CN108574317B - 充放电控制装置以及蓄电*** - Google Patents
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Abstract
一种充放电控制装置以及蓄电***。本发明的实施方式涉及充放电控制装置以及蓄电***。本发明的一实施方式为了抑制二次电池的劣化,计算与使用中的内部状态对应的使用条件。作为本发明的一方式的充放电控制装置,其为基于根据二次电池的劣化模型或者劣化映射、以及充电或者放电的对象的二次电池的内部状态参数而计算的使用条件,控制上述充电或者放电的对象的二次电池的充电或者放电的充放电控制装置,基于上述内部状态参数的变更来更新上述使用条件。
Description
本申请以日本专利申请2017-044220(申请日:2017年3月8日)为基础,并享受该申请的优先权利益。本申请通过参照该申请而包含该申请的全部内容。
技术领域
本发明的实施方式涉及充放电控制装置以及蓄电***。
背景技术
锂离子二次电池等的二次电池(蓄电池)为防止急速劣化而被设定了使用条件。例如,充电以及放电时的电流的范围、充电状态(SOC:State Of Charge)的范围、基于SOC范围的电压幅度等包含于使用条件中。通过规定这样的使用条件,从而限制二次电池的充电以及放电。例如,电动汽车在下坡中虽然能够通过再生对二次电池进行充电,但在超过SOC范围的上限值时,不能进行充电。
然而,在蓄电***中的通过的电池控制中,与二次电池的状态无关地规定了使用条件的情况较多。换句话说,无论在二次电池的寿命初期还是寿命末期,使用条件均相同的情况较多。因此,例如若较窄地设定电压幅度,则在二次电池寿命初期不能充分地发挥其电池能力,另一方面,若较宽地设定电压幅度,则在寿命末期其劣化被加速。此外,根据用户的使用方式,对二次电池的寿命产生较大的差异。
所以,虽考虑有根据二次电池的状态来变更使用条件的方法,但二次电池的劣化基于正极、负极、电解液等各种重要因素,故难以简单地掌握二次电池的当前时刻的劣化。此外,即使欲根据以前的测定数据来估计二次电池的当前时刻的劣化,由于二次电池的劣化并非固定地发展,故估计的精度较低。基于上述原因,难以计算与当前时刻的劣化相应的适当的使用条件。
发明内容
作为本发明的一方式的充放电控制装置,其为基于根据二次电池的劣化模型或者劣化映射、以及充电或者放电的对象的二次电池的内部状态参数而计算的使用条件,控制上述充电或者放电的对象的二次电池的充电或者放电的充放电控制装置,基于上述内部状态参数的变更来更新上述使用条件。
一种充放电控制装置,其中,该充放电控制装置基于根据二次电池的劣化模型或者劣化映射、以及充电或者放电的对象的二次电池的内部状态参数而计算的使用条件,控制所述充电或者放电的对象的二次电池的充电或者放电,上述充放电控制装置基于所述内部状态参数的变更来更新所述使用条件。
一种蓄电***,其中,该蓄电***是具备充电或者放电的对象的二次电池即第1电池、以及对所述第1电池进行充电或者放电的充放电控制装置的蓄电***,所述充放电控制装置具备:电池特性估计部,基于在所述第1电池的充电或者放电时计测到的所述第1电池的电压以及电流的数据,估计所述第1电池的内部状态参数的估计值;以及使用条件计算部,基于第1参照数据以及所述劣化速度的指定值,计算出与所述参照参数中的一个参照数据即第1参照参数有关的第1使用条件,所述第1参照数据是至少表示二次电池的劣化速度与关于二次电池的一个以上的参照参数之间的关系的参照数据且基于所述估计值而被设为与所述第1电池对应的参照数据,所述第1参照参数是所述参照参数中的一个参照参数。
根据上述构成的充放电控制装置,为了抑制二次电池的劣化,能够计算与使用中的内部状态对应的使用条件。
附图说明
图1为表示具备第一实施方式的充放电控制装置的蓄电***的概略结构的一个例子的框图。
图2为表示充放电控制装置的概略处理的流程图的一个例子的图。
图3为表示与充电时的电流以及电压有关的数据的一个例子的图。
图4为表示内部状态参数计算部的处理的流程图的一个例子的图。
图5为表示电池特性计算部的处理的流程的流程图的一个例子的图。
图6为示出表示充电量与开电路电压的图表(充电量-OCV曲线)的一个例子的图。
图7为示出表示SOC与开电路电压的图表(SOC-OCV曲线)的一个例子的图。
图8为表示各温度中的SOC与反应电阻Rct的关系的一个例子的图。
图9为对各电阻成分进行说明的图。
图10为对劣化模型进行说明的图。
图11为对新的使用条件的计算进行说明的图。
图12为对劣化映射进行说明的图。
图13为表示使用条件的计算处理的流程图的一个例子的图。
图14为表示使用条件更新处理的流程图的一个例子的图。
图15为表示第二实施方式的蓄电***的概略结构的一个例子的框图。
图16为表示劣化信息取得处理的流程图的一个例子的图。
图17为表示电池组的一个例子的图。
图18为表示检测用单位电池以及高性能单位电池的SOC-OCV曲线的一个例子的图。
图19为表示本发明的一实施方式中的硬件结构的一个例子的框图。
附图标记说明
1 蓄电池
111 检测用单位电池
121、122、123 其他的单位电池(高性能电池)
2 充放电控制装置
21 充放电控制部
22 计测部
23 SOC估计部
24 存储部
25 电池特性估计部
251 充放电履历记录部
252 内部状态参数计算部
253 电池特性计算部
26 内部电阻修正部
27 使用条件制作部
271 劣化信息存储部
272 劣化信息取得部(参照数据取得部)
273 使用条件计算部
280、281、282、283、284、285 电路线
3 外部数据库
4 劣化信息提供服务器
5 通信网络
6 计算机装置
61 处理器
62 主存储装置
63 辅助存储装置
64 网络接口
65 设备接口
66 总线
7 外部存储介质
具体实施方式
以下,参照附图对实施方式进行说明。
(第一实施方式)
图1为表示具备第一实施方式的充放电控制装置的蓄电***的概略结构的一个例子的框图。本蓄电***具备蓄电池1(第1电池)、以及充放电控制装置2。充放电控制装置2具备充放电控制部21、计测部22、SOC(充电状态:State of Charge)估计部23、存储部24、电池特性估计部25、内部电阻修正部26、以及使用条件制作部27。电池特性估计部25具备充放电履历记录部251、内部状态参数计算部252、以及电池特性计算部253。使用条件制作部27具备劣化信息存储部271、劣化信息取得部(参照数据取得部)272、以及使用条件计算部273。
另外,充放电控制装置2通过CPU电路等来实现,也可以通过在蓄电池1中具备充放电控制装置2从而使充放电控制装置2作为一个蓄电池1 来实现。
蓄电池1是通过充放电控制装置2被进行充放电的对象的电池。另外,充放电既可以意指充电以及放电中的某一方,也可以意指两方。蓄电池1 既可以是单位电池(单电池),也可以具备一个以上的电池组。各电池组也可以具备一个以上的电池模块。各电池模块也可以具备多个单位电池。各电池组所具备的电池模块的数量既可以相同也可以不同。此外,各电池模块所具备的单位电池的数量既可以相同也可以不同。
单位电池只要是能够进行充放电的二次电池即可。这里,假设锂离子二次电池来进行说明。
另外,在以下的说明中,只要未特别说明,则设为蓄电池这一用语包括电池组、电池模块、单位电池。
蓄电池1例如可以是移动电话、笔记本电脑、电动自行车、电动汽车、使用电与汽油双方的混合型汽车、所谓无人机的安装有蓄电池的机器等的蓄电池。此外,例如,也可以是按个人住宅、大厦、工厂等的建筑物而设置的安放用蓄电池。也可以是与发电***协作的蓄电池、或者***协作的蓄电池。
充放电控制装置2控制对蓄电池1进行的充放电。此外,也进行被连接的蓄电池1的状态的估计。并且,充放电控制装置2基于估计出的蓄电池1的状态,计算蓄电池1的使用条件。然后,充放电控制装置2基于计算的使用条件控制蓄电池1的充放电。蓄电池1的状态的估计是指,在蓄电池1的充放电时计测到的蓄电池1的电压以及电流的数据,估计与蓄电池1的状态有关的信息即内部状态参数以及电池特性。内部状态参数以及电池特性在后叙述。
另外,也有基于使用频度或者使用次数估计蓄电池1的状态的方法,但即使使用频度或者使用次数相同,由于使用环境或者负荷等而导致蓄电池的状态不同。所以,为了高精度地估计蓄电池1的状态,充放电控制装置2根据充放电等的检查得到的计测值,估计蓄电池1的状态或者性能。
蓄电池1的使用条件是指在蓄电池1的使用之际,也就是对蓄电池1 进行充放电之际所使用的制约条件。使用条件例如可以包括使用时的电压幅度、SOC范围、电流幅度(充放电电流值或者充放电比率的幅度)、功率幅度、温度幅度等。另外,幅度以及范围虽然意指上限值以及下限值之间,但上限值以及下限值也可以相同。换句话说,使用条件也可以是一个值。此外,也可以是上限值以及下限值中的某一个被规定,而另一方无规定。例如,也可以是充电时的电流为10A以下这样的使用条件。
虽然使用条件也可以被预先规定,但由于蓄电池1随着使用而劣化,因此需要更新使用条件。若凭借蓄电池1劣化前的使用条件对劣化后的蓄电池1进行充放电的话,则蓄电池1的容量降低。并且,也存在蓄电池1 的劣化被加速的可能性。所以,根据使用的对象的蓄电池1的状态,需要对适合使用的对象的蓄电池1的使用条件进行计算以及更新。为此,本实施方式的充放电控制装置2基于内部状态参数以及电池特性的变更,更新使用条件。根据蓄电池1的状态另使用条件更新为抑制劣化发展且能够使用的范围较广的条件,从而能够防止蓄电池1的寿命的降低且确保能够进行充放电的容量。此外,通过设置使用条件,例如不进行由大电流进行的充放电、高温下的充放电等起火等的安全性的风险较高那样的充放电。所以,能够确保充放电时的安全性。
另外,设为充放电控制装置2为了进行使用条件的计算处理而使用劣化信息(参照数据)。劣化信息在后叙述。此外,在后详细叙述充放电控制装置2的动作。
另外,上述说明的***构成为一个例子,并不限于上述的构成。例如,在图1中,充放电控制装置2具备存储部24、以及劣化信息存储部271,但也可以将存储部24与劣化信息存储部271合并作为一个存储部。此外,也可以使充放电控制装置2与其他的装置等连接,从充放电控制装置2向其他的装置输出使用条件。输出方法并不特别限定。可以是文件、邮件、图像。内部电阻修正部26也可以包含于电池特性估计部25。
此外,只要能够通过通信或者电信号,从充放电控制装置2接收处理所需的信息,并将处理结果向充放电控制装置2传送,则充放电控制装置2 的各构成要素也可以存在于充放电控制装置2的外部。例如,只要能够通过通信或者电信号,从充放电控制装置2接收电池特性等的估计值,并将使用条件向充放电控制装置2传送,则使用条件制作部27也可以是存在于充放电控制装置2的外部的装置(使用条件制作装置)。
此外,充放电控制装置2也可以与其他的装置连接。例如,也可以从进行电动汽车的控制的EV-ECU(Electronic Vehicle-Electronic Control Unit:电动汽车-电子控制单元)对充放电控制装置2供电。或者,充放电控制装置2也可以是构成EV-ECU的构成要素。
图2为表示充放电控制装置的概略处理的流程图的一个例子的图。图2 (A)为用于掌握蓄电池1的状态的处理。该处理为了掌握由于劣化等而变化了的蓄电池1的状态而进行,假设每经过一定期间被进行。图2(B)为用于基于使用条件进行充放电的处理。假设该处理在初次制作蓄电池1的使用条件的情况下,或者判断为蓄电池1的状态产生变化而再次制作使用条件的情况下,在图2(A)的处理之后被进行。另外,也可以在上述的时机以外进行。在充放电中,换句话说图2(B)的处理中,在蓄电池1或者构成蓄电池1的单位电池的任一方中,检测到电压的上升或者下降时,进行图2(A)的处理亦可。
对用于掌握蓄电池1的状态的处理进行说明。充放电控制装置2对蓄电池1进行规定条件下的充电(或者放电)的指示(S101)。充放电控制装置2取得来自蓄电池1的充电(放电)结果(S102),进行充电结果的解析 (S103)。充电结果的解析是指基于充电结果,计算各单位电池的内部状态参数以及电池特性(单电池特性)。具体而言,基于充电时或者放电时计测到的电流以及电压的数据,估计内部状态参数。此外,基于内部状态参数,进行电池特性的估计。
内部状态参数为表示单位电池的状态的参数。假设在内部状态参数中包括正极容量(正极的质量)、负极容量(负极的质量)、SOC偏差,以及内部电阻。SOC偏差意指正极的初始充电量与负极的初始充电量之差。
电池特性能够根据内部状态参数而计算,表示蓄电池1的电压等的特性。假设在电池特性中包括电池容量、开电路电压(OCV:Open Circuit Voltage)、OCV曲线等。此外,内部电阻也可以包含于电池特性。OCV曲线意为表示与蓄电池有关的某指标与开电路电压的图表(函数)。电池容量为正极容量的范围与负极容量的范围重叠的范围。在SOC为100%时,正极与负极的电位差成为电池的充电终止电压,在SOC为0%时,正极与负极的电位差成为电池的放电终止电压。如此,电池容量能够基于充电量来计算。
对用于基于使用条件进行充放电的处理进行说明。充放电控制装置2 从劣化信息存储部271取得劣化信息(S201)。然后,基于与计算出的内部状态参数或者电池特性(单电池特性)有关的劣化信息、劣化速度的指定值,计算使用条件(S202)。另外,虽记载了劣化速度的指定值,但也可以指定范围。设为指定值包括指定范围。详细后述。充放电控制装置2以满足计算出的使用条件的方式,对蓄电池1进行充放电(S203)。由此,凭借适合蓄电池1的使用条件来进行充放电。例如,SOC范围通过使用条件被规定的情况下,充放电控制装置2在进行充电直至SOC范围的上限时,充放电控制装置2停止充电。或者在电流的值的范围通过使用条件被规定的情况下,从EV-EUC等被供给超过上限值的电流时,充放电控制装置2 也可以使不必要的电流漏掉。
接下来,对充放电控制装置2具备的构成要素进行说明。
充放电控制部21为了计测蓄电池1的内部状态参数而对蓄电池1进行计测用的充放电的指示。计测用的充放电需要在由于单位电池的劣化的发展而导致的蓄电池1的状态的变化不再能忽略之前进行。所以,计测用的充放电在每考虑电池特性的变化而适当规定的一定期间或者时刻来进行。另外,充放电控制部21在经由未图示的输入部接受到来自使用者、其他***等的指示的情况下,也进行计测用的充放电的指示亦可。
此外,充放电控制部21基于使用条件制作部27所制作的使用条件,针对蓄电池1进行供使用的充放电。另外,也可以是充放电控制装置2进行至使用条件的制作,而基于使用条件的充放电由充放电控制装置2以外的装置来进行。换句话说,为了估计电池特性而对蓄电池1进行充放电的充放电控制装置也可以不同于利用使用条件对蓄电池1进行充放电的充放电控制装置。
计测部22对与蓄电池1有关的信息进行计测。计测的信息有:单位电池的正极端子与负极端子之间的电压、流过单位电池的电流、单位电池的温度等。在计测部22的计测数据中包括在蓄电池1的充电或者放电时计测到的蓄电池1的电压、电流、温度等的数据。
SOC估计部23基于计测部22的计测数据,估计蓄电池1在当前时刻的SOC(充电状态)。另外,电池特性估计部25也可以利用基于蓄电池1 的当前的状态计算出的SOC-OCV曲线,估计SOC。
存储部24存储有为了进行电池特性估计部25所涉及的处理而使用的数据。例如,存储有表示单位电池的正极或者负极的充电量与电位的关系的函数等。也可以存储其他的数据。
电池特性估计部25基于计测部22的计测数据,计算蓄电池1的当前时刻的内部状态参数与电池特性。关于电池特性,在不必要的情况下也可以不计算电池特性。如上所述,电池特性中的包括电池容量、内部电阻、开电路电压(OCV)、OCV曲线。OCV曲线(函数)例如可以是表示二次电池的开电路电压(OCV)与二次电池的充电状态或者充电后的电荷量的关系的函数。也可以是表示SOC与OCV的关系的SOC-OCV图。也可以是表示充电量与OCV的关系的充电量-OCV图。进行计算的OCV曲线的种类预先规定即可。
电池特性的计算能够使用各种电池特性测定方法。具体而言,实际流过电流来进行电池容量的测定的充放电试验、主要进行内部电阻值的测定的电流休止法、以及交流阻抗测定等电化学测定等。此外,也可以将这些组合来进行测定。此外,也可以使用对充放电曲线进行分析而简易地估计电池特性的方法。
对电池特性估计部25的内部构成进行说明。
充放电履历记录部251对在蓄电池1的充电时或放电时由计测部22计测到的电压、电流及温度等数据(履历)进行记录。从蓄电池1的充电的开始起到蓄电池1的充电的结束为止,按照一定时间间隔反复进行该记录。该时间间隔根据使用该记录的处理来任意地设定即可。例如,可以考虑设定为从0.1秒至1秒间隔程度。所记录的时刻可以是绝对时刻,也可以是从充电开始起的相对时刻。此外,在充放电履历记录部251的处理按照一定时间间隔重复的情况下,也可以省略时刻的记录。
图3是表示与充电时的电流及电压有关的数据的一个例子的图。图3 所示的数据,是作为二次电池的充电方法而一般使用的恒电流恒电压充电的一个例子。图3的虚线表示电流履历,实线表示电压履历。
在后述的内部状态参数计算部252的处理中,例如,也可以使用恒电流恒电压充电整体的充电履历、或者仅恒电流充电区间(图3的t0至t1之间)的充电履历。此外,充电不一定必须从SOC为0%时开始,也可以从 SOC为20%等时起开始。
内部状态参数计算部252基于充放电履历记录部251记录的履历,分别计算内部状态参数、即构成单位电池的正极或负极的活性物质的量、初始充电量、单位电池的内部电阻。
内部状态参数计算部252利用基于活性物质量及内部电阻来计算蓄电池电压的函数。基于蓄电池充电时或放电时的电流数据及电压数据、以及该函数,来计算蓄电池电压。然后,通过回归计算求出使计算出的蓄电池电压与所测定到的电压之差减少的活性物质量及内部电阻。此外,正极也可以由多个活性物质构成,但是在本实施方式中以正极、负极分别由1种活性物质构成的二次电池为例进行说明。
在对正极、负极分别由1种活性物质构成的二次电池进行充电的情况下,时刻t的电压(端子电压)Vt能够由下式表示。
【数式1】
It表示时刻t的电流值,qt表示时刻t的蓄电池的充电量。fc是表示正极的充电量与电位之间的关系的函数,fa是表示负极的充电量与电位之间的关系的函数。qo c表示正极的初始充电量,Mc表示正极的质量。qo a表示负极的初始充电量,Ma表示负极的质量。R为内部电阻。
电流值It使用由充放电履历记录部251记录的电流数据。通过对电流值It进行时间积分来计算充电量qt。函数fc及函数fa被作为函数信息而记录于存储部24。
其他的正极的初始充电量qo c、正极的质量Mc、负极的初始充电量qo a、负极的质量Ma、以及内部电阻R这5个值(参数集),通过回归计算来估计。此外,各极的活性物质量,也可以视为各极的质量的规定比例来计算。
图4是表示内部状态参数计算部252的处理的流程图的一个例子的图。内部状态参数计算部252的处理在蓄电池1的充电结束之后开始。
内部状态参数计算部252进行初始化,对上述参数集设定初始值,将回归计算的反复次数设定为0(S301)。初始值例如可以是在进行前次的活性物质量计算处理时计算出的值,也可以使用假定得到的值等。
内部状态参数计算部252对由下式表示的残差E进行计算(S302)。
【数式2】
Vbat_t表示时刻t的端子电压,tend表示充电结束时刻。
内部状态参数计算部252计算参数集的更新步长(对应日语:ステップ幅)(S303)。参数集的更新步长例如能够使用Gauss-Newton法、 Levenberg-marquardt法等来计算。
内部状态参数计算部252判断更新步长的大小是否小于预先规定的大小(S304)。在更新步长的大小小于预先规定的大小的情况下(S304的否),内部状态参数计算部252判断为计算收敛,并输出当前的参数集(S307)。在更新步长的大小为预先规定的阈值以上的情况下(S304的是),确认回归计算出的反复次数是否超过预先规定的值(S305)。
在回归计算出的反复次数超过预先规定的值的情况下(S305的是),输出当前的参数集(S307)。在回归计算出的反复次数为预先规定的次数以下的情况下(S305的否),向参数集加上在S303中计算出的更新步长,将回归计算出的反复次数加一(S306)。然后,再次返回到残差的计算(S302)。以上,是表示内部状态参数计算部252的处理的流程的流程图。
在本实施方式中,作为内部状态参数计算部252的输入而使用了充电履历,但是即使使用放电履历,也能够同样计算活性物质量。此外,在使用放电履历的情况下,内部状态参数计算部252的处理的流程及所使用的参数也能够使用与使用充电履历来计算活性物质量的情况下相同的流程及参数。
电池特性计算部253对蓄电池1的电池特性即开路电压算进行计算。此外,电池特性计算部253利用由内部状态参数计算部252计算出的正极的初始充电量qo c、正极的质量Mc、负极的初始充电量qo a、负极的质量Ma,来计算蓄电池的充电量与开路电压之间的关系。
图5是表示对电池特性计算部253的处理的流程进行表示的流程图的一个例子的图。该流程图在内部状态参数计算部252的处理结束之后开始。在该流程图中,使充电量qn按照一定的值△qn进行增减,在发现了开路电压从低于下限值成为下限值以上的充电量qn0时,将qn0作为初始值,使qn每次增加△qn直到开路电压超过上限值为止,在每次增加时都对此时的充电量和开路电压进行记录。由此,能够计算出开路电压从下限值到上限值为止的范围内的充电量与开路电压之间的关系。充电量qn0与开路电压为上限值时的充电量qn之差成为电池容量。
电池特性计算部253设定充电量qn的初始值(S401)。qn的初始值为0 或者比0小了蓄电池1的额定容量的百分之几程度的值即可。具体地说,如果蓄电池1的额定容量为1000mAh,则设定为-50mAh至0mAh程度的范围即可。
电池特性计算部253对开路电压进行计算(S402)。在开路电压的计算中能够使用下式。
【数式3】
接下来,电池特性计算部253将计算出的开路电压与预先规定的蓄电池下限电压进行比较(S403)。蓄电池下限电压,是根据蓄电池1所使用的正极活性物质与负极活性物质的组合来决定的值。具体地说,对于正极活性物质、负极活性物质,分别从安全性、寿命、电阻等观点决定各观点各自的适当的使用范围的电压,并根据这些的组合,来决定作为蓄电池的使用范围的下限及上限电压。
在开路电压不是低于预先规定的下限电压的情况下(S403的否),从充电量qn减去Δqn(S404),再次计算开路电压(S402)。在开路电压低于预先规定的下限电压的情况下(S403的是),电池特性计算部253将充电量 qn加上Δqn(S405)。通过这些,充电量qn向下限值接近。Δqn能够设定为任意的值。例如,可以考虑设为蓄电池1的额定容量的1/1000至1/100程度。具体地说,如果蓄电池1的额定容量为1000mAh,则可以考虑设定为 1mAh至10mAh程度的范围。
电池特性计算部253使用相加后的充电量qn+Δqn,来计算开路电压 (S406)。然后,电池特性计算部253将计算出的开路电压与上述下限电压进行比较(S407)。在开路电压低于下限电压的情况下(S407的否),返回 S405,再次将充电量qn加上Δqn(S405)。在开路电压为下限电压以上的情况下(S407的是),开路电压从低于下限值变为下限值以上,因此将此时的充电量qn设为qn0,并将充电量qn0与开路电压En一起记录(S408)。此外,也可以将该充电量qn0的值作为基准值而表示为0。在该情况下,在以下的记录时,记录从充电量qn的值减去了qn0的值之后得到的值。
电池特性计算部253将充电量qn加上Δqn(S409),来计算开路电压 (S410),并记录从充电量qn减去qn0而得到的值、以及计算出的开路电压 En(S411)。
电池特性计算部253将计算出的开路电压与预先规定的蓄电池的上限电压进行比较(S412)。蓄电池的上限电压,是根据蓄电池1所使用的正极活性物质与负极活性物质的组合来决定的值。在开路电压低于预先规定的上限电压的情况下(S412的否),再次返回将充电量qn加上Δqn的处理 (S409)。在开路电压成为预先规定的上限电压以上的情况下(S412的是),结束处理。以上,是表示电池特性计算部253的处理的流程的流程图。
图6是表示对充电量与开路电压之间的关系进行表示的图表(充电量-OCV曲线)的一个例子的图。图6(A)是由电池特性计算部253求出的当前的状态下的充电量-OCV曲线。图6(B)是将图6(A)所示的图表的纵轴设定为从下限电压到上限电压为止的图。
图7是表示对SOC与开路电压之间的关系进行表示的图表(SOC- OCV曲线)的一个例子的图。与图6的不同点为,横轴不是充电量而是SOC。图7是将图6(B)所示的图表转换为SOC-OCV曲线的图表(实线)、与初始状态的蓄电池的SOC-OCV曲线(虚线)重叠显示的图。图7的虚线表示初始状态的蓄电池的开路电压,实线表示由蓄电池的劣化等导致的变化后(当前)的蓄电池的开路电压。SOC表示当前充电的电荷量相对充满电容量的比例,通过0至1或者0至100%之间的值来表示。
从充电量向SOC的转换,使用根据充电量-OCV曲线计算出的电池容量和充电量来进行即可。此外,在此处的说明中,在简称为充电状态的情况下,不仅包括SOC,还包括充电量等。
变化后的曲线为,随着容量的减少而曲线的长度变短,但是根据图7 可知,不仅曲线的长度变化,形状本身也变化。例如,在基于开路电压来估计充电状态(SOC)的情况下,在所计测到的开路电压为A时,正确的充电状态(当前的充电状态)为B1。但是,在视为开路电压的曲线未变形的情况下,即当利用初始状态下的SOC-OCV曲线求出开路电压时,电压 A的充电状态被求出为B2,充电状态的估计精度变低。因此,通过如该第一实施方式那样,利用当前的状态下的SOC-OCV曲线,能够高精度地测定充电状态。
也可以是,由电池特性估计部25计算出的SOC-OCV曲线被SOC估计部23取得,SOC估计部23基于SOC-OCV曲线来估计蓄电池1的SOC。
因此,根据第一实施方式,不进行特别的充放电等,就能够准确地掌握随着使用而变化的充电量与开路电压之间的关系(充电量-OCV曲线或 SOC-OCV曲线),能够高精度地估计充电状态。
此外,在此,对二次电池的正极、负极分别由1种活性物质构成的情况进行了说明,但对于二次电池的正极、负极的任一个由多种活性物质构成的二次电池也能够同样地应用。此外,在预先准备有对蓄电池1的活性物质量进行存储的其他存储部的情况下,电池特性计算部253能够使用该其他存储部所存储的活性物质量,来计算表示预先规定的蓄电池的电压范围内的二次电池的充电量与开路电压之间的图表。
电池特性计算部253也可以计算其他的电池特性。例如,也可以是,使用所计算出的开路电压等,对蓄电池1的电压、电力或电力量进行计算。计算方法使用下述所示的计算式等即可。下述的计算式的c表示规定的常量。
(电压)
电压=开电路电压-c×内部电阻×电流
(电力)
电力=电流×开电路电压-c×内部电阻×(电流)2
(电力量)
电力量=电池容量×平均电压
此外,内部电阻可以使用内部状态参数计算部252计算出的估计值,也可以使用后述的内部电阻修正部26修正后的估计值。此外,电池特性计算部253也可以是使用内部电阻修正部26修正后的估计值,对计算过一次的电池特性进行重新计算。内部电阻修正部26所计算出的估计值能够提高精度。电流从计测部22的计测数据中取得即可。此外,电池特性计算部253 也可以是经由存储部24等接受计算所需要的公式、常量的值等。
内部电阻修正部26基于由电池特性估计部25计算出的内部电阻R、由计测部22计测到的温度T,对当前的蓄电池1的温度T的内部电阻进行修正。设为修正后的内部电阻Rcr。此外,在不对内部电阻进行修正时,也可以不设置内部电阻修正部26。
对内部电阻修正部26所进行的内部电阻的温度修正进行说明。内部电阻的温度修正是指,例如,对于蓄电池性能诊断方法提供对温度的影响进行修正的手段,扩大能够良好地应用蓄电池性能诊断的温度范围。在蓄电池性能诊断方法中,如在电池特性估计部25的处理中说明的那样,根据充放电曲线,参照各活性物质的充电量-OCV数据,推算电池容量、内部电阻、以及正负极的各活性物质的劣化的程度。
对其原理和方法进行说明。锂离子二次电池具有对置的正极和负极、以及包含正负极间的Li盐在内的电解质。此外,在正极及负极,在集电箔上涂敷有活性物质。集电箔分别与蓄电池外部安装的正极及负极端子连接。在蓄电池的充放电时,经由电解质而Li离子在正极活性物质与负极活性物质间移动,电子从活性物质向外部端子流动。
各活性物质具有能够可逆地***或者脱离的Li量和电位。在一定的充放电电压的范围内,蓄电池能够储藏的能量量,通过蓄电池内的正极活性物质和负极活性物质的量及其组合来决定。
此外,在充放电时产生:Li离子传导、电解质中的Li离子向活性物质内部侵入时的电荷移动电阻、由在电解质与活性物质的界面上形成的被膜引起的电阻、电子在活性物质及集电箔中流动时的电阻。蓄电池的内部电阻成为这些Li离子的移动、电子的移动、电荷移动电阻、被膜的电阻、以及在正极及负极内的扩散电阻等的总和。
一般,在锂离子二次电池内部的蓄电池控制***中,从安全性的观点出发,对各单位电池的电压、电池组内的温度等进行计测。如果能够基于这些计测数据来计算电池特性,那么能够抑制计算的费用及时间。
然而,对充电放电条件细化且随机地变动的实际使用时的蓄电池举动进行分析非常困难。其原因在于,是依赖于时间的电阻、扩散电阻、以及缓和过程等复杂地复合而成的现象,不容易进行计算模型化。另一方面,例如,如果仅将在一定条件下进行的电动汽车的充电那样的单纯的举动作为对象,则能够通过简略化模型来进行分析。
因此,在本实施方式的蓄电池性能估计方法中,基于根据一定条件下的充电或放电的数据(充放电曲线)而求出的针对各活性物质的Li***脱离反应的、“电位-充电量”的曲线(curve),将各活性物质的量、由与充电电流的施加相伴随的内部电阻引起的蓄电池电压的上升(过电压)作为变量,通过拟合计算来确定变量的值。由此,能够估计容量减少(各活性物质的减少)及内部电阻的增加。
但是,在实际的蓄电池的使用状况下,温度条件根据外部环境、充电时的蓄电池的状态等而变动。若蓄电池的温度变化,则蓄电池性能也变化。特别是,与温度的降低相比,内部电阻更大地增加。图8是表示各温度下的SOC与反应电阻Rct之间的关系的一个例子的图。反应电阻Rct为内部电阻的分量之一。如图8所示那样,可知根据温度的不同,反应电阻较大地不同。因此,即使比较了温度不同的测定数据的分析结果,也由于温度引起的分析结果的变动会产生很大影响,而难以进行劣化导致的内部电阻的增加的评价。
因此,在基于实际使用下的蓄电池的测定数据来估计电池特性的情况下,通过进行内部电阻的温度修正,能够使电池特性的精度提高。
蓄电池的内部电阻由多个种类的电阻分量复合而成。各电阻分量的温度依赖性及由劣化导致的增加速度是不同的。因此,由于劣化的发展,而电阻所占的比例变化,随之作为内部电阻整体的温度依赖性也变化。着眼于该情况,本实施方式的蓄电池性能估计方法中的内部电阻的温度修正为,将内部电阻分为反应电阻Rct、扩散电阻Rd、以及欧姆电阻Rohm这3个分量,根据各自固有的温度依赖性向对应于基准温度T0的值进行了修正,之后进行合计。
具体地说,通过以下的公式,进行从测定时的蓄电池温度向基准温度的修正。此外,下述式中的Rgas表示气体常量。T0表示基准温度,T表示测定时的蓄电池温度。R1表示常量。Ea、Eb、Ec是对各个电阻分量的温度依赖性进行决定的常量。
(反应电阻)
Rct(T0)=Rct(T)×Exp(-Ea/(Rgas·T))/Exp(-Ea/(Rgas ·T0))
(扩散电阻)
Rd(T0)=Rd(T)×Exp(-Eb/(Rgas·T))/Exp(-Eb/(Rgas· T0))
(欧姆电阻)
Rohm(T0)=(Rohm(T)-R1)×Exp(-Ec/(Rgas·T))/Exp (-Ec/(Rgas·T0))+R1
图9是对各电阻分量进行说明的图。欧姆电阻包括电解液的离子传导电阻和蓄电池内的电子传导电阻。将温度依赖性相对小的电子传导电阻设为常量。反应电阻包括电荷移动电阻和表面被膜的电阻。扩散电阻包括与活性物质内部、电极内的锂离子扩散相伴随的电阻。
欧姆电阻的Ec表示与Li离子在电解液中的移动相伴随的活性化能量。反应电阻的Ea表示在电解液中被溶剂化的Li离子在活性物质表面去溶剂化时的能量。扩散电阻的Eb被视为与活性物质内部的Li离子位置间移动相伴随的活性化能量。因此,能够认为在劣化过程中这些值为一定而不变化。
这些Ea、Eb、Ec的值,能够通过单位电池的交流阻抗测定、电流脉冲测定等来计算。与作为分析对象的蓄电池有关的Ea、Eb、Ec的值,预先根据测定值来计算,并存储于存储部24。然后,在内部电阻的温度修正计算时进行参照即可。
接下来,说明在根据充放电曲线的电池特性的推算中将内部电阻分为3 个分量来进行计算的方法。
在蓄电池的劣化过程中,内部电阻的3个分量均上升,但是由劣化导致的增加的速度根据各分量而不同。因此,通过对要评价的蓄电池寿命的范围进行限定,也有可能存在未劣化这样的假设成立的情况。例如,在电动汽车用的蓄电池中、将评价的下限假定为剩余容量90~70%程度为止的情况下,虽然还受到使用条件、蓄电池的构成等的影响,但是也有可能能够在蓄电池寿命中将一部分电阻分量近似为一定值。
(第一方法)
根据计算出的蓄电池的内部电阻值进行3个分量的计算的第一方法,是将欧姆电阻分量及扩散电阻分量视为一定、将残差视为反应电阻的方法。在该方法中,对于欧姆电阻分量及扩散电阻分量,假定为不产生由劣化导致的增加,仅对依赖于单电池温度的温度变化进行考虑。在充放电曲线的分析中,从针对某个温度T估计出的内部电阻值,减去温度T下的欧姆电阻分量及扩散电阻分量,将其剩余作为反应电阻分量。然后,对各个分量向基准温度T0进行了温度修正后进行合计,对基准温度T0下的内部电阻值进行计算。第一方法适合于如下情况:在正负极的活性物质稳定的SOC 的范围内,温度为室温附近以下,进行蓄电池的电流比较小这样的缓慢的使用方法的情况。
(第二方法)
第二方法为如下方法:对欧姆电阻分量及扩散电阻分量,根据与这2 个电阻分量各自与累积时间或累积电力量之间的关系有关的函数来推算,将残差作为反应电阻的方法。在该方法中,关于欧姆电阻分量及扩散电阻分量的劣化,假定为与时间或充放电循环量相关,对欧姆电阻分量及扩散电阻分量进行计算。在充放电曲线的分析中,从对某个温度T估计出的内部电阻值,减去计算出的欧姆电阻分量及扩散电阻分量,将剩余作为反应电阻分量。然后,对各个分量向基准温度T0进行了温度修正之后进行合计,对基准温度T0下的内部电阻值进行计算。第二方法适合于如下情况:欧姆电阻分量及扩散电阻分量的劣化虽然比较小,但确实地发展着的情况。
此外,关于使用累积时间或累积电力量的哪个,根据使用环境等来决定即可。例如,在由于储藏时产生气体等原因而蓄电池的劣化发展的情况下,适合进行基于累积时间的劣化量估计。另一方面,如活性物质的体积变化等那样、由充放电等处理的循环的反复引起的蓄电池的劣化显著的情况下,适合进行基于累积电力量的劣化量估计。
此外,累积时间或累积电力量的数据预先保持。累积电力量也可以由设备的运转量代替,例如如果为车辆则可以由行驶距离代替。
(第三的方法)
第三方法为如下的方法:根据预先保持的各活物质的扩散电阻和充电量的数据、或者反应电阻和充电量的数据,来推算反应电阻分量及扩散电阻分量,将残差作为欧姆电阻分量。在第三方法中,与第一及第二方法不同,为如下方法:在充放电曲线的分析中,参照活性物质的反应电阻-充电量曲线、扩散电阻-充电量曲线、或者蓄电池的内部电阻-充电量曲线进行回归计算,由此对反应电阻及扩散电阻的值进行估计。活性物质的电阻分量相对充电量、即SOC具有依赖性,利用即使劣化其依赖性的倾向也不变化这一点,根据蓄电池的内部电阻-充电量的倾向来进行内部电阻的组成的估计。
活性物质的反应电阻-充电量曲线及扩散电阻-充电量曲线,需要预先测定。此外,由劣化导致的变化的方式也根据蓄电池的构成而不同,因此需要预先测定。例如可以考虑采取如下形态:在形成有电阻性的表面被膜的情况下,内部电阻均匀地每次增加一定值,在活性物质减少的情况下,均匀地成为n倍。
第三方法适用于如下情况:反应电阻-充电量存在显著的变化,作为其结果,作为蓄电池的反应电阻明确显现出充电量的依赖性的情况。
(第四的方法)
第四方法是如下方法:使用预先保持的各活物质的扩散电阻-充电量、反应电阻-充电量、以及欧姆电阻-充电量数据进行回归计算,由此对反应电阻分量、欧姆电阻分量、以及扩散电阻分量进行估计的方法。在第三方法中仅使用了扩散电阻-充电量、反应电阻-充电量,但在第四方法中特征在于,还使用欧姆电阻-充电量数据。在活性物质的欧姆电阻-充电量的依赖性具有特征的情况下,例如,在充放电使活性物质的电子导电性较大地变化的情况有效。
电池特性计算部253也可以为,使用修正后的内部电阻,计算实际能够输出的电力量等,作为电池特性。实际能够输出的电力量,能够基于充电量-OCV曲线、可放电的电气量、以及修正后的内部电阻来进行计算。
使用条件制作部27基于电池特性估计部25估计出的内部状态参数或电池特性的估计值、以及劣化速度的指定值,对使用条件进行计算。使用条件下的充电电流的值被计算为使得由充电导致的劣化速度成为指定的值以下。
劣化速度表示二次电池的劣化发展的速度。劣化速度的指定值可以预先存储于劣化信息存储部271,也可以经由未图示的输入部从用户等接受。
劣化信息存储部271储存在充放电控制装置2计算蓄电池1的使用条件时所需要的、与二次电池的劣化有关的信息(数据)。以下,将该信息记作劣化信息。劣化信息可以说是在计算使用条件时参照的图表或函数等参照数据。劣化信息例如可以至少表示二次电池的劣化速度与关于二次电池的一个以上的参照参数之间的关系的参照数据。另外,劣化信息至少包含劣化模型或劣化映射。在后叙述劣化模型或劣化映射。
劣化信息存储部271也可以存储劣化信息以外的信息。例如,也可以存储使用条件制作部27的处理所使用的制约条件等。所制作的使用条件也可以被存储。此外,劣化信息存储部271也可以与存储部24是同一个。
劣化信息取得部272从电池特性估计部25取得与内部状态参数及电池特性的至少某一个有关的估计值。然后,劣化信息取得部272基于所取得的估计值,从劣化信息存储部271取得与蓄电池1对应的劣化信息(第一参照数据)。换句话说,劣化信息取得部272抽取二次电池的劣化信息中的与蓄电池1对应的劣化信息。
此外,也可以基于与正极有关的估计值来取得与正极对应的劣化信息 (第二参照数据)。例如,与正极对应的劣化信息可以是至少表示正极的劣化速度、与一个以上的参照参数的关系的信息。此外,也可以基于与负极有关的估计值来取得与负极对应的劣化信息(第三参照数据)。例如,与负极对应的劣化信息可以是至少表示负极的劣化速度、与一个以上的参照参数的关系的信息。例如,也可以基于作为内部状态参数而计算出的正极或负极的初始充电量来取得劣化信息。例如,也可以基于作为内部状态参数而计算出的正极或负极的质量来取得劣化信息。例如,也可以基于作为电池特性而计算出的开路电压来取得劣化信息。
在蓄电池1的估计值满足预先制作劣化信息时的二次电池的前提条件的情况下,可以说该劣化信息与蓄电池1对应。例如,在基于满足正极的活性物质量为规定的范围内这样的前提条件的多个二次电池来制作了劣化信息的情况下,在蓄电池1的正极的活性物质量的估计值为该规定的范围内时,可以说该劣化信息与蓄电池1对应。此外,与蓄电池1对应的劣化信息,可以说是适合于制作蓄电池1的使用条件的劣化信息。
另外,劣化信息取得部272也可以基于多个估计值来取得劣化信息。与多个估计值一致的劣化信息相较于与一个估计值一致的劣化信息,为与蓄电池1一致的劣化信息的可能性更高。因此,在使用与多个估计值一致的劣化信息的情况下,与使用与一个估计值一致的劣化信息的情况相比,可以认为计算的使用条件的精度提高。
使用条件计算部273基于通过劣化信息取得部272取得的被设为与蓄电池1对应的劣化信息(第1参照数据)、以及被指定的劣化速度的值,计算蓄电池1的使用条件。另外,计算的使用条件成为与参照参数中的至少一个有关的条件。这里使用劣化模型或者劣化映射,说明对为了使劣化速度成为指定值以下的使用条件进行计算的方法。
首先,对劣化模型进行说明。首先,对劣化模型进行说明。图10是对劣化模型进行说明的图。图10表示用于计算劣化速度的图表即劣化速度算出图表的例子。劣化速度算出图表是表示与二次电池有关的参数与劣化速度之间的图表。以下,将该与二次电池有关的参数记作参照参数。
劣化模型是指对二次电池的劣化如何发展进行表示的模型、例如是这些劣化速度算出图表整体。劣化速度算出图表是基于对多个二次电池进行的检查的结果计算出的图表。所以,劣化速度算出图表对同种类的二次电池能够通用。换句话说,在蓄电池1的估计中所使用的劣化速度算出图表基于与蓄电池1同种类的二次电池而作成。在本实施方式中,假设劣化速度算出图表被预先计算,并存储于劣化信息存储部271。
劣化速度算出图表是根据满足某个前提条件的多个二次电池的检查结果而导出的。前提条件不特别限定,假设存在各种前提条件。例如,将单位电池的正极的活性物质量为规定的范围内的情况作为前提条件。然后,对满足该前提条件的多个二次电池进行检查,并基于检查结果计算劣化速度算出图表。此时,能够对检查结果进行内部状态参数的估计,并根据正极活性物质量的变化及负极活性物质量的变化,得到正极劣化模型和负极劣化模型。在蓄电池1的正极的活性物质量处于该规定的范围内的情况下,即蓄电池1满足该前提条件的情况下,根据按照该前提条件计算出的劣化速度算出图表,能够估计蓄电池1的劣化速度。此外,劣化速度算出图表的制作方法不特别限定,可以任意地决定。
除此以外,例如,也可以将与二次电池的保管或使用时的环境有关的事项作为前提条件。作为与环境有关的前提条件,可以考虑温度、湿度这样的事项。此外,例如,也可以将与二次电池的使用履历有关的事项作为前提条件。作为与使用履历有关的前提条件,可以考虑充电或放电的次数、使用的总时间等。
作为二次电池的劣化的原因,假定为与电解液的反应性、由活性物质的膨胀收缩导致的破损等,但不容易确定二次电池的劣化的原因。此外,根据二次电池的保管状况、使用履历等,劣化的状况也会不同。所以,预先计算各种前提条件及参照参数下的劣化速度算出图表,使用与蓄电池1 的状态一致的劣化速度算出图表。即,使用基于与蓄电池1的状态为相同程度的状态下的二次电池的检查结果计算出的劣化速度算出图表。由此,能够高精度地预测蓄电池1的劣化速度。
由于进行多个种类的检查,因此参照参数也存在多个种类。例如,可以考虑到正极或负极的活性物质的SOC、C-rate(充放电时的电流)、电位这样的表示二次电池的状态的参照参数。此外,也可以将温度、湿度等与环境有关的事项或者与二次电池的使用履历有关的事项用作为参照参数。另外,前提条件也可以说是作为常量的参照参数。
图10(A)是表示满足某个前提条件的二次电池的SOC与正极的劣化速度之间的关系的(SOC-劣化速度)图表。横轴表示SOC,纵轴表示正极的相对劣化速度。相对劣化速度表示将劣化速度为最低时的值设为1时的相对值。以下,在不特别否定时,劣化速度表示相对值。图10(A)示出了在满足某个前提条件的二次电池的SOC从20%到60%时,正极的劣化速度较低,在SOC低于20%、以及SOC超过60%时,正极的劣化速度较高。
例如,在设为图10(A)的劣化信息与蓄电池1对应的情况下,设为能够允许的劣化速度被指定为1.5以下。此时,根据图10(A)的劣化速度算出图表,可知SOC的下限值约为10%,SOC的上限值约为80%。因此, SOC的范围为约10%至约80%为止的情况成为蓄电池1的正极的使用条件。
图10(B)是表示满足某个前提条件的二次电池的SOC与负极的劣化速度之间的图表。与图10(A)的图表不同,即使在SOC低于20%的范围内,负极的劣化速度也较低。如此,即使是相同的参照参数,在正极和负极劣化速度也未必相同。
例如,在设为图10(B)的劣化信息与蓄电池1对应的情况下,设为能够允许劣化速度被指定为1.5以下。此时,根据图10(B)的劣化速度算出图表,可知SOC的下限值为0%,SOC的上限值约为75%。因此,SOC 的范围为约0%至约75%为止的情况成为蓄电池1的负极的使用条件。
通过比较图10(A)与图10(B)可看出,考虑到劣化发展的情况下的各极的劣化速度,有时正极与负极不同。所以,可以将蓄电池1的正极的使用条件(第2使用条件)以及蓄电池1的负极的使用条件(第3使用条件)中的某一方设为蓄电池1的使用条件(第1使用条件)。或者考虑到将蓄电池1的正极以及负极这两者的使用条件,来制作蓄电池1的使用条件亦可。例如,也可以基于为了使正极的劣化速度成为指定值以下的使用条件、为了使负极的劣化速度成为指定值以下的使用条件,来计算蓄电池1 的使用条件。在一方的电极的使用条件较宽而另一方的电极的使用条件较窄的情况下,若将使用条件设为较宽的一方,则另一方的电极的劣化速度上升。因此,优选将使用条件取决于正极的使用条件与负极的使用条件中的较窄的一方。由此,能够计算考虑了正极以及负极各自的劣化的使用条件。
例如,如上述那样,在正极的使用条件是SOC的范围为约10%至约 80%,负极的使用条件是SOC的范围为约0%至约75%的情况下,蓄电池1 的使用条件可以设为SOC的范围为约10%至约75%。另外,与蓄电池1的使用条件有关的范围可以是与正极的使用条件有关的范围内,并且是与负极的使用条件有关的范围内。例如,可以将蓄电池1的使用条件设为比约 10%至约75%更窄的约20%至约70%。
此外,在上述中,在计算正极的使用条件与负极的使用条件后计算蓄电池1的使用条件,但也可以在将与正极有关的劣化模型、以及与负极有关的劣化模型合成从而计算蓄电池1的劣化模型后,计算蓄电池1的使用条件。换言之,也可以通过与正极有关的劣化速度算出图表、与负极有关的劣化速度算出图表的合成图,计算蓄电池1的使用条件。
这样,使用条件计算部273制作表示所允许的SOC的值的范围的使用条件。此外,能够制作不仅考虑到正极也考虑到负极的劣化的使用条件。
此外,作为使用条件的计算所使用的参照参数,使用电池特性估计部 25估计出的内部状态参数或者电池特性的估计值。所以,计算出的使用条件成为与当前时刻的蓄电池1的劣化相应的适当的使用条件。
此外,如前所述,电池特性估计部25能够高精度地计算内部状态参数以及电池特性的估计值。并且,基于考虑到电解液、温度等而进行了修正的内部电阻,再次计算内部状态参数或者电池特性的估计值,从而使估计值的精度进一步提高。这样,由于使用精度较高的估计值,故计算的使用条件的精度也被提高。
使用条件计算部273也可以计算SOC以外的与参照参数有关的使用条件。图10(C)为表示二次电池的温度与劣化速度之间的图表。表示在使用时、保管时等劣化速度相对温度的依赖性。例如,在设为图10(C)的劣化信息与蓄电池1对应的情况下,设为能够允许的劣化速度被指定为5 以下。此时,根据图10(C)的劣化速度算出图表,可知温度的下限值为0℃,温度的上限值为约40℃。因此,温度的范围为约0℃至约40℃的情况成为蓄电池1的使用条件。
图10(D)是表示二次电池的C-rate与劣化速度之间的图表。表示劣化速度相对C-rate的依赖性。例如,在设为图10(D)的劣化信息与蓄电池1对应的情况下,设为能够允许的劣化速度被指定为5以下。此时,根据图10(D)的劣化速度算出图表,可知C-rate的下限值为0,C-rate 的上限值为约2C。因此,C-rate的范围为0至约2C的情况成为蓄电池1的使用条件。也可以像这样制作表示充电或者放电的电流的值的范围的使用条件。此外,也可以制作将与SOC、电流、其他有关的使用条件组合而成的使用条件。
另外,虽然将正极、负极、蓄电池1的劣化速度的目标值设为相同的值,但无需一定相同。也可以考虑正极、负极各自的劣化状态、今后的用途、使用目的,来规定正极以及负极各自的劣化速度的目标值。
此外,在上述中,根据表示参照参数与劣化速度之间的图表,计算了使用条件。并且,也可以基于表示计算出的使用条件与参照参数彼此的关系的劣化模型,计算不同的使用条件。
图11为对新的使用条件的计算进行说明的图。在图11中示出了表示参照参数彼此的图表。图11(A)为表示SOC与C-rate的最大值(蓄电池最大电流值)之间的图表。使用条件计算部273也可以在如上述那样求出SOC范围后,基于图11(A)的图表,计算C-rate的范围。在SOC范围为约10%至约75%,用恒电流进行充放电的情况下,根据图11(A)的图表,可知C-rate的最大值的范围为约3.2C至约5.0C。在该情况下,电流成为C-rate的最大值的范围的下限值以下,即约3.2C以下。这样来求取与电流有关的使用条件。
图11(B)为表示C-rate与电压之间的关系的图表。在SOC范围为约10%至约75%,用恒电流进行充放电的情况下,由于根据图11(A)的图表可知SOC约10%的C-rate的值为约3.2C,SOC约75%的C-rate的值为约4.0C,因此根据图11(B)的图,可知电压的范围为约3.3V至约3.9V。这样来求取与电压有关的使用条件。
另外,也可以是使用条件计算部273将取得的劣化模型进行转换,来制作新的劣化模型。例如,使用条件计算部273也可以不从劣化信息取得部272取得在图11(B)中示出的表示C-rate与电压之间的关系的图表,而是根据在图11(A)中示出的表示C-rate与SOC之间的关系的图表来制作。关于从SOC向电压的转换,使用电池特性估计部25所计算出的SOC -OCV曲线、以及上述的电压的计算式即可。
如图11(B)所示,只要计算将在充电时可容易测定的电压等用作为参照参数的使用条件,则与计测部22对电压的计测结果连动地,蓄电池1能够使用。
这样,只要能够基于电压等计算使用条件,则即使是虽不能直接测定内部状态参数但能够测定蓄电池1的电压的简易的电子设备,也能够作为充放电控制装置2进行满足使用条件的充放电。由此,不需要直接测定内部状态参数的功能,能够实现电子设备的制造成本的抑制。
另外,也可以使用用于计算劣化速度的函数来代替劣化速度算出图表。例如,也可以使用劣化速度算出图表的近似函数。
接着,对劣化映射进行说明。图12是对劣化映射进行说明的图。劣化映射是由多个要素构成的多维的图表,是劣化模型的劣化速度算出图表的集合体。例如,劣化映射可以是相对温度、SOC及C-rate将劣化速度定量地映射化而成的映射。此外,劣化映射也与劣化模型同样,可按照正极及负极分别存在。能够根据正极劣化映射和负极劣化映射来制作二次电池的劣化映射。
图12(A)是表示C-rate为某个值时的温度、SOC及劣化速度这3 个参照参数之间的关系的三维图表。图12(A)的劣化映射按照C-rate的值而存在。与温度的轴垂直的平面中的图12(A)的截面图表(二维图表) 是前提条件为C-rate和温度、参照参数为SOC的劣化速度算出图表。与 SOC的轴垂直的平面中的图12(A)的截面图表是前提条件为C-rate和SOC、参照参数为温度的劣化速度算出图表。如此,前提条件为参照参数的1种。
图12(B)为图12(A)的截面图的一个例子。图12(B)为在C-rate 与温度被指定的情况下的、SOC与劣化速度这二个参照参数之间的关系的二维图表。这样,三维的劣化映射的截面图成为劣化模型。所以,劣化映射在多个参照参数的值被指定的情况下成为与劣化模型相同,因此即使使用劣化映射,也能够计算蓄电池1的使用条件。
这样劣化模型以及劣化映射SOC包括,表示C-rate等的一个以上的参照参数与劣化速度之间的关系的数据。
另外,使用条件计算部273既可以基于劣化模型生成劣化映射,也可以基于劣化映射生成劣化模型。
另外,虽然使用条件计算部273所计算出的使用条件为用于防止蓄电池1的劣化的条件,但也可以考虑将与蓄电池1的劣化无关的其他的使用条件加给蓄电池1。所以,使用条件计算部273也可以考虑其他的使用条件来变更计算出的使用条件。例如,在按照一度计算出的使用条件使用了蓄电池1的情况下,也有可能未得到规定的充放电容量。在这样的情况下,也可以通过使劣化发展与充放电容量中的哪一个优先,来变化使用条件。在使充放电容量优先的情况下,例如,也可以将一度计算出的使用条件的上下百分之几左右的范围,指定为使用条件。由此,能够考虑在充电中由测部22测定的蓄电池1的状态等,使充放电控制部21在该范围内调整使用条件。
这样,使用条件计算部273对为了使劣化速度成为被指定的值以下的使用条件进行计算。
图13为表示使用条件计算处理的流程图的一个例子对图。使用条件计算处理在电池特性估计部25或者内部电阻修正部26对蓄电池1的电池特性等的估计值进行了计算后进行。
劣化信息取得部272基于从电池特性估计部25或者内部电阻修正部26 取得的内部状态参数或电池特性的估计值,从劣化信息存储部271取得与蓄电池1对应的劣化信息(S501)。
另外,在劣化信息存储部271通过数据库等实现的情况下,如果将电池特性等作为属性而与劣化信息相对应地记录,则通过使用RDBMS等管理功能,能够基于电池特性等的估计值来抽取劣化信息。另外,估计值、和与劣化信息对应的电池特性等的值即使不完全一致,只要在规定的允许范围内,则也可以抽取。
使用条件计算部273基于通过劣化信息取得部272取得的劣化信息,对正极以及负极计算使用条件(S502)。使用条件计算部273对正极的使用条件以及负极的使用条件进行统一,而计算蓄电池1的使用条件(S503)。以上为使用条件计算处理的流程图。另外,计算出的使用条件既可以被送至劣化信息存储部271,也可以被送至存储部24,还可以被送至充放电控制部21。
另外,在判断为蓄电池1的状态发生变化的情况下,也可以再次制作一度计算过的使用条件。对蓄电池1的状态发生了变化进行判断,既可以由电池特性估计部25进行,也可以由使用条件制作部27进行。或者,可以经由未图示的输出部输出蓄电池1的状态以及与该状态对应的劣化信息等,看到了该输出的蓄电池1的用户、充放电控制装置2的管理者等,经由未图示的输入部指示劣化速度的指定值的变更、使用条件的更新等。
关于蓄电池1的状态是否发生了变化,只要预先决定用于更新的基准值,基于基准值进行判断即可。例如,可以在电池容量、电压、内部电阻、或者内部状态参数的变化量相比于基准值降低或者上升了的情况下,判断为蓄电池1的状态发生了变化。该基准值可以任意地规定。
图14为表示使用条件更新处理的流程图的一个例子的图。这里,假设为使用条件制作部27对更新进行判断。劣化信息取得部272从电池特性估计部25或者内部电阻修正部26取得内部状态参数或者电池特性的估计值,从劣化信息存储部271取得与所取得的电池特性等相对应的更新条件 (S601)。假设更新条件预先存储于劣化信息存储部271。然后,劣化信息取得部272确认所取得的电池特性等是否满足更新条件(S602)。
在电池特性等不满足更新条件的情况下(S603的否),更新处理结束。在电池特性等满足更新条件的情况下(S603的是),开始使用条件制作处理 (S604)。
另外,在估计值存在多个的情况下,劣化信息取得部272也可以在至少一个电池特性等满足更新条件的情况下判断为进行更新。或者,也可以在规定数量以上或者全部电池特性等满足更新条件的情况下判断为进行更新。此外,对估计值是否满足更新条件进行确认,并不限定于由劣化信息取得部272进行。
另外,在上述中,假设为使用条件的更新在由电池特性估计部25等估计的电池特性等的估计值满足更新条件的情况下进行。但是,由于充放电控制装置2的负载等的问题,也存在不能够频繁地进行电池特性等的估计处理的情况。在这样的情况下,使用条件计算部273也可以基于劣化发展固定地发展等的假设条件,计算电池特性等的假定的估计值,并基于假定的估计值,来判断是否满足更新条件。由此,即便使蓄电池1的检查的间隔变长,也能够防止不进行使用条件的更新的情况。
如以上所述,根据第一实施方式,基于蓄电池1的电压以及电流,能够估计蓄电池1的内部状态参数以及电池特性。并且,基于内部状态参数或者电池特性的推移值,能够制作由使用导致的劣化速度成为指定值以下那样的使用条件。如此,由第一实施方式计算的使用条件成为与蓄电池1 的劣化状态相应的条件。此外,蓄电池1的正极以及负极的劣化状态不同,第一实施方式能够考虑正极以及负极两方的劣化,来计算蓄电池1的使用条件。此外,通过该使用条件与蓄电池1的劣化状态相应地被更新,能够发挥蓄电池1的性能,且抑制过度劣化。此外,劣化状态的估计也无需直接测定内部状态参数,能够简易且高精度地进行。
(第二实施方式)
在第一实施方式中,劣化信息取得部272从劣化信息存储部271所存储的劣化信息中,取得与蓄电池1对应的劣化信息。但是,蓄电池1的状态具有多种变化,因此若将劣化信息全部存放于劣化信息存储部271,则劣化信息存储部271的容量庞大化。此外,也可能存在与该蓄电池1对应的劣化信息不存在于劣化信息存储部271的情况。所以,在第二实施方式中,进行从外部的劣化信息的取得及更新。由此,能够减少劣化信息存储部271 所存储的劣化信息的量,并能够实现使用条件制作部27的小型化、以及使用条件制作部27的制造成本的削减。此外,能够使对应的蓄电池1的种类增加。
图15为表示第二实施方式的蓄电***的概略结构的一个例子的框图。在第二实施方式中,劣化信息取得部272与外部连接,这一点与第一实施方式不同。对于与第一实施方式相同的内容省略说明。
劣化信息取得部272与提供劣化信息的装置等,通过有线或无线通信、或电信号连接,能够进行数据的收发。提供劣化信息的装置等不特别限定,可以是存放劣化信息的外部数据库3,也可以是生成并提供劣化信息的劣化信息提供服务器4。以下,将提供劣化信息的装置等记作劣化信息提供装置。劣化信息取得部272也可以经由通信网络5与劣化信息提供装置连接。或者,也可以通过设备接口与外部数据库3直接或者间接地连接。
假设劣化信息取得部272进行劣化信息的取得的定时,在不存在与蓄电池1对应的劣化信息的情况下进行,但是不特别限定。例如,既可以在劣化信息提供装置生成了新的劣化信息的情况下进行,也可以定期地进行。在劣化信息存储部271中不存在所需要的劣化信息的情况下,基于蓄电池1 的标准、电池特性、内部状态参数等,取得与这些对应的劣化信息。此外,也可以不指定条件等地从劣化信息提供装置取得劣化信息。此外,所取得的劣化信息中的不需要的劣化信息也可以不存储于劣化信息存储部271。
另外,劣化信息存储部271也可以删除在内部所存储的劣化信息。例如,为了节约容量,使用次数较少的劣化信息、超过使用期限的劣化信息等满足规定的删除条件的劣化信息,也可以不存储于劣化信息存储部271。
另外,劣化信息取得部272也可以取得劣化信息以外的信息。此外,也可以与劣化信息提供装置以外的装置等连接。例如,也可以从对蓄电池1 进行管理的服务器等取得与蓄电池1的今后的使用有关的信息。例如,也可以取得蓄电池1的今后的使用环境、输出预定标准、限制条件等信息。然后,也可以在电池特性估计部25对今后的使用环境下的蓄电池1的电池特性、内部状态参数、寿命等进行了预测的基础上,基于该预测值进行使用条件的计算处理。
此外,此外,劣化信息取得部272也可以对外部的装置等输出信息。换句话说,劣化信息取得部272也可以说是输出部。劣化信息取得部272 例如可以向数据库、文件服务器、图像显示装置等的外部的装置等输出使用条件计算部273计算出的使用条件、使用条件的计算中使用的劣化信息或者估计值等。如此,通过输出对象的外部的装置等,用户等能够识别使用条件等。
图16为表示劣化信息取得处理的流程图的一个例子的图。该流程图表示在制作使用条件之前进行劣化信息的取得的情况下的流程。
劣化信息取得部272从电池特性估计部25或者内部电阻修正部26取得蓄电池1的电池特性等的估计值(S701)。使用条件计算部273基于所取得的估计值,确认劣化信息存储部271中是否存储有与蓄电池1对应的劣化信息(S702)。
在劣化信息存储部271中存储有与蓄电池1对应的劣化信息的情况下 (S703的是),流程结束。在劣化信息存储部271中未存储有与蓄电池1 对应的劣化信息的情况下(S703的否),劣化信息取得部272向劣化信息提供装置进行询问(S704)。在该询问中包含所取得的估计值。
劣化信息提供装置基于所接收的电池特性等的估计值,发送使用条件的计算所需要的劣化信息(S705)。然后,劣化信息取得部272取得发送来的劣化信息,并转移到使用条件制作处理(S706)。使用条件制作处理如上所述那样进行。以上为劣化信息取得处理的流程。
如以上那样,根据第二实施方式,即使劣化信息存储部271中未存储计算使用条件所需要的劣化信息,也能够基于蓄电池1的电池特性等取得所需要的劣化信息。由此,能够减少劣化信息存储部271所存储的劣化信息的量,能够实现使用条件制作部27的小型化、或者使用条件制作部27 的制造成本的削减。此外,能够使对应的蓄电池1的种类增加。
此外,在上述说明的实施方式中,充放电控制部21基于作成的使用条件,对蓄电池1进行充放电。此时,充放电控制部21需要判断是否满足使用条件。例如,在作为使用条件而规定了SOC范围的情况下,由于不能直接取得SOC的值,因此充放电控制装置2如图7所示那样,使用表示电压与SOC之间的关系的数据、或者表示内部电阻与SOC之间的关系的数据等,来求取SOC的值。
然而,也存在难以根据电压或者内部电阻高精度地估计SOC的单位电池。例如,应用于大型电源***的电池组,所利用的SOC范围为较宽的宽围自不必说,为了得到稳定的动力,优选在所利用的SOC范围中能够输出电力的变动较少。所以,优选的是电池组内的多个单位电池分别在所利用的SOC范围中,电压相对SOC的变化率、以及内部电阻相对SOC的变化率较小。然而,若使用在所利用的SOC范围中该变化率较小的单位电池,则反而能以根据电压或者内部电阻高精度地估计SOC。
所以,在使用电池组作为充放电控制装置2的充放电的对象的情况下,优选使用以下所述的电池组、即至少二个单位电池以串联的方式连接且至少包含一个检测用单位电池。检测用单位电池为以下所述的单位电池、即在使用条件的SOC范围中电压相对SOC的变化率的绝对值大于剩余的单位电池。使用这样的电池组,则能够通过检测用单位电池来判断电池组是否满足与SOC有关的使用条件。
图17为表示电池组的一个例子的图。示出有检测用单位电池111、以及不同于检测用单位电池111的其他的单位电池(高性能电池)121、122、 123。此外,示出有电路线280至285。电路线280用于对电池组整体进行充放电。电路线281至284用于对所对应的单位电池单独地进行充放电。电路线285用于对高性能电池整体进行充放电。此外,电路线285使用于取得为了估计仅高性能电池的内部状态而需要的充电曲线。在电路线280 中,包括检测用电池,因此难以取得高性能电池整体的充电曲线。这是因为,为了使高性能电池充满电而使电流持续流动,与高性能电池相比电池容量较小的检测用电池成为过度充电状态,不仅劣化发展,还有可能发生起火等的情况。所以,使用电路线285。在对电池组整体进行充放电的情况下,各单位电池通过电路线280以串联的方式连接,因此流过各单位电池的电流相同。所以,各单位电池被以相同程度充电。然后,基于电路线281 的电压,能够计算检测用单位电池111的SOC的值。所以,基于检测用单位电池111的电压,可以得知电池组整体或者高性能单位电池是否处于SOC 范围。
图18为表示检测用单位电池以及高性能单位电池的SOC-OCV曲线的一个例子的图。上方的图表表示检测用单位电池的SOC-OCV曲线。下方的图表表示高性能单位电池的SOC-OCV曲线。在下方的图表中,相对SOC范围的电压范围较窄,因此难以根据电压的值高精度地计算SOC的值。另一方面,在上方的图表中,电压相对SOC的变化率大于下方的图表,因此与使用下方的图表相比,能够根据电压的值高精度地计算SOC的值。换句话说,对于根据电压计算SOC,使用检测用单位电池的精度较高。
所以,充放电控制部21在检测用单位电池满足使用条件时,进行电池组的充放电即可。充放电控制装置2可以预先识别检测用单位电池或者检测用单位电池的电路线。或者充放电控制装置2也可以将电压相对SOC的变化率的绝对值大于其他的单位电池的单位电池视作检测用单位电池。换句话说,充放电控制部也可以在电压相对SOC的变化率的绝对值较大一方的电池满足使用条件时,对电池组进行充放电。电压相对SOC的变化率的绝对值可以基于由SOC估计部计算出的SOC-OCV曲线等来判断。如此一来,则无需用户等预先指定检测用单位电池。
此外,若电池组为如上所述的构成,则能够将检测用单位电池以外设为在所利用的SOC范围中该变化率较小的高性能的单位电池,提高了电池组的性能。此外,电压的降低较少的电池组无需为了要求恒电力的电气设备,随着电压的降低而增加电流。因此,能够使连接单位电池的电流线变细。此外,也能够减小与电池组连接的电气设备,例如PCS(POWERCONDITIONING SYSTEM:电压调节***)的对应的电压以及电流的范围。
此外,使用条件计算部273也可以将基于构成电池组的单位电池中的、电压相对SOC的变化率的绝对值较小的电池(换句话说,高性能电池)而作成的与SOC有关的使用条件,设为针对电池组的使用条件。也存在只要能够防止高性能电池的劣化,则检测用单位电池劣化也无妨的情况。所以,使用条件计算部273不考虑检测用单位电池的使用条件而将高性能电池的使用条件作为电池组的使用条件亦可。
此外,充放电控制装置2也可以对构成电池组的每个单位电池的可使用的SOC范围的不同(单位电池平衡的偏差)进行调整。分别使用与图17 所示的高性能电池121、122、以及123对应的电路线进行充电,能够消除高性能电池间的SOC的偏差。由此,能够防止蓄电池1的劣化的促进,能够防止蓄电池1的寿命的降低。电池平衡的偏差的调整使用现有的平衡器的功能即可。
检测用单位电池111的两极的活物质不特别进行限定,优选使图18所示的SOC-OCV曲线中的电压的变化率的绝对值增大那样的物质。作为检测用单位电池111的正极活物质,例如,适用NCM、LCO、LMO、NCA、或者这些两种以上混合而成的物质。NCM意为三元正极材料(Li(Ni-Mn -Co)O2)。LCO意为钴酸锂(lithium cobaltite)。LMO意为锰酸锂。NCA 意为镍钴铝酸锂。作为检测用单位电池111的负极活物质,例如,适用LTO、黑铅、硬碳、软碳。也适用黑铅、硬碳、软碳中的两种以上混合而成的物质。LTO意为钛酸锂(Li4Ti12O12)。作为检测用单位电池111适用将使用了上述的正极活物质的正极与使用了负极活物质的负极组合而成的单位电池。特别是,优选将负极为LTO的二次电池作为蓄电池1使用,并使用设为在充电的末期中不使用负极的使用条件,由充放电控制装置2控制充电。
作为高性能电池,适用两极的组合为LFP与黑铅、或者LFP与LTO的二次电池。LFP意为磷酸铁锂。
如此,优选将通过检测用单位电池与多个高性能电池以串联的方式连接而构成的电池组、也即具有在作为使用条件而计算出的SOC范围中检测用单位电池与高性能电池相比其电压相对SOC的变化率较大这一特征的电池组,用作为充放电的对象。由此,充放电控制装置2能够满足使用条件且进行充放电。
此外,上述说明的实施方式中的各处理既可以通过专用的电路来实现,也可以使用软件(程序)来实现。在使用软件(程序)的情况下,上述说明的实施方式例如能够将通用的计算机装置作为基本硬件来使用,并通过计算机装置中安装的中央处理装置(CPU:Central Processing Unit)等的处理器执行程序,从而实现。
图19为表示本发明的一实施方式的硬件构成的一个例子的框图。充放电控制装置2能够作为具备处理器61、主存储装置62、辅助存储装置63、网络接口64、以及设备接口65,且这些经由总线66而连接的计算机装置6 来实现。
处理器61从辅助存储装置63读出程序,并在主存储装置62中展开而执行,由此能够实现充放电控制部21、计测部22、SOC估计部23、电池特性估计部25、内部电阻修正部26、以及使用条件制作部27的功能。
处理器61是包括计算机的控制装置及计算装置在内的电子电路。处理器61例如能够使用通用目的的处理器、中央处理装置(CPU)、微处理器、数字信号处理器(DSP)、控制器、微控制器、状态机、面向特定用途集成电路、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑电路(PLD)、以及这些的组合。
本实施方式的充放电控制装置2可以通过将由各装置执行的程序预先安装于计算机装置6来实现,也可以通过将程序存储于CD-ROM等存储介质或者经由网络发布而适当地安装于计算机装置6来实现。
主存储装置62是暂时存储由处理器61执行的命令、以及各种数据等的存储器装置,可以是DRAM等易失性存储器、也可以是MRAM等非易失性存储器。辅助存储装置63是永久地存储程序、数据等的存储装置,例如闪存等。
网络接口64是用于通过无线或有线与通信网络连接的接口。在劣化信息取得部272与劣化信息提供装置进行通信的情况下,劣化信息取得部272 的通信处理的功能能够通过网络接口64来实现。在此仅示出一个网络接口 64,但也可以搭载有多个网络接口64。
设备接口65是与对输出结果等进行记录的外部存储介质7连接的USB 等接口。在劣化信息提供装置为外部存储介质7的情况下,劣化信息取得部272与外部存储介质7之间的数据收发的功能,能够通过设备接口65来实现。外部存储介质7也可以是HDD、CD-R、CD-RW、DVD-RAM、 DVD-R、SAN(Storage area network:存储区域网)等任意的记录介质。此外,也可以经由设备接口65与蓄电池1连接。
计算机装置6也可以由安装有处理器61等的半导体集成电路等专用的硬件构成。专用的硬件也可以通过与RAM、ROM等存储装置的组合来构成。计算机装置6也可以设置在蓄电池1的内部。
此外,上述说明的实施方式的各处理可以用作为使用条件制作方法。例如,使用条件制作方法也可以具备以下两方面:基于在充电或者放电的对象的二次电池即第1电池的充电或者放电时所计测到的第1电池的电压以及电流的数据,估计第1电池的内部状态参数的估计值;以及基于至少表示二次电池的劣化速度与关于二次电池的一个以上的参照参数之间的关系的参照数据且基于估计值而被设为与第1电池对应的第1参照数据、以及劣化速度的指定值,对参照参数中的一个即与第1参照参数有关的第1 使用条件进行计算。
上述对本发明的一实施方式进行了说明,但这些实施方式是作为例子提示的,不意图限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种方式来实施,在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含于发明的范围及主旨,并且包含于权力要求书所记载的发明及其等同的范围。
(技术案1)
一种充放电控制装置,其基于根据二次电池的劣化模型或者劣化映射、以及充电或者放电的对象的二次电池的内部状态参数而计算的使用条件,控制所述充电或者放电的对象的二次电池的充电或者放电,其中,
基于所述内部状态参数的变更来更新所述使用条件。
(技术案2)
如技术案1所记载的充放电控制装置,其中,
所述使用条件包括,所述充电或者放电的对象的二次电池所允许的充电状态SOC的值的范围。
(技术案3)
如技术案1所记载的充放电控制装置,其中,
所述使用条件包括,所述充电或者放电的对象的二次电池的充电或者放电涉及的电流的值的范围。
(技术案4)
如技术案1所记载的充放电控制装置,其中,
所述使用条件包括,所述充电或者放电的对象的二次电池所允许的充电状态SOC的值的范围、以及所述充电或者放电的对象的二次电池的充电或者放电涉及的电流的值的范围这两者。
(技术案5)
如技术案1~4中任一项所记载的充放电控制装置,其中,
所述内部状态参数包括正极容量或者正极的质量、负极容量或者负极的质量、SOC偏差、以及内部电阻。
(技术案6)
一种使用条件制作装置,其具备:
电池特性估计部,基于在充电或者放电的对象的二次电池即第1电池的充电或者放电时所计测到的所述第1电池的电压以及电流的数据,估计所述第1电池的内部状态参数的估计值;以及
使用条件计算部,基于第1参照数据以及所述劣化速度的指定值,计算出与所述参照参数中的一个参照数据即第1参照参数有关的第1使用条件,所述第1参照数据是至少表示二次电池的劣化速度与关于二次电池的一个以上的参照参数之间的关系的参照数据且基于所述估计值而被设为与所述第1电池对应的参照数据,所述第1参照参数是所述参照参数中的一个参照参数。
(技术案7)
如技术案6所记载的使用条件制作装置,其中,
所述第1参照数据包括,至少表示二次电池的正极的劣化速度、与一个以上的所述参照参数之间的关系的第2参照数据,以及至少表示二次电池的负极的劣化速度、与一个以上的所述参照参数之间的关系的第3参照数据,
所述使用条件计算部,对为了使所述正极的劣化速度成为所述指定值以下的第2使用条件、以及为了使所述负极的劣化速度成为所述指定值以下的第3使用条件进行计算,
所述使用条件计算部基于所述第2使用条件、以及所述第3使用条件,对所述第1使用条件进行计算。
(技术案8)
如技术案7所记载的使用条件制作装置,其中,
所述第1使用条件、所述第2使用条件、以及所述第3使用条件表示范围,
与所述第1使用条件有关的范围在与所述第2使用条件有关的范围内,并且在与所述第3使用条件有关的范围内。
(技术案9)
如技术案6~8中任一项所记载的使用条件制作装置,其中,
所述第1参照参数为SOC,
所述第1使用条件包括所述第1电池所允许的充电状态SOC的值的范围。
(技术案10)
如技术案6~8中任一项所记载的使用条件制作装置,其中,
所述第1参照参数为电流,
所述第1使用条件包括所述第1电池的充电或者放电的电流的值的范围。
(技术案11)
如技术案6~8中任一项所记载的使用条件制作装置,其中,
所述第1参照参数为SOC或者电流,
所述第1使用条件包括,所述第1电池所允许的充电状态SOC的值的范围、以及所述充电或者放电的对象的二次电池的充电或者放电涉及的电流的值的范围这两者。
(技术案12)
如技术案6~11中任一项所记载的使用条件制作装置,其中,
所述电池特性估计部基于所述内部状态参数,估计电池特性的估计值,
所述使用条件计算部基于所述电池特性的估计值,计算所述第1使用条件。
(技术案13)
如技术案12所记载的使用条件制作装置,其中,
所述电池特性估计部,
计算所述第1电池的正极以及负极各自的初始充电量以及质量,作为所述内部状态参数,计算电池容量或者开电路电压作为所述电池特性并设为所述估计值。
(技术案14)
如技术案6~13中任一项所记载的使用条件制作装置,其还具备,
基于所述估计值,取得所述第1参照数据的参照数据取得部。
(技术案15)
如技术案6~13中任一项所记载的使用条件制作装置,其中,
在所述第1电池为至少二个二次电池以串联的方式连接而成的电池组的情况下,
所述使用条件计算部,将基于所述二个二次电池中的、电压相对SOC 的变化率的绝对值较小一方的电池而作成的与SOC有关的使用条件,设为针对所述电池组的所述第1使用条件。
(技术案16)
如技术案6~13中任一项所记载的使用条件制作装置,其还具备,
输出所述第1使用条件的输出部。
(技术案17)
一种充放电控制装置,其具备:
充放电控制部,控制针对所述第1电池的充电或者放电;
计测部,在所述第1电池的充电或者放电时,对所述第1电池的电压以及电流进行计测;以及
技术案6~16中的任一项所记载的使用条件制作装置。
(技术案18)
如技术案17所记载的充放电控制装置,其中,
所述充放电控制部基于通过所述使用条件制作装置计算出的所述第1 使用条件,对所述第1电池进行充电或者放电。
(技术案19)
如技术案18所记载的充放电控制装置,其中,
在所述第1电池为至少二个二次电池以串联的方式连接而成的电池组的情况下,
所述充放电控制部,在电压相对SOC的变化率的绝对值较大一方的电池满足所述第1使用条件时,对所述电池组进行充电或者放电。
(技术案20)
一种蓄电***,其为具备充电或者放电的对象的二次电池即第1电池、以及对所述第1电池进行充电或者放电的充放电控制装置的蓄电***,其中,
所述充放电控制装置具备:
电池特性估计部,基于在所述第1电池的充电或者放电时计测到的所述第1电池的电压以及电流的数据,估计所述第1电池的内部状态参数的估计值;以及
使用条件计算部,基于第1参照数据以及所述劣化速度的指定值,计算出与所述参照参数中的一个参照数据即第1参照参数有关的第1使用条件,所述第1参照数据是至少表示二次电池的劣化速度与关于二次电池的一个以上的参照参数之间的关系的参照数据且基于所述估计值而被设为与所述第1电池对应的参照数据,所述第1参照参数是所述参照参数中的一个参照参数。
Claims (6)
1.一种充放电控制装置,其中,
该充放电控制装置基于通过二次电池的劣化模型或者劣化映射以及充电或者放电的对象的二次电池即第1电池的内部状态参数而计算的使用条件,控制所述第1电池的充电或者放电,
所述充放电控制装置基于所述内部状态参数的变更来更新所述使用条件,所述使用条件包括所述第1电池所允许的充电状态SOC的值或范围,
所述充放电控制装置具备:
电池特性估计部,基于在所述第1电池的充电或者放电时计测到的所述第1电池的电压以及电流的数据,估计所述第1电池的内部状态参数的估计值;
使用条件计算部,基于第1参照数据以及二次电池的劣化速度的指定值,计算出与第1参照参数有关的、为了使所述劣化速度成为所述指定值以下的第1使用条件,所述第1参照数据是至少表示所述劣化速度与关于二次电池的一个以上的参照参数之间的关系的参照数据且是基于所述估计值而被设为与所述第1电池对应的参照数据,所述第1参照参数是所述参照参数中的一个参照参数。
2.如权利要求1所述的充放电控制装置,其中,
所述内部状态参数被包含于正极容量或者正极的质量、负极容量或者负极的质量、SOC偏差、以及内部电阻中。
3.如权利要求1或2所述的充放电控制装置,具备:
充放电控制部,控制针对所述第1电池进行的充电或者放电;以及
计测部,在所述第1电池的充电或者放电时,对所述第1电池的电压以及电流进行计测。
4.如权利要求3所述的充放电控制装置,其中,
所述充放电控制部基于通过所述使用条件计算部计算出的所述使用条件,对所述第1电池进行充电或者放电。
5.如权利要求4所述的充放电控制装置,其中,
在所述第1电池为至少二个二次电池以串联的方式连接而成的电池组的情况下,
所述充放电控制部在电压相对充电状态SOC的变化率的绝对值较大一方的电池满足所述使用条件时,对所述电池组进行充电或者放电。
6.一种蓄电***,其中,
该蓄电***是具备充电或者放电的对象的二次电池即第1电池以及对所述第1电池进行充电或者放电的充放电控制装置的蓄电***,
所述充放电控制装置基于通过二次电池的劣化模型或者劣化映射以及所述第1电池的内部状态参数而计算的使用条件,控制所述第1电池的充电或者放电,基于所述内部状态参数的变更来更新所述使用条件,所述使用条件包括所述第1电池所允许的充电状态SOC的值或范围,
所述充放电控制装置具备:
电池特性估计部,基于在所述第1电池的充电或者放电时计测到的所述第1电池的电压以及电流的数据,估计所述第1电池的内部状态参数的估计值;以及
使用条件计算部,基于第1参照数据以及二次电池的劣化速度的指定值,计算出与第1参照参数有关的、为了使所述劣化速度成为所述指定值以下的第1使用条件,所述第1参照数据是至少表示所述劣化速度与关于二次电池的一个以上的参照参数之间的关系的参照数据且是基于所述估计值而被设为与所述第1电池对应的参照数据,所述第1参照参数是所述参照参数中的一个参照参数。
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