计算装置和计算方法.pdf

根据一个实施例，一种计算装置包括计算器。计算器基于蓄电池的电极在充电侧的电荷量与电位之间的关系及电极在放电侧的电荷量与电位之间的关系，计算根据任意初始电荷量的电荷量与电位之间的关系。

权利要求书
1.  一种计算装置，包括第一计算器，所述第一计算器被配置为基于蓄电池的电极在充电侧的电荷量与电位之间的关系以及所述电极在放电侧的电荷量与电位之间的关系，来计算根据任意初始电荷量的电荷量与电位之间的关系。

2.  根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一计算器使用在所述充电侧的所述电荷量和所述电位之间的所述关系以及在所述放电侧的所述电荷量和所述电位之间的所述关系的比，来计算根据所述任意初始电荷量的所述电荷量与所述电位之间的所述关系。

3.  根据权利要求1所述的装置，还包括第二计算器，所述第二计算器被配置为按照根据所述任意初始电荷量的所述电荷量与所述电位之间的所述关系以及所述蓄电池的充电历史来计算所述电极的活性材料量。

4.  根据权利要求3所述的装置，还包括第三计算器，所述第三计算器被配置为基于所述电极的所述活性材料量和根据所述任意初始电荷量的所述电荷量与所述电位之间的所述关系，来计算在所述蓄电池的电荷量与电压之间的关系。

5.  根据权利要求4所述的装置，其中，所述第三计算器基于所述电极的所述活性材料量和所述蓄电池的所述电荷量与所述电压之间的所述关系，来计算所述蓄电池的容量。

6.  一种由信息处理装置执行的方法，所述方法包括基于蓄电池的电极在充电侧的电荷量与电位之间的关系以及所述电极在放电侧的电荷量与电位之间的关系，计算根据任意初始电荷量的电荷量与电位之间的关系。

7.  根据权利要求6所述的方法，其中，所述计算根据所述任意初始电 荷量的所述电荷量与所述电位之间的所述关系包括使用在所述充电侧的所述电荷量和所述电位之间的所述关系与在所述放电侧的所述电荷量和所述电位之间的所述关系的比。

8.  根据权利要求6所述的方法，还包括按照根据所述任意初始电荷量的所述电荷量与所述电位之间的所述关系以及所述蓄电池的充电历史来计算所述电极的活性材料量。

9.  根据权利要求8所述的方法，还包括基于所述电极的所述活性材料量和根据所述任意初始电荷量的所述电荷量与所述电位之间的所述关系，来计算所述蓄电池的电荷量与电压之间的关系。

10.  根据权利要求9所述的方法，还包括基于所述电极的所述活性材料量和所述蓄电池的所述电荷量与所述电压之间的所述关系，来计算所述蓄电池的容量。

11.  根据权利要求2所述的装置，还包括第二计算器，所述第二计算器被配置为按照根据所述任意初始电荷量的所述电荷量与所述电位之间的所述关系以及所述蓄电池的充电历史，来计算所述电极的所述活性材料量。

12.  根据权利要求7所述的方法，还包括按照根据所述任意初始电荷量的所述电荷量与所述电位之间的所述关系以及所述蓄电池的充电历史来计算所述电极的活性材料量。

说明书计算装置和计算方法
相关申请的交叉参考
本申请基于并要求于2014年3月18日提交的日本专利申请号No.2014-055503的优先权权益，其全部内容通过参考并入本文中。
技术领域
本文所描述的实施例例如涉及一种用于计算蓄电池的电荷状态的计算装置和计算方法。
背景技术
为了准确掌握蓄电池的电荷状态，重要的是准确掌握蓄电池的电极的开路电位。已知蓄电池的电极的开路电位根据充电或放电开始时电极的初始电荷量而改变。即，在计算装置中，为了准确掌握蓄电池的电极的开路电位，必须为每一个不同初始电荷量预先存储多个数据。必须确保大储存区域。
附图说明
图1是示出根据第一实施例的计算装置的布置的方框图；
图2是示出蓄电池的开路电压的示例的曲线图；
图3是示出描述在阴极活性材料的电荷量与电位之间的关系的函数的曲线图；
图4是示出描述在阳极活性材料的电荷量与电位之间的关系的函数的曲线图；
图5是示出充电历史记录单元的处理的流程图；
图6是示出在充电时的电流与电压历史的示例的曲线图；
图7是示出由等式(3A)表示的充电电位与放电电位的比的示例的曲线图；
图8是示出描述在阳极活性材料的电荷量与电位之间的关系和使用图7中的比计算的在阳极活性材料的电荷量与电位之间的关系的函数的曲线图；
图9是示出容量计算单元的处理的流程图；
图10是示出根据在电荷量与由开路电位计算单元计算的开路电位之间的关系表示在蓄电池的电荷量与开路电压之间的关系的函数的示例的曲线图；
图11是示出放大了图10中所示的函数的垂直轴并叠加了在充电侧和放电侧的开路电压曲线的状态的曲线图；
图12是示出根据第二实施例的计算装置的布置的方框图；以及
图13是示出根据第二实施例的电荷状态计算装置的处理的流程图。
具体实施方式
以下将参考附图来详细描述根据该实施例的计算装置和计算方法。
该实施例提供一种计算装置和计算方法，其能够抑制数据储存区的增大并且无论初始电荷量如何也能够准确掌握开路电位。
根据一个实施例，计算装置包括第一计算器。第一计算器基于蓄电池的电极在充电侧的电荷量与电位之间的关系以及电极在放电侧的电荷量与电位之间的关系，来计算根据任意初始电荷量的电荷量与电位之间的关系。
(第一实施例)
图1是示出根据第一实施例的蓄电池状态计算装置的布置的方框图。图1中所示的计算装置100包括蓄电池101、负载或电源102、电流检测单元103、电压检测单元104、函数信息数据库105、充电历史记录单元106、活性材料量计算单元107(第二计算器)、开路电位计算单元108(第一计算器)和容量计算单元109(第三计算器)。
例如，蓄电池101是诸如锂离子电池的蓄电池。特别地，蓄电池101是在充电侧和放电侧具有不同开路电压的蓄电池。优选地，蓄电池101是具有在充电侧和放电侧具有不同开路电压的特性的蓄电池，因为构成蓄电池101的阴极材料和阳极材料的至少之一在充电侧和放电侧具有不同开路电位。具体而言，蓄电池101的示例是具有包含由人造石墨或天然石墨构 成的石墨碳和无定形碳的阳极的锂离子蓄电池，以及包括由Li2MnO3-LixMOy固溶体(M是镍、锰、钴和铁之一或者是这些材料的多个的组合)构成的阴极的锂离子蓄电池。蓄电池101不限于这些电池。
蓄电池101可以是电池模块，诸如由多个电池单元构成的组合电池。在此情况下，可以为每一个电池单元或每一个电池模块执行多个参数的测量与计算。通常，由于在电池模块中包括的多个电池单元之间的退化进展状态与特性并不总是相互匹配，优选地为每一个电池单元执行多个参数的测量与计算。
除非另有说明，在充电侧的电荷量与电位(电压)之间的关系指示表示在蓄电池的充电期间电位(电压)的变化相对于电荷量的变化的关系，尤其是，在蓄电池从空状态充电的同时获得的电荷量与电位(电压)之间的关系。除非另有说明，在放电侧的电荷量与电位(电压)之间的关系指示在蓄电池的放电期间电位(电压)的变化相对于电荷量的变化的关系，尤其是，在蓄电池从满电荷状态放电的同时获得的电荷量与电位(电压)之间的关系。满电荷状态是根据为每一个蓄电池定义的充电进度在为蓄电池充电之后即刻的状态。空状态指示根据为每一个蓄电池定义的放电进度对蓄电池放电之后即刻的状态。例如，定义的充电进度指示CCCV(恒流恒压)充电，其中，确定恒定电流值和恒定电压值，以便例如以恒定电流为蓄电池充电，直至在1A处电压达到4V，随后，以恒定电流充电，直至在4V处电流达到0.1A。定义的放电指示CC(恒流)放电，其中，确定恒定电流值和停止电压，以便以恒定电流为蓄电池放电，直至在1A处电压达到2V。在此情况下，执行预放电或预充电，以使得蓄电池接近空状态或满电荷状态。此后，优选地根据定义的充电进度或定义的放电进度执行充电或放电。
图2示出了在蓄电池的电荷量与电压之间的关系的示例。沿水平轴绘制电荷量[mAh]，并且沿垂直轴绘制电压[V]。参考图2，实线指示在蓄电池从空状态充电的同时获得开路电压时的电荷量与电压之间的关系。虚线指示在蓄电池从满电荷空状态放电的同时获得开路电压时的电荷量与电压之间的关系。
负载或电源102被连接到蓄电池101，并且负载或电源是消耗功率的负 载或提供电力的电源。
电流检测单元103检测流过蓄电池101的电流。
电压检测单元104检测在蓄电池101的阴极端与阳极端之间的电压。
表示在形成蓄电池101的每一个电极的活性材料的电荷量与电位之间的关系的函数(例如图3和图4中的函数)被记录在函数信息数据库105中。可以以诸如表格、数值和查找表的形式存储这些函数。具体而言，函数指示开路电位曲线，或者可以使用低速率(例如0.2C速率或更低)的充电或放电电压中的变化。当活性材料在放电侧和充电侧具有不同的电荷量与电位之间的关系时，针对一种活性材料，数据库存储表示蓄电池至少从空状态充电时在充电侧的电荷量与电位之间的关系的函数，以及表示蓄电池从满电荷状态放电时在放电侧的电荷量与电位之间的关系的函数。表示在充电侧的电荷量与电位之间的关系的多个函数可以根据充电开始时间的电荷量被记录在数据库中。表示在放电侧的电荷量与电位之间的关系的多个函数可以根据放电开始时间的电荷量被记录在数据库中。函数的数量优选地较小，以便减小记录区。
图3和图4示出了表示在阴极活性材料和阳极活性材料的电荷量与电位之间的关系的函数的示例。图3示出了阴极函数，并且在充电侧的电荷量与电位之间的关系与在放电侧的电荷量与电位之间的关系相同。图4示出了阳极函数，并且在充电侧的电荷量与电位之间的关系不同于在放电侧的电荷量与电位之间的关系。实线指示在充电侧的电荷量与电位之间的关系(当组装为电池时)。虚线指示在放电侧的电荷量与电位之间的关系(当组装为电池时)。
充电历史记录单元106、活性材料量计算单元107、开路电位计算单元108和容量计算单元109由运算单元和存储器单元的组合而构成，运算单元诸如CPU(中央处理单元)或MCU(微控制单元)，存储器单元诸如RAM(随机存取存储器)和ROM(只读存储器)。
充电历史记录单元106记录在充电或放电时由电流检测单元103检测的电流和由电压检测单元104检测的电压。
图5示出了充电历史记录单元106的处理的顺序。当开始蓄电池101的充电时，充电历史记录单元106从步骤1001开始处理。充电历史记录单 元106以每个预定时间间隔重复地执行在图5中所示的步骤1002的处理。时间间隔能够被任意设定，并且优选地被设定在例如约0.1秒到1秒的范围内。
充电历史记录单元106从步骤1001开始处理，并且在步骤1002记录电流、电压和时间。在此情况下，时间可以是开始充电后的绝对时间或者任意相对时间。当以每个预定时间间隔重复地执行充电历史记录单元106的处理时，能够省略时间记录。当蓄电池101的充电在步骤1003结束时，处理在步骤1004结束。
图6示出了在充电期间电流与电压历史的示例。图6中的虚线指示电流历史，而实线指示电压历史。图6中所示的充电历史是CCCV充电的示例，其通常用作蓄电池的充电方法。
在该实施例的活性材料量计算单元107的处理中，例如，仅能够使用全部CCCV充电的充电历史或者在CC充电期间(即，从图6中的t0到t1的时间段)的充电历史。
活性材料量计算单元107使用表示由开路电位计算单元108计算的在阴极的电荷量与电位之间的关系的函数(fc)和随着阳极的初始电荷量而改变的表示在阳极的电荷量与电位之间的关系的函数(fa)，根据在充电历史记录单元106中记录的充电历史执行回归分析，从而计算阴极(具体而言是阴极活性材料)的质量和阳极(具体而言是阳极活性材料)的质量。
具体而言，活性材料量计算单元107计算阴极(具体而言是阴极活性材料)的质量、阳极(具体而言是阳极活性材料)的质量、阴极的初始电荷量、阳极的初始电荷量以及蓄电池101的内电阻值。应当注意，为了描述简洁，假定阴极与阳极中的每个都由一种活性材料构成。然而，该实施例还适用于每个都由多种活性材料构成的阴极与阳极。为了描述简洁，假定对于阳极材料，在充电侧和放电侧的电荷量与电位之间的关系中存在差。然而，该实施例还适用于仅阴极材料具有指示在充电侧和放电侧的电荷量与电位之间的关系的差的特性，或者阴极材料与阳极材料均具有指示在充电侧和放电侧的电荷量与电位之间的关系的差的特性的情况。
在为由阴极和阳极构成的蓄电池101充电时，其中，阴极与阳极的每个都由一种活性材料构成，蓄电池101在时间t处的端电压Vt由以下表示：
Vt=fc(q0c+qtMc)-fa(q0a+qtMa,q0q)+RIt---(1)]]>
It：在时间t处的电流值
qt：在时间t处的电池的电荷量
fc：表示在阴极的电荷量与电位之间的关系的函数
fa：表示在阳极的电荷量与电位之间的关系的函数，其随着阳极的初始电荷量改变
阴极的初始电荷量
Mc：阴极的质量
阳极的初始电荷量
Ma：阳极的质量
R：内电阻
在此情况下，在时间t处的电流值是电流检测单元103的检测值，其被存储在充电历史记录单元106中。在时间t处的电池的电荷量能够通过对电流值进行时间积分来计算。开路电位计算单元108计算表示在阴极的电荷量与电位之间的关系的函数(图3)和随着阳极的初始电荷量而改变的表示在阳极的电荷量与电位之间的关系的函数(图4)。
活性材料量计算单元107执行回归分析(稍后描述)，以减小被存储在充电历史记录单元106中与预定测量时间相关联的蓄电池101的端电压值与由等式(1)计算的端电压值之间的余数，从而计算参数集。活性材料量计算单元107可以计算参数集，其使得例如由
E=Σt=tstarttend(Vbat_t-(fc(q0c+qtMc)-fa(q0a+qtMa,q0a)+RIt))2---(2)]]>
指示的SSD(方差和)的余数E最小化。
Vbat_t：在时间t处的端电压
tstart：对应于作为回归分析目标的时间段的开始点的测量时间
tend：对应于所述时间段的结束点的测量时间
应当注意，从抑制在测量值中的误差(例如，能够计算的参数的误差)的不利影响的角度来看，作为回归分析目标的时间段优选地对应于CC充电时间段或者CC放电时间段。然而，作为回归分析目标的时间段可以对应于另一个时间段。
活性材料量计算单元107能够使用各种算法来计算使得余数最小化的参数集。例如，诸如高斯－牛顿法(Gauss-Newton method)或列文伯格－马夸尔特法(Levenberg-Marquardt method)的一阶微分可以用于计算参数集。备选地，可以使用诸如粒子群优化的元启发式算法或通用算法来计算参数集。
通过使用函数信息数据库105和阴极或阳极的初始电荷量，开路电位计算单元108计算在阴极或阳极的电位与电荷量之间的关系，其随着初始电荷量而改变。即，开路电位计算单元108能够基于蓄电池中包括的电极在充电侧的电荷量与电位之间的关系以及电极在放电侧的电荷量与电位之间的关系，来计算对应于任意初始电荷量的电荷量与电位之间的关系。
在使用充电侧的电荷量与电位之间的关系与放电侧的电荷量与电位之间的关系相同的活性材料时，或者在函数信息数据库105存储针对一种活性材料的电荷量与电位之间的一个关系时，开路电位计算单元108参考函数信息数据库105计算对应于电荷量的电位(开路电位)。在此，开路电位包括在蓄电池以低速率(例如0.2C速率或更低)进行充电或放电时获得的电压。
以下将描述具有在充电侧和放电侧的电荷量与电位之间的关系的差的活性材料。注意，为了描述简洁，在以下说明中，函数信息数据库105存储表示在充电侧和放电侧的电荷量与电位之间的关系的函数。例如，参考图4，在不是从空状态而是从中间状态为活性材料充电时，在电荷量与电位之间的关系根据充电开始状态而改变。该电位高于充电侧的电位(图4中的实线)，在活性材料从空状态充电后，充电侧的电位达到给定电荷量(在作为蓄电池的电压观测时，该电位低)，并且该电位低于在活性材料从满电 荷状态放电后达到给定电荷量的电位(图4中的虚线)(在作为蓄电池的电压观测时，该电位高)。
由于在从中间状态开始充电时获得的电位位于充电电位与放电电位之间，能够使用充电时的电位与放电时的电位的比来表示该电位。
(从中间状态开始充电时获得的电位)＝k×(充电时的电位)+(1-k)×(放电时的电位)
其中，k满足0≤k≤1，并且被表示为取决于充电开始时的电荷状态的函数。这使得可以非常容易地针对充电开始时的每个电荷状态来计算电位。表示电荷量的值或者通过以缺省满电荷量使电荷量标准化而获得的值可以用作电荷状态。以下将描述导出k的函数的示例。
(函数示例1)
令Qs为阳极充电开始时的电荷状态，电荷状态Q中充电时的电位与放电时的电位的比k(Q)由以下给出：
k(Q)=1-QsQl(Q-Qs)(Q<Qs+Ql)1-Qs(Q&GreaterEqual;Qs+Ql)---(3A)]]>
其中，Ql是表示放电时的电位变化到充电时的电位的速率的常数。Q和Qs满足0≤Q≤1且0≤Qs≤1。
图7示出了充电时的电位与放电时的电位的比k(Q)的示例，其由等式(3A)表示。图7中交替的一长一短划线指示在将充电开始时的电荷状态给定为Qs1时获得的比k(Q)。交替的一长两短划线指示在将充电开始时的电荷状态给定为大于Qs1的Qs2时获得的比k(Q)。
图8示出了使用图4中所示的在充电侧和放电侧的阳极活性材料的电荷量与电位之间的关系根据图7的比k(Q)来计算的电荷量与电位之间的关系。参考图8，实线指示在充电侧的电荷量与电位之间的关系。虚线指示在放电侧的电荷量与电位之间的关系。交替的一厂一短划线和交替的一长两短划线分别对应于将图7中的充电开始时的电荷状态给定为Qs1与Qs2时的曲线图。
(函数示例2)
函数示例2将k(Q)表示为Q的对数函数，由以下给出：
k(Q)＝alog(Q-b)+c    (3B)
a=Qs(Qs<0.5)-Qs+1(Qs&GreaterEqual;0.5)]]>
b＝Qs
c＝0.5Qs+1
(梯度和截距仅仅是示例，可以与以上值不同)。
(函数示例3)
函数示例3将k(Q)表示为两个线性函数的近似样式，由以下给出：
k(Q)=1-QsQl(Q-Qs)(Q<Qs+Ql)Qs1-(Qs+Ql)(Q-1)+1(Q&GreaterEqual;Qs+Ql)---(3C)]]>
(梯度和截距仅仅是示例，可以与以上值不同)。
(函数示例4)
函数示例4将k(Q)表示为分割的椭圆，由以下给出：
k(Q)=1-(x-a)2(a-Qs)2(Q<a)1(Q&GreaterEqual;a)---(3D)]]>
a=b1(Qs<b1-c)b2(b1-c≤Qs<b2-c)1(b2-c≤Qs)]]>
例如，b1＝0.3；b2＝0.7；c＝0.05；
具体而言，k(Q)是Q的单调非减函数，并且具有从0附近开始趋近于1的特性。k(Q)还具有梯度随Q变大而逐渐减小的特性。参考图7，梯度在Qs的范围较小时较大。然而，当Qs的范围较大时，梯度为0。
这个实施例说明了在充电侧的电荷量与电位之间的关系的计算，其依据充电开始时的电荷状态而改变。为了计算在放电侧的电荷量与电位之间的关系，其依据放电开始时的电荷状态而改变，在从中间状态开始放电时获得的电位＝k×(放电时的电位)+(1-k)×(充电时的电位)来设定k(Q)，并且将充电开始时的电荷状态设定为放电开始时的电荷状态。函数k(Q)在充电侧与放电侧可以是相同的。如果在充电侧与放电侧的特性不同， 优选地设定不同的函数。
容量计算单元109使用全都由活性材料量计算单元107计算的阴极的活性材料量、阳极的活性材料量、阴极的初始电荷量与阳极的初始电荷量来计算电池的开路电压和电池的容量。
将参考图9详细描述容量计算单元109的处理。
在活性材料量计算单元107的处理完成后，容量计算单元109从步骤1201开始处理。
在步骤1202，容量计算单元109设定电荷量的初始值qn。尽管电荷量的初始值qn能够被设定为任意值，但可以根据由活性材料量计算单元107计算的阴极或阳极初始电荷值与活性材料量来计算它。具体而言，当初始电荷量为10mAh/g且活性材料量为10g时，优选地设定电荷量qn为约-100mAh。
在步骤1203，容量计算单元109计算开路电压。等式(4)能够优选地用于如下计算开路电压：
En=fc(q0c+qnMc)-fa(q0a+qnMa,q0′a)---(4)]]>
期望的初始电荷量
具体而言，获得期望的初始电荷量，使得在期望的初始电荷量被设定为0且从空状态开始充电时开路电位计算单元108计算开路电位，由此计算电池的开路电压。注意，在期望的初始电荷量被设定为任意值或者具有放电时的电荷量与电位之间的关系时，可以根据需要计算蓄电池的开路电压。
在步骤1204，容量计算单元109将在步骤1203计算的开路电压与电池的预定下限电压相比较。电池的下限电压由在蓄电池101中使用的阴极活性材料与阳极活性材料的组合来确定。具体而言，根据阴极活性材料与阳极活性材料中每一个的安全性、使用寿命、电阻等的角度来确定适当的使用范围电压，并且电池的使用范围的下限与上限电压由该组合来确定。如果开路电压低于预定下限电压，处理进行到步骤1206；否则，处理进行到步骤1205。
在步骤1205，电荷量qn减去Δqn。在此情况下，Δqn能够被设定为任意 值，但优选地被设定为蓄电池101的标称容量的约1/1000到1/100。具体而言，当蓄电池101的标称容量为1000mAh时，优选地Δqn被设定为在约1mAh到10mAh的范围内。
在步骤1206，容量计算单元109将Δqn加到电荷量qn，并且处理进行到步骤1207，使用等式(4)来计算开路电压。在步骤1208，容量计算单元109将在步骤1207计算的开路电压与电池的预定下限电压相比较。如果开路电压低于预定下限电压，处理则进行到步骤1206；否则，处理进行到步骤1209。
当处理进行到步骤1209时，获得开路电压借以刚好超过预定下限电压的qn。在步骤1209，容量计算单元109将电荷量记录为0，并记录在步骤1207中计算的开路电压Et。此时获得的电荷量被定义为qn0。
在步骤1210，容量计算单元109将Δqn加到电荷量qn。在步骤1211，容量计算单元109使用等式(4)计算开路电压。处理则进行到步骤1212。
在步骤1212，容量计算单元109记录通过将电荷量qn减去qn0而获得的值以及在步骤1211中计算的开路电压Et。处理则进行到步骤1213。
在步骤1213，容量计算单元109将在步骤1211中计算的开路电压与电池的预定上限电压相比较。由在蓄电池101中使用的阴极活性材料与阳极活性材料的组合来确定电池的上限电压。如果开路电压低于预定上限电压，则处理进行到步骤1210；否则，处理进行到步骤1214。
在步骤1214，容量计算单元109计算在开路电压超过电池的预定上限电压时的电荷量qn与开路电压超过电池的预定下限电压时的电荷量qn0之间的差qn-qn0。容量计算单元109将差作为电池的容量(满电荷容量)输出。处理在步骤1215结束。
图10示出了由容量计算单元109计算的表示在电荷量与开路电压之间的关系的函数的示例。图11是图10中所示的函数的垂直轴被放大并且重叠并显示充电侧与放电侧的开路电压的曲线的图。参考图11，交替的一长一短划线指示由容量计算单元109计算的表示电荷量与开路电压之间的关系的函数。另外，图11中的实线指示表示在从空状态执行充电的同时获得开路电压时的电荷量与电压之间的关系的函数(充电侧的开路电压)。图11中的虚线指示表示在从满电荷状态执行放电的同时获得开路电压时的电荷 量与电压之间的关系的函数(放电侧的开路电压)。
参考图11，阳极具有在充电侧与放电侧的电荷量与电位之间的不同关系。为此，例如，当根据基于开路电压的电压估计电荷量，且将测量的电压给定为A时，充电侧的由开路电压获得的电荷量(图11中的实线)显然具有与放电侧的由开路电压获得的电荷量(图11中的虚线)的差异。当活性材料不是从空状态而是从中间状态充电或放电时，第一实施例的开路电位计算单元108能够准确地获得开路电压(图11中交替的一长一短划线)，从而准确地计算电荷量与容量。
因此，根据第一实施例，能够抑制数据储存区的增大，并且无论初始电荷量如何，都能够掌握准确的开路电位。因此，能够准确地估计蓄电池的容量、电荷状态(SOC)等。预先测量并存储表示在从空状态执行充电的同时获得开路电压时的电荷量与电压之间的关系的函数以及表示在从满电荷状态执行放电的同时获得开路电压时的电荷量与电压之间的关系的函数。因此，能够容易地根据预定函数等获得表示针对任意初始电荷量的在电荷量与开路电压之间的关系的函数，从而进一步减小储存区。
这个实施例说明了根据充电时的电压的变化的充电时的开路电压计算与容量计算。还可以通过使用函数来表示在放电时的电荷量与电位之间的关系来执行放电时的开路电压计算和容量计算，所述关系依据初始电荷量而改变。
(第二实施例)
图12是示出了根据第二实施例的计算装置的布置的方框图。图12中所示的计算装置包括蓄电池101、负载或电源102、电流检测单元103、电压检测单元104、函数信息数据库105、充电历史记录单元106、活性材料量计算单元107、开路电位计算单元108、容量计算单元109和电荷状态计算单元110。
注意，在计算装置200中，由与第一实施例的图1中相同的参考标记指示的部分表示相同的部件，并且将省略其详细说明。
以下将主要说明与第一实施例的布置不同的电荷状态计算单元110。
电荷状态计算单元110使用由活性材料量计算单元107获得的阴极的质量与初始电荷量和阳极的质量与初始电荷量、以及由容量计算单元109 获得的蓄电池101的容量来计算蓄电池101的电荷状态。
图13示出了电荷状态计算单元110的处理的顺序。电荷状态计算单元110从步骤1301开始处理。在步骤1302，电荷状态计算单元110获得来自容量计算单元109的容量。在步骤1303，电荷状态计算单元110获得来自活性材料量计算单元107的参数集(阴极的质量与初始电荷量以及阳极的质量与初始电荷量)。
在步骤1304，根据由电压检测单元104检测的电压和在步骤1303中获得的参数集，电荷状态计算单元110使用表示在使用容量计算单元109计算的蓄电池101的电荷量与使用开路电位计算单元108计算的开路电压之间的关系的函数来计算初始值SOC(0)。如在第一实施例中，蓄电池101的阴极与阳极的每一个都由一种活性材料构成。对于阳极，在充电侧的电荷量与电位之间的关系与放电侧的电荷量与电位之间的关系不同。将假定根据充电时电压的变化来计算蓄电池的活性材料量来进行说明。
表示蓄电池101的电荷量与开路电压之间的关系的函数由等式(5)表示。使用开路电位计算单元108来计算依据初始电荷量而改变的阳极的电荷量与电位之间的关系。
En(q′)=fc(q0c+q′+qn0Mc)-fa(q0a+q′+qn0Ma,q0a)---(5)]]>
使用由电压检测单元104检测的电压和等式(6)与等式(7)来计算电池的电荷状态(SOC)：
q0＝g(Ebat)       (6)
g()：表示电荷量与开路电压之间的关系的函数的反函数
Ebat：无负载状态中的电池端电压
SOC(0)=q0FCC---(7)]]>
FCC：由容量计算单元计算的容量
在循环1305中重复在1306步骤中的处理，直至充电或放电完成，从而连续更新电荷状态。
在步骤1306，电荷状态计算单元110通过使用等式(8)来计算在时间t处的电荷状态SOC(t)。
SOC(t)=SOC(t-1)+ItΔtFCC---(8)]]>
Δt：从时间t-1到时间t经过的时间
如上所述，根据第二实施例，通过使用蓄电池的容量和随时间改变的在电荷量与开路电压之间的关系，能够准确地计算蓄电池的电荷状态。
上述实施例的装置也能够使用例如作为基础硬件的通用计算机来实现。即，应包含在信息处理终端和信息管理装置中的结构元件能够通过使得计算机中的处理器执行程序来实现。此时，信息处理终端和信息管理装置可以通过将程序预先安装在计算机中、或者通过将程序存储在诸如CD-ROM的记录介质中、或者通过将程序通过网络下载到计算机来实现。仍备选地，能够通过适当地利用安装在计算机中或者外部连接到计算机的诸如存储器、硬盘、CD-R、CD-RW、DVD-RAM或DVDR的记录介质来实现程序。
尽管说明了特定实施例，但这些实施例仅是作为示例而呈现的，并非旨在限制本发明的范围。实际上，本文所述的创新的装置、方法和计算机可读介质可以以各种其他形式来体现；而且，可以在不脱离本发明的精神的情况下，在本文所述的装置、方法和计算机可读介质的形式上做出各种省略、替换和改变。所附权利要求书及其等效方案旨在涵盖这种形式或修改，如同属于本发明的范围与精神内。