JP7297339B2 - 電池状態判定方法および電池状態判定装置 - Google Patents
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Description
同一の仕様で製造された複数の参照二次電池のそれぞれの劣化度と、前記複数の参照二次電池のそれぞれの内部抵抗特性を表現する二次電池モデルを定義する複数のモデルパラメータのそれぞれの値と、を関連付けて認識する第1認識要素と、
前記第1認識要素により関連付けて認識された、前記複数の参照二次電池のそれぞれの劣化度および前記複数のモデルパラメータのそれぞれの値に基づき、前記参照二次電池の劣化度を目的変数とし、前記複数のモデルパラメータを説明変数とする重回帰分析を実行することにより重回帰式を定義する重回帰分析要素と、
前記複数の参照二次電池のそれぞれと同一の仕様で製造された対象二次電池のインピーダンスの実測結果に基づいた前記複数のモデルパラメータのそれぞれの値を認識する第2認識要素と、
前記第2認識要素により認識された前記複数のモデルパラメータのそれぞれの値に基づき、前記重回帰分析要素により定義された前記重回帰式にしたがって、前記対象二次電池の劣化度を評価する電池劣化度評価要素と、
を備え、
前記参照二次電池の劣化度が、前記参照二次電池の電圧応答特性および前記二次電池モデルの電圧応答特性の対比結果に基づき、評価される。
図1に示されている本発明の一実施形態としての電池状態判定装置100は、データベース10、参照機器200および対象機器400のそれぞれとネットワークを介して通信可能な一または複数のサーバにより構成されている。電池状態判定装置100は、参照機器200に電源としている参照二次電池220の劣化度の評価結果に基づき、対象機器400に電源として搭載されている対象二次電池420の劣化度を評価する。
前記構成の電池状態判定装置100により実行される対象二次電池420の電池状態の判定方法について説明する。
電池状態判定装置100において、第1認識要素111により、さまざまな種類の参照二次電池220の複素インピーダンスZの実測結果が認識される(図2/STEP110)。各要素が情報を「認識する」とは、情報を受信すること、データベース10等の情報源から情報を検索することもしくは読み取ること、他の情報に基づいて情報を算定、推定、同定、予測等することなど、必要な情報を準備するあらゆる演算処理等を実行することを意味する。参照二次電池220の複素インピーダンスZは、交流インピーダンス法により測定され、当該実測結果は参照二次電池220の種類を識別するための識別子と関連付けられてデータベース10に登録される。
電池状態判定装置100において、第1認識要素111により、参照二次電池220の複素インピーダンスZの実測結果に基づき、二次電池モデルを定義する複数のモデルパラメータのそれぞれの値が同定される(図2/STEP112)。
参照機器200において、通電状態の参照制御装置210により第1条件が満たされているか否かが判定される(図2/STEP210)。「第1条件」としては、参照機器200において参照入力インターフェース202を通じて指定操作があったこと、参照機器200が参照二次電池220の充電のために外部電源に接続されたことなどの条件が採用される。
次に、重回帰分析要素130により、第1認識要素111により関連付けて認識された、複数の参照二次電池220のそれぞれの劣化度D(q1)および複数のモデルパラメータR0、ai1、bi0、bi1、hk、L0およびTのそれぞれの値に基づき、重回帰分析が実行される(図2/STEP130)。
さらに、第2認識要素112により、対象二次電池420の複素インピーダンスZの実測結果が認識される(図2/STEP132)。対象二次電池420の複素インピーダンスZは、交流インピーダンス法により測定され、当該実測結果は対象二次電池420の種類を識別するための識別子と関連付けられてデータベース10に登録され、あるいは、対象機器400から電池状態判定装置100に対して送信される。
第2電池劣化度評価要素122により、第2認識要素112により同定された複数のモデルパラメータのそれぞれの値に基づき、重回帰分析要素130により定義された重回帰式にしたがって、対象二次電池420の劣化度D(q2)が評価される(図2/STEP136)。「q2」は対象二次電池420の種類の別を意味する指数である。複数の重回帰式が用いられる場合、当該複数の重回帰式の理論値の平均値、最高値または最低値が対象二次電池420の劣化度D(q2)として評価されてもよい。
情報提供要素140により、対象二次電池420の劣化度D(q2)に応じた劣化診断情報Info(D(q2))が生成される(図2/STEP138)。情報提供要素140により、劣化診断情報Info(D(q2))が電池状態判定装置100から対象機器400に対して送信される(図2/STEP140)。
前記実施形態では、参照二次電池220の電圧応答特性V(t)の測定時の温度Θが勘案されたうえで二次電池モデルが選定され、当該参照二次電池220の劣化度D(q1)が評価されたが、他の実施形態として、参照二次電池220の電圧応答特性Vの測定時の温度Θが勘案されずに、種類を表わす識別子q1に基づいて二次電池モデルが選定され、当該参照二次電池220の劣化度D(q1)が評価されてもよい。同様に、前記実施形態では、対象二次電池420の電圧応答特性V(Θ)の測定時の温度Θが勘案されたうえで二次電池モデルが選定され、当該対象二次電池420の劣化度D(q2)が評価されたが、他の実施形態として、対象二次電池420の電圧応答特性V(t)の測定時の温度Θが勘案されずに、種類を表わす識別子q2に基づいて二次電池モデルが選定され、当該対象二次電池420の劣化度D(q2)が評価されてもよい。
本発明に係る電池状態判定装置100およびこれにより実行される電池状態判定方法によれば、参照二次電池220の複素インピーダンスZの実測結果に基づく二次電池モデルを定義する複数のモデルパラメータのそれぞれの値を説明変数とし、当該二次電池モデルにしたがって評価された劣化度D(q1)を目的変数として、重回帰分析が実行される(図2/STEP130参照)。そして、当該重回帰分析の結果として得られる重回帰式にしたがって、対象二次電池420の劣化度D(q2)が評価される(図2/STEP136参照)。これにより、対象二次電池420の劣化D(q2)の評価精度の向上が図られる。
Claims (6)
- 同一の仕様で製造された複数の参照二次電池のそれぞれの劣化度と、前記複数の参照二次電池のそれぞれの内部抵抗特性を表現する二次電池モデルを定義する複数のモデルパラメータのそれぞれの値と、を関連付けて認識する第1認識要素と、
前記第1認識要素により関連付けて認識された、前記複数の参照二次電池のそれぞれの劣化度および前記複数のモデルパラメータのそれぞれの値に基づき、前記参照二次電池の劣化度を目的変数とし、前記複数のモデルパラメータを説明変数とする重回帰分析を実行することにより重回帰式を定義する重回帰分析要素と、
前記複数の参照二次電池のそれぞれと同一の仕様で製造された対象二次電池のインピーダンスの実測結果に基づいた前記複数のモデルパラメータのそれぞれの値を認識する第2認識要素と、
前記第2認識要素により認識された前記複数のモデルパラメータのそれぞれの値に基づき、前記重回帰分析要素により定義された前記重回帰式にしたがって、前記対象二次電池の劣化度を評価する電池劣化度評価要素と、
を備え、
前記参照二次電池の劣化度が、前記参照二次電池の電圧応答特性および前記二次電池モデルの電圧応答特性の対比結果に基づき、評価される
電池状態判定装置。 - 請求項1に記載の電池状態判定装置において、
前記重回帰分析要素が、前記二次電池モデルを定義する全てのモデルパラメータから抽出される異なる複数のモデルパラメータ群のそれぞれを構成する複数のモデルパラメータを説明変数とする重回帰式を定義し、複数の当該重回帰式のそれぞれについて重相関係数または決定係数の値を評価し、当該重相関係数または当該決定係数の値が相対的に大きい一部の重回帰式を選定し、
前記電池劣化度評価要素が、前記重回帰分析要素により選定された前記一部の重回帰式にしたがって、前記対象二次電池の劣化度を評価する
電池状態判定装置。 - 請求項2に記載の電池状態判定装置において、
前記二次電池モデルが、関係式(10)により定義されている抵抗R0の伝達関数H0(z)と、関係式(11)により定義されているIIRシステムの伝達関数Hi(z)(i=1,2,‥,m)と、関係式(12)により定義されているFIRシステムの伝達関数HW(z)と、の並列結合を含む伝達関数により定義され、
H0(z)=R0 ‥(10)、
Hi(z)=(bi0+bi1z-1)/(1+ai1z-1) ‥(11)、
HW(z)=Σm i=1hkz-k ‥(12)、
前記重回帰分析要素が、前記複数のモデルパラメータとしての前記関係式(10)~(12)における係数ai1、bi0、bi1およびhkのうち、一部を説明変数として有する重回帰式を前記一部の重回帰式として選定する
電池状態判定装置。 - 請求項3に記載の電池状態判定装置において、
前記第1認識要素が、前記参照二次電池の複素インピーダンスの実測結果に基づき、前記二次電池モデルの前記複数のモデルパラメータのそれぞれの値を同定し、
前記電池劣化度評価要素が、初期状態の前記参照二次電池に対して、インパルス電流が入力された際に当該参照二次電池から出力される電圧の変化態様の実測結果としての実測出力電圧と、前記第1認識要素により前記複数のモデルパラメータの値が同定された前記二次電池モデルに対して、前記インパルス電流が入力された際に当該二次電池モデルから出力される電圧の変化態様としてのモデル出力電圧と、の対比結果に基づき、前記参照二次電池の劣化度を評価し、
前記第1認識要素が、前記電池劣化度評価要素により評価された前記参照二次電池の劣化度を認識し、
前記第2認識要素が、前記対象二次電池の複素インピーダンスの実測結果に基づき、前記二次電池モデルの前記複数のモデルパラメータのそれぞれの値を同定する
電池状態判定装置。 - 請求項4記載の電池状態判定装置において、
前記第1認識要素が、前記参照二次電池の異なる温度のそれぞれにおける複素インピーダンスの実測結果を認識し、
前記参照二次電池の前記異なる温度のそれぞれにおける複素インピーダンスの実測結果に基づき、前記複数のモデルパラメータのそれぞれの値の温度依存性を特定し、
前記参照二次電池の前記実測出力電圧に加えて当該参照二次電池の温度の実測結果を認識し、
前記複数のモデルパラメータの値が同定され、かつ、当該複数のモデルパラメータのそれぞれの値の温度依存性が同定された前記二次電池モデルに対して、前記インパルス電流に加えて前記参照二次電池の温度の実測結果が入力された際の前記モデル出力電圧を認識し、
前記第2認識要素が、前記対象二次電池の複素インピーダンスの実測結果に加えて前記対象二次電池の温度の実測結果に基づき、前記二次電池モデルの前記複数のモデルパラメータのそれぞれの値を同定する
電池状態判定装置。 - 同一の仕様で製造された複数の参照二次電池のそれぞれの劣化度と、前記複数の参照二次電池のそれぞれの内部抵抗特性を表現する二次電池モデルを定義する複数のモデルパラメータのそれぞれの値と、を関連付けて認識する第1認識ステップと、
前記第1認識ステップにおいて関連付けて認識された、前記複数の参照二次電池のそれぞれの劣化度および前記複数のモデルパラメータのそれぞれの値に基づき、前記参照二次電池の劣化度を目的変数とし、前記複数のモデルパラメータを説明変数とする重回帰分析を実行することにより重回帰式を定義する重回帰分析ステップと、
前記複数の参照二次電池のそれぞれと同一の仕様で製造された対象二次電池のインピーダンスの実測結果に基づいた前記複数のモデルパラメータのそれぞれの値を認識する第2認識ステップと、
前記第2認識ステップにおいて認識された前記複数のモデルパラメータのそれぞれの値に基づき、前記重回帰分析ステップにより定義された前記重回帰式にしたがって、前記対象二次電池の劣化度を評価する電池劣化度評価ステップと、
を含み、
前記参照二次電池の劣化度が、前記参照二次電池の電圧応答特性および前記二次電池モデルの電圧応答特性の対比結果に基づき、評価される
電池状態判定方法。
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