蓄电装置状态估计方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及估计锂离子电池等的蓄电装置的状态的方法，特别涉及以简易的构成估计蓄电装置的劣化状态或充电状态的方法。
【背景技术】
[0002]锂离子电池或双电层电容器等的蓄电装置在便携电话机、汽车等的各种领域被广泛使用。在将蓄电装置作为电力提供源来使用的情况下，需要正确地掌握剩余电量、劣化状态。例如在电动汽车的情况下，为了避免在预想外的场所变得不能驾驶的事态，需要蓄电池的剩余电量的信息。另外，在蓄电池的更换时期的判定、为了蓄电池的长寿命化而进行的充电/放电的控制中，需要蓄电池的劣化状态的信息。
[0003]为了估计蓄电装置的充电状态(SOC:state of charge)或劣化状态(SOH:stateof health)，过去以来提出各种方法。在下述的专利文献1中记载了如下方法:求取在给定的状态(例如满充电状态)下测定的二次电池的内部电阻、和任意的状态下测定的内部电阻之比，基于在事前的测定中得到的数据表来求取与该内部电阻比对应的相对S0C(剩余容量与满充电容量之比)。另外，在专利文献1中，记载了基于相对S0C的变化与电流累积量之比来求取S0H的方法。由于二次电池的内部电阻对应于温度而变化，因此在专利文献1所记载的方法中，对应于二次电池的温度的测定结果来进行补正内部电阻的处理。
[0004]另一方面，在下述的专利文献2记载了如下方法:测定蓄电装置的逐次的电力损耗并测定蓄电装置的端子温度，基于蓄电装置的从中心到端子的热阻和逐次的电力损耗来求取蓄电装置的端子与中心的温度差，通过将该温度差加在端子温度的测定值上来检测蓄电装置的中心的温度。
[0005]先行技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:JP特开2012-189373号公报
[0008]专利文献2:JP特开2011-232083号公报
[0009]发明的概要
[0010]发明要解决的课题
[0011]如专利文献1所记载的方法那样，过去以来已知基于蓄电装置的内部电阻等来估计S0H或S0C的方法。一般，蓄电装置的内部电阻(直流电阻、交流电阻)对应于温度而变化，S0H或S0C与内部电阻的关系也对应于温度而变化。若不和内部电阻一起还加入温度，就不能估计正确的S0H或S0C。为此，在基于内部电阻等来估计S0H或S0C的现有的方法中，还需要测定蓄电装置的温度。但是，蓄电装置的正确的温度的测定如专利文献2中记载的那样复杂且困难，有装置构成和数据处理变得复杂的问题。
【发明内容】
[0012]本发明鉴于相关状况而提出，其目的在于，提供能以不进行温度的测定的简易的方法正确估计蓄电装置的状态的蓄电装置状态估计方法。
[0013]用于解决课题的手段
[0014]本发明所涉及的蓄电装置状态估计方法的特征在于，测定蓄电装置的内部阻抗不按照温度而变化的至少1个频率下的所述内部阻抗、或所述内部阻抗的实部不按照温度而变化的至少1个频率下的所述实部，基于所述内部阻抗的测定值或所述实部的测定值来估计所述蓄电装置的充电状态SOC (state of charge)或劣化状态SOH (state of health)。
[0015]优选地，测定所述内部阻抗的频率是所述内部阻抗中的基于离子传导的分量与温度相应的变化、和所述内部阻抗中的基于电子传导的分量与温度相应的变化相抵的频率。
[0016]另外，优选地，测定所述实部的频率是所述实部中的基于离子传导的分量与温度相应的变化、和所述实部中的基于电子传导的分量与温度相应的变化相抵的频率。
[0017]在上述的蓄电装置状态估计方法中，基于所述内部阻抗不按照温度而变化的频率下的所述内部阻抗的测定值、或所述内部阻抗的实部不按照温度而变化的频率下的该实部的测定值来估计所述蓄电装置的S0C或S0H。由于基于不依赖于温度的所述内部阻抗或所述实部的测定值来估计蓄电装置的状态，因此不需要所述蓄电装置的温度测定。
[0018]在上述的蓄电装置状态估计方法中，也可以存在多个所述内部阻抗不按照温度而变化的频率、或所述实部不按照温度而变化的频率。在该情况下，在该多个频率当中的测定对象的所述内部阻抗或所述实部的与温度相应的变化量相对于频率的变化率、或测定对象的所述内部阻抗或所述实部与所述S0C相应的变化量相对于频率的变化率最小的频率下进行所述测定。
[0019]由此抑制了受到微小的测定误差或频率特性的个体偏差等的影响而估计精度降低。
[0020]或者，也可以在存在多个所述内部阻抗不按照温度而变化的频率、或所述实部不按照温度而变化的频率的情况下，在该多个频率下分别进行所述内部阻抗或所述实部的所述测定，基于该多个频率下的所述内部阻抗或所述实部的测定值来分别进行所述S0C或所述S0H的所述估计。并且，也可以算出基于该多个频率的多个所述估计的结果的平均值。
[0021]由此减低了受到测定误差或频率特性的个体偏差等的影响而在估计结果出现大的误差的可能性。
[0022]在上述蓄电装置状态估计方法中，所述蓄电装置可以是锂离子电池。在该情况下，所述内部阻抗的所述测定可以在4kHz以及/或者500kHz的频率下进行。另外，在所述蓄电装置是锂离子电池的情况下，所述实部的所述测定可以在10kHz以及/或者4MHz的频率下进行。
[0023]在上述蓄电装置状态估计方法中，可以在停止所述蓄电装置的充电以及放电的状态下所述蓄电装置的温度进行变化的给定的温度变化期间中反复测定多次给定的频率范围内的所述内部阻抗或所述实部的频率响应特性。并且，可以取得与该多个频率响应特性的测定结果所示的多个频率响应曲线的交点对应的频率，作为所述内部阻抗或所述实部不按照温度而变化的频率。
[0024]由此，在每个蓄电装置中特性有偏差的情况下，也能取得每个个体的合适的频率，作为所述内部阻抗或所述实部不按照温度而变化的频率。
[0025]另外，在上述蓄电装置状态估计方法中，在包含于所述频率特性的测定结果中的所述内部阻抗或所述实部的测定值中取得在最接近于与所述交点对应的频率的频率下的测定值，作为要用在所述蓄电装置的SOC或SOH的估计中的测定值。
[0026]由此，由于从已经得到的测定值中取得要用在所述蓄电装置的状态估计中的测定值，因此和在取得所述内部阻抗或所述实部不按照温度而变化的频率后进一步测定该频率下的所述内部阻抗或所述实部的方法相比，测定次数变少。
[0027]所述温度变化期间例如可以是所述蓄电装置的充电或放电刚结束后的期间。
[0028]在所述频率响应特性的测定中，可以使提供给所述蓄电装置的交流信号的频率在所述给定的频率范围内从低频向高频或从高频向低频变化，并在包含于该频率范围中的多个频率下测定所述内部阻抗或所述实部。
[0029]发明的效果
[0030]根据本发明，能以不进行温度的测定的简易的方法正确地估计蓄电装置的状态。
【附图说明】
[0031]图1是表示本发明的第1实施方式所涉及的蓄电装置状态估计系统的构成的一例的图。
[0032]图2是表示蓄电装置的一例的图，是示意地表征锂离子二次电池的结构的图。
[0033]图3是表示蓄电装置的内部阻抗的温度依赖性对应于频率而变化这一情况的图。
[0034]图4是表示蓄电装置的内部阻抗的S0C依赖性对应于频率而变化这一情况的图。
[0035]图5是表示图4所示的S0C依赖性与图3所示的温度依赖性之比的图。
[0036]图6是表示蓄电装置的内部阻抗中的实部的温度依赖性对应于频率而变化这一情况的图。
[0037]图7是表示蓄电装置的内部阻抗中的实部的S0C依赖性对应于频率而变化这一情况的图。
[0038]图8是表示图7所示的S0C依赖性与图6所示的温度依赖性之比的图。
[0039]图9是表示在本发明的第2实施方式所涉及的蓄电装置状态估计系统中得到估计值的次序的一例的图。
[0040]图10是表示蓄电装置的内部阻抗或者其实部的频率特性按照温度而变化这一情况的图。
[0041]图11是表示在本发明的第3实施方式所涉及的蓄电装置状态估计系统中得到估计值的次序的一例的图。
[0042]图12是表示在本发明的第3实施方式所涉及的蓄电装置状态估计系统中得到估计值的次序的其他示例的图。
[0043]图13是表示蓄电装置状态估计系统的1个变形例的图。
[0044]图14是表示蓄电装置状态估计系统的其他变形例的图。
【具体实施方式】
[0045]<第1实施方式>
[0046]图1是表示本发明的第1实施方式所涉及的蓄电装置状态估计系统100的构成的一例的图。图1所示的系统100具有:对蓄电装置101提供交流信号的交流信号源部102 ;检测流过蓄电装置101的电流的电流检测部103 ;检测对蓄电装置101施加的电压的电压检测部104 ;基于检测到的电流以及电压来算出蓄电装置101的内部阻抗的内部阻抗算出部105 ;和基于内部阻抗算出部105的算出结果来估计蓄电装置101的状态(SOC、SOH)的状态估计部106。
[0047]蓄电装置101例如包含锂离子二次电池等能充电的化学电池、双电层电容器那样利用离子来积蓄电能的装置而构成。
[0048]图2是作为蓄电装置101的一例示意地表征锂离子二次电池的结构的图。蓄电装置101作为一般的构成要素而具有正极集电体A1、负极集电体C1、电解质E1以及隔板S1。另外，蓄电装置101作为锂离子二次电池除了具有上述的构成要素以外，例如还具有正极集电体A1侧的作为贮电的物质的正极活性物质A51、作为负极集电体C1侧的储电的物质的负极活性物质C51、为了使电的流动良好而加进的导电辅助材料D51、作为粘合剂的粘合材料等。
[0049]在锂离子二次电池的情况下，作为正极集电体A1 —般使用铝(A1)，作为负极集电体C1 一般使用铜(Cu)，作为电解质E1—般使用由有机系的溶媒((:4!1603等)和锂盐(LiPF6等)的溶质构成的溶液，作为正极活性物质A51 —般使用钴酸锂(LiCo02)，作为负极活性物质C51—般使用