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WO2013145734A1 - 劣化状態推定方法、及び劣化状態推定装置 - Google Patents

劣化状態推定方法、及び劣化状態推定装置 Download PDF

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WO2013145734A1
WO2013145734A1 PCT/JP2013/002070 JP2013002070W WO2013145734A1 WO 2013145734 A1 WO2013145734 A1 WO 2013145734A1 JP 2013002070 W JP2013002070 W JP 2013002070W WO 2013145734 A1 WO2013145734 A1 WO 2013145734A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
secondary battery
current
control
value
period
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.)
Ceased
Application number
PCT/JP2013/002070
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
達人 金城
誠也 宮崎
貴弘 工藤
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.)
Panasonic Corp
Original Assignee
Panasonic 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 Panasonic Corp filed Critical Panasonic Corp
Priority to US14/117,491 priority Critical patent/US9291682B2/en
Priority to JP2013540145A priority patent/JP6168301B2/ja
Publication of WO2013145734A1 publication Critical patent/WO2013145734A1/ja
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Ceased legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/392Determining battery ageing or deterioration, e.g. state of health
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/367Software therefor, e.g. for battery testing using modelling or look-up tables
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G01R31/3835Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC involving only voltage measurements
    • GPHYSICS
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    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G01R31/3842Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC combining voltage and current measurements

Definitions

  • the present invention relates to a degradation state estimation method.
  • the present invention relates to a degradation state estimation method for estimating a degradation state of a secondary battery.
  • Patent Document 1 With the recent increase in capacity of secondary batteries in recent years, a storage battery system capable of accurately estimating the deterioration state of the secondary battery has been required (see, for example, Patent Document 1).
  • the degradation diagnosis method disclosed in Patent Document 1 has a problem in that the degradation diagnosis is performed to further accelerate the degradation of the secondary battery to be diagnosed.
  • an object of the present invention is to provide a degradation state estimation device capable of further suppressing degradation of a secondary battery due to processing of estimating the degradation state.
  • One aspect of the degradation state estimation device is a degradation state estimation method for estimating a degradation state of a secondary battery, and a control step of performing current control to flow a current through the secondary battery, and the secondary battery Measurement step for acquiring at least a voltage value of the secondary battery as measurement information when the current flows, a model for estimating a deterioration state of the secondary battery, and measurement information obtained in the measurement step And estimating the deterioration state of the secondary battery based on the current control, the current value of the current to be supplied to the secondary battery, and the current value of the predetermined current value. And at least one of the maintenance period to be maintained in accordance with the above is determined in accordance with the provisional deterioration state of the secondary battery.
  • the present invention can not only be realized as such a deterioration state estimation method, but also be realized as a deterioration state estimation device using as a means the characteristic steps included in the deterioration state estimation method, or such characteristic steps May be realized as a program that causes a computer to execute the program. It goes without saying that such a program can be distributed via a recording medium such as a compact disc read only memory (CD-ROM) and a transmission medium such as the Internet.
  • CD-ROM compact disc read only memory
  • the present invention can be realized as a semiconductor integrated circuit (LSI) that realizes part or all of the functions of such a degradation state estimation method, or as a storage battery system including a degradation state estimation device.
  • LSI semiconductor integrated circuit
  • FIG. 1 is a diagram for explaining the outline of the prior art.
  • FIG. 2 is a diagram showing an outline of the storage battery system in the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing functional blocks of the control device in the first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing a change in terminal voltage of the storage battery when currents having positive and negative amplitudes flow to the storage battery for time tp, respectively.
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the deterioration state of the storage battery and the terminal voltage.
  • FIG. 6A is a diagram showing the relationship between current and voltage when a current which increases stepwise as time passes is supplied to a new storage battery.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining the outline of the prior art.
  • FIG. 2 is a diagram showing an outline of the storage battery system in the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing functional blocks of the control device in the first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing a change in terminal voltage of the storage battery when currents having positive
  • FIG. 6B is a diagram showing a relation between current and voltage in the case where a current which increases stepwise as time passes is supplied to a deteriorated storage battery.
  • FIG. 7A is a diagram showing command values for causing a current having a step-like waveform to flow in the storage battery.
  • FIG. 7B is a diagram showing control signals generated by the control unit.
  • FIG. 8 is a diagram showing the waveform of the current flowing through the storage battery and the terminal voltage corresponding thereto.
  • FIG. 9 is a diagram showing an operation sequence of the control device according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of an equivalent circuit model of a secondary battery used by the SOH estimating unit in the first embodiment.
  • FIG. 11 is a flowchart showing the flow of processing of the control device according to the first embodiment.
  • FIG. 12 is a flowchart showing a flow of processing of a control device according to a modification of the first embodiment.
  • FIG. 13A is a first diagram showing a control signal determined by the control unit with respect to a monotonously increasing command value.
  • FIG. 13B is a first diagram showing the control signal determined by the controller for a constant command value.
  • FIG. 14A is a second diagram showing the control signal determined by the control unit for a monotonically increasing command value.
  • FIG. 14B is a second diagram showing the control signal determined by the controller for a constant command value.
  • FIG. 15 is a diagram showing an outline of a storage battery system according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a diagram showing functional blocks of the degradation state estimation device provided in the control device in the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a diagram showing the relationship between the magnitude of the measurement current supplied to the secondary battery and the amount of change in the terminal voltage.
  • FIG. 18 is a conceptual diagram illustrating a control method of measurement current performed by the control unit according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 is a sequence diagram showing an operation sequence of the degraded state estimation apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 is a flowchart showing a detailed process flow of the measurement current value calculation process of FIG. 19 in the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 21 is a flowchart showing a detailed process flow of the measurement current value calculation process of FIG. 19 in the second modification of the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 22 is a flowchart showing a detailed process flow of the measurement current value calculation process of FIG. 19 in the third modification of the second embodiment of the present invention.
  • a storage battery system provided with a large-capacity secondary battery (also referred to as a storage battery) installed and used at a consumer is expected to be spread.
  • EVs Electric Vehicles
  • a large capacity secondary battery as well as the storage battery system are spreading to general homes.
  • a secondary battery In general, a secondary battery is deteriorated by repeated charge and discharge (cycle deterioration). Moreover, it degrades as the operation time of a secondary battery passes (calendar degradation). Therefore, in order to extend the life of the expensive secondary battery and to use it efficiently, it is necessary to estimate the degradation state of the secondary battery as accurately as possible.
  • SOH State Of Health
  • SOH State Of Health
  • the storage battery system can present, for example, a message prompting the user to replace the secondary battery by estimating the SOH.
  • output control of the secondary battery can be performed so as to reduce the burden on the deteriorated secondary battery.
  • a method of estimating SOH for example, Coulomb counting method of integrating current values and measuring total current from full charge to complete discharge, internal resistance measured in advance from a plurality of current values and voltage values, and prepared There are an internal resistance measurement method of estimating SOH from maps of temperature and SOC, and an AC impedance measurement method of calculating AC circuit parameters by applying AC voltages of different frequencies.
  • Patent Document 1 there is also a method of estimating a deterioration state by applying a constant current pulse to a storage battery and calculating a parameter of an equivalent circuit of the storage battery from a time-series change of voltage at that time.
  • One form of the invention followed this measurement method.
  • the merit of this method is that it does not require special hardware such as a dedicated measuring instrument or a high frequency power supply device, and can perform SOH measurement in the storage battery system through charging and discharging. Therefore, it is possible to estimate SOH in a situation where it is actually used, instead of being measured by a specialist as in the past.
  • a pulse current of constant amplitude I is applied to the secondary battery to be diagnosed.
  • the voltage Voc of the secondary battery is measured at two or more times. For example, in FIG. 1, Voc is measured at six times from time t0 to t5. Thereafter, the deterioration state of the secondary battery is diagnosed from the voltage value at each time.
  • the terminal voltage of the secondary battery increases as the value of the pulse current I for measurement flowing to the secondary battery increases in order to diagnose the deterioration state. As a result, the deterioration of the secondary battery is further promoted. On the other hand, when the value of the pulse current I supplied to the secondary battery is reduced, the terminal voltage of the secondary battery decreases. As a result, although the deterioration of the secondary battery can be suppressed, the estimation accuracy of the deterioration state is deteriorated. This is because a large voltage change equal to or more than a predetermined value is required to accurately estimate the deterioration state of the secondary battery.
  • Patent Document 1 when using the deterioration state diagnosis method shown in Patent Document 1, there is a first problem that there is a trade-off between suppression of deterioration of the secondary battery and accuracy of the estimated deterioration state. It occurs.
  • the inventor also found that the following second problem occurs.
  • a conventional storage battery system such as Patent Document 1 has a dedicated mode for estimating the deterioration state of a secondary battery.
  • this degradation state estimation mode a measurement current is supplied to the secondary battery only to estimate the degradation state.
  • charge / discharge control of the storage battery necessary for the original purpose of the storage battery system such as power supply to the load device, can not be performed.
  • supplying a measurement current to the storage battery may cause the deterioration of the secondary battery to progress.
  • the original purpose of the storage battery is, for example, (1) charging inexpensive nighttime power in a customer and discharging the charged electric power in the daytime, (2) generating power in a power generation facility installed in the customer (3) When using as a buffer of power output from a power generation facility using natural energy whose output is not stable, etc.
  • the form of use is conceivable.
  • the inventor of the present invention realizes a control device capable of estimating the deterioration state of the storage battery by measuring the current flowing through the storage battery for the original purpose and the terminal voltage at that time instead of the measurement current. That is, the control device according to one aspect of the present invention can control charging and discharging of the storage battery based on the command value, and can estimate SOH, which is a value indicating the deterioration state of the storage battery.
  • the present inventors have found that there are the following problems in realizing such a control device.
  • a degradation state estimation method for estimating a degradation state of a secondary battery, and current control for flowing current in the secondary battery Control step of performing at least one voltage value of the secondary battery when the current flows to the secondary battery as measurement information, and a model for estimating a deterioration state of the secondary battery And the estimation step of estimating the deterioration state of the secondary battery based on the measurement information obtained in the measurement step, and in the current control, the current of the current flowing to the secondary battery. At least one of the value and the maintenance period for maintaining the current at a predetermined current value is determined according to the temporary deterioration state of the secondary battery.
  • the amount of change in terminal voltage when current of the same value flows is larger. That is, when the same current is applied to a new battery and an old battery, the voltage change becomes larger as the old battery is fed.
  • At least one of the current value supplied to the secondary battery and the maintenance period is changed according to the deterioration state of the secondary battery.
  • the method further includes the step of acquiring degradation information that is information indicating a temporary degradation state of the secondary battery, and in the control step, the more advanced the degradation of the secondary battery indicated by the degradation information is, At least one of a first control for reducing the current value of the current and a second control for increasing the sustain period may be performed.
  • cycle information indicating the number of times the secondary battery is charged or discharged is acquired as the deterioration information
  • control step the number of times the secondary battery is charged or discharged At least one of the first control and the second control may be performed, as
  • the deterioration state of the secondary battery can be easily estimated using the number of cycles of the secondary battery.
  • the operation time of the secondary battery is acquired as the deterioration information
  • the control step at least the first control and the second control are performed as the operation time of the secondary battery is longer. One may be done.
  • the deterioration state of the secondary battery can be easily estimated using the operation time of the secondary battery.
  • the estimating step further includes the step of estimating SOH which is a value indicating the deterioration state using the model and the measurement information, and storing the estimated SOH in a storage unit. And comparing the first SOH stored in the storage unit with the second SOH estimated in the estimation step after the first SOH, and the second SOH is the first SOH. If larger, at least one of control to increase the current value of the current and control to shorten the sustain period is performed, and if the second SOH is smaller than the first SOH, the current of the current At least one of control to reduce the value and control to extend the maintenance period may be performed.
  • At least one of the current value of the current and the sustain period can be determined from the transition of SOH estimated in the past.
  • the current value of the current may be determined so that the voltage change amount of the secondary battery approaches a predetermined reference value.
  • the resolution of the sensor which measures the voltage of a secondary battery the required minimum voltage can be sent through the secondary battery. Therefore, deterioration of the secondary battery can be further suppressed without lowering the estimation accuracy of SOH.
  • a pulse current may be supplied to the secondary battery as the current.
  • a command value acquisition step of acquiring a command value in which a current value of a charge / discharge current, which is a current required to charge / discharge the secondary battery, is determined, and a time constant related to a voltage change of the secondary battery.
  • a threshold determination step of determining a threshold related to a period for determining the maintenance period, wherein the control step (i) determines the command value acquired in the command value acquisition step and the threshold determination step
  • the current value of the charge and discharge current of the secondary battery and the period for maintaining the current value of the charge and discharge current are respectively determined as the current value of the current and the sustain period, based on the threshold value.
  • the sustain period may be determined to be longer than the threshold value.
  • the command value obtaining step the command value is obtained every first period, and in the control step, when the threshold is less than the first period, the length of the first period is set as the first period.
  • the length of the maintenance period may be determined as the length of the maintenance period if the threshold is equal to or longer than the first period.
  • a plurality of sets of the current value of the current and the sustain period are determined based on the amount of change in the second period of the plurality of command values acquired in the second period. You may
  • the amount of change in the current value of the charge / discharge current in the second period determined by the plurality of command values acquired in the second period, and the plurality of command values.
  • the plurality of sets may be determined such that the determined amounts of change in the current value of the charge / discharge current in the second period coincide with each other.
  • a plurality of sets can be determined such that the inclination of the command value matches the inclinations of the plurality of sets.
  • the current value of the current and the sustain period can be determined more appropriately.
  • the first step if the difference between the first current value, which is the current value of the current to be determined at continuous timing, and the second current value is less than a predetermined reference value, the first step The difference between the current value and the second current value is greater than or equal to the predetermined reference value, and the sum of the first current value and the second current value is less than the predetermined reference value.
  • the first current value and the second current value may be determined.
  • the current value may be determined such that an area obtained by integrating a certain differential waveform in the second period approaches zero.
  • FIG. 2 shows an outline of a secondary battery system 80 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the secondary battery system 80 is installed, for example, for each customer. Further, the secondary battery system 80 performs charge / discharge control of the secondary battery 84 based on the charge / discharge command value (hereinafter also referred to as “command value”) acquired from the interconnection control device 95.
  • command value the charge / discharge command value
  • the secondary battery system 80 is linked to the power system 70 via a transformer 75. Therefore, secondary battery system 80 can charge secondary battery 84 with the power acquired from power system 70. Further, by discharging the secondary battery system 80 to the secondary battery 84, power can be supplied to general load devices 86A and 86B possessed by the customer.
  • the secondary battery system 80 includes a charge / discharge device 82, a secondary battery 84, and a charge / discharge control device 90.
  • the charge / discharge control device 90 is also referred to as a control device 90 unless otherwise specified.
  • the charge / discharge device 82 charges or discharges the secondary battery 84 (hereinafter, also referred to as “charge / discharge”) based on the control signal acquired from the control device 90.
  • the charge / discharge device 82 may include at least one of an inverter (DC / AC converter) and a converter (DC / DC converter).
  • the secondary battery 84 is one secondary battery or a secondary battery in which a plurality of secondary batteries are connected in series or in parallel.
  • any type of secondary battery such as a lithium ion battery, a lead storage battery, a sodium-sulfur battery, a NiCad battery, etc. can be considered.
  • Information indicating the voltage to be charged to the secondary battery 84 and the voltage to be discharged by the secondary battery 84 is transmitted to the control device 90 by wireless or wired communication. Note that, in addition to the voltage, at least one of the current for charging the secondary battery 84 and the information indicating the current for discharging the secondary battery 84 may be transmitted to the control device 90.
  • Control device 90 generates a control signal including the value of the current to be charged or discharged to secondary battery 84, time, time, etc., and outputs the control signal to charging / discharging device 82.
  • control device 90 may transmit a control signal for controlling charge / discharge of secondary battery 84 to charge / discharge device 82 in accordance with a predetermined mode.
  • the control device 90 may control to charge the secondary battery 84 with the power acquired from the power system 70 at night and to discharge the secondary battery 84 during the day. This makes it possible to effectively utilize the cheaper night power.
  • control may be performed to charge the secondary battery 84 with the power generated by the power generation facility. . In this case, the power charged in the secondary battery 84 is discharged at the timing when it should be consumed by a power sale or a consumer. Furthermore, at the time of a power failure, control may be performed so that the secondary battery 84 is preferentially discharged.
  • the control device 90 includes the deterioration state estimation device described in FIG.
  • the deterioration state estimation device included in control device 90 according to the first embodiment can estimate SOH indicating the degree of deterioration of secondary battery 84 in parallel when performing charge / discharge control of secondary battery 84. .
  • the deterioration state estimation device included in the control device 90 can realize, for example, prolonging the life of the secondary battery 84 by changing the control on the secondary battery 84 according to the SOH. Details will be described later.
  • the interconnection controller 95 is installed outside the secondary battery system 80.
  • the secondary battery system 80 may include the interconnection controller 95.
  • the charge and discharge control device 90 may include a linkage control device 95.
  • FIG. 3 shows functional blocks of the degradation state estimation device 100 provided in the control device 90 in the present embodiment.
  • the deterioration state estimation device 100 controls charging and discharging of the secondary battery based on the command value.
  • the "command value" referred to here is a value in which the current value of the charge / discharge current which is the current applied to the charge / discharge of the secondary battery is determined.
  • the deterioration state estimation apparatus 100 includes a control unit 102, a measurement unit 104, an SOH estimation unit 106, a threshold value determination unit 107, a storage unit 108, and a command value acquisition unit. And 110.
  • the storage unit 108 stores a model for estimating a deterioration state as predetermined characteristic information of the secondary battery.
  • the characteristic information of the secondary battery is information corresponding to data obtained in advance by experiments. Specifically, it is information that associates the size of the parameter included in the equivalent circuit model (see below) of the secondary battery with the SOH of the secondary battery. More specifically, the storage unit 108 stores characteristic information of the secondary battery to be connected, a functional expression which is a mathematical expression of the characteristic information, or a table which is a discrete expression of a functional expression which is a mathematical expression of the characteristic information. .
  • the storage unit 108 is realized by a random access memory (RAM), a read only memory (ROM), a static random access memory (SRAM), or the like.
  • the command value acquisition unit 110 acquires, for example, a command value from the interconnection controller 95.
  • the threshold determination unit 107 determines a threshold related to a period for determining the maintenance period based on a time constant related to a voltage change of the secondary battery 84.
  • the time constant regarding the voltage change of the secondary battery 84 is calculated from the parameter contained in the equivalent circuit model of the secondary battery 84 calculated
  • the deterioration state estimation device 100 may determine the threshold from objective information known to have a causal relationship with the deterioration of the secondary battery, such as the number of cycles of the secondary battery 84 or the operation time. According to this, it is possible to appropriately determine the threshold even when the time constant is not calculated yet, such as when the degradation state estimation device 100 is used for the first time. Details will be described later.
  • control unit 102 determines the current value of the charge / discharge current of secondary battery 84 and the corresponding charge value. A period in which the current value of the discharge current is maintained is determined as the current value and the maintenance period of the current, respectively, and (ii) charge / discharge of the secondary battery 84 is controlled by the determined current value of the current and the maintenance period. More specifically, the control unit 102 determines the sustain period to be longer than the threshold value determined by the threshold value determination unit 107.
  • the command value acquisition unit 110 acquires a command value from the interconnection control device 95 every first period.
  • the control unit 102 may determine the length of the first period as the length of the maintenance period.
  • the threshold is equal to or greater than the first period
  • the length equal to or greater than the threshold may be determined as the length of the maintenance period.
  • the measuring unit 104 acquires at least a voltage value of the secondary battery 84 as measurement information when charging or discharging of the secondary battery 84 is controlled by the control signal acquired from the control unit 102.
  • the measurement unit 104 may obtain the output of the voltage sensor installed between the terminals of the secondary battery 84 by wireless or wired communication.
  • the measuring unit 104 may acquire the voltage value of each secondary battery or may acquire the voltage value of the entire secondary battery 84. .
  • the measuring unit 104 may further acquire the current value of the secondary battery 84 as the measurement information.
  • the SOH estimating unit 106 is an estimating unit that estimates the SOH of the secondary battery 84 based on the characteristic information of the secondary battery 84 stored in the storage unit 108 and the measurement information obtained by the measuring unit 104. . Details of the method of estimating SOH will be described later.
  • Figure 4 is a current having a positive and negative amplitude, when the flows in only two batteries each time t p, indicating a change in the terminal voltage of the secondary battery. More specifically, (a) of FIG. 4 shows the amplitude of the current flowing through the secondary battery. Further, (b) of FIG. 4 shows a voltage change of the secondary battery when the current shown in (a) of FIG. 4 flows.
  • the flow of a current having a negative amplitude in the secondary battery means that the secondary battery is being charged. Also, the flow of current having positive amplitude means that the secondary battery is being discharged. As shown in FIG. 4, in the secondary battery, the voltage rises during charging and drops during discharging.
  • FIG. 5 shows the relationship between the deterioration state of the secondary battery and the terminal voltage. More specifically, (a) of FIG. 5 shows the current flowing to the secondary battery. As shown in (a) of FIG. 5, it is assumed that a pulse current having an amplitude of ⁇ I 1 flows through the secondary battery at time T1 and time T2.
  • FIG. 5 shows the terminal voltage of the said secondary battery in, when the electric current shown by (a) of FIG. 5 flows through a brand-new secondary battery.
  • the voltage V 1 is equally generated at any time of T 1 and T 2. Therefore, it can be seen that the voltage has reached steady state at any time.
  • FIG. 5C shows the terminal voltage of the said secondary battery in, when the electric current shown by (c) of FIG. 5 flows through the degraded secondary battery.
  • a voltage V 2 (> V 1 ) is generated.
  • the voltage generated when a current flows only time T1 is smaller than the voltage V 2. This is because, in the deteriorated secondary battery, the time constant related to the voltage change is larger, and therefore, the voltage does not reach the steady state even if the current flows for the time T1.
  • FIGS. 6A and 6B show an example in which the current flows to the secondary battery for a longer time as the deterioration of the secondary battery progresses.
  • FIG. 6A shows the relationship between the current and the voltage in the case where a current which increases stepwise as time passes is supplied to a new secondary battery.
  • FIG. 6B shows the relationship between the current and the voltage in the case where a current which increases stepwise as time passes is caused to flow to the deteriorated secondary battery.
  • FIG. 6A a current value that changes every time T C1 is supplied to the secondary battery.
  • FIG. 6B a current value that changes every time T C2 (> T C1 ) is supplied to the secondary battery.
  • Tc2 a current of a constant value is supplied to the secondary battery for a time Tc2 necessary for the voltage to be in a steady state.
  • the above-mentioned threshold value determination unit 107 determines a value corresponding to the time required for the voltage of the secondary battery to be in a steady state as a threshold value.
  • the control unit 102 when the degradation state estimation device 100 generates and outputs a control signal for each sustain period, the control unit 102 generates a control signal such that the sustain period is longer than a threshold.
  • the degradation state estimation device 100 can accurately acquire the voltage change of the secondary battery.
  • control unit 102 further determines a plurality of sets of the current value of the current and the sustain period based on the change amount of the plurality of command values acquired in the second period in the second period and the threshold value. Good. More specifically, control unit 102 corresponds to the amount of change in the current value of the charge / discharge current in the second period determined by the plurality of command values acquired in the second period, and to the plurality of command values. The plurality of sets may be determined such that the determined amounts of change in the current value of the charge / discharge current in the second period coincide with each other.
  • a plurality of sets is a set of the sustain period determined by the control unit 102 and the current value of the current generated for each sustain period, and the control generated by the control unit 102 Indicates a signal. This will be described below with reference to FIGS. 7A and 7B.
  • FIG. 7A shows command values (broken lines) for causing a current having a step-like waveform to flow through the secondary battery. More specifically, the horizontal axis indicates time [s], and the vertical axis indicates current value [A] indicated by the command value. Further, the inclination of the command value is ⁇ 1 .
  • the inclination of the command value indicates, for example, the amount of change of the command value in the period of n steps of the waveform indicating the command value (that is, n in the second period).
  • FIG. 7B also shows control signals (solid lines) generated by the control unit 102.
  • the horizontal axis represents time [s], and the vertical axis represents the current value [A] indicated by the control signal.
  • the broken line indicates the same command value as in FIG. 7A.
  • the slope of the control signal is a theta 1.
  • the inclination of the control signal indicates the amount of change of the control signal in the period of n steps (that is, n in the first period) indicating the control signal.
  • the control unit 102 in order to generate a control signal, the control unit 102 must determine (1) the length of the first period and (2) the magnitude of the control signal to be output for each first period. . Therefore, the control unit 102 uses a length corresponding to three second periods as the first period. Furthermore, as the magnitude of the control signal, the magnitude of the command value every three second periods is used. As a result, as shown in FIG. 7B, the control unit 102 generates a control signal having the same inclination as the command value and having a cycle in which one corresponds to a period of three command values.
  • FIG. 8 shows the waveforms of the current flowing through the secondary battery and the terminal voltage corresponding thereto. More specifically, FIG. 8 (a) shows the current value [A] and the corresponding terminal voltage [V] of the secondary battery when the new battery is charged with a current of size I for time T1. Change of]. Also, FIG. 8B shows the current value [A] and the corresponding terminal voltage [V] of the secondary battery when the degraded battery is charged with a current of size I for only time T2. Indicates a change. As shown in FIG. 8, since the deteriorated battery needs to be charged for a longer time, the increase value of the terminal voltage is also larger.
  • FIG. 9 shows an operation sequence of the degradation state estimation device 100 according to the present embodiment.
  • control unit 102 included in the deterioration state estimation device 100 acquires a command value from the interconnection control device 95 (S100).
  • control unit 102 calculates a control signal based on the acquired command value and the threshold value determined by the threshold value determination unit 107 (S102).
  • the control signal includes information indicating the magnitude of the current and the time for which the current flows. Detailed processing will be described later.
  • control unit 102 transmits the control signal to the charge / discharge device 82 in order to flow the current indicated by the control signal calculated in step S102 to the secondary battery 84 (S104).
  • the measurement unit 104 included in the deterioration state estimation device 100 acquires a current value and a voltage value from the secondary battery 84 (S106). As described above, the measurement unit 104 may obtain at least the voltage value. When the measurement unit 104 does not have a voltage sensor or the like, the measurement unit 104 receives a current value flowing to the secondary battery 84 from a voltage sensor or the like disposed outside the measurement unit 104 and between the terminals. You may acquire a voltage value.
  • the measuring unit 104 acquires the current value and the voltage value, for example, several times every several milliseconds.
  • the current value and the voltage value acquired in this manner may be temporarily stored, for example, in the storage unit 108 included in the deterioration state estimation device 100 as a predetermined data structure such as an array or a list.
  • the SOH estimation unit 106 included in the deterioration state estimation device 100 determines the secondary battery from the plurality of voltage values and current values acquired by the measurement unit 104, for example, by a method such as nonlinear regression analysis using the least squares method.
  • the parameters included in the equivalent circuit model 84 are determined (S108).
  • the SOH estimating unit 106 estimates SOH from the values of the parameters of the equivalent circuit model determined in step S108 (S110). For example, assuming that the temperature of the secondary battery 84 is constant for the purpose of explanation, the SOH of the secondary battery 84 is estimated by the linear regression equation represented by Equation 1.
  • R 0 , R p , and C p are parameters of an equivalent circuit model described later.
  • p 0 , p 1 , p 2 and p 3 are regression coefficients obtained by experiments performed in advance.
  • the regression coefficients p 0 , p 1 , p 2 and p 3 are specific examples of the characteristic information stored in the storage unit 108 described above.
  • the deterioration state estimation device 100 may store information indicating the state of the secondary battery, such as the parameter of the equivalent circuit model determined in step S108 and SOH, in the storage unit 108 (S112). According to this, the threshold value determination unit 107 can determine an appropriate threshold value by calculating the time constant of the secondary battery from the parameters of the equivalent circuit model determined in the past by the SOH estimation unit 106.
  • FIG. 10 shows an example of an equivalent circuit model of a secondary battery used by the SOH estimating unit 106 in the present embodiment.
  • V L and I L shown in FIG. 10 indicate the voltage value and the current value of the secondary battery, respectively.
  • R p , C p and R 0 are parameters used in the above-mentioned equation 1. More specifically, R p represents a polarization resistant component. Also, C p represents a polarization capacitance component. Further, R 0 represents an electrolyte resistance component. That, R p, C p, R 0 corresponds to the internal resistance of the secondary battery. As the deterioration of the secondary battery progresses, R p , C p , and R 0 increase, so SOH can be estimated using Equation 1. Furthermore, the threshold value determination unit 107 may calculate a time constant in voltage change of the secondary battery 84 as R p ⁇ C p and determine to use this time constant as a threshold value.
  • the current value flowing through the secondary battery and the terminal voltage are measured at a predetermined sampling interval.
  • the method shown in Patent Document 2 showing the related art may be used.
  • three third-order models having three parameters are used as an equivalent circuit model of the secondary battery.
  • other models can also be used, for example a five-order model with five parameters.
  • FIG. 11 is a flowchart showing the flow of processing of the degradation state estimation device 100 according to the present embodiment. The same steps as in FIG. 9 are assigned the same reference numerals and detailed explanations thereof will be omitted.
  • the command value acquisition unit 110 acquires a command value from the interconnection controller 95 (S100).
  • the control unit 102 calculates the first period, which is the acquisition interval of the command value (that is, the control period for the deterioration state estimation device 100 by the interconnection control device 95), and the size of the threshold determined by the threshold determination unit 107. And (step S202).
  • the first period is larger than the threshold (Yes in S202)
  • the length of the maintenance period which is the interval for outputting the control signal (that is, the control period for the charge / discharge device 82 by the deterioration state estimation device 100). Is set to the same length as the first period (S208).
  • the control unit 102 uses the magnitude of the command value at the time as the magnitude of the control signal, and proceeds to the charge and discharge control of step S104. In other words, when the first period is larger than the threshold, the control unit 102 outputs the acquired command value as a control signal to the load device.
  • the control unit 102 determines the current value of the control signal so that the slope matches the command value acquired in step S100 (S206).
  • Steps S202, S204, S206, and S208 described above are the flow of the detailed process performed in the control signal calculation process (S102) shown in FIG.
  • the threshold determination unit 107 can determine the size of the threshold before step S202, for example, by the following method.
  • step S108 determines R p ⁇ C p .
  • the threshold determination unit 107 determines R p ⁇ C p .
  • the time constant of the secondary battery 84 can be calculated.
  • the threshold determination unit 107 can determine a value equal to or greater than the calculated time constant of the secondary battery 84 as the threshold.
  • the threshold value determination unit 107 determines the threshold value to be larger as the deterioration of the secondary battery 84 progresses. can do. For example, the threshold determination unit 107 obtains cycle information indicating the number of times the secondary battery 84 has been charged or discharged, and determines the threshold to be larger as the number of times the secondary battery 84 has been charged or discharged is larger. You may That is, as the number of times the secondary battery is charged or discharged is increased, control may be performed to extend the maintenance period (hereinafter also referred to as second control).
  • the threshold determination unit 107 may obtain the operation time of the secondary battery, and may determine the threshold so as to be larger as the operation time is longer. That is, the second control may be performed as the operation time of the secondary battery is longer.
  • the threshold value determination unit 107 can determine the threshold value using not only the cycle information and the operation time but also any other information having a causal relationship with the deterioration of the secondary battery. Further, the threshold determination unit 107 may determine the threshold using the SOH estimated by the SOH estimation unit 106 last time or in the past.
  • step S104 the control signal is transmitted to the charge / discharge device 82, and after charge / discharge control is performed, the process until the SOH of the secondary battery 84 is estimated in step S110 is the same as FIG. It is similar.
  • a control signal having a transmission interval and a value that enables charge and discharge control of the secondary battery 84 while maintaining the estimation accuracy of SOH is generated from the command value to the secondary battery 84. It can be output. As a result, it is possible to provide a control device capable of estimating the deterioration state of the secondary battery while continuing charge / discharge control of the secondary battery.
  • the degradation state estimation device 100 determines the parameter of the equivalent circuit model so that the measured values of current and voltage coincide with the theoretical values. Together. Therefore, it is desirable that the current value and the voltage value be appropriately dispersed within a predetermined range.
  • step S100 it is also assumed to keep acquiring a constant current value as a command value for a long time.
  • FIG. 12 is a flow chart for explaining the flow of processing of the control device capable of appropriately estimating the SOH even when acquisition of such a constant command value is continued. A difference from FIG. 11 is that steps S208, S210, and S212 are added. Therefore, these steps will be mainly described.
  • control unit 102 sets the size of the second period as the size of the first period (S208).
  • the control unit 102 confirms the presence or absence of the time change of the control signal to be generated (that is, the sampling value of the command value) (S210). More specifically, the control unit 102 determines whether the difference between the first current value, which is the current value of the current to be determined at continuous timing, and the second current value is less than a predetermined reference value. judge. Thereafter, when the difference between the first current value and the second current value is less than the predetermined reference value (Yes in S210), the control unit 102 determines the difference between the first current value and the second current value. Is greater than or equal to a predetermined reference value, and the first current value and the second current value are determined such that the sum of the first current value and the second current value is less than the predetermined reference value. As a result, the waveform of the control signal generated is typically uneven as shown in FIG. 13B described later. Thereafter, the control unit 102 outputs a control signal in step S104.
  • control unit 102 outputs the obtained command value as a control signal in step S104. Do.
  • control unit 102 when it is determined that the first period is equal to or less than the threshold (No in S202), the control unit 102 generates a control signal in steps S204 and S206.
  • the degradation state estimation device 100 even when the amount of change of the current value included in the command value is smaller than the amount of change necessary to estimate SOH. SOH can be estimated more accurately.
  • a set of characteristic information may be stored in the storage unit 108 for each representative temperature range.
  • control unit 102 calculates the current value of the control signal in step S206 in FIG. 11 and FIG. 12, the control signal is adjusted so as to minimize the quantization error caused by rounding the command value as the control signal. It is preferable to calculate. Specifically, description will be made with reference to FIGS. 13A and 13B. In FIG. 13A and FIG. 13B, command values are represented by straight lines for the sake of explanation.
  • FIG. 13A illustrates the control signal determined by the control unit 102 for a monotonically increasing command value.
  • the value of the control signal is determined such that the inclination of the control signal matches the inclination of the command value.
  • the value of the control signal is set so that the area above the command value and the area below the command value have equal areas. Has been determined. Specifically, the area A and the area B are equal. This makes it possible to minimize control errors that occur when the cycle of the command value is rounded as a control signal having a larger cycle.
  • FIG. 13B shows the control signal determined by the control unit 102 for a fixed command value.
  • the control signal has a convex-concave waveform so that the SOH can be accurately estimated.
  • FIG. 13B similarly to FIG. 13A, in the area surrounded by the waveform of the control signal and the waveform of the command value, the area above the command value and the area below the command value have equal areas. , The value of the control signal is determined. That is, the area A and the area B are equal. This makes it possible to minimize the control error that occurs when generating the uneven control signal.
  • control unit 102 is a difference between a waveform indicating a plurality of command values continuously acquired in a predetermined period and a waveform indicating a plurality of current values to be determined corresponding to the plurality of command values.
  • the current value may be determined such that the area obtained by integrating the waveform in the second period approaches zero.
  • the control signal may be generated such that the area enclosed is equal. In this case, the area A + the area C and the area B + the area C become equal.
  • the measuring unit 104 described in the embodiment and the modification may further acquire the temperature of the secondary battery. Since the SOH is determined depending on the temperature as well as the voltage of the secondary battery, the degradation state estimation device 100 can estimate the more accurate SOH by using the temperature of the secondary battery.
  • the deterioration state estimation device 100 estimates the SOH of the secondary battery 84 while controlling the charge and discharge according to the command value.
  • the SOH may be estimated by flowing it to the secondary battery 84 as
  • FIG. 15 shows an outline of a secondary battery system 180 according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the secondary battery system 180 includes a charge / discharge device 82, a secondary battery 84, and a control device 190.
  • Secondary battery system 180 is different from secondary battery system 80 in the first embodiment shown in FIG. 2 in that the configuration of control device 190 is different, and the charge / discharge command value from interconnection controller 95 is not acquired. Things are different. Therefore, the control device 190 will be described.
  • the configuration of the secondary battery system 180 having the same reference numerals as those of the secondary battery system 180 of the first embodiment is the same as that of the secondary battery system 180, and the description thereof will be omitted.
  • the control device 190 includes the deterioration state estimation device described in FIG.
  • the deterioration state estimation device included in control device 190 includes secondary battery information indicating the state of secondary battery 84, and a terminal voltage of secondary battery 84. And get the current.
  • the secondary battery information includes, for example, the temperature of the secondary battery 84, the number of cycles indicating the number of times of full charge, and the operation time.
  • the information described here is an example of information to be acquired by the control device 190 from the secondary battery 84.
  • the control device 190 can estimate the SOH of the secondary battery 84 by acquiring the terminal voltage of at least the secondary battery 84.
  • FIG. 16 shows functional blocks of the degradation state estimation device 200 provided in the control device 190 in the present embodiment.
  • the deterioration state estimation device 200 estimates SOH.
  • the degradation state estimation device 200 includes a control unit 202, a measurement unit 104, an SOH estimation unit 106, a storage unit 108, and an information acquisition unit 210.
  • the degradation state estimation apparatus 200 differs from the configuration of the degradation state estimation apparatus 100 according to the first embodiment in that the control unit 202 and the information acquisition unit 210 are different, and therefore the control unit 202 and the information acquisition unit 210 will be mainly described.
  • the control unit 202 performs current control for supplying a measurement current (current) to the secondary battery in order to estimate the SOH of the secondary battery. More specifically, the control unit 202 transmits a control signal to the charge / discharge device 82 so as to flow the measurement current to the secondary battery 84. At this time, with respect to the current flowing to the secondary battery under current control, the control unit 202 provisionally sets at least one of the current value of the current and the maintenance period in which the current is maintained at a predetermined current value. Depending on the condition of The provisional deterioration state of the secondary battery referred to by the control unit 202 to determine the current value of the measurement current means the number of cycles of the secondary battery and the operation time of the secondary battery as described later. Etc. are objective information that is known to have a causal relationship with the deterioration of the secondary battery, and means information that can be used to estimate SOH. Note that the value of SOH calculated earlier may be used as the provisional deterioration state.
  • the measurement unit 104 acquires, as measurement information, at least a voltage value of the secondary battery when the measurement current flows in the secondary battery.
  • the SOH estimating unit 106 estimates the SOH of the secondary battery 84 based on the characteristic information stored in the storage unit 108 and the measurement information obtained by the measuring unit 104. Details of the method of estimating SOH will be described later.
  • the information acquisition unit 210 acquires degradation information which is information indicating a provisional degradation state of the secondary battery.
  • the deterioration information for example, it is conceivable to use at least one of cycle information indicating the number of times the secondary battery has been charged or discharged, and the operation time of the secondary battery.
  • the secondary battery is considered to be deteriorated as the number of times of charge and discharge is increased and as the operation time is longer.
  • the cycle information for example, the number of cycles in which the secondary battery is fully charged can be used. However, the number of times of charge other than the full charge or the number of times of discharge may be used as the cycle information.
  • the cycle information of the secondary battery and the operation time may be acquired by the information acquisition unit 210 from, for example, a management memory included in the secondary battery 84, but is not limited thereto.
  • the deterioration information may be managed by storing cycle information of the connected secondary battery and the operation time in the storage unit 108. In this case, even if the degradation state estimation device 200 does not include the information acquisition unit 210, the same effects of the invention can be obtained.
  • a deterioration information management device may be installed outside the control device 190.
  • the pulse current for measurement having positive and negative amplitude in the case of flowing only to the secondary battery, respectively the time t p may be considered as diagram showing a change in the terminal voltage of the secondary battery . More specifically, (a) of FIG. 4 may be considered to indicate the amplitude of the measurement current supplied to the secondary battery. Further, (b) of FIG. 4 may be considered to indicate a voltage change of the secondary battery when the current for measurement shown in (a) of FIG. 4 flows. As shown in FIG. 4, in the secondary battery, the voltage rises at the time of charge, and the voltage drops at the time of discharge.
  • FIG. 17 shows the relationship between the magnitude of the measurement current supplied to the secondary battery and the amount of change in the terminal voltage. More specifically, (a) of FIG. 17 shows an example of the measurement current supplied to the secondary battery.
  • FIG. 17 shows a change in terminal voltage of the secondary battery in the case where the measurement current shown in (a) of FIG. 17 is supplied to a new secondary battery. As shown in (b) of FIG. 17, voltage changes of maximum V 1 and V 2 occur with respect to the currents of I 1 and I 2 , respectively.
  • FIG. 17 shows a change in terminal voltage of the secondary battery in the case where the measurement current shown in (a) of FIG. 17 is applied to the deteriorated secondary battery.
  • voltage changes of maximum V 3 and V 4 occur with respect to the currents of I 1 and I 2 , respectively.
  • V 2 and V 4 respectively, greater than V 1 and V 3. Therefore, it can be seen that the amount of change in voltage increases as the current supplied to the secondary battery increases. Also, V 3 and V 4, respectively, greater than V 1 and V 2. Therefore, it can be seen that, when the current value is constant, the amount of change in voltage increases as the deterioration of the secondary battery progresses.
  • FIG. 18 is a conceptual diagram illustrating a control method of the measurement current performed by the control unit 202 according to the present embodiment. More specifically, (a) of FIG. 18 shows a measurement current supplied by the control unit 202 to a new secondary battery and a voltage change generated when the measurement current is supplied. Further, (b) of FIG. 18 shows a measurement current supplied by the control unit 202 to the deteriorated secondary battery and a voltage change generated when the measurement current is supplied.
  • the control unit 202 performs measurement so that the magnitude I 1 of the current supplied to the deteriorated secondary battery is smaller than the magnitude I 2 of the current supplied to the new secondary battery. Control current.
  • the amount of voltage change with respect to the measurement current is larger in the degraded secondary battery.
  • the voltage change amount V 2 in the secondary battery is new, so that the voltage change amount V 3 equal in the secondary battery deteriorates, the current becomes I 2> I 1 a magnitude I 1 be able to.
  • FIG. 19 shows an operation sequence of degradation state estimation apparatus 200 according to the present embodiment.
  • control unit 202 included in the deterioration state estimation device 200 calculates a measurement current value to be supplied to the secondary battery in order to calculate the SOH of the secondary battery (S300). Specifically, the control unit 202 determines the magnitude of the current value of the measurement current and the time during which the current flows. Detailed processing will be described later.
  • control unit 202 transmits a control signal of the current value to the charge / discharge device 82 in order to flow the measurement current determined in step S300 to the secondary battery 84 which is a secondary battery to be measured (S302) .
  • the measurement unit 104 included in the deterioration state estimation device 200 acquires a current value and a voltage value from the secondary battery 84 (S304).
  • the SOH estimation unit 106 included in the deterioration state estimation device 200 performs second-order analysis using a plurality of voltage values and current values acquired by the measurement unit 104, for example, by a method such as nonlinear regression analysis using the least squares method.
  • the parameters included in the equivalent circuit model of the battery 84 are determined (S306).
  • the SOH estimating unit 106 estimates SOH from the values of the parameters of the equivalent circuit model determined in step S206 (S208).
  • Steps S304 to S308 are the same processes as steps S106 to S110 described with reference to FIG. 9 of the first embodiment.
  • the degradation state estimation device 200 may store, for example, the SOH estimated in step S308 in the storage unit 108 (S310). According to this, the SOH estimating unit 106 can use the SOH estimated in the past to determine the magnitude of the measurement current in step S300.
  • FIG. 20 is a flowchart showing a detailed process flow in step S300 of FIG.
  • the information acquisition unit 210 acquires deterioration information indicating the deterioration state of the secondary battery (S402).
  • the degradation information for example, as described above, it is conceivable to use at least one of the number of cycles of the secondary battery, the operation time of the secondary battery, and the like.
  • SOH calculated before may be used as the degradation information.
  • the control unit 102 determines the value of the measurement current based on the deterioration state of the secondary battery (S404). Specifically, the control unit 202 performs the first control to reduce the current value of the measurement current as the deterioration of the secondary battery indicated by the deterioration information further progresses. For example, when cycle information of the secondary battery is used as the deterioration information, the control unit 202 decreases the current value of the measurement current as the number of times the secondary battery is charged or discharged is increased. When using the operation time of the secondary battery as the deterioration information, the control unit 202 decreases the current value of the measurement current as the operation time of the secondary battery is longer.
  • degradation state estimation apparatus 200 in the present embodiment determines the magnitude of the measurement voltage based on the degradation state of the secondary battery so that the magnitude of the measurement voltage becomes the minimum required for the estimation of SOH. You can control the size. As a result, it is possible to achieve both the estimation accuracy of SOH and the deterioration suppression of the secondary battery.
  • the degradation state estimation device 200 In the degradation state estimation device 200 according to the second embodiment described above, the degradation of the secondary battery is suppressed by controlling the magnitude of the measurement current. In addition to this, the deterioration state estimation device 200 can further improve the estimation accuracy of SOH by controlling the time during which the measurement current flows to the secondary battery. Specifically, the second control of the control unit 202 according to the second embodiment increases the maintenance time for maintaining the predetermined current value of the measurement current as the deterioration of the secondary battery indicated by the deterioration information progresses further. You may That is, the control unit 202 can further improve the estimation accuracy of SOH by performing at least one of the first control and the second control as the deterioration of the secondary battery progresses. Specifically, the control unit 202 performs at least one of the first control and the second control as the number of times the secondary battery is charged or discharged or as the operation time of the secondary battery increases. Good.
  • the deterioration state estimation device 100 when the current value is controlled by the control signal shown by the uneven waveform as shown in FIG. 13B, the more the deterioration of the secondary battery progresses, Not only the control for increasing the maintenance time, but also the control for reducing the current value of the current supplied to the secondary battery may be performed.
  • Modification 2 Next, a second modification of the deterioration state estimation device 200 according to the second embodiment will be described.
  • the control unit 202 uses the SOH estimated in the past by the SOH estimating unit 106 as degradation information indicating the degradation state of the secondary battery.
  • FIG. 21 is a flowchart showing a flow of detailed processing performed when the control unit 202 included in the degradation state estimation device 200 according to the second modification determines the magnitude of the measurement current.
  • the control unit 202 acquires the SOH estimated in the past by the SOH estimation unit 106 (S406).
  • storage unit 108 stores SOH estimated by SOH estimation unit 106 in step S310. Therefore, the control unit 202 acquires, from the storage unit 108, the SOH estimated immediately before and the SOH estimated twice.
  • the SOH estimated twice before will be called a first SOH
  • the SOH estimated immediately before will be called a first SOH.
  • the second SOH is an SOH estimated by the SOH estimating unit 106 after the first SOH.
  • the control unit 202 determines the magnitude of the measurement current based on the SOH acquired in step S406 (S408). For example, the control unit 202 compares the first SOH with the second SOH, and controls and increases the current value of the measurement current when the second SOH is larger than the first SOH. At least one of the control for shortening the period is performed, and when the second SOH is smaller than the first SOH, the control for reducing the current value of the measurement current and / or the control for extending the sustain period are performed. .
  • the case where the second SOH is smaller than the first SOH means that the deterioration of the secondary battery has progressed. Therefore, the progress of the deterioration of the secondary battery can be reduced by performing at least one of the control to make the measurement current smaller and the control to make the sustain period longer.
  • the first SOH is smaller than the second SOH
  • the estimation accuracy of SOH can be improved by performing at least one of control to increase the measurement current and control to shorten the maintenance period.
  • the control unit 102 has acquired the SOH estimated immediately before and the SOH estimated twice.
  • the SOH acquired by the control unit 102 is not limited to this.
  • SOH estimated j times ago may be acquired as the first SOH
  • SOH estimated i times may be acquired as the second SOH.
  • i and j are natural numbers such that i ⁇ j.
  • the average value of SOH estimated m times to n times before is acquired as the first SOH
  • the average value of SOH estimated k times to l times before is acquired as the second SOH
  • k, l, m, and n are, for example, natural numbers such that k ⁇ l ⁇ m ⁇ n.
  • the control unit 202 determines the measurement current value so that the voltage change amount of the secondary battery approaches a predetermined reference value. In other words, the control unit 202 performs feedback control so that the measurement current supplied to the secondary battery has a predetermined magnitude.
  • FIG. 22 is a flowchart showing a detailed process flow performed when the control unit 202 included in the deterioration state estimation device 200 according to the third modification determines the magnitude of the measurement current.
  • the control unit 202 calculates a correction voltage value (S412).
  • the correction voltage value is obtained as a value obtained by subtracting the voltage value of the secondary battery measured previously from the reference voltage value determined in advance. For example, every time the measurement unit 104 acquires the voltage value of the secondary battery, the control unit 202 can acquire the previously measured voltage value by storing the value in the storage unit 108 or the like.
  • the control unit 202 calculates a correction current value (S414).
  • the correction current value is obtained by the following equation 2.
  • R p and R 0 are parameters included in the equivalent circuit model of the secondary battery determined by the SOH estimating unit 106.
  • control unit 202 calculates a measurement current value (S416).
  • the measurement current value is obtained by adding the correction current value obtained in step S414 and the previous measurement current value. For example, each time the control unit 202 determines the measurement current value, the control unit 202 can obtain the previous measurement current value by storing the value in the storage unit 108 or the like.
  • the reference voltage value can be determined, for example, as follows.
  • the value of the voltage change of the secondary battery acquired by the measurement unit 104 may include an error due to the resolution of the voltage sensor. The effect of this error is particularly serious when the amount of voltage change is small. Therefore, it is conceivable to experimentally obtain a voltage change amount at which the estimation accuracy of the equivalent circuit model becomes necessary and sufficient for each voltage sensor, and to use the obtained value as a reference voltage value.
  • the minimum necessary measurement voltage can be applied to the secondary battery according to the resolution of the sensor that measures the voltage of the secondary battery. Therefore, deterioration of the secondary battery can be further suppressed without lowering the estimation accuracy of SOH.
  • the measurement unit 104 may measure the current value.
  • Control device 190 controls the secondary battery by transmitting a current command value to the secondary battery so as to output a predetermined current value.
  • an error may occur between the current value actually output from the secondary battery and the current command value. Therefore, the measuring unit 104 can estimate the deterioration state of the secondary battery more accurately by measuring the voltage value and the current value of the secondary battery.
  • SOH is determined depending on the temperature of the secondary battery. In the above description, the temperature of the secondary battery is described as being constant, but the measuring unit 104 may further measure the temperature of the secondary battery. In this case, the degradation state estimation device 200 can estimate more accurate SOH by storing the characteristic information in the storage unit 108 for each of several temperature ranges, for example.
  • the current value of the current supplied to the secondary battery in such a manner that the voltage change amount of the secondary battery approaches the predetermined reference value. It may be applied to 100.
  • the control device of the storage battery system described in the first embodiment, the modification of the first embodiment, the second embodiment, the first modification of the second embodiment, and the second modification of the second embodiment It may be realized as an external server located outside the device 82 and the secondary battery 84. That is, for example, the charge / discharge device 82 and the secondary battery 84 may be controlled over the network as a management server for managing a plurality of the charge / discharge device 82 and the secondary battery 84 collectively. In short, the control device may be realized on the cloud.
  • the control device for the storage battery system described in the first embodiment, the modification of the first embodiment, the second embodiment, the first modification of the second embodiment, and the second modification of the second embodiment is an electric vehicle. It may be realized as a device for estimating the SOH of the secondary battery mounted on the
  • each component may be configured by dedicated hardware or may be realized by executing a software program suitable for each component.
  • Each component may be realized by a program execution unit such as a CPU or a processor reading and executing a software program recorded in a recording medium such as a hard disk or a semiconductor memory.
  • a program execution unit such as a CPU or a processor reading and executing a software program recorded in a recording medium such as a hard disk or a semiconductor memory.
  • software for realizing the image decoding apparatus and the like according to each of the above-described embodiments is the following program.
  • this program is a degradation state estimation method for estimating SOH (State Of Health), which is a value indicating a degradation state of a secondary battery, to a computer, and performs current control for flowing current to the secondary battery.
  • SOH State Of Health
  • Control step a measurement step of acquiring at least a voltage value of the secondary battery when the current flows through the secondary battery as measurement information, characteristic information of the secondary battery, and the measurement step
  • SOH estimation step of estimating the SOH of the secondary battery based on the measured information, and in the control step, the current value of the current according to the provisional deterioration state of the secondary battery
  • the degradation state estimation method is performed to determine at least one of the maintenance period in which the predetermined current value is maintained.
  • control device of the storage battery system described in the first embodiment, the modification of the first embodiment, the second embodiment, the first modification of the second embodiment, and the second modification of the second embodiment is a computer. It is also possible to realize.
  • the system LSI is a super-multifunctional LSI manufactured by integrating a plurality of components on one chip, and more specifically, a computer system including a microprocessor, a ROM, a RAM, and the like. .
  • a computer program is stored in the RAM.
  • the system LSI achieves its functions by the microprocessor operating according to the computer program.
  • IC card or module is a computer system including a microprocessor, a ROM, a RAM, and the like.
  • the IC card or module may include the above-described ultra-multifunctional LSI.
  • the IC card or module achieves its functions by the microprocessor operating according to the computer program. This IC card or this module may be tamper resistant.
  • the present invention may be the method described above.
  • the present invention may also be a computer program that implements these methods by a computer. Also, it may be a digital signal consisting of a computer program.
  • the present invention is a computer-readable recording medium that can read the computer program or the digital signal, such as a flexible disk, a hard disk, a CD-ROM, an MO, a DVD, a DVD-ROM, a DVD-RAM, a BD (Blu-ray Disc (Registered trademark), a memory card such as a USB memory or an SD card, or a semiconductor memory may be used. Further, the present invention may be the digital signal recorded on these recording media.
  • the computer program or the digital signal may be transmitted via a telecommunication line, a wireless or wired communication line, a network represented by the Internet, data broadcasting, and the like.
  • the present invention may be a computer system comprising a microprocessor and a memory, wherein the memory stores the computer program, and the microprocessor operates according to the computer program.
  • the present invention is applicable to a control device.
  • the present invention can be applied to a control device that controls charging and discharging of a secondary battery based on a command value.

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Abstract

劣化状態を推定する処理による2次電池の劣化をより抑制する劣化状態推定方法を提供することにある。劣化状態推定方法は、2次電池(84)の劣化状態を推定する劣化状態推定方法であって、2次電池に電流を流すための電流制御を行う制御ステップと、2次電池に電流が流れたときにおける2次電池の少なくとも電圧値を計測情報として取得する計測ステップと、2次電池の劣化状態を推定するためのモデルと、計測ステップにおいて得られた計測情報とに基づいて、2次電池の劣化状態を推定する推定ステップとを含み、電流制御においては、2次電池の暫定的な劣化状態に応じて電流の電流値と、所定の電流値を維持する維持期間との少なくとも一方を決定する。

Description

劣化状態推定方法、及び劣化状態推定装置
 本発明は、劣化状態推定方法に関する。特に、2次電池の劣化状態を推定する劣化状態推定方法に関する。
 近年における2次電池の大容量化に伴い、2次電池の劣化状態を正確に推定可能な蓄電池システムが求められている(例えば、特許文献1を参照)。
特開2009-250796号公報 特開2005-274280号公報
 しかしながら、特許文献1に示される劣化診断方法には、当該劣化診断を行うことにより、診断の対象とした2次電池の劣化をより進めてしまうという問題がある。
 そこで、本発明は、劣化状態を推定する処理による2次電池の劣化をより抑制させることが可能な、劣化状態推定装置を提供することを目的とする。
 本発明に係る劣化状態推定装置の一態様は、2次電池の劣化状態を推定する劣化状態推定方法であって、前記2次電池に電流を流す電流制御を行う制御ステップと、前記2次電池に前記電流が流れたときにおける前記2次電池の少なくとも電圧値を計測情報として取得する計測ステップと、前記2次電池の劣化状態を推定するためのモデルと、前記計測ステップにおいて得られた計測情報とに基づいて、前記2次電池の劣化状態を推定する推定ステップとを含み、前記電流制御においては、前記2次電池に流す電流について、当該電流の電流値と、当該電流を所定の電流値で維持する維持期間との少なくとも一方を、前記2次電池の暫定的な劣化状態に応じて決定する。
 なお、本発明は、このような劣化状態推定方法として実現できるだけでなく、劣化状態推定方法に含まれる特徴的なステップを手段とする劣化状態推定装置として実現したり、そのような特徴的なステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory)等の記録媒体及びインターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるのはいうまでもない。
 さらに、本発明は、このような劣化状態推定方法の機能の一部又は全てを実現する半導体集積回路(LSI)として実現したり、劣化状態推定装置を含む蓄電池システムとして実現したりできる。
 以上、本発明によると、劣化状態を推定する処理による2次電池の劣化をより抑制する劣化状態推定方法を提供できる。
図1は、従来技術の概要を説明するための図である。 図2は、実施の形態1における蓄電池システムの概要を示す図である。 図3は、実施の形態1における制御装置の機能ブロックを示す図である。 図4は、正及び負の振幅を有する電流が、それぞれ時間tpだけ蓄電池に流れた場合における、当該蓄電池の端子電圧の変化を示す図である。 図5は、蓄電池の劣化状態と、端子電圧との関係を示す図である。 図6Aは、時間の経過とともに階段状に大きくなる電流を新品の蓄電池に流した場合における電流と電圧との関係を示す図である。 図6Bは、時間の経過とともに階段状に大きくなる電流を劣化した蓄電池に流した場合における電流と電圧との関係を示す図である。 図7Aは、蓄電池に階段状の波形を有する電流を流すための指令値を示す図である。 図7Bは、制御部によって生成される制御信号を示す図である。 図8は、蓄電池に流れる電流及びこれに対応する端子電圧の波形を示す図である。 図9は、実施の形態1に係る制御装置の動作シーケンスを示す図である。 図10は、実施の形態1においてSOH推定部が使用する、2次電池の等価回路モデルの一例を示す図である。 図11は、実施の形態1に係る制御装置の処理の流れを示すフローチャートである。 図12は、実施の形態1の変形例に係る制御装置の処理の流れを示すフローチャートである。 図13Aは、単調増加する指令値に対して、制御部により決定された制御信号を示す第1の図である。 図13Bは、一定の指令値に対して、制御部により決定された制御信号を示す第1の図である。 図14Aは、単調増加する指令値に対して、制御部により決定された制御信号を示す第2の図である。 図14Bは、一定の指令値に対して、制御部により決定された制御信号を示す第2の図である。 図15は、本発明の実施の形態2における蓄電池システムの概要を示す図である。 図16は、本発明の実施の形態2における制御装置が備える劣化状態推定装置の機能ブロックを示す図である。 図17は、2次電池に流す測定用電流の大きさと、端子電圧の変化量との関係を示す図である。 図18は、本発明の実施の形態2に係る制御部が行う測定用電流の制御方法を説明する概念図である。 図19は、本発明の実施の形態2に係る劣化状態推定装置の動作シーケンスを示すシーケンス図である。 図20は、本発明の実施の形態2において、図19の測定用電流値算出処理における詳細な処理の流れを示すフローチャートである。 図21は、本発明の実施の形態2の変形例2において、図19の測定用電流値算出処理における詳細な処理の流れを示すフローチャートである。 図22は、本発明の実施の形態2の変形例3において、図19の測定用電流値算出処理における詳細な処理の流れを示すフローチャートである。
 (本発明の基礎となった知見)
 本発明者は、「背景技術」の欄において記述した蓄電池システムに関し、以下の第1の問題が生じることを見いだした。
 近年、需要家に設置して使用される、大容量の2次電池(蓄電池ともいう)を備える蓄電池システムの普及が見込まれている。また、蓄電池システムと同様に大容量の2次電池を備えるEV(Electric Vehicle)が一般家庭に普及しつつある。
 一般に、2次電池は、充放電を繰り返すことにより劣化する(サイクル劣化)。また、2次電池の運用時間が経過するに従い劣化する(カレンダ劣化)。したがって、高価な2次電池の寿命を延ばし、効率よく使用するためには、2次電池の劣化状態をなるべく正確に推定する必要がある。
 2次電池の劣化状態を数値化した指標として、SOH(State Of Health)と呼ばれる指標が知られている。SOHは、2次電池の劣化状態が0の状態(すなわち、新品の状態)を100とした場合の当該2次電池の劣化状態を、0~100の数値で示したものである。なお、SOHが小さいほど、劣化が進行していることを意味する。蓄電池システムは、SOHを推定することにより、例えばユーザに対して2次電池の交換を促すメッセージを提示することができる。また、劣化した2次電池の負担を軽減するような2次電池の出力制御を行うことができる。
 SOHを推定する方法としては、例えば、電流値を積算し満充電から完放電までの総電流を測定するクーロンカウンティング法、複数の電流値と電圧値とから内部抵抗を測定しあらかじめ準備した内部抵抗、温度、及びSOCのマップからSOHを推定する内部抵抗測定法、異なる周波数の交流電圧を印加し等価回路のパラメータを算出するACインピーダンス測定法などがある。
 さらに、特許文献1に示される様に、蓄電池に一定電流パルスを印加しその際の電圧の時系列変化から蓄電池の等価回路のパラメータを算出することにより劣化状態を推定する手法もある。本発明の一形態はこの測定法に則った。この方式のメリットは、専用の計測器や高周波電源装置など特別なハードウェアが不要で、充放電を通して蓄電池システム内でSOH測定を行うことができることである。そのため、従来のように専門家が測定するのではなく、実際に使われている状況の中でSOHの推定が可能である。
 より詳細には、図1に示される様に、一定振幅Iのパルス電流を、診断対象である2次電池に流す。その際に、2つ以上の時刻において、2次電池の電圧Vocを測定する。例えば、図1では、時刻t0~t5の6つの時刻において、Vocを測定している。その後、各時刻における電圧値から、2次電池の劣化状態を診断する。
 しかしながら、劣化状態を診断するために2次電池に流す測定用のパルス電流Iの値が大きくなるほど、2次電池の端子電圧が大きくなる。その結果、2次電池の劣化をより促進させてしまう。一方、2次電池に流すパルス電流Iの値を小さくした場合、2次電池の端子電圧が小さくなる。その結果、2次電池の劣化は抑制できるが、劣化状態の推定精度が悪化する。2次電池の劣化状態を精度良く推定するためには、所定値以上の大きな電圧変化が必要となるためである。
 すなわち、特許文献1に示される劣化状態診断方法を使用する場合には、2次電池の劣化抑制と、推定される劣化状態の精度との間にトレードオフの関係があるという第1の問題が生じる。
 また、本発明者は、次のような第2の問題が生じることも見出した。
 特許文献1のような従来の蓄電池システムは、2次電池の劣化状態を推定するための専用のモードを有している。この劣化状態推定モードにおいては、劣化状態を推定するためだけに、2次電池に測定用電流が流される。しかしながら、2次電池に測定用電流を流す間、負荷装置への電力供給など、蓄電池システムの本来の目的に必要な蓄電池の充放電制御ができない。また、蓄電池に測定用電流を流すことが、当該2次電池の劣化を進行させるおそれがある。
 なお、蓄電池には測定用電流以外にも、蓄電池本来の目的で充電又は放電される電流が流れる。ここで、蓄電池本来の目的とは、例えば、(1)需要家において安価な夜間電力を充電し、充電された電力を昼間に放電する場合、(2)需要家に設置された発電設備において発電された余剰電力を充電し、売電価格が高い時間帯に逆潮流する場合、(3)出力の安定しない自然エネルギーを用いた発電設備から出力される電力のバッファとして使用する場合、など様々な使用形態が考えられる。
 そこで、本発明者は、測定用電流に代わり、本来の目的で蓄電池を流れる電流と、その際の端子電圧を計測することにより、当該蓄電池の劣化状態を推定可能な制御装置を実現する。すなわち、本発明の一態様に係る制御装置は、指令値に基づいて蓄電池の充電及び放電を制御するとともに、蓄電池の劣化状態を示す値であるSOHを推定することができる。
 こうした制御装置を実現する際には、以下の課題があることを、本発明者は見出した。
 一般に、蓄電池に対する充放電制御の精度を向上させるには、蓄電池に対する制御信号の出力期間をなるべく短くする方が好ましい。一方、蓄電池は劣化が進むにつれて、電圧変化の時定数がより大きくなる。すなわち、劣化が進むほど、蓄電池を流れる電流が変化した場合に、この電流変化に対応する端子電圧の変化速度が緩慢になる。従って、劣化が進んだ蓄電池に対しては、制御信号の出力期間をより長くしなければ、電圧の測定精度が悪化する。その結果、SOHの推定精度が悪化してしまう。
 以上述べたように、測定用電流に代わり、本来の目的で蓄電池を流れる電流と、その際の端子電圧を計測することにより、当該蓄電池の劣化状態を推定するためには、蓄電池の劣化状態に応じて、蓄電池に対する制御信号の出力期間を適切に調整しなければならないという第2の問題が生じる。
 このような問題を解決するために、本発明の一態様に係る劣化状態推定方法は、2次電池の劣化状態を推定する劣化状態推定方法であって、前記2次電池に電流を流す電流制御を行う制御ステップと、前記2次電池に前記電流が流れたときにおける前記2次電池の少なくとも電圧値を計測情報として取得する計測ステップと、前記2次電池の劣化状態を推定するためのモデルと、前記計測ステップにおいて得られた計測情報とに基づいて、前記2次電池の劣化状態を推定する推定ステップとを含み、前記電流制御においては、前記2次電池に流す電流について、当該電流の電流値と、当該電流を所定の電流値で維持する維持期間との少なくとも一方を、前記2次電池の暫定的な劣化状態に応じて決定する。
 一般に、劣化が進んでいる2次電池ほど、同じ値の電流を流したときの端子電圧の変化量が大きくなるという性質がある。すなわち、新品の電池と古い電池に同じ電流を流した場合、古い電池ほど電圧変化が大きくなる。
 そこで、本態様では、2次電池の劣化状態に応じて2次電池に流す電流値および維持期間の少なくとも一方を変化させる。これにより、常に同じ大きさの電流を2次電池に流す場合または常に同じ維持期間で所定の電流値の電流を2次電池に流す場合と比較して、例えば劣化が進んだ2次電池ほど、小さな電流を流すまたは長い維持期間で電流を流す場合には、測定精度を落とさずに2次電池の劣化を抑制することができる。
 また、さらに、前記2次電池の暫定的な劣化状態を示す情報である劣化情報を取得するステップを含み、前記制御ステップでは、前記劣化情報により示される前記2次電池の劣化がより進むほど、前記電流の電流値を減少させる第1制御、及び、前記維持期間を長くする第2制御の少なくとも一方を行ってもよい。
 これによると、2次電池の劣化が進むほど、電流値を小さくする第1制御、及び、維持期間を長くする第2制御の少なくとも一方を行うことにより、SOHの推定精度を維持したまま、2次電池の劣化を抑制することができる。
 具体的には、前記情報取得ステップでは、前記2次電池が充電又は放電された回数を示すサイクル情報を前記劣化情報として取得し、前記制御ステップでは、前記2次電池が充電又は放電された回数が多いほど、前記第1制御及び前記第2制御の少なくとも一方を行ってもよい。
 これによると、2次電池の劣化状態を、2次電池のサイクル数を用いて容易に推定することができる。
 または、前記情報取得ステップでは、前記2次電池の運用時間を前記劣化情報として取得し、前記制御ステップでは、前記2次電池の運用時間が長いほど、前記第1制御及び前記第2制御の少なくとも一方を行ってもよい。
 これによると、2次電池の劣化状態を、2次電池の運用時間を用いて容易に推定することができる。
 また、さらに、前記推定ステップでは、前記モデルおよび前記計測情報を用いて前記劣化状態を示す値であるSOHを推定し、推定された前記SOHを記憶部に記憶するステップを含み、前記制御ステップでは、前記記憶部に記憶されている第1のSOHと、前記第1のSOHよりも後に前記推定ステップで推定された第2のSOHとを比較し、前記第2のSOHが前記第1のSOHよりも大きい場合、前記電流の電流値を大きくする制御、及び、前記維持期間を短くする制御の少なくとも一方を行い、前記第2のSOHが前記第1のSOHよりも小さい場合、前記電流の電流値を小さくする制御、及び、前記維持期間を長くする制御の少なくとも一方を行ってもよい。
 これによると、過去に推定されたSOHの遷移から、電流の電流値及び維持期間の少なくとも一方を決定することができる。
 また、前記制御ステップでは、前記2次電池の電圧変化量が予め定められた基準値に近づくように、前記電流の電流値を決定してもよい。
 これによると、2次電池の電圧を計測するセンサの分解能に応じて、必要最小限の電圧を2次電池に流すことができる。したがって、SOHの推定精度を落とさずに、2次電池の劣化をより抑制することができる。
 また、前記制御ステップでは、前記電流としてパルス電流を前記2次電池に流してもよい。
 また、さらに、前記2次電池の充放電にかかる電流である充放電電流の電流値が定められた指令値を取得する指令値取得ステップと、前記2次電池の電圧変化に関する時定数に基づいて前記維持期間を決定するための期間に関する閾値を決定する閾値決定ステップとを含み、前記制御ステップでは、(i)前記指令値取得ステップにおいて取得された前記指令値と、前記閾値決定ステップにおいて決定された前記閾値とに基づいて、前記2次電池の充放電電流の電流値と、当該充放電電流の電流値を維持する期間とを、それぞれ前記電流の電流値および前記維持期間として決定し、(ii)決定された前記電流の電流値および前記維持期間で前記2次電池の充放電を制御し、前記計測ステップでは、前記制御ステップにおいて前記2次電池の充放電が制御されているときにおける前記2次電池の少なくとも電圧値を計測情報として取得し、前記制御ステップでは、前記閾値よりも長くなるように前記維持期間を決定してもよい。
 これによると、SOHの推定精度を保ちながら2次電池の充放電の制御を行うための電流の電流値及び維持期間を決定し、2次電池へ出力することができる。その結果、2次電池の充放電の制御を継続しながら、当該2次電池の劣化状態を推定することができる。
 また、前記指令値取得ステップでは、前記指令値を第1の期間ごとに取得し、前記制御ステップでは、前記閾値が前記第1の期間未満の場合は、前記第1の期間の長さを前記維持期間の長さとして決定し、前記閾値が前記第1の期間以上の場合は、前記閾値以上の長さを前記維持期間の長さとして決定してもよい。
 これによると、取得した指令値に基づいて、SOHの推定精度を保ちながら2次電池の充放電の制御を行うための電流の電流値及び維持期間を決定することができる。したがって、2次電池の適切な制御と、劣化状態の推定とを両立させることができる。
 また、前記制御ステップでは、さらに、第2の期間に取得した複数の前記指令値の前記第2の期間における変化量に基づいて、前記電流の電流値と前記維持期間との複数の組を決定してもよい。
 例えば、前記制御ステップでは、前記第2の期間に取得した前記複数の指令値により定められる当該第2の期間における前記充放電電流の電流値の変化量と、当該複数の指令値に対応して決定した前記複数の組の、当該第2の期間における前記充放電電流の電流値の変化量とが一致するように、前記複数の組を決定してもよい。
 これによると、指令値の傾きと複数の組の傾きとが一致するように、複数の組を決定することができる。これにより、電流の電流値と、維持期間とを、より適切に決定することができる。
 また、前記制御ステップでは、連続したタイミングで決定すべき前記電流の電流値である第1の電流値と第2の電流値との差が所定の基準値未満の場合には、前記第1の電流値と前記第2の電流値との差が前記所定の基準値以上となり、かつ、前記第1の電流値と前記第2の電流値との和が前記所定の基準値未満となるように、前記第1の電流値及び前記第2の電流値を決定してもよい。
 これによると、2次電池の劣化状態を推定するために必要な大きさの電流変化がない指令値を受信した場合においても、この指令値に対して劣化状態の推定に必要なだけの電流変化を付与するように第1の電流値及び第2の電流値を決定することにより、正確な劣化状態を推定できる。
 また、前記制御ステップでは、所定期間に連続して取得された複数の前記指令値を示す波形と、当該複数の指令値に対応して決定すべき複数の前記電流値を示す波形との差である差分波形を、前記第2の期間において積分して得られる面積が0に近づくように、前記電流値を決定してもよい。
 これによると、複数の指令値を1つの推定値として丸める際に生じる量子化誤差を最小にすることができる。したがって、指令値によって意図された制御により近い充放電の制御を、2次電池に対して行うことができる。
 なお、これらの全般的又は具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム又は記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム又は記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
 以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
 (実施の形態1)
 図2は、本発明の実施の形態1における2次電池システム80の概要を示す。
 2次電池システム80は、例えば、需要家ごとに設置される。また、2次電池システム80は、連系制御装置95から取得した充放電指令値(以後、「指令値」ともいう)に基づいて、2次電池84の充放電制御を行う。
 図2に示される様に、2次電池システム80は、変圧器75を介して電力系統70に連系している。したがって、2次電池システム80は、2次電池84に電力系統70から取得した電力を充電することができる。また、2次電池システム80は2次電池84に放電させることにより、需要家が有する一般的な負荷装置86A及び86Bに電力を供給できる。
 より詳細には、2次電池システム80は、充放電装置82と、2次電池84と、充放電制御装置90とを備える。なお、以後特に断らない限り、充放電制御装置90を制御装置90ともいう。
 充放電装置82は、制御装置90から取得した制御信号に基づいて、2次電池84の充電又は放電(以降、「充放電」ともいう)を行う。例えば、充放電装置82は、インバータ(DC/AC変換器)及びコンバータ(DC/DC変換器)のうち少なくとも1つを有してもよい。
 2次電池84は、1つの2次電池、又は、複数の2次電池が直列又は並列に接続された2次電池である。2次電池84としては、例えば、リチウムイオン電池、鉛蓄電池、ナトリウム・硫黄電池、ニッカド電池等、任意の種類の2次電池が考えられる。
 2次電池84に充電される電圧、及び2次電池84が放電する電圧を示す情報は、制御装置90へ無線又は有線通信により送信される。なお、電圧に加え、2次電池84に充電される電流、及び2次電池84が放電する電流を示す情報のうち少なくとも1つが、制御装置90へ送信されてもよい。
 制御装置90は、2次電池84に充電又は放電させるべき電流の値、時刻、時間等を含む制御信号を生成し、充放電装置82へ出力する。例えば、制御装置90は、事前に定められたモードに従って、充放電装置82へ、2次電池84の充放電を制御するための制御信号を送信してもよい。具体的には、制御装置90は、夜間は電力系統70から取得した電力を2次電池84へ充電させ、昼間は2次電池84に放電させるよう制御してもよい。これにより、より料金のより安い夜間電力を有効に活用することができる。また、2次電池システム80が、さらに、需要家に設置された発電設備と接続されている場合には、発電設備で発電された電力を2次電池84へ充電させるように制御してもよい。この場合、2次電池84に充電された電力は、売電又は需要家で消費すべきタイミングで放電される。さらに、停電時には優先的に2次電池84から放電させるよう制御してもよい。
 制御装置90は、図3以降で説明する劣化状態推定装置を備える。本実施の形態1における制御装置90が備える劣化状態推定装置は、2次電池84に対する充放電制御を行うに際して、並行して、2次電池84の劣化の度合いを示すSOHを推定することができる。制御装置90が備える劣化状態推定装置は、SOHに応じて2次電池84に対する制御を変更することにより、例えば、2次電池84の長寿命化を実現できる。詳細については、後述する。
 なお、図2において、連系制御装置95は、2次電池システム80の外側に設置されている。しかし、2次電池システム80が、連系制御装置95を含んでもよい。また、充放電制御装置90は連系制御装置95を備えてもよい。
 図3は、本実施の形態における制御装置90が備える劣化状態推定装置100の機能ブロックを示す。劣化状態推定装置100は、指令値に基づいて2次電池の充電及び放電を制御する。なお、ここでいう「指令値」とは、2次電池の充放電にかかる電流である充放電電流の電流値が定められた値である。
 より詳細には図3に示される様に、劣化状態推定装置100は、制御部102と、計測部104と、SOH推定部106と、閾値決定部107と、記憶部108と、指令値取得部110とを備える。
 記憶部108は、事前に定められた2次電池の特性情報として劣化状態を推定するためのモデルを記憶している。2次電池の特性情報とは、予め実験によって求められるデータに対応する情報である。具体的には、2次電池の等価回路モデル(後述参照)に含まれるパラメータの大きさと、当該2次電池のSOHとを対応付ける情報である。より具体的には、記憶部108は、接続される2次電池の特性情報、特性情報を数式化した関数式、又は特性情報を数式化した関数式を離散化したテーブル等を記憶している。なお、記憶部108は、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、SRAM(Static Random Access Memory)等で実現される。
 指令値取得部110は、例えば連系制御装置95から指令値を取得する。
 閾値決定部107は、2次電池84の電圧変化に関する時定数に基づいて維持期間を決定するための期間に関する閾値を決定する。なお、2次電池84の電圧変化に関する時定数は、後述するように、2次電池84のSOHを推定する過程で求められる、2次電池84の等価回路モデルに含まれるパラメータから算出される。また、劣化状態推定装置100は、2次電池84のサイクル数又は運用時間等、2次電池の劣化と因果関係があることが知られている客観的な情報から閾値を決定してもよい。これによると、劣化状態推定装置100の初回使用時など、まだ時定数が算出されていない場合等においても、適切に閾値を決定できる。詳細については、後述する。
 制御部102は、(i)指令値取得部110により取得された指令値と、閾値決定部107により決定された閾値とに基づいて、2次電池84の充放電電流の電流値と、当該充放電電流の電流値を維持する期間とを、それぞれ電流の電流値及び維持期間として決定し、(ii)決定された電流の電流値及び維持期間で2次電池84の充放電を制御する。より詳細には、制御部102は、閾値決定部107により決定される閾値よりも長くなるように維持期間を決定する。
 例えば、指令値取得部110が、指令値を第1の期間ごとに連系制御装置95から取得する場合を考える。このとき、制御部102は、閾値が第1の期間未満の場合は、第1の期間の長さを維持期間の長さとして決定してもよい。また、閾値が第1の期間以上の場合は、閾値以上の長さを維持期間の長さとして決定してもよい。
 計測部104は、制御部102から取得した制御信号により2次電池84を充電又は放電が制御されているときにおける2次電池84の少なくとも電圧値を計測情報として取得する。例えば、計測部104は、2次電池84の端子間に設置した電圧センサの出力を、無線又は有線通信により取得してもよい。なお、2次電池84が複数の2次電池を有する場合、計測部104は、個々の2次電池の電圧値を取得してもよく、2次電池84全体の電圧値を取得してもよい。個々の2次電池の電圧値を取得した場合には、個々の2次電池ごとにSOHを推定することができる。なお、計測部104は計測情報として、さらに、2次電池84の電流値を取得してもよい。
 SOH推定部106は、記憶部108に記憶されている2次電池84の特性情報と、計測部104で得られた計測情報とに基づいて、2次電池84のSOHを推定する推定部である。SOHを推定する方法の詳細については、後述する。
 次に、本実施の形態に係る制御部102の処理を説明するための前提として、2次電池に流れる電流と電圧との関係について、図4~図6Bを参照して説明する。
 図4は、正及び負の振幅を有する電流が、それぞれ時間tだけ2次電池に流れた場合における、当該2次電池の端子電圧の変化を示す。より詳細には、図4の(a)は、2次電池に流れる電流の振幅を示す。また、図4の(b)は、図4の(a)に示される電流が流れた場合における2次電池の電圧変化を示す。
 なお、ここでは、2次電池に負の振幅を有する電流が流れることは2次電池が充電中であることを意味する。また、正の振幅を有する電流が流れることは2次電池が放電中であることを意味する。図4に示される様に、2次電池においては、充電時に電圧が上昇し、放電時に電圧が降下する。
 図5は、2次電池の劣化状態と、端子電圧との関係を示す。より詳細には、図5の(a)は、2次電池に流れる電流を示す。図5の(a)に示されるように、時間T1及び時間T2において振幅が-Iとなるパルス電流が2次電池を流れる場合を考える。
 図5の(b)は、図5の(a)に示される電流が、新品の2次電池を流れた場合における、当該2次電池の端子電圧を示す。図5の(b)に示されるように、T1及びT2のいずれの時間においても、等しく電圧Vが生じている。したがって、いずれの時間においても、電圧は定常状態に達していることがわかる。
 図5の(c)は、図5の(c)に示される電流が、劣化した2次電池を流れた場合における、当該2次電池の端子電圧を示す。図5の(c)に示されるように、時間T2だけ電流が流れた場合には、電圧V(>V)が生じている。しかし、時間T1だけ電流が流れた場合に生じる電圧は、電圧Vよりも小さい。これは、劣化した2次電池では、電圧変化に関する時定数がより大きくなるため、時間T1だけ電流が流れても電圧が定常状態に達しないためである。
 このことより、2次電池の端子電圧を正確に取得するためには、2次電池の劣化が進むほど、より長い時間、2次電池に電流が流れる必要があることがわかる。なお、SOHの推定には、必ずしも、定常状態に達した端子電圧を計測する必要はない。2次電池の端子電圧が、SOHの推定に必要な電圧変化量を満たせば、SOHを推定することはできる。ただし、より正確な電圧を計測することにより、より正確にSOHを推定できる。
 図6A及び図6Bは、2次電池の劣化が進むほど、より長い時間、2次電池に電流を流す一例を示す。詳細には、図6Aは、時間の経過とともに階段状に大きくなる電流を新品の2次電池に流した場合における電流と電圧との関係を示す。また、図6Bは、時間の経過とともに階段状に大きくなる電流を劣化した2次電池に流した場合における電流と電圧との関係を示す。
 図6Aでは、時間TC1ごとに変化する電流値を2次電池に流している。一方、図6Bでは、時間TC2(>TC1)ごとに変化する電流値を2次電池に流している。図6Bに示されるように、劣化により2次電池の時定数が大きくなるため、電圧が定常状態となるために必要な時間TC2の間、一定値の電流を2次電池に流している。
 前述の閾値決定部107は、2次電池の電圧が定常状態となるために必要な時間に対応する値を、閾値として決定する。また、劣化状態推定装置100が維持期間ごとに、制御信号を生成し出力するとした場合、制御部102は、維持期間が閾値よりも長くなるように制御信号を生成する。これにより、劣化状態推定装置100は、2次電池の電圧変化を正確に取得することができる。
 制御部102は、さらに、第2の期間に取得した複数の指令値の第2の期間における変化量、及び閾値に基づいて、電流の電流値と維持期間との複数の組を決定してもよい。より詳細には、制御部102は、第2の期間に取得した複数の指令値により定められる当該第2の期間における充放電電流の電流値の変化量と、当該複数の指令値に対応して決定した複数の組の、当該第2の期間における充放電電流の電流値の変化量とが一致するように、複数の組を決定してもよい。なお、ここでいう「複数の組」とは、制御部102によって決定された維持期間と、当該維持期間ごとに生成される電流の電流値との組であり、制御部102によって生成される制御信号を示す。以下、図7A及び図7Bを参照して、説明する。
 図7Aは、2次電池に階段状の波形を有する電流を流すための指令値(破線)を示す。より詳細には、横軸は時間[s]を、縦軸は指令値によって示される電流値[A]を示す。また、指令値の傾きをθとする。ここで、指令値の傾きとは、例えば、指令値を示す波形の階段n個分(すなわち、第2の期間n個分)の期間における指令値の変化量を示す。
 また、図7Bは、制御部102によって生成される制御信号(実線)を示す。横軸は時間[s]を、縦軸は制御信号によって示される電流値[A]を示す。なお、破線は、図7Aと同じ指令値を示す。また、制御信号の傾きはθである。ここで、制御信号の傾きとは、制御信号を示す階段n個分(すなわち、第1の期間n個分)の期間における制御信号の変化量を示す。
 例えば、2次電池の劣化が進行していたため、当該2次電池の電圧が定常状態に至るまでに第2の期間3個分の期間が必要であるとする。この場合、制御部102は、制御信号を生成するために、(1)第1の期間の長さと、(2)第1の期間ごとに出力される制御信号の大きさとを決定しなければならない。そこで制御部102は、第1の期間として、第2の期間3個分の長さを使用する。さらに、制御信号の大きさとして、第2の期間3個ごとの指令値の大きさを使用する。その結果、制御部102は、図7Bに示されるように、指令値と傾きが等しく、かつ、指令値3つ分の期間に対して1つが対応するような周期を有する制御信号を生成する。
 図8は、2次電池に流れた電流及びこれに対応する端子電圧の波形を示す。より詳細には、図8の(a)は、新品電池に大きさIの電流を時間T1だけ充電させた場合の、電流値[A]と、これに対応する2次電池の端子電圧[V]の変化を示す。また、図8の(b)は、劣化した電池に大きさIの電流を時間T2だけ充電させた場合の、電流値[A]と、これに対応する2次電池の端子電圧[V]の変化を示す。図8に示されるように、劣化した電池には、より長い時間、充電させる必要があるため、端子電圧の上昇値もより大きくなる。
 次に、図9~図11を参照して、本実施の形態に係る劣化状態推定装置100が行う処理の流れについて説明する。
 図9は、本実施の形態に係る劣化状態推定装置100の動作シーケンスを示す。
 まず、劣化状態推定装置100が備える制御部102は、連系制御装置95から指令値を取得する(S100)。次に、制御部102は、取得した指令値と、閾値決定部107により決定された閾値とに基づいて、制御信号を算出する(S102)。具体的には、制御信号は、電流の大きさ、及び当該電流を流す時間を示す情報を含む。なお、詳細な処理については後述する。
 次に、制御部102は、ステップS102において算出した制御信号によって示される電流を2次電池84に流すため、充放電装置82に当該制御信号を送信する(S104)。
 次に劣化状態推定装置100が備える計測部104は、2次電池84から、電流値及び電圧値を取得する(S106)。なお、前述したように、計測部104は、少なくとも電圧値を取得すればよい。また、計測部104が、電圧センサ等を有していない場合には、計測部104は、計測部104の外部に配置された電圧センサ等から、2次電池84に流れる電流値及び端子間の電圧値を取得してもよい。
 なお、計測部104は、電流値及び電圧値を例えば数ミリ秒ごとに複数回取得する。こうして取得された電流値及び電圧値は、例えば、劣化状態推定装置100が備える記憶部108に配列又はリスト等の所定のデータ構造として一時的に記憶することが考えられる。
 次に、劣化状態推定装置100が備えるSOH推定部106は、計測部104によって取得された複数の電圧値及び電流値から、例えば最小二乗法を用いた非線形回帰分析等の手法により、2次電池84の等価回路モデルに含まれるパラメータを決定する(S108)。
 その後、SOH推定部106は、ステップS108において決定した等価回路モデルのパラメータの値から、SOHを推定する(S110)。例えば、説明のために2次電池84の温度が一定である場合を考えると、2次電池84のSOHは、式1で表される線形回帰式によって推定される。
 SOH=p×R+p×R+p×C+p ・・・(式1)
 ここで、R、R、Cは、後述する等価回路モデルのパラメータである。また、p、p、p、pは、事前に行われる実験により求められた回帰係数である。言いかえると、回帰係数p、p、p、pは、前述した、記憶部108が記憶している特性情報の具体例である。
 なお、劣化状態推定装置100は、ステップS108において決定された等価回路モデルのパラメータ及びSOH等の、2次電池の状態を示す情報を記憶部108に記憶してもよい(S112)。これによると、閾値決定部107は、過去にSOH推定部106で決定された等価回路モデルのパラメータから、2次電池の時定数を算出することにより、適切な閾値を決定できる。
 図10は、本実施の形態においてSOH推定部106が使用する、2次電池の等価回路モデルの一例を示す。
 図10に示されるV及びIは、それぞれ2次電池の電圧値及び電流値を示す。また、R、C、Rは、前述の式1で使用されるパラメータである。より詳細には、Rは、分極抵抗成分を表す。また、Cは、分極キャパシタンス成分を表す。また、Rは、電解質抵抗成分を表す。すなわち、R、C、R2次電池の内部抵抗に対応する。2次電池の劣化が進むとR、C、Rは大きくなることから、式1を用いてSOHを推定することができる。さらに、閾値決定部107は、R×Cとして、2次電池84の電圧変化における時定数を算出し、この時定数を閾値として使用するよう決定してもよい。
 具体的には、当該2次電池を流れる電流値と端子電圧とを、所定のサンプリング間隔で計測する。その結果得られる、電流及び電圧の実測値と、2次電池の等価回路モデルから得られる理論値とが一致するように、等価回路モデルに含まれるパラメータR、C、Rを決定する。なお、より詳細には、例えば、関連技術を示す特許文献2に示される方法などを使用してもよい。
 なお、図10では、2次電池の等価回路モデルとしてパラメータが3つの3次モデルを使用している。しかし、例えばパラメータが5つの5次モデルなど、他のモデルを使用することもできる。
 次に、図11及び図12を参照して、図9に示した本実施の形態に係る劣化状態推定装置100の動作シーケンスを、より詳細に説明する。
 図11は、本実施の形態に係る劣化状態推定装置100の処理の流れを示すフローチャートである。なお、図9と同じステップには同じ符号を付け、詳細な説明は省略する。
 まず、指令値取得部110が、連系制御装置95から指令値を取得する(S100)。
 次に、制御部102は、指令値の取得間隔(すなわち、連系制御装置95による劣化状態推定装置100に対する制御周期)である第1の期間と、閾値決定部107により決定された閾値の大きさとを比較する(S202)。その結果、第1の期間が閾値よりも大きい場合には(S202でYes)、制御信号を出力する間隔(すなわち、劣化状態推定装置100による充放電装置82に対する制御周期)である維持期間の長さを、第1の期間と同じ長さに設定する(S208)。さらに、制御部102は、制御信号の大きさとして当該時刻における指令値の大きさを使用し、ステップS104の充放電制御に進む。言いかえると、制御部102は、第1の期間が閾値より大きい場合には、取得した指令値を、負荷装置に対する制御信号として出力する。
 一方、第1の期間が閾値以下の場合には(S202でNo)、維持期間の長さを閾値以上の長さ(例えば、閾値に等しい長さ)に設定する(S204)。次に、制御部102は、図7Bで説明したように、ステップS100において取得した指令値と傾きが一致するように、制御信号の電流値を決定する(S206)。
 以上述べた、ステップS202、S204、S206、S208が、図9に示される制御信号算出処理(S102)において行われる詳細な処理の流れである。
 なお、閾値決定部107は、例えば、以下の方法によりステップS202以前に閾値の大きさを決定することができる。
 事前に、ステップS108の処理が実行されており、2次電池84の等価回路モデルのパラメータであるR及びCが既知である場合には、閾値決定部107は、R×Cを計算することにより、2次電池84の時定数を算出できる。この場合、閾値決定部107は、算出した2次電池84の時定数以上の値を閾値として決定することができる。
 一方、2次電池84の等価回路モデルのパラメータであるR及びCが既知でない場合においては、閾値決定部107は、2次電池84の劣化が進むほど、より大きくなるように閾値を決定することができる。例えば、閾値決定部107は、2次電池84が充電又は放電された回数を示すサイクル情報を取得し、2次電池84が充電又は放電された回数が多いほど、より大きくなるように閾値を決定してもよい。つまり、2次電池が充電又は放電された回数が多いほど、維持期間を長くする制御(以降、第2制御ともいう)を行ってもよい。また、閾値決定部107は、2次電池の運用時間を取得し、運用時間が長いほど、より大きくなるように閾値を決定してもよい。つまり、2次電池の運用時間が長いほど、第2制御を行ってもよい。なお、閾値決定部107は、サイクル情報及び運用時間に限らず、2次電池の劣化と因果関係がある他の任意の情報を使用して、閾値を決定することができる。また、閾値決定部107は、前回または過去にSOH推定部106により推定されたSOHを使用して、閾値を決定してもよい。
 その後、ステップS104において、制御信号が充放電装置82へ送信されることにより、充放電制御が行われた後、ステップS110で2次電池84のSOHが推定されるまでの処理は、図9と同様である。
 以上述べた劣化状態推定装置100によると、SOHの推定精度を保ちながら2次電池84の充放電制御が可能な送信間隔及び値を有する制御信号を、指令値から生成し、2次電池84へ出力することができる。その結果、2次電池の充放電制御を継続しながら、当該2次電池の劣化状態を推定することが可能な制御装置を提供できる。
 (変形例)
 本実施の形態に係る劣化状態推定装置100は、ステップS108において等価回路モデルのパラメータを推定する際には、電流及び電圧の測定値と、理論値とが一致するように、等価回路モデルのパラメータをあわせこむ。したがって、電流値及び電圧値は、所定の範囲で適度にばらついていることが望ましい。しかしながら、ステップS100において、長期間、一定の電流値を指令値として取得し続けることも想定される。図12は、こうした一定の指令値を取得し続ける場合でも適切にSOHを推定可能な制御装置の処理の流れを説明するフローチャートである。なお、図11との違いは、ステップS208、S210、及びS212が追加されている点にある。したがって、これらのステップを中心に説明する。
 制御部102は、第2の期間が閾値より大きいと判定した場合(S202でYes)、第1の期間の大きさとして第2の期間の大きさを設定する(S208)。
 次に、制御部102は、生成すべき制御信号(すなわち、指令値のサンプリング値)の時間変化の有無を確認する(S210)。より具体的には、制御部102は、連続したタイミングで決定すべき電流の電流値である第1の電流値と第2の電流値との差が所定の基準値未満であるか否かを判定する。その後、制御部102は、第1の電流値と第2の電流値との差が所定の基準値未満の場合には(S210でYes)、第1の電流値と第2電流値との差が所定の基準値以上となり、かつ、第1の電流値と第2の電流値との和が所定の基準値未満となるように、第1の電流値及び第2の電流値を決定する。その結果、生成される制御信号の波形は、典型的には、後述する図13Bに示されるような凸凹形状となる。その後、制御部102は、ステップS104において、制御信号を出力する。
 また、制御部102は、第1の電流値と第2の電流値との差が所定の基準値以上の場合には(S210でNo)、ステップS104において、取得した指令値を制御信号として出力する。
 一方、制御部102は、第1の期間が閾値以下であると判定した場合(S202でNo)、ステップS204及びステップS206において、制御信号を生成する。
 以上述べたように、本実施の形態の変形例に係る劣化状態推定装置100によると、指令値に含まれる電流値の変化量がSOHを推定するために必要な変化量よりも小さい場合においても、より精度よくSOHを推定することができる。その際には、例えば、代表的な温度域ごとに特性情報の組を記憶部108に記憶しておいてもよい。
 なお、図11及び図12のステップS206において、制御部102が制御信号の電流値を算出する際には、指令値を制御信号として丸めることによる量子化誤差が最小になるように、制御信号を算出することが好ましい。具体的には、図13A及び図13Bを参照して説明する。なお、図13A及び図13Bでは、説明のため、指令値を直線で表している。
 図13Aは、単調増加する指令値に対して、制御部102により決定された制御信号を示す。前述したように、制御信号の傾きが指令値の傾きに一致するように、制御信号の値が決められている。また、図13Aでは、制御信号の波形と指令値の波形とで囲まれる領域のうち、指令値の上側の領域と指令値の下側の領域とが等しい面積をもつように、制御信号の値が決定されている。具体的には、面積Aと面積Bとが等しい。これにより、指令値の周期を、より大きな周期を有する制御信号として丸めた場合に生じる、制御上の誤差を最小にすることができる。
 また、図13Bは、一定の指令値に対して、制御部102により決定された制御信号を示す。前述したように、精度よくSOHを推定できるよう、制御信号が凸凹形状の波形となっている。また図13Bでは、図13Aと同様に、制御信号の波形と指令値の波形とで囲まれる領域のうち、指令値の上側の領域と指令値の下側の領域とが等しい面積をもつように、制御信号の値が決定されている。すなわち、面積Aと面積Bとが等しい。これにより、凸凹形状の制御信号を生成した際に生じる、制御上の誤差を最小にすることができる。
 すなわち、制御部102は、所定期間に連続して取得された複数の指令値を示す波形と、当該複数の指令値に対応して決定すべき複数の電流値を示す波形との差である差分波形を、第2の期間において積分して得られる面積が0に近づくように、電流値を決定してもよい。
 なお、制御部102は、図14A及び図14Bに示されるように、制御信号とx軸(すなわち、電流=0[A]となる軸)とで囲まれる面積と、指令値とx軸とで囲まれる面積とが等しくなるように、制御信号を生成してもよい。この場合、面積A+面積Cと、面積B+面積Cとが等しくなる。
 なお、実施の形態及びその変形例で説明した計測部104は、さらに、2次電池の温度を取得してもよい。SOHは、2次電池の電圧に加え、温度にも依存して定まるため、劣化状態推定装置100は、2次電池の温度を使用することでより正確なSOHを推定できる。
 (実施の形態2)
 実施の形態1にかかる2次電池システム80では、劣化状態推定装置100は、指令値に応じた充放電を制御しつつ、2次電池84のSOHを推定しているが、測定用電流を電流として2次電池84に流すことによりSOHを推定してもよい。
 図15は、本発明の実施の形態2における2次電池システム180の概要を示す。
 2次電池システム180は、充放電装置82と、2次電池84と、制御装置190とを備える。
 なお、2次電池システム180は、図2に示す実施の形態1における2次電池システム80とは、制御装置190の構成が異なることと、連系制御装置95からの充放電指令値を取得しないこととが異なる。このため、制御装置190について説明する。なお、2次電池システム180の構成のうちで、実施の形態1の2次電池システム180と同様の符号を付している構成については、同様であるため説明を省略する。
 具体的には、制御装置190は、図16以降で説明する劣化状態推定装置を備える。本実施の形態における制御装置190が備える劣化状態推定装置は、2次電池84のSOHを推定するために、2次電池84の状態を示す2次電池情報、及び、2次電池84の端子電圧及び電流を取得する。なお、2次電池情報とは、例えば2次電池84の温度、満充電された回数を示すサイクル数、運用時間等である。なお、ここで述べた情報は、制御装置190が2次電池84から取得すべき情報の一例である。後述するように、制御装置190は、少なくとも2次電池84の端子電圧を取得すれば、2次電池84のSOHを推定することができる。
 図16は、本実施の形態における制御装置190が備える劣化状態推定装置200の機能ブロックを示す。劣化状態推定装置200は、SOHを推定する。
 より詳細には図3に示される様に、劣化状態推定装置200は、制御部202と、計測部104と、SOH推定部106と、記憶部108と、情報取得部210とを備える。なお、劣化状態推定装置200は、実施の形態1の劣化状態推定装置100の構成とは、制御部202及び情報取得部210が異なるため、制御部202及び情報取得部210を中心に説明する。
 制御部202は、2次電池のSOHを推定するために、当該2次電池に測定用電流(電流)を流すための電流制御を行う。より詳細には、制御部202は、2次電池84へ測定用電流を流すよう、充放電装置82に制御信号を送信する。このとき、制御部202は、電流制御で2次電池に流す電流について、当該電流の電流値と、当該電流を所定の電流値で維持する維持期間との少なくとも一方を、2次電池の暫定的な劣化状態に応じて決定する。なお、制御部202が測定用電流の電流値を決定するために参照する2次電池の暫定的な劣化状態とは、後述するように、2次電池のサイクル数、及び2次電池の運用時間など、2次電池の劣化と因果関係があることが知られている客観的な情報であってSOHを推定するにあたって利用できる情報を意味する。なお、暫定的な劣化状態として、以前に算出されたSOHの値を使用してもよい。
 計測部104は、2次電池に測定用電流が流れたときにおける2次電池の少なくとも電圧値を計測情報として取得する。
 SOH推定部106は、記憶部108に記憶されている特性情報と、計測部104で得られた計測情報とに基づいて、2次電池84のSOHを推定する。SOHを推定する方法の詳細については、後述する。
 情報取得部210は、2次電池の暫定的な劣化状態を示す情報である劣化情報を取得する。劣化情報として、例えば、2次電池が充電又は放電された回数を示すサイクル情報、及び2次電池の運用時間のうち少なくとも一方を使用することが考えられる。充放電された回数が多いほど、また、運用時間が長いほど、当該2次電池は劣化が進んでいると考えられる。
 なお、サイクル情報として、例えば2次電池が満充電された回数であるサイクル数が使用できる。しかし、満充電以外の充電回数、又は、放電回数等をサイクル情報として使用してもよい。2次電池のサイクル情報、及び運用時間は、例えば2次電池84が備える管理用メモリから情報取得部210が取得することが考えられるがこれに限られない。例えば、劣化情報は、接続された2次電池のサイクル情報、及び運用時間を記憶部108に記憶させることで管理してもよい。この場合、劣化状態推定装置200は、情報取得部210を備えなくても、同様の発明の効果を奏する。さらにまた、制御装置190の外部に、劣化情報の管理装置を設置してもよい。
 次に、本実施の形態に係る制御部202の処理を説明するための前提として、2次電池に流れる電流と電圧との関係について、図4、図17及び図18を参照して説明する。
 図4は、正及び負の振幅を有する測定用のパルス電流を、それぞれ時間tだけ2次電池に流した場合における、当該2次電池の端子電圧の変化を示した図と考えてもよい。より詳細には、図4の(a)は、2次電池に流す測定用電流の振幅を示すと考えてもよい。また、図4の(b)は、図4の(a)に示される測定用電流を流した場合の、2次電池の電圧変化を示すと考えてもよい。図4に示した様に、2次電池においては、充電時に電圧が上昇し、放電時に電圧が降下する。
 図17は、2次電池に流す測定用電流の大きさと、端子電圧の変化量との関係を示す。より詳細には、図17の(a)は、2次電池に流す測定用電流の一例を示す。
 図17の(b)は、図17の(a)に示される測定用電流を新品の2次電池に流した場合における、当該2次電池の端子電圧の変化を示す。図17の(b)に示される様に、大きさがI及びIの電流に対して、それぞれ、最大V及びVの電圧変化が生じている。
 図17の(c)は、図17の(a)に示される測定用電流を劣化した2次電池に流した場合における、当該2次電池の端子電圧の変化を示す。図17の(c)に示される様に、大きさがI及びIの電流に対して、それぞれ、最大V及びVの電圧変化が生じている。
 ここで、V及びVは、それぞれ、V及びVよりも大きい。したがって、2次電池に流される電流が大きいほど、電圧の変化量が大きくなることがわかる。また、V及びVは、それぞれ、V及びVよりも大きい。したがって、電流値が一定の場合には、2次電池の劣化が進むほど、電圧の変化量が大きくなることがわかる。
 図18は、本実施の形態に係る制御部202が行う測定用電流の制御方法を説明する概念図である。より詳細には、図18の(a)は、新品の2次電池に対して制御部202が流す測定用電流及び当該測定用電流を流した場合に生じる電圧変化を示す。また図18の(b)は、劣化した2次電池に対して制御部202が流す測定用電流及び当該測定用電流を流した場合に生じる電圧変化を示す。
 図18に示される様に、制御部202は、新品の2次電池に流す電流の大きさIよりも、劣化した2次電池に流す電流の大きさIがより小さくなるように、測定用電流を制御する。ここで、図17に示されるように、劣化した2次電池の方が、測定用電流に対する電圧変化量が大きくなる。したがって、例えば、新品の2次電池における電圧変化量Vと、劣化した2次電池における電圧変化量Vとが等しくなるように、I>Iとなる電流の大きさIを決めることができる。
 次に、図19及び図20を参照して、本実施の形態に係る劣化状態推定装置200のより詳細な動作について説明する。
 図19は、本実施の形態に係る劣化状態推定装置200の動作シーケンスを示す。
 まず、劣化状態推定装置200が備える制御部202は、2次電池のSOHを算出するために2次電池に流すべき測定用電流値を算出する(S300)。具体的には、制御部202は、測定用電流の電流値の大きさ、及び当該電流を流す時間を決定する。なお、詳細な処理については後述する。
 次に、制御部202は、ステップS300において決定した測定用電流を、測定対象の2次電池である2次電池84に流すため、充放電装置82に電流値の制御信号を送信する(S302)。
 次に劣化状態推定装置200が備える計測部104は、2次電池84から、電流値及び電圧値を取得する(S304)。
 次に、劣化状態推定装置200が備えるSOH推定部106は、計測部104によって取得された複数の電圧値及び電流値から、例えば、最小二乗法を用いた非線形回帰分析等の手法により、2次電池84の等価回路モデルに含まれるパラメータを決定する(S306)。
 その後、SOH推定部106は、ステップS206において決定した等価回路モデルのパラメータの値から、SOHを推定する(S208)。
 なお、ステップS304からステップS308は、それぞれ、実施の形態1の図9を用いて説明したステップS106からステップS110と同一の処理である。
 なお、後述するように、劣化状態推定装置200は、ステップS308において推定されたSOHを、例えば記憶部108に記憶してもよい(S310)。これによると、SOH推定部106は、過去に推定されたSOHを使用して、ステップS300において測定用電流の大きさを決定することができる。
 図20は、図19のステップS300における詳細な処理の流れを示すフローチャートである。
 まず、情報取得部210は、2次電池の劣化状態を示す劣化情報を取得する(S402)。劣化情報は、例えば前述したように、2次電池のサイクル数及び2次電池の運用時間等のうち少なくとも1つを使用することが考えられる。また、以前に算出されたSOHを、劣化情報として使用してもよい。
 次に、制御部102は、2次電池の劣化状態に基づき測定用電流の値を決定する(S404)。具体的には、制御部202は、劣化情報により示される2次電池の劣化がより進むほど、測定用電流の電流値を減少させる第1制御を行う。例えば、劣化情報として2次電池のサイクル情報を使用する場合には、制御部202は、2次電池が充電又は放電された回数が多いほど、測定用電流の電流値を減少させる。また、劣化情報として2次電池の運用時間を使用する場合には、制御部202は、2次電池の運用時間が長いほど、測定用電流の電流値を減少させる。
 これにより、本実施の形態における劣化状態推定装置200は、測定用電圧の大きさがSOHの推定に必要な最小限の大きさとなるように、2次電池の劣化状態に基づいて測定用電圧の大きさを制御することができる。その結果、SOHの推定精度と、2次電池の劣化抑制とを両立することができる。
 (変形例1)
 なお、以上述べた実施の形態2に係る劣化状態推定装置200においては、測定用電流の大きさを制御することにより2次電池の劣化を抑制する。これの他に、劣化状態推定装置200は、2次電池に測定用電流を流す時間を制御することにより、SOHの推定精度をより向上させることができる。具体的には、実施の形態2に係る制御部202は、劣化情報に示される2次電池の劣化がより進むほど、測定用電流の所定の電流値を維持する維持時間を長くする第2制御を行ってもよい。つまり、制御部202は、2次電池の劣化がより進むほど、第1制御および第2制御の少なくとも一方を行うことにより、SOHの推定精度をより向上させることができる。具体的には、制御部202は、2次電池が充電又は放電された回数が多いほど、または、2次電池の運用時間が長いほど、第1制御及び第2制御の少なくとも一方を行うとしてもよい。
 例えば、再度図18を参照して、図18の(a)では、時間tの間に電圧の波形が平衡状態に達している。一方、図18の(b)では、時間tの間も電圧の波形は過渡状態にある。したがって、2次電池の電圧の真の値は、電圧Vよりも大きい可能性がある。したがって、図18の(b)のように、劣化した2次電池に測定用電流を流す場合には、より長い時間、電流を流すことで、より正確な電圧値を取得できると考えられる。
 また、実施の形態1にかかる劣化状態推定装置100に、図13Bのように凸凹形状の波形で示される制御信号で、電流値が制御されるときに、2次電池の劣化がより進むほど、維持時間を長くする制御だけでなく、2次電池に流す電流の電流値を小さくする制御を行ってもよい。
 (変形例2)
 次に、実施の形態2に係る劣化状態推定装置200の変形例2について説明する。本変形例2において、制御部202は、2次電池の劣化状態を示す劣化情報として、SOH推定部106が過去に推定したSOHを使用する。
 図21は、本変形例2に係る劣化状態推定装置200が備える制御部202が測定用電流の大きさを決定する際に行う詳細な処理の流れを示すフローチャートである。
 まず、制御部202は、SOH推定部106によって過去に推定されたSOHを取得する(S406)。例えば、再度図19を参照して、ステップS310において記憶部108はSOH推定部106により推定されたSOHを記憶している。従って、制御部202は、記憶部108から、直前に推定されたSOHと、2回前に推定されたSOHとを取得する。以後説明のため、2回前に推定されたSOHを第1のSOHと呼び、直前に推定されたSOHを第1のSOHと呼ぶ。すなわち、第2のSOHは、第1のSOHよりも後にSOH推定部106により推定されたSOHである。なお、劣化状態推定装置200の初回使用時など、記憶部108に2以上のSOHが記憶されていない場合には、例えば、100など、事前に記憶されている既定値をSOHとして使用することなどが考えられる。
 次に、制御部202は、ステップS406において取得されたSOHに基づき、測定用電流の大きさを決定する(S408)。例えば、制御部202は、第1のSOHと第2のSOHとを比較し、第2のSOHが第1のSOHよりも大きい場合、測定用電流の電流値をより大きくする制御、及び、維持期間を短くする制御の少なくとも一方を行い、第2のSOHが第1のSOHよりも小さい場合、測定用電流の電流値をより小さくする制御、及び、維持期間を長くする制御の少なくとも一方を行う。
 第2のSOHが第1のSOHよりも小さい場合とは、2次電池の劣化が進んだことを意味する。したがって、測定用電流をより小さくする制御、及び、維持期間を長くする制御の少なくとも一方を行うことにより、2次電池の劣化の進行を低減することができる。一方、第1のSOHが第2のSOHよりも小さい場合とは、例えば計測部104による計測誤差、又は、モデル化誤差等により、SOHの推定に誤差が生じている場合等が考えられる。この場合には、測定用電流を大きくする制御、及び、維持期間を短くする制御の少なくとも一方を行うことにより、SOHの推定精度を向上させることができる。
 なお、上記の説明において制御部102は、直前に推定されたSOHと、2回前に推定されたSOHとを取得した。しかし、制御部102が取得するSOHはこれに限られない。例えば、j回前に推定されたSOHを第1のSOHとして取得し、i回前に推定されたSOHを第2のSOHとして取得してもよい。ここで、i及びjは、i<jなる自然数であるとする。また、m回前~n回前までに推定されたSOHの平均値を第1のSOHとして取得し、k回前~l回前までに推定されたSOHの平均値を第2のSOHとして取得してもよい。ここで、k、l、m、及びnは、例えば、k<l<m<nなる自然数であるとする。
 また、このように、過去に推定されたSOHを劣化情報として利用することは、実施の形態1の劣化状態推定装置100に適用してもよい。
 (変形例3)
 次に、測定用電流の大きさを決定する処理における変形例3に係る制御部202について述べる。
 本実施の形態2の変形例3に係る制御部202は、2次電池の電圧変化量が事前に定められた基準値に近づくように、測定用電流値を決定する。言いかえると、制御部202は、2次電池に流す測定用電流が事前に定められた大きさとなるように、フィードバック制御を行う。
 図22は、本変形例3に係る劣化状態推定装置200が備える制御部202が測定用電流の大きさを決定する際に行う詳細な処理の流れを示すフローチャートである。
 まず、制御部202は、補正電圧値を算出する(S412)。補正電圧値は、事前に定められた基準電圧値から、前回計測された2次電池の電圧値を差し引いた値として求められる。例えば、計測部104が2次電池の電圧値を取得する度に、その値を記憶部108等に記憶させておくことにより、制御部202は前回計測された電圧値を取得することができる。
 次に、制御部202は、補正電流値を算出する(S414)。補正電流値は、以下の式2により求められる。
 補正電流値=補正電圧値/(R+R) ・・・(式2)
 ここで、R及びRは、SOH推定部106によって決定された、2次電池の等価回路モデルに含まれるパラメータである。
 最後に、制御部202は、測定用電流値を算出する(S416)。測定用電流値は、ステップS414で求められた補正電流値と、前回の測定用電流値とを足すことにより求められる。例えば、制御部202が測定用電流値を決定する度に、その値を記憶部108等に記憶させておくことにより、制御部202は前回の測定用電流値を取得することができる。
 なお、基準電圧値は、例えば次のようにして定めることができる。計測部104が取得する2次電池の電圧変化の値は、電圧センサの分解能に起因する誤差が含まれうる。この誤差の影響は、特に、電圧変化量が小さい場合に深刻となる。したがって、電圧センサごとに、等価回路モデルの推定精度が必要十分となる電圧変化量を実験的に求め、求められた値を基準電圧値として使用することが考えられる。
 以上述べた、変形例3に係る劣化状態推定装置200によると、2次電池の電圧を計測するセンサの分解能に応じて、必要最小限の測定用電圧を2次電池に流すことができる。したがって、SOHの推定精度を落とさずに、2次電池の劣化をより抑制することができる。
 なお、実施の形態及びその変形例に係る計測部104は、2次電池の電圧値に加え、電流値を測定してもよい。制御装置190は、所定の電流値を出力するよう電流指令値を2次電池に送信することにより、2次電池を制御する。しかし、実際に2次電池から出力される電流値と、電流指令値との間に誤差が生じうる。したがって、計測部104は、2次電池の電圧値及び電流値を計測することにより、より精度よく2次電池の劣化状態を推定することができる。また、SOHは電圧値に加え、2次電池の温度にも依存して定まる。上記説明では、2次電池の温度を一定として説明したが、計測部104は、さらに2次電池の温度を計測してもよい。この場合、劣化状態推定装置200は、例えばいくつかの温度域ごとに特性情報を記憶部108に記憶しておくことにより、より正確なSOHを推定することができる。
 また、このように、2次電池の電圧変化量が事前に定められた基準値に近づくように、2次電池に流す電流の電流値を決定することは、実施の形態1の劣化状態推定装置100に適用してもよい。
 (他の実施の形態)
 なお、実施の形態1、実施の形態1の変形例、実施の形態2、実施の形態2の変形例1、及び実施の形態2の変形例2で説明した蓄電池システムの制御装置は、充放電装置82および2次電池84から離れた外部に配置されている外部サーバとして実現してもよい。つまり、例えば、充放電装置82及び2次電池84の複数を一括して管理するための管理サーバとして、ネットワーク越しに当該充放電装置82及び当該2次電池84を制御するようにしてもよい。要するに、当該制御装置は、クラウド上で実現してもよい。
 また、実施の形態1、実施の形態1の変形例、実施の形態2、実施の形態2の変形例1、及び実施の形態2の変形例2で説明した蓄電池システムの制御装置は、電気自動車に搭載される2次電池のSOHを推定するための装置として実現してもよい。
 なお、上記各実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、CPUまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。ここで、上記各実施の形態の画像復号化装置などを実現するソフトウェアは、次のようなプログラムである。
 すなわち、このプログラムは、コンピュータに、2次電池の劣化状態を示す値であるSOH(State Of Health)を推定する劣化状態推定方法であって、前記2次電池に電流を流すための電流制御を行う制御ステップと、前記2次電池に前記電流が流れたときにおける前記2次電池の少なくとも電圧値を計測情報として取得する計測ステップと、前記2次電池の特性情報と、前記計測ステップにおいて得られた計測情報とに基づいて、前記2次電池のSOHを推定するSOH推定ステップとを含み、前記制御ステップにおいては、前記2次電池の暫定的な劣化状態に応じて前記電流の電流値と、所定の電流値を維持する維持期間との少なくとも一方を決定する劣化状態推定方法を実行させる。
 また、実施の形態1、実施の形態1の変形例、実施の形態2、実施の形態2の変形例1、及び実施の形態2の変形例2で説明した蓄電池システムの制御装置は、コンピュータにより実現することも可能である。
 さらに、上記の各装置を構成する構成要素の一部又は全部は、1個のシステムLSI(Large Scale Integrated Circuit:大規模集積回路)から構成されているとしてもよい。システムLSIは、複数の構成部を1個のチップ上に集積して製造された超多機能LSIであり、具体的には、マイクロプロセッサ、ROM、RAMなどを含んで構成されるコンピュータシステムである。RAMには、コンピュータプログラムが記憶されている。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムに従って動作することにより、システムLSIは、その機能を達成する。
 さらにまた、上記の各装置を構成する構成要素の一部又は全部は、各装置に脱着可能なICカード又は単体のモジュールから構成されているとしてもよい。ICカード又はモジュールは、マイクロプロセッサ、ROM、RAMなどから構成されるコンピュータシステムである。ICカード又はモジュールは、上記の超多機能LSIを含むとしてもよい。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムに従って動作することにより、ICカード又はモジュールは、その機能を達成する。このICカード又はこのモジュールは、耐タンパ性を有するとしてもよい。
 また、本発明は、上記に示す方法であるとしてもよい。また、これらの方法をコンピュータにより実現するコンピュータプログラムであるとしてもよい。また、コンピュータプログラムからなるデジタル信号であるとしてもよい。
 さらに、本発明は、上記コンピュータプログラム又は上記デジタル信号をコンピュータ読み取り可能な記録媒体、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、CD-ROM、MO、DVD、DVD-ROM、DVD-RAM、BD(Blu-ray Disc(登録商標))、USBメモリ、SDカードなどのメモリカード、半導体メモリなどに記録したものとしてもよい。また、これらの記録媒体に記録されている上記デジタル信号であるとしてもよい。
 また、本発明は、上記コンピュータプログラム又は上記デジタル信号を、電気通信回線、無線又は有線通信回線、インターネットを代表とするネットワーク、データ放送等を経由して伝送するものとしてもよい。
 また、本発明は、マイクロプロセッサとメモリを備えたコンピュータシステムであって、上記メモリは、上記コンピュータプログラムを記憶しており、上記マイクロプロセッサは、上記コンピュータプログラムに従って動作するとしてもよい。
 また、上記プログラム又は上記デジタル信号を上記記録媒体に記録して移送することにより、又は上記プログラム又は上記デジタル信号を、上記ネットワーク等を経由して移送することにより、独立した他のコンピュータシステムにより実施するとしてもよい。
 さらに、上記実施の形態及び上記変形例をそれぞれ組み合わせるとしてもよい。
 今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
 以上、本発明の一つまたは複数の態様に係る劣化状態推定方法および劣化状態推定装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
 本発明は、制御装置に適用できる。特に、指令値に基づいて2次電池の充電及び放電を制御する制御装置に適用できる。
70 電力系統
75 変圧器
80、180 2次電池システム
82 充放電装置
84 2次電池
86A、86B 負荷装置
90、190 制御装置(充放電制御装置)
95 連系制御装置
100、200 劣化状態推定装置
102、202 制御部
104 計測部
106 SOH推定部
107 閾値決定部
108 記憶部
110 指令値取得部
210 情報取得部

Claims (15)

  1.  2次電池の劣化状態を推定する劣化状態推定方法であって、
     前記2次電池に電流を流す電流制御を行う制御ステップと、
     前記2次電池に前記電流が流れたときにおける前記2次電池の少なくとも電圧値を計測情報として取得する計測ステップと、
     前記2次電池の劣化状態を推定するためのモデルと、前記計測ステップにおいて得られた計測情報とに基づいて、前記2次電池の劣化状態を推定する推定ステップとを含み、
     前記電流制御においては、前記2次電池に流す電流について、当該電流の電流値と、当該電流を所定の電流値で維持する維持期間との少なくとも一方を、前記2次電池の暫定的な劣化状態に応じて決定する
     劣化状態推定方法。
  2.  さらに、
     前記2次電池の暫定的な劣化状態を示す情報である劣化情報を取得する情報取得ステップを含み、
     前記制御ステップでは、前記劣化情報により示される前記2次電池の劣化がより進むほど、前記電流の電流値を減少させる第1制御、及び、前記維持期間を長くする第2制御の少なくとも一方を行う
     請求項1に記載の劣化状態推定方法。
  3.  前記情報取得ステップでは、前記2次電池が充電又は放電された回数を示すサイクル情報を前記劣化情報として取得し、
     前記制御ステップでは、前記2次電池が充電又は放電された回数が多いほど、前記第1制御及び前記第2制御の少なくとも一方を行う
     請求項2に記載の劣化状態推定方法。
  4.  前記情報取得ステップでは、前記2次電池の運用時間を前記劣化情報として取得し、
     前記制御ステップでは、前記2次電池の運用時間が長いほど、前記第1制御及び前記第2制御の少なくとも一方を行う
     請求項2または3に記載の劣化状態推定方法。
  5.  さらに、
     前記推定ステップでは、前記モデルおよび前記計測情報を用いて前記劣化状態を示す値であるSOHを推定し、
     推定された前記SOHを記憶部に記憶するステップを含み、
     前記制御ステップでは、
     前記記憶部に記憶されている第1のSOHと、前記第1のSOHよりも後に前記推定ステップで推定された第2のSOHとを比較し、
     前記第2のSOHが前記第1のSOHよりも大きい場合、前記電流の電流値を大きくする制御、及び、前記維持期間を短くする制御の少なくとも一方を行い、
     前記第2のSOHが前記第1のSOHよりも小さい場合、前記電流の電流値を小さくする制御、及び、前記維持期間を長くする制御の少なくとも一方を行う
     請求項1から4のいずれか1項に記載の劣化状態推定方法。
  6.  前記制御ステップでは、
     前記2次電池の電圧変化量が予め定められた基準値に近づくように、前記電流の電流値を決定する
     請求項1から5のいずれか1項に記載の劣化状態推定方法。
  7.  前記制御ステップでは、
     前記電流としてパルス電流を前記2次電池に流す
     請求項1から6のいずれか1項に記載の劣化状態推定方法。
  8.  さらに、
     前記2次電池の充放電にかかる電流である充放電電流の電流値が定められた指令値を取得する指令値取得ステップと、
     前記2次電池の電圧変化に関する時定数に基づいて前記維持期間を決定するための期間に関する閾値を決定する閾値決定ステップとを含み、
     前記制御ステップでは、(i)前記指令値取得ステップにおいて取得された前記指令値と、前記閾値決定ステップにおいて決定された前記閾値とに基づいて、前記2次電池の充放電電流の電流値と、当該充放電電流の電流値を維持する期間とを、それぞれ前記電流の電流値および前記維持期間として決定し、(ii)決定された前記電流の電流値および前記維持期間で前記2次電池の充放電を制御し、
     前記計測ステップでは、前記制御ステップにおいて前記2次電池の充放電が制御されているときにおける前記2次電池の少なくとも電圧値を計測情報として取得し、
     前記制御ステップでは、前記閾値よりも長くなるように前記維持期間を決定する
     請求項1から6のいずれか1項に記載の劣化状態推定方法。
  9.  前記指令値取得ステップでは、前記指令値を第1の期間ごとに取得し、
     前記制御ステップでは、
     前記閾値が前記第1の期間未満の場合は、前記第1の期間の長さを前記維持期間の長さとして決定し、
     前記閾値が前記第1の期間以上の場合は、前記閾値以上の長さを前記維持期間の長さとして決定する
     請求項8に記載の劣化状態推定方法。
  10.  前記制御ステップでは、さらに、第2の期間に取得した複数の前記指令値の前記第2の期間における変化量に基づいて、前記電流の電流値と前記維持期間との複数の組を決定する
     請求項8または9に記載の劣化状態推定方法。
  11.  前記制御ステップでは、前記第2の期間に取得した前記複数の指令値により定められる当該第2の期間における前記充放電電流の電流値の変化量と、当該複数の指令値に対応して決定した前記複数の組の、当該第2の期間における前記充放電電流の電流値の変化量とが一致するように、前記複数の組を決定する
     請求項10に記載の劣化状態推定方法。
  12.  前記制御ステップでは、連続したタイミングで決定すべき前記電流の電流値である第1の電流値と第2の電流値との差が所定の基準値未満の場合には、前記第1の電流値と前記第2の電流値との差が前記所定の基準値以上となり、かつ、前記第1の電流値と前記第2の電流値との和が前記所定の基準値未満となるように、前記第1の電流値及び前記第2の電流値を決定する
     請求項8から11のいずれか1項に記載の劣化状態推定方法。
  13.  前記制御ステップでは、所定期間に連続して取得された複数の前記指令値を示す波形と、当該複数の指令値に対応して決定すべき複数の前記電流値を示す波形との差である差分波形を、前記第2の期間において積分して得られる面積が0に近づくように、前記電流値を決定する
     請求項8から12のいずれか1項に記載の劣化状態推定方法。
  14.  2次電池の劣化状態を推定する劣化状態推定装置であって、
     前記2次電池の劣化状態を推定するためのモデルを記憶している記憶部と、
     前記2次電池に電流を流すための電流制御を行う制御部と、
     前記2次電池に前記電流が流れたときにおける前記2次電池の少なくとも電圧値を計測情報として取得する計測部と、
     前記モデルと、前記計測部で得られた計測情報とに基づいて、前記2次電池の劣化状態を推定する推定部とを備え、
     前記制御部は、前記電流制御においては、前記2次電池に流す電流について、当該電流の電流値と、当該電流を所定の電流値で維持する維持期間との少なくとも一方を、前記2次電池の暫定的な劣化状態に応じて決定する
     劣化状態推定装置。
  15.  請求項14に記載の劣化状態推定装置を備える制御装置と、
     2次電池と、
     前記制御装置において決定された前記電流の電流値および前記維持期間の少なくとも一方に基づき、前記2次電池の充放電を制御する充放電装置とを備える
     2次電池システム。
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