二次電池的控制裝置、充電控制方法以及充電狀態(tài)檢測方法
二次電池的控制裝置、充電控制方法以及充電狀態(tài)檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種二次電池的控制裝置，使用在充電時和放電時開路電壓曲線不同的正極活性物質作為正極材料，包括：判斷單元，根據所述二次電池的充放電的狀態(tài)，判斷是否能夠進行所述二次電池的當前的充電狀態(tài)即SOC的計算；以及充電控制單元，在通過所述判斷單元判斷為不能進行所述二次電池的當前的SOC的計算的情況下，使所述二次電池充電至規(guī)定的全充電狀態(tài)。
【專利說明】二次電池的控制裝置、充電控制方法以及充電狀態(tài)檢測方 法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及二次電池的控制裝置、充電控制方法以及二次電池的充電狀態(tài)（S0C) 檢測方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，在鋰二次電池等二次電池中，以高電壓以及高容量為目的，正在研究各種 正極活性物質材料。作為這樣的正極活性物質，例如，在專利文獻1中公開了 Li2Mn03 - LiM02(M是平均氧化狀態(tài)為3+的過渡金屬）等固溶體材料。
[0003] 上述專利文獻1中公開的固溶體材料，存在由于其組成等，產生充電時的開路電 壓曲線和放電時的開路電壓曲線極大不同的滯后現象的情況。于是，在將產生這樣滯后現 象的正極活性物質適用于二次電池的情況下，該二次電池由于滯后現象的影響，即使在開 路電壓一樣的情況下，在充電時和放電時S0C也不同，因此產生不能適當地檢測S0C的課 題。
[0004] 現有技術文獻
[0005] 專利文獻
[0006] 專利文獻1:日本特開2008 - 270201號公報
【發(fā)明內容】
[0007] 本發(fā)明要解決的課題是，在使用了在充電時和放電時開路電壓曲線不同的正極活 性物質作為正極材料的二次電池中，根據開路電壓，適當地檢測當前的S0C。
[0008] 本發(fā)明通過以下方案解決上述課題，S卩，在使用在充電時和放電時開路電壓曲線 不同的正極活性物質作為正極材料的二次電池中，根據所述二次電池的充放電的狀態(tài)，判 斷是否能夠進行所述二次電池的當前的充電狀態(tài)即S0C的計算，在判斷為不能進行所述二 次電池的當前的S0C的計算的情況下，使所述二次電池充電至規(guī)定的全充電狀態(tài)。
[0009] 按照本發(fā)明，判斷為不能進行二次電池的當前的S0C的計算的情況下，通過進行 一次使二次電池充電至規(guī)定的全充電狀態(tài)，在使用在充電時和放電時開路電壓曲線不同的 正極活性物質作為正極材料的二次電池中，可以適當地檢測放電時的S0C。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010] 圖1是表示本實施方式的二次電池的控制系統的結構圖。
[0011] 圖2是表示本實施方式的二次電池的平面圖。
[0012] 圖3是表示沿著圖2的III-III線的二次電池的截面圖。
[0013] 圖4是表示關于本實施方式的二次電池，進行了從S0C = 0%至S0C= 100%為止 的充放電時的充放電特性的曲線圖。
[0014] 圖5是表示關于本實施方式的二次電池，在任意的S0C(S0C2)中從放電切換到充 電時的充放電特性的曲線圖。
[0015] 圖6是表示關于本實施方式的二次電池，在任意的S0C(S0C3)中從放電切換到充 電時的充放電特性的曲線圖。
[0016] 圖7是表示在第1實施方式的二次電池的控制系統中執(zhí)行的處理的流程圖。
[0017] 圖8是用于說明在本實施方式中，二次電池10的當前的剩余電量的計算方法的 圖。
[0018] 圖9是表示關于本實施方式的二次電池，在再充電時沿著開路電壓曲線進行 了充電后，在任意的soc(soc 4)中從充電切換到放電時的充放電特性的曲線圖。
[0019] 圖10是表示在第2實施方式的二次電池的控制系統中執(zhí)行的處理的流程圖。
[0020] 圖11是表示在第3實施方式的二次電池的控制系統中執(zhí)行的處理的流程圖。
[0021] 圖12是用于說明其它的實施方式中的二次電池10的當前的S0C的計算方法的 圖。
【具體實施方式】
[0022] 以下，根據【專利附圖】
【附圖說明】本發(fā)明的實施方式。
[0023] 《第1實施方式》
[0024] 圖1是表示本實施方式的二次電池的控制系統的結構的圖。如圖1所示，本實施方 式的二次電池的控制系統具有：二次電池10、控制裝置20、負載30、電流計40、電壓計50、 和顯示裝置60。
[0025] 控制裝置20是用于控制二次電池10的裝置，根據由電流計40檢測到的二次電池 10中流過的充放電電流、以及由電壓計50檢測到的二次電池10的端子電壓，進行二次電池 10的充電以及放電的控制，并且進行二次電池10的S0C(State of Charge，充電狀態(tài)）的 計算以及剩余電量的計算。
[0026] 負載30是接受從二次電池10提供的電力的各種設備，例如，本實施方式的二次電 池的控制系統在被適用于電動車輛的情況下，可以設為由逆變器以及電動機構成。即，在負 載30由逆變器以及電動機構成的情況下，從二次電池10提供的直流電力通過逆變器變換 為交流電力而提供給電動機。而且，在負載30由逆變器以及電動機構成的情況下，也可以 設為由電動機的旋轉產生的再生電力經由逆變器變換為直流電力，用于二次電池10的充 電的結構。
[0027] 顯示裝置60是用于顯示由控制裝置20計算的剩余電量的信息的裝置，例如，在本 實施方式的二次電池的控制系統被適用于電動車輛的情況下，用于對電動車輛的乘員通知 二次電池10的剩余電量等。
[0028] 作為二次電池10,例如舉出鋰離子二次電池等鋰系二次電池等。在圖2中表示本 實施方式的二次電池10的平面圖，在圖3中表示沿著圖2的III-III線的二次電池10的 截面圖。
[0029] 如圖2、圖3所示，二次電池10由以下部件構成：具有3片正極板102、7片隔板 (separator) 103以及3片負極板104的電極疊層體101 ;分別連接到該電極疊層體101的 正極接頭105以及負極接頭106 ;收容并密封這些電極疊層體101以及正極接頭105、負極 接頭106的上部外裝構件107以及下部外裝構件108 ;以及未特別圖示的電解液。
[0030] 而且，正極板102、隔板103、負極板104的片數未特別限定，也可以通過1片正極 板102、3片隔板103、1片負極板104構成電極疊層體101，而且，也可以根據需要適當選擇 正極板102、隔板103以及負極板104的片數。
[0031] 構成電極疊層體101的正極板102具有在延伸至正極接頭105的正極側集電體 104a、以及在正極側集電體104a的一部分的兩主面上分別形成的正極活性物質層。作為構 成正極板102的正極側集電體102a，例如，可以由厚度20 μ m左右的鋁箔、鋁合金箔、銅鈦 箔、或者不銹鋼箔等電化學性穩(wěn)定的金屬箔構成。
[0032] 構成正極板102的正極活性物質層，通過將混合了正極活性物質、碳等導電劑、聚 偏氟乙烯或聚四氟乙烯的水性分散液等粘接劑的材料，涂敷在正極側集電體104a的一部 分的主面上，進行干燥以及壓制而形成。
[0033] 本實施方式的二次電池10在構成正極板102的正極活性物質層中，作為正極活性 物質，至少包含在充電時和放電時開路電壓曲線不同的正極活性物質，即，充放電曲線上具 有滯后的正極活性物質。作為這樣的在充電時和放電時開路電壓曲線不同的正極活性物 質，未特別限定，但是例如舉出以下述一般式（1)表示的化合物。特別是，以下述一般式（1) 表示的化合物因為是高電位并且高容量，所以通過使用這樣的化合物作為正極活性物質， 可以便二次電池10成為具有高能量密度的電池。而且，用下述一般式（1)表示的化合物通 常形成固溶體。
[0034] aLi [Li1/3Mn2/3]02 · (1 - a) Li [NiwCoxMnyAz] 02 · · · (1)
[0035] (0 < a < 1，w+x+y+z = 1，0 芻 w，X，y，z 芻 1，A 是金屬元素）
[0036] 而且，在以上述一般式（1)表示的化合物中，作為A，只要是金屬元素（Li，Ni，Co， Μη以外的金屬元素），任何都可以，未特別限定，但是優(yōu)選從？6￥，1^1，1%中選擇的至少 1種，其中優(yōu)選Ti。
[0037] 而且，在上述一般式（1)中，w，x，y，z只要在滿足w+x+y+z = 1，0蘭w，x，y，z芻1 的范圍即可，未特別限定，但是優(yōu)選z = 0。即，更好的是以下述一般式（2)表示的化合物。
[0038] aLi[Li1/3Mn2/3]02 · (1 - a)Li[NiwCoxMny]02 · · · (2)
[0039] (0 < a < 1, w+x+y = l,0=w, x,y = 1)
[0040] 而且，在正極活性物質層中，也可以包含上述的充電時和放電時開路電壓曲線不 同的正極活性物質以外的正極活性物質，例如，鎳酸鋰（LiNi0 2)、錳酸鋰（LiMn204)、鈷酸鋰 (LiCo02)等鋰復合氧化物、LiFeP0 4或LiMnP04等。
[0041] 然后，構成這些3片正極板102的各正極側集電體102a與正極接頭105接合。作 為正極接頭105，例如，可以使用厚度0. 2_左右的鋁箔，鋁合金箔，銅箔，或者，鎳箔等。
[0042] 構成電極疊層體101的負極板104具有：延伸至負極接頭106的負極側集電體 l〇4a、分別形成在該負極側集電體104a的一部分的兩主面上的負極活性物質層。
[0043] 負極板104的負極側集電體104a例如是厚度10 μ m左右的鎳箔、銅箔、不銹鋼箔、 或者鐵箔等電化學性穩(wěn)定的金屬箔。
[0044] 而且，構成負極板104的負極活性物質層，例如，在難石墨化碳、易石墨化碳、或者 石墨等的負極活性物質中，添加聚偏氟乙烯等粘接劑，以及N - 2 -甲基吡咯烷酮等溶劑而 調制漿料，涂敷在負極側集電體l〇4a的一部分的兩主面上，通過干燥及壓制而形成。
[0045] 而且，在本實施方式的二次電池10中，3片負極板104為，構成負極板104的各負 極側集電體104a與單一的負極接頭106接合的結構。即，在本實施方式的二次電池10中， 各負極板104為與單一的公共的負極接頭106接合的結構。
[0046] 電極疊層體101的隔板103是防止上述的正極板102和負極板104的短路的部件， 也可以具有保持電解質的功能。該隔板103例如為，厚度25 μ m左右的聚乙烯（PE)或乙烯 聚丙烯（PP)等聚烯烴等構成的微多孔性膜，具有在流過過電流時，通過其發(fā)熱，將層的空 孔閉塞，中斷電流的功能。
[0047] 然后，如圖3所示，通過正極板102和負極板104夾著隔板103交替地疊層，進而， 在其最上層以及最下層分別疊層隔板103,由此形成電極疊層體101。
[0048] 在二次電池10中包含的電解液是，在有機液體溶劑中溶解硼氟化鋰（LiBF4)、六 氟磷酸鋰（LiPF6)等鋰鹽作為溶質的液體。作為構成電解液的有機液體溶劑，例如可以舉 出，碳酸丙烯（PC)、碳酸乙二酯（EC)、碳酸亞丁酯（BC)、碳酸二甲酯（DMC)、甲基乙基碳酸脂 (EMC)、碳酸二乙酯（DEC)、甲酸甲酯（MF)、乙酸甲酯（MA)、丙酸甲酯（MP)等酯類溶劑，它們 可以混合使用。
[0049] 如上那樣構成的電極疊層體101被收容在上部外裝構件107以及下部外裝構件 108 (密封單元）中并被密封。用于密封電極疊層體101的上部外裝構件107以及下部外裝 構件108,例如用聚乙烯或乙烯聚丙烯等樹脂薄膜，或者將鋁等金屬箔的兩面用聚乙烯或乙 烯聚丙烯等樹脂層壓的樹脂一金屬薄膜層壓材料等、具有柔軟性的材料而形成，通過將這 些上部外裝構件107以及下部外裝構件108熱融合，在將正極接頭105以及負極接頭106 導出到外部的狀態(tài)下，密封電極疊層體101。
[0050] 而且，在正極接頭105以及負極接頭106中，在與上部外裝構件107以及下部外裝 構件108接觸的部分中，為了確保上部外裝構件107和下部外裝構件108的密封性，設置有 密封薄膜109。作為密封薄膜109,未特別限定，但是例如可以由聚乙烯、變性聚乙烯、乙烯 聚丙烯、變性乙烯聚丙烯、或者離子鍵共聚物等耐電解液性及熱融合性優(yōu)良的合成樹脂材 料構成。
[0051] 本實施方式的二次電池 10如上那樣構成。
[0052] 接著，說明本實施方式的二次電池10的充放電特性。如上所述，二次電池10使用 在充電時和放電時開路電壓曲線不同的正極活性物質作為正極活性物質，即，在充放電曲 線上具有滯后的正極活性物質。因此，如圖4所示，在二次電池 10從S0C = 0%至S0C = 100%進行充電，之后，從S0C = 100%至S0C = 0%進行放電的情況下，充電時的開路電壓 曲線和放電時的開路電壓曲線不同，具有滯后。這里，在本實施方式中，如圖4所示，將從 S0C = 0 %至S0C = 100 %進行了充電的情況下的充電時開路電壓曲線設為充電時基本開路 電壓曲線α，相反，將從S0C = 100%至S0C = 0%進行了放電的情況下的放電時開路電壓 曲線設為放電時基本開路電壓曲線β。即，如圖4所示，在從S0C = 0%開始進行了二次電 池10的充電的情況下，按照圖4中所示的充電時基本開路電壓曲線α，伴隨S0C的上升， 二次電池 10的開路電壓上升。然后，直至規(guī)定的全充電狀態(tài)，即，全充電電壓Vmax(S0C = 100%)為止進行了充電后，從充電切換到放電，而在進行了放電的情況下，按照圖4中所示 的放電時基本開路電壓曲線β進行放電。
[0053] 即，如圖4所示，二次電池10具有即使是一樣的S0C，在充電時和放電時開路電 壓的值也極大不同的性質。因此，例如，如圖4中所示，即使S0C是一樣的S0Q，在充電時 開路電壓為％」，另一方面，在放電時開路電壓為Vi 2，在充電時和放電時產生電壓差Λν = Vl-1 - Vl-2。
[0054] 而且，在圖4中，以從SOC = 0%至SOC = 100%進行了充電，接著，從SOC = 100% 至S0C = 0%進行了放電的情況為例進行了說明，但是，即使在任意的S0C中進行了這樣的 充放電操作情況下（例如，從300 = 30%至5(^ = 70%充電，從5(^ = 70%至5(^ = 30% 放電的情況等），同樣地在充放電曲線中具有滯后。
[0055] 另一方面，在圖5中，如充放電曲線A(圖5中，以點劃線表示。）所示，在從規(guī)定的 全充電電壓Vmax至S0C 2進行了放電后，從放電切換到充電，直至全充電電壓Vmax為止進行 了充電的情況如下所述。即，在放電時，沿著放電時基本開路電壓曲線β進行放電，之后， 在S0C 2中，從放電切換到充電從而進行了充電的情況下，成為與充電時基本開路電壓曲線 α不同的充電曲線，并且在直至規(guī)定的全充電電壓Vmax進行了充電后，再次進行放電時， 沿著放電時基本開路電壓曲線β進行放電。
[0056] 同樣，在圖6中，如作為充放電曲線Β(圖6中，用虛線表示。）所示，在直至與上述 不同的S0C即S0C 3進行了放電后，從放電切換到充電，直至全充電電壓Vmax為止進行了充電 的情況下，也示出同樣的傾向。即，在圖5,圖6的任意一個情形中，從規(guī)定的全充電電壓乂_ 進行了放電的情況下，任何一個都沿著放電時基本開路電壓曲線β進行放電，這樣傾向不 基于直至規(guī)定的全充電電壓V max進行充電時的充電開始時的S0C (例如，如果是圖5，圖6所 示的例子，則為S0C2、S0C3)。即，從規(guī)定的全充電電壓Vmax開始進行了放電的情況下，不管 之前的充放電歷史如何，都一律沿著放電時基本開路電壓曲線β進行放電。
[0057] 因此，在本實施方式中，對于二次電池10的這樣的充放電特性，在控制裝置20中 預先存儲從預先規(guī)定的全充電電壓開始進行了放電時的放電曲線，即放電時基本開路 電壓曲線β，通過使用放電時基本開路電壓曲線β，由控制裝置20計算二次電池10的 S0C，根據計算出的S0C，計算剩余電量。特別是，在將本實施方式的二次電池的控制系統適 用于電動車輛的情況下，通常二次電池10在被充電至規(guī)定的全充電狀態(tài)后使用，所以在這 樣的情況下，沿著放電時基本開路電壓曲線β進行放電，所以可以預先存儲放電時基本開 路電壓曲線β，根據它計算二次電池10的S0C以及剩余電量，從而可以適當地計算它們。
[0058] 而且，在本實施方式中，放電時基本開路電壓曲線β，例如通過對二次電池10,實 際測量直至規(guī)定的全充電電壓V max為止實際進行充電，接著，實際進行了放電時的數據來獲 得。
[0059] 而且，在圖4?圖6中，作為一個實施例，示出使用以上述一般式（2)表示的化合 物作為正極活性物質，使用將其與石墨負極組合的電池的情況的充放電特性，但是當然未 特別限定于這樣結構。
[0060] 接著，說明本實施方式的動作例。圖7是表示本實施方式中的S0C的計算處理的 流程圖。而且，以下，說明二次電池10直至規(guī)定的全充電電壓v max為止進行了充電后，進行 二次電池10的放電的情況下的動作例。
[0061] 首先，在步驟S1中，通過控制裝置20,對二次電池10進行是否從全充電狀態(tài)開始 放電的判定。在開始放電了的情況下，進至步驟S2，另一方面，在沒有開始放電的情況下，在 步驟S1中等待。
[0062] 在步驟S2中，通過控制裝置20執(zhí)行讀出控制裝置20中預先存儲的放電時基本開 路電壓曲線β的處理。
[0063] 接著，在步驟S3中，通過控制裝置20進行獲取由電壓計50測量的二次電池10的 端子電壓以及由電流計40測量的二次電池10的電流值的處理。
[0064] 在步驟S4中，通過控制裝置20執(zhí)行根據在步驟S2中獲取的二次電池10的端子 電壓以及電流值計算二次電池10的當前的開路電壓的處理。而且，作為二次電池10的當 前的開路電壓的計算方法，未特別限定，但是例如舉出，使用多個二次電池10的端子電壓 以及電流值的數據，根據多個端子電壓以及電流值的數據，使用回歸直線，估計電流值為零 的情況下的端子電壓的值，將其計算作為開路電壓的方法等。
[0065] 在步驟S5中，通過控制裝置20執(zhí)行以下處理，即根據在步驟S2中讀出的放電時 基本開路電壓曲線β，由在步驟S4中計算的二次電池10的當前的開路電壓，計算二次電池 10的當前的S0C的處理。如以圖4所示的情況為例進行說明，則例如，在步驟S4中計算的 二次電池10的當前的開路電壓為Vi 2的情況下，由放電時基本開路電壓曲線β，計算與開 路電壓％ 2對應的SOC，S卩，S0Q作為二次電池10的當前的S0C。
[0066] 接著，在步驟S6中，通過控制裝置20執(zhí)行根據在步驟S5中計算的二次電池10的 當前的S0C，計算二次電池10的當前的剩余電量的處理。這里，圖8是用于說明二次電池 10的當前的剩余電量的計算方法的圖。如圖8所示，例如，在二次電池10的當前的S0C為 S0Q的情況下，在圖8中，由放電時基本開路電壓曲線β、SOC = S0Q的線、X軸（為表示 S0C的軸，開路電壓=0V的線）、y軸（為表示開路電壓的軸，S0C = 0%的線）所包圍的面 積（從S0C = 0%至SOC = S0Q的積分值）表示剩余電量（單位：Wh)。因此，在本實施方 式中，通過這樣的方法，根據在步驟S5中計算的二次電池10的當前的S0C和放電時基本開 路電壓曲線β，進行二次電池10的剩余電量的計算。
[0067] 而且，在本實施方式中，也可以取代計算二次電池10的剩余電量，或者，除了二次 電池10的剩余電量的計算，還設為按照下述式（3)，計算剩余電力率的方式。
[0068] 剩余電力率（％)=二次電池10的剩余電量/全充電狀態(tài)中的剩余電量X 100 ? · ·⑶
[0069] 而且，如圖8所示，全充電狀態(tài)中的剩余電量可以通過求由放電時基本開路電壓 曲線i3、S0C= 100%的線、X軸（為表示S0C的軸，開路電壓=0V的線）、y軸（為表示開 路電壓的軸，S0C = 0%的線）所包圍的面積（從S0C = 0%至S0C = 100%為止的積分值） 來計算。
[0070] 接著，在步驟S7中，進行將在步驟S6中計算的二次電池10的剩余電量的信息從 控制裝置20輸出到顯示裝置60,在顯示裝置60中顯示二次電池10的剩余電量的信息的處 理。而且，也可以設為取代計算二次電池10的剩余電量，或者除了二次電池10的剩余電量 的計算之外，在計算了二次電池10的剩余電力率的情況下，作為在顯示裝置60中顯示的信 息，取代二次電池10的剩余電量，或者，除了二次電池10的剩余電量的計算之外，還顯示二 次電池10的剩余電力率的方式。
[0071] 在步驟S8中，通過控制裝置20進行二次電池10的放電是否已結束的判定。在二 次電池10的放電未結束的情況下，返回步驟S2,直至二次電池10的放電結束為止，反復執(zhí) 行上述的步驟S2?S7的處理。然后，在二次電池10的放電已結束的情況下，結束本處理。
[0072] 按照本實施方式，預先存儲從規(guī)定的全充電狀態(tài)，S卩，從全充電電壓Vmax(S0C = 100%)開始進行了放電的情況下的放電曲線，作為放電時基本開路電壓曲線β，在從規(guī)定 的全充電電壓開始進行了放電的情況下，根據放電時基本開路電壓曲線β，從二次電 池10的當前的開路電壓，計算二次電池10的當前的SOC。因此，按照本實施方式，可以高精 度地計算從規(guī)定的全充電電壓開始進行了放電時的、二次電池10的當前的SOC。
[0073] 此外，按照本實施方式，由于作為計算二次電池10的當前的S0C而使用的充放電 曲線，至少僅存儲從規(guī)定的全充電電壓開始進行了放電的情況下的放電時基本開路電 壓曲線β即可，所以由此能夠降低控制裝置20的數據容量。而且，即使在根據溫度變化或 二次電池10的惡化程度而進行校正時，至少只校正放電時基本開路電壓曲線β即可，所以 除了降低數據容量，還能夠降低運算負荷。特別是，在將本實施方式的二次電池的控制系統 適用于電動車輛的情況下，通常二次電池10在被充電至規(guī)定的全充電狀態(tài)后使用，在這樣 情況下，由于沿著放電時基本開路電壓曲線β進行放電，所以通過至少僅存儲放電時基本 開路電壓曲線β，根據該曲線，能夠適當地計算二次電池10的當前的S0C。
[0074] 進而，按照本實施方式，如圖8所示，通過使用從規(guī)定的全充電電壓Vmax(S0C = 100% )開始進行了放電的情況下的放電時基本開路電壓曲線β，能夠從二次電池10的當 前的S0C，高精度地求出剩余電量（可放電電量）。
[0075] 《第2實施方式》
[0076] 接著，說明本發(fā)明的第2實施方式。
[0077] 本發(fā)明的第2實施方式除了進行二次電池10的當前的S0C的計算是否可能的判 斷，在判斷為不能進行二次電池10的當前的S0C的計算的情況下，執(zhí)行將二次電池10充電 至規(guī)定的全充電電壓V max(S0C = 100% )的控制之外，具有與上述的第1實施方式相同的結 構，并且，同樣地進行動作。
[0078] 這里，如對本實施方式的二次電池10的充放電特性進一步說明，則本實施方式的 二次電池10除了在上述第1實施方式中說明的特性，還具有以下那樣的特性。
[0079] 即，在本實施方式的二次電池10中，如圖9所示，在沿著放電時基本開路電壓曲線 β進行了放電后，在S0C2中從放電切換至充電，進行了充電的情況下，如上所述，如在圖9 中作為充放電曲線C表示的那樣，沿著與50(： 2對應的再充電時開路電壓曲線γ ( S卩，與充 放電曲線A對應的電壓曲線）進行充電。然后，之后充電至S0C4，再次從充電切換到放電而 進行了放電的情況下，如圖9中作為充放電曲線C表示的那樣，直至充電切換時S0(； ha$即 S0C2，按照對應于從充電切換到放電的S0C即S0C4的放電曲線進行放電，另一方面，在超過 充電切換時S0(； haw即S0C2時，沿著放電時基本開路電壓曲線β進行放電。而且，在圖9 中所示的充放電曲線C，表示進行了下一次充放電動作時的充電時以及放電時的開路曲線。
[0080] (1)沿著放電時基本開路電壓曲線β進行了放電后，在S0C2中從放電切換到充 電，充電至S0C 4
[0081] (2)在S0C4中，從充電切換到放電，超過S0C2，放電至任意的S0C
[0082] S卩，在本實施方式的二次電池10中，如圖9所示，沿著放電時基本開路電壓曲線β 進行了放電后，從放電切換到充電，進行了充電直至規(guī)定的SOC (S0C尹100 % )后，再次進行 放電時，直至從放電切換到充電時的S0C(在圖9所示的例子中，S0C2)，不沿著放電時基本 開路電壓曲線β。而且，在該情況下，不能如上述第1實施方式那樣使用放電時基本開路電 壓曲線β計算二次電池10的當前的S0C。因此，在本實施方式中，在這樣不能計算二次電 池10的當前的SOC的情況下，對二次電池10進行充電，通過進行一次充電至規(guī)定的全充電 電壓，再次使二次電池10的放電過程中的動作沿著放電時基本開路電壓曲線β進行。 然后，由此能夠基于在上述的第1實施方式中說明的放電時基本開路電壓曲線β，計算二 次電池10的當前的S0C。
[0083] 接著，根據圖10所示的流程圖說明第2實施方式的動作例。而且，在第2實施方 式中，與上述的第1實施方式中的動作例（參照圖7)相比，除了追加步驟S101，S102以外， 是同樣的。
[0084] S卩，如圖10所示，在步驟S1中對于二次電池10判定為從全充電狀態(tài)開始了放電 的情況下，進至步驟S101，進行能否計算二次電池10的當前的S0C的判定。而且，作為判定 能否計算二次電池10的當前的S0C的方法未特別限定，例如舉出，可以判定二次電池10的 放電不與放電時基本開路電壓曲線β對應的情況，具體地說，如圖9所示，在沿著放電時基 本開路電壓曲線β進行了放電后，從放電切換到充電，直至規(guī)定的soc(soc尹100% )進行 了充電的情況，或者，再之后，再次進行了放電的情況等。
[0085] 然后，在步驟S101中，在判定不可能進行二次電池10的當前的S0C的計算的情況 下，進至步驟S102,在步驟S102中執(zhí)行用于使二次電池10充電至規(guī)定的全充電狀態(tài)的控 制，在二次電池10充電至規(guī)定的全充電狀態(tài)時，返回步驟S1。
[0086] 另一方面，在步驟S101中判定為能夠進行二次電池10的當前的S0C的計算的情 況下，進至步驟S2,與上述的第1實施方式一樣，執(zhí)行步驟S2?S8的處理。
[0087] 按照第2實施方式，除了上述第1實施方式的效果，還可以產生以下的效果。
[0088] S卩，按照第2實施方式，在不能計算二次電池10的當前的S0C的情況下，對二次電 池10進行充電，通過進行一次充電至規(guī)定的全充電電壓v max，可以再次使二次電池10的放 電過程中的動作沿著放電時基本開路電壓曲線β進行。于是，由此按照第2實施方式，能 夠基于上述第1實施方式中說明的放電時基本開路電壓曲線β，進行二次電池10的當前 的S0C的計算。因此，按照第2實施方式，能夠更適當地進行二次電池10的當前的S0C的 計算。
[0089] 《第3實施方式》
[0090] 接著，說明本發(fā)明的第3實施方式。
[0091] 本發(fā)明的第3實施方式除了進行能否計算二次電池10的當前的S0C的判斷，在判 斷為不能進行二次電池10的當前的S0C的計算的情況下，執(zhí)行將二次電池10放電至規(guī)定 的S0C的控制以外，具有與上述的第2實施方式相同的結構，并且，同樣地進行動作。
[0092] S卩，如在上述的第2實施方式中也說明的那樣，在本實施方式的二次電池10中， 如圖9所示，在S0C2中從放電切換到充電，在進行了充電后直至充電到S0C 4，再次從充電 切換到放電從而進行了放電的情況下，如作為充放電曲線C表示的那樣，直至充電切換時 S0(；haw即S0C2，按照與放電時基本開路電壓曲線β不同的放電曲線進行放電，另一方面， 在超出充電切換時S0C eha,ge即S0C2時，沿著放電時基本開路電壓曲線β進行放電。
[0093] 因此，在本實施方式中，在進行了放電后，從放電切換到充電，在進行了充電直至 規(guī)定的S0C(S0C尹100% )后，再次進行了放電時，對于二次電池10,使其放電至從放電切 換到充電時的充電切換時S0(；haw，由此，可以使二次電池10的放電過程中的動作沿著放電 時基本開路電壓曲線β進行。于是，由此能夠基于上述的第1實施方式中說明的、放電時 基本開路電壓曲線β，進行二次電池10的當前的SOC的計算。
[0094] 接著，根據圖11所示的流程圖說明第3實施方式的動作例。而且，在第3實施方 式中，與上述的第2實施方式中的動作例（參照圖10)相比，除了取代步驟S102而追加了 步驟S201以外，其它相同。
[0095] S卩，如圖11所示，在步驟S1中，對于二次電池10,判定為從全充電狀態(tài)開始放電的 情況下，進至步驟S101，判定是否能夠計算二次電池10的當前的S0C。
[0096] 然后，在步驟S101中，判定為不能進行二次電池10的當前的S0C的計算的情況 下，進至步驟S201，在步驟S201中，執(zhí)行用于使二次電池10放電至從放電切換到充電時的 充電切換時soc eha,ge的控制，在二次電池10被放電至充電切換時S0Ceha,ge時，返回步驟S1。
[0097] 另一方面，在步驟S101中，判定為能夠進行二次電池 10的當前的S0C的計算的情 況下，進至步驟S2,與上述的第2實施方式一樣，執(zhí)行步驟S2?S8的處理。
[0098] 按照第3實施方式，除了上述的第1實施方式的效果之外，還可以產生以下的效 果。
[0099] 即，按照第3實施方式，在不能計算二次電池 10的當前的S0C的情況下，通過使其 放電至從放電切換到充電時的充電切換時S0(；haw，可以再次使二次電池10的放電過程中 的動作沿著放電時基本開路電壓曲線β。于是，由此按照第3實施方式，能夠基于上述的第 1實施方式中說明的、放電時基本開路電壓曲線β，進行二次電池10的當前的S0C的計算。 因此，按照第3實施方式，能夠更適當地進行二次電池10的當前的S0C的計算。
[0100] 以上，說明了本發(fā)明的實施方式，但是這些實施方式是為了使本發(fā)明容易理解而 記載的實施方式，不是為了限定本發(fā)明而記載的實施方式。因此，在上述的實施方式中公開 的各要素的含義，其主旨在于包含屬于本發(fā)明的技術范圍的全部設計變更或等同物。
[0101] 例如，在上述的實施方式中，例示了作為從規(guī)定的全充電狀態(tài)進行了放電的情況 的放電時基本開路電壓曲線β，使用從S0C = 100%中的全充電電壓￥_進行了放電的曲 線的情況，但是作為放電時基本開路電壓曲線β，適當設定為與二次電池10的電池設計、 或實際使用二次電池10的充放電系統設計對應的曲線即可。即，例如，不一定需要將規(guī)定 的全充電狀態(tài)設定為從構成二次電池10的正極活性物質以及負極活性物質考慮的理想的 全充電狀態(tài)（將其設為100%充電狀態(tài)。），例如，也可以將比理想的全充電狀態(tài)低若干的 95%充電狀態(tài)設定為規(guī)定的全充電狀態(tài)。但是，由進一步提高本實施方式的效果的觀點出 發(fā)，作為這樣規(guī)定的全充電狀態(tài)，希望設定為接近100 %充電狀態(tài)。
[0102] 而且，在本實施方式中，作為放電時基本開路電壓曲線β，可以取代直至規(guī)定的全 充電電壓v max進行實際充電，接著對進行實際放電時的數據進行實際測量的數據，而使用從 該數據每間隔規(guī)定的S0C(例如，每間隔1% )，提取對應的開路電壓而形成的間歇數據，通 過使用這樣的間歇數據，能夠進一步降低控制裝置20的數據容量。
[0103] 而且，在使用這樣的間歇數據的情況下，控制裝置20可以采用使用內插法，根據 計算的開路電壓求出二次電池10的當前的S0C的方法。即，例如，如圖12所示，在間歇數 據中，將二次電池10的當前的開路電壓設為E，在存儲有對應的S0C的開路電壓中，將二次 電池10的當前的開路電壓具有比E大的值的開路電壓設SE n，并且，將二次電池10的當前 的開路電壓具有E以下的值的開路電壓設為En+1，將與這些開路電壓E n、En+1對應的S0C設 為S0Cn，S0Cn+1的情況下，與二次電池10的當前的開路電壓E對應的S0C，即SOC(E)，可以 按照下述式（4)計算。
[0104] SOC(E) = S0Cn - Δ SOCX (E - En)/(En+1 - En) · · · (4)
[0105] 而且，在上述式（4)中，ASOC是與開路電壓En對應的SOC和與開路電壓E n+1對應 的S0C的差分。而且，在使用間歇數據的情況中，從進一步提高與二次電池10的當前的開 路電壓E對應的S0C，即SOC(E)的計算精度的觀點出發(fā)，優(yōu)選作為E n，選擇具有比二次電池 10的當前的開路電壓E大的值且最接近開路電壓E的電壓，作為En+1，選擇具有二次電池10 的當前的開路電壓E以下的值且最接近開路電壓E的電壓。
[0106] 或者，在使用這樣的間歇數據的情況中，也可以設為以下結構，根據（E - En)/ (En+1 - En)的值，按照下述式（5)，（6)，從二次電池10的當前的開路電壓E計算與二次電 池10的當前的開路電壓E對應的S0C即S0C(E)。
[0107] 0 蘭（E - EnV(En+1 - En) < 0· 5 的情況 S0C(E) = S0Cn · · · (5)
[0108] 0· 5 蘭（E - EnV(En+i - En)蘭 1 的情況 S0C(E) = S0C時· · ·（6)
[0109] 而且，在上述式（5)，（6)中，En是在存儲有對應的S0C的開路電壓中，具有比二次 電池10的當前的開路電壓E大的值且最接近開路電壓E的電壓，E n+1是在存儲有對應的S0C 的開路電壓中，使二次電池10的當前的開路電壓具有E以下的值且最接近開路電壓E的電 壓，S0Cn+1是與開路電壓E n+1對應的S0C。
[0110] 而且，在上述的實施方式中，采用了根據放電時基本開路電壓曲線β，由二次電池 10的當前的開路電壓，求出二次電池10的當前的S0C的方法，但是也可以取代這樣方法而 設為根據電流累計，計算二次電池10的當前的S0C的結構。即，也可以設為對從通過電流計 40檢測到的放電開始時起的充放電電流進行連續(xù)地累計，根據累計結果，計算二次電池10 的當前的S0C的結構。然后，可以設為在該情況中，例如，以規(guī)定的第1間隔（例如，10msec 間隔）進行基于電流累計的S0C的計算，并且在比第1間隔長的規(guī)定的第2間隔（例如，數 分?數十分左右），一起進行基于上述的放電時基本開路電壓曲線β的S0C的計算，由此可 以根據基于放電時基本開路電壓曲線β的S0C的計算結果，校正基于電流累計的S0C的計 算結果的結構。特別是，通過使用這樣的方法，可以通過運算負荷比較輕的電流累計，進行 S0C的計算，另一方面，通過根據基于放電時基本開路電壓曲線β的S0C的計算結果，校正 基于電流累計的S0C的計算結果，可以提高S0C的計算精度。
[0111] 而且，在進行基于電流累計的S0C的計算的情況下，與上述的實施方式一樣，當然 可以采用根據計算的二次電池10的當前的S0C，計算二次電池10的剩余電量或剩余電力率 的結構。
[0112] 而且，在上述的實施方式中，二次電池10相當于本發(fā)明的二次電池，控制裝置20 分別相當于本發(fā)明的判斷單元、充電控制單元、放電控制單元、存儲單元、S0C計算單元、剩 余容量計算單元、充放電電流累計單元、以及校正單元。
【權利要求】
1. 一種二次電池的控制裝置，使用在充電時和放電時開路電壓曲線不同的正極活性物 質作為正極材料，包括： 判斷單元，根據所述二次電池的充放電的狀態(tài)，判斷是否能夠進行所述二次電池的當 前的充電狀態(tài)即SOC的計算；以及 充電控制單元，在通過所述判斷單元判斷為不能進行所述二次電池的當前的SOC的計 算的情況下，使所述二次電池充電至規(guī)定的全充電狀態(tài)。
2. 如權利要求1所述的二次電池的控制裝置，還包括： 存儲單元，在使所述二次電池充電至所述規(guī)定的全充電狀態(tài)后，從全充電狀態(tài)進行了 放電時，將放電過程中的SOC和開路電壓之間的關系作為基本放電開路電壓信息進行存 儲， 在將所述二次電池放電的情況下，所述判斷單元判斷為所述二次電池的SOC和開路電 壓之間的關系不與從所述基本放電開路電壓信息求得的基本放電開路電壓曲線對應的情 況下，判斷為不能進行所述二次電池的當前的SOC的計算。
3. 如權利要求1或者2所述的二次電池的控制裝置， 所述判斷單元，在對所述二次電池進行了放電后，再次進行了充電的情況下，判斷為不 能進行所述二次電池的當前的SOC的計算。
4. 一種二次電池的控制裝置，使用了在充電時和放電時開路電壓曲線不同的正極活性 物質作為正極材料，包括： 存儲單元，在將所述二次電池充電至規(guī)定的全充電狀態(tài)后，從全充電狀態(tài)進行了放電 時，將放電過程中的SOC和開路電壓之間的關系，作為基本放電開路電壓信息進行存儲；以 及 SOC計算單元，根據所述基本放電開路電壓信息，在放電過程中，由所述二次電池的當 前的開路電壓，計算所述二次電池的當前的SOC。
5. 如權利要求4所述的二次電池的控制裝置，還包括： 判斷單元，判斷是否能夠通過所述SOC計算單元，根據所述基本放電開路電壓信息，計 算所述二次電池的當前的SOC ;以及 充電控制單元，在通過所述判斷單元，判斷為不能進行所述二次電池的當前的SOC的 計算的情況下，使所述二次電池充電至規(guī)定的全充電狀態(tài)。
6. 如權利要求4所述的二次電池的控制裝置，還包括： 判斷單元，判斷是否可以通過所述SOC計算單元，根據所述基本放電開路電壓信息計 算所述二次電池的當前的SOC ;以及 放電控制單元，在通過所述判斷單元判斷為不能進行所述二次電池的當前的SOC的計 算的情況下，使所述二次電池放電，直至成為能夠根據所述基本放電開路電壓信息計算所 述二次電池的當前的SOC的狀態(tài)。
7. 如權利要求4至6中任意一項所述的二次電池的控制裝置，還包括： 剩余容量計算單元，由通過所述SOC計算單元計算的所述二次電池的當前的SOC,計算 所述二次電池的剩余容量。
8. 如權利要求7所述的二次電池的控制裝置， 所述剩余容量計算單元根據所述基本放電開路電壓信息以及所述二次電池的當前的 SOC，計算所述二次電池的剩余容量作為剩余電量。
9. 如權利要求4至8中任意一項所述的二次電池的控制裝置， 所述存儲單元每規(guī)定的S0C間隔，間歇地存儲放電過程中的S0C和開路電壓的關系，作 為所述基本放電開路電壓信息， 所述S0C計算單元由所述二次電池的當前的開路電壓，按照下述式（I)，計算所述二次 電池的當前的S0C， SOC (E) = S0Cn - Δ SOCX (E - En) / (En+1 - En) · · · (I) 在上述式（I)中， E是二次電池的當前的開路電壓， En是對應的S0C被存儲在所述存儲單元中的開路電壓，具有比二次電池的當前的開路 電壓E大的值， En+1是對應的S0C被存儲在所述存儲單元中的開路電壓，具有二次電池的當前的開路 電壓E以下的值， S0Cn是與開路電壓En對應的S0C， Δ S0C是與開路電壓En對應的S0C和與開路電壓En+1對應的S0C的差分， SOC(E)是與二次電池的當前的開路電壓E對應的S0C。
10. 如權利要求4至9中任意一項所述的二次電池的控制裝置， 所述正極活性物質包含以下述一般式（II)表示的化合物， aLi[Li1/3Mn2/3]02 · (1 - a) Li [NiwCoxMnyAj02 · · · (II) 在上述式（II)中，0 < a < 1，w+x+y+z = 1，0芻w，x，y，z芻1，A為金屬元素。
11. 如權利要求4至10中任意一項所述的二次電池的控制裝置，包括： 充放電電流累計單元，通過累計所述二次電池的充放電電流，計算基于電流累計的 S0C, 所述充放電電流累計單元包括：校正單元，基于由所述S0C計算單元計算的所述二次 電池的當前的S0C,對基于由所述充放電電流累計單元計算的電流累計的S0C進行校正。
12. -種二次電池的充電控制方法，所述二次電池使用在充電時和放電時開路電壓曲 線不同的正極活性物質作為正極材料，該方法包括： 根據所述二次電池的充放電的狀態(tài)，進行能否進行所述二次電池的當前的S0C的計算 的判斷， 在判斷為不能進行所述二次電池的當前的S0C的計算的情況下，使所述二次電池充電 至規(guī)定的全充電狀態(tài)。
13. -種二次電池的S0C檢測方法，所述二次電池使用在充電時和放電時開路電壓曲 線不同的正極活性物質作為正極材料，在該方法中， 在將所述二次電池充電至規(guī)定的全充電狀態(tài)后，從全充電狀態(tài)進行了放電時，根據放 電過程中的S0C和開路電壓之間的關系，以及所述二次電池的當前的開路電壓，計算所述 二次電池的當前的S0C。
【文檔編號】H02J7/00GK104160291SQ201380011722
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2013年2月26日 優(yōu)先權日:2012年3月8日
【發(fā)明者】大澤康彥, 蕪木智裕, 伊藤淳史 申請人:日產自動車株式會社
【專利摘要】本發(fā)明提供一種二次電池的控制裝置，使用在充電時和放電時開路電壓曲線不同的正極活性物質作為正極材料，包括：判斷單元，根據所述二次電池的充放電的狀態(tài)，判斷是否能夠進行所述二次電池的當前的充電狀態(tài)即SOC的計算；以及充電控制單元，在通過所述判斷單元判斷為不能進行所述二次電池的當前的SOC的計算的情況下，使所述二次電池充電至規(guī)定的全充電狀態(tài)。
【專利說明】二次電池的控制裝置、充電控制方法以及充電狀態(tài)檢測方 法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及二次電池的控制裝置、充電控制方法以及二次電池的充電狀態(tài)（S0C) 檢測方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，在鋰二次電池等二次電池中，以高電壓以及高容量為目的，正在研究各種 正極活性物質材料。作為這樣的正極活性物質，例如，在專利文獻1中公開了 Li2Mn03 - LiM02(M是平均氧化狀態(tài)為3+的過渡金屬）等固溶體材料。
[0003] 上述專利文獻1中公開的固溶體材料，存在由于其組成等，產生充電時的開路電 壓曲線和放電時的開路電壓曲線極大不同的滯后現象的情況。于是，在將產生這樣滯后現 象的正極活性物質適用于二次電池的情況下，該二次電池由于滯后現象的影響，即使在開 路電壓一樣的情況下，在充電時和放電時S0C也不同，因此產生不能適當地檢測S0C的課 題。
[0004] 現有技術文獻
[0005] 專利文獻
[0006] 專利文獻1:日本特開2008 - 270201號公報
【發(fā)明內容】
[0007] 本發(fā)明要解決的課題是，在使用了在充電時和放電時開路電壓曲線不同的正極活 性物質作為正極材料的二次電池中，根據開路電壓，適當地檢測當前的S0C。
[0008] 本發(fā)明通過以下方案解決上述課題，S卩，在使用在充電時和放電時開路電壓曲線 不同的正極活性物質作為正極材料的二次電池中，根據所述二次電池的充放電的狀態(tài)，判 斷是否能夠進行所述二次電池的當前的充電狀態(tài)即S0C的計算，在判斷為不能進行所述二 次電池的當前的S0C的計算的情況下，使所述二次電池充電至規(guī)定的全充電狀態(tài)。
[0009] 按照本發(fā)明，判斷為不能進行二次電池的當前的S0C的計算的情況下，通過進行 一次使二次電池充電至規(guī)定的全充電狀態(tài)，在使用在充電時和放電時開路電壓曲線不同的 正極活性物質作為正極材料的二次電池中，可以適當地檢測放電時的S0C。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010] 圖1是表示本實施方式的二次電池的控制系統的結構圖。
[0011] 圖2是表示本實施方式的二次電池的平面圖。
[0012] 圖3是表示沿著圖2的III-III線的二次電池的截面圖。
[0013] 圖4是表示關于本實施方式的二次電池，進行了從S0C = 0%至S0C= 100%為止 的充放電時的充放電特性的曲線圖。
[0014] 圖5是表示關于本實施方式的二次電池，在任意的S0C(S0C2)中從放電切換到充 電時的充放電特性的曲線圖。
[0015] 圖6是表示關于本實施方式的二次電池，在任意的S0C(S0C3)中從放電切換到充 電時的充放電特性的曲線圖。
[0016] 圖7是表示在第1實施方式的二次電池的控制系統中執(zhí)行的處理的流程圖。
[0017] 圖8是用于說明在本實施方式中，二次電池10的當前的剩余電量的計算方法的 圖。
[0018] 圖9是表示關于本實施方式的二次電池，在再充電時沿著開路電壓曲線進行 了充電后，在任意的soc(soc 4)中從充電切換到放電時的充放電特性的曲線圖。
[0019] 圖10是表示在第2實施方式的二次電池的控制系統中執(zhí)行的處理的流程圖。
[0020] 圖11是表示在第3實施方式的二次電池的控制系統中執(zhí)行的處理的流程圖。
[0021] 圖12是用于說明其它的實施方式中的二次電池10的當前的S0C的計算方法的 圖。
【具體實施方式】
[0022] 以下，根據【專利附圖】
【附圖說明】本發(fā)明的實施方式。
[0023] 《第1實施方式》
[0024] 圖1是表示本實施方式的二次電池的控制系統的結構的圖。如圖1所示，本實施方 式的二次電池的控制系統具有：二次電池10、控制裝置20、負載30、電流計40、電壓計50、 和顯示裝置60。
[0025] 控制裝置20是用于控制二次電池10的裝置，根據由電流計40檢測到的二次電池 10中流過的充放電電流、以及由電壓計50檢測到的二次電池10的端子電壓，進行二次電池 10的充電以及放電的控制，并且進行二次電池10的S0C(State of Charge，充電狀態(tài)）的 計算以及剩余電量的計算。
[0026] 負載30是接受從二次電池10提供的電力的各種設備，例如，本實施方式的二次電 池的控制系統在被適用于電動車輛的情況下，可以設為由逆變器以及電動機構成。即，在負 載30由逆變器以及電動機構成的情況下，從二次電池10提供的直流電力通過逆變器變換 為交流電力而提供給電動機。而且，在負載30由逆變器以及電動機構成的情況下，也可以 設為由電動機的旋轉產生的再生電力經由逆變器變換為直流電力，用于二次電池10的充 電的結構。
[0027] 顯示裝置60是用于顯示由控制裝置20計算的剩余電量的信息的裝置，例如，在本 實施方式的二次電池的控制系統被適用于電動車輛的情況下，用于對電動車輛的乘員通知 二次電池10的剩余電量等。
[0028] 作為二次電池10,例如舉出鋰離子二次電池等鋰系二次電池等。在圖2中表示本 實施方式的二次電池10的平面圖，在圖3中表示沿著圖2的III-III線的二次電池10的 截面圖。
[0029] 如圖2、圖3所示，二次電池10由以下部件構成：具有3片正極板102、7片隔板 (separator) 103以及3片負極板104的電極疊層體101 ;分別連接到該電極疊層體101的 正極接頭105以及負極接頭106 ;收容并密封這些電極疊層體101以及正極接頭105、負極 接頭106的上部外裝構件107以及下部外裝構件108 ;以及未特別圖示的電解液。
[0030] 而且，正極板102、隔板103、負極板104的片數未特別限定，也可以通過1片正極 板102、3片隔板103、1片負極板104構成電極疊層體101，而且，也可以根據需要適當選擇 正極板102、隔板103以及負極板104的片數。
[0031] 構成電極疊層體101的正極板102具有在延伸至正極接頭105的正極側集電體 104a、以及在正極側集電體104a的一部分的兩主面上分別形成的正極活性物質層。作為構 成正極板102的正極側集電體102a，例如，可以由厚度20 μ m左右的鋁箔、鋁合金箔、銅鈦 箔、或者不銹鋼箔等電化學性穩(wěn)定的金屬箔構成。
[0032] 構成正極板102的正極活性物質層，通過將混合了正極活性物質、碳等導電劑、聚 偏氟乙烯或聚四氟乙烯的水性分散液等粘接劑的材料，涂敷在正極側集電體104a的一部 分的主面上，進行干燥以及壓制而形成。
[0033] 本實施方式的二次電池10在構成正極板102的正極活性物質層中，作為正極活性 物質，至少包含在充電時和放電時開路電壓曲線不同的正極活性物質，即，充放電曲線上具 有滯后的正極活性物質。作為這樣的在充電時和放電時開路電壓曲線不同的正極活性物 質，未特別限定，但是例如舉出以下述一般式（1)表示的化合物。特別是，以下述一般式（1) 表示的化合物因為是高電位并且高容量，所以通過使用這樣的化合物作為正極活性物質， 可以便二次電池10成為具有高能量密度的電池。而且，用下述一般式（1)表示的化合物通 常形成固溶體。
[0034] aLi [Li1/3Mn2/3]02 · (1 - a) Li [NiwCoxMnyAz] 02 · · · (1)
[0035] (0 < a < 1，w+x+y+z = 1，0 芻 w，X，y，z 芻 1，A 是金屬元素）
[0036] 而且，在以上述一般式（1)表示的化合物中，作為A，只要是金屬元素（Li，Ni，Co， Μη以外的金屬元素），任何都可以，未特別限定，但是優(yōu)選從？6￥，1^1，1%中選擇的至少 1種，其中優(yōu)選Ti。
[0037] 而且，在上述一般式（1)中，w，x，y，z只要在滿足w+x+y+z = 1，0蘭w，x，y，z芻1 的范圍即可，未特別限定，但是優(yōu)選z = 0。即，更好的是以下述一般式（2)表示的化合物。
[0038] aLi[Li1/3Mn2/3]02 · (1 - a)Li[NiwCoxMny]02 · · · (2)
[0039] (0 < a < 1, w+x+y = l,0=w, x,y = 1)
[0040] 而且，在正極活性物質層中，也可以包含上述的充電時和放電時開路電壓曲線不 同的正極活性物質以外的正極活性物質，例如，鎳酸鋰（LiNi0 2)、錳酸鋰（LiMn204)、鈷酸鋰 (LiCo02)等鋰復合氧化物、LiFeP0 4或LiMnP04等。
[0041] 然后，構成這些3片正極板102的各正極側集電體102a與正極接頭105接合。作 為正極接頭105，例如，可以使用厚度0. 2_左右的鋁箔，鋁合金箔，銅箔，或者，鎳箔等。
[0042] 構成電極疊層體101的負極板104具有：延伸至負極接頭106的負極側集電體 l〇4a、分別形成在該負極側集電體104a的一部分的兩主面上的負極活性物質層。
[0043] 負極板104的負極側集電體104a例如是厚度10 μ m左右的鎳箔、銅箔、不銹鋼箔、 或者鐵箔等電化學性穩(wěn)定的金屬箔。
[0044] 而且，構成負極板104的負極活性物質層，例如，在難石墨化碳、易石墨化碳、或者 石墨等的負極活性物質中，添加聚偏氟乙烯等粘接劑，以及N - 2 -甲基吡咯烷酮等溶劑而 調制漿料，涂敷在負極側集電體l〇4a的一部分的兩主面上，通過干燥及壓制而形成。
[0045] 而且，在本實施方式的二次電池10中，3片負極板104為，構成負極板104的各負 極側集電體104a與單一的負極接頭106接合的結構。即，在本實施方式的二次電池10中， 各負極板104為與單一的公共的負極接頭106接合的結構。
[0046] 電極疊層體101的隔板103是防止上述的正極板102和負極板104的短路的部件， 也可以具有保持電解質的功能。該隔板103例如為，厚度25 μ m左右的聚乙烯（PE)或乙烯 聚丙烯（PP)等聚烯烴等構成的微多孔性膜，具有在流過過電流時，通過其發(fā)熱，將層的空 孔閉塞，中斷電流的功能。
[0047] 然后，如圖3所示，通過正極板102和負極板104夾著隔板103交替地疊層，進而， 在其最上層以及最下層分別疊層隔板103,由此形成電極疊層體101。
[0048] 在二次電池10中包含的電解液是，在有機液體溶劑中溶解硼氟化鋰（LiBF4)、六 氟磷酸鋰（LiPF6)等鋰鹽作為溶質的液體。作為構成電解液的有機液體溶劑，例如可以舉 出，碳酸丙烯（PC)、碳酸乙二酯（EC)、碳酸亞丁酯（BC)、碳酸二甲酯（DMC)、甲基乙基碳酸脂 (EMC)、碳酸二乙酯（DEC)、甲酸甲酯（MF)、乙酸甲酯（MA)、丙酸甲酯（MP)等酯類溶劑，它們 可以混合使用。
[0049] 如上那樣構成的電極疊層體101被收容在上部外裝構件107以及下部外裝構件 108 (密封單元）中并被密封。用于密封電極疊層體101的上部外裝構件107以及下部外裝 構件108,例如用聚乙烯或乙烯聚丙烯等樹脂薄膜，或者將鋁等金屬箔的兩面用聚乙烯或乙 烯聚丙烯等樹脂層壓的樹脂一金屬薄膜層壓材料等、具有柔軟性的材料而形成，通過將這 些上部外裝構件107以及下部外裝構件108熱融合，在將正極接頭105以及負極接頭106 導出到外部的狀態(tài)下，密封電極疊層體101。
[0050] 而且，在正極接頭105以及負極接頭106中，在與上部外裝構件107以及下部外裝 構件108接觸的部分中，為了確保上部外裝構件107和下部外裝構件108的密封性，設置有 密封薄膜109。作為密封薄膜109,未特別限定，但是例如可以由聚乙烯、變性聚乙烯、乙烯 聚丙烯、變性乙烯聚丙烯、或者離子鍵共聚物等耐電解液性及熱融合性優(yōu)良的合成樹脂材 料構成。
[0051] 本實施方式的二次電池 10如上那樣構成。
[0052] 接著，說明本實施方式的二次電池10的充放電特性。如上所述，二次電池10使用 在充電時和放電時開路電壓曲線不同的正極活性物質作為正極活性物質，即，在充放電曲 線上具有滯后的正極活性物質。因此，如圖4所示，在二次電池 10從S0C = 0%至S0C = 100%進行充電，之后，從S0C = 100%至S0C = 0%進行放電的情況下，充電時的開路電壓 曲線和放電時的開路電壓曲線不同，具有滯后。這里，在本實施方式中，如圖4所示，將從 S0C = 0 %至S0C = 100 %進行了充電的情況下的充電時開路電壓曲線設為充電時基本開路 電壓曲線α，相反，將從S0C = 100%至S0C = 0%進行了放電的情況下的放電時開路電壓 曲線設為放電時基本開路電壓曲線β。即，如圖4所示，在從S0C = 0%開始進行了二次電 池10的充電的情況下，按照圖4中所示的充電時基本開路電壓曲線α，伴隨S0C的上升， 二次電池 10的開路電壓上升。然后，直至規(guī)定的全充電狀態(tài)，即，全充電電壓Vmax(S0C = 100%)為止進行了充電后，從充電切換到放電，而在進行了放電的情況下，按照圖4中所示 的放電時基本開路電壓曲線β進行放電。
[0053] 即，如圖4所示，二次電池10具有即使是一樣的S0C，在充電時和放電時開路電 壓的值也極大不同的性質。因此，例如，如圖4中所示，即使S0C是一樣的S0Q，在充電時 開路電壓為％」，另一方面，在放電時開路電壓為Vi 2，在充電時和放電時產生電壓差Λν = Vl-1 - Vl-2。
[0054] 而且，在圖4中，以從SOC = 0%至SOC = 100%進行了充電，接著，從SOC = 100% 至S0C = 0%進行了放電的情況為例進行了說明，但是，即使在任意的S0C中進行了這樣的 充放電操作情況下（例如，從300 = 30%至5(^ = 70%充電，從5(^ = 70%至5(^ = 30% 放電的情況等），同樣地在充放電曲線中具有滯后。
[0055] 另一方面，在圖5中，如充放電曲線A(圖5中，以點劃線表示。）所示，在從規(guī)定的 全充電電壓Vmax至S0C 2進行了放電后，從放電切換到充電，直至全充電電壓Vmax為止進行 了充電的情況如下所述。即，在放電時，沿著放電時基本開路電壓曲線β進行放電，之后， 在S0C 2中，從放電切換到充電從而進行了充電的情況下，成為與充電時基本開路電壓曲線 α不同的充電曲線，并且在直至規(guī)定的全充電電壓Vmax進行了充電后，再次進行放電時， 沿著放電時基本開路電壓曲線β進行放電。
[0056] 同樣，在圖6中，如作為充放電曲線Β(圖6中，用虛線表示。）所示，在直至與上述 不同的S0C即S0C 3進行了放電后，從放電切換到充電，直至全充電電壓Vmax為止進行了充電 的情況下，也示出同樣的傾向。即，在圖5,圖6的任意一個情形中，從規(guī)定的全充電電壓乂_ 進行了放電的情況下，任何一個都沿著放電時基本開路電壓曲線β進行放電，這樣傾向不 基于直至規(guī)定的全充電電壓V max進行充電時的充電開始時的S0C (例如，如果是圖5，圖6所 示的例子，則為S0C2、S0C3)。即，從規(guī)定的全充電電壓Vmax開始進行了放電的情況下，不管 之前的充放電歷史如何，都一律沿著放電時基本開路電壓曲線β進行放電。
[0057] 因此，在本實施方式中，對于二次電池10的這樣的充放電特性，在控制裝置20中 預先存儲從預先規(guī)定的全充電電壓開始進行了放電時的放電曲線，即放電時基本開路 電壓曲線β，通過使用放電時基本開路電壓曲線β，由控制裝置20計算二次電池10的 S0C，根據計算出的S0C，計算剩余電量。特別是，在將本實施方式的二次電池的控制系統適 用于電動車輛的情況下，通常二次電池10在被充電至規(guī)定的全充電狀態(tài)后使用，所以在這 樣的情況下，沿著放電時基本開路電壓曲線β進行放電，所以可以預先存儲放電時基本開 路電壓曲線β，根據它計算二次電池10的S0C以及剩余電量，從而可以適當地計算它們。
[0058] 而且，在本實施方式中，放電時基本開路電壓曲線β，例如通過對二次電池10,實 際測量直至規(guī)定的全充電電壓V max為止實際進行充電，接著，實際進行了放電時的數據來獲 得。
[0059] 而且，在圖4?圖6中，作為一個實施例，示出使用以上述一般式（2)表示的化合 物作為正極活性物質，使用將其與石墨負極組合的電池的情況的充放電特性，但是當然未 特別限定于這樣結構。
[0060] 接著，說明本實施方式的動作例。圖7是表示本實施方式中的S0C的計算處理的 流程圖。而且，以下，說明二次電池10直至規(guī)定的全充電電壓v max為止進行了充電后，進行 二次電池10的放電的情況下的動作例。
[0061] 首先，在步驟S1中，通過控制裝置20,對二次電池10進行是否從全充電狀態(tài)開始 放電的判定。在開始放電了的情況下，進至步驟S2，另一方面，在沒有開始放電的情況下，在 步驟S1中等待。
[0062] 在步驟S2中，通過控制裝置20執(zhí)行讀出控制裝置20中預先存儲的放電時基本開 路電壓曲線β的處理。
[0063] 接著，在步驟S3中，通過控制裝置20進行獲取由電壓計50測量的二次電池10的 端子電壓以及由電流計40測量的二次電池10的電流值的處理。
[0064] 在步驟S4中，通過控制裝置20執(zhí)行根據在步驟S2中獲取的二次電池10的端子 電壓以及電流值計算二次電池10的當前的開路電壓的處理。而且，作為二次電池10的當 前的開路電壓的計算方法，未特別限定，但是例如舉出，使用多個二次電池10的端子電壓 以及電流值的數據，根據多個端子電壓以及電流值的數據，使用回歸直線，估計電流值為零 的情況下的端子電壓的值，將其計算作為開路電壓的方法等。
[0065] 在步驟S5中，通過控制裝置20執(zhí)行以下處理，即根據在步驟S2中讀出的放電時 基本開路電壓曲線β，由在步驟S4中計算的二次電池10的當前的開路電壓，計算二次電池 10的當前的S0C的處理。如以圖4所示的情況為例進行說明，則例如，在步驟S4中計算的 二次電池10的當前的開路電壓為Vi 2的情況下，由放電時基本開路電壓曲線β，計算與開 路電壓％ 2對應的SOC，S卩，S0Q作為二次電池10的當前的S0C。
[0066] 接著，在步驟S6中，通過控制裝置20執(zhí)行根據在步驟S5中計算的二次電池10的 當前的S0C，計算二次電池10的當前的剩余電量的處理。這里，圖8是用于說明二次電池 10的當前的剩余電量的計算方法的圖。如圖8所示，例如，在二次電池10的當前的S0C為 S0Q的情況下，在圖8中，由放電時基本開路電壓曲線β、SOC = S0Q的線、X軸（為表示 S0C的軸，開路電壓=0V的線）、y軸（為表示開路電壓的軸，S0C = 0%的線）所包圍的面 積（從S0C = 0%至SOC = S0Q的積分值）表示剩余電量（單位：Wh)。因此，在本實施方 式中，通過這樣的方法，根據在步驟S5中計算的二次電池10的當前的S0C和放電時基本開 路電壓曲線β，進行二次電池10的剩余電量的計算。
[0067] 而且，在本實施方式中，也可以取代計算二次電池10的剩余電量，或者，除了二次 電池10的剩余電量的計算，還設為按照下述式（3)，計算剩余電力率的方式。
[0068] 剩余電力率（％)=二次電池10的剩余電量/全充電狀態(tài)中的剩余電量X 100 ? · ·⑶
[0069] 而且，如圖8所示，全充電狀態(tài)中的剩余電量可以通過求由放電時基本開路電壓 曲線i3、S0C= 100%的線、X軸（為表示S0C的軸，開路電壓=0V的線）、y軸（為表示開 路電壓的軸，S0C = 0%的線）所包圍的面積（從S0C = 0%至S0C = 100%為止的積分值） 來計算。
[0070] 接著，在步驟S7中，進行將在步驟S6中計算的二次電池10的剩余電量的信息從 控制裝置20輸出到顯示裝置60,在顯示裝置60中顯示二次電池10的剩余電量的信息的處 理。而且，也可以設為取代計算二次電池10的剩余電量，或者除了二次電池10的剩余電量 的計算之外，在計算了二次電池10的剩余電力率的情況下，作為在顯示裝置60中顯示的信 息，取代二次電池10的剩余電量，或者，除了二次電池10的剩余電量的計算之外，還顯示二 次電池10的剩余電力率的方式。
[0071] 在步驟S8中，通過控制裝置20進行二次電池10的放電是否已結束的判定。在二 次電池10的放電未結束的情況下，返回步驟S2,直至二次電池10的放電結束為止，反復執(zhí) 行上述的步驟S2?S7的處理。然后，在二次電池10的放電已結束的情況下，結束本處理。
[0072] 按照本實施方式，預先存儲從規(guī)定的全充電狀態(tài)，S卩，從全充電電壓Vmax(S0C = 100%)開始進行了放電的情況下的放電曲線，作為放電時基本開路電壓曲線β，在從規(guī)定 的全充電電壓開始進行了放電的情況下，根據放電時基本開路電壓曲線β，從二次電 池10的當前的開路電壓，計算二次電池10的當前的SOC。因此，按照本實施方式，可以高精 度地計算從規(guī)定的全充電電壓開始進行了放電時的、二次電池10的當前的SOC。
[0073] 此外，按照本實施方式，由于作為計算二次電池10的當前的S0C而使用的充放電 曲線，至少僅存儲從規(guī)定的全充電電壓開始進行了放電的情況下的放電時基本開路電 壓曲線β即可，所以由此能夠降低控制裝置20的數據容量。而且，即使在根據溫度變化或 二次電池10的惡化程度而進行校正時，至少只校正放電時基本開路電壓曲線β即可，所以 除了降低數據容量，還能夠降低運算負荷。特別是，在將本實施方式的二次電池的控制系統 適用于電動車輛的情況下，通常二次電池10在被充電至規(guī)定的全充電狀態(tài)后使用，在這樣 情況下，由于沿著放電時基本開路電壓曲線β進行放電，所以通過至少僅存儲放電時基本 開路電壓曲線β，根據該曲線，能夠適當地計算二次電池10的當前的S0C。
[0074] 進而，按照本實施方式，如圖8所示，通過使用從規(guī)定的全充電電壓Vmax(S0C = 100% )開始進行了放電的情況下的放電時基本開路電壓曲線β，能夠從二次電池10的當 前的S0C，高精度地求出剩余電量（可放電電量）。
[0075] 《第2實施方式》
[0076] 接著，說明本發(fā)明的第2實施方式。
[0077] 本發(fā)明的第2實施方式除了進行二次電池10的當前的S0C的計算是否可能的判 斷，在判斷為不能進行二次電池10的當前的S0C的計算的情況下，執(zhí)行將二次電池10充電 至規(guī)定的全充電電壓V max(S0C = 100% )的控制之外，具有與上述的第1實施方式相同的結 構，并且，同樣地進行動作。
[0078] 這里，如對本實施方式的二次電池10的充放電特性進一步說明，則本實施方式的 二次電池10除了在上述第1實施方式中說明的特性，還具有以下那樣的特性。
[0079] 即，在本實施方式的二次電池10中，如圖9所示，在沿著放電時基本開路電壓曲線 β進行了放電后，在S0C2中從放電切換至充電，進行了充電的情況下，如上所述，如在圖9 中作為充放電曲線C表示的那樣，沿著與50(： 2對應的再充電時開路電壓曲線γ ( S卩，與充 放電曲線A對應的電壓曲線）進行充電。然后，之后充電至S0C4，再次從充電切換到放電而 進行了放電的情況下，如圖9中作為充放電曲線C表示的那樣，直至充電切換時S0(； ha$即 S0C2，按照對應于從充電切換到放電的S0C即S0C4的放電曲線進行放電，另一方面，在超過 充電切換時S0(； haw即S0C2時，沿著放電時基本開路電壓曲線β進行放電。而且，在圖9 中所示的充放電曲線C，表示進行了下一次充放電動作時的充電時以及放電時的開路曲線。
[0080] (1)沿著放電時基本開路電壓曲線β進行了放電后，在S0C2中從放電切換到充 電，充電至S0C 4
[0081] (2)在S0C4中，從充電切換到放電，超過S0C2，放電至任意的S0C
[0082] S卩，在本實施方式的二次電池10中，如圖9所示，沿著放電時基本開路電壓曲線β 進行了放電后，從放電切換到充電，進行了充電直至規(guī)定的SOC (S0C尹100 % )后，再次進行 放電時，直至從放電切換到充電時的S0C(在圖9所示的例子中，S0C2)，不沿著放電時基本 開路電壓曲線β。而且，在該情況下，不能如上述第1實施方式那樣使用放電時基本開路電 壓曲線β計算二次電池10的當前的S0C。因此，在本實施方式中，在這樣不能計算二次電 池10的當前的SOC的情況下，對二次電池10進行充電，通過進行一次充電至規(guī)定的全充電 電壓，再次使二次電池10的放電過程中的動作沿著放電時基本開路電壓曲線β進行。 然后，由此能夠基于在上述的第1實施方式中說明的放電時基本開路電壓曲線β，計算二 次電池10的當前的S0C。
[0083] 接著，根據圖10所示的流程圖說明第2實施方式的動作例。而且，在第2實施方 式中，與上述的第1實施方式中的動作例（參照圖7)相比，除了追加步驟S101，S102以外， 是同樣的。
[0084] S卩，如圖10所示，在步驟S1中對于二次電池10判定為從全充電狀態(tài)開始了放電 的情況下，進至步驟S101，進行能否計算二次電池10的當前的S0C的判定。而且，作為判定 能否計算二次電池10的當前的S0C的方法未特別限定，例如舉出，可以判定二次電池10的 放電不與放電時基本開路電壓曲線β對應的情況，具體地說，如圖9所示，在沿著放電時基 本開路電壓曲線β進行了放電后，從放電切換到充電，直至規(guī)定的soc(soc尹100% )進行 了充電的情況，或者，再之后，再次進行了放電的情況等。
[0085] 然后，在步驟S101中，在判定不可能進行二次電池10的當前的S0C的計算的情況 下，進至步驟S102,在步驟S102中執(zhí)行用于使二次電池10充電至規(guī)定的全充電狀態(tài)的控 制，在二次電池10充電至規(guī)定的全充電狀態(tài)時，返回步驟S1。
[0086] 另一方面，在步驟S101中判定為能夠進行二次電池10的當前的S0C的計算的情 況下，進至步驟S2,與上述的第1實施方式一樣，執(zhí)行步驟S2?S8的處理。
[0087] 按照第2實施方式，除了上述第1實施方式的效果，還可以產生以下的效果。
[0088] S卩，按照第2實施方式，在不能計算二次電池10的當前的S0C的情況下，對二次電 池10進行充電，通過進行一次充電至規(guī)定的全充電電壓v max，可以再次使二次電池10的放 電過程中的動作沿著放電時基本開路電壓曲線β進行。于是，由此按照第2實施方式，能 夠基于上述第1實施方式中說明的放電時基本開路電壓曲線β，進行二次電池10的當前 的S0C的計算。因此，按照第2實施方式，能夠更適當地進行二次電池10的當前的S0C的 計算。
[0089] 《第3實施方式》
[0090] 接著，說明本發(fā)明的第3實施方式。
[0091] 本發(fā)明的第3實施方式除了進行能否計算二次電池10的當前的S0C的判斷，在判 斷為不能進行二次電池10的當前的S0C的計算的情況下，執(zhí)行將二次電池10放電至規(guī)定 的S0C的控制以外，具有與上述的第2實施方式相同的結構，并且，同樣地進行動作。
[0092] S卩，如在上述的第2實施方式中也說明的那樣，在本實施方式的二次電池10中， 如圖9所示，在S0C2中從放電切換到充電，在進行了充電后直至充電到S0C 4，再次從充電 切換到放電從而進行了放電的情況下，如作為充放電曲線C表示的那樣，直至充電切換時 S0(；haw即S0C2，按照與放電時基本開路電壓曲線β不同的放電曲線進行放電，另一方面， 在超出充電切換時S0C eha,ge即S0C2時，沿著放電時基本開路電壓曲線β進行放電。
[0093] 因此，在本實施方式中，在進行了放電后，從放電切換到充電，在進行了充電直至 規(guī)定的S0C(S0C尹100% )后，再次進行了放電時，對于二次電池10,使其放電至從放電切 換到充電時的充電切換時S0(；haw，由此，可以使二次電池10的放電過程中的動作沿著放電 時基本開路電壓曲線β進行。于是，由此能夠基于上述的第1實施方式中說明的、放電時 基本開路電壓曲線β，進行二次電池10的當前的SOC的計算。
[0094] 接著，根據圖11所示的流程圖說明第3實施方式的動作例。而且，在第3實施方 式中，與上述的第2實施方式中的動作例（參照圖10)相比，除了取代步驟S102而追加了 步驟S201以外，其它相同。
[0095] S卩，如圖11所示，在步驟S1中，對于二次電池10,判定為從全充電狀態(tài)開始放電的 情況下，進至步驟S101，判定是否能夠計算二次電池10的當前的S0C。
[0096] 然后，在步驟S101中，判定為不能進行二次電池10的當前的S0C的計算的情況 下，進至步驟S201，在步驟S201中，執(zhí)行用于使二次電池10放電至從放電切換到充電時的 充電切換時soc eha,ge的控制，在二次電池10被放電至充電切換時S0Ceha,ge時，返回步驟S1。
[0097] 另一方面，在步驟S101中，判定為能夠進行二次電池 10的當前的S0C的計算的情 況下，進至步驟S2,與上述的第2實施方式一樣，執(zhí)行步驟S2?S8的處理。
[0098] 按照第3實施方式，除了上述的第1實施方式的效果之外，還可以產生以下的效 果。
[0099] 即，按照第3實施方式，在不能計算二次電池 10的當前的S0C的情況下，通過使其 放電至從放電切換到充電時的充電切換時S0(；haw，可以再次使二次電池10的放電過程中 的動作沿著放電時基本開路電壓曲線β。于是，由此按照第3實施方式，能夠基于上述的第 1實施方式中說明的、放電時基本開路電壓曲線β，進行二次電池10的當前的S0C的計算。 因此，按照第3實施方式，能夠更適當地進行二次電池10的當前的S0C的計算。
[0100] 以上，說明了本發(fā)明的實施方式，但是這些實施方式是為了使本發(fā)明容易理解而 記載的實施方式，不是為了限定本發(fā)明而記載的實施方式。因此，在上述的實施方式中公開 的各要素的含義，其主旨在于包含屬于本發(fā)明的技術范圍的全部設計變更或等同物。
[0101] 例如，在上述的實施方式中，例示了作為從規(guī)定的全充電狀態(tài)進行了放電的情況 的放電時基本開路電壓曲線β，使用從S0C = 100%中的全充電電壓￥_進行了放電的曲 線的情況，但是作為放電時基本開路電壓曲線β，適當設定為與二次電池10的電池設計、 或實際使用二次電池10的充放電系統設計對應的曲線即可。即，例如，不一定需要將規(guī)定 的全充電狀態(tài)設定為從構成二次電池10的正極活性物質以及負極活性物質考慮的理想的 全充電狀態(tài)（將其設為100%充電狀態(tài)。），例如，也可以將比理想的全充電狀態(tài)低若干的 95%充電狀態(tài)設定為規(guī)定的全充電狀態(tài)。但是，由進一步提高本實施方式的效果的觀點出 發(fā)，作為這樣規(guī)定的全充電狀態(tài)，希望設定為接近100 %充電狀態(tài)。
[0102] 而且，在本實施方式中，作為放電時基本開路電壓曲線β，可以取代直至規(guī)定的全 充電電壓v max進行實際充電，接著對進行實際放電時的數據進行實際測量的數據，而使用從 該數據每間隔規(guī)定的S0C(例如，每間隔1% )，提取對應的開路電壓而形成的間歇數據，通 過使用這樣的間歇數據，能夠進一步降低控制裝置20的數據容量。
[0103] 而且，在使用這樣的間歇數據的情況下，控制裝置20可以采用使用內插法，根據 計算的開路電壓求出二次電池10的當前的S0C的方法。即，例如，如圖12所示，在間歇數 據中，將二次電池10的當前的開路電壓設為E，在存儲有對應的S0C的開路電壓中，將二次 電池10的當前的開路電壓具有比E大的值的開路電壓設SE n，并且，將二次電池10的當前 的開路電壓具有E以下的值的開路電壓設為En+1，將與這些開路電壓E n、En+1對應的S0C設 為S0Cn，S0Cn+1的情況下，與二次電池10的當前的開路電壓E對應的S0C，即SOC(E)，可以 按照下述式（4)計算。
[0104] SOC(E) = S0Cn - Δ SOCX (E - En)/(En+1 - En) · · · (4)
[0105] 而且，在上述式（4)中，ASOC是與開路電壓En對應的SOC和與開路電壓E n+1對應 的S0C的差分。而且，在使用間歇數據的情況中，從進一步提高與二次電池10的當前的開 路電壓E對應的S0C，即SOC(E)的計算精度的觀點出發(fā)，優(yōu)選作為E n，選擇具有比二次電池 10的當前的開路電壓E大的值且最接近開路電壓E的電壓，作為En+1，選擇具有二次電池10 的當前的開路電壓E以下的值且最接近開路電壓E的電壓。
[0106] 或者，在使用這樣的間歇數據的情況中，也可以設為以下結構，根據（E - En)/ (En+1 - En)的值，按照下述式（5)，（6)，從二次電池10的當前的開路電壓E計算與二次電 池10的當前的開路電壓E對應的S0C即S0C(E)。
[0107] 0 蘭（E - EnV(En+1 - En) < 0· 5 的情況 S0C(E) = S0Cn · · · (5)
[0108] 0· 5 蘭（E - EnV(En+i - En)蘭 1 的情況 S0C(E) = S0C時· · ·（6)
[0109] 而且，在上述式（5)，（6)中，En是在存儲有對應的S0C的開路電壓中，具有比二次 電池10的當前的開路電壓E大的值且最接近開路電壓E的電壓，E n+1是在存儲有對應的S0C 的開路電壓中，使二次電池10的當前的開路電壓具有E以下的值且最接近開路電壓E的電 壓，S0Cn+1是與開路電壓E n+1對應的S0C。
[0110] 而且，在上述的實施方式中，采用了根據放電時基本開路電壓曲線β，由二次電池 10的當前的開路電壓，求出二次電池10的當前的S0C的方法，但是也可以取代這樣方法而 設為根據電流累計，計算二次電池10的當前的S0C的結構。即，也可以設為對從通過電流計 40檢測到的放電開始時起的充放電電流進行連續(xù)地累計，根據累計結果，計算二次電池10 的當前的S0C的結構。然后，可以設為在該情況中，例如，以規(guī)定的第1間隔（例如，10msec 間隔）進行基于電流累計的S0C的計算，并且在比第1間隔長的規(guī)定的第2間隔（例如，數 分?數十分左右），一起進行基于上述的放電時基本開路電壓曲線β的S0C的計算，由此可 以根據基于放電時基本開路電壓曲線β的S0C的計算結果，校正基于電流累計的S0C的計 算結果的結構。特別是，通過使用這樣的方法，可以通過運算負荷比較輕的電流累計，進行 S0C的計算，另一方面，通過根據基于放電時基本開路電壓曲線β的S0C的計算結果，校正 基于電流累計的S0C的計算結果，可以提高S0C的計算精度。
[0111] 而且，在進行基于電流累計的S0C的計算的情況下，與上述的實施方式一樣，當然 可以采用根據計算的二次電池10的當前的S0C，計算二次電池10的剩余電量或剩余電力率 的結構。
[0112] 而且，在上述的實施方式中，二次電池10相當于本發(fā)明的二次電池，控制裝置20 分別相當于本發(fā)明的判斷單元、充電控制單元、放電控制單元、存儲單元、S0C計算單元、剩 余容量計算單元、充放電電流累計單元、以及校正單元。
【權利要求】
1. 一種二次電池的控制裝置，使用在充電時和放電時開路電壓曲線不同的正極活性物 質作為正極材料，包括： 判斷單元，根據所述二次電池的充放電的狀態(tài)，判斷是否能夠進行所述二次電池的當 前的充電狀態(tài)即SOC的計算；以及 充電控制單元，在通過所述判斷單元判斷為不能進行所述二次電池的當前的SOC的計 算的情況下，使所述二次電池充電至規(guī)定的全充電狀態(tài)。
2. 如權利要求1所述的二次電池的控制裝置，還包括： 存儲單元，在使所述二次電池充電至所述規(guī)定的全充電狀態(tài)后，從全充電狀態(tài)進行了 放電時，將放電過程中的SOC和開路電壓之間的關系作為基本放電開路電壓信息進行存 儲， 在將所述二次電池放電的情況下，所述判斷單元判斷為所述二次電池的SOC和開路電 壓之間的關系不與從所述基本放電開路電壓信息求得的基本放電開路電壓曲線對應的情 況下，判斷為不能進行所述二次電池的當前的SOC的計算。
3. 如權利要求1或者2所述的二次電池的控制裝置， 所述判斷單元，在對所述二次電池進行了放電后，再次進行了充電的情況下，判斷為不 能進行所述二次電池的當前的SOC的計算。
4. 一種二次電池的控制裝置，使用了在充電時和放電時開路電壓曲線不同的正極活性 物質作為正極材料，包括： 存儲單元，在將所述二次電池充電至規(guī)定的全充電狀態(tài)后，從全充電狀態(tài)進行了放電 時，將放電過程中的SOC和開路電壓之間的關系，作為基本放電開路電壓信息進行存儲；以 及 SOC計算單元，根據所述基本放電開路電壓信息，在放電過程中，由所述二次電池的當 前的開路電壓，計算所述二次電池的當前的SOC。
5. 如權利要求4所述的二次電池的控制裝置，還包括： 判斷單元，判斷是否能夠通過所述SOC計算單元，根據所述基本放電開路電壓信息，計 算所述二次電池的當前的SOC ;以及 充電控制單元，在通過所述判斷單元，判斷為不能進行所述二次電池的當前的SOC的 計算的情況下，使所述二次電池充電至規(guī)定的全充電狀態(tài)。
6. 如權利要求4所述的二次電池的控制裝置，還包括： 判斷單元，判斷是否可以通過所述SOC計算單元，根據所述基本放電開路電壓信息計 算所述二次電池的當前的SOC ;以及 放電控制單元，在通過所述判斷單元判斷為不能進行所述二次電池的當前的SOC的計 算的情況下，使所述二次電池放電，直至成為能夠根據所述基本放電開路電壓信息計算所 述二次電池的當前的SOC的狀態(tài)。
7. 如權利要求4至6中任意一項所述的二次電池的控制裝置，還包括： 剩余容量計算單元，由通過所述SOC計算單元計算的所述二次電池的當前的SOC,計算 所述二次電池的剩余容量。
8. 如權利要求7所述的二次電池的控制裝置， 所述剩余容量計算單元根據所述基本放電開路電壓信息以及所述二次電池的當前的 SOC，計算所述二次電池的剩余容量作為剩余電量。
9. 如權利要求4至8中任意一項所述的二次電池的控制裝置， 所述存儲單元每規(guī)定的S0C間隔，間歇地存儲放電過程中的S0C和開路電壓的關系，作 為所述基本放電開路電壓信息， 所述S0C計算單元由所述二次電池的當前的開路電壓，按照下述式（I)，計算所述二次 電池的當前的S0C， SOC (E) = S0Cn - Δ SOCX (E - En) / (En+1 - En) · · · (I) 在上述式（I)中， E是二次電池的當前的開路電壓， En是對應的S0C被存儲在所述存儲單元中的開路電壓，具有比二次電池的當前的開路 電壓E大的值， En+1是對應的S0C被存儲在所述存儲單元中的開路電壓，具有二次電池的當前的開路 電壓E以下的值， S0Cn是與開路電壓En對應的S0C， Δ S0C是與開路電壓En對應的S0C和與開路電壓En+1對應的S0C的差分， SOC(E)是與二次電池的當前的開路電壓E對應的S0C。
10. 如權利要求4至9中任意一項所述的二次電池的控制裝置， 所述正極活性物質包含以下述一般式（II)表示的化合物， aLi[Li1/3Mn2/3]02 · (1 - a) Li [NiwCoxMnyAj02 · · · (II) 在上述式（II)中，0 < a < 1，w+x+y+z = 1，0芻w，x，y，z芻1，A為金屬元素。
11. 如權利要求4至10中任意一項所述的二次電池的控制裝置，包括： 充放電電流累計單元，通過累計所述二次電池的充放電電流，計算基于電流累計的 S0C, 所述充放電電流累計單元包括：校正單元，基于由所述S0C計算單元計算的所述二次 電池的當前的S0C,對基于由所述充放電電流累計單元計算的電流累計的S0C進行校正。
12. -種二次電池的充電控制方法，所述二次電池使用在充電時和放電時開路電壓曲 線不同的正極活性物質作為正極材料，該方法包括： 根據所述二次電池的充放電的狀態(tài)，進行能否進行所述二次電池的當前的S0C的計算 的判斷， 在判斷為不能進行所述二次電池的當前的S0C的計算的情況下，使所述二次電池充電 至規(guī)定的全充電狀態(tài)。
13. -種二次電池的S0C檢測方法，所述二次電池使用在充電時和放電時開路電壓曲 線不同的正極活性物質作為正極材料，在該方法中， 在將所述二次電池充電至規(guī)定的全充電狀態(tài)后，從全充電狀態(tài)進行了放電時，根據放 電過程中的S0C和開路電壓之間的關系，以及所述二次電池的當前的開路電壓，計算所述 二次電池的當前的S0C。
【文檔編號】H02J7/00GK104160291SQ201380011722
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2013年2月26日 優(yōu)先權日:2012年3月8日
【發(fā)明者】大澤康彥, 蕪木智裕, 伊藤淳史 申請人:日產自動車株式會社
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