition that the flag G is G = 1 and the SOC change amount ΔSOC is positive is satisfied (see FIG. 20A). When this condition is satisfied (YES in S450), the state of the assembled battery 10 exists on the charging OCV. Therefore, the ECU 100 calculates the input control upper limit value Win from (TB, SOC) by referring to the input map MP1A shown in FIG. 12 (S460).

一方、上記条件が成立しない場合(S450においてNO)、すなわち、G=2であるかSOC変化量ΔSOCが0である場合には、組電池10の状態は、充電OCV上には存在しない。したがって、ECU100は、処理をS470に進め、図18に示した入力補正マップMP4Aを参照することによって、(SOC,TBave,ΔSOC)から入力補正係数kinを算出する。さらに、ECU100は、入力補正係数kinを用いて入力制御上限値Winを補正する(S480)。 On the other hand, when the above condition is not satisfied (NO in S450), that is, when G = 2 or the SOC change amount ΔSOC is 0, the state of the assembled battery 10 does not exist on the charging OCV. Therefore, the ECU 100 advances the processing to S470 and calculates the input correction coefficient kin from (SOC, TB ave , ΔSOC) by referring to the input correction map MP4A shown in FIG. Further, the ECU 100 corrects the input control upper limit value Win by using the input correction coefficient kin (S480).

なお、上記条件が成立しない場合に実行されるS460の処理では、入力補正マップMP4Aについては参照されないと説明した。しかし、入力補正マップMP4Aが常に参照されるようにし、上記条件が成立しない場合に参照される入力補正マップMP4Aを準備してもよい。この入力補正マップMP4Aにおいては、入力補正係数kin=1に設定される。 It was explained that the input correction map MP4A is not referred to in the processing of S460 executed when the above condition is not satisfied. However, the input correction map MP4A may be always referred to, and the input correction map MP4A to be referred to when the above conditions are not satisfied may be prepared. In this input correction map MP4A, the input correction coefficient kin = 1 is set.

図22は、変形例における出力上限算出処理を説明するためのフローチャートである。この出力上限算出処理は、図21に示した入力上限算出処理と基本的に同等であるため、詳細な説明は繰り返さない。 FIG. 22 is a flowchart for explaining the output upper limit calculation process in the modified example. Since this output upper limit calculation process is basically the same as the input upper limit calculation process shown in FIG. 21, detailed description will not be repeated.

以上のように、実施の形態の変形例においても実施の形態と同様に、入力制御上限値Winが入力制限が最も厳しい条件で規定されているので、組電池10を適切に保護することができる。組電池10の放電時の出力制御上限値Woutについても同様である。 As described above, in the modified example of the embodiment, the input control upper limit value Win is defined under the strictest input restriction condition as in the embodiment, so that the assembled battery 10 can be appropriately protected. .. The same applies to the output control upper limit value Wout when the assembled battery 10 is discharged.

また、本変形例では、組電池10のOCVが充電OCV上にプロットされるか否かがSOC変化量ΔSOCを用いて判定される(図20のS450参照)。このように、組電池10のOCVが充電OCVから外れているか否か、あるいは、組電池10のOCVが充電OCV上にプロットされる可能性があるか否かはOCV変化量ΔOCVを用いなくても判定可能である。そして、組電池10のOCVが充電OCV上にないと判定された場合(S450においてYES)には、入力制御上限値Winが拡大される(S470)。組電池10のOCVが放電OCV上にないと判定された場合(図21のS550においてYES)の出力制御上限値Woutについても同様の拡大が行なわれる(S570)。これにより、組電池10を十分に活用することが可能になる。 Further, in this modification, whether or not the OCV of the assembled battery 10 is plotted on the charged OCV is determined by using the SOC change amount ΔSOC (see S450 in FIG. 20). In this way, whether or not the OCV of the assembled battery 10 is out of the charged OCV, or whether or not the OCV of the assembled battery 10 may be plotted on the charged OCV does not use the OCV change amount ΔOCV. Can also be determined. Then, when it is determined that the OCV of the assembled battery 10 is not on the charging OCV (YES in S450), the input control upper limit value Win is expanded (S470). When it is determined that the OCV of the assembled battery 10 is not on the discharged OCV (YES in S550 of FIG. 21), the output control upper limit value Wout is similarly expanded (S570). This makes it possible to fully utilize the assembled battery 10.

なお、実施の形態および変形例では、充放電に伴う体積変化量が大きな負極活物質として、シリコン系化合物が用いられる例について説明した。しかし、充放電に伴う体積変化量が大きな負極活物質はこれに限定されるものではない。本明細書において、「体積変化量が大きな負極活物質」とは、充放電に伴うグラファイトの体積変化量(約10%)と比較して体積変化量が大きな材料を意味する。そのようなリチウムイオン二次電池の負極材料としては、スズ系化合物(SnまたはSnOなど)、ゲルマニウム系化合物または鉛系化合物が挙げられる。なお、リチウムイオン二次電池は、液系に限らず、ポリマー系であってもよいし全固体系であってもよい。 In the embodiments and modifications, an example in which a silicon compound is used as the negative electrode active material having a large volume change due to charging / discharging has been described. However, the negative electrode active material having a large volume change due to charging / discharging is not limited to this. In the present specification, the “negative electrode active material having a large volume change” means a material having a large volume change as compared with the volume change (about 10%) of graphite due to charge / discharge. Examples of the negative electrode material of such a lithium ion secondary battery include tin-based compounds (such as Sn or SnO), germanium-based compounds, and lead-based compounds. The lithium ion secondary battery is not limited to the liquid type, but may be a polymer type or an all-solid type.

また、負極活物質71の例としてシリコン系化合物を上げたが、シリコン系化合物と他の材料との複合材料を用いてもよい。複合材料の例としては、シリコン系化合物とグラファイトとを含む複合材料、シリコン系化合物とチタン酸リチウムとを含む複合材料などが挙げられる。このような複合材料を用いる場合には、SOC領域の一部分のみ(たとえばSOCとグラファイトとの混合負極を用いる場合には低SOC領域のみ)で入出力ヒステリシスが生じる。よって、入力上限算出処理および出力上限算出処理がSOC領域の一部分のみで実行されるようにしてもよい。また、正極活物質の体積変化量が大きい場合には、正極由来のヒステリシスを考慮してもよい。 Further, although the silicon-based compound is mentioned as an example of the negative electrode active material 71, a composite material of the silicon-based compound and another material may be used. Examples of the composite material include a composite material containing a silicon-based compound and graphite, a composite material containing a silicon-based compound and lithium titanate, and the like. When such a composite material is used, input / output hysteresis occurs only in a part of the SOC region (for example, when a mixed negative electrode of SOC and graphite is used, only a low SOC region). Therefore, the input upper limit calculation process and the output upper limit calculation process may be executed only in a part of the SOC area. Further, when the volume change amount of the positive electrode active material is large, the hysteresis derived from the positive electrode may be taken into consideration.

さらに、入力上限推定処理および出力上限推定処理を適用可能な二次電池はリチウムイオン二次電池に限定されず、他の二次電池(たとえばニッケル水素電池)であってもよい。また、応力は、二次電池の正極側においても発生し得る。そのため、二次電池の正極側の応力を考慮に入れて入力上限推定処理および出力上限推定処理を実行してもよい。 Further, the secondary battery to which the input upper limit estimation process and the output upper limit estimation process can be applied is not limited to the lithium ion secondary battery, and may be another secondary battery (for example, a nickel hydrogen battery). In addition, stress can also be generated on the positive electrode side of the secondary battery. Therefore, the input upper limit estimation process and the output upper limit estimation process may be executed in consideration of the stress on the positive electrode side of the secondary 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。本開示の範囲は、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 and not restrictive in all respects. The scope of the present disclosure is set forth by the claims rather than the description of the embodiments described above, and is intended to include all modifications within the meaning and scope of the claims.

1 車両、2 二次電池システム、10 組電池、11 セル、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 モータジェネレータ、43 エンジン、44 動力分割装置、45 駆動軸、46 駆動輪、100 ECU、100A CPU、100B メモリ、111 電池ケース、112 蓋体、113 正極端子、114 負極端子、115 電極体、116 正極、117 負極、118 セパレータ。 1 vehicle, 2 secondary battery system, 10 sets of batteries, 11 cells, 20 monitoring units, 21 voltage sensors, 22 current sensors, 23 temperature sensors, 30 PCUs, 41, 42 motor generators, 43 engines, 44 power dividers, 45 Drive shaft, 46 drive wheels, 100 ECU, 100A CPU, 100B memory, 111 battery case, 112 lid, 113 positive electrode terminal, 114 negative electrode terminal, 115 electrode body, 116 positive electrode, 117 negative electrode, 118 separator.

Claims (2)

二次電池と、
第1および第2の対応関係が記憶されたメモリを含み、前記二次電池への入力電力の制御上限値を算出する算出装置とを備え、
前記第1の対応関係は、充電曲線上に前記二次電池のSOCおよびOCVが表されるときの前記二次電池のSOCと前記制御上限値との対応関係であり、
前記第2の対応関係は、前記充電曲線上のOCVと前記二次電池のOCVの測定値との電圧差、および、前記二次電池のSOCとOCVとの組み合わせが前記充電曲線上または放電曲線上から逸脱した時点からの前記二次電池のSOC変化量のうちのいずれか一方と、前記制御上限値を補正するための補正係数との対応関係であり、
前記充電曲線は、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特性を示し、
前記放電曲線は、前記二次電池が満充電状態から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特性を示し、
前記算出装置は、
前記二次電池のSOCおよびOCVが前記充電曲線上に表される場合には、前記第1の対応関係を参照することによって前記二次電池のSOCから前記制御上限値を算出し、
前記二次電池のSOCおよびOCVが前記充電曲線上に表されない場合には、前記第2の対応関係を参照することによって前記電圧差および前記SOC変化量のいずれか一方から前記補正係数を算出し、前記第1の対応関係を参照することで算出される前記制御上限値を前記補正係数により補正する、二次電池システム。
With a secondary battery,
It includes a memory in which the first and second correspondences are stored, and includes a calculation device for calculating the control upper limit value of the input power to the secondary battery.
The first correspondence is a correspondence between the SOC of the secondary battery and the control upper limit value when the SOC and OCV of the secondary battery are represented on the charge curve.
The second correspondence is that the voltage difference between the OCV on the charge curve and the measured value of the OCV of the secondary battery, and the combination of the SOC and OCV of the secondary battery are on the charge curve or released . It is a correspondence relationship between one of the SOC change amounts of the secondary battery from the time when it deviates from the electric curve and the correction coefficient for correcting the control upper limit value.
The charging curve shows the SOC-OCV characteristics of the secondary battery when the secondary battery is charged from a fully discharged state to a fully charged state.
The discharge curve shows the SOC-OCV characteristics of the secondary battery when the secondary battery is discharged from a fully charged state to a fully discharged state.
The calculation device is
When the SOC and OCV of the secondary battery are represented on the charge curve, the control upper limit value is calculated from the SOC of the secondary battery by referring to the first correspondence.
When the SOC and OCV of the secondary battery are not represented on the charge curve, the correction coefficient is calculated from either the voltage difference or the SOC change amount by referring to the second correspondence. , The secondary battery system that corrects the control upper limit value calculated by referring to the first correspondence relationship by the correction coefficient.
二次電池と、
第1および第2の対応関係が記憶されたメモリを含み、前記二次電池からの出力電力の制御上限値を算出する算出装置とを備え、
前記第1の対応関係は、放電曲線上に前記二次電池のSOCおよびOCVが表されるときの前記二次電池のSOCと前記制御上限値との対応関係であり、
前記第2の対応関係は、前記二次電池のOCVの測定値と前記放電曲線上のOCVとの電圧差、および、前記二次電池のSOCとOCVとの組み合わせが充電曲線上または前記放電曲線上から逸脱した時点からの前記二次電池のSOC変化量のうちのいずれか一方と、前記制御上限値を補正するための補正係数との対応関係であり、
前記充電曲線は、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特性を示し、
前記放電曲線は、前記二次電池が満充電状態から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特性を示し、
前記算出装置は、
前記二次電池のSOCおよびOCVが前記放電曲線上に表される場合には、前記第1の対応関係を参照することによって前記二次電池のSOCから前記制御上限値を算出し、
前記二次電池のSOCおよびOCVが前記放電曲線上に表されない場合には、前記第2の対応関係を参照することによって前記電圧差および前記SOC変化量のいずれか一方から前記補正係数を算出し、前記第1の対応関係を参照することで算出される前記制御上限値を前記補正係数により補正する、二次電池システム。
With a secondary battery,
It includes a memory in which the first and second correspondences are stored, and includes a calculation device for calculating the control upper limit value of the output power from the secondary battery.
The first correspondence is a correspondence between the SOC of the secondary battery and the control upper limit value when the SOC and OCV of the secondary battery are represented on the discharge curve.
The second correspondence is that the voltage difference between the measured value of the OCV of the secondary battery and the OCV on the discharge curve, and the combination of the SOC and the OCV of the secondary battery are on the charge curve or the discharge. It is a correspondence relationship between one of the SOC changes of the secondary battery from the time when the curve deviates from the curve and the correction coefficient for correcting the control upper limit value.
The charging curve shows the SOC-OCV characteristics of the secondary battery when the secondary battery is charged from a fully discharged state to a fully charged state.
The discharge curve shows the SOC-OCV characteristics of the secondary battery when the secondary battery is discharged from a fully charged state to a fully discharged state.
The calculation device is
When the SOC and OCV of the secondary battery are represented on the discharge curve, the control upper limit value is calculated from the SOC of the secondary battery by referring to the first correspondence.
When the SOC and OCV of the secondary battery are not represented on the discharge curve, the correction coefficient is calculated from either the voltage difference or the SOC change amount by referring to the second correspondence. , The secondary battery system that corrects the control upper limit value calculated by referring to the first correspondence relationship by the correction coefficient.
JP2017237884A 2017-12-12 2017-12-12 Rechargeable battery system Active JP7020095B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017237884A JP7020095B2 (en) 2017-12-12 2017-12-12 Rechargeable battery system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017237884A JP7020095B2 (en) 2017-12-12 2017-12-12 Rechargeable battery system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019106794A JP2019106794A (en) 2019-06-27
JP7020095B2 true JP7020095B2 (en) 2022-02-16

Family

ID=67062720

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017237884A Active JP7020095B2 (en) 2017-12-12 2017-12-12 Rechargeable battery system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7020095B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113075562A (en) * 2020-01-06 2021-07-06 东莞新能德科技有限公司 Battery differential pressure updating method, electric quantity estimating method, electronic device and storage medium
CN111282852A (en) * 2020-02-21 2020-06-16 天津力神电池股份有限公司 Test screening and grade judging method for lithium ion battery

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009145065A (en) 2007-12-11 2009-07-02 Toyota Motor Corp State detection device of secondary battery
JP2014126412A (en) 2012-12-25 2014-07-07 Toyota Motor Corp State estimation device for secondary battery
JP2014126411A (en) 2012-12-25 2014-07-07 Toyota Motor Corp Secondary battery state estimation device and control device
WO2017057285A1 (en) 2015-09-29 2017-04-06 株式会社村田製作所 Power storage system, movement mechanism, transport mechanism, vehicle, and automobile

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009145065A (en) 2007-12-11 2009-07-02 Toyota Motor Corp State detection device of secondary battery
JP2014126412A (en) 2012-12-25 2014-07-07 Toyota Motor Corp State estimation device for secondary battery
JP2014126411A (en) 2012-12-25 2014-07-07 Toyota Motor Corp Secondary battery state estimation device and control device
WO2017057285A1 (en) 2015-09-29 2017-04-06 株式会社村田製作所 Power storage system, movement mechanism, transport mechanism, vehicle, and automobile

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019106794A (en) 2019-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6863258B2 (en) Stress estimation method for secondary battery system and active material of secondary battery
US10859632B2 (en) Secondary battery system and SOC estimation method for secondary battery
JP6927009B2 (en) Secondary battery system and SOC estimation method for secondary batteries
JP7115439B2 (en) SECONDARY BATTERY SYSTEM AND SECONDARY BATTERY INTERNAL STATE ESTIMATION METHOD
KR102637912B1 (en) Battery system and method for evaluating lithium-ion battery degradation
CN110911764A (en) Secondary battery system and method for estimating deterioration state of secondary battery
JP7020095B2 (en) Rechargeable battery system
CN112820957B (en) Method and system for charging battery
JP7131002B2 (en) Secondary battery deterioration estimation device
JP2020046420A (en) Secondary battery system and method for estimating degradation state of secondary battery
CN111551861B (en) Battery system and SOC estimation method for secondary battery
JP2019148492A (en) Secondary battery system
JP6812892B2 (en) Hybrid vehicle
JP7095664B2 (en) Rechargeable battery system
JP2020134355A (en) Battery system
JP7040408B2 (en) Rechargeable battery system
JP2018133295A (en) Secondary battery system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200526

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210706

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210715

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220104

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220117

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 7020095

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151