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JP2012189380A - Secondary battery system and method for determining state of the same - Google Patents

Secondary battery system and method for determining state of the same Download PDF

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JP2012189380A
JP2012189380A JP2011051745A JP2011051745A JP2012189380A JP 2012189380 A JP2012189380 A JP 2012189380A JP 2011051745 A JP2011051745 A JP 2011051745A JP 2011051745 A JP2011051745 A JP 2011051745A JP 2012189380 A JP2012189380 A JP 2012189380A
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secondary battery
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voltage value
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JP2011051745A
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Masashi Nakamura
将司 中村
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GS Yuasa Corp
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GS Yuasa Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique for determining the state of a secondary battery.SOLUTION: A secondary battery system 10 comprises a plurality of secondary batteries 50 connected in series and a voltmeter for sequentially measuring a voltage value of the plurality of secondary batteries 50. In determining the state of the secondary batteries 50, the secondary battery system 10 measures a voltage value V of each secondary battery 50 to calculate a differential voltage value ΔV. In addition, the differential voltage value ΔV is divided by a period ΔT used for calculating the differential voltage value ΔV to calculate a determination value H and the state of the secondary batteries 50 is determined using the determination value H. Since the differential voltage value ΔV is proportional to the internal resistance of the secondary batteries 50, the state of the secondary batteries 50 may be determined using the determination value H.

Description

本発明は、二次電池システムの劣化等の状態を判定する技術に関する。   The present invention relates to a technique for determining a state such as deterioration of a secondary battery system.

従来から、繰り返し使用可能な二次電池を含むシステムが知られている。二次電池は、充電と放電を繰り返すことで何度も使用することができ、充電不能な電池に比べて環境に優しく、電気自動車など現在その使用分野を広げている。   Conventionally, a system including a rechargeable secondary battery is known. Secondary batteries can be used many times by repeating charging and discharging, are more environmentally friendly than non-chargeable batteries, and are currently expanding their fields of use such as electric vehicles.

このようなシステムでは、使用回数が増えるに従って劣化により二次電池の内部抵抗が増加し、容量が低下する。二次電池の内部抵抗の増加や容量低下が起こると、最大電圧や最大電力など電池に求められている性能を実現することができず、例えば電圧低下による誤作動などが発生する虞がある。そのため、従来から、二次電池の劣化等の状態を判定する技術が知られている(例えば、引用文献1)。この技術では、充放電状態の二次電池の電圧及び二次電池から放電される電流を測定し、オームの法則を用いて内部抵抗を算出する。これによって、初期状態などの予め既知の状態からの内部抵抗の増加量を算出することができ、二次電池の劣化等の状態を検出することができるという。   In such a system, as the number of uses increases, the internal resistance of the secondary battery increases due to deterioration, and the capacity decreases. When the internal resistance of the secondary battery increases or the capacity decreases, the performance required for the battery such as maximum voltage and maximum power cannot be realized, and for example, malfunction due to voltage drop may occur. Therefore, conventionally, a technique for determining a state such as deterioration of a secondary battery is known (for example, cited document 1). In this technique, the voltage of the charged and discharged secondary battery and the current discharged from the secondary battery are measured, and the internal resistance is calculated using Ohm's law. Thus, it is possible to calculate the amount of increase in internal resistance from a known state such as the initial state, and to detect a state such as deterioration of the secondary battery.

特開2005−195604号公報JP 2005-195604 A

本発明者らは、二次電池の状態を判定する他の方法について評価を重ねたところ、充放電状態における電池電圧の変化量に基づいて二次電池の状態を判定する新規な方法を創作するに至った。   As a result of repeated evaluation of other methods for determining the state of the secondary battery, the inventors have created a new method for determining the state of the secondary battery based on the amount of change in the battery voltage in the charge / discharge state. It came to.

本発明は、二次電池の状態を判定する技術を提供することにある。   The present invention provides a technique for determining the state of a secondary battery.

本発明は、直列に接続された複数の二次電池と、前記複数の二次電池の電圧を順次測定する電圧測定部を備えた二次電池システムの状態判定方法であって、前記複数の二次電池は第1の二次電池および第2の二次電池を含み、前記第1の二次電池に対して第1のタイミングで測定された第1の電圧値と前記第2の二次電池に対して第2のタイミングで測定された第2の電圧値との電圧差分値を前記第1のタイミングと前記第2のタイミングとの時間差で除した判定値を用いて前記複数の二次電池の状態を判定する。   The present invention relates to a state determination method for a secondary battery system including a plurality of secondary batteries connected in series and a voltage measurement unit that sequentially measures the voltages of the plurality of secondary batteries. The secondary battery includes a first secondary battery and a second secondary battery, and the first voltage value measured at a first timing with respect to the first secondary battery and the second secondary battery. The plurality of secondary batteries using a determination value obtained by dividing a voltage difference value from a second voltage value measured at a second timing by a time difference between the first timing and the second timing. The state of is determined.

この二次電池システムの状態判定方法では、複数の二次電池の電池電圧を順次測定する機能を利用し、電池電圧を順次測定した際の2つの二次電池の電池電圧の差を、それら二次電池の電池電圧を測定したタイミングの時間差で除した値を判定値として算出する。この状態判定方法によれば、判定値から二次電池の内部抵抗を評価することができ、これによって、二次電池の状態を容易に判定することができる。   In this secondary battery system state determination method, a function of sequentially measuring the battery voltages of a plurality of secondary batteries is used, and the difference between the battery voltages of the two secondary batteries when the battery voltages are sequentially measured is calculated using these two battery voltages. A value obtained by dividing the battery voltage of the secondary battery by the time difference of the measured timing is calculated as a determination value. According to this state determination method, the internal resistance of the secondary battery can be evaluated from the determination value, whereby the state of the secondary battery can be easily determined.

上記の二次電池システムの状態判定方法は、前記判定値と予め定められた基準値とを比較して前記複数の二次電池の状態を判定する構成を含んでいても良い。この二次電池システムの状態判定方法によれば、前記判定値を二次電池システムに記憶された基準値と照合することで、基準値に対応して予め想定されている二次電池の状態に基づいて、二次電池の状態を判定することができる。   The state determination method of the secondary battery system may include a configuration in which the state of the plurality of secondary batteries is determined by comparing the determination value with a predetermined reference value. According to the state determination method of the secondary battery system, the determination value is compared with the reference value stored in the secondary battery system, so that the state of the secondary battery assumed in advance corresponding to the reference value is obtained. Based on this, the state of the secondary battery can be determined.

本発明は、上記の二次電池システムの状態判定方法を実行可能な二次電池システムにも具現化される。本発明の二次電池システムは、直列に接続された複数の二次電池と、前記複数の二次電池の電圧を順次測定する電圧測定部を備えた二次電池システムであり、前記複数の二次電池は第1の二次電池および第2の二次電池を含み、前記第1の二次電池に対して第1のタイミングで測定された第1の電圧値と前記第2の二次電池に対して第2のタイミングで測定された第2の電圧値との電圧差分値を前記第1のタイミングと前記第2のタイミングとの時間差で除した判定値を用いて前記複数の二次電池の状態を判定する判定部を備える。この状態判定方法によれば、上記の二次電池システムの状態判定方法を実行することができ、これによって、二次電池の状態を判定することができる。   The present invention is also embodied in a secondary battery system capable of executing the above-described secondary battery system state determination method. A secondary battery system according to the present invention is a secondary battery system including a plurality of secondary batteries connected in series and a voltage measurement unit that sequentially measures the voltages of the plurality of secondary batteries. The secondary battery includes a first secondary battery and a second secondary battery, and the first voltage value measured at a first timing with respect to the first secondary battery and the second secondary battery. The plurality of secondary batteries using a determination value obtained by dividing a voltage difference value from a second voltage value measured at a second timing by a time difference between the first timing and the second timing. The determination part which determines the state of is provided. According to this state determination method, the state determination method of the secondary battery system can be executed, and thereby the state of the secondary battery can be determined.

本発明によれば、二次電池の状態を判定することができる。   According to the present invention, the state of the secondary battery can be determined.

本実施形態の二次電池システムのブロック図Block diagram of the secondary battery system of the present embodiment 本実施形態の状態判定処理を示すフローチャートThe flowchart which shows the state determination process of this embodiment 電圧値V及び積算電流量ΣIを示すグラフGraph showing voltage value V and integrated current amount ΣI 電圧値V及び積算電流量ΣIを示すグラフGraph showing voltage value V and integrated current amount ΣI 本実施形態の劣化判定を説明するグラフGraph explaining the deterioration determination of this embodiment

<実施形態>
以下、本発明の実施形態について、図1ないし図5を用いて説明する。
1.二次電池システムの構成
図1は、本実施形態における二次電池システム10の構成を示す図である。二次電池システム10は、複数の二次電池50から構成される電池群26を含んでおり、二次電池50の劣化等の状態を判定する機能を備えている。この二次電池システム10は、負荷14と接続されることで、放電状態における二次電池50及び電池群26の状態を判定することができ、充電機に接続されることで、充電状態における二次電池50及び電池群26の状態を判定することができる。本実施形態では、二次電池システム10を負荷14に接続した場合の例を示す。
<Embodiment>
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5.
1. Configuration of Secondary Battery System FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a secondary battery system 10 in the present embodiment. The secondary battery system 10 includes a battery group 26 including a plurality of secondary batteries 50 and has a function of determining a state such as deterioration of the secondary battery 50. The secondary battery system 10 can determine the state of the secondary battery 50 and the battery group 26 in the discharged state by being connected to the load 14, and can be connected to the charger to The states of the secondary battery 50 and the battery group 26 can be determined. In this embodiment, the example at the time of connecting the secondary battery system 10 to the load 14 is shown.

図1に示すように、二次電池システム10は、電流計22、電圧計24を備えた電池管理装置(以下「BMS」という)20、電池群26、及び配線28を含む。
電池群26は、同一種の二次電池50をN個(N:2以上の自然数)含んでおり、これらの二次電池50が直列に接続されて構成されている。電池群26は、配線28及び出力端子12を介して負荷14に接続されており、電池群26に蓄えられていた電力を負荷14に供給する。配線28には、電流計22が接続されており、後述する中央処理装置(以下、CPU)30からの命令に応じて、電池群26の各二次電池50に流れる電流を測定する。
As shown in FIG. 1, the secondary battery system 10 includes an ammeter 22, a battery management device (hereinafter referred to as “BMS”) 20 including a voltmeter 24, a battery group 26, and a wiring 28.
The battery group 26 includes N secondary batteries 50 of the same type (N: a natural number of 2 or more), and these secondary batteries 50 are connected in series. The battery group 26 is connected to the load 14 via the wiring 28 and the output terminal 12, and supplies the power stored in the battery group 26 to the load 14. An ammeter 22 is connected to the wiring 28, and the current flowing through each secondary battery 50 of the battery group 26 is measured in accordance with a command from a central processing unit (hereinafter referred to as CPU) 30 described later.

電圧計24は、電池群26の各二次電池50の両極端子に接続されており、各二次電池50の電圧を測定する。電圧計24は、一時に1つの二次電池50の電圧を測定するものである。そのため、電圧計24は、CPU30からの命令に応じて、測定する二次電池50を切り換え、各二次電池50の電圧を順次測定する。直列に接続されたN個の二次電池50の電池電圧を順次測定することを周期的に繰り返すことで二次電池50の電池電圧を継続的に測定する。   The voltmeter 24 is connected to the bipolar terminals of each secondary battery 50 of the battery group 26 and measures the voltage of each secondary battery 50. The voltmeter 24 measures the voltage of one secondary battery 50 at a time. Therefore, the voltmeter 24 switches the secondary battery 50 to be measured according to a command from the CPU 30 and sequentially measures the voltage of each secondary battery 50. The battery voltage of the secondary battery 50 is continuously measured by periodically repeating the battery voltage of the N secondary batteries 50 connected in series.

BMS20は、CPU30、ROMやRAMなどのメモリ32、アナログ/デジタル変換機(以下「ADC」という)34を備える。   The BMS 20 includes a CPU 30, a memory 32 such as a ROM or a RAM, and an analog / digital converter (hereinafter referred to as “ADC”) 34.

メモリ32には、二次電池システム10の動作を制御するための各種のプログラムが記憶されており、CPU30は、メモリ32から読み出したプログラムに従って、判定部42、算出部44等として機能し、電流計22や電圧計24等の各部を制御する。メモリ32には、また、後述するように、基準電流値IKと基準値Kとが関連付けられたマップMが記憶されている。   Various programs for controlling the operation of the secondary battery system 10 are stored in the memory 32, and the CPU 30 functions as a determination unit 42, a calculation unit 44, and the like according to the program read from the memory 32. Each unit such as the total 22 and the voltmeter 24 is controlled. The memory 32 also stores a map M in which the reference current value IK and the reference value K are associated as will be described later.

ADC34は、電流計22及び電圧計24に接続されており、電流計22及び電圧計24から送信されるアナログデータである電流値I及び電圧値Vを、デジタルデータに変換し、メモリ32に記憶する。後述するように、算出部44として機能するCPU30は、メモリ32に記憶された電圧値V等を用いて、判定値Hを算出する。   The ADC 34 is connected to the ammeter 22 and the voltmeter 24, converts the current value I and the voltage value V, which are analog data transmitted from the ammeter 22 and the voltmeter 24, into digital data, and stores them in the memory 32. To do. As will be described later, the CPU 30 functioning as the calculation unit 44 calculates the determination value H using the voltage value V or the like stored in the memory 32.

2.状態判定処理
図2ないし図4を用いて、二次電池システム10における二次電池50の劣化等の状態判定処理を説明する。図2は、CPU30で実行される状態判定処理のフローチャートを示す。
2. State Determination Processing State determination processing such as deterioration of the secondary battery 50 in the secondary battery system 10 will be described with reference to FIGS. FIG. 2 shows a flowchart of the state determination process executed by the CPU 30.

CPU30は、ユーザによって二次電池システム10が負荷14に接続され、負荷14への電力の供給を開始すると、メモリ32に記憶されたプログラムに従って後述する一定の計測周期F毎に状態判定処理を実行する。CPU30は、状態判定処理を開始すると、二次電池50の電圧値V及び放電電流の電流値Iを測定する(S2)。   When the secondary battery system 10 is connected to the load 14 by the user and the supply of power to the load 14 is started by the user, the CPU 30 executes a state determination process at a certain measurement cycle F described later according to a program stored in the memory 32. To do. When starting the state determination process, the CPU 30 measures the voltage value V of the secondary battery 50 and the current value I of the discharge current (S2).

CPU30は測定を開始すると、電圧計24に二次電池50の電圧値Vを測定する指令を出力する。CPU30には予め測定間隔ΔXが記憶されている。電圧計24は、CPU30から指令を受け取ると、測定間隔ΔX毎に接続する二次電池50を切り換え、二次電池50の電圧値Vを測定する。電圧計24は、電池群26に含まれる二次電池50を、二次電池50A、50B、・・・50M、50Nの順に切り換えて測定する。測定された電圧値VA、VB、・・・、VM、VNは、ADC34を介してメモリ32に記憶される。   When the measurement is started, the CPU 30 outputs a command for measuring the voltage value V of the secondary battery 50 to the voltmeter 24. The CPU 30 stores a measurement interval ΔX in advance. When receiving a command from the CPU 30, the voltmeter 24 switches the secondary battery 50 connected at every measurement interval ΔX and measures the voltage value V of the secondary battery 50. The voltmeter 24 switches and measures the secondary batteries 50 included in the battery group 26 in the order of the secondary batteries 50A, 50B,... 50M, 50N. The measured voltage values VA, VB,..., VM, VN are stored in the memory 32 via the ADC 34.

二次電池50Aから50Nまでの電池電圧を順次測定することを周期的に繰り返すことで二次電池50Aから50Nの電池電圧を継続的に測定する。継続的な電池電圧の測定にて、いずれかの二次電池50の電池電圧が放電終止電圧に達すると二次電池システム10の放電が停止する。   The battery voltage of the secondary batteries 50A to 50N is continuously measured by periodically repeating the measurement of the battery voltage of the secondary batteries 50A to 50N. When the battery voltage of any of the secondary batteries 50 reaches the discharge end voltage in the continuous battery voltage measurement, the discharge of the secondary battery system 10 is stopped.

また、CPU30は、電流計22に二次電池50を流れる放電電流の電流値Iを測定する指令を出力する。電圧計24は、CPU30から指令を受け取ると、電圧計24において二次電池50の電圧値Vが測定されている測定期間Tに亘って電流値を測定する。測定された電流値Iは、電圧値Vと同様に、ADC34を介してメモリ32に記憶される。   Further, the CPU 30 outputs a command for measuring the current value I of the discharge current flowing through the secondary battery 50 to the ammeter 22. When the voltmeter 24 receives a command from the CPU 30, the voltmeter 24 measures a current value over a measurement period T during which the voltage value V of the secondary battery 50 is measured by the voltmeter 24. Similarly to the voltage value V, the measured current value I is stored in the memory 32 via the ADC 34.

図3に、S4で測定された二次電池50の電圧値Vを示す。図3において、左縦軸は各電圧値Vの値を示し、横軸は電圧値Vが測定された時間tA、tB、・・・tM、tNを示す。上述したように、各時間tA、tB、・・・tM、tNは、その間隔が測定間隔ΔXに設定されており、これらの測定間隔ΔXを併せた(N−1)×ΔXが測定期間Tとなる。図3では、併せてS4で測定された電流値Iを示す(右縦軸参照)。   FIG. 3 shows the voltage value V of the secondary battery 50 measured in S4. In FIG. 3, the left vertical axis indicates the value of each voltage value V, and the horizontal axis indicates the time tA, tB,... TM, tN when the voltage value V is measured. As described above, each time tA, tB,... TM, tN is set to the measurement interval ΔX, and (N−1) × ΔX including these measurement intervals ΔX is the measurement period T. It becomes. FIG. 3 also shows the current value I measured in S4 (see the right vertical axis).

本実施形態では、二次電池50の測定期間Tにおいて電流値Iがほぼ一定に保たれている。その一方、放電電流が流れることで、二次電池50の電圧値Vが減少する。図3に示すように、二次電池50A、50B、・・・50M、50Nの電圧値VA、VB、・・・、VM、VNはこの順に減少しており、この結果、時間tAから時間tNまでの放電電流によって、二次電池50Aの電圧値VAと二次電池50Nの電圧値VNの間に差分電圧値ΔV(ΔVAN)が生じている。   In the present embodiment, the current value I is kept substantially constant during the measurement period T of the secondary battery 50. On the other hand, when the discharge current flows, the voltage value V of the secondary battery 50 decreases. As shown in FIG. 3, the voltage values VA, VB,..., VM, VN of the secondary batteries 50A, 50B,... 50M, 50N decrease in this order, and as a result, from the time tA to the time tN. Due to the discharge current up to, a differential voltage value ΔV (ΔVAN) is generated between the voltage value VA of the secondary battery 50A and the voltage value VN of the secondary battery 50N.

一方、二次電池システム10が接続される負荷14によっては、図4に示すように、二次電池50の測定期間Tの開始に遅れて放電電流が流れ始めることがある。例えば、二次電池50Cの電圧値VCの測定時間tCから電流が流れることがある。この場合、放電電流が流れていない時間tAから時間tCまでにおいて、各二次電池50の電圧値Vは変化せず、時間tCから時間tNまでの期間に応じた差分電圧値ΔV(ΔVCN)が生じている。   On the other hand, depending on the load 14 to which the secondary battery system 10 is connected, the discharge current may begin to flow behind the start of the measurement period T of the secondary battery 50 as shown in FIG. For example, the current may flow from the measurement time tC of the voltage value VC of the secondary battery 50C. In this case, the voltage value V of each secondary battery 50 does not change from time tA to time tC when no discharge current flows, and the differential voltage value ΔV (ΔVCN) corresponding to the period from time tC to time tN is Has occurred.

次に、CPU30は前回の周期で測定された電圧値V0のバラツキを評価する(S4)。CPU20は、所定時間毎に状態判定処理を繰り返しており、各処理において測定された電圧値V及び電流値Iをメモリ32に記憶している。CPU30は判定部42として機能し、メモリ32から前回の周期で測定された電圧値V0及び電流値I0を読み出し、評価を行う。例えば、前回の周期で測定された電圧値V0が規定値よりばらついている場合や、二次電池50に放電電流が流れたにも関わらず、二次電池50の電圧値Vが前回の周期の時間tにおいて測定された電圧値V0よりも増加している場合(S4:NO)、電圧値Vのバラツキが大きいと判断し、処理を終了する。   Next, the CPU 30 evaluates the variation in the voltage value V0 measured in the previous cycle (S4). The CPU 20 repeats the state determination process every predetermined time, and stores the voltage value V and the current value I measured in each process in the memory 32. The CPU 30 functions as the determination unit 42, reads the voltage value V0 and the current value I0 measured in the previous cycle from the memory 32, and performs evaluation. For example, when the voltage value V0 measured in the previous cycle varies from a specified value, or the discharge current flows through the secondary battery 50, the voltage value V of the secondary battery 50 is equal to the previous cycle. When the voltage value V0 is increased at time t (S4: NO), it is determined that the variation in the voltage value V is large, and the process is terminated.

CPU20は、電圧値V0のバラツキが小さいと判断される場合(S4:YES)、今回測定された電流値Iを評価する(S6)。この際、CPU20は算出部44として機能し、今回測定された電流値Iと前回測定された電流値I0との差分電流値ΔIを算出する。この際、電流値I、I0が対応する測定期間Tにおいて変動する場合には、それぞれの電流値I、I0の平均値を算出し、当該平均値同士の差分電流値ΔIを算出する。メモリ32には、予め限界差分電流値ΔIGが記憶されている。CPU30は判定部42として機能し、算出された差分電流値ΔIを限界差分電流値ΔIGと比較する。   When it is determined that the variation in the voltage value V0 is small (S4: YES), the CPU 20 evaluates the current value I measured this time (S6). At this time, the CPU 20 functions as the calculation unit 44 and calculates a difference current value ΔI between the current value I measured this time and the current value I0 measured last time. At this time, when the current values I and I0 fluctuate in the corresponding measurement period T, an average value of the current values I and I0 is calculated, and a difference current value ΔI between the average values is calculated. The memory 32 stores a limit difference current value ΔIG in advance. The CPU 30 functions as the determination unit 42 and compares the calculated difference current value ΔI with the limit difference current value ΔIG.

算出された差分電流値ΔIが、限界差分電流値ΔIGよりも大きい場合(S6:NO)、今回測定された電流値Iが、前回測定された電流値I0に比べて大きく変化していることを意味している。この場合、CPU30は、今回測定された電圧値Vの差分電圧値ΔVと今前回測定された電圧値V0の差分電圧値ΔV0とが異なる場合でも、その違いが二次電池50の劣化によるものであるか、二次電池50に流れる電流値Iの違いによるものであるかを区別することができないと判断し、処理を終了する。   When the calculated difference current value ΔI is larger than the limit difference current value ΔIG (S6: NO), it is confirmed that the current value I measured this time is greatly changed compared to the current value I0 measured last time. I mean. In this case, even when the differential voltage value ΔV of the voltage value V measured this time is different from the differential voltage value ΔV0 of the voltage value V0 measured last time, the difference is due to the deterioration of the secondary battery 50. It is determined that it cannot be distinguished whether there is a difference in the current value I flowing through the secondary battery 50, and the process is terminated.

一方、CPU30は、差分電流値ΔIが限界差分電流値ΔIG以下である場合(S6:YES)、CPU30は算出部44として機能し、測定された電圧値Vの中から最大電圧値Vmaxと最小電圧値Vminを選出し、最大電圧値Vmaxと最小電圧値Vminの差分電圧値ΔVを算出する(S8)。図3に示すように、二次電池50の測定期間Tに亘って放電電流が流れている場合、最大電圧値VmaxはVAとなり、最小電圧値VminはVNとなり、差分電圧値ΔVはΔVANとなる。また、図4に示すように、二次電池50の測定期間Tの測定時間tCから電流が流れている場合、最大電圧値VmaxはVCとなり、最小電圧値VminはVNとなり、差分電圧値ΔVはΔVCNとなる。   On the other hand, when the differential current value ΔI is equal to or smaller than the limit differential current value ΔIG (S6: YES), the CPU 30 functions as the calculation unit 44, and the maximum voltage value Vmax and the minimum voltage among the measured voltage values V are determined. A value Vmin is selected, and a differential voltage value ΔV between the maximum voltage value Vmax and the minimum voltage value Vmin is calculated (S8). As shown in FIG. 3, when the discharge current is flowing over the measurement period T of the secondary battery 50, the maximum voltage value Vmax is VA, the minimum voltage value Vmin is VN, and the differential voltage value ΔV is ΔVAN. . As shown in FIG. 4, when the current flows from the measurement time tC of the measurement period T of the secondary battery 50, the maximum voltage value Vmax is VC, the minimum voltage value Vmin is VN, and the differential voltage value ΔV is ΔVCN.

次に、CPU30は、算出された電圧値Vの差分電圧値ΔVを評価する(S10)。メモリ32には、予め限界差分電圧値ΔVGが記憶されている。CPU30は判定部42として機能し、算出された差分電圧値ΔVを限界差分電圧値ΔVGと比較する。CPU30は、算出された差分電圧値ΔVが、限界差分電圧値ΔVGよりも小さい場合(S10:NO)、処理を終了する。一方、算出された差分電圧値ΔVが、限界差分電圧値ΔVG以上である場合(S10:YES)、処理を続ける。   Next, the CPU 30 evaluates the differential voltage value ΔV of the calculated voltage value V (S10). The memory 32 stores a limit difference voltage value ΔVG in advance. The CPU 30 functions as the determination unit 42 and compares the calculated differential voltage value ΔV with the limit differential voltage value ΔVG. When the calculated differential voltage value ΔV is smaller than the limit differential voltage value ΔVG (S10: NO), the CPU 30 ends the process. On the other hand, when the calculated differential voltage value ΔV is equal to or greater than the limit differential voltage value ΔVG (S10: YES), the processing is continued.

差分電圧値ΔVが限界差分電圧値ΔVG以上である場合、差分電圧値ΔVの算出に用いた期間、すなわち、二次電池50の測定期間Tにおいて放電電流が流れていた期間が、限界差分電圧値ΔVGから想定される基準期間よりも長い。そのため、後述するように、差分電圧値ΔVから判定値Hを算出して判定を行う際に、比較的長い期間から算出された差分電圧値ΔVを用いて判定を行うことができる。これによって、隣接する時間tにおける差分電圧値ΔV、例えば、時間tAにおける二次電池50の電圧値VAと時間tBにおける二次電池50の電圧値VBの差分電圧値ΔVABに基づいて判定値Hを算出する場合に比べて、二次電池50の測定期間Tにおける平均的な差分電圧値ΔVを用いて判定値Hを算出することができ、判定値Hを用いて精度良く二次電池50を判定することができる。   When the differential voltage value ΔV is equal to or greater than the limit differential voltage value ΔVG, the period used for calculating the differential voltage value ΔV, that is, the period during which the discharge current flows in the measurement period T of the secondary battery 50 is the limit differential voltage value. It is longer than the reference period assumed from ΔVG. Therefore, as will be described later, when the determination value H is calculated from the differential voltage value ΔV and the determination is made, the determination can be made using the differential voltage value ΔV calculated from a relatively long period. Thus, the determination value H is set based on the difference voltage value ΔV at the adjacent time t, for example, the difference voltage value ΔVAB between the voltage value VA of the secondary battery 50 at the time tA and the voltage value VB of the secondary battery 50 at the time tB. Compared to the case of calculation, the determination value H can be calculated using the average differential voltage value ΔV in the measurement period T of the secondary battery 50, and the secondary battery 50 can be accurately determined using the determination value H. can do.

次に、CPU30は判定値H(=ΔV/ΔT)を算出する(S12)。CPU30は算出部44として機能し、S8で算出された差分電圧値ΔVを、S8で差分電圧値ΔVの算出に用いた期間ΔTで除して判定値Hを算出する。図3に示すように、差分電圧値ΔVがΔVANである場合、当該ΔVANを時間tAから時間tNの期間ΔT(ΔTAN)で除して判定値H=ΔVAN/ΔTANを算出する。また、図4に示すように、差分電圧値ΔVがΔVCNである場合、当該ΔVCNを時間tCから時間tNの期間ΔT(ΔTCN)で除して判定値H=ΔVCN/ΔTCNを算出する。   Next, the CPU 30 calculates a determination value H (= ΔV / ΔT) (S12). The CPU 30 functions as the calculation unit 44, and calculates the determination value H by dividing the differential voltage value ΔV calculated in S8 by the period ΔT used for calculating the differential voltage value ΔV in S8. As shown in FIG. 3, when the differential voltage value ΔV is ΔVAN, the determination value H = ΔVAN / ΔTAN is calculated by dividing ΔVAN by a period ΔT (ΔTAN) from time tA to time tN. As shown in FIG. 4, when the differential voltage value ΔV is ΔVCN, the determination value H = ΔVCN / ΔTCN is calculated by dividing the ΔVCN by a period ΔT (ΔTCN) from time tC to time tN.

次に、CPU30は、選出された最大電圧値Vmaxと最小電圧値Vmin、及び算出された判定値Hをメモリ32に記憶する(S14)。メモリ32には、基準電流値IKと基準値Kとが関連付けられたマップMが記憶されており、CPU30は、マップMに記憶された複数の基準電流値IKのうち、今回測定された電流値Iに最も近い基準電流値IKを選出し、当該選出した基準電流値IKに関連付けられて記憶されている基準値Kを選出する(S16)。本実施形態では、基準値Kが、今回測定された電流値Iに基づいて選出されるので、後述するように、判定値Hを用いて二次電池50の状態を判定する際に、電流値Iの影響を抑制して、二次電池50の正確な状況を判定することができる。本実施形態では、基準値Kとして、基準差分電圧値ΔV’を時間tAから時間tNの期間ΔTANで除した基準値K=ΔV’/ΔTANが選出される。   Next, the CPU 30 stores the selected maximum voltage value Vmax and minimum voltage value Vmin and the calculated determination value H in the memory 32 (S14). The memory 32 stores a map M in which the reference current value IK and the reference value K are associated with each other. The CPU 30 selects the current value measured this time among the plurality of reference current values IK stored in the map M. A reference current value IK closest to I is selected, and a reference value K stored in association with the selected reference current value IK is selected (S16). In the present embodiment, since the reference value K is selected based on the current value I measured this time, the current value is determined when determining the state of the secondary battery 50 using the determination value H, as will be described later. The exact situation of the secondary battery 50 can be determined by suppressing the influence of I. In the present embodiment, the reference value K = ΔV ′ / ΔTAN obtained by dividing the reference differential voltage value ΔV ′ by the period ΔTAN from time tA to time tN is selected as the reference value K.

次に、CPU30は、判定値Hを判定する(S18)。CPU20は算出部44として機能し、S12で算出された判定値HとS16で選出された基準値Kとの差分値ΔH=(ΔV−ΔV’)/ΔTANを算出する。メモリ32には、予め限界判定値ΔHGが記憶されている。CPU30は判定部42として機能し、算出された差分値ΔHを限界判定値ΔHGと比較する。   Next, the CPU 30 determines a determination value H (S18). The CPU 20 functions as the calculation unit 44 and calculates a difference value ΔH = (ΔV−ΔV ′) / ΔTAN between the determination value H calculated in S12 and the reference value K selected in S16. The memory 32 stores a limit determination value ΔHG in advance. The CPU 30 functions as the determination unit 42 and compares the calculated difference value ΔH with the limit determination value ΔHG.

算出された差分値ΔHが、限界判定値ΔHGよりも大きい場合(S18:NO)、図5に矢印52に示すように、今回算出された差分電圧値ΔVが、今回測定された電流値Iから想定される基準差分電圧値ΔV’に比べて限界判定値ΔHGから想定される許容範囲を超えて変化していることを意味している。すなわち、二次電池50の内部抵抗Rが、二次電池50が正常動作をすると想定される内部抵抗Rの許容範囲を超えて大きくなったことを意味している。この場合、CPU30は、二次電池50が劣化したと判定し(S20)、処理を終了する。   When the calculated difference value ΔH is larger than the limit determination value ΔHG (S18: NO), as shown by the arrow 52 in FIG. This means that the limit difference value ΔHG has changed beyond the assumed allowable range compared to the assumed reference differential voltage value ΔV ′. In other words, it means that the internal resistance R of the secondary battery 50 has increased beyond the allowable range of the internal resistance R that is assumed to cause the secondary battery 50 to operate normally. In this case, the CPU 30 determines that the secondary battery 50 has deteriorated (S20), and ends the process.

一方、差分値ΔHが限界判定値ΔHG以下の場合(S18:YES)、二次電池50の内部抵抗Rが、二次電池50が正常動作をすると想定される内部抵抗Rの許容範囲内であることを意味する。この場合、CPU30は、二次電池50が劣化していないと判定し(S22)、処理を終了する。   On the other hand, when the difference value ΔH is equal to or smaller than the limit determination value ΔHG (S18: YES), the internal resistance R of the secondary battery 50 is within the allowable range of the internal resistance R that is assumed to cause the secondary battery 50 to operate normally. Means that. In this case, the CPU 30 determines that the secondary battery 50 has not deteriorated (S22), and ends the process.

3.本実施形態の効果
(1)本実施形態の二次電池システム10では、複数の二次電池の電池電圧を順次測定する機能を利用し、電池電圧を順次測定した際の2つの二次電池の電池電圧の差を、それら二次電池の電池電圧を測定したタイミングの時間差で除した値を判定値として算出する。この判定値から二次電池の内部抵抗を評価することができ、これによって、二次電池の状態を容易に判定することができる。これにより、二次電池50を含む電池群26の状態を判定することができ、最終的に、二次電池システム10の異常等を判定することができる。
3. Advantages of the present embodiment (1) In the secondary battery system 10 of the present embodiment, the function of sequentially measuring the battery voltages of a plurality of secondary batteries is used, and two secondary batteries when the battery voltages are sequentially measured are used. A value obtained by dividing the difference between the battery voltages by the time difference between the timings when the battery voltages of the secondary batteries are measured is calculated as a determination value. From this determination value, the internal resistance of the secondary battery can be evaluated, whereby the state of the secondary battery can be easily determined. Thereby, the state of the battery group 26 including the secondary battery 50 can be determined, and finally an abnormality of the secondary battery system 10 can be determined.

(2)本実施形態の二次電池システム10では、測定された電流値Iに基づいて選出される基準値Kに基づいて判定値Hを判定するので、基準値Kに対応して予め想定されている二次電池50の状態、すなわち、二次電池50の内部抵抗R許容範囲、に基づいて二次電池50の状態を判定することができる。 (2) In the secondary battery system 10 of the present embodiment, the determination value H is determined based on the reference value K selected based on the measured current value I, so that it is assumed in advance corresponding to the reference value K. The state of the secondary battery 50 can be determined based on the state of the secondary battery 50 that is being operated, that is, the allowable range of the internal resistance R of the secondary battery 50.

<他の実施形態>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような種々の態様も本発明の技術的範囲に含まれる。
(1)上記実施形態では、メモリ32に、基準電流値IKと基準値Kとが関連付けられたマップMが記憶されている例を用いて説明を行ったが、当該マップMにおいて、基準値Kと関連付けて記憶されているものは、基準電流値IKに限られない。例えは、二次電池システム10において、CPU30が二次電池50の充電または放電電流を継続的に測定しており、当該測定された充電または放電電流の積算値である充電(放電)深度を算出している場合がある。この場合には、マップMに充電(放電)深度と基準値Kとが関連付けられていてもよい。
<Other embodiments>
The present invention is not limited to the embodiments described with reference to the above description and the drawings, and for example, the following various aspects are also included in the technical scope of the present invention.
(1) In the above embodiment, the description has been given using the example in which the memory 32 stores the map M in which the reference current value IK and the reference value K are associated. However, in the map M, the reference value K What is stored in association with is not limited to the reference current value IK. For example, in the secondary battery system 10, the CPU 30 continuously measures the charging or discharging current of the secondary battery 50, and calculates the charging (discharging) depth that is an integrated value of the measured charging or discharging current. May have. In this case, the charge (discharge) depth and the reference value K may be associated with the map M.

通常の二次電池では、同じ電流量を流した場合でも二次電池の充電(放電)深度によって差分電圧値ΔVに若干の相違が生じる。例えば、放電曲線が平坦な充電(放電)深度では、差分電圧値ΔVは小さくなり、放電曲線の変化の大きい充電(放電)深度では、差分電圧値ΔVは大きくなる。マップMにおいて、基準電流値IKと充電(放電)深度との両方が基準値Kに関連付けられていることで、より精度高く二次電池50を含む電池群26の状態を判定することができる。   In a normal secondary battery, even when the same amount of current flows, the difference voltage value ΔV slightly varies depending on the charge (discharge) depth of the secondary battery. For example, the differential voltage value ΔV decreases at a charge (discharge) depth where the discharge curve is flat, and the differential voltage value ΔV increases at a charge (discharge) depth where the change of the discharge curve is large. In the map M, since both the reference current value IK and the charge (discharge) depth are associated with the reference value K, the state of the battery group 26 including the secondary battery 50 can be determined with higher accuracy.

(2)上記実施形態では、限界差分電圧値ΔVGなどの限界値及び基準値Kを用いて二次電池50の状態を判定している。これらの値は、二次電池システム10の初期状態において測定等された結果から決定されても良ければ、同種の二次電池システム10を用いて測定あるいはシュミレーションされた結果から、予め決定されていても良い。 (2) In the above embodiment, the state of the secondary battery 50 is determined using the limit value such as the limit differential voltage value ΔVG and the reference value K. These values may be determined from the results measured or the like in the initial state of the secondary battery system 10, or may be determined in advance from the results measured or simulated using the same type of secondary battery system 10. Also good.

(3)上記実施形態では、測定期間Tにおいて電流値Iがほぼ一定に保たれている例を用いて説明を行ったが、測定期間Tにおける電流値Iは必ずしも一定である必要はない。測定期間Tに亘って、特定の基準電流値IKから決定される範囲にほぼ含まれていれば、基準値Kを選出することができ、問題がない。 (3) Although the above embodiment has been described using an example in which the current value I is kept substantially constant during the measurement period T, the current value I during the measurement period T is not necessarily constant. If it is almost included in the range determined from the specific reference current value IK over the measurement period T, the reference value K can be selected and there is no problem.

(4)上記実施形態では、直列に接続された電池群26の両端の二次電池50Aと二次電池50Nとの間の差分電圧値ΔVおよび測定時間Tに基づいて判定値Hを算出したが、差分電圧値ΔVおよび測定時間Tの計測対象となる二次電池50は電池群26の両端の二次電池50に限らず、電池群26の両端以外の二次電池50を計測対象の二次電池としてもよい。 (4) In the above embodiment, the determination value H is calculated based on the differential voltage value ΔV between the secondary battery 50A and the secondary battery 50N at both ends of the battery group 26 connected in series and the measurement time T. The secondary battery 50 that is the measurement target of the differential voltage value ΔV and the measurement time T is not limited to the secondary battery 50 at both ends of the battery group 26, but the secondary battery 50 other than both ends of the battery group 26 is measured. A battery may be used.

(5)上記実施形態では、前回測定した電圧値V0のバラツキを今回の測定で評価を行っているが、前回測定した電圧値V0のバラツキを前回の測定のうちに評価しておいても良い。 (5) In the above embodiment, the variation of the voltage value V0 measured last time is evaluated in this measurement. However, the variation in the voltage value V0 measured last time may be evaluated in the previous measurement. .

10:二次電池システム、22:電流計、24:電圧計、26:電池群、32:メモリ、42:判定部、44:算出部、50:二次電池、H:判定値、IK:基準電流値、K:基準値、M:マップ、T:測定期間、ΔT:期間、ΔV:差分電圧値、ΔX:測定間隔 10: secondary battery system, 22: ammeter, 24: voltmeter, 26: battery group, 32: memory, 42: determination unit, 44: calculation unit, 50: secondary battery, H: determination value, IK: reference Current value, K: reference value, M: map, T: measurement period, ΔT: period, ΔV: differential voltage value, ΔX: measurement interval

Claims (3)

直列に接続された複数の二次電池と、前記複数の二次電池の電圧を順次測定する電圧測定部を備えた二次電池システムの状態判定方法であって、
前記複数の二次電池は第1の二次電池および第2の二次電池を含み、前記第1の二次電池に対して第1のタイミングで測定された第1の電圧値と前記第2の二次電池に対して第2のタイミングで測定された第2の電圧値との電圧差分値を前記第1のタイミングと前記第2のタイミングとの時間差で除した判定値を用いて前記複数の二次電池の状態を判定する二次電池システムの状態判定方法。
A state determination method for a secondary battery system including a plurality of secondary batteries connected in series and a voltage measurement unit that sequentially measures the voltages of the plurality of secondary batteries,
The plurality of secondary batteries include a first secondary battery and a second secondary battery, and the first voltage value measured at a first timing with respect to the first secondary battery and the second secondary battery. The plurality of the secondary batteries using the determination value obtained by dividing the voltage difference value from the second voltage value measured at the second timing by the time difference between the first timing and the second timing. Of determining the state of the secondary battery of the secondary battery system.
前記判定値と予め定められた基準値とを比較して前記複数の二次電池の状態を判定する請求項1に記載の二次電池システムの状態判定方法。   The state determination method for a secondary battery system according to claim 1, wherein the state of the plurality of secondary batteries is determined by comparing the determination value with a predetermined reference value. 直列に接続された複数の二次電池と、前記複数の二次電池の電圧を順次測定する電圧測定部を備えた二次電池システムであって、
前記複数の二次電池は第1の二次電池および第2の二次電池を含み、前記第1の二次電池に対して第1のタイミングで測定された第1の電圧値と前記第2の二次電池に対して第2のタイミングで測定された第2の電圧値との電圧差分値を前記第1のタイミングと前記第2のタイミングとの時間差で除した判定値を用いて前記複数の二次電池の状態を判定する判定部を備える二次電池システム。
A secondary battery system comprising a plurality of secondary batteries connected in series and a voltage measuring unit for sequentially measuring the voltages of the plurality of secondary batteries,
The plurality of secondary batteries include a first secondary battery and a second secondary battery, and the first voltage value measured at a first timing with respect to the first secondary battery and the second secondary battery. The plurality of the secondary batteries using the determination value obtained by dividing the voltage difference value from the second voltage value measured at the second timing by the time difference between the first timing and the second timing. A secondary battery system comprising a determination unit that determines the state of the secondary battery.
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