Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

JP2013055842A - Cell system - Google Patents

Cell system Download PDF

Info

Publication number
JP2013055842A
JP2013055842A JP2011193711A JP2011193711A JP2013055842A JP 2013055842 A JP2013055842 A JP 2013055842A JP 2011193711 A JP2011193711 A JP 2011193711A JP 2011193711 A JP2011193711 A JP 2011193711A JP 2013055842 A JP2013055842 A JP 2013055842A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cells
capacity
cell
cycle
battery system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2011193711A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Onchi Okamoto
穏治 岡本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP2011193711A priority Critical patent/JP2013055842A/en
Publication of JP2013055842A publication Critical patent/JP2013055842A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cell system capable of operating stably for a long period despite a possible certain degree of variation in the capacities of cells that constitute the cell system.SOLUTION: The present invention is applicable to a cell system comprising a plurality of cells connected in series. The number of cells in the plurality of cells is a number M pieces that are minimally required to operate the cell system plus a number mpiece(s) as a redundant cell(s). Also, the cell system has a cell-determination part that starts operating M pieces of cells among the plurality of cells in the order of larger capacity.

Description

本発明は、リチウムイオン電池等の2次電池を用いた電池システムに関する。   The present invention relates to a battery system using a secondary battery such as a lithium ion battery.

リチウムイオン電池の市場は、将来的には、現在の主要市場であるノートパソコン、携帯電話機などのモバイル端末用電源に留まらず、電気自動車やハイブッド自動車の動力源へと拡大することが期待されている。   In the future, the lithium-ion battery market is expected to expand not only to power supplies for mobile terminals such as notebook computers and mobile phones, which are the main markets in the future, but also to power sources for electric vehicles and hybrid vehicles. Yes.

1台の電気自動車には、携帯電話機の数千台分のリチウムイオン電池が使用されることになる。このように、リチウムイオン電池は、自動車用途の場合には、大量に使用されることから、安全性、信頼性、耐久性に関して、モバイル端末用途の場合と比べて、厳しい要求水準を満たす必要がある。   One electric vehicle uses lithium ion batteries for thousands of mobile phones. As described above, since lithium ion batteries are used in large quantities in the case of automotive applications, it is necessary to meet strict requirements regarding safety, reliability, and durability compared to mobile terminal applications. is there.

一方、太陽光発電や風力発電のような出力変動の大きな自然エネルギーを平準化させるための蓄電池や、割安な夜間電力を利用するための定置用途の蓄電池の市場の拡大も期待されている。これら電力貯蔵用の蓄電池としては、現在、ナトリウム硫黄(NAS)電池や鉛蓄電池などが用いられている。この電力貯蔵用途では、モバイル端末や電気自動車の用途と比べると、設置スペースや重量面での制約が緩い。従って、電力貯蔵用途では、単にエネルギー密度が高いことよりも、エネルギー密度/コストの比が重要である。   On the other hand, the expansion of the market of storage batteries for leveling natural energy with large output fluctuations such as solar power generation and wind power generation, and stationary storage batteries for using cheap nighttime power is also expected. As storage batteries for power storage, sodium sulfur (NAS) batteries and lead storage batteries are currently used. In this power storage application, restrictions on installation space and weight are less than those of mobile terminals and electric vehicles. Thus, in power storage applications, the energy density / cost ratio is more important than simply high energy density.

現状、リチウムイオン電池は、エネルギー密度/コストの比に関して、NAS電池や鉛蓄電池に劣るが、今後、電気自動車の普及が進めば、大量生産によりリチウムイオン電池のコストが低下すると考えられる。   At present, lithium ion batteries are inferior to NAS batteries and lead-acid batteries in terms of energy density / cost ratio, but if electric vehicles become more widespread in the future, it is considered that the cost of lithium ion batteries will decrease due to mass production.

また、リチウムイオン電池は、経年劣化により自動車用途では適格性を欠くが、他の用途では未だ十分な性能を保持しているため、再利用される可能性もあり得る。再利用電池は新品電池よりもコストが低いことから、再利用電池の市場が拡大する可能性がある。   In addition, lithium ion batteries lack qualification for automobile applications due to aging, but may still be reused because they still have sufficient performance for other applications. The cost of reusable batteries is lower than that of new batteries, so the market for reusable batteries may expand.

さらに、NAS電池は、消防法で危険物扱いであるために設置する場合に許可が必要であることや、作動温度領域が高温(300℃程度)であるなどのデメリットもある。   Furthermore, since NAS batteries are handled as dangerous goods under the Fire Service Law, there are demerits such as requiring permission to install them and the operating temperature range being high (about 300 ° C.).

このような状況を考えると、将来的には、電力貯蔵用として、リチウムイオン電池に市場競争力を見出せる。   Considering such a situation, in the future, it will be possible to find market competitiveness in lithium ion batteries for power storage.

しかしながら、一般に、電力貯蔵用の電池システムは、大規模であり、また、多数の電池セル(以下、単に「セル」と称す)からなる組電池を長期間に渡って安定稼動させる必要がある。また、リチウムイオン電池は、過充電により正極が不安定な状態になり発熱し、さらに破裂・発火する危険性がある。   However, in general, a battery system for power storage is large-scale, and it is necessary to stably operate a battery pack composed of a large number of battery cells (hereinafter simply referred to as “cells”) over a long period of time. In addition, the lithium ion battery has a risk that the positive electrode becomes unstable due to overcharge, generates heat, and further ruptures and ignites.

また、電力貯蔵用の電池システムでは、特に、リチウムイオン電池(セル)を直列で使用する場合、過充電、過放電を回避する保護回路だけでなく、セル毎の電気容量(以下、単に「容量」と称す)の不均一に対処するためのセルバランス回路も組み込まれている。このセルバランス回路は、各時点において、容量が少なすぎるセルからは放電せず、容量が多すぎるセルには充電しないという対処を行い、これにより、セル間のバランスを保っている。   In addition, in the battery system for power storage, in particular, when lithium ion batteries (cells) are used in series, not only the protection circuit for avoiding overcharge and overdischarge, but also the electric capacity for each cell (hereinafter simply referred to as “capacity”). A cell balance circuit is also incorporated to deal with non-uniformity. This cell balance circuit takes measures such that at each time point, a cell with too little capacity is not discharged and a cell with too much capacity is not charged, thereby maintaining a balance between cells.

また、電力貯蔵用の電池システムでは、セルバランス回路によりバランスを取りながら、必要な電圧を得るために、昇圧回路が用いられることがある。   In addition, in a battery system for power storage, a booster circuit may be used to obtain a necessary voltage while balancing with a cell balance circuit.

電力貯蔵用の電池システムでは、導入コストや維持管理コストを低減するために、長期間の安定運用が特に重視されると考えられるので、セルバランス回路を組み込む以外にも、さらなる安定運用を可能とする工夫が求められる。   In battery systems for power storage, long-term stable operation is considered to be particularly important in order to reduce the introduction cost and maintenance management cost. Therefore, in addition to incorporating a cell balance circuit, further stable operation is possible. The idea to do is required.

非特許文献1の図1には、セルの容量と充放電サイクル数との関係が示されている。この図では、充放電サイクル数に対して容量が減少していくグラフを(A)〜(D)の4つの領域に分類している。(A)は、充放電サイクルの最初の領域であり、急速に容量が減少する。(B)は、(A)に引き続いた領域であり、減少率が緩やかになる。(C)は、(B)に引き続いた領域であり、(B)よりもさらに減少率が緩やかになる。(D)は、(C)に引き続いた領域であるが、ここでは再び急速に容量が減少する。   FIG. 1 of Non-Patent Document 1 shows the relationship between the cell capacity and the number of charge / discharge cycles. In this figure, the graph in which the capacity decreases with respect to the number of charge / discharge cycles is classified into four regions (A) to (D). (A) is the first region of the charge / discharge cycle, and the capacity rapidly decreases. (B) is a region following (A), and the rate of decrease is moderate. (C) is an area following (B), and the rate of decrease is even slower than in (B). (D) is a region following (C), but here the capacity rapidly decreases again.

非特許文献2の図3には、セルの容量と充電サイクル数との関係を測定する例が示されている。この図では、三角形と菱形は上記分類の(A)〜(C)の領域にあり、四角形は(A)〜(D)の領域にあると判断される。   FIG. 3 of Non-Patent Document 2 shows an example of measuring the relationship between the cell capacity and the number of charge cycles. In this figure, it is determined that the triangle and the rhombus are in the areas (A) to (C) of the above classification, and the square is in the areas (A) to (D).

非特許文献3の図8には、B−MCF負極と黒鉛負極をそれぞれ用いた場合における、セルの容量と充放電サイクル数との関係が示されている。この図では、B−MCF負極は、500サイクルまでは(A)〜(C)の領域にあって未だ領域(D)に達していない。一方、黒鉛負極は、200サイクル前後で領域(D)に移行したと見られる。   FIG. 8 of Non-Patent Document 3 shows the relationship between the cell capacity and the number of charge / discharge cycles when a B-MCF negative electrode and a graphite negative electrode are used. In this figure, the B-MCF negative electrode is in the region (A) to (C) and has not yet reached the region (D) until 500 cycles. On the other hand, the graphite negative electrode appears to have shifted to the region (D) around 200 cycles.

R. Spotniz、 「Simulation of capacity fade in lithium-ion batteries」、J. Power Sources 113巻、72頁、2003年R. Spotniz, “Simulation of capacity fade in lithium-ion batteries”, J. Power Sources 113, 72, 2003 中川裕江、外3名、「フッ化アルキル基含有リン酸エステル添加難燃性電解液を用いた高性能リチウムイオン二次電池の開発」、GS Yuasa Technical Report 6巻、7頁、2009年Hiroe Nakagawa, 3 others, “Development of high-performance lithium-ion secondary battery using phosphoric acid ester-containing flame retardant electrolyte containing alkyl fluoride group”, GS Yuasa Technical Report Vol. 6, p. 7, 2009 高見則雄、「超薄形アルミラミネート外装リチウムイオン電池」、 東芝レビュー 56巻、10頁、2001年Norio Takami, "Ultra-thin aluminum laminate exterior lithium-ion battery", Toshiba review, 56 volumes, 10 pages, 2001 竹野和彦、代田玲美、「移動端末用リチウムイオン電池の容量劣化特性」、NTT Docomoテクニカル・ジャーナル 13巻、62頁Kazuhiko Takeno, Tomomi Soda, “Capacity degradation characteristics of lithium-ion batteries for mobile terminals”, NTT Docomo Technical Journal, Vol. 13, p. 62

電池システムを長期間安定稼動させるためには、(C)の領域の後半から(D)の領域にあるような、かなり劣化が進んだセルが電池システムに含まれていても、何らかの工夫により安定稼動を実現することが重要である。   In order to ensure stable operation of the battery system for a long period of time, even if the battery system contains cells that have deteriorated considerably, such as those in the second half of the (C) area and the (D) area, It is important to realize operation.

しかし、上述したセルバランス回路では、上述のような劣化が進んだセルが多数含まれる場合に、電池システムとして必要な容量を保つことが困難であるのが現状である。   However, in the above-described cell balance circuit, it is difficult to maintain the capacity required for the battery system when a large number of cells having deteriorated as described above are included.

そこで、本発明の目的は、電池システムを構成するセル間に相当程度の容量のばらつきが存在しても、長期間の安定稼動を可能とする電池システムを提供することである。   Therefore, an object of the present invention is to provide a battery system that enables stable operation for a long period of time even if there is a considerable capacity variation between cells constituting the battery system.

本発明の電池システムは、
複数のセルを直列に接続してなる電池システムであって、
前記複数のセルのセル数は、前記電池システムの運用上最低限必要なM個に、冗長セル分のmR個を加えた数であり、
前記複数のセルのうち容量の大きなものから順に前記M個のセルを稼動させるセル決定部を有することを特徴とする。
The battery system of the present invention includes:
A battery system comprising a plurality of cells connected in series,
The number of cells of the plurality of cells is a number obtained by adding m R cells for redundant cells to the minimum M cells required for operation of the battery system.
It has a cell determination part which operates the said M cells in an order from a large capacity | capacitance among these cells.

本発明によれば、電池システムを構成するセル間に相当程度の容量のばらつきが存在しても、長期間の安定稼動が可能になるという効果が得られる。   According to the present invention, even if there is a considerable capacity variation between cells constituting the battery system, it is possible to obtain an effect that a long-term stable operation is possible.

本実施形態の電池システムの回路図である。It is a circuit diagram of the battery system of this embodiment. 、セルの保存による容量劣化を考慮した場合における、2つのセルの容量の大小関係の例を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of the magnitude relationship between the capacities of two cells when capacity degradation due to storage of the cells is taken into consideration. 図1に示したセル決定部Hの処理手順を説明するフロー図である。It is a flowchart explaining the process sequence of the cell determination part H shown in FIG. n番目のセルの充放電サイクル数に対する容量変化を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the capacity | capacitance change with respect to the charging / discharging cycle number of an nth cell. 本発明の比較例1により稼動セルを決定した場合における、15個のセルの充放電サイクル数に対する容量変化を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the capacity | capacitance change with respect to the number of charging / discharging cycles of 15 cells when the working cell is determined by the comparative example 1 of this invention. 本発明の比較例2により稼動セルを決定する手順を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the procedure which determines an operation cell by the comparative example 2 of this invention. 本発明の比較例2により稼動セルを決定した場合における、15個のセルの充放電サイクル数に対する容量変化を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the capacity | capacitance change with respect to the number of charging / discharging cycles of 15 cells when the working cell is determined by the comparative example 2 of this invention. 本発明の実施例により稼動セルを決定した場合における、15個のセルの充放電サイクル数に対する容量変化を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the capacity | capacitance change with respect to the number of charging / discharging cycles of 15 cells when the working cell is determined by the Example of this invention. 本発明の比較例によりセルの容量を予測した場合における、セルの充放電サイクル数に対する容量変化を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the capacity | capacitance change with respect to the number of charging / discharging cycles of a cell when the capacity | capacitance of a cell is estimated by the comparative example of this invention. 本発明の実施例によりセルの容量を予測した場合における、充放電サイクル数に対するパラメタセット(α,β)の変化を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the change of the parameter set ((alpha), (beta)) with respect to the number of charging / discharging cycles when the capacity | capacitance of a cell is estimated by the Example of this invention.

(1)本実施形態の構成
本実施形態においては、電池システムに要求される長期間の安定稼動を実現するために、電池システムの運用上最低限必要なセル数(すなわち、電池システムが所定の電圧を得るのに最低限必要なセル数)を超えて冗長セルを導入する。そして、冗長セルを含んだ全セルの中から、実質的に最長寿命運用とみなせるアルゴリズムに基づいて、稼動セルと待機セルを決定する。
(1) Configuration of the present embodiment In the present embodiment, in order to realize long-term stable operation required for the battery system, the minimum number of cells required for the operation of the battery system (that is, the battery system is a predetermined number). Redundant cells are introduced beyond the minimum number of cells required to obtain a voltage. Then, an active cell and a standby cell are determined based on an algorithm that can be regarded as the longest life operation from all the cells including the redundant cell.

これにより、電池システムを構成するセル間に相当程度の容量のばらつきが存在しても、長期間の安定稼動を実現することが可能である。   As a result, long-term stable operation can be realized even if there is a considerable capacity variation between cells constituting the battery system.

以下、本実施形態の電池システムとして、図1のように、M+mR個のセル(リチウムイオン電池等の二次電池。図中、「CL」と表記)を直列接続した構成の電池システムを考える。ここで、電池システムの運用上最低限必要なセル数をMとし、冗長セル数をmRとする。 Hereinafter, as the battery system of the present embodiment, a battery system having a configuration in which M + m R cells (secondary batteries such as lithium ion batteries, etc., denoted as “CL” in the figure) are connected in series as shown in FIG. . Here, M is the minimum number of cells required for operation of the battery system, and m R is the number of redundant cells.

各セルには、スイッチAが直列に接続され、スイッチBが並列に接続される。   In each cell, a switch A is connected in series and a switch B is connected in parallel.

キルヒホッフの法則から、スイッチAを閉じてスイッチBを開放した場合、このセルは、隣接したセルと直列接続されて稼動セルとなる。一方、スイッチBを閉じてスイッチAを開放した場合、このセルは、バイパスされて待機セルとなる。稼動セルを決定するアルゴリズムについては後述する。   According to Kirchhoff's law, when switch A is closed and switch B is opened, this cell is connected in series with an adjacent cell and becomes an active cell. On the other hand, when switch B is closed and switch A is opened, this cell is bypassed and becomes a standby cell. The algorithm for determining the operating cell will be described later.

電荷記録部Gは、M+mR個のセルに対して1個設けられ、セルに直列に接続される。電荷記録部Gは、セルを各時刻に通過した電流値を測定し記録する。ここで、例えば、2つの時刻[t1,t2]間に通過した電流値を積分することで、この時刻間に通過した電荷量が分かる。そこで、電荷記録部Gは、セルを各時刻間に通過した電荷量も記録する。ここで記録した電荷量は、セル決定部Hに入力される。 One charge recording portion G is provided for M + m R cells, and is connected in series to the cells. The charge recording unit G measures and records the current value that has passed through the cell at each time. Here, for example, by integrating the current values that have passed between two times [t 1 , t 2 ], the amount of charge that has passed between these times can be found. Therefore, the charge recording unit G also records the amount of charge that has passed through the cell during each time. The charge amount recorded here is input to the cell determination unit H.

電圧記録部Vは、M+mR個のセルにそれぞれ対応してM+mR個設けられ、対応するセルに並列に接続される。電圧記録部Vは、対応するセルの電圧値を各時刻に測定し記録する。ここで記録した電圧値は、セル決定部Hに入力される。 M + m R voltage recording units V are provided corresponding to the M + m R cells, respectively, and are connected in parallel to the corresponding cells. The voltage recording unit V measures and records the voltage value of the corresponding cell at each time. The voltage value recorded here is input to the cell determination unit H.

セル決定部Hは、電荷記録部Gから入力された電荷量と電圧記録部Vから入力された電圧値の2つの情報を用いて、後述するアルゴリズムに基づいて、M+mR個のセルの中から稼動セルを決定する。スイッチAおよびBは、セル決定部Hの決定に従って動作する。 The cell determination unit H uses two pieces of information of the charge amount input from the charge recording unit G and the voltage value input from the voltage recording unit V, based on an algorithm described later, from among M + m R cells. Determine the working cell. The switches A and B operate according to the determination of the cell determination unit H.

スイッチCは、放電時には、電池システムを負荷に接続し、充電時には、電池システムを外部電源に接続する。   The switch C connects the battery system to a load during discharging, and connects the battery system to an external power source during charging.

次に、稼動セルを決定するアルゴリズムについて述べる。   Next, an algorithm for determining active cells will be described.

まず、電池システムを構成するセルの中で稼働不適当なセルについて考える。   First, consider cells that are inappropriate for operation among the cells constituting the battery system.

セルを直列接続した電池システムでは、各セルの電荷Qは等しい。セルの中で容量Cの非常に小さなものがあると、このセルは電圧の閾値Vthに他のセルよりも早く到達することになり、残りのセルはVthよりも低い電圧に留まる。このため、電池システムとして十分な電荷を蓄えることができない。 In a battery system in which cells are connected in series, the charge Q of each cell is equal. If some of the cells have a very small capacitance C, this cell will reach the voltage threshold V th earlier than the other cells, and the remaining cells will remain at a voltage lower than V th . For this reason, sufficient electric charge as a battery system cannot be stored.

従って、容量Cの非常に小さなセルは稼動させないことが重要である。ここでは、容量Cth以下のセルは稼動不適当とみなして使用しないことにする。また、このようなセルを使用不可セルと呼ぶことにする。 Therefore, it is important not to operate a cell having a very small capacity C. Here, a cell having a capacity Cth or less is regarded as inappropriate for operation and is not used. Such a cell is referred to as an unusable cell.

電池システムを稼動させて充放電サイクルが進行すると、使用不可セルが増加し、使用不可セル数がmR+1になると、稼動セル数がM未満となり電池システムを運用できなくなる。この時刻をシステム停止時刻と呼ぶことにする。 When the battery system is operated and the charge / discharge cycle proceeds, the number of unusable cells increases. When the number of unusable cells becomes m R +1, the number of working cells becomes less than M and the battery system cannot be operated. This time is called the system stop time.

時刻tにおいて、M+mR個のセルの中からM個の稼動セルを選択する手順は様々ありうる。例えば、最初に適当にM個の稼動セルを選択して、その中に使用不可セルが含まれていれば、順次、冗長セルに置き換えるという手順がある。あるいは、M+mR個のセルからランダムにM個の稼働セルを選択するという手順もある。あるいは、M+mR個のセルを、ローテーションで順番に稼動セルにするという手順もある。このように、様々な手順の中で、システム停止時刻を実質的に最も遅らせることができる手順は、M+mR個のセルの中で容量の大きなものから順にM個のセルを稼動することである。 There can be various procedures for selecting M active cells from M + m R cells at time t. For example, there is a procedure in which M operating cells are appropriately selected first, and if an unusable cell is included therein, they are sequentially replaced with redundant cells. Alternatively, there is a procedure of randomly selecting M operating cells from M + m R cells. Alternatively, there is a procedure in which M + m R cells are turned into operating cells in turn. As described above, among the various procedures, the procedure that can substantially delay the system stop time is to operate M cells in order from the largest in capacity among the M + m R cells. .

この手順では、各セルの残存容量を結果的に均等化させることになり、実質的に最長寿命運用となる。この手順が最長寿命運用となることに関して、数学的な証明はできていないが、下記(2−2)で述べるように実用上問題ないことが分かる。   This procedure results in equalization of the remaining capacity of each cell, resulting in a substantially longest life operation. Although it is not mathematically proved that this procedure is the longest life operation, it is understood that there is no practical problem as described in (2-2) below.

ここで、この手順を実行する上での課題は、時刻tでのM+mR個のセル間での容量の大小関係が必要となることである。現実の運用では、稼動セルを選択する時刻は離散的な充放電サイクル数に対応しているから、以後、時刻tとサイクル数tを同一視する。 Here, a problem in executing this procedure is that a capacity relationship between M + m R cells at time t is required. In actual operation, the time for selecting an operating cell corresponds to a discrete number of charge / discharge cycles, and hence the time t and the cycle number t are regarded as the same.

セル決定部Hは、電荷記録部Gからサイクルt−1までの各サイクルjでの電荷量Q(j)(1≦j≦t−1)が入力され、電圧記録部Vから各サイクルjでのセルi(1≦i≦M+mR)の電圧Vi(j)が入力される。 The cell determination unit H receives the charge amount Q (j) (1 ≦ j ≦ t−1) in each cycle j from the charge recording unit G to the cycle t−1, and from the voltage recording unit V in each cycle j. The voltage V i (j) of the cell i (1 ≦ i ≦ M + m R ) is input.

そのため、セル決定部Hは、各サイクルjでのセルiの容量Ci(j)を求めることができ、サイクルtでのセルiの容量Ci(t)をサイクルt以前の容量履歴Ci(j)から推定する。この推定方法については下記(2−3)で述べる。 Therefore, the cell determination unit H can obtain the capacity C i (j) of the cell i in each cycle j, and the capacity C i (t) of the cell i in the cycle t is used as the capacity history C i before the cycle t. Estimated from (j). This estimation method will be described in (2-3) below.

一般に、セルの容量は上述した非特許文献1の図1で示されるように、サイクル開始からしばらくの間は凸関数で緩やかに減少し、その後は、凹関数となってより急速に減少する。本実施形態では、微分方程式として一般的な形の次の(1)式を考えて、この(1)式をセルの容量変化に追随するように適合させていく。   In general, as shown in FIG. 1 of Non-Patent Document 1 described above, the capacity of the cell gradually decreases with a convex function for a while from the start of the cycle, and then decreases more rapidly with a concave function. In the present embodiment, the following equation (1) having a general form is considered as a differential equation, and this equation (1) is adapted to follow the change in the capacity of the cell.

ここで、Cは容量である。また、f(t)として、tの一次式   Here, C is a capacity. Further, as f (t), a linear expression of t

を考えると、結局Cは次式で表される。   In the end, C is expressed by the following equation.

ここで、C0はt=0のときの初期容量である。 Here, C 0 is an initial capacity when t = 0.

(2)式において、αとβはtに依存しない定数であるが、下記(2−3)で述べるように、1組のαとβで全サイクルの容量Cを予測することは困難である。そこで、αとβを、あるサイクル区間内で当てはまるパラメタとし、このαとβを用いて以降のサイクルでの測定値を順次予測する。そして、予測した測定値と実際の測定値とのズレが許容範囲を超えれば、再度サイクルtまでの容量履歴からαとβを決定し、αとβを順次更新する。つまり、αとβをサイクルの進行と共に変化させることで、セルの容量変化に追随させる(これにより、f(t)は最初に仮定した一次式でなくなるが、それで問題が生じる訳ではない)。   In equation (2), α and β are constants that do not depend on t. However, as described in (2-3) below, it is difficult to predict the capacity C of the entire cycle with one set of α and β. . Therefore, α and β are set as parameters to be applied within a certain cycle interval, and the measured values in the subsequent cycles are sequentially predicted using α and β. If the deviation between the predicted measurement value and the actual measurement value exceeds the allowable range, α and β are determined again from the capacity history up to cycle t, and α and β are sequentially updated. That is, by changing α and β as the cycle progresses, the cell capacity is changed (by this, f (t) is not the first assumed linear expression, but this does not cause a problem).

なお、本実施形態で推定する必要がある容量は、次サイクルtでの容量値だけであり、サイクルtの直近の数サイクルのCi(j)から推定するのが適当であろう。 Note that the capacity that needs to be estimated in the present embodiment is only the capacity value in the next cycle t, and it is appropriate to estimate it from C i (j) in the last few cycles of the cycle t.

サイクル区間[t1,t2]に対して、容量Cに関する(3)式は以下のようになる。 For the cycle interval [t 1 , t 2 ], equation (3) for the capacity C is as follows:

ここで、C0はサイクルt1での容量であり、Cをこの値で規格化した容量C’=C/C0を考えると、 Here, C 0 is the capacity at cycle t 1 , and considering capacity C ′ = C / C 0 where C is normalized by this value,

となる。   It becomes.

(t1<t≦t2)の範囲で最低2つの測定値(t,C’)があれば、(α,β)は(t−t1)および(t−t12を変数とする標準的な重回帰分析により決定可能である。 If there are at least two measured values (t, C ′) in the range of (t 1 <t ≦ t 2 ), (α, β) will have (t−t 1 ) and (t−t 1 ) 2 as variables. Can be determined by standard multiple regression analysis.

ここまでの取り扱いで残された問題点は、セルが使用されず、待機している間はそのセルは容量を維持すると仮定されていることである。   The remaining problem with the handling so far is that the cell is not used and it is assumed that the cell will maintain capacity while waiting.

つまり、セルを使用せず保存している状態では、そのセルの容量が劣化しないと仮定されている。これによって、セル間の容量の大小関係を誤って判断する可能性がある。図2は、このような状況を模式的に示したものである。   That is, it is assumed that the capacity of the cell does not deteriorate when the cell is stored without being used. As a result, there is a possibility that the size relationship between the cells is erroneously determined. FIG. 2 schematically shows such a situation.

ここで、図2に示す2つのセルcell1とcell2から容量の大きなセルを選ぶことを考える。cell2の保存による容量劣化を考慮しない場合は、サイクル5と6ではcell2の容量がcell1を上回る。しかし、cell2の保存による容量劣化を考慮すると、サイクル6のみでcell2の容量がcell1を上回る場合Aや、サイクル1〜6の全てでcell1の容量がcell2を上回る場合Bが生じる可能性がある。   Here, consider selecting a cell having a large capacity from the two cells cell1 and cell2 shown in FIG. When capacity degradation due to storage of cell2 is not considered, in cycles 5 and 6, the capacity of cell2 exceeds cell1. However, when capacity degradation due to storage of cell2 is taken into account, there is a possibility that A occurs when the capacity of cell2 exceeds cell1 only in cycle 6, and B occurs when the capacity of cell1 exceeds cell2 in all cycles 1-6.

この問題への対処策は幾つか考えられる。例えば、セルの容量履歴から保存による容量減少を判断して、上記の(4)式から保存による容量劣化の影響を推定することが考えられる。あるいは、待機セルについて、満充電や完全放電のような容量劣化が進行しやすい充電状態を避けるよう工夫することが考えられる。しかし、下記(2−2)で述べるように、最初のセル間での容量ばらつきが非常に大きくならない限り、あるいは、冗長セル数が非常に大きくない限り、あるセルが長期間待機し続けることは無いことが分かる。   There are several possible solutions to this problem. For example, it is conceivable that the capacity decrease due to storage is determined from the capacity history of the cell, and the influence of capacity deterioration due to storage is estimated from the above equation (4). Alternatively, it is conceivable to devise a standby cell to avoid a charged state in which capacity deterioration is likely to proceed, such as full charge or complete discharge. However, as will be described in (2-2) below, unless the capacity variation between the first cells becomes very large or the number of redundant cells is not very large, a certain cell will continue to wait for a long time. I understand that there is no.

図3に、電池システムの主要部であるセル決定部Hの処理手順の大略を示す。   In FIG. 3, the outline of the process sequence of the cell determination part H which is the principal part of a battery system is shown.

セル決定部Hの機能は、各サイクルtでの稼動セルを決定することである。   The function of the cell determination unit H is to determine the operating cell in each cycle t.

セル決定部Hは、まず、ステップS1において、サイクル(t−1)での稼働セルの容量を計算し、次に、ステップS2において、サイクルtでの各セルの容量を推定し、その後、ステップS3において、サイクルtでの稼動セルを決定する。   In step S1, the cell determination unit H first calculates the capacity of the active cell in the cycle (t-1), and then in step S2, estimates the capacity of each cell in the cycle t. In S3, an operating cell in cycle t is determined.

ステップS1では、サイクル(t−1)での稼動セルの容量は、電荷記録部Gから入力されたサイクル(t−1)での電荷量と電圧記録部Vから入力されたサイクル(t−1)での各セルの電圧から計算する。一方、サイクル(t−1)での待機セルの容量は、(t−2)での容量とする。ここで、(t−2)においても該当セルが待機セルであれば、(t−3)での容量を用いる(以下、待機セルの場合は同様の操作を繰り返す)。   In step S1, the capacity of the operating cell in the cycle (t-1) is determined based on the charge amount in the cycle (t-1) input from the charge recording unit G and the cycle (t-1) input from the voltage recording unit V. ) To calculate from the voltage of each cell. On the other hand, the capacity of the standby cell in the cycle (t-1) is the capacity in (t-2). Here, also in (t-2), if the corresponding cell is a standby cell, the capacity in (t-3) is used (hereinafter, the same operation is repeated in the case of a standby cell).

ステップS2では、サイクル(t−1)での稼動セルについては、サイクル1〜(t−1)の容量のうち、特に(t−1)近くの幾つかの容量値を用いて、上記の(5)式に対して重回帰分析を行うことでαとβの値を決定する。そして、決定したαとβの値と(5)式から、サイクルtでの稼動セルの容量を推定する。サイクル(t−1)での待機セルについては、(t−1)での容量をtでの容量とする。   In step S2, for the active cell in cycle (t-1), among the capacities of cycles 1 to (t-1), several capacity values near (t-1) are used, and the above ( 5) The values of α and β are determined by performing multiple regression analysis on the equation. And the capacity | capacitance of the working cell in the cycle t is estimated from the determined value of (alpha) and (beta), and (5) Formula. For the standby cell in cycle (t-1), the capacity in (t-1) is the capacity in t.

ステップS3では、M+mR個のセルのサイクルtでの容量推定値を昇順に並べて、上からM番目のセルまでをサイクルtにおける稼動セルと決定する。 In step S3, the capacity estimated values in cycle t of M + m R cells are arranged in ascending order, and the cells from the top to the Mth cell are determined as operating cells in cycle t.

すなわち、本実施形態の電池システムは、M個+mR個のセルのうち容量の大きなものから順にM個のセルを稼動させる構成である。
(2)本実施形態の動作
(2−1)セル間の容量の大小関係を決定する動作
本実施形態の電池システムにおいて、稼働セルを決定するには、最初に、電池システムを構成するセル間の容量の大小関係の情報が必要である。この情報を得るために、以下の操作を行う。
That is, the battery system of the present embodiment is configured to operate M cells in order from the largest in capacity among M + m R cells.
(2) Operation of the present embodiment (2-1) Operation of determining the magnitude relationship of the capacity between cells In the battery system of the present embodiment, in order to determine the operating cell, first, between the cells constituting the battery system Need information on the size of the capacity. To obtain this information, the following operations are performed.

まず、各セルに識別番号を付与し、M+mR個のセルをM個ずつのグループに分ける。ここで、2つのグループを選んだときには、両方のグループに属するセルが存在するように分ける。例えば、M=10,mR=5の場合、識別番号1〜10のセルをグループIに分類し、識別番号6〜15のセルをグループIIに分類する。 First, an identification number is assigned to each cell, and M + m R cells are divided into M groups. Here, when two groups are selected, the cells are divided so that cells belonging to both groups exist. For example, when M = 10 and m R = 5, cells with identification numbers 1 to 10 are classified into group I, and cells with identification numbers 6 to 15 are classified into group II.

次に、グループIに対して1サイクルの充放電を行う。そこで得られた電荷と電圧から、セル決定部Hは、グループI内の各セルの容量を計算し、グループI内での容量の大小関係を決める。次に、同様の操作をグループIIに対して行う。この2サイクルの充放電において共通しているセル(識別番号6〜10)の容量変化を無視すれば、M+mR個のセルの容量の初期値の大小関係を決定することが可能である。 Next, charge / discharge of one cycle is performed on the group I. From the charge and voltage obtained there, the cell determining unit H calculates the capacity of each cell in the group I, and determines the magnitude relationship of the capacity in the group I. Next, the same operation is performed on the group II. If the capacity change of the cells (identification numbers 6 to 10) that are common in the two cycles of charging and discharging is ignored, it is possible to determine the magnitude relationship of the initial values of the capacity of the M + m R cells.

セルの容量変化の長期傾向に関しては、(2)式のパラメタセット(α,β)から情報が得られる。通常、サイクル開始直後のαは負値で急速な容量減少を表す。その後しばらくは容量減少が緩和したサイクルが続く。これはβの正値で表される。そこからサイクルが進行すると、αは大きくなる一方でβは減少する。βが減少して正値から負値になると、急速に容量が劣化する領域に入る。このように、(α,β)の挙動をサイクルの進行と共にモニタリングすることで、長期的なセルの容量変化の傾向が分かる。   Information on the long-term tendency of the capacity change of the cell can be obtained from the parameter set (α, β) of equation (2). Usually, α immediately after the start of the cycle is a negative value and represents a rapid capacity decrease. After that, a cycle in which the capacity decrease eased continues for a while. This is represented by a positive value of β. As the cycle progresses from there, α increases while β decreases. When β decreases and changes from a positive value to a negative value, a region where the capacity rapidly deteriorates is entered. Thus, by monitoring the behavior of (α, β) with the progress of the cycle, the tendency of long-term cell capacity change can be understood.

大規模な電池システムでは、100個程度のセルを含む電池パックが複数あると考えられるので、多数のセルの解析結果からαとβの分布関数を作成することが可能である。この分布と各セルのαとβの値を比較することで、電池システムを構成するセルの中で、各セルの寿命に関する位置づけを行うことができる。   In a large-scale battery system, since it is considered that there are a plurality of battery packs including about 100 cells, it is possible to create a distribution function of α and β from the analysis results of many cells. By comparing this distribution with the values of α and β of each cell, it is possible to position the life of each cell in the cells constituting the battery system.

自動車用途などに使用されたリチウムイオン電池を再利用することを想定すると、このようなリチウムイオン電池は既に数年単位で使用されているので、かなり劣化が進行したセルが存在すると考えられる。したがって、セル間で容量のばらつきが大きく、これらのセルから組電池を再構成する場合に、劣化が進んだセルが含まれていても設定された性能要件を満たす工夫が必要となる。このようなセルの再利用に本実施形態は好適である。   Assuming that lithium-ion batteries used for automobiles and the like are reused, such lithium-ion batteries have already been used in units of several years, and it is considered that there is a cell that has considerably deteriorated. Therefore, there is a large variation in capacity between cells, and when reassembling an assembled battery from these cells, it is necessary to devise a technique that satisfies the set performance requirements even if the cells have deteriorated. This embodiment is suitable for such cell reuse.

また、本実施形態は、長期間の安定稼動を必要とする電池システムに好適である。
(2−2)稼動セルを決定する動作
セルの容量は、例えば、非特許文献4の図3に示されるように、充放電サイクル数に対して減少していく。この図は20個のセルについて、容量と充放電サイクル数の関係を測定した例である。
Moreover, this embodiment is suitable for a battery system that requires stable operation over a long period of time.
(2-2) Operation for Determining Operating Cell As shown in FIG. 3 of Non-Patent Document 4, for example, the capacity of the cell decreases with respect to the number of charge / discharge cycles. This figure is an example of measuring the relationship between the capacity and the number of charge / discharge cycles for 20 cells.

非特許文献4の図3から、各サイクルにおいて、容量劣化が最も進行せずに容量を保っているセルの容量Cmaxと、逆に容量劣化がもっとも進行しているセルの容量Cminを読み取る。この図から残りのセルの容量変化を読み取ることは困難であるので、サイクルt1において、CmaxとCmin間に一様乱数を発生させて、この一様乱数をn番目のセルのt1での容量Cn(t1)とする。すなわち、rnを区間[0,1]の一様乱数として、 From FIG. 3 of Non-Patent Document 4, in each cycle, the capacity C max of the cell maintaining the capacity with the least capacity deterioration and the capacity C min of the cell with the most capacity deterioration are read. . Since it is difficult to read the capacity change of the remaining cells from this figure, a uniform random number is generated between C max and C min in cycle t 1 , and this uniform random number is converted to t 1 of the nth cell. Let C n (t 1 ) at. That is, r n a uniform random number interval [0, 1],

となる。   It becomes.

t>t1の各サイクルではt1での容量分布の相対位置を保存すると仮定すると、 Assuming that each cycle of t> t 1 preserves the relative position of the capacity distribution at t 1 ,

が成立する。   Is established.

下記(2−2−3)で述べる最適な手順では、この仮定がQmaxとQmin間にあるセル容量の挙動に大きく依存しないと考えられるので、この仮定に大きな問題は無い。このようなセルのモデル設定を模式的に示したのが、図4である。
(2−2−1)比較例1
図4のモデルに対して、稼動セルを決める簡単な手順として、最初にM個の稼動セルを選んで、これらのセルの中でシステム運用中に使用不可セルとなったものを順次、冗長セルで置き換えていく手順を考える。ここでは、M=10,mR=5,t1=500,Cth=0.64に設定した。この場合の結果を図5に示す。ここで、t1=500で電池システムの運用を開始することは、500サイクルまで使用したセルを集めて、それらのセルを再利用して電池システムを構築することに相当する。また、下側の矢印はセルが使用不可になったサイクルを示し、上側の矢印は冗長セルの利用を開始したサイクルを示す。
In the optimal procedure described in the following (2-2-3), it is considered that this assumption does not largely depend on the behavior of the cell capacity between Q max and Q min , and therefore there is no significant problem with this assumption. FIG. 4 schematically shows such a cell model setting.
(2-2-1) Comparative Example 1
For the model shown in FIG. 4, as a simple procedure for determining the operating cells, M operating cells are first selected, and those cells that become unavailable during system operation are sequentially selected as redundant cells. Consider the procedure to replace with. Here, M = 10, m R = 5, t 1 = 500, and C th = 0.64. The result in this case is shown in FIG. Here, starting operation of the battery system at t 1 = 500 corresponds to collecting cells used up to 500 cycles and reusing those cells to construct a battery system. Further, the lower arrow indicates a cycle in which the cell becomes unusable, and the upper arrow indicates a cycle in which use of the redundant cell is started.

図5において、M個の稼動セルは、充放電サイクル数と共に容量が減少して、171サイクルでCth未満となる使用不可セルが現れる。この使用不可セルが最初に冗長セルと交換される。ここでは保存劣化を考慮しないので、冗長セルは、交換されるまで再利用開始時の容量をキープしている。もし、冗長セルが無い場合、システム停止時刻は最初のセルが使用不可となる171サイクルとなるが、ここでは5つの冗長セルがあるため、6番目のセルが使用不可となる260サイクルまでシステム停止時刻が延びる。 In FIG. 5, the capacity of the M operating cells decreases with the number of charge / discharge cycles, and an unusable cell that becomes less than Cth in 171 cycles appears. This unavailable cell is first replaced with a redundant cell. Since storage degradation is not considered here, the redundant cell keeps the capacity at the start of reuse until it is replaced. If there is no redundant cell, the system stop time is 171 cycles when the first cell becomes unusable, but here there are five redundant cells, so the system stops until 260 cycles when the sixth cell becomes unusable. Time is extended.

しかし、システム停止時刻において、セルの残存容量には大きなばらつきが見られ、特に交換されたセルは大きな容量を残している。
(2−2−2)比較例2
従って、ローテーションにより全てのセルをなるべく均等に使用する手順は、比較例1のような使用不可−交換という稼動セルの選択手順よりもシステム停止時刻を遅らせることができると期待される。
However, there is a large variation in the remaining capacity of the cells at the system stop time, and particularly, the replaced cells still have a large capacity.
(2-2-2) Comparative Example 2
Therefore, it is expected that the procedure of using all the cells as much as possible by the rotation can delay the system stop time as compared with the selection procedure of the active cell such as unusable-replacement as in the first comparative example.

そこで、セルをなるべく均等に使うことを目的として、以下の手順(1)−(3)を考える(図6参照)。
(1)(M+mR)/mRサイクル毎に、セルを順番に待機させる
(2)上記で稼動セル数がM未満の場合、(使用可能な)待機セルからランダムに選択
(3)使用可能なセル数がM未満になればシステム停止
図7に、この手順でM=10,mR=5,t1=500,Cth=0.64に設定した場合における、これら15個のセルの容量変化を示す。(6)式の一様乱数rnは、比較例1と同じものを用いたので、システム停止時刻の変化は手順の差異のみに依存している。なお、下側の矢印はセルが使用不可になったサイクルを示す。
Therefore, for the purpose of using the cells as evenly as possible, the following procedures (1) to (3) are considered (see FIG. 6).
(1) (M + m R ) / m R makes cells wait in turn every cycle (2) If the number of active cells is less than M in the above, select from (available) standby cells at random (3) Available If the number of cells becomes less than M, the system is stopped. FIG. 7 shows that these 15 cells in the case where M = 10, m R = 5, t 1 = 500, and C th = 0.64 are set in this procedure. Indicates capacity change. (6) uniform random number r n of formula, since the same as those used in Comparative Example 1, changes in the system stop time is dependent only on the difference of the steps. The lower arrow indicates a cycle in which the cell is disabled.

図7において、最初のセルは234サイクルで使用不可となる。これは比較例1の171サイクルの1.37倍である。一方、6番目のセルが使用不可となるのは287サイクルなので、比較例1の1.10倍に留まる。また、システム停止時刻におけるセル間の容量には大きなばらつきがあり、大きな容量を残したセルが散見されることから、この手順では未だ負荷分散に問題があることが分かる。
(2−2−3)実施例
これら2つの比較例から、システム停止時刻を遅らせるには、大きな容量を残したセルをなくすことが重要であることが分かる。したがって、残存容量の大きなセルから優先的に稼動させることが適当であると考えられる。このような手順は以下で示される。
(1)サイクル毎に(M+mR)個のセルをソートして、容量の大きなM個のセルを使用
(2)稼動可能なセル数がM未満になればシステム停止
図8に、この手順でM=10,mR=5,t1=500,Cth=0.64に設定した場合における、これら15個のセルの容量変化を示す。ここでも、(6)式の一様乱数rnは、比較例1と同じものを用いたので、システム停止時刻の変化は手順の差異のみに依存している。なお、図8中のインセットはシステム運用開始直後の部分の拡大図である。
In FIG. 7, the first cell becomes unusable in 234 cycles. This is 1.37 times the 171 cycles of Comparative Example 1. On the other hand, since it is 287 cycles that the sixth cell becomes unusable, it is 1.10 times that of Comparative Example 1. In addition, there is a large variation in the capacity between cells at the system stop time, and there are some cells that have left a large capacity, so it can be seen that there is still a problem with load distribution in this procedure.
(2-2-3) Examples From these two comparative examples, it can be seen that it is important to eliminate cells having a large capacity in order to delay the system stop time. Therefore, it is considered appropriate to operate with priority from a cell having a large remaining capacity. Such a procedure is shown below.
(1) Sort (M + m R ) cells for each cycle and use M cells with large capacity. (2) Stop the system when the number of operable cells is less than M. The capacity changes of these 15 cells when M = 10, m R = 5, t 1 = 500, and C th = 0.64 are shown. Again, the uniform random number r n of equation (6), since using the same as Comparative Example 1, changes in the system stop time is dependent only on the difference of the steps. Note that the inset in FIG. 8 is an enlarged view of a portion immediately after the start of system operation.

図8において、セル間の容量ばらつきはサイクルが進行するにつれて急速に減少し、全てのセルはほとんど同時に353サイクルで使用不可となっている。したがって、この手順では、結果的にセルの残存容量を均等化していることになる。システム停止時刻にCth以上の容量を残した余力のあるセルが無いので、この手順が今のモデル設定において最も長期にシステムを運転できる実質的に最適手順とみなせる。
(2−3)セルの容量を予測する動作
(2−3−1)比較例
図9において、白抜き菱形は、非特許文献3の図8のアルミラミネート外装リチウムイオンバッテリーの容量測定(黒鉛負極)から読み取った測定値である。本来、(2)式のαとβは、tに依存しないので、1組のパラメタセット(α,β)で、この測定値全体をフィッティングすることを考える。
In FIG. 8, the capacity variation between cells rapidly decreases as the cycle progresses, and all the cells are disabled at 353 cycles almost simultaneously. Therefore, this procedure results in equalizing the remaining capacity of the cells. Since there is no surplus cell that leaves a capacity of C th or more at the system stop time, this procedure can be regarded as a substantially optimal procedure that can operate the system for the longest time in the current model setting.
(2-3) Operation for Predicting Cell Capacity (2-3-1) Comparative Example In FIG. 9, white diamonds indicate the capacity measurement (graphite negative electrode) of the aluminum laminate exterior lithium ion battery of FIG. ) Is the measured value read from. Originally, α and β in the equation (2) do not depend on t. Therefore, it is considered to fit the entire measured value with one parameter set (α, β).

読み取った20点の測定値に対して、(5)式により重回帰分析を行って(α,β)を計算した。ここで、(5)式のt1=0,t2=300である。(5)式による容量の再現値を図9中の点線で示す。この再現値は、白抜き菱形から大きく逸脱している訳ではないが、測定値で観測される曲率変化などを十分に反映しているとは言えない。このように全サイクルを単一のパラメタセット(α,β)で予測することは難しい。
(2−3−2)実施例
そこで、(α,β)は、あるサイクル区間内で当てはまるパラメタとし、このαとβを用いて以降のサイクルでの測定値を順次予測する。そして、予測した測定値と実際の測定値とのズレが許容範囲を超えれば、再度サイクルtまでの容量履歴からαとβを決定し、αとβを順次更新する。つまり、(α,β)をサイクルの進行と共に変化させることでセル容量の変化に追随させる(これにより、f(t)は一次式という最初の仮定から逸脱するが、それで問題が生じる訳ではない)。
(Α, β) was calculated by performing multiple regression analysis using the equation (5) on the 20 measured values read. Here, t 1 = 0 and t 2 = 300 in the equation (5). The capacity reproduction value according to the equation (5) is indicated by a dotted line in FIG. This reproduced value does not deviate greatly from the white diamond, but it cannot be said that it sufficiently reflects the change in curvature observed in the measured value. Thus, it is difficult to predict the entire cycle with a single parameter set (α, β).
(2-3-2) Example Therefore, (α, β) is a parameter that is applicable in a certain cycle section, and the measured values in subsequent cycles are sequentially predicted using α and β. If the deviation between the predicted measurement value and the actual measurement value exceeds the allowable range, α and β are determined again from the capacity history up to cycle t, and α and β are sequentially updated. That is, by changing (α, β) with the progress of the cycle, the change in cell capacity can be followed (by this, f (t) deviates from the initial assumption of a linear expression, but this does not cause a problem. ).

まず、サイクル区間[0,140]の8つの容量測定値から重回帰分析により(α,β)を決定し、次の測定値(サイクルt=160)を予測する。このとき、予測値と実際の容量の差が許容範囲内(ここでは1%とする)にあれば、この(α,β)でさらに次の測定値(サイクルt=180)も予測する。この例では、t=160では予測値と測定値は1%以内で一致するが、t=180では両者は1%以上ずれる。   First, (α, β) is determined by multiple regression analysis from eight capacity measurement values in the cycle interval [0, 140], and the next measurement value (cycle t = 160) is predicted. At this time, if the difference between the predicted value and the actual capacity is within the allowable range (in this case, 1%), the next measured value (cycle t = 180) is also predicted with this (α, β). In this example, the predicted value and the measured value agree within 1% at t = 160, but they deviate by 1% or more at t = 180.

そこで、サイクル区間[40,180]の8つの容量測定値から重回帰分析により(α,β)を再度決定する。これにより、次々サイクル(t=200とt=220)までは、1%以内の精度で容量を予測することができる。このときの充放電サイクル数に対する(α,β)の変化を図10に示す。図10において、平坦箇所はパラメタセット(α,β)が更新されないことを示す。このような作業を順次繰り返して(α,β)を更新していく。この例では、次々サイクルは1%以内の精度で容量を予測できない場合もあるが、ここでは次サイクルの容量を予測できれば良いので、これは問題とならない。   Therefore, (α, β) is determined again by multiple regression analysis from the eight measured capacity values in the cycle interval [40, 180]. As a result, the capacity can be predicted with accuracy within 1% until the next cycle (t = 200 and t = 220). FIG. 10 shows changes in (α, β) with respect to the number of charge / discharge cycles at this time. In FIG. 10, the flat portion indicates that the parameter set (α, β) is not updated. Such operations are sequentially repeated to update (α, β). In this example, there is a case where the capacity cannot be predicted with an accuracy within 1% in successive cycles. However, this is not a problem because it is only necessary to predict the capacity of the next cycle.

上述したように本実施形態においては、電池システムの運用上最低限必要なM個に、冗長セル分のmR個を加えたM+mR個のセルを直列に接続し、容量の大きなものから順にM個のセルを稼動させる。 As described above, in the present embodiment, M + m R cells obtained by adding m R cells corresponding to redundant cells to M cells necessary for the operation of the battery system are connected in series, and the largest capacity is sequentially installed. Activate M cells.

これにより、実質的に最も長期間のシステム運用が可能となる。   As a result, the system can be operated for the longest time substantially.

さらに、本実施形態においては、次サイクルでのセル容量は、以前の充放電サイクルでの容量履歴と重回帰分析を用いた信頼度の高い計算方法により予測し、予測した容量の大きなものから順にM個のセルを稼動させる。   Furthermore, in the present embodiment, the cell capacity in the next cycle is predicted by a highly reliable calculation method using the capacity history in the previous charge / discharge cycle and multiple regression analysis, and the predicted capacity in descending order. Activate M cells.

これにより、定置用途などの大規模な電池システムに対して、より長期間の安定稼動を可能とする。このことから、導入コストや維持管理コストの低減および省資源化に貢献するものと期待される。   As a result, stable operation for a longer period of time is possible for large-scale battery systems such as stationary applications. For this reason, it is expected to contribute to reduction of introduction cost and maintenance management cost and resource saving.

以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものでない。本発明の構成や詳細には、本発明の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。   Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments. Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made to the configuration and details of the present invention within the scope of the present invention.

例えば、上記実施形態においては、以前の充放電サイクルでの容量履歴に基づいてセルの容量を推定し、推定した容量の大きなものから順にM個のセルを稼動させていたが、本発明はこれに限定されず、直近の充放電サイクルでの容量の大きなものから順にM個のセルを稼動させることとしても良い。   For example, in the above embodiment, the capacity of the cell is estimated based on the capacity history in the previous charge / discharge cycle, and the M cells are operated in order from the largest estimated capacity. It is good also as operating M cell in an order from the thing with the largest capacity | capacitance in the last charging / discharging cycle.

本発明は、定置用途など長期間の安定稼動を必要とする2次電池を用いた電池システムの構築に利用可能である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for construction of a battery system using a secondary battery that requires a long-term stable operation such as stationary use.

CL セル
A,B,C スイッチ
G 電荷記録部
V 電圧記録部
H セル決定部
CL cell A, B, C switch G charge recording unit V voltage recording unit H cell determination unit

Claims (3)

複数のセルを直列に接続してなる電池システムであって、
前記複数のセルのセル数は、前記電池システムの運用上最低限必要なM個に、冗長セル分のmR個を加えた数であり、
前記複数のセルのうち容量の大きなものから順にM個のセルを稼動させるセル決定部を有することを特徴とする電池システム。
A battery system comprising a plurality of cells connected in series,
The number of cells of the plurality of cells is a number obtained by adding m R cells for redundant cells to the minimum M cells required for operation of the battery system.
A battery system comprising: a cell determining unit that operates M cells in order from the one having the largest capacity among the plurality of cells.
請求項1に記載の電池システムにおいて、
前記セル決定部は、
前記複数のセルの各々の容量を、以前の充放電サイクルでの前記複数のセルの各々の容量の履歴に基づいて推定し、推定した容量の大きなものから順にM個のセルを稼動させることを特徴とする電池システム。
The battery system according to claim 1,
The cell determination unit
Estimating the capacity of each of the plurality of cells based on the history of the capacity of each of the plurality of cells in a previous charge / discharge cycle, and operating M cells in order from the estimated capacity Battery system characterized.
請求項1に記載の電池システムにおいて、
前記セル決定部は、
前記複数のセルのうち直近の充放電サイクルでの容量の大きなものから順にM個のセルを稼動させることを特徴とする電池システム。
The battery system according to claim 1,
The cell determination unit
A battery system characterized in that M cells are operated in descending order of capacity in the most recent charge / discharge cycle among the plurality of cells.
JP2011193711A 2011-09-06 2011-09-06 Cell system Withdrawn JP2013055842A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011193711A JP2013055842A (en) 2011-09-06 2011-09-06 Cell system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011193711A JP2013055842A (en) 2011-09-06 2011-09-06 Cell system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2013055842A true JP2013055842A (en) 2013-03-21

Family

ID=48132345

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011193711A Withdrawn JP2013055842A (en) 2011-09-06 2011-09-06 Cell system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2013055842A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020072548A (en) * 2018-10-31 2020-05-07 株式会社豊田中央研究所 Power supply device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020072548A (en) * 2018-10-31 2020-05-07 株式会社豊田中央研究所 Power supply device
US11476688B2 (en) 2018-10-31 2022-10-18 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Power supply device having sequentially connected battery modules

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102201988B1 (en) Battery management system for managing battery using charge-discharge characteristics of battery
KR101553451B1 (en) Method and apparatus for distributing electric power on energy storage system
US10074876B2 (en) Method for balancing out states of charge of a battery having a plurality of battery cells, and a corresponding battery management system and battery
US9252620B2 (en) Battery energy storage system
JP2012150086A (en) Assembled battery system designing method and apparatus for the same
JPWO2012043134A1 (en) Storage battery charge / discharge control device and storage battery charge / discharge control method
EP4064510B1 (en) Battery charging control method and device
CN105762869A (en) Battery pack equalization control method and system
KR20220060931A (en) Apparatus and method for managing battery
US8918299B2 (en) System and method for maximizing a battery pack total energy metric
US20230148088A1 (en) Battery management apparatus and method
CN111129628A (en) Control method, system, medium and electronic device for charging and discharging of lithium ion battery cell
KR101569484B1 (en) Apparatus and method for controlling battery pack with temperature information
KR20150050684A (en) Evaluation standard and method for battery performance
JP2015061426A (en) Secondary battery system, control method therefor and program
JP2017079131A (en) Method of manufacturing reuse battery, and reuse battery
CN107359377B (en) Battery pack charging method, device and equipment
JP2013055842A (en) Cell system
JP2002135989A (en) Control method for charging and discharging storage battery
US11557903B2 (en) Method for equalizing battery module, apparatus, battery module and power management controller
WO2012043133A1 (en) Storage battery charging/discharging control device and storage battery charging/discharging control method
CN104426180B (en) A kind of Balance route chip and balance control method
KR20210098215A (en) Apparatus and method for controlling charge and dsicharge of battery
Aderemi et al. Hybrid battery technologies with battery management system in power and energy sectors
CN113261175A (en) Method for determining at least one operating parameter for the operation of an electrical energy store, and corresponding computer program, machine-readable storage medium and computer device

Legal Events

Date Code Title Description
RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20140424

A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20141202