[go: up one dir, main page]

JP2019032274A - Battery state estimation device and power supply device - Google Patents

Battery state estimation device and power supply device Download PDF

Info

Publication number
JP2019032274A
JP2019032274A JP2017154267A JP2017154267A JP2019032274A JP 2019032274 A JP2019032274 A JP 2019032274A JP 2017154267 A JP2017154267 A JP 2017154267A JP 2017154267 A JP2017154267 A JP 2017154267A JP 2019032274 A JP2019032274 A JP 2019032274A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
battery
ocv curve
positive electrode
secondary battery
lithium ion
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.)
Granted
Application number
JP2017154267A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP7069593B2 (en
Inventor
裕太 下西
Yuta Shimonishi
裕太 下西
吉宣 佐藤
Yoshinobu Sato
吉宣 佐藤
信雄 山本
Nobuo Yamamoto
信雄 山本
圭太 ▲高▼橋
圭太 ▲高▼橋
Keita Takahashi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2017154267A priority Critical patent/JP7069593B2/en
Publication of JP2019032274A publication Critical patent/JP2019032274A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7069593B2 publication Critical patent/JP7069593B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

【課題】リチウムイオン二次電池の充電状態を高い精度で推定することができる電池状態推定装置を提供すること。【解決手段】電池状態推定装置1では、形状変化情報抽出部32により、リチウムイオン二次電池60の正極情報とリチウムイオン二次電池60の特定情報とに基づいて、形状変化情報記憶部31から正極OCV曲線の形状変化情報を抽出し、正極OCV曲線特定部33により、正極OCV曲線の形状変化情報に基づいて正極OCV曲線を特定する。そして、電池OCV曲線算出部50により、特定された正極OCV曲線と負極OCV曲線とから、リチウムイオン二次電池60における充電状態と開放電圧との関係を示す電池OCV曲線を算出し、充電状態推定部51により、リチウムイオン二次電池60の開放電圧と算出された電池OCV曲線とからリチウムイオン二次電池60における充電状態を推定する。【選択図】図1A battery state estimation device capable of estimating the state of charge of a lithium ion secondary battery with high accuracy. In a battery state estimation device 1, a shape change information extraction unit 32 extracts a shape change information from a shape change information storage unit 31 based on positive electrode information of a lithium ion secondary battery 60 and specific information of the lithium ion secondary battery 60. The shape change information of the positive electrode OCV curve is extracted, and the positive electrode OCV curve specifying unit 33 specifies the positive electrode OCV curve based on the shape change information of the positive electrode OCV curve. Then, the battery OCV curve calculation unit 50 calculates a battery OCV curve indicating the relationship between the charged state and the open circuit voltage in the lithium ion secondary battery 60 from the identified positive electrode OCV curve and negative electrode OCV curve, and estimates the charged state. The charging state in the lithium ion secondary battery 60 is estimated by the unit 51 from the open circuit voltage of the lithium ion secondary battery 60 and the calculated battery OCV curve. [Selection] Figure 1

Description

本発明は、電池状態推定装置及び電源装置に関する。   The present invention relates to a battery state estimation device and a power supply device.

二次電池では、充放電可能な電池容量は、正極及び負極における電極容量に依存する。そして、両電極が劣化すると正極及び負極における電極容量が低下し、充放電可能な電池容量が低下することとなる。このような二次電池の劣化による充電状態の推定装置として、特許文献1には、電極ごとに電極容量と開放電圧との関係を示すOCV曲線を予め取得しておくとともに、各電極が劣化した場合には、電極ごとにOCV曲線が全体の形状を保ちつつ縮小するように変化するものとして、すなわち相似的に変化するものとして、かかる電極の劣化を反映することにより、二次電池の充電状態の推定を行う構成が開示されている。   In the secondary battery, the chargeable / dischargeable battery capacity depends on the electrode capacity of the positive electrode and the negative electrode. And when both electrodes deteriorate, the electrode capacity in a positive electrode and a negative electrode will fall, and the battery capacity which can be charged / discharged will fall. As an apparatus for estimating the state of charge due to the deterioration of the secondary battery, Patent Document 1 previously acquires an OCV curve indicating the relationship between the electrode capacity and the open circuit voltage for each electrode, and each electrode has deteriorated. In some cases, the state of charge of the secondary battery is reflected by reflecting the deterioration of the electrode as if the OCV curve changes for each electrode so as to decrease while maintaining the overall shape, that is, changes similar to the OCV curve. The structure which estimates this is disclosed.

特開2010−60384号公報JP 2010-60384 A

しかしながら、二次電池における劣化による電極のOCV曲線の形状変化は、必ずしも相似的に変化するものではない。従って、引用文献1に開示の構成では、OCV曲線の形状変化が相似的に変化しない場合は、二次電池の充電状態の推定精度が低下することから、推定精度の向上に改善の余地がある。   However, the shape change of the OCV curve of the electrode due to deterioration in the secondary battery does not necessarily change in a similar manner. Therefore, in the configuration disclosed in the cited document 1, if the shape change of the OCV curve does not change similarly, the estimation accuracy of the charged state of the secondary battery is lowered, so there is room for improvement in improving the estimation accuracy. .

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、リチウムイオン二次電池の充電状態を高い精度で推定することができる電池状態推定装置を提供しようとするものである。   The present invention has been made in view of such a background, and an object of the present invention is to provide a battery state estimation device capable of estimating the state of charge of a lithium ion secondary battery with high accuracy.

本発明の一態様は、リチウムイオン二次電池(60)の充電状態を推定するための電池状態推定装置(1)であって、
上記リチウムイオン二次電池に関する特定情報を取得する特定情報取得部(10)と、
上記リチウムイオン二次電池の開放電圧を取得する電池OCV取得部(20)と、
上記リチウムイオン二次電池の正極における活物質量及び容量密度を含む正極情報を取得する正極情報取得部(30)と、
上記リチウムイオン二次電池の負極における活物質量及び容量密度を含む負極情報を取得する負極情報取得部(40)と、
上記正極情報と上記特定情報とに対応付けられた状態で、上記正極における電極容量と電極開放電圧との関係を示す正極OCV曲線の形状変化情報が記憶された形状変化情報記憶部(31)と、
上記正極情報取得部によって取得された上記正極情報と上記特定情報取得部によって取得された上記特定情報とに基づいて、上記形状変化情報記憶部から上記正極OCV曲線の形状変化情報を抽出する形状変化情報抽出部(32)と、
上記形状変化情報抽出部によって取得された上記正極OCV曲線の形状変化情報に基づいて、上記正極OCV曲線を特定する正極OCV曲線特定部(33)と、
上記負極情報取得部によって取得された上記負極情報に基づいて、上記負極における電極容量と電極開放電圧との関係を示す負極OCV曲線を特定する負極OCV曲線特定部(41)と、
上記正極OCV曲線特定部によって特定された上記正極OCV曲線と、上記負極OCV曲線特定部によって特定された上記負極OCV曲線とから、上記リチウムイオン二次電池における充電状態と開放電圧との関係を示す電池OCV曲線を算出する電池OCV曲線算出部(50)と、
上記電池OCV取得部によって取得された上記リチウムイオン二次電池の開放電圧と、上記電池OCV曲線算出部によって算出された上記電池OCV曲線とから、上記リチウムイオン二次電池における充電状態を推定する充電状態推定部(51)と、
を有する電池状態推定装置にある。
One aspect of the present invention is a battery state estimation device (1) for estimating the state of charge of a lithium ion secondary battery (60),
A specific information acquisition unit (10) for acquiring specific information related to the lithium ion secondary battery;
A battery OCV acquisition unit (20) for acquiring an open-circuit voltage of the lithium ion secondary battery;
A positive electrode information acquisition unit (30) for acquiring positive electrode information including an active material amount and a capacity density in the positive electrode of the lithium ion secondary battery;
A negative electrode information acquisition unit (40) for acquiring negative electrode information including an active material amount and a capacity density in the negative electrode of the lithium ion secondary battery;
A shape change information storage unit (31) in which shape change information of a positive OCV curve indicating a relationship between an electrode capacity and an electrode open-circuit voltage in the positive electrode is stored in a state associated with the positive electrode information and the specific information; ,
Shape change for extracting shape change information of the positive electrode OCV curve from the shape change information storage unit based on the positive electrode information acquired by the positive electrode information acquisition unit and the specific information acquired by the specific information acquisition unit An information extraction unit (32);
A positive OCV curve specifying unit (33) for specifying the positive OCV curve based on the shape change information of the positive OCV curve acquired by the shape change information extracting unit;
Based on the negative electrode information acquired by the negative electrode information acquisition unit, a negative electrode OCV curve specifying unit (41) for specifying a negative electrode OCV curve indicating a relationship between an electrode capacity and an electrode open voltage in the negative electrode,
The relationship between the state of charge and the open-circuit voltage in the lithium ion secondary battery is shown from the positive electrode OCV curve specified by the positive electrode OCV curve specifying unit and the negative electrode OCV curve specified by the negative electrode OCV curve specifying unit. A battery OCV curve calculation unit (50) for calculating a battery OCV curve;
Charging that estimates the state of charge in the lithium ion secondary battery from the open circuit voltage of the lithium ion secondary battery acquired by the battery OCV acquisition unit and the battery OCV curve calculated by the battery OCV curve calculation unit A state estimation unit (51);
Is in a battery state estimation device.

本発明者らは、鋭意検討の末、二次電池における劣化による電極のOCV曲線の形状変化は特に正極において顕著であって、正極におけるOCV曲線の形状変化が充電状態の推定精度に強く影響することを見い出した。そして、上記電池状態推定装置においては、形状変化情報記憶部に正極OCV曲線の形状変化情報が記憶されている。さらに、形状変化情報抽出部により、正極における活物質量及び容量密度を含む正極情報とリチウムイオン二次電池に関する特定情報とに基づいて、形状変化情報記憶部から正極OCV曲線の形状変化情報を抽出し、正極OCV曲線特定部により正極OCV曲線を特定する。充電状態推定部において、正極OCV曲線と負極OCV曲線とにより算出された電池OCV曲線と、リチウムイオン二次電池の開放電圧とから充電状態を推定する。以上のように、電池OCV曲線は正極OCV曲線の形状変化情報が反映されているため、高精度に充電状態を推定することができる。   As a result of intensive studies, the inventors have noticeably changed the shape of the OCV curve of the electrode due to deterioration in the secondary battery, particularly in the positive electrode, and the shape change of the OCV curve in the positive electrode strongly affects the estimation accuracy of the state of charge. I found out. And in the said battery state estimation apparatus, the shape change information of the positive electrode OCV curve is memorize | stored in the shape change information storage part. Further, the shape change information extraction unit extracts the shape change information of the positive electrode OCV curve from the shape change information storage unit based on the positive electrode information including the active material amount and capacity density in the positive electrode and the specific information on the lithium ion secondary battery. Then, the positive electrode OCV curve is specified by the positive electrode OCV curve specifying unit. The charge state estimation unit estimates the charge state from the battery OCV curve calculated from the positive electrode OCV curve and the negative electrode OCV curve and the open voltage of the lithium ion secondary battery. As described above, since the battery OCV curve reflects the shape change information of the positive electrode OCV curve, the state of charge can be estimated with high accuracy.

以上のごとく、本発明によれば、リチウムイオン二次電池の充電状態を高い精度で推定することができる電池状態推定装置を提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a battery state estimation device that can estimate the state of charge of a lithium ion secondary battery with high accuracy.

なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。   In addition, the code | symbol in the parenthesis described in the means to solve a claim and a subject shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later, and limits the technical scope of this invention. It is not a thing.

実施形態1における、電池状態推定装置及び電源装置の構成を表すブロック図。The block diagram showing the structure of the battery state estimation apparatus and power supply device in Embodiment 1. FIG. 実施形態1における、正極OCV曲線の形状変化を説明するための概念図。The conceptual diagram for demonstrating the shape change of the positive electrode OCV curve in Embodiment 1. FIG. 実施形態1における、使用態様を示すフロー図。FIG. 3 is a flowchart showing a usage mode in the first embodiment. 図4(a)は試験例1における確認試験の結果を示す図、図4(b)は試験例2における確認試験の結果を示す図。4A is a diagram showing the results of the confirmation test in Test Example 1, and FIG. 4B is a diagram showing the results of the confirmation test in Test Example 2. FIG. 図5(a)は試験例3における確認試験の結果を示す図、図5(b)は試験例2における確認試験の結果を示す図。5A is a diagram showing the results of the confirmation test in Test Example 3, and FIG. 5B is a diagram showing the results of the confirmation test in Test Example 2. FIG. 実施形態4における、確認試験の結果を示す図。The figure which shows the result of the confirmation test in Embodiment 4.

(実施形態1)
上記電池状態推定装置及び電源装置の実施形態について、図1〜図3を用いて説明する。
図1に示す本実施形態の電池状態推定装置1は、リチウムイオン二次電池60の充電状態を推定するためのものである。電池状態推定装置1は、特定情報取得部10、電池OCV取得部20、正極情報取得部30、負極情報取得部40、形状変化情報記憶部31、形状変化情報抽出部32、正極OCV曲線特定部33、負極OCV曲線特定部41、電池OCV曲線算出部50、充電状態推定部51を有する。
(Embodiment 1)
Embodiments of the battery state estimation device and the power supply device will be described with reference to FIGS.
The battery state estimation device 1 of the present embodiment shown in FIG. 1 is for estimating the state of charge of a lithium ion secondary battery 60. The battery state estimation device 1 includes a specific information acquisition unit 10, a battery OCV acquisition unit 20, a positive electrode information acquisition unit 30, a negative electrode information acquisition unit 40, a shape change information storage unit 31, a shape change information extraction unit 32, and a positive electrode OCV curve specification unit. 33, a negative electrode OCV curve specifying unit 41, a battery OCV curve calculating unit 50, and a charged state estimating unit 51.

特定情報取得部10は、リチウムイオン二次電池60に関する特定情報を取得する。
電池OCV取得部20、リチウムイオン二次電池60の開放電圧を取得する。
正極情報取得部30は、リチウムイオン二次電池60の正極における活物質量及び容量密度を含む正極情報を取得する。
負極情報取得部40は、リチウムイオン二次電池60の負極における活物質量及び容量密度を含む負極情報を取得する。
形状変化情報記憶部31には、正極情報と特定情報とに対応付けられた状態で、正極における電極容量と電極開放電圧との関係を示す正極OCV曲線の形状変化情報が記憶されている。
The specific information acquisition unit 10 acquires specific information regarding the lithium ion secondary battery 60.
The open voltage of the battery OCV acquisition unit 20 and the lithium ion secondary battery 60 is acquired.
The positive electrode information acquisition unit 30 acquires positive electrode information including the amount of active material and capacity density in the positive electrode of the lithium ion secondary battery 60.
The negative electrode information acquisition unit 40 acquires negative electrode information including the amount of active material and capacity density in the negative electrode of the lithium ion secondary battery 60.
The shape change information storage unit 31 stores shape change information of the positive electrode OCV curve indicating the relationship between the electrode capacity and the electrode open voltage in the positive electrode in a state associated with the positive electrode information and the specific information.

形状変化情報抽出部32は、正極情報取得部30によって取得された正極情報と特定情報取得部10によって取得された特定情報とに基づいて、形状変化情報記憶部31から正極OCV曲線の形状変化情報を抽出する。
正極OCV曲線特定部33は、形状変化情報抽出部32によって取得された正極OCV曲線の形状変化情報に基づいて、正極OCV曲線を特定する。
負極OCV曲線特定部41は、負極情報取得部40によって取得された負極情報に基づいて、負極における電極容量と電極開放電圧との関係を示す負極OCV曲線を特定する。
電池OCV曲線算出部50は、正極OCV曲線特定部によって特定された正極OCV曲線と、負極OCV曲線特定部41によって特定された負極OCV曲線とから、リチウムイオン二次電池60における充電状態と開放電圧との関係を示す電池OCV曲線を算出する。
充電状態推定部51は、電池OCV取得部20によって取得されたリチウムイオン二次電池60の開放電圧と、電池OCV曲線算出部50によって算出された電池OCV曲線とから、リチウムイオン二次電池60における充電状態を推定する。
Based on the positive electrode information acquired by the positive electrode information acquisition unit 30 and the specific information acquired by the specific information acquisition unit 10, the shape change information extraction unit 32 acquires the shape change information of the positive OCV curve from the shape change information storage unit 31. To extract.
The positive electrode OCV curve specifying unit 33 specifies the positive electrode OCV curve based on the shape change information of the positive electrode OCV curve acquired by the shape change information extracting unit 32.
The negative electrode OCV curve specifying unit 41 specifies a negative electrode OCV curve indicating the relationship between the electrode capacity and the electrode open circuit voltage in the negative electrode based on the negative electrode information acquired by the negative electrode information acquiring unit 40.
The battery OCV curve calculation unit 50 calculates the charge state and the open circuit voltage in the lithium ion secondary battery 60 from the positive electrode OCV curve specified by the positive electrode OCV curve specification unit and the negative electrode OCV curve specified by the negative electrode OCV curve specification unit 41. A battery OCV curve showing the relationship is calculated.
The charge state estimation unit 51 uses the open voltage of the lithium ion secondary battery 60 acquired by the battery OCV acquisition unit 20 and the battery OCV curve calculated by the battery OCV curve calculation unit 50 to determine whether the lithium ion secondary battery 60 Estimate the state of charge.

以下、本実施形態の電池状態推定装置1及び電源装置100について、詳述する。
図1に示す電源装置100は、電池状態推定装置1とリチウムイオン二次電池60(以下、二次電池60ともいう)とを含む。電源装置100は、例えば、電気自動車等の電源装置として利用することができる。二次電池60は正極及び負極を備える。二次電池60における正極材料は、特に限定されないが、例えば、マンガン酸リチウムLiMn2O4、ニッケル−マンガン−コバルト酸リチウムLiNiMnCoO2とすることができる。二次電池60における負極材料は、特に限定されないが、例えば、黒鉛、チタン酸リチウムLi4Ti5O12とすることができる。
Hereinafter, the battery state estimation device 1 and the power supply device 100 of the present embodiment will be described in detail.
A power supply device 100 shown in FIG. 1 includes a battery state estimation device 1 and a lithium ion secondary battery 60 (hereinafter also referred to as a secondary battery 60). The power supply apparatus 100 can be used as a power supply apparatus for an electric vehicle, for example. The secondary battery 60 includes a positive electrode and a negative electrode. Although the positive electrode material in the secondary battery 60 is not particularly limited, for example, lithium manganate LiMn 2 O 4 and nickel-manganese-lithium cobaltate LiNiMnCoO 2 can be used. Anode material in secondary battery 60 is not particularly limited, for example, may be graphite, lithium titanate Li 4 Ti 5 O 12.

図1に示す特定情報取得部10は、取得対象となる特定情報を検出可能な所定のセンサ、又は所定のセンサにより検出された値に基づいて特定情報を導出する演算装置からなる。特定情報取得部10が取得する特定情報は、二次電池60の使用履歴及び電池特性の少なくとも一つとすることができる。二次電池60の使用履歴としては、充電状態、電流値、電圧値及び電池温度の少なくとも一つに関する履歴情報を採用することができる。また、二次電池60の電池特性としては、電池抵抗、区間電池容量、及び出力抵抗と入力抵抗との比率の少なくとも一つとすることができる。例えば、二次電池60の特定情報として充電状態や電池特性を取得する場合は、予めこれらの特定情報と二次電池60から検出可能な所定のパラメータとの対応関係を記憶しておく。そして、特定情報を取得する際に二次電池60から検出した所定のパラメータと当該対応関係とから特定情報を算出することができる。当該対応関係は、理論モデル、数式、マップなどの形式とすることができる。なお、特定情報取得部10により取得された特定情報は、図示しない書き換え可能なメモリからなる特定情報格納部に格納される。   The specific information acquisition unit 10 illustrated in FIG. 1 includes a predetermined sensor that can detect specific information to be acquired, or an arithmetic device that derives specific information based on a value detected by the predetermined sensor. The specific information acquired by the specific information acquisition unit 10 may be at least one of a usage history and battery characteristics of the secondary battery 60. As the usage history of the secondary battery 60, history information regarding at least one of a charging state, a current value, a voltage value, and a battery temperature can be employed. Further, the battery characteristics of the secondary battery 60 can be at least one of a battery resistance, a section battery capacity, and a ratio between an output resistance and an input resistance. For example, when the charging state and the battery characteristics are acquired as the specific information of the secondary battery 60, the correspondence relationship between the specific information and a predetermined parameter that can be detected from the secondary battery 60 is stored in advance. And specific information is computable from the predetermined | prescribed parameter detected from the secondary battery 60 when acquiring specific information, and the said corresponding relationship. The correspondence can be in the form of a theoretical model, a mathematical formula, a map, or the like. The specific information acquired by the specific information acquisition unit 10 is stored in a specific information storage unit including a rewritable memory (not shown).

図1に示す電池OCV取得部20は、二次電池60の開放電圧を取得するための電圧センサからなる。電池OCV取得部20による二次電池60の開放電圧の取得は、常時行っても良いし、充電状態を推定するタイミングに応じて行っても良い。なお、電池OCV取得部20により取得された二次電池60の開放電圧は、図示しない書き換え可能なメモリからなる電池OCV格納部に格納される。   The battery OCV acquisition unit 20 illustrated in FIG. 1 includes a voltage sensor for acquiring the open circuit voltage of the secondary battery 60. Acquisition of the open circuit voltage of the secondary battery 60 by the battery OCV acquisition unit 20 may be performed constantly, or may be performed according to the timing at which the state of charge is estimated. Note that the open circuit voltage of the secondary battery 60 acquired by the battery OCV acquisition unit 20 is stored in a battery OCV storage unit including a rewritable memory (not shown).

図1に示す正極情報取得部30は、取得対象となる正極情報を取得可能な装置からなる。正極情報には、二次電池60の正極の活物質量及び容量密度が含まれる。正極情報取得部30には、予めモデル二次電池から取得した、正極の活物質量及び容量密度と、二次電池60の開放電圧、電池電流及び電池温度との対応関係が記憶されている。そして、正極情報取得部30は、二次電池60の開放電圧、電池電流及び電池温度を取得して上記対応関係に基づいて、正極の活物質量及び容量密度を算出し取得する。なお、正極の活物質量とは正極におけるリチウムの受け取り能力を示す。また、容量密度とは電解液中のリチウムイオンの濃度を示す。   The positive electrode information acquisition unit 30 illustrated in FIG. 1 includes a device that can acquire positive electrode information to be acquired. The positive electrode information includes the active material amount and capacity density of the positive electrode of the secondary battery 60. The positive electrode information acquisition unit 30 stores a correspondence relationship between the active material amount and capacity density of the positive electrode, the open-circuit voltage of the secondary battery 60, the battery current, and the battery temperature, which are acquired in advance from the model secondary battery. Then, the positive electrode information acquisition unit 30 acquires the open circuit voltage, battery current, and battery temperature of the secondary battery 60, and calculates and acquires the active material amount and capacity density of the positive electrode based on the correspondence relationship. Note that the amount of active material of the positive electrode indicates the lithium receiving ability in the positive electrode. The capacity density indicates the concentration of lithium ions in the electrolytic solution.

図1に示す形状変化情報記憶部31は、書き換え不能なメモリからなり、正極OCV曲線の形状変化情報が予め記憶されている。正極OCV曲線とは、正極における容量と電極開放電圧との対応関係を示すものであって、図2に示すように、正極における容量と電極開放電圧との2次元グラフにおいて曲線で示される。そして、正極OCV曲線の形状変化情報とは、正極の劣化によって正極OCV曲線の形状がどのような形状に変化するかを示す情報である。かかる形状変化情報により、図2に示すように、劣化前の正極OCV曲線から、劣化後の正極OCV曲線の形状を算出することができる。形状変化情報は、モデル正極の加速試験により得られた多数の正極OCV曲線の形状から作成したマップとしたり、近似式で表した関数などとすることができる。   The shape change information storage unit 31 shown in FIG. 1 includes a non-rewritable memory, and stores shape change information of the positive OCV curve in advance. The positive electrode OCV curve indicates the correspondence between the capacity at the positive electrode and the electrode open-circuit voltage, and as shown in FIG. 2, is represented by a curve in a two-dimensional graph of the capacity at the positive electrode and the electrode open-circuit voltage. The shape change information of the positive electrode OCV curve is information indicating how the shape of the positive electrode OCV curve changes due to deterioration of the positive electrode. With this shape change information, as shown in FIG. 2, the shape of the positive electrode OCV curve after deterioration can be calculated from the positive electrode OCV curve before deterioration. The shape change information can be a map created from the shapes of a number of positive electrode OCV curves obtained by an acceleration test of the model positive electrode, or a function represented by an approximate expression.

図1に示す形状変化情報抽出部32は演算装置からなる。形状変化情報抽出部32により抽出された形状変化情報は、図示しない形状変化情報格納部に格納することができる。また、正極OCV曲線特定部33も演算装置からなる。正極OCV曲線特定部33により特定された正極OCV曲線は、図示しない正極OCV曲線格納部に格納することができる。   The shape change information extraction unit 32 shown in FIG. The shape change information extracted by the shape change information extraction unit 32 can be stored in a shape change information storage unit (not shown). Moreover, the positive electrode OCV curve specific | specification part 33 also consists of arithmetic units. The positive OCV curve specified by the positive OCV curve specifying unit 33 can be stored in a positive OCV curve storage unit (not shown).

図1に示す負極情報取得部40は、取得対象となる負極情報を取得可能な装置からなる。負極情報には、二次電池60の負極の活物質量及び容量密度が含まれる。負極情報取得部40は、上述の正極情報取得部30と同様の構成を有する。また、負極OCV曲線特定部41は演算装置からなる。図2に示すように、負極OCV曲線特定部41により劣化後の負極OCV曲線が特定される。負極OCV曲線特定部41により特定された負極OCV曲線は、図示しない負極OCV曲線格納部に格納することができる。   The negative electrode information acquisition unit 40 illustrated in FIG. 1 includes a device that can acquire negative electrode information to be acquired. The negative electrode information includes the active material amount and capacity density of the negative electrode of the secondary battery 60. The negative electrode information acquisition unit 40 has the same configuration as the positive electrode information acquisition unit 30 described above. Moreover, the negative electrode OCV curve specific | specification part 41 consists of arithmetic units. As shown in FIG. 2, the negative electrode OCV curve specifying unit 41 specifies the deteriorated negative electrode OCV curve. The negative OCV curve specified by the negative electrode OCV curve specifying unit 41 can be stored in a negative electrode OCV curve storage unit (not shown).

図1に示す電池OCV曲線算出部50は演算装置からなり、正極OCV曲線特定部33により特定された正極OCV曲線と負極OCV曲線特定部41により特定された負極OCV曲線との差分から電池OCV曲線を算出する。電池OCV曲線算出部50により算出された電池OCV曲線は、図示しない電池OCV曲線格納部に格納することができる。   The battery OCV curve calculation unit 50 shown in FIG. 1 is composed of an arithmetic unit, and the battery OCV curve is calculated from the difference between the positive OCV curve specified by the positive electrode OCV curve specifying unit 33 and the negative electrode OCV curve specified by the negative electrode OCV curve specifying unit 41. Is calculated. The battery OCV curve calculated by the battery OCV curve calculation unit 50 can be stored in a battery OCV curve storage unit (not shown).

図1に示す充電状態推定部51は演算装置からなり、電池OCV曲線と二次電池60のOCVとから充電状態を推定する。なお、図示しないが、電池状態推定装置1は充電状態推定部51による推定結果を表示する推定結果表示部を備えていてもよい。   The charging state estimation unit 51 illustrated in FIG. 1 includes an arithmetic device, and estimates the charging state from the battery OCV curve and the OCV of the secondary battery 60. Although not shown, the battery state estimation device 1 may include an estimation result display unit that displays an estimation result obtained by the charge state estimation unit 51.

次に、電池状態推定装置1の使用態様について、図4に示すフロー図を用いて説明する。まず、図3に示すように、ステップS1において、特定情報取得部10において、二次電池60の特定情報を取得する。本実施形態では、特定情報として、二次電池60の履歴情報である、SOC(State Of Charge、充電状態)履歴を取得する。   Next, the usage mode of the battery state estimation apparatus 1 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. First, as shown in FIG. 3, in step S <b> 1, the specific information acquisition unit 10 acquires specific information of the secondary battery 60. In the present embodiment, an SOC (State Of Charge) charge history that is history information of the secondary battery 60 is acquired as the specific information.

その後、図3に示すステップS2に進み、正極情報取得部30により正極情報としての正極の活物質量及び容量密度を取得する。また、負極情報取得部40により負極情報としての負極の活物質量及び容量密度を取得する。   Then, it progresses to step S2 shown in FIG. 3, and the positive electrode information acquisition part 30 acquires the active material amount and capacity density of the positive electrode as positive electrode information. Also, the negative electrode information acquisition unit 40 acquires the active material amount and capacity density of the negative electrode as negative electrode information.

そして、図3に示すステップS3において、形状変化情報抽出部32において、正極情報取得部30において取得した正極情報と、特定情報取得部10において取得した特定情報とに基づいて、形状変化情報記憶部31から形状変化情報を抽出する。   And in step S3 shown in FIG. 3, in the shape change information extraction part 32, based on the positive electrode information acquired in the positive electrode information acquisition part 30, and the specific information acquired in the specific information acquisition part 10, a shape change information storage part The shape change information is extracted from 31.

その後、図3に示すステップS4において、正極OCV曲線特定部33により、形状変化情報抽出部32によって取得された正極OCV曲線の形状変化情報に基づいて、正極OCV曲線を特定する。また、負極OCV曲線特定部41により、負極情報取得部40によって取得された負極情報に基づいて、負極における電極容量と電極開放電圧との関係を示す負極OCV曲線を特定する。   Then, in step S4 shown in FIG. 3, the positive electrode OCV curve specifying unit 33 specifies the positive electrode OCV curve based on the shape change information of the positive electrode OCV curve acquired by the shape change information extracting unit 32. Further, the negative electrode OCV curve specifying unit 41 specifies a negative electrode OCV curve indicating the relationship between the electrode capacity and the electrode open voltage in the negative electrode based on the negative electrode information acquired by the negative electrode information acquiring unit 40.

そして、図3に示すステップS5において、電池OCV曲線算出部50により正極OCV曲線と負極OCV曲線とから電池OCV曲線を算出する。さらに、ステップS6において、電池OCV取得部20により、二次電池60の開放電圧を取得する。その後、ステップS7に進み、充電状態推定部51により、電池OCV取得部20によって取得された二次電池60の開放電圧と、電池OCV曲線算出部50によって算出された電池OCV曲線とから、二次電池60における充電状態を推定する。   3, the battery OCV curve calculation unit 50 calculates a battery OCV curve from the positive electrode OCV curve and the negative electrode OCV curve. Furthermore, in step S <b> 6, the battery OCV acquisition unit 20 acquires the open circuit voltage of the secondary battery 60. Thereafter, the process proceeds to step S7, and the secondary state is calculated from the open circuit voltage of the secondary battery 60 acquired by the battery OCV acquisition unit 20 and the battery OCV curve calculated by the battery OCV curve calculation unit 50 by the charge state estimation unit 51. The state of charge in the battery 60 is estimated.

次に、本実施形態の電池状態推定装置1によるSOCの推定精度についての確認試験を行った。なお、二次電池60の正極材料はLMO(マンガン酸リチウム)とし、負極材料はLTO(チタン酸リチウム)とし、電解液は、1M LiPF6 EC:DEC=1:1とした。本確認試験では、二次電池60の特定情報として、SOC履歴を使用した。そして、試験例1では、初期状態及び第1の劣化状態におけるSOCを推定した。第1の劣化状態は、第1のSOC履歴としてSOCが30%、保存温度が75℃で、容量劣化率が15%になるまで保存した状態とした。試験例2では、初期状態及び第2の劣化状態におけるSOCを推定した。第2の劣化状態は、第2のSOC履歴としてSOCが90%、保存温度が75℃で、容量劣化率が15%になるまで保存した状態とした。なお、容量劣化率とは、初期状態における満充電容量に対する劣化状態における満充電容量の割合を示す。そして、図3に示すフロー図に従って、二次電池60の開放電圧が2.5VのときのSOCを推定し、推定結果を図4(a)、図4(b)に示した。図4(a)、図4(b)では、初期状態における満充電時のSOC及び各劣化状態における満充電時のSOCをそれぞれ100%として表した。 Next, the confirmation test about the estimation precision of SOC by the battery state estimation apparatus 1 of this embodiment was performed. The positive electrode material of the secondary battery 60 was LMO (lithium manganate), the negative electrode material was LTO (lithium titanate), and the electrolyte was 1M LiPF 6 EC: DEC = 1: 1. In this confirmation test, the SOC history is used as the specific information of the secondary battery 60. In Test Example 1, the SOC in the initial state and the first deterioration state was estimated. The first deterioration state is a state where the first SOC history is stored until the SOC is 30%, the storage temperature is 75 ° C., and the capacity deterioration rate is 15%. In Test Example 2, the SOC in the initial state and the second deterioration state was estimated. The second deterioration state was a state where the second SOC history was stored until the SOC was 90%, the storage temperature was 75 ° C., and the capacity deterioration rate was 15%. The capacity deterioration rate indicates the ratio of the full charge capacity in the deterioration state to the full charge capacity in the initial state. And according to the flowchart shown in FIG. 3, SOC when the open circuit voltage of the secondary battery 60 is 2.5V was estimated, and the estimation result was shown to FIG. 4 (a) and FIG.4 (b). In FIG. 4A and FIG. 4B, the SOC at the time of full charge in the initial state and the SOC at the time of full charge in each deterioration state are represented as 100%.

図4(a)に示すように、試験例1において、初期状態では二次電池60の開放電圧が2.5VのときのSOCの推定値は62%であり、第1の劣化状態での推定値は50%であった。また、図4(b)に示すように、試験例2において、初期状態及び第2の劣化状態でのSOCの推定値はともに62%であった。試験例2では、初期状態と第2の劣化状態において、推定値の差はなかったが、試験例1では初期状態と第1の劣化状態とで12%もの差が生じていた。そして、従来技術のように、SOC履歴に基づいて正極OCV曲線の形状変化を考慮しなければ、第1の劣化状態における推定値は初期状態と同じとなり、12%もの誤差を含むものとなる。従って、本実施形態1の電池状態推定装置1では、SOC履歴の違いによる正極OCV曲線の形状変化を考慮することにより、従来よりもSOCの推定精度が向上されることが確認できた。   As shown in FIG. 4A, in Test Example 1, in the initial state, the estimated SOC value when the open-circuit voltage of the secondary battery 60 is 2.5 V is 62%, and the estimated value in the first deterioration state is obtained. The value was 50%. Moreover, as shown in FIG.4 (b), in the test example 2, the estimated value of SOC in an initial state and a 2nd degradation state was 62%. In Test Example 2, there was no difference in estimated values between the initial state and the second deterioration state, but in Test Example 1, a difference of 12% occurred between the initial state and the first deterioration state. And if the shape change of the positive electrode OCV curve is not taken into consideration based on the SOC history as in the prior art, the estimated value in the first deterioration state is the same as that in the initial state and includes an error of 12%. Therefore, in the battery state estimation apparatus 1 of Embodiment 1, it was confirmed that the estimation accuracy of the SOC is improved as compared with the conventional case by considering the shape change of the positive electrode OCV curve due to the difference in the SOC history.

次に、本実施形態の電池状態推定装置1における作用効果について、詳述する。
本実施形態の電池状態推定装置1では、形状変化情報記憶部31に正極OCV曲線の形状変化情報が記憶されている。そして、形状変化情報抽出部32により、正極における活物質量及び容量密度を含む正極情報とリチウムイオン二次電池60に関する特定情報とに基づいて、形状変化情報記憶部31から正極OCV曲線の形状変化情報を抽出し、正極OCV曲線特定部33により正極OCV曲線を特定する。そして、電池OCV曲線算出部50により、正極OCV曲線と負極OCV曲線とにより電池OCV曲線を算出する。その後、充電状態推定部51において、電池OCV曲線と、リチウムイオン二次電池60の開放電圧とから充電状態を推定する。以上のように、電池OCV曲線は正極OCV曲線の形状変化情報が反映されているため、高精度に充電状態を推定することができる。
Next, the effect in the battery state estimation apparatus 1 of this embodiment is explained in full detail.
In the battery state estimation device 1 of this embodiment, the shape change information of the positive electrode OCV curve is stored in the shape change information storage unit 31. Then, the shape change information extraction unit 32 changes the shape of the positive OCV curve from the shape change information storage unit 31 based on the positive electrode information including the active material amount and the capacity density in the positive electrode and the specific information on the lithium ion secondary battery 60. Information is extracted, and the positive electrode OCV curve specifying unit 33 specifies the positive electrode OCV curve. Then, the battery OCV curve calculation unit 50 calculates a battery OCV curve from the positive electrode OCV curve and the negative electrode OCV curve. Thereafter, the charge state estimation unit 51 estimates the charge state from the battery OCV curve and the open voltage of the lithium ion secondary battery 60. As described above, since the battery OCV curve reflects the shape change information of the positive electrode OCV curve, the state of charge can be estimated with high accuracy.

本実施形態の電池状態推定装置1では、リチウムイオン二次電池60に関する特定情報は、リチウムイオン二次電池60の使用履歴とした。これにより、正極OCV曲線の形状変化情報にリチウムイオン二次電池60の使用履歴を反映させることができるため、リチウムイオン二次電池60の充電状態を一層高精度に推定することができる。   In the battery state estimation device 1 of the present embodiment, the specific information regarding the lithium ion secondary battery 60 is the usage history of the lithium ion secondary battery 60. Thereby, since the usage history of the lithium ion secondary battery 60 can be reflected in the shape change information of the positive electrode OCV curve, the state of charge of the lithium ion secondary battery 60 can be estimated with higher accuracy.

さらに、上記使用履歴を、充電状態、電池温度、電流値及び電圧値の少なくとも一つに関する履歴情報とすることができ、本実施形態の電池状態推定装置1では、使用履歴として充電状態を採用している。充電状態、電池温度、電流値及び電圧値の履歴情報は、正極の劣化に影響を与える要素であるため、これらの少なくとも一つが上記使用履歴として使用することにより、リチウムイオン二次電池60の充電状態を一層高精度に推定することができる。なお、使用履歴として、充電状態、電池温度、電流値及び電圧値の中から任意の組み合わせを選択することができる。   Furthermore, the use history can be history information regarding at least one of the charge state, battery temperature, current value, and voltage value. In the battery state estimation device 1 of the present embodiment, the charge state is adopted as the use history. ing. Since the history information on the state of charge, battery temperature, current value, and voltage value is an element that affects the deterioration of the positive electrode, when at least one of these is used as the use history, charging of the lithium ion secondary battery 60 is performed. The state can be estimated with higher accuracy. Note that any combination can be selected from the charge state, battery temperature, current value, and voltage value as the usage history.

また、本実施形態における電源装置100は、電池状態推定装置1と、電池状態推定装置1によって充電状態が推定されるリチウムイオン二次電池60とを備え、リチウムイオン二次電池60の正極材料を、マンガン酸リチウム又はニッケル−マンガン−コバルト酸リチウムとすることができる。かかる正極材料では、劣化による正極OCV曲線の形状変化が顕著であるため、電池状態推定装置1により、従来よりも高い精度で充電状態を推定することができる。   In addition, the power supply device 100 according to the present embodiment includes a battery state estimation device 1 and a lithium ion secondary battery 60 whose charge state is estimated by the battery state estimation device 1, and uses a positive electrode material of the lithium ion secondary battery 60. , Lithium manganate or nickel-manganese-cobalt acid lithium. In such a positive electrode material, since the shape change of the positive electrode OCV curve due to deterioration is significant, the battery state estimation device 1 can estimate the state of charge with higher accuracy than before.

なお、本実施形態では、負極材料として黒鉛又はLTOは採用している。そのため、劣化に伴う負極OCV曲線の形状変化が非常に小さいことから、当該劣化に伴う負極OCV曲線の形状変化を考慮する必要がない。それ故、本実施形態では、負極OCV曲線特定部41において、負極情報取得部40で取得した負極情報に基づいて負極OCV曲線を特定している。なお、負極材料として他の材料を採用するなどした場合には、必要に応じて、負極についても本実施形態における正極と同様に、負極OCV曲線の形状変化を積極的に考慮するように構成してもよい。   In this embodiment, graphite or LTO is adopted as the negative electrode material. Therefore, since the shape change of the negative electrode OCV curve accompanying the deterioration is very small, it is not necessary to consider the shape change of the negative electrode OCV curve accompanying the deterioration. Therefore, in the present embodiment, the negative electrode OCV curve specifying unit 41 specifies the negative electrode OCV curve based on the negative electrode information acquired by the negative electrode information acquiring unit 40. In addition, when other materials are adopted as the negative electrode material, the negative electrode is configured so as to positively consider the change in the shape of the negative electrode OCV curve as necessary in the same manner as the positive electrode in the present embodiment. May be.

(実施形態2)
実施形態1では、二次電池60の特定情報である使用履歴としてSOC履歴を用いたが、実施形態2ではこれに替えて、使用履歴として温度履歴を用いた。なお、実施形態2におけるその他の構成は実施形態1と同一である、そして、実施形態2においても実施形態1と同等の作用効果を奏する。
(Embodiment 2)
In the first embodiment, the SOC history is used as the usage history that is the specific information of the secondary battery 60. However, in the second embodiment, the temperature history is used as the usage history instead. In addition, the other structure in Embodiment 2 is the same as that of Embodiment 1, and there exists an effect equivalent to Embodiment 1 also in Embodiment 2. FIG.

そして、実施形態2における電池状態推定装置1によるSOCの推定精度について、確認試験を行った。なお、二次電池60の正極材料はNMC(ニッケル−マンガン−コバルト酸リチウム)とし、負極材料はLi(リチウム)とし、電解液は、1M LiPF6 EC:DEC=1:1とした。本確認試験では、二次電池60の特定情報として、温度履歴を使用した。そして、試験例3では、初期状態及び第3の劣化状態におけるSOCを推定した。第3の劣化状態では、第1の温度履歴として、温度が55℃、充放電レートが1Cで容量劣化率が22%となるまで使用した状態とした。試験例4では、初期状態及び第4の劣化状態におけるSOCを推定した。第4の劣化状態は、第2の温度履歴として、温度が25℃、充放電レートが1Cの状態で容量劣化率が22%になるまで使用した状態とした。そして、図3に示すフローに従って、二次電池60の開放電圧が3.9VのときのSOCを推定し、推定結果を図5(a)、図5(b)に示した。 And the confirmation test was done about the estimation precision of SOC by the battery state estimation apparatus 1 in Embodiment 2. FIG. The positive electrode material of the secondary battery 60 was NMC (nickel-manganese-lithium cobaltate), the negative electrode material was Li (lithium), and the electrolyte was 1M LiPF 6 EC: DEC = 1: 1. In this confirmation test, the temperature history is used as the specific information of the secondary battery 60. In Test Example 3, the SOC in the initial state and the third deterioration state was estimated. In the third deterioration state, as the first temperature history, the temperature was 55 ° C., the charge / discharge rate was 1 C, and the capacity deterioration rate was 22%. In Test Example 4, the SOC in the initial state and the fourth deterioration state was estimated. The fourth deterioration state was a state where the second temperature history was used until the capacity deterioration rate reached 22% in a state where the temperature was 25 ° C. and the charge / discharge rate was 1 C. Then, according to the flow shown in FIG. 3, the SOC when the open-circuit voltage of the secondary battery 60 is 3.9 V is estimated, and the estimation results are shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b).

図5(a)に示すように、試験例3において、初期状態では二次電池60の開放電圧が3.9VのときのSOCの推定値は61%であり、第3の劣化状態での推定値は41%であり、推定値に20%もの差があった。また、図5(b)に示すように、試験例4において、初期状態では二次電池60の開放電圧が3.9VのときのSOCの推定値は41%であり、第4の劣化状態での推定値は48%であり、推定値に7%の差があった。従って、本実施形態においても実施形態1の場合と同様に、温度履歴の違いによる正極OCV曲線の形状変化を考慮することにより、従来よりもSOCの推定精度が向上されることが確認できた。   As shown in FIG. 5A, in Test Example 3, in the initial state, the estimated SOC value when the open-circuit voltage of the secondary battery 60 is 3.9 V is 61%, and the estimated value in the third deterioration state is obtained. The value was 41%, and there was a difference of 20% in the estimated value. Further, as shown in FIG. 5B, in Test Example 4, in the initial state, the estimated value of SOC when the open-circuit voltage of the secondary battery 60 is 3.9 V is 41%, and in the fourth deterioration state, The estimated value was 48%, and the estimated value was 7% different. Therefore, in the present embodiment, as in the case of the first embodiment, it has been confirmed that the estimation accuracy of the SOC is improved as compared with the conventional case by considering the change in the shape of the positive electrode OCV curve due to the difference in the temperature history.

(実施形態3)
実施形態1及び2では、二次電池60の特定情報として使用履歴を用いたが、実施形態3ではこれに替えて、二次電池60の特定情報として電池特性を用いた。なお、実施形態3におけるその他の構成は実施形態1と同一である。そして、実施形態3においても実施形態1と同等の作用効果を奏する。
(Embodiment 3)
In the first and second embodiments, the use history is used as the specific information of the secondary battery 60, but in the third embodiment, battery characteristics are used as the specific information of the secondary battery 60 instead. Other configurations in the third embodiment are the same as those in the first embodiment. In the third embodiment, the same effects as those in the first embodiment are obtained.

二次電池60の電池特性も正極の劣化に影響を与える要素であるため、当該電池特性を上記特定情報として使用することにより、二次電池60の充電状態を高精度に推定することができる。なお、二次電池60の特定情報である電池特性として、電池抵抗、区間容量、及び出力抵抗と入力抵抗との比率の少なくとも一つを採用することができる。そして、当該電池特性は、電池抵抗、区間容量、及び出力抵抗と入力抵抗との比率の中から任意の組み合わせで選択することができる。   Since the battery characteristics of the secondary battery 60 are factors that affect the deterioration of the positive electrode, the state of charge of the secondary battery 60 can be estimated with high accuracy by using the battery characteristics as the specific information. In addition, at least one of the battery resistance, the section capacity, and the ratio between the output resistance and the input resistance can be adopted as the battery characteristics that are specific information of the secondary battery 60. And the said battery characteristic can be selected by arbitrary combinations from battery resistance, section capacity, and the ratio of output resistance and input resistance.

実施形態3では、二次電池60の電池特性として区間容量を用いた。区間容量とは、所定範囲における二次電池60の電池容量を指す。当該区間容量の範囲は、OCV曲線の変化の大きい範囲とすることが好ましい。かかる範囲を二次電池60の特定情報として使用することにより、区間容量とOCV曲線の形状変化との対応関係に基づいて、区間容量を取得することによりOCV曲線の形状変化を高精度に予測することができる。   In the third embodiment, the section capacity is used as the battery characteristic of the secondary battery 60. The section capacity refers to the battery capacity of the secondary battery 60 in a predetermined range. The range of the section capacity is preferably a range in which the change in the OCV curve is large. By using this range as the specific information of the secondary battery 60, the shape change of the OCV curve is predicted with high accuracy by acquiring the section capacity based on the correspondence between the section capacity and the shape change of the OCV curve. be able to.

例えば、実施形態2における確認試験における二次電池60の開放電圧が3.7〜3.8Vの容量を区間容量として採用することができる。図5(a)及び図5(b)に示すように、かかる範囲では、劣化前後における容量の変化が大きくなっているため、かかる範囲を区間容量とすることにより、実施形態2の場合と同様に、高精度でSOCを推定することができる。よって、実施形態3においても実施形態1と同等の作用効果を奏する。   For example, a capacity with an open circuit voltage of the secondary battery 60 in the confirmation test in the second embodiment of 3.7 to 3.8 V can be adopted as the section capacity. As shown in FIG. 5A and FIG. 5B, in such a range, the change in the capacity before and after deterioration is large. In addition, the SOC can be estimated with high accuracy. Therefore, the third embodiment also has the same effect as the first embodiment.

(実施形態4)
実施形態3では、二次電池60の電池特性として区間容量を用いたが、実施形態4ではこれに替えて二次電池60の電池抵抗を用いた。電池抵抗の変化とOCV曲線の形状変化との間には相関関係が存在するため、当該電池抵抗とOCV曲線の形状変化との対応関係に基づいて、電池抵抗を取得することによりOCV曲線の形状変化を高精度に予測することができる。特に、OCV曲線の形状変化の大きい劣化では、低周波数の抵抗成分が特異的に増加する。そのため、低周波数の抵抗成分とOCV曲線の形状変化との対応関係に基づいて、低周波数の抵抗成分を取得することによりOCV曲線の形状変化を一層高精度に予測することができる。上記低周波数としては、例えば、10Hz以下とすることができる。
(Embodiment 4)
In the third embodiment, the section capacity is used as the battery characteristic of the secondary battery 60, but in the fourth embodiment, the battery resistance of the secondary battery 60 is used instead. Since there is a correlation between the battery resistance change and the shape change of the OCV curve, the shape of the OCV curve is obtained by obtaining the battery resistance based on the correspondence between the battery resistance and the shape change of the OCV curve. Changes can be predicted with high accuracy. In particular, in the deterioration with a large change in the shape of the OCV curve, the low-frequency resistance component increases specifically. Therefore, the shape change of the OCV curve can be predicted with higher accuracy by acquiring the low frequency resistance component based on the correspondence relationship between the low frequency resistance component and the shape change of the OCV curve. As said low frequency, it can be 10 Hz or less, for example.

本実施形態の電池状態推定装置1において、実施形態2における試験と同様の試験条件において、インピーダンス法に基づいて、第3の劣化状態及び第4の劣化状態におけるCole-Coleプロット図を作成した。図6に示すように、10Hzの抵抗成分が特異的に増加している。そのため、二次電池60の電池抵抗における10Hzの抵抗成分とOCV曲線の形状変化との対応関係から、OCV曲線の形状変化を予測して二次電池60のSOCを高精度に推定することができる。よって、実施形態4においても実施形態1と同等の作用効果を奏する。   In the battery state estimation device 1 of the present embodiment, Cole-Cole plot diagrams in the third deterioration state and the fourth deterioration state were created based on the impedance method under the same test conditions as the test in the second embodiment. As shown in FIG. 6, the 10 Hz resistance component increases specifically. Therefore, the SOC of the secondary battery 60 can be estimated with high accuracy by predicting the shape change of the OCV curve from the correspondence between the resistance component of 10 Hz in the battery resistance of the secondary battery 60 and the shape change of the OCV curve. . Therefore, the fourth embodiment has the same effects as the first embodiment.

本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。   The present invention is not limited to the above embodiments, and can be applied to various embodiments without departing from the scope of the invention.

1 電池状態推定装置
10 特定情報取得部
20 電池OCV取得部
30 正極情報取得部
40 負極情報取得部
31 形状変化情報記憶部
32 形状変化情報抽出部
33 正極OCV曲線特定部
41 負極OCV曲線特定部
50 電池OCV曲線算出部
51 充電状態推定部
100 電源装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Battery state estimation apparatus 10 Specific information acquisition part 20 Battery OCV acquisition part 30 Positive electrode information acquisition part 40 Negative electrode information acquisition part 31 Shape change information storage part 32 Shape change information extraction part 33 Positive electrode OCV curve specific part 41 Negative electrode OCV curve specific part 50 Battery OCV curve calculation unit 51 Charge state estimation unit 100 Power supply device

Claims (5)

リチウムイオン二次電池(60)の充電状態を推定するための電池状態推定装置(1)であって、
上記リチウムイオン二次電池に関する特定情報を取得する特定情報取得部(10)と、
上記リチウムイオン二次電池の開放電圧を取得する電池OCV取得部(20)と、
上記リチウムイオン二次電池の正極における活物質量及び容量密度を含む正極情報を取得する正極情報取得部(30)と、
上記リチウムイオン二次電池の負極における活物質量及び容量密度を含む負極情報を取得する負極情報取得部(40)と、
上記正極情報と上記特定情報とに対応付けられた状態で、上記正極における電極容量と電極開放電圧との関係を示す正極OCV曲線の形状変化情報が記憶された形状変化情報記憶部(31)と、
上記正極情報取得部によって取得された上記正極情報と上記特定情報取得部によって取得された上記特定情報とに基づいて、上記形状変化情報記憶部から上記正極OCV曲線の形状変化情報を抽出する形状変化情報抽出部(32)と、
上記形状変化情報抽出部によって取得された上記正極OCV曲線の形状変化情報に基づいて、上記正極OCV曲線を特定する正極OCV曲線特定部(33)と、
上記負極情報取得部によって取得された上記負極情報に基づいて、上記負極における電極容量と電極開放電圧との関係を示す負極OCV曲線を特定する負極OCV曲線特定部(41)と、
上記正極OCV曲線特定部によって特定された上記正極OCV曲線と、上記負極OCV曲線特定部によって特定された上記負極OCV曲線とから、上記リチウムイオン二次電池における充電状態と開放電圧との関係を示す電池OCV曲線を算出する電池OCV曲線算出部(50)と、
上記電池OCV取得部によって取得された上記リチウムイオン二次電池の開放電圧と、上記電池OCV曲線算出部によって算出された上記電池OCV曲線とから、上記リチウムイオン二次電池における充電状態を推定する充電状態推定部(51)と、
を有する電池状態推定装置。
A battery state estimation device (1) for estimating a state of charge of a lithium ion secondary battery (60), comprising:
A specific information acquisition unit (10) for acquiring specific information related to the lithium ion secondary battery;
A battery OCV acquisition unit (20) for acquiring an open-circuit voltage of the lithium ion secondary battery;
A positive electrode information acquisition unit (30) for acquiring positive electrode information including an active material amount and a capacity density in the positive electrode of the lithium ion secondary battery;
A negative electrode information acquisition unit (40) for acquiring negative electrode information including an active material amount and a capacity density in the negative electrode of the lithium ion secondary battery;
A shape change information storage unit (31) in which shape change information of a positive OCV curve indicating a relationship between an electrode capacity and an electrode open-circuit voltage in the positive electrode is stored in a state associated with the positive electrode information and the specific information; ,
Shape change for extracting shape change information of the positive electrode OCV curve from the shape change information storage unit based on the positive electrode information acquired by the positive electrode information acquisition unit and the specific information acquired by the specific information acquisition unit An information extraction unit (32);
A positive OCV curve specifying unit (33) for specifying the positive OCV curve based on the shape change information of the positive OCV curve acquired by the shape change information extracting unit;
Based on the negative electrode information acquired by the negative electrode information acquisition unit, a negative electrode OCV curve specifying unit (41) for specifying a negative electrode OCV curve indicating a relationship between an electrode capacity and an electrode open voltage in the negative electrode,
The relationship between the state of charge and the open-circuit voltage in the lithium ion secondary battery is shown from the positive electrode OCV curve specified by the positive electrode OCV curve specifying unit and the negative electrode OCV curve specified by the negative electrode OCV curve specifying unit. A battery OCV curve calculation unit (50) for calculating a battery OCV curve;
Charging that estimates the state of charge in the lithium ion secondary battery from the open circuit voltage of the lithium ion secondary battery acquired by the battery OCV acquisition unit and the battery OCV curve calculated by the battery OCV curve calculation unit A state estimation unit (51);
A battery state estimating device.
上記リチウムイオン二次電池に関する特定情報は、上記リチウムイオン二次電池の使用履歴及び電池特性の少なくとも一つである、請求項1に記載の電池状態推定装置。   The battery state estimation apparatus according to claim 1, wherein the specific information related to the lithium ion secondary battery is at least one of a usage history and battery characteristics of the lithium ion secondary battery. 上記使用履歴が、充電状態、電池温度、電流値及び電圧値の少なくとも一つに関する履歴情報である、請求項2に記載の電池状態推定装置。   The battery state estimation device according to claim 2, wherein the usage history is history information regarding at least one of a charging state, a battery temperature, a current value, and a voltage value. 上記電池特性が、電池抵抗、区間電池容量、及び出力抵抗と入力抵抗との比率の少なくとも一つである、請求項2又は3に記載の電池状態推定装置。   The battery state estimation device according to claim 2 or 3, wherein the battery characteristic is at least one of a battery resistance, a section battery capacity, and a ratio between an output resistance and an input resistance. 請求項1〜4のいずれか一項に記載の電池状態推定装置と、該電池状態推定装置によって充電状態が推定されるリチウムイオン二次電池とを備える電源装置(100)であって、
上記リチウムイオン二次電池の正極材料が、マンガン酸リチウム又はニッケル−マンガン−コバルト酸リチウムである、電源装置。
A power supply device (100) comprising: the battery state estimation device according to any one of claims 1 to 4; and a lithium ion secondary battery whose charge state is estimated by the battery state estimation device,
The power supply device in which the positive electrode material of the lithium ion secondary battery is lithium manganate or nickel-manganese-cobaltate.
JP2017154267A 2017-08-09 2017-08-09 Battery state estimation device and power supply device Active JP7069593B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017154267A JP7069593B2 (en) 2017-08-09 2017-08-09 Battery state estimation device and power supply device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017154267A JP7069593B2 (en) 2017-08-09 2017-08-09 Battery state estimation device and power supply device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019032274A true JP2019032274A (en) 2019-02-28
JP7069593B2 JP7069593B2 (en) 2022-05-18

Family

ID=65524249

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017154267A Active JP7069593B2 (en) 2017-08-09 2017-08-09 Battery state estimation device and power supply device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7069593B2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112067999A (en) * 2020-09-18 2020-12-11 哈尔滨工业大学 Nondestructive acquisition system and method for open circuit potential curve of lithium ion battery anode
WO2022050540A1 (en) * 2020-09-04 2022-03-10 주식회사 엘지에너지솔루션 Battery management device and method
CN115267551A (en) * 2022-07-27 2022-11-01 哈尔滨工业大学 Method for simultaneously measuring open circuit potential curve and entropy coefficient curve of lithium ion battery electrode material
CN118068199A (en) * 2024-04-18 2024-05-24 无锡锂云科技有限公司 Battery charge-discharge curve prediction method and device, electronic equipment and storage medium
WO2025164179A1 (en) * 2024-01-31 2025-08-07 パナソニックIpマネジメント株式会社 Battery analysis system, battery analysis method, and battery analysis program

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011047918A (en) * 2009-03-31 2011-03-10 Primearth Ev Energy Co Ltd Control device of secondary battery, and correction method of map
JP2014147222A (en) * 2013-01-29 2014-08-14 Toyota Motor Corp Battery system
JP2015111086A (en) * 2013-12-06 2015-06-18 株式会社東芝 Battery state calculation device and battery state calculation method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011047918A (en) * 2009-03-31 2011-03-10 Primearth Ev Energy Co Ltd Control device of secondary battery, and correction method of map
JP2014147222A (en) * 2013-01-29 2014-08-14 Toyota Motor Corp Battery system
JP2015111086A (en) * 2013-12-06 2015-06-18 株式会社東芝 Battery state calculation device and battery state calculation method

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022050540A1 (en) * 2020-09-04 2022-03-10 주식회사 엘지에너지솔루션 Battery management device and method
JP2023524580A (en) * 2020-09-04 2023-06-12 エルジー エナジー ソリューション リミテッド Battery management device and method
CN112067999A (en) * 2020-09-18 2020-12-11 哈尔滨工业大学 Nondestructive acquisition system and method for open circuit potential curve of lithium ion battery anode
CN115267551A (en) * 2022-07-27 2022-11-01 哈尔滨工业大学 Method for simultaneously measuring open circuit potential curve and entropy coefficient curve of lithium ion battery electrode material
WO2025164179A1 (en) * 2024-01-31 2025-08-07 パナソニックIpマネジメント株式会社 Battery analysis system, battery analysis method, and battery analysis program
CN118068199A (en) * 2024-04-18 2024-05-24 无锡锂云科技有限公司 Battery charge-discharge curve prediction method and device, electronic equipment and storage medium

Also Published As

Publication number Publication date
JP7069593B2 (en) 2022-05-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6734784B2 (en) How to estimate battery health
KR101972521B1 (en) Apparatus and method for performance testing of a battery cell
US10459035B2 (en) Charge state estimation method for lithium ion battery and charge state estimation device for lithium ion battery by using correspondence between voltage charge rate and the state of charge of the lithium ion battery
KR102169774B1 (en) Method and system for estimating a capacity of individual electrodes and the total capacity of a lithium-ion battery system
JP3669673B2 (en) Electrochemical element degradation detection method, remaining capacity detection method, and charger and discharge control device using the same
KR102258833B1 (en) Apparatus for acquiring degradation information of a lithium ion battery cell
CN105378498B (en) State Estimation Method for Electric Storage Device
CN105190985B (en) Battery system
JP6657967B2 (en) State estimation device and state estimation method
TWI591358B (en) Battery state calculation device and battery state calculation method
EP2711727B1 (en) Battery condition estimation device and method of generating open circuit voltage characteristic
US9983269B2 (en) Apparatus and method for estimating life of energy storage device and energy storage system
CN109143108A (en) A kind of estimation method of the lithium ion battery SOH based on electrochemical impedance spectroscopy
JP2019032274A (en) Battery state estimation device and power supply device
US11846681B2 (en) Estimation apparatus and estimation method
EP3433628A1 (en) An energy storage device monitoring technique
JP6655801B2 (en) Lithium ion secondary battery life estimation device
CN112083345B (en) Battery status detection method, device and storage medium
JP2015511309A (en) Method and apparatus for determining state of charge of electrical energy storage
JP2012122817A (en) Reversible capacity estimation method of nonaqueous electrolyte secondary battery, life prediction method, reversible capacity estimation method, life prediction device and power storage system
WO2022176317A1 (en) Secondary battery control device
JP6529972B2 (en) In situ recalibration of a reference electrode incorporated into an electrochemical system
CN116325421B (en) Charging strategy setting method and device
JP6880806B2 (en) Power supply
JP2013253940A (en) Life estimating device and life estimating method for electricity storage element, and electricity storage system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200716

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210519

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210629

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210805

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220111

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220217

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: 20220405

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220418

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 7069593

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250