CN111624497B - 监视装置及监视方法 - Google Patents

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Abstract

提供能够以较低的成本获知锂的析出的监视装置及监视方法。监视装置具备：载荷传感器，其检测来自二次电池的载荷；算出部，其算出所述二次电池的充电率；检测部，其检测与所述二次电池的使用程度相关的指标值；以及获知部，其基于规定的充电率下的所述二次电池的所述载荷相对于所述指标值的变化，来获知在所述二次电池中正在析出锂。

Description

监视装置及监视方法
技术领域
本发明涉及监视装置及监视方法。
背景技术
以往，对于具备面压分布传感器的二次电池，已知有根据面压分布的形状来获知锂的析出的二次电池(例如参照日本特开2013-020826号公报)。
在以往的技术中，需要搭载比较高价的面压分布传感器，因此有时整体的成本过大。
发明内容
本发明的方案是考虑这样的情况而完成的，其目的之一在于提供能够以较低的成本获知锂的析出的监视装置及监视方法。
用于解决课题的方案
本发明的监视装置和监视方法采用了以下的结构。
(1)：本发明的一方案的监视装置具备：载荷传感器，其检测来自二次电池的载荷；算出部，其算出所述二次电池的充电率；检测部，其检测与所述二次电池的使用程度相关的指标值；以及获知部，其基于规定的充电率下的所述二次电池的所述载荷相对于所述指标值的变化，来获知在所述二次电池中正在析出锂。
(2)：在上述(1)的方案中，所述检测部检测所述二次电池的总充放电电量作为所述指标值。
(3)：在上述(1)的方案中，所述检测部检测所述二次电池的循环数作为所述指标值。
(4)：在上述(1)的方案中，所述检测部检测所述二次电池的累积使用时间作为所述指标值。
(5)：在上述(1)至(4)中的任一方案中，所述获知部在所述载荷从表示所述载荷与所述指标值之间的关系的近似直线或近似曲线偏离的偏离量成为了规定值以上时，获知在所述二次电池中正在析出锂。
(6)：在上述(1)至(4)中的任一方案中，所述获知部在所述载荷从表示所述载荷与所述指标值的乘方根之间的关系的近似直线偏离的偏离量成为了规定值以上时，获知在所述二次电池中正在析出锂。
(7)：在上述(1)至(6)中的任一方案中，所述获知部基于规定值以上的充电率下的所述二次电池的载荷与所述指标值之间的关系，来获知在所述二次电池中正在析出锂。
(8)：在上述(5)至(7)中的任一方案中，所述获知部基于分别不同的值的所述规定的充电率下的所述关系，来获知在所述二次电池中正在析出锂。
(9)：本发明的一方案的监视方法使计算机进行如下处理：取得由载荷传感器检测出的来自二次电池的载荷；算出所述二次电池的充电率；检测与所述二次电池的使用程度相关的指标值；以及基于规定的充电率下的所述二次电池的所述载荷相对于所述指标值的变化，来获知在所述二次电池中正在析出锂。
发明效果
根据上述(1)～(9)的方案，能够以较低的成本获知锂的析出。
附图说明
图1是表示第一实施方式的充电监视系统的结构的一例的图。
图2是表示ECU的结构的一例的图。
图3是表示来自非水二次电池的载荷与总充放电电量之间的关系的一例的图。
图4是表示观测坐标和假想线的一例的图。
图5是表示由ECU进行的处理的一例的流程图。
图6是表示ECU的结构的一例的图。
图7是表示来自非水二次电池的载荷与总循环数之间的关系的一例的图。
图8是表示由ECU进行的处理的一例的流程图。
图9是表示ECU的结构的一例的图。
图10是表示来自非水二次电池的载荷与总使用时间之间的关系的一例的图。
图11是表示由ECU进行的处理的一例的流程图。
图12是表示数学式所包含的各参数的一例的图。
图13是表示5Ah级锂离子二次电池的SOC(State of charge：荷电状态)-载荷特性的图。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的监视装置的实施方式。本发明的监视装置例如搭载于电动机动车，用于监视向电动机动车供给电力的二次电池。不限定于此，本发明的监视装置可以搭载于以二次电池为动力源的各种装置。
<第一实施方式>
图1是表示第一实施方式的充电监视系统1的结构的一例的图。充电监视系统1例如具备非水二次电池(二次电池的一例)2、载荷传感器3、框体捆扎杆4、温度传感器5、电流传感器6、第一电压传感器7、第二电压传感器8及ECU(Electronic Control Unit)100。
非水二次电池2例如是具有正极和负极的锂离子电池。非水二次电池2既可以是圆筒型也可以是方型。
载荷传感器3检测来自非水二次电池2的载荷，并将表示检测出的载荷的信息向ECU100输出。载荷传感器3例如是在非水二次电池2的发电要素的层叠方向上设置的测力传感器。另外，载荷传感器3例如也可以是在非水二次电池2的侧面配置于方型电池侧面的应变计。另外，载荷传感器3也可以是与非水二次电池2的侧面、外周面密接配置的面压分布传感器。
框体捆扎杆4将非水二次电池2与载荷传感器3固定。框体捆扎杆4例如具备对置配置的第一基材4a和第二基材4b。第一基材4a和第二基材4b由连结构件4c、连结构件4d连结。框体捆扎杆4在第一基材4a与第二基材4b之间夹着非水二次电池2和载荷传感器3的状态下，由连结构件4c、连结构件4d将第一基材4a与第二基材4b固定。通过这样，载荷传感器3能够检测来自非水二次电池2的载荷。
温度传感器5检测非水二次电池2的温度。需要说明的是，也可以是，温度传感器5与非水二次电池2分离开某种程度地设置，来检测非水二次电池2的周边温度。
电流传感器6连接于将非水二次电池2与驱动部侧连接的电力线2a的一部分。电流传感器6检测从非水二次电池2放出的电力的电流值、充入非水二次电池2的电力的电流值，并将它们向ECU100输出。
第一电压传感器7检测非水二次电池2的正极侧的电压，并将其向ECU100输出。第二电压传感器8检测非水二次电池2的负极侧的电压，并将其向ECU100输出。
ECU100是综合地控制充电监视系统1的电子控制单元。ECU100是监视装置的一例。
[ECU100的结构]
图2是表示ECU100的结构的一例的图。ECU100例如具备总充放电电量算出部110、SOC算出部120、载荷取得部130、第一倾向算出部140、第一获知部150、报告部160及存储部190。除了存储部190之外的这些构成要素例如通过CPU(Central Processing Unit)等计算机处理器执行程序(软件)来实现。另外，这些构成要素中的一部分或全部也可以通过LSI(Large Scale Integration)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-ProgrammableGate Array)、GPU(Graphics Processing Unit)等硬件(包括电路部：circuitry)来实现，还可以通过软件与硬件的协同配合来实现。程序可以预先保存于存储部190，也可以保存于DVD、CD-ROM等能够装卸的存储介质，并通过存储介质装配于驱动装置来向存储部190安装。
ECU100还连接有日期时刻管理部9。日期时刻管理部9例如由内部时钟驱动，并将表示当前时刻、当前日期时刻等的信息向ECU100输出。
总充放电电量算出部110基于来自电流传感器6、第一电压传感器7及第二电压传感器8的输出来算出从非水二次电池2放出的电力量、充入非水二次电池2的电力量。总充放电电量算出部110可以仅算出放出的电力量，也可以仅算出充入的电力量，还可以将双方独立地算出。
总充放电电量算出部110将算出的电力量与存储部190的总充放电电力量信息191进行加法计算。在前次值包含于总充放电电力量信息191的情况下，总充放电电量算出部110向总充放电电力量信息191写入将前次值与此次算出的电力量进行加法计算而得到的值。通过这样，在总充放电电力量信息191保存如下信息，该信息表示从将非水二次电池2设置于车辆时(即，使用开始时间点)起向非水二次电池2进行充放电而得到的电力量的累计值。需要说明的是，总充放电电量算出部110既可以将放出的电力量的累计值保存于总充放电电力量信息191，也可以将充入的电力量的累计值保存于总充放电电力量信息191，还可以将充入的电力量的累计值与放出的电力量的累计值的合计保存于总充放电电力量信息191。
由总充放电电量算出部110算出的总充放电电量是与非水二次电池2的使用程度相关的指标值的一例。指标值不限定于总充放电电量，也包括用于算出总充放电电量的数据。即，电流传感器6、第一电压传感器7、第二电压传感器8、总充放电电量算出部110等是检测指标值(包括用于算出指标值的数据)的检测部的一例。
SOC算出部120例如基于电流累计等来算出非水二次电池2的SOC。例如，SOC算出部120基于非水二次电池2的容量、初始SOC、对非水二次电池2进行充放电的电力的电流值(例如将充电侧作为正、将放电侧作为负进行合计)，来算出非水二次电池的SOC。非水二次电池2的容量是非水二次电池2从充满电状态(SOC＝100％的状态)起开始放电并在到达放电终止电压之前非水二次电池2放出的电量(电流×时间)[Ah]。初始SOC是非水二次电池2的初始状态下(例如车辆的系统起动时)的SOC。对非水二次电池2进行充放电的电力的电流值是由电流传感器6检测出的检测值。
载荷取得部130基于载荷传感器3的输出来取得来自非水二次电池2的载荷。
第一倾向算出部140在基准SOC下的来自非水二次电池2的载荷与总充放电电量之间的关系中，算出伴随总充放电电量的增加产生的来自非水二次电池2的载荷的增加倾向。基准SOC是指为了算出倾向而预先决定出的值的SOC。基准SOC为了提高灵敏度而优选为较高的值(例如80％以上)的SOC。通过像这样将较高的值的SOC设定为基准SOC，能够提高获知精度。
图3是表示来自非水二次电池2的载荷与总充放电电量之间的关系的一例的图。
在图3中，纵轴是基准SOC下的来自非水二次电池2的载荷[kN]，横轴是总充放电电量[kAh1/2]。在图3中，Y1表示在没有析出锂的情况下的与总充放电电量的增加相应的载荷的变化，其由一次式近似得出。另一方面，Y2表示在发生了锂析出的情况下的与总充放电电量的增加相应的载荷的变化，其由二次式近似。如图示那样，Y2在中途之前示出与Y1相同的倾向，但由于开始析出锂，载荷加速增加，载荷的变化从近似直线偏离。需要说明的是，在图3的例子中，由于总充放电电量被开平方，Y1由直线示出，但不限定于此。例如，在总充放电电量未被开平方的情况下，与Y1相当的近似线由曲线示出。
第一倾向算出部140基于载荷传感器3的输出、以及由总充放电电量算出部110算出的总充放电电量，来决定将载荷和总充放电电量作为成分的观测坐标，并将观测坐标、载荷以及总充放电电量建立对应关系而追加于存储部190的第一坐标对数信息192。第一倾向算出部140预先反复进行该处理。
第一倾向算出部140参照第一坐标对数信息192，例如求出各观测坐标中的斜率(以下记作第一斜率)，并将该斜率与观测坐标建立对应关系而追加于存储部190的第一斜率对数信息193。例如，第一倾向算出部140按照以下数学式，按每个观测坐标算出第一斜率。
{(yk-yk-1)/(xk-xk-1)+(yk+1-yk)/(xk+1-xk)}/2
第一获知部150基于基准SOC下的来自非水二次电池2的载荷与总充放电电量之间的关系，来获知在非水二次电池2中正在析出锂。例如，第一获知部150在表示来自非水二次电池2的载荷与总充放电电量之间的关系的假想线不与直线近似的情况下，获知在非水二次电池2中正在析出锂。“假想线不与直线近似的情况”例如包括载荷从表示载荷与总充放电电量之间的关系的近似直线偏离的偏离量成为规定值以上时等。
例如，第一获知部150在来自非水二次电池2的载荷从表示来自非水二次电池2的载荷与总充放电电量之间的关系的近似直线或近似曲线偏离的偏离量成为了规定值以上时，获知在非水二次电池2中正在析出锂。例如，第一获知部150预先准备没有析出锂的二次电池单元的近似直线、近似曲线来作为参照值，并基于参照值与第一坐标对数信息192之间的比较结果，来获知锂的析出。
另外，第一获知部150也可以在来自非水二次电池2的载荷从表示来自非水二次电池2的载荷与总充放电电量的乘方根之间的关系的近似直线偏离的偏离量成为了规定值以上时，获知在非水二次电池2中正在析出锂。也可以不准备参照值，第一获知部150例如参照在存储部190存储的、该二次电池单元自身的使用开始至中途的第一斜率对数信息193，在第一斜率的趋势(倾向)相对于使用开始至中途的近似直线的斜率、即参照用的斜率偏移了的情况下，获知锂的析出。例如，第一获知部150也可以在第一斜率与参照用的斜率之间的差量成为规定值以上的次数连续达到规定次数的情况下，获知锂的析出。需要说明的是，也可以根据没有析出锂的二次电池单元预先准备近似直线的斜率，来获知锂的析出。
在图3所示那样的例子中，在载荷从表示载荷与总充放电电量的乘方根之间的关系的近似直线偏离的偏离量成为了规定值以上时，第一获知部150获知在非水二次电池2中正在析出锂。“假想线不与直线近似”的情况例如包括与二次式以上的多项式近似的情况。
不限定于此，例如，也可以在图3所示的总充放电电量未被开二次方的情况下，第一获知部150在来自非水二次电池2的载荷从表示来自非水二次电池2的载荷与总充放电电量之间的关系的近似曲线偏离的偏离量成为了规定值以上时，获知在非水二次电池2中正在析出锂。
例如，第一获知部150参照第一斜率对数信息193，在最初至最后的每个观测坐标的斜率不处于一定范围内的情况下，获知正在析出锂。
这是因为，最初至最后的每个观测坐标的斜率为一定范围内的情况表示假想线与直线近似这一情况。
另外，第一获知部150也可以参照第一斜率对数信息193，并通过将该第一斜率对数信息193与规定的阈值进行比较，来获知正在析出锂。图4是表示观测坐标和假想线的一例的图。第一获知部150也可以在此次追加的观测坐标P1的斜率a1与前一观测坐标P2的斜率a2之间的差量成为了第一阈值以上的情况下，获知正在析出锂。这是因为，斜率的差量成为了第一阈值以上的情况表示假想线不与直线近似这一情况。另外，第一获知部150也可以在此次追加的观测坐标P1的斜率a1成为了第二阈值以上的情况下，获知正在析出锂。这是因为，斜率成为了第二阈值以上的情况表示假想线不与直线近似这一情况。
作为别的方法，第一获知部150也可以参照第一坐标对数信息192，在观测坐标相连得到的假想线不与直线近似的情况下，获知正在析出锂。例如，第一获知部150参照第一坐标对数信息192，在使用最小二乘法尝试了以直线和多次曲线这双方来近似观测坐标的情况下，若后者的二乘误差比前者的二乘误差小，则获知正在析出锂。这是因为，若前者的二乘误差比后者的二乘误差小，则表示假想线与直线近似。在该情况下，不需要第一斜率对数信息193。需要说明的是，对于与此相关的原理，在各实施方式的说明之后进行说明。
报告部160在由第一获知部150获知了在非水二次电池2中正在析出锂的情况下，控制输出部11来报告该意旨。输出部11例如是设置于车内的显示器、扬声器等。例如，报告部160使显示器显示对在非水二次电池2中正在析出锂这一情况进行报告的消息、图像。另外，报告部160也可以使对在非水二次电池2中正在析出锂这一情况进行报告的消息、错误音等从扬声器输出。
存储部190例如通过HDD、闪存器、EEPROM(Electrically Erasable ProgrammableRead Only Memory)、ROM(Read Only Memory)、或RAM(Random Access Memory)等来实现。
需要说明的是，基准SOC可以是一个值，也可以是多个不同的值。在后者的情况下，例如基准SOC也可以包括第一基准SOC(80％)、第二基准SOC(60％)及第三基准SOC(40％)等。在基准SOC为多个的情况下，第一倾向算出部140按每个基准SOC算出第一斜率，并与基准SOC建立对应关系而保存于存储部190的第一斜率对数信息193。并且，第一获知部150也可以在满足按每个基准SOC预先决定出的条件的情况下，由于假想线不与直线近似而获知正在析出锂。按每个基准SOC预先决定出的条件例如包括与多个基准SOC中的半数以上的基准SOC对应的假想线不与直线近似的情况、以及与多个基准SOC中的SOC最高的基准SOC对应的假想线不与直线近似的情况等。这样，设定不同的值的基准SOC，并基于与这些不同的值的基准SOC对应的假想线来获知锂的析出，由此能够提高获知精度。
[流程图]
图5是表示由ECU100进行的处理的一例的流程图。首先，开启搭载有ECU100的电动机动车的点火(步骤S101)。
总充放电电量算出部110基于来自电流传感器6、第一电压传感器7及第二电压传感器8的输出，来算出总充放电电力量(步骤S103)，并更新总充放电电力量信息191。载荷取得部130基于载荷传感器3的输出来取得来自非水二次电池2的载荷(步骤S105)。并且，第一倾向算出部140基于总充放电电力量和来自非水二次电池2的载荷，来算出载荷与总充放电电量之间的关系的图中所示出的线图的第一斜率(步骤S107)。
第一获知部150例如基于由第一倾向算出部140算出的第一斜率，来判定将来自非水二次电池2的载荷与总充放电电量之间的关系示出的假想线是否与直线近似(步骤S109)。在假想线与直线近似的情况下，返回步骤S103并反复进行处理。另一方面，在假想线不与直线近似的情况下，第一获知部150获知在非水二次电池2中正在析出锂(步骤S111)。并且，报告部160控制输出部11，来报告获知了在非水二次电池2中正在析出锂这一情况(步骤S113)。
需要说明的是，步骤S109中的处理是获知锂的析出的方法的一例，但不限定于此。例如，在步骤S109中，第一获知部150能够使用上述的各种的方法来获知正在析出锂。
根据以上说明的实施方式，具备：载荷传感器，其检测来自二次电池的载荷；算出部，其算出所述二次电池的充电率；检测部，其检测与所述二次电池的使用程度相关的指标值；以及获知部，其基于规定的充电率下的所述二次电池的所述载荷相对于所述指标值的变化，来获知在所述二次电池中析出锂，由此能够以较低的成本获知锂的析出。
另外，在判断锂析出的情况下，需要将非水二次电池2解体并通过目视、化学分析等进行确认，但根据本发明，不需要破坏非水二次电池2，因此能够简便地获知锂析出。另外，能够较早地获知锂析出，因此能够迅速地进行与此相应的应对处理。
<第二实施方式>
图6是表示ECU102的结构的一例的图。ECU102的一部分的结构在以下这点上与ECU100不同。对与ECU100同样的结构标注相同的附图标记，并省略详细的说明。
[监视装置的结构]
ECU102例如具备循环数算出部112、SOC算出部120、载荷取得部130、第二倾向算出部142、第二获知部152、报告部160及存储部190。
循环数算出部112基于来自电流传感器6的输出来算出充放电的循环数。充放电的循环数是从非水二次电池2的使用开始时间点起，向非水二次电池2充电的次数和从非水二次电池2放电的次数的累计值。循环数算出部112在基于来自电流传感器6的输出而在充电与放电之间进行了切换的情况下，将循环数的计数加1，并更新存储部190的循环数信息194。
由循环数算出部112算出的循环数是与非水二次电池2的使用程度相关的指标值的一例。指标值不限定于循环数，也可以是包括用于算出循环数的数据。即，电流传感器6、循环数算出部112是检测指标值(包括用于算出指标值的数据)的检测部的一例。
第二倾向算出部142在基准SOC下的来自非水二次电池2的载荷与循环数的关系中，算出伴随循环数的增加产生的来自非水二次电池2的载荷的增加倾向。
图7是表示来自非水二次电池2的载荷与循环数之间的关系的一例的图。在图7中，纵轴是基准SOC下的来自非水二次电池2的载荷[kN]，横轴是循环数1/2。在图7中，Y11表示没有析出锂的情况下的与循环数的增加相应的载荷的变化，其由一次式近似。另一方面，Y12表示发生了锂析出的情况下的与循环数的增加相应的载荷的变化，其由二次式近似。如图示那样，Y12在中途之前示出与Y11相同的倾向，但由于开始析出锂，因此载荷的增加加速，载荷的变化从近似直线偏离。需要说明的是，在图7的例子中，由于循环数被开平方，因此Y11由直线示出，但不限定于此。例如，在循环数未被开平方的情况下，与Y11相当的近似线由曲线示出。
第二倾向算出部142基于载荷传感器3的输出和由循环数算出部112算出的循环数，来决定将载荷和循环数作为成分的观测坐标，并将观测坐标、载荷及循环数建立对应关系而追加于存储部190的第二坐标对数信息195。第二倾向算出部142预先反复进行该处理。
第二倾向算出部142参照第二坐标对数信息195，例如求出各观测坐标中的斜率(以下记作第二斜率)，并将该斜率与观测坐标建立对应关系而追加于存储部190的第二斜率对数信息196。需要说明的是，斜率的算出方法与第一倾向算出部140同样。
第二获知部152基于基准SOC下的来自非水二次电池2的载荷与循环数之间的关系，来获知在非水二次电池2中正在析出锂。例如，第二获知部152在表示来自非水二次电池2的载荷与循环数之间的关系的假想线不与直线近似的情况下，获知在非水二次电池2中正在析出锂。不限定于此，例如也可以是在图7所示的循环数未被开平方的情况下，第二获知部152在来自非水二次电池2的载荷从表示来自非水二次电池2的载荷与循环数之间的关系的近似曲线偏离的偏离量成为了规定值以上时，获知在非水二次电池2中正在析出锂。需要说明的是，由第二获知部152进行的获知方法与第一获知部150同样。例如，在图7所示的例子中，在载荷从表示载荷与循环数的乘方根的关系的近似直线偏离的偏离量成为了规定值以上时，第一获知部150获知在非水二次电池2中正在析出锂。
例如，第二获知部152在来自非水二次电池2的载荷从表示来自非水二次电池2的载荷与循环数之间的关系的近似直线或近似曲线偏离的偏离量成为了规定值以上时，获知在非水二次电池2中正在析出锂。例如，第二获知部152预先准备锂没有析出的二次电池单元的近似直线、近似曲线来作为参照值，并基于参照值与第二坐标对数信息195之间的比较结果，来获知锂的析出。
另外，第二获知部152也可以在来自非水二次电池2的载荷从表示来自非水二次电池2的载荷与循环数的乘方根之间的关系的近似直线偏离的偏离量成为了规定值以上时，获知在非水二次电池2中析出锂。也可以不准备参照值，第二获知部152例如参照在存储部190存储的、该二次电池单元自身的使用开始至中途的第二斜率对数信息196，在第二斜率的趋势(倾向)相对于使用开始至中途的近似直线的斜率、即参照用的斜率偏移了的情况下，获知锂的析出。例如，第二获知部152也可以在第二斜率与参照用的斜率之间的差量成为规定值以上的次数连续达到规定次数的情况下，获知锂的析出。需要说明的是，也可以根据没有析出锂的二次电池单元预先准备近似直线的斜率，来获知锂的析出。
[流程图]
图8是表示由ECU102进行的处理的一例的流程图。首先，开启搭载有ECU102的电动机动车的点火(步骤S201)。
循环数算出部112基于来自电流传感器6的输出，来算出循环数(步骤S203)，并更新循环数信息194。载荷取得部130基于载荷传感器3的输出来取得来自非水二次电池2的载荷(步骤S205)。并且，第二倾向算出部142基于循环数和来自非水二次电池2的载荷，来算出载荷与循环数之间的关系的图中示出的线图的第二斜率(步骤S207)。
第二获知部152例如基于由第二倾向算出部142算出的第二斜率，来判定将来自非水二次电池2的载荷与循环数之间的关系示出的假想线是否与直线近似(步骤S209)。在假想线与直线近似的情况下，返回步骤S203并反复进行处理。另一方面，在假想线不与直线近似的情况下，第二获知部152获知在非水二次电池2中正在析出锂(步骤S211)。
并且，报告部160控制输出部11，来报告获知了在非水二次电池2中正在析出锂这一情况(步骤S213)。
需要说明的是，步骤S209中的处理是获知锂的析出的方法的一例，但不限定于此。例如，在步骤S209中，第二获知部152能够使用上述的各种的方法来获知正在析出锂。
<第三实施方式>
图9是表示ECU103的结构的一例的图。ECU103的一部分的结构在以下这点与ECU100不同。对与ECU100同样的结构标注相同的附图标记，并省略详细的说明。
[监视装置的结构]
ECU103例如具备使用时间算出部114、SOC算出部120、载荷取得部130、第三倾向算出部144、第三获知部154、报告部160及存储部190。
使用时间算出部114基于来自日期时刻管理部9的输出来算出非水二次电池2的累积使用时间。累积使用时间是非水二次电池2的自使用开始时间点起的经过时间。使用时间算出部114基于来自日期时刻管理部9的输出，来更新存储部190的累积使用时间信息197。例如，使用时间算出部114每经过1小时便更新累积使用时间信息197。
由使用时间算出部114算出的累积使用时间是与非水二次电池2的使用程度相关的指标值的一例。指标值不限定于累积使用时间，也包括用于算出累积使用时间的数据。即，电流传感器6、使用时间算出部114是检测指标值(包括用于算出指标值的数据)的检测部的一例。
第三倾向算出部144在基准SOC下的来自非水二次电池2的载荷与累积使用时间的关系中，算出伴随累积使用时间的增加产生的来自非水二次电池2的载荷的增加倾向。
图10是表示来自非水二次电池2的载荷与累积使用时间之间的关系的一例的图。
在图10中，纵轴是基准SOC下的来自非水二次电池2的载荷[kN]，横轴是累积使用时间1/2。在图10中，Y21表示没有析出锂的情况下的与累积使用时间的增加相应的载荷的变化，其由一次式近似。另一方面，Y22表示发生了锂析出的情况下的与累积使用时间的增加相应的载荷的变化，其由二次式近似。如图示那样，Y22在中途之前示出与Y21相同的倾向，但由于锂开始析出而载荷的增加加速，载荷的变化从近似直线偏离。需要说明的是，在图10的例子中，累积使用时间被开平方，因此Y21由直线示出，但不限定于此。例如，在累积使用时间未被开平方的情况下，与Y21相当的近似线由曲线示出。
第三倾向算出部144基于载荷传感器3的输出和由使用时间算出部114算出的累积使用时间，来决定将载荷和累积使用时间作为成分的观测坐标，并将观测坐标、载荷及累积使用时间建立对应关系而追加于存储部190的第三坐标对数信息198。第三倾向算出部144预先反复进行该处理。
第三倾向算出部144参照第三坐标对数信息198，例如求出各观测坐标中的斜率(以下记作第三斜率)，并将该斜率与观测坐标建立对应关系而追加于存储部190的第三斜率对数信息199。需要说明的是，斜率的算出方法与第一倾向算出部140同样。
第三获知部154基于基准SOC下的来自非水二次电池2的载荷与累积使用时间之间的关系，来获知在非水二次电池2中正在析出锂。例如，第三获知部154在表示来自非水二次电池2的载荷与累积使用时间之间的关系的假想线不与直线近似的情况下，获知在非水二次电池2中正在析出锂。不限定于此，例如，也可以是，在图10所示的累积使用时间未被开平方的情况下，第三获知部154在来自非水二次电池2的载荷从表示来自非水二次电池2的载荷与累积使用时间之间的关系的近似曲线偏离的偏离量成为了规定值以上时，获知在非水二次电池2中正在析出锂。需要说明的是，由第三获知部154获知的获知方法与第一获知部150同样。例如，在图10所示的例子中，在载荷从表示载荷与累积使用时间的乘方根之间的关系的近似直线偏离的偏离量成为了规定值以上时，第三获知部154获知在非水二次电池2中正在析出锂。
例如，在第三获知部154在来自非水二次电池2的载荷从表示来自非水二次电池2的载荷与累积使用时间之间的关系的近似直线或近似曲线偏离的偏离量成为了规定值以上时，获知在非水二次电池2中正在析出锂。例如，第一获知部150预先准备没有析出锂的二次电池单元的近似直线、近似曲线来作为参照值，并基于参照值与第三坐标对数信息198之间的比较结果，来获知锂的析出。
另外，第三获知部154也可以在来自非水二次电池2的载荷从表示来自非水二次电池2的载荷与累积使用时间的乘方根之间的关系的近似直线偏离的偏离量成为了规定值以上时，获知在非水二次电池2中正在析出锂。也可以不准备参照值，第三获知部154例如参照在存储部190存储的、该二次电池单元自身的使用开始至中途的第三斜率对数信息199，在第三斜率的趋势(倾向)相对于使用开始至中途的近似直线的斜率、即参照用的斜率偏移了的情况下，获知锂的析出。例如，第三获知部154也可以在第三斜率与参照用的斜率之间的差量成为规定值以上的次数连续达到规定次数的情况下，获知锂的析出。需要说明的是，也可以根据没有析出锂的二次电池单元预先准备近似直线的斜率，来获知锂的析出。
[流程图]
图11是表示由ECU103进行的处理的一例的流程图。首先，开启搭载有ECU103的电动机动车的点火(步骤S301)。使用时间算出部114基于来自日期时刻管理部9的输出，来算出累积使用时间(步骤S303)，并更新累积使用时间信息197。载荷取得部130基于载荷传感器3的输出来取得来自非水二次电池2的载荷(步骤S305)。并且，第三倾向算出部144基于累积使用时间和来自非水二次电池2的载荷，来算出载荷与累积使用时间之间的关系的图中示出的线图的第三斜率(步骤S307)。
第三获知部154例如基于由第三倾向算出部144算出的第三斜率，来判定将来自非水二次电池2的载荷与累积使用时间之间的关系示出的假想线是否与直线近似(步骤S309)。在假想线与直线近似的情况下，返回步骤S303并反复进行处理。另一方面，在假想线不与直线近似的情况下，第三获知部154获知在非水二次电池2中正在析出锂(步骤S311)。并且，报告部160控制输出部11，来报告获知了在非水二次电池2中正在析出锂这一情况(步骤S313)。
需要说明的是，步骤S309中的处理是获知锂的析出的方法的一例，但不限定于此。例如，在步骤S309中，第三获知部154能够使用上述的各种方法来获知正在析出锂。
以上使用实施方式说明了本发明的具体实施方式，但本发明丝毫不被这样的实施方式限定，在不脱离本发明的主旨的范围内能够施加各种变形及替换。
例如，ECU100、102、103也可以在检测到正在析出锂的情况下，在用于抑制锂的析出的规定条件下控制充放电。另外，也可以在检测出正在析出锂的情况下，用与时效劣化不同的方法来控制充放电。
例如，ECU100、102、103也可以还基于由温度传感器5检测的检测结果来获知正在析出锂。例如，ECU100、102、103也可以算出由温度传感器5检测出的温度为阈值以上的累积使用时间(以下记作高温累积使用时间)，并将高温累积使用时间相对于全部的累积使用时间的比例与由倾向算出部算出的斜率进行乘法运算，并基于乘法运算的结果来获知正在析出锂。通过这样，与高温累积使用时间的比例低的一方相比，高温累积使用时间的比例高的一方能够灵敏度良好地获知锂析出。
[原理的说明]
接着，说明由本发明的ECU100、102、103进行的各处理的原理。
图12是表示以下说明的数学式所含的各参数的一例的图。在将接收部的弹簧常数记作ksp时，由载荷传感器3检测出的载荷F通过以下的式(1)来表现。
F＝σA＝ksp(ΔL-ΔH)…式(1)
为了用蓄电池SOC、温度及电池单元内堆积物量来表现载荷F，通过以下的假定来推进讨论。
1.初始载荷
二次电池或者二次电池层叠模块初始被适当的载荷约束。
2.框体捆扎杆的热应变
框体后足部捆扎杆长的应变由以下的式(2)来表现。在此，αf、ΔTf分别表示框体材料的线膨胀率、从框体基准温度的偏移。
Figure BDA0002388074570000171
3.二次电池的杨氏弹性模量的温度依赖性
由以下的式(3)的二次式来近似二次电池层叠方向(Y方向)的杨氏弹性模量的温度依赖性。
E(Tb)＝κ1+κ2Tb+κ3Tb 2…式(3)
4.由二次电池SOC和温度引起的应变
从二次电池中伴随与SOCz相应的膨胀而产生SOC固有的载荷。将由SOC引起的应变记作εLi(z)。已知：伴随充电而正极、负极均膨胀，但负极材料的膨胀比正极材料大。另外，当将二次电池的线膨胀率记作αL、将基准温度与二次电池的温度差记作ΔTb时，二次电池层叠方向的应变由以下的式(4)示出。
Figure BDA0002388074570000172
由SOCz引起的应变反映基于材料的充电而产生的膨胀率。已知：膨胀率比正极高的负极石墨的SOC-载荷特性与实际电池的SOC-载荷特性类似。
图13是表示5Ah级锂离子二次电池的SOC-载荷特性的图。在图12中，示出典型的在负极采用了石墨的锂离子二次电池的SOC-载荷特性(常温)。如图13所示，载荷成为与SOC相关的量，因此能够将载荷作为内部状态的指标来利用。
5.由二次电池内堆积物、活性物质破损引起的位移
伴随持续的二次电池的充放电反应、长时间保管而在二次电池内产生以下现象。
a.正极活性物质破损
b.SEI(除了Li2CO3、LiF以外)的生成
c.金属Li向负极的析出
以上均是二次电池的体积膨胀的原因，但a.特别是成为二次电池的时效膨胀的主要原因。c.不仅促进容量劣化，也从产生二次电池的安全性影响的担心出发，以避免Li析出的方式控制车辆中的充电电力、电流。为了简便，认为上述的现象在二次电池层叠面的面积A中的整面均匀地产生。并且，为了简便，虽然缺乏严谨性，但也将正极活性物质破损用与堆积物同样的讨论进行处理。当将此时的由各个现象(成分)引起的厚度增加记作Li，将生成物重量记作wi，将密度记作ρi时，则由生成体积物引起的厚度变化通过以下的式(5)来表现。
Figure BDA0002388074570000181
另外，当将各生成物堆积物的杨氏弹性模量记作Ei时，由生成堆积物引起的应变的总和通过式(6)示出。
Figure BDA0002388074570000182
6.产生气体
伴随持续的二次电池的充放电反应、长时间保管，在二次电池内产生电解液分解。由此，在二次电池壳体内产生以二氧化碳气体为主要成分的气体，成为膨胀的原因。另一方面，气体的体积弹性模量为10^5左右，其比固体的体积弹性模量10^9～11小，因此在此讨论中无视由气体的发生引起的对计测载荷带来的影响。
在以上的前提条件的前提下，二次电池沿着层叠方向的膨胀的总和ΔL成为式(7)这样。
Figure BDA0002388074570000191
通过向表示载荷F的式(1)代入式(2)及式(7)，得到计算任意的温度、SOC、生成堆积物重量下的载荷的式(8)。
Figure BDA0002388074570000192
在此，框体以及二次电池通过限定于与基准温度平衡的条件而简化。
根据Tf＝Tref、Tb＝Tref，成为ΔTb＝0、ΔTf＝0，因此式(8)成为式(9)这样。
Figure BDA0002388074570000193
当关于σA而整理式(9)时，得到以下的式(10)。得知：即使在同一温度、同一SOC下，载荷F也根据堆积物量的增加而增大。
Figure BDA0002388074570000194
接着，说明膨胀量与堆积物物性以及生成量的关系。
从将式(9)、式(10)变形而得到的式(11)进行考虑。
Figure BDA0002388074570000195
通过式(11)可知：堆积物量w越大，或者杨氏弹性模量E越大，则由堆积物引起的应力σ越大。
在此，当着眼于Li金属时，其生成量w由式(12)示出。
Figure BDA0002388074570000201
其中，
wLi：锂生成量[g]
nLi：锂生成量[mol]
Li原子摩尔质量：6.941[g/mol]
F(＝eNA)：法拉第常数96485.33289[As mol-1]
e：电子电荷量1.60217662×10-19[As]
NA：阿伏伽德罗常数6.02214086×1023[mol-1]
I：充电电流中的使用于Li析出的电流[A]
t通电时间[s]
在Li析出急速推进这样的充电电流的全部量使用于Li析出的情况下，认为wLi在短时间内增加，由此载荷在短时间内急剧增大。从试验结果中得知：与此相对SEI的生长、正极的破损的推进与时间1/2成比例而比较缓慢地推进。从这些关系中，无论Li金属的杨氏弹性模量是否比其他的堆积物(包括正极破损)低，根据定温、定SOC下的载荷的增大和其增大速度，均能够判定出Li析出。

Claims (8)

1.一种监视装置，其中，
所述监视装置具备：
载荷传感器，其检测来自二次电池的载荷；
算出部，其算出所述二次电池的充电率；
检测部，其检测与所述二次电池的使用程度相关的指标值；以及
获知部，其基于规定的充电率下的所述二次电池的所述载荷相对于所述指标值的变化，来获知在所述二次电池中正在析出锂，
所述检测部检测所述二次电池的总充放电电量作为所述指标值。
2.一种监视装置，其中，
所述监视装置具备：
载荷传感器，其检测来自二次电池的载荷；
算出部，其算出所述二次电池的充电率；
检测部，其检测与所述二次电池的使用程度相关的指标值；以及
获知部，其基于规定的充电率下的所述二次电池的所述载荷相对于所述指标值的变化，来获知在所述二次电池中正在析出锂，
所述检测部检测所述二次电池的循环数作为所述指标值。
3.一种监视装置，其中，
所述监视装置具备：
载荷传感器，其检测来自二次电池的载荷；
算出部，其算出所述二次电池的充电率；
检测部，其检测与所述二次电池的使用程度相关的指标值；以及
获知部，其基于规定的充电率下的所述二次电池的所述载荷相对于所述指标值的变化，来获知在所述二次电池中正在析出锂，
所述检测部检测所述二次电池的累积使用时间作为所述指标值。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的监视装置，其中，
所述获知部在所述载荷从表示所述载荷与所述指标值之间的关系的近似直线或近似曲线偏离的偏离量成为了规定值以上时，获知在所述二次电池中正在析出锂。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的监视装置，其中，
所述获知部在所述载荷从表示所述载荷与所述指标值的乘方根之间的关系的近似直线偏离的偏离量成为了规定值以上时，获知在所述二次电池中正在析出锂。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的监视装置，其中，
所述获知部基于规定值以上的充电率下的所述二次电池的载荷与所述指标值之间的关系，来获知在所述二次电池中正在析出锂。
7.根据权利要求4所述的监视装置，其中，
所述获知部基于分别不同的值的所述规定的充电率下的所述关系，来获知在所述二次电池中正在析出锂。
8.一种监视方法，其中，
所述监视方法使计算机进行如下处理：
取得由载荷传感器检测出的来自二次电池的载荷；
算出所述二次电池的充电率；
检测所述二次电池的总充放电电量作为指标值；以及
基于规定的充电率下的所述二次电池的所述载荷相对于所述指标值的变化，来获知在所述二次电池中正在析出锂。
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