蓄电量估计装置、蓄电模块、蓄电量估计方法、和计算机程序制造方法及图纸

提供能够估计包含蓄电量‑电压值特性示出迟滞的活性物质的蓄电元件的蓄电量的蓄电量估计装置、具备该蓄电量估计装置的蓄电模块、蓄电量估计方法、和计算机程序。蓄电量估计装置(6)估计包含活性物质的蓄电元件(3)的蓄电量，所述活性物质根据充放电的推移而发生2个以上的电化学反应，一个电化学反应发生的情况下的蓄电量‑电压值特性的迟滞与其他电化学反应发生的情况下的前述迟滞相比小。蓄电量估计装置(6)具备：估计单元(62)，其在前述一个电化学反应与前述其他电化学反应相比更多地发生的情况下，基于蓄电量‑电压值特性而估计蓄电量。

Power storage estimation device, power storage module, power storage estimation method, and computer program

A power storage estimation device, a power storage module with the power storage estimation device, a power storage estimation method, and a computer program are provided to estimate the power storage capacity of the power storage element including the power storage \u2011 voltage value characteristic showing the hysteresis active substance. The storage capacity estimation device (6) estimates the storage capacity of the storage element (3) including the active substance, which generates more than two electrochemical reactions according to the process of charging and discharging, and the hysteresis of the storage capacity \u2011 voltage value characteristic in the case of one electrochemical reaction is smaller than that in the case of other electrochemical reactions. The power storage estimation device (6) is provided with an estimation unit (62), which estimates the power storage based on the characteristics of the power storage \u2011 voltage value in the case that the aforementioned electrochemical reaction occurs more frequently than other electrochemical reactions.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】蓄电量估计装置、蓄电模块、蓄电量估计方法、和计算机程序
本专利技术涉及估计蓄电元件的SOC(荷电状态，StateOfCharge)等蓄电量的蓄电量估计装置、包含该蓄电量估计装置的蓄电模块、蓄电量估计方法、和计算机程序。
技术介绍
在电动汽车、混合动力车等中使用的车辆用的二次电池、电力储存装置、太阳能发电系统等中使用的产业用的二次电池中，要求高容量化。迄今进行了各种各样的研究和改良，存在仅通过改良电极结构等难以实现进一步的高容量化的倾向。因此，推进了与现行的材料相比更高容量的正极材料的开发。以往，作为锂离子二次电池等非水电解质二次电池用的正极活性物质，研究了具有α-NaFeO2型晶体结构的锂过渡金属复合氧化物，使用LiCoO2的非水电解质二次电池被广泛实用化。LiCoO2的放电容量为120～160mAh/g左右。在将锂过渡金属复合氧化物用LiMeO2(Me为过渡金属)表示时，作为Me，期望使用Mn。在作为Me而含有Mn的情况下，在Me中的Mn的摩尔比Mn/Me超过0.5的情况下，若进行充电，则引起向尖晶石型的结构变化，无法维持晶体结构，因此充放电循环性能显著地差。提出了各种Me中的Mn的摩尔比Mn/Me为0.5以下、Li相对于Me的摩尔比Li/Me为大致1的LiMeO2型活性物质，并实用化。含有作为锂过渡金属复合氧化物的LiNi1/2Mn1/2O2和LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2等的正极活性物质具有150～180mAh/g的放电容量。还已知包含相对于LiMeO2型活性物质、Me中的Mn的摩尔比Mn/Me超过0.5、Li相对于过渡金属(Me)的比率的组成比率Li/Me大于1的锂过渡金属复合氧化物的、所谓锂过剩型活性物质。作为上述的高容量的正极材料，研究了作为锂过剩型的Li2MnO3系的活性物质。该材料依赖于充电履历和放电履历，具有对于同一SOC(StateOfCharge，充电状态)的电压值或电化学的特性发生变化的迟滞(滞后，hysteresis)这一性质。作为估计二次电池中的SOC的方法，有基于二次电池的OCV(OpenCircuitVoltage，开路电压)与SOC一一对应的相关关系(SOC-OCV曲线)而确定SOC的OCV法(电压参照)；以及将二次电池的充放电电流值累算而确定SOC的电流累算法。在使用具有迟滞的电极材料的情况下，无法相对于SOC唯一地确定电压值，因此难以利用OCV法来估计SOC。由于无法唯一地确定SOC-OCV曲线，因此也难以预测在某一时点的可放电的能量。通过电流累算法而算出SOC的情况下，使用下述的式(1)。SOCi＝SOCi-1+Ii×Δti/Q×100…(1)SOCi：当次SOCSOCi-1：前次SOCI：电流值Δt：时间间隔Q：电池容量(availablecapacity，可用容量)若长期持续电流累算，则电流传感器的测量误差蓄积。此外，电池容量随时间变小，因此，在通过电流累算法而估计的SOC中，该估计误差随时间变大。以往，在长期持续电流累算的情况下，通过OCV法而估计SOC，并进行重置误差的蓄积的OCV重置(OCVreset)。在使用具有迟滞的电极材料的蓄电元件中，若持续电流累算，则误差也蓄积。但是，由于无法相对于SOC唯一地确定电压值，因此难以利用OCV法来估计SOC(进行OCV重置)。因此，在现行的SOC估计技术中，难以以良好的精度来估计这样的蓄电元件中的SOC。专利文献1中公开的二次电池控制装置中，对于每个在从充电切换为放电时的SOC、即切换时SOC，将放电过程中的SOC与OCV的关系作为放电时OCV信息而存储。二次电池控制装置构成为基于实际从充电切换为放电时的切换时SOC与放电时OCV信息，算出二次电池的放电过程中的SOC。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2013-105519号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题专利文献1的二次电池控制装置中，根据通过充电而到达的电压值，选择放电时的SOC-OCV曲线，基于该SOC-OCV曲线和现时点的电压值而估计SOC。在该二次电池控制装置中，基于充电过程的电压值，无法估计SOC。在复杂的模式中，在反复充放电的情况下，无法以高精度监视二次电池。本专利技术的目的在于，提供能够估计包含蓄电量-电压值特性示出迟滞的活性物质的蓄电元件的蓄电量的蓄电量估计装置、具备该蓄电量估计装置的蓄电模块、蓄电量估计方法、和计算机程序。在此，蓄电量是指SOC、可放电量等。用于解决课题的手段本专利技术所涉及的蓄电量估计装置估计在正极和负极的至少一者中包含活性物质的蓄电元件的蓄电量，所述活性物质根据充放电的推移而发生2个以上的电化学反应、且在一个电化学反应发生的情况下示出的蓄电量-电压值特性的迟滞与在其他电化学反应发生的情况下的前述迟滞相比更小，所述蓄电量估计装置具备：估计单元，其在前述一个电化学反应与前述其他电化学反应相比更多地发生的情况下，基于前述蓄电量-电压值特性而估计蓄电量。在此，“一个电化学反应发生的情况”是指包括“电化学反应同时以一组的方式发生的情况”。“其他电化学反应发生的情况”是指包括“电化学反应同时以一组的方式发生的情况”。专利技术效果本申请专利技术人们发现，在使用具有迟滞的电极材料的蓄电元件中，迟滞大的反应、和迟滞小的反应实质上独立地发生，从而想到了上述的构成。该见解是以往未知的，是本申请专利技术人新发现的。根据本专利技术，在充电和放电中的任一过程中，此外在复杂的模式下反复充放电的情况下，也能够基于电压值而估计蓄电量。由于使用电压值，因此作为蓄电量并不限于SOC，也能够估计电力量等电池中储存的现在的能量的量。基于充放电曲线，能够预测至SOC0％为止的可放电的能量和至SOC100％为止所需的充电能量。附图说明图1是示出针对Li过剩型活性物质，求出电量与充放电电压值的关系的结果的图。图2是示出相对于电量而言，通过X射线吸收分光测定(XAFS测定)而算出的Li过剩型活性物质的Ni的K吸收端能量的推移的图。图3是示出充放电时的Ni的K吸收端能量的推移的图。图4是示出针对具有包含示出迟滞的活性物质的负极的蓄电元件，求出电量与充放电电压值的关系的结果。图5是示出随着SOC变高，交替表现出迟滞大的区域与小的区域的情况下的充放电曲线的一例。图6是示出蓄电模块的一例的立体图。图7是示出蓄电模块的另一例(电池模块)的立体图。图8是图7的电池模块的分解立体图。图9是电池模块的框图。图10是示出利用CPU的SOC估计处理的流程的流程图。图11是示出利用CPU的SOC估计处理的流程的流程图。图12是示出充放电时相对于时间的电压值的推移的图。图13是示出在第1次放电和第2次充电中到达E3V为止的期间、以及从第2次放电的E1V至下限电压值本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蓄电量估计装置，其估计在正极和负极的至少一者中包含活性物质的蓄电元件的蓄电量，所述活性物质根据充放电的推移而发生2个以上的电化学反应、且在一个电化学反应发生的情况下示出的蓄电量-电压值特性的迟滞与在其他电化学反应发生的情况下的前述迟滞相比更小，其中，/n所述蓄电量估计装置具备：估计单元，其在前述一个电化学反应与前述其他电化学反应相比更多地发生的情况下，基于前述蓄电量-电压值特性而估计蓄电量。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170329 JP 2017-0649151.一种蓄电量估计装置，其估计在正极和负极的至少一者中包含活性物质的蓄电元件的蓄电量，所述活性物质根据充放电的推移而发生2个以上的电化学反应、且在一个电化学反应发生的情况下示出的蓄电量-电压值特性的迟滞与在其他电化学反应发生的情况下的前述迟滞相比更小，其中，
所述蓄电量估计装置具备：估计单元，其在前述一个电化学反应与前述其他电化学反应相比更多地发生的情况下，基于前述蓄电量-电压值特性而估计蓄电量。


2.根据权利要求1所述的蓄电量估计装置，其中，
前述蓄电量-电压值特性具有前述蓄电量相对高侧的第1区域和相对低侧的第2区域，
前述估计单元基于前述第1区域的蓄电量-电压值特性而估计前述蓄电量。


3.一种蓄电量估计装置，其估计包含蓄电量-电压值特性示出迟滞的活性物质的蓄电元件的蓄电量，其具备：
保持单元，其保持前述迟滞的有无实质上发生切换的下限电压值至多个到达电压值的多个蓄电量-电压值特性；
电压获取单元，其获取前述蓄电元件的电压值；
设定单元，其设定该电压获取单元获取的电压值超过前述下限电压值后的到达电压值；
选择单元，其基于通过该设定单元而设定的前述到达电压值，选择一个蓄电量-电压值特性；以及
估计单元，其基于前述一个蓄电量-电压值特性、和通过前述电压获取单元而获取的电压值，估计蓄电量。


4.根据权利要求3所述的蓄电量估计装置，其中，
前述设定单元
将前述到达电压值存储在存储单元中，<...

【专利技术属性】
技术研发人员：鹈久森南，池田祐一，
申请(专利权)人：株式会社杰士汤浅国际，
类型：发明
国别省市：日本;JP