电池系统技术方案

除了电极间的离子浓度的偏向以外，还有其它对二次电池的劣化状态、充电状态带来影响的主要原因。本发明专利技术是一种电池系统，具有进行充放电的二次电池(1)、和推定二次电池的劣化状态或充电状态的控制器(300)。控制器在推定劣化状态或充电状态时，利用正极与负极之间的平均离子浓度。该平均离子浓度根据二次电池中流通的电流而变化。电极间的平均离子浓度可以利用包含二次电池的面压力作为变量的运算式算出。二次电池的面压力可以利用压力传感器检测。另外，由二次电池中流通的电流也可以推定二次电池的面压力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及推定二次电池的劣化状态、充电状态的电池系统。
技术介绍
在专利文献1中，根据电解液中的锂离子浓度的偏向的变化算出评价值，基于评 价值控制二次电池的输出。在此，评价值是评价二次电池的劣化的值。 如果将二次电池放电，则电解液中的锂离子会从负极向正极移动，由此在电解液 中发生锂离子浓度的偏向。认为该锂离子浓度的偏向是二次电池劣化的主要原因，在专利 文献1中，与电极间的锂离子浓度的偏向相应地算出评价值。 在先技术文献 专利文献1 :日本特开2009-123435号公报
技术实现思路
在将二次电池进行了充放电时，不仅发生电极间的锂离子浓度的偏向。具体而言， 在正极与负极彼此相对的平面内，会发生锂离子浓度的偏向、存在于正极与负极之间的锂 离子浓度发生变化。电极的平面内的锂离子浓度的偏向、电极间的锂离子浓度的变化也会 对二次电池的劣化带来影响。 本专利技术的电池系统具有进行充放电的二次电池、和推定二次电池的劣化状态或充 电状态的控制器。在此，控制器推定劣化状态或充电状态时，利用正极与负极之间的平均离 子浓度。该平均离子浓度根据二次电池中流通的电流而变化。 根据二次电池中流通的电流，正极与负极之间的平均离子浓度、换言之为存在于 正极与负极之间的离子量发生变化。例如，根据二次电池的放电状态，电解液从正极与负极 之间泄漏，其结果使电极间的平均离子浓度降低。 像这样，如果电极间的平均离子浓度发生变化，则会对二次电池的劣化状态、充电 状态带来影响。因此，本专利技术中，在推定二次电池的劣化状态、充电状态时，考虑了电极间的 平均离子浓度。由此，能够在反映了平均离子浓度的状态下掌握劣化状态、充电状态。 电极间的平均离子浓度，可以利用包含二次电池的面压力作为变量的运算式算 出。电极间的平均离子浓度依赖于二次电池的面压力，因此只要能够掌握二次电池的面压 力，就能够算出电极间的平均离子浓度。 例如，由于面压力的参差不均，电解液会从正极与负极之间泄漏，使平均离子浓度 降低。因此，只要掌握二次电池的面压力，就能够算出电极间的平均离子浓度。二次电池的 面压力可以利用压力传感器检测。另外，由于二次电池的面压力依赖于二次电池中流通的 电流，因此也能够由二次电池的电流推定面压力。二次电池的电流可以利用电流传感器检 测。 二次电池的劣化状态或充电状态不仅依赖于平均离子浓度，也依赖于正极与负极 之间的离子浓度偏向。因此，通过不仅掌握电极间的平均离子浓度，也掌握电极间的离子浓 度偏向，能够提高劣化状态、充电状态的推定精度。 在此，电极间的离子浓度偏向根据二次电池中流通的电流而变化。因此，只要利用 电流传感器检测二次电池中流通的电流，就能够算出电极间的离子浓度偏向。具体而言，通 过将电流传感器的检测值代入包含电流值作为变量的运算式，能够算出电极间的离子浓度 偏向。 二次电池的劣化状态不仅依赖于平均离子浓度，也依赖于正极与负极相对的平面 内（电极面内）的离子浓度偏向。因此，通过不仅掌握电极间的平均离子浓度，也掌握电极 面内的离子浓度偏向，能够提高劣化状态的推定精度。 电极面内的离子浓度偏向依赖于二次电池的面压力。具体而言，由于面压力的参 差不均，在电极面内容易产生离子浓度的偏向。因此，只要掌握二次电池的面压力，就能够 算出电极面内的离子浓度偏向。具体而言，通过利用包含面压力作为变量的运算式，能够算 出离子浓度的偏向。 另一方面，只要掌握电极间的平均离子浓度、电极间的离子浓度偏向、以及电极面 内的离子浓度偏向，就能够进一步提高劣化状态的推定精度。在推定出二次电池的劣化状 态、且规定推定出的劣化状态的参数大于阈值时，能够限制二次电池的输出或输入。由此，能够抑制规定劣化状态的参数的上升，能够提高二次电池的寿命。另外，如 上所述，只要能够提高劣化状态的推定精度，就能够抑制过度限制二次电池的输入输出，能 够提高二次电池的输入输出性能。另外，也能够抑制过度缓和二次电池的输入输出，能够抑 制二次电池的劣化过度进行。其结果，能够提高二次电池的寿命。 只要算出活性物质内的平均离子浓度，就能够推定二次电池的充电状态。即，只 要求出活性物质内的平均离子浓度与充电状态的对应关系，算出活性物质内的平均离子浓 度，由此能够确定二次电池的充电状态。活性物质内的平均离子浓度可以由活性物质内的 离子浓度分布算出。 活性物质内的离子浓度分布可以在设定了活性物质的界面的边界条件后，利用扩 散方程式算出。在此，由于边界条件依赖于电流密度，因此如果算出电流密度，则能够确定 边界条件。电流密度可以利用电池模型公式由二次电池的电压、和浓度过电压算出。 二次电池的电压可以利用电压传感器检测。浓度过电压依赖于电极间的平均离子 浓度、和电极间的离子浓度偏向。因此，如上述那样，只要算出电极间的平均离子浓度和离 子浓度偏向，就能够掌握浓度过电压。【附图说明】 图1是表示电池系统的结构的图。 图2是表示二次电池的结构的概略图。 图3是对电极间的离子浓度偏向进行说明的图。 图4是对电极面内的离子浓度偏向进行说明的图。 图5是对电极间的平均离子浓度进行说明的图。 图6是表示算出电极间的离子浓度偏向的处理的流程图。 图7是表示算出电极面内的离子浓度偏向的处理的流程图。 图8是表示算出电极间的平均离子浓度的处理的流程图。图9是表示算出劣化值的处理的流程图。 图10是表示控制二次电池的输出的处理的流程图。图11是表示在控制二次电池的输出时的劣化值和输出功率的变化的图。 图12是表示控制二次电池的输入的处理的流程图。 图13是表示在控制二次电池的输入时的劣化值和输入功率的变化的图。 图14是表示在电池模型公式中所使用的变量等的一览的图。 图15是对电池模型进行说明的概念图。 图16是表示由极坐标所示的活性物质模型的概念图。 图17是表示二次电池的端子电压与各种平均电位的关系的图。 图18是对扩散系数的温度依赖性进行说明的图。 图19A是表示开路电压（正极）与局部SOC的关系的图。 图19B是表示开路电压（负极）与局部SOC的关系的图。 图20是表示设置于控制器内部的电池状态推定部的结构的概略图。 图21是表示SOC与锂平均浓度的关系的图。 图22是表示推定SOC的处理的流程图。【具体实施方式】 以下，对本专利技术的实施例进行说明。 实施例1 图1是表示本实施例的电池系统的结构的图。图1所示的电池系统能够搭载于车 辆。作为车辆，有HV(HybridVehicle，混合动力汽车）、PHV(Plug-inHybridVehicle，插 入式混合动力汽车）和EV(ElectricVehicle，电动车）。再者，只要是将二次电池充放电 的系统，就能够应用本专利技术。 HV中，作为用于使车辆行驶的动力源，除了后述的电池组以外，还具备内燃机或燃 料电池之类的其它动力源。PHV中，能够在HV的基础上利用来自外部电源的电力将电池组 充电。EV中，作为车辆的动力源，仅具备电池组，能够接受来自外部电源的电力供给，将电池 组充电。外部电源是在车辆的外部，与车辆分开设置的电源（例如商用电源）。 电池组100具有串联电连接的多个二次电池1。作为单电池的二次电池1，有镍氢 电池、锂离子电池等。二次电池1的数量可以基于电池组100的需本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池系统，其特征在于，具有：进行充放电的二次电池；和推定所述二次电池的劣化状态或充电状态的控制器，所述控制器在推定所述劣化状态或所述充电状态时，利用正极与负极之间的平均离子浓度，所述平均离子浓度根据所述二次电池中流通的电流而变化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：海谷裕之，高桥贤司，西勇二，田代广规，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP