劣化推測方法、劣化推測系統及劣化推測程序的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種在電池劣化推測方面良好的劣化推測方法。劣化推測方法檢測可計算電池的充電狀態(tài)而構成的電池控制裝置的停止時間；基于表示與設定充電狀態(tài)及設定溫度對應的電池的劣化的第1劣化信息數據庫，取得與從上述電池取得計算出的計算充電狀態(tài)及從上述電池檢測出的檢測溫度對應的劣化信息、或與上述計算充電狀態(tài)及環(huán)境溫度對應的劣化信息，基于所取得的劣化信息推測上述停止時間的上述電池的劣化。
【專利說明】
劣化推測方法、劣化推測系統及劣化推測程序
技術領域
[0001 ]本發(fā)明涉及劣化推測方法、劣化推測系統及劣化推測程序。
【背景技術】
[0002]二次電池在制造后逐漸劣化，發(fā)生其容量的減少及電阻的上升等的特性的下降。電池的劣化給使用電池的系統帶來影響，在劣化較大的情況下不再滿足系統需要的電池容量及輸出特性，有可能帶來系統的工作停止，所以推測電池的劣化為重要的。即，希望使用電池的系統能夠檢測電池的壽命。已知電池的劣化速度根據電池的使用方法(環(huán)境溫度及充放電范圍等)而變化，提出了一些推測電池的劣化的方法。
[0003]在先技術文獻
[0004]專利文獻
[0005]專利文獻1:特開2002 — 236154號公報
[0006]專利文獻2:特開2010 — 22155號公報

【發(fā)明內容】

[0007]發(fā)明要解決的問題
[0008]但是，推測電池壽命并不容易。例如，難以考慮到監(jiān)視電池的裝置停止時來計算電池壽命。此外，難以考慮因充放電S0C(state of charge)范圍不同帶來的劣化速度的差異來計算電池壽命。
[0009]本發(fā)明的目的是提供一種在電池劣化推測方面良好的劣化推測方法、劣化推測系統及劣化推測程序。
[0010]用于解決問題的手段
[0011]技術方案的一例的劣化推測方法檢測可計算電池的充電狀態(tài)而構成的電池控制裝置的停止時間；基于表示與設定充電狀態(tài)及設定溫度對應的電池的劣化的第I劣化信息數據庫，取得與從上述電池取得計算出的計算充電狀態(tài)及從上述電池檢測出的檢測溫度對應的劣化信息、或與上述計算充電狀態(tài)及環(huán)境溫度對應的劣化信息，基于所取得的劣化信息推測上述停止時間的上述電池的劣化。
【附圖說明】
[0012 ]圖1A是表示電池控制系統的一例的塊圖。
[0013]圖1B是表示用來計算電池的劣化的系數表(第I劣化信息數據庫)的另一例的圖。
[0014]圖2是表示有關實施方式I一 I的電池控制系統的一例的塊圖。
[0015]圖3是表示有關實施方式2的電池控制系統的一例的塊圖。
[0016]圖4A是表示有關實施方式4一 I的電池控制系統的一例的塊圖。
[0017]圖4B是表示用來計算充放電停止中的電池的劣化的劣化系數表(將各個溫度/SOC的系數匯總的表)的一例的圖。
[0018]圖4C是表示用來計算充放電中的電池的劣化的劣化系數表(第2劣化信息數據庫)的一例的圖。
[0019]圖5是表示有關實施方式5— I的電池控制系統的一例的塊圖。
[0020]圖6A是表示有關實施方式6— I的電池控制系統的一例的塊圖。
[0021]圖6B是表示使用條件為電池的各個溫度/SOC的使用條件映射表的一例的圖。
[0022]圖7是表示有關實施方式6— 2 — 2的電池控制系統的一例的塊圖。
[0023]圖8是表不使用條件映射表的制作的一例的圖。
[0024]圖9是表不使用條件的一例的圖。
[0025]圖10是表不使用條件映射表的一例的圖。
[0026]圖11是表示氣溫數據的一例的圖。
[0027]圖12是表不使用條件映射表的一例的圖。
[0028]圖13是表不內部電阻映射表的一例的圖。
[0029]圖14是表不表不溫度上升系數的表的一例的圖。
[0030]圖15是表示計算機的概略結構的一例的圖。
[0031]圖16是表示使用條件為電池的各個溫度/SOC的使用條件映射表的其他例的圖。
【具體實施方式】
[0032]以下，參照附圖對實施方式進行說明。另外，各圖中的相同名稱的塊能夠執(zhí)行實質上相同的動作。
[0033](各實施方式中共通的概念)
[0034]圖1A是表示電池控制系統的一例的塊圖。如圖1A所示，電池控制系統具備電池控制裝置110、電壓檢測器111、溫度檢測器112、電流檢測器113。電池控制裝置110具備電壓測量部121、溫度測量部122、電流測量部123、S0C計算部124、平均SOC計算部125、平均溫度計算部126、循環(huán)數計算部127、存儲裝置128、劣化計算部129。
[0035]另外，電池101既可以由一個電池單元構成，也可以由將電池單元串聯、并聯連接了多個的電池組構成。
[0036]電池控制裝置110控制電池1I的充放電。電池控制裝置110經由計測電池1I的電壓、溫度、電流的電壓檢測器111、溫度檢測器112、電流檢測器113取得電池101的電壓、溫度、電流。即，電壓測量部121基于來自電壓檢測器111的電壓檢測值測量電壓值，溫度測量部122基于來自溫度檢測器112的溫度檢測值測量溫度值，電流測量部123基于來自電流檢測器113的電流檢測值測量電流值。另外，電壓檢測器111、溫度檢測器112、電流檢測器113也可以搭載在電池控制裝置內部。
[0037]SOC計算部124根據所取得的電池101的電壓、溫度及電流計算(推測)S0C。在該計算方法中，可以采用電流累計或根據電壓的推測計算等的方法。另外，SOC是指充電狀態(tài)(充電量或充電率等)。
[0038]存儲裝置128保持用來計算(推測)電池101的劣化的系數(劣化信息)，劣化計算部129根據上述系數、由平均溫度計算部126計算(檢測)出的平均溫度、由平均SOC計算部125計算出的平均S0C、以及由循環(huán)數計算部127計算出的循環(huán)數等計算(推測)電池101的劣化。在本實施方式中，電池的劣化計算相當于電池的劣化推測。存儲裝置128既可以是電池控制裝置110內的微型計算機上的存儲器，在想要跨過微型計算機的電源ON/OFF而保持數據的情況下也可以是EEPROM等那樣的非易失性存儲器。
[0039]用來計算電池的劣化的系數(第I劣化信息數據庫)
[0040]這里，作為電池的劣化，舉容量的下降、電阻的上升、厚度的增加為例。這些根據電池被置于的狀況(溫度和充電率)而劣化速度變化，分別作為系數保持。保持在存儲裝置122內的系數被集中保持到系數表中。根據多個系數表，能夠求出電池101是某個SOC和某個溫度的情況下的、每單位時間的電池容量一電阻一厚度各自的變化的組合、和電池1I的每I次充放電的電池容量一電阻一厚度各自的變化的組合。
[0041]圖1B是表示用來計算電池容量的變化的系數表(第I劣化信息數據庫)的一例的圖。如圖1B所示，系數表包含表示與任意設定的多個設定充電狀態(tài)及設定溫度對應的電池的劣化的系數。在圖1B所示的系數表中沒有的值的情況下(例如溫度15度，S0C:20%等)，劣化傾向的數值可以通過近似式計算。近似式既可以是直線近似，也可以近似多項式近似那樣的曲線。
[0042 ]圖1B中的值由于變化將單位設為[mAh/hour ](每I小時減少的容量的絕對值)，但也可以設為[% / h ο u r ](相對于初始值的每I小時減少的容量的比率)。
[0043]另外，存儲裝置128關于電池101的電阻、厚度也同樣保持用來計算變化的系數表。
[0044]電池的特性的變化的計算
[0045]取電池容量為例，根據系數表記述怎樣計算容量下降。電池控制裝置110如上述那樣計算平均溫度和平均S0C。例如，當電池控制裝置110每I小時計算I次容量下降時，當某個時間的I小時附近的平均溫度為20度，平均SOC為90%時，劣化計算部129根據圖1B的系數表，可以計算為容量下降了60mAh。此外，當平均溫度為150C、平均SOC為55%時，劣化計算部129根據圖1B的系數表，可以根據10°C、20°C和50%、75%的值，通過直線近似計算15度、55%的系數。例如，20度、55%的值為“(((20度、75%的值)一(20度、50%的值))/(75 —50))*(55 — 50) + (20度、50%的值)”即22。將這種計算反復進行，作為15度、55%的值能夠得到“16”。由此，能夠計算為容量下降了 16mAh。
[0046]劣化計算部129關于電池單元厚度及電阻也能夠同樣計算。
[0047]如上述那樣，作為前提條件，電池控制裝置110作為系數表及式子而擁有與電池1I的SOC/溫度的分布對應的劣化速度，以及擁有根據電池1I被使用的SOC/溫度計算電池101的劣化的功能。
[0048]對S0C100%進行補充。例如，既可以將電池101的性能上的最大SOC定義為S0C100%，也可以將比最大SOC低的任意的值定義為S0C100%。同樣，既可以將電池101的性能上的最小SOC定義為S0C0%，也可以將比最小SOC高的任意的值定義為soco%。例如，可以將電池101的第I電壓值(>0)?第2電壓值(> 第I電壓值)定義為S0C0%?S0C100%。
[0049](實施方式I一 I)用具備電池監(jiān)視功能的上位系統(相當于停止監(jiān)視裝置或停止時間檢測裝置)補全信息
[0050]如圖2所示，是表示有關實施方式I一 I的電池控制系統的一例的塊圖。如圖2所示，電池控制系統具備電池控制裝置210、上位系統240。電池控制裝置210具備電壓檢測器211、溫度檢測器212、電流檢測器213、電壓測量部221、溫度測量部222、電流測量部223、S0C計算部224、平均SOC計算部225、平均溫度計算部226、循環(huán)數計算部227、存儲裝置228、劣化計算部229、通信IF230。上位系統240具備時間計算部241、溫度測量部242、通信IF243。
[0051 ] 在電池控制系統中，上位系統240計測電池控制裝置210停止中的時間和溫度，當電池控制裝置210再起動時，上位系統240對于電池控制裝置210發(fā)送電池控制裝置210的停止中的時間和溫度的計測結果。由此，電池控制裝置210能夠取得停止中的時間和溫度的計測結果，能夠使所取得的計測結果反映到劣化計算中。
[0052]關于停止時間，例如上位系統240的時間計算部241記錄電池控制裝置210的停止時刻，根據電池控制裝置210再起動時的再起動時刻與上述停止時刻的差分來計算停止時間。上位系統240關于電池控制裝置210是否正在工作，既可以監(jiān)視來自電池控制裝置210的通信(應答)，也可以監(jiān)視通向電池控制裝置210的電源線路的狀態(tài)。此外，關于溫度，上位系統240既可以對電池201添加溫度記錄器等而監(jiān)視記錄電池溫度，在電池控制裝置210是停止中即沒有被充放電的情況下，由于電池溫度與環(huán)境溫度大致相同，所以也可以監(jiān)視、記錄電池201被放置的環(huán)境的溫度。上位系統240將計測出的電池控制裝置210的停止時間及停止中的溫度經由通信IF243向電池控制裝置210的通信IF230通知。另外，在通知時，關于溫度也可以設為計測的溫度的平均值或最大值、最小值。
[0053]電池控制裝置210在停止后的再起動時經由通信IF230從上位系統240取得停止時間和溫度。劣化計算部229基于經由通信IF230取得的停止時間和停止中的溫度數據計算電池201的劣化。
[0054]關于電池控制裝置210的停止中的S0C，在電池的自放電量較小的情況下，如以下這樣計算電池201的劣化。
[0055](I)電池控制裝置210的存儲裝置228將停止時點的SOC記錄，在再起動時，劣化計算部229將停止時點的SOC作為平均S0C，計算電池201的劣化。
[0056](2)電池控制裝置210的通信IF230將停止時點的SOC向上位系統240通知，上位系統240將被通知的停止時點的SOC記錄，在再起動時，電池控制裝置210將由上位系統240記錄的停止時點的SOC接收，劣化計算部229將接收到的停止時點的SOC作為平均SOC，計算電池201的劣化。
[0057]在電池的自放電量較大的情況下，劣化計算部229采用停止時點的SOC和再起動時的SOC的平均值作為平均SOC進行劣化計算，或者采用停止時點的SOC和再起動時的SOC中的較大的值作為平均SOC進行劣化計算，或者采用較小的值作為平均SOC進行劣化計算。例如，再起動時的SOC既可以由電池控制裝置210根據“再起動時的電池的電壓”和“預先擁有的電壓與SOC的關系”計算，也可以由電池控制裝置210根據“停止時的S0C”和“上位取得的溫度與自放電量的關系”計算。
[0058](實施方式I—2)
[0059]也可以不由上位系統240計算電池控制裝置210的停止中的溫度的平均化及最大值，而由電池控制裝置210計算停止中的溫度的平均化及最大值。在此情況下，上位系統240將計測出的多個溫度數據保持(例如在上位系統內的存儲裝置內)，在電池控制裝置210的再起動后，將該全溫度數據向電池控制裝置210發(fā)送，電池控制裝置210的平均溫度計算部226基于接收到的多個溫度數據計算平均溫度，劣化計算部229基于平均溫度進行劣化計算。另外，電池控制裝置210也可以具備最大溫度計算部及最小溫度計算部。
[0060](實施方式2)用電池控制裝置的計時器(相當于停止時間檢測裝置)進行時間計測(不依靠上位系統)
[0061 ]如圖3A所示，是表示有關實施方式2的電池控制系統的一例的塊圖。如圖3A所示，電池控制系統具備電池控制裝置310，電池控制裝置310具備電壓檢測器311、溫度檢測器312、電流檢測器313、電壓測量部321、電流測量部323、SOC計算部324、平均SOC計算部325、平均溫度計算部326、循環(huán)數計算部327、存儲裝置328、劣化計算部329、計時器340、時間計算部341。
[0062]在實施方式2中，不依靠上位系統，而由電池控制裝置310單體計算電池控制裝置310的停止中的電池301的劣化。因此，電池控制裝置310擁有能夠計測時間的計時器340。此夕卜，如果在電池控制裝置310的停止時計時器340也停止，則不再能夠計算停止中的時間，所以計時器340不停止。計時器在電池控制裝置310的停止中也能夠動作。即，所謂電池控制裝置310的停止中，不是將電池控制裝置310的整體停止，而是指通過低功耗模式(休眠模式)的動作中，在通過低功耗模式的動作中，將功耗較大的設備(ex.微型計算機)停止，不將包括計時器340的功耗較小的設備停止。計時器340在電池控制裝置從通常模式向低功耗模式轉移的情況下，將低功耗模式的開始時間向存儲裝置328記錄。例如，存儲裝置328優(yōu)選的是非易失性存儲器(ex.EEPR0M)，以使得在低功耗模式的執(zhí)行中數據不丟失。對應于從低功耗模式向通常模式的恢復，時間計算部341從計時器340取得恢復時間，根據記錄在存儲裝置328中的開始時間與恢復時間的差分計算停止時間(低功耗模式的執(zhí)行時間)。既可以采用從低功耗模式恢復時的溫度和SOC作為用于劣化計算的溫度及S0C，也可以將轉移到低功耗模式時的溫度和SOC記錄在存儲裝置328中，采用恢復時的溫度和S0C、以及轉移時的溫度和SOC的平均值、最大值、最小值作為用于劣化計算的的溫度及S0C。
[0063](實施方式3)由電池控制裝置通過計算計算停止時間(不依靠上位系統)
[0064]在實施方式3中，不依靠上位系統，電池控制裝置計算停止時間。例如，用電池控制裝置的軟件計算停止時間。由此，即使沒有計時器，時間計算部341也能夠計算停止時間。
[0065]存儲裝置328預先保持作為電池301的特性取得的“電壓和SOC的關系”和“溫度、SOC和自放電速度的關系”。電池控制裝置310(存儲裝置328)在停止時記錄電池301的電壓，電池控制裝置310(時間計算部341)在再起動時使用電池的電壓、以及預先保持在存儲裝置328中的“電壓和SOC的關系”和“溫度、SOC和自放電速度的關系”。例如，在再起動時，時間計算部341通過以下的次序計算停止時間。
[0066](I)根據停止時的電壓和“電壓與SOC的關系”計算停止時的SOC
[0067](2)根據再起動時的電壓和“電壓與SOC的關系”計算再起動時的SOC
[0068](3)根據在(I)和(2)中計算出的停止時的SOC與再起動時的SOC的差分、和“溫度、SOC和自放電速度的關系”，通過“S0C差分+自放電速度”計算停止時間
[0069](實施方式4一 I)考慮因充放電SOC范圍不同帶來的劣化速度的差異
[0070]如圖4A所示，是表示有關實施方式4一I的電池控制系統的一例的塊圖。如圖4A所示，電池控制系統具備電池控制裝置410，電池控制裝置410具備電壓檢測器411、溫度檢測器412、電流檢測器413、電壓測量部421、溫度測量部422、電流測量部423、S0C計算部424、平均SOC計算部425、平均溫度計算部426、循環(huán)數計算部427、存儲裝置428、劣化計算部429、最大/最小SOC計算部451、充放電判定部452。
[0071]例如，存儲裝置428存儲圖4B所示的充放電停止中的劣化系數表(將各個溫度/SOC的系數集中的表)及圖4C所示的充放電時的劣化系數表(第2劣化信息數據庫)。如圖4C所示，劣化系數表包括表示與任意設定的多個設定充電狀態(tài)變動范圍及設定溫度對應的電池的劣化的系數。電池控制裝置410選擇與是否是充放電中對應的劣化計算方法。充放電判定部452判定是否是充放電中。例如，充放電判定部452在計測的電流值是一定值以上的情況下，判定為流過電流(=充放電中)，在計測的電流值不到一定值的情況下，判定為沒有流過電流(=充放電停止中)。
[0072]在充放電停止的情況下，劣化計算部429基于實際的電池的溫度/SOC分布和預先計算的各個溫度/SOC分布的劣化系數(圖4B)計算劣化。
[0073]對充放電中的情況下的劣化計算進行說明。劣化計算部429根據充放電的SOC范圍選擇在劣化計算中使用的劣化系數。最大/最小SOC計算部451在由充放電判定部452判定為充放電中的情況下，計算SOC計算部424計算出的SOC的最大值和最小值。例如，如以下這樣計算(SOC: SOC計算部424計算出的SOC，SOCmax: SOC最大值，SOCmin: SOC最小值)。
[0074](I)對應于充放電判定部452檢測到從充放電停止向充放電中的變迀，最大/最小SOC 計算部451 初始化為 SOCmax = SOC ,SOCmin = SOC。
[0075](2)對應于充放電判定部452檢測到充放電中，最大/最小SOC計算部451在S0Cmax〈SOC時設為SOCmax = S0C(S0Cmin不更新)，在S0Cmin>S0C時設為SOCmin = S0C(S0Cmax不更新)。
[0076](3)對應于充放電判定部452檢測到從充放電中向充放電停止的變迀，最大/最小SOC計算部451決定充放電的SOCmax和SOCmin。
[0077]循環(huán)數計算部427將從由充放電判定部452檢測到從充放電停止向充放電中的變迀、到檢測到從充放電中向充放電停止的變迀之間的充電量或放電量變換為循環(huán)數。例如，循環(huán)數計算部427通過以下進行計算(1:電流計測值，t:電流計測間隔，SOCch:充電量，SOCdh:放電量)。
[0078](I)對應于由充放電判定部452檢測到從充放電停止向充放電中的變迀，循環(huán)數計算部427初始化為 SOCch = O，SOCdh = O。
[0079](2)對應于充放電判定部452檢測到充電中，循環(huán)數計算部427計算SOCch = SOCch(前次值)+ 1 Xt +系數。對應于充放電判定部452檢測到放電中，循環(huán)數計算部427計算S0Cdh = S0Cdh(前次值)+IXt +系數。這里，系數依存于電流計測間隔t，如果設充放電量的單位為[Ah]，設t的單位為[秒]，則系數為3600。
[0080](3)對應于充放電判定部452檢測到從充放電中向充放電停止的變迀，循環(huán)數計算部427決定充放電的SOCch和SOCdh。
[0081 ] ⑷此外，循環(huán)數計算部427將SOCmax與SOCmin的差作為I循環(huán)的充放電量，通過除SOCch或SOCdh，計算循環(huán)數。
[0082 ]存儲裝置428存儲圖4B所示的充放電停止中的劣化系數表(將各個溫度/SOC的系數集中的表)及圖4C所示的充放電時的劣化系數表，但這些劣化系數表不僅是與溫度的差異對應的表，還包括與充放電時的最大SOC和最小SOC對應的表。
[0083]例如，如圖4C所示，存儲裝置428根據充放電中的最大SOC是否是80%以上、最小SOC是否不到20%而存儲3種樣式的劣化系數表(當然也可以存儲其他組合的劣化系數表)。在圖4C所示的劣化系數表中，單位為^/cycle(每I循環(huán)劣化幾％)。
[0084]劣化計算部429選擇與由最大/最小SOC計算部451計算出的最大SOC及最小SOC對應的劣化系數表，根據由平均溫度計算部426計算出的充放電中的平均溫度選擇劣化系數，乘以由循環(huán)數計算部427計算出的循環(huán)數，計算劣化率(％)。關于平均溫度，也可以是最大溫度或最小溫度等。
[0085](實施方式4一 2)
[0086]循環(huán)數計算部427計算循環(huán)數，存儲在存儲裝置428中的劣化系數的單位為[%/cycle]，但也可以代替循環(huán)數而設為充放電時間。電池控制裝置410具備計時器，計時器檢測充放電時間。此外，劣化系數的單位為[%/day]S[%/hour]等的表示基于時間的劣化率的單位。
[0087](實施方式5— I)當電池的劣化到達閾值時通知警告
[0088]如圖5所示，是表示有關實施方式5— I的電池控制系統的一例的塊圖。如圖5所示，電池控制系統具備電池控制裝置510，電池控制裝置510具備電壓檢測器511、溫度檢測器512、電流檢測器513、電壓測量部521、溫度測量部522、電流測量部523、S0C計算部524、平均SOC計算部525、平均溫度計算部526、循環(huán)數計算部527、存儲裝置528、劣化計算部529、壽命判定部561、通信IF562。
[0089]電池控制裝置510具備當電池的劣化到達閾值時(電池到達壽命時)通知警告的功能。這里說明的警告通知功能與到此為止說明的哪個實施方式都能夠組合。
[0090]壽命判定部561獲取劣化計算部529的計算結果，當計算結果到達了預先設定的閾值(壽命)時判定為到達了壽命，通信IF562將到達了壽命的情況向外部(上位系統等)通知。這是壽命到達通知功能的一例，也可以代替通信IF562而具備“警報燈”或“蜂鳴器”等，將其點亮、發(fā)出聲音等而通知壽命到達。
[0091](實施方式6— I)壽命預測功能I
[0092]如圖6A所示，是表示有關實施方式6— I的電池控制系統的一例的塊圖。如圖6A所示，電池控制系統具備電池控制裝置610，電池控制裝置610具備電壓檢測器611、溫度檢測器612、電流檢測器613、電壓測量部621、溫度測量部622、電流測量部623、S0C計算部624、平均SOC計算部625、平均溫度計算部626、循環(huán)數計算部627、存儲裝置628、劣化計算部629、壽命預測部660、壽命判定部661、通信IF662、計時器IC663。
[0093]電池控制裝置610除了計算電池的當前的劣化以外，還具備計算與電池的繼續(xù)使用對應的電池的壽命預測的壽命預測功能。這里說明的壽命預測功能與到此為止說明的哪個實施方式都能夠組合。
[0094]例如，電池控制裝置610基于從電池的使用開始到當前的劣化傾向，預測將來的劣化而預測壽命。例如，如以下這樣預測壽命。
[0095](I)存儲裝置628將劣化計算部629的計算結果與計算時刻一起存儲。即，存儲裝置628將〈計算時刻，計算結果〉的組合的計算結果存儲多個。采用由計時器IC663計時的時刻作為計算時刻。
[0096](2)壽命預測部660如果成為預測定時，則從存儲裝置628讀出I個組合，將該計算時刻與計算結果的關系回歸分析(求出表示關系的近似式)。
[0097](3)進而，壽命預測部660根據預先設定的預測期間(ex.1年后)和在(2)中求出的回歸分析結果，計算從當前經過預測時期后的劣化。
[0098](4)壽命判定部661將壽命預測部660計算出的預測結果與預先設定的閾值比較，如果達到閾值則判定為接近壽命，通信IF662向外部通知壽命接近。
[0099]壽命預測部660的預測定時既可以基于來自計時器IC663的輸入而例如每I個月進行，或者也可以從上位系統經由通信IF662獲取預測定時的指示。進而，也可以從上位系統經由通信IF獲取預測期間及判定為壽命的閾值。
[0100](實施方式6— 2)壽命預測功能2
[0101]電池控制裝置610根據電池的使用條件(溫度和充放電樣式)預測將來的劣化而進行壽命判定。與實施方式6 — I的差異是壽命預測部660的處理和附屬于它的記錄在存儲裝置628中的數據。以后對該差異進行說明(預測定時的處理、對于壽命預測結果的判定及通知的處理與實施方式6 — I相同)。
[0102](實施方式6— 2 — I)使用條件=各個電池的溫度/SOC的使用條件映射表的情況
[0103]如圖6B所示，在使用條件是各個電池的溫度/SOC的使用條件映射表的情況下，該映射表為例如按照溫度/SOC的組合、每單位時間以怎樣程度的比率電池存在的表。
[0104](I)單位時間可以舉出I小時、I天、I個月等。
[0105](2)S0C和溫度的停留比率例如進行“S0C: 10%刻度”、“溫度:10度刻度”那樣的分類。
[0106]圖6B表示將單位時間設為I小時時的、記述有每I天的使用方法表的使用條件映射表的一例。另外，這里作為停留時間，圖6B中的值的單位為[小時]，但也可以用比率[%]表示。充放電次數另外作為“次數”準備。但是，期間匹配于SOC和溫度的停留比率，例如在如上述那樣為每I天的停留比率的情況下，充放電次數為“每I天的充放電次數”。
[0107]當給出圖6B所示的使用條件映射表時，例如在電池容量的情況下，與圖1B的系數表組合而如以下這樣計算每I天=24小時的系數。
[0108](I)在使用條件映射表中，0小時的部分是變化的計算對象外。
[0109](2)在使用條件映射表中，不是O小時的部分的變化的合計為每I天的電池容量的減少值。
[0110]例如當溫度為11?20°C，S0C: 51%?60%有3小時時，根據圖1B的系數表，如以下這樣計算電池容量的減少幅度。
[0111](I)將溫度和SOC設為作為各自的范圍的中央的15度、55 %。
[0112](2)根據圖1B的系數表的10、20°C和50、75%的值，通過直線近似計算15度、55%的系數。例如，20度、55%的值為“(((20度，75%的值)一(20度，50%的值))/(75-50) M55 —50) + (20度，50%的值)”即22。反復進行這種計算，作為15度、55%的值而得到“16”。
[0113](3)由于圖1B的系數表的值的單位是[mAh/day]，所以每I天的變化量為16*3/24 =2mAh0
[0114](4)如果在使用條件映射表的其他區(qū)域中也有O以外的數字，則關于它們也同樣地計算，將它們的計算結果的合計值設為每I天的電池容量的變化(減少值)。
[0115]劣化計算部629如上述那樣，基于使用條件映射表計算劣化。關于電池單元厚度及電阻也同樣地計算。
[0116]壽命預測部660反復計算在反復進行由使用條件映射表定義的使用方法的情況下劣化怎樣發(fā)展(ex.容量怎樣下降)。進而，與壽命判定部661協同，計算到達預先設定的閾值的期間，通信IF662將壽命預測向上位系統通知。
[0117]例如，劣化計算部629在計算為每I天電池容量減少48mAh的情況下，壽命預測部660計算為2天減少48 X 2 = 96mAh、3天減少48 X 3 = 144mAh電池容量。壽命判定部661將該計算結果每次獲取，例如如果預先設定的閾值是“容量下降了 1000mAh時”，則由于在209天后容量下降超過1000mAh，所以判定為能夠使用208天(判斷為在209天后到達壽命)，通信IF662向上位系統通知能夠使用208天(在209天后到達壽命)。
[0118](實施方式6— 2 — 2)使用條件=環(huán)境溫度和充放電樣式的情況
[0119]圖7是表示有關實施方式6— 2 — 2的電池控制系統的一例的塊圖。如圖7所示，電池控制系統具備電池控制裝置710，電池控制裝置710具備電壓檢測器711、溫度檢測器712、電流檢測器713、電壓測量部721、溫度測量部722、電流測量部723、S0C計算部724、平均SOC計算部725、平均溫度計算部726、循環(huán)數計算部727、存儲裝置728、劣化計算部729、壽命預測部760、壽命判定部761、通信IF762、計時器IC763、使用條件制作部764。
[0120]在實施方式6— 2 — 2中，記述使用條件為環(huán)境溫度和充放電樣式的情況。另外，關于劣化計算部729的計算以后(壽命預測部760和壽命判定部761)，與實施方式6 — 2 — I是相同的，所以這里省略記述。換言之，這里記述根據環(huán)境溫度和充放電樣式怎樣制作在實施方式6 — 2 — I中舉出那樣的使用條件映射表。
[0121]作為充放電樣式，例如設為“充放電SOC范圍”、“充放電時間”及“休止時間”的組合。如圖8所示，使用條件制作部764制作使用條件映射表。
[0122]例如，使用條件制作部764將使用條件映射表清空(STl)，將溫度號碼設定為初始值“I”(ST2)，如果環(huán)境溫度是使用條件映射表的范圍內(ST3，是)，則將從充放電開始SOC到充放電結束SOC在充放電時間中平均地相加(ST4)，對使用方法映射表的充放電結束SOC加上充放電休止時間(ST5)。如果有后續(xù)的充放電樣式(ST6，是)，則使用條件制作部764將ST4、ST5重復，如果沒有(ST6，否)，則將溫度號碼遞增( + 1)(ST7)，重復ST3 — ST7，直到溫度號碼達到溫度標準數，如果溫度號碼達到溫度標準數(ST8，否)，則結束使用條件映射表的生成。
[0123]例如，在給出了圖9所示的使用條件的情況下，使用條件制作部764作為每I天的電池的使用條件而制作圖1O所示的使用條件映射表。圖9所示的使用條件表示從SOC: 50 %花費I小時充電到100%、在休止11小時后花費I小時從S0C: 100%放電為50%、取休止11小時的充放電樣式的反復。
[0124]由于在S0C:100%和50%之間休止有11小時，所以使用條件制作部764在圖10所示的使用條件映射表內也記錄11小時。此外，使用條件制作部764在S0C: 50% — 100%的充電中，將充電時間I小時平均地分配給S0C，按照10%刻度各分配I小時/5份= 0.2小時。關于放電側也同樣。充放電中由于電池溫度較之環(huán)境溫度上升，所以50% — 100%、100% —50%對比環(huán)境溫度高的部分各分配0.2+0.2 = 0.4小時。溫度上升幅度可以基于預先實驗得到的電池的溫度上升特性來計算。
[0125]另外，在充放電電流變化的情況下能夠反映到充放電時間中。例如，能夠通過將50 % —75 %設為I小時、將75 %^100%設為0.5小時等來實現。
[0126]另外，對使用條件制作部764參照存儲在存儲裝置728中的使用條件映射表的情形進行了說明，但使用條件制作部764也可以參照經由通信IF762從外部給出的使用條件映射表。在此情況下，在使用條件變化的情況下也能夠推測壽命怎樣變化。
[0127](實施方式6— 2 — 2 — I)作為使用條件而代替環(huán)境溫度給出使用城市名的情況
[0128]電池控制裝置710在作為使用條件而給出使用城市名的情況下，能夠基于使用城市名制作使用條件映射表。在此情況下，存儲裝置728保持各個使用城市的溫度數據，使用條件制作部764根據使用城市名檢索溫度數據。由此，能夠進行從使用城市名(使用地區(qū))向使用環(huán)境溫度的變換。
[0129]例如，存儲裝置728將圖1 I所示所示那樣的氣溫數據(來自http://weather.time — j.net/Climate/Chart/tokyo)按照使用城市名(使用地區(qū))保持，使用條件制作部764基于各個使用城市名(使用地區(qū))的存儲數據和給出的使用城市名(使用地區(qū))，將給出的使用城市名(使用地區(qū))置換為使用環(huán)境溫度。
[0130]例如，使用條件制作部764基于圖9的使用條件和圖11所示的氣溫數據，制作圖12所示的使用條件映射表。例如如果是8月，則最高氣溫是31.1度，所以將環(huán)境溫度作為該溫度而制作使用條件映射表。電池的劣化考慮越是高溫越大而設為最高氣溫=環(huán)境溫度，但也可以為平均氣溫=環(huán)境溫度，也可以將最高氣溫、平均氣溫、最低氣溫以時間序列排列。
[0131]這里，參照圖16，對能夠在實施方式6 — 2 — 1、實施方式6 — 2 — 2、實施方式6 — 2 —2 — I中使用的使用條件映射表的另一例進行說明。
[0132]在上述說明的使用條件映射表中，將溫度和SOC的分布設為一定間隔(溫度:10°C，S0C: 10% )，但也可以根據電池的性能等而定義，以使使用條件表上的溫度和SOC的分布不是一定間隔。例如，如果在低溫或低SOC下劣化速度較小、絕對值幾乎沒有變化，則也可以將低溫及低SOC的區(qū)域合并。此外，如果在高溫及高SOC中劣化的傾向細致地變化，則也可以將該區(qū)域分割。
[0133]例如，圖16表示將溫度O°C以下合并、將SOC: 20 %以下合并、將溫度41°C以上、SOC:81%以上分割的使用條件映射表的一例。通過合并，能夠實現使用條件映射表的制作成本降低及處理量減輕，通過分割，能夠使基于使用條件映射表的劣化推測精度提高。
[0134](實施方式6— 2 — 2 — 2)添加因電池的使用帶來的劣化(電阻上升)而進行壽命預測的情況
[0135]電池控制裝置710添加因電池的使用帶來的劣化(電阻上升)而進行壽命預測。存儲裝置728保持內部電阻映射表。此外，電池控制裝置710具備根據內部電阻計算溫度上升的溫度上升計算部，溫度上升計算部每當劣化計算就將內部電阻映射表更新，根據壽命預測時的(因將來的劣化發(fā)展帶來的)內部電阻上升計算溫度上升。
[0136]內部電阻映射表是電池的出廠初期的內部電阻映射表(評價數據)，存儲裝置728保持該內部電阻映射表。例如，內部電阻映射表按照SOC和溫度的組合準備。圖13是表示內部電阻映射表的一例的圖。
[0137]在根據內部電阻計算溫度上升幅度的情況下，使用記錄在存儲裝置728中的溫度上升系數、和能夠根據充放電樣式計算的電流值(根據充放電SOC范圍和充放電時間計算)。這是因為，因電池的充放電帶來的溫度上升遵循焦耳法則(與電流值的平方和內部電阻值的乘積成比例)。
[0138]作為溫度上升系數的例子，可以考慮由電流值和溫度決定的表。圖14是表示表示溫度上升系數的表的一例的圖。
[0139]例如，在以25°C環(huán)境、S0C:30%、20A進行充電、放電的情況下，溫度上升計算部作為溫度上升值而計算電流X電流X內部電阻X系數(上升20 X 20 X 12 X 4= 19200—1.92°C)。這是溫度上升的計算方法的一例，也可以采用其他方法。
[0140]電池控制裝置710在通過劣化計算而內部電阻上升的情況下，將上述內部電阻映射表更新。由此，溫度上升幅度也增加，能夠進行因劣化帶來的內部電阻上升—溫度上升—劣化的加速的推測，壽命預測的精度提高。
[0141]另外，也可以將實施方式6— 2 — 2— I與實施方式6 — 2 — 2 — 2組合，將使用城市作為輸入受理后使用內部電阻映射表。
[0142]在圖13所示的內部電阻映射表中，將SOC的分布以10%設為一定間隔，但也可以根據電池的性能等定義內部電阻映射表上的SOC的分布以使其不是一定間隔。例如如果對應于SOC的變化而內部電阻相同、或內部電阻的變化是一定的比例，則能夠通過近似式計算。
[0143]例如，在上述再刊登的表中，由于在S0C:0，10%，20%時內部電阻的值相同，所以SOC: 10%能夠省略(因為能夠根據SOC: O和20 %的值近似計算)ο通過這樣，能夠削減內部電阻映射表的尺寸、即用來保存內部電阻映射表的電池控制裝置上的存儲器尺寸，所以能夠實現電池控制裝置的低成本化。
[0144]另一方面，考慮到因內部電阻的劣化帶來的變化不是一律的可能性，也可以考慮將內部電阻映射表的溫度和SOC的分布從最初起設為一定間隔。在此情況下，雖然不能低成本化，但即使內部電阻變化也能夠維持劣化推測精度。
[0145](實施方式6— 3)
[0146]在上述中，對電池控制裝置710預測壽命的情形進行了說明，但也可以是上位系統預測壽命。在此情況下，上位系統具備壽命預測部、壽命判定部、使用條件制作部及存儲裝置等，上位系統內的各部協同而預測壽命。
[0147](實施方式7)劣化計算及壽命推測的外部程序化
[0148]也可以在電池控制裝置內執(zhí)行劣化計算及壽命推測等的處理，也可以將這些處理程序化，將程序向計算機(外部PC等)安裝，在計算機上執(zhí)行。
[0149]圖15是表示上述計算機的概略結構的一例的圖。
[0150]如圖15所示，上述計算機具備處理裝置1501、存儲裝置1502、輸入裝置1503、輸出裝置1504。處理裝置1501由CPU等的處理器構成，存儲裝置1502由HDD等構成，輸入裝置1503由鍵盤、鼠標等構成，輸出裝置1504由顯示器、打印機等構成。存儲裝置1502存儲上述程序，處理裝置1501執(zhí)行程序。
[0151]此外，存儲裝置1502存儲劣化計算及壽命推測所需要的信息(系數表、使用條件映射表)?；蛘?，上述計算機具備通信裝置，通信裝置經由網絡收發(fā)在劣化計算及壽命推測中需要的ig息。
[0152]根據上述計算機，能夠比較容易地實現劣化計算及壽命推測，此外，在知道上述計算機的使用城市及使用充放電樣式的情況下，能夠推測電池的壽命，所以也能夠用于用來延長壽命的充放電樣式的重新審視(探討)。
[0153]根據上述說明的至少一個實施方式，能夠得到以下的作用效果。
[0154](I)能夠連監(jiān)視電池的裝置停止時也考慮到而計算。
[0155]當監(jiān)視電池的裝置為停止—再起動時，基于以下述(I一 I)?(I 一3)的任一種方法記錄的停止時間、及停止中的電池的溫度和SOC，在再起動時電池控制裝置計算劣化。
[0156](1-1)在上位系統側監(jiān)視電池控制裝置的停止中的時間和溫度。停止中的SOC設為裝置停止或再起動時的S0C。
[0157](I — 2)將電池控制裝置的停止替換為監(jiān)視裝置的低功耗模式，將由另外設在裝置內的計時器等計測的時間設為停止時間。停止中的電池溫度和SOC為停止時或再起動時的。
[0158](I 一3)電池控制裝置的停止中的時間由監(jiān)視裝置根據停止與再開時的電池的電壓差和自放電量速度映射表計算。停止中的溫度為裝置停止或再起動時的溫度。
[0159 ] (2)可以考慮因充放電SOC范圍不同帶來的劣化速度的差異來計算。
[0160]電池控制裝置計測電流，根據電流的大小來判定是充放電中還是充放電停止中。進而，充放電中根據充放電量計算循環(huán)數或充放電時間，并且記錄充放電中的最大、最小、平均SOC等。通過根據充放電中的SOC范圍變更劣化計算用的表，對應于充放電范圍不同的情況。
[0161](3)通過也考慮因伴隨著電阻上升的溫度上升幅度的增大帶來的劣化的加速進行劣化推測，劣化推測精度提高。
[0162]可以計算根據二次電池的使用環(huán)境溫度及充放電范圍、次數而變化的電池的劣化的發(fā)展方式，能夠減少向使用電池的系統工作的電池劣化的影響。
[0163]另外，處理器也可以執(zhí)行電池控制裝置110、210、310、410、510、610、710及上位系統240的各部的各處理。
[0164]說明了本發(fā)明的一些實施方式，但這些實施方式是作為例子提示的，不是要限定發(fā)明的范圍。這些實施方式能夠以其他各種各樣的形態(tài)實施，能夠在不脫離發(fā)明的主旨的范圍內進行各種各樣的省略、替換、變更。這些實施方式及其變形包含在發(fā)明的范圍或主旨中，同樣包含在權利要求書所記載的發(fā)明和其等價的范圍中。
[0165]標號說明
[0166]101電池；110電池控制裝置；111電壓檢測器；112溫度檢測器；113電流檢測器；121電壓測量部；122溫度測量部；123電流測量部；124S0C計算部；125平均SOC計算部；126平均溫度計算部；127循環(huán)數計算部；128存儲裝置;129劣化計算部。
【主權項】
1.一種劣化推測方法，其特征在于， 檢測電池控制裝置的停止時間，該電池控制裝置可計算電池的充電狀態(tài)地構成； 基于表示與設定充電狀態(tài)及設定溫度對應的電池劣化的第I劣化信息數據庫，取得劣化信息，基于所取得的劣化信息推測上述停止時間的上述電池的劣化，所述劣化信息是與從上述電池取得計算出的計算充電狀態(tài)及從上述電池檢測出的檢測溫度相對應的劣化信息、或與上述計算充電狀態(tài)及環(huán)境溫度對應的劣化信息。2.如權利要求1所述的劣化推測方法，其特征在于， 可與上述電池控制裝置通信而構成的停止監(jiān)視裝置檢測上述電池控制裝置的停止中的上述環(huán)境溫度，根據上述電池控制裝置的停止時刻及再起動時刻檢測上述停止時間，在上述電池控制裝置的再起動后對上述電池控制裝置通知上述停止時間及上述環(huán)境溫度； 上述電池控制裝置對停止前及再起動后中的至少一方計算電池的充電狀態(tài)，基于上述第I劣化信息數據庫，取得與上述計算充電狀態(tài)及上述環(huán)境溫度對應的劣化信息，基于所取得的劣化信息推測上述停止時間的上述電池的劣化。3.如權利要求1所述的劣化推測方法，其特征在于， 上述電池控制裝置具備能夠在上述電池控制裝置的停止中動作的計時器，上述計時器檢測上述停止時間； 上述電池控制裝置在停止前及再起動后中的至少一方檢測電池的充電狀態(tài)及溫度，基于上述第I劣化信息數據庫，取得與上述計算充電狀態(tài)及上述檢測溫度對應的劣化信息，基于所取得的劣化信息推測上述停止時間的上述電池的劣化。4.如權利要求1所述的劣化推測方法，其特征在于， 上述電池控制裝置基于上述電池的自放電量速度信息及停止前的電池的電壓與再起動后的電池的電壓的差分電壓檢測上述停止時間，對停止前及再起動后中的至少一方計算電池的充電狀態(tài)而檢測溫度，基于上述第I劣化信息數據庫取得與上述計算充電狀態(tài)及上述檢測溫度對應的劣化信息，基于所取得的劣化信息推測上述停止時間的上述電池的劣化。5.如權利要求1?4中任一項所述的劣化推測方法，其特征在于， 上述電池控制裝置計算由上述電池的充放電帶來的充電狀態(tài)變動范圍而檢測溫度，基于第2劣化信息數據庫，取得與從上述電池計算出的計算充電狀態(tài)變動范圍及從上述電池檢測出的檢測溫度對應的劣化信息，基于所取得的劣化信息推測上述電池的充放電中的劣化，上述第2劣化信息數據庫表示與設定充電狀態(tài)變動范圍及設定溫度對應的電池的劣化。6.如權利要求1?5中任一項所述的劣化推測方法，其特征在于， 上述電池控制裝置基于上述劣化的推測，在劣化到達了閾值的情況下輸出表示電池劣化的信息。7.如權利要求1?6中任一項所述的劣化推測方法，其特征在于， 上述電池控制裝置檢測包含上述劣化的推測的上述電池的劣化傾向，基于檢測出的劣化傾向預測上述電池的壽命。8.如權利要求1?7中任一項所述的劣化推測方法，其特征在于， 上述電池控制裝置將與上述計算充電狀態(tài)及上述檢測溫度對應的一定期間內的電池的使用條件解析，基于上述使用條件及上述第I劣化信息數據庫推測上述電池的劣化。9.如權利要求1?7中任一項所述的劣化推測方法，其特征在于， 上述電池控制裝置將包括上述電池的充放電時間、由充放電帶來的充電狀態(tài)變動范圍的最大值和最小值、充放電中的環(huán)境溫度及充放電休止時間的電池的使用條件解析，根據表示與上述使用條件和上述檢測溫度對應的上述電池的內部電阻的變化的內部電阻數據庫，推測充放電中的上述檢測溫度的上升，基于上述使用條件及上述第I劣化信息數據庫推測上述電池的劣化。10.如權利要求9所述的劣化推測方法，其特征在于， 基于城市名和環(huán)境溫度的對應數據，對應于上述城市名的輸入，設定與上述城市名對應的上述環(huán)境溫度。11.如權利要求9所述的劣化推測方法，其特征在于， 上述電池控制裝置基于由上述電池的充放電帶來的上述電池的內部電阻的變化，推測充放電中的上述電池的溫度上升值，基于推測出的溫度上升推測上述電池的劣化。12.一種劣化推測系統，其特征在于， 具備: 電池控制裝置，可計算電池的充電狀態(tài)而構成；以及 停止時間檢測裝置，可檢測上述電池控制裝置的停止時間而構成； 上述電池控制裝置基于第I劣化信息數據庫，取得與從上述電池計算出的計算充電狀態(tài)及從上述電池檢測出的檢測溫度對應的劣化信息、或與上述計算充電狀態(tài)及環(huán)境溫度對應的劣化信息，基于所取得的劣化信息推測上述停止時間的上述電池的劣化，上述第I劣化信息數據庫表示與設定充電狀態(tài)及設定溫度對應的電池的劣化。13.一種劣化推測程序，其特征在于，用來使計算機執(zhí)行: 檢測可計算電池的充電狀態(tài)而構成的電池控制裝置的停止時間的步驟；以及 基于第I劣化信息數據庫，取得與從上述電池計算出的計算充電狀態(tài)及從上述電池檢測出的檢測溫度對應的劣化信息、或與上述計算充電狀態(tài)及環(huán)境溫度對應的劣化信息，基于所取得的劣化信息推測上述停止時間的上述電池的劣化的步驟，上述第I劣化信息數據庫表示與設定充電狀態(tài)及設定溫度對應的電池的劣化。14.一種劣化推測程序，其特征在于，用來使計算機執(zhí)行: 將包括將電池的充放電時間、由充放電帶來的充電狀態(tài)變動范圍的最大值和最小值、充放電中的環(huán)境溫度及充放電休止時間的電池的使用條件解析的步驟； 根據充放電中的環(huán)境溫度計算電池溫度的步驟； 使基于使用條件進行了劣化推測的內部電阻反映到計算上述電池溫度的步驟中的步驟； 根據上述使用條件和上述計算出的電池溫度制作使用條件映射表的步驟；以及 基于上述使用條件映射表和表示電池的劣化的第I劣化信息數據庫推測上述電池的劣化的步驟。
【文檔編號】G01R31/36GK106068461SQ201580012462
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2015年3月6日 公開號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
【發(fā)明人】內田勝也, 小杉伸一郎, 佐藤誠, 松岡誠, 塚原宏享
【申請人】株式會社東芝