劣化推测方法、劣化推测系统及劣化推测程序的制作方法

劣化推测方法、劣化推测系统及劣化推测程序的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种在电池劣化推测方面良好的劣化推测方法。劣化推测方法检测可计算电池的充电状态而构成的电池控制装置的停止时间；基于表示与设定充电状态及设定温度对应的电池的劣化的第1劣化信息数据库，取得与从上述电池取得计算出的计算充电状态及从上述电池检测出的检测温度对应的劣化信息、或与上述计算充电状态及环境温度对应的劣化信息，基于所取得的劣化信息推测上述停止时间的上述电池的劣化。
【专利说明】
劣化推测方法、劣化推测系统及劣化推测程序
技术领域
[0001 ]本发明涉及劣化推测方法、劣化推测系统及劣化推测程序。
【背景技术】
[0002]二次电池在制造后逐渐劣化，发生其容量的减少及电阻的上升等的特性的下降。电池的劣化给使用电池的系统带来影响，在劣化较大的情况下不再满足系统需要的电池容量及输出特性，有可能带来系统的工作停止，所以推测电池的劣化为重要的。即，希望使用电池的系统能够检测电池的寿命。已知电池的劣化速度根据电池的使用方法(环境温度及充放电范围等)而变化，提出了一些推测电池的劣化的方法。
[0003]在先技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:特开2002 — 236154号公报
[0006]专利文献2:特开2010 — 22155号公报

【发明内容】

[0007]发明要解决的问题
[0008]但是，推测电池寿命并不容易。例如，难以考虑到监视电池的装置停止时来计算电池寿命。此外，难以考虑因充放电S0C(state of charge)范围不同带来的劣化速度的差异来计算电池寿命。
[0009]本发明的目的是提供一种在电池劣化推测方面良好的劣化推测方法、劣化推测系统及劣化推测程序。
[0010]用于解决问题的手段
[0011]技术方案的一例的劣化推测方法检测可计算电池的充电状态而构成的电池控制装置的停止时间；基于表示与设定充电状态及设定温度对应的电池的劣化的第I劣化信息数据库，取得与从上述电池取得计算出的计算充电状态及从上述电池检测出的检测温度对应的劣化信息、或与上述计算充电状态及环境温度对应的劣化信息，基于所取得的劣化信息推测上述停止时间的上述电池的劣化。
【附图说明】
[0012 ]图1A是表示电池控制系统的一例的块图。
[0013]图1B是表示用来计算电池的劣化的系数表(第I劣化信息数据库)的另一例的图。
[0014]图2是表示有关实施方式I一 I的电池控制系统的一例的块图。
[0015]图3是表示有关实施方式2的电池控制系统的一例的块图。
[0016]图4A是表示有关实施方式4一 I的电池控制系统的一例的块图。
[0017]图4B是表示用来计算充放电停止中的电池的劣化的劣化系数表(将各个温度/SOC的系数汇总的表)的一例的图。
[0018]图4C是表示用来计算充放电中的电池的劣化的劣化系数表(第2劣化信息数据库)的一例的图。
[0019]图5是表示有关实施方式5— I的电池控制系统的一例的块图。
[0020]图6A是表示有关实施方式6— I的电池控制系统的一例的块图。
[0021]图6B是表示使用条件为电池的各个温度/SOC的使用条件映射表的一例的图。
[0022]图7是表示有关实施方式6— 2 — 2的电池控制系统的一例的块图。
[0023]图8是表不使用条件映射表的制作的一例的图。
[0024]图9是表不使用条件的一例的图。
[0025]图10是表不使用条件映射表的一例的图。
[0026]图11是表示气温数据的一例的图。
[0027]图12是表不使用条件映射表的一例的图。
[0028]图13是表不内部电阻映射表的一例的图。
[0029]图14是表不表不温度上升系数的表的一例的图。
[0030]图15是表示计算机的概略结构的一例的图。
[0031]图16是表示使用条件为电池的各个温度/SOC的使用条件映射表的其他例的图。
【具体实施方式】
[0032]以下，参照附图对实施方式进行说明。另外，各图中的相同名称的块能够执行实质上相同的动作。
[0033](各实施方式中共通的概念)
[0034]图1A是表示电池控制系统的一例的块图。如图1A所示，电池控制系统具备电池控制装置110、电压检测器111、温度检测器112、电流检测器113。电池控制装置110具备电压测量部121、温度测量部122、电流测量部123、S0C计算部124、平均SOC计算部125、平均温度计算部126、循环数计算部127、存储装置128、劣化计算部129。
[0035]另外，电池101既可以由一个电池单元构成，也可以由将电池单元串联、并联连接了多个的电池组构成。
[0036]电池控制装置110控制电池1I的充放电。电池控制装置110经由计测电池1I的电压、温度、电流的电压检测器111、温度检测器112、电流检测器113取得电池101的电压、温度、电流。即，电压测量部121基于来自电压检测器111的电压检测值测量电压值，温度测量部122基于来自温度检测器112的温度检测值测量温度值，电流测量部123基于来自电流检测器113的电流检测值测量电流值。另外，电压检测器111、温度检测器112、电流检测器113也可以搭载在电池控制装置内部。
[0037]SOC计算部124根据所取得的电池101的电压、温度及电流计算(推测)S0C。在该计算方法中，可以采用电流累计或根据电压的推测计算等的方法。另外，SOC是指充电状态(充电量或充电率等)。
[0038]存储装置128保持用来计算(推测)电池101的劣化的系数(劣化信息)，劣化计算部129根据上述系数、由平均温度计算部126计算(检测)出的平均温度、由平均SOC计算部125计算出的平均S0C、以及由循环数计算部127计算出的循环数等计算(推测)电池101的劣化。在本实施方式中，电池的劣化计算相当于电池的劣化推测。存储装置128既可以是电池控制装置110内的微型计算机上的存储器，在想要跨过微型计算机的电源ON/OFF而保持数据的情况下也可以是EEPROM等那样的非易失性存储器。
[0039]用来计算电池的劣化的系数(第I劣化信息数据库)
[0040]这里，作为电池的劣化，举容量的下降、电阻的上升、厚度的增加为例。这些根据电池被置于的状況(温度和充电率)而劣化速度变化，分别作为系数保持。保持在存储装置122内的系数被集中保持到系数表中。根据多个系数表，能够求出电池101是某个SOC和某个温度的情况下的、每单位时间的电池容量一电阻一厚度各自的变化的组合、和电池1I的每I次充放电的电池容量一电阻一厚度各自的变化的组合。
[0041]图1B是表示用来计算电池容量的变化的系数表(第I劣化信息数据库)的一例的图。如图1B所示，系数表包含表示与任意设定的多个设定充电状态及设定温度对应的电池的劣化的系数。在图1B所示的系数表中没有的值的情况下(例如温度15度，S0C:20%等)，劣化倾向的数值可以通过近似式计算。近似式既可以是直线近似，也可以近似多项式近似那样的曲线。
[0042 ]图1B中的值由于变化将单位设为[mAh/hour ](每I小时减少的容量的绝对值)，但也可以设为[% / h ο u r ](相对于初始值的每I小时减少的容量的比率)。
[0043]另外，存储装置128关于电池101的电阻、厚度也同样保持用来计算变化的系数表。
[0044]电池的特性的变化的计算
[0045]取电池容量为例，根据系数表记述怎样计算容量下降。电池控制装置110如上述那样计算平均温度和平均S0C。例如，当电池控制装置110每I小时计算I次容量下降时，当某个时间的I小时附近的平均温度为20度，平均SOC为90%时，劣化计算部129根据图1B的系数表，可以计算为容量下降了60mAh。此外，当平均温度为150C、平均SOC为55%时，劣化计算部129根据图1B的系数表，可以根据10°C、20°C和50%、75%的值，通过直线近似计算15度、55%的系数。例如，20度、55%的值为“(((20度、75%的值)一(20度、50%的值))/(75 —50))*(55 — 50) + (20度、50%的值)”即22。将这种计算反复进行，作为15度、55%的值能够得到“16”。由此，能够计算为容量下降了 16mAh。
[0046]劣化计算部129关于电池单元厚度及电阻也能够同样计算。
[0047]如上述那样，作为前提条件，电池控制装置110作为系数表及式子而拥有与电池1I的SOC/温度的分布对应的劣化速度，以及拥有根据电池1I被使用的SOC/温度计算电池101的劣化的功能。
[0048]对S0C100%进行补充。例如，既可以将电池101的性能上的最大SOC定义为S0C100%，也可以将比最大SOC低的任意的值定义为S0C100%。同样，既可以将电池101的性能上的最小SOC定义为S0C0%，也可以将比最小SOC高的任意的值定义为soco%。例如，可以将电池101的第I电压值(>0)?第2电压值(> 第I电压值)定义为S0C0%?S0C100%。
[0049](实施方式I一 I)用具备电池监视功能的上位系统(相当于停止监视装置或停止时间检测装置)补全信息
[0050]如图2所示，是表示有关实施方式I一 I的电池控制系统的一例的块图。如图2所示，电池控制系统具备电池控制装置210、上位系统240。电池控制装置210具备电压检测器211、温度检测器212、电流检测器213、电压测量部221、温度测量部222、电流测量部223、S0C计算部224、平均SOC计算部225、平均温度计算部226、循环数计算部227、存储装置228、劣化计算部229、通信IF230。上位系统240具备时间计算部241、温度测量部242、通信IF243。
[0051 ] 在电池控制系统中，上位系统240计测电池控制装置210停止中的时间和温度，当电池控制装置210再起动时，上位系统240对于电池控制装置210发送电池控制装置210的停止中的时间和温度的计测结果。由此，电池控制装置210能够取得停止中的时间和温度的计测结果，能够使所取得的计测结果反映到劣化计算中。
[0052]关于停止时间，例如上位系统240的时间计算部241记录电池控制装置210的停止时刻，根据电池控制装置210再起动时的再起动时刻与上述停止时刻的差分来计算停止时间。上位系统240关于电池控制装置210是否正在工作，既可以监视来自电池控制装置210的通信(应答)，也可以监视通向电池控制装置210的电源线路的状态。此外，关于温度，上位系统240既可以对电池201添加温度记录器等而监视记录电池温度，在电池控制装置210是停止中即没有被充放电的情况下，由于电池温度与环境温度大致相同，所以也可以监视、记录电池201被放置的环境的温度。上位系统240将计测出的电池控制装置210的停止时间及停止中的温度经由通信IF243向电池控制装置210的通信IF230通知。另外，在通知时，关于温度也可以设为计测的温度的平均值或最大值、最小值。
[0053]电池控制装置210在停止后的再起动时经由通信IF230从上位系统240取得停止时间和温度。劣化计算部229基于经由通信IF230取得的停止时间和停止中的温度数据计算电池201的劣化。
[0054]关于电池控制装置210的停止中的S0C，在电池的自放电量较小的情况下，如以下这样计算电池201的劣化。
[0055](I)电池控制装置210的存储装置228将停止时点的SOC记录，在再起动时，劣化计算部229将停止时点的SOC作为平均S0C，计算电池201的劣化。
[0056](2)电池控制装置210的通信IF230将停止时点的SOC向上位系统240通知，上位系统240将被通知的停止时点的SOC记录，在再起动时，电池控制装置210将由上位系统240记录的停止时点的SOC接收，劣化计算部229将接收到的停止时点的SOC作为平均SOC，计算电池201的劣化。
[0057]在电池的自放电量较大的情况下，劣化计算部229采用停止时点的SOC和再起动时的SOC的平均值作为平均SOC进行劣化计算，或者采用停止时点的SOC和再起动时的SOC中的较大的值作为平均SOC进行劣化计算，或者采用较小的值作为平均SOC进行劣化计算。例如，再起动时的SOC既可以由电池控制装置210根据“再起动时的电池的电压”和“预先拥有的电压与SOC的关系”计算，也可以由电池控制装置210根据“停止时的S0C”和“上位取得的温度与自放电量的关系”计算。
[0058](实施方式I—2)
[0059]也可以不由上位系统240计算电池控制装置210的停止中的温度的平均化及最大值，而由电池控制装置210计算停止中的温度的平均化及最大值。在此情况下，上位系统240将计测出的多个温度数据保持(例如在上位系统内的存储装置内)，在电池控制装置210的再起动后，将该全温度数据向电池控制装置210发送，电池控制装置210的平均温度计算部226基于接收到的多个温度数据计算平均温度，劣化计算部229基于平均温度进行劣化计算。另外，电池控制装置210也可以具备最大温度计算部及最小温度计算部。
[0060](实施方式2)用电池控制装置的计时器(相当于停止时间检测装置)进行时间计测(不依靠上位系统)
[0061 ]如图3A所示，是表示有关实施方式2的电池控制系统的一例的块图。如图3A所示，电池控制系统具备电池控制装置310，电池控制装置310具备电压检测器311、温度检测器312、电流检测器313、电压测量部321、电流测量部323、SOC计算部324、平均SOC计算部325、平均温度计算部326、循环数计算部327、存储装置328、劣化计算部329、计时器340、时间计算部341。
[0062]在实施方式2中，不依靠上位系统，而由电池控制装置310单体计算电池控制装置310的停止中的电池301的劣化。因此，电池控制装置310拥有能够计测时间的计时器340。此夕卜，如果在电池控制装置310的停止时计时器340也停止，则不再能够计算停止中的时间，所以计时器340不停止。计时器在电池控制装置310的停止中也能够动作。即，所谓电池控制装置310的停止中，不是将电池控制装置310的整体停止，而是指通过低功耗模式(休眠模式)的动作中，在通过低功耗模式的动作中，将功耗较大的设备(ex.微型计算机)停止，不将包括计时器340的功耗较小的设备停止。计时器340在电池控制装置从通常模式向低功耗模式转移的情况下，将低功耗模式的开始时间向存储装置328记录。例如，存储装置328优选的是非易失性存储器(ex.EEPR0M)，以使得在低功耗模式的执行中数据不丢失。对应于从低功耗模式向通常模式的恢复，时间计算部341从计时器340取得恢复时间，根据记录在存储装置328中的开始时间与恢复时间的差分计算停止时间(低功耗模式的执行时间)。既可以采用从低功耗模式恢复时的温度和SOC作为用于劣化计算的温度及S0C，也可以将转移到低功耗模式时的温度和SOC记录在存储装置328中，采用恢复时的温度和S0C、以及转移时的温度和SOC的平均值、最大值、最小值作为用于劣化计算的的温度及S0C。
[0063](实施方式3)由电池控制装置通过计算计算停止时间(不依靠上位系统)
[0064]在实施方式3中，不依靠上位系统，电池控制装置计算停止时间。例如，用电池控制装置的软件计算停止时间。由此，即使没有计时器，时间计算部341也能够计算停止时间。
[0065]存储装置328预先保持作为电池301的特性取得的“电压和SOC的关系”和“温度、SOC和自放电速度的关系”。电池控制装置310(存储装置328)在停止时记录电池301的电压，电池控制装置310(时间计算部341)在再起动时使用电池的电压、以及预先保持在存储装置328中的“电压和SOC的关系”和“温度、SOC和自放电速度的关系”。例如，在再起动时，时间计算部341通过以下的次序计算停止时间。
[0066](I)根据停止时的电压和“电压与SOC的关系”计算停止时的SOC
[0067](2)根据再起动时的电压和“电压与SOC的关系”计算再起动时的SOC
[0068](3)根据在(I)和(2)中计算出的停止时的SOC与再起动时的SOC的差分、和“温度、SOC和自放电速度的关系”，通过“S0C差分+自放电速度”计算停止时间
[0069](实施方式4一 I)考虑因充放电SOC范围不同带来的劣化速度的差异
[0070]如图4A所示，是表示有关实施方式4一I的电池控制系统的一例的块图。如图4A所示，电池控制系统具备电池控制装置410，电池控制装置410具备电压检测器411、温度检测器412、电流检测器413、电压测量部421、温度测量部422、电流测量部423、S0C计算部424、平均SOC计算部425、平均温度计算部426、循环数计算部427、存储装置428、劣化计算部429、最大/最小SOC计算部451、充放电判定部452。
[0071]例如，存储装置428存储图4B所示的充放电停止中的劣化系数表(将各个温度/SOC的系数集中的表)及图4C所示的充放电时的劣化系数表(第2劣化信息数据库)。如图4C所示，劣化系数表包括表示与任意设定的多个设定充电状态变动范围及设定温度对应的电池的劣化的系数。电池控制装置410选择与是否是充放电中对应的劣化计算方法。充放电判定部452判定是否是充放电中。例如，充放电判定部452在计测的电流值是一定值以上的情况下，判定为流过电流(=充放电中)，在计测的电流值不到一定值的情况下，判定为没有流过电流(=充放电停止中)。
[0072]在充放电停止的情况下，劣化计算部429基于实际的电池的温度/SOC分布和预先计算的各个温度/SOC分布的劣化系数(图4B)计算劣化。
[0073]对充放电中的情况下的劣化计算进行说明。劣化计算部429根据充放电的SOC范围选择在劣化计算中使用的劣化系数。最大/最小SOC计算部451在由充放电判定部452判定为充放电中的情况下，计算SOC计算部424计算出的SOC的最大值和最小值。例如，如以下这样计算(SOC: SOC计算部424计算出的SOC，SOCmax: SOC最大值，SOCmin: SOC最小值)。
[0074](I)对应于充放电判定部452检测到从充放电停止向充放电中的变迀，最大/最小SOC 计算部451 初始化为 SOCmax = SOC ,SOCmin = SOC。
[0075](2)对应于充放电判定部452检测到充放电中，最大/最小SOC计算部451在S0Cmax〈SOC时设为SOCmax = S0C(S0Cmin不更新)，在S0Cmin>S0C时设为SOCmin = S0C(S0Cmax不更新)。
[0076](3)对应于充放电判定部452检测到从充放电中向充放电停止的变迀，最大/最小SOC计算部451决定充放电的SOCmax和SOCmin。
[0077]循环数计算部427将从由充放电判定部452检测到从充放电停止向充放电中的变迀、到检测到从充放电中向充放电停止的变迀之间的充电量或放电量变换为循环数。例如，循环数计算部427通过以下进行计算(1:电流计测值，t:电流计测间隔，SOCch:充电量，SOCdh:放电量)。
[0078](I)对应于由充放电判定部452检测到从充放电停止向充放电中的变迀，循环数计算部427初始化为 SOCch = O，SOCdh = O。
[0079](2)对应于充放电判定部452检测到充电中，循环数计算部427计算SOCch = SOCch(前次值)+ 1 Xt +系数。对应于充放电判定部452检测到放电中，循环数计算部427计算S0Cdh = S0Cdh(前次值)+IXt +系数。这里，系数依存于电流计测间隔t，如果设充放电量的单位为[Ah]，设t的单位为[秒]，则系数为3600。
[0080](3)对应于充放电判定部452检测到从充放电中向充放电停止的变迀，循环数计算部427决定充放电的SOCch和SOCdh。
[0081 ] ⑷此外，循环数计算部427将SOCmax与SOCmin的差作为I循环的充放电量，通过除SOCch或SOCdh，计算循环数。
[0082 ]存储装置428存储图4B所示的充放电停止中的劣化系数表(将各个温度/SOC的系数集中的表)及图4C所示的充放电时的劣化系数表，但这些劣化系数表不仅是与温度的差异对应的表，还包括与充放电时的最大SOC和最小SOC对应的表。
[0083]例如，如图4C所示，存储装置428根据充放电中的最大SOC是否是80%以上、最小SOC是否不到20%而存储3种样式的劣化系数表(当然也可以存储其他组合的劣化系数表)。在图4C所示的劣化系数表中，单位为^/cycle(每I循环劣化几％)。
[0084]劣化计算部429选择与由最大/最小SOC计算部451计算出的最大SOC及最小SOC对应的劣化系数表，根据由平均温度计算部426计算出的充放电中的平均温度选择劣化系数，乘以由循环数计算部427计算出的循环数，计算劣化率(％)。关于平均温度，也可以是最大温度或最小温度等。
[0085](实施方式4一 2)
[0086]循环数计算部427计算循环数，存储在存储装置428中的劣化系数的单位为[%/cycle]，但也可以代替循环数而设为充放电时间。电池控制装置410具备计时器，计时器检测充放电时间。此外，劣化系数的单位为[%/day]S[%/hour]等的表示基于时间的劣化率的单位。
[0087](实施方式5— I)当电池的劣化到达阈值时通知警告
[0088]如图5所示，是表示有关实施方式5— I的电池控制系统的一例的块图。如图5所示，电池控制系统具备电池控制装置510，电池控制装置510具备电压检测器511、温度检测器512、电流检测器513、电压测量部521、温度测量部522、电流测量部523、S0C计算部524、平均SOC计算部525、平均温度计算部526、循环数计算部527、存储装置528、劣化计算部529、寿命判定部561、通信IF562。
[0089]电池控制装置510具备当电池的劣化到达阈值时(电池到达寿命时)通知警告的功能。这里说明的警告通知功能与到此为止说明的哪个实施方式都能够组合。
[0090]寿命判定部561获取劣化计算部529的计算结果，当计算结果到达了预先设定的阈值(寿命)时判定为到达了寿命，通信IF562将到达了寿命的情况向外部(上位系统等)通知。这是寿命到达通知功能的一例，也可以代替通信IF562而具备“警报灯”或“蜂鸣器”等，将其点亮、发出声音等而通知寿命到达。
[0091](实施方式6— I)寿命预测功能I
[0092]如图6A所示，是表示有关实施方式6— I的电池控制系统的一例的块图。如图6A所示，电池控制系统具备电池控制装置610，电池控制装置610具备电压检测器611、温度检测器612、电流检测器613、电压测量部621、温度测量部622、电流测量部623、S0C计算部624、平均SOC计算部625、平均温度计算部626、循环数计算部627、存储装置628、劣化计算部629、寿命预测部660、寿命判定部661、通信IF662、计时器IC663。
[0093]电池控制装置610除了计算电池的当前的劣化以外，还具备计算与电池的继续使用对应的电池的寿命预测的寿命预测功能。这里说明的寿命预测功能与到此为止说明的哪个实施方式都能够组合。
[0094]例如，电池控制装置610基于从电池的使用开始到当前的劣化倾向，预测将来的劣化而预测寿命。例如，如以下这样预测寿命。
[0095](I)存储装置628将劣化计算部629的计算结果与计算时刻一起存储。即，存储装置628将〈计算时刻，计算结果〉的组合的计算结果存储多个。采用由计时器IC663计时的时刻作为计算时刻。
[0096](2)寿命预测部660如果成为预测定时，则从存储装置628读出I个组合，将该计算时刻与计算结果的关系回归分析(求出表示关系的近似式)。
[0097](3)进而，寿命预测部660根据预先设定的预测期间(ex.1年后)和在(2)中求出的回归分析结果，计算从当前经过预测时期后的劣化。
[0098](4)寿命判定部661将寿命预测部660计算出的预测结果与预先设定的阈值比较，如果达到阈值则判定为接近寿命，通信IF662向外部通知寿命接近。
[0099]寿命预测部660的预测定时既可以基于来自计时器IC663的输入而例如每I个月进行，或者也可以从上位系统经由通信IF662获取预测定时的指示。进而，也可以从上位系统经由通信IF获取预测期间及判定为寿命的阈值。
[0100](实施方式6— 2)寿命预测功能2
[0101]电池控制装置610根据电池的使用条件(温度和充放电样式)预测将来的劣化而进行寿命判定。与实施方式6 — I的差异是寿命预测部660的处理和附属于它的记录在存储装置628中的数据。以后对该差异进行说明(预测定时的处理、对于寿命预测结果的判定及通知的处理与实施方式6 — I相同)。
[0102](实施方式6— 2 — I)使用条件=各个电池的温度/SOC的使用条件映射表的情况
[0103]如图6B所示，在使用条件是各个电池的温度/SOC的使用条件映射表的情况下，该映射表为例如按照温度/SOC的组合、每单位时间以怎样程度的比率电池存在的表。
[0104](I)单位时间可以举出I小时、I天、I个月等。
[0105](2)S0C和温度的停留比率例如进行“S0C: 10%刻度”、“温度:10度刻度”那样的分类。
[0106]图6B表示将单位时间设为I小时时的、记述有每I天的使用方法表的使用条件映射表的一例。另外，这里作为停留时间，图6B中的值的单位为[小时]，但也可以用比率[%]表示。充放电次数另外作为“次数”准备。但是，期间匹配于SOC和温度的停留比率，例如在如上述那样为每I天的停留比率的情况下，充放电次数为“每I天的充放电次数”。
[0107]当给出图6B所示的使用条件映射表时，例如在电池容量的情况下，与图1B的系数表组合而如以下这样计算每I天=24小时的系数。
[0108](I)在使用条件映射表中，0小时的部分是变化的计算对象外。
[0109](2)在使用条件映射表中，不是O小时的部分的变化的合计为每I天的电池容量的减少值。
[0110]例如当温度为11?20°C，S0C: 51%?60%有3小时时，根据图1B的系数表，如以下这样计算电池容量的减少幅度。
[0111](I)将温度和SOC设为作为各自的范围的中央的15度、55 %。
[0112](2)根据图1B的系数表的10、20°C和50、75%的值，通过直线近似计算15度、55%的系数。例如，20度、55%的值为“(((20度，75%的值)一(20度，50%的值))/(75-50) M55 —50) + (20度，50%的值)”即22。反复进行这种计算，作为15度、55%的值而得到“16”。
[0113](3)由于图1B的系数表的值的单位是[mAh/day]，所以每I天的变化量为16*3/24 =2mAh0
[0114](4)如果在使用条件映射表的其他区域中也有O以外的数字，则关于它们也同样地计算，将它们的计算结果的合计值设为每I天的电池容量的变化(减少值)。
[0115]劣化计算部629如上述那样，基于使用条件映射表计算劣化。关于电池单元厚度及电阻也同样地计算。
[0116]寿命预测部660反复计算在反复进行由使用条件映射表定义的使用方法的情况下劣化怎样发展(ex.容量怎样下降)。进而，与寿命判定部661协同，计算到达预先设定的阈值的期间，通信IF662将寿命预测向上位系统通知。
[0117]例如，劣化计算部629在计算为每I天电池容量减少48mAh的情况下，寿命预测部660计算为2天减少48 X 2 = 96mAh、3天减少48 X 3 = 144mAh电池容量。寿命判定部661将该计算结果每次获取，例如如果预先设定的阈值是“容量下降了 1000mAh时”，则由于在209天后容量下降超过1000mAh，所以判定为能够使用208天(判断为在209天后到达寿命)，通信IF662向上位系统通知能够使用208天(在209天后到达寿命)。
[0118](实施方式6— 2 — 2)使用条件=环境温度和充放电样式的情况
[0119]图7是表示有关实施方式6— 2 — 2的电池控制系统的一例的块图。如图7所示，电池控制系统具备电池控制装置710，电池控制装置710具备电压检测器711、温度检测器712、电流检测器713、电压测量部721、温度测量部722、电流测量部723、S0C计算部724、平均SOC计算部725、平均温度计算部726、循环数计算部727、存储装置728、劣化计算部729、寿命预测部760、寿命判定部761、通信IF762、计时器IC763、使用条件制作部764。
[0120]在实施方式6— 2 — 2中，记述使用条件为环境温度和充放电样式的情况。另外，关于劣化计算部729的计算以后(寿命预测部760和寿命判定部761)，与实施方式6 — 2 — I是相同的，所以这里省略记述。换言之，这里记述根据环境温度和充放电样式怎样制作在实施方式6 — 2 — I中举出那样的使用条件映射表。
[0121]作为充放电样式，例如设为“充放电SOC范围”、“充放电时间”及“休止时间”的组合。如图8所示，使用条件制作部764制作使用条件映射表。
[0122]例如，使用条件制作部764将使用条件映射表清空(STl)，将温度号码设定为初始值“I”(ST2)，如果环境温度是使用条件映射表的范围内(ST3，是)，则将从充放电开始SOC到充放电结束SOC在充放电时间中平均地相加(ST4)，对使用方法映射表的充放电结束SOC加上充放电休止时间(ST5)。如果有后续的充放电样式(ST6，是)，则使用条件制作部764将ST4、ST5重复，如果没有(ST6，否)，则将温度号码递增( + 1)(ST7)，重复ST3 — ST7，直到温度号码达到温度标准数，如果温度号码达到温度标准数(ST8，否)，则结束使用条件映射表的生成。
[0123]例如，在给出了图9所示的使用条件的情况下，使用条件制作部764作为每I天的电池的使用条件而制作图1O所示的使用条件映射表。图9所示的使用条件表示从SOC: 50 %花费I小时充电到100%、在休止11小时后花费I小时从S0C: 100%放电为50%、取休止11小时的充放电样式的反复。
[0124]由于在S0C:100%和50%之间休止有11小时，所以使用条件制作部764在图10所示的使用条件映射表内也记录11小时。此外，使用条件制作部764在S0C: 50% — 100%的充电中，将充电时间I小时平均地分配给S0C，按照10%刻度各分配I小时/5份= 0.2小时。关于放电侧也同样。充放电中由于电池温度较之环境温度上升，所以50% — 100%、100% —50%对比环境温度高的部分各分配0.2+0.2 = 0.4小时。温度上升幅度可以基于预先实验得到的电池的温度上升特性来计算。
[0125]另外，在充放电电流变化的情况下能够反映到充放电时间中。例如，能够通过将50 % —75 %设为I小时、将75 %^100%设为0.5小时等来实现。
[0126]另外，对使用条件制作部764参照存储在存储装置728中的使用条件映射表的情形进行了说明，但使用条件制作部764也可以参照经由通信IF762从外部给出的使用条件映射表。在此情况下，在使用条件变化的情况下也能够推测寿命怎样变化。
[0127](实施方式6— 2 — 2 — I)作为使用条件而代替环境温度给出使用城市名的情况
[0128]电池控制装置710在作为使用条件而给出使用城市名的情况下，能够基于使用城市名制作使用条件映射表。在此情况下，存储装置728保持各个使用城市的温度数据，使用条件制作部764根据使用城市名检索温度数据。由此，能够进行从使用城市名(使用地区)向使用环境温度的变换。
[0129]例如，存储装置728将图1 I所示所示那样的气温数据(来自http://weather.time — j.net/Climate/Chart/tokyo)按照使用城市名(使用地区)保持，使用条件制作部764基于各个使用城市名(使用地区)的存储数据和给出的使用城市名(使用地区)，将给出的使用城市名(使用地区)置换为使用环境温度。
[0130]例如，使用条件制作部764基于图9的使用条件和图11所示的气温数据，制作图12所示的使用条件映射表。例如如果是8月，则最高气温是31.1度，所以将环境温度作为该温度而制作使用条件映射表。电池的劣化考虑越是高温越大而设为最高气温=环境温度，但也可以为平均气温=环境温度，也可以将最高气温、平均气温、最低气温以时间序列排列。
[0131]这里，参照图16，对能够在实施方式6 — 2 — 1、实施方式6 — 2 — 2、实施方式6 — 2 —2 — I中使用的使用条件映射表的另一例进行说明。
[0132]在上述说明的使用条件映射表中，将温度和SOC的分布设为一定间隔(温度:10°C，S0C: 10% )，但也可以根据电池的性能等而定义，以使使用条件表上的温度和SOC的分布不是一定间隔。例如，如果在低温或低SOC下劣化速度较小、绝对值几乎没有变化，则也可以将低温及低SOC的区域合并。此外，如果在高温及高SOC中劣化的倾向细致地变化，则也可以将该区域分割。
[0133]例如，图16表示将温度O°C以下合并、将SOC: 20 %以下合并、将温度41°C以上、SOC:81%以上分割的使用条件映射表的一例。通过合并，能够实现使用条件映射表的制作成本降低及处理量减轻，通过分割，能够使基于使用条件映射表的劣化推测精度提高。
[0134](实施方式6— 2 — 2 — 2)添加因电池的使用带来的劣化(电阻上升)而进行寿命预测的情况
[0135]电池控制装置710添加因电池的使用带来的劣化(电阻上升)而进行寿命预测。存储装置728保持内部电阻映射表。此外，电池控制装置710具备根据内部电阻计算温度上升的温度上升计算部，温度上升计算部每当劣化计算就将内部电阻映射表更新，根据寿命预测时的(因将来的劣化发展带来的)内部电阻上升计算温度上升。
[0136]内部电阻映射表是电池的出厂初期的内部电阻映射表(评价数据)，存储装置728保持该内部电阻映射表。例如，内部电阻映射表按照SOC和温度的组合准备。图13是表示内部电阻映射表的一例的图。
[0137]在根据内部电阻计算温度上升幅度的情况下，使用记录在存储装置728中的温度上升系数、和能够根据充放电样式计算的电流值(根据充放电SOC范围和充放电时间计算)。这是因为，因电池的充放电带来的温度上升遵循焦耳法则(与电流值的平方和内部电阻值的乘积成比例)。
[0138]作为温度上升系数的例子，可以考虑由电流值和温度决定的表。图14是表示表示温度上升系数的表的一例的图。
[0139]例如，在以25°C环境、S0C:30%、20A进行充电、放电的情况下，温度上升计算部作为温度上升值而计算电流X电流X内部电阻X系数(上升20 X 20 X 12 X 4= 19200—1.92°C)。这是温度上升的计算方法的一例，也可以采用其他方法。
[0140]电池控制装置710在通过劣化计算而内部电阻上升的情况下，将上述内部电阻映射表更新。由此，温度上升幅度也增加，能够进行因劣化带来的内部电阻上升—温度上升—劣化的加速的推测，寿命预测的精度提高。
[0141]另外，也可以将实施方式6— 2 — 2— I与实施方式6 — 2 — 2 — 2组合，将使用城市作为输入受理后使用内部电阻映射表。
[0142]在图13所示的内部电阻映射表中，将SOC的分布以10%设为一定间隔，但也可以根据电池的性能等定义内部电阻映射表上的SOC的分布以使其不是一定间隔。例如如果对应于SOC的变化而内部电阻相同、或内部电阻的变化是一定的比例，则能够通过近似式计算。
[0143]例如，在上述再刊登的表中，由于在S0C:0，10%，20%时内部电阻的值相同，所以SOC: 10%能够省略(因为能够根据SOC: O和20 %的值近似计算)ο通过这样，能够削减内部电阻映射表的尺寸、即用来保存内部电阻映射表的电池控制装置上的存储器尺寸，所以能够实现电池控制装置的低成本化。
[0144]另一方面，考虑到因内部电阻的劣化带来的变化不是一律的可能性，也可以考虑将内部电阻映射表的温度和SOC的分布从最初起设为一定间隔。在此情况下，虽然不能低成本化，但即使内部电阻变化也能够维持劣化推测精度。
[0145](实施方式6— 3)
[0146]在上述中，对电池控制装置710预测寿命的情形进行了说明，但也可以是上位系统预测寿命。在此情况下，上位系统具备寿命预测部、寿命判定部、使用条件制作部及存储装置等，上位系统内的各部协同而预测寿命。
[0147](实施方式7)劣化计算及寿命推测的外部程序化
[0148]也可以在电池控制装置内执行劣化计算及寿命推测等的处理，也可以将这些处理程序化，将程序向计算机(外部PC等)安装，在计算机上执行。
[0149]图15是表示上述计算机的概略结构的一例的图。
[0150]如图15所示，上述计算机具备处理装置1501、存储装置1502、输入装置1503、输出装置1504。处理装置1501由CPU等的处理器构成，存储装置1502由HDD等构成，输入装置1503由键盘、鼠标等构成，输出装置1504由显示器、打印机等构成。存储装置1502存储上述程序，处理装置1501执行程序。
[0151]此外，存储装置1502存储劣化计算及寿命推测所需要的信息(系数表、使用条件映射表)。或者，上述计算机具备通信装置，通信装置经由网络收发在劣化计算及寿命推测中需要的ig息。
[0152]根据上述计算机，能够比较容易地实现劣化计算及寿命推测，此外，在知道上述计算机的使用城市及使用充放电样式的情况下，能够推测电池的寿命，所以也能够用于用来延长寿命的充放电样式的重新审视(探讨)。
[0153]根据上述说明的至少一个实施方式，能够得到以下的作用效果。
[0154](I)能够连监视电池的装置停止时也考虑到而计算。
[0155]当监视电池的装置为停止—再起动时，基于以下述(I一 I)?(I 一3)的任一种方法记录的停止时间、及停止中的电池的温度和SOC，在再起动时电池控制装置计算劣化。
[0156](1-1)在上位系统侧监视电池控制装置的停止中的时间和温度。停止中的SOC设为装置停止或再起动时的S0C。
[0157](I — 2)将电池控制装置的停止替换为监视装置的低功耗模式，将由另外设在装置内的计时器等计测的时间设为停止时间。停止中的电池温度和SOC为停止时或再起动时的。
[0158](I 一3)电池控制装置的停止中的时间由监视装置根据停止与再开时的电池的电压差和自放电量速度映射表计算。停止中的温度为装置停止或再起动时的温度。
[0159 ] (2)可以考虑因充放电SOC范围不同带来的劣化速度的差异来计算。
[0160]电池控制装置计测电流，根据电流的大小来判定是充放电中还是充放电停止中。进而，充放电中根据充放电量计算循环数或充放电时间，并且记录充放电中的最大、最小、平均SOC等。通过根据充放电中的SOC范围变更劣化计算用的表，对应于充放电范围不同的情况。
[0161](3)通过也考虑因伴随着电阻上升的温度上升幅度的增大带来的劣化的加速进行劣化推测，劣化推测精度提高。
[0162]可以计算根据二次电池的使用环境温度及充放电范围、次数而变化的电池的劣化的发展方式，能够减少向使用电池的系统工作的电池劣化的影响。
[0163]另外，处理器也可以执行电池控制装置110、210、310、410、510、610、710及上位系统240的各部的各处理。
[0164]说明了本发明的一些实施方式，但这些实施方式是作为例子提示的，不是要限定发明的范围。这些实施方式能够以其他各种各样的形态实施，能够在不脱离发明的主旨的范围内进行各种各样的省略、替换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围或主旨中，同样包含在权利要求书所记载的发明和其等价的范围中。
[0165]标号说明
[0166]101电池；110电池控制装置；111电压检测器；112温度检测器；113电流检测器；121电压测量部；122温度测量部；123电流测量部；124S0C计算部；125平均SOC计算部；126平均温度计算部；127循环数计算部；128存储装置;129劣化计算部。
【主权项】
1.一种劣化推测方法，其特征在于， 检测电池控制装置的停止时间，该电池控制装置可计算电池的充电状态地构成； 基于表示与设定充电状态及设定温度对应的电池劣化的第I劣化信息数据库，取得劣化信息，基于所取得的劣化信息推测上述停止时间的上述电池的劣化，所述劣化信息是与从上述电池取得计算出的计算充电状态及从上述电池检测出的检测温度相对应的劣化信息、或与上述计算充电状态及环境温度对应的劣化信息。2.如权利要求1所述的劣化推测方法，其特征在于， 可与上述电池控制装置通信而构成的停止监视装置检测上述电池控制装置的停止中的上述环境温度，根据上述电池控制装置的停止时刻及再起动时刻检测上述停止时间，在上述电池控制装置的再起动后对上述电池控制装置通知上述停止时间及上述环境温度； 上述电池控制装置对停止前及再起动后中的至少一方计算电池的充电状态，基于上述第I劣化信息数据库，取得与上述计算充电状态及上述环境温度对应的劣化信息，基于所取得的劣化信息推测上述停止时间的上述电池的劣化。3.如权利要求1所述的劣化推测方法，其特征在于， 上述电池控制装置具备能够在上述电池控制装置的停止中动作的计时器，上述计时器检测上述停止时间； 上述电池控制装置在停止前及再起动后中的至少一方检测电池的充电状态及温度，基于上述第I劣化信息数据库，取得与上述计算充电状态及上述检测温度对应的劣化信息，基于所取得的劣化信息推测上述停止时间的上述电池的劣化。4.如权利要求1所述的劣化推测方法，其特征在于， 上述电池控制装置基于上述电池的自放电量速度信息及停止前的电池的电压与再起动后的电池的电压的差分电压检测上述停止时间，对停止前及再起动后中的至少一方计算电池的充电状态而检测温度，基于上述第I劣化信息数据库取得与上述计算充电状态及上述检测温度对应的劣化信息，基于所取得的劣化信息推测上述停止时间的上述电池的劣化。5.如权利要求1?4中任一项所述的劣化推测方法，其特征在于， 上述电池控制装置计算由上述电池的充放电带来的充电状态变动范围而检测温度，基于第2劣化信息数据库，取得与从上述电池计算出的计算充电状态变动范围及从上述电池检测出的检测温度对应的劣化信息，基于所取得的劣化信息推测上述电池的充放电中的劣化，上述第2劣化信息数据库表示与设定充电状态变动范围及设定温度对应的电池的劣化。6.如权利要求1?5中任一项所述的劣化推测方法，其特征在于， 上述电池控制装置基于上述劣化的推测，在劣化到达了阈值的情况下输出表示电池劣化的信息。7.如权利要求1?6中任一项所述的劣化推测方法，其特征在于， 上述电池控制装置检测包含上述劣化的推测的上述电池的劣化倾向，基于检测出的劣化倾向预测上述电池的寿命。8.如权利要求1?7中任一项所述的劣化推测方法，其特征在于， 上述电池控制装置将与上述计算充电状态及上述检测温度对应的一定期间内的电池的使用条件解析，基于上述使用条件及上述第I劣化信息数据库推测上述电池的劣化。9.如权利要求1?7中任一项所述的劣化推测方法，其特征在于， 上述电池控制装置将包括上述电池的充放电时间、由充放电带来的充电状态变动范围的最大值和最小值、充放电中的环境温度及充放电休止时间的电池的使用条件解析，根据表示与上述使用条件和上述检测温度对应的上述电池的内部电阻的变化的内部电阻数据库，推测充放电中的上述检测温度的上升，基于上述使用条件及上述第I劣化信息数据库推测上述电池的劣化。10.如权利要求9所述的劣化推测方法，其特征在于， 基于城市名和环境温度的对应数据，对应于上述城市名的输入，设定与上述城市名对应的上述环境温度。11.如权利要求9所述的劣化推测方法，其特征在于， 上述电池控制装置基于由上述电池的充放电带来的上述电池的内部电阻的变化，推测充放电中的上述电池的温度上升值，基于推测出的温度上升推测上述电池的劣化。12.一种劣化推测系统，其特征在于， 具备: 电池控制装置，可计算电池的充电状态而构成；以及 停止时间检测装置，可检测上述电池控制装置的停止时间而构成； 上述电池控制装置基于第I劣化信息数据库，取得与从上述电池计算出的计算充电状态及从上述电池检测出的检测温度对应的劣化信息、或与上述计算充电状态及环境温度对应的劣化信息，基于所取得的劣化信息推测上述停止时间的上述电池的劣化，上述第I劣化信息数据库表示与设定充电状态及设定温度对应的电池的劣化。13.一种劣化推测程序，其特征在于，用来使计算机执行: 检测可计算电池的充电状态而构成的电池控制装置的停止时间的步骤；以及 基于第I劣化信息数据库，取得与从上述电池计算出的计算充电状态及从上述电池检测出的检测温度对应的劣化信息、或与上述计算充电状态及环境温度对应的劣化信息，基于所取得的劣化信息推测上述停止时间的上述电池的劣化的步骤，上述第I劣化信息数据库表示与设定充电状态及设定温度对应的电池的劣化。14.一种劣化推测程序，其特征在于，用来使计算机执行: 将包括将电池的充放电时间、由充放电带来的充电状态变动范围的最大值和最小值、充放电中的环境温度及充放电休止时间的电池的使用条件解析的步骤； 根据充放电中的环境温度计算电池温度的步骤； 使基于使用条件进行了劣化推测的内部电阻反映到计算上述电池温度的步骤中的步骤； 根据上述使用条件和上述计算出的电池温度制作使用条件映射表的步骤；以及 基于上述使用条件映射表和表示电池的劣化的第I劣化信息数据库推测上述电池的劣化的步骤。
【文档编号】G01R31/36GK106068461SQ201580012462
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2015年3月6日 公开号201580012462.8, CN 106068461 A, CN 106068461A, CN 201580012462, CN-A-106068461, CN106068461 A, CN106068461A, CN201580012462, CN201580012462.8, PCT/2015/56708, PCT/JP/15/056708, PCT/JP/15/56708, PCT/JP/2015/056708, PCT/JP/2015/56708, PCT/JP15/056708, PCT/JP15/56708, PCT/JP15056708, PCT/JP1556708, PCT/JP2015/056708, PCT/JP2015/56708, PCT/JP2015056708, PCT/JP201556708
【发明人】内田胜也, 小杉伸一郎, 佐藤诚, 松冈诚, 塚原宏享
【申请人】株式会社东芝