專利名稱：：二次電池的狀態(tài)估計裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及二次電池的狀態(tài)估計裝置，更具體而言，涉及根據(jù)允許對二次電池的內(nèi)部狀態(tài)的動態(tài)估計的電池模型的二次電池的狀態(tài)估計裝置。
背景技術(shù)：
：已經(jīng)使用了電源系統(tǒng)，其被構(gòu)造成可充放電的二次電池能夠?qū)㈦娏?yīng)到負載，并且必要時即使在負載工作期間也能對二次電池進行充電。通常，這種電源系統(tǒng)安裝在采用由二次電池驅(qū)動的電動機作為驅(qū)動力源的混合動力車輛和電動車輛上。在此電源系統(tǒng)中，二次電池蓄積的電力用作作為驅(qū)動力源的電動機的驅(qū)動電力。此外，用諸如由此電動機的再生產(chǎn)生的電力和由根據(jù)發(fā)動機的旋轉(zhuǎn)而發(fā)電的發(fā)電機產(chǎn)生的電力之類的電力對二次電池進行充電。在這種電源系統(tǒng)中，通常要求二次電池的狀態(tài)估計裝置正確地獲得相對于滿充電狀態(tài)的soc(充電狀態(tài))。更具體地，即使在充電/放電過程中和緊接在充電/放電之后，也需要通過精確地逐次估計二次電池的soc來限制二次電池的過度充電和放電。二次電池的電池參數(shù)(內(nèi)部電阻等)隨著使用而逐漸變化和劣化，由此要求精確地估計出與長期變化對應(yīng)的二次電池的狀態(tài)。例如，日本專利公開No.2003-075518(將稱為"專利文獻l")己經(jīng)公開了一種二次電池的SOC估計裝置，其中通過將自適應(yīng)數(shù)字濾波器應(yīng)用于被表示為線性等效電路的電池模型來共同地或同時地估計出與該電池模型相關(guān)的參數(shù)，從估計出的參數(shù)獲得內(nèi)部電池電阻或者電池時間常數(shù)，并且基于預(yù)先存儲的電池內(nèi)部電阻和SOC的對照圖數(shù)據(jù)或者預(yù)先存儲的電池時間常數(shù)和SOC的對照圖數(shù)據(jù)來估計電池劣化的程度。在專利文獻1中公開的二次電池的SOC估計裝置中，如從其圖3可見，由表示純電阻的電阻Rl、電荷移動電阻R2和電雙層電容Cl形成的RC并聯(lián)電路被用作等效電路模型。在此等效電路模型中，由于反應(yīng)參加材料的擴散引起的電壓變化因為RC并聯(lián)電路引起的響應(yīng)延遲而被近似地表示，使得考慮到二次電池內(nèi)部的反應(yīng)參加材料的擴散，實際上難以實現(xiàn)足夠高的精度。在T.F.Fuller,M.Doyle禾口J.Newman的"SimulationandOptimizationoftheDualLithiumIonInsertionCell"，J.Electrochem.Soc.，第141巻第1號(1994)第1-10頁)以及W.B.Gu禾tlC.Y.Wang的"Thermal-ElectrochemicalCoupledMdedlingofaLithium-ionCell"，ECSProceedings2000年第99-25(1)巻第748-762頁)(以下將分別稱為非專利文獻1和2)中，研究了基于鋰離子電池內(nèi)的電化學(xué)反應(yīng)的電池單元模型，并報告通過與實際電池單元的比較而能精確地表示電池單元特性。具體地，非專利文獻1和2已經(jīng)公開了二次電池的開路電壓依賴于電解質(zhì)界面(活性材料表面)處的局部SOC，因此，處于馳豫狀態(tài)下的電池電壓受到依賴于活性材料中的鋰濃度分布的鋰擴散的支配。具體地，活性材料中反應(yīng)參加材料(鋰)的擴散受到將活性材料作為球進行處理的極坐標擴散方程式的支配，并且在擴散過程期間材料的擴散速率受到擴散系數(shù)的支配。在專利文獻1中公開的線性等效電路的電池模型中，由于反應(yīng)參加材料的擴散引起的電壓變化通過RC并聯(lián)電路引起的響應(yīng)延遲而被近似地表示。因而，需要由多個RC并聯(lián)電路串聯(lián)連接形成的RC梯形電路，以獲得表示實際擴散過程的足夠高的估計精度。然而，當RC梯形電路被用作等效電路模型時，要由自適應(yīng)數(shù)字濾波器估計的參數(shù)數(shù)量增大，這造成運算量增大和估計精度不足的問題。此外，在專利文獻1中，自適應(yīng)數(shù)字濾波器用于估計電池參數(shù)。然而，電池參數(shù)依賴于諸如電池溫度和SOC之類的電池狀態(tài)而顯著變化。因而，優(yōu)選地為了估計電池劣化程度，僅僅估計由于長期變化導(dǎo)致的變化相對較慢的參數(shù)(因而其具有較長的時間常數(shù))的變化。然而，其實際上被構(gòu)造成還估計由于電池狀態(tài)變化引起的相對快速地變化的參數(shù)(因而其具有較小的時間常數(shù))的變化。因此，為了在跟隨快速變化的電池參數(shù)的同時執(zhí)行估計，需要采取措施，使得裝置采用多個分別具有不同運算周期的開路電壓估計單元，由此依賴于電池溫度順次初始化不適合的開路電壓估計單元。這造成運算量和存儲容量增大的問題。此外，當估計快速變化的電池參數(shù)時，易于發(fā)生估計延遲和由于噪音等引起的大的估計誤差這樣的問題，并且不能通過適合地更新反映識別結(jié)果的參數(shù)值來確保電池模型的狀態(tài)估計精度，并且不能基于識別結(jié)果值來適當?shù)貓?zhí)行劣化估計。此外，在專利文獻1中，執(zhí)行自適應(yīng)數(shù)字濾波運算以根據(jù)電流和電壓共同估計電池模型的參數(shù)，并且使用此估計的結(jié)果來獲得電池內(nèi)部電阻和時間常數(shù)。然而，當試圖同時獲得電池內(nèi)部電阻和受到反應(yīng)參加材料的擴散速率影響的時間參數(shù)時，不能進行適當?shù)淖R別。更具體地，會錯誤地執(zhí)行識別，使得盡管事實上時間常數(shù)已經(jīng)由于電池的劣化而增大，電池內(nèi)部電阻仍被增大。相反地，可以錯誤地執(zhí)行識別，使得盡管內(nèi)部電阻已經(jīng)實際增大實，但時間常數(shù)仍被增大。因而，當基于以上述方式獲得的電池內(nèi)部電阻和時間常數(shù)來估計電池劣化程度時，為了避免劣化的錯誤判定，劣化判定方法會變得復(fù)雜。相反，在非專利文獻1和2中，基于電池內(nèi)的電化學(xué)反應(yīng)由擴散方程式來表示反應(yīng)參加材料的擴散，并且考慮電池的開路電壓依賴于電極一電解質(zhì)界面(活性材料表面)中的局部SOC。在此情況下，電池模型變成非線性，但是能更精確地估計電池內(nèi)部狀態(tài)。然而，為了使用此電池模型來估計電池劣化的程度，必須和DC電阻分量(例如，純電阻和電荷轉(zhuǎn)移電阻)一起來估計支配反應(yīng)參加材料的擴散的擴散系數(shù)。然而，在專利文獻1中公開的自適應(yīng)數(shù)字濾波器不能照原樣應(yīng)用于非線性模型。允許參數(shù)識別的非線性自適應(yīng)數(shù)字濾波器(擴張卡爾曼濾波器(extendedKarmanfilter)等)能應(yīng)用于非線性模型，但是這造成諸如極其大的運算量大之類的問題。
發(fā)明內(nèi)容為了克服以上問題已經(jīng)開發(fā)了本發(fā)明，本發(fā)明的目的是提供一種用于根據(jù)電池模型來估計二次電池的狀態(tài)量的、二次電池的狀態(tài)估計裝置，并具體地在執(zhí)行電池模型方程式中的參數(shù)識別時，防止由于與電池狀態(tài)變化對應(yīng)的參數(shù)值變化的影響而造成估計精度的劣化，由此確保與電池的長期變化對應(yīng)的電池模型的估計精度。根據(jù)本發(fā)明的二次電池的狀態(tài)估計裝置，包括檢測單元、電池狀態(tài)估計單元、存儲單元和變化率估計單元。檢測單元檢測所述二次電池的電壓、電流和溫度。電池狀態(tài)估計單元基于由所述檢測單元檢測到的電池溫度、電池電壓和電池電流中的至少一者，根據(jù)電池模型方程式來逐次估計所述二次電池的狀態(tài)量。存儲單元與在所述電池模型方程式中所使用的參數(shù)中的預(yù)定參數(shù)相關(guān)聯(lián)地預(yù)先存儲與所述二次電池的初始狀態(tài)參數(shù)值相對于電池狀態(tài)變化的變化特性相關(guān)的數(shù)據(jù)。所述變化率估計單元使用由所述檢測單元檢測到的所述電池溫度、所述電池電壓和所述電池電流以及基于從所述存儲單元讀取的數(shù)據(jù)而與當前電池狀態(tài)對應(yīng)的所述初始狀態(tài)參數(shù)值，基于所述電池模型方程式執(zhí)行參數(shù)識別，由此估計參數(shù)變化率，所述參數(shù)變化率是與所述預(yù)定參數(shù)相關(guān)聯(lián)的、當前參數(shù)值相對于所述初始狀態(tài)參數(shù)值的比率。根據(jù)以上所述二次電池的狀態(tài)估計裝置，與電池模型方程式中的預(yù)定參數(shù)相關(guān)聯(lián)，能與諸如溫度、soc等電池狀態(tài)的變化引起的參數(shù)值的顯著變化相獨立地估計初始狀態(tài)下(通常為新的狀態(tài)下)的參數(shù)值的變化率。結(jié)果，可以消除由于電池狀態(tài)的變化引起的顯著和快速(即，時間常數(shù)小)的變化所施加的影響，并且能穩(wěn)定地估計由于電池的長期劣化造成的參數(shù)值的長期變化，使得在避免估計延遲和估計精度劣化的情況下執(zhí)行參數(shù)識別。優(yōu)選地，所述電池狀態(tài)估計單元針對所述電池模型方程式中的所述預(yù)定參數(shù)，使用通過將由所述變化率估計單元估計出的所述參數(shù)變化率和與所述電池狀態(tài)對應(yīng)的所述初始狀態(tài)參數(shù)值相乘獲得的值，根據(jù)所述電池模型方程式執(zhí)行所述二次電池的狀態(tài)量的估計。由此，能將參數(shù)值的長期變化適當?shù)胤从吃陔姵啬Ｐ头匠淌街?。因而，即使當在電池中發(fā)生劣化和/或者制造波動，也能精確地估計二次電池的狀態(tài)。優(yōu)選地，所述二次電池的狀態(tài)估計裝置還包括劣化程度估計單元。劣化程度估計單元基于由所述變化率估計單元估計出的所述參數(shù)變化率，來估計所述二次電池的劣化程度。由此，鑒于參數(shù)變化率直接表示預(yù)定參數(shù)值的長期變化和充電劣化的程度這樣的事實，可以不進一步使用對照圖等的情況下，就能直接且簡單地估計電池劣化的程度。優(yōu)選地，所述預(yù)定參數(shù)是表示所述二次電池的DC電阻的參數(shù)，并且所述變化率估計單元通過使用根據(jù)所述電池模型方程式并根據(jù)由所述檢測單元檢測到的所述電池溫度、所述電池電流和所述電池電壓獲得的狀態(tài)量作為其輸入/輸出，并通過在使用所述參數(shù)變化率作為估計參數(shù)的線性回歸模型方程式中采用最小二乘法，來逐次估計所述參數(shù)變化率。還優(yōu)選地，表示所述DC電阻的參數(shù)被表示為所述電池溫度和局部SOC的函數(shù)，所述局部SOC基于由所述電池狀態(tài)估計單元估計的、所述二次電池的電極中的活性材料的界面處反應(yīng)參與材料濃度的估計值。由此，將最小二乘法應(yīng)用到基于電池數(shù)據(jù)和從非線性模型獲得的狀態(tài)量的線性模型方程式，能逐次估計參數(shù)變化率。因而，能與由于電池狀態(tài)的變化而發(fā)生的參數(shù)值的顯著變化相獨立地來估計參數(shù)值相對于初始狀態(tài)的變化率。還優(yōu)選地，所述變化率估計單元通過采用用于使過去數(shù)據(jù)的權(quán)重相對于當前數(shù)據(jù)的權(quán)重減小的忘記系數(shù)的遞歸最小二乘法，來估計所述參數(shù)變化率。通過利用其中采用忘記系數(shù)的遞歸二乘法，能在當前測量數(shù)據(jù)的權(quán)重大于過去測量數(shù)據(jù)的權(quán)重的情況下估計參數(shù)變化率。因而，能在跟隨電池狀態(tài)的任何變化的同時估計參數(shù)變化率。還優(yōu)選地，當由所述檢測單元檢測到的所述電池電流的絕對值大于第一基準值時，或者當所述電池電流的所述絕對值小于比所述第一基準值小的第二基準值時，所述變化率估計單元停止所述參數(shù)變化率的估計。由此，能確定用于識別DC電阻的參數(shù)變化率的電流范圍以排除電池馳豫狀態(tài)和以大電流進行充電/放電的狀態(tài)。由此，可以防止將由于劣化而造成的二次電池的擴散電阻的任何變化錯誤地估計為DC電阻的變化。還優(yōu)選地，表示所述DC電阻的參數(shù)包括所述二次電池的內(nèi)部的電荷移動電阻和純電阻，并且所述變化率估計單元彼此獨立地逐次估計所述電荷移動電阻和所述電阻的所述參數(shù)變化率。具體而言，優(yōu)選地，電荷轉(zhuǎn)移電阻被表示為所述電池溫度和局部SOC的函數(shù)，所述局部SOC基于由所述電池狀態(tài)估計單元估計的、所述二次電池的電極中的活性材料的界面處反應(yīng)參與材料濃度的估計值，并且所述純電阻被表示為所述電池溫度的函數(shù)。由此，DC電阻被分成由活性材料界面處的反應(yīng)引起的電荷轉(zhuǎn)移電阻和在電極等處發(fā)生的純電阻，由此，能估計參數(shù)變化率。因而，能更精確地執(zhí)行對DC電阻的參數(shù)識別。當DC電阻增大時，可以將電荷轉(zhuǎn)移電阻或者純電阻識別為增大的電阻，使得能確定電池的劣化模式。優(yōu)選地，所述電池模型方程式包括電壓方程式，其由開路電壓和過電壓來表示，所述開路電壓是在所述二次電池內(nèi)部的活性材料的表面處的反應(yīng)參與材料濃度的函數(shù)，所述過電壓依賴于電流；以及擴散方程式，其限定了所述活性材料的內(nèi)部的所述反應(yīng)參與材料濃度的分布。由此，根據(jù)物理法則進行限定的擴散方程式能夠表示開路電壓對活性材料的表面處的反應(yīng)參與材料濃度的依賴性，以及活性材料內(nèi)部的反應(yīng)參與材料濃度的擴散過程，使得能精確地估計電池的內(nèi)部狀態(tài)。優(yōu)選地，當所述活性材料的表面處的所述反應(yīng)參與材料濃度和所述活性材料的內(nèi)部的反應(yīng)參與材料濃度的平均值之間的差的絕對值大于預(yù)定值時，或者在該濃度差的絕對值變成小于所述預(yù)定值之后經(jīng)過預(yù)定時間之前，所述變化率估計單元停止所述參數(shù)變化率的估計。由此，可以判定是否允許根據(jù)電池模型內(nèi)的活性材料模型中的反應(yīng)參與材料濃度分布來估計DC電阻的變化率。結(jié)果，能防止這樣的情況使用在出現(xiàn)擴散電阻施加的影響較大的電池工作狀態(tài)下的電池數(shù)據(jù)來估計DC電阻的變化率。因而，可以防止這樣的情況將由于劣化造成的擴散電阻的變化錯誤地確定為DC電阻的變化。優(yōu)選地，所述預(yù)定參數(shù)包括表示所述二次電池的活性材料中的反應(yīng)參與材料的擴散速度的擴散參數(shù)。所述狀態(tài)估計裝置還包括估計數(shù)據(jù)(用于估計的數(shù)據(jù))存儲單元。數(shù)據(jù)存儲單元在根據(jù)預(yù)定的條件限定的數(shù)據(jù)存儲時間段期間將由所述檢測單元檢測到的所述電池電壓、所述電池電流和所述電池溫度中每一者的所述電池數(shù)據(jù)逐次存儲為時間系列數(shù)據(jù)陣列。此外，所述變化率估計單元包括電池模型運算單元和估計處理單元。電池模型運算單元通過根據(jù)以所述電池數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)陣列作為遞歸輸入的所述電池模型方程式、并與所述數(shù)據(jù)存儲時間段相對應(yīng)地執(zhí)行運算，來獲得與預(yù)定電池數(shù)據(jù)相關(guān)的時間系列估計數(shù)據(jù)串。估計處理單元基于由所述電池模型運算單元獲得的所述估計數(shù)據(jù)串和存儲在所述估計數(shù)據(jù)存儲單元中的所述預(yù)定電池數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)串之間的比較，來估計所述擴散參數(shù)的參數(shù)變化率。還優(yōu)選地，所述估計數(shù)據(jù)存儲單元根據(jù)預(yù)定存儲開始條件的成立來使所述數(shù)據(jù)存儲時間段開始，并根據(jù)預(yù)定存儲結(jié)束條件的成立來使所述數(shù)據(jù)存儲時間段結(jié)束。所述狀態(tài)估計裝置還包括評價函數(shù)運算范圍確定單元。評價函數(shù)運算范圍確定單元確定評價函數(shù)運算范圍，所述評價函數(shù)運算范圍表示用于估計所述參數(shù)變化率的時間范圍。所述電池模型運算單元針對所述擴散參數(shù)，使用通過將所述參數(shù)變化率的候補值乘以將經(jīng)歷所述運算的、與每個時間點的電池狀態(tài)對應(yīng)的所述初始狀態(tài)參數(shù)值相乘獲得的值，根據(jù)所述電池模型方程式來執(zhí)行運算。所述估計處理單元包括評價函數(shù)運算單元和估計處理控制單元。評價函數(shù)運算單元基于由所述電池模型運算單元獲得的所述估計數(shù)據(jù)串的值和所述數(shù)據(jù)串的值之間的誤差，與由所述評價函數(shù)運算范圍確定單元確定的所述評價函數(shù)運算范圍對應(yīng)地來計算與所述預(yù)定電池數(shù)據(jù)相關(guān)的評價函數(shù)。估計處理控制單元逐次選擇多個所述候補值，并且基于分別針對所述候補值計算的評價函數(shù)之間的比較，來估計所述擴散參數(shù)的參數(shù)變化率。擴散參數(shù)優(yōu)選地表示為電池溫度的函數(shù)。由此，對于包括二次電池內(nèi)反應(yīng)參與材料的擴散速度的擴散參數(shù)(即，擴散常數(shù))，在不使用非線性自適應(yīng)濾波器等的情況下，就能與由于電池狀態(tài)的變化引起的擴散參數(shù)的較大變化相獨立地來估計擴散參數(shù)相對于初始狀態(tài)的變化率。還優(yōu)選地，所述電池模型運算單元通過根據(jù)使用所述電池電壓和所述電池溫度的所述數(shù)據(jù)陣列作為其遞歸輸入的所述電池模型方程式、并與所述數(shù)據(jù)存儲時間段相對應(yīng)地執(zhí)行運算，來獲得與所述電池電流相關(guān)的所述時間系列估計數(shù)據(jù)串。所述評價函數(shù)運算單元通過與所述評價函數(shù)運算范圍相對應(yīng)地對所述估計數(shù)據(jù)串的值和與所述電池電流相關(guān)的所述電池數(shù)據(jù)陣列的值之間的平方誤差進行積分，來獲得所述評價函數(shù)。由此，能基于電池電流的估計值和電池電流的測量值的誤差來對參數(shù)變化率的候補值進行評價，前述電池電流的估計值基于根據(jù)電池模型方程式的運算。還優(yōu)選地，所述估計數(shù)據(jù)存儲單元響應(yīng)于所述二次電池的弛豫狀態(tài)來判定所述存儲開始條件成立。由此，在估計擴散系數(shù)的變化率時能精確地初始化電池模型，使得能使用此后存儲的時間系列電池數(shù)據(jù)來精確地估計擴散系數(shù)的變化率。還優(yōu)選地，所述電池模型方程式包括電壓方程式，其由開路電壓和過電壓來表示，所述開路電壓是在所述二次電池內(nèi)部的活性材料的表面處的反應(yīng)參與材料濃度的函數(shù)，所述過電壓依賴于電流；以及擴散方程式，其限定了在所述活性材料的內(nèi)部的所述反應(yīng)參與材料濃度的分布。由此，根據(jù)物理法則進行限定的擴散方程式能表示開路電壓對活性材料表面處的反應(yīng)參與材料濃度的依賴性、和活性材料內(nèi)反應(yīng)參與材料濃度的擴散過程，使得能精確地估計電池的內(nèi)部狀態(tài)。還優(yōu)選地，當以下狀態(tài)持續(xù)達預(yù)定的時間以上時，所述估計數(shù)據(jù)存儲單元判定所述存儲開始條件成立，其中，所述狀態(tài)是由所述檢測單元檢測到的所述電池電流的絕對值小于預(yù)定值并且由所述電池狀態(tài)估計單元估計出的在所述活性材料的內(nèi)部的所述反應(yīng)參與材料濃度的分布的最大濃度差小于預(yù)定值的狀態(tài)。由此，可以基于根據(jù)電池模型估計的內(nèi)部行為來正確地判定電池處于馳豫狀態(tài)，使得能適當?shù)卦O(shè)定用于估計擴散系數(shù)變化率的電池數(shù)據(jù)存儲開始條件。具體而言，所述評價函數(shù)運算范圍確定單元將所述數(shù)據(jù)存儲時間段期間在由所述電池狀態(tài)估計單元進行的估計中所述二次電池處于充電狀態(tài)并且在所述活性材料的表面處的所述反應(yīng)參與材料濃度和所述活性材料的內(nèi)部的所述反應(yīng)參與材料濃度的平均值之間發(fā)生的濃度差的絕對值處于預(yù)定值以上時的時間點確定為開始時間點，將此后所述數(shù)據(jù)存儲時間段期間在所述電池電流持續(xù)取小于預(yù)定值的絕對值達預(yù)定時間以上時的時間點確定為結(jié)束時間點，并在從所述開始時間點到所述結(jié)束時間點的時間段期間未發(fā)生預(yù)定值以上的放電電流時，將從所述開始時間點到所述結(jié)束時間點的時間范圍確定為所述評價函數(shù)運算范圍。由此，能根據(jù)電池狀態(tài)適當?shù)卦O(shè)定用于估計參數(shù)變化率的評價函數(shù)運算范圍。具體而言，在以上結(jié)構(gòu)中，所述變化率估計單元禁止在執(zhí)行針對所述參數(shù)變化率的估計處理期間由所述估計數(shù)據(jù)存儲單元設(shè)定新的數(shù)據(jù)存儲時間段，并在所述數(shù)據(jù)存儲時間段內(nèi)不存在要被確定為所述評價函數(shù)運算范圍的所述時間范圍時，允許在所述數(shù)據(jù)存儲時間段結(jié)束時設(shè)定所述新的數(shù)據(jù)存儲時間段，而不執(zhí)行針對所述參數(shù)變化率的估計處理。由此，當在數(shù)據(jù)存儲時間段內(nèi)不存在能被確定為評價函數(shù)運算范圍的時間范圍時，不執(zhí)行用于參數(shù)變化率的估計處理，使得能防止估計精度的劣化。優(yōu)選地，所述估計處理控制單元基于根據(jù)黃金分割法的搜索來執(zhí)行所述參數(shù)變化率的所述多個候補值的設(shè)定以及所述參數(shù)變化率的所述估計值的固定。由此，通過執(zhí)行已知次數(shù)的搜索，在黃金分割法中獲得使評價函數(shù)最小化的擴散系數(shù)的變化率。由此，可以預(yù)先掌握為估計擴散系數(shù)的參數(shù)變化率所要求的運算時間。更優(yōu)選地，所述預(yù)定參數(shù)還包括表示所述二次電池的DC電阻的電阻參數(shù)，并且所述變化率估計單元還包括DC電阻變化率估計單元，其通過使用根據(jù)所述電池模型方程式并根據(jù)由所述檢測單元檢測到的所述電池溫度、所述電池電流和所述電池電壓獲得的狀態(tài)量作為其輸入/輸出，并通過在使用所述參數(shù)變化率作為估計參數(shù)的線性回歸模型方程式中采用最小二乘法，來逐次估計所述電阻參數(shù)的參數(shù)變化率。由此，能彼此獨立地估計DC電阻和擴散系數(shù)，使得能精確地執(zhí)行電池劣化的估計。更優(yōu)選地，所述電池狀態(tài)估計單元針對所述電池模型方程式中的所述擴散參數(shù)和所述電阻參數(shù)的每個，使用通過將由所述變化率估計單元逐次估計出的所述參數(shù)變化率和基于從所述存儲單元讀取的數(shù)據(jù)并與當前電池狀態(tài)對應(yīng)的所述初始狀態(tài)參數(shù)值相乘獲得的值，根據(jù)所述電池模型方程式來執(zhí)行所述二次電池的狀態(tài)量的估計。由此，能將DC電阻的變化率和有助于擴散電阻的變化的擴散系數(shù)變化率反映在電池模型中，使得可以防止由于電池劣化、制造波動等而造成的、根據(jù)電池模型進行的估計的精度的劣化。還優(yōu)選地，所述電池模型運算單元針對所述電池模型方程式中的所述電阻參數(shù)，使用固定的所述參數(shù)變化率和將要經(jīng)歷所述運算的、與每個時間點的電池狀態(tài)對應(yīng)的所述初始狀態(tài)參數(shù)值，根據(jù)所述電池模型方程式來執(zhí)行運算?？蛇x地，所述電池模型運算單元針對在所述電池模型方程式中的所述電阻參數(shù)，使用通過將在所述數(shù)據(jù)存儲時間段期間由所述DC電阻變化率估計單元逐次估計出的所述參數(shù)變化率的平均值和將要經(jīng)歷所述運算的、與每個時間點的電池狀態(tài)對應(yīng)的所述初始狀態(tài)參數(shù)值相乘獲得的值，根據(jù)所述電池模型方程式來執(zhí)行運算。由此，可以防止這樣的情況在DC電阻中發(fā)生較大變化的狀態(tài)下估計擴散參數(shù)的變化率，由此DC電阻的變化被錯誤地估計為擴散系數(shù)的變化。由此，能精確地估計DC電阻變化率和擴散系數(shù)變化率兩者。還優(yōu)選地，當在由所述DC電阻變化率估計單元估計出的所述參數(shù)變化率中或者在所述二次電池的SOC中發(fā)生預(yù)定值以上的變化時，所述變化率估計單元禁止在所述數(shù)據(jù)存儲時間段期間使用所述電池數(shù)據(jù)陣列來估計所述擴散參數(shù)的參數(shù)變化率。由此，可以防止由于DC電阻變化率的估計結(jié)果和擴散參數(shù)(擴散系數(shù))的估計結(jié)果之間的干涉引起的估計誤差的發(fā)生，并且能精確地估計DC電阻和擴散系數(shù)的變化率。如上所述，本發(fā)明實現(xiàn)了以下優(yōu)點。對于電池模型方程式中的參數(shù)識別，可以防止由于與電池狀態(tài)變化對應(yīng)的參數(shù)值的變化而造成的估計精度的劣化，并確保與電池的長期變化對應(yīng)的電池模型的估計精度。此外，能使用估計的DC電阻和擴散系數(shù)的變化率來精確地估計電池劣化的程度。圖1是示出采用本發(fā)明實施例的二次電池的狀態(tài)估計裝置的電源系統(tǒng)的示意結(jié)構(gòu)的框圖。圖2是示意性圖示由電池模型表示的二次電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的概念圖。圖3概念性地示出了開路電壓相對于局部SOC變化的變化特性。圖4概念性地示出了擴散系數(shù)相對于電池溫度變化的變化特性。圖5是圖示使用本發(fā)明的實施例的電池模型方程式估計SOC的方法的流程圖。圖6概念性地示出了圖示活性材料模型中的平均鋰濃度和SOC之間的關(guān)系的對照圖的結(jié)構(gòu)示例。圖7是圖示根據(jù)第一實施例用于估計學(xué)習(xí)DC電阻變化率的框圖。圖8是圖示根據(jù)第一實施例用于估計DC電阻變化率的處理的流程圖。圖9是示出根據(jù)第一實施例估計DC電阻變化率的實驗結(jié)果的示例的第一圖。圖10是示出根據(jù)第一實施例估計DC電阻變化率的實驗結(jié)果的示例的第二圖。圖11是示出根據(jù)第一實施例估計DC電阻變化率的實驗結(jié)果的示例的第三圖。圖12是圖示根據(jù)第二實施例用于估計學(xué)習(xí)擴散系數(shù)的結(jié)構(gòu)的框圖。圖13概念性地圖示了數(shù)據(jù)存儲時間段和評價函數(shù)運算范圍。圖14是圖示根據(jù)第二實施例估計擴散系數(shù)變化率的整個處理的流程圖。圖15是圖示確定評價函數(shù)運算范圍的細節(jié)的流程圖。圖16是圖示確定擴散系數(shù)變化率估計運算范圍的處理的細節(jié)的流程圖。圖17概念性地示出了擴散系數(shù)變化率和擴散電阻增大率之間的相關(guān)關(guān)系的示例。圖18是圖示存儲和更新擴散系數(shù)變化率對照圖的處理的流程圖。圖19概念性圖示了擴散系數(shù)變化率的結(jié)構(gòu)示例和對照圖值的更新的示例。圖20是示出根據(jù)第二實施例估計擴散系數(shù)變化率的實驗結(jié)果的示例的第一圖。圖21是示出根據(jù)第二實施例估計擴散系數(shù)變化率的實驗結(jié)果的示例的第二圖。圖22是示出根據(jù)第二實施例估計擴散系數(shù)變化率的實驗結(jié)果的示例的第三圖。圖23是示出DC電阻相對于局部SOC和電池溫度的變化的變化特性的概念圖。具體實施例方式現(xiàn)在將參照附圖描述本發(fā)明的實施例。在附圖中，相同或者相應(yīng)的部分用相同的參考標號來表示，并不重復(fù)其描述。(整體結(jié)構(gòu))圖1是示出采用根據(jù)本發(fā)明實施例的二次電池的狀態(tài)估計裝置并使用二次電池作為電源的電源系統(tǒng)的示意結(jié)構(gòu)的框圖。參照圖1，二次電池10向負載50供應(yīng)驅(qū)動電力。負載50由例如安裝在電動車輛、混合動力車輛等上并用于驅(qū)動車輛的電動機形成。此外，負載50通過電動機的再生電力對二次電池IO進行充電。二次電池IO通常由鋰離子電池形成。二次電池10設(shè)置有用于測量電池電流動電流傳感器20、用于測量電池電壓的電壓傳感器30和用于車輛電池溫度的溫度傳感器40。在以下描述中，由電流傳感器20、電壓傳感器30和溫度傳感器40測量的值分別表示為"電池電流Ib"、"電池電壓Vb"和"電池溫度Tb"。由各個傳感器20、30和40測量的電池電流Ib、電池電壓Vb和電池溫度Tb被提供給電子控制單元(ECU)100。定義為電池Ib在二次電池10的放電操作中被表示為正值(lb〉0)，并在充電操作中被表示為負值(lb<0)。與根據(jù)本發(fā)明實施例的二次電池的狀態(tài)估計裝置對應(yīng)的ECU100包括未示出的微處理器、存儲器、A/D轉(zhuǎn)換器等，并構(gòu)造成執(zhí)行預(yù)先存儲在存儲器中的預(yù)定程序。由此，ECU100使用從傳感器等提供的輸入信號和數(shù)據(jù)來執(zhí)行預(yù)定的運算處理，由此基于運算結(jié)果產(chǎn)生輸出信號和數(shù)據(jù)。在此實施例中，ECU100根據(jù)下述的電池模型，基于由電流、電壓和溫度傳感器20、30和40檢測到的電池數(shù)據(jù)(g卩，總體地表示為Ib、Vb和Tb的電池數(shù)據(jù))動態(tài)地估計二次電池10的內(nèi)部狀態(tài)。由此，ECU100產(chǎn)生諸如SOC之類的電池信息。具體而言，ECU100能根據(jù)電池模型方程式，基于由二次電池10驅(qū)動負載50期間(即，在當由從二次電池10供應(yīng)的電力驅(qū)動負載50時或者當用從負載50提供的再生電力對二次電池IO進行充電時執(zhí)行實際負載驅(qū)動期間)的電池數(shù)據(jù)來估計電池模型方程式中的參數(shù)。因而，當構(gòu)造成基于此參數(shù)估計結(jié)果來獲得二次電池10的劣化狀態(tài)(劣化程度)時，能夠基于實際驅(qū)動負載50的在線(on-line)期間的電池數(shù)據(jù)來估計電池劣化的程度。因而，無需停止驅(qū)動負載50、以特別的充/放電模式對二次電池10進行充/放電、或者將二次電池10與負載50隔離，就能估計電池劣化的程度。通過在電池模型中逐次反映參數(shù)估計結(jié)果，能夠根據(jù)參數(shù)值的長期變化來確保利用電池模型進行估計的精度。ECU100向負載控制裝置60提供這樣獲得的電池信息。負載控制裝置60基于電池信息產(chǎn)生用于控制負載50的驅(qū)動狀態(tài)的控制指令。例如，當二次電池10的SOC降低到預(yù)定值或者低于預(yù)定值時，負載控制裝置60產(chǎn)生控制指令以限制由負載50使用的電力。相反，當二次電池10的SOC高于預(yù)定值時，負載控制裝置60產(chǎn)生控制指令以抑制從負載5產(chǎn)生再生電力。(電池模型方程式的描述)現(xiàn)在將描述用于二次電池10的狀態(tài)估計的電池模型的示例。以下要描述的電池模型被構(gòu)造成包括非線性模型，使得能夠鑒于二次電池內(nèi)的電化學(xué)反應(yīng)來動態(tài)地估計內(nèi)部行為。圖2是示意地圖示由電池模型表示的二次電池10的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的概念框圖。參照圖2，二次電池IO包括負電極12、分離器14和正電極15。通過用電解液浸透布置在負電極12和正電極15之間的樹脂來形成分離器14。負電極12和正電極15每個均由球狀活性材料的集合體形成。在負電極12的活性材料18的界面上，發(fā)生放出鋰離子Li+和電子e—的化學(xué)反應(yīng)。在正電極15的活性材料18的界面上，發(fā)生吸收鋰離子Li+和電子e一的化學(xué)反應(yīng)。負電極12設(shè)置有吸收電子e—的集電器13，并且正電極15設(shè)置有放出電子e—的集電器16。負電極的集電器13通常由銅制成，并且正電極的集電器16通常由鋁制成。集電器13設(shè)置有負端子，并且集電器16設(shè)置有正端子。通過經(jīng)由分離器14傳輸鋰離子Li+，對二次電池IO進行充電或者放電以產(chǎn)生充電電流(lb<0)或者放電電流(lb>0)。二次電池內(nèi)的充電/放電狀態(tài)依賴于電極(負電極12和正電極15)的活性材料18中的鋰濃度分布。鋰對應(yīng)于鋰離子電池中的反應(yīng)參與材料。如下文將詳細描述的，在負電極12和正電極15中相對于電子e—的移動的純的電阻(純電阻)Rd和當在活性材料界面處發(fā)生反應(yīng)電流時等效地起電阻作用的電荷轉(zhuǎn)移電阻(反應(yīng)電阻)Rr的組合或者和值相當于當宏觀觀察二次電池10時的DC電阻。以下此宏觀DC電阻還可以表示為"DC電阻R/'?；钚圆牧?8中的鋰離子Li的擴散受到擴散系數(shù)Ds的支配。以下將進一步描述在ECU100中使用的電池模型的示例。在以下描述的電池模型方程式中，考慮到電雙層電容器的影響在室溫下較小的事實，因而在不考慮以上影響的情況下構(gòu)造電池模型。為了減少運算負荷，負電極12和正電極15由相同的活性材料模型表示，并且在具有通過負電極12和正電極15進行平均獲得的特性的單一球狀活性材料模型上進行活性材料中鋰擴散的建模。此外，電池模型被定義為電極的每單位板(即，極板)面積的模型，使得它可以相對于設(shè)計容量而標準化。對于電池電壓V，g卩，二次電池10的輸出電壓，如上所述使用整體二次電池10的電池溫度T、電池電流I、開路電壓(OCV)U和宏觀DC電阻FU的以下方程式(1)成立。電池電流I表示每單位板面積的電流值。因而，電池電流I由(I=Ib/S)定義，其中Ib表示流經(jīng)正端子和負端子的電池電流(并取可用安培計測量的值)，并且S表示電池的雙面板(即，雙面極板)的面積。在以下描述中，除非另有規(guī)定，在電池模型中使用的"電流"和"估計電流值"表示以上所述的每單位板面積的電流。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage23</formula>如圖3所示，開路電壓U具有依賴于0(其是在活性材料表面處的局部SOC)而變化的特性。因而，通過在二次電池10的初始狀態(tài)下測量局部SOC0和開路電壓U之間的關(guān)系，可以根據(jù)圖3所示的特性來準備特性對照圖，該特性對照圖預(yù)先存儲開路電壓U("相對于局部SOC(0)變化的變化特性。如圖23所示，DC電阻Ra具有隨著局部SOC0和電池溫度T的變化而變化的特性。更具體地，DC電阻Ra表示為局部SOC(9和電池溫度T的函數(shù)。因而，基于在二次電池10的初始狀態(tài)下的實際測量的實驗結(jié)果，可以根據(jù)圖23所示的特性來準備特性對照圖(DC電阻對照圖)，該特性對照圖確定了與局部SOC0和電池溫度T的組合對應(yīng)的DC電阻Rj勺值。如上所述，在具有通過將負電極12的特性和正電極15的特性進行平均獲得的特性的一個球狀活性材料模型中，活性材料表面(與電解質(zhì)的界面)處的局部SOC0由以下方程式(2)定義<formula>formulaseeoriginaldocumentpage23</formula>在方程式(2)中，Cse表示活性材料界面處的平均鋰濃度，并且C，m表示活性材料中的極限鋰濃度。在以球狀模型處理的活性材料中，鋰濃度Ds具有徑向分布。因而，假定為球狀的活性材料中的鋰濃度分布由以下方程式(3)定義，該方程式(3)是極坐標系統(tǒng)的擴散方程式。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage24</formula>(3)在方程式(3)中，D,表示活性材料中鋰的擴散系數(shù)，并如圖4所示具有依賴于電池溫度而變化的特性。因而，對于擴散系數(shù)Ds，類似于DC電阻Ra，能基于在二次電池10的初始狀態(tài)下的測量結(jié)果，根據(jù)圖4所示的特性來準備特性對照圖(擴散系數(shù)對照圖)，該特性對照圖預(yù)先存儲了圖4中的擴散系數(shù)D"T)相對于電池溫度變化的擴散系數(shù)變化特性。方程式(3)的擴散方程式的邊界條件如以下方程式(4)和(5)所表示的那樣進行設(shè)定<formula>formulaseeoriginaldocumentpage24</formula>....(4)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage24</formula>…(5)方程式(4)表示活性材料中心處的濃度梯度為零。方程式(5)意味著在活性材料與電解質(zhì)界面處的鋰濃度變化由鋰通過活性材料表面的進出而引起。在方程式(5)中，rs表示活性材料半徑，并且&表示活性材料的體積分數(shù)，并且^表示每單位電極體積的活性材料表面面積。這些值從通過各種電化學(xué)測量法進行測量的結(jié)果來確定。F表示法拉第常數(shù)。此外，方程式(5)中的/'表示每單位體積和單位時間的鋰生成量。當為了簡單起見假定在電極的厚度方向上均勻地發(fā)生反應(yīng)，則/'由以下使用電極厚度L和每單位板面積的電池電流I的方程式(6)表示,=-{…(6)使用電池電流I或者電池電壓V作為輸入，對這些方程式(1)-(6)同時求解。由此，能夠在計算估計的電壓值或者估計的電流值的同時，通過估計二次電池10的內(nèi)部狀態(tài)來估計SOC。通過使用此電池模型，能使用電池電壓V作為輸入來估計二次電池的SOC。當電池電壓V用作輸入時，使用表示活性材料模型中的平均鋰濃度和SOC之間的關(guān)系的對照圖(圖6)來計算SOC。首先，將描述使用以上所述的電池模型、并使用由傳感器測量的電池電壓Vb和電池溫度Tb作為輸入、來計算電池的估計SOC值和估計電流值的方法。圖5示出了圖示根據(jù)本發(fā)明實施例使用電池模型方程式來估計SOC的方法的流程圖。ECU100在每個預(yù)定的運算周期調(diào)用并執(zhí)行圖5所示的處理。參照圖5，ECU100在步驟S100通過電壓傳感器30測量電池電壓Vb，并使用測量得到的電池電壓Vb作為電池模型方程式中的電池電壓V。此外，ECU100在步驟S110通過溫度傳感器40測量電池溫度Tb，并使用測量得到的電池溫度Tb作為模型方程式中的電池溫度T。在步驟S120,ECU100根據(jù)方程式(2)基于在前次運算處理中獲得的鋰濃度分布來計算活性材料表面處的局部SOC0。在步驟S130，ECU100根據(jù)圖3所示的開路電壓U(^相對于局部SOC0的特性對照圖來計算估計開路電壓值U弁。此外，在步驟S140，ECUIOO根據(jù)預(yù)先存儲的DC電阻對照圖來計算相對于局部SOC0和電池溫度T的DC電阻Ra。在步驟S150，使用測量得到的電池電壓Vb、這樣計算得到的估計開路電壓值U#、以及DC電阻Ra，ECU100根據(jù)以下方程式(7)來計算電池電流的估計值Ite。4平…(7)在下一個步驟S160,ECU100通過將估計電池電流值Ite代入方程式(6)中的電池電流I來計算每單位體積和單位時間的鋰生成量/'。通過在方程式(5)的邊界條件中使用每單位體積和單位時間的鋰生成量/'，求解擴散方程式(3)以確定活性材料中的鋰濃度分布。能根據(jù)圖4所示的相對于電池溫度的擴散系數(shù)對照圖、基于測量得到的電池溫度來計算方程式(3)中的擴散系數(shù)Ds。為了求解擴散方程式(3)，在步驟S170，ECU100使用位置和時間離散化的擴散方程式來更新活性材料中的鋰濃度分布C,，^+一，其中假定At表示離散時間步長(相當于運算周期)，并且k表示在徑向方向上離散化的離散位置的編號。由于將擴散方程式相對于位置和時間進行離散化的方法是公知的，就不再對其進行描述。在下一個步驟S180，ECU100根據(jù)以下方程式(8)計算活性材料中的平均鋰濃度Csave:1wC騰；》"…(8)在方程式(8)中，N表示通過將球狀活性材料徑向離散化而形成的分割部分的數(shù)量。在步驟S190，ECU100使用如圖6所示的預(yù)先存儲的對照圖計算SOC，其中所述預(yù)先存儲的對照圖表示活性材料中的平均鋰濃度C^e和二次電池IO的SOC之間的關(guān)系。如上所述，ECU100能根據(jù)由傳感器測量的電池電壓Vb和電池溫度Tb來計算二次電池10的SOC和每單位板面積的電池電流估計值。從以上電池電流I的定義方程式中，通過將每單位板面積的估計電流值乘以電池的雙面板面積來計算流經(jīng)電池的全部電流的估計值。(第一實施例)在電池模型方程式中的參數(shù)當中，DC電阻Ra根據(jù)諸如已經(jīng)描述的電池溫度Tb和局部SOC0之類的電池狀態(tài)而變化，并且還根據(jù)由于電池的使用而引起的長期劣化而變化。因而，當在實際DC電阻和存儲于在電池模型中使用的DC電阻對照圖中的、處于初始狀態(tài)下(通常，在新的狀態(tài)下)的DC電阻Ra之間產(chǎn)生差別時，在估計SOC中產(chǎn)生誤差。初始狀態(tài)不限于新的狀態(tài)，并且可以定義為在新的狀態(tài)和預(yù)期最大劣化狀態(tài)之間中間的狀態(tài)。如從以下描述明顯可見，該定義能使相對于初始狀態(tài)參數(shù)值的估計變化率值的范圍變窄，因而能提高估計精度。因而，以下將結(jié)合下述結(jié)構(gòu)來描述第一實施例。針對作為已經(jīng)描述的電池模型的參數(shù)之一的DC電阻Ra執(zhí)行估計，并且具體地，相對于初始狀態(tài)參數(shù)值估計其變化率。由此，估計DC電阻的長期變化，從而估計二次電池10的劣化程度。此外，通過在電池模型中反映估計DC電阻變化率gr，即使當DC電阻由于長期變化而增大時，該結(jié)構(gòu)也能精確地估計狀態(tài)量(通常，SOC)。在第一實施例中，以下方程式(9)定義DC電阻Ra的參數(shù)相對于初始狀態(tài)下的參數(shù)值Ran的變化率gr。gr二RJR旭…(9)通過估計DC電阻變化率gr，能與由于諸如電池溫度Tb和局部SOC0之類的電池狀態(tài)的變化造成的DC電阻變化相獨立地估計由于二次電池的使用造成的DC電阻的長期變化。圖7是圖示根據(jù)第一實施例用于DC電阻Ra(其是電池模型方程式中的參數(shù))的變化率gr的估計學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)的框圖。ECU100根據(jù)圖7的框圖實現(xiàn)估計變化率的處理。注意，在每個框圖中示出的每個框是與由ECUIOO實現(xiàn)的功能單元對應(yīng)的功能框。每個框能構(gòu)造成具有相應(yīng)功能的電路(硬件)?？蛇x地，每個框能通過由ECUIOO根據(jù)規(guī)定的程序執(zhí)行的軟件處理來實現(xiàn)。參照圖7,電池狀態(tài)估計單元IIO包括根據(jù)前述方程式(1)-(8)形成的電池模型單元115。根據(jù)圖5的流程圖，電池狀態(tài)估計單元110在每個運算周期估計二次電池10的內(nèi)部狀態(tài)(行為)，并基于此估計的結(jié)果計算SOC。如己經(jīng)描述的，參數(shù)特性對照圖120已經(jīng)存儲了特性對照圖，該特性對照圖與電池模型方程式中的參數(shù)擴散系數(shù)A和DC電阻Ra相關(guān)，并基于初始狀態(tài)下的測量結(jié)果。因而，參數(shù)特性對照圖120允許根據(jù)每個時刻變化的諸如電池溫度Tb和局部SOC0之類的電池狀態(tài)來讀取與當前電池狀態(tài)對應(yīng)的擴散系數(shù)A和DC電阻Ra(Ran)。參數(shù)變化率估計單元130根據(jù)下文描述的方程式(11)-(16)使用遞歸最小二乘法，并通過基于使用由傳感器20、30和40測量的電池數(shù)據(jù)(Tb、Vb和lb)、以及與當前電池狀態(tài)(Tb和60對應(yīng)的DC電阻的初始狀態(tài)參數(shù)值Ran的電池模型方程式進行參數(shù)識別來計算由方程式(9)表示的DC電阻變化率gr的估計值gr#。在電池狀態(tài)估計單元110執(zhí)行用于獲得二次電池10的初始狀態(tài)的估計運算以及基于此估計運算結(jié)果的SOC計算處理之后，參數(shù)變化率估計單元130使用具有下文描述的忘記要素的遞歸最小二乘法來估計DC電阻Ra的變化率gr。首先，將描述具有忘記要素的遞歸最小二乘法。遞歸最小二乘法使用由以下方程式(10)表示的線性回歸模型表示的系統(tǒng)。在此系統(tǒng)中，方程式(10)中的參數(shù)O通過用以下方程式(14)和(15)的初始條件遞歸計算以下時間更新方程式(11)-(13)來估計。在方程式中，6>#表示參數(shù)的估計值。<table>tableseeoriginaldocumentpage28</column></row><table>協(xié)方差矩陣。在方程式(15)中，初始值P(O)是通過將單位矩陣I的對角要素乘以常數(shù)7獲得的矩陣，并且7通常取約102和約103之間的大值。參數(shù)0#的初始值#0通常是零向量。使用具有以上所述的忘記要素的遞歸最小二乘法，如下對DC電阻的變化率進行估計。由于長期變化或劣化而已經(jīng)從新的狀態(tài)發(fā)生變化的二次電池的DC電阻Ra能根據(jù)方程式(9)的定義表示為(Ra=gr.Ran)，并且將此代入方程式(1)中。此外，將其重新寫成方程式(10)的形式，使得獲得以下方程式(16)作為基于電池模型方程式的線性回歸模型方程式。r=iU"Wx『…(16)^-v-^^-v-^1^—1在方程式(16)中，Y能通過將在當前情況下在估計SOC的過程中估計得到的值用作左邊的開路電壓U(0)并通過使用測量電池電壓Vb作為V來計算得到。在右邊，參照使用由電池狀態(tài)估計單元110在當前運算周期中獲得的電池溫度Tb和局部SOC0作為因素的參數(shù)特性對照圖120，由此獲得DC電阻的初始狀態(tài)下的參數(shù)值Ran。Z能通過將根據(jù)由電流傳感器20測量的當前值Ib計算的每單位板面積的電流值代入電池電流I來計算得到。使用這樣計算的Y和Z，能執(zhí)行具有在方程式(11)—(15)中描述的具有忘記要素的遞歸最小二乘法，以估計DC電阻的遞歸變化率gr。因而，在第一實施例中，定義了基于電池模型方程式的線性回歸模型方程式，并且將DC電阻Ra的變化率描述為能夠應(yīng)用最小二乘法的參數(shù)的典型示例。在以下描述中，通過示例來描述通過遞歸最小二乘法進行的估計。然而，為了確認，還將描述諸如批最小二乘法之類的其他類型的最小二乘法的應(yīng)用。劣化程度估計單元150根據(jù)由參數(shù)變化率估計單元130估計的DC電阻變化率g橫來確定二次電池10的劣化程度。DC電阻變化率的估計值gr#表示由于長期變化而造成的DC電阻Ra的變化率，因而表示充電劣化程度本身。例如，當DC電阻變化率的估計值gt^等于1.2時，這表示DC電阻Ra已經(jīng)從初始狀態(tài)(例如，新的狀態(tài))下的DC電阻Ra增大了約20%。這提供了如下優(yōu)點不用使用另外的對照圖等就能直接且容易地根據(jù)估計值grf來估計二次電池10的劣化程度。DC電阻Ra依賴于電池溫度和活性材料表面處的局部SOC，并相對于電池溫度的變化而較大地變化。因而，為了直接估計DC電阻Ra，需要足夠的跟隨溫度變化的速度。用于估計的參數(shù)跟隨速度的增大趨于使由于噪音、干擾等引起的參數(shù)改變增大，造成不能穩(wěn)定估計參數(shù)的問題。然而，根據(jù)第一實施例的方法，僅要求逐次估計DC電阻Ra相對于初始狀態(tài)下的參數(shù)值R^的變化率。一般而言，與由于電池狀態(tài)的變化造成的參數(shù)值的變化相比，由于從初始狀態(tài)起的長期變化造成的參數(shù)值的變化速度很低(因為，時間常數(shù)較大)。因而，不必增大估計中的跟隨速度。因而，能克服以上問題。通過使用具有忘記系數(shù)(入<1.0)的遞歸最小二乘法，當執(zhí)行估計時，分配給當前電池數(shù)據(jù)的權(quán)重大于分配給過去測量的電池數(shù)據(jù)的權(quán)重。因而，即使當DC電阻變化率由于長期變化而依賴于電池溫度、SOC等變化時，可以跟蹤此DC電阻變化率的變化，由此根據(jù)每個電池狀態(tài)精確地估計DC電阻變化率。圖8是圖示根據(jù)第一實施例估計DC電阻變化率gr的處理的流程圖。參照圖8，在步驟S200，參數(shù)變化率估計單元130根據(jù)前述電池模型方程式(1)-(8)執(zhí)行電池狀態(tài)的估計(圖5)。在步驟S205，ECU100判定允許執(zhí)行DC電阻變化率估計的條件是否成立。當允許估計執(zhí)行的條件未成立時(在步驟S205中的"否")，不執(zhí)行后續(xù)的DC電阻變化率的估計而結(jié)束處理。一般而言，當二次電池的電阻成分由于電池劣化而增大時，活性材料中的鋰擴散速度降低(因而，支配活性材料中的鋰擴散的擴散系數(shù)從新的狀態(tài)下的值減小)，使得所謂的擴散電阻也增大。因而，在估計DC電阻變化率的處理中，必須考慮防止擴散電阻的增大也被識別為DC電阻變化率的增大這樣的錯誤。因而，ECU100在步驟S205判定允許執(zhí)行DC電阻變化率的估計的條件是否成立。例如，在步驟S205，僅當電池電流(測量值)的絕對值Ib落在預(yù)定范圍內(nèi)時才允許執(zhí)行估計DC電阻變化率的處理(在S205為"是")。此預(yù)定電流范圍的下限設(shè)定成排除二次電池的馳豫狀態(tài)，并且上限設(shè)定成排除以大電流進行放電的狀態(tài)。如以上所述，通過設(shè)定允許執(zhí)行估計的條件，處理可以構(gòu)造成在大電流放電狀態(tài)和電池馳豫狀態(tài)下(即，在擴散施加了較大影響的狀態(tài)下)不估計DC電阻變化率。因而，可以防止由于擴散的影響而錯誤地估計DC電阻變化率。代替測量電池電流Ib，能夠基于由電池模型方程式估計的鋰濃度來設(shè)定在步驟S205中允許執(zhí)行估計的條件。例如，可以采用以下構(gòu)造。當活性材料表面處的鋰濃度和活性材料中的平均鋰濃度之間的差的絕對值大于預(yù)定值時，或者在活性材料表面處的鋰濃度和活性材料中的平均鋰濃度之間的差的絕對值變成小于預(yù)定值之后經(jīng)過預(yù)定時間之前，在步驟S205中的判定步驟為"否"，并且不允許估計DC電阻變化率的處理。由此，可以更可靠地檢測活性材料中鋰擴散已經(jīng)造成電壓變化這樣的情況，并且避免在已經(jīng)發(fā)生以上電壓變化的情況下錯誤地估計DC電阻變化率。該方法可以構(gòu)造成執(zhí)行如上所述基于電池電流Ib的允許估計執(zhí)行的條件和基于鋰濃度的允許估計執(zhí)行的條件兩者。當以上執(zhí)行允許條件成立時(在S205為"是")，在步驟S210，ECUIOO參照參數(shù)特性對照圖120，根據(jù)當前電池狀態(tài)(在步驟S200中估計的電池溫度Tb和局部SOC0)來讀取DC電阻的初始狀態(tài)參數(shù)值Ran。在步驟S220，ECU100根據(jù)前述遞歸最小二乘法(方程式(11)一(16))來計算與作為電池模型方程式的參數(shù)之一的DC電阻Ra相關(guān)的變化率估計值gr#。在步驟S230，ECU100使用在步驟S220中獲得的DC電阻變化率的估計值g^來改變電池模型方程式中的DC電阻變化率gr。因而，改變方程式(17)中的DC電阻變化率gr，并且Ra(0，t)由初始狀態(tài)參數(shù)值Ran^，T)和DC電阻變化率的估計值g^的乘積來表示。再參照圖7，由參數(shù)變化率估計單元130估計的DC電阻變化率gi^反映在電池模型方程式中，由此通過反映DC電阻Ra的長期變化來提高根據(jù)電池模型的估計精度。更具體地，以下方程式可以代替方程式(1)應(yīng)用到電池模型。r=,…(17)通過如上所述在電池模型方程式中反映DC電阻變化率gr的估計結(jié)果(gr#)，可以抑制由于DC電阻值(參數(shù)值)的長期變化引起的參數(shù)值誤差，由此提高根據(jù)電池模型方程式的電池狀態(tài)的估計精度。在以上示例中，估計DC電阻變化率直接反映在電池模型方程式中。然而，通過用預(yù)定的時間常數(shù)對DC電阻變化率進行平滑處理獲得的結(jié)果可以反映在電池模型方程式中。由此，可以去掉由于干擾等引起的DC電阻變化率的改變。圖9-11示出了根據(jù)第一實施例用于估計DC電阻變化率的實驗結(jié)果。圖9示出了在特定溫度條件和初始SOC條件下用負載對具有由于長期劣化而增大的DC電阻的二次電池進行充電和放電來估計DC電阻變化率gr的情況下，DC電阻變化率的估計值g^的變化的示例。從圖9可見，當在初始DC電阻變化率gr等于1.0的情況下逐次在線進行DC電阻變化率的估計時，DC電阻變化率的估計值g^朝向與二次電池的實際DC電阻對應(yīng)的變化率的值(圖9中的虛線)收斂。圖10示出了電池電流的估計誤差隨時間的變化。通過繪制實際測量的電池電流lb和估計電池電流Ite之間的誤差來獲得電流估計誤差，其中，通過在適合的時間根據(jù)以上方程式(17)在電池模型方程式中反映DC電阻變化率的估計值gi^并在方程式(7)中的DC電阻&中反映DC電阻變化率的估計值gr弁，來獲得估計電池電流Ite。從圖10可見，電流估計誤差隨著如圖9所示DC電阻變化率的估計值gr弁朝向與實際DC電阻對應(yīng)的值收斂而減小(從時間ta到時間tb)。圖11示出了在估計和學(xué)習(xí)DC電阻變化率之前和之后根據(jù)相同的充電/放電模式執(zhí)行充電和放電的情況下SOC估計誤差的轉(zhuǎn)變。從圖ll可見，在根據(jù)方程式(17)學(xué)習(xí)DC電阻變化率之后，變化率估計誤差的波動變小。根據(jù)本發(fā)明第一實施例的二次電池的狀態(tài)估計裝置，如上所述，電池模型方程式中的DC電阻Ra由來自初始狀態(tài)參數(shù)值的變化率gr和初始狀態(tài)參數(shù)值Ran(其被表示為諸如電池溫度和局部SOC之類的電池狀態(tài)的函數(shù))的乘積來表示，并且根據(jù)測量得到的電池數(shù)據(jù)Tb、Vb和Ib逐次在線估計DC電阻變化率gr。由此，電池模型方程式中的參數(shù)，具體地，依賴于電池狀態(tài)變化而變化的參數(shù)(DC電阻)能與對應(yīng)于電池狀態(tài)的變化的參數(shù)值的變化相區(qū)分，并且能穩(wěn)定地估計參數(shù)值的長期變化?；谥苯颖硎敬碎L期變化的DC電阻變化率gr，能容易地估計二次電池的劣化程度。此外，本實施例采用在適當?shù)臅r間使用DC電阻變化率的估計值gr#在電池模型方程式中校正DC電阻Ra的學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)，并且即使當電池的長期劣化進行時，此結(jié)構(gòu)也能提高對二次電池的內(nèi)部狀態(tài)的估計精度，由此能提高SOC估計的精度。(第一實施例的修改方案)在第一實施例中，根據(jù)方程式(1)使用以集成的方式處理電荷轉(zhuǎn)移電阻和純電阻的、整體二次電池10的宏觀DC電阻Ra來計算電池行為。然而，可以在模型中彼此獨立地處理電荷轉(zhuǎn)移電阻和純電阻。除了活性材料中的反應(yīng)電流之外，由電池結(jié)構(gòu)提供的電雙層電容器部件引起的電流也存在于二次電池中。因而，鑒于此，電池模型方程式中的電壓方程式(1)能表示為以下方程式(r):<formula>formulaseeoriginaldocumentpage32</formula>在方程式(r)中，Rr是電荷轉(zhuǎn)移電阻，并由電池溫度t和活性材料表面處的局部SOC0來表示。Rd是純電阻，并且由電池溫度T的函數(shù)來表不。lEC表示流經(jīng)活性材料的電化學(xué)分量電流，并且由以下方程式(18)表示。方程式(r)中的i是作為電化學(xué)分量電流和流經(jīng)電雙層電容器的電流之和的總電流。如上所述，此電流i定義為每單位板面積的電流。/￡C=/-C...(18)在方程式(18)中，C是電雙層電容器的電容值，并且方程式(18)中的V由以下方程式(19)表示。^=，)-，,r)x/￡C...(19)方程式(18)用前次運算周期中的v和當前運算周期中的v離散化，并且將方程式(T)、(18)和(19)聯(lián)立，使得能根據(jù)測量的電池電壓Vb和電池溫度Tb來計算總電流I和電化學(xué)分量電流IEC。通過將以下方程式(6')置換電池模型方程式中的方程式(6)來計算每單位體積和單位時間的鋰生成量尸。這鑒于有助于反應(yīng)的電流僅僅是方程式(l')中的電流lEC的事實來執(zhí)行。/'=厶...(6')使用方程式(6')中的每單位體積和單位時間的鋰生成量尸求解以上方程式(3)-(5)的擴散方程式，由此類似于第一實施例計算活性材料中的鋰濃度分布。根據(jù)方程式(8)同樣獲得活性材料中的平均鋰濃度，由此類似于第一實施例估計SOC。在第一實施例的修改方案中，當假定grl和gr2分別表示電荷轉(zhuǎn)移電阻R和純電阻Rd的變化率時，長期變化之后的電荷轉(zhuǎn)移電阻^由R^grl)表示，即由Rr的初始狀態(tài)下的參數(shù)值Rm和變化率grl的乘積來表示。同樣，純電阻Rd由(Rd=Rdn.gr2)來表示。對于電荷轉(zhuǎn)移電阻的初始狀態(tài)參數(shù)值Rm，類似于第一實施例中的DC電阻Ra，相對于電池溫度和局部SOC的變化來映射初始狀態(tài)下的測量值，由此即使在發(fā)生長期變化之后也與當前時間的電池狀態(tài)(電池溫度和局部SOC)對應(yīng)地獲得初始狀態(tài)參數(shù)值Rm。對于純電阻的初始狀態(tài)參數(shù)值Rdn，可以基于將初始狀態(tài)的測量值相對于電池溫度的變化來進行映射。當如上所述定義變化率grl和gr2時，為了通過類似于第一實施例的遞歸最小二乘法來估計變化率grl和gr2，將方程式(T)可以變形成(16')。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage34</formula>通過將此方程式(16')類似于第一實施例中的方程式(16)應(yīng)用到由方程式(11)-(15)表示的遞歸最小二乘法中，可以類似于第一實施例中的宏觀DC電阻Ra的變化率gr，在線估計電荷轉(zhuǎn)移電阻R和純電阻&各自的變化率grl和gr2。如上所述，DC電阻分成電荷轉(zhuǎn)移電阻和純電阻，并且獨立于電荷轉(zhuǎn)移電阻的參數(shù)估計來執(zhí)行DC電阻的參數(shù)估計(變化率估計)。由此，可以確定在電池的DC電阻成分由于長期劣化已經(jīng)增大時電荷轉(zhuǎn)移電阻(反應(yīng)引起的電阻)和純電阻(集電板和電極的接觸電阻)中的哪一者已經(jīng)增大。結(jié)果，能確定電池的劣化模式。因而，在更高的程度上執(zhí)行二次電池的劣化判定。此外，提高對DC電阻的長期變化的估計精度，使得能提高電池模型的估計精度。(第二實施例)當電池劣化時，諸如電荷轉(zhuǎn)移電阻和純電阻之類的DC電阻增大，此外活性材料中的反應(yīng)參與材料的擴散速度降低(即，擴散系數(shù)降低)，使得所謂的擴散電阻增大。擴散電阻的增大尤其在以大電流持續(xù)充電和放電的情況下顯著地影響了電池性能和電流-電壓特性。因而，在以大電流執(zhí)行充電和放電的混合動力車輛和電動車輛中，估計擴散電阻的變化(即，活性材料的擴散系數(shù)的變化)是重要的課題。以下將結(jié)合活性材料中的鋰擴散系數(shù)Ds(其是前述電池模型的參數(shù)之一)來描述第二實施例，尤其是描述估計其相對于初始狀態(tài)(例如，新的狀態(tài))下的參數(shù)值的變化率的結(jié)構(gòu)。圖12是圖示根據(jù)第二實施例用于擴散系數(shù)的估計學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)的框圖。ECU100執(zhí)行在圖12的框圖中的變化率估計處理。參照圖12，根據(jù)第二實施例的第二電池的狀態(tài)估計裝置與圖7的不同之處在于用估計數(shù)據(jù)存儲單元160(即，存儲用于估計的數(shù)據(jù)的單元)、評價函數(shù)運算范圍確定單元170和參數(shù)變化率估計單元200代替參數(shù)變化率估計單元130。參數(shù)特性對照圖120具有與第一實施例基本相同的結(jié)構(gòu)，并構(gòu)造成允許根據(jù)電池狀態(tài)(即，電池溫度和局部SOC)來讀取DC電阻Ra和擴散系數(shù)Ds的初始狀態(tài)參數(shù)值。由此，可以讀取與每個時刻變化的電池狀態(tài)對應(yīng)的參數(shù)值，尤其是讀取與初始狀態(tài)對應(yīng)的和與當前時間的電池狀態(tài)對應(yīng)的參數(shù)值。在第二實施例中，D^表示擴散系數(shù)Ds的初始狀態(tài)參數(shù)值。與作為第一實施例中的估計目標的DC電阻Ra不同，擴散系數(shù)A不能形成例如在方程式(1)和(16)中表示的線性模型方程式。這是因為它是由方程式(3)表示的擴散方程式中的參數(shù)值。因而，在第二實施例中，對擴散系數(shù)Ds的變化率估計將被描述為不能應(yīng)用第一實施例中的最小二乘法等的參數(shù)的典型示例。對于擴散系數(shù)Ds，擴散系數(shù)變化率gd被定義為相對于初始狀態(tài)參數(shù)值的變化率。...(20)估計數(shù)據(jù)存儲單元160響應(yīng)于預(yù)定數(shù)據(jù)存儲開始條件的成立而使數(shù)據(jù)存儲時間段開始，并在數(shù)據(jù)存儲時間段將由傳感器20-40逐次測量的電池數(shù)據(jù)Tb、Vb和Ib存儲為時間系列數(shù)據(jù)陣列。此外，估計數(shù)據(jù)存儲單元160響應(yīng)于預(yù)定數(shù)據(jù)存儲結(jié)束條件的成立而使數(shù)據(jù)存儲時間段結(jié)束。在數(shù)據(jù)存儲時間段，在每個時間點以相互關(guān)聯(lián)的方式存儲電池溫度Tb、電池電流Ib和電池電壓Vb。評價函數(shù)運算范圍確定單元170判定估計數(shù)據(jù)存儲單元160存儲電池數(shù)據(jù)期間的數(shù)據(jù)存儲時間段是否包括擴散電阻對電池電壓施加顯著影響的時間范圍。當包括以上范圍時，使用以上范圍中的電池數(shù)據(jù)來對評價函數(shù)進行運算，由此確定評價函數(shù)運算范圍以估計擴散系數(shù)變化率。如圖13示意性地圖示的，估計數(shù)據(jù)存儲單元160在比時刻tl早特定時間的時刻使數(shù)據(jù)存儲時間段開始，時刻tl是在電池馳豫狀態(tài)在時刻t0結(jié)束之后電流開始流動的時候。評價函數(shù)運算范圍確定單元170逐次判定在數(shù)據(jù)存儲時間段中是否存在前述評價函數(shù)運算范圍，并且將例如時刻t2和t3之間的范圍確定為評價函數(shù)運算范圍Tlc。當在時刻t4從數(shù)據(jù)存儲時間段的開始起已經(jīng)經(jīng)過特定時間時，數(shù)據(jù)存儲時間段結(jié)束，并且參數(shù)變化率估計單元200開始估計擴散系數(shù)變化率的處理。參數(shù)變化率估計單元200包括估計處理控制單元210、電池模型運算單元220和評價函數(shù)運算單元230。電池模型運算單元220使用由估計處理控制單元210設(shè)定的擴散系數(shù)變化率的候補值來設(shè)定擴散系數(shù)A，根據(jù)電池模型方程式使用數(shù)據(jù)存儲時間段期間的電池溫度Tb和電池電壓Vb的數(shù)據(jù)陣列來執(zhí)行運算，由此計算與此數(shù)據(jù)存儲時間段對應(yīng)的每單位板面積的電池電流Ib的估計值。評價函數(shù)運算單元230基于每單位板面積的電池電流(測量值)與每單位板面積的電池電流的估計值之間的差來計算評價函數(shù)J，其中，通過將數(shù)據(jù)陣列中的電池電流(測量值)Ib除以雙面板面積得到每單位板面積的電池電流，由電池模型運算單元220在與由評價函數(shù)運算范圍確定單元170確定的評價函數(shù)運算范圍對應(yīng)的時間段內(nèi)的每個時間點獲得每單位板面積的電池電流的估計值。估計處理控制單元210選擇性地確定擴散電阻變化率的多個候補值，并基于評價函數(shù)J與各個候補值的比較來計算擴散電阻變化率的估計值gd#。類似于在第一實施例中的DC電阻變化率gr#，將這樣計算的擴散電阻變化率的估計值gd弁反映在電池模型方程式中，并用于設(shè)定Ds?，F(xiàn)在將詳細地描述估計擴散電阻變化率的處理。圖14是圖示估計擴散系數(shù)變化率的整個處理的流程圖。圖14圖示的處理對應(yīng)于由ECU100以預(yù)定周期調(diào)用并執(zhí)行的子例程。參照圖14，ECUIOO首先判定電池數(shù)據(jù)存儲完成標記是否為"開"，由此判定是否已經(jīng)存儲了用于估計擴散系數(shù)變化率的新的電池數(shù)據(jù)(步驟S300)。當電池數(shù)據(jù)尚未存儲時(在S300為"否")，ECU100判定用于開始存儲用于擴散系數(shù)變化率估計的電池數(shù)據(jù)的條件是否成立(步驟S310)。當電池數(shù)據(jù)存儲完成標記為"開"時(在S300為"是")，并且已經(jīng)存儲了用于擴散系數(shù)變化率估計的電池數(shù)據(jù)時，處理進行到步驟S390以執(zhí)行用于擴散系數(shù)變化率的估計運算處理。后文將詳細描述在步驟S390中執(zhí)行的用于估計擴散系數(shù)變化率的運算處理。ECU100在步驟S310判定用于電池數(shù)據(jù)的存儲開始條件是否成立或者數(shù)據(jù)存儲繼續(xù)標記是否為"開"。當判定在二次電池10持續(xù)馳豫狀態(tài)達預(yù)定時間或者更久之后馳豫狀態(tài)結(jié)束時，步驟S310中的電池數(shù)據(jù)存儲開始條件成立。例如，ECU100能判定當以下狀態(tài)持續(xù)達預(yù)定的時間或更久時電池處于馳豫狀態(tài)所述狀態(tài)是測量的電池電流Ib的絕對值低于預(yù)定值并且活性材料模型中的各分割部分(N個)之間的鋰濃度中存在比預(yù)定值低的最大濃度差(方程式(8)中的C^的濃度差)絕對值的狀態(tài)。當以上電流絕對值條件或以上最大鋰濃度差條件不成立時，能判定馳豫狀態(tài)結(jié)束。如下文所述，在從數(shù)據(jù)存儲時間段開始到其結(jié)束的時間段期間，數(shù)據(jù)存儲繼續(xù)標記保持為"開"。當用于電池數(shù)據(jù)的存儲開始條件成立時，或者當在此電池數(shù)據(jù)存儲開始條件成立之后繼續(xù)數(shù)據(jù)存儲時(在S310為"是")，ECU100在預(yù)先準備用于存儲電池數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)陣列存儲區(qū)域中存儲當前(現(xiàn)在的)電池溫度Tb、電池電壓Vb和電池電流Ib。通過將由電流傳感器測量的當前電流值除以電池的雙面板面積得到每單位板面積的電池電流。因而，根據(jù)傳感器20-40的當前輸出存儲電池數(shù)據(jù)DT(n)(=Tb(n)，V(b)，Ib(n))。更優(yōu)選地，采用以下構(gòu)造。除了在馳豫狀態(tài)結(jié)束時和結(jié)束之后存儲電池數(shù)據(jù)之外，還在數(shù)據(jù)陣列存儲區(qū)域中存儲馳豫狀態(tài)結(jié)束之前預(yù)定時間段的電池數(shù)據(jù)，并且將比馳豫狀態(tài)結(jié)束時間早了預(yù)定時間的時刻處理為"數(shù)據(jù)存儲開始時間"。由此，能使用馳豫部分的電池數(shù)據(jù)來精確地執(zhí)行電池模型的初始化。以下將詳細地描述用于估計擴散系數(shù)變化率的電池模型初始化。當在步驟S310判定結(jié)果為"否"時，g卩，當用于電池數(shù)據(jù)的存儲開始條件不成立時，ECU100不存儲電池數(shù)據(jù)就結(jié)束處理。每次執(zhí)行圖14所示的子例程時，變量n遞增l，并且逐次存儲時間系列數(shù)據(jù)陣列。預(yù)先構(gòu)造用于存儲的電池數(shù)據(jù)陣列，以確保能夠存儲電池數(shù)據(jù)達預(yù)定時間長度的大小的存儲容量。由此，在數(shù)據(jù)存儲時間段期間按照時間順序順次存儲電池數(shù)據(jù)DT(i)。因而，步驟S300-S320中的處理對應(yīng)于圖12中的估計數(shù)據(jù)存儲單元160的功能。在后續(xù)的步驟S330，ECUIOO判定在數(shù)據(jù)存儲時間段是否存在評價函數(shù)運算范圍Tlc。步驟S330中的處理對應(yīng)于在圖12中的評價函數(shù)運算范圍確定單元170的功能。圖15是具體圖示用于評價函數(shù)運算范圍的確定處理的流程圖。參照圖15，ECUIOO首先在步驟S500判定表示評價函數(shù)運算范圍的開始時機和其結(jié)束時機已經(jīng)確定的時機確定完成標記是否為"開"。當時機確定完成標記為"開"時(在S500為"是")時，評價函數(shù)運算范圍己經(jīng)固定，由此不執(zhí)行后續(xù)的處理。當尚未固定評價函數(shù)運算范圍的開始時機和結(jié)束時機時(在S500為"否")，ECU100在步驟S510和S520判定時機確定模式為"0"、"1"還是"2"。在用于評價函數(shù)運算范圍的開始條件成立之前此時機確定模式被設(shè)定為"0"，并且臨時地確定開始時機。當臨時地確定開始時機、但是結(jié)束條件不成立由此尚未確定結(jié)束時機時，將時機確定模式設(shè)定為"1"。當在時機確定模式為"1"之后結(jié)束條件成立時，時機確定模式被設(shè)定為"2"。因而，當時機確定模式達到"2"時實現(xiàn)了評價函數(shù)運算范圍被確定的狀態(tài)。當時機確定模式為"0"時(在S510為"是")，ECU100在步驟S530判定用于評價函數(shù)運算范圍的開始條件是否成立。當通過電池模型方程式獲得的活性材料表面(與電解質(zhì)的界面)處的鋰濃度和活性材料中的平均鋰濃度之間的差為預(yù)定值以上并且電池電流處于充電狀態(tài)(lb<0)時，開始條件成立。電池電流是否處于充電狀態(tài)還取決于二次電池10的負載50(圖1)的工作狀態(tài)。因而，可以基于負載50的工作狀態(tài)代替電池電流Ib來執(zhí)行對電池電流是否處于充電狀態(tài)的判定。例如，當負載50是安裝在混合動力車輛上的電動機時，可以響應(yīng)于再生制動操作的執(zhí)行來得到電池電流處于充電狀態(tài)的判定。當開始條件成立時(在S530為"是")，ECU100在步驟S540臨時地將當前時刻確定并存儲為評價函數(shù)運算范圍的開始時機。此外，將時機確定模式改為"1"。當時機確定模式為"0"并且開始條件不成立時(在S530為"否")，時機確定模式保持為"0"。當時機確定模式為"1"時，步驟S510和S520中的判定結(jié)果分別為"否"和"是"，由此ECU100執(zhí)行步驟S550-S570的處理。在步驟S550，ECU100判定估計運算開始時機的再確定條件是否成立。當在步驟S530開始條件成立之后二次電池IO進入特定電流以上的充電狀態(tài)，并且從開始條件成立起開始的擴散現(xiàn)象消失時，以上再確定條件成立。更具體地，即使在步驟S530中開始條件曾經(jīng)成立并且時機確定模式達到"1"的情況下，當在步驟S550再確定條件成立時(在S550為"是")，ECU100在步驟S555將時機確定模式返回到"0"。由此，取消在步驟S540中臨時確定的評價函數(shù)運算范圍開始時機。在時機確定模式達到"1"之后在步驟S550再判定條件不成立并且從開始條件成立的時機起開始的擴散現(xiàn)象持續(xù)的情況下，ECU100在步驟S560判定電池電流Ib是否已經(jīng)保持絕對值小于預(yù)定值Io;達預(yù)定時間。當在步驟S560中的判定結(jié)果為"是"時，ECU100判定為二次電池中的鋰擴散已經(jīng)進行而不會顯著改變二次電池的充電/放電狀態(tài)，即在開始條件成立之后，適于估計擴散系數(shù)的狀態(tài)已經(jīng)繼續(xù)達預(yù)定時間或更久。ECU100在步驟S570臨時地將當前時機確定為評價函數(shù)運算范圍的結(jié)束時機，并且將時機確定模式設(shè)定為"2"。當時機確定模式被設(shè)定為"2"時，因為步驟S510和S520中的判定結(jié)果為否，所以ECUIOO執(zhí)行步驟S580-595的處理。在步驟S580，ECU100判定是否正在執(zhí)行存儲電池數(shù)據(jù)的處理。當正在執(zhí)行存儲電池數(shù)據(jù)的處理時(在S580為"是")，ECUIOO將在步驟S540中臨時地確定的評價函數(shù)運算開始時機和在步驟S570中臨時地確定的評價函數(shù)運算結(jié)束時機分別確定為正式的評價函數(shù)運算開始時機和正式的評價函數(shù)運算結(jié)束時機。由此，與表示在估計數(shù)據(jù)存儲單元160中存儲的時間系列電池數(shù)據(jù)DT(n)的陣列號(時間軸)的變量n相關(guān)聯(lián)地，ECU100存儲與評價函數(shù)運算范圍的開始時機相對應(yīng)的(n=Ns)和與其結(jié)束時機相對應(yīng)的(n=Ne)，并且結(jié)束對評價函數(shù)運算范圍的確定。由此，將時機確定完成標記設(shè)定為"開"。此外，ECU100在步驟S595將時機確定模式返回到"0"，并且將評價函數(shù)運算范圍確定處理返回到初始狀態(tài)。再次參照圖14，在ECU100在步驟S330確定評價函數(shù)運算范圍之后，在步驟S340判定是否繼續(xù)電池數(shù)據(jù)存儲的處理。在步驟S340,當從電池數(shù)據(jù)存儲的開始起經(jīng)過的時間達到預(yù)定值或更久并且不再存在用于電池數(shù)據(jù)陣列的存儲區(qū)域時，或者當由于確定評價函數(shù)運算范圍的處理的結(jié)果而能夠確保預(yù)定數(shù)量的評價函數(shù)運算范圍Tic時，步驟S340中的判定結(jié)果變成"否"，并且在步驟S360將數(shù)據(jù)存儲繼續(xù)標記設(shè)定為"關(guān)"。同時，表示該時間點的陣列號的變量n被設(shè)定為與數(shù)據(jù)串的終點對應(yīng)的Nend。估計數(shù)據(jù)存儲單元結(jié)束電池數(shù)據(jù)存儲處理。在此階段，將數(shù)據(jù)存儲時間段內(nèi)的各個電池數(shù)據(jù)項Tb、Vb和Ib的值存儲為時間系列數(shù)據(jù)陣列。相反，當在步驟S340中的判定結(jié)果為"是"時，ECU100在步驟S350將數(shù)據(jù)存儲繼續(xù)標記保持為"開"，并結(jié)束該處理。在此情況下，后續(xù)電池數(shù)據(jù)的存儲將繼續(xù)。當數(shù)據(jù)存儲繼續(xù)標記設(shè)定為"關(guān)"時，ECU100在步驟S370判定已經(jīng)存儲的電池數(shù)據(jù)是否可用于估計擴散系數(shù)變化率。例如，即使在數(shù)據(jù)存儲時間段開始之后已經(jīng)經(jīng)過預(yù)定時間由此數(shù)據(jù)存儲繼續(xù)標記被設(shè)定為"關(guān)"的情況下，當所存儲的電池數(shù)據(jù)不包括評價函數(shù)運算范圍Tlc時，在步驟S370中的判定結(jié)果為"否"。由此，ECU100在步驟S410將電池數(shù)據(jù)存儲完成標記設(shè)定為"關(guān)"。結(jié)果，當前存儲的電池數(shù)據(jù)被放棄，并且在不執(zhí)行后續(xù)的用于擴散系數(shù)變化率的估計運算處理的情況下就發(fā)出用于存儲新的電池數(shù)據(jù)的請求。當在步驟S370的判定結(jié)果為"是"時，ECU100將電池數(shù)據(jù)存儲完成標記設(shè)定為"開"。在步驟S390，ECUIOO使用所存儲的電池數(shù)據(jù)陣列來執(zhí)行用于擴散系數(shù)變化率的估計運算處理。圖16圖示了在步驟S390用于擴散系數(shù)變化率的估計運算處理的細節(jié)。每次在圖14所示的步驟S390中執(zhí)行處理時，作為子程序執(zhí)行根據(jù)圖16的流程圖的運算處理。根據(jù)第二實施例的估計擴散系數(shù)變化率的運算處理使用所存儲的電池數(shù)據(jù)，重復(fù)地進行在評價函數(shù)運算范圍Tlc中搜索使評價函數(shù)最小的變化率的處理，由此設(shè)定以上變化率。本實施例使用GSM(黃金分割法)，該GSM是用于搜索使評價函數(shù)最小的擴散系數(shù)變化率的已知方法。GSM是一種二分法，并具有這樣的特征通過確定搜索范圍和容許誤差，用己知的搜索函數(shù)能獲得滿足容許誤差的最佳值。通過劣化測試等能預(yù)先掌握在使鋰離子電池在特定的工作條件下使用達特定工作時段之后將獲得的鋰離子電池的活性材料中的鋰擴散系數(shù)，并且可以預(yù)測擴散系數(shù)從初始狀態(tài)起將變化成為的最大可能程度或范圍。因而，變化率的最大可能變化范圍設(shè)定為搜索范圍，這提供了以下優(yōu)點能預(yù)測為估計擴散系數(shù)變化率所需的運算時間。這適于應(yīng)用到安裝在混合動力車輛和電動車輛上的二次電池。GSM法的細節(jié)是公知的，因而不重復(fù)其描述。如圖16所示，ECUIOO在步驟S600判定變化率估計進行中(或運行中)標記是否為"關(guān)"。當在步驟S600的判定結(jié)果為"是"時，g卩，在開始用于擴散系數(shù)變化率的估計處理時，ECU100設(shè)定擴散系數(shù)變化率的搜索范圍(上限和下限)和容許誤差，并還在步驟S610設(shè)定GSM中的搜索重復(fù)次數(shù)Kend。ECU100在步驟S620將變化率估計進行中標記設(shè)定為"開"。因而，在之后的處理中跳過步驟S610和S620中的初始值設(shè)定處理。當初始值設(shè)定處理結(jié)束時，ECU100逐次讀取在存儲數(shù)據(jù)時間段期間的電池數(shù)據(jù)DT(n)，并執(zhí)行變化率估計處理。當讀取第一電池數(shù)據(jù)(即，n=0)時，在步驟S630中的判定結(jié)果為"是"，并且ECU100在步驟S640設(shè)定通過GSM法針對當前評價確定的擴散系數(shù)變化率的候補值。在步驟S650，ECU100根據(jù)以下方程式(21)將在步驟S640中設(shè)定為候補的擴散系數(shù)變化率gd反映在電池模型中，并使用第一電池數(shù)據(jù)中的電壓值來初始化電池模型中的狀態(tài)量(諸如活性材料中的鋰濃度之類的變.(21)3,、3rry在讀取電池數(shù)據(jù)DT(n)和后續(xù)數(shù)據(jù)的處理中，步驟S630中的判定結(jié)果為"否"，使得跳過步驟S640和S650中的處理。ECU100在步驟S660讀取第n個電池數(shù)據(jù)DT(n)，并在步驟S670根據(jù)方程式(1)和(7)使用這樣讀取的電池數(shù)據(jù)DT(n)中的電池電壓Vb和電池溫度Tb以及前次運算中活性材料表面處的鋰平均濃度，來計算每單位板面積的電池電流估計值Ite。通過類似于已經(jīng)描述的電池模型單元115的電池運算，根據(jù)方程式(4)-(6)和(21)來更新二次電池的內(nèi)部狀態(tài)量(諸如活性材料中的鋰濃度分布等的變量)。因而，根據(jù)電池模型方程式，使用電池數(shù)據(jù)中的電池溫度和電池電壓的數(shù)據(jù)陣列作為遞歸輸入執(zhí)行運算，并且以時間系列逐次計算每單位板面積的電池電流的估計值Ite(n)。在步驟S680，ECUIOO根據(jù)評價函數(shù)運算范圍執(zhí)行對評價函數(shù)的運算處理。根據(jù)以下方程式(22)計算評價函數(shù)J，其中，Ib(n)是相對于每單位板面積的值，并且通過從測量值Ib(n)換算而獲得。7=￡{4(")-歷(")}2...(22)因而，在n從Ns到Ne的評價函數(shù)運算范圍中，對每單位板面積的電池電流的估計值Ite(n)和每單位板面積的實際電流值之間的平方誤差進行積分，其中每單位板面積的實際電流值通過將測量值Ib(n)除以雙面板面積來計算得到。ECUIOO將變量n遞增，以表示在下次子例程處理中使用的電池數(shù)據(jù)DT(n)。在步驟S700，判定變量n是否已經(jīng)達到與在估計數(shù)據(jù)存儲單元160中存儲的電池數(shù)據(jù)串的終點對應(yīng)的Nend。當在步驟S700中的判定結(jié)果為"是"時，即，當在整個存儲電池數(shù)據(jù)的時間范圍均完成步驟S660-S680中的處理時，ECU100在步驟S710使用評價函數(shù)J的值，根據(jù)GSM法更新用于下次重復(fù)時的擴散系數(shù)變化率的估計值搜索范圍。在步驟S720和S730，ECU100重復(fù)前述處理系列達搜索重復(fù)次數(shù)Kend。估計值搜索范圍隨著處理重復(fù)而變窄。當重復(fù)次數(shù)Kend完成時，ECU100在步驟740將搜索范圍中的中心值固定為擴散系數(shù)變化率的估計值gd#，并響應(yīng)于該固定將變化率估計進行中標記設(shè)定為"關(guān)"。在步驟S750,ECU100還將表示重復(fù)次數(shù)的變量k清零，以成為零。再次參照圖4，當在步驟S390中的用于估計擴散系數(shù)變化率的運算處理之后將變化率估計進行中標記設(shè)定為"關(guān)"時(在S400為"是")，ECU100在步驟S410將電池數(shù)據(jù)存儲完成標記設(shè)定為"關(guān)"。由此，當此后電池數(shù)據(jù)的存儲開始條件成立時，再次存儲電池數(shù)據(jù)。當變化率估計進行中標記為"開"時(在S400為"否")，ECU100將電池數(shù)據(jù)存儲完成標記保持在"開"狀態(tài)，直到完成擴散系數(shù)變化率估計運算處理。由以上變化率估計處理估計得到的擴散系數(shù)變化率估計值gd弁能用于確定二次電池中擴散電阻的劣化程度。擴散電阻變化率同樣表示受長期變化(即，電池自身劣化程度)影響的擴散系數(shù)Ds的變化率。因而，能根據(jù)此估計值gd弁直接地且容易地估計二次電池10的劣化程度。例如，如圖17所示，可以通過實驗等預(yù)先獲得擴散系數(shù)變化率gd和擴散電阻的增大率之間的關(guān)系，并將其預(yù)先存儲為對照圖。由此，可以根據(jù)這樣估計的擴散系數(shù)變化率估計值來掌握擴散系數(shù)的增大程度?？扇缦聦嶋H測量擴散電阻。從在執(zhí)行以特定電流進行充電或者放電達預(yù)定時間(例如，10秒)之后確定的電池電流和電池電壓的行為(即，從電壓下降或者電壓上升的幅度)減去緊接在放電或者充電之后發(fā)生的電壓下降或者上升的幅度(即，由于DC電阻引起的電壓下降或者上升的幅度)。此相減的結(jié)果除以電池電流。由此，能執(zhí)行以上實際測量。在另一方法中，能如下直接獲得擴散電阻。使用估計擴散系數(shù)變化率和電池模型，通過運算獲得當執(zhí)行以特定電流進行的放電或者充電達預(yù)定時間(例如，10秒)時達到的電壓。根據(jù)這樣通過運算獲得的電壓值，與于以上相似地計算由于擴散引起的電壓下降的幅度，并且將所獲得的結(jié)果除以在以上運算中使用的電流值，使得能直接獲得以上擴散電阻。此外，類似于以上所述的，擴散系數(shù)變化率可以設(shè)定為1，并且可以使用初始擴散系數(shù)和電池模型獲得初始電阻。還能通過將初始擴散電阻除以在劣化狀態(tài)下到達的并如上所述獲得的擴散電阻，來獲得擴散電阻的增大率(變化率)。以此方式，不用額外地采用表示擴散系數(shù)變化率和擴散電阻增大率之間關(guān)系的對照圖，就可以獲得擴散電阻的增大率。因而，類似于圖7，圖12中的結(jié)構(gòu)可以額外設(shè)置有劣化程度估計單元150，并可以構(gòu)造成根據(jù)這樣計算得到的擴散電阻變化率的估計值gd弁來確定二次電池10的劣化程度。擴散系數(shù)變化率估計值gd弁代入以上方程式(21)中的gd，由此能夠被反映在電池模型方程式中的活性材料內(nèi)擴散方程式中。由此，即使當由于電池的長期變化而造成擴散電阻變化，也能精確地估計二次電池的狀態(tài)量(通常，SOC)。類似于取決于溫度的擴散系數(shù)Ds，變化率(即，該值從初始值起的變化率)可以取決于溫度，不過該溫度依賴性小于擴散系數(shù)的依賴性。因而，優(yōu)選地，在每個電池溫度區(qū)域中獨立于其它電池溫度區(qū)域確定擴散系數(shù)變化率gd。例如，擴散系數(shù)變化率的估計值gd弁相對于電池溫度存儲在對照圖(擴散系數(shù)變化率對照圖)中，根據(jù)擴散系數(shù)變化率對照圖，使用溫度傳感器40的輸出來計算與當前電池溫度Tb對應(yīng)的擴散系數(shù)變化率，并且由電池模型單元115根據(jù)方程式(21)執(zhí)行運算。現(xiàn)在將通過示例參照圖18和圖19來描述存儲和更新擴散系數(shù)變化率對照圖的方法。圖18示出了存儲和更新擴散系數(shù)變化率對照圖的流程圖。圖19示出了擴散系數(shù)變化率對照圖的結(jié)構(gòu)示例，其中，對應(yīng)于電池溫度T0—T5來設(shè)定對照圖值。在初始狀態(tài)下，擴散系數(shù)變化率的所有對照圖值在所有的溫度區(qū)域中均為1.0，因而等于初始狀態(tài)下擴散系數(shù)Ds的值。參照圖18，ECU100在步驟S800計算在用于擴散系數(shù)變化率的估計運算的數(shù)據(jù)存儲時間段期間的電池溫度變化量，即在電池溫度Tb(0)和Tb(Nend)之間的電池溫度變化量。在步驟S810，ECU100根據(jù)在步驟S800獲得的電池溫度變化量來判定當前估計的擴散系數(shù)變化率是否要存儲在擴散系數(shù)變化率對照圖中。例如，當電池溫度變化率的絕對值大于預(yù)定值時(在S810為"否")，ECU100不在對照圖中存儲估計擴散系數(shù)變化率gd#，并結(jié)束該處理。當電池溫度變化量小于預(yù)定值時(在S810為"是")，ECU100在步驟S820計算電池溫度Tb(0)至Tb(Nend)的平均值，然后在步驟S830中與這樣計算的電池溫度平均值對應(yīng)地確定在擴散系數(shù)變化率對照圖上的更新要素號。ECU100在步驟S840與所確定的更新要素號對應(yīng)地更新擴散系數(shù)變化率的對照圖值。參照圖19，當在步驟S120中計算的電池溫度平均值例如在電池溫度T3和T4之間時，根據(jù)當前估計值gd弁更新與電池溫度T3和T4對應(yīng)的擴散系數(shù)變化率的對照圖值。例如，ECU100將對照圖值更新為通過前次存儲對照圖值和當前估計的擴散系數(shù)變化率gd弁之間的加權(quán)平均獲得的值。圖20至圖23通過示例示出了當使用通過在預(yù)定負載下對二次電池進行充電和放電獲得的數(shù)據(jù)來估計和學(xué)習(xí)擴散系數(shù)變化率時顯示的實驗結(jié)果。圖20在相同時間基準上示出了在存儲數(shù)據(jù)范圍中的電池電流lb(測量值)和電池電壓Vb(測量值)的變化或者過渡以及電池電流的估計誤差(Ite—Ib)的變化或者過渡。從圖20可以理解到，在存儲數(shù)據(jù)期間內(nèi)對二次電池進行充電之后電流行為穩(wěn)定的時段期間設(shè)定用于計算評價函數(shù)J的評價函數(shù)運算范圍Tlc(l)和Tlc(2)。圖20并列示出了在學(xué)習(xí)之后(即，在將擴散系數(shù)變化率的估計值gd#反映在電池模型運算當中的情況下執(zhí)行電池模型運算的情況下)顯示的電流估計誤差以及在學(xué)習(xí)之前(即，在不估計擴散系數(shù)變化率的情況下執(zhí)行擴散執(zhí)行電池模型運算的情況下)顯示的電流估計誤差。從它們之間的比較可以理解到，在評價函數(shù)運算范圍中根據(jù)電流估計的平方誤差來計算評價函數(shù)，并且使以上評價函數(shù)的計算值最小的擴散系數(shù)變化率被估計并反映在電池模型方程式中。由此，電流誤差變小，即，二次電池的內(nèi)部行為的估計精度得到提高。圖21示出了隨著搜索的重復(fù)，擴散系數(shù)變化率的估計值收斂的方式。隨著搜索重復(fù)次數(shù)增大，擴散系數(shù)變化率的估計值gd弁收斂到與當前電池狀態(tài)匹配的值。在分別使用評價函數(shù)運算范圍Tlc(l)和Tlc(2)的任一情況下，估計值gd弁收斂到相同值。因而，能理解到，不管要使用的具體評價函數(shù)范圍如何，只要滿足以上所述的評價函數(shù)運算范圍的開始/結(jié)束時機，就能再現(xiàn)擴散系數(shù)變化率的估計結(jié)果。圖22示出了在使用已經(jīng)隨著時間劣化的二次電池來估計和學(xué)習(xí)擴散系數(shù)變化率的情況下SOC估計的方式。在活性材料中鋰的擴散系數(shù)由于電池劣化而從初始狀態(tài)下的值減小的情況下，當不執(zhí)行估計學(xué)習(xí)時(學(xué)習(xí)之前)變化率估計誤差變大，但是當通過估計擴散系數(shù)變化率并且將其反映在電池模型中來執(zhí)行學(xué)習(xí)時(學(xué)習(xí)之后)，變化率估計誤差變小。(第三實施例)如上所述，能夠通過ECU彼處獨立地執(zhí)行根據(jù)圖7的框圖來估計DC電阻變化率的處理和根據(jù)圖12的框圖來估計擴散系數(shù)變化率的處理。因而，二次電池的狀態(tài)估計裝置能構(gòu)造成并列地執(zhí)行根據(jù)第一實施例的對DC電阻變化率的估計和根據(jù)第二實施例的對擴散系數(shù)變化率的估計。根據(jù)此構(gòu)造，即使在具有由于劣化而增大的DC電阻和擴散電阻的二次電池兩者的二次電池中，也能精確地估計電池行為(通常，SOC)。能獨立于擴散電阻的劣化而檢測DC電阻的劣化。然而，當根據(jù)相同的時機并列執(zhí)行DC電阻變化率的估計和擴散系數(shù)變化率的估計時，可以為了抑制它們之間的干涉而執(zhí)行以下處理。在第一示例中，在用于擴散系數(shù)變化率的數(shù)據(jù)存儲時間段期間，根據(jù)DC電阻變化率gr(或者grl和gr2)的估計值和/或SOC的估計值獲得在數(shù)據(jù)存儲時間段上的變化量。當這樣獲得的變化量大于預(yù)定值時，可以在估計擴散系數(shù)變化率時停止使用在以上數(shù)據(jù)存儲時間段的電池數(shù)據(jù)。在此情況下，在DC電阻中發(fā)生較大的變化，使得設(shè)置上述限制能防止將DC電阻變化錯誤地估計為擴散電阻變化(即，擴散系數(shù)變化)。由此，能精確地估計DC電阻變化率和擴散系數(shù)變化率兩者。可以通過添加以下判定條件來實現(xiàn)以上限制在圖14的步驟S370的判定中當DC電阻變化率估計值和/或SOC估計值中發(fā)生預(yù)定值以上的變化量時，提供"否"的判定結(jié)果。作為第二示例，可以采用以下構(gòu)造。將在用于擴散系數(shù)變化率估計的電池模型運算單元220中使用的DC電阻變化率固定為與數(shù)據(jù)存儲時間段的開始時的DC電阻變化率相等的值，并且以該固定值在后續(xù)的數(shù)據(jù)存儲時間段執(zhí)行電池模型運算(在圖16中的步驟S670)。此構(gòu)造能防止由于變化率估計結(jié)果之間的干涉而發(fā)生估計誤差，并允許精確地估計DC電阻變化率和擴散系數(shù)變化率兩者。作為第三示例?？梢圆捎靡韵聵?gòu)造。與在數(shù)據(jù)存儲時間段期間的電池數(shù)據(jù)的存儲相并行地，獲得DC電阻變化率gr(或者grl和gr2)的估計值的平均值，并且將由用于估計擴散系數(shù)變化率的電池模型運算單元220使用的DC電阻變化率固定為此平均值，并且以這樣固定的DC電阻變化率執(zhí)行在后續(xù)的數(shù)據(jù)存儲時間段期間的電池模型運算(圖16中的步驟S670)。此構(gòu)造能防止由于變化率估計結(jié)果之間的干涉而發(fā)生估計誤差，并允許精確地估計DC電阻變化率和擴散系數(shù)變化率。(電池模型方程式的修改)在已經(jīng)描述的第一至第三實施例中使用的電池模型方程式中，在負電極12和正電極15處具有平均特性的單一球狀模型被用作正電極和負電極共同的活性材料模型，以降低運算負荷。然而，可以針對負電極12和正電極15分別設(shè)定不同球狀活性材料模型，并且可以求解活性材料中鋰的擴散方程式。當采用以上結(jié)構(gòu)時，彼此獨立地針對負電極12和正電極15中的每個來計算活性材料中的鋰濃度分布，由此，能夠針對負電極12和正電極15中的每個來計算活性材料表面處的局部SOC。因而，能對在負電極12和正電極15中的每個中的活性材料的擴散處理進行建模。由此，能夠更精確地估計電池行為。根據(jù)針對負電極12和正電極15中的每個設(shè)定獨立的球狀活性材料模型的電池模型，由以下方程式(2')定義分別作為負電極和正電極的局部SOC的6>1和(92:其中，C^和C^分別表示正電極15和負電極12的活性材料表面(與電解質(zhì)的界面)處的平均鋰濃度，并且<^,_和(^，分別表示正電極15和負電極12的最大鋰濃度。當使用以上模型時，由以下方程式(23)表示開路電壓U-t/=t/l(6>l)-t/2,...(23)其中，Ul是正電極的開路電壓(OCP)，并且U2是負電極的開路電壓。開路電壓Ul和U2分別是活性材料表面處局部SOC01和02的函數(shù)。對于開路電壓U1和U2，能基于測量值預(yù)先準備特性圖。由此，能基于根據(jù)電池模型方程式通過運算獲得的負電極12和正電極15處的鋰濃度分布來計算開路電壓。如上所述，即使在根據(jù)各個活性材料模型計算負電極12和正電極15處的鋰濃度的情況下，類似于己經(jīng)描述的電池模型方程式，通過根據(jù)方程式(23)獲得開路電壓，能根據(jù)電池電壓Vb和電池溫度Tb來估計SOC和電池電流。因而，能類似地估計DC電阻變化率，或者電荷轉(zhuǎn)移電阻和純電阻的變化率。此外，當電池劣化時，活性材料中的鋰擴散系數(shù)可以由于劣化而變化。因而，期望估計負電極12和正電極15的各自鋰擴散系數(shù)的變化率。然而，正電極和負電極中的一個電極的擴散系數(shù)由于劣化而發(fā)生的變化可以相比另一個電極占主導(dǎo)地位(例如，當劣化沒有顯著改變負電極的擴散系數(shù)，而是顯著改變正電極的擴散系數(shù)時)。在此情況下，將發(fā)生較小程度改變的擴散系數(shù)設(shè)定為與在初始狀態(tài)下(例如，在新的狀態(tài)下)的值相同的值(固定值)，并且僅估計由于劣化而發(fā)生較大程度改變的擴散系數(shù)的變化率。通過此構(gòu)造，可以采用在第二實施例中描述的用于擴散系數(shù)變化率的估計方法。通過在用于變化率估計的電池模型中反映這樣估計得到的擴散系數(shù)變化率，即使當活性材料中的鋰擴散系數(shù)由于劣化而變化時，也能精確地計算soc和電流估計值。在已經(jīng)描述的實施例中，已經(jīng)將二次電池描述為鋰離子電池，但在不具體限制負載類型的情況下根據(jù)本發(fā)明的二次電池的狀態(tài)估計裝置能應(yīng)用于除了鋰離子電池以外的二次電池。例如，在鎳氫電池中，根據(jù)擴散方程式來計算作為活性材料中的反應(yīng)參與材料處理的質(zhì)子的濃度分布，并且開路電壓被定義為活性材料的表面處的質(zhì)子的函數(shù)。由此，同樣能采用本發(fā)明的方法。對于其它類型的二次電池，該裝置可以構(gòu)造成對類似電池模型方程式中的預(yù)定參數(shù)相比初始狀態(tài)的變化率進行估計，并且此構(gòu)造能實現(xiàn)類似的效果。盡管已經(jīng)詳細描述和圖示了本發(fā)明，但是可清楚地理解到，以上所述僅僅是示例性的而不是限制性的，本發(fā)明的范圍由各項權(quán)利要求限制。工業(yè)應(yīng)用性本發(fā)明能應(yīng)用于設(shè)置有向負載供應(yīng)電力的可充電和可放電二次電池的電力供應(yīng)系統(tǒng)。權(quán)利要求1.一種二次電池的狀態(tài)估計裝置，包括檢測單元(20，30，40)，其用于檢測所述二次電池(10)的電壓、電流和溫度；電池狀態(tài)估計單元(110)，其基于由所述檢測單元檢測到的電池溫度(Tb)、電池電壓(Vb)和電池電流(Ib)中的至少一者，根據(jù)電池模型方程式來逐次估計所述二次電池的狀態(tài)量；存儲單元(120)，其與在所述電池模型方程式中所使用的參數(shù)中的預(yù)定參數(shù)(Ra，Ds)相關(guān)聯(lián)地預(yù)先存儲與所述二次電池的初始狀態(tài)參數(shù)值(Ran，Dsn)相對于電池狀態(tài)變化的變化特性相關(guān)的數(shù)據(jù)；以及變化率估計單元(130，200)，其與所述預(yù)定參數(shù)相關(guān)聯(lián)地估計參數(shù)變化率(gr，gd)，所述參數(shù)變化率是當前參數(shù)值相對于所述初始狀態(tài)參數(shù)值的比率，其中所述變化率估計單元使用由所述檢測單元檢測到的所述電池溫度、所述電池電壓和所述電池電流以及基于從所述存儲單元讀取的數(shù)據(jù)而與當前的所述電池狀態(tài)對應(yīng)的所述初始狀態(tài)參數(shù)值，基于所述電池模型方程式執(zhí)行參數(shù)識別，由此估計所述參數(shù)變化率。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次電池的狀態(tài)估計裝置，其中，所述電池狀態(tài)估計單元(110)針對所述電池模型方程式中的所述預(yù)定參數(shù)(Ra，Ds)，使用通過將由所述變化率估計單元(130，200)估計出的所述參數(shù)變化率(gr#，gd#)和與所述電池狀態(tài)對應(yīng)的所述初始狀態(tài)參數(shù)值(Ran，Dsn)相乘獲得的值，根據(jù)所述電池模型方程式執(zhí)行所述二次電池(10)的狀態(tài)量的估計。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次電池的狀態(tài)估計裝置，還包括劣化程度估計單元(150)，其基于由所述變化率估計單元(130，200)估計出的所述參數(shù)變化率(gr#，gd#)，來估計所述二次電池(10)的劣化程度。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次電池的狀態(tài)估計裝置，其中所述預(yù)定參數(shù)是表示所述二次電池(10)的DC電阻的參數(shù)(Ra)，并且所述變化率估計單元(130)通過使用根據(jù)所述電池模型方程式并根據(jù)由所述檢測單元(20，30，40)檢測到的所述電池溫度(Tb)、所述電池電流(lb)和所述電池電壓(Vb)獲得的狀態(tài)量(U(0-V，Ran(0，T)XI)作為其輸入/輸出，并通過在使用所述參數(shù)變化率(gr)作為估計參數(shù)的線性回歸模型方程式中采用最小二乘法，來逐次估計所述參數(shù)變化率(gr)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的二次電池的狀態(tài)估計裝置，其中所述變化率估計單元(130)通過采用用于使過去數(shù)據(jù)的權(quán)重相對于當前數(shù)據(jù)的權(quán)重減小的忘記系數(shù)的遞歸最小二乘法，來估計所述參數(shù)變化率(gr)。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的二次電池的狀態(tài)估計裝置，其中當由所述檢測單元(20)檢測到的所述電池電流(lb)的絕對值大于第一基準值時，或者當所述電池電流的絕對值小于比所述第一基準值小的第二基準值時，所述變化率估計單元(130)停止所述參數(shù)變化率(gr)的估計。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的二次電池的狀態(tài)估計裝置，其中表示所述DC電阻的參數(shù)(Ra)被表示為所述電池溫度(Tb)和局部SOC(0)的函數(shù)，所述局部SOC(0)基于由所述電池狀態(tài)估計單元(110)估計的、所述二次電池(10)的電極(12，15)中的活性材料(18)的界面處反應(yīng)參與材料濃度的估計值。8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的二次電池的狀態(tài)估計裝置，其中表示所述DC電阻的參數(shù)(Ra)包括所述二次電池(10)的內(nèi)部的電荷移動電阻(Rr)和純電阻(Rd),并且所述變化率估計單元(130)彼此獨立地逐次估計所述電荷移動電阻和所述電阻的所述參數(shù)變化率(grl，gr2)。9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的二次電池的狀態(tài)估計裝置，其中所述電池模型方程式包括電壓方程式，其由開路電壓(U(。)和過電壓(Ra(0,T)XI)來表示，所述開路電壓是在所述二次電池內(nèi)部的活性材料(18)的表面處的反應(yīng)參與材料濃度的函數(shù)，所述過電壓依賴于電流，以及擴散方程式，其限定了所述活性材料的內(nèi)部的所述反應(yīng)參與材料濃度的分布。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的二次電池的狀態(tài)估計裝置，其中當所述活性材料(18)的表面處的所述反應(yīng)參與材料濃度和所述活性材料的內(nèi)部的反應(yīng)參與材料濃度的平均值之間的差的絕對值大于預(yù)定值時，或者在該濃度差的絕對值變成小于所述預(yù)定值之后經(jīng)過預(yù)定時間之前，所述變化率估計單元(110)停止所述參數(shù)變化率(gr)的估計。11.根據(jù)權(quán)利要求l所述的二次電池狀態(tài)估計裝置，其中所述預(yù)定參數(shù)包括表示所述二次電池(10)的活性材料(18)中的反應(yīng)參與材料的擴散速度的擴散參數(shù)(Ds);所述狀態(tài)估計裝置還包括估計數(shù)據(jù)存儲單元(160)，其用于在根據(jù)預(yù)定的條件限定的數(shù)據(jù)存儲時間段期間將由所述檢測單元(20，30，40)檢測到的所述電池電壓(Vb)、所述電池電流(Ib)和所述電池溫度(Tb)中每一者的所述電池數(shù)據(jù)逐次存儲為時間系列數(shù)據(jù)陣列(DT(n));并且所述變化率估計單元(200)包括電池模型運算單元(220)，其用于通過根據(jù)以所述電池數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)陣列作為遞歸輸入的所述電池模型方程式、并與所述數(shù)據(jù)存儲時間段相對應(yīng)地執(zhí)行運算，來獲得與預(yù)定電池數(shù)據(jù)相關(guān)的時間系列估計數(shù)據(jù)串，以及估計處理單元(210，230)，其基于由所述電池模型運算單元獲得的所述估計數(shù)據(jù)串和存儲在所述估計數(shù)據(jù)存儲單元中的所述預(yù)定電池數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)串之間的比較，來估計所述擴散參數(shù)的參數(shù)變化率(gd)。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的二次電池的狀態(tài)估計裝置，其中所述估計數(shù)據(jù)存儲單元(160)根據(jù)預(yù)定存儲開始條件的成立來使所述數(shù)據(jù)存儲時間段開始，并根據(jù)預(yù)定存儲結(jié)束條件的成立來使所述數(shù)據(jù)存儲時間段結(jié)束；所述狀態(tài)估計裝置還包括用于確定評價函數(shù)運算范圍(Tcl)的評價函數(shù)運算范圍確定單元(170)，所述評價函數(shù)運算范圍表示用于估計所述參數(shù)變化率(gd)的時間范圍；所述電池模型運算單元(220)針對所述擴散參數(shù)，使用通過將所述參數(shù)變化率(gd)的候補值乘以將要經(jīng)歷所述運算的、與每個時間點的電池狀態(tài)對應(yīng)的所述初始狀態(tài)參數(shù)值(Dsn)相乘獲得的值，根據(jù)所述電池模型方程式來執(zhí)行運算；并且所述估計處理單元(210，230)包括評價函數(shù)運算單元(230)，其基于由所述電池模型運算單元獲得的所述估計數(shù)據(jù)串的值和所述數(shù)據(jù)串(DT(n))的值之間的誤差，與由所述評價函數(shù)運算范圍確定單元確定的所述評價函數(shù)運算范圍對應(yīng)地來計算與所述預(yù)定電池數(shù)據(jù)相關(guān)的評價函數(shù)(J)，以及估計處理控制單元(210)，其逐次選擇多個所述候補值，并且基于分別針對所述候補值計算的所述評價函數(shù)之間的比較，來估計所述擴散參數(shù)的參數(shù)變化率(gd)。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的二次電池的狀態(tài)估計裝置，其中所述電池模型運算單元(220)通過根據(jù)使用所述電池電壓(Vb)和所述電池溫度(Tb)的所述數(shù)據(jù)陣列作為其遞歸輸入的所述電池模型方程式、并與所述數(shù)據(jù)存儲時間段相對應(yīng)地執(zhí)行運算，來獲得與所述電池電流(Ib)相關(guān)的所述時間系列估計數(shù)據(jù)串(Ite(n))，并且所述評價函數(shù)運算單元(230)通過與所述評價函數(shù)運算范圍相對應(yīng)地對所述估計數(shù)據(jù)串的值和與所述電池電流相關(guān)的所述電池數(shù)據(jù)陣列(Ib(n))的值之間的平方誤差進行積分，來獲得所述評價函數(shù)(J)。14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的二次電池的狀態(tài)估計裝置，其中所述擴散參數(shù)(Ds)被表示為所述電池溫度(Tb)的函數(shù)。15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的二次電池的狀態(tài)估計裝置，其中所述估計數(shù)據(jù)存儲單元(160)響應(yīng)于所述二次電池(10)的弛豫狀態(tài)來判定所述存儲開始條件成立。16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的二次電池的狀態(tài)估計裝置，其中所述電池模型方程式包括電壓方程式，其由開路電壓(U(")和過電壓(Ra(0,T)XI)來表示，所述開路電壓是在所述二次電池(10)內(nèi)部的活性材料(18)的表面處的反應(yīng)參與材料濃度的函數(shù)，所述過電壓依賴于電流，以及擴散方程式，其限定了在所述活性材料的內(nèi)部的所述反應(yīng)參與材料濃度的分布。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的二次電池的狀態(tài)估計裝置，其中當以下狀態(tài)持續(xù)達預(yù)定的時間以上時，所述估計數(shù)據(jù)存儲單元(160)判定所述存儲開始條件成立，其中，所述狀態(tài)是由所述檢測單元(20)檢測到的所述電池電流(Ib)的絕對值小于預(yù)定值并且由所述電池狀態(tài)估計單元(110)估計出的在所述活性材料的內(nèi)部的所述反應(yīng)參與材料濃度的分布的最大濃度差小于預(yù)定值的狀態(tài)。18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的二次電池的狀態(tài)估計裝置，其中所述評價函數(shù)運算范圍確定單元(170)將所述數(shù)據(jù)存儲時間段期間在由所述電池狀態(tài)估計單元(110)進行的估計中所述二次電池(10)處于充電狀態(tài)并且在所述活性材料的表面處的所述反應(yīng)參與材料濃度和所述活性材料的內(nèi)部的所述反應(yīng)參與材料濃度的平均值之間發(fā)生的濃度差的絕對值處于預(yù)定值以上時的時間點確定為開始時間點，將此后所述數(shù)據(jù)存儲時間段期間在所述電池電流(Ib)持續(xù)取小于預(yù)定值的絕對值達預(yù)定時間以上時的時間點確定為結(jié)束時間點，并在從所述開始時間點到所述結(jié)束時間點的時間段期間未發(fā)生預(yù)定值以上的放電電流時，將從所述開始時間點到所述結(jié)束時間點的時間范圍確定為所述評價函數(shù)運算范圍(Tel)。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的二次電池的狀態(tài)估計裝置，其中所述變化率估計單元(200)禁止在執(zhí)行針對所述參數(shù)變化率(gd)的估計處理期間由所述估計數(shù)據(jù)存儲單元(160)設(shè)定新的數(shù)據(jù)存儲時間段，并在所述數(shù)據(jù)存儲時間段內(nèi)不存在要被確定為所述評價函數(shù)運算范圍的所述時間范圍時，允許在所述數(shù)據(jù)存儲時間段結(jié)束時設(shè)定所述新的數(shù)據(jù)存儲時間段，而不執(zhí)行針對所述參數(shù)變化率的估計處理。20.根據(jù)權(quán)利要求12所述的二次電池的狀態(tài)估計裝置，其中所述估計處理控制單元(210)基于根據(jù)黃金分割法的搜索來執(zhí)行所述參數(shù)變化率(gd)的所述多個候補值的設(shè)定以及所述參數(shù)變化率的估計值(gd#)的固定。21.根據(jù)權(quán)利要求11所述的二次電池的狀態(tài)估計裝置，其中所述預(yù)定參數(shù)還包括表示所述二次電池(10)的DC電阻的電阻參數(shù)(Ra)，并且所述變化率估計單元還包括DC電阻變化率估計單元(130)，其通過使用根據(jù)所述電池模型方程式并根據(jù)由所述檢測單元(20，30，40)檢測到的所述電池溫度(Tb)、所述電池電流(lb)和所述電池電壓(Vb)獲得的狀態(tài)量(U(0)-V，Ran(仏T)XI)作為其輸入/輸出，并通過在使用所述參數(shù)變化率(gr)作為估計參數(shù)的線性回歸模型方程式中采用最小二乘法，來逐次估計所述電阻參數(shù)的參數(shù)變化率(gr)。22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的二次電池的狀態(tài)估計裝置，其中所述電池狀態(tài)估計單元(110)針對所述電池模型方程式中的所述擴散參數(shù)(Ds)和所述電阻參數(shù)(Ra)的每個，使用通過將由所述變化率估計單元(130，200)逐次估計出的所述參數(shù)變化率(gr#，gd#)和基于從所述存儲單元(120)讀取的數(shù)據(jù)并與當前電池狀態(tài)對應(yīng)的所述初始狀態(tài)參數(shù)值(Ran,Dsn)相乘獲得的值，根據(jù)所述電池模型方程式來執(zhí)行所述二次電池(10)的狀態(tài)量的估計。23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的二次電池的狀態(tài)估計裝置，其中當在由所述DC電阻變化率估計單元(130)估計出的所述參數(shù)變化率(gr)中或者在所述二次電池(10)的SOC中發(fā)生預(yù)定值以上的變化時，所述變化率估計單元(200)禁止在所述數(shù)據(jù)存儲時間段期間使用所述電池數(shù)據(jù)陣列(DT(n))來估計所述擴散參數(shù)的參數(shù)變化率(gd)。24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的二次電池的狀態(tài)估計裝置，其中所述電池模型運算單元(220)針對所述電池模型方程式中的所述電阻參數(shù)(Ra)，使用固定的所述參數(shù)變化率(gr)和將要經(jīng)歷所述運算的、與每個時間點的電池狀態(tài)對應(yīng)的所述初始狀態(tài)參數(shù)值(Ran)，根據(jù)所述電池模型方程式來執(zhí)行運算。25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的二次電池的狀態(tài)估計裝置，其中所述電池模型運算單元(220)針對在所述電池模型方程式中的所述電阻參數(shù)(Ra)，使用通過將在所述數(shù)據(jù)存儲時間段期間由所述DC電阻變化率估計單元逐次估計出的所述參數(shù)變化率(gr)的平均值和將要經(jīng)歷所述運算的、與每個時間點的電池狀態(tài)對應(yīng)的所述初始狀態(tài)參數(shù)值(Ran)相乘獲得的值，根據(jù)所述電池模型方程式來執(zhí)行運算。全文摘要電池狀態(tài)估計單元(110)根據(jù)電池模型方程式在每個運算周期估計二次電池的內(nèi)部狀態(tài)，并基于估計結(jié)果計算SOC。參數(shù)特性對照圖(120)存儲了基于在初始狀態(tài)下(在新的狀態(tài)下)對電池模型方程式中的參數(shù)擴散系數(shù)(D_s)和DC電阻(R_a)執(zhí)行的實際測量的結(jié)果的特性對照圖。參數(shù)變化率估計單元(130)使用由傳感器測量的電池數(shù)據(jù)(Tb、Vb和Ib)以及與當前電池狀態(tài)對應(yīng)并從參數(shù)特性對照圖(120)讀取的DC電阻的新狀態(tài)參數(shù)值(R_an)，通過基于電池模型方程式的參數(shù)識別來估計由當前DC電阻(R_a)相對于新狀態(tài)參數(shù)值(R_an)的比率表示的DC電阻變化率(gr)。文檔編號H01M10/48GK101641606SQ200880009508公開日2010年2月3日申請日期2008年3月13日優(yōu)先權(quán)日2007年3月23日發(fā)明者天野也寸志,戶村修二,梅野孝治,淵本哲矢,竹本毅,芳賀伸烈,西勇二申請人:株式會社豐田中央研究所;豐田自動車株式會社