JP2010066232A - Device for determining degradation of lithium ion battery, vehicle, and method of determining degradation of lithium ion battery - Google Patents

Device for determining degradation of lithium ion battery, vehicle, and method of determining degradation of lithium ion battery Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a degradation determination device for a lithium ion battery capable of accurately determining degradation due to deposition in the lithium ion battery. <P>SOLUTION: An OCV calculation part 72 derives voltage-current characteristics of the lithium ion battery, and calculates an OCV of the lithium ion battery based on the acquired voltage-current characteristics. An SOC estimation part 74 estimates an SOC of the lithium ion battery by a methodology such as current integration. If the OCV calculated by the OCV calculation part 72 is in a predetermined region, a degradation determination part 76 determines that the lithium ion battery is degraded due to deposition, when properties of changes in SOC and OCV occurring when the vehicle travels from a predetermined spot A up to a spot B vary by specified amounts from properties acquired when the battery is brand-new. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、リチウムイオン電池の劣化判定装置、車両およびリチウムイオン電池の劣化判定方法に関し、特に、車両に搭載され、車両走行用の電動機へ供給可能な電力を蓄えるリチウムイオン電池の劣化判定技術に関する。   The present invention relates to a lithium-ion battery deterioration determination device, a vehicle, and a lithium-ion battery deterioration determination method, and more particularly to a lithium-ion battery deterioration determination technique that stores power that can be supplied to an electric motor for vehicle travel. .

特開２００４−３５４０５０号公報（特許文献１）は、車両に搭載されたバッテリの劣化度算出方法について開示する。この劣化度算出方法においては、バッテリの充放電に伴なう電気量の増減が算出され、その算出された任意の電気量の増減に対応する開回路電圧（以下「ＯＣＶ（Open Circuit Voltage）」とも称する。）の増減が、非劣化時のバッテリにおける充放電可能な総電気量である初期電気量に基づいて算出される。そして、任意の電気量の増減に対応して任意時点のバッテリにおいて実際に発生するＯＣＶの増減が推定または実測され、前記算出されたＯＣＶの増減の、前記推定または実測されたＯＣＶの増減に対する割合が劣化度として算定される。   Japanese Patent Laying-Open No. 2004-354050 (Patent Document 1) discloses a method for calculating the deterioration level of a battery mounted on a vehicle. In this deterioration degree calculation method, the increase / decrease in the amount of electricity accompanying the charging / discharging of the battery is calculated, and an open circuit voltage (hereinafter referred to as “OCV (Open Circuit Voltage)”) corresponding to the calculated increase / decrease in the amount of electricity. Increase / decrease is also calculated based on the initial amount of electricity, which is the total amount of electricity that can be charged and discharged in the non-degraded battery. Then, an increase or decrease in the OCV actually generated in the battery at an arbitrary point in time corresponding to an increase or decrease in an arbitrary amount of electricity is estimated or actually measured, and the ratio of the calculated increase or decrease in OCV to the increase or decrease in the estimated or actually measured OCV Is calculated as the degree of deterioration.

この劣化度算出方法によると、算定された劣化度は、任意時点でのＯＣＶの増減と、非劣化時のバッテリにおけるＯＣＶの増減との関係の変化、すなわち、バッテリの活物質の不活性劣化を反映したものとなり、この算出された劣化度を利用することによって、任意時点の電気量である充電状態（以下「ＳＯＣ（State Of Charge）」とも称する。）およびＯＣＶをより精度よく推定することができるとされる（特許文献１参照）。
特開２００４−３５４０５０号公報 According to this deterioration degree calculation method, the calculated deterioration degree is a change in the relationship between the increase / decrease in the OCV at an arbitrary time point and the increase / decrease in the OCV at the time of non-deterioration, that is, the inactive deterioration of the active material of the battery. By using this calculated degree of deterioration, it is possible to estimate the state of charge (hereinafter also referred to as “SOC (State Of Charge)”) and the OCV, which are the amount of electricity at an arbitrary time point, with higher accuracy. It can be done (see Patent Document 1).
JP 2004-354050 A

リチウムイオン電池においては、リチウムの析出に伴ない、通常の磨耗劣化（内部抵抗が増大し、満充電容量が減少する劣化）では変化しないＳＯＣとＯＣＶとの関係が新品時（非析出時）に比べて変化する。しかしながら、そのようなＳＯＣ−ＯＣＶの関係の変化は全ての領域で発生するものではなく、一部の領域では析出劣化が進行してもＳＯＣ−ＯＣＶの関係は新品時から変化しない。リチウムイオン電池において析出劣化を判定するには、このような特性を考慮する必要があるところ、上記の特開２００４−３５４０５０号公報では、そのような特性については考慮されていない。   In lithium ion batteries, the relationship between SOC and OCV that does not change with normal wear deterioration (deterioration in which internal resistance increases and full charge capacity decreases) accompanying lithium deposition is new (when it is not deposited). Compared to change. However, such a change in the SOC-OCV relationship does not occur in all regions, and in some regions, the SOC-OCV relationship does not change from when it is new even if precipitation deterioration progresses. In order to determine deposition deterioration in a lithium ion battery, it is necessary to consider such characteristics. However, the above Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-354050 does not consider such characteristics.

そこで、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、リチウムイオン電池における析出劣化の発生を正確に判定可能なリチウムイオン電池の劣化判定装置を提供することである。   Accordingly, the present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a deterioration determination device for a lithium ion battery that can accurately determine the occurrence of precipitation deterioration in the lithium ion battery. .

また、この発明の別の目的は、車両走行用の電動機へ供給可能な電力を蓄えるリチウムイオン電池を搭載した車両において、リチウムイオン電池における析出劣化の発生を正確に判定することである。   Another object of the present invention is to accurately determine the occurrence of deposition deterioration in a lithium ion battery in a vehicle equipped with a lithium ion battery that stores electric power that can be supplied to a motor for driving the vehicle.

さらに、この発明の別の目的は、リチウムイオン電池における析出劣化の発生を正確に判定可能なリチウムイオン電池の劣化判定方法を提供することである。   Furthermore, another object of the present invention is to provide a method for determining deterioration of a lithium ion battery that can accurately determine the occurrence of precipitation deterioration in the lithium ion battery.

この発明によれば、リチウムイオン電池の劣化判定装置は、開放端電圧算出部と、充電状態推定部と、劣化判定部とを備える。開放端電圧算出部は、リチウムイオン電池のＯＣＶを算出する。充電状態推定部は、リチウムイオン電池のＳＯＣを推定する。劣化判定部は、開放端電圧算出部により算出されたＯＣＶが所定領域にある場合において、充電状態推定部により推定されたＳＯＣとＯＣＶとの相関関係が新品時の相関関係から規定量のずれを生じたとき、リチウムイオン電池において析出劣化が発生したものと判定する。   According to this invention, the deterioration determination device for a lithium ion battery includes an open-circuit voltage calculation unit, a charge state estimation unit, and a deterioration determination unit. The open-circuit voltage calculation unit calculates the OCV of the lithium ion battery. The charge state estimation unit estimates the SOC of the lithium ion battery. When the OCV calculated by the open-circuit voltage calculation unit is in a predetermined region, the deterioration determination unit causes the correlation between the SOC and the OCV estimated by the charge state estimation unit to deviate from the specified amount from the correlation at the time of a new product. When it occurs, it is determined that precipitation deterioration has occurred in the lithium ion battery.

また、この発明によれば、車両は、リチウムイオン電池と、開放端電圧算出部と、充電状態推定部と、劣化判定部とを備える。リチウムイオン電池は、車両走行用の電動機へ供給可能な電力を蓄える。開放端電圧算出部は、リチウムイオン電池のＯＣＶを算出する。充電状態推定部は、リチウムイオン電池のＳＯＣを推定する。劣化判定部は、ＯＣＶが所定領域にある場合において、車両走行に伴なうＳＯＣおよびＯＣＶの変化の特性が新品時の特性から規定量のずれを生じたとき、リチウムイオン電池において析出劣化が発生したものと判定する。   According to the present invention, the vehicle includes a lithium ion battery, an open-circuit voltage calculation unit, a charge state estimation unit, and a deterioration determination unit. The lithium ion battery stores electric power that can be supplied to an electric motor for traveling the vehicle. The open-circuit voltage calculation unit calculates the OCV of the lithium ion battery. The charge state estimation unit estimates the SOC of the lithium ion battery. When the OCV is in a predetermined region, the deterioration determining unit causes precipitation deterioration in the lithium ion battery when the characteristics of changes in SOC and OCV as the vehicle travels deviate from the characteristics at the time of a new product. It is determined that

また、この発明によれば、リチウムイオン電池の劣化判定方法は、リチウムイオン電池のＯＣＶを算出するステップと、リチウムイオン電池のＳＯＣを推定するステップと、ＯＣＶが所定領域にあるか否かを判定するステップと、ＯＣＶが所定領域にあると判定された場合において、ＳＯＣとＯＣＶとの相関関係が新品時の相関関係から規定量のずれを生じたとき、リチウムイオン電池において析出劣化が発生したものと判定するステップとを備える。   According to the present invention, the method for determining deterioration of a lithium ion battery includes a step of calculating an OCV of the lithium ion battery, a step of estimating the SOC of the lithium ion battery, and determining whether the OCV is in a predetermined region. And when it is determined that the OCV is in the predetermined region, when the correlation between the SOC and the OCV deviates by a specified amount from the correlation at the time of the new product, the precipitation deterioration occurs in the lithium ion battery. And a step of determining.

好ましくは、リチウムイオン電池は、車両に搭載されて、車両走行用の電動機へ供給可能な電力を蓄電する。そして、析出劣化の発生を判定するステップにおいて、車両走行に伴なうＳＯＣおよびＯＣＶの変化の特性が新品時の特性から規定量のずれを生じたとき、析出劣化が発生したものと判定される。   Preferably, the lithium ion battery is mounted on a vehicle and stores electric power that can be supplied to a motor for traveling the vehicle. Then, in the step of determining the occurrence of precipitation deterioration, it is determined that the precipitation deterioration has occurred when the characteristics of changes in SOC and OCV associated with vehicle travel have deviated by a specified amount from the characteristics when new. .

この発明においては、ＯＣＶが所定領域にある場合において、ＳＯＣとＯＣＶとの相関関係が新品時の相関関係から規定量のずれを生じたとき、リチウムイオン電池において析出劣化が発生したものと判定されるので、析出劣化が進行してもＳＯＣとＯＣＶとの相関関係が変化しない領域を除いた領域を所定領域とすることにより、ＳＯＣとＯＣＶとの相関関係が変化しない領域における誤判定（析出劣化が発生していても発生していないと判定）が防止される。したがって、この発明によれば、リチウムイオン電池における析出劣化の発生を正確に判定することができる。   In the present invention, when the OCV is in a predetermined region, when the correlation between the SOC and the OCV deviates by a specified amount from the correlation at the time of a new article, it is determined that the precipitation deterioration has occurred in the lithium ion battery. Therefore, by setting the region excluding the region where the correlation between the SOC and the OCV does not change even when the precipitation deterioration progresses as a predetermined region, an erroneous determination in the region where the correlation between the SOC and the OCV does not change (deposition deterioration) Even if this occurs, it is determined that it has not occurred). Therefore, according to the present invention, it is possible to accurately determine the occurrence of precipitation deterioration in the lithium ion battery.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

図１は、この発明の実施の形態による車両のパワートレーン構成を示す全体ブロック図である。図１を参照して、この車両１００は、リチウムイオン電池１０と、インバータ２０と、モータジェネレータ３０と、駆動輪４０と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０と、電圧センサ６２と、電流センサ６４と、温度センサ６６とを備える。   FIG. 1 is an overall block diagram showing a power train configuration of a vehicle according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, vehicle 100 includes a lithium ion battery 10, an inverter 20, a motor generator 30, drive wheels 40, an ECU (Electronic Control Unit) 50, a voltage sensor 62, and a current sensor 64. And a temperature sensor 66.

リチウムイオン電池１０は、再充電可能な直流電源である。リチウムイオン電池１０は、正極線ＰＬおよび負極線ＮＬを介してインバータ２０へ直流電圧を出力する。また、リチウムイオン電池１０は、モータジェネレータ３０の回生発電時、正極線ＰＬおよび負極線ＮＬを介してインバータ２０から回生電力を受けて充電される。   The lithium ion battery 10 is a rechargeable DC power source. Lithium ion battery 10 outputs a DC voltage to inverter 20 via positive line PL and negative line NL. Further, during regenerative power generation of motor generator 30, lithium ion battery 10 is charged by receiving regenerative power from inverter 20 through positive line PL and negative line NL.

電圧センサ６２は、正極線ＰＬと負極線ＮＬとの間の電圧Ｖｂを検出し、その検出値をＥＣＵ５０へ出力する。電流センサ６４は、負極線ＮＬに流れる電流Ｉｂを検出し、その検出値をＥＣＵ５０へ出力する。温度センサ６６は、リチウムイオン電池１０の温度Ｔｂを検出し、その検出値をＥＣＵ５０へ出力する。なお、電圧Ｖｂは、リチウムイオン電池１０の電圧に相当し、電流Ｉｂは、リチウムイオン電池１０に入出力される電流に相当する。なお、正極線ＰＬに流れる電流を検出することによって電流Ｉｂを検出してもよい。   Voltage sensor 62 detects voltage Vb between positive electrode line PL and negative electrode line NL, and outputs the detected value to ECU 50. Current sensor 64 detects current Ib flowing through negative electrode line NL and outputs the detected value to ECU 50. Temperature sensor 66 detects temperature Tb of lithium ion battery 10 and outputs the detected value to ECU 50. The voltage Vb corresponds to the voltage of the lithium ion battery 10, and the current Ib corresponds to the current input to and output from the lithium ion battery 10. The current Ib may be detected by detecting the current flowing through the positive electrode line PL.

インバータ２０は、三相ブリッジ回路から成る。そして、インバータ２０は、ＥＣＵ５０からの信号ＰＷＩに基づいて、リチウムイオン電池１０から出力される直流電圧を三相交流電圧に変換してモータジェネレータ３０へ出力し、モータジェネレータ３０を駆動する。また、インバータ２０は、モータジェネレータ３０の回生発電時、モータジェネレータ３０からの回生電力を信号ＰＷＩに基づき直流電圧に変換して正極線ＰＬおよび負極線ＮＬへ出力し、リチウムイオン電池１０を充電する。   The inverter 20 is composed of a three-phase bridge circuit. Based on signal PWI from ECU 50, inverter 20 converts the DC voltage output from lithium ion battery 10 into a three-phase AC voltage and outputs the same to motor generator 30 to drive motor generator 30. In addition, during regenerative power generation of motor generator 30, inverter 20 converts regenerative power from motor generator 30 into a DC voltage based on signal PWI and outputs it to positive line PL and negative line NL to charge lithium ion battery 10. .

モータジェネレータ３０は、三相交流電動機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを有する永久磁石型同期電動機から成る。モータジェネレータ３０は、インバータ２０から三相交流電圧を受けてトルクを発生し、駆動輪４０を駆動する。また、モータジェネレータ３０は、車両１００の制動時、車両の運動エネルギーを駆動輪４０から受けて発電し、その発電された回生電力をインバータ２０へ出力する。   Motor generator 30 is a three-phase AC motor, and is formed of, for example, a permanent magnet type synchronous motor having a rotor in which permanent magnets are embedded. Motor generator 30 receives the three-phase AC voltage from inverter 20 to generate torque, and drives drive wheel 40. In addition, when the vehicle 100 is braked, the motor generator 30 receives the kinetic energy of the vehicle from the drive wheels 40 to generate power, and outputs the generated regenerative power to the inverter 20.

ＥＣＵ５０は、モータジェネレータ３０のトルク目標値、回転数目標値、モータ電流およびモータ回転角に基づいて、モータジェネレータ３０を駆動するためのＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を生成し、その生成したＰＷＭ信号を信号ＰＷＩとしてインバータ２０へ出力する。なお、モータ電流およびモータ回転角は、図示されないセンサによって検出される。   ECU 50 generates a PWM (Pulse Width Modulation) signal for driving motor generator 30 based on the torque target value, rotation speed target value, motor current and motor rotation angle of motor generator 30, and the generated PWM signal Is output to the inverter 20 as a signal PWI. The motor current and the motor rotation angle are detected by a sensor (not shown).

また、ＥＣＵ５０は、電圧センサ６２、電流センサ６４および温度センサ６６からそれぞれリチウムイオン電池１０の電圧Ｖｂ、電流Ｉｂおよび温度Ｔｂの各検出値を受ける。そして、ＥＣＵ５０は、温度Ｔｂがほぼ一定の条件のもとで、後述の方法により、電圧Ｖｂおよび電流Ｉｂに基づいて、リチウムイオン電池１０において析出劣化が発生したか否かを判定する。   ECU 50 receives the detected values of voltage Vb, current Ib, and temperature Tb of lithium ion battery 10 from voltage sensor 62, current sensor 64, and temperature sensor 66, respectively. Then, the ECU 50 determines whether or not deposition deterioration has occurred in the lithium ion battery 10 based on the voltage Vb and the current Ib by a method described later under the condition where the temperature Tb is substantially constant.

なお、析出劣化は、たとえば、リチウムイオン電池１０が低温の状態でハイレートかつ短期間の充電が繰返し実施された場合に発生する劣化であり、電池の内部抵抗が増加し満充電容量が低下する磨耗劣化や、ハイレートの放電が連続した場合に電解液中のリチウムイオン濃度が低下して拡散が限界に達することにより発生するハイレート劣化などと区別される。   The deposition deterioration is, for example, deterioration that occurs when the lithium ion battery 10 is repeatedly charged at a high rate and in a short period of time at a low temperature, and wear in which the internal resistance of the battery increases and the full charge capacity decreases. It is distinguished from deterioration, high-rate deterioration that occurs when the lithium ion concentration in the electrolyte solution decreases and diffusion reaches a limit when high-rate discharge continues.

図２は、図１に示したＥＣＵ５０の機能ブロック図である。図２を参照して、ＥＣＵ５０は、ＯＣＶ算出部７２と、ＳＯＣ推定部７４と、劣化判定部７６とを含む。ＯＣＶ算出部７２は、電圧Ｖｂおよび電流Ｉｂの各検出値に基づいて、リチウムイオン電池１０のＯＣＶを算出する。たとえば、ＯＣＶ算出部７２は、リチウムイオン電池１０の充放電中に収集された電圧Ｖｂおよび電流Ｉｂの検出値をプロットして回帰曲線を算出することによりリチウムイオン電池１０の電圧電流特性を導出し、その得られた電圧電流特性において電流が零のときの電圧をリチウムイオン電池１０のＯＣＶとして算出する。   FIG. 2 is a functional block diagram of ECU 50 shown in FIG. Referring to FIG. 2, ECU 50 includes an OCV calculation unit 72, an SOC estimation unit 74, and a deterioration determination unit 76. The OCV calculation unit 72 calculates the OCV of the lithium ion battery 10 based on the detected values of the voltage Vb and the current Ib. For example, the OCV calculation unit 72 derives the voltage-current characteristics of the lithium ion battery 10 by plotting the detected values of the voltage Vb and the current Ib collected during charging / discharging of the lithium ion battery 10 and calculating a regression curve. The voltage when the current is zero in the obtained voltage-current characteristics is calculated as the OCV of the lithium ion battery 10.

図３は、リチウムイオン電池１０の電圧電流特性を示した図である。図３を参照して、横軸はリチウムイオン電池１０に対して入出力される電流Ｉｂを示し、縦軸はリチウムイオン電池１０の電圧Ｖｂを示す。リチウムイオン電池１０の充放電中に収集される複数ポイントの電圧Ｖｂおよび電流Ｉｂを用いてリチウムイオン電池１０の電圧電流特性（線ｋ）が算出される。そして、その算出された電圧電流特性において電流Ｉｂが零のときの電圧ＶｂがＯＣＶとして算出される。なお、電圧電流特性を示す線ｋの傾きは、電流変化に対する電圧変化の依存性すなわちリチウムイオン電池１０の内部抵抗を示す。   FIG. 3 is a diagram showing the voltage-current characteristics of the lithium ion battery 10. Referring to FIG. 3, the horizontal axis represents current Ib input / output to / from lithium ion battery 10, and the vertical axis represents voltage Vb of lithium ion battery 10. The voltage-current characteristic (line k) of the lithium ion battery 10 is calculated using the voltage Vb and the current Ib collected at a plurality of points during charging / discharging of the lithium ion battery 10. The voltage Vb when the current Ib is zero in the calculated voltage-current characteristic is calculated as OCV. The slope of the line k indicating the voltage-current characteristic indicates the dependence of the voltage change on the current change, that is, the internal resistance of the lithium ion battery 10.

再び図２を参照して、ＯＣＶ算出部７２は、算出されたＯＣＶが所定電圧よりも高いとき、その算出されたＯＣＶをＡ地点でのＯＣＶを示すＯＣＶ（Ａ）とする。なお、上記の所定電圧は、後述のように、リチウムイオン電池１０の析出劣化が発生するとＳＯＣ−ＯＣＶ曲線の傾きに新品時からの「ずれ」が生じるＯＣＶのしきい値であり、ＯＣＶが所定電圧よりも高いとき、ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線の傾きが新品時から変化したか否かによって析出劣化の有無を判定することができる。なお、上記のＡ地点は、任意に設定された地点であり、たとえば車両システム起動直後の走行開始点近傍に設定される。   Referring to FIG. 2 again, when the calculated OCV is higher than a predetermined voltage, the OCV calculation unit 72 sets the calculated OCV as OCV (A) indicating the OCV at the point A. As described later, the predetermined voltage is an OCV threshold value that causes a “deviation” from the new time in the slope of the SOC-OCV curve when precipitation deterioration of the lithium ion battery 10 occurs, and the OCV is a predetermined value. When the voltage is higher than the voltage, it is possible to determine the presence or absence of precipitation deterioration depending on whether or not the slope of the SOC-OCV curve has changed since the new product. In addition, said A point is a point set arbitrarily, for example, is set to the driving | running | working start point vicinity immediately after vehicle system starting.

また、ＯＣＶ算出部７２は、Ａ地点から走行したＢ地点において、算出されたＯＣＶが上記の所定電圧よりも高いとき、その算出されたＯＣＶをＢ地点でのＯＣＶを示すＯＣＶ（Ｂ）とする。なお、上記のＢ地点も、任意に設定可能であり、たとえばＡ地点から所定距離走行後の地点や、Ａ地点からＳＯＣが所定量低下した地点などに設定可能である。   Further, when the calculated OCV is higher than the predetermined voltage at the point B traveled from the point A, the OCV calculation unit 72 sets the calculated OCV to OCV (B) indicating the OCV at the point B. . The point B can also be set arbitrarily. For example, the point B can be set to a point after traveling a predetermined distance from the point A, or a point where the SOC has decreased by a predetermined amount from the point A.

ＳＯＣ推定部７４は、ＯＣＶ算出部７２によって算出されたＡ地点でのＯＣＶ（Ａ）と、ＳＯＣとＯＣＶとの関係を示す予め求められたマップＭＡＰと、電流Ｉｂとに基づいて、リチウムイオン電池１０のＳＯＣ（満充電状態に対して０〜１００％で表される。）を算出する。たとえば、ＳＯＣ推定部７４は、マップＭＡＰを用いて、ＯＣＶ（Ａ）に基づいてＡ地点でのＳＯＣを示すＳＯＣ（Ａ）を推定する。また、ＳＯＣ推定部７４は、その算出されたＳＯＣ（Ａ）にＡ地点からＢ地点までの電流Ｉｂの積算値を加算することによって、Ｂ地点でのＳＯＣを示すＳＯＣ（Ｂ）を推定する。   The SOC estimation unit 74 is a lithium ion battery based on the OCV (A) at the point A calculated by the OCV calculation unit 72, the map MAP obtained in advance showing the relationship between the SOC and the OCV, and the current Ib. An SOC of 10 (expressed in 0 to 100% with respect to a fully charged state) is calculated. For example, the SOC estimation unit 74 estimates SOC (A) indicating the SOC at the point A based on OCV (A) using the map MAP. Moreover, the SOC estimation part 74 estimates SOC (B) which shows the SOC in B point by adding the integrated value of the electric current Ib from A point to B point to the calculated SOC (A).

劣化判定部７６は、Ａ地点およびＢ地点におけるＯＣＶが上記の所定電圧よりも高く、かつ、リチウムイオン電池１０の温度Ｔｂがほぼ一定の条件のもとで、Ａ地点でのＳＯＣ（Ａ）およびＯＣＶ（Ａ）ならびにＢ地点でのＳＯＣ（Ｂ）およびＯＣＶ（Ｂ）に基づいて、Ａ地点からＢ地点へ車両１００が走行したときのＳＯＣおよびＯＣＶの変化の特性（傾き）を算出する。そして、劣化判定部７６は、ＳＯＣおよびＯＣＶの変化の特性が新品時の特性から規定量の「ずれ」を生じたとき、リチウムイオン電池１０において析出劣化が発生したものと判定する。より詳しくは、劣化判定部７６は、予め求められたマップＭＡＰにより示される新品時のＳＯＣ−ＯＣＶ曲線に基づいて、上記の所定電圧よりも高いＯＣＶ（Ａ）〜ＯＣＶ（Ｂ）間におけるＳＯＣおよびＯＣＶの変化の特性（傾き）を算出する。そして、劣化判定部７６は、Ａ地点からＢ地点へ実際に車両１００が走行したときのＳＯＣおよびＯＣＶの変化の特性（傾き）を新品時の特性（傾き）と比較し、そのずれ量が予め定められた規定値よりも大きいとき、リチウムイオン電池１０において析出劣化が発生したものと判定する。   The deterioration determination unit 76 determines the SOC (A) at the point A and the OCV at the point A and the point B under conditions where the OCV is higher than the predetermined voltage and the temperature Tb of the lithium ion battery 10 is substantially constant. Based on OCV (A) and SOC (B) and OCV (B) at point B, the characteristics (inclination) of changes in SOC and OCV when vehicle 100 travels from point A to point B are calculated. Degradation determining unit 76 determines that deposition deterioration has occurred in lithium ion battery 10 when the SOC and OCV change characteristics cause a prescribed amount of “shift” from the new characteristics. More specifically, deterioration determination unit 76 determines the SOC between OCV (A) and OCV (B) higher than the predetermined voltage based on the SOC-OCV curve at the time of a new article indicated by map MAP obtained in advance. The characteristic (slope) of OCV change is calculated. Then, deterioration determination unit 76 compares the characteristics (inclination) of changes in SOC and OCV when vehicle 100 actually travels from point A to point B with the characteristic (inclination) at the time of a new product, and the amount of deviation is determined in advance. When it is larger than the defined value, it is determined that the precipitation deterioration has occurred in the lithium ion battery 10.

図４は、リチウムイオン電池１０の析出劣化に伴なうＳＯＣ−ＯＣＶ曲線の変化を示した図である。図４を参照して、横軸はＳＯＣ（％）を示し、縦軸はＯＣＶ（Ｖ）を示す。曲線ｋ１は、リチウムイオン電池１０が新品時のＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を示し、曲線ｋ２は、析出劣化が発生したときのＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を示す。   FIG. 4 is a diagram showing a change in the SOC-OCV curve accompanying the deposition deterioration of the lithium ion battery 10. Referring to FIG. 4, the horizontal axis indicates SOC (%), and the vertical axis indicates OCV (V). A curve k1 indicates an SOC-OCV curve when the lithium ion battery 10 is new, and a curve k2 indicates an SOC-OCV curve when precipitation deterioration occurs.

ＯＣＶがＶ１〜Ｖ２の区間（ＳＯＣがＳ１〜Ｓ２の区間）においては、新品時と析出劣化発生時とではＳＯＣ−ＯＣＶ曲線に変化は見られないが、ＯＣＶがＶ２よりも高い領域またはＶ１よりも低い領域では、新品時と析出劣化発生時とでＳＯＣ−ＯＣＶ曲線の傾きが異なる。そこで、この実施の形態では、リチウムイオン電池１０のＯＣＶがＶ２よりも高い領域において、Ａ地点におけるＯＣＶ（Ａ）およびＳＯＣ（Ａ）ならびにＢ地点におけるＯＣＶ（Ｂ）およびＳＯＣ（Ｂ）に基づいて、Ａ地点からＢ地点へ車両１００が走行したときのＳＯＣ−ＯＣＶ曲線の傾きを算出し、予め求められた新品時のＳＯＣ−ＯＣＶ曲線における同じ区間の傾きからのずれ量が予め定められた値よりも大きいとき、析出劣化が発生していると判定することとしたものである。   In the section where the OCV is V1 to V2 (the section where the SOC is S1 to S2), there is no change in the SOC-OCV curve between the new article and the occurrence of precipitation deterioration, but the OCV is higher than V2 or higher than V1. In the lower region, the slope of the SOC-OCV curve differs between when new and when precipitation deterioration occurs. Therefore, in this embodiment, based on OCV (A) and SOC (A) at point A and OCV (B) and SOC (B) at point B in a region where the OCV of lithium ion battery 10 is higher than V2. The slope of the SOC-OCV curve when the vehicle 100 travels from the point A to the point B is calculated, and the deviation amount from the slope of the same section in the SOC-OCV curve at the time of a new article is determined in advance. When the value is larger than that, it is determined that precipitation deterioration has occurred.

なお、図４から分かるように、ＯＣＶがＶ１よりも低い領域においても、新品時と析出劣化発生時とでＳＯＣ−ＯＣＶ曲線の傾きが異なるので、リチウムイオン電池１０のＯＣＶがＶ１よりも低い領域において任意の２地点間を車両が走行したときのＳＯＣ−ＯＣＶ曲線の傾きを新品時のものと比較することによって、リチウムイオン電池１０の析出劣化を判定することも可能である。   As can be seen from FIG. 4, even in a region where the OCV is lower than V1, the slope of the SOC-OCV curve is different between the new product and the occurrence of precipitation deterioration, so the region where the OCV of the lithium ion battery 10 is lower than V1. It is also possible to determine the deterioration of the deposition of the lithium ion battery 10 by comparing the slope of the SOC-OCV curve when the vehicle travels between two arbitrary points with that at the time of a new article.

図５は、図１に示したＥＣＵ５０によるリチウムイオン電池１０の析出劣化判定処理を説明するためのフローチャートである。なお、このフローチャートの処理は、一定時間毎または所定の条件が成立する毎にメインルーチンから呼び出されて実行される。   FIG. 5 is a flowchart for explaining the process for determining the deterioration of the lithium ion battery 10 by the ECU 50 shown in FIG. The process of this flowchart is called from the main routine and executed every certain time or every time a predetermined condition is satisfied.

図５を参照して、ＥＣＵ５０は、予め設定されたＡ地点に車両１００が到達したか否かを判定する（ステップＳ１０）。なお、上述のように、このＡ地点は、任意に設定可能であり、たとえば車両システム起動直後の走行開始点近傍に設定される。そして、Ａ地点に到達したと判定されると（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ５０は、リチウムイオン電池１０のＯＣＶおよびＳＯＣを上述の算出方法により算出し、その算出されたＯＣＶおよびＳＯＣをそれぞれＯＣＶ（Ａ）およびＳＯＣ（Ａ）とする（ステップＳ２０）。なお、ステップＳ１０においてＡ地点到達でないと判定されると（ステップＳ１０においてＮＯ）、ＥＣＵ５０は、ステップＳ３０へ処理を移行する。   Referring to FIG. 5, ECU 50 determines whether or not vehicle 100 has reached a preset point A (step S10). As described above, this point A can be arbitrarily set, and is set, for example, in the vicinity of the travel start point immediately after the vehicle system is activated. If it is determined that point A has been reached (YES in step S10), ECU 50 calculates OCV and SOC of lithium ion battery 10 by the above-described calculation method, and calculates the calculated OCV and SOC to OCV ( A) and SOC (A) are set (step S20). If it is determined in step S10 that point A has not been reached (NO in step S10), ECU 50 proceeds to step S30.

次いで、ＥＣＵ５０は、予め設定されたＢ地点に車両１００が到達したか否かを判定する（ステップＳ３０）。なお、上述のように、なお、このＢ地点も、任意に設定可能であり、たとえばＡ地点から所定距離走行後の地点や、Ａ地点からＳＯＣが所定量低下した地点などに設定可能である。そして、Ｂ地点に到達したと判定されると（ステップＳ３０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ５０は、リチウムイオン電池１０のＯＣＶおよびＳＯＣを上述の算出方法により算出し、その算出されたＯＣＶおよびＳＯＣをそれぞれＯＣＶ（Ｂ）およびＳＯＣ（Ｂ）とする（ステップＳ４０）。なお、ステップＳ３０においてＢ地点到達でないと判定されると（ステップＳ３０においてＮＯ）、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１１０へ処理を移行する。   Next, the ECU 50 determines whether or not the vehicle 100 has reached a preset B point (step S30). As described above, this point B can also be set arbitrarily, for example, a point after traveling a predetermined distance from point A, or a point where the SOC has decreased by a predetermined amount from point A. When it is determined that point B has been reached (YES in step S30), ECU 50 calculates OCV and SOC of lithium ion battery 10 by the above-described calculation method, and calculates the calculated OCV and SOC to OCV ( B) and SOC (B) (step S40). If it is determined in step S30 that the point B has not been reached (NO in step S30), the ECU 50 proceeds to step S110.

Ａ，Ｂ各地点でのＯＣＶおよびＳＯＣが算出されると、ＥＣＵ５０は、算出されたＯＣＶ（ＯＣＶ（Ａ）およびＯＣＶ（Ｂ））が予め定められた規定値よりも高いか否かを判定する（ステップＳ５０）。ここで、この規定値は、ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線の傾きが新品時と析出劣化時とで異なる領域を規定する値であり、たとえば、図４に示した電圧Ｖ２である。算出されたＯＣＶ（ＯＣＶ（Ａ）およびＯＣＶ（Ｂ））が規定値以下であると判定されると（ステップＳ５０においてＮＯ）、ＥＣＵ５０は、析出劣化判定を実施せずにステップＳ１１０へ処理を移行する。   When the OCV and SOC at each of the points A and B are calculated, the ECU 50 determines whether or not the calculated OCV (OCV (A) and OCV (B)) is higher than a predetermined specified value. (Step S50). Here, the specified value is a value that specifies a region where the slope of the SOC-OCV curve is different between when it is new and when it is deteriorated by precipitation, for example, the voltage V2 shown in FIG. If it is determined that the calculated OCV (OCV (A) and OCV (B)) is equal to or less than the specified value (NO in step S50), ECU 50 proceeds to step S110 without performing the precipitation deterioration determination. To do.

ステップＳ５０においてＯＣＶが規定値よりも高いと判定されると（ステップＳ５０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ５０は、析出劣化判定を実行するための温度条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ６０）。具体的には、ＥＣＵ５０は、Ａ地点におけるリチウムイオン電池１０の温度ＴｂとＢ地点における温度Ｔｂとの差が、温度差が小さいことを示す所定範囲内のとき、上記温度条件が成立しているものと判定する。温度条件が成立していないと判定されると（ステップＳ６０においてＮＯ）、ＥＣＵ５０は、析出劣化判定を実施せずにステップＳ１１０へ処理を移行する。   If it is determined in step S50 that the OCV is higher than the specified value (YES in step S50), ECU 50 determines whether or not a temperature condition for executing the precipitation deterioration determination is satisfied (step S60). Specifically, the ECU 50 satisfies the temperature condition when the difference between the temperature Tb of the lithium ion battery 10 at the point A and the temperature Tb at the point B is within a predetermined range indicating that the temperature difference is small. Judge that it is. If it is determined that the temperature condition is not satisfied (NO in step S60), ECU 50 proceeds to step S110 without performing the precipitation deterioration determination.

ステップＳ６０において温度条件が成立していると判定されると（ステップＳ６０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ５０は、Ａ地点におけるＳＯＣ（Ａ）およびＯＣＶ（Ａ）ならびにＢ地点におけるＳＯＣ（Ｂ）およびＯＣＶ（Ｂ）に基づいて、Ａ−Ｂ地点間におけるＳＯＣ−ＯＣＶの変化の大きさ（傾き）を算出する（ステップＳ７０）。   If it is determined in step S60 that the temperature condition is satisfied (YES in step S60), ECU 50 determines SOC (A) and OCV (A) at point A and SOC (B) and OCV (B) at point B. Based on the above, the magnitude (inclination) of the change in SOC-OCV between points A and B is calculated (step S70).

次いで、ＥＣＵ５０は、リチウムイオン電池１０が新品時のＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を示す予め求められたマップＭＡＰを用いて、Ａ−Ｂ地点間のＯＣＶ（またはＳＯＣ）と同じ区間における新品時のＯＣＶ−ＳＯＣの変化の大きさ（傾き）を算出する（ステップＳ８０）。そして、ＥＣＵ５０は、Ａ−Ｂ地点間におけるＳＯＣ−ＯＣＶの変化の大きさ（傾き）を新品時のものと比較し、その傾きのずれ量が予め定められた規定値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ９０）。   Next, the ECU 50 uses the previously determined map MAP showing the SOC-OCV curve when the lithium ion battery 10 is new, and the OCV-SOC when new in the same section as the OCV (or SOC) between points A and B. Is calculated (step S80). Then, the ECU 50 compares the magnitude (inclination) of the change in SOC-OCV between points A and B with that at the time of a new article, and determines whether or not the deviation amount of the inclination is larger than a predetermined value. Determination is made (step S90).

ステップＳ９０において、ずれ量が規定値よりも大きいと判定されると（ステップＳ９０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ５０は、リチウムイオン電池１０において析出劣化が発生しているものと判定する（ステップＳ１００）。一方、ずれ量が規定値以下の場合には（ステップＳ９０においてＮＯ）、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１１０へ処理を移行する。   If it is determined in step S90 that the deviation amount is larger than the specified value (YES in step S90), ECU 50 determines that precipitation deterioration has occurred in lithium ion battery 10 (step S100). On the other hand, when the deviation amount is equal to or less than the specified value (NO in step S90), ECU 50 shifts the process to step S110.

以上のように、この実施の形態においては、図４に示される電圧Ｖ２よりもＯＣＶが高い領域においてＡ地点からＢ地点へ走行したときのＯＣＶ−ＳＯＣの変化の大きさ（傾き）を算出し、この変化の大きさ（傾き）が新品時の状態から規定量のずれを生じたとき、リチウムイオン電池１０において析出劣化が発生したものと判定される。これにより、析出劣化が進行してもＳＯＣとＯＣＶとの相関関係が変化しない領域（図４においてＯＣＶがＶ１からＶ２の領域）における誤判定（析出劣化が発生していても発生していないと判定）が防止される。したがって、この実施の形態によれば、リチウムイオン電池１０における析出劣化の発生を正確に判定することができる。   As described above, in this embodiment, the magnitude (slope) of change in OCV-SOC when traveling from point A to point B in a region where the OCV is higher than the voltage V2 shown in FIG. 4 is calculated. When the magnitude (inclination) of this change deviates by a specified amount from the new state, it is determined that precipitation deterioration has occurred in the lithium ion battery 10. As a result, an erroneous determination in a region where the correlation between the SOC and the OCV does not change even when precipitation deterioration progresses (region where OCV is from V1 to V2 in FIG. 4) (even if precipitation deterioration has occurred) Judgment) is prevented. Therefore, according to this embodiment, it is possible to accurately determine the occurrence of precipitation deterioration in the lithium ion battery 10.

なお、上記の実施の形態においては、図４に示される電圧Ｖ２よりもＯＣＶが高い領域において析出劣化判定を行なうものとしたが、図４に示される電圧Ｖ１よりもＯＣＶが低い領域において析出劣化判定を行なってもよい。   In the above embodiment, the precipitation deterioration is determined in a region where the OCV is higher than the voltage V2 shown in FIG. 4, but the precipitation deterioration is found in a region where the OCV is lower than the voltage V1 shown in FIG. A determination may be made.

また、上記においては、Ａ地点からＢ地点へ走行したときのＯＣＶ−ＳＯＣの変化の大きさ（傾き）が新品時の状態と異なるか否かによって析出判定を行なうものとしたが、図４に示される電圧Ｖ２よりもＯＣＶが高い領域または電圧Ｖ１よりもＯＣＶが低い領域において、ＯＣＶおよびＳＯＣが新品時のＳＯＣ−ＯＣＶ曲線に乗るか否かによって析出判定を行なってもよい。   Further, in the above, the deposition determination is performed based on whether or not the magnitude (inclination) of the change in OCV-SOC when traveling from point A to point B is different from the new state. In the region where the OCV is higher than the indicated voltage V2 or the region where the OCV is lower than the voltage V1, the deposition determination may be performed depending on whether or not the OCV and the SOC are on the SOC-OCV curve when new.

また、上記において、劣化判定部７６は、析出劣化が発生していると判定したとき、利用者に対してアラームを発生させてもよい。そして、新品時のＳＯＣ−ＯＣＶ曲線からのずれ量に応じて、発生させるアラームを変化させてもよい。これにより、利用者に対して析出劣化の進行度合いを報知することができる。   In the above description, the deterioration determining unit 76 may generate an alarm for the user when it is determined that precipitation deterioration has occurred. And according to the deviation | shift amount from the SOC-OCV curve at the time of a new article, you may change the alarm to generate. Thereby, the progress degree of precipitation degradation can be notified to the user.

なお、上記において、車両１００は、走行用の動力源としてエンジンをさらに搭載したハイブリッド車両や、直流電源としてリチウムイオン電池１０に加えて燃料電池をさらに搭載した燃料電池車であってもよい。   In the above, the vehicle 100 may be a hybrid vehicle further equipped with an engine as a driving power source, or a fuel cell vehicle further equipped with a fuel cell in addition to the lithium ion battery 10 as a DC power source.

また、リチウムイオン電池１０とインバータ２０との間に、インバータ入力電圧をリチウムイオン電池１０の出力電圧以上の所定値に調整可能な昇圧コンバータを備えてもよい。なお、そのような昇圧コンバータとして、たとえば公知の昇圧チョッパ回路を用いることができる。   Further, a boost converter capable of adjusting the inverter input voltage to a predetermined value equal to or higher than the output voltage of the lithium ion battery 10 may be provided between the lithium ion battery 10 and the inverter 20. As such a boost converter, for example, a known boost chopper circuit can be used.

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and is intended to include meanings equivalent to the scope of claims for patent and all modifications within the scope.

この発明の実施の形態による車両のパワートレーン構成を示す全体ブロック図である。1 is an overall block diagram showing a power train configuration of a vehicle according to an embodiment of the present invention. 図１に示すＥＣＵの機能ブロック図である。It is a functional block diagram of ECU shown in FIG. リチウムイオン電池の電圧電流特性を示した図である。It is the figure which showed the voltage-current characteristic of the lithium ion battery. リチウムイオン電池の析出劣化に伴なうＳＯＣ−ＯＣＶ曲線の変化を示した図である。It is the figure which showed the change of the SOC-OCV curve accompanying the precipitation deterioration of a lithium ion battery. 図１に示すＥＣＵによるリチウムイオン電池の析出劣化判定処理を説明するためのフローチャートである。2 is a flowchart for explaining a process for determining the deterioration of a lithium ion battery by an ECU shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１０ リチウムイオン電池、２０ インバータ、３０ モータジェネレータ、４０ 駆動輪、５０ ＥＣＵ、６２ 電圧センサ、６４ 電流センサ、６６ 温度センサ、７２ ＯＣＶ算出部、７４ ＳＯＣ推定部、７６ 劣化判定部、１００ 車両。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Lithium ion battery, 20 inverter, 30 motor generator, 40 drive wheel, 50 ECU, 62 voltage sensor, 64 current sensor, 66 temperature sensor, 72 OCV calculation part, 74 SOC estimation part, 76 deterioration determination part, 100 vehicle.

Claims (4)

リチウムイオン電池の開放端電圧を算出する開放端電圧算出部と、
前記リチウムイオン電池の充電状態を推定する充電状態推定部と、
前記開放端電圧算出部により算出された開放端電圧が所定領域にある場合において、前記充電状態推定部により推定された充電状態と前記開放端電圧との相関関係が新品時の前記相関関係から規定量のずれを生じたとき、前記リチウムイオン電池において析出劣化が発生したものと判定する劣化判定部とを備える、リチウムイオン電池の劣化判定装置。 An open circuit voltage calculation unit for calculating an open circuit voltage of the lithium ion battery;
A charge state estimation unit for estimating a charge state of the lithium ion battery;
When the open-circuit voltage calculated by the open-circuit voltage calculation unit is in a predetermined region, the correlation between the charge state estimated by the charge state estimation unit and the open-circuit voltage is defined from the correlation when new. A deterioration determination device for a lithium ion battery, comprising: a deterioration determination unit that determines that precipitation deterioration has occurred in the lithium ion battery when an amount of deviation occurs. 車両走行用の電動機へ供給可能な電力を蓄えるリチウムイオン電池と、
前記リチウムイオン電池の開放端電圧を算出する開放端電圧算出部と、
前記リチウムイオン電池の充電状態を推定する充電状態推定部と、
前記開放端電圧が所定領域にある場合において、車両走行に伴なう前記充電状態および前記開放端電圧の変化の特性が新品時の特性から規定量のずれを生じたとき、前記リチウムイオン電池において析出劣化が発生したものと判定する劣化判定部とを備える車両。 A lithium-ion battery that stores electric power that can be supplied to an electric motor for driving the vehicle;
An open circuit voltage calculator for calculating an open circuit voltage of the lithium ion battery;
A charge state estimation unit for estimating a charge state of the lithium ion battery;
In the lithium-ion battery, when the open-circuit voltage is in a predetermined region, when the characteristics of the state of charge and the change of the open-circuit voltage during vehicle running deviate from the characteristics of a new product by a specified amount, A vehicle including a deterioration determination unit that determines that precipitation deterioration has occurred. リチウムイオン電池の開放端電圧を算出するステップと、
前記リチウムイオン電池の充電状態を推定するステップと、
前記開放端電圧が所定領域にあるか否かを判定するステップと、
前記開放端電圧が所定領域にあると判定された場合において、前記充電状態と前記開放端電圧との相関関係が新品時の前記相関関係から規定量のずれを生じたとき、前記リチウムイオン電池において析出劣化が発生したものと判定するステップとを備える、リチウムイオン電池の劣化判定方法。 Calculating an open circuit voltage of the lithium ion battery;
Estimating the state of charge of the lithium ion battery;
Determining whether the open-ended voltage is in a predetermined region;
In the case where it is determined that the open-circuit voltage is in a predetermined region, when the correlation between the state of charge and the open-circuit voltage has deviated by a specified amount from the correlation when new, in the lithium ion battery A method for determining deterioration of a lithium ion battery, comprising: determining that precipitation deterioration has occurred. 前記リチウムイオン電池は、車両に搭載されて、車両走行用の電動機へ供給可能な電力を蓄電し、
前記析出劣化の発生を判定するステップにおいて、車両走行に伴なう前記充電状態および前記開放端電圧の変化の特性が新品時の特性から規定量のずれを生じたとき、前記析出劣化が発生したものと判定される、請求項３の記載のリチウムイオン電池の劣化判定方法。 The lithium ion battery is mounted on a vehicle and stores electric power that can be supplied to an electric motor for traveling the vehicle,
In the step of determining the occurrence of the precipitation deterioration, the precipitation deterioration has occurred when the characteristics of the change in the state of charge and the open-circuit voltage accompanying the running of the vehicle deviate from the characteristics at the time of a new product by a specified amount. The method for determining deterioration of a lithium ion battery according to claim 3, wherein the deterioration is determined.
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