特開 2023-72670 リチウムイオン二次電池の管理装置およびリチウムイオン二次電池の状態推定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023072670

(43)【公開日】2023-05-24

(54)【発明の名称】リチウムイオン二次電池の管理装置およびリチウムイオン二次電池の状態推定方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/382 20190101AFI20230517BHJP

   G01R 31/3835 20190101ALI20230517BHJP

   G01R 31/385 20190101ALI20230517BHJP

   G01R 31/378 20190101ALI20230517BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20230517BHJP

   H02J 7/10 20060101ALI20230517BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20230517BHJP

【ＦＩ】

G01R31/382

G01R31/3835

G01R31/385

G01R31/378

H01M10/48 P

H02J7/10 E

H02J7/00 Q

【審査請求】有

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022175374

(22)【出願日】2022-11-01

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2023-03-28

(31)【優先権主張番号】P 2021184849

(32)【優先日】2021-11-12

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】712006374

【氏名又は名称】ＣＯＮＮＥＸＸ ＳＹＳＴＥＭＳ株式会社

(72)【発明者】

【氏名】的場 智彦

(72)【発明者】

【氏名】塚本 壽

【テーマコード（参考）】

2G216

5G503

5H030

【Ｆターム（参考）】

2G216BA03

2G216BA41

2G216BA46

2G216CA01

2G216CA04

2G216CB44

5G503AA01

5G503BA01

5G503BB02

5G503CA01

5G503CA18

5G503EA09

5G503GD03

5G503GD06

5H030AA10

5H030AS20

5H030FF41

5H030FF42

5H030FF43

5H030FF44

(57)【要約】

【課題】リチウムイオン二次電池の状態を変化させずに保持したまま、およびＣＣＶが低い場合でもリチウムイオン二次電池の状態を高精度に推定することが可能なリチウムイオン二次電池の管理装置およびリチウムイオン二次電池の状態推定方法を提供する。
【解決手段】リチウムイオン二次電池の管理装置１０は、ＣＰＵ１２と放電パルス発生部１４と充電パルス発生部１６とＣＣＶ測定部１８とを備える。ＣＣＶ測定部１８は、リチウムイオン二次電池２０の連続放電中または連続充電中に、電流値およびパルス幅が互いに同じ放電パルスおよび充電パルスを順にまたは逆順にリチウムイオン二次電池２０に入力した時に変化するリチウムイオン二次電池２０のＣＣＶを連続的に測定する。また、ＣＰＵ１２は、ＣＣＶ測定部１８が連続的に測定したＣＣＶからリチウムイオン二次電池２０のＯＣＶ推定値を求め、ＯＣＶ推定値を外部機器２２に送信する機能を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

リチウムイオン二次電池のＯＣＶ推定値を求めるＣＰＵと、
前記ＣＰＵからの信号に基づいて、前記ＣＰＵが前記リチウムイオン二次電池に入力する放電パルスを発生させる放電パルス発生部と、
前記ＣＰＵからの信号に基づいて、前記ＣＰＵが前記リチウムイオン二次電池に入力する、電流値およびパルス幅が前記放電パルスと同じ充電パルスを発生させる充電パルス発生部と、
前記リチウムイオン二次電池の連続放電中または連続充電中に前記放電パルスおよび前記充電パルスを順にまたは逆順に前記リチウムイオン二次電池に入力した時に変化する前記リチウムイオン二次電池のＣＣＶを連続的に測定するＣＣＶ測定部と、を備え、
前記ＣＰＵは、外部機器からの入力信号に基づいて、前記ＣＣＶ測定部が連続的に測定した前記ＣＣＶから前記ＯＣＶ推定値を求め、前記ＯＣＶ推定値を前記外部機器に送信する機能を有するリチウムイオン二次電池の管理装置。

【請求項2】

さらに、前記リチウムイオン二次電池のＯＣＶの測定値とＳＯＣの測定値との関係を示す表または式を記憶した記憶部を備え、
前記ＣＰＵは、前記表または式を使用して前記ＯＣＶ推定値からＳＯＣ推定値を求める機能と、前記ＯＣＶ推定値の代わりにまたは前記ＯＣＶ推定値に加えて、前記ＳＯＣ推定値を前記外部機器に送信する機能と、を有する請求項１に記載のリチウムイオン二次電池の管理装置。

【請求項3】

前記放電パルスおよび前記充電パルスの電流値は、前記リチウムイオン二次電池の最大電流の５０～１００％の範囲内の値である請求項１または２に記載のリチウムイオン二次電池の管理装置。

【請求項4】

前記放電パルスおよび前記充電パルスの容量は、前記リチウムイオン二次電池の充電容量の０．１～０．５％の範囲内の値である請求項１または２に記載のリチウムイオン二次電池の管理装置。

【請求項5】

前記ＣＰＵは、前記リチウムイオン二次電池に前記放電パルスを入力した時のＣＣＶと前記充電パルスを入力した時のＣＣＶとを比較して前記ＯＣＶ推定値を求める請求項１または２に記載のリチウムイオン二次電池の管理装置。

【請求項6】

前記ＣＰＵは、さらに、
前記リチウムイオン二次電池の連続放電中または連続充電中に、大電流の放電パルスおよび大電流の充電パルスの内の一方のパルスを前記リチウムイオン二次電池に入力し、その時に連続的に測定したＣＣＶから、前記一方のパルスの入力前のＣＣＶ初期値を記憶させると共に、ＣＣＶの変化速度が速い第１ａ電圧変化量とＣＣＶの変化速度が遅い第１ｂ電圧変化量とを求める第１機能と、
前記一方のパルスを停止した後、電流値およびパルス幅が前記一方のパルスと同じ他方のパルスを前記リチウムイオン二次電池に入力し、その時に連続的に測定したＣＣＶから、ＣＣＶの変化速度が遅い第２ａ電圧変化量を求める第２機能と、
前記他方のパルスを停止し、その時に連続的に測定したＣＣＶから、ＣＣＶの変化速度が速い第２ｂ電圧変化量を求める第３機能と、
前記第１ａ電圧変化量および前記第１ｂ電圧変化量から算出した第１電圧補正量と前記第２ａ電圧変化量および前記第２ｂ電圧変化量から算出した第２電圧補正量とを比較し、その内の絶対値が小さい方の電圧補正量と前記ＣＣＶ初期値とから前記ＯＣＶ推定値を求める第４機能と、を有する請求項１または２に記載のリチウムイオン二次電池の管理装置。

【請求項7】

リチウムイオン二次電池の連続放電中または連続充電中に、電流値およびパルス幅が互いに同じ放電パルスおよび充電パルスを順にまたは逆順に前記リチウムイオン二次電池に入力し、その時に変化する前記リチウムイオン二次電池のＣＣＶを連続的に測定し、前記ＣＣＶからＯＣＶ推定値を求めるリチウムイオン二次電池の状態推定方法。

【請求項8】

前記リチウムイオン二次電池に前記放電パルスを入力した時のＣＣＶと前記充電パルスを入力した時のＣＣＶとを比較して前記ＯＣＶ推定値を求める請求項７に記載のリチウムイオン二次電池の状態推定方法。

【請求項9】

前記リチウムイオン二次電池の連続放電中または連続充電中に、大電流の放電パルスおよび大電流の充電パルスの内の一方のパルスを前記リチウムイオン二次電池に入力し、その時に連続的に測定したＣＣＶから、前記一方のパルスの入力前のＣＣＶ初期値を記憶させると共に、ＣＣＶの変化速度が速い第１ａ電圧変化量とＣＣＶの変化速度が遅い第１ｂ電圧変化量とを求める第１工程と、
前記一方のパルスを停止した後、電流値およびパルス幅が前記一方のパルスと同じ他方のパルスを前記リチウムイオン二次電池に入力し、その時に連続的に測定したＣＣＶから、ＣＣＶの変化速度が遅い第２ａ電圧変化量を求める第２工程と、
前記他方のパルスを停止し、その時に連続的に測定したＣＣＶから、ＣＣＶの変化速度が速い第２ｂ電圧変化量を求める第３工程と、
前記第１ａ電圧変化量および前記第１ｂ電圧変化量から算出した第１電圧補正量と前記第２ａ電圧変化量および前記第２ｂ電圧変化量から算出した第２電圧補正量とを比較し、その内の絶対値が小さい方の電圧補正量と前記ＣＣＶ初期値とからＯＣＶ推定値を求める第４工程と、を含む請求項７または８に記載のリチウムイオン二次電池の状態推定方法。

【請求項10】

さらに、あらかじめ記憶した表または式を使用して前記ＯＣＶ推定値からＳＯＣ推定値を求める第５工程を含む請求項９に記載のリチウムイオン二次電池の状態推定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、リチウムイオン二次電池の状態推定を行うリチウムイオン二次電池の管理装置およびリチウムイオン二次電池の状態推定方法に関し、特に、ＯＣＶ推定を行うリチウムイオン二次電池の管理装置およびリチウムイオン二次電池の状態推定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、二次電池をパルス放電させてその二次電池の分極電圧を求める方法が開示されている。例えば、特許文献１には、パルス放電の際またはその前後に測定された電圧値および電流値に基づいて二次電池の分極電圧を求める方法が開示されている。また、二次電池をパルス充電させてその二次電池の内部抵抗を求める方法が開示されている。例えば、特許文献２には、二次電池にパルス状の電流を印加してその二次電池の電圧波形から内部抵抗を求める方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－１３８６７３

【特許文献2】特開２０１０－０６６２２９

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１の方法ではパルス放電後に二次電池のＳＯＣが低下し、特許文献２の方法ではパルス充電後に二次電池のＳＯＣが上昇するので、リチウムイオン二次電池の状態推定が低精度になるという問題があった。また、特許文献１および２のようにパルス放電時およびパルス充電時の内の一方のＣＣＶを使用する方法でＯＣＶ推定値を求めると、ＣＣＶが低い場合にリチウムイオン二次電池の状態推定が低精度になるという問題があった。

【0005】

本発明は、従来のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、リチウムイオン二次電池の状態を変化させずに保持したままその状態を高精度に推定することが可能なリチウムイオン二次電池の管理装置およびリチウムイオン二次電池の状態推定方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、上記目的に加え、ＣＣＶが低い場合でもリチウムイオン二次電池の状態を高精度に推定することが可能なリチウムイオン二次電池の管理装置およびリチウムイオン二次電池の状態推定方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明者は、上記目的を達成するために、鋭意研究を重ねた結果、まず、パルス放電後にＳＯＣが低下した二次電池をパルス充電してＳＯＣを上昇させること、放電パルスと充電パルスとの間で電流値およびパルス幅をそれぞれ等しくしてＳＯＣをパルス放電前の状態に戻すことによって、リチウムイオン二次電池の状態を変化させずに保持したままその状態を高精度に推定できることを見出した。

【0007】

また、本発明者は、パルス放電時およびパルス充電時の両方のＣＣＶを使用し、リチウムイオン二次電池に放電パルスを入力した時のＣＣＶと充電パルスを入力した時のＣＣＶとを比較してＯＣＶ推定値を求めることによって、ＣＣＶが低い場合でもリチウムイオン二次電池の状態を高精度に推定できることを見出し、本発明に至ったものである。

【0008】

即ち、本発明の第１実施形態は、リチウムイオン二次電池のＯＣＶ推定値を求めるＣＰＵと、ＣＰＵからの信号に基づいて、ＣＰＵがリチウムイオン二次電池に入力する放電パルスを発生させる放電パルス発生部と、ＣＰＵからの信号に基づいて、ＣＰＵがリチウムイオン二次電池に入力する、電流値およびパルス幅が放電パルスと同じ充電パルスを発生させる充電パルス発生部と、リチウムイオン二次電池の連続放電中または連続充電中に放電パルスおよび充電パルスを順にまたは逆順にリチウムイオン二次電池に入力した時に変化するリチウムイオン二次電池のＣＣＶを連続的に測定するＣＣＶ測定部と、を備え、ＣＰＵは、外部機器からの入力信号に基づいて、ＣＣＶ測定部が連続的に測定したＣＣＶからＯＣＶ推定値を求め、ＯＣＶ推定値を外部機器に送信する機能を有するリチウムイオン二次電池の管理装置を提供するものである。

【0009】

ここで、上記においては、さらに、リチウムイオン二次電池のＯＣＶの測定値とＳＯＣの測定値との関係を示す表または式を記憶した記憶部を備え、ＣＰＵは、表または式を使用してＯＣＶ推定値からＳＯＣ推定値を求める機能と、ＯＣＶ推定値の代わりにまたはＯＣＶ推定値に加えて、ＳＯＣ推定値を外部機器に送信する機能と、を有するのが好ましい。
放電パルスおよび充電パルスの電流値は、リチウムイオン二次電池の最大電流の５０～１００％の範囲内の値であるのが好ましい。
放電パルスおよび充電パルスの容量は、リチウムイオン二次電池の充電容量の０．１～０．５％の範囲内の値であるのが好ましい。
ＣＰＵは、リチウムイオン二次電池に放電パルスを入力した時のＣＣＶと充電パルスを入力した時のＣＣＶとを比較してＯＣＶ推定値を求めるのが好ましい。

【0010】

さらに、上記においては、ＣＰＵは、さらに、リチウムイオン二次電池の連続放電中または連続充電中に、大電流の放電パルスおよび大電流の充電パルスの内の一方のパルスをリチウムイオン二次電池に入力し、その時に連続的に測定したＣＣＶから、一方のパルスの入力前のＣＣＶ初期値を記憶させると共に、ＣＣＶの変化速度が速い第１ａ電圧変化量とＣＣＶの変化速度が遅い第１ｂ電圧変化量とを求める第１機能と、一方のパルスを停止した後、電流値およびパルス幅が一方のパルスと同じ他方のパルスをリチウムイオン二次電池に入力し、その時に連続的に測定したＣＣＶから、ＣＣＶの変化速度が遅い第２ａ電圧変化量を求める第２機能と、他方のパルスを停止し、その時に連続的に測定したＣＣＶから、ＣＣＶの変化速度が速い第２ｂ電圧変化量を求める第３機能と、第１ａ電圧変化量および第１ｂ電圧変化量から算出した第１電圧補正量と第２ａ電圧変化量および第２ｂ電圧変化量から算出した第２電圧補正量とを比較し、その内の絶対値が小さい方の電圧補正量とＣＣＶ初期値とからＯＣＶ推定値を求める第４機能と、を有するのが好ましい。

【0011】

また、本発明の第２実施形態は、リチウムイオン二次電池の連続放電中または連続充電中に、電流値およびパルス幅が互いに同じ放電パルスおよび充電パルスを順にまたは逆順にリチウムイオン二次電池に入力し、その時に変化するリチウムイオン二次電池のＣＣＶを連続的に測定し、ＣＣＶからＯＣＶ推定値を求めるリチウムイオン二次電池の状態推定方法を提供するものである。

【0012】

ここで、上記においては、リチウムイオン二次電池に放電パルスを入力した時のＣＣＶと充電パルスを入力した時のＣＣＶとを比較してＯＣＶ推定値を求めるのが好ましい。
リチウムイオン二次電池の連続放電中または連続充電中に、大電流の放電パルスおよび大電流の充電パルスの内の一方のパルスをリチウムイオン二次電池に入力し、その時に連続的に測定したＣＣＶから、一方のパルスの入力前のＣＣＶ初期値を記憶させると共に、ＣＣＶの変化速度が速い第１ａ電圧変化量とＣＣＶの変化速度が遅い第１ｂ電圧変化量とを求める第１工程と、一方のパルスを停止した後、電流値およびパルス幅が一方のパルスと同じ他方のパルスをリチウムイオン二次電池に入力し、その時に連続的に測定したＣＣＶから、ＣＣＶの変化速度が遅い第２ａ電圧変化量を求める第２工程と、他方のパルスを停止し、その時に連続的に測定したＣＣＶから、ＣＣＶの変化速度が速い第２ｂ電圧変化量を求める第３工程と、第１ａ電圧変化量および第１ｂ電圧変化量から算出した第１電圧補正量と第２ａ電圧変化量および第２ｂ電圧変化量から算出した第２電圧補正量とを比較し、その内の絶対値が小さい方の電圧補正量とＣＣＶ初期値とからＯＣＶ推定値を求める第４工程と、を含むのが好ましい。
さらに、あらかじめ記憶した表または式を使用してＯＣＶ推定値からＳＯＣ推定値を求める第５工程を含むのが好ましい。

【発明の効果】

【0013】

本発明の第１実施形態のリチウムイオン二次電池の管理装置および本発明の第２実施形態のリチウムイオン二次電池の状態推定方法によれば、リチウムイオン二次電池の状態を変化させずに保持したままその状態を高精度に推定することができる。
さらに、本発明の第１実施形態のリチウムイオン二次電池の管理装置および本発明の第２実施形態のリチウムイオン二次電池の状態推定方法によれば、上記効果に加え、ＣＣＶが低い場合でもリチウムイオン二次電池の状態を高精度に推定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の第１実施形態のリチウムイオン二次電池の管理装置を示すブロック図である。

【図2(a)】リチウムイオン二次電池の連続放電中に放電パルスおよび充電パルスを順に入力した時のＣＣＶを示すグラフである。

【図2(b)】リチウムイオン二次電池の連続充電中に充電パルスおよび放電パルスを順に入力した時のＣＣＶを示すグラフである。

【図3】リチウムイオン二次電池のＯＣＶの測定値とＳＯＣの測定値との関係を示すグラフである。

【図4】本発明の第２実施形態のリチウムイオン二次電池のＯＣＶ推定方法およびＳＯＣ推定方法を示すフローチャートである。

【図5】リチウムイオン二次電池の連続放電中に放電充電複合パルスを間隔を開けて４回入力した時のＣＣＶを示すグラフである。

【図6(a)】図５の１回目の放電充電複合パルスの入力時のＣＣＶを示すグラフである。

【図6(b)】図５の２回目の放電充電複合パルスの入力時のＣＣＶを示すグラフである。

【図6(c)】図５の３回目の放電充電複合パルスの入力時のＣＣＶを示すグラフである。

【図6(d)】図５の４回目の放電充電複合パルスの入力時のＣＣＶを示すグラフである。

【図7】リチウムイオン二次電池の連続充電中に充電放電複合パルスを間隔を開けて４回入力した時のＣＣＶを示すグラフである。

【図8(a)】図７の１回目の充電放電複合パルスの入力時のＣＣＶを示すグラフである。

【図8(b)】図７の２回目の充電放電複合パルスの入力時のＣＣＶを示すグラフである。

【図8(c)】図７の３回目の充電放電複合パルスの入力時のＣＣＶを示すグラフである。

【図8(d)】図７の４回目の充電放電複合パルスの入力時のＣＣＶを示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下に、本発明を添付の図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。まず、本発明の第１実施形態のリチウムイオン二次電池の管理装置について詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態のリチウムイオン二次電池の管理装置を示すブロック図である。

【0016】

本発明のリチウムイオン二次電池の管理装置１０は、ＣＰＵ１２と放電パルス発生部１４と充電パルス発生部１６とＣＣＶ測定部１８とを備える。ＣＰＵ１２は、リチウムイオン二次電池２０のＯＣＶ推定値を求める。放電パルス発生部１４は、ＣＰＵ１２からの信号に基づいて、ＣＰＵ１２がリチウムイオン二次電池２０に入力する放電パルスを発生させる。充電パルス発生部１６は、ＣＰＵ１２からの信号に基づいて、ＣＰＵ１２がリチウムイオン二次電池２０に入力する、電流値およびパルス幅が放電パルスと同じ充電パルスを発生させる。ＣＣＶ測定部１８は、リチウムイオン二次電池２０の連続放電中または連続充電中に放電パルスおよび充電パルスを順にまたは逆順にリチウムイオン二次電池２０に入力した時に変化するリチウムイオン二次電池２０のＣＣＶを連続的に測定する。また、ＣＰＵ１２は、外部機器２２からの入力信号に基づいて、ＣＣＶ測定部１８が連続的に測定したＣＣＶからＯＣＶ推定値を求め、ＯＣＶ推定値を外部機器２２に送信する機能を有する。

【0017】

ここで、ＯＣＶ（Open circuit voltage、開回路電圧、開放電圧ともいう）とは、電池に電流を流していない状態における端子間電圧である。また、ＣＣＶ（Closed circuit voltage、閉回路電圧、閉路電圧ともいう）とは、電池に電流を流している状態における端子間電圧であり、放電時には放電電流値と電池の内部抵抗との積をＯＣＶから引いた値になり、充電時には充電電流値と電池の内部抵抗との積をＯＣＶに加えた値になる。

【0018】

すなわち、ＣＰＵ１２は、外部機器２２からの入力信号を受信すると、放電パルス発生部１４と充電パルス発生部１６に信号を送信し、電流値およびパルス幅が互いに同じ放電パルスおよび充電パルスを順にまたは逆順に発生させる。次に、そのパルスがリチウムイオン二次電池２０に入力した時に変化するリチウムイオン二次電池２０のＣＣＶをＣＣＶ測定部１８が連続的に測定する。次に、ＣＰＵ１２は、そのＣＣＶから求めたＯＣＶ推定値を外部機器２２に送信する。

【0019】

このような構成とすることで、本発明の第１実施形態のリチウムイオン二次電池の管理装置は、電流値およびパルス幅が互いに同じパルスでのパルス放電時およびパルス充電時の両方のＣＣＶを使用してＯＣＶ推定値を求めるので、リチウムイオン二次電池の状態を変化させずに保持したまま、およびＣＣＶが低い場合でもリチウムイオン二次電池の状態を高精度に推定することができる。

【0020】

ＣＰＵ１２は、リチウムイオン二次電池２０に放電パルスを入力した時のＣＣＶと充電パルスを入力した時のＣＣＶとを比較してＯＣＶ推定値を求めるのが好ましい。ここで、パルスを入力した時のＣＣＶとは、パルス入力を開始した瞬間のＣＣＶを意味するのではなく、順にまたは逆順に入力する２つのパルスの内、前のパルスではそのパルス入力を開始した瞬間から次のパルス入力を開始する瞬間までのＣＣＶを意味し、後のパルスではそのパルス入力を開始した瞬間からパルス入力を終了した直後の変化が終わるまでのＣＣＶを意味する。

【0021】

このような構成とすることで、本発明の第１実施形態のリチウムイオン二次電池の管理装置は、パルス放電時およびパルス充電時の両方のＣＣＶを使用してＯＣＶ推定値を求めるので、ＣＣＶが低い場合でもリチウムイオン二次電池の状態を高精度に推定することができる。

【0022】

次に、本発明の第１実施形態のリチウムイオン二次電池の管理装置を構成するＣＰＵの機能の内、リチウムイオン二次電池のＯＣＶ推定機能について説明する。図２（ａ）は、リチウムイオン二次電池の連続放電中に放電パルスおよび充電パルスを順に入力した時のＣＣＶを示すグラフであり、図２（ｂ）は、リチウムイオン二次電池の連続充電中に充電パルスおよび放電パルスを順に入力した時のＣＣＶを示すグラフである。

【0023】

ＣＰＵ１２は、さらに、第１機能と第２機能と第３機能と第４機能とを有するのが好ましい。その場合には、第１機能は、リチウムイオン二次電池２０の連続放電中または連続充電中に、大電流の放電パルスおよび大電流の充電パルスの内の一方のパルスをリチウムイオン二次電池２０に入力し、その時に連続的に測定したＣＣＶから、一方のパルスの入力前のＣＣＶ初期値を記憶させると共に、ＣＣＶの変化速度が速い第１ａ電圧変化量とＣＣＶの変化速度が遅い第１ｂ電圧変化量とを求める。すなわち、先に観測されるＣＣＶの変化速度が速い電圧波形から第１ａ電圧変化量を求め、その後に観測されるＣＣＶの変化速度が遅い電圧波形から第１ｂ電圧変化量を求める。

【0024】

第２機能は、一方のパルスを停止した後、電流値およびパルス幅が一方のパルスと同じ他方のパルスをリチウムイオン二次電池２０に入力し、その時に連続的に測定したＣＣＶから、ＣＣＶの変化速度が遅い第２ａ電圧変化量を求める。すなわち、先に観測されるＣＣＶの変化速度が速い電圧波形（図２（ａ）、（ｂ）のＰ１部分）を除外し、その後に観測されるＣＣＶの変化速度が遅い電圧波形から第２ａ電圧変化量を求める。第３機能は、他方のパルスを停止し、その時に連続的に測定したＣＣＶから、ＣＣＶの変化速度が速い第２ｂ電圧変化量を求める。すなわち、先に観測されるＣＣＶの変化速度が速い電圧波形から第２ｂ電圧変化量を求め、その後に観測されるＣＣＶの変化速度が遅い電圧波形（図２（ａ）、（ｂ）のＰ２部分）を除外する。第４機能は、第１ａ電圧変化量および第１ｂ電圧変化量から算出した第１電圧補正量と第２ａ電圧変化量および第２ｂ電圧変化量から算出した第２電圧補正量とを比較し、その内の絶対値が小さい方の電圧補正量とＣＣＶ初期値とからＯＣＶ推定値を求める。第１電圧補正量および第２電圧補正量を算出する数式、ならびにＯＣＶ推定値を求める数式を以下に示す。

【0025】

［数１］ 第１電圧補正量＝Ｖ１ａ×（Ｂ／Ａ１）＋Ｖ１ｂ
［数２］ 第２電圧補正量＝Ｖ２ａ＋Ｖ２ｂ×（Ｂ／Ａ２）
ａ）ここで、連続放電中に放電パルス、充電パルスの順に入力する場合
［数３（ａ）］ Ａ１＝放電パルスの電流－連続放電中の電流
［数３（ｂ）］ Ａ２＝充電パルスの電流
［数３（ｃ）］ Ｂ＝連続放電中の電流
［数４］ ＯＣＶ推定値＝Ｖ０＋絶対値が小さい方の値
ｂ）また、連続充電中に充電パルス、放電パルスの順に入力する場合
［数５（ａ）］ Ａ１＝充電パルスの電流－連続充電中の電流
［数５（ｂ）］ Ａ２＝放電パルスの電流
［数５（ｃ）］ Ｂ＝連続充電中の電流
［数６］ ＯＣＶ推定値＝Ｖ０－絶対値が小さい方の値

【0026】

ｃ）また、連続放電中に充電パルス、放電パルスの順に入力する場合
［数７（ａ）］ Ａ１＝充電パルスの電流＋連続放電中の電流
［数７（ｂ）］ Ａ２＝放電パルスの電流
［数７（ｃ）］ Ｂ＝連続放電中の電流
［数８］ ＯＣＶ推定値＝Ｖ０＋絶対値が小さい方の値
ｄ）また、連続充電中に放電パルス、充電パルスの順に入力する場合
［数９（ａ）］ Ａ１＝放電パルスの電流＋連続充電中の電流
［数９（ｂ）］ Ａ２＝充電パルスの電流
［数９（ｃ）］ Ｂ＝連続充電中の電流
［数１０］ ＯＣＶ推定値＝Ｖ０－絶対値が小さい方の値

【0027】

なお、ＣＣＶの変化速度が速い部分は、リチウムイオン二次電池２０の直流抵抗および反応抵抗に起因するものであり、パルス入力を開始後の早い段階で観測される。また、ＣＣＶの変化速度が遅い部分は、リチウムイオン二次電池２０の拡散抵抗に起因するものであり、ＣＣＶの変化速度が速い部分の後に観測される。また、第１～４機能は、ＣＰＵ１２の動作についてより詳細に説明したものなので、前述のＣＰＵ１２の動作と重複した内容を含む。

【0028】

このような構成とすることで、本発明の第１実施形態のリチウムイオン二次電池の管理装置は、電流値およびパルス幅が互いに同じパルスでのパルス放電時およびパルス充電時の両方のＣＣＶを使用してＯＣＶ推定値を求めるので、リチウムイオン二次電池の状態を変化させずに保持したまま、およびＣＣＶが低い場合でもリチウムイオン二次電池の状態を高精度に推定することができる。

【0029】

次に、本発明の第１実施形態のリチウムイオン二次電池の管理装置を構成するＣＰＵの機能の内、リチウムイオン二次電池のＳＯＣ推定機能およびＳＯＣ送信機能について説明する。図３は、リチウムイオン二次電池のＯＣＶの測定値とＳＯＣの測定値との関係を示すグラフである。

【0030】

本発明のリチウムイオン二次電池の管理装置１０は、さらに、記憶部２４を備えるのが好ましい。その場合には、記憶部２４は、リチウムイオン二次電池２０のＯＣＶの測定値とＳＯＣの測定値との関係を示す表または式を記憶する。ＣＰＵ１２は、表または式を使用してＯＣＶ推定値からＳＯＣ推定値を求める機能と、ＯＣＶ推定値の代わりにまたはＯＣＶ推定値に加えて、ＳＯＣ推定値を外部機器２２に送信する機能と、を有する。

【0031】

ここで、ＳＯＣ（States Of Charge、充電率ともいう）とは、充電状態を表す指標であり、電池が満充電された状態から放電した電気量を除いた残容量の満充電容量に対する比率であり、満充電状態では１００％、完全放電状態では０％になる。

【0032】

すなわち、図３のグラフの縦軸に示すリチウムイオン二次電池２０のＯＣＶの測定値と横軸に示すリチウムイオン二次電池２０のＳＯＣの測定値との関係を表または式としてあらかじめ記憶部２４に記憶する。次に、ＣＰＵ１２は、その表または式を使用して、例えば、ＯＣＶ推定値３．７ＶからＳＯＣ推定値６０％を求める。ここで、その表とは、図３のグラフに示された曲線の縦軸の読みと横軸の読みとを、横軸が０～１００％の範囲で列記したものである。また、その式とは、図３のグラフに示された曲線の上および両端に設けた複数の点の内、例えば、隣接する２点間を結ぶ線分の式である。

【0033】

このような構成とすることで、本発明の第１実施形態のリチウムイオン二次電池の管理装置は、ＯＣＶ推定値からＳＯＣの推定値を換算するので、リチウムイオン二次電池の状態を変化させずに保持したまま、およびＣＣＶが低い場合でもリチウムイオン二次電池の状態を高精度に推定することができる。

【0034】

次に、本発明の第１実施形態のリチウムイオン二次電池の管理装置を構成する放電パルス発生部が発生させる放電パルス、および充電パルス発生部が発生させる充電パルスについて説明する。

【0035】

放電パルスおよび充電パルスの電流値は、リチウムイオン二次電池２０の最大電流の５０～１００％の範囲内の値であるのが好ましい。放電パルスおよび充電パルスの電流値がリチウムイオン二次電池２０の最大電流の５０％未満の場合には、そのパルスがリチウムイオン二次電池２０に入力した時のリチウムイオン二次電池２０のＣＣＶの変化量が小さすぎるので、ノイズなどによる誤差の影響が大きくなる。これに対して、放電パルスおよび充電パルスの電流値がリチウムイオン二次電池２０の最大電流の５０％以上の場合には、そのパルス入力時のリチウムイオン二次電池２０のＣＣＶの変化量が十分大きいので、ノイズなどによる誤差の影響が十分小さくなる。

【0036】

このような構成とすることで、本発明の第１実施形態のリチウムイオン二次電池の管理装置は、比較的大きい電流の放電パルスおよび充電パルスを使用することによってＣＣＶの変化が増幅されるので、リチウムイオン二次電池の状態を高精度に推定することができる。

【0037】

放電パルスおよび充電パルスの容量は、リチウムイオン二次電池２０の充電容量の０．１～０．５％の範囲内の値であるのが好ましい。放電パルスおよび充電パルスの容量がリチウムイオン二次電池２０の充電容量の０．１％未満の値である場合には、そのパルス入力時のリチウムイオン二次電池２０のＣＣＶなどの変化量が小さすぎるので、ノイズなどによる誤差の影響が大きくなる。また、放電パルスおよび充電パルスの容量がリチウムイオン二次電池２０の充電容量の０．５％超の値である場合には、そのパルスによるＳＯＣの変化が大きくなりすぎるので、ＳＯＣ変化による誤差の影響が大きくなる。これに対して、放電パルスおよび充電パルスの容量がリチウムイオン二次電池２０の充電容量の０．１～０．５％の範囲内の値である場合には、上記２つの問題が生じないので、ノイズなどおよびＳＯＣ変化による誤差の影響が十分小さくなる。

【0038】

このような構成とすることで、本発明の第１実施形態のリチウムイオン二次電池の管理装置は、比較的小さい容量の放電パルスおよび充電パルスを使用することによってリチウムイオン二次電池のＳＯＣに対する影響が小さくなるので、リチウムイオン二次電池の状態を高精度に推定することができる。
本発明の第１実施形態のリチウムイオン二次電池の管理装置は、基本的に以上のように構成される。

【0039】

次に、本発明の第２実施形態のリチウムイオン二次電池の状態推定方法について詳細に説明する。
本発明のリチウムイオン二次電池の状態推定方法は、リチウムイオン二次電池２０の連続放電中または連続充電中に、電流値およびパルス幅が互いに同じ放電パルスおよび充電パルスを順にまたは逆順にリチウムイオン二次電池２０に入力し、その時に変化するリチウムイオン二次電池２０のＣＣＶを連続的に測定し、ＣＣＶからＯＣＶ推定値を求める。

【0040】

このような構成とすることで、本発明の第２実施形態のリチウムイオン二次電池の状態推定方法は、電流値およびパルス幅が互いに同じパルスでのパルス放電時およびパルス充電時の両方のＣＣＶを使用してＯＣＶ推定値を求めるので、リチウムイオン二次電池の状態を変化させずに保持したまま、およびＣＣＶが低い場合でもリチウムイオン二次電池の状態を高精度に推定することができる。

【0041】

本発明のリチウムイオン二次電池の状態推定方法は、リチウムイオン二次電池２０に放電パルスを入力した時のＣＣＶと充電パルスを入力した時のＣＣＶとを比較してＯＣＶ推定値を求めるのが好ましい。

【0042】

このような構成とすることで、本発明の第２実施形態のリチウムイオン二次電池の状態推定方法は、パルス放電時およびパルス充電時の両方のＣＣＶを使用してＯＣＶ推定値を求めるので、ＣＣＶが低い場合でもリチウムイオン二次電池の状態を高精度に推定することができる。

【0043】

次に、本発明の第２実施形態のリチウムイオン二次電池の状態推定方法の内、リチウムイオン二次電池のＯＣＶ推定方法について説明する。図４は、本発明の第２実施形態のリチウムイオン二次電池のＯＣＶ推定方法およびＳＯＣ推定方法を示すフローチャートである。

【0044】

本発明のリチウムイオン二次電池の状態推定方法は、第１工程と第２工程と第３工程と第４工程とを含むのが好ましい。その場合には、第１工程は、ステップＳ１０に示すように、リチウムイオン二次電池２０の連続放電中または連続充電中に、大電流の放電パルスおよび大電流の充電パルスの内の一方のパルスをリチウムイオン二次電池２０に入力し、その時に連続的に測定したＣＣＶから、一方のパルスの入力前のＣＣＶ初期値を記憶させると共に、ＣＣＶの変化速度が速い第１ａ電圧変化量とＣＣＶの変化速度が遅い第１ｂ電圧変化量とを求める。第２工程は、ステップＳ１２に示すように、一方のパルスを停止した後、電流値およびパルス幅が一方のパルスと同じ他方のパルスをリチウムイオン二次電池２０に入力し、その時に連続的に測定したＣＣＶから、ＣＣＶの変化速度が遅い第２ａ電圧変化量を求める。

【0045】

第３工程は、ステップＳ１４に示すように、他方のパルスを停止し、その時に連続的に測定したＣＣＶから、ＣＣＶの変化速度が速い第２ｂ電圧変化量を求める。第４工程は、ステップＳ１６に示すように、第１ａ電圧変化量および第１ｂ電圧変化量から算出した第１電圧補正量と第２ａ電圧変化量および第２ｂ電圧変化量から算出した第２電圧補正量とを比較し、その内の絶対値が小さい方の電圧補正量とＣＣＶ初期値とからＯＣＶ推定値を求める。なお、第１～４工程は、本発明のリチウムイオン二次電池の状態推定方法についてより詳細に説明したものなので、前述の本発明のリチウムイオン二次電池の状態推定方法と重複した内容を含む。

【0046】

このような構成とすることで、本発明の第２実施形態のリチウムイオン二次電池の状態推定方法は、電流値およびパルス幅が互いに同じパルスでのパルス放電時およびパルス充電時の両方のＣＣＶを使用してＯＣＶ推定値を求めるので、リチウムイオン二次電池の状態を変化させずに保持したまま、およびＣＣＶが低い場合でもリチウムイオン二次電池の状態を高精度に推定することができる。

【0047】

次に、本発明の第２実施形態のリチウムイオン二次電池の状態推定方法の内、リチウムイオン二次電池のＳＯＣ推定方法について説明する。
本発明のリチウムイオン二次電池の状態推定方法は、さらに、第５工程を含むのが好ましい。その場合には、第５工程は、ステップＳ１８に示すように、あらかじめ記憶した表または式を使用してＯＣＶ推定値からＳＯＣ推定値を求める。

【0048】

このような構成とすることで、本発明の第２実施形態のリチウムイオン二次電池の状態推定方法は、ＯＣＶ推定値からＳＯＣの推定値を換算するので、リチウムイオン二次電池の状態を変化させずに保持したまま、およびＣＣＶが低い場合でもリチウムイオン二次電池の状態を高精度に推定することができる。
本発明の第２実施形態のリチウムイオン二次電池の状態推定方法は、基本的に以上のように構成される。

【実施例0049】

次に、本発明の具体的実施例を挙げ、本発明についてより詳細に説明する。まず、実施例１として、パルス放電時およびパルス充電時の両方のＣＣＶを使用してＯＣＶ推定値を求めた。図５は、リチウムイオン二次電池の連続放電中に放電充電複合パルスを間隔を開けて４回入力した時のＣＣＶを示すグラフであり、図６（ａ）～（ｄ）は、図５の１～４回目の放電充電複合パルスの入力時のそれぞれのＣＣＶを示すグラフである。ここで、放電充電複合パルスとは、放電パルスおよび充電パルスを間隔を開けずに順に連続させた複合パルスである。また、表１に２５℃の環境での測定結果および計算結果を示す。

【0050】

（工程１）まず、実施例１の１回目として、２５℃の環境で、最大電流が１００Ａ、充電容量が８．３Ａｈの三元系（ＮＣＭ系）のリチウムイオン二次電池（ＣＯＮＮＥＸＸ ＳＹＳＴＥＭＳ製ＨＹＰＥＲ Ｃｅｌｌ）を１０Ａで連続放電中に１００Ａの放電パルスを１秒間入力し、間隔を開けずに１００Ａの充電パルスを１秒間入力し、その時に連続的に測定したＣＣＶから次の５つの値を得た。すなわち、Ｖ０が３．７８０Ｖ、Ｖ１ａが０．０８３Ｖ、Ｖ１ｂが０．０１３Ｖ、Ｖ２ａが０．０２０Ｖ、Ｖ２ｂが０．０８９Ｖであった。次に、第１電圧補正量および第２電圧補正量を次式で算出した。

【0051】

ここで、三元系のリチウムイオン二次電池とは、正極材料として三元系、すなわちＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＮｉＣｏＭｎＯ_２などの内のいずれか１つのリチウム金属酸化物を使用し、負極材料としてグラファイトなどの黒鉛系炭素材料を使用したリチウムイオン二次電池である。また、充電容量が８．３Ａｈに対する１００Ａ、１秒間の放電パルスまたは充電パルスの容量比率は、０．３３％である。

【0052】

［数１１］ 第１電圧補正量＝Ｖ１ａ×（１０／９０）＋Ｖ１ｂ
［数１２］ 第２電圧補正量＝Ｖ２ａ＋Ｖ２ｂ×（１０／１００）

【0053】

その結果、第１電圧補正量が０．０２２２Ｖ、第２電圧補正量が０．０２８９Ｖであった。次に、第１電圧補正量と第２電圧補正量とを比較し、絶対値が小さい方の値０．０２２２ＶとＶ０の値３．７８０Ｖとを加算してＯＣＶ推定値３．８０２２Ｖを得た。次に、ＯＣＶ推定値を充電パルスの入力終了から約３０分後の実際のＯＣＶ測定値３．７９９０Ｖで除算して推定誤差０．０８％を得た。最後に、推定誤差を推定誤差の目標値－０．５％以上０．５％以下と比較し、判定を「○」とした。

【0054】

（工程２）次に、実施例１の２回目として、１回目と同様に放電パルスおよび充電パルスを入力し、次の５つの値、すなわち、Ｖ０が３．６５２Ｖ、Ｖ１ａが０．０９３Ｖ、Ｖ１ｂが０．０１５Ｖ、Ｖ２ａが０．０１９Ｖ、Ｖ２ｂが０．０９８Ｖを得た。次に、１回目と同様に計算して得たＯＣＶ推定値３．６７７３Ｖを約３０分後の実際のＯＣＶ測定値３．６８００Ｖで除算して推定誤差－０．０７％を得た。最後に、推定誤差を推定誤差の上記目標値と比較し、判定を「○」とした。

【0055】

（工程３）次に、実施例１の３回目として、１回目と同様に放電パルスおよび充電パルスを入力し、次の５つの値、すなわち、Ｖ０が３．５４７Ｖ、Ｖ１ａが０．１１０Ｖ、Ｖ１ｂが０．０１９Ｖ、Ｖ２ａが０．０２２Ｖ、Ｖ２ｂが０．０７９Ｖを得た。次に、１回目と同様に計算して得たＯＣＶ推定値３．５７６９Ｖを約３０分後の実際のＯＣＶ測定値３．５７５０Ｖで除算して推定誤差０．０５％を得た。最後に、推定誤差を推定誤差の上記目標値と比較し、判定を「○」とした。

【0056】

（工程４）次に、実施例１の４回目として、１回目と同様に放電パルスおよび充電パルスを入力し、次の５つの値、すなわち、Ｖ０が３．４１０Ｖ、Ｖ１ａが０．１８０Ｖ、Ｖ１ｂが０．１３４Ｖ、Ｖ２ａが０．０４９Ｖ、Ｖ２ｂが０．１３８Ｖを得た。次に、１回目と同様に計算して得たＯＣＶ推定値３．４７２８Ｖを約３０分後の実際のＯＣＶ測定値３．４７００Ｖで除算して推定誤差０．０８％を得た。最後に、推定誤差を推定誤差の上記目標値と比較し、判定を「○」とした。

【0057】

【表1】

【0058】

次に、比較例１として、実施例１においてパルス放電時およびパルス充電時の両方のＣＣＶを使用してＯＣＶ推定値を求めるのではなく、パルス放電時のみのＣＣＶを使用する方法でＯＣＶ推定値を求めた。また、表２に２５℃の環境での測定結果および計算結果を示す。

【0059】

（工程５）まず、比較例１の１回目として、実施例１の１回目に算出した第１電圧補正量０．０２２２ＶとＶ０の値３．７８０Ｖとを加算してＯＣＶ推定値３．８０２２Ｖを得た。このＯＣＶ推定値は、実施例１の１回目と同じであり、実施例１の１回目と同様に計算して同じ推定誤差０．０８％を得たので、判定を「○」とした。

【0060】

（工程６）次に、比較例１の２回目として、実施例１の２回目に算出した第１電圧補正量０．０２５３ＶとＶ０の値３．６５２Ｖとを加算してＯＣＶ推定値３．６７７３Ｖを得た。このＯＣＶ推定値は、実施例１の２回目と同じであり、実施例１の１回目と同様に計算して同じ推定誤差－０．０７％を得たので、判定を「○」とした。

【0061】

（工程７）次に、比較例１の３回目として、実施例１の３回目に算出した第１電圧補正量０．０３１２ＶとＶ０の値３．５４７Ｖとを加算してＯＣＶ推定値３．５７８２Ｖを得た。このＯＣＶ推定値は、実施例１の３回目と異なり、実施例１の１回目と同様に計算して異なる推定誤差０．０９％を得たものの、推定誤差を推定誤差の上記目標値と比較して判定を「○」とした。

【0062】

（工程８）次に、比較例１の４回目として、実施例１の４回目に算出した第１電圧補正量０．１５４０ＶとＶ０の値３．４１０Ｖとを加算してＯＣＶ推定値３．５６４０Ｖを得た。このＯＣＶ推定値は、実施例１の４回目と異なり、実施例１の１回目と同様に計算して異なる推定誤差２．７１％を得たので、推定誤差を推定誤差の上記目標値と比較して判定を「×」とした。

【0063】

【表2】

【0064】

次に、実施例２として、パルス充電時およびパルス放電時の両方のＣＣＶを使用してＯＣＶ推定値を求めた。図７は、リチウムイオン二次電池の連続充電中に充電放電複合パルスを間隔を開けて４回入力した時のＣＣＶを示すグラフであり、図８（ａ）～（ｄ）は、図７の１～４回目の充電放電複合パルスの入力時のそれぞれのＣＣＶを示すグラフである。ここで、充電放電複合パルスとは、充電パルスおよび放電パルスを間隔を開けずに順に連続させた複合パルスである。また、表３に２５℃の環境での測定結果および計算結果を示す。

【0065】

（工程９）まず、実施例２の１回目として、２５℃の環境で、実施例１と同じリチウムイオン二次電池を１０Ａで連続充電中に１００Ａの充電パルスを１秒間入力し、間隔を開けずに１００Ａの放電パルスを１秒間入力し、その時に連続的に測定したＣＣＶから次の５つの値を得た。すなわち、Ｖ０が３．５６９Ｖ、Ｖ１ａが０．１０９Ｖ、Ｖ１ｂが０．０１２Ｖ、Ｖ２ａが０．０３８Ｖ、Ｖ２ｂが０．１３４Ｖであった。次に、上記数式１および２で第１電圧補正量０．０２４１Ｖおよび第２電圧補正量０．０５１４Ｖを算出した。次に、第１電圧補正量と第２電圧補正量とを比較し、絶対値が小さい方の値０．０２４１ＶをＶ０の値３．５６９Ｖから減算してＯＣＶ推定値３．５４４９Ｖを得た。次に、ＯＣＶ推定値を放電パルスの入力終了から約３０分後の実際のＯＣＶ測定値３．５４００Ｖで除算して推定誤差０．１４％を得た。最後に、推定誤差を推定誤差の目標値－０．５％以上０．５％以下と比較し、判定を「○」とした。

【0066】

（工程１０）次に、実施例２の２回目として、１回目と同様に充電パルスおよび放電パルスを入力し、次の５つの値、すなわち、Ｖ０が３．６８５Ｖ、Ｖ１ａが０．０９３Ｖ、Ｖ１ｂが０．０１１Ｖ、Ｖ２ａが０．０２７Ｖ、Ｖ２ｂが０．１０８Ｖを得た。次に、１回目と同様に計算して得たＯＣＶ推定値３．６６３７Ｖを約３０分後の実際のＯＣＶ測定値３．６５６０Ｖで除算して推定誤差０．２１％を得た。最後に、推定誤差を推定誤差の上記目標値と比較し、判定を「○」とした。

【0067】

（工程１１）次に、実施例２の３回目として、１回目と同様に充電パルスおよび放電パルスを入力し、次の５つの値、すなわち、Ｖ０が３．７７２Ｖ、Ｖ１ａが０．０８２Ｖ、Ｖ１ｂが０．０１２Ｖ、Ｖ２ａが０．０２３Ｖ、Ｖ２ｂが０．０９３Ｖを得た。次に、１回目と同様に計算して得たＯＣＶ推定値３．７５０９Ｖを約３０分後の実際のＯＣＶ測定値３．７４６０Ｖで除算して推定誤差０．１３％を得た。最後に、推定誤差を推定誤差の上記目標値と比較し、判定を「○」とした。

【0068】

（工程１２）次に、実施例２の４回目として、１回目と同様に充電パルスおよび放電パルスを入力し、次の５つの値、すなわち、Ｖ０が３．９３３Ｖ、Ｖ１ａが０．０６３Ｖ、Ｖ１ｂが０．０２７Ｖ、Ｖ２ａが０．０２３Ｖ、Ｖ２ｂが０．０７９Ｖを得た。次に、１回目と同様に計算して得たＯＣＶ推定値３．９０２１Ｖを約３０分後の実際のＯＣＶ測定値３．９０６０Ｖで除算して推定誤差－０．１０％を得た。最後に、推定誤差を推定誤差の上記目標値と比較し、判定を「○」とした。

【0069】

【表3】

【0070】

次に、比較例２として、実施例２においてパルス充電時およびパルス放電時の両方のＣＣＶを使用してＯＣＶ推定値を求めるのではなく、パルス放電時のみのＣＣＶを使用する方法でＯＣＶ推定値を求めた。また、表４に２５℃の環境での測定結果および計算結果を示す。

【0071】

（工程１３）まず、比較例２の１回目として、実施例２の１回目に算出した第２電圧補正量０．０５１４ＶをＶ０の値３．５６９Ｖから減算してＯＣＶ推定値３．５１７６Ｖを得た。このＯＣＶ推定値は、実施例２の１回目と異なり、実施例２の１回目と同様に計算して異なる推定誤差－０．６３％を得たので、推定誤差を推定誤差の上記目標値と比較して判定を「×」とした。

【0072】

（工程１４）次に、比較例２の２回目として、実施例２の２回目に算出した第２電圧補正量０．０３７８ＶをＶ０の値３．６８５Ｖから減算してＯＣＶ推定値３．６４７２Ｖを得た。このＯＣＶ推定値は、実施例２の２回目と異なり、実施例２の１回目と同様に計算して異なる推定誤差－０．２４％を得たものの、推定誤差を推定誤差の上記目標値と比較して判定を「○」とした。

【0073】

（工程１５）次に、比較例２の３回目として、実施例２の３回目に算出した第２電圧補正量０．０３２３ＶをＶ０の値３．７７２Ｖから減算してＯＣＶ推定値３．７３９７Ｖを得た。このＯＣＶ推定値は、実施例２の３回目と異なり、実施例２の１回目と同様に計算して異なる推定誤差－０．１７％を得たものの、推定誤差を推定誤差の上記目標値と比較して判定を「○」とした。

【0074】

（工程１６）次に、比較例２の４回目として、実施例２の４回目に算出した第２電圧補正量０．０３０９ＶをＶ０の値３．９３３Ｖから減算してＯＣＶ推定値３．９０２１Ｖを得た。このＯＣＶ推定値は、実施例２の４回目と同じであり、実施例２の１回目と同様に計算して同じ推定誤差－０．１０％を得たので、判定を「○」とした。

【0075】

【表4】

【0076】

したがって、比較例１および２のリチウムイオン二次電池の状態推定方法では、１～４回目の複合パルスの入力の内、ＣＣＶが低い場合において、ＯＣＶ推定値の推定誤差が目標値－０．５％以上０．５％以下の範囲外になった。これに対して、実施例１および２のリチウムイオン二次電池の状態推定方法では、１～４回目のすべての複合パルスの入力において、ＯＣＶ推定値の推定誤差が目標値－０．５％以上０．５％以下の範囲内になったので、ＣＣＶが低い場合でもリチウムイオン二次電池の状態を高精度に推定することができた。
この結果から、実施例１および実施例２のリチウムイオン二次電池の状態推定方法、およびその機能を有するリチウムイオン二次電池の管理装置は、ＣＣＶが低い場合でもリチウムイオン二次電池の状態を高精度に推定することができるのは明らかである。

【0077】

以上、本発明の第１実施形態のリチウムイオン二次電池の管理装置および本発明の第２実施形態のリチウムイオン二次電池の状態推定方法について実施例を挙げて詳細に説明したが、本発明は上記記載に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしても良いのはもちろんである。

【産業上の利用可能性】

【0078】

本発明の第１実施形態のリチウムイオン二次電池の管理装置および本発明の第２実施形態のリチウムイオン二次電池の状態推定方法は、リチウムイオン二次電池の状態を変化させずに保持したままその状態を高精度に推定することができるという効果に加え、ＣＣＶが低い場合でもリチウムイオン二次電池の状態を高精度に推定することができるという効果もあるので、産業上有用である。

【符号の説明】

【0079】

１０ 管理装置
１２ ＣＰＵ
１４ 放電パルス発生部
１６ 充電パルス発生部
１８ ＣＣＶ測定部
２０ リチウムイオン二次電池
２２ 外部機器
２４ 記憶部

【図1】

【図2(a)】

【図2(b)】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6(a)】

【図6(b)】

【図6(c)】

【図6(d)】

【図7】

【図8(a)】

【図8(b)】

【図8(c)】

【図8(d)】

【手続補正書】

【提出日】2023-01-26

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【請求項1】

リチウムイオン二次電池のＯＣＶ推定値を求めるＣＰＵと、
前記ＣＰＵからの信号に基づいて、前記ＣＰＵが前記リチウムイオン二次電池に入力する放電パルスを発生させる放電パルス発生部と、
前記ＣＰＵからの信号に基づいて、前記ＣＰＵが前記リチウムイオン二次電池に入力する、電流値の大きさおよびパルス幅が前記放電パルスと同じ充電パルスを発生させる充電パルス発生部と、
前記リチウムイオン二次電池の連続放電中または連続充電中に前記放電パルスおよび前記充電パルスを順にまたは逆順に前記リチウムイオン二次電池に入力した時に変化する前記リチウムイオン二次電池のＣＣＶを連続的に測定するＣＣＶ測定部と、を備え、
前記ＣＰＵは、外部機器からの入力信号に基づいて、前記ＣＣＶ測定部が連続的に測定した前記ＣＣＶから前記ＯＣＶ推定値を求め、前記ＯＣＶ推定値を前記外部機器に送信する機能を有するものであり、
前記ＣＰＵは、前記リチウムイオン二次電池に前記放電パルスを入力した時のＣＣＶと前記充電パルスを入力した時のＣＣＶとを比較し、その内の一方のＣＣＶから前記ＯＣＶ推定値を求めるリチウムイオン二次電池の管理装置。

【請求項2】

さらに、前記リチウムイオン二次電池のＯＣＶの測定値とＳＯＣの測定値との関係を示す表または式を記憶した記憶部を備え、
前記ＣＰＵは、前記表または式を使用して前記ＯＣＶ推定値からＳＯＣ推定値を求める機能と、前記ＯＣＶ推定値の代わりにまたは前記ＯＣＶ推定値に加えて、前記ＳＯＣ推定値を前記外部機器に送信する機能と、を有する請求項１に記載のリチウムイオン二次電池の管理装置。

【請求項3】

前記放電パルスおよび前記充電パルスの電流値は、前記リチウムイオン二次電池の最大電流の５０～１００％の範囲内の値である請求項１または２に記載のリチウムイオン二次電池の管理装置。

【請求項4】

前記放電パルスおよび前記充電パルスの容量は、前記リチウムイオン二次電池の充電容量の０．１～０．５％の範囲内の値である請求項１または２に記載のリチウムイオン二次電池の管理装置。

【請求項5】

前記ＣＰＵは、さらに、
前記リチウムイオン二次電池の連続放電中または連続充電中に、大電流の放電パルスおよび大電流の充電パルスの内の一方のパルスを前記リチウムイオン二次電池に入力し、その時に連続的に測定したＣＣＶから、前記一方のパルスの入力前のＣＣＶ初期値を記憶させると共に、ＣＣＶの変化速度が速い第１ａ電圧変化量とＣＣＶの変化速度が遅い第１ｂ電圧変化量とを求める第１機能と、
前記一方のパルスを停止した後、電流値の大きさおよびパルス幅が前記一方のパルスと同じ他方のパルスを前記リチウムイオン二次電池に入力し、その時に連続的に測定したＣＣＶから、ＣＣＶの変化速度が遅い第２ａ電圧変化量を求める第２機能と、
前記他方のパルスを停止し、その時に連続的に測定したＣＣＶから、ＣＣＶの変化速度が速い第２ｂ電圧変化量を求める第３機能と、
前記第１ａ電圧変化量および前記第１ｂ電圧変化量から算出した第１電圧補正量と前記第２ａ電圧変化量および前記第２ｂ電圧変化量から算出した第２電圧補正量とを比較し、その内の絶対値が小さい方の電圧補正量と前記ＣＣＶ初期値とから前記ＯＣＶ推定値を求める第４機能と、を有する請求項１または２に記載のリチウムイオン二次電池の管理装置。

【請求項6】

リチウムイオン二次電池の連続放電中または連続充電中に、電流値の大きさおよびパルス幅が互いに同じ放電パルスおよび充電パルスを順にまたは逆順に前記リチウムイオン二次電池に入力し、その時に変化する前記リチウムイオン二次電池のＣＣＶを連続的に測定し、前記ＣＣＶからＯＣＶ推定値を求めるリチウムイオン二次電池の状態推定方法であって、
前記リチウムイオン二次電池に前記放電パルスを入力した時のＣＣＶと前記充電パルスを入力した時のＣＣＶとを比較し、その内の一方のＣＣＶから前記ＯＣＶ推定値を求めるリチウムイオン二次電池の状態推定方法。

【請求項7】

前記放電パルスおよび前記充電パルスの電流値は、前記リチウムイオン二次電池の最大電流の５０～１００％の範囲内の値である請求項６に記載のリチウムイオン二次電池の状態推定方法。

【請求項8】

前記放電パルスおよび前記充電パルスの容量は、前記リチウムイオン二次電池の充電容量の０．１～０．５％の範囲内の値である請求項６または７に記載のリチウムイオン二次電池の状態推定方法。

【請求項9】

前記リチウムイオン二次電池の連続放電中または連続充電中に、大電流の放電パルスおよび大電流の充電パルスの内の一方のパルスを前記リチウムイオン二次電池に入力し、その時に連続的に測定したＣＣＶから、前記一方のパルスの入力前のＣＣＶ初期値を記憶させると共に、ＣＣＶの変化速度が速い第１ａ電圧変化量とＣＣＶの変化速度が遅い第１ｂ電圧変化量とを求める第１工程と、
前記一方のパルスを停止した後、電流値の大きさおよびパルス幅が前記一方のパルスと同じ他方のパルスを前記リチウムイオン二次電池に入力し、その時に連続的に測定したＣＣＶから、ＣＣＶの変化速度が遅い第２ａ電圧変化量を求める第２工程と、
前記他方のパルスを停止し、その時に連続的に測定したＣＣＶから、ＣＣＶの変化速度が速い第２ｂ電圧変化量を求める第３工程と、
前記第１ａ電圧変化量および前記第１ｂ電圧変化量から算出した第１電圧補正量と前記第２ａ電圧変化量および前記第２ｂ電圧変化量から算出した第２電圧補正量とを比較し、その内の絶対値が小さい方の電圧補正量と前記ＣＣＶ初期値とからＯＣＶ推定値を求める第４工程と、を含む請求項６または７に記載のリチウムイオン二次電池の状態推定方法。

【請求項10】

さらに、あらかじめ記憶した表または式を使用して前記ＯＣＶ推定値からＳＯＣ推定値を求める第５工程を含む請求項９に記載のリチウムイオン二次電池の状態推定方法。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0008】

即ち、本発明の第１実施形態は、リチウムイオン二次電池のＯＣＶ推定値を求めるＣＰＵと、ＣＰＵからの信号に基づいて、ＣＰＵがリチウムイオン二次電池に入力する放電パルスを発生させる放電パルス発生部と、ＣＰＵからの信号に基づいて、ＣＰＵがリチウムイオン二次電池に入力する、電流値の大きさおよびパルス幅が放電パルスと同じ充電パルスを発生させる充電パルス発生部と、リチウムイオン二次電池の連続放電中または連続充電中に放電パルスおよび充電パルスを順にまたは逆順にリチウムイオン二次電池に入力した時に変化するリチウムイオン二次電池のＣＣＶを連続的に測定するＣＣＶ測定部と、を備え、ＣＰＵは、外部機器からの入力信号に基づいて、ＣＣＶ測定部が連続的に測定したＣＣＶからＯＣＶ推定値を求め、ＯＣＶ推定値を外部機器に送信する機能を有するものであり、ＣＰＵは、リチウムイオン二次電池に放電パルスを入力した時のＣＣＶと充電パルスを入力した時のＣＣＶとを比較し、その内の一方のＣＣＶからＯＣＶ推定値を求めるリチウムイオン二次電池の管理装置を提供するものである。

【手続補正3】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0009】

ここで、上記においては、さらに、リチウムイオン二次電池のＯＣＶの測定値とＳＯＣの測定値との関係を示す表または式を記憶した記憶部を備え、ＣＰＵは、表または式を使用してＯＣＶ推定値からＳＯＣ推定値を求める機能と、ＯＣＶ推定値の代わりにまたはＯＣＶ推定値に加えて、ＳＯＣ推定値を外部機器に送信する機能と、を有するのが好ましい。
放電パルスおよび充電パルスの電流値は、リチウムイオン二次電池の最大電流の５０～１００％の範囲内の値であるのが好ましい。
放電パルスおよび充電パルスの容量は、リチウムイオン二次電池の充電容量の０．１～０．５％の範囲内の値であるのが好ましい。

【手続補正4】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0010】

さらに、上記においては、ＣＰＵは、さらに、リチウムイオン二次電池の連続放電中または連続充電中に、大電流の放電パルスおよび大電流の充電パルスの内の一方のパルスをリチウムイオン二次電池に入力し、その時に連続的に測定したＣＣＶから、一方のパルスの入力前のＣＣＶ初期値を記憶させると共に、ＣＣＶの変化速度が速い第１ａ電圧変化量とＣＣＶの変化速度が遅い第１ｂ電圧変化量とを求める第１機能と、一方のパルスを停止した後、電流値の大きさおよびパルス幅が一方のパルスと同じ他方のパルスをリチウムイオン二次電池に入力し、その時に連続的に測定したＣＣＶから、ＣＣＶの変化速度が遅い第２ａ電圧変化量を求める第２機能と、他方のパルスを停止し、その時に連続的に測定したＣＣＶから、ＣＣＶの変化速度が速い第２ｂ電圧変化量を求める第３機能と、第１ａ電圧変化量および第１ｂ電圧変化量から算出した第１電圧補正量と第２ａ電圧変化量および第２ｂ電圧変化量から算出した第２電圧補正量とを比較し、その内の絶対値が小さい方の電圧補正量とＣＣＶ初期値とからＯＣＶ推定値を求める第４機能と、を有するのが好ましい。

【手続補正5】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0011】

また、本発明の第２実施形態は、リチウムイオン二次電池の連続放電中または連続充電中に、電流値の大きさおよびパルス幅が互いに同じ放電パルスおよび充電パルスを順にまたは逆順にリチウムイオン二次電池に入力し、その時に変化するリチウムイオン二次電池のＣＣＶを連続的に測定し、ＣＣＶからＯＣＶ推定値を求めるリチウムイオン二次電池の状態推定方法であって、リチウムイオン二次電池に放電パルスを入力した時のＣＣＶと充電パルスを入力した時のＣＣＶとを比較し、その内の一方のＣＣＶからＯＣＶ推定値を求めるリチウムイオン二次電池の状態推定方法を提供するものである。

【手続補正6】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0012】

ここで、上記においては、放電パルスおよび充電パルスの電流値は、リチウムイオン二次電池の最大電流の５０～１００％の範囲内の値であるのが好ましい。
放電パルスおよび充電パルスの容量は、リチウムイオン二次電池の充電容量の０．１～０．５％の範囲内の値であるのが好ましい。
リチウムイオン二次電池の連続放電中または連続充電中に、大電流の放電パルスおよび大電流の充電パルスの内の一方のパルスをリチウムイオン二次電池に入力し、その時に連続的に測定したＣＣＶから、一方のパルスの入力前のＣＣＶ初期値を記憶させると共に、ＣＣＶの変化速度が速い第１ａ電圧変化量とＣＣＶの変化速度が遅い第１ｂ電圧変化量とを求める第１工程と、一方のパルスを停止した後、電流値の大きさおよびパルス幅が一方のパルスと同じ他方のパルスをリチウムイオン二次電池に入力し、その時に連続的に測定したＣＣＶから、ＣＣＶの変化速度が遅い第２ａ電圧変化量を求める第２工程と、他方のパルスを停止し、その時に連続的に測定したＣＣＶから、ＣＣＶの変化速度が速い第２ｂ電圧変化量を求める第３工程と、第１ａ電圧変化量および第１ｂ電圧変化量から算出した第１電圧補正量と第２ａ電圧変化量および第２ｂ電圧変化量から算出した第２電圧補正量とを比較し、その内の絶対値が小さい方の電圧補正量とＣＣＶ初期値とからＯＣＶ推定値を求める第４工程と、を含むのが好ましい。
さらに、あらかじめ記憶した表または式を使用してＯＣＶ推定値からＳＯＣ推定値を求める第５工程を含むのが好ましい。