二次电池的充电状态测定装置以及充电状态测定方法
【专利说明】二次电池的充电状态测定装置以及充电状态测定方法
[0001]本申请是申请日为2011年01月18日、申请号为201180005535.2、发明名称为“二次电池的充电状态测定装置以及二次电池的充电状态测定方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及基于预先求取的开路电压-充电状态特性来测定二次电池的充电状态的二次电池的充电状态测定装置以及二次电池的充电状态测定方法。
【背景技术】
[0003]相关的二次电池的充电状态测定装置以及充电状态测定方法是用于测定二次电池充放电控制等所需要的充电状态(下面也标记为“SOC”，S0C是State of Charge的缩写)的值的装置以及方法。
[0004]在此，S0C被称作是各时间点的二次电池的剩余电量相对于满充电时的二次电池的剩余电量(所谓的电池容量)的比率。
[0005]作为用于测定二次电池的S0C的手法，一般如下述专利文献1所记载那样存在下述的手法，即，利用开路电压-充电状态特性，根据开路电压(下面也记为“OCV”，0CV是Open circuit voltage的缩写)的测定值来求取S0C的手法；和对二次电池的充放电电流进行累计，求取作为该累计值的相对于二次电池的总容量的比率的手法。
[0006]在后者的对二次电池的充放电电流进行累计的手法中，由于作为成为求取S0C时的分母的二次电池的总容量，通常使用二次电池的初始的总容量，因此若二次电池劣化而电池容量降低，则所求取的S0C中就会包含误差。
[0007]关于这一点，在前者的利用开路电压-充电状态特性(下面也记为“0CV-S0C特性”的手法中，认为即使二次电池劣化而二次电池的总容量变化，ocv-soc特性自身也不变化，因此被经常利用。
[0008]先行技术文献
[0009]专利文献
[0010]专利文献1:JP特开2003-68369号公报
[0011]发明的概要
[0012]发明要解决的课题
[0013]但是，已知在利用上述的0CV-S0C特性，根据0CV的测定值来单纯地求取S0C的方法中，也会有不一定能正确地测定S0C的情况。
【发明内容】
[0014]本发明鉴于上述状况而提出，其目的在于，能精度良好地测定二次电池的S0C。
[0015]本发明的二次电池的充电状态测定装置的第1特征构成在于由如下单元构成的点，即具备开路电压测定单元，其测定二次电池的开路电压；电流累计单元，其对所述二次电池的充电电流或放电电流进行累计；存储单元，其存储从基准时间点起的所述二次电池的电池容量的降低程度和开路电压-充电状态特性的对应关系、以及在所述基准时间点的电池容量的值或与在所述基准时间点的电池容量的值对应的值；和充电状态运算单元，其在视作即使从基准时间点起二次电池发生劣化而开路电压和充电状态的关系也不发生变化的容量降低估计用开路电压区域中，在多个开路电压值间使所述电流累计单元测定充电状态发生变化的过程中的充电电流或放电电流的累计电流值，使用所述累计电流值和在所述基准时间点的电池容量的值或与在所述基准时间点的电池容量的值对应的值来估计电池容量的降低程度，并基于估计出的电池容量的降低程度和所述对应关系来确定开路电压-充电状态特性，应用所确定的开路电压-充电状态特性，根据所述开路电压测定单元测定的开路电压的测定结果来求取充电状态。
[0016]通常，已知即使二次电池劣化也认为不发生变化的0CV-S0C特性有时也因二次电池而发生变化。而且，已知在该变化的形态中存在一定的特征。
[0017]S卩，0CV-S0C特性不是在全部区域中都因二次电池的劣化而散乱地变化，而是在某一区域中，ocv-soc特性因二次电池的劣化而变化，在以外的区域，如过去理解那样，0CV-S0C特性不因二次电池的劣化而变化。该倾向在作为活性物质而混合了 2种以上的含锂金属氧化物而形成的二次电池中尤为显著。
[0018]即使二次电池的ocv-soc特性因二次电池的劣化而变化，若能预先掌握ocv-soc特性如何与二次电池的劣化状态相应而变化，则通过检测二次电池的劣化状态，能进行利用了 ocv-soc特性的S0C的测定。
[0019]在该二次电池的劣化状态的检测中，利用即使二次电池劣化而0CV-S0C特性也不发生变化的区域。
[0020]具体地，在即使二次电池劣化而0CV-S0C特性也不发生变化的开路电压区域中，在多个开路电压值间，对充电状态发生变化的过程中的充电电流或放电电流进行累计，来测定累计电流。
[0021]在该开路电压区域中，由于不管二次电池的劣化状态如何都能唯一地决定开路电压和充电状态的关系，因此，上述累计电流相当于充电状态的变化部分，实质上求出了该测定时间点的电池容量。
[0022]通过将该电池容量与基准时间点电池容量进行比较，能估计从基准时间点起的电池容量的降低程度。
[0023]另外，作为该基准时间点，虽然设为制造二次电池时的初始是合适的，但也能将在用户侧开始使用二次电池的时间点等适当地设定为基准时间点。
[0024]通过预先求取电池容量的降低程度和0CV-S0C特性的对应关系，能根据估计出的电池容量的降低程度来确定适当的0CV-S0C特性。
[0025]由于从基准时间点起的电池容量的降低程度与二次电池的劣化的程度对应，因此若如上所述使用确定的0CV-S0C特性，根据开路电压的测定结果来求取充电状态，则能在也将因二次电池的劣化而引起的0CV-S0C特性的变化考虑在内的状态下来测定充电状态。
[0026]在此，优选将同一充电状态下的所述基准时间点和因劣化而引起的容量降低后的开路电压的偏差为10mV以下的区域设为所述容量降低估计用开路电压区域。
[0027]另外，优选将同一充电状态下的所述基准时间点和因劣化而引起的容量降低后的开路电压的偏差为2mV以下的区域设为所述容量降低估计用开路电压区域。
[0028]进而，优选在开路电压-充电状态特性中的充电状态小于100%的开路电压区域中测定所述累计电流值。
[0029]优选在开路电压为3.4V以下或3.8V以上的区域中测定所述累计电流值。
[0030]所述二次电池优选是具有混合了 2种以上的含锂金属氧化物而形成的正极活性物质的电池，更优选是具有混合了具有尖晶石构造的含锂金属氧化物和具有层状构造的含锂金属氧化物而形成的正极活性物质的二次电池。
[0031]所述充电状态运算单元优选使所述开路电压测定单元在所述容量降低估计用开路电压区域中测定多个开路电压值，在由所述开路电压测定单元测定了开路电压的所述多个开路电压值间，对充电状态发生变化的过程中的充电电流或放电电流的累计电流值进行测定，使用所述多个开路电压值、所述累计电流值、和在所述基准时间点的电池容量的值或与在所述基准时间点的电池容量的值对应的值，来估计电池容量的降低程度。
[0032]本发明的二次电池的充电状态测定装置的第2特征构成在于具备如下装置的点，即具备开路电压测定装置，其测定二次电池的开路电压；电流累计装置，其对所述二次电池的充电电流或放电电流进行累计；存储装置，其存储从基准时间点起的所述二次电池的电池容量的降低程度和开路电压-充电状态特性的对应关系、以及在所述基准时间点的电池容量的值或与在所述基准时间点的电池容量的值对应的值；和充电状态运算装置，其在视作即使从基准时间点起二次电池发生劣化而开路电压和充电状态的关系也不发生变化的容量降低估计用开路电压区域中，在多个开路电压值间使所述电流累计装置测定充电状态发生变化的过程中的充电电流或放电电流的累计电流值，使用所述累计电流值和在所述基准时间点的电池容量的值或与在所述基准时间点的电池容量的值对应的值来估计电池容量的降低程度，并基于估计出的电池容量的降低程度和所述对应关系来确定开路电压-充电状态特性，应用所确定的开路电压-充电状态特性，根据所述开路电压测定装置测定的开路电压的测定结果来求取充电状态。
[0033]本发明的二次电池的充电状态测定方法的特征构成在于，在视作即使从基准时间点起二次电池发生劣化而开路电压和充电状态的关系也不发生变化的容量降低估计用开路电压区域中，在多个开路电压值间，对充电状态发生变化的过程中的充电电流或放电电流进行累计，测定累计电流值，使用所述累计电流值和在所述基准时间点的电池容量的值来估计电池容量的降低程度，基于估计出的电池容量的降低程度、以及预先求取的从基准时间点起的所述二次电池的电池容量的降低程度和开路电压-存放地址他特性的对应关系，来确定开路电压-充电状态特性，应用确定的开路电压-充电状态特性，根据开路电压的测定结果来求取充电状态。<