二次电池监视装置以及二次电池的电池容量的预测方法制造方法及图纸

二次电池监视装置具备存储表示二次电池的使用状态的负载参数的推移的使用状态存储装置和基于预测函数预测出二次电池的电池容量的经时变化的电池容量预测装置。预测函数是根据形成于二次电池的电极表面的被膜的生长与二次电池的电解质中包含的被膜的前驱体成分的减少之间的关系导出的函数，电池容量预测装置基于使用状态存储装置存储的负载参数的推移决定预测函数的系数，基于使用该系数的预测函数预测出二次电池的电池容量的经时变化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及二次电池监视装置以及二次电池的电池容量的预测方法。
技术介绍
在以二次电池为电源的装置中，例如在将二次电池用作车辆行驶电动机的电源的电动车辆中，准确掌握二次电池的劣化状态，并在由电池劣化导致的不良状况发生之前实施更换二次电池等处理是重要的。作为检测二次电池的容量劣化状态的装置，例如已知专利文献1中记载的那样的预测系统。专利文献1中，作为预测容量劣化状态的方法，记载有使用平方根法则模型的方法。现有技术文献专利文献专利文献1：日本国特开2013-089424号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题但是，利用上述专利文献中记载的预测系统中使用的平方根法则模型，很难高精度地预测出长期的容量劣化行为。用于解决课题的方案根据本专利技术的方式，二次电池监视装置具备：使用状态存储装置，其存储表示二次电池的使用状态的负载参数的推移；以及电池容量预测装置，其基于预测函数预测出二次电池的电池容量经时变化，预测函数是根据形成于二次电池的电极表面的被膜的生长与二次电池的电解质中包含的被膜的前驱体成分的减少之间的关系导出的函数，电池容量预测装置基于使用状态存储装置中存储的负载参数的推移决定预测函数的系数，基于使用该系数的预测函数预测出二次电池的电池容量的经时变化。根据本专利技术的另一方式，二次电池的电池容量预测方法中，使用根据形成于二次电池的电极表面的被膜的生长与二次电池的电解质中包含的被膜的前驱体成分的减少之间的关系导出的二次电池的电池容量的预测函数，基于表示二次电池的使用状态的负载参数的推移决定预测函数的系数，基于使用该系数的预测函数预测出二次电池的电池容量的经时变化。专利技术效果根据本专利技术，能高精度地预测出二次电池的电池容量的经时变化。附图说明图1是表示第一实施方式涉及的包含电池控制系统的电池系统及其周边的结构的图。图2是表示单电池控制部的回路结构的图。图3是示意性地表示单电池的构造的图。图4是表示电池容量函数Q(t)随时间变化的图。图5是一并记载有预定负载条件下单电池的电池容量经时变化的实测值和基于容量劣化函数的电池容量的预测曲线的图。图6是表示评价期间的整个期间结束后单电池的容量下降量与基于容量劣化函数的预测值之间的差的图。图7是表示评价期间的整个期间结束后单电池的容量下降量与基于以往的平方根法则的容量预测值之间的差的图。图8是表示系数决定区间的长度与容量预测误差之间的关系的图表。图9是表示各单电池的电池容量的经时变化的预测处理的动作的流程图。图10是将本专利技术应用于电池容量经时变化的评价试验装置情况时的装置的结构图。图11是表示评价试验装置预测被检电池的电池容量的经时变化的处理的动作的流程图。具体实施方式第一实施方式以下，基于附图说明本专利技术的第一实施方式。在以下的实施方式中，以将本专利技术应用于构成混合动力汽车(HEV)的电源的电池系统的情况为例进行说明。另外，在以下的实施方式中是将单电池串联连接而构成电池组，但是，也可以是将单电池并联连接后串联连接而构成电池组，还可以是将串联连接的单电池并联连接来构成电池组。另外，也可以仅使用一个单电池而构成电池组。图1是表示本专利技术第一实施方式涉及的包含电池控制系统120的电池系统100及其周边结构的图。电池系统100经由继电器300和310与变换器400连接。电池系统100具备电池组110和电池控制系统120。电池控制系统120具备单电池控制部121a、121b、电流检测部130、总电压检测部140、电池组控制部150以及存储部180。电池组110串联连接单电池群112a、112b而构成，该单电池群112a、112b分别由单电池(电池单元)111构成。单电池控制部121a以及121b分别与单电池群112a、112b连接，检测构成这些单电池群的各单电池111的单元电压(两端电压)、温度，将表示其检测结果的信号经由信号通信路径160以及绝缘元件170发送给电池组控制部150。另外，在绝缘元件170中例如使用光电耦合器。电流检测部130检测电池组110中串联连接的各单电池111中流动的电流并测定其电流值。总电压检测部140检测电池组110的两端电压，即检测在电池组110中串联连接的单电池111的总电压。电池组控制部150基于从单电池控制部121a、121b发送的信号，取得各单电池111的单元电压以及温度。另外，从电流检测部130接受电池组110中流动的电流值，从总电压检测部140接受电池组110的总电压值。基于这些信息，电池组控制部150检测出电池组110的状态。将电池组控制部150检测电池组110的状态而得到的结果发送给单电池控制部121a、121b、车辆控制部200。电池组110电气串联连接能蓄积以及放出电能(直流电力的充放电)的一个或者多个单电池111而构成。为了实施状态的管理、控制，构成电池组110的单电池111以预定单位数分组。分组后的各单电池111被电气串联连接，而构成单电池群112a、112b。另外，构成单电池群112的单电池111的个数既可以在所有单电池群112中相同，也可以在每个单电池群112中单电池111的个数不同。本实施方式中，为了简化说明，如图1所示，电气串联连接4个单电池111而分别构成单电池群112a和112b，并将这些单电池群112a和112b进一步电气串联连接，从而电池组110具备共8个单电池111。另外，在电池组110的各单电池111设有防爆机构，该防爆机构用于在过充电状态下内压上升的情况下切断电流，防止内压进一步上升。在此，针对电池组控制部150与单电池控制部121a以及121b之间的通信方法进行说明。单电池控制部121a以及121b依据各自监视的单电池群112a以及112b的电位从高到低顺序串联连接。从电池组控制部150发送的信号经由绝缘元件170以及信号通信路径160输入到单电池控制部121a。单电池控制部121a的输出经由信号通信路径160输入到单电池控制部121b。最下位的单电池控制部121b的输出经由绝缘元件170以及信号通信路径160向电池组控制部150传输。另外，本实施方式中，在单电池控制部121a与单电池控制部121b之间未设有绝缘元件，但是，也能够经由绝缘元件在它们之间收发信号。存储部180是能够根据电池组控制部150的控制读写各种信息的存储元件。例如，使用EEPROM(ElectricallyErasableProgrammableReadOnlyMemory，电可擦可编程序只读存储器)、闪存等非挥发性记录介质构成存储部180。该存储部180中存储并保存与构成电池组110的各单电池111的状态相关的各种信息作为用于电池组控制部150进行电池组110的控制的信息。例如，与各单电池111的充电状态(SOC：StateOfCharge)相关的信息、与各单电池111的内部电阻相关的信息等保存在存储部180中。另外，存储部180中保存基于各单电池111中流动的电流、环境温度、SOC等负载历史计算出的劣化量累计结果。另外，在下文中叙述劣化量累计结果。电池组控制部150使用从单电池控制部121a、121b、电流检测部130、总电压检测部140以及车辆控制部200分别接受的信息、保存在存储部180中的信息等，执行用于控制电池组110的各种处理、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二次电池监视装置，其特征在于，具备：使用状态存储装置，其存储表示二次电池的使用状态的负载参数的推移；以及电池容量预测装置，其基于预测函数预测出所述二次电池的电池容量的经时变化，所述预测函数是根据形成于所述二次电池的电极表面的被膜的生长与所述二次电池的电解质中包含的所述被膜的前驱体成分的减少之间的关系导出的函数，所述电池容量预测装置基于所述使用状态存储装置中存储的所述负载参数的推移决定所述预测函数的系数，基于使用该系数的所述预测函数预测出所述二次电池的所述电池容量的经时变化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.14 JP 2014-1007411.一种二次电池监视装置，其特征在于，具备：使用状态存储装置，其存储表示二次电池的使用状态的负载参数的推移；以及电池容量预测装置，其基于预测函数预测出所述二次电池的电池容量的经时变化，所述预测函数是根据形成于所述二次电池的电极表面的被膜的生长与所述二次电池的电解质中包含的所述被膜的前驱体成分的减少之间的关系导出的函数，所述电池容量预测装置基于所述使用状态存储装置中存储的所述负载参数的推移决定所述预测函数的系数，基于使用该系数的所述预测函数预测出所述二次电池的所述电池容量的经时变化。2.根据权利要求1所述的二次电池监视装置，其特征在于，基于如下的物理模型导出所述预测函数：所述被膜的厚度的生长速度与所述二次电池的电解液中的前驱体浓度成正比，并且与所述被膜的厚度成反比，所述前驱体浓度随着所述被膜的厚度的增加而减少，所述电池容量与所述被膜的厚度成正比地下降。3.根据权利要求2所述的二次电池监视装置，其特征在于，设所述二次电池的电池容量为Q(t)、所述二次电池的初始容量为Qmax,ini、被膜厚度为D(t)、通过初始容量Qmax,ini标准化了电池容量Q(t)的容量下降量的无因次的函数为X(t)、所述系数为A以及τ，则通过下述式来表示所述预测函数，Q(t)＝Qmax，ini-γ×D(t)＝Qmax,ini-Qmax...

【专利技术属性】
技术研发人员：米元雅浩，河原洋平，井上健士，大川圭一朗，
申请(专利权)人：日立汽车系统株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP