JP2024148768A - 電池診断装置及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】組電池に含まれる各単電池について好適にSOHを算出する。
【解決手段】電池システム10は、複数の単電池21が直列に接続されてなる組電池20と、少なくとも1つの単電池21に設けられ、劣化診断のためのパラメータを検出するセンサ25,26とを備える。BMU30は、単電池21について検出部により検出されたパラメータを取得し、そのパラメータに基づいてSOHを算出する第1算出部と、複数の単電池21について通電により生じるSOCの変化量を算出する第2算出部と、第1算出部によりSOHが算出された単電池21を第1単電池21Aとし、SOHが算出されていない単電池21を第2単電池21Aとする場合に、第2単電池21BのSOC変化量に対する第1単電池21AのSOC変化量の比である変化量比率に第1単電池21AのSOHを乗じた値を、第2単電池21BのSOHとして算出する第3算出部と、を備える。
【選択図】 図1
【解決手段】電池システム10は、複数の単電池21が直列に接続されてなる組電池20と、少なくとも1つの単電池21に設けられ、劣化診断のためのパラメータを検出するセンサ25,26とを備える。BMU30は、単電池21について検出部により検出されたパラメータを取得し、そのパラメータに基づいてSOHを算出する第1算出部と、複数の単電池21について通電により生じるSOCの変化量を算出する第2算出部と、第1算出部によりSOHが算出された単電池21を第1単電池21Aとし、SOHが算出されていない単電池21を第2単電池21Aとする場合に、第2単電池21BのSOC変化量に対する第1単電池21AのSOC変化量の比である変化量比率に第1単電池21AのSOHを乗じた値を、第2単電池21BのSOHとして算出する第3算出部と、を備える。
【選択図】 図1
Description
本発明は、電池診断装置及びプログラムに関するものである。
蓄電池では、劣化に伴い満充電容量が減少する。そこで、蓄電池の劣化度合を示す劣化指標としてSOH(State Of Health)を算出する技術が知られている。従来、二次電池に、電池温度を検出する温度センサや、二次電池のインピーダンス(内部抵抗)を検出するセンサを設けておき、電池温度やインピーダンスに基づいて、二次電池の容量を推定する技術が開示されている(例えば特許文献1参照)。
ところで、複数の単電池を有する組電池では、各単電池のSOHを算出するには、単電池ごとに温度やインピーダンスの検出が必要となる。しかしながら、全ての単電池に温度やインピーダンスを検出するセンサを設ける場合には、コスト増加や体格の大型化の懸念が生じる。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、組電池に含まれる各単電池について好適にSOHを算出することができる電池診断装置及びプログラムを提供することにある。
上記課題を解決すべく、本発明は、
複数の単電池が直列に接続されてなる組電池と、前記複数の単電池のうち少なくとも1つの単電池に設けられ、劣化診断のためのパラメータを検出する検出部とを備える電池システムに適用され、前記各単電池の劣化度合を示すSOHを算出する電池診断装置であって、
前記複数の単電池のうち少なくとも1つの単電池について前記検出部により検出された前記パラメータを取得し、そのパラメータに基づいて前記SOHを算出する第1算出部と、
前記複数の単電池について通電により生じるSOCの変化量を算出する第2算出部と、
前記複数の単電池のうち前記第1算出部により前記SOHが算出された単電池を第1単電池とし、前記SOHが算出されていない単電池を第2単電池とする場合に、前記第2単電池のSOC変化量に対する前記第1単電池のSOC変化量の比である変化量比率に前記第1単電池の前記SOHを乗じた値を、前記第2単電池の前記SOHとして算出する第3算出部と、
を備えることを特徴とする。
複数の単電池が直列に接続されてなる組電池と、前記複数の単電池のうち少なくとも1つの単電池に設けられ、劣化診断のためのパラメータを検出する検出部とを備える電池システムに適用され、前記各単電池の劣化度合を示すSOHを算出する電池診断装置であって、
前記複数の単電池のうち少なくとも1つの単電池について前記検出部により検出された前記パラメータを取得し、そのパラメータに基づいて前記SOHを算出する第1算出部と、
前記複数の単電池について通電により生じるSOCの変化量を算出する第2算出部と、
前記複数の単電池のうち前記第1算出部により前記SOHが算出された単電池を第1単電池とし、前記SOHが算出されていない単電池を第2単電池とする場合に、前記第2単電池のSOC変化量に対する前記第1単電池のSOC変化量の比である変化量比率に前記第1単電池の前記SOHを乗じた値を、前記第2単電池の前記SOHとして算出する第3算出部と、
を備えることを特徴とする。
組電池では、通電により生じる各単電池の残容量変化量が、単電池のSOHとSOC(State Of Charge)の変化量と基準満充電容量との積に相当する。この場合、複数の単電池が直列に接続されている組電池では、各単電池のSOHが相違していても各単電池の残容量変化量はいずれも同一になることから、各単電池においてSOHとSOC変化量との積がいずれも同一になる。この点に鑑み、複数の単電池のうち劣化診断用のパラメータに基づいてSOHが算出された単電池を第1単電池とし、SOHが算出されていない単電池を第2単電池とした。そして、第2単電池のSOC変化量に対する第1単電池のSOC変化量の比である変化量比率に第1単電池のSOHを乗じた値を、第2単電池のSOHとして算出するようにした。これにより、全ての単電池で劣化診断用のパラメータが取得されていなくても、全ての単電池についてSOHの算出が可能となる。その結果、組電池に含まれる各単電池について好適にSOHを算出することができる。
(第1実施形態)
以下、第1実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、ハイブリッド自動車や電気自動車等の電動車両に搭載される電池システム10について説明する。図1は、電池システム10の構成を示す図である。
以下、第1実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、ハイブリッド自動車や電気自動車等の電動車両に搭載される電池システム10について説明する。図1は、電池システム10の構成を示す図である。
図1において、電池システム10は、組電池20と、組電池20を監視する監視装置としてのBMU30(Battery Management Unit)とを有している。組電池20は、複数の単電池21が直列接続されることで構成されている。単電池21は、例えばリチウムイオン蓄電池である。単電池21は、複数の電池セルにより構成されていてもよく、例えば複数の電池セルが直列又は並列に接続されていてもよい。組電池20は、n個の単電池21を有しており、図1では、各単電池21を、組電池20の負極側から順に1、2、・・・、n-2、n-1、nの番号を付している。各単電池21はいずれも同様の構成を有しており、各単電池21の定格容量は同一である。
各単電池21が直列に接続された電気経路22には電流センサ23が設けられている。また、組電池20には、単電池21ごとの両端電圧を検出する電圧センサ24が設けられている。電圧センサ24により、全ての単電池21について端子電圧が監視される。
n個の単電池21において、特定の単電池21には、電池温度を検出する温度センサ25と、内部抵抗としてのインピーダンスを検出するインピーダンスセンサ26とが設けられている。インピーダンスセンサ26におけるインピーダンス検出手法は任意でよいが、例えば単電池21に交流電流を印加した時の電圧応答によりインピーダンスを算出するものであるとよい。インピーダンスは複数の周波数で算出されるものであってもよい。
以下の記載では、温度センサ25とインピーダンスセンサ26とが設けられている単電池21(センサ有りの単電池21)と、これら各センサ25,26が設けられていない単電池21(センサ無しの単電池21)とを区別すべく、センサ有りの単電池21を「第1単電池21A」、センサ無しの単電池21を「第2単電池21B」とも称する。図面では、煩雑さを避けるべく単電池21の符号21A,21Bのうち符号21Aのみを付しており、複数の単電池21のうち符号21Aが付されていない単電池21が第2単電池21Bに相当する。
本実施形態では、n個の単電池21のうち、組電池20の通電時(充電時又は放電時)において最も高温になる単電池21を第1単電池21Aとしており、その第1単電池21Aについて、温度センサ25による温度検出と、インピーダンスセンサ26によるインピーダンス検出とが行われる。
補足すると、n個の単電池21では、組電池20の通電時において、電池ケース内における配列の構造や冷却装置との位置関係などに応じて相対的な温度差が生じる。例えば、各単電池21が横並びに配列されている場合には、その配列の中央付近では単電池21の温度が相対的に高くなり、配列の端付近では単電池21の温度が相対的に低くなると考えられる。本実施形態では、図1に示すn個の単電池21のうち、n-2番の単電池21が通電状態下で最も高温になる単電池21であるとし、そのn-2番の単電池21を第1単電池21A、n-2番以外の単電池21を第2単電池21Bとしている。
なお、第1単電池21Aは、各単電池21のうち組電池20の通電状態下において相対的に高温となる高温電池から定められていればよく、例えば全ての単電池21の平均温度に対して高温となる単電池21であればよい。
BMU30は、CPUや各種メモリを有するマイクロコンピュータを有する電子制御装置であり、BMU30には、上述した各種センサの検出信号が適宜入力される。BMU30は、メモリ内に記憶されているプログラムに基づいて、組電池20に関する各種演算処理を実行する。具体的には、BMU30は、各単電池21の端子電圧に基づいて、各単電池21の蓄電状態を示す指標としてSOCを算出する。また、BMU30は、各単電池21の電池温度及びインピーダンスに基づいて、各単電池21の劣化状態を示す指標としてSOHを算出する。SOHは、各単電池21の劣化度合を示す劣化指標に相当する。本実施形態では、BMU30が「電池診断装置」に相当し、温度センサ25及びインピーダンスセンサ26が、単電池21の劣化診断のためのパラメータを検出する「検出部」に相当する。
以下には、各単電池21のSOHを算出するための構成について詳しく説明する。
本実施形態の電池システム10では、複数の単電池21のうち特定の単電池21(第1単電池21A)にのみ温度センサ25及びインピーダンスセンサ26が設けられており、言うなれば、第1単電池21Aのみで劣化診断のパラメータの取得が可能であり、かつその診断パラメータに基づくSOHの算出が可能となっている。言い換えれば、第1単電池21A以外の第2単電池21Bについては、診断パラメータ(電池温度、インピーダンス)に基づくSOHの算出が不可となっている。ただし、組電池20では、通電により生じる各単電池21の残容量変化量が、単電池21のSOHとSOC変化量と基準満充電容量との積に相当する。この場合、複数の単電池21が直列に接続されている組電池20では、各単電池21のSOHが相違していても各単電池21の残容量変化量はいずれも同一になることから、各単電池21においてSOHとSOC変化量との積がいずれも同一になる。この点を鑑み、本実施形態では、第1単電池21AのSOHと、第1単電池21A及び第2単電池21Bの各々のSOCの変化量(ΔSOC)の比とに基づいて、第2単電池21BのSOHを算出することとしている。
つまり、各単電池21のSOC[%]、SOH[%]は下記の(式1),(式2)で表される。なお、Crは単電池21の残容量[Ah]、Cfは単電池21の実際の満充電容量[Ah]、Cf0は単電池21の基準満充電容量[Ah]である。
SOC=Cr/Cf …(式1)
SOH=Cf/Cf0 …(式2)
また、通電に伴い単電池21の残容量Crが変化する場合、残容量変化量ΔCrは下記の(式3)で表される。
ΔCr=ΔSOC×Cf
=ΔSOC×(SOH×Cf0) …(式3)
この場合、残容量変化量ΔCrは、各単電池21のSOHに関係なく同一であるため、第1単電池21Aと第2単電池21Bとの対比において、それぞれの「ΔSOC×SOH」は同一となる。
SOC=Cr/Cf …(式1)
SOH=Cf/Cf0 …(式2)
また、通電に伴い単電池21の残容量Crが変化する場合、残容量変化量ΔCrは下記の(式3)で表される。
ΔCr=ΔSOC×Cf
=ΔSOC×(SOH×Cf0) …(式3)
この場合、残容量変化量ΔCrは、各単電池21のSOHに関係なく同一であるため、第1単電池21Aと第2単電池21Bとの対比において、それぞれの「ΔSOC×SOH」は同一となる。
またここで、第1単電池21AについてSOHを「SOH1」、ΔSOCを「ΔSOC1」とし、第2単電池21BについてSOHを「SOH2」、ΔSOCを「ΔSOC2」とすると、「ΔSOC1×SOH1=ΔSOC2×SOH2」となることから、下記の(式4)が成立する。
SOH2=SOH1×(ΔSOC1/ΔSOC2) …(式4)
本実施形態では、(式4)を用いて、第2単電池21BのSOH2を算出することとしている。この場合、第1単電池21AのΔSOC1とSOH1とを参照することで、第2単電池21BのSOH2が算出される。つまり、(式4)によれば、第2単電池21BのSOC変化量(ΔSOC2)に対する第1単電池21AのSOC変化量(ΔSOC1)の比である変化量比率に、第1単電池21AのSOH1を乗じた値が、第2単電池21BのSOH2として算出される。
SOH2=SOH1×(ΔSOC1/ΔSOC2) …(式4)
本実施形態では、(式4)を用いて、第2単電池21BのSOH2を算出することとしている。この場合、第1単電池21AのΔSOC1とSOH1とを参照することで、第2単電池21BのSOH2が算出される。つまり、(式4)によれば、第2単電池21BのSOC変化量(ΔSOC2)に対する第1単電池21AのSOC変化量(ΔSOC1)の比である変化量比率に、第1単電池21AのSOH1を乗じた値が、第2単電池21BのSOH2として算出される。
図1に示すように、BMU30は、SOHの算出に関する構成として、第1SOH算出部31と、SOC算出部32と、ΔSOC算出部33と、第2SOH算出部34とを有している。
第1SOH算出部31は、第1単電池21Aについて電池温度とインピーダンスとを取得し、それら電池温度及びインピーダンスに基づいて、第1単電池21AのSOH1を算出する。この場合、例えば電池温度及びインピーダンスとSOHとの相関を示す相関マップを用いてSOH1を算出するとよい。図2に相関マップの一例を示す。相関マップにおいてSOH値は適合等により定められているとよい。ただし、相関マップに代えて、電池温度及びインピーダンスとSOHとの関係を規定した相関式を用いて、SOH1を算出することも可能である。
SOC算出部32は、全ての単電池21について、単電池21ごとに端子電圧を取得し、その端子電圧に基づいてSOCを算出する。この場合、SOC算出部32は、図3に示す電圧-SOC特性を用いて各単電池21のSOCを算出するとよい。端子電圧として取得される電圧は、単電池21の非通電時におけるOCV(開回路電圧:Open Circuit Voltage)であるとよい。OCVは、各単電池21の通電が終了してから、状態安定化のための時間が経過した後の電圧であるとよい。例えば、車両の電源スイッチのオフ後において所定時間以上が経過したタイミングで各単電池21のOCVが取得されるとよい。又は、車両の電源スイッチのオン前において、例えば車両ドアの開放等のタイミングで各単電池21のOCVが取得されるとよい。
ΔSOC算出部33は、SOC算出部32により算出された各単電池21のSOCに基づいて、単電池21ごとに、組電池20の通電により生じたSOC変化量であるΔSOCを算出する。例えば、今回の車両走行終了時に算出されたSOCと、それ以前の車両走行終了時に算出されたSOCとの差がΔSOCとして算出されるとよい。
第2SOH算出部34は、上記の(式4)を用い、第1SOH算出部31により算出された第1単電池21AのSOH1と、ΔSOC算出部33により算出された各単電池21のΔSOCとに基づいて、第2単電池21BのSOH2を算出する。これにより、第2単電池21BのΔSOC2に対する第1単電池21AのΔSOC1の比であるΔSOC比率に第1単電池21AのSOH1を乗じた値が、第2単電池21BのSOH2として算出される。
なお、第1SOH算出部31が「第1算出部」に相当し、SOC算出部32及びΔSOC算出部33が「第2算出部」に相当し、第2SOH算出部34が「第3算出部」に相当する。
図4は、各単電池21のSOHを算出する手順を示すフローチャートである。本処理は、例えば車両の電源スイッチのオフ操作後に、BMU30により実行される。
図4において、ステップS11では、劣化診断に用いる診断パラメータとして、高温電池である第1単電池21A(n-2番の単電池21)の電池温度とインピーダンスとを取得する。ステップS12では、例えば図2の相関マップを用い、診断パラメータに基づいて、第1単電池21AのSOH1を算出する。なお、SOH1の算出タイミングは、診断パラメータの取得が可能であれば、電源スイッチのオン中の任意のタイミングであってもよい。
その後、ステップS13では、全ての単電池21の端子電圧(OCV)を取得し、続くステップS14では、例えば図3に示す電圧-SOC特性を用い、各単電池21の端子電圧に基づいて、単電池21ごとにSOCを算出する。単電池21ごとに算出されたSOCは、車両のトリップごとにバックアップ用のメモリに保存されるとよい。また、ステップS15では、各単電池21について、今回の車両走行終了時に算出されたSOCと、前回の車両走行終了時に算出されたSOCとの差をΔSOCとして算出する。
ステップS16では、ステップS15で算出したΔSOCが所定の閾値TH1以上であるか否かを判定する。このとき、ΔSOCが閾値TH1以上であれば、後続のステップS17に進み、ΔSOCが閾値TH1未満であれば、そのまま本処理を終了する。ステップS16では、予め定めておいた特定の単電池21についてΔSOCが閾値TH1以上であるか否かを判定するものであってもよいし、全ての単電池21のうち最小のSOC又は最大のSOCが閾値TH1以上であるか否かを判定するものであってもよい(後述のステップS17も同様)。
なお、SOCの今回値とSOCの前回値との差であるΔSOCが閾値TH1未満である場合には、ステップS15に戻り、SOCの今回値とSOCの前回以前値(例えば2回前の値、3回前の値)との差をΔSOCとして算出し、ステップS16においてΔSOCが閾値TH1以上であるか否かを再び判定することも可能である。
ステップS17では、ΔSOCが所定の閾値TH2未満であるか否かを判定する。閾値TH2は、閾値TH1よりも大きい値である。このとき、ΔSOCが閾値TH2未満であれば、ステップS18に進み、ΔSOCが閾値TH2以上であれば、ステップS19に進む。
ステップS18では、上記の(式4)を用い、ステップS12で算出した第1単電池21AのSOH1と、ステップS15で算出した各単電池21のΔSOCとに基づいて、第2単電池21BのSOH2を算出する。
ステップS19では、下記の(式5)を用い、全ての単電池21について、ステップS15で算出した各単電池21のΔSOCと、そのΔSOCの算出に用いられた前回SOCの算出時から今回SOCの算出時までの電流積算値とに基づいて、単電池21のSOHを算出する。
SOH=電流積算値/ΔSOC …(式5)
なお、ステップS19では、(式5)により全ての単電池21のSOHを算出することに代えて、(式5)により第2単電池21BのSOH2のみを算出するものであってもよい。電流積算値は、不図示の電流積算処理において単電池21ごとの通電電流の積算により算出され、バックアップ用のメモリに逐次保存されたものであるとよい。(式5)において、右辺分子の電流積算値を電流容量、右辺分母のΔSOCを「ΔSOC×満充電容量」とすることも可能である。
SOH=電流積算値/ΔSOC …(式5)
なお、ステップS19では、(式5)により全ての単電池21のSOHを算出することに代えて、(式5)により第2単電池21BのSOH2のみを算出するものであってもよい。電流積算値は、不図示の電流積算処理において単電池21ごとの通電電流の積算により算出され、バックアップ用のメモリに逐次保存されたものであるとよい。(式5)において、右辺分子の電流積算値を電流容量、右辺分母のΔSOCを「ΔSOC×満充電容量」とすることも可能である。
ステップS17がNOの場合に、第2単電池21BのSOH2を算出せずに終了することも可能である。なお、図4では、ステップS11,S12が「第1算出処理」に相当し、ステップS14,S15が「第2算出処理」に相当し、ステップS18が「第3算出処理」に相当する。
以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
複数の単電池21のうち劣化診断用のパラメータに基づいてSOHが算出された単電池21を第1単電池21A、SOHが算出されていない単電池21を第2単電池21Bとした。そして、第2単電池21BのΔSOC2に対する第1単電池21AのΔSOC1の比であるΔSOC比率(変化量比率)に第1単電池21AのSOH1を乗じた値を、第2単電池21BのSOH2として算出するようにした。これにより、全ての単電池21で劣化診断用のパラメータが取得されていなくても、全ての単電池21についてSOHの算出が可能となる。その結果、組電池20に含まれる各単電池21について好適にSOHを算出することができる。
複数の単電池21のうち高温電池は、相対的に劣化し易い単電池であり、劣化に関する感度の高い単電池である。また、複数の単電池21が直列接続されている組電池20では、組電池20の性能は、劣化の度合が大きい単電池21に律速される。この点に着目し、高温電池を第1単電池21Aとし、その第1単電池21A(高温電池)及び第2単電池21BのΔSOC比率(ΔSOC1/ΔSOC2)と、第1単電池21AのSOH1とに基づいて第2単電池21BのSOH2を算出するようにした。これにより、劣化度合が大きいと推測される単電池を基準として、第2単電池21Bの劣化診断を高い精度で実施することができる。なお、高温電池では誤差要因であるIRドロップ(経路抵抗による電圧降下)が小さいため、SOHの精度向上も期待できる。
単電池21のΔSOCが所定値よりも大きい場合に、第1単電池21AのΔSOC1及びSOH1を用いて第2単電池21BのSOH2を算出すること((式4)によるSOH2の算出)に代えて、ΔSOCと電流積算値とに基づく各単電池21のSOHの算出((式5)によるSOHの算出)を行うようにした。これにより、ΔSOC(SOC変化量)の大きさに関わらず、各単電池の21のSOHを適正に算出することができる。
本第1実施形態の変形例として、以下の構成とすることも可能である。
・図5は、本変形例における電池システム10の構成図である。図5では、図1との相違点として、n個の単電池21のうち、組電池20の通電時(充電時又は放電時)において最も低温になる単電池21を第1単電池21Aとし、その第1単電池21Aについて、温度センサ25による温度検出と、インピーダンスセンサ26によるインピーダンス検出とが行われる構成としている。具体的には、図5に示すn個の単電池21のうち、n番の単電池21が組電池20の通電状態下で最も低温になる単電池21であるとし、そのn番の単電池21を第1単電池21A、n番以外の単電池21を第2単電池21Bとしている。なお、第1単電池21Aは、各単電池21のうち組電池20の通電状態下において相対的に低温となる低温電池から定められていればよく、例えば全ての単電池21の平均温度に対して低温となる単電池21であればよい。
BMU30による各単電池21のSOH算出の手順は、概ね上記図4に示すとおりである。違いを略述すれば、図4において、ステップS11,S12では、低温電池である第1単電池21A(n番の単電池21)について、電池温度とインピーダンスとを取得するとともに、SOH1を算出する。また、ステップS18では、上記の(式4)において、第1単電池21A(n番の単電池21)のSOH1と、各単電池21のΔSOCとに基づいて、第2単電池21B(n番以外の単電池21)のSOH2を算出する。
複数の単電池21のうち低温電池では、高温電池に比べてインピーダンスが大きいため、劣化診断のパラメータであるインピーダンスを比較的高い精度で検出できる。この点に着目し、低温電池を第1単電池21Aとし、その第1単電池21A(低温電池)及び第2単電池21BのΔSOC比率(ΔSOC1/ΔSOC2)と、第1単電池21AのSOH1とに基づいて第2単電池21BのSOH2を算出するようにした。これにより、第1単電池21AのSOH1を精度良く算出し、ひいては第2単電池21Bの劣化診断を高い精度で実施することができる。
・図6に示すように、組電池20の各単電池21を、組電池20の通電状態下で相対的に温度が異なる複数の電池群G1~Gnに分けるとともに、電池群G1~Gnごとに、温度センサ25及びインピーダンスセンサ26によるパラメータ検出を可能とする特定単電池21Xがそれぞれ定められていてもよい。なお、特定単電池21Xは、相対的に高温となる高温電池であってもよいし、相対的に低温となる低温電池であってもよく、電池群G1~Gnごとに定められていればよい。また、各電池群G1~Gnにおける単電池21の数は同一であってもよいし、異なっていてもよい。例えば、各電池群G1~Gnのうち、最高温度となる単電池21と最低温度となる単電池21との温度差が大きい電池群では、その温度差が小さい電池群よりも単電池21の数を少なくするとよい。
BMU30は、電池群G1~Gnごとに、特定単電池21Xを第1単電池21Aとして、上記図4に示すSOH算出の処理を実行するとよい。この場合、BMU30は、電池群G1~Gnごとに、第1単電池21A(特定単電池21X)にて検出した劣化診断のパラメータに基づいて第1単電池21AのSOH1を算出するとともに、そのSOH1を用いて第2単電池21BのSOH2を算出する。
以下、他の実施形態について、上記第1実施形態との相違点を中心に説明する。
(第2実施形態)
図7は、本実施形態における電池システム10の構成図である。図7では、図1との相違点として、n個の単電池21のうち、組電池20の通電時において最も高温になる単電池21と最も低温になる単電池21とを第1単電池21Aとし、それら2つの第1単電池21Aについて、温度センサ25による温度検出と、インピーダンスセンサ26によるインピーダンス検出とが行われる構成としている。具体的には、組電池20の通電状態下において、n-2番の単電池21が最も高温になる高温電池、n番の単電池21が最も低温になる低温電池であり、それらn-2,n番の単電池21を第1単電池21Aとし、n-2,n番以外の単電池21を第2単電池21Bとしている。なお、高温電池、低温電池は、組電池20の通電状態下において相対的に高温となる高温電池、相対的に低温となる低温電池であればよい。
図7は、本実施形態における電池システム10の構成図である。図7では、図1との相違点として、n個の単電池21のうち、組電池20の通電時において最も高温になる単電池21と最も低温になる単電池21とを第1単電池21Aとし、それら2つの第1単電池21Aについて、温度センサ25による温度検出と、インピーダンスセンサ26によるインピーダンス検出とが行われる構成としている。具体的には、組電池20の通電状態下において、n-2番の単電池21が最も高温になる高温電池、n番の単電池21が最も低温になる低温電池であり、それらn-2,n番の単電池21を第1単電池21Aとし、n-2,n番以外の単電池21を第2単電池21Bとしている。なお、高温電池、低温電池は、組電池20の通電状態下において相対的に高温となる高温電池、相対的に低温となる低温電池であればよい。
本実施形態では、第2単電池21Bごとに、組電池20の通電状態下で温度差の小さい第1単電池21Aを組み合わせ、組み合わされた第1単電池21AのΔSOC1とSOH1とを用いて第2単電池21BのSOH2を算出することとしている。なお、各第2単電池21B(n-2,n番以外の単電池21)では、低温側の第1単電池21Aと組み合わせるか、高温側の第1単電池21Aと組み合わせるかが予め定められているとよい。
また本実施形態では、組電池20の全体の温度である組電池温度Tbが所定温度よりも低いか高いかに応じて、第2単電池21BのSOH2を算出する手法を変更することとしている。具体的には、組電池温度Tbが所定温度よりも低ければ、低温電池を第1単電池21Aとして、その第1単電池21AのSOH1に基づいて第2単電池21BのSOH2を算出する。一方で、組電池温度Tbが所定温度よりも高ければ、第2単電池21Bごとに、低温側の第1単電池21A及び高温側の第1単電池21Aのうち温度差の小さい方の第1単電池21Aを組み合わせて、その第1単電池21AのSOH1に基づいて第2単電池21BのSOH2を算出することとしている。
なお、組電池温度Tbは、n個の単電池21のうちいずれかに設けられた温度センサ25の検出値を用いてもよいし、組電池20の使用終了後において組電池20の温度が十分に低下していることを前提とすれば、外気温センサの検出値を用いてもよい。
図8は、本実施形態におけるSOH算出処理を示すフローチャートである。本処理は、図4に置き換えて、BMU30により実行される。なお、図8において、図4と同様の処理については、同じステップ番号を付して詳しい説明を割愛する。
図8において、ステップS11,S12では、2つの第1単電池21Aについて、劣化診断に用いるパラメータとして電池温度とインピーダンスとを取得し、その診断パラメータに基づいてSOH1を算出する。このとき、高温電池である第1単電池21Aと、低温電池である第1単電池21AとについてそれぞれSOH1が算出される。その後、ステップS13~S15では、単電池21ごとに端子電圧(OCV)に基づいてSOCを算出するとともに、今回の車両走行終了時のSOCと前回の車両走行終了時のSOCとの差をΔSOCとして算出する。その後、ステップS16においてΔSOCが閾値TH1以上であると判定され、かつステップS17においてΔSOCが閾値TH2未満であると判定された場合に、ステップS21に進む。
ステップS21では、組電池温度Tbが所定の温度閾値KTよりも低温であるか否かを判定する。温度閾値KTは例えば0℃である。そして、組電池温度Tbが温度閾値KTよりも低温であると判定されれば、ステップS22に進み、2つの第1単電池21Aのうち低温電池(n番の単電池21)である第1単電池21Aを、SOH1を参照する第1単電池21Aとして決定する。また、組電池温度Tbが温度閾値KTよりも高温であると判定されれば、ステップS23に進み、第2単電池21Bごとに、低温電池(n番の単電池21)及び高温電池(n-2番の単電池21)のうち第2単電池21Bとの温度差の小さい方の第1単電池21Aを、SOH1を参照する第1単電池21Aとして決定する。
その後、ステップS18では、ステップS21~S23で決定した第1単電池21AのΔSOCとSOH1とを参照し、かつ上記の(式4)を用いて、第2単電池21BのSOH2を算出する。
以上詳述した第2実施形態の効果を以下に記載する。
組電池20の電圧-SOC特性は温度依存性を有するため、組電池20の通電状態下において互いに温度が近い単電池21であれば、電圧-SOC特性が似たものとなる。この場合、温度差の小さい単電池21どうしで第1単電池21A及び第2単電池21Bを組み合わせれば、それら各単電池21A,21Bで生じるSOC誤差が同等なものとなり、上記(式4)におけるΔSOC比率の分母側と分子側とで同等の誤差が乗ることになる。そのため、ΔSOC比率は温度の影響を受けにくいものとなる。この点を鑑みて、第2単電池21Bごとに、2つの第1単電池21Aのうち組電池20の通電状態下で第2単電池21Bとの温度差が小さい第1単電池21AのΔSOC1とSOH1とを用いて、第2単電池21BのSOH2を算出するようにした。これにより、仮に組電池20の全体で各単電池21の温度差が大きい場合にもSOHの算出精度を確保し、全ての単電池21のSOHを適正に算出することができる。
組電池20が低温状態である場合には、複数の単電池21のうちより低温側の単電池21の方がインピーダンスの検出精度が高くなり、第1単電池21AのSOH1の算出精度が高くなる。一方、組電池20が低温状態でない場合には、低温電池を基準とするメリットが小さくなる。この点を考慮し、組電池温度Tbが温度閾値KT(所定温度)よりも低温であると判定された場合に、低温電池を第1単電池21Aとして、その第1単電池21AのSOH1に基づいて第2単電池21BのSOH2を算出する一方、組電池温度Tbが温度閾値KTよりも高温であると判定された場合に、第2単電池21Bごとに、第2単電池21Bとの温度差が小さい第1単電池21AのΔSOC1とSOH1とを用い、第2単電池21BのSOH2を算出するようにした。これにより、組電池20が低温状態である場合と低温状態でない場合とのいずれにおいても、各単電池21のSOHを適正に算出することができる。
本第2実施形態の変形例として、以下の構成とすることも可能である。
・n個の単電池21のうち、組電池20の通電時に電池温度の異なる3つ以上の単電池21を、それぞれ第1単電池21Aとしておくことも可能である。例えば、3つの単電池21を第1単電池21Aとする場合には、第2単電池21Bごとに、3つの第1単電池21Aのうちから第2単電池21Bとの温度差が小さい第1単電池21AのΔSOC1とSOH1とを用いて、第2単電池21BのSOH2を算出するとよい。
・図8において、ステップS21,S22の処理を省略することも可能である。この場合、ステップS16においてΔSOCが閾値TH1以上であると判定され、かつステップS17においてΔSOCが閾値TH2未満であると判定された場合には、ステップS23に進み、第2単電池21Bごとに、低温電池(n番の単電池21)及び高温電池(n-2番の単電池21)のうち第2単電池21Bとの温度差の小さい方の単電池21を、SOH1を参照する第1単電池21Aとして決定する。また、続くステップS18では、ステップS23で決定した第1単電池21AのΔSOC1とSOH1とを参照し、かつ上記の(式4)を用いて、第2単電池21BのSOH2を算出する。
(第3実施形態)
本実施形態では、組電池20の全ての単電池21に温度センサ25及びインピーダンスセンサ26をそれぞれ設ける構成としている。つまり、全ての単電池21において、診断パラメータである電池温度とインピーダンスとが検出される構成となっている。本実施形態では、各単電池21のいずれかにおいてセンサ異常が生じていると判定された場合に、そのセンサ異常が生じた単電池21を第2単電池21Bとする一方、センサ異常が生じていないと判定された単電池21を第1単電池21Aとして、第2単電池21BのSOH2を算出することとしている。
本実施形態では、組電池20の全ての単電池21に温度センサ25及びインピーダンスセンサ26をそれぞれ設ける構成としている。つまり、全ての単電池21において、診断パラメータである電池温度とインピーダンスとが検出される構成となっている。本実施形態では、各単電池21のいずれかにおいてセンサ異常が生じていると判定された場合に、そのセンサ異常が生じた単電池21を第2単電池21Bとする一方、センサ異常が生じていないと判定された単電池21を第1単電池21Aとして、第2単電池21BのSOH2を算出することとしている。
図9は、本実施形態におけるSOH算出処理を示すフローチャートである。本処理は、図4に置き換えて、BMU30により実行される。なお、図9において、図4と同様の処理については、同じステップ番号を付して詳しい説明を割愛する。
図9において、ステップS11,S12では、第1単電池21Aについて、劣化診断に用いるパラメータとして電池温度とインピーダンスとを取得し、その診断パラメータに基づいてSOH1を算出する。このとき、全ての単電池21を第1単電池21Aとし、単電池21ごとにSOH1が算出される。
その後、ステップS31では、各単電池21に設けられた温度センサ25及びインピーダンスセンサ26について異常が生じているか否かを判定する。異常判定は任意の手法により行われればよいが、例えば、温度センサ25の検出値が規定範囲外の値になった場合、又は各単電池21における検出値の平均値に対する乖離量が所定値以上である場合に、センサ異常が生じている旨が判定されるとよい。そして、ステップS31が否定されれば、そのまま本処理を終了する。また、ステップS31が肯定されれば、ステップS32に進む。
ステップS32では、センサ異常が生じていると判定された単電池21を第2単電池21Bとする。また、ステップS33では、センサ異常有りと判定されていない正常な単電池21のうちいずれかを、SOH1を参照する第1単電池21Aとして決定する。具体的には、正常な単電池21のうち、センサ異常有りの単電池21との温度差が最も小さい単電池21を、SOH1を参照する第1単電池21Aとして決定する。その他、正常な単電池21のうち、相対的に高温となる高温電池(例えば最高温の単電池21)、又は相対的に低温となる低温電池(例えば最低温の単電池21)を、SOH1を参照する第1単電池21Aとして決定することも可能である。
その後、ステップS13~S15では、単電池21ごとに端子電圧(OCV)に基づいてSOCを算出するとともに、今回の車両走行終了時のSOCと前回の車両走行終了時のSOCとの差をΔSOCとして算出する。また、ステップS16においてΔSOCが閾値TH1以上であると判定され、かつステップS17においてΔSOCが閾値TH2未満であると判定された場合に、ステップS18に進む。ステップS18では、ステップS33で決定された第1単電池21AのΔSOC1とSOH1とを参照し、かつ上記の(式4)を用いて、第2単電池21B(すなわちセンサ異常の単電池21)のSOH2を算出する。
以上詳述した第3実施形態では、各単電池21に設けられた温度センサ25及びインピーダンスセンサ26についてそれぞれセンサ異常が生じているか否かを判定し、センサ異常が生じていると判定された単電池21を第2単電池21Bとする一方、センサ異常が生じていないと判定された単電池21を第1単電池21Aとした。そして、第2単電池21BのSOH2を、センサ異常が生じていないと判定された第1単電池21AのΔSOC1とSOH1とに基づいて算出するようにした。この場合、当初はセンサ検出情報に基づきSOHの算出が可能であった単電池21において、センサ異常によりSOHの算出が不可となった後でも、SOHの算出を継続的に行わせることができる。
なお、本実施形態において、組電池20の全ての単電池21に温度センサ25及びインピーダンスセンサ26を設ける構成に代えて、少なくとも2つ以上の一部の単電池21に温度センサ25及びインピーダンスセンサ26を設ける構成としてもよい。この場合にも、上記同様、センサ異常が生じていると判定された単電池21を第2単電池21Bとする一方、センサ異常が生じていないと判定された単電池21を第1単電池21Aとするとよい。
(他の実施形態)
上記実施形態を例えば次のように変更してもよい。
上記実施形態を例えば次のように変更してもよい。
・図4等で説明したSOH算出処理において、上記(式4)により第2単電池21BのSOH2を算出する際の許可又は禁止の条件が定められていてもよい。例えば、図10に示す単電池21の電圧-SOC特性線に基づいて、第2単電池21BのSOH2の算出を禁止する禁止条件が定められているとよい。
この場合、BMU30は、図4のステップS14において、電圧-SOC特性線を用い、単電池21の端子電圧に基づいてSOCを算出するとともに、組電池20の通電に伴い生じるΔSOC(SOC変化量)を算出する。また、図10に示す電圧-SOC特性線では、SOCに対する電圧の傾きが所定値以下となる領域がフラット領域Rfとなっており、BMU30は、ステップS18において、単電池21の端子電圧がフラット領域Rfに入っているか否かを判定する(電圧判定部)。そして、端子電圧がフラット領域Rfに入っていると判定された場合に、第2単電池21BのSOH2の算出を非実施とする。又は、BMU30は、第2単電池21BのSOH2を算出してもそれを無効とする。すなわち、単電池21の端子電圧がフラット領域Rfに入っている場合に、第2単電池21BのSOH2の算出を有効としないようにしている。
単電池21の電圧-SOC特性線において、単電池21の端子電圧がフラット領域Rfに入っている場合には、単電池21の端子電圧が変化してもSOCの変化が小さいため、SOCの算出精度を確保することが困難になる。そこで、単電池21の電圧-SOC特性線において、単電池21の端子電圧がフラット領域Rfに入っていると判定された場合に、第2単電池21BのSOH2の算出を有効としない構成にした。これにより、単電池21のSOCの算出精度が低いことに起因して第2単電池21BのSOH2の算出精度が低下するといった不都合を抑制できる。
また、単電池21において、充放電が行われた直後はSOCの算出精度が低下するための、充放電直後の所定期間において第2単電池21BのSOH2の算出を禁止する(有効としない)構成とすることも可能である。例えば、BMU30は、各単電池21において各々の端子電圧を均等化する均等化処理(セルバランシング処理)が行われた場合に、その後所定時間が経過するまでは、第2単電池21BのSOH2の算出を禁止する。
・図11に示すように、電池システム10において、単電池21の端子電圧を検出する電圧センサ24を複数設け、各単電池21の端子電圧がいずれかの電圧センサ24により検出される構成としてもよい。図11では、2番の単電池21とn-1番の単電池21とが、診断パラメータによるSOHの算出が可能な第1単電池21Aである。なお、少なくとも2つの単電池21が第1単電池21Aとして定められていればよい。この場合、同一の電圧センサ24により電圧検出が行われる単電池21どうしで第1単電池21Aと第2単電池21Bとが組み合わされ、第1単電池21AのSOH1に基づいて第2単電池21BのSOH2が算出される構成であるとよい。
例えば図4に示すSOH算出処理において、BMU30は、各第1単電池21AのSOH1を算出する(ステップS12)。また、電圧センサ24の検出電圧に基づいてSOCを算出するとともに、組電池20の通電に伴う変化前後のSOCによりΔSOCを算出する(ステップS13~S15)。また、BMU30は、第2単電池21Bごとに、同一の電圧センサ24により電圧検出が行われる第1単電池21Aを組み合わせ、第1単電池21AのΔSOC1とSOH1とを用い、第2単電池21BのSOH2を算出する(ステップS18)。
組電池20において各単電池21の端子電圧が複数の電圧センサ24により検出される構成では、同一の電圧センサ24により電圧検出される場合に検出誤差が同等となる。この場合、同一の電圧センサ24により電圧検出される単電池21どうしで第1単電池21A及び第2単電池21Bを組み合わせれば、それら各単電池21A,21Bで生じるSOC誤差が同等なものとなり、上記(式4)におけるΔSOC比率の分母側と分子側とで同等の誤差が乗ることになる。そのため、ΔSOC比率は電圧検出誤差の影響を受けにくいものとなる。この点を鑑みて、第2単電池21Bごとに、同一の電圧センサ24により電圧検出が行われる第1単電池21AのΔSOC1とSOH1とを用いて、第2単電池21BのSOH2を算出するようにした。これにより、SOHの算出精度を確保し、全ての単電池21のSOHを適正に算出することができる。
・図4等のSOH算出処理を、車両の電源スイッチのオン状態下(車両走行状態下)で実行する構成としてもよい。この場合、車両走行中において、単電池21ごとに複数点の電圧及び電流を計測し、その電圧及び電流を二次元座標にプロットしたときの切片によりOCVを算出し、そのOCVに基づいて各単電池21のSOCを算出するとよい。
・診断パラメータを検出する検出部として、インピーダンスセンサ26のみが設けられている構成であってもよい。また、全ての単電池21のうち一部の単電池21のみを第1単電池21Aとして定めておき、その第1単電池21Aについてインピーダンス検出が行われる構成であってもよい。
・電池システム10は車両に搭載されるものに限られず、例えば、飛行体や船舶などの他の移動体に搭載されるものであってもよい。また、電池システム10は、移動体に搭載されるシステムに限らず、定置式のシステムであってもよい。
本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。
上述の実施形態から抽出される技術思想を以下に記載する。
[構成1]
複数の単電池(21)が直列に接続されてなる組電池(20)と、前記複数の単電池のうち少なくとも1つの単電池に設けられ、劣化診断のためのパラメータを検出する検出部(25,26)とを備える電池システム(10)に適用され、前記各単電池の劣化度合を示すSOHを算出する電池診断装置(30)であって、
前記複数の単電池のうち少なくとも1つの単電池について前記検出部により検出された前記パラメータを取得し、そのパラメータに基づいて前記SOHを算出する第1算出部と、
前記複数の単電池について通電により生じるSOCの変化量を算出する第2算出部と、
前記複数の単電池のうち前記第1算出部により前記SOHが算出された単電池を第1単電池とし、前記SOHが算出されていない単電池を第2単電池とする場合に、前記第2単電池のSOC変化量に対する前記第1単電池のSOC変化量の比である変化量比率に前記第1単電池の前記SOHを乗じた値を、前記第2単電池の前記SOHとして算出する第3算出部と、
を備える、電池診断装置。
[構成2]
前記第1算出部は、前記複数の単電池のうち前記組電池の通電状態下において相対的に高温となる高温電池について、前記検出部により検出された前記パラメータを取得し、そのパラメータに基づいて当該高温電池の前記SOHを算出し、
前記第3算出部は、前記高温電池を前記第1単電池として、前記第2単電池の前記SOHを算出する、構成1に記載の電池診断装置。
[構成3]
前記第1算出部は、前記複数の単電池のうち前記組電池の通電状態下において相対的に低温となる低温電池について、前記検出部により検出された前記パラメータを取得し、そのパラメータに基づいて当該低温電池の前記SOHを算出し、
前記第3算出部は、前記低温電池を前記第1単電池として、前記第2単電池の前記SOHを算出する、構成1に記載の電池診断装置。
[構成4]
前記第1算出部は、前記複数の単電池のうち少なくとも2つの単電池を前記第1単電池として、前記検出部により検出された前記パラメータを取得し、そのパラメータに基づいて前記SOHを算出し、
前記第3算出部は、前記第2単電池ごとに、少なくとも2つの前記第1単電池のうち前記組電池の通電状態下で当該第2単電池との温度差が小さい第1単電池の前記SOC変化量と前記SOHとを用い、前記第2単電池の前記SOHを算出する、構成1に記載の電池診断装置。
[構成5]
前記第1算出部は、前記複数の単電池のうち前記組電池の通電状態下において相対的に低温となる低温電池を含む2つ以上の単電池を前記第1単電池として、前記検出部により検出された前記パラメータを取得し、そのパラメータに基づいて前記SOHを算出するものであり、
前記組電池の全体の温度である組電池温度が所定温度よりも高温であるか低温であるか否かを判定する温度判定部を備え、
前記第3算出部は、
前記組電池温度が前記所定温度よりも低温であると判定された場合に、前記低温電池を前記第1単電池として、前記第2単電池の前記SOHを算出し、
前記組電池温度が前記所定温度よりも高温であると判定された場合に、前記第2単電池ごとに、前記2つの以上の前記第1単電池のうち前記組電池の通電状態下で当該第2単電池との温度差が小さい第1単電池の前記SOC変化量と前記SOHとを用い、前記第2単電池の前記SOHを算出する、構成1に記載の電池診断装置。
[構成6]
前記電池システムにおいて、前記各単電池の端子電圧を検出する電圧センサ(24)が複数設けられており、
前記第1算出部は、前記複数の単電池のうち少なくとも2つの単電池を前記第1単電池として、前記検出部により検出された前記パラメータを取得し、そのパラメータに基づいて前記SOHを算出し、
前記第2算出部は、前記電圧センサの検出電圧に基づいてSOCを算出するとともに、前記組電池の通電に伴う変化前後の前記SOCにより前記SOC変化量を算出し、
前記第3算出部は、前記第2単電池ごとに、少なくとも2つの前記第1単電池のうち同一の前記電圧センサにより電圧検出が行われる前記第1単電池を組み合わせ、当該第1単電池の前記SOC変化量と前記SOHとを用い、前記第2単電池の前記SOHを算出する、構成1に記載の電池診断装置。
[構成7]
前記電池システムにおいて、前記複数の単電池のうち少なくとも2つの単電池に前記検出部が設けられており、
前記検出部が設けられている前記単電池において当該検出部に異常が生じているか否かを判定する異常判定部を備え、
前記第3算出部は、前記異常判定部により前記検出部に異常が生じていると判定された前記単電池を前記第2単電池とする一方、前記検出部が設けられかつ前記検出部に異常が生じていないと判定された前記単電池を前記第1単電池として、前記第2単電池の前記SOHを算出する、構成1~6のいずれか1つに記載の電池診断装置。
[構成8]
前記単電池の電圧とSOCとの関係を示す電圧-SOC特性線において、前記単電池の電圧が、SOCに対する電圧の傾きが所定値以下であるフラット領域に入っているか否かを判定する電圧判定部を備え、
前記第2算出部は、前記電圧-SOC特性線を用い前記単電池の電圧に基づいてSOCを算出するとともに、前記組電池の通電に伴う変化前後の前記SOCにより前記SOC変化量を算出し、
前記第3算出部は、前記単電池の電圧が前記フラット領域に入っていると判定された場合に、前記第2単電池の前記SOHの算出を有効としない、構成1~7のいずれか1つに記載の電池診断装置。
[構成9]
前記第2算出部により算出された前記SOC変化量が所定値よりも大きいか否かを判定する変化量判定部と、
前記変化量判定部により前記SOC変化量が所定値よりも大きいと判定された場合に、前記第3算出部による前記SOHの算出に代えて、前記SOC変化量と、当該SOC変化量が算出された期間内に前記単電池に流れた電流の積算値とに基づいて、前記SOHを算出する第4算出部と、
を備える、構成1~8のいずれか1つに記載の電池診断装置。
[構成1]
複数の単電池(21)が直列に接続されてなる組電池(20)と、前記複数の単電池のうち少なくとも1つの単電池に設けられ、劣化診断のためのパラメータを検出する検出部(25,26)とを備える電池システム(10)に適用され、前記各単電池の劣化度合を示すSOHを算出する電池診断装置(30)であって、
前記複数の単電池のうち少なくとも1つの単電池について前記検出部により検出された前記パラメータを取得し、そのパラメータに基づいて前記SOHを算出する第1算出部と、
前記複数の単電池について通電により生じるSOCの変化量を算出する第2算出部と、
前記複数の単電池のうち前記第1算出部により前記SOHが算出された単電池を第1単電池とし、前記SOHが算出されていない単電池を第2単電池とする場合に、前記第2単電池のSOC変化量に対する前記第1単電池のSOC変化量の比である変化量比率に前記第1単電池の前記SOHを乗じた値を、前記第2単電池の前記SOHとして算出する第3算出部と、
を備える、電池診断装置。
[構成2]
前記第1算出部は、前記複数の単電池のうち前記組電池の通電状態下において相対的に高温となる高温電池について、前記検出部により検出された前記パラメータを取得し、そのパラメータに基づいて当該高温電池の前記SOHを算出し、
前記第3算出部は、前記高温電池を前記第1単電池として、前記第2単電池の前記SOHを算出する、構成1に記載の電池診断装置。
[構成3]
前記第1算出部は、前記複数の単電池のうち前記組電池の通電状態下において相対的に低温となる低温電池について、前記検出部により検出された前記パラメータを取得し、そのパラメータに基づいて当該低温電池の前記SOHを算出し、
前記第3算出部は、前記低温電池を前記第1単電池として、前記第2単電池の前記SOHを算出する、構成1に記載の電池診断装置。
[構成4]
前記第1算出部は、前記複数の単電池のうち少なくとも2つの単電池を前記第1単電池として、前記検出部により検出された前記パラメータを取得し、そのパラメータに基づいて前記SOHを算出し、
前記第3算出部は、前記第2単電池ごとに、少なくとも2つの前記第1単電池のうち前記組電池の通電状態下で当該第2単電池との温度差が小さい第1単電池の前記SOC変化量と前記SOHとを用い、前記第2単電池の前記SOHを算出する、構成1に記載の電池診断装置。
[構成5]
前記第1算出部は、前記複数の単電池のうち前記組電池の通電状態下において相対的に低温となる低温電池を含む2つ以上の単電池を前記第1単電池として、前記検出部により検出された前記パラメータを取得し、そのパラメータに基づいて前記SOHを算出するものであり、
前記組電池の全体の温度である組電池温度が所定温度よりも高温であるか低温であるか否かを判定する温度判定部を備え、
前記第3算出部は、
前記組電池温度が前記所定温度よりも低温であると判定された場合に、前記低温電池を前記第1単電池として、前記第2単電池の前記SOHを算出し、
前記組電池温度が前記所定温度よりも高温であると判定された場合に、前記第2単電池ごとに、前記2つの以上の前記第1単電池のうち前記組電池の通電状態下で当該第2単電池との温度差が小さい第1単電池の前記SOC変化量と前記SOHとを用い、前記第2単電池の前記SOHを算出する、構成1に記載の電池診断装置。
[構成6]
前記電池システムにおいて、前記各単電池の端子電圧を検出する電圧センサ(24)が複数設けられており、
前記第1算出部は、前記複数の単電池のうち少なくとも2つの単電池を前記第1単電池として、前記検出部により検出された前記パラメータを取得し、そのパラメータに基づいて前記SOHを算出し、
前記第2算出部は、前記電圧センサの検出電圧に基づいてSOCを算出するとともに、前記組電池の通電に伴う変化前後の前記SOCにより前記SOC変化量を算出し、
前記第3算出部は、前記第2単電池ごとに、少なくとも2つの前記第1単電池のうち同一の前記電圧センサにより電圧検出が行われる前記第1単電池を組み合わせ、当該第1単電池の前記SOC変化量と前記SOHとを用い、前記第2単電池の前記SOHを算出する、構成1に記載の電池診断装置。
[構成7]
前記電池システムにおいて、前記複数の単電池のうち少なくとも2つの単電池に前記検出部が設けられており、
前記検出部が設けられている前記単電池において当該検出部に異常が生じているか否かを判定する異常判定部を備え、
前記第3算出部は、前記異常判定部により前記検出部に異常が生じていると判定された前記単電池を前記第2単電池とする一方、前記検出部が設けられかつ前記検出部に異常が生じていないと判定された前記単電池を前記第1単電池として、前記第2単電池の前記SOHを算出する、構成1~6のいずれか1つに記載の電池診断装置。
[構成8]
前記単電池の電圧とSOCとの関係を示す電圧-SOC特性線において、前記単電池の電圧が、SOCに対する電圧の傾きが所定値以下であるフラット領域に入っているか否かを判定する電圧判定部を備え、
前記第2算出部は、前記電圧-SOC特性線を用い前記単電池の電圧に基づいてSOCを算出するとともに、前記組電池の通電に伴う変化前後の前記SOCにより前記SOC変化量を算出し、
前記第3算出部は、前記単電池の電圧が前記フラット領域に入っていると判定された場合に、前記第2単電池の前記SOHの算出を有効としない、構成1~7のいずれか1つに記載の電池診断装置。
[構成9]
前記第2算出部により算出された前記SOC変化量が所定値よりも大きいか否かを判定する変化量判定部と、
前記変化量判定部により前記SOC変化量が所定値よりも大きいと判定された場合に、前記第3算出部による前記SOHの算出に代えて、前記SOC変化量と、当該SOC変化量が算出された期間内に前記単電池に流れた電流の積算値とに基づいて、前記SOHを算出する第4算出部と、
を備える、構成1~8のいずれか1つに記載の電池診断装置。
10…電池システム、20…組電池、21…単電池、25…温度センサ、26…インピーダンスセンサ、30…BMU。
Claims (10)
- 複数の単電池(21)が直列に接続されてなる組電池(20)と、前記複数の単電池のうち少なくとも1つの単電池に設けられ、劣化診断のためのパラメータを検出する検出部(25,26)とを備える電池システム(10)に適用され、前記各単電池の劣化度合を示すSOHを算出する電池診断装置(30)であって、
前記複数の単電池のうち少なくとも1つの単電池について前記検出部により検出された前記パラメータを取得し、そのパラメータに基づいて前記SOHを算出する第1算出部と、
前記複数の単電池について通電により生じるSOCの変化量を算出する第2算出部と、
前記複数の単電池のうち前記第1算出部により前記SOHが算出された単電池を第1単電池とし、前記SOHが算出されていない単電池を第2単電池とする場合に、前記第2単電池のSOC変化量に対する前記第1単電池のSOC変化量の比である変化量比率に前記第1単電池の前記SOHを乗じた値を、前記第2単電池の前記SOHとして算出する第3算出部と、
を備える、電池診断装置。 - 前記第1算出部は、前記複数の単電池のうち前記組電池の通電状態下において相対的に高温となる高温電池について、前記検出部により検出された前記パラメータを取得し、そのパラメータに基づいて当該高温電池の前記SOHを算出し、
前記第3算出部は、前記高温電池を前記第1単電池として、前記第2単電池の前記SOHを算出する、請求項1に記載の電池診断装置。 - 前記第1算出部は、前記複数の単電池のうち前記組電池の通電状態下において相対的に低温となる低温電池について、前記検出部により検出された前記パラメータを取得し、そのパラメータに基づいて当該低温電池の前記SOHを算出し、
前記第3算出部は、前記低温電池を前記第1単電池として、前記第2単電池の前記SOHを算出する、請求項1に記載の電池診断装置。 - 前記第1算出部は、前記複数の単電池のうち少なくとも2つの単電池を前記第1単電池として、前記検出部により検出された前記パラメータを取得し、そのパラメータに基づいて前記SOHを算出し、
前記第3算出部は、前記第2単電池ごとに、少なくとも2つの前記第1単電池のうち前記組電池の通電状態下で当該第2単電池との温度差が小さい第1単電池の前記SOC変化量と前記SOHとを用い、前記第2単電池の前記SOHを算出する、請求項1に記載の電池診断装置。 - 前記第1算出部は、前記複数の単電池のうち前記組電池の通電状態下において相対的に低温となる低温電池を含む2つ以上の単電池を前記第1単電池として、前記検出部により検出された前記パラメータを取得し、そのパラメータに基づいて前記SOHを算出するものであり、
前記組電池の全体の温度である組電池温度が所定温度よりも高温であるか低温であるか否かを判定する温度判定部を備え、
前記第3算出部は、
前記組電池温度が前記所定温度よりも低温であると判定された場合に、前記低温電池を前記第1単電池として、前記第2単電池の前記SOHを算出し、
前記組電池温度が前記所定温度よりも高温であると判定された場合に、前記第2単電池ごとに、前記2つの以上の前記第1単電池のうち前記組電池の通電状態下で当該第2単電池との温度差が小さい第1単電池の前記SOC変化量と前記SOHとを用い、前記第2単電池の前記SOHを算出する、請求項1に記載の電池診断装置。 - 前記電池システムにおいて、前記各単電池の端子電圧を検出する電圧センサ(24)が複数設けられており、
前記第1算出部は、前記複数の単電池のうち少なくとも2つの単電池を前記第1単電池として、前記検出部により検出された前記パラメータを取得し、そのパラメータに基づいて前記SOHを算出し、
前記第2算出部は、前記電圧センサの検出電圧に基づいてSOCを算出するとともに、前記組電池の通電に伴う変化前後の前記SOCにより前記SOC変化量を算出し、
前記第3算出部は、前記第2単電池ごとに、少なくとも2つの前記第1単電池のうち同一の前記電圧センサにより電圧検出が行われる前記第1単電池を組み合わせ、当該第1単電池の前記SOC変化量と前記SOHとを用い、前記第2単電池の前記SOHを算出する、請求項1に記載の電池診断装置。 - 前記電池システムにおいて、前記複数の単電池のうち少なくとも2つの単電池に前記検出部が設けられており、
前記検出部が設けられている前記単電池において当該検出部に異常が生じているか否かを判定する異常判定部を備え、
前記第3算出部は、前記異常判定部により前記検出部に異常が生じていると判定された前記単電池を前記第2単電池とする一方、前記検出部が設けられかつ前記検出部に異常が生じていないと判定された前記単電池を前記第1単電池として、前記第2単電池の前記SOHを算出する、請求項1に記載の電池診断装置。 - 前記単電池の電圧とSOCとの関係を示す電圧-SOC特性線において、前記単電池の電圧が、SOCに対する電圧の傾きが所定値以下であるフラット領域に入っているか否かを判定する電圧判定部を備え、
前記第2算出部は、前記電圧-SOC特性線を用い前記単電池の電圧に基づいてSOCを算出するとともに、前記組電池の通電に伴う変化前後の前記SOCにより前記SOC変化量を算出し、
前記第3算出部は、前記単電池の電圧が前記フラット領域に入っていると判定された場合に、前記第2単電池の前記SOHの算出を有効としない、請求項1に記載の電池診断装置。 - 前記第2算出部により算出された前記SOC変化量が所定値よりも大きいか否かを判定する変化量判定部と、
前記変化量判定部により前記SOC変化量が所定値よりも大きいと判定された場合に、前記第3算出部による前記SOHの算出に代えて、前記SOC変化量と、当該SOC変化量が算出された期間内に前記単電池に流れた電流の積算値とに基づいて、前記SOHを算出する第4算出部と、
を備える、請求項1~8のいずれか1項に記載の電池診断装置。 - 複数の単電池(21)が直列に接続されてなる組電池(20)と、前記複数の単電池のうち少なくとも1つの単電池に設けられ、劣化診断のためのパラメータを検出する検出部(25,26)とを備える電池システム(10)に適用され、前記各単電池の劣化度合を示すSOHを算出すべく、制御装置(30)により実行されるプログラムであって、
前記複数の単電池のうち少なくとも1つの単電池について前記検出部により検出された前記パラメータを取得し、そのパラメータに基づいて前記SOHを算出する第1算出処理と、
前記複数の単電池について通電により生じるSOCの変化量を算出する第2算出処理と、
前記複数の単電池のうち前記第1算出処理により前記SOHが算出された単電池を第1単電池とし、前記SOHが算出されていない単電池を第2単電池とする場合に、前記第2単電池のSOC変化量に対する前記第1単電池のSOC変化量の比である変化量比率に前記第1単電池の前記SOHを乗じた値を、前記第2単電池の前記SOHとして算出する第3算出処理と、
を備える、プログラム。
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