JP2021048017A - 電池状態推定方法および電池システム - Google Patents
電池状態推定方法および電池システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP2021048017A JP2021048017A JP2019168851A JP2019168851A JP2021048017A JP 2021048017 A JP2021048017 A JP 2021048017A JP 2019168851 A JP2019168851 A JP 2019168851A JP 2019168851 A JP2019168851 A JP 2019168851A JP 2021048017 A JP2021048017 A JP 2021048017A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- battery
- frequency
- soc
- impedance
- temperatures
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
Description
図1に示すように、実施形態の電池システム1は、複数の第1の電池(電池セル)10が直列接続されている組電池20と、温度調整装置29と、CPU30と、電源40と、を具備する。組電池20および電源40は図示しない負荷(モーター等)と接続されている。
図2のフローチャートにそって、電池システム1による電池状態推定方法について説明する。なお、以下では、4個の第1の電池10が直列接続されている組電池20を含む電池システム1を例に説明する。
ステップS10では、第1の電池10と同じ仕様の第2の電池(不図示)の複数の第2の温度における所定の周波数のインピーダンス特性が、複数の充電状態(SOC)において、それぞれ測定される。
それぞれの第2の温度におけるリアクタンスが充電状態の変化に応じて変化しはじめる前のリアクタンスであるインピーダンス底値ZBが取得される。インピーダンス底値ZBは、リアクタンスの最小値でもよいし、例えば、図3において、SOC30%以上50%以下の領域(コンスタントゾーン)の値を近似した直線から取得されてもよい。
図7に示すインピーダンス底値ZBと温度との関係が図3〜図6から取得される。また、図8に示すようなSOC変化点(TSOC)と温度との関係も取得される。
すでに説明したように、ステップS10〜S50において取得された第2の電池のデータ(SOC変化点と温度との関係、および、インピーダンス底値と温度との関係)は、複数の電池システム1の共通データである。すなわち、複数の電池システム1を生産するにあたって、第2の電池のデータが取得され、それぞれのメモリ31に記憶される。
組電池20に含まれる複数の第1の電池10は、いずれも第2の電池と同じ仕様であるが、それぞれのSOCは未知である。例えば、電池システム1によって組電池20は出荷検査される。
組電池20の複数の第1の温度におけるリアクタンスと、メモリ31に記憶されている第2の電池のデータ(図7、図8)と、から、演算回路34によって、組電池20のSOC分布が推定される。
変形例の電池状態推定方法および電池システム1Aは、実施形態の電池状態推定方法および電池システム1と類似しており、同じ効果を有しているので同じ機能の構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
すでに説明したステップS10−S100の処理が行われる。
ステップS10−S100(SOC範囲推定サブルーチン)において推定されたSOC範囲が所望の精度であるかどうかが、コントローラ32によって判定される。例えば、SOCが20%未満の第1の電池だけでなく、SOCが38%未満20%以上の第1の電池が含まれているとの推定されたSOC分布が、所望の精度を満たしていないと判断される(No)と、工程はステップS120に移行する。
リアクタンスが、インピーダンス底値ZB20よりも大きくなった温度と、それよりも高い温度との間に、複数の第1の温度が設定される。すなわち、図13に示すように、第1の温度の範囲TW1よりも狭い温度範囲TW2の複数の第3の温度がコントローラ32によって再設定される。
ステップS70〜ステップS90と同じように、複数の第3の温度における組電池20のインピーダンス特性(リアクタンス)が測定回路33によって測定される。
ステップS100と同じように、組電池20の複数の第3の温度におけるリアクタンスと、第2の電池のデータと、から第1の電池10のSOC範囲が演算回路34によって推定される。
すでに説明したように、最適の測定周波数を決定するには、SOCが異なる複数の第2の電池のインピーダンス特性の周波数依存性を、それぞれ測定する必要があった。
本方法では、測定周波数を決定するために、所定の充電状態である第1のSOCの第2の電池の複素インピーダンス(レジスタンスZ`およびリアクタンスZ``)の周波数特性が測定される。
図16は、図15の部分拡大図である。図16に示すように、コールコールプロットにおいて拡散抵抗成分に相当する傾き45度の直線とリアクタンスがゼロの直線との交点、すなわち、拡散抵抗成分がゼロとなる点Oが算出される。そして、点OのレジスタンスZ`と同じレジスタンスZ`となるコールコールプロットの測定点Aの周波数が、第1の周波数f1として取得される。なお、測定点Aは拡散抵抗成分がゼロとなる最も低い周波数である。
コールコールプロットにおいて、拡散抵抗成分を含む領域において、リアクタンスが、第1の周波数f1と同じである周波数が、第2の周波数f2として取得される。拡散抵抗成分を含む領域は、言い替えれば、第1の周波数f1よりも低周波の領域である。
第1の周波数f1以下第2の周波数f2以上の範囲の周波数Fが決定される。例えば、コールコールプロットの第1の周波数f1の点と第2の周波数f2の点とを結ぶ直線の中点Cのリアクタンスとなる周波数が測定周波数Fとして決定される。図16に示したコールコールプロットでは、100mHzが測定周波数Fとして決定される。
10…第1の電池
20…組電池
29…温度調整装置
29A…温度センサ
31…メモリ
32…コントローラ
32A…温度制御部
33…測定回路
34…演算回路
40…電源
Claims (11)
- 複数の第1の電池が直列接続された組電池の、所定の周波数におけるインピーダンス特性が、複数の第1の温度のそれぞれにおいて測定される工程と、
前記組電池の前記複数の第1の温度における前記インピーダンス特性と、予め記憶されている第2の電池のデータと、を用いて、前記複数の第1の電池の充電状態の分布が推定される工程と、を具備し、
前記第2の電池の前記データは、
前記第1の電池と同じ仕様の前記第2の電池の前記周波数における前記インピーダンス特性が、複数の充電状態、および、複数の第2の温度において、測定される第1の工程と、
前記複数の第2の温度のそれぞれにおいて、充電状態の変化に応じて前記インピーダンス特性が変化しはじめる充電状態であるSOC変化点、および、変化しはじめる前の前記インピーダンス特性であるインピーダンス底値と、が取得される第2の工程と、
前記インピーダンス底値と温度との関係を含む前記第2の電池の前記データが取得される第3の工程と、
前記第2の電池の前記データを記憶する第4の工程と、によって取得され記憶されることを特徴とする電池状態推定方法。 - 前記第2の電池の前記データが、前記SOC変化点と前記温度との関係を含むことを特徴とする請求項1に記載の電池状態推定方法。
- 前記インピーダンス特性が、リアクタンスであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電池状態推定方法。
- 前記所定の周波数は、第1の周波数以下、第2の周波数以上であり、
前記第1の周波数は、所定の充電状態の前記第2の電池の複素インピーダンスの周波数特性であるコールコールプロットにおいて拡散抵抗成分がゼロの領域における最も低い周波数であり、
前記第2の周波数は、前記コールコールプロットにおいて前記拡散抵抗成分を含む領域における、リアクタンスが前記第1の周波数と同じである周波数であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の電池状態推定方法。 - 前記所定の周波数が、10mHz以上500mHz以下であることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の電池状態推定方法。
- 推定された前記組電池の充電状態の分布に基づいて、前記組電池の前記インピーダンス特性が、前記複数の第1の温度の範囲よりも、狭い範囲の複数の第3の温度において測定される工程と、
前記組電池の前記複数の第3の温度における前記インピーダンス特性と、前記第2の電池のデータとを用いて、前記組電池の充電状態の分布が再度、推定される工程と、をさらに具備することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の電池状態推定方法。 - 前記第2の電池の前記データを用いて、複数の組電池の分布が推定されることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の電池状態推定方法。
- 複数の第1の電池が直列接続された組電池と、
前記組電池の所定の周波数におけるインピーダンス特性を、複数の第1の温度において測定する測定手段と、
前記第1の電池と同じ仕様の第2の電池の、複数の第2の温度のそれぞれにおける、前記所定の周波数における前記インピーダンス特性が充電状態の変化に応じて変化しはじめる前の前記インピーダンス特性であるインピーダンス底値と前記複数の第2の温度との関係を含む前記第2の電池のデータが記憶されている記憶手段と、
前記組電池の前記複数の第1の温度における前記インピーダンス特性と、前記記憶手段が記憶している前記第2の電池の前記データとから、前記組電池の充電状態の分布を推定する演算手段と、を具備することを特徴とする電池システム。 - 前記第2の電池のデータが、前記インピーダンス特性が充電状態の変化に応じて変化しはじめる充電状態であるSOC変化点と前記複数の第2の温度との関係を含むことを特徴とする請求項8に記載の電池システム。
- 前記所定の周波数は、第1の周波数以下、第2の周波数以上であり、
前記第1の周波数は、所定の充電状態の前記第2の電池の複素インピーダンスの周波数特性であるコールコールプロットにおいて拡散抵抗成分がゼロの領域における最も低い周波数であり、
前記第2の周波数は、前記コールコールプロットにおいて前記拡散抵抗成分を含む領域における、リアクタンスが前記第1の周波数と同じである周波数であることを特徴とする請求項8または請求項9に記載の電池システム。 - 前記第1の電池の温度を増減する温度調整装置と、
前記温度調整装置を制御する温度制御部と、を更に具備することを特徴とする請求項8から請求項10のいずれか1項に記載の電池システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019168851A JP7194383B2 (ja) | 2019-09-17 | 2019-09-17 | 電池状態推定方法および電池システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019168851A JP7194383B2 (ja) | 2019-09-17 | 2019-09-17 | 電池状態推定方法および電池システム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021048017A true JP2021048017A (ja) | 2021-03-25 |
JP7194383B2 JP7194383B2 (ja) | 2022-12-22 |
Family
ID=74878619
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019168851A Active JP7194383B2 (ja) | 2019-09-17 | 2019-09-17 | 電池状態推定方法および電池システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7194383B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114883693A (zh) * | 2022-04-22 | 2022-08-09 | 华为数字能源技术有限公司 | 一种电池加热方法、电池***及储能*** |
WO2022231062A1 (ko) * | 2021-04-26 | 2022-11-03 | 국민대학교 산학협력단 | 배터리 충전 방법 및 배터리 충전 장치 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011158444A (ja) * | 2010-02-04 | 2011-08-18 | Gs Yuasa Corp | 二次電池の残存容量検出方法および装置 |
WO2013115038A1 (ja) * | 2012-01-31 | 2013-08-08 | プライムアースEvエナジー株式会社 | 電池状態検出装置 |
JP2019117180A (ja) * | 2017-12-27 | 2019-07-18 | プライムアースEvエナジー株式会社 | 電池状態推定装置及び電池状態推定方法 |
-
2019
- 2019-09-17 JP JP2019168851A patent/JP7194383B2/ja active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011158444A (ja) * | 2010-02-04 | 2011-08-18 | Gs Yuasa Corp | 二次電池の残存容量検出方法および装置 |
WO2013115038A1 (ja) * | 2012-01-31 | 2013-08-08 | プライムアースEvエナジー株式会社 | 電池状態検出装置 |
JP2019117180A (ja) * | 2017-12-27 | 2019-07-18 | プライムアースEvエナジー株式会社 | 電池状態推定装置及び電池状態推定方法 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022231062A1 (ko) * | 2021-04-26 | 2022-11-03 | 국민대학교 산학협력단 | 배터리 충전 방법 및 배터리 충전 장치 |
CN114883693A (zh) * | 2022-04-22 | 2022-08-09 | 华为数字能源技术有限公司 | 一种电池加热方法、电池***及储能*** |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7194383B2 (ja) | 2022-12-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3806270B1 (en) | Device and method for charging secondary battery | |
JP7261477B2 (ja) | 電池状態推定方法および電池システム | |
US10916813B2 (en) | Battery management apparatus and method for calibrating a state of charge of a battery | |
JP6672112B2 (ja) | 電池容量測定装置及び電池容量測定方法 | |
CN105938181B (zh) | 蓄电元件管理装置、管理方法和模块、记录介质及移动体 | |
JP6155830B2 (ja) | 状態推定装置、状態推定方法 | |
US10459037B2 (en) | State-of-charge estimation device and state-of-charge estimation method | |
CN110376536B (zh) | 电池***soh检测方法、装置、计算机设备和存储介质 | |
Stroe et al. | Electrochemical impedance spectroscopy-based electric circuit modeling of lithium–sulfur batteries during a discharging state | |
CN110462412B (zh) | 用于估计电池的soc的装置和方法 | |
CN113785209B (zh) | 用于检测异常电池单体的方法 | |
CN109143097A (zh) | 一种计及温度和循环次数的锂离子电池soc估计方法 | |
Blanco et al. | An Equivalent Circuit Model With Variable Effective Capacity for $\hbox {LiFePO} _ {4} $ Batteries | |
KR20130075408A (ko) | 배터리 사용 영역 가변 장치 및 방법 | |
CN113826021A (zh) | 用于诊断电池单体的设备和方法 | |
JP7194383B2 (ja) | 電池状態推定方法および電池システム | |
JP2016065831A (ja) | 電池温度推定方法及び電池温度推定装置 | |
Li et al. | Interval method for an efficient state of charge and capacity estimation of multicell batteries | |
Nejad et al. | Sensitivity of lumped parameter battery models to constituent parallel-RC element parameterisation error | |
Ahmed et al. | A scaling approach for improved open circuit voltage modeling in Li-ion batteries | |
US10908219B2 (en) | Battery management system with mixed electrode | |
KR101822594B1 (ko) | 배터리 사용 영역 가변 장치 및 방법 | |
Misyris et al. | Battery energy storage systems modeling for online applications | |
KR20220043640A (ko) | 배터리 진단 장치, 방법 및 시스템 | |
JP7194385B2 (ja) | 組電池の評価方法および電池システム |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20191114 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20191115 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20211210 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20211210 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220909 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20221004 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20221024 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20221108 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20221202 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7194383 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |