CN108459272B - 状态估计装置及方法、电池组、车辆、蓄电系统、存储器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种状态估计装置及方法、电池组、车辆、蓄电系统、存储器，估计蓄电元件是否为异常状态。由本说明书公开的状态估计装置是对具有多个蓄电元件(21)的电池组(20)的状态进行估计的电池管理装置(30)，蓄电元件(21)具有OCV相对于剩余容量的变化量小的低变化区域II及低变化区域IV、和OCV相对于剩余容量的变化量比低变化区域II、低变化区域IV大的高变化区域I、高变化区域III及高变化区域V，电池管理装置(30)基于多个蓄电元件(21)的高变化区域III相对于实际容量的变化位置(从第1位置向第2位置的变化)来估计电池组(20)能否使用。

Description

状态估计装置及方法、电池组、车辆、蓄电系统、存储器
技术领域
由本说明书公开的技术涉及状态估计装置。
背景技术
作为车辆的发动机起动用的蓄电系统，已知有日本特开2014-225942号公报。这种蓄电系统采用了锂离子电池等与铅蓄电池相比能够小型化、轻量化的二次电池来替代铅蓄电池。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-225942号公报
具有在正极中利用了磷酸铁锂且在负极中利用了石墨的蓄电元件的锂离子电池，使用电压范围与铅蓄电池相似，与其他成分的二次电池相比较而兼容性高。然而，在正极中利用了磷酸铁锂且在负极中利用了石墨的蓄电元件的SOC与OCV的相关关系，在SOC的约30～95[％]的宽范围中具有OCV的变化小的低变化区域。因而，基于OCV的蓄电元件的劣化、异常等蓄电元件的异常状态的估计变得困难。在低变化区域内检测蓄电元件的微小内部短路尤为困难。
发明内容
发明要解决的课题
本说明书公开一种估计蓄电元件是否为异常状态的技术。
用于解决课题的手段
由本说明书公开的技术是对具有多个蓄电元件的电池组的状态进行估计的状态估计装置，所述蓄电元件具有OCV相对于剩余容量的变化量小的低变化区域、和OCV相对于剩余容量的变化量比所述低变化区域大的高变化区域，所述状态估计装置基于所述多个蓄电元件的高变化区域相对于实际容量的变化位置来估计电池组的状态。
发明效果
由本说明书公开的技术在各蓄电元件中的高变化区域的位置的顺序调换或者蓄电元件中的高变化区域的位置脱离了容许范围等任意蓄电元件中的高变化区域的位置大幅变化的情况下，能够基于高变化区域的变化位置而估计为蓄电元件进而是电池组发生了劣化、异常。
附图说明
图1是表示实施方式1中的车辆的图。
图2是蓄电装置的立体图。
图3是蓄电装置的分解立体图。
图4是表示蓄电装置的电气结构的框图。
图5是表示蓄电元件的SOC-OCV相关关系的图。
图6是表示蓄电元件的SOC-OCV中的各区域的SOC范围的图。
图7是表示状态估计处理的流程图。
图8是表示蓄电元件的劣化与SOC-OCV相关关系的关系的图。
图9是表示未使用时的各蓄电元件的剩余容量.OCV相关关系的图。
图10是图9的主要部分放大图。
图11是表示使用后的各蓄电元件的剩余容量-OCV相关关系的图。
图12是图11的主要部分放大图。
图13是表示实施方式2中的状态估计处理的流程图。
图14是相当于实施方式2的图11的放大图。
图15是表示作为其他实施方式的太阳能发电系统的图。
符号说明
21：蓄电元件
20：电池组
30：电池管理装置(“状态估计装置”的一例)
具体实施方式
(本实施方式的概要)
首先，对由本实施方式公开的状态估计装置的概要进行说明。
状态估计装置对具有多个蓄电元件的电池组的状态进行估计，所述蓄电元件具有OCV相对于剩余容量的变化量小的低变化区域、和OCV相对于剩余容量的变化量比所述低变化区域大的高变化区域，所述状态估计装置基于所述多个蓄电元件的高变化区域相对于实际容量的变化位置来估计电池组的状态。
一般而言，已知在正极中利用了铁系的材料且在负极中利用了石墨系的材料的未使用时的蓄电元件在SOC-OCV相关关系中，SOC的约30～95[％]的范围是OCV平坦(为低变化)的低变化区域，SOC为30[％]以下或95[％]以上的范围是OCV的变化比低变化区域大的高变化区域。
本发明的发明人们关于蓄电元件的劣化开展了研究。发现在正极中利用了铁系的材料且在负极中利用了石墨系的材料的蓄电元件中，若蓄电元件劣化，则在蓄电元件的劣化与SOC-OCV相关关系的关系中，具有SOC为30[％]～95[％]的范围的低变化区域缩短的特性。
本发明的发明人们关注到了伴随着与蓄电元件的劣化相伴的低变化区域的缩短而蓄电元件中的高变化区域的位置会发生变化。
“SOC”表示蓄电元件21的充电状态，将充满电状态的SOC设为100[％]，是指各时间点的蓄电元件的剩余容量相对于充满电状态的蓄电元件的容量(实际容量)的比率。本发明的发明人们利用剩余容量与OCV的相关关系以至于想到：在剩余容量与OCV的相关关系中，对各蓄电元件中的高变化区域的变化位置进行比较，基于高变化区域的变化位置来估计电池组的状态。
根据这种结构，在各蓄电元件中的高变化区域的位置的顺序调换或者蓄电元件中的高变化区域的位置脱离了容许范围等任意蓄电元件中的高变化区域的位置大幅变化的情况下，能够估计为蓄电元件进而是电池组发生了劣化、异常。也能够估计低变化区域中的微小内部短路的发生。
也可所述蓄电元件在两个所述低变化区域之间具有作为所述高变化区域的中间区域，所述状态估计装置基于所述多个蓄电元件的中间区域相对于实际容量的变化位置来估计电池组的状态。
本发明的发明人们查明：在剩余容量的约30～95[％]的范围中，在剩余容量比在两个低变化区域之间(剩余容量约65[％]附近)仅有一点电位差的中间区域(高变化区域)少的位置处的低变化区域，几乎没有看到与蓄电元件的劣化相伴的变化，但在剩余容量比中间区域多的位置处的低变化区域，却伴随着蓄电元件的劣化而缩短。此外，本发明的发明人们关注到了：为了确保高输入输出性能而这种蓄电元件在剩余容量约30～95[％]的范围中被使用。
本发明的发明人们发现：通过基于中间区域的变化位置来估计蓄电元件、电池组的状态，从而与在其他高变化区域(剩余容量少的位置处的高变化区域、剩余容量多的位置处的高变化区域)中进行估计的情况相比，能够高频度地进行估计。
即，通过基于中间区域的变化位置来高频度地估计蓄电元件、电池组的状态，从而例如与在剩余容量少的位置处的高变化区域、剩余容量多的位置处的高变化区域中进行估计的情况相比，能够提高估计精度。
也可所述状态估计装置基于各个所述蓄电元件中的中间区域的变化位置的比较来估计电池组的状态。
根据这种结构，例如通过各蓄电元件的中间区域的变化位置的顺序调换等进行各蓄电元件中的中间区域的相对比较，从而即便不进行复杂的处理，也能够估计为蓄电元件进而是电池组发生了劣化、异常。
也可所述状态估计装置基于所述多个蓄电元件的未使用时或上次使用以前的中间区域的位置即第1位置、和所述多个蓄电元件的使用后的中间区域的位置即第2位置，计算各个所述蓄电元件中的实际容量的变化量，估计电池组的状态。
根据这种结构，能够根据基于蓄电元件的未使用时或上次使用时以前的第1位置与使用后的第2位置的各蓄电元件的实际容量的变化量，估计超出了蓄电元件所估计的劣化、异常状态等各蓄电元件的状态。
也可在各个所述蓄电元件中的实际容量的变化量于给定时间内变为容许范围外的情况下，所述状态估计装置估计为电池组存在异常。
根据这种结构，例如在1个月等给定的时间内如所有蓄电元件均发生了异常的情况下，也能够进行蓄电元件的异常的估计。
由本说明书公开的技术能够应用于对电池组的状态进行估计的状态估计方法、状态估计程序。
<实施方式1>
参照图1至图12来说明本说明书中公开的实施方式。
本实施方式如图1所示，例示了设置于车辆1的发动机室2的蓄电装置10。在发动机室2内，与发动机起动用的起动电动机、电气部件等车辆负荷3、交流发电机等车辆发电机4等连接。
如图2所示，蓄电装置10具有块状的电池壳体11。如图3所示，在电池壳体11内容纳有将多个(在本实施方式中为4个)蓄电元件21串联连接而成的电池组20、控制基板18等。
在以下的说明中，在参照图2以及图3的情况下，上下方向以电池壳体11相对于设置面不倾斜地水平放置时的电池壳体11的上下方向为基准。前后方向以沿着电池壳体11的短边部分的方向(纵深方向)为基准，将图示左近前侧设为前侧。左右方向以沿着电池壳体11的长边部分的方向为基准，将图示右近前侧作为右方向来进行说明。
电池壳体11是合成树脂制的，如图3所示，构成为具备：在上方开口的箱型的壳体主体13、对多个蓄电元件21进行定位的定位构件14、装配在壳体主体13的上部的中盖15、和装配在中盖15的上部的上盖16。
如图3所示，在壳体主体13内，单独容纳多个蓄电元件21的多个单电池室13A在左右方向上排列配置。
蓄电元件21例如是使用了石墨、易石墨化碳、难石墨化碳等石墨系材料的负极活性物质、和磷酸铁锂等磷酸铁的正极活性物质的锂离子电池。这种蓄电元件21例如在开路电压(OCV：Open Circuit Voltage)与充电状态(SOC：State Of Charge)之间有图5所示的相关关系(以下称为“SOC-OCV相关关系”)。在该SOC-OCV相关关系中，如图5以及图6所示，能够将蓄电元件21的充电状态划分为如下5个区域来考虑。
这5个区域之中的区域II、IV，蓄电元件21的OCV的变化相对于SOC而具有小于给定值的斜率。即，OCV的变化相对于SOC的变化而极其小(以下，将这些区域称为“低变化区域”II、IV)。具体而言，低变化区域例如是相对于SOC变化1[％]而OCV的变化小于2～6[mV]的区域。
与之相对，剩余的3个区域I、III、V(低变化区域II、IV以外的区域)，蓄电元件21的OCV的变化相对于SOC而具有变化给定值以上的朝右上方向的斜率。即，与低变化区域相比，OCV相对于SOC的变化比较大(以下，将这些区域称为“高变化区域”I、III、V)。具体而言，高变化区域例如是相对于SOC变化1[％]而OCV的变化为2～6[mV]以上的区域，SOC为67[％]附近的高变化区域III相当于两个低变化区域II与IV之间的中间区域。
定位构件14如图3所示，多个汇流条17配置在上表面。定位构件14配置在壳体主体13内所配置的多个蓄电元件21的上部，从而多个蓄电元件21被定位。多个蓄电元件21通过多个汇流条17被串联连接而构成了电池组20。
中盖15在俯视时呈大致矩形状。如图2以及图3所示，在中盖15的左右方向两端部，设置于车辆1的未图示的蓄电池端子所连接的一对外部端子部12以埋设于中盖15的状态来设置。一对外部端子部12例如由铅合金等金属构成。一对外部端子部12之中的一个设为正极端子部12P，另一个设为负极端子部12N。
如图3所示，中盖15将控制基板18容纳在内部。通过中盖15装配于壳体主体13，从而电池组20和控制基板18被连接。
对蓄电装置10的电气结构进行说明。
如图4所示，蓄电装置10构成为具备：电池组20、电池管理装置(以下称为“BMU”，是“状态估计装置”的一例)30、电流检测电阻41、电流切断装置42、温度传感器43和放电电路44。
电池组20、电流检测电阻41和电流切断装置42经由通电路径L而被串联连接。电池组20的正极经由电流切断装置42而与正极端子部12P连接，负极经由电流检测电阻41而与负极端子部12N连接。
电流检测电阻41是对电池组20的电流进行检测的电阻器，通过电流检测电阻41的两端电压取入到BMU30中，从而检测电池组20的电流。
电流切断装置42例如是FET等半导体开关、继电器。电流切断装置42响应于来自BMU30的指令(控制信号)来切断电池组20与正极端子部12P之间的电流。
温度传感器43是接触式或非接触式的，对电池组20的温度进行测定。
放电电路44如图4所示，与蓄电元件21成并联连接地分别设置于各蓄电元件21。放电电路44是未图示的放电电阻和放电开关被串联连接而成的电路。放电电路44根据来自BMU30的指令，使放电开关为闭合状态，从而能够对蓄电元件21单独地进行放电。
BMU30构成为具备电压检测电路31、作为中央处理装置的CPU33、存储器34和计时部35，它们被搭载在控制基板18上。此外，BMU30通过与通电路径L连接，由此从电池组20接受电力的供给。
电压检测电路31经由电压检测线L2而分别与各蓄电元件21的两端连接。电压检测电路31响应于来自CPU33的指示，对各蓄电元件21的单电池电压以及电池组20的电池电压(多个蓄电元件21的总电压)进行检测。
存储器34例如设为闪存、EEPROM等非易失性存储器。在存储器34中，存储有对各蓄电元件21或者电池组20进行管理的程序、对各蓄电元件21以及电池组20的劣化、异常状态进行估计的状态估计程序等各种程序、执行各种程序所需的数据(各蓄电元件21的实际容量、劣化容许值等)。
关于蓄电元件21的实际容量，例如针对制造出的蓄电元件21进行恒流恒压充电而变为充满电状态(例如，3.5[V]、6[A]以下)，接下来，使之放电至到达放电终止电压(例如，2.0[V](1C))，将从充满电状态至到达放电终止电压为止以额定电流放电的电流量设为实际容量(从蓄电元件21被完全充电的状态能够取出的容量)。
计时部35计时时间，例如计测电压检测电路31执行的各蓄电元件21的电压计测的时间以及电压计测间的时间差，并输出至CPU33。
CPU33是中央处理装置，根据电流检测电阻41、电压检测电路31等的输出来监视蓄电元件21的电流、电压等，在检测到异常的情况下，通过使电流切断装置42工作，由此来防止电池组20发生不良状况。
电池组20以将多个蓄电元件21串联连接，并且在壳体主体13内使之靠近的状态来设置。因而，当使用蓄电装置10时，与外侧的蓄电元件21相比设置在中央的蓄电元件21会成为高温。而且，若将蓄电装置10使用给定期间，则中央的蓄电元件21除了通常的劣化之外，劣化会进一步发展，从而实际容量下降。
电池组20的各蓄电元件21虽然由同一工序制造，但实际容量会发生偏差。具体而言，在利用前述的方法对制造后未使用时的4个蓄电元件21的实际容量进行了测定的情况下，例如，第1蓄电元件为20.0[Ah]，第2蓄电元件为20.4[Ah]，第3蓄电元件为19.8[Ah]，第4蓄电元件为20.2[Ah]，各蓄电元件21的实际容量发生了偏差。
进而，本发明的发明人们发现：在正极中利用了铁系的材料且在负极中利用了石墨系的材料的蓄电元件21中，若蓄电元件21劣化，则在蓄电元件21的劣化与SOC-OCV相关关系的关系性中，具有低变化区域IV(SOC为68[％]～95[％]的范围的低变化区域)缩短的特性。
本发明的发明人们关注到了在蓄电元件21的SOC-OCV相关关系中，当将充满电状态的位置固定时，伴随着低变化区域IV缩短而高变化区域III会变化。而且发现：以给定的时间间隔(例如1个月等)定期地或者在任意的时刻，基于高变化区域III的变化位置进行状态估计处理，从而能够估计为蓄电元件21、进而是电池组20发生了劣化、异常。
对蓄电元件21的劣化与SOC-OCV相关关系的关系性进行说明，然后，接着边参照图7边说明状态估计处理。
“SOC”表示蓄电元件21的充电状态，在充满电状态下SOC成为100[％]，在到达了放电终止电压的状态下，SOC成为0％。
关于蓄电元件21的劣化，若基于由SOC[％]表示X轴的SOC-OCV相关关系来比较未使用的蓄电元件21和劣化后的蓄电元件21，则在SOC-OCV相关关系中，在未使用时和劣化时，SOC0[％]和SOC100[％]的位置均相同。
即，劣化后的蓄电元件21的SOC-OCV相关关系与未使用的蓄电元件21的SOC-OCV相关关系相比，成为OCV的变化的比例在X轴方向(SOC变化的方向)上延伸的状态。因此，为了明确蓄电元件的剩余容量与OCV的关系，在图8至图12所示的图表中，表示了将X轴设为蓄电元件21的剩余容量[Ah]、将Y轴设为OCV[V]的剩余容量与OCV的相关关系(以下称为“剩余容量-OCV相关关系”)。在图8至图12所示的图表中，将未使用的蓄电元件α用实线表示，将劣化后的蓄电元件β用单点划线表示，使两个蓄电元件21在充满电状态的位置处对齐示出。
在图8所示的图表中，若对未使用的蓄电元件α和劣化后的蓄电元件β进行比较，则剩余容量比高变化区域III少的高变化区域I以及低变化区域II几乎没有看到与蓄电元件21的劣化相伴的容量的大小的变化。
然而，劣化后的蓄电元件β的低变化区域IV与未使用的蓄电元件α的低变化区域IV相比缩短，可知蓄电元件21的实际容量下降。
即，通过使未使用的蓄电元件21和劣化后的蓄电元件21在充满电状态的位置处对齐，从而在蓄电元件21发生了劣化的情况下，如图8所示可知，高变化区域III的位置向剩余容量高的一侧移动。
在状态估计处理中，CPU33基于各蓄电元件21的未使用时或上次使用时以前的实际容量与使用后的各蓄电元件21的实际容量的容量差，计算各蓄电元件21的劣化量，估计电池组20是否发生了劣化、异常。
如图7所示，CPU33判定各蓄电元件21是否为未使用(S11)。在各蓄电元件21为制造后未使用的情况下(S11：是)，对未使用时间点下的各蓄电元件21的实际容量与此时的剩余容量-OCV相关关系进行测定(S13)，将作为实际容量最小的蓄电元件21的基准元件与其他蓄电元件21的各容量差(容量偏差)计算为第1位置(参照图11)处的容量差。
然后，将各蓄电元件21的剩余容量-OCV相关关系中的高变化区域III、和与其对应的基准元件和其他蓄电元件21的各容量差之间的关系存储至BMU30的存储器34(S14)。
具体而言，制造后未使用时的4个蓄电元件21的实际容量例如测定为：第1蓄电元件A为19.9[Ah]，第2蓄电元件B为20.1[Ah]，第3蓄电元件C为19.8[Ah]，第4蓄电元件D为20.0[Ah]。在这种情况下，将各蓄电元件21的实际容量、和如图10所示那样计算出的作为基准元件的第3蓄电元件(19.8[Ah])与其他蓄电元件21的各容量差(与第1蓄电元件的容量差ΔCn1：0.1[Ah]、与第2蓄电元件的容量差ΔCn2：0.3[Ah]、以及与第4蓄电元件的容量差ΔCn4：0.2[Ah])存储至BMU30的存储器34。
将从各蓄电元件21获取到的图9以及图10所示的剩余容量-OCV相关关系、和基准元件与其他蓄电元件21的各容量差(作为基准元件的第3蓄电元件(19.8[Ah])与第1蓄电元件的容量差ΔCn1、与第2蓄电元件的容量差ΔCn2、与第4蓄电元件的容量差ΔCn4)之间的对应关系存储至BMU30的存储器34。
另一方面，在蓄电元件21不是制造后未使用的情况下(S11：否)，将在上次的状态估计处理中计算出的后述的第2位置的容量差作为第1位置的容量差，执行后述的S15(S12)。
接下来，CPU33边通过放电电路44调整为使各蓄电元件21间的充电量差变少，边充电至所有的蓄电元件21的SOC成为100[％](充满电状态)(S15)。在蓄电元件21制造后未使用的情况下，在组装了蓄电装置10之后，边通过放电电路44进行调整，边充电至所有的蓄电元件21的SOC成为100[％](充满电状态)。
而且，CPU33例如通过自我放电、对车辆搭载后的车辆负荷3的放电，使各蓄电元件21放电。而且，在计时部35中计时基准元件(第3蓄电元件)的OCV在剩余容量-OCV相关关系中到达了高变化区域III的时间，将计时出的时间作为基准时间而存储至存储器34(S16)。
自我放电、对车辆搭载后的车辆负荷3的放电是如无OCV的变化那样的电流值小的暗电流所引起的放电，例如设为1[A]以下的放电电流。
计时其他的所有蓄电元件21到达高变化区域III的到达时间(S17)。然后，基于存储器34中存储的各蓄电元件21的剩余容量-OCV相关关系、和与其对应的基准元件和其他蓄电元件21的各容量差之间的关系，根据基准时间与其他蓄电元件21的到达时间的时间差，将基准元件(第3蓄电元件)与其他蓄电元件21的容量差计算为第2位置(参照图11)处的容量差(S18)。
第2位置处的基准元件与其他蓄电元件21的容量差，例如也能够根据各蓄电元件21在剩余容量-OCV相关关系中到达高变化区域III的到达时间和此时的放电电流值来计算。
接下来，CPU33将在S12中存储的第1位置的各容量差、和与他们对应的在S14中计算出的第2位置的各容量差之差计算为各蓄电元件21的劣化量(S19)。然后，估计各蓄电元件21的劣化量是否比劣化容许值小(S20)。在各蓄电元件21的劣化量为劣化容许值以下的情况下(S20：是)，电池组(蓄电元件21)20的劣化程度小，估计为电池组20不是异常状态，判定为能够继续使用电池组20(S21)。
另一方面，在劣化差超过劣化容许值而较大的情况下(S20：否)，电池组(蓄电元件21)20的劣化程度大，估计为电池组20是异常状态，判定为不能使用电池组20(S22)。
具体而言，图11以及图12所示的图表表示了蓄电元件21的未使用时和使用后的剩余容量-OCV相关关系。由双点划线Z表示的曲线是未使用时的蓄电元件21，除此之外的曲线表示了使用后的各蓄电元件21。剩余容量为13[Ah]附近的高变化区域III相当于第1位置，剩余容量为14.5-16.0[Ah]附近的高变化区域III相当于第2位置。
例如，在图12所示的使用后(第2位置)的基准元件(第3蓄电元件C)与第4蓄电元件D的容量差ACu4为0.3[Ah]、且图10所示的制造后未使用时(第1位置)的容量差ACn4为20.0[Ah]-19.8[Ah]＝0.2[Ah]的情况下，第4蓄电元件的劣化量计算为0.3[Ah]-0.2[Ah]＝0.1[Ah]。例如，在劣化容许值为0.2[Ah]的情况下，第4蓄电元件D的劣化程度比劣化容许量小，在容许范围内，因此估计为电池组20不是异常状态，判定为能够继续使用电池组20。
另一方面，在图12所示的使用后(第2位置)的基准元件(第3蓄电元件C)与第2蓄电元件B的容量差ΔCu2为1.6[Ah]、且图10所示的制造后未使用时(第1位置)的容量差ΔCn2为20.1[Ah]-19.8[Ah]＝0.3[Ah]的情况下，第2蓄电元件B的劣化量计算为1.6[Ah]-0.3[Ah]＝1.3[Ah]。因此，在劣化容许值为0.2[Ah]的情况下，劣化量超过劣化容许值，从而第2蓄电元件B的劣化程度大，估计为是异常状态。
在如以上那样的情况下，虽然第3蓄电元件C和第4蓄电元件D不存在异常，但第2蓄电元件B为异常状态，从而判定为电池组20不能使用。
例如，在基准元件(第3蓄电元件C)与第2蓄电元件B中的劣化量为0.4[Ah]，第3蓄电元件C与第4蓄电元件D中的劣化量也为0.4[Ah]的情况下，劣化差均超过了劣化容许值(0.2[Ah])。
在这种情况下，第3蓄电元件C的劣化程度大，估计为第3蓄电元件C是异常状态，判定为电池组20不能使用。
即，在状态估计处理中，估计电池组(蓄电元件21)20是否未发生劣化等所引起的异常。在估计的结果是估计为电池组(蓄电元件21)20发生了异常的情况下，例如向设置于车辆1的室内的显示部5(参照图1)显示蓄电装置10不能使用，从而能够促使使用者注意。
如以上，本发明的发明人们关注到了在与剩余容量-OCV相关关系(SOC-OCV相关关系)的关系中，如图8以及图11所示，使各蓄电元件21的变化曲线在充满电状态的位置处对齐的情况下，当蓄电元件21劣化时，低变化区域IV缩短，高变化区域III的变化位置发生移动。而且发现：能够基于该变化位置(高变化区域III的从第1位置向第2位置的变化)来估计电池组(蓄电元件21)20的劣化程度。
即，根据本实施方式的状态估计处理，计算电池组(蓄电元件21)20的未使用时或上次使用以前(第1位置)的各蓄电元件间的容量差、和电池组20(蓄电元件21)的使用后(第2位置)的各蓄电元件间的容量差。接下来，根据这些容量差(剩余容量-OCV相关关系中的变化位置)来计算各蓄电元件21的劣化量，从而能够估计电池组(蓄电元件21)20的劣化程度。
能够根据该劣化程度来估计电池组(蓄电元件21)20是否为异常状态，并判定是否能够继续使用。
如上述，在状态估计处理中，虽然能够估计电池组(蓄电元件21)20的劣化程度，但在其频度少的情况下，电池组(蓄电元件21)20能否使用的精度会下降。
但是，根据本实施方式，在车辆1中发动机起动所需的转动动力输出轴放电、车辆减速时的再生充电等中可谋求高的输入输出性能。基于电池组20的剩余容量为约30～95[％]的范围内的高变化区域III的变化位置来进行状态估计处理，由此估计电池组(蓄电元件21)20的劣化程度。
即便是高变化区域，与在高变化区域I、高变化区域V中进行状态估计处理的情况相比，也能够提高进行状态估计处理的频度。即，根据本实施方式，能够提高估计电池组(蓄电元件21)20是否为异常状态的估计精度。
根据本实施方式，通过计算劣化程度，并与劣化容许值进行比较，由此来估计电池组(蓄电元件21)20能否使用。由此，与相对比较蓄电元件彼此的劣化量的情况相比，能够进一步提高估计电池组(蓄电元件21)20是否为异常状态的估计精度。
<实施方式2>
接下来，参照图13以及图14来说明实施方式2。
实施方式2对实施方式1中的状态估计处理之中的S14的处理和S18以后的处理进行了变更，关于与实施方式1相同的结构、作用以及效果，由于重复因此省略其说明。此外，设对于与实施方式1相同的结构，利用相同的符号。
实施方式2的状态估计处理如图13所示，在S13中测定各蓄电元件21的实际容量之后，CPU33基于各蓄电元件21的实际容量，将蓄电元件21的未使用时或上次使用以前的次序决定为第1位置的次序，并将该次序存储至BMU30的存储器34(S24)。
在S17中的到达时间的计时后，CPU33根据在S16以及S17中计时出的基准时间和到达时间，将基于电池组(蓄电元件21)20的使用后的实际容量的次序决定为第2位置的次序(S28)。
CPU33判定在S24中存储的各蓄电元件21的第1位置的次序、和在S28中决定出的各蓄电元件21的第2位置的次序是否有变化(S29)。在次序未变化的情况下(S29：是)，视作无显著劣化的蓄电元件21，电池组20的劣化程度小，从而估计为电池组20不是异常状态，判定为能够继续使用电池组20(S30)。
另一方面，在次序有变化的情况下(S29：否)，视作有显著劣化的蓄电元件21，电池组20的劣化程度大，电池组20是异常状态，判定为电池组20不能使用(S31)。
具体而言，在蓄电元件21的剩余容量-OCV相关关系中，如图10所示，电池组使用前的各蓄电元件21的到达高变化区域III的时间的次序是第3蓄电元件C、第1蓄电元件A、第4蓄电元件D、第2蓄电元件B的情况下，决定为各蓄电元件21的实际容量从低到高依次为第3蓄电元件C、第1蓄电元件A、第4蓄电元件D、第2蓄电元件B。
如图14所示，使用电池组20而劣化后的各蓄电元件21到达高变化区域III的时间的次序是第3蓄电元件C、第1蓄电元件A、第2蓄电元件B、第4蓄电元件D的情况下，决定为各蓄电元件21的实际容量从低到高依次为第3蓄电元件C、第1蓄电元件A、第2蓄电元件B、第4蓄电元件D。
接下来，判定电池组20的使用前和使用后的次序有无变化。
第2蓄电元件B和第4蓄电元件D的次序在使用前(参照图10)和使用后(参照图14)反转。即，视作第2蓄电元件B和第4蓄电元件D中的任意蓄电元件21的劣化程度大，电池组20是异常状态，估计为电池组20不能使用。
即便不进行计算各蓄电元件21彼此的容量差、或者计算各蓄电元件21的劣化量等复杂的处理，通过比较在未使用时或上次使用以前的各蓄电元件21的次序和使用后的各蓄电元件21的次序，电能够估计电池组20是否为异常状态。由此，能够判定电池组(蓄电元件21)20能否使用。
如此，在本实施方式中，仅进行了未使用时或上次使用以前的各蓄电元件21的次序与使用后的各蓄电元件21的次序的比较。并不限于此，可以仅在次序有变化的情况下，计算各蓄电元件21的容量差来进行劣化量的估计，也可以仅对次序有变化的蓄电元件21进行劣化量的估计。
<其他实施方式>
本说明书所公开的技术并不限定于由上述描述以及附图来说明的实施方式，例如也包括如下的各种形态。
在上述实施方式中，作为电化学元件的一例，构成为利用使用了磷酸铁的正极活性物质的锂离子电池。并不限于此，作为电化学元件，也可以使用锂离子二次电池以外的二次电池、锂离子一次电池、锂离子一次电池以外的一次电池、伴有电化学现象的双电荷层电容器等电容器。
(1)在上述实施方式中，构成为蓄电装置10搭载于车辆1。并不限于此，如图15所示，也可以应用于经由功率调节器102而与以太阳光为电动势的光发电装置101和负荷103的家庭用太阳能发电系统的蓄电装置110，还可以作为大容量发电系统的蓄电装置来应用。
在大容量发电系统的情况下，也可以从远程通过远程操作等经由服务器等来执行状态估计处理。
(2)在上述实施方式1中，构成为将蓄电元件21的剩余容量-OCV相关关系(SOC-OCV相关关系)分割为5个区域，基于分割出的区域之中的高变化区域III的变化位置(从第1位置向第2位置的变化)来计算各蓄电元件21的劣化量。不限于此，也可以在分割出的区域之中的高变化区域I、高变化区域V中的使用频度高的情况下，基于高变化区域I、高变化区域V的变化位置来计算各蓄电元件21的劣化量。
(3)在上述实施方式中，构成为在状态估计处理中，计算各蓄电元件21的劣化量，并与容许劣化值进行比较，在劣化量超过了容许劣化值的情况下，估计为电池组20是异常状态。并不限于此，也可以将各蓄电元件的劣化量彼此进行比较，在各蓄电元件的劣化量之差超过了给定值的情况下，估计为电池组是异常状态。
(4)在上述实施方式中，状态估计处理的S16的放电设为如无OCV的变化那样的电流值小的暗电流所引起的放电。并不限于此，只要是能够根据持续一定时间的恒流放电来检测容量差(容量偏差)即可，例如，可以是20A的恒流放电持续10秒程度。
(5)在上述实施方式中，构成为在状态估计处理中，使各蓄电元件21变为充满电状态之后，使之放电来检测蓄电元件21彼此的容量差(容量偏差)。并不限于此，也可以在使各蓄电元件21放电至放电终止电压之后，使之恒流充电来检测蓄电元件21彼此的容量差(容量偏差)。
(6)在上述实施方式中，在设置于车辆1的蓄电装置10的电池管理装置30中，进行状态估计处理而估计了蓄电元件21是否为异常状态。并不限于此，也可以对各种蓄电装置应用估计具有多个蓄电元件的电池组的状态的状态估计方法，蓄电元件具有OCV相对于实际容量的变化量小的低变化区域、和OCV相对于实际容量的变化量比所述低变化区域大的高变化区域，该状态估计方法基于多个蓄电元件的高变化区域相对于实际容量的变化位置来估计电池组的状态。
(7)在上述实施方式中，基于将X轴设为蓄电元件21的剩余容量[Ah]、将Y轴设为OCV[V]的剩余容量与OCV的相关关系的高变化区域III的变化位置(高变化区域III的从第1位置向第2位置的变化)，估计了电池组(蓄电元件21)20的劣化程度。不限于此，也可以基于将X轴设为蓄电元件的SOC[％]、将Y轴设为OCV[V]的剩余容量与OCV的相关关系的高变化区域III的变化位置来估计电池组的劣化程度。

Claims (24)

1.一种状态估计装置，对具有多个蓄电元件的电池组的状态进行估计，其中，
所述蓄电元件具有：OCV相对于剩余容量的变化量小的低变化区域、和OCV相对于剩余容量的变化量比所述低变化区域大的高变化区域，
所述状态估计装置基于所述多个蓄电元件的高变化区域相对于实际容量的变化位置来估计电池组的状态，
所述蓄电元件在两个所述低变化区域之间具有作为所述高变化区域的中间区域，
所述状态估计装置基于所述多个蓄电元件的中间区域相对于实际容量的变化位置来估计电池组的状态。
2.根据权利要求1所述的状态估计装置，其中，
所述状态估计装置基于各个所述蓄电元件中的中间区域的变化位置的比较来估计电池组的状态。
3.根据权利要求1或2所述的状态估计装置，其中，
所述状态估计装置基于所述多个蓄电元件的未使用时或上次使用以前的中间区域的位置即第1位置、和所述多个蓄电元件的使用后的中间区域的位置即第2位置，计算各个所述蓄电元件中的实际容量的变化量，估计电池组的状态。
4.根据权利要求3所述的状态估计装置，其中，
在各个所述蓄电元件中的实际容量的变化量于给定时间内变为容许范围外的情况下，所述状态估计装置估计为电池组存在异常。
5.根据权利要求1或2所述的状态估计装置，其中，
所述蓄电元件是使用了磷酸铁锂的正极活性物质的锂离子电池。
6.根据权利要求1或2所述的状态估计装置，其中，
所述低变化区域是相对于SOC变化1％而OCV的变化小于2～6mV的区域。
7.根据权利要求1或2所述的状态估计装置，其中，
所述状态估计装置进行未使用时或上次使用以前的所述蓄电元件的次序与使用后的所述蓄电元件的次序的比较。
8.根据权利要求7所述的状态估计装置，其中，
所述状态估计装置仅在所述次序有变化的情况下计算所述蓄电元件的容量差来估计劣化量。
9.根据权利要求7所述的状态估计装置，其中，
所述状态估计装置在所述次序有变化的情况下仅对所述次序有变化的所述蓄电元件估计劣化量。
10.一种电池组，具有：
多个蓄电元件；和
权利要求1至9中任一项所述的状态估计装置。
11.根据权利要求10所述的电池组，其中，
所述多个蓄电元件的实际容量发生了偏差。
12.根据权利要求10或11所述的电池组，其中，
对所述多个蓄电元件的劣化量进行比较。
13.根据权利要求10或11所述的电池组，其中，
在所述多个蓄电元件的劣化量超过了给定值的情况下，估计为是异常状态。
14.根据权利要求10或11所述的电池组，其中，
使所述多个蓄电元件放电至放电终止电压，检测进行了恒流充电时的所述多个蓄电元件的容量差。
15.一种车辆，搭载了权利要求10至12、14中任一项所述的电池组。
16.根据权利要求15所述的车辆，其中，
所述车辆具有使发动机起动的起动电动机，所述电池组与所述起动电动机连接。
17.根据权利要求15或16所述的车辆，其中，
在所述多个蓄电元件的劣化量超过了给定值的情况下，估计为是异常状态，
在所述异常状态的情况下显示警告。
18.一种车辆，搭载了权利要求13所述的电池组。
19.根据权利要求18所述的车辆，其中，
所述车辆具有使发动机起动的起动电动机，所述电池组与所述起动电动机连接。
20.根据权利要求18或19所述的车辆，其中，
在所述异常状态的情况下显示警告。
21.一种蓄电系统，具有：
权利要求1至9中任一项所述的状态估计装置；
光发电装置；和
功率调节器。
22.根据权利要求21所述的蓄电系统，其中，
经由服务器而从远程进行操作。
23.一种状态估计方法，对具有多个蓄电元件的电池组的状态进行估计，其中，
所述蓄电元件具有：OCV相对于剩余容量的变化量小的低变化区域、和OCV相对于剩余容量的变化量比所述低变化区域大的高变化区域，
所述状态估计方法具有基于所述多个蓄电元件的高变化区域相对于实际容量的变化位置来估计电池组的状态的步骤，
所述蓄电元件在两个所述低变化区域之间具有作为所述高变化区域的中间区域，
在所述步骤中，基于所述多个蓄电元件的中间区域相对于实际容量的变化位置来估计电池组的状态。
24.一种存储器，存储有对具有多个蓄电元件的电池组的状态进行估计的程序，其中，
所述蓄电元件具有：OCV相对于剩余容量的变化量小的低变化区域、和OCV相对于剩余容量的变化量比所述低变化区域大的高变化区域，
所述存储器具有基于所述多个蓄电元件的高变化区域相对于实际容量的变化位置来估计电池组的状态的程序，
所述蓄电元件在两个所述低变化区域之间具有作为所述高变化区域的中间区域，
所述程序基于所述多个蓄电元件的中间区域相对于实际容量的变化位置来估计电池组的状态。
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