JP2018132370A - Battery state estimation device and power source device - Google Patents

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吉宣 佐藤
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裕太 下西
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信雄 山本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a battery state estimation device and a power source device which can precisely estimate the input/output resistance of a secondary battery.SOLUTION: A battery state estimation device 1 is a battery state estimation device 1 which estimates the input/output resistance of a non-aqueous secondary battery 2, and is designed to estimate the input/output resistance of the secondary battery 2 based on the temperature history of the secondary battery 2 and the electrochemical physical properties of the secondary battery 2.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

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

従来、電気自動車などの電源装置に使用される二次電池において、信頼性向上のためにその電池状態を正確に把握することが求められている。特許文献１には、二次電池の劣化の程度を推定するために、二次電池における現在の電池電圧から当該二次電池の開放電圧を差し引いた値を導出するとともに、電流印加時の電流値及び電圧値を取得して、これらから二次電池の出入力抵抗を算出する構成が開示されている。そして、二次電池の出入力抵抗は二次電池が使用される温度条件によって異なるため、特許文献１に開示の構成では、出入力抵抗を算出する際に種々の温度補正を行っている。   2. Description of the Related Art Conventionally, in a secondary battery used in a power supply device such as an electric vehicle, it is required to accurately grasp the battery state in order to improve reliability. In Patent Document 1, in order to estimate the degree of deterioration of the secondary battery, a value obtained by subtracting the open-circuit voltage of the secondary battery from the current battery voltage in the secondary battery is derived, and the current value at the time of current application And the structure which acquires the voltage value and calculates the input-output resistance of a secondary battery from these is disclosed. Since the input / output resistance of the secondary battery varies depending on the temperature condition in which the secondary battery is used, the configuration disclosed in Patent Document 1 performs various temperature corrections when calculating the input / output resistance.

特開２０１４−１４２９８０号公報JP 2014-142980 A

しかしながら、二次電池の使用環境や二次電池の電池設計などによっては、二次電池が使用された温度履歴が二次電池の劣化に影響する場合がある。特許文献１に開示の構成では、出入力抵抗を算出する際の温度条件に基づいて温度補正をするが、二次電池の温度履歴は考慮されておらず、二次電池における出入力抵抗を高精度に推定するには改良の余地がある。   However, depending on the usage environment of the secondary battery, the battery design of the secondary battery, etc., the temperature history of the use of the secondary battery may affect the deterioration of the secondary battery. In the configuration disclosed in Patent Document 1, temperature correction is performed based on the temperature condition when calculating the input / output resistance, but the temperature history of the secondary battery is not considered, and the input / output resistance in the secondary battery is increased. There is room for improvement in estimating accuracy.

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、二次電池の出入力抵抗を高精度に推定することができる電池状態推定装置及び電源装置を提供しようとするものである。   The present invention has been made in view of such a background, and an object of the present invention is to provide a battery state estimation device and a power supply device capable of estimating the input / output resistance of a secondary battery with high accuracy.

本発明の一態様は、非水系の二次電池（２）における出入力抵抗を推定する電池状態推定装置（１）であって、
上記二次電池における温度履歴と、上記二次電池の電気化学的物性とに基づいて、上記二次電池の出入力抵抗を推定するように構成されている、電池状態推定装置にある。 One aspect of the present invention is a battery state estimation device (1) that estimates input / output resistance in a non-aqueous secondary battery (2),
The battery state estimation device is configured to estimate an input / output resistance of the secondary battery based on a temperature history of the secondary battery and an electrochemical property of the secondary battery.

上記電池状態推定装置においては、二次電池における温度履歴と電気化学的物性とに基づいて二次電池の出入力抵抗を推定する。そのため、推定される出入力抵抗は、二次電池が使用された温度履歴が考慮されたものとなる。その結果、二次電池の出入力抵抗を高精度に推定することができる。   In the battery state estimation device, the input / output resistance of the secondary battery is estimated based on the temperature history and electrochemical properties of the secondary battery. Therefore, the estimated input / output resistance takes into account the temperature history of the secondary battery used. As a result, the input / output resistance of the secondary battery can be estimated with high accuracy.

以上のごとく、本発明によれば、二次電池の出入力抵抗を高精度に推定することができる電池状態推定装置を提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a battery state estimation device capable of estimating the input / output resistance of a secondary battery with high accuracy.

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

実施形態１における、電池状態推定装置及び電源装置の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the battery state estimation apparatus in Embodiment 1, and a power supply device. 実施形態１における、対応関係記憶部に記憶された対応関係の例を示す図。The figure which shows the example of the correspondence memorize | stored in the correspondence memory | storage part in Embodiment 1. FIG. 実施形態１における、出入力抵抗を推定する工程を示すフロー図。The flowchart which shows the process of estimating input / output resistance in Embodiment 1. FIG. 実施形態２における、対応関係記憶部に記憶された対応関係の例を示す図。The figure which shows the example of the correspondence memorize | stored in the correspondence memory | storage part in Embodiment 2. FIG.

（実施形態１）
上記電池状態推定装置の実施形態について、図１〜図３を用いて説明する。
本実施形態の電池状態推定装置１は、図１に示すように、非水系の二次電池２における出入力抵抗を推定する電池状態推定装置１である。電池状態推定装置１は、二次電池２における温度履歴と二次電池２の電気化学的物性とに基づいて、二次電池２の出入力抵抗を推定するように構成されている、
なお、本明細書において、「出入力抵抗」とは、出力抵抗と入力抵抗とを包括的に表現するものであって、「出力抵抗及び入力抵抗の少なくとも一方」を意味するものとする。 (Embodiment 1)
An embodiment of the battery state estimation device will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the battery state estimation device 1 of the present embodiment is a battery state estimation device 1 that estimates the input / output resistance in a non-aqueous secondary battery 2. The battery state estimation device 1 is configured to estimate the input / output resistance of the secondary battery 2 based on the temperature history of the secondary battery 2 and the electrochemical properties of the secondary battery 2.
In this specification, “output / input resistance” comprehensively expresses output resistance and input resistance, and means “at least one of output resistance and input resistance”.

以下、電池状態推定装置１について、詳述する。
本実施形態では、図１に示す電池状態推定装置１は二次電池２の出入力抵抗を推定するものであって、電池状態推定装置１と二次電池２とにより電源装置１００を構成している。電源装置１００は電気自動車の電源ユニットに搭載される。 Hereinafter, the battery state estimation device 1 will be described in detail.
In the present embodiment, the battery state estimation device 1 shown in FIG. 1 estimates the input / output resistance of the secondary battery 2, and the battery state estimation device 1 and the secondary battery 2 constitute a power supply device 100. Yes. The power supply device 100 is mounted on a power supply unit of an electric vehicle.

図１に示すように、本実施形態における電池状態推定装置１は、取得部３、格納部４、記憶部５及び演算部６を有する。
取得部３は、所定のセンサや計測器等で構成されるものであって、物性取得部３０と温度履歴情報取得部３１とを有する。物性取得部３０は、二次電池２の電気化学的物性を取得する。物性取得部３０が取得する二次電池２の電気化学的物性として、二次電池２における電気化学的な種々の物性を採用することができる。例えば、二次電池２の満充電容量、電池容量、積算電流量、電池電圧、推定ＳＯＣ（充電状態）、推定ＯＣＶ（開放電圧）、充放電容量、電圧変化量、二次電池２の膨張量などのうち、一つ又は複数の物性を二次電池２の電気化学的物性として取得することとしてもよい。 As shown in FIG. 1, the battery state estimation device 1 in the present embodiment includes an acquisition unit 3, a storage unit 4, a storage unit 5, and a calculation unit 6.
The acquisition unit 3 includes a predetermined sensor, a measuring instrument, and the like, and includes a physical property acquisition unit 30 and a temperature history information acquisition unit 31. The physical property acquisition unit 30 acquires the electrochemical physical properties of the secondary battery 2. Various electrochemical properties in the secondary battery 2 can be adopted as the electrochemical properties of the secondary battery 2 acquired by the physical property acquisition unit 30. For example, the full charge capacity, battery capacity, accumulated current amount, battery voltage, estimated SOC (charged state), estimated OCV (open voltage), charge / discharge capacity, voltage change amount, expansion amount of the secondary battery 2 of the secondary battery 2 Of these, one or a plurality of physical properties may be acquired as the electrochemical properties of the secondary battery 2.

例えば、物性取得部３０は、電流積算値と、電流積算値の補正値に基づいて算出される推定ＳＯＣと、電圧計測結果から得られる推定ＯＣＶとの対応関係を用いて推定される満充電容量を二次電池２の電気化学的物性として取得するようにしてもよい。また、任意の期間の充放電容量と、その期間における電圧変化量又は電圧変化における微分値の変化との関係を用いて推定される満充電容量を二次電池２の電気化学的物性として取得するようにしてもよい。また、二次電池２における初期状態からの膨張量を測定して推定した現在の満充電容量を二次電池２の電気化学的物性として取得するようにしてもよい。なお、本実施形態では、物性取得部３０は、上述のいずれかにより二次電池２の満充電容量を取得するように構成されている。   For example, the physical property acquisition unit 30 calculates the full charge capacity estimated using the correspondence relationship between the current integrated value, the estimated SOC calculated based on the correction value of the current integrated value, and the estimated OCV obtained from the voltage measurement result. May be acquired as the electrochemical property of the secondary battery 2. Further, the full charge capacity estimated by using the relationship between the charge / discharge capacity in an arbitrary period and the voltage change amount in that period or the change in the differential value in the voltage change is acquired as the electrochemical property of the secondary battery 2. You may do it. Further, the current full charge capacity estimated by measuring the expansion amount from the initial state in the secondary battery 2 may be acquired as the electrochemical property of the secondary battery 2. In the present embodiment, the physical property acquisition unit 30 is configured to acquire the full charge capacity of the secondary battery 2 by any of the above.

温度履歴情報取得部３１は二次電池２の温度履歴情報を取得する。二次電池２の温度履歴情報は、二次電池２の温度を常時又は所定間隔で検出して蓄積してなる温度履歴を含むものである。本実施形態では、二次電池２の温度履歴が温度履歴情報取得部３１により温度履歴情報として取得される。なお、温度履歴情報としては、これに限らず、二次電池２が温度履歴の各温度であった時間である滞在時間と温度履歴の平均温度とを温度履歴情報としてもよい。また、二次電池２の通電時における滞在時間とその温度履歴の平均温度、及び非通電状態である貯蔵時における滞在時間とその温度履歴の平均温度を温度履歴情報としてもよい。また、二次電池２の通電時における各ＳＯＣ（充電状態）における滞在時間とその温度履歴の平均温度、及び貯蔵時における各ＳＯＣにおける滞在時間とその温度履歴の平均温度を温度履歴情報としてもよい。   The temperature history information acquisition unit 31 acquires temperature history information of the secondary battery 2. The temperature history information of the secondary battery 2 includes a temperature history obtained by detecting and accumulating the temperature of the secondary battery 2 constantly or at predetermined intervals. In the present embodiment, the temperature history of the secondary battery 2 is acquired as temperature history information by the temperature history information acquisition unit 31. The temperature history information is not limited to this, and the staying time, which is the time when the secondary battery 2 was at each temperature in the temperature history, and the average temperature of the temperature history may be used as the temperature history information. Further, the staying time when the secondary battery 2 is energized and the average temperature of the temperature history, and the staying time when the secondary battery 2 is stored and the average temperature of the temperature history may be used as the temperature history information. Moreover, it is good also considering the stay time in each SOC (charged state) at the time of energization of the secondary battery 2 and the average temperature of the temperature history, and the stay time in each SOC at the time of storage and the average temperature of the temperature history as temperature history information. .

図１に示す格納部４は、書き換え可能な不揮発性のメモリであって、物性格納部４０と、温度履歴情報格納部４１とを備える。物性格納部４０には、物性取得部３０により取得された二次電池２の電気化学的物性が格納される。温度履歴情報格納部４１には、温度履歴情報取得部３１により取得された温度履歴情報が格納される。   The storage unit 4 shown in FIG. 1 is a rewritable nonvolatile memory, and includes a physical property storage unit 40 and a temperature history information storage unit 41. The physical property storage unit 40 stores the electrochemical physical properties of the secondary battery 2 acquired by the physical property acquisition unit 30. The temperature history information storage unit 41 stores the temperature history information acquired by the temperature history information acquisition unit 31.

図１に示す記憶部５は、不揮発性のメモリであって、対応関係記憶部５０を有する。対応関係記憶部５０には、二次電池２の温度履歴情報と二次電池２の電気化学的物性との対応関係が予め記憶されている。例えば、本実施形態においては、図２（ａ）に示すように、温度履歴情報としての二次電池２の平均温度が３５℃の場合における、二次電池２の電気化学的物性としての満充電容量と入力抵抗増加率との対応関係が予め作成され、対応関係記憶部５０に記憶されている。また、図２（ｂ）、図２（ｃ）に示すように、温度履歴情報としての二次電池２の平均温度が４５℃、５５℃の場合についても同様に対応関係が予め作成され、対応関係記憶部５０に記憶されている。なお、入力抵抗増加率とは、入力抵抗における初期値からの増加率である。   The storage unit 5 illustrated in FIG. 1 is a non-volatile memory and includes a correspondence storage unit 50. The correspondence relationship storage unit 50 stores in advance a correspondence relationship between the temperature history information of the secondary battery 2 and the electrochemical properties of the secondary battery 2. For example, in the present embodiment, as shown in FIG. 2A, when the average temperature of the secondary battery 2 as the temperature history information is 35 ° C., the full charge as the electrochemical property of the secondary battery 2 is obtained. A correspondence between the capacitance and the input resistance increase rate is created in advance and stored in the correspondence storage 50. In addition, as shown in FIGS. 2B and 2C, the correspondence relationship is similarly created in advance when the average temperature of the secondary battery 2 as the temperature history information is 45 ° C. and 55 ° C. It is stored in the relationship storage unit 50. The input resistance increase rate is an increase rate from the initial value of the input resistance.

対応関係記憶部５０に記憶される対応関係の形態は特に限定されず、例えば、算出式、マップ、表などの形態とすることができる。なお、対応関係記憶部５０に記憶される対応関係は、測定用の二次電池２を用いて加速劣化試験を行って分解調査して得られた実測定値を基に作成したり、二次電池２のモデルを用いて正極及び負極の状態変化を理論的に導き出す算出式により作成することができる。   The form of the correspondence relationship stored in the correspondence relationship storage unit 50 is not particularly limited, and can be, for example, a form such as a calculation formula, a map, or a table. Note that the correspondence relationship stored in the correspondence relationship storage unit 50 is created based on actual measurement values obtained by performing an accelerated deterioration test using the secondary battery 2 for measurement and disassembling and investigating the secondary battery. It can be created by a calculation formula that theoretically derives the state change of the positive electrode and the negative electrode using the two models.

図１に示す演算部６は、出入力抵抗推定部６０を有する。演算部６はマイコンにより構成され、出入力抵抗推定部６０としての機能を果たすプログラムを実行可能に構成されている。当該プログラムは演算部６に設けられた図示しないメモリに格納されている。   The arithmetic unit 6 illustrated in FIG. 1 includes an input / output resistance estimation unit 60. The calculation unit 6 is configured by a microcomputer, and is configured to be able to execute a program that functions as the input / output resistance estimation unit 60. The program is stored in a memory (not shown) provided in the calculation unit 6.

出入力抵抗推定部６０は、物性格納部４０に格納された二次電池２の電気化学的物性と、温度履歴情報格納部４１に格納された温度履歴情報とに基づいて、対応関係記憶部５０に記憶された対応関係を参照して、二次電池２の出入力抵抗を算出する。本実施形態では、出入力抵抗推定部６０は、温度履歴情報格納部４１に格納された温度履歴から平均温度を算出する。   The input / output resistance estimation unit 60 is based on the electrochemical physical properties of the secondary battery 2 stored in the physical property storage unit 40 and the temperature history information stored in the temperature history information storage unit 41. The input / output resistance of the secondary battery 2 is calculated with reference to the correspondence relationship stored in FIG. In the present embodiment, the input / output resistance estimation unit 60 calculates the average temperature from the temperature history stored in the temperature history information storage unit 41.

例えば、出入力抵抗推定部６０が算出した平均温度が３５℃である場合には、対応関係記憶部５０に記憶された対応関係から図２（ａ）に示す対応関係を参照し、物性格納部４０に格納された二次電池２の満充電容量を当該対応関係に当てはめて、二次電池２の入力抵抗増加率を算出する。そして、入力抵抗増加率と入力抵抗の初期値とから二次電池２の入力抵抗を算出する。当該算出された入力抵抗が出入力抵抗推定部６０における推定結果となる。また、出入力抵抗推定部６０が算出した平均温度が４５℃である場合には、図２（ｂ）に示す対応関係を参照し、出入力抵抗推定部６０が算出した平均温度が５５℃である場合には、図２（ｃ）に示す対応関係を参照して、同様に二次電池２の入力抵抗を算出し、当該算出された入力抵抗が出入力抵抗推定部６０における推定結果となる。   For example, when the average temperature calculated by the input / output resistance estimation unit 60 is 35 ° C., the correspondence storage unit 50 refers to the correspondence relationship shown in FIG. The full charge capacity of the secondary battery 2 stored in 40 is applied to the corresponding relationship, and the input resistance increase rate of the secondary battery 2 is calculated. Then, the input resistance of the secondary battery 2 is calculated from the input resistance increase rate and the initial value of the input resistance. The calculated input resistance is an estimation result in the output / input resistance estimation unit 60. When the average temperature calculated by the input / output resistance estimation unit 60 is 45 ° C., the average temperature calculated by the input / output resistance estimation unit 60 is 55 ° C. with reference to the correspondence shown in FIG. In some cases, referring to the correspondence shown in FIG. 2C, the input resistance of the secondary battery 2 is calculated in the same manner, and the calculated input resistance becomes an estimation result in the output / input resistance estimation unit 60. .

電池状態推定装置１は、出入力抵抗推定部６０における推定結果を表示して、ユーザに推定結果を視認可能にする図示しない表示部を備えていてもよい。また、推定結果が所定の値よりも大きい場合又は小さい場合に所定態様の音声を出力したり所定態様のランプを点灯させたりして、推定結果をするユーザに報知する図示しない報知部を備えていてもよい。   The battery state estimation device 1 may include a display unit (not shown) that displays an estimation result in the input / output resistance estimation unit 60 and enables the user to visually recognize the estimation result. In addition, when the estimation result is larger or smaller than a predetermined value, a notification unit (not shown) is provided for outputting a predetermined mode sound or lighting a predetermined mode lamp to notify the user who performs the estimation result. May be.

図１に示す二次電池２は非水系の二次電池である。本実施形態では、二次電池２はリチウムイオン二次電池である。二次電池２において、負極はチタン酸リチウム又はハードカーボンからなり、正極は、層状岩塩型又はスピネル型の結晶構造を有するリチウム遷移金属酸化物からなる。そして、本実施形態では、電池状態推定装置１と、電池状態推定装置１により満充電容量が推定される二次電池２とにより、電源装置１００が構成されている。   The secondary battery 2 shown in FIG. 1 is a non-aqueous secondary battery. In the present embodiment, the secondary battery 2 is a lithium ion secondary battery. In the secondary battery 2, the negative electrode is made of lithium titanate or hard carbon, and the positive electrode is made of a lithium transition metal oxide having a layered rock salt type or spinel type crystal structure. And in this embodiment, the power supply device 100 is comprised by the battery state estimation apparatus 1 and the secondary battery 2 by which the full charge capacity is estimated by the battery state estimation apparatus 1. FIG.

次に、電池状態推定装置１の使用態様について、図３に示すフロー図を用いて説明する。まず、図３に示すように、ステップＳ１において温度履歴情報取得部３１により、二次電池２の温度履歴の取得を開始する。温度履歴情報取得部３１は、所定間隔で継続して二次電池２の温度を取得する。温度履歴情報取得部３１が取得した温度履歴は温度履歴情報格納部４１に順次格納されて蓄積される。なお、本実施形態では、ステップＳ２において、物性取得部３０により、二次電池２の電気化学的物性の初期値を取得し、物性格納部４０に格納する。   Next, the usage mode of the battery state estimation apparatus 1 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. First, as shown in FIG. 3, the temperature history information acquisition unit 31 starts acquiring the temperature history of the secondary battery 2 in step S1. The temperature history information acquisition unit 31 acquires the temperature of the secondary battery 2 continuously at a predetermined interval. The temperature history acquired by the temperature history information acquisition unit 31 is sequentially stored and accumulated in the temperature history information storage unit 41. In this embodiment, the initial value of the electrochemical property of the secondary battery 2 is acquired by the physical property acquisition unit 30 and stored in the physical property storage unit 40 in step S2.

次に、ステップＳ２において、二次電池２における出入力抵抗を推定する抵抗推定タイミングが到来したか否かを判定する。当該判定は図示しない判定部により行う。抵抗推定タイミングが到来していないと判定された場合は、再度ステップＳ２に戻る。   Next, in step S2, it is determined whether or not the resistance estimation timing for estimating the input / output resistance in the secondary battery 2 has arrived. The determination is performed by a determination unit (not shown). If it is determined that the resistance estimation timing has not arrived, the process returns to step S2.

ステップＳ２において、抵抗推定タイミングが到来していると判定された場合は、ステップＳ３に進み、物性取得部３０により、二次電池２の電気化学的物性として満充電容量を取得し、物性格納部４０に格納する。ステップＳ３における満充電容量の取得方法は限定されないが、本実施形態では次のように行う。まず、二次電池２への電流印加の開始から抵抗推定タイミングまでに二次電池２を流れた電流の積算値である電流積算値から二次電池２において使用された容量を算出する。そして、当該容量と抵抗推定タイミングにおける電池電圧とから、二次電池２における残電池容量を算出し、当該残電池容量から推定される満充電容量を、抵抗推定タイミングの満充電容量として取得する。   If it is determined in step S2 that the resistance estimation timing has arrived, the process proceeds to step S3, where the physical property acquisition unit 30 acquires the full charge capacity as the electrochemical physical property of the secondary battery 2, and the physical property storage unit 40. Although the method for acquiring the full charge capacity in step S3 is not limited, in the present embodiment, it is performed as follows. First, the capacity used in the secondary battery 2 is calculated from the current integrated value that is the integrated value of the current flowing through the secondary battery 2 from the start of current application to the secondary battery 2 until the resistance estimation timing. Then, the remaining battery capacity in the secondary battery 2 is calculated from the capacity and the battery voltage at the resistance estimation timing, and the full charge capacity estimated from the remaining battery capacity is acquired as the full charge capacity at the resistance estimation timing.

そして、ステップＳ４において、出入力抵抗推定部６０は、抵抗推定タイミングまでに温度履歴情報格納部４１に蓄積された温度履歴の平均温度を算出する。その後、ステップＳ５において、出入力抵抗推定部６０は、算出した平均温度に基づいて、対応関係記憶部５０に記憶された対応関係を参照し、物性取得部３０に格納された二次電池２の電気化学的物性を当該対応関係に当てはめて、二次電池２の入力抵抗を算出する。   In step S4, the input / output resistance estimation unit 60 calculates the average temperature of the temperature history accumulated in the temperature history information storage unit 41 until the resistance estimation timing. Thereafter, in step S5, the input / output resistance estimation unit 60 refers to the correspondence stored in the correspondence storage 50 based on the calculated average temperature, and stores the secondary battery 2 stored in the physical property acquisition unit 30. The input physical resistance of the secondary battery 2 is calculated by applying the electrochemical properties to the corresponding relationship.

例えば、ステップＳ４において、出入力抵抗推定部６０が算出した温度履歴の平均温度が３５℃である場合には、ステップＳ５において、対応関係記憶部５０に記憶された対応関係から図２（ａ）に示す対応関係を参照し、物性取得部３０に格納された満充電容量を当該対応関係に当てはめて、二次電池２の入力抵抗増加率を算出する。そして、当該入力抵抗増加率と入力抵抗の初期値から二次電池２の入力抵抗を算出する。また、出入力抵抗推定部６０が算出した平均温度が４５℃である場合には図２（ｂ）に示す対応関係を参照し、出入力抵抗推定部６０が算出した平均温度が５５℃である場合には図２（ｃ）に示す対応関係を参照して、同様に二次電池２の入力抵抗を算出する。   For example, in step S4, when the average temperature of the temperature history calculated by the input / output resistance estimation unit 60 is 35 ° C., the correspondence relationship stored in the correspondence relationship storage unit 50 in step S5 is shown in FIG. The full charge capacity stored in the physical property acquisition unit 30 is applied to the correspondence relationship, and the input resistance increase rate of the secondary battery 2 is calculated. Then, the input resistance of the secondary battery 2 is calculated from the input resistance increase rate and the initial value of the input resistance. When the average temperature calculated by the input / output resistance estimation unit 60 is 45 ° C., the correspondence shown in FIG. 2B is referred to, and the average temperature calculated by the input / output resistance estimation unit 60 is 55 ° C. In this case, the input resistance of the secondary battery 2 is similarly calculated with reference to the correspondence relationship shown in FIG.

そして、図３に示すように、ステップＳ６において、出入力抵抗推定部６０における算出結果を抵抗推定タイミングにおける二次電池２の入力抵抗として推定する。   As shown in FIG. 3, in step S6, the calculation result in the input / output resistance estimation unit 60 is estimated as the input resistance of the secondary battery 2 at the resistance estimation timing.

（評価試験１）
実施形態１の電池状態推定装置１における出入力抵抗の推定結果の評価を行った。
試験例１〜３において、使用する二次電池２はいずれもマンガン酸リチウムからなる正極と、チタン酸リチウムからなる負極とを有するリチウムイオン二次電池とした。
そして、満充電容量を推定する抵抗推定タイミングまでの二次電池２の温度履歴の平均温度が、試験例１では３５℃、試験例２では４５℃、試験例３では５５℃となるようにし、二次電池２における満充電容量が初期値から２０％低減したときの入力抵抗を推定した。試験例１〜３における推定結果を表１に示す。 (Evaluation Test 1)
The estimation result of the input / output resistance in the battery state estimation apparatus 1 of Embodiment 1 was evaluated.
In Test Examples 1 to 3, the secondary battery 2 used was a lithium ion secondary battery having a positive electrode made of lithium manganate and a negative electrode made of lithium titanate.
The average temperature of the temperature history of the secondary battery 2 until the resistance estimation timing for estimating the full charge capacity is 35 ° C. in Test Example 1, 45 ° C. in Test Example 2, and 55 ° C. in Test Example 3. The input resistance when the full charge capacity in the secondary battery 2 was reduced by 20% from the initial value was estimated. The estimation results in Test Examples 1 to 3 are shown in Table 1.

Figure 2018132370
Figure 2018132370

表１に示すように、二次電池２において満充電容量から入力抵抗を推定した試験例１〜３では、試験例１の平均温度が３５℃の場合は入力抵抗の推定値は２．１ｍΩであり、試験例２の平均温度が４５℃の場合は入力抵抗の推定値は２．８ｍΩであり、試験例３の平均温度が５５℃の場合は入力抵抗の推定値は３．５ｍΩであった。すなわち、平均温度が３５℃の場合と平均温度が５５℃の場合とで推定値は１．４ｍΩの差を示した。これにより、履歴温度の平均温度の差が、推定値に確実に反映されていることが確認できた。   As shown in Table 1, in Test Examples 1 to 3 in which the input resistance was estimated from the full charge capacity in the secondary battery 2, when the average temperature of Test Example 1 was 35 ° C., the estimated value of the input resistance was 2.1 mΩ. Yes, when the average temperature of Test Example 2 is 45 ° C., the estimated value of input resistance is 2.8 mΩ, and when the average temperature of Test Example 3 is 55 ° C., the estimated value of input resistance is 3.5 mΩ. . That is, the estimated value showed a difference of 1.4 mΩ when the average temperature was 35 ° C. and when the average temperature was 55 ° C. Thereby, it has confirmed that the difference of the average temperature of historical temperature was reflected reliably in the estimated value.

以上のように、満充電容量から入力抵抗を推定した本実施形態の電池状態推定装置１では、温度履歴が異なる場合には温度履歴に応じて入力抵抗を推定できることが示された。なお、従来の出入力抵抗を推定する方法では、温度履歴を全く考慮しないため、上記試験例１〜３の二次電池２では出入力抵抗の推定値が同一となる。   As described above, in the battery state estimation device 1 of this embodiment in which the input resistance is estimated from the full charge capacity, it is shown that the input resistance can be estimated according to the temperature history when the temperature history is different. In the conventional method for estimating the input / output resistance, since the temperature history is not taken into consideration at all, the estimated values of the input / output resistance are the same in the secondary batteries 2 of Test Examples 1 to 3.

（二次電池２における正極の容量利用率の設定値について評価）
二次電池２における正極の容量利用率の設定値について検討を行ったところ、二次電池２が正極の容量利用率がより高く設定されたリチウムイオン二次電池である場合に、電池状態推定装置１による出入力抵抗の推定精度の向上効果がより大きく得られることを見い出した。具体的には、正極の実使用容量／理論容量で表される正極の容量使用率が５５％以上の場合に、電池状態推定装置１による出入力抵抗の推定精度が一層向上することを見い出した。 (Evaluation of set value of capacity utilization of positive electrode in secondary battery 2)
When the setting value of the capacity utilization factor of the positive electrode in the secondary battery 2 is examined, when the secondary battery 2 is a lithium ion secondary battery in which the capacity utilization factor of the positive electrode is set higher, a battery state estimation device It was found that the effect of improving the estimation accuracy of the input / output resistance by 1 can be obtained more greatly. Specifically, it has been found that when the capacity usage rate of the positive electrode expressed by the actual capacity / theoretical capacity of the positive electrode is 55% or more, the estimation accuracy of the input / output resistance by the battery state estimation device 1 is further improved. .

次に、本実施形態の電池状態推定装置１における作用効果について、詳述する。
本実施形態の電池状態推定装置１においては、二次電池２における温度履歴と電気化学的物性とに基づいて二次電池２の出入力抵抗を推定する。そのため、推定される出入力抵抗は、二次電池が使用された温度履歴が考慮されたものとなる。その結果、二次電池２の出入力抵抗を高精度に推定することができる。 Next, the effect in the battery state estimation apparatus 1 of this embodiment is explained in full detail.
In the battery state estimation device 1 of this embodiment, the input / output resistance of the secondary battery 2 is estimated based on the temperature history and electrochemical properties of the secondary battery 2. Therefore, the estimated input / output resistance takes into account the temperature history of the secondary battery used. As a result, the input / output resistance of the secondary battery 2 can be estimated with high accuracy.

そして、二次電池２が通電されていない非動作時でも、直前の通電時に取得された二次電池２における温度履歴と電気化学的物性とに基づいて二次電池２の出入力抵抗を推定することもできる。これにより、二次電池２は非動作時では温度等のバラつきが少ないため、電池状態推定装置１による推定値の誤差を小さくでき、出入力抵抗を一層高精度に推定することができる。   And even when the secondary battery 2 is not energized, the input / output resistance of the secondary battery 2 is estimated based on the temperature history and electrochemical properties of the secondary battery 2 acquired at the time of the previous energization. You can also. Thereby, since the secondary battery 2 has little variation in temperature or the like when not operating, the error of the estimated value by the battery state estimation device 1 can be reduced, and the input / output resistance can be estimated with higher accuracy.

また、本実施形態では、電池状態推定装置１は、温度履歴情報取得部３１、物性取得部３０、物性格納部４０、温度履歴情報格納部４１、対応関係記憶部５０、出入力抵抗推定部６０を備える。温度履歴情報取得部３１は、二次電池２の温度を取得する。温度履歴情報格納部４１は、温度履歴情報取得部３１が取得した温度を蓄積してなる温度履歴を含む温度履歴情報が格納される。物性取得部３０は、二次電池２の電気化学的物性を取得する。物性格納部４０は、物性取得部３０が取得した電気化学的物性が格納される。対応関係記憶部５０は、二次電池２における出入力抵抗と電気化学的物性と温度履歴情報との対応関係が予め記憶されている。出入力抵抗推定部６０は、物性取得部４０に格納された電気化学的物性と、温度履歴情報格納部４１に格納された温度履歴情報とから対応関係記憶部５０に記憶された対応関係に基づいて、二次電池２の出入力抵抗を推定する。電池状態推定装置１はかかる構成を有することにより、二次電池２の温度履歴情報と電気化学的物性とに基づいて、二次電池２の出入力抵抗を高精度に推定することができる。   In this embodiment, the battery state estimation device 1 includes a temperature history information acquisition unit 31, a physical property acquisition unit 30, a physical property storage unit 40, a temperature history information storage unit 41, a correspondence relationship storage unit 50, and an input / output resistance estimation unit 60. Is provided. The temperature history information acquisition unit 31 acquires the temperature of the secondary battery 2. The temperature history information storage unit 41 stores temperature history information including a temperature history obtained by accumulating the temperatures acquired by the temperature history information acquisition unit 31. The physical property acquisition unit 30 acquires the electrochemical physical properties of the secondary battery 2. The physical property storage unit 40 stores the electrochemical properties acquired by the physical property acquisition unit 30. The correspondence storage unit 50 stores in advance a correspondence between input / output resistance, electrochemical physical properties, and temperature history information in the secondary battery 2. The input / output resistance estimation unit 60 is based on the correspondence stored in the correspondence storage 50 from the electrochemical physical properties stored in the physical property acquisition unit 40 and the temperature history information stored in the temperature history information storage unit 41. Thus, the input / output resistance of the secondary battery 2 is estimated. By having such a configuration, the battery state estimation device 1 can estimate the input / output resistance of the secondary battery 2 with high accuracy based on the temperature history information and electrochemical properties of the secondary battery 2.

また、本実施形態では、二次電池２の電気化学的物性は、二次電池２の満充電容量又は該満充電容量を算出するのに必要な二次電池２の電気化学的物性である。これにより、電池状態推定装置１は、二次電池２の電気化学的物性として、二次電池２の電池容量と温度履歴情報とに基づいて、二次電池２の出入力抵抗を高精度に推定することができる。例えば、電池状態推定装置１が電気自動車等の電源ユニットに搭載される場合には、二次電池２の電池容量又は該電池容量を算出可能な二次電池２の電気化学的物性は通常、電気自動車等の電源ユニットの所定の記憶部に記憶されている。そのため、二次電池２を動作させていない状態において、二次電池２の出入力抵抗を推定することができる。そして、二次電池２を動作させていない状態では、二次電池２は温度のバラつき等が少ない安定した状態となるため、一層高精度に出入力抵抗を推定することができる。   In the present embodiment, the electrochemical properties of the secondary battery 2 are the full charge capacity of the secondary battery 2 or the electrochemical properties of the secondary battery 2 necessary for calculating the full charge capacity. Thereby, the battery state estimation apparatus 1 estimates the input / output resistance of the secondary battery 2 with high accuracy based on the battery capacity and temperature history information of the secondary battery 2 as the electrochemical physical properties of the secondary battery 2. can do. For example, when the battery state estimation device 1 is mounted on a power supply unit such as an electric vehicle, the battery capacity of the secondary battery 2 or the electrochemical properties of the secondary battery 2 that can calculate the battery capacity are usually electric. It is stored in a predetermined storage unit of a power supply unit such as an automobile. Therefore, the input / output resistance of the secondary battery 2 can be estimated in a state where the secondary battery 2 is not operated. When the secondary battery 2 is not operated, the secondary battery 2 is in a stable state with little variation in temperature and the like, and thus the input / output resistance can be estimated with higher accuracy.

また、本実施形態では、電源装置１００は、電池状態推定装置１と、電池状態推定装置１によって出入力抵抗が推定される二次電池２とを備え、二次電池２がリチウムイオン二次電池であって、チタン酸リチウム又はハードカーボンからなる負極を有する。これにより、二次電池２において、負極の劣化よりも正極の劣化が顕著となるため、温度履歴情報を考慮して出入力抵抗を推定する電池状態推定装置１によって、当該二次電池２の出入力抵抗を一層高精度に推定することができる。その結果、電源装置１００は、二次電池２の出入力抵抗が高精度に推定される電源装置となる。   Moreover, in this embodiment, the power supply device 100 is provided with the battery state estimation device 1 and the secondary battery 2 whose input / output resistance is estimated by the battery state estimation device 1, and the secondary battery 2 is a lithium ion secondary battery. And having a negative electrode made of lithium titanate or hard carbon. As a result, in the secondary battery 2, since the deterioration of the positive electrode becomes more significant than the deterioration of the negative electrode, the battery state estimation device 1 that estimates the input / output resistance in consideration of the temperature history information outputs the output of the secondary battery 2. The input resistance can be estimated with higher accuracy. As a result, the power supply apparatus 100 is a power supply apparatus in which the input / output resistance of the secondary battery 2 is estimated with high accuracy.

また、本実施形態では、電源装置１００では、二次電池２が、層状岩塩型又はスピネル型の結晶構造を有するリチウム遷移金属酸化物からなる正極を有する。これにより、二次電池２において、負極の劣化よりも正極の劣化が更に顕著となるため、温度履歴情報を考慮して出入力抵抗を推定する電池状態推定装置１によって、当該二次電池２の出入力抵抗をより一層高精度に推定することができる。その結果、電源装置１００は、二次電池２の出入力抵抗が一層高精度に推定される電源装置となる。   In the present embodiment, in the power supply device 100, the secondary battery 2 has a positive electrode made of a lithium transition metal oxide having a layered rock salt type or spinel type crystal structure. Thereby, in the secondary battery 2, since the deterioration of the positive electrode becomes more remarkable than the deterioration of the negative electrode, the battery state estimation device 1 that estimates the input / output resistance in consideration of the temperature history information causes the secondary battery 2 to The input / output resistance can be estimated with higher accuracy. As a result, the power supply device 100 is a power supply device in which the input / output resistance of the secondary battery 2 is estimated with higher accuracy.

本実施形態では、電源装置１００は、一つの電池状態推定装置１に一つの二次電池２が接続されているが、これに替えて、一つの電池状態推定装置１に、複数の二次電池２が備えられた組電池が接続された構成としてもよい。この場合は、組電池全体の出入力抵抗を高精度に推定することができる。   In the present embodiment, in the power supply device 100, one secondary battery 2 is connected to one battery state estimation device 1, but instead, a plurality of secondary batteries are connected to one battery state estimation device 1. It is good also as a structure to which the assembled battery provided with 2 was connected. In this case, the input / output resistance of the entire assembled battery can be estimated with high accuracy.

以上のごとく、本実施形態によれば、二次電池２の出入力抵抗を高精度に推定することができる電池状態推定装置１及び電源装置１００が提供される。   As described above, according to the present embodiment, the battery state estimation device 1 and the power supply device 100 that can estimate the input / output resistance of the secondary battery 2 with high accuracy are provided.

（実施形態２）
実施形態１の電池状態推定装置１及び電源装置１００では、図２（ａ）〜図２（ｃ）に例示する温度履歴情報としての平均温度と入力抵抗と満充電容量との対応関係が対応関係記憶部５０に記憶されており、物性取得部３０により二次電池２の満充電容量を取得して、出入力抵抗推定部６０において入力抵抗を推定することとした。これに替えて、実施形態２の電池状態推定装置１及び電源装置１００では、対応関係記憶部５０には、温度履歴情報としての平均温度と出力抵抗と満充電容量との対応関係が対応関係記憶部５０に記憶されている。例えば、図４（ａ）、図４（ｂ）及び図４（ｃ）に示すように、温度履歴情報としての二次電池２の平均温度が３５℃、４５℃、５５℃の場合における出力抵抗と満充電容量との対応関係が対応関係記憶部５０に記憶されている。そして、物性取得部３０は二次電池２の満充電容量を取得して、出入力抵抗推定部６０において出力抵抗を推定する。
なお、本実施形態において、上述の実施形態１と同等の構成、ステップについては同一の符号を付してその説明を省略する。 (Embodiment 2)
In the battery state estimation device 1 and the power supply device 100 according to the first embodiment, the correspondence relationship between the average temperature, the input resistance, and the full charge capacity as temperature history information illustrated in FIGS. 2A to 2C is a correspondence relationship. The full charge capacity of the secondary battery 2 is acquired by the physical property acquisition unit 30 and the input resistance is estimated by the output / input resistance estimation unit 60. Instead, in the battery state estimation device 1 and the power supply device 100 of the second embodiment, the correspondence relationship storage unit 50 stores the correspondence relationship between the average temperature, the output resistance, and the full charge capacity as the temperature history information. Stored in the unit 50. For example, as shown in FIGS. 4A, 4B, and 4C, the output resistance when the average temperature of the secondary battery 2 as the temperature history information is 35 ° C., 45 ° C., and 55 ° C. And the full charge capacity are stored in the correspondence storage unit 50. The physical property acquisition unit 30 acquires the full charge capacity of the secondary battery 2 and estimates the output resistance in the input / output resistance estimation unit 60.
In the present embodiment, the same reference numerals are given to the same configurations and steps as those in the first embodiment, and the description thereof is omitted.

本実施形態における使用態様では、図３に示す実施形態１の場合と同様にステップＳ１〜ステップＳ５を実施する。なお、ステップＳ２において、実施形態１では物性取得部３０により、二次電池２における入力抵抗の初期値を取得したが、本実施形態では、二次電池２における出力抵抗の初期値を取得し、物性格納部４０に格納する。   In the usage mode in the present embodiment, steps S1 to S5 are performed in the same manner as in the first embodiment shown in FIG. In step S2, the initial value of the input resistance in the secondary battery 2 is acquired by the physical property acquisition unit 30 in the first embodiment, but in this embodiment, the initial value of the output resistance in the secondary battery 2 is acquired, Store in the physical property storage unit 40.

そして、ステップＳ４において、例えば、出入力抵抗推定部６０が算出した温度履歴の平均温度が３５℃である場合には、ステップＳ５において、対応関係記憶部５０に記憶された対応関係から図４（ａ）に示す対応関係を参照し、物性取得部３０に格納された満充電容量を当該対応関係に当てはめて、二次電池２の出力抵抗増加率を算出する。そして、当該出力抵抗増加率と出力抵抗の初期値から二次電池２の出力抵抗を算出する。また、出入力抵抗推定部６０が算出した平均温度が４５℃である場合には図４（ｂ）に示す対応関係を参照し、出入力抵抗推定部６０が算出した平均温度が５５℃である場合には図４（ｃ）に示す対応関係を参照して、同様に二次電池２の出力抵抗を算出する。   In step S4, for example, if the average temperature of the temperature history calculated by the input / output resistance estimation unit 60 is 35 ° C., the correspondence relationship stored in the correspondence relationship storage unit 50 in step S5 is shown in FIG. With reference to the correspondence relationship shown in a), the full charge capacity stored in the physical property acquisition unit 30 is applied to the correspondence relationship, and the output resistance increase rate of the secondary battery 2 is calculated. Then, the output resistance of the secondary battery 2 is calculated from the output resistance increase rate and the initial value of the output resistance. When the average temperature calculated by the input / output resistance estimation unit 60 is 45 ° C., the correspondence relationship shown in FIG. 4B is referred to, and the average temperature calculated by the input / output resistance estimation unit 60 is 55 ° C. In this case, the output resistance of the secondary battery 2 is similarly calculated with reference to the correspondence relationship shown in FIG.

そして、実施形態１と同様に、ステップＳ６おいて、出入力抵抗推定部６０の算出結果を抵抗推定タイミングにおける二次電池２の出力抵抗として推定する。
このように使用される本実施形態においても、実施形態１と同等の作用効果を奏する。 Then, as in the first embodiment, in step S6, the calculation result of the input / output resistance estimation unit 60 is estimated as the output resistance of the secondary battery 2 at the resistance estimation timing.
In this embodiment used in this way, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.

本発明は上記実施形態及び変形形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。例えば、対応関係記憶部５０に、実施形態１の場合の入力抵抗に関する対応関係と、実施形態２の場合の出力抵抗に関する対応関係との両方が記憶されており、入力抵抗及び出力抵抗のいずれも推定可能な電池状態推定装置１及び電源装置１００としてもよい。   The present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications, and can be applied to various embodiments without departing from the scope of the invention. For example, the correspondence relationship storage unit 50 stores both the correspondence relationship regarding the input resistance in the case of the first embodiment and the correspondence relationship regarding the output resistance in the case of the second embodiment, and both the input resistance and the output resistance are stored. It is good also as the battery state estimation apparatus 1 and the power supply device 100 which can be estimated.

１ 電池状態推定装置
２ 二次電池
３０ 出入力抵抗取得部
３１ 温度履歴情報取得部
４０ 出入力抵抗格納部
４１ 温度履歴情報格納部
５０ 対応関係記憶部
６０ 出入力抵抗推定部
１００ 電源装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Battery state estimation apparatus 2 Secondary battery 30 I / O resistance acquisition part 31 Temperature history information acquisition part 40 I / O resistance storage part 41 Temperature history information storage part 50 Correspondence relationship memory | storage part 60 I / O resistance estimation part 100 Power supply device

Claims (5)

非水系の二次電池（２）における出入力抵抗を推定する電池状態推定装置（１）であって、
上記二次電池における温度履歴と、上記二次電池の電気化学的物性とに基づいて、上記二次電池の出入力抵抗を推定するように構成されている、電池状態推定装置。 A battery state estimation device (1) for estimating an input / output resistance in a non-aqueous secondary battery (2),
The battery state estimation apparatus comprised so that the input-output resistance of the said secondary battery may be estimated based on the temperature history in the said secondary battery, and the electrochemical physical property of the said secondary battery. 上記二次電池の温度を取得する温度履歴情報取得部（３１）と、
該温度履歴情報取得部が取得した温度を蓄積してなる温度履歴を含む温度履歴情報が格納される温度履歴情報格納部（４１）と、
上記電気化学的物性を取得する物性取得部（３０）と、
上記物性取得部が取得した上記電気化学的物性が格納される物性格納部（４０）と、
上記二次電池における上記出入力抵抗と上記電気化学的物性と上記温度履歴情報との対応関係が予め記憶された対応関係記憶部（５０）と、
上記物性取得部に格納された上記電気化学的物性と、上記温度履歴情報格納部に格納された上記温度履歴情報とから上記対応関係記憶部に記憶された上記対応関係に基づいて、上記二次電池の出入力抵抗を推定する出入力抵抗推定部（６０）と、
を有する、請求項１に記載の電池状態推定装置。 A temperature history information acquisition unit (31) for acquiring the temperature of the secondary battery;
A temperature history information storage unit (41) for storing temperature history information including a temperature history obtained by accumulating the temperature acquired by the temperature history information acquisition unit;
A physical property acquisition unit (30) for acquiring the electrochemical physical properties;
A physical property storage unit (40) in which the electrochemical property acquired by the physical property acquisition unit is stored;
A correspondence storage unit (50) in which a correspondence relationship between the input / output resistance, the electrochemical property, and the temperature history information in the secondary battery is stored in advance;
Based on the correspondence stored in the correspondence storage unit from the electrochemical property stored in the physical property acquisition unit and the temperature history information stored in the temperature history information storage unit, the secondary An input / output resistance estimation unit (60) for estimating the input / output resistance of the battery;
The battery state estimation device according to claim 1, comprising: 上記電気化学的物性は、上記二次電池の満充電容量又は該満充電容量を算出するのに必要な上記二次電池の電気化学的物性である、請求項１又は２に記載の電池状態推定装置。   The battery state estimation according to claim 1 or 2, wherein the electrochemical physical property is a full charge capacity of the secondary battery or an electrochemical physical property of the secondary battery necessary for calculating the full charge capacity. apparatus. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の電池状態推定装置と、該電池状態推定装置によって出入力抵抗が推定される上記二次電池とを備え、該二次電池がリチウムイオン二次電池であってチタン酸リチウム又はハードカーボンからなる負極を有する、電源装置（１００）。   A battery state estimation device according to any one of claims 1 to 3 and the secondary battery whose input / output resistance is estimated by the battery state estimation device, wherein the secondary battery is a lithium ion secondary battery. A power supply device (100) having a negative electrode made of lithium titanate or hard carbon. 上記二次電池が、層状岩塩型又はスピネル型の結晶構造を有するリチウム遷移金属酸化物からなる正極を有する、請求項４に記載の電源装置。   The power supply device according to claim 4, wherein the secondary battery has a positive electrode made of a lithium transition metal oxide having a layered rock salt type or spinel type crystal structure.
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