CN101682092A - 电池系统、车辆以及装有电池的装置 - Google Patents

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Abstract

电池系统(SV1)，其包含锂离子二次电池(101)、充电与放电控制装置(S2，S6－S8)、内阻检测装置(M1)。充电与放电控制装置包含：模式控制装置，其包含用于增大锂离子二次电池内阻的增大模式控制装置(S2)和用于减小内阻的减小模式控制装置(S8)；模式选择装置(S6，S7)，其用于在内阻水平由内阻检测装置推定时选择减小模式控制装置(S8)或增大模式控制装置(S2)。

Description

电池系统、车辆以及装有电池的装置
技术领域
本发明涉及电池系统、电池系统安装于其上的车辆以及装有电池的装置。
背景技术
近些年来，锂离子二次电池已经被用作驱动例如混合电气车辆或电气车辆等车辆或例如笔记本电脑或视频摄像放像机等便携式电子装置的电源。
例如，专利文献1公开了一种锂离子二次电池，其使用作为非水电解质的LiPF6，并具有0.4到0.8mol/L的锂盐浓度。这种锂离子二次电池的重复充电与放电已知会导致劣化现象，包括电池内阻的逐渐增大。
专利文献1：JP2000-21441A
发明内容
然而，本发明的发明人已经发现，具有增大的内阻的锂离子二次电池的充电与放电条件受到适当的调节，例如，通过重复充电与放电，使得放电以与充电过程中相比较小的电流进行，由此，电池的内阻可逐渐减小。相反，已经发现，小于放电电流的充电电流逐渐增大内阻。这样的现象倾向于在以高速率(以大的充电与放电电流)对电池进行充电与放电的过程中发生。
当电池的内阻由于充电与放电的重复而增大时，保持在发电元件的正电极板与负电极板之间的保持电解质(retained electrolyte)中的锂离子的浓度变低。也就是说，已经发现在内阻与浓度之间存在内阻增大导致浓度降低的负关联性。相反，也已发现，电解质中能与保持电解质互相连通且在电池壳体内贮留在发电元件外部的贮留电解质(stored electrolyte)具有锂离子浓度与电池内阻之间的内阻增大导致浓度增大的正关联性。
鉴于上述情况作出本发明，本发明的目的在于提供一种电池系统，其对锂离子二次电池的充电与放电进行控制，以便抑制电池内阻的增大，并进一步降低电池内阻，由此，使电池的劣化恢复，因此将内阻抑制在适当的防范内，本发明的目的还在于提供装有该电池系统的车辆以及装有电池的装置。
为了实现上述目标，本发明提供了一种电池系统，其包含：一个或一个以上的锂离子二次电池，其各自具有发电元件以及浸渍在发电元件中并包含锂离子的电解质；充电与放电控制装置，其用于控制各个锂离子二次电池的充电与放电；内阻检测装置，其用于在至少一个锂离子二次电池中进行关于内阻水平的检测和推定中的至少一个；其中，充电与放电控制装置包含多个模式控制装置，所述模式控制装置用于在预定的充电与放电条件时控制对各个锂离子二次电池的充电与放电，模式控制装置包括：增大模式控制装置，其用于在增大的充电与放电条件时控制各个锂离子二次电池的充电与放电，增大模式控制装置被配置为通过连续执行充电与放电控制来逐渐增大各个锂离子二次电池的内阻；减小模式控制装置，其用于在与增大的充电与放电条件不同的减小的充电与放电条件下控制对各个锂离子二次电池的充电与放电，减小模式控制装置被配置为通过连续进行充电与放电控制来逐渐减小锂离子二次电池的内阻；模式选择装置，其用于由所述多个模式控制装置选择将要使用的一个模式控制装置，其中，模式选择装置被配置为：当内阻检测装置检测或推定为内阻相对较高时，选择减小控制装置；当内阻检测装置检测或推定为内阻相对较低时，选择增大控制装置。
本发明的电池系统包含内阻检测装置、增大模式控制装置、减小模式控制装置以及模式选择装置。因此，例如，当各个锂离子二次电池(下面也简称为“电池”)的充电与放电被增大模式控制装置控制且各个电池的内阻逐渐增大并变得相对较高时，充电与放电控制从增大模式控制装置被切换到减小模式控制装置。结果，各个电池的内阻可被减小，以便使电池的劣化恢复。相反，当充电与放电受到减小模式控制装置控制且各个电池的内阻于是逐渐减小并变得相对较低时，充电与放电控制被切换到增大模式控制装置，其可防止内阻过度降低或可防止内阻由于用于减小内阻的减小模式控制装置的连续控制而反而增大。通过这种方式，各个电池的内阻可被恒定地抑制在适当的范围内。
一种使用内阻检测装置检测或推定内阻水平的方法包含，例如，通过与阈值的比较确定检测或推定的内阻的值(或将在下面介绍的物理量的值)。预定的值可被用作阈值。或者，在各个电池开始使用后测量或计算得到的适当的值也可被用作阈值。
另一方面，用于检测或推定内阻值的方法涉及，例如，通过将被检测的电池的DC电阻或阻抗的测量来检测内阻。其他的方法可包含用于通过测量与内阻具有关联性的物理量——例如通过测量将被测量的电池中的电解质(保持电解质或贮留电解质)的锂离子浓度——来推定内阻的方法，以及用于通过由电池使用状态(充电与放电次数，充电电流或放电电流的大小，环境温度等)的计算来推定内阻的方法。
通过重复的充电与放电，各个电池的内阻逐渐变化。例如，为了释放同样的电量，假设下面的情况：放电电流连续受到控制以便相对较大的情况，放电电流连续受到控制以便相对较小的情况。在后一种情况下，各个电池内阻的增大可得到抑制，或者相比于前一种情况大大减小。
相反，为了充入同样的电量，假设下面的情况：充电电流连续受到控制以便相对较大的情况，充电电流连续受到控制以便相对较小的情况。在前一种情况下，各个电池的内阻增大可得到抑制，或者相比于后一种情况大大减小。
考虑例如混合电气车辆可以看到，在各个电池的实际使用中，电池难以根据恒定充电与放电模式受到驱动，而是根据多种充电与放电模式的组合受到驱动。然而，当某个程度的长时间(例如三个月或更长)观察内阻时，依赖于充电与放电的设置条件，存在逐渐增大内阻的条件和逐渐减小内阻的条件。
也就是说，减小的充电与放电条件为这样的充电与放电条件：其中，通过由对应于该条件的减小模式控制装置重复对各个电池充电与放电，各个电池的内阻逐渐减小。因此，用于逐渐减小各个电池的内阻的充电与放电条件包含，例如，在放电过程中使得放电电流相对较小的放电条件，或在充电过程中使得充电电流相对较大的充电条件。
增大的充电与放电条件为这样的充电与放电条件：其中，通过由对应于该条件的增大模式控制装置重复对各个电池充电与放电，各个电池的内阻逐渐增大。因此，用于逐渐增大各个电池的内阻的充电与放电条件包含，例如，用于在放电过程中使放电电流相对较大的放电条件，或用于在充电过程中使充电电流相对较小的充电条件。
另外，根据另一实施形态，本发明提供了一种电池系统，其包含：一个或一个以上的锂离子二次电池，其各自具有发电元件以及浸渍在发电元件中并包含锂离子的电解质；充电与放电控制装置，其用于控制各个锂离子二次电池的充电与放电；内阻检测装置，其用于进行关于至少一个锂离子二次电池的内阻水平的检测和推定中的至少一种；其中，充电与放电控制装置包含：多个模式控制装置，其用于在预定的充电与放电条件下控制各个锂离子二次电池的充电与放电，模式控制装置包含：第一模式控制装置，其用于在第一充电与放电条件下控制各个锂离子二次电池的充电与放电；第二模式控制装置，其用于在与第一充电与放电条件不同的第二充电与放电条件下控制各个锂离子二次电池的充电与放电；模式选择装置，其用于从所述多个模式控制装置中选择将要使用的一个模式控制装置，其中，当在通过第一模式控制装置对各个锂离子二次电池放电的情况与通过第二模式控制装置对各个锂离子二次电池放电的情况之间进行比较时，使得与通过第一模式控制装置进行的放电电流相比，通过第二模式控制装置进行的放电电流在预定放电条件下较小，并在其他的放电条件下相等或较小，且模式选择装置被配置为：当内阻检测装置检测或推定为内阻相对较高时，选择第二模式控制装置；以及当内阻检测装置检测或推定为内阻相对较低时，选择第一模式控制装置。
本发明的电池系统包含锂离子二次电池、充电与放电控制装置、内阻检测装置。充电与放电控制装置包含包括第一模式控制装置、第二模式控制装置的所述多个模式控制装置以及模式选择装置。在本发明的电池系统中，当将被检测的电池的内阻被检测或推定为相对较高时，选择根据第二充电与放电条件由第二模式控制装置进行的充电与放电。当各个电池由第二模式控制装置充电或放电时，使得基于第二充电与放电条件的预定放电条件流动的放电电流与根据第一充电与放电条件的第一模式控制装置的情况下相比相对较小。即使在其他放电条件下，使得放电电流相等或较小。因此，使用第二模式控制装置对各个电池的重复充电与放电能减小内阻，从而恢复各个电池的劣化。
相反，当将被检测的电池的内阻被检测或推定为相对较低时，第一模式控制装置被选择。当充电与放电由第一模式控制装置进行时，使得基于预定放电条件的放电电流与第二模式控制装置的情况下相比较小。即使在其他放电条件下，使得放电电流相等或较大。因此，充电与放电通过选择第一模式控制装置而重复进行，这可防止内阻过度减小或能防止内阻由于用于减小内阻的第二模式控制装置的连续控制而反而增大。
因此，可由第一模式控制装置和第二模式控制装置选择使用适当的装置，以便将各个电池的内阻恒定地抑制在适当的范围内。
第一模式控制装置与第二模式控制装置优选为具有同样的充电条件。
第一充电与放电条件优选为这样的充电与放电条件：其中，通过由对应于该条件的第一模式控制装置重复对各个电池充电与放电，各个电池的内阻逐渐增大。
另外，第二充电与放电条件优选为这样的充电与放电条件：其中，通过由对应于该条件的第二模式控制装置重复对各个电池充电与放电，各个电池的内阻逐渐减小。
在上述电池系统中，优选为，所述预定的放电条件为这样的放电条件：其中，第一模式控制装置可用的最大放电电流流动。
在本发明的电池系统中，当各个电池被第二模式控制装置基于预定放电条件放电时，也就是说，在第一模式控制装置可用的最大放电电流流动的放电条件下，允许小于最大放电电流的放电电流流经系统。也就是说，在本发明的电池系统中，即使在允许通过第一模式控制装置的放电中最大放电电流流经系统的放电条件下，第二模式控制装置允许小于最大电流的放电电流流经系统。因此，当各个电池的充电与放电控制由第二模式控制装置进行时，放电电流的大小被抑制。使用这样的第二模式控制装置重复充电与放电可抑制各个电池的内阻的增大，并进一步逐渐减小内阻，从而恢复各个电池的劣化。相反，使用第一模式控制装置的重复充电与放电可增大各个电池的内阻。也就是说，此布置可容易地实现内阻改变趋势彼此相反的两个模式控制装置。
在上面的电池系统中，优选为，在预定放电条件与所述其他放电条件中的任意一种下，使得第二模式控制装置的放电电流与第一模式控制装置的放电电流相比较小。
在本发明的电池系统中，在放电条件的任意一种下，使得第二模式控制装置的放电电流小于第一模式控制装置的放电电流。使用这种第二模式控制装置的重复充电与放电可确定地抑制各个电池的内阻的增大，并进一步逐渐减小内阻，由此恢复各个电池的劣化。相反，使用第一模式控制装置的充电与放电可逐渐增大各个电池的内阻。也就是说，该布置可容易地实现内阻改变趋势彼此相反的两种模式控制装置。
根据另一实施形态，本发明提供了一种电池系统，其包含：一个或一个以上的锂离子二次电池，其各自具有发电元件以及浸渍在发电元件中并包含锂离子的电解质；充电与放电控制装置，其用于控制各个锂离子二次电池的充电与放电；以及内阻检测装置，其用于进行关于至少一个锂离子二次电池中的内阻水平的检测和推定中的至少一种；其中，充电与放电控制装置包含：多个模式控制装置，其用于在预定的充电与放电条件下控制各个锂离子二次电池的充电与放电，模式控制装置包含：第三模式控制装置，其用于在第三充电与放电条件下控制各个锂离子二次电池的充电与放电；以及第四模式控制装置，其用于在与第三充电与放电条件不同的第四充电与放电条件下控制各个锂离子二次电池的充电与放电；模式选择装置，其用于从多个模式控制装置中选择将要使用的一个模式控制装置，其中，当在通过第三模式控制装置对各个锂离子二次电池充电的情况与通过第四模式控制装置对各个锂离子二次电池充电的情况之间进行比较时，使得与通过第四模式控制装置进行的充电电流相比，通过第三模式控制装置进行的充电电流在预定充电条件下较小，并在其他的充电条件下相等或较小，且模式选择装置被配置为：当内阻检测装置检测或推定为内阻相对较高时，选择第四模式控制装置；以及当内阻检测装置检测或推定为内阻相对较低时，选择第三模式控制装置。
本发明的电池系统包含锂离子二次电池、充电与放电控制装置、内阻检测装置。充电与放电控制装置包含包括第三模式控制装置、第四模式控制装置的所述多个模式控制装置以及模式选择装置。在本发明的电池系统中，当将被检测的电池的内阻被检测或推定为相对较高时，选择根据第四充电与放电条件由第四模式控制装置进行的充电与放电。当由第四模式控制装置充电或放电时，使得预定充电条件下流动的充电电流与根据第三充电与放电条件的第三模式控制装置的情况下相比相对较大。即使在其他放电条件下，使得充电电流相等或较大。因此，使用第四模式控制装置的各个电池的重复充电与放电能减小内阻，从而恢复各个电池的劣化。
相反，当将被检测的电池的内阻被检测或推定为相对较低时，第三模式控制装置被选择。当充电与放电由第三模式控制装置进行时，使得基于预定充电条件的充电电流与第四模式控制装置的情况下相比较小。即使在其他充电条件下，使得充电电流相等或较小。因此，充电与放电通过选择第三模式控制装置而重复进行，这可防止内阻过度减小或能防止内阻由于用于减小内阻的第四模式控制装置的连续控制而反而增大。
因此，可由第三模式控制装置和第四模式控制装置选择使用适当的装置，以便将各个电池的内阻恒定地抑制在适当的范围内。
第三模式控制装置与第四模式控制装置优选为具有同样的放电条件。
第三充电与放电条件优选为这样的充电与放电条件：其中，通过由对应于该条件的第三模式控制装置重复对各个电池充电与放电，各个电池的内阻逐渐增大。
另外，第四充电与放电条件优选为这样的充电与放电条件：其中，通过由对应于该条件的第四模式控制装置重复对各个电池充电与放电，各个电池的内阻逐渐减小。
在上面的电池系统中，优选为，预定充电条件为这样的充电条件：其中，第四模式控制装置可用的最大充电电流流动。
在本发明的电池系统中，当各个电池被第三模式控制装置在预定充电条件下充电时，也就是说，在第四模式控制装置可用的最大充电电流流动的充电条件下，允许小于最大充电电流的充电电流流经系统。也就是说，在本发明的电池系统中，即使在允许通过第四模式控制装置进行充电过程中的最大充电电流流经系统的充电条件下，第三模式控制装置允许小于最大电流的充电电流流经系统。因此，当各个电池的充电与放电控制由第三模式控制装置进行时，充电电流的大小被抑制。使用这样的第三模式控制装置重复充电与放电可抑制各个电池内阻的减小，并进一步逐渐增大内阻。相反，使用第四模式控制装置的重复充电与放电可抑制各个电池的内阻的增大，并进一步逐渐减小内阻，由此恢复各个电池的劣化。也就是说，此布置可容易地实现内阻改变趋势彼此相反的两个模式控制装置。
或者，在上面的电池系统中，优选为，在预定充电条件与所述其他充电条件中的任意一种下，使得第三模式控制装置的充电电流与第四模式控制装置的充电电流相比较小。
在本发明的电池系统中，在充电条件的任意一种下，使得第三模式控制装置的充电电流小于第四模式控制装置的充电电流。使用这种第三模式控制装置的重复充电与放电可进一步逐渐增大各个电池的内阻。相反，使用第四模式控制装置的重复充电与放电能够可靠地抑制各个电池的内阻的增大，并进一步逐渐减小内阻，由此恢复各个电池的劣化。也就是说，该布置可容易地实现内阻改变趋势彼此相反的两种模式控制装置。
在上面的电池系统的一种中，优选为，内阻检测装置为电阻关联性物理量检测装置，其用于基于与内阻具有关联性的电阻关联性物理量来推定内阻的水平。
为了直接测量锂离子电池的内阻，单独准备测量装置，其使得测量困难且复杂。相反，内阻可通过基于与内阻具有关联性的适当的物理量(内阻关联性物理量)推定内阻来相对较为容易地测量。
在上面的电池系统中，优选为，发电元件包含正电极板和负电极板，电解质包含保持在正电极板与负电极板之间的保持电解质，且电阻关联性物理量检测装置为保持电解质浓度检测装置，其用于通过执行对与内阻具有关联性的保持电解质的锂离子浓度水平的检测和推定中的至少一种，推定内阻的水平。
如上所述，在内阻由于各个电池的重复充电与放电而增大的锂离子二次电池中，与初始阶段相比，保持在发电元件的正电极板与负电极板之间的保持电解质的锂离子浓度逐渐减小。因此，保持电解质的锂离子浓度具有与各个电池内阻的负关联性。
本发明的电池系统包含保持电解质浓度检测装置，其作为将保持电解质锂离子浓度用作电阻关联性物理量的电阻关联性物理量检测装置。因此，保持电解质的锂离子浓度被检测或推定，其可准确地推定将被检测的电池的内阻水平。
保持电解质浓度检测装置为例如分析器，其能通过从将被检测的电池的发电元件中提取保持电解质来直接测量锂离子浓度。其他的浓度检测装置涉及提供彼此分离并与保持电解质接触的两个电极，并测量这些电极之间的电阻，由此测量锂离子浓度。或者，浓度单元使用保持电解质、被保持为与保持电解质分离并具有基准锂离子浓度的基准电解质来构建，由此测量电动势。另外，保持电解质的锂离子浓度通过基于电池使用状态(充电与放电次数，充电电流或放电电流的大小，环境温度等)的计算来推定。另外，将在下面介绍的贮留电解质浓度检测装置的使用也能检测或推定贮留电解质的锂离子浓度，由此推定保持电解质的锂离子浓度。
在上面的电池系统中，优选为，发电元件包含正电极板和负电极板，各个锂离子二次电池具有保持发电元件的电池壳体，电解质包含：保持电解质，其被保持在正电极板与负电极板之间，以及贮留电解质，其被贮留在发电元件与电池壳体之间，以便允许与保持电解质的相互连通，电阻关联性物理量检测装置为贮留电解质浓度检测装置，其用于通过执行与内阻具有关联性的贮留电解质的锂离子浓度水平的检测和推定中的至少一种，推定内阻的水平。
如上面提到的，在电池壳体中容纳贮留电解质以及保持电解质的锂离子二次电池中，由于电池的重复充电与放电，贮留电解质的锂离子浓度随着电池增大的内阻而增大。这对应于如上所述的保持电解质的锂离子浓度随着各个电池增大的内阻减小的事实。也就是说，贮留电解质的锂离子浓度具有与保持电解质锂离子浓度的负关联性，以及与内阻的正关联性。
本发明的电池系统包含贮留电解质浓度检测装置，其用作将贮留电解质锂离子浓度用作电阻关联性物理量的电阻关联性物理量检测装置。因此，贮留电解质的锂离子浓度被推定或检测，其可推定将被检测的电池的内阻水平。
贮留电解质浓度检测装置例如为分析器，其能通过从将被检测的电池的发电元件中提取贮留电解质来直接测量锂离子浓度。其他的浓度检测装置涉及提供彼此分离并与贮留电解质接触的两个电极，并测量这些电极之间的电阻，由此测量锂离子浓度。或者，浓度单元使用贮留电解质、被保持为与贮留电解质分离并具有基准锂离子浓度的基准电解质来构建，由此测量电动势。另外，贮留电解质的锂离子浓度也通过基于电池使用状态(充电与放电次数，充电电流或放电电流的大小，环境温度等)的计算来推定。
另外，根据另一实施形态，本发明提供了一种电池系统，其包含：一个或一个以上的锂离子二次电池，其各自具有：包含正电极板和负电极板的发电元件、包含锂离子并浸渍在发电元件中的电解质、保持发电元件和电解质的电池壳体；以及充电与放电控制装置，其用于控制各个锂离子二次电池的充电与放电；电解质包含：保持电解质，其被保持在正电极板与负电极板之间；贮留电解质，其被贮留在发电元件和电池壳体之间，以便允许与保持电解质的相互连通，贮留电解质浓度检测装置，其用于进行至少一个锂离子二次电池中的电解质的贮留电解质中的锂离子浓度水平的检测和推定中的至少一种，其中，充电与放电控制装置包含：多个模式控制装置，其用于在预定的充电与放电条件下控制各个锂离子二次电池的充电与放电，模式控制装置包括：第五模式控制装置，其用于在第五充电与放电条件下控制各个锂离子二次电池的充电与放电；第六模式控制装置，其用于在与第五充电与放电条件不同的第六充电与放电条件下控制各个锂离子二次电池的充电与放电；第七模式控制装置，其用于在与第五及第六充电与放电条件不同的第七充电与放电条件下控制各个锂离子二次电池的充电与放电；模式选择装置，其用于从多个模式控制装置中选择将要使用的一个模式控制装置，其中，当在通过第五模式控制装置对各个锂离子二次电池充电与放电的情况、通过第六模式控制装置对各个锂离子二次电池充电与放电的情况、通过第七模式控制装置对各个锂离子二次电池充电与放电的情况之间进行比较时，使得与通过第五模式控制装置进行的放电电流相比，通过第六模式控制装置进行的放电电流在预定放电条件下较小，并在其他的放电条件下相等或较小，使得与通过第五模式控制装置进行的充电电流相比，通过第七模式控制装置进行的充电电流在预定充电条件下较小，并在其他的充电条件下相等或较小，模式选择装置被配置为：当贮留电解质浓度检测装置检测或推定为贮留电解质的锂离子浓度高于对于第六模式的浓度阈值时，选择第六模式控制装置；以及当贮留电解质浓度检测装置检测或推定为贮留电解质的锂离子浓度低于对于第七模式的浓度阈值时，选择第七模式控制装置，第七模式的浓度阈值低于第六模式的浓度阈值。
本发明的电池系统包含锂离子二次电池，充电与放电控制装置，贮留电解质浓度检测装置。充电与放电控制装置包含包括第五模式控制装置、第六模式控制装置、第七模式控制装置的所述多个模式控制装置以及模式选择装置。
本发明的电池系统使得与第五模式控制装置相比，在第六模式控制装置的充电与放电过程中在预定放电条件下流动的放电电流小。即使在其他放电条件下，使得放电电流相等或较小。相反，与第五模式控制装置的充电与放电相比，使得在第七模式控制装置的充电与放电过程中，在预定充电条件下流动的充电电流小。即使在其他的充电条件下，使得充电电流相等或较小。
当贮留电解质的锂离子浓度被检测或推定为由于各个电池的充电与放电逐渐增大并于是变得高于第六模式的浓度阈值时，充电与放电通过切换到第六模式控制装置的充电与放电控制来进行。因此，各个电池的内阻可被减小，以便恢复各个电池的劣化。
相反，当贮留电解质的锂离子浓度被检测或推定为逐渐减小并接着变得低于第七模式的浓度阈值时，充电与放电通过切换到第七模式控制装置的充电与放电控制来进行。这可防止各个电池的内阻过度减小，或能防止内阻由于用于减小内阻的第六模式控制装置及其他的连续控制而反而增大。
通过这种方式，各个电池的内阻可被恒定抑制在适当的范围内。
第五模式控制装置和第七模式控制装置优选为具有同样的放电条件。另外，第五模式控制装置和第六模式控制装置优选为具有同样的充电条件。
第六充电与放电条件优选为这样的充电与放电条件：其中，贮留电解质的锂离子浓度通过与该条件对应的第六模式控制装置对各个电池的重复充电与放电而逐渐减小。
第七充电与放电条件优选为这样的充电与放电条件：其中，贮留电解质的锂离子浓度通过与该条件对应的第七模式控制装置对各个电池的重复充电与放电而逐渐增大。
在上面的电池系统中，优选为，预定放电条件为第五模式控制装置可用的最大放电电流流动的放电条件。
在本发明的电池系统中，当各个电池在预定放电条件下被第六模式控制装置放电时，也就是说，在第五模式控制装置可用的最大放电电流流动的放电条件下，允许小于最大放电电流的放电电流流经该系统。也就是说，在本发明的电池系统中，即使在允许第五模式控制装置的放电过程中的最大电流流过系统的放电条件下，第六模式控制装置允许小于最大电流的放电电流流经系统。因此，当各个电池的充电与放电控制通过第六模式控制装置进行时，放电电流的大小得到抑制。使用这样的第六模式控制装置的重复充电与放电可抑制各个电池的内阻增大，并进一步逐渐减小内阻，由此恢复各个电池的劣化。
在上述电池系统中的一个中，优选为，预定充电条件为这样的充电条件：第五模式控制装置可用的最大充电电流流动。
在本发明的电池系统中，当各个电池在预定充电条件下被第七模式控制装置充电时，也就是说，在第五模式控制装置可用的最大充电电流流动的充电条件下，允许小于最大充电电流的充电电流流经该系统。也就是说，在本发明的电池系统中，即使在允许第五模式控制装置的充电过程中最大充电电流流过系统的充电条件下，第七模式控制装置允许小于最大电流的充电电流流经系统。因此，当各个电池的充电与放电控制通过第七模式控制装置进行时，充电电流的大小得到抑制。使用这样的第七模式控制装置的重复充电与放电可逐渐增大内阻。
或者，在上面的电池系统中，优选为，在预定放电条件和所述其他放电条件的任意一个下，使得第六模式控制装置的放电电流小于第五模式控制装置的放电电流。
在本发明的电池系统中，在放电条件的任意一种下，第六模式控制装置的放电电流小于第五模式控制装置的放电电流。使用这种第六模式控制装置的重复充电和放电能确实地抑制各个电池的内阻的增大，并进一步逐渐减小内阻，由此恢复各个电池的劣化。
在上面的电池系统中的一个中，优选为，在预定充电条件和所述其他充电条件中的任意一个下，使得第七模式控制装置的充电电流小于第五模式控制装置的充电电流。
在本发明的电池系统中，在充电条件的任何一种下，第七模式控制装置的充电电流小于第五模式控制装置的充电电流。使用这样的第七模式控制装置的重复充电与放电能可靠地逐渐增大内阻。
在上面的电池系统中的一种中，优选为，贮留电解质浓度检测装置包含：第一测量电极，其包含浸入贮留电解质的第一电极主体部分、暴露在电池壳体之外并电气连接到第一电极主体部分的第一导电部分；基准电解质，其具有基准锂离子浓度；基准电解质壳体部分，其容纳基准电解质；第二测量电极，其包含浸入基准电解质的第二电极主体部分、暴露在基准电解质壳体部分之外并电气连接到第二电极主体部分的第二导电部分；以及分隔元件，其具有与贮留电解质接触的第一表面以及与基准电解质接触的第二表面，用于将贮留电解质与基准电解质彼此分隔开，分隔元件被配置为防止由于贮留电解质与基准电解质之间的浓度差引起的第一表面与第二表面之间的离子移动，并使得通过第一与第二测量电极对基准电解质与贮留电解质之间的电位测量成为可能。
作为贮留电解质浓度检测装置，本发明的电池系统包含浸入贮留电解质中的第一测量电极，以及浸入基准电解质中的第二测量电极。因此，贮留电解质的锂离子浓度能适当地由第一与第二测量电极之间的电动势的大小以及基准电解质的已知锂离子浓度来确定。
分隔元件为这样的元件：其防止在分隔元件的第一与第二表面之间的间隔中由于贮留电解质与基准电解质之间的浓度差而引起的离子移动，且其能通过第一与第二测量电极测量贮留电解质与基准电解质之间的电位。特别地，分隔元件用各自具有这样的特性的例如多孔玻璃(维克玻璃)、例如多孔板的陶瓷或树脂制造。
另外，根据另一实施形态，本发明提供了一种车辆，其中装有上面提到的电池系统之一。
本发明的车辆安装上面提到的电池系统。因此，基于通过内阻检测装置、保持电解质浓度检测装置或贮留电解质浓度检测装置检测或推定的贮留电解质或保持电解质的锂离子浓度或内阻，增大模式控制装置(第一模式控制装置、第三模式控制装置或第七模式控制装置)和减小模式控制装置(第二模式控制装置、第四模式控制装置或第六模式控制装置)中的一个可被选择。因此，可以可靠地抑制所安装电池的内阻的增大或可靠地减小并恢复内阻，由此将内阻控制在适当范围内。
另外，根据另一实施形态，本发明提供了一种装有电池的装置，其中装有上面提到的电池系统之一。
本发明的装有电池的装置安装上面提到的电池系统。因此，基于通过内阻检测装置、保持电解质浓度检测装置或贮留电解质浓度检测装置检测或推定的贮留电解质或保持电解质的锂离子浓度或内阻，增大模式控制装置(第一模式控制装置、第三模式控制装置或第七模式控制装置)和减小模式控制装置(第二模式控制装置、第四模式控制装置或第六模式控制装置)中的一个可被选择。相反，可以可靠地抑制所安装电池的内阻的增大或可靠地减小并恢复内阻，由此将内阻控制在适当范围内。
附图说明
图1为第一实施例以及第一到第四的修改实施例的车辆的透视图；
图2为第一实施例以及第一到第四修改实施例的车辆上安装的电池组的阐释图；
图3为第一实施例的电池系统的电池的透视图；
图4为第一实施例的电池系统中的电池的局部截面图；
图5为第一实施例的电池系统中的电池的截面图(沿着线A-A)；
图6为一图表，其示出了第一实施例的电池系统中贮留电解质锂离子浓度与浓度差电动势测量装置的电动势之间的关系；
图7为一图表，其示出了第一实施例的电池系统中电池上的充电与放电测试A与B之前与之后内阻与初始值的比值以及锂离子浓度与初始值的比值的变化；
图8为一图表，其示出了第一实施例的电池系统中在贮留电解质锂离子浓度与电池内阻之间的关系；
图9为第一与第二实施例中的电池系统的流程图；
图10为第一实施例中的电池系统的阐释图；
图11为第一修改实施例的电池系统的流程图；
图12为第二修改实施例中的电池系统的流程图；
图13为第三修改实施例中的电池系统的流程图；
图14为第四修改实施例中的电池系统中的电池的局部截面图；
图15为第四实施例中的电池系统中的电池的截面图(沿着线B-B)；
图16为第四实施例的电池系统中的电池的局部放大截面图(区域C)；
图17为第四实施例的电池系统中的电池的流程图；
图18为第二实施例的笔记本电脑的阐释图。
具体实施方式
<第一实施例>
现在，将参照附图介绍本发明的第一实施例。
首先，下面将介绍根据第一实施例的车辆100。图1为车辆100的透视图。
第一实施例的车辆100为使用发动机50、前电动机30、后电动机40由HV控制器20驱动的混合电气车辆。车辆100包含车体90、发动机5、附着于其上的前电动机30、后电动机40、电缆60、变换器70、电池组10。
HV控制器20包含未示出的微计算机，其具有CPU、ROM、RAM，并能根据预定的程序运行。HV控制器20使能分别与前电动机30、后电动机40、发动机50、变换器70、经由如将在后面介绍的通信电缆12B连接于其上的电池监视装置12的通信。因此，HV控制器20根据这些部件的条件执行多种类型的控制。例如，HV控制器控制发动机50的驱动力和电动机30及40的驱动力的组合，以便根据车辆100的驱动条件使得燃料效率最好。连同控制一起的是，HV控制器20控制电池组10的充电与放电。
如图2所示的电池组10包含电池部分11以及电池监视装置12，电池部分11具有电池组壳体11A内的多个锂离子二次电池(下面简单称为电池)101与102。通过使用热敏电阻或检测线，电池监视装置12获得关于电池部分11的电池101与102的状态(电池的温度和电压)的数据。
电池部分11在矩形盒状的电池壳体110内包含两种类型的电池101和102。绕卷型的锂离子二次电池不仅具有发电元件120和电解质130，还具有将在下面介绍的浓度差电动势测量装置M1。锂离子二次电池102与电池101的不同之处仅仅在于电池102不具有浓度差电动势测量装置M1。电池101与102通过具有母线棒190的螺栓连接串联连接。
包含浓度差电动势测量装置M1的电池101将在下面参照图3-5介绍。
电池101的电池壳体包含由不锈钢制造的壳体本体111以及封口盖112(见图3)。壳体本体111具有底部闭合的矩形盒状形状，并具有用以树脂制造的绝缘膜附着的整个内表面(未示出)。
封口盖112具有矩形板形状，以便封闭壳体本体111的开口111A，并被焊接到壳体本体111(见图3与4)。连接到发电元件120的正电流集电器171和负电流集电器172分别在尖部具有正端子171A和负端子172A，以便穿过封口盖112并从上表面112a突起。用树脂制造的绝缘元件175分别介入在正端子171A与封口盖112以及负端子172A与封口盖112之间，以便使得相应的端子从盖112绝缘。在电池组10的电池部分11中，使用端子171A与172A的紧固孔171H与172H，经由母线棒190，电池101和102通过螺栓连接彼此串联连接(见图2)。
将在下面介绍的第一测量电极140的第一引线(导线)142和第二测量电极150的第二引线(导线)152穿过封口盖112，以便从上表面112a突起(见图3与4)。矩形板状安全阀177被密封并附着到封口盖112。
通过绕卷带状正电极板121和带状负电极板122、同时将用聚乙烯制造的带状隔离器123夹在其间，发电元件120以平坦形状构成(见图5)。发电元件120的正电极板121和负电极板122分别与以曲轴形状弯曲的板状正电流集电器171以及板状负电流集电器172耦合。具体而言，如图5所示，用铜箔制造并从负电极板122的分隔器123的第二边123B突出的负引线部分122f的大约一半(其上部如图5所示)与负电流集电器172接触焊接。类似地，正电极板121的正引线部分121f被焊接到正电流集电器171，类似于负引线部分122f。
正电极板121在其两个表面上承载正活性材料层(未示出)，沿着带状氧化铝箔的一个长边留下正引线部分121f。正活性材料层包含作为正活性材料的锂镍酸盐(LiNiO2)、作为导电剂的乙炔黑、作为粘接剂的聚四氟乙烯(PTFE)和羧甲基纤维(CMC)。正活性材料层中这些元素的质量比为：以重量计90％的LiNiO2、以重量计的7％的乙炔黑、以重量计1％的PTFE、以重量计2％的CMC。负电极板122在其两个表面上承载负活性材料层(未示出)，沿着带状铜箔的一个长边留下负引线部分122f。负活性材料层包含石墨和粘接剂。
电解质130为这样制造的有机电解质：通过以EC∶EMC＝3∶7的体积比混合碳酸乙烯酯(ethylene carbonate)(EC)和碳酸甲乙酯(EMC)以制造混合有机溶剂，并接着将LiPF6作为溶质添加到其中，使得锂离子的浓度为1mol/L。
在第一实施例中，电解质130根据电解质被保持的位置如下分类。也就是说，保持在上面提到的发电元件120中的正电极板121和负电极板122之间的电解质在下面被称为保持电解质130H。除发电元件120保持的电解质以外的电解质被注入电池壳体110中。如图4所示，在发电元件120和电池壳体110之间存储在电池壳体110内的下部110B从而使得电解质与保持电解质130H互相连通的电解质在下面被称为贮留电解质130S。
接下来，将在下面介绍浓度差电动势测量装置M1。浓度差电动势测量装置M1包含浸入贮留电解质130S中的第一测量电极140、基准电解质160、在其中容纳基准电解质160的圆柱形壳体161、浸入基准电解质160的第二测量电极150、用于将贮留电解质130S与基准电解质160分隔开的过滤器180(见图4)。
第一测量电极140包含第一电极主体部分141，其具有用镍制造的矩形网状载体141A，将用锂金属制造的第一金属板141L保持在其两侧。类似地，第二测量电极150包含第二电极主体部分151，其具有用镍制造的矩形网状载体151A，将用锂金属制造的第二金属板151L保持在其两侧。第一与第二电极140和150还分别包含第一引线142以及第二引线152。第一引线142和第二引线152分别具有与电极主体部分141及151连接的镍线142X与152X以及覆盖线142X与152X的用绝缘树脂制造的覆盖元件142Y与152Y。
第一测量电极140的第一电极主体部分141浸入上述贮留电解质130S中。另一方面，在第二测量电极150中，第二电极主体部分151和第二引线152的一部分被保持用玻璃制造的圆柱形壳体161中。具有与上述电解质130相同的成分的基准电解质160被密封在圆柱形壳体161中。与上面提到的电解质130具有同样成分的基准电解质被密封在圆柱形壳体161中。具体而言，电解质160这样制成：将碳酸乙烯酯(EC)与碳酸甲乙酯(EMC)以EC∶EMC＝3∶7的体积比混合以便制造混合有机溶剂，将LiPF6作为溶质添加到混合溶剂中，使得锂离子浓度(下面简称为浓度)BC为1mol/L的基准浓度。因此，第二测量电极150的第二电极主体部分151浸入圆柱形壳体161中的基准电解质160中。
上面提到的圆柱形壳体161具有浸入贮留电解质130S中的底部161B，如图4所示。圆柱形壳体161的底部161B具有用多孔玻璃板制造的过滤器180。过滤器180防止由于贮留电解质130S和基准电解质160之间的浓度差导致的离子移动，贮留电解质130S和基准电解质160之间的电位可通过第一测量电极140以及第二测量电极150来测量。
经由用树脂制造的两个固定元件121Z，第一测量电极140的第一引线142固定到壳体本体111的第一侧部111m。因此，防止第一测量电极140的第一电极主体141接触发电元件120，其可抑制电池101中短路的发生。类似地，第二测量电极150的第二引线152被固定。相反。圆柱形壳体161被接合到壳体本体111的第二部分111n。
浓度差电动势测量装置M1使用贮留电解质130S与基准电解质160来构成浓度单元，并测量将在后面介绍的电动势VP，由此使得贮留电解质130S的锂离子浓度SC的检测成为可能。因此，电池101的内阻IR的大小和水平可被推定。另外，保持电解质130H的锂离子浓度HC的水平可被推定。在第一实施例中，贮留电解质130S的锂离子浓度SC具有与电池101的内阻IR的关联性，且对应于电阻关联性物理量。
发明人制造了与电池101具有同样的结构但在电池壳体110中具有电解质130(贮留电解质130S)的不同的锂离子浓度SC的电池。测量对应电池的在第一电极主体部分141和第二电极主体部分151之间导致的电动势VP。具体而言，第一测量电极140的第一引线142和第二测量电极150的第二引线152被连接到伏特计，由此测量电动势VP。
结果如图6所示。图6为一图表，其示出了贮留电解质130S的锂离子浓度SC和在第一电极主体部分141与第二电极主体部分151之间产生的电动势VP之间的关系。由该图可以看到，发现在贮留电解质130S的锂离子浓度SC和电极体141及151之间的电动势Vp之间存在正关联性。
于是，发明人根据第一实施例进行电池101的充电与放电周期测试(充电与放电测试A)。
充电与放电测试A通过基于下面的充电与放电模式对电池101充电与放电来进行。具体而言，进行脉冲充电与放电周期测试，其涉及在被控制为25℃的环境温度的恒温池中将电池101保持为静止，以50％的电池SOC为中心，以20C进行10秒的放电，以4C进行50秒的充电。
在执行如上所述的充电与放电测试A后，测量电池100的内阻IR和贮留电解质130S的锂离子浓度SC。
具体而言，电池的内阻IR由在准备为具有50％的电池SOC并接着在25℃的环境温度下以20C的放电率放电10秒后获得的电池的电流大小和电压来确定。通过由连接到第一与第二测量电极140与150的伏特计测量在第一电极主体141和第二电极主体部分151之间产生的电动势VP来获得，并通过参照图6所示的图将测量得到的电动势VP转换到锂离子浓度SC，获得贮留电解质130S的锂离子浓度SC。
另外，在如上所介绍的内阻和锂离子浓度的测量之后，执行与充电和放电测试A不同的充电与放电测试B。
充电与放电测试B通过基于下面的充电与放电模式对电池101充电和放电来进行。具体而言，进行脉冲充电与放电周期测试，其涉及在被控制为具有25℃的环境温度的恒温池中将电池101保持为静止，并以50％的电池SOC为中心进行200秒的1C的放电以及10秒的20C的充电。
在进行上面提到的充电与放电测试B之后，在与在充电与放电测试A中进行的同样的测量条件下测量电池101的内阻IR和贮留电解质130S的锂离子浓度SC。
测试结果在图7中示出。图7示出了内阻与初始值的比，其是通过将“在充电与放电测试A之前”(下面称为“初始时刻”)、“在充电与放电测试A之后”、“在充电与放电测试B之后”电池101的内阻IR除以初始时刻的内阻而确定的。类似地，锂离子浓度SC也由通过初始时刻的浓度标准化的锂离子浓度与初始值的比值来指定。
该图显示，根据充电与放电测试A的充电与放电模式对电池101的重复充电与放电导致内阻TR的逐渐增大。另外，还发现，根据充电与放电测试B的充电与放电模式对电池的重复充电与放电导致电池101的内阻IR的逐渐减小，由此，增大的内阻IR可被恢复到较低的值。
如图7所示，也发现贮留电解质130S的锂离子浓度SC(锂离子浓度与初始值的比值)具有与电池101的内阻IR相同的趋势(内阻与初始值的比值)。也就是说，根据充电与放电测试A的充电与放电模式对电池的重复充电与放电可导致浓度SC的增大，而根据测试B的充电与放电模式的重复充电与放电可导致浓度SC的减小。
概括为：在对电池101与102的重复充电与放电中，相对较大的放电电流倾向于增大内阻IR。相反，放电电流的相对较小相反地减小内阻IR。相反，充电电流的相对较小能增大内阻IR。另一方面发现，随着充电电流相对较大，内阻IR可被减小。
另外，发明人进行上述电池101的上述充电与放电测试A和上述充电与放电测试B的组合，以便允许电池101具有不同的电阻IR，并接着测量各个贮留电解质130S的锂离子浓度SC。
上面提到的测试结果在图8中示出。图8为一图表，其示出了贮留电解质130S的锂离子浓度SC与电池101的内阻IR之间的关系。该图显示，贮留电解质130S的锂离子浓度SC越高，作为一个整体，电池101的内阻IR越高。具体而言，贮留电解质130S的锂离子浓度SC等于或大于1.2mol/L的电池101具有正关联性：锂离子浓度SC越高，内阻IR越高。另一方面，对于0.8到1.1mol/L的锂离子浓度，即使锂离子浓度SC中的增大轻微增大或难以改变内阻IR，并保持电阻的低的值。另外，对于低于0.8mol/L的锂离子浓度，锂离子浓度SC的减小导致内阻IR的增大。
据发现，电池101的保持在正电极板121和负电极板122之间的保持电解质130H的锂离子浓度HC以及贮留电解质130S的锂离子浓度SC相对于内阻IR具有相反的关系。
也就是说，如上所述，对于电池101的高内阻IR，贮留电解质130S的锂离子浓度SC变高(见图8)，但保持电解质130H的锂离子浓度HC相反变低。
另一方面，对于电池101的低内阻IR，贮留电解质130S的锂离子浓度SC变低，但保持电解质130H的锂离子浓度HC相反变高。这样的特性被认为是通过锂离子在保持电解质130H与贮留电解质130S之间的移动表现出来的。
由上面的结果和考虑可见，第一实施例的车辆100包含车辆电池系统SV1，其控制电池101和102的充电与放电，以便抑制电池101与102的内阻增大或减小以及恢复内阻，由此将内阻抑制在适当的范围内。车辆电池系统SV1包含上面提到的组装电池10、HV控制器20、前电动机30、后电动机40、发动机50、电缆60、变换器70。
具体而言，车辆电池系统SV1的操作将在下面参照图9所示的流程图介绍。
首先，当车辆100被致动时(开启(KEY ON))(步骤S1)，HV控制器20的CPU被启动，以便根据用于控制车辆电池系统SV1的程序运行。于是，HV控制器20选择S模式中对组装电池10的充电与放电(步骤S2)。例如，为了提供电动机30和40需要的电力，S模式中的充电与放电控制被执行，以便释放与从组装电池10到变换器70的电力对应的电流或用经由变换器70从电动机30与40或发动机50供给的电力对组装电池10充电。
在S模式的充电与放电控制中，HV控制器20将从电池组10放电的最大放电电流IDmax限制到在对应于车辆100的突然加速、突然启动等的放电条件下的200A。HV控制器20将被充到电池组10的最大充电电流ICmax限制到在与由发动机50对组件电池10充电或车辆100制动对应的充电条件下的200A。
HV控制器20自己具有定时器(未示出)，并因此在步骤S3中确定用于检测电池101的贮留电解质130S的锂离子浓度SC的预定定时——例如每10日——是否已经到来。如果不是，也就是说，当用于检测锂离子浓度SC的定时还没到来时，运行返回到步骤S3。相反，如果在步骤S3中为是，也就是说，当用于检测锂离子浓度SC的定时已经到来时，运行进行到步骤S4，其中，通过使用电池101的浓度差电动势测量装置M1来测量在第一与第二电极体141和151之间产生的电动势VP。
图10分别显示上述车辆电池系统SV1中的HV控制器20、电池监视装置12、电池101。电池监视装置12包含含有电动势获得电路12A1的电池监视体12A，并通过经由通信电缆12B连接到HV控制器20来建立与HV控制器20的通信。监视装置12被连接到电池101的浓度差电动势测量装置M1，由此检测第一与第二电极体141与151之间的电动势VP。检测到的电动势VP经由通信电缆12B被发送到HV控制器20。
在步骤S4中，上面提到的浓度差电动势测量装置M1测量电动势VP。在测量电动势VP之后，确定车辆电池系统SV1是否进行S模式中的充电与放电控制(步骤S5)。如果是，也就是说，当S模式中的充电与放电控制被执行时，运行进行到步骤S6。另一方面，如果否，也就是说，当进行将在后面介绍的T1模式中的充电与放电控制时，运行进行到步骤S7。
在步骤S6中，HV控制器20确定电动势VP是否大于高电动势阈值VPH。在第一实施例中，VPH例如为24mV(VPH＝24mV)(见图6)。此值(24mV)对应于贮留电解质130S的锂离子浓度SC具有高浓度阈值SCH(＝1.4mol/L)的情况。另外，此值对应于电池101的内阻IR具有高电阻阈值IRH(＝7.0mΩ)的情况，如图8所示。
因此，锂离子浓度SC是否大于高浓度阈值SCH可通过电动势VP是否大于高电动势VPH来推定(见图9)。另外，电阻101的内阻IR是否大于高电阻阈值IRH可通过推定浓度SC是否大于高浓度阈值SCH来推定(见图9)。
如果不是，也就是说，当电动势VP等于或小于高电动势阈值VPH(VP≤VPH)时，运行返回到步骤S3，并将重复上面提到的处理。
另一方面，如果是，也就是说，当电动势VP大于高电动势阈值VPH(VP＞VPH)时，运行进行到步骤S8，其中，对于电池组10进行T1模式中的充电与放电控制。即使在T1模式中，进行与上述S模式中几乎同样的控制。
注意，例如车辆10的突然加速或突然启动等放电条件下，T1模式中的控制把将从电池组10放出的放电电流IDu的上限设置为比S模式的控制中的最大放电电流IDmax的值小20％的值。也就是说，在车辆100的突然加速或突然启动中，在S模式控制中，HV控制器20可以放出最大放电电流IDmax。然而，在这样的放电条件下，在T1模式控制中，HV控制器20仅仅放出上限放电电流IDu(＝0.8×IDmax，例如160A)。由于此控制来自电动机30和40的电力输出短缺通过例如改变发动机50的运行条件而被补偿。
在第一实施例中，关于充电，S模式和T1模式在充电控制中彼此没有不同。
通过这种方式，在车辆100行驶时，T1模式中电池组10的充电与放电控制以某个程度长时间持续(例如三个月或更长)。由上面的考虑可见在此时间中，与S模式中的充电与放电控制的情况相比，贮留电解质130S的锂离子浓度SC逐渐减小。相反，保持电解质130H的锂离子HC逐渐增大。另外，这可停止增大或甚至逐渐减小相应的电池101与102的内阻IR。
相反，在步骤S7中，HV控制器20确定电动势VP是否小于低电动势阈值VPL。在第一实施例中，VPL为7mV(VPH＝7mV)(见图6)。此值(7mV)对应于贮留电解质130S的锂离子浓度SC为低浓度阈值SCL(＝1.1mol/L)的情况。另外，此值对应于电池101的内阻IR为低电阻阈值(＝4.2mΩ)的情况，如图8所示。
因此，浓度SC是否小于低浓度阈值SCL可通过确定电动势VP是否小于低电动势阈值VPL来推定(见图9)。另外，电池101的内阻IR小于高电阻阈值IRH可通过推定浓度SC是否小于高浓度阈值SCH来推定(见图9)。
如果不是，也就是说，当电动势VP等于或大于低电动势阈值VPL(VP≥VPL)时，操作返回到步骤S3，其中，重复T1模式中的处理。
如果是，也就是说，当电动势VP小于低电动势阈值VPL(VP＜VPL)时，操作返回到步骤S2，此后，执行S模式中的充电与放电控制。
通过这种方式，第一实施例的车辆电池系统SV1包含浓度差电动势测量装置M1、S模式中的控制装置S2、T1模式中的控制装置S8、模式选择装置S6和S7。因此，例如，通过由S模式中的控制装置S2控制电池组10(电池101和其他电池)的充电与放电，当电池101的内阻IR逐渐增大为变得相对较高时，也就是说，当电动势VP变得高于高电动势阈值VPH时，S模式中的充电与放电控制可被切换到T1模式中通过控制装置S8的充电与放电控制时，由此，减小内阻IR，以便恢复电池101的劣化。连同此一起的是，电动势VP和浓度SC可被逐渐减小。
相反，当电池101的内阻IR通过T1模式的控制装置S8的充电与放电控制而逐渐减小为相对较低时，也就是说，电动势VP变得低于低电动势阈值VPL时，T1模式中的充电与放电控制被切换到S模式中的控制装置S2的充电与放电控制，其可防止内阻IR过度减小。或者，在这样的情况下，用于减小内阻IR的T1模式的控制装置的控制持续，其可防止内阻IR相反增大。连同此一起的是，电动势VP和浓度SC可逐渐增大。
因此，此实施例将电动势VP控制在大约7到24mV的范围内，将贮留电解质130S的锂离子浓度SC控制在大约1.1到1.4mol/L的范围内，将电池101的内阻IR控制在大约4.2到7.0mΩ的范围内。
因此，此实施例可防止由于电池101和102的内阻IR的连续增大引起的电池101及其他的劣化，由此，连续将内阻IR恒定地抑制在适当的范围内。
在预定的放电条件下，也就是说，在与S模式中的控制装置S2允许最大放电电流IDmax流过的情况对应的放电条件下，在放电过程中，通过使用T1模式中的控制装置S8，车辆电池系统SV1允许小于最大放电电流IDmax的放电电流(上限放电电流IDu)流过。因此，可容易地实现相应的内阻IR的变化趋势彼此相反的两个模式控制装置(S模式中的控制装置S2和T1模式中的控制装置S8)。
贮留电解质浓度监测装置具有浓度差电动势测量装置M1，其包含浸入贮留电解质130S中的第一测量电极140(第一电极主体部分141)，浸入基准电解质160中的第二测量电极150(第二电极主体部分151)。因此，通过基于与电池101及102的内阻IR具有关联性的适当的物理量(贮留电解质130S的锂离子浓度SC)推定内阻IR，可相对容易地测量内阻IR。
由第一与第二电极体141和151之间的电动势VP的大小、基准电解质160的已知的锂离子浓度BC，浓度差电动势测量装置M1可容易且适当地确定贮留电解质130S的锂离子浓度SC。另外，可以推定与贮留电解质130S有关联性的保持电解质130H的锂离子浓度HC的水平。基于浓度，电池101的内阻IR的水平可被推定。
根据第一实施例的车辆100在其上安装上面提到的车辆电池系统SV1，因此，能确实抑制所安装的电池101和102的内阻IR的增大，或者能确实地减小和恢复内阻IR，由此将内阻IR抑制在适当的范围内。因此，车辆100能保持好的行驶性能。
在此实施例中，车辆电池系统SV1对应于电池系统。浓度差电动势测量装置M1对应于内阻检测装置、电阻关联性物理量检测装置、贮留电解质浓度监测装置。S模式中的控制装置S2对应于增大模式控制装置或第一模式控制装置。T1模式中的控制装置S8对应于减小模式控制装置或第二模式控制装置。
在第一实施例中，S模式和T1模式之间的切换使用两个阈值(VPH和VPL)，以便将高电动势阈值VPH设置到24mV，将低电动势阈值VPL设置到与上面的值不同的7mV。然而，对于电动势VP，控制可使用一个电动势阈值VPT来进行(例如VPT＝13mV(其对应于浓度阈值SCT＝1.2mol/L，电阻阈值IRT＝4.7mΩ))(见图9)。在这种情况下，进行控制，使得电动势VP大约为13mV，贮留电解质130S的锂离子浓度SC大约为1.2mol/L，电池101的内阻IR大约为4.7mΩ。
<第一修改实施例>
现在，将参照图1与11介绍根据本发明的第一修改实施例的车辆。
第一修改实施例的车辆200具有与上面的第一实施例相同的结构，除了与车辆电池系统的充电与放电控制有关的内容以外。具体而言，在第一实施例的T1模式中，提供比S模式中的最大放电值IDmax低20％的上限放电电流IDu，用于控制电池组的放电电流。另一方面，在第一修改实施例中，进行控制，以便相同地限制电池组的放电电流值。
因此，下面的阐释集中在差异上，与第一实施例中的那些类似或相同的部分不再阐释或简短地介绍。将会注意，类似或相同的部分提供与第一实施例中相同的优点和运行。相同的内容用同样的参考标号解释。
第一修改实施例的车辆200包含车辆电池系统SV2，其控制电池101和102的充电与放电，以便抑制电池101和102的内阻IR的增大或减小和恢复内阻IR，由此将内阻IR抑制在适当的范围内(见图1)。与第一实施例一样，车辆电池系统SV2包含上面提到的电池组10、HV控制器20、前电动机30、后电动机40、发动机50、电缆60、变换器70。车辆电池系统SV2的电池组10的充电与放电控制不同于第一实施例的车辆电池系统SV1。
具体而言，车辆电池系统SV2的控制将在下面参照图11所示的流程图介绍。
修改实施例中图11所示步骤中的步骤S1-S7与第一实施例中相同，且下面将省略对步骤S1-S5以及S7的介绍。
在步骤S6中，HV控制器20确定测量得到的电动势VP是否大于高电动势阈值VPH。
如果不是，也就是说，当电动势VP等于或小于高电动势阈值VPH(VP≤VPH)时，运行返回到步骤S3，其中，重复上面提到的处理。
如果是，也就是说，当电动势VP大于高电动势阈值VPH(VP＞VPH)时，运行进行到步骤S10，其中，进行T2模式中的电池组10的充电与放电控制。另外，在T2模式中，进行与上面提到的S模式几乎同样的控制。
在T2模式的控制中，将从电池组10(电池101与102)放出的放电电流的大小被恒定地设置为比S模式中的控制下的放电电流小20％。也就是说，HV控制器20对电池组10进行放电，使得与S模式的控制下的放电相比，在T2模式的控制下，放电电流相等地减小20％。来自电动机30与40的输出短缺也通过例如改变发动机50的运行条件来补偿。
在第一修改实施例中，关于充电，S模式和T2模式在充电控制中彼此没有不同。
由上面的考虑可以看到，当T2模式下电池组10的充电与放电控制以某个程度的长时间持续时(例如三个月或更长)，与S模式中的充电与放电控制的情况下相比，贮留电解质130S的锂离子浓度SC在此时间内逐渐减小。相反，保持电解质130H的锂浓度SC逐渐增大。另外，这可停止或相反是逐渐减小电池组10(电池101)的内阻IR的增大。
即使在任何放电条件下，第一修改实施例的车辆200的车辆电池系统SV2使得T2模式中的控制装置S10的控制下的放电电流小于S模式的控制装置S2的。T2模式中的控制装置S10可用于重复进行充电与放电，以便确实地抑制电池101及其它的内阻IR的增大，并进一步逐渐减小内阻IR，从而恢复电池101及其它的劣化。相反，S模式中的控制装置S2可用于重复进行充电与放电，以便逐渐增大电池101及其它的内阻IR。也就是说，此布置可容易地实现相应的内阻IR的改变趋势彼此相反的两种模式控制装置(S模式中的控制装置S2和T2模式中的控制装置S10)。
车辆电池系统SV2对应于电池系统。
下面，将参照图1与12介绍本发明的第二修改实施例的车辆。
第二修改实施例的车辆300具有与上面的第一实施例相同的结构，除了与车辆电池系统的充电与放电控制有关的内容以外。特别地，第二修改实施例与第一实施例的不同在于，除了第一实施例的S模式和T1模式以外，提供了U1模式。
因此，下面的阐释集中在不同上，且与第一实施例中相同或类似的部分不再阐释或是简短介绍。还应注意，类似或相同的部分提供与第一实施例中相同的操作和优点。同样的内容用同样的参考标号阐释。
第二修改实施例的车辆300包含车辆电池系统SV3，其控制电池101与102的充电与放电，以便抑制电池101及其他的内阻IR的增大，或减小并恢复内阻IR，由此将内阻IR抑制在适当的范围内(见图1)。类似于第一实施例，车辆电池系统SV3包含上面提到的电池组10、HV控制器20、前电动机30、后电动机40、发动机50、电缆60、变换器70。车辆电池系统SV3中的电池组10的充电与放电控制不同于第一实施例中的车辆电池系统SV1中的。
具体而言，车辆电池系统SV3的控制将在下面参照图12所示的流程图介绍。
在此修改的实施例中，图12中所示的步骤S1-S5以及S8与第一实施例中的相同，将在下面省略对步骤S1到S4和S8的介绍。
在测量电动势VP之后，当步骤S5中车辆电池系统SV3进行S模式中的充电与放电控制时，于是，运行进行到步骤S11。如果不是，也就是说，当进行将在后面介绍的U1模式或T1模式的充电与放电控制时，于是，运行进行到步骤S15。
在步骤S11中，HV控制器20通过电动势获得电路12A1获得所测量的电动势VP，并确定电动势VP是否大于第一高电动势阈值VPH1。
在第二修改实施例中，VPH1为例如24mV(VPH1＝24mV)(见图6)。此值(24mV)对应于贮留电解质130S的锂离子浓度SC为第一高浓度阈值SCH1(＝1.4mol/L)的情况。另外，此值对应于电池101的内阻IR具有第一高电阻阈值IRH1(＝7.0mΩ)的情况，如图8所示。因此，浓度SC是否大于第一高浓度阈值SCH1能通过确定电动势VP是否大于第一高电动势阈值VPH1(见图12)来推定。另外，电池101的内阻IR是否大于第一高电阻阈值IRH1可通过推定浓度SC是否大于第一高浓度阈值SCH1来推定(见图12)。
如果是的，也就是说，当电动势VP大于第一高电动势阈值VPH1(VP＞VPH1)时，运行进行到步骤S8，其中，进行电池组10在T1模式中的充电与放电控制。T1模式中的充电与放电控制与第一实施例中的相同。在第二修改实施例中，S模式和T1模式在充电控制中彼此没有不同。
在步骤S8中，运行返回到步骤S3，其中，重复上面提到的处理。
如果不是这样，也就是说，当电动势VP等于或小于第一高电动势阈值VPH1(VP≤VPH1)时，运行进行到步骤S13，其中，确定电动势VP是否小于第一低电动势阈值VPL1。
在第二修改实施例中，VPL1为-12mV(VPL1＝-12mV)(见图6)。此值(-12mV)对应于贮留电解质130S的锂离子浓度SC具有第一低浓度阈值SCL1(＝0.8mol/L)的情况。另外，此值对应于电池101的内阻IR为4.0mΩ(＝第一低电阻阈值IRL1)的情况，如图8所示。
因此，浓度SC是否小于第一低浓度阈值SCL1能通过确定电动势VP是否小于第一低电动势阈值VPL1来推定(见图9)。
如果不是，也就是说，当电动势VP等于或大于第一低电动势阈值VPL1(VP≥VPL1)时，运行返回到步骤S3，并重复上面提到的处理。
相反，如果为是，也就是说，当电动势VP等于或小于第一低电动势阈值VPL1(VP＜VPL1)时，运行进行到步骤S14，其中，进行U1模式中的充电与放电控制。
在U1模式中，进行与上面提到的S模式基本相同的控制。U1模式中的控制将通过车辆300的发动机50对电池组10(电池101及其他)的充电或在车辆300的制动中的上限充电电流ICu限制到与S模式下的控制的最大充电电流ICmax的值相比低20％的值。也就是说，在由发动机50或通过再生制动充电时，在S模式中的控制下，HV控制器20用最大充电电流ICmax对电池组10充电。然而，即使在这样的充电控制时，U1模式中的控制仅仅用上限充电电流ICu(＝0.8×ICmax，例如160A)对电池10进行充电。
在第二修改实施例中，S模式和U1模式在放电控制上彼此没有不同。
在步骤S14中的控制后，运行返回到步骤S3，重复上面提到的处理。
于是，步骤S15中的处理将在下面介绍。在步骤S15中，确定车辆电池系统SV3是否进行T1模式中的充电与放电控制。如果是，也就是说，当进行T1模式中的充电与放电控制时，运行进行到步骤S16。相反，如果不是，当进行上面提到的U1模式的充电与放电控制时，运行进行到步骤S17。
在步骤S16中，HV控制器20确定测量得到的电动势VP是否小于第二高电动势阈值VPH2。
在第二修改实施例中，VPH2为例如13mV(VPH2＝13mV)(见图6)。此值(13mV)对应于贮留电解质130S的锂离子浓度SC具有第二高浓度阈值SCH2(＝1.2mol/L)的情况。另外，此值对应于电池101的内阻IR具有第二高电阻阈值IRH2(＝4.7mΩ)的情况，如图8所示。因此，浓度SC是否大于第二高浓度阈值SCH2可通过确定电动势VP是否大于第二高电动势阈值VPH2来推定(见图12)。另外，在大约1.0mol/L或更大的范围内的浓度SC下，电池101的内阻IR是否大于第二高电阻阈值IRH2可通过浓度SC是否大于第二高浓度阈值SCH2来推定(见图12)。
如果是这样，也就是说，当电动势VP小于第二高电动势阈值VPH2时(VP＜VPH2)时，运行返回到步骤S2，进行S模式的充电与放电控制。相反，如果不是，也就是说，当电动势VP等于或大于第二高电动势阈值VPH2(VP≥VPH2)时，运行返回到步骤S3，重复进行上面提到的处理。
另一方面，在步骤S17中，确定测量得到的电动势VP是否大于第二低电动势阈值VPL2。
在第二修改实施例中，VPL2为例如-5mV(VPL2＝-5mV)(见图6)。此值(-5mV)对应于贮留电解质130S的锂离子浓度SC具有第二低浓度阈值SCL2(＝0.9mol/L)的情况。另外，此值对应于电池101的内阻IR为3.8mΩ(＝第二低电阻阈值IRL2)的情况，如图8所示。因此，浓度SC是否小于第二低浓度阈值SCL2可通过确定电动势VP是否小于第二低电动势阈值VPL2来推定(见图9)。
如果是这样，也就是说，当电动势VP大于第二低电动势阈值VPL2(VP＞VPL2)时，运行返回到步骤S2，进行S模式中的充电与放电控制。如果不是，也就是说，当电动势VP等于或小于第二低电动势阈值VPL2(VP≤VPL2)时，运行返回到步骤S3，重复上面提到的处理。
因此，第二修改实施例将电动势VP控制在大约-12到24mV的范围内，将贮留电解质130S的锂离子浓度控制在大约0.8到1.4mol/V的范围内，将电池101的内阻IR控制在大约3.8到7.0mΩ的范围内。
如上面提到的，第二修改实施例的车辆300中的车辆电池系统SV3包含电池101、浓度差电动势测量装置M1、具有S模式的控制装置S2、T1模式的控制装置S8与U1模式的控制装置S14以及模式选择装置S11、S13、S15、S17的充电与放电控制装置(HV控制器20)。在T1模式的控制装置S8进行充电与放电的情况下，与S模式中的控制装置S2的情况相比，车辆电子系统SV3减小在预定放电条件时流动的放电电流(例如在突然加速或突然起动时的放电)。在其他的放电条件下，模式中的放电电流相等。因此，T1模式中的充电与放电控制能逐渐减小电池101及其他的内阻IR。连同此一起的是，电动势VP和浓度SC可逐渐减小。
另一方面，在用U1模式的控制装置S14充电与放电的情况下，与由S模式中的控制装置S2充电与放电的情况下相比，在预定充电条件下(例如在由发动机充电或由再生制动充电的过程中)流动的充电电流减小。在其他的充电条件下，模式中的充电电流相等。因此，U1模式中的充电与放电控制能逐渐增大电池101及其他的内阻IR。连同此一起的是，电动势VP和浓度SC能逐渐增大。
因此，另外，在第二修改实施例中，当由浓度差电动势测量装置M1测量的电动势VP被检测为高于第一高电动势阈值VPH1时(当浓度SC大于第一高浓度阈值SCH1以及内阻IR高于第一高电阻阈值IRH1时)，充电与放电通过切换到由T1模式的控制装置S8的充电与放电控制受到控制。这能减小电池101与102的内阻IR，并恢复电池101及其他的劣化。
相反，当电动势VP被检测为低于第一低电动势阈值VPL1时(当浓度SC小于第一低浓度阈值SCL1时)，充电与放电控制被切换到使用控制装置S14的U1模式。这可防止电池101及其他的内阻IR过度减小。非此，用于减小内阻的模式T1的连续控制可防止内阻IR反而增大。
因此，能防止电池101及其他的内阻IR连续增大和劣化，并因此能将之恒定抑制在适当范围内。
与S模式相比，车辆电池系统SV3限制T1模式中的放电条件，并也限制U1模式中的充电条件。具体而言，在T1模式的控制装置S8的控制下的放电过程中，允许小于最大放电电流IDmax的放电电流(上限放电电流IDu)流经系统。相反，在U1模式下的控制装置S14的控制下的充电过程中，允许小于最大充电电流ICmax的充电电流(上限充电电流ICu)流经系统。通过这种方式，可以容易地实现内阻IR的变化趋势彼此相反的两种模式控制装置S8和S14。
在第二修改实施例中，车辆电池系统SV3对应于电池系统。浓度差电动势测量装置M1对应于内阻检测装置、电阻关联性物理量检测装置、贮留电解质浓度检测装置。T1模式中的控制装置S8对应于减小模式控制装置、第二模式控制装置或第四模式控制装置。U1模式中的控制装置S14对应于增大模式控制装置、第一模式控制装置或第三模式控制装置。另外，S模式中的控制装置S2对应于第五模式控制装置，T1模式中的控制装置S8对应于第六模式控制装置，U1模式中的控制装置S14对应于第七模式控制装置。
在第二修改实施例中，S模式与T1模式之间的切换使用两个阈值(VPH1与VPH2)，以便将第一高电动势阈值VPH1设置为24mV，将第二高电动势阈值VPH2设置为与上面的值不同的13mV，。然而，S模式与T1模式之间的切换也可使用对于电动势VP的一个第一电动势阈值VPT1(例如VPT1＝13mV(其对应于第一浓度阈值SCT1＝1.2mol/L，第一电阻阈值IRT1＝4.7mΩ))来进行(见图12)。
另外，S模式与U1模式之间的切换使用两个阈值(VPL1，VPL2)来将第一低电动势阈值VPL1设置为-12mV，将第二低电动势阈值VPL2设置为与上面的值不同的-5mV。然而，在S模式与U1模式之间的切换也能使用对于电动势VP的一个第二电动势阈值VPT2(例如，VPT2＝-5mV(其对应于第二浓度阈值SCT2＝0.9mol/L，第二电阻阈值IRT2＝3.8mΩ))来进行(见图12)。
在这样的情况下，第二修改实施例将电动势Vp控制在大约-5到13mV的范围内，贮留电解质130S的锂离子浓度SC在大约0.9到1.2mol/L的范围内，电池101的内阻IR在大约3.8到7.0mΩ的范围内。
<第三修改实施例>
下面，将参照图1与13介绍本发明的第三修改实施例的车辆。
第三修改实施例的车辆400具有与上面提到的第二修改实施例相同的结构，除了关于车辆电池系统的充电与放电控制的内容以外。具体而言，在第二修改实施例的T1模式中，上限放电电流IDu被提供，其比S模式中的最大放电电流IDmax的值低20％，用于进行限制来自电池组的放电电流的控制。然而，在第三修改实施例中，电池组的放电电流的值受到控制，以便作为一个整体相等地受到限制。另外，在上面提到的修改实施例中，在U1模式中，提供上限充电电流ICu，其比S模式中的最大充电电流ICmax的值低20％，用于进行限制进入电池组的充电电流的控制。然而，在第三修改实施例中，电池组的充电电流的值也被控制为受到相等的限制。
因此，下面的阐释集中在差异上，与第二修改实施例中类似或相同的部分不再阐释或简短介绍。注意，类似或相同的部分提供与第二修改实施例中相同的运行和优先。同样的内容用同样的参考标号阐释。
第三修改实施例的车辆400包含车辆电池系统SV4，其控制电池101的充电与放电及其他，由此抑制电池101的内阻IR的增大，或减小并恢复内阻IR，由此将内阻IR抑制在适当的范围内(见图1)。车辆电池系统SV4包含上面提到的电池组10、HV控制器20、前电动机30、后电动机40、发动机50、电缆60、变换器70，像第一实施例和第二修改实施例那样。车辆电池系统SV4对电池组10的充电与放电控制不同于第二修改实施例的车辆电池系统SV3。
具体而言，第三修改实施例与图12所示的上面提到的第二修改实施例的不同之处在于，在图13的流程图所示的相应的步骤中，代替步骤S8使用步骤S10，代替步骤S14使用步骤S20。在这些步骤中，步骤S10为第一修改实施例中阐释的T2模式的控制，且已经介绍。因此，下面将省略其介绍。现在参照步骤S20。
在步骤S20中，进行U2模式的对电池组10的充电与放电控制。在U2模式中，进行与上面提到的S模式几乎同样的控制。U2模式中的控制使得用于对电池10充电的充电电流比S模式中的控制下的充电电流低20％。也就是说，HV控制器20用这样的充电电流对电池组10充电：与S模式的控制下对电池进行充电的充电电流的大小相比，在U2模式的控制下，其值相等地减小20％。
在第三修改实施例中，S模式与U2模式在放电控制上彼此没有不同。
第三修改实施例的车辆400中的车辆电池系统SV4使得即使在任何放电条件下T2模式的控制装置S10的控制下的放电电流小于S模式的控制装置S2下的。T2模式中的这样的控制装置S10可用于重复进行充电与放电，以便确保电池101和其他电池的内阻IR的逐渐减小，由此恢复电池101和其他电池的劣化。
另一方面，车辆电池系统SV4使得。与S模式的控制装置S2的情况相比，U2模式的控制装置S20的充电电流在任何一种充电条件下小。U2模式的这样的控制装置S2可用于重复充电与放电，由此增大电池101和其他电池的内阻IR。
因此，可以容易地实现两个模式控制装置S10和S20，其中，相应的的内阻IR的变化趋势彼此相反。
<第四修改实施例>
下面将参照图1、2、14-17介绍根据本发明的第四修改实施例的车辆。
第四修改实施例的车辆500具有与上面提到的第一实施例相同的结构，除了安装在其上的电池组10包含具有保持电解质浓度检测装置M2的电池201而不是图14的电池101以外。
因此，下面的阐释集中在差异上，与第一实施例相同或类似的部分不再阐释或简短介绍。注意，类似或相同的部分提供与第一实施例中相同的运行和优点。同样的内容用同样的参考标号阐释。
另外，第四修改实施例的车辆500为混合电气车辆，其由HV控制器20使用发动机50、前电动机30、后电动机驱动，与第一实施例相同。除了上述的部件以外，车辆500还包含车体90、电缆60、变换器70、电池组10。
与图2所示的第一实施例一样，电池组10包含电池部分11和电池监视装置12。
此实施例的电池部分11与第一实施例的不同之处在于，电池部分11包含：绕卷型电池201，除了矩形盒状电池壳体110、发电元件120、电解质130以外，其具有保持电解质浓度检测装置M2；另一电池102，其不具有保持电解质浓度检测装置M2。
现在，包含保持电解质浓度检测装置M2的电池201将在下面参照图14-16介绍。
如图14所示，电池201的保持电解质浓度检测装置M2包含与保持在发电元件120的正电极板121和负电极板122之间的保持电解质130H接触的第一电极主体部分241、与第一电极主体部分241分开并类似地与保持电解质130H接触的第二电极主体部分251。
第一测量电极240包含上面介绍的第一电极主体部分241和第一引线242。第一电极主体部分241在载体241A的两侧承载第一金属板241L。第一引线242包含镍线242X，其电气连接到电极体241，并用由绝缘树脂制造的覆盖元件242Y覆盖。类似地，第二测量电极250包含上面介绍的第二电极主体部分251和第二引线252。第二电极主体部分251在载体251A的两侧承载第二金属板251L。第二引线252包含镍线252X，其电气连接到电极体251，并用由绝缘树脂制造的覆盖元件252Y覆盖。
第一电极主体部分241和第二电极主体部分251分别从夹在正电极板121与负电极板122之间的分隔器123的第一端123A向着发电元件120的中心插入，从而在分隔器123的一侧彼此分隔布置(见图14、15、16)。第一电极主体部分241和第二电极主体部分251与由分隔器123保持的保持电解质130H接触(见图15与16)。
用与分隔器123同样的聚乙烯制造的第一绝缘膜123SA和第二绝缘膜123SB夹在第一与第二电极体241与251和正电极板121(或负电极板122)之间，以便覆盖第一电极主体部分241和第二电极主体部分251。因此，第一电极主体部分241和第二电极主体部分251用负电极板122隔开(见图15和16)。经由用树脂制造的多个固定元件242Z和252Z，从发电元件120伸出的第一引线242和第二引线252分别固定到封口盖112和壳体本体111的第一侧111m(见图14)。
因此，第四修改实施例的电池201包含与保持电解质130H接触的第一电极主体部分241和第二电极主体部分251。某个电压在第一与第二电极体241和251之间的施加允许电流流经保持电解质130H。电极体241和251之间产生的电阻的大小根据保持电解质130H的锂离子浓度HC而变化。因此，保持电解质浓度检测装置M2可被用于由在第一与第二电极体241与251之间施加某个电压时流动的浓度检测电流HI的大小确定保持电解质130H的锂离子浓度HC。正关联性在保持电解质130H的锂离子浓度HC与由保持电解质浓度检测装置M2测量的浓度检测电流HI之间存在。也就是说，浓度HC越高，浓度检测电流HI越大。另一方面，保持电解质130H的锂离子浓度HC具有与上面提到的电池201的内阻IR的负关联性。随着电池201的内阻IR增大，浓度HC变低。因此，当电池201的内阻高时，保持电解质130H的浓度HC变低，保持电解质浓度检测装置M2的浓度检测电流HI也变小。相反，当电池201的内阻IR低时，浓度HC变高，浓度检测电流HI也变大。因此，内阻IR的水平可由通过使用浓度检测电流HI推定的保持电解质130H的锂离子浓度HC推定。
第四修改实施例的车辆500提供了车辆电池系统SV5，其控制电池201与102的充电与放电，以便抑制电池201和其他电池的内阻IR的增大，或减小并恢复内阻IR，由此将内阻IR抑制在适当的范围内。车辆电池系统SV5包含上面提到的电池组10、HV控制器20、前电动机30、后电动机40、发动机50、电缆60、变换器70，与第一实施例中相同。
现在，将参照图17所示的流程图介绍车辆电池系统SV5的控制。
图17所示步骤中，步骤S1-S3、S5以及S8与第一实施例中相同，下面省略对步骤S1-S3、S8的详细介绍。在步骤S3中，HV控制器20确定检测电池201的保持电解质130H的锂离子浓度HC的定时是否到来。如果不是，也就是说，当用于检测锂离子浓度HC的定时还没到来时，运行返回到步骤S3。
如果是这样，也就是说，当用于检测锂离子浓度HC的定时到来时，运行进行到步骤S31，其中，电池201的保持电解质浓度检测装置M2用于测量在第一与第二电极体241与251之间流经的浓度检测电流HI。
在步骤S31中测量浓度检测电流HI之后，确定车辆电池系统SV5是否进行S模式中的充电与放电控制(步骤S5)。如果是这样，也就是说，当进行S模式中的充电与放电控制时，运行进行到步骤S32。相反，如果不是这样，也就是说，当进行T1模式中的充电与放电控制时，运行进行到步骤S33。
在步骤S32中，HV控制器20确定测量得到的浓度检测电流HI是否小于低电流阈值HIL。
如果不是，也就是说，当浓度检测电流HI等于或大于低电流阈值HIL(HI≥HIL)时，运行返回到步骤S3，重复上面提到的处理。
如果是，也就是说，当浓度检测电流HI小于低电流阈值HIL(HI＜HIL)时，处理进行到步骤S8，其中，对于电池组10(电池201与102)进行T1模式的充电与充电控制。
在步骤S33中，HV控制器20确定测量得到的浓度检测电流HI是否大于高电流阈值HIH。高电流阈值HIH大于低电流阈值HIL。
如果不是，也就是说，当浓度检测电流HI等于或小于高电流阈值HIH(HI≤HIH)时，运行返回到步骤S3，重复上面提到的处理。
相反，如果是，也就是说，当浓度检测电流HI大于高电流阈值HIH(HI＞HIH)时，运行返回到步骤S2，于是，S模式的充电与放电控制重新进行。
因此，第四修改实施例的车辆电池系统SV5包含保持电解质浓度检测装置M2、S模式的控制装置S2、T1模式的控制装置S8、模式选择装置S32与S33。例如，当电池组10(电池201和其他电池)的充电与放电受到S模式的控制装置S2的控制并由此逐渐增大电池201的内阻IR时，由此，使得内阻IR相对较高，也就是说，当浓度检测电流HI小于低电流阈值HIL时，充电与放电控制被切换为由T1模式的控制装置S8的控制。因此，内阻IR可被减小，从而恢复电池201的劣化。连同此一起的是，浓度检测电流HI和浓度HC可被逐渐增大。
相反，当电池组10的充电与放电受到T1模式的控制装置S8的控制并由此逐渐减小电池201的内阻IR时，因此使得内阻IR相对较低，也就是说，当浓度检测电流HI大于高电流阈值HIH时，充电与放电控制被切换到由S模式的控制装置S2进行的控制，由此，防止内阻IR过度减小，或者，由此防止内阻IR由于用于减小内阻IR的T1模式的控制装置的连续控制而反而增大。因此，浓度检测电流HI和浓度HC也能逐渐减小。
因此，在第四修改实施例中，浓度检测电流HI基本在两个阈值HIL与HIH之间受到控制，电池201的内阻IR和保持电解质130H的锂离子浓度HC被控制为在与之对应的相应的范围内。
这能防止电池201和其他电池由于电池201与102的内阻IR的连续增大而劣化，并恒定地将内阻IR抑制在适当的范围内。
在第四修改实施例中，保持电解质浓度检测装置M2测量浓度检测电流HI，由此推定电池201的内阻IR和保持电解质130H的浓度HC。然而，在第一电极主体241和第二电极主体部分251之间产生的电阻可被测量，由此推定电池201的内阻IR和保持电解质130H的浓度HC。
<第二实施例>
根据本发明第二实施例的笔记本大小的个人电脑900(下面称为笔记本电脑)将在下面参照图10和18介绍。
笔记本电脑900为安装有电池的装置，其包含CPU 920、存储器(未示出)、电池组910、主体990。除了各自不具有测量电解质130的浓度的功能的多个电池102以及电池监视装置912以外，电池组910包含电池101，其具有浓度差电动势测量装置M1并串联连接。第二实施例的PC电池系统SP1包含CPU 920、存储器(未示出)、电池组910、电池监视装置912。
CPU 920与包含电路(未示出)和通信电缆912B的电池组910通信，由之读取存储在存储器中的程序，并以高速处理程序。例如，CPU 920执行电池组910的充电与放电控制程序。
电池监视装置912在电池监视装置主体912A(见图10)内包含：获取电路(未示出)，其用于使用例如热敏电阻(未示出)的传感器获取关于电池组910的电池101和102的状态的数据(电池温度和电压)；电动势获取电路912A1。
图10有选择地示出了上述PC电池系统SP1的CPU 920、电池监视装置912、电池101。包含电动势获取电路912A1的电池监视装置912经由如上所述通信电缆912B被连接到CPU 920并与之通信，同时，连接到电池101的浓度差电动势测量装置M1。因此，电动势获取电路912A1可获得第一与第二测量电极140与150之间的电动势VP。所获得的电动势VP经由通信电缆912B与关于电池的其它数据一起被发送到CPU 920。
PC电池系统SP1的CPU 920可基于从电动势获取电路912A1接收的电池数据确定电池101的劣化状态。电池组910内的电池101与102的控制模式根据确定而改变。
例如，PC电池系统SP1的控制将根据图9所示的流程图进行。
首先，当笔记本电脑900的电源被开通时(步骤S1)，CPU 920被启动，以便根据用于控制PC电池系统SP1的程序运行。于是，S模式中的充电与放电控制对于电池组910而被选择(步骤S2)。在S模式的充电与放电控制中，为了供给笔记本电脑900中的电路和装置(例如，CPU 920，未示出的HDD，冷却风扇，监视器)需要的电力，对应于该电力的电流从电池组910放出，或者，电池组910用供自外部电源(未示出)的电力充电。
CPU 920设置S模式中的充电与放电控制下电池101和其他电池的最大放电电流IDmax和最大充电电流ICmax。
CPU 920自己具有定时器(未示出)，并在步骤S3中确定用于检查电池101的贮留电解质130S的锂离子浓度SC的定时——例如每10天——是否到来。如果没有，也就是说，当用于检查锂离子浓度SC的定时还没到来时，运行返回到步骤S3。相反，如果在步骤S3中为是，也就是说，当用于检查锂离子浓度SC的定时已经到来时，运行进行到步骤S4，其中，在第一与第二电极体141与151之间产生的电动势VP使用电池101的浓度差电动势测量装置M1来测量。
在步骤S4中，电动势VP由上面提到的浓度差电动势测量装置M1来测量。在测量电动势VP之后，确定PC电池系统SP1是否以S模式控制充电与放电(步骤S5)。如果是，运行进行到步骤S6。另一方面，如果否，也就是说，当进行T1模式的充电与放电控制时，运行进行到步骤S7。
在步骤S6中，CPU 920经由电动势获取电路912A1接收测量电动势VP，并判断电动势VP是否达于高电动势阈值VPH。
如果不是，也就是说，当电动势VP等于或小于高电动势阈值VPH时(VP≤VPH)，运行返回到步骤S3，重复上述处理。
如果是，也就是说，当电动势VP大于高电动势阈值VPH(VP＞VPH)时，运行进行到步骤S8，其中，对于电池组10进行T1模式的充电与放电控制。在T1下，进行与上面提到的S模式相同的控制过程。在T1模式的控制下，将从电池组910放出的上限放电电流IDu被设置为比S模式中的控制下的最大放电电流IDmax的值低20％的值(IDu＝0.8×IDmax)。也就是说，在S模式的控制下，CPU 920放出最大放电电流IDmax。在T1模式的控制下，在这样的条件下，CPU 920仅仅放出上限放电电流IDu，其与最大放电电流IDmax相比减小20％。
在第二实施例中，关于充电，S模式与T1模式在充电控制上彼此没有不同。
由附图可以看出，当T1模式中的电池组910的充电与放电控制持续达某个程度的长时间时(例如，三个月或更长)，与S模式中的充电与放电控制的情况相比，贮留电解质130S的锂离子浓度SC在该时间内逐渐减小。相反，保持电解质130H的锂离子浓度HC逐渐增大。这可防止并甚至减小电池组910的电池101与102的内阻IR的增大。
另一方面，在步骤S7中，CPU 920确定测量的电动势VP是否小于第电动势阈值VPL。
如果不是，也就是说，当电动势VP等于或大于低电动势阈值VPL(VP≥VPL)时，运行返回到步骤s3，重复上面提到的处理。
如果是，也就是说，当电动势VP小于低电动势阈值VPL(VP＜VPL)时，运行返回到步骤S2，其中，进行S模式的充电与放电控制。
根据第二实施例的笔记本电脑900装有上述PC电池系统SP1，并能通过使用与贮留电解质130S的锂离子浓度SC有关联性并由浓度差电动势测量装置M1推定的电动势VP来选择S模式的控制装置S2和T1模式的控制装置S8中的任意一个。这可可靠地抑制安装的电池101和102的内阻IR的增大，或可靠地减小并恢复内阻IR，由此将内阻IR抑制在适当的范围内。
尽管使用第一与第二实施例与第一至第四修改实施例介绍了本发明，本发明不限于这里公开的实施例。将会明了，可在不脱离本发明的范围的情况下，对本发明作出多种修改。
尽管在上面提到的实施例中，绕卷型锂离子二次电池用作电池，本发明可适用于叠片型锂离子二次电池，其包含堆叠的正电极板和负电极板，分隔器夹在其间。为了检测保持电解质130H的锂离子浓度HC或是贮留电解质130S的锂离子浓度SC，测量电池101的第一测量电极140和第二测量电极150之间或电池201的第一测量电极240与第二测量电极250之间的浓度检测电流HI或电动势VP。然而，例如，通过例如允许恒定电流流经第一与第二测量电极之间，可测量与电解质130S及130H的锂离子浓度SC及HC对应的第一与第二测量电极之间的电压大小。或者，在第一与第二测量电极之间流动的电流的大小可通过在其之间施加恒定电压来测量。
在第一实施例中，用多孔玻璃板制造的过滤器180被用作分隔元件。然而，过滤器可用这样的任何其他元件制造：其防止分隔元件第一与第二表面之间的间隔中离子由于贮留电解质与基准电解质之间的浓度差而移动，且其能通过第一与第二测量电极140与150测量贮留电解质130S和基准电解质160之间的电位。例如，过滤器可用具有这种特性的陶瓷或树脂制造。

Claims (18)

1.一种电池系统，其包含：
一个或一个以上的锂离子二次电池，其各自具有发电元件以及浸渍在发电元件中并包含锂离子的电解质；
充电与放电控制装置，其用于控制各个锂离子二次电池的充电与放电；以及
内阻检测装置，其用于对至少一个锂离子二次电池的内阻水平进行检测和推定中的至少一种；
其中，充电与放电控制装置包含：
多个模式控制装置，其用于根据预定的充电与放电条件控制各个锂离子二次电池的充电与放电，模式控制装置包含：
增大模式控制装置，其用于在增大充电与放电条件下控制各个锂离子二次电池的充电与放电，增大模式控制装置被配置为通过连续执行充电与放电控制来逐渐增大各个锂离子二次电池的内阻；
减小模式控制装置，其用于在与增大充电与放电条件不同的减小充电与放电条件下控制各个锂离子二次电池的充电与放电，减小模式控制装置被配置为通过连续进行充电与放电控制来逐渐减小各个锂离子二次电池的内阻；
模式选择装置，其用于从多个模式控制装置中选择将要使用的一个模式控制装置，
其中，模式选择装置被配置为：
当内阻检测装置检测或推定为内阻相对较高时，选择减小控制装置；以及
当内阻检测装置检测或推定为内阻相对较低时，选择增大控制装置。
2.一种电池系统，其包含：
一个或一个以上的锂离子二次电池，其各自具有发电元件以及浸渍在发电元件中并包含锂离子的电解质；
充电与放电控制装置，其用于控制各个锂离子二次电池的充电与放电；以及
内阻检测装置，其用于对至少一个锂离子二次电池的内阻水平进行检测和推定中的至少一种；
其中，充电与放电控制装置包含：
多个模式控制装置，其用于在预定的充电与放电条件下控制各个锂离子二次电池的充电与放电，模式控制装置包含：
第一模式控制装置，其用于在第一充电与放电条件下控制各个锂离子二次电池的充电与放电；以及
第二模式控制装置，其用于在与第一充电与放电条件不同的第二充电与放电条件下控制各个锂离子二次电池的充电与放电；
模式选择装置，其用于从多个模式控制装置中选择将要使用的一个模式控制装置，
其中，
当在通过第一模式控制装置对各个锂离子二次电池放电的情况与通过第二模式控制装置对各个锂离子二次电池放电的情况之间进行比较时，
使得与通过第一模式控制装置进行放电时的放电电流相比，通过第二模式控制装置进行放电时的放电电流在预定放电条件下较小，并在其他的放电条件下相等或较小，且
模式选择装置被配置为：
当内阻检测装置检测或推定为内阻相对较高时，选择第二模式控制装置；以及
当内阻检测装置检测或推定为内阻相对较低时，选择第一模式控制装置。
3.根据权利要求2的电池系统，其中，
预定放电条件为通过第一模式控制装置可获得的最大放电电流流动时的放电条件。
4.根据权利要求2的电池系统，其中，
在预定放电条件和所述其他放电条件中的任意一种下，
使得通过第二模式控制装置进行放电时的放电电流小于通过第一模式控制装置进行放电时的放电电流。
5.一种电池系统，其包含：
一个或一个以上的锂离子二次电池，其各自具有发电元件以及浸渍在发电元件中并包含锂离子的电解质；
充电与放电控制装置，其用于控制各个锂离子二次电池的充电与放电；以及
内阻检测装置，其用于对至少一个锂离子二次电池的内阻水平进行检测和推定中的至少一种；
其中，充电与放电控制装置包含：
多个模式控制装置，其用于在预定的充电与放电条件下控制各个锂离子二次电池的充电与放电，模式控制装置包含：
第三模式控制装置，其用于在第三充电与放电条件下控制各个锂离子二次电池的充电与放电；以及
第四模式控制装置，其用于在与第三充电与放电条件不同的第四充电与放电条件下控制各个锂离子二次电池的充电与放电；
模式选择装置，其用于从多个模式控制装置中选择将要使用的一个模式控制装置，
其中，
当在通过第三模式控制装置对各个锂离子二次电池充电的情况与通过第四模式控制装置对各个锂离子二次电池充电的情况之间进行比较时，
使得与通过第四模式控制装置进行充电时的充电电流相比，通过第三模式控制装置进行充电时的充电电流在预定充电条件下较小，并在其他的充电条件下相等或较小，且
模式选择装置被配置为：
当内阻检测装置检测或推定为内阻相对较高时，选择第四模式控制装置；以及
当内阻检测装置检测或推定为内阻相对较低时，选择第三模式控制装置。
6.根据权利要求5的电池系统，其中，
预定充电条件为通过第四模式控制装置可获得的最大充电电流流动时的充电条件。
7.根据权利要求5或6的电池系统，其中，
在预定充电条件和所述其他充电条件中的任意一种下，
使得通过第三模式控制装置进行充电时的充电电流小于通过第四模式控制装置进行充电时的充电电流。
8.根据权利要求1至7中的一项的电池系统，其中，
内阻检测装置为电阻关联性物理量检测装置，其用于基于与内阻具有关联性的电阻关联性物理量来推定内阻的水平。
9.根据权利要求8的电池系统，其中，
发电元件包含正电极板和负电极板，
电解质包含保持在正电极板与负电极板之间的保持电解质，且
电阻关联性物理量检测装置为保持电解质浓度检测装置，其用于通过对与内阻具有关联性的保持电解质的锂离子浓度水平执行检测和推定中的至少一种，推定内阻的水平。
10.根据权利要求8的电池系统，其中，
发电元件包含正电极板和负电极板，
各个锂离子二次电池具有保持发电元件的电池壳体，
电解质包含：
保持电解质，其被保持在正电极板与负电极板之间，以及
贮留电解质，其被贮留在发电元件与电池壳体之间，以便允许与保持电解质的相互连通，
电阻关联性物理量检测装置为贮留电解质浓度检测装置，其用于通过对与内阻具有关联性的贮留电解质的锂离子浓度水平执行检测和推定中的至少一种，推定内阻的水平。
11.一种电池系统，其包含：
一个或一个以上的锂离子二次电池，其各自具有：包含正电极板和负电极板的发电元件、包含锂离子并浸渍在发电元件中的电解质、保持发电元件和电解质的电池壳体；以及
充电与放电控制装置，其用于控制各个锂离子二次电池的充电与放电；
电解质包含：保持电解质，其被保持在正电极板与负电极板之间；贮留电解质，其被贮留在发电元件和电池壳体之间，以便允许与保持电解质的相互连通，
贮留电解质浓度检测装置，其用于对至少一个锂离子二次电池中的电解质的贮留电解质中的锂离子浓度水平进行检测和推定中的至少一种，
其中，充电与放电控制装置包含：
多个模式控制装置，其用于在预定的充电与放电条件下控制各个锂离子二次电池的充电与放电，模式控制装置包括：
第五模式控制装置，其用于在第五充电与放电条件下控制各个锂离子二次电池的充电与放电；
第六模式控制装置，其用于在与第五充电与放电条件不同的第六充电与放电条件下控制各个锂离子二次电池的充电与放电；
第七模式控制装置，其用于在与第五及第六充电与放电条件不同的第七充电与放电条件下控制各个锂离子二次电池的充电与放电；
模式选择装置，其用于从多个模式控制装置中选择将要使用的一个模式控制装置，
其中，
当在通过第五模式控制装置对各个锂离子二次电池充电与放电的情况、通过第六模式控制装置对各个锂离子二次电池充电与放电的情况、通过第七模式控制装置对各个锂离子二次电池充电与放电的情况之间进行比较时，
使得与通过第五模式控制装置进行放电时的放电电流相比，通过第六模式控制装置进行放电时的放电电流在预定放电条件下较小，并在其他的放电条件下相等或较小，
使得与通过第五模式控制装置进行充电时的充电电流相比，通过第七模式控制装置进行充电时的充电电流在预定充电条件下较小，并在其他的充电条件下相等或较小，
模式选择装置被配置为：
当贮留电解质浓度检测装置检测或推定为贮留电解质的锂离子浓度高于第六模式的浓度阈值时，选择第六模式控制装置；以及
当贮留电解质浓度检测装置检测或推定为贮留电解质的锂离子浓度低于第七模式的浓度阈值时，选择第七模式控制装置，第七模式的浓度阈值低于第六模式的浓度阈值。
12.根据权利要求11的电池系统，其中，
预定放电条件为通过第五模式控制装置可获得的最大放电电流流动时的放电条件。
13.根据权利要求11或12的电池系统，其中，
预定充电条件为通过第五模式控制装置可获得的最大充电电流流动时的充电条件。
14.根据权利要求11-13中的一项的电池系统，其中，
在预定放电条件和所述其他放电条件中的任意一种下，
使得通过第六模式控制装置进行放电时的放电电流小于通过第五模式控制装置进行放电时的放电电流。
15.根据权利要求11-14中的一项的电池系统，其中，
在预定充电条件和所述其他充电条件中的任意一种下，
使得通过第七模式控制装置进行充电时的充电电流小于通过第五模式控制装置进行充电时的充电电流。
16.根据权利要求11-15中的一项的电池系统，其中，
贮留电解质浓度检测装置包含：
第一测量电极，其包含浸入贮留电解质的第一电极主体部分、暴露在电池壳体之外并电气连接到第一电极主体部分的第一导电部分；
基准电解质，其具有基准锂离子浓度；
基准电解质壳体部分，其容纳基准电解质；
第二测量电极，其包含浸入基准电解质的第二电极主体部分、暴露在基准电解质壳体部分之外并电气连接到第二电极主体部分的第二导电部分；以及
分隔元件，其具有与贮留电解质接触的第一表面以及与基准电解质接触的第二表面，用于将贮留电解质与基准电解质彼此分隔开，
分隔元件被配置为防止由于贮留电解质与基准电解质之间的浓度差引起的第一表面与第二表面之间的离子移动，并使得能够通过第一与第二测量电极对基准电解质与贮留电解质之间的电位进行测量。
17.一种车辆，其中装有根据权利要求1-16中的一项的电池系统。
18.一种装有电池的装置，其中装有根据权利要求1-16中的一项的电池系统。
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