电池状态估计装置、电池状态估计方法以及电池系统制造方法及图纸

测量电池单元的电压，测量在电池单元中流动的电流。以测量出的电压、测量出的电流、和基于电池单元的电化学的等效电路模型为基础来估计电池单元的OCV(Open Circuit Voltage，开路电压)，以估计出的OCV、和电池单元的充电侧SOC(State Of Charge，充电状态)‑OCV特性以及放电侧SOC‑OCV特性为基础来估计电池单元的SOC。电池单元的正极以及负极的至少一方是包含多种材料的混合电极。估计在混合电极中所含的多种材料当中充电侧和放电侧的容量‑OCV特性不同的材料中流动的电流，以该电流为基础来决定充电侧SOC‑OCV特性与放电侧SOC‑OCV特性的比例。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电池状态估计装置、电池状态估计方法以及电池系统
本专利技术涉及估计锂离子电池等的电池单元的状态的电池状态估计装置、电池状态估计方法以及电池系统。
技术介绍
在锂离子电池等二次电池中，谋求精度良好地估计SOC(StateOfCharge，充电状态)。SOC一般与OCV(OpenCircuitVoltage，开路电压)唯一地建立关联。特别是搭载于混合动力车(HV)、插电混合动力车(PHV)、电动汽车(EV)等电动车辆的二次电池，为了正确掌握可续航距离，精度良好地估计SOC、以及用于求取SOC的OCV也变得重要。近年来，为了增大电池容量，开发了使用将石墨(C)和硅(Si)混合的负极的锂离子电池单元。硅(Si)由于其特性而充电停止后的OCV的收敛曲线和放电停止后的OCV的收敛曲线不同。因此，不能将SOC和OCV唯一地建立关联，即使能正确估计OCV，SOC的估计精度也会降低。过去，提出以电流历史记录为基础来选择多个OCV曲线的手法、以每个SOC的过渡特性为基础来估计SOC的手法(例如参考专利文献1-3)。现有技术文献专利文献专利文献1：JP特开2014-163861号公报专利文献2：JP特开2016-75572号公报专利文献3：JP特开2014-59206号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题在将石墨(C)和硅(Si)混合的负极中，过渡特性依赖于在硅(Si)中流动的电流量。在现有的手法中，基于与在二次电池整体中流动的观测电流相应的过渡特性来估计SOC，在使用将多种材料混合的电极的二次电池中，SOC的估计精度降低。本专利技术鉴于这样的状况而提出，其目的在于，提供使使用多种材料被混合的电极的二次电池的SOC的估计精度提升的技术。用于解决课题的手段为了解决上述课题，本专利技术的某方式的电池状态估计装置具备：电压测量部，其测量电池单元的电压；电流测量部，其测量在所述电池单元中流动的电流；和控制部，其以由所述电压测量部测量出的电压、由所述电流测量部测量出的电流、和基于所述电池单元的电化学的等效电路模型为基础来估计所述电池单元的OCV(OpenCircuitVoltage，开路电压)，以估计出的OCV、和所述电池单元的充电侧SOC(StateOfCharge，充电状态)-OCV特性以及放电侧SOC-OCV特性为基础来估计所述电池单元的SOC。所述电池单元的正极以及负极的至少一方是包含多种材料的混合电极，所述控制部估计在所述混合电极中所含的多种材料当中充电侧和放电侧的容量-OCV特性不同的材料中流动的电流，以该电流为基础来决定所述充电侧SOC-OCV特性与所述放电侧SOC-OCV特性的比例。另外，将以上的构成要素的任意的组合、本专利技术的表现在方法、装置、系统、计算机程序之间变换而得到的方案也另外作为本专利技术的方式是有效的。专利技术的效果根据本专利技术，能使使用多种材料被混合的电极的二次电池的SOC的估计精度提升。附图说明图1是表示比较例所涉及的电池单元的等效电路模型的示例的图。图2是表示本实施方式所涉及的电池单元的等效电路模型的第1例的图。图3(a)、(b)是表示石墨(C)负极的Q-OCV曲线和一氧化硅(SiO)负极的Q-OCV曲线的一例的图。图4是表示使用石墨(C)与硅(Si)的混合负极的锂离子电池单元的SOC-OCV曲线的一例的图。图5是表示一氧化硅(SiO)负极的Q-OCV曲线的滞后特性的一例的图。图6(a)、(b)是用于说明Xc(t)的推移的图。图7(a)、(b)是表示充电侧的SOC-OCV曲线和放电侧的SOC-OCV曲线的一例的图。图8是表示本实施方式所涉及的电池单元的等效电路模型的第2例的图。图9是表示本专利技术的实施方式所涉及的用于说明电池单元的充放电的基本电路图的图。图10是用于说明搭载本专利技术的实施方式所涉及的电池系统的电动车辆的图。具体实施方式图1是表示比较例所涉及的电池单元10的等效电路模型的示例的图。以下，作为电池单元10，没想在正极使用钴酸锂(LiCoO2)、在负极使用石墨(C)与硅(Si)的混合材料的锂离子电池单元的示例。图1所示的等效电路模型是将每种材料的扩散电阻分量简单地串联排列的等效电路模型。图1所示的等效电路模型能用下述(式1)定义。OCV＝CCV-I*Rohm-Vpp-Vpc-Vpsi…(式1)CCV是测量出的电池单元10的观测电压。I是测量出的电池单元10的观测电流。Rohm是将锂(Li)的反应电阻、传导电阻、集电体电阻等汇总表现的电阻分量。Zwp表示正极活性物质内的锂(Li)的扩散电阻分量，Zwc表示负极活性物质(石墨(C))内的锂(Li)的扩散电阻分量，Zwsi表示负极活性物质(硅(Si))内的锂(Li)的扩散电阻分量。Vpp表示对Zwp施加的极化电压Vp，Vpc表示对Zwc施加的极化电压Vp，Vpsi表示对Zwsi施加的极化电压Vp。在以下的等效电路模型的说明中，R、C、Zw的各参数对应于使用环境而已经调整成考虑了温度依赖性的值。扩散电阻分量以沃伯格阻抗表现，已知如下述(式2)那样，能用RC并联电路的无穷级数的和进行近似。Zw(s)＝∑n＝1～∞(Rn/(sCnRn+1))…(式2)Cn＝Cd/2、Rn＝8Rd/((2n-1)2π2)时间常数是(2n-1)2，随着成为高阶而变小。在秒级的运算处理中使用的情况下，基本3阶～5阶程度足够。各扩散电阻分量能如上述(式2)所示那样以福斯特型电路进行近似。在图1中示出用3阶的福斯特型电路进行近似的示例。在福斯特型电路的各RC并联电路中，下述(式3)所示的关系成立。下述(式3)表示图1的福斯特型电路的初级的RC并联电路。(dVp1/dt)＝(I/Cp1)-(Vp1/tau1)…(式3)iCp1＝Cp1(dVp1/dt)、iRp1＝Vp1/Rp1、I＝iCp1+iRp1、tau1＝Cp1*Rp1若决定了上述(式3)的初级的Rp1、Cp1的参数，则后级的参数(Rp2、Cp2、Rp3、Cp3)也自动被决定。第2级、第3级的各RC并联电路也成立与初级的RC并联电路的上述(式3)同样的关系式。即，通过上述(式2)而成为Cp1＝Cp2＝Cp3、Rp2＝1/9*Rp1、Rp3＝1/25*Rp。能以上述(式2)、(式3)为基础，将观测电流I作为输入，来算出对Zwp施加的极化电压Vpp、对Zwc施加的极化电压Vpc、对Zwsi施加的极化电压Vpsi。能通过将算出的Vpp、Vpc、Vpsi代入到上述(式1)来估计OCV。在估计充放电停止后的OCV的情况下，在I代入0。图2是表示本实施方式所涉及的电池单元10的等效电路模型的第1例的图。在图2所示的等效电路模型中，按每种材料定义等效电路，用各材料的等效电路的并联电路定义多种材料被混合的电极。在本实施方式中，用石墨(C)负极的等效电路与硅(Si本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池状态估计装置，具备：/n电压测量部，其测量电池单元的电压；/n电流测量部，其测量在所述电池单元中流动的电流；和/n控制部，其以由所述电压测量部测量出的电压、由所述电流测量部测量出的电流、和基于所述电池单元的电化学的等效电路模型为基础来估计所述电池单元的OCV，以估计出的OCV、和所述电池单元的充电侧SOC-OCV特性以及放电侧SOC-OCV特性为基础来估计所述电池单元的SOC，其中OCV为开路电压，SOC为充电状态，/n所述电池单元的正极以及负极的至少一方是包含多种材料的混合电极，/n所述控制部估计在所述混合电极中所含的多种材料当中充电侧和放电侧的容量-OCV特性不同的材料中流动的电流，以该电流为基础来决定所述充电侧SOC-OCV特性与所述放电侧SOC-OCV特性的比例。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181218 JP 2018-2366581.一种电池状态估计装置，具备：
电压测量部，其测量电池单元的电压；
电流测量部，其测量在所述电池单元中流动的电流；和
控制部，其以由所述电压测量部测量出的电压、由所述电流测量部测量出的电流、和基于所述电池单元的电化学的等效电路模型为基础来估计所述电池单元的OCV，以估计出的OCV、和所述电池单元的充电侧SOC-OCV特性以及放电侧SOC-OCV特性为基础来估计所述电池单元的SOC，其中OCV为开路电压，SOC为充电状态，
所述电池单元的正极以及负极的至少一方是包含多种材料的混合电极，
所述控制部估计在所述混合电极中所含的多种材料当中充电侧和放电侧的容量-OCV特性不同的材料中流动的电流，以该电流为基础来决定所述充电侧SOC-OCV特性与所述放电侧SOC-OCV特性的比例。


2.根据权利要求1所述的电池状态估计装置，其中，
所述控制部将从估计出的所述OCV和所述充电侧SOC-OCV特性得到的SOC和从估计出的所述OCV和所述放电侧SOC-OCV特性得到的SOC以所述比例为基础加权平均，来估计所述电池单元的SOC。


3.根据权利要求1或2所述的电池状态估计装置，其中，
所述负极是包含多种材料的混合负极，
所述等效电路模型的负极用按所述多种材料的每一种材料形成的等效电路的并联电路表现，
各等效电路包含OCV和扩散电阻分量，
所述控制部利用所述并联电路来估计在所述充电侧和放电侧的容量-OCV特性不同的材料中流动的电流。


4.根据权利要求1或2所述的电池状态估计装置，其中，
所述负极是包含石墨和硅的混合负极，
所述等效电路模型的负极用所述石墨的等效电路与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：西川慎哉，渡边透，饭田崇，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP