TWI670674B - 充電圖案作成裝置、充電控制裝置、充電圖案作成方法、記憶媒體、及蓄電系統 - Google Patents

充電圖案作成裝置、充電控制裝置、充電圖案作成方法、記憶媒體、及蓄電系統 Download PDF

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Abstract

本發明之課題在於考慮二次電池的劣化的前提下，根據二次電池的電壓及電流，算出充電二次電池之電流之值。
解決手段之相關於實施形態之充電控制裝置，根據藉由二次電池的劣化模型(model)或者劣化地圖(map)，與充電對象之二次電池的內部狀態參數而算出的充電圖案來控制前述充電的對象的二次電池之充電。根據內部狀態的參數的變更而更新此充電圖案。

Description

充電圖案作成裝置、充電控制裝置、充電圖案作成方法、記憶媒體、及蓄電系統
本發明之實施形態係關於充電圖案作成裝置、充電控制裝置、充電圖案作成方法、記憶媒體、及蓄電系統。
伴隨著資訊相關機器、通訊機器等的小型化，作為這些機器用的電源，能量密度高而可以小型輕量化的鋰離子二次電池已廣為普及。此外，電動車(EV)、自然能源發電的領域中，二次電池也受到矚目。伴此，縮短二次電池的充電時間的急速充電的需求也越來越高。
作為二次電池的充電方法，有定電流或定電力之充電方法。在該充電方法，例如，使二次電池在到達設定電壓為止以定電流進行充電，二次電池成為設定電壓之後，以保持該設定電壓的方式，控制電流之值。
以前述充電方法進行急速充電時，在以定電流進行充電的期間(定電流充電區間)，考慮把定電流的 電流值設定為較高。但是，電流值高的話，會使電池容量、內電阻等二次電池的蓄電池性能顯著降低。此外，由於蓄電池的提早劣化，也有蓄電池的壽命縮短的問題。
為了不使蓄電池的壽命變短，已知有根據二次電池的特性來調整定電流之值的方法。例如，已知有根據二次電池的電極的內電阻等而把定電流充電區間分為複數個區間，於各區間調整定電流之值的方法。但是，內電阻等電極的特性，因應於使用而改變，所以不正確地把握電池特性的話，不僅急速充電的效率會降低，蓄電池的劣化也有加速的可能性。此外，必須要有測定內電阻的高度的處理，會產生處理負荷增加、與機器大型化的問題。此外，要以外部裝置來測定，還需要拆下二次電池的勞力和時間。
〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
〔專利文獻1〕國際公開第2013/046690號公報
〔專利文獻2〕日本特開2012-251806號公報
本發明之課題在於考慮二次電池的劣化的前提下，根據二次電池的電壓及電流，算出充電二次電池之電流之值。
相關於實施形態之充電控制裝置，根據藉由二次電池的劣化模型(model)或者劣化地圖(map)，與充電對象之二次電池的內部狀態參數而算出的充電圖案來控制前述充電的對象的二次電池之充電。根據內部狀態的參數的變更而更新此充電圖案。
1‧‧‧蓄電池
2‧‧‧充電控制裝置
21‧‧‧充放電控制部
22‧‧‧量測部
23‧‧‧SOC推定部
24‧‧‧記憶部
25‧‧‧電池特性推定部
251‧‧‧充放電履歷記錄部
252‧‧‧內部狀態參數算出部
253‧‧‧電池特性算出部
26‧‧‧內電阻補正部
27‧‧‧充電圖案作成部
271‧‧‧劣化資訊記憶部
272‧‧‧劣化資訊取得部
273‧‧‧上限值資料算出部
274‧‧‧充電圖案算出部
3‧‧‧外部資料庫
4‧‧‧劣化資訊提供伺服器
5‧‧‧通訊網路
6‧‧‧電腦裝置
61‧‧‧處理器
62‧‧‧主記憶裝置
63‧‧‧輔助記憶裝置
64‧‧‧網路介面
65‧‧‧裝置介面
66‧‧‧匯流排
7‧‧‧外部記憶媒體
圖1係顯示具備相關於第1實施型態的充電控制裝置之蓄電系統的概略構成之一例之方塊圖。
圖2係顯示充電控制裝置的概略處理的流程圖之一例。
圖3係顯示關於充電時的電流及電壓的資料之一例。
圖4係顯示內部狀態的參數算出部的處理的流程圖之一例。
圖5係顯示電池特性算出部的處理的流程的流程圖之一例。
圖6係顯示充電量與開電路電壓之關係之圖(充電量-OCV曲線)之一例。
圖7係顯示SOC與開電路電壓之關係之圖(SOC-OCV曲線)之一例。
圖8係顯示各溫度之SOC與反應電阻Rct之關係之 一例。
圖9係說明各電阻成分之圖。
圖10係說明劣化模型之圖。
圖11係說明劣化地圖之圖。
圖12係說明充電電流上限值的算出之圖。
圖13係說明充電圖案的算出之圖。
圖14係顯示充電圖案算出處理的流程圖之一例。
圖15係顯示充電圖案更新處理的流程圖之一例。
圖16係顯示相關於第2實施型態之蓄電系統的概略構成之一例之方塊圖。
圖17係顯示劣化資訊取得處理的流程圖之一例。
圖18系顯示實施型態之硬體構成之一例之方塊圖。
以下，參照圖式同時說明本發明。
(第1實施型態)
圖1係顯示具備相關於第1實施型態的充電控制裝置之蓄電系統的概略構成之一例之方塊圖。本蓄電系統，具備蓄電池1(第1電池)，與充電控制裝置2。充電控制裝置2，具備充放電控制部21、量測部22、SOC(充電狀態：State of Charge)推定部23、記憶部24、電池特性推定部25、內電阻補正部26、充電圖案作成部27。電池特性推定部25，具備充放電履歷記錄部251、內 部狀態參數算出部252、電池特性算出部253。充電圖案作成部27，具備劣化資訊記憶部271、劣化資訊取得部(參照資料取得部)272、上限值資料算出部273、充電圖案算出部274。
又，充電控制裝置2以CPU電路等實現，藉由具備於蓄電池1，將充電控制裝置2以1個蓄電池1的方式實現亦可。
蓄電池1，是藉由充電控制裝置2進行充電的對象的電池。蓄電池1亦可為單位電池(胞)，亦可具備1個以上之電池包。各電池包，亦可具備1個以上之電池模組。各電池模組，亦可具備複數單位電池。各電池包具備的電池模組的數目，可為相同亦可為不同。此外，各電池模組具備的單位電池的數目，可為相同亦可為不同。
單位電池，只要是可以充放電的二次電池即可。在此，設想鋰離子二次電池的情況進行說明。
又，於以下的說明，在沒有特別聲明的情況下，蓄電池這一用語，包括電池包、電池模組、單位電池。
蓄電池1，例如亦可以示行動電話、筆記型電腦、電動自行車、電動汽車、無人飛行器等搭載了蓄電池的機器等之蓄電池。此外，例如，亦可以是設置於個人住宅、大樓、工廠等各建築物之定置用蓄電池。亦可為與發電系統相連的蓄電池，或者是系統連繫之蓄電池。
充電控制裝置2，進行對蓄電池1進行的充放 電的控制。此外，也進行被連接的蓄電池1的狀態之推定。具體而言，使對蓄電池1進行充放電，根據在該充放電所量測的電壓及電流的資料，推定關於蓄電池1的狀態的資訊亦即內部狀態參數以及電池特性。內部狀態參數及電池特性將於稍後詳述。
又，也有根據使用頻率或者使用次數來預測蓄電池1的狀態的方法，但是即便使用頻率或使用次數相同，也會因為使用環境或負荷等而使蓄電池的狀態不同。
所以，為了高精度地預測蓄電池1的狀態，充電控制裝置2，由充放電等的檢查所得的量測值來預測蓄電池1的狀態或性能。
此外，充電控制裝置2，作成因應於蓄電池1的狀態之充電圖案。所謂充電圖案，是供充電蓄電池1而設想顯示流至蓄電池1的電流之值者。
總之，充電圖案，顯示蓄電池1的充電時之制約條件。又，把供充電而流通的電流記載為充電電流。接著，充電控制裝置2，根據算出的充電圖案，充電蓄電池1。
蓄電池1，被使用的結果，使其狀態改變。由於此狀態的改變，使蓄電池1的性能劣化。根據蓄電池1劣化之前的充電圖案來充電劣化後的蓄電池1的話，不僅充電的效率降低，還有加速蓄電池1的劣化的可能性。
所以，有必要把握充電的對象的蓄電池1的狀態，再算出適於充電對象的蓄電池1的充電圖案之必要。藉由以適合的充電方法進行充電，可以不促進蓄電池1的劣化， 而且可提高充電速度。此外，可以防止蓄電池1的壽命的降低。進而，增大蓄電池1的劣化速度的充電條件，例如根據大電流之充電或高溫下之充電會提高起火等安全性的風險。藉由本實施型態算出的充電圖案，滿足抑制蓄電池1的劣化速度的條件，必然可以確保充電時的安全性。
又，充電控制裝置2，為了進行充電圖案的算出處理，使用劣化資訊(參照資料)。劣化資訊將於稍後詳述。此外，充電控制裝置2的動作的詳細內容稍後詳述。
又，在前述說明的系統構成僅為一例，並不以前述構成為限。例如，在圖1，充電控制裝置2，具備記憶部24、與劣化資訊記憶部271，但把記憶部24與劣化資訊記憶部271匯集成1個記憶部亦可。此外，充電控制裝置2與其他裝置等連接，由充電控制裝置2往其他裝置輸出充電圖案亦可。輸出方法沒有特別限制。可以是檔案，亦可為電子郵件，亦可為影像。內電阻補正部26，亦可包含於電池特性推定部25。
此外，只要可以藉由通訊或電氣訊號，由充電控制裝置2接收進行處理所必要的資訊，把處理結果傳遞給充電控制裝置2的話，充電控制裝置2的各構成要素，存在於充電控制裝置2的外部亦可。例如，藉由通訊或電氣訊號，可以由充電控制裝置2接收電池特性等，把充電圖案傳遞給充電控制裝置2的話，充電圖案作成部27，存在於充電控制裝置2的外部亦可。
圖2係顯示充電控制裝置的概略處理的流程圖之一例。圖2(A)係供把握蓄電池1的狀態之處理。該處理，係供把握住由於劣化等而變化的蓄電池1的狀態之用而進行的處理，設想每經過一定期間就進行一次。圖2(B)係供算出充電圖案之處理。該處理，在首次作成蓄電池1的充電圖案的場合，或者在判斷蓄電池1的狀態有所改變而再作成充電圖案的場合，設想在圖2(A)的處理之後才進行的。又，亦可在前述時機以外的時機來進行。
以下說明供把握蓄電池1的狀態之處理。充電控制裝置2，對蓄電池1，進行特定條件之充電(或者放電)的指示(S101)。充電控制裝置2，取得來自蓄電池1之充電(放電)結果(S102)，進行充電結果的解析(S103)。所謂充電結果的解析，是根據充電結果，算出各單位電池的內部狀態參數及電池特性(胞特性)。具體而言，根據充電時或放電時所量測的電流及電壓的資料，推定內部狀態參數。此外，根據內部狀態參數，進行電池特性的推定。
內部狀態參數，顯示單位電池的狀態。於內部狀態參數，設想包含了正極電容(正極的質量)、負極電容(負極的質量)、SOC偏移、及內電阻。SOC偏移，意味著正極的初期充電量與負極的初期充電量之差。
電池特性，係可以由內部狀態參數算出者，顯示蓄電池1的電壓等特性。電池特性，設想為包含電池 容量、開電路電壓(OCV：Open Circuit Voltage)、OCV(開電路電壓)曲線等。此外，內電阻也可以包含於電池特性。OCV曲線，意味著顯示關於蓄電池的某個指標與開電路電壓的關係之圖(函數)。電池容量，是正極容量的範圍與負極容量的範圍重疊的範圍。SOC(充電狀態)為100%時，正極與負極的電位差成為電池的充電終止電壓，SOC為0%時，正極與負極的電位差成為電池的放電終止電壓。如此，電池容量可以根據充電量算出。
以下說明係供算出充電圖案之處理。充電控制裝置2，由劣化資訊記憶部271取得劣化資訊(S201)。接著，根據關於被算出的內部狀態參數或電池特性(胞特性)之劣化資訊，與劣化速度的指定值，算出充電圖案(S202)。詳見後述。充電控制裝置2，依照算出的充電圖案，充電蓄電池1(S203)。藉此，以適於蓄電池1的充電方法進行充電。
其次，說明充電控制裝置2具備的構成要素。
充放電控制部21，對蓄電池1，進行以特定條件充放電之指示。充放電，係為了量測蓄電池1的內部狀態參數而進行的。充放電，有必要在藉由單位電池的劣化進行而使蓄電池1的狀態變化到無法忽視之前就進行的必要。所以，充放電，要考慮電池特性的變化每隔適切地決定之一定期間或各時刻進行。又，充放電控制部21，亦可在透過未圖示的輸入部，受理來自使用者、其他系統 等的指示的場合，也進行充放電指示。
此外，充放電控制部21，根據充電圖案作成部27作成的充電圖案，充電蓄電池1。又，充電控制裝置2進行到充電圖案的作成為止，根據充電圖案之充電，亦可由充電控制裝置2以外的裝置來進行。
量測部22，量測關於蓄電池1之資訊。被量測的資訊，有單位電池的正極端子與負極端子之間的電壓、流至單位電池的電流、與單位電池的溫度等。
量測部22的量測資料，含有蓄電池1之充電或放電時所量測的蓄電池1之電壓、電流、溫度等資料。
SOC推定部23，根據量測部22的量測資料，推定蓄電池1之現在時間點的SOC(充電狀態)。又，電池特性推定部25使用根據蓄電池1的現在狀態所算出之SOC-OCV曲線，來推定SOC亦可。
記憶部24，記憶著供進行相關於電池特性推定部25的處理之用的資料。例如，被收容著顯示單位電池的正極或負極的充電量、與電位之關係的函數等。亦可記憶其他資料。
電池特性推定部25，根據量測部22的量測資料，算出蓄電池1之現在時間點之內部狀態參數與電池特性。不需要電池特性的場合，電池特性亦可不被算出。電池特性如前所述，包含電池容量、內電阻、開電路電壓(OCV)、OCV曲線。OCV曲線(函數)，例如亦可為顯示二次電池的開電路電壓(OCV)，與二次電池的充電 狀態或被充電的電荷量之關係的函數。亦可為顯示SOC與OCV的關係之SOC-OCV圖。亦可為顯示充電量與OCV的關係之充電量-OCV圖。算出的OCV曲線的種類，只要事先決定即可。
電池特性的算出，可以使用種種的電池特性測定方法。具體而言，有實際使電流流通而進行電池容量的測定之充放電試驗、主要進行內電阻值得測定之電流休止法、交流阻抗測定等電化學的測定等等。此外，組合這些方法而測定亦可。此外，解析充放電曲線，使用簡易的推定電池特性的方法亦可。
以下說明電池特性推定部25的內部構成。
充放電履歷記錄部251，在蓄電池1之充電時或放電時，記錄以量測部22量測到的電壓、電流、及溫度等資料(履歷)。該記錄，由蓄電池1的充電開始起，直到蓄電池1的充電結束為止，每隔一定時間間隔就反覆進行。此時間間隔，可以因應與使用該記錄之處理而任意設定。例如，可以考慮設定為0.1秒至1秒鐘間隔之程度。被記錄的時刻，可為絕對時刻，亦可為充電開始起算之相對時刻。此外，充放電履歷記錄部251的處理隔著一定時間間隔就反覆的場合，亦可省略時刻的記錄。
圖3係顯示關於充電時的電流及電壓的資料之一例。圖3所示的資料，為一般使用作為二次電池的充電方法之定電流定電壓充電之一例。圖3之虛線表示電流履歷，實線表示電壓履歷。
於後述之內部狀態參數算出部252之處理，例如僅使用定電流定電壓充電全體之充電履歷、或者定電流充電區間(圖3之t0起到t1之間)的充電履歷亦可。又，充電不一定要由SOC為0%時開始，亦可由SOC為20%等時間點開始。
內部狀態參數算出部252，根據充放電履歷記錄部251記錄的履歷，分別算出內部狀態參數之構成單位電池的正極或負極的活性物質之量、初期充電量、單位電池之內電阻。
內部狀態參數算出部252，利用根據活性物質量及內電阻算出蓄電池電壓的函數。根據蓄電池充電時或放電時的電流資料及電壓資料、以及該函數，算出蓄電池電壓。接著，藉由回歸計算求出使算出的蓄電池電壓與測定的電壓之差的活性物質量以及內電阻。又，正極亦可由複數活性物質構成，在本實施型態，以正極、負極分別由1種活性物質構成的二次電池為例而進行說明。
充電正極、負極分別由1種活性物質構成的二次電池的場合，時刻t之電壓(端子電壓)Vt，能又以次式表示。
It為時刻t之電流值，qt為時刻t之蓄電池的充電量。fc為顯示正極的充電量與電位的關係之函數，fa為顯 示負極的充電量與電位之關係的函數。qo c為正極的初期充電量，Mc為正極的質量。qo a為負極的初期充電量，Ma為負極的質量。R為內電阻。
電流值It，使用由充放電履歷記錄部251記錄的電流資料。
充電量qt，藉由把電流值It進行時間積分而算出。函數fc及函數fa，被記錄於記憶部24作為函數資訊。
其他之正極的初期充電量qo c、正極的質量Mc、負極的初期充電量qo a、負極的質量Ma、及內電阻R等5個值(參數組)，藉由回歸計算來推定。又，各極的活性物質量，視為各極的質量的特定比例而算出亦可。
圖4係顯示內部狀態的參數算出部252的處理的流程圖之一例。內部狀態參數算出部252之處理，在蓄電池1之充電結束後立刻開始。
內部狀態參數算出部252，進行初期化，於前述參數組設定初期值，把回歸計算的反覆次數設定為0(S301)。初期值，例如亦可為前次活性物質量算出處理進行時所算出之值，亦可使用設想而得之值。
內部狀態參數算出部252，計算以次式表示之殘差E(S302)。
內部狀態參數算出部252，計算參數組之更新步幅(S303)。參數組之更新步幅，例如可以使用Gauss-Newton法、Levenberg-marquardt法等來算出。
內部狀態參數算出部252，判定更新步幅的大小，是否未達預定的大小(S304)。在更新步幅的大小未達預定大小的場合(S304之NO)，內部狀態參數算出部252，判定計算為收斂，輸出現在的參數組(S307)。更新步幅的大小達到預定的閾值以上的場合(S304之YES)，確認回歸計算的反覆次數，是否超過預定的值(S305)。
回歸計算的反覆次數超過預定值的場合(S305之YES)，輸出現在之參數組(S307)。回歸計算的反覆次數在預定次數以下的場合(S305之NO)，對參數組加上在S303算出的更新步幅，把回歸計算的反覆次數加1(S306)。接著，再度回到殘差的計算(S302)。以上，為顯示內部狀態的參數算出部252的處理流程之流程圖。
於本實施型態，作為內部狀態參數算出部252 的輸入使用了充電履歷，但是使用放電履歷，也同樣可以算出活性物質量。又，使用放電履歷的場合，內部狀態參數算出部252的處理流程與使用的參數，可以使用與用充電履歷算出活性物質量的場合相同的流程與參數。
電池特性算出部253，算出蓄電池1的電池特性之開電路電壓。此外，電池特性算出部253，利用藉由內部狀態參數算出部252算出的正極之初期充電量qo c、正極的質量Mc、負極的初期充電量qo a、負極的質量Ma，算出蓄電池的充電量與開電路電壓之關係。
圖5係顯示電池特性算出部253的處理的流程的流程圖之一例。此流程圖，在內部狀態參數算出部252之處理結束後開始。在此流程圖，使充電量qn以一定之值△qn增減，發現開電路電壓由未滿下限值成為下限值以上之充電量qn0，而以qn0為初期值，直到開電路電壓超過上限值為止，每次以△qn之量來增加qn，每次增加時，都記錄當時的充電量與開電路電壓。藉此，可以算出開電路電壓由下限值起到上限值為止的範圍之充電量與開電路電壓之關係。充電量qn0與開電路電壓為上限值時的充電量qn之差為電池容量。
電池特性算出部253，設定充電量qn的初期值(S401)。qn的初期值，使其為0或比0更小了蓄電池1的公稱容量之數個百分比的程度之值即可。具體而言，蓄電池1的公稱容量為1000mAh的話，設定為-50mAh至0mAh程度的範圍即可。
電池特性算出部253，算出開電路電壓(S402)。開電路電壓的算出，可以使用次式。
其次，電池特性算出部253，比較算出的開電路電壓，與預先決定的蓄電池下限電壓(S403)。蓄電池下限電壓，是由使用在蓄電池1的正極活性物質與負極活性物質之組合而決定之值。具體而言，分別針對正極活性物質、負極活性物質，由安全性、壽命、電阻等觀點來看，決定分別的適切之使用範圍的電壓，藉由這些的組合，決定作為蓄電池之使用範圍的下限及上限電壓。
開電路電壓不是未滿預定的下限電壓的場合(S403之NO)，由充電量qn減去△qn(S404)，再度算出開電路電壓(S402)。開電路電壓為未滿預定的下限電壓的場合(S403之YES)，電池特性算出部253，把充電量qn加上△qn(S405)。藉由這些，充電量qn接近於下限值。△qn可以設定為任意之值。例如，可以考慮蓄電池1之公稱容量之1/1000至1/100程度。具體而言，蓄電池1的公稱容量為1000mAh的話，考慮設定為1mAh至10mAh程度之範圍。
電池特性算出部253，使用被加算的充電量qn+△qn，算出開電路電壓(S406)。接著，電池特性算出部253，比較算出的開電路電壓，與前述之下限電壓 (S407)。開電路電壓為未滿下限電壓的場合(S407之NO)，回到S405，再度對充電量qn加上△qn(S405)。開電路電壓為下限電壓以上的場合(S407之YES)，開電路電壓成為由未滿下限值變成下限值以上，所以把此時的充電量qn作為qn0，一起記錄充電量qn0與開電路電壓En(S408)。又，將此充電量qn0之值為基準值表示為0亦可。在此場合，於以後之記錄時，記錄由充電量qn之值減去qn0的值之值。
電池特性算出部253，對充電量qn加算△qn(S409)，算出開電路電壓(S410)，記錄由充電量qn減去qn0之值，以及算出的開電路電壓En(S411)。
電池特性算出部253，比較算出的開電路電壓與預先決定的蓄電池上限電壓(S412)。蓄電池的上限電壓，是由使用在蓄電池1的正極活性物質與負極活性物質之組合而決定之值。開電路電壓為未滿預定的上限電壓的場合(S412之NO)，再度回到對充電量qn加上△qn的處理(S409)。開電路電壓成為預定的上限電壓以上的場合(S412之YES)，結束處理。以上，是顯示電池特性算出部253的處理的流程的流程圖。
圖6係顯示充電量與開電路電壓之關係之圖(充電量-OCV曲線)之一例。圖6(A)係藉由電池特性算出部253求出的現在狀態之充電量-OCV曲線。圖6(B)，係使圖6(A)所示之圖的縱軸改成由下限電壓到上限電壓為止之圖。
圖7係顯示SOC與開電路電壓之關係之圖(SOC-OCV曲線)之一例。橫軸不是充電量而是SOC這一點與圖6不同。圖7係把圖6(B)所示之圖變換為SOC-OCV曲線之圖(實線)，與初期狀態的蓄電池之SOC-OCV曲線(虛線)重疊表示之圖。圖7之虛線表示初期狀態的蓄電池的開電路電壓，實現表示蓄電池的劣化等導致變化後(現在)的蓄電池的開電路電壓。SOC顯示對滿充電容量之現在被充電的電荷量的比例，以0至1或者是0至100%之間的值來表示。
由充電量至SOC之變換，只要使用藉由充電量-OCV曲線算出的電池容量與充電量來進行即可。由，於此處之說明，只稱充電狀態者，不僅SOC而已，也包含充電量等。
變化後的曲線，伴隨著容量的減少，曲線的長度變短，但是根據圖7的話，可知不僅曲線的長度，連形狀自身也改變。例如，根據開電路電壓推定充電狀態(SOC)的場合，被量測的開電路電壓為A時，正確的充電狀態(現在的充電狀態)為B1。但是，開電路電壓的曲線視為不變形的場合，總之，要以初期狀態之SOC-OCV曲線求出開電路電壓的話，電壓A之充電狀態求出為B2，充電狀態的推定精度變低。所以，如此第1實施型態這樣，藉由利用現在狀態之SOC-OCV曲線，可以高精度地測定充電狀態。
藉由電池特性推定部25算出的SOC-OCV曲 線，由SOC推定部23取得，SOC推定部23，根據SOC-OCV曲線，推定蓄電池1之SOC亦可。
亦即，根據第1實施型態的話，不進行特別的充放電，也可以正確地把握到伴隨著使用而改變的充電量與開電路電壓之關係(充電量-OCV曲線或者SOC-OCV曲線)，可以高精度地推定充電狀態。
又，在此，針對二次電池的正極、負極分別由1種活性物質構成的場合進行說明，但是對於二次電池之正極、負極之任一係由複數種活性物質構成的二次電池也可以同樣適用。此外，預先準備記憶蓄電池1的活性物質量之其他記憶部的場合，電池特性算出部253，使用被記憶於此其他記憶部的活性物質量，可以算出顯示預先決定的蓄電池的電壓範圍之二次電池的充電量與開電路電壓之關係之圖。
電池特性算出部253，也可以算出其他的電池特性。例如，使用算出的開電路電壓等，算出蓄電池1的電壓、電力或電力量亦可。算出方法，使用以下所示的算式等即可。下列算式之c為特定的常數。
(電壓)
電壓=開電路電壓-c×內電阻×電流
(電力)
電力=電流×開電路電壓-c×內電阻×(電流)2
(電力量)
電力量=電池容量×平均電壓
又，內電阻，亦可使用內部狀態參數算出部252算出的推定值，亦可使用後述之內電阻補正部26補正之推定值。此外，電池特性算出部253，使用內電阻補正部26補正的推定值，把一度算出的電池特性在予重算亦可。內電阻補正部26算出的推定值更可以提高精度。電流由量測部22的量測資料取得即可。又，電池特性算出部253，透過記憶部24接受算出所必要的式、常數之值等亦可。
內電阻補正部26，根據由電池特性推定部25算出的內電阻R，與以量測部22量測的溫度T，補正現在的蓄電池1的溫度T之內電阻。補正後的內電阻為Rcr。又，不補正內電阻時，沒有內電阻補正部26亦可。
以下說明內電阻補正部26進行的內電阻的溫度補正。所謂內電阻的溫度補正，例如是對蓄電池性能診斷方法，提供補正溫度的影響之手段，擴大可以良好地適用蓄電池性能診斷的溫度範圍。在蓄電池性能診斷方法，如在電池特性推定部25的處理所說明的，由充放電曲線，參照各活性物質的充電量-OCV資料，推算電池容量、內電阻及正負極之各活性物質的劣化的程度。
以下說明其原理與方法。鋰離子二次電池，具有對向的正極與負極，正負極間具有含鋰鹽的電解質。此外，於正極及負極，活性物質被塗布於集電箔上。集電箔，分別被連接於蓄電池外裝的正極及負極端子。於蓄電池之充放電時，鋰離子通過電解質移動於正極活性物質與 負極活性物質間，電子由活性物質往外部端子流動。
各活性物質，具有可逆地可插入或脫離之鋰量與電位。在一定的充放電電壓的範圍，蓄電池可以貯藏的能量，係由蓄電池內的正極活性物質與負極活性物質之量以及其組合而決定的。
此外，會產生充放電時鋰離子傳導、電解質中的鋰離子往活性物質內部侵入時之電荷移動電阻、被形成於電解質與活性物質的介面的覆膜所導致的電阻、電子流動於活性物質或集電箔的電阻。蓄電池的內電阻，為這些鋰離子的移動、電子的移動、電荷移動電阻、覆膜之電阻、以及在正極及負極內的擴散電阻等之總和。
一般而言，在鋰離子二次電池內部的蓄電池控制系統，由安全性的觀點來看，會量測各單位電池的電壓、電池包內的溫度等。可以根據這些量測資料，算出電池特性的話，可以抑制算出所需費用及時間。
然而，要解析充放電條件瑣碎地隨機變動之實際使用時的蓄電池舉動是非常困難的。這是因為依存於時間的電阻、擴散電阻、及緩和過程等是複雜的複合現象，計算模型化並不容易。另一方面，例如，只以在一定條件下進行的電動車的充電那樣單純的舉動為對象的話，藉由簡化模型，使得解析成為可能。
在此，在相關於本實施型態的蓄電池性能推定方法，根據藉由在一定條件下之充電或放電的資料(充放電曲線)所求得的對於各活性物質之鋰插入脫離反應之 「電位-充電量」之曲線(curve)，以各活性物質之量、伴隨著充電電流的施加之內電阻導致的蓄電池電壓的上升(過電壓)為變數，藉由配適(fitting)計算而決定變數之值。藉此可以推定容量減少(各活性物質的減少)及內電阻的增加。
但是，在實際的蓄電池的使用狀況下，會隨著外部環境、充電時的蓄電池狀態等而使溫度條件變動。訊電池的溫度改變的話，蓄電池性能也改變。特別是內電阻，會因溫度的降低而大幅增加。圖8係顯示各溫度之SOC與反應電阻Rct之關係之一例。反應電阻Rct是內電阻的成分之一。如圖8所示，可知隨著溫度的不同，反應電阻大不相同。因此，即使比較溫度不同的測定資料的解析結果，也因為溫度對解析結果的變動的影響很大，難以進行劣化導致內電阻增加的評估。
亦即，根據實際使用下的蓄電池的測定資料，推定電池特性的場合，藉由進行內電阻的溫度補正，提高電池特性的精度。
蓄電池的內電阻，有複數種電阻成分複合而成。各電阻成分，其溫度依存性與劣化導致的增加速度是不同的。因此，隨著劣化的進行，電阻所佔的比例也會改變，伴此，內電阻全體之溫度依存性也會改變。著眼於此，本實施型態之蓄電池性能推定方法之內電阻的溫度補正，將內電阻分為反應電阻Rct、擴散電阻Rd、及歐姆電阻Rohm等3個成分，分別依照固有的溫度依存性，往因 應於基準溫度T0之值補正後，再合起來計算。
具體而言，由以下數學式，進行由測定時的蓄電池溫度往基準溫度之補正。又，下列式中的Rgas為氣體常數。T0為基準溫度，T為測定時的蓄電池溫度。R1為常數。Ea、Eb、Ec為決定分別的電阻成分的溫度依存性的常數。
(反應電阻)
Rct(T0)=Rct(T)×Exp(-Ea/(Rgas‧T))/Exp(-Ea/(Rgas‧T0))
(擴散電阻)
Rd(T0)=Rd(T)×Exp(-Eb/(Rgas‧T))/Exp(-Eb/(Rgas‧T0))
(歐姆電阻)
Rohm(T0)=(Rohm(T)-R1)×Exp(-Ec/(Rgas‧T))/Exp(-Ec/(Rgas‧T0))+R1
圖9係說明各電阻成分之圖。歐姆電阻，包含電解液之離子傳導電阻與蓄電池內的電子傳導電阻。溫度依存性相對較小的電子傳導電阻，視為常數。反應電阻，包含電荷移動電阻與表面覆膜之電阻。擴散電阻，包含伴隨著活性物質內部、電極內的鋰離子擴散之電阻。
歐姆電阻之Ec，表示伴隨著鋰離子在電解液 中的移動之活化能。反應電阻之Ea，表示在電解液中被溶媒和的鋰離子在活性物質表面進行脫溶媒和時的能量。擴散電阻之Eb，據考察是活性物質內部之鋰離子位置間的移動之活化能。亦即，在劣化過程，這些值可以認為是保持一定而不改變。
這些Ea、Eb、Ec之值，可以藉由單位電池的交流阻抗測定、電流脈衝測定等而算出。關於作為解析對象的蓄電池之Ea、Eb、Ec之值，預先由測定值算出而記憶在記憶部24。接著，在內電阻的溫度補正演算時只要參照即可。
其次，說明在由充放電曲線來推算電池特性時，把內電阻分為3個成分而算出的方法。
於蓄電池的劣化過程，內電阻的3個成分都會上升，但劣化導致的增加的速度，則是各成分都不同。因此，藉由限定進行評估的蓄電池壽命的範圍，也可能成立不劣化的假設。例如，電動車用的蓄電池，設想使評估的下限為殘留容量90~70%程度為止的場合，也會受到使用條件、蓄電池的構成等的影響，但通過蓄電池壽命，也可以使一部分的電阻成分近似為一定值。
(第一方法)
由算出的蓄電池的內電阻值進行3成分的算出之第一方法，是把歐姆電阻成分及擴散電阻成分視為一定，把殘差視為反應電阻的方法。在此方法，歐姆電阻成分及擴散 電阻成分，設想為不會產生劣化導致的增加，僅考慮依存於胞溫度的溫度變化。於充放電曲線的解析，由對某個溫度T推定的內電阻值，扣掉溫度T之歐姆電阻成分及擴散電阻成分，剩下的為反應電阻成分。接著，把分別的成分往基準溫度T0進行了溫度補正之後加總，算出基準溫度T0之內電阻值。第一方法，適合在正負極的活性物質安定的SOC之範圍內，且溫度在室溫附近以下，蓄電池的電流為比較小的和緩的使用方式的場合。
(第二方法)
第二方法，是把歐姆電阻成分及擴散電阻成分，藉由相關於這2個電阻成分分別與累積時間或累積電力量之關係的函數來推算，把殘差作為反應電阻的方法。在此方法，針對歐姆電阻成分及擴散電阻成分之劣化，設想為相關於時間或充放電週期量，算出歐姆電阻成分及擴散電阻成分。於充放電曲線的解析，由對某個溫度T推定的內電阻值，扣掉算出的歐姆電阻成分及擴散電阻成分，剩下為反應電阻成分。接著，把分別的成分往基準溫度T0進行了溫度補正之後加總，算出基準溫度T0之內電阻值。第二方法，適於歐姆電阻成分及擴散電阻成分的劣化雖然比較小，但是確實有劣化進行的場合。
此外，是否使用累積時間或累積電力量之任一，只要因應於使用環境等來決定即可。例如，貯藏時發生氣體等，而蓄電池持續劣化的場合，適合根據累積時間 之劣化量推定。另一方面，在活性物質的體積發生變化等，充放電等地處理的循環的反復導致蓄電池的劣化很顯著的場合，適合根據累積電力量之劣化量推定。
又，累積時間或累積電力量之資料，是預先保持著的。累積電力量，以機器的運轉量，例如車輛的場合以行駛距離來替代亦可。
(第三方法)
第三方法，是反應電阻成分及擴散電阻成分，藉由預先保持的各活性物質的擴散電阻與充電量之資料，或者是反應電阻與充電量之資料來推算，把殘差作為歐姆電阻成分的方法。於第三方法，與第一及第二方法不同，於充放電曲線的解析，藉由參照活性物質的反應電阻-充電量曲線、擴散電阻-充電量曲線、或者蓄電池的內電阻-充電量曲線而進行回歸計算，來推定反應電阻及擴散電阻之值的方法。活性物質的電阻成分具有對充電量亦即對SOC之依存性，利用其即使劣化其依存性的傾向也不會改變的特性，由蓄電池的內電阻-充電量的傾向，進行內電阻的組成的推定。
活性物質的反應電阻-充電量曲線及擴散電阻-充電量曲線，有預先測定的必要。此外，劣化導致的變化的態樣也隨著蓄電池的構成而有所不同，所以有預先測定的必要。例如，在被形成電阻性的表面覆膜的場合，內電阻同樣地逐漸增加一定值，而活性物質減少的場合，可認 為其舉動同樣地成為n倍。
第三方法，適合在反應電阻-充電量有顯著的變化，結果作為蓄電池之反應電阻明確呈現充電量的依存性的場合。
(第四方法)
第四方法，是藉由使用預先保持的各活性物質的擴散電阻-充電量、反應電阻-充電量、及歐姆電阻-充電量資料來進行回歸計算，而推定反應電阻成分、歐姆電阻成分、以及擴散電阻成分的方法。在第三方法，僅使用擴散電阻-充電量、反應電阻-充電量，但在第四方法，也使用歐姆電阻-充電量資料為其特徵。活性物質之歐姆電阻-充電量的依存性具有特徵的場合，例如，在隨著充放電活性物質的電子導電性大幅改變的場合是有效的。
電池特性算出部253，使用被補正的內電阻，算出實際可輸出的電力量等作為電池特性亦可。實際可輸出的電力量，可以根據充電量-OCV曲線，與可放電之電氣量、與被補正之內電阻來算出。
充電圖案作成部27，根據電池特性推定部25推定的內部狀態參數或是電池特性之推定值，與劣化速度的指定值，算出充電圖案。充電圖案之充電電流之值，以使充電導致的劣化速度成為指定的值以下的方式算出。
劣化速度，顯示二次電池的劣化進行的速度。劣化速度的指定值，亦可預先記憶於劣化資訊記憶部 271，透過未圖示的輸入部，由使用者等輸入亦可。
劣化資訊記憶部271，收容充電控制裝置2算出蓄電池1的充電圖案時所必要的關於二次電池的劣化的資訊(資料)。以下，把該資訊記載為劣化資訊。劣化資訊，可說是算出充電圖案時被參照之圖或者函數等之參照資料。又，為了容易與蓄電池1區別，於劣化資訊，至少包含劣化模型(model)或劣化地圖(map)。
劣化資訊記憶部271，亦可記憶劣化資訊以外的資訊。例如，亦可記憶使用於充電圖案作成部27的處理的制約條件等。亦可記憶被作成的充電圖案。又，劣化資訊記憶部271亦可與記憶部24相同。
首先，說明劣化模型。圖10係說明劣化模型之圖。於圖10，顯示供算出劣化速度之用的圖亦即劣化速度算出圖之例。劣化速度算出圖，係顯示關於二次電池之參數與劣化速度的關係之圖。以下，把此關於二次電池之參數記載為參照參數。
所謂劣化模型，係表示二次電池之劣化是如何進行的，例如係指這些劣化速度算出圖之全體。劣化速度算出圖，是根據對於二次電池進行的檢查的結果而算出之圖。在本實施型態，設想劣化速度算出圖預先被算出，被記憶於劣化資訊記憶部271。
劣化速度算出圖，由滿足某個前提條件的複數之二次電池的檢查結果來導出。前提條件沒有特別限制，有種種前提條件。例如，以單位電池的正極的活性物 質量在特定範圍內作為前提條件。接著，對滿足該前提條件的複數二次電池進行檢查，根據檢查結果算出劣化速度算出圖。此時，對檢查結果進行內部狀態參數的推定，由正極活性物質量的變化及負極活性物質量的變化，可以得到正極劣化模型與負極劣化模型。蓄電池1的正極的活性物質量包含於該特定範圍的場合，總之在蓄電池1滿足該前提條件的場合，藉由藉著該前提條件算出的劣化速度算出圖，可以預測蓄電池1的劣化速度。此外，劣化速度算出圖的作成方法沒有特別限定，可以任意決定。
其他方面，例如亦可以關於二次電池的保管或使用時的環境之事項作為前提條件。關於環境的前提條件，可以考慮溫度、濕度等事項。此外，例如以關於二次電池的使用履歷之事項作為前提條件亦可。作為關於使用履歷的前提條件，可以考慮充電或放電的次數、使用的總時間等。
作為二次電池的劣化的原因，可設想與電解液之反應性、活性物質的膨脹收縮導致的破損等，但要特定二次電池的劣化的原因並不容易。此外，隨著二次電池的保管狀況、使用履歷等，劣化的狀況也有所不同。所以，預先算出種種的前提條件及參照參數之劣化速度算出圖，使用符合蓄電池1的狀態的劣化速度算出圖。總之，使用根據與蓄電池1的狀態同程度的狀態之二次電池的檢查結果而算出的劣化速度算出圖。藉此，可以精度佳地預測蓄電池1的劣化速度。
藉由進行各樣的種類的檢查，參照參數也有很多種類。
例如，可考慮顯示正極或負極的活性物質的SOC、C-rate(充放電電流值)、電位等二次電池的狀態之參照參數。此外，溫度、濕度等關於環境的事項或者關於二次電池的使用履歷的事項作為參照參數使用亦可。又，前提條件亦可說是常數之參照參數。
圖10(A)，係滿足某個前提條件的二次電池之SOC與正極的劣化速度之關係(SOC-劣化速度)圖。橫軸顯示SOC，縱軸顯示正極的相對劣化速度。相對的劣化速度，顯示劣化速度最低時之值為1時的相對值。以下，在沒有特別說明時，劣化速度係表示相對值。圖10(A)，顯示滿足某個前提條件的二次電池的SOC由20%到60%時正極的劣化速度低，SOC直到未滿20%，以及SOC超過60%時正極的劣化速度很高。
圖10(B)，係滿足某個前提條件的二次電池之SOC與負極的劣化速度之關係圖。與圖10(A)之圖不同，在SOC未滿20%為止的範圍，負極的劣化速度也低。如此，即使是相同的參照參數，正極與負極之劣化速度也不一定相同。
圖10(C)係顯示關於二次電池之溫度與劣化速度的關係之圖。顯示使用時、保管時等之劣化速度對溫度之依存性。圖10(D)係顯示二次電池之C-rate與劣化速度的關係之圖。顯示劣化速度對劣化速度之C-rate的 依存性。
又，替代劣化速度算出圖而使用供算出劣化速度的函數亦可。例如，使用劣化速度算出圖之近似函數亦可。
其次說明劣化地圖(map)。圖11係說明劣化地圖之圖。劣化地圖，係由複數要素構成的多次元之圖，是劣化模型的劣化速度算出圖之集合體。例如，劣化地圖係定量地對溫度與SOC與充電電流值把劣化速度地圖化者。又，劣化地圖也與劣化模型同樣，可以分別存在各個正極及負極。可以從正極劣化地圖與負極劣化地圖來做成二次電池的劣化地圖。
圖11(A)係顯示SOC為某個值時之溫度與C-rate與劣化速度之3個參照參數的關係之3次元之圖。圖11(A)的劣化地圖，存在於各個SOC之值。垂直於溫度之軸的平面之圖11(A)的剖面圖(2次元圖)，是前提條件為SOC與溫度而參照參數為C-rate之劣化速度算出圖。垂直於C-rate之軸的平面之圖11(A)的剖面圖，是前提條件為SOC與C-rate而參照參數為溫度之劣化速度算出圖。如此，前提條件為參照參數之1種。
圖11(B)為顯示SOC與溫度與對二次電池之充電電流的上限值之3個參照參數的關係之3次元之圖。又，把充電電流的上限值，記載為電流上限值(第1上限值)。溫度及可容許的劣化速度被指定的場合，藉由使用各個SOC之值的圖11(A)，算出各個SOC值之C- rate之值，產生圖11(B)。
例如，圖11(A)之圖，為SOC為40%時之圖。接著，作為前提條件指定溫度為-10℃，可容許的劣化速度為20以下。藉由圖11(A)，可查明C-rate的最大值為4C。1C-rate，等於以1小時放電(充電)一個被充電(放電)製電池容量限度的二次電池的電氣所需的電流值。二次電池的電池容量為2500mAh的場合，C-rate的最大值為4C，所以電流上限值為10A。接著，描繪SOC為40%，溫度為-10℃，電流上限值為10A之點，成為如圖11(B)那樣。
又，在圖11(A)與圖11(B)，參照參數在C-rate與SOC是不同的，所以進行C-rate與SOC之變換，但是參照參數在圖11(A)與圖11(B)也可能會相同。此外，為了說明上的方便，使用圖11(A)與圖11(B)之2個劣化地圖來說明，但亦可為圖11(A)與圖11(B)被合成之劣化地圖。
如此，劣化模型及劣化地圖，包含顯示二次電池的劣化速度，與SOC、C-rate等之1個以上的參照參數，與電流上限值之關係的資料。
又，充電圖案作成部27，根據劣化模型產生劣化地圖亦可，根據劣化地圖產生劣化模型亦可。
劣化資訊取得部272，由電池特性推定部25，取得相關於內部狀態參數及電池特性之至少任一的推定值。接著，根據取得的推定值，由劣化資訊記憶部 271，取得對應於蓄電池1的劣化資訊(第1參照資料)。又，根據相關於正極的推定值取得對應於正極的劣化資訊(第2參照資料)，根據相關於負極的推定值取得對應於負極的劣化資訊(第3參照資料)亦可。
例如，作為內部狀態參數根據算出的正極或負極的初期充電量取得劣化資訊亦可。例如，作為內部狀態參數根據算出的正極或負極的質量取得劣化資訊亦可。例如，作為電池特性根據算出的開電路電壓取得劣化資訊亦可。
把預先作成劣化資訊之二次電池的前提條件，滿足蓄電池1的推定值的場合，可說是該劣化資訊對應於蓄電池1。例如，根據滿足正極的活性物質量在特定的範圍內之前提條件的複數二次電池作成劣化資訊的場合，蓄電池1的正極的活性物質量之推定值在該特定範圍內時，可說是該劣化資訊對應於蓄電池1。此外，所謂對應於蓄電池1的劣化資訊，可說是適於作成蓄電池1的充電圖案之劣化資訊。
又，劣化資訊取得部272，根據複數之推定值，取得劣化資訊亦可。使用符合於複數推定值的劣化資訊的場合，應該比使用符合於1個推定值的劣化資訊的場合，更為提高電流上限值的精度。
上限值資料算出部273，根據對應於蓄電池1的劣化資訊，與被指定的劣化速度之值，算出考慮了劣化進行之蓄電池1的電流上限值。在此，算出供使劣化速度成為指定值以下之電流上限值。
圖12係說明充電電流上限值的算出之圖。圖12(A)之圖，顯示考慮了劣化進行的場合之蓄電池1的SOC，與蓄電池1的正極之電流上限值之關係。圖12(B)之圖，顯示考慮了劣化進行的場合之蓄電池1的SOC，與蓄電池1的負極之電流上限值之關係。如此，上限值資料算出部273，算出顯示參照參數與電流上限值之關係之圖或函數等之資料。將該關係資料記載為上限值資料。
又，如圖12(A)及(B)那樣，上限值資料算出部273，亦可對於正極及負極雙方，算出顯示參照參數與充電電流之各極之電流上限值之關係的上限值資料。例如，圖11(B)為相關於二次電池的正極之劣化地圖，作為前提條件設想溫度為-10℃的場合。該設想的場合，圖11(B)之-10℃之圖成為圖12(A)。
圖12(C)係顯示蓄電池1的電流上限值之圖。比較圖12(A)與圖12(B)可知，在考慮劣化進行的場合各極的電流上限值，亦有正極與負極為不同的場合。這樣的場合，電流上限值(第1上限值)，根據正極之電流上限值(第2上限值)，與負極之電流上限值(第3上限值)來決定。於一方電極之電流上限值較高，另一方電極之電流上限值較低的場合，使電流上限值為較高一方的話，另一方電極的劣化速度會上升。亦即，電流上限值，最好是依存於正極之電流上限值與負極之電流上限值之中較小的一方。藉此，可以算出考慮了正極及負極分別 的劣化之充電圖案。
例如，在圖12，於SOC從0至20%的範圍，正極的電流上限值比負極的電流上限值還小。亦即，於SOC從0至20%的範圍，蓄電池1的電流上限值與正極的電流上限值一致。此外，於SOC從70至100%的範圍，正極的電流上限值比負極的電流上限值還大。亦即，於SOC從70至100%的範圍，蓄電池1的電流上限值與負極的電流上限值一致。
又，在圖12(C)，使電流上限值，與正極的電流上限值及負極的電流上限值之較小一方一致，但電流上限值亦可比正極的電流上限值及負極的電流上限值之較小一方還要小。
圖12(D)係作為參照參數使用電壓之上限值資料。進行充電時，蓄電池1的電壓會上升。在圖12(D)，電壓從3V到3.3V附近為止的範圍，相當於SOC由0到20%的範圍。電壓從3.3V附近到3.8V附近為止的範圍，相當於SOC由20到60%的範圍。電壓從3.8V附近到4.2V附近為止的範圍，相當於SOC由60到100%的範圍。由SOC往電壓之變換，只要使用電池特性推定部25算出之SOC-OCV曲線，與前述之電壓的算出式即可。如此，相關於上限值資料的參數，可以使用種種的參照參數。
又，在圖12之例，說明了根據相關於SOC的上限值資料，算出相關於蓄電池1的電壓之上限值資 料。總之，設想由圖12(C)產生圖12(D)。但是，亦可藉由把相關於正極的SOC的上限值資料，變換為相關於正極的電壓的上限值資料，把相關於負極的SOC的上限值資料，變換為相關於負極的電壓的上限值資料，統合相關於正極的電壓的上限值資料與相關於負極的電壓之上限值資料，算出相關於蓄電池1的電壓之上限值資料。
又，電流上限值，考慮特定的充電制約條件進而更減少亦可。充電制約條件，例如有蓄電池1的輸入規格，充電控制裝置2的輸出規格等。
如此進行，上限值資料算出部273，算出為了使劣化速度成為指定之值以下之充電電流的上限值，算出顯示算出的上限值與某個參照參數之關係的上限值資料。
充電圖案算出部274，根據藉由上限值資料算出部273算出的上限值資料，算出充電圖案。充電圖案，係在蓄電池1被充電的期間，顯示參照參數與充電電流之值(電流值)的關係之資料。圖13係說明充電圖案的算出之圖。圖13之長條圖，顯示參照參數與充電電流之值的關係。圖13之長條圖的集合，可說是充電圖案。
如圖13所示，電流值，以不超過電流上限值的方式決定。
在此，設想定電流充電區間之充電圖案，所以在充電期間內的複數區間，電流值為一定。電流值只要是上限值以下即可，可以任意設定。把複數區間之電流上限值的最低值，作為該區間之充電電流之值亦可。於複數 區間之各個，電流值的算出方法可以不同。又，沒有定電流的條件的話，不採用定電流亦可。例如，充電圖案之電流值，亦可為比電流上限值小數個百分比之值。
在圖13，每當上限值資料之上限值改變，訂出充電期間內的複數個區間。總之，算出的充電圖案，被分為劣化速度的上限值不同的複數區間，於該區間決定充電電流之值。所以，使充電電流之值在可容許的範圍內增大的話，可以抑制劣化同時可高速地充電蓄電池1。此外，即使不進行為了掌握蓄電池1的內部狀態之複雜的檢查，也可以根據蓄電池1的電壓及電流之量測資料，掌握蓄電池1的內部狀態，提高充電圖案的電流值在劣化速度的容許範圍內之可能性。
又，充電圖案之電流值，於各區間設想為一定，但把充電圖案之電流值，指定在上限值與下限值被定出之範圍亦可。例如，把一度算出之電流上限值之上下數個百分比程度的範圍，指定為充電圖案之電流值亦可。藉此，考慮到充電中藉由量測部22測定的蓄電池1的狀態等，充放電控制部21可以在該範圍內調整電流值。
如圖13(B)所示，也可以根據依電壓值之上限資料，作成依電壓值之充電圖案。如圖13(B)所示，算出在充電時可以容易地測定的電壓等作為參照參數使用的充電圖案的話，可以與根據量測部22之電壓的量測結果連動而進行充電。
此外，可以算出根據電壓值之充電圖案的 話，即使內部狀態參數無法測定，即使是可以測定蓄電池的電壓的電子機器也可以依照充電圖案進行充電。藉此，不需要直接測定內部狀態參數的功能，可以謀求相關於電子機器的製造之成本的抑制。
又，算出充電圖案時，考慮特定的充電制約條件，作成滿足條件的充電圖案亦可。例如，依照一度算出之充電圖案來充電蓄電池1的場合，亦可能在特定的時間內不能結束充電的情形。這樣的場合，亦可藉由使劣化進行與充電時間之中的任一為較優先，而改變充電圖案。使充電時間較優先的場合，例如於某一個區間，算出流通以超過電流上限值的電流之充電圖案亦可。又，流通以超過電流上限值的電流之區間，經比較充電圖案的劣化速度的總和等而決定亦可。
圖14係顯示充電圖案算出處理的流程圖之一例。充電圖案算出處理，可以在根據電池特性推定部25或內電阻補正部26之蓄電池1的電池特性等被算出之後，在蓄電池1之充電前進行。
劣化資訊取得部272，根據從電池特性推定部25或內電阻補正部26，取得的內部狀態參數或電池特性的推定值，從劣化資訊記憶部271取得對應於蓄電池1的劣化資訊(S501)。
又，劣化資訊記憶部271以資料庫等方式實現的場合，把電池特性等作為屬性而與劣化資訊對應記錄的話，藉由使用RDBMS等之管理功能，可以根據電池特 性等的推定值抽出劣化資訊。又，推定值，與對應於劣化資訊的電池特性等之值，即使沒有完全一致，只要在特定的容許範圍內就可以抽出。
上限值資料算出部273，根據藉由劣化資訊取得部272取得的劣化資訊，於正極及負極，算出顯示參照參數與電流上限值之關係的上限值資料(S502)。上限值資料算出部273，統合正極及負極之上限值資料，算出蓄電池1之上限值資料(S503)。充電圖案算出部274，根據藉由上限值資料算出部273算出的蓄電池1的上限值資料，算出充電圖案(S504)。以上，是充電圖案算出處理的流程圖。又，算出的充電圖案，可以送到劣化資訊記憶部271，也可以送到記憶部24，也可以送到充放電控制部21。
又，一度算出的充電圖案，於判斷蓄電池1的狀態有所改變的場合亦可再度作成。判斷蓄電池1的狀態有所改變的，可以是電池特性推定部25，也可以是充電圖案作成部27。此外，亦可透過未圖示的輸出部輸出蓄電池1的狀態，由看到該輸出的蓄電池1的使用者、充電控制裝置2的管理者等，透過未圖示的輸入部，指示充電圖案的更新。
蓄電池1的狀態是否有所變化，只要預先決定更新的基準值，根據基準值來判斷即可。例如，電池容量比基準值還低的場合，內電阻比基準值更為增加的場合，或者內部狀態參數的改變量比基準值更大的場合，判 斷蓄電池1的狀態有所改變亦可。該基準值可任意決定。
圖15係顯示充電圖案更新處理的流程圖之一例。在此，設想由充電圖案作成部27判斷更新。劣化資訊取得部272，從電池特性推定部25或內電阻補正部26取得電池特性等之推定值，從劣化資訊記憶部271取得對應於取得的電池特性等之更新條件(S601)。更新條件，設想被記憶於劣化資訊記憶部271。接著，劣化資訊取得部272，確認取得的電池特性等是否滿足更新條件(S602)。
電池特性等未滿足更新條件的場合(S603之NO)，結束更新處理。
電池特性等滿足更新條件的場合(S603之YES)，開始充電圖案作成處理(S604)。
又，推定值有複數個的場合，劣化資訊取得部272，亦可在至少1個電池特性等滿足更新條件的場合判斷要進行更新。或者是，亦可在特定數目以上或者所有的電池特性等滿足更新條件的場合判斷要進行更新。此外，確認推定值是否滿足更新條件者，不限於劣化資訊取得部272。
又，在前述內容，充電圖案之更新，是設想根據電池特性推定部25等之電池特性等的推定值滿足更新條件的場合下進行的。但是，也可能因為充電控制裝置2的負荷等問題，而有無法頻繁進行電池特性等的推定處理的場合。這樣的場合，充電圖案算出部274，根據電池 特性等的預測值，判斷是否滿足更新條件亦可。藉此，即使拉長蓄電池1的檢查的間隔，也可以防止充電圖案的更新沒有進行的情況發生。電池特性等的預測值，亦可由充電圖案算出部274根據劣化資訊來算出。此外，不是根據劣化資訊，而是根據特定的預測式來算出亦可。
如以上所述，根據第1實施型態的話，可以基於二次電池的電壓及電流，推定蓄電池1的內部狀態參數及電池特性。接著，可以基於內部狀態參數或電池特性的變遷值，作成充電導致的劣化速度成為指定值以下的充電圖案。藉由基於該充電圖案進行充電，即使高速地充電蓄電池1，也可以把蓄電池1的劣化抑制在容許範圍。
(第2實施型態)
在第1實施型態，劣化資訊取得部272，由被記憶於劣化資訊記憶部271的劣化資訊，取得對應於蓄電池1的劣化資訊。但是，蓄電池1的狀態多有歧異，所以把劣化資訊全部蓄積於劣化資訊記憶部271的話，劣化資訊記憶部271的容量會肥大化。此外，對應於該蓄電池1的劣化資訊也可能不在劣化資訊記憶部271裏頭。所以，在第2實施型態，進行來自外部的劣化資訊的取得及更新。藉此，可以減少記憶於劣化資訊記憶部271的劣化資訊的量，可以實現充電圖案作成部27的小型化，以及相關於充電圖案作成部27的製造之成本的削減。此外，可以增加對應的蓄電池1的種類。
圖16係顯示相關於第2實施型態之蓄電系統的概略構成之一例之方塊圖。在第2實施型態，劣化資訊取得部272與外部連接這一點與第1實施型態不同。與第1實施型態相同之點省略其說明。
劣化資訊取得部272，與提供劣化資訊的裝置等，以有線或無線通訊、或電氣訊號連接，可進行資料的收授。提供劣化資訊的裝置等，沒有特別限定，可以是被蓄積劣化資訊的外部資料庫3，也可以是產生而提供劣化資訊的劣化資訊提供伺服器4。以下，把提供劣化資訊的裝置等，記載為劣化資訊提供裝置。劣化資訊取得部272，透過通訊網路5，與劣化資訊提供裝置連接亦可。此外，藉由裝置介面，與外部資料庫3直接或間接地連接亦可。
根據劣化資訊取得部272進行劣化資訊的取得的時機，設想為沒有對應於蓄電池1的劣化資訊的場合才進行，但沒有特別限定。例如，亦可於劣化資訊提供裝置產生新的劣化資訊的場合下進行，亦可定期地進行。劣化資訊記憶部271沒有必要的劣化資訊的場合，根據蓄電池1的規格、電池特性、內部狀態參數等，取得對應於這些的劣化資訊。又，不指定條件等，而由劣化資訊提供裝置取得劣化資訊亦可。此外，取得的劣化資訊之中，不要的劣化資訊，不記憶於劣化資訊記憶部271亦可。
又，劣化資訊記憶部271，亦可削除被記憶於內部的劣化資訊。例如，為了節省容量，滿足使用次數少 的劣化資訊、超過使用期限的劣化資訊等特定的削除條件的劣化資訊，不記憶於劣化資訊記憶部271亦可。
又，劣化資訊取得部272，亦可取得劣化資訊以外的資訊。此外，與劣化資訊提供裝置以外的裝置等連接亦可。例如，由管理蓄電池1的伺服器等，取得關於蓄電池1今後的使用之資訊亦可。例如，取得蓄電池1的金後的使用環境、輸出預定規格、限制條件等資訊亦可。接著，電池特性推定部25預測今後的使用環境下之蓄電池1的電池特性、內部狀態參數、壽命等，根據該預測值進行充電圖案的算出處理亦可。
此外，劣化資訊取得部272，亦可對外部裝置等，送訊資訊。例如，亦可為充電圖案算出部274把算出的充電圖案、使用於充電圖案的算出之劣化資訊或推定值等送訊至外部的裝置等，藉由外部的裝置等輸出充電圖案等。
圖17係顯示劣化資訊取得處理的流程圖之一例。此流程圖，顯示在作成充電圖案之前進行劣化資訊的取得的場合之流程。
劣化資訊取得部272，從電池特性推定部25或內電阻補正部26取得蓄電池1的電池特性等之推定值(S701)。充電圖案算出部274，根據取得的推定值，確認對應於蓄電池1的劣化資訊是否被記憶於劣化資訊記憶部271(S702)。
對應於該蓄電池1的劣化資訊被記憶於劣化 資訊記憶部271的場合(S703之YES)，流程結束。對應於該蓄電池1的劣化資訊未被記憶於劣化資訊記憶部271的場合(S703之NO)，劣化資訊取得部272往劣化資訊提供裝置進行詢問(S704)。於該詢問，包含取得的推定值。
劣化資訊提供裝置，根據收訊的電池特性等之推定值，送出充電圖案之算出所必要的劣化資訊(S705)。接著，劣化資訊取得部272，取得送來的劣化資訊，移至充電圖案作成處理(S706)。充電圖案作成處理，如前所述。以上，係劣化資訊取得處理之流程。
如以上所述，根據第2實施型態的話，算出充電圖案所必要的劣化資訊即使未被記憶於劣化資訊記憶部271，也可以根據蓄電池1的電池特性等，取得必要的劣化資訊。藉此，可以減少預先記憶於劣化資訊記憶部271的劣化資訊的量，可以實現充電圖案作成部27的小型化，或是相關於充電圖案作成部27的製造之成本的削減。此外，可以增加對應的蓄電池1的種類。
此外，前述說明的實施型態之各處理，可以藉由軟體(程式)來實現。從而，前述說明的實施型態之充電控制裝置2，例如可以使用泛用的電腦裝置作為基本硬體，使搭載於電腦裝置的處理器執行程式而實現。
圖18系顯示實施型態之硬體構成之一例之方塊圖。充電控制裝置2，可以實現為具備處理器61、主記憶裝置62、輔助記憶裝置63、網路介面64、裝置介面 65，這些透過匯流排66連接的電腦裝置6。
處理器61，由輔助記憶裝置63讀出程式，展開於主記憶裝置62，藉著執行，可以實現充放電控制部21、量測部22、SOC推定部23、電池特性推定部25、內電阻補正部26、充電圖案作成部27的機能。
處理器61，是包含電腦的控制裝置及演算裝置的電子電路。處理器61，例如可以使用泛用目的處理器、中央處理裝置(CPU)、微處理器、數位訊號處理器(DSP)、控制器、微控制器、狀態機器、特定用途積體電路、現場可編程門陣列(FPGA,Field Programmable Gate Array)、可程式邏輯電路(PLD)以及這些的組合。
本實施型態之充電控制裝置2，可以把在各裝置執行的程式預先安裝於電腦裝置6而實現，亦可把程式記憶於CD-ROM等記憶媒體，或者透過網路來傳佈，適當安裝於電腦裝置6而實現。
主記憶裝置62，是處理器61執行命令，以及把各種資料予以暫時記憶之記憶裝置，可以是DRAM等易失性記憶體，亦可為MRAM等非易失性記憶體。輔助記憶裝置63，是永久記憶程式或資料等之記憶裝置，例如有快閃記憶體等。
網路介面64，是藉由無線或有線方式連接於通訊網路之用的介面。劣化資訊取得部272與劣化資訊提供裝置進行通訊的場合，劣化資訊取得部272的通訊處理 機能，可以藉由網路介面64來實現。此處網路介面64僅顯示1個，亦可搭載複數之網路介面64。
裝置介面65，係與紀錄輸出結果等地外部記憶媒體7連接之USB等介面。劣化資訊提供裝置為外部記憶媒體7的場合，劣化資訊取得部272與外部記憶媒體7之資料收授機能，可以藉由裝置介面65來實現。外部記憶媒體7，可以為HDD、CD-R、CD-RW、DVD-RAM、DVD-R、SAN(Storage area network)等任意之記錄媒體。此外，透過裝置介面65，與蓄電池1連接亦可。
電腦裝置6，以實裝處理器61等的半導體積體電路等之專用的硬體來構成亦可。專用的硬體，亦可與RAM、ROM等記憶裝置組合而構成。電腦裝置6被組入蓄電池1的內部亦可。
前面說明了本發明之一實施形態，但這些實施形態只是提示作為例子之用，並未意圖限定發明的範圍。這些新穎的實施形態，能夠以其他種種形態來實施，在不逸脫發明要旨的範圍，可以進行種種的省略、置換、變更。這些實施形態或者其變形，包含於發明的範圍或是要旨，同時包含於申請專利範圍所記載的發明以及其均等的範圍。

Claims (14)

  1. 一種充電圖案作成裝置，係對充電對象之第1電池，推定前述第1電池的內部狀態參數，根據前述內部狀態參數之推定值，算出供前述第1電池之用的充電圖案，其特徵為：前述充電圖案作成裝置具備：根據前述第1電池的充電或放電時所量測的前述第1電池的電壓及電流的資料，推定前述第1電池的內部狀態參數的推定值之電池特性推定部、根據第1參照資料，以及對前述第1電池之劣化速度的指定值，算出供前述第1電池之用的充電圖案之充電圖案算出部；前述第1參照資料，係至少顯示二次電池的劣化速度、關於前述二次電池之1個以上的參照參數、以及前述二次電池的充電電流的關係之參照資料之中，根據前述推定值視為對應於前述第1電池者，前述充電圖案，係顯示對應於前述參照參數中的1個也就是第1參照參數之值的前述充電電流之值。
  2. 如申請專利範圍第1項之充電圖案作成裝置，其中進而具備根據前述第1參照資料，與前述劣化速度之前述指定值，算出呈現供使前述劣化速度成為前述指定值以下之前述充電電流的第1上限值與前述第1參照參數的關係之第1上限值資料的上限值資料算出部；前述充電圖案算出部，根據前述第1上限值資料，算出前述充電圖案。
  3. 如申請專利範圍第2項之充電圖案作成裝置，其中前述第1參照資料，包含至少顯示前述二次電池的正極的劣化速度，與1個以上之前述參照參數，與前述充電電流的前述正極之第2上限值的關係的第2參照資料，以及至少顯示前述二次電池的負極的劣化速度，與1個以上之前述參照參數，與前述充電電流的前述負極之第3上限值的關係之第3參照資料；前述上限值資料算出部，算出顯示供使前述正極的劣化速度成為前述指定值以下之前述充電電流的前述第2上限值與前述第1參照參數的關係之第2上限值資料，以及顯示供使前述負極的劣化速度成為前述指定值以下之前述第3上限值與前述第1參照參數的關係之第3上限值資料；前述充電圖案算出部，根據前述第2上限值資料與前述第3上限值資料，算出前述第1上限值資料。
  4. 如申請專利範圍第3項之充電圖案作成裝置，其中前述第1上限值，為前述第2上限值與前述第3上限值之中較小的一方之值以下。
  5. 如申請專利範圍第1至4項之任一項之充電圖案作成裝置，其中前述充電圖案之流通前述充電電流的期間，係由前述充電電流之值為一定之複數個區間所構成。
  6. 如申請專利範圍第1至4項之任一項之充電圖案作成裝置，其中前述第1參照參數，為前述第1電池的電壓。
  7. 如申請專利範圍第1至4項之任一項之充電圖案作成裝置，其中前述電池特性推定部，根據前述內部狀態參數，推定電池特性的推定值，根據前述電池特性的推定值，判斷前述充電電流之值的變更為必要。
  8. 如申請專利範圍第7項之充電圖案作成裝置，其中前述電池特性推定部，算出前述第1電池的正極及負極分別的初期充電量及質量作為前述內部狀態參數，算出電池容量或開電路電壓作為前述電池特性，作為前述推定值。
  9. 如申請專利範圍第1至4項之任一項之充電圖案作成裝置，其中進而具備根據前述推定值，取得前述第1參照資料之參照資料取得部。
  10. 一種充電控制裝置，其特徵為具備：控制對前述第1電池之充放電的充放電控制部，在前述第1電池之充電或放電時量測前述第1電池的電壓及電流的量測部，以及如申請專利範圍第1至4項之任一項之充電圖案作成裝置。
  11. 如申請專利範圍第10項之充電控制裝置，其中前述充放電控制部，根據藉由前述充電圖案作成裝置算出的前述充電圖案，充電前述第1電池。
  12. 一種充電圖案作成方法，係對充電對象之第1電池，推定前述第1電池的內部狀態參數，根據前述內部狀態參數之推定值，算出供前述第1電池之用的充電圖案，其特徵為具備：根據前述第1電池的充電或放電時所量測的前述第1電池的電壓及電流的資料，推定前述第1電池的內部狀態參數的推定值之電池特性推定步驟、以及根據第1參照資料，以及對前述第1電池之劣化速度的指定值，算出供前述第1電池之用的充電圖案之充電圖案算出步驟；前述第1參照資料，係至少顯示二次電池的劣化速度、關於前述二次電池之1個以上的參照參數、以及前述二次電池的充電電流的關係之參照資料之中，根據前述推定值視為對應於前述第1電池者，前述充電圖案，係顯示對應於前述參照參數中的1個也就是第1參照參數之值的前述充電電流之值。
  13. 一種記憶媒體，其特徵係記憶著對充電對象之第1電池，推定前述第1電池的內部狀態參數，根據前述內部狀態參數之推定值，算出供前述第1電池之用的充電圖案之程式，以供使電腦執行以下步驟：根據前述第1電池的充電或放電時所量測的前述第1電池的電壓及電流的資料，推定前述第1電池的內部狀態參數的推定值之電池特性推定步驟、以及根據第1參照資料，以及對前述第1電池之劣化速度的指定值，算出供前述第1電池之用的充電圖案之充電圖案算出步驟；前述第1參照資料，係至少顯示二次電池的劣化速度、關於前述二次電池之1個以上的參照參數、以及前述二次電池的充電電流的關係之參照資料之中，根據前述推定值視為對應於前述第1電池者，前述充電圖案，係顯示對應於前述參照參數中的1個也就是第1參照參數之值的前述充電電流之值。
  14. 一種蓄電系統，係具備：充電對象之第1電池、充電前述第1電池之充電控制裝置的蓄電系統，其特徵為：前述充電控制裝置，具備：根據前述第1電池的充電或放電時所量測的前述第1電池的電壓及電流的資料，推定前述第1電池的內部狀態參數的推定值之電池特性推定部、根據第1參照資料，以及對前述第1電池之劣化速度的指定值，算出供前述第1電池之用的充電圖案之充電圖案算出部；前述第1參照資料，係至少顯示二次電池的劣化速度、關於前述二次電池之1個以上的參照參數、以及前述二次電池的充電電流的關係之參照資料之中，根據前述推定值視為對應於前述第1電池者，前述充電圖案，係顯示對應於前述參照參數中的1個也就是第1參照參數之值的前述充電電流之值；前述第1電池，依照前述充電圖案充電。
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