CN116125318A - 电池的劣化诊断设备及电池的劣化诊断方法 - Google Patents

Abstract

一种电池的劣化诊断设备包括一个或多个处理器。该一个或多个处理器被配置为：在测定电池组中所包括的多个电池单体中的每一者的电压的同时执行使多个电池单体中的每一者的放电；使用指示多个电池单体中的每一者的电压从放电开始电压至预定放电结束电压的转变的电压数据，估计多个电池单体中的每一者的劣化程度；以及当电池组中所包括的所有电池单体的电压达到预定放电结束电压时，结束放电。该放电结束电压是在电池单体电压因放电而下降的同时每单位放电量的电池单体电压的变化程度开始急剧上升处的电池单体电压。

Description

电池的劣化诊断设备及电池的劣化诊断方法

技术领域

本公开涉及电池的劣化诊断设备和电池的劣化诊断方法。

背景技术

电池组(assembled battery)包括彼此电连接的多个二次电池。通过组合二次电池，可获得大容量的电池组。然而，随着二次电池的劣化，二次电池的满充电容量(满充电时二次电池中累积的电量)降低。例如，日本待审专利申请公开第2013-110906号(JP2013-110906A)公开了一种电池的劣化诊断方法，该电池的劣化诊断方法将电池组放电直到其电压(端子间电压)达到预定放电结束电压，并且使用表示电池组的电压从放电开始电压至放电结束电压的转变的数据(放电曲线)来估计电池组的劣化程度。

发明内容

在JP 2013-110906 A中描述的电池的劣化诊断方法中，在电池组的端子间电压在放电期间达到放电结束电压的时刻结束放电。在这样的方法中，由于电池组中所包括的二次电池中的一些的电压在放电结束时未达到放电结束电压，因此难以估计电池组中所包括的每个二次电池的劣化程度。在下文中，将电池组中所包括的每个二次电池称为“电池单体(cell)”。

因此，可考虑一种在电池组中所包括的所有电池单体的电压达到放电结束电压的时刻结束放电的电池的劣化诊断方法。然而，在这样的方法中，需要将放电结束电压设定为适当的大小。当放电结束电压过低时，在放电期间电池组中所包括的一些电池单体可能发生过放电。电池单体的过放电加速了电池单体的劣化。另一方面，当放电结束电压过高时，在放电期间不能获得足够的数据，并且估计电池单体的劣化程度(例如，满充电容量)的精确度可能会降低。

本公开提供一种电池的劣化诊断设备以及一种电池的劣化诊断方法，其将放电结束电压设定为适当的大小，并且在限制放电期间电池单体的劣化的同时，以充分的精确度估计电池组中所包括的每个电池单体的劣化程度。

根据本公开的第一方面的电池的劣化诊断设备包括一个或多个处理器。该一个或多个处理器被配置为：在测定电池组中所包括的多个电池单体中的每一者的电压的同时执行使多个电池单体中的每一者的放电；使用指示电池组中所包括的多个电池单体中的每一者的电压从放电开始电压至预定放电结束电压的转变的电压数据，估计电池组中所包括的多个电池单体中的每一者的劣化程度；以及当电池组中所包括的所有电池单体的电压达到预定放电结束电压时，结束放电。该放电结束电压是在电池单体电压因放电而下降的同时每单位放电量的电池单体电压的变化程度开始急剧上升处的电池单体电压。

在电池组的劣化诊断设备中，由于放电持续直到电池组中所包括的所有电池单体的电压达到放电结束电压，因此可使用指示电池组中所包括的每个电池单体的电压从放电开始电压至预定放电结束电压的转变的电压数据，来估计电池组中所包括的每个电池单体的劣化程度。此外，在电池组的劣化诊断设备中，如下面所描述的，将放电结束电压设定为适当的大小。在下文中，将每单位放电量的电池单体电压的变化程度(绝对值)表示为“|ΔV/ΔQ|”。放电量对应于放电电流的时间积分值。电池单体是构成电池组的二次电池。电池组包括彼此电连接的多个电池单体。

在电池单体的放电期间，电池单体电压下降。在放电的初始阶段，|ΔV/ΔQ|基本恒定。在放电的最后阶段，|ΔV/ΔQ|因反应电阻的增加而急剧上升。具体地，在电池单体的放电期间在电池单体电压达到预定电压(在下文中，也称为“变化点处的电压”)之后|ΔV/ΔQ|立即开始急剧上升。基本上，电池单体放电的时段持续越长，劣化诊断的精确度变得越高，电池单体变得越容易劣化。在|ΔV/ΔQ|开始急剧上升之前，通过使电池单体持续放电，提高诊断精确度的优点大于电池单体的容易劣化的缺点。另一方面，在|ΔV/ΔQ|开始急剧上升后，通过持续使电池单体放电，电池单体的容易劣化的缺点大于提高诊断精确度的优点。因此，通过将在电池单体电压因放电而下降的同时每单位放电量的电池单体电压的变化程度开始急剧上升处的电池单体电压设定为放电结束电压，可促进保证充分的诊断精确度和限制电池单体的劣化两者。如此，根据上述配置，可在限制放电期间电池单体的劣化的同时，以充分的精确度估计电池组中所包括的每个电池单体的劣化程度。

变化点处的电压可以是在放电期间每单位放电量的电池单体电压的变化程度最低处的电池单体电压。在电池单体的放电的最后阶段，|ΔV/ΔQ|一旦趋于下降，然后开始急剧上升。放电结束电压可以是变化点处的电压或接近变化点处的电压(例如，比变化点处的电压略低的电压)。

在第一方面，电池组中所包括的电池单体中的每一者可以是锂离子二次电池。预定放电结束电压可高于锂离子二次电池的正极活性物质中的全部锂位点被占据处的电压。

在锂离子二次电池中，锂位点存在于正极活性物质中。该位点是晶体学上等效的网格位置。存在于网格位置处的原子被表示为占据该位点。锂位点是被锂占据的位点。在下文中，锂离子二次电池的正极活性物质中的全部锂位点被占据的电压也称为“锂占据电压”。在具有由通式Li_xNi_yCo_zMn_(1-x-z)表示的层状晶体结构的正极的锂离子二次电池(在下文中，也称为“三元LIB”)中，锂占据电压为3.0V。

当在包括多个三元LIB的电池组中估计仅一个三元LIB的劣化程度时，电池组的放电在电池组中所包括的至少一个三元LIB的电压达到放电结束电压的时刻结束。在这样的电池的劣化诊断设备中，通过将放电结束电压设定为3.0V，可在限制放电期间电池单体的劣化的同时，以充分的精确度估计电池组中所包括的每个电池单体的劣化程度。

另一方面，在电池的劣化诊断设备中，当诊断包括多个三元LIB的电池组时，由于在包括三元LIB的电池组中估计每个三元LIB的劣化程度，因此电池组的放电持续，直到电池组中所包括的所有三元LIB的电压达到放电结束电压。在这样的电池的劣化诊断设备中，3.0V作为放电结束电压过低。因此，在上述配置中，将放电结束电压设定为高于锂占据电压。

在第一方面，电池组中所包括的多个电池单体中的每一者可以是具有由通式Li_xNi_yCo_zMn_(1-x-z)表示的层状晶体结构的正极的锂离子二次电池。该预定放电结束电压可以为3.1V以上且3.5V以下。通过上述配置，可在限制放电期间电池单体的劣化的同时，以充分的精确度估计电池组中所包括的每个电池单体的劣化程度。在电池组中所包括的多个电池单体中的每一者是三元LIB的实施例中，放电结束电压可以为3.3V以上且3.4V以下。

在第一方面，电池组中所包括的多个电池单体中的每一者可以是具有由通式Li_xFePO₄表示的橄榄石型晶体结构的正极的锂离子二次电池。该预定放电结束电压可以为2.0V以上且3.2V以下。通过上述配置，可在限制放电期间电池单体的劣化的同时，以充分的精确度估计电池组中所包括的每个电池单体的劣化程度。

在第一方面，该预定放电结束电压可以是在电池单体电压因放电而下降的同时每单位放电量的电池单体电压的变化程度变为预定值或更高值处的电池单体电压。一个或多个处理器可被配置为，判断在电池单体电压因电池组中所包括的每个电池单体的放电而下降的同时每单位放电量的电池单体电压的变化程度是否为预定值或更高值，并且在判断为电池组中所包括的所有电池单体的每单位放电量的电池单体电压的变化程度变为预定值或更高值时，结束放电。因此，一个或多个处理器可被配置为在判断电池组中所包括的所有电池单体的每单位放电量的电池单体电压的变化程度为预定值或更高值时，结束放电。

一个或多个处理器可基于在电池单体电压因放电而下降的同时|ΔV/ΔQ|是否变为预定值或更高值来判断|ΔV/ΔQ|是否开始急剧上升。通过上述配置，当在电池单体电压因放电而下降的同时|ΔV/ΔQ|开始急剧上升时，容易结束电池单体的放电。预定值被设定为使得在电池单体电压因放电而下降的同时|ΔV/ΔQ|变为预定值或更高值处的电池单体电压变为在电池单体电压因放电而下降的同时|ΔV/ΔQ|开始急剧上升处的电池单体电压。

在第一方面，电池组可搭载在车辆上。一个或多个处理器可被配置为使用车辆的使用历史来估计电池组的劣化程度，并且改变预定放电结束电压以使得预定放电结束电压随着所估计的电池组的劣化程度更高而变得更高。

在电池单体电压因放电而下降的同时|ΔV/ΔQ|开始急剧上升处的电池单体电压随着电池劣化而趋于逐渐升高。通过上述配置，可根据|ΔV/ΔQ|开始急剧上升处的电池单体电压的变化来微调放电结束电压。一个或多个处理器可在例如0.1V的变化幅度内微调放电结束电压。指示车辆的使用历史的参数的示例可包括车辆的累计行驶里程、电池组的输入/输出电量(累计值)、电池组的充放电次数以及电池组的使用时段(例如，从使用的开始所经过时间)。一个或多个处理器可使用车辆的使用历史信息来粗略地判定电池组的劣化程度(例如，大劣化/中劣化/小劣化)。

在第一方面，电池组中所包括的所有电池单体可串联连接。一个或多个处理器可被配置为在多个电池单体中的每一者的放电期间保持一电流值。

通过上述配置，容易使电池组中所包括的每个电池单体的放电期间的电流值一致。如此，容易以高精确度估计电池组的劣化程度。

在第一方面，电池组可被配置为向车载电力负载供应电力。一个或多个处理器可被配置为通过控制车载电力负载来执行放电。

根据上述配置，可容易且适当地执行用于车辆的电池组的劣化诊断。在放电期间由一个或多个处理器控制的车载电力负载可包括空调设备、座椅加热器和照明装置中的至少一者。

根据本公开的第二方面的电池的劣化诊断设备包括存储装置和一个或多个处理器。存储装置被配置为管理指示电池的放电结束时刻的放电结束电压。电池的放电被执行以获取用于估计电池的劣化程度的数据。一个或多个处理器被配置为将在电池的放电开始之后电池的每单位放电量的电压的变化程度变为预定值或更高值时的电池的电压存储在存储装置中，作为放电结束电压。

通过上述配置，可管理适当的放电结束电压。电池的劣化诊断设备可向执行电池的放电的装置(放电装置)提供适当的放电结束电压，以获取用于估计电池的劣化程度的数据。可替代地，电池的劣化诊断设备可通过自身执行电池的放电来获取用于估计电池的劣化程度的数据。通过基于适当的放电结束电压使电池放电，可在限制放电期间电池的劣化程度的同时，以充分的精确度估计电池的劣化程度。更具体地，当电池组中所包括的所有电池单体的电压达到放电结束电压时，通过结束电池组的放电，可在限制在放电期间电池单体的劣化的同时，以充分的精确度估计该电池组中所包括的每个电池单体的劣化程度。存储装置可与电池的类型相关联地管理放电结束电压。可使用电池制造商、型号和序列号中的至少一者来区分电池的类型。

根据本公开的第三方面的电池的劣化诊断方法由一个或多个处理器来执行。劣化诊断方法包括：在测定电池组中所包括的多个电池单体中的每一者的电压的同时执行多个电池单体中的每一者的放电，并且当电池组中所包括的所有电池单体的电压达到预定放电结束电压时，结束放电；以及使用指示电池组中所包括的多个电池单体中的每一者的电压从放电开始电压至预定放电结束电压的转变的电压数据，来估计电池组中所包括的多个电池单体中的每一者的劣化程度。该预定放电结束电压是在电池单体电压因放电而下降的同时每单位放电量的电池单体电压的变化程度开始急剧上升处的电池单体电压。

通过上述的电池组的劣化诊断方法，以与上述劣化诊断设备相同的方式，也可在限制放电期间电池单体的劣化的同时，以充分的精确度估计电池组中所包括的每个电池单体的劣化程度。

可在电池组搭载在车辆上的同时诊断电池组的劣化。车辆可包括内燃机和执行内燃机的启动处理的马达(在下文中，也称为“第一马达”)。其劣化被诊断的电池组可搭载在车辆上并且被配置为向第一马达供应电力。在下文中，搭载在车辆上的内燃机可被称为“发动机”。发动机可被配置为生成行驶驱动动力。除了第一马达之外，车辆还可包括第二马达，该第二马达接收来自电池组的电力供应并且生成行驶驱动动力。第一马达可被配置为使用从发动机输出的驱动动力来生成电力，并将所生成的电力供应给电池组。内燃机的启动处理是用于启动内燃机的处理。内燃机可通过接收来自马达的辅助来启动。启动处理可以是起动。起动是通过旋转内燃机的曲轴来启动内燃机。

初始状态下的电池组的满充电容量可以是5kWh以下。当电池组的容量为5kWh以下时，可通过上述使用放电的劣化诊断方法来执行具有充分吞吐量的诊断。在初始状态下要被诊断的电池组的满充电容量可以是0.1kWh以上且5kWh以下，或者0.3kWh以上或3kWh以下。要被诊断的电池组可以是搭载在混合动力电动汽车(Hybrid Electric Vehicle，HEV)上的驱动电池。

附图说明

以下将参照附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业性意义，其中相同的标号表示相同的元件，并且在附图中：

图1是示出了根据本公开的实施例的车辆的配置的图；

图2是示出了根据本公开的实施例的电池的劣化诊断设备的配置的图；

图3是示出了根据本公开的实施例的电池的劣化诊断方法的流程图；

图4是示出了图2中所示的电池组中所包括的电池单体的放电特性的示例的曲线图；

图5是用于描述当放电下限电压设定为放电结束电压时可能出现的问题的曲线图；

图6是用于描述升高放电结束电压的优点的曲线图；

图7是用于描述升高放电结束电压的缺点的曲线图；

图8是用于描述本发明的实施例中的确定放电结束电压的方法的曲线图；

图9是示出了锂离子二次电池(三元LIB)的放电特性的曲线图；

图10是示出了放电结束电压与覆盖率之间的关系的曲线图；

图11是示出根据本公开的实施例的变型示例的设定放电结束电压的方法的流程图；

图12是示出了图3中所示的处理的变型示例的流程图；

图13是用于描述设定图12中所示的处理中使用的阈值的方法的曲线图；

图14是示出了图2中所示的维护工具(service tool)的变型示例的图；

图15是示出了图14中所示的由维护工具所执行的与数据获取相关的处理的流程图；

图16是用于描述基于使用图15中所示的处理获取的数据来设定放电结束电压的方法的流程图；

图17是示出了图2中所示的车辆控制装置的变型示例的图；以及

图18是示出了图2中所示的电池组的变型示例的图。

具体实施方式

将参照附图详细描述本公开的实施例。在附图中，相同或相应的部分用相同的附图标号来表示，并且将不再重复对其的描述。在下文中，电子控制单元也称为“ECU”。

图1是示出了根据实施例的车辆的配置的图。参照图1，车辆100是混合动力车辆(Hybrid Electric Vehicle，HEV)。在本实施例中，假设车辆是前轮驱动的四轮车辆(更具体而言，HEV)，但可适当地改变车轮的数量和驱动系统。例如，驱动系统可以是四轮驱动。

车辆100包括驱动电池11、电压传感器12a、电流传感器12b、温度传感器12c、系统主继电器(SMR)14、第一马达发电机21a(在下文中，称为“MG 21a”)、第二马达发电机21b(在下文中，称为“MG 21b”)、动力控制单元(PCU)24和发动机31。

驱动电池11包括可再充电的二次电池。驱动电池11被配置为向PCU 24(并且因此向MG 21a、MG 21b)供应电力。在本实施例中，采用包括彼此电连接的多个二次电池的组电池作为驱动电池11。驱动电池11的在初始状态下的满充电容量可例如为大约1.5kWh。驱动电池11中所包括的二次电池可按预定数量被模块化。电池组可通过组合多个模块来构成。驱动电池11中所包括的二次电池的数量可以为10个或更多个且小于100个，或者可以为100个或更多个。在本实施例中，驱动电池11中所包括的二次电池的数量大约为50个。驱动电池11以电池包的形式组装在例如车辆100的底板(floor panel)上。在本实施例中，通过在容纳驱动电池11的电池盒中安装附件(电压传感器12a、电流传感器12b、温度传感器12c、电池ECU 13、SMR14等)来形成电池包。

将电池组中所包括的每个二次电池称为“电池单体”。在本实施例中，电池组中所包括的所有电池单体串联连接(例如，参见后述的图2)。在本实施例中，采用具有由通式Li_xNi_yCo_zMn_(1-x-z)表示的层状晶体结构的正极(三元正极)的锂离子二次电池(三元LIB)作为电池单体。然而，电池单体的示例不限于锂离子二次电池，并且可包括其他二次电池(例如，镍氢电池)。此外，可采用全固态二次电池作为电池单体。将驱动电池11组装在车辆100中的形式的示例不限于电池包，并且可包括无包形式。

电压传感器12a检测驱动电池11的每个电池单体的电压。电流传感器12b检测流过驱动电池11的电流。温度传感器12c检测驱动电池11的每个电池单体的温度。每个传感器将检测结果输出给电池ECU 13。电池ECU 13使用每个传感器的检测结果计算每个电池单体的荷电状态(State of Charge，SOC)和驱动电池11的SOC。SOC指示剩余累积电量并且通过0％到100％表示例如当前累积电量与在满充电状态下的累积电量的比。电流传感器12b设置在驱动电池11的电流路径中。在本实施例中，针对每个电池单体设置一个电压传感器12a和一个温度传感器12c。

SMR 14被配置为在将PCU 24连接至驱动电池11的电流路径的连接/断开之间进行切换。作为SMR 14，例如，可采用电磁机械继电器。当SMR 14处于闭合状态(连接状态)时，可在驱动电池11与PCU 24之间发送和接收电力。另一方面，当SMR 14处于开路状态(断开状态)时，将驱动电池11连接至PCU 24的电流路径断开。SMR 14由HVECU50来控制。例如，车辆100正在行驶时，SMR 14被切换到闭合状态。

MG 21a和MG 21b中的每一者为如下的马达发电机：该马达发电机具有作为通过接收驱动电力的供应而输出扭矩的马达的功能和作为通过接收扭矩来生成发电力的发电机的功能。作为MG 21a和MG 21b中的每一者，使用交流马达(例如，永磁型同步马达或感应马达)。MG 21a和MG 21b中的每一者经由PCU 24电连接到驱动电池11。MG 21a、MG21b分别具有转子轴43a、43b。转子轴43a、43b分别对应于MG 21a、MG 21b的旋转轴。

车辆100还包括单小齿轮型行星齿轮431。发动机31的输出轴41连接至行星齿轮431。作为发动机31，可采用任意内燃机，但是在本实施例中，作为发动机31，采用了包括多个气缸(例如，四个气缸)的火花点火式内燃机。发动机31通过在每个气缸中燃烧燃料(例如，汽油)来生成驱动力，并使用所生成的驱动力使所有气缸共有的曲轴(未示出)旋转。发动机31的曲轴经由扭转减振器(未示出)连接至输出轴41。随着曲轴旋转，输出轴41也旋转。发动机31的示例不限于汽油发动机，并且可包括柴油发动机或氢发动机。

发动机31的输出轴41连接至行星齿轮431的输入轴42。行星齿轮431具有三个旋转元件，即输入元件、输出元件和反作用力元件。更具体地，行星齿轮431具有太阳齿轮、与太阳齿轮同轴布置的齿圈、与太阳齿轮和齿圈啮合的小齿轮、以及保持小齿轮以使其能够旋转和绕转的行星架。行星架对应于输入元件，齿圈对应输出元件，太阳齿轮对应于反作用力元件。行星齿轮431的输入轴42连接至行星架。

MG 21a的转子轴43a连接至行星齿轮431的太阳齿轮。扭矩被从发动机31输入给行星齿轮431的行星架。行星齿轮431被配置为将由发动机31输出的扭矩划分并传递给太阳齿轮(以及因此的MG 21a)和齿圈。当由发动机31输出的扭矩被输出给齿圈时，由MG 21a输出的反作用力扭矩作用于太阳齿轮。

行星齿轮431和MG 21b被配置为组合从行星齿轮431输出的驱动力(即，输出给齿圈的驱动力)和从MG 21b输出的驱动力(即，输出给转子轴43b的驱动力)并将组合动力传递给驱动轮45a、45b。更具体地，与从动齿轮432啮合的输出齿轮(未示出)安装在行星齿轮431的齿圈处。此外，安装在MG 21b的转子轴43b处的驱动齿轮(未示出)也与从动齿轮432啮合。从动齿轮432的作用在于将由MG 21b输出给转子轴43b的扭矩与从行星齿轮431的齿圈输出的扭矩进行组合。如上组合的驱动扭矩被传递给差动齿轮44，并经由从差动齿轮44左右延伸的驱动轴44a、44b进一步传递给驱动轮45a、45b。

传动机构(未示出)可设置在行星齿轮431的下游侧(例如，设置在从动齿轮432与差动齿轮44之间)。传动机构包括离合器和制动器，并且被配置为根据离合器和制动器中的每一者的状态(接合/分离)来改变传动比(即，传动机构的输入轴的转速与传动机构的输出轴的转速的比)。车辆100还可包括如下液压回路(未示出)：该液压回路向传动机构中所包括的离合器和制动器中的每一者供应液压。HVECU 50可通过控制液压回路来切换传动机构中所包括的离合器和制动器中的每一者的状态(接合/分离)。传动机构可位于动力分割装置(行星齿轮431)的上游侧(例如，位于发动机31与行星齿轮431之间)。

车辆100还包括换挡杆101和P位置开关102。换挡杆101和P位置开关102中的每一者被配置为能够根据用户的换挡操作在换档挡位之间进行切换。用户可通过将换挡杆101移动至预定位置来选择空挡(N)挡位、倒车(R)挡位、驱动(D)挡位和制动(B)挡位中的任一者。此外，用户可通过使车辆100停车并按下P位置开关102来选择停车(P)挡位。HVECU 50将车辆100的换档挡挡位切换至由用户所选择的挡位。HVECU 50根据例如换挡挡位控制液压回路。

车辆100还包括电池ECU 13、马达ECU 23、发动机ECU 33和HVECU 50。在本实施例中，采用计算机(例如，微型计算机)作为电池ECU 13、马达ECU 23、发动机ECU 33和HVECU50中的每一者。ECU以能够在它们之间执行CAN通信的方式彼此连接。

HVECU 50包括处理器51、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)52和存储装置53。作为处理器51，例如，可采用中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)。RAM52用作临时存储由处理器51处理的数据的工作存储器。存储装置53被配置为能够保持所存储的信息。除了程序之外，存储装置53还存储程序中所使用的信息(例如，地图、数学公式和各种参数)。当处理器51执行存储在存储装置53中的程序时，在HVECU 50中执行各种处理。

虽然图1示出了仅HVECU 50的详细配置，但其他ECU中的每一者还包括处理器、RAM和存储装置。每个ECU中所包括的处理器的数量是任意的，并且任意ECU可包括多个处理器。此外，每个ECU中的各种处理不限于由软件执行，可由专用硬件(电子电路)执行。

检测MG 21a、MG 21b的状态(例如，电流、电压、温度和转速)的马达传感器22a、22b分别设置在MG 21a、MG 21b中。马达传感器22a、22b中的每一者将检测结果输出给马达ECU23。检测发动机31的状态(例如，进气量、进气压力、进气温度、排气压力、排气温度、催化剂温度、发动机冷却剂温度和转速)的发动机传感器32设置在发动机31中。发动机传感器32将检测结果输出给发动机ECU 33。HVECU 50根据需要从马达ECU 23和发动机ECU 33接收马达传感器22a、22b和发动机传感器32的检测值。此外，HVECU 50根据需要从电池ECU 13接收驱动电池11的状态(例如，电池单体电压、电流、温度和SOC)。

车辆100包括检测后述的辅助电池80的状态的监测单元80a。监测单元80a包括检测辅助电池80的状态(例如，温度、电流和电压)的各种传感器，并将检测结果输出给HVECU50。HVECU 50可基于监测单元80a的输出获取辅助电池80的状态(例如，温度、电流、电压和SOC)。此外，虽然未示出，但指示车辆100的状况的其他传感器(例如，车速传感器、油量计、里程表、油门操作量传感器、大气压力传感器)也搭载在车辆100上。HVECU 50可基于搭载在车辆100上的各种传感器(车载传感器)的输出来掌握车辆100的信息。

HVECU 50被配置为向发动机ECU 33输出用于控制发动机31的命令(控制命令)。发动机ECU 33被配置为根据来自HVECU 50的命令来控制发动机31的各种致动器(例如，节气门、点火装置和喷射器)(它们中的任一者均未示出)。HVECU 50可通过发动机ECU 33控制发动机。

HVECU 50被配置为向马达ECU 23输出用于控制MG 21a和MG 21b中的每一者的命令(控制命令)。马达ECU 23被配置为根据来自HVECU 50的命令，生成与MG 21a和MG 21b中每一者的目标扭矩对应的电流信号(例如，指示电流的大小和频率的信号)，并将所生成的电流信号输出给PCU 24。HVECU 50可通过马达ECU 23控制马达。

PCU 24包括例如与MG 21a、MG 21b对应设置的两个逆变器(未示出)，以及布置在每个逆变器与驱动电池11之间的转换器(未示出)。PCU 24被配置为将驱动电池11中累积的电力供应给MG 21a和MG 21b中的每一者，并且将由MG 21a和MG 21b中的每一者生成的电力供应给驱动电池11。PCU 24被配置为能够单独地控制MG 21a、MG 21b的状态，即，例如，它可将MG 21b转为动力运行状态，同时将MG 21a转为发电状态。

MG 21a被配置为执行发动机31的启动处理。具体地，当发动机31启动时，从驱动电池11接收电力供应的MG 21a执行发动机31的起动。

MG 21a被配置为使用从发动机31输出的驱动力来生成电力(即，发动机发电)。HVECU 50利用由发动机发电生成的电力对驱动电池11充电，使得驱动电池11的SOC在车辆100正在行驶的同时不会变得过低。此外，驱动电池11也由MG 21b通过再生制动生成的电力进行充电。

车辆100被配置为执行HV行驶和EV行驶。在发动机31正在色换个昵称行驶驱动力的同时由发动机31和MG 21b来执行HV行驶。当发动机31处于停止状态时，由MG 21b执行EV行驶。当发动机31处于停止状态时，不执行每个气缸中的燃烧。当每个气缸中的燃烧停止时，在发动机31中不生成燃烧能量(并因此不生成行驶驱动力)。

车辆100还包括辅助电池80、DC/DC转换器81、82、辅助继电器83、高压负载91和低压负载92。辅助电池80的满充电容量小于驱动电池11的满充电容量。电池的满充电容量是处于满充电状态的电池中所累积的电量，并且随着电池劣化而减小。作为辅助电池80，例如，可采用铅电池。然而，作为辅助电池80，也可采用除铅电池以外的二次电池(例如，镍氢电池)。DC/DC转换器81、82、辅助继电器83、高压负载91和低压负载92由HVECU 50控制。HVECU 50可通过电池ECU 13来控制这些部件。

高压负载91是高压系统的辅机。低压负载92是低压系统的辅机。低压负载92的驱动电压低于高压负载91的驱动电压。辅助电池80是低压系统(例如，12V系统)的车载电池，并且被配置为向低压负载92供应电力。在本实施例中，高压负载91包括空调设备，低压负载92包括照明装置。空调设备被配置为对车辆100的车厢进行加热和冷却。照明装置包括照亮车辆的内部的照明装置和照亮车辆的外部的照明装置(例如，前大灯)。高压负载91和低压负载92中的至少一者还可包括加热车辆100的座椅的座椅加热器。

DC/DC转换器81设置在驱动电池11与高压负载91之间，对从驱动电池11供应的电力进行降压并将其输出给高压负载91。DC/DC转换器82对从驱动电池11供应的电力进行降压，并将其输出给辅助电池80和低压负载92中的每一者。当SMR 14处于开路状态(断开状态)时，驱动电池11的电力不供应给高压负载91、低压负载92和辅助电池80中的任一者。辅助继电器83布置在将DC/DC转换器82连接至低压负载92的电流路径中。当辅助继电器83处于开路状态(断开状态)时，不向低压负载92供应电力。

当SMR 14处于闭合状态(连接状态)时，可通过DC/DC转换器82从驱动电池11向辅助电池80供电。例如，当辅助电池80的SOC低于预定值时，HVECU 50利用驱动电池11的电力对辅助电池80充电。此外，HVECU 50在来自以下描述的电池组的劣化诊断(参照图3的S16)中根据维护工具200(参见图2)的指令，使用驱动电池11的电力驱动高压负载91和低压负载92。此时，HVECU 50控制SMR 14、DC/DC转换器81、82和辅助继电器83，使得驱动电池11的电力被供应给高压负载91和低压负载92中的每一者。

HVECU 50被配置为对驱动电池11执行SOC限制控制。SOC限制控制是用于将驱动电池11的SOC限制至预定SOC范围内的控制。HVECU 50限制驱动电池11的输入/输出，使得驱动电池11的SOC不离开SOC范围。具体地，HVECU 50控制MG 21a、MG 21b、发动机31和DC/DC转换器81、82，使得驱动电池11的SOC在SOC范围内。SOC范围根据车辆100的状态而可变地设定。HVECU 50可使用例如存储在存储装置53中的映射来设定用于保护驱动电池11及其外围部件的SOC范围。

车辆100还包括动力开关103。动力开关103用于在车辆系统(HVECU 50等)的启动/停止之间进行切换。动力开关103由用户操作。

车辆100还包括通知装置104。通知装置104被配置为响应于来自HVECU 50的请求向车辆100的用户发送通知。通知装置104的示例可包括仪表板、平视显示器、导航显示器、警告灯或扬声器。通知装置104可用作接收来自用户的输入的输入装置。通知装置104可包括触控面板显示器或接收语音输入的智能扬声器。通知装置104可搭载在诸如平板终端、智能手机、可穿戴装置的便携装置(即，可由用户携带的电子装置)上。

图2是示出了根据本实施例的电池的劣化诊断设备的配置的图。与图1一并参照图2，在本实施例中，维护工具200用作电池的劣化诊断设备。维护工具200包括具有处理器201、RAM 202和存储装置203的计算机。存储装置203存储诊断程序。当处理器201执行存储在存储装置203中的诊断程序时，执行根据本实施例的电池的劣化诊断方法(参见以下描述的图3)。

维护工具200还包括人机界面(Human Machine Interface，HMI)204。HMI 204包括输入装置和显示装置。HMI 204可以是触摸面板显示器。HMI 204可包括接收语音输入的智能扬声器。

HVECU 50还包括数据链路连接器(Data Link Connector，DLC)55a和DLC 55a的接口55b。DLC 55a是能够与维护工具200的连接器250连接连接器，并且例如被配置在车辆100的驾驶座附近。维护工具200是由例如维修车间的工人(诸如机修工)使用以掌握车辆的状态的外部诊断机。维护工具200的示例可包括通用扫描工具(General Scan Tool，GST)。通过将维护工具200的连接器250连接至DLC 55a，维护工具200可读取存储在存储装置53中的车辆数据。

在根据本实施例的电池的劣化诊断方法中，维护工具200在测定驱动电池11(电池组)中所包括的每个电池单体的电压的同时使每个电池单体放电。然后，当驱动电池11中所包括的所有电池单体的电压达到预定放电结束电压(在下文中，称为“V_end”)时，维护工具200结束放电。在结束放电之后，维护工具200使用指示驱动电池11中所包括的每个电池单体的电压从放电开始电压至V_end的转变的电压数据来估计驱动电池11中所包括的每个电池单体的劣化程度。

然而，当V_end过低时，电池组中所包括的一些电池单体可能在电池组的放电期间过放电。另一方面，当V_end过高时，在电池组的放电期间不能获得足够的数据，并且估计电池单体的劣化程度(例如，满充电容量)的精确度可能会降低。因此，在根据本实施例的电池的劣化诊断方法中，将在电池单体电压因放电而下降的同时|ΔV/ΔQ|(即，每单位放电量的电池单体电压的变化程度)开始急剧上升处的电池单体电压设定为V_end。以下将描述确定V_end的方法及其技术意义(参见下述的图5至图10)。

根据本实施例的维护工具200包括放电单元211和估计单元212。放电单元211被配置为在测定搭载在车辆100上的驱动电池11中所包括的每个电池单体的电压的同时使每个电池单体放电，并且当电池组中所包括的所有电池单体的电压达到V_end时结束放电。估计单元212被配置为使用指示电池组中所包括的每个电池单体的电压从放电开始电压至V_end的转变的电压数据来估计电池组中所包括的每个电池单体的劣化程度。

图3是示出了根据本实施例的电池的劣化诊断方法的流程图。当例如在维护工具200的连接器250连接至处于停车状态的车辆100的DLC 55a之后，从用户向HMI 204输入预定指令时，执行该流程图中所示的处理。然而，开始图3中所示的处理的条件不限于此，可被任意地设定。在下文中，将流程图中的每个步骤简称为“S”。维护工具200的放电单元211将控制命令发送给HVECU 50，由此图3的S10至S18被执行。

与图1和图2一并参照图3，在S10中，维护工具200解除与SOC限制控制相关的SOC范围。如此，驱动电池11的SOC限制(SOC限制控制)变为无效。

随后在S11中，维护工具200驱动发动机31，并利用发动机发电所生成的电力对驱动电池11充电。通过S11的处理，由MG 21a使用从发动机31输出的驱动力生成的电力经由PCU 24和SMR 14输入给驱动电池11。

在S12中，维护工具200判断驱动电池11中所包括的所有电池单体的电压是否已经变为预定启动电压(在下文中，称为“V_start”)或更高的电压。通过电压传感器12a来测定驱动电池11中所包括的每个电池单体的电压。V_start可以是指示电池单体已变成满充电状态的电池单体电压，或者可以是电池单体的充电上限电压。充电上限电压对应于推荐电压范围的上限。当电池单体持续充电直到电压超过充电上限电压时，电池单体可能会过充电。过充电加速了电池的劣化。V_start可以是3.6V以上且3.9V以下，或者可以为大约3.6V。此外，维护工具200可基于驱动电池11的SOC判断驱动电池11中所包括的所有电池单体的电压是否变为V_start或更高。例如，当驱动电池11的SOC变为预定SOC值(例如，70％)或更高时，维护工具200可判断为驱动电池11中所包括的所有电池单体的电压已变为V_start或更高。

重复S11和S12的处理，直到驱动电池11中所包括的所有电池单体的电压变为V_start或更高(S12中为否)。当所有电池单体的电压变为V_start或更高时(S12中为是)时，在S13中，维护工具200使发动机31停止。其后，在S14中，维护工具200判断驱动电池11中所包括的所有电池单体的电压是否变得稳定。该处理在S14中待机直到驱动电池11中所包括的每个电池单体的电压变得稳定，并且当驱动电池11中所包括的每个电池单体的电压变得稳定时(S14中为是)，该处理进行到S15。

在S15中，维护工具200测定驱动电池11中所包括的每个电池单体的状态(电压、电流和温度)，并将测定结果记录在存储装置203中。随后在S16中，维护工具200通过控制车辆100的电力负载使驱动电池11放电。驱动电池11被配置为向搭载在车辆100上的电力负载供应电力。

具体地，在S16中，维护工具200控制车辆100的电力负载(例如，高压负载91和低压负载92中的至少一者)，使得驱动电池11中所包括的每个电池单体的放电电流变为预定值(在下文中，称为“Vd”)。在本实施例中，空调设备(高压负载91)和照明装置(低压负载92)由从驱动电池11供应的电力来驱动。维护工具200分别使用DC/DC转换器81、82来调节从驱动电池11供应至高压负载91和低压负载92的电力。然后，维护工具200在驱动电池11中所包括的每个电池单体的放电期间保持一电流值。Vd可以是1A以上且10A以下，或者可以是大约5A。在本实施例中，在每个电池单体的放电期间的电流值保持在Vd。在本实施例中，将Vd设定为固定值(例如，5A)，但Vd也可根据状况而改变。

在S17中，维护工具200判断驱动电池11中所包括的所有电池单体的电压是否已经达到预定放电结束电压(V_end)。

图4是示出了驱动电池11中所包括的电池单体的放电特性的示例的曲线图。图4中的线L1至L3中的每一者示出了当执行图3的S10至S16并且放电(S16)持续了预定时间时驱动电池11(电池组)的电流和电压的转变的示例。线L1示出了驱动电池11的电流的转变。线L2、线L3分别示出了驱动电池11中所包括的第一电池单体和第二电池单体的放电特性(更具体地，放电期间的电池单体电压的转变)。第一电池单体的满充电容量大于第二电池单体的满充电容量。

参照图4，在第一电池单体的电压的转变(线L2)与第二电池单体的电压的转变(线L3)之间的比较中，第二电池单体的电压比第一电池单体的电压更早地开始降低，并且降低至低于第一电池单体的电压所降低至的电压。如此，在放电期间，电池单体电压趋于随着满充电容量更小而容易降低。当电池单体的电压因电池单体的放电而降低太多时，加速电池单体的劣化。电池单体的电压持续放电直到它下降太多的事实被称为“过放电”。

在下文中，参照图5至图9，将描述确定放电结束电压(V_end)的方法。图5是用于描述当放电下限电压设定为V_end时可能出现的问题的曲线图。在图5中，线L11示出了第一电池组中所包括的所有电池单体的电压分布(在下文中，称为“第一电池单体电压分布”)。线L12示出了第二电池组中所包括的所有电池单体的电压分布(在下文中，称为“第二电池单体电压分布”)。第二电池单体电压分布(线L12)具有比第一电池单体电压分布(线L11)更宽的电池单体电压变化。第一电池单体电压分布和第二电池单体电压分布是持续放电直到第一电池组中所包括的所有电池单体和第二电池组中所包括的所有电池单体的电压分别达到放电下限电压(V_end)时的分布。

在图5中，放电下限电压对应于推荐电压范围的下限值。当电池单体持续放电直到电压低于放电下限电压时，可能加速电池的劣化。电池单体持续放电直到电池单体的劣化可能加速的事实对应于上述“过放电”。放电禁止电压对应于可放电极限值。当电池单体持续放电直到电压低于放电禁止电压时，电池单体中可能会发生异常(例如，失常或故障)。在根据本实施例的车辆100中，HVECU 50具有用于存储装置53中的自诊断(OBD)的警告标志，并且当驱动电池11中所包括的电池单体中的任一者的电压低于放电禁止电压时，HVECU 50被配置为升高警告标志(例如，标志的值从“0”变为“1”)。根据本实施例的驱动电池11中所包括的每个电池单体的放电下限电压和放电禁止电压分别为3.0V和1.6V。

参照图5，在将放电下限电压设定为V_end的电池组的劣化诊断设备中，当电池单体电压的变动较大时(例如，参照线L12)，电池组中所包括的一些电池单体的劣化可能过度进展，并且电池组的寿命可能会缩短。此外，当通过电池组所供应的电力执行发动机起动时，整个电池组的电压降低，如线L13所示。如此，电池组中所包括的一些电池单体的电压可能会低于放电禁止电压，并且可能会升高警告标志。

图6是用于描述升高V_end的优点的曲线图。图6中的线L12与图5中的线L12相同。图6中的线L14示出了在将V_end设定为高于放电下限电压的电压的实施例中放电结束时的第二电池单体电压分布。

参照图6，通过将V_end升高到比放电下限电压高的电压(例如，参见线L14)，放电禁止电压的裕度变大，警告标志不太可能升高。此外，处于过放电状态的电池单体的数量减少。因此，电池组的寿命缩短受到限制，并且发动机起动时电池组的电压不足受到限制。此外，电池单体电压的变化幅度趋于随着放电时段的变长而变得更宽。因此，通过升高V_end，电池单体电压的变化幅度缩小。

图7是用于描述升高V_end的缺点的曲线图。图7中的线L21示出了驱动电池11中所包括的电池单体在放电期间的电压转变的示例。在放电期间的电压转变对于每个电池单体而言略有不同，但趋势基本相同。

参照图7，当电池单体开始放电时，电池单体电压逐渐降低。作为通过对电池单体电压(纵轴)相对于放电量(横轴)求微分而获得的值的(对应于曲线图的斜率的)ΔV/ΔQ在刚开始放电之后基本恒定，但在持续放电一段时间后在负侧变高。在根据本实施例的电池组的劣化诊断方法中，获取在放电时段(从放电开始至放电结束的时段)期间，电池组中所包括的每个电池单体的电压数据(即，指示电池单体电压的转变的数据)，并基于电压数据估计每个电池单体的劣化程度。图7中的“Q_end”示出了与V_end对应的放电量(放电结束时的放电量)。当V_end升高时，放电结束时刻变得更早，放电时段变得更短。当放电时段变得更短时，用于电池组的劣化诊断的电压数据条的数量减少，对电池单体的劣化程度的估计精确度降低。

图8是用于描述确定V_end的方法的曲线图。曲线图的纵轴表示-ΔV/ΔQ，横轴表示放电量。由于随着放电量的增加，电池单体电压降低，因此ΔV/ΔQ变为负值，-ΔV/ΔQ变为正值。-ΔV/ΔQ指示每单位放电量的电池单体电压的变化程度。-ΔV/ΔQ具有与|ΔV/ΔQ|相同的值。图8中的线L22示出了驱动电池11中所包括的电池单体在放电期间的-ΔV/ΔQ的转变的示例。在放电期间的-ΔV/ΔQ的转变对于每个电池单体而言略有不同，但趋势基本相同。

参照如图8，在电池单体放电的初始阶段，-ΔV/ΔQ基本恒定。此后，在放电的最后阶段，-ΔV/ΔQ因反应电阻的增加而急剧上升。在电池单体放电的最后阶段，-ΔV/ΔQ一旦下降，经过在放电期间-ΔV/ΔQ变为最低的电池单体电压(变化点处的电压)，然后开始急剧上升。随着-ΔV/ΔQ变得越高，因V_end的升高而导致的放电时段的缩小幅度(更具体地，每升高的电压的放电时段的缩小幅度)变得更宽。在|ΔV/ΔQ|开始急剧上升之前，升高V_end的优点大于升高V_end的缺点。在|ΔV/ΔQ|开始急剧上升后，升高V_end的缺点大于升高V_end的优点。在根据本实施例的电池的劣化诊断方法中，将在电池单体电压因放电而下降的同时-ΔV/ΔQ(即，每单位放电量的电池单体电压的变化程度)开始急剧上升处的电池单体电压设定为V_end。这样的V_end可通过实验或模拟预先获得。在图7和图8中所示的示例中，放电时段的长度由放电量来表示，但是放电时段的长度可由时间来表示。

图9是示出了锂离子二次电池的放电特性的曲线图。图9中的线L31、L32和L33分别示出了第一锂离子二次电池(在下文中，称为“第一LIB”)、第二锂离子二次电池(在下文中，称为“第二LIB”)以及第三锂离子二次电池(在下文中，称为“第三LIB”)的在放电期间的电压转变。第一LIB至第三LIB是劣化程度彼此不同的锂离子二次电池(更具体地，三元LIB)，从劣化程度最高的电池起顺序依次为第三LIB(劣化程度：高)、第二LIB(劣化程度：中)以及第一LIB(劣化程度：低)。

参照图9，在用作本实施例中的驱动电池11的每个电池单体的锂离子二次电池已经放电的情况下，在锂离子二次电池的电压变为3.4V时，|ΔV/ΔQ|开始急剧上升。因此，在根据本实施例的电池的劣化诊断方法中，将3.4V设定为V_end。在锂离子二次电池中，正极活性物质中的全部锂位点被占据的电压为3.0V。换言之，V_end被设定为比锂离子二次电池(电池单体)中的正极活性物质中的全部锂位点被占据的电压高的电压。如此，在正极活性物质中的全部锂位点被占据之前，放电结束。

锂离子二次电池的放电特性随着锂离子二次电池的劣化而变化(参见线L31至线L33)。然而，在锂离子二次电池的放电期间|ΔV/ΔQ|开始急剧上升处的电池电压(锂离子二次电池的电压)即使在锂离子二次电池的劣化进展时也没有显著变化。在图9中所示的示例中，变化幅度在0.1V以内。

如上所述，在本实施例中，将3.4V设定为V_end。再次与图1和图2一并参照图3，在驱动电池11中所包括的任意电池单体的电压高于V_end时(S17中为否)，重复S15至S17的处理，并且持续使驱动电池11放电。然后，在驱动电池11中所包括的所有电池单体的电压变为V_end或更低时(S17中为是)时，在S18中，维护工具200结束驱动电池11的放电。

在S18中的驱动电池11的放电结束之后，维护工具200重新开始SOC限制控制。如此，驱动电池11的SOC再次被限制在预定SOC范围内。

通过重复上述S15至S17的处理，将指示驱动电池11的状态(特别是劣化程度)的数据记录在维护工具200的存储装置203中。在S18中的放电结束之后，接着在S19中，维护工具200的估计单元212使用驱动电池11的记录数据来估计驱动电池11中所包括的每个电池单体的劣化程度。

具体地，维护工具200使用在S15中获取的数据(包括指示电池单体电压的从放电开始电压至放电结束电压的转变的电压数据)来获取每个电池单体的从放电开始电压至V_end(放电结束电压)的区间放电量(Ah)。放电量对应于放电电流(A)的时间积分值。当放电电流在一区间内波动时，区间放电量可通过对每单位时间的放电电流相对于时间进行积分而得到。当放电电流在区间内恒定时，通过将放电电流(A)乘以放电时间(h)而获得的值对应于放电量。

如上所述，维护工具200计算电池单体的区间放电量(即，从放电开始电压至V_end的区间放电量)，并使用预定映射将区间放电量转换为满充电容量。示出了电池单体的温度、区间放电量和满充电容量之间的关系的映射可用于获得电池单体的满充电容量。当电池单体的温度和区间放电量给到映射时，从映射中输出电池单体的满充电容量。所使用的电池单体的温度可以是放电期间的平均温度或放电开始时的温度。该映射可预先存储在存储装置203中。映射可以是驱动电池11中所包括的所有电池单体共有的映射。维护工具200可从外部服务器(例如，管理关于各种电池的信息的服务器)获取映射，或者可从车辆100获取映射。

如上所述，在S19中，维护工具200的估计单元212估计驱动电池11中所包括的每个电池单体的满充电容量。电池单体的满充电容量(满充电时电池单体中累积的电量)指示电池单体的劣化程度。随着电池单体的满充电容量越小，电池单体的劣化程度变得越高。当执行S19的处理时，图3中所示的一系列处理结束。

在图3中所示的处理之后，维护工具200可将诊断结果(即，指示驱动电池11中所包括的每个电池单体的满充电容量的信息)发送给车辆100。由车辆100接收到的诊断结果可存储在HVECU 50的存储装置53中。通知装置104可响应于来自用户的请求而发送诊断结果的通知。

在图3中所示的处理之后，HVECU 50可通过上述起动来启动发动机31，并且利用由发动机发电生成的电力对驱动电池11充电。HVECU 50可将驱动电池11的SOC恢复到诊断之前的SOC值。可替代地，HVECU 50可对驱动电池11进行充电，直到车辆100变为能够进行EV行驶的状态。

如上所述，根据本实施例的电池的劣化诊断方法包括图3中所示的一系列处理。

在图3中所示的处理中，在对电池组(驱动电池11)中所包括的电池单体中的每一者的电压进行测定的同时，使每个电池单体放电，并且在对电池组中所包括的全部电池单体的电压达到预定放电结束电压(V_end)时结束放电(S15至S18)。放电结束电压(V_end)是在电池单体电压因放电而下降的同时|ΔV/ΔQ|(即，每单位放电量的电池单体电压的变化程度)开始急剧上升处的电池单体电压(例如，3.4V)(参见图7和图8)。在图3中所示的处理中，使用指示电池组中所包括的每个电池单体的电压从放电开始电压至放电结束电压(V_end)的转变的电压数据，来估计电池组(驱动电池11)中所包括的每个电池单体的劣化程度(S19)。

图10是示出了放电结束电压(V_end)与覆盖率之间的关系的曲线图。图10中的线L41、线L42和线L43分别示出了当已通过图3中所示的处理来执行上述第一LIB、第二LIB和第三LIB的劣化诊断时的覆盖率。具体地，在放电结束电压(V_end)在3.0V至3.5V的范围内变化时测定覆盖率。覆盖率对应于区间放电量与满充电容量的比。覆盖率是通过使在图3的S19中计算的区间放电量除以满充电容量而获得的。覆盖率可表示为百分比。电池的劣化程度从最高起顺序依次为第三LIB(劣化程度：高)、第二LIB(劣化程度：中)和第一LIB(劣化程度：低)。

参照10，当V_end升高到3.4V以上时，覆盖率急剧下降(参见线L41至L43)。在V_end为3.4V的劣化诊断方法中，覆盖率为大约70％，并且可以以充分的精确度估计电池单体(三元LIB)的劣化程度。此外，通过将V_end升高至3.4V，在放电期间电池单体(三元LIB)的劣化受到限制(参见图6)。如此，利用根据本实施例的电池的劣化诊断方法，可在限制放电期间电池单体的劣化的同时，以充分的精确度估计电池组中所包括的各个电池单体的劣化程度。

利用电池的劣化诊断方法，获取电池组(驱动电池11)中所包括的每个电池单体的满充电容量。因此，可通过仅更换电池组中的电池单体之中劣化程度高的电池单体来重建电池组。然而，本公开不限于此，可更换包括驱动电池11的电池包。电池组是否需要更换可基于具有最小容量的电池单体(电池组中具有最小满充电容量的电池单体)的满充电容量来判定。

在实施例中，设定3.4V作为放电结束电压(V_end)。然而，放电结束电压不限于此，可进行适当改变。例如，在电池组(驱动电池11)中所包括的电池单体中的每一者为具有由通式Li_xFePO₄表示的橄榄石型晶体结构的正极(无钴磷酸铁正极)的锂离子二次电池(LFP电池单体)的实施例中，可将从2.0V以上且3.2V以下的范围中选择的电压设定为放电结束电压。利用上述放电结束电压，还可在限制放电期间电池劣化的同时以充分的精确度估计电池组中所包括的每个电池单体的劣化程度。此外，在根据实施例的电池的劣化诊断方法中，放电结束电压(V_end)是固定值(3.4V)。然而，本公开不限于此，并且放电单元211可被配置为使用车辆100的使用历史来估计驱动电池11的劣化程度，并且改变V_end使得V_end随着所估计的驱动电池11的劣化程度更高而变得更高。

图11是示出根据变型示例的设定放电结束电压的方法的流程图。在图3中所示的处理开始之前执行该流程图中所示的处理。例如，当在维护工具200的连接器250连接至处于停放状态的车辆100的DLC 55a之后，从用户向HMI 204输入预定指令时，执行图11中所示的处理。然后，通过以下描述的S38的处理来开始图3中所示的处理。

与图1和图2一并参照图11，在S31中，HVECU 50将车辆历史信息(即，指示车辆100的使用历史的信息)发送给维护工具200。车辆历史信息由搭载在车辆100上的各种传感器在用户正在使用车辆100时顺序地获取，并被存储在存储装置53中。在一个示例中，在S31中发送的车辆历史信息包括车辆100的累计行驶里程。

在S32中，维护工具200接收车辆历史信息。此后，维护工具200的放电单元211执行以下描述的S33至S38的处理。

在S33中，维护工具200使用车辆历史信息估计驱动电池11的劣化程度。具体地，估计为随着车辆100的累计行驶里程越长，驱动电池11的劣化程度越高。随后，在S34中，维护工具200判定驱动电池11的劣化程度是高、是中还是低。

当所估计的驱动电池11的劣化程度为低(S34中为“低”)时，在S35中，维护工具200将3.40V设定为放电结束电压(V_end)。当所估计的驱动电池11的劣化程度为大约中等时(S34中为“中”)，在S36中，维护工具200将3.42V设定为放电结束电压(V_end)。当所估计的驱动电池11的劣化程度为高(S34中为“高”)时，在S37中，维护工具200将3.44V设定为放电结束电压(V_end)。

当执行处理S35至S37中的任一者时，在S38中，维护工具200生成用于电池组的劣化诊断的放电控制开始触发。如此，开始图3中所示的处理。

如此，根据图11中所示的处理，V_end被改变为使得随着所估计的驱动电池11的劣化程度越高，V_end变得越高。通过这样的实施例，可按照|ΔV/ΔQ|开始急剧上升处的电池单体电压(|ΔV/ΔQ|开始急剧上升处的电池单体电压根据驱动电池11的劣化程度而改变)(参见图9和图10)来微调放电结束电压(V_end)。

图3中所示的处理可进行适当改变。例如，放电结束电压(V_end)可以是如下电池单体电压：在该电池单体电压处，在电池单体电压因放电而下降的同时每单位放电量的电池单体电压的变化程度变为预定值或更高值。然后，放电单元211可被配置为，判断在电池单体电压因电池组中所包括的每个电池单体的放电而下降的同时|ΔV/ΔQ|是否已经变为预定值或更高值，并且在判断为电池组中所包括的所有电池单体的|ΔV/ΔQ|已变为预定值或更高值时结束放电。

图12是示出了图3中所示的处理的变型示例的流程图。除了采用S17A和S17B代替S17(图3)之外，图12中所示的处理于图3中所示的处理相同。在下文中，将描述图12中所示的处理，注重于与图3中所示的处理的不同之处。

与图1和图2一并参照图12，在S17A中，维护工具200通过在每个电池单体的放电期间映射(绘制)的电压的转变中对电池单体电压相对于放电量求微分来计算每个电池单体的|ΔV/ΔQ|。在S17B中，维护工具200判断驱动电池11中所包括的所有电池单体的|ΔV/ΔQ|是否已变为预定值(以下称为“Th”)或更高值。

图13是用于描述设定Th的方法的曲线图。图13中的线L22与图8中的线L22相同。如图13中所示，Th被设定为使得在电池单体电压因放电而下降的同时|ΔV/ΔQ|变为Th或更高值处的电池单体电压变为在电池单体电压因放电而下降的同时在|ΔV/ΔQ|开始急剧上升处的电池单体电压。

当驱动电池11中所包括的任意电池的|ΔV/ΔQ|低于Th时，维护工具200在图12的S17B中做出否定判断，重复S15至S17B的处理，并使驱动电池11持续放电。然后，当驱动电池11中所包括的所有电池单体的|ΔV/ΔQ|变为Th或更高值时(S17B中为是)，在S18中，维护工具200结束驱动电池11的放电。

如此，放电单元211可基于在电池单体电压因放电而下降的同时|ΔV/ΔQ|是否已变为预定值或更高值来判断|ΔV/ΔQ|是否开始急剧上升。通过图12中所示的处理，可以容易地判断在电池单体电压因放电而下降的同时|ΔV/ΔQ|是否开始急剧上升。然后，当|ΔV/ΔQ|开始急剧上升时，放电单元211可结束电池单体的放电。

图14是示出了图2中所示的维护工具200的变型示例的图。参照图14，维护工具200A除了包括放电单元211和估计单元212之外，还包括管理单元213和数据获取单元214。管理单元213被配置为管理V_end。V_end对应于指示结束电池的放电的时刻的放电结束电压，该电池的放电被执行以获取用于估计电池的劣化程度的数据。数据获取单元214将在电池的放电开始之后|ΔV/ΔQ|(电池的每单位放电量的电压的变化程度)变为预定值(Th)或更高值时的电池的电压存储在管理单元213中，作为放电结束电压。维护工具200A中的管理单元213通过存储装置203A来具象化。维护工具200A中的数据获取单元214通过处理器201和存储在存储装置203A中的诊断程序来具象化。

图15是示出与由图14中所示的维护工具200A所执行的数据获取相关的处理的流程图。维护工具200A的数据获取单元214在处于未使用状态(例如，装运前)的车辆100连接至维护工具200A的状态下向HVECU 50发送控制命令，由此执行图15的S41至S47。

参照图15以及图14，在S41中，维护工具200A准备使驱动电池11放电。在S41中，维护工具200A可执行上述图3的S10至S14的处理。

随后在S42中，维护工具200A使驱动电池11放电。S42的处理可与图3的S16的处理相同。

随后在S43中，维护工具200A测定驱动电池11中所包括的每个电池单体的状态(电压、电流和温度)，并将测定结果记录在存储装置203A中。S43的处理可与图3的S15的处理相同。

随后在S44中，维护工具200A通过在驱动电池11中所包括的每个电池单元的放电期间的电压的转变中对电池单体电压相对于放电量求微分来计算每个电池单体的|ΔV/ΔQ|。然后，在S45中，维护工具200A判断驱动电池11中所包括的所有电池单体的|ΔV/ΔQ|是否已变为Th或更高值。S44和S45的处理可与图12的S17A和S17B的处理相同。

当驱动电池11中所包括的所有电池单体的|ΔV/ΔQ|变为Th或更高值时(S45中为是)，在S46中，维护工具200A指定从驱动电池11中所包括的所有电池单体的|ΔV/ΔQ|变为Th或更高值时的放电量(Q_end)起、在电池电压因放电而下降的同时|ΔV/ΔQ|开始急剧上升处的电池电压。然后，维护工具200A确定所指定的电池电压为V_end。V_end可以是当驱动电池11中所包括的所有电池单体的|ΔV/ΔQ|已变为Th或更高值时驱动电池11的电压(例如，平均电池单体电压)。

随后在S47中，维护工具200A结束驱动电池11的放电。S47的处理可与图3的S18的处理相同。

随后在S48中，维护工具200A的数据获取单元214将放电结束电压(V_end)与指示构成驱动电池11的电池的类型的信息相关联地存储在管理单元213中。维护工具200A可从车辆100获取指示电池的类型的信息。指示电池的类型的信息可预先存储在存储装置53中。在一个示例中，指示电池的类型的信息包括电池制造商和型号。维护工具200A可基于电池制造商和型号辨别构成驱动电池11的电池的类型(例如，锂离子二次电池/镍氢二次电池)。对于搭载在除了车辆100以外的车辆上的电池，可通过执行图15中所示的一系列处理来将放电结束电压(V_end)存储在管理单元213中。管理单元213管理多种类型的电池的放电结束电压(V_end)。管理单元213与指示每个电池中的电池的类型的信息相关联地管理放电结束电压(V_end)。当执行S48的处理时，结束图15中所示的一系列处理。

图16是用于描述基于使用图15中所示的处理获取的数据来设定放电结束电压的方法的流程图。在图3中所示的处理开始之前执行该流程图中所示的处理。例如，当在维护工具200A连接至已被使用的车辆100之后，从用户向HMI 204输入预定指令时，执行图16中所示的处理。然后，通过以下描述的S54的处理开始图3中所示的处理。

与图14一并参照图16，在S51中，HVECU 50向维护工具200A发送指示构成驱动电池11的电池的类型的信息(例如，构成驱动电池11的电池的电池制造商和型号)。

在S52中，维护工具200A接收指示电池的类型的信息。此后，维护工具200A的放电单元211执行以下描述的S53和S54的处理。

在S53中，维护工具200A使用指示电池的类型的信息从管理单元213获取与构成驱动电池11的电池的类型对应的放电结束电压(V_end)，并进行设定。此后，在S54中，维护工具200A生成用于电池组的劣化诊断的放电控制开始触发。如此，开始图3中所示的处理。在图3中所示的处理中，基于与搭载在车辆100的电池的类型对应的适当的放电结束电压(即，在S53中设定的V_end)使电池放电。如此，可以在限制电池单体在放电期间的劣化程度的同时，以充分的精确度估计劣化。

放电单元211和估计单元212的功能可在车辆100中实现。图17是示出了图2中所示的HVECU 50的变型示例的图。参照图17，搭载在车辆100上的HVECU 50A可包括放电单元211和估计单元212。在这样的实施例中，搭载在车辆100上的HVECU 50A执行图3中所示的处理。HVECU 50A中的放电单元211和估计单元212可通过处理器51和由处理器51执行的程序(例如，存储在存储装置53A中的诊断程序)来具象化。然而，上述的放电单元211、估计单元212和数据获取单元214中的每一者可通过专用硬件(电子电路)来具象化。

在上述实施例中，搭载在不包括用于插电的入口的HEV上的电池组是劣化诊断的目标。然而，本公开不限于此，并且搭载在包括用于插电的入口的插电式混合动力车辆(Plug-in Hybrid Electric Vehicle，PHEV)上的电池组可以是劣化诊断的目标。此外，搭载在其他xEV(例如，BEV、FCEV、增程器EV)上的电池组可以是劣化诊断的目标。xEV是使用电力作为全部或部分驱动动力源的车辆。

在其劣化通过任意上述方法被诊断的电池组中，并非必须将所有电池单体串联连接(参照图2)。其劣化被诊断的电池组的结构是任意的。图18是示出了图2中所示的电池组的变型示例的图。例如，图18中所示的电池组500可以是劣化诊断的目标。电池组500包括N个并联电池单体块(即，并联电池单体块CB-1至CB-N)。并联电池单体块CB-1至CB-N中的每一者包括并联连接的多个电池单体。在每个并联电池单体块中并联连接的电池单体的数量是任意的，但是在图18中所示的示例中，并联连接的电池单体的数量为三个。并联电池单体块CB-1至CB-N经由电力线串联连接。

本文公开的实施例需被认为在所有方面都是示例性的，而不是限制性的。本发明的范围不是通过对上述实施例的描述而是通过权利要求来示出，并且旨在包括与权利要求等同的意思以及在权利要求的范围内的所有修改。

Claims (10)

1.电池的劣化诊断设备，其特征在于，所述劣化诊断设备包括一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置为：

在测定电池组中所包括的多个电池单体中的每一者的电压的同时执行所述多个电池单体中的每一者的放电；

使用指示所述电池组中所包括的多个电池单体中的每一者的电压从放电开始电压至预定放电结束电压的转变的电压数据，估计所述电池组中所包括的多个电池单体中的每一者的劣化程度，所述预定放电结束电压是在电池单体电压因放电而下降的同时每单位放电量的所述电池单体电压的变化程度开始急剧上升处的电池单体电压；以及

当所述电池组中所包括的所有所述电池单体的电压达到所述预定放电结束电压时结束所述放电。

2.根据权利要求1所述的劣化诊断设备，其特征在于，

所述电池组中所包括的多个电池单体中的每一者是锂离子二次电池；并且

所述预定放电结束电压高于所述锂离子二次电池的正极活性物质中的全部锂位点被占据处的电压。

3.根据权利要求1或2所述的劣化诊断设备，其特征在于，

所述电池组中所包括的多个电池单体中的每一者是具有由通式Li_xNi_yCo_zMn_(1-x-z)表示的层状晶体结构的正极的锂离子二次电池；并且

所述预定放电结束电压为3.1V以上且3.5V以下。

4.根据权利要求1或2所述的劣化诊断设备，其特征在于，

所述电池组中所包括的多个电池单体中的每一者是具有由通式Li_xFePO₄表示的橄榄石型晶体结构的正极的锂离子二次电池；并且

所述预定放电结束电压为2.0V以上且3.2V以下。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的劣化诊断设备，其特征在于，

所述预定放电结束电压是在电池单体电压因放电而下降的同时每单位放电量的电池单体电压的变化程度变为预定值或更高值处的电池单体电压；并且

所述一个或多个处理器被配置为，判断在电池单体电压因所述电池组中所包括的每个电池单体的放电而下降的同时每单位放电量的电池单体电压的变化程度是否为预定值或更高值，并且在判断为所述电池组中所包括的所有所述电池单体的每单位放电量的电池单体电压的变化程度变为预定值或更高值时，结束所述放电。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的劣化诊断设备，其特征在于，

所述电池组搭载在车辆上；以及

所述一个或多个处理器被配置为使用所述车辆的使用历史来估计所述电池组的劣化程度，并且改变所述预定放电结束电压以使得所述预定放电结束电压随着所估计的所述电池组的劣化程度更高而变得更高。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的劣化诊断设备，其特征在于，

所述电池组中所包括的所有所述电池单体串联连接；并且

所述一个或多个处理器被配置为在所述多个电池单体中的每一者的放电期间保持一电流值。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的劣化诊断设备，其特征在于，

所述电池组被配置为向车载电力负载供应电力；并且

所述一个或多个处理器被配置为通过控制所述车载电力负载来执行所述放电。

9.电池的劣化诊断设备，其特征在于，所述劣化诊断设备包括：

存储装置，其被配置为管理指示所述电池的放电结束时刻的放电结束电压，所述电池的放电被执行以获取用于估计所述电池的劣化程度的数据；以及

一个或多个处理器，其被配置为将在所述电池的放电开始之后所述电池的每单位放电量的电压的变化程度变为预定值或更高值时的电池的电压存储在所述存储装置中，作为所述放电结束电压。

10.电池的劣化诊断方法，所述劣化诊断方法由一个或多个处理器来执行，其特征在于，所述劣化诊断方法包括：

在测定电池组中所包括的多个电池单体中的每一者的电压的同时执行所述多个电池单体中的每一者的放电，并且当所述电池组中所包括的所有所述电池单体的电压达到预定放电结束电压时结束所述放电，所述预定放电结束电压是在电池单体电压因放电而下降的同时每单位放电量的所述电池单体电压的变化程度开始急剧上升处的电池单体电压；以及

使用指示所述电池组中所包括的多个电池单体中的每一者的电压从放电开始电压至所述预定放电结束电压的转变的电压数据，估计所述电池组中所包括的多个电池单体中的每一者的劣化程度。

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