CN104931888A - 用于电池的劣化判定装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于电池的劣化判定装置。PC执行控制处理，所述控制处理包括以下步骤：计算内部压力增加量P(S100)；计算内部压力波动量ΔP(S102)；计算劣化评价值D1(S104)；计算劣化评价值D2(S106)；在D1+D2等于或小于阈值A(S108中的是)时判定电池可作为二手电池被出货(S110)；以及在D1+D2大于阈值A(S108中的否)时判定电池不能作为二手电池被出货(S112)。

Description

用于电池的劣化判定装置
该非临时申请基于2014年3月19日提交到日本专利局的编号为2014-056327的日本专利申请，该申请的全部内容通过引用而纳入本文中。
技术领域
本发明涉及以高精确度判定电池的劣化状态的技术。
背景技术
已知基于电池的劣化状态判定电池是否可被再利用的技术。作为判定电池的劣化状态的技术，例如公开号为2012-127938的日本专利公开了基于循环损害次数，计算相对于日历寿命或循环寿命的蓄电装置劣化程度的技术，其中循环损害次数基于蓄电装置的充电电流值、充电时间和代表温度。
在密封电池中，诸如树脂部件、放气阀或CID(电流中断器件)之类的组件例如被用于保持密封状态。由于电池的内部压力根据老化劣化、使用状况等而波动，因此在这些组件中，可能累积疲劳，并且不断劣化。因此，为了以更高的精确度判定电池的劣化状态，还必须考虑电池的内部压力波动。
发明内容
本发明的目的是提供一种在考虑电池的内部压力波动的情况下，以高精确度判定电池的劣化状态的劣化判定装置。
根据本发明的一方面的一种用于电池的劣化判定装置包括：计算单元，其用于计算在电池的内部压力与外部压力之间的压力差以预定波动量波动时的波动次数，计算所述压力差变为预定压力差的时间，以及计算第一劣化评价值和第二劣化评价值中的至少任一者，所述第一劣化评价值基于所计算出的所述波动次数与对应于所述预定波动量的预定上限波动次数之间的第一比率，并且所述第二劣化评价值基于所计算出的所述时间与对应于所述预定压力差的预定上限时间之间的第二比率；以及劣化判定单元，其用于基于由所述计算单元计算出的所述第一劣化评价值和所述第二劣化评价值中的至少任一者而判定所述电池的劣化状态。
这样，在考虑了电池的内部压力与外部压力之间的压力差的情况下计算第一劣化评价值和第二劣化评价值。因此，基于第一劣化评价值和第二劣化评价值中的至少任一者而判定电池的劣化状态，从而，可在考虑了电池的内部压力波动的情况下，以高精确度判定电池的劣化状态。由此，可以提供在考虑了电池的内部压力波动的情况下，以高精确度判定电池的劣化状态的劣化判定装置。
优选地，当所述第一劣化评价值和所述第二劣化评价值的和大于阈值时，所述劣化判定单元判定所述电池处于劣化状态。
这样，当第一劣化评价值和第二劣化评价值的和大于阈值时，可以判定特定的疲劳已经在电池的组件中累积。因此，在这种情况下，判定电池处于劣化状态，从而，能够以高精确度判定电池的劣化状态。
更优选地，所述计算单元计算与包括所述预定波动量的多个波动量分别对应的多个所述第一比率，并且计算多个所述第一比率的和作为所述第一劣化评价值。
这样，与多个波动量分别对应的多个第一比率的和可被计算为第一劣化评价值。由此，能够以高精确度判定电池的劣化状态。
更优选地，所述计算单元计算与包括所述预定压力差的多个压力差分别对应的多个所述第二比率，并且计算多个所述第二比率的和作为所述第二劣化评价值。
这样，与多个压力差分别对应的第二比率的和可被计算为第二劣化评价值。由此，能够以高精确度判定电池的劣化状态。
更优选地，所述劣化判定装置进一步包括再利用判定单元，其用于基于所述第一劣化评价值和所述第二劣化评价值的和与阈值之间的比较结果，判定所述电池是否能够被再利用。
这样，可以基于第一劣化评价值和第二劣化评价值的和与阈值之间的比较，判定特定的疲劳是否已经在电池的组件中累积。由此，可基于比较结果，以高精确度判定电池是否能够被再利用。
更优选地，所述劣化判定装置进一步包括再利用判定单元，其用于在所述第一劣化评价值和所述第二劣化评价值的和小于第一阈值时判定所述电池能够在规定区域中被再利用，在所述第一劣化评价值和所述第二劣化评价值的和大于第二阈值时判定所述电池不能被再利用，以及在所述第一劣化评价值和所述第二劣化评价值的和介于所述第一阈值与所述第二阈值之间时判定所述电池能够在比所述规定区域窄的区域中被再利用。所述第二阈值大于所述第一阈值。
这样，可使用第一阈值和第二阈值指定其中电池能够被再利用的区域，由此，可以有效地再利用电池。
更优选地，所述电池和所述劣化判定装置被安装在车辆上。在所述车辆的驾驶期间，所述劣化判定单元基于所述第一劣化评价值和所述第二劣化评价值中的至少任一者判定所述电池的劣化状态。
这样，即使在车辆的驾驶期间，也能够以高精确度判定电池的劣化状态。
从结合附图给出的对本发明的以下详细描述，本发明的上述和其它目的、特征、方面和优点将变得更加显而易见。
附图说明
图1是用于描述根据本实施例的劣化判定装置的配置的框图。
图2是作为根据本实施例的劣化判定装置的PC的功能框图。
图3示出电池温度与内部压力增加速度之间的关系。
图4示出电池温度与停留时间(stay time)之间的关系。
图5示出内部压力增加量的时间变化。
图6示出压力差的时间变化。
图7示出内部压力波动量与波动次数之间的关系。
图8示出上限波动次数与内部压力波动量之间的关系。
图9示出上限停留时间与压力差之间的关系。
图10示出电池温度、停留时间与压力差之间的关系。
图11是示出作为根据本实施例的用于电池的劣化判定装置的PC所执行的劣化判定处理的流程图。
图12是示出作为根据本实施例的修改例的劣化判定装置的PC所执行的劣化判定处理的流程图。
图13是示出当劣化判定装置由在本实施例的修改例中被安装在车辆上的ECU实现时的劣化判定处理的一个实例的流程图。
具体实施方式
下面将参考附图描述本发明的实施例。在下面的描述中，相同的组件由相同的参考标号表示。它们的名称和功能也相同。因此，不再重复对它们的详细描述。
如图1所示，根据本实施例的劣化判定装置由个人计算机(下文中被描述为“PC”)100实现。
PC 100被置于例如使用替换电池更换被安装在车辆10上的电池20的电池更换站、回收电池20的商店(例如经销商、二手车代理商或修理厂)、存放和管理被回收的电池20以进行再利用或重复利用的地方、以及其它地方中。
PC 100判定在车辆10中使用的电池20的劣化状态。PC 100可以判定被安装在车辆10上的电池10的劣化状态，或者可以判定从车辆10中取出的电池20的劣化状态。基于电池20的劣化状态的判定结果，PC 100判定电池20是否可在其它车辆中作为二手电池被再利用，并且判定电池20是否需要被回收。
当判定电池20的劣化状态时，PC 100从车辆10的ECU(电子控制单元)40预先获得有关电池20的信息。PC 100将所获得的信息存储在PC100的存储介质102中。存储介质102可以是诸如例如存储器和硬盘之类的存储介质，不做特别限制。
ECU 40使用电池温度传感器44获得被包括在电池20中的电池单体22的温度TB(下文中称为“电池温度TB”)的历史(时间变化)，并且将电池温度TB的历史存储在ECU 40的存储器42中。例如，ECU 40使用电池温度传感器44获得每个规定的时间间隔(例如，最大值为10分钟)的电池温度TB，并且将电池温度TB存储在ECU 40的存储器42中。在车辆10的驾驶和停止期间，ECU 40使用电池温度传感器44获得电池温度TB的历史，并且将电池温度TB的历史存储在存储器42中。
ECU 40还从位置信息获得单元30获得车辆10的高度(altitude)信息(高度时间变化)，并且将高度信息存储在存储器42中。在车辆10的驾驶和停止期间，ECU 40从过位置信息获得单元30获得的高度信息存储在存储器42中。该高度信息可以至少是能够指定车辆10外部的大气压力的信息。位置信息获得单元30是例如汽车导航系统或GPS。位置信息获得单元30基于例如车辆10的当前位置和包括当前位置的地图信息(包括高度信息)而获得与当前位置对应的高度信息，并且将高度信息发送到ECU 40。ECU 40存储例如每个规定的时间间隔(例如，每10分钟)的高度信息。理想地，ECU 40例如同步并存储高度信息和电池温度TB的历史。ECU 40例如可以在规定的时间间隔的电池温度TB具有最大值时存储高度信息。
当ECU 40被连接到PC 100以允许它们之间的通信时(例如，当车辆10的故障诊断终端和PC 100经由通信电缆连接在一起时)，ECU 40响应于来自PC 100的发送请求，向PC 100发送被存储在存储器42中的电池温度TB的历史和高度信息。
车辆10可以是例如其上安装有引擎和被提供电池20的电力的驱动电动机的混合动力车辆，或者可以是其上未安装引擎且仅安装被提供电池20的电力的驱动电动机作为驱动源的电动车辆。
诸如镍金属氢化物二次电池或锂离子二次电池之类的二次电池例如被用作电池20。电池20可以是至少包括一个或多个密封电池单体22的电池，并不具体限制为上述类型的二次电池。
电池20包括一个或多个密封电池单体22。为了保持密封状态，电池单体22包括诸如由树脂等制成的密封部件、放气阀或CID(电流中断器件)之类的组件。CID是压力型电流中断机构，并且在电池单体的内部压力(电池单体外壳内部的压力)增加时，中断电池单体22中的电池元件与被设置在电池单体22的外部的外部终端之间的电连接。放气阀被用于释放在电池单体22中产生的气体。
由于电池单体22的内部压力根据老化裂化、使用状况等而波动，因此在这些组件中，可能累积疲劳，并且劣化会发展。由此，为了以较高的精确度判定劣化状态，还必须考虑电池单体22的内部压力波动。
由此，本实施例的特征在于PC 100如下操作。
具体而言，PC 100计算在电池单体22的内部压力Pin与外部压力Pout之间的压力差P'以波动量ΔP(x)波动时的波动次数n(ΔP(x))，并且基于所计算出的波动次数n(ΔP(x))与对应于波动量ΔP(x)的预定上限波动次数N(ΔP(x))之间的第一比率n(ΔP(x))/N(ΔP(x))而计算出第一劣化评价值D1。
此外，PC 100计算其中压力差P'变为压力差P'(x)并且电池温度TB变为温度TB(x)的时间(在下面的描述中，被描述为“停留时间”)t'(P'(x),TB(x))，并且基于所计算出的停留时间t'(P'(x),TB(x))与对应于压力差P'(x)和温度TB(x)的预定上限停留时间T'(P'(x),TB(x))之间的第二比率t'(P'(x),TB(x))/T'(P'(x),TB(x))而计算出第二劣化评价值D2。
此外，PC 100基于第一劣化评价值D1和第二劣化评价值D2而判定电池单体22的组件的劣化状态。在本实施例中，PC 100基于第一劣化评价值D1和第二劣化评价值D2的和与阈值之间的比较结果，判定包括电池单体22的电池20是否能够被再利用。
在本实施例中，与波动量ΔP(x)对应的上限波动次数N(ΔPx)被描述为当压力差P'反复地以波动量ΔP(x)波动时电池单体22的组件达到故障状态的次数。然而，可以将通过将裕度(margin))加到该次数上而获得的值用作上限波动次数。
此外，在本实施例中，对应于压力差P'(x)和温度TB(x)的预定上限停留时间T'(P'(x),TB(x))被描述为在压力差P'(x)和温度TB(x)的情况下，在电池单体22的组件达到故障状态之前经过的时间。然而，可将通过将裕度加到该经过时间上而获得的值用作上限停留时间。
图2示出了作为根据本实施例的劣化判定装置的PC 100的功能框图。PC 100包括内部压力增加量计算单元110、内部压力波动量计算单元120、D1计算单元130、D2计算单元140、劣化判定单元150、以及通知单元160。
内部压力增加量计算单元110预先计算出电池温度TB与内部压力增加速度k之间的关系，并且基于所计算出的电池温度TB与内部压力增加速度k之间的关系以及从ECU 40接收到的电池温度TB的历史而计算内部压力增加量P。
下面将描述用于计算内部压力增加量P的具体方法。图3示出电池温度TB与内部压力增加速度k之间的关系。图3中的垂直轴指示内部压力增加速度k的对数值，图3中的水平轴指示电池温度TB的倒数。在某些情况下，该曲线也被称为阿累尼乌斯(Arrhenius)图。阿累尼乌斯图可从例如电池单体22的设计数据、实验数据等获知。
内部压力增加速度k与电池温度TB之间的关系通过台架试验等预先被计算出。例如，内部压力增加速度k的对数值(诸如常用对数或自然对数之类的对数值)与电池温度TB的倒数之间的关系可通过线性函数式表示。因此，通过借助台架试验等获得两点或更多点处的内部压力增加速度k和电池温度TB的组合，计算线性函数式的斜率和截距。基于从所计算出的斜率和截距获得的线性函数式，可如图3所示计算出相对于温度TB(x)的内部压力增加速度k(TB(x))的对数值。如图3所示，随着电池温度TB变高(电池温度TB的倒数变小)时，内部压力增加速度k(内部压力增加速度k的对数值)变高。图3所示的内部压力增加速度k与电池温度TB之间的关系是一个实例，该关系不限于图3所示的关系。
图4示出电池温度TB与停留时间t之间的关系。图4中的垂直轴指示停留时间t，图4中的水平轴指示电池温度TB。内部压力增加量计算单元110可从ECU 40接收指示图4所示的电池温度TB与停留时间t之间的关系的数据，或者可以从ECU 40接收电池温度TB的历史(时间变化)并创建指示图4所示的电池温度TB与停留时间t之间的关系的数据。
指示图4所示的电池温度TB与停留时间t之间的关系的数据例如在PC 100或ECU 40中创建，如下所述。
例如，按照规定的顺序读取从电池温度TB的历史获得的规定的时间段的电池温度TB。所述规定的时间段可以是电池温度TB的整个时间段，或者可以是将整个时间段所分成的多个时间段中的任何时间段。所述规定的顺序是例如值的降序、值的升序、或者获得顺序。然后，指定由此读取的电池温度TB与多个温度TB(1)到TB(m)中的哪个温度范围关联。规定的时间(例如，10分钟)被加到与该规定的温度范围关联的停留时间上。该规定的时间与如上所述电池温度TB被存储在存储器42中作为上述历史时的时间间隔相同。所述多个温度TB(1)到TB(m)例如与多个温度范围关联，每个温度范围分别具有规定的温度间隔(例如，1℃的间隔)。在被包括在电池温度TB的历史中的规定的时间段的所有电池温度TB执行此处理，从而创建指示图4所示的电池温度TB与停留时间t之间的关系的数据。
指示图4所示的电池温度TB与停留时间t之间的关系的数据被创建，从而，例如可计算出电池温度TB变为温度TB(x)的停留时间t(TB(x))。如图4所示，电池温度TB与停留时间t之间的关系是这样的关系：停留时间在电池温度TB(1)与TB(m)之间的中心附近最长，并且随着电池温度TB接近电池温度TB(1)(电池温度TB变低)或者随着电池温度TB接近电池温度TB(m)(电池温度TB变高)，停留时间t变短。图4所示的电池温度TB与停留时间t之间的关系是一个实例，此关系不限于图4所示的关系。
内部压力增加量计算单元110基于通过用图3所示的内部压力增加速度k乘以图4所示的停留时间t而获得的值，计算内部压力增加量P。具体而言，内部压力增加量计算单元110根据下式计算内部压力增加量P：
内部压力增加量P＝Σ{t(TB(m))×k(TB(m))}。
下面将描述用于计算内部压力增加量P的具体方法。例如，根据图3所示的线性函数式，内部压力增加量计算单元110计算在电池温度TB为TB(1)时的内部压力增加速度k(TB(1))。根据图4所示的电池温度TB与停留时间t之间的关系，内部压力增加量计算单元110推导出在电池温度TB为TB(1)时的停留时间t(TB(1))。内部压力增加量计算单元110用停留时间t(TB(1))乘以内部压力增加速度k(TB(1))以计算P(TB(1))。通过类似的计算处理，内部压力增加量计算单元110计算出P(TB(1))到P(TB(m))中的每一个，并且计算出所计算出的P(TB(1))到P(TB(m))的和作为内部压力增加量P。如上所述，内部压力增加量计算单元110计算图5所示的内部压力增加量P的历史(时间变化)。
图5中的垂直轴指示内部压力增加量P，图5中的水平轴指示时间。如图5所示，随着经过的时间变长，内部压力增加量P改变而增加。图5所示的内部压力增加量P的时间变化是一个实例，此变化不限于图5所示的变化。
内部压力波动量计算单元120基于从ECU 40接收的高度信息计算电池单体22外部的压力(外部压力)Pout的历史(时间变化)。内部压力波动量计算单元120根据车辆10的高度推定外部压力(大气压力)，并且计算所推定的外部压力作为外部压力Pout。
内部压力波动量计算单元120计算电池单体22内部的压力Pin的历史(时间变化)。具体而言，根据内部压力增加量计算单元110所计算出的内部压力增加量P的历史和电池温度TB的历史，内部压力波动量计算单元120使用玻意耳-查理定律(pv＝nRT)计算电池单体22内部的压力Pin的历史。
内部压力波动量计算单元120计算所计算出的Pin与Pout之间的压力差P'(＝Pin-Pout)。图6示出所计算出的压力差P'的历史(时间变化)。图6中的垂直轴指示压力差P'，图6中的水平轴指示时间。如图6中的虚线所示，基于内部压力增加量P的变化，随着经过的时间变长，压力差P'的波动中心变化而增加。根据车辆10的高度(外部压力Pout)的变化、电池温度TB的变化等，压力差P'变为相对于图6中的虚线上下波动。
内部压力波动量计算单元120根据压力差P'的历史计算内部压力波动量ΔP。例如，当压力差P'如图6所示变化时，内部压力波动量计算单元120根据相邻极值之间的差来计算压力差P'的内部压力波动量ΔP。例如，内部压力波动量计算单元120可根据规定的时间段的压力差P'的最大值与最小值之间的差来计算内部压力波动量ΔP，或者可以根据从压力差P'超过图6中的虚线所示的波动中心时到压力差P'落在波动中心下方时的最大值与从压力差P'落在图6中的虚线所示的波动中心下方时到压力差P'超过波动中心时的最小值之间的差来计算内部压力波动量ΔP。
图7示出内部压力波动量ΔP与波动次数之间的关系。图7中的垂直轴指示波动次数，图7中的水平轴指示内部压力波动量ΔP。内部压力波动量计算单元120基于所计算出的内部压力波动量ΔP计算图7所示的内部压力波动量ΔP与波动次数之间的关系。
如下所述，例如，内部压力波动量计算单元120计算图7所示的内部压力波动量ΔP与波动次数n之间的关系。
例如，每当根据图6所示的压力差P'的历史而计算出内部压力波动量ΔP时，便指定由此计算的内部压力波动量ΔP与多个内部压力波动量ΔP(1)到ΔP(M)中的哪一个关联。与所指定的内部压力波动量关联的波动次数增加1。所述多个内部压力波动量ΔP(1)到ΔP(M)分别与各自具有规定的间隔的所述多个内部压力波动量的范围关联。此处理针对所有内部压力波动量ΔP执行，从而创建图7所示的内部压力波动量ΔP与波动次数n之间的关系的数据。
指示创建图7所示的内部压力波动量ΔP与波动次数n之间的关系的数据被创建，从而例如可计算出当压力差P'以内部压力波动量ΔP(x)波动时的波动次数n(ΔP(x))。
D1计算单元130基于所计算出的图7所示的内部压力波动量ΔP与波动次数n之间的关系计算第一劣化评价值D1。D1计算单元130基于当压力差P'以内部压力波动量ΔP(x)波动时的波动次数n(ΔP(x))与对应于内部压力波动量ΔP(x)的上限波动次数N(ΔP(x))之间的第一比率n(ΔP(x))/N(ΔP(x))计算第一劣化评价值D1。
下面将描述用于计算上限波动次数N和第一劣化评价值D1的方法。针对电池单体22的多个组件中的每一个计算上限波动次数N和第一劣化评价值D1。下面将描述用于针对电池单体22的多个组件中的任一个组件计算上限波动次数N和第一劣化评价值D1的方法。然而，相同的方法也适用于其它组件，因此将不再重复对它们的详细描述。
图8所示的与电池单体22的组件对应的S-N图被预存储在PC 100的存储介质102中。图8示出电池单体22的内部压力波动量ΔP与直到组件达到故障状态为止的上限波动次数N之间的关系。图8中的垂直轴指示内部压力波动量ΔP，图8中的水平轴指示上限波动次数N的对数值。该S-N图例如可从电池单体22的组件的设计数据、实验数据等获知。
内部压力波动量ΔP与上限波动次数N之间的关系通过台架试验等被预先计算出。例如，内部压力波动量ΔP与上限波动次数N的对数值(诸如常用对数或自然对数之类的对数值)之间的关系可通过线性函数式表达。因此，通过借助台架试验等获得两点或更多点处的内部压力波动量ΔP和上限波动次数N的组合，计算线性函数式的斜率和截距。基于根据所计算出的斜率和截距获得的线性函数式，可如图8所示计算与内部压力波动量ΔP(x)对应的上限波动次数N(ΔP(x))的对数值。如图8所示，随着内部压力波动量ΔP变大，上限波动次数N(上限波动次数N的对数值)变小。图8所示的内部压力波动量ΔP与上限波动次数N之间的关系是一个实例，此关系不限于图8所示的关系。
D1计算单元130基于波动次数n和上限波动次数N计算第一劣化评价值D1。更具体地，D1计算单元130使用下式计算第一劣化评价值D1：
第一劣化评价值D1＝Σ{n(ΔP((M)/N(ΔP(M))}。
下面将描述用于计算第一劣化评价值D1的方法。根据图7所示的内部压力波动量ΔP与波动次数n之间的关系，D1计算单元130推导出当内部压力波动量ΔP为ΔP(1)时的波动次数n(ΔP(1))。根据图8所示的线性函数式，D1计算单元130计算当内部压力波动量ΔP为ΔP(1)时的上限波动次数N(ΔP(1))。D1计算单元130用波动次数n(ΔP(1))除以上限波动次数N(ΔP(1))以计算D1(ΔP(1))。通过类似的计算处理，D1计算单元130计算D1(ΔP(1))到D1(ΔP(M))中的每一个，并且计算所计算出的值D1(ΔP(1))到D1(ΔP(M))的和作为第一劣化评价值D1。D1计算单元130可以以百分比单位计算第一劣化评价值D1(波动次数n与上限波动次数N的比率)。
D2计算单元140计算停留时间t'(P'(x),TB(x))，并且基于所计算出的停留时间t'(P'(x),TB(x))与对应于此状态的上限停留时间(蠕变断裂时间)T'(P'(x),TB(x))之间的第二比率t'(P'(x),TB(x))/T'(P'(x),TB(x))计算第二劣化评价值D2，所述停留时间是在电池单体22中压力差P'变为压力差P'(x)且电池温度TB变为温度TB(x)的时间。
下面将描述用于计算停留时间t'、上限停留时间T'和第二劣化评价值D2的方法。针对电池单体22的多个组件中的每一个计算上限停留时间T'和第二劣化评价值D2。下面将描述用于针对所述多个组件中的任一个(与上述计算第一劣化评价值时所针对的组件相同的组件)计算上限停留时间T'和第二劣化评价值D2的方法。然而，相同的方法也适用于其它组件，因此将不再重复对它们的详细描述。
电池温度TB为温度TB(x)时的图9所示的压力差P'与上限停留时间T'之间的关系被预存储在PC 100的存储介质102中。此外，分别对应于所述多个电池温度TB(1)到TB(m)的图9所示的压力差P'与上限停留时间T'之间的多个关系被存储在PC 100的存储介质102中。
例如，当电池温度TB为温度TB(x)时的压力差P'与上限停留时间T'之间的关系可使用拉森-密勒参数通过以下线性函数式表示：
压力差P'＝A(斜率)×温度TB(x)×Log(上限停留时间T')+B(截距)。
因此，通过借助台架试验等获得当电池温度TB为温度TB(x)时的两点或更多点处的压力差P'和上限停留时间T'的组合，计算上述线性函数式的斜率和截距。基于从所计算出的斜率和截距而获得的线性函数式，可如图9所示计算当电池温度TB为温度TB(x)时对应于压力差P'(x)的上限停留时间T'(TB(x),P'(x))的对数值。如图9所示，随着压力差P'变高，上限停留时间T'变短。通过在多个电池温度TB(1)到TB(m)中的每一个的环境下计算图9所示的压力差P'与上限停留时间T'之间的关系，推导出电池温度TB、压力差P'与上限停留时间T'之间的关系。
此外，当通过内部压力波动量计算单元120计算压力差P'的历史时，D2计算单元140基于在每个时间点针对压力差P'的电池温度TB、以及图4所示的电池温度TB与停留时间t之间的关系，创建三维数据，该三维数据指示图10所示的压力差P'、电池温度TB与停留时间t'之间的关系。
图10中的水平轴指示电池温度TB，图10中的垂直轴指示停留时间t'，图10中朝着后向的轴指示压力差P'。图10所示的电池温度TB与停留时间t'之间的关系类似于图4所示的电池温度TB与停留时间t之间的关系，因此，不再重复对它们的详细描述。与图4所示的电池温度TB与停留时间t之间的关系类似，图10所示的压力差P'与停留时间t'之间的关系也是这样的关系：停留时间在压力差P'的最大值与最小值之间的中心附近最长，并且随着压力差P'接近最小值(压力差P'变低)或者随着压力差P'接近最大值(压力差P'变高)，停留时间t'变短。在图10中，压力差P'、电池温度TB与停留时间t'之间的关系具有三维V形(chevron)形状，其中包括压力差P'的轴和电池温度TB的轴的平面为底面。图10所示的压力差P'、电池温度TB与停留时间t'之间的关系是一个实例，此关系不限于图10所示的关系。
创建指示图10所示的压力差P'、电池温度TB与停留时间t'之间的关系的数据，从而可计算例如当电池温度TB为温度TB(x)且压力差P'为P'(x)时的停留时间t'(P'(x),TB(x))。
D2计算单元140基于使用图10计算出的停留时间t'与使用图9计算出的上限停留时间T'之间的比率计算第二劣化评价值D2。D2计算单元140使用下式计算第二劣化评价值D2：
第二劣化评价值D2＝Σ{t'(P'(M),TB(m))/T'(P'(M),TB(m))}。
整数M和整数m可以是相同的值，或者可以是不同的值。
下面将描述用于计算第二劣化评价值D2的方法。根据图10所示的压力差P'、电池温度TB与停留时间t'之间的关系，D2计算单元140推导出当电池温度TB为温度TB(1)且压力差P'为P'(1)时的停留时间t'(P'(1),TB(1))。根据当电池温度TB为TB(1)时的图9所示的压力差P'与上限停留时间T'之间的关系，D2计算单元140计算当电池温度TB为温度TB(1)且压力差P'为P'(1)时的上限停留时间T'(P'(1),TB(1))。D2计算单元140用停留时间t'(P'(1),TB(1))除以上限停留时间T'(P'(1),TB(1))以计算D2(P'(1),TB(1))。通过类似的计算处理，D2计算单元140计算D2(P'(1),TB(1))到D2(P'(M),TB(m))中的每一个，并且计算所计算出的值D2(P'(1),TB(1))到D2(P'(M),TB(m))的和作为第二劣化评价值D2。D2计算单元140可以以百分比单位计算第二劣化评价值D2(停留时间t'与上限停留时间T'的比率)。
劣化判定单元150判定第一劣化评价值D1和第二劣化评价值D2的和是否大于阈值A。阈值A是用于判定电池单体22处于劣化状态的阈值，并且通过台架试验等进行适应性改变(adapt)。当第一劣化评价值D1和第二劣化评价值D2的和大于阈值A时，劣化判定单元150判定电池单体22(电池20)处于劣化状态，并且打开劣化判定标志。当第一劣化评价值D1和第二劣化评价值D2的和等于或小于阈值A时，劣化判定单元150判定电池单体22不处于劣化状态。
劣化判定单元150可针对电池单体22的每个组件设定阈值A，并且针对每个组件，劣化判定单元150可判定第一劣化评价值D1和第二劣化评价值D2的和是否大于阈值A，并且当在多个组件中的任一个中判定第一劣化评价值D1和第二劣化评价值D2的和大于阈值A时，劣化判定单元150可判定电池单体22处于劣化状态。阈值A可以是电池单体22的多个组件的共同阈值。
通知单元160基于劣化判定单元150的劣化判定结果通知电池20是否能被再利用。例如，当劣化判定单元150判定第一劣化评价值D1和第二劣化评价值D2的和大于阈值时，通知单元160通知电池20不能被再利用，因为电池单体22处于劣化状态。例如，当劣化判定单元150判定第一劣化评价值D1和第二劣化评价值D2的和等于或小于阈值时，通知单元160通知电池20能够被再利用，因为电池单体22不处于劣化状态。通知单元160例如可导致诸如与PC 100相连的显示器之类的显示装置使用文字、图像等显示电池20是否能够被再利用，或者可使用扬声器等进行发声来做出通知。
将参考图11描述作为根据本实施例的劣化判定装置的PC 100所执行的控制处理。
在S100，PC 100计算电池单体22中的内部压力增加量P。在S102，PC 100基于所计算出的内部压力增加量P计算内部压力波动量ΔP。在S104，PC 100计算第一劣化评价值D1。在S106，PC 100计算第二劣化评价值D2。上面描述了用于计算内部压力增加量P、内部压力波动量ΔP、第一劣化评价值D1和第二劣化评价值D2的方法，因此不再重复对它们的详细描述。
在S108，PC 100判定第一劣化评价值D1+第二劣化评价值D2是否等于或小于阈值A。如果判定第一劣化评价值D1+第二劣化评价值D2等于或小于阈值A(S108中的是)，则处理进行到S110。如果判定第一劣化评价值D1+第二劣化评价值D2并非等于或小于阈值A(S108中的否)，则处理进行到S112。
在S110，PC 100判定并通知电池20可被作为二手电池出货(再利用)。在S112，PC 100判定并通知电池20不能被作为二手电池出货(再利用)。
将描述基于上述结构和流程图的作为根据本实施例的劣化判定装置的PC 100的操作。
例如，假设这样的情况：其中，被安装在车辆10上的电池20在商店被取出并且使用替换电池而被更换，该商店中放置有作为根据本实施例的劣化判定装置的PC 100。
当操作员通过通信电缆将PC 100连接到车辆10的ECU 40以允许PC100与ECU 40之间的通信时，响应于操作员所做出的对PC 100的规定操作，被存储在ECU 40的存储器42中的电池温度TB的历史以及高度信息被发送到PC 100。
基于接收到的电池温度TB的历史以及接收到的高度信息，PC 100如参考图3到5所述计算被包括在从车辆10中取出的电池20中的电池单体22的内部压力增加量P(S100)，如参考图6所述计算内部压力波动量ΔP(S102)，以及如参考图7和8所述计算第一劣化评价值D1(S104)。
此外，PC 100如参考图9和10所述计算第二劣化评价值D2(S106)，并且判定第一劣化评价值D1+第二劣化评价值D2是否等于或小于阈值A(S108)。
如果判定第一劣化评价值D1+第二劣化评价值D2等于或小于阈值A(S108中的是)，则通知电池20可被作为二手电池出货(S110)。
另一方面，如果判定第一劣化评价值D1+第二劣化评价值D2大于阈值A(S108中的否)，则通知电池20不能被作为二手电池出货(S112)。
如上所述，在根据本实施例的用于电池的劣化判定装置中，第一劣化评价值D1和第二劣化评价值D2二者都是在考虑了电池单体22的内部压力与外部压力之间的压力差P'的情况下被计算出的。因此，电池单体22的劣化状态是基于第一劣化评价值D1和第二劣化评价值D2而被判定的，从而，在考虑了电池单体22的内部压力的波动的情况下，能够以高精确度判定电池20的劣化状态。由此，可以提供在考虑了电池的内部压力的波动的情况下以高精确度判定劣化状态的劣化判定装置。
<本实施例的修改例>
作为根据本实施例的劣化判定装置的PC 100已经被描述为：在第一劣化评价值D1和第二劣化评价值D2的和大于阈值A时通知电池不能被作为二手电池出货，并且在第一劣化评价值D1和第二劣化评价值D2的和等于或小于阈值A时通知电池能够被作为二手电池出货。然而，PC 100不特别限于此。
例如，PC 100可在第一劣化评价值D1和第二劣化评价值D2的和大于阈值B(大于阈值A)时通知电池不能被作为二手电池出货，并且在第一劣化评价值D1和第二劣化评价值D2的和等于或小于阈值A时通知电池可被作为二手电池出货(再利用)到规定的区域(例如，所有区域)，以及在第一劣化评价值D1和第二劣化评价值D2的和大于阈值A并且等于或小于阈值B时通知电池可被作为二手电池出货(以有限的方式再利用)到比所述规定的区域窄的区域。
例如，将参考图12描述作为根据本修改例的用于电池的劣化判定装置的PC 100所执行的控制处理。
图12的流程图的S100到S108中的处理与图11的流程图的S100到S108中的处理相同，由此不再重复对它们的详细描述。
如果判定第一劣化评价值D1+第二劣化评价值D2等于或小于阈值A(S108中的是)，则PC 100在S200中通知操作员电池20可被作为二手电池出货到所有区域。
如果判定第一劣化评价值D1+第二劣化评价值D2大于阈值A(S108中的否)，则PC 100在S202中判定第一劣化评价值D1+第二劣化评价值D2是否等于或小于阈值B。阈值B大于阈值A，并且是用于判定电池20是否可被作为二手电池出货到限定区域(比所有区域窄并且处于这样的环境下的区域：其中，电池单体22的劣化进度比在所有区域中的其它区域慢)的阈值。所述限定区域可以是例如这样的区域：其中，外部压力等于或高于规定的外部压力，或者可以是这样的区域：其中，温度等于或低于规定的温度。限定区域不做特别限制，但是限定区域是至少基于外部压力或温度指定的区域。
如果判定第一劣化评价值D1+第二劣化评价值D2等于或小于阈值B(S202中的是)，则处理进行到S204，如果第一劣化评价值D1+第二劣化评价值D2并非等于或小于阈值B(S202中的否)，则处理进行到S206。
在S204，PC 100判定并通知电池20可作为二手电池被出货到限定区域。在S206，PC 100判定并通知电池20不能作为二手电池被出货(再利用)。
这样，可使用阈值A和B指定电池20可被出货到的区域，由此可有效地再利用电池20。
此外，根据上述第一实施例的劣化判定装置已经被描述为由被放置在诸如商店之类的设施中的PC 100实现。然而，根据上述第一实施例的劣化判定装置可由例如被安装在车辆10上的ECU 40实现。
图13示出的流程图示出了当劣化判定装置由例如被安装在车辆10上的ECU 40实现时的劣化判定处理的一个实例。
图13的流程图的S100到S108中的处理与图11的流程图的S100到S108中的处理相同，只是处理由ECU 40而非PC 100执行，因此不再重复对它们的详细描述。
如果判定第一劣化评价值D1+第二劣化评价值D2等于或小于阈值A(S108中的是)，则ECU 40在S300中判定并通知可继续使用被安装在车辆10上的电池20。
如果判定第一劣化评价值D1+第二劣化评价值D2大于阈值A(S108中的否)，则ECU 40在S302中判定不适合继续使用被安装在车辆10上的电池20，并且通知促使更换电池20。
这样，即使在车辆10的驾驶期间，也能够以高精确度判定电池单体22的组件的劣化状态，并且可在适当的时候促使用户更换电池20。
在本实施例中，已经描述了在电池20中设置一个电池温度传感器44的情况。然而，可在多个位置或在特定位置处设置多个电池温度传感器44。电池温度传感器44例如可针对每个电池单体、针对通过组合规定数量的电池单体而获得的每个电池模块，或针对通过组合规定数量的电池模块而获得的每个电池组设置。
当多个电池温度传感器44被设置在多个位置处时，ECU 40可计算从多个电池温度传感器44获得的多个检测值的平均值，从而获得电池温度TB的历史。或者，ECU 40可针对电池温度传感器44的每个设置单位(针对每个电池单体、针对每个电池模块或针对每个电池组)获得电池温度TB的历史，并且使用电池温度TB的历史计算第一劣化评价值D1和第二劣化评价值D2。
在本实施例中，已经描述了基于高度信息计算电池单体22的外部压力Pout的情况。然而，当车辆10被配备有外部压力传感器时，可获得通过使用外部压力传感器等获得的外部压力的历史(时间变化)并替代高度信息将此历史存储在存储器42中，并且可基于外部压力的历史计算电池单体22的外部压力Pout。
在本实施例中，已经描述了电池温度TB的历史和高度信息被存储在其上安装有电池20的车辆10的ECU 40中。然而，电池温度TB的历史和高度信息例如可被存储在诸如单独安装在电池20上的存储器之类的存储介质中。在这种情况下，当PC 100被连接到电池20以允许两者之间的通信时，PC 100可从安装在电池20上的存储器读取电池温度TB的历史和高度信息。
在本实施例中，已经描述了阈值A作为用于判定电池单体22是否处于劣化状态的阈值。然而，阈值A可以是例如用于判定电池单体22是否处于这样的程度的劣化状态的阈值：在二手电池的保修期内确保规定的性能。
在本实施例中，已经描述了停留时间t'和上限停留时间T'二者都基于压力差P'的历史和电池温度TB的历史而被计算。然而，停留时间t'和上限停留时间T'二者都可基于压力差P'的历史而被计算。
在本实施例中，已经描述了这样的情况：比较基于以内部压力波动量ΔP波动的次数的第一劣化评价值D1和基于停留时间的第二劣化评价值D2的和与阈值A，并且判定电池20是否处于劣化状态以及电池20是否可作为二手电池被再利用。然而，本发明并非特别限于此。PC 100例如可以比较通过用第一劣化评价值D1和第二劣化评价值D2中的每一者乘以规定的权重系数或校正系数而获得的值的和与阈值，并且判定电池20是否处于劣化状态以及电池20是否可作为二手电池被再利用。或者，PC 100例如可基于被施加到电池20的振动(加速)，比较第一劣化评价值D1、第二劣化评价值D2和第三劣化评价值D3的和(D1+D2+D3)与阈值，并且判定电池20是否处于劣化状态以及电池20是否可作为二手电池被再利用。或者，PC 100可根据组件所用的材料类型和电池的使用状况(与内部压力增加相关的使用状况，例如充电和放电频率)校正第一劣化评价值D1和第二劣化评价值D2中的每一者，比较校正后的第一劣化评价值D1和第二劣化评价值D2的和与阈值，并且判定电池20是否处于劣化状态以及电池20是否可作为二手电池被再利用。
此外，在本实施例中，PC 100已经被描述为计算第一劣化评价值D1和第二劣化评价值D2中的每一者，并且基于所计算出的第一劣化评价值D1和第二劣化评价值D1判定电池单体22的组件的劣化状态。然而，本发明并非特别限于此判定方法。
例如，PC 100可计算第一劣化评价值D1和第二劣化评价值D中的至少任一者，并且基于所计算出的第一劣化评价值D1和第二劣化评价值D中的至少任一者判定电池单体22的组件的劣化状态。
更具体地说，PC 100可计算第一劣化评价值D1，并且在所计算出的第一劣化评价值D1大于阈值时判定电池单体22的组件处于劣化状态。或者，PC 100可计算第二劣化评价值D2，并且在所计算出的第二劣化评价值D2大于阈值时判定电池单体22的组件处于劣化状态。
尽管详细地描述并示例了本发明，但是很清楚地理解，其仅以示例和实例的方式给出，而非以限制的方式给出，本发明的范围由所附权利要求的条款解释。

Claims (7)

1.一种用于电池(20)的劣化判定装置，包括：
计算单元(130、140)，其用于计算在电池的内部压力与外部压力之间的压力差以预定波动量波动时的波动次数，计算所述压力差变为预定压力差的时间，以及计算第一劣化评价值和第二劣化评价值中的至少任一者，所述第一劣化评价值基于所计算出的所述波动次数与对应于所述预定波动量的预定上限波动次数之间的第一比率，并且所述第二劣化评价值基于所计算出的所述时间与对应于所述预定压力差的预定上限时间之间的第二比率；以及
劣化判定单元(150)，其用于基于由所述计算单元计算出的所述第一劣化评价值和所述第二劣化评价值中的至少任一者而判定所述电池的劣化状态。
2.根据权利要求1所述的用于电池的劣化判定装置，其中
当所述第一劣化评价值和所述第二劣化评价值的和大于阈值时，所述劣化判定单元判定所述电池处于劣化状态。
3.根据权利要求1所述的用于电池的劣化判定装置，其中
所述计算单元计算与包括所述预定波动量的多个波动量分别对应的多个所述第一比率，并且计算多个所述第一比率的和作为所述第一劣化评价值。
4.根据权利要求1所述的用于电池的劣化判定装置，其中
所述计算单元计算与包括所述预定压力差的多个压力差分别对应的多个所述第二比率，并且计算多个所述第二比率的和作为所述第二劣化评价值。
5.根据权利要求1所述的用于电池的劣化判定装置，进一步包括
再利用判定单元，其用于基于所述第一劣化评价值和所述第二劣化评价值的和与阈值之间的比较结果，判定所述电池是否能够被再利用。
6.根据权利要求1所述的用于电池的劣化判定装置，进一步包括
再利用判定单元，其用于在所述第一劣化评价值和所述第二劣化评价值的和小于第一阈值时判定所述电池能够在规定区域中被再利用，在所述第一劣化评价值和所述第二劣化评价值的和大于第二阈值时判定所述电池不能被再利用，以及在所述第一劣化评价值和所述第二劣化评价值的和介于所述第一阈值与所述第二阈值之间时判定所述电池能够在比所述规定区域窄的区域中被再利用，其中
所述第二阈值大于所述第一阈值。
7.根据权利要求1所述的用于电池的劣化判定装置，其中
所述电池和所述劣化判定装置被安装在车辆(10)上，并且
在所述车辆的驾驶期间，所述劣化判定单元基于所述第一劣化评价值和所述第二劣化评价值中的至少任一者判定所述电池的劣化状态。
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