JP6461684B2 - Battery control device, battery control method, and determination method of lower limit voltage - Google Patents
Battery control device, battery control method, and determination method of lower limit voltage Download PDFInfo
- Publication number
- JP6461684B2 JP6461684B2 JP2015076858A JP2015076858A JP6461684B2 JP 6461684 B2 JP6461684 B2 JP 6461684B2 JP 2015076858 A JP2015076858 A JP 2015076858A JP 2015076858 A JP2015076858 A JP 2015076858A JP 6461684 B2 JP6461684 B2 JP 6461684B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- lower limit
- secondary battery
- value
- limit voltage
- 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
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 46
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 claims description 190
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 claims description 24
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 19
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 19
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 claims description 18
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- -1 nickel metal hydride Chemical class 0.000 claims description 18
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 17
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 claims description 17
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 14
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 229910052987 metal hydride Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 12
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 11
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims description 10
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 claims description 10
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 claims description 10
- 150000001869 cobalt compounds Chemical class 0.000 claims description 8
- 239000011149 active material Substances 0.000 claims description 7
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 6
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 20
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 20
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000010828 elution Methods 0.000 description 5
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 5
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 4
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 101710187886 60S ribosomal protein L30 Proteins 0.000 description 2
- 229910021503 Cobalt(II) hydroxide Inorganic materials 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004833 X-ray photoelectron spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- ASKVAEGIVYSGNY-UHFFFAOYSA-L cobalt(ii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Co+2] ASKVAEGIVYSGNY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 229910000652 nickel hydride Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000002250 progressing effect Effects 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- NAWXUBYGYWOOIX-SFHVURJKSA-N (2s)-2-[[4-[2-(2,4-diaminoquinazolin-6-yl)ethyl]benzoyl]amino]-4-methylidenepentanedioic acid Chemical compound C1=CC2=NC(N)=NC(N)=C2C=C1CCC1=CC=C(C(=O)N[C@@H](CC(=C)C(O)=O)C(O)=O)C=C1 NAWXUBYGYWOOIX-SFHVURJKSA-N 0.000 description 1
- OSOVKCSKTAIGGF-UHFFFAOYSA-N [Ni].OOO Chemical compound [Ni].OOO OSOVKCSKTAIGGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000012886 linear function Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910000483 nickel oxide hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- BFDHFSHZJLFAMC-UHFFFAOYSA-L nickel(ii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ni+2] BFDHFSHZJLFAMC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- AIBQNUOBCRIENU-UHFFFAOYSA-N nickel;dihydrate Chemical compound O.O.[Ni] AIBQNUOBCRIENU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
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
Landscapes
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
Description
本発明は、車両などに用いられる電池を制御するための電池制御装置、及び電池制御方法、及び前記電池の制御で用いられる下限電圧の決定方法に関する。 The present invention relates to a battery control device and a battery control method for controlling a battery used in a vehicle or the like, and a determination method of a lower limit voltage used in the control of the battery.
ニッケル水素電池等の二次電池は、例えばその電圧が所定の下限電圧より低い値で放電されると電池の劣化が徐々に進行することが知られている。そこで二次電池の下限電圧について特許文献1に記載されている。 It is known that secondary batteries such as nickel metal hydride batteries gradually deteriorate when the voltage is discharged at a value lower than a predetermined lower limit voltage, for example. Therefore, Patent Document 1 describes the lower limit voltage of the secondary battery.
特許文献1に記載の電池制御装置は、電池の入出力電圧の下限電圧を電池温度に応じて設定し、電池温度が低いときの下限電圧を電池温度が高いときの下限電圧以下とする。 The battery control device described in Patent Document 1 sets the lower limit voltage of the input / output voltage of the battery according to the battery temperature, and sets the lower limit voltage when the battery temperature is low to be equal to or lower than the lower limit voltage when the battery temperature is high.
特許文献1に記載の電池制御装置によれば、放電時の電圧が下限電圧よりも下がらないように規制されることで二次電池の劣化が抑制されるようになる。
ただし近年、二次電池の蓄電量をより有効に利用することが求められている。このとき、必要以上に下限電圧を低く設定してしまうと、急激な放電などが生じたときなどに電池が急激に劣化してしまうおそれが高まる。そこで、放電をより適切に規制することが求められている。
According to the battery control device described in Patent Literature 1, the secondary battery is prevented from being deteriorated by being regulated such that the voltage during discharging does not fall below the lower limit voltage.
However, in recent years, there has been a demand for more effective use of the storage amount of the secondary battery. At this time, if the lower limit voltage is set lower than necessary, there is an increased risk that the battery will rapidly deteriorate when a sudden discharge or the like occurs. Therefore, it is required to more appropriately regulate the discharge.
本発明は、こうした課題に鑑みなされたものであって、その目的は、電池の放電をより適切に規制することのできる電池制御装置、及び電池制御方法、及び前記電池の制御で用いられる下限電圧の決定方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and its purpose is to provide a battery control device and a battery control method capable of more appropriately regulating battery discharge, and a lower limit voltage used in the control of the battery. It is to provide a determination method.
上記課題を解決する電池制御装置は、二次電池の電圧が下限電圧未満にならないように当該二次電池の放電を制御する電池制御装置であって、前記二次電池の温度及び電圧をそれぞれ取得する状態取得部と、前記取得される各温度下で測定される電圧毎に当該電圧値に滞在した時間の累積値を取得する累積時間取得部と、前記取得される温度、電圧及び時間の累積値をパラメータとして用いて前記二次電池の劣化量を算出する劣化量算出部と、前記算出される劣化量に応じて前記二次電池の放電に関する制御を行う制御部とを備えることを要旨とする。 A battery control device that solves the above problem is a battery control device that controls the discharge of the secondary battery so that the voltage of the secondary battery does not become less than the lower limit voltage, and acquires the temperature and voltage of the secondary battery, respectively. A state acquisition unit, a cumulative time acquisition unit that acquires a cumulative value of time spent at the voltage value for each voltage measured at each acquired temperature, and a cumulative of the acquired temperature, voltage, and time The present invention includes a deterioration amount calculation unit that calculates a deterioration amount of the secondary battery using a value as a parameter, and a control unit that performs control related to the discharge of the secondary battery according to the calculated deterioration amount. To do.
上記課題を解決する電池制御方法は、二次電池の電圧が下限電圧未満にならないように当該二次電池の放電を制御する電池制御方法であって、前記二次電池の温度及び電圧をそれぞれ取得する状態取得工程と、前記取得した各温度下で測定される電圧毎に当該電圧値に滞在した時間の累積値を取得する累積時間取得工程と、前記取得した温度、電圧及び時間の累積値をパラメータとして用いて前記二次電池の劣化量を算出する劣化量算出工程と、前記算出した劣化量に応じて前記二次電池の放電に関する制御を行う制御部とを備えることを要旨とする。 A battery control method for solving the above problems is a battery control method for controlling the discharge of the secondary battery so that the voltage of the secondary battery does not become less than the lower limit voltage, and acquires the temperature and voltage of the secondary battery, respectively. A state acquisition step, a cumulative time acquisition step of acquiring a cumulative value of the time spent at the voltage value for each voltage measured at each acquired temperature, and a cumulative value of the acquired temperature, voltage and time. The gist of the invention is to include a deterioration amount calculation step for calculating a deterioration amount of the secondary battery using as a parameter, and a control unit that performs control relating to the discharge of the secondary battery according to the calculated deterioration amount.
二次電池の劣化量を決定するときのパラメータとしては「電流」が考えられる。しかし、このような構成又は方法によれば、パラメータに「温度」、「電圧」、電圧値に滞在した「時間」の累積値を含み、「電流」を含まない構成によって劣化量の算出がなされて放電に関する制御が行われることにより、放電をより適切に規制することができる。これにより例えば、劣化量に応じて二次電池の放電に関する制御を行うことで、適切な制御が行えるので、電池の放電を過度に規制することが抑制され、電池性能が十分に発揮されるようになる。 “Current” can be considered as a parameter for determining the deterioration amount of the secondary battery. However, according to such a configuration or method, the parameter includes the accumulated value of “temperature”, “voltage”, and “time” staying at the voltage value, and the amount of deterioration is calculated by a configuration not including “current”. Thus, the discharge can be more appropriately regulated by controlling the discharge. Thereby, for example, since appropriate control can be performed by performing control related to the discharge of the secondary battery according to the deterioration amount, it is possible to suppress the battery discharge from being excessively controlled and the battery performance is sufficiently exhibited. become.
好ましい構成として、前記二次電池は、主活物質と添加物としての金属化合物とを含む正極を有し、前記劣化量は、前記金属化合物の還元反応に起因して算出される量である。
還元した金属化合物は不活性になり充放電に寄与できなくなるため電池の性能が劣化する。よって、このような構成によれば、二次電池の放電を、電池の発電要素の正極に含まれる金属化合物の還元反応に対応して制御することができる。
As a preferred configuration, the secondary battery includes a positive electrode including a main active material and a metal compound as an additive, and the deterioration amount is an amount calculated due to a reduction reaction of the metal compound.
Since the reduced metal compound becomes inactive and cannot contribute to charge / discharge, the performance of the battery deteriorates. Therefore, according to such a configuration, the discharge of the secondary battery can be controlled corresponding to the reduction reaction of the metal compound contained in the positive electrode of the power generation element of the battery.
好ましい構成として、前記二次電池はニッケル水素二次電池であり、前記主活物質がニッケル酸化物であり、前記金属化合物がコバルト化合物である。
このような構成によれば、二次電池の放電が制御されることにより、ニッケル水素二次電池において、正極のコバルト化合物の還元反応が抑制されるようになる。
As a preferred configuration, the secondary battery is a nickel-hydrogen secondary battery, the main active material is nickel oxide, and the metal compound is a cobalt compound.
According to such a configuration, by controlling the discharge of the secondary battery, the reduction reaction of the cobalt compound of the positive electrode is suppressed in the nickel-hydrogen secondary battery.
好ましい構成として、前記制御部は、前記下限電圧の高さを決定する下限電圧決定部を備え、前記下限電圧決定部は、前記劣化量が大きくなることに応じて前記下限電圧を高い値に決定する。 As a preferred configuration, the control unit includes a lower limit voltage determining unit that determines a height of the lower limit voltage, and the lower limit voltage determining unit determines the lower limit voltage to a higher value in accordance with an increase in the deterioration amount. To do.
このような構成によれば、電池の発電要素の劣化量が大きくなる、すなわち発電要素の発電能力が低下することに応じて下限電圧を高い値に決定することができる。これにより、劣化した二次電池については、より劣化しにくい下限電圧による制御を行い、電池の劣化の進行を遅らせて電池寿命を延ばすことができるようになる。 According to such a configuration, the lower limit voltage can be determined to a high value in accordance with an increase in the deterioration amount of the power generation element of the battery, that is, a decrease in the power generation capacity of the power generation element. As a result, the deteriorated secondary battery can be controlled with the lower limit voltage that is less likely to deteriorate, and the battery life can be extended by delaying the progress of the battery deterioration.
好ましい構成として、前記下限電圧決定部は、前記下限電圧に決定する電圧として第1規制電圧と該第1規制電圧よりも高い電圧である第2規制電圧とを有し、前記劣化量が所定の閾値以下のときは前記第1規制電圧を前記下限電圧に決定し、前記第1規制電圧を前記下限電圧に決定しないときは前記第2規制電圧を前記下限電圧に決定する。 As a preferred configuration, the lower limit voltage determining unit includes a first regulated voltage and a second regulated voltage that is higher than the first regulated voltage as a voltage to be determined as the lower limit voltage, and the deterioration amount is a predetermined amount. When the threshold voltage is equal to or lower than the threshold, the first regulation voltage is determined as the lower limit voltage, and when the first regulation voltage is not determined as the lower limit voltage, the second regulation voltage is determined as the lower limit voltage.
このような構成によれば、下限電圧に決定される電圧として第1規制電圧及び第2規制電圧の2つを設けられ、これを劣化量の所定の閾値との比較に応じて選択するようにすることで、劣化量に適した下限電圧を決定することが容易になる。 According to such a configuration, the first regulated voltage and the second regulated voltage are provided as voltages determined as the lower limit voltage, and these are selected according to the comparison with the predetermined threshold value of the deterioration amount. By doing so, it becomes easy to determine the lower limit voltage suitable for the deterioration amount.
好ましい構成として、前記劣化量が前記所定の閾値になるまでに要すると予測される期間又は走行距離が予め定められており、前記下限電圧決定部はさらに、前記劣化量が前記所定の閾値になるまでに要した期間又は走行距離が、前記予測される期間又は走行距離よりも一定以上小さい場合、前記第1規制電圧を前記下限電圧に決定する。 As a preferred configuration, a period or a travel distance that is predicted to be required until the deterioration amount reaches the predetermined threshold value is predetermined, and the lower limit voltage determining unit further sets the deterioration amount to the predetermined threshold value. When the period or travel distance required until is shorter than the predicted period or travel distance by a certain amount or more, the first regulation voltage is determined as the lower limit voltage.
このような構成によれば、劣化量が所定の閾値を超えたとしても、上記条件の下で下限電圧が第1規制電圧に決定される。これにより、電池の放電が下限電圧によって過度に規制されることが抑制され、電池性能を十分に発揮できる状態での電池の使用範囲の拡大が図られるようになる。 According to such a configuration, even if the deterioration amount exceeds a predetermined threshold, the lower limit voltage is determined as the first regulated voltage under the above conditions. Thereby, it is suppressed that the discharge of the battery is excessively restricted by the lower limit voltage, and the use range of the battery can be expanded in a state where the battery performance can be sufficiently exhibited.
好ましい構成として、前記制御部は、前記劣化量と比較する通知用閾値を有し、前記劣化量が前記通知用閾値を超えるとき、その旨を示す情報を出力する。
このような構成によれば、劣化量が通知用閾値を超えることによって二次電池の劣化が通知されるため、二次電池の劣化への対応を可能にすることができる。
As a preferred configuration, the control unit has a notification threshold to be compared with the deterioration amount, and outputs information indicating that when the deterioration amount exceeds the notification threshold.
According to such a configuration, since the deterioration of the secondary battery is notified when the deterioration amount exceeds the notification threshold, it is possible to cope with the deterioration of the secondary battery.
上記課題を解決する下限電圧の決定方法は、二次電池の放電電圧の下限値とする下限電圧を決定する方法であって、前記二次電池の温度と、電圧と、各温度下で測定される電圧毎に当該電圧に滞在した時間を累積した時間の累積値とをパラメータとして用いて前記二次電池の劣化量を表す関係を作成する関係作成工程と、前記二次電池の電池状態の良否を前記作成した関係に基づいて算出した劣化量に基づいて区分する境界値を設定する境界値設定工程と、前記二次電池の電圧が特定の態様の充放電中に規定の制限電圧を下回る値に滞在していることが許容される時間を許容時間として推定する許容時間推定工程と、前記二次電池を前記許容時間だけ放電させたときに前記作成した関係に基づいて算出した劣化量が前記境界値に到達する電圧を温度毎に算出し、該算出した電圧をその都度の温度に対応する下限電圧として決定する下限電圧決定工程とを備えることを要旨とする。 A method of determining a lower limit voltage that solves the above problem is a method of determining a lower limit voltage that is a lower limit value of a discharge voltage of a secondary battery, and is measured at the temperature, voltage, and each temperature of the secondary battery. A relationship creating step of creating a relationship representing the amount of deterioration of the secondary battery using a cumulative value of the accumulated time of the time spent at the voltage for each voltage as a parameter, and the quality of the battery state of the secondary battery A boundary value setting step for setting a boundary value to be classified based on the deterioration amount calculated based on the created relationship, and a value at which the voltage of the secondary battery is lower than a specified limit voltage during charge / discharge of a specific mode A permissible time estimating step of estimating a permissible time staying in the battery as a permissible time, and a deterioration amount calculated based on the created relationship when the secondary battery is discharged for the permissible time Voltage to reach the boundary value Calculated for each temperature, and summarized in that and a lower limit voltage determination step of determining the voltage thus calculated as the lower limit voltage corresponding to the temperature in each case.
このような方法によれば、二次電池の温度、電圧、及び時間の累積値をパラメータとして用いて劣化量を算出するための関係式などの関係が作成され、この作成された関係に基づき取得される劣化量から下限電圧を決定することができるようになる。つまり、下限電圧を「電流」を用いないで得られる劣化量を示す関係から決定することができる。そして、劣化量に基づく制御によれば、適切な制御が行えるので電池の放電を過度に規制することを抑制し、電池性能を十分に発揮させることができるようにもなる。 According to such a method, a relation such as a relational expression for calculating the deterioration amount is created using the accumulated value of the temperature, voltage, and time of the secondary battery as parameters, and acquired based on the created relation. The lower limit voltage can be determined from the amount of deterioration to be performed. That is, the lower limit voltage can be determined from the relationship indicating the amount of deterioration obtained without using “current”. According to the control based on the amount of deterioration, since appropriate control can be performed, it is possible to suppress excessive discharge of the battery and to sufficiently exhibit battery performance.
このような電池制御装置、及び電池制御方法、及び下限電圧の決定方法によれば、電池の放電をより適切に規制することができる。 According to such a battery control device, battery control method, and lower limit voltage determination method, it is possible to more appropriately regulate battery discharge.
図1〜3を参照して、電池制御装置、電池制御方法、及び下限電圧の決定方法を具体化した一実施形態について説明する。ここで二次電池は、ニッケル水素二次電池であり、ニッケル水素二次電池は、電気自動車やハイブリッド自動車などの車両に搭載され、走行用モータの電源として用いられる。 With reference to FIGS. 1-3, one Embodiment which actualized the battery control apparatus, the battery control method, and the determination method of the minimum voltage is described. Here, the secondary battery is a nickel metal hydride secondary battery, and the nickel metal hydride secondary battery is mounted on a vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle, and is used as a power source for a traveling motor.
一般的に、ニッケル水素二次電池では、満充電された電池容量に対する残存容量が割合[%]で示される。そして一般に、ニッケル水素二次電池は、その充放電を、使用範囲として定められた残存容量の範囲内(例えば、40%〜80%の間)に規制されている。またニッケル水素二次電池では、電池性能の劣化を抑制させる電圧として下限電圧が設定されており、下限電圧を下回らないように放電が規制される。つまり、ニッケル水素二次電池は、電圧が下限電圧を下回ると劣化状態が早く進行するおそれ高まる。下限電圧は、その設定が低いほどニッケル水素二次電池の出力範囲が広がって出力できる電気量が増加するため出力性能が向上する。一方、下限電圧は、その設定値が低すぎると電池の出力特性の劣化(劣化状態)をより早く進行させるおそれが高まる。そこで、本実施形態では、ニッケル水素二次電池の性能劣化を招くおそれが低く、かつ、出力範囲が広げられる下限電圧が適切に設定される場合について説明する。 Generally, in a nickel metal hydride secondary battery, the remaining capacity with respect to the fully charged battery capacity is expressed as a percentage [%]. In general, the charge and discharge of the nickel metal hydride secondary battery is regulated within the remaining capacity (for example, between 40% and 80%) determined as the use range. In the nickel metal hydride secondary battery, a lower limit voltage is set as a voltage for suppressing deterioration of battery performance, and discharge is restricted so as not to fall below the lower limit voltage. That is, when the voltage of the nickel metal hydride secondary battery is lower than the lower limit voltage, the deterioration state is likely to advance quickly. As the lower limit voltage is set lower, the output range of the nickel metal hydride secondary battery is expanded and the amount of electricity that can be output is increased, so that the output performance is improved. On the other hand, if the set value of the lower limit voltage is too low, there is a high possibility that the deterioration (deterioration state) of the output characteristics of the battery will proceed more quickly. Therefore, in the present embodiment, a case will be described in which there is a low possibility that the performance of the nickel-hydrogen secondary battery will be deteriorated and the lower limit voltage that can widen the output range is set appropriately.
図1に示すように、ニッケル水素二次電池は、複数の単電池100(第1〜第6セル101〜106)が直列に接続された電池モジュール10として構成されている。電池モジュール10は、各セル101〜106を電気的に直列接続させてなる正極端子11と、負極端子12とを充放電に用いる入出力端子として備える。正極端子11及び負極端子12にはそれぞれ、外部配線である正側配線PL及び負側配線NLが接続され、これら正側配線PL及び負側配線NLを介して負荷としての電動モータや電源等が接続されている。電池モジュール10は、一体電槽がその内側の空間を隔壁によって仕切ることにより6つの電槽が設けられ、各電槽が各セル101〜106に対応する。単電池100は、水素吸蔵合金を含む所定枚数の負極111と、水酸化ニッケル(Ni(OH)2)を含む所定枚数の正極112とを、耐アルカリ性樹脂の不織布から構成されるセパレータ(図示略)を介して積層した電極群113を備えている。そして、単電池100は、電極群113の負極111を負極側の集電板114に接続させ、電極群113の正極112を正極側の集電板115に接続させ、電解液(図示略)とともに樹脂製の電槽内に収容して構成される。 As shown in FIG. 1, the nickel hydride secondary battery is configured as a battery module 10 in which a plurality of single cells 100 (first to sixth cells 101 to 106) are connected in series. The battery module 10 includes a positive electrode terminal 11 formed by electrically connecting the cells 101 to 106 in series and a negative electrode terminal 12 as input / output terminals used for charging / discharging. A positive-side wiring PL and a negative-side wiring NL, which are external wirings, are connected to the positive electrode terminal 11 and the negative-electrode terminal 12, respectively, and an electric motor, a power source, etc. as a load are connected via these positive-side wiring PL and negative-side wiring NL. It is connected. In the battery module 10, six battery cases are provided by dividing the space inside the integrated battery case by a partition, and each battery case corresponds to each of the cells 101 to 106. The cell 100 includes a predetermined number of negative electrodes 111 containing a hydrogen storage alloy and a predetermined number of positive electrodes 112 containing nickel hydroxide (Ni (OH) 2 ). ) Through the electrode group 113. In the cell 100, the negative electrode 111 of the electrode group 113 is connected to the current collector plate 114 on the negative electrode side, the positive electrode 112 of the electrode group 113 is connected to the current collector plate 115 on the positive electrode side, and the electrolytic solution (not shown) is used. It is configured to be housed in a resin battery case.
正極112は、金属多孔体である発泡ニッケル基板と、発泡ニッケル基板に充填された水酸化ニッケル、オキシ水酸化ニッケル等のニッケル酸化物を主成分とする正極活物質、添加剤(導電剤等)を有する。 The positive electrode 112 includes a foamed nickel substrate which is a metal porous body, a positive electrode active material mainly composed of nickel oxide such as nickel hydroxide and nickel oxyhydroxide filled in the foamed nickel substrate, and additives (conductive agent, etc.) Have
導電剤は、金属化合物であり、ここではオキシ水酸化コバルト(CoOOH)等のコバルト化合物であってニッケル酸化物の表面を被覆している。出荷時の電池モジュール10においては、ニッケル酸化物の表面を被覆するコバルト化合物は、3価のコバルト(Co3+)を含む状態で存在している。導電性の高いオキシ水酸化コバルトは、正極内において導電性ネットワークを形成し、正極の利用率(「放電容量/理論容量」の百分率)を高めている。予め設定された単電池100毎の作動電圧範囲内では、オキシ水酸化コバルトは安定である。従って、単電池100が作動電圧範囲内で作動している限り、導電剤の大半が水酸化コバルト等に還元されることはない。しかし、単電池100において劣化状態を進行させるおそれが生じる正極電位(以下、状態区別電位と称する。)(例えば、「0.1V」)を下回っても放電を継続すると、その単電池100の電池電圧は、Co3+/Co2+の平衡電位である「0.1V」を下回り、オキシ水酸化コバルトから電気的に不活性な水酸化コバルトへの還元が生じることがある。オキシ水酸化コバルトの還元により導電性ネットワークを形成する3価のコバルトが減少して正極112の導電性が低下することになるため、放電容量の低下、直流内部抵抗等の内部抵抗の増大など正極の劣化が生じる。よって、金属化合物を含む正極の劣化状態が進行する。なお、本実施形態では、一般的に、単電池100の電圧と正極電位との間には、「電圧=正極電位+0.9」の関係があり、相互に変換可能である。 The conductive agent is a metal compound, which is a cobalt compound such as cobalt oxyhydroxide (CoOOH) and covers the surface of the nickel oxide. In the battery module 10 at the time of shipment, the cobalt compound that covers the surface of the nickel oxide exists in a state containing trivalent cobalt (Co 3+ ). Highly conductive cobalt oxyhydroxide forms a conductive network in the positive electrode and increases the utilization factor of the positive electrode (percentage of “discharge capacity / theoretical capacity”). Cobalt oxyhydroxide is stable within the preset operating voltage range for each cell 100. Therefore, as long as the unit cell 100 operates within the operating voltage range, most of the conductive agent is not reduced to cobalt hydroxide or the like. However, if the discharge continues even if it falls below a positive electrode potential (hereinafter referred to as a state-discriminating potential) (for example, “0.1 V”) that may cause a deterioration state in the single battery 100, the battery of the single battery 100. The voltage falls below “0.1 V” which is the equilibrium potential of Co 3+ / Co 2+ , and reduction of cobalt oxyhydroxide to electrically inactive cobalt hydroxide may occur. Since the trivalent cobalt forming the conductive network is reduced by the reduction of cobalt oxyhydroxide and the conductivity of the positive electrode 112 is lowered, the positive electrode such as a decrease in discharge capacity and an increase in internal resistance such as a direct current internal resistance. Degradation occurs. Therefore, the deterioration state of the positive electrode containing the metal compound proceeds. In the present embodiment, generally, there is a relationship of “voltage = positive electrode potential + 0.9” between the voltage of the unit cell 100 and the positive electrode potential, which can be converted into each other.
ところで正極112は、その劣化状態を例えばdQ/dV値で示すことができる。dQ/dV値は、正極電位の変化率dV/dtに対する残存容量の変化率dQ/dtの割合であり、単位電圧あたりの残存容量の変化を示し、正極の劣化状態の判定、さらには二次電池の劣化状態の判定に用いられる。 By the way, the positive electrode 112 can show the deterioration state by dQ / dV value, for example. The dQ / dV value is the ratio of the rate of change dQ / dt of the remaining capacity to the rate of change dV / dt of the positive electrode potential, indicates the change of the remaining capacity per unit voltage, and determines the deterioration state of the positive electrode. It is used for determining the deterioration state of the battery.
図4の曲線L1に示すように、単電池100は、3価のコバルトが2価のコバルトに還元される際に電子が消費されることで、dQ/dV値が負の方向に増大するピークがみられる。このピークは、dQ/dV値の変化量が急速に増大していることを示し、ピークが出現する正極電位範囲は、Co3+/Co2+の平衡電位「0.1V」よりも小さい電位範囲である。図4の曲線L1では、dQ/dV値の最小値、即ちdQ/dV値の変化量の最大値は、正極電位が「0.03V」付近にみられる。dQ/dV値の最小値が出現する正極電位は、還元反応の反応量が最も大きくなる電位である。本実施形態では、単電池100のdQ/dV値をその変化量が最大値であるピーク値として取得する。なお、dQ/dV値をその変化量が最大値であるピーク値以外の位置として定めて取得してもよい。 As shown by a curve L1 in FIG. 4, the cell 100 has a peak in which the dQ / dV value increases in the negative direction due to consumption of electrons when trivalent cobalt is reduced to divalent cobalt. Is seen. This peak indicates that the amount of change in the dQ / dV value increases rapidly, and the positive electrode potential range where the peak appears is a potential range smaller than the equilibrium potential “0.1 V” of Co 3+ / Co 2+. is there. In the curve L1 of FIG. 4, the minimum value of the dQ / dV value, that is, the maximum value of the change amount of the dQ / dV value is found near the positive electrode potential of “0.03V”. The positive electrode potential at which the minimum value of the dQ / dV value appears is a potential at which the reaction amount of the reduction reaction is maximized. In the present embodiment, the dQ / dV value of the cell 100 is acquired as a peak value whose change amount is the maximum value. Note that the dQ / dV value may be determined and acquired as a position other than the peak value whose change amount is the maximum value.
負極111は、パンチングメタルなどからなる電極支持体と、電極支持体に塗布された水素吸蔵合金(MH)とを有する。
こうした単電池100は、出荷時の状態である初期状態では、負極容量が正極容量よりも大きい正極規制とされている。このため、負極容量には、正極容量に対して余分に設けられた容量としての充電リザーブ及び放電リザーブが含まれている。
The negative electrode 111 has an electrode support made of punching metal or the like, and a hydrogen storage alloy (MH) applied to the electrode support.
In the initial state, which is the state at the time of shipment, such a unit cell 100 is set to have positive electrode regulation in which the negative electrode capacity is larger than the positive electrode capacity. For this reason, the negative electrode capacity includes charge reserve and discharge reserve as capacity provided in excess of the positive electrode capacity.
そして単電池100は、正極112の状態区別電位を下回っても放電が継続されると正極112の劣化の進行が早まる。状態区別電位を下回る放電による単電池100の劣化は正極の劣化を一因とするものであるため、正極が状態区別電位を下回るおそれの少ない電圧が下限電圧として設定され、単電池100の放電が規制される。ここで状態区別電位を下回る放電による単電池100の劣化(劣化状態の進行)は、上述したように、正極に添加剤として含まれる金属化合物(コバルト化合物)の非可逆的に進行する金属溶出反応(オキシ水酸化コバルトの還元)が進む正極の劣化(劣化状態の進行)に応じて進行する。 In the single battery 100, the deterioration of the positive electrode 112 is accelerated as soon as the discharge is continued even if the potential is lower than the state distinguishing potential of the positive electrode 112. Since the deterioration of the cell 100 due to the discharge below the state-discrimination potential is due to the deterioration of the positive electrode, a voltage at which the positive electrode is less likely to fall below the state-discrimination potential is set as the lower limit voltage. Be regulated. Here, the deterioration of the unit cell 100 due to the discharge below the state discrimination potential (progress of the deteriorated state) is, as described above, the irreversible metal elution reaction of the metal compound (cobalt compound) contained as an additive in the positive electrode. It progresses according to the deterioration of the positive electrode (progress of the deteriorated state) in which (reduction of cobalt oxyhydroxide) proceeds.
ところで単電池100は、大電流の放電によってセルの出力電圧が急激に低下してしまうおそれがある。もし、正極112の正極電位が電位「0.1V」よりも低下することなどにより状態区別電位を下回る放電となると、正極112には金属溶出反応が生じるおそれが高まる。とりわけ、車両に搭載されたニッケル水素二次電池は、走行負荷の急激な上昇に応じて要求される大電流の放電により状態区別電位を下回る放電が生じるおそれがあるため、こうした状態区別電位を下回る放電を適切に規制する下限電圧の設定が望まれている。なお、状態区別電位、単電池100に対する下限電圧、電池モジュール10に対する下限電圧、組電池に対する下限電圧は相互に変換可能である。例えば、単電池100の下限電圧から電池モジュール10を構成するセルの数に応じて電池モジュール10用の下限電圧を算出することが可能である。よって以下では、説明の便宜上、状態区別電位、単電池100に対する下限電圧、電池モジュール10に対する下限電圧などを変換せずに説明することもある。 By the way, as for the single battery 100, there exists a possibility that the output voltage of a cell may fall rapidly by discharge of a large current. If the positive electrode potential of the positive electrode 112 is lower than the potential “0.1 V”, for example, and the discharge is lower than the state-discrimination potential, there is a high possibility that a metal elution reaction occurs in the positive electrode 112. In particular, a nickel-metal hydride secondary battery mounted on a vehicle is likely to generate a discharge below the state-discrimination potential due to a large current discharge required in response to a rapid increase in traveling load. It is desired to set a lower limit voltage that appropriately regulates discharge. Note that the state-discriminating potential, the lower limit voltage for the unit cell 100, the lower limit voltage for the battery module 10, and the lower limit voltage for the assembled battery can be converted to each other. For example, the lower limit voltage for the battery module 10 can be calculated from the lower limit voltage of the unit cell 100 according to the number of cells constituting the battery module 10. Therefore, hereinafter, for convenience of explanation, the state-discriminating potential, the lower limit voltage for the single battery 100, the lower limit voltage for the battery module 10, and the like may be described without conversion.
電池制御装置における電池モジュール10の放電制御について説明する。
電池モジュール10には、電池の放電を制御する電池制御装置としての制御装置50が接続されている。制御装置50は、下限電圧を電池モジュール10の電池状態に応じて設定する。そして、制御装置50は、電動モータなどの放電回路(図示略)による大電流の放電によっても電池モジュール10の端子間電圧が、設定されている電池モジュール10用の下限電圧未満に低下することを抑制させるように電池モジュール10からの放電を規制する。
The discharge control of the battery module 10 in the battery control device will be described.
The battery module 10 is connected to a control device 50 as a battery control device that controls battery discharge. The control device 50 sets the lower limit voltage according to the battery state of the battery module 10. And the control apparatus 50 is that the voltage between the terminals of the battery module 10 falls below the set lower limit voltage for the battery module 10 also by discharge of a large current by a discharge circuit (not shown) such as an electric motor. The discharge from the battery module 10 is regulated so as to be suppressed.
電池モジュール10は、正極端子11と負極端子12との間に端子間電圧を測定する電圧計40が電気的に接続され、負側配線NLに入出力電流を測定する電流計41が電気的に直列接続されている。電圧計40は測定した電圧に応じた信号を、電流計41は測定した電流に応じた信号をそれぞれ制御装置50に出力する。 In the battery module 10, a voltmeter 40 that measures the voltage between terminals is electrically connected between the positive terminal 11 and the negative terminal 12, and an ammeter 41 that measures input / output current is electrically connected to the negative wiring NL. They are connected in series. The voltmeter 40 outputs a signal corresponding to the measured voltage, and the ammeter 41 outputs a signal corresponding to the measured current to the control device 50, respectively.
制御装置50は、演算部や記憶部を有するコンピュータを含み構成されており、記憶部等に記憶されたプログラムの演算部での演算処理を通じて下限電圧決定処理などの各種処理を行う。制御装置50は、入力される各信号から電池モジュール10の端子間電圧、入出力電流及び電池温度を得る。また、制御装置50は、放電を規制する信号などを電動モータの駆動を制御する負荷制御装置などに出力する。 The control device 50 is configured to include a computer having a calculation unit and a storage unit, and performs various processes such as a lower limit voltage determination process through a calculation process in a calculation unit of a program stored in the storage unit or the like. The control device 50 obtains the inter-terminal voltage, input / output current, and battery temperature of the battery module 10 from each input signal. Further, the control device 50 outputs a signal for regulating discharge to a load control device for controlling the driving of the electric motor.
制御装置50は、電池の状態を取得する状態取得部51と、所定の状態にある時間の累積値を取得する累積時間取得部52と、二次電池の劣化量を算出する劣化量算出部53と、下限電圧を決定する制御部としての下限電圧決定部54とを備えている。また、制御装置50は、記憶部等に記憶された下限電圧データ55を備えている。 The control device 50 includes a state acquisition unit 51 that acquires the state of the battery, an accumulated time acquisition unit 52 that acquires an accumulated value of time in a predetermined state, and a deterioration amount calculation unit 53 that calculates the deterioration amount of the secondary battery. And a lower limit voltage determination unit 54 as a control unit for determining the lower limit voltage. Further, the control device 50 includes lower limit voltage data 55 stored in a storage unit or the like.
下限電圧データ55には、第1規制電圧としてのマップデータL11と,第2規制電圧としてのマップデータL12とが、図3に示される各マップデータL11,L12が示すデータとして保持されている。マップデータL11,L12は、電池の温度から下限電圧を取得することができるマップデータを示すグラフである。詳述すると、マップデータL11は、電池の劣化状態が進んでいない(劣化度が低い)ときに設定するべき下限電圧を決定するためのマップデータであり、マップデータL12は、電池の劣化状態が進んでいる(劣化度が高い)ときに設定すべき下限電圧を決定するためのマップデータである。そして、マップデータL11から得られる下限電圧は、マップデータL12から得られる下限電圧よりも低い電圧となるようになっている。2つのマップデータL11,L12を算出される劣化量に応じて切り換えることで下限電圧の高さが決定されるようになる。よって、劣化量が大きくなることに応じて下限電圧が高い値に決定される。なお、これらのマップデータは、電池の任意の温度に基づいて対応する下限電圧を取得することができる関数や、同取得することができるグラフなどに代えることもできる。 In the lower limit voltage data 55, map data L11 as the first regulation voltage and map data L12 as the second regulation voltage are held as data indicated by the map data L11 and L12 shown in FIG. The map data L11 and L12 are graphs showing map data from which the lower limit voltage can be obtained from the battery temperature. More specifically, the map data L11 is map data for determining a lower limit voltage to be set when the deterioration state of the battery is not advanced (the deterioration degree is low), and the map data L12 is the deterioration state of the battery. This is map data for determining the lower limit voltage to be set when the vehicle is advanced (the degree of deterioration is high). The lower limit voltage obtained from the map data L11 is lower than the lower limit voltage obtained from the map data L12. The height of the lower limit voltage is determined by switching the two map data L11 and L12 according to the calculated deterioration amount. Therefore, the lower limit voltage is determined to be a high value as the deterioration amount increases. Note that these map data can be replaced with a function that can acquire the corresponding lower limit voltage based on an arbitrary temperature of the battery, a graph that can acquire the same, or the like.
状態取得部51は、電圧計40からの信号を入力して電池の電圧を取得し、温度計20からの信号を入力して電池の温度を取得する(状態取得部工程)。なお、状態取得部51は、電流計41からの信号を入力して電池の電流を取得してもよい。 The state acquisition unit 51 inputs a signal from the voltmeter 40 to acquire the voltage of the battery, and inputs a signal from the thermometer 20 to acquire the temperature of the battery (state acquisition unit step). The state acquisition unit 51 may acquire a battery current by inputting a signal from the ammeter 41.
累積時間取得部52は、各温度下で測定される電圧毎に当該電圧値に滞在した時間の累積値を取得する(累積時間取得工程)。つまり、使用により充放電が繰り返される環境下において、逐次変化する電圧が各電圧値に滞在している時間の累積値を電圧値の別に、かつ、電池の温度の別に取得する。 The cumulative time acquisition unit 52 acquires a cumulative value of the time spent at the voltage value for each voltage measured at each temperature (cumulative time acquisition step). That is, in an environment where charging and discharging are repeated by use, the cumulative value of the time during which the sequentially changing voltage stays at each voltage value is acquired for each voltage value and for each battery temperature.
劣化量算出部53は、電池から取得した電圧、温度、及び、当該取得した温度及び電圧に対応する時間の累積値に基づいて二次電池の劣化量を算出する(劣化量算出工程)。換言すると、劣化量を、パラメータに「温度」、「電圧」、「時間」を含む関係式に基づいて算出する。なお、本実施形態では、劣化量はdQ/dV値に基づくものである。具体的には、電池のdQ/dV値から、初期状態の電池のdQ/dV値(dQ/dV初期値)を減算した値である。このように、本実施形態では、パラメータに「温度」、「電圧」、「時間」を含み、「電流」を含まない構成に基づいてdQ/dV値を求めることができる。例えば、こうした劣化量を表す関係として、下記式(1),(2)に示される関係が得られる。また式(1)を適用して、劣化量を算出する例を式(3)に示す。式(3)は、温度35[℃]下で正極電位が0.2[V]に1秒間滞在した(時間1[s])場合の劣化量を示している。なお、充放電が繰り返される間に電位や温度が変化する場合、電位と温度との組み合わせ及びその状態に滞在した時間をもとに劣化量をそれぞれ算出し、足し合わせることでトータルの劣化量を算出する。こうして算出した電池モジュール10の劣化量に基づき算出されるdQ/dV値が下限電圧の決定に用いられる。また、式(2)及び(3)に含まれる係数「−bb」,「−cb」,「bc」,「cc」については、後に詳述する。 The deterioration amount calculation unit 53 calculates the deterioration amount of the secondary battery based on the voltage and temperature acquired from the battery and the accumulated value of the time corresponding to the acquired temperature and voltage (deterioration amount calculation step). In other words, the deterioration amount is calculated based on a relational expression including “temperature”, “voltage”, and “time” as parameters. In the present embodiment, the deterioration amount is based on the dQ / dV value. Specifically, it is a value obtained by subtracting the dQ / dV value (dQ / dV initial value) of the battery in the initial state from the dQ / dV value of the battery. Thus, in the present embodiment, the dQ / dV value can be obtained based on a configuration that includes “temperature”, “voltage”, and “time” in the parameters but does not include “current”. For example, the relationship expressed by the following formulas (1) and (2) is obtained as the relationship representing such deterioration amount. An example in which the deterioration amount is calculated by applying Expression (1) is shown in Expression (3). Equation (3) shows the amount of deterioration when the positive electrode potential stays at 0.2 [V] for 1 second at a temperature of 35 [° C.] (time 1 [s]). If the potential or temperature changes while charging and discharging are repeated, the amount of degradation is calculated based on the combination of the potential and temperature and the time spent in that state, and the total amount of degradation is calculated by adding them together. calculate. The dQ / dV value calculated based on the calculated deterioration amount of the battery module 10 is used for determining the lower limit voltage. The coefficients “−bb”, “−cb”, “bc”, and “cc” included in the expressions (2) and (3) will be described in detail later.
下限電圧決定部54は、下限電圧データ55との照合に基づいて電池温度に対応する下限電圧を取得し、この取得した下限電圧を電池モジュール10の電池状態に対応する下限電圧として設定する。また、下限電圧決定部54は、算出したdQ/dV値に基づいて、下限電圧データ55に設定されているマップデータL11、又はマップデータL12のいずれか一方を選択し、選択したマップデータから電池温度に対応する下限電圧を取得する。すなわち、下限電圧決定部54は、算出したdQ/dV値を所定の閾値と比較することによって電池の劣化状態の進行度合い(劣化度の高低)を判定する。例えば、dQ/dV値が所定の閾値以下であるとき、劣化状態は進んでいない(劣化度が低い)と判定し、所定の閾値を超えるとき、劣化状態が進んでいる(劣化度が高い)と判定する。そして、下限電圧決定部54は、劣化度が低いとき、マップデータL11から下限電圧を決定し、劣化度が高いとき、マップデータL12から下限電圧を決定する。そして、下限電圧決定部54は、取得したセル(単電池100)用の下限電圧を制御に用いる態様、例えば、電池モジュール10に設けられているセル数倍、例えば6倍にした値に基づいて電池モジュール10用の下限電圧などとして設定する。また、電池モジュール10の各セル101〜106の電圧にばらつきがある場合、そのばらつきを考慮して補正した各セル101〜106の電圧を用いて電池モジュール10の電圧を求めてもよい。 The lower limit voltage determination unit 54 acquires the lower limit voltage corresponding to the battery temperature based on the comparison with the lower limit voltage data 55, and sets the acquired lower limit voltage as the lower limit voltage corresponding to the battery state of the battery module 10. Further, the lower limit voltage determining unit 54 selects either map data L11 or map data L12 set in the lower limit voltage data 55 based on the calculated dQ / dV value, and the battery is selected from the selected map data. Get the lower limit voltage corresponding to the temperature. That is, the lower limit voltage determination unit 54 determines the degree of progress of the battery deterioration state (the degree of deterioration) by comparing the calculated dQ / dV value with a predetermined threshold value. For example, when the dQ / dV value is less than or equal to a predetermined threshold value, it is determined that the deterioration state has not progressed (deterioration level is low), and when it exceeds a predetermined threshold value, the deterioration state has progressed (high deterioration level). Is determined. The lower limit voltage determining unit 54 determines the lower limit voltage from the map data L11 when the degree of deterioration is low, and determines the lower limit voltage from the map data L12 when the degree of deterioration is high. And the lower limit voltage determination part 54 is based on the aspect which uses the acquired lower limit voltage for cells (cell 100) for control, for example, the number of cells provided in the battery module 10, for example, the value made 6 times. The lower limit voltage for the battery module 10 is set. Moreover, when there is variation in the voltages of the cells 101 to 106 of the battery module 10, the voltage of the battery module 10 may be obtained using the voltages of the cells 101 to 106 corrected in consideration of the variation.
なお、本実施形態では、下限電圧決定部54には、所定の閾値としての第1閾値TH1と、第1閾値TH1よりも大きい値の通知用閾値としての第2閾値TH2とが設定されている。第1閾値TH1は、劣化度を判定するための閾値であり、dQ/dV値が第1閾値TH1以下であれば劣化度が低いと判定され、dQ/dV値が第1閾値TH1を超えていれば劣化度が高いと判定される。第2閾値TH2は、二次電池の劣化状態が進行している旨の信号の出力を判定するための閾値であり、dQ/dV値が第2閾値TH2以下であれば通知は行わず、dQ/dV値が第2閾値TH2を超えていれば二次電池の劣化度が進行している旨の信号を出力させる。 In the present embodiment, the lower limit voltage determination unit 54 is set with a first threshold value TH1 as a predetermined threshold value and a second threshold value TH2 as a notification threshold value that is larger than the first threshold value TH1. . The first threshold TH1 is a threshold for determining the degree of deterioration. If the dQ / dV value is equal to or less than the first threshold TH1, it is determined that the degree of deterioration is low, and the dQ / dV value exceeds the first threshold TH1. If so, it is determined that the degree of deterioration is high. The second threshold value TH2 is a threshold value for determining the output of a signal indicating that the deterioration state of the secondary battery is progressing. If the dQ / dV value is equal to or less than the second threshold value TH2, notification is not performed. If the / dV value exceeds the second threshold value TH2, a signal indicating that the degree of deterioration of the secondary battery is in progress is output.
そして、下限電圧決定部54により決定し、設定された下限電圧によって、制御装置50は二次電池の電圧が下限電圧を下回らないように放電を制御する。また、制御装置50は、dQ/dV値が第1閾値TH1以下のとき、下限電圧の決定にマップデータL11を用い、dQ/dV値が第1閾値TH1より大きいとき、下限電圧の決定にマップデータL12を用いる。これにより、二次電池は、劣化状態の進んでいないときには下限電圧が低くなり出力範囲が広く維持されるとともに、劣化状態の進んだときには下限電圧が高くなりその進行が抑えられるようになる。また制御装置50は、劣化状態が進行したときには、劣化度が進行している旨の信号を表示装置へ出力することで二次電池の劣化状態が進行している(劣化度が高い)ことを警告表示させることなどができる。こうした警告表示によれば、二次電池の交換などが適切に行われるようになる。 And the lower limit voltage determination part 54 determines, and the control apparatus 50 controls discharge so that the voltage of a secondary battery may not fall below a lower limit voltage with the set lower limit voltage. The control device 50 uses the map data L11 to determine the lower limit voltage when the dQ / dV value is less than or equal to the first threshold TH1, and maps to the determination of the lower limit voltage when the dQ / dV value is greater than the first threshold TH1. Data L12 is used. As a result, the secondary battery has a lower lower limit voltage and maintains a wide output range when the deterioration state is not progressing, and a lower limit voltage becomes higher when the deterioration state proceeds and the progress thereof is suppressed. Further, when the deterioration state progresses, the control device 50 outputs a signal indicating that the deterioration degree has progressed to the display device, so that the deterioration state of the secondary battery has progressed (the deterioration degree is high). A warning can be displayed. According to such a warning display, replacement of the secondary battery and the like can be performed appropriately.
図2を参照して、制御装置50が下限電圧を決定する動作について説明する。
電池モジュール10を充放電する制御が開始されると、制御装置50では、周期的又は所定の間隔で下限電圧を決定する処理が開始される。なお当初、マップデータL11が下限電圧の決定に用いるデータとして選択される。
With reference to FIG. 2, an operation in which control device 50 determines the lower limit voltage will be described.
When the control for charging / discharging the battery module 10 is started, the control device 50 starts processing for determining the lower limit voltage periodically or at predetermined intervals. Initially, the map data L11 is selected as data used for determining the lower limit voltage.
下限電圧を決定する処理が開始されると、制御装置50は、劣化量算出部53にdQ/dV値の初期値を設定し、下限電圧決定部54にdQ/dV値に対する第1閾値TH1と第2閾値TH2とを設定する(図2のステップS10,S11,S12)。例えば、dQ/dV値の初期値として「−3.0」が設定され、第1閾値TH1として「−2.0」、第2閾値TH2として「−1.0」が設定される。そして、状態取得部51は、電池電圧を取得し、取得した電池電圧から正極電位を算出する(図2のステップS13,S14)。また、状態取得部51は、電池温度を取得する(図2のステップS15)。劣化量算出部53は、式(1)を用いて劣化量を算出するとともに、算出した劣化量と初期値とから現在のdQ/dV値を算出する(図2のステップS16,S17)。そして、下限電圧決定部54は、算出されたdQ/dV値と第1閾値TH1とを比較して、dQ/dV値が第1閾値TH1を超えているか(大きいか)否かを判定する(図2のステップS18)。dQ/dV値は、値が高いほど二次電池の劣化状態が進行していることを示している。そして、dQ/dV値が第1閾値TH1を超えていないと判定した場合(図2のステップS18でNO)、二次電池の劣化状態はそれほど進行していないため、下限電圧決定部54は、電池の劣化状態が進んでいない(劣化度が低い)ときに下限電圧の決定に用いるマップデータL11に基づいて下限電圧を決定する。そして、処理をステップS13に戻し、上に説明した処理を行う。 When the process of determining the lower limit voltage is started, the control device 50 sets the initial value of the dQ / dV value in the deterioration amount calculation unit 53, and sets the first threshold TH1 for the dQ / dV value in the lower limit voltage determination unit 54. A second threshold value TH2 is set (steps S10, S11, S12 in FIG. 2). For example, “−3.0” is set as the initial value of the dQ / dV value, “−2.0” is set as the first threshold TH1, and “−1.0” is set as the second threshold TH2. And the state acquisition part 51 acquires a battery voltage, and calculates a positive electrode potential from the acquired battery voltage (step S13, S14 of FIG. 2). Moreover, the state acquisition part 51 acquires battery temperature (step S15 of FIG. 2). The deterioration amount calculation unit 53 calculates the deterioration amount using the equation (1), and calculates the current dQ / dV value from the calculated deterioration amount and the initial value (steps S16 and S17 in FIG. 2). Then, the lower limit voltage determination unit 54 compares the calculated dQ / dV value with the first threshold value TH1, and determines whether or not the dQ / dV value exceeds (is greater than) the first threshold value TH1 ( Step S18 in FIG. The dQ / dV value indicates that the higher the value is, the more the deterioration state of the secondary battery progresses. If it is determined that the dQ / dV value does not exceed the first threshold value TH1 (NO in step S18 in FIG. 2), the secondary battery deterioration state has not progressed so much. The lower limit voltage is determined based on the map data L11 used for determining the lower limit voltage when the deterioration state of the battery is not advanced (the degree of deterioration is low). Then, the process returns to step S13, and the process described above is performed.
一方、dQ/dV値が第1閾値TH1を超えている(大きい)と判定した場合(図2のステップS18でYES)、二次電池の劣化状態が進行しているため、下限電圧決定部54は、電池の劣化状態が進んでいる(劣化度が高い)ときに下限電圧の決定に用いるマップデータL12を選択する。すなわち、下限電圧の決定に用いるマップデータが、マップデータL11からマップデータL12に変更される(図2のステップS19)。そして、マップデータが変更されると、制御装置50は、状態取得部51により取得した電池電圧から正極電位を算出するとともに、電池温度を取得する(図2のステップS20,S21,S22)。また、制御装置50は、劣化量算出部53にて算出した劣化量と、dQ/dV値の初期値とから現在のdQ/dV値を算出する(図2のステップS23,S24)。なお、ここで、ステップS20〜S24にかかる処理は、上述のステップS13〜S17にかかる処理と同様であることから詳細な説明は省略する。そして、下限電圧決定部54は、算出されたdQ/dV値と第2閾値TH2とを比較して、dQ/dV値が第2閾値TH2を超えているか(大きいか)否かを判定する(図2のステップS25)。そして、dQ/dV値が第2閾値TH2を超えていないと判定した場合(図2のステップS25でNO)、二次電池の劣化状態は進行しつつあるものの、まだ使用可能であるため、下限電圧決定部54は、マップデータL12に基づいて下限電圧を決定する。そして、処理をステップS20に戻し、上に説明した処理を行う。 On the other hand, when it is determined that the dQ / dV value exceeds (large) the first threshold value TH1 (YES in step S18 in FIG. 2), the secondary battery is in a deteriorated state, and therefore the lower limit voltage determination unit 54 Selects the map data L12 used to determine the lower limit voltage when the battery is in a deteriorated state (the degree of deterioration is high). That is, the map data used for determining the lower limit voltage is changed from the map data L11 to the map data L12 (step S19 in FIG. 2). When the map data is changed, the control device 50 calculates the positive electrode potential from the battery voltage acquired by the state acquisition unit 51 and acquires the battery temperature (steps S20, S21, and S22 in FIG. 2). Further, the control device 50 calculates the current dQ / dV value from the deterioration amount calculated by the deterioration amount calculation unit 53 and the initial value of the dQ / dV value (steps S23 and S24 in FIG. 2). Here, since the processes according to steps S20 to S24 are the same as the processes according to steps S13 to S17 described above, detailed description thereof will be omitted. Then, the lower limit voltage determination unit 54 compares the calculated dQ / dV value with the second threshold value TH2, and determines whether or not the dQ / dV value exceeds (is greater than) the second threshold value TH2 ( Step S25 in FIG. If it is determined that the dQ / dV value does not exceed the second threshold value TH2 (NO in step S25 in FIG. 2), the secondary battery is in a deteriorated state but is still usable. The voltage determination unit 54 determines the lower limit voltage based on the map data L12. And a process is returned to step S20 and the process demonstrated above is performed.
一方、dQ/dV値が第2閾値TH2を超えていると判定した場合(図2のステップS25でYES)、二次電池の劣化状態がかなり進行しているため、下限電圧決定部54は、二次電池が劣化している旨の信号を出力する。これにより制御装置50は、二次電池が劣化している旨のダイアグを点灯させるなど、二次電池が劣化していることを通知するようにする(図2のステップS26)。そして、二次電池の使用が継続されている間、下限電圧決定部54は、マップデータL12に基づいて下限電圧を決定する。そして、処理をステップS20に戻し、上に説明した処理を行う。 On the other hand, when it is determined that the dQ / dV value exceeds the second threshold value TH2 (YES in step S25 in FIG. 2), since the secondary battery has deteriorated considerably, the lower limit voltage determination unit 54 A signal indicating that the secondary battery has deteriorated is output. Thereby, the control device 50 notifies that the secondary battery is deteriorated, such as turning on a diagnosis indicating that the secondary battery is deteriorated (step S26 in FIG. 2). And while use of a secondary battery is continued, the lower limit voltage determination part 54 determines a lower limit voltage based on the map data L12. And a process is returned to step S20 and the process demonstrated above is performed.
なお、制御装置50は、二次電池の使用が終了されるとき、下限電圧を決定する処理を終了する。
以上のように、本実施形態によれば、パラメータに「温度」、「電圧」及び「時間」を含み、「電流」を含まない構成によって劣化量を算出し、こうして算出した劣化量に基づいて二次電池の放電に関する制御について下限値電圧の決定及び劣化している旨の通知を行うことができる。
In addition, the control apparatus 50 complete | finishes the process which determines a minimum voltage, when use of a secondary battery is complete | finished.
As described above, according to the present embodiment, the deterioration amount is calculated by a configuration including “temperature”, “voltage”, and “time” in the parameters and not including “current”, and based on the calculated deterioration amount. Regarding the control relating to the discharge of the secondary battery, it is possible to determine the lower limit voltage and notify that it is deteriorated.
(劣化量の関係式の作成)
図5〜図12を参照して、劣化量を算出するための関係式の作成について説明する。
図5には、電池モジュール10から取得した「温度」、「電圧」及び「時間」と、劣化量との関係式を生成する測定装置30が示されている。測定装置30には、電池モジュール10の温度を測定する温度計20と、電池モジュール10の端子間電圧を測定する電圧計23と、電池を放電させる放電回路26及び該放電回路26に流れる電流を測定する電流計25を直列接続させた回路とが接続されている。
(Creation of deterioration amount relational expression)
The creation of a relational expression for calculating the deterioration amount will be described with reference to FIGS.
FIG. 5 shows a measuring apparatus 30 that generates a relational expression between “temperature”, “voltage”, and “time” acquired from the battery module 10 and the deterioration amount. The measuring device 30 includes a thermometer 20 that measures the temperature of the battery module 10, a voltmeter 23 that measures the voltage across the terminals of the battery module 10, a discharge circuit 26 that discharges the battery, and a current that flows through the discharge circuit 26. A circuit in which ammeters 25 to be measured are connected in series is connected.
測定装置30は、演算部や記憶部を有するコンピュータを含み構成されており、記憶部等に記憶されたプログラムの演算部での演算処理を通じて下限電圧マップデータの作成処理などの各種処理を行う。測定装置30は、入力される各信号から電池モジュール10の端子間電圧、入出力電流及び電池温度を得る。また、測定装置30は、放電回路26を制御可能であり、たとえばCV放電などを行わせることができる。 The measuring device 30 includes a computer having a calculation unit and a storage unit, and performs various processes such as a process of creating lower limit voltage map data through a calculation process in a calculation unit of a program stored in the storage unit or the like. The measuring device 30 obtains the voltage between the terminals of the battery module 10, the input / output current, and the battery temperature from each input signal. Moreover, the measuring apparatus 30 can control the discharge circuit 26, and can perform CV discharge etc., for example.
測定装置30は、電池の状態を取得する状態取得部31と、電池の状態が所定の状態に維持されている時間の累積値を取得する累積時間取得部32とを備えている。また、測定装置30は、電池の劣化量を算出する関係式を作成する劣化量関係式作成部33と、下限電圧の取得に用いられるマップデータを作成する下限電圧マップ作成部34とを備えている。さらに、測定装置30は、マップデータを作成する際に用いられる各種データなどをマップ作成用パラメータ35として備えている。なお、状態取得部31と累積時間取得部32との機能はそれぞれ、上述した制御装置50の状態取得部51と累積時間取得部52と同様の機能である。 The measuring device 30 includes a state acquisition unit 31 that acquires the state of the battery, and an accumulated time acquisition unit 32 that acquires an accumulated value of the time during which the state of the battery is maintained in a predetermined state. In addition, the measuring device 30 includes a deterioration amount relational expression creating unit 33 that creates a relational expression for calculating the battery deterioration amount, and a lower limit voltage map creating part 34 that creates map data used for obtaining the lower limit voltage. Yes. Further, the measuring device 30 includes various data used when creating map data as the map creation parameter 35. The functions of the state acquisition unit 31 and the accumulated time acquisition unit 32 are the same functions as the state acquisition unit 51 and the accumulated time acquisition unit 52 of the control device 50 described above, respectively.
図6に示すように、測定装置30は、劣化量関係式作成部33により二次電池の電池状態に基づき劣化量を算出する関係式を作成する処理を行うとともに、下限電圧マップ作成部34は、上記作成された劣化量を算出する関係式に基づき温度に応じた下限電圧の設定に用いられる温度マップ(マップデータ)を作成する処理を行う。こうした処理は、マップデータを作成する必要に応じて行われる。また、dQ/dV値は、劣化量とdQ/dV初期値の和として得られる。 As shown in FIG. 6, the measurement apparatus 30 performs a process of creating a relational expression for calculating the deterioration amount based on the battery state of the secondary battery by the deterioration amount relational expression creating unit 33, and the lower limit voltage map creating unit 34 Then, a process for creating a temperature map (map data) used for setting the lower limit voltage according to the temperature is performed based on the relational expression for calculating the created deterioration amount. Such processing is performed as necessary to create map data. Also, the dQ / dV value is obtained as the sum of the deterioration amount and the dQ / dV initial value.
まず、測定装置30は、dQ/dV値において、CV放電させたとき、二次電池の正極電位が各電位に滞在する時間[hour]を電位毎に測定する。そして、測定装置30は、「dQ/dV値」とCV放電である特定の電位に滞在していることのできる「時間」との関係を電位毎に取得する(図6のステップS30)。こうした関係は、温度毎に得られる。また、測定の都度、二次電池を交換するが、説明の便宜上、二次電池を交換することについての説明は割愛する。 First, the measurement device 30 measures, for each potential, the time [hour] during which the positive electrode potential of the secondary battery stays at each potential when CV discharge is performed at the dQ / dV value. Then, the measuring device 30 acquires, for each potential, the relationship between the “dQ / dV value” and “time” during which the CV discharge can stay at a specific potential (step S30 in FIG. 6). Such a relationship is obtained for each temperature. In addition, the secondary battery is replaced for each measurement, but for the convenience of description, description of replacing the secondary battery is omitted.
図7に示すように、「dQ/dV値」と、ある特定の電位に滞在する「時間」との関係は、グラフL20に示されるように反比例のような関係として得られる。ここでは特定の温度に対してグラフL20に示す関係を得た場合を示しており、こうした関係は温度毎に得ることができる。 As shown in FIG. 7, the relationship between the “dQ / dV value” and the “time” for staying at a specific potential is obtained as an inversely proportional relationship as shown in the graph L20. Here, the case where the relationship shown in the graph L20 is obtained for a specific temperature is shown, and such a relationship can be obtained for each temperature.
また、測定装置30は、「dQ/dV値」と、ある特定の電位に滞在する「時間」との関係を一次関数に近似する(図6のステップS31)。本実施形態では、ある特定の電位に滞在する時間である「滞在時間」を平方根の値とすることで「dQ/dV値」と、ある特定の電位に滞在する「時間」との関係を一次式に近似する。こうした関係も、温度毎に得られる。 Further, the measuring apparatus 30 approximates the relationship between the “dQ / dV value” and the “time” for staying at a specific potential to a linear function (step S31 in FIG. 6). In the present embodiment, the relationship between the “dQ / dV value” and the “time” at which a specific potential is stayed is first-ordered by setting the “stay time” that is the time to stay at a specific potential as a square root value. Approximate the equation. Such a relationship is also obtained for each temperature.
図8に示すように、「dQ/dV値」と、ある特定の電位に滞在する「時間」との関係がグラフL21に示されるような一次式に近似される関係として得られる。そして、グラフL21からグラフの傾きaが「劣化速度a」として得られ、「dQ/dV値」を算出する式が下記式(4)として得られる。但し、「劣化速度a」の単位は[Ah/V/h1/2]である。また、ここでも特定の温度に対してグラフL21のような関係を得るが、こうした関係は温度毎に得ることができる。 As shown in FIG. 8, the relationship between the “dQ / dV value” and the “time” for staying at a specific potential is obtained as a relationship approximated to a linear expression as shown in the graph L21. Then, from the graph L21, the slope a of the graph is obtained as “deterioration rate a”, and an equation for calculating “dQ / dV value” is obtained as the following equation (4). However, the unit of “deterioration rate a” is [Ah / V / h 1/2 ]. Also here, the relationship as shown in the graph L21 is obtained for a specific temperature, but such a relationship can be obtained for each temperature.
測定装置30は、複数の測定電位を設定し、各測定電位まで放電させたとき、各測定電位と劣化速度との関係を取得する(図6のステップS32)。こうした関係も、温度毎に得られる。 When the measurement device 30 sets a plurality of measurement potentials and discharges them to each measurement potential, the measurement device 30 acquires the relationship between each measurement potential and the deterioration rate (step S32 in FIG. 6). Such a relationship is also obtained for each temperature.
図9に示すように、測定電位を「0V」に設定して放電させた二次電池の「dQ/dV値」と特定の電圧に滞在する時間「滞在時間」との関係、すなわち「劣化速度a」はグラフL22に示すように大きい。また、測定電位を「0.1V」に設定して放電させた二次電池の「劣化速度a」はグラフL23に示すようにグラフL22に比べて小さい。さらに、測定電位を「0.15V」に設定して放電させた二次電池の「劣化速度a」はグラフL24に示すようにグラフL23に比べて小さい。また、測定電位を「0.2V」に設定して放電させた二次電池の「劣化速度a」はグラフL25に示すようにグラフL24に比べて小さい。さらに、測定電位を「0.25V」に設定して放電させた二次電池の「劣化速度a」はグラフL26に示すようにグラフL25に比べて小さい。なお、ここでの設定する測定電位は、単電池100の正極の電位の値である。これらのグラフL22〜L26には、測定電位が低いほど時間当たりの劣化量が大きくなる(劣化が進行する)こと、及び、測定電位が低いほど短時間で放電量が多くなる(深放電になる)ことが示されている。ここでも、特定の温度に対してグラフL22〜L26のような関係を得ることを示したが、こうした関係は温度毎に得ることができる。 As shown in FIG. 9, the relationship between the “dQ / dV value” of the secondary battery discharged with the measurement potential set to “0 V” and the time “stay time” for staying at a specific voltage, that is, “deterioration rate” “a” is large as shown in the graph L22. Further, the “deterioration rate a” of the secondary battery discharged with the measurement potential set to “0.1 V” is smaller than the graph L22 as shown in the graph L23. Further, the “deterioration rate a” of the secondary battery discharged with the measurement potential set to “0.15 V” is smaller than that of the graph L23 as shown in the graph L24. Further, the “deterioration rate a” of the secondary battery discharged with the measurement potential set to “0.2 V” is smaller than that of the graph L24 as shown in the graph L25. Further, the “deterioration rate a” of the secondary battery discharged with the measurement potential set to “0.25 V” is smaller than that of the graph L25 as shown in the graph L26. Note that the measurement potential set here is the value of the potential of the positive electrode of the unit cell 100. In these graphs L22 to L26, the lower the measured potential, the larger the amount of deterioration per time (deterioration progresses), and the lower the measured potential, the greater the amount of discharge (shorter discharge). ) Is shown. Again, it has been shown that relationships such as graphs L22-L26 are obtained for specific temperatures, but such relationships can be obtained for each temperature.
さらに、測定装置30は、測定電位と劣化速度との関係を一般的な式として定式化する(図6のステップS33)。こうした関係も、温度毎に得られる。
図10に示すように、測定電位と劣化速度との関係がグラフL30に示される。このグラフL30は、次式(5)のように表される。グラフL30に示すように、測定電位が低いほど深放電になる、及び、測定電位が低いほど劣化に要する時間が短くなり劣化が早まる。ここでも特定の温度に対してグラフL30のような関係を得ることを示したが、こうした関係は温度毎に得ることができる。
Furthermore, the measuring apparatus 30 formulates the relationship between the measurement potential and the deterioration rate as a general expression (step S33 in FIG. 6). Such a relationship is also obtained for each temperature.
As shown in FIG. 10, the relationship between the measured potential and the deterioration rate is shown in a graph L30. This graph L30 is expressed as the following equation (5). As shown in the graph L30, the lower the measurement potential, the deeper the discharge, and the lower the measurement potential, the shorter the time required for deterioration and the faster the deterioration. Here, it has been shown that a relationship such as the graph L30 is obtained for a specific temperature, but such a relationship can be obtained for each temperature.
また、測定装置30は、温度毎に得られた「測定電位と劣化速度との定式」をまとめて取得する(図6のステップS34)。
図11には、温度が「0℃」のときの測定電位と劣化速度との定式がグラフL31として示され、温度が「25℃」のときの測定電位と劣化速度との定式がグラフL32として示され、温度が「45℃」のときの測定電位と劣化速度との定式がグラフL33として示されている。例えば、上記式(4)において、グラフL31の傾きを「b1」、切片を「c1」とし、グラフL32の傾きを「b2」、切片を「c2」とし、グラフL33の傾きを「b3」、切片を「c3」とする。このとき、温度が異なる各グラフL31〜L33における傾きはマイナスの値であり、各傾きの大きさの関係は「b1>b2>b3」の関係となり、絶対値の大きさでは「|b1|<|b2|<|b3|」の関係となる。また、同じく各グラフL31〜L33における切片はプラスの値であり、各切片の大きさの関係は「c1<c2<c3」の関係となる。
Further, the measuring device 30 collectively acquires “formula of measured potential and deterioration rate” obtained for each temperature (step S34 in FIG. 6).
In FIG. 11, a formula of the measured potential and the deterioration rate when the temperature is “0 ° C.” is shown as a graph L31, and a formula of the measured potential and the deterioration rate when the temperature is “25 ° C.” is shown as a graph L32. A formula of the measured potential and the deterioration rate when the temperature is “45 ° C.” is shown as a graph L33. For example, in the above equation (4), the slope of the graph L31 is “b1”, the intercept is “c1”, the slope of the graph L32 is “b2”, the intercept is “c2”, and the slope of the graph L33 is “b3”, The section is “c3”. At this time, the slopes in the graphs L31 to L33 having different temperatures are negative values, and the relation between the magnitudes of the slopes is “b1>b2> b3”, and the magnitude of the absolute value is “| b1 | < | B2 | <| b3 | ". Similarly, the intercepts in the graphs L31 to L33 are positive values, and the relationship between the sizes of the intercepts is a relationship of “c1 <c2 <c3”.
そして、測定装置30は、各温度と「測定電位と劣化速度との定式」との関係を一般化した式を定式化する(図6のステップS35)。
図12(a)は、温度とグラフL31〜L33の切片との関係をグラフL34として示し、図12(b)は、温度とグラフL31〜L33の傾きの関係をグラフL35として示す。よって、グラフL34によれば切片cの温度との関係が下記式(6)として得られ、グラフL35によれば傾きbの温度との関係が下記式(7)として得られる。
Then, the measuring apparatus 30 formulates a formula that generalizes the relationship between each temperature and the “formulation of the measurement potential and the deterioration rate” (step S35 in FIG. 6).
12A shows the relationship between the temperature and the intercepts of the graphs L31 to L33 as a graph L34, and FIG. 12B shows the relationship between the temperature and the slope of the graphs L31 to L33 as a graph L35. Therefore, according to the graph L34, the relationship with the temperature of the intercept c is obtained as the following equation (6), and according to the graph L35, the relationship with the temperature of the slope b is obtained as the following equation (7).
こうして得られた切片と傾きを式(5)に適用することで、劣化速度aを表す下記式(8)が得られる。 By applying the intercept and inclination obtained in this way to the equation (5), the following equation (8) representing the deterioration rate a is obtained.
続いて、測定装置30は、劣化量を「温度」、「電圧」、「時間」の関数として定式化(一般化)する(図6のステップS36)。定式は、式(4)に式(8)から得られる劣化速度aを適用することで劣化量を算出する下記式(9)として得られる。式(9)によれば、「温度」、「電圧」、「時間」の関係に基づいてdQ/dV値が算出できるようになる。 Subsequently, the measuring apparatus 30 formulates (generalizes) the deterioration amount as a function of “temperature”, “voltage”, and “time” (step S36 in FIG. 6). The formula is obtained as the following formula (9) for calculating the degradation amount by applying the degradation rate a obtained from the formula (8) to the formula (4). According to Equation (9), the dQ / dV value can be calculated based on the relationship between “temperature”, “voltage”, and “time”.
(下限電圧のマップデータ作成)
続いて、図13〜図15を参照して、下限電圧の決定に用いるマップデータの作成について説明する。測定装置30は、式(9)に基づいて各温度に対応する下限電圧を決定できるマップデータを下限電圧マップ作成部34にて作成する。マップ作成用パラメータ35には、上記算出された各種データなどが含まれている。
(Create map data for lower limit voltage)
Subsequently, creation of map data used for determination of the lower limit voltage will be described with reference to FIGS. The measuring device 30 creates map data that can determine the lower limit voltage corresponding to each temperature based on the equation (9) in the lower limit voltage map creating unit 34. The map creation parameter 35 includes various data calculated as described above.
測定装置30は、dQ/dV値と電池特性との関係を取得する(図6のステップS37)。そして、取得された関係から電池としての特性が良好に維持されているdQ/dV値の境界値を決定する(図6のステップS38)。 The measuring device 30 acquires the relationship between the dQ / dV value and the battery characteristics (step S37 in FIG. 6). Then, the boundary value of the dQ / dV value in which the characteristics as the battery are well maintained is determined from the acquired relationship (step S38 in FIG. 6).
図13は、二次電池のdQ/dV値と、二次電池を単電池の電圧(セル電圧)が「0V」になるまで、車両制御上最大の電流値で放電したときの残存容量とを測定した結果のグラフである。単電池の電圧が「0V」になったとき、残存容量が少ないほど、電池特性としては良好である。図13のグラフによれば、電池温度の違いによらず、dQ/dV値が「0」から離れて小さくなるほど電池特性は良好であり、逆に、dQ/dV値が「0」に近づき大きくなるほど電池特性は悪化する。そこで、図13に示すグラフに基づいて、第1境界値BR1と、第1境界値BR1よりも大きい第2境界値BR2を決定する。第2境界値BR2は、dQ/dV値がその閾値を超えて大きくなると電池特性の悪化が急激に進むと判断される値である。また、第1境界値BR1は、電池性能が良好である可能性が高く維持される値である。本実施形態では、例えば、第1境界値BR1は「−2.0」に決定され、第2境界値BR2は「−1.0」に決定される。 FIG. 13 shows the dQ / dV value of the secondary battery and the remaining capacity when the secondary battery is discharged at the maximum current value for vehicle control until the cell voltage (cell voltage) becomes “0V”. It is a graph of the measurement result. When the voltage of the unit cell becomes “0 V”, the smaller the remaining capacity, the better the battery characteristics. According to the graph of FIG. 13, the battery characteristics are better as the dQ / dV value decreases away from “0” regardless of the difference in battery temperature, and conversely, the dQ / dV value approaches “0” and increases. The battery characteristics get worse. Therefore, based on the graph shown in FIG. 13, the first boundary value BR1 and the second boundary value BR2 larger than the first boundary value BR1 are determined. The second boundary value BR2 is a value that is determined that the deterioration of the battery characteristics rapidly proceeds when the dQ / dV value increases beyond the threshold value. Further, the first boundary value BR1 is a value that is highly likely to maintain good battery performance. In the present embodiment, for example, the first boundary value BR1 is determined to be “−2.0”, and the second boundary value BR2 is determined to be “−1.0”.
また、測定装置30は、特定の態様の充放電中に既定の制限電圧を下回る値に滞在していることが許容される時間を許容時間として決定する(図6のステップS39)。
図14には、二次電池を特定の態様で充放電したとき、その二次電池に対して変化する電圧について各電圧範囲に滞在した時間を割合で示すグラフである。本実施形態では、特定の態様の充放電とは、特定の試験用の走行パターンで特定時間走行する車両に搭載された二次電池に生じる充放電である。この充放電によれば、二次電池の電圧が各電圧範囲に滞在した時間の累計の分布が得られる。まず、この特定の態様での充放電を、現実に許容し得る充放電であるとする。そして、この充放電中に既定の制限電圧を下回ることになった時間を、当該既定の制限電圧未満の電圧への滞在が許容される時間である許容時間として取得する。例えば、既定の制限電圧を電圧分布の「−3δ」に対応する電圧としてもよいし、単電池の端子間電圧「1」[V]としてもよい。本実施形態では、許容時間を、例えば「10」[時間]として取得する。
In addition, the measuring device 30 determines, as an allowable time, a time during which it is allowed to stay at a value lower than a predetermined limit voltage during charge / discharge of a specific mode (step S39 in FIG. 6).
FIG. 14 is a graph showing, as a percentage, the time spent in each voltage range for the voltage that changes with respect to the secondary battery when the secondary battery is charged and discharged in a specific manner. In this embodiment, charging / discharging of a specific aspect is charging / discharging which arises in the secondary battery mounted in the vehicle which drive | works for a specific time with the driving pattern for a specific test. According to this charge / discharge, a cumulative distribution of the time during which the voltage of the secondary battery stays in each voltage range is obtained. First, it is assumed that charging / discharging in this specific mode is actually allowable charging / discharging. Then, the time during which the charging / discharging is below the predetermined limit voltage is acquired as an allowable time that is a time during which staying at a voltage lower than the predetermined limit voltage is allowed. For example, the predetermined limit voltage may be a voltage corresponding to “−3δ” of the voltage distribution, or may be a voltage between terminals of the unit cell “1” [V]. In the present embodiment, the allowable time is acquired as “10” [hour], for example.
さらに、測定装置30は、dQ/dV値の初期値を決定する(図6のステップS40)。dQ/dV値の初期値は、新品の二次電池に対する測定結果に基づいて得る。本実施形態では、dQ/dV値の初期値を「−3.0」とするが、この値は、二次電池の種類によって相違するとともに、同種の二次電池であっても構造や電極などへの使用材料の種類、製造方法などによっても相違するものであるため、dQ/dV値の算出対象となる二次電池ごとに適切な値が決定される。 Furthermore, the measuring device 30 determines an initial value of the dQ / dV value (step S40 in FIG. 6). The initial value of the dQ / dV value is obtained based on the measurement result for a new secondary battery. In the present embodiment, the initial value of the dQ / dV value is set to “−3.0”, but this value varies depending on the type of the secondary battery, and even in the same type of secondary battery, the structure, electrode, etc. Therefore, an appropriate value is determined for each secondary battery for which the dQ / dV value is to be calculated.
また、測定装置30は、各温度で下限電圧(正極の下限電位)となる電圧閾値を決定する(図6のステップS41)。測定装置30は、上記式(9)に、dQ/dV値の境界値(ここでは第1境界値BR1)、許容時間、dQ/dV値の初期値を適用することで、温度に対する下限電圧を求める。すなわち、上記式(9)において、dQ/dV値が境界値になるようなときの電圧を下限電圧として算出する。例えば、dQ/dV値を算出する式(9)に、dQ/dV値に第1境界値BR1の「−2.0」、滞在時間に許容時間の「10時間」、dQ/dV初期値にdQ/dV値の初期値「−3.0」を適用したとき、下記式(10)に示されるような、「温度」と「電圧」との関係式になる。 Moreover, the measuring apparatus 30 determines the voltage threshold value which becomes a lower limit voltage (lower limit electric potential of a positive electrode) at each temperature (step S41 in FIG. 6). The measuring device 30 applies the boundary value of the dQ / dV value (here, the first boundary value BR1), the allowable time, and the initial value of the dQ / dV value to the above equation (9), thereby reducing the lower limit voltage with respect to the temperature. Ask. That is, in the above formula (9), the voltage when the dQ / dV value becomes the boundary value is calculated as the lower limit voltage. For example, in the equation (9) for calculating the dQ / dV value, the dQ / dV value is set to “−2.0” of the first boundary value BR1, the staying time is set to “10 hours”, and the dQ / dV initial value is set to When the initial value “−3.0” of the dQ / dV value is applied, the relational expression between “temperature” and “voltage” is obtained as shown in the following formula (10).
図15には、温度に対する正極の下限電位の値をマップデータL41(図3のグラフL11に対応)として示す。温度に対する正極の下限電位の値は、上記式(10)を正極電位を求める式に変形し、この変形した式に各温度を代入することにより得られる(図6のステップS42)。また、図示しないが、dQ/dV値の境界値として、第1境界値BR1よりも大きい第2境界値BR2「−1.0」を採用することで、マップデータL41よりも高い正極の下限電位からなるマップデータ(図3のグラフL12に対応)を得ることができる。これにより、劣化量が大きくなるなどして、電池モジュール10をあまり劣化させたくないときのマップデータも取得することができる。なお、負極電位を考慮することによって、正極の下限電位を単電池100等の下限電圧に変換することができる。 FIG. 15 shows the value of the lower limit potential of the positive electrode with respect to the temperature as map data L41 (corresponding to the graph L11 in FIG. 3). The value of the lower limit potential of the positive electrode with respect to the temperature is obtained by transforming the above equation (10) into an equation for obtaining the positive electrode potential and substituting each temperature into this deformed equation (step S42 in FIG. 6). Although not shown, the lower limit potential of the positive electrode higher than that of the map data L41 is adopted by adopting the second boundary value BR2 “−1.0” larger than the first boundary value BR1 as the boundary value of the dQ / dV value. Can be obtained (corresponding to the graph L12 in FIG. 3). Thereby, the map data when it is not desired to deteriorate the battery module 10 too much due to an increase in the deterioration amount can be acquired. Note that the lower limit potential of the positive electrode can be converted into the lower limit voltage of the unit cell 100 or the like by considering the negative electrode potential.
ところで、図15のグラフL40に示すように、正極の下限電位を温度ごとに細かく設定しない場合、どの温度になっても正極の下限電位に到達するおそれの少ない高い値に正極の下限電位が設定される。このため、正極の下限電位を低く設定できる温度であれ高い正極の下限電位によって出力範囲が規制される。その一方、本実施形態では各温度に対応して正極の下限電位が設定されるため、正極の下限電位を低く設定できる温度に対しては低い正極の下限電位が設定されて出力範囲の規制が少なく抑えられる。また、正極の下限電位を高く設定しなければならない温度に対しては高い正極の下限電位が適切に設定されて劣化状態を進行させるおそれのある正極電位(状態区別電位)を下回る放電による電池の劣化が抑えられる。 By the way, as shown in the graph L40 of FIG. 15, when the lower limit potential of the positive electrode is not set finely for each temperature, the lower limit potential of the positive electrode is set to a high value that is less likely to reach the lower limit potential of the positive electrode at any temperature. Is done. For this reason, the output range is regulated by the lower limit potential of the positive electrode that is high even if the temperature can set the lower limit potential of the positive electrode low. On the other hand, since the lower limit potential of the positive electrode is set corresponding to each temperature in this embodiment, the lower limit potential of the positive electrode is set lower than the temperature at which the lower limit potential of the positive electrode can be set low, and the output range is regulated. It can be reduced. In addition, for a temperature at which the lower limit potential of the positive electrode must be set high, a high positive electrode lower limit potential is appropriately set and the battery is discharged by a discharge below the positive electrode potential (state-discriminating potential) that may cause a deterioration state to progress. Deterioration is suppressed.
また、従来、単電池100等に適用する下限電圧を温度ごとに設定できる技術も知られているが、下限電圧を設定するために「積算電気量」、つまり「電流」を利用している。一方、本実施形態では、パラメータとして「温度」、「電圧」及び「時間」を利用して下限電圧を決定するものであるため、単電池100等に適用する下限電圧の算出に「電流」をパラメータとして含まない。つまり、「温度」、「電圧」及び「時間」をパラメータとして劣化量が算出され、ここからdQ/dV値、及び下限電圧が算出される。例えば、「電流」は回路を構成する経路全体の抵抗による電圧降下の影響を受けるため、「電流」をパラメータに含み算出される下限電圧にもその影響が含まれる。そこで、パラメータに「電流」を含まないことにより経路全体の抵抗の影響が低減されて、発電要素の劣化を直に示す起電圧の影響をそのまま表す「電圧」に基づき適切な劣化量を算出することができる。 Conventionally, a technique that can set a lower limit voltage applied to the unit cell 100 or the like for each temperature is also known, but “integrated electricity”, that is, “current” is used to set the lower limit voltage. On the other hand, in this embodiment, since the lower limit voltage is determined using “temperature”, “voltage”, and “time” as parameters, “current” is used to calculate the lower limit voltage applied to the unit cell 100 or the like. Not included as a parameter. That is, the deterioration amount is calculated using “temperature”, “voltage”, and “time” as parameters, and the dQ / dV value and the lower limit voltage are calculated therefrom. For example, since “current” is affected by a voltage drop due to the resistance of the entire path constituting the circuit, the influence is also included in the lower limit voltage calculated by including “current” as a parameter. Therefore, by not including “current” in the parameter, the influence of the resistance of the entire path is reduced, and an appropriate deterioration amount is calculated based on “voltage” that directly represents the influence of the electromotive voltage that directly indicates the deterioration of the power generation element. be able to.
以上説明したように、本実施形態の電池制御装置、及び、電池制御方法、及び、下限電圧の決定方法によれば、以下に列記するような効果が得られるようになる。
(1)二次電池の劣化状態を決定するときのパラメータとしては「電流」が考えられる。しかし、本実施形態によれば、パラメータに「温度」、「電圧」、ある電圧に滞在することができた「時間」の累積値を含み、「電流」を含まない構成によって劣化量の算出がなされて放電に関する制御が行われることにより、放電をより適切に規制することができる。また、劣化量に応じて二次電池の放電に関する制御を行うことで、適切な制御を行えるので、電池の放電を過度に規制することが抑制され、電池性能が十分に発揮されるようになる。
As described above, according to the battery control device, the battery control method, and the lower limit voltage determination method of the present embodiment, the effects listed below can be obtained.
(1) “Current” can be considered as a parameter for determining the deterioration state of the secondary battery. However, according to the present embodiment, the parameter includes “temperature”, “voltage”, a cumulative value of “time” during which a user can stay at a certain voltage, and the deterioration amount is calculated by a configuration that does not include “current”. As a result of the control relating to the discharge being performed, the discharge can be more appropriately regulated. In addition, since appropriate control can be performed by performing control related to the discharge of the secondary battery according to the deterioration amount, excessive regulation of battery discharge is suppressed, and battery performance is sufficiently exhibited. .
(2)還元した金属化合物は不活性であることから充放電に寄与できなくなるため電池の性能が劣化する。よって、本実施形態によれば、二次電池の放電に関する制御に用いられる下限電圧を、電池の発電要素の正極に含まれる金属化合物の還元反応に対応して決定し、その決定された下限電圧に基づいて電池の放電を制御することができる。 (2) Since the reduced metal compound is inactive, it cannot contribute to charging / discharging, so that the battery performance deteriorates. Therefore, according to the present embodiment, the lower limit voltage used for the control related to the discharge of the secondary battery is determined corresponding to the reduction reaction of the metal compound contained in the positive electrode of the power generation element of the battery, and the determined lower limit voltage The discharge of the battery can be controlled based on the above.
(3)二次電池はニッケル水素二次電池であり、主活物質がニッケル酸化物であり、金属化合物がコバルト化合物であることから、二次電池の放電に関する制御用に決定される下限電圧により、ニッケル水素二次電池において、正極のコバルト化合物の還元反応が抑制されるようになる。 (3) The secondary battery is a nickel metal hydride secondary battery, the main active material is nickel oxide, and the metal compound is a cobalt compound, so that the lower limit voltage determined for controlling the discharge of the secondary battery In the nickel metal hydride secondary battery, the reduction reaction of the cobalt compound of the positive electrode is suppressed.
(4)電池の発電要素の劣化量が大きくなる、すなわち発電要素の発電能力が低下することに応じて下限電圧を高い値に決定する。これにより、劣化した二次電池については、より劣化しにくい下限電圧による制御を行い、電池の劣化の進行を遅らせて電池寿命を延ばすことができるようになる。 (4) The lower limit voltage is determined to be a high value in accordance with an increase in the deterioration amount of the power generation element of the battery, that is, a decrease in the power generation capacity of the power generation element. As a result, the deteriorated secondary battery can be controlled with the lower limit voltage that is less likely to deteriorate, and the battery life can be extended by delaying the progress of the battery deterioration.
(5)下限電圧に決定される電圧として第1規制電圧(マップデータL11)及び第2規制電圧(マップデータL12)の2つを設けられ、これを劣化量の所定の閾値との比較に応じて選択するようにすることで、劣化量に適した下限電圧を決定することが容易になる。 (5) As the voltage determined as the lower limit voltage, two of the first regulation voltage (map data L11) and the second regulation voltage (map data L12) are provided, and this is compared with a predetermined threshold value of the deterioration amount. This makes it easy to determine the lower limit voltage suitable for the amount of deterioration.
(6)劣化量が通知用閾値を超えることによって二次電池の劣化が通知されるため、二次電池の劣化への対応を可能にすることができる。
(7)二次電池の温度、電圧、及び時間の累積値をパラメータとして用いて劣化量を算出するための関係式などの関係が作成され、この作成された関係に基づき取得される劣化量から下限電圧を決定することができるようになる。つまり、下限電圧を「電流」を用いないで得られる劣化状態を示す関係から決定することができる。
(6) Since the deterioration amount of the secondary battery is notified when the deterioration amount exceeds the notification threshold, it is possible to cope with the deterioration of the secondary battery.
(7) A relation such as a relational expression for calculating the deterioration amount is created using the accumulated values of the temperature, voltage, and time of the secondary battery as parameters, and from the deterioration amount acquired based on the created relation The lower limit voltage can be determined. That is, the lower limit voltage can be determined from the relationship indicating the deterioration state obtained without using “current”.
(その他の実施形態)
なお上記実施形態は、以下の態様で実施することもできる。
・上記実施形態では、2つのマップデータL11,L12が第1閾値TH1により切り換えられる場合について例示した。しかしこれに限らず、dQ/dV値以外の要素を考慮して2つのマップデータの切り換えを判断してもよい。
(Other embodiments)
In addition, the said embodiment can also be implemented with the following aspects.
In the above embodiment, the case where the two map data L11 and L12 are switched by the first threshold value TH1 has been illustrated. However, the present invention is not limited to this, and switching between the two map data may be determined in consideration of factors other than the dQ / dV value.
例えば、図14の走行パターンを考慮して、予め、劣化量が第1閾値TH1になるまでに要すると予測される期間又は走行距離を予測値として定めておく。そして、使用しながら算出される実際の劣化量が第1閾値に達するまでに要した期間又は走行距離が、予め定められた予測値よりも小さい(又はある一定の値以上小さい)場合、マップデータが切り換えられないようにする。予測値を、電池の保証走行距離や保証期間等を考慮して設定すると、実際の劣化量が第1閾値に達するまでの期間又は走行距離が予測値より小さい場合、その保証走行距離や保証期間等を十分に満足するような走行を行っていることになる。このように、下限電圧を切り換えないことによって、電池の放電が下限電圧によって過度に規制されることが抑制されるようになる。 For example, in consideration of the travel pattern of FIG. 14, a period or travel distance that is predicted to be required until the deterioration amount reaches the first threshold value TH1 is determined in advance as the predicted value. If the period or travel distance required for the actual deterioration amount calculated while using to reach the first threshold is smaller than a predetermined predicted value (or smaller than a certain value), map data Is not switched. When the predicted value is set in consideration of the guaranteed mileage of the battery, the warranty period, etc., if the period until the actual deterioration amount reaches the first threshold or the mileage is smaller than the predicted value, the guaranteed mileage or warranty period This means that the vehicle is traveling so as to fully satisfy the above. Thus, by not switching the lower limit voltage, the battery discharge is prevented from being excessively restricted by the lower limit voltage.
・上記実施形態では、2つのマップデータL11,L12が第1閾値TH1により切り換えられる場合について例示した。しかしこれに限らず、マップデータを3つ以上にし、これに合わせてマップデータを切り換えるための閾値を2つ以上にしてもよい。これにより、算出される劣化量に応じて下限電圧の高さが決定されるようになる。 In the above embodiment, the case where the two map data L11 and L12 are switched by the first threshold value TH1 has been illustrated. However, the present invention is not limited to this, and there may be three or more map data, and two or more threshold values for switching the map data in accordance with this. Thereby, the height of the lower limit voltage is determined according to the calculated deterioration amount.
・上記実施形態では、dQ/dV値が第2閾値TH2を超える場合にダイアグ表示をさせる場合について例示した。しかしこれに限らず、警報出力用の閾値を2つ以上設けて複数のレベルの警報を出力できるようにしてもよい。 In the above embodiment, the case where the diagnosis display is performed when the dQ / dV value exceeds the second threshold value TH2 is exemplified. However, the present invention is not limited to this, and two or more thresholds for alarm output may be provided so that a plurality of levels of alarms can be output.
・上記実施形態では、金属化合物を含む正極の劣化量はdQ/dV値に基づいて算出される場合について例示した。しかしこれに限らず、劣化量は、XPS(X線光電子分光)やXAFS(X線吸収微細構造)などに基づいて、計測し、算出するようにしてもよい。このような方法で、正極の劣化量を算出しても、劣化量を、電圧、温度、時間をパラメータとして求めることができ、dQ/dV値から劣化量を算出した場合と同様の効果を得ることができる。 In the above embodiment, the case where the deterioration amount of the positive electrode including the metal compound is calculated based on the dQ / dV value is exemplified. However, the present invention is not limited to this, and the deterioration amount may be measured and calculated based on XPS (X-ray photoelectron spectroscopy), XAFS (X-ray absorption fine structure), or the like. Even if the amount of deterioration of the positive electrode is calculated in this way, the amount of deterioration can be obtained using the voltage, temperature, and time as parameters, and the same effect as when the amount of deterioration is calculated from the dQ / dV value is obtained. be able to.
・上記実施形態では、電池モジュール10は6つの単電池100が直列接続されて構成される場合について例示した。しかしこれに限らず、電池モジュールは5つ以下の単電池、又は、7つ以上の単電池が直列接続された構成されていてもよい。また、電池モジュールは単電池であってもよい。いずれにしろ、電池モジュールを構成している直列接続される単電池の数に応じて下限電圧を設定するようにすればよい。また、電池モジュールが複数直列又は並列に接続された電池ブロック毎に下限電圧を設定してもよい。 -In above-mentioned embodiment, the battery module 10 illustrated about the case where the six cell 100 was connected in series, and was illustrated. However, the present invention is not limited to this, and the battery module may be configured such that five or less single cells or seven or more single cells are connected in series. The battery module may be a single cell. In any case, the lower limit voltage may be set according to the number of cells connected in series constituting the battery module. Further, the lower limit voltage may be set for each battery block in which a plurality of battery modules are connected in series or in parallel.
・上記実施形態では、下限電圧は金属溶出反応が生じる電位である場合について例示した。しかしこれに限らず、下限電圧は、金属溶出反応を生じさせない電圧であれば、金属溶出反応を生じる電圧よりも所定のマージンなどが加算されてより高く設定されてもよい。 In the above embodiment, the case where the lower limit voltage is a potential at which a metal elution reaction occurs is illustrated. However, the present invention is not limited to this, and the lower limit voltage may be set higher by adding a predetermined margin or the like than the voltage causing the metal elution reaction as long as the voltage does not cause the metal elution reaction.
・上記実施形態では、劣化速度を取得する温度が「0℃」、「25℃」、「45℃」である場合について例示した。しかしこれに限らず、劣化速度を取得する温度は、「0℃」未満、「45℃」より大きくてもよいし、「25℃」を除く「0℃」以上「45℃」未満であってもよい。また、劣化速度を取得する温度は、3つの場合に限らず、2つでもよいし、4つ以上でもよい。2つとすれば劣化量の関係式の作成が容易になり、4つ以上とすれば劣化量の関係式の精度の向上が図られる。 In the above embodiment, the case where the temperature at which the deterioration rate is acquired is “0 ° C.”, “25 ° C.”, and “45 ° C.” is illustrated. However, not limited to this, the temperature at which the deterioration rate is acquired may be less than “0 ° C.”, greater than “45 ° C.”, or “0 ° C.” except “25 ° C.” and less than “45 ° C.” Also good. Further, the temperature at which the deterioration rate is acquired is not limited to three, but may be two or four or more. If the number is two, it becomes easy to create a relational expression for the deterioration amount, and if it is four or more, the accuracy of the relational expression for the deterioration amount can be improved.
・上記実施形態では、制御装置50は、劣化量に応じて下限電圧の高さを決定する場合について例示した。しかしこれに限らず、制御装置は、劣化量に応じて警告を通知するだけでもよいし、劣化量に応じて電流などの充電や放電に影響を及ぼす下限電圧以外のパラメータを調整するようにしてもよい。これによっても、二次電池の放電に関する制御が行われて二次電池の放電が適切に制御されるようになる。 -In above-mentioned embodiment, control device 50 illustrated about the case where the height of a minimum voltage was determined according to the amount of degradation. However, the present invention is not limited to this, and the control device may only notify a warning according to the deterioration amount, or adjust parameters other than the lower limit voltage that affects charging and discharging such as current according to the deterioration amount. Also good. Also by this, the control regarding the discharge of the secondary battery is performed, and the discharge of the secondary battery is appropriately controlled.
・上記実施形態では、ニッケル水素二次電池は自動車の電源として用いられる場合について例示した。しかしこれに限らず、ニッケル水素二次電池は、電源として用いられるものであれば、各種の移動体や固定体など自動車以外の電源として用いられてもよい。 In the above embodiment, the case where the nickel metal hydride secondary battery is used as a power source of an automobile is illustrated. However, the present invention is not limited to this, and the nickel hydride secondary battery may be used as a power source other than an automobile such as various moving bodies and fixed bodies as long as it is used as a power source.
10…電池モジュール、11…正極端子、12…負極端子、20…温度計、23…電圧計、25…電流計、26…放電回路、30…測定装置、31…状態取得部、32…累積時間取得部、33…劣化量関係式作成部、34…下限電圧マップ作成部、35…マップ作成用パラメータ、40…電圧計、41…電流計、50…制御装置、51…状態取得部、52…累積時間取得部、53…劣化量算出部、54…下限電圧決定部、55…下限電圧データ、100…単電池、101,102,103,104,105,106…セル、111…負極、112…正極、113…電極群、114…集電板、115…集電板、NL…負側配線、PL…正側配線、L11,L12,L41…マップデータ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Battery module, 11 ... Positive electrode terminal, 12 ... Negative electrode terminal, 20 ... Thermometer, 23 ... Voltmeter, 25 ... Ammeter, 26 ... Discharge circuit, 30 ... Measuring apparatus, 31 ... State acquisition part, 32 ... Cumulative time Acquisition unit 33 ... Degradation amount relational expression creation unit 34 ... Lower limit voltage map creation unit 35 ... Map creation parameter 40 ... Voltmeter 41 ... Ammeter 50 ... Control device 51 ... State acquisition unit 52 ... Cumulative time acquisition unit, 53 ... Degradation amount calculation unit, 54 ... Lower limit voltage determination unit, 55 ... Lower limit voltage data, 100 ... Single cell, 101, 102, 103, 104, 105, 106 ... Cell, 111 ... Negative electrode, 112 ... Positive electrode 113... Electrode group, 114... Current collector plate, 115 ... current collector plate, NL... Negative side wiring, PL .. positive side wiring, L 11, L 12, L 41.
Claims (8)
前記二次電池の温度及び電圧をそれぞれ取得する状態取得部と、
前記取得される各温度下で測定される電圧毎に当該電圧値に滞在した時間の累積値を取得する累積時間取得部と、
前記取得される温度、電圧及び時間の累積値をパラメータとして用いて前記二次電池の劣化量を算出する劣化量算出部と、
前記算出される劣化量に応じて前記二次電池の放電に関する制御を行う制御部と、
前記制御部で前記下限電圧の高さを決定する下限電圧決定部とを備え、
前記下限電圧決定部は、前記劣化量が大きくなることに応じて前記下限電圧を高い値に決定するものであって、前記下限電圧に決定する電圧としての第1規制電圧と該第1規制電圧よりも高い電圧である第2規制電圧とを有し、前記劣化量が所定の閾値以下のときは前記第1規制電圧を前記下限電圧に決定し、さらに、前記劣化量が前記所定の閾値になるまでに要した期間又は走行距離が、前記劣化量が前記所定の閾値になるまでに要すると予測されて予め定められた期間又は予め定められた走行距離よりも一定以上小さい場合、前記第1規制電圧を前記下限電圧に決定するとともに、前記第1規制電圧を前記下限電圧に決定しないときは前記第2規制電圧を前記下限電圧に決定する
ことを特徴とする電池制御装置。 A battery control device for controlling the discharge of the secondary battery so that the voltage of the secondary battery does not become less than the lower limit voltage,
A state acquisition unit for acquiring the temperature and voltage of the secondary battery, and
A cumulative time acquisition unit for acquiring a cumulative value of the time spent at the voltage value for each voltage measured at each acquired temperature;
A deterioration amount calculation unit that calculates a deterioration amount of the secondary battery using the acquired temperature, voltage, and accumulated value of time as parameters;
A control unit that controls the discharge of the secondary battery according to the calculated deterioration amount ;
A lower limit voltage determining unit that determines the height of the lower limit voltage in the control unit,
The lower limit voltage determining unit determines the lower limit voltage to a high value in response to an increase in the deterioration amount, and includes a first regulated voltage as a voltage to be determined as the lower limit voltage and the first regulated voltage. The first regulation voltage is determined as the lower limit voltage when the deterioration amount is equal to or lower than a predetermined threshold, and the deterioration amount is set to the predetermined threshold. If the period or travel distance required to become is predicted to be required for the deterioration amount to reach the predetermined threshold value, the first period is less than or equal to a predetermined period or a predetermined travel distance. A battery control device that determines a regulation voltage as the lower limit voltage and determines the second regulation voltage as the lower limit voltage when the first regulation voltage is not decided as the lower limit voltage .
前記劣化量は、前記金属化合物の還元反応に起因して算出される量である
請求項1に記載の電池制御装置。 The secondary battery has a positive electrode including a main active material and a metal compound as an additive,
The battery control apparatus according to claim 1, wherein the deterioration amount is an amount calculated due to a reduction reaction of the metal compound.
請求項2に記載の電池制御装置。 The battery control apparatus according to claim 2, wherein the secondary battery is a nickel metal hydride secondary battery, the main active material is nickel oxide, and the metal compound is a cobalt compound.
請求項1〜3のいずれか一項に記載の電池制御装置。 Wherein the control unit includes a notification threshold value to be compared with the deterioration amount, when the amount of degradation exceeds the notification threshold, according to any one of claims 1 to 3 for outputting information indicating that Battery control device.
前記二次電池の温度及び電圧をそれぞれ取得する状態取得工程と、
前記取得した各温度下で測定される電圧毎に当該電圧値に滞在した時間の累積値を取得する累積時間取得工程と、
前記取得した温度、電圧及び時間の累積値をパラメータとして用いて前記二次電池の劣化量を算出する劣化量算出工程と、
前記算出した劣化量に応じて前記二次電池の放電に関する制御を行う制御工程と、
前記制御工程で前記下限電圧の高さを決定する下限電圧を決定する工程とを備え、
前記下限電圧を決定する工程では、前記劣化量が大きくなることに応じて前記下限電圧を高い値に決定するに際して、前記劣化量が所定の閾値以下のときは第1規制電圧を前記下限電圧に決定し、さらに、前記劣化量が前記所定の閾値になるまでに要した期間又は走行距離が、前記劣化量が前記所定の閾値になるまでに要すると予測されて予め定められた期間又は予め定められた走行距離よりも一定以上小さい場合、前記第1規制電圧を前記下限電圧に決定するとともに、前記第1規制電圧を前記下限電圧に決定しないときは前記第1規制電圧よりも高い電圧である第2規制電圧を前記下限電圧に決定する
ことを特徴とする電池制御方法。 A battery control method for controlling the discharge of the secondary battery so that the voltage of the secondary battery does not become less than the lower limit voltage,
A state acquisition step of acquiring the temperature and voltage of the secondary battery, respectively;
A cumulative time acquisition step of acquiring a cumulative value of time spent at the voltage value for each voltage measured at each acquired temperature;
A deterioration amount calculating step of calculating a deterioration amount of the secondary battery using the acquired accumulated values of temperature, voltage and time as parameters;
A control step for controlling the discharge of the secondary battery according to the calculated deterioration amount ;
Determining a lower limit voltage for determining the height of the lower limit voltage in the control step,
In the step of determining the lower limit voltage, when determining the lower limit voltage to a high value as the deterioration amount increases, when the deterioration amount is equal to or lower than a predetermined threshold, the first regulation voltage is set to the lower limit voltage. In addition, a period or a travel distance required for the deterioration amount to reach the predetermined threshold is predicted to be required for the deterioration amount to reach the predetermined threshold, or a predetermined period or a predetermined time. When the driving distance is smaller than a certain distance, the first regulation voltage is determined as the lower limit voltage, and when the first regulation voltage is not determined as the lower limit voltage, the voltage is higher than the first regulation voltage. A battery control method , wherein a second regulated voltage is determined as the lower limit voltage .
前記二次電池の温度と、電圧と、各温度下で測定される電圧毎に当該電圧に滞在した時間を累積した時間の累積値とをパラメータとして用いて前記二次電池の劣化量を表す関係を作成する関係作成工程と、
前記二次電池の電池状態の良否を前記作成した関係に基づいて算出した劣化量に基づいて区分する境界値を設定する境界値設定工程と、
前記二次電池の電圧が特定の態様の充放電中に規定の制限電圧を下回る値に滞在していることが許容される時間を許容時間として推定する許容時間推定工程と、
前記二次電池を前記許容時間だけ放電させたときに前記作成した関係に基づいて算出した劣化量が前記境界値に到達する電圧を温度毎に算出し、該算出した電圧をその都度の温度に対応する下限電圧として決定する下限電圧決定工程とを備える
ことを特徴とする下限電圧の決定方法。 A method for determining a lower limit voltage to be a lower limit value of a discharge voltage of a secondary battery,
The relationship representing the amount of deterioration of the secondary battery using as parameters the temperature, voltage, and cumulative value of the time spent at the voltage for each voltage measured at each temperature. A relationship creation process to create
A boundary value setting step for setting a boundary value for classifying the quality of the secondary battery based on the deterioration amount calculated based on the created relationship;
An allowable time estimation step of estimating, as an allowable time, a time during which the voltage of the secondary battery is allowed to stay at a value lower than a specified limit voltage during charging and discharging in a specific mode;
A voltage at which the amount of deterioration calculated based on the created relationship when the secondary battery is discharged for the allowable time reaches the boundary value is calculated for each temperature, and the calculated voltage is set to the temperature at each time. A lower limit voltage determining step for determining a corresponding lower limit voltage. A method for determining a lower limit voltage.
前記二次電池の温度及び電圧をそれぞれ取得する状態取得部と、
前記取得される各温度下で測定される電圧毎に当該電圧値に滞在した時間の累積値を取得する累積時間取得部と、
前記取得される温度、電圧及び時間の累積値をパラメータとして用いて前記二次電池の劣化量を当該二次電池の正極電位の変化率に対する残存容量の変化率の割合として算出する劣化量算出部と、
前記算出される劣化量に応じて前記二次電池の放電に関する制御を行う制御部とを備える
ことを特徴とする電池制御装置。 A battery control device for controlling the discharge of the secondary battery so that the voltage of the secondary battery having a positive electrode containing a main active material and a metal compound as an additive does not become lower than the lower limit voltage,
A state acquisition unit for acquiring the temperature and voltage of the secondary battery, and
A cumulative time acquisition unit for acquiring a cumulative value of the time spent at the voltage value for each voltage measured at each acquired temperature;
A deterioration amount calculation unit that calculates the deterioration amount of the secondary battery as a ratio of the change rate of the remaining capacity with respect to the change rate of the positive electrode potential of the secondary battery using the acquired temperature, voltage and time accumulated values as parameters. When,
A battery control device comprising: a control unit that performs control related to discharge of the secondary battery according to the calculated deterioration amount.
前記二次電池の温度及び電圧をそれぞれ取得する状態取得工程と、
前記取得した各温度下で測定される電圧毎に当該電圧値に滞在した時間の累積値を取得する累積時間取得工程と、
前記取得した温度、電圧及び時間の累積値をパラメータとして用いて前記二次電池の劣化量を当該二次電池の正極電位の変化率に対する残存容量の変化率の割合として算出する劣化量算出工程と、
前記算出した劣化量に応じて前記二次電池の放電に関する制御を行う制御工程とを備える
ことを特徴とする電池制御方法。
A battery control method for controlling discharge of a secondary battery so that the voltage of a secondary battery having a positive electrode containing a main active material and a metal compound as an additive is not less than a lower limit voltage,
A state acquisition step of acquiring the temperature and voltage of the secondary battery, respectively;
A cumulative time acquisition step of acquiring a cumulative value of time spent at the voltage value for each voltage measured at each acquired temperature;
A deterioration amount calculating step of calculating the deterioration amount of the secondary battery as a ratio of the rate of change of the remaining capacity with respect to the rate of change of the positive electrode potential of the secondary battery, using the obtained accumulated values of temperature, voltage and time as parameters; ,
A battery control method comprising: a control step of performing control related to discharging of the secondary battery according to the calculated deterioration amount.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015076858A JP6461684B2 (en) | 2015-04-03 | 2015-04-03 | Battery control device, battery control method, and determination method of lower limit voltage |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015076858A JP6461684B2 (en) | 2015-04-03 | 2015-04-03 | Battery control device, battery control method, and determination method of lower limit voltage |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016197955A JP2016197955A (en) | 2016-11-24 |
JP6461684B2 true JP6461684B2 (en) | 2019-01-30 |
Family
ID=57358654
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015076858A Active JP6461684B2 (en) | 2015-04-03 | 2015-04-03 | Battery control device, battery control method, and determination method of lower limit voltage |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6461684B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US12123916B2 (en) | 2019-07-29 | 2024-10-22 | Lg Energy Solution, Ltd. | Apparatus and method for managing battery |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6760233B2 (en) * | 2017-09-11 | 2020-09-23 | 株式会社デンソー | Power system |
KR101965441B1 (en) * | 2017-11-14 | 2019-04-03 | 한화시스템 주식회사 | Apparatus for controlling power |
TWI634720B (en) * | 2017-11-17 | 2018-09-01 | 廣達電腦股份有限公司 | Power management circuit |
CA3095272C (en) * | 2018-03-28 | 2021-11-30 | Toyo System Co., Ltd. | Degradation state determination device and degradation state determination method |
JP7195767B2 (en) * | 2018-05-17 | 2022-12-26 | 昭和電工マテリアルズ株式会社 | Determination method of deterioration of zinc battery |
WO2022241766A1 (en) | 2021-05-21 | 2022-11-24 | 东莞新能安科技有限公司 | Battery discharge under-voltage protection method, battery device, and power device |
JP2023002286A (en) * | 2021-06-22 | 2023-01-10 | 本田技研工業株式会社 | Power storage device controller, power storage device control system, and power storage device control method |
FR3128316B1 (en) | 2021-10-18 | 2023-11-03 | Electricite De France | Prediction of the state of health of an electrochemical device by measuring its capacity drop |
CN117954716B (en) * | 2024-03-27 | 2024-06-14 | 深圳市杰成镍钴新能源科技有限公司 | Discharge voltage rebound control method and device for retired lithium battery |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002231318A (en) * | 2001-02-06 | 2002-08-16 | Sanyo Electric Co Ltd | Storing method for nickel hydrogen storage battery |
JP5386443B2 (en) * | 2010-06-30 | 2014-01-15 | 株式会社日立製作所 | Power supply, railway vehicle |
US20140176085A1 (en) * | 2011-09-07 | 2014-06-26 | Honda Motor Co., Ltd. | Battery controller of vehicle |
JP2014190763A (en) * | 2013-03-26 | 2014-10-06 | Toshiba Corp | Battery lifetime estimation method and battery lifetime estimation device |
JP2014225942A (en) * | 2013-05-15 | 2014-12-04 | 三洋電機株式会社 | Power storage system |
JP2015011576A (en) * | 2013-06-28 | 2015-01-19 | 株式会社東芝 | Storage battery driven vehicle operation system |
-
2015
- 2015-04-03 JP JP2015076858A patent/JP6461684B2/en active Active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US12123916B2 (en) | 2019-07-29 | 2024-10-22 | Lg Energy Solution, Ltd. | Apparatus and method for managing battery |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2016197955A (en) | 2016-11-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6461684B2 (en) | Battery control device, battery control method, and determination method of lower limit voltage | |
KR101903225B1 (en) | Apparatus for Estimating Degree-of-Aging of Secondary Battery and Method thereof | |
US9041405B2 (en) | Condition estimation device and method of generating open circuit voltage characteristic | |
US20120133331A1 (en) | Method for checking and modulating battery capacity and power based on discharging/charging characteristics | |
JP5878088B2 (en) | Battery module and state estimation method thereof | |
WO2014128902A1 (en) | Deterioration diagnosing method for secondary battery and device using same | |
DE102014103800A1 (en) | SOC determination by evaluation of effects caused by dimensional changes of the battery | |
JP2015178963A (en) | calculation apparatus and calculation method | |
US11428747B2 (en) | Degradation estimating device, degradation estimating method, and computer program | |
CN109782183B (en) | Internal state estimating device | |
JP2017181206A (en) | Device and method for estimating secondary battery deterioration | |
Ferg et al. | The testing of batteries linked to supercapacitors with electrochemical impedance spectroscopy: A comparison between Li-ion and valve regulated lead acid batteries | |
KR20190056743A (en) | Apparatus and Method for Estimating Resistance of Secondary Battery | |
JP2013183509A (en) | Charge/discharge amount prediction system and charge/discharge amount prediction method | |
EP3832331B1 (en) | Cell state estimation device and cell control device | |
JP7326237B2 (en) | Determination device, power storage system, determination method, and determination program for multiple batteries | |
US20190195960A1 (en) | Battery state estimation device and battery state estimation method | |
KR20210141219A (en) | Apparatus and method for setting depth of charge | |
JP6494431B2 (en) | Deterioration diagnosis device for electricity storage devices | |
KR102483644B1 (en) | Method and apparatus of predicting capacity fade rate of a rechargeable battery | |
US11735781B2 (en) | Charge and discharge control device, charge and discharge system, charge and discharge control method, and non-transitory storage medium | |
KR20160029054A (en) | Apparatus and method for changing using-band of battery | |
JP7169917B2 (en) | SECONDARY BATTERY CONTROL DEVICE AND SECONDARY BATTERY CONTROL METHOD | |
JP6390335B2 (en) | Performance degradation detection device for electrical storage element, performance degradation detection method, and electrical storage system | |
JP2021131344A (en) | Method for measuring side-reaction current value of secondary battery, life estimation method, and inspection method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20171106 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180731 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180814 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20181010 |
|
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: 20181211 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20181226 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6461684 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |