JP6251255B2 - 混合正極材を含む二次電池の充電状態推定装置及び方法 - Google Patents
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Description
Claims (16)
- 作動イオンと反応する電圧範囲が相異なる第1正極材及び第2正極材を含む混合正極材が含まれている正極、負極材を含む負極、及び前記正極と負極とを分離させる分離膜を含む二次電池の充電状態を推定する装置であって、
前記二次電池の充電中に、時間に対する前記二次電池の動的電圧を繰り返して測定するセンサーと、
前記センサーにより、前記二次電池の充電中に繰り返して測定された、前記時間に対する二次電池の動的電圧プロファイルを前記作動イオンと反応する正極材の種類が変わる充電状態区間である転移区間で生じる転移区間電圧パターンとして識別して、前記転移区間電圧パターンのパラメータを計算し、前記転移区間内に含まれる複数の充電状態と各充電状態に対応するパラメータとの間の予め定義された相関関係を用いて前記計算されたパラメータから二次電池の充電状態を推定する制御ユニットと、
を含む、二次電池の充電状態推定装置。 - 前記制御ユニットは、前記動的電圧プロファイルに変曲点が存在するか、前記動的電圧プロファイルが相異なる屈曲を含むか、または、前記動的電圧プロファイルの一次微分値が極大値を有すれば、前記動的電圧プロファイルを転移区間電圧パターンとして識別する、請求項1に記載の二次電池の充電状態推定装置。
- 前記転移区間電圧パターンは、少なくとも1つの変曲点を含み、
前記計算されたパラメータは、前記識別された転移区間電圧パターンにおいて電圧の増加が始まる充電開始電圧Vinitial、前記識別された転移区間電圧パターンにおいて電圧の増加が終了する充電終了電圧Vfinal、前記識別された転移区間電圧パターンにおいて電圧の増加が開始された時点を基準に前記変曲点が出現するまでにかかった時間τ、前記変曲点におけるdV/dt(V=動的電圧)、前記変曲点におけるdV/dSOC(V=動的電圧、SOC=充電状態)、前記二次電池の動的電圧が前記充電開始電圧から前記充電終了電圧まで変化するのにかかった時間△T、前記識別された転移区間電圧パターン全体の広域積分値、及び前記変曲点前後の一定時間範囲で前記転移区間電圧パターンを積分した局所積分値からなる群より選択された少なくとも1つを含む、請求項1に記載の二次電池の充電状態推定装置。 - 前記充電が、時間間隔を置いて繰り返されるパルス充電であり、前記制御ユニットは、各パルス充電が行われる間、前記センサーを通じて測定された前記動的電圧プロファイルが前記転移区間電圧パターンとして識別される条件が成立するとき、前記二次電池の充電状態を推定する、請求項1に記載の二次電池の充電状態推定装置。
- 作動イオンと反応する電圧範囲が相異なる第1正極材及び第2正極材を含む混合正極材が含まれている正極、負極材を含む負極、及び前記正極と負極とを分離させる分離膜を含み、ハイブリッド(HEV)モードが支援される電気駆動自動車に搭載された二次電池の充電状態を推定する装置であって、
前記ハイブリッドモードで、前記二次電池の充電中に、時間に対する前記二次電池の動的電圧を繰り返して測定するセンサーと、
前記センサーにより、前記二次電池の充電中に繰り返して測定された、前記時間に対する二次電池の動的電圧プロファイルを前記作動イオンと反応する正極材の種類が変わる充電状態区間である転移区間で生じる転移区間電圧パターンとして識別して、前記転移区間電圧パターンのパラメータを計算し、前記転移区間内に含まれる複数の充電状態と各充電状態に対応するパラメータとの間の予め定義された相関関係を用いて前記計算されたパラメータから二次電池の充電状態を推定する制御ユニットと、
を含む、二次電池の充電状態推定装置。 - 前記制御ユニットは、前記動的電圧プロファイルに変曲点が存在するか、前記動的電圧プロファイルが相異なる屈曲を含むか、または、前記動的電圧プロファイルの一次微分値が極大値を有すれば、前記動的電圧プロファイルを転移区間電圧パターンとして識別する、請求項5に記載の二次電池の充電状態推定装置。
- 前記転移区間電圧パターンは、少なくとも1つの変曲点を含み、
前記計算されたパラメータは、前記識別された転移区間電圧パターンにおいて電圧の増加が始まる充電開始電圧Vinitial、前記識別された転移区間電圧パターンにおいて電圧の増加が終了する充電終了電圧Vfinal、前記識別された転移区間電圧パターンにおいて電圧の増加が開始された時点を基準に前記変曲点が出現するまでにかかった時間τ、前記変曲点におけるdV/dt(V=動的電圧)、前記変曲点におけるdV/dSOC(V=動的電圧、SOC=充電状態)、前記二次電池の動的電圧が前記充電開始電圧から前記充電終了電圧まで変化するのにかかった時間△T、前記識別された転移区間電圧パターン全体の広域積分値、及び前記変曲点前後の一定時間範囲で前記転移区間電圧パターンを積分した局所積分値からなる群より選択された少なくとも1つを含む、請求項5に記載の二次電池の充電状態推定装置。 - 前記制御ユニットは、前記ハイブリッドモードで、前記二次電池の充電と放電サイクルが繰り返されるとき、各充電サイクルにおいて前記充電状態を推定する、請求項5に記載の二次電池の充電状態推定装置。
- 前記充電は、時間間隔を置いてパルス充電が繰り返される充電であり、前記制御ユニットは、各パルス充電が行われる間、前記センサーを通じて測定された前記動的電圧プロファイルが前記転移区間電圧パターンとして識別される条件が成立するとき、前記二次電池の充電状態を推定する、請求項8に記載の二次電池の充電状態推定装置。
- 作動イオンと反応する電圧範囲が相異なる第1正極材及び第2正極材を含む混合正極材が含まれている正極、負極材を含む負極、及び前記正極と負極とを分離させる分離膜を含む二次電池の充電状態を推定する方法であって、
(a)前記二次電池の充電中に、時間に対する前記二次電池の動的電圧を繰り返して測定する段階と、
(b)前記二次電池の充電中に繰り返して測定された、前記時間に対する二次電池の動的電圧プロファイルを前記作動イオンと反応する正極材の種類が変わる充電状態区間である転移区間で生じる転移区間電圧パターンとして識別する段階と、
(c)前記識別された転移区間電圧パターンのパラメータを計算する段階と、
(d)前記転移区間内に含まれる複数の充電状態と各充電状態に対応するパラメータとの間の予め定義された相関関係を用いて前記計算されたパラメータから二次電池の充電状態を推定する段階と、
を含む、二次電池の充電状態推定方法。 - 前記(b)段階において、
前記動的電圧プロファイルに変曲点が存在するか、前記動的電圧プロファイルが相異なる屈曲を含むか、または、前記動的電圧プロファイルの一次微分値が極大値を有すれば、前記動的電圧プロファイルを転移区間電圧パターンとして識別する、請求項10に記載の二次電池の充電状態推定方法。 - 前記(c)段階において、
前記計算されたパラメータは、前記識別された転移区間電圧パターンにおいて電圧の増加が始まる充電開始電圧Vinitial、前記識別された転移区間電圧パターンにおいて電圧の増加が終了する充電終了電圧Vfinal、前記識別された転移区間電圧パターンにおいて電圧の増加が開始された時点を基準に前記変曲点が出現するまでにかかった時間τ、前記変曲点におけるdV/dt値(V=動的電圧)、前記変曲点におけるdV/dSOC(V=動的電圧、SOC=充電状態)、前記二次電池の動的電圧が前記充電開始電圧から前記充電終了電圧まで変化するのにかかった時間△T、前記識別された転移区間電圧パターン全体の広域積分値、及び前記変曲点前後の一定時間範囲で前記転移区間電圧パターンを積分した局所積分値からなる群より選択された少なくとも1つを含む、請求項11に記載の二次電池の充電状態推定方法。 - 前記充電が、時間間隔を置いて繰り返されるパルス充電であり、前記(b)段階ないし前記(d)段階は、各パルス充電が行われる間、前記動的電圧プロファイルが前記転移区間電圧パターンとして識別される条件が成立するときに繰り返される、請求項10に記載の二次電池の充電状態推定方法。
- 作動イオンと反応する電圧範囲が相異なる第1正極材及び第2正極材を含む混合正極材が含まれている正極、負極材を含む負極、及び前記正極と負極とを分離させる分離膜を含み、ハイブリッド(HEV)モードが支援される電気駆動自動車に搭載された二次電池の充電状態を推定する方法であって、
(a)前記ハイブリッドモードで前記二次電池の充電が開始する段階と、
(b)前記充電が行われる間に時間に対する前記二次電池の動的電圧を繰り返して測定する段階と、
(c)前記二次電池の充電中に繰り返して測定された、前記時間に対する二次電池の動的電圧プロファイルを前記作動イオンと反応する正極材の種類が変わる充電状態区間である転移区間で生じる転移区間電圧パターンとして識別する段階と、
(d)前記識別された転移区間電圧パターンのパラメータを計算する段階と、
(e)前記転移区間内に含まれる複数の充電状態と各充電状態に対応するパラメータとの間の予め定義された相関関係を用いて前記計算されたパラメータから二次電池の充電状態を推定する段階を含む、二次電池の充電状態推定方法。 - 前記ハイブリッドモードで前記二次電池の充電と放電サイクルが繰り返される段階をさらに含み、前記各充電サイクルにおいて、前記(b)段階ないし前記(e)段階を繰り返す、請求項14に記載の二次電池の充電状態推定方法。
- 前記充電は、時間間隔を置いてパルス充電が繰り返される充電であり、前記パルス充電が繰り返される度に前記(b)段階ないし前記(e)段階を繰り返す、請求項15に記載の二次電池の充電状態推定方法。
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