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CN117836644A - 二次电池的健康状态估计方法、二次电池的健康状态估计程序及二次电池的健康状态估计装置 - Google Patents

二次电池的健康状态估计方法、二次电池的健康状态估计程序及二次电池的健康状态估计装置 Download PDF

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CN117836644A
CN117836644A CN202280056634.1A CN202280056634A CN117836644A CN 117836644 A CN117836644 A CN 117836644A CN 202280056634 A CN202280056634 A CN 202280056634A CN 117836644 A CN117836644 A CN 117836644A
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CN
China
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capacity retention
retention rate
cycle
secondary battery
component capacity
Prior art date
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Application number
CN202280056634.1A
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Inventor
杉山秀幸
宫崎嵩大
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eliiy Power Co Ltd
Original Assignee
Eliiy Power Co Ltd
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Publication date
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Abstract

在使用威布尔法则来估计二次电池的健康状态(SOH)的二次电池的健康状态估计方法中，将从工作中的二次电池数据及循环试验中的至少一个得到的二次电池的总容量保持率分离为起因于使用期间引起的劣化而导致的浮动分量容量保持率、以及起因于充放电次数引起的劣化而导致的循环分量容量保持率，求出与所述浮动分量容量保持率对应的威布尔系数mf、ηf及下式(1)的浮动分量容量保持率，求出与所述循环分量容量保持率对应的威布尔系数mc、ηc及下式(2)的循环分量容量保持率，通过下式(A)，估计期间t或循环数N下的健康状态，浮动分量容量保持率:循环分量容量保持率:

Description

二次电池的健康状态估计方法、二次电池的健康状态估计程 序及二次电池的健康状态估计装置
技术领域
本发明涉及蓄电池或蓄电池系统中的二次电池的健康状态估计方法、二次电池的健康状态估计程序、以及二次电池的健康状态估计装置，所述蓄电池由单体的可充放电的二次电池单元或串联或并联连接的多个可充放电的二次电池单元构成，所述蓄电池系统具有蓄电池、以及连接到商用电源、发电装置并能够对所连接的负载进行电力供给的电力调整装置。
背景技术
为了抑制商用电源的使用，提出了一种蓄电池系统，该蓄电池系统使用太阳光等自然能源将发电后的电力蓄积在蓄电池中，对于需要电力的负载，代替商用电源而供给蓄积在蓄电池中的电力。
例如可知，如上所述的蓄电系统大多在一天1～2次的充放电循环中使用，由于循环劣化和经年劣化，二次电池的健康状态逐渐下降。关于长时间使用后的二次电池的容量，如果不实测就不知道，但由于会停止使用的蓄电系统，所以为了掌握工作中的二次电池的现状，需要预测二次电池的健康状态。另外，为了满足减少环境负载的要求，也提出了蓄电系统的使用期间延长等的期望，需要将来的二次电池的寿命预测。
作为现有的方法，已知有大量准备复杂的充电状态的映射来进行健康状态的校正的方法和健康状态的预测公式。作为健康状态的预测公式，已知有使用根法则或幂法则的公式。已知二次电池的容量降低率以二次电池的通电电流量(电流累计值)的二分之一方或与该二次电池的放置时间的二分之一方成比例的二分之一方法则(根法则)求出。公式如下，如果求出将二次电池的通电电流(电流量)以时间累计而得到的通电电流量的平方根，则能够估计该二次电池的劣化状态(或容量降低率)。
[数式1]
另外，还公开了能够不中断来自二次电池的电力供给，且不使二次电池放电至放电终止状态，基于充放电电流的时间经过来求出累计电荷量，由此，估计二次电池的满充电容量或剩余容量(残余容量)的技术(例如，参照专利文献1)。公式如下(幂法则)。
[数式2]
容量劣化率＝ktn
健康状态＝1-ktn
但是，根法则存在与实测的偏差较大的问题。另一方面，幂法则与示出良好拟合的法则同样产生与实际的偏差。而且，由于根法则、幂法则都可以在公式上低于0％的健康状态，所以存在长时间预测中的预测值比实测值低的问题。因此，发明人提出了一种使用威布尔法则的新的健康状态估计方法(参照非专利文献1)。该方法能够将电池作为部分电池的集合体来捕捉，根据其故障率的预测来估计寿命，用下式表示。
[数式3]
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-52974号公报
非专利文献
非专利文献1：第59届电池讨论会演讲摘要集，P212，平成30年11月26日发行
发明内容
发明要解决的课题
与根法则或幂法则相比，使用上述威布尔法则的健康状态估计方法示出与实测值良好的一致，但由于长期预测的误差变大，因此为了实用化，需要更准确的寿命预测。
鉴于上述情况，本发明的目的在于提供一种遍及更长期准确地估计二次电池的健康状态(SOH)的二次电池的健康状态估计方法、二次电池的健康状态估计程序、以及二次电池的健康状态估计装置。
用于解决课题的方案
解决上述课题的本发明的第一方式在于，
一种二次电池的健康状态估计方法，使用威布尔法则来估计二次电池的健康状态(SOH)，其特征在于，
将从工作中的二次电池数据及循环试验中的至少一个得到的二次电池的总容量保持率分离为起因于使用期间引起的劣化而导致的浮动分量容量保持率、以及起因于充放电次数引起的劣化而导致的循环分量容量保持率，
求出与所述浮动分量容量保持率对应的威布尔系数mf、ηf及下式(1)的浮动分量容量保持率，
求出与所述循环分量容量保持率对应的威布尔系数mc、ηc及下式(2)的循环分量容量保持率，
通过下式(A)，估计期间t或循环数N下的健康状态。
[数式4]
浮动分量容量保持率：
循环分量容量保持率：
本发明的第二方式在于，
根据第一方式所述的二次电池的健康状态估计方法，其特征在于，根据浮动试验的测定值求出所述浮动分量容量保持率，将根据所述工作中的二次电池数据求出的实测总容量保持率或根据所述循环试验的测定值求出的总循环试验容量保持率作为所述总容量保持率，分离为所述浮动分量容量保持率和所述循环分量容量保持率。
本发明的第三方式在于，
根据第二方式所述的二次电池的健康状态估计方法，其特征在于，对所述浮动分量容量保持率通过ln(期间)和ln(ln(1/容量保持率))的关系进行威布尔绘图，由此，制作浮动分量容量保持率的威布尔绘图，
根据所述浮动分量容量保持率的威布尔绘图，估计直线式的浮动劣化预测线，根据该浮动劣化预测线的斜率及截距，求出mf及ηf，
根据所述mf及ηf和所述式(1)，求出所述浮动分量容量保持率，
通过将所述总容量保持率除以所述浮动分量容量保持率来求出所述循环分量容量保持率，
对所述循环分量容量保持率通过ln(循环数)和ln(ln(1/容量保持率))的关系进行威布尔绘图，由此，制作循环分量容量保持率的威布尔绘图，根据所述循环分量容量保持率的威布尔绘图，估计直线式的循环劣化预测线，根据该循环劣化预测线的斜率及截距，求出mc及ηc，
根据所述mc及ηc和所述式(2)，求出所述循环分量容量保持率。
本发明的第四方式在于，
根据第一方式所述的二次电池的健康状态估计方法，其特征在于，根据所述循环试验的测定值求出所述浮动分量容量保持率，将根据所述工作中的二次电池数据求出的实测总容量保持率或根据所述循环试验的测定值求出的总循环试验容量保持率作为所述总容量保持率，分离为所述浮动分量容量保持率和所述循环分量容量保持率。
本发明的第五方式在于，
根据第四方式所述的二次电池的健康状态估计方法，其特征在于，对所述总容量保持率通过ln(期间)和ln(ln(1/容量保持率))的关系进行威布尔绘图，由此，制作总容量保持率的威布尔绘图，
对所述总容量保持率的威布尔绘图进行多项式拟合，求出表示曲线的多项式，求出所述多项式的初始的规定期间中的切线，
根据所述切线的斜率及截距，求出mf及ηf，
根据所述mf及ηf和所述式(1)，求出所述浮动分量容量保持率，
通过将所述总容量保持率除以所述浮动分量容量保持率来求出所述循环分量容量保持率，
对所述循环分量容量保持率通过ln(循环数)和ln(ln(1/容量保持率))的关系进行威布尔绘图，由此，制作循环分量容量保持率的威布尔绘图，根据所述循环分量容量保持率的威布尔绘图来估计直线式的循环劣化预测线，根据该循环劣化预测线的斜率及截距来求出mc及ηc，
根据所述mc及ηc和所述式(2)，求出所述循环分量容量保持率。
本发明的第六方式在于，
根据第四方式所述的二次电池的健康状态估计方法，其特征在于，对所述总容量保持率通过ln(期间)和ln(ln(1/容量保持率))的关系进行威布尔绘图，由此，制作总容量保持率的威布尔绘图，
对所述总容量保持率的威布尔绘图进行多项式拟合，求出表示曲线的多项式，根据所述多项式的初始的规定期间中的所述威布尔绘图两点，求出斜率，求出具有所述斜率的多项式的切线，根据所述切线的斜率及截距，求出mf及ηf，
根据所述mf及ηf和所述式(1)，求出所述浮动分量容量保持率，
通过将所述总容量保持率除以所述浮动分量容量保持率来求出所述循环分量容量保持率，
对所述循环分量容量保持率通过ln(循环数)和ln(ln(1/容量保持率))的关系进行威布尔绘图，由此，制作循环分量容量保持率的威布尔绘图，根据所述循环分量容量保持率的威布尔绘图，估计直线式的循环劣化预测线，根据该循环劣化预测线的斜率及截距，求出mc及ηc，
根据所述mc及ηc和所述式(2)，求出所述循环分量容量保持率。
本发明的第七方式在于，
根据第一方式所述的二次电池的健康状态估计方法，其特征在于，通过根据所述工作中的二次电池数据求出的实测总容量保持率来求出所述浮动分量容量保持率，将根据所述工作中的二次电池数据求出的实测总容量保持率或根据所述循环试验的测定值求出的总循环试验容量保持率作为所述总容量保持率，分离为所述浮动分量容量保持率和所述循环分量容量保持率。
本发明的第八方式在于，
根据第七方式所述的二次电池的健康状态估计方法，其特征在于，对所述实测总容量保持率通过ln(期间)和ln(ln(1/容量保持率))的关系进行威布尔绘图，由此，制作实测总容量保持率的威布尔绘图，
对所述实测总容量保持率的威布尔绘图进行多项式拟合，求出表示曲线的多项式，求出所述多项式的初始的规定期间中的切线，
根据所述切线的斜率及截距，求出mf及ηf，
根据所述mf及ηf和所述式(1)，求出所述浮动分量容量保持率，
通过将所述总容量保持率除以所述浮动分量容量保持率来求出所述循环分量容量保持率，
对所述循环分量容量保持率通过ln(循环数)和ln(ln(1/容量保持率))的关系进行威布尔绘图，由此，制作循环分量容量保持率的威布尔绘图，
根据所述循环分量容量保持率的威布尔绘图，估计直线式的循环劣化预测线，根据该循环劣化预测线的斜率及截距，求出mc及ηc，
根据所述mc及ηc和所述式(2)，求出所述循环分量容量保持率。
本发明的第九方式在于，
根据第七方式所述的二次电池的健康状态估计方法，其特征在于，
对所述实测总容量保持率通过ln(期间)和ln(ln(1/容量保持率))的关系进行威布尔绘图，由此，制作实测总容量保持率的威布尔绘图，
对所述实测总容量保持率的威布尔绘图进行多项式拟合，求出表示曲线的多项式，根据所述多项式的初始的规定期间中的所述威布尔绘图两点，求出斜率，求出具有所述斜率的多项式的切线，根据所述切线的斜率及截距，求出mf及ηf，
根据所述mf及ηf和所述式(1)，求出所述浮动分量容量保持率，
通过将所述总容量保持率除以所述浮动分量容量保持率来求出所述循环分量容量保持率，
对所述循环分量容量保持率通过ln(循环数)和ln(ln(1/容量保持率))的关系进行威布尔绘图，由此，制作循环分量容量保持率的威布尔绘图，
根据所述循环分量容量保持率的威布尔绘图，估计直线式的循环劣化预测线，根据该循环劣化预测线的斜率及截距，求出mc及ηc，
根据所述mc及ηc和所述式(2)，求出所述循环分量容量保持率。
本发明的第十方式在于，
一种二次电池的健康状态估计程序，使用威布尔法则来估计二次电池的健康状态(SOH)，其特征在于，使计算机发挥功能来执行如下的步骤：
将从工作中的二次电池数据、循环试验和浮动试验中的至少一个得到的所述二次电池的总容量保持率分离为起因于使用期间引起的劣化而导致的浮动分量容量保持率、以及起因于充放电次数引起的劣化而导致的循环分量容量保持率的步骤；求出与所述浮动分量容量保持率对应的威布尔系数mf、ηf及下式(1)的浮动分量容量保持率的步骤；
求出与所述循环分量容量保持率对应的威布尔系数mc、ηc及下式(2)的循环分量容量保持率的步骤；以及
通过下式(A)，估计期间t或循环数N下的健康状态的步骤。
[数式5]
浮动分量容量保持率：
循环分量容量保持率：
本发明的第十一方式在于，
根据第十方式所述的二次电池的健康状态估计程序，其特征在于，使计算机发挥功能来执行如下的步骤：
根据所述浮动试验的测定值求出所述浮动分量容量保持率，将根据所述工作中的二次电池数据求出的实测总容量保持率或根据所述循环试验的测定值求出的总循环试验容量保持率作为所述总容量保持率，分离为所述浮动分量容量保持率和所述循环分量容量保持率的步骤。
本发明的第十二方式在于，
根据第十一方式所述的二次电池的健康状态估计程序，其特征在于，使计算机发挥功能来执行如下的步骤：
对所述浮动分量容量保持率通过ln(期间)和ln(ln(l/容量保持率))的关系进行威布尔绘图，由此，制作浮动分量容量保持率的威布尔绘图的步骤；
根据所述浮动分量容量保持率的威布尔绘图，估计直线式的浮动劣化预测线的步骤；
根据该浮动劣化预测线的斜率及截距，求出所述威布尔系数mf及ηf的步骤；
根据所述威布尔系数mf及ηf和所述式(1)，求出所述浮动分量容量保持率的步骤；
通过将所述总容量保持率除以所述浮动分量容量保持率来求出所述循环分量容量保持率的步骤；
对所述循环分量容量保持率通过ln(循环数)和ln(ln(1/容量保持率))的关系进行威布尔绘图，由此，制作循环分量容量保持率的威布尔绘图的步骤；
根据所述循环分量容量保持率的威布尔绘图，估计直线式的循环劣化预测线的步骤；
根据该循环劣化预测线的斜率及截距，求出威布尔系数mc及ηc的步骤；以及根据所述威布尔系数mc及ηc和所述式(2)，求出所述循环分量容量保持率的步骤。
本发明的第十三方式在于，根据第十方式所述的二次电池的健康状态估计程序，其特征在于，使计算机发挥功能来执行如下的步骤：
根据所述循环试验的测定值求出所述浮动分量容量保持率，将根据所述工作中的二次电池数据求出的实测总容量保持率或根据所述循环试验的测定值求出的总循环试验容量保持率作为所述总容量保持率，分离为所述浮动分量容量保持率和所述循环分量容量保持率的步骤。
本发明的第十四方式在于，根据第十三方式所述的二次电池的健康状态估计程序，其特征在于，使计算机发挥功能来执行如下的步骤：
对所述总容量保持率通过ln(期间)和ln(ln(1/容量保持率))的关系进行威布尔绘图，由此，制作总容量保持率的威布尔绘图的步骤；
对所述总容量保持率的威布尔绘图进行多项式拟合，求出表示曲线的多项式的步骤；
求出所述多项式的初始的规定期间中的切线的步骤；
根据所述切线的斜率及截距，求出威布尔系数mf及ηf的步骤；
根据所述mf及ηf和所述式(1)，求出所述浮动分量容量保持率的步骤；
通过将所述总容量保持率除以所述浮动分量容量保持率来求出所述循环分量容量保持率的步骤；
对所述循环分量容量保持率通过ln(循环数)和ln(ln(1/容量保持率))的关系进行威布尔绘图，由此，制作循环分量容量保持率的威布尔绘图的步骤；以及根据所述循环分量容量保持率的威布尔绘图来估计直线式的循环劣化预测线，根据该循环劣化预测线的斜率及截距来求出威布尔系数mc及ηc，根据所述mc及ηc和所述式(2)，求出所述循环分量容量保持率的步骤。
本发明的第十五方式在于，根据第十三方式所述的二次电池的健康状态估计程序，其特征在于，使计算机发挥功能来执行如下的步骤：
对所述总容量保持率通过ln(期间)和ln(ln(1/容量保持率))的关系进行威布尔绘图，由此，制作总容量保持率的威布尔绘图的步骤；
对所述总容量保持率的威布尔绘图进行多项式拟合，求出表示曲线的多项式的步骤；
根据所述多项式的初始的规定期间中的所述威布尔绘图两点，求出斜率的步骤；求出具有所述斜率的多项式的切线，根据所述切线的斜率及截距，求出威布尔系数mf及ηf的步骤；
根据所述mf及ηf和所述式(1)，求出所述浮动分量容量保持率的步骤；
通过将所述总容量保持率除以所述浮动分量容量保持率来求出所述循环分量容量保持率的步骤；
对所述循环分量容量保持率通过ln(循环数)和ln(ln(1/容量保持率))的关系进行威布尔绘图，由此，制作循环分量容量保持率的威布尔绘图的步骤；
根据所述循环分量容量保持率的威布尔绘图，估计直线式的循环劣化预测线的步骤；以及
根据该循环劣化预测线的斜率及截距，求出威布尔系数mc及ηc，根据所述mc及ηc和所述式(2)，求出所述循环分量容量保持率的步骤。
本发明的第十六方式在于，根据第十方式所述的二次电池的健康状态估计程序，其特征在于，使计算机发挥功能来执行如下的步骤：
通过根据所述工作中的二次电池数据求出的实测总容量保持率来求出所述浮动分量容量保持率，将根据所述工作中的二次电池数据求出的实测总容量保持率或根据所述循环试验的测定值求出的总循环试验容量保持率作为所述总容量保持率，分离为所述浮动分量容量保持率和所述循环分量容量保持率的步骤。
本发明的第十七方式在于，根据第十六方式所述的二次电池的健康状态估计程序，其特征在于，使计算机发挥功能来执行如下的步骤：
对所述实测总容量保持率通过ln(期间)和ln(ln(1/容量保持率))的关系进行威布尔绘图，由此，制作实测总容量保持率的威布尔绘图的步骤；
对所述实测总容量保持率的威布尔绘图进行多项式拟合，求出表示曲线的多项式的步骤；
求出所述多项式的初始的规定期间中的切线的步骤；
根据所述切线的斜率及截距，求出威布尔系数mf及ηf的步骤；
根据所述mf及ηf和所述式(1)，求出所述浮动分量容量保持率的步骤；
通过将所述总容量保持率除以所述浮动分量容量保持率来求出所述循环分量容量保持率的步骤；
对所述循环分量容量保持率通过ln(循环数)和ln(ln(1/容量保持率))的关系进行威布尔绘图，由此，制作循环分量容量保持率的威布尔绘图的步骤；
根据所述循环分量容量保持率的威布尔绘图，估计直线式的循环劣化预测线的步骤；以及
根据该循环劣化预测线的斜率及截距，求出威布尔系数mc及ηc，根据所述mc及ηc和所述式(2)，求出所述循环分量容量保持率的步骤。
本发明的第十八方式在于，根据第十六方式所述的二次电池的健康状态估计程序，其特征在于，使计算机发挥功能来执行如下的步骤：
对所述实测总容量保持率通过ln(期间)和ln(ln(1/容量保持率))的关系进行威布尔绘图，由此，制作实测总容量保持率的威布尔绘图的步骤；
对所述实测总容量保持率的威布尔绘图进行多项式拟合，求出表示曲线的多项式的步骤；
根据所述多项式的初始的规定期间中的所述威布尔绘图两点，求出斜率的步骤；求出具有所述斜率的多项式的切线的步骤；
根据所述切线的斜率及截距，求出威布尔系数mf及ηf的步骤；
求出所述浮动分量容量保持率的步骤；
通过将所述总容量保持率除以所述浮动分量容量保持率来求出所述循环分量容量保持率的步骤；
对所述循环分量容量保持率通过ln(循环数)和ln(ln(1/容量保持率))的关系进行威布尔绘图，由此，制作循环分量容量保持率的威布尔绘图的步骤；
根据所述循环分量容量保持率的威布尔绘图，估计直线式的循环劣化预测线的步骤；以及
根据该循环劣化预测线的斜率及截距，求出威布尔系数mc及ηc，根据所述mc及ηc和所述式(2)，求出所述循环分量容量保持率的步骤。
本发明的第十九方式在于，一种二次电池的健康状态估计装置，进行二次电池的健康状态估计方法，其特征在于，具备：
存储单元，存储循环试验及浮动试验中的至少一个的数据；以及
数据取得单元，从二次电池取得工作中的二次电池数据、期间t及循环数N，所述二次电池的健康状态估计装置实施如下的步骤来估计二次电池的健康状态(SOH)：
将从工作中的二次电池数据及循环试验中的至少一个得到的二次电池的总容量保持率分离为起因于使用期间引起的劣化而导致的浮动分量容量保持率、以及起因于充放电次数引起的劣化而导致的循环分量容量保持率的步骤；
求出与所述浮动分量容量保持率对应的威布尔系数mf、ηf及下式(1)的浮动分量容量保持率的步骤；
求出与所述循环分量容量保持率对应的威布尔系数mc、ηc及下式(2)的循环分量容量保持率的步骤；以及
通过下式(A)，估计期间t或循环数N下的健康状态的步骤。
[数式6]
浮动分量容量保持率：
循环分量容量保持率
发明效果
根据本发明，能够提供一种二次电池的健康状态估计方法、二次电池的健康状态估计程序、以及二次电池的健康状态估计装置，其通过将二次电池的健康状态分离为起因于经过时间引起的劣化而导致的浮动分量和起因于充放电次数引起的劣化而导致的循环分量，从而遍及长期准确地估计二次电池的健康状态。
附图说明
图1是示出作为应用本发明方法的二次电池的一例的蓄电池系统的概略结构的图。
图2是示出图1的控制部的概略结构的一例的功能框图。
图3是本发明方法的概略流程图。
图4是示出对浮动试验的结果进行了威布尔绘图的一例的图。
图5是说明通过回扣(rebate)求出循环分量容量保持率的方法的图。
图6是将循环总容量保持率以与期间t的关系进行了威布尔绘图的图。
图7是说明对威布尔绘图点通过多项式拟合来求出曲线的公式并对多项式进行微分来求出切线的斜率的例子的图。
图8是说明根据浮动劣化部分的预测线的斜率及截距来求出威布尔系数mf、ηf的例子的图。
图9是说明将循环分量容量保持率通过与循环数N的关系进行威布尔绘图的例子的图。
图10是说明根据循环劣化部分的预测线的斜率及截距来求出威布尔系数mc、ηc的例子的图。
图11是示出实施例1的结果的图。
图12是示出实施例2的结果的图。
图13是示出实施例3的结果的图。
图14是示出对实施例1的长期循环的预测值与实测值的比较的图。
图15是示出对实施例2进行了长期预测的预测值与实测值的比较结果的图。
图16是示出实施例4的结果的图。
图17是示出实施例5的结果的图。
具体实施方式
以下，基于实施方式对本发明进行详细说明。
(实施方式1)
图1是示出成为实施本发明方法的对象的蓄电池系统的概略结构的一例的图。如图1所示，蓄电池系统1具备作为蓄积电力的二次电池的蓄电池2和电力调整装置3，商用电源4、负载5、以及例如作为使用自然能源来发电的发电装置的太阳光发电装置6连接到电力调整装置3。
蓄电池2构成为能够充放电电力，由单体或多个可充放电的二次电池单元2a构成。作为构成这样的蓄电池2的二次电池单元2a，例如可以使用锂离子电池、镍氢电池、镍镉电池、铅电池等。在本实施方式中，使用锂离子电池作为蓄电池2。另外，多个二次电池单元2a基于作为蓄电池所要求的功能、能力而连接，可以串联连接，也可以并联连接。
电力调整装置3是所谓功率调节器，具有对作为商用电源4供给的交流电力进行整流并且将来自蓄电池2或太阳光发电装置6的直流电力变换为交流电力并向负载5输出的逆变器30、多个开关(第一开关31～第五开关35)、以及进行电力调整装置3的整体控制的控制部40。在本实施方式中，逆变器30为具有将输入的直流电力变换为交流电力并输出的功能、以及将输入的交流电力变换为直流电力并输出的功能的双向逆变器。
商用电源4被供给来自电气企业的电力，在本实施方式中，被供给交流电力。
发电装置例如是利用太阳光、太阳热、水力、风力、地热、波浪力、温度差、生物质(biomass)等自然能源(可再生能源)发电的发电装置，在本实施方式中，使用太阳光发电装置6作为发电装置。
这样的蓄电池系统1的电力调整装置3由控制部40进行如下的控制：经由蓄电池2和逆变器30对由太阳光发电装置6发电的直流电力进行交流化，以所希望的定时和比例向负载5供给。另外，电力调整装置3由控制部40进行如下的控制：经由负载5和逆变器30对从商用电源4供给的交流电力进行直流化，以所希望的定时向蓄电池2供给。
另外，在电力调整装置3中设置有多个开关(第一开关31～第五开关35)，该多个开关是能够通过控制部40的控制而开闭的开闭器。具体而言，具备：设置在太阳光发电装置6与逆变器30间的第一开关31、设置在逆变器30与蓄电池2间的第二开关32、设置在商用电源4与负载5的分支点50与逆变器30间的第三开关33、设置在分支点50与商用电源4间的第四开关34、以及设置在分支点50与负载5间的第五开关35。控制部40控制第一开关31～第五开关35的开闭，进行上述的对蓄电池2的充放电、商用电源4的供给目的地的控制等。即，第一开关31～第五开关35可由控制部40控制。另外，作为第五开关35，也可以使用布线用切断器(断路器)而不由控制部40控制。
在此，将参照图2进一步说明电力调整装置3的控制部40。另外，图2是示出控制部40的概略结构的功能框图。
如图2所示，控制部40控制电力调整装置3的整体，具备发电装置监视单元41、蓄电池监视单元42、以及充放电控制单元43。
发电装置监视单元41检测太阳光发电装置6的发电状态。即，发电装置监视单元41检测太阳光发电装置6是通过太阳光的发电状态还是非发电状态。另外，发电装置监视单元41也可以检测太阳光发电装置6的发电状态下的发电量。
蓄电池监视单元42测定蓄电池2的充放电电流、电压、周围或电池的温度、工作时间、循环次数等，估计SOC、SOH等。另外，本实施方式的蓄电池监视单元42还作为监视装置(CMU：CellMonitorUnit)发挥功能，该监视装置按每个二次电池单元2a或由多个二次电池单元2a构成的每个电池单元组来监视电压、电流、温度等。蓄电池监视单元42感测二次电池单元2a或多个二次电池单元2a组的电压、电流、温度等的异常，将异常的发生传达给充放电控制单元43。
充放电控制单元43基于各种条件来控制逆变器30以及第一开关31～第五开关35，控制蓄电池2的充放电、来自商用电源4的电力供给。
另外，这样的发电装置监视单元41、蓄电池监视单元42及充放电控制单元43虽然没有特别图示，但能够通过构成电力调整装置3的中央处理装置(CPU：Central ProcessingUnit，中央处理单元)、作为存储单元的一例的能够读出及写入的存储器(RAM：RandomAccess Memory，随机存取存储器)、用于存储各种程序等的只读存储器(ROM：Read OnlyMemory，只读存储器)来实现。
本发明的方法适用于将这样的蓄电池系统作为对象，但当然适用的对象并不限定于该蓄电池系统。
本发明的方法对实际使用的二次电池估计该二次电池的健康状态。即，取得正在工作的二次电池的温度、电流、电压、工作时间、循环次数等数据，基于该数据来估计健康状态SOH。
这样的本发明的方法可以由蓄电池监视单元42进行，但也可以将蓄电池监视单元42收集到的数据发送到外部的运算装置，由取得了数据的运算装置实施本发明的方法。
实施这样的本发明的方法的二次电池的健康状态估计装置例如具备：存储了循环试验及浮动试验中的至少一个的数据的存储单元、从二次电池取得工作中的二次电池数据、期间t及循环数N的数据取得单元、以及进行各种运算的运算装置。存储单元、数据取得单元及运算装置优选为经由因特网等网络而连接的服务器所具备的，但也可以是与网络连接的计算机。
在本发明中，如以下那样定义并使用用语。
将二次电池的健康状态(SOH)分离为起因于二次电池的使用引起的劣化而导致的浮动分量和起因于充放电引起的劣化而导致的循环分量，将起因于使用期间引起的劣化而导致的容量保持率作为浮动分量容量保持率，将起因于充放电次数引起的劣化而导致的容量保持率作为循环分量容量保持率。
另外，二次电池的健康状态除了由本发明估计的健康状态以外，还存在以下的健康状态。
实测总健康状态：根据工作中的二次电池数据求出。
总循环试验健康状态：根据循环试验的测定值求出。
通过测定求出的实测总容量保持率和总循环试验容量保持率中包含浮动分量和循环分量，将其作为总容量保持率。另外，浮动试验的测定值中仅包括浮动分量，不包括在总容量保持率中。
图3中示出本发明方法的概略流程图。
在本发明中，将从工作中的二次电池数据、循环试验及浮动试验等得到的二次电池的测定健康状态分离为起因于使用期间引起的劣化而导致的浮动分量容量保持率和起因于充放电次数引起的劣化而导致的循环分量容量保持率。
如图3所示，本发明的方法求出实测总容量保持率或总循环试验容量保持率等总容量保持率、以及(根据需要通过浮动试验)浮动试验容量保持率的测定容量保持率(步骤S1)，之后，实施浮动分量分离步骤(步骤S10)和循环分量分离步骤(步骤S20)。
在浮动分量分离步骤S10中，实施进行浮动分量容量保持率的绘图的步骤(步骤S11)、求出从SOH计算基点起的时间和SOH威布尔系数(浮动劣化)mf、ηf的步骤(步骤S12)、以及求出浮动分量容量保持率的步骤(步骤S13)。
另一方面，在循环分量分离步骤S20中，实施进行循环分量容量保持率的绘图的步骤(步骤S21)、求出从SOH计算基点起的时间和SOH威布尔系数(循环劣化)mc、ηc的步骤(步骤S22)、以及求出循环分量容量保持率的步骤(步骤S23)。
另外，作为一例，步骤S21的循环分量容量保持率的绘图可以通过实施以浮动分量容量保持率对总容量保持率进行回扣的步骤(步骤S30)来进行。
浮动分量容量保持率由下式(1)表示，循环分量容量保持率由下式(2)表示。然后，在本发明中，使用以下的健康状态SOH的估计式(A)(步骤S40)来估计对象的电池单元等的容量保持率(SOH(t))(步骤S50)。
在上述蓄电系统中，蓄电池监视单元42按每个二次电池单元2a或由多个二次电池单元2a构成的每个电池单元组取得温度、电流、电压、工作期间等，使用其通过以下的健康状态SOH的估计式(A)来估计对象的电池单元等的健康状态。
在此，优选的是，在利用健康状态的估计式(A)时，通过使用了与对象的电池单元相同类型的试验电池单元的实验，预先求出威布尔系数mf、ηf、mc及ηc。
威布尔系数mf、ηf、mc及ηc依赖于电池单元的容量、构造、材料等，因此根据电池单元的类型而各不相同。因此，优选使用相同类型的电池试验单元。在不使用相同类型的试验电池单元的情况下，健康状态的估计结果偏离蓄电系统的结果。即使是相同类型的试验电池单元，由于根据作为其使用状况的平均充电率(平均SOC)也各不相同，所以优选的是，按每个平均SOC求出威布尔系数mf、ηf。另外，威布尔系数mf及ηf也根据工作的温度而变化，因此优选按每个温度求出。另外，如后所述，与循环劣化部分有关的威布尔系数mc及ηc不依赖于温度。
另外，从试验电池求出威布尔系数mf、ηf、mc及ηc是通过根据各试验来估计健康状态的计算式进行运算由此进行的。
然后，根据蓄电池监视单元42取得的电池单元等的温度、电流、电压，求出工作的电池的平均SOC，选定与求出的平均SOC及温度对应的威布尔系数mf、ηf、mc及ηc，根据下述估计式(A)来估计电池单元等的健康状态SOH。
[数式7]
浮动分量容量保持率：
循环分量容量保持率：
以下，对使用上述健康状态的估计式(A)的二次电池的健康状态估计方法进行详细说明。
本发明的方法以将二次电池作为部分电池的集合体通过上述部分电池的故障率的预测利用威布尔法则来预测该二次电池的健康状态的二次电池的健康状态估计方法为前提，其特征在于，将成为二次电池的健康状态的降低的原因的二次电池的劣化分离为浮动劣化部分和循环劣化部分而采用估计式(A)。通过分离具有温度依赖性的浮动分量容量保持率和没有温度依赖性的循环分量容量保持率进行处理，从而能够估计更准确的健康状态，详细如后述，特别是能够更准确地估计长时间使用后的健康状态。因此，本发明在判断二次电池的寿命方面的效果较大。
另外，在此，浮动分量容量保持率是指依赖于二次电池的使用期间的劣化，循环分量容量保持率是指将充电/放电作为一个循环而依赖于循环数的劣化。
以下，说明确定威布尔系数的步骤。
(系数确定用浮动试验)
对于规定类型的二次电池，使二次电池在规定温度下工作，固定进行到规定SOC，测定工作时间下的容量的变化。另外，根据需要，变更为不同的工作温度的状态、以及不同的SOC，同样地进行试验。例如，固定到SOC50％的电压，按照25℃、45℃、60℃那样的不同的每个温度长期放置进行容量确认的试验。另外，将SOC固定到其他比例的电压，进行在25℃、45℃、60℃下确认容量的试验。
(系数确定用循环试验)
对于规定类型的二次电池，将从SOC0％充电到100％、从SOC100％放电到0％的期间设为1个循环，在循环期间一定的情况下，反复增减SOC。例如，在一天中规定3次充放电来进行充放电的情况下，一天可以进行3次循环，100天可以进行300次循环，1000天可以进行3000次循环。
测定与循环数对应的期间对应的容量，取得用于确定威布尔系数的总循环试验容量保持率。
取得的测定值是在规定温度下使二次电池工作时的每个循环数的容量。循环的次数和测定值对应即可，可以每1个循环进行，也可以每隔规定次数进行，还可以不定期进行。为了更准确地进行SOH估计，优选尽可能多地具有测定值。
另外，健康状态是将劣化后的容量除以试验开始时的容量而得到的值，是劣化后的容量相对于最初的健康状态的比例。即，总循环试验容量保持率是指将通过循环试验取得的测定值除以最初的满充电容量而得到的值。
(来自工作中的二次电池的系数确定用的实测值测定方法)
系数确定用实测值也可以从成为估计健康状态SOH的对象的二次电池例如上述蓄电系统中直接求出。对于从工作开始起规定的工作期间，能够通过在成为规定SOC时测定容量来取得浮动系数确定用实测值，通过在从工作开始成为规定的循环次数时测定容量来取得循环系数确定用实测值。可以适当确定取得循环系数确定用实测值时的循环数的计数方法。例如，可以将容量移动了满充电容量的50％以上的充电或放电的组计数为1个循环，也可以将每通过2次特定SOC比例计数为1个循环，也可以将累计的实际的充放电容量与该电池的充放电的1个循环的容量一致的情况计数为1个循环。电池温度不会根据蓄电系统所处的环境而大幅变化，因此可以测定电池温度，使用平均温度。
另外，健康状态是将劣化后的容量除以试验开始时的容量而得到的值，是劣化后的容量相对于最初的健康状态的比例。即，健康状态是将从蓄电系统取得的测定值除以最初的满充电容量而得到的值。
如果按照以下的步骤来确定规定的威布尔系数，则能够估计该蓄电系统的健康状态。
(浮动分量容量保持率与循环分量容量保持率的分离方法1)
在使用规定类型的二次电池的规定批次的二次电池来进行循环试验的同时，使用该批次的二次电池来进行浮动试验。
根据这样实测的容量求出健康状态，进行威布尔绘图(纵轴ln(ln(1/保持率))、横轴ln(期间t))来确定威布尔系数。另外，采用纵轴ln(ln(1/保持率))、横轴ln(期间t)进行绘图也表现为对浮动期间t的自然对数ln(t)与上述浮动实测值的倒数的自然对数ln(ln(1/浮动实测值))的关系进行绘图。
首先，对浮动试验的期间t与保持率的关系进行威布尔绘图，得到纵轴ln(ln(1/保持率))、横轴ln(期间t))的图形。对该图形的绘图用回归分析(例如最小二乘法)等拟合方法求出直线的预测线(浮动劣化预测线)，根据该预测线的斜率及截距，求出mf及ηf。具体而言，预测线的斜率为mf，ηf为exp[截距/(-mf)]。另外，这样的拟合方法也可以使用仿真软件或表计算软件来实施。
这样，根据浮动试验的结果，可以得到与浮动分量容量保持率对应的威布尔系数mf、ηf。
图4是对该浮动试验的结果进行了威布尔绘图的一例，绘图了25℃下SOC50％、45℃下SOC50％、60℃下SOC50％的实测值，能够求出各条件下的威布尔系数mf、ηf。然后，根据该威布尔系数mf、ηf可以求出浮动分量容量保持率。
可知，各条件下的威布尔系数在每个温度下存在差异。在求出正在工作的蓄电池的健康状态时，优选使用接近使用温度或平均温度等的温度条件的浮动试验的结果。
另一方面，循环分量容量保持率的威布尔系数mc、ηc不能根据循环试验的结果求出。实际上，在循环试验中得到的劣化数据中纯粹包括因循环而劣化的分量和因浮动而劣化的分量。
认为，循环试验中的容量保持率＝纯粹的循环劣化下的保持率×浮动劣化下的保持率(在威布尔法则中，通过乘以合计的值而成为合计的值)，因此，优选为，纯粹的循环劣化下的保持率＝根据循环试验的测定值求出的容量保持率(测量值)÷浮动分量容量保持率(来自先前浮动试验的威布尔法则的预测值)。在本文中，将该计算表现为回扣。
图5示出了该回扣的例子。(a)的“根据循环试验的测定值求出的循环总容量保持率(测量值)”除以(b)的“浮动分量容量保持率(通过来自先前浮动试验的威布尔法则的预测值，将期间t变换为循环数N进行绘图的结果)”的结果是(c)的“作为纯粹的循环劣化下的保持率的循环分量容量保持率”。
图5(c)如此绘图了25℃、45℃、60℃的实测值的数据、以及用根据浮动试验求出的容量保持率将其回扣的结果，25℃下SOC50％、45℃下SOC50％、60℃下SOC50％的循环试验的结果的容量保持率(纵轴)是按每个循环数绘制的。
进一步具体地说明该回扣，在进行循环数N期间，也产生浮动期间t引起的浮动劣化，例如，在进行1000个循环的试验而容量保持率为85％的情况下，根据用威布尔法则分析浮动试验的结果后的结果，求出1000个循环所需的期间t的量的浮动保持率。其结果(例如，图5(b))例如为90％时，1000个循环中的纯粹的循环劣化引起的循环保持率通过85％÷90％为94.4％，这成为循环分量容量保持率(图5(c))。
这样，使用纯粹的循环劣化部分的循环分量容量保持率，进行威布尔绘图(纵轴ln(ln(1/保持率))、横轴ln(期间t))，与浮动试验同样地确定威布尔系数。即，与浮动试验同样地，从威布尔绘图，通过最小二乘法等拟合方法，求出预测线，根据该预测线的斜率及截距，求出mc、ηc。然后，根据该威布尔系数mc、ηc可以求出循环分量容量保持率。
(浮动分量容量保持率与循环分量容量保持率的分离方法2)
使用规定类型的二次电池的规定批次的二次电池来进行循环试验。
根据从这样的试验的实测值得到的容量，求出循环总容量保持率，将其通过与期间t的关系进行威布尔绘图(纵轴ln(ln(1/总容量保持率))、横轴ln(期间t))。该结果的一例如图6所示。
接着，对绘图点通过多项式拟合求出曲线的公式，对多项式进行微分，求出切线的斜率。在求切线的斜率的情况下，优选尽可能求出威布尔绘图的初始期间中的斜率。到绘图的第五点为止的区间由于循环劣化的影响少，所以优选。更优选为到绘图的第三点为止的区间，进一步优选为在第一点处求切线。这是因为，在期间更短处求切线更能够消除循环劣化的影响。图7中示出该结果的一例。
另外，如果是威布尔绘图的初始期间，则为了求出斜率，可以将威布尔绘图的两点间的直线斜率用作切线的斜率。在这种情况下，由于能够排除循环劣化的影响，所以也优选在期间更短处求切线。另外，用于求斜率的威布尔绘图的两点优选使用连续的循环数的绘图。
将该斜率作为浮动分量容量保持率的预测线的斜率，求出成为曲线的第一点处的切线的直线式，将该直线式作为浮动劣化部分的预测线。然后，根据该预测线的斜率及截距，求出威布尔系数mf、ηf。图8是该结果的一例。
接着，用浮动分量容量保持率的预测线对总容量保持率进行回扣来作为循环分量容量保持率，制作了通过与循环数N的关系的威布尔绘图。图9是该结果的一例。
接着，根据循环劣化部分的威布尔绘图，与上述例子同样地，通过最小二乘法等拟合方法，求出预测线，根据该预测线的斜率及截距，求出mc、ηc。图10是该结果的一例。
这样，可以与上述分离方法1同样地求出健康状态。
(浮动分量容量保持率与循环分量容量保持率的分离方法3)
从存储数据的地方取得实际工作中的电池的数据。
根据从工作中的电池的实测值得到的容量，求出实测总容量保持率，将其通过与期间t的关系进行威布尔绘图(纵轴ln(ln(1/总容量保持率))、横轴ln(期间t))。
接着，对绘图点通过多项式拟合求出曲线的公式，对多项式进行微分，求出切线的斜率。在求切线的斜率的情况下，优选尽可能求出威布尔绘图的初始期间中的斜率。到绘图的第五点为止的区间由于循环劣化的影响少，所以优选。更优选为到绘图的第三点为止的区间，进一步优选为在第一点处求切线。这是因为，在期间更短处求切线更能够消除循环劣化的影响。
另外，如果是威布尔绘图的初始期间，则为了求出斜率，可以将威布尔绘图的两点间的直线斜率用作切线的斜率。在这种情况下，由于能够排除循环劣化的影响，所以也优选在期间更短处求切线。另外，用于求斜率的威布尔绘图的两点优选使用连续的循环数的绘图。
将该斜率作为浮动分量容量保持率的预测线的斜率，求出成为曲线的第一点处的切线的直线式，将该直线式作为浮动劣化部分的预测线。然后，根据该预测线的斜率及截距，求出威布尔系数mf、ηf。
接着，用浮动分量容量保持率的预测线对总容量保持率进行回扣来作为循环分量容量保持率，制作了通过与循环数N的关系的威布尔绘图。接着，根据循环劣化部分的威布尔绘图，与上述例子同样地，通过最小二乘法等拟合方法，求出预测线，根据该预测线的斜率及截距，求出mc、ηc。这样，可以与上述分离方法1、2同样地求出健康状态。
(健康状态的估计)
对于与估计对象相同类型的二次电池，选定与规定温度、规定SOC对应的威布尔系数mf、ηf、mc及ηc，将其导入上述预测公式(A)，估计期间t的健康状态SOH。
通过更准确地估计未来的健康状态SOH，能够适当地设定长期使用、劣化了的二次电池的充放电的参数，因此，能够防止过充电、过放电，实现电池的更安全的使用。另外，能够更准确地掌握蓄电系统的余量感测、维护、电池的更换等的定时等。
实施例(实施例1)
对于锂离子二次电池，使用上述的浮动劣化部分与循环劣化部分的分离方法，求出威布尔系数。
二次电池(PD50S03)：正极加入磷酸铁锂，负极加入石墨，作为电解液向碳酸亚乙酯(EC)：碳酸二甲酯(DMC)＝3：7加入1.2M的六氟化磷酸锂(LiPF6)作为支持电解质，正极和负极用层叠式的元件夹着聚烯烃的隔板相向配置。容量为50Ah。元件被收纳在SUS制的金属壳体中。
循环试验为1天6个循环。
浮动试验在平均SOC75％温度30℃下进行试验。
使用上述分离方法1求出了威布尔系数时，威布尔系数如下。
mf(浮动分量容量保持率的m)＝0.289298
ηf(浮动分量容量保持率的η)＝7.14×103(期间为年)
mc(循环分量容量保持率的m)＝1.86356
ηc(循环分量容量保持率的η)＝40751.6
另外，结果为图11所示的劣化线。
(实施例2)
使用与实施例1相同的二次电池，使用上述的浮动劣化部分与循环劣化部分的分离方法1，求出健康状态。
图12是60℃、各SOC下的健康状态。
(实施例3)
使用与实施例1相同的二次电池，使用上述的浮动劣化部分与循环劣化部分的分离方法1，求出健康状态。
图13是25℃、各SOC下的健康状态。
(实施例1～3)
根据通过分离方法1求出的实施例1～3的结果即图11～图13，无论哪种情况，都成为预测值和实测值大体一致的结果。
另外，图14是对实施例1的长期循环的预测值与实测值的比较。
在1天6个循环下，预测为平均SOC70％、30℃。
其结果是，成为预测值和实测值大体一致的结果。
进而，对于实施例2，图15示出进行了长期预测的预测值与实测值的比较结果。
其结果是，即使在近15000个循环中，预测值与实测值也一致。
为了比较，绘制了在不分离浮动劣化部分与循环劣化部分的情况下通过威布尔法则预测的结果(比较例1)以及通过以往的指数法则预测的结果(比较例2)，但发现，在11000个循环以后，与实测值的偏离变大。
(实施例4)
使用与实施例1相同的二次电池，使用上述的浮动劣化部分与循环劣化部分的分离方法2，求出健康状态。
结果如图16所示。浮动劣化预测×循环劣化预测是实施例4的结果，成为预测值和实测值大体一致的结果。另外，为了比较，示出了仅进行浮动劣化预测的情况和仅进行循环劣化预测的情况，但与实测值很大不同。
(实施例5)
使用从与实施例1相同的16个二次电池串联的系统(电池容量2.5kWh)取得的数据，使用上述的浮动劣化部分与循环劣化部分的分离方法3，求出了健康状态。结果如图17所示，成为预测值和实测值大体一致的结果。
产业上的可利用性
本发明能够有效地利用于构筑将蓄电池用作电源的蓄电池系统的产业领域、进行其维护、运用的产业领域中。
附图标记的说明
1…蓄电池系统
2…蓄电池
2a…二次电池单元
3…电力调整装置
4…商用电源
5…负载
6…太阳光发电装置(发电装置)
30…逆变器
31…第一开关
32…第二开关
33…第三开关
34…第四开关
35…第五开关
40…控制部
41…发电装置监视单元
42…蓄电池监视单元
43…充放电控制单元。

Claims (11)

1.一种二次电池的健康状态估计方法，使用威布尔法则来估计二次电池的健康状态(SOH)，其特征在于，
将从工作中的二次电池数据及循环试验中的至少一个得到的二次电池的总容量保持率分离为起因于使用期间引起的劣化而导致的浮动分量容量保持率、以及起因于充放电次数引起的劣化而导致的循环分量容量保持率，
求出与所述浮动分量容量保持率对应的威布尔系数mf、ηf及下式(1)的浮动分量容量保持率，
求出与所述循环分量容量保持率对应的威布尔系数mc、ηc及下式(2)的循环分量容量保持率，
通过下式(A)，估计期间t或循环数N下的健康状态，
[数式1]
浮动分量容量保持率:
循环分量容量保持率
2.根据权利要求1所述的二次电池的健康状态估计方法，其特征在于，
根据浮动试验的测定值求出所述浮动分量容量保持率，将根据所述工作中的二次电池数据求出的实测总容量保持率或根据所述循环试验的测定值求出的总循环试验容量保持率作为所述总容量保持率，分离为所述浮动分量容量保持率和所述循环分量容量保持率。
3.根据权利要求2所述的二次电池的健康状态估计方法，其特征在于，
对所述浮动分量容量保持率通过ln(期间)和ln(ln(1/容量保持率))的关系进行威布尔绘图，由此，制作浮动分量容量保持率的威布尔绘图，
根据所述浮动分量容量保持率的威布尔绘图，估计直线式的浮动劣化预测线，根据该浮动劣化预测线的斜率及截距，求出mf及ηf，
根据所述mf及ηf和所述式(1)，求出所述浮动分量容量保持率，
通过将所述总容量保持率除以所述浮动分量容量保持率来求出所述循环分量容量保持率，
对所述循环分量容量保持率通过ln(循环数)和ln(ln(1/容量保持率))的关系进行威布尔绘图，由此，制作循环分量容量保持率的威布尔绘图，
根据所述循环分量容量保持率的威布尔绘图，估计直线式的循环劣化预测线，根据该循环劣化预测线的斜率及截距，求出mc及ηc，
根据所述mc及ηc和所述式(2)，求出所述循环分量容量保持率。
4.根据权利要求1所述的二次电池的健康状态估计方法，其特征在于，
根据所述循环试验的测定值求出所述浮动分量容量保持率，将根据所述工作中的二次电池数据求出的实测总容量保持率或根据所述循环试验的测定值求出的总循环试验容量保持率作为所述总容量保持率，分离为所述浮动分量容量保持率和所述循环分量容量保持率。
5.根据权利要求4所述的二次电池的健康状态估计方法，其特征在于，
对所述总容量保持率通过ln(期间)和ln(ln(1/容量保持率))的关系进行威布尔绘图，由此，制作总容量保持率的威布尔绘图，
对所述总容量保持率的威布尔绘图进行多项式拟合，求出表示曲线的多项式，求出所述多项式的初始的规定期间中的切线，
根据所述切线的斜率及截距，求出mf及ηf，
根据所述mf及ηf和所述式(1)，求出所述浮动分量容量保持率，
通过将所述总容量保持率除以所述浮动分量容量保持率来求出所述循环分量容量保持率，
对所述循环分量容量保持率通过ln(循环数)和ln(ln(1/容量保持率))的关系进行威布尔绘图，由此，制作循环分量容量保持率的威布尔绘图，
根据所述循环分量容量保持率的威布尔绘图来估计直线式的循环劣化预测线，根据该循环劣化预测线的斜率及截距来求出mc及ηc，
根据所述mc及ηc和所述式(2)，求出所述循环分量容量保持率。
6.根据权利要求4所述的二次电池的健康状态估计方法，其特征在于，
对所述总容量保持率通过ln(期间)和ln(ln(1/容量保持率))的关系进行威布尔绘图，由此，制作总容量保持率的威布尔绘图，
对所述总容量保持率的威布尔绘图进行多项式拟合，求出表示曲线的多项式，根据所述多项式的初始的规定期间中的所述威布尔绘图两点，求出斜率，
求出具有所述斜率的多项式的切线，根据所述切线的斜率及截距，求出mf及ηf，
根据所述mf及ηf和所述式(1)，求出所述浮动分量容量保持率，
通过将所述总容量保持率除以所述浮动分量容量保持率来求出所述循环分量容量保持率，
对所述循环分量容量保持率通过ln(循环数)和ln(ln(1/容量保持率))的关系进行威布尔绘图，由此，制作循环分量容量保持率的威布尔绘图，
根据所述循环分量容量保持率的威布尔绘图，估计直线式的循环劣化预测线，根据该循环劣化预测线的斜率及截距，求出mc及ηc，
根据所述mc及ηc和所述式(2)，求出所述循环分量容量保持率。
7.根据权利要求1所述的二次电池的健康状态估计方法，其特征在于，
通过根据所述工作中的二次电池数据求出的实测总容量保持率来求出所述浮动分量容量保持率，将根据所述工作中的二次电池数据求出的实测总容量保持率或根据所述循环试验的测定值求出的总循环试验容量保持率作为所述总容量保持率，分离为所述浮动分量容量保持率和所述循环分量容量保持率。
8.根据权利要求7所述的二次电池的健康状态估计方法，其特征在于，
对所述实测总容量保持率通过ln(期间)和ln(ln(1/容量保持率))的关系进行威布尔绘图，由此，制作实测总容量保持率的威布尔绘图，
对所述实测总容量保持率的威布尔绘图进行多项式拟合，求出表示曲线的多项式，求出所述多项式的初始的规定期间中的切线，
根据所述切线的斜率及截距，求出mf及ηf，
根据所述mf及ηf和所述式(1)，求出所述浮动分量容量保持率，
通过将所述总容量保持率除以所述浮动分量容量保持率来求出所述循环分量容量保持率，
对所述循环分量容量保持率通过ln(循环数)和ln(ln(1/容量保持率))的关系进行威布尔绘图，由此，制作循环分量容量保持率的威布尔绘图，
根据所述循环分量容量保持率的威布尔绘图，估计直线式的循环劣化预测线，根据该循环劣化预测线的斜率及截距，求出mc及ηc，
根据所述mc及ηc和所述式(2)，求出所述循环分量容量保持率。
9.根据权利要求7所述的二次电池的健康状态估计方法，其特征在于，
对所述实测总容量保持率通过ln(期间)和ln(ln(1/容量保持率))的关系进行威布尔绘图，由此，制作实测总容量保持率的威布尔绘图，
对所述实测总容量保持率的威布尔绘图进行多项式拟合，求出表示曲线的多项式，根据所述多项式的初始的规定期间中的所述威布尔绘图两点，求出斜率，
求出具有所述斜率的多项式的切线，
根据所述切线的斜率及截距，求出mf及ηf，
根据所述mf及ηf和所述式(1)，求出所述浮动分量容量保持率，
通过将所述总容量保持率除以所述浮动分量容量保持率来求出所述循环分量容量保持率，
对所述循环分量容量保持率通过ln(循环数)和ln(ln(1/容量保持率))的关系进行威布尔绘图，由此，制作循环分量容量保持率的威布尔绘图，
根据所述循环分量容量保持率的威布尔绘图，估计直线式的循环劣化预测线，根据该循环劣化预测线的斜率及截距，求出mc及ηc，
根据所述mc及ηc和所述式(2)，求出所述循环分量容量保持率。
10.一种二次电池的健康状态估计程序，使用威布尔法则来估计二次电池的健康状态(SOH)，其特征在于，使计算机发挥功能来执行如下的步骤：
将从工作中的二次电池数据、循环试验和浮动试验中的至少一个得到的所述二次电池的总容量保持率分离为起因于使用期间引起的劣化而导致的浮动分量容量保持率、以及起因于充放电次数引起的劣化而导致的循环分量容量保持率的步骤；求出与所述浮动分量容量保持率对应的威布尔系数mf、ηf及下式(1)的浮动分量容量保持率的步骤；
求出与所述循环分量容量保持率对应的威布尔系数mc、ηc及下式(2)的循环分量容量保持率的步骤；以及
通过下式(A)，估计期间t或循环数N下的健康状态的步骤，
[数式2]
浮动分量容量保持率:
循环分量容量保持率:
11.一种二次电池的健康状态估计装置，进行二次电池的健康状态估计方法，其特征在于，具备：
存储单元，存储循环试验及浮动试验中的至少一个的数据；以及
数据取得单元，从二次电池取得工作中的二次电池数据、期间t及循环数N，所述二次电池的健康状态估计装置实施如下的步骤来估计二次电池的健康状态(SOH)：
将从工作中的二次电池数据及循环试验中的至少一个得到的二次电池的总容量保持率分离为起因于使用期间引起的劣化而导致的浮动分量容量保持率、以及起因于充放电次数引起的劣化而导致的循环分量容量保持率的步骤；
求出与所述浮动分量容量保持率对应的威布尔系数mf、ηf及下式(1)的浮动分量容量保持率的步骤；
求出与所述循环分量容量保持率对应的威布尔系数mc、ηc及下式(2)的循环分量容量保持率的步骤；以及
通过下式(A)，估计期间t或循环数N下的健康状态的步骤，
[数式3]
浮动分量容量保持率:
循环分量容量保持率:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7752553B2 (ja) * 2022-03-18 2025-10-10 大阪瓦斯株式会社 劣化状態予測方法、劣化状態予測装置、および劣化状態予測プログラム
JP2024119699A (ja) * 2023-02-22 2024-09-03 エリーパワー株式会社 二次電池ユニット充電状態推定装置、二次電池ユニット充電状態推定方法及び二次電池ユニット充電状態推定プログラム
CN116540137B (zh) * 2023-07-06 2023-10-03 宁德新能源科技有限公司 二次电池容量跳水识别方法及系统

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009052974A (ja) 2007-08-24 2009-03-12 Panasonic Corp 電池容量推定回路、及び電池パック
JP6555714B2 (ja) * 2015-07-30 2019-08-07 国立大学法人電気通信大学 蓄電池管理システム、蓄電池情報サーバ及び充放電制御装置
DE102016211898A1 (de) * 2016-06-30 2018-01-04 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Überwachen einer Batterie
JP7000033B2 (ja) * 2017-04-24 2022-02-04 ビークルエナジージャパン株式会社 複合蓄電システム
DE102020201697B3 (de) * 2020-02-11 2021-04-29 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zur Kategorisierung einer Batterie hinsichtlich ihrer weiteren Handhabungseignung, Batterie, Batterieverwertungssystem und Kraftfahrzeug
CA3184492A1 (en) * 2020-07-30 2022-02-03 Takeshi Inoue Battery pack diagnosing method, cell diagnosing method, battery pack diagnosing device, and cell diagnosing device
CN112782603B (zh) * 2020-12-29 2022-05-17 浙大城市学院 一种基于区间截尾数据的锂离子电池循环寿命分布拟合方法

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