专利名称：蓄电元件的劣化推定装置和劣化推定方法
技术领域：
本发明涉及推定蓄电元件的劣化状态的装置和方法。
背景技术：
在专利文献I中，分为蓄电池的温度为25°C以下的情况和蓄电池的温度超过25°C的情况而分别计算蓄电池的劣化量。具体而言，通过对各温度区域的劣化容量乘以实测温度存在于各温度区域的时间来算出劣化容量。并且，通过将两个劣化容量相加来算出从开始使用蓄电池到经过预定时间为止的劣化容量。在先技术文献专利文献I:日本特开2003 - 161768号公报 专利文献2:日本特开2007 - 057433号公报专利文献3:日本特开2000 - 228227号公报
发明内容
发明要解决的问题在专利文献I中，仅仅是分别求出2个温度区域的劣化容量，并仅将这些劣化容量相加。这样仅将多个劣化量简单相加的情况下，有时在推定电池的劣化状态方面是不充分的。用于解决问题的手段本申请第I发明是一种劣化推定装置，在使用了表示劣化状态的劣化值与经过时间的η次根成比例关系、且比例关系根据劣化条件变化的蓄电元件时，推定蓄电元件的劣化状态，其中，所述η是比I大的值，该劣化推定装置具有运算器，该运算器累积多个劣化条件下的劣化值的变化量，算出经过预定时间时的蓄电元件的劣化值。运算器预测直到经过预定时间为止的期间中的各劣化条件发生的期间。另外，运算器基于表示劣化值和经过时间的关系的劣化特性和各劣化条件的发生期间，算出各劣化条件下的劣化值的变化量，在按顺序加所算出的变化量时，以加之前得到的劣化值为基准来算出要加的劣化值的变化量。在此，可以基于以下式Exl来算出劣化值的变化量的总和。
_2] .\doU =* t(f))…咖在此，Δ d_total是劣化值的变化量的总和，V Cf)是与各劣化条件对应设置的表示劣化值相对于经过时间的变化的劣化速度，t Cf)是所预测的各劣化条件的发生期间。各劣化条件下的劣化特性可以存储于存储器。由此，能够从存储器中读出劣化特性而算出各劣化条件下的劣化值的变化量。另外，可以设置用于检测劣化条件的检测传感器和用于计时的计时器。并且，运算器可以使用检测传感器和计时器，取得直到经过比预定时间短的时间为止的各劣化条件的发生期间，基于所取得的发生期间，预测直到经过所述预定时间为止的各劣化条件的发生期间。由此，能够基于实测值来预测劣化条件的发生期间，能够提高计算劣化率的变化量时的精度。可以设置用于取得劣化值的取得传感器；和用于计时的计时器。并且，运算器可以判别使用取得传感器取得的劣化值是否与使用计时器取得的经过时间的η次根成比例，在劣化值与经过时间的η次根成比例时，算出经过预定时间时的蓄电元件的劣化值。由此，能够判别是否为适用于本发明的劣化状态的推定的蓄电元件。作为劣化值，能够使用蓄电元件处于初期状态时的内部电阻与蓄电元件处于劣化状态时的内部电阻之比。作为劣化值也可以使用蓄电元件的内部电阻。另外，作为劣化条件，能举出蓄电元件的温度、表示充电状态的值(SOC)和电流值。进一步，可以使上述“η”为“2”。
本申请第2发明是一种劣化推定方法，在使用了表示劣化状态的劣化值与经过时间的η次根成比例关系、且比例关系根据劣化条件变化的蓄电元件时，推定蓄电元件的劣化状态，其中，所述η是比I大的值。在此，包括第I步骤，预测直到经过预定时间为止的期间中的各劣化条件发生的期间；和第2步骤，基于表示劣化值和经过时间的关系的劣化特性和各劣化条件的发生期间，算出各劣化条件下的劣化值的变化量，按顺序加所算出的变化量，算出经过预定时间时的蓄电元件的劣化值。在第2步骤中，以加之前得到的劣化值为基准来算出要加的劣化值的变化量。发明的效果根据本发明，能够根据蓄电元件的劣化特性来累积劣化值的变化量，能够提高劣化状态的推定精度。
图I是表示本发明实施例I的劣化推定装置的结构的框图。图2是表示实施例I中的搭载了劣化推定装置的车辆的一部分结构的框图。图3是表示取得多个温度状态的发生频度的处理的流程图。图4是表示多个温度状态的发生频度的图。图5是表示推定电池组的劣化状态的处理的流程图。图6是表示劣化率和经过时间的关系的图。图7是表示劣化率和经过时间的平方根的关系的图。图8是比较劣化状态的推定方法的说明图。标号说明10:单电池11:电池组21:电流传感器22 电压传感器23 :温度传感器30 电池 ECU31 :存储器
41a、41b :系统主继电器42:升压电路43 :变换器44:电动发电机
具体实施例方式
下面，对本发明的实施例进行说明。实施例I本发明实施例I的劣化推定装置是推定单电池(蓄电元件)的劣化状态的装置，使用图I来说明其结构。
单电池10是如镍氢电池、锂离子电池这样的二次电池，单电池10与负载相连接。需说明的是，也可以代替二次电池而使用双电层电容器。电流传感器21检测在单电池10中流动的电流值(充电电流或放电电流)，并将检测结果输出至电池E⑶(Electric ControlUnit :电子控制单元，相当于运算器)30。电压传感器22检测单电池10的电压值，并将检测结果输出至电池ECU30。温度传感器23检测单电池10的温度，并将检测结果输出至电池E⑶30。温度传感器23只要能够直接或间接地检测单电池10的温度即可。在此，当使温度传感器23与单电池10的外表面接触时，则能够直接地检测单电池10的温度。另外，当将温度传感器23配置在单电池10的附近且离开单电池10的位置时，则能够间接地检测单电池10的温度。电池E⑶30具有存储器31和计时器32。存储器31和计时器32也可以设置在电池E⑶30的外部。本实施例的劣化推定装置能够搭载于车辆。使用图2来说明将劣化推定装置搭载于车辆时的结构。作为该车辆，包括混合动力汽车、电动汽车。在图2中，对与用图I说明过的元件相同的元件，使用相同的附图标记。在将单电池10搭载于车辆的情况下，使用电池组11。可以通过将多个单电池10电串联连接来构成电池组11。此外，电池组11也可以包括电并联连接的单电池10。构成电池组11的单电池10的数量能够基于电池组11的要求输出来适当设定。电池组11经由系统主继电器41a、41b与升压电路(DC/DC转换器)42连接。系统主继电器41a、41b的接通/断开的切换受电池E⑶30控制。升压电路42使电池组11的输出电压上升，并将其供给至变换器(inverter)43。变换器43将从升压电路42供给的直流电力变换为交流电力，并将其供给至电动发电机(例如三相交流马达)44。电动发电机44与车轮(未图示)连接，接受来自变换器43的交流电力，产生用于使车辆行驶的动能。在车辆制动时，电动发电机44将动能变换为电能，并将其供给至变换器43。变换器43将来自电动发电机44的交流电力变换为直流电力，并将其供给至升压电路42。升压电路42使来自变换器43的电压下降，并将其供给至电池组11，电池组11能够存储来自升压电路42的电力。接下来，说明推定电池组11的劣化状态的处理。在本实施例中，基于电池组11的温度来推定电池组11的劣化状态。在此，劣化状态是指电池组11处于初期状态时的内部电阻与电池组11处于劣化状态时的内部电阻的比率，通过以下式(I)来表示。
权利要求
1.一种劣化推定装置，在使用了表示劣化状态的劣化值与经过时间的η次根成比例关系、且所述比例关系根据劣化条件变化的蓄电元件时，推定所述蓄电元件的劣化状态，其中，所述η是比I大的值，所述劣化推定装置的特征在于， 具有运算器，该运算器累积多个所述劣化条件下的所述劣化值的变化量，算出经过预定时间时的所述蓄电元件的劣化值， 所述运算器预测直到经过所述预定时间为止的期间中的所述各劣化条件发生的期间，基于表示所述劣化值和所述经过时间的关系的劣化特性和所述各劣化条件的发生期间，算出所述各劣化条件下的所述劣化值的变化量，在按顺序加所算出的所述变化量时，以加之前得到的所述劣化值为基准来算出要加的所述劣化值的变化量。
2.如权利要求I所述的劣化推定装置，其特征在于，所述运算器基于以下式Exl来算出所述劣化值的变化量的总和， 在此，AcLtotal是劣化值的变化量的总和，V (f)是与所述各劣化条件对应设置的表示所述劣化值相对于经过时间的变化的劣化速度，t (f)是所预测的所述各劣化条件的发生期间。
3.如权利要求I或2所述的劣化推定装置，其特征在于， 具有存储器，该存储器存储所述各劣化条件下的所述劣化特性。
4.如权利要求I至3中任一项所述的劣化推定装置，其特征在于， 具有 用于检测所述劣化条件的检测传感器；和 用于计时的计时器， 所述运算器使用所述检测传感器和所述计时器，取得直到经过比所述预定时间短的时间为止的所述各劣化条件的发生期间，基于所取得的发生期间，预测直到经过所述预定时间为止的所述各劣化条件的所述发生期间。
5.如权利要求I至4中任一项所述的劣化推定装置，其特征在于， 具有 用于取得所述劣化值的取得传感器；和 用于计时的计时器， 所述运算器判别使用所述取得传感器取得的所述劣化值是否与使用所述计时器取得的经过时间的η次根成比例，在所述劣化值与所述经过时间的η次根成比例时，算出经过所述预定时间时的所述蓄电元件的劣化值。
6.如权利要求I至5中任一项所述的劣化推定装置，其特征在于， 所述劣化值是所述蓄电元件处于初期状态时的内部电阻与所述蓄电元件处于劣化状态时的内部电阻的比率。
7.如权利要求I至6中任一项所述的劣化推定装置，其特征在于， 所述劣化条件包括所述蓄电元件的温度、表示充电状态的值以及电流值中的至少一个。
8.如权利要求I至7中任一项所述的劣化推定装置，其特征在于，所述n为2。
9.ー种劣化推定方法，在使用了表示劣化状态的劣化值与经过时间的n次根成比例关系、且所述比例关系根据劣化条件变化的蓄电元件时，推定所述蓄电元件的劣化状态，其中，所述n是比I大的值，所述劣化推定方法的特征在于，包括 第I步骤，预测直到经过预定时间为止的期间中的所述各劣化条件发生的期间；和 第2步骤，基于表示所述劣化值和所述经过时间的关系的劣化特性和所述各劣化条件的发生期间，算出所述各劣化条件下的所述劣化值的变化量，按顺序加所算出的所述变化量，算出经过预定时间时的所述蓄电元件的劣化值， 在所述第2步骤中，以加之前得到的所述劣化值为基准来算出要加的所述劣化值的变化量。
10.如权利要求9所述的劣化推定方法，其特征在干， 基于以下式Ex2来算出所述劣化值的变化量的总和， ^tMff *i(/)).. Ex2 在此，AcLtotal是劣化值的变化量的总和，V (f)是与所述各劣化条件对应设置的表示所述劣化值相对于经过时间的变化的劣化速度，t (f)是所述第I步骤中预测的所述各劣化条件的发生期间。
全文摘要
本发明提供一种蓄电元件的劣化推定装置和劣化推定方法，在使用了表示劣化状态的劣化值与经过时间的n次根成比例关系、且比例关系根据劣化条件变化的蓄电元件时，推定蓄电元件的劣化状态，其中，所述n是比1大的值，该劣化推定装置具有运算器，该运算器累积多个劣化条件下的劣化值的变化量，算出经过预定时间时的蓄电元件的劣化值。运算器预测直到经过预定时间为止的期间中的各劣化条件发生的期间。另外，运算器基于表示劣化值和经过时间的关系的劣化特性和各劣化条件的发生期间，算出各劣化条件下的劣化值的变化量，在按顺序加所算出的变化量时，以加之前得到的劣化值为基准来算出要加的劣化值的变化量。
文档编号G01R31/36GK102859377SQ20108006638
公开日2013年1月2日 申请日期2010年4月26日 优先权日2010年4月26日
发明者高木优 申请人:丰田自动车株式会社