CN109782183B - 内部状态推定装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够一面抑制运算负荷的增加一面精度良好地推定蓄电池的内部状态的内部状态推定装置。内部状态推定装置在包含电解度电阻和包括反应电阻以及双电层电容的电阻电容并联电路的、蓄电池的等效电路模型中，包括：存储部，存储电解度电阻的初始电阻值、反应电阻的初始电阻值和双电层电容的初始电容值；电解度电阻运算部，使用传感器的检测值算出电解度电阻成分的劣化后电阻值；反应电阻运算部，使用电解度电阻成分的劣化后电阻值与电解度电阻的初始电阻值之比即电阻增加率值和反应电阻的初始电阻值算出反应电阻成分的劣化后电阻值；和电容运算部，使用电阻增加率值和双电层电容成分的初始电容值算出双电层电容成分的劣化后电容值。

Description

内部状态推定装置

技术领域

本发明涉及一种电池的内部状态推定装置。更详细来说，涉及一种推定因使用而变化的电池的内部状态的内部状态推定装置。

背景技术

搭载于混合动力车辆(hybrid electric vehicle，HEV)、插电式混合动力车辆(plug-in hybrid electric vehicle，PHEV)和蓄电池式电动运送设备(纯电动汽车(battery electric vehicle，BEV))等的二次电池的输入输出性能根据充电状态、完全充电容量和电阻等二次电池的内部状态而发生变化。因此，为了将二次电池以适于其输入输出性能的形态加以使用，需要以高精度推定二次电池的内部状态。

专利文献1中示出如下发明：作为表示二次电池的内部状态的参数，推定作为用于确定二次电池的等效电路的参数的两个电阻成分R₀、电阻成分R₁和电容成分C₁。这里，电阻成分R₀相当于等效电路中的串联电阻的电阻值。另外，电阻成分R₁和电容成分C₁相当于等效电路中串联连接于串联电阻的RC并联电路的并联电阻的电阻值和并联电容的电容值。根据专利文献1的发明，通过使用所述推定出的参数R₀、R₁、C₁来推定通电过程中二次电池的开路端电压，进而使用所述开路端电压来推定二次电池的充电状态。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2016/132813号公报

发明内容

发明所要解决的问题

且说，专利文献1的发明中，利用映射(map)来决定两个参数R₁、C₁的乘积即时间常数τ的值，并且利用递归最小二乘法来决定等效电路参数中的R₀和R₁。因此，专利文献1的发明中，无法以充分的精度来推定用于确定二次电池的过渡特性的两个参数R₁、C₁的劣化所引起的变化。另外，专利文献1的发明中，若要利用递归最小二乘法来推定三个参数R₀、R₁、C₁的变化，则担心运算负荷相应地变高。

本发明的目的在于提供一种能够一面抑制运算负荷的增加一面精度良好地推定电池的内部状态的内部状态推定装置。

解决问题的技术手段

(1)本发明的内部状态推定装置(例如，后述内部状态推定装置2、内部状态推定装置2A)推定因使用而变化后的电池(例如，后述蓄电池1)的内部状态，所述内部状态推定装置包括：存储部(例如，后述存储部52、存储部52A)，存储所述电池的等效电路模型所包含的至少一个电阻电容(resistance-capacitance，RC)并联电路中的基准的并联电阻成分(例如，后述反应电阻21r的初始电阻值R_1-ini)和基准的并联电容成分(例如，后述双电层电容21c的初始电容值C_1-ini)；第1内部状态推定部(例如，后述电解度电阻运算部53、电阻增加率运算部54和反应电阻运算部55、反应电阻运算部55A)，基于连接于所述电池的传感器(例如，后述电流传感器3、电压传感器4等)的检测值来算出变化后的并联电阻成分和变化后的并联电容成分中的任一个变化后的成分(例如，后述反应电阻21r的劣化后电阻值R₁)；和第2内部状态推定部(例如，后述电容运算部56、电容运算部56A)，所述第2内部状态推定部将所述变化后的并联电阻成分和所述变化后的并联电容成分中的任意另一个变化后的成分(例如，后述双电层21c的劣化后电容值C₁)以使所述基准的并联电阻成分和所述基准的并联电容成分的乘积与所述一个变化后的成分和所述另一个变化后的成分的乘积变得相等的方式算出。

(2)在这种情况下，优选为，所述等效电路模型包括N阶(N为2以上的整数)RC并联电路(例如，后述RC并联电路21～RC并联电路2N)，且所述存储部中存储着各阶RC并联电路中的基准的并联电阻成分(例如，后述初始电阻值R_1-ini～初始电阻值R_N-ini)和基准的并联电容成分(例如，后述初始电容值C_1-ini～初始电容值C_N-ini)，所述第1内部状态推定部算出各阶RC并联电路中的变化后的并联电阻成分和变化后的并联电容成分中的任一个变化后的成分(例如，后述劣化后电阻值R₁～劣化后电阻值R_N)，所述第2内部状态推定部以使各阶RC并联电路中的所述基准的并联电阻成分和所述基准的并联电容成分的乘积与所述一个变化后的成分和所述另一个变化后的成分的乘积变得相等的方式算出所述另一个变化后的成分(例如，后述劣化后电容值C₁～劣化后电容值C_N)。

(3)在这种情况下，优选为，所述等效电路模型包括串联连接于RC并联电路的串联电阻(例如，后述电解度电阻20)，且所述存储部中存储着基准的串联电阻成分(例如，后述电解度电阻20的初始电阻值R_0-ini)，所述第1内部状态推定部基于所述传感器的检测值来算出所述变化后的串联电阻成分(例如，后述劣化后电阻值R₀)，并且基于所述变化后的串联电阻成分相对于所述基准的串联电阻成分的比率即串联电阻增加率(例如，后述电阻增加率值k)和所述一个基准的成分来算出所述一个变化后的成分。

(4)在这种情况下，优选为，所述变化后的并联电阻成分是通过将所述基准的并联电阻成分乘以所述串联电阻增加率而算出，且所述变化后的并联电容成分是通过将所述基准的并联电容成分除以所述串联电阻增加率而算出。

(5)在这种情况下，优选为，所述内部状态推定装置进而包括：开路电压推定部(例如，后述开路电压(open circuit voltage，OCV)推定部57)，基于连接于所述电池的电压传感器(例如，后述电压传感器4)的检测值和由所述第1内部状态推定部和第2内部状态推定部算出的所述变化后的串联电阻成分、所述变化后的并联电阻成分和所述变化后的并联电容成分(例如，后述R₀、R₁、C₁)来推定所述电池的开路电压。

(6)在这种情况下，优选为，所述内部状态推定装置进而包括：充电状态推定部(例如，后述充电状态(state of charge，SOC)推定部58)，基于由所述开路电压推定部推定出的所述电池的开路电压来推定所述电池的充电状态。

发明的效果

(1)本发明的内部状态推定装置中，以包括至少一个RC并联电路的等效电路模型表示因使用而变化的电池的内部状态。在第1内部状态推定部中，基于连接于电池的传感器的检测值来算出RC并联电路的变化后的并联电阻成分和变化后的并联电容成分中的任一个变化后的成分，在第2内部状态推定部中，算出变化后的并联电阻成分和变化后的并联电容成分中的任意另一个变化后的成分。如之后参照图6所说明的那样，等效电路模型所包含的RC并联电路的变化后的并联电阻成分与变化后的并联电容成分的乘积即时间常数具有即使电池因使用而劣化也不发生变化、变得大致一定的性质。利用所述特性，第2内部状态推定部以使存储在存储部中的基准的并联电阻成分和基准的并联电容成分的乘积与一个变化后的成分和另一个变化后的成分的乘积变得相等的方式算出另一个变化后的成分。根据以上，根据本发明，能够一面抑制运算负荷的增加一面精度良好地推定表示电池内部状态的RC并联电路的变化后的并联电阻成分和变化后的并联电容成分。

(2)本发明的内部状态推定装置中，以包括二阶以上的N阶RC并联电路的等效电路模型表示因变化而变化的电池的内部状态。因而，根据本发明的内部状态推定装置，能够使用等效电路模型进一步精度良好地再现因变化而变化的电池的内部状态。且说，若以N阶RC并联电路表示等效电路模型，则等效电路模型的参数的数量至少成为2N，因此担心运算负荷大幅增加。相对于此，本发明中，各阶RC并联电路中的变化后的并联电阻成分和变化后的并联电容成分中的任意另一个变化后的成分如上所述，能够在各阶RC并联电路的时间常数与电池的变化无关而大致一定的条件下算出，因此，能够一面抑制运算负荷的增加一面精度良好地推定电池的内部状态。

(3)本发明的内部状态推定装置中，以包括至少一个RC并联电路和串联连接于所述RC并联电路的串联电阻的等效电路模型表示因使用而变化的电池的内部状态。另外，在第1内部状态推定部中，基于连接于电池的传感器的检测值来算出变化后的串联电阻成分，并且基于所述变化后的串联电阻成分相对于基准的串联电阻成分的比率即串联电阻增加率和RC并联电路的一个基准的成分来算出所述一个变化后的成分。由此，能够一面抑制运算负荷的增加一面算出RC并联电路的变化后的并联电阻成分或变化后的并联电容成分。

(4)关于电池的劣化，认为是由于发生活性物质的局部变质，且可供离子反应的表面积减少而进展。另外认为，RC并联电路中的并联电阻成分与可供离子反应的表面积的减少成反比地增加，并联电容成分与可供离子反应的表面积的减少成比例地减少。本发明的内部状态推定装置中，利用这种电池的劣化特性，RC并联电路的变化后的并联电阻成分是通过将基准的并联电阻成分乘以串联电阻增加率而算出，变化后的并联电容成分是通过将基准的并联电容成分除以串联电阻增加率而算出。因而，根据本发明的内部状态推定装置，能够一面抑制运算负荷的增加一面精度良好地推定电池的内部状态。

(5)本发明的内部状态推定装置中，通过使用连接于电池的电压传感器的检测值和以所述方式算出的表示电池内部状态的至少三个变化后的成分(变化后的串联电阻成分、变化后的并联电阻成分和变化后的并联电容成分)来推定电池的开路电压。因而，根据本发明，即使是在电池中流动着电流的状态下，也能够精度良好地推定电池的开路电压。

(6)本发明的内部状态推定装置中，使用以所述方式推定出的开路电压来推定电池的充电状态。因而，根据本发明，即使是在电池中流动着电流的状态下，也能够精度良好地推定电池的充电状态。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施方式的蓄电池和推定其内部状态的内部状态推定装置的构成的图。

图2是表示在电池状态推定部中所定义的等效电路模型的一例的图。

图3是表示在蓄电池中流入一定电流的情况下的阻抗的变化的图。

图4是表示在电池状态推定部中所实现的控制模块中，与蓄电池内部状态的推定相关的部分构成的功能框图。

图5是表示参数鉴定器的构成的功能框图。

图6是表示在蓄电池中流入一定电流的情况下的经标准化的阻抗的变化的图。

图7是示意性地表示设置于蓄电池的电极中的活性物质的劣化所引起的变化的图。

图8是表示在参数鉴定器中，根据蓄电池的劣化来鉴定模型参数的值的顺序的流程图。

图9是表示在本发明的第2实施方式的内部状态推定装置中所定义的等效电路模型的一例的图。

图10是表示本实施方式的内部状态推定装置的参数鉴定器的构成的图。

符号的说明

1：蓄电池(电池)

2、2A：内部状态推定装置

21～2N：RC并联电路

3：电流传感器(传感器)

4：电压传感器(传感器)

5：电池状态推定部

51、51A：参数鉴定器

52、52A：存储部

53：电解度电阻运算部(第1内部状态推定部)

54：电阻增加率运算部(第1内部状态推定部)

55、55A：反应电阻运算部(第1内部状态推定部)

56、56A：电容运算部(第2内部状态推定部)

57：OCV推定部(开路电压推定部)

58：SOC推定部(充电状态推定部)

具体实施方式

＜第1实施方式＞

以下，参照附图对本发明的第1实施方式进行说明。

图1是表示本实施方式的蓄电池1和推定其内部状态的内部状态推定装置2的构成的图。所述蓄电池1和内部状态推定装置2搭载于电动汽车、混合动力车辆和燃料电池车辆等使用电能来移行的车辆(未图示)。

蓄电池1是能够实现将化学能转换为电能的放电、以及将电能转换为化学能的充电两者的二次电池。蓄电池1中，例如使用通过使锂离子在正极和负极之间移动来进行充电或放电的所谓锂离子二次电池。

蓄电池1经由未图示的电源分配单元(Power Distribution Unit，PDU)而连接于负载6，所述负载6包括对车辆的驱动轮进行驱动的电动马达或辅机等。PDU根据由内部状态推定装置2推定的蓄电池1的内部状态或车辆的运转状态等，从蓄电池1向负载6供给电力(放电)，或者对蓄电池1供给(充电)通过使电动马达作为发电机发挥功能而获得的电力。

内部状态推定装置2包括电流传感器3、电压传感器4和电池状态推定部5，并通过使用它们来推定因劣化而发生变化的蓄电池1的内部状态。

电流传感器3对从蓄电池1向负载6供给电力时流经蓄电池1的放电电流、或者车辆制动时等从所述负载6向蓄电池1供给电力时流经蓄电池1的充电电流进行检测，并将与检测值相应的信号发送至电池状态推定部5。

电压传感器4对蓄电池1的端子电压、即蓄电池1连接于负载6、蓄电池1中流动着电流状态下的蓄电池1的正极-负极间的电位差进行检测，并将与检测值相应的信号发送至电池状态推定部5。

电池状态推定部5是承担与蓄电池1内部状态的推定相关的控制的微型计算机(microcomputer)。电池状态推定部5对包括蓄电池1、电流传感器3和电压传感器4而构成的蓄电池系统定义等效电路模型，并基于所述等效电路模型来推定蓄电池1的内部状态。

图2是表示在电池状态推定部5中所定义的等效电路模型的一例的图。等效电路模型包括：由电阻值R₀表征的电解度电阻20；和RC并联电路，包括串联连接于所述电解度电阻20且由电阻值R₁表征的反应电阻21r以及由电容值C₁表征的双电层电容21c。以下，将电解度电阻20的电阻值、反应电阻21r的电阻值和双电层电容21c的电容值汇总称作模型参数。

根据如图2所示的包括一阶RC并联电路的等效电路模型，若将流经蓄电池1和负载6的电流的值设为“I”，将蓄电池1的端子电压的值设为“CCV”，且将蓄电池1的开路电压的值设为“OCV”，则如下述式(1-1)所示，端子电压值CCV是由从开路电压值OCV减去电解度电阻20中的电压降(R₀I)和RC并联电路中的电压降(V_C)所得者表示。另外，若将通电时间设为t，则所述RC并联电路中的电压降的值V_C由下述式(1-2)表示。另外，图2的等效电路模型的各种物理量中，端子电压值CCV能够通过电压传感器4加以测定，电流值I能够通过电流传感器3加以测定。

CCV＝OCV-R₀I-V_C (1-1)

图3是表示从时刻0起在蓄电池1中流入一定电流的情况下的阻抗的变化的图。如图3所示，蓄电池1的阻抗在刚刚流入电流后上升至以虚线3a表示的大小、即图2的等效电路模型中的电解度电阻20的电阻值R₀，之后渐近地增加至以虚线3b表示的大小、即图2的等效电路模型中的反应电阻21r的电阻值R₁。另外，以下，将从开始流入电流直到蓄电池1的阻抗增加至电阻值R₀+R₁×(1-e^-1)为止所花费的时间、即图2的等效电路模型中的反应电阻21r的电阻值R₁与双电层电容21c的电容值C₁的乘积也称作时间常数(τ＝R₁C₁)。

图4是表示在电池状态推定部5中所实现的控制模块中，与蓄电池1内部状态的推定相关的部分构成的功能框图。

电池状态推定部5包括：参数鉴定器51，基于电流传感器3和电压传感器4的检测信号来鉴定对应于蓄电池1的劣化而变化的模型参数的值(R₀、R₁、C₁)；OCV推定部57，使用由参数鉴定器51鉴定了所述值的模型参数来推定电流在蓄电池1中流动期间的蓄电池1的开路电压；以及SOC推定部58，基于由OCV推定部57推定出的开路电压来推定蓄电池1的充电率(将蓄电池1的剩余容量相对于完全充电容量的比例以百分率来表示者)。

OCV推定部57基于图2的等效电路模型来推定作为确定蓄电池1内部状态的参数的蓄电池1的开路电压。更具体来说，OCV推定部57通过将电压传感器4的检测值CCV与由参数鉴定器51鉴定的模型参数的值(R₀、R₁、C₁)输入至所述式(1-1)和式(1-2)中来算出蓄电池1的开路电压的推定值OCV。

SOC推定部58包括将蓄电池1的开路电压和充电率相关联的SOC-OCV映射，通过使用所述SOC-OCV映射来推定作为确定蓄电池1内部状态的参数的蓄电池1的充电率。更具体来说，SOC推定部58通过将由OCV推定部57算出的开路电压的推定值OCV输入至SOC-OCV映射中来算出蓄电池1的充电率的推定值SOC。

图5是表示参数鉴定器51的构成的功能框图。参数鉴定器51包括存储部52、电解度电阻运算部53、电阻增加率运算部54、反应电阻运算部55和电容运算部56，并通过使用它们来算出作为确定蓄电池1内部状态的参数的模型参数的值(R₀、R₁、C₁)。

存储部52存储用于确定规定的基准状态下的蓄电池1的内部状态的参数的值。本实施方式中，对将制造时间点或搭载于车辆的时间点等的蓄电池1的状态、即蓄电池1的初始状态设为基准状态的例子进行说明，但本发明不限于此。例如，考虑到在车辆的检查整备前后蓄电池1发生状态变化的可能性、或者在使用途中更换蓄电池1的可能性，也可以将使用途中的任意时间点的蓄电池1的状态设为基准状态。存储部52存储初始状态下的蓄电池1的电解度电阻20的电阻值即初始电阻值R_{0_ini}、初始状态下的蓄电池1的反应电阻21r的电阻值即初始电阻值R_{1_ini}和初始状态下的蓄电池1的双电层电容21c的电容值即初始电容值C_{1_ini}。

电解度电阻运算部53通过使用电流传感器3的检测值(I)和电压传感器4的检测值(CCV)来算出从所述初始状态劣化之后即当前的蓄电池1的电解度电阻20的电阻值即劣化后电阻值R₀。如参照图2和图3所说明的那样，相对于流经蓄电池1的电流I的变化，RC并联电路中的电压降V_C在时间常数τ下过渡性地发生变化，因此，电流I刚刚变化后的蓄电池1的阻抗中，电解度电阻20的贡献大。因此，电解度电阻运算部53通过使用电流传感器3的检测值和电压传感器4的检测值来定期地算出以比所述时间常数τ充分短的方式所规定的取样周期(例如1秒)的电流变化量ΔI和电压变化量ΔCCV，并通过使用所述算出的电流变化量ΔI和电压变化量ΔCCV来算出电解度电阻20的劣化后电阻值R₀。更具体来说，电解度电阻运算部53如下述式(2)所示，将电压变化量ΔCCV除以电流变化量ΔI所得者设为相当于劣化后电阻值R₀者，并按照使用了电压变化量ΔCCV和电流变化量ΔI的递归最小二乘法算法来依次算出劣化后电阻值R₀。

电阻增加率运算部54如下述式(3)所示，算出由电解度电阻运算部53算出的劣化后电阻值R₀相对于电解度电阻20的初始电阻值R_{0_ini}的比率即电阻增加率的值k。电解度电阻的电阻值有蓄电池1的劣化越进展则越变大的倾向。因而，所述电阻增加率成为表示蓄电池1的劣化程度的参数。

k＝R₀/R_{0_ini} (3)

反应电阻运算部55通过使用由电阻增加率运算部54算出的电阻增加率值k和存储在存储部52中的反应电阻21r的初始电阻值R_{1_ini}来算出从所述初始状态劣化之后即当前的蓄电池1的反应电阻21r的电阻值即劣化后电阻值R₁。更具体来说，反应电阻运算部55如下述式(4)所示，通过将电阻增加率值k乘以初始电阻值R_{1_ini}来算出劣化后电阻值R₁。

R₁＝R_{1_ini}×k (4)

电容运算部56通过使用由电阻增加率运算部54算出的电阻增加率值k和存储在存储部52中的双电层电容21c的初始电容值C_{1_ini}来算出从所述初始状态劣化之后即当前的蓄电池1的双电层电容21c的电容值即劣化后电容值C₁。更具体来说，电容运算部56如下述式(5)所示，通过将初始电容值C_{1_ini}除以电阻增加率值k来算出劣化后电容值C₁。

C₁＝C_{1_ini}/k (5)

如上所述，在反应电阻运算部55和电容运算部56中，通过使用电阻增加率，以表征等效电路模型中的RC并联电路的时间常数R₁C₁与蓄电池1的劣化无关而变得一定的方式，换句话说，以使初始电阻值R_{1_ini}和初始电容值C_{1_ini}的乘积与劣化后电阻值R₁和劣化后电容值C₁的乘积变得相等的方式(以下述式(6)成立的方式)算出劣化后电阻值R₁和劣化后电容值C₁。另外，反应电阻运算部55以与电阻增加率值k成比例地变大的方式算出劣化后电阻值R₁，电容运算部56以与电阻增加率值k成反比地变小的方式算出劣化后电容值C₁。以下，针对以所述方式算出劣化后电阻值R₁或劣化后电容值C₁的妥当性进行研究。

R₁C₁＝R_{1_ini}C_{1_ini} (6)

图6是表示从时刻0起在蓄电池1中流入一定电流的情况下的经标准化的阻抗的变化的图。此外，图6的纵轴表示以劣化后电阻值R₁将蓄电池1的阻抗标准化而成者。另外，图6中改变线的种类来表示针对劣化程度各不相同的蓄电池1而获得的阻抗的时间变化。

如图6所示，从开始流入电流直到以劣化后电阻值R₁标准化而成的阻抗达到约63.2％(＝(1-e^-1)×100)为止所花费的时间与蓄电池1的劣化程度无关而大致一定。即，蓄电池1的时间常数R₁C₁具有即使蓄电池1劣化也变得大致一定的性质。此即是指，如上所述，以时间常数R₁C₁变得一定的方式算出劣化后电阻值R₁和劣化后电容值C₁是妥当的。

图7是示意性地表示设置于蓄电池1的电极中的活性物质7a的劣化所引起的变化的图。如图7所示，若蓄电池1的劣化进展，则发生活性物质的局部变质，因此，供锂离子反应的正常区域7b减少，锂离子无法反应的变质区域7c增加。在所述变质区域7c中，发生Ni、Co、Mn等过渡金属移动至因蓄电池1的充电而产生的Li位(site)的空隙中的阳离子混排(cation mixing)，活性物质的结晶结构从层状岩盐结构不可逆地变化为尖晶石结构。蓄电池1的活性物质由于劣化而显示出如上所述的变化，因此认为，反应电阻21r的电阻值与正常区域7b的表面积的减少成反比地增加，双电层电容21c的电容值与正常区域7b的表面积的减少成比例地减少。此即是指，如上所述，以与电阻增加率值k成比例地变大的方式算出劣化后电阻值R₁、且以与电阻增加率值k成反比地减小的方式算出劣化后电容值C₁是妥当的。

图8是表示在参数鉴定器51中，根据蓄电池1的劣化来鉴定模型参数的值(R₀、R₁、C₁)的顺序的流程图。图8的流程图是以规定的周期在参数鉴定器51执行。

S1中，电解度电阻运算部53获取电流传感器3的检测值I和电压传感器4的检测值CCV，移动至S2。S2中，电解度电阻运算部53利用S1中获取的检测值I、检测值CCV算出电流变化量ΔI和电压变化量ΔCCV，移动至S3。

S3中，电解度电阻运算部53判别S2中算出的电流变化量ΔI和电压变化量ΔCCV是否为规定的范围内。在S3的判别为是的情况下移动至S4，在S3的判别为否的情况下返回S1。

S4中，电解度电阻运算部53利用以此次的周期所获取的电流变化量ΔI和电压变化量ΔCCV并基于递归最小二乘法算法来算出电解度电阻20的劣化后电阻值R₀，移动至S5。

S5中，电阻增加率运算部54通过将S4中算出的劣化后电阻值R₀除以存储在存储部52中的初始电阻值R_{0_ini}来算出电阻增加率值k，移动至S6。

S6中，反应电阻运算部55通过将存储在存储部52中的初始电阻值R_{1_ini}乘以电阻增加率值k来算出反应电阻21r的劣化后电阻值R₁，移动至S7。

S7中，电容运算部56通过将存储在存储部52中的初始电容值C_{1_ini}除以电阻增加率值k来算出双电层电容21c的劣化后电容值C₁，结束所述处理。

根据本实施方式的内部状态推定装置2，发挥以下效果。

(1)内部状态推定装置2中，以包括至少一个RC并联电路的等效电路模型表示因劣化而发生变化的蓄电池1的内部状态。在电解度电阻运算部53、电阻增加率运算部54和反应电阻运算部55中，基于连接于蓄电池1的电流传感器3和电压传感器4的检测值来算出RC并联电路的反应电阻21r的劣化后电阻值R₁。在电容运算部56中，算出双电层电容21c的劣化后电容值C₁。如上所述，等效电路模型所包含的RC并联电路的反应电阻21r的劣化后电阻值R₁与双电层电容21c的劣化后电容值C₁的乘积即时间常数τ具有即使蓄电池1劣化也不发生变化、变得大致一定的性质。利用所述特性，电容运算部56以使反应电阻21r的初始电阻值R_{1_ini}和双电层电容21c的初始电容值C_{1_ini}的乘积与劣化后电阻值R₁和劣化后电容值C₁的乘积变得相等的方式算出劣化后电容值C₁。根据以上，根据内部状态推定装置2，能够以小的运算负荷精度良好地推定表示蓄电池1内部状态的RC并联电路的反应电阻21r的劣化后电阻值R₁和双电层电容21c的劣化后电容值C₁。

(2)内部状态推定装置2中，以包括至少一个RC并联电路和串联连接于所述RC并联电路的电解度电阻20的等效电路模型表示因劣化而发生变化的蓄电池1的内部状态。另外，在电解度电阻运算部53中，基于连接于蓄电池1的电流传感器3和电压传感器4的检测值来算出电解度电阻20的劣化后电阻值R₀，在电阻增加率运算部54中，算出所述劣化后电阻值R₀相对于初始电阻值R_{0_ini}的比率即电阻增加率的值k，在反应电阻运算部55中，基于所述电阻增加率的值k和反应电阻21r的初始电阻值R_{1_ini}来算出所述反应电阻21r的劣化后电阻值R₁。由此，能够一面抑制运算负荷的增加一面算出RC并联电路的反应电阻21r的劣化后电阻值R₁。

(3)关于蓄电池1的劣化，认为是由于发生活性物质的局部变质，且可供离子反应的正常区域7b的表面积减少而进展。另外认为，RC并联电路中的反应电阻21r的劣化后电阻值R₁与可供锂离子反应的正常区域7b的表面积的减少成反比地增加，双电层电容21c的劣化后电容值C₁与正常区域7b的表面积的减少成比例地减少。利用这种蓄电池1的劣化特性，在反应电阻运算部55中，通过将RC并联电路的反应电阻21r的初始电阻值R_{1_ini}乘以电阻增加率的值k来算出其劣化后电阻值R₁，在电容运算部56中，通过将双电层电容21c的初始电容值C_{1_ini}除以电阻增加率的值k来算出其劣化后电容值C₁。因而，根据内部状态推定装置2，能够一面抑制运算负荷的增加一面精度良好地推定蓄电池2的内部状态。

(4)内部状态推定装置2中，通过使用连接于蓄电池1的电压传感器4的检测值CCV和以所述方式算出的表示蓄电池1的内部状态的三个模型参数的值(R₀、R₁、C₁)来算出蓄电池1的开路电压的推定值OCV。因而，根据内部状态推定装置2，即使是在蓄电池1中流动着电流的状态下，也能够精度良好地推定蓄电池1的开路电压。

(5)内部状态推定装置2中，使用以所述方式推定出的开路电压来推定蓄电池1的充电率。因而，根据内部状态推定装置2，即使是在蓄电池1中流动着电流的状态下，也能够精度良好地推定蓄电池1的充电率。

＜第2实施方式＞

接下来，参照附图对本发明的第2实施方式进行说明。

图9是表示在本实施方式的内部状态推定装置2A中所定义的等效电路模型的一例的图。如图9所示，本实施方式的内部状态推定装置2A中，推定蓄电池的内部状态时所使用的等效电路模型的构成不同。此外，以下内部状态推定装置2A的说明中，对与第1实施方式的内部状态推定装置2相同的构成标注相同符号，并省略其详细说明。

本实施方式的等效电路模型包括：由电阻值R₀表征的电解度电阻20、以及串联连接于所述电解度电阻20的N阶(N为2以上的整数)RC并联电路21…RC并联电路2N。第i阶(i＝1～N的整数)RC并联电路2i包括由电阻值R_i表征的反应电阻2ir和由电容值C_i表征的双电层电容2ic。

图10是表示本实施方式的内部状态推定装置2A的参数鉴定器51A的构成的功能框图。参数鉴定器51A包括存储部52A、电解度电阻运算部53、电阻增加率运算部54、反应电阻运算部55A和电容运算部56A，并通过使用它们来算出作为确定蓄电池1内部状态的参数的2N+1个模型参数的值(R₀、R₁、C₁、…、R_N、C_N)。

存储部52A存储初始状态下的蓄电池的电解度电阻20的电阻值即初始电阻值R_{0_ini}、初始状态下的蓄电池的第i阶(i＝1～N的整数)RC并联电路的反应电阻2ir的电阻值即初始电阻值R_{i_ini}和初始状态下的蓄电池的第i阶(i＝1～N的整数)RC并联电路的双电层电容2ic的电容值即初始电容值C_{i_ini}。

反应电阻运算部55A通过使用由电阻增加率运算部54算出的电阻增加率值k和存储在存储部52A中的反应电阻21r～反应电阻2Nr的初始电阻值R_{1_ini}～初始电阻值R_{N_ini}来算出从所述初始状态劣化之后即当前的蓄电池的各反应电阻21r～反应电阻2Nr的电阻值即劣化后电阻值R₁～劣化后电阻值R_N。更具体来说，反应电阻运算部55A如下述式(7)所示，通过将第i阶RC并联电路的反应电阻2ir的初始电阻值R_{i_ini}乘以电阻增加率值k来算出其劣化后电阻值R_i。

R_i＝R_{i_ini}×k (7)

电容运算部56A通过使用由电阻增加率运算部54算出的电阻增加率值k和存储在存储部52A中的双电层电容21c～双电层电容2Nc的初始电容值C_{1_ini}～初始电容值C_{N_ini}来算出从所述初始状态劣化之后即当前的蓄电池的各双电层电容21c～双电层电容2Nc的电容值即劣化后电容值C₁～劣化后电容值C_N。更具体来说，电容运算部56A如下述式(8)所示，通过将第i阶RC并联电路的双电层电容2ic的初始电容值C_{i_ini}除以电阻增加率值k来算出其劣化后电容值C_i。

C_i＝C_{i_ini}×k (8)

根据本实施方式的内部状态推定装置2A，除所述效果(1)～(5)以外，还发挥以下效果。

(6)内部状态推定装置2A中，以包括电解度电阻20和二阶以上的N阶RC并联电路21～RC并联电路2N的等效电路模型表示因劣化而发生变化的蓄电池的内部状态。因而，根据内部状态推定装置2A，相比第1实施方式的内部状态推定装置2而能够进一步精度良好地再现因劣化而发生变化的蓄电池的内部状态。且说，若以N阶RC并联电路表示等效电路模型，则等效电路模型的模型参数的数量成为2N+1，因此担心运算负荷大幅增加。相对于此，内部状态推定装置2A中，各阶RC并联电路的劣化后电阻值R₁～劣化后电阻值R_N和劣化后电容值C₁～劣化后电容值C_N能够使用电阻增加率值k和存储在存储部52A中的初始值R_{1_ini}～初始值R_{N_ini}、初始值C_{1_ini}～初始值C_{N_ini}来算出，因此，不那么增加运算负荷便能够精度良好地推定蓄电池的内部状态。

Claims (4)

1.一种内部状态推定装置，推定因使用而变化后的电池的内部状态，所述内部状态推定装置的特征在于，包括：

存储部，存储所述电池的等效电路模型所包含的至少一个电阻电容并联电路中的基准的并联电阻成分和基准的并联电容成分；

第1内部状态推定部，基于连接于所述电池的传感器的检测值来算出变化后的并联电阻成分和变化后的并联电容成分中的任意一个变化后的成分；以及

第2内部状态推定部，将所述变化后的并联电阻成分和所述变化后的并联电容成分中的任意另一个变化后的成分以使所述基准的并联电阻成分和所述基准的并联电容成分的乘积与所述一个变化后的成分和所述另一个变化后的成分的乘积变得相等的方式算出，

所述等效电路模型包括串联连接于所述至少一个电阻电容并联电路的串联电阻，且

所述存储部中存储着基准的串联电阻成分，

所述第1内部状态推定部基于所述传感器的检测值来算出变化后的串联电阻成分，并且基于所述变化后的串联电阻成分相对于所述基准的串联电阻成分的比率即串联电阻增加率和基准的成分来算出所述一个变化后的成分，

所述变化后的并联电阻成分是通过将所述基准的并联电阻成分乘以所述串联电阻增加率而算出，且所述变化后的并联电容成分是通过将所述基准的并联电容成分除以所述串联电阻增加率而算出。

2.根据权利要求1所述的内部状态推定装置，其特征在于，所述等效电路模型包括N阶电阻电容并联电路，其中N为2以上的整数，且

所述存储部中存储着各阶电阻电容并联电路中的基准的并联电阻成分和基准的并联电容成分，

所述第1内部状态推定部算出各阶电阻电容并联电路中的变化后的并联电阻成分和变化后的并联电容成分中的任意一个变化后的成分，

所述第2内部状态推定部以使各阶电阻电容并联电路中的所述基准的并联电阻成分和所述基准的并联电容成分的乘积与所述一个变化后的成分和所述另一个变化后的成分的乘积变得相等的方式算出所述另一个变化后的成分。

3.根据权利要求1或2所述的内部状态推定装置，其特征在于，进而包括：

开路电压推定部，基于连接于所述电池的电压传感器的检测值和由所述第1内部状态推定部和第2内部状态推定部算出的所述变化后的串联电阻成分、所述变化后的并联电阻成分和所述变化后的并联电容成分来推定所述电池的开路电压。

4.根据权利要求3所述的内部状态推定装置，其特征在于，进而包括：

充电状态推定部，基于由所述开路电压推定部推定出的所述电池的开路电压来推定所述电池的充电状态。

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