特許ウォッチ

公開番号2025097849
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-01
出願番号2023214296
出願日2023-12-19
発明の名称二次電池の充放電の制御方法
出願人トヨタバッテリー株式会社
代理人個人
主分類G01R 31/382 20190101AFI20250624BHJP(測定;試験)
要約【課題】簡易な方法で迅速にSOC使用範囲をSOC推定誤差に応じて補正し、安全かつ効率的に充放電を制御すること。
【解決手段】制御装置は、リチウムイオン二次電池の測定電流A_M[A]、測定電圧V_M[V]、測定温度T_M[°C]に基づいて(S1)、推定電圧V_E[V]を推定し(S2)、SOCの推定誤差E[%]算出用のサンプルを収集して(S5)、上限誤差E_H[%]及び下限誤差E_L[%]を算出する(S8)。そして上限誤差E_H[%]から使用SOCの上限L_H、下限誤差E_Lから使用SOCの下限L_Lを再設定する(S10)。そして補正後の使用可能SOC範囲に基づいてリチウムイオン二次電池の充放電を制御する。
【選択図】図7
特許請求の範囲【請求項１】
制御装置による二次電池の充放電の制御方法であって、前記制御装置は、
前記二次電池を測定して取得した測定電流Ａ
Ｍ
［Ａ］、測定電圧Ｖ
Ｍ
［Ｖ］、測定温度Ｔ
Ｍ
［°Ｃ］の情報を取得する情報取得のステップと、
前記情報取得のステップで取得した測定電流Ａ
Ｍ
［Ａ］、測定温度Ｔ
Ｍ
［°Ｃ］の情報に基づいて、推定電圧Ｖ
Ｅ
［Ｖ］を推定する電池電圧推定のステップと、
前記二次電池に電流Ｉが一定条件で流れている場合にＳＯＣの推定誤差Ｅ［％］算出用の測定電圧Ｖ
Ｍ
［Ｖ］と推定電圧Ｖ
Ｅ
［Ｖ］の差ΔＶ［Ｖ］のサンプルを収集するサンプル収集のステップと、
前記サンプル収集のステップで収集した前記サンプルが予め設定した常用ＳＯＣ中心を基準とした基準値Ｓ［％］に基づいて、上限側判定用サンプルＳＰ
Ｈ
か下限側判定用サンプルＳＰ
Ｌ
かを分類するサンプル分類のステップと、
一定数以上集まった上限側判定用サンプルＳＰ
Ｈ
に基づいた上限誤差Ｅ
Ｈ
［％］、及び下限側判定用サンプルＳＰ
Ｌ
に基づいた下限誤差Ｅ
Ｌ
［％］を算出するＳＯＣ推定誤差算出のステップと、
上限誤差Ｅ
Ｈ
［％］から使用ＳＯＣの上限Ｌ
Ｈ
、下限誤差Ｅ
Ｌ
から使用ＳＯＣの下限Ｌ
Ｌ
を再設定する上下限ＳＯＣ再設定のステップと、
を備え、前記二次電池の使用ＳＯＣの範囲を制御することを特徴とする二次電池の充放電の制御方法。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記上下限ＳＯＣ再設定のステップにおいて前記ＳＯＣ推定誤差算出のステップにおいて算出したＳＯＣの推定誤差Ｅ［％］に基づいて再設定する、使用ＳＯＣの上限Ｌ
Ｈ
、使用ＳＯＣの下限Ｌ
Ｌ
に基づいて使用できるＳＯＣ範囲Ｓ
Ｕ
を適正化するガード処理を実施する上下限のガード処理のステップと、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の二次電池の充放電の制御方法。
【請求項３】
前記上下限のガード処理のステップは、前記上限Ｌ
Ｈ
、前記下限Ｌ
Ｌ
に基づいて使用できるＳＯＣ範囲Ｓ
Ｕ
が２０％以上となるように、前記上限Ｌ
Ｈ
、前記下限Ｌ
Ｌ
の設定を制御することを特徴とする請求項２に記載の二次電池の充放電の制御方法。
【請求項４】
前記上下限のガード処理のステップは、
上限誤差Ｅ
Ｈ
［％］から設定される上限Ｌ
Ｈ
［％］は、上限誤差Ｅ
Ｈ
の最大差ΔMax及び最小差ΔMinの範囲で設定し、下限誤差Ｅ
Ｌ
［％］から設定される下限Ｌ
Ｌ
［％］は、下限誤差Ｅ
Ｌ
の最大差ΔMax及び最小差ΔMinの範囲で設定することを特徴とする請求項３に記載の二次電池の充放電の制御方法。
【請求項５】
前記電池電圧推定のステップでは、前記推定電圧を予め設定された前記二次電池の電池モデルにより前記二次電池の閉回路電圧である電圧Ｖ
Ｅ
［Ｖ］と推定することを特徴とする請求項１に記載の二次電池の充放電の制御方法。
【請求項６】
前記測定電圧Ｖ
Ｍ
［Ｖ］と前記推定電圧Ｖ
Ｅ
［Ｖ］を比較して前記電池モデルを補正する電池モデル補正のステップをさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の二次電池の充放電の制御方法。
【請求項７】
前記電池モデル補正のステップは、前記測定電圧Ｖ
Ｍ
［Ｖ］と前記推定電圧Ｖ
Ｅ
［Ｖ］の差ΔＶ［Ｖ］が閾値Ｔｈ以上となったときに、実行されることを特徴とする請求項６に記載の二次電池の充放電の制御方法。
【請求項８】
前記サンプル分類のステップにおいて、収集した前記サンプルを上限側判定用サンプルか下限側判定用サンプルかに分類する予め設定した常用ＳＯＣ中心を基準とした基準値Ｓを、ＳＯＣ４０［％］以上、ＳＯＣ６０［％］以下の値に設定することを特徴とする請求項１に記載の二次電池の充放電の制御方法。
【請求項９】
前記ＳＯＣ推定誤差算出のステップにおいてＳＯＣの推定誤差をＥ［％］、サンプル収集数をＮ、サンプル収集回数をｋ、測定電圧をＶ
Ｍ
［Ｖ］、推定電圧をＶ
Ｅ
［Ｖ］、前記二次電池のＳＯＣの１［％］相当の電圧をＶ
１
［Ｖ］としたとき、
推定誤差Ｅ［％］を、
JPEG
2025097849000004.jpg
22
169
により算出することを特徴とする請求項１に記載の二次電池の充放電の制御方法。
【請求項１０】
前記二次電池は、車両の駆動用の電源であり、
前記制御装置は、車両に搭載されている
ことを特徴とする請求項１に記載の二次電池の充放電の制御方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
二次電池の充放電の制御方法に係り、詳しくはＳＯＣ使用範囲をＳＯＣ推定誤差に応じて安全かつ効率的に制御する二次電池の充放電の制御方法に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
二次電池、特に電気自動車やハイブリッド自動車に搭載された駆動用の二次電池では、急加速や、制動による回生電流、急速充電などで、大電流により充放電が行われる。このような充放電に対して過放電、過充電を回避するため、ＳＯＣ（State Of Charge・充電率）の使用範囲を制限するような制御が行われている。例えば、使用する上限値を８０［％］、下限値を２０［％］と定め、常にＳＯＣがこの範囲に入るように充放電の制御が行われている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載された発明では、ＳＯＣによって充放電レートを制限する発明が記載されている。しかしながら、ＳＯＣの算出に誤差があった場合には、使用に適切なＳＯＣの範囲も変化するが、特許文献１に記載の発明ではＳＯＣ使用範囲自体を補正するものではない。
【０００４】
このような制御に対して、より安全かつ効率的に制御するため以下のような発明が提案されている。
例えば、特許文献２に記載された発明では、電流積算値によるＳＯＣを真値として取得し、それに対する推定ＳＯＣの誤差を算出する。このことで、ＳＯＣ上下限を補正する。このような発明であれば、より適切な制御ができる。
【０００５】
特許文献３に記載された発明では、ニューラルネットワークを通じてバッテリーモデルのパラメータを取得する。その後、取得したパラメータが反映されたバッテリーモデルの出力値と実際測定値との差に応じてバッテリーモデルのパラメータを繰り返して更新する。このことで、バッテリーセルに最適化したバッテリーモデルを構築でき、最適化したバッテリーモデルに基づいてバッテリーの充電を制御することができる。このような発明であれば、より適切な制御ができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１１－０４１４３６号公報
特開２０１５－１９７４２８号公報
特開２０２２－５０２８１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２に記載された発明では、電流積算をＳＯＣ推定の真値とするために誤差の取得に時間がかかるという問題があった。また、電流積算値については、電流の測定自体に誤差があり、長時間の取得時には誤差の蓄積による影響を受けやすいという問題があった。
【０００８】
また、特許文献３に記載された発明では、補正方法については、その都度電池モデル自体を更新しているため、電池モデルと制限を切り離すことができないという問題があった。また、電池使用開始直後では、モデルの補正がかかっていない状態のため、誤差を加味した使い方ができないという問題があった。
【０００９】
本発明の二次電池の充放電の制御方法の課題は、簡易な方法で迅速にＳＯＣ使用範囲をＳＯＣ推定誤差に応じて補正し、安全かつ効率的に充放電を制御することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明の二次電池の充放電の制御方法は、制御装置による二次電池の充放電の制御方法であって、前記制御装置は、前記二次電池を測定して取得した測定電流Ａ
Ｍ
［Ａ］、測定電圧Ｖ
Ｍ
［Ｖ］、測定温度Ｔ
Ｍ
［°Ｃ］の情報を取得する情報取得のステップと、前記情報取得のステップで取得した測定電流Ａ
Ｍ
［Ａ］、測定温度Ｔ
Ｍ
［°Ｃ］の情報に基づいて、推定電圧Ｖ
Ｅ
［Ｖ］を推定する電池電圧推定のステップと、
前記二次電池に電流Ｉが一定条件で流れている場合にＳＯＣの推定誤差Ｅ［％］算出用の測定電圧Ｖ
Ｍ
［Ｖ］と推定電圧Ｖ
Ｅ
［Ｖ］の差ΔＶ［Ｖ］のサンプルを収集するサンプル収集のステップと、前記サンプル収集のステップで収集した前記サンプルが予め設定した常用ＳＯＣ中心を基準とした基準値Ｓ［％］に基づいて、上限側判定用サンプルＳＰ
Ｈ
か下限側判定用サンプルＳＰ
Ｌ
かを分類するサンプル分類のステップと、一定数以上集まった上限側判定用サンプルＳＰ
Ｈ
に基づいた上限誤差Ｅ
Ｈ
［％］、及び下限側判定用サンプルＳＰ
Ｌ
に基づいた下限誤差Ｅ
Ｌ
［％］とを算出するＳＯＣ推定誤差算出のステップと、上限誤差Ｅ
Ｈ
［％］から使用ＳＯＣの上限Ｌ
Ｈ
、下限誤差Ｅ
Ｌ
から使用ＳＯＣの下限Ｌ
Ｌ
を再設定する上下限ＳＯＣ再設定のステップと、を備え、前記二次電池の使用ＳＯＣの範囲を制御することを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許