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CN104813179B - 蓄电元件的劣化后性能估计装置、劣化后性能估计方法、蓄电系统以及集成电路 - Google Patents

蓄电元件的劣化后性能估计装置、劣化后性能估计方法、蓄电系统以及集成电路 Download PDF

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CN104813179B CN201380060572.2A CN201380060572A CN104813179B CN 104813179 B CN104813179 B CN 104813179B CN 201380060572 A CN201380060572 A CN 201380060572A CN 104813179 B CN104813179 B CN 104813179B
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Abstract

本发明提供一种蓄电元件的劣化后性能估计装置、劣化后性能估计方法以及蓄电系统。劣化后性能估计装置(100)估计表示蓄电元件(200)在给定的劣化时间点下的性能的值即劣化后性能值，将以给定的第一电流放电蓄电元件(200)的情况下的放电容量设为蓄电容量，将以电流值比第一电流小的第二电流放电蓄电元件(200)的情况下的放电容量设为小电流放电容量，将表示蓄电元件(200)的初始容量、从初始容量减去小电流放电容量之后的值即第一容量下降量、从小电流放电容量减去蓄电容量之后的值即第二容量下降量、和蓄电元件(200)的累积使用期间之间的关系的关系式设为第一关系式，具备利用该第一关系式和劣化时间点下的累积使用期间估计劣化时间点下的劣化后性能值的劣化后性能估计部(120)。

Description

蓄电元件的劣化后性能估计装置、劣化后性能估计方法、蓄电 系统以及集成电路
技术领域
本发明涉及对表示蓄电元件在给定的劣化时间点下的性能的值即劣化后性能值进行估计的劣化后性能估计装置、劣化后性能估计方法、以及具备蓄电元件和该劣化后性能估计装置的蓄电系统。
背景技术
锂离子二次电池等蓄电元件逐渐被作为笔记本电脑或移动电话等移动设备的电源进行了使用，但近年来在电动汽车的电源等更广泛的领域中也逐渐被使用。并且，在这种蓄电元件中，要求精度良好地估计某劣化状态下的放电容量(电池容量)的技术。
为此，以往已提出对蓄电元件的放电容量进行估计的技术(例如参照专利文献1以及非专利文献1)。在专利文献1中，利用电池的容量保持率与电池的累积使用期间成比例地逐渐下降的规则(线性规则)来估计电池容量。此外，在非专利文献1中，利用电池的容量保持率随着累积使用期间的经过而缓慢下降的规则(根号规则)来估计电池容量。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2000-228227号公报
非专利文献
非专利文献1：H.Yoshida et al.、Electrochemistry 78(2010)、482
发明内容
发明要解决的课题
然而，在上述现有技术中，存在无法精度良好地估计表示蓄电元件在给定的劣化时间点下的放电容量等蓄电元件的性能的值即劣化后性能值的问题。
本发明正是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供能够精度良好地估计表示蓄电元件在给定的劣化时间点下的性能的值即劣化后性能值的劣化后性能估计装置、劣化后性能估计方法以及蓄电系统。
用于解决课题的手段
为了达成上述目的，本发明的一形态所涉及的劣化后性能估计装置估计表示蓄电元件在给定的劣化时间点下的性能的值即劣化后性能值，其中，将以给定的第一电流来放电所述蓄电元件的情况下的放电容量设为蓄电容量，将以电流值比所述第一电流小的第二电流来放电所述蓄电元件的情况下的放电容量设为小电流放电容量，将表示所述蓄电元件的初始容量、从所述初始容量减去所述小电流放电容量之后的值即第一容量下降量、从所述小电流放电容量减去所述蓄电容量之后的值即第二容量下降量、和所述蓄电元件的使用期间的累积值即累积使用期间之间的关系的关系式设为第一关系式，所述劣化后性能估计装置具备：劣化后性能估计部，其利用所述第一关系式、和所述劣化时间点下的所述累积使用期间，来估计所述劣化时间点下的劣化后性能值。
另外，本发明不仅能够作为这种劣化后性能估计装置来实现，而且还能够作为具备蓄电元件、和对该蓄电元件的劣化后性能值进行估计的劣化后性能估计装置在内的蓄电系统来实现。此外，本发明也能够作为以劣化后性能估计装置所进行的特征处理为步骤的劣化后性能估计方法来实现。此外，本发明也能够作为具备劣化后性能估计装置中所含的特征处理部在内的集成电路来实现。此外，本发明也能够作为使计算机执行劣化后性能估计方法中所含的特征处理的程序来实现，或者作为记录有该程序的计算机可读取的CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory)等的记录介质来实现。并且，这种程序能够经由CD-ROM等的记录介质以及因特网等的传输介质来流通，也是不言而喻的。
发明效果
根据本发明，能够精度良好地估计表示蓄电元件在给定的劣化时间点下的性能的值即劣化后性能值。
附图说明
图1是具备本发明的实施方式所涉及的劣化后性能估计装置的蓄电系统的外观图。
图2是表示本发明的实施方式所涉及的劣化后性能估计装置的功能性构成的框图。
图3是表示本发明的实施方式所涉及的蓄电元件数据的一例的图。
图4是用于说明本发明的实施方式所涉及的关系式获取部获取的第一关系式的图。
图5是用于说明本发明的实施方式所涉及的关系式获取部获取的第一关系式的图。
图6A是表示本发明的实施方式所涉及的平衡论容量的具体例的图。
图6B是表示本发明的实施方式所涉及的平衡论容量下降量的具体例的图。
图7A是表示本发明的实施方式所涉及的关系式获取部获取的第二关系式的具体例的图。
图7B是表示本发明的实施方式所涉及的关系式获取部获取的第二关系式的具体例的图。
图8A是表示本发明的实施方式所涉及的关系式获取部获取的第三关系式的具体例的图。
图8B是表示本发明的实施方式所涉及的关系式获取部获取的第三关系式的具体例的图。
图9是表示本发明的实施方式所涉及的劣化后性能估计装置对蓄电元件的劣化后容量进行估计的处理的一例的流程图。
图10是表示本发明的实施方式所涉及的劣化后性能估计装置对蓄电元件的劣化后容量进行估计的处理的一例的流程图。
图11是用于说明本发明的实施方式所涉及的劣化后性能估计装置起到的效果的图。
图12是用于说明本发明的实施方式所涉及的劣化后性能估计装置起到的效果的图。
图13是用于说明本发明的实施方式所涉及的劣化后性能估计装置起到的效果的图。
图14是表示本发明的实施方式的变形例1所涉及的劣化后性能估计装置的构成的框图。
图15是表示本发明的实施方式的变形例2所涉及的劣化后性能估计装置的构成的框图。
图16A是表示本发明的实施方式的变形例2所涉及的劣化后性能估计装置对蓄电元件的劣化后容量进行估计的处理的一例的流程图。
图16B是表示本发明的实施方式的变形例2所涉及的劣化后性能估计装置对蓄电元件的劣化后容量进行估计的处理的一例的流程图。
图17A是表示使本发明的实施方式的变形例3所涉及的蓄电元件的使用温度发生变化的情况下的蓄电容量和循环数的关系的图。
图17B是表示使本发明的实施方式的变形例3所涉及的蓄电元件的使用温度发生变化的情况下的平衡论容量和循环数的关系的图。
图18A是表示使本发明的实施方式的变形例3所涉及的蓄电元件的使用温度发生变化的情况下的容量下降量和循环数的关系的图。
图18B是表示使本发明的实施方式的变形例3所涉及的蓄电元件的使用温度发生变化的情况下的平衡论容量下降量和循环数的关系的图。
图18C是表示使本发明的实施方式的变形例3所涉及的蓄电元件的使用温度发生变化的情况下的速度论容量下降量和循环数的关系的图。
图19A是表示使本发明的实施方式的变形例3所涉及的蓄电元件的使用温度发生变化的情况下的电阻值和循环数的关系的图。
图19B是表示使本发明的实施方式的变形例3所涉及的蓄电元件的使用温度发生变化的情况下的电阻值和循环数的关系的图。
图20A是表示使本发明的实施方式的变形例3所涉及的蓄电元件的使用温度发生变化的情况下的容量比率和电阻值的关系的图。
图20B是表示使本发明的实施方式的变形例3所涉及的蓄电元件的使用温度发生变化的情况下的容量比率和电阻值的关系的图。
图21A是表示使本发明的实施方式的变形例3所涉及的蓄电元件的使用温度发生变化的情况下的电阻值的对数和循环数的关系的图。
图21B是表示使本发明的实施方式的变形例3所涉及的蓄电元件的使用温度发生变化的情况下的电阻值的对数和循环数的关系的图。
图22A是表示本发明的实施方式的变形例3所涉及的蓄电元件的电阻值、使用温度和循环数的关系的图。
图22B是表示本发明的实施方式的变形例3所涉及的蓄电元件的电阻值、使用温度和循环数的关系的图。
图23A是表示使本发明的实施方式的变形例3所涉及的蓄电元件的使用温度发生变化的情况下的平衡论容量下降量和循环数的关系的图。
图23B是表示本发明的实施方式的变形例3所涉及的蓄电元件的平衡论容量下降量、使用温度和循环数的关系的图。
图24是表示本发明的实施方式的变形例3所涉及的劣化后性能估计装置的构成的框图。
图25是表示本发明的实施方式的变形例3所涉及的蓄电元件数据的一例的图。
图26是表示本发明的实施方式的变形例3所涉及的数据获取部对平衡论容量进行获取的处理的一例的流程图。
图27是表示本发明的实施方式的变形例3所涉及的电阻值计算部对电阻值进行计算的处理的一例的流程图。
图28是表示本发明的实施方式的变形例3所涉及的容量比率计算部对容量比率进行计算的处理的一例的流程图。
图29是表示以集成电路来实现本发明的实施方式所涉及的劣化后性能估计装置的构成的框图。
具体实施方式
(成为本发明的基础的见解)
在上述现有技术中，存在无法精度良好地估计蓄电元件的劣化后性能值的问题。即，尤其在混合动力汽车、电动汽车用途中被使用的锂离子二次电池之中，在寿命末期放电容量急剧下降。并且，在利用了线性规则或根号规则的现有的放电容量的估计方法中，难以精度良好地估计该放电容量的急剧下降。因而，在现有的方法中，无法精度良好地估计表示给定的劣化时间点下的放电容量等的蓄电元件的性能的值即劣化后性能值。
本发明正是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供能够精度良好地估计表示蓄电元件在给定的劣化时间点下的性能的值即劣化后性能值的劣化后性能估计装置、劣化后性能估计方法以及蓄电系统。
为了达成上述目的，本发明的一形态所涉及的劣化后性能估计装置估计表示蓄电元件在给定的劣化时间点下的性能的值即劣化后性能值，其中，将以给定的第一电流来放电所述蓄电元件的情况下的放电容量设为蓄电容量，将以电流值比所述第一电流小的第二电流来放电所述蓄电元件的情况下的放电容量设为小电流放电容量，将表示所述蓄电元件的初始容量、从所述初始容量减去所述小电流放电容量之后的值即第一容量下降量、从所述小电流放电容量减去所述蓄电容量之后的值即第二容量下降量、和所述蓄电元件的使用期间的累积值即累积使用期间之间的关系的关系式设为第一关系式，所述劣化后性能估计装置具备劣化后性能估计部，其利用所述第一关系式、和所述劣化时间点下的所述累积使用期间，来估计所述劣化时间点下的劣化后性能值。
据此，劣化后性能估计装置利用表示蓄电元件的初始容量、第一容量下降量、第二容量下降量和累积使用期间之间的关系的第一关系式、与劣化时间点下的累积使用期间，来估计蓄电元件在给定的劣化时间点下的劣化后性能值。在此，本申请发明者们经过潜心研究和实验的结果，发现：通过将放电容量的下降量分离为第一容量下降量和第二容量下降量，并利用表示第一容量下降量以及第二容量下降量、和蓄电元件的累积使用期间之间的关系的第一关系式，从而能够精度良好地估计劣化时间点下的放电容量等的该劣化后性能值。另外，例如，第一电流为1CA的恒流，第二电流为电流值无限接近0的电流。由此，劣化后性能估计装置能够精度良好地估计蓄电元件在给定的劣化时间点下的劣化后性能值。
此外，所述劣化后性能估计部也可以利用包含所述初始容量、所述第一容量下降量、所述第二容量下降量、和所述累积使用期间的指数函数的项在内的所述第一关系式，来估计所述劣化后性能值。
在此，本申请发明者们经过潜心研究和实验的结果，发现：作为第一关系式，通过利用包含初始容量、第一容量下降量、第二容量下降量、和累积使用期间的指数函数的项在内的关系式，能够精度良好地估计该劣化后性能值。由此，劣化后性能估计装置能够精度良好地估计蓄电元件在给定的劣化时间点下的劣化后性能值。
此外，所述劣化后性能估计部也可以利用包含第二关系式和第三关系式在内的所述第一关系式来估计所述劣化后性能值，该第二关系式表示所述初始容量、所述第一容量下降量、所述第二容量下降量、和所述蓄电元件的直流电阻或者交流电阻的电阻值之间的关系，该第三关系式表示所述电阻值和所述累积使用期间之间的关系。
在此，本申请发明者们经过潜心研究和实验的结果，发现：蓄电元件的劣化后性能值能够根据蓄电元件的电阻值来精度良好地计算，该电阻值能够根据蓄电元件的累积使用期间来精度良好地计算。因而，劣化后性能估计装置能够利用累积使用期间和第三关系式来精度良好地计算蓄电元件的电阻值，此外能够利用该电阻值和第二关系式来精度良好地估计蓄电元件的劣化后性能值。由此，劣化后性能估计装置能够精度良好地估计蓄电元件在给定的劣化时间点下的劣化后性能值。
此外，所述劣化后性能估计部也可以利用表示所述第二容量下降量相对于所述小电流放电容量的比率即容量比率、和所述电阻值之间的关系的所述第二关系式，来估计所述劣化后性能值。
在此，本申请发明者们经过潜心研究和实验的结果，发现：通过利用表示该容量比率和电阻值之间的关系的第二关系式，能够精度良好地估计劣化后性能值。由此，劣化后性能估计装置能够精度良好地估计蓄电元件在给定的劣化时间点下的劣化后性能值。
此外，所述劣化后性能估计部也可以利用所述容量比率由所述电阻值的一次函数表示的所述第二关系式，来估计所述劣化后性能值。
在此，本申请发明者们经过潜心研究和实验的结果，发现：通过利用容量比率由电阻值的一次函数表示的第二关系式，能够精度良好地估计劣化后性能值。由此，劣化后性能估计装置能够精度良好地估计蓄电元件在给定的劣化时间点下的劣化后性能值。
此外，所述劣化后性能估计部也可以利用在所述蓄电元件的使用温度超过给定温度的情况、和所述使用温度为所述给定温度以下的情况下具有不同的系数的所述第二关系式，来估计所述劣化后性能值。
在此，本申请发明者们经过潜心研究和实验的结果，发现：在蓄电元件的使用温度超过给定温度(例如60℃)的情况和不超过的情况下，第二关系式的系数不同。因而，劣化后性能估计装置通过利用系数根据蓄电元件的使用温度而不同的第二关系式，能够精度良好地估计蓄电元件在给定的劣化时间点下的劣化后性能值。
此外，所述劣化后性能估计部也可以具备：数据获取部，其获取所述劣化时间点下的所述小电流放电容量；容量比率计算部，其利用所述劣化时间点下的所述电阻值、和所述第二关系式，来计算所述劣化时间点下的所述容量比率；和劣化后性能计算部，其利用表示所述劣化后性能值、获取到的所述小电流放电容量、和计算出的所述容量比率之间的关系的第四关系式，来计算所述劣化后性能值。
据此，劣化后性能估计装置利用劣化时间点下的电阻值和第二关系式来计算劣化时间点下的容量比率，利用表示劣化后性能值、劣化时间点下的小电流放电容量和容量比率之间的关系的第四关系式，来计算劣化后性能值。即，劣化后性能估计装置通过利用第二关系式和第四关系式，能够精度良好地估计蓄电元件在给定的劣化时间点下的劣化后性能值。
此外，所述劣化后性能计算部也可以通过在从1减去所述容量比率之后的值上乘以所述小电流放电容量来计算所述劣化后性能值。
在此，本申请发明者们经过潜心研究和实验的结果，发现：通过在从1减去容量比率之后的值上乘以小电流放电容量，能够精度良好地计算劣化后性能值。由此，劣化后性能估计装置能够精度良好地估计蓄电元件在给定的劣化时间点下的劣化后性能值。
此外，所述劣化后性能估计部也可以利用在经过所述累积使用期间的时间点下的所述电阻值与以所述累积使用期间乘以给定的系数后的值为变量的指数函数成比例的所述第三关系式，来估计所述劣化后性能值。
在此，蓄电元件的电阻值随着累积使用期间的经过而值加速度地增加。并且，本申请发明者们经过潜心研究和实验的结果，发现：该电阻值与以累积使用期间乘以给定的系数后的值为变量的指数函数成比例的关系式，精度良好地表现了该电阻值的经时变化。因而，劣化后性能估计装置通过利用第三关系式，能够准确地表现该电阻值和累积使用期间之间的关系，因此能够精度良好地估计蓄电元件在给定的劣化时间点下的劣化后性能值。
此外，所述劣化后性能估计部也可以利用将以所述蓄电元件的使用温度的倒数为变量的指数函数设为所述给定的系数的所述第三关系式，来估计所述劣化后性能值。
在此，本申请发明者们经过潜心研究和实验的结果，发现：在将第三关系式的指数函数中的系数设为以蓄电元件的使用温度的倒数为变量的指数函数的情况下，能够精度良好地表现蓄电元件的电阻值的经时变化。如此，劣化后性能估计装置通过利用被进行了温度修正的第三关系式，能够精度良好地估计蓄电元件在给定的劣化时间点下的劣化后性能值。
此外，所述劣化后性能估计部也可以利用以所述蓄电元件的使用温度的倒数为变量的指数函数的系数在所述蓄电元件的使用温度超过给定温度的情况、和所述使用温度为所述给定温度以下的情况下不同的所述第三关系式，来估计所述劣化后性能值。
在此，本申请发明者们经过潜心研究和实验的结果，发现：在蓄电元件的使用温度超过给定温度(例如60℃)的情况和不超过的情况下，第三关系式中的以蓄电元件的使用温度的倒数为变量的指数函数的系数不同。因而，劣化后性能估计装置通过利用系数根据蓄电元件的使用温度而不同的第三关系式，能够精度良好地估计蓄电元件在给定的劣化时间点下的劣化后性能值。
此外，所述劣化后性能估计部也可以具备：数据获取部，其获取所述劣化时间点下的所述累积使用期间；和电阻值计算部，其利用获取到的所述累积使用期间、和所述第三关系式，来计算所述劣化时间点下的所述电阻值。
据此，劣化后性能估计装置通过获取劣化时间点下的累积使用期间，能够计算劣化时间点下的电阻值，因此利用该电阻值能够精度良好地估计蓄电元件的劣化后性能值。
此外，所述劣化后性能估计部也可以利用根据下述的第一容量下降量而获得的所述第一关系式来估计所述劣化后性能值，上述的第一容量下降量包含所述累积使用期间的平方根的项、且将以所述蓄电元件的使用温度的倒数为变量的指数函数设为该平方根的项的系数。
在此，本申请发明者们经过潜心研究和实验的结果，发现：作为第一容量下降量，对于累积使用期间的根号项的系数利用以蓄电元件的使用温度的倒数为变量的指数函数的情况下，能够精度良好地表现第一容量下降量。如此，劣化后性能估计装置通过利用被进行了温度修正的第一容量下降量，能够精度良好地估计蓄电元件在给定的劣化时间点下的劣化后性能值。
此外，所述劣化后性能估计部也可以还具备修正所述第一关系式的关系式修正部，并利用修正后的所述第一关系式来估计所述劣化后性能值。
据此，劣化后性能估计装置修正第一关系式，并利用修正后的该第一关系式来估计劣化后性能值。这样，劣化后性能估计装置修正第一关系式而提升了该第一关系式的精度，因此能够准确地估计劣化后性能值。
此外，也可以所述蓄电元件是包含层状构造的锂过渡金属氧化物作为正极活性物质的锂离子二次电池，所述劣化后性能估计部利用关于所述锂离子二次电池的所述第一关系式来估计所述劣化后性能值。
据此，蓄电元件是包含层状构造的锂过渡金属氧化物作为正极活性物质的锂离子二次电池。在此，本申请发明者们经过潜心研究和实验的结果，发现：在蓄电元件为该锂离子二次电池的情况下，根据上述的第一关系式能够精度良好地表现劣化状态。因而，劣化后性能估计装置能够准确地估计该锂离子二次电池的劣化后性能值。
以下，参照附图来说明本发明的实施方式所涉及的蓄电元件的劣化后性能估计装置以及具备该劣化后性能估计装置的蓄电系统。另外，以下所说明的实施方式均表示本发明的优选的一具体例。以下的实施方式所示的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置以及连接方式、步骤、步骤的顺序等为一例，不是限定本发明的主旨。此外，关于以下的实施方式中的构成要素之中表示本发明的最上位概念的独立权利要求所未记载的构成要素，作为构成更优选形态的任意构成要素来说明。
(实施方式)
首先，说明蓄电系统10的构成。
图1是具备本发明的实施方式所涉及的劣化后性能估计装置100的蓄电系统10的外观图。
如该图所示，蓄电系统10具备：劣化后性能估计装置100、多个(在该图中为6个)蓄电元件200、和收纳劣化后性能估计装置100以及多个蓄电元件200的收纳壳体300。
劣化后性能估计装置100被配置在多个蓄电元件200的上方，是搭载了对多个蓄电元件200的放电容量进行估计的电路的电路基板。具体而言，劣化后性能估计装置100与多个蓄电元件200连接，从多个蓄电元件200中获取信息，来估计表示多个蓄电元件200在给定的劣化时间点下的性能的值即劣化后性能值。
在此，在本实施方式中，假设劣化后性能值为蓄电元件200在给定的劣化时间点下的放电容量。因而，在以后的说明中，将劣化后性能估计装置100估计的劣化后性能值记载为劣化后容量。即，劣化后性能估计装置100估计作为蓄电元件200在给定的劣化时间点下的放电容量的劣化后容量。
另外，在此，虽然劣化后性能估计装置100被配置在多个蓄电元件200的上方，但劣化后性能估计装置100也可以配置在任何位置。关于该劣化后性能估计装置100的详细的功能构成的说明将在后面叙述。
蓄电元件200为具有正极和负极的非水电解质二次电池等二次电池。此外，在该图中6个矩形状的蓄电元件200被串联配置而构成了组电池。另外，蓄电元件200的个数并不限定于6个，也可以为其他的多个个数或者一个。此外，蓄电元件200的形状也并未特别限定。
蓄电元件200具有：正极，其在由铝或铝合金等构成的长条带状的正极基材箔上形成有正极活性物质层；和负极，其在由铜或铜合金等构成的长条带状的负极基材箔上形成有负极活性物质层。在此，作为正极活性物质层所用的正极活性物质、或者负极活性物质层所用的负极活性物质，只要为可吸留释放锂离子的正极活性物质或者负极活性物质，便能够酌情使用公知的材料。
在此，蓄电元件200优选是包含层状构造的锂过渡金属氧化物作为正极活性物质的锂离子二次电池。具体而言，作为正极活性物质，优选使用LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2等、Li1+xM1- yO2(M为从Fe、Ni、Mn、Co等之中选择的1种或者2种以上的过渡金属元素，0≤x＜1/3，0≤y＜1/3)等的层状构造的锂过渡金属氧化物等。另外，作为该正极活性物质，也可以混合LiMn2O4或LiMn1.5Ni0.5O4等的尖晶石型锂锰氧化物、LiFePO4等的橄榄石型正极活性物质等、和上述层状构造的锂过渡金属氧化物来使用。
此外，作为负极活性物质，例如除了锂金属、锂合金(锂-硅、锂-铝、锂-铅、锂-锡、锂-铝-锡、锂-镓、以及伍德合金等的含锂金属合金)之外，还可列举可吸留·释放锂的合金、碳材料(例如，石墨、难石墨化碳、易石墨化碳、低温烧成碳、非晶碳等)、硅氧化物、金属氧化物、锂金属氧化物(Li4Ti5O12等)、多聚磷酸化合物、或者一般被称作转换负极的Co3O4或Fe2P等的过渡金属和第14族至第16族元素的化合物等。
接下来，说明劣化后性能估计装置100的详细的功能构成。
图2是表示本发明的实施方式所涉及的劣化后性能估计装置100的功能性构成的框图。
劣化后性能估计装置100是估计作为蓄电元件200在给定的劣化时间点下的放电容量的劣化后容量的装置。在此，在本实施方式中，劣化后性能估计装置100作为蓄电元件200在60℃以下的大致恒定温度下被使用的情形，来估计劣化后容量。
如该图所示，劣化后性能估计装置100具备关系式获取部110、劣化后性能估计部120以及存储部130。此外，在存储部130中存储有关系式数据131以及蓄电元件数据132。
关系式获取部110获取表示蓄电元件200的放电容量的劣化状态的关系式。即，关系式获取部110获取表示蓄电元件200的初始容量、平衡论容量下降量、速度论容量下降量和累积使用期间之间的关系的第一关系式。具体而言，关系式获取部110获取包含该初始容量、平衡论容量下降量、速度论容量下降量和累积使用期间的指数函数的项在内的该第一关系式。
在此，将以给定的第一电流来放电蓄电元件200的情况下的放电容量设为蓄电容量，将以电流值比该第一电流小的第二电流来放电蓄电元件200的情况下的放电容量设为平衡论容量。并且，将从蓄电元件200的初始容量减去平衡论容量之后的值设为平衡论容量下降量，将从平衡论容量减去蓄电容量之后的值设为速度论容量下降量。
另外，平衡论容量相当于权利要求书所记载的“小电流放电容量”，平衡论容量下降量相当于权利要求书所记载的“第一容量下降量”，速度论容量下降量相当于权利要求书所记载的“第二容量下降量”。
此外，所谓蓄电元件200的初始容量，是指在蓄电元件200的初始状态下以上述的第二电流进行放电时的可逆容量。另外，所谓蓄电元件200的初始状态，是指例如蓄电元件200在制造时或者出厂时的状态。另外，该初始容量并不限定于上述的情况，也可以将蓄电元件200在开始使用之后的某时间点下的可逆容量设为初始容量。
此外，所谓累积使用期间是指蓄电元件200的使用期间的累积值，具体而言表示在从蓄电元件200的使用开始时间点至给定的时间点为止的期间内累计蓄电元件200被使用的期间所得的合计期间。例如，在蓄电元件200被断续地使用的情况下，累积使用期间表示减去蓄电元件200未被使用的不使用期间所得的期间。另外，该不使用期间的减法纵使不严格也可以，可以将从蓄电元件200的使用开始时间点至给定的时间点为止的也包含该不使用期间的整个期间设为累积使用期间。此外，作为累积使用期间的单位，虽然优选小时或者循环(充放电次数)，但只要为表征月或日等期间的单位，便可以为任何形式。
更具体而言，关系式获取部110获取表示该初始容量、平衡论容量下降量、速度论容量下降量和蓄电元件200的电阻值之间的关系的第二关系式、以及表示该电阻值和累积使用期间之间的关系的第三关系式，来获取包含第二关系式以及第三关系式在内的第一关系式。
另外，该电阻值是指蓄电元件200的直流电阻或者交流电阻的电阻值。即，该电阻值为蓄电元件200的内部电阻的电阻值，例如为1kHz的交流电阻、或者第10秒的直流电阻的电阻值。
在此，关系式获取部110获取表示容量比率和该电阻值之间的关系的该第二关系式，其中，容量比率是速度论容量下降量相对于平衡论容量的比率。即，关系式获取部110获取该容量比率由该电阻值的一次函数表示的该第二关系式。此外，关系式获取部110获取：在经过累积使用期间的时间点下的电阻值与以累积使用期间乘以给定的系数后的值为变量的指数函数成比例的该第三关系式。
另外，关系式获取部110从存储部130中所存储的关系式数据131读出包含第二关系式以及第三关系式在内的第一关系式，来获取该第一关系式。即，关系式数据131是保持有用于对蓄电元件200的劣化后容量进行估计的包含第二关系式以及第三关系式在内的第一关系式的数据。关于该第一关系式的详细将在后面叙述。
劣化后性能估计部120利用关系式获取部110获取到的第一关系式、和给定的劣化时间点下的蓄电元件200的累积使用期间，来估计该劣化时间点下的蓄电容量即劣化后容量。在此，劣化后性能估计部120具备数据获取部121、电阻值计算部122、容量比率计算部123以及劣化后性能计算部124。
数据获取部121获取该劣化时间点下的蓄电元件200的累积使用期间和平衡论容量。例如，数据获取部121能够通过测量来获取该累积使用期间，或者通过用户的输入等而从外部来获取该累积使用期间。此外，数据获取部121能够通过以根号规则等已知方法来估计等，来获取该平衡论容量。关于详细将在后面叙述。并且，数据获取部121使获取到的蓄电元件200的累积使用期间和平衡论容量存储至存储部130的蓄电元件数据132。
电阻值计算部122利用数据获取部121获取到的累积使用期间、和第三关系式，来计算劣化时间点下的电阻值。具体而言，电阻值计算部122读出存储部130的蓄电元件数据132中所存储的累积使用期间、和关系式数据131中所存储的第三关系式，来计算该电阻值。并且，电阻值计算部122使计算出的电阻值存储至存储部130的蓄电元件数据132。
容量比率计算部123利用电阻值计算部122计算出的劣化时间点下的电阻值、和第二关系式，来计算劣化时间点下的容量比率。具体而言，容量比率计算部123读出存储部130的蓄电元件数据132中所存储的电阻值、和关系式数据131中所存储的第二关系式，来计算该容量比率。并且，容量比率计算部123使计算出的容量比率存储至存储部130的蓄电元件数据132。
劣化后性能计算部124利用表示劣化后容量、数据获取部121获取到的平衡论容量、和容量比率计算部123计算出的容量比率之间的关系的第四关系式，来计算劣化后容量。具体而言，劣化后性能计算部124通过在从1减去容量比率之后的值上乘以平衡论容量来计算劣化后容量。即，劣化后性能计算部124读出存储部130的蓄电元件数据132中所存储的平衡论容量和容量比率，利用第四关系式来计算劣化后容量。
图3是表示本发明的实施方式所涉及的蓄电元件数据132的一例的图。
蓄电元件数据132是表示给定的劣化时间点下的蓄电元件200的累积使用期间、平衡论容量、电阻值和容量比率的数据的集合。即，如该图所示，蓄电元件数据132是“累积使用期间”、“平衡论容量”、“电阻值”和“容量比率”被建立了对应的数据表。
并且，在“累积使用期间”中存储有表示给定的劣化时间点下的蓄电元件200的累积使用期间的值，在“平衡论容量”中存储有表示该劣化时间点下的蓄电元件200的平衡论容量的值，在“电阻值”中存储有表示该劣化时间点下的蓄电元件200的电阻值的值，在“容量比率”中存储有表示该劣化时间点下的蓄电元件200的容量比率的值。
接下来，说明关系式获取部110获取的第一关系式。即，以下详细地说明关系式获取部110获取的第二关系式以及第三关系式。
图4以及图5是用于说明本发明的实施方式所涉及的关系式获取部110获取的第一关系式的图。具体而言，图4是表示反复充放电蓄电元件200的情况下的充放电次数(循环数)和蓄电元件200的放电容量之间的关系的曲线图。此外，图5是表示蓄电元件200的放电容量逐渐劣化的图。
图4所示的曲线图A示出以给定的第一电流来放电蓄电元件200的情况下的放电容量即蓄电容量Q的变迁，曲线图B示出以电流值比该第一电流小的第二电流来放电蓄电元件200的情况下的放电容量即平衡论容量Qe的变迁。
在此，第一电流为例如1CA的恒流，蓄电容量Q为实施了1C容量确认试验的情况下(例如从4.1V的充满电状态起以1CA的恒流放电至2.75V为止的情况下)的放电容量。此外，第二电流在理想上为电流值无限接近0的电流，平衡论容量Qe例如为根据以0.05C进行间歇放电所获得的OCV(开路电压)曲线而求出的放电容量(以下也称作“间歇放电容量”)、或者进行0.05C的恒流恒压(CCCV)充电的情况下的充电容量。另外，第一电流优选为0.5～2CA的恒流，第二电流优选相当于0～0.1CA的恒流的电流值。
此外，蓄电元件200的初始容量Q0减去平衡论容量Qe之后的值为平衡论容量下降量Qt。即，平衡论容量下降量Qt为给定的劣化时间点下的平衡论容量Qe与初始状态的差分。
此外，平衡论容量Qe减去蓄电容量Q之后的值为速度论容量下降量Qk。即，速度论容量下降量Qk为蓄电容量Q自初始容量Q0的下降量即容量下降量Qd减去平衡论容量下降量Qt之后的值。另外，容量下降量Qd为给定的劣化时间点下的蓄电容量Q与初始状态的差分。
如以上，蓄电容量Q由以下的式1来表征。
Q＝Q0-Qd＝Q0-(Qt+Qk) (式1)
在此，如图5所示，若劣化从图5(a)的状态向图5(b)的状态推进，则平衡论容量Qe和蓄电容量Q会下降。另外，图5(a)为表示蓄电元件200在初始状态下的放电容量的曲线图，图5(b)为表示蓄电元件200发生劣化的寿命品的放电容量的曲线图。并且，这些图所示的曲线图A1以及A2示出放电中的闭路电压的变迁，曲线图B1以及B2示出放电中的开路电压的变迁。
例如，在45℃下循环实施了1350次的SOC(State Of Charge：充电状态)的范围为0～100％的1C循环试验的情况下，有平衡论容量Qe下降至约1/2、蓄电容量Q下降至约1/5的设计容量600mAh的锂离子二次电池。即，速度论容量下降量Qk大幅增加。
虽然认为该速度论容量下降量Qk、平衡论容量Qe与电池的直流或者交流的电阻值R有密切的关系，但发现有怎样的关系却不容易。
为此，本申请发明者们经过潜心研究和实验的结果，发现：如以下的式2所示，容量比率rg与电阻值R成比例，容量比率rg是速度论容量下降量Qk相对于从初始容量Q0减去平衡论容量下降量Qt之后的值(平衡论容量Qe)的比率。
rg＝Qk/(Q0-Qt)＝a×R+b (式2)
在此，在本实施方式中，系数a以及b为常量，电阻值R为蓄电元件200的直流电阻或者交流电阻。并且，上述的容量比率rg由电阻值R的一次函数表示的式2为关系式获取部110获取的第二关系式。另外，根据电阻值R是交流电阻还是直流电阻的不同，系数a以及b成为不同的值。
并且，上述的第二关系式按照蓄电元件200的每个种类而事前通过以下那样的试验来导出，被事前存储至存储部130的关系式数据131。另外，上述式2中的常量a以及b按照蓄电元件200的每个种类来计算。以下，说明用于导出第二关系式的试验。
首先，利用与要估计劣化后容量的蓄电元件200相同的构成的蓄电元件200，预先实施对所假定的使用条件(电流值为规定的)进行了模拟的样本试验(循环试验、放置试验、组合它们的各种试验)。例如，在45℃下实施1C循环的寿命试验。
并且，直至达某劣化状态为止，通过0.05C间歇放电试验来测量平衡论容量下降量Qt，通过从0.05C间歇放电容量减去1C放电容量来计算速度论容量下降量Qk。例如，在150、200、400循环后获取下面的数据。
(a)通过已知方法来获取平衡论容量下降量Qt；
(b)通过1C放电容量确认试验来获取速度论容量下降量Qk。
然后，根据所获得的平衡论容量下降量Qt和速度论容量下降量Qk，来计算容量比率rg＝Qk/(Q0-Qt)(Q0为以电流无限接近0的速率来放电时的初始容量[或者称作初始的平衡论容量])。
此外，直至达某劣化状态为止，获取直流电阻或者交流电阻的电阻值R。例如，在100、200、400循环后，获取1kHz的交流电阻或者第10秒的直流电阻。另外，所谓1kHz的交流电阻，是指通过将1kHz的频率的交流电压或者交流电流施加给蓄电元件200而测量的交流电阻(交流阻抗)。此外，第10秒的直流电阻是根据第10秒的V-I(电压-电流)标绘的斜率来测量的。另外，关于获取直流电阻或者交流电阻的电阻值R的方法将在后面叙述。
然后，根据获取到的容量比率rg和电阻值R来计算rg＝a×R+b的一次函数，求出常量a以及b的值。
在此，说明上述(a)的获取平衡论容量下降量Qt的方法。
图6A以及图6B是表示本发明的实施方式所涉及的平衡论容量以及平衡论容量下降量的具体例的图。具体而言，图6A是表示平衡论容量和循环数的根号之间的关系的曲线图，图6B是表示平衡论容量下降量和循环数的根号之间的关系的曲线图。
以下的具体例中所利用的锂离子二次电池具备正极、负极以及非水电解质。上述正极是在作为正极集电体的铝箔上形成正极混合剂而成的。上述正极混合剂包含：正极活性物质、作为粘结剂的聚偏氟乙烯(Poly Vinylidene Di Fluoride)、和作为导电材的乙炔黑(Acetylene Black)。上述正极活性物质为由LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2所表征的层状构造的锂过渡金属氧化物和尖晶石型锂锰氧化物的混合物。上述负极是在作为负极集电体的铜箔上形成负极混合剂而成的。上述负极混合剂包含：作为负极活性物质的石墨质碳材料、和作为粘结剂的聚偏氟乙烯。
另外，上述正极活性物质中的层状构造的锂过渡金属氧化物和尖晶石型锂锰氧化物的混合比率，在以下的具体例中利用的是质量比3∶7的比率，但以何种比率来混合均可获得同样的结果。
在图6A以及图6B中，将该电池在45℃下循环实施了800次(约半年)的SOC的范围为0～100％(2.75～4.1V)的1C循环试验之后，通过0.05C间歇放电试验来获取平衡论容量下降量Qt，将Qt作为以累积使用期间t为变量的根号函数来计算。
具体而言，在45℃、1C循环寿命试验中，在除0循环之外的100、200、400循环后，实施25℃的0.05C间歇放电容量确认试验，计算根号函数Qt＝c×t0.5+d，来求出系数c以及d。另外，关于0.05C间歇放电容量，在电流速率0.05C、通电时间1小时、暂停时间3小时下实施间歇恒流恒压充电，并进行25次测量，在电流速率0.05C、通电时间1小时、暂停时间3小时下实施间歇恒流放电，并进行25次测量。
由此，获得平衡论容量下降量Qt＝7.54×t0.5-55.25的关系式。
此外，关于平衡论容量下降量Qt的变化显著的情形，能够将Qt作为[根号]+[指数]函数来计算。例如，在与上述同样的试验条件下，能够计算[根号]+[指数]函数Qt＝[e×t0.5+f]+[g×exp(h×t)]，来求出系数e、f、g以及h。
接下来，说明第二关系式的具体例。另外，在以下的具体例中也使用与上述同样的锂离子二次电池。
图7A以及图7B是表示本发明的实施方式所涉及的关系式获取部110获取的第二关系式的具体例的图。具体而言，图7A是表示实施了45℃1C循环试验中的1C放电容量确认试验的情况下的电池的容量比率和1kHz交流电阻值之间的关系的曲线图，图7B是表示与图7A同样的情况下的电池的容量比率和第10秒直流电阻值之间的关系的曲线图。另外，这些曲线图中的标绘表示实测值。此外，在任何情况下，均通过0.05C间歇放电试验来获取平衡论容量。
首先，如图7A所示，基于直至400循环为止的试验结果，对容量比率rg和交流(1kHz)电阻值R之间的关系进行直线近似的结果，作为第二关系式，获得rg＝0.0024×R-0.1206。然后，利用该第二关系式来计算800循环的情况下的容量比率rg的结果，获得rg＝0.309这样的估计值。该估计值较之于实测值0.288，误差为+0.021，获得接近于实测值的值。
此外，如图7B所示，基于直至800循环为止的试验结果，对容量比率rg和自放电开始起第10秒的直流电阻值R之间的关系进行直线近似的结果，作为第二关系式，获得rg＝0.0011×R-0.115。然后，利用该第二关系式来计算800循环的情况下的容量比率rg的结果，获得rg＝0.306这样的估计值。该估计值较之于实测值0.288，误差为+0.018，获得接近于实测值的值。
另外，上述1C循环试验的条件如下所述。充电设为电流1CmA(＝600mA)、电压4.1V、充电时间3小时的恒流恒压充电，放电设为电流1CmA(＝600mA)、结束电压2.75V的恒流放电。另外，在充电与放电之间、以及放电与充电之间分别设置了10分钟的暂停时间。暂停时间将电池设为开路状态。即，将充电、暂停、放电、暂停的4个过程设为1循环。
具体而言，测量各个电池的1C放电容量(蓄电容量Q)和0.05C间歇放电容量(平衡论容量Qe＝Q0-Qt)，计算0.05C间歇放电容量减去1C放电容量之后的放电容量(速度论容量下降量Qk)，并计算容量比率rg＝Qk/(Q0-Qt)。此外，测量此时的1kHz的交流电阻或者第10秒的直流电阻的电阻值R，创建一次函数。
另外，关于1C放电容量，将恒流恒压充电进行到4.1V为止，将3小时的恒流放电实施到2.75V为止，来进行测量。此外，关于0.05C间歇放电容量，在电流速率0.05C、通电时间1小时、暂停时间3小时下实施间歇恒流恒压充电，并进行25次测量，在电流速率0.05C、通电时间1小时、暂停时间3小时下实施间歇恒流放电，并进行25次测量。
此外，在电阻值R的测量中，关于1kHz的交流电阻，通过SOC0％、0.05C恒流放电进行放电，直至2.75V为止。此外，关于第10秒的直流电阻，以0.2CA进行合计8小时的恒流恒压充电，直至SOC变为50％为止，来进行SOC调整，作为放电速率而以0.2、0.5、1CA的各个电流速率来进行10秒钟通电。
此外，本申请发明者们经过潜心研究和实验的结果，发现：如以下的式3所示，蓄电元件200的直流电阻或者交流电阻的电阻值R由蓄电元件200的累积使用期间t的指数函数来表征。
R＝f(t)＝exp(A×t+B)＝C×exp(A×t) (式3)
在此，在本实施方式中，系数A、B以及C为常量(C＝exp(B))，根据电阻值R是交流电阻还是直流电阻的不同，系数A、B以及C成为不同的值。并且，上述的电阻值R由累积使用期间t的指数函数所表征的式3为关系式获取部110获取的第三关系式。
并且，上述的第三关系式按照蓄电元件200的每个种类而事前通过以下那样的试验来导出，被事前存储至存储部130的关系式数据131。另外，上述式3中的常量A以及B按照蓄电元件200的每个种类来计算。以下，说明用于导出第三关系式的试验。
具体而言，在假定被反复使用的使用条件(电流值为规定的)下，根据直至达某劣化状态为止的直流电阻或者交流电阻的电阻值R相对于累积使用期间的变迁，来计算指数相关函数式R＝f(t)。
例如，在100、200以及400循环后，实施直流或者交流电阻测量，获取(电阻值R，累积使用期间t)的数据对。进而，将两者的关系代入到R＝exp(A×t+B)或者R＝C×exp(A×t)中，来计算系数A以及B、或者A以及C。
图8A以及图8B是表示本发明的实施方式所涉及的关系式获取部110获取的第三关系式的具体例的图。具体而言，图8A是表示45℃1C循环试验中的1kHz交流电阻值的对数和循环数之间的关系的曲线图，图8B是表示与图8A同样的情况下的第10秒直流电阻值的对数和循环数之间的关系的曲线图。另外，这些曲线图中的标绘表示实测值。此外，使用与上述的第二关系式的情况相同的锂离子二次电池。
首先，如图8A所示，基于直至400循环为止的试验结果，对交流(1kHz)电阻值R的对数和循环数(累积使用期间)t之间的关系进行直线近似的结果，作为第三关系式，获得R＝exp(0.0015×t+4.06)。然后，利用该第三关系式来计算800循环的情况下的电阻值R的结果，获得R＝192.5这样的估计值。该估计值较之于实测值171.5，误差为+21.0，获得接近于实测值的值。
此外，如图8B所示，基于直至400循环为止的试验结果，对直流电阻值R的对数和循环数(累积使用期间)t之间的关系进行直线近似的结果，作为第三关系式，获得R＝exp(0.0012×t+4.96)。然后，利用该第三关系式来计算800循环的情况下的电阻值R的结果，获得R＝372.4这样的估计值。该估计值较之于实测值366.6，误差为+5.8，获得接近于实测值的值。
在此，作为电阻值R的测量方法，例如列举以下的方法。即，将已回收的电池在25℃下放置至少3小时之后，以电池额定容量的0.05CA进行恒流放电(剩余放电)，直至SOC变为0％为止。
并且，在获取直流电阻的电阻值R的情况下，以0.2CA进行合计8小时的恒流恒压充电，直至SOC变为50％为止。然后，相对于各个放电电流(I)来标绘0.2、0.5、1CA等至少3点以上的放电电流的第10秒电压(V)，确认他们的斜率表现出线性之后，根据该V-I标绘的斜率来获取直流电阻的电阻值R。
此外，在获取交流电阻的电阻值R的情况下，利用交流阻抗测量器来获取例如1kHz的电池的内部阻抗(SOC：0％)。
如以上，作为关系式获取部110获取的第三关系式，如上述式3所示，能够获得在经过蓄电元件200的使用期间的累积值即累积使用期间t的时间点下的蓄电元件200的直流电阻或者交流电阻的电阻值R、与以累积使用期间t乘以给定的系数A后的值为变量的指数函数成比例的关系式。
如此，上述式3所示的曲线图是在电池的寿命末期伴随着累积使用期间t的经过而电阻值R急剧增加的曲线图，能够准确地表现在电池的寿命末期电阻值R加速度地增加的电池的劣化状态。另外，电池的寿命末期例如是指电池的内部电阻增加到初始的3倍以上的情况。
接下来，说明劣化后性能估计装置100对蓄电元件200的劣化后容量进行估计的处理。
图9以及图10是表示本发明的实施方式所涉及的劣化后性能估计装置100对蓄电元件200的劣化后容量进行估计的处理的一例的流程图。
首先，如图9所示，关系式获取部110获取与要估计劣化后容量的蓄电元件200的种类相应的关系式(S102)。具体而言，关系式获取部110参照存储部130中所存储的关系式数据131，来获取与该蓄电元件200的种类相应的包含第二关系式以及第三关系式在内的第一关系式。
即，关系式获取部110获取包含速度论容量下降量相对于平衡论容量的比率即容量比率由电阻值的一次函数表示的第二关系式(上述式2)、和在经过累积使用期间的时间点下的电阻值与以累积使用期间乘以给定的系数后的值为变量的指数函数成比例的第三关系式(上述式3)在内的第一关系式。
然后，劣化后性能估计部120利用关系式获取部110获取到的第一关系式、和给定的劣化时间点下的蓄电元件200的累积使用期间，来估计该劣化时间点下的蓄电容量即劣化后容量(S104)。以下，详细地说明劣化后性能估计部120对该劣化后容量进行估计的处理。图10是表示本发明的实施方式所涉及的劣化后性能估计部120对劣化后容量进行估计的处理(图9的S104)的一例的流程图。
如图10所示，首先，数据获取部121获取该劣化时间点下的蓄电元件200的累积使用期间(S202)。即，数据获取部121获取要估计劣化后容量的蓄电元件200在该劣化时间点下的累积使用期间t。另外，数据获取部121既可以通过测量来获取该累积使用期间t，也可以通过用户的输入等而从外部获取该累积使用期间t。并且，数据获取部121使获取到的蓄电元件200的累积使用期间t存储至存储部130的蓄电元件数据132。
此外，数据获取部121获取该劣化时间点下的蓄电元件200的平衡论容量(S204)。即，数据获取部121获取要估计劣化后容量的蓄电元件200在该劣化时间点下的平衡论容量Qe。具体而言，数据获取部121利用在图6A以及图6B中所说明过的关系式，根据累积使用期间t来计算平衡论容量下降量Qt，从而通过Qe＝Q0-Qt来获取平衡论容量Qe。并且，数据获取部121使获取到的平衡论容量Qe存储至存储部130的蓄电元件数据132。
另外，数据获取部121也可以在0.05C剩余放电后实施足够时间的CCCV充电(例如以0.2CA来充电10小时)，测量此时的充电电量，并将测量到的充电电量作为平衡论容量Qe来获取。这些获取方法从寿命初期起直至达末期为止，在基于充电电量和放电电量几乎相同(库伦效率为100％)的特征的锂离子二次电池中尤其优选，无需进行0.05C间歇放电。此外，数据获取部121也可以通过用户的输入等而从外部获取平衡论容量Qe。
然后，电阻值计算部122利用数据获取部121获取到的累积使用期间、和第三关系式，来计算劣化时间点下的电阻值(S206)。即，电阻值计算部122从存储部130读出累积使用期间和第三关系式，在上述式3所示的第三关系式中代入累积使用期间t来计算电阻值R。并且，电阻值计算部122使计算出的电阻值R存储至存储部130的蓄电元件数据132。
接着，容量比率计算部123利用电阻值计算部122计算出的电阻值、和第二关系式，来计算劣化时间点下的容量比率(S208)。即，容量比率计算部123从存储部130读出电阻值和第二关系式，在上述式2所示的第二关系式中代入电阻值R来计算容量比率rg。并且，容量比率计算部123使计算出的容量比率rg存储至存储部130的蓄电元件数据132。
然后，劣化后性能计算部124利用表示劣化后容量、数据获取部121获取到的平衡论容量、和容量比率计算部123计算出的容量比率之间的关系的第四关系式，来计算劣化后容量(S210)。
在此，第四关系式是由通过如下的过程而导出的以下的式4所表示的关系式。
Q＝Q0-(Qt+Qk)＝Q0-{Qt+rg×(Q0-Qt)}＝Q0-Qt-rg×(Q0-Qt)＝(1-rg)×(Q0-Qt)＝(1-a×R-b)×(Q0-Qt) (式4)
即，劣化后性能计算部124通过在从1减去容量比率rg(＝a×R+b)之后的值上乘以平衡论容量Qe(＝Q0-Qt)，来计算劣化后容量Q。如此，劣化后性能计算部124从存储部130读出平衡论容量Qe和容量比率rg，并代入第四关系式中，从而能够计算劣化后容量Q。
另外，也可以第四关系式被存储至存储部130的关系式数据131，关系式获取部110获取该第四关系式，从而劣化后性能计算部124利用该第四关系式来计算劣化后容量Q。
如以上，劣化后性能估计装置100对蓄电元件200的劣化后容量进行估计的处理结束。
接下来，说明本发明的实施方式所涉及的劣化后性能估计装置100起到的效果。具体而言，说明劣化后性能估计装置100能够精度良好地估计蓄电元件200的劣化后容量。图11～图13是用于说明本发明的实施方式所涉及的劣化后性能估计装置100起到的效果的图。
首先，计算与要估计劣化后容量的电池相同的构成的电池的平衡论容量下降量Qt。在此，作为要估计劣化后容量的电池，使用的是循环实施了800次(约半年)的温度且45℃且SOC的范围为0～100％(2.75～4.1V)的1C循环试验的电池(初始容量Q0＝653.1mAh)。即，在图6B所示的Qt＝7.54×t0.5-55.25中代入t＝800，计算出平衡论容量下降量Qt＝158.0mAh。
并且，作为第一关系式，获取了图7B所示的第二关系式即rg＝0.0011×R-0.115、和图8B所示的第三关系式即R＝exp(0.0012×t+4.96)。并且，在第三关系式中代入t＝800，计算出电阻值R＝372.4毫欧姆，进而在第二关系式中代入该电阻值R，计算出容量比率rg＝0.2946。
并且，在第四关系式中代入初始容量Q0、平衡论容量下降量Qt和容量比率rg，计算出劣化后容量Q＝349.2mAh。其结果，如图11以及图13所示，与实测值303.3mAh较好地一致(估计误差为+45.9mAh)。另外，该图所示的曲线图中的标绘表示实测值。
接下来，作为比较例，实施了利用以往采用的方法的劣化后容量的计算。具体而言，利用为与上述同样的1C循环试验所提供的800循环时间的电池，关于(比较例1)线性规则、(比较例2)根号规则的各个规则来求出预测式，计算800循环时间的劣化后容量。各个计算结果如下所述。
(比较例1)线性规则
参考专利文献1，根据直至达某劣化状态为止的电池的1C容量和循环数的变迁来导出以下的一次函数，计算800循环中的1C容量。
Q＝-0.327×t+628.1＝-0.327×800+628.1＝366.5mAh
(比较例2)根号规则
参照非专利文献1，根据直至达某劣化状态为止的电池的1C容量和循环数的根号的变迁来导出以下的函数，计算800循环中的1C容量。Q＝-6.71×t0.5+641.3＝-6.71×(800)0.5+641.3＝451.5mAh
由此，如图12以及图13所示，与实测值303.3mAh相比较，(比较例1)存在63.2mAh的估计误差，(比较例2)存在148.2mAh的估计误差。如此，上述实施方式所涉及的劣化后性能估计装置100较之于以往采用的方法，能够以非常高的精度来估计劣化后容量。
如以上，根据本发明的实施方式所涉及的劣化后性能估计装置100，获取表示蓄电元件200的初始容量、平衡论容量下降量、速度论容量下降量和累积使用期间之间的关系的第一关系式，利用该第一关系式、和劣化时间点下的累积使用期间来估计作为蓄电元件200在给定的劣化时间点下的放电容量的劣化后容量。在此，本申请发明者们经过潜心研究和实验的结果，发现：通过将放电容量的下降量分离为平衡论容量下降量和速度论容量下降量，并利用表示平衡论容量下降量以及速度论容量下降量、和蓄电元件200的累积使用期间之间的关系的第一关系式，从而能够精度良好地估计该劣化后容量。由此，劣化后性能估计装置100能够精度良好地估计蓄电元件200在给定的劣化时间点下的放电容量。
此外，本申请发明者们经过潜心研究和实验的结果，发现：作为第一关系式，通过利用包含初始容量、平衡论容量下降量、速度论容量下降量、和累积使用期间的指数函数的项在内的关系式，从而能够精度良好地估计该劣化后容量。由此，劣化后性能估计装置100能够精度良好地估计蓄电元件200在给定的劣化时间点下的放电容量。
此外，本申请发明者们经过潜心研究和实验的结果，发现：蓄电元件200的劣化后容量能够根据蓄电元件200的电阻值来精度良好地计算，该电阻值能够根据蓄电元件200的累积使用期间来精度良好地计算。因而，劣化后性能估计装置100能够利用累积使用期间和第三关系式来精度良好地计算蓄电元件200的电阻值，此外能够利用该电阻值和第二关系式来精度良好地估计蓄电元件200的劣化后容量。由此，劣化后性能估计装置100能够精度良好地估计蓄电元件200在给定的劣化时间点下的放电容量。
此外，本申请发明者们经过潜心研究和实验的结果，发现：通过利用表示容量比率和电阻值之间的关系的第二关系式，从而能够精度良好地估计劣化后容量。由此，劣化后性能估计装置100能够精度良好地估计蓄电元件200在给定的劣化时间点下的放电容量。
此外，本申请发明者们经过潜心研究和实验的结果，发现：通过利用容量比率由电阻值的一次函数表示的第二关系式，从而能够精度良好地估计劣化后容量。由此，劣化后性能估计装置100能够精度良好地估计蓄电元件200在给定的劣化时间点下的放电容量。
此外，劣化后性能估计装置100利用劣化时间点下的电阻值和第二关系式，来计算劣化时间点下的容量比率，利用表示劣化后容量、和劣化时间点下的平衡论容量和容量比率之间的关系的第四关系式，来计算劣化后容量。即，劣化后性能估计装置100通过利用第二关系式和第四关系式，能够精度良好地估计蓄电元件200在给定的劣化时间点下的放电容量。
此外，本申请发明者们经过潜心研究和实验的结果，发现：通过在从1减去容量比率之后的值上乘以平衡论容量，能够精度良好地计算劣化后容量。由此，劣化后性能估计装置100能够精度良好地估计蓄电元件200在给定的劣化时间点下的放电容量。
此外，蓄电元件200的电阻值随着累积使用期间的经过而值加速度地增加。并且，本申请发明者们经过潜心研究和实验的结果，发现：该电阻值与以累积使用期间乘以给定的系数后的值为变量的指数函数成比例的关系式，精度良好地表现了该电阻值的经时变化。因而，劣化后性能估计装置100通过利用第三关系式，能够准确地表现该电阻值和累积使用期间之间的关系，因此能够精度良好地估计蓄电元件200在给定的劣化时间点下的放电容量。
此外，劣化后性能估计装置100通过获取劣化时间点下的累积使用期间，能够计算劣化时间点下的电阻值，因此利用该电阻值能够精度良好地估计蓄电元件200的劣化后容量。
此外，劣化后性能估计装置100修正第一关系式，并利用修正后的该第一关系式来估计劣化后容量。如此一来，劣化后性能估计装置100修正第一关系式而提升了该第一关系式的精度，因此能够准确地估计劣化后容量。
此外，蓄电元件200是包含层状构造的锂过渡金属氧化物作为正极活性物质的锂离子二次电池。在此，本申请发明者们经过潜心研究和实验的结果，发现：在蓄电元件200为该锂离子二次电池的情况下，根据上述的第一关系式能够精度良好地表现劣化状态。因而，劣化后性能估计装置100能够准确地估计该锂离子二次电池的劣化后容量。
如此，能够精度良好地估计蓄电元件200在给定的劣化时间点下的放电容量，因此能够准确地预测例如移动体用锂离子二次电池的更换时期的定时。此外，通过根据所估计的放电容量来进行充放电控制，从而能够抑制蓄电元件200的容量劣化，因此能够采取延长寿命的措施。
(变形例1)
接下来，说明本发明的实施方式的变形例1。在上述实施方式中，劣化后性能估计部120在不变更关系式获取部110获取到的关系式的情况下直接利用来估计蓄电元件200的劣化后容量。但是，在本变形例中，劣化后性能估计部修正该关系式来估计该劣化后容量。
图14是表示本发明的实施方式的变形例1所涉及的劣化后性能估计装置100a的构成的框图。
如该图所示，配备于蓄电系统10a的劣化后性能估计装置100a的劣化后性能估计部120a具备对关系式获取部110获取到的关系式进行修正的关系式修正部125。并且，劣化后性能估计部120a利用关系式修正部125进行了修正的修正后的关系式，来估计劣化后容量。即，关系式修正部125根据例如电池搭载设备在使用中获取到的各参数的变迁来修正上述的计算平衡论容量下降量Qt的关系式、第二关系式以及第三关系式。
例如，在汽车等的实际使用中，通过获取相当于容量比率rg和电阻值R的数据对，从而能够修正第二关系式。此外，同样在汽车等的实际使用中，通过获取相当于累积使用期间t和电阻值R的数据对，从而能够修正第三关系式。
具体而言，关系式修正部125在将一个测量数据代入第二关系式或者第三关系式中的情况下的计算结果、和与之对应的其他的测量数据的差分超过给定的值的情况下，重新计算关系式。
即，关系式修正部125判断该差分是否超过了该给定的值，在判断为该差分超过了该给定的值的情况下，利用该差分超过了该给定的值时的直至经过累积使用期间的时间点为止的测量数据，来重新计算关系式。并且，关系式修正部125将计算出的关系式写入至关系式数据131，来修正关系式。
由此，劣化后性能估计装置100a修正上述的关系式而提升了该关系式的精度，因此能够准确地估计劣化后容量。
(变形例2)
接下来，说明本发明的实施方式的变形例2。在上述实施方式中，劣化后性能估计装置100具备关系式获取部110、劣化后性能估计部120以及存储部130，劣化后性能估计部120具备数据获取部121、电阻值计算部122、容量比率计算部123以及劣化后性能计算部124。但是，在本变形例中，劣化后性能估计装置至少具备关系式获取部以及劣化后性能估计部即可。
图15是表示本发明的实施方式的变形例2所涉及的劣化后性能估计装置的构成的框图。此外，图16A以及图16B是表示本发明的实施方式的变形例2所涉及的劣化后性能估计装置对蓄电元件的劣化后容量进行估计的处理的一例的流程图。
如图15所示，配备于蓄电系统10b的劣化后性能估计装置100b包括具有与上述实施方式同样的功能的关系式获取部110以及劣化后性能估计部120b，通过与外部的存储部130交换信息，来估计劣化后容量。另外，劣化后性能估计部120b只要能够利用关系式获取部110获取到的关系式来估计劣化后容量即可，并不限定为如上述实施方式那样具备数据获取部121、电阻值计算部122、容量比率计算部123以及劣化后性能计算部124。
例如，如图16A所示，劣化后性能估计部120b不进行图10中的计算电阻值的处理(S206)，而利用累积使用期间来计算容量比率(S302)。具体而言，劣化后性能估计部120b利用根据上述式2和式3而导出的以下的关系式，根据累积使用期间t来计算容量比率rg。
rg＝a×R+b＝a×exp(A×t+B)+b
由此，劣化后性能估计部120b无需如上述实施方式那样具备电阻值计算部122。
此外，如图16B所示，劣化后性能估计部120b也可以不进行图10中的计算电阻值的处理(S206)和计算容量比率的处理(S208)，而利用累积使用期间和平衡论容量来计算劣化后容量(S402)。具体而言，劣化后性能估计部120b利用根据上述式2、式3和式4而导出的以下的关系式，根据累积使用期间t和平衡论容量Qe来计算劣化后容量Q。
Q＝(1-rg)×(Q0-Qt)＝(1-a×R-b)×(Q0-Qt)＝(1-a×exp(A×t+B)-b)×Qe
由此，劣化后性能估计部120b无需如上述实施方式那样具备电阻值计算部122和容量比率计算部123。
另外，在上述实施方式及其变形例中，虽然劣化后性能估计装置100、100a以及100b具备关系式获取部110，但劣化后性能估计装置100、100a或者100b也可以不具备关系式获取部110。即，劣化后性能估计装置100、100a或者100b也可以使第一关系式等的必要关系式因程序或电路构成等的不同而嵌入至劣化后性能估计部120、120a或者120b，在不获取该关系式的情况下来估计劣化后容量。
(变形例3)
接下来，说明本发明的实施方式的变形例3。在上述实施方式中，劣化后性能估计装置100作为蓄电元件200在60℃以下的大致恒定温度下被使用的情形，来估计劣化后容量。但是，蓄电元件200的使用温度并不限于恒定，因此在本变形例中，劣化后性能估计装置估计与蓄电元件200的使用温度相应的劣化后容量。
首先，说明蓄电元件200的使用温度给蓄电元件200的容量(蓄电容量Q、平衡论容量Qe、容量下降量Qd、平衡论容量下降量Qt、速度论容量下降量Qk)以及电阻值(1kHz交流电阻值、第30秒直流电阻值)的经时变化带来影响的情况。
在此，蓄电元件200的使用温度是指蓄电元件200被使用的环境下的温度。该蓄电元件200的使用温度既可以基于蓄电元件200的内部温度来决定，也可以基于蓄电元件200被使用的环境(温度)来决定。
此外，在蓄电元件200被使用的环境下的温度发生变化的情况下，例如从蓄电元件200的使用开始时间点起至给定的劣化时间点为止的该温度的平均值被作为蓄电元件200的使用温度来设定。另外，从安全方面出发，既可以将比该平均值稍高的温度作为蓄电元件200的使用温度来设定，也可以将蓄电元件200被使用的环境下的最高温度作为蓄电元件200的使用温度来设定。
图17A～图18C是表示使本发明的实施方式的变形例3所涉及的蓄电元件200的使用温度发生变化的情况下的容量和循环数(累积使用期间)之间的关系的图。
具体而言，图17A是表示使蓄电元件200的使用温度发生变化的情况下的蓄电容量Q和循环数(累积使用期间t)之间的关系的曲线图。此外，图17B是表示使蓄电元件200的使用温度发生变化的情况下的平衡论容量Qe和循环数(累积使用期间t)之间的关系的曲线图。
此外，图18A是表示使蓄电元件200的使用温度发生变化的情况下的容量下降量Qd和循环数(累积使用期间t)之间的关系的曲线图。此外，图18B是表示使蓄电元件200的使用温度发生变化的情况下的平衡论容量下降量Qt和循环数(累积使用期间t)之间的关系的曲线图。此外，图18C是表示使蓄电元件200的使用温度发生变化的情况下的速度论容量下降量Qk和循环数(累积使用期间t)之间的关系的曲线图。
此外，图19A以及图19B是表示使本发明的实施方式的变形例3所涉及的蓄电元件200的使用温度发生变化的情况下的电阻值和循环数(累积使用期间)之间的关系的图。
具体而言，图19A是表示使蓄电元件200的使用温度发生变化的情况下的1kHz的交流电阻的电阻值R和循环数(累积使用期间t)之间的关系的曲线图。此外，图19B是表示使蓄电元件200的使用温度发生变化的情况下的第30秒的直流电阻的电阻值R和循环数(累积使用期间t)之间的关系的曲线图。
在此，在这些曲线图中，与上述实施方式同样，在45℃、60℃以及80℃的试验温度下进行SOC的范围为0～100％(2.75～4.2V)的1C循环试验。此外，该试验中所使用的电池与上述实施方式同样是正极活性物质为由LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2所表征的层状构造的锂过渡金属氧化物和尖晶石型锂锰氧化物的混合物的锂离子二次电池。
另外，上述正极活性物质中的层状构造的锂过渡金属氧化物和尖晶石型锂锰氧化物的混合比率，在本变形例中利用的是质量比7∶3的比率，但以何种比率来混合均可获得同样的结果。
并且，在45℃的1C循环试验中，充电设为45℃、电流1CmA(＝800mA)、电压4.2V、充电时间3小时的恒流恒压充电，放电设为45℃、电流1CmA(＝800mA)、结束电压2.75V的恒流放电。另外，在充电与放电之间、以及放电与充电之间分别设置了10分钟的暂停时间。暂停时间将电池设为开路状态。即，将充电、暂停、放电、暂停的4个过程设为1循环。
此外，同样在60℃以及80℃的1C循环试验中，也在60℃以及80℃下进行充电以及放电。
此外，在关于1CmA放电容量(蓄电容量Q)的容量确认试验时，充电设为25℃、电流1CmA(＝800mA)、电压4.2V、充电时间3小时的恒流恒压充电，放电设为25℃、电流1CmA(＝800mA)、结束电压2.75V的恒流放电。另外，在充电与放电之间、以及放电与充电之间分别设置了10分钟的暂停时间。
此外，同样，在关于0.05CmA间歇放电容量(平衡论容量Qe)的容量确认试验时，充电进行30次的25℃、电流0.05CmA(＝800mA)、电压4.2V、充电时间1小时的恒流恒压充电，放电进行30次的25℃、电流0.05CmA(＝800mA)、结束电压2.75V、放电时间1小时的恒流放电。另外，在充电与放电之间、以及放电与充电之间分别设置了10分钟的暂停时间。
此外，在电阻值R的测量中，关于1kHz的交流电阻，在频率1kHz、SOC0％、25℃下进行了测量。此外，关于第30秒的直流电阻，在SOC50％、25℃下，充电以及放电均以0.2、0.5、1.0CmA的各个电流速率进行30秒钟通电，来进行了测量。
其结果，如图17A以及图17B所示，根据蓄电元件200的使用温度，蓄电容量Q以及平衡论容量Qe表现了不同的趋势。
此外，如图18A～图18C所示，根据蓄电元件200的使用温度，容量下降量Qd、平衡论容量下降量Qt以及速度论容量下降量Qk也表现了不同的趋势。另外，关于容量下降量Qd、平衡论容量下降量Qt以及速度论容量下降量Qk，通过Qd＝初始容量Q0-Q、Qt＝Q0-Qe、Qk＝Qd-Qt来计算。
此外，如图19A以及图19B所示，根据蓄电元件200的使用温度，交流电阻以及直流电阻均为：电阻值R表现了不同的趋势。
如此，蓄电元件200的容量(蓄电容量Q、平衡论容量Qe、容量下降量Qd、平衡论容量下降量Qt、速度论容量下降量Qk)以及电阻值(1kHz交流电阻值、第30秒直流电阻值)的经时变化受到蓄电元件200的使用温度影响。
接下来，说明根据图17A～图19B中的试验结果获得的、使蓄电元件200的使用温度发生变化的情况下的蓄电元件200的电阻值和容量比率之间的关系。
图20A以及图20B是表示使本发明的实施方式的变形例3所涉及的蓄电元件200的使用温度发生变化的情况下的容量比率和电阻值之间的关系的图。具体而言，图20A是表示容量比率rg和1kHz交流电阻的电阻值R之间的关系的曲线图，图20B是表示容量比率rg和第30秒直流电阻的电阻值R之间的关系的曲线图。
如这些图所示，交流电阻以及直流电阻均为：容量比率rg和电阻值R虽线性相关成立，但以60℃为界而成为不同的曲线图。即，在上述式2所示的第二关系式rg＝a×R+b中，以60℃为界，系数a以及b成为不同的值。这暗示了起因于电阻增加的基本反应过程在60℃前后不同。
接下来，说明使蓄电元件200的使用温度发生变化的情况下的蓄电元件200的电阻值和循环数(累积使用期间)之间的关系。
图21A以及图21B是表示使本发明的实施方式的变形例3所涉及的蓄电元件200的使用温度发生变化的情况下的电阻值的对数和循环数之间的关系的图。具体而言，图21A是表示1kHz交流电阻的电阻值R的对数和循环数(累积使用期间t)之间的关系的曲线图，图21B是表示第30秒直流电阻的电阻值R和循环数(累积使用期间t)之间的关系的曲线图。
此外，图22A以及图22B是表示使本发明的实施方式的变形例3所涉及的蓄电元件200的电阻值、使用温度和循环数之间的关系的图。具体而言，图22A是表示1kHz交流电阻的电阻值R的对数除以循环数(累积使用期间t)所得的值的对数、和蓄电元件200的使用温度的倒数之间的关系的曲线图。此外，图22B是表示第30秒直流电阻的电阻值R的对数除以循环数(累积使用期间t)所得的值的对数、和蓄电元件200的使用温度的倒数之间的关系的曲线图。
首先，如图21A以及图21B所示，交流电阻以及直流电阻均为：电阻值R的对数和循环数(累积使用期间t)虽线性相关成立，但根据蓄电元件200的使用温度而成为不同的曲线图。
此外，如图22A以及图22B所示，交流电阻以及直流电阻均为：电阻值R的对数除以累积使用期间t所得的值的对数、和蓄电元件200的使用温度的倒数之间的关系，以60℃为界而成为不同的线性的曲线图。
因而，能够利用累积使用期间t、和蓄电元件200的使用温度T(℃)，如以下的式5那样表征电阻值R。
R＝exp(exp[D×{1/(273.15+T)}+E]×t+F) (式5)
在此，系数D、E以及F为常量，蓄电元件200的使用温度T以60℃为界，系数D、E以及F成为不同的值。此外，根据电阻值R是交流电阻还是直流电阻的不同，系数D、E以及F成为不同的值。
并且，上述的电阻值R由累积使用期间t和使用温度T所表征的式5，为关系式获取部110获取的第三关系式。即，在上述式3所示的第三关系式R＝exp(A×t+B)中，A＝exp[D×{1/(273.15+T)}+E]，B＝F。如此，第三关系式为下述关系式：作为温度修正而将遵循以温度的倒数为变量的阿伦尼乌斯方程(Arrhenius equation)的指数函数作为系数来具有。
接下来，说明使蓄电元件200的使用温度发生变化的情况下的平衡论容量下降量和循环数(累积使用期间)之间的关系。
图23A是表示使本发明的实施方式的变形例3所涉及的蓄电元件200的使用温度发生变化的情况下的平衡论容量下降量和循环数之间的关系的图。具体而言，图23A是表示平衡论容量下降量Qt和循环数(累积使用期间t)的平方根之间的关系的曲线图。
此外，图23B是表示本发明的实施方式的变形例3所涉及的蓄电元件200的平衡论容量下降量、使用温度和循环数之间的关系的图。具体而言，图23B是表示平衡论容量下降量Qt除以循环数(累积使用期间t)的平方根所得的值的对数、和蓄电元件200的使用温度的倒数之间的关系的曲线图。
首先，如图23A所示，平衡论容量下降量Qt和循环数(累积使用期间t)的平方根虽除寿命初期之外线性相关成立，但根据蓄电元件200的使用温度而成为不同的曲线图。
此外，如图23B所示，平衡论容量下降量Qt除以循环数(累积使用期间t)的平方根所得的值的对数、和蓄电元件200的使用温度的倒数，线性相关成立。
因而，能够利用累积使用期间t、和蓄电元件200的使用温度T(℃)，如以下的式6那样表征平衡论容量下降量Qt。
Qt＝exp[G×{1/(273.15+T)}+H]×t0.5+J (式6)
在此，系数G、H以及J为常量。此外，将上述式6的关系式设为第五关系式。即，第五关系式是作为温度修正而将遵循以温度的倒数为变量的阿伦尼乌斯方程的指数函数作为系数来具有的关系式。并且，通过利用根据该第五关系式获得的第一关系式，能够计算劣化后容量。
接下来，说明利用上述的关系式来估计劣化后容量的劣化后性能估计装置。
图24是表示本发明的实施方式的变形例3所涉及的劣化后性能估计装置100c的构成的框图。此外，图25是表示本发明的实施方式的变形例3所涉及的蓄电元件数据132a的一例的图。
如图24所示，配备于蓄电系统10c的劣化后性能估计装置100c的劣化后性能估计部120c具备对平衡论容量下降量进行计算的平衡论容量下降量计算部126。然后，劣化后性能估计部120c利用平衡论容量下降量计算部126计算出的平衡论容量下降量来估计劣化后容量。
即，劣化后性能估计装置100c取代上述实施方式中的劣化后性能估计装置100的劣化后性能估计部120而具备劣化后性能估计部120c。并且，劣化后性能估计部120c除了劣化后性能估计部120所具有的构成要素之外还具有平衡论容量下降量计算部126。
此外，劣化后性能估计装置100c取代上述实施方式中的劣化后性能估计装置100的存储部130而具备存储部130a。并且，在存储部130a中，取代上述实施方式中的关系式数据131以及蓄电元件数据132而存储有关系式数据131a以及蓄电元件数据132a。
关系式数据131a是保持有用于对蓄电元件200的劣化后容量进行估计的包含上述的第二关系式、第三关系式以及第五关系式在内的第一关系式的数据。即，在关系式数据131a中预先存储有计算容量比率rg的上述第二关系式、计算电阻值R的上述第三关系式、以及计算平衡论容量下降量Qt的上述第五关系式。
此外，如图25所示，蓄电元件数据132a是除了上述实施方式中的蓄电元件数据132所存储的数据之外还存储有蓄电元件200的使用温度的数据的集合。即，蓄电元件200的使用温度与累积使用期间建立对应地被存储至蓄电元件数据132a。由数据获取部121按照每个累积使用期间而将该蓄电元件200的使用温度写入至蓄电元件数据132a。
具体而言，数据获取部121通过计测蓄电元件200的内部温度，来获取蓄电元件200的使用温度，或者通过从用户获取关于蓄电元件200被使用的环境(温度)的信息，来获取蓄电元件200的使用温度。
在蓄电元件200被使用的环境下的温度发生变化的情况下，数据获取部121作为蓄电元件200的使用温度，例如获取从蓄电元件200的使用开始时间点起至给定的劣化时间点为止的该温度的平均值。另外，数据获取部121从安全方面出发，作为蓄电元件200的使用温度，既可以获取比该平均值稍高的温度，也可以获取蓄电元件200的最高使用温度。
并且，数据获取部121将获取到的蓄电元件200的使用温度写入至蓄电元件数据132a。
此外，关系式获取部110从关系式数据131a获取包含第二关系式、第三关系式以及第五关系式在内的第一关系式。
此外，平衡论容量下降量计算部126从蓄电元件数据132a获取累积使用期间和使用温度，并利用关系式获取部110获取到的第五关系式来计算平衡论容量下降量。
并且，数据获取部121获取平衡论容量下降量计算部126计算出的平衡论容量下降量来计算平衡论容量，并将计算出的平衡论容量写入至蓄电元件数据132a。另外，也可以并非是平衡论容量而是平衡论容量下降量计算部126计算出的平衡论容量下降量被写入并存储至蓄电元件数据132a。
此外，电阻值计算部122从蓄电元件数据132a获取累积使用期间和使用温度，并利用关系式获取部110获取到的第三关系式来计算电阻值。并且，电阻值计算部122将计算出的电阻值写入至蓄电元件数据132a。
此外，容量比率计算部123从蓄电元件数据132a获取使用温度和电阻值，并利用关系式获取部110获取到的第二关系式来计算容量比率。并且，容量比率计算部123将计算出的容量比率写入至蓄电元件数据132a。
此外，劣化后性能计算部124从蓄电元件数据132a获取平衡论容量和容量比率，来计算劣化后容量。
另外，关于劣化后性能估计装置100c所具有的各构成要素的详细功能，由于与上述实施方式中的劣化后性能估计装置100所具有的各构成要素的功能相同，因此关于该功能的详细说明将省略。
接下来，说明劣化后性能估计装置100c对蓄电元件200的劣化后容量进行估计的处理。在此，关于关系式获取部110获取关系式(图9的S102)、劣化后性能估计部120估计劣化后容量的处理(图9的S104以及图10)的大体流程，由于与图9以及图10相同，因此省略说明。
为此，以下关于数据获取部121获取平衡论容量的处理(图10的S204)、电阻值计算部122计算电阻值的处理(图10的S206)、以及容量比率计算部123计算容量比率的处理(图10的S208)，来详细地进行说明。
首先，说明数据获取部121获取平衡论容量的处理(图10的S204)。图26是表示本发明的实施方式的变形例3所涉及的数据获取部121获取平衡论容量的处理的一例的流程图。
如该图所示，平衡论容量下降量计算部126参照蓄电元件数据132a，来获取劣化时间点下的蓄电元件200的累积使用期间和使用温度(S502)。
然后，平衡论容量下降量计算部126利用关系式获取部110获取到的第五关系式，来计算劣化时间点下的蓄电元件200的平衡论容量下降量(S504)。具体而言，平衡论容量下降量计算部126通过在由上述式6所表征的第五关系式中代入累积使用期间t和使用温度T，来计算平衡论容量下降量Qt。
然后，数据获取部121利用平衡论容量下降量计算部126计算出的平衡论容量下降量，来计算劣化时间点下的蓄电元件200的平衡论容量(S506)。具体而言，数据获取部121通过Qe＝Q0-Qt来计算平衡论容量Qe。并且，数据获取部121使计算出的平衡论容量Qe存储至存储部130a的蓄电元件数据132a。
根据以上，数据获取部121获取平衡论容量的处理(图10的S204)结束。
如以上，在上述实施方式中，数据获取部121通过已知方法来获取平衡论容量，但在本变形例中，通过平衡论容量下降量计算部126计算平衡论容量下降量，从而能够获取平衡论容量。
接下来，说明电阻值计算部122计算电阻值的处理(图10的S206)。图27是表示本发明的实施方式的变形例3所涉及的电阻值计算部122计算电阻值的处理的一例的流程图。
如该图所示，电阻值计算部122参照蓄电元件数据132a，来获取劣化时间点下的蓄电元件200的累积使用期间和使用温度(S602)。
然后，电阻值计算部122判断获取到的蓄电元件200的使用温度是否超过给定温度(S604)。在此，该给定温度虽然在锂离子二次电池的情况下优选60℃，但该给定温度并不限定于60℃，可根据电池的种类来适当地决定。
在电阻值计算部122判断为获取到的蓄电元件200的使用温度超过给定温度的情况下(S604中“是”)，利用该使用温度超过给定温度的情况下的系数，来计算劣化时间点下的蓄电元件200的电阻值(S606)。即，电阻值计算部122在关系式获取部110获取到的第三关系式中，利用具有该使用温度超过给定温度的情况下的系数的第三关系式，来计算该电阻值。
此外，在电阻值计算部122判断为获取到的蓄电元件200的使用温度为给定温度以下的情况下(S604中“否”)，利用该使用温度为给定温度以下的情况下的系数，来计算劣化时间点下的蓄电元件200的电阻值(S608)。即，电阻值计算部122在关系式获取部110获取到的第三关系式中，利用具有该使用温度为给定温度以下的情况下的系数的第三关系式，来计算该电阻值。
具体而言，电阻值计算部122通过在由上述式5所表征的具有与使用温度相应的系数的第三关系式中代入累积使用期间t和使用温度T，来计算电阻值R。并且，电阻值计算部122使计算出的电阻值R存储至蓄电元件数据132a。
根据以上，电阻值计算部122计算电阻值的处理(图10的S206)结束。
接下来，说明容量比率计算部123计算容量比率的处理(图10的S208)。图28是表示本发明的实施方式的变形例3所涉及的容量比率计算部123计算容量比率的处理的一例的流程图。
如该图所示，容量比率计算部123参照蓄电元件数据132a，来获取劣化时间点下的蓄电元件200的使用温度和电阻值(S702)。
然后，容量比率计算部123判断获取到的蓄电元件200的使用温度是否超过给定温度(S704)。在此，该给定温度虽然在锂离子二次电池的情况下优选60℃，但该给定温度并不限定于60℃，可根据电池的种类来适当地决定。
在容量比率计算部123判断为获取到的蓄电元件200的使用温度超过给定温度的情况下(S704中“是”)，利用该使用温度超过给定温度的情况下的系数，来计算劣化时间点下的蓄电元件200的容量比率(S706)。即，容量比率计算部123在关系式获取部110获取到的第二关系式中，利用具有该使用温度超过给定温度的情况下的系数的第二关系式，来计算该容量比率。
此外，在容量比率计算部123判断为获取到的蓄电元件200的使用温度为给定温度以下的情况下(S704中“否”)，利用该使用温度为给定温度以下的情况下的系数，来计算劣化时间点下的蓄电元件200的容量比率(S608)。即，容量比率计算部123在关系式获取部110获取到的第二关系式中，利用具有该使用温度为给定温度以下的情况下的系数的第二关系式，来计算该容量比率。
具体而言，容量比率计算部123通过在由上述式2所表征的具有与使用温度相应的系数的第二关系式中代入电阻值R，来计算容量比率rg。并且，容量比率计算部123使计算出的容量比率rg存储至蓄电元件数据132a。
根据以上，容量比率计算部123计算容量比率的处理(图10的S208)结束。
如此，劣化后性能估计部120c利用根据下述的平衡论容量下降量而获得的第一关系式来估计劣化后容量，该平衡论容量下降量包含累积使用期间的平方根的项、且将以蓄电元件200的使用温度的倒数为变量的指数函数设为该平方根的项的系数。
此外，劣化后性能估计部120c利用在蓄电元件200的使用温度超过给定温度(例如60℃)的情况、和该使用温度为该给定温度以下的情况下具有不同的系数的第二关系式，来估计劣化后容量。
此外，劣化后性能估计部120c利用将以蓄电元件200的使用温度的倒数为变量的指数函数(上述A)设为与累积使用期间相乘的给定的系数的第三关系式，来估计劣化后容量。
此外，劣化后性能估计部120c利用以蓄电元件200的使用温度的倒数为变量的指数函数的系数(上述D以及E)在蓄电元件200的使用温度超过给定温度(例如60℃)的情况、和该使用温度为该给定温度以下的情况下不同的第三关系式，来估计劣化后容量。
如以上，根据本发明的实施方式的变形例3所涉及的劣化后性能估计装置100c，能够根据蓄电元件200的使用温度来精度良好地估计蓄电元件200在给定的劣化时间点下的放电容量。
即，本申请发明者们经过潜心研究和实验的结果，发现：在蓄电元件200的使用温度超过给定温度(例如60℃)的情况、和不超过的情况下，第二关系式的系数不同。因而，劣化后性能估计装置100c通过利用系数根据蓄电元件200的使用温度而不同的第二关系式，从而能够精度良好地估计蓄电元件200在给定的劣化时间点下的放电容量。
此外，本申请发明者们经过潜心研究和实验的结果，发现：在将第三关系式的指数函数中的系数设为以蓄电元件200的使用温度的倒数为变量的指数函数的情况下，能够精度良好地表现蓄电元件200的电阻值的经时变化。如此，劣化后性能估计装置100c通过利用被进行了温度修正的第三关系式，从而能够精度良好地估计蓄电元件200在给定的劣化时间点下的放电容量。
此外，本申请发明者们经过潜心研究和实验的结果，发现：在蓄电元件200的使用温度超过给定温度(例如60℃)的情况、和不超过的情况下，第三关系式中的以蓄电元件200的使用温度的倒数为变量的指数函数的系数不同。因而，劣化后性能估计装置100c通过利用系数根据蓄电元件200的使用温度而不同的第三关系式，能够精度良好地估计蓄电元件200在给定的劣化时间点下的放电容量。
此外，本申请发明者们经过潜心研究和实验的结果，发现：作为平衡论容量下降量，对于累积使用期间的根号项的系数利用的是以蓄电元件200的使用温度的倒数为变量的指数函数的情况下，能够精度良好地表现平衡论容量下降量。如此，劣化后性能估计装置100c通过利用被进行了温度修正的平衡论容量下降量，从而能够精度良好地估计蓄电元件200在给定的劣化时间点下的放电容量。
另外，在本变形例中，在数据获取部121获取平衡论容量的处理(图10的S204)、电阻值计算部122计算电阻值的处理(图10的S206)、以及容量比率计算部123计算容量比率的处理(图10的S208)的所有处理中，均被进行了温度修正。但是，也可以在上述的处理之中的任一个处理中，不进行温度修正。
此外，本发明所涉及的劣化后性能估计装置所具备的处理部被典型性地作为集成电路即LSI(Large Scale Integration)来实现。即，例如，如图29所示，本发明作为具备关系式获取部110和劣化后性能估计部120的集成电路101来实现。图29是表示以集成电路来实现本发明的实施方式所涉及的劣化后性能估计装置的构成的框图。
另外，集成电路101所具备的各处理部，既可以单独地被1芯片化，也可以被1芯片化为包含一部分或者全部。在此，虽然设为LSI，但根据集成度的不同，也有时被称呼为IC、系统LSI、超LSI、超级LSI。
此外，集成电路化的手法并不限于LSI，也可以通过专用电路或者通用处理器来实现。在LSI制造后，也可以利用可实现编程的FPGA(Field Programmable Gate Array)、可重构LSI内部的电路单元的连接、设定的可重构处理器。
进而，如果随着半导体技术的进步或者派生的其他技术而出现了置换LSI的集成电路化的技术，则当然也可以利用该技术来进行功能块的集成化。生物技术的适用等也成为可能。
此外，本发明不仅能够作为这种劣化后性能估计装置来实现，还能够作为以劣化后性能估计装置所进行的特征处理为步骤的劣化后性能估计方法来实现。
此外，本发明也能够作为使计算机执行劣化后性能估计方法中所含的特征处理的程序来实现，或者作为记录有该程序的计算机可读取的非易失性记录介质、例如软盘、硬盘、CD-ROM、MO、DVD、DVD-ROM、DVD-RAM、BD(Blu-ray(注册商标)Disc)、半导体存储器来实现。并且，这种程序能够经由CD-ROM等的记录介质以及因特网等的传输介质来流通，也是不言而喻的。
以上，虽然说明了本发明的实施方式及其变形例所涉及的劣化后性能估计装置以及蓄电系统，但本发明并不限定于该实施方式及其变形例。即，本次公开的实施方式及其变形例在所有方面均为例示，应认为并非限制性的。本发明的范围并非通过上述的说明而通过权利要求书来示出，意图包含与权利要求等同的意思以及范围内的所有变更。
例如，在上述实施方式中，关系式获取部110参照存储部130中所存储的关系式数据131，来获取与估计劣化后容量的蓄电元件200的种类相应的关系式。但是，关系式获取部110也可以通过解析蓄电元件200的容量、电阻值、使用温度等的经时变化，来计算并获取该关系式。即，关系式获取部110按照每个累积使用期间来存储蓄电元件200的容量、电阻值、使用温度等，通过代入上述的关系式中计算系数(常量)，从而能够获取该关系式。
此外，在上述实施方式及其变形例中，关系式获取部110获取根据基于第一电流以及第二电流的两种电流值的值而获得的关系式。但是，关系式获取部110获取的关系式并不限定于根据基于该两种电流值的值而获得。即，关系式获取部110例如也可以获取根据基于三种以上的电流值的值而获得的精度高的关系式，或者获取根据从基于三种以上的电流值的值中选定的适当的两种电流值的值而获得的关系式。
此外，在上述实施方式及其变形例中，劣化后性能估计装置100作为劣化后性能值而估计了蓄电元件200在给定的劣化时间点下的放电容量，但劣化后性能估计装置100估计的劣化后性能值并不限定于该放电容量。即，劣化后性能估计装置100例如也可以通过将该放电容量换算为蓄电元件200在给定的劣化时间点下的剩余使用期间、可充电次数、可行驶距离、内部电阻值等的性能值等，并将该性能值作为劣化后性能值来估计。
此外，任意地组合上述实施方式以及上述变形例而构筑的形态也包含在本发明的范围内。例如，也可以在上述变形例1中实施变形例2所涉及的变形，或者在上述变形例3中实施变形例1或者2所涉及的变形。
产业上的可利用性
本发明可适用于能够精度良好地估计表示蓄电元件在给定的劣化时间点下的放电容量等的性能的值即劣化后性能值的劣化后性能估计装置等。
符号说明
10、10a、10b、10c 蓄电系统
100、100a、100b、100c 劣化后性能估计装置
101 集成电路
110 关系式获取部
120、120a、120b、120c 劣化后性能估计部
121 数据获取部
122 电阻值计算部
123 容量比率计算部
124 劣化后性能计算部
125 关系式修正部
126 平衡论容量下降量计算部
130、130a 存储部
131、131a 关系式数据
132、132a 蓄电元件数据
200 蓄电元件
300 收纳壳体

Claims (20)

1.一种劣化后性能估计装置，估计表示蓄电元件在给定的劣化时间点下的性能的值即劣化后性能值，其中，
将以给定的第一电流来放电所述蓄电元件的情况下的放电容量设为蓄电容量，将以电流值比所述第一电流小的第二电流来放电所述蓄电元件的情况下的放电容量设为小电流放电容量，将表示所述蓄电元件的初始容量、从所述初始容量减去所述小电流放电容量之后的值即第一容量下降量、从所述小电流放电容量减去所述蓄电容量之后的值即第二容量下降量、和所述蓄电元件的使用期间的累积值即累积使用期间之间的关系的关系式设为第一关系式，
所述劣化后性能估计装置具备：劣化后性能估计部，其利用所述第一关系式、和所述劣化时间点下的所述累积使用期间，来估计所述劣化时间点下的劣化后性能值。
2.根据权利要求1所述的劣化后性能估计装置，其中，
所述劣化后性能估计部利用包含所述初始容量、所述第一容量下降量、所述第二容量下降量、和所述累积使用期间的指数函数的项在内的所述第一关系式，来估计所述劣化后性能值。
3.根据权利要求1所述的劣化后性能估计装置，其中，
所述劣化后性能估计部利用包含第二关系式和第三关系式在内的所述第一关系式来估计所述劣化后性能值，所述第二关系式表示所述初始容量、所述第一容量下降量、所述第二容量下降量、和所述蓄电元件的直流电阻或者交流电阻的电阻值之间的关系，所述第三关系式表示所述电阻值和所述累积使用期间之间的关系。
4.根据权利要求2所述的劣化后性能估计装置，其中，
所述劣化后性能估计部利用包含第二关系式和第三关系式在内的所述第一关系式来估计所述劣化后性能值，所述第二关系式表示所述初始容量、所述第一容量下降量、所述第二容量下降量、和所述蓄电元件的直流电阻或者交流电阻的电阻值之间的关系，所述第三关系式表示所述电阻值和所述累积使用期间之间的关系。
5.根据权利要求3所述的劣化后性能估计装置，其中，
所述劣化后性能估计部利用表示容量比率和所述电阻值之间的关系的所述第二关系式来估计所述劣化后性能值，所述容量比率是所述第二容量下降量相对于所述小电流放电容量的比率。
6.根据权利要求5所述的劣化后性能估计装置，其中，
所述劣化后性能估计部利用所述容量比率由所述电阻值的一次函数表示的所述第二关系式来估计所述劣化后性能值。
7.根据权利要求3～6中任一项所述的劣化后性能估计装置，其中，
所述劣化后性能估计部利用在所述蓄电元件的使用温度超过给定温度的情况和所述使用温度为所述给定温度以下的情况下具有不同的系数的所述第二关系式，来估计所述劣化后性能值。
8.根据权利要求5或6所述的劣化后性能估计装置，其中，
所述劣化后性能估计部具备：
数据获取部，其获取所述劣化时间点下的所述小电流放电容量；
容量比率计算部，其利用所述劣化时间点下的所述电阻值、和所述第二关系式，来计算所述劣化时间点下的所述容量比率；和
劣化后性能计算部，其利用表示所述劣化后性能值、获取到的所述小电流放电容量、和计算出的所述容量比率之间的关系的第四关系式，来计算所述劣化后性能值。
9.根据权利要求8所述的劣化后性能估计装置，其中，
所述劣化后性能计算部通过在从1减去所述容量比率之后的值上乘以所述小电流放电容量来计算所述劣化后性能值。
10.根据权利要求3～6、9中任一项所述的劣化后性能估计装置，其中，
所述劣化后性能估计部利用在经过所述累积使用期间的时间点下的所述电阻值与以所述累积使用期间乘以给定的系数后的值为变量的指数函数成比例的所述第三关系式，来估计所述劣化后性能值。
11.根据权利要求10所述的劣化后性能估计装置，其中，
所述劣化后性能估计部利用将以所述蓄电元件的使用温度的倒数为变量的指数函数设为所述给定的系数的所述第三关系式，来估计所述劣化后性能值。
12.根据权利要求11所述的劣化后性能估计装置，其中，
所述劣化后性能估计部利用以所述蓄电元件的使用温度的倒数为变量的指数函数的系数在所述蓄电元件的使用温度超过给定温度的情况、和所述使用温度为所述给定温度以下的情况下不同的所述第三关系式，来估计所述劣化后性能值。
13.根据权利要求3～6中任一项所述的劣化后性能估计装置，其中，
所述劣化后性能估计部具备：
数据获取部，其获取所述劣化时间点下的所述累积使用期间；和
电阻值计算部，其利用获取到的所述累积使用期间、和所述第三关系式，来计算所述劣化时间点下的所述电阻值。
14.根据权利要求9、11、12中任一项所述的劣化后性能估计装置，其中，
所述数据获取部获取所述劣化时间点下的所述累积使用期间，
所述劣化后性能估计部具备：
电阻值计算部，其利用获取到的所述累积使用期间、和所述第三关系式，来计算所述劣化时间点下的所述电阻值。
15.根据权利要求1～6、9、11、12中任一项所述的劣化后性能估计装置，其中，
所述劣化后性能估计部利用根据包含所述累积使用期间的平方根的项、且将以所述蓄电元件的使用温度的倒数为变量的指数函数设为该平方根的项的系数的所述第一容量下降量而获得的所述第一关系式，来估计所述劣化后性能值。
16.根据权利要求1～6、9、11、12中任一项所述的劣化后性能估计装置，其中，
所述劣化后性能估计部还具备对所述第一关系式进行修正的关系式修正部，
所述劣化后性能估计部利用修正后的所述第一关系式来估计所述劣化后性能值。
17.根据权利要求1～6、9、11、12中任一项所述的劣化后性能估计装置，其中，
所述蓄电元件是包含层状构造的锂过渡金属氧化物来作为正极活性物质的锂离子二次电池，
所述劣化后性能估计部利用关于所述锂离子二次电池的所述第一关系式来估计所述劣化后性能值。
18.一种蓄电系统，具备：
蓄电元件；和
权利要求1～17中任一项所述的劣化后性能估计装置，其估计所述蓄电元件在给定的劣化时间点下的放电容量即劣化后性能值。
19.一种劣化后性能估计方法，由计算机来估计表示蓄电元件在给定的劣化时间点下的性能的值即劣化后性能值，其中，
将以给定的第一电流来放电所述蓄电元件的情况下的放电容量设为蓄电容量，将以电流值比所述第一电流小的第二电流来放电所述蓄电元件的情况下的放电容量设为小电流放电容量，将表示所述蓄电元件的初始容量、从所述初始容量减去所述小电流放电容量之后的值即第一容量下降量、从所述小电流放电容量减去所述蓄电容量之后的值即第二容量下降量、和所述蓄电元件的使用期间的累积值即累积使用期间之间的关系的关系式设为第一关系式，
所述劣化后性能估计方法包括：劣化后性能估计步骤，利用所述第一关系式、和所述劣化时间点下的所述累积使用期间，来估计所述劣化时间点下的劣化后性能值。
20.一种集成电路，估计表示蓄电元件在给定的劣化时间点下的性能的值即劣化后性能值，其中，
将以给定的第一电流来放电所述蓄电元件的情况下的放电容量设为蓄电容量，将以电流值比所述第一电流小的第二电流来放电所述蓄电元件的情况下的放电容量设为小电流放电容量，将表示所述蓄电元件的初始容量、从所述初始容量减去所述小电流放电容量之后的值即第一容量下降量、从所述小电流放电容量减去所述蓄电容量之后的值即第二容量下降量、和所述蓄电元件的使用期间的累积值即累积使用期间之间的关系的关系式设为第一关系式，
所述集成电路具备：劣化后性能估计部，其利用所述第一关系式、和所述劣化时间点下的所述累积使用期间，来估计所述劣化时间点下的劣化后性能值。
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