CN102428379B - 蓄电设备的状态检测方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种不管是处于充放电当中还是已停止充放电都可判定是否维持着恰当的放电能力的蓄电设备的状态检测方法及其装置。在步骤S7中，基于保存在存储部(120)中的充放电停止时的电压V_end和当前电压V_now来计算电压变化量ΔVa_n。在步骤S9中，从存储部(120)读入与在步骤S8中读入的劣化度SOH_n1对应的放电能力修正函数F(SOH_n1、x)，在步骤S10中，将ΔVa_n代入变量x中来计算放电能力修正量COD_SOH_n。在步骤S11中，基于当前电压V_now和在步骤S10中算出的放电能力修正量COD_SOH_n来计算当前放电能力COD_now。

Description

蓄电设备的状态检测方法及其装置

技术领域

本发明涉及蓄电设备的状态检测方法及其装置，尤其涉及与蓄电设备的放电能力相关的状态检测方法及其装置。

背景技术

近年来，对蓄电设备的需求很大，例如很多汽车中已安装从作为蓄电设备的蓄电池接受供电来进行动作的电气机器，蓄电池的重要性日益变高。近年来，线控化得到了发展，以电子驻车制动系统(EPB)为代表对安全系统的部件也进行电子控制。此外，随着节能和二氧化碳的排放限制，要求具有在交叉路口等处临时停止时的怠速停止功能和其重新起动能力。

在汽车以外的领域，例如为了促进太阳能发电或风力发电等自然能的利用，也使用蓄电设备，以用于均衡发电能以及储存剩余电能。另外，在停电等时用于向电气机器进行供电的稳定电源、辅助电源等备用电源中也使用蓄电设备。这样的蓄电设备采用二次电池或电容器等伴有电解液移动的蓄电设备。

通常，在蓄电设备停止充放电后非常稳定的条件下，其开路电压(OCV)和剩余容量(SOC：State of charge)之间具有如图35的标号81所示那样按1∶1对应的关系。但是，这种1∶1的关系是在如实验室这样稳定的条件下得到的。充放电后的蓄电设备例如在其为含有电解液的蓄电池的情况下，会分别受到由电化学反应而在极板表面上引起的离子的生成和湮没反应、以及由电解液扩散或对流等引起的离子的移动的影响。

在如锂离子电池或铅蓄电池这样的离子在电解液中移动的蓄电设备中必然会产生上述的影响。此外，即便是电容器之类，在使用电解液作为蓄电介质的情况下，由于该介质的浓度发生变化，因此也会受到离子扩散等 的影响。即使在代替电解液而使用固体电解质作为介质的情况下，该电解质内的离子在蓄电作用下也会发生偏移。因此，根据媒质或介质达到稳定状态需一定时间，要得到稳定的OCV，需要与各种蓄电设备的特性相应的收敛时间(例如，富液式铅酸蓄电池需要20个小时左右)。

如上所述，当电解质或电解液中的离子浓度瞬态变化时，需要较长时间才能达到离子浓度非常均匀的状态，因此根据在有限的测定时间内测定电池电压的结果，在OCV和SOC之间1∶1的关系不成立。图36、图37是示出蓄电池的SOC以及温度固定时OCV的瞬态变化的一个例子的图。图36示出了即便SOC固定，OCV(标号82)要稳定到固定值也需要时间。此外，图37示出了在SOH(劣化度，State of health)不同时的蓄电池中的OCV(标号83、84、85)的变化，其中示出了即使在将SOC和温度调节到相同条件并且将最近的充放电条件也设置为相同的情况下，只要SOH不同，就不会收敛到相同的OCV。

如此，为了基于OCV高精度地求出SOC，需要使用恰当地反映了蓄电设备的SOH的SOC。此外，充放电停止后的瞬态变化包括如离子的生成和消灭反应这样反应时间短、变化快的变化、以及如电解液的扩散或对流等这样反应时间长、变化慢的变化。这样的反应时间不同的瞬态变化也分别根据SOC或SOH而不同。

若要使蓄电设备稳定能够使用，需要高精度地进行其状态检测，以便在可能发生放电能力不足等的情况下提前检测到该情况以能够应对。在使用蓄电设备的系统中，为了使得系统内的电气机器等正常动作，对蓄电设备设定了在充放电过程中也要求维持的下限电压(放电能力的临界点)。因此，在蓄电设备的状态检测中，作为其放电能力(COD：Capability of Discharge)的判定，重要的是高精度地判定蓄电设备的电压是否高于上述下限电压。

蓄电设备的COD对于任何负载都判定是否总是能够比下限电压更高地维持蓄电设备的电压。图38示出了放电时蓄电设备的电压变化的一个例子。图38模式性地示出了在蓄电池上连接负载进行放电时电池电压33随时间的变化。放电时的电池电压33随时间的流逝而逐渐下降，但若下 降到系统要求的下限电压、即放电能力的临界点，就无法向系统的电气机器等提供恰当的电能。

从初始电池电压31起算的电压下降量可如下面公式表示。

电压下降量＝反应电阻(增大)×电流+内部电位(下降)

这里，由反应电阻引起的电压下降(箭头D)是伴有引起电化学反应所需的能量的电压下降，其根据蓄电设备的劣化(SOH)而变化。此外，内部电位下降(箭头C)是由随着电化学反应的进行引起的活性物质的变化等造成的，其根据蓄电设备的剩余容量(SOC)而变化。从图38可知，即便内部电位34比下降电压35高，如果由放电反应电阻引起的下降量大，也会下降到放电能力的临界点。如此，在伴有电化学反应的蓄电设备中，放电能力COD由蓄电池的内部电位C、放电反应电阻D以及系统定义中规定的下限电压35决定，因此若要高精度地判定放电能力，需要区分放电反应电阻D(劣化)和内部电位C(剩余容量)进行判断。

作为判定蓄电设备的放电能力的方法，可考虑使系统停止以使放电设备完全放电，然后通过再次进行满充电来直接测定剩余容量并进行判定的方法。但是，在该方法中，为了测定剩余容量，蓄电设备变成不可用的状态。尤其在将蓄电设备作为备用的系统中存在不能实现本来的功能的危险。此外，当放掉全部容量来进行实际测定时，放电时间和充电时间这两者均需要相当的时间，从而大幅度地降低了系统的运行效率。

作为判定蓄电设备的劣化状态的方法，已知有通过阻抗法推定内部状态、并基于其信息来推定放电能力的方法。但是，该方法虽能够应用于蓄电设备在满充电或接近满充电的状态下被使用的时候，但无法应用于蓄电设备在部分充电状态(PSOC：Partial State of charge)下被使用的时候。近年来，蓄电设备被利用于均衡自然能的用途，但在这样的用途中，以在与满充电相比剩余容量相差很多的部分充电状态下使用蓄电设备。

使用图39来说明将蓄电设备以满充电应用时和以PSOC应用时的应用方式的不同。图39(a)示出了现有的应用方法中的状态检测，图39(b)示出了PSOC的应用方法中的状态检测。在现有的应用方法中，要求检测由劣化引起的劣化裕量42的减少量42a，以判定剩余的劣化裕量 42b。与此相对，在PSOC的应用方法中需要进行如下的控制：检测由劣化引起的充电区域44和劣化裕量45各自的减少量44a、45a，并为了保证必要的充电容量和放电容量，通过改变运用区域43的范围来重新设设置充电区域44和劣化裕量45。

在总是以基本满充电的状态被使用的现有的蓄电设备的应用方法中，可认为蓄电设备的阻抗仅受劣化的影响而变化。因此，通过测定阻抗，能够知道蓄电设备的劣化度(SOH)。与此相对，在基于PSOC的应用中，阻抗受劣化和剩余容量这两者的影响，因此无法基于阻抗求出劣化度。

在前面说明了在蓄电设备中充放电后的反应时间不同的瞬态变化，但为了反映这种反应时间的差异，例如在专利文献1中记载了将瞬态变化分成三个时间常数的分量来进行评价的方法。在专利文献1中，瞬态响应根据充放电时间而发生变化，此外，还提及了瞬态响应与电阻分量、与电池的内部反应相应的极化分量、以及电解液的扩散速度相关。

在先技术文献

【专利文献1】日本专利申请公开公报JP2005-106615号(日本特开平2005-106615)。

发明概要

发明所要解决的技术问题

但是，迄今尚没有高精度地进行系统正在应用中的充放电时的蓄电设备的状态检测的方法。作为用于判定系统正在应用中的剩余容量的补充手段，已知有基于蓄电设备的充放电时的电流累计值来推定当前剩余容量并使用该剩余容量判定放电能力的方法。但是，仅通过充电电流和放电电流的累计值是无法反映由蓄电设备的劣化等内部状态量的改变引起的充放电效率的下降，基于电流累计值算出的蓄电设备的剩余容量和实际可用的蓄电设备的剩余容量之间存在差异，从而无法正确地算出放电能力。此外，仅监视剩余容量无法判定放电能力，即无法判定能否比系统要求的电压更高地维持蓄电设备的电压。

以下，使用图40来说明电流累计值相同但蓄电设备的电压不同的一个例子。该图40将横轴作为重复的周期数，示出了重复进行在充电和放 电中电流累计值相同的充放电情况下的充电结束时的电压。使得一个周期中的充电累计量和放电累计量均为5％(ΔSOC＝5％)，并且每个周期的充放电累计量为0。此外，图40示出了蓄电设备的充放电开始时的剩余容量(SOC)为90％(标号51～53)、80％(标号54)、70％(标号55～60)、60％(标号61)的情况。

从图40可知，随着充放电周期数增加，充电结束时的电压也上升。这表示蓄电设备内部的状态量随着充放电周期的重复而变化。此外，即使电流累计值的变化量为0，蓄电设备的状态量也发生了变化。图40所示的数据是使用古河电池制造的富液式铅酸蓄电池(JIS标准55D23)进行的实验数据。

另一方面，由于在充放电停止后的状态检测中也会在蓄电设备的内部发生反应时间不同的瞬态变化，因此迄今尚没有恰当地推定由这些瞬态变化带来的影响并进行状态检测的方法。即便在如专利文献1中所记载的状态检测方法那样、将充放电停止后的瞬态变化分成不同的时间常数的分量来进行状态检测的情况下，如果蓄电设备的SOC或SOH发生变化，则也需要相应地调节各个时间常数，因此存在以下问题：难以高精度地求出针对不同的SOC或SOH的时间常数，从而难以高精度地进行蓄电池的状态检测。鉴于上述技术问题，本发明的目的在于，提供不管是处于充放电当中还是已停止充放电都可判定是否维持着恰当的放电能力的蓄电设备的状态检测方法及其装置。

解决技术问题采用的技术方案

本发明第一方面所涉及的蓄电设备的状态检测方法是用于对应预定的周期判定充放电当中以及充放电停止当中的放电能力的蓄电设备的状态检测方法，在最后的充放电停止后紧接着测定的所述蓄电设备的电压测定值作为充放电停止时电压V_end并被保存在预定的存储部中，从所述存储部读入所述充放电停止时电压V_end，通过从所述充放电停止时电压V_end中减去当前(设为周期数为n)的电压测定值V_now，并计算出当前额电压变化量ΔVa_n，基于所述蓄电设备的劣化度SOH以及所述电压变化量ΔVa_n并使用事先编制的放电能力修正函数F(SOH、ΔVa_n)来计算所 述蓄电设备的放电能力修正量COD_SOH_n，通过下面公式，来计算所述蓄电设备的当前放电能力COD_now，

COD_now＝V_now-COD_SOH_n

并且当所述放电能力COD_now大于预定阈值COD_Th时，判定为所述蓄电设备的放电能力被维持。

在本发明其它方面所涉及的蓄电设备的状态检测方法中，所述劣化度SOH是在离当前最近的充放电停止当中的周期数为n1(n1≤n)时算出的劣化度SOH_n1，所述放电能力修正量COD_SOH_n通过从所述存储部读入与所述劣化度SOH_n1对应的所述放电能力修正函数F(SOH_n1、x)(x为变量)、并将所述电压变化量ΔVa_n代入所述变量x中而算出。

在本发明其它方面所涉及的蓄电设备的状态检测方法中，所述放电能力修正函数F(SOH、ΔVa)通过与所述蓄电设备内部的瞬态变化的速度相对应地事先编制的两个以上(设为m个)各反应速度的松弛函数fi(i＝1～m)的线性结合来表示，在所述蓄电设备的充放电停止当中将所述电压测定值保存在所述存储部中，并且所述各反应速度的松弛函数fi根据从所述充放电停止起算的经过时间并使用保存在所述存储部中的所述电压测定值来被最优化。

在本发明其它方面所涉及的蓄电设备的状态检测方法中，当所述蓄电设备处于充放电停止当中、并且从充放电停止起算的经过时间超过了预定时间(设为第一松弛时间)时，使用保存在所述存储部中的所述电压测定值对与快速的瞬态变化对应的所述各反应速度的松弛函数fi进行最优化，使用所述最优化后的各反应速度的松弛函数fi来计算依赖于快速的瞬态变化的劣化度SOH_fast_n，基于在离当前最近的充放电停止当中的周期数为n2(n2≤n)时算出的依赖于缓慢的瞬态变化的劣化度SOH_slow_n2和所述劣化度SOH_fast_n，并利用预定函数G，通过下面公式来计算当前劣化度SOH_n，

SOH_n＝G(SOH_fast_n，SOH_slow_n2)

并且，所述放电能力修正量COD_SOH_n通过从所述存储部读入与所述劣化度SOH_n对应的所述放电能力修正函数F(SOH_n、x)、并将所 述电压变化量ΔVa_n代入所述变量x中而算出。

在本发明其它方面所涉及的蓄电设备的状态检测方法中，当所述蓄电设备处于充放电停止当中、并且从充放电停止起算的经过时间超过了比所述第一松弛时间长的预定的第二松弛时间时，进一步使用保存在所述存储部中的所述电压测定值对依赖于缓慢的瞬态变化的所述各反应速度的松弛函数fi进行最优化，使用所述最优化后的各反应速度的松弛函数fi来计算依赖于缓慢的瞬态变化的劣化度SOH_slow_n，基于算出的所述依赖于快速的瞬态变化的劣化度SOH_fast_n和所述依赖于缓慢的瞬态变化的劣化度SOH_slow_n，并利用所述函数G，通过下面公式来计算当前劣化度SOH_n，

SOH_n＝G(SOH_fast_n，SOH_slow_n)。

在本发明其它方面所涉及的蓄电设备的状态检测方法中，在充放电停止后紧接着对所述蓄电设备进行预定容量的充电(状态检测前充电)，并将在所述状态检测前充电结束后紧接着测定的所述电压测定值作为所述充放电停止时电压V_end并保存到所述存储部中。

本发明第一方面所涉及的蓄电设备的状态检测装置是用于对应预定的周期判定充放电当中以及充放电停止当中的放电能力的蓄电设备的状态检测装置，其特征在于，包括：存储部，用于保存所述蓄电设备的电压测定值；状态检测部，用于对应所述周期读入保存在所述存储部中的数据来判定所述蓄电设备的放电能力；以及状态输出单元，用于从所述状态检测部输入判定结果，并向外部输出；其中，所述存储部保存在最后的充放电停止后紧接着测定的所述蓄电设备的所述电压测定值，作为充放电停止时电压V_end；所述状态检测部从所述存储部读入所述充放电停止时电压V_end，通过从所述充放电停止时电压V_end中减去当前(设为周期数为n)的电压测定值V_now来计算当前电压变化量ΔVa_n，基于所述蓄电设备的劣化度SOH以及所述电压变化量ΔVa_n并使用事先编制的放电能力修正函数F(SOH、ΔVa_n)来计算所述蓄电设备的放电能力修正量COD_SOH_n，通过下面公式来计算所述蓄电设备的当前放电能力COD_now，

COD_ow＝V_ow-COD_SOH_n

并且当所述放电能力COD_now大于预定阈值COD_Th时，判定为所述蓄电设备的放电能力被维持。

在本发明其它方面所涉及的蓄电设备的状态检测方法中，蓄电设备的状态检测方法，将所述蓄电设备停止充放电并达到满足预定的稳定条件的状态时的所述蓄电设备的电压作为停止时稳定电压，将从所述蓄电设备停止充放电后经过了时间t时的电压相对于所述停止时稳定电压的变化量作为停止时电压变化量，此时，将用于算出所述停止时电压变化量的松弛函数F(t)作为所述蓄电设备的预定的状态量的函数进行事先编制，测定所述蓄电设备的将要停止充电之前的充电结束时电压、或者将要停止放电之前的放电结束时电压，测定所述蓄电设备的所述充电或者所述放电停止后的电压，根据所述电压测定值算出所述停止时电压变化量并最优化所述松弛函数F(t)，根据所述被最优化的松弛函数F(t)推定所述状态量，利用所述放电结束时电压或者所述充电结束时电压、以及所述被推定的状态量来判定所述蓄电设备的放电能力(COD)。

在本发明其它方面所涉及的蓄电设备的状态检测方法中，所述松弛函数F(t)通过与所述蓄电设备内部的反应速度相对应地事先编制的两个以上(设为m个)的各反应速度的松弛函数f_i(t)(i＝1～m)的线性组合来表示，所述各反应速度的松弛函数f_i(t)(i＝1～m)将根据所述电压测定值算出的所述停止时电压变化量分离为与所述反应速度对应的分量并进行了最优化。

在本发明其它方面所涉及的蓄电设备的状态检测方法中，当所述充放电所引起的电流微小或者为固定值、从而给所述蓄电设备内部的瞬态变化带来的影响被限定在预定的范围内时，判定所述蓄电设备停止了充放电。

在本发明其它方面所涉及的蓄电设备的状态检测方法中，事先编制用于修正由所述电流引起的电压变化的电压修正量，利用在所述电压测定值上加上所述电压修正量所得的电压，最优化所述松弛函数F(t)。

在本发明其它方面所涉及的蓄电设备的状态检测方法中，根据累计将要充放电停止前的充放电中的电流而得到的电流累计值来计算充放电停止 时的剩余容量增减量(ΔSOC)，在上一次充放电停止时的剩余容量上加上所述剩余容量增减量并计算出这次的充放电停止时的剩余容量，基于所述放电结束时电压或者所述充电结束时电压、从所述松弛函数F(t)推定的状态量、以及所述SOC来判定所述COD。

在本发明其它方面所涉及的蓄电设备的状态检测方法中，事先编制将预定的状态量和充电结束时电压作为变量的充电效率计算式，所述充放电停止时的SOC是利用充电效率修正所述剩余容量增减量而计算出来的，所述充电效率是将利用所述松弛函数F(t)计算出的所述状态量和所述充电结束时电压代入所述充电效率计算式而计算出来的。

在本发明其它方面所涉及的蓄电设备的状态检测方法中，所述状态量是所述蓄电设备的剩余容量。

在本发明其它方面所涉及的蓄电设备的状态检测方法中，所述状态量是所述蓄电设备的劣化度(SOH)。

在本发明其它方面所涉及的蓄电设备的状态检测方法中，所述松弛函数F(t)具有松弛速度快的分量f_fast(t)和松弛速度慢的分量f_slow(t)，事先编制所述f_fast(t)、所述f_slow(t)和两者的比例f_fast(t)/f_slow(t)各自的参考值，利用根据所述被最优化的F(t)算出的所述f_fast(t)、所述f_slow(t)和所述f_fast(t)/f_slow、以及各自的所述参考值来判定所述COD。

在本发明其它方面所涉及的蓄电设备的状态检测方法中，所述状态量是所述蓄电设备的劣化度SOH，利用所述f_fast(t)、所述f_slow(t)和所述f_fast(t)/f_slow、以及各自的所述参考值来计算所述劣化度。

在本发明其它方面所涉及的蓄电设备的状态检测方法中，事先编制将剩余容量和充电结束时电压作为变量的高速瞬态变化修正量计算式，将所述充放电停止时的剩余容量和所述充电结束时电压代入所述高速瞬态变化修正量计算式来计算出相对于所述f_fast(t)的修正量，并利用以所述修正量修正的所述f_fast(t)来算出所述劣化度。

在本发明其它方面所涉及的蓄电设备的状态检测方法中，事先编制浓度变化量计算式，所述浓度变化量计算式用于计算相对于所述松弛函数F(t)的所述f_fast(t)、所述f_slow(t)和所述f_fast(t)/f_slow的、所述蓄电设 备的电解液的浓度变化量，利用所述被最优化的松弛函数F(t)并根据所述浓度变化量计算式计算出所述电解液的浓度变化量并用于所述状态量。

在本发明其它方面所涉及的蓄电设备的状态检测方法中，事先编制用于计算相对于所述松弛函数F(t)的所述f_fast(t)、所述f_slow(t)和所述f_fast(t)/f_slow的层化变化量的层化变化量计算式，在所述层化变化量计算式中，将所述蓄电设备的电解液的浓度分布偏倚(层化)变化量作为所述层化变化量，利用所述被最优化的所述松弛函数F(t)并根据所述层化变化量计算式计算出所述层化变化量并用于所述状态量。

在本发明其它方面所涉及的蓄电设备的状态检测方法中，事先编制用于计算相对于所述松弛函数F(t)的所述f_fast(t)、所述f_slow(t)和所述f_fast(t)/f_slow的横向层化变化量的横向层化变化量计算式，在所述横向层化变化量计算式中，将针对所述蓄电设备的电解液的液面在横向上的浓度分布偏倚(横向层化)的变化量作为所述横向层化变化量，利用所述被最优化的所述松弛函数F(t)并根据所述横向层化变化量计算式计算出所述横向层化变化量并用于所述状态量。

在本发明其它方面所涉及的蓄电设备的状态检测方法中，事先编制用于计算相对于所述松弛函数F(t)的所述f_fast(t)、所述f_slow(t)和所述f_fast(t)/f_slow的纵向横向层化变化量的纵向横向层化变化量计算式，在所述纵向横向层化变化量计算式中，将针对所述蓄电设备的电解液的液面在横向和纵向上的浓度分布偏倚(横向层化、纵向层化)的变化量作为所述纵向横向层化变化量，利用所述被最优化的所述松弛函数F(t)并根据所述纵向横向层化变化量计算式计算出所述横向层化变化量和纵向层化变化量并用于所述状态量。

在本发明其它方面所涉及的蓄电设备的状态检测方法中，所述松弛函数F(t)进一步作为所述蓄电设备的温度的函数被事先编制，测定所述蓄电设备的温度并用于所述松弛函数F(t)的计算。

在本发明其它方面所涉及的蓄电设备的状态检测方法中，所述停止时稳定电压是稳定时OCV，从所述电压测定值减去根据事先编制的稳定时OCV计算式算出的所述稳定时OCV来算出所述OCV变化量，将所述 OCV变化量作为所述停止时电压变化量。

在本发明其它方面所涉及的蓄电设备的状态检测方法中，根据所述各反应速度的松弛函数f_i(t)来推定对应各所述反应速度的状态量，并总计各所述反应速度的状态量来计算所述状态量。

在本发明其它方面所涉及的蓄电设备的状态检测方法中，在将预定状态下的所述各反应速度的松弛函数f_i(t)、所述SOC、以及各反应速度的所述SOH分别设为fi^ref(t)、SOC^ref、以及SOHi^ref，将所述蓄电设备的相对于温度T的依赖性设为G(T)时，第n次的充放电结束后的所述各反应速度的松弛函数fiⁿ(t)表示为：

fiⁿ(t)＝fi^ref(t)*{SOCⁿ/SOC^ref}

        *{SOHiⁿ/SOHi^ref}*g(T)

(这里，SOHiⁿ表示所述各反应速度的SOH)。

在本发明其它方面所涉及的蓄电设备的状态检测方法中，测定所述蓄电设备的电压和电流，当根据所述电流或者预定的充放电停止信号判定为所述蓄电设备停止了充放电时，根据所述电压测定值计算出与从所述充放电停止起算的经过时间对应的所述停止时电压变化量，利用所述停止时电压变化量，对与所述经过时间相比时间常数短的所述反应速度所对应的所述各反应速度的松弛函数f_i(t)进行最优化，与所述经过时间相比时间常数长的所述反应速度所对应的所述各反应速度的松弛函数f_i(t)使用其前一个的松弛函数，并根据所述其前一个的松弛函数、所述被最优化的所述各反应速度的松弛函数f_i(t)、所述放电结束时电压和所述充电结束时电压来推定所述状态量。

在本发明其它方面所涉及的蓄电设备的状态检测方法中，所述停止时稳定电压是所述蓄电设备的充放电停止后的电压是每1小时的变动量变为5mv以下时的所述电压。

在本发明其它方面所涉及的蓄电设备的状态检测方法中，蓄电设备的状态检测方法，对停止了充放电的所述蓄电设备进行预定容量的状态检测前充电，以预定周期测定所述状态检测前充电结束后经过了时间t时的所述蓄电设备的电压，用松弛函数F(t)最优近似所述电压测定值相对于使 所述蓄电设备的充放电停止并达到为大致固定时的停止时稳定电压的变化量(停止时电压变化量)，所述松弛函数F(t)是所述蓄电设备的预定的状态量的函数，根据所述被最优近似的松弛函数F(t)来推定所述状态量，通过将所述被推定的状态量与预定的阈值比较来判定所述蓄电设备的放电能力。

在本发明其它方面所涉及的蓄电设备的状态检测方法中，在所述状态检测前充电中，进行所述蓄电设备的额定容量5％的充电。

在本发明其它方面所涉及的蓄电设备的状态检测方法中，当结束所述状态检测前充电并最初取得的所述电压测定值低于所述停止时稳定电压时，判定为所述蓄电设备的放电能力下降了。

在本发明其它方面所涉及的蓄电设备的状态检测方法中，所述停止时稳定电压使用所述被最优近似的松弛函数F(t)进行更新。

在本发明其它方面所涉及的蓄电设备的状态检测方法中，所述松弛函数F(t)通过与所述蓄电设备内部的反应速度相对应地事先编制的两个以上(设为m个)的各反应速度的松弛函数f_i(t)(i＝1～m)的线性组合来表示，所述各反应速度的松弛函数f_i(t)(i＝1～m)将所述停止时电压变化量分离为与所述反应速度对应的分量并进行了最优化。

在本发明其它方面所涉及的蓄电设备的状态检测方法中，所述状态量是所述蓄电设备的剩余容量(SOC)。

在本发明其它方面所涉及的蓄电设备的状态检测方法中，所述状态量是所述蓄电设备的劣化度(SOH)。

在本发明其它方面所涉及的蓄电设备的状态检测方法中，在将预定的基准状态下的所述各反应速度的松弛函数f_i(t)、所述剩余容量、以及各反应速度的所述劣化度分别设为f_i ^ref(t)、SOC^ref、以及SOH_i ^ref、将所述蓄电设备的相对于温度T的依赖性设为G(T)时，最优近似至所述电压测定的第n个周期的所述各反应速度的松弛函数f_i ⁿ(t)与在所述第n个周期被推定的所述剩余容量SOCⁿ、所述各反应速度的劣化度SOH_i ⁿ之间具有下面公式所表示的关系：

f_i ⁿ(t)＝f_i ^ref(t)*{SOCⁿ/SOC^ref} 

*{SOH_i ⁿ/SOH_i ^ref}*g(T)。

在本发明其它方面所涉及的蓄电设备的状态检测方法中，在进行所述状态检测前充电之前，对所述蓄电设备进行脉冲放电并进行其它的状态检测。

在本发明其它方面所涉及的蓄电设备的状态检测方法中，在进行所述状态检测前充电之前，进行所述蓄电设备的阻抗测定，并进一步进行其它的状态检测。

在本发明其它方面所涉及的蓄电设备的状态检测装置中，其构成为能够使用由控制单元控制的内部充电器进行充电，所述状态检测装置的特征在于，包括：信号输入单元，用于输入状态检测模式开始信号；输出显示单元，用于向外部输出预定的信息；测定单元，用于测定所述蓄电设备的电压；以及状态检测部，所述状态检测部具有状态检测模式开关，并与所述控制单元、所述信号输入单元、所述输出显示单元、以及所述测定单元连接，其中，所述状态检测部当从所述信号输入单元输入了所述状态检测模式开始信号时，从所述测定单元输入对所述蓄电设备进行状态检测前充电后的经过时间t处的所述蓄电设备的电压，用松弛函数F(t)最优近似所述电压测定值相对于使所述蓄电设备的充放电停止并达到大致固定时的停止时稳定电压的变化量(停止时电压变化量)，所述松弛函数F(t)是所述蓄电设备的预定的状态量的函数，根据所述被最优近似的松弛函数F(t)来推定所述状态量，通过将所述被推定的状态量与预定的阈值比较来判定所述蓄电设备的放电能力，并且将判定结果向所述输出显示单元输出。

在本发明其它方面所涉及的蓄电设备的状态检测装置中，所述状态检测前充电是由所述状态检测部向所述控制单元输出预定的请求信号，并由所述控制单元控制所述内部充电器而进行的。

在本发明其它方面所涉及的蓄电设备的状态检测装置中，所述状态检测前充电是通过在所述蓄电设备上连接外部充电器而进行的。

发明效果

根据本发明，可提供不管是处于充放电当中还是已停止充放电都可判 定是否维持着恰当的放电能力的蓄电设备的状态检测方法及其装置。

附图说明

图1是用于说明本发明第一实施例的蓄电设备的状态检测方法的处理流程的流程图；

图2是示出第一实施例的蓄电设备的结构的框图；

图3是用于说明本发明第二实施例的蓄电设备的状态检测方法的处理流程的流程图；

图4是示出稳定时的蓄电装置的放电时电压与SOH的关系的曲线图；

图5是示出停止第一放电后的OCV的瞬态变化的曲线图；

图6是示出在第一放电停止后的经过时间不同的时间点处进行了第二放电时的电压下降量的时效的曲线图；

图7是示出充电停止后的OCV以及OCV变化量随时间的变化的曲线图；

图8是用于说明本发明第三实施例的蓄电设备的状态检测方法的处理流程的流程图；

图9是用于说明本发明第四实施例的蓄电设备的状态检测方法的处理流程的流程图；

图10是说明第一参考例的状态检测方法的流程图；

图11是示出使用了第一参考例的状态检测方法的状态检测装置的概要结构的框图；

图12是对进行状态检测所需的数据测定的定时(timing，时序)进行判定的流程图；

图13是用于说明判定充放电停止的方法的流程图；

图14是用于说明OCV_20hr的选择方法的流程图；

图15是用于说明进行F(t)的最优化的流程图；

图16是用于说明进行F(t)的最优化的流程图；

图17是用于说明计算状态量SOH、SOC的方法的流程图；

图18是示出松弛函数以及各反应速度的松弛函数的一个例子的曲线 图；

图19是示出各反应速度的松弛函数及其比例的一个例子的曲线图；

图20是示出稳定OCV推定公式的一个例子的曲线图；

图21是说明第二参考例的状态检测方法的流程图；

图22是示出充电效率η1、η2的一个例子的曲线图；

图23是说明第三参考例的状态检测方法的流程图；

图24是示出各反应速度的松弛函数的变化的一个例子的曲线图；

图25是SOH相对于快的反应速度变化的一个例子的曲线图；

图26是示出修正系数相对于SOH的一个例子的曲线图；

图27是用于说明第三参考例中的状态量的判定方法的流程图；

图28是用于说明蓄电设备的层化的模式图；

图29是用于说明根据第四参考例的蓄电设备的状态检测方法的概要的流程图；

图30是根据第四参考例的蓄电设备的状态检测装置的框图；

图31是示出由运行当中的充放电和状态检测前的充电引起的电流、电压的变化的曲线图；

图32是用于说明从状态检测模式被请求起到状态检测前的充电结束为止的处理的流程图；

图33是用于说明状态检测模式成立时的处理的流程图；

图34是用于说明根据本发明其他实施例的蓄电装置的状态检测方法的概要的流程图；

图35是示出稳定开路电压与SOC的关系的曲线图；

图36是示出SOC固定时的OCV的变化的曲线图；

图37是示出SOH不同时的OCV的变化的曲线图；

图38是示出在蓄电池上连接负载进行放电时电池电压随时间的变化的模式图；

图39是用于说明将蓄电设备以满充电应用时和以PSOC应用时的应用方式的不同的说明图；

图40是示出重复进行电流累计值相同的充电和放电情况下的充放电 结束时的电压的曲线图。

具体实施方式

参考附图，对本发明优选实施例中的蓄电设备的状态检测方法及其装置进行说明。对于具有相同功能的各构成部分标注相同的标号，以简化图示和说明。下面，将搭载在车辆上的富液式铅酸蓄电池等蓄电池作为蓄电设备的一个例子，对本发明的蓄电设备的状态检测方法以及状态检测装置进行说明。但是，下面说明的内容不限于车载蓄电池，也同样能够适用于用于太阳能发电或风力发电等的蓄电设备、或用于稳定电源、辅助电源等备用电源的蓄电设备。

本发明的蓄电设备的状态检测方法及其装置不管蓄电设备处于充放电当中还是充放电停止中，都可判定蓄电设备的放电能力。首先，以充放电停止后的瞬态变化松弛时的状态检测(以下称为松弛时的状态检测)的情形为对象，对本发明的蓄电设备的状态检测方法所涉及的基本处理内容进行说明。以下，将蓄电设备停止充放电并达到满足预定的稳定条件的状态时的电压设为停止时稳定电压，将在蓄电设备停止充放电后经过了时间t时的电压测定值相对于停止时稳定电压的变化量设为停止时电压变化量。

事先编制依赖于蓄电设备的预定的状态量的松弛函数F(t)并将其用作计算上述停止时电压变化量的函数。此外，使用基于电压测定值得到的停止时电压变化量对松弛函数F(t)进行最优化，从最优化后的松弛函数F(t)推定预定的状态量进行状态检测。在本发明的蓄电设备的状态检测方法中，使用上述的松弛函数F(t)来推定放电能力(COD)，并通过将该推定的COD与预先设定的阈值进行比较来判定蓄电设备的放电能力是否被恰当地维持。

在本发明中，使用松弛函数F(t)来推定蓄电设备稳定时的电池电压，作为用于判定放电能力的COD。此外，阈值采用被设定为这样的电压值：当推定的COD大于阈值时即便从该状态进行充放电也使得电池电压不下降到系统中所要求的下限电压以下。该阈值至少根据由通常的充放电引起的电压变动量来设定，以使得电池电压不下降到系统要求的下限电 压以下。此外，作为可基于松弛函数F(t)推定的状态量，例如有作为蓄电设备的劣化度指标的SOH(State of health)或剩余容量等。

充放电停止后的蓄电设备的瞬态变化包括从如离子的生成和消灭反应这样反应速度快的变化至如电解液的移动等这样反应速度慢的变化，这些变化影响着充放电停止后的上述状态量的变化。因此，在本发明的蓄电设备的状态检测方法中，使用松弛函数F(t)来推定各反应速度的状态量的变化，并综合这些变化来进行状态量的判定。

作为上述的停止时稳定电压，可使用在停止充放电后经过了足够的时间时的蓄电设备的开路电压(以下称为稳定时OCV)。开路电压OCV是蓄电设备的端子被开路从而放电停止时的端子间电压。在本发明的蓄电设备的状态检测方法中使用的停止时稳定电压不限于稳定OCV，在对蓄电设备的瞬态影响被限定的情况下也可以使用那时的稳定电压。作为一个例子，在从蓄电设备向负载停止供电的期间，有时向负载的控制装置等提供微小电流(暗电流)，在提供这样的暗电流等的情况下，也可以将在停止负载后经过了足够的时间时的电压作为停止时稳定电压。

此外，在蓄电设备的充放电量总是为固定值的情况下，也可以认为给蓄电设备带来的瞬态影响非常小，因此可将在停止负载后经过了足够的时间时的电压作为停止时稳定电压。如此，当充放电所引起的电流微小或者为固定值、从而给蓄电设备内部的瞬态变化带来的影响被限定在预定的范围内时，能够在停止了向负载的供电时判定为停止了从蓄电设备的放电，并且将在充放电停止后以维持微小电流或固定电流的状态经过了长时间时的电压作为停止时稳定电压。此时优选事先确定用于修正由微小电流或固定电流造成的电压变化的电压修正量，并使用该电压修正量来修正电压测定值。

以下，作为停止时稳定电压的一个例子，使用稳定时OCV进行说明。当使用稳定时OCV时，可适用图35所示的关系如下面公式表示状态量SOC。

SOC＝FS(OCV_S’(SOC’，SOH，T))       (1)

OCV_s(SOC，SOH，T)＝Lim(V_mes(t))      (2) 

这里，OCV_s表示这次算出的稳定时OCV，OCV’表示上一次算出的稳定时OCV，t表示从充放电停止起算的经过时间，SOC’表示上一次算出的剩余容量，V_mes(t)表示经过时间t处的电压测定值，T表示蓄电设备的温度。公式(2)的Lim表示将从充放电停止起算的经过时间设为无限大，公式(2)的右边表示充放电停止后的经过时间t为无限大时蓄电设备的电压测定值V_mes(t)。当使用稳定时OCV以外的停止时稳定电压时，也可以事先在与SOC之间编制上述同样的关系式来使用。

上式中示出了SOC依赖于上一次算出的OCV_S’而被确定，同时OCV_S也依赖于SOC，而且还依赖于作为其它状态量的SOH和蓄电设备的温度T而发生变化。此外，由于OCV_S依赖于状态量SOH，因此状态量SOC也依赖于SOH，从而需要以恰当的定时进行各自的更新。

如公式(2)所示，OCV_s是从充放电停止起算的经过时间t为无限大时的V_mes(t)，但在实际应用上可以设定为V_mes(t)的变化被认为非常小的经过时间t的时间点处的V_mes(t)。此外，在蓄电设备为富液式铅酸蓄电池时，OCV_s可设定为OCV每隔一个小时的变化量为5mV以下、或者从充放电停止起经过了20个小时时的V_mes(t)。以下，将蓄电池的从充放电停止起经过了20个小时时的V_mes(t)设为下面公式的OCV_20hr，并将其用于OCV_s。

OCV_20hr＝V_mes(t＝20hr)

OCV_s(SOC，SOH，T)≒OCV_20hr    (3)

当将充放电停止后的电压测定值V_mes(t)相对于稳定时OCV的变化量、即OCV变化量(停止时电压变化量)设为ΔV(t)时，可如下表示：

ΔV(t)＝V_mes(t)-OCV_20hr    (4)

该OCV变化量ΔV(t)在现有的电化学定义中一直使用“极化”的术语并被视作包含所有瞬态变化。但是，ΔV(t)是由直至接近稳定OCV为止的松弛过程产生的电压变化，因此受下述举出的电压变化因素的影响。

作为电压变化的因素，有极板状态、极板附近处的离子浓度、它们的固相反应、固液反应、以及由电解液的沉淀、对流、或扩散引起的离子移动等。OCV变化量ΔV(t)可被认为是由这些反应速度不同的松弛过程组合引起的。如此，蓄电设备的充放电停止后的瞬态变化包括速度不同的反应过程，因此为了高精度地判定充放电停止后的蓄电设备的放电能力，最好采用对各反应速度的状态变化进行评价的方法来进行状态检测。

根据反应速度的差异，使用由m个多项式构成的函数F(t)如下面公式那样表示OCV变化量ΔV(t)。

ΔV(t)＝F(t)

      ＝f₁(t)+f₂(t)+…f_m(t)＝∑f_i(t)    (5)

在上述的松弛函数F(t)中，各项f_i(t)表示蓄电设备的反应速度不同的每一松弛过程对电压变化的贡献量，以下设为各反应速度的松弛函数f_i(t)。各项f_i(t)是依赖于作为蓄电设备的状态量的劣化度SOH、剩余容量SOC、以及温度T的函数。公式(5)的各反应速度的松弛函数f_i(t)能够使用基于充放电停止后的电压测定值V_mes(t)算出的OCV变化量ΔV(t)来确定，以使其被最优化为该OCV变化量ΔV(t)。

在使用了本发明的状态检测方法的状态检测装置中，对于开始状态检测之前的SOC、SOH、OCV_20hr各自的初始值SOC⁰、SOH_i ⁰、OCV_20hr ⁰，可使用事先保存在状态检测装置内的各自的参考值SOC^ref(0)、SOH_i ^ref(0)、OCV_20hr ^ref(0)如下进行设定。

SOC⁰＝SOC^ref(0)

SOH_i ⁰＝SOH_i ^ref(0)

OCV_20hr ⁰＝OCV_20hr ^ref(0)

在由状态检测装置开始蓄电设备的状态检测后的第n次(n为1以上的整数)的充放电停止之后，当将表示OCV变化量ΔV(t)的公式(5)的松弛函数F(t)以及各反应速度的松弛函数f_i(t)分别设为Fⁿ(t)、f_i ⁿ(t)时，各反应速度的松弛函数f_i ⁿ(t)基于SOC以及与第i个反应速度对应的SOH(分别设为SOCⁿ、SOH_i ⁿ)可如下面公式表示。

f_i ⁿ(t)＝f_i ^ref(t)*{SOCⁿ/SOC^ref}

        *{SOH_i ⁿ/SOH_i ^ref}*g(T)     (6)

这里，f_i ^ref(t)、SOC^ref、SOH_i ^ref是预先设定的初始状态(例如未使 用状态)下的f_i(t)、SOC、SOH_i，g(T)是表示温度依赖性的函数。

在公式(6)中，当假定温度T和SOC与时间无关而固定时，SOH_i ⁿ可通过下面公式计算。

SOH_i ⁿ＝{f_i ⁿ(t)/f_i ^ref(t)}*SOH_i ^ref     (7)

由此，能够将公式(5)的f_i ⁿ(t)最优化为基于电压测定值V_mes(t)算出的ΔV(t)，并使用该ΔV(t)通过公式(7)计算SOH_i ⁿ。

在通过公式(7)算出反应速度不同的各种瞬态响应的SOH_i ⁿ时，将这些综合起来计算的全部SOHⁿ可使用预定的函数G如下表示。

SOHⁿ＝G(SOH₁ ⁿ、SOH₂ ⁿ、…、SOH_m ⁿ)      (8)

例如，当将m个SOH_i的各自系数分别设为A～M时，可如下表示。

SOHⁿ＝A*SOH₁ ⁿ+B*SOH₂ ⁿ+…+M*SOH_m ⁿ

    ＝A*{f₁ ⁿ(t)/f₁ ^ref(t)}SOH₁ ^ref+

      B*{f₂ ⁿ(t)/f₂ ^ref(t)}SOH₂ ^ref+…+

      M*{f_m ⁿ(t)/f_m ^ref(t)}SOH_m ^ref        (8-1)

其中，公式(8-1)是表示公式(8)的关系式的一个例子，公式(8)的关系式并不限定于此。能够使用如上算出的SOHⁿ来进行蓄电设备的劣化状态的检测。同样地，使用最优化后的松弛函数F(t)也能够计算作为其它状态量的SOCⁿ。

使用通过公式(7)算出的SOH_i ⁿ并通过下面公式更新f_i ⁿ(t)，并且将更新后的f_i ⁿ(t)用于SOC_i ⁿ的计算中。

f_i ⁿ(t)＝f_i ^ref(t)*{SOC_i ^n-1/SOC^ref}

        *{SOH_i ⁿ/SOH_i ^ref}*g(T)      (6-1)

基于公式(4)和公式(6-1)，OCV_20hr可通过下面公式算出。

OCV_20hr＝V_mes(t)-∑[f_i ^ref(t)*{SOC^n-1/SOC^ref}

         *{SOH_i ⁿ/SOH_i ^ref}]*g(T)       (9)

通过将该OCV_20hr代入公式(1)中，能够计算SOCⁿ，从而能够用于SOC的状态检测中。

如上所述，能够基于与m种反应速度对应的m个参考值f_i ^ref(t)(i＝1～m)、m个劣化度的参考值SOH_i ^ref(i＝1～m)、以及1个剩余容量 的参考值SOC^ref，来计算第n次充放电停止后的m个各反应速度的松弛函数f_i ⁿ(t)(i＝1～m)。并基于此求出反映了与不同的反应速度相应的劣化度的OCV、SOC以及SOH，能够进行高精度的状态检测。

在上述中，以充放电停止后的松弛时状态检测为对象，说明了状态检测方法所涉及的基本的处理内容，但本发明的蓄电设备的状态检测方法不被限定于松弛时状态检测，在充放电过程中也可进行蓄电设备的状态检测。以下，将系统处于运行当中并且蓄电设备正进行充放电时的状态检测设为充放电时状态检测。在上述的说明中，由于仅以松弛时状态检测为对象，因此将状态检测的周期数n设为充放电停止的次数，但在包含充放电时状态检测的状态检测中，优选将周期数n设为例如以预定的时间间隔周期地进行状态检测时的周期数。

此外，由于松弛时状态检测限于OCV随着从充放电停止起算的经过时间t而向稳定时OCV收敛(OCV变化量ΔV(t)向0收敛)的松弛过程中的状态检测，因此能够将松弛函数仅表示为经过时间t的函数F(t)。但是，充放电过程中的蓄电设备的放电能力COD在从最近的充放电停止起算的经过时间短时受从充放电停止时的电压起算的电压变化量的很大影响，并随着经过时间变长，受劣化度SOH的很大影响。

因此，将在充放电停止后的松弛时状态检测中用作松弛函数的函数F在以下作为放电能力修正函数F，以作为在松弛时状态检测和充放电时状态检测两者中使用的函数。此外，为了与公式(4)的OCV变化量ΔV(t)区别开，将从充放电停止时的电压起算的电压变化量设为ΔVa(t)。此时，放电能力修正函数F可表示为F(SOH，ΔVa)，作为电压变化量ΔVa(t)和劣化度SOH的函数。这里，对经过时间t的依赖性被包含在电压变化量ΔVa(t)的时间依赖性中。

将最近的充放电停止时的电压、即从状态检测时间点(当前)来说最后进行了充放电停止时的电压设为充放电停止时电压，并将其表示为V_end。此外，当将从最后的充放电停止起到状态检测时间点(当前)为止的经过时间设为t、将当前电压设为V_now时，电压变化量ΔVa(t)可通过下面公式算出。

ΔVa(t)＝V_end-V_now    (10)

这里，充放电停止时电压V_end在充电停止时设为V_cha_end，在放电停止时设为V_dis_end。

下面对充放电停止中的OCV变化量ΔV(t)与上述电压变化量ΔVa(t)的关系进行说明。公式(4)的V_mes(t)在这里为V_now，因此公式(4)所示的OCV变化量ΔV(t)的计算公式可如下面公式那样改写。

ΔV(t)＝V_now-OCV_20hr    (4-1)

      ＝F(SOH，ΔVa)

从公式(10)和公式(4-1)可知，电压变化量ΔVa(t)与OCV变化量ΔV(t)之间具有下面公式所示的关系。

ΔVa(t)+ΔV(t)＝V_end-OCV_20hr    (11)

充放电停止中的放电能力(设为COD_now)等于稳定时的OCV、即OCV_20hr，因此通过公式(4-1)可由下面公式给出。

COD_now＝OCV_20hr＝V_now-ΔV(t)

       ＝V_now-F(SOH，ΔVa)      (12)

即，放电能力COD_now是从当前电压V_now减去放电能力修正量、即放电能力修正函数F(SOH，ΔVa)的值而得的值。

与上述的充放电停止中相同，充放电过程中的放电能力COD_now也可使用公式(12)来计算。当将作为放电能力修正函数F(SOH，ΔVa)的值的放电能力修正量表示为COD_SOH时，在本发明的蓄电设备的状态检测方法中，充放电时状态检测以及松弛时状态检测中的蓄电设备的放电能力COD_now均可通过下面公式计算。

ΔVa(t)＝V_end-V_now

COD_SOH＝F(SOH，ΔVa)

COD_now＝V_now-COD_SOH

当将在上式中算出的放电能力COD_now大于阈值COD_Th时判定为维持着放电能力，当小于或等于阈值COD_Th时判定为放电能力不足。

(第一实施例)

使用图1、图2，对本发明第一实施例涉及的蓄电设备的状态检测方 法及其装置进行说明。图1是用于说明本实施例的蓄电设备的状态检测方法的处理流程的流程图，图2是示出本实施例的蓄电设备的状态检测装置的结构的框图。

图2所示的本实施例的状态检测装置100用于对安装在对象系统的车辆1上的蓄电设备(蓄电池)10进行状态检测。车辆1包括：用于在发动机运行当中对蓄电池10进行充电的充电单元(alternator，交流发电机)11、以及控制通过充电单元11进行的充电等的控制单元12。此外，车辆1上安装有各种电子元器件的负载2，这些负载2连接在蓄电池10上从而可接受供电。在蓄电池10中设置有电压测定单元20、电流测定单元21以及温度测定单元22，状态检测装置100输入这些测定单元中的每一个的测定值并进行状态检测。

状态检测装置100包括：状态检测部110、存储部120、以及状态输出单元130。状态检测部110从电压测定单元20、电流测定单元21以及温度测定单元22分别输入蓄电池10的电压测定值、电流测定值以及温度测定值，并进行基于本实施例的状态检测方法的处理来进行蓄电池10的状态检测。存储部120保存状态检测的处理所需的各种参考数据和测定数据等。此外，状态输出单元130是向驾驶员等通知状态检测结果等的单元。

本实施例的蓄电设备的状态检测方法不管蓄电池10是否处于充放电当中，在状态检测装置100起动后均在状态检测部110中以预定的时间间隔周期地被执行。在图1中，在步骤S1中开始了第n次的状态检测后，在步骤S2中使用电压测定单元20获取蓄电池10的电压测定值，并将该电压测定值作为当前电压V_now。

在步骤S3中，判定蓄电池10是处于充放电当中(判定结果为“是”)，还是处于充放电停止当中(判定结果为“否”)，并在判定结果为“是”时，进入步骤S8，在判定结果为“否”时进入步骤S4。关于该判定，可使用电流测定单元21获取蓄电池10的电流测定值，并在该值为0时判定为充放电停止当中，当为0以外的值是判定为充放电当中。或者，也可以将电流测定值的绝对值小于或等于预定的电流阈值的时候判定为充放电 停止当中，将其以外的时候判定为充放电当中。

当在步骤S3中判定为充放电停止当中(判定结果为“否”)时，接着在步骤S4中判定蓄电池10是否处于刚停止充放电之后，当判定结果为“是”时进入步骤S5，当为“否”时进入步骤S7。关于该判定，当在前一次(第n-1次)的状态检测中判定为充放电当中时能够判定为处于刚停止充放电之后。当在步骤S4中判定为处于刚停止充放电之后(判定结果为“是”)时，在步骤S5中将当前电压V_now设定为充放电停止时的电压V_end(充电停止时为V_cha_end，放电停止时为V_dis_end)，并将其存储到存储部120中，然后记入步骤S7。

在步骤S7中，读出被保存在存储部120中的充放电停止时的电压V_end。该充放电停止时的电压V_end是在离当前最近的充放电停止时通过步骤S5被保存在存储部120中的。基于该充放电停止时的电压V_end和当前电压V_now，并通过下面公式计算电压变化量ΔVa_n。

ΔVa_n＝V_end-V_now

在步骤S8中，读入被保存在存储部120中的劣化度SOH_n1。这里，n1表示SOH被最后更新时的周期数(n1≤n)，劣化度SOH_n1是最后更新的前一次的SOH。将新产品时的蓄电池10的特性值作为参考数据预先保存在存储部120中，并从该参考数据中读入SOH来用作SOH_n的初始值SOH_0。或者，将一般的蓄电设备的特性值作为参考数据预先保存在存储部120中，并将该参考数据的SOH作为SOH_0。该SOH_0被SOH_1改写，SOH_1是安装蓄电池10后首次进行状态检测时算出的值。在步骤S9中，从存储部120中读入与在步骤S8中读入的劣化度SOH_n1对应的放电能力修正函数F(SOH_n1、x)。

在步骤S10中，将在步骤S7中算出的ΔVa_n代入放电能力修正函数F(SOH_n1、x)的变量x中，计算放电能力修正量COD_SOH_n。

COD_soh_n＝F(SOH_n1，ΔVa_n)

在步骤S11中，基于当前电压V_now以及在步骤S10中算出的放电能力修正量COD_SOH_n，通过下面公式计算当前放电能力COD_now。

COD_now＝V_now-COD_SOH_n

在步骤S12中，将在步骤S11中算出的当前放电能力COD_now与放电能力的阈值COD_Th进行比较，在当前放电能力COD_now大于阈值COD_Th时，判定为维持着蓄电池10的放电能力(步骤S13)，另一方面，当当前放电能力COD_now小于或等于阈值COD_Th时，判定为放电能力不足(步骤S14)。该判定结果通过适当地输出给适宜状态输出单元130，能够向驾驶员等进行通知。

如上所述，根据本实施例的蓄电设备的状态检测方法以及状态检测装置，不管是处于充放电当中还是处于充放电停止当中，都可判定放电能力是否被恰当地维持。在本实施例中，作为计算放电能力修正量所需的劣化度SOH，使用了存储在存储部中的离当前最近的上一次的SOH_n1，但由于在短时间内内SOH的变化非常小，因此即便使用SOH_n1也可高精度地推定当前放电能力COD_now。

(第二实施例)

使用图3，对本发明第二实施例涉及的蓄电设备的状态检测方法进行说明。图3是用于说明本实施例的蓄电设备的状态检测方法的处理流程的流程图。本实施例可在充放电停止时的状态检测中进行反映了充放电停止后的短时间内的瞬态变化的放电能力的判定。

以下，首先对蓄电设备的COD从充放电停止后的瞬态变化所受的影响进行说明。图4示出了放电时的SOH与放电能力COD的关系。在图4中，将在放电停止后经过了20个小时蓄电设备达到稳定时的电压测定值(D1)作为放电能力COD表示在纵轴上，将以此时的条件算出的SOH表示在横轴上。此外，一并示出了近似电压测定值的虚线L1，如虚线L1所示，可知SOH与COD之间具有基本1比1的关系。基于此，通过高精度地计算稳定时的SOH，能够高精度地求出COD。

另一方面，以下，研究充电停止后的蓄电设备没有稳定时的瞬态变化的影响。图5示出了充电停止后的OCV的瞬态变化。图5的(a)示出了将横轴的时间轴以对数刻度示出时的OCV的变化，图5(b)模式性地示出了将横轴的时间轴以线性刻度示出时图5(a)的OCV的变化。如图5所示，在停止充电后，充电所引起的瞬态变化慢慢松弛，OCV逐渐向稳 定OCV收敛。

但是，充电停止后的经过时间越短，充电所引起的瞬态变化的影响就越大，因此如果在该时间点进行放电，就会受之前充电的很大影响。因此，在图6中示出了在充电停止后的经过时间不同的多个时间点进行了放电时的电压下降量随时间的变化。这里示出了从充电停止起算的经过时间为30秒(标号t1)、100秒(标号t2)、300秒(标号t3)、3600秒(标号t4)、36000秒(标号t5)、以及72000秒(标号t6)的时间点进行了放电时的电压下降量随时间的变化。这里，作为放电，使100[A]的放电持续进行了30秒。

从图6可知，充电停止后的经过时间越短，电压下降量就越大。尤其在充电停止后经过了30秒的时间点进行了放电时的电压下降量(标号t1)大于更加延长了从充电停止起到放电开始为止的经过时间时的电压下降量。如果将从充电停止起算的经过时间延长一定程度以上，电压下降量几乎看不出任何差异。由于这样的电压下降量Δva的差会影响COD，因此当在从充电停止起算的经过时间短的时间点判定COD时，优选进行与电压下降量Δva的差对应的COD的修正。

在本实施例中，认为上述的电压下降量Δva的差是由随着快速的瞬态变化所引起的劣化度SOH_fast的变化造成的，从而基于公式(7)来计算SOH_fast，并且使用预先编制并存储在存储部120中的公式(8)所示的函数G(SOH_fast，SOH_slow)来计算SOH。这里，SOH_slow表示在最近的充放电停止时算出的由缓慢的瞬态变化引起的劣化度。为了高精度地计算由快速的瞬态变化引起的劣化度SOH_fast，使用电压测定值对放电能力修正函数F(SOH，ΔVa)的各反应速度的松弛函数f_i(t)中反应速度快的松弛函数f_i(t)进行最优化。该最优化可在从充放电停止起经过了预定时间(设为第一松弛时间)后进行。

相对于此，当在从放电停止起算的经过时间长的时间点判定COD时，电压下降量Δva所带来的影响小，使用图4进行说明的SOH的精度的影响很大。另外，在上述图4～图6中，对充电停止后的瞬态变化的影响进行了说明，但放电停止后的瞬态变化的影响也一样。

在本实施例的蓄电设备的状态检测方法中，当从充放电停止起算的经过时间短时，高精度地计算与随着快速的瞬态变化所产生的电压变化量Δva的差对应的SOH_fast，并使用该SOH_fast来推定放电能力COD。这里，以下，使用图7对用于区分快速的瞬态变化的从充放电停止起算的经过时间进行说明。上述的第一松弛时间能够作为区分上述快速的瞬态变化的经过时间。图7(a)示出了富液式铅酸蓄电池(电池容量为48[Ah])在充电停止后的OCV(标号71)以及OCV变化量ΔV(标号72)的时间变化，图7(b)示出了小型密闭式铅酸蓄电池(电池容量我5.5[Ah])在充电停止后的OCV(标号73)以及OCV变化量(标号74)的时间变化。

在图7(a)所示的富液式蓄电池中，从其构造来说电解液达到稳定所需的时间长，如果OCV变化量ΔV的绝对值不小于0.2V则不能称为达到稳定了。因此，在图7(a)中，将OCV变化量ΔV的绝对值下降到大致0.2V时的从充放电停止起算的经过时间t_fast作为与快速的瞬态变化对应的经过时间。另一方面，在图7(b)所示的密闭式蓄电池中，从其构造来说电解液达到稳定所需的时间短，将OCV变化量ΔV的绝对值下降到0.3V时的从充放电停止起算的经过时间t_fast作为与快速的瞬态变化对应的经过时间。以下，将与快速的瞬态变化对应的经过时间t_fast用作第一松弛时间。

以下，使用图3所示的流程图，对本实施例的蓄电设备的状态检测方法进行说明。从第n次的状态检测开始起到步骤S3的是否处于充放电停止当中的判定为止，进行与图1的流程图所示的步骤S1～S3相同的处理。此外，当在步骤S3中判定为处于充放电当中时，进行与图1的步骤S7～S10(将以上作为处理模块A)、步骤S11、以及步骤S12～S14(将以上作为处理模块B)相同的处理。

另一方面，当在步骤S3中判定为不处于充放电当中(处于充放电停止当中)时，在进行与图1的步骤S4、S5相同的处理后，在步骤S20中判定从充放电停止起算的经过时间是否大于第一松弛时间。然后，当经过时间小于或等于第一松弛时间时，与第一实施例相同，进行处理模块A、 步骤S11以及处理模块B的处理。与此相对，当在步骤S20中判定为从充放电停止起算的经过时间大于第一松弛时间时，在本实施例中进行以下步骤S21～S27的处理。

在步骤S21中，与处理模块A的步骤S7相同计算电压变化量ΔVa_n。在接下来的步骤S22中，使用公式(7)来计算由快速的瞬态变化引起的劣化度SOH_fast_n。在步骤S23中，读入被保存在存储部120中的由缓慢的瞬态变化引起的劣化度SOH_slow_n，在步骤S24中从存储部120中读入SOH计算式G(SOH_fast、SOH_slow)。在步骤S25中，通过将上述算出的SOH_fast_n和读入的SOH_slow_n分别代入SOH计算式G(SOH_fast、SOH_slow)的SOH_fast以及SOH_slow，来计算当前的SOH_n。

在步骤S26中，与步骤S9相同，从存储部120中读入与在步骤S25中算出的劣化度SOH_n对应的放电能力修正函数F(SOH_n、x)。然后，在步骤S27中，通过将在步骤S21中算出的ΔVa_n代入放电能力修正函数F(SOH_n、x)的变量x中，来计算放电能力修正量COD_SOH_n。

COD_soh_n＝F(SOH_n1，ΔVa_n)

之后，在步骤S11中，基于当前电压V_now和在步骤S27中算出的放电能力修正量COD_SOH_n来计算当前放电能力COD_now。并且使用当前放电能力COD_now进行处理模块B的处理。

根据本实施例的蓄电设备的状态检测方法以及使用了该状态检测方法的本实施例的蓄电设备的状态检测装置，除了不管是处于充放电当中还是处于充放电停止当中都可判定放电能力是否被恰当地维持之外，还在充放电停止时间短时基于快的瞬态特性来计算劣化度SOH，从而能够比使用第一实施例的SOH_n1的场合更高精度地推定当前放电能力COD_now。

(第三实施例)

使用图8，对本发明第三实施例涉及的蓄电设备的状态检测方法进行说明。图8是用于说明本实施例的蓄电设备的状态检测方法的处理流程的流程图。本实施例使得作为充放电停止时的状态检测能够计算反映了充放 电停止后的瞬态变化的放电能力。即，在蓄电设备的充放电停止当中，不仅计算由快速的瞬态变化引起的劣化度SOH_fast还计算由缓慢的瞬态变化引起的劣化度SOH_slow来高精度地求出劣化度SOH，并使用该劣化度SOH来高精度地推定并判定蓄电设备的放电能力。以下，将与缓慢的瞬态变化对应的经过时间作为第二松弛时间。

在图8所示的流程图中，从第n次的状态检测开始起到步骤S20的经过时间是否大于第一松弛时间的判定为止，进行与图3的流程图所示的第二实施例的状态检测方法相同的处理。此外，当在步骤S20中判定为经过时间小于或等于第一松弛时间时，进行图3的处理模块A、步骤S11以及处理模块B的处理。另一方面，当在步骤S20中判定为经过时间大于第一松弛时间时，与第二实施例相同，在骤21中计算电压变化量ΔVa_n，然后进入步骤S30的处理。

在步骤S30中，判定从充放电停止起算的经过时间是否大于第二松弛时间。其结果，当经过时间小于或等于第二松弛时间时，与第二实施例相同，进行步骤S22～S27(作为处理模块C)的处理。与此相对，当在步骤S30中判定为从充放电停止起算的经过时间大于第二松弛时间时，在本实施例中进行以下步骤S31～S34的处理。

在步骤S31中，基于公式(4)来计算OCV变化量ΔV_n，并使用该OCV变化量ΔV_n在步骤S32中根据公式(5)的关系对放电能力修正函数F(SOH，ΔVa)进行最优化。在步骤S33中，使用公式(7)以及公式(8)来计算当前的劣化度SOH_n。并且，在步骤S34中，通过将在步骤S21中算出的ΔVa_n以及在步骤S33中算出的SOH_n代入最优化后的放电能力修正函数F(SOH，ΔVa)，来计算放电能力修正量COD_SOH_n。

之后，在步骤S11中，基于当前电压V_now和在步骤S27中算出的放电能力修正量COD_SOH_n来计算当前放电能力COD_now。并且，使用当前放电能力COD_now进行处理模块B的处理。

根据本实施例的蓄电设备的状态检测方法以及使用了该状态检测方法的本实施例的蓄电设备的状态检测装置，除了不管是处于充放电当中还是处于充放电停止当中都可判定放电能力是否被恰当地维持之外，还通过在 充放电停止时通过与停止后的经过时间无关地高精度地计算劣化度SOH，从而能够更高精度地推定当前放电能力COD_now。

(第四实施例)

使用图9，对本发明第四实施例涉及的蓄电设备的状态检测方法进行说明。图9是用于说明本实施例的蓄电设备的状态检测方法的处理流程的流程图。

当在充放电停止后进行蓄电设备的状态检测时，因在此之前的充放电历史等不同，瞬态变化存在很大差异。例如，安装在汽车上的蓄电池由于在车辆行驶当中进行各种各样的充放电，因此在蓄电池的电解液中产生的迁移、沉淀、对流、扩散等也因车辆运行条件的不同而各种各样。因此，充放电停止后的蓄电池的瞬态变化因在此之前的车辆运行条件的不同而不同，无法制造出相同或者可认为趋势相同的具有重现性的停止状态。

本实施例就是为了解决这些问题而做出的，用于提供降低蓄电设备停止前的充放电的影响来进行状态检测的蓄电设备的状态检测方法及其装置。在本实施例中，当在充放电停止后进行状态检测时，在充放电刚停止后对蓄电池10进行预定容量的充电(以下称为状态检测前充电)，并在状态检测前充电结束后进行蓄电设备的状态检测。作为状态检测前充电，优选例如进行额定容量5％的充电。

图9所示的流程图除充放电刚停止后的处理之外，具有图8所示的第三实施例的状态检测方法相同的处理流程，在本实施例中，能够与停止后的经过时间无关地高精度地计算劣化度SOH，从而可高精度地推定当前放电能力COD_now。而且，在本实施例中，当在步骤S4中判定出是充放电刚停止之后，则在步骤S40中进行状态检测前充电。通过进行这样的状态检测前充电，蓄电设备转移到具有重现性的瞬态变化的状态。由此，可在相同或者可认为趋势相同的具有重现性的停止状态下进行状态检测，从而能够更高精度地进行蓄电设备的状态检测。

上述说明的本发明的蓄电设备的状态检测方法及其装置不限定于现有的安装在发动机驱动的车辆上的蓄电设备，可适用于电动汽车、便携式电话、停电时工作的备用电池、在与电力系统的协作中用于均衡利用太阳能 或风力的自然能所发出的电力的蓄电装置、以及将它们组合了的系统。本发明的蓄电设备的状态检测方法及其装置不限于上述用途，可应用于安装了蓄电设备并需要进行监视或状态判断的任意装置。作为蓄电设备，有蓄电池或电容器等，即将经由电子或离子的移动而使设备内部的能量增加或减少并能够将其内部能量以电力方式由外部获取的装置为对象。例如有锂(Li)离子电池、镍(Ni)氢电池、钠硫电池、铅酸电池、电容器等，还能够应用于将它们组合了的蓄电系统。上述蓄电设备的例子只是一部分，并不限定于上述蓄电池或电容器。

根据本发明的蓄电设备的状态检测方法及其装置，即使系统不一定处于停止当中也可判定蓄电设备的放电能力，因此不会由于放电能力的错误判定而导致蓄电设备安装系统的误动作。此外，由于蓄电设备的放电能力判定方法构建了区分受蓄电设备外部因素的很大影响的条件和其以外的条件进行计算的算法，因此可根据状态而分别使用。其结果，基于判定结果的控制方法的选择范围变宽，可实现更加灵活的系统运用。

(第五实施例)

对本发明第五实施例涉及的蓄电设备的状态检测方法进行说明。

在本实施例的蓄电设备的状态检测方法中，通过可从蓄电设备测定的电压的变化来检测充放电停止后的蓄电设备的瞬态变化。即，将蓄电设备停止充放电并达到满足预定的稳定条件的状态时的电压作为停止时稳定电压，利用充放电停止后的电压测定值相对于停止时稳定电压的变化量进行蓄电设备的瞬态状态下的状态检测。以下，将在蓄电设备停止充放电后经过了时间t时的电压测定值相对于停止时稳定电压的变化量作为停止时电压变化量。

在本实施例的蓄电设备的状态检测方法及其装置中，事先编制依赖于蓄电设备的预定状态量的松弛函数F(t)，并将其用作计算上述停止时电压变化量的函数。并且，使用由电压测定值得到的停止时电压变化量对松弛函数F(t)进行最优化，从最优化后的松弛函数F(t)推定预定的状态量并进行了状态检测。在本实施例的状态检测方法中，检测充放电刚停止前的电压状态，并且使用上述的松弛函数F(t)推定预定的状态量，并通 过所述推定的状态量与预先设定的各个判定基准进行比较来判定蓄电设备的放电能力(COD)是否被恰当地维持。作为预定的状态量，例如可使用作为蓄电设备的劣化度的指标的SOH(State of health)或表示剩余容量的SOC等。

充放电停止后的蓄电设备的瞬态变化包括从如离子的生成和消灭反应这样反应速度快的变化至如电解液的移动等这样反应速度慢的变化，这些变化影响着充放电停止后的上述状态量的变化。因此，在本实施例的蓄电设备的状态检测方法中，使用松弛函数F(t)来推定各个反应速度的状态量的变化，并综合这些变化来进行状态量的判定。例如，还考虑慢的反应速度的影响来判定充放电结束后的经过时间短的时间点处的状态量。

作为上述的停止时稳定电压，已知有在停止充放电后经过了足够的时间时的蓄电设备的开路电压OCV(以下称为稳定时OCV)。OCV是蓄电设备的端子被开路从而放电停止时的端子间电压。在本实施例的蓄电设备的状态检测方法中使用的停止时稳定电压不限于OCV，在限定了对蓄电设备的瞬态影响的情况下，也可以使用那时的稳定电压。作为一个例子，在从蓄电设备向负载停止供电的期间，有时向负载的控制装置等提供微小电流(暗电流)，在提供这样的暗电流等的情况下，也可以将在停止负载后经过了足够的时间时的电压作为停止时稳定电压。

此外，即使在蓄电设备的充放电量总是为固定值的情况下，也可以认为给蓄电设备带来的瞬态影响非常小，因此可将在停止负载后经过了足够的时间时的电压作为停止时稳定电压。如此，当充放电所引起的电流微小或者为固定值而给蓄电设备内部的瞬态变化带来的影响被限定在预定的范围内时，能够在停止了向负载的供电时判定为停止了从蓄电设备的放电，并且将在充放电停止后以维持微小电流或固定电流的状态经过了长时间时的电压作为停止时稳定电压。此时优选事先确定用于修正由微小电流或固定电流造成的电压变化的电压修正量，并使用该电压修正量来修正电压测定值。

以下，作为停止时稳定电压的一个例子，使用稳定时OCV进行说明。当使用稳定时OCV时，可适用图35所示的关系如下面公式表示状态 量SOC。

SOC＝FS(OCV_S’(SOC’，SOH，T))     (1-1)

OCV_s(SOC，SOH，T)＝Lim(V_mes(t))    (1-2)

这里，OCV_s表示这次算出的稳定时OCV，OCV’表示上一次算出的稳定时OCV，SOC’表示上一次算出的剩余容量，T表示蓄电设备的温度。并且，上式的Lim表示将从充放电停止起算的经过时间设为无限大，公式(1-2)的右边表示充放电停止后的经过时间为无限大时蓄电设备的电压测定值V_mes(t)。同样地，当使用稳定时OCV以外的停止时稳定电压时，也可以在与SOC之间事先编制上述同样的关系式。 

上式中示出了SOC依赖于上一次算出的OCV_S’而被确定，同时OCV_S也依赖于SOC，而且还依赖于作为其它状态量的SOH和蓄电设备的温度T而发生变化。此外，由于OCV_S依赖于其它状态量SOH，状态量SOC也依赖于SOH，从而需要以恰当的定时进行各自的更新。

如公式(1-2)所示，OCV_s是从充放电停止起算的经过时间t为无限大时的V_mes(t)，但在实际应用上也可以设定为V_mes(t)的变化被认为非常小的经过时间t的时间点处的V_mes(t)。此外，在蓄电设备为富液式铅酸蓄电池的情况下，OCV_s可设定为OCV每隔一个小时的变化量为5mV以下、或者从充放电停止起经过了20个小时时的V_mes(t)。以下，将蓄电设备为富液式铅酸蓄电池等蓄电池的场合作为一个例子，对本发明的蓄电设备的状态检测方法进行说明。

以下，将蓄电池的从充放电停止起经过了20个小时时的Vmes(t)设为下面公式的OCV_20hr，并将其用于OCV_s。

OCV_20hr＝V_mes(t＝20hr)

OCV_s(SOC，SOH，T)≒OCV_20hr    (1-3)

当将充放电停止后的电压测定值V_mes(t)相对于稳定时OCV的变化量、即OCV变化量(停止时电压变化量)设为ΔV(t)时，可如下表示：

ΔV(t)＝V_mes(t)-OCV_20hr    (1-4)

该OCV变化量ΔV(t)在现有的电化学定义中一直使用“极化”的术 语并被视作包含所有瞬态变化。但是，ΔV(t)是由直至接近稳定OCV为止的松弛过程产生的电压变化，因此受下述举出的电压变化因素的影响。作为电压变化的因素，有极板状态、极板附近处的离子浓度、它们的固相反应、固液反应、以及由电解液的沉淀、对流、或扩散引起的离子移动等。ΔV(t)可被认为是由这些反应速度不同的松弛过程组合引起的。如此，蓄电设备11的充放电停止后的瞬态变化包括速度不同的反应过程，因此为了高精度地判定充放电停止后的蓄电设备11的放电能力，最好采用对每种反应速度的状态变化进行评价的方法来进行状态检测。

根据反应速度的差异，使用由m个多项式构成的函数F(t)如下面公式表示ΔV(t)。

ΔV(t)＝F(t)

＝f₁(t)+f₂(t)+…f_m(t)＝∑f_i(t)  (1-5)

在上述的松弛函数F(t)中，各项f_i(t)表示蓄电设备的反应速度不同的松弛过程对电压变化的贡献量，以下设为各反应速度的松弛函数f_i(t)。各项f_i(t)是依赖于作为蓄电池的状态量的劣化度SOH、剩余容量SOC(离子浓度)、以及温度T的函数。公式(1-5)的各反应速度的松弛函数f_i(t)能够使用根据充放电停止后的电压测定值V_mes(t)算出的ΔV(t)来确定，以使其被最优化为该ΔV(t)。

在本实施例的状态检测方法的状态检测系统中，对于状态检测开始之前的SOC、SOH、OCV_20hr各自的初始值SOC⁰、SOH_i ⁰、OCV_20hr ⁰，可使用事先保存在状态检测系统内的各自的参考值SOC^ref(0)、SOH_i ^ref(0)、OCV_20hr ^ref(0)进行如下设定。

SOC⁰＝SOC^ref(0)

SOH_i ⁰＝SOH_i ^ref(0)

OCV_20hr ⁰＝OCV_20hr ^ref(0)

这里，参考值SOC^ref(0)、SOH_i ^ref(0)、OCV_20hr ^ref(0)分别是在其它电池中获取的值。

在由状态检测系统开始状态检测后的第n次(n为1以上的整数)的充放电停止后，当将表示OCV变化量ΔV(t)的公式(1-5)的松弛函数F(t)以及各反应速度的松弛函数f_i(t)分别设为Fⁿ(t)、f_i ⁿ(t)时，各反应速度的松弛函数f_i ⁿ(t)基于SOC以及与第i个反应速度对应的SOH(分别设为SOCⁿ、SOH_i ⁿ)可如下面公式表示。

f_i ⁿ(t)＝f_i ^ref(t)*{SOCⁿ/SOC^ref}

        *{SOH_i ⁿ/SOH_i ^ref}*g(T)     (1-6)

这里，f_i ^ref(t)、SOC^ref、SOH_i ^ref是预先设定的初始状态(例如未使用状态)下的f_i(t)、SOC、SOH_i，g(T)是表示温度依赖性的函数。

在公式(1-6)中，当温度T和SOC与时间无关而固定时，SOH_i ⁿ可通过下面公式计算。

SOH_i ⁿ＝{f_i ⁿ(t)/f_i ^ref(t)}*SOH_i ^ref    (1-7)

由此，能够将公式(1-5)的f_i ⁿ(t)最优化为基于电压测定值V_mes(t)算出的ΔV(t)，并使用该ΔV(t)通过公式(1-7)计算SOH_i ⁿ。

在通过公式(1-7)算出反应速度不同的各瞬态响应的SOH_i ⁿ后，将这些综合起来计算的全部SOHⁿ可如下表示。

SOHⁿ＝G(SOH₁ ⁿ、SOH₂ ⁿ、…、SOH_m ⁿ)   (1-8)

例如，当将m个SOH_i的每一个的系数设为A～M时，可如下表示。

SOHⁿ＝A*SOH₁ ⁿ+B*SOH₂ ⁿ+…+M*SOH_m ⁿ

    ＝A*{f₁ ⁿ(t)/f₁ ^ref(t)}SOH₁ ^ref+

      B*{f₂ ⁿ(t)/f₂ ^ref(t)}SOH₂ ^ref+…+

      M*{f_m ⁿ(t)/f_m ^ref(t)}SOH_m ^ref    (1-8-1)

其中，公式(1-8-1)是表示公式(1-8)的关系式的一个例子，公式(1-8)的关系式并不限定于此。能够使用如上算出的SOHⁿ来进行蓄电池的劣化状态的检测。同样地，使用最优化后的松弛函数F(t)也能够计算作为其它状态量的SOCⁿ。

公式(1-5)所示的松弛函数F(t)由于具有反应速度不同的各反应速度的松弛函数f_i(t)，因此在第n次的充放电停止后，如果经过时间短，则无法通过将与慢的反应速度对应的f_i ⁿ(t)最优化来求出。其结果，无法使用松弛函数F(t)来更新SOCⁿ、SOH_i ⁿ。因此，在与慢的反应速度对应的f_i ⁿ(t)变得可最优化之前，代替SOCⁿ、SOH_i ⁿ而使用上一次充放电停止时的值SOC^n-1、SOH_i ^n-1，并将公式(1-6)近似表示为下面公式。

f_i ⁿ(t)＝f_i ^ref(t)*{SOC^n-1/SOC_i ^ref}

        *{SOH_i ^n-1/SOH_i ^ref}*g(T)     (1-6-1)

在对于与慢的反应速度对应的f_i ⁿ(t)能够使用式(1-6-1)的情况下，可从充放电停止后经过了短时间的时间点进行状态检测。尤其，当只进行预定阈值以下的充放电时，可将利用了上一次充放电结束后的SOC^n-1、SOH_i ^n-1的松弛函数Fⁿ(t)使用于状态检测。

另一方面，关于蓄电池的剩余容量SOC，可针对从结束上一次(第n-1次)的充放电停止起到这次(第n次)的充放电停止的期间内的充放电，通过累计该期间内的充放电电流来计算剩余容量变化量ΔSOC，并通过用该剩余容量变化量ΔSOC修正上一次的剩余容量SOC^n-1来计算SOCⁿ。即如下面公式设定。

SOC^n-1’＝SOC^n-1+ΔSOC

使用该SOC^n-1’取代SOCⁿ，能够将公式(1-6)近似表示为下面公式。

f_i ⁿ(t)＝f_i ^ref(t)*{SOC^n-1’/SOC^ref}

        *{SOH_i ^n-1/SOH_i ^ref}*g(T)   (1-6-2)

使用通过公式(1-7)算出的SOH_i ⁿ并通过下面公式更新f_i ⁿ(t)，并且将更新后的f_i ⁿ(t)用于SOC_i ⁿ的计算中。

f_i ⁿ(t)＝f_i ^ref(t)*{SOC_i ^n-1/SOC^ref}

        *{SOH_i ⁿ/SOH_i ^ref}*g(T)     (1-6-3)

基于公式(1-4)和公式(1-6-3)，OCV_20hr可通过下面公式算出。

OCV_20hr＝V_mes(t)-∑[f_i ^ref(t)*{SOC^n-1/SOC^ref}

         *{SOH_i ⁿ/SOH_i ^ref}]*g(T)        (1-9)

通过将该OCV_20hr代入公式(1-1)中，能够计算SOCⁿ，从而能够用于SOC的状态检测中。

如上所述，能够基于与m种反应速度对应的m个参考值f_i ^ref(t)(i ＝1～m)、m个劣化度的参考值SOH_i ^ref(i＝1～m)、以及1个剩余容量的参考值SOC^ref，来计算第n次充放电停止后的m个各反应速度的松弛函数f_i ⁿ(t)(i＝1～m)。并基于此求出反映了与不同的反应速度对应的劣化度的OCV、SOC以及SOH，能够进行高精度的状态检测。

以下，使用图10、图11对本发明的第五实施例的蓄电设备的状态检测方法进行说明。图10是用于说明通过本实施例的状态检测方法进行的处理流程的流程图。此外，图11是示出使用了本实施例的状态检测方法的状态检测装置的概要结构的框图。图11所示的状态检测装置210作为一个例子进行安装在车辆上的蓄电池201的状态检测。蓄电池201上连接有充电单元202和负载203，从而可通过充电单元202进行充电以及向负载203进行放电。此外，蓄电池201中设置有温度测定单元201a、电压测定单元201b、以及电流测定单元201c，这些单元可经由输入单元204向状态检测装置210输入各自的测定值。并且还设置有对蓄电池201的充放电进行控制的控制装置205。还可从控制装置205经由输入装置204向状态检测装置210输入控制信息。

状态检测装置210包括：运算装置211、固定存储单元(ROM)212、以及临时存储单元(RAM)213、定时器214以及状态输出单元215。运算装置211使用输入单元204输入蓄电池201的温度测定值、电压测定值以及电流测定值，并将这些测定值保存到临时存储单元213中。此外，固定存储单元212中保存有各反应速度的松弛函数f_i(t)、各种状态量的初始值或参考值。运算装置211使用保存在固定存储单元212中的初始值或参考值、以及保存在临时存储单元213中的电压测定值等，并以通过定时器214计数的预定的时间周期进行蓄电池201的状态检测，然后将结果输入给状态输出单元215。状态输出单元215的输出信息也可以提供用于供控制装置205使用的控制参数的信息。

以下，使用图10所示的流程图，对本参考例的状态检测方法进行说明。首先，在步骤S201中，使用输入单元204输入蓄电池的电压测定值以及电流测定值。在接下来的步骤S202中，基于所输入的电流测定值来判定充放电停止是否已开始。当判定为充放电停止已开始时，在步骤 S203中将之前的电压测定值作为放电结束时电压V_DE或充电结束时电压V_CE保存到临时存储单元213中。然后，在步骤S204中，将放电结束时电压V_DE或充电结束时电压V_CE与保存在固定存储单元212中的参考值的V^ref比较，并在高于参考值V^ref时进入接下来的步骤S205中。另一方面，当放电结束时电压V_DE或充电结束时电压V_CE低于参考值V^ref时，判定为放电能力COD不足，进入步骤S213中向状态输出单元215输出COD不足，然后结束。

这里，V^ref是预先在其它电池中测定的值(例如，12.8V)。

当在步骤S204中判定为放电结束时电压V_DE或充电结束时电压V_CE大于或等于V^ref时，在步骤S205中，判定是处于充放电停止当中还是重新开始了充放电。当判定为重新开始了充放电时，结束状态检测。另一方面，当充放电停止持续着时，在步骤S206中，将电压测定值设定为V_mes并将其保存到临时存储单元213中。在接下来的步骤S207中，选择作为停止时稳定电压的OCV_20hr，并使用该OCV_20hr和电压测定值V_mes在步骤S208中计算ΔV(t)。

在步骤S209中，使用在步骤S208中算出的ΔV(t)对松弛函数F(t)进行最优化。关于拟合方法，可考虑最小二乘法等的利用回归计算的各种计算方法，但在本拟合中由于ΔV(20hr)＝0，因此如果简单地使用指数函数的和进行回归计算的话，误差就会变大。因此，优选引入与ΔV(20hr)＝0附近的切线的倾斜相抵消且ΔV(20hr)＞0总是成立的函数(例如，后述的公式(1-10-4))，并对其差量进行基于指数函数的和的拟合。

在步骤S210中，使用最优化后的松弛函数F(t)来推定预定的状态量(以下以S表示)。在步骤S211中，将推定的状态量S与保存在固定存储单元212中的参考值S^ref比较，并在判定为状态量S满足了预定条件时进入步骤S212，向状态输出单元215输出COD被保证的事情。另一方面，当在步骤S211的判定中判定为状态量S不满足预定条件时进入步骤S213中，向状态输出单元215输出COD不足的事情。

在本实施例的蓄电池的状态检测方法中，将公式(1-1)的SOC计算式以及与SOC、SOH、OCV_20hr的初始值对应的参考值SOC^ref(0)、SOH_i ^ref(0)、OCV_20hr ^ref(0)预先保存在固定存储单元212中，并使用它们将各自的初始值设定为SOC⁰＝SOC^ref(0)、SOH_i ⁰＝SOH_i ^ref(0)、OCV_20hr ⁰＝OCV_20hr ^ref(0)。

图12示出了步骤S201的处理细节。在图12中，在预先确定的确认定时确认定时器计数值，并对于规定的测定定时，如果定时器计数值(t_count)超过了其测定定时值(步骤S201-2)，则从输入单元214输入蓄电池201的电压、电流(步骤S201-4)。

图13示出了在步骤S202中判定蓄电池201的充放电停止的方法的一个例子。当在步骤S202-2中测定的电流测定值小于或等于保存在固定存储单元212中的预定阈值时判定为充放电停止了(步骤S202-4)，不过，例如当控制装置205判断为汽车处于停车或临时停车时，或者当表示状态检测装置210已与蓄电池201连接的信息被输入到运算装置211中时(步骤S202-1)，也可以使用这些信息来判定充放电停止了(步骤S202-3)。

在图14的流程图示出步骤S207的OCV_20hr的选择方法。第n次开始计算OCV_20hr时的SOCⁿ、SOHⁿ使用上一次的计算值SOC^n-1、SOH^n-1(步骤S207-1)。蓄电池201的当前温度T使用从输入单元204输入的测定值(步骤S207-2)。如果将由此选择的OCV_20hr设为OCV_20hr ^temp，则使用在将多个SOC、SOH的值以及温度组合而成的h种条件下事前编制的关系式：

H(SOC_j，SOH_k，T_l)＝OCV_20hr ^ref(h)(h，j，k，l为自然数)(步骤S207-4)，通过下面公式设定OCV_20hr ^temp(步骤S207-5)。

OCV_20hr ^temp＝OCV_20hr ^ref(h)

以下，为了简化，假定公式(1-5)由下述4项构成。

F(t)＝f_fast(t)+f_slow(t)

    ＝{f_fast1(t)+f_fast2(t)}+

      {f_slow1(t)+f_slow2(t)}        (1-10)

作为一个例子，例如将公式(1-10)表示为下面公式：

快松弛速度的函数1：f_fast1(t)＝A*exp(-B*t^C)  (1-10-1)

快松弛速度的函数2：f_fast2(t)＝D*exp(-E*t^F)  (1-10-2)

慢松弛速度的函数1：f_slow1(t)＝G*exp(-H*t^I)  (1-10-3)

慢松弛速度的函数2：f_slow2(t)＝-a/72000*t+b   (1-10-4)

由此容易编制将ΔV(t)最优化的函数。但是也可以使用根据运算装置211的运算速度、固定存储单元212和临时存储单元213的存储器容量、以及测定传感器所要求的精度条件等将该函数复杂化或者简化后的函数。

使用图15和图16，对基于定时器计数的经过时间基于ΔV(t)求出Fⁿ(t)的方法进行说明(步骤S209)。公式(1-10-1)～公式(1-10-4)中所示的函数在由4个基准时间(10秒、1000秒、36000秒、72000秒)划分的区间内以使得各自成为支配地位的方式通过拟合确定了各系数。这里，基准时间(10秒、1000秒、36000秒、72000秒)为一个例子，可依据蓄电池的反应速度的松弛特性来设定。此外，不仅根据蓄电池内部的反应速度，而且也可以根据实际使用的车辆中的行驶条件或停顿条件、传感器所要求的精度等来改变上述作为基准的时间。

使用图15来说明在充放电停止后的经过时间小于20个小时时基于ΔV(t)求出Fⁿ(t)的方法。当判定出时间t小于第一基准时间(10秒)时(步骤S209-1)，基于上一次充放电停止后的计算值F^n-1(t)通过下面公式计算Fⁿ(t)(步骤S209-2)。

Fⁿ(t)＝f_fast1 ^n-1(t)+f_fast2 ^n-1(t)+

       f_slow1 ^n-1(t)+f_slow2 ^n-1(t)          (1-11)

以下，同样地当时间t大于或等于第一基准时间且小于第二基准时间(1000秒)时(步骤S209-3)，基于上一次充放电结束后的F^n-1(t)和最新的数据通过下面公式计算Fⁿ(t)(步骤S209-4)。

Fⁿ(t)＝f_fast1 ⁿ(t)+f_fast2 ^n-1(t)+

       f_slow1 ^n-1(t)+f_slow2 ^n-1(t)          (1-12)

此外，当判定出时间t大于或等于第二基准时间且小于第三基准时间(36000秒)时(步骤S209-5)，基于上一次充放电结束后的F^n-1(t)和最新的数据通过下面公式计算Fⁿ(t)(步骤S209-6)。

Fⁿ(t)＝f_fast1 ⁿ(t)+f_fast2 ⁿ(t)+

       f_slow1 ^n-1(t)+f_slow2 ^n-1(t)       (1-13)

此外，当判定出时间t大于或等于第三基准时间且小于第四基准时间(72000秒)时(步骤S209-7)，基于上一次充放电结束后的F^n-1(t)和最新的数据通过下面公式计算Fⁿ(t)(步骤S209-8)。

Fⁿ(t)＝f_fast1 ⁿ(t)+f_fast2 ⁿ(t)+

       f_slow1 ⁿ(t)+f_slow2 ^n-1(t)         (1-14)

将t＝20小时代入基于上述公式(1-11)～(1-14)求出的Fⁿ(t)，可得到下面公式(步骤S209-11)。

OCV_20hr ⁿ＝Fⁿ(20hr)

当判定出时间t大于或等于第四基准时间(例如，20个小时)时(步骤S209-7)，如图16所示，基于基于最新的V_mes(20hr)求出的OCV_20hr ^temp和迄今为止记录的ΔV(t)(作为ΔV(t)^temp)，如下面公式那样计算ΔVⁿ(t)(步骤S209-13)。

ΔVⁿ(t)＝ΔV(t)^temp+OCV_20hr ^temp-OCV_20hr ⁿ    (1-15)

并且，通过下面公式计算Fⁿ(t)(步骤S209-15)。

Fⁿ(t)＝f_fast1 ⁿ(t)+f_fast2 ⁿ(t)+

       f_slow1 ⁿ(t)+f_slow2 ⁿ(t)                (1-16)

图17示出了使用通过图15以及图16的处理而算出并保存到临时存储单元213中的f_i(t)、以及预先保存在固定存储单元212中的参考值f_i ^ref(t)、SOH_i ^ref来计算SOH_i ⁿ、SOC的步骤S210的处理流程。从各存储单元212，213读出上述得出的OCV_20hr ⁿ、参考值f_i ^ref(t)及SOH_i ^ref、以及温度Tⁿ(步骤S210-1、2)，通过将各自的值导入保存在固定存储单元212中的函数I(OCV_{20hr_} ⁿ，SOH_i ⁿ，Tⁿ)＝SOC^ref_n的关系式中来计算SOC^ref_n(步骤S210-6)，并从该SOC^ref_n计算SOCⁿ＝SOC^ref_n(步骤S210-7)。

图18示出了作为本参考例的蓄电池的状态检测方法中松弛函数F(t)的最优化的一个例子而将松弛函数F(t)如公式(1-10)那样表示时各项的变化的一个例子。图18是示出将横轴设为从充放电结束起算的经过时间时的ΔV(t)(＝F(t))的变化的曲线图，标号251～254分别示出了公式(1-10)的各项的(f_fast1(t)、f_fast2(t)、f_slow1(t)、f_slow2(t))的变化。此外，标号250示出了真值，标号255示出了从公式(1-10)算出的F(t)的值。该图示出了通过使用本参考例的F(t)能够高精度地预测ΔV(t)。

以下，将慢反应速度的层化程度(电解液的扩散等)设为公式(1-7)的SOH₁(i＝1)，并假定第n次充放电后的SOH₁ ⁿ通过下面公式计算。

SOH₁ ⁿ＝f_slow ⁿ(t)/f_slow ^ref*SOH₁ ^ref

     ＝{f_slow1 ⁿ(t)+f_slow2 ⁿ(t)}/

       {f_slow1 ^ref(t)+f_slow2 ^ref(t)}*SOH₁ ^ref    (1-17)

上述中，将公式(1-7)的f_i ⁿ(t)、f_i ^ref(t)进一步假定为可基于两项之和{f_slow1 ⁿ(t)+f_slow2 ⁿ(t)}、{f_slow1 ^ref(t)+f_slow2 ^ref(t)}来计算。

作为一个例子，使用古河电池公式制造的尺寸型号：55D23的富液式铅酸蓄电池在环境温度25℃、DOD(Depth of discharge，放电深度)10％的条件下，从未使用状态起将充放电周期实施了20次、50次以及100次。基于20个周期的充放电后、50个周期的充放电后、以及100个周期的充放电后的测定数据，并根据以20个周期时为基准从充放电停止起经过了5个小时(t＝5小时)时的OCV变化量f_i ⁿ(5hr)可如下面公式那样计算SOH₁ ⁿ。

SOH₁ ⁵⁰＝{f_slow1 ⁵⁰(5hr)+f_slow2 ⁵⁰(5hr)}/

        {f_slow1 ²⁰(5hr)+f_slow2 ²⁰(5hr)}*SOH₁ ²⁰   (1-18)

SOH₁ ¹⁰⁰＝{f_slow1 ¹⁰⁰(5hr)+f_slow2 ¹⁰⁰(5hr)}/

         {f_slow1 ²⁰(5hr)+f_slow2 ²⁰(5hr)}*SOH₁ ²⁰(1-19)

图19示出了基于测定数据算出的f_slow ⁿ(t)/f_slow ²⁰(t)。标号261、262、263分别示出了f_slow ²⁰(t)、f_slow ⁵⁰(t)、f_slow ¹⁰⁰(t)，标号264、265分别示出了f_slow ⁵⁰(t)/f_slow ²⁰(t)、f_slow ¹⁰⁰(t)/f_slow ²⁰(t)。从图19可知，例如在t＝18000秒的时间点可得出：

{f_slow1 ⁵⁰(5hr)+f_slow2 ⁵⁰(5hr)}/

{f_slow1 ²⁰(5hr)+f_slow2 ²⁰(5hr)} 

＝F_slow50(5hr)/F_slow ²⁰(5hr)

＝1.52，

同样地，可得出：

f_slow ¹⁰⁰(5hr)/f_slow ²⁰(5hr)

＝1.63。

如此，可从OCV的变化量F(t)掌握与充放电周期数相应的电池状态的变化。

此外，作为一个例子，充放电结束后经过了20个小时时的OCV相对于充放电周期数20、50、100为：

OCV_20hr ²⁰＝12.896[V]

OCV_20hr ⁵⁰＝13.032[V]

OCV_20hr ¹⁰⁰＝13.036[V]，

在图20中示出了上述的f_slow ⁿ(t)/f_slow ²⁰(t)与OCV_20hr ²⁰的关系。能够将图20所示的结果使用于推定同类蓄电池的OCV_20hr的稳定OCV推定式中。

如上所述，根据本发明，能够提供通过评价由不同速度的反应过程引起的劣化来进行状态检测的蓄电池的状态检测方法。通过检测电池的劣化度SOH，可高精度地检测剩余容量SOC。

(第六实施例)

以下使用图21对第六实施例涉及的蓄电设备的状态检测方法进行说明。图21是示出通过本实施例的状态检测方法进行的处理流程的流程图。本实施例在第五实施例的步骤S204中基于放电结束时电压V_DE或充电结束时电压V_CE判定COD，然后在步骤S221中，使用充放电停止时的剩余容量SOC_stop ⁿ判定COD。即，在步骤221中，将剩余容量SOC_stop ⁿ与保存在固定存储单元212中的参考值的SOC_stop ^ref进行比较，当剩余容量SOC_stop ⁿ大于或等于参考值SOC_stop ^ref时，进入接下来的步骤S205及其以后的步骤，当小于参考值SOC_stop ^ref时，判定为COD不足，进入步骤S213中。由此，能够更高精度地判定蓄电池201的放电能力。

使用图22对充放电停止时的剩余容量SOC_stop ⁿ的计算方法进行说明。通过对上述充放电停止时算出的SOC_stop ^n-1使用在此后从重启充放电起直到这次充放电停止的期间内增减的SOC(将此作为剩余容量增减量ΔSOC)进行修正，能够算出这次充放电停止时的剩余容量SOC_stop ⁿ。剩余容量增减量ΔSOC可通过累计从上一次充放电重启起直到这次充放电停止的期间内的蓄电池201的充放电电流来计算。

在本参照例中，通过对如上算出的ΔSOC进一步进行预定修正，能够更高精度地计算剩余容量增减量。在本参考例的状态检测方法中，通过下面公式计算充放电停止时的剩余容量SOC_stop ⁿ。

SOC_stop ⁿ＝SOC_stop ^n-1+ΔSOC*η₁ ^n-1*η₂ ^n-1       (1-20)

这里，如图22(a)所示，η₁ ^n-1是依赖于慢松弛速度的函数f_slow(10hr)(公式(1-10-3)的f_slow1或公式(1-10-4)的f_slow2)而确定的修正系数，如图22(b)所示，η₂ ^n-1是依赖于充电结束时电压V_CE ⁿ而确定的修正系数。这些修正系数用于修正蓄电池201的充电效率。

(第七实施例)

以下，使用图23对本发明的第七实施例涉及的蓄电设备的状态检测方法进行说明。图23是示出本实施例的状态检测方法的处理流程的流程图。在本参照例中，变更图21所示的第六实施例的处理中的步骤S210、S211的处理方法并作为步骤S230。在第六实施例的步骤S210、S211中(第五实施例中也一样)，通过计算预定的状态量S并将其与保存在固定存储单元212中的参考值S^ref进行比较，来判定了状态量S是否满足表示维持着放电能力的条件。与此相对，在本参考例的步骤S230中，针对每种反应速度评价状态量S，并按照每种反应速度来判定是否满足表示维持着放电能力的条件。此外，还进行基于慢的反应速度和快的反应速度的比例的判定。

以下，将劣化度SOH作为状态量S的一个例子，对按照各反应速度进行的判定方法以及基于慢的反应速度和快的反应速度的比例的判定方法进行说明。各反应速度的劣化度SOH_fast ⁿ、SOH_slow ⁿ可通过公式(1-7)如下计算。

SOH_fast ⁿ’＝{f_fast ⁿ(t)/f_fast ^ref_n(t)}*SOH_fast ^ref     (1-21) 

SOH_slow ⁿ＝{f_slow ⁿ(t)/f_slow ^ref_n(t)}*SOH_slow ^ref  (1-22)

并且，综合了各反应速度的劣化度SOH_fast ⁿ、SOH_slow ⁿ的总SOHⁿ如公式(1-8)那样表示，例如可通过公式(1-8-1)计算。

基于慢的反应速度和快的反应速度的比例计算的劣化度SOH_fast/slow ⁿ也与上述相同可通过下面公式计算。

SOH_fast/slow ⁿ＝{f_fast/slow ⁿ(t)/f_fast/slow ^ref-n(t)}

                 *SOH_fast/slow ^_ref                    (1-23)

如图24所示的一个例子那样，基于慢的反应速度和快的反应速度的比例计算的劣化度SOH_fast/slow ⁿ通过使用慢的反应速度和快的反应速度的比例，可对由快的反应速度的瞬态现象或慢的反应速度的瞬态现象中变化大的一个现象引起的劣化度的变化进行评价。

为了对上述通过公式(1-21)算出的SOH_fast ⁿ’，修正由作为充放电停止时的状态量的剩余容量SOC_stop ⁿ以及充电结束时电压V_CE ⁿ带来的影响，通过下面公式计算修正后的劣化度SOH_fast ⁿ。该修正用于修正SOH_fast ⁿ相对于快的反应速度而显示出图25所示那样的变化。

SOH_fast ⁿ＝SOH_fast ⁿ’*α₁ ⁿ*α₂ ⁿ             (1-24)

修正参数α₁ ⁿ、α₂ ⁿ相对于剩余容量SOC_stop ⁿ以及充电结束时电压V_CE ⁿ示出例如图26(a)、图26(b)所示那样的变化。因此，通过预定函数(高速瞬态变化修正量计算式)表示图26(a)、图26(b)所示的变化，能够基于剩余容量SOC_stop ⁿ以及充电结束时电压V_CE ⁿ计算修正参数α₁ ⁿ、α₂ ⁿ。

以上对SOH_fast ⁿ的修正进行了说明，但关于SOH_slow ⁿ，也可以事先编制例如计算修正参数β₁ ⁿ、β₂ ⁿ的公式并使用该公式同样地进行修正。

通过使用如上算出的SOH_fast ⁿ、SOH_slow ⁿ、以及SOH_fast/slow ⁿ并如图27所示那样与各自的参考值进行比较，能够判定蓄电池201的COD。在图27中，用S_fast等表示了状态量，但当对SOH进行评价时，用SOH_fast ⁿ等替换S_fast等来作为状态量。在步骤S231中，使用公式(1-22)计算SOH_slow ⁿ，并在步骤S232中与参考值SOH_slow ^ref_n进行比较。其结果，当SOH_slow ⁿ小于SOH_slow ^ref_n时，判定为COD不足，并进入步骤S213中，而 在其余情况下则进入接下来的步骤S233中。

同样地，在步骤S233、S234中判定SOH_fast ⁿ，在步骤S235、S236中并判定SOH_fast/slow ⁿ。并且，如果均满足预定条件，则进入步骤S212中并判定为COD被维持。在本参照例中，通过进行图23以及图27所示那样的处理，可高精度地进行蓄电池201的状态检测。

在上述中，对求出SOC、SOH作为蓄电设备的状态量、并使用这些状态量进行状态检测的参照例进行了说明。本发明的蓄电设备的状态检测方法不限于此，也能够使用与蓄电设备的放电能力相关的其它状态量。除SOC、SOH以外，作为可在蓄电设备的放电能力的判定中使用的状态量，还有蓄电设备内的电解液的浓度变化量。电解液的浓度随着充放电而变化，并且从充放电停止之后到达到稳定为止需要时间。

因此，为了将电解液浓度变化量用于状态检测，事先编制用于计算相对于松弛函数F(t)的各项f_fast(t)、f_slow(t)以及f_fast(t)/f_slow(t)的电解液浓度变化量的浓度变化量计算式，并将该计算式保存在固定存储单元212中。并且，能够使用最优化后的松弛函数F(t)并通过浓度变化量计算式来计算电解液浓度变化量，并通过判定该电解液浓度变化量是否满足预定条件，进行状态检测。通过在蓄电设备的状态检测方法中还使用电解液浓度变化量，可进行高精度的状态检测。

作为可在蓄电设备的放电能力的判定中使用的另一状态量，有电解液的浓度分布偏倚(层化)的变化。图28示出了蓄电设备的电解液的浓度分布的一个例子。图28示出了电解液293的浓度分布以正极291和负极292为中心而变化并形成了层化294的状态的模式图。在蓄电设备中，电解液的浓度分布随着充放电而变化并形成如图28所示的层化294。该层化包括横向层化和纵向层化，横向层化是针对电解液的液面在横向(箭头295)上的浓度分布偏倚，纵向层化是针对电解液的液面在纵向(箭头296)上的浓度分布偏倚。该层化的变化随着由充放电引起的电解液浓度的变化而发生，并与电解液浓度的变化一样，从充放电停止后到达到稳定为止需要时间。

因此，为了将层化变化量用于状态检测，事先编制用于计算相对于松 弛函数F(t)的各项f_fast(t)、f_slow(t)以及f_fast(t)/f_slow(t)的层化变化量的层化变化量计算式，并将该计算式保存在固定存储单元212中。并且，能够使用最优化后的松弛函数F(t)并通过层化变化量计算式来计算层化变化量，并通过判定该层化变化量是否满足预定条件，进行状态检测。通过在蓄电设备的状态检测方法中还使用层化变化量，可进行高精度的状态检测。

作为可在蓄电设备的放电能力的判定中使用的又一状态量，有针对电解液的液面在横向上的浓度分布偏倚的(横向层化)的变化。该横向层化的变化随着由充放电引起的电解液浓度的变化而发生，并与电解液浓度的变化一样，从充放电停止后到达到稳定为止需要时间。

因此，为了将横向层化变化量用于状态检测，事先编制用于计算相对于松弛函数F(t)的各项f_fast(t)、f_slow(t)以及f_fast(t)/f_slow(t)的横向层化变化量的横向层化变化量计算式，并将该计算式保存在固定存储单元212中。并且，能够使用最优化后的松弛函数F(t)并通过横向层化变化量计算式来计算横向层化变化量，并通过判定该横向层化变化量是否满足预定条件，进行状态检测。通过在蓄电设备的状态检测方法中还使用横向层化变化量，可进行高精度的状态检测。

作为可在蓄电设备的放电能力的判定中使用的另一状态量，有针对电解液的液面在横向以及纵向上的浓度分布偏倚(横向层化、纵向层化)的变化。当将其作为纵向横向层化变化量时，纵向横向层化变化量随着由充放电引起的电解液浓度的变化而产生，并与电解液浓度的变化一样，从充放电停止后到达到稳定为止需要时间。

因此，为了将纵向横向层化变化量用于状态检测，事先编制用于计算相对于松弛函数F(t)的各项f_fast(t)、f_slow(t)以及f_fast(t)/f_slow(t)的纵向横向层化变化量的纵向横向层化变化量计算式，并将该计算式保存在固定存储单元212中。并且，能够使用最优化后的松弛函数F(t)并通过纵向横向层化变化量计算式计算纵向横向层化变化量，并通过判定该纵向横向层化变化量是否满足预定条件，进行状态检测。通过在蓄电设备的状态检测方法中还使用纵向横向层化变化量，可进行高精度的状态检测。

(第八实施例)

对充放电停止后的另一状态检测方法进行更加详细的说明。

当在充放电停止后进行蓄电设备的状态检测时，根据在此之前的充放电历史等，瞬态变化存在很大差异，因此存在由于受充放电历史的很大影响而难以高精度地判定放电能力等的问题。

例如，安装在汽车上的蓄电池由于在车辆行驶当中反复进行各种各样的充放电，因此在蓄电池的电解液中产生的迁移、沉淀、对流、扩散等也因车辆运行条件的不同而各种各样。因此，充放电停止后的蓄电池的瞬态变化根据到此之前的车辆运行条件而不同，无法制造出相同或者可认为趋势相同的具有重现性的停止状态。即使在如专利文献1中记载的状态检测方法那样将充放电停止后的瞬态变化分成不同的时间常数的分量来进行状态检测的情况下，如果充放电停止后的蓄电池的瞬态变化差异很大，也难以高精度地求出各个时间常数分量，从而仍存在难以高精度的进行蓄电池的状态检测的问题。

因此，为了解决这些问题，提供降低蓄电设备停止前的充放电的影响来进行状态检测的蓄电设备的状态检测方法及其装置。

在第八实施例的蓄电设备的状态检测方法中，为了恰当地维持蓄电设备的放电能力，设置了用于适当地进行蓄电设备的状态检测状态检测模式。在具备蓄电设备的系统中，例如在停止运行从而停止了蓄电设备的充放电的时间点、或在充放电停止后经过了相当时间的时间点等，由用户或维护人员执行状态检测模式。当针对蓄电设备请求状态检测模式时，能高精度地进行该蓄电设备的状态检测。

以下，将安装在车辆上的电池作为蓄电设备的一个例子，对本参考例的蓄电设备的状态检测方法以及状态检测装置进行说明。但是，以下说明的内容不限于车载电池，也同样能够适用于用于太阳能发电或风力发电等的蓄电设备、用于稳定电源、辅助电源等备用电源的蓄电设备。

以下，使用图29、图30对本参考例的蓄电设备的状态检测方法及其装置进行说明。图29是用于说明本参考例的蓄电设备的状态检测方法的概要的流程图，图30是示出本参考例的蓄电设备的状态检测装置的框 图。

本参考例的状态检测装置400被安装在车辆310上并用于进行蓄电设备(蓄电池)311的状态检测，其包括：信号输入单元401、输出显示单元402、测定单元403、以及状态检测部410。蓄电设备311与车载电气机器等负载312连接，并且还与交流发电机等车载充电器314连接。信号输入单元401用于输入用于驾驶员等用户请求状态检测模式的信号(以下称为状态检测模式开始信号)，输出显示单元402用于向用户通知进行了状态检测的结果等。信号输入单元401以及输出显示单元402由于都是供驾驶员使用的，因此优选设置在驾驶座或其附近。

状态检测部410从测定单元403输入蓄电设备311的电压、电流等测定值，并进行使用这些测定值高精度地进行蓄电设备311的状态检测的处理。此外，状态检测部410具有状态检测模式开关411，从而代替从信号输入单元401输入状态检测模式开始信号，通过开启状态检测模式开关411，状态检测模式开始信号被输出给状态检测部410。状态检测模式开关411是为了当进行定期检查等维护时使得维护人员等快速进行蓄电设备311的状态检测而设置的。

状态检测部410在进行状态检测前对蓄电设备311进行预定容量的充电(以下称为状态检测前充电)。即，当状态检测部410对控制单元313请求了蓄电设备311的状态检测前充电时，控制单元313进行控制，使得发动机启动，使车载充电器314动作，由此对蓄电设备311进行预定容量的充电。或者，也可以由维护人员等进行上述的蓄电设备311的状态检测前充电。此时，在状态检测前，由维护人员等将外部充电器320连接到蓄电设备311上进行充电。状态检测部410在进行了通过车载充电器314或外部充电器320的状态检测前充电之后，进行蓄电设备311的状态检测。另外，作为状态检测部410与信号输入单元401、输出显示单元402、测定单元403以及控制单元313之间的通信单元，可使用LIN(Local Interconnect Network，本地互联网)或CAN(Controller Area Network，控制器局域网)等通信总线。

接着，使用图29所示的流程图，对本参考例的状态检测方法的概要 进行说明。当使用本参考例的状态检测装置400进行蓄电设备311的状态检测时，首先向状态检测部410输入状态检测模式开始信号(步骤S301)。由此，在状态检测部410中判定预定的状态检测允许条件是否成立(步骤S302)。作为该状态检测允许条件，至少包含蓄电设备311已停止充放电。

当在步骤S302中判定为状态检测允许条件成立时，在步骤S303中，状态检测模式被设定为开启(ON)，在接下来的步骤S304中对蓄电设备311进行状态检测前充电。一旦状态检测前充电结束，就在状态检测部410中进行蓄电设备311的状态检测(步骤S305)。状态检测可如下进行：例如推定蓄电设备311的剩余容量SOC，并基于此判定蓄电设备311的放电能力。在通过状态检测的处理而判定蓄电设备311的放电能力后，其结果被输出给输出显示单元402，并被通知给用户或维护人员等。(步骤S306)。另一方面，当在步骤S302中判定为状态检测允许条件不成立时，在不进行步骤S303～S306的处理的情况下结束。

以下，对在状态检测部410中执行的蓄电设备311的状态检测方法进行说明。电池311的充放电停止后的瞬态变化包括速度不同的反应过程，因此为了高精度地判定充放电停止后的电池311的放电能力，优选使用能够对各反应速度的状态变化进行评价的方法来进行状态检测。例如，能够使用依据反应速度的不同而由M个多项式构成的函数(以下称为松弛函数)F(t)，将充放电停止后的电池的电压变化ΔV(t)如下面公式那样表示。

ΔV(t)＝F(t)

      ＝f₁(t)+f₂(t)+…f_m(t)＝∑f_i(t)  (2-1)

这里，电压变化量ΔV(t)表示从状态检测前充电结束起经过了时间t时的电压测定值V_mes(t)与停止时稳定电压(以下称为OCV_20hr)之差，其中，停止时稳定电压是在充放电停止后经过足够时间(例如，20个小时)从而电压变得基本固定时的电压(以下称为OCV_20hr)。

ΔV(t)＝V_mes(t)-OCV_20hr    (2-2)

在本参照例中，使用上式进行状态检测。

在上述的松弛函数F(t)中，各项f_i(t)表示电池311的反应速度不同的松弛过程对电压变化的贡献量，以下设为各反应速度的松弛函数f_i(t)。各项f_i(t)是依赖于作为电池311的状态量的劣化度SOH、剩余容量SOC(离子浓度)、以及温度T的函数。通过从电压测定值V_mes(t)计算ΔV(t)，并使用从电压测定值V_mes(t)算出的ΔV(t)对公式(2-1)进行最优化，能够确定各个反应速度的松弛函数f_i(t)。

本参考例的状态检测方法在状态检测前充电结束后以预定的周期输入蓄电设备311的电压测定值，并且每当输入电压测定值时进行松弛函数F(t)的最优化并进行更新。当使用第n次测定的电压测定值进行了最优化时的各反应速度的松弛函数设为f_i ⁿ(t)时，f_i ⁿ(t)可如下面公式那样表示。

f_i ⁿ(t)＝f_i ^ref(t)*{SOCⁿ/SOCref}

                *{SOH_i ⁿ/SOH_i ^ref}*G(T)     (2-3)

这里，f_i ^ref(t)、SOC^ref，以及SOH_i ^ref分别表示预定的基准状态下的各反应速度的松弛函数、剩余容量SOC、以及各反应速度的劣化度SOH，G(T)表示对蓄电设备的温度T的依赖性。从公式(2-3)，可算出使用第n次的电压测定值推定的剩余容量SOCⁿ以及各反应速度的劣化度SOH_i ⁿ。从SOCⁿ能够判定蓄电设备311的放电能力。此外，基于针对所有反应速度而累计各反应速度的劣化度SOH_i ⁿ而得的劣化度SOH，能够判定蓄电设备311的劣化度。

为了高精度地进行公式(2-1)所示的松弛函数F(t)的最优化，进行状态检测的时间点的瞬态变化优选总是相同或者可认为趋势相同的具有重现性的状态。因此，在本参考例的蓄电设备311的状态检测方法中，在进行状态检测之前使其充放电状态尽可能转移到具有重现性的状态，然后进行状态检测。为了使状态检测开始前的充放电状态尽可能转移到具有重现性的状态，本参照例在图29的步骤S304中进行预定容量的充电(状态检测前充电)，然后进行电压变化等的测定并进行状态检测。

用于使蓄电设备311转移到具有重现性的状态的恰当的状态检测前充电的容量优选设定为足以消除随着车辆运行中的充放电而发生的电解液的 电泳中随放电而发生的电泳的影响的容量。由此，状态检测前充电降低由车辆运行中的放电造成的影响，当进行状态检测时能够测定随充电极化发生的电压变化。以下，以汽车的蓄电池为对象，对作为状态检测前充电而恰当的容量进行说明。

在汽车实际行驶中，充放电容量任意且频繁地发生变化，因此可考虑测定并累计行驶中的充放电容量、并基于此来确定状态检测前充电容量的方法。但是，在累计行驶中的充放电容量的方法中，不一定能够得到高精度的充放电容量，难以确定适于转移到状态检测模式时的充电容量。此外，当在如重复怠速停止等那样进行了大容量放电后转移到状态检测模式时，状态检测前充电所需要的容量可能会变大，此时存在充电所需时间变长的问题。

因此，在本参考例的状态检测方法中，不是通过累计行驶中的充放电来确定状态检测前充电的容量，而是对每个对象蓄电设备事先调查充电时的瞬态变化，并基于此来预先确定状态检测前充电的容量。作为一个例子，在安装了古河电池制造的蓄电池55B24(36[Ah])的车辆的情况下，当正常行驶了1～2小时左右时，行驶中的蓄电池的充放电容量(ΔSOC)的大小(绝对值)为0.5％以下。

因此，能够通过将状态检测前充电的容量设定为比上述行驶时的充放电量充分大的容量，充分降低转移到状态检测模式之前的充放电的影响。其结果，在本参考例的状态检测方法中，进行状态检测时的蓄电池状态受由状态检测前充电引起的瞬态变化的支配，因此可以说变成了具有重现性的瞬态状态。使用图31来说明经状态检测前充电后的蓄电池的瞬态变化如何根据之前行驶时的充放电容量的大小而发生变化。图31是示出从运行状态到停止后进行状态检测时的蓄电池的电流以及电压的变化、并模式性地示出根据运行中的充放电容量与状态检测前充电容量的大小关系而瞬态变化如何变化的曲线图。这里，将状态检测前充电容量设为额定容量的5％。

图31(a)示出了状态检测前充电容量大于运行中的充放电容量的情况下的电流、电压的变化，图31(b)示出了运行中的充放电容量与状态检测前充电容量处于相同程度的情况下的电流、电压的变化，图31(c)示出了运行中的充放电容量大于状态检测前充电容量的情况下的电流、电压的变化。作为图31(a)所示的状态检测前充电容量更大的情况，将运行中的充放电容量设为1％以下。在此情况下，运行中的充放电的影响通过状态检测前充电而被降低，从而状态检测前充电后的电压变化单调减少并显示出向稳定电压收敛的趋势。

此外，作为图31(b)所示的运行中的充放电容量与状态检测前充电容量处于相同程度的情况，将运行中的充放电容量设为1％以上且5％以下。在此情况下，也能够通过状态检测前充电来降低运行中的充放电的影响，状态检测前充电后的电压变化与图31(a)同样地单调减少并显示出向稳定电压收敛的趋势。另外，在图31(c)所示的运行中的充放电容量大于状态检测前充电容量的情况下，即便在状态检测前充电结束之后电压也具有单调增加的趋势，显示出与图31(a)、(b)完全不同的趋势。

车辆行驶时的充放电容量通常在1％左右以下，当将状态检测前充电容量设为5％时，能够充分降低通常由车辆行驶时的充放电引起的充放电极化的影响。其结果，在进行状态检测前充电后的状态检测中，将基于由5％容量的充电引起的图31(a)、图31(b)所示那样的瞬态变化而检测放电能力。通过使用能够最适于近似由5％容量的充电引起的瞬态变化的函数形式作为公式(2-1)的松弛函数F(t)，可高精度地进行利用了松弛函数F(t)的状态检测。

与此相对，在图31(c)所示那样的运行中的充放电容量大于状态检测前充电容量的情况下，由于比稳定电压低的电压被测定出，因此通过检测到该电压，能够向用户等通知放电能力下降了。在短时间内重复怠速停止后停止了运行的情况是运行中的放电容量变大的一个例子。电压测定值比稳定电压变低的情况除运行中的放电量特别大的情况之外，还有蓄电池311的劣化加重或者被长时间放置的情况等。在这样的情况下，也能够通过本参考例的状态检测方法来检测容量下降(容量不足)或劣化加重。

状态检测前充电的容量可根据将一般车辆行驶的何种行驶方式作为对象来设定不同的值，并且优选考虑安装到车辆上的蓄电池的尺寸、特性等来确定。例如，当将通过怠速停止而发生的放电作为对象来设定状态检测前充电的容量时，优选设定大于或等于怠速停止时所放电的容量的充电容量。通过使得进行比运行中的放电容量大的充电，如图31(a)、图31(b)所示，能够在状态检测时的电压单调减少的瞬态状态下进行状态检测。

以下，使用图32、图33，对使用图29进行了概要说明的本参考例的状态检测方法进行更加详细的说明。图32是用于说明从状态检测模式被请求起直到状态检测前充电结束为止的处理的流程图。图32(a)示出了由驾驶员等从信号输入单元401输入了状态检测模式开始信号时的处理流程，图32(b)示出了由维护人员等开启了状态检测模式开关411时的处理流程。

当从信号输入单元401输入状态检测模式开始信号时，或者当开启状态检测模式开关411时，都存在由于误操作而发生信号输入的可能性。因此，在图32(a)中对以可防止误操作的方式构成时的处理流程进行说明，在图32(b)中对不考虑误操作的防止时的处理流程进行说明。但是，在图32(b)中也能够与图32(a)同样地以可防止误操作的方式构成，并且，在图32(a)中也可以省略防止误操作的处理。

在图32(a)中，当从信号输入单元401输入了状态检测模式开始信号时(步骤S311)，该信号被输出给状态检测部410。状态检测部410在输入状态检测模式开始信号后，在输出显示部402上显示用于确认请求了状态检测的确认消息(步骤S312)。基于确认消息，例如若从信号输入单元401输入了确认信号(步骤S313)，则接下来判定预定的状态检测允许条件是否成立(步骤S314)。

作为上述状态检测允许条件，至少要求蓄电池311不进行充放电。作为判定蓄电池311不进行充放电的方法，例如确认车辆310处于停止状态(钥匙开关处于关闭状态)。此外，也可以确认状态检测部410与周边装置可否通信、来自测定单元403的测定值是否示出正常范围内的值、是否能够启动发动机来使车载充电器314正常动作等等，并且不管在哪一个异常的情况下，都认为状态检测允许条件不成立。

在步骤S314中进行判定的结果，当状态检测允许条件成立时，在步骤S315中将状态检测模式设定为开启。此时，也可以使输出显示单元402显示状态检测模式被开启。在步骤S316中，使用车载充电器314对蓄电池311开始进行状态检测前充电。使用了车载充电器314的状态检测前充电通过由状态检测部410向控制单元313请求预定容量的充电、并由控制单元313启动发动机以使车载充电器314动作来进行。

另一方面，当在步骤S314的判定中状态检测允许条件不成立时，在不进行步骤S315、S316的处理的情况下结束。此时，也可以使输出显示单元402显示状态检测允许条件中的哪个条件不成立。

接着，使用图32(b)对开启状态检测模式开关411开始状态检测的处理流程进行说明。当维护人员等开启了状态检测模式开关411时(步骤S321)，状态检测模式开始信号被输出给状态检测部410。状态检测部410在输入状态检测模式开始信号后接着判定预定的状态检测允许条件是否成立(步骤S322)。状态检测允许条件可以与图32(a)的情况相同。

在步骤S322中进行判定的结果，当状态检测允许条件成立时，在步骤S323中将状态检测模式设定为开启，在步骤S324中，使用外部充电器320对蓄电池311开始进行状态检测前充电。通过外部充电器320进行的充电由维护人员等进行。因此，可以在步骤S324中在输出显示单元402上显示请求充电开始的消息，并由维护人员等确认该消息后进行充电。此外，在预定容量的充电结束后，可以由维护人员等操作状态检测模式开关411，或者也可以从信号输入单元401输入用于通知状态检测前充电结束了的信号。

另一方面，当在步骤S322的判定中状态检测允许条件不成立时，在不进行步骤S323、S324的处理的情况下结束。此时，也可以使输出显示单元402显示状态检测允许条件中的哪个条件不成立。

接着，使用图33对状态检测模式成立时的处理流程进行说明。图33所示的处理以预定的周期执行。首先，在步骤S331中，判定状态检测模式是否已启动。其结果，当状态检测模式已启动时进入步骤S332中，当状态检测模式关闭时，在不进行后续处理的情况下结束。在接下来的步骤 S332中，判定上述的状态检测允许条件是否成立。状态检测允许条件的确认假定在状态检测模式的期间内时常进行。其结果，当状态检测允许条件成立时，进入接下来的步骤S333中，另一方面当状态检测允许条件不成立时，进入步骤S339中。此时，也可以使输出显示单元402显示状态检测允许条件中的哪个条件不成立。

在步骤S333中，判定状态检测前充电是否已结束。当使用车载充电器314进行了状态检测前充电时，能够通过对控制单元313确认充电是否已结束来进行判定。或者也可以使用从充电开始起算的经过时间进行判定。此外，当使用外部充电器320进行了状态检测前充电时，根据从状态检测模式开关411或信号输入单元401输入了充电结束的信号来进行判定。在步骤S333中进行判定的结果，当状态检测前充电已结束时，进入接下来的步骤S334中。另一方面，当判定为状态检测前充电没有结束时，在不进行后续处理的情况下结束处理。

在步骤S334中，使用测定单元403来输入当前时间点的电压测定值V_mes(t)，在步骤S335中使用到此为止输入的电压测定值V_mes(t)对松弛函数F(t)进行最优化。在接下来的步骤S336中，使用最优化后的F(t)来推定蓄电池311的放电能力。作为放电能力，例如可使用通过公式(2-1)、(2-2)来更新停止时稳定电压OCV_20hr的推定值、并基于该推定值以及图35所示那样的OCV_20hr与SOC的关系求出的SOC。在步骤S337中，将如此推定的SOC临时保存到预定的存储部中。

在步骤S338中，判定从开始状态检测起算的经过时间t是已否达到预定时间，当经过时间t已达到预定时间时，进入步骤S339中。另一方面，当经过时间t没有达到预定时间时，在不进行后续处理的情况下结束。在步骤S339中，读出在步骤S337中临时保存的放电能力，将该放电能力大于或等于预定阈值的时候判定为放电能力正常，当该放电能力小于预定阈值的时候判定为放电能力异常。在步骤S340中，将判定了放电能力的结果输出给输出显示单元402。然后，在步骤S341中，关闭状态检测模式并结束处理。

(第九实施例)

以下，使用图34所示的流程图，对蓄电设备的状态检测方法的另一参考例进行说明。在本参考例的状态检测方法中，在通过状态检测模式进行蓄电池311的状态检测之前，进行基于脉冲放电的状态检测(步骤S351)和基于阻抗测定的状态检测(步骤S352)。基于脉冲放电的状态检测是测定使得蓄电池311脉冲放电时的电流、电压、并基于这些电流、电压来检测蓄电池311的放电能力或劣化状态的方法。此外，基于阻抗测定的状态检测是从电流、电压的测定值推定蓄电池311的内部阻抗、并基于内部阻抗来检测蓄电池311的劣化状态的方法。

本参考例的基于状态检测模式的状态检测方法既可以如第四参考例那样单独进行，或者也可以如本参考例那样，与基于脉冲放电的状态检测以及基于阻抗测定的状态检测组合进行。此外，并非一定要将基于脉冲放电的状态检测以及基于阻抗测定的状态检测两者组合起来，也可以将基于脉冲放电的状态检测以及基于阻抗测定的状态检测中的一个与基于状态检测模式的状态检测组合进行。

在上述中，说明了在停止蓄电池311的充放电后立刻进行状态检测的情况，但不限于此，例如在蓄电池311的充放电已停止了长时间的情况下也可以进行状态检测。例如，通过以一个月一次左右的频率执行状态检测模式，能够确认蓄电池311的放电能力。与此同时，通过基于状态检测模式的状态检测前充电，即便在长时间停车时也能够安全且高效地实施蓄电池311的恢复充电(5％充电)。

在本参照例中，作为进行状态检测前充电的方法，使得控制单元313根据来自状态检测部410的请求，启动发动机以使车载充电器314动作，由此对蓄电池311进行了充电，但，代替该方法，也可以使驾驶员在就要结束行驶并停止发动机之前输入状态检测模式开始信号。此时，例如即便关闭钥匙开关，也不使发动机停止而是立刻进行利用车载充电器314的状态检测前充电，并在充电结束后使发动机自动停止。

此外，在上述参考例中，对作为蓄电设备的状态检测而检测放电能力是否得到了保证的情况进行了说明，但不限于此，也可以进一步容易地判定SOH等的劣化。松弛函数F(t)由于还对SOH具有依赖性，因此，从 松弛函数F(t)能够导出用于计算SOH的公式。通过使用这样的公式，可推定SOH并判定蓄电设备的劣化状态。

如上所述，根据本参考例的蓄电设备的状态检测方法以及状态检测装置，通过在进行状态检测之前进行预定容量的充电，蓄电设备转移到具有重现性的瞬态变化的状态。由此，可在相同或者可认为趋势相同的具有重现性的瞬态状态下进行状态检测，从而可更高精度地进行蓄电设备的状态检测。其结果，能够提前检测到蓄电设备的充电不足或故障等，可提高车辆运行和辅助机器的作为备用的可靠性。并且，通过状态检测前充电，能够防止容量严重不足并降低蓄电设备的劣化，还可实现系统的稳定运用，并可延长蓄电设备的寿命。

实施方式中的记载用于示出根据本发明的蓄电设备的状态检测方法的示例，本发明并不限定于此。实施方式中的蓄电设备的状态检测方法的详细部分的结构以及详细动作等可在不脱离本发明主旨的范围内进行适当改变。

附图标记说明

1：车辆

2：负载

10：蓄电池

11：充电单元

12：控制单元

20：电压测定单元

21：电流测定单元

22：温度测定单元

100：状态检测装置

110：状态检测部

120：存储部

130：状态输出单元

Claims (41)

1.一种蓄电设备的状态检测方法，用于对应预定的周期判定充放电当中以及充放电停止当中的放电能力，其特征在于，

将在最后的充放电停止后紧接着测定的所述蓄电设备的电压测定值作为充放电停止时电压V_end并被保存在预定的存储部中，

从所述存储部读入所述充放电停止时电压V_end，

从所述充放电停止时电压V_end中减去当前的电压测定值V_now，并计算出当前的电压变化量ΔVa_n，其中，当前的电压变化量ΔVa_n的周期数设为n，

基于所述蓄电设备的劣化度SOH以及所述电压变化量ΔVa_n并使用事先编制的放电能力修正函数F(SOH、ΔVa_n)来计算所述蓄电设备的放电能力修正量COD_SOH_n，

通过下面公式，计算所述蓄电设备的当前放电能力COD_now，

COD_now＝V_now－COD_SOH_n

并且，当所述放电能力COD_now大于预定阈值COD_Th时，判定为所述蓄电设备的放电能力被维持。

2.如权利要求1所述的蓄电设备的状态检测方法，其特征在于，

所述劣化度SOH是在离当前最近的充放电停止当中的周期数为n1时算出的劣化度SOH_n1，其中n1≤n，

所述放电能力修正量COD_SOH_n通过从所述存储部读入与所述劣化度SOH_n1对应的所述放电能力修正函数F(SOH_n1、x)其中，x是变量、并将所述电压变化量ΔVa_n代入所述变量x中而算出。

3.如权利要求1或2所述的蓄电设备的状态检测方法，其特征在于，

所述放电能力修正函数F(SOH、ΔVa)通过与所述蓄电设备内部的瞬态变化的速度相对应地事先编制的两个以上的各反应速度的松弛函数fi的线性结合来表示，其中，i＝1～m，

在所述蓄电设备的充放电停止当中将所述电压测定值保存在所述存储部中，

所述各反应速度的松弛函数fi根据所述从充放电停止起算的经过时间并使用保存在所述存储部中的所述电压测定值来被最优化。

4.如权利要求3所述的蓄电设备的状态检测方法，其特征在于，

当所述蓄电设备处于充放电停止当中、且从充放电停止起算的经过时间超过了预定时间，其中，预定时间设为第一松弛时间，

使用保存在所述存储部中的所述电压测定值对与快速的瞬态变化对应的所述各反应速度的松弛函数fi进行最优化，

使用所述最优化后的各反应速度的松弛函数fi来计算依赖于快速的瞬态变化的劣化度SOH_fast_n，

基于在离当前最近的充放电停止当中的周期数为n2时算出的依赖于缓慢的瞬态变化的劣化度SOH_slow_n2和所述劣化度SOH_fast_n，其中，n2≤n，并利用预定函数G，通过下面公式，来计算当前劣化度SOH_n，

SOH_n＝G(SOH_fast_n，SOH_slow_n2)

并且，所述放电能力修正量COD_SOH_n通过从所述存储部读入与所述劣化度SOH_n对应的所述放电能力修正函数F(SOH_n、x)、并将所述电压变化量ΔVa_n代入所述变量x中而算出。

5.如权利要求4所述的蓄电设备的状态检测方法，其特征在于，

当所述蓄电设备处于充放电停止当中、且从充放电停止起算的经过时间超过了比所述第一松弛时间长的预定的第二松弛时间时，

进一步使用保存在所述存储部中的所述电压测定值对依赖于缓慢的瞬态变化的所述各反应速度的松弛函数fi进行最优化，

使用所述最优化后的各反应速度的松弛函数fi来计算依赖于缓慢的瞬态变化的劣化度SOH_slow_n，

基于算出的所述依赖于快速的瞬态变化的劣化度SOH_fast_n和所述依赖于缓慢的瞬态变化的劣化度SOH_slow_n，并利用所述预定函数G，通过下面公式，来计算当前劣化度SOH_n，

SOH_n＝G(SOH_fast_n，SOH_slow_n)。

6.如权利要求1所述的蓄电设备的状态检测方法，其特征在于，

在充放电停止后紧接着对所述蓄电设备进行预定容量的充电，即状态检测前充电，并将在所述状态检测前充电结束后紧接着测定的所述电压测定值作为所述充放电停止时电压V_end并保存到所述存储部中。

7.一种蓄电设备的状态检测装置，用于对应预定的周期判定充放电当中以及充放电停止当中的放电能力，其特征在于，包括：

存储部，用于保存所述蓄电设备的电压测定值；

状态检测部，用于对应各个所述周期读入保存在所述存储部中的数据并判定所述蓄电设备的放电能力；以及

状态输出单元，用于从所述状态检测部输入判定结果，并向外部输出，

其中，所述存储部保存在最后的充放电停止后紧接着测定的所述蓄电设备的所述电压测定值，作为充放电停止时电压V_end，

所述状态检测部从所述存储部读入所述充放电停止时电压V_end，通过从所述充放电停止时电压V_end中减去当前的电压测定值V_now，计算出当前电压变化量ΔVa_n，其中，当前的电压变化量ΔVa_n的周期数设为n，并基于所述蓄电设备的劣化度SOH以及所述电压变化量ΔVa_n并使用事先编制的放电能力修正函数F(SOH、ΔVa_n)来计算所述蓄电设备的放电能力修正量COD_SOH_n，

所述状态检测部通过下面公式，计算所述蓄电设备的当前放电能力COD_now，

COD_ow＝V_ow－COD_SOH_n

并且，当所述放电能力COD_now大于预定阈值COD_Th时，判定为所述蓄电设备的放电能力被维持。

8.一种蓄电设备的状态检测方法，其特征在于，

将所述蓄电设备停止充放电并达到满足预定稳定条件的状态时的所述蓄电设备的电压作为停止时稳定电压，将从所述蓄电设备停止充放电后经过了时间t时的电压相对于所述停止时稳定电压的变化量作为停止时电压变化量，此时，

将用于算出所述停止时电压变化量的松弛函数F(t)作为所述蓄电设备的预定的状态量的函数进行事先编制，

测定所述蓄电设备的将要停止充电之前的充电结束时电压、或者将要停止放电之前的放电结束时电压，

测定所述蓄电设备的所述充电或者所述放电停止后的电压，

根据所述电压测定值算出所述停止时电压变化量并最优化所述松弛函数F(t)，

根据所述被最优化的松弛函数F(t)推定所述状态量，

利用所述放电结束时电压或者所述充电结束时电压、以及所述被推定的状态量来判定所述蓄电设备的放电能力COD。

9.如权利要求8所述的蓄电设备的状态检测方法，其特征在于，

当所述充放电所引起的电流微小或者为固定值、从而给所述蓄电设备内部的瞬态变化带来的影响被限定在预定的范围内时，判定所述蓄电设备停止了充放电。

10.如权利要求9所述的蓄电设备的状态检测方法，其特征在于，

事先编制用于修正由所述电流引起的电压变化的电压修正量，

利用在所述电压测定值上加上所述电压修正量所得的电压，最优化所述松弛函数F(t)。

11.如权利要求8至10中任一项所述的蓄电设备的状态检测方法，其特征在于，

根据累计将要充放电停止前的充放电中的电流而得到的电流累计值来计算充放电停止时的SOC增减量ΔSOC，在上一次充放电停止时的SOC上加上所述SOC增减量并计算出这次的充放电停止时的SOC，

基于所述放电结束时电压或者所述充电结束时电压、从所述松弛函数F(t)推定的状态量、所述这次的充放电停止时的SOC来判定所述COD。

12.如权利要求11所述的蓄电设备的状态检测方法，其特征在于，

事先编制将预定的状态量和充电结束时电压作为变量的充电效率计算式，

所述充放电停止时的SOC是利用充电效率修正所述SOC增减量而计算出来的，所述充电效率是将利用所述松弛函数F(t)计算出的所述状态量和所述充电结束时电压代入所述充电效率计算式而计算出来的。

13.如权利要求12所述的蓄电设备的状态检测方法，其特征在于，

所述状态量是所述蓄电设备的SOC。

14.如权利要求12所述的蓄电设备的状态检测方法，其特征在于，

所述状态量是所述蓄电设备的SOH。

15.如权利要求14所述的蓄电设备的状态检测方法，其特征在于，

所述松弛函数F(t)具有松弛速度快的分量f_fast(t)和松弛速度慢的分量f_slow(t)，

事先编制所述f_fast(t)、所述f_slow(t)和两者的比例f_fast(t)/f_slow(t)各自的参考值，

利用根据所述被最优化的F(t)算出的所述f_fast(t)、所述f_slow(t)和所述f_fast(t)/f_slow、以及各自的所述参考值来判定所述COD。

16.如权利要求15所述的蓄电设备的状态检测方法，其特征在于，

所述状态量是所述蓄电设备的劣化度SOH，

利用所述f_fast(t)、所述f_slow(t)和所述f_fast(t)/f_slow、以及各自的所述参考值来计算所述SOH。

17.如权利要求16所述的蓄电设备的状态检测方法，其特征在于，

事先编制将SOC和充电结束时电压作为变量的高速瞬态变化修正量计算式，

将所述充放电停止时的SOC和所述充电结束时电压代入所述高速瞬态变化修正量计算式来计算出相对于所述f_fast(t)的修正量，并利用以所述修正量修正的所述f_fast(t)来算出所述SOH。

18.如权利要求15所述的蓄电设备的状态检测方法，其特征在于，

事先编制浓度变化量计算式，所述浓度变化量计算式用于计算相对于所述松弛函数F(t)的所述f_fast(t)、所述f_slow(t)和所述f_fast(t)/f_slow的、所述蓄电设备的电解液的浓度变化量，

利用所述被最优化的松弛函数F(t)并根据所述浓度变化量计算式计算出所述电解液的浓度变化量并用于所述状态量。

19.如权利要求15所述的蓄电设备的状态检测方法，其特征在于，

事先编制用于计算相对于所述松弛函数F(t)的所述f_fast(t)、所述f_slow(t)和所述f_fast(t)/f_slow的层化变化量的层化变化量计算式，在所述层化变化量计算式中，将所述蓄电设备的电解液的浓度分布偏倚变化量作为所述层化变化量，

利用所述被最优化的所述松弛函数F(t)并根据所述层化变化量计算式计算出所述层化变化量并用于所述状态量。

20.如权利要求15所述的蓄电设备的状态检测方法，其特征在于，

事先编制用于计算相对于所述松弛函数F(t)的所述f_fast(t)、所述f_slow(t)和所述f_fast(t)/f_slow的横向层化变化量的横向层化变化量计算式，在所述横向层化变化量计算式中，将针对所述蓄电设备的电解液的液面在横向上的浓度分布偏倚的变化量作为所述横向层化变化量，

利用所述被最优化的所述松弛函数F(t)并根据所述横向层化变化量计算式计算出所述横向层化变化量并用于所述状态量。

21.如权利要求15所述的蓄电设备的状态检测方法，其特征在于，

事先编制用于计算相对于所述松弛函数F(t)的所述f_fast(t)、所述f_slow(t)和所述f_fast(t)/f_slow的纵向横向层化变化量的纵向横向层化变化量计算式，在所述纵向横向层化变化量计算式中，将针对所述蓄电设备的电解液的液面在横向和纵向上的浓度分布偏倚的变化量作为所述纵向横向层化变化量，

利用所述被最优化的所述松弛函数F(t)并根据所述纵向横向层化变化量计算式计算出所述横向层化变化量和纵向层化变化量并用于所述状态量。

22.如权利要求21所述的蓄电设备的状态检测方法，其特征在于，

所述松弛函数F(t)进一步作为所述蓄电设备的温度函数被事先编制，

测定所述蓄电设备的温度并用于所述松弛函数F(t)的计算。

23.如权利要求22所述的蓄电设备的状态检测方法，其特征在于，

所述停止时稳定电压是稳定时OCV，从所述电压测定值减去根据事先编制的稳定时OCV计算式算出的所述稳定时OCV来算出所述OCV变化量，

将所述OCV变化量作为所述停止时电压变化量。

24.如权利要求8所述的蓄电设备的状态检测方法，其特征在于，

所述松弛函数F(t)通过与所述蓄电设备内部的反应速度相对应地事先编制的两个以上的各反应速度的松弛函数f_i(t)的线性组合来表示，其中，i＝1～m，

所述各反应速度的松弛函数f_i(t)将根据所述电压测定值算出的所述停止时电压变化量分离为与所述反应速度对应的分量并进行了最优化。

25.如权利要求24所述的蓄电设备的状态检测方法，其特征在于，

根据所述各反应速度的松弛函数f_i(t)来推定对应各所述反应速度的状态量，并总计各所述反应速度的状态量来计算所述状态量。

26.如权利要求25所述的蓄电设备的状态检测方法，其特征在于，

在将预定状态下的所述各反应速度的松弛函数f_i(t)、所述蓄电设备的SOC、以及各反应速度的所述蓄电设备的SOH分别设为fi^ref(t)、SOC^ref、以及SOHi^ref，将所述蓄电设备的相对于温度T的依赖性设为G(T)时，第n次的充放电结束后的所述各反应速度的松弛函数fiⁿ(t)表示为：

fiⁿ(t)＝fi^ref(t)*{SOCⁿ/SOC^ref}

*{SOHiⁿ/SOHi^ref}*g(T)

其中，SOHiⁿ表示所述各反应速度的SOH。

27.如权利要求24所述的蓄电设备的状态检测方法，其特征在于，

测定所述蓄电设备的电压和电流，

当根据所述电流或者预定的充放电停止信号判定为所述蓄电设备停止了充放电时，

根据所述电压测定值计算出与从所述充放电停止起算的经过时间对应的所述停止时电压变化量，

利用所述停止时电压变化量，对与所述经过时间相比时间常数短的所述反应速度所对应的所述各反应速度的松弛函数f_i(t)进行最优化，

与所述经过时间相比时间常数长的所述反应速度所对应的所述各反应速度的松弛函数fi(t)使用其前一个的松弛函数，并根据所述其前一个的松弛函数、所述被最优化的所述各反应速度的松弛函数f_i(t)、所述放电结束时电压和所述充电结束时电压来推定所述状态量。

28.如权利要求27所述的蓄电设备的状态检测方法，其特征在于，

所述停止时稳定电压是所述蓄电设备的充放电停止后的电压是每1小时的变动量变为5mv以下时的所述电压。

29.一种蓄电设备的状态检测方法，其特征在于，

对停止了充放电的所述蓄电设备进行预定容量的状态检测前充电，

以预定周期测定所述状态检测前充电结束后经过了时间t时的所述蓄电设备的电压，

用松弛函数F(t)最优近似所述电压测定值相对于使所述蓄电设备的充放电停止并达到为大致固定时的停止时稳定电压的变化量，所述松弛函数F(t)是所述蓄电设备的预定的状态量的函数，

根据所述被最优近似的松弛函数F(t)来推定所述状态量，

通过将所述被推定的状态量与预定的阈值比较来判定所述蓄电设备的放电能力。

30.如权利要求29所述的蓄电设备的状态检测方法，其特征在于，

在所述状态检测前充电中，进行所述蓄电设备的额定容量5％的充电。

31.如权利要求30所述的蓄电设备的状态检测方法，其特征在于，

当结束所述状态检测前充电并最初取得的所述电压测定值低于所述停止时稳定电压时，判定为所述蓄电设备的放电能力下降了。

32.如权利要求31所述的蓄电设备的状态检测方法，其特征在于，

所述停止时稳定电压使用所述被最优近似的松弛函数F(t)进行更新。

33.如权利要求32所述的蓄电设备的状态检测方法，其特征在于，

所述松弛函数F(t)通过与所述蓄电设备内部的反应速度相对应地事先编制的两个以上的各反应速度的松弛函数f_i(t)的线性组合来表示，其中，i＝1～m，

所述各反应速度的松弛函数f_i(t)将所述停止时电压变化量分离为与所述反应速度对应的分量并进行了最优化。

34.如权利要求29至33中任一项所述的蓄电设备的状态检测方法，其特征在于，

所述状态量是所述蓄电设备的SOC。

35.如权利要求33所述的蓄电设备的状态检测方法，其特征在于，

所述状态量是所述蓄电设备的SOH。

36.如权利要求35所述的蓄电设备的状态检测方法，其特征在于，

在将预定的基准状态下的所述各反应速度的松弛函数f_i(t)、所述蓄电设备的SOC、以及各反应速度的所述SOH分别设为f_i ^ref(t)、SOC^ref、以及SOH_i ^ref、将所述蓄电设备的相对于温度T的依赖性设为G(T)时，最优近似至所述电压测定的第n个周期的所述各反应速度的松弛函数f_i ⁿ(t)与在所述第n个周期被推定的SOCⁿ、所述各反应速度的SOH_i ⁿ之间具有下面公式所表示的关系：

f_i ⁿ(t)＝f_i ^ref(t)*{SOCⁿ/SOC^ref}

*{SOH_i ⁿ/SOH_i ^ref}*g(T)。

37.如权利要求36所述的蓄电设备的状态检测方法，其特征在于，

在进行所述状态检测前充电之前，对所述蓄电设备进行脉冲放电并进行其它的状态检测。

38.如权利要求37所述的蓄电设备的状态检测方法，其特征在于，

在进行所述状态检测前充电之前，进行所述蓄电设备的阻抗测定，并进一步进行其它的状态检测。

39.一种蓄电设备的状态检测装置，其构成为能够使用由控制单元控制的内部充电器进行充电，所述状态检测装置的特征在于，包括：

信号输入单元，用于输入状态检测模式开始信号；

输出显示单元，用于向外部输出预定的信息；

测定单元，用于测定所述蓄电设备的电压；以及

状态检测部，所述状态检测部具有状态检测模式开关，并与所述控制单元、所述信号输入单元、所述输出显示单元、以及所述测定单元连接，

其中，所述状态检测部

当从所述信号输入单元输入了所述状态检测模式开始信号时，

从所述测定单元输入对所述蓄电设备进行状态检测前充电后的经过时间t处的所述蓄电设备的电压，

用松弛函数F(t)最优近似所述电压测定值相对于使所述蓄电设备的充放电停止并达到大致固定时的停止时稳定电压的变化量所述松弛函数F(t)是所述蓄电设备的预定的状态量的函数，

根据所述被最优近似的松弛函数F(t)来推定所述状态量，

通过将所述被推定的状态量与预定的阈值比较来判定所述蓄电设备的放电能力，并且

将判定结果向所述输出显示单元输出。

40.如权利要求39所述的蓄电设备的状态检测装置，其特征在于，

所述状态检测前充电是由所述状态检测部向所述控制单元输出预定的请求信号，并由所述控制单元控制所述内部充电器而进行的。

41.如权利要求39所述的蓄电设备的状态检测装置，其特征在于，

所述状态检测前充电是通过在所述蓄电设备上连接外部充电器而进行的。