二次电池系统及二次电池的活性物质的应力推定方法技术方案

本发明专利技术提供一种二次电池系统及二次电池的活性物质的应力推定方法。二次电池系统具备推定电池组的负极中的伴随于锂的插入或脱离而在负极活性物质产生的表面应力的ECU。ECU使用在从负极活性物质中包含的锂的量减去基准锂量而得到的差量与表面应力之间成立的线性关系，根据差量来算出表面应力的推定值。ECU在推定值的大小超过活性物质的屈服应力(压缩应力或拉伸应力)的大小的情况下，将表面应力设为屈服应力，另一方面，在推定值的大小小于屈服应力的大小的情况下，采用推定值作为表面应力。

【技术实现步骤摘要】
二次电池系统及二次电池的活性物质的应力推定方法
本公开涉及二次电池系统及二次电池的活性物质的应力的推定方法，更特定地说，涉及推定伴随于电荷载体向活性物质的插入或电荷载体从活性物质的脱离而在二次电池的活性物质产生的应力的技术。
技术介绍
高精度地推定二次电池的SOC(StateOfCharge：充电状态)对于合适地保护二次电池或充分地利用二次电池是重要的。作为二次电池的SOC推定的代表性方法，使用二次电池的SOC-OCV曲线而根据OCV来推定SOC的方法广为人知。在二次电池中，存在在二次电池从满充电的状态放电时得到的SOC-OCV曲线即放电曲线与在二次电池从完全放电的状态充电时得到的SOC-OCV曲线即充电曲线显著背离的系统。将这样的充电曲线与放电曲线的背离也说成是在SOC-OCV曲线中存在“迟滞”。例如，日本特开2015-166710公开了一种在考虑了迟滞的基础上根据OCV来推定SOC的技术。
技术实现思路
在SOC-OCV曲线中产生前述的迟滞的原因在于，伴随于电荷载体的插入或脱离而在活性物质的表面及内部产生的应力存在迟滞(详情后述)。若能够考虑该迟滞而推定应力，则也能够高精度地推定二次电池的状态(例如SOC)。本公开提高在二次电池的活性物质产生的应力的推定精度。按照本公开的第一方面(aspect)的二次电池系统具备：二次电池，具有包含活性物质的电极，电荷载体相对于该活性物质可逆地插入及脱离；及控制装置，推定伴随于电荷载体的插入或脱离而在活性物质产生的应力。控制装置使用在从活性物质中包含的电荷载体的量减去基准电荷载体量而得到的差量与应力之间成立的第一线性关系，根据差量来算出应力的推定值。在推定值的大小超过活性物质的屈服应力的大小的情况下，控制装置将所述推定值修正为所述屈服应力。活性物质中包含的电荷载体的量可以由二次电池的SOC来表现。基准电荷载体量可以由基准SOC来表现，该基准SOC是在应力为屈服应力的状态下二次电池的充放电方向被切换的时间点的SOC。第一线性关系由下述式(1)表示。在下述式(1)中，应力由σ表示，基准SOC由SOCREF表示，二次电池的SOC为基准SOC时的应力由σREF表示，表示第一线性关系的正的比例常数由α表示。σ＝-α(SOC-SOCREF)+σREF…(1)根据这些结构，使用在应力与差量(电荷载体的量-基准电荷载体量，例如，SOC-基准SOC)之间成立的第一线性关系(例如上述的式子)来算出应力。并且，将应力与屈服应力进行比较，在应力超过了屈服应力的情况下，认为应力是屈服应力(活性物质发生了屈服)，将应力决定为屈服应力。相对于此，在未引起这样的应力的屈服的情况下，直接采用按照由上述式子表示的第一线性关系算出的应力(推定值)。这样，通过使用考虑了应力的屈服及上述第一线性关系的模型，能够高精度地推定应力。控制装置可以使用在二次电池的温度及SOC中的至少一方与比例常数之间成立的相关关系，根据二次电池的温度及SOC中的至少一方来算出比例常数。根据该结构，通过使用相关关系算出比例常数，能够更高精度地推定应力。控制装置可以使用在以应力为基准应力时的OCV为基准的由应力引起的OCV变化量与应力之间成立的第二线性关系，根据应力来算出OCV变化量。控制装置可以通过参照应力为基准应力时的二次电池的OCV与SOC的对应关系，来根据OCV变化量推定二次电池的SOC。根据该结构，由于在考虑了高精度地推定出的应力的基础上推定SOC，所以能够提高SOC的推定精度。控制装置可以通过执行SOC推定处理来推定第一SOC，在从推定第一SOC起的二次电池的容量变化量超过规定量的情况下通过再次执行SOC推定处理来推定第二SOC。控制装置可以基于第一SOC与第二SOC的SOC差及推定第一SOC时与推定第二SOC时之间的二次电池的容量变化量，来算出二次电池的满充电容量。根据该结构，SOC的推定精度提高，因此能够基于高精度地推定出的SOC也高精度地算出二次电池的满充电容量。上述活性物质可以包括第一及第二活性物质。伴随于二次电池的充放电的第二活性物质的体积变化量可以比伴随于二次电池的充放电的第一活性物质的体积变化量大。在二次电池的OCV与SOC的关系中可以存在第一SOC区域和伴随于二次电池的充放电的二次电池的OCV的迟滞比第一SOC区域的迟滞大的第二SOC区域。控制装置可以反复推定二次电池的SOC，在上次推定出的二次电池的SOC处于第二SOC区域内的情况下执行SOC推定处理，在上次推定出的二次电池的SOC处于第一SOC区域内的情况下按照上述对应关系以外的二次电池的OCV与SOC的关系来推定二次电池的SOC。根据该结构，在有意义地产生OCV的迟滞的第二SOC区域中，通过SOC推定处理来推定SOC，在不产生有意义的迟滞的第一SOC区域中，通过SOC推定处理以外的方法(具体而言，例如使用通常的SOC-OCV曲线的方法)来推定SOC。SOC推定处理有可能需要大的计算资源，因此，通过在第一SOC区域中使用通常的方法，能够节约控制装置的计算资源。按照本公开的第二方面的二次电池的活性物质的应力推定方法推定伴随于电荷载体的插入或脱离而在二次电池的活性物质产生的应力。二次电池的活性物质的应力推定方法包括：使用在从二次电池的活性物质中包含的电荷载体的量减去基准电荷载体量而得到的差量与应力之间成立的第一线性关系，根据差量来算出应力的推定值；及在推定值的大小超过活性物质的屈服应力的大小的情况下，将所述推定值修正为所述屈服应力。根据该方法，与第一方案的结构同样，能够高精度地推定应力。按照本公开的第三方面(aspect)的二次电池系统具备：二次电池，具有包含活性物质的电极，电荷载体相对于该活性物质可逆地插入及脱离；及控制装置，推定伴随于所述电荷载体的插入或脱离而在所述活性物质产生的应力。所述控制装置使用在从所述活性物质中包含的所述电荷载体的量减去基准电荷载体量而得到的差量与所述应力之间成立的第一线性关系，根据所述差量来算出所述应力的推定值，在所述推定值超过所述活性物质的屈服时的拉伸应力的情况或所述推定值低于所述活性物质的屈服时的压缩应力的情况下，将所述推定值修正为所述屈服应力。根据本公开，能够提高在二次电池的活性物质产生的应力的推定精度。附图说明本专利技术的典型实施例的特征、优点及技术上和工业上的意义将会在下面参照附图来描述，在这些附图中，同样的标号表示同样的要素，其中：图1是概略地示出搭载有实施方式1的二次电池系统的车辆的整体结构的图。图2是用于更详细地说明各单电池的结构的图。图3是示意性地示出伴随于单电池的充放电的应力的变化的一例的图。图4是示出本实施方式中的电池组的电动势迟滞的一例的图。图5A是用于说明SOC-OCV特性图中的电池组10的状态的概念图。图5B是用于说明SOC-OCV特性图中的电池组10的状态的概念图。图5C是用于说明SOC-OCV特性图中的电池组10的状态的概念图。图5D是用于说明SOC-OCV特性图中的电池组10的状态的概念图。图5E是用于说明SOC-OCV特性图中的电池组10的状态的概念图。图6A是用于说明理想OCV的图。图6B是用于说明理想OCV的图。图7A是用于说明基准SOC的概念图。图7B是用于说明基准SOC的概念图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二次电池系统，其特征在于，具备：二次电池，具有包含活性物质的电极，电荷载体相对于该活性物质可逆地插入及脱离；及控制装置，推定伴随于所述电荷载体的插入或脱离而在所述活性物质产生的应力，其中，所述控制装置使用在从所述活性物质中包含的所述电荷载体的量减去基准电荷载体量而得到的差量与所述应力之间成立的第一线性关系，根据所述差量算出所述应力的推定值，在所述推定值的大小超过所述活性物质的屈服应力的大小的情况下，将所述推定值修正为所述屈服应力。

【技术特征摘要】
2017.12.12 JP 2017-2378831.一种二次电池系统，其特征在于，具备：二次电池，具有包含活性物质的电极，电荷载体相对于该活性物质可逆地插入及脱离；及控制装置，推定伴随于所述电荷载体的插入或脱离而在所述活性物质产生的应力，其中，所述控制装置使用在从所述活性物质中包含的所述电荷载体的量减去基准电荷载体量而得到的差量与所述应力之间成立的第一线性关系，根据所述差量算出所述应力的推定值，在所述推定值的大小超过所述活性物质的屈服应力的大小的情况下，将所述推定值修正为所述屈服应力。2.根据权利要求1所述的二次电池系统，其特征在于，所述活性物质中包含的所述电荷载体的量由所述二次电池的SOC来表现，所述基准电荷载体量由基准SOC来表现，所述基准SOC是在所述应力为所述屈服应力的状态下所述二次电池的充放电方向被切换的时间点的SOC。3.根据权利要求2所述的二次电池系统，其特征在于，所述第一线性关系由下述式(1)表示，σ＝-α(SOC-SOCREF)+σREF…(1)在所述式(1)中，所述应力由σ表示，所述基准SOC由SOCREF表示，所述二次电池的SOC为所述基准SOC时的应力由σREF表示，表示所述第一线性关系的比例常数由α表示。4.根据权利要求3所述的二次电池系统，其特征在于，所述控制装置使用在所述二次电池的温度及SOC中的至少一方与所述比例常数之间成立的相关关系，根据所述二次电池的温度及SOC中的至少一方来算出所述比例常数。5.根据权利要求1～4中任一项所述的二次电池系统，其特征在于，所述控制装置执行推定所述二次电池的SOC的SOC推定处理，在所述SOC推定处理中，使用在以所述应力为基准应力时的OCV为基准的由所述应力引起的OCV变化量与所述应力之间成立的第二线性关系，根据所述应力来算出所述OCV变化量，所述控制装置通过参照所述应力为所述基准应力时的所述二次电池的OCV与SOC之间的第一对应关系，来根据所述OCV变化量推定所述二次电池的SOC。6.根据权利要求5所述的二次电池系统，其特征在于，所述控制装置通过执行所述SOC推定处理来推...

【专利技术属性】
技术研发人员：高桥贤司，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP