CN111247446A - 估计装置、估计方法以及计算机程序 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种估计装置、估计方法以及计算机程序。估计装置对蓄电元件的内部状态进行估计，蓄电元件具有正极、包括含有SiOx的负极活性物质的负极、和非水电解质，并且从放电容量被正极限制的正极限制型变化为放电容量被负极限制的负极限制型。估计装置使用蓄电元件的给定的电压范围或者给定的测定电压值下的电压值以及通电量，或者基于与蓄电元件的放电曲线的形状有关的信息，估计蓄电元件的内部状态。

Description

估计装置、估计方法以及计算机程序
技术领域
本发明的一个方面涉及对蓄电元件的内部状态进行估计的估计装置、估计方法以及计算机程序。
背景技术
锂离子二次电池等蓄电元件作为笔记本电脑以及便携式电话机等可移动设备的电源使用。近年来，在EV(电动汽车)、HEV(混合动力电动汽车)、PHEV(插电式混合动力电动汽车)的电源等广泛的领域中被使用，根据用途可期待高容量类型的二次电池的实现。
作为这样的下一代的高容量电池，对于负极的活性物质使用作为硅氧化物的SiOx(0.5≤x≤1.5)的电池近年来备受注目。
为了将二次电池搭载于EV等，估计容量下降量等蓄电元件的劣化状态是重要的，已提出各种技术(例如，参照专利文献1)。
与以往深入研究的一般的碳系负极不同，在对于负极使用了SiOx的锂离子二次电池中，由于其特性的差异而无法应用以往的劣化状态估计方法。本申请人发现在对于负极使用了SiOx的蓄电元件中相对于放电末期的电压值的变化量的通电量的变化量即dQ/dV与容量维持率之间有相关关系，使得能够对劣化状态进行估计(参照专利文献2)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-68458号公报
专利文献2：日本特开2017-20916号公报
发明内容
发明要解决的课题
在对于负极使用SiOx的负极限制型的蓄电元件的情况下，由于充放电的重复，形成在负极的活性物质和电解液的界面的SEI(Solid Electrolyte Interface，固体电解质界面)覆膜的量增大，向该SEI覆膜的Li的俘获量变大(所谓限制极，是指在电池的设计上放电容量小的一方电极。与正极比较而负极的放电容量小的蓄电元件，由于蓄电元件的放电容量被负极的放电容量限制，因此称为负极限制型)。结果，正负极间的容量平衡的偏离量扩大。
研究在使电池反应开始之前进行使负极预先含有与正极比较在化学计量上多的Li离子的Li的预掺杂处理，从而构成放电容量被正极的放电容量限制的正极限制型的蓄电元件。由于负极相对于正极的放电容量比变大，因此负极的利用率下降，能够抑制与充放电的重复相伴的正负极间的容量平衡的偏离量的扩大。其结果，可抑制容量劣化，循环特性提高。
在这样的蓄电元件中，要求对内部状态进行估计。
本发明的一个方面的目的在于，提供一种能够对从正极限制型变为负极限制型的蓄电元件的内部状态进行估计的估计装置、估计方法以及计算机程序。
用于解决课题的手段
本发明的一个方面涉及的估计装置对蓄电元件的内部状态进行估计，所述蓄电元件具有正极、包括含有硅氧化物(SiOx)的负极活性物质的负极、和非水电解质，并且从放电容量被所述正极限制的正极限制型变为放电容量被所述负极限制的负极限制型，所述估计装置具备：获取部，获取所述蓄电元件的给定的电压范围或者给定的测定电压值下的电压值以及通电量；和估计部，使用所述电压值以及通电量来估计所述蓄电元件的内部状态。
本发明的另一个方面涉及的估计装置对蓄电元件的内部状态进行估计，所述蓄电元件具有正极、包括含有硅氧化物(SiOx)的负极活性物质的负极、和非水电解质，并且从放电容量被所述正极限制的正极限制型变为放电容量被所述负极限制的负极限制型，所述估计装置具备：估计部，基于与负极的电位为第一预置值以上的电压范围中的蓄电元件的放电曲线的形状有关的信息、或者与第二预置值以下的电压范围中的蓄电元件的放电曲线的形状有关的信息，估计所述蓄电元件的内部状态。
发明效果
在伴随使用(循环)从正极限制型变为负极限制型的蓄电元件中，能够使用蓄电元件的给定的电压范围或者给定的测定电压值下的电压值以及通电量来估计蓄电元件的劣化状态，或者基于与放电曲线的形状有关的信息来估计蓄电元件的劣化状态。
附图说明
图1是示出相对于负极的Li的预掺杂(PD)量为0％的情况下的充放电曲线的曲线图。
图2是示出预掺杂量为40％的情况下的充放电曲线的曲线图。
图3是示出重复充放电的情况下的DOD和单电池电压值的关系的曲线图。
图4是具备实施方式1涉及的估计装置的蓄电装置的外观图。
图5是示出实施方式1涉及的估计装置的功能性结构的框图。
图6是示出估计装置对蓄电元件的内部状态估计处理的过程的流程图。
图7是示出改变预掺杂量的情况下的循环数和容量维持率的关系的曲线图。
图8是示出将蓄电元件放电并求出电压值2.75V下的dQ/dV的情况下的容量维持率和dQ/dV的关系的曲线图。
图9是示出使用预掺杂量为40％的蓄电元件并进行了放电的情况下的电压值2.75V下的dQ/dV和循环数的关系的曲线图。
图10是示出实施方式2涉及的车辆的框图。
图11是示出实施方式3涉及的内部状态估计服务器以及蓄电元件的框图。
具体实施方式
以下，基于表示本实施方式的附图来具体地说明本发明。
(实施方式的概要)
实施方式涉及的蓄电元件(非水电解质二次电池)的负极含有包含SiOx的活性物质，蓄电元件在制造后为正极限制型。
图1表示相对于负极的充电容量的Li的预掺杂量(PD量)为0％的情况下的充放电曲线，图2表示预掺杂量为40％的情况下的充放电曲线。横轴为SOC(State of Charge，充电状态)，纵轴为蓄电元件单电池的电压值。在图1以及图2中，曲线a为负极的充电曲线，曲线b为负极的放电曲线，曲线c为正极的充电曲线，曲线d为正极的放电曲线，曲线e为单电池的充电曲线，曲线f为单电池的放电曲线。
如图1所示，在预掺杂量为0％的情况下，与正极比较，负极的放电容量小，因此单电池的放电容量由负极决定。即，蓄电元件为负极限制型。
在图2的预掺杂量为40％的情况下，与负极比较，正极的放电容量小，因此单电池的放电容量由正极决定。即，蓄电元件为正极限制型。如上所述，正极限制型的蓄电元件的循环特性提高。
图3是示出在从正极限制型变为负极限制型的蓄电元件中重复充放电的情况下的DOD(Depth of Discharge，放电深度)和单电池电压值的关系的曲线图。横轴为DOD(％)，纵轴为单电池电压值(V)。在图中，曲线g为表示循环开始前的曲线图，曲线h为表示300次循环后的曲线图，曲线i为表示600次循环后的曲线图，曲线j为表示900次循环后的曲线图。
如图3所示，随着充放电的重复数变多，劣化发展。在给定电压范围中，放电曲线的形状按照第一状态(曲线g)、与所述第一状态相比斜率平缓的第二状态(曲线h、曲线i)、与所述第二状态相比斜率陡峭的第三状态(曲线j)的顺序变化。认为从第二状态向第三状态的变化的主要原因在于，由于负极的硅氧化物的构造变化或者电阻增大，放电末期的负极电位的上升变得急剧。
伴随着充放电的重复数增加，在负极上SEI覆膜形成量变多，在该覆膜俘获Li离子从而容量平衡的偏离量扩大，认为蓄电元件达到了寿命。通过将蓄电元件设为正极限制型，从而与负极限制型的蓄电元件比较，循环特性提高，但在循环数进一步增大的情况下，蓄电元件变为负极限制型，容量逐渐下降。
在一个实施方式中，获取将蓄电元件进行放电或者充电的情况下的给定电压范围或者给定的测定电压值下的电压值以及通电量。也可以基于电压值以及通电量求出dQ/dV。在进行充放电的情况下，求出充电时或者放电时的dQ/dV。
对于负极使用SiOx的蓄电元件，在表示放电时或者充电时的电压值和容量的关系的曲线中的给定的电压范围内，由于充放电的重复数的增加，电压值的变化的程度改变。该电压范围中的dQ/dV伴随充放电的重复数的增加进行特有的变化。
所述给定电压范围优选是负极的电位为第一预置值以上的电压范围、或者蓄电元件的放电末期的电压范围。在该电压范围中，由于充放电的重复数的增加，蓄电元件的电压急剧下降。该电压范围内的给定的测定电压值下的dQ/dV的绝对值伴随充放电的重复数的增加而变大。在经过拐点而充放电的重复数进一步变多的情况下，dQ/dV的绝对值变小。
范围优选单电池的负极电位为第一预置值以上。第一预置值例如也可以为0.6V(vs.Li/Li+)。
在无法获取负极电位的情况下，范围优选为第二预置值以下的单电池电压范围。第二预置值例如可以为3.4V。单电池电压范围优选为2.5V～3.25V，进一步优选为2.75V～3.2V。
也可以在dQ/dV的绝对值为第一判定值以上的情况下，判定为蓄电元件的限制极从正极切换成了负极。
然后，也可以在dQ/dV的绝对值为第二判定值以下的情况下，判定为蓄电元件达到了寿命。
在其他实施方式中，基于与负极的电位为第一预置值以上的电压范围中的蓄电元件的放电曲线的形状有关的信息、或者与第二预置值以下的电压范围中的蓄电元件的放电曲线的形状有关的信息，来估计所述蓄电元件的内部状态。
在此，“与放电曲线的形状有关的信息”包含：根据电量变化以及电压变化绘制的放电曲线中的(1)形状、(2)曲线上的给定的2点间的直线的斜率、(3)曲线上的切线的交叉角。
(实施方式1)
以下，作为实施方式1，列举搭载于车辆的蓄电装置为例进行说明。
图4是具备实施方式1涉及的估计装置100的蓄电装置10的外观图。
蓄电装置10具备：估计装置100、多个蓄电元件200、和容纳估计装置100以及蓄电元件200的容纳壳体300。
估计装置100也可以具备搭载了对蓄电元件200的内部状态进行估计的电路的电路基板，配置在多个蓄电元件200的上方。估计装置100与多个蓄电元件200连接，从多个蓄电元件200获取信息，对蓄电元件200的内部状态进行估计。估计装置100也可以由CMU(CellMonitoring Unit，单电池监视单元)、或者BMU(Battery Management Unit，蓄电池管理单元)实现。
也可以取而代之，估计装置100配置在容纳壳体300的外侧，也可以配置在远离蓄电装置10的远离位置而经由网络与蓄电装置10连接。估计装置100的详细的功能结构将后述。
蓄电元件200是能够充电并放电电力的二次电池。在本实施方式中，使用锂离子二次电池等非水电解质二次电池。多个矩形状的蓄电元件200被串联地连接/配置而构成了电池组。蓄电元件200的形状并不限定于棱柱型，也可以为圆筒型、长圆筒型、袋型。
蓄电元件200具备容器201和突出设置于容器201的电极端子202(正极端子以及负极端子)。在容器201的内侧配置有电极体、和将电极体以及电极端子202连接的集电体(正极集电体以及负极集电体)，并封入有电解液(非水电解质)。电极体是卷绕正极、负极以及隔离件而形成的。电极体并不限定于卷绕型的电极体，也可以为层叠了平板状极板的层叠型的电极体。
正极例如是在作为由铝、铝合金等构成的长条带状的金属箔的正极基材形成有正极活性物质层的电极板。作为用于正极活性物质层的正极活性物质，只要是能够吸留释放锂离子的正极活性物质即可，能够适当使用公知的材料。例如，作为正极活性物质，可列举过渡金属氧化物、过渡金属硫化物、锂过渡金属复合氧化物、含锂的聚阴离子金属复合化合物等。作为过渡金属氧化物，可列举锰氧化物、铁氧化物、铜氧化物、镍氧化物、钒氧化物等。作为过渡金属硫化物，可列举钼硫化物、钛硫化物等。作为锂过渡金属复合氧化物，可列举锂锰复合氧化物、锂镍复合氧化物、锂钴复合氧化物、锂镍钴复合氧化物、锂镍锰复合氧化物、锂镍钴锰复合氧化物等。作为含锂的聚阴离子金属复合化合物，可列举磷酸锂、磷酸钴锂等。进而，可列举二硫化物、聚吡咯、聚苯胺、聚对苯乙烯、聚乙炔、聚丙烯系材料等的导电性高分子化合物、伪石墨构造碳质材料等。
锂过渡金属复合氧化物型的活性物质也可以是Me(过渡金属)中的Mn的摩尔比Mn/Me超过0.5、且相对于Me的比率的Li的组成比率Li/Me大于1的Li过剩型活性物质。
正极活性物质也可以是在图3的曲线图中绘制阶梯状的放电曲线的正极活性物质。但是，在本实施方式中，由于是利用进行了循环后的负极的电位行为的变化的正极活性物质，因此优选选择正极的电位几乎不复杂变化的正极活性物质。
从该观点出发，优选放电曲线连续地变化或者在宽范围内观察到平坦部的正极活性物质。作为这样的正极活性物质，例如，可列举具有层状构造的锂过渡金属复合氧化物、具有橄榄石型晶体构造的磷酸铁锂等。
取而代之，在使用了容量下降或者放电曲线的形状变化的正极的情况下，也能够进行对正极的劣化状态的估计、对平衡偏离所引起的曲线形状的变化的估计，从而良好地估计蓄电元件的内部状态。
负极例如是在作为由铜、铜合金等构成的长条带状的金属箔的负极基材形成有负极活性物质层的电极板。作为用于负极活性物质层的负极活性物质，可以仅使用SiOx，也可以混合使用SiOx和其他能够吸留释放锂离子的负极活性物质。作为与SiOx混合使用的其他负极活性物质，可列举石墨、硬碳、软碳等。在这些其他活性物质中，石墨是充放电电位比较低的，因此能够提供高能量密度的蓄电元件，故优选。作为与SiOx混合使用的石墨，可列举鳞片状石墨、球状石墨、人造石墨、天然石墨等。其中，使用鳞片状石墨，即使重复充放电也容易维持与SiOx粒子表面的接触，能够容易地提供充放电循环性能优异的蓄电元件，故优选。SiOx和其他负极活性物质的混合比率没有限定。例如，作为负极活性物质，可列举SiOx和鳞片状石墨以8∶2或2∶8的比率配合的负极活性物质。进而，可以包含乙炔黑、科琴黑等的导电助剂。负极活性物质中的SiOx的含有率没有特别限定，但为了呈现在以下说明的放电时的特征，优选为5重量％以上，进一步优选为10重量％以上。作为SiOx的粒子，可以使用在表面预先覆盖碳材料的粒子。
SiOx被掺杂了Li。向SiOx掺杂Li的时期只要是在正负极间进行最初的充电之前即可，什么阶段都可。也可以使用掺杂有Li的SiOx的粒子，与其他负极活性物质、粘结剂等混合来形成负极合剂。
在正极限制型的蓄电元件200中，Li的预掺杂量越多，负极的利用率越下降，因此循环特性提高，但蓄电元件的放电容量下降。因此，预掺杂量基于正极的库伦效率、负极中的SiOx的含有量、以及负极的库伦效率、蓄电元件所要求的循环特性、额定容量等来设定适当的值。
隔离件例如是由合成树脂构成的微多孔性的片材。隔离件只要不损害蓄电元件200的性能，就能够适当使用公知的材料。封入到容器201的电解液(非水电解质)只要不损害蓄电元件200的性能，就对其种类没有特别限制，能够选择各种各样的种类。
蓄电元件200不限定于非水电解质二次电池，也可以是非水电解质二次电池以外的二次电池。
下面，对估计装置100的功能结构进行说明。
图5是示出本实施方式涉及的估计装置100的功能性结构的框图。
估计装置100对蓄电元件200的内部状态进行估计。估计装置100具备信息处理部110、估计部120、存储部130、计时部140、以及接口(I/F)150。存储部130存储了用于对蓄电元件200的内部状态进行估计的估计程序131、充放电历史记录数据132、以及估计用数据133。
在信息处理部110经由I/F150连接有对各蓄电元件200的电流值、电压值、温度等物理量进行检测的电流传感器、电压传感器、温度传感器等传感器600。在此，将多个传感器作为一个“传感器600”进行表示。也存在不由传感器检测温度的情况。
估计程序131也可以是以计算机可读入的状态存储至存储介质40。在该情况下，存储部130对通过未图示的读出装置从存储介质40读出的估计程序131进行存储。存储介质40也可以为闪存等半导体存储器。代替于此，存储介质40也可以为CD(Compact Disc，压缩盘)-ROM、DVD(Digital Versatile Disc，数字多功能盘)-ROM、BD(Blu-ray(注册商标)Disc)等光盘。存储介质40也可以为软盘、硬盘等磁盘、磁光盘等。也可以从与通信网连接的未图示的外部计算机获取本实施方式涉及的估计程序131，并使其存储至存储部130。
信息处理部110从传感器600获取各蓄电元件200的物理量的检测信息。检测信息的获取的定时没有特别限定。信息处理部110参照计时部140来计量定时。信息处理部110将获取到的检测信息写入至存储部130的充放电历史记录数据132。通过蓄积蓄电元件200的物理量的检测信息，从而可获得物理量的随时间数据，这成为充放电历史记录。
充放电历史记录是指蓄电元件200的运转历史记录，包含表示蓄电元件200进行了充电或者放电的期间(使用期间)的信息、与在使用期间中蓄电元件200所进行的充电或者放电有关的信息等。表示蓄电元件200的使用期间的信息包含表示蓄电元件200进行了充电或者放电的时间点的信息、蓄电元件200被使用的累积使用期间等。
与蓄电元件200所进行的充电或者放电有关的信息表示蓄电元件200所进行的充电时或者放电时的电压、电流以及电池状态等。电池状态表示充电状态、放电状态、休止状态等蓄电元件200为何种运转状态。在根据表示蓄电元件200的电压或者电流的信息推测电池状态的情况下，不需要表示电池状态的信息。
信息处理部110从充放电历史记录数据132之中读出将蓄电元件200放电的情况下的电压、电流、通电期间等，计算通电量(Q)。信息处理部110计算所述给定的电压范围的给定的测定电压值下的通电量(Q)相对于电压(V)的变化(dQ/dV)。
信息处理部110也可以根据计算出的容量来计算蓄电元件200的容量维持率。
信息处理部110将获取到的dQ/dV、与其对应的电压值、和使用期间(例如日期时间)写入至存储于存储部130的估计用数据133。估计用数据133也可以是“使用期间”和“电压值”和“dQ/dV”被建立了对应的数据表。
估计部120使用信息处理部110获取到的dQ/dV来估计蓄电元件200的内部状态。具体地，估计部120在dQ/dV的绝对值成为第一判定值以上的情况下，判定为蓄电元件的限制极从正极切换成了负极。
然后，估计部120在经过极大值(拐点)后的dQ/dV的绝对值成为第二判定值以下的情况下，判定为蓄电元件达到了寿命。
图6是示出估计装置100的信息处理部110以及估计部120对蓄电元件200的内部状态估计处理的过程的流程图。
估计装置100的信息处理部110在以给定的时间间隔将蓄电元件200放电的情况下，如上述那样获取dQ/dV，将该dQ/dV的绝对值存储至存储部130的充放电历史记录数据132(S1)。
估计装置100的估计部120判定蓄电元件200的限制极是否为负极(S2)。在dQ/dV的绝对值成为第一判定值以上的情况下，判定为蓄电元件的限制极从正极切换成了负极。估计部120在判定为限制极不是负极的情况下(S2：否)，将处理返回到S1。
估计部120在判定为蓄电元件200的限制极是负极的情况下(S2：是)，判定dQ/dV的绝对值是否成为阈值(第二判定值)以下(S3)。估计部120在判定为dQ/dV的绝对值不是阈值以下的情况下(S3：否)，将处理返回到S1。
估计部120在判定为dQ/dV的绝对值是阈值以下的情况下(S3：是)，判定为蓄电元件达到了寿命(S4)，例如通过通知单元通知来结束处理。
基于实施例来说明上述的估计部120对内部状态的估计处理。
以94∶3∶3的质量比率含有由组成式LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2表示的活性物质、作为导电助剂的乙炔黑、以及作为粘结剂的聚偏二氟乙烯而制作了正极。以72∶18∶10的质量比率含有作为活性物质的SiOx以及石墨、作为粘结剂的聚酰亚胺而制作了负极。在此，相对于负极的充电容量在电化学上将预掺杂量分别变为0％、20％、30％、40％而制作了单电池。单电池的放电容量为3mAh/cm2。
预掺杂量越多，负极相对于正极的放电容量比越大。在预掺杂量为0％以及20％的情况下，单电池为负极限制型(比较例)，在预掺杂量为30％以及40％的情况下，单电池为正极限制型(实施例)。
关于各单电池，求出重复充放电的情况下的循环数和容量维持率(放电容量维持率)的关系。
图7是示出各单电池的循环数和电压值2.75V下的容量维持率的关系的曲线图。横轴为循环数，纵轴为容量维持率(％)。
根据图7可知，随着预掺杂量的增加，即使循环数增加也可抑制容量下降，循环特性提高。认为这是由于，通过所述放电容量比变大，从而负极的利用率下降，能够抑制与充放电的重复相伴的正负极间的容量平衡的偏离量的扩大。
关于各单电池，相对于容量维持率绘制了进行充放电循环时的电压值2.75V下的dQ/dV。
图8是示出该容量维持率和dQ/dV的关系的曲线图。横轴为容量维持率(％)，纵轴为dQ/dV。
各点的括号内的数值对应于图7的循环数。
在预掺杂量为0％以及20％的负极限制型的蓄电元件的情况下，在图8的(A)的区域中，容量维持率和dQ/dV的绝对值处于比例关系。
在预掺杂量为30％以及40％的正极限制型的蓄电元件的情况下，在经过不伴有放电容量的下降而dQ/dV的绝对值变大的(B)的区域之后，随着(A)的区域的劣化行为，dQ/dV的绝对值变小。
根据以上，在刚刚制造完成时为正极限制型而随着充放电的重复变为负极限制型的蓄电元件中，能够与预掺杂量、正负极间的平衡、达到(A)的区域为止的历史记录无关地估计内部状态。
通过充放电的重复数进一步增加，从而产生容量平衡的偏离。在即使重复充放电也不产生正极的容量下降以及放电曲线的变化的情况下，即使产生容量平衡的偏离，在表观上也不会产生单电池的容量下降。随着正负极间的容量平衡的偏离量变大，放电曲线形状产生变化。这相当于(B)的区域。
若容量平衡的偏离量进一步变大，则单电池的容量开始下降。这相当于(A)的区域。
通过监视(B)的区域的dQ/dV的变化，从而即使在不产生正极的容量下降的情况下，也能够估计正负极间的容量平衡的偏离、即蓄电元件200的内部状态。
图9是示出使用预掺杂量为40％的蓄电元件200并进行了放电的情况下的电压值2.75V下的dQ/dV和循环数的关系的曲线图。横轴为循环数，左纵轴为dQ/dV，右纵轴为容量维持率(％)。
根据图9，随着循环数的增加，dQ/dV的绝对值变大，在循环超过大致500时，dQ/dV变小。dQ/dV的拐点是从(B)的区域向(A)的区域切换的切换点。在该切换点，容量维持率开始大幅下降。
也可以将该切换点的dQ/dV设定为所述第一判定值。
第一判定值例如通过实验求出，并存储至估计用数据133。第二判定值也可以基于蓄电元件200的使用状况等设定。
根据本实施方式的估计装置100，在从正极限制型变为负极限制型的蓄电元件200中，能够基于蓄电元件200的放电时的给定的电压范围内的给定的测定电压值下的dQ/dV的变化来估计蓄电元件200的劣化状态。能够判定蓄电元件是否从正极限制型变为了负极限制型。若变为了负极限制型且正负极间的容量平衡的偏离量变大，则蓄电元件200的容量开始下降。能够基于dQ/dV的变化来估计蓄电元件200的剩余寿命。
因此，能够估计蓄电元件200的内部状态。
获取蓄电元件200的放电末期中的dQ/dV的定时例如可以是蓄电装置的定期的检修时，也可以是基于充电器的再生充电时(暂时满放电之后进行充电时)。
(实施方式2)
在实施方式2中，ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元)作为估计装置发挥功能。
图10是示出实施方式2涉及的车辆20的框图。
车辆20具备作为发动机ECU等总括ECU或者控制电源装置整体的ECU的ECU400。
ECU400获取表示多个蓄电元件200的状态的信号，判断蓄电元件200的内部状态，对蓄电元件200的放电状态以及充电状态进行控制。
ECU400具备信息处理部410、估计部420、存储部430、计时部440、以及I/F450。在信息处理部410经由I/F450连接有对各蓄电元件200的电流值、电压值、温度等物理量进行检测的电流传感器、电压传感器、温度传感器等传感器600。在此，将多个传感器作为一个“传感器600”进行表示。也存在不由传感器检测温度的情况。
存储部430存储了用于对蓄电元件200的内部状态进行估计的估计程序431、充放电历史记录数据432、以及估计用数据433。估计程序431也可以是以计算机可读入的状态存储至存储介质40。在该情况下，存储部430对通过未图示的读出装置从存储介质40读出的估计程序431进行存储。也可以从与通信网连接的未图示的外部计算机获取估计程序431，并使其存储至存储部430。
信息处理部410从传感器600获取各蓄电元件200的物理量的检测信息。信息处理部410参照计时部440来计量定时。信息处理部410将获取到的检测信息写入至存储部430的充放电历史记录数据432。通过蓄积蓄电元件200的物理量的检测信息，从而可获得物理量的随时间数据，这成为充放电历史记录。
信息处理部410从充放电历史记录数据432之中读出将蓄电元件200进行了放电的情况下的电压、电流、通电期间等，计算通电量(Q)。计算给定的电压范围的给定的测定电压值下的dQ/dV。给定的电压范围优选为2.4V～3.25V。信息处理部410也可以根据计算出的容量来计算与dQ/dV对应的容量维持率。
信息处理部410将获取到的dQ/dV、与其对应的电压和使用期间(例如日期时间)写入至存储于存储部430的估计用数据433。估计用数据433是“使用期间”和“电压”和“dQ/dV”被建立了对应的数据表。
估计部420使用信息处理部410获取到的dQ/dV来估计蓄电元件200的内部状态。具体地，估计部420在dQ/dV的绝对值成为第一判定值以上的情况下，判定为蓄电元件的限制极从正极切换成了负极。
然后，估计部420在dQ/dV的绝对值成为第二判定值以下的情况下，判定为蓄电元件达到了寿命。
根据本实施方式的ECU400，在从正极限制型变为负极限制型的蓄电元件200中，能够基于蓄电元件200的放电时的给定的电压范围内的给定的测定电压值下的dQ/dV的变化来估计蓄电元件200的劣化状态。能够判定蓄电元件是否从正极限制型变为了负极限制型。若变为负极限制型且正负极间的容量平衡的偏离变大，则蓄电元件200的容量开始下降。能够基于dQ/dV的变化来估计蓄电元件200的剩余寿命。
因此，能够估计蓄电元件200的内部状态。
(实施方式3)
在实施方式3中，内部状态估计服务器500作为估计装置发挥功能。
图11是示出实施方式3涉及的内部状态估计服务器500以及蓄电装置700的框图。
内部状态估计服务器500具备信息处理部510、估计部520、存储部530、计时部540、以及通信部550。
蓄电装置700具备多个蓄电元件200；对各蓄电元件200的电流值、电压值、温度等物理量进行检测的电流传感器、电压传感器、温度传感器等传感器600；和控制部710。在图11中，将多个传感器作为一个“传感器600”进行表示，仅示出一个蓄电元件200。
信息处理部510经由通信部550以及网络30而与蓄电装置700的控制部710连接。信息处理部510经由网络30而在与控制部710之间进行数据的收发。
存储部530存储了用于对蓄电元件200的内部状态进行估计的估计程序531、充放电历史记录数据532、以及估计用数据533。估计程序531也可以是以计算机可读入的状态存储至存储介质40。在该情况下，存储部530对通过未图示的读出装置从存储介质40读出的估计程序531进行存储。也可以从与通信网连接的未图示的外部计算机获取本实施方式涉及的估计程序531，并使其存储至存储部530。
信息处理部510从传感器600获取蓄电元件200的物理量的检测信息。信息处理部510参照计时部540来计量定时。信息处理部510将获取到的检测信息写入至存储部530的充放电历史记录数据532。通过蓄积蓄电元件200的物理量的检测信息，从而可获得物理量的随时间数据，这成为充放电历史记录。
信息处理部510从充放电历史记录数据532之中读出将蓄电元件200进行了放电的情况下的电压、电流、通电期间等，计算通电量(Q)。计算给定的电压范围的给定的测定电压值下的dQ/dV。给定的电压范围优选为2.4V～3.25V。信息处理部510也可以根据计算出的容量来计算与dQ/dV对应的容量维持率。
信息处理部510将获取到的dQ/dV、与其对应的电压和使用期间(例如日期时间)写入至存储于存储部530的估计用数据533。估计用数据533是“使用期间”和“电压”和“dQ/dV”被建立了对应的数据表。
估计部520使用信息处理部510获取到的dQ/dV来估计蓄电元件200的内部状态。具体地，估计部520在dQ/dV的绝对值成为第一判定值以上的情况下，判定为蓄电元件的限制极从正极切换成了负极。
然后，估计部520在dQ/dV的绝对值成为第二判定值以下的情况下，判定为蓄电元件达到了寿命。
根据本实施方式的内部状态估计服务器500，在从正极限制型变为负极限制型的蓄电元件200中，能够基于蓄电元件200的放电时的给定的电压范围内的给定的测定电压值下的dQ/dV的变化来估计蓄电元件200的劣化状态。能够判定蓄电元件是否从正极限制型变为了负极限制型。若变为负极限制型且正负极间的容量平衡的偏离变大，则蓄电元件200的容量开始下降。能够基于dQ/dV的变化来估计蓄电元件200的剩余寿命。
因此，能够估计蓄电元件200的内部状态。
若对以上进行总结的话，则估计装置对蓄电元件的内部状态进行估计，所述蓄电元件具有正极、包括含有硅氧化物(SiOx)的负极活性物质的负极、和非水电解质，并且从放电容量被所述正极限制的正极限制型变为放电容量被所述负极限制的负极限制型。估计装置具备：获取部，获取所述蓄电元件的给定的电压范围或者给定的测定电压值下的电压值以及通电量；和估计部，使用所述电压值以及通电量来估计所述蓄电元件的内部状态。
根据上述结构，在伴随使用(循环)而从正极限制型变为负极限制型的蓄电元件中，能够基于蓄电元件的放电时的给定的电压范围或者给定的测定电压值下的电压值以及通电量来估计蓄电元件的劣化状态。能够判定蓄电元件是否从正极限制型变为了负极限制型。若变为负极限制型且正负极间的容量平衡的偏离变大，则蓄电元件的容量开始下降。能够基于电压值以及通电量(例如dQ/dV的变化)来估计蓄电元件的剩余寿命。
因此，能够估计蓄电元件的内部状态(是正极限制型还是负极限制型、近期未来蓄电元件如何劣化、蓄电元件的剩余寿命为何种程度)。
所述估计部也可以判定根据所述电压值以及通电量获得的dQ/dV是否达到了第一判定值或者拐点。
第一判定值被任意设定，使得能够判定蓄电元件从正极限制型变为了负极限制型。根据上述结构，由于能够判定蓄电元件是否从正极限制型变为了负极限制型，因此能够精度良好地估计近期未来蓄电元件如何劣化。
所述估计部也可以判定所述dQ/dV是否达到了第二判定值。
第二判定值被任意设定，使得能够判定蓄电元件达到了寿命。根据上述结构，能够简便地判定蓄电元件是否达到了寿命。
所述给定的电压范围可以是所述负极的电位为第一预置值以上的电压范围，也可以是第二预置值以下的电压范围。
在该范围中，由于充放电的重复数的增加，电压急剧地呈特征性地下降。该电压范围内的给定的测定电压值下的dQ/dV的绝对值随着充放电的重复数的增加而变大。在重复数进一步变多的情况下，dQ/dV的绝对值变小。
因此，容易监视/估计蓄电元件的内部状态。
蓄电装置具备：具有正极、包括含有硅氧化物(SiOx)的负极活性物质的负极和非水电解质且放电容量被所述正极限制的正极限制型的蓄电元件；和上述的估计装置。
根据上述结构，例如能够通过内置或一体化于蓄电装置的CMU、BMU来估计蓄电元件的内部状态。
ECU对具有正极、包括含有硅氧化物(SiOx)的负极活性物质的负极和非水电解质且从放电容量被所述正极限制的正极限制型变为放电容量被所述负极限制的负极限制型的蓄电元件的内部状态进行估计。ECU具备：获取部，根据所述蓄电元件的给定的电压范围或者给定的测定电压值下的电压值以及通电量获取dQ/dV；和估计部，使用所述dQ/dV来估计所述蓄电元件的内部状态。
根据上述结构，能够通过搭载于车辆的ECU来估计蓄电元件的内部状态。
服务器对具有正极、包括含有硅氧化物(SiOx)的负极活性物质的负极和非水电解质且从放电容量被所述正极限制的正极限制型变为放电容量被所述负极限制的负极限制型的电元件的内部状态进行估计。服务器具备：获取部，根据所述蓄电元件的给定的电压范围或者给定的测定电压值下的电压值以及通电量获取dQ/dV；和估计部，使用所述dQ/dV来估计所述蓄电元件的内部状态。
根据上述结构，能够远程估计蓄电元件的内部状态。
估计方法对具有正极、包括含有硅氧化物(SiOx)的负极活性物质的负极和非水电解质且从放电容量被所述正极限制的正极限制型变为放电容量被所述负极限制的负极限制型的蓄电元件的内部状态进行估计。估计方法根据所述蓄电元件的给定的电压范围或者给定的测定电压值下的电压值以及通电量获取dQ/dV，使用所述dQ/dV来估计所述蓄电元件的内部状态。
根据上述结构，能够基于从正极限制型变为负极限制型的蓄电元件的给定的电压范围或者给定的测定电压值下的dQ/dV的变化来估计蓄电元件的内部状态。
计算机程序使对具有正极、包括含有硅氧化物(SiOx)的负极活性物质的负极和非水电解质且从放电容量被所述正极限制的正极限制型变为放电容量被所述负极限制的负极限制型的蓄电元件的内部状态进行估计的计算机执行如下处理：根据所述蓄电元件的给定的电压范围或者给定的测定电压值下的电压值以及通电量获取dQ/dV，使用所述dQ/dV来估计所述蓄电元件的内部状态。
计算机可读入的存储介质对上述的计算机程序进行存储。
根据上述结构，能够通过任意的计算机基于从正极限制型变为极限制型的蓄电元件的给定的电压范围或者给定的测定电压值下的dQ/dV的变化来估计蓄电元件的内部状态。
本发明并不限定于上述的实施方式的内容，能够在权利要求所示的范围内进行各种变更。即，将在权利要求所示的范围内适当变更的技术的手段组合而得到的实施方式也包含于本发明的技术范围。
符号说明
10 蓄电装置；
20 车辆；
40 存储介质；
100 估计装置；
110 信息处理部(获取部)；
120 估计部；
130、430、530 存储部；
131、431、531 估计程序；
200 蓄电元件；
201 容器；
202 电极端子；
300 容纳壳体；
400 ECU；
500 内部状态估计服务器。

Claims (13)

1.一种估计装置，对蓄电元件的内部状态进行估计，所述蓄电元件具有正极、包括含有硅氧化物即SiOx的负极活性物质的负极、和非水电解质，并且从放电容量被所述正极限制的正极限制型变为放电容量被所述负极限制的负极限制型，其中，
所述估计装置具备：
获取部，获取所述蓄电元件的给定的电压范围或者给定的测定电压值下的电压值以及通电量；和
估计部，使用所述电压值以及通电量来估计所述蓄电元件的内部状态。
2.根据权利要求1所述的估计装置，其中，
所述估计部使用所述电压值以及通电量来判定所述蓄电元件是正极限制型还是负极限制型。
3.根据权利要求1或2所述的估计装置，其中，
所述估计部判定根据所述电压值以及通电量获得的dQ/dV是否达到了第一判定值或者拐点。
4.根据权利要求3所述的估计装置，其中，
所述估计部判定所述dQ/dV在达到了所述第一判定值或者拐点之后是否达到了第二判定值。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的估计装置，其中，
所述给定的电压范围是所述负极的电位为第一预置值以上的电压范围、或者第二预置值以下的电压范围。
6.一种估计方法，对蓄电元件的内部状态进行估计，所述蓄电元件具有正极、包括含有硅氧化物即SiOx的负极活性物质的负极、和非水电解质，并且从放电容量被所述正极限制的正极限制型变为放电容量被所述负极限制的负极限制型，其中，
获取所述蓄电元件的给定的电压范围或者给定的测定电压值下的电压值以及通电量；
使用所述电压值以及通电量来估计所述蓄电元件的内部状态。
7.一种计算机程序，使计算机对蓄电元件的内部状态进行估计，所述蓄电元件具有正极、包括含有硅氧化物即SiOx的负极活性物质的负极、和非水电解质，并且从放电容量被所述正极限制的正极限制型变为放电容量被所述负极限制的负极限制型，其中，
所述计算机程序使所述计算机执行如下处理：
获取所述蓄电元件的给定的电压范围或者给定的测定电压值下的电压值以及通电量；
使用所述电压值以及通电量来估计所述蓄电元件的内部状态。
8.一种估计装置，对蓄电元件的内部状态进行估计，所述蓄电元件具有正极、包括含有硅氧化物即SiOx的负极活性物质的负极、和非水电解质，并且从放电容量被所述正极限制的正极限制型变为放电容量被所述负极限制的负极限制型，其中，
所述估计装置具备：
估计部，基于与负极的电位为第一预置值以上的电压范围中的蓄电元件的放电曲线的形状有关的信息、或者与第二预置值以下的电压范围中的蓄电元件的放电曲线的形状有关的信息，估计所述蓄电元件的内部状态。
9.根据权利要求8所述的估计装置，其中，
所述估计部基于与所述放电曲线的形状有关的信息来判定所述蓄电元件是正极限制型还是负极限制型。
10.根据权利要求8或9所述的估计装置，其中，
所述估计部基于所述电压范围中的蓄电元件的放电曲线的形状的变化来估计所述蓄电元件的内部状态。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的估计装置，其中，
所述放电曲线的形状按照第一状态、与所述第一状态相比斜率平缓的第二状态、与所述第二状态相比斜率陡峭的第三状态的顺序变化。
12.一种估计方法，对蓄电元件的内部状态进行估计，所述蓄电元件具有正极、包括含有硅氧化物即SiOx的负极活性物质的负极、和非水电解质，并且从放电容量被所述正极限制的正极限制型变为放电容量被所述负极限制的负极限制型，其中，
基于与负极的电位为第一预置值以上的电压范围中的蓄电元件的放电曲线的形状有关的信息、或者与第二预置值以下的电压范围中的蓄电元件的放电曲线的形状有关的信息，估计所述蓄电元件的内部状态。
13.一种计算机程序，使计算机对蓄电元件的内部状态进行估计，所述蓄电元件具有正极、包括含有硅氧化物即SiOx的负极活性物质的负极、和非水电解质，并且从放电容量被所述正极限制的正极限制型变为放电容量被所述负极限制的负极限制型，其中，
所述计算机程序使所述计算机执行如下处理：
基于与负极的电位为第一预置值以上的电压范围中的蓄电元件的放电曲线的形状有关的信息、或者与第二预置值以下的电压范围中的蓄电元件的放电曲线的形状有关的信息，估计所述蓄电元件的内部状态。
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