JP7375473B2 - Energy storage amount estimating device, energy storage amount estimation method, and computer program - Google Patents

Energy storage amount estimating device, energy storage amount estimation method, and computer program Download PDF

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Description

本発明は、蓄電素子のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）等の蓄電量を推定する蓄電量推定装置、蓄電量推定方法及びコンピュータプログラムに関する。 The present invention relates to a storage amount estimating device, a storage amount estimation method, and a computer program for estimating a storage amount such as SOC (State of Charge) of a storage element.

近年、リチウムイオン電池に代表される二次電池において、電池のＳＯＣを高精度に推定する技術が求められている。二次電池におけるＳＯＣを推定する方法として、ＯＣＶ法及び電流積算法が広く用いられている。ＯＣＶ法では、二次電池のＯＣＶ（Ｏｐｅｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ）とＳＯＣが一対一対応する相関関係（ＳＯＣ－ＯＣＶ曲線）に基づいてＳＯＣを推定する。電流積算法では、二次電池の充放電電流値を積算してＳＯＣを算出する。 BACKGROUND ART In recent years, in secondary batteries such as lithium ion batteries, a technique for estimating the SOC of a battery with high accuracy has been required. The OCV method and the current integration method are widely used as methods for estimating the SOC in a secondary battery. In the OCV method, the SOC is estimated based on a one-to-one correlation (SOC-OCV curve) between the OCV (Open Circuit Voltage) and the SOC of the secondary battery. In the current integration method, the SOC is calculated by integrating the charging and discharging current values of the secondary battery.

電流積算法によってＳＯＣを算出する場合、下記の式（１）を逐次計算する。
ＳＯＣi＝ＳＯＣi-1＋Ｉi×Δｔi/Ｑ×１００ （１）
ＳＯＣi：更新後のＳＯＣ
ＳＯＣi-1：直前のＳＯＣ
Ｉi：電流値
Δｔi：時間間隔
Ｑ：電池容量（Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｃａｐａｃｉｔｙ） When calculating the SOC by the current integration method, the following equation (1) is calculated sequentially.
SOC i =SOC i-1 +I i ×Δt i /Q×100 (1)
SOC i : SOC after update
SOC i-1 : Previous SOC
I i : Current value Δt i : Time interval Q: Battery capacity (Available Capacity)

電流積算法では、充放電電気量の積算値から現時点のＳＯＣを推定し、一般的に、高性能な電流計からデータを取得できる場合に精度が高く、リアルタイムでＳＯＣを監視できる。しかし、長期間にわたってＳＯＣを推定する場合に、推定誤差が蓄積するため、期間が長くなるほど、その精度が低下するという問題がある。そこで、過去の履歴情報を使用せず、現在得られる情報のみを用いてＳＯＣを推定するＯＣＶ法を組み合わせて用いることで、累積した推定誤差をリセットする方法をとる場合がある。 In the current integration method, the current SOC is estimated from the integrated value of the amount of electricity charged and discharged, and generally, if data can be obtained from a high-performance ammeter, the accuracy is high and the SOC can be monitored in real time. However, when estimating the SOC over a long period of time, estimation errors accumulate, so there is a problem that the accuracy decreases as the period becomes longer. Therefore, a method may be adopted in which the accumulated estimation errors are reset by using a combination of the OCV method, which estimates the SOC using only currently obtained information without using past history information.

しかし、リン酸鉄リチウムなどの正極活物質では、充電履歴及び放電履歴に依存して、同一のＳＯＣに対する電圧値や電気化学的特性が変化する、ヒステリシスという性質を有する。従って、これらの正極活物質を蓄電素子に用いた場合、電池の充放電履歴によってＳＯＣ－ＯＣＶ曲線が変化し、ＯＣＶとＳＯＣとの一対一対応の関係が崩れるため、ＯＣＶ法を用いて蓄積した誤差を精度よくリセットすることができない。このように、ＳＯＣ推定の精度が悪く、電池の制御が困難であるという問題がある。 However, a positive electrode active material such as lithium iron phosphate has a property called hysteresis, in which the voltage value and electrochemical characteristics for the same SOC change depending on the charging history and discharging history. Therefore, when these positive electrode active materials are used in a power storage device, the SOC-OCV curve changes depending on the charging and discharging history of the battery, breaking the one-to-one correspondence between OCV and SOC. It is not possible to reset the error accurately. As described above, there are problems in that the accuracy of SOC estimation is poor and battery control is difficult.

特許文献１には、充放電の履歴を考慮してＯＣＶを精度よく推定する技術が提案されている。特許文献１に開示された蓄電部材状態推定方法は、蓄電部材の電流値に基づいて算出されたパラメータに基づいて、蓄電部材のＯＣＶ補正量を求め、ＯＣＶのヒステリシスによる誤差を低減するヒステリシス補正を行う。 Patent Document 1 proposes a technique for accurately estimating OCV in consideration of charging/discharging history. The power storage member state estimation method disclosed in Patent Document 1 calculates the OCV correction amount of the power storage member based on parameters calculated based on the current value of the power storage member, and performs hysteresis correction to reduce errors due to OCV hysteresis. conduct.

特許文献２には、ＳＯＣ－ＯＣＶ曲線を正確に関数化することにより、蓄電素子のＳＯＣの推定精度を向上させる技術が提案されている。特許文献２に開示された近似関数作成方法では、蓄電素子のＳＯＣ－ＯＣＶ曲線のデータを取得する。取得されたデータにより示されるＳＯＣ－ＯＣＶ曲線のＳＯＣに対するＯＣＶの変化率が所定の閾値以下となる範囲内で、中間点を移動させる。中間点の位置ごとに、中間点を境として前記範囲を分割した各分割範囲の特性曲線をそれぞれ近似した近似曲線と、当該近似曲線の近似に用いたデータとの類似度を算出する。算出される類似度が最も中間点を境とした各分割範囲の近似直線を用いて特性曲線を近似した近似関数を生成する。 Patent Document 2 proposes a technique for improving the accuracy of estimating the SOC of a power storage element by accurately converting the SOC-OCV curve into a function. In the approximation function creation method disclosed in Patent Document 2, data on the SOC-OCV curve of a power storage element is acquired. The midpoint is moved within a range in which the rate of change in OCV with respect to SOC of the SOC-OCV curve indicated by the acquired data is equal to or less than a predetermined threshold. For each intermediate point position, the degree of similarity is calculated between an approximated curve that approximates the characteristic curve of each divided range obtained by dividing the range using the intermediate point as a boundary, and data used to approximate the approximated curve. An approximation function is generated by approximating the characteristic curve using an approximation straight line for each division range with the intermediate point as the boundary for which the calculated degree of similarity is highest.

特開２０１５－１６６７１０JP2015-166710 特許６１７１８９７Patent 6171897

特許文献１では、充電された後に放電に切り替わった時点の積算電気量及び平均電流値に基づいてＯＣＶを補正するが、様々なパターンに対応できるようにするために膨大なデータを事前に取得する必要があるなか、積算電気量や平均電流値といった過去から現在に至るまでの積算値に基づいてＯＣＶを補正するため、逐次計算による計算誤差が蓄積しやすく、正確なＳＯＣを精度よく推定することができない。 In Patent Document 1, OCV is corrected based on the integrated amount of electricity and the average current value at the time of switching to discharging after being charged, but a huge amount of data is acquired in advance in order to be able to respond to various patterns. Because it is necessary to correct OCV based on integrated values from the past to the present, such as integrated electricity amount and average current value, it is easy to accumulate calculation errors due to sequential calculations, so it is necessary to accurately estimate the correct SOC. I can't.

特許文献２では、ＳＯＣ－ＯＣＶ曲線を表現する近似関数を得るが、入力データに履歴情報が入らない段階で、履歴によって変化するヒステリシス挙動を表現することが不可能であり、正確なＳＯＣを精度よく推定することができない。 In Patent Document 2, an approximation function that expresses the SOC-OCV curve is obtained, but at the stage where no history information is included in the input data, it is impossible to express hysteresis behavior that changes depending on the history, and accurate SOC cannot be calculated with accuracy. cannot be estimated well.

本発明は、複雑な使用履歴を経た後においても、蓄電量を高精度に推定できる蓄電量推定装置、蓄電量推定方法及びコンピュータプログラムを提供することを目的とする。ここで、蓄電量とは、ＳＯＣ、残存放電容量、定格容量比などを意味する。定格容量比とは、定格容量に対する電池の残存放電容量の比をいい、定格容量を基準に電池の残存放電容量を０～１の間で規格化したものである。 An object of the present invention is to provide a storage amount estimation device, a storage amount estimation method, and a computer program that can estimate the storage amount with high accuracy even after a complicated usage history. Here, the amount of stored electricity means SOC, remaining discharge capacity, rated capacity ratio, etc. The rated capacity ratio refers to the ratio of the remaining discharge capacity of a battery to the rated capacity, and is a standardization of the remaining discharge capacity of a battery between 0 and 1 based on the rated capacity.

本発明に係る蓄電量推定装置は、蓄電量及び擬似開放電圧の相関関係に充放電履歴によるヒステリシスを有する蓄電素子の蓄電量推定装置であって、放電開始時の蓄電量に対応する蓄電量及び擬似開放電圧の相関関係を決定する決定部と、放電過程における擬似開放電圧が所定範囲である場合に、該擬似開放電圧及び決定された前記相関関係に基づいて、放電過程における蓄電量を推定する推定部とを備える。 A storage amount estimating device according to the present invention is a storage amount estimating device for a storage element that has hysteresis due to a charge/discharge history in the correlation between a storage amount and a pseudo open circuit voltage, and the storage amount estimating device is a storage amount estimation device for a storage element that has hysteresis due to a charge/discharge history in the correlation between a storage amount and a pseudo open circuit voltage. a determination unit that determines a correlation between pseudo open circuit voltages; and a determination unit that estimates a storage amount in a discharge process based on the pseudo open circuit voltage and the determined correlation when the pseudo open circuit voltage in the discharge process is within a predetermined range; and an estimation section.

上記構成により、蓄電量－電圧値特性がヒステリシスを示す活物質を有する蓄電素子の蓄電量を高精度に推定することができる。 With the above configuration, it is possible to estimate with high accuracy the amount of electricity stored in a power storage element having an active material whose electricity storage amount-voltage value characteristic exhibits hysteresis.

充放電履歴によるＳＯＣ－ＯＣＶ曲線の変化を示すグラフである。It is a graph showing changes in the SOC-OCV curve depending on charge/discharge history. 充放電履歴による定格容量比ｒ－ＯＣＶ曲線の変化を示すグラフである。3 is a graph showing changes in the rated capacity ratio r-OCV curve depending on charging and discharging history. ｒ－ＯＣＶ曲線を決定する説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram for determining an r-OCV curve. 蓄電モジュールの一例を示す図である。It is a figure showing an example of a power storage module. 蓄電モジュールの他の例を示す図である。It is a figure showing other examples of a power storage module. 蓄電モジュールの分解斜視図である。FIG. 3 is an exploded perspective view of the power storage module. 蓄電モジュールのブロック図である。FIG. 3 is a block diagram of a power storage module. ＣＰＵによる蓄電量推定処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the electrical storage amount estimation process by CPU. ＳＯＣ変動試験により取得された充放電曲線である。This is a charge/discharge curve obtained by an SOC fluctuation test. ＳＯＣ変動試験による総ＳＯＣ変動量を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the total SOC variation amount by an SOC variation test. ｒ－ＯＣＶ曲線を決定する説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram for determining an r-OCV curve.

（実施形態の概要）
実施形態に係る蓄電量推定装置は、蓄電量及び擬似開放電圧の相関関係に充放電履歴によるヒステリシスを有する蓄電素子の蓄電量推定装置であって、放電開始時の蓄電量に対応する蓄電量及び擬似開放電圧の相関関係を決定する決定部と、放電過程における擬似開放電圧が所定範囲である場合に、該擬似開放電圧及び決定された前記相関関係に基づいて、放電過程における蓄電量を推定する推定部とを備える。 (Summary of embodiment)
The stored power amount estimating device according to the embodiment is a stored power amount estimating device for a power storage element that has hysteresis due to charging and discharging history in the correlation between the stored power amount and the pseudo open circuit voltage, and is configured to estimate the stored power amount and the amount of stored power corresponding to the stored power amount at the start of discharge. a determination unit that determines a correlation between pseudo open circuit voltages; and a determination unit that estimates a storage amount in a discharge process based on the pseudo open circuit voltage and the determined correlation when the pseudo open circuit voltage in the discharge process is within a predetermined range; and an estimation section.

ここで、擬似開放電圧とは、休止期間を経て取得されたＯＣＶと、例えば暗電流のように小さい電流で蓄電素子が使用され、休止期間を経ずに取得された電圧（擬似的なＯＣＶ）とを含む。以下の説明では、単に「ＯＣＶ」という。
特許文献１の推定方法では、ＯＣＶヒステリシスが平均電流値及び積算電流値に依存すると考えている。しかし、本願の発明者等は、ＯＣＶヒステリシスが電流値に依存せず、放電開始時の蓄電量がＯＣＶヒステリシスに与える影響を考慮しなければ、ヒステリシスの挙動を詳細に把握することはできないことを見出した。さらに、本願の発明者等は、所定の電圧区間において、蓄電量と擬似開放電圧との間に極めて強い線形比例関係があることを見出した。このように、ヒステリシスにより変化する蓄電量及び擬似開放電圧の相関関係を考慮して、所定の電圧区間でＯＣＶ法を実施することにより、蓄電素子の蓄電量を精度良く求めることが可能になる。
上記構成によれば、ヒステリシスを考慮して、放電開始時の蓄電量及び擬似開放電圧の相関関係を決定し、所定電圧区間でＯＣＶ法を実施するので、電流積算時の誤差の蓄積の影響を最小限にとどめることができ、蓄電素子の蓄電量を精度よく推定することができる。 Here, the pseudo open circuit voltage is the OCV obtained after a rest period and the voltage (pseudo OCV) obtained without a rest period when the storage element is used with a small current, such as dark current. including. In the following explanation, it will be simply referred to as "OCV".
The estimation method of Patent Document 1 considers that OCV hysteresis depends on the average current value and the integrated current value. However, the inventors of the present application have realized that OCV hysteresis does not depend on the current value, and that the behavior of hysteresis cannot be understood in detail unless the influence of the amount of stored electricity at the start of discharge on OCV hysteresis is taken into account. I found it. Furthermore, the inventors of the present application have discovered that there is an extremely strong linear proportional relationship between the amount of stored electricity and the pseudo open circuit voltage in a predetermined voltage section. In this way, by implementing the OCV method in a predetermined voltage section while taking into account the correlation between the amount of stored electricity and the pseudo open circuit voltage that changes due to hysteresis, it becomes possible to accurately determine the amount of stored electricity in the electricity storage element.
According to the above configuration, the correlation between the amount of stored electricity at the start of discharge and the pseudo open circuit voltage is determined in consideration of hysteresis, and the OCV method is implemented in a predetermined voltage section, so the influence of accumulation of errors during current integration is eliminated. This can be kept to a minimum, and the amount of electricity stored in the electricity storage element can be estimated with high accuracy.

上記蓄電量推定装置において、前記決定部は、放電開始時の蓄電量ごとに予め記憶された蓄電量及び擬似開放電圧の相関関係と、放電過程における少なくとも２つの時点間の擬似開放電圧の変化量及び放電量とに基づいて、前記放電開始時の蓄電量に対応する前記相関関係を決定してもよい。 In the above-mentioned power storage amount estimating device, the determining unit is configured to calculate the correlation between the power storage amount and the pseudo open-circuit voltage stored in advance for each power storage amount at the start of discharge, and the amount of change in the pseudo-open-circuit voltage between at least two points in the discharge process. and the amount of discharge, the correlation corresponding to the amount of stored electricity at the time of starting the discharge may be determined.

上記構成によれば、現時点の放電開始時の蓄電量に対応する蓄電量及び擬似開放電圧の相関関係が予め記憶されていない場合でも、２つの時点間の擬似開放電圧の変化量及び放電量のみを用いて現時点の蓄電量及び擬似開放電圧の相関関係を得ることができる。言い換えれば、放電開始時の蓄電量が分からなくても、２時点間のデータのみで蓄電量を推定することができる。 According to the above configuration, even if the correlation between the amount of stored electricity and the pseudo open-circuit voltage corresponding to the amount of electricity stored at the start of discharge at the current point in time is not stored in advance, only the amount of change in the pseudo-open-circuit voltage and the amount of discharge between the two points in time are stored. can be used to obtain the correlation between the current amount of stored electricity and the pseudo open circuit voltage. In other words, even if the amount of stored power at the start of discharge is not known, the amount of stored power can be estimated only from data between two points in time.

上記蓄電量推定装置において、前記相関関係は、蓄電素子の定格容量比と擬似開放電圧との線形比例関係を示す特性曲線であってもよい。 In the above-mentioned power storage amount estimating device, the correlation may be a characteristic curve showing a linear proportional relationship between a rated capacity ratio of the power storage element and a pseudo open circuit voltage.

上記構成によれば、２つの時点間の擬似開放電圧の変化量及び放電量から求めた勾配を用いて、現時点の蓄電量及び擬似開放電圧の相関関係を精度よく決定することができる。 According to the above configuration, it is possible to accurately determine the correlation between the amount of stored electricity and the pseudo open-circuit voltage at the present time, using the gradient obtained from the amount of change in the pseudo-open-circuit voltage and the amount of discharge between two points in time.

実施形態に係る蓄電量推定方法は、蓄電量及び擬似開放電圧の相関関係に充放電履歴によるヒステリシスを有する蓄電素子の蓄電量推定方法であって、放電開始時の蓄電量に対応する蓄電量及び擬似開放電圧の相関関係を決定するステップと、放電過程における擬似開放電圧が所定範囲である場合に、該擬似開放電圧及び決定された前記相関関係に基づいて、放電過程における蓄電量を推定するステップとを有する。 The stored power amount estimation method according to the embodiment is a stored power amount estimation method of a power storage element in which the correlation between the stored power amount and the pseudo open circuit voltage has hysteresis due to the charging/discharging history, and the method is a method for estimating the stored power amount of the power storage element, which has hysteresis due to the charge/discharge history in the correlation between the stored power amount and the pseudo open circuit voltage. a step of determining a correlation between pseudo open circuit voltages; and a step of estimating the amount of electricity stored in a discharge process based on the pseudo open circuit voltage and the determined correlation when the pseudo open circuit voltage in the discharge process is within a predetermined range. and has.

上記構成によれば、ヒステリシスを考慮して、所定電圧区間でＯＣＶ法を実施することにより、蓄電素子の蓄電量を精度よく推定することができる。 According to the above configuration, by taking hysteresis into consideration and implementing the OCV method in a predetermined voltage section, it is possible to accurately estimate the amount of electricity stored in the electricity storage element.

実施形態に係るコンピュータプログラムは、蓄電量及び擬似開放電圧の相関関係に充放電履歴によるヒステリシスを有する蓄電素子の蓄電量を推定するコンピュータに、放電開始時の蓄電量に対応する蓄電量及び擬似開放電圧の相関関係を決定し、放電過程における擬似開放電圧が所定範囲である場合に、該擬似開放電圧及び決定された前記相関関係に基づいて、放電過程における蓄電量を推定する処理を実行させる。 The computer program according to the embodiment provides a computer that estimates the amount of stored power of a power storage element that has hysteresis due to charge/discharge history in the correlation between the amount of stored power and the pseudo-open voltage. A correlation between voltages is determined, and when a pseudo open circuit voltage in a discharge process is within a predetermined range, a process of estimating the amount of stored electricity in a discharge process is executed based on the pseudo open circuit voltage and the determined correlation.

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
本実施形態に係る蓄電素子は、蓄電量及び擬似開放電圧の相関関係に充放電履歴によるヒステリシスを有する正極活物質を含む。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be specifically described below based on drawings showing embodiments thereof.
The power storage element according to the present embodiment includes a positive electrode active material that has hysteresis due to charging and discharging history in the correlation between the amount of stored power and the pseudo open circuit voltage.

充放電履歴によって、蓄電素子のＳＯＣ－ＯＣＶ曲線が変化する。図１は、充放電履歴によるＳＯＣ－ＯＣＶ曲線の変化を示すグラフである。図１には、横軸はＳＯＣ（％）、縦軸はＯＣＶ（Ｖ）である。曲線ＣはＳＯＣ０％～１００％の充電時のＳＯＣ－ＯＣＶ曲線を示す。曲線ＤはＳＯＣ１００～０％の放電時のＳＯＣ－ＯＣＶ曲線を示す。曲線Ｄ３０はＳＯＣ３０％～０％の放電時のＳＯＣ－ＯＣＶ曲線を示す。 The SOC-OCV curve of the power storage element changes depending on the charging/discharging history. FIG. 1 is a graph showing changes in the SOC-OCV curve depending on charge/discharge history. In FIG. 1, the horizontal axis is SOC (%) and the vertical axis is OCV (V). Curve C shows the SOC-OCV curve during charging from 0% to 100% SOC. Curve D shows the SOC-OCV curve during discharge at SOC of 100% to 0%. Curve D30 shows the SOC-OCV curve during discharge at SOC of 30% to 0%.

図１に示すように、充電時のＳＯＣ－ＯＣＶ曲線Ｃと放電時のＳＯＣ－ＯＣＶ曲線Ｄとは異なる。曲線Ｃ及び曲線Ｄにおいて、同一ＯＣＶに対するＳＯＣにΔＳＯＣ１の差がある。放電開始ＳＯＣが異なる場合に、ＳＯＣ－ＯＣＶ曲線も異なる。曲線Ｄ及び曲線Ｄ３０において、同一ＯＣＶに対するＳＯＣにΔＳＯＣ２の差がある。ここで、放電開始ＳＯＣとは、蓄電素子が充電された後に放電に切替わった時点のＳＯＣをいう。即ち、曲線Ｄ３０は放電開始ＳＯＣが３０％である場合のＳＯＣ－ＯＣＶ曲線を示し、曲線Ｄは放電開始ＳＯＣが１００％である場合のＳＯＣ－ＯＣＶ曲線を示す。 As shown in FIG. 1, the SOC-OCV curve C during charging and the SOC-OCV curve D during discharging are different. In curve C and curve D, there is a difference of ΔSOC1 in SOC for the same OCV. When the discharge start SOC is different, the SOC-OCV curve is also different. In curve D and curve D30, there is a difference of ΔSOC2 in SOC for the same OCV. Here, the discharge start SOC refers to the SOC at the time when the electricity storage element is switched to discharging after being charged. That is, curve D30 shows the SOC-OCV curve when the discharge start SOC is 30%, and curve D shows the SOC-OCV curve when the discharge start SOC is 100%.

充放電履歴によって、蓄電素子の定格容量比ｒとＯＣＶとの相関関係（以下、r－ＯＣＶ曲線と記す）も変化する。図２は充放電履歴による定格容量比r－ＯＣＶ曲線の変化を示すグラフである。図２において、横軸は定格容量比ｒ、縦軸はＯＣＶ（Ｖ）である。曲線Ｃ０はＳＯＣ０～１００％の充電時のr－ＯＣＶ曲線を示す。曲線Ｄ１０はＳＯＣ１００～０％の放電時のr－ＯＣＶ曲線を示す。各点は放電開始ＳＯＣがそれぞれ２０％、３０％、４０％、６０％、７０％及び９０％である場合の測定点を示す。これらの測定点に対し、線形近似を行った場合、所定の電圧区間において、ｒに対するＯＣＶが良好な線形性を示すことが見出された。ここで、所定の電圧区間は、３．２２０Ｖ～３．２９５Ｖが好ましい。下限は、３．２３０、３．２２５、３．２２０の順により好ましい。上限は３．２８０、３．２９０、３．２９５の順により好ましい。 Depending on the charging/discharging history, the correlation between the rated capacity ratio r of the power storage element and the OCV (hereinafter referred to as an r-OCV curve) also changes. FIG. 2 is a graph showing changes in the rated capacity ratio r-OCV curve depending on the charging/discharging history. In FIG. 2, the horizontal axis is the rated capacity ratio r, and the vertical axis is the OCV (V). Curve C0 shows the r-OCV curve when charging from SOC 0 to 100%. Curve D10 shows the r-OCV curve during discharge at SOC of 100% to 0%. Each point indicates a measurement point when the discharge start SOC is 20%, 30%, 40%, 60%, 70%, and 90%, respectively. It has been found that when linear approximation is applied to these measurement points, OCV with respect to r exhibits good linearity in a predetermined voltage section. Here, the predetermined voltage section is preferably 3.220V to 3.295V. The lower limits are more preferably in the order of 3.230, 3.225, and 3.220. The upper limit is more preferably in the order of 3.280, 3.290, and 3.295.

図２には、線形近似した後の各放電開始ＳＯＣに対応するｒ－ＯＣＶ曲線が示されている。Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ６、Ｄ７、Ｄ９はそれぞれ、放電開始ＳＯＣが２０％、３０％、４０％、６０％、７０％、９０％である場合のｒ－ＯＣＶ曲線を示す。図２において、放電開始ＳＯＣがそれぞれ２０％、３０％、４０％、６０％、７０％及び９０％の場合に、線形近似は良好なフィッテング精度を得た。 FIG. 2 shows r-OCV curves corresponding to each discharge start SOC after linear approximation. D2, D3, D4, D6, D7, and D9 show r-OCV curves when the discharge start SOC is 20%, 30%, 40%, 60%, 70%, and 90%, respectively. In FIG. 2, the linear approximation obtained good fitting accuracy when the discharge start SOC was 20%, 30%, 40%, 60%, 70%, and 90%, respectively.

以上のように、所定の電圧空間において、蓄電素子の定格容量比ｒとＯＣＶとの間に極めて強い線形比例関係がある。従って、放電過程におけるｒ－ＯＣＶ曲線、即ちヒステリシスを加味したｒ－ＯＣＶ曲線が決定できれば、ＯＣＶ法によって蓄電素子の蓄電量を精度よく求めることが可能になる。 As described above, in a predetermined voltage space, there is an extremely strong linear proportionality between the rated capacity ratio r of the power storage element and the OCV. Therefore, if the r-OCV curve in the discharge process, that is, the r-OCV curve with hysteresis taken into account, can be determined, it becomes possible to accurately determine the amount of electricity stored in the electricity storage element using the OCV method.

本実施の形態では、上記所定の電圧空間における定格容量比ｒとＯＣＶとの線形比例関係を利用して、ヒステリシスを加味したｒ－ＯＣＶ曲線を決定する。 In this embodiment, an r-OCV curve with hysteresis taken into account is determined by using the linear proportional relationship between the rated capacity ratio r and OCV in the above-mentioned predetermined voltage space.

図３はｒ－ＯＣＶ曲線を決定する説明図である。横軸は定格容量比ｒ、縦軸はＯＣＶ（Ｖ）である。放電過程における２つの時点ｔ０、ｔ１ぞれぞれで取得されたＯＣＶを、ＯＣＶｔ０及びＯＣＶｔ１とする場合、時点ｔ０からｔ１までの期間におけるＯＣＶの変化量ΔＶ及び放電量Δｒは、式（２）で求められる。 FIG. 3 is an explanatory diagram for determining the r-OCV curve. The horizontal axis is the rated capacity ratio r, and the vertical axis is the OCV (V). When OCV obtained at two time points t0 and t1 in the discharge process are OCV t0 and OCV t1 , the OCV change amount ΔV and discharge amount Δr in the period from time t0 to t1 are calculated by the formula ( 2).

Figure 0007375473000001
Figure 0007375473000001

ここで、Ｉは電流、r０は定格容量であり、放電方向を正とする。
以上のように、図３における２つの測定点を通る直線の勾配ΔＶ／Δｒは求められる。求められた勾配ΔＶ／Δｒを用いて、予め取得されている参照ｒ－ＯＣＶ曲線を参照して、放電過程におけるｒ－ＯＣＶ曲線を決定することができる。 Here, I is the current, r0 is the rated capacity, and the discharge direction is assumed to be positive.
As described above, the gradient ΔV/Δr of the straight line passing through the two measurement points in FIG. 3 is determined. Using the obtained gradient ΔV/Δr, the r-OCV curve in the discharge process can be determined by referring to a reference r-OCV curve obtained in advance.

以下、参照ｒ－ＯＣＶ曲線について説明する。
参照ｒ－ＯＣＶ曲線とは、放電開始ＳＯＣ毎に、予め実験により得られた複数のｒ－ＯＣＶ曲線をいう。例えば、蓄電素子を所定のＳＯＣまで充電した後に複数の時点で放電させ、放電過程において、各時点で蓄電素子の端子電圧及び電流を測定することで、各測定点の座標（ＯＣＶ，ｒ）を取得する。各測定点に対し線形近似をして線形近似曲線を得て、当該線形近似曲線を所定の放電開始ＳＯＣに対応するｒ－ＯＣＶ曲線とする。 The reference r-OCV curve will be explained below.
The reference r-OCV curve refers to a plurality of r-OCV curves obtained in advance through experiments for each discharge start SOC. For example, by charging a storage element to a predetermined SOC and discharging it at multiple points in time, and measuring the terminal voltage and current of the storage element at each point in the discharge process, the coordinates (OCV, r) of each measurement point can be determined. get. A linear approximation curve is obtained by linearly approximating each measurement point, and this linear approximation curve is defined as an r-OCV curve corresponding to a predetermined discharge start SOC.

本実施の形態では、放電開始ＳＯＣがそれぞれ２０％、３０％、４０％、…、１００％の場合に測定された複数のｒ－ＯＣＶ曲線を参照ｒ－ＯＣＶ曲線とする。当該参照ｒ－ＯＣＶ曲線に係るデータは、後述する蓄電量推定装置のメモリ６３のテーブル６３ｂに格納されている。例えば、メモリのテーブルにこれらのｒ－ＯＣＶ曲線の勾配及び切片を放電開始ＳＯＣと関連付けて格納されている。表１は、参照ｒ－ＯＣＶ曲線テーブルの一例である。 In this embodiment, a plurality of r-OCV curves measured when the discharge start SOC is 20%, 30%, 40%, . . . , 100% are used as reference r-OCV curves. Data related to the reference r-OCV curve is stored in a table 63b of the memory 63 of the storage amount estimating device, which will be described later. For example, the slope and intercept of these r-OCV curves are stored in a table in memory in association with the discharge start SOC. Table 1 is an example of a reference r-OCV curve table.

Figure 0007375473000002
Figure 0007375473000002

以下、参照ｒ－ＯＣＶ曲線に基づく放電過程におけるｒ－ＯＣＶ曲線の決定方法について説明する。
上述したようにして求めた勾配ΔＶ／Δｒをテーブルに格納された勾配と比較する。求めた勾配ΔＶ／Δｒが、テーブルに格納された勾配に一致する場合には、テーブルに格納された勾配及び対応した切片を使用してｒ－ＯＣＶ曲線を作成することができる。求められた勾配ΔＶ／Δｒが、テーブルに格納された勾配に一致しない場合には、参照ｒ－ＯＣＶ曲線テーブルに基づく内挿計算又は外挿計算によって、ｒ－ＯＣＶ曲線を決定することができる。決定されたｒ－ＯＣＶ曲線をテーブルに記憶してもよい。これにより、充放電が切り替わるまでは、当該ｒ－ＯＣＶ曲線を使用することが可能である。 Hereinafter, a method for determining an r-OCV curve in a discharge process based on a reference r-OCV curve will be described.
The gradient ΔV/Δr obtained as described above is compared with the gradient stored in the table. If the determined slope ΔV/Δr matches the slope stored in the table, the r-OCV curve can be created using the slope stored in the table and the corresponding intercept. If the obtained slope ΔV/Δr does not match the slope stored in the table, the r-OCV curve can be determined by interpolation or extrapolation calculation based on the reference r-OCV curve table. The determined r-OCV curve may be stored in a table. This makes it possible to use the r-OCV curve until charging/discharging is switched.

例えば、求められた勾配ΔＶ／Δｒがテーブルにおいて隣り合う２つの勾配間にある場合には、内挿計算によってｒ－ＯＣＶ曲線を決定するが、求められた勾配ΔＶ／Δｒがテーブルにおける最小ＳＯＣに対応した勾配より大きい場合には、外挿計算によってｒ－ＯＣＶ曲線を決定する。本実施の形態では、テーブルに参照ｒ－ＯＣＶ曲線が離散的に格納されているが、離散的でなく、全ての放電開始ＳＯＣに対応したｒ－ＯＣＶ曲線が連続的に格納されてもよい。 For example, if the obtained gradient ΔV/Δr is between two adjacent gradients in the table, the r-OCV curve is determined by interpolation calculation, but the obtained gradient ΔV/Δr is between the minimum SOC in the table. If it is larger than the corresponding slope, the r-OCV curve is determined by extrapolation calculation. In this embodiment, reference r-OCV curves are stored discretely in the table, but r-OCV curves corresponding to all discharge start SOCs may be stored continuously instead of discretely.

決定されたｒ－ＯＣＶ曲線を用いて、現時点のＯＣＶに基づいて、現時点の残存放電容量の推定を実施することができ、さらに残存放電容量からＳＯＣの推定を実施することができる。現時点のＯＣＶは、取得した電圧及び電流からを算出する。ＯＣＶの算出は、複数の電圧及び電流のデータから回帰直線を用いて、電流がゼロである場合の電圧を推定すること等により得られる。また、電流が暗電流のように小さい場合、又は電流がゼロであり電圧が安定化する途中の場合でも休止時間が比較的長い場合は、取得した電圧をＯＣＶに読み替えることもできる。
決定したｒ－ＯＣＶ曲線において、ＯＣＶからｒを読み取る。定格容量比ｒは式（３）で示される。定格容量比ｒは式（３）で示される。 Using the determined r-OCV curve, it is possible to estimate the current remaining discharge capacity based on the current OCV, and further to estimate the SOC from the remaining discharge capacity. The current OCV is calculated from the acquired voltage and current. Calculation of OCV is obtained by estimating the voltage when the current is zero using a regression line from a plurality of voltage and current data. Further, when the current is small like a dark current, or when the pause time is relatively long even when the current is zero and the voltage is stabilizing, the acquired voltage can be read as OCV.
In the determined r-OCV curve, read r from the OCV. The rated capacity ratio r is shown by equation (3). The rated capacity ratio r is shown by equation (3).

Figure 0007375473000003

ｆｒ-OCVは、参照ｒ－ＯＣＶ曲線、又は勾配及び切片を内挿計算することによって得たｒ－ＯＣＶ曲線であり、ＯＣＶを引数とする定格容量比の関数である。
Figure 0007375473000003
f r-OCV is a reference r-OCV curve or an r-OCV curve obtained by interpolating the slope and intercept, and is a function of the rated capacity ratio using OCV as an argument.

以上の方法により、蓄電素子にヒステリシスを有する材料を用いた場合において、放電方向で取得された２点間のＯＣＶの変化量ΔＶ及び放電量Δｒによって計算された勾配を用いて、現時点のｒ－ＯＣＶ曲線を推定することができる。これにより、高精度に蓄電素子の残存放電容量やＳＯＣなどの蓄電量を検知することができる。 By the above method, when a material with hysteresis is used for the energy storage element, the current r- OCV curves can be estimated. Thereby, the amount of stored electricity such as the remaining discharge capacity and SOC of the electricity storage element can be detected with high accuracy.

蓄電システムに搭載された蓄電素子の蓄電量をヒステリシスによるＯＣＶ変化を考慮して、高精度に監視することができる。 The amount of electricity stored in the electricity storage element mounted in the electricity storage system can be monitored with high precision by taking into account OCV changes due to hysteresis.

さらに、ヒステリシスを有する蓄電素子においても、放電過程中のｒ－ＯＣＶ曲線を推定することができるため、当該放電過程中の任意期間には、ＯＣＶを測定できれば、残存放電容量やＳＯＣを推定することができる。 Furthermore, even for energy storage elements with hysteresis, the r-OCV curve during the discharge process can be estimated, so if the OCV can be measured during any period during the discharge process, the remaining discharge capacity and SOC can be estimated. I can do it.

さらに、高精度に蓄電量を推定できるため、蓄電素子のＳＯＣ範囲中に含まれる余分なマージン領域を削減することができ、実質利用可能な体積エネルギー密度を向上させることができる。例えば、ＳＯＣ推定誤差がある場合、蓄電素子の劣化分を考慮すると、余裕を持ってＳＯＣの使用範囲を制限することが多い。本発明の推定方法によれば、ＳＯＣの使用範囲をできるだけ広く設定することができ、余分なマージン領域を削減することができる。 Furthermore, since the amount of stored electricity can be estimated with high accuracy, it is possible to reduce the extra margin area included in the SOC range of the electricity storage element, and it is possible to improve the substantially usable volumetric energy density. For example, when there is an SOC estimation error, the usage range of the SOC is often limited with some margin in consideration of deterioration of the power storage element. According to the estimation method of the present invention, the usage range of the SOC can be set as wide as possible, and unnecessary margin areas can be reduced.

（実施形態１）
以下、実施形態１として、車両に搭載される蓄電モジュールを例に挙げて説明する。
図４は蓄電モジュールの一例を示す。蓄電モジュール５０は、複数の蓄電素子２００と、監視装置１００と、それらを収容する収容ケース３００とを備えている。蓄電モジュール５０は、電気自動車（ＥＶ）や、プラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）の動力源として使用されてもよい。
蓄電素子２００は、角形セルに限定されず、円筒形セルやパウチセルであってもよい。 (Embodiment 1)
Embodiment 1 will be described below as an example of a power storage module mounted on a vehicle.
FIG. 4 shows an example of a power storage module. The power storage module 50 includes a plurality of power storage elements 200, a monitoring device 100, and a housing case 300 that accommodates them. The power storage module 50 may be used as a power source for an electric vehicle (EV) or a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV).
The power storage element 200 is not limited to a square cell, but may be a cylindrical cell or a pouch cell.

監視装置１００は、複数の蓄電素子２００と対向して配置される回路基板であってもよい。監視装置１００は、蓄電素子２００の状態を監視する。監視装置１００が、蓄電量推定装置であってもよい。代替的に、監視装置１００と有線接続または無線接続されるコンピュータやサーバが、監視装置１００が出力する情報に基づいて蓄電量推定方法を実行してもよい。 Monitoring device 100 may be a circuit board disposed facing a plurality of power storage elements 200. Monitoring device 100 monitors the state of power storage element 200. The monitoring device 100 may be a storage amount estimating device. Alternatively, a computer or a server connected by wire or wirelessly to the monitoring device 100 may execute the method for estimating the amount of stored electricity based on the information output by the monitoring device 100.

図５は蓄電モジュールの他の例を示す。蓄電モジュール１は、エンジン車両に好適に搭載される、１２ボルト電源や、４８ボルト電源であってもよい。図５は１２Ｖ電源用の蓄電モジュール１の斜視図、図６は蓄電モジュール１の分解斜視図、図７は蓄電モジュール１のブロック図である。 FIG. 5 shows another example of the power storage module. The power storage module 1 may be a 12-volt power source or a 48-volt power source that is suitably mounted on an engine vehicle. 5 is a perspective view of the power storage module 1 for 12V power supply, FIG. 6 is an exploded perspective view of the power storage module 1, and FIG. 7 is a block diagram of the power storage module 1.

蓄電モジュール１は直方体状のケース２を有する。ケース２に複数のリチウムイオン二次電池（以下、電池という）３、複数のバスバー４、ＢＭＵ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）６、電流センサ７が収容される。 The power storage module 1 has a case 2 in the shape of a rectangular parallelepiped. A plurality of lithium ion secondary batteries (hereinafter referred to as batteries) 3, a plurality of bus bars 4, a BMU (Battery Management Unit) 6, and a current sensor 7 are housed in the case 2.

電池３は、直方体状のケース３１と、ケース３１の一側面に設けられた、極性が異なる一対の端子３２，３２とを備える。ケース３１には、正極板、セパレータ、及び負極板を積層した電極体３３が収容されている。 The battery 3 includes a rectangular parallelepiped case 31 and a pair of terminals 32 and 32 provided on one side of the case 31 and having different polarities. The case 31 houses an electrode body 33 in which a positive electrode plate, a separator, and a negative electrode plate are laminated.

電極体３３の正極板は、充放電の推移に応じて蓄電量－電圧値特性がヒステリシスを有する活物質を含む。正極活物質としては、ＬｉＦｅＰＯ4、Ｌｉ（Ｍｎ1-xＦex）ＰＯ4、Ｌｉ2ＭｎＳｉＯ4などのオリビン型構造を有する正極活物質が挙げられる。 The positive electrode plate of the electrode body 33 includes an active material that has hysteresis in the amount of stored electricity-voltage value characteristic depending on the transition of charging and discharging. Examples of the positive electrode active material include positive electrode active materials having an olivine structure such as LiFePO 4 , Li(Mn 1-x Fe x )PO 4 , and Li 2 MnSiO 4 .

ケース２は合成樹脂製である。ケース２は、ケース本体２１と、ケース本体２１の開口部を閉塞する蓋部２２と、蓋部２２の外面に設けられたＢＭＵ収容部２３と、ＢＭＵ収容部２３を覆うカバー２４と、中蓋２５と、仕切り板２６とを備える。中蓋２５や仕切り板２６は、設けられなくてもよい。ケース本体２１の各仕切り板２６の間に、電池３が挿入されている。 Case 2 is made of synthetic resin. The case 2 includes a case body 21, a lid part 22 that closes the opening of the case body 21, a BMU accommodating part 23 provided on the outer surface of the lid part 22, a cover 24 that covers the BMU accommodating part 23, and an inner lid. 25 and a partition plate 26. The inner lid 25 and the partition plate 26 may not be provided. A battery 3 is inserted between each partition plate 26 of the case body 21.

中蓋２５には、複数の金属製のバスバー４が載置されている。電池３の端子３２が設けられている端子面に中蓋２５が配置されて、隣り合う電池３の隣り合う端子３２がバスバー４により接続され、電池３が直列に接続されている。 A plurality of metal bus bars 4 are placed on the inner lid 25. An inner lid 25 is placed on the terminal surface where the terminals 32 of the batteries 3 are provided, and the adjacent terminals 32 of the adjacent batteries 3 are connected by a bus bar 4, so that the batteries 3 are connected in series.

ＢＭＵ収容部２３は箱状をなし、一長側面の中央部に、外側に角型に突出した突出部２３ａを有する。蓋部２２における突出部２３ａの両側には、鉛合金等の金属製で、極性が異なる一対の外部端子５，５が設けられている。ＢＭＵ６は、基板に情報処理部６０、電圧計測部８、及び電流計測部９を実装してなる。ＢＭＵ収容部２３にＢＭＵ６を収容し、カバー２４によりＢＭＵ収容部２３を覆うことにより、電池３とＢＭＵ６とが接続される。 The BMU accommodating portion 23 has a box shape, and has a protrusion 23a that protrudes outward in a square shape at the center of one long side. A pair of external terminals 5, 5 made of metal such as lead alloy and having different polarities are provided on both sides of the protrusion 23a of the lid 22. The BMU 6 includes an information processing section 60, a voltage measurement section 8, and a current measurement section 9 mounted on a board. By accommodating the BMU 6 in the BMU accommodating portion 23 and covering the BMU accommodating portion 23 with the cover 24, the battery 3 and the BMU 6 are connected.

図７に示すように、情報処理部６０は、ＣＰＵ６２と、メモリ６３とを備える。
メモリ６３には、本実施形態に係る蓄電量推定プログラム６３ａと、参照ｒ－ＯＣＶ曲線に係るデータが格納されたテーブル６３ｂとが記憶されている。蓄電量推定プログラム６３ａは、例えば、ＣＤ－ＲＯＭやＤＶＤ－ＲＯＭ、ＵＳＢメモリ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体７０に格納された状態で提供され、ＢＭＵ６にインストールすることによりメモリ６３に格納される。また、通信網に接続されている図示しない外部コンピュータから蓄電量推定プログラム６３ａを取得し、メモリ６３に記憶させることにしてもよい。 As shown in FIG. 7, the information processing section 60 includes a CPU 62 and a memory 63.
The memory 63 stores a storage amount estimation program 63a according to the present embodiment and a table 63b storing data related to the reference r-OCV curve. The stored power amount estimation program 63a is provided in a state stored in a computer-readable recording medium 70 such as a CD-ROM, DVD-ROM, or USB memory, and is stored in the memory 63 by being installed in the BMU 6. Alternatively, the stored power amount estimation program 63a may be acquired from an external computer (not shown) connected to a communication network and stored in the memory 63.

ＣＰＵ６２はメモリ６３から読み出した蓄電量推定プログラム６３ａに従って、後述する蓄電量推定処理を実行する。 The CPU 62 executes a stored power amount estimation process, which will be described later, according to the stored power amount estimation program 63a read from the memory 63.

電圧計測部８は、電圧検知線を介して電池３の両端に夫々接続されており、各電池３の電圧を所定時間間隔で測定する。
電流計測部９は、電流センサ７を介して電池３に流れる電流を所定時間間隔で計測する。 The voltage measurement unit 8 is connected to both ends of the batteries 3 via voltage detection lines, and measures the voltage of each battery 3 at predetermined time intervals.
The current measurement unit 9 measures the current flowing through the battery 3 via the current sensor 7 at predetermined time intervals.

蓄電モジュール１の外部端子５，５は、エンジン始動用のスターターモータ及び電装品等の負荷１１に接続されている。ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１０は、ＢＭＵ６及び負荷１１に接続されている。 External terminals 5, 5 of the power storage module 1 are connected to a load 11 such as a starter motor for starting an engine and electrical equipment. An ECU (Electronic Control Unit) 10 is connected to a BMU 6 and a load 11.

以下、本実施形態に係る蓄電量推定方法について説明する。
図８は、ＣＰＵ６２による蓄電量推定処理の手順を示すフローチャートである。ＣＰＵ６２は、所定の、又は適宜の時間間隔でＳ１からの処理を繰り返す。 The method for estimating the amount of stored electricity according to this embodiment will be described below.
FIG. 8 is a flowchart illustrating the procedure of the power storage amount estimation process by the CPU 62. The CPU 62 repeats the processing from S1 at predetermined or appropriate time intervals.

ＣＰＵ６２は、２つの時点で電圧計測部８により計測された電圧及び電流計測部９により計測された電流を取得する（Ｓ１）。
ＣＰＵ６２は、取得された電圧及び電流に基づいて、２つの時点間のＯＣＶの変化量ΔＶ及び放電量Δｒを算出し（Ｓ２）、ｒ－ＯＣＶ曲線の勾配ΔＶ／Δｒを算出する（Ｓ３）。 The CPU 62 acquires the voltage measured by the voltage measuring section 8 and the current measured by the current measuring section 9 at two points in time (S1).
The CPU 62 calculates the OCV change amount ΔV and the discharge amount Δr between the two time points based on the obtained voltage and current (S2), and calculates the slope ΔV/Δr of the r-OCV curve (S3).

ＣＰＵ６２は、算出された勾配ΔＶ／Δｒと、テーブル６３ｂにおける勾配とを比較して、一致する場合に（Ｓ４：ＹＥＳ）、テーブル６３ｂを参照して、算出された勾配に対応するｒ－ＯＣＶ曲線を特定する（Ｓ５）。 The CPU 62 compares the calculated slope ΔV/Δr with the slope in the table 63b, and if they match (S4: YES), refers to the table 63b and creates an r-OCV curve corresponding to the calculated slope. (S5).

ＣＰＵ６２は、特定されたｒ－ＯＣＶ曲線に基づいて、残存放電容量を推定してＳＯＣを算出し（Ｓ６）、処理を終了する。 The CPU 62 estimates the remaining discharge capacity and calculates the SOC based on the specified r-OCV curve (S6), and ends the process.

一致しない場合に（Ｓ４：ＮＯ）、ＣＰＵ６２は、テーブル６３ｂから算出された勾配の数値に近い勾配データを読み出して、これらのデータを使用して内挿計算を実行することで放電開始ＳＯＣを推定する（Ｓ７）。 If they do not match (S4: NO), the CPU 62 reads slope data close to the calculated slope value from the table 63b and uses these data to perform interpolation calculation to estimate the discharge start SOC. (S7).

ＣＰＵ６２は、推定されたＳＯＣに基づいて参照テーブルから傾きと切片を決定し、それらから決定されるｒ－ＯＣＶ曲線を推定し（Ｓ８）、テーブル６３ｂに記憶し（Ｓ９）、処理をＳ６に移行させる。 The CPU 62 determines the slope and intercept from the reference table based on the estimated SOC, estimates the r-OCV curve determined from them (S8), stores it in the table 63b (S9), and shifts the process to S6. let

以下、本願の推定方法による蓄電量推定の精度を検証する。
図９はＳＯＣ変動試験により取得された充放電曲線である。図１０はＳＯＣ変動試験による総ＳＯＣ変動量を示す図である。図９において、横軸はＳＯＣ（％）、縦軸は電圧（Ｖ）である。図１０において、横軸は総ＳＯＣ変動量（％）、縦軸は電圧（Ｖ）である。電流が０．１ＣＡ及び１ＣＡそれぞれの場合に、双方ともに総ＳＯＣ変動量が等しくなるように、充電調整及び放電調整を行ってＳＯＣを変動させた。各調整後には、所定の休止時間を経て端子電圧をＯＣＶとして取得した。 Below, the accuracy of estimating the amount of stored electricity using the estimation method of the present application will be verified.
FIG. 9 is a charge-discharge curve obtained by the SOC fluctuation test. FIG. 10 is a diagram showing the total SOC variation amount by the SOC variation test. In FIG. 9, the horizontal axis is SOC (%) and the vertical axis is voltage (V). In FIG. 10, the horizontal axis is the total SOC fluctuation amount (%), and the vertical axis is the voltage (V). When the current was 0.1 CA and 1 CA, charge adjustment and discharge adjustment were performed to vary the SOC so that the total SOC fluctuation amount was equal in both cases. After each adjustment, the terminal voltage was obtained as OCV after a predetermined pause time.

本実施の形態では、ＳＯＣ０～１００％の範囲内で不規則にＳＯＣを変動させ、３．２２～３．２８Ｖ区間でＯＣＶを得た。また、所定の休止時間は通電終了後２時間とした。 In this embodiment, the SOC was varied irregularly within the range of SOC 0 to 100%, and the OCV was obtained in the 3.22 to 3.28 V range. Further, the predetermined rest time was set to 2 hours after the end of energization.

ＳＯＣ変動試験において３．２２～３．２８Ｖ区間で取得された各放電過程における直近２測定点のＯＣＶ（Ｖ１、Ｖ２）及び２点間Ｐの放電量Δｒは、表２に示す。 Table 2 shows the OCV (V1, V2) of the two most recent measurement points and the discharge amount Δr between the two points in each discharge process acquired in the 3.22 to 3.28V interval in the SOC fluctuation test.

Figure 0007375473000004
Figure 0007375473000004

本実施の形態では、表２におけるＰ３について残存放電容量Ｑを推定する。図１１はｒ－ＯＣＶ曲線を決定する説明図である。図１１には、横軸が定格容量比ｒ、縦軸がＯＣＶ（Ｖ）であり、Ｐ３に対応する２つの測定点及び参照ｒ－ＯＣＶ曲線の一部が示されている。２つの測定点を通る直線の勾配は下記のようにして求められる。 In this embodiment, the remaining discharge capacity Q is estimated for P3 in Table 2. FIG. 11 is an explanatory diagram for determining the r-OCV curve. In FIG. 11, the horizontal axis is the rated capacity ratio r, the vertical axis is the OCV (V), and two measurement points corresponding to P3 and a part of the reference r-OCV curve are shown. The slope of the straight line passing through the two measurement points is determined as follows.

ΔＶ／Δｒ＝（３．２６７３－３．２３０６）／０．０８１９≒０．４４８（Ｖ） ΔV/Δr=(3.2673-3.2306)/0.0819≒0.448(V)

表１の参照ｒ－ＯＣＶ曲線テーブルを参照すると、求められた勾配が表１における０．４７２と０．４１１との間にあるため、Ｐ３に対応した放電開始ＳＯＣ(定格容量比)は、３０％～４０％（ｒ＝０．３～０．４）の範囲に入ると判断できる。以上のように、表１におけるデータを使用して内挿計算を行って、r－ＯＣＶ曲線の勾配及び切片を特定した上、放電開始ＳＯＣを３３．９％、残存放電容量Ｑを３．３４Ａｈと推定した。実測された残存放電容量Ｑの３．３１Ａｈと比較すると、ＳＯＣ換算誤差はただ０．３％に過ぎず、推定精度が高い。 Referring to the reference r-OCV curve table in Table 1, the calculated slope is between 0.472 and 0.411 in Table 1, so the discharge start SOC (rated capacity ratio) corresponding to P3 is 30 % to 40% (r=0.3 to 0.4). As described above, by performing interpolation calculations using the data in Table 1, the slope and intercept of the r-OCV curve were determined, and the discharge start SOC was 33.9% and the remaining discharge capacity Q was 3.34Ah. estimated that. Compared to the actually measured residual discharge capacity Q of 3.31 Ah, the SOC conversion error is only 0.3%, and the estimation accuracy is high.

表３は、表２のＰ１～Ｐ７について算出された勾配、ＳＯＣ及び切片である。 Table 3 shows the slope, SOC, and intercept calculated for P1 to P7 in Table 2.

Figure 0007375473000005
Figure 0007375473000005

表４は、表２、３に基づいて推定された残存放電容量Ｑと実測された残存放電容量Ｑとこれらに基づいて算出された誤差である。 Table 4 shows the estimated remaining discharge capacity Q based on Tables 2 and 3, the measured remaining discharge capacity Q, and the error calculated based on these.

Figure 0007375473000006
Figure 0007375473000006

表３及び表４において、Ｐ６及びＰ７に対応する勾配が表１における定格容量比０．２に対応する勾配より大きいため、推定ＳＯＣ及び推定Ｑは外挿計算によって得られた。ＳＯＣ誤差は従来のＯＣＶ法（充放電平均ＯＣＶ）により求めたＳＯＣの実測値に対する誤差である。表３及び表４に基づいて、本願に係る推定方法は、ＯＣＶヒステリシスを考慮しない従来のＯＣＶ法と比較して、精度よく残存放電容量を推定することができる。 In Tables 3 and 4, the slopes corresponding to P6 and P7 are larger than the slopes corresponding to the rated capacity ratio of 0.2 in Table 1, so the estimated SOC and estimated Q were obtained by extrapolation calculation. The SOC error is an error with respect to the actual measured value of SOC determined by the conventional OCV method (charge/discharge average OCV). Based on Tables 3 and 4, the estimation method according to the present application can estimate the remaining discharge capacity with higher accuracy than the conventional OCV method that does not take OCV hysteresis into consideration.

本発明は上述した実施の形態の内容に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。即ち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the contents of the embodiments described above, and various changes can be made within the scope of the claims. That is, embodiments obtained by combining technical means appropriately modified within the scope of the claims are also included within the technical scope of the present invention.

本発明に係る蓄電量推定装置は、車載用のリチウムイオン二次電池に適用される場合に限定されず、鉄道用回生電力貯蔵装置、太陽光発電システム等の他の蓄電モジュールにも適用できる。微小電流が流れる蓄電モジュールにおいては、蓄電素子の正極端子・負極端子間の電圧、又は、蓄電モジュールの正極端子・負極端子間の電圧をＯＣＶとみなすことができる。 The power storage amount estimating device according to the present invention is not limited to being applied to vehicle-mounted lithium ion secondary batteries, but can also be applied to other power storage modules such as regenerative power storage devices for railways and solar power generation systems. In a power storage module through which a minute current flows, the voltage between the positive and negative terminals of the power storage element or the voltage between the positive and negative terminals of the power storage module can be regarded as OCV.

蓄電素子は、リチウムイオン二次電池に限定されるものではなく、ヒステリシス特性を有する他の二次電池や電気化学セルであってもよい。 The power storage element is not limited to a lithium ion secondary battery, but may be another secondary battery or electrochemical cell having hysteresis characteristics.

監視装置１００又はＢＭＵ６が蓄電量推定装置である場合に限定されない。ＣＭＵ（Cell Monitoring Unit）が蓄電量推定装置であってもよい。蓄電量推定装置は、監視装置１００等が組み込まれた蓄電モジュールの一部であってもよい。蓄電量推定装置は、蓄電素子や蓄電モジュールとは別個に構成されて、蓄熱量推定対象の蓄電素子を含む蓄電モジュールに、蓄熱量の推定時に接続されてもよい。蓄熱量推定装置は、蓄電素子や蓄電モジュールを遠隔監視してもよい。 The present invention is not limited to the case where the monitoring device 100 or the BMU 6 is a storage amount estimating device. A CMU (Cell Monitoring Unit) may be a storage amount estimating device. The power storage amount estimating device may be part of a power storage module in which the monitoring device 100 and the like are incorporated. The power storage amount estimating device may be configured separately from the power storage element and the power storage module, and may be connected to the power storage module including the power storage element whose heat storage amount is to be estimated at the time of estimating the heat storage amount. The heat storage amount estimating device may remotely monitor the power storage element or the power storage module.

１、５０ 蓄電モジュール
２ ケース
２００ 蓄電素子
２１ ケース本体
２２ 蓋部
２３ ＢＭＵ収容部
２４ カバー
２５ 中蓋
２６ 仕切り板
３ 電池（蓄電素子）
３１ ケース
３２ 端子
３３ 電極体
４ バスバー
５ 外部端子
６ ＢＭＵ（蓄電量推定装置）
６０ 情報処理部
６２ ＣＰＵ（決定部、推定部）
６３ メモリ
６３ａ 蓄電量推定プログラム
６３ｂ テーブル
７ 電流センサ
８ 電圧計測部
９ 電流計測部
１０ ＥＣＵ
７０ 記録媒体
１００ 監視装置（蓄電量推定装置）
３００ 収容ケース 1, 50 Energy storage module 2 Case 200 Energy storage element 21 Case body 22 Lid 23 BMU accommodating part 24 Cover 25 Inner lid 26 Partition plate 3 Battery (energy storage element)
31 Case 32 Terminal 33 Electrode body 4 Bus bar 5 External terminal 6 BMU (Stored electricity amount estimating device)
60 Information processing unit 62 CPU (determination unit, estimation unit)
63 memory 63a storage amount estimation program 63b table 7 current sensor 8 voltage measurement unit 9 current measurement unit 10 ECU
70 Recording medium 100 Monitoring device (storage amount estimation device)
300 storage case

Claims (5)

蓄電量及び擬似開放電圧の相関関係に充放電履歴によるヒステリシスを有する蓄電素子の蓄電量推定装置であって、
放電過程における少なくとも２つの時点間の擬似開放電圧の変化量と放電量との比を算出し、算出された比と、放電開始時の蓄電量ごとに予め記憶された蓄電量及び擬似開放電圧の相関関係とに基づいて、放電開始時の蓄電量に対応する蓄電量及び擬似開放電圧の相関関係を決定する決定部と、
放電過程における擬似開放電圧が所定範囲である場合に、該擬似開放電圧及び決定された前記相関関係に基づいて、放電過程における蓄電量を推定する推定部と
を備える、蓄電量推定装置。 A storage amount estimating device for a power storage element having hysteresis due to charging and discharging history in the correlation between the storage amount and pseudo open circuit voltage,
Calculate the ratio between the amount of change in the pseudo open circuit voltage and the amount of discharge between at least two points in the discharge process, and calculate the ratio between the calculated ratio and the amount of stored electricity and pseudo open circuit voltage stored in advance for each amount of stored electricity at the start of discharge. a determining unit that determines the correlation between the amount of stored electricity and the pseudo open circuit voltage corresponding to the amount of stored electricity at the start of discharge based on the correlation;
An estimation unit for estimating the amount of stored electricity in the discharging process based on the pseudo open circuit voltage and the determined correlation when the pseudo open circuit voltage in the discharging process is within a predetermined range. 前記相関関係は、蓄電素子の定格容量比と擬似開放電圧との線形比例関係を示す特性曲線である、請求項１に記載の蓄電量推定装置。 The storage amount estimating device according to claim 1 , wherein the correlation is a characteristic curve showing a linear proportional relationship between the rated capacity ratio of the storage element and the pseudo open circuit voltage. 前記予め記憶された蓄電量及び擬似開放電圧の相関関係は、前記特性曲線の勾配を含み、 The pre-stored correlation between the amount of stored electricity and the pseudo open circuit voltage includes the slope of the characteristic curve,
前記決定部は、前記算出された比と、予め記憶された前記特性曲線の勾配とを比較することで、前記放電開始時の蓄電量に対応する前記相関関係を決定する、請求項２に記載の蓄電量推定装置。 The determining unit determines the correlation corresponding to the amount of electricity stored at the time of starting the discharge by comparing the calculated ratio with a slope of the characteristic curve stored in advance. Electricity storage amount estimation device. 蓄電量及び擬似開放電圧の相関関係に充放電履歴によるヒステリシスを有する蓄電素子の蓄電量推定方法であって、
放電過程における少なくとも２つの時点間の擬似開放電圧の変化量と放電量との比を算出し、算出された比と、放電開始時の蓄電量ごとに予め記憶された蓄電量及び擬似開放電圧の相関関係とに基づいて、放電開始時の蓄電量に対応する蓄電量及び擬似開放電圧の相関関係を決定するステップと、
放電過程における擬似開放電圧が所定範囲である場合に、該擬似開放電圧及び決定された前記相関関係に基づいて、放電過程における蓄電量を推定するステップと
を有する、蓄電量推定方法。 A method for estimating the amount of stored electricity of a power storage element having hysteresis due to charging and discharging history in the correlation between the amount of stored electricity and the pseudo open circuit voltage, the method comprising:
Calculate the ratio between the amount of change in the pseudo open circuit voltage and the amount of discharge between at least two points in the discharge process, and calculate the ratio between the calculated ratio and the amount of stored electricity and pseudo open circuit voltage stored in advance for each amount of stored electricity at the start of discharge. determining the correlation between the amount of stored electricity and the pseudo open circuit voltage corresponding to the amount of stored electricity at the start of discharge, based on the correlation;
A method for estimating the amount of stored electricity, comprising: when the pseudo open circuit voltage during the discharging process is within a predetermined range, the amount of stored electricity in the discharging process is estimated based on the pseudo open circuit voltage and the determined correlation. 蓄電量及び擬似開放電圧の相関関係に充放電履歴によるヒステリシスを有する蓄電素子の蓄電量を推定するコンピュータに、
放電過程における少なくとも２つの時点間の擬似開放電圧の変化量と放電量との比を算出し、算出された比と、放電開始時の蓄電量ごとに予め記憶された蓄電量及び擬似開放電圧の相関関係とに基づいて、放電開始時の蓄電量に対応する蓄電量及び擬似開放電圧の相関関係を決定し、
放電過程における擬似開放電圧が所定範囲である場合に、該擬似開放電圧及び決定された前記相関関係に基づいて、放電過程における蓄電量を推定する
処理を実行させる、コンピュータプログラム。 A computer that estimates the amount of electricity stored in an electricity storage element that has hysteresis due to charge/discharge history in the correlation between the amount of electricity stored and the pseudo open circuit voltage,
Calculate the ratio between the amount of change in the pseudo open circuit voltage and the amount of discharge between at least two points in the discharge process, and calculate the ratio between the calculated ratio and the amount of stored electricity and pseudo open circuit voltage stored in advance for each amount of stored electricity at the start of discharge. Based on the correlation, determine the correlation between the amount of stored electricity and the pseudo open circuit voltage corresponding to the amount of stored electricity at the start of discharge,
A computer program that executes a process of estimating an amount of electricity stored in a discharge process based on the pseudo open circuit voltage and the determined correlation when the pseudo open circuit voltage in the discharge process is within a predetermined range.
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