电池系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及推定裡离子二次电池的内部状态的技术。
【背景技术】
[0002] 在专利文献1中，通过规定电池模型，推定了裡离子二次电池的内部状态。所谓内 部状态是活性物质模型内的裡浓度分布，裡浓度分布使用扩散方程式算出。
[0003] 在先技术文献
[0004] 专利文献 阳0化]专利文献1:日本特开2008-243373号公报
【发明内容】
[0006] 在裡离子二次电池中，有时使用所谓的二相共存型的正极活性物质。在此，在使用 了二相共存型的正极活性物质的二次电池中，电池性能根据过去的充放电状态（称为充放 电历史记录）而变化。在专利文献1中，在推定二次电池的内部状态的方面，关于伴随充放 电历史记录的电池性能的变化，丝毫没有被考虑。
[0007] 作为本申请第1发明的电池系统，具有使用了二相共存型的正极活性物质的裡离 子二次电池、和控制器。控制器使用被设定了边界条件的扩散方程式来算出裡离子二次电 池中的活性物质内的裡浓度分布。另外，控制器根据表示裡离子二次电池的到目前为止的 充放电状态的历史记录数据来修正在扩散方程式中使用的扩散系数。
[0008] 在使用了二相共存型的正极活性物质的裡离子二次电池中，即使是从任意的S0C(Stateof化arge:荷电状态）进行放电或充电的情况，电池性能（内阻）也根据直到 达到任意的SOC为止的充放电状态而变化。该电池性能的变化依赖于裡离子二次电池的扩 散电阻，因此能够根据历史记录数据来修正在扩散方程式中使用的扩散系数。
[0009] 通过根据历史记录数据来修正扩散系数，对于从扩散方程式算出的裡浓度分布， 能够使其反映上述的电池性能的变化。由此，关于电池性能根据过去的充放电状态而变化 的裡离子二次电池，能够精度良好地推定活性物质内的裡浓度分布。
[0010] 在修正扩散系数时，能够将与历史记录数据对应的修正系数与扩散系数的基准值 相乘。在此，如果预先求出历史记录数据和修正系数的对应关系，则能够算出目前的裡离子 二次电池的与历史记录数据对应的修正系数。
[0011] 历史记录数据能够存储在存储器中。由此，通过参照存储在存储器中的历史记录 数据，能够修正扩散系数。在存储器中存储历史记录数据时，每当裡离子二次电池进行充电 或放电，就能够更新存储在存储器中的历史记录数据。具体地说，能够在存储器中存储新取 得的历史记录数据，并且从存储器中删除最久远的历史记录数据。由此，能够考虑存储器的 存储容量来在存储器中存储历史记录数据。
[0012] 作为历史记录数据，能够使用到目前为止的规定期间内的裡离子二次电池的SOC的变化量和/或规定期间内的裡离子二次电池的平均电流值。在对裡离子二次电池进行充 电或放电时，裡离子二次电池的SOC发生变化，因此能够基于SOC的变化量来掌握到目前为 止的充放电状态。在此，作为SOC的变化量，能够使用规定期间内的SOC的最大值和最小值 的差。
[0013] 另外，在对裡离子二次电池进行充电或放电时，裡离子二次电池的电流值发生变 化。例如，作为对裡离子二次电池进行放电时的电流值，可使用正的值，作为对裡离子二次 电池进行充电时的电流值，可使用负的值。在该情况下，根据裡离子二次电池的充电或放 电，电流值的符号（正或负）发生变化。因此，能够基于裡离子二次电池的电流值来掌握到 目前为止的充放电状态。在电流值容易变化时，能够算出平均电流值。
[0014] 扩散系数的基准值依赖于裡离子二次电池的溫度。因而，如果预先求出电池溫度 和扩散系数（基准值）的对应关系，则通过检测裡离子二次电池的溫度，就能够算出与该 检测溫度对应的扩散系数（基准值）。在此，裡离子二次电池的溫度能够使用溫度传感器 来检测出。另外，扩散系数（基准值）依赖于裡离子二次电池的S0C。因而，如果预先求出 SOC和扩散系数（基准值）的对应关系，则通过推定裡离子二次电池的S0C，就能够算出与 该SOC对应的扩散系数（基准值）。
[0015] 在此，裡离子二次电池的SOC能够基于活性物质内的裡浓度分布来算出。具体地 说，首先，通过算出活性物质内的裡浓度分布，能够算出活性物质内的裡的平均浓度。在此， 如果预先求出平均浓度和SOC的对应关系，则通过算出平均浓度，就能够算出（推定）S0C。 如上述那样，通过精度良好地推定裡浓度分布，能够使SOC的推定精度提高。
[0016] 如果使用多个裡离子二次电池，则能够构成电池组。在此，多个裡离子二次电池能 够串联地连接。另外，能够对各裡离子二次电池并联地连接放电电路。如果使放电电路工 作，则能够仅使与该放电电路对应的裡离子二次电池放电。
[0017] 放电电路能够用于抑制多个裡离子二次电池的电压值（OCV)或SOC的偏差。具体 地说，通过利用放电电路使电压值高的裡离子二次电池放电，能够使放电后的裡离子二次 电池的电压值与其他的裡离子二次电池的电压值一致。
[0018] 在对电池组进行充电或放电时，构成电池组的全部的裡离子二次电池被充电或放 电。另一方面，在使特定的放电电路进行工作时，仅将与该放电电路对应的裡离子二次电池 放电。在该情况下，关于进行了放电的裡离子二次电池，优选考虑放电状态来修正扩散系 数。在此，作为历史记录数据，能够使用在对裡离子二次电池进行了放电时的电压变化量。
[0019] 裡离子二次电池能够搭载在车辆中。如果将裡离子二次电池的输出电力转换为动 能，则能够使用该动能而使车辆行驶。另一方面，如果将在车辆制动时产生的动能转换为 电，则能够使用该电（再生电）对裡离子二次电池进行充电。
[0020] 作为本申请第2发明的电池系统，具有使用了二相共存型的正极活性物质的裡离 子二次电池、和推定裡离子二次电池的内阻的控制器。在此，控制器根据表示裡离子二次电 池的到目前为止的充放电状态的历史记录数据来修正内阻的基准值。
[0021] 在如上述那样使用了二相共存型的正极活性物质的裡离子二次电池中，受到到目 前为止的充放电状态的影响，电池性能（内阻）发生变化。因此，能够考虑到目前为止的充 放电状态来推定目前的裡离子二次电池的内阻。具体地说，能够预先确定内阻的基准值，根 据历史记录数据来修正内阻（基准值）。
[0022] 作为修正内阻（基准值）的方法，与修正扩散系数的方法同样地，例如能够将修正 系数与内阻（基准值）相乘。在此，内阻（基准值）依赖于裡离子二次电池的溫度、soc。 因而，如果预先求出溫度和SOC中的至少一方与内阻（基准值）的对应关系，则通过确定溫 度和/或S0C，就能够算出内阻（基准值）。
[0023] 另一方面，与内阻（基准值）相乘的修正系数，根据历史记录数据来变更即可。具 体地说，如果预先求出修正系数和历史记录数据的对应关系，则通过确定历史记录数据，就 能够算出修正系数。作为历史记录数据，如上述那样，能够使用SOC的变化量和/或平均电 流值。
【附图说明】
[0024] 图1是表示电池系统的构成的图。 阳0巧]图2A是表示在对SOC的设定方法互不相同的二次电池进行放电时的电压行为的 图。 阳0%] 图2B是表示在对SOC的设定方法互不相同的二次电池进行充电时的电压行为的 图。
[0027] 图2C是表示在对二次电池进行了充电时正极活性物质内的裡的变化的示意图。
[0028] 图2D是表示在对二次电池进行了放电时正极活性物质内的裡的变化的示意图。
[0029] 图3是表示二次电池的构成的概略图。
[0030] 图4是表示在电池模型式中使用的变量等的一览表的图。
[0031] 图5是说明电池模型的概念图。
[0032] 图6是表示由极坐标所示的活性物质模型的概念图。
[0033] 图7是表示二次电池的电压值和各种平均电位的关系的图。
[0034] 图8是关于正极示出开路电位和局部SOC的关系的图。
[0035] 图9是关于负极示出开路电位和局部SOC的关系的图。
[0036] 图10是表示设置在控制器的内部的电池状态推定部的构成的概略图。
[0037] 图11是表示电池状态推定部的处理的流程图。
[0038] 图12是表示裡平均浓度和SOC的对应关系的图。
[0039] 图13是表示扩散系数（基准值）和电池溫度的对应关系的图。
[0040] 图14是表示在实施例1中算出扩散系数的处理的流程图。
[0041] 图15是表示监视单元W及放电电路的构成的图。
[0042] 图16是表示放电电路的构成的图。
[0043] 图17是表示在实施例2中推定二次电池的内部状态的处理的流程图。
【具体实施方式】
[0044] W下，对本发明的实施例进行说明。 阳045] 实施例1
[0046]图1是表示本实施例的电池系统的构成的图。图1所示的电池系统能够搭载在车 辆中。作为车辆，有HV(HybridVehicle:混合动力车）、PHV(Plug-inHybridVehicle:插 电式混合动力车）W及EV巧IectricVehicle:电动车）。在本实施例中，对将图I所示的 电池系统搭载在PHV中的情况进行说明。
[0047] 在HV中，作为用于使车辆行驶的动力源，除了后述的电池组之外，还具备发动机 或燃料电池运样的其他动力源。PHV，在HV基础上能够使用来自外部电源的电对电池组进 行充电。在EV中，作为车辆的动力源，仅具备后述的电池组，能够接受外部电源的供电而对 电池组进行充电。所谓外部电源是在车辆的外部与车辆分开地设置的电源（例如商用电 源）。
[0048] 电池组100具有被串联地连接的多个二次电池1。作为二次电池1，可使用裡离子 二次电池。构成电池组100的二次电池1的数量能够基于电池组100的要求输出等来适当 设定。另外，在电池组100中也能够包含并联地连接的多个二次电池1。
[0049] 二次电池1具有电池壳体和收纳在电池壳体中的发电要素。发电要素是进行充放 电的要素，具有正极（也称为电极）、负极（也称为电极）、和配置在正极与负极之间的隔 板。再者，也能够使用固体电解质来替代隔板。
[0050] 正极具有集电板、和形成在集电板的表面的正极活性物质层。正极的集电板能够 由例如侣形成。正极活性物质层包含例如正极活性物质、粘结剂和/或导电助剂。作为粘 结剂，可使用例如聚偏二氣乙締，作为导电助剂，可使用例如乙烘黑。
[0051] 负极具有集电板、和形成在集电板的表面的负极活性物质层。负极的集电板能够 由例如铜形成。负极活性物质层包含例如负极活性物质、粘结剂、增粘剂。作为构成负极活 性物质层的材料，能够适当选择公知的材料。在此，作为负极活性物质，可使用例如天然石 墨系碳材料。
[0052] 监视单元201检测电池组100的电压值和/或检测各二次电池1的电压值Vb。监 视单元201向控制器300输出检测结果。电流传感器202检测向电池组100流动的电流值 扣，并向控制器300输出检测结果。在本实施例中，将对电池组100进行放电时的电流值Ib 设为正的值，将对电池组100进行充电时的电流值Ib设为负的值。溫度传感器203检测电 池组100 (二次电池1)的溫度化，并向控制器300输出检测结果。如果使用多个溫度传感 器203,则容易检测配置在互不相同的位置的二次电池1的溫度化。
[0053] 控制器300具有存储器300a，存储器300a存储着用于控制器300进行规定处理 (例如在本实施例中说明的处理）