JP7490459B2 - Diagnostic Systems - Google Patents

Diagnostic Systems Download PDF

Info

Publication number
JP7490459B2
JP7490459B2 JP2020101549A JP2020101549A JP7490459B2 JP 7490459 B2 JP7490459 B2 JP 7490459B2 JP 2020101549 A JP2020101549 A JP 2020101549A JP 2020101549 A JP2020101549 A JP 2020101549A JP 7490459 B2 JP7490459 B2 JP 7490459B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
charge
rate
discharge
charging
curve
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
JP2020101549A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2021197237A (en
Inventor
良治 児玉
優 矢口
宗近 鴨宮
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.)
Hino Motors Ltd
Original Assignee
Hino Motors Ltd
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 Hino Motors Ltd filed Critical Hino Motors Ltd
Priority to JP2020101549A priority Critical patent/JP7490459B2/en
Publication of JP2021197237A publication Critical patent/JP2021197237A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7490459B2 publication Critical patent/JP7490459B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Description

本発明は、二次電池の診断システムに関する。 The present invention relates to a diagnostic system for a secondary battery.

二次電池の劣化状態を診断する手法として、二次電池の充放電曲線の微分特性を求め、該微分特性におけるピーク箇所の情報から、二次電池の劣化状態を表すＳＯＨ（State Of Health）を判定する手法が知られている（例えば特許文献１参照）。 A known method for diagnosing the degradation state of a secondary battery involves calculating the differential characteristics of the charge/discharge curve of the secondary battery and determining the SOH (State of Health), which represents the degradation state of the secondary battery, from information on the peak points in the differential characteristics (see, for example, Patent Document 1).

特開２０１７－２２７５３９号公報JP 2017-227539 A

ここで、ＳＯＨを高精度に判定するためには、充放電曲線の微分特性のピークが適切な形状で取得される必要がある。ピークを適切な形状で取得するためには、比較的低Ｃレート（すなわち低電流）で充放電が行われる必要がある。これは、比較的高Ｃレート（すなわち高電流）で充放電を行った場合には二次電池の化学構造変化が急激に進行してしまい充放電曲線のデータサンプリング感度が不足しピークを適切な形状で取得することができないためである。一方で、低Ｃレートで充放電を行った場合には、充放電に要する時間が長くなり、二次電池のエネルギーにより駆動する製品のデッドタイムが長くなってしまう。このように、従来、二次電池の劣化状態の診断を高精度に行いながら充放電時間を短縮することが困難であった。 Here, in order to determine the SOH with high accuracy, the peak of the differential characteristic of the charge/discharge curve must be obtained with an appropriate shape. In order to obtain a peak with an appropriate shape, charging and discharging must be performed at a relatively low C rate (i.e., low current). This is because when charging and discharging are performed at a relatively high C rate (i.e., high current), the chemical structure of the secondary battery changes rapidly, and the data sampling sensitivity of the charge/discharge curve is insufficient, making it impossible to obtain a peak with an appropriate shape. On the other hand, when charging and discharging are performed at a low C rate, the time required for charging and discharging becomes longer, and the dead time of the product driven by the energy of the secondary battery becomes longer. Thus, in the past, it was difficult to shorten the charge/discharge time while diagnosing the deterioration state of the secondary battery with high accuracy.

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、二次電池の劣化状態の診断を高精度に行うと共に劣化状態の診断のための充放電時間を短縮することを目的とする。 The present invention was made in consideration of the above-mentioned circumstances, and aims to diagnose the degradation state of a secondary battery with high accuracy and to shorten the charge/discharge time required to diagnose the degradation state.

本発明の一態様に係る二次電池の診断システムは、温度、劣化状態、及びＣレートの組み合わせ毎の二次電池の充放電曲線の微分曲線を記憶する記憶部と、二次電池の充放電制御に係る充放電条件として、温度、劣化状態、及びＣレートの情報を取得する取得部と、記憶部に記憶された各微分曲線の中から、取得部によって取得された充放電条件に合致する微分曲線を特定する特定部と、特定部によって特定された微分曲線に基づき、二次電池の劣化状態を診断する上で重要な充放電領域について比較的低Ｃレートで充放電を行う低Ｃレート充放電領域に決定すると共に、その他の領域を低Ｃレート充放電領域よりも高Ｃレートで充放電を行う高Ｃレート充放電領域に決定する充放電速度決定部と、充放電速度決定部によって決定されたＣレートに応じて二次電池の充放電制御を行う充放電制御部と、を備える。 A secondary battery diagnostic system according to one embodiment of the present invention includes a memory unit that stores differential curves of the charge/discharge curves of the secondary battery for each combination of temperature, deterioration state, and C rate; an acquisition unit that acquires information on temperature, deterioration state, and C rate as charge/discharge conditions related to charge/discharge control of the secondary battery; a specification unit that identifies a differential curve that matches the charge/discharge conditions acquired by the acquisition unit from among the differential curves stored in the memory unit; a charge/discharge rate determination unit that determines, based on the differential curve identified by the specification unit, a low C-rate charge/discharge region that is important for diagnosing the deterioration state of the secondary battery, in which charging/discharging is performed at a relatively low C-rate, and determines other regions as high C-rate charge/discharge regions in which charging/discharging is performed at a higher C-rate than the low C-rate charge/discharge region; and a charge/discharge control unit that controls charging/discharging of the secondary battery according to the C-rate determined by the charge/discharge rate determination unit.

本発明に係る診断システムでは、予め記憶された台上データである充放電曲線の微分曲線の中から、充放電制御に係る充放電条件（温度、劣化状態、及びＣレート）に合致した微分曲線が特定される。そして、本発明に係る診断システムでは、特定した微分曲線に基づき、劣化状態の診断において重要な領域について低Ｃレート充放電領域と決定されると共に、その他の領域について高Ｃレート充放電領域と決定され、決定されたＣレートに応じて二次電池の充放電制御が行われる。このような構成によれば、予め準備されている台上データに基づいて、劣化状態の診断において重要な領域については低Ｃレートで充放電を行って正確に充放電曲線を得ると共に、その他の領域については高Ｃレートで充放電を行って迅速に充放電曲線を得ることができる。このように、本発明に係る診断システムによれば、二次電池の劣化状態の診断を高精度に行うと共に劣化状態の診断のための充放電時間を短縮することができる。 In the diagnostic system according to the present invention, a differential curve that matches the charge/discharge conditions (temperature, deterioration state, and C rate) related to the charge/discharge control is identified from the differential curves of the charge/discharge curves, which are bench data stored in advance. Then, in the diagnostic system according to the present invention, a low C-rate charge/discharge region is determined for an area important in diagnosing the deterioration state, and a high C-rate charge/discharge region is determined for other areas based on the identified differential curve, and charge/discharge control of the secondary battery is performed according to the determined C rate. With this configuration, based on the bench data prepared in advance, charge/discharge is performed at a low C-rate for an area important in diagnosing the deterioration state to obtain an accurate charge/discharge curve, and charge/discharge is performed at a high C-rate for other areas to obtain a quick charge/discharge curve. In this way, the diagnostic system according to the present invention can diagnose the deterioration state of the secondary battery with high accuracy and shorten the charge/discharge time for diagnosing the deterioration state.

充放電速度決定部は、特定部によって特定された微分曲線におけるピーク箇所を特定し、該ピーク箇所を低Ｃレート充放電領域に決定してもよい。微分曲線におけるピーク箇所の情報（位置及び形状等）は、二次電池の劣化状態を診断する上で重要な情報である。このため、微分曲線におけるピーク箇所が低Ｃレート充放電領域に決定されることにより、二次電池の劣化状態の診断をより高精度に行うことができる。 The charge/discharge rate determination unit may identify a peak location in the differential curve identified by the identification unit, and determine the peak location to be in the low C-rate charge/discharge region. Information on the peak location in the differential curve (position, shape, etc.) is important information for diagnosing the degraded state of the secondary battery. Therefore, by determining that the peak location in the differential curve is in the low C-rate charge/discharge region, the degraded state of the secondary battery can be diagnosed with higher accuracy.

本発明によれば、二次電池の劣化状態の診断を高精度に行うと共に劣化状態の診断のための充放電時間を短縮することができる。 The present invention makes it possible to diagnose the deterioration state of a secondary battery with high accuracy and to shorten the charge/discharge time required to diagnose the deterioration state.

二次電池の診断システムの機能ブロック図である。FIG. 2 is a functional block diagram of a diagnostic system for a secondary battery. 台上データを模式的に示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a schematic diagram of on-table data. リチウムイオン電池の充放電曲線の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a charge/discharge curve of a lithium ion battery. リチウムイオン電池の充放電曲線の微分特性の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of the differential characteristics of a charge/discharge curve of a lithium ion battery. Ｃレートの違いによるピーク形状の違いを説明する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating differences in peak shapes due to differences in C rate. リチウムイオン電池の診断処理（診断方法）を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing a diagnostic process (diagnostic method) for a lithium ion battery.

以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととし、同一又は相当の部分に対する重複した説明は省略する。 Various embodiments will be described in detail below with reference to the drawings. Note that the same reference numerals will be used to refer to the same or corresponding parts in each drawing, and duplicate descriptions of the same or corresponding parts will be omitted.

図１は、二次電池の診断システム１０の機能ブロック図である。本実施形態における二次電池とは、例えば車載用のリチウムイオン電池であるが、その他の二次電池であってもよい。本実施形態における二次電池は、例えば車両の駆動用バッテリとして機能する。本実施形態では、二次電池が車両の駆動用バッテリとして機能するリチウムイオン電池であるとして説明する。より詳細には、二次電池は、グラファイト系負極を用いたリチウムイオン電池である。 Figure 1 is a functional block diagram of a diagnostic system 10 for a secondary battery. The secondary battery in this embodiment is, for example, an in-vehicle lithium ion battery, but may be other secondary batteries. The secondary battery in this embodiment functions, for example, as a driving battery for the vehicle. In this embodiment, the secondary battery is described as a lithium ion battery that functions as a driving battery for the vehicle. More specifically, the secondary battery is a lithium ion battery that uses a graphite-based negative electrode.

最初に、図２～図５も参照しながら、本実施形態に係るリチウムイオン電池の診断システム１０の概要について説明する。診断システム１０は、例えば、駆動用バッテリとして機能するリチウムイオン電池の状態推定・監視を行うＢＭＳ（Battery Management System）の機能である。診断システム１０は、リチウムイオン電池の内部状態を非破壊で推定するシステムであり、具体的にはリチウムイオン電池の残存容量を表すＳＯＣ（State Of Charge）の値を推定する。診断システム１０は、リチウムイオン電池の電流、電圧、及び表面温度に基づいて、周知の技術によりＳＯＣの値を推定する。ここで、ＳＯＣの値を高精度に推定するためには、リチウムイオン電池の劣化状態（ＳＯＨ）が考慮されること（すなわち、ＳＯＣの値がＳＯＨの値に基づき補正されること）が好ましい。診断システム１０は、ＳＯＨの値を推定し、該ＳＯＨの値によりＳＯＣの値を補正することにより、ＳＯＣの値を高精度に推定している。 First, an overview of the lithium-ion battery diagnostic system 10 according to this embodiment will be described with reference to Figs. 2 to 5. The diagnostic system 10 is, for example, a function of a BMS (Battery Management System) that estimates and monitors the state of a lithium-ion battery that functions as a drive battery. The diagnostic system 10 is a system that nondestructively estimates the internal state of a lithium-ion battery, and specifically, estimates the value of the SOC (State Of Charge) that indicates the remaining capacity of the lithium-ion battery. The diagnostic system 10 estimates the value of the SOC using a well-known technique based on the current, voltage, and surface temperature of the lithium-ion battery. Here, in order to estimate the value of the SOC with high accuracy, it is preferable that the state of health (SOH) of the lithium-ion battery is taken into consideration (i.e., the value of the SOC is corrected based on the value of the SOH). The diagnostic system 10 estimates the value of the SOC with high accuracy by estimating the value of the SOH and correcting the value of the SOC using the value of the SOH.

診断システム１０は、充放電時において測定されるリチウムイオン電池の電流及び電圧に基づいて、リチウムイオン電池の充放電曲線（図３参照）を求め、更に、該充放電曲線の微分特性（微分曲線，図４参照）を求め、該微分曲線に基づいてリチウムイオン電池の劣化状態（ＳＯＨ）を推定している。 The diagnostic system 10 calculates the charge/discharge curve (see FIG. 3) of the lithium-ion battery based on the current and voltage of the lithium-ion battery measured during charging and discharging, and further calculates the differential characteristic of the charge/discharge curve (differential curve, see FIG. 4), and estimates the state of health (SOH) of the lithium-ion battery based on the differential curve.

図３は、リチウムイオン電池の充放電曲線の一例を示す図である。図３に示されるように、充放電曲線は、横軸が容量（ｍＡｈ）、縦軸が電圧（Ｖ）とされて、充電時及び放電時におけるリチウムイオン電池の電流及び電圧に基づき導出される。図４は、リチウムイオン電池の充放電曲線の微分特性（微分曲線）の一例を示す図である。図４に示されるように、微分曲線は、横軸が容量（ＳＯＣ（％））、縦軸がｄＶ／ｄＱ（Ｖは電圧、Ｑは容量）とされて、充放電曲線に基づき導出される。 Figure 3 is a diagram showing an example of a charge/discharge curve of a lithium-ion battery. As shown in Figure 3, the charge/discharge curve has the horizontal axis representing capacity (mAh) and the vertical axis representing voltage (V), and is derived based on the current and voltage of the lithium-ion battery during charging and discharging. Figure 4 is a diagram showing an example of the differential characteristic (differential curve) of the charge/discharge curve of a lithium-ion battery. As shown in Figure 4, the differential curve has the horizontal axis representing capacity (SOC (%)) and the vertical axis representing dV/dQ (V is voltage, Q is capacity), and is derived based on the charge/discharge curve.

図４に示されるように、微分曲線においては、充電及び放電共に、ピーク（曲線において局所的に凸形状となった部分）が生じている。すなわち、図４の例では、充電曲線において２つのピークＰ１，Ｐ２、放電曲線において２つのピークＰ３，Ｐ４が生じている。このようなピークの情報（ピークの形状及び位置）は、リチウムイオン電池の劣化状態を推定する上で重要な情報となる。 As shown in Figure 4, peaks (locally convex parts of the curve) occur in the differential curve for both charging and discharging. That is, in the example of Figure 4, two peaks P1 and P2 occur in the charging curve, and two peaks P3 and P4 occur in the discharging curve. Such peak information (peak shape and position) is important information for estimating the degradation state of a lithium-ion battery.

診断システム１０は、具体的には、リチウムイオン電池の温度（詳細には内部温度）、劣化状態、及びＣレートの組み合わせ毎に充放電曲線の微分曲線を記録した台上データ（図２参照）を予め記憶しており、導出した微分曲線と台上データの微分曲線とを照合することにより、リチウムイオン電池の劣化状態を導出する。すなわち、診断システム１０は、台上データの中から、充放電制御に係る充放電条件であるリチウムイオン電池の温度及びＣレートの情報が一致すると共に微分曲線が類似するデータを特定し、該データの劣化状態を、診断対象のリチウムイオン電池の劣化状態とみなす。なお、Ｃレートとは、電池に対して充放電する時の電流の大きさであり、電流に基づき導出されるものである。Ｃレートは、充放電のスピードを示すものである。 Specifically, the diagnostic system 10 prestores bench data (see FIG. 2) that records the differential curve of the charge/discharge curve for each combination of the temperature (specifically, the internal temperature), the degradation state, and the C rate of the lithium-ion battery, and derives the degradation state of the lithium-ion battery by comparing the derived differential curve with the differential curve of the bench data. That is, the diagnostic system 10 identifies data from the bench data that matches the information on the temperature and C rate of the lithium-ion battery, which are the charge/discharge conditions related to the charge/discharge control, and has a similar differential curve, and regards the degradation state of the data as the degradation state of the lithium-ion battery to be diagnosed. The C rate is the magnitude of the current when the battery is charged/discharged, and is derived based on the current. The C rate indicates the speed of charging/discharging.

ここで、診断システム１０は、導出した微分曲線と台上データの微分曲線とを照合するに際して、微分曲線のピークの形状及び位置を比較している。このため、劣化状態（ＳＯＨ）を高精度に導出するためには、微分曲線のピークが適切な形状で取得される必要がある。この点、比較的高Ｃレート（すなわち高電流）で充放電を行った場合には二次電池の化学構造変化が急激に進行してしまい充放電曲線のデータサンプリング感度が不足しピークを適切な形状で取得することができないおそれがあるため、ピークの形状及び位置を適切に取得する観点からは、比較的低Ｃレート（すなわち低電流）で充放電を行うことが好ましい。このことは、図５からも明らかである。図５は、Ｃレートの違いによる放電曲線の微分曲線のピーク形状の違いを説明する図である。図５に示されるように、比較的低Ｃレートで充放電を行った場合には、２つのピークＰ３，Ｐ４が適切に取得されているのに対して、比較的高レートで充放電を行った場合には、ピークの形状が取得されていない。一方で、低Ｃレートで充放電を行った場合には、充放電に要する時間が長くなり、駆動用バッテリのデッドタイムが長くなってしまう問題がある。 Here, when the diagnostic system 10 compares the derived differential curve with the differential curve of the bench data, it compares the shape and position of the peak of the differential curve. Therefore, in order to derive the state of health (SOH) with high accuracy, it is necessary to obtain the peak of the differential curve with an appropriate shape. In this regard, when charging and discharging are performed at a relatively high C rate (i.e., high current), the chemical structure change of the secondary battery progresses rapidly, and the data sampling sensitivity of the charge and discharge curve is insufficient, so that the peak may not be obtained with an appropriate shape. Therefore, from the viewpoint of appropriately obtaining the shape and position of the peak, it is preferable to perform charging and discharging at a relatively low C rate (i.e., low current). This is also clear from FIG. 5. FIG. 5 is a diagram explaining the difference in the peak shape of the differential curve of the discharge curve due to the difference in C rate. As shown in FIG. 5, when charging and discharging are performed at a relatively low C rate, the two peaks P3 and P4 are appropriately obtained, whereas when charging and discharging are performed at a relatively high rate, the shape of the peak is not obtained. On the other hand, when charging and discharging are performed at a low C rate, the time required for charging and discharging increases, which increases the dead time of the drive battery.

診断システム１０は、上述した問題を解決すべく充放電制御を行うに際して、充放電制御に係る充放電条件として、リチウムイオン電池の温度及びＣレートの情報に加えて、例えば車両の走行履歴から推定されるリチウムイオン電池の劣化状態を取得する。温度、劣化状態、及びＣレートの情報が取得されることによって、診断システム１０は、台上データの中から１つの微分曲線（充放電条件から想定される微分曲線）を特定することができる。そして、診断システム１０は、特定した微分曲線に基づき、リチウムイオン電池の劣化状態を診断する上で重要な充放電領域（例えばピーク箇所）について低Ｃレートで充放電を行う低Ｃレート充放電領域に決定すると共に、その他の領域について高Ｃレートで充放電を行う高Ｃレート充放電領域に決定し、決定したＣレートに応じて二次電池の充放電制御を行う。このことにより、台上データに基づいてピークが生じると想定される領域については低Ｃレートで充放電が行われ微分曲線のピークの形状及び位置が適切に取得される（すなわち、リチウムイオン電池の劣化状態を高精度に推定することができる）と共に、二次電池の劣化状態の推定に利用されない、ピーク以外の領域については高Ｃレートで充放電が行われ、充放電時間を短縮することができる。 When performing charge/discharge control to solve the above-mentioned problem, the diagnostic system 10 acquires, as charge/discharge conditions for charge/discharge control, in addition to information on the temperature and C rate of the lithium ion battery, the deterioration state of the lithium ion battery estimated from, for example, the vehicle's driving history. By acquiring information on the temperature, deterioration state, and C rate, the diagnostic system 10 can identify one differential curve (a differential curve assumed from the charge/discharge conditions) from the bench data. Then, based on the identified differential curve, the diagnostic system 10 determines a low C-rate charge/discharge region in which charging/discharging is performed at a low C-rate for a charge/discharge region (e.g., a peak point) that is important for diagnosing the deterioration state of the lithium ion battery, and determines a high C-rate charge/discharge region in which charging/discharging is performed at a high C-rate for other regions, and performs charge/discharge control of the secondary battery according to the determined C-rate. As a result, charging and discharging are performed at a low C rate in areas where a peak is expected to occur based on the bench data, and the shape and position of the peak in the differential curve can be appropriately obtained (i.e., the deterioration state of the lithium-ion battery can be estimated with high accuracy), while charging and discharging are performed at a high C rate in areas other than the peak that are not used to estimate the deterioration state of the secondary battery, thereby shortening the charging and discharging time.

以下では、図１を参照し、リチウムイオン電池の診断システム１０の機能の詳細について説明する。図１に示されるように、診断システム１０は、記憶部１１と、取得部１２と、特定部１３と、充放電速度決定部１４と、充放電制御部１５と、電池状態推定部１６と、を備えている。 The following describes in detail the functions of the lithium-ion battery diagnostic system 10 with reference to FIG. 1. As shown in FIG. 1, the diagnostic system 10 includes a memory unit 11, an acquisition unit 12, an identification unit 13, a charge/discharge rate determination unit 14, a charge/discharge control unit 15, and a battery state estimation unit 16.

記憶部１１は、リチウムイオン電池の温度、劣化状態、及びＣレートの組み合わせ毎のリチウムイオン電池の充放電曲線の微分曲線が記録された台上データ（図２参照）を記憶するデータベースである。このような台上データは、例えば電池の種類毎の予め準備されている。 The memory unit 11 is a database that stores bench data (see FIG. 2) that records differential curves of the charge/discharge curves of the lithium ion battery for each combination of the temperature, deterioration state, and C rate of the lithium ion battery. Such bench data is prepared in advance, for example, for each type of battery.

取得部１２は、微分曲線の各領域におけるＣレート（充放電速度）を決定するための処理として、リチウムイオン電池の充放電制御に係る充放電条件である、温度、劣化状態、及びＣレートの情報を取得する。温度は、リチウムイオン電池の内部温度であり、例えばリチウムイオン電池の表面温度及び電池モジュール２の電流センサ２１により検出される電流等に応じて導出される。劣化状態は、例えば車両の走行履歴から推定されるリチウムイオン電池の劣化状態である。Ｃレートは、予め定められた値であってもよいし、電流センサ２１により検出される電流に応じて導出されてもよい。 The acquisition unit 12 acquires information on temperature, deterioration state, and C rate, which are charge/discharge conditions related to charge/discharge control of the lithium-ion battery, as a process for determining the C rate (charge/discharge rate) in each region of the differential curve. The temperature is the internal temperature of the lithium-ion battery, and is derived, for example, according to the surface temperature of the lithium-ion battery and the current detected by the current sensor 21 of the battery module 2. The deterioration state is the deterioration state of the lithium-ion battery estimated, for example, from the driving history of the vehicle. The C rate may be a predetermined value, or may be derived according to the current detected by the current sensor 21.

また、取得部１２は、充放電時の処理として、充電時又は放電時において検出される電流及び電圧の値を取得する。取得部１２は、複数のリチウムイオン電池２２から構成されある電池モジュール２の電流センサ２１から、リチウムイオン電池２２に流れる電流値を取得する。また、取得部１２は、電池モジュール２を構成するリチウムイオン電池２２の端子間の電圧を測定する電圧センサから、リチウムイオン電池２２に印可される電圧値を取得する。 The acquisition unit 12 also acquires the current and voltage values detected during charging or discharging as part of the charging and discharging process. The acquisition unit 12 acquires the value of the current flowing through the lithium ion batteries 22 from a current sensor 21 of a battery module 2 that is composed of multiple lithium ion batteries 22. The acquisition unit 12 also acquires the voltage value applied to the lithium ion batteries 22 from a voltage sensor that measures the voltage between the terminals of the lithium ion batteries 22 that make up the battery module 2.

特定部１３は、記憶部１１に記憶された台上データの各微分曲線の中から、取得部１２によって取得された充放電条件に合致する微分曲線を特定する。すなわち、特定部１３は、取得部１２によって取得された充放電条件と、温度、劣化状態、及びＣレートの全てが一致する（或いは、最も近似する）台上データの微分曲線を特定する。 The identification unit 13 identifies, from among the differential curves of the bench data stored in the memory unit 11, a differential curve that matches the charge/discharge conditions acquired by the acquisition unit 12. In other words, the identification unit 13 identifies a differential curve of the bench data that matches (or is most similar to) the charge/discharge conditions acquired by the acquisition unit 12 in all of the temperature, deterioration state, and C rate.

充放電速度決定部１４は、特定部１３によって特定された微分曲線に基づき、リチウムイオン電池の劣化状態を診断する上で重要な充放電領域について比較的低Ｃレートで充放電を行う低Ｃレート充放電領域に決定すると共に、その他の領域を低Ｃレート充放電領域よりも高Ｃレートで充放電を行う高Ｃレート充放電領域に決定する。具体的には、充放電速度決定部１４は、特定部１３によって特定された微分曲線におけるピーク箇所を特定し、該ピーク箇所を低Ｃレート充放電領域に決定する。充放電速度決定部１４は、取得部１２によって取得されたＣレートを基準Ｃレートとして、上述した低Ｃレート及び高Ｃレートを具体的に決定する。低Ｃレートとは、少なくとも微分曲線においてピークの形状及び位置を適切に取得することができるＣレートである。 Based on the differential curve identified by the identification unit 13, the charge/discharge rate determination unit 14 determines the charge/discharge region important for diagnosing the deterioration state of the lithium ion battery as a low C-rate charge/discharge region in which charging/discharging is performed at a relatively low C-rate, and determines the other regions as high C-rate charge/discharge regions in which charging/discharging is performed at a higher C-rate than the low C-rate charge/discharge region. Specifically, the charge/discharge rate determination unit 14 identifies a peak location in the differential curve identified by the identification unit 13, and determines the peak location as the low C-rate charge/discharge region. The charge/discharge rate determination unit 14 specifically determines the above-mentioned low C-rate and high C-rate using the C-rate acquired by the acquisition unit 12 as the reference C-rate. The low C-rate is a C-rate that allows at least the shape and position of the peak to be appropriately acquired in the differential curve.

充放電制御部１５は、充放電速度決定部１４によって決定されたＣレートに応じてリチウムイオン電池の充放電制御を行う。すなわち、充放電制御部１５は、充放電速度決定部１４によって低Ｃレート充放電領域とされた領域、具体的にはピーク箇所が出現する領域については低Ｃレートで充放電が行われるように充放電動作を制御すると共に、充放電速度決定部１４によって高Ｃレート充放電領域とされた領域、具体的にはピーク箇所が出現しない領域については高Ｃレートで充放電が行われるように充放電動作を制御する。 The charge/discharge control unit 15 controls the charge/discharge of the lithium ion battery according to the C rate determined by the charge/discharge rate determination unit 14. That is, the charge/discharge control unit 15 controls the charge/discharge operation so that charging/discharging is performed at a low C rate in the region determined by the charge/discharge rate determination unit 14 as a low C rate charge/discharge region, specifically, the region where peaks appear, and controls the charge/discharge operation so that charging/discharging is performed at a high C rate in the region determined by the charge/discharge rate determination unit 14 as a high C rate charge/discharge region, specifically, the region where peaks do not appear.

電池状態推定部１６は、充放電時に取得部１２によって取得された電流値及び電圧値に基づいて、充放電曲線及び該充放電曲線の微分曲線を導出し、温度及びＣレートの情報並びに導出した微分曲線と情報（ピークの情報）が一致する台上データ（台上データに含まれたデータ）を特定する。そして、電池状態推定部１６は、特定した台上データの劣化状態を、診断対象のリチウムイオン電池の劣化状態と推定する。電池状態推定部１６は、更に、劣化状態（ＳＯＨの値）によりＳＯＣの値を補正することにより、ＳＯＣの値を高精度に推定する。 The battery state estimation unit 16 derives a charge/discharge curve and a differential curve of the charge/discharge curve based on the current and voltage values acquired by the acquisition unit 12 during charging and discharging, and identifies temperature and C-rate information as well as bench data (data included in the bench data) whose information (peak information) matches the derived differential curve. The battery state estimation unit 16 then estimates the deterioration state of the identified bench data as the deterioration state of the lithium-ion battery to be diagnosed. The battery state estimation unit 16 further estimates the SOC value with high accuracy by correcting the SOC value based on the deterioration state (SOH value).

次に、本実施形態に係るリチウムイオン電池の診断処理（診断方法）について、図６を参照して説明する。図６は、リチウムイオン電池の診断処理（診断方法）を示すフローチャートであり、より詳細には、リチウムイオン電池の充電制御による劣化状態の推定処理を示すフローチャートである。 Next, the diagnostic process (diagnosis method) for a lithium-ion battery according to this embodiment will be described with reference to FIG. 6. FIG. 6 is a flowchart showing the diagnostic process (diagnosis method) for a lithium-ion battery, and more specifically, a flowchart showing the process for estimating the deterioration state of a lithium-ion battery through charging control.

図６に示されるように、診断システム１０では、最初に充電条件が取得される（ステップＳ１）。充電条件とは、リチウムイオン電池の温度、劣化状態、及びＣレートの情報である。つづいて、診断システム１０は、記憶する台上データの各微分曲線の中から、取得した充電条件に合致する微分曲線を特定する（ステップＳ２）。 As shown in FIG. 6, the diagnostic system 10 first acquires charging conditions (step S1). The charging conditions are information on the temperature, deterioration state, and C rate of the lithium-ion battery. Next, the diagnostic system 10 identifies a differential curve that matches the acquired charging conditions from among the differential curves of the stored bench data (step S2).

つづいて、診断システム１０は、特定した微分曲線に基づき、微分曲線の各領域における充電速度（Ｃレート）を決定する（ステップＳ３）。具体的には、診断システム１０は、特定した微分曲線に基づき、ピーク箇所について比較的低Ｃレートで充電を行う低Ｃレート充電領域に決定すると共に、その他の領域を低Ｃレート充電領域よりも高Ｃレートで充電を行う高Ｃレート充電領域に決定する。 Next, the diagnostic system 10 determines the charging speed (C rate) in each region of the differential curve based on the identified differential curve (step S3). Specifically, based on the identified differential curve, the diagnostic system 10 determines the peak points to be low C rate charging regions where charging is performed at a relatively low C rate, and determines the other regions to be high C rate charging regions where charging is performed at a higher C rate than the low C rate charging region.

つづいて、診断システム１０は、決定したＣレートに応じてリチウムイオン電池の充電制御を行う（ステップＳ４）。すなわち、診断システム１０は、ピーク箇所が出現する領域については低Ｃレートで充電が行われるように充電動作を制御すると共に、ピーク箇所が出現しない領域については高Ｃレートで充電が行われるように充電動作を制御する。 Next, the diagnostic system 10 controls the charging of the lithium ion battery according to the determined C rate (step S4). That is, the diagnostic system 10 controls the charging operation so that charging is performed at a low C rate in areas where peaks appear, and controls the charging operation so that charging is performed at a high C rate in areas where peaks do not appear.

つづいて、診断システム１０は、充電時に取得された電流値及び電圧値に基づいて、充電曲線及び該充電曲線の微分曲線を導出し、ピークの情報を取得する（ステップＳ５）。そして、診断システム１０は、台上データを参照することにより、ピークの情報等に基づき、診断対象のリチウムイオン電池の劣化状態を推定する（ステップＳ６）。 Next, the diagnostic system 10 derives a charging curve and a differential curve of the charging curve based on the current and voltage values acquired during charging, and acquires peak information (step S5). The diagnostic system 10 then refers to the bench data and estimates the degradation state of the lithium-ion battery to be diagnosed based on the peak information, etc. (step S6).

最後に、本実施形態に係るリチウムイオン電池の診断システムの作用効果について説明する。 Finally, we will explain the effects of the lithium-ion battery diagnostic system according to this embodiment.

本実施形態に係るリチウムイオン電池の診断システム１０は、温度、劣化状態、及びＣレートの組み合わせ毎のリチウムイオン電池の充放電曲線の微分曲線を記憶する記憶部１１と、リチウムイオン電池の充放電制御に係る充放電条件として、温度、劣化状態、及びＣレートの情報を取得する取得部１２と、記憶部１１に記憶された各微分曲線の中から、取得部１２によって取得された充放電条件に合致する微分曲線を特定する特定部１３と、特定部１３によって特定された微分曲線に基づき、リチウムイオン電池の劣化状態を診断する上で重要な充放電領域について比較的低Ｃレートで充放電を行う低Ｃレート充放電領域に決定すると共に、その他の領域を低Ｃレート充放電領域よりも高Ｃレートで充放電を行う高Ｃレート充放電領域に決定する充放電速度決定部１４と、充放電速度決定部１４によって決定されたＣレートに応じてリチウムイオン電池の充放電制御を行う充放電制御部１５と、を備える。 The lithium ion battery diagnostic system 10 according to this embodiment includes a memory unit 11 that stores differential curves of the charge/discharge curves of the lithium ion battery for each combination of temperature, deterioration state, and C rate, an acquisition unit 12 that acquires information on temperature, deterioration state, and C rate as charge/discharge conditions related to charge/discharge control of the lithium ion battery, a determination unit 13 that identifies a differential curve that matches the charge/discharge conditions acquired by the acquisition unit 12 from among the differential curves stored in the memory unit 11, a charge/discharge rate determination unit 14 that determines a charge/discharge region that is important for diagnosing the deterioration state of the lithium ion battery as a low C-rate charge/discharge region in which charging/discharging is performed at a relatively low C-rate based on the differential curve identified by the determination unit 13, and determines other regions as high C-rate charge/discharge regions in which charging/discharging is performed at a higher C-rate than the low C-rate charge/discharge region, and a charge/discharge control unit 15 that controls charging/discharging of the lithium ion battery according to the C-rate determined by the charge/discharge rate determination unit 14.

本発明に係る診断システム１０では、予め記憶された台上データである充放電曲線の微分曲線の中から、充放電制御に係る充放電条件（温度、劣化状態、及びＣレート）に合致した微分曲線が特定される。そして、本実施形態に係る診断システム１０では、特定した微分曲線に基づき、劣化状態の診断において重要な領域について低Ｃレート充放電領域と決定されると共に、その他の領域について高Ｃレート充放電領域と決定され、決定されたＣレートに応じてリチウムイオン電池の充放電制御が行われる。このような構成によれば、予め準備されている台上データに基づいて、劣化状態の診断において重要な領域については低Ｃレートで充放電を行って正確に充放電曲線を得ると共に、その他の領域については高Ｃレートで充放電を行って迅速に充放電曲線を得ることができる。このように、本実施形態に係る診断システム１０によれば、リチウムイオン電池の劣化状態の診断を高精度に行うと共に劣化状態の診断のための充放電時間を短縮することができる。 In the diagnostic system 10 according to the present invention, a differential curve that matches the charge/discharge conditions (temperature, deterioration state, and C rate) related to the charge/discharge control is specified from among the differential curves of the charge/discharge curves, which are bench data stored in advance. Then, in the diagnostic system 10 according to the present embodiment, a low C-rate charge/discharge region is determined for an area important in diagnosing the deterioration state based on the specified differential curve, and a high C-rate charge/discharge region is determined for other areas, and charge/discharge control of the lithium-ion battery is performed according to the determined C-rate. According to this configuration, based on the bench data prepared in advance, charge/discharge is performed at a low C-rate for an area important in diagnosing the deterioration state to obtain an accurate charge/discharge curve, and charge/discharge is performed at a high C-rate for other areas to obtain a quick charge/discharge curve. In this way, according to the diagnostic system 10 according to the present embodiment, it is possible to perform a highly accurate diagnosis of the deterioration state of the lithium-ion battery and to shorten the charge/discharge time for diagnosing the deterioration state.

充放電速度決定部１４は、特定部１３によって特定された微分曲線におけるピーク箇所を特定し、該ピーク箇所を低Ｃレート充放電領域に決定してもよい。微分曲線におけるピーク箇所の情報（位置及び形状等）は、リチウムイオン電池の劣化状態を診断する上で重要な情報である。このため、微分曲線におけるピーク箇所が低Ｃレート充放電領域に決定されることにより、リチウムイオン電池の劣化状態の診断をより高精度に行うことができる。 The charge/discharge rate determination unit 14 may identify a peak location in the differential curve identified by the identification unit 13, and determine the peak location to be in the low C-rate charge/discharge region. Information on the peak location in the differential curve (position, shape, etc.) is important information for diagnosing the degraded state of the lithium-ion battery. Therefore, by determining that the peak location in the differential curve is in the low C-rate charge/discharge region, the degraded state of the lithium-ion battery can be diagnosed with higher accuracy.

１０…診断システム、１１…記憶部、１２…取得部、１３…特定部、１４…充放電速度決定部、１５…充放電制御部。 10...diagnosis system, 11...storage unit, 12...acquisition unit, 13...identification unit, 14...charge/discharge rate determination unit, 15...charge/discharge control unit.

Claims (2)

温度、劣化状態、及びＣレートの組み合わせ毎の二次電池の充放電曲線の微分曲線を記憶する記憶部と、
二次電池の充放電制御に係る充放電条件として、温度、劣化状態、及びＣレートの情報を取得する取得部と、
前記記憶部に記憶された各微分曲線の中から、前記取得部によって取得された充放電条件に合致する前記微分曲線を特定する特定部と、
前記特定部によって特定された前記微分曲線に基づき、二次電池の劣化状態を診断する上で重要な充放電領域について比較的低Ｃレートで充放電を行う低Ｃレート充放電領域に決定すると共に、その他の領域を前記低Ｃレート充放電領域よりも高Ｃレートで充放電を行う高Ｃレート充放電領域に決定する充放電速度決定部と、
前記充放電速度決定部によって決定されたＣレートに応じて二次電池の充放電制御を行う充放電制御部と、を備える二次電池の診断システム。 A storage unit that stores a differential curve of a charge/discharge curve of a secondary battery for each combination of temperature, deterioration state, and C rate;
An acquisition unit that acquires information on a temperature, a deterioration state, and a C rate as charge/discharge conditions related to charge/discharge control of a secondary battery;
an identification unit that identifies a differential curve that matches the charge/discharge condition acquired by the acquisition unit from among the differential curves stored in the storage unit;
a charge/discharge rate determination unit that determines a charge/discharge region that is important for diagnosing a deterioration state of the secondary battery as a low C-rate charge/discharge region in which charging/discharging is performed at a relatively low C-rate based on the differential curve specified by the determination unit, and determines other regions as high C-rate charge/discharge regions in which charging/discharging is performed at a higher C-rate than the low C-rate charge/discharge region;
a charge/discharge control unit that controls charging and discharging of the secondary battery in accordance with the C rate determined by the charge/discharge rate determination unit. 前記充放電速度決定部は、前記特定部によって特定された前記微分曲線におけるピーク箇所を特定し、該ピーク箇所を前記低Ｃレート充放電領域に決定する、請求項１記載の診断システム。 The diagnostic system of claim 1, wherein the charge/discharge rate determination unit identifies a peak location in the differential curve identified by the identification unit and determines that the peak location is in the low C rate charge/discharge region.
JP2020101549A 2020-06-11 2020-06-11 Diagnostic Systems Active JP7490459B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020101549A JP7490459B2 (en) 2020-06-11 2020-06-11 Diagnostic Systems

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020101549A JP7490459B2 (en) 2020-06-11 2020-06-11 Diagnostic Systems

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021197237A JP2021197237A (en) 2021-12-27
JP7490459B2 true JP7490459B2 (en) 2024-05-27

Family

ID=79195784

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020101549A Active JP7490459B2 (en) 2020-06-11 2020-06-11 Diagnostic Systems

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7490459B2 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012181976A (en) 2011-03-01 2012-09-20 Hitachi Ltd Lithium secondary battery abnormally charged state detection device and inspection method
JP2013247003A (en) 2012-05-28 2013-12-09 Sony Corp Charge control device for secondary battery, charge control method for secondary battery, charged state estimation device for secondary battery, charged state estimation method for secondary battery, deterioration degree estimation device for secondary battery, deterioration degree estimation method for secondary battery, and secondary battery device
JP2016085166A (en) 2014-10-28 2016-05-19 株式会社東芝 Device and method of evaluating storage battery

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012181976A (en) 2011-03-01 2012-09-20 Hitachi Ltd Lithium secondary battery abnormally charged state detection device and inspection method
JP2013247003A (en) 2012-05-28 2013-12-09 Sony Corp Charge control device for secondary battery, charge control method for secondary battery, charged state estimation device for secondary battery, charged state estimation method for secondary battery, deterioration degree estimation device for secondary battery, deterioration degree estimation method for secondary battery, and secondary battery device
JP2016085166A (en) 2014-10-28 2016-05-19 株式会社東芝 Device and method of evaluating storage battery

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021197237A (en) 2021-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8589096B2 (en) Method for estimating remaining capacity of battery
US7688033B2 (en) Method for detecting state of secondary battery and device for detecting state of secondary battery
CN111610456B (en) Diagnostic method for distinguishing micro short circuit and small-capacity fault of battery
US9533597B2 (en) Parameter identification offloading using cloud computing resources
US20210021000A1 (en) Remaining capability evaluation method for secondary battery, remaining capability evaluation program for secondary battery, computation device, and remaining capability evaluation system
US8612168B2 (en) Method and apparatus for estimating battery capacity of a battery
KR100759706B1 (en) Method of estimating soc of battery for hybrid electric vehicle
US20180246173A1 (en) Online determination of model parameters of lead acid batteries and computation of soc and soh
US9037426B2 (en) Systems and methods for determining cell capacity values in a multi-cell battery
US8452556B2 (en) Method and apparatus for estimating SOC of a battery
JP5036662B2 (en) Secondary battery monitoring device and secondary battery system
CN105938181B (en) Storage element management device, management method, module, recording medium, and moving object
JP6371415B2 (en) Method for determining the reliability of degradation state parameters
US20060273802A1 (en) Secondary battery voltage correcting method and unit and battery residual capacity estimating method and unit
CN110376536B (en) SOH detection method and device for battery system, computer equipment and storage medium
CN115210593A (en) Deterioration degree diagnosis device
US20230009288A1 (en) Vehicle battery diagnosis method and system
JPH0659003A (en) Remaining capacity meter for battery
JP2007017357A (en) Method and device for detecting remaining capacity of battery
JP2018151175A (en) Estimation device, estimation method, and estimation program
WO2023040486A1 (en) Sof estimation method for battery management system of new energy vehicle
JP6662172B2 (en) Battery management device and battery management method
JP2020169887A (en) Deterioration diagnosis device and deterioration diagnosis method for storage battery
US20230324463A1 (en) Method and Apparatus for Operating a System for Detecting an Anomaly of an Electrical Energy Store for a Device by Means of Machine Learning Methods
JP7490459B2 (en) Diagnostic Systems

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230303

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20240430

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: 20240514

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240515

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7490459

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150