JP7166298B2 - バッテリセル内の自己放電不良を検出する方法 - Google Patents
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Description
- バッテリセルの電荷の平衡化が少なくとも部分的に実行され、
- バッテリセルの緩和が実行され、
- バッテリセルごとに、セルの平衡化および緩和の最中の電荷平衡が計算され、
- セルの何らかの自己放電不良の可能性があることが、セルについて計算される平衡化および緩和の最中の電荷平衡に基づいてバッテリセルごとに検出される、方法が提案される。したがって、セルの自己放電不良が、バッテリセルの平衡化の有効性を解析することによって検出される。これにより、このバッテリの各セルにおけるいずれかの自己放電不良の検出がより信頼できるものになる。
Σi=qi,bal(t2)+Δqi(T)-qi,bal(t1)
を用いて計算され、
ここで、「Σi」は、セルの平衡化および緩和の最中の電荷平衡を示し、
「qi,bal(t)」は、瞬間tにおけるセルについて平衡化される電荷を示し、
「Δqi(T)」は、間隔Tの最中のセルについての放出される電荷の量を示し、
「t1」は、セルの平衡化の開始直前に位置する瞬間示し、
「t2」は、セルの緩和の終了直後に位置する瞬間示し、
「T」は、セルの電荷の平衡化が実行されている最中の期間を示す。
δqi,bal=|Qi.δSOCi|+|SOCi.δQi|+|Qtarget.δSOCtarget|+|SOCtarget.δQtarget|
に従って計算され、
ここで、「δqi,bal」は、瞬間におけるセルによって平衡化される電荷の誤差を表し、
「δSOCi」は、セルの充電状態の誤差を表し、
「δQi」は、セルの電荷の誤差を表し、
「SOCi」は、瞬間におけるセルの充電状態を表し、
「Qi」は、瞬間におけるセルの電荷を表し、
「δSOCtarget」は、ターゲットセルの充電状態の誤差を表し、
「δQtarget」は、ターゲットセルの電荷の誤差を表し、
「SOCtarget」は、瞬間におけるターゲットセルの充電状態を表し、
「Qtarget」は、瞬間におけるターゲットセルの電荷を表す。
を用いて計算され、
ここで、「T」は、間隔を表し、
「Δqi(T)」は、間隔の間中のセルについて放出される電荷の量の誤差を表し、
「Rbal」は、平衡化に使用される抵抗を表し、
間隔に属する任意の瞬間τについて、「Vi(τ)」は、瞬間τにおけるセルの端子で測定される電圧を示す。
δΔqi(T)=|T.δIbal|
を用いて計算され、
ここで、「T」は、間隔を表し、
「δΔqi(T)」は、間隔の間中のセルについて放出される電荷の量の誤差を表し、
「δIbal」は、該蓄電バッテリのセルの平衡化電流の誤差を表す。
のように、セル4の充電状態SOC4に相当し、ターゲット容量Qtargetは、セル4の容量Q4に等しいと定義される。
qi,bal=SOCi×Qi-SOCtarget×Qtarget (2)
が適用され得る。
qi,bal=(SOCi-SOCtarget)×Q (3)
を適用することによって計算することができる。
qi,bal=f(OCVi)×(SOHi×Qi,nom)-f(OCVtarget)×(SOHtarget×Qtarget,nom) (4)
を適用することによって、本発明の範囲から逸脱することなく、計算され得る。
に従って計算することができる。
を適用することによって計算され、ここで、
であり、ここで、Vnomは、バッテリ10のセルの公称電圧である。第3の変形例では、セルの平衡抵抗および公称電圧のばらつきは、ゼロであると仮定される。したがって、平衡化電流Ii,balは、全てのセルについて同一であると仮定され、Ibalと示される。
Δqi(T)=Ibal×ti,bal (11)
を適用することによって計算される。
qi,bal(t2)=qi,bal(t1)-Δqi(T) (12)
に一致する。
qi,bal(t2)=qi,bal(t1)-Δqi(T)-Δqi,s(T+Tr) (13)
に一致する。
qi,bal(t1)-Δqi(T)-Δqi,s(T+Tr)<0 (14)
である。
Σi=qi,bal(t2)+Δqi(T)-qi,bal(t1) (15)
を適用することによりセルiについての電荷平衡Σiを計算することによって検出することができる。
qi,s(T+Tr)=qi,bal(t1)-qi,bal(t2)-qi(T) (16)
を適用することによって計算することができる。
qi(t2)>qi(t1)、ここで、qi(T)≠0 (18)
である場合、自己放電不良が、ターゲットセルにおいて検出される。
- ゼロ電流電圧OCViを測定する電圧センサ、
- ゼロ電流電圧OCViの測定前の不十分な緩和時間、
- 電圧OCViの関数として充電状態SOCiの値を含むマップの近似、
- 計算または数学モデルによって推定できるにすぎない健康状態SOHiを画定する際の近似、
- ファクトリーゲートにおける容量Qiの公差における食い違い
から生じ得る。
- 温度で変化し得る抵抗Rbalの変動性、
- セルiの端子で電圧を測定する電圧センサ
を含む。
Δqi(T)=Ibal×ti,bal (11)
によって得ることもできる。
qi,bal=SOCi×Qi-SOCtarget×Qtarget (2)
に基づいて、セルiについて予想される平衡化される電荷の一次微分は、
のように展開することができる。
dqi,bal=QidSOCi+SOCidQi-QtargetdSOCtarget-SOCtargetdQtarget (20)
のように簡単にすることができる。
δqi,bal=|Qi.δSOCi|+|SOCi.δQi|+|Qtarget.δSOCtarget|+|SOCtarget.δQtarget| (21)
のように計算され、ここで、δSOCiはセルiの充電状態の誤差を示し、δQiはセルiのキャパシタンスの誤差を示し、δSOCtargetはターゲットセルの充電状態の誤差を示し、δQtargetはターゲットセルの容量の誤差を示す。
qi,bal=f(OCV1)×(SOHi×Qi,nom)-f(OCVtarget)×(SOHtarget×Qtarget,nom) (4)
を用いてさらに解析され得る。
- ゼロ電流電圧OCViの測定前の不十分な緩和時間、
- ゼロ電流電圧OCViを測定する電圧センサ、
- 感度dOCV/dSOCが非線形関数であることにより感度dOCV/dSOCが電圧OCViの関数として変化する電圧OCViの関数として充電状態SOCiの値を含むマップの近似
から生じる。
のように計算され、ここで、δRba1は平衡抵抗Rbalの誤差を示し、δγはセルiの端子における電圧の誤差を示す。
Δqj(T)=Ibal×ti,bal (11)
によって得ることもできる。
Δqi(T)=|T.Ibal|+|Iba1.T| (26)
のように計算することができ、ここで、Ibalは平衡化電流の誤差を示し、Tは平衡化時間の誤差を示す。
およびδΔqi(T)=|T.δIbal| (28)
のうちの一方を適用することによって計算することができる。
Σi=qi,bal(t2)+Δqi(T)-qi,bal(t1) (15)
に基づいて、平衡Σiの計算についての式を書くことができ、上記の誤差
Σi=(qi,bal(t2)±δqi,bal(t2))+(Δqi(T)±δΔqi(T))-(qi,bal(t1)±δqi,bal(t1)) (29)
を与える。
Σi=(qi,bal(t2)+Δqi(T)-qi,bal(t1))±(δqi,bal(t2)+δΔqi(T)+δqi,bal(t1)) (30)
と書くこともできる。
ε=δqi,bal(t2)+δΔqi(T)+δqi,bal(t1) (31)
のように定められなければならない。
Claims (10)
- 複数のバッテリセル(1、2、3、4)を有する蓄電バッテリ(10)におけるセル(1、2、3、4)内の自己放電不良を検出する方法であって、
- 前記バッテリセル(1、2、3、4)の電荷の平衡化が少なくとも部分的に実行され、
- 前記バッテリセル(1、2、3、4)の緩和が実行され、
- バッテリセル(i)ごとに、前記セル(i)の前記平衡化および緩和の最中の電荷平衡(Σ i )が計算され、
- 前記セル(i)の何らかの自己放電不良の可能性があることが、前記セル(i)について計算される前記平衡化および緩和の最中の前記電荷平衡(Σ i )に基づいてバッテリセル(i)ごとに検出される、方法。 - バッテリセル(i)ごとに、前記セル(i)の前記平衡化および緩和の最中の前記電荷平衡(Σ i )が、前記セル(i)の前記平衡化の開始直前の前記セル(i)について平衡化される電荷(qi,bal(t1))、前記セル(i)の前記緩和の終了直後の前記セル(i)について平衡化される電荷(qi,bal(t2))、および前記平衡化の最中の前記セル(i)について放出される電荷の量(Δqi(T))を考慮に入れて計算される、請求項1に記載の方法。
- 任意のバッテリセル(i)について、前記セル(i)の前記平衡化および緩和の最中の前記電荷平衡(Σ i )が、関係
Σi=qi,bal(t2)+Δqi(T)-qi,bal(t1)
を適用することによって計算され、
ここで、「Σi」は、前記セル(i)の前記平衡化および緩和の最中の前記電荷平衡を示し、
「qi,bal(t)」は、瞬間tにおける前記セル(i)について平衡化される電荷を示し、
「Δqi(T)」は、間隔Tの最中の前記セル(i)についての前記放出される電荷の量を示し、
「t1」は、前記セル(i)の前記平衡化の開始直前に位置する瞬間を示し、
「t2」は、前記セル(i)の前記緩和の終了直後に位置する瞬間を示し、
「T」は、前記セル(i)の前記電荷の前記平衡化が実行されている最中の期間を示す、請求項2に記載の方法。 - セル(i)ごとに、前記平衡化は、前記セルについて平衡化される電荷(qi,bal)を計算するステップ(E02)と、前記セル(i)について放出される電荷の量(Δqi(t))が計算される前記平衡化を実行するステップ(E03)とを含み、前記平衡化ステップ(E03)は、前記セル(i)について前記平衡化される電荷(qi,bal)が前記セル(i)について前記放出される電荷の量(Δqi(t))よりも厳密に大きい限り継続される、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
- セル(i)ごとに、前記平衡化は、前記セル(i)について平衡化される電荷(qi,bal)を計算するステップ(E02)と、前記セル(i)について前記計算された平衡化される電荷(qi,bal)に基づいて前記セル(i)の平衡化時間(ti,bal)を計算するステップ(E02)とを含み、前記平衡化は、前記計算された平衡化時間(ti,bal)の最中に実行される、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
- セル(i)ごとに、前記セルについて平衡化される電荷(qi,bal)が、前記セル(i)の充電状態(SOCi)、ターゲットセルの充電状態(SOCtarget)、前記セル(i)の容量(Qi)、およびターゲットセルの容量(Qtarget)に基づいて計算され、または前記セル(i)の健康状態(SOHi)、ターゲットセルの健康状態(SOHtarget)、前記セル(i)のゼロ電流電圧(OCVi)、ターゲットセルのゼロ電流電圧(OCVtarget)、前記セル(i)の公称容量(Qi,nom)、およびターゲットセルの公称容量(Qtarget,nom )に基づいて計算され、ならびに/またはセル(i)ごとに、前記セル(i)についての期間(T)の最中の放出される電荷の量(Δqi(T))が、平衡抵抗(Rbal)、前記期間(T)に属する瞬間(t)における前記セル(i)の端子における電圧(Vi(t))、前記蓄電バッテリ(10)の前記セル(1、2、3、4)の平衡化電流(Ibal)、および前記蓄電バッテリ(10)の前記セル(1、2、3、4)の公称電圧(Vnom)の中から選ばれたパラメータに基づいて計算される、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
- 第1のバッテリセル内の自己放電不良の可能性があることが、前記第1のバッテリセル以外の任意の第2のバッテリセル(i)について、前記第2のバッテリセル(i)の前記緩和の終了直後に前記第2のバッテリセル(i)によって平衡化される電荷(qi,bal(t2))が、前記第2のバッテリセル(i)の前記平衡化の開始直前に前記第2のバッテリセル(i)によって平衡化される電荷(qi,bal(t1))よりも厳密に大きく、かつ、前記平衡化および緩和の最中に前記第2のバッテリセル(i)によって放出される電荷の量(Δqi(T))が、ゼロ以外である場合に検出される、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
- セル(i)ごとに、前記セル(i)内の自己放電不良の可能性があることが、前記平衡化および緩和の最中の前記セルについて前記計算された電荷平衡(Σ i )が厳密に正の閾値(ε i )を超える場合に検出され、前記閾値(ε i )は、前記セル(i)の前記平衡化の開始直前の前記セル(i)について平衡化される電荷(δqi,bal(t1))の誤差、前記セル(i)の前記緩和の終了直後の前記セル(i)について平衡化される電荷(δqi,bal(t2))の誤差、および前記平衡化および緩和の最中の前記セル(i)について放出される電荷の量(δΔqi(T))の誤差に基づいて決定される、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。
- 任意のセル(i)について、前記閾値(εi)は、前記セル(i)についての前記平衡化される電荷(δqi,bal)の誤差に基づいて決定され、前記誤差(δqi,bal)は、任意の瞬間(t)について、数式
δqi,bal=|Qi.δSOCi|+|SOCi.δQi|+|Qtarget.δSOCtarget|+|SOCtarget.δQtarget|
に従って計算され、
ここで、「δqi,bal」は、前記瞬間における前記セル(i)によって前記平衡化される電荷の前記誤差を示し、
「δSOCi」は、前記セル(i)の充電状態の誤差を示し、
「δQi」は、前記セル(i)の電荷の誤差を示し、
「SOCi」は、前記瞬間(t)における前記セル(i)の充電状態を示し、
「Qi」は、前記瞬間(t)における前記セル(i)の電荷を示し、
「δSOCtarget」は、ターゲットセルの充電状態の誤差を示し、
「δQtarget」は、前記ターゲットセルの電荷の誤差を示し、
「SOCtarget」は、前記瞬間(t)における前記ターゲットセルの充電状態を示し、
「Qtarget」は、前記瞬間(t)における前記ターゲットセルの電荷を示す、請求項8に記載の方法。 - 任意のセル(i)について、前記閾値は、間隔(T)の最中の前記セル(i)について前記放出される電荷の量(δΔqi(T))の誤差に基づいて決定され、前記誤差(δΔqi(T))は、数式
およびδΔqi(T)=|T.δIbal|
の少なくとも1つを用いて計算され、
ここで、「T」は、前記間隔を表し、
「δΔqi(T)」は、前記間隔(T)の最中の前記セル(i)についての前記放出される電荷の量の前記誤差を表し、
「Rbal」は、前記平衡化に使用される抵抗を表し、
前記間隔に属する任意の瞬間τについて、「Vi(τ)」は、前記瞬間τにおける前記セル(i)の端子で測定される電圧を示し、
「δIbal」は、前記蓄電バッテリ(10)の前記セル(1、2、3、4)の平衡化電流の許容された偏差を表す、請求項8または9に記載の方法。
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