WO2020152901A1 - 二次電池モジュールの余寿命診断方法及び余寿命診断システム - Google Patents

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WO2020152901A1
WO2020152901A1 PCT/JP2019/034137 JP2019034137W WO2020152901A1 WO 2020152901 A1 WO2020152901 A1 WO 2020152901A1 JP 2019034137 W JP2019034137 W JP 2019034137W WO 2020152901 A1 WO2020152901 A1 WO 2020152901A1
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secondary battery
battery module
remaining life
value
deterioration
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PCT/JP2019/034137
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修子 山内
井上 健士
孝徳 山添
茂樹 牧野
大輝 小松
伸治 今井
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株式会社日立製作所
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Definitions

  • the present invention relates to a residual life diagnosis method and a residual life diagnosis system for a secondary battery module.
  • the storage battery module that constitutes such a large-sized secondary battery is generally configured by connecting a plurality of battery cells in series and parallel.
  • in-vehicle batteries high-performance and lightweight lithium-ion batteries are generally used because the performance of the batteries affects running. Therefore, the price of the driving battery is generally high, and the price of the electric vehicle is also higher than that of a gasoline vehicle of the same class. Therefore, there is a demand from users to continue using and running the electric vehicle for a longer period of time. Therefore, it is important to diagnose the deterioration degree of the battery more appropriately and to diagnose the remaining life.
  • Secondary batteries such as lithium-ion batteries deteriorate gradually as they are repeatedly charged and discharged, and their capacity decreases and internal resistance rises. As a result, the output of the secondary battery fluctuates.
  • the degree of progress of deterioration of the secondary battery depends on the usage history of the secondary battery, such as the environment and method in which the secondary battery has been used to date. Therefore, there is a demand for a technique for accurately estimating the deterioration state according to the usage history of the secondary battery.
  • Patent Document 1 discloses a battery deterioration estimation method for estimating the level of capacity deterioration of a secondary battery by using the amount of current flowing through the secondary battery.
  • Patent Document 2 discloses a remaining life for diagnosing the remaining life of a diagnostic battery that is mounted on an automobile that travels using power from an electric motor or that is a battery for mounting on the automobile and configured by a plurality of modules.
  • a diagnostic method is disclosed which uses the life record such as charge characteristics and discharge characteristics.
  • a battery-equipped vehicle type, a usage state, and a life record are associated with each other and stored as a database as life information.
  • the data of the battery that has reached the end of its life that is, the battery that has reached the end of its life
  • the data acquired by the predetermined charging sequence or discharging sequence and if the data is insufficient, it cannot be determined.
  • a lot of man-hours are required to store the data.
  • the purpose of the present invention is to accurately determine the degree of deterioration of the secondary battery module in a short time and estimate the remaining life according to the usage history.
  • a method for diagnosing the remaining life of a secondary battery module of the present invention includes a step of acquiring charge information including current, voltage and charge state of the secondary battery module, and a current capacity and internal resistance of the secondary battery module from the charge information. Obtaining, calculating the deterioration degree of the secondary battery module by comparing with the initial value of the capacity and internal resistance, the step of using this deterioration degree as an actual measurement value, the step of acquiring the output information of the secondary battery module, and the output information The step of calculating the predicted value of the deterioration degree by using the prediction formula, the step of comparing the measured value and the predicted value, and the difference between the measured value and the predicted value is a predetermined value or less, the remaining life If the difference between the measured value and the predicted value exceeds a predetermined value, the prediction formula is corrected based on the measured value, and the predicted value is calculated by the corrected prediction formula. calculate.
  • the secondary battery module residual life diagnosis system of the present invention includes a resistance/capacity calculating unit, a deterioration estimating unit, and a life calculating unit, and the resistance/capacity calculating unit is a current of the secondary battery module, Obtain charging information including voltage and charge status, calculate the current capacity and internal resistance of the secondary battery module from the charging information, and calculate the degree of deterioration of the secondary battery module by comparing with the initial values of the capacity and internal resistance.
  • the deterioration estimation unit acquires the output information of the secondary battery module, calculates the predicted value of the deterioration degree by the prediction formula using the output information, and compares the measured value with the predicted value.
  • the life calculation unit calculates the remaining life, and if the difference between the measured value and the predicted value exceeds the predetermined value.
  • the deterioration estimation unit corrects the prediction formula based on the actual measurement value, calculates the prediction value by the corrected prediction formula, and the life calculation unit calculates the remaining life.
  • the present invention it is possible to accurately determine the degree of deterioration of the secondary battery module in a short time, and estimate the remaining life according to the usage history.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a device for diagnosing remaining battery life of a secondary battery module of Example 1 and a device connected thereto.
  • FIG. 5 is an overall configuration diagram showing a device for diagnosing remaining battery life of a secondary battery module and a device connected thereto according to a second embodiment. It is a whole block diagram which shows the example which manages the data of a plurality of sets of secondary battery modules etc. by one remaining life diagnosis device. It is a flowchart which shows the example of the remaining life diagnosis method of a secondary battery module. 5 is a graph showing an example of life correction in the remaining life diagnosis method of FIG. 4. It is a flowchart which shows the process which detects the abnormality of actual measurement data.
  • FIG. 1 shows the overall configuration of an embodiment of the present invention (remaining battery life diagnostic system for secondary battery modules).
  • the secondary battery module 11 (storage battery module) installed in the vehicle 1 (battery system) is the target of the remaining life diagnosis.
  • the vehicle 1 is provided with a first terminal 12 that can acquire driving information, temperature information, and the like.
  • the second terminal 3 is a separate body from the first terminal 12, and is capable of wirelessly or wiredly communicating with the first terminal 12 and the server 4.
  • the second terminal 3 may be a driver in the vehicle 1 or a smart device carried by a passenger, but is a relay device installed on or near a road on which the vehicle 1 travels. May be.
  • the charger 2 transmits information such as a state of charge (SOC), output current I, and output voltage V obtained from a communication protocol in the charging cable to the server 4 by wireless or wired communication when charging. Is configured to be able to.
  • the traveling information and the temperature information acquired by the first terminal 12 are configured to be transmitted to the second terminal 3 by wireless or wired communication.
  • the server 4 is a remaining life diagnosis device for the secondary battery module 11, and has a resistance/capacity calculation unit 5, a deterioration estimation unit 6, and a life calculation unit 7.
  • the resistance/capacity calculation unit 5, the deterioration estimation unit 6, and the life calculation unit 7 can cooperate with each other to share information.
  • the description of this figure is based on the configuration of a vehicle such as an electric vehicle, and thus the term “running information” is used, but in general, it includes information such as the output of the secondary battery module and suspension. , Output, pause, and other information will be collectively referred to as “output information”.
  • the output information may include temperature information.
  • the present invention is applicable not only to vehicles but also to moving bodies such as traveling robots and flying robots that use a secondary battery as a power source.
  • the charger 2 obtains information (charging information) such as the SOC, the output current I, and the output voltage V of the secondary battery that constitutes the secondary battery module 11 from the vehicle 1.
  • the charger 2 transmits the acquired charging information to the resistance/capacity calculation unit 5.
  • the second terminal 3 transmits the traveling information and the like to the deterioration estimating unit 6.
  • the resistance/capacity calculation unit 5 calculates the current capacity and resistance values of the secondary battery from the acquired information and compares them with the initial values to calculate the degree of deterioration.
  • the deterioration estimation unit 6 has a deterioration prediction formula (also simply referred to as “prediction formula”), converts the traveling information transmitted from the second terminal 3 into a deterioration prediction parameter, and estimates the deterioration degree.
  • the deterioration estimation unit 6 corrects the deterioration prediction formula with reference to the actual measurement value acquired by the resistance/capacity calculation unit 5.
  • the life calculation unit 7 calculates the remaining life by using the standard values of the capacity and resistance of the vehicle 1 which are the life standards.
  • the life calculation unit 7 can send information such as the degree of deterioration and the remaining life to the second terminal 3.
  • the "current" capacity and resistance data may be, for example, data from a few days ago, but the most recent data (real-time data) is desirable.
  • the server 4 may have at least the life calculation unit 7 among the resistance/capacity calculation unit 5, the deterioration estimation unit 6, and the life calculation unit 7. In that case, the resistance/capacity calculation unit 5 and the deterioration estimation unit 6 may be arranged in the charger 2.
  • the server 4 includes the resistance/capacity calculation unit 5, the deterioration estimation unit 6, and the life calculation unit 7, the resistance/capacity calculation unit 5 It may be arranged in the charger 2.
  • FIG. 2 shows a modification of FIG.
  • the first terminal 12 is configured to include a diagnostic terminal 12a that uses the OBD terminal of the vehicle 1 and a recording terminal 12b that acquires temperature information and the like of each part of the vehicle 1. As described above, a plurality of terminals may be used.
  • OBD is an abbreviation for On-board diagnostics.
  • the diagnostic terminal 12a can use the information on the CAN (Controller Area Network) of the vehicle 1 from the OBD terminal. As a result, more detailed charging/discharging pattern of the battery can be acquired/analyzed by acquiring the traveling distance and speed, particularly by acquiring the current/voltage data of the battery and the data of the battery temperature.
  • the recording terminal 12b has a function of recording a temperature inside the vehicle, a time log, and the like at the time of rest. As a result, the recorded information and the information during driving can be acquired in the same manner, and the processing can be performed in synchronization. Therefore, it is possible to convert the travel history that is more detailed than the example of FIG. 1 into the deterioration estimation parameter. Therefore, the accuracy of the condition is improved, an appropriate deterioration formula can be selected, and the estimation accuracy is improved.
  • FIG. 3 shows an example in which one server collects and stores information on multiple vehicles and multiple chargers.
  • the representative vehicle 1a and the charger 2a are indicated by solid lines, and the other vehicles 1b, 1c and the charger 2b are indicated by broken lines. It is represented by.
  • the second terminals 3a, 3b, 3c corresponding to the vehicles 1a, 1b, 1c, respectively the second terminal 3a is represented by a solid line and the other second terminals 3b, 3c are represented by broken lines. ..
  • Fig. 4 shows an example of the remaining life diagnosis method for the secondary battery module.
  • the current battery capacity and resistance are detected or calculated from I, V, SOC, etc. (charge information) acquired from the charger, and the deterioration degree is calculated by comparing with the initial values of the capacity and resistance. ..
  • the value of this degree of deterioration is set as an actual measurement value (S101).
  • the traveling time, the rest time, the history of each temperature, etc. are extracted from the time-series data of the moving distance, the time-series data of the temperature of the battery, and the like acquired from the first terminal and the second terminal (S102). In this case, the data value is converted as necessary.
  • the obtained data is processed into parameters used for deterioration prediction, and deterioration is predicted (S103). As a result, the predicted value of the deterioration degree is obtained.
  • the actual measurement value and the predicted value obtained as described above are compared (S104). If the difference between the measured value and the predicted value is less than or equal to the predetermined value, the process proceeds to remaining life calculation (S105). On the other hand, if the difference exceeds a predetermined value, correction is performed (S106). The corrected predicted value is adopted as the predicted value in S103, and the remaining life is calculated (S105).
  • the method shown in this figure uses constant current data when the vehicle is charged, so it is possible to estimate the capacity and resistance more accurately than before. Further, when the charging is rapid charging, the deterioration degrees SOHQ and SOHR of the battery can be calculated in a shorter time. The degree of deterioration is also referred to as “deterioration state”.
  • the deterioration state of the battery is SOHR calculated using the internal resistance of the battery (hereinafter also simply referred to as “resistance”) or SOOHQ calculated using the full charge capacity of the battery.
  • SOHR is SOH obtained based on the internal resistance of the battery, represents the rate of increase in the internal resistance of the battery that increases with deterioration of the battery, and is defined by the following equation (1).
  • R 1 (SOC,T) represents the internal resistance [ ⁇ ] of the current (after deterioration) unit cell 111.
  • R 0 (SOC, T) represents the internal resistance [ ⁇ ] of the unit cell 111 when it is new.
  • the SOHQ calculated using the capacity is the current capacity divided by the initial capacity.
  • the SOHR in the above formula (1) is expressed as a percentage, but it is not limited to the percentage as long as it is the current ratio with respect to the initial stage.
  • FIG. 5 is a graph showing an example of lifespan correction in the remaining life diagnosis method of FIG.
  • the horizontal axis represents time and the vertical axis represents the deterioration degree SOHR.
  • a curve (a) partially shown by a broken line in this figure is based on the predicted value estimated under the traveling condition A.
  • the value on the horizontal axis is x. Therefore, the estimated life is determined as x.
  • the corrected curve (b) is obtained.
  • the estimated life is determined to be Y from the curve (b).
  • FIG. 6 is a flow chart showing a process of detecting an abnormality in actual measurement data.
  • the measured value (current value) obtained in S101 based on the data from the charger is compared with the predicted value obtained from the traveling history in S103, and the measured value and the predicted value are compared. If the difference is less than or equal to the predetermined value, correction (S106) is performed, and the remaining life is calculated (S105). However, if the difference is so large that it cannot be corrected, that is, if the actual measurement data deviates greatly from the past history data, it is determined to be abnormal and a notification is given (S111).
  • the notification destination may be the server or the second terminal.
  • FIG. 7 shows the relationship of the deterioration degree SOH with respect to time or mileage.
  • the output (remaining life) from the remaining life calculation (S105) in FIG. 6 is the time when the thick solid line shown as the curve of the predicted value reaches the value corresponding to the vehicle life value SOH lim or the running time. Calculate as the difference between the distance and the time or mileage at which the current measurement value (indicated by a circle in the figure) was obtained, and notify. Thereby, the remaining life can be indicated by time or mileage.
  • FIG. 8 shows a configuration example for demonstrating the present invention.
  • the vehicle 1 includes a diagnostic terminal 12a (OBD terminal) and a recording terminal 12b.
  • the vehicle 1 is provided with a battery control circuit (BC) and an OBD terminal capable of acquiring CAN communication information in the vehicle 1.
  • the diagnostic terminal 12a is connected to the OBD terminal, and these pieces of information are transmitted to the server 4 using the communication function of a smart device (second terminal 3) such as a mobile phone or a smartphone.
  • the vehicle 1 is connected to the charger 2 via the quick charging cable 8 for charging.
  • the quick charging cable 8 can use the communication protocol of CHAdeMO (registered trademark), for example. Thereby, the charger 2 can acquire the data of the vehicle 1 at the time of charging.
  • Information such as output voltage, output current, and SOC with respect to time is transmitted from the charger 2 to the server 4.
  • the server 4 can execute deterioration diagnosis, deterioration prediction, remaining life diagnosis, etc. using the received information (data), and display the result on the smart device (second terminal 3).
  • FIG. 9 shows an example of and an OCV curve.
  • the horizontal axis represents SOC and the vertical axis represents voltage.
  • the specifications of the battery used in the vehicle 1 are searched in the database from the information on the vehicle 1 in FIG. 8 to obtain the OCV curve of the battery.
  • the open circuit voltage (OCV) at the start of charging is converted to SOC, and the voltage OCV ini that is the starting OCV is obtained.
  • the resistance value R can be obtained by calculating the charging voltage for the SOC and dividing the difference between the charging voltage and the OCV at the same SOC by the energizing current value. In particular, immediately after the energization, before the SOC changes, the influence of the reaction resistance is small, which is preferable.
  • the resistance value R calculated as described above is known to depend on the SOC.
  • FIG. 10 shows an example of a resistance curve with respect to SOC of resistance values R t , R t1 , and R t2 at times t, t1, and t2 from the start of energization.
  • t is about 10 ms at the beginning of energization.
  • t1 is 1 second later and t2 is 5 seconds later. After the passage of t1 and t2, the internal resistance value increases and a change due to SOC occurs.
  • R and SOC shown in this figure can be expressed as a function or table.
  • each resistance value R is assigned and correction calculation is performed.
  • Battery charge and discharge end voltage and current V respectively last, and I last, when the OCV of the open circuit voltage of the battery detected from the time of charge and discharge ends after a predetermined time, the resistance value R of the resistance curve is the following It is calculated by the equation (2).
  • the resistance value R can be obtained from the coefficient A in the linear approximation formula Ax+C obtained from the relationship between the plurality of currents and the closed circuit voltage of the battery according to the current value x at a constant SOC.
  • the coefficient A becomes the internal resistance DCR.
  • the capacity Q can be calculated by the following equation (4) from the difference between the SOC ini that is the initial SOC and the SOC end that is the SOC at the end , that is, the fluctuation range of the SOC and the electric quantity Q ch .
  • Data is acquired from the first terminal 12 and the second terminal 3 shown in FIG. 1 and processed so as to be stored in the database 44 (S102). After that, the processed data is stored in the database 44 as battery characteristics, running information, and the like.
  • the data such as the current, the voltage, the time, and the SOC, which are the charging information, acquired by the detection unit 20 and processed, and the data such as the temperature obtained by processing the traveling information accumulated in S102 in the database 44 are input.
  • the current deterioration degree SOH is calculated (S101). Then, using the traveling information, the deterioration degree and life value are predicted and output by referring to the current deterioration degree SOH and the database 44 (S103).
  • an arbitrary analysis process may be performed using the data such as the usage history analysis process such as the voltage, current, and time accumulated by the data accumulation/selection process in the detection unit 20.
  • the operation parameter (operation parameter) for the battery is extracted.
  • FIG. 12 shows an example of changes in current, voltage, and SOC with respect to battery usage time.
  • the deterioration prediction for the battery capacity and resistance is performed based on the extracted operation parameter and the current deterioration degree SOH obtained by the deterioration diagnosis.
  • a database of the relationship between the operating parameters stored in advance and the progress of the deterioration degree of the battery is used to predict the subsequent resistance change and capacity change of the battery.
  • the database is updated sequentially and the deterioration prediction formula is also updated, even after the prediction formula with a certain amount of data is created and implemented, the actual measurement data increases and the deterioration prediction formula can be updated. it can. Therefore, the error can be reduced as the amount of measurement data increases.
  • FIG. 13 shows the effect of the present invention in comparison with the conventional example.
  • the horizontal axis represents the amount of data and the vertical axis represents the error.
  • the solid curve is the present invention, and the broken curve is the conventional example.
  • the error gradually decreases in the area where the data amount is small, but the error does not decrease as the data amount increases.
  • the reduction of the error progresses.
  • the deterioration prediction formula is updated even after implementation, it is possible to reduce the number of model construction steps before implementation. In other words, the number of man-hours of the battery deterioration test for constructing the battery deterioration estimation formula can be reduced, and highly accurate residual life diagnosis can be performed in a short time.
  • FIG. 14 shows a basic configuration of a vehicle battery system relating to the remaining life diagnosis of the secondary battery module of the present invention.
  • the system configuration includes a secondary battery module 11 (storage battery module) used in the vehicle and a measurement value detection unit 21 installed in the vehicle.
  • the secondary battery module 11 is configured by connecting a plurality of unit cells 11a and 11b having a positive electrode and a negative electrode in series.
  • the secondary battery module 11 is connected to a load (not shown) and supplies electric power to the load.
  • the battery control unit 30, the host control unit 60, and the load control unit 70 are also components of the system.
  • the present system controls the secondary battery module 11 by the measurement value detection unit 21, the battery control unit 30, the host control unit 60, and the load control unit 70.
  • the measurement value detection unit 21 detects various information (data) regarding the state of the secondary battery module 11. For example, data such as the total current, total voltage, environmental temperature, maximum temperature, average temperature, minimum temperature of the secondary battery module 11 and the temperature and voltage of each of the cells 11a and 11b are detected.
  • the data detected by the measurement value detector 21 is input to the battery controller 30. It should be noted that it is desirable to detect the type or model of each of the cells 11a and 11b, in other words, the individual characteristics of the cells 11a and 11b.
  • the battery control unit 30 calculates the current state of charge (SOC) of the secondary battery module 11 based on the data input from the measurement value detection unit 21, detects an abnormal state, and calculates the inputtable/outputtable power. , Performs processing such as generation of temperature control commands. These pieces of information obtained by the upper control unit 60 are output to the load control unit 70.
  • SOC current state of charge
  • the load control unit 70 executes load control based on the control command input from the host control unit 60 and the information input from the battery control unit 30.
  • FIG. 15 is an example of the remaining life diagnosis system of the present invention.
  • the remaining life diagnosis unit 50 includes a data storage unit 41, a data selection unit 42, a deterioration calculation unit 43, an operation parameter calculation unit 45, a deterioration prediction unit 46 (deterioration state estimation unit), and a remaining life calculation unit 47. It has a functional block.
  • the remaining life diagnosis unit 50 can realize each function corresponding to these functional blocks by executing a program stored in advance by the CPU, for example.
  • the detection unit 20 detects data such as battery voltage, current, and temperature together with time information such as date and time, and outputs the data to the remaining life diagnosis unit 50. At this time, the SOC information calculated by being notified to the charger is also input to the remaining life diagnosis unit 50.
  • the data selection unit 42 outputs the output information from the vehicle including the data related to the battery temperature/driving history acquired by the measurement value detection unit 21 (FIG. 14) in the vehicle, and the detection unit 20. From the data output from, the data that matches the preset conditions is selected and output to the data storage unit 41.
  • the battery temperature/running history is obtained by measuring the measured value by the measured value detecting unit 21 of FIG. 14 via the OBD terminal, the first terminal 12 and the second terminal 3.
  • the data storage unit 41 includes an SOC-OCV data storage unit 41a, an SOC-R data storage unit 41b (SOC-resistance data storage unit), an operating parameter data storage unit 41c, and a database 44.
  • the data selection unit 42 acquires the open circuit voltage for the SOC that meets the conditions, and stores the SOC-OCV data storage unit 41a at regular intervals or at regular intervals. Similarly, resistance data for the SOC is acquired and stored in the SOC-R data storage unit 41b. Based on the data output from the measured value detection unit 21 of the vehicle shown in FIG. 14, the operation parameter data storage unit 41c stores, as the usage history data corresponding to the usage time of the secondary battery module 11, for a short time, for example, several minutes. Data such as current, energization time, and SOC fluctuation are acquired and accumulated.
  • the accumulated data is analyzed by the operation parameter calculation unit 45.
  • the database 44 is provided with various data used for deterioration estimation. For example, it is a prediction formula for estimating the deterioration, an initial value of the parameter, an amount of change of the parameter, and the like.
  • the SOC-OCV data storage unit 41a and the SOC-R data storage unit 41b Using the data of the database 44, the SOC-OCV data storage unit 41a and the SOC-R data storage unit 41b, the capacitance/resistance which is the internal state is calculated and the deterioration is detected.
  • the SOC-OCV data storage unit 41a and the SOC-R data storage unit 41b also store battery initial data in advance.
  • the current deterioration state is estimated by the deterioration calculation unit 43 and output to the upper control unit 60 and the deterioration prediction unit 46.
  • the parameters calculated by the operation parameter calculation unit 45 are used by the deterioration prediction unit 46 to predict deterioration in time series. Further, the remaining life calculation unit 47 calculates the predicted life or the remaining life using the database 44 and outputs it to the upper control unit 60.
  • the operation of the operation parameter calculation unit 45 will be described in detail.
  • the operation parameter calculation unit 45 performs various operations related to the operation conditions of the secondary battery module 11 from the data selected by the data selection unit 42 based on the usage history data accumulated in the operation parameter data accumulation unit 41c in the data accumulation unit 41.
  • the operation parameters of the secondary battery module 11 include, for example, the operation center SOC during operation, the operation voltage range, the operation upper limit voltage, the operation lower limit voltage, the average current, the maximum/minimum current, the battery temperature, the environmental temperature, the heat generation factor, and the effective current. , Operating average electricity, charge capacity, discharge capacity, SOC fluctuation range, energization polarity ratio per unit time, pause time ratio per unit time, and the like. The operating parameters are not limited to these.
  • the operation parameter calculation unit 45 can use parameters that can be derived from various operation conditions as the operation parameters of the secondary battery module 11.
  • the data selection unit 42 selects the data in the predetermined range detected by the measurement value detection unit 21 as the data to be stored in the data storage unit 41 and for calculating the parameter regarding the use of the secondary battery module 11. To do.
  • the data selection unit 42 can perform data selection, for example, by the method described below.
  • FIG. 12 shows changes in current, voltage, and SOC with respect to the usage time of the secondary battery module 11, as an example of data detected by the measurement value detection unit 21.
  • the data selector 42 in the measurement data of FIG. 12, current changes from zero to a predetermined I j, specifying the time t a immediately before the secondary battery module 11 is in the open circuit condition.
  • the voltage V a and the charge state SOC a at this time t a respectively obtained as voltage and charge state of the charge-discharge end of the secondary battery module 11.
  • the data selection unit 42 identifies the time t 1a after a lapse of a fixed time after the secondary battery module 11 is in the open circuit state, and determines the voltage OCV 1a at the time t 1a of the secondary battery module 11. Get as open circuit voltage. Similarly, at times t b and t b1 and times t c and t c1 , the charge/discharge end voltages V b and V c of the secondary battery module 11, the charge/discharge end charge states SOC b and SOC c , and the open circuit voltage. OCV 1b and OCV 1c are acquired, respectively.
  • the cumulative discharge amount Q can be obtained for each SOC by recording the number (time) of detecting each SOC and the discharge current at that time. By using this value and adding up the integrated discharge amount Q for all acquired SOCs, the total discharge amount Qdt(Ah) used during the state determination period can be calculated. In the case of the charging current as well, if accumulated in the same manner, the total charge amount Qct(Ah) can be obtained, and the total used capacity Qt can be obtained.
  • the average energization current I ave can be calculated for each SOC, and the characteristics of the energization history of the battery can be extracted.
  • the data selection unit 42 selects the various sets of data such as the current, voltage, SOC, time, time, and amount of electricity thus acquired as data for predicting deterioration.
  • the upper control unit 60 may execute an optimum output command to the secondary battery module 11 based on the life expectancy value and the deterioration state notified from the remaining life calculation unit 47 via the second terminal 3. it can. For example, in order to change the operation center SOC of the secondary battery module 11 to the lower side, control is performed to discharge a certain amount of electric power to the secondary battery module 11 until the voltage of the secondary battery module 11 reaches the target voltage. Alternatively, the secondary battery is changed so that the absolute value of the integrated discharge amount within a certain period is larger than the absolute value of the integrated charge amount within a range that does not significantly affect the system operation by changing the charge/discharge current balance. The current of the module 11 is controlled, and the operation center voltage is adjusted to be lowered.
  • the deterioration rate of the secondary battery module 11 is suppressed on the side of low SOC, so that the life of the secondary battery module 11 can be extended.
  • the current value is limited or the time ratio of energization and rest is changed to extend the life of the secondary battery module 11. You can control.
  • the start voltage V ini the end voltage V last , the maximum voltage V max , the minimum voltage V min , the cell temperature T c , the environmental temperature T a , the charge capacity Q c , the discharge capacity Q c .
  • the energization polarity ratio tp is an index indicating how many times the polarities of charging and discharging have changed within a certain energization time.
  • the SOC also fluctuates in response to fluctuations in the charging/discharging current.
  • the SOC fluctuation range ⁇ SOC is obtained from the difference between them.
  • the electric quantity variation ⁇ Q per unit time is calculated , for example, by extracting from the current waveform the electric quantity ⁇ Q c of the part where charging continues and the electric quantity ⁇ Q d of the part where discharging continues. Can be obtained by integrating these values and dividing by the average value.
  • the operating parameter can be analyzed using the heat generation factor integrated value I 2 t, which is defined as a heat generation index, and the battery temperature change amount ⁇ T.
  • the number of data used for the analysis of the operating parameters can be arbitrarily determined.
  • the operation parameter calculation unit 45 analyzes the operation parameters for several hours to several tens of days corresponding to the accumulation period of the data accumulated in the data accumulation unit 41, and approximates the pattern corresponding to the operation state. To do. Further, the result of deterioration calculation and the operating parameter at that time may be accumulated in time series as a third history set, and the condition and the change in capacity and resistance when the operating method changes may be recorded. By doing so, there is an effect that an abnormality of the secondary battery module 11 can be easily found.
  • a data recording unit may be provided in the vehicle to record the key-on/key-off date and time and OCV of the vehicle, and increase the number of SOC-OCV acquisition points. Further, even when the vehicle is turned off, the usage history data of the secondary battery module 11 is acquired at predetermined intervals based on a signal input from the outside using a timer such as an external clock, and the first terminal 12 is used. Alternatively, it may be stored in the second terminal 3. For example, the electric power of the secondary battery module 11 itself can be used to detect the voltage of the secondary battery module 11 by the measurement value detection unit 21, and OCV data can be acquired and stored from the detection result.
  • the secondary battery module can be used more effectively.
  • FIG. 16A is a configuration diagram showing an example of the remaining life diagnosis of the present invention.
  • the resistance/capacity calculation unit 51 shown in the figure at least two or more data of current, voltage and SOC are acquired from the charger over time, and are stored in advance as a database for each vehicle model specification database 102 and battery type.
  • the current capacity Q and resistance R are calculated by referring to the battery characteristic database 101 of FIG. Then, the deterioration degree SOH with respect to the initial value is calculated.
  • the calculation result is stored in the information recording unit 103 as a record for each vehicle.
  • the travel information acquisition unit 22 the travel time, the rest time, and the temperature history of each battery (temperature information ) Is extracted. Then, these data are further converted by the travel information parameter conversion unit 23 into parameters that affect the deterioration of the battery.
  • the information recording unit 103 the data obtained by the resistance/capacity calculating unit 51 and the data obtained by the traveling information parameter converting unit 23 are recorded and accumulated. The data (parameters) obtained by the travel information parameter conversion unit 23 is applied to the deterioration prediction calculation unit 61 for estimating deterioration over time using a deterioration prediction formula.
  • the data of the information recording unit 103 which is accumulated as an individual record of the vehicle, is converted into the vehicle type database 104 (database for each vehicle type).
  • the data of the vehicle type database 104 is used to create an estimation formula using the current degree of deterioration.
  • FIG. 16B is a graph showing the deterioration state of each vehicle.
  • a deterioration formula is created and used for each vehicle ID.
  • the deterioration prediction formula created from the operating parameters is compared with the deterioration formula created using the vehicle type-specific database 104, and the value is deviated from the value calculated by the prediction formula of the deterioration prediction calculation unit 61. If there is, the life is calculated by the life calculation unit 7 to check the life requirement, and the remaining life is calculated by converting it into time or travelable distance. By doing this, the accuracy of deterioration estimation is further improved, and the battery can be used properly.
  • FIG. 16C is a graph showing an example of temporal variation of SOC.
  • the running section battery operating section
  • the rest section the area where the SOC hardly changes.
  • the running part and the rest part are extracted as a fixed pattern.
  • the running information of the vehicle is converted into the following parameters, for example.
  • At least two of running time, moving distance, average speed, average current, average voltage, ratio of rest time to usage time, etc. are created as history of battery usage time and storage time, temperature and voltage information.
  • the above information is processed.
  • the parameter may be a parameter corresponding to an index of battery deterioration other than those shown here.
  • (charging capacity/running time) average current, average SOC, voltage existence time, (running time/total time), Dwell time/total time), (running time/pause time), etc.
  • SOC and current/voltage data as an example, the breaks in the continuously acquired data are finely divided to an appropriate width, and a characteristic waveform is extracted.
  • FIG. 16C is an example showing a part of the change in SOC when the battery is used.
  • FIG. 17 is a configuration diagram showing an example of a vehicle to which the present invention is applied.
  • the vehicle has a battery system 120, an inverter 203, and a motor 204.
  • a relay box 400 is arranged between the battery system 120 and the inverter 203.
  • the battery system 120 includes a battery management device 201, a battery module management device 202, and a battery 211.
  • the battery module management device 202 is connected to the host controller 60.
  • the host controller 60 is connected to the inverter 203 and the relay box 400.
  • the communication data used by the battery module management device 202 and the host controller 60 is acquired by the server 4 of FIG. 1 as a part of the travel history (travel information).
  • the battery 211 may have a configuration in which cells are connected in series or in parallel.
  • the battery management device 201 is preferably configured so as to be able to detect the data of each unit cell.
  • the battery 211 or the unit cell is referred to as a “battery element”.
  • the “remaining life” is the value of the secondary battery module or the battery element.
  • the “degradation degree of the secondary battery module” is a concept that also includes the deterioration degree of the battery element.
  • FIG. 18 is a table showing an example of a database including operating condition parameters and deterioration estimation information. That is, FIG. 16A shows an example of the charging record for each individual vehicle accumulated in the information recording unit 103 of FIG. 16A. That is, this is an example of charging records of each of N vehicles. It can also be seen as an example of the charge record of each of the N battery elements included in the secondary battery module installed in one vehicle.
  • the table of FIG. 18 shows the operating condition parameter part and the deterioration estimation information part.
  • the operating condition parameters are from k1 to km, and include, for example, a load current waveform, a used battery capacity ( ⁇ SOC), a central value (central SOC) of the operating voltage of the secondary battery module 11, a start voltage (V ini ), a start SOC, At least one or more of conditions such as charge current, discharge current, cycle time, rest time, energization time, long rest, heat generation amount, battery temperature, and environmental temperature are included. It may be storage conditions such as battery temperature and storage voltage, or information such as mileage and speed.
  • the deterioration estimation information section is from L1 to L10 here, and includes information such as deterioration calculation parameter items, measured resistance R, capacitance Q, and SOH.
  • the present embodiment information about the deterioration state of the secondary battery module is appropriately detected without preparing a special discharging unit, and the internal state of the secondary battery module, the secondary battery module The capacity, resistance, etc. can be acquired, and the remaining life of the system can be accurately calculated. Therefore, by feeding back to the operation method, it is possible to provide a life control type battery system in which the secondary battery module can be maximally used within a predetermined period.

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Abstract

二次電池モジュールの電流、電圧及び充電状態を含む充電情報を取得する工程と、充電情報から二次電池モジュールの現在の容量及び内部抵抗を求め、容量及び内部抵抗の初期値と比較して二次電池モジュールの劣化度を算出し、この劣化度を実測値とする工程と、二次電池モジュールの出力情報を取得する工程と、出力情報を用いて予測式により劣化度の予測値を算出する工程と、実測値と予測値とを比較する工程と、実測値と予測値との差が所定の値以下である場合には、余寿命を算出する工程と、を含む二次電池モジュールの余寿命診断方法であって、実測値と予測値との差が所定の値を超えている場合には、実測値に基いて予測式の補正をし、補正後の予測式により予測値を算出する。これにより、二次電池モジュールの劣化度を短時間で正確に確定し、使用履歴に応じた余寿命を推定することができる。

Description

二次電池モジュールの余寿命診断方法及び余寿命診断システム
 本発明は、二次電池モジュールの余寿命診断方法及び余寿命診断システムに関する。
 現在、地球環境問題が大きくクローズアップされてきており、地球温暖化を防止するために、あらゆる場面で炭酸ガスの排出削減が求められている。こうした背景から、炭酸ガスの大きな排出源の一つであるガソリンエンジンを使用した自動車については、ハイブリッド電気自動車や電気自動車などへの代替が進んでいる。ハイブリッド電気自動車や電気自動車の動力用電源に代表される大型の二次電池は、高出力・大容量であることが必要である。そのため、こうした大型の二次電池を構成する蓄電池モジュールは、一般に複数の電池セルを直並列に接続して構成される。
 一方、最近では、太陽光発電や風力発電を行って自家発電を行う家庭が増えており、余剰電力がある場合は、電力会社に販売するなどしている。しかしながら、系統への売電量が増加すると、系統電圧が不安定になる。このため、余剰電力を蓄電システムに蓄積し、不足時に蓄電システムより供給することにより、負荷の平準化をすることが考えられている。この負荷平準化には、電気自動車を使用することも提案されている。
 車載の電池は、バッテリの性能が走行に影響するため、一般に高性能で軽量のリチウムイオン電池が使用される。そのため、一般的に走行用バッテリの価格は高く、電気自動車の価格も同じクラスのガソリン車よりも高額である。よって、ユーザーからは、より長期間電気自動車の使用・走行を続けたいという要求がある。このため、バッテリの劣化度をより適正に診断し、余寿命を診断することは重要である。
 車載電池の劣化をより正確に知るためには、定電流での充放電試験により、電池の抵抗、容量を算出することが望ましい。しかしながら、いったん車両に取り付けた後は、メーカの保守点検時に電池を取りはずして測定するなど、劣化の診断に時間が掛っていた。
 リチウムイオン電池等の二次電池は、充放電を繰り返すごとに劣化が進行し、容量が減少すると共に内部抵抗が上昇する。これにより、二次電池の出力の変動が生じる。二次電池における劣化進行の程度は、現在までに二次電池が使用された環境や方法など、二次電池の使用履歴によって異なる。そのため、二次電池の使用履歴に応じた劣化状態を正確に推定する技術が求められている。
 特許文献1には、二次電池に流れる電流量などを用いて、二次電池の容量劣化のレベルを推定する電池劣化推定方法が開示されている。
 特許文献2には、電動機からの動力を用いて走行する自動車に搭載されたまたは該自動車への搭載用で且つ複数のモジュールにより構成されたバッテリである診断用バッテリの余寿命を診断する余寿命診断方法であって、充電特性、放電特性等の寿命実績を用いるものが開示されている。
特許第5466564号公報 特許第5338591号公報
 特許文献1に記載の方法においては、二次電池の容量劣化について、電流量などを用いて推定している。しかしながら、二次電池の内部抵抗は、温度、SOC、通電履歴などによって大きく変わるため、高精度に電池劣化の推定に適用することは困難である。このため、内部抵抗の上昇については考慮されていない。このため、二次電池の出力を重視する場合における劣化推定については、改善の余地がある。また、二次電池の内部の劣化状態がどのようになっているかについては不明である。
 特許文献2に記載の方法においては、バッテリの搭載車種と使用状態と寿命実績とを関連付けて寿命情報としてデータベース化している。この場合、寿命に到達したバッテリである寿命バッテリのデータと、予め定められた所定の充電シーケンス又は放電シーケンスにより取得されたデータとが必要であり、データが不足している場合は判定ができず、データの蓄積に多大な工数が必要となる。
 本発明の目的は、二次電池モジュールの劣化度を短時間で正確に確定し、使用履歴に応じた余寿命を推定することにある。
 本発明の二次電池モジュールの余寿命診断方法は、二次電池モジュールの電流、電圧及び充電状態を含む充電情報を取得する工程と、充電情報から二次電池モジュールの現在の容量及び内部抵抗を求め、容量及び内部抵抗の初期値と比較して二次電池モジュールの劣化度を算出し、この劣化度を実測値とする工程と、二次電池モジュールの出力情報を取得する工程と、出力情報を用いて予測式により劣化度の予測値を算出する工程と、実測値と予測値とを比較する工程と、実測値と予測値との差が所定の値以下である場合には、余寿命を算出する工程と、を含み、実測値と予測値との差が所定の値を超えている場合には、実測値に基いて予測式の補正をし、補正後の予測式により予測値を算出する。
 また、本発明の二次電池モジュールの余寿命診断システムは、抵抗・容量演算部と、劣化推定部と、寿命算出部と、を含み、抵抗・容量演算部は、二次電池モジュールの電流、電圧及び充電状態を含む充電情報を取得し、充電情報から二次電池モジュールの現在の容量及び内部抵抗を求め、容量及び内部抵抗の初期値と比較して二次電池モジュールの劣化度を算出し、この劣化度を実測値とし、劣化推定部は、二次電池モジュールの出力情報を取得し、出力情報を用いて予測式により劣化度の予測値を算出し、実測値と予測値とを比較し、実測値と予測値との差が所定の値以下である場合には、寿命算出部は、余寿命を算出し、実測値と予測値との差が所定の値を超えている場合には、劣化推定部は、実測値に基いて予測式の補正をし、補正後の予測式により予測値を算出し、寿命算出部は、余寿命を算出する。
 本発明によれば、二次電池モジュールの劣化度を短時間で正確に確定し、使用履歴に応じた余寿命を推定することができる。
実施例1の二次電池モジュールの余寿命診断装置及びこれに接続する装置を示す全体構成図である。 実施例2の二次電池モジュールの余寿命診断装置及びこれに接続する装置を示す全体構成図である。 1台の余寿命診断装置により複数セットの二次電池モジュール等のデータを管理する例を示す全体構成図である。 二次電池モジュールの余寿命診断方法の例を示すフロー図である。 図4の余寿命診断方法における寿命の補正の例を示すグラフである。 実測データの異常を検出するプロセスを示すフロー図である。 時間又は走行距離に対する劣化度SOHを示すグラフである。 本発明の具体例を示す概略構成図である。 充電曲線及びOCV曲線の例を示すグラフである。 SOCと抵抗との関係の例を示すグラフである。 本発明における余寿命算出プロセスを示すフロー図である。 電池の使用時間に対する電流、電圧及びSOCの変化を示すグラフである。 本発明の効果を示すグラフである。 本発明の二次電池モジュールの余寿命診断に係る車両システムの基本構成を示す全体構成図である。 本発明の余寿命診断システムの一例である。 本発明の余寿命診断の一例を示す構成図である。 それぞれの車両の劣化状態を示すグラフである。 SOCの時間的な変動の一例を示すグラフである。 本発明が適用される車両の例を示す構成図である。 運転条件パラメータ及び劣化推定用情報を含むデータベースの例を示す表である。
 以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
 図1は、本発明の一実施形態の全体構成(二次電池モジュールの余寿命診断システム)を示したものである。
 本図においては、車両1(電池システム)に設置された二次電池モジュール11(蓄電池モジュール)が余寿命診断の対象である。
 車両1には、走行情報、温度情報等を取得できる第一の端末12が設置されている。第二の端末3は、第一の端末12とは別体であり、第一の端末12及びサーバー4と無線又は有線による通信ができるものである。また、第二の端末3は、車両1に乗っている運転者又は同乗者の所持するスマートデバイスであってもよいが、車両1が走行する道路又はその近くに設置されている中継装置であってもよい。
 充電器2は、充電する際に充電ケーブル内の通信プロトコルから得られる充電状態(State of Charge:SOC)、出力電流I、出力電圧V等の情報をサーバー4に無線又は有線の通信により送信することができるように構成されている。第一の端末12により取得された走行情報及び温度情報は、第二の端末3に無線又は有線の通信により送信されるように構成されている。
 サーバー4は、二次電池モジュール11の余寿命診断装置であり、抵抗・容量演算部5、劣化推定部6及び寿命算出部7を有している。抵抗・容量演算部5、劣化推定部6及び寿命算出部7は、互いに連携し、情報を共有することができるようになっている。
 なお、本図の説明は、電気自動車等の車両の構成に基いているため、「走行情報」という用語を用いているが、一般には、二次電池モジュールの出力、休止等の情報を含むため、出力、休止等の情報をまとめて「出力情報」と呼ぶことにする。出力情報は、温度情報を含むものであってもよい。また、本発明は、車両以外にも、二次電池を動力源とする走行ロボット、飛行ロボット等の移動体にも適用可能である。
 車両1を充電器2に接続すると、二次電池モジュール11に充電される。この際、充電器2は、車両1から二次電池モジュール11を構成する二次電池のSOC、出力電流I、出力電圧V等の情報(充電情報)を取得する。充電器2は、取得された充電情報を抵抗・容量演算部5に送信する。第二の端末3は、劣化推定部6に走行情報等を送信する。
 抵抗・容量演算部5は、取得した情報から二次電池の現在の容量及び抵抗の値を演算し、初期値と比較して劣化度を算出する。劣化推定部6は、劣化予測式(単に「予測式」ともいう。)を有し、第二の端末3から送信された走行情報を劣化予測用パラメータに変換し、劣化度を推定する。劣化推定部6は、抵抗・容量演算部5で取得した実測値を参照し、劣化予測式を修正する。寿命算出部7は、車両1の寿命基準の容量及び抵抗の規格値を用いて余寿命を算出する。寿命算出部7は、第二の端末3に劣化度、余寿命等の情報を送信することができる。
 なお、「現在」の容量、抵抗のデータは、例えば数日前のデータであってもよいが、直近のデータ(リアルタイムのデータ)であることが望ましい。
 上記の説明においては、サーバー4は、抵抗・容量演算部5、劣化推定部6及び寿命算出部7のうち少なくとも寿命算出部7を有していればよい。その場合には、抵抗・容量演算部5及び劣化推定部6は、充電器2に配置してもよい。また、サーバー4は、抵抗・容量演算部5、劣化推定部6及び寿命算出部7のうち劣化推定部6及び寿命算出部7を有している場合には、抵抗・容量演算部5は、充電器2に配置してもよい。
 図2は、図1の変形例を示したものである。
 本図においては、第一の端末12は、車両1のOBD端子を利用する診断端末12aと、車両1の各部の温度情報等を取得する記録端末12bと、を含む構成とする。このように複数の端末を用いてもよい。ここで、OBDは、On-board diagnosticsの略称である。
 診断端末12aは、OBD端子から車両1のCAN(Controller Area Network)上の情報を利用することができる。これにより、走行距離や速度を取得、特に電池の電流電圧データと電池温度のデータを取得すれば、より詳細な電池の充放電パターンを取得・解析することができる。記録端末12bは、休止時の車内温度、時間ログ等を記録する機能を有する。これにより、記録された情報及び運転中の情報を同様に取得することができ、同期しての処理が可能になる。よって、図1の例よりも詳細な走行履歴からの劣化推定パラメータへの変換が可能になる。そのため、条件の精度が向上し、更に適切な劣化式を選択でき、推定精度が向上する。
 図3は、1つのサーバーが複数の車両及び複数の充電器の情報を収集し蓄積する例を示したものである。
 本図においては、複数の車両1a、1b、1c及び複数の充電器2a、2bのうち、代表的な車両1a及び充電器2aを実線で表し、他の車両1b、1c及び充電器2bを破線で表している。また、車両1a、1b、1cのそれぞれに対応する第二の端末3a、3b、3cについても、第二の端末3aを実線で表し、他の第二の端末3b、3cを破線で表している。
 このような構成とすることにより、1つのサーバー4に複数の車両1a、1b、1cの情報を蓄積することができる。これにより、実測の劣化データベースの充実させることができる。そして、データベースから同車種の劣化情報を参照し、新車の使用開始時などにも、初期の電池特性値と走行方法を参照する劣化推定式を作成することが容易となり、電池の劣化と余寿命の推定を短時間で更に正確に予測することが可能になる。
 図4は、二次電池モジュールの余寿命診断方法の例を示したものである。
 本図においては、充電器から取得したI、V、SOC等(充電情報)から現在の電池の容量及び抵抗の検出又は算出をし、容量及び抵抗の初期値と比較して劣化度を算出する。
この劣化度の値を実測値とする(S101)。一方、第一の端末及び第二の端末から取得した移動距離の時系列データ、電池の温度の時系列データ等から、走行時間、休止時間、各温度の履歴等を抽出する(S102)。この場合においては、必要に応じて、データの値を変換する。そして、得られたデータを劣化予測に使用するパラメータに加工し、劣化を予測する(S103)。この結果、劣化度の予測値が求まる。
 上述のようにして得られた実測値と予測値とを比較する(S104)。そして、実測値と予測値との差が所定の値以下である場合は、余寿命算出(S105)に進む。一方、その差が所定の値を超えている場合は、補正をする(S106)。補正後の予測値をS103における予測値として採用し、余寿命の算出をする(S105)。
 本図に示す方法においては、車両の充電時の定電流データを使用するため、従来よりも正確な容量及び抵抗の推定が可能となる。また、充電が急速充電の場合は、更に短時間で電池の劣化度SOHQ、SOHRの算出が可能である。なお、劣化度は、「劣化状態」ともいう。
 ここで、電池の劣化状態は、電池の内部抵抗(以下単に「抵抗」ともいう。)を用いて演算したSOHRまたは電池の満充電容量を用いて演算したSOHQである。SOHRは、電池の内部抵抗に基づき求めたSOHであり、電池の劣化に伴い上昇する電池の内部抵抗の上昇率を表し、次の式(1)で定義される。
 SOHR=100×R(SOC,T)/R(SOC,T)  …(1)
 式中、R(SOC,T)は、現在(劣化後)の単電池111の内部抵抗[Ω]を表す。R(SOC,T)は、新品時の単電池111の内部抵抗[Ω]を表す。
 容量を用いて演算するSOHQは、現在容量を初期容量で除したものである。上記式(1)のSOHRは、百分率で表しているが、初期に対する現在の比率であれば必ずしも百分率に限られない。
 以上のとおり、実測値で補正することにより、正確な予測による余寿命の推定が可能となる。
 図5は、図4の余寿命診断方法における寿命の補正の例を示すグラフである。横軸に時間、縦軸に劣化度SOHRをとっている。
 本図において部分的に破線で示す曲線(a)は、走行条件Aにより推定した予測値に基くものである。この場合、寿命に対応する劣化度SOHRlimにおいては、横軸の値がxとなる。よって、推定寿命はxと判定される。
 実測値取得時刻mにおいて、mにおける予測値(図中△印で示している。)よりも実測値(図中〇印で示している。)が低い場合、実測値取得時刻m以降の予測式を補正する。これにより、補正後の曲線(b)が得られる。曲線(b)から、推定寿命はYと判定される。
 このように、実測値に基いて予測式の補正をすることにより、適正な推定寿命を得ることができる。
 図6は、実測データの異常を検出するプロセスを示すフロー図である。
 本図に示すように、充電器からのデータに基いてS101において得られた実測値(現在値)と、S103において走行履歴から得られた予測値と、を比較し、実測値と予測値との差が所定の値以下である場合は、補正(S106)をし、余寿命算出(S105)に進む。しかし、その差が補正をすることができないほど大きい場合、すなわち実測データが過去履歴データから大きく外れている場合は、異常と判定し、通知する(S111)。
通知先は、サーバーであってもよいし、第二の端末であってもよい。
 このように、異常判定(S111)も同時に実施することにより、電池の保守や使用方法の変更を促す効果が期待できる。
 図7は、時間または走行距離に対する劣化度SOHの関係を示したものである。
 本図に示すように、図6の余寿命算出(S105)からの出力(余寿命)は、予測値の曲線として示される太い実線が、車両寿命値SOHlimに該当する値に達する時刻または走行距離と、現行測定値(図中〇印で示している。)を得た時刻または走行距離との差として算出し、通知する。これにより、余寿命は、時間または走行距離で示すことができる。
 図8は、本発明を実証するための構成例を示したものである。
 本図においては、車両1は、診断端末12a(OBD端末)と記録端末12bとを具備している。車両1には、電池制御回路(BC)と、車両1内のCAN通信の情報が取得可能なOBD端子と、が設けられている。診断端末12aは、OBD端子に接続し、これらの情報は、携帯電話、スマートフォンなどのスマートデバイス(第二の端末3)の通信機能を利用してサーバー4に送信される。
 車両1は、充電のために急速充電ケーブル8を介して充電器2に接続される。急速充電ケーブル8は、例えば、CHAdeMO(登録商標)の通信プロトコルを利用することができる。これにより、充電の際、充電器2は、車両1のデータを取得することができる。
 時間に対する出力電圧、出力電流、SOC等の情報は、充電器2からサーバー4に送信される。サーバー4は、受け取った情報(データ)を用いて、劣化診断、劣化予測、余寿命診断等を実行し、その結果をスマートデバイス(第二の端末3)に表示させることができる。
 ここで、図9のグラフを用いて、劣化による劣化度診断の算出方法の例を示す。
 図9は、及びOCV曲線の例を示したものである。横軸にSOC、縦軸に電圧をとっている。
 図8の車両1の情報から車両1に用いられている電池の仕様をデータベース内で検索し、電池のOCV曲線を得る。
 充電開始時の開回路電圧(OCV)をSOCに換算し、開始OCVである電圧OCViniを求める。
 充電曲線に示すように、SOCに対する充電電圧を算出し、充電電圧と同じSOCでのOCVとの差を通電電流値で除すことにより抵抗値Rを求めることができる。特に、通電直後は、SOCが変動する前であり、反応抵抗の影響が少なく好適である。
 リチウムイオン電池では、上記のようにして算出される抵抗値Rは、SOCに対して依存性があることが知られている。
 図10は、通電開始からの時刻t、t1、t2における抵抗値R、Rt1、Rt2のSOCに対する抵抗曲線の例を示したものである。tは、通電初期10ms程度である。
この段階においては、部品抵抗及び電気抵抗のみが検出されるため、SOCによる変動はない。t1は1秒後、t2は5秒後である。t1、t2経過後においては内部抵抗値が増加し、SOCによる変動が生じる。
 本図に示すRとSOCとの関係は、関数またはテーブルとして表すことができる。
 SOCからSOCまで充電した場合は、それぞれの抵抗値Rを引き当てて補正演算する。電池の充放電終了時の電圧及び電流をそれぞれVlast、Ilastとし、充放電終了時から所定時間後に検出される電池の開回路電圧をOCVとすると、抵抗曲線における抵抗値Rは、次の式(2)で求められる。
 R=(|OCV-Vlast|)/Ilast  …(2)
 あるいは、充放電中の電池の電流値Iが一定である場合に、電池の閉回路電圧をCCVとすると、抵抗値Rは、次の式(3)で求めることもできる。
 R=(OCV-CCV)/I  …(3)
 また、一定SOCでの電流値xに応じた、複数の電流と電池の閉回路電圧との関係により求められる線形近似式Ax+Cにおける係数Aから、抵抗値Rを求めることもできる。
定数CがOCVのとき、係数Aは内部抵抗DCRとなる。
 また、容量Qは、初期のSOCであるSOCiniと終了時のSOCであるSOCendとの差すなわちSOCの変動幅、及び電気量Qchから、次の式(4)で求めることができる。
 Q=Qch/(SOCend-SOCini)×100  …(4)
 図11を用いて本発明の実施の概要を更に説明する。
 図1に示す第一の端末12及び第二の端末3からデータを取得し、データベース44に蓄積するために加工する(S102)。その後、加工したデータをデータベース44に電池特性、走行情報などとして蓄積する。一方、充電情報である電流、電圧、時刻、SOCなどを検出部20で取得し加工したデータと、データベース44にS102に蓄積した走行情報などを加工して得られた温度などのデータとを入力として、劣化診断をし、現状の劣化度SOHを算出する(S101)。そして、走行情報を利用し、現状の劣化度SOH及びデータベース44を参照して、劣化および寿命値を予測し出力する(S103)。
 S102では、使用履歴分析処理など、検出部20におけるデータ蓄積・選択処理により蓄積された電圧、電流、時間等のデータを使用して、任意の分析処理を実施してもよい。これにより、電池に対する運転のパラメータ(運転パラメータ)を抽出する。
 図12は、電池の使用時間に対する電流、電圧及びSOCの変化の例を示したものである。
 運転パラメータの抽出に際しては、本図に示すような電流、電圧及びSOCを任意時刻の値を用いる。そして、これらの値を加工する。
 図11の劣化予測処理S103においては、抽出された運転パラメータと、劣化診断により得られた現状の劣化度SOHとに基づいて、電池の容量及び抵抗に対する劣化予測を行う。ここでは、例えば、予め記憶された運転パラメータと電池の劣化度の進行との関係についてのデータベースを用いて、その後の電池の抵抗変化及び容量変化を予測する。
 電池の劣化予測において精度の高い予測モデルを構築するためには、データ量が多いことが必要である。劣化予測式の更新ができない従来例においては、劣化予測式を確立して実装するまでにモデル構築用の電池試験を数多く行う必要があった。
 本発明においては、データベースを逐次更新し、劣化予測式も更新するため、ある程度のデータ量での予測式を作成し実装した後でも、実測データが増えていき、劣化予測式を更新することができる。このため、測定データの量が増えるほど誤差を小さくできる。
 図13は、本発明の効果について従来例と対比して示したものである。横軸にデータ量、縦軸に誤差をとっている。実線の曲線は本発明であり、破線の曲線は従来例である。
 本図に示すように、従来例の場合、データ量が少ない領域では、誤差が漸減していくが、データ量の増加が進むと、誤差が低下しなくなっている。これに対して、本発明の場合、データ量が増加しても、誤差の低下が進行する。
 このように、本発明においては、実装した後でも劣化予測式の更新を行うため、実装までのモデル構築工数を低減することができる。言い換えると、電池の劣化推定式を構築するための電池劣化試験の工数を削減でき、短時間で確度の高い余寿命診断が可能となる。
 図14は、本発明の二次電池モジュールの余寿命診断に係る車両の電池システムの基本構成を示したものである。
 本図においては、システム構成として、車両に用いられている二次電池モジュール11(蓄電池モジュール)と、車両内に設置されている測定値検出部21と、を含む。二次電池モジュール11は、正極及び負極を有する単電池11a、11bを複数直列に接続して構成されている。二次電池モジュール11は、不図示の負荷と接続されており、負荷に対して電力を供給する。
 このほか、電池制御部30、上位制御部60及び負荷制御部70も、システムの構成要素である。
 本システムは、測定値検出部21、電池制御部30、上位制御部60及び負荷制御部70により二次電池モジュール11を制御する。
 測定値検出部21は、二次電池モジュール11の状態に関する様々な情報(データ)を検出する。たとえば、二次電池モジュール11の総電流、総電圧、環境温度、最高温度、平均温度、最低温度や、単電池11a、11bそれぞれの温度、電圧等のデータを検出する。測定値検出部21で検出されたデータは、電池制御部30に入力される。なお、単電池11a、11bそれぞれの種類又は型式等、言い換えると、単電池11a、11bの個別の特徴についても検出することが望ましい。
 電池制御部30は、測定値検出部21から入力されたデータに基づいて、現在の二次電池モジュール11の充電状態(SOC)を計算すると共に、異常状態の検知、入出力可能な電力の計算、温度コントロール指令の生成などの処理を実行する。上位制御部60で得られたこれらの情報は、負荷制御部70に出力される。
 負荷制御部70は、上位制御部60から入力された制御指令と、電池制御部30から入力された情報とに基づいて、負荷の制御を実行する。
 図15は、本発明の余寿命診断システムの一例である。
 本図において、余寿命診断部50は、データ蓄積部41、データ選択部42、劣化算出部43、運転パラメータ算出部45、劣化予測部46(劣化状態推定部)及び余寿命算出部47の各機能ブロックを有する。余寿命診断部50は、例えば、予め記憶されたプログラムをCPUにより実行することで、これらの機能ブロックに対応する各機能を実現することができる。
 検出部20は、電池の電圧、電流、温度等のデータを、日時等の時間情報と共に検出し、余寿命診断部50に出力する。この際、充電器に通知されて演算されたSOCの情報も、余寿命診断部50に入力する。余寿命診断部50において、データ選択部42は、車両内の測定値検出部21(図14)によって取得された電池温度・走行履歴に関係するデータを含む車両からの出力情報、および検出部20から出力されたデータのうちあらかじめ設定した条件に合致するものを選択し、データ蓄積部41に出力する。なお、電池温度・走行履歴は、図14の測定値検出部21での測定値を、OBD端子、第一の端末12及び第二の端末3を経由して取得する。
 データ蓄積部41は、SOC-OCVデータ蓄積部41a、SOC-Rデータ蓄積部41b(SOC-抵抗データ蓄積部)、運転パラメータデータ蓄積部41c及びデータベース44を有する。
 データ選択部42では、一定期間または一定回数毎に、条件に合致したSOCに対する開回路電圧を取得し、SOC-OCVデータ蓄積部41aに蓄積する。同様に、SOCに対し抵抗のデータを取得し、SOC-Rデータ蓄積部41bに蓄積する。運転パラメータデータ蓄積部41cには、図14の車両の測定値検出部21から出力されたデータに基づいて、二次電池モジュール11の使用時間に応じた使用履歴データとして短時間例えば、数分間の電流、通電時間、SOC変動などのデータを取得して蓄積する。
 蓄積したデータは、運転パラメータ算出部45で解析する。
 データベース44には、劣化推定に使用する各種データが備えられる。たとえば、劣化を推定する予測式、パラメータの初期値、パラメータの変化量などである。データベース44、SOC-OCVデータ蓄積部41a及びSOC-Rデータ蓄積部41bのデータを使用して、内部状態である容量・抵抗を演算し、劣化を検出する。なお、SOC-OCVデータ蓄積部41a及びSOC-Rデータ蓄積部41bには、電池の初期データもあらかじめ蓄積する。現在の劣化状態を劣化算出部43で推定し、上位制御部60及び劣化予測部46に出力する。運転パラメータ算出部45で算出したパラメータは、劣化予測部46で時系列の劣化の予測に用いられる。さらに、余寿命算出部47において、データベース44を用いて予測寿命または余寿命を算出し、上位制御部60に出力する。 
 ここで、運転パラメータ算出部45の動作について詳細に説明する。
 運転パラメータ算出部45は、データ選択部42で選択したデータから、データ蓄積部41内の運転パラメータデータ蓄積部41cに蓄積された使用履歴データに基づいて、二次電池モジュール11の運転条件に関する様々な運転パラメータを算出する。二次電池モジュール11の運転パラメータは、たとえば、稼働時の稼働中心SOC、稼働電圧範囲、稼働上限電圧、稼働下限電圧、平均電流、最大・最小電流、電池温度、環境温度、発熱ファクタ、実効電流、稼働平均電気量、充電容量、放電容量、SOC変動幅、単位時間当たりの通電極性比率、単位時間当たりの休止時間比率などである。なお、運転パラメータは、これらに限定されない。運転パラメータ算出部45は、様々な運転条件から導き出せるパラメータを二次電池モジュール11の運転パラメータとして使用することができる。
 また、データ選択部42は、測定値検出部21で検出した所定範囲のデータを、データ蓄積部41に蓄積するデータであって二次電池モジュール11の使用に関するパラメータを算出するためのデータとして選択する。データ選択部42は、例えば、以下に説明するような方法により、データ選択を行うことができる。
 なお、以下の説明では、図12に示す車両の検出データの例を用いて、データ選択部42によるデータ選択方法を説明する。
 前述のように、図12は、測定値検出部21で検出されるデータの一例として、二次電池モジュール11の使用時間に対する電流、電圧およびSOCの変化を示している。
 最初に、データ選択部42は、図12の計測データにおいて、電流があらかじめ決められたIから0に変化する、二次電池モジュール11が開回路状態になる直前の時刻tを特定する。この時刻tにおける電圧V及び充電状態SOCを、二次電池モジュール11の充放電終了時における電圧及び充電状態としてそれぞれ取得する。
 次に、データ選択部42は、二次電池モジュール11が開回路状態となってから一定時間経過後の時刻t1aを特定し、この時刻t1aにおける電圧OCV1aを、二次電池モジュール11の開回路電圧として取得する。同様に、時刻tおよびtb1や、時刻tおよびtc1についても、二次電池モジュール11の充放電終了電圧V、V、充放電終了充電状態SOC、SOC、開回路電圧OCV1b、OCV1cをそれぞれ取得する。この際、それぞれのSOCを検出した回数(時間)と、その時の放電電流とを記録することで、積算放電量QをSOC毎に取得できる。この値を使用し、全取得SOC分の積算放電量Qを足し合わせることで、状態判定期間に使用された全放電量Qdt(Ah)を算出できる。充電電流の場合も、同様に蓄積すれば、全充電量Qct(Ah)が得られ、全使用容量Qtを求めることができる。
 さらに、検知回数(時間)で各SOCの積算放電容量ΣQdmを検知回数nimで除すことで、平均の通電電流IaveをSOC毎に算出でき、電池の通電履歴の特徴を抽出できる。
 SOCが所定時間tp2の間一定の場合、そのSOCと、tp2経過後の電圧Vとを取得する。このほかにも、電池温度や環境温度に関して同様のデータ蓄積を実施し、使用履歴データとして蓄積できる。
 使用履歴データとしてこのように蓄積された通電時の電流値から、通電時に変化した電気量及び通電時間も併せて取得できる。データ選択部42は、こうして取得したさまざまな複数セットの電流、電圧、SOC、時刻、時間、電気量等のデータを、劣化を予測するためのデータとして選択する。
 上位制御部60は、第二の端末3を介して余寿命算出部47から通知された寿命予測値と劣化状態に基づいて、二次電池モジュール11に対して最適な出力指令を実行することができる。例えば、二次電池モジュール11の稼働中心SOCを下方に変更するために、二次電池モジュール11の電圧が目標電圧に達するまで一定量の電力を二次電池モジュール11に放電させる制御を実施する。あるいは、充電と放電の電流バランスを変更し、システム稼働に大きく影響を及ぼさない範囲で、一定期間内の積算放電量の絶対値が積算充電量の絶対値よりも大きくなるように、二次電池モジュール11の電流を制御し、稼働中心電圧を下げる調整をする。
 これにより、SOCが低い側で二次電池モジュール11の劣化速度が抑制されるため、二次電池モジュール11の長寿命化を実現できる。あるいは、通電電流の最大値が二次電池モジュール11の劣化に大きく関与する場合には、電流値を制限することや、通電と休止の時間比率を変えることで、二次電池モジュール11の寿命をコントロールすることができる。
 さらに、上位制御部60では、第二の端末3及び/又は第一の端末12を通じて余寿命算出部47から通知された寿命予測値と運転条件のデータから、電池システムの収益計算、エネルギー効率、燃費計算などを実行して、二次電池モジュール11の運転条件を変更するかどうかの判断を行ってもよい。
 図15の運転パラメータ算出部45では、例えば、開始電圧Vini、終了電圧Vlast、最大電圧Vmax、最低電圧Vmin、セル温度T、環境温度T、充電容量Q、放電容量Q、単位時間当たりの電気量変動ΔQ、最大電流Imax、最小電流Imin、平均電流Iave、実効電流I、稼働中心電圧Vcenter、各電圧領域の滞在時間比率Ratet、単位時間当たりの通電極性比率tp、通電時間比率ts、休止時間比率tr、上下限SOC(SOCmax、SOCmin)、上下限電圧(Vmax、Vmin)、SOC変動幅ΔSOC、通電時間ttotalなど、多岐にわたる運転パラメータを分析することができる。なお、通電極性比率tpは、一定の通電時間内に充電と放電の極性が何回変わったかを示す指標である。
 図12に示すように、二次電池モジュール11(図1等)では、充放電電流の変動に対してSOCも変動する。このときのSOCの最大値を最大SOC、SOCの最小値を最小SOCとすることで、これらの差からSOC変動幅ΔSOCが求められる。また、単位時間当たりの電気量変動ΔQは、たとえば充電が継続している部分の電気量ΔQと、放電が継続している部分の電気量ΔQとを電流波形から抽出し、単位時間内でこれらの値を積算して平均値で割ることにより求めることができる。その他にも、発熱の指標として定義する発熱ファクタ積算値Itや、電池温度の変化量ΔTなどを使用して、運転パラメータの分析を行うことができる。なお、運転パラメータの分析に用いるデータの数は、任意に決定することができる。
 図15において、運転パラメータ算出部45は、データ蓄積部41に蓄積されたデータの蓄積期間に対応して、数時間から数十日分の運転パラメータを分析し、運転状態に相当するパターンに近似する。さらに、劣化算出した結果と、その時の運転パラメータとを時系列に第3の履歴セットとして蓄積し、運転方法が変化したときの条件と容量・抵抗の変化を記録してもよい。このようにすることで、二次電池モジュール11の異常を容易に発見できる効果がある。
 また、車両内にデータ記録部を設け、車両のキーオン及びキーオフの日時とOCVを記録し、SOC-OCVの取得点を増やしてもよい。さらに、車両のキーオフ時においても、外部クロックなどのタイマーを利用して外部から入力される信号に基づいて、所定時間ごとに二次電池モジュール11の使用履歴データを取得し、第一の端末12または第二の端末3に蓄積してもよい。例えば、二次電池モジュール11自体の電力を使用して、測定値検出部21で二次電池モジュール11の電圧を検知し、その検知結果からOCVのデータを取得し蓄積することができる。この際、キーオフ時から適切な経過時間のときにデータ取得を行い、その後に電源を切ることで、二次電池モジュール11の消耗を防ぐとともに、安定したOCVの値を二次電池モジュール11の使用履歴データとして取得することができる。こうして取得した安定的なOCVの値を用いてデータ解析を行うことにより、劣化の推定精度を更に向上させ、二次電池モジュール11を効果的に使用することが可能となる。
 また、車両のOBD端子を介して電池の使用に関する温度データが出力されない場合には、第一の端末12または第二の端末3に車両走行時及び車両停止時の気温や電池温度を記録し、電池の温度履歴として利用する。これにより、電池の温度履歴がない場合に比較すると、劣化検出の精度が向上し、劣化推定及び余寿命推定の精度も向上する。そのため、二次電池モジュールをより効果的に使用することが可能になる。
 (劣化状態の推定フロー)
 図16Aは、本発明の余寿命診断の一例を示す構成図である。
 本図に示す抵抗・容量算出部51においては、充電器から電流、電圧及びSOCのデータのうち少なくとも2つ以上の経時変化を取得し、あらかじめデータベースとして持っている車種仕様データベース102及び電池型式ごとの電池特性データベース101を参照して、現在の容量Q及び抵抗Rを算出する。そして、初期値に対する劣化度SOHを演算する。演算結果は、車両毎の記録として情報記録部103に蓄積する。
 また、走行情報取得部22において、第一の端末及び第二の端末から取得した移動距離の時系列データおよび電池温度の時系列データから、走行時間、休止時間及び各電池の温度履歴(温度情報)を抽出する。そして、これらのデータを走行情報パラメータ変換部23で電池の劣化に影響するパラメータに更に変換する。情報記録部103においては、抵抗・容量算出部51において得られたデータとともに、走行情報パラメータ変換部23で得られたデータも記録して蓄積する。走行情報パラメータ変換部23で得られたデータ(パラメータ)は、劣化予測演算部61で劣化予測式を用いた経時的な劣化の推定に適用される。
 一方、車両の個別記録として蓄積された情報記録部103のデータは、車種毎データベース104(車種毎のデータベース)に変換される。車種毎データベース104のデータは、現在の劣化度を用いて推定式の作成に用いられる。
 図16Bは、それぞれの車両の劣化状態を示すグラフである。
 本図に示すように車両のID毎に劣化式を作成して利用する。
 劣化推定部6においては、運転パラメータから作成された劣化予測式と、車種毎データベース104を利用して作成された劣化式とを対比して、劣化予測演算部61の予測式による値とかい離がある場合は、補正をして寿命算出部7で寿命要件に照合して、時間または走行可能距離に換算して余寿命を算出する。このようにすることで、劣化推定の精度が更に向上し、電池を適正に活用することが可能になる。
 図16Cは、SOCの時間的な変動の一例を示すグラフである。
 本図に示すように、SOCの変動が大きい領域を走行部(電池稼働部)、SOCの変動がほとんどない領域を休止部として示している。走行部及び休止部を一定のパターンとして抽出する。
 車両の走行情報は、例えば、以下のパラメータに変換する。
 電池の使用時間及び保存時間、それぞれの温度及び電圧の情報を履歴として作成するため、走行時間、移動距離、平均速度、平均電流、平均電圧、休止時間と使用時間の比率などのうち少なくとも2つ以上の情報を加工する。パラメータは、ここに示す以外の電池劣化の指標に対応するパラメータでもよい。パラメータの具体例としては、走行時間、(移動距離/Σ走行時間)=平均速度、(充電容量/走行時間)=平均電流、平均SOC、各電圧存在時間、(走行時間/総時間)、(休止時間/総時間)、(走行時間/休止時間)などである。SOCや電流・電圧のデータを例にとると、連続取得データの区切りを適切な幅まで細かくし、特徴となる波形を抽出する。
 図16Cは、電池の使用時のSOCの変化の一部を示した例である。
 本図に示すようなSOCの変化の繰り返しを一つの単位として繰り返される場合に走行パターンの特徴として抽出し、この走行パターンの特徴を示す場合における時系列の電池特性変化から劣化を予測できる。
 図17は、本発明が適用される車両の例を示す構成図である。
 本図においては、車両は、電池システム120と、インバータ203と、モータ204と、を有する。電池システム120とインバータ203との間には、リレーボックス400が配置されている。
 電池システム120は、電池管理装置201と、電池モジュール管理装置202と、電池211と、を含む。電池モジュール管理装置202は、上位制御部60に接続されている。上位制御部60は、インバータ203及びリレーボックス400に接続されている。
 電池モジュール管理装置202及び上位制御部60で使用する通信データは、図1のサーバー4が走行履歴(走行情報)の一部として取得する。
 電池211は、単電池を直列又は並列に接続した構成を有するものであってもよい。この場合、電池管理装置201は、それぞれの単電池のデータを検出することができるように構成されていることが望ましい。なお、本明細書においては、電池211又は単電池を「電池要素」と呼ぶことにする。また、「余寿命」は、二次電池モジュール又は電池要素の値である。そして、「二次電池モジュールの劣化度」は、電池要素の劣化度も含む概念である。
 図18は、運転条件パラメータ及び劣化推定用情報を含むデータベースの例を示す表である。すなわち、図16Aの情報記録部103に蓄積された個別車両毎の充電記録の例を示したものである。すなわち、N台の車両それぞれの充電記録の例である。なお、1台の車両に設置された二次電池モジュールに含まれるN個の電池要素それぞれの充電記録の例として見ることもできる。
 図18の表には、運転条件パラメータ部及び劣化推定用情報部が示されている。
 運転条件パラメータは、k1からkmまであり、例えば、負荷電流波形、利用電池容量(ΔSOC)、二次電池モジュール11の動作電圧の中心値(中心SOC)、開始電圧(Vini)、開始SOC、充電電流、放電電流、サイクル時間、休止時間、通電時間、長時間休止、発熱量、電池温度、環境温度等の条件のうち、少なくとも1つ以上を含む。電池温度や保存電圧などの保存条件でもよいし、走行距離、速度等の情報でもよい。
 劣化推定用情報部は、ここではL1からL10まであり、劣化計算用のパラメータの項目、測定した抵抗R、容量Q、SOH等の情報を含む。
 以上説明したように、劣化を逐次検出し、時系列に保存したデータベースを利用して劣化予測計算をすることにより、少ないデータから余寿命をより正確に求めることが可能になる。
 以上のように、本実施形態によれば、特別な放電手段を準備しなくても、二次電池モジュールの劣化状態に関する情報を適切に検出し、二次電池モジュールの内部状態、二次電池モジュールの容量や抵抗等を取得でき、システムの余寿命算出が正確にできる。このため、運転方法にフィードバックすると、二次電池モジュールを所定期間内に最大限に使用することができる寿命制御型電池システムを提供することができる。
 なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も、本発明の範囲内に含まれる。
 1、1a、1b、1c:車両、2、2a、2b:充電器、3、3a、3b、3c:第二の端末、4:サーバー、5:抵抗・容量演算部、6:劣化推定部、7:寿命算出部、8:急速充電ケーブル、11:二次電池モジュール、12:第一の端末、12a:診断端末、12b:記録端末、20:検出部、21:測定値検出部、22:走行情報取得部、23:走行情報パラメータ変換部、30:電池制御部、41:データ蓄積部、41a:SOC-OCVデータ蓄積部、41b:SOC-Rデータ蓄積部、41c:運転パラメータデータ蓄積部、42:データ選択部、43:劣化算出部、44:データベース、45:運転パラメータ算出部、46:劣化予測部、47:余寿命算出部、50:余寿命診断部、51:抵抗・容量算出部、60:上位制御部、61:劣化予測演算部、70:負荷制御部、101:電池特性データベース、102:車種仕様データベース、103:情報記録部、104:車種毎データベース、120:電池システム、201:電池管理装置、202:電池モジュール管理装置、203:インバータ、204:モータ、211:電池、400:リレーボックス。

Claims (17)

  1.  二次電池モジュールの電流、電圧及び充電状態を含む充電情報を取得する工程と、
     前記充電情報から前記二次電池モジュールの現在の容量及び内部抵抗を求め、前記容量及び前記内部抵抗の初期値と比較して前記二次電池モジュールの劣化度を算出し、この劣化度を実測値とする工程と、
     前記二次電池モジュールの出力情報を取得する工程と、
     前記出力情報を用いて予測式により前記劣化度の予測値を算出する工程と、
     前記実測値と前記予測値とを比較する工程と、
     前記実測値と前記予測値との差が所定の値以下である場合には、余寿命を算出する工程と、を含み、
     前記実測値と前記予測値との前記差が所定の値を超えている場合には、前記実測値に基いて前記予測式の補正をし、補正後の予測式により前記予測値を算出する、二次電池モジュールの余寿命診断方法。
  2.  前記充電情報は、前記二次電池モジュールを構成する電池要素の電流、電圧及び充電状態を含む、請求項1記載の二次電池モジュールの余寿命診断方法。
  3.  前記充電情報は、前記電池要素の個別の特徴を含む、請求項2記載の二次電池モジュールの余寿命診断方法。
  4.  前記余寿命は、前記電池要素の値を含む、請求項2記載の二次電池モジュールの余寿命診断方法。
  5.  前記出力情報は、温度情報を含む、請求項1記載の二次電池モジュールの余寿命診断方法。
  6.  寿命算出部を含み、
     二次電池モジュールの電流、電圧及び充電状態を含む充電情報を取得し、
     前記充電情報から前記二次電池モジュールの現在の容量及び内部抵抗を求め、前記容量及び前記内部抵抗の初期値と比較して前記二次電池モジュールの劣化度を算出し、この劣化度を実測値とした第一の結果を取得し、
     前記二次電池モジュールの出力情報を取得し、
     前記出力情報を用いて予測式により前記劣化度の予測値を算出し、
     前記実測値と前記予測値とを比較した第二の結果を取得し、
     前記実測値と前記予測値との差が所定の値以下である場合には、
      前記寿命算出部は、余寿命を算出し、
     前記実測値と前記予測値との前記差が所定の値を超えている場合には、
      前記実測値に基いて前記予測式の補正をし、補正後の予測式により前記予測値を算出し、
      前記寿命算出部は、前記余寿命を算出する、二次電池モジュールの余寿命診断システム。
  7.  劣化推定部を更に含み、
     前記劣化推定部は、前記第一の結果を取得し、前記第二の結果を前記寿命算出部に送る、請求項6記載の二次電池モジュールの余寿命診断システム。
  8.  抵抗・容量演算部を更に含み、
     前記抵抗・容量演算部は、前記第一の結果を前記劣化推定部に送る、請求項7記載の二次電池モジュールの余寿命診断システム。
  9.  前記充電情報は、前記二次電池モジュールを構成する電池要素の電流、電圧及び充電状態を含む、請求項6記載の二次電池モジュールの余寿命診断システム。
  10.  前記余寿命は、前記電池要素の値である、請求項9記載の二次電池モジュールの余寿命診断システム。
  11.  前記充電情報は、前記電池要素の個別の特徴を含む、請求項9記載の二次電池モジュールの余寿命診断システム。
  12.  前記二次電池モジュールは、移動体の動力源である、請求項6記載の二次電池モジュールの余寿命診断システム。
  13.  前記出力情報は、前記移動体に設けられている第一の端末とは別体である第二の端末から取得する、請求項12記載の二次電池モジュールの余寿命診断システム。
  14.  前記第一の端末は、複数の端末で構成され、
     前記出力情報は、前記複数の端末から前記第二の端末に送信される、請求項13記載の二次電池モジュールの余寿命診断システム。
  15.  前記充電情報は、充電器から取得する、請求項6記載の二次電池モジュールの余寿命診断システム。
  16.  複数の前記二次電池モジュールの前記充電情報及び前記出力情報を蓄積可能なデータベースを更に含む、請求項6記載の二次電池モジュールの余寿命診断システム。
  17.  前記出力情報は、温度情報を含む、請求項6記載の二次電池モジュールの余寿命診断システム。
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