CN113178625B - 二次电池的诊断装置以及soc不均探测方法 - Google Patents

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Abstract

本公开提供一种二次电池的诊断装置以及SOC不均探测方法。二次电池的诊断装置具备控制装置。控制装置获取作为积蓄于二次电池的电量的蓄电量、和表示二次电池的OCV的变化相对于二次电池的温度变化的大小的V/K。控制装置使用获取到的蓄电量以及V/K，判断在二次电池的电极面内是否产生SOC不均。

Description

二次电池的诊断装置以及SOC不均探测方法
技术领域
本公开涉及二次电池的诊断装置以及SOC不均探测方法。
背景技术
在日本特开2016-157565中，公开了使用二次电池的SOC(State Of Charge:充电状态)来推测二次电池的容量(以下，还称为“电池容量”)的方法。在日本特开2016-157565所记载的方法中，使在充电过程中以及放电过程中产生的二次电池的总发热分离成极化热和反应热，根据反应热来推测电池容量。此时，根据SOC来规定充电以及放电各自的开始定时以及结束定时。
发明内容
在上述日本特开2016-157565所记载的方法中，当在二次电池的电极面内产生SOC不均时，未必能以高精度来推测电池容量。
本公开准确地判断在二次电池的电极面内是否产生SOC不均。
本公开的第1方案涉及二次电池的诊断装置。所述第1方案具备控制装置。控制装置被构成为获取作为积蓄于二次电池的电量的蓄电量、和表示二次电池的OCV(OpenCircuit Voltage，开路电压)的变化相对于二次电池的温度变化的大小的V/K。控制装置被构成为使用获取到的蓄电量以及V/K，判断在二次电池的电极面内是否产生SOC不均。
根据所述第1方案，当在二次电池的电极面内产生SOC不均时，二次电池的蓄电量与V/K的关系发生变化。上述二次电池的诊断装置通过使用二次电池的蓄电量以及V/K，能够准确地判断在二次电池的电极面内是否产生SOC不均。
此外，SOC(State Of Charge：充电状态)表示蓄电剩余量，例如，以0～100％表示当前的蓄电量相对于满充电状态的蓄电量的比例。电极面处的SOC对应于电极电位(或者，电极面处的每单位面积的电荷量)。
在所述第1方案中，上述控制装置也可以被构成为还获取表示在二次电池的电极面内未产生SOC不均的情况下的蓄电量与V/K的关系的基准信息。上述控制装置也可以被构成为使用获取到的二次电池的蓄电量以及V/K和基准信息，判断在二次电池的电极面内是否产生SOC不均。
在所述第1方案中，上述控制装置也可以被构成为当在获取到的二次电池的蓄电量以及V/K的曲线图中存在当在二次电池的电极面内未产生SOC不均时没出现的拐点的情况下，判断为在二次电池的电极面内产生SOC不均。控制装置也可以使用最近测定出的二次电池的蓄电量以及V/K的多个组合来判断有无拐点。另外，控制装置也可以使用上述基准信息来判断有无拐点。
在所述第1方案中，上述控制装置也可以被构成为在被判断为在二次电池的电极面内未产生SOC不均的情况下，使用二次电池的SOC来推测二次电池的劣化程度。
根据所述第1方案，在被判断为在二次电池的电极面内未产生SOC不均的情况下，推测二次电池的劣化程度。由此，能够以高的精度推测二次电池的劣化状态。
在所述第1方案中，上述控制装置也可以被构成为在被判断为在二次电池的电极面内产生SOC不均的情况下，执行缓和SOC不均的处理。
根据所述第1方案，能够当在二次电池的电极面内产生SOC不均时，执行缓和SOC不均的处理。由此，能够抑制SOC不均。
本公开的第2方案涉及SOC不均探测方法。所述第2方案包括获取作为积蓄于二次电池的电量的蓄电量、和表示二次电池的OCV的变化相对于二次电池的温度变化的大小的V/K。所述第2方案包括使用蓄电量以及V/K，判断在二次电池的电极面内是否产生SOC不均。
上述SOC不均探测方法通过使用二次电池的蓄电量以及V/K，能够准确地判断在二次电池的电极面内是否产生SOC不均。
在所述第2方案中，上述二次电池也可以为锂离子二次电池。能够通过上述SOC不均探测方法以高精度判断在锂离子二次电池的电极面内是否产生SOC不均。
此外，作为诊断对象的二次电池既可以为单电池，也可以为包括多个单电池的模块，也可以为将多个单电池(电池单元)进行电连接而构成的组电池。
上述二次电池既可以为搭载于电动车辆的电池组件，也可以为从电动车辆回收的电池组件。电动车辆是被构成为使用积蓄于电池组件的电力来行驶的车辆。作为电动车辆，除了包括EV(电动汽车)、HV(混合动力车辆)以及PHV(插电式混合动力车辆)之外，还包括FC车(燃料电池汽车)、增程器EV等。
根据本公开，能够准确地判断在二次电池的电极面内是否产生SOC不均。
附图说明
下面将参照附图说明本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业上的意义，其中相同的附图标记表示相同的元件，其中：
图1是示出由本公开的实施方式的二次电池的诊断装置诊断的二次电池的概略结构的图。
图2是示出图1所示的二次电池所包含的电极卷绕体的卷绕前的状态的图。
图3是用于说明锂离子二次电池的劣化主要原因的图。
图4是示出本公开的实施方式的二次电池的诊断装置的结构的图。
图5是示出由图4所示的控制装置执行的与二次电池的劣化推测相关的处理的流程图。
图6是用于说明与图5所示的劣化参数的确定相关的处理的图。
图7是用于说明二次电池的电极面内的SOC不均的图。
图8是示出在二次电池的电极面内产生SOC不均的情况下的每个部位的负极OCP与二次电池的蓄电量的关系的一个例子的图。
图9是示出在二次电池的电极面内产生SOC不均的情况下的每个部位的V/K与二次电池的蓄电量的关系的一个例子的图。
图10是示出本公开的实施方式的SOC不均探测方法的流程图。
图11是用于说明判断图10所示的SOC不均的有无的处理的图。
图12是示出图10所示的处理的变形例的流程图。
图13是用于说明判断图12所示的SOC不均的有无的处理的变形例的图。
具体实施方式
参照附图，详细地说明本公开的实施方式。在图中，对相同或者相当的部分附加相同的附图标记，不重复其说明。
图1是示出由该实施方式的二次电池的诊断装置诊断的二次电池的概略结构的图。参照图1，二次电池(以下，简称为“电池”)100具备壳体10、正极端子51以及负极端子52。在该实施方式中，电池100为能够搭载于电动车辆(例如，EV、HV或者PHV)的液体类锂离子二次电池。另外，壳体10为金属(例如，铝合金)制的方形壳体。也可以将气体释放阀设置于壳体10(未图示)。在壳体10内收纳有构成锂离子二次电池的电极卷绕体以及电解液。以下，使用图2，说明壳体10内的电极卷绕体的结构。
图2是示出卷绕前的状态的电极卷绕体的图。参照图1与图2，电极卷绕体通过将带状的电极片进行卷绕，从而形成为扁平状。更具体而言，按照如正极片21、隔板23、负极片22、隔板23、…那样的顺序，隔着隔板23交替地层叠正极片21和负极片22，将得到的层叠体进行卷绕，从而形成电极卷绕体。电极片的数量能够任意地设定。
在电极卷绕体中，正极片21作为电池100的正极电极发挥功能，负极片22作为电池100的负极电极发挥功能。隔板23介于正极片21与负极片22之间。隔板23也可以在图2所示的卷绕方向的末端处被固定。
正极片21包括正极集电体21a和正极活性物质层21b。正极活性物质层21b例如通过将含有正极活性物质的正极混合材料涂敷于正极集电体21a(例如，铝箔)的表面，从而形成于正极集电体21a的两面。作为正极活性物质的例子，可举出锂过渡金属氧化物。在该实施方式中，作为正极活性物质，采用NCM(镍－钴－锰三元系列正极材料)。即，该实施方式的电池100的正极电极为三元系列正极电极。正极活性物质层21b也可以除了包含正极活性物质之外，还包含导电材料(例如，乙炔黑)以及/或者粘合剂(例如，聚偏二氟乙烯)。
负极片22包括负极集电体22a和负极活性物质层22b。负极活性物质层22b例如通过将含有负极活性物质的负极混合材料涂敷于负极集电体22a(例如，铜箔)的表面，从而形成于负极集电体22a的两面。在该实施方式中，作为负极活性物质，采用碳系列材料(例如，石墨)。即，该实施方式的电池100的负极电极为碳系列电极。负极活性物质层22b也可以除了包含负极活性物质之外，还包含增粘材料(例如，羧甲基纤维素)以及/或者粘合剂(例如，苯乙烯丁二烯橡胶)。
隔板23例如为微多孔膜。在隔板23内存在细孔，从而易于在该细孔处保持电解液。作为隔板23的材料的例子，可举出如PE(聚乙烯)或者PP(聚丙烯)那样的聚烯烃系列树脂。
上述电极卷绕体与电解液一起密封于壳体10。而且，正极集电体21a电连接于图1所示的正极端子51，负极集电体22a电连接于图1所示的负极端子52。电解液也可以包含非质子性溶剂和溶解于该溶剂的锂盐(例如，LiPF6)。作为非质子性溶剂的例子，可举出碳酸亚乙酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)或者碳酸二乙酯(DEC)。也可以将两种以上的溶剂进行混合而使用。
上述锂离子二次电池通过负极活性物质以及正极活性物质各自与电解液的界面处的化学反应(以下，还称为“电池反应”)来进行放电以及充电。在放电时，在负极活性物质的界面上进行释放锂离子(Li+)以及电子(e－)的电池反应，另一方面，在正极活性物质的界面上，进行吸收锂离子(Li+)以及电子(e－)的电池反应。在充电时，进行释放/吸收相反的电池反应。经由隔板23而在正极片21与负极片22之间进行锂离子的交换，从而进行电池100的充放电。
电池100的CCV(Closed Circuit Voltage，闭路电压)、OCV(Open CircuitVoltage，开路电压)、电池电阻(R)以及电池电流(I)具有按照式“CCV＝OCV－R×I”表示的关系。电池电阻(R)包括针对正极/负极间的电子的移动的纯电阻分量、和在活性物质界面处的反应电流产生时等效地作为电阻发挥作用的电阻分量。
电池电阻(R)能够通过正极活性物质的表面处的局部SOC(以下，还记载为“θ1”)、负极活性物质的表面处的局部SOC(以下，还记载为“θ2”)以及电池100的温度的函数来表示。θ1、θ2分别为表示电池100的正极、负极的电极面内的每个部位的SOC的参数。θ1在正极电极面内的每个部位处求出，相当于将该部位处的当前的锂浓度除以极限锂浓度而得到的值(＝当前的锂浓度/锂浓度的上限值)。θ2在负极电极面内的每个部位处求出，相当于将该部位处的当前的锂浓度除以极限锂浓度而得到的值(＝当前的锂浓度/锂浓度的上限值)。在θ1以及θ2各自中，最大值为1，最小值为0。正极电极面内的θ1的偏差大意味着在正极电极面内产生SOC不均。负极电极面内的θ2的偏差大意味着在负极电极面内产生SOC不均。关于是否产生SOC不均的判断方法的详细内容将在后面叙述。
OCV相当于正极OCP与负极OCP的电位差(＝正极OCP－负极OCP)。OCP为开路电位(Open Circuit Potential)。OCP有时因电极面内的部位不同而不同。OCP也可以在电极面内的每个部位处求出。存在电池100的SOC越下降，则电池100的OCV越下降的趋势。初始状态下的正极OCP与θ1具有一定的关系，基本上，存在θ1越高，则正极OCP越下降的趋势。初始状态下的负极OCP与θ2具有一定的关系，基本上存在θ2越高，则负极OCP越下降的趋势。初始状态相当于电池100未发生劣化的状态。例如，刚刚制造出电池100之后的状态为初始状态。
当电池100发生劣化时，电池100的满充电容量下降。满充电容量相当于在满充电时积蓄于电池100的电量。以下，将满充电容量还称为“电池容量”。在发生劣化的电池100中，与初始状态的电池100相比，存在与SOC下降相伴的OCV下降的程度变大的趋势。当按照原理来区分电池100的劣化主要原因时，例如能够大致分成以下的两个方面。
第1劣化主要原因在于正极以及负极各自中的锂接受能力(即，各电极的容量)下降。例如，当因电池100的通电或者放置不管而活性物质产生磨耗时，电极中的锂接受能力下降。正极容量维持率以及负极容量维持率分别越低，则意味着电池100的劣化程度越大。正极容量维持率为当前的正极容量(Q1)相对于初始状态的正极容量(Q1A)的比率(＝Q1/Q1A)，以下有时记载为“k1”。负极容量维持率为当前的负极容量(Q2)相对于初始状态的负极容量(Q2A)的比率(＝Q2/Q2A)，以下有时记载为“k2”。
正极容量下降量、负极容量下降量越大，则正极容量维持率、负极容量维持率分别越下降。正极容量下降量为初始状态的正极容量(Q1A)与当前的正极容量(Q1)之差(＝Q1A－Q1)，以下，有时记载为“ΔQ1”。负极容量下降量为初始状态的负极容量(Q2A)与当前的负极容量(Q2)之差(＝Q2A－Q2)，以下，有时记载为“ΔQ2”。
第2劣化主要原因在于负极OCP与θ2的关系发生变化。例如，在负极中，当用于电池反应的锂离子变化为副产物(例如，金属锂)、并且当锂离子难以对电池反应做出贡献时，负极OCP与θ2的关系发生变化。此外，当将锂离子二次电池维持为高温状态时，锂的析出被抑制。在通过实验来确认锂离子二次电池的特性时，将锂离子二次电池维持为高温状态(例如，50℃)，从而能够使锂离子二次电池仅产生第1劣化主要原因所致的劣化。
图3是用于说明第2劣化主要原因的图。在图3中，“平均OCP”为电极面整体的OCP的平均值。“平均θ1”为电池100中的正极电极面整体的θ1的平均值。“平均θ2A”为初始状态的电池100中的负极电极面整体的θ2的平均值。“平均θ2B”为发生劣化的电池100中的负极电极面整体的θ2的平均值。线L1相当于表示电池100的正极中的平均OCP与平均θ1的关系的特性线。线L2相当于表示初始状态的电池100的负极中的平均OCP与平均θ2A的关系的特性线。线L3相当于表示发生劣化的电池100的负极中的平均OCP与平均θ2B的关系的特性线。
参照图3，关于线L1所示的正极OCP与θ1的关系，即使电池100发生劣化，也几乎与初始状态相比没有变化。另一方面，在初始状态下线L2所示的负极OCP与θ2的关系当电池100发生劣化时，按照线L3所示的关系变化。在初始状态下，平均θ1轴的刻度“1”与平均θ2A轴的刻度“0”一致，但当电池100发生劣化时，平均θ2B轴的刻度“0”从平均θ1轴的刻度“1”背离Δθ2，接近平均θ1轴的刻度“0”。Δθ2所引起的电池容量下降量(ΔQS)能够按照式“ΔQS＝Q2×Δθ2”来表示。
例如，当平均θ1从1变化为图3中的Y1时，从正极释放按照“Li释放量＝(1－Y1)×Q1”表示的量的锂。以下，将按照上述式表示的Li释放量记载为“ΔY”。在初始状态的电池100中，从正极释放的锂全部被取入到负极，所以平均θ2A成为如“Y2＝ΔY/Q2A”那样表示的Y2。另一方面，在发生劣化的电池100中，起因于前述平均θ2B轴的偏离(即，Δθ2)，平均θ2B成为如“Y3＝ΔY/Q2－Δθ2”那样表示的Y3。Y3为比Y2低的值。由于这样的现象，即使各电极的容量未下降(即，即使k1以及k2分别为1)，也可能产生电池容量的下降。
Q1能够表示成“Q1＝k1×Q1A”，Q2能够表示成“Q2＝k2×Q2A”，Δθ2能够表示成“Δθ2＝ΔQS/Q2”。Q1A以及Q2A例如分别能够根据电极的制造条件以及规格(例如，活性物质的理论容量以及装料量)来求出。因此，只要知晓k1、k2以及ΔQS，就能够计算与Y1对应的Y3。在该实施方式中，k1、k2以及ΔQS分别相当于表示电池100的劣化状态的参数(以下，还称为“劣化参数”)。在初始状态下，k1以及k2分别为1，ΔQS为0。在电池100仅产生第2劣化主要原因所致的劣化时，k1以及k2分别为1，ΔQS比0大。例如，当锂在负极析出时，在充电时从正极释放的锂离子没被取入到负极，ΔQS变大。
图4是示出该实施方式的二次电池的诊断装置的结构的图。参照图4，诊断装置1具备控制装置300、充放电器400以及电源500，构成为诊断前述电池100(参照图1以及图2)。电池100安装有存储电池100的信息的标签TG。标签TG存储有表示电池100的初始状态的特性(例如，Q1A以及Q2A)的信息。与电池100的构造(例如，材料)有关的信息也可以存储于标签TG。作为标签TG，例如能够采用RFID(Radio Frequency IDentification，射频识别)标签。控制装置300构成为通过无线通信或者有线通信来进行存储于标签TG的信息的读取以及改写。
电池100还设置有监视电池100的状态的监视单元110。监视单元110包括检测电池100的状态(例如，温度、电流以及电压)的各种传感器，将检测结果输出到控制装置300。控制装置300能够根据监视单元110的输出(各种传感器的检测值)来获取电池100的状态(例如，温度、电流、电压、SOC以及电阻)。
电池100与充放电器400电连接。充放电器400构成为依照控制装置300的指示而进行电池100的充电以及放电。充放电器400利用从电源500供给的电力来进行电池100的充电。充放电器400既可以利用电阻(未图示)将从电池100放出的电力变换为热，也可以积蓄于预定的蓄电装置(未图示)。
控制装置300具备处理器310、RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)320以及存储装置330。作为控制装置300，能够采用微型计算机。作为处理器310，例如能够采用CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)。RAM320作为临时地存储由处理器处理的数据的作业用存储器发挥功能。存储装置330构成为能够保存所储存的信息。存储装置330例如包括ROM(Read Only Memory，只读存储器)以及能够改写的非易失性存储器。在存储装置330中，除了存储有程序之外，还存储有在程序中所使用的信息(例如，映射、公式以及各种参数)。控制装置300所具备的处理器的数量是任意的，既可以为1个，也可以为多个。
在该实施方式中，诊断装置1搭载于未图示的电动车辆，构成为进行搭载于电动车辆的二次电池的诊断。电源500例如为积蓄行驶用的电力的主电池组件。电池100例如为辅助电池组件。此外，在搭载于HV或者PHV的诊断装置1中，也可以是电源500为由控制装置300控制的发电机(例如，引擎以及马达)，电池100为积蓄行驶用的电力的主电池组件。充放电器400也可以为搭载于车辆的电力变换电路(例如，逆变器以及转换器)。
诊断装置1构成为推测电池100的劣化参数。图5是示出由控制装置300执行的与电池100的劣化推测相关的处理的流程图。在该实施方式中，在后述图10的S21中，执行图5所示的一连串的处理。
参照图4与图5，在步骤(以下，简记为“S”)101中，控制装置300根据监视单元110的输出(即，传感器的检测值)，求出表示电池100的OCV与SOC的关系的特性线(以下，还称为“OCV－SOC特性线”)。更具体而言，控制装置300能够使用电流累计值，求出电池100的蓄电量(即，积蓄于电池100的电量)。控制装置300例如当在电池100成为空状态之前进行电池100的放电之后，一边对在电池100中流过的电流进行累计，一边在电池100成为满充电状态之前进行充电。控制装置300能够根据从充电开始(空状态)至充电结束(满充电状态)为止的电流累计值，求出满充电容量。控制装置300能够通过将蓄电量除以满充电容量求出SOC(＝蓄电量/满充电容量)。另外，控制装置300在从开始充电起至结束充电为止的期间逐次测定OCV，从而能够获取每个SOC的OCV。控制装置300断续地进行充电，从而能够在充电中断时测定OCV。控制装置300例如以OCV为纵轴，以SOC为横轴进行绘制，从而能够获取上述OCV－SOC特性线。
SOC能够通过OCV(＝正极OCP－负极OCP)、k1、k2以及ΔQS的函数来表示。表示SOC、OCV、k1、k2以及ΔQS的关系的公式(以下，还称为“式Fs”)预先存储于标签TG。在S102中，控制装置300针对在上述S101中获取到的OCV－SOC特性线而对式Fs进行拟合，从而确定k1、k2以及ΔQS。
图6是用于说明图5的S102的处理的图。参照图6，在S102中，控制装置300一边变更k1、k2以及ΔQS，一边探索如从式Fs得到的OCV－SOC特性线(推测曲线)与在上述S101中获取到的OCV－SOC特性线(实测曲线)一致那样的k1、k2以及ΔQS。控制装置300以使推测曲线接近实测曲线的方式使k1、k2以及ΔQS变化，确定推测曲线与实测曲线的背离最小的k1、k2以及ΔQS。控制装置300也可以使用最小二乘法来确定k1、k2以及ΔQS。
在该实施方式中，控制装置300通过图5所示的处理来进行电池100的劣化推测。通过劣化推测而得到的k1、k2以及ΔQS保存于标签TG。标签TG内的k1、k2以及ΔQS每当图5的处理被执行时就被更新。控制装置300既可以将过去的数据逐次消去，仅剩下最新的k1、k2以及ΔQS，也可以除了过去的数据以外，还积蓄最新的k1、k2以及ΔQS。控制装置300也可以将k1、k2以及ΔQS与获取时刻关联起来保存于标签TG。
k1、k2以及ΔQS表示电池100的劣化状态。k1以及k2各自越小，则意味着电池100的劣化程度越大。另外，k1、k2以及ΔQS在与电池100的负极中的锂析出量之间具有相关关系。控制装置300也可以使用表示这样的相关关系的信息(例如，存储于标签TG的映射)，根据k1、k2以及ΔQS来求出负极中的锂析出量。
然而，在上述图5所示的处理中，使用电池100的SOC(更特定的是OCV－SOC特性线)，推测出电池100的k1、k2以及ΔQS(甚至是电池100的劣化状态)。在这样的方法中，当在电池100的电极面内产生SOC不均时，未必能以高精度推测电池100的劣化状态。
因而，本实施方式的控制装置300被构成为通过具有以下说明的信息获取部、判断部、劣化推测部以及不均缓和部，从而准确地判断在电池100的电极面内是否产生SOC不均，仅在被判断为未产生SOC不均的情况下，执行上述劣化推测(图5)。由此，能够以高的精度推测电池100的劣化状态。
信息获取部构成为获取电池100的蓄电量(即，积蓄于电池100的电量)、和表示电池100的OCV的变化相对于电池100的温度变化的大小的V/K。详细内容将在后面叙述，在该实施方式中，信息获取部根据负极OCP的平均值(更特定的是，负极电极面整体的平均值)来推测电池100的蓄电量。另外，信息获取部通过将预定期间中的电池100的OCV的变化量除以上述预定期间中的电池100的温度的变化量，从而求出V/K。
此外，推测电池100的蓄电量的方法并不限定于上述内容。信息获取部例如也可以使用电池100的电流累计值和电极中的锂离子浓度中的至少一方来推测电池100的蓄电量。
判断部构成为使用由信息获取部获取到的电池100的蓄电量以及V/K，判断在电池100的电极面内是否产生SOC不均。
图7是用于说明电池100的电极面内的SOC不均的图。在图7中，部位P1相当于电极卷绕体20中的负极端子52侧的端部，部位P2相当于电极卷绕体20中的正极端子51与负极端子52的中间部位，部位P3相当于电极卷绕体20中的正极端子51侧的端部。
参照图7的左侧(没有SOC不均)，当在电池100的电极面内未产生SOC不均时，电极面内的局部SOC分布(例如，θ1或者θ2的分布)例如成为如线L1A所示的分布。另外，各电极的平均SOC(即，电池100的电极面内的局部SOC的平均值)例如成为如线L2A所示的值。在图7的例子中，部位P1～P3各自的局部SOC分布与平均SOC(例如，平均θ1或者平均θ2)大致一致。
参照图7的右侧(有SOC不均)，当在电池100的电极面内产生SOC不均时，电极面内的局部SOC分布(例如，θ1或者θ2的分布)例如成为如线L1B所示的分布。在图7的例子中，在电池100的电极面内，部位P1、P3的局部SOC(线L1B)比平均SOC(线L2B)低，部位P2的局部SOC(线L1B)比平均SOC(线L2B)高。
图8是示出在电池100的电极面内产生SOC不均的情况下的每个部位的负极OCP与电池100的蓄电量的关系的一个例子的图。在图8中，线L30为表示负极OCP的平均值(更特定的是，负极电极面整体的平均值)的推移的特性线。负极OCP的平均值相当于负极端子52的OCP。线L31、L32分别为表示图7所示的部位P1、P2的负极OCP的推移的特性线。此外，部位P3的特性与由线L31表示的部位P1的特性大致相同。
参照图8，由线L31表示的负极OCP存在比负极OCP的平均值(线L30)高的趋势。由线L32表示的负极OCP存在比负极OCP的平均值(线L30)低的趋势。
图9是示出在电池100的电极面内产生SOC不均的情况下的每个部位的V/K与电池100的蓄电量的关系的一个例子的图。在图9中，线L40为表示电池100的电极面内的V/K的平均值的推移的特性线。线L41、L42分别为表示图7所示的部位P1、P2的V/K的推移的特性线。此外，部位P3的特性与由线L41表示的部位P1的特性大致相同。
参照图9，线L40所表示的曲线图(即，V/K的平均值的推移)所包含的拐点比线L41以及线L42各自所表示的曲线图多。例如，在线L40所表示的曲线图中的蓄电量Z1附近的部分C1和蓄电量Z2附近的部分C2的各个部分处，出现在线L41以及线L42各自所表示的曲线图中没出现的拐点。
当在电池100的电极面内未产生SOC不均时，V/K的平均值与电池100的蓄电量的关系成为如由图9所示的线L41或者线L42所示的曲线图。在由线L41表示的曲线图和由线L42表示的曲线图中，拐点的位置不同，但基本的曲线图的形状相同。另一方面，当在电池100的电极面内产生SOC不均时，V/K的平均值与电池100的蓄电量的关系成为如由图9所示的线L40所示的曲线图。在由线L40表示的曲线图中，出现在未产生SOC不均时没出现的拐点。该实施方式的控制装置300的判断部当在蓄电量以及V/K的曲线图中确认出在未产生SOC不均时没出现的拐点的情况下，判断为在电池100的电极面内产生SOC不均。
再次参照图4，控制装置300的劣化推测部构成为在由上述判断部判断为在电池100的电极面内未产生SOC不均的情况下，使用电池100的SOC来推测电池100的劣化程度。在该实施方式中，在后述图10的S21中，劣化推测部推测电池100的劣化程度。
控制装置300的不均缓和部构成为在由上述判断部判断为在电池100的电极面内产生SOC不均的情况下，执行用于缓和电池100的电极面内的SOC不均的预定的处理(以下，还称为“不均缓和处理”)。在该实施方式中，作为不均缓和处理而采用电池100的过放电(例如，即使电池100的SOC成为0％也继续进行的放电)。在该实施方式中，在后述图10的S22中，不均缓和部执行不均缓和处理。
在该实施方式中，利用处理器310和由处理器310执行的程序使上述信息获取部、判断部、劣化推测部以及不均缓和部具体化。但是，不限于此，这些各部分也可以利用专用的硬件(电子电路)来具体化。
图10是示出该实施方式的SOC不均探测方法的流程图。该流程图所示的一连串的处理例如在搭载有诊断装置1的车辆处于停车的状态下以预定的间隔从主例程(未图示)调出，而重复执行。预定的间隔能够任意地设定。预定的间隔既可以为10分钟，也可以为1小时。另外，图10所示的处理也可以限定在预定的时间段(例如，容易产生电池100的温度变化的夜间)而重复执行。
参照图4与图10，在S11中，控制装置300获取电池100的状态(在该实施方式中，电池100的温度、电流以及OCV)，将获取到的数据与获取时刻关联起来保存于标签TG。由此，电池100的温度(以下，还称为“电池温度”)和电池100的电流(以下，还称为“电池电流”)和电池100的OCV保存于标签TG。控制装置300能够根据监视单元110的输出(即，传感器的检测值)来获取电池温度、电池电流以及OCV。
在S12中，控制装置300判断是否有电池温度的变动。控制装置300例如在电池温度的本次值(即，在本次的处理例程中获取到的电池温度)与电池温度的前次值(即，在前次的处理例程中获取到的电池温度)之差(绝对值)为预定值以上的情况下，判断为有电池温度的变动。另一方面，在电池温度的本次值以及前次值之差(绝对值)小于预定值的情况下，被判断为没有电池温度的变动。
在没有电池温度的变动的情况(在S12中为否)下，处理返回到主例程。另一方面，在有电池温度的变动的情况(在S12中为是)下，控制装置300在S13中获取V/K，将获取到的数据(即，V/K)与获取时刻关联起来保存于标签TG。在该实施方式中，控制装置300用从前次的处理例程至本次的处理例程为止的期间(以下，记载为“期间T10”)中的电池100的OCV的变化量(以下，还记载为“ΔOCV”)除以期间T10中的电池100的温度的变化量(以下，还记载为“ΔT”)，从而求出V/K。ΔT相当于从在S11中获取的电池温度的本次值减去前次值而得到的值。ΔOCV相当于从在S11中获取的OCV的本次值减去前次值而得到的值。
在上述S13的处理后，控制装置300在S14中获取电池100的蓄电量，将获取到的数据(即，蓄电量)与获取时刻关联起来保存于标签TG。在该实施方式中，控制装置300根据预先存储于标签TG的映射(例如，参照后述图11)，从负极OCP的平均值(即，负极端子52的OCP)求出电池100的蓄电量。控制装置300例如能够根据预先存储于标签TG的映射从电池100的SOC以及OCV求出负极OCP的平均值。控制装置300例如能够从电池电流的累计值推测电池100的SOC。
在S15中，控制装置300判断在标签TG内是否存在为了判断电池100的蓄电量以及V/K的曲线图中有无拐点而足够的数据(更特定的是，在S13、S14中获取的V/K以及蓄电量的组合)。当在S15中被判断为否(数据不足)的情况下，处理返回到主例程。然后，当在车辆处于停车状态中重复执行S11～S14而获取到足够的数据时，在S15中被判断为是(数据足够)。此外，在车辆处于停车状态中，由车载设备消耗电池100的电力，电池100的蓄电量存在减少的趋势。
当在S15中被判断为是(数据足够)的情况下，控制装置300在S20中判断在电池100的电极面内是否产生SOC不均。在该实施方式中，当在蓄电量以及V/K的曲线图中确认出在未产生SOC不均时没出现的拐点的情况下，被判断为在电池100的电极面内产生SOC不均。
图11是用于说明判断有无SOC不均的处理(图10的S20)的图。
参照图11的左侧(没有SOC不均)，当在电池100的电极面内未产生SOC不均时，电池100的负极OCP(平均值)以及蓄电量的曲线图例如成为如线L11A所示的曲线图。另外，当在电池100的电极面内未产生SOC不均时，电池100的蓄电量以及V/K的曲线图(线L12A)包括5个拐点A1～A5。
参照图11的右侧(有SOC不均)，当在电池100的电极面内产生SOC不均时，电池100的负极OCP(平均值)以及蓄电量的曲线图例如成为如线L11B所示的曲线图。由线L11A表示的曲线图与由线L11B表示的曲线图示出大致相同的趋势。但是，当在电池100的电极面内产生SOC不均时，电池100的蓄电量以及V/K的曲线图(线L12B)除了包括与前述拐点A1～A5对应的拐点之外，还在蓄电量Z1附近的部分C1和蓄电量Z2附近的部分C2分别包括拐点。在该实施方式中，控制装置300在图10的S20中判断在电池100的蓄电量以及V/K的曲线图中的部分C1以及C2中的至少一方是否存在拐点，在判断为在部分C1以及部分C2中的至少一方存在拐点的情况下，判断为在电池100的电极面内产生SOC不均。另一方面，在被判断为在部分C1以及C2都不存在拐点的情况下，被判断为在电池100的电极面内未产生SOC不均。控制装置300能够使用最近测定出的多个数据(更特定的是，蓄电量以及V/K的多个组合)来判断有无拐点。控制装置300也可以在蓄电量Z1附近或者蓄电量Z2附近的预定数量(例如，3～5个)的V/K保存于标签TG时，在S15中判断为是(数据足够)。控制装置300也可以经过几天获取用于S20的判断的多个数据。
参照图4与图10，当在S20中被判断为否(没有不均)的情况下，控制装置300在S21中将判断结果(即，没有不均)与判断时刻关联起来保存于标签TG，并且推测电池100的劣化程度。在该实施方式中，控制装置300执行前述图5所示的一连串的处理，从而推测电池100的劣化程度。
另一方面，当在S20中被判断为是(有不均)的情况下，控制装置300在S22中将判断结果(即，有不均)与判断时刻关联起来保存于标签TG，并且执行不均缓和处理。在该实施方式中，控制装置300通过电池100的过放电来缓和电池100的电极面内的SOC不均。另外，控制装置300使用于S20的判断的数据复位。由此，在当不均缓和处理后进行的S20的判断中，仅使用在不均缓和处理后获取到的数据。
如以上说明，控制装置300执行图10的S11～S15以及S20的处理，从而能够准确地判断在电池100的电极面内是否产生SOC不均。另外，当在电池100的电极面内产生SOC不均的情况下，控制装置300执行不均缓和处理，从而能够缓和电池100的电极面内的SOC不均。
上述实施方式的控制装置300的判断部根据电池100的蓄电量以及V/K的曲线图中有无拐点，判断有无SOC不均。但是不限于此，控制装置300的判断部也可以使用表示在电池100的电极面内未产生SOC不均的情况下的电池100的蓄电量与V/K的关系的基准信息，判断有无SOC不均。
图12是示出图10所示的处理的变形例的流程图。图12的处理除了不采用S15以及S20(图10)而采用S15A、S15B以及S20A以外，与图10的处理相同。以下，说明S15A、S15B以及S20A。
参照图4与图12，在S15A中，控制装置300判断在之前的S14中获取到的电池100的蓄电量是否为预定范围内。在该变形例中，将在后述的图13所示的蓄电量Z11附近设定的范围(以下，还称为“第1范围”)和在蓄电量Z12附近设定的范围(以下，还称为“第2范围”)用作上述预定范围。即，如果电池100的蓄电量存在于第1范围内或者第2范围内，则在S15A中判断为是，如果电池100的蓄电量在第1范围内以及第2范围内都不存在，则在S15A中判断为否。当在S15A中被判断为否的情况下，处理返回到主例程。
当在S15A中被判断为是的情况下，处理进入到S15B。在S15B中，控制装置300获取前述的基准信息。基准信息为表示基准状态(更特定的是，在电池100的电极面内未产生SOC不均的情况下的电池100的蓄电量与V/K的关系)的信息，例如为由后述的图13中的线L12A表示的曲线图。基准信息也可以预先存储于标签TG。控制装置300的信息获取部例如能够从标签TG获取基准信息。
在S15B的处理后，控制装置300在S20A中判断在电池100的电极面内是否产生SOC不均。
图13是用于说明判断有无SOC不均的处理的变形例(图12的S20A)的图。此外，图13所示的曲线图(线L11A、L12A、L11B、L12B)与图11所示的曲线图相同。
参照图4与图13，在电池100的电极面内未产生SOC不均的情况下的蓄电量以及V/K的曲线图(线L12A)所包含的拐点A3、A4分别位于蓄电量Z11、Z12。电池100的蓄电量以及V/K的曲线图在没有SOC不均(线L12A)和有SOC不均(线L12B)下不同。特别是，在蓄电量Z11附近以及蓄电量Z12附近，两者的背离变得显著。在该变形例中，控制装置300在图12的S20A中判断在S13中获取到的第1范围内的V/K或者第2范围内的V/K是否从基准信息(线L12A)所表示的第1范围内的V/K或者第2范围内的V/K背离，在判断为两者背离的情况下，判断为在电池100的电极面内产生SOC不均。另一方面，在被判断为两者未背离的情况下，判断为在电池100的电极面内未产生SOC不均。控制装置300也可以在坐标平面上的两者的距离超过预定值(更特定的是，当在电池100的电极面内未产生SOC不均的情况下可取的范围的边界值)的情况下，判断为两者背离。
在上述实施方式以及变形例中，作为锂离子二次电池的负极电极而采用了碳系列电极。但是不限于此，负极电极的材料能够适当地变更。例如，锂离子二次电池的负极电极也可以为硅系列电极。也可以不采用碳系列材料，而采用硅系列材料(例如，硅、硅合金或者SiO)。另外，正极电极的材料也能够适当地变更。
作为诊断对象的二次电池不限于液体类锂离子二次电池，既可以为其它液体类二次电池(例如，镍氢二次电池)，也可以为全固体二次电池。作为诊断对象的二次电池也可以不是卷绕型的二次电池，而是多层平板型(堆叠型)的二次电池。
图4所示的诊断装置1也可以为固定式。诊断装置1也可以进行从车辆回收的二次电池的诊断。诊断装置1既可以在家庭中使用，也可以在电池回收再利用工场使用。
本次公开的实施方式应被认为在所有的点上是例示，而并非限制性的。本发明的范围不是通过上述实施方式的说明示出，而是通过权利要求书示出，意图包含与权利要求书等同的意义以及范围内的所有的变更。

Claims (7)

1.一种二次电池的诊断装置，其特征在于，具备：
控制装置，所述控制装置被构成为获取作为积蓄于二次电池的电量的蓄电量、和表示所述二次电池的OCV的变化相对于所述二次电池的温度变化的大小的V/K，使用获取到的所述蓄电量以及所述V/K，判断在所述二次电池的电极面内是否产生SOC不均。
2.根据权利要求1所述的二次电池的诊断装置，其特征在于，
所述控制装置被构成为还获取表示在所述二次电池的电极面内未产生SOC不均的情况下的所述蓄电量与所述V/K的关系的基准信息，
所述控制装置被构成为使用获取到的所述二次电池的所述蓄电量以及所述V/K和所述基准信息，判断在所述二次电池的电极面内是否产生SOC不均。
3.根据权利要求1或者2所述的二次电池的诊断装置，其特征在于，
在获取到的所述二次电池的所述蓄电量以及所述V/K的曲线图中存在当在所述二次电池的电极面内未产生SOC不均时没出现的拐点的情况下，所述控制装置判断为在所述二次电池的电极面内产生SOC不均。
4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的二次电池的诊断装置，其特征在于，
所述控制装置被构成为在判断为在所述二次电池的电极面内未产生SOC不均的情况下，使用所述二次电池的SOC来推测所述二次电池的劣化程度。
5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的二次电池的诊断装置，其特征在于，
所述控制装置被构成为在判断为在所述二次电池的电极面内产生SOC不均的情况下，执行缓和所述SOC不均的处理。
6.一种SOC不均探测方法，其特征在于，具有以下步骤：
获取作为积蓄于二次电池的电量的蓄电量、和表示所述二次电池的OCV的变化相对于所述二次电池的温度变化的大小的V/K，
使用所述蓄电量以及所述V/K来判断在所述二次电池的电极面内是否产生SOC不均。
7.根据权利要求6所述的SOC不均探测方法，其特征在于，
所述二次电池为锂离子二次电池。
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