BR102018016479A2 - Aparelho de estimativa de impedância - Google Patents

Abstract

a presente invenção refere-se a um aparelho de estimativa de impedância é fornecido com: um dispositivo de derivação configurado para derivar uma função de inclinação, com base em um valor de uma impedância complexa de uma bateria em uma frequência predeterminada dos valores obtidos em uma pluralidade de temperaturas diferentes e com base em uma temperatura da bateria quando é obtida a impedância complexa, em que a função de inclinação indica uma relação entre o valor da impedância complexa na frequência predeterminada e um inverso da temperatura da bateria; e um estimador configurado para estimar um valor da impedância complexa na frequência predeterminada correspondente a uma temperatura desejada da bateria com a utilização da função de inclinação.

Description

Histórico

1. Campo técnico [001] As incorporações da presente divulgação referem-se a um aparelho de estimativa de impedância configurado para estimar a impedância de uma bateria montada em um veículo ou algo semelhante.

2. Descrição da tecnologia relacionada [002] Neste aparelho, estima-se uma impedância para saber, por exemplo, uma quantidade de carga de uma bateria. Por exemplo, a Publicação Internacional N° WO2013/114669 (Literatura de Patente 1) divulga uma técnica/tecnologia proposta em que a quantidade de carga da bateria é detectada a partir de um ângulo de inclinação de uma linha reta que liga duas ou mais impedâncias complexas com diferentes frequências.

[003] Além disso, a Solicitação de Patente Japonesa aberta N° 2014-126532 (Literatura de Patente 2) descreve uma técnica/tecnologia na qual um sinal de resposta a um sinal de onda retangular introduzido é transformado por Fourier e no qual uma impedância característica de uma célula eletroquímica é calculada a base de uma característica de frequência calculada. A Publicação Internacional N° WO2013/018641 (Literatura de Patente 3) descreve uma técnica/tecnologia na qual uma impedância interna é medida com a utilização de um sinal com uma frequência que é dificilmente seguida por íons em um aparelho de armazenamento de energia e em que uma temperatura interna do aparelho de armazenamento de energia é calculada a partir de um valor medido. A Solicitação de Patente Japonesa aberta N° 2008-157757 (Literatura de Patente 4) divulga uma técnica/tecnologia na qual uma influência na impedância interna causada por uma mudança na taxa de carregamento e temperatura da bateria é

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2/26 corrigida para estimar a impedância interna a uma temperatura predeterminada e a uma taxa de carregamento predeterminada.

[004] A impedância da bateria é causada por transferência de carga ou similar e, portanto, tem uma dependência de temperatura significativa. Portanto, com o objetivo de estimar com precisão a impedância da bateria com a utilização das técnicas/tecnologias descritas nas Literaturas de Patentes acima, é desejável realizar um processo de estimativa depois de definir a temperatura da bateria a uma temperatura de referência, ou seja, sob uma predeterminada condição de temperatura.

[005] A temperatura da bateria, no entanto, varia dependendo do estado de uso da bateria. Deste modo, por exemplo, se a impedância da bateria montada no veículo deve ser estimada durante o funcionamento do veículo, é difícil realizar o processo de estimativa depois de definir a temperatura da bateria à temperatura de referência. Portanto, quando as técnicas/tecnologias descritas nas Literaturas de Patentes acima são usadas, a impedância da bateria pode não ser detectada com precisão devido à variação na temperatura da bateria, o que é tecnicamente problemático.

Sumário [006] Tendo em vista os problemas acima mencionados, é, portanto, um objeto das incorporações da presente divulgação fornecer um aparelho de estimativa da impedância configurado para estimar com precisão a impedância da bateria.

[007] O objeto acima das incorporações da presente divulgação pode ser conseguido por um aparelho de estimativa de impedância fornecido com: um dispositivo de derivação configurado para derivar uma função de inclinação, com base em um valor de uma impedância complexa de uma bateria a uma frequência predeterminada dos valores obtido em uma pluralidade de temperaturas diferentes e com base

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3/26 em uma temperatura da bateria quando a impedância complexa é obtida, em que a função de inclinação indica uma relação entre o valor da impedância complexa na frequência predeterminada e um inverso da temperatura da bateria; e um estimador configurado para estimar um valor da impedância complexa na frequência predeterminada correspondente a uma temperatura desejada da bateria com a utilização da função de inclinação.

[008] O objeto acima das incorporações da presente divulgação pode ser conseguido por outro aparelho de estimativa de impedância fornecido com: um dispositivo de derivação configurado para derivar uma pluralidade de funções de inclinação, com base em valores de impedâncias complexas de uma bateria em uma pluralidade de frequências dos valores obtidos em uma pluralidade de temperaturas diferentes e com base nas temperaturas da bateria quando as impedâncias complexas são obtidas, em uma área de frequência maior do que uma área de impedâncias complexas plotadas Cole-Cole que pertence à difusão de íon, em que cada uma da pluralidade de funções de inclinação indica uma relação entre os valores das impedâncias complexas na pluralidade de frequências e inversa das temperaturas da bateria; e um estimador configurado (i) para estimar os componentes reais na pluralidade de frequências que formam um componente de arco das impedâncias complexas com a utilização da pluralidade de funções de inclinação e para estimar um componente imaginário a uma frequência de pico do componente de arco das impedâncias complexas com a utilização de uma função de inclinação correspondente à frequência de pico dentre a pluralidade de funções de inclinação, (ii) para estimar o componente de arco das impedâncias complexas a partir dos componentes reais estimados e do componente imaginário estimado, e (iii) para estimar um valor de a impedância complexa correspondente a uma temperatura desejada da bateria a partir do compo

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4/26 nente de arco estimado.

Breve descrição dos desenhos [009] A FIG. 1 é um diagrama de blocos que ilustra uma configuração de um aparelho de estimativa de impedância de acordo com uma primeira incorporação;

[0010] A FIG. 2 é um gráfico que ilustra formas de onda de impedâncias complexas medidas a 20 graus C, 25 graus C e 30 graus C;

[0011] A FIG. 3 é um gráfico que ilustra formas de onda das impedâncias complexas medidas a 40 graus C, 45 graus C e 50 graus C;

[0012] A FIG. 4 é um fluxograma que ilustra um fluxo de operações do aparelho de estimativa de impedância de acordo com a primeira incorporação;

[0013] A FIG. 5 é um gráfico que ilustra uma relação entre um valor absoluto da impedância complexa e um inverso da temperatura;

[0014] A FIG. 6 é um gráfico que ilustra uma relação entre um componente real da impedância complexa e o inverso da temperatura;

[0015] A FIG. 7 é um gráfico que ilustra uma relação entre um componente imaginário da impedância complexa e o inverso da temperatura;

[0016] A FIG. 8 são gráficos, respectivamente, ilustrando as relações entre os valores das impedâncias complexas medidas em diferentes grupos SOC e os inversos das temperaturas;

[0017] A FIG. 9 é um gráfico que ilustra um componente de arco parcialmente ampliado de um gráfico de Cole-Cole;

[0018] A FIG. 10 é um fluxograma que ilustra um fluxo de operações de um aparelho de estimativa de impedância de acordo com uma segunda incorporação;

[0019] A FIG. 11 é um gráfico que ilustra uma relação entre o componente real da impedância complexa e o inverso da temperatura em uma banda de frequência correspondente à componente de arco; e

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5/26 [0020] A FIG. 12 é um gráfico que ilustra uma relação entre o componente imaginário da impedância complexa e o inverso da temperatura na banda de frequência correspondente ao componente de arco.

Descrição detalhada das incorporações [0021] Um aparelho de estimativa de impedância de acordo com as incorporações da presente divulgação será explicado com referência aos desenhos.

<Primeira Incorporação>

[0022] Um aparelho de estimativa de impedância 100 de acordo com uma primeira incorporação será explicado. O que se segue é um exemplo em que o aparelho de estimativa de impedância 100 é configurado para estimar uma impedância de uma bateria 10 de um veículo.

Configuração do Aparelho [0023] Em primeiro lugar, uma configuração do aparelho de estimativa de impedância 100 de acordo com a primeira incorporação será explicada com referência à FIG. 1. A FIG. 1 é um diagrama de blocos que ilustra a configuração do aparelho de estimativa de impedância 100 de acordo com a primeira incorporação.

[0024] Como ilustrado na FIG. 1, o aparelho de estimativa de impedância 100 de acordo com a primeira incorporação é uma unidade eletrônica eletricamente ligada à bateria 10 do veículo, e está configurada para estimar a impedância, por exemplo, uma impedância complexa, da bateria 10. A bateria 10 é uma exemplo específico da bateria na Nota Suplementar descrita mais tarde, e é configurada como uma bateria secundária aquosa carregável, tal como, por exemplo, uma bateria de íons de lítio.

[0025] O aparelho de estimativa de impedância 100 é fornecido com um captador de impedância 110, um captador de temperatura

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120, um calculador de função de inclinação 130, e um estimador de impedância 140, como blocos de processamento lógicos ou físicos ali realizados.

[0026] O captador de impedância 110 é configurado para obter a impedância complexa da bateria 10. O captador de impedância 110 é configurado para obter a impedância complexa, por exemplo, ao aplicar uma voltagem de corrente alternada (CA) à bateria 10 enquanto muda uma frequência. Um método de obtenção da impedância complexa pode usar a técnica/tecnologia existente, conforme a ocasião exigir, e, portanto, uma explicação detalhada será omitida neste documento. A impedância complexa da bateria 10 obtida pelo captador de impedância 110 pode ser enviada para o calculador de função de inclinação 130.

[0027] O captador de temperatura 120 está configurado para obter uma temperatura da bateria 10, ou de preferência, uma temperatura de um eletrodo. O captador de temperatura 120 é particularmente configurado para obter a temperatura quando o captador de impedância 110 obtém a impedância complexa da bateria 10. Um método para obter a temperatura pode usar a técnica/tecnologia existente, conforme a ocasião exigir, e, portanto, uma explicação detalhada será omitida neste documento. A temperatura da bateria 10 obtida pelo captador de temperatura 120 pode ser enviada para o calculador de função de inclinação 130.

[0028] O calculador de função de inclinação 130 é um exemplo específico do dispositivo de derivação nas Notas Suplementares descritas mais tarde, e é configurado para derivar uma função de inclinação indicando uma relação entre a impedância complexa da bateria 10 obtida pelo captador de impedância 110 e a temperatura da bateria 10 obtida pelo captador de temperatura 120. A função de inclinação, que será detalhada mais tarde, é uma função que indica que a impe

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7/26 dância complexa da bateria 10 e um inverso da temperatura da bateria 10 estão em uma relação linear. A função de inclinação calculada pelo calculador de função de inclinação 130 pode ser enviada para o estimador de impedância 140.

[0029] O estimador de impedância 140 é um exemplo específico do estimador nas Notas Suplementares descrito mais tarde, e é configurado para estimar a impedância complexa da bateria 10 a uma temperatura de referência predeterminada com a utilização da função de inclinação calculada pelo calculador de função de inclinação 130. Mais especificamente, o estimador de impedância 140 é configurado para estimar um valor que deve ser obtido se a bateria 10 estiver na temperatura de referência predeterminada, a partir da impedância complexa da bateria 10 obtida pelo captador de impedância 110. O valor da impedância complexa estimada pelo estimador de impedância 140 pode ser emitido para o exterior do aparelho, e pode ser usado como um parâmetro para estimar um estado atual da bateria 10, tal como, por exemplo, um estado de carga (SOC) e um estado de saúde (SOH).

(2) Dependência de Temperatura da Impedância Complexa e Problemas [0030] Em seguida, uma dependência da temperatura da impedância complexa da bateria 10 será explicada com referência à FIG. 2 e FIG. 3. A FIG. 2 é um gráfico que ilustra as formas de onda de impedâncias complexas medidas a 20 graus C, 25 graus C e 30 graus C. A FIG. 3 é um gráfico que ilustra as formas de onda das impedâncias complexas medidas a 40 graus C, 45 graus C e 50 graus C. Os dados ilustrados na FIG. 2 e na FIG. 3 são medidos quando a bateria 10 tem um SOC de 95%.

[0031] Como ilustrado na FIG. 2 e na FIG. 3, quando as impedâncias complexas obtidas a temperaturas da bateria 10 de 20 graus C,

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8/26 graus C e 30 graus C, e 40 graus C, 45 graus C e 50 graus C são plotadas em um plano complexo, as impedâncias complexas são desenhadas como curvas diferentes que são deslocadas para o lado direito com a temperatura decrescente. Isto indica que a impedância complexa da bateria 10 tem uma dependência de temperatura significativa. A dependência da temperatura da impedância complexa é causada pela difusão de íons de lítio e pela transferência de carga dentro da bateria 10.

[0032] Como descrito acima, a impedância complexa da bateria 10 varia significativamente dependendo da temperatura da bateria 10 quando medida. Deste modo, se o estado da bateria 10 for estimado utilizando a impedância complexa, é preferível utilizar a impedância complexa medida à temperatura de referência predeterminada. Em outras palavras, é preferível usar a impedância complexa medida sob uma condição de temperatura predeterminada. No entanto, não é fácil ajustar a temperatura da bateria 10 para a temperatura de referência predeterminada antes da medição. Em particular, durante o funcionamento do veículo equipado com a bateria 10, a temperatura da bateria 10 sobe ou desce devido a uma operação de carga/descarga. É, por essa razão, difícil manter a bateria 10 na temperatura de referência.

[0033] Para resolver os problemas acima mencionados, um método possível é converter ou corrigir a impedância complexa obtida em qualquer temperatura para a impedância complexa obtida na temperatura de referência. No entanto, se a técnica/tecnologia existente for usada para converter a impedância complexa, será necessário um processo relativamente avançado e complicado, como a análise de ajuste. Deste modo, por exemplo, se a impedância complexa é medida em tempo real em um veículo em movimento ou algo semelhante, não é fácil converter em cada momento a impedância complexa para um valor correspondente à temperatura de referência.

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9/26 [0034] O aparelho de estimativa de impedância 100, de acordo com a primeira incorporação, é configurado para executar as operações detalhadas abaixo, com o objetivo de resolver os problemas acima mencionados.

(3) Explicação da Operação [0035] As operações realizadas pelo aparelho de estimativa de impedância 100 de acordo com a primeira incorporação serão explicadas com referência à FIG. 4. A FIG. 4 é um fluxograma que ilustra um fluxo das operações do aparelho de estimativa de impedância de acordo com a primeira incorporação.

[0036] Na FIG. 4, no funcionamento do aparelho de estimativa de impedância 100 de acordo com a primeira incorporação, uma pluralidade de impedâncias complexas é primeiramente obtida sob uma pluralidade de condições de temperatura (etapa S11). Mais especificamente, uma impedância complexa da bateria 10 é obtida pelo captador de impedância 110, e uma temperatura da bateria 10 nesse momento pode ser obtida pelo captador de temperatura 120.

[0037] As impedâncias complexas obtidas da bateria 10 podem ser divididas por cada frequência. No processo seguinte, as impedâncias complexas a uma frequência predeterminada podem ser obtidas sob a pluralidade de condições de temperatura. Neste caso, um valor absoluto, um componente real (isto é, uma parte real) e um componente imaginário (isto é, uma parte imaginária) são obtidos para as impedâncias complexas na frequência predeterminada. A frequência predeterminada aqui é uma frequência que corresponde a um componente de inclinação de impedâncias complexas representadas por Cole-Cole (por exemplo, uma parte de linha reta na FIG. 2 e na FIG. 3).

[0038] As impedâncias complexas obtidas da bateria 10 (cujos valores serão daqui em diante expressos como Z0) e as temperaturas da bateria 10 (cujos valores serão daqui em diante expressos como T0)

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10/26 quando as impedâncias complexas correspondentes são obtidas, podem ser introduzidas no calculador de função de inclinação 130, de modo que uma função de inclinação para estimar a impedância complexa pode ser derivada. O calculador de função de inclinação 130 substitui os valores Z0 das impedâncias complexas na frequência predeterminada da bateria 10 e as temperaturas T0 da bateria 10 quando as impedâncias complexas correspondentes são obtidas, em uma expressão numérica armazenada antecipadamente (isto é, uma expressão numérica (1) descrita abaixo) (passo S12).

[0039] De acordo com estudos realizados pelos presentes inventores, verificou-se que uma relação da seguinte equação (1) é estabelecida entre um valor Z da impedância complexa na frequência predeterminada e uma temperatura T da bateria 10.

logZ = A χ (1 / T) + B · · · (1) [0040] Deste modo, se uma inclinação A e um intercepto B são obtidos após as temperaturas T0 e os valores Z0 da impedância complexa da bateria realmente obtida serem substituídos na equação (1) (etapa S13), é possível derivar uma função de inclinação indicando a relação entre a temperatura T e o valor Z da impedância complexa da bateria 10.

[0041] A função de inclinação derivada desta maneira pode ser enviada para o estimador de impedância 140 e pode ser usada para estimar o valor Z da impedância complexa correspondente a uma temperatura predeterminada. Especificamente, o estimador de impedância 140 substitui a temperatura de referência predeterminada em T na função de inclinação, calculando desta maneira o valor Z da impedância complexa correspondente à temperatura de referência predeterminada (passo S14).

(4) Método de Derivação da Função de Inclinação [0042] Em seguida, um método específico de derivar a função de

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11/26 inclinação descrita acima será explicado com referência às FIG. 5 a FIG. 8. A FIG. 5 é um gráfico que ilustra uma relação entre um valor absoluto da impedância complexa e um inverso da temperatura. A FIG. 6 é um gráfico que ilustra uma relação entre um componente real da impedância complexa e o inverso da temperatura. A FIG. 7 é um gráfico que ilustra uma relação entre um componente imaginário da impedância complexa e o inverso da temperatura. A FIG. 8 são gráficos, respectivamente, ilustrando as relações entre os valores das impedâncias complexas medidas em diferentes grupos SOC e os inversos das temperaturas. Um valor numérico em um eixo horizontal em cada uma das FIG. 5 a FIG. 8 é um valor numérico quando a temperatura T é medida pela temperatura absoluta.

[0043] Como ilustrado nas FIG. 5 a FIG. 7, uma pluralidade de tipos de funções de inclinação é derivada com a utilização de um valor absoluto | Z |, um componente real Z', e um componente imaginário Z para as impedâncias complexas. Em outras palavras, uma função de inclinação para o valor absoluto | Z |, uma função de inclinação para o componente real Z' e uma função de inclinação para o componente imaginário Z são derivadas separadamente. A função de inclinação pode nem sempre ser derivada para todo o valor absoluto | Z |, o componente real Z' e o componente imaginário Z, e a função de inclinação pode ser derivada para pelo menos um dentre o valor absoluto | Z |, o componente real Z' e o componente imaginário Z.

[0044] Na FIG. 5, o valor absoluto | Z | para as impedâncias complexas medidas em um intervalo em que a temperatura T da bateria é de 20 a 50 graus C muda linearmente em relação a uma variação na temperatura T. Especificamente, os pontos de conexão correspondentes à mesma frequência fornecem uma linha reta (consulte uma linha tracejada na FIG. 5). Como descrito acima, se o valor absoluto | Z | da impedância complexa e a temperatura T quando o valor é obtido são

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12/26 usados e plotados para obter uma linha reta aproximada, que conecta pontos plotados, a função de inclinação pode ser derivada para o valor absoluto | Z | da impedância complexa.

[0045] Na FIG. 6, o componente real Z' para as impedâncias complexas medidas no intervalo em que a temperatura T da bateria é de 20 a 50 graus C também muda linearmente em relação à variação na temperatura T, como no valor absoluto | Z | ilustrado na FIG. 5. Deste modo, se o componente real Z' da impedância complexa e a temperatura T quando um valor do componente real Z' é obtido são usados e plotados para obter uma linha reta aproximada, que conecta pontos plotados, a função de inclinação pode ser derivada para o componente real Z' da impedância complexa.

[0046] Na FIG. 7, o componente imaginário Z para as impedâncias complexas medidas no intervalo em que a temperatura T da bateria é de 20 a 50 graus C também muda linearmente em relação à variação na temperatura T, como no valor absoluto | Z | ilustrado na FIG. 5 e o componente real Z' ilustrado na FIG. 6. Deste modo, se o componente imaginário Z da impedância complexa e a temperatura T quando um valor do componente imaginário Z é obtido são usados e plotados para obter uma linha reta aproximada, que conecta pontos plotados, a função de inclinação pode ser derivada para o componente imaginário Z da impedância complexa.

[0047] Na FIG. 8, linhas retas correspondentes à mesma função de inclinação são sobrepostas nos gráficos obtidos quando as temperaturas T0 e os valores Z0 das impedâncias complexas da bateria 10 são obtidos em diferentes grupos SOC (isto é, 95%, 60%, 10%). Como pode ser visto, vários de pontos correspondentes à mesma frequência são conectados por uma linha reta em cada um dos gráficos do valor absoluto | Z |, do componente real Z' e do componente imaginário Z. Isso indica que a mesma função de inclinação é derivada em cada um

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13/26 dentre o valor absoluto | Z |, o componente real Z' e o componente imaginário Z, mesmo em diferentes SOCs.

[0048] No componente imaginário Z, no entanto, os dados para SOC 10% têm uma parte na qual os dados são significativamente deslocados da linha reta. Em outras palavras, no componente imaginário Z, um erro que não pode ser ignorado possivelmente ocorre de acordo com as circunstâncias de medição. Deste modo, em uma situação em que apenas o valor absoluto | Z | e o componente real Z' são suficientes para que o valor Z da impedância seja calculado, a função de inclinação pode ser derivada apenas para o pelo menos um dentre o valor absoluto | Z | e o componente real Z'; nomeadamente, a função de inclinação não pode ser derivada para o componente imaginário Z. [0049] Nos exemplos ilustrados na FIG. 5 a FIG. 7, a função de inclinação é derivada como a linha reta aproximada, que conecta uma pluralidade de pontos; no entanto, a linha reta aproximada, isto é, a função de inclinação, pode ser derivada a partir de um ponto se qualquer uma dentre a inclinação A e o intercepto B da função de inclinação forem conhecidas. Em outras palavras, se a inclinação A ou o intercepto B da função de inclinação forem conhecidos, não é necessário obter a pluralidade de temperaturas T0 e a pluralidade de valores Z0 da impedância complexa. É possível derivar a função de inclinação apenas de um par da temperatura T0 e do valor Z0 da impedância complexa.

[0050] Se a pluralidade de pontos não for usada, considera-se que uma influência dos erros de medição pode ser aumentada na medição das impedâncias complexas e das temperaturas da bateria 10. Especificamente, dificilmente é possível remover uma influência do ruído usando a pluralidade de pontos. Deste modo, se a função de inclinação é derivada de um ponto, os dados medidos a uma temperatura na qual a precisão da medição é assegurada podem ser usados. A tem

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14/26 peratura na qual a precisão da medição é assegurada é uma temperatura da bateria 10 que corresponde a uma situação na qual um evento que causa uma redução na precisão da medição não é provável.

[0051] Por exemplo, a bateria 10 pode ter uma variação na temperatura interna devido a uma mudança de temperatura, e a temperatura T não pode ser medida com precisão em alguns casos. Deste modo, se os dados medidos nessa situação forem usados, dificilmente será possível derivar com precisão a função de inclinação. Por essa razão, se a função de inclinação é derivada a partir de um ponto, é preferível usar dados medidos em uma situação na qual não há variação na temperatura interna da bateria 10. Um exemplo da situação na qual não há variação na temperatura interna da bateria 10 é imediatamente após a ignição de um veículo no qual a bateria 10 é montada.

(5) Efeito Técnico [0052] Como explicado acima, de acordo com o aparelho de estimativa de impedância na primeira incorporação, é possível estimar com relativa facilidade o valor Z da impedância complexa correspondente a uma temperatura desejada, com a utilização da função de inclinação que indica a relação entre o valor Z da impedância complexa e o inverso da temperatura T da bateria 10. Deste modo, por exemplo, a impedância complexa medida em qualquer condição de temperatura pode ser convertida no valor Z da impedância complexa correspondente à temperatura de referência predeterminada. Por outras palavras, sem definir realmente a temperatura da bateria 10 para a temperatura de referência predeterminada, é possível conhecer o valor Z da impedância complexa, a qual deve ser medida quando a bateria 10 está à temperatura de referência predeterminada. Como resultado, a estimativa do estado da bateria 10 com a utilização do valor Z da impedância complexa, ou operações semelhantes, pode ser preferencialmente realizada.

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15/26 [0053] A função de inclinação derivada não muda a menos que a configuração da bateria 10 seja alterada. Em outras palavras, a menos que a bateria 10 seja substituída por uma nova, a mesma função de inclinação pode ser usada para estimar a impedância complexa. Desta maneira, uma vez que a função de inclinação é derivada, não é necessário derivar uma nova função de inclinação em cada momento.

[0054] Se uma pluralidade de impedâncias complexas de uma pluralidade de tipos de baterias 10 for estimada, pode ser utilizada uma pluralidade de funções de inclinação correspondendo respectivamente à pluralidade de tipos de baterias 10. Neste caso, a função de inclinação pode ser derivada de novo no momento em que o tipo da bateria 10 é alterado. Alternativamente, a pluralidade de funções de inclinação, respectivamente, correspondente à pluralidade de tipos de baterias 10 pode ser derivada e armazenada antecipadamente, e uma função de inclinação que se destina a ser usada pode ser selecionada a partir delas, conforme a necessidade da ocasião.

[0055] Com o objetivo de selecionar a função de inclinação a ser utilizada a partir da pluralidade de funções de inclinação armazenadas, o valor Z da impedância complexa da bateria 10 pode ser medido sob uma condição de temperatura na qual a precisão da medição é assegurada. O valor Z da impedância complexa e a temperatura T medida desta maneira possuem alta precisão de medição e têm valores precisos. Deste modo, se for encontrada uma função de inclinação que é estabelecida após a substituição dos valores, é possível selecionar apropriadamente a função de inclinação a ser utilizada, isto é, a função de inclinação correspondente à bateria 10 nesse momento.

<Segunda incorporação>

[0056] Um aparelho de estimativa de impedância de acordo com uma segunda incorporação será explicado. A segunda incorporação é parcialmente diferente da primeira incorporação em operação, e a ou

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16/26 tra parte é substancialmente a mesma. Portanto, daqui para a frente, uma parte diferente da primeira incorporação será explicada em detalhe, e uma explicação da mesma parte será omitida.

Banda de frequência correspondente ao componente de arco [0057] Em primeiro lugar, uma banda de frequência da impedância complexa visada pelo aparelho de estimativa da impedância de acordo com a segunda incorporação será explicada com referência à FIG. 9. A FIG. 9 é um gráfico que ilustra um componente de arco parcialmente ampliado de um gráfico de Cole-Cole.

[0058] Como ilustrado na FIG. 9, as impedâncias complexas plotadas em Cole-Cole incluem um componente de arco, por exemplo, um componente curvado com uma frequência relativamente alta (referir-se a uma parte ampliada na FIG. 9), além de um componente de inclinação, que é uma banda de frequência estimada pelo aparelho de estimativa de impedância de acordo com a primeira incorporação, isto é, um componente linear com uma frequência relativamente baixa.

[0059] O componente de arco das impedâncias complexas plotadas em Cole-Cole está localizado em uma área de frequência maior do que uma área que pertence à difusão de íons da bateria 10. O aparelho de estimativa de impedância de acordo com a segunda incorporação é configurado para estimar as impedâncias complexas em uma banda de frequência que corresponde ao componente de arco. Uma explicação abaixo indica que uma frequência de pico do componente de arco a ser estimado, isto é, uma frequência que corresponde a uma parte mais alta do componente de arco, é 100Hz.

(2) Explicação da Operação [0060] As operações realizadas pelo aparelho de estimativa de impedância de acordo com a segunda incorporação serão explicadas com referência à FIG. 10. A FIG. 10 é um fluxograma que ilustra um fluxo das operações do aparelho de estimativa de impedância de

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17/26 acordo com a segunda incorporação.

[0061] Na FIG. 10, o aparelho de estimativa de impedância de acordo com a segunda incorporação obtém os valores Z0 das impedâncias complexas da bateria 10 e as temperaturas T0 da bateria 10 quando as impedâncias complexas correspondentes são medidas, sob uma pluralidade de condições de temperatura (passo S21).

[0062] O calculador de função de inclinação 130, em seguida, substitui os valores Z0 das impedâncias complexas na frequência predeterminada da bateria 10 e as temperaturas T0 da bateria 10 quando as impedâncias complexas correspondentes são obtidas, em uma expressão numérica armazenada antecipadamente (isto é, a expressão numérica (1) descrita acima) (passo S22) e obtém a inclinação A e o intercepto B (passo S23), de modo que a função de inclinação é derivada.

[0063] Um processo executado para derivar a função de inclinação na segunda incorporação é substancialmente o mesmo que o processo realizado na primeira incorporação (referir do passo S11 ao passo S13 na FIG. 4). Na segunda incorporação, no entanto, podem ser derivados dois tipos de funções de inclinação, que são para o componente real Z' e para o componente imaginário Z da impedância complexa. Na primeira incorporação, uma função de inclinação em relação à frequência predeterminada pode ser calculada. Em contraste, na segunda incorporação, a função de inclinação pode ser calculada para o componente real Z' da impedância complexa correspondente a cada uma de uma pluralidade de frequências incluídas na banda de frequência correspondente ao componente de arco. Em outras palavras, uma pluralidade de funções de inclinação é derivada para os componentes reais Z' das impedâncias complexas. Por outro lado, uma função de inclinação para o componente imaginário Z da impedância complexa correspondente à frequência de pico do componente de arco

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18/26 (que é de 100 Hz neste documento) pode ser derivada.

[0064] Aqui, com referência à FIG. 11 e à FIG. 12, uma explicação será dada à razão pela qual apenas a função de inclinação para o componente imaginário Z da impedância complexa correspondente à frequência de pico é derivada. A FIG. 11 é um gráfico que ilustra uma relação entre o componente real da impedância complexa e o inverso da temperatura na banda de frequência correspondente ao componente de arco. A FIG. 12 é um gráfico que ilustra uma relação entre o componente imaginário da impedância complexa e o inverso da temperatura na banda de frequência correspondente ao componente de arco.

[0065] Como ilustrado na FIG. 11, o componente real Z' para as impedâncias complexas do componente arco muda linearmente em relação a uma variação na temperatura T. Em outras palavras, ele muda da mesma maneira que o componente real Z' para as impedâncias complexas do componente de inclinação ilustrado na FIG. 6. Deste modo, para o componente real Z' da impedância complexa, é possível estimar um valor preciso para cada uma dentre a pluralidade de frequências correspondente ao componente de arco, com a utilização da função de inclinação como na primeira incorporação. Desta maneira, em relação à função de inclinação para o componente real Z' da impedância complexa, uma pluralidade de funções de inclinação é derivada para a pluralidade de frequências correspondentes ao componente de arco.

[0066] Por outro lado, como ilustrado na FIG. 12, o componente imaginário Z para as impedâncias complexas do componente de arco não se altera linearmente em relação à variação na temperatura T (refira-se a uma linha sólida na FIG. 12). Por outras palavras, muda de uma maneira diferente daquela do componente imaginário Z para as impedâncias complexas do componente de inclinação ilustrado na

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FIG. 7. Desta forma, para o componente imaginário Z da impedância complexa, é dificilmente possível estimar um valor preciso para cada uma das várias frequências correspondentes ao componente de arco, mesmo ao utilizar a função de inclinação como na primeira incorporação. No entanto, o componente imaginário Z da impedância complexa correspondente à frequência de pico do componente de arco muda linearmente em relação à variação na temperatura T (referir-se a uma linha tracejada na FIG. 12). Deste modo, somente para a frequência de pico, é possível estimar o valor exato com a utilização da função de inclinação. É por isso que apenas a função de inclinação para o componente imaginário Z da impedância complexa correspondente à frequência de pico é derivada.

[0067] De volta à FIG. 10, o estimador de impedância 140 pode usar a pluralidade de funções de inclinação para os componentes reais Z' das impedâncias complexas, estimando, desta maneira, o componente real Z' da impedância complexa correspondente à temperatura de referência predeterminada para cada uma da pluralidade de frequências. Além disso, o estimador de impedância 140 pode usar a função de inclinação para o componente imaginário Z da impedância complexa correspondente à frequência de pico do componente de arco, estimando, desta maneira, o componente imaginário Z correspondente à temperatura de referência predeterminada. Em seguida, o estimador de impedância 140 estima o componente de arco das impedâncias complexas, que é especificamente uma forma do componente de arco do gráfico de Cole-Cole, com a utilização do componente real estimado Z' e do componente imaginário estimado Z da impedância (passo S24).

[0068] Para o componente real Z' da impedância complexa, uma pluralidade de valores é respectivamente estimada para a pluralidade de frequências que correspondem ao componente de arco. Para o

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20/26 componente imaginário Z da impedância complexa, no entanto, apenas um valor correspondente à frequência de pico do componente de arco é estimado. Por outras palavras, para o componente imaginário Z da impedância complexa, nem todos os valores correspondentes à pluralidade de frequências correspondentes ao componente de arco são estimados. No entanto, uma forma grosseira do componente de arco, isto é, uma forma de arco ascendente, como ilustrado na FIG. 9, já é conhecido. Deste modo, se a pluralidade de valores dos componentes reais Z' das impedâncias complexas correspondentes à pluralidade de frequências e um valor do componente imaginário Z da impedância complexa correspondente à frequência de pico for conhecida, a forma do componente de arco pode ser estimada com precisão. [0069] O estimador de impedância 140 usa o componente de arco da impedância complexa correspondente à temperatura de referência predeterminada, que é estimada da maneira acima, deste modo estimando o valor Z da impedância complexa em qualquer frequência correspondente ao componente de arco (passo S25).

(3) Efeito Técnico [0070] Como explicado acima, de acordo com o aparelho de estimativa de impedância na segunda incorporação, é possível estimar a impedância complexa na banda de frequência correspondente ao componente de arco do gráfico de Cole-Cole. Na faixa de frequência correspondente ao componente de arco, como explicado acima, existe uma parte na qual a função de inclinação não pode ser derivada para o componente imaginário Z da impedância, ou seja, há uma parte na qual a relação linear indicada pela função de inclinação não está estabelecida. É, no entanto, possível estimar a forma do componente de arco da impedância complexa com a utilização do componente imaginário Z na frequência de pico na qual a função de inclinação pode ser usada. Como resultado, é possível estimar a impedância complexa

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21/26 correspondente a uma temperatura desejada.

<Notas suplementares>

[0071] Vários aspectos das incorporações da presente divulgação derivadas das incorporações explicadas acima serão explicados deste ponto em diante.

(Nota Suplementar 1) [0072] Um aparelho de estimativa de impedância descrito na Nota Suplementar 1 é fornecido com: um dispositivo de derivação configurado para derivar uma função de inclinação, com base em um valor de uma impedância complexa de uma bateria em uma frequência predeterminada dos valores obtidos em uma pluralidade de diferentes temperaturas e com base na temperatura da bateria quando a impedância complexa é obtida, em que a função de inclinação indica uma relação entre o valor da impedância complexa na frequência predeterminada e um inverso da temperatura da bateria; e um estimador configurado para estimar um valor da impedância complexa na frequência predeterminada que corresponde a uma temperatura desejada da bateria com a utilização da função de inclinação.

[0073] De acordo com o aparelho de estimativa de impedância descrito na Nota Suplementar 1, a função de inclinação pode ser derivada com base no valor da impedância complexa da bateria na frequência predeterminada dos valores obtidos na pluralidade de diferentes temperaturas e na base da temperatura da bateria quando a impedância complexa é obtida. A função de inclinação é derivada como uma função indicando a relação entre o valor da impedância complexa na frequência predeterminada e o inverso da temperatura da bateria. Deste modo é possível estimar o valor da impedância complexa na frequência predeterminada que corresponde à temperatura desejada da bateria com a utilização da função de inclinação. Em outras palavras, é possível estimar a impedância complexa sob uma condição de

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22/26 temperatura predeterminada, independentemente da temperatura real da bateria.

(Nota Suplementar 2) [0074] Em um aparelho de estimativa de impedância descrito na Nota Suplementar 2, o dispositivo de derivação é configurado para usar pelo menos um de um valor absoluto e um componente real da impedância complexa, como o valor da impedância complexa na frequência predeterminada.

[0075] De acordo com o aparelho de estimativa de impedância descrito na Nota Suplementar 2, com a utilização de pelo menos um dentre o valor absoluto e o componente real da impedância complexa, é possível estimar a impedância complexa da bateria com precisão relativamente alta, por exemplo, em comparação com quando um componente imaginário da impedância complexa é usado.

(Nota Suplementar 3) [0076] Em um aparelho de estimativa de impedância descrito na Nota Suplementar 3, a função de inclinação é expressa como uma expressão numérica, cujo logZ = A χ (1 / T) + B, em que A é uma inclinação, B é um intercepto, Z é o valor da impedância complexa na frequência predeterminada, e T é a temperatura da bateria.

[0077] De acordo com o aparelho de estimativa de impedância descrito na Nota Suplementar 3, a função de inclinação pode ser derivada como uma função linear. Deste modo, é possível estimar com extrema facilidade a impedância complexa da bateria.

(Nota Suplementar 4) [0078] Em um aparelho de estimativa de impedância descrito na Nota Suplementar 4, o dispositivo de derivação é configurado para calcular outro de uma inclinação A e um intercepto B, com a utilização de uma temperatura da bateria na qual a precisão da medição é assegurada e com a utilização de um valor da impedância complexa na

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23/26 frequência predeterminada obtida à temperatura da bateria na qual a precisão da medição é assegurada.

[0079] De acordo com o aparelho de estimativa de impedância descrito na Nota Suplementar 4, é possível calcular com precisão a inclinação A ou o intercepto B com a utilização da temperatura da bateria na qual a precisão da medição é assegurada e com a utilização do valor da impedância complexa na frequência predeterminada obtida na temperatura em que a precisão da medição é assegurada.

(Nota Suplementar 5) [0080] Em um aparelho de estimativa de impedância descrito na Nota Suplementar 5, o estimador é configurado para armazenar em si uma pluralidade de funções de inclinação, respectivamente, correspondendo a uma pluralidade de tipos de baterias, que são derivadas antecipadamente pelo dispositivo de derivação, e o estimador é configurado para determinar a função de inclinação que será usada para estimar o valor da impedância complexa na frequência predeterminada, a partir da pluralidade de funções de inclinação armazenadas, com base em uma temperatura na qual a precisão da medição é assegurada e com base em um valor da impedância complexa na frequência predeterminada obtida à temperatura da bateria na qual a precisão da medição é assegurada.

[0081] De acordo com o aparelho de estimativa de impedância descrito na Nota Suplementar 5, uma função de inclinação apropriada de acordo com o tipo de bateria cuja impedância complexa deve ser estimada pode ser determinada com base na temperatura na qual a precisão da medição é assegurada e com base no valor da impedância complexa na frequência predeterminada obtida à temperatura da bateria na qual a precisão da medição é assegurada. Deste modo, mesmo que uma pluralidade de tipos de baterias (ou mais especificamente, uma pluralidade de baterias nas quais diferentes funções de

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24/26 inclinação são derivadas) sejam alvos para a estimativa das impedâncias complexas, é possível estimar com precisão as impedâncias complexas das baterias.

(Nota Suplementar 6) [0082] Um aparelho de estimativa de impedância descrito na Nota Suplementar 6 é fornecido com: um dispositivo de derivação configurado para derivar uma pluralidade de funções de inclinação, com base em valores de impedâncias complexas de uma bateria em uma pluralidade de frequências dos valores obtidos em uma pluralidade de diferentes temperaturas e com base nas temperaturas da bateria quando as impedâncias complexas são obtidas, em uma área de frequência superior a uma área de um gráfico de Cole-Cole que pertence à difusão de íons, em que cada uma das várias funções de inclinação indica a respectiva relação entre os valores das impedâncias complexas na pluralidade de frequências e inversos das temperaturas da bateria; e um estimador configurado (i) para estimar os componentes reais na pluralidade de frequências que formam um componente de arco das impedâncias complexas com a utilização da pluralidade de funções de inclinação e para estimar um componente imaginário em uma frequência de pico do componente de arco das impedâncias complexas com a utilização de uma função de inclinação correspondente à frequência de pico dentre a pluralidade de funções de inclinação, (ii) para estimar o componente de arco das impedâncias complexas a partir dos componentes reais estimados e do componente imaginário estimado, e (iii) para estimar um valor de a impedância complexa correspondente a uma temperatura desejada da bateria a partir do componente de arco estimado.

[0083] De acordo com o aparelho de estimativa de impedância descrito na Nota Suplementar 6, as impedâncias complexas da bateria podem ser estimadas na área de frequência mais alta do que a área

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25/26 do gráfico de Cole-Cole que pertence à difusão de íons. Especificamente, em primeiro lugar, o componente de arco das impedâncias complexas correspondentes à temperatura desejada da bateria pode ser estimado a partir dos componentes reais na pluralidade de frequências que formam o componente de arco das impedâncias complexas e do componente imaginário na frequência de pico do componente de arco das impedâncias complexas, com a utilização das funções de inclinação. Em seguida, o valor da impedância complexa na frequência predeterminada que corresponde à temperatura desejada da bateria pode ser estimada a partir do componente de arco estimado.

[0084] Na área do gráfico de Cole-Cole que pertence à difusão de íons, o componente real da impedância complexa tem uma relação constante entre o valor da impedância complexa e o inverso da temperatura da bateria; ou seja, o componente real tem uma inclinação constante na função de inclinação. Em contraste, o componente imaginário da impedância complexa não tem uma relação constante entre o valor da impedância complexa e o inverso da temperatura da bateria; ou seja, o componente imaginário não possui uma inclinação constante na função de inclinação. Para o valor na frequência de pico do componente de arco das impedâncias complexas, no entanto, o componente imaginário da impedância complexa tem uma relação constante entre o valor da impedância complexa e o inverso da temperatura da bateria; ou seja, o componente imaginário tem uma inclinação constante na função de inclinação.

[0085] Portanto, é possível estimar com precisão o componente de arco das impedâncias complexas correspondentes à temperatura desejada da bateria, com a utilização dos componentes reais na pluralidade de frequências que formam o componente de arco das impedâncias complexas e com a utilização do componente imaginário na fre

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26/26 quência de pico do componente de arco das impedâncias complexas. Se o componente de arco puder ser estimado com precisão, o valor da impedância complexa pode ser facilmente estimado.

[0086] A presente divulgação pode ser incorporada em outras formas específicas sem se afastar do espírito ou das suas características essenciais. As presentes incorporações e exemplos são, por essa razão, consideradas em todos os aspectos como ilustrativas e não restritivas, sendo o âmbito da divulgação indicado pelas reivindicações anexas e não pela descrição anterior e todas as alterações que surjam no significado e gama de equivalência das reivindicações são, portanto, destinadas a serem adotadas.

Claims (6)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Aparelho de estimativa de impedância caracterizado por compreender:

   dispositivo de derivação configurado para derivar uma função de inclinação, com base em um valor de uma impedância complexa de uma bateria em uma frequência predeterminada dos valores obtidos em uma pluralidade de diferentes temperaturas e com base em uma temperatura da bateria quando a impedância complexa é obtida, em que a função de inclinação indica uma relação entre o valor da impedância complexa na frequência predeterminada e um inverso da temperatura da bateria; e estimador configurado para estimar um valor da impedância complexa na frequência predeterminada correspondente a uma temperatura desejada da bateria com a utilização da função de inclinação.
2. 2. Aparelho de estimativa de impedância de acordo com a reivindicação 1, caracterizado em que o referido dispositivo de derivação é configurado para usar, pelo menos, um de um valor absoluto e um componente real da impedância complexa, como o valor da impedância complexa na frequência predeterminada.
3. 3. Aparelho de estimativa de impedância de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado em que a função de inclinação é expressa como uma expressão numérica, que é logZ = A χ (1 / T) + B, em que A é uma inclinação, B é um intercepto, Z é o valor da impedância complexa na frequência predeterminada, e T é a temperatura da bateria.
4. 4. Aparelho de estimativa de impedância de acordo com a reivindicação 3, caracterizado em que se uma das inclinações A e o intercepto B são conhecidos, o referido dispositivo derivador é configurado para calcular a outra inclinação A e o intercepto B, com a utilização de uma temperatura da bateria na qual a precisão de

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   2/3 medição é assegurada e com a utilização de um valor do impedância complexa na frequência predeterminada obtida à temperatura da bateria na qual a precisão da medição é assegurada.
5. 5. Aparelho de estimativa de impedância de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado em que referido estimador é configurado para armazenar em si uma pluralidade de funções de inclinação, respectivamente correspondendo a uma pluralidade de tipos de baterias, que são derivadas antecipadamente pelo referido dispositivo de derivação, e referido estimador é configurado para determinar a função de inclinação que é usada para estimar o valor da impedância complexa na frequência predeterminada, a partir da pluralidade de funções de inclinação armazenadas, com base em uma temperatura na qual a exatidão de medição é assegurada e com base em um valor da impedância complexa na frequência predeterminada obtida à temperatura da bateria na qual a precisão da medição é assegurada.
6. 6. Aparelho de estimativa de impedância caracterizado por compreender:

   dispositivo de derivação configurado para derivar uma pluralidade de funções de inclinação, com base em valores de impedâncias complexas de uma bateria em uma pluralidade de freqüências dos valores obtidos em uma pluralidade de diferentes temperaturas e com base nas temperaturas da bateria quando as impedâncias complexas são obtidas, em uma área de frequência superior a uma área de um gráfico de Cole-Cole que pertence à difusão de íons, em que cada uma das várias funções de inclinação indica uma respectiva dentre as relações entre os valores das impedâncias complexas na pluralidade de frequências e inversos das temperaturas da bateria; e estimador configurado (i) para estimar os componentes reais na pluralidade de frequências que formam um componente de

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   3/3 arco das impedâncias complexas com a utilização da pluralidade de funções de inclinação e para estimar um componente imaginário a uma frequência de pico do componente de arco das impedâncias complexas com a utilização de uma função de inclinação correspondente à frequência de pico dentre a pluralidade de funções de inclinação, (ii) para estimar o componente de arco das impedâncias complexas a partir dos componentes reais estimados e do componente imaginário estimado, e (iii) para estimar um valor da impedância complexa correspondente a uma temperatura desejada da bateria a partir do componente de arco estimado.