特許ウォッチ

公開番号2025010856
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-23
出願番号2023113121
出願日2023-07-10
発明の名称リチウムイオン電池劣化推定方法、および、リチウムイオン電池劣化通知方法
出願人株式会社日立ハイテク
代理人ポレール弁理士法人
主分類G01R 31/392 20190101AFI20250116BHJP(測定;試験)
要約【課題】電池の抵抗劣化と容量劣化との相関を用いずに、抵抗劣化および容量劣化を推定する。
【解決手段】充電中の電池の電圧時系列データ、電流時系列データ及び温度時系列データを取得するステップと、電圧時系列データ及び電流時系列データに基づき、抵抗時系列データを計算するステップと、温度時系列データに基づき、抵抗時系列データを所定温度換算の抵抗時系列データに補正するステップと、電流時系列データに基づき、充電量の初期値からの変化量時系列データを計算するステップと、変化量時系列データと、補正された抵抗時系列データとに基づき、充電量対抵抗データとして生成するステップと、標準充電抵抗データに合うように、充電量対抵抗データを縦軸方向又は横軸方向に拡大又は縮小させ、あるいは、横軸方向にシフトさせ、縦軸方向の倍率に基づいて抵抗劣化率を推定し、横軸方向の倍率に基づいて容量劣化率を推定するステップと、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
充電中の電池の電圧時系列データ、電流時系列データ及び温度時系列データを取得する取得ステップと、
前記電圧時系列データ及び前記電流時系列データに基づき、抵抗時系列データを計算する計算ステップと、
前記温度時系列データに基づき、前記抵抗時系列データを所定温度換算の抵抗時系列データに補正する温度補正ステップと、
前記電流時系列データに基づき、充電量の初期値からの変化量時系列データを計算する変化量計算ステップと、
前記変化量時系列データと、補正された前記抵抗時系列データとに基づき、縦軸が抵抗で横軸が充電量である２次元平面上での時系列変化を充電量対抵抗データとして生成する時系列変化生成ステップと、
標準充電抵抗データに合うように、前記充電量対抵抗データを縦軸方向又は横軸方向に拡大又は縮小させ、あるいは、前記横軸方向にシフトさせ、前記縦軸方向の倍率に基づいて抵抗劣化率を推定し、前記横軸方向の倍率に基づいて容量劣化率を推定するマッチングステップと、
を備えることを特徴とするリチウムイオン電池劣化推定方法。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
充電中の電池の電圧時系列データ、電流時系列データ及び温度時系列データを取得する取得ステップと、
前記電圧時系列データ及び前記電流時系列データに基づき、抵抗時系列データを計算する抵抗計算ステップと、
前記温度時系列データに基づき、前記抵抗時系列データを所定温度換算の抵抗時系列データに補正する温度補正ステップと、
前記電流時系列データに基づき、充電量の変化量時系列データを計算する変化量計算ステップと、
前記充電量の変化量時系列データと、補正された前記抵抗時系列データとに基づき、縦軸が抵抗で横軸が充電量である２次元平面上での時系列変化を充電量対抵抗データとして生成する第１データ生成ステップと、
前記電圧時系列データと、前記充電量の変化量時系列データとに基づき、縦軸が電圧で横軸が充電量である２次元平面上での時系列変化を充電量対電圧データとして生成する第２データ生成ステップと、
前記充電量対抵抗データに合うように、前記標準正極充電抵抗データを縦軸方向又は横軸方向に拡大、縮小、又はシフトさせて調整し、調整後の前記標準正極充電抵抗データの抵抗最大値における充電量を満充電の充電量と推定する充電量推定ステップと、
前記充電量対電圧データにおける変曲点の充電量、前記満充電の充電量、予め用意されたＳＯＣ対ＯＣＶデータおける変曲点のＳＯＣを用いて前記電池の容量を推定する容量推定ステップと、を備える
ことを特徴とするリチウムイオン電池劣化推定方法。
【請求項３】
請求項２に記載のリチウムイオン電池劣化推定方法であって、
調整後の前記標準正極充電抵抗データの前記充電量対抵抗データに対する前記縦軸方向の倍率に基づいて正極の抵抗劣化率を推定する正極抵抗劣化推定ステップと、
前記充電量対抵抗データに合うように、標準負極充電抵抗データを縦軸方向又は横軸方向に拡大、縮小、又はシフトさせて調整し、調整後の前記標準負極充電抵抗データの前記充電量対抵抗データに対する前記縦軸方向の倍率に基づいて負極の抵抗劣化率を推定する負極抵抗劣化推定ステップと、
ことを特徴とするリチウムイオン電池劣化推定方法
【請求項４】
請求項２に記載のリチウムイオン電池劣化推定方法であって、
空の状態から満充電まで充電された場合に、充電開始直前の電圧と、予め用意した負極電位関数と、前記変曲点の充電量と、前記満充電の充電量と、に基づき、負極電位関数の倍率パラメータを算出し、前記倍率パラメータに基づき、前記変曲点のＳＯＣを算出し、前記変曲点のＳＯＣ及び前記ＳＯＣ対ＯＣＶデータを更新する更新ステップを備える
ことを特徴とするリチウムイオン電池劣化推定方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載のリチウムイオン電池劣化推定方法により推定した前記電池の容量の劣化に基づき、メッセージを作成してユーザーに通知するリチウムイオン電池劣化通知方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウムイオン電池劣化推定方法、および、リチウムイオン電池劣化通知方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
ＥＶ（ＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ：電気自動車）は、一般的に年数を経ると電池容量が低下し航続距離が短くなり、電池交換が必要になる。ここで、ＥＶに使用される電池としては、ＮＭＣの三元系リチウムイオン電池と、ＬＦＰリチウムイオン電池、ＬＴＯリチウムイオン電池に大別できる。ここで、ＬＦＰリチウムイオン電池は、電池の劣化診断が困難であった。この理由は、電池は充電率と電池の起電力に相関があるが、リチウムイオン電池は、この相関が満充電状態と電池がほぼ空の状態とでしか現れないためである。このため、電池の劣化診断では、電池の抵抗劣化と容量劣化の相関を利用する方法があった。
【０００３】
このような方法は、例えば、特許文献１に記載されている。具体的には、同文献の段落０００３に「電池の内部抵抗劣化と容量劣化との相関を予め求め、この相関をテーブルとして備えておく。そして、走行時の充放電データから得られる内部抵抗劣化と前記相関テーブルとを用いて、電池の容量劣化を算出する」ことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００２－２４３８１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、電池の抵抗劣化と容量劣化の相関は、電池の個体差、電池の劣化モード（サイクル劣化が支配的であったか、保存劣化が支配的であったか）により変わっていた。このため、誤差が大きくなっていた。
【０００６】
そこで、本発明は、電池の抵抗劣化と容量劣化との相関を用いずに、抵抗劣化および容量劣化を推定するリチウムイオン電池劣化推定方法、および、リチウムイオン電池劣化通知方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のリチウムイオン電池劣化推定方法は、例えば、充電中の電池の電圧時系列データ、電流時系列データ及び温度時系列データを取得する取得ステップと、前記電圧時系列データ及び前記電流時系列データに基づき、抵抗時系列データを計算する計算ステップと、前記温度時系列データに基づき、前記抵抗時系列データを所定温度換算の抵抗時系列データに補正する温度補正ステップと、前記電流時系列データに基づき、充電量の初期値からの変化量時系列データを計算する変化量計算ステップと、前記変化量時系列データと、補正された前記抵抗時系列データとに基づき、縦軸が抵抗で横軸が充電量である２次元平面上での時系列変化を充電量対抵抗データとして生成する時系列変化生成ステップと、標準充電抵抗データに合うように、前記充電量対抵抗データを縦軸方向又は横軸方向に拡大又は縮小させ、あるいは、前記横軸方向にシフトさせ、前記縦軸方向の倍率に基づいて抵抗劣化率を推定し、前記横軸方向の倍率に基づいて容量劣化率を推定するマッチングステップと、を備える。
【０００８】
また、本発明のリチウムイオン電池劣化通知方法は、例えば、前記リチウムイオン電池劣化推定方法により推定した前記電池の容量の劣化に基づき、メッセージを作成してユーザーに通知する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、電池の抵抗劣化と容量劣化との相関を用いずに、抵抗劣化および容量劣化を推定するリチウムイオン電池劣化推定方法、および、リチウムイオン電池劣化通知方法を提供することができる。
【００１０】
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許