CN106257737A - 状态估计装置及状态估计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种状态估计装置及状态估计方法，能与从初始状态起经过的时间无关地维持充满电容量的估计精度。状态估计装置具备累计所述二次电池(31)中流动的电流的电流累计部(60)及估计所述二次电池(31)的充满电容量Co的第一估计部(60)，所述二次电池(31)在剩余容量C与开路电压V的C‑V相关特性中具有与其他区域相比而C‑V相关特性的时间变化相对小的不变区域(F1)，所述第一估计部(60)基于所述不变区域(F1)中包含的计测点(P)的所述蓄电元件的开路电压Vp和所述C‑V相关特性计算所述计测点(P)的所述蓄电元件的剩余容量Cp，基于计算出的所述计测点(P)的剩余容量Cp和从满足充满电条件的充满电状态至计测点(P)的所述二次电池的累积充放电量X来估计所述二次电池(31)的充满电容量Co。

Description

状态估计装置及状态估计方法
技术领域
本发明涉及估计蓄电元件的充满电容量的技术。
背景技术
以往有基于两点的SOC差和两点间的电流累计值来估计二次电池的充满电容量的方法(下述专利文献1)。该估计方法以具有OCV-SOC表格不因容量劣化而变化的区域为前提。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2003-68369公报
例如，在如磷酸铁系的锂离子二次电池那样OCV-SOC表格因从初始状态起经过的时间所引起的容量劣化而变化的情况下，存在难以应用的问题。此外，除了上述方法以外，还具有利用环境温度历史记录记录来估计二次电池的充满电容量的方法。但是，利用了环境温度历史记录的估计方法存在估计精度因温度计测误差的积累而逐渐下降的问题。
发明内容
本发明正是鉴于上述这种情况而完成的，其目的在于，提供一种能够与从初始状态起经过的时间无关地维持充满电容量的估计精度的状态估计装置。
由本说明书公开的对蓄电元件的状态进行估计的状态估计装置，用于估计蓄电元件的状态，所述状态估计装置具备：电流累计部，累计所述蓄电元件中流动的电流；和第一估计部，估计所述蓄电元件的充满电容量，所述蓄电元件在剩余容量C与开路电压V的相关特性中具有与其他区域相比而所述相关特性的时间变化相对小的不变区域，所述第一估计部基于所述不变区域中包含的计测点P处的所述蓄电元件的开路电压Vp和所述相关特性，来计算所述计测点P处的所述蓄电元件的剩余容量Cp，基于计算出的所述计测点P的剩余容量Cp、和从满足充满电条件的充满电状态至计测点P为止的所述蓄电元件的累积充放电量X，来估计所述蓄电元件的充满电容量Co。
此外，由本说明书公开的对蓄电元件的状态进行估计的状态估计装置，用于估计蓄电元件的状态，所述状态估计装置具备：电流累计部，累计所述蓄电元件中流动的电流；和第一估计部，估计所述蓄电元件的充满电容量，所述第一估计部基于任意的计测点P处的所述蓄电元件的开路电压Vp、以及剩余容量C与开路电压Vp的相关特性，来计算所述计测点P处的所述蓄电元件的剩余容量Cp，判定计算出的所述剩余容量Cp是否为判定值以下，在所述剩余容量Cp为判定值以下的情况下，基于所述计测点P的剩余容量Cp、和从满足充满电条件的充满电状态至所述计测点P为止的所述蓄电元件的累积充放电量X，来估计所述蓄电元件的充满电容量Co。
发明效果
根据本发明，能够与从初始状态起经过的时间无关地维持充满电容量的估计精度。
附图说明
图1是在实施方式1中表示电池包的构成的示意图。
图2是表示二次电池的充电特性的图表。
图3是表示二次电池的SOC-V相关特性的图表。
图4是表示二次电池的C-V相关特性的图表。
图5是放大了图4的一部分的图。
图6是表示充满电容量Co的可取范围的计算过程的流程图。
图7是表示环境温度与二次电池的减少量W的相关的图。
图8是表示基于环境温度历史记录的充满电容量Ct的重置处理的流程的流程图。
图9是以数直线来示出充满电容量的可取范围的图。
图10是表示正极电位和电量、负极电位的电量的相关的图表。
图11是表示正极电位和电量、负极电位的电量的相关的图表。
图12是在实施方式2中表示二次电池的C-V相关特性的图表。
图13是放大了图11的一部分的图。
图14是在实施方式4中表示基于环境温度历史记录的充满电容量Ct的重置处理的流程的流程图。
图15是表示二次电池的充电特性的图表(表示充满电状态与充满电附近状态的容量差M)。
符号说明
20 电池包
30 电池组
31 二次电池(相当于本发明的“蓄电元件”)
40 电流传感器
50 电池管理器(相当于本发明的“状态估计装置”)
60 控制部(相当于本发明的“电流累计部”、“第一估计部”、“第二估计部”、“比较部”、“判断部”)
61 CPU
63 存储器
80 电压检测电路
95 温度传感器
具体实施方式
(本实施方式的概要)
首先，说明本实施方式所公开的状态估计装置的概要。状态估计装置具备：电流累计部，累计蓄电元件中流动的电流；和第一估计部，估计所述蓄电元件的充满电容量，所述蓄电元件在剩余容量C与开路电压V的相关特性中具有与其他区域相比而所述相关特性的时间变化相对小的不变区域，所述第一估计部基于所述不变区域中包含的计测点P处的所述蓄电元件的开路电压Vp和所述相关特性，来计算所述计测点P处的所述蓄电元件的剩余容量Cp，基于计算出的所述计测点P的剩余容量Cp、和从满足充满电条件的充满电状态至计测点P为止的所述蓄电元件的累积充放电量X，来估计所述蓄电元件的充满电容量Co。根据该状态估计装置，能够与从初始状态起经过的时间无关地维持充满电容量的估计精度。
此外，本实施方式所公开的状态估计装置优选以下的构成。
所述第一估计部基于所述计测点P处的所述蓄电元件的开路电压Vp和所述相关特性，来计算所述计测点P处的所述蓄电元件的剩余容量Cp的下限值Cpmin和上限值Cpmax，通过对所述剩余容量Cp的下限值Cpmin和上限值Cpmax分别加上所述累积充放电量X，来计算所述蓄电元件的充满电容量Co的下限值Comin和上限值Comax。在该构成中，能够计算蓄电元件的充满电容量Co的可取范围(下限值Comin～上限值Comax)。
所述不变区域包含：与其他区域相比而开路电压V相对于剩余容量C的变化率小的低变化区域。低变化区域由于开路电压V相对于剩余容量C的变化率小，因此难以根据开路电压Vp来准确地确定剩余容量Cp。在不变区域包含低变化区域的情况下，计算充满电容量Co的范围的误差也小，因此是优选的。
所述第一估计部在开路电压V相对于剩余容量C的变化率不同的两个计测点P处计测出开路电压Vp的情况下，选择开路电压V的变化率大的一侧的计测点P来进行计算所述蓄电元件的充满电容量Co的下限值Comin和上限值Comax的处理。与选择开路电压V的变化率小的一侧的计测点P的情况相比，能够缩窄充满电容量Co的可取范围，即能够获取较窄的范围。
所述第一估计部将充满电状态的检测误差或者累积充放电量X的误差之中的至少任意一者包含在内来计算所述蓄电元件的充满电容量Co的下限值Comin和上限值Comax。在该构成中，能够准确地计算充满电容量的可取范围(下限值Comin～上限值Comax)。
具备：第二估计部，基于环境温度信息来估计所述蓄电元件的充满电容量Ct；和比较部，将基于环境温度信息估计出的所述蓄电元件的充满电容量Ct与利用所述相关特性计算出的所述充满电容量Co的所述下限值Comin以及所述上限值Comax进行比较，在基于所述环境温度信息的充满电容量Ct从所述下限值Comin～所述上限值Comax的范围偏离的情况下，将基于所述环境温度信息的充满电容量Ct重置为：所述下限值Comin～所述上限值Comax的范围之中以中央为基准而靠近偏离的一侧的值。在该构成中，能够将基于环境温度信息的充满电容量的估计值重置为接近真值的值。
具备：判断部，通过将由所述第二估计部估计出的所述蓄电元件的充满电容量Ct与给定值进行比较来判断所述蓄电元件的寿命。在该构成中，能够判断蓄电元件的寿命。
<实施方式1>
参照图1至图11来说明实施方式1。
1.电池包20的构成
图1是表示本实施方式中的电池包20的构成的图。本实施方式的电池包20例如被搭载于电动汽车、混合动力汽车，向以电能工作的动力源供给电力。
如图1所示，电池包20具有：电池组30、电流传感器40、以及管理电池组30的电池管理器(以下称作BM)50。电池组30由被串联连接的多个二次电池31构成。
二次电池31以及电流传感器40经由布线35而被串联连接，从而与被搭载于电动汽车的充电器10或者被设置于电动汽车等的内部的动力源等负载10连接。
充电器10发挥对电池组30进行充电的功能。充电器10的充电方式为CC/CV(恒流/恒压)方式，若二次电池31达到切换电压，则从恒流充电切换至恒压充电。并且，充电器10通过内置的电流传感器(省略图示)来检测充电电流，若成为充电电流低于第一阈值的状态，则判断为是充满电，停止充电(参照图2)。即，在本例中，以充电电流低于第一阈值为条件而判断为充满电状态。其中，充满电状态的检测方法除了基于充电电流的方法之外，还能够根据电池组30的总电压是否达到规定值来进行检测。
电流传感器40发挥对二次电池31中流动的电流进行检测的功能。电流传感器40构成为：以一定周期计测二次电池31的电流值，并将计测出的电流计测值的数据发送至控制部60。
电池管理器(以下称作BM)50具备：控制部60、电压检测电路80以及温度传感器95。其中，二次电池31为“蓄电元件”的一例，BM50为“状态估计装置”的一例，控制部60为“电流累计部”、“第一估计部”、“第二估计部”、“比较部”的一例。
电压检测电路80经由检测线而分别与各二次电池31的两端连接，发挥响应于来自控制部60的指示而测定各二次电池31的电压的功能。温度传感器95发挥以接触式或非接触式的方式来测定二次电池31的环境温度T[℃]的功能。其中，电压检测电路80为“电压检测部”的一例。另外，在图1中，图示了温度传感器95包含在BM50内的构成，但温度传感器95也可以位于BM50的外部(例如各二次电池31的附近)。在此情况下，温度传感器95的检测信号(温度信息)经由BM50内的未图示的输入部、信号变换部(例如AD转换器等)而输入至控制部60即可。此外，关于电压检测电路80，虽然也公开的是包含在BM50内的构成，但也可以位于BM50的外部。在此情况下，电压检测电路的检测信号(各二次电池31的电压信息)经由BM50内的未图示的输入部、信号变换部而输入至控制部60即可。
控制部60包含：中央处理装置(以下称作CPU)61、存储器63、计数器65以及通信部67。控制部60发挥计算各二次电池31的充满电容量Ct、充满电容量Co的可取范围(Comin～Comax)的功能。控制部60为“第一估计部”、“第二估计部”、“比较部”的一例。
在存储器63中存储有用于执行计算二次电池31的充满电容量Co的可取范围(Comin～Comax)的处理的计算程序、执行程序所需的数据例如图4所示的C-V相关特性的数据。此外，除此之外，还存储有用于计算基于环境温度历史记录的二次电池31的充满电容量Ct的程序、用于执行重置充满电容量Ct的处理的程序、以及执行这些程序所需的数据例如图7所示的充满电容量Co的减少量W的数据。
计数器T发挥对后述的经过时间n进行计时的功能。通信部67被连接为能够与车载的ECU(Electronic Control Unit；电子控制单元)100进行通信，发挥与车载的ECU100进行通信的功能。其中，在电池包20中除此之外还设置有受理来自用户的输入的操作部(未图示)、显示二次电池31的状态等的显示部(未图示)。
2.二次电池31的SOC-V相关特性和C-V相关特性
作为二次电池31的一例，以下利用对于正极活性物质而使用了磷酸铁锂(LiFePO4)、对于负极活性物质而使用了石墨的磷酸铁系的锂离子电池来进行说明。
(2-1)SOC-V相关特性
图3是将横轴设为SOC[％]、将纵轴设为开路电压V[V]的二次电池31的SOC-V相关特性。在图3中，实线为初始容量(初始状态)的二次电池31A的SOC-V相关特性，虚线为从初始状态起经过了给定时间后的容量发生了劣化的二次电池31B的SOC-V相关特性。如图3所示，从初始状态起经过了给定时间后的容量发生了劣化的二次电池31B的SOC-V相关特性，不具有与初始容量的二次电池31A的SOC-V相关特性一致的区域，二次电池31具有SOC-V相关特性随时间变化的特性。
(2-2)C-V相关特性
图4是将横轴设为剩余容量C[Ah]、将纵轴设为开路电压V[V]的二次电池31的C-V相关特性。在图4中，实线为初始容量(初始状态)的二次电池31A的C-V相关特性，虚线为从初始状态起经过了给定时间后的容量发生了劣化的二次电池31B的C-V相关特性。其中，C-V相关特性相当于本发明的“剩余容量C与开路电压V的相关特性”。
如图4所示，二次电池31具有因时间经过所引起的容量劣化而充满电容量附近处的开路电压V的竖立部J向低剩余容量侧(在图4中为左侧)位移的特性。如图4所示，在本例中，竖立部J将47[Ah]作为下限，比其位移至更靠高剩余容量侧(在图4中为右侧)，剩余容量C为47[Ah]以上的区域是伴随着时间经过所引起的容量劣化而竖立部J位移的“位移区域F2”。
另一方面，剩余容量C小于47[Ah]的范围与从初始状态起经过的时间无关而C-V相关特性大体一致，成为C-V相关特性几乎不随时间变化的“不变区域F1”。
如此，作为在二次电池31的C-V相关特性中具有C-V相关特性几乎不随时间变化的“不变区域F1”的理由，能够列举下述内容。如图10所示，二次电池31的电压能够由正极电位与负极电位之差来表征。如图11所示，锂离子二次电池31具有根据从初始状态起经过的时间而正极电位与负极电位发生相对偏移从而引起容量劣化的趋势。并且，如图10、图11所示，由于正极电位与负极电位具有开路电压[V]相对于容量[Ah]的变化几乎接近于零的平坦区域，因此具有即便正极电位与负极电位发生了相对偏移也不会产生正极电位与负极电位之差的区域、即C-V相关特性几乎不随时间变化的区域。
此外，不变区域F1包含：开路电压V相对于剩余容量C的变化率相对小的第一低变化区域L1、以及开路电压V相对于剩余容量C的变化率相对大的第一、第二高变化区域H1、H2。
第一低变化区域L1处于剩余容量C为22～43[Ah]的范围、开路电压V为3.3[V]～3.31[V]的范围内。此外，第一高变化区域H1位于低变化区域L的低剩余容量侧(图4的左侧)，处于开路电压V为3.3[V]以下的范围内。此外，第二高变化区域H2位于低变化区域L的高剩余容量侧(图4的右侧)，处于开路电压V为3.31[V]～3.34[V]的范围内。
其中，位移区域F2也包含：开路电压V相对于剩余容量C的变化率相对小的第二低变化区域L2、以及开路电压V相对于剩余容量C的变化率相对大的第三高变化区域H3。在第二低变化区域L2中，剩余容量C为47～67[Ah]的范围，开路电压V为3.34[V]且大致恒定。此外，在第三高变化区域H3中，剩余容量C为67[Ah]以上，开路电压V高于3.34[V]。
3.基于C-V相关特性的充满电容量Co的可取范围的计算方法
在本实施方式中，利用C-V相关特性，通过下述(a)～(c)来计算充满电容量Co的可取范围(Comin～Comax)。
(a)计算不变区域F1中包含的任意的计测点P的开路电压Vp。
(b)基于计测点P的开路电压Vp和C-V相关特性，来计算计测点P处的二次电池31的剩余容量Cp的下限值Cpmin和上限值Cpmax。
(c)通过对剩余容量Cp的下限值Cpmin和上限值Cpmax分别加上从充满电状态至计测点P为止的二次电池31的累积充放电量X，来计算二次电池31的充满电容量Co的下限值Comin和上限值Comax。
另外，如图5所示，能够利用C-V相关特性且以与开路电压Vp对应的剩余容量Cp为基准来计算剩余容量Cp的下限值Cpmin和上限值Cpmax的值。例如，在电压检测电路80所引起的电压检测值的误差为±A[V]的情况下，能够将与开路电压Vp加上误差A而得到的开路电压(Vp+A)对应的剩余容量C作为上限值Cpmax，将与开路电压Vp减去误差A而得到的开路电压(Vp-A)对应的剩余容量C作为下限值Cpmin。
下面，参照图6来说明充满电容量Co的可取范围的计算过程。
图6所示的充满电容量Co的可取范围(Comin～Comax)的计算过程由S10～S80的步骤构成，例如在开始监视电池组30之后每隔一定期间被执行。
若处理开始，则控制部60进行判定二次电池31是否为充满电状态的处理(S10)。控制部60通过通信来检测充电器10的动作状态，从而能够判别二次电池31是否为充满电状态。即，能够通过从充电器10接受充满电完成通知(告知二次电池31的充电完成的通知)来检测二次电池31的充满电状态。此外，除此之外，也能够通过检测二次电池31的开路电压V来检测充满电状态。在二次电池31未处于充满电状态的情况下，在S10中成为否判定，成为反复执行S10处理的状态，因此成为等待二次电池31变为充满电状态的状态。
并且，若二次电池31被充电器10充电而变为充满电状态，则从充电器10向控制部60发送充满电完成通知。由此，控制部60判定为二次电池31已变为充满电状态(S10：是)，然后控制部60累计由电流传感器40计测的电流值，开始进行计测从充满电状态起的累积充放电量X的处理(S20)。具体而言，开始将放电设为正、将充电设为负来累计电流传感器40所计测的电流值的处理。由此，若从充满电状态起电池组30被使用(放电或者充电)，则不断计测二次电池31的累积充放电量X。
然后，控制部60作为下一处理而进行将二次电池31的电流值与第一阈值(例如电流大致可视作零的值)比较的处理(S30)，若电流值低于第一阈值的状态、在本例中即为电流大致可视作零的状态持续了一定时间，则进行计测二次电池31的开路电压V的处理(S40)。在本例中，针对构成电池组30的多个二次电池31之中的一个代表的二次电池31，进行计测开路电压V的处理。其中，充电刚刚结束之后至电压稳定为止的时间因温度而不同。为此，优选等待稳定的时间(上述的一定时间)根据温度来变更。
然后，控制部60判定二次电池31的开路电压V的计测点P是否包含在不变区域F1中。在图4的例子中，不变区域F1与位移区域F2的交界点Z所对应的开路电压V为3.34[V]。
因此，在开路电压V为3.34[V]以上的情况下，判定为二次电池31的开路电压V的计测点P包含在位移区域F2中(S50：否)。另一方面，在开路电压V小于3.34[V]的情况下，判定为二次电池31的开路电压V的计测点P包含在不变区域F1中。
在探测到充满电状态之后，如果在没有充电的状态下使用状态持续，则剩余容量C不断下降，因此不久二次电池31便转变至不变区域F1内。并且，若在二次电池31转变至不变区域F1内以后变为二次电池31的电流值大致可视作零的状态，则成为二次电池31的开路电压V低于3.34[V]的状态。因而，若执行了S50的处理，则由控制部60判定为二次电池31的开路电压V的计测点P位于不变区域F1内。
并且，控制部60若判定为计测点P位于不变区域F1内，则结束由电流传感器40计测的电流值的累计(S60)。由此，可获得从充满电状态至计测点P为止的累积充放电量X。
然后，控制部60基于不变区域F1中包含的计测点P的开路电压Vp和C-V相关特性，来计算计测点P处的二次电池31的剩余容量Cp。具体而言，在存储器63所存储的C-V相关特性中参照计测点P的开路电压Vp来计算计测点P处的二次电池31的剩余容量Cp，进而计算剩余容量Cp的下限值Cpmin和上限值Cpmax(S70)。
具体而言，在电压检测电路80所引起的电压检测值的误差为±A[V]的情况下，将与开路电压Vp加上误差A而得到的开路电压(Vp+A)对应的剩余容量C作为上限值Cpmax，将与开路电压Vp减去误差A而得到的开路电压(Vp-A)对应的剩余容量C作为下限值Cpmin(参照图5)。
然后，控制部60进行计算充满电容量Co的下限值Comin和上限值Comax的处理(S80)。具体而言，通过对计测点P处的剩余容量Cp的下限值Cpmin加上从充满电状态至计测点P为止的累积充放电量X，由此来求出充满电容量Co的下限值Comin(下述的(1)式)。此外，通过对计测点P处的剩余容量Cp的上限值Cpmax加上从充满电状态至计测点P为止的累积充放电量X，由此来求出充满电容量Co的上限值Comax(下述的(2)式)。
Comin＝Cpmin+X.....(1)式
Comax＝Cpmax+X.....(2)式
如以上，能够计算二次电池31的充满电容量Co的可取范围(Comin～Comax)。并且，由于将用于求出剩余容量Cp的下限值Cpmin和上限值Cpmax的计测点P设为C-V相关特性几乎不随时间变化的不变区域F1内的计测点，因此能够与从初始状态起经过的时间无关地维持充满电容量Co的可取范围(Comin～Comax)的计算精度。
此外，在实施方式1中，虽然示出应用了对于正极而使用磷酸铁锂、对于负极而使用石墨的磷酸铁系的锂离子二次电池的例子，但也可以为磷酸铁系以外的锂离子二次电池。即，只要是如上所述那样剩余容量C与开路电压V的C-V相关特性的时间变化少的系(系为正极、负极的活性物质的组合)，则可以为任何物质，当然能够适应本发明形态。或者，在C-V相关特性的时间变化能够由时间的函数来表现的情况下，由于能够通过该函数来进行修正，因此能够预测时间变化的C-V相关特性的情况也包含在C-V相关特性的时间变化少的系中，所以能够包含在本发明形态的应用范围中。
4.充满电容量Ct的估计处理与重置
(4-1)基于环境温度历史记录的充满电容量Ct的估计
已知二次电池31的充满电容量Ct的减少量W依赖于电池组30的温度历史记录。因而，BM50的控制部60基于电池组30的环境温度信息来计算二次电池31的充满电容量Ct的减少量W(图8、S100)。
若具体进行说明，则如图7所示，在存储器63中，按照电池组30的每个环境温度T而分别存储了充满电容量Ct的减少量W的数据。由于减少量W也依赖于环境温度下的经过时间n，因此被存储为以环境温度T和经过时间n为变量的函数。
例如，在电池组的环境温度为“T1”且经过时间为“n1”的情况下，充满电容量Ct的减少量W成为W(T1、n1)。此外，在电池组的环境温度为“T2”且经过时间为“n2”的情况下，充满电容量Ct的减少量W成为W(T2、n2)。
控制部60在开始使用二次电池31之后，持续获取电池组30的环境温度T和经过时间n的数据。并且，以一定频度来进行计算充满电容量Ct的减少量W的处理。此外，从充满电容量Ct的初始值Cos之中减去计算出的减少量W，来计算二次电池31的充满电容量Ct，并将该数据更新存储至存储器63。如此，BM50更新并保持基于环境温度历史记录的充满电容量Ct的最新数据(估计值)。
Ct＝Cos-W....(3)式
(4-2)充满电容量Ct的重置
图8是表示基于环境温度历史记录的充满电容量Ct的重置处理的流程的流程图。基于环境温度历史记录的充满电容量Ct的估计方法由于温度传感器95所引起的温度计测误差的积累，因此若从估计开始起的经过时间变长则误差会变大。
为此，控制部60进行将从充满电容量Ct的估计开始起的经过时间与规定值比较的处理(S110)。并且，在从估计开始起的经过时间超过了规定值的情况下，进行将基于环境温度历史记录的充满电容量Ct的估计值与充满电容量Co的可取范围(Comin～Comax)比较的处理(S120)。并且，控制部60在基于环境温度历史记录的充满电容量Ct的估计值从可取范围(Comin～Comax)偏离的情况下，将基于环境温度历史记录的充满电容量Ct的估计值重置为可取范围(Comin～Comax)内的值(S130)。
此外，在重置后，控制部60将重置后的值作为初始值，进行基于环境温度历史记录来估计充满电容量Ct的处理，若从估计开始起的经过时间超过了规定值，则进行将基于环境温度历史记录的充满电容量Ct的估计值与充满电容量Co的可取范围(Comin～Comax)比较的处理。
并且，在基于环境温度历史记录的充满电容量Ct的估计值从可取范围(Comin～Comax)偏离的情况下，将充满电容量Ct的估计值再次重置为可取范围(Comin～Comax)内的值。
其中，估计值的重置在可取范围(Comin～Comax)之中偏离的一侧的一半的范围内进行为好。例如，如图9所示，如果是充满电容量Ct的估计值在较低的一侧偏离的情况，则优选重置(改写)为可取范围的中央值(Cp+X)至下限值(Comin)的范围内的值。如此一来，能够将基于环境温度历史记录的充满电容量Ct的估计值重置为接近真值的值。
5.效果说明
根据实施方式1的BM50，能够计算充满电容量Co的可取范围(Comin～Comax)。并且，将基于环境温度历史记录的充满电容量Ct的估计值与充满电容量Co的可取范围(Comin～Comax)比较，在偏离的情况下，重置为可取范围(Comin～Comax)内的值。因而，在估计充满电容量Ct时，能够抑制温度传感器95所引起的温度计测误差的积累。
<实施方式2>
下面，根据图12、图13来说明本发明的实施方式2。实施方式2的电池包20与实施方式1的电池包20同样具有：电池组30、电流传感器40、以及管理电池组30的电池管理器50。
在实施方式1中，控制部60计算充满电容量Co的可取范围(Comin～Comax)之际，在不变区域F1内的一个计测点P处计测出开路电压Vp。在实施方式2中，控制部60计算充满电容量Co的可取范围(Comin～Comax)之际，在不变区域F1内的两个计测点P处计测开路电压Vp。然后，针对两个计测点P，进行判定开路电压V相对于剩余容量C的变化率的大小是否不同的处理。
另外，在本例中，在不变区域F1中包含第一低变化区域L1、第一高变化区域H1以及第二高变化区域H2。因此，如图12所示，在两个计测点P1、P2之中的一个计测点P1包含于低变化区域L1而另一个计测点P2包含于第一高变化区域H1或者第二高变化区域H2的情况下，能够判定为两个计测点P1、P2的开路电压V相对于剩余容量C的变化率的大小不同。
并且，关于两个计测点P1、P2，在开路电压V相对于剩余容量C的变化率的大小不同的情况下，选择开路电压V的变化率大的一侧的计测点P，来进行计算所述蓄电元件的充满电容量Co的下限值Comin和上限值Comax的处理。例如，如果为图12的例子，则基于第二高变化区域H2中包含的计测点P2来计算充满电容量Co的可取范围(Comin～Comax)的可取范围。
具体而言，控制部60在存储器63所存储的C-V相关特性中参照计测点P2的开路电压Vp2来计算计测点P2处的二次电池31的剩余容量Cp2。此外，加上相当于电压检测电路80所引起的电压检测值的误差±A的容量的量，来计算剩余容量Cp2的下限值Cpmin和上限值Cpmax(参照图13)。
然后，通过对与计测点P2对应的剩余容量Cp2的下限值Cpmin加上从充满电状态至计测点P2为止的累积充放电量X，由此来求出充满电容量Co的下限值Comin。此外，通过对与计测点P2对应的剩余容量Cp2的上限值Cpmax加上从充满电状态至计测点P为止的累积充放电量X，由此来求出充满电容量Co的上限值Comax。
如此一来，与选择开路电压V的变化率小的一侧的计测点P1的情况相比，能够缩窄充满电容量Co的可取范围(Comin～Comax)，即能够获取较窄的范围。因此，能够将基于环境温度历史记录的充满电容量Ct的估计值重置为更接近真值的值。
<实施方式3>
下面，说明本发明的实施方式3。实施方式3的电池包20与实施方式1的电池包20同样具有：电池组30、电流传感器40、以及管理电池组30的电池管理器50。实施方式3与实施方式1不同之处在于，充满电容量Co的下限值Comin和上限值Comax的计算方法。
若具体进行说明，则在实施方式1中，控制部60通过(1)式计算出充满电容量Co的下限值Comin，通过(2)式计算出上限值Comax。相对于此，在实施方式3中，控制部60通过(4)式计算充满电容量Co的下限值Comin，通过(5)式计算上限值Comax。
Comin＝Cpmin+X-α-β.....(4)式
Comax＝Cpmax+X+α+β.....(5)式
“α”为累积充放电量X的误差，“β”为充满电状态的检测误差。
在实施方式3中，针对(4)式、(5)式，由于包含累积充放电量X的误差α、充满电状态的检测误差β的项，因此能够精度良好地计算充满电容量Co的下限值Comin和上限值Comax。
其中，累积充放电量X的误差为电流累计的误差即电流传感器40的计测误差的积累。此外，所谓充满电状态的探测误差，是指与充电电流低于第一阈值的时刻的检测偏差相伴的误差。
<实施方式4>
下面，参照图14来说明本发明的实施方式4。实施方式4的电池包20与实施方式1的电池包20同样具有：电池组30、电流传感器40以及BM50。在实施方式1中，基于环境温度T与经过时间n的数据而计算出二次电池31的充满电容量Ct。实施方式4追加了基于充满电容量Ct来判断电池组30的寿命的处理。
若具体进行说明，则在实施方式4中，针对实施方式1中参照图8所说明的基于环境温度历史记录的充满电容量Ct的重置处理，追加S103和S105这两个处理，在S103中控制部60进行将根据环境温度信息计算出的二次电池31的充满电容量Ct与给定值(达到寿命时的电池容量)比较的处理。并且，控制部60在充满电容量Ct低于给定值的情况下，判断为电池组30的寿命，并向ECU100通知电池组30的寿命。并且，ECU100若接受到“传达电池组30的寿命的通知”，则向用户进行催促更换的警告。如此一来，能够催促用户更换电池，因此能够抑制达到寿命的电池被继续使用。
另外，在充满电容量Ct高于给定值的情况下(未达到寿命的情况下)，与实施方式1同样地执行S110以下的处理。此外，控制部60为本发明的“判断部”的一例。
<实施方式5>
下面，说明本发明的实施方式5。实施方式5的电池包20与实施方式1的电池包20同样具有：电池组30、电流传感器40、以及管理电池组30的电池管理器50。在实施方式1中，示出控制部60计算出充满电容量Co的可取范围(Comin～Comax)的例子，但在实施方式5中，控制部60基于不变区域F1中包含的任意的计测点P的开路电压Vp与从充满电状态至计测点P为止的累积充放电量X来计算充满电容量Co。具体而言，根据下述的(6)式来计算。
Co＝Cp+X.............(6)式
其中，“Cp”为不变区域F1的任意的计测点P的剩余容量，“X”为从充满电状态至计测点P为止的累积充放电量。
在实施方式5中，能够与从初始状态起经过的时间无关地维持充满电容量Co的估计精度。此外，即便不放电至放电结束电压，也能够计算二次电池31的充满电容量Co。
另外，如实施方式1所说明的那样，不变区域F1包含第一低变化区域L1、第一高变化区域H1以及第二高变化区域H2。第一低变化区域L1中，开路电压V相对于剩余容量C的变化率小。因而，在利用C-V相关特性来求出与计测点P对应的剩余容量Cp的情况下，由于开路电压V的计测误差而剩余容量Cp的误差、进而充满电容量Co的计算误差也会变大。因此，在根据第一低变化区域L1内的计测点P的剩余容量Cp来计算充满电容量Co的情况下，优选使用电压计测精度高的电压检测电路80。
此外，即便是不变区域F1，在第一高变化区域H1、第二高变化区域H2中，开路电压V相对于剩余容量C的变化率也大，因此剩余容量Cp的误差、进而充满电容量Co的误差也比较小。因而，可以选择第一高变化区域H1、第二高变化区域H2上的计测点P来计算充满电容量Co。如此一来，即便不使用高精度的电压检测电路80，也能够准确地求出充满电容量Co。其中，关于计测点P包含在哪个区域中，能够通过在C-V相关特性中参照计测点P的开路电压Vp并与各区域的开路电压的范围比较来判别。
<其他实施方式>
本发明并不限定于根据上述记述以及附图所说明的实施方式，例如如下的实施方式也包含在本发明的技术范围内。
(1)在实施方式1中，按如下次序计算出充满电容量Co的可取范围(Comin～Comax)。按照“充满电状态的检测”→“电流累计(充放电)”→“在不变区域内的计测点P处计测开路电压Vp”→“计算与计测点P对应的剩余容量Cp的下限值Cpmin、上限值Cpmax”→“加上累积充放电量X”的顺序，计算出充满电容量Co的可取范围(Comin～Comax)。
除了上述方法以外，例如也可以按照“在不变区域内的计测点P处计测开路电压Vp”→“计算与计测点P对应的剩余容量Cp的下限值Cpmin、上限值Cpmax”→“电流累计(充放电)”→“充满电状态的检测”→“加上累积充放电量X”的顺序，来计算充满电容量Co的可取范围(Comin～Comax)。
(2)在实施方式1中，作为二次电池31的C-V相关特性，示出在剩余容量C小于47[Ah]的“不变区域F1”内与从初始状态起经过的时间无关而C-V相关特性几乎一致的例子。“不变区域F1”无需如例示那样C-V相关特性必须一致，只要是与其他区域(位移区域F2)相比而C-V相关特性的时间变化相对小的区域即可。
(3)在实施方式1中，作为蓄电元件的一例而例示出锂离子二次电池31。如果蓄电元件如图4所示那样具有下述特性，即，在C-V相关特性中具有与其他区域(位移区域)相比而C-V相关特性的时间变化相对小的不变区域，则也可以为锂离子电池以外的蓄电元件。
(4)在实施方式1中，示出与BM50分开设置电流传感器40的例子，但也可以是如将电流传感器40包含在BM50内的构成。
(5)在实施方式3中，在计算充满电容量Co的下限值Comin和上限值Comax的计算式中包含了累积充放电量X的误差α和充满电状态的检测误差β这两项，但也可以设为如仅包含任意一项的计算式。
(6)在实施方式1中，关于从充满电状态至计测点P为止的累积充放电量X的计算方法，示出首先检测充满电状态再实际测量从充满电状态至计测点P为止的累积充放电量X的例子，但除此之外也可以利用充满电状态与充满电附近状态的容量差M来计算累积充放电容量X。
例如，如图15所示，如果根据实验数据等预先获知了充满电状态(CV充电时的充电电流为第一阈值的状态)G1与充满电附近状态(充电电流为比第一阈值高的第二阈值)G2的“容量差M”，则只要测定从充满电附近状态G2至计测点P为止的累积充放电量X1，则能够根据通过测定而获得的测定值X1与容量差M，如下述的(7)式所示那样求出累积充放电量X。
X＝X1+M.......(7)
X：从充满电状态G1至计测点P为止的累积充放电量
X1：从充满电附近状态G2至计测点P为止的累积充放电量(测定值)
M：充满电状态G1与充满电附近状态G2的容量差(基于实验数据等的估计值)
如上述那样计算，具有如下优点：即便实际上不充电至充满电状态G1，如果能充电至其附近的充满电附近状态G2，则也能够求出累积充放电量X以及充满电容量Co的可取范围(Comin～Comax)。
(7)在实施方式1中，将二次电池31的开路电压V与不变区域F1和位移区域F2的交界点Z所对应的开路电压进行比较，由此判定二次电池31的计测点P是否包含在不变区域F1内。
在二次电池31的C-V相关特性包含“时间变化大的区域”与“时间变化小的区域”的情况下，关于二次电池31的计测点P包含在时间变化大的区域(例如图4的位移区域F2)以及时间变化小的区域(例如图4的不变区域F1)当中的哪个区域内，通过将二次电池31的剩余容量Cp与判定值U比较也能够进行判定。因而，也可以由控制部60进行(A)～(C)的处理来计算充满电容量Co。其中，判定值U为C-V相关特性的“时间变化大的区域”与“时间变化小的区域”的交界值，在图4的例子中为47[Ah]。
(A)在电流值成为第一阈值以下的任意的计测点P处计测二次电池31的开路电压Vp。然后，在二次电池31的C-V相关特性中参照计测点P处的二次电池31的开路电压Vp来计算计测点P处的二次电池31的剩余容量Cp。
(B)判定计算出的剩余容量Cp是否为判定值U以下。
(C)在剩余容量Cp为判定值U以下的情况下，基于计测点P的剩余容量Cp、和从满足充满电条件的充满电状态至任意的计测点P为止的二次电池31的累积充放电量X，来估计二次电池31的充满电容量Co。具体而言，与实施方式5的(6)式同样，通过对计测点P的剩余容量Cp加上累积充放电量X来计算充满电容量Co。
即便是上述方法，也能够基于C-V相关特性的时间变化小的区域中包含的计测点P的剩余容量Cp来计算充满电容量Co，因此与实施方式5同样，能够与从初始状态起经过的时间无关地维持充满电容量Co的估计精度。
另外，在(C)处理中剩余容量Cp为判定值以下的情况下进行估计充满电容量Co的处理的理由在于，关于二次电池31的C-V相关特性，高剩余容量侧为“时间变化大的区域”，低剩余容量侧为“时间变化小的区域”，如果剩余容量Cp为判定值U以下，则能够判断为二次电池31的计测点P包含在时间变化小的区域内。此外，在(B)处理中剩余容量Cp大于判定值U的情况下，剩余容量Cp变为判定值U以下之后进行(C)处理。

Claims (10)

1.一种状态估计装置，估计蓄电元件的状态，其特征在于，
所述状态估计装置具备：
电流累计部，累计所述蓄电元件中流动的电流；和
第一估计部，估计所述蓄电元件的充满电容量，
所述蓄电元件在剩余容量C与开路电压V的相关特性中具有与其他区域相比而所述相关特性的时间变化相对小的不变区域，
所述第一估计部基于所述不变区域中包含的计测点P处的所述蓄电元件的开路电压Vp和所述相关特性，来计算所述计测点P处的所述蓄电元件的剩余容量Cp，
所述第一估计部基于计算出的所述计测点P的剩余容量Cp、和从满足充满电条件的充满电状态至计测点P为止的所述蓄电元件的累积充放电量X，来估计所述蓄电元件的充满电容量Co。
2.根据权利要求1所述的状态估计装置，其特征在于，
所述第一估计部基于所述计测点P处的所述蓄电元件的开路电压Vp和所述相关特性，来计算所述计测点P处的所述蓄电元件的剩余容量Cp的下限值Cpmin和上限值Cpmax，
所述第一估计部通过对所述剩余容量Cp的下限值Cpmin和上限值Cpmax分别加上所述累积充放电量X，来计算所述蓄电元件的充满电容量Co的下限值Comin和上限值Comax。
3.根据权利要求2所述的状态估计装置，其特征在于，
所述第一估计部在开路电压V相对于剩余容量C的变化率不同的两个计测点P处计测出开路电压Vp的情况下，选择开路电压V的变化率大的一侧的计测点P来进行计算所述蓄电元件的充满电容量Co的下限值Comin和上限值Comax的处理。
4.根据权利要求2或3所述的状态估计装置，其特征在于，
所述状态估计装置具备：
第二估计部，基于环境温度信息来估计所述蓄电元件的充满电容量Ct；和
比较部，将基于环境温度信息估计出的所述蓄电元件的充满电容量Ct与利用所述相关特性计算出的所述充满电容量Co的所述下限值Comin以及所述上限值Comax进行比较，
在基于所述环境温度信息的充满电容量Ct从所述下限值Comin～所述上限值Comax的范围偏离的情况下，将基于所述环境温度信息的充满电容量Ct重置为：所述下限值Comin～所述上限值Comax的范围之中以中央为基准而靠近偏离的一侧的值。
5.根据权利要求4所述的状态估计装置，其特征在于，
所述状态估计装置具备：判断部，通过将由所述第二估计部估计出的所述蓄电元件的充满电容量Ct与给定值进行比较来判断所述蓄电元件的寿命。
6.一种状态估计方法，估计蓄电元件的状态，其特征在于，
所述蓄电元件在剩余容量C与开路电压V的相关特性中具有与其他区域相比而所述相关特性的时间变化相对小的不变区域，
所述状态估计方法包括：
计算步骤，基于所述不变区域中包含的计测点P处的所述蓄电元件的开路电压Vp和所述相关特性，来计算所述计测点P处的所述蓄电元件的剩余容量Cp；和
估计步骤，基于计算出的所述计测点P的剩余容量Cp、和从所述计测点P至满足充满电条件的充满电状态为止的所述蓄电元件的累积充放电量X，来估计所述蓄电元件的充满电容量Co。
7.根据权利要求6所述的状态估计方法，其特征在于，
在所述计算步骤中，基于所述计测点P的开路电压Vp和所述相关特性，来计算所述计测点P处的所述蓄电元件的剩余容量Cp的下限值Cpmin和上限值Cpmax，
在所述估计步骤中，通过对所述剩余容量Cp的下限值Cpmin和上限值Cpmax分别加上所述累积充放电量X，来计算所述蓄电元件的充满电容量Co的下限值Comin和上限值Comax。
8.根据权利要求6或7所述的状态估计方法，其特征在于，
在开路电压V相对于剩余容量C的变化率不同的两个计测点P处计测出开路电压Vp的情况下，选择开路电压V的变化率大的一侧的计测点P来进行所述计算步骤和所述估计步骤。
9.一种状态估计装置，估计蓄电元件的状态，其特征在于，
所述状态估计装置具备：
电流累计部，累计所述蓄电元件中流动的电流；和
第一估计部，估计所述蓄电元件的充满电容量，
所述第一估计部基于任意的计测点P处的所述蓄电元件的开路电压Vp、以及剩余容量C与开路电压Vp的相关特性，来计算所述计测点P处的所述蓄电元件的剩余容量Cp，
所述第一估计部判定计算出的所述剩余容量Cp是否为判定值以下，
所述第一估计部在所述剩余容量Cp为判定值以下的情况下，基于所述计测点P的剩余容量Cp、和从满足充满电条件的充满电状态至所述计测点P为止的所述蓄电元件的累积充放电量X，来估计所述蓄电元件的充满电容量Co。
10.一种状态估计方法，估计蓄电元件的状态，其特征在于，
所述状态估计方法包括：
计算步骤，基于任意的计测点P处的所述蓄电元件的开路电压Vp、以及剩余容量C与开路电压Vp的相关特性，来计算所述计测点P处的所述蓄电元件的剩余容量Cp；
判定计算出的所述剩余容量Cp是否为判定值以下的步骤；和
估计步骤，在所述剩余容量Cp为判定值以下的情况下，基于所述计测点P的剩余容量Cp、和从所述计测点P至满足充满电条件的充满电状态为止的所述蓄电元件的累积充放电量X，来估计所述蓄电元件的充满电容量Co。
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