電池狀態(tài)估計(jì)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋰離子二次電池的電池狀態(tài)估計(jì)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]已知搭載有對鋰離子二次電池的劣化狀態(tài)進(jìn)行估計(jì)的電池狀態(tài)估計(jì)裝置的蓄電池系統(tǒng)。在以往的某方法中，為了估計(jì)鋰離子二次電池的劣化狀態(tài)而判定有無鋰析出。為了判定有無鋰析出，在以往的某方法中，使鋰離子二次電池恒流放電，在電池電壓降低至預(yù)先規(guī)定的放電停止電壓之時(shí)中止，基于此后的電池電壓的電壓恢復(fù)量來判定有無鋰析出(參照下述專利文獻(xiàn)I)。
[0003]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)1: JP特開2011-171213號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明要解決的課題
[0007]根據(jù)上述現(xiàn)有方法來判定有無鋰析出，也許能夠估計(jì)鋰離子二次電池的劣化狀態(tài)，但需要使其恒流放電并降至放電停止電壓，例如在向負(fù)載供給的供給電力發(fā)生變動(dòng)而無法恒流放電的情況下，無法判定有無鋰析出。此外，需要測定恒流放電之后的電池電壓的電壓恢復(fù)量，在判定有無鋰析出的期間，從外部的充電或者向外部的放電動(dòng)作有時(shí)也會(huì)受至IJ限制。
[0008]為此，本發(fā)明的目的在于，提供一種不會(huì)妨礙與外部的充放電動(dòng)作且能夠通過簡易方法來估計(jì)鋰離子二次電池的劣化狀態(tài)的電池狀態(tài)估計(jì)裝置。
[0009]用于解決課題的手段
[0010]本發(fā)明所涉及的電池狀態(tài)估計(jì)裝置具備:獲取部，其獲取第I定時(shí)下的、與鋰離子二次電池的第I開路電壓對應(yīng)的第I電阻值、和與比所述第I開路電壓高的所述鋰離子二次電池的第2開路電壓對應(yīng)的第2電阻值，并且獲取不同于所述第I定時(shí)的第2定時(shí)下的、與所述第I開路電壓對應(yīng)的第3電阻值、和與所述第2開路電壓對應(yīng)的第4電阻值；以及判定部，其基于所述第3電阻值相對于所述第I電阻值的變動(dòng)量與所述第4電阻值相對于所述第2電阻值的變動(dòng)量的大小關(guān)系，判定所述鋰離子二次電池有無鋰析出。
[0011]發(fā)明效果
[0012]根據(jù)本發(fā)明，能提供一種不會(huì)妨礙與外部的充放電動(dòng)作、且能夠通過簡易方法來估計(jì)鋰離子二次電池的劣化狀態(tài)的電池狀態(tài)估計(jì)裝置。
【附圖說明】
[0013]圖1是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的蓄電池系統(tǒng)的圖。
[0014]圖2是表示初始狀態(tài)的鋰離子二次電池的DC-1R與開路電壓的對應(yīng)關(guān)系的概念圖。
[0015]圖3是表示發(fā)生了鋰析出劣化的鋰離子二次電池的DC-1R與開路電壓的對應(yīng)關(guān)系的概念圖。
[0016]圖4是表示發(fā)生了鋰析出劣化以及磨損劣化的鋰離子二次電池的DC-1R與開路電壓的對應(yīng)關(guān)系的概念圖。
[0017]圖5是在開路電壓低的第I區(qū)域和開路電壓比該第I區(qū)域高的第2區(qū)域的每一個(gè)區(qū)域內(nèi)表示初始狀態(tài)的鋰離子二次電池的DC-1R與開路電壓的對應(yīng)關(guān)系的概念圖。
[0018]圖6是在開路電壓低的第I區(qū)域和開路電壓比該第I區(qū)域高的第2區(qū)域的每一個(gè)區(qū)域內(nèi)表示發(fā)生了鋰析出劣化以及磨損劣化的鋰離子二次電池的DC-1R與開路電壓的對應(yīng)關(guān)系的概念圖。
[0019]圖7是表示初始狀態(tài)的鋰離子二次電池的DC-1R以及開路電壓與容量的對應(yīng)關(guān)系的概念圖。
[0020]圖8是表示發(fā)生了鋰析出劣化的鋰離子二次電池的DC-1R以及開路電壓與容量的對應(yīng)關(guān)系的概念圖。
[0021]圖9是表示本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的電池狀態(tài)估計(jì)裝置的構(gòu)成例的圖。
[0022]圖10是表示多個(gè)正負(fù)極開路電位的組合與正極以及負(fù)極各自的DC-1R以及容量的對應(yīng)關(guān)系的表格的概念圖。
[0023]圖11是與本發(fā)明的實(shí)施方式的鋰析出判定相關(guān)的動(dòng)作流程圖。
[0024]圖12是與本發(fā)明的實(shí)施方式的鋰析出判定的變形例相關(guān)的動(dòng)作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]以下，參照附圖來具體說明本發(fā)明的實(shí)施方式的例子。在被參照的各圖中，對于相同部分賦予相同符號(hào)，原則上省略與相同部分相關(guān)的重復(fù)性說明。
[0026]圖1是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的蓄電池系統(tǒng)40的圖。在本實(shí)施方式中，假定蓄電池系統(tǒng)40作為HEV(Hybrid Electric Vehicle ;混合動(dòng)力車)、PHEV(Plug_inHybrid Electric Vehicle;插入式混合動(dòng)力車)、EV(Electric Vehicle;電動(dòng)車)等的動(dòng)力源被搭載于車輛。
[0027]行駛用電動(dòng)機(jī)10例如為三相交流同步電動(dòng)機(jī)。電力轉(zhuǎn)換器20經(jīng)由繼電器30而與蓄電池系統(tǒng)40連接。在動(dòng)力運(yùn)行時(shí)，電力轉(zhuǎn)換器20將從蓄電池系統(tǒng)40供給的直流電力轉(zhuǎn)換為交流并供給至行駛用電動(dòng)機(jī)10。此外，在再生時(shí)，電力轉(zhuǎn)換器20將從行駛用電動(dòng)機(jī)10供給的交流電力轉(zhuǎn)換為直流電力并供給至蓄電池系統(tǒng)40。
[0028]繼電器30根據(jù)來自控制部50的繼電器控制信號(hào)而被控制在接通狀態(tài)或者斷開狀態(tài)。繼電器30在為接通狀態(tài)的情況下，將電力轉(zhuǎn)換器20和蓄電池系統(tǒng)40進(jìn)行連接，形成充放電路徑。此外，繼電器30在為斷開狀態(tài)的情況下，切斷電力轉(zhuǎn)換器20和蓄電池系統(tǒng)40的充放電路徑。
[0029]控制部50對車輛整體進(jìn)行電子控制。控制部50基于用戶的加速器操作量、車速、來自蓄電系統(tǒng)的信息等，設(shè)定向行駛用電動(dòng)機(jī)1請求的轉(zhuǎn)矩請求值?？刂撇? O控制電力轉(zhuǎn)換器20，使得行駛用電動(dòng)機(jī)10按照該轉(zhuǎn)矩請求值進(jìn)行動(dòng)作。例如，若轉(zhuǎn)矩請求值變大，則控制部50控制電力轉(zhuǎn)換器20，使得向行駛用電動(dòng)機(jī)10供給與此程度相應(yīng)的電力。此外，若轉(zhuǎn)矩請求值變小，則控制部50控制電力轉(zhuǎn)換器20，使得向蓄電池系統(tǒng)40供給將減速能量作為能量源而由行駛用電動(dòng)機(jī)10發(fā)電的電力。
[0030] 蓄電池系統(tǒng)40包含:電池模塊410、電池管理裝置420、電壓傳感器430、電流傳感器440以及溫度傳感器450。
[0031 ]電池模塊410由一個(gè)以上的蓄電池(也稱作二次電池)構(gòu)成。在本實(shí)施方式中，假定作為電池模塊410中包含的蓄電池而使用鋰離子二次電池。在圖1中，由被串聯(lián)連接的多個(gè)蓄電池BI?Bn構(gòu)成了電池模塊410，但構(gòu)成電池模塊410的蓄電池的個(gè)數(shù)也可以為一個(gè)。電池模塊410中包含的蓄電池的一部分或者全部也可以相互被并聯(lián)連接。其中，在本實(shí)施方式中，只要沒有特別進(jìn)行說明，則蓄電池是指單電池。
[0032 ]電池模塊410經(jīng)由繼電器30而與電力轉(zhuǎn)換器20連接。電池模塊410在行駛用電動(dòng)機(jī)10作為電力源進(jìn)行動(dòng)作時(shí)(再生時(shí))，能夠經(jīng)由電力轉(zhuǎn)換器20來接受充電電力的供給。此外，電池模塊410在行駛用電動(dòng)機(jī)10作為負(fù)載進(jìn)行動(dòng)作時(shí)(動(dòng)力運(yùn)行時(shí))，能夠經(jīng)由電力轉(zhuǎn)換器20來供給放電電力。
[0033]電壓傳感器430檢測構(gòu)成電池模塊410的多個(gè)蓄電池BI?Bn的各蓄電池各自的端子電壓(蓄電池BI?Bn各自的正極以及負(fù)極間的電位差)的電壓值Vd。電壓傳感器430將檢測到的各蓄電池的電壓值Vd輸出至電池管理裝置420。
[0034]電流傳感器440被配置在電池模塊410與電力轉(zhuǎn)換器20之間，測定電池模塊410中流動(dòng)的電流的電流值I d。電流傳感器440將檢測到的電流值I d輸出至電池管理裝置420。
[0035]溫度傳感器450檢測電池模塊410的溫度Td(例如電池模塊410的表面溫度)。電池模塊410將檢測到的溫度T輸出至電池管理裝置420。
[0036I電池管理裝置420包含電池狀態(tài)估計(jì)裝置422以及通信部424。電池狀態(tài)估計(jì)裝置422利用包含電流值Id、電壓值Vd以及溫度Td的電池狀態(tài)數(shù)據(jù)，來估計(jì)電池模塊410有無鋰析出、S0C(State Of Charge(充電狀態(tài))，也稱作充電率)等電池狀態(tài)。
[0037]通信部424將與由電池狀態(tài)估計(jì)裝置422估計(jì)出的SOC等電池狀態(tài)相關(guān)的信息發(fā)送至控制部50。電池管理裝置420與控制部50之間通過CAN(Controller Area Network;控制器局域網(wǎng))等的網(wǎng)絡(luò)來連接。
[0038]在具體說明電池狀態(tài)估計(jì)裝置422之前，闡述由電池狀態(tài)估計(jì)裝置422執(zhí)行的有無鋰析出等估計(jì)動(dòng)作的概要。
[0039 ]構(gòu)成電池模塊410的鋰離子二次電池具有未圖示的負(fù)極、包含電解液的隔離件以及正極。負(fù)極以及正極分別由活性物質(zhì)的集合體構(gòu)成。
[0040]在鋰離子二次電池的放電時(shí)，在負(fù)極的活性物質(zhì)的界面上，進(jìn)行釋放鋰離子Li+以及電子e_的化學(xué)反應(yīng)。另一方面，在正極的活性物質(zhì)的界面上，進(jìn)行吸收鋰離子Li +以及電子e-的化學(xué)反應(yīng)。在鋰離子二次電池的充電時(shí)，進(jìn)行與上述反應(yīng)相反的反應(yīng)。
[0041 ]在負(fù)極設(shè)置放電時(shí)從活性物質(zhì)吸收電子的集電板，在正極設(shè)置放電時(shí)向活性物質(zhì)釋放電子的集電板。經(jīng)由隔離件而在正極與負(fù)極之間授受鋰離子，由此來進(jìn)行鋰離子二次電池的充放電。例如，在放電時(shí)，從負(fù)極釋放出的鋰離子Li+通過擴(kuò)散以及迀移而向正極移動(dòng)，并被正極吸收。
[0042]在電極表面上的鋰離子Li+進(jìn)出時(shí)，等效地作為電氣電阻發(fā)揮作用的電阻被稱作電荷移動(dòng)電阻。包含該電荷移動(dòng)電阻和在負(fù)極以及正極相對于電子e_的移動(dòng)的純電氣電阻，在宏觀上觀察鋰離子二次電池的情況下的電氣電阻的直流電阻成分被稱作DC-1R(Direct Current