CN111295796A - 蓄电元件的管理装置、蓄电池以及管理方法 - Google Patents

蓄电元件的管理装置、蓄电池以及管理方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供蓄电元件的管理装置、蓄电池以及管理方法，使用了含有磷酸铁锂且在表面形成有导电层的正极活性物质的电池组(30)的管理装置(BMS40)具备：电流传感器(43)，测量流过电池组(30)的电流；电压传感器(45)，测量电池组(30)的电压；管理部(42)，在将通过电流传感器(43)测量的电流值小于基准值的状态定义为电池组(30)的休止状态时，管理部(42)执行：放电处理(S101)，在电池组(30)成为休止状态的情况下使电池组(30)放电；放电后的测量处理(S102)，在通过放电处理使电池组(30)放电后通过电压传感器(45)测量电压；第1估计处理(S103)，基于在放电后的测量处理中测量出的电压和放电后的OCV‑SOC特性(62)估计电池组(30)的SOC。

Description

蓄电元件的管理装置、蓄电池以及管理方法
技术领域
本说明书中公开的技术涉及一种管理使用了含有磷酸铁锂且在表面形成有导电层的正极活性物质的蓄电元件的技术。
背景技术
以往，已知有在正极活性物质中含有磷酸铁锂的蓄电元件。磷酸铁锂的热稳定性高，因此能够飞跃性地提高蓄电元件的安全性，但另一方面，存在导电性低这样的课题。为了解决该课题，还已知有使用了含有磷酸铁锂且在表面形成有碳等的导电层的正极活性物质的蓄电元件(例如，参照专利文献1)。
以往，测量蓄电元件的电压(OCV：Open circuit Voltage：开路电压)，根据电压和充电状态的相关关系确定与测量出的电压对应的充电状态，由此估计蓄电元件的充电状态。充电状态是指，相对于蓄电元件的充电容量而用比率(％)来表示充入的电量，一般被称为SOC(State Of Charge：充电状态)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第5098146号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，使用了含有磷酸铁锂且在表面形成有碳等的导电层的正极活性物质的蓄电元件，仅通过根据电压与充电状态的相关关系来确定与蓄电元件的电压对应的充电状态，有时无法高精度地估计充电状态。
在本说明书中，公开了能够高精度地估计使用了含有磷酸铁锂且在表面形成有导电层的正极活性物质的蓄电元件的充电状态。
用于解决课题的手段
本发明的一方面所涉及的管理装置具备：电流测量部，对使用了含有磷酸铁锂且在表面形成有导电层的正极活性物质的蓄电元件中流过的电流进行测量；电压测量部，对所述蓄电元件的电压进行测量；以及管理部，在将通过所述电流测量部测量的电流值小于基准值的状态定义为所述蓄电元件的休止状态时，所述管理部执行如下处理：放电处理，在所述蓄电元件成为休止状态的情况下，使所述蓄电元件放电；放电后的测量处理，在通过所述放电处理使所述蓄电元件放电后，通过所述电压测量部对电压进行测量；第1估计处理，基于在所述放电后的测量处理中测量出的电压、和放电后的休止状态下的电压与充电状态的相关关系，估计所述蓄电元件的充电状态。
发明效果
根据本发明的一方面，能够高精度地估计使用了含有磷酸铁锂且在表面形成有导电层的正极活性物质的蓄电元件的充电状态。
附图说明
图1是表示实施方式1所涉及的车辆以及蓄电池的示意图。
图2是蓄电池的立体图。
图3是蓄电池的分解立体图。
图4是蓄电池的电路图。
图5是表示充电后的休止状态下的电压与充电状态的相关关系、以及放电后的休止状态下的电压与充电状态的相关关系的图表。
图6是电池组的SOC估计处理的流程图。
图7是实施方式2所涉及的充电后的休止状态下的电压与放电后的休止状态下的电压的电压差和充电状态的相关关系的图表。
图8是电池组的SOC估计处理的流程图。
具体实施方式
(本实施方式的概要)
使用了含有磷酸铁锂且在表面形成有导电层的正极活性物质的蓄电元件的管理装置具备测量流过所述蓄电元件的电流的电流测量部、测量所述蓄电元件的电压的电压测量部、以及管理部，在将由所述电流测量部测量的电流值小于基准值的状态定义为所述蓄电元件的休止状态时，所述管理部执行如下处理：放电处理，在所述蓄电元件成为休止状态的情况下，使所述蓄电元件放电；放电后的测量处理，通过所述放电处理使所述蓄电元件放电之后，由所述电压测量部测量电压；以及第1估计处理，基于在所述放电后的测量处理中测量出的电压、放电后的休止状态下的电压与充电状态的相关关系，估计所述蓄电元件的充电状态。
本申请发明人得到了如下见解：在使用了含有磷酸铁锂且在表面形成有导电层的正极活性物质的蓄电元件中，在充电(在充电方向上流动基准值以上的电流的状态)后成为休止状态的情况和在放电(在放电方向上流动基准值以上的电流的状态)后成为休止状态的情况下，电压与充电状态的相关关系不同。在以下的说明中，将在充电后成为休止状态的情况和在放电后成为休止状态的情况下的相关关系不同这一特性称为滞后特性。使用了含有磷酸铁锂且在表面形成有导电层的正极活性物质的蓄电元件具有滞后特性的理由在于，因为磷酸铁锂的导电性低，所以在表面形成的导电层与内部的磷酸铁锂中充电状态不同。
作为估计这样的蓄电元件的充电状态的方法，例如可考虑如下方法，即，在充电后的休止状态的情况下根据充电后的休止状态下的电压与充电状态的相关关系进行估计，在放电后的休止状态的情况下根据放电后的休止状态下的电压与充电状态的相关关系进行估计。或者，可考虑将这些相关关系的平均视为相关关系，并基于该相关关系进行估计的方法。然而，在这些方法中，存在无法高精度地估计充电状态的情况。
具体而言，充电后的休止状态下的电压与充电状态的相关关系与放电后的休止状态下的电压与充电状态的相关关系相比，与充电状态的变化相对的电压的变化量小。因此，在充电后成为休止状态的情况下，若根据充电后的休止状态下的电压与充电状态的相关关系估计充电状态，则与放电后成为休止状态的情况相比，估计精度降低。此外，在将这些相关关系的平均视为相关关系的情况下，也会导致估计精度降低。
对此，若在充电后成为休止状态的情况下使蓄电元件放电，基于放电后的休止状态下的电压与充电状态的相关关系来估计充电状态，则与基于充电后的休止状态下的电压与充电状态的相关关系来估计的情况、根据相关关系的平均进行估计的情况相比，能够高精度地估计蓄电元件的充电状态。
不过，还存在无法把握在即将成为休止状态之前蓄电元件是被充电还是放电的情况。根据上述的管理装置，在蓄电元件成为休止状态的情况下，无论在即将成为休止状态之前被充电还是放电，都使蓄电元件放电，因此即使在无法把握即将成为休止状态之前被充电还是放电的情况下，也能够高精度地估计充电状态。
因此，根据上述的管理装置，能够高精度地估计使用了含有磷酸铁锂且在表面形成有导电层的正极活性物质的蓄电元件的充电状态。
上述的管理装置也可以具备存储部，该存储部存储有表示放电后的休止状态下的电压与充电状态的相关关系的放电后的相关信息，所述管理部在所述第1估计处理中，根据所述放电后的相关信息来确定与在所述放电后的测量处理中测量出的电压对应的充电状态，由此估计所述蓄电元件的充电状态。
根据上述的管理装置，在蓄电元件在充电后变化为休止状态的情况下，在使蓄电元件放电后根据放电后的休止状态下的电压与充电状态的相关关系来估计充电状态，因此与根据充电后的休止状态下的电压与充电状态的相关关系估计的情况相比，能够高精度地估计充电状态。
也可以是，在所述蓄电元件的负极活性物质中含有石墨，上述管理装置具备存储部，该存储部存储有表示电压差与充电状态的相关关系的电压差信息，所述电压差是充电后的休止状态下的电压与放电后的休止状态下的电压的电压差，在与所述充电状态的变化相对的所述电压差的变化中存在拐点，所述管理部在所述蓄电元件在充电后成为休止状态的情况下，执行在通过所述放电处理使所述蓄电元件放电之前通过所述电压测量部测量电压的放电前的测量处理，所述管理部在所述第1估计处理中，在所述放电前的测量处理中测量出的电压与所述放电后的测量处理中测量出的电压的电压差小于最小电压差的情况下，根据所述电压差信息来确定与该电压差对应的充电状态，由此估计所述蓄电元件的充电状态，所述最小电压差是充电状态比所述拐点的充电状态小的范围的最小电压差。
关于在负极活性物质中含有石墨的蓄电元件，在将电压与充电状态的相关关系制成图表的情况下，存在与充电状态的变化相对的电压的变化量相对小的微小变化区域(平直区域)和相对大的急剧变化区域(非平直区域)。
本申请发明人发现，在正极活性物质中含有磷酸铁锂、在负极活性物质中含有石墨、且在正极活性物质的表面形成有碳等的导电层的蓄电元件中，将充电后的休止状态下的电压与放电后的休止状态下的电压的电压差和充电状态的相关关系制为图表时，会出现拐点。
本申请发明人发现，在与充电状态比拐点处的充电状态小的范围的最小电压差相比电压差小的范围内，电压差与充电状态的相关关系中的电压差相对于充电状态的变化量，大于放电后的休止状态下的电压与充电状态的相关关系中的电压相对于充电状态的变化量。
根据上述的管理装置，在电压差小于由电压差信息表示的相关关系中与拐点的充电状态相比充电状态小的范围的最小电压差的情况下，根据电压差信息来确定与电压差对应的充电状态，由此估计蓄电元件的充电状态，因此与根据放电后的休止状态下的电压与充电状态的相关关系来估计充电状态相比，能够高精度地估计充电状态。
所述管理部也可以执行：通过所述电流测量部测量电流来估计充电状态的第2估计处理、和以在所述第1估计处理中估计出的充电状态对在所述第2估计处理中估计出的充电状态进行修正的修正处理。
以往，已知有通过电流测量部测量电流来估计充电状态的所谓电流累计法。然而，在电流累计法中，存在电流测量部的测量误差累积而逐渐变得不正确的情况。因此，通过根据电压与充电状态的相关关系估计出的充电状态，对根据电流累计法估计出的充电状态进行修正。
也能够以根据放电后的相关信息估计出的充电状态对根据电流累计法估计出的充电状态进行修正。然而，如上所述，在电压差小于充电状态与拐点的充电状态相比小的范围的最小电压差的范围内，根据电压差信息进行估计与根据放电后的相关信息估计充电状态相比能够高精度地估计。
根据上述的管理装置，在该范围内，通过根据电压差信息估计出的充电状态进行修正，因此与通过根据放电后的相关信息估计出的充电状态进行修正的情况相比，能够高精度地进行修正。
上述的管理装置具备存储部，该存储部存储有表示放电后的休止状态下的电压与充电状态的相关关系的放电后的相关信息，所述管理部也可以执行如下处理：累计处理，将在所述第1估计处理中估计出充电状态时作为起点，通过所述电流测量部对电流进行测量来累计放电量；第3估计处理，若所述蓄电元件的电压降低至通过所述放电后的相关信息表示的相关关系的急剧变化区域，则根据所述放电后的相关信息来确定与该电压对应的充电状态，由此估计所述蓄电元件的充电状态；以及容量估计处理，基于在所述第1估计处理中估计出的充电状态与在所述第3估计处理中估计出的充电状态之差以及其间的所述放电量，估计所述蓄电元件的充电容量。
通常，蓄电元件伴随着使用而充电容量降低。由于蓄电元件的充电容量用于蓄电元件的各种管理，因此为了抑制管理精度的降低，要求高精度地估计充电容量。例如，通常，蓄电元件若充电容量降低至某个一定的容量，则认为达到寿命而被禁止使用。因此，要求高精度地估计蓄电元件的充电容量。在通过电流累计法估计蓄电元件的充电状态的情况下，充电容量成为对累计的电流值进行除法运算的分母，因此要求高精度地估计蓄电元件的充电容量。
作为估计蓄电元件的充电容量的方法，可考虑如下方法，即，将蓄电元件被满充电时的充电状态设为100％，之后测量蓄电元件的电压而根据电压与充电状态的相关关系来估计充电状态，根据其间的充电状态的变化和蓄电元件的放电量来估计满充电时的充电容量。然而，在该方法中存在若蓄电元件未被满充电则无法估计充电容量的课题。
根据上述的管理装置，基于在第1估计处理中估计出的充电状态与在第3估计处理中估计出的充电状态之差以及其间的放电量来估计充电容量，因此即使蓄电元件不被满充电也能够估计充电容量。
但是，由于放电后的相关信息与电压差信息相比充电状态的估计精度低，因此若使用根据放电后的相关信息估计出的充电状态来估计充电容量，则有时无法高精度地进行估计。
根据上述的管理装置，在电压差小于所述范围的最小电压差的情况下，使用根据电压差信息估计出的充电状态来估计充电容量，因此与使用根据放电后的相关信息估计出的充电状态来估计充电容量的情况相比，能够高精度地估计充电容量。
根据上述的管理装置，在第3估计处理中，根据放电后的相关信息估计与由放电后的相关信息表示的相关关系的急剧变化区域的电压对应的充电状态。在急剧变化区域中，与微小变化区域相比，与充电状态的变化相对的电压的变化量大，因此相比于估计与微小变化区域的电压对应的充电状态的情况，能够高精度地估计充电状态。
因此，根据上述的管理装置，即使蓄电元件不被满充电，也能够高精度地估计充电容量。
在使用了含有磷酸铁锂且在表面形成有导电层的正极活性物质的蓄电元件的管理方法中，在将由测量流过所述蓄电元件的电流的电流测量部测量的电流值小于基准值的状态定义为所述蓄电元件的休止状态时，包括：放电工序，在所述蓄电元件成为休止状态的情况下，使所述蓄电元件放电；放电后的测量工序，在所述放电工序中使所述蓄电元件放电后，通过对所述蓄电元件的电压进行测量的电压测量部对电压进行测量；以及第1估计工序，基于在所述放电后的测量工序中测量出的电压、和放电后的休止状态下的电压与充电状态的相关关系，估计所述蓄电元件的充电状态。
根据上述的管理方法，能够高精度地估计使用了含有磷酸铁锂且在表面形成有导电层的正极活性物质的蓄电元件的充电状态。
通过本说明书公开的技术能够以控制装置、控制方法、用于实现这些方法或者装置的功能的计算机程序、记录了该计算机程序的记录介质等各种方式来实现。
<实施方式1>
通过图1至图6对实施方式1进行说明。在以下的说明中，在参照图2以及图3的情况下，将电池壳体21相对于设置面没有倾斜地水平放置的状态的电池壳体21的上下方向设为Y方向，将电池壳体21的沿着长边方向的方向设为X方向，将电池壳体21的进深方向设为Z方向来进行说明。
(1-1)蓄电池的构造
如图1所示，蓄电池20搭载于汽油(也可以是柴油等)发动机汽车、混合动力汽车等车辆1。蓄电池20向使发动机起动的起动器、头灯等电气负载供给电力(即放电)，并且通过以车辆1的发动机为动力源的发电机(交流发电机)进行充电。
如图2所示，蓄电池20具有块状的电池壳体21。如图3所示，在电池壳体21内收纳有多个电池单元31串联连接而成的电池组30(蓄电元件的一例)、控制基板28等。电池壳体21也可以构成为具备向上方开口的箱型的壳体主体23、对多个电池单元31进行定位的定位构件24、装配于壳体主体23的上部的中盖25、以及装配于中盖25的上部的上盖26。
在壳体主体23内，也可以沿X方向排列设置有分别收纳各电池单元31的多个单体室23A。定位构件24也可以在上表面配置多个汇流条27。通过在配置于壳体主体23内的多个电池单元31的上部配置有定位构件24，多个电池单元31被定位，并且通过多个汇流条27串联连接。
中盖25在俯视时呈大致矩形，也可以在Y方向具有高低差。在中盖25的X方向两端部，设置有连接未图示的线束端子的正极端子22P、负极端子22N。中盖25在内部收纳有控制基板28，通过中盖25装配于壳体主体23而将电池组30与控制基板28连接。
(1-2)蓄电池的电气结构
参照图4，对蓄电池20的电气结构进行说明。蓄电池20具备电池组30以及电池管理装置40(称为BMS)。BMS40是蓄电元件的管理装置的一例。
如上所述，电池组30是多个电池单元31串联连接而成的。各电池单元31是能够反复充电的二次电池，具体而言是磷酸铁锂离子电池，具有以51％以上的配比含有磷酸铁锂的正极活性物质和以51％以上的配比含有石墨的负极活性物质，在正极活性物质的表面形成有碳等的导电层。电池组30设置于将正极端子22P与负极端子22N连接的电流路径47，经由正极端子22P以及负极端子22N选择性地连接搭载于车辆1的电气负载、交流发电机。
BMS40具备管理部42、电流传感器43、电压传感器45以及四个均衡化电路46(46A～46D)。
管理部42通过从电池组30供给的电力进行动作，具备CPU42A、ROM42B(存储部的一例)、RAM42C以及通信部42D等。在ROM42B中存储有各种控制程序、表示后述的放电后的OCV-SOC特性62的数据(表示放电后的休止状态下的电压与充电状态的相关关系的放电后的相关信息的一例)等。CPU42A通过执行存储于ROM42B的控制程序来控制蓄电池20的各部分。
通信部42D用于与搭载于车辆1的ECU进行通信。管理部42从ECU接收的信号包括在车辆1的点火开关处于点火开启位置时发送的点火开启信号、在处于发动机起动位置时发送的发动机起动信号、在处于配件位置时发送的配件信号、在处于锁定位置时发送的锁定信号等。也能够从管理部42经由通信部42D向ECU发送信号。
电流传感器43与电池组30串联设置在电流路径47上。电流传感器43测量在充电时从交流发电机流向电池组30的充电电流的电流值I[A]、以及在放电时从电池组30流向电气负载的放电电流的电流值I[A]，并将测量出的电流值I输出至管理部42。在以下的说明中，在不区分充电电流和放电电流的情况下称为充放电电流。
电压传感器45与电池组30的各电池单元31的两端连接。电压传感器45测量作为电池单元31的端子电压的电压值V[V]，并将测量出的电压值V输出到管理部42。
各均衡化电路46A～46D分别与各电池单元31并联连接。各均衡化电路46分别具有开关元件48和放电电阻49。当接通开关元件48时，与该均衡化电路46并联连接的电池单元31的电力通过放电电阻49放电。
(1-3)电池组的休止状态
若车辆1停车并将点火开关切换到锁定位置，则电池组30成为既不进行基于交流发电机的充电也不进行向搭载于车辆1的电气负载的放电的休止状态。但是，即使在休止状态下，有时也会在电池组30中流过微小的暗电流。因此，在本实施方式中，将由电流传感器43测量的电流值小于规定的基准值的状态定义为电池组30的休止状态。
作为电池组30成为休止状态的情况，有在充电(在充电方向上流动基准值以上的电流的状态)后成为休止状态的情况、和在放电(在放电方向上流动基准值以上的电流的状态)后成为休止状态的情况。
例如，在车辆1停车后，在通过交流发电机对电池组30进行充电的状态下，若点火开关被切换到锁定位置，则电池组30在充电后成为休止状态。相对于此，在车辆1停车后，例如在点亮头灯的状态下将点火开关切换为配件位置时，电池组30成为向头灯供给电力(即放电)的状态，之后，若点火开关被切换到锁定位置，则在放电后成为休止状态。
关于电池组30是在充电后成为休止状态还是在放电后成为休止状态，存在能够判断的情况和无法判断的情况。例如，在使用具有检测电流的流动方向的功能的电流传感器43的情况下，能够根据即将成为休止状态之前的电流的流动方向进行判断。相对于此，在使用不具有检测电流的流动方向的功能的电流传感器43的情况下，无法判别即将成为休止状态之前的电流的流动方向，因此无法进行判断。在实施方式1中，电流传感器43不具有检测电流的流动方向的功能。
判断电池组30是否成为休止状态的方法不限于根据由电流传感器43测量的电流值进行判断的方法，能够通过适当的方法进行判断。例如，管理部42也可以在经由通信部42D从车辆1接收到锁定信号时，判断为电池组30成为休止状态。即，管理部42也可以在从车辆1接收到锁定信号时，在不判断由电流传感器43测量的电流值是否为基准值以上的情况下判断为电池组30成为休止状态。
(1-4)OCV-SOC特性
参照图5，对电池组30的电压与SOC的相关关系进行说明。在本实施方式中，电压是指电池组30中流动的电流为基准值以下时的电池组30的两端电压。在以下的说明中，将该电压称为OCV(Open circuit Voltage，开路电压)。电压并不限定于电流为基准值以下时的两端电压，也可以是满足电流为基准值以下时的电池组30的每单位时间的电压变化量为规定的规定量以下这样的条件时的电池组30的两端电压。
在图5中，虚线61表示电池组30在充电后成为休止状态的情况下的OCV与SOC的相关关系(以下，称为“充电后的OCV-SOC特性61”)，实线62表示电池组30在放电后成为休止状态的情况下的OCV与SOC的相关关系(以下，称为“放电后的OCV-SOC特性62”)。
如图5所示，在正极活性物质中含有磷酸铁锂、且在正极活性物质的表面形成有碳等的导电层的电池组30，具有在充电后成为休止状态的情况和放电后成为休止状态的情况下OCV-SOC特性不同的特性(以下称为“滞后特性”)。滞后特性起因于正极活性物质而产生。
如图5所示，在负极活性物质中含有石墨的电池组30具有在大范围内存在每单位SOC的OCV的变化量(以下称为“OCV变化率”)小的微小变化区域(平直区域)的特性。具体而言，在放电后的OCV-SOC特性62的情况下，SOC为约64％以下的区域、以及SOC从约68％到约98％的区域大致平坦，OCV变化率为基准值以下。在本实施方式中，将OCV变化率为基准值以下的区域称为微小变化区域。该基准值能够任意地确定。
在负极活性物质中含有石墨的电池组30在上述的两个微小变化区域之间存在OCV变化率比基准值大的急剧变化区域(非干直区域)。在图5所示的例子中，SOC为约64％～约68％的区域相当于急剧变化区域。SOC为约64％～约68％的区域成为急剧变化区域的理由被认为是由于含有石墨的负极活性物质的平台构造在该区域发生变化。
在此，以在负极中使用石墨的蓄电元件的急剧变化区域为约64％～约68％的区域为例进行了说明，但急剧变化区域根据正极/负极的充电深度平衡、蓄电元件的恶化的发展等而可变，未必一定是约64％～约68的区域。
(1-5)电池组的SOC估计处理
管理部42在电池组30成为休止状态时，通过电压传感器45测量OCV，根据OCV-SOC特性确定与测量出的OCV对应的SOC，由此估计电池组30的SOC。
根据图5可知，充电后的OCV-SOC特性61与放电后的OCV-SOC特性62相比，整体的OCV变化率小。因此，若根据充电后的OCV-SOC特性61估计SOC，则与根据放电后的OCV-SOC特性62进行估计的情况相比，担心SOC的估计精度降低。管理部42在电池组30成为休止状态时，与在即将成为休止状态之前电池组30被充电或被放电无关地通过均衡化电路46使电池组30放电后，根据放电后的OCV-SOC特性62估计SOC。
参照图6，对由管理部42执行的SOC估计处理进行说明。当电池组30成为休止状态时，开始本处理。
在S101中，管理部42通过均衡化电路46使电池组30放电规定时间(放电处理的一例)。
在S102中，管理部42通过电压传感器45测量OCV(放电后的测量处理)。
在S103中，管理部42通过根据放电后的OCV-SOC特性62确定与在S102中测量出的OCV对应的SOC来估计电池组30的SOC(第1估计处理的一例)。
如上所述，也有能够判断电池组30是在充电后成为休止状态还是在放电后成为休止状态的情况。在该情况下，也可以在S101之前，判断电池组30是在充电后成为休止状态还是在放电后成为休止状态，在放电后成为休止状态的情况下跳过S101而执行S102。
(1-6)实施方式的效果
根据实施方式1所涉及的BMS40，在充电后成为休止状态的情况下，通过均衡化电路46使电池组30放电，基于放电后的OCV-SOC特性62来估计SOC。因此，与基于充电后的OCV-SOC特性61进行估计的情况、根据它们的OCV-SOC特性的平均进行估计的情况相比，能够高精度地估计电池组30的SOC。
但是，也存在无法把握即将成为休止状态之前电池组30是被充电还是被放电的情况。根据BMS40，在电池组30成为休止状态的情况下，与在即将成为休止状态之前电池组30是被充电还是被放电无关地使电池组30放电。因此，即使在无法把握即将成为休止状态之前电池组30是被充电还是被放电的情况下，也能够高精度地估计SOC。
因此，根据BMS40，能够高精度地估计使用了含有磷酸铁锂且在表面形成有导电层的正极活性物质的电池组30的SOC。
根据BMS40，在电池组30在充电后成为休止状态的情况下，在使电池组30放电后根据放电后的OCV-SOC特性62来估计SOC，因此与根据充电后的OCV-SOC特性61进行估计相比，能够高精度地估计SOC。
<实施方式2>
通过图5至图8对本发明的实施方式2进行说明。
在实施方式2中，在电池组30在充电后成为休止状态的情况下，在使电池组30放电的前后测量OCV，根据表示充电后的休止状态下的OCV与放电后的休止状态下的OCV的电压差和SOC的相关关系的电压差-OCV特性63(参照图7)来估计电池组30的SOC。
设为实施方式2所涉及的电流传感器43具有检测电流的流动方向的功能。因此，在实施方式2中，在电池组30成为休止状态的情况下，管理部42能够根据由电流传感器43检测出的流动方向来判断是充电后成为休止状态的还是在放电后成为休止状态的。
(2-1)电压差-SOC特性
参照图7，对电压差-SOC特性进行说明。电压差-SOC特性63是从充电后的OCV-SOC特性61的电压减去放电后的OCV-SOC特性62的电压而得到的特性。如上所述，电池组30在正极活性物质中含有磷酸铁锂，在负极活性物质中含有石墨，在正极活性物质的表面形成有碳等的导电层。如图7所示，若将充电后的休止状态下的电压与放电后的休止状态下的电压的电压差和SOC的相关关系制为图表，则表现出拐点64(图7的情况下也是极大点)。
比较图5和图7可知，在SOC比拐点64的SOC(66％附近)大的范围L1(图7中比拐点64更靠右侧的范围)，每单位SOC的电压差的变化量(以下称为“电压差变化率”)比放电后的OCV-SOC特性62的OCV变化率大。因此，在范围L1中，与根据放电后的OCV-SOC特性62来估计SOC相比，根据电压差-SOC特性63进行确定能够高精度地估计SOC。
相对于此，在SOC比拐点64的SOC小的范围L2(在图7中比拐点64更靠左侧的范围)，放电后的OCV-SOC特性62的OCV变化率大于电压差变化率。因此，在范围L2中，与根据电压差-SOC特性63来估计SOC相比，根据放电后的OCV-SOC特性62进行确定能够高精度地估计SOC。
但是，如图7所示，在电压差为范围L2的最小电压差Min以上的情况下，两个SOC对应于一个电压差，因此无法仅根据电压差来估计SOC。相对于此，在电压差小于最小电压差Min的范围W1内，电压差与SOC一一对应。因此，管理部42在电压差小于最小电压差Min的范围W1内根据电压差-SOC特性63来估计SOC，在最小电压差Min以上的范围W2内根据放电后的OCV-SOC特性62来SOC估计。
在实施方式2所涉及的ROM42B中，存储有表示放电后的OCV-SOC特性62的数据(表示放电后的休止状态下的电压与充电状态的相关关系的放电后的相关信息的一例)。进而，在实施方式2所涉及的ROM42B中也存储有表示电压差-SOC特性63的数据(表示充电后的休止状态下的电压与放电后的休止状态下的电压的电压差和充电状态的相关关系的电压差信息的一例)。
(2-2)通过电流累计法估计出的SOC的修正
电流累计法是通过利用电流传感器43始终测量电池组30的充放电电流来测量出入电池组30的电力量，并将其相对于初始容量进行加减来估计SOC的方法。电流累计法具有即使在电池组30的使用中也能够估计SOC的优点。因此，管理部42通过电流累计法估计电池组30的SOC。
电流累计法始终测量电流来累计充放电电力量，因此存在电流传感器43的测量误差累积而逐渐变得不正确的情况。因此，管理部42在电池组30成为休止状态的情况下，以根据电压差-SOC特性63或者放电后的OCV-SOC特性62估计出的SOC对通过电流累计法估计出的SOC进行修正。
具体而言，管理部42在电压差小于范围L2的最小电压差Min的情况下以根据电压差-SOC特性63估计出的SOC进行修正，在电压差为最小电压差Min以上的情况下，以根据放电后的OCV-SOC特性62估计出的SOC进行修正。
若以根据电压差-SOC特性63、放电后的OCV-SOC特性62估计出的SOC对通过电流累计法估计出的SOC进行修正，则电流累计法中的误差的累积被切断，因此能够提高电流累计法估计出的SOC的估计精度。
(2-3)充电容量的估计
通常，锂离子电池伴随着使用而充电容量降低。因此，管理部42估计电池组30的充电容量。
作为估计电池组30的充电容量的方法，可考虑将电池组30满充电时的SOC设为100％，之后测量电池组30的OCV，根据OCV-SOC特性来估计SOC，根据其间的SOC的变化和电池组30的放电量来估计满充电时的充电容量的方法。
然而，在该方法中，若电池组30未被满充电，则无法估计充电容量。因此，管理部42在不同的两个时刻估计SOC，根据这些SOC之差以及其间的放电量来估计电池组30的充电容量。
具体而言，如上所述，当电池组30在充电后成为休止状态时，管理部42使电池组30放电而估计SOC(在此称为“SOCl”)。在电压差小于最小电压差Min的情况下，根据电压差-SOC特性63估计SOC，在最小电压差Min以上的情况下，根据放电后的OCV-SOC特性62估计SOC。
管理部42以放电后测量了OCV的时刻为起点，通过电流传感器43以一定时间间隔测量电流值，通过累计测量出的电流值来测量放电量(累计处理的一例)，并且通过电压传感器45以一定时间间隔测量OCV。
当通过电压传感器45测量到放电后的OCV-SOC特性62的急剧变化区域的OCV时，管理部42通过根据放电后的OCV-SOC特性62确定与测量出的OCV对应的SOC(在此，称为“SOC2”)来估计SOC(第3估计处理的一例)。管理部42根据以下的式1来估计充电容量(容量估计处理的一例)。
充电容量＝{放电量/(SOCl-SOC2)}×100 式1
使用与急剧变化区域的OCV对应的SOC作为SOC2的理由在于，在急剧变化区域中OCV变化率比微小变化区域大，因此相比于确定与微小变化区域的OCV对应的SOC的情况，能够高精度地确定SOC。
(2-4)电池组的SOC估计处理
参照图8，对由实施方式2所涉及的管理部42执行的SOC估计处理进行说明。当电池组30成为休止状态时，开始本处理。在图8中，省略了使用根据放电后的OCV-SOC特性62估计出的SOC来估计充电容量的处理。
在S201中，管理部42根据由电流传感器43检测到的流动方向判断在即将成为休止状态之前电池组30是被充电还是放电，在被充电的情况下进入S202，在不是被充电的情况下(即放电的情况)进入S212。
在S202中，管理部42通过电压传感器45测量电池组30的OCV(放电前的测量处理)。
在S203中，管理部42通过均衡化电路46使电池组30放电规定时间。
在S204中，管理部42通过电压传感器45测量电池组30的电压(放电后的测量处理)。
在S205中，管理部42判断在放电前测量出的OCV与放电后测量出的OCV之差(电压差)是否小于范围L2的最小电压差Min，在小的情况下进入S206，在为最小电压差Min以上的情况下进入S213。
在S206中，管理部42开始通过电流传感器43以一定时间间隔测量电流值并累计电流值的处理、以及通过电压传感器45以一定时间间隔测量OCV的处理。
在S207中，管理部42通过根据电压差-SOC特性63确定与电压差对应的SOC来估计电池组30的SOC(即SOC1)(第1估计处理的一例)。
在S208中，管理部42以SOCI对通过电流累计法估计出的SOC进行修正。
在S209中，管理部42判断由电压传感器45测量出的OCV是否为急剧变化区域的OCV，在为急剧变化区域的OCV的情况下进入S210。
在S210中，管理部42通过根据放电后的OCV-SOC特性62确定与急剧变化区域的OCV对应的SOC来估计SOC(即SOC2)(第3估计处理)。
在S211中，管理部42根据前述的式1估计充电容量。
在S212中，管理部42通过电压传感器45测量电池组30的OCV。
在S213中，管理部42通过根据放电后的OCV-SOC特性62确定与S204或者S212中测量出的OCV对应的SOC来估计SOC(即SOCl)。
在S214中，管理部42以SOC1对通过电流累计法估计出的SOC进行修正。
(2-5)实施方式的效果
根据实施方式2所涉及的BMS40，在电压差小于SOC比电压差-SOC特性63的拐点64的SOC小的范围L2的最小电压差Min的情况下，根据电压差-SOC特性63确定与电压差对应的SOC来估计电池组30的SOC，因此与根据放电后的OCV-SOC特性62估计SOC相比，能够高精度地估计SOC。
根据BMS40，在电池组30成为休止状态的情况下，在电压差小于范围L2的最小电压差Min的情况下，以根据电压差-SOC特性63估计出的SOC对通过电流累计法估计出的SOC进行修正，因此与根据放电后的OCV-SOC特性62估计出的SOC进行修正的情况相比，能够高精度地修正SOC。
根据BMS40，基于在第1估计处理(S207)中估计出的SOC1与在第3估计处理(5210)中估计出的SOC2之差以及其间的放电量来估计充电容量，因此即使电池组30不被满充电也能够估计充电容量。
根据BMS40，在电压差小于范围L2的最小电压差Min的情况下，使用根据电压差-SOC特性63估计出的SOC来估计充电容量，因此与使用根据放电后的OCV-SOC特性62估计出的SOC进行估计的情况相比，能够高精度地估计充电容量。
根据BMS40，在第3估计处理中，根据放电后的OCV-SOC特性62估计与放电后的OCV-SOC特性62的急剧变化区域的OCV对应的SOC。在急剧变化区域中，与微小变化区域相比OCV变化率大，因此相比于确定与微小变化区域的OCV对应的SOC的情况相比，能够高精度地确定SOC。因此，根据BMS40，即使蓄电元件未被满充电，也能够高精度地估计充电容量。
<其他实施方式>
在本说明书中公开的技术并不限定于通过上述记述以及附图而说明的实施方式，例如也包括如下的各种方式。
(1)在上述实施方式中，以通过均衡化电路46对电池组30进行放电的情况为例进行了说明。相对于此，管理部42也可以经由通信部42D请求车辆1的ECU消耗电池组30的电力来使电池组30放电。
(2)在上述实施方式中，作为管理部，以具有一个CPU42A的管理部42为例进行了说明，但管理部的结构不限于此。例如，管理部也可以是具备多个CPU的结构、具备ASIC(Application Specific Integrated Circuit：专用集成电路)、FPGA(Field-Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)等硬件电路的结构、具备硬件电路以及CPU这两者的结构。
符号说明
1：SOC
20：蓄电池
30：电池组(蓄电元件的一例)
40：BMS(管理装置的一例)
42：管理部
42B：ROM(存储部的一例)
43：电流传感器(电流测量部的一例)
45：电压传感器(电压测量部的一例)
61：充电后的OCV-SOC特性(充电后的休止状态下的电压与充电状态的相关关系的一例)
62：放电后的OCV-SOC特性(放电后的休止状态下的电压与充电状态的相关关系的一例)
63：电压差-SOC特性(充电后的休止状态下的电压与放电后的休止状态下的电压的电压差和充电状态的相关关系的一例)
64：拐点

Claims (7)

1.一种蓄电元件的管理装置，该蓄电元件使用了含有磷酸铁锂且在表面形成有导电层的正极活性物质，所述管理装置的特征在于，具备：
电流测量部，对流过所述蓄电元件的电流进行测量；
电压测量部，对所述蓄电元件的电压进行测量；以及
管理部，
在将通过所述电流测量部测量的电流值小于基准值的状态定义为所述蓄电元件的休止状态时，
所述管理部执行如下处理：
放电处理，在所述蓄电元件成为休止状态的情况下，使所述蓄电元件放电；
放电后的测量处理，在通过所述放电处理使所述蓄电元件放电后，通过所述电压测量部对电压进行测量；以及
第1估计处理，基于在所述放电后的测量处理中测量出的电压、和放电后的休止状态下的电压与充电状态的相关关系，估计所述蓄电元件的充电状态。
2.根据权利要求1所述的蓄电元件的管理装置，其中，
所述管理装置具备存储部，该存储部存储有表示放电后的休止状态下的电压与充电状态的相关关系的放电后的相关信息，
所述管理部在所述第1估计处理中，根据所述放电后的相关信息来确定与在所述放电后的测量处理中测量出的电压对应的充电状态，由此估计所述蓄电元件的充电状态。
3.根据权利要求1所述的蓄电元件的管理装置，其中，
在所述蓄电元件的负极活性物质中含有石墨，
所述管理装置具备存储部，该存储部存储有表示电压差与充电状态的相关关系的电压差信息，所述电压差是充电后的休止状态下的电压与放电后的休止状态下的电压的电压差，
所述管理部在所述蓄电元件在充电后成为休止状态的情况下，执行在通过所述放电处理使所述蓄电元件放电之前通过所述电压测量部对电压进行测量的放电前的测量处理，
所述管理部在所述第1估计处理中，在所述放电前的测量处理中测量出的电压与所述放电后的测量处理中测量出的电压的电压差小于最小电压差的情况下，根据所述电压差信息来确定与该电压差对应的充电状态，由此估计所述蓄电元件的充电状态，所述最小电压差是充电状态比所述电压差的拐点的充电状态小的范围的最小电压差。
4.根据权利要求3所述的蓄电元件的管理装置，其中，
所述管理部执行如下处理：
第2估计处理，通过所述电流测量部对电流进行测量来估计充电状态；以及
修正处理，以在所述第1估计处理中估计出的充电状态对在所述第2估计处理中估计出的充电状态进行修正。
5.根据权利要求3或4所述的蓄电元件的管理装置，其中，
所述管理装置具备存储部，该存储部存储有表示放电后的休止状态下的电压与充电状态的相关关系的放电后的相关信息，
所述管理部执行如下处理：
累计处理，将在所述第1估计处理中估计出充电状态时作为起点，通过所述电流测量部对电流进行测量来累计放电量；
第3估计处理，若所述蓄电元件的电压降低至通过所述放电后的相关信息表示的相关关系的急剧变化区域，则根据所述放电后的相关信息来确定与该电压对应的充电状态，由此估计所述蓄电元件的充电状态；以及
容量估计处理，基于在所述第1估计处理中估计出的充电状态与在所述第3估计处理中估计出的充电状态之差以及其间的所述放电量，估计所述蓄电元件的充电容量。
6.一种蓄电池，包括使用了含有磷酸铁锂且在表面形成有导电层的正极活性物质的蓄电元件，其特征在于，具备：
电流测量部，对流过所述蓄电元件的电流进行测量；
电压测量部，对所述蓄电元件的电压进行测量；以及
管理部，
在将通过所述电流测量部测量的电流值小于基准值的状态定义为所述蓄电元件的休止状态时，
所述管理部执行如下处理：
放电处理，在所述蓄电元件成为休止状态的情况下，使所述蓄电元件放电；
放电后的测量处理，在通过所述放电处理使所述蓄电元件放电后，通过所述电压测量部对电压进行测量；以及
第1估计处理，基于在所述放电后的测量处理中测量出的电压、和放电后的休止状态下的电压与充电状态的相关关系，估计所述蓄电元件的充电状态。
7.一种蓄电元件的管理方法，该蓄电元件使用了含有磷酸铁锂且在表面形成有导电层的正极活性物质，所述管理方法的特征在于，
在将通过对流过所述蓄电元件的电流进行测量的电流测量部测量的电流值小于基准值的状态定义为所述蓄电元件的休止状态时，包括如下工序：
放电工序，在所述蓄电元件成为休止状态的情况下，使所述蓄电元件放电；
放电后的测量工序，在通过所述放电工序使所述蓄电元件放电后，通过电压测量部对所述蓄电元件的电压进行测量；以及
第1估计工序，基于通过所述放电后的测量工序测量出的电压、和放电后的休止状态下的电压与充电状态的相关关系，估计所述蓄电元件的充电状态。
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