DE102016111547A1 - Innenwiderstandsschätzverfahren für eine Sekundärbatterie, Ausgabesteuerverfahren für eine Sekundärbatterie und ein Fahrzeug - Google Patents

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Abstract

Ein Innenwiderstandschätzverfahren für eine Sekundärbatterie enthält: Erfassen eines Innenwiderstandswerts und einer Temperaturverlaufsinformation, welche eine Batterietemperatur und eine Zeitinformation über eine Zeit enthält, bei welcher die Batterietemperatur aufgenommen wurde; Schätzen eines Anstiegsbetrags des Innenwiderstandswerts nach einem Verstreichen einer vordefinierten Zeit von dem vordefinierten Referenzzeitpunkt auf der Basis der Temperaturverlaufsinformation; Schätzen eines Abnahmebetrags des Innenwiderstandswerts der Sekundärbatterie auf der Basis der Temperaturverlaufsinformation, welche aus einer Relativänderung zwischen einem Verwendungsbereich eines Ladezustands der positiven Elektrode und einem Verwendungsbereich eines Ladezustands der negativen Elektrode resultiert; und Berechnen einer Innenwiderstandsvariation in dem Verstreichen der vordefinierten Zeit auf Basis des Anstiegsbetrags und des Abnahmebetrags.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Innenwiderstandsschätzverfahren zum Schätzen eines Innenwiderstands einer Sekundärbatterie auf Basis eines Verwendungszustands einer Sekundärbatterie, ein Ausgabesteuerverfahren für eine Sekundärbatterie, welches das Innenwiderstandsschätzverfahren verwendet, und ein Fahrzeug, welches das Ausgabesteuerverfahren verwendet.
  • 2. Beschreibung des Stands der Technik
  • Eine nicht wässrige Elektrolytsekundärbatterie ist leichter im Gewicht und höher in der Energiedichte als eine herkömmliche Batterie, so dass die nicht wässrige Elektrolytsekundärbatterie bevorzugt beispielsweise als an einem Fahrzeug angebrachte Hochleistungs-Leistungszufuhr verwendet wird. Insbesondere wird bei einer Anwendung, bei welcher eine Hochleistungsdichte benötigt wird, bevorzugt eine Lithiumionensekundärbatterie verwendet. Es ist herkömmlich bekannt, dass sich eine Sekundärbatterie aufgrund der Verwendung der Sekundärbatterie verschlechtert. Ein Hauptgrund der Verschlechterung ist vermutlich ein Anstieg des Innenwiderstands einer Zelle, welcher aus dem wiederholten Laden und Entladen der Sekundärbatterie resultiert. Wenn sich der Innenwiderstand erhöht, verringert sich natürlich die Kapazität der Sekundärbatterie und es können sich eine Entladerate, Temperaturcharakteristiken und ähnliches verschlechtern. Aus diesem Grund wird ein Verfahren zum Schätzen des Grads an Verschlechterung einer Sekundärbatterie zu dem Zeitpunkt vorgeschlagen, wenn die Sekundärbatterie verwendet wird (siehe beispielsweise die japanischen Offenlegungsschrift 2014-149280 ( JP 2014-149280 A ) und die japanische Offenlegungsschrift 2012-185122 ( JP 2012-185122 A )).
  • Beispielsweise beschreibt die JP 2014-149280 A ein Schätzverfahren zum Schätzen des Grads an Verschlechterung einer Sekundärbatterie nicht während der aktuellen Verwendung, sondern aus eine Lade- oder Entladekurve unter einer bestimmten Bedingung ohne Zeit und Kosten zu verwenden. Bei diesem Schätzverfahren wird der Grad an Verschlechterung auf Basis des Anstiegsbetrags des Innenwiderstands der Sekundärbatterie geschätzt. Wenn die Daten, welche bei unterschiedlichen Temperaturen gemessen wurden, miteinander verglichen werden, steigt die Variation in den analysierten Ergebnissen. Daher wird der Innenwiderstand in drei Komponenten unterteilt, d. h., einen Reaktionswiderstand, einen ohmschen Widerstand und einen Diffusionswiderstand, wobei diese drei Komponenten auf diese bei einer vordefinierten Referenztemperatur korrigiert werden, und anschließend der Grad an Verschlechterung berechnet wird. Die JP 2012-185122 A beschreibt ein Verfahren zum Berechnen des Grads an Verschlechterung einer Sekundärbatterie, indem ein Fehlerverlauf bzw. ein Unregelmäßigkeitsverlauf zusätzlich zu dem Innenwiderstandswert der Batterie nach einer Verwendung berücksichtigt wird. In der JP 2012-185122 A wird der Grad an Verschlechterung zudem genau geschätzt, indem Korrekturwerte der Temperatur und des Ladegrads auf Basis des Unregelmäßigkeitsverlaufs zu dem normierten Grad an Verschlechterung addiert werden. Der normierte Grad an Verschlechterung wird durch Normierung des Innenwiderstands jeder einzelnen Sekundärbatterie auf eine vordefinierte Referenztemperatur und einen vordefinierten Referenzladegrad berechnet.
  • KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Das in der JP 2014-149280 A beschriebene Schätzverfahren ist eine Analyse, welche für ein stark vereinfachtes Batterieverhalten verwendet wird, so dass das Schätzverfahren nicht den Fall unterstützt, indem ein weiteres sehr genaues Schätzen des Grads an Verschlechterung benötigt wird. In der in der JP 2012-185122 A beschrieben Technik wird der Grad der Verschlechterung unter Berücksichtigung des Unregelmäßigkeitsverlaufs geschätzt; jedoch gibt es hier noch Möglichkeiten einer Verbesserung der Genauigkeit der Schätzung. Ein Aspekt der Erfindung schafft ein sehr genaues oder einfacheres Innenwiderstandsschätzverfahren für eine Sekundärbatterie und schafft. Ein anderer Aspekt der Erfindung verwendet das Innenwiderstandsschätzverfahren für eine Sekundärbatterie und schafft auch ein Steuerverfahren für eine Sekundärbatterie, welches eine effektivere Verwendung der Sekundärbatterie ermöglicht.
  • Bei dem Verschlechterungsschätzverfahren für eine Sekundärbatterie gemäß des Stands der Technik wird hauptsächlich eine Wiederverwendbarkeit einer verwendeten Sekundärbatterie bewertet. Aus diesem Grund kann der Grad an Verschlechterung geschätzt werden, während der Prozess signifikant im Hinblick auf eine Sicherheit vereinfacht wird. Eine Sekundärbatterie, welche als Leistungszufuhr oder ähnliches zum Antreiben eines Fahrzeugs verwendet wird, weist beispielsweise eine Lebensdauer bzw. Haltbarkeit von etwa zehn Fahren als Ziel auf. Eine Sekundärbatterie, welche als Leistungszufuhr zum Antreiben eines Fahrzeugs verwendet wird, wird derart gesteuert, dass sie unter ausreichend beschränkten Bedingungen geladen oder entladen wird, um eine Nutzersicherheit zumindest während dieser haltbaren Phase sicherzustellen. Aus diesem Grund kann, indem der Grad an Verschlechterung der Sekundärbatterie noch genauer in Echtzeit geschätzt wird, eine höhere Leistung der Sekundärbatterie erreicht werden, während die Sicherheit gewährleistet ist.
  • Der erste Aspekt der Erfindung schlägt ein Innenwiderstandsschätzverfahren für eine Sekundärbatterie vor, wobei die Sekundärbatterie eine positive Elektrode und eine negative Elektrode enthält. Das Innenwiderstandsschätzverfahren enthält: Erfassen eines anfänglichen Innenwiderstandswertes der Sekundärbatterie und einer Temperaturverlaufsinformation, wobei die Sekundärbatterie ein Bewertungsobjekt ist, die Temperaturverlaufsinformation eine Batterietemperatur der Sekundärbatterie während einer Verwendung und eine Zeitinformation über eine Zeit enthält, zu welcher die Batterietemperatur aufgenommen worden ist, und der anfängliche Innenwiderstandswert ein Innenwiderstandswert der Sekundärbatterie zu einem vordefinierten Referenzzeitpunkt ist; Schätzen eines Anstiegsbetrags des Innenwiderstandswerts der Sekundärbatterie nach einem Verstreichen einer vordefinierten Zeit von dem vordefinierten Referenzzeitpunkt auf Basis der Temperaturverlaufsinformation; Schätzen eines Abnahmebetrags des Innenwiderstandswerts der Sekundärbatterie auf Basis der Temperaturverlaufsinformation resultiert, welcher aus einer Relativänderung zwischen einem Verwendungsbereich eines Ladezustands der positiven Elektrode und eines Verwendungsbereichs eines Ladezustands der negativen Elektrode in dem Verstreichen der vordefinierten Zeit von dem vordefinierten Referenzzeitpunkt; Berechnen einer Innenwiderstandsvariation in bzw. während dem Verstreichen der vordefinierten Zeit von dem vordefinierten Referenzzeitpunkt auf Basis des Anstiegsbetrags und des Abnahmebetrags; und Erhalten eines geschätzten Innenwiderstandswerts der Sekundärbatterie nach dem Verstreichen der vordefinierten Zeit von dem vordefinierten Referenzzeitpunkt auf Basis des Innenwiderstandswerts und der Innenwiderstandsvariation.
  • Gemäß des obigen Aspekts wird der Einfluss einer Relativänderung (nachfolgend vereinfacht als Kapazitätsabweichung bezeichnet) auf den Innenwiderstandswert der Sekundärbatterie berücksichtigt, welche zwischen dem Verwendungsbereich des Ladezustands der positiven Elektrode der Sekundärbatterie und dem Verwendungsbereich des Ladezustands der negativen Elektrode der Sekundärbatterie als ein Ergebnis eines wiederholten Ladens und Entladens der Sekundärbatterie auftreten kann. Der Verwendungsbereich des Ladezustands jeder Elektrode kann als der Bereich des Verhältnisses der Verwendung in Laden oder Entladen der Sekundärbatterie bei der Ladekapazität der Elektrode verstanden werden. D. h., der Innenwiderstandswert der Sekundärbatterie wird unter Berücksichtigung eines Ereignisses geschätzt, dass der Widerstand der positiven Elektrode mit der Kapazitätsabweichung abnimmt und der Innenwiderstandswert abnimmt. Die Abnahme des Innenwiderstandswerts, welche aus der Kapazitätsabweichung resultiert, wird nicht im Schätzen des Grads an Verschlechterung der Sekundärbatterie im Stand der Technik reflektiert bzw. berücksichtigt. Bei der Konfiguration gemäß des obigen Aspekts ist es beispielsweise möglich, den Innenwiderstandswert der Sekundärbatterie weiter sehr genau unter Berücksichtigung eines Ereignisses zu schätzen, dass ein Anstiegsbetrag im Innenwiderstandswert der Sekundärbatterie aufgrund der Kapazitätsabweichung negativ wird. Bei dieser Spezifikation meint Verwenden einer Sekundärbatterie Laden oder Entladen der Sekundärbatterie bei einer vordefinierten Bedingung.
  • Der erste Aspekt kann ein Vorbereiten von Erstdaten enthalten, welche ein Verhältnis zwischen einer Temperatur einer Standartsekundärbatterie und eines Widerstandsanstiegskoeffizienten enthalten. Die Standardsekundärbatterie weist die gleichen Spezifikationen wie die Sekundärbatterie auf. Der Widerstandsanstiegskoeffizient ist ein Anstiegsbetrag des Innenwiderstands der Standardsekundärbatterie pro vordefinierter Zeiteinheit. In dem ersten Aspekt kann das Schätzen des Anstiegsbetrags des Innenwiderstandswerte enthalten: Berechnen eines integrierten Werts einer Haltezeit bzw. Verweildauer, während welcher die Sekundärbatterie bei jeder vordefinierten Temperatur gehalten wird, auf Basis der Temperaturverlaufsinformation; und Berechnen des Anstiegsbetrags des Innenwiderstandswerts der Sekundärbatterie in dem Verstreichen der vordefinierten Zeit von dem vordefinierten Referenzzeitpunkt, indem der integrierte Wert der Verweildauer bei jeder vordefinierten Temperatur und der Widerstandsanstiegskoeffizient bei jeder vordefinierten Temperatur verwendet wird.
  • In dem obigen Aspekt kann die Berechnung des Anstiegsbetrags des Innenwiderstandswerts enthalten: Berechnen des Innenwiderstandswerts der Sekundärbatterie nach dem Verstreichen der vordefinierten Zeit von dem Referenzzeitpunkt, indem ein integrierter Betrag der Verweildauer bei jeder Temperatur und der Widerstandsanstiegskoeffizient bei jeder Temperatur verwendet wird; und Erhalten des Anstiegsbetrags des Innenwiderstandswerts auf Basis des Innenwiderstandswerts der Sekundärbatterie nach dem Verstreichen der vordefinierten Zeit von dem Referenzzeitpunkt und des anfänglichen Innenwiderstandswerts.
  • In dem obigen Aspekt können die Erstdaten Informationen bezüglich eines Verhältnisses zwischen dem Ladezustand der Sekundärbatterie und dem Widerstandsanstiegskoeffizienten enthalten.
  • Der Widerstandsanstiegskoeffizient der Sekundärbatterie kann im Wesentlichen unter Berücksichtigung einer Bedingung, wie beispielsweise einer Umgebungstemperatur bestimmt werden. Der Widerstandsanstiegskoeffizient kann als ein Koeffizient verstanden werden, welcher mit einem Anstieg der Anstiegsrate des Innenwiederstands ansteigt. Es ist möglich, einen Anstiegsbetrag des Innenwiderstandswerts einfach und sehr genau zu berechnen, indem der Widerstandsanstiegskoeffizient und die integrierte Verweildauer, während welcher die Sekundärbatterie bei jeder Temperatur gehalten wird, verwendet wird.
  • In dem obigen Aspekt kann die Temperaturverlaufsinformation während irgendeiner oder einer Kombination von zwei oder mehr der nachfolgenden Phasen (1) bis (4) erhalten werden: (1) während der Verwendung der Batterie; (2) während der Nicht-Verwendung der Batterie, und während einer ausgewählten Phase von einem Ende einer Verwendung der Batterie; (3) wenn eine Temperaturdifferenz zwischen einer maximalen Lufttemperatur und einer minimalen Lufttemperatur an einem Tag größer oder gleich 10°C ist; und (4) wenn Variationen einer Durchschnittstemperatur eines Monats größer oder gleich 5°C sind.
  • Ein Anstieg im Widerstand, welcher aus einer Temperaturänderung resultiert, kann signifikant zu einem Anstieg des Innenwiderstandswerts der Sekundärbatterie beitragen. In dem obigen Aspekt wird nicht nur während einer Verwendung der Sekundärbatterie, sondern auch, wenn bestimmt wird, dass der Einfluss einer Temperaturänderung der Batterie auf den Innenwiderstand selbst während einer Nicht-Verwendung der Batterie groß ist, ein Temperaturverlauf zu diesem Zeitpunkt Berücksichtig. Wie oben beschrieben ist es in dem obigen Aspekt durch Verwendung der integrierten Verweildauer bei jeder Temperatur möglich, einfach Langzeittemperaturverlaufsinformationen bei der Berechnung eines Anstiegsbetrags im Innenwiderstandswert zu reflektieren bzw. zu berücksichtigen. Daher ist es möglich, den Innenwiderstandswert der Sekundärbatterie noch genauer zu schätzen.
  • Der erste Aspekt kann enthalten: Vorbereiten von Sekundärdaten, welche ein Verhältnis aus der Temperatur der Standartbatterie, eines Ladezustands der Standardsekundärbatterie und eines Widerstandswerts einer positiven Elektrode der Standardsekundärbatterie enthalten, wobei die Standardsekundärbatterie die gleichen Spezifikationen wie die Sekundärbatterie aufweist; und Erfassen einer Potentialverlaufsinformation der positiven Elektrode, welche ein Potential der positiven Elektrode der Sekundärbatterie während einer Verwendung der Sekundärbatterie und Zeitinformationen über eine Zeit enthält, zu welcher das Potential der positiven Elektrode der Sekundärbatterie aufgenommen worden ist. In dem ersten Aspekt kann das Schätzen des Abnahmebetrags des Innenwiderstandswerts enthalten: Berechnen einer Verschiebung des Potential der positiven Elektrode der Sekundärbatterie in dem Verstreichen der vordefinierten Zeit durch Abziehen eines Potentials der positiven Elektrode der Sekundärbatterie zu dem Referenzzeitpunkt von einem Potential der positiven Elektrode der Sekundärbatterie nach dem Verstreichen der vordefinierten Zeit von dem Referenzzeitpunkt; wenn die Verschiebung des Potential der positiven Elektrode der Sekundärbatterie ein positiver Wert ist, Berechnen eines Wechselbetrags eines unteren Grenzwerts eines Ladezustands der Sekundärbatterie in dem Verstreichen der vordefinierten Zeit auf Basis der Verschiebung des Potentials der positiven Elektrode der Sekundärbatterie; und Erhalten einer Differenz als den Abnahmebetrag des Innenwiderstandswerts, indem ein Widerstandswert der positiven Elektrode der Sekundärbatterie abgezogen wird, wenn der Ladezustand der Sekundärbatterie angestiegen ist, von einem Widerstandswert der positiven Elektrode der Sekundärbatterie zu dem Referenzzeitpunkt auf Basis der Sekundärdaten.
  • Der erste Aspekt kann enthalten: Vorbereiten von Sekundärdaten, welche ein Verhältnis aus der Temperatur der Standardsekundärbatterie, eines Ladezustands der Standardsekundärbatterie und eines Widerstandswerts einer positiven Elektrode der Standardsekundärbatterie enthalten, wobei die Standardsekundärbatterie die gleichen Spezifikationen wie die Sekundärbatterie aufweist; und Erfassen der Potentialverlaufsinformation der positiven Elektrode, welche ein Potential der positiven Elektrode der Sekundärbatterie während einer Verwendung der Sekundärbatterie und eine Zeitinformation über einen Zeitpunkt enthält, zu welchem das Potential der positiven Elektrode der Sekundärbatterie aufgenommen worden ist. In dem ersten Aspekt kann das Schätzen des Abnahmebetrags des Innenwiderstandswerts enthalten: Berechnen einer Verschiebung des Potentials der positiven Elektrode der Sekundärbatterie in bzw. während dem Verstreichen der vordefinierten Zeit durch Subtrahieren eines Potentials der positiven Elektrode der Sekundärbatterie zu dem Referenzzeitpunkt von einem Potential der positiven Elektrode der Sekundärbatterie nach dem Verstreichen der vordefinierten Zeit von dem Referenzzeitpunkt; wenn die Verschiebung des Potentials der positiven Elektrode der Sekundärbatterie ein positiver Wert ist, Berechnen eines Wechselbetrags eines unteren Grenzwerts eines Ladezustands der Sekundärbatterie in dem Verstreichen der vordefinierten Zeit auf Basis des Verschiebens des Potentials der positiven Elektrode der Sekundärbatterie; und Erhalten einer Differenz als den Abnahmebetrag des Innenwiderstandswerts auf Basis der Sekundärdaten durch Subtrahieren eines Widerstandswerts der positiven Elektrode der Sekundärbatterie, wenn der Ladezustand der Sekundärbatterie gestiegen ist, von einem Widerstandswert der positiven Elektrode der Sekundärbatterie zu dem Referenzzeitpunkt.
  • Der erste Aspekt kann enthalten: Vorbereiten von Sekundärdaten, welche ein Verhältnis aus der Temperatur der Standardsekundärbatterie, eines Ladezustands der Standardsekundärbatterie und eines Widerstandswerts einer positiven Elektrode der Standardsekundärbatterie enthält, wobei die Standardsekundärbatterie die gleichen Spezifikationen wie die Sekundärbatterie aufweist, und Erfassen der Potentialverlaufsinformation der positiven Elektrode, welche ein Potential der positiven Elektrode der Sekundärbatterie während einer Verwendung der Sekundärbatterie und eine Zeitinformation über einen Zeitpunkt enthält, zu welchem das Potential der positiven Elektrode der Sekundärbatterie aufgenommen wird. In dem ersten Aspekt kann das Schätzen des Abnahmebetrags des Innenwiderstandswerts enthalten: Berechnen eines Wechselbetrags eines unteren Grenzwerts des Ladezustands der Sekundärbatterie in dem Verstreichen der vordefinierten Zeit durch Subtrahieren eines Ladezustands der Sekundärbatterie zu dem Referenzzeitpunkt in einem Zustand, in dem das Potential der positiven Elektrode der Sekundärbatterie bei einem unteren Grenzwert ist, von einem Ladezustand der Sekundärbatterie nach dem Verstreichen der vordefinierten Zeit in einem Zustand, in dem das Potential der positiven Elektrode der Sekundärbatterie bei dem unteren Grenzwert ist; und Erhalten einer Differenz als den Abnahmebetrag des Innenwiderstandswerts auf Basis der Sekundärdaten durch Subtrahieren eines Widerstandswerts der positiven Elektrode der Sekundärbatterie, wenn der Ladezustand der Sekundärbatterie durch bzw. um den Wechselbetrag gestiegen ist, von einem Widerstandswert der positiven Elektrode der Sekundärbatterie zu dem Referenzzeitpunkt.
  • Gemäß des obigen Aspekts ist es möglich, eine Abnahme des Widerstands der positiven Elektrode genau und effizient zu berücksichtigen, welche aus der Kapazitätsabweichung im Schätzen des Innenwiderstandswerts der Sekundärbatterie resultiert.
  • Ein zweiter Aspekt der Erfindung schafft ein Ausgabesteuerverfahren für eine Sekundärbatterie. Der zweite Aspekt enthält: wenn eine Innenwiderstandsvariation der Sekundärbatterie nach einem Verstreichen einer vordefinierten Zeit von dem vordefinierten Referenzzeitpunkt, welche durch das Innenwiderstandsverfahren nach dem ersten Aspekt berechnet wird, ΔR ist, Verringern einer Ausgabe der Sekundärbatterie, wenn ΔR > 0 ist; Beibehalten der Ausgabe der Sekundärbatterie, wenn ΔR = 0 ist; und Erhöhen der Ausgabe der Sekundärbatterie, wenn ΔR < 0 ist.
  • Bei dem Innenwiderstandsschätzverfahren für eine Sekundärbatterie kann beispielsweise der Fall, in dem sich der Innenwiderstandswert insgesamt reduziert, geschätzt werden. Indem eine Abnahme des Innenwiderstandswerts der Sekundärbatterie Berücksichtigt wird, wird eine übermäßige Bewertung des Grad an Verschlechterung verhindert oder reduziert, und es ist beispielsweise möglich, die Ausgabe der Sekundärbatterie weiter geeignet in Reaktion auf die aktuelle Batterieleistung zu steuern ohne einer übermäßigen Beschränkung zu unterliegen. Aus diesem Grund ist es beispielsweise möglich, die Ausgabe der Sekundärbatterie im Vergleich zu der anfänglichen Ausgabe zu erhöhen. Daher ist es möglich, effektiv zu veranlassen, dass die Sekundärbatterie die ursprüngliche Leistung aufweist.
  • Ein dritter Aspekt der Erfindung schafft ein Fahrzeug. Das Fahrzeug gemäß des dritten Aspekts enthält: eine Sekundärbatterie, welche als eine Leistungszufuhr zum Antreiben des Fahrzeugs fungiert; und einen Ausgabesteuerkreislauf, welcher eine Ausgabesteuerung über die Sekundärbatterie durch die Verwendung des Ausgabesteuerverfahrens gemäß des zweiten Aspekts ausführt.
  • In einem Fahrzeug, welches beispielsweise durch die Sekundärbatterie gemäß dem Stand der Technik betrieben wird, wird die Ausgabe der Sekundärbatterie innerhalb des Bereichs gesteuert, der niedriger oder gleich der anfänglichen Ausgabe ist, von dem Gesichtspunkt des Sicherstellens der Haltbarkeit der Sekundärbatterie für etwa zehn Jahre von dem Start der Verwendung aus. Bei der Technik gemäß des Aspekts der Erfindung ist es, selbst wenn die Sekundärbatterie bei einer Ausgabe bzw. Leistung entladen wird, die höher als die anfängliche Ausgabe ist, im Gegensatz möglich, einen Ausgabezustand zu erreichen, in dem die Verschlechterung der Batterie nicht übermäßig fortschreitet. Daher ist es beispielsweise möglich, weiter geeignet eine Ausgabesteuerung in Reaktion auf einen aktuellen Verschlechterungszustand der Batterie auszuführen ohne einer Beschränkung auf die anfängliche Ausgabe der Sekundärbatterie.
  • KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die Merkmale und Vorteile sowie die technische und wirtschaftliche Bedeutung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente kennzeichnen, und wobei:
  • 1 ein Flussdiagramm ist, welches ein Innenwiderstandsschätzverfahren für eine Sekundärbatterie gemäß einer Ausführungsform darstellt;
  • 2 ein Flussdiagramm ist, welche eine weitere detaillierte Ausführungsform von Schritt S200 in 1 darstellt;
  • 3 ein Flussdiagramm ist, welches eine weitere detaillierte Ausführungsform von Schritt S300 in 1 darstellt;
  • 4 ein Flussdiagramm ist, welche ein Ausgabesteuerverfahren für eine Sekundärbatterie gemäß der Ausführungsform darstellt;
  • 5 ein Graph ist, welcher einen Zustand darstellt, in dem ein Anstiegsbetrag im Widerstand zu jedem der Temperaturbereiche T1, T2 von einer ursprünglichen Stufe der Bewertung im Berechnen eines Anstiegsbetrags eines Innenwiderstandswerts addiert wird;
  • 6 eine Ansicht ist, welche das Verhältnis zwischen einer Ladekapazität einer Sekundärbatterie und jedes eines positiven Elektrodenpotentials und eines negativen Elektrodenpotentials bei einer anfänglichen Stufe der Sekundärbatterie und einer Stufe nach einem Verstreichen einer vordefinierten Zeit darstellt;
  • 7 ein Beispiel eines Datenkennfelds ist, welches das Verhältnis aus einer Temperatur der Sekundärbatterie, einem Ladezustand (SOC) der Sekundärbatterie und eines Widerstands der positiven Elektrode bei der Temperatur und dem SOC darstellt;
  • 8 eine Ansicht ist, welche das Verhältnis zwischen einem anfänglichen SOC der Sekundärbatterie und einem anfänglichen Widerstandswert einer positiven Elektrode bei einer vordefinierten Temperatur darstellt;
  • 9 ein Beispiel eines Datenkennfelds ist, welches das Verhältnis aus einer Temperatur der Sekundärbatterie, einem Ladezustand (SOC) der Sekundärbatterie und einem Widerstandswert bei der Temperatur und dem SOC darstellt;
  • 10 eine Ansicht ist, welche das Verhältnis zwischen einem Wechselbetrag (ΔV) eines positiven Elektrodenpotentials und einem Wechselbetrag (ΔSOC) eines SOC-unteren-Grenzwerts darstellt, welches dem Wechselbetrag des positiven Elektrodenpotentials entspricht;
  • 11A eine Ansicht ist, welche eine Haltbarkeitszeit der Sekundärbatterie und einer Änderung der Ausgabesteuerung der Sekundärbatterie darstellt;
  • 11B eine Ansicht ist, welche eine Haltbarkeitszeit der Sekundärbatterie und eine Änderung des Innenwiderstands R der Sekundärbatterie darstellt; und
  • 12 eine Ansicht ist, welche ein Ausgabesteuersystem für eine Sekundärbatterie gemäß der Ausführungsform darstellt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Nachfolgend werden ein Widerstandschätzverfahren für eine Sekundärbatterie und dessen Verwendung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung im Detail mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen nach Bedarf beschrieben. Jede der Zeichnungen ist schematische gezeichnet und ein numerisches Verhältnis in jeder Zeichnung (Pfeil, Änderungsrate und ähnliches der Daten in dem Graphen) kann im Wesentlichen ein Beispiel eines aktuellen Verhältnisses darstellen; jedoch zeigt dies das aktuelle Verhältnis nicht streng bzw. genau. Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen Elemente und Abschnitte, welche die gleichen Vorgänge aufweisen, und die sich überschneidende Beschreibung wird ausgelassen oder vereinfacht.
  • Innenwiderstandsschätzverfahren für eine Sekundärbatterie
  • 1 ist ein Flussdiagramm, welches ein Innenwiderstandsschätzverfahren für eine Sekundärbatterie gemäß der Ausführungsform darstellt. Das Innenwiderstandsschätzverfahren für eine Sekundärbatterie, welches unten beschrieben wird, ist ein Verfahren zum Schätzen des Innenwiderstands einer Sekundärbatterie, welche eine positive Elektrode und eine negative Elektrode enthält, und ist dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritt S100 bis S500 enthält, wie in 1 dargestellt ist.
  • Das Innenwiderstandsschätzverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält: (S100) Erfassen eines anfänglichen Innenwiderstandswerts einer Sekundärbatterie (nachfolgend vereinfach als Sekundärbatterie bezeichnet), welche ein Bewertungsobjekt ist, und einer Temperaturverlaufsinformation, welche zumindest eine Batterietemperatur des Sekundärbatterie während der Verwendung und eine Zeitinformation über eine Zeit enthält, bei welcher die Batterietemperatur aufgenommen wird; (S200) Schätzen eines Anstiegsbetrags des Innenwiderstandswerts der Sekundärbatterie nach einem Verstreichen einer vordefinierten Zeit auf Basis der Temperaturverlaufsinformation; (S300) Schätzen eines Abnahmebetrags des Innenwiderstandswerts der Sekundärbatterie, welcher aus einer Relativänderung (Kapazitätsabweichung) zwischen dem Verwendungsbereich des Ladezustands der positiven Elektrode und dem Verwendungsbereich des Ladezustands der negativen Elektrode nach einem Verstreichen der vordefinierten Zeit auf Basis der Temperaturverlaufsinformation resultiert; (S400) Berechnen einer Innenwiderstandsvariation nach einem Verstreichen der vordefinierten Zeit auf Basis des Anstiegsbetrags des Innenwiderstandswerts und des Abnahmebetrags des Innenwiderstandswerts; und (S500) Erhalten eines geschätzten Innenwiderstandswerts der Sekundärbatterie nach einem Verstreichen der vordefinierten Zeit auf Basis des anfänglichen Innenwiderstandswerts und der Innenwiderstandsvariation.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, indem die Innenwiderstandsvariation nach einem Verstreichen der vordefinierten Zeit im Hinblick auf den anfänglichen Innenwiderstandswert berechnet wird, während die Temperaturinformation berücksichtig wird, welcher die Batterie ausgesetzt ist, den Innenwiderstandswert der Sekundärbatterie sehr genau zu erfassen, welcher sich als Ergebnis eines Verstreichens der vordefinierten Zeit verschlechtert hat. In den oben beschriebenen Schritten, dürfen die Schritte S200 und Schritt S300 nur nach dem Schritt S100 ausgeführt werden, und Schritt S200 und Schritt S300 können jeweils zu ausgewählten voneinander unabhängigen Zeitpunkten ausgeführt werden. Daher können der Schritt S200 und Schritt S300 zur gleichen Zeit (parallel zueinander) ausgeführt werden oder irgendeiner der Schritt S200 und Schritt S300 kann zuerst ausgeführt werden.
  • Die Sekundärbatterie für welche das Innenwiderstandsverfahren vorgesehen ist, ist nicht speziell beschränkt. Beispielsweise kann das Innenwiderstandsschätzverfahren für verschiedene Sekundärbatterien vorgesehen sein, welche einem wiederholten Laden und Entladen durch eine Elektronenwanderung ausgesetzt werden, was aus einer Ladungsträgerwanderung zwischen positiven und negativen Elektroden resultiert. Beispiele für die Sekundärbatterie können denkbar verschiedenen Sekundärbatterien, wie beispielsweise eine Lithiumionensekundärbatterie, eine Blei-Speicherbatterie und eine Nickelmetallhybridbatterie enthalten. Unter anderen ist die Lithiumionensekundärbatterie eine Sekundärbatterie, welche Lithiumionen als Träger verwendet, und eine hohe Energiedichte implementieren kann, so dass die Lithiumionensekundärbatterie ein bevorzugtes Beispiels der Sekundärbatterie sein kann, für welche die vorliegende Technik vorgesehen ist. Bei der Lithiumionensekundärbatterie ist eine Batterie zu bevorzugen, welche ein kohlenstoffhaltiges Material, wie beispielsweise Graphit, als ein negatives Elektrodenaktivmaterial verwendet, weil es damit möglich ist, den oben beschriebenen Abnahmebetrag des Innenwiderstandswerts geeignet zu schätzen. Nachfolgend wird die vorliegende Ausführungsform beispielsweise auf Basis eines Beispiels beschrieben werden, in dem der Innenwiderstandswert einer Lithiumionensekundärbatterie geschätzt wird.
  • Die Lithiumionensekundärbatterie enthält gegenüberliegende positive und negative Elektroden sowie einen Elektrolyten, welcher Lithiumionen enthält, welche zwischen diesen positiven und negativen Elektroden zugeführt werden. Jede der positiven Elektrode und der negativen Elektrode enthält ein Aktivmaterial, welches Lithiumionen speichern und auslösen kann. Während dem Laden der Batterie werden Lithiumionen von dem positiven Elektrodenaktivmaterial gelöst und die Lithiumionen werden in dem negativen Elektrodenaktivmaterial über den Elektrolyten aufgenommen. Während dem Entladen der Batterie werden im Gegensatz die Lithiumionen von dem negativen Elektrodenaktivmaterial ausgelöst und die Lithiumionen werden wieder in dem positiven Elektrodenaktivmaterial über den Elektrolyten aufgenommen. Auf diese Weise Wandern die Lithiumionen als Ergebnis des Entladens der Batterie zu einer externen Last oder Ladens der Batterie von einer externen Ladevorrichtung zwischen dem positiven Elektrodenaktivmaterial und dem negativen Elektrodenaktivmaterial in der Lithiumionensekundärbatterie.
  • S100: Erfassen von Temperaturverlaufsinformationen
  • In S100 wird der Innenwiderstandswert der Sekundärbatterie, welche ein Bewertungsobjekt ist (nachfolgend vereinfacht als Sekundärbatterie, Batterie, oder ähnliches bezeichnet), zu dem anfänglichen Zeitpunkt einer Bewertungsphase als der anfängliche Innenwiderstandswert erfasst. Zu der gleichen Zeit wird eine Temperaturverlaufsinformation, welche eine Batterietemperatur und eine Zeitinformation über eine Zeit enthält, bei welcher die Batterietemperatur aufgenommen wird, chronologisch für die Sekundärbatterie erfasst. Die Batterietemperatur und die Zeitinformation sind beide solange anwendbar, solange die Temperatur und die Zeit, welche während der Bewertungsphase gemessen werden, wiedererkennbar sind. Beispielsweise kann die Batterietemperatur und die Zeitinformation jeweils als Differenz von dem zuletzt gemessenen Wert erfasst werden, d. h., eine Temperaturdifferenz, eine Zeitdifferenz oder ähnliches. Die Temperaturverlaufsinformation wird bevorzugt zu einer vordefinierten Frequenz bzw. Häufigkeit erfasst (bevorzugt bei Intervallen von einer Minute bis 12 Stunden, beispielsweise alle 12 Stunden, alle vier Stunden, alle drei Stunden, alle zwei Stunden, jede Stunden, alle 30 Minuten, alle 10 Minuten, jede Minute, oder irgendeine Kombination dieser, oder ähnlichem) zumindest während der Verwendung der Batterie.
  • Eine Temperaturbedingung, welcher eine hergestellte Batterie ausgesetzt ist, kann sich in Abhängigkeit eines Zustands, wie einer äußeren Umgebung (beispielsweise eines Lands oder einer Region) und einer Verwendungsumgebung (einer Umgebungstemperatur, einer elektrischen Vorrichtung, in welcher die Batterie verwendet wird) verändern. Eine Temperaturänderung der Batterie beeinflusst eine Batterieleistung und kann insbesondere den Innenwiderstand beeinflussen. Selbst wenn daher die Batterie nicht geladen oder entladen wird (nicht verwendet wird), kann die Batterie, welche nicht verwendet wird, auch durch eine Umgebungstemperatur beeinflusst werden. Daher ist in der vorliegenden Ausführungsform nicht nur während einer Verwendung, d. h., wenn die Batterie geladen oder entladen wird, sondern auch während einer Nicht-Verwendung der Batterie, ein Erfassen der Temperaturverlaufsinformation der Batterie ein bevorzugter Modus.
  • Die Zeit, zu welcher (die Phase während welcher) die Temperaturverlaufsinformation erfasst wird, ist nicht speziell beschränkt; jedoch wird die Temperaturverlaufsinformation bevorzugt beispielsweise in Umgebungen erfasst, welche im nachfolgenden (1) bis (4) als eine Umgebung beschrieben sind, welche die Verschlechterung der Batterie leicht beeinflussen.
    • (1) Während der Verwendung der Batterie;
    • (2) Während der Nicht-Verwendung der Batterie; und während einer ausgewählten Phase von dem Ende der Verwendung der Batterie;
    • (3) Wenn eine Temperaturdifferenz zwischen einer maximalen Lufttemperatur und einer minimalen Lufttemperatur an einem Tag größer oder gleich 10°C (Tag) ist;
    • (4) Wenn Variationen der Durchschnittstemperatur eines Monats größer oder gleich 5°C (Monat) sind.
  • Während der Verwendung der Batterie tritt eine elektrochemische Reaktion als Ergebnis eines Ladens und Entladens der Sekundärbatterie auf. Daher schreitet eine Verschlechterung, welche aus der Verwendung der Batterie resultiert leicht fort, so dass die Temperaturverlaufsinformation absolut erfasst wird. Während einer Nicht-Verwendung, d. h., wenn die Batterie nicht geladen oder entladen wird, und während einer ausgewählten Phase (beispielsweise eine bis zu zehn Stunden, bevorzugt zwei bis fünf Stunden, und noch bevorzugter drei bis vier Stunden) von dem Ende der Verwendung der Batterie, kann eine Verschlechterung aufgrund des Einflusses, welcher aus der Verwendung der Batterie resultiert, fortschreiten, so dass es wünschenswert ist, die Temperaturverlaufsinformation zu erfassen. Wenn die Temperaturdifferenz zwischen der maximalen Lufttemperatur und der minimalen Lufttemperatur an einem Tag größer oder gleich 10°C ist oder wenn Variationen der Durchschnittstemperatur eines Monats größer oder gleich 5°C sind, kann eine Verschlechterung aufgrund einer Umgebungstemperatur fortschreiten, so dass es wünschenswert ist, die Temperaturverlaufsinformation zu erfassen. Irgendeine der Bedingungen (1) bis (4) können angewandt werden. Zwei oder mehr der Bedingungen (1) bis (4) können in Kombination je nach Bedarf verwendet werden. Wenn irgendeine Bedingung angewandt wird, ist es wünschenswert, dass es die Bedingung (1) während der Verwendung der Batterie ist. Beispielsweise kann die Temperaturverlaufsinformation nicht nur (1) während der Verwendung der Batterie erfasst werden, sondern auch, wenn eine der Bedingungen (2) bis (4) erfüllt ist. Zudem kann die Temperaturverlaufsinformation sowohl während der Verwendung der Batterie und während der Nicht-Verwendung der Batterie erfasst werden. Bei dem oben beschriebenen Zeitpunkt ist es ebenso möglich, die Temperaturverlaufsinformation zu einer geeigneten Häufigkeit zu geeigneten Intervallen zu erfassen, wie in dem Fall, während der Verwendung der Batterie.
  • Als der anfängliche Innenwiderstandswert der Sekundärbatterie kann der Innenwiderstandswert der Sekundärbatterie, welcher durch herkömmlich bekannte Messverfahren gemessen wird, wie beispielsweise die I-V-Widerstandsmessung, die A-C-Impedanzmessung und Reststromverfahren, bei einer anfänglichen Stufe einer Bewertungsphase verwendet werden. Bei einer Sekundärbatterie, welche ein herkömmliches Batteriesteuersystem enthält, gibt es im allgemeinen, eines, welches einen Batteriezustand durch Messen der Temperatur, des Stroms, der Spannung, des Ladezustands (SOC), der Kapazität (beispielsweise Entladekapazität) und ähnliches der verwendeten Batterie aus dem Gesichtspunkt der Sicherheit verwaltet bzw. steuert. Der Batteriezustand wird für jede einzelne Batterie oder jede Mehrzahl von Batterien (jeder Batteriestapel) verwaltet. Die oben beschriebene Temperaturverlaufsinformation kann durch Verwenden dieser Daten erfasst werden, welche durch ein herkömmliches Batteriesteuersystem erfasst werden. Beispielsweise erfasst die Temperaturverlaufsinformation nicht nur Temperaturinformationen, sondern auch Informationen über ein positives Elektrodenpotential und Informationen über den SOC und ähnliches. Der Innenwiderstandswert kann parallel mit dem Verwalten dieser Batteriezustände erfasst werden. Diese Messungen erlauben es, dass jeder Teil der Information der Batterie (oder des Batteriestapels) zu jedem Zeitpunkt durch Anbringen an jeder oder einer Mehrzahl von Batterien eines Temperaturmessmittel, welches aus einem Thermoelement, einem Thermistor oder ähnlichem gebildet ist, eines Spannungsmessmittels, eines Strommessmittels, und ähnlichem, erfasst werden kann.
  • Der anfängliche Innenwiderstandswert der Sekundärbatterie kann durch vorheriges Erfassen eines Innenwiderstandswerts einer Standardsekundärbatterie, welche die gleichen Spezifikationen wie die Sekundärbatterie aufweist, welche das Bewertungsobjekt ist, bei einer vordefinierten Temperatur und SOC Bedingung und einem anschließenden Referenzieren auf diesen Wert, erfasst werden. Solche Daten, welche den anfänglichen Innenwiderstandswert betreffen, können in einem Modus eines Dreidimensionalkennfelds vorbereitet werden (nachfolgend vereinfacht als Drittdaten bezeichnet) oder ähnlichen, wie beispielsweise einem anfänglichem Innenwiderstandswert-Temperatur-SOC-Verhältnis. 9 zeigt beispielsweise ein Beispiel der Drittdaten. Das Verhältnis aus der Temperatur, den SOC, und dem Innenwiderstandswert der Standardsekundärbatterie kann unter Berücksichtigung eines herkömmlichen Prozesses gemessen werden. Genauer soll der I-V-Widerstand der Batterie, welcher auf einen vordefinierten SOC-Zustand bei einer vordefinierten Temperatur angepasst wird, gemessen werden. Der I-V-Widerstand ist als die Steigung einer Linie definiert, welche durch die I-V-Kurve gezeichnet ist, welche das Verhältnis zwischen einem Offenen-Stromkreispotential (V) und einem Stromwert (I) zeigt, welcher zu dem Zeitpunkt strömt, und ist ein Wert der auch als sogenannter Differentialwiderstand oder ähnliches bezeichnet wird. Ein I-V-Widerstandsmessverfahren ist nicht besonders bzw. streng beschränkt. Beispielsweise wird eine Spannungsvariation zu dem Zeitpunkt, wenn die Batterie, die an eine vordefinierte Temperatur und SOC-Zustand angepasst ist, für eine gewisse Zeit (beispielsweise fünf Sekunden) bei verschiedenen Stromwerten (bevorzugt drei oder mehr Punkten, beispielsweise vier Punkten, d. h., 0,1 C, 1 C, 2 C, 5 C oder ähnlichem) geladen oder entladen wird, unter Verwendung eines Potentiostats, oder ähnlichem gemessen, und der I-V-Widerstand kann einer sein, welcher durch Berechnen der Steigung einer Spannung zu einem Stromwert erhalten wird. Dieser I-V-Widerstand kann beispielsweise ein Index sein, welcher kennzeichnet, wie viel Amper Strom die Sekundärbatterie für eine gewisse Zeit leiten kann. Das Verhältnis zwischen einem SOC und einem IV-Widerstandswert ist beispielsweise als ein Beispiel dargestellt, indem Messungen bei Intervallen von beispielsweise 1 bis 5°C in dem Bereich durchgeführt werden, in dem die Batterietemperatur bei etwa –40°C bis 80°C (beispielsweise etwa –35°C bis 60°C) liegt. Diese Werte können zu der gleichen Zeit erfasst werden, wenn Erstdaten (später beschrieben) erzeugt werden.
  • S200: Schätzen eines Anstiegsbetrags eines Innenwiderstandswerts
  • In S200 wird ein Anstiegsbetrag des Innenwiderstandswerts der Sekundärbatterie nach einem Verstreichen einer Bewertungsphase (d. h., einer vordefinierten Zeit) auf Basis der Temperaturverlaufsinformation geschätzt. Ein Verfahren zum Schätzen eines Anstiegsbetrags des Innenwiderstandswerts der Sekundärbatterie ist nicht speziell beschränkt. Beispielsweise wird ein Anstiegsbetrag (Δ + R) des Innenwiderstandswerts durch Subtrahieren des Innenwiderstandswerts (Ri) von dem Innenwiderstandswert (Rr) berechnet, welcher für die Sekundärbatterie nach einem Verstreichen der vordefinierten Zeit geschätzt wird. Der Innenwiderstandswert (Rr) der Sekundärbatterie nach einem Verstreichen der vordefinierten Zeit wird beispielsweise als der Innenwiderstandswert verstanden, welcher aus einer Akkumulation bzw. eines Aufsummierens eines Anstiegsbetrags im Widerstand unter jeder vordefinierten Bedingung, welcher die Sekundärbatterie ausgesetzt worden ist, zu dem anfänglichen Innenwiderstandswert (Ri) der Sekundärbatterie resultiert. Ein Anstiegsbetrag im Widerstand bei einer vordefinierten Bedingung wird als ein Produkt aus dem anfänglichen Innenwiderstandswert, einem Widerstandsanstiegskoeffizienten (α) bei der Bedingung und einer Zeit (t) während welcher die Sekundärbatterie der Bedingung ausgesetzt worden ist, berechnet. D. h., ein Anstiegsbetrag (Δ + R) des Innenwiderstandswerts wird beispielsweise auf Basis der nachfolgenden mathematischen Formel (1) geschätzt. Δ + R = Rr – Ri = Ri·(Σαx·tx) – 1) (1)
  • In der obigen mathematischen Formel kennzeichnet Δ + R einen Anstiegsbetrag des Innenwiderstandswerts, Rr kennzeichnet einen Innenwiderstandswert nach einem Verstreichen der vordefinierten Zeit, Ri kennzeichnet einen anfänglichen Innenwiderstandswert, αx kennzeichnet einen Widerstandsanstiegskoeffizienten bei einer vordefinierten Bedingung x, und tx ist eine Zeit, während welcher die vordefinierte Bedingung x gehalten wurde.
  • Bei dem Innenwiderstandsschätzverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird ein Anstiegsbetrag des Innenwiderstandswerts genau und einfach geschätzt, durch beispielsweise ein Akkumulieren eines Anstiegsbetrags im Widerstand für jede vordefinierte Temperatur und SOC Bedingung der Sekundärbatterie mit der Verwendung des nachfolgenden Verfahrens durch Fokussieren auf das oben beschriebene Verhältnis. D. h., beim Schätzen eines Anstiegsbetrags des Innenwiderstandswerts, welcher in dieser Spezifikation beschrieben wird, werden die nachfolgenden Erstdaten zuvor für die Standardsekundärbatterie vorbereitet, welche die gleichen Spezifikationen wie die vorgesehene Sekundärbatterie aufweist. Die Erstdaten sind Daten, welche den Wert des Widerstandsanstiegskoeffizienten der Sekundärbatterie bei einer vordefinierten Temperatur und einem SOC-Zustand kennzeichnen. Der Widerstandsanstiegskoeffizient ist ein Wert, welcher den Grad des Anstiegs pro Zeiteinheit in dem Widerstand der Sekundärbatterie kennzeichnet, welche einer vordefinierten Bedingung ausgesetzt ist. Mit anderen Worten kann der Widerstandsanstiegskoeffizient als die Rate der Verschlechterung aufgrund eines Anstiegs des Innenwiderstandswerts der Sekundärbatterie erfasst werden. Ein Messwert für die Standardsekundärbatterie, welche die gleichen Spezifikationen wie die Sekundärbatterie aufweist, welche das Bewertungsobjekt ist, kann als der Widerstandsanstiegskoeffizient verwendet werden. Der Widerstandsanstiegskoeffizient wird beispielsweise unter Berücksichtigung des nachfolgenden Prozesses erhalten.
  • Zuerst wird durch Messen des Widerstandswerts einer Batterie, welcher bei einer vordefinierten Temperatur und SOC für eine vordefinierte Zeit gespeichert wurde, eine Widerstandsanstiegsrate nach einem Speichern für die vordefinierte Zeit erhalten. Wenn der anfängliche Widerstand R0 und der Widerstand nach dem Speichern für eine vordefinierte Zeit (t) Rt ist, wird beispielsweise ein Wert, welcher aus der mathematischen Formel rt = (Rt – R0)/R0·100 berechnet wird, als die Widerstandsanstiegsrate rt verwendet. Nachfolgend wird aus den Daten der Widerstandanstiegsrate rt, welcher für verschiedene Verweildauer berechnet, der Widerstandsanstiegskoeffizient α berechnet, welcher zeitliche Änderungen in der Widerstandsanstiegsrate rt kennzeichnet. Dieser Widerstandsanstiegskoeffizient wird beispielsweise berechnet, indem eine lineare Regression, in welcher die Zeit t eine unabhängige Variable ist und die Widerstandsanstiegsrate rt eine abhängige Variable ist, berechnet wird. Wenn das Verhältnis zwischen einer Widerstandanstiegsrate und eine Zeit aufgetragen wird, wo die X-Achse die Wurzel einer Zeit (√t) und die Y-Achse eine Widerstandanstiegsrate (rt) darstellt, kann genauer der Graf typischerweise einer linearen Regression unterzogen werden. Die Steigung der Regressionslinie ist der Widerstandsanstiegskoeffizient α.
  • Die Erstdaten werden durch Berechnen des Widerstandsanstiegskoeffizienten α vorbereitet, während die Temperatur und die SOC Bedingung verschieden geändert werden. Die Erstdaten können als numerische Daten vorbereitet werden oder können als Kennfelddaten vorbereitet werden. Bevorzugt wird das Widerstandsanstiegskoeffizienten-Temperatur-SOC-Verhältnis in Form beispielsweise eines Dreidimensionalkennfelds oder ähnlichem vorbereitet.
  • Der Widerstandsanstiegskoeffizient α hängt von der Temperatur und dem SOC ab. Bei der oben beschriebenen Haltbarkeitstestbedingung kann jedoch der Widerstandsanstiegskoeffizient α mehr durch die Temperatur als durch den SOC beeinflusst werden. Die Relevanz bzw. Abhängigkeit zwischen dem Widerstandsanstiegskoeffizienten α und der Temperatur kann im Allgemeinen durch die Arrhenius-Gleichung ausgedrückt werden. Bei der Vorbereitung der Erstdaten wird beispielsweise der Widerstandsanstiegskoeffizent α bei mehreren unterschiedlichen Temperaturen berechnet (beispielsweise bei drei oder mehr Temperaturen) und die Temperaturabhängigkeit des Widerstandsanstiegskoeffizienten der Batterie wird auf Basis der Arrhenius-Gleichung erhalten. Daher ist es möglich, den Widerstandsanstiegskoeffizienten α in dem Temperaturbereich exakt und einfach zu bestimmen. Bei der Arrhenius-Gleichung wird der Widerstandsanstiegskoeffizent α als die allgemeine Formel α = A·exp(–E/RT) oder ähnliches ausgedrückt. In der Formel kennzeichnet A eine Konstante, welche nicht von der Temperatur abhängt, (Frequenzfaktor), E kennzeichnet eine Aktivierungsenergie, R kennzeichnet eine Gaskonstante und T kennzeichnet eine Absoluttemperatur. Der Widerstandsanstiegskoeffizient α kann noch mehr von der Temperatur abhängen als von dem SOC, wenn die Umgebungstemperatur sinkt. Wenn die Umgebungstemperatur eine niedere Temperatur ist, welche etwa bei 10°C oder niedriger ist, kann der Widerstandsanstiegskoeffizient α daher beispielsweise als eine Kennzahl behandelt werden, welche nur von der Temperatur abhängt. Nachfolgend wird zum Zweck einer einfachen Beschreibung eine Technik zum Berechnen eines Anstiegsbetrags des Innenwiderstandswerts beschrieben werden, indem ein Beispiel verwendet wird, in welchem die Umgebungstemperatur niedriger oder gleich 10°C ist und der Widerstandsanstiegskoeffizient α nicht von dem SOC abhängt und nur durch die Temperatur beeinflusst wird.
  • Die oben beschriebenen Erstdaten und die oben beschriebenen Drittdaten sind nicht immer auf diese beschränkt; jedoch sind die Erstdaten und die Drittdaten bevorzugt Daten, welche für eine Standardbatterie erfasst werden, welche sich nicht verschlechtert hat, d. h., eine Standartbatterie gerade nach der Herstellung oder beim Anfang einer Verwendung. Der Anfang der Verwendung meint einen anfänglichen Verwendungszustand der Sekundärbatterie, welche als eine elektrische Leistungszufuhrquelle fungiert. D. h., der Anfang der Verwendung ist bevorzugt beispielsweise der Zeitpunkt, zu welchem die Sekundärbatterie (welche die Standardsekundärbatterie sein kann) in einem Zustand ist, in welchem keine nennenswerte Verschlechterung erkannt wird. Daher werden beispielsweise die Erstdaten und die Drittdaten bevorzugt in einem Zustand erfasst, in dem eine Sekundärbatterie hergestellt wird und unter einem vordefinierten Bedingungsprozess und Alterungsprozess verwendet wird und anschließend einem Lade- und Entladeprozess für etwa ein bis zehn Mal ausgesetzt wird. Der Anfang der Verwendung kann auf den Zeitpunkt des Startens der Verwendung der Batterie durch einen Nutzer eingestellt werden. Beispielsweise kann der Anfang einer Verwendung auf den Zeitpunkt eingestellt werden, an welchem ein Schätzen (Bewerten) des Innenwiderstands der Sekundärbatterie beginnt.
  • Nachfolgend wird wie in 2 dargestellt ein Anstiegsbetrag des Innenwiderstandswerts geschätzt. Der Prozess des Schätzens eines Anstiegsbetrags des Innenwiderstands enthält (S210) Berechnen einer integrierten Haltezeit bzw. Verweildauer; (S220) Berechnen eines Innenwiderstandswerts nach einem Verstreichen einer vordefinierten Zeit; und (S230) Berechnen eines Anstiegsbetrags des Innenwiderstandswerts.
  • Anfänglich wird in S210 eine integrierte Verweildauer, während welcher die Sekundärbatterie in jedem vordefinierten Temperaturbereich gehalten wird, für jeden vordefinierten Temperaturbereich auf Basis der erfassten Temperaturverlaufsinformation berechnet. D. h., bei der vorliegenden Ausführungsform wird zum Zweck der Vereinfachung der Fall unter der Bedingung beschrieben, dass ein Anstieg des Innenwiderstandswerts aufgrund des SOC ignoriert werden kann. Die integrierte Verweildauer für jeden Temperaturbereich wird genauer durch Integrieren einer Zeit erhalten, während welcher die Sekundärbatterie in einem vordefinierten Temperaturbereich gehalten wird. Auf diese Weise ist es durch Einteilen der Temperaturverlaufsinformation von dem anfänglichen Zustand als der integrierten Verweildauer (tm) in jedem Temperaturbereich (ΔTm) möglich, einfach die Temperaturverlaufsinformation der Batterie über eine verlängerte Zeitspanne zu verwalten.
  • Nachfolgend wird in S220 der Innenwiderstandswert der Sekundärbatterie nach einem Verstreichen der vordefinierten Zeit berechnet. Der Innenwiderstandswert (Rr) der Sekundärbatterie nach einem Verstreichen der vordefinierten Zeit kann beispielsweise als der eine verstanden werden, welcher durch Addieren eines Anstiegsbetrags in dem Innenwiderstand zu dem Innenwiderstandswert am Anfang der Verwendung der Batterie, erhalten wird, d. h. der anfängliche Innenwiderstandswert (Ri). Ein Anstiegsbetrag des Innenwiderstandswerts ist ein Betrag des Anstiegs des Innenwiderstandswerts, welcher unter einer vordefinierten Bedingung geschätzt wird anzusteigen. Wie in der nachfolgenden Tabelle 1 beispielsweise dargestellt, wird ein Anstiegsbetrag im Innenwiderstand einfach berechnet, während ein Temperaturverlauf berücksichtigt wird, indem ein Anstiegsbetrag (Δ + Rrm) im Innenwiderstandswert für jeden der oben beschriebenen Temperaturbereiche (ΔTm) getrennt berechnet wird und dann ein die Anstiegsbeträge (Δ + Rrm) im Innenwiderstandswert für alle Temperaturbereiche zusammen addiert werden. Der Temperaturbereich (ΔTm) kann beispielsweise für jeden 1 bis 20°C, noch bevorzugter für jeden 1 bis 15°C, besonders bevorzugt für jeden 1 bis 10°C und beispielsweise für jeden 1 bis 5°C eingestellt werden. Tabelle 1
    Temperaturbereich integrierte Verweildauer Widerstandsanstiegskoeffizient Anstiegsbetrag im Innenwiderstand
    ΔT1 t1 α1 = A·exp(E/T1) Δ + R1
    ΔT2 t2 α2 = A·exp(E/T2) Δ + R2
    ΔT3 t3 α3 = A·exp(E/T3) Δ + R3
    . . . . . . . . . . . .
    ΔTm tm αm Δ + Rrm
  • Das Berechnen und Aufsummieren der Anstiegsbeträge im Widerstand (Δ + Rrm) in den jeweiligen Temperaturbereichen wird bevorzugt unter Berücksichtigung der Miner-Regel (Regel der linearen Schadensakkumulation) ausgeführt. Die Miner-Regel ist generell als Ermüdungsschätzverfahren bekannt, welches zu einem Zeitpunkt der Schätzung der Ermüdungszeit eines Elementes verwendet wird, auf welches Beanspruchungen mit verschiedenen Amplituden zufällig einwirken. Bei der Miner-Regel wird die Lebensdauer auf der Annahme geschätzt, dass ein Zustand, in welchem Beanspruchungen mit verschiedenen Amplituden zufällig auftreten die Summe der Beanspruchungen (σ1, σ2, ..., σi) ist, welche unterschiedliche Amplituden aufweisen und welche nur alleine wiederholt werden. In der vorliegenden Ausführungsform wird diese Idee verwendet und zum Beispiel der Grad an Verschlechterung, welche einen Anstieg im Innenwiderstand aufgrund des Temperaturverlaus der Batterie berücksichtigt, wird Bezug nehmend auf eine Zeit bewertet (d. h., eine Bewertungsphase). Beispielsweise wird eine Zeit, während welcher die Batterie einem vordefinierten Temperaturbereich ausgesetzt ist, zu der integrierten Verweildauer hochaddiert (Häufigkeitsverteilung) und der zu akkumulierende Grad an Verschlechterung wird als ein Betrag des Anstiegs im Innenwiderstand in dem vordefinierten Temperaturbereich berechnet.
  • Genauer werden beispielsweise Anstiegsbeträge im Innenwiderstandswert in dem jeweiligen Temperaturbereichen unter Berücksichtigung der Miner-Regel zusammenaddiert, wie es in dem folgenden Prozess dargestellt ist. D. h., genauer wird beispielsweise ein Anstiegsbetrag (Δ + Rr1) im Innenwiderstandswert in einem ersten Temperaturbereich (ΔTm1) zuerst berechnet. Als ein Beispiel, in dem eine integrierte Verweildauer in dem ersten Temperaturbereich (ΔT1) t1 ist, ist beispielsweise ein anfänglicher Innenwiderstandswert Ri1 und ein Widerstandsanstiegskoeffizient, welcher dem ersten Temperaturbereich entspricht und aus den Erstdaten gewonnen wird, α1, ein Innenwiderstandswert Rr1 der Batterie, welcher in dem ersten Temperaturbereich (ΔT1) gehalten wurde, wird durch Multiplizieren des anfänglichen Innenwiderstandswerts (Ri1) mit dem Widerstandsanstiegskoeffizienten (α1) und der integrierten Verweildauer (t1) in dem ersten Temperaturbereich berechnet. Der Anstiegsbetrag (Δ + Rr1) im Widerstandswert in dem ersten Temperaturbereich wird durch Subtrahieren des anfänglichen Innenwiderstandswerts (Ri1) von dem Innenwiderstandswert (Rr1) der Batterie berechnet, welche in dem ersten Temperaturbereich (ΔT1) gehalten wurde.
  • Nachfolgend wird ein Anstiegsbetrag (Δ + Rr2) in dem Innenwiderstandswert in einem zweiten Temperaturbereich (ΔT2) berechnet. Bei dem Berechnen eines Anstiegsbetrags (Δ + Rr2) in dem Innenwiderstandswert in dem zweiten Temperaturbereich, wird der Innenwiderstandswert (Rr1) der Batterie, welche in dem ersten Temperaturbereich (ΔT1) gehalten wurde, als ein anfänglicher Innenwiderstandswert (Ri2) in dem zweiten Temperaturbereich verwendet. D. h., eine Berechnungsstartreferenz wird auf der Annahme, dass die Verschlechterung an dem Beginn des zweiten Temperaturbereichs fortgeschritten ist, durch einen Betrag verschoben, welcher dem Betrag des Anstiegs (Δ + Rr1) in dem Innenwiderstandswert in dem ersten Temperaturbereich entspricht. Ein Innenwiderstandswert (Rr2) der Batterie, welche in dem zweiten Temperaturbereich gehalten wurde, wird als der Innenwiderstandswert der Batterie berechnet, deren Innenwiderstand als Ergebnis eines Temperaturverlaufs in dem ersten Temperaturbereich gestiegen ist, und der Innenwiderstandswert der Batterie, welche für eine integrierte Verweildauer in dem zweiten Temperaturbereich gehalten wurde. Auf diese Weise wird durch Aufaddieren der Anstiegsbeträge (Δ + Rrm) in dem Innenwiderstandswert in den jeweiligen Temperaturbereichen eine Integration unter Berücksichtigung eines Temperaturverlaufs durchgeführt, so dass es möglich ist, einen Anstiegsbetrag (Δ + R) des Innenwiderstandswerts in allen Temperaturverlaufsbereichen einfach und zudem sehr genau zu schätzen und in Erweiterung den Betrag an Verschlechterung zu schätzen.
  • In S230 wird ein Anstiegsbetrag (Δ + R) des Innenwiderstandswerts durch Subtrahieren des anfänglichen Innenwiderstandswerts (Ri) von dem derart erhaltenen Innenwiderstandswert (Rr) der Sekundärbatterie nach einem Verstreichen der vordefinierten Zeit berechnet. Obwohl eine detaillierte Beschreibung in der Spezifikation ausgelassen wird, kann ein Anstiegsbetrag (Δ + R) des Innenwiderstandswerts unter Berücksichtigung des Einflusses des SOC berechnet werden. In diesem Fall kann beispielsweise eine integrierte Verweildauer in einem vordefiniertem Temperaturbereich zudem als eine integrierte Verweildauer in einem vordefiniertem Temperaturbereich und einen vordefinierten SOC Bereich aufgeteilt werden, und ein Innenwiderstandswert kann nach einem Verstreichen der vordefinierten Zeit berechnet werden, indem ein Widerstandsanstiegskoeffizient bei einer Temperatur und ein SOC verwendet wird. Genauer werden beispielsweise, wie in 5 dargestellt, Anstiegsbeträge in dem Innenwiderstandswert in jeweiligen Temperaturbereichen T1, T2, ... jeweils zu dem anfänglichen Innenwiderstandswerten in jeweiligen SOC Bereichen addiert. Danach wird ein Anstiegsbetrag des Innenwiderstandswerts nach einem Verstreichen der vordefinierten Zeit für jeden vordefinierten SOC Bereich berechnet und die Anstiegsbeträge des Innenwiderstandswerts werden über alle SOC Bereiche der Verwendung addiert. Bei dieser Konfiguration wird ebenso ein Anstiegsbetrag (Δ + Rrm) des Innenwiderstands erhalten. Gemäß des obigen Modus ist es möglich, den Grad an Verschlechterung weiter sehr genau zu schätzen. Eine detaillierte Berechnungstechnik der Miner-Regel ist allgemein bekannt, so dass eine weitere detaillierte Beschreibung weggelassen wird.
  • Auf diese Weise ist es durch Anwenden der Technik gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich, den Innenwiderstandswert nach einem Verstreichen der vordefinierten Zeit einfach zu berechnen, welche den Temperaturverlauf der Batterie reflektiert. Ein Anstiegsbetrag des Innenwiderstands wird durch Subtrahieren des anfänglichen Innenwiderstandswerts (Ri) von dem berechneten Innenwiderstandswert nach einem Verstreichen der vordefinierten Zeit erhalten. Die Technik zum Berechnen eines Anstiegsbetrags des Innenwiderstandswerts ist jedoch nicht notwendigerweise auf das oben beschriebene Beispiel beschränkt. Beispielsweise kann bei dem Berechnen eines Anstiegsbetrags des Innenwiderstandswerts, der Innenwiderstandswert (Rr) der Sekundärbatterie nach einem Verstreichen der vordefinierten Zeit direkt berechnet werden, eine Differenz kann durch Subtrahieren des anfänglichen Innenwiderstandswerts (Rin) von dem Innenwiderstandswert (Rr) erhalten werden und die Differenz kann dann als ein Anstiegsbetrag (Δ + Rr) des Innenwiderstandswerts verstanden werden. Andere als diese Beispiele, beispielsweise ein Verfahren zum Berechnen eines weiter detaillierten Anstiegsbetrags des Innenwiderstandswerts, ein weiteres vereinfachtes Berechnungsverfahren, oder ähnliches können verwendet werden.
  • S300: Schätzung des Abnahmebetrags des Innenwiderstandswerts
  • Auf der anderen Seite wird in S300 ein Abnahmebetrag des Innenwiderstandswerts der Sekundärbatterie, welcher aus einer Relativänderung in dem Verwendungsbereich der Kapazität zwischen der positiven Elektrode und der negativen Elektrode nach einem Verstreichen der vordefinierten Zeit resultiert, auf Basis der oben beschriebenen Temperaturverlaufsinformation geschätzt. Die Relativänderung in dem Bereich der Verwendung der Kapazität (Kapazitätsabweichung) zwischen der positiven Elektrode und der negativen Elektrode wird vereinfacht beschrieben werden. Wie oben beschrieben, enthält jede der positiven Elektrode und der negativen Elektrode eines vordefinierten Prozentsatzes an Aktivmaterial. In Abhängigkeit der Kristallstruktur, Zusammensetzung, und ähnlichem eines Aktivmaterials werden eine Kapazität, dass das Aktivmaterial Ladeträger aufnehmen kann, und ein Potential, welches einem Zustand entspricht, in dem Ladeträger aufgenommen sind, ermittelt. Die Kapazität und die Spannung der Batterie werden durch den Betrag eines positiven Elektrodenaktivmaterials, den Betrag eines negativen Elektrodenaktivmaterials und ähnlichem ermittelt. Eine Verschlechterung der Batterie kann auch signifikant durch eine individuelle Verschlechterung jeder der positiven Elektroden und der negativen Elektroden, einer Lücke in dem Grad an Verschlechterung zwischen der positiven Elektrode und der negativen Elektrode und ähnlichem beeinflusst werden.
  • 6 ist eine Ansicht, welche schematisch eine offene Stromkreispotentialkurve von jeder einer positiven Elektrode und einer negativen Elektrode darstellt. Wie in 6 dargestellt ist, ist es beispielsweise bekannt, dass eine irreversible Kapazität (ΔC) in einer Lithiumionenbatterie als Ergebnis eines anfänglichen Ladens und Endladens auftritt. Genauer lagern sich Lithiumionen, welche als Ladeträger fungieren, auf der Oberfläche der negativen Elektrode ab und sind beispielsweise nicht aktiviert mit dem Ergebnis, dass die Batteriekapazität abnehmen kann. Eine Schicht wird als Ergebnis des Abbaus eines Elektrolyten oder ein Schicht bildendes Mittel, welches dem Elektrolyt hinzugefügt wird, wird auf der Oberfläche der negativen Elektrode gebildet, wodurch der Innenwiderstand ansteigen kann. Zudem kann beispielsweise auch beobachtet werden, dass sich Oxalsäureionen von der gebildeten Schicht ablösen, wenn eine Oxalatkomplexverbindung (oxalato complex compound) als ein Schicht bildendes Mittel verwendet wird, wodurch der Innenwiderstand der Batterie wieder sinken kann.
  • Auf diese Weise kann als Ergebnis der Verwendung der Batterie der Modus der Verschlechterung zwischen der positiven Elektrode und der negativen Elektrode variieren oder es kann eine Lücke in einem Zustand der Kombination auftreten. Dann kann auch die Kapazitätsabhängigkeit der Batteriecharakteristiken und des Modus des Anstiegs im Innenwiderstand beeinflusst werden. Wenn beispielsweise die irreversible Kapazität der negativen Elektrode als ein Ergebnis der Verwendung der Batterie steigt, verbleibt das negative Elektrodenpotential bei Vn1 und geht nicht auf das anfängliche Potential Vn0 der letzten Stufe des Entladens der negativen Elektrode zurück. D. h., in dem in 6 gezeigten Beispiel, wird erwartet, dass eine negative Elektrodenpotentialkurve von der Kurve „anfänglich” zu der Kurve „nach der Verschlechterung” wechselt. Zuerst wird der Fokus auf das positive Elektrodenpotential gelegt. Dann wird mit einem Wechsel der negativen Elektrodenpotentialkurve der untere Grenzwert des Lade- und Entladepotential der positiven Elektrode von einem anfänglichen positiven Elektrodenpotential Vp0 auf eine Hochpotential-Seite Vp1 gewechselt. D. h., der untere Grenzwert der Lade- und Entladekapazität der positiven Elektrode weicht relativ in Richtung einer Hochkapazität-Seite ab, d. h. einer Hoch-SOC-Seite. 7 ist ein Temperatur-SOC-positive-Elektrodenwiderstandskennfeld, welche schematisch das Verhältnis aus der Temperatur, den SOC und dem positiven Elektrodenwiderstandswert der Sekundärbatterie darstellt. 8 ist ein Graf, welcher ein Ausschnitt aus 7 ist, und welcher schematisch das Verhältnis zwischen einem positiven Elektrodenwiderstand und einem SOC bei einer ausgewählten Temperatur darstellt. Wenn der untere Grenzwert des SOC während dem Laden oder Entladen der positiven Elektrode von So auf eine Hoch-Potential-Seite S1 wechselt, darf die positive Elektrode nicht in einer Hochwiderstandregion geladen oder entladen werden, so dass der Innenwiderstand verringert werden kann. Beispielsweise nimmt der anfängliche Widerstandswert (Rp0) der positiven Elektrode auf einen verschlechterten Widerstandwert (Rp1) als Ergebnis eines Wechsels auf den unteren Grenzwert des SOC ab.
  • In der in dieser Spezifikation beschriebenen Technik wird durch Fokussieren auf einen Abnahmebetrag des Innenwiderstandswerts der Sekundärbatterie, welcher aus einer solchen Kapazitätsabweichung zwischen der positiven Elektrode und der negativen Elektrode resultiert, der Abnahmebetrag bei der Schätzung des Innenwiderstands berücksichtigt. 6 zeigt beispielsweise die Potentialkurve einer negativen Elektrode in dem Fall, in dem ein negatives Elektrodenaktivmaterial, welches aus kohlenstoffhaltigen Material hergestellt wird, verwendet wird. Ein positives Elektrodenaktivmaterial in diesem Beispiel ist beispielsweise ein Lithiumübergangsmetallverbundoxid, welches durch die allgemeine Formel Li(Ni1-a-bMnaCob)O2 ausgedrückt wird (a, b sind jeweils unabhängige reale Zahl, welche größer oder gleich 0 und kleiner als 1 sind, und 0 ≤ (a + b) < 1 erfüllen). Bei einer solchen negativen Elektrode, wenn die Potentialkurve der negativen Elektrode auf eine Hochkapazitätsseite gewechselt hat (sich verschlechtert hat), nimmt der Widerstandswert der verschlechterten negativen Elektrode nicht so viel ab. D. h., eine Abnahme im Widerstandswert der negativen Elektrode kann ignoriert werden. Für eine Batterie, welche ein solches negatives Elektrodenaktivmaterial verwendet, wenn die Potentialkurve der negativen Elektrode auf eine Hochkapazitätsseite gewechselt hat (sich verschlechtert hat), der Widerstand der verschlechterten negativen Elektrode abnimmt, wird ein Abnahmebetrag im Widerstandswert wie in dem Fall der positiven Elektrode berechnet. Nachfolgend wird eine Technik zum Berechnen eines Abnahmebetrags im Widerstandswert der positiven Elektrode im Detail beschrieben werden.
  • D. h., beim Schätzen eines Abnahmebetrags des Innenwiderstandswerts, welcher in dieser Spezifikation beschrieben ist, wie in <D2> und (S110) gezeigt ist, welche später beschrieben werden, werden Sekundärdaten und positive Elektrodenpotentialverlaufsinformationen, wie in 7 dargestellt ist, zuvor für die Standardsekundärbatterie vorbereitet, welche die gleichen Spezifikationen wie die vorgesehenen Sekundärbatterie aufweist.
    <D2> Die Sekundärdaten sind Temperatur-SOC-Widerstandsdaten der positive Elektrode, welche das Verhältnis aus einer Temperatur und einem SOC der Standardsekundärbatterie und einem positiven Elektrodenwiderstand bei jeder Temperatur und SOC in der anfänglichen Stufe der positiven Elektrode darstellt, welche in der Standardsekundärbatterie angeordnet ist. Beim Erzeugen der Erstdaten werden beispielsweise Daten, welche das positive Elektrodenpotential betreffen, zusammengestellt. Damit werden die Sekundärdaten vorbereitet. Der positive Elektrodenwiderstand wird beispielsweise durch Ausbilden einer Referenzelektrode in der Standardbatterie und einem anschließenden Messen einer Potentialdifferenz zwischen der Referenzelektrode und der positiven Elektrode erhalten. Die Sekundärdaten können als numerische Daten vorbereitet werden oder können als Kennfelddaten vorbereitet werden. Bevorzugt wird das Temperatur-SOC-positive-Elektrodenwiderstandsverhältnis in Form von beispielsweise einem Dreidimensionalkennfeld oder ähnlichem vorbereitet.
    (S110) Die positive Elektrodenpotentialverlaufsinformation sind Daten, welche ein positives Elektrodenpotential und eine Zeitinformation über eine Zeit enthalten, bei welcher das positive Elektrodenpotential für die Sekundärbatterie, welche das Bewertungsobjekt ist, aufgenommen wird. Ein positives Elektrodenpotential, welches beispielsweise durch Einbringen der Referenzelektrode zu einer oder zwei oder mehreren Sekundärbatterien gemessen wird, kann bevorzugt als das positive Elektrodenpotential verwendet werden. Das positive Elektrodenpotential wird beispielsweise durch Installieren einer Referenzelektrode in einer Einzelbatterie oder einer oder mehreren Batterien innerhalb einer Mehrzahl von Batterien (oder Batteriestapels) gemessen, welche Objekte sind, aus welchen die oben beschriebene Temperaturverlaufsinformation erfasst wird. Daher ist es möglich das positive Elektrodenpotential zu jeder Zeit zu erfassen. Wenn die positive Elektrodenpotentialverlaufsinformation durch die Verwendung eines bekannten Batteriesteuersystems erhalten wird, kann die erhaltene positive Elektrodenpotentialverlaufsinformation verwendet werden. Das positive Elektrodenpotential und die Zeitinformation müssen beide nur jeweils ein gemessenes positives Elektrodenpotential und eine gemessene Zeit anzeigen. Das positive Elektrodenpotential und die Zeitinformation können beispielsweise als eine Differenz von dem zuletzt gemessenen Wert erhalten werden, d. h., eine positive Elektrodenpotentialdifferenz von den letzten Daten, eine Zeitdifferenz von den letzten Daten oder ähnliches. Die Temperaturverlaufsinformation soll zu der gleichen Zeit erfasst werden wie die oben beschriebene Temperaturverlaufsinformation von dem Start der Bewertung.
  • Der Grad an Verschlechterung der Batterie wird auf Basis einer Variation im Innenwiderstandwert erhalten. Diese Variation im Innenwiderstandswert wird im Allgemeinen hauptsächlich durch die positive Elektrode verursacht und es ist anzunehmen, dass diese Variation im Innenwiderstand als eine Änderung im Innenwiderstand der gesamten Batterie aufgetreten ist. Um die Schätzung des Grad an Verschlechterung weiter zu vereinfachen, während im Wesentlichen die Genauigkeit beibehalten wird, können die oben beschriebenen Drittdaten anstelle der Sekundärdaten verwendet werden. D. h., als Variationen im Innenwiderstandswert, welche aus der Verschlechterung resultieren, können die Charakteristiken der positiven Elektrode in den Charakteristiken der gesamten Batterie reflektiert werden, so dass die Temperatur-SOC-IV-Widerstandsdaten (Drittdaten) der gesamten Batterie verwendet werden können. Die Drittdaten können anstelle der Sekundärdaten bei allen den Temperatur-SOC-Bedingungen verwendet werden oder können anstelle der Sekundärdaten bei einem Teil der Temperatur-SOC-Bedingungen verwendet werden.
  • Nachfolgend, wie in 3 dargestellt, wird ein Abnahmebetrag des Innenwiderstandswerts in dem folgenden Prozess geschätzt.
    (S310) Berechnen der Verschiebung des positiven Elektrodenpotentials
    (S320) Berechnen eines Wechselbetrags eines SOC unteren Grenzwerts
    (S330) Berechnen einer Differenz in dem positiven Elektrodenwiderstand
    (S340) Berechnen eines Abnahmebetrags des Innenwiderstandswerts
  • Zuerst wird in S310 die Verschiebung des positiven Elektrodenpotentials durch Subtrahieren des Potentials (anfänglichem Potential) bei dem Start der Bewertung von dem Potential der positiven Elektrode nach einem Verstreichen der vordefinierten Zeit (nach einer Verschlechterung) berechnet. Der Wert des positiven Elektrodenpotentials bei einer vordefinierten Temperatur und SOC, welche zuvor für die Standardbatterie als die Sekundärdaten gemessen werden, wird als der Wert des anfänglichen Potentials verwendet. Die Verschiebung (ΔV) des positive Elektrodenpotentials in der Sekundärbatterie, welche für die vordefinierte Zeit verwendet worden ist, wird beispielsweise als ein Wechselbetrag (Vp0 – Vp1) ausgedrückt, welcher eine Differenz zwischen dem unteren Grenzwert Vp1 des Lade- und Endladepotentials der verschlechterten positiven Elektrode und dem unteren Grenzwert Vp0 des Lade- und Endladepotentials der anfänglichen positiven Elektrode ist, wie in 6 dargestellt ist. Wenn die berechnete Verschiebung (ΔV) des positiven Elektrodenpotentials ein positiver Wert ist, ist anzunehmen, dass das minimale Verwendungspotential der positiven Elektrode zu einer Hoch-Potentialseite gewechselt wird und hier ein Abnahmebetrag des Innenwiderstands auftritt. Ein Abnahmebetrag des Innenwiderstandswerts wird auf Basis der Verschiebung (ΔV) des positiven Elektrodenpotentials berechnet. Auf der anderen Seite, wenn die berechnete Verschiebung (ΔV) des positiven Elektrodenpotentials ein Wert ist, der kleiner oder gleich null ist, kann ermittelt werden, dass der untere Grenzwert des Lade- und Endladepotentials der positiven Elektrode nicht zu einer Hoch-Potentialseite gewechselt wird und es ist anzunehmen, dass es keine Abnahme im Innenwiderstand gibt (Δ – R = 0).
  • Der Wechselbetrag (Vp0 – Vp1) des unteren Grenzwerts des Lade- und Endladepotentials der positiven Elektrode korreliert mit einem Wechselbetrag des unteren Grenzwerts der Lade- und Endladekapazität der Sekundärbatterie, d. h., ein Wechselbetrag des SOC unteren Grenzwerts. In S320, wenn die Verschiebung (ΔV) des positive Elektrodenpotentials ein positive Wert ist, wird der untere Grenzwert S1 des SOC der verschlechterten Sekundärbatterie in Übereinstimmung mit der Verschiebung (ΔV) erhalten, wobei der untere Grenzwert S1 ein untere Grenzwert ist, nachdem der untere Grenzwert So der SOC der Sekundärbatterie verschoben worden ist. SOC 100% ist ein Ladezustand in einem vollständig geladenen Zustand. SOC 0% ist ein Ladezustand in einem vollständig entladenen Zustand. Das obere Grenzpotential der Batterie wird mit dem oberen Grenzwert des SOC assoziiert. Der untere Grenzwert des SOC nach einem Verstreichen der vordefinierten Zeit wird beispielsweise durch Messen des Betrags des Entladens von dem vollständig geladenen Zustand zu dem Potential (Vp1) bei dem Ende des Entladens der positiven Elektrode erhalten. Ein Wechselbetrag (ΔSOC = S1 – S0) des SOC unteren Grenzwerts, welcher der Verschiebung (ΔV) des positiven Elektrodenpotentials entspricht, wird durch Verwenden dieses Verhältnisses berechnet. Ein Wechselbetrag des SOC unteren Grenzwerts kann als eine Differenz zwischen dem SOC der Sekundärbatterie bei dem Anfang der Verwendung bei dem gleichen Potential wie der untere Grenzwert Vp1 des Lade- und Entladepotentials der verschlechterten positiven Elektrode und dem SOC unteren Grenzwert der Sekundärbatterie bei dem Anfang der Verwendung berechnet werden.
  • Die Verschiebung (ΔV) des positive Elektrodenpotentials und der entsprechende Wechselbetrag (ΔSOC) des SOC unteren Grenzwerts sind typischerweise in einer linearen Korrelation. Daher kann die Korrelation zwischen der Verschiebung (ΔV) der Sekundärbatterie, welche das Bewertungsobjekt ist, und der Wechselbetrag (ΔSOC) des SOC unteren Grenzwerts im Voraus untersucht werden. 10 stellt Daten dar, welche das Verhältnis zwischen einer Verschiebung (ΔV) und einem Wechselbetrag (ΔSOC) des SOC unteren Grenzwerts darstellen. Auf diese Weise kann das Verhältnis zwischen einer Verschiebung (ΔV) und einem Wechselbetrag (ΔSOC) des SOC unteren Grenzwerts in Form eines Graphen, numerischen Daten, Funktionsdaten, oder ähnlichem vorbereitet werden (beispielsweise als Viertdaten bezeichnet). Ein Wechselbetrag (ΔSOC) wird nur durch Referenzieren auf die Viertdaten erhalten.
  • Bei einem allgemeinem Lade- und Endladesteuersystem für eine Sekundärbatterie kann zum Zweck von Sicherheitsmaßnahmen und eine Widerstandsreduzierung eine Steuerung zum Beschränken des Ladens oder Endladens durch Einstellen des Bereichs der Verwendung des SOC (Lade- und Endladebereich) der Batterie ausgeführt werden, so dass der Bereich der Verwendung des SOC zwischen eine vollständig geladene Bedingung eine vollständig entladene Bedingung fällt. Als ein Beispiel einer solchen Batteriesteuerung wird beispielsweise genauer ein Ladeend-SOC gesengt oder ein Entladen wird bei einer Spannung beendet, die höher als die Batterieleistung ist, um eine erwartete Batterieentleerung zu verhindern. Ein Wechsel des positiven Elektrodenpotentials aufgrund einer solchen absichtlichen Beschränkung des Bereichs der Verwendung des SOC der Batterie kann auch in der Verschiebung (ΔV) des positiven Elektrodenpotentials reflektiert werden.
  • In S330 wird eine Differenz im Widerstandswert der positiven Elektrode, welcher dem oben erhaltenen Wechselbetrag (ΔSOC) des SOC unteren Grenzwerts entspricht, berechnet. 8 entspricht einem Querschnitt, welcher ein Ausschnitt von abgebildeten Drittdaten bei einer vordefinierten Temperatur ist, und ist ein Graph, welcher das Verhältnis zwischen einem SOC und einem anfänglichen positiven Elektrodenwiderstandswert bei der vordefinierten Temperatur darstellt. Wie in 8 dargestellt, erscheint es, dass, wenn der SOC untere Grenzwert um ΔSOC steigt (wechselt), der Widerstand der positiven Elektrode dementsprechend von dem anfänglichen Widerstand Rp0 zu Rp1 abnimmt. Daher wird eine Differenz durch Subtrahieren des Widerstands (Rp1) nach einem Wechsel des SOC unteren Grenzwerts von dem anfänglichen Widerstand (Rp0) erhalten. Nachfolgend wird in S340 ein Abnahmebetrag (Δ – R) des Innenwiderstandswerts auf Basis der dadurch erhaltenen Differenz im positiven Elektrodenwiderstand berechnet.
  • Wenn ein Abnahmebetrag des Innenwiderstands der negativen Elektrode auch berechnet wird, werden die berechneten Abnahmebeträge der Innenwiderstände der positiven Elektrode und der negativen Elektrode addiert. Dadurch wird ein Abnahmebetrag (Δ – R) des Innenwiderstandswerts der Sekundärbatterie erhalten. Wenn es keinen Abnahmebetrag des Innenwiderstands der negativen Elektrode gibt oder ein Abnahmebetrag des Innenwiderstands der negativen Elektrode ignoriert werden kann, kann von dem Gesichtspunkt aus, dass die Charakteristiken der positiven Elektrode in den Charakteristiken der gesamten Batterie, was die Variationen in dem Innenwiderstandswert betrifft, reflektiert werden kann, welche aus einer Verschlechterung resultieren, die oben erhaltenen Differenz im positiven Elektrodenwiderstand direkt als Abnahmebetrag (Δ – R) des Innenwiderstandswerts verwendet werden.
  • S400: Berechnung der Innenwiderstandsvariation
  • In S400 wird die Innenwiderstandvariation (ΔR) nach einem Verstreichen der vordefinierten Zeit durch Addieren des derart erhaltenen Anstiegsbetrags (Δ + R) und des Abnahmebetrags (Δ – R) des Innenwiderstandswerts berechnet.
  • S500: Erfassen des Schätzinnenwiderstandswerts
  • Natürlich wird in S500 durch Addieren des Innenwiderstandswerts (Ri) zu der Innenwiderstandsvariation (ΔR) der Schätzinnenwiderstandswert, d. h., der Innenwiderstandswert (Rt) nach einem Verstreichen der vordefinierten Phase, der Sekundärbatterie erhalten. Die derart berechnete Innenwiderstandsvariation (ΔR) und der Schätzinnenwiderstandswert können auch als Kennwerte verwendet werden, welche im Wesentlichen den Grad an Verschlechterung der Batterie reflektieren. Durch eine Erweiterung ist es möglich den Grad an Verschlechterung der Sekundärbatterie nach einem Verstreichen der vordefinierten Zeit zu schätzen, indem die Temperaturverlaufsinformation der Sekundärbatterie ausreichend Berücksichtigt wird.
  • Bei dem oben beschriebenen Innenwiderstandschätzverfahren für eine Sekundärbatterie kann ein Schätzen der Innenwiderstandsvariation der Sekundärbatterie, welche das Bewertungsobjekt ist, zu jedem Zeitpunkt gestartet werden. Mit anderen Worten kann das Schätzen des Grad an Verschlechterung der Sekundärbatterie, welche das Bewertungsobjekt ist, zu jedem Zeitpunkt durchgeführt werden. Bei Verwendung der Sekundärbatterie für eine verlängerte Zeitspanne ist es dann denkbar, den Grad an Verschlechterung der Sekundärbatterie sequentiell bei mehreren Zeitpunkten zu schätzen. Mit Referenz auf den Innenwiderstandswert nach einem Verstreichen der vordefinierten Zeit, welcher beim Schätzen des Grad an Verschlechterung zuletzt berechnet wurde, kann der Grad an Verschlechterung von dieser Referenz geschätzt werden und der Grad an Verschlechterung von dem Anfang der Verwendung (beispielsweise gerade nach einem Herstellen) kann durch Addieren des berechneten Grads an Verschlechterung und des Grads an Verschlechterung, der zuletzt berechnet worden ist, geschätzt werden. D. h., ein Schätzen einer Innenwiderstandsvariation kann durch Einstellen des Innenwiderstandswerts nach einem Verstreichen der vordefinierten Zeit, welcher beim Schätzen des Grad an Verschlechterung zuletzt berechnet wurde, als der anfängliche Innenwiderstandswert (Ri) beibehalten werden.
  • Selbst wenn beispielsweise ein anderes Aktivmaterial für die Sekundärbatterie verwendet wird, wird das obige Schätzverfahren geringfügig als Ergebnis einer Änderung im Aktivmaterial beeinflusst; jedoch ist das eben beschriebene Schätzverfahren ähnlich anwendbar. Selbst wenn eine Sekundärbatterie eine Elektrode enthält, in welcher eine Mehrzahl von Aktivmaterialen gemischt ist, ist das Schätzverfahren ähnlich anwendbar. Gemäß der Nachforschung der Erfinder wird, wie oben beschrieben, ein Abnahmebetrag des Innenwiderstandswerts, welcher aus einer Kapazitätsabweichung zwischen der positiven Elektrode und der negativen Elektrode resultiert, beim Schätzen einer Innenwiderstandsvariation Berücksichtigt, so dass der Innenwiderstandswert (ΔR) ein negativer Wert sein kann. Dies kann bedeuten, dass sich die Batterie aus dem Gesichtspunkt des Innenwiderstandswertes nicht verschlechtert hat. Dies können Ergebnisse sein, welche nicht leicht auf Basis von allgemeinem Fachwissen, dass eine Verschlechterung einer Sekundärbatterie mit dem Laden oder Entladen fortschreitet, abgeleitet werden können,
  • S600: Ausgabesteuerverfahren für eine Sekundärbatterie
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform ist ein Ausgabesteuerverfahren, welches das oben beschriebenen Innenwiderstandsschätzverfahren für eine Sekundärbatterie verwendet, vorgesehen. 11A ist beispielsweise ein Graph, welche eine Zeit einer Verwendung einer Sekundärbatterie, welche als eine Leistungszufuhr zum Antreiben eines Fahrzeugs verwendet wird, und eine Änderung in einem gesteuerten Zustand der Ausgabe bzw. Leistung der Sekundärbatterie darstellt. 11B ist beispielsweise ein Graph, welcher eine Zeit einer Verwendung einer Sekundärbatterie, welche als eine Leistungszufuhr zum Antreiben eines Fahrzeugs verwendet wird, und eine Änderung im Innenwiderstand R der Sekundärbatterie darstellt. Bei einer bestehenden Lithiumionensekundärbatterie, welche als eine Leistungszufuhr zum Antreiben eines Fahrzeugs verwendet wird, wird, um eine nutzbare Lebensdauer von etwa zehn Jahren mit ausreichender Berücksichtigung der Sicherheit zu gewährleisten, eine Ausgabesteuerung im Allgemeinen derart ausgeführt, so dass die Lithiumionensekundärbatterie bei einer Ausgabe verwendet wird, die kleiner oder gleich einer anfänglichen Ausgabe W0 ist (vergleiche den schraffierten Bereich). Bei dem Steuerverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wie in 4 dargestellt, wenn die Innenwiderstandsvariation der Sekundärbatterie nach einem Verstreichen der vordefinierten Zeit, welche wie oben beschrieben erhalten wird, ΔR ist, wird die Ausgabe bzw. Leistung der Sekundärbatterie wie nachfolgend gesteuert.
    Wenn ΔR > 0 erfüllt ist, wird die Ausgabe der Sekundärbatterie gesenkt.
    Wenn ΔR = 0 erfüllt ist, wird die Ausgabe der Sekundärbatterie beibehalten.
    Wenn ΔR < 0 erfüllt ist, wird die Ausgabe der Sekundärbatterie erhöht.
  • D. h., wenn die Innenwiderstandsvariation ΔR positiv ist, ist der Innenwiderstandswert Rt nach einem Verstreichen der vordefinierten Zeit größer als R0, weil die Verschlechterung der Sekundärbatterie fortgeschritten ist. Bei einem solchen Fall wird die Ausgabe der Sekundärbatterie in einer Abnahmerichtung gesteuert. Wenn beispielsweise ein Endlanden bei der Bedingung durchgeführt wird, dass die Ausgabe der Sekundärbatterie höher als die anfängliche Ausgabe W0 ist, wird die Ausgabe im Wesentlichen derart gesteuert, dass sie ein Wert ist, der niedriger oder gleich der anfänglichen Ausgabe W0 ist. Wenn die Innenwiderstandsvariation ΔR null ist, ist die Verschlechterung der Sekundärbatterie nicht fortgeschritten, so dass die Ausgabe der Sekundärbatterie beibehalten wird. Alternativ kann die Ausgabe geringfügig in einer Abnahmerichtung unter Berücksichtigung der Sicherheit gesteuert werden.
  • Wenn die Innenwiderstandsvariation ΔR negative ist, ist der Innenwiderstandswert Rt nach einem Verstreichen der vordefinierten Zeit größer als R0. Wie in 11B dargestellt, ist der Innenwiderstandswert Rt nach einem Verstreichen der vordefinierten Zeit kleiner als R0. In einem solchen Fall wird die Verschlechterung der Sekundärbatterie verhindert oder reduziert, so dass die Ausgabe der Sekundärbatterie in einer Anstiegsrichtung gesteuert wird. D. h., die Sekundärbatterie kann bei einer Ausgabe W1 verwendet werden, welche die anfängliche Ausgabe W0 übersteigt, indem die Ausgabe der Sekundärbatterie erhöht wird, wie beispielsweise durch die durchgezogene Linie in 11A dargestellt ist. In einem Zustand, in dem die Innenwiderstandsvariation ΔR negativ ist, schreitet eine Verschlechterung nicht übermäßig fort, selbst wenn die Ausgabe W1 der Sekundärbatterie höher oder gleich der anfänglichen Ausgabe W0 ist, und die Sekundärbatterie kann unter einer weiteren Hoch-Ausgabebedingung entladen werden. Es ist anzunehmen, dass eine Verwendung der Sekundärbatterie bei der Ausgabe W1, welche höher oder gleich der anfänglichen Ausgabe W0 ist, eine strengere Bedingung als im Normalfall ist. Wenn daher ein Schätzen des Grad an Verschlechterung fortgesetzt wird, und wenn die Innenwiderstandsvariation ΔR, welche ein negativer Wert war, sich zu einem positiven Wert verändert hat, ist es zu bevorzugen, die Ausgabe unverzüglich auf die anfängliche Ausgabe W0 oder niedriger zu steuern.
  • Ausgabesteuersystem für eine Sekundärbatterie
  • Ein solches Ausgabesteuerverfahren für eine Sekundärbatterie wird beispielsweise durch Verwenden eines Steuersystems implementiert, das wie nachfolgend beschrieben konfiguriert ist. 12 ist ein Blockdiagramm, welches die Konfiguration des Steuersystems für eine Sekundärbatterie gemäß der Ausführungsform darstellt. Das Steuersystem 100 für eine Sekundärbatterie steuert beispielsweise die Ausgabe einer Sekundärbatterie 101, welche aus Lithiumionensekundärbatterien oder ähnlichem besteht, unter Berücksichtigung des Zustands der Verschlechterung der Sekundärbatterie 101. Das Steuersystem 100 enthält typischerweise die Sekundärbatterie 101, ein Thermometer (Temperaturmessmittel) 102, einen Timer 103 bzw. Zeitgeber 103, einen Stromsensor (Strommessmittel) 104, einen Spannungssensor (Spannungsmessmittel) 105, einen Kontroller 106. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Timer 103 im Inneren des Kontrollers 106 vorgesehen.
  • Das Steuersystem 100 für eine Sekundärbatterie kann beispielsweise integral in einem Fahrzeug ausgebildet sein (beispielsweise ein Hybridfahrzeug, ein Plugin-Hybridfahrzeug, oder ähnliches) als eine Leistungszufuhr zum Antreiben des Fahrzeugs. Ein Hybridfahrzeug enthält beispielsweise nicht nur eine bestehenden bzw. bekannten Motor, sondern auch eine elektrische Speichervorrichtung und einen Elektromotor, oder ähnliches, welcher die Antriebskraft des Fahrzeugs unter Verwendung elektrischer Leistung aus der elektrischen Speichervorrichtung erzeugt. Wenn die Sekundärbatterie 101 als die elektrische Speichervorrichtung verwendet wird und die Ausgabe der Sekundärbatterie 101 einer Antriebseinheit 121 zugeführt wird, die aus dem Elektromotor gebildet ist, kann das Steuersystem 100 die Ausgabe geeignet steuern. Insbesondere wird die Sekundärbatterie 101, welche an dem Hybridfahrzeug angebracht ist, benötigt um elektrische Hochleistung dem Motor zu dem Zeitpunkt zuzuführen, wenn das Fahrzeug startet oder beschleunigt und wird auch benötigt, um elektrische Leistung zu speichern, welche durch den Motor erzeugt wird (welcher als eine Ladevorrichtung 122 fungiert) zu dem Zeitpunkt, wenn das Fahrzeug ein regeneratives Bremsen durchführt. Aus diesem Grund wird eine Lade- und Entladesteuerung derart ausgeführt, dass der SOC der Sekundärbatterie 101 innerhalb eines vordefinierten Managementbereichs bzw. Steuerbereich fällt. Der Bereich der Verwendung der SOC kann in Abhängigkeit der Verwendungszustand der Batterie derart variiert werden, dass die Sekundärbatterie bei einem niedrigeren Widerstand geladen oder entladen werden kann. Das Steuersystem 100 kann insbesondere in geeigneter Weise bei der Sekundärbatterie 101 verwendet werden, deren Bereich der Verwendung des SOC variieren kann.
  • In 12 ist die Sekundärbatterie 101 ein Batteriepack, in dem eine Mehrzahl von Einzelzellen 101a in Reihe miteinander geschalten ist; die Konfiguration der Sekundärbatterie 101 ist jedoch nicht beschränkt. Beispielsweise kann die Sekundärbatterie 101 die Einzelzelle 101a oder ein Batteriepack oder ähnliches sein, in dem welchem Reihen der seriell verbundenen Einzelzellen 101a weiter parallel miteinander verbunden sind.
  • Kontroller 106
  • Der Kontroller 106 steuert das Laden und Entladen der Lithiumionensekundärbatterie 101. Der Kontroller 106 enthält beispielsweise eine Speichereinheit 106a und eine Entladesteuereinheit 106b. Der Kontroller 106 weist beispielsweise eine elektrische Speicherfunktion und eine arithmetische Verarbeitungsfunktion auf, und kann verschiedene arithmetische Prozesse in Abhängigkeit mit voreingestellten Programmen ausführen. Der Kontroller 106 kann ein vordefiniertes Steuersignal zum Implementieren der Steuerung über die Sekundärbatterie 101 übertragen, welche in dieser Spezifikation beschrieben wurde.
  • Der Kontroller 106 enthält beispielsweise eine Batterieüberwachungsvorrichtung 111 und eine Leistungszufuhrsteuereinheit 112. Die Batterieüberwachungsvorrichtung 111 überwacht die Sekundärbatterie 101 (welche die Einzelzelle 101a oder der Batteriepack sein kann, welcher aus einer vordefinierten Anzahl der Einzelzellen 101a besteht, und dies ist auch auf die nachfolgende Beschreibung anwendbar). Die Leistungszufuhrsteuereinheit 112 ist mit der Antriebseinheit 121 über die Entladesteuereinheit 106b durch die Verwendung eines elektrischen Steuerkreislaufs (nicht dargestellt) verbunden. Die Antriebseinheit 121 fungiert als ein Hauptausgabesystem für die Sekundärbatterie 101. Die Batterieüberwachungsvorrichtung 111 überwacht den Zustand der Sekundärbatterie 101 vollständig. Beispielsweise ist die Batterieüberwachungsvorrichtung 111 derart konfiguriert, dass sie eine Batterietemperatur zu Intervallen einer vordefinierten Zeit mit der Verwendung des Thermometer 102 misst und die Batterietemperaturinformation in der Speichereinheit 106a in Verbindung mit der Messzeitinformation speichert, welche durch den Timer 103 erhalten wurde. Die Batterieüberwachungsvorrichtung 111 misst das positive Elektrodenpotential der Sekundärbatterie 101 mit der Verwendung des Spannungssensors 105 zu Intervallen einer vordefinierten Zeit und speichert die positive Elektrodenpotentialinformation in der Speichereinheit 106a in Verbindung mit Messzeitinformationen. Wenn beispielsweise elektrische Leistung, welche durch die Ladevorrichtung 122 zu dem Zeitpunkt erzeugt wird, wenn das Fahrzeug ein regeneratives Bremsen oder ähnliches durchführt, in der Sekundärbatterie 101 gespeichert wird, kann die Batterieüberwachungsvorrichtung 111 Ladeinformationen erhalten. Die Leistungszufuhrsteuereinheit 112 kann beispielsweise ein Laden oder Entladen der Sekundärbatterie 101 derart steuern, dass der SOC der Sekundärbatterie 101 innerhalb eines vordefinierten Managementbereichs fällt.
  • Die Speichereinheit 106a kann beispielsweise die Erstdaten, welche den Widerstandsanstiegskoeffizienten betreffen, die Sekundärdaten, welche das Temperatur-SOC-positive-Elektrodenwiderstandskennfeld der Standardsekundärbatterie betreffen, die Drittdaten, welche die anfängliche Batterietemperatur-SOC-IV-Widerstandswertkennfeld der Standardsekundärbatterie betreffen, die Viertdaten, welche das Verhältnis zwischen der Verschiebung (ΔV) des positiven Elektrodenpotentials und des Wechselbetrags (ΔSOC) des SOC unteren Grenzwerts kennzeichnen und die Temperaturverlaufsinformation, positive Elektrodenpotentialinformation und ähnliches der Batterie speichern. Die Leistungszufuhrsteuereinheit 112 berechnet beispielsweise die anfängliche Widerstandsvariation ΔR der Lithiumionensekundärbatterie 101, indem erhaltene Daten und gespeicherte Daten unter Berücksichtigung des oben beschriebenen Prozesses frei erfasst werden. Daher kann die Leistungszufuhrsteuereinheit 112 den Grad an Verschlechterung der Sekundärbatterie schätzen. Die Leistungszufuhrsteuereinheit 112 kann einen Befehl an die Entladesteuereinheit 106b richten, indem die Ausgabebedingung der Sekundärbatterie 101 auf Basis der Innenwiderstandvariation ΔR derart eingestellt wird, dass die Batterieausgabe bzw. Batterieleistung ein passender Wert wird.
  • Wenn die Innenwiderstandsvariation ΔR beispielsweise null oder ein positiver Wert ist, kann die Entladesteuereinheit 106b einen Befahl an die Antriebseinheit 121 richten, um den Entladestrom derart zu steuern, dass die Ausgabe, welche durch den Stromsensor 104 und den Spannungssensor 105 erfasst wird, reduziert wird. Wenn beispielsweise die Innenwiderstandsvariation ΔR ein negative Wert ist, kann die Entladesteuereinheit 106b einen Befehl an die Antriebseinheit 121 richten, um den Entladestrom derart zu steuern, dass die Ausgabe, welche durch den Stromsensor 104 und den Spannungssensor 105 erfasst wird, erhöht wird.
  • Die Ausführungsformen der Erfindung sind im Detail oben beschrieben; diese sind jedoch nur veranschaulichend und beabsichtigen nicht, die Erfindung zu beschränken. Die Technik gemäß der Erfindung umfasst verschiedene Modifikationen und Änderungen innerhalb des Bereichs des Konzepts der Erfindung.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Claims (10)

  1. Innenwiderstandsschätzverfahren für eine Sekundärbatterie, wobei die Sekundärbatterie eine positive Elektrode und eine negative Elektrode enthält, und wobei das Innenwiderstandsschätzverfahren, dadurch gekennzeichnet ist, dass es aufweist: Erfassen eines anfänglichen Innenwiderstandswertes der Sekundärbatterie und einer Temperaturverlaufsinformation, wobei die Sekundärbatterie ein Bewertungsobjekt ist, die Temperaturverlaufsinformation eine Batterietemperatur der Sekundärbatterie während einer Verwendung und eine Zeitinformation über eine Zeit enthält, zu welcher die Batterietemperatur aufgenommen worden ist, und der anfängliche Innenwiderstandswert ein Innenwiderstandswert der Sekundärbatterie zu einem vordefinierten Referenzzeitpunkt ist; Schätzen eines Anstiegsbetrags des Innenwiderstandswerts der Sekundärbatterie nach einem Verstreichen einer vordefinierten Zeit von dem vordefinierten Referenzzeitpunkt auf Basis der Temperaturverlaufsinformation; Schätzen eines Abnahmebetrags des Innenwiderstandswerts der Sekundärbatterie auf Basis der Temperaturverlaufsinformation, welcher aus einer Relativänderung zwischen einem Verwendungsbereich eines Ladezustands der positiven Elektrode und eines Verwendungsbereichs eines Ladezustands der negativen Elektrode in dem Verstreichen der vordefinierten Zeit von dem vordefinierten Referenzzeitpunkt resultiert; Berechnen einer Innenwiderstandsvariation in dem Verstreichen der vordefinierten Zeit von dem vordefinierten Referenzzeitpunkt auf Basis des Anstiegsbetrags und des Abnahmebetrags; und Erhalten eines geschätzten Innenwiderstandswerts der Sekundärbatterie nach dem Verstreichen der vordefinierten Zeit von dem vordefinierten Referenzzeitpunkt auf Basis des Innenwiderstandswerts und der Innenwiderstandsvariation.
  2. Innenwiderstandsschätzverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es weiter aufweist Vorbereiten von Erstdaten, welche ein Verhältnis zwischen einer Temperatur einer Standartsekundärbatterie und eines Widerstandsanstiegskoeffizienten enthalten, wobei die Standardsekundärbatterie die gleichen Spezifikationen wie die Sekundärbatterie aufweist und der Widerstandsanstiegskoeffizient ein Anstiegsbetrag des Innenwiderstands der Standardsekundärbatterie pro vordefinierter Zeiteinheit ist, wobei das Schätzen des Anstiegsbetrags des Innenwiderstandswerts enthält Berechnen eines integrierten Werts einer Verweildauer, während welcher die Sekundärbatterie bei jeder vordefinierten Temperatur gehalten wird auf Basis der Temperaturverlaufsinformation, und Berechnen des Anstiegsbetrags des Innenwiderstandswerts der Sekundärbatterie in dem Verstreichen der vordefinierten Zeit von dem vordefinierten Referenzzeitpunkt, indem der integrierte Wert der Verweildauer bei jeder vordefinierten Temperatur und der Widerstandsanstiegskoeffizient bei jeder vordefinierten Temperatur verwendet wird.
  3. Innenwiderstandsschätzverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Berechnen des Anstiegsbetrags des Innenwiderstandswerts enthält Berechnen des Innenwiderstandswerts der Sekundärbatterie nach dem Verstreichen der vordefinierten Zeit von dem Referenzzeitpunkt, indem ein integrierter Betrag der Verweildauer bei jeder Temperatur und der Widerstandsanstiegskoeffizient bei jeder Temperatur verwendet wird, und Erhalten des Anstiegsbetrags des Innenwiderstandswerts auf Basis des Innenwiderstandswerts der Sekundärbatterie nach dem Verstreichen der vordefinierten Zeit von dem Referenzzeitpunkt und des anfänglichen Innenwiderstandswerts.
  4. Innenwiderstandsschätzverfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erstdaten Informationen bezüglich eines Verhältnisses zwischen dem Ladezustand der Sekundärbatterie und des Widerstandsanstiegskoeffizienten enthalten.
  5. Innenwiderstandschätzverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturverlaufsinformation während irgendeiner oder einer Kombination von zwei oder mehr der nachfolgenden Phasen (1) bis (4) erhalten wird: (1) während der Verwendung der Batterie; (2) während der Nicht-Verwendung der Batterie, und während einer ausgewählten Phase von einem Ende der Verwendung der Batterie; (3) wenn eine Temperaturdifferenz zwischen einer maximalen Lufttemperatur und einer minimalen Lufttemperatur an einem Tag größer oder gleich 10°C ist; und (4) wenn Variationen einer Durchschnittstemperatur eines Monats größer oder gleich 5°C sind.
  6. Innenwiderstandsschätzverfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es weiter aufweist Vorbereiten von Sekundärdaten, welche ein Verhältnis aus der Temperatur der Standartsekundärbatterie, eines Ladezustands der Standardsekundärbatterie und eines Widerstandswerts einer positiven Elektrode der Standardsekundärbatterie enthalten, wobei die Standardsekundärbatterie die gleichen Spezifikationen wie die Sekundärbatterie aufweist; und Erfassen einer positiven Elektrodenpotentialverlaufsinformation, welche ein Potential der positiven Elektrode der Sekundärbatterie während einer Verwendung der Sekundärbatterie und eine Zeitinformation über eine Zeit enthält, zu welcher das Potential der positiven Elektrode der Sekundärbatterie aufgenommen wird, wobei das Schätzen des Abnahmebetrags des Innenwiderstandswerts enthält Berechnen einer Verschiebung des Potential der positiven Elektrode der Sekundärbatterie in dem Verstreichen der vordefinierten Zeit durch Abziehen eines Potential der positiven Elektrode der Sekundärbatterie zu dem Referenzzeitpunkt von einem Potential der positiven Elektrode der Sekundärbatterie nach dem Verstreichen der vordefinierten Zeit von dem Referenzzeitpunkt, wenn die Verschiebung des Potentials der positiven Elektrode der Sekundärbatterie ein positiver Wert ist, Berechnen eines Wechselbetrags eines unteren Grenzwerts eines Ladezustands der Sekundärbatterie in dem Verstreichen der vordefinierten Zeit auf Basis der Verschiebung des Potentials der positiven Elektrode der Sekundärbatterie, und Erhalten einer Differenz als den Abnahmebetrag des Innenwiderstandswerts auf Basis der Sekundärdaten, durch Subtrahieren eines Widerstandswerts der positiven Elektrode der Sekundärbatterie, wenn der Ladezustand der Sekundärbatterie angestiegen ist, von einem Widerstandswert der positiven Elektrode der Sekundärbatterie zu dem Referenzzeitpunkt.
  7. Innenwiderstandsschätzverfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es weiter aufweist Vorbereiten von Sekundärdaten, welche ein Verhältnis aus der Temperatur der Standardsekundärbatterie, eines Ladezustands der Standardsekundärbatterie und eines Widerstandswerts einer positiven Elektrode der Standardsekundärbatterie enthält, wobei die Standardsekundärbatterie die gleichen Spezifikationen wie die Sekundärbatterie aufweist; und Erfassen der positiven Elektrodenpotentialverlaufsinformation, welche ein Potential der positiven Elektrode der Sekundärbatterie während einer Verwendung der Sekundärbatterie und eine Zeitinformation über eine Zeit enthält, zu welcher das Potential der positiven Elektrode der Sekundärbatterie aufgenommen wird, wobei das Schätzen des Abnahmebetrags des Innenwiderstandswerts enthält Berechnen eines Wechselbetrags eines unteren Grenzwerts des Ladezustands der Sekundärbatterie in dem Verstreichen der vordefinierten Zeit durch Subtrahieren eines Ladezustands der Sekundärbatterie zu dem Referenzzeitpunkt in einem Zustand, in dem das Potential der positiven Elektrode der Sekundärbatterie bei einem unteren Grenzwert ist, von einem Ladezustand der Sekundärbatterie nach dem Verstreichen der vordefinierten Zeit in einem Zustand, in dem das Potential der positiven Elektrode der Sekundärbatterie bei dem unteren Grenzwert ist; und Erhalten einer Differenz als den Abnahmebetrag des Innenwiderstandswerts auf Basis der Sekundärdaten durch Subtrahieren eines Widerstandswerts der positiven Elektrode der Sekundärbatterie, wenn der Ladezustand der Sekundärbatterie durch den Wechselbetrag gestiegen ist, von einem Widerstandswert der positiven Elektrode der Sekundärbatterie zu dem Referenzzeitpunkt.
  8. Ausgabesteuerverfahren für eine Sekundärbatterie, dadurch gekennzeichnet, dass es aufweist: wenn eine Innenwiderstandsvariation der Sekundärbatterie nach einem Verstreichen einer vordefinierten Zeit von dem vordefinierten Referenzzeitpunkt, welche durch das Innenwiderstandsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 berechnet wird, ΔR ist, Verringern einer Ausgabe der Sekundärbatterie, wenn ΔR > 0 ist; Beibehalten der Ausgabe der Sekundärbatterie, wenn ΔR = 0 ist; und Erhöhen der Ausgabe der Sekundärbatterie, wenn ΔR < 0 ist.
  9. Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass es aufweist: eine Sekundärbatterie, welche als eine Leistungszufuhr zum Antreiben des Fahrzeugs fungiert; und einen Ausgabesteuerkreislauf, welcher eine Ausgabesteuerung der Sekundärbatterie durchführt, indem das Ausgabesteuerverfahren nach Anspruch 8 verwendet wird.
  10. Innenwiderstandsschätzverfahren für eine Sekundärbatterie, wobei die Sekundärbatterie eine positive Elektrode und eine negative Elektrode enthält, wobei das Innenwiderstandschätzverfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es aufweist: Erfassen eines anfänglichen Innenwiderstandswertes der Sekundärbatterie und einer Temperaturverlaufsinformation, wobei die Sekundärbatterie ein Bewertungsobjekt ist, wobei die Temperaturverlaufsinformation eine Batterietemperatur der Sekundärbatterie während einer Verwendung und eine Zeitinformation über eine Zeit enthält, zu welcher die Batterietemperatur aufgenommen worden ist, und der anfängliche Innenwiderstandswert ein Innenwiderstandswert der Sekundärbatterie zu einem vordefinierten Referenzzeitpunkt ist; Erfassen, für zumindest eine von der positiven Elektrode und der negativen Elektrode, der Potentialverlaufsinformation, welche ein Potential während der Verwendung der Batterie und eine Zeitinformation über eine Zeit enthält, zu welcher das Potential aufgenommen wird; Schätzen eines Anstiegsbetrags eines Innenwiderstandswerts der Sekundärbatterie auf Basis der Temperaturverlaufsinformation nach einem Verstreichen einer vordefinierten Zeit von dem vordefinierten Referenzzeitpunkt; Erhalten eines Potential von zumindest einer der positiven Elektrode und der negativen Elektrode auf Basis der Potentialverlaufsinformation bei einem unteren Grenzwert eines Ladezustands der Sekundärbatterie zu dem Referenzzeitpunkt und eines Potential von zumindest einer der positiven Elektrode und der negativen Elektrode zu dem unteren Grenzwert des Ladezustands der Sekundärbatterie nach dem Verstreichen der vordefinierten Zeit von dem vordefinierten Referenzzeitpunkt; Schätzen eines Abnahmebetrags des Innenwiderstandswerts der Sekundärbatterie auf Basis des Potentials von zumindest einer der positiven Elektrode und der negativen Elektrode bei dem unteren Grenzwert des Ladezustands; Berechnen einer Innenwiderstandvariation in dem Verstreichen der vordefinierten Zeit von dem vordefinierten Referenzzeitpunkt auf Basis des Anstiegsbetrags und des Abnahmebetrags; und Erhalten eines geschätzten Innenwiderstandswerts der Sekundärbatterie nach dem Verstreichen der vordefinierten Zeit von dem vordefinierten Referenzzeitpunkt auf Basis des anfänglichen Innenwiderstandswerts und der Innenwiderstandsvariation.
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