CN117730262A - 电池监视装置 - Google Patents

Abstract

一种电池监视装置(53)，适用于在蓄电容量随着通电而变化时在规定容量下产生反应热量的变化的蓄电池(40)。电池监视装置包括：数据存储部，其存储由与反应热量相关的参数和蓄电容量构成的热量数据；分割部，其将由热量数据分割为容量比边界低的第一数据组和容量比边界高的第二数据组；近似计算部，其计算将第一数据组用一次函数近似而得到的第一近似函数和将第二数据组用一次函数近似而得到的第二近似函数；误差和计算部，其计算第一近似函数与第一数据组中的各热量数据的近似误差和第二近似函数与第二数据组中的各热量数据的近似误差之和即误差和；获取部，其改变边界，进行误差和的计算，并且获取多个误差和；以及确定部，其基于与多个误差和中的最小的误差和对应的第一近似函数和第二近似函数，确定规定容量。

Description

电池监视装置

相关申请的援引

本申请以2021年7月29日提交申请的日本专利申请第2021-124006号为基础，将其记载内容援引于此。

技术领域

本公开涉及一种监视蓄电池的电池监视装置。

背景技术

近年来，作为轻量且高能量密度的蓄电池，例如锂离子电池受到关注。在锂离子电池中，存在具有伴随蓄电池的蓄电容量的变化而电池电压变化较小的区域、即平台区域(日文：プラトー領域)的锂离子电池。在平台区域中，难以使用表示蓄电容量与电池电压的相关关系的容量-电压特性来计算蓄电池的蓄电容量。

作为计算锂离子电池的蓄电容量的技术，已知有在平台区域内利用电池电压伴随容量变化而呈阶梯状地变化的特异点的技术。在具有特异点的蓄电池中，由于与蓄电池的劣化无关地在蓄电池的规定容量下出现特异点，因此，通过检测特异点，能够求出蓄电池的规定容量。例如在专利文献1中，检测蓄电池的电池电压，并且基于作为该电池电压的时间变化量的电压变化量来检测特异点。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2014-167457号公报

发明内容

特异点处的电压变化量是微小的。因此，例如在高速充电时等蓄电池中流过大电流的状况下，由于电池电压产生的噪声，有可能会无法基于电压变化量来检测特异点，不能适当地求出蓄电池的规定容量。

本公开是鉴于上述技术问题而提出的，其目的在于提供一种能够在不使用蓄电池的电压变化量的情况下确定蓄电池的规定容量的电池监视装置。

用于解决上述技术问题的第一方式适用于在蓄电容量随着通电而变化时在规定容量下产生反应热量的变化的蓄电池，包括：数据存储部，上述数据存储部在通电时获取与上述蓄电池的反应热量相关的参数，并且存储由该参数和上述蓄电容量构成的时间序列的热量数据；分割部，上述分割部将由上述数据存储部存储的上述热量数据分割为容量比规定的边界低的第一数据组和容量比上述边界高的第二数据组；近似计算部，上述近似计算部计算将上述第一数据组用一次函数近似而得到的第一近似函数和将上述第二数据组用一次函数近似而得到的第二近似函数；误差和计算部，上述误差和计算部计算上述第一近似函数与上述第一数据组中的上述各热量数据的近似误差和上述第二近似函数与上述第二数据组中的上述各热量数据的近似误差之和即误差和；获取部，上述获取部将上述边界变更为低容量侧或高容量侧，针对该变更后的每个边界，进行上述近似计算部对上述第一近似函数及上述第二近似函数的计算以及上述误差和计算部对误差和的计算，并且获取多个误差和；以及确定部，上述确定部基于与上述多个误差和中的最小的误差和对应的上述第一近似函数和上述第二近似函数，确定上述蓄电池的上述规定容量。

在伴随通电而在规定容量下产生反应热量的变化的蓄电池中，在与蓄电池的反应热量相关的参数与蓄电容量的关系中，在规定容量下产生拐点。本发明人等着眼于，在与蓄电池的反应热量相关的参数与蓄电容量的关系中，在比规定容量低的低容量侧和比规定容量高的高容量侧，能够进行高精度的线性近似，并且该直线处的斜率在规定容量下发生变化，找到了基于上述参数和蓄电容量的关系来确定蓄电池的规定容量的方法。

具体而言，将由与蓄电池的反应热量相关的参数和蓄电容量构成的时间序列的热量数据分割为容量比规定的边界低的第一数据组和容量比规定的边界高的第二数据组，对将第一数据组用一次函数近似而得到的第一近似函数和将第二数据组用一次函数近似而得到的第二近似函数进行计算，并且计算第一近似函数与第一数据组中的各热量数据的近似误差和第二近似函数与第二数据组中的各热量数据的近似误差之和即误差和。然后，将边界变更为低容量侧或高容量侧，针对该变更后的每个边界，获取进行第一近似函数及第二近似函数的计算以及误差和的计算后的多个误差和，并且基于与该多个误差和中的最小的误差和对应的第一近似函数和第二近似函数来确定蓄电池的规定容量。

根据上述结构，能够基于与蓄电池的反应热量相关的参数与蓄电容量的相关关系来确定蓄电池的规定容量，能够在不使用蓄电池的电压变化量的情况下确定蓄电池的规定容量。另外，该参数具有在大电流流过蓄电池的状况下变大的特性。因此，例如即使在高速充电时等蓄电池中流过大电流，难以基于电压变化量适当地确定蓄电池的规定容量的情况下，也能够确定蓄电池的规定容量。

在第二方式中，上述数据存储部在上述蓄电池的充电时，存储时间序列的上述热量数据，上述获取部使上述边界从上述蓄电池的满充电侧的蓄电容量逐渐变更为低容量侧。

在蓄电池的充电时，假定从任意的蓄电容量开始充电，之后，在成为满充电状态的时间点处结束充电。即，可以认为充电开始时的蓄电容量是任意的，与此相对，充电结束时的蓄电容量为大致恒定的蓄电容量(满充电容量)。在上述结构中，在改变第一数据组和第二数据组的边界的情况下，从蓄电池的满充电侧的蓄电容量逐渐变更为低容量侧。由此，在分割为容量比边界低的第一数据组和容量比边界高的第二数据组的情况下，能够以大致恒定的蓄电容量为基准来设定边界，能够难以产生不存在第一数据组的热量数据的状况，能够适当地确定蓄电池的规定容量。

在第三方式中，上述参数是表示上述蓄电池的温度的电池温度，上述近似计算部使用由上述电池温度和上述蓄电容量构成的时间序列的热量数据来计算上述第一近似函数和上述第二近似函数。

在伴随通电而在规定容量下产生反应热量的变化的蓄电池中，电池温度随着反应热量的变化而变化，在电池温度与蓄电容量的关系中在规定容量下产生拐点。根据上述结构，由于使用由电池温度和蓄电容量构成的时间序列的热量数据来计算第一近似函数和第二近似函数，因此，能够使用这些第一近似函数和第二近似函数来检测拐点，并且能够确定蓄电池的规定容量。

在第四方式中，上述参数是上述蓄电池的阻抗，上述近似计算部使用由上述阻抗和上述蓄电容量构成的时间序列的热量数据来计算上述第一近似函数和上述第二近似函数。

在伴随通电而在规定容量下产生反应热量的变化的蓄电池中，由于反应热量的变化时的温度变化，阻抗发生变化，在阻抗与蓄电容量的关系中在规定容量下产生拐点。根据上述结构，由于使用由阻抗和蓄电容量构成的时间序列的热量数据来计算第一近似函数和第二近似函数，因此，能够使用这些第一近似函数和第二近似函数来检测拐点，并且能够确定蓄电池的规定容量。

在第五方式中，包括阻抗计算部，上述阻抗计算部在对上述蓄电池施加了规定的交流信号的状态下，获取上述蓄电池对上述交流信号的响应信号，并且基于该响应信号来计算上述阻抗，上述交流信号的频率被设定为与上述蓄电池的欧姆电阻对应的欧姆频率以下的频率。

在上述结构中，在计算蓄电池的阻抗的情况下，将交流信号的频率设定为欧姆频率以下的频率。特别是在比欧姆频率低的频率下，在计算出的阻抗中，反应电阻的影响变强。由于反应电阻的温度依赖性较强，因此，规定容量下的阻抗的变化量容易变大。因此，通过使用反应电阻，能够高精度地确定蓄电池的规定容量。

在第六方式中，包括斜率判定部，上述斜率判定部对上述第一近似函数的斜率的绝对值是否大于上述第二近似函数的斜率的绝对值进行判定，上述误差和计算部以由上述斜率判定部判定为上述第一近似函数的斜率的绝对值大于上述第二近似函数的斜率的绝对值为条件，计算上述误差和。

在与蓄电池的反应热量相关的参数与蓄电容量的关系中，如果在包含蓄电池的规定容量的其附近区域中设定边界，则第一近似函数(低容量侧的近似函数)的斜率的绝对值变得大于第二近似函数(高容量侧的近似函数)的斜率的绝对值。但是，在蓄电容量的大范围内，考虑到根据边界的设定，各近似函数的斜率的关系相反，如果不考虑各近似函数的斜率的关系，则有可能会基于错误近似而得到的近似函数，错误地确定规定容量。针对这点，根据上述结构，能够基于第一近似函数和第二近似函数，正确地求出规定容量。

在第七方式中，包括：充电电流存储部，上述充电电流存储部在上述蓄电池被充电的情况下，存储到上述蓄电池成为满充电状态为止的时间序列的充电电流数据；累计值计算部，上述累计值计算部使用上述充电电流数据，计算从由上述确定部确定的上述规定容量到成为满充电状态为止的期间内流过上述蓄电池的充电电流的电流累计值；以及劣化状态判定部，上述劣化状态判定部基于上述电流累计值来判定上述蓄电池的劣化状态。

蓄电池的劣化状态基于规定容量和电流累计值进行判定。在此，即使蓄电池劣化，在蓄电池中产生反应热量的变化的蓄电容量、即规定容量也不会变化，另一方面，成为满充电状态的蓄电容量由于蓄电池的劣化而变化。在这种情况下，如上所述，通过求出蓄电池中的规定容量并以该规定容量为基准来计算到满充电容量为止的电流累计值，能够适当地判定蓄电池的劣化状态。

在第八方式中，上述蓄电池在负极中含有石墨。在负极中含有石墨的蓄电池中，在蓄电容量为规定容量的情况下，电极结构在负极中发生变化，并且产生反应热量的变化。因此，通过利用该反应热量的变化，能够确定蓄电池的规定容量。

在第九方式中，上述蓄电池在正极中含有磷酸铁锂。在正极中含有磷酸铁锂的橄榄石类的蓄电池中，随着蓄电池的蓄电容量的变化而蓄电池的电压变化量较小，难以基于电压变化量来确定蓄电池的规定容量。在上述结构中，由于基于与蓄电池的反应热量相关的参数来确定蓄电池的规定容量，因此，能够在不使用蓄电池的电压变化量的情况下确定蓄电池的规定容量。

附图说明

参照附图和以下详细的记述，可以更明确本公开的上述目的、其他目的、特征和优点。附图如下所述。

图1是电源***的电路图。

图2是示出蓄电池的结构的图。

图3是示出蓄电容量与电池电压及反应热量的相关关系的图。

图4是示出蓄电容量与电池温度的相关关系的图。

图5是第一实施方式中的判定处理的流程图。

图6是规定容量确定处理的流程图。

图7是示出多个边界候补的图。

图8是示出改变了边界时的第一近似函数及第二近似函数的变化的图。

图9是示出改变了边界时的误差和的变化的图。

图10是示出蓄电容量与阻抗的相关关系的图。

图11是第二实施方式中的判定处理的流程图。

图12是示出改变了边界时的第一近似函数及第二近似函数的变化的图。

具体实施方式

(第一实施方式)

以下，参照附图，对将电池监视装置应用于车辆(例如混合动力车或电动汽车)的电源***的第一实施方式进行说明。

如图1所示，电源***10是向旋转机(电动发电机)等的电负载20供给电力的***，包括蓄电池40。在将蓄电池40的正极与电负载20连接的正极侧电源路径L1和将蓄电池40的负极与电负载20连接的负极侧电源路径L2的至少一方中设置有继电器开关SMR(***主继电器开关)，构成为能够通过继电器开关SMR来切换蓄电池40与电负载20之间的通电和通电切断。另外，在本实施方式中，作为蓄电池40，使用锂离子蓄电池。

在正极侧电源路径L1连接有正极侧充电路径L3，在负极侧电源路径L2连接有负极侧充电路径L4，在这些各充电路径L3、L4中设置有一对连接端子21。蓄电池40构成为能够通过一对连接端子21与电源***10外部的外部充电装置连接，通过外部充电装置进行充电。

基于图2对蓄电池40的结构进行说明。蓄电池40包括电极体44、电解质45、对电极体44和电解质45进行收容的收容壳体46。电解质45是非水电解液，例如是有机溶剂的碳酸乙烯酯或碳酸二乙酯等。收容壳体46例如由铝合金形成，在其上表面的长边方向两端设置有外部端子47。

电极体44由作为正极的正极导电板44a、作为负极的负极导电板44b、配置在正极导电板44a与负极导电板44b之间的隔板44c构成。

正极导电板44a由由铝等的金属箔构成的正极金属箔44d和涂布于该正极金属箔44d的表背面的正极活性物质44e构成。正极活性物质44e是橄榄石型磷酸铁、即磷酸铁锂。负极导电板44b由由铜等的金属箔构成的负极金属箔44f和涂布于该负极金属箔44f的表背面的负极活性物质44g构成。负极活性物质44g是石铅或碳等石墨。隔板44c是由聚乙烯树脂形成的多孔质的绝缘膜。电极体44是锂离子经由隔板44c在正极导电板44a与负极导电板44b之间移动而通电的。

在图2中，示出了蓄电池40的复阻抗Zm的等效电路模型。在该等效电路模型中，蓄电池40的复阻抗Zm由欧姆电阻Rohm、反应电阻Rct和扩散电阻Rw的串联连接体构成。欧姆电阻Rohm是构成蓄电池40的电极或电解液中的通电电阻。反应电阻Rct表示电极中的由电极界面反应引起的电阻，并且表示为电阻分量42a和电容分量42b的并联连接体。扩散电阻Rw表示伴随锂离子向涂布于电极表面的电极活性物质内部扩散的电阻。

另外，如图1所示，电源***10包括对蓄电池40的状态进行测定的电池测定装置50和控制电负载20的ECU 60。电池测定装置50是对蓄电池40的蓄电容量Q和SOH(劣化状态)等进行测定的装置。电池测量装置50包括电流调制电路51、第一电压计52和作为电池监视装置的控制装置53。

电流调制电路51是对作为测定对象的蓄电池40施加规定的交流信号的电路。电流调制电路51具有振荡器51a和与振荡器51a串联连接的第一电流计51b，通过第一电气路径81与蓄电池40连接。

振荡器51a生成从控制装置53指示的交流信号并施加于蓄电池40。交流信号例如是正弦波信号或矩形波信号。第一电流计51b测定在第一电气路径81中产生的电流信号，并且将测定出的电流信号数据输出到控制装置53。

第一电压计52通过与第一电气路径81不同的第二电气路径82与蓄电池40连接。在施加交流信号时，在第一电压计52中产生反映了蓄电池40的复阻抗Zm的响应信号(电压变动)。第一电压计52测定该响应信号，并且将测定出的响应信号数据输出到控制装置53。

另外，电池测定装置50包括第二电流计54、第二电压计55、温度计56。第二电流计54设置在正极侧电源路径L1中。第二电流计54测定蓄电池40的电池电流I，并且将测定出的电池电流数据输出到控制装置53。第二电压计55与电负载20并联连接。第二电压计55测定蓄电池40的电池电压V，并且将测定出的电池电压数据输出到控制装置53。温度计56例如是热电偶或热敏电阻，并且配置在蓄电池40的附近。温度计56测定蓄电池40的电池温度T，并且将测定出的电池温度数据输出到控制装置53。

控制装置53以微型计算机为主体构成，通过执行存储在自身包括的存储装置中的程序来实现各种控制功能。控制装置53基于电池电流I和电池电压V来把握电负载20的驱动状态，并且将该驱动状态输出到ECU 60。

另外，控制装置53基于响应信号和电流信号来计算蓄电池40的复阻抗Zm、即复阻抗Zm的实部ReZm和虚部ImZm。控制装置53基于计算结果来制作例如复阻抗平面图(科尔-科尔图(日文：コールコールプロット))，从而把握正极导电板44a、负极导电板44b和电解质45等的特性。

图2示出了蓄电池40的复阻抗平面图。在复阻抗平面图中，为了在第一象限中表示着眼于容量分量的矢量轨迹，以使纵轴的上侧为“-I MZm”、即虚数部反转的方式进行记载。

在复阻抗平面图上，根据由指示信号指示的交流信号的频率ωr，复阻抗Zm发生变化，在低频区域中出现半圆状的轨迹即圆弧Cr。在圆弧Cr中的高频侧的端点PA处，复阻抗Zm的虚部ImZm为零。该端点PA处的复阻抗Zm的实部ReZm的值表示欧姆电阻Rohm。

在圆弧Cr的低频侧，出现直线状的轨迹即直线Pr。在将圆弧Cr与直线Pr的连接点设为圆弧Cr中的低频侧的端点PB的情况下，端点PB的复阻抗Zm的实部ReZm的值与端点PA的复阻抗Zm的实部ReZm的值的差分值表示反应电阻Rct。

此外，控制装置53基于电池电流I和电池电压V来把握蓄电池40的蓄电容量Q和SOH。图3示出了蓄电池40中的蓄电容量Q与电池电压V的相关关系。如图3所示，在正极活性物质44e中使用磷酸铁锂的橄榄石类的蓄电池40具有伴随容量变化而电池电压V的变化较小的区域、即平台区域。在平台区域中，难以使用蓄电容量Q与电池电压V的相关关系来计算蓄电池40的蓄电容量Q。

在平台区域内，存在电池电压V伴随容量变化而呈阶梯状地变化的特异点。在蓄电池40中，由于与蓄电池40的劣化无关地在蓄电池40的规定容量QA下出现特异点，因此，通过使用电池电压V的电压变化量来检测特异点，能够确定蓄电池40的规定容量QA。但是，特异点的电压变化量是微小的。因此，例如在高速充电时等蓄电池40中流过大电流的状况下，由于电池电压V产生的噪声，不能基于电压变化量来检测特异点，难以适当地确定蓄电池40的规定容量QA。

图3示出了蓄电池40中的蓄电容量Q与反应热量H的相关关系。反应热量H是电池温度T、电池电流I和发热系数dV/dT的积，发热系数dV/dT是每单位温度的开路电压的变化量，针对每个蓄电容量Q具有固有的值。在负极活性物质44g中使用石墨的橄榄石系蓄电池40中，在蓄电容量Q伴随通电而变化时，在规定容量QA下产生反应热量H的变化，因此，与反应热量H相关的参数即电池温度T在规定容量QA下变化。其结果是，如图4所示，在蓄电容量Q与电池温度T的相关关系中，在规定容量QA下产生拐点。

本发明人着眼于，在蓄电容量Q与电池温度T的相关关系中，在与规定容量QA相比的低容量侧和高容量侧，能够进行高精度的线性近似，并且该直线的斜率在规定容量QA下变化。在蓄电池40中，与规定容量QA相比的低容量侧和高容量侧的线性近似的斜率均为正，随着蓄电容量Q的增加，电池温度T单调增加，并且在高容量侧，线性近似的斜率比低容量侧小。本发明人发现了基于蓄电容量Q与电池温度T的相关关系来确定蓄电池40的规定容量QA的方法。

具体而言，如图8所示，控制装置53在通电时获取由蓄电容量Q和电池温度T构成的时间序列的热量数据，并且将所获取的热量数据分割为容量比规定的边界B低的第一数据组DA和容量比边界B高的第二数据组DB。对用一次函数近似第一数据组DA而得到的第一近似函数F1和用一次函数近似第二数据组DB而得到的第二近似函数F2进行计算，并且对第一近似函数F1与第一数据组DA中的各热量数据的近似误差和第二近似函数F2与第二数据组DB中的各热量数据的近似误差之和即误差和G进行计算。然后，将边界B变更为低容量侧或高容量侧，针对该变更后的每个边界B，获取进行第一近似函数F1及第二近似函数F2的计算以及误差和G的计算后的多个误差和G，并且基于与该多个误差和G中的最小的误差和G对应的第一近似函数F1和第二近似函数F2，实施确定蓄电池40的规定容量QA的规定容量确定处理。根据规定容量确定处理，能够基于蓄电容量Q与电池温度T的相关关系来确定蓄电池40的规定容量QA，能够在不使用蓄电池40的电压变化量的情况下确定蓄电池40的规定容量QA。

图5示出了本实施方式的判定处理的流程图。判定处理是包括上述的规定容量确定处理，并且基于通过该规定容量确定处理确定的蓄电池40的规定容量QA来判定SOH的处理。控制装置53在蓄电池40的充电时，针对每个规定的控制周期反复实施判定处理。

在开始判定处理时，在步骤S11中，对蓄电池40的充电是否结束进行判定。在蓄电池40没有成为满充电状态且蓄电池40的充电继续的情况下，前进至步骤S12。另一方面，在蓄电池40成为满充电状态的情况下，前进至步骤S14。另外，蓄电池40的满充电状态是指例如蓄电池40的电池电压V成为规定的满充电电压的状态、或者随着容量上升而蓄电池40脱离平台区域，伴随容量变化的电池电压V的变化变大的状态。

在步骤S12中，测量电池电流I并作为充电电流数据进行存储。接着，在步骤S13中，测量电池温度T，并且通过使用充电电流数据的电流累计来计算蓄电池40的蓄电容量Q，存储由蓄电容量Q和电池温度T构成的热量数据。

在蓄电池40的充电中，反复实施步骤S12、S13的处理。其结果是，在步骤S12中，存储直到蓄电池40成为满充电状态为止的时间序列的充电电流数据，在步骤S13中，存储直到蓄电池40成为满充电状态为止的时间序列的热量数据。另外，在本实施方式中，步骤S12的处理相当于“充电电流存储部”，步骤S13的处理相当于“数据存储部”。

在步骤S14中，实施规定容量确定处理。图6示出了规定容量确定处理的流程图。在开始规定容量确定处理时，在步骤S21中，设定用于计算第一近似函数F1和第二近似函数F2的初次的边界B。

如图7所示，在本实施方式中，在获取了电池温度数据的蓄电容量Q的范围中，确定等间隔地配置的多个边界候补BA，并且将从多个边界候补BA中选择的一个边界候补BA设定为边界B。此时，容量比边界B低的热量数据是第一数据组DA，容量比边界B高的热量数据是第二数据组DB。在步骤S21中，将多个边界候补BA中的最高容量侧的边界候补BA设定为边界B。由此，包含在第二数据组DB中的热量数据成为最小。

在步骤S22中，计算第一近似函数F1和第二近似函数F2。例如，使用最小二乘法来计算第一近似函数F1和第二近似函数F2。接着，在步骤S23中，判定第一近似函数F1的斜率即第一斜率θ1的绝对值是否大于第二近似函数F2的斜率即第二斜率θ2的绝对值。在第一斜率θ1的绝对值大于第二斜率θ2的绝对值的情况下，前进至步骤S24。另一方面，在第一斜率θ1的绝对值小于第二斜率θ2的绝对值的情况下，不计算误差和G而前进至步骤S27。另外，在本实施方式中，步骤S22的处理相当于“近似计算部”，步骤S23的处理相当于“斜率判定部”。

在步骤S24中，计算误差和G。误差和G例如使用残差来计算。如图8的(A)所示，在时间序列的热量数据中，将第i次(i为自然数)中存储的热量数据所表示的蓄电容量Q和电池温度T设为蓄电容量Q i和电池温度T i。另外，在第一近似函数F1和第二近似函数F2中，将与蓄电容量Q i对应的值设为近似值F i。在这种情况下，如果将时间序列的热量数据的数据数设为n，则误差和G能够如以下的数学式(1)那样表示。另外，在本实施方式中，步骤S24的处理相当于“误差和计算部”。

[数学式1]

在步骤S25中，对在步骤S24中计算出的误差和G是否为最小进行判定。此时，如果本次计算出的误差和G小于到上次为止的误差和G的最小值，则本次的误差和G为最小。在误差和G为最小的情况下，在步骤S26中，存储在步骤S22中计算出的第一近似函数F1和第二近似函数F2，并且前进至步骤S27。另一方面，在误差和G不是最小的情况下，不存储在步骤S22中计算出的第一近似函数F1和第二近似函数F2而前进至步骤S27。

在步骤S27中，对边界B是否向低容量侧移动进行判定。在本实施方式中，预先确定边界B的设定范围，并且使边界B从蓄电池40的满充电侧的蓄电容量Q逐渐变更为低容量侧。具体而言，将设定为边界B的边界候补BA从位于最高容量侧的边界候补BA依次变更为位于最低容量侧的边界候补BA。在步骤S27中，对计算出误差和G的本次的边界B是否为边界B的设定范围中的多个边界候补BA中的最低容量侧的边界候补BA进行判定，如果不是最低容量侧的边界候补BA，则能够使边界B向低容量侧移动，并且前进至步骤S28。在步骤S28中，使边界B向低容量侧移动，并且返回至步骤S22。另一方面，如果本次的边界B是最低容量侧的边界候补BA，则前进至步骤S29。另外，在本实施方式中，步骤S21、S28的处理相当于“分割部”。

即，在规定容量确定处理中，各边界候补BA分别各设定一次为边界B。每当将各边界候补BA设定为边界B时，计算第一近似函数F1和第二近似函数F2，并且获取误差和G。然后，选择获取的多个误差和G中的最小的误差和G。另外，在本实施方式中，步骤S22～S26的处理的重复相当于“获取部”。

在步骤S29中，基于在步骤S26中存储的第一近似函数F1和第二近似函数F2来确定蓄电池40的规定容量QA，并且结束规定容量确定处理。在步骤S26中存储有多个第一近似函数F1和第二近似函数F2的情况下，基于多个第一近似函数F1和第二近似函数F2中的最后存储的第一近似函数F1和第二近似函数F2，确定蓄电池40的规定容量QA。在本实施方式中，将第一近似函数F1和第二近似函数F2的交点X的蓄电容量Q确定为规定容量QA。另外，在本实施方式中，步骤S29的处理相当于“确定部”。

返回至图6，在规定容量确定处理结束时，前进至步骤S15。在步骤S15中，对在步骤S29中用于计算规定容量QA的第一近似函数F1和第二近似函数F2中，第一斜率θ1的绝对值与第二斜率θ2的绝对值之差即斜率差Δθ是否大于阈值θth进行判定。在获取了电池温度数据的蓄电容量Q的范围内不包含规定容量QA且斜率差Δθ小于阈值θth的情况下，结束判定处理。另一方面，在获取了电池温度数据的蓄电容量Q的范围中包含规定容量QA且斜率差Δθ大于阈值θth的情况下，前进至步骤S16。

在步骤S16中，使用在步骤S12中存储的时间序列的充电电流数据，计算从在步骤S29中确定的规定容量QA到蓄电池40成为满充电状态为止的期间内流过蓄电池40的电池电流I的电流累计值ΔQ。接着，在步骤S17中，基于在步骤S17中计算出的电流累计值ΔQ来判定SOH，并且结束判定处理。另外，在本实施方式中，步骤S16的处理相当于“累计值计算部”，步骤S17的处理相当于“劣化状态判定部”。

对SOH的判定方法进行说明。蓄电池40为新品时的满充电状态的蓄电容量Q能够使用蓄电池40为新品时的电流累计值ΔQN，表示为Q＝QA+ΔQN。因此，蓄电池40的SOH能够如以下的数学式(2)那样表示。在通过规定容量确定处理来确定规定容量QA，并且预先获取蓄电池40为新品时的电流累计值ΔQN的情况下，基于电流累计值ΔQ来判定SOH。

[数学式2]

接着，图8示出了规定容量确定处理的一例。图8的(A)～(C)示出了将图7所示的多个边界候补BA中的彼此不同的三个边界候补BA设定为边界B时的第一近似函数F1和第二近似函数F2。

在图8的(A)中，边界B设定为比规定容量QA高的高容量侧。在这种情况下，虽然第二近似函数F2的近似精度良好，但是第一近似函数F1的近似精度变差。因此，虽然第二近似函数F2与第二数据组DB中的各热量数据的近似误差较小，但是第一近似函数F1与第一数据组DA中的各热量数据的近似误差变大，误差和G变大。

在图8的(B)中，边界B设定于规定容量QA附近。在这种情况下，第一近似函数F1和第二近似函数F2的近似精度得到提高。因此，第一近似函数F1与第一数据组DA中的各热量数据的近似误差和第二近似函数F2与第二数据组DB中的各热量数据的近似误差都变小，误差和G变小。

在图8的(C)中，边界B设定于比规定容量QA低的低容量侧。在这种情况下，虽然第一近似函数F1的近似精度良好，但是第二近似函数F2的近似精度变差。因此，虽然第一近似函数F1与第一数据组DA中的各热量数据的近似误差较小，但是第二近似函数F2与第二数据组DB中的各热量数据的近似误差变大，误差和G变大。

其结果是，如图9所示，如果将边界B从高容量侧逐渐变更为低容量侧，则误差和G在减少之后上升，并且在误差和G的减少范围与上升范围之间出现最小的误差和G。在本实施方式中，与最小的误差和G对应的边界B是图8的(B)的边界B。在这种情况下，通过图8的(B)中的第一近似函数F1和第二近似函数F2的交点X的蓄电容量Q来确定规定容量QA。

根据以上详述的本实施方式，能够得到以下效果。

根据本实施方式，能够基于与蓄电池40的反应热量H相关的电池温度T与蓄电容量Q的相关关系来确定蓄电池40的规定容量QA。因此，能够在不使用蓄电池40的电压变化量的情况下确定蓄电池40的规定容量QA。另外，电池温度T具有在大电流流过蓄电池40的状况下变高的特性。因此，例如即使在高速充电时等蓄电池40中流过大电流，难以基于电压变化量适当地确定蓄电池40的规定容量QA的情况下，也能够确定蓄电池40的规定容量QA。

在蓄电池40的充电时，从任意的蓄电容量Q开始充电，之后，在成为满充电状态的时间点处结束充电。即，充电开始时的蓄电容量Q是任意的，与此相对，充电结束时的蓄电容量Q认为大致为恒定的蓄电容量(满充电容量)。在本实施方式中，在改变第一数据组DA和第二数据组DB的边界B的情况下，从蓄电池40的满充电侧的蓄电容量Q逐渐变更为低容量侧。由此，在分割为容量比边界B低的第一数据组DA和容量比边界B高的第二数据组DB的情况下，能够以大致恒定的蓄电容量Q为基准来设定边界B，能够难以产生不存在第一数据组DA的热量数据的状况，能够适当地确定蓄电池40的规定容量QA。

在伴随着通电而在规定容量QA下产生反应热量H的变化的蓄电池40中，电池温度T随着反应热量H的变化而变化，在电池温度T与蓄电容量Q的关系中在规定容量QA下产生拐点。根据本实施方式，由于使用由电池温度T和蓄电容量Q构成的时间序列的热量数据来计算第一近似函数F1和第二近似函数F2，因此，能够使用这些第一近似函数F1和第二近似函数F2来检测拐点。因此，即使在难以基于电压变化量适当地确定蓄电池40的规定容量QA的情况下，也能够确定蓄电池40的规定容量QA。

另外，伴随反应热量H的变化的电池温度T的变化程度根据外部空气散热量等蓄电池40外的因素而不同，该变化程度有时不能一概而论地确定。在本实施方式中，与电池温度T的变化程度的大小无关地根据误差和G的最小的边界B来确定规定容量QA。因此，能够增强对蓄电池40外的因素的防御能力。

在电池温度T与蓄电容量Q的关系中，如果在包含蓄电池40的规定容量QA的其附近区域中设定边界B，则第一近似函数F1的第一斜率θ1的绝对值变得大于第二近似函数F2的第二斜率θ2的绝对值。但是，在蓄电容量Q的大范围内，考虑到根据边界B的设定，各近似函数的斜率的关系相反，如果不考虑各近似函数的斜率的关系，则有可能会基于错误近似而得到的近似函数，错误地确定规定容量QA。针对这点，根据本实施方式，能够基于第一近似函数F1和第二近似函数F2，正确地求出规定容量QA。

蓄电池40的SOH基于规定容量QA和电流累计值ΔQ进行判定。在此，即使蓄电池40劣化，在蓄电池40中产生反应热量H的变化的蓄电容量Q、即规定容量QA也不会变化，另一方面，成为满充电状态的蓄电容量Q由于蓄电池40的劣化而变化。在这种情况下，如本实施方式那样，通过求出蓄电池40中的规定容量QA并以该规定容量QA为基准来计算到满充电容量为止的电流累计值ΔQ，能够适当地判定蓄电池40的SOH。

由于蓄电池40在负极中含有石墨，因此，在蓄电容量Q为规定容量QA的情况下，电极结构在负极中发生变化，并且产生反应热量H的变化。另一方面，由于蓄电池40在正极中含有磷酸铁锂，因此，随着蓄电池40的蓄电容量Q的变化而蓄电池40的电压变化量较小，难以基于电压变化量来确定蓄电池40的规定容量QA。在本实施方式中，由于基于与蓄电池40的反应热量H相关的电池温度T来确定蓄电池40的规定容量QA，因此，能够在不使用蓄电池40的电压变化量的情况下确定蓄电池40的规定容量QA。

(第二实施方式)

以下，参照图10～图12，以与先前的第一实施方式的不同点为中心，对第二实施方式进行说明。在本实施方式中，与第一实施方式的不同之处在于，与反应热量H相关的参数为复阻抗Zm。

图10示出了蓄电容量Q与复阻抗Zm的实部ReZm的相关关系。在负极活性物质44g中使用石墨的橄榄石类的蓄电池40中，在蓄电容量Q伴随通电而变化时，随着伴随在规定容量QA下的反应热量H的变化的温度变化，复阻抗Zm发生变化。其结果是，如图10所示，在蓄电容量Q与复阻抗Zm的实部ReZm的相关关系中，在规定容量QA下产生拐点。

在蓄电容量Q与复阻抗Zm的实部ReZm的相关关系中，在比规定容量QA低的低容量侧和比规定容量QA高的高容量侧，能够进行高精度的线性近似，并且该直线的斜率在规定容量QA下变化。在蓄电池40中，与规定容量QA相比的低容量侧和高容量侧的线性近似的斜率均为负，随着蓄电容量Q的增加，电池温度T单调减少，并且在高容量侧，线性近似的斜率比低容量侧大。在本实施方式中，基于蓄电容量Q与复阻抗Zm的实部ReZm的相关关系来确定蓄电池40的规定容量QA。

图11示出了本实施方式的判定处理的流程图。另外，在图11中，为了方便，对于与先前的图6所示的处理相同的处理，标注相同的步骤编号并省略说明。

在本实施方式的判定处理中，如果在步骤S12中存储充电电流数据，则前进至步骤S31。在步骤S31中，计算复阻抗Zm。在本实施方式中，将在计算复阻抗Zm时施加于蓄电池40的交流信号的频率设定为与图2中的端点PA所示的蓄电池40的欧姆电阻Rohm对应的欧姆频率以下的恒定频率。具体而言，设定为与图2的端点PB对应的频率。另外，在本实施方式中，步骤S31的处理相当于“阻抗计算部”。

接着，在步骤S13中，存储由蓄电容量Q和在步骤S31计算出的复阻抗Zm构成的热量数据。在本实施方式的规定容量确定处理中，使用在步骤S13中存储的复阻抗Zm中的复阻抗Zm的实部ReZm来计算第一近似函数F1和第二近似函数F2，并且计算误差和G，确定规定容量QA。

接着，图12示出了规定容量确定处理的一例。图12的(A)～(C)示出了将在获取了复阻抗Zm的蓄电容量Q的范围中确定的多个边界候补BA中的彼此不同的三个边界候补BA设定为边界B时的第一近似函数F1和第二近似函数F2。

在图12的(A)中，边界B设定于比规定容量QA高的高容量侧，误差和G变大。在图12的(B)中，边界B设定于规定容量QA附近，误差和G变小。在图12的(C)中，边界B设定于比规定容量QA低的低容量侧，误差和G变大。

其结果是，如图9所示，在边界B从高容量侧逐渐变更为低容量侧时，出现最小的误差和G。在本实施方式中，与最小的误差和G对应的边界B是图12的(B)的边界B。在这种情况下，通过图12的(B)中的第一近似函数F1和第二近似函数F2的交点X的蓄电容量Q来确定规定容量QA。

根据以上详述的本实施方式，能够得到以下效果。

在伴随着通电而在规定容量QA下产生反应热量H的变化的蓄电池40中，由于产生反应热量H的变化时的温度变化，复阻抗Zm发生变化，在复阻抗Zm与蓄电容量Q的关系中，在规定容量QA下产生拐点。根据本实施方式，由于使用由复阻抗Zm和蓄电容量Q构成的时间序列的热量数据来计算第一近似函数F1和第二近似函数F2，因此，能够使用这些第一近似函数F1和第二近似函数F2来检测拐点。因此，即使在难以基于电压变化量适当地确定蓄电池40的规定容量QA的情况下，也能够确定蓄电池40的规定容量QA。

在本实施方式中，在计算蓄电池40的复阻抗Zm的情况下，将交流信号的频率设定为欧姆频率以下的频率。特别是在比欧姆频率低的频率下，在计算出的复阻抗Zm中，反应电阻的影响变强。由于反应电阻的温度依赖性较强，因此，规定容量QA下的复阻抗Zm的变化量容易变大。因此，通过使用反应电阻，能够高精度地确定蓄电池40的规定容量QA。

(其他实施方式)

本公开不限定于上述实施方式的记载内容，也可以以如下方式实施。

·在上述实施方式中，示出了在蓄电池40充电时，存储时间序列的热量数据的示例，但是也可以在蓄电池40放电时，存储时间序列的热量数据。但是，在放电时，反应热量H的正负反转。通过该反转，规定容量QA下的反应热量H中的温度变化的倾向发生变化，步骤S23中的不等号的方向反转。

·在上述实施方式中，示出了等间隔地改变多个边界B的示例，但边界B的间隔也可以不均等。例如，也可以将作为边界B的设定范围而确定的蓄电容量范围从低容量侧依次划分为低容量范围、中间范围、高容量范围，在低容量范围和高容量范围内使边界B的间隔比较大，在中间范围内使边界B的间隔比较小。另外，也可以参照过去计算出的规定容量QA，在包含该规定容量QA的附近范围内使边界B的间隔比较小，在该附近范围以外使边界B的间隔比较大。

·在上述实施方式中，示出了使用残差来计算误差和G的示例，但是不限于此。例如，也可以计算第一近似函数F1与第一数据组DA中的各热量数据的方差和第一近似函数F1与第一数据组DA中的各热量数据的方差之和的平方根以作为误差和G。另外，例如，在图8、图12中，也可以计算第一近似函数F1所示的曲线与第一数据组DA所示的曲线之间的面积和第二近似函数F2所示的曲线与第二数据组DB所示的曲线之间的面积之和以作为误差和G。

·在上述实施方式中，示出了在使边界B从蓄电池40的满充电侧的蓄电容量Q逐渐变更为低容量侧的情况下，使作为边界B设定的边界候补BA从位于最高容量侧的边界候补BA依次变更为位于最低容量侧的边界候补BA的示例，但是不限于此。例如，也可以参照过去计算出的规定容量QA，代替位于最高容量侧的边界候补BA而从基于该规定容量QA的边界候补BA变更为低容量侧。

另外，也可以如下变更位于最低容量侧的边界候补BA。根据图6的规定容量确定处理，随着边界B从满充电侧的蓄电容量Q逐渐变更为低容量侧，误差和G逐渐减少，之后转为增加。在这种情况下，在步骤S27中，也可以构成为基于误差和G从减少转为增加来判定边界B是否向低容量侧移动。

即，控制装置53也可以在判定为随着边界B向低容量侧的变更而误差和G从减少转为增加的情况下，不需要将边界B变更为比其更低的低容量侧，从而判定为不使边界B向低容量侧移动(步骤S27为“否”)。

·在上述实施方式中，示出了使用存储的所有热量数据的示例，但是不限于此。例如，在热量数据的一部分中存在电池温度T相对于蓄电容量Q不单调增加的部分、或复阻抗Zm相对于蓄电容量Q不单调减少的部分的情况下，这些热量数据有可能包含外部干扰。在这种情况下，也可以仅提取并使用单调增加或单调减少的热量数据。

·在上述实施方式中，示出了在基于与最小的误差和G对应的第一近似函数F1和第二近似函数F2来确定蓄电池40的规定容量QA的情况下，将第一近似函数F1和第二近似函数F2的交点X的蓄电容量Q确定为规定容量QA的示例，但是不限于此。也可以将与最小的误差和G对应的边界B的蓄电容量Q确定为规定容量QA。

·在上述实施方式中，示出了使用具有平台区域的蓄电池作为蓄电池40的示例，但是也可以对不具有平台区域的蓄电池使用本实施方式的技术。

·在上述实施方式中，示出了蓄电池40具有一个特异点(规定容量QA)的示例，但是不限于此，蓄电池40也可以具有多个特异点(规定容量QA)。

·在上述第二实施方式中，示出了在确定蓄电池40的规定容量QA时使用复阻抗Zm的实部ReZm的示例，但是如果可以使用虚部ImZm，则也可以使用实部ReZm和虚部ImZm这两者。

·在上述第二实施方式中，示出了在计算复阻抗Zm时由振荡器51a施加交流信号的方式，但是不限于此。例如，在通电时电负载20的频率特性等发生变化的情况下，也可以通过将电池电压V的变化除以电池电流I的变化来计算复阻抗Zm。

·在上述实施方式中，在蓄电池40成为满充电状态的情况下实施规定容量确定处理，但是除此之外，也可以以直到蓄电池40成为满充电状态为止存储规定数量的热量数据为条件来实施规定容量确定处理。

·本公开所记载的控制装置和该控制装置的方法也可以通过专用计算机来实现，该专用计算机通过构成处理器和存储器而提供，上述处理器被编程为执行由计算机程序具体化的一个至多个功能。或者也可以是，本公开所记载的控制部和该控制部的方法通过专用计算机来实现，该专用计算机是通过由一个以上的专用硬件逻辑电路构成处理器而提供的。或者也可以是，本公开所记载的控制部和该控制部的方法由一个以上的专用计算机来实现，该专用计算机通过被编程为执行一个至多个功能的处理器及存储器与由一个以上硬件逻辑电路构成的处理器的组合构成。此外，计算机程序也可以被存储于计算机可读的非暂时性有形存储介质，以作为由计算机执行的指令。

虽然基于实施例对本公开进行了记述，但是应当理解，本公开并不限定于上述实施例、结构。本公开也包含各种各样的变形例、等同范围内的变形。除此之外，各种各样的组合、方式、进而在它们中包含仅一个要素、其以上或其以下的其他组合、方式也属于本公开的范畴、思想范围。

Claims (9)

1.一种电池监视装置，所述电池监视装置(53)适用于在蓄电容量随着通电而变化时在规定容量下产生反应热量的变化的蓄电池(40)，

所述电池监视装置包括：

数据存储部，所述数据存储部在通电时获取与所述蓄电池的反应热量相关的参数，并且存储包括该参数和所述蓄电容量的时间序列的热量数据；

分割部，所述分割部将由所述数据存储部存储的所述热量数据分割为容量比规定的边界低的第一数据组和容量比所述边界高的第二数据组；

近似计算部，所述近似计算部计算将所述第一数据组用一次函数近似而得到的第一近似函数和将所述第二数据组用一次函数近似而得到的第二近似函数；

误差和计算部，所述误差和计算部计算误差和，所述误差和是所述第一近似函数与所述第一数据组中的各所述热量数据的近似误差和所述第二近似函数与所述第二数据组中的各所述热量数据的近似误差之和；

获取部，所述获取部将所述边界变更为低容量侧或高容量侧，针对该变更后的每个边界，进行所述近似计算部对所述第一近似函数及所述第二近似函数的计算以及所述误差和计算部对误差和的计算，并且获取多个误差和；以及

确定部，所述确定部基于与所述多个误差和中的最小的误差和对应的所述第一近似函数和所述第二近似函数，确定所述蓄电池的所述规定容量。

2.如权利要求1所述的电池监视装置，其特征在于，

所述数据存储部在所述蓄电池的充电时，存储时间序列的所述热量数据，

所述获取部使所述边界从所述蓄电池的满充电侧的蓄电容量逐渐变更为低容量侧。

3.如权利要求1或2所述的电池监视装置，其特征在于，

所述参数是表示所述蓄电池的温度的电池温度，所述近似计算部使用包括所述电池温度和所述蓄电容量的时间序列的热量数据来计算所述第一近似函数和所述第二近似函数。

4.如权利要求1或2所述的电池监视装置，其特征在于，

所述参数是所述蓄电池的阻抗，

所述近似计算部使用包括所述阻抗和所述蓄电容量的时间序列的热量数据来计算所述第一近似函数和所述第二近似函数。

5.如权利要求4所述的电池监视装置，其特征在于，

包括阻抗计算部，所述阻抗计算部在对所述蓄电池施加了规定的交流信号的状态下，获取所述蓄电池对所述交流信号的响应信号，并且基于该响应信号来计算所述阻抗，

所述交流信号的频率被设定为与所述蓄电池的欧姆电阻对应的欧姆频率以下的频率。

6.如权利要求1至5中任一项所述的电池监视装置，其特征在于，

包括斜率判定部，所述斜率判定部对所述第一近似函数的斜率的绝对值是否大于所述第二近似函数的斜率的绝对值进行判定，

所述误差和计算部以由所述斜率判定部判定为所述第一近似函数的斜率的绝对值大于所述第二近似函数的斜率的绝对值为条件，计算所述误差和。

7.如权利要求1至6中任一项所述的电池监视装置，其特征在于，包括：

充电电流存储部，所述充电电流存储部在所述蓄电池被充电的情况下，存储到所述蓄电池成为满充电状态为止的时间序列的充电电流数据；

累计值计算部，所述累计值计算部使用所述充电电流数据，计算从由所述确定部确定的所述规定容量到成为满充电状态为止的期间内流过所述蓄电池的充电电流的电流累计值；以及

劣化状态判定部，所述劣化状态判定部基于所述电流累计值来判定所述蓄电池的劣化状态。

8.如权利要求1至7中任一项所述的电池监视装置，其特征在于，

所述蓄电池在负极中含有石墨。

9.如权利要求8所述的电池监视装置，其特征在于，

所述蓄电池在正极中含有磷酸铁锂。