CN108365278A - 电池***以及推定*** - Google Patents
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Abstract
一种电池***以及推定***,所述电池***构成为搭载于车辆。电池***具备二次电池、检测装置以及电子控制单元。所述电子控制单元构成为,进行与存储其他车辆的温度历史记录数据的外部装置的通信,并且构成为在所述车辆的温度历史记录数据所包含的电池温度中出现了异常值的情况下,从所述外部装置取得所述其他车辆的温度历史记录数据中的在所述电池温度出现所述异常值的期间中的所述其他车辆的温度历史记录数据,基于所取得的温度历史记录数据来执行所述电池温度的所述异常值的修正。
Description
技术领域
本公开涉及电池***及推定***,更特定而言,涉及构成为能够搭载于车辆的电池***、以及用于推定搭载于车辆的二次电池的劣化状态的推定***。
背景技术
搭载有具备二次电池的电池***的混合动力车辆以及电动汽车等正在普及。因为二次电池会随着时间的经过或充放电而劣化,所以期望根据二次电池的劣化状态(劣化的进展程度)来实施二次电池的点检或更换等必要的对策。因此,需要用于高精度地推定二次电池的劣化状态的技术。
作为对二次电池的劣化的影响较大的参数,已知有二次电池的温度(以下也简称为“电池温度”)。因此,提出了如下技术:存储包括电池温度的温度历史记录数据,使用温度历史记录数据来推定二次电池的劣化状态。例如,在日本特开2012-185122中公开的电池单元(cell)控制装置使用包括电池单元的内阻、SOC(State Of Charge:充电状态)以及温度的历史记录数据来推定电池单元的劣化状态。
发明内容
在二次电池的劣化状态的推定中使用温度历史记录数据的情况下,在温度历史记录数据所包含的电池温度中可能会出现异常值。作为一例,在推定二次电池的劣化状态的推定装置(典型的有ECU:Electronic Control Unit:电子控制单元)中,存在利用从车辆的辅机蓄电池供给的电力来动作的装置。但是,因为通常的辅机蓄电池的寿命是几年左右,所以会在更换辅机蓄电池时暂时将辅机蓄电池从车辆卸下。另外,有时在修理车辆时等也会将辅机蓄电池从车辆卸下。
当像这样不再从辅机蓄电池供给电力时,推定装置停止动作。结果,在温度历史记录数据中可能会出现缺失。另一方面,二次电池的劣化在将辅机蓄电池从车辆卸下了的状态下也可能会加重。因此,在不考虑温度历史记录数据的异常(这里是缺失)的可能性的情况下,有可能由于在温度历史记录数据中没有被适当地反映出的电池温度的影响而使得二次电池的劣化加重,从而使得二次电池的劣化状态的推定精度变低。
本公开提供如下技术:在使用温度历史记录数据来推定搭载于车辆的二次电池的劣化状态的电池***(或推定***)中,能够提高在温度历史记录数据出现了异常的情况下的二次电池的劣化状态的推定精度。
在本公开的第一技术方案中,电池***构成为搭载于车辆。电池***具备二次电池、检测装置以及电子控制单元。检测装置构成为检测二次电池的温度即电池温度。电子控制单元构成为,使用包括电池温度和所述电池温度的检测时刻的温度历史记录数据来推定二次电池的劣化状态。电子控制单元构成为,进行与存储搭载所述电子控制单元的车辆以外的其他车辆的温度历史记录数据的外部装置的通信。电子控制单元构成为,在所述车辆的温度历史记录数据所包含的电池温度出现了异常值的情况下,从外部装置取得其他车辆的温度历史记录数据中的在电池温度出现了所述异常值的期间中的其他车辆的温度历史记录数据,并基于取得的温度历史记录数据执行电池温度的异常值的修正。
在本公开的第一技术方案中,可以是,电子控制单元构成为,执行在所述车辆的温度历史记录数据中出现的电池温度的缺失值的补充、和在所述车辆的温度历史记录数据中出现的电池温度的偏离值的替换中的至少一方作为异常值的修正。
根据本公开的第一技术方案,构成为,即使在所述车辆的温度历史记录数据出现了电池温度的异常值(更具体而言是缺失值或偏离值)的情况下,也基于外部装置(例如服务器)所具有的其他车辆的温度历史记录数据中的在电池温度出现了所述异常值的期间中的其他车辆的温度历史记录数据,来执行电池温度的异常值的修正(补充或替换)。由此,出现了异常值的期间中的电池温度被适当地反映在所述车辆的温度历史记录数据中,因此能够提高二次电池的劣化状态的推定精度。
在本公开的第一技术方案中,可以是,所述电子控制单元构成为,进行与所述外部装置的通信,所述外部装置存储来自停车中的多个所述其他车辆的包括所述电池温度、所述检测时刻及检测出所述电池温度时的所述其他车辆的位置即检测位置的温度历史记录数据,电子控制单元构成为,基于检测时刻及检测位置从外部装置取得在电池温度出现了异常值的期间中的温度历史记录数据。
根据本公开的第一技术方案,构成为,基于从停车中的多个车辆向服务器收集的温度历史记录数据来执行电池温度的异常值的修正。因为所述温度历史记录数据包括电池温度的检测位置,所以能够根据从与所述车辆的距离较近的其他车辆(即气候以及气象条件等同等的车辆)收集的温度历史记录数据来修正异常值。因此,电池温度的修正精度提高,所以能够进一步提高二次电池的劣化状态的推定精度。
在本公开的第一技术方案中,也可以是,电子控制单元构成为,与作为所述外部装置而位于车辆的周围的其他车辆进行通信,电子控制单元构成为,从其他车辆取得在电池温度出现了异常值的期间中的温度历史记录数据。
根据本公开的第一技术方案,构成为,基于通过所述车辆与位于所述车辆的周围的其他车辆的通信(所谓的“车车间通信”)取得的温度历史记录数据来执行异常值的修正。通常,车车间通信的通信距离是较短的距离(例如数百米)。因此,能够取得来自与所述车辆的距离较近的其他车辆的电池温度。这样的其他车辆具有包括所述车辆的应该检测出的电池温度的温度历史记录数据(出现了异常值的部分是正常的数据)的可能性高。因此,通过像这样从其他车辆取得温度历史记录数据,使得电池温度的修正精度提高,所以能够进一步提高二次电池的劣化状态的推定精度。
在本公开的第一技术方案中,也可以是,电子控制单元构成为,使用电池温度保持在多个温度区域中的各温度区域的时间来算出二次电池的内阻的增加量,电子控制单元构成为,算出与二次电池的SOC使用区域的变化相伴的内阻的减少量,电子控制单元构成为,基于根据内阻的初始值和增加量及减少量算出的内阻来推定二次电池的劣化状态。
二次电池的内阻的增加量是表示二次电池的劣化状态的指标值,而根据本公开的第一技术方案,除了内阻的增加量以外也考虑内阻的减少量。由此,能够高精度地算出从内阻的初始值起的变化量。因此,能够进一步提高二次电池的劣化状态的推定精度。
在本公开的第二技术方案中,推定***构成为推定搭载于车辆的二次电池的劣化状态。推定***具备:推定装置,其构成为,使用包括二次电池的温度即电池温度和电池温度的检测时刻的温度历史记录数据来推定二次电池的劣化状态;服务器,其收集车辆以外的多个其他车辆的温度历史记录数据;以及通信装置,其构成为在推定装置与服务器之间进行通信。推定装置构成为,在车辆的温度历史记录数据所包含的电池温度出现了异常值的情况下,经由通信装置从服务器取得多个其他车辆的温度历史记录数据中的在电池温度出现了异常值的期间中的其他车辆的温度历史记录数据,推定装置构成为,基于所取得的温度历史记录数据执行异常值的修正。
根据本公开的技术方案,在使用温度历史记录数据来推定搭载于车辆的二次电池的劣化状态的电池***(或推定***)中,能够提高在温度历史记录数据出现了异常的情况下的二次电池的劣化状态的推定精度。
附图说明
下面将参照附图说明本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术和产业意义,在附图中相似的附图标记表示相似的要素,并且其中:
图1是大致表示本实施方式涉及的电池***的整体构成的图。
图2是更详细地表示图1所示的车辆以及数据中心的构成的图。
图3是用于说明温度历史记录数据的数据形式的一例的图。
图4是用于说明温度历史记录数据的缺失的图。
图5是用于说明温度历史记录数据的补充方法的一例的图。
图6是用于说明温度历史记录数据的数据形式的另一例的图。
图7A是用于说明缺失了的记录的补充结果的一例的图(直方图)。
图7B是用于说明缺失了的记录的补充结果的一例的图(直方图)。
图7C是用于说明缺失了的记录的补充结果的一例的图(直方图)。
图8是用于说明记录的加权的一例的图。
图9是表示本实施方式中的温度历史记录数据的补充处理的流程图。
图10是表示本实施方式涉及的二次电池的劣化状态推定处理的流程图。
图11是用于更详细地说明图10所示的流程图的S162的处理的图。
图12是表示正极电位曲线以及负极电位曲线的一例的图。
图13是示意地表示正极电阻与SOC的关系的图。
具体实施方式
以下,参照附图对本公开的实施方式进行详细的说明。此外,对图中相同或者相当的部分标注相同的标号,不反复对其进行说明。
<电池***的构成>
图1是大致表示本实施方式涉及的电池***的整体构成的图。电池***9包括用户的车辆(也就是自身车辆)1、车辆1以外的多个车辆2(其他车辆)以及数据中心3。车辆1以及多个车辆2分别是搭载有二次电池110(参照图2)的电动车辆,更具体而言是混合动力车辆、电动汽车或燃料电池车。
数据中心(外部装置)3包括服务器300。车辆1与服务器300构成为能够双向地进行通信。另外,多个车辆2中的各车辆与服务器300也构成为能够双向地进行通信。由此,服务器300分别从车辆1以及多个车辆2收集后述的温度历史记录数据D1、D2。
图2是更详细地表示图1所示的车辆1以及数据中心3的构成的图。此外,多个车辆2分别具有与车辆1共通的构成。因此,为了防止附图变得复杂,在图2中省略了车辆2的图示。
车辆1具备ECU(Electronic Control Unit:电子控制装置)100、二次电池110、监视装置120、导航装置130、通信装置140以及辅机蓄电池150。ECU100、监视装置120、导航装置130以及通信装置140通过车内LAN(Local Area Network:局域网)160而彼此连接。
二次电池110是锂离子二次电池或镍氢电池等包括多个电池单元(未图示)的电池组。二次电池110经由电力控制装置向电动发电机(均未图示)供给驱动用的电力。所述电动发电机也能够通过再生制动来发电。利用电动发电机发出的交流电力由电力控制装置变换成直流电力并充入二次电池110。
为了监视二次电池110的状态而设置监视装置120,所述监视装置120构成为包括电压传感器121、电流传感器122以及温度传感器123。电压传感器121检测二次电池110的电压Vb。电流传感器122检测向二次电池110输入、从二次电池110输出的电流Ib。温度传感器123例如是热敏电阻,检测二次电池110的温度Tb。各传感器的检测结果经由车内LAN160向ECU100输出。
此外,温度传感器123是本公开的技术方案涉及的“检测装置”的一例。但是,检测装置不限定于温度传感器,是能够供ECU100推定出温度Tb的传感器即可。例如也可以是外气温度传感器,还可以是车室内的温度传感器(均未图示)。
导航装置130包括用于基于来自人造卫星(未图示)的电波来确定车辆1的位置的GPS(Global Positioning System:全球定位***)接收机131。导航装置130使用车辆1的位置P来执行车辆1的各种导航处理。更具体而言,导航装置130基于车辆1的位置P以及存储于存储器(未图示)的道路地图数据,使车辆1的当前位置与车辆1的周边的道路地图重叠地显示在导航画面(未图示)。另外,导航装置130对从车辆1的当前位置到目的地为止的推荐路径进行引导。车辆1的位置P也经由车内LAN160而向ECU100输出。
通信装置140构成为使得ECU100与服务器300能够双向地进行数据通信。不特别限定通信装置140的通信方式,例如可以是第三代移动通信(所谓的“3G”)那样的较低速的通信方式。另外,例如在车辆1被送至厂商或维修厂等的情况下,ECU100与服务器300也可以进行有线通信。
ECU100构成为包括CPU(Central Processing Unit:中央处理器)101、存储器102、输入输出缓冲器103以及计时器104。ECU100控制各设备以使得车辆1成为所期望的状态。作为由ECU100执行的主要的处理,可举出二次电池110的劣化状态的推定处理。在后面进行详细的描述,ECU100在车辆1的停车期间(优选在从停车开始起经过预定时间后)取得二次电池110的温度Tb,生成包括温度Tb的温度历史记录数据D1。为了在二次电池110的劣化状态的推定中使用温度历史记录数据D1而逐次将其存储于存储器102并且适当地向服务器300发送。此外,ECU100是本公开的技术方案涉及的“推定装置”的一例。
图3是用于说明温度历史记录数据D1的数据形式的一例的图。如图3所示,温度历史记录数据D1由逐次取得的多个记录(record)构成。将第n次(n是自然数)取得的记录表示为“dn”。记录dn包括车辆1的识别信息、由温度传感器123检测出的二次电池110的温度Tbn、检测出温度Tbn的时刻tn(所谓的“时间戳(time stamp)”)以及检测出温度Tbn时的车辆1的位置Pn。以下,在不特别区分各信息(参数)的取得顺序的情况下省略下标n,也记为温度Tb、时刻t以及位置P等。
此外,在将温度历史记录数据D1存储于ECU100的存储器102时,车辆1的识别信息不是必须的。在将温度历史记录数据D1向服务器300发送时,将车辆1的识别信息附加于其他的信息中即可。另外,在图3中对从车辆1向服务器300发送的温度历史记录数据D1进行了说明,但其他车辆2也同样生成温度历史记录数据D2,并向服务器300发送。从车辆2向服务器300发送的温度历史记录数据D2包括与从车辆1向服务器300发送的温度历史记录数据D1相同种类的信息,因此不反复进行说明。
再次参照图2,数据中心3除了具备服务器(所谓的“应用服务器”)300以外,还具备地图数据库(所谓的“数据库服务器”)310、温度历史记录数据库320以及通信装置330。地图数据库310例如存储根据来自导航装置130的要求而服务器300执行路径探索处理用的道路地图数据。温度历史记录数据库320存储来自车辆1的温度历史记录数据D1和来自多个车辆2的温度历史记录数据D2。通信装置330构成为能够与搭载于车辆1的通信装置140进行双向的数据通信。
服务器300基于车辆1的位置P以及目的地的信息,参照地图数据库310来执行路径探索处理,将所求出的推荐路径通过通信装置330向车辆1发送。另外,服务器300按每个车辆ID将从车辆1以及多个车辆2接收的温度历史记录数据D1、D2分层地储存于温度历史记录数据库320。
<温度历史记录数据的缺失>
在像以上那样构成的电池***9中,在车辆1的温度历史记录数据D1所包含的二次电池110的温度Tb可能会出现异常值。例如,举出如下状况:在由于伴随时间经过的劣化等而辅机蓄电池150不再正常工作的情况下,车辆1被交付给维修厂等,在车辆1停车的状态下进行辅机蓄电池150的更换。或者,也考虑到为了进行车辆1的其他部位的修理而暂时将辅机蓄电池150从车辆1卸下的状况。在前述那样的状况下,不再从辅机蓄电池150向ECU100供给电力,ECU100停止动作。结果,可能会出现温度历史记录数据D1(更详细而言是记录)的缺失。
图4是用于说明温度历史记录数据D1的缺失的图。在图4中,横轴表示经过时间,纵轴表示二次电池110的温度Tb。图4表示车辆1停车,车辆1的电池***停止了的状态。
时刻ta到时刻tb的期间是辅机蓄电池150连接于车辆1的状态的期间。以下,也将所述期间称为“通常期间”。通常期间中的ECU100基本停止,但在每经过预定期间Δt(例如Δt=1小时)便间歇地启动,取得二次电池110的温度Tb以及车辆1的位置P。根据温度Tb和位置P、以及取得温度Tb和位置P的时刻t来生成记录d。将所生成的记录d存储于ECU100的存储器102并向服务器300发送。
在从时刻tb到时刻tc之间的期间,辅机蓄电池150被从车辆1卸下。由此,不再从辅机蓄电池150向ECU100供给电力,所以,即使在应该启动ECU100的时刻到来也无法启动ECU100。结果,在温度历史记录数据D1出现记录d的缺失。以下,也将所述期间称为“缺失期间”。缺失期间是本公开的技术方案涉及的“出现了异常值的期间”的一例。
时刻tc以后的期间是辅机蓄电池150的更换等结束而辅机蓄电池150再次连接于车辆1的通常期间。因此,能够间歇地启动ECU100,生成记录d并且将其向服务器300发送。
在以上那样的情况下,ECU100能够基于温度历史记录数据D1所包含的时刻t来判定是否在温度历史记录数据D1出现了记录d的缺失。更具体而言,ECU100在时刻tc以后的期间,针对任意的n(所有的n),将连续的记录dn的时刻tn与记录dn+1的时刻tn+1进行比较。并且,在时刻tn与时刻tn+1的间隔是预定期间Δt的情况下(在前述的例子中是1小时的情况下),ECU100能够判定为在记录dn与记录dn+1之间没有出现记录的缺失。另一方面,在时刻tn与时刻tn+1之间空着比预定期间Δt长的间隔的情况下(例如空着2小时以上的间隔的情况下),ECU100能够判定为在记录dn与记录dn+1之间出现了记录的缺失。
二次电池110的劣化即使在辅机蓄电池150被卸下了的状态下也加重。因此,在不考虑温度历史记录数据D1中的记录d的缺失的可能性的情况下,由于在温度历史记录数据D1中没有被适当地反映出的温度Tb的影响,二次电池110的劣化加重,从而使得二次电池110的劣化状态的推定精度可能会变低。
作为防止劣化状态的推定精度的降低的对策,也考虑到如下对策:在温度历史记录数据D1出现了记录d的缺失的情况下,使用缺失期间前后的通常期间中的二次电池110的温度Tb来补充缺失期间中的温度Tb。在数据的补充方法中存在各种各样的方法,在图4中示出了线性补充的例子。
在缺失期间是较短的期间(例如几小时)的情况下,温度Tb的变化相对较小,所以,即使是使用缺失期间前后的通常期间中的温度Tb的方法,也可能能够准确地补充温度Tb的变化。然而,在缺失期间持续了一定期间(例如一天以上)的情况下,可能会出现相伴于外气温度的变化而温度Tb反复上升、降低等,温度Tb不规则地变化的情况(参照点划线)。难以利用前述的方法来补充前述那样的温度Tb的变化,并且在补充后的温度Tb与实际的温度Tb之间可能会出现误差。
因此,在本实施方式中,采用取得收集在外部的服务器300中的其他车辆2的温度历史记录数据D2中的缺失期间中的温度历史记录数据D2的构成。如前所述,车辆1以外的其他车辆2也向服务器300发送温度历史记录数据D2,所以,在温度历史记录数据库320中存储有来自多个车辆2的温度历史记录数据D2。通过从所述温度历史记录数据D2取得缺失期间中的适当的记录d,能够补充车辆1的温度历史记录数据D1。
图5是用于说明温度历史记录数据D1的补充方法的一例的图。如前所述,在时刻ti与时刻tj之间空着比预定期间Δt长的间隔的情况下,ECU100判定为出现了记录d的缺失。并且,ECU100从存储于温度历史记录数据库320的温度历史记录数据D2取得必要数目的时刻ti与时刻tj之间的期间中的记录d。例如,在每经过1小时便追加一个记录d的例子(预定期间Δt=1小时的例子)中,在缺失期间是大约1天的情况下,通过取得24个记录d来补充温度历史记录数据D1。
在选择从存储于温度历史记录数据库320的温度历史记录数据D2取得的记录d时,优选使用车辆1、2的位置信息。这是因为,在车辆1与车辆2的距离较近的情况下,气候以及气象条件等为同等程度,二次电池110的温度Tb也很可能彼此为相近的值。因此,在本实施方式中,选择性地取得从车辆1的位置P的周边地区(邻近地区)的车辆2收集的记录d,并将其用于车辆1的温度历史记录数据D1的补充。在这样的车辆2在车辆1的周边地区存在多台的情况下,可以将多个车辆2的二次电池110的温度Tb的平均值或中值等用作车辆1的二次电池110的温度Tb。
此外,可以根据距车辆1的位置P的距离来规定周边地区,例如以车辆1为中心的半径数百米~数千米的范围内等。或者,也可以基于存储于地图数据库310的道路地图数据,像同一市内或同一街道等那样根据行政区划规定周边地区。
像这样,车辆1能够使用从其他车辆2向服务器300发送的存储于温度历史记录数据库320的温度历史记录数据D2来补充出现了缺失的温度历史记录数据D1。
在图3以及图5中,以温度历史记录数据D1、D2包括温度Tb、位置P以及时刻t的信息的构成为例进行了说明,但温度历史记录数据D1、D2所包含的信息的种类不限定于这些种类。
图6是用于说明温度历史记录数据D1(以及D2)的数据形式的另一例的图。温度历史记录数据D1除了图3以及图5所示的各种信息以外,进而还可以包括与车辆1的周围的湿度H和向车辆1的日照量L相关的信息。
例如在二次电池110是锂离子二次电池的情况下,当二次电池110的周围的湿度过高时,容易发生由锂离子从负极脱离引起的负极的惰化。另外,当向车辆1的日照量变大时,二次电池110的温度Tb容易上升,二次电池110的劣化容易加重。因此,虽未图示,但更优选在车辆1设置有湿度传感器和日照量传感器,除了取得温度Tb以外,还取得湿度H以及日照量L。通过进一步考虑到湿度H以及日照量L,能够进一步提高二次电池110的劣化状态的推定精度。此外,也可以仅考虑湿度H和日照量L中的任一方。
图7是用于说明温度历史记录数据D1的补充结果的一例的图(直方图)。在图7中,横轴表示二次电池110的温度Tb,纵轴表示各温度Tb的次数(频度)。
图7A表示在通常期间正常地取得,并存储于ECU100的存储器102的记录d所包含的温度Tb的分布。图7B表示从存储于温度历史记录数据库320的温度历史记录数据D2取得的记录d所包含的温度Tb的分布。通过将图7A所示的温度分布与图7B所示的温度分布进行组合(按每个温度Tb相加),即使在伴随辅机蓄电池150的更换等而在温度历史记录数据D1出现了缺失的情况下,也能够补充温度历史记录数据D1(参照图7C)。
此外,在从服务器300取得用于补充出现了缺失的温度历史记录数据D1的记录d时,虽然也可以同等地对待所有从车辆2收集的记录d,但优选对记录d适当地进行与车辆2的构成相应的加权。
图8是用于说明记录d的加权的一例的图。作为用于对记录d进行加权的评价项目,如图8所示,举出车辆1与车辆2是否为相同车型这一评价项目。在对车辆1与车辆2进行比较的情况下,除了所述车型以外,还可以使用二次电池110的型号(构成)是否相同作为评价项目,也可以使用二次电池110在车辆上的搭载位置是否相同作为评价项目。
加权可以基于分别从车辆1、2向服务器300发送的车辆1、2的识别信息(车辆ID)来进行。预先将关联了识别信息与所述车辆的车名、年型、型号等的信息储存于数据库(未图示)。由此,服务器300能够根据车辆1的识别信息来确定车辆1的车名等。对于车辆2也同样。
权重可以表示为例如0以上且1以下的范围内的值。作为一个例子,权重为1的记录d被与利用车辆1取得的记录d同等地对待。另一方面,对于权重为0的记录d,实质上不使用。
在图8中示出将车辆1与车辆2为相同车型的情况下的权重设为1的情况的例子。如图8所示,在车辆1与车辆2的比较中,可以将二次电池110的型号相同、并且二次电池110的搭载位置也相同时的权重设为a(0≤a≤1)。另外,可以是:将二次电池110的型号相同、并且二次电池110的搭载位置不同时的权重设为b(0≤b<a),将二次电池110的型号不同、并且二次电池110的搭载位置相同时的权重设为c(0≤c<a)。另外,可以将二次电池110的型号不同、并且其搭载位置也不同时的权重设为d(0≤d<b或者0≤d<c)。
图9是表示本实施方式中的温度历史记录数据D1的补充处理的流程图。所述流程图在预定条件成立时或者每当经过预定时间时被从主例程调用并执行。所述流程图所包含的各步骤(以下简称为“S”)基本上通过由ECU100执行的软件处理来实现,但各步骤的一部分或者全部也可以通过制造在ECU100内的硬件(电路)来实现。
ECU100与图9所示的流程图相对立地另行执行以下的处理。即,ECU100在每当经过预定期间Δt时从温度传感器123取得二次电池110的温度Tb,并且从GPS接收机131取得车辆1的位置P。进而,ECU100根据温度Tb和位置P、以及取得温度Tb和位置P的时刻t来生成记录d,将所述记录d作为温度历史记录数据D1存储于存储器102,并且向服务器300发送。既可以每当经过预定期间Δt时逐次发送温度历史记录数据D1,也可以在预定的定时(厂商入库时等)一并发送温度历史记录数据D1。服务器300在接受到来自车辆1的温度历史记录数据D1时将温度历史记录数据D1储存于温度历史记录数据库320。对于来自其他车辆2的温度历史记录数据D2也同样。
参照图9,在S110中,ECU100对温度历史记录数据D1内的连续的记录d的时刻t进行比较,由此判定在温度历史记录数据D1是否出现了记录d的缺失。在图4中对前述的判定方法进行了详细的说明,因此不反复进行说明。
在温度历史记录数据D1出现了记录d的缺失的情况下(在S120中为是),ECU100使处理前进至S130,向服务器300要求发送包括缺失期间中的温度Tb的记录。ECU100将车辆1的识别信息、与缺失期间的时刻t相关的信息(时刻信息)、以及与缺失期间中的车辆1的位置P相关的信息(位置信息)与所述要求一起向服务器300发送。
服务器300在接受到来自车辆1的要求时,向要求源的车辆1发送与所要求的时刻信息以及位置信息对应的记录d。更具体而言,如在图5中所说明的那样,服务器300从储存于温度历史记录数据库320的温度历史记录数据D2选择从在缺失期间存在于车辆1的位置P的周边地区的车辆2收集的记录d,并且向车辆1发送所选择的记录d。此时,优选,服务器300对所选择的记录d进行如在图8中说明的那样的加权。
ECU100待机(在S140中为否)到从服务器300接收到记录d为止,当从服务器300接收到记录d时(在S140中为是),利用所接收到的记录d来补充存储于存储器102的温度历史记录数据D1(S150)。
在S160中,ECU100使用温度历史记录数据D1来执行推定二次电池110的劣化状态的“劣化状态推定处理”。在后面对所述处理的详细内容进行描述。此外,在S120中,在温度历史记录数据D1没有出现记录d的缺失的情况下(在S120中为否),ECU100跳过S130~S150的处理而使处理前进至S160。
如上所述,根据本实施方式,使用从其他车辆2向服务器300收集的温度历史记录数据D2来补充出现了缺失的车辆1的温度历史记录数据D1。因为在温度历史记录数据D1、D2中包括时刻信息以及位置信息,所以,能够选择性地取得利用如下车辆2取得的温度Tb,该车辆2在温度历史记录数据D1出现了缺失的时刻存在于车辆1的周边地区。因此,能够高精度地补充二次电池110的温度Tb。结果,能够提高基于后述的劣化状态推定处理的二次电池110的劣化状态的推定精度。
此外,在本实施方式中,以从服务器300取得温度历史记录数据D2的构成为例进行了说明,但温度历史记录数据D2的取得对象不限定于服务器300。在车辆1与其他车辆2构成为它们之间能够进行通信(车车间通信)的情况下,车辆1可以利用与周围的车辆2的通信来取得所需的温度历史记录数据D2。通常,车车间通信的通信距离是较短的距离(例如数百米)。因此,通过使用车车间通信来取得来自与车辆1的距离较近的车辆2的温度历史记录数据D2。因此,温度Tb的修正精度提高,所以,能够进一步提高二次电池110的劣化状态的推定精度。
另外,在图4~图9中对出现温度历史记录数据D1的缺失的情况进行了代表性的说明,但在温度历史记录数据D1所包含的温度Tb出现异常值的状况不限定于此。例如,有时会因在检测二次电池110的温度Tb时重叠的噪音等而导致温度Tb成为偏离值(较大地偏离温度Tb的分布或前后的温度Tb的值)。在前述那样的情况下,也能够通过同样地取得从其他车辆2向服务器300收集的温度历史记录数据D2(或者通过利用与车辆2的车车间通信取得温度历史记录数据D2)来替换温度Tb的偏离值。像这样,作为温度Tb的异常值的修正,执行温度Tb的缺失值的补充、温度Tb的偏离值的替换中的至少一方。
<劣化状态推定处理>
图10是表示本实施方式涉及的二次电池110的劣化状态推定处理(参照图9的S160)的流程图。在本实施方式中,使用二次电池110的内阻R作为表示二次电池110的劣化状态的指标值。二次电池110的初始状态下的内阻(以下也简称为“初始电阻”)R0通过事先的测定来取得。
S161~S163的处理是算出二次电池110的内阻的增加量(以下简称为“电阻增加量”)ΔR(+)的处理。在S161中,ECU100参照存储于存储器102的温度历史记录数据D1,按照每个温度区域ΔTm(例如数℃左右的温度区域)对二次电池110的温度Tb保持在温度区域ΔTm的时间的长短程度进行累计,由此算出在各温度区域ΔTm的累计保持时间tm。
根据Miner法则(线性累积损伤法则),可以认为:劣化后的二次电池110的内阻R是对二次电池110的初始电阻R0与二次电池110暴露于每个温度条件下的电阻增加量进行累计而得到的电阻。因此,ECU100例如按第一温度区域ΔT1~第m温度区域ΔTm的顺序依次加上电阻增加量,由此算出二次电池110的内阻R(Rm)(S162)。
图11是用于更详细地说明图10所示的流程图的S162的处理的图。在将第一温度区域ΔT1中的累计保持时间表示为τ1、将在第一温度区域ΔT1的电阻增加系数表示为α1的情况下,在第一温度区域ΔT1保持了τ1后的二次电池110的内阻R1可以通过将初始电阻R0乘以电阻增加系数α1和累计保持时间τ1来算出(R1=R0×α1×τ1)。
此外,电阻增加系数αm是表示二次电池110的每单位时间的电阻增加量的参数,也可以另称为劣化速度。像以下那样求出电阻增加系数αm并存储于ECU100的存储器102。即,对二次电池110按每个温度区域ΔTm实施耐久试验,测定耐久试验的实施前后的内阻。并且,根据耐久试验的实施前后的内阻的增加量(电阻增加量)和耐久试验的实施时间来算出电阻增加系数αm。
接着,在第二温度区域ΔT2保持τ2后的二次电池110的内阻R2可以通过将基于在第一温度区域ΔT1的保持的内阻R1作为初始值并乘以电阻增加系数α2和累计保持时间τ2来算出(R2=R1×α2×τ2)。虽然没有反复进行说明,但在到第m温度区域ΔTm为止的整个温度区域内都实施同样的处理,由此能够算出二次电池110的内阻Rm(Rm=Rm-1×αm×τm)。
回到图10,在S163中,ECU100通过从在S162中算出的内阻Rm减去初始电阻R0来算出电阻增加量ΔR(+)。
在接下来的S164~S168的处理中,算出与SOC使用区域的变化相伴的二次电池110的内阻的减少量(以下也简称为“电阻减少量”)ΔR(-)。此外,不特别限定S161~S163的处理与S164~S168的处理的顺序,也可以置换处理的顺序。以下,对SOC使用区域的变化简单地进行说明。
图12是表示正极电位曲线以及负极电位曲线的一例的图。在图12中,横轴表示二次电池110的容量,纵轴表示二次电池110的电极电位(更详细而言是OCV(Open CircuitVoltage:开路电压))。
通常,在二次电池中,伴随着时间经过或充放电,正极以及负极的劣化可能分别加重。例如在锂离子二次电池中,锂离子可能会在负极表面析出而惰化。另外,可能会由于电解液的分解而在负极表面形成被膜。当前述那样的负极的劣化加重时,负极电位曲线从初始状态下的曲线Lx向高容量侧移动到劣化后的曲线Ly。伴随着所述负极电位曲线的移动,正极电位Vp的下限电位从初始状态下的Vx上升到更高的电位Vy。前述是指二次电池110的SOC的下限(下限SOC)向高SOC侧移动。
图13是示意地表示正极电阻Rp与SOC的关系的图。在图13中,横轴表示二次电池110的SOC,纵轴表示正极电阻Rp。
在二次电池110的下限SOC从Sx向高SOC侧移动到Sy的情况下,正极电阻Rp从Rx降低为Ry。另一方面,即使在负极电位曲线移动到高容量侧的情况下,多数情况下在负极电阻也见不到大幅的减少。因此,在本实施方式中,二次电池110的内阻R的减少的主要原因在于正极。并且,将二次电池110整体的电阻减少量ΔR(-)设为与正极电阻Rp的减少量相等并进行以下的运算。此外,虽然在图12以及图13中着眼于正极电位Vp的下限电位的变化,但若求得与负极电位曲线的移动相伴的正极电位Vp的变化,则不一定必须使用下限电位。
在S164中,ECU100算出正极电位的初始电位(初始正极电位)Vp0。更具体而言,例如,通过实验预先求出二次电池110的温度Tb以及SOC与初始正极电位Vp0的对应关系,并作为三维映射(未图示)存储于存储器102。ECU100取得二次电池110的温度Tb,并且算出二次电池110的SOC。并且,ECU100通过参照所述三维映射,根据二次电池110的温度Tb以及SOC算出初始正极电位Vp0。
在S165中,ECU100取得劣化后的二次电池110的正极电位Vp。正极电位Vp1例如可以通过构筑二次电池110的电池模型并进行模拟来取得,也可以通过向二次电池110所包含的电池单元(未图示)中的几个电池单元导入参照电极并进行测定来取得。关于前述的方法,因为是公知的方法,所以不反复进行详细的说明。
在S166中,ECU100通过从在S165中取得的正极电位Vp减去在S164中算出的初始正极电位Vp0来算出正极电位变化量ΔVp(ΔVp=Vp-Vp0)。
在正极电位变化量ΔVp与二次电池110的下限SOC移动量ΔSOC之间存在相关关系。典型的是,在正极电位变化量ΔVp与下限SOC移动量ΔSOC之间存在一次相关关系。因此,可以预先求出所述相关关系,并以映射或函数的形式存储于ECU100的存储器102。ECU100通过参照存储于存储器102的相关关系,根据正极电位变化量ΔVp来算出下限SOC移动量ΔSOC(S167)。
在S168中,ECU100根据下限SOC移动量ΔSOC算出正极电阻减少量ΔRp(-)。如在图13中说明的那样,当下限SOC从Sx增加为Sy时,正极电阻Rp从Rx减少为Ry。通过按每温度Tb预先求出这样的关系,能够根据温度Tb和下限SOC移动量ΔSOC算出正极电阻减少量ΔRp(-)。
在S169中,ECU100将在S163中算出的电阻增加量ΔR(+)与在S168中算出的电阻减少量ΔR(-)相加,由此算出电阻变化量ΔR(ΔR=ΔR(+)+R(-))。
在S170中,ECU100根据初始电阻R0和在S169中算出的电阻变化量ΔR算出内阻R(R=R0+ΔR)。
像这样,根据本实施方式中的劣化状态推定处理,在考虑了二次电池110的内阻的增加(ΔR(+))以及减少(ΔR(-))双方的基础上,算出内阻的变化量(ΔR)。由此,能够高精度地算出内阻的变化量,因此能够高精度地推定二次电池110的劣化状态。
应该认为,本次所公开的实施方式在所有的方面均为例示性的,而并非限制性的。本公开的范围并非是所述的实施方式的说明而是由权利要求书示出,意在包括与权利要求书均等的含义以及范围内的所有的变更。
Claims (6)
1.一种电池***,所述电池***构成为搭载于车辆,所述电池***的特征在于,具备:
二次电池;
检测装置,其构成为检测所述二次电池的温度即电池温度;以及
电子控制单元,其构成为,使用包括所述电池温度和所述电池温度的检测时刻的温度历史记录数据来推定所述二次电池的劣化状态,
其中,
所述电子控制单元构成为,进行与存储搭载所述电子控制单元的车辆以外的其他车辆的温度历史记录数据的外部装置的通信,并且
所述电子控制单元构成为,在所述车辆的温度历史记录数据所包含的电池温度出现了异常值的情况下,从所述外部装置取得所述其他车辆的温度历史记录数据中的在所述电池温度出现了所述异常值的期间中的所述其他车辆的温度历史记录数据,并基于取得的温度历史记录数据执行所述电池温度的所述异常值的修正。
2.根据权利要求1所述的电池***,其特征在于,
所述电子控制单元构成为,执行在所述车辆的温度历史记录数据中出现的所述电池温度的缺失值的补充、和在所述车辆的温度历史记录数据中出现的所述电池温度的偏离值的替换中的至少一方作为所述异常值的修正。
3.根据权利要求1或2所述的电池***,其特征在于,
所述电子控制单元构成为,进行与所述外部装置的通信,所述外部装置存储来自停车中的多个所述其他车辆的包括所述电池温度、所述检测时刻及检测出所述电池温度时的所述其他车辆的位置即检测位置的温度历史记录数据;
所述电子控制单元构成为,基于所述检测时刻及所述检测位置从所述外部装置取得在所述电池温度出现了所述异常值的期间中的所述温度历史记录数据。
4.根据权利要求1或2所述的电池***,其特征在于,
所述电子控制单元构成为,与作为所述外部装置而位于所述车辆的周围的所述其他车辆进行通信;并且
所述电子控制单元构成为,从所述其他车辆取得在所述电池温度出现了所述异常值的期间中的温度历史记录数据。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的电池***,其特征在于,
所述电子控制单元构成为,使用所述电池温度保持在多个温度区域中的各温度区域的时间来算出所述二次电池的内阻的增加量;
所述电子控制单元构成为,算出与所述二次电池的充电状态使用区域的变化相伴的所述内阻的减少量;并且
所述电子控制单元构成为,基于根据所述内阻的初始值和所述增加量及所述减少量算出的所述内阻来推定所述二次电池的劣化状态。
6.一种推定***,所述推定***构成为推定搭载于车辆的二次电池的劣化状态,所述推定***的特征在于,具备:
推定装置,其构成为,使用包括所述二次电池的温度即电池温度和所述电池温度的检测时刻的温度历史记录数据来推定所述二次电池的劣化状态;
服务器,其收集所述车辆以外的多个其他车辆的温度历史记录数据;以及
通信装置,其构成为在所述推定装置与所述服务器之间进行通信,
其中,
所述推定装置构成为,在所述车辆的温度历史记录数据所包含的电池温度出现了异常值的情况下,经由所述通信装置从所述服务器取得所述多个其他车辆的温度历史记录数据中的在所述电池温度出现了所述异常值的期间中的所述其他车辆的温度历史记录数据,
所述推定装置构成为,基于所取得的所述温度历史记录数据执行所述异常值的修正。
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