CN104698385B - 电池状态计算装置和电池状态计算方法 - Google Patents

电池状态计算装置和电池状态计算方法 Download PDF

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Abstract

根据实施例，电池状态计算装置包含下面的元件。数据库存储表明活性材料的电压与充电容量之间的关系的函数。活性材料量计算单元通过参考数据库并通过使用当二次电池被充电或放电时由电压检测器检测的电压和由电流检测器检测的电流，计算二次电池的活性材料的量。开路电压计算单元通过参考数据库并通过使用计算的活性材料的量，计算表明二次电池的开路电压和充电容量之间的关系的函数。

Description

电池状态计算装置和电池状态计算方法
相关申请的交叉引用
本申请基于并要求2013年12月6日提交的日本专利申请No.2013-253555的优先权，其整个内容并入本文作参考。
技术领域
本文描述的实施例一般涉及电池状态计算装置和电池状态计算方法。
背景技术
当经历过度充电或者过度放电时，二次电池的性能会恶化。相应地，为了在二次电池能够安全使用且几乎不会产生二次电池的恶化的状态下使用二次电池，重要的是精确地掌握充电容量和开路电压之间的关系。然而，已知充电容量和开路电压之间的关系会随着使用而改变(例如见JP-A2012-141202(KOKAI))。
作为长期基础上精确地估计开路电压的方法，JP-A 2012-141202(KOKAI)公开了获得在第二时间点的充电容量和开路电压的方法，该方法使用在第一时间点测量的充电容量和电池的阴极的电势之间的关系、在第一时间点测量的充电容量和电池的阳极的电势的之间的关系、以及从第一时间点到第二时间点的期间内交流阻抗的增量。
然而，在JP-A 2012-141202(KOKAI)的技术中，为了掌握在某一时间点的充电容量和开路电压之间的关系，需要向电池施加交流电并进行阻抗测量。然而，当电池在正常使用时不会进行该充电/放电，因此，为了掌握充电容量和开路电压之间的关系，需要进行特定的充电/放电。
附图描述
图1是示出根据第一实施例的电池状态计算装置的配置的框图。
图2是示出表明阴极活性材料的电势和充电容量之间的关系的函数的视图。
图3是示出表明阳极活性材料的电势和充电容量之间的关系的函数的视图。
图4是示出充电曲线记录单元的处理的流程图。
图5是示出在充电时间的电流/电压曲线的示例的视图。
图6是示出活性材料量计算单元的处理的流程图。
图7是示出开路电压计算单元的处理的流程图。
图8A是示出表明充电容量和由开路电压计算单元计算的开路电压之间的关系的函数的示例的视图。
图8B是通过放大图8A所示的函数的垂直轴获得的视图。
图8C是以叠加方式示出图8B所示的函数和初始状态下的电池的开路电压的曲线的视图。
图9是示出根据第二实施例的电池状态计算装置的配置的框图。
图10是示出根据第二实施例的开路电压计算单元和容量计算单元的处理的流程图。
图11是示出根据第二实施例的充电状态计算单元的处理的流程图。
图12是示出根据第三实施例的电池状态计算装置的配置的框图。
图13是示出根据第三实施例的充电曲线记录单元的处理的流程图。
图14是示出根据第四实施例的电池状态计算装置的配置的框图。
图15是示出根据第五实施例的电池状态计算装置的配置的框图。
图16是示出根据第五实施例的开路电压计算单元和容量计算单元的处理的流程图。
图17是示出根据第五实施例的充电状态计算单元的处理的流程图。
具体实施方式
一般而言，根据实施例，电池状态计算装置包含：电压检测器、电流检测器、数据库、活性材料量计算单元、以及开路电压计算单元。电压检测器被配置为检测二次电池的端子电压。电流检测器被配置为检测流经二次电池的电流。数据库被配置为存储表明活性材料的电压与充电容量之间的关系的函数。活性材料量计算单元被配置为通过参考数据库并通过使用当二次电池被充电或放电时由电压检测器检测的电压和由电流检测器检测的电流，计算二次电池的活性材料的量。开路电压计算单元被配置为通过参考数据库并通过使用由活性材料量计算单元计算的活性材料的量，计算表明二次电池的开路电压和充电容量之间的关系的函数。
下文中，将参考附图，详细描述根据实施例的电池状态计算装置和电池状态计算方法。
(第一实施例)
在第一实施例中，根据在充电时间或者在放电时间的电流/电压曲线，来估计阴极的活性材料的量和阳极的活性材料的量，并且根据电极(即、阴极和阳极)的活性材料的量来估计二次电池的开路电压。
图1是示出根据第一实施例的电池状态计算装置的配置的视图。图1所示的电池状态计算装置100包含二次电池101、负载或者电源102、电流检测器103、电压检测器104、函数信息数据库105、充电曲线记录单元106、活性材料量计算单元107、以及开路电压计算单元108。
二次电池101是诸如锂离子电池等的二次电池。
负载或者电源102连接至二次电池101，并且是消耗二次电池101的电力的负载、或者是供应电力给二次电池101的电源。
电流检测器103检测流经二次电池101的电流。
电压检测器104检测二次电池101的阴极端子和阳极端子之间的电压。
在函数信息数据库105中，记录有表明形成每个电极的活性材料的电势和充电容量之间的关系的函数，其中，所述电极形成二次电池101。图2示出表明阴极活性材料的电势和充电容量之间的关系的函数的示例。图3示出表明阳极活性材料的电势和充电容量之间的关系的函数的示例。
充电曲线记录单元106、活性材料量计算单元107、以及开路电压计算单元108由专用的集成电路、或者运算设备(诸如CPU、MCU等)和存储设备(诸如RAM、ROM等)的组合实现。
充电曲线记录单元106记录：二次电池101被充电或放电时，由电流检测器103检测的电流和由电压检测器104检测的电压。
图4示出充电曲线记录单元106的处理的流程。当开始对二次电池101进行充电时，充电曲线记录单元106从步骤1001开始处理，并以一定的时间间隔反复执行图4所示的步骤1002的处理。尽管可以任意设定时间间隔，但期望的是时间间隔被设定为例如约0.1秒至1秒。
充电曲线记录单元106从步骤1001开始处理，并在步骤1002中记录电流、电压、以及时间。此处，时间可以是从开始充电起的绝对时间和相对时间中的一个。此外，当以一定的时间间隔重复充电曲线记录单元106的处理时，能够省略记录时间。当在步骤1003中二次电池101的充电完成时，处理在步骤1004终止。
图5示出在充电时间的电流/电压曲线的示例。在图5中，由虚线表明的曲线是电流曲线，并且由实线表明的曲线是电压曲线。图5所示的充电曲线是通常被用作二次电池的充电方法的恒定电流和恒定电压(CCCV)充电的示例。
在本实施例中示出的活性材料量计算单元107的处理中，例如可以使用整个CCCV充电的充电曲线，或者仅恒定电流(CC)充电段的充电曲线(图5的从t0到t1的部分)。
活性材料量计算单元107根据由充电曲线记录单元106记录的充电曲线，通过使用JP-A 2012-251806(KOKAI)等示出的方法来计算：形成二次电池101的阴极的活性材料的量、形成二次电池101的阳极的活性材料的量、形成阴极的活性材料的初始充电容量、形成阳极的活性材料的初始充电容量、以及二次电池101的内部电阻。更具体而言，利用根据活性材料的量和内部电阻来计算电池电压的函数，并且由回归计算来获得活性材料的量和内部电阻(其在由利用函数计算的电池电压和在小电池的充电时间或者在放电时间的电流/电压数据之间带来差异)。应该注意的是在JP-A2012-251806(KOKAI)中，尽管描述了阴极由多个活性材料形成的情况的示例，但在本实施例中，给出的描述是通过采用每个阴极和阳极由一个类型的活性材料形成的二次电池作为示例。
当对每个阴极和阳极由一个类型的活性材料形成的二次电池进行充电时，在时间t的端子电压Vt能够由公式1表达。
Figure BDA0000624558250000041
(公式1)
It……在时间t的电流值
qt……在时间t的电池的充电容量
fc……表明阴极的电势与充电容量之间的关系的函数
fa……表明阳极的电势与充电容量之间的关系的函数
Figure BDA0000624558250000052
……阴极的初始充电容量
Mc……阴极的质量
Figure BDA0000624558250000053
……阳极的初始充电容量
Ma……阳极的质量
R……内部电阻
此处，在时间t的电流值是记录在充电曲线记录单元106中的电流检测器103的检测值，并且在时间t的电池的充电容量能够通过对电流值进行时间积分来计算。表明阴极的电势和充电容量之间的关系的函数(图2)、以及表明阳极的电势和的充电容量之间的关系的函数(图3)记录在函数信息数据库105中。活性材料量计算单元107通过如下文所示的回归计算来估计5个值(参数集)，包含阴极的初始充电容量、阴极的质量、阳极的初始充电容量、阳极的质量、以及内部电阻。
图6是示出活性材料量计算单元107的处理的流程的流程图。在二次电池101的充电完成后，活性材料量计算单元107从步骤1101开始执行。
在步骤1102中，活性材料量计算单元107将初始值设定至参数集，并将回归计算的重复的次数重置为0。应该注意的是，参数集隐含由回归计算估计的5个值。作为初始值，例如，使用当已进行了最近的活性材料量计算处理时计算的值。
在步骤1103中，活性材料量计算单元107计算由公式2表达的剩余。
Figure BDA0000624558250000051
(公式2)
Vbat_t……在时间t的端子电压
tend……充电结束时间
在步骤1104中，活性材料量计算单元107计算参数集的更新步宽。参数集的更新步宽能够通过例如使用Gauss-Newton法或者Levenberg-Marquardt法来计算。
在步骤1105中，活性材料量计算单元107确定更新步宽的尺寸是否少于预定尺寸。
当步骤1105的确定中更新步宽的尺寸大于或者等于预定值时，在步骤1106中确认回归计算的重复的次数是否超过预定值。当回归计算的重复的次数超过预定值时，当前参数集用做输出，并且计算在步骤1108中终止。
当在步骤1106的确定中回归计算的重复的次数少于或者等于预定的次数时，处理前进至步骤1107。在步骤1107中，在步骤1104中计算的更新步宽增加至参数集，回归计算的重复的次数递增1，并且处理再次前进至步骤1103。
当在步骤1105中更新步宽的尺寸少于预定值时，活性材料量计算单元107确定计算已收敛，将当前参数集用作输出，并且在步骤1108中终止计算。
在本实施例中，尽管充电曲线已被用作向活性材料量计算单元的输入，但也可以使用放电曲线来计算活性材料的量。应该注意的是即使当使用放电曲线时，作为活性材料量计算单元107的处理的流程以及函数信息数据库105的内容，所述流程以及内容(与通过使用充电曲线来计算活性材料的量的情况相同)能够被使用。
开路电压计算单元108利用由活性材料量计算单元107计算的阴极的质量、阳极的质量、阴极的初始充电容量、以及阳极的初始充电容量，来计算电池的开路电压和充电容量之间的关系。
图7示出开路电压计算单元108的处理的流程。在活性材料量计算单元107已完成其处理之后，开路电压计算单元108从步骤1201开始处理。
在步骤1202中，开路电压计算单元108设定充电容量的初始值qn。尽管初始值qn能够被设定为任意值，但期望的是初始值被设定为0或者比0小大约二次电池101的标称容量的百分之几的值。更具体而言，当二次电池101的标称容量为1000mAh时，期望的是初始值被设定为约-50mAh至0mAh的范围内的值。
在步骤1203中，开路电压计算单元108计算开路电压。公式3能够用于开路电压的计算。
Figure BDA0000624558250000061
(公式3)
接下来，在步骤1204中，开路电压计算单元108对在步骤1203中计算的开路电压与电池的预定下限电压进行比较。电池的下限电压是通过用于二次电池101的阴极活性材料和阳极活性材料的组合确定的值。更具体而言，确定对于每个阴极活性材料和阳极活性材料在安全性、寿命、电阻等方面适当的使用的范围内的电压，并且电池的使用范围的下限电压和上限电压通过电压的组合确定。当开路电压低于预定下限电压时，处理前进至步骤1206；并且当开路电压高于或者等于下限电压时，处理前进至步骤1205。
在步骤1205中，Δqn从充电容量qn中减去。此处，尽管Δqn能够被设定为任意值，但期望的是Δqn被设定为大约二次电池101的标称容量的1/1000至1/100的值。更具体而言，当二次电池101的标称容量为1000mAh时，期望的是Δqn设定为大约1mAh至10mAh的范围内的值。
在步骤1206中，开路电压计算单元108向充电容量qn增加Δqn，然后前进至步骤1207，并通过使用上述公式3来计算开路电压。此外，在步骤1208中，开路电压计算单元108对在步骤1207中计算的开路电压与电池的预定下限电压进行比较。当开路电压低于预定下限电压时，处理返回步骤1206；并且当开路电压高于或者等于下限电压时，处理前进至步骤1209。
当处理前进至步骤1209时，能够获得使得开路电压略超过预定下限电压的qn。在步骤1209中，开路电压计算单元108将充电容量记录为0值，并且记录步骤1207中计算的开路电压Et连同充电容量。此外，此时的充电容量qn为qn0。
在步骤1210中，开路电压计算单元108向充电容量qn增加Δqn，在步骤1211中通过使用上述公式3计算开路电压，进而前进至步骤1212。
在步骤1212中，开路电压计算单元108记录通过从充电容量qn减去qn0获得的值、以及在步骤1211中计算的开路电压Et，进而前进至步骤1213。
在步骤1213中，开路电压计算单元108对在步骤1211中计算的开路电压与电池的预定上限电压进行比较。电池的上限电压是通过用于二次电池101的阴极材料和阳极材料的组合确定的值。当开路电压低于预定上限电压时，开路电压计算单元108前进至步骤1210；并且在步骤1213中当开路电压高于或者等于预定上限电压时，在步骤1214中开路电压计算单元108终止处理。
图8A示出表明充电容量和由开路电压计算单元108计算的开路电压之间的关系的函数的示例。在图8B中示出通过放大图8A所示的函数的垂直轴获得的视图。图8C是以叠加方式示出图8B所示的函数和初始状态下的电池的开路电压的曲线的视图。图8C的虚线表明初始状态下的电池的开路电压的曲线，并且实线表明在由于电池的恶化等导致的改变后电池的开路电压的曲线。此处，代替充电容量，图8C的横轴表明充电状态(SOC)，其按0至1的标度标注出给电池的充电量相比于满充电容量的百分比。应该注意的是SOC、充电容量等包含在充电状态中。
关于改变后的曲线，曲线的长度变得更短，且容量减小。根据图8C可知，不仅曲线的长度，而且曲线其自身的形状也改变了。例如，当充电状态(SOC)要基于开路电压根据电压估计时，如果测量的电压是A，那么充电的校正状态变为B。然而，当假定了开路电压的曲线在形状上不改变时，从电压A获得的充电状态变为B'，并且充电状态的估计精度降低。通常，在充电状态的测量中，通过参考开路电压来获得充电状态的初始值，因此，可以通过利用以第一实施例中所示的方式计算的开路电压，用高精度测量充电状态。
因此，根据第一实施例，可以精确地掌握充电容量和开路电压之间的关系，而不用进行特定的充电/放电等，该关系随着使用而改变，并用高精度估计充电状态。
在该第一实施例中，尽管描述的情况是二次电池的每个阴极和阳极由一个类型的活性材料形成，但描述也适用于二次电池的阴极和阳极中的一个由两个或多个类型的活性材料形成的二次电池。此外，当事先准备了其中存储有二次电池101的活性材料的量的数据库时，开路电压计算单元108能够通过使用存储在数据库中的活性材料的量，计算表明电池的预定电压范围内二次电池的开路电压和充电容量之间的关系的函数。
(第二实施例)
充电状态(SOC)是表达当前由电池保持的充电量相比于电池的满充电容量的百分比的指示符。相应地，为了精确地获得充电状态，需要精确地掌握满充电容量。因此，在第二实施例中，电池的充电的容量和状态通过使用在第一实施例中计算的开路电压和充电容量之间的关系来计算。
图9是示出根据第二实施例的电池状态计算装置的配置的视图。图9所示的电池状态计算装置200包含二次电池101、负载或者电源102、电流检测器103、电压检测器104、函数信息数据库105、充电曲线记录单元106、活性材料量计算单元107、开路电压计算单元108、容量计算单元109、以及充电状态计算单元110。应该注意的是，在电池状态计算装置200中，通过使用与第一实施例示出的图1中相同的附图标记来标注的部件与第一实施例相同，因此，此处省略其具体描述。
下文，主要描述不同于第一实施例的容量计算单元109和充电状态计算单元110。
容量计算单元109通过基于表明由开路电压计算单元108计算的开路电压和充电容量之间的关系的函数，互相彼此比较由函数表明的开路电压和电池的预定电压范围(下限电压和上限电压)，计算二次电池101的容量。
图10是示出开路电压计算单元108和容量计算单元109的处理的流程的流程图，并且是通过将容量计算单元109的处理步骤1215增加至上述第一实施例中示出的开路电压计算单元108的处理而获得的流程图。在步骤1215中，容量计算单元109通过计算电池的开路电压超过预定上限电压的点的充电容量qn、与电池的开路电压超过预定下限电压的点的充电容量qn0之间的差qn-qn0，计算电池的容量(满充电容量)。
充电状态计算单元110通过使用由开路电压计算单元108计算的开路电压和充电容量之间的关系、和由容量计算单元109计算的电池的容量，计算二次电池101的充电状态。
图11示出充电状态计算单元110的处理的流程。充电状态计算单元110从步骤1301开始处理，在步骤1302中从容量计算单元109获取有关容量的信息，并在步骤1303中从开路电压计算单元108获取表明开路电压和充电容量之间的关系的函数。
接下来，在步骤1304中，充电状态计算单元110通过使用公式4和公式5，根据由电压检测器104检测的端子电压、以及步骤1303中获取的表明开路电压和充电容量之间的关系的函数，计算充电状态的初始值SOC(0)。
q0＝g(Ebat) (公式4)
g()……表明开路电压和充电容量之间的关系的函数的反函数
Ebat……卸载状态下的电池端子电压
Figure BDA0000624558250000101
(公式5)
FCC……由容量计算单元计算的容量
充电状态计算单元110通过重复循环1305中的步骤1306的处理来保持更新充电状态，直至充电/放电终止。
在步骤1306中，充电状态计算单元110通过使用公式6计算在时间t的充电状态SOC(t)。
Figure BDA0000624558250000102
(公式6)
Δt……从时间t-1至t经过的时间
如上所述，根据第二实施例，可以通过使用二次电池的容量以及开路电压和充电容量之间随着时间改变的关系，精确地计算二次电池的充电状态。
(第三实施例)
一般而言，尽管以通过将多个电池彼此连接形成的组合电池的形式利用电池，但包含在组合电池的每个电池的容量会变化，其原因诸如有制造时的品质不均匀、或者在使用时由于温度变化导致的恶化状态不均匀。因此，在第三实施例中，进行对包含在组合电池中的每个电池的开路电压的估计。
图12是示出根据第三实施例的电池状态计算装置的配置的视图。图12所示的电池状态计算装置300包含串联连接的N个二次电池101-1至101-N、负载或者电源102、电流检测器103、电压检测器104b、函数信息数据库105、充电曲线记录单元106b、活性材料量计算单元107b、以及开路电压计算单元108b。应该注意的是，在电池状态计算装置300中，通过使用与第一实施例示出的图1中相同的附图标记来标注的部件与第一实施例相同，因此，此处省略其具体描述。
图12所示的电池状态计算装置300与电池状态计算装置100的不同之处在于该装置300具有如下配置：N个二次电池101-1至101-N串联连接。在电流检测器103中，流经串联连接的电池的电流在一个位置测量，因此，电流检测器103的配置与电池状态计算装置100中的电流检测器103相同。另一方面，电压检测器104b测量N个二次电池(下文还被称为电池)101-1至101-N每个的阴极端子和阳极端子之间的电压。
充电曲线记录单元106b记录在充电时间或者在放电时间每个电池的电流和电压。图13示出充电曲线记录单元106b的处理的流程。充电曲线记录单元106b和上述第一实施例中示出的充电曲线记录单元106之间的处理的差异在于：在步骤1002b中记录每个电池的电压。
活性材料量计算单元107b对于二次电池101-1至101-N的每个充电历史进行上述第一实施例中示出的活性材料量计算单元107的处理，并且计算包含N个集合的阴极初始充电容量、阴极质量值、阳极初始充电容量、阳极质量值、以及内部电阻值的参数集。
开路电压计算单元108b对于每个二次电池101-1至101-N进行上述第一实施例中示出的开路电压计算单元108的处理，并计算N个集合的函数，每个函数表明开路电压和充电容量之间的关系。
因此，根据第三实施例，可以精确地掌握开路电压和充电容量之间的关系、以及包含在组合电池中每个电池的容量，该关系和容量随着使用改变。
(第四实施例)
在第四实施例中，通过使用第三实施例中计算的组合电池中的每个电池的开路电压和充电容量之间的关系，来计算包含在组合电池中的每个电池的容量和充电状态。
图14是示出根据第四实施例的电池状态计算装置的配置的视图。图14所示的电池状态计算装置400包含串联连接的N个二次电池101-1至101-N、负载或者电源102、电流检测器103、电压检测器104b、函数信息数据库105、充电曲线记录单元106b、活性材料量计算单元107b、开路电压计算单元108b、容量计算单元109b、充电状态计算单元110b、以及显示单元111。应该注意的是在电池状态计算装置400中，通过使用与上述第二实施例示出的电池状态计算装置200或者上述第三实施例示出的电池状态计算装置300相同的附图标记来标注的部件与第二实施例或者第三实施例相同，因此，此处省略其具体描述。
容量计算单元109b计算N个二次电池101-1至101-N的N个容量。容量计算单元109b对于N个电池101-1至101-N中的每个，基于由上述第三实施例的开路电压计算单元108b计算的电池的开路电压和充电容量之间的关系来计算容量。
充电状态计算单元110b对于二次电池101-1至101-N中的每个，进行上述第二实施例中示出的充电状态计算单元110的处理，计算N个充电状态，并将其输出至显示单元111。
显示单元111是显示器设备(诸如CRT、LCD等)，并且将由充电状态计算单元110b计算的每个电池的充电状态以数字或者颜色显示在屏幕上。应该注意的是每个电池的容量可以在需要时显示。
根据第四实施例，可以精确地掌握包含在组合电池中的每个电池的充电状态。
(第五实施例)
上述第四实施例被配置为在进行二次电池的充电后计算开路电压和容量，并使用计算的信息来估计充电状态。在第五实施例中，存储在之前的充电时间计算的有关开路电压和容量的信息，并通过使用该信息来进行充电状态的估计，直至进行下次充电。
图15是示出根据第五实施例的电池状态计算装置的配置的视图。图15所示的电池状态计算装置500是通过向上述第四实施例示出的电池状态计算装置400增加开路电压/容量存储单元112而形成的装置。
开路电压计算单元108c对于每个二次电池101-1至101-N进行上述第一实施例中示出的开路电压计算单元108的处理；计算N个集合的函数，每个函数表明开路电压和充电容量之间的关系；并将计算结果存储在开路电压/容量存储单元112中。
容量计算单元109c基于通过上述第三实施例的开路电压计算单元108b对于每个二次电池101-1至101-N计算的开路电压和充电容量之间的关系，计算N个容量的值；并将计算结果存储在开路电压/容量存储单元112中。
图16示出开路电压计算单元108c和容量计算单元109c的处理的流程。上述第二实施例中示出的容量计算单元109与上述第四实施例中示出的容量计算单元109b的差异在于：步骤1216增加至处理。在步骤1216中，开路电压计算单元108c和容量计算单元109c将表明开路电压和计算的充电容量之间的关系的函数、以及计算的容量，与每个电池数(1至N)相关联，并将结果存储在开路电压/容量存储单元112中。
充电状态计算单元110c通过使用由开路电压计算单元108c计算的开路电压和充电容量之间的关系、以及由开路电压计算单元108c和容量计算单元109c计算的电池的容量，对于每个二次电池101-1至101-N计算二次电池的充电状态，并存储在开路电压/容量存储单元112中。
图17示出充电状态计算单元110c的处理的流程。当容量计算单元109c的处理完成时和/或电池状态计算装置500的执行开始时，充电状态计算单元110c从步骤1301开始处理。更具体而言，当开始使用保持在已充电状态的电池而非当充电完成时，执行处理。上述第二实施例的示例中示出的充电状态计算单元110与上述第四实施例中示出的充电状态计算单元110b的差异在于：在步骤1302c和步骤1303c中，有关容量和开路电压的信息从开路电压/容量存储单元112获取。也就是说，充电状态计算单元110c能够通过使用有关在开路电压/容量存储单元112中存储的容量和开路电压的信息，快速计算充电状态，直至进行下次充电。
因此，根据上述第五实施例，即使当二次电池在充电后不连续使用时，也可以精确地掌握包含在组合电池中的每个电池的充电状态。应该注意的是开路电压/容量存储单元112可以增加至电池状态计算装置200，并且可以进行类似的处理。
已描述了某些实施例，但这些实施例仅是以示例的方式呈现，并且不意图限制本发明的范围。实际上，本文描述的新颖实施例可以以各种其他形式实施；此外，可以以本文描述的实施例的形式做出各种省略、替换和改变，而没有脱离本发明的精神。添附的权利要求及其等同物旨在覆盖落入本发明的范围和精神内的这样的形式或者修改。

Claims (15)

1.一种电池状态计算装置，包括：
电压检测器，配置为检测二次电池的端子电压；
电流检测器，配置为检测流经所述二次电池的电流；
数据库，配置为存储表明活性材料的电压与充电容量之间的关系的函数；
活性材料量计算单元，配置为基于所述数据库中存储的函数、以及当所述二次电池被充电或放电时由所述电压检测器检测的所述电压和由所述电流检测器检测的所述电流，计算所述二次电池的阴极的初始充电容量、所述阴极的质量、所述二次电池的阳极的初始充电容量和所述阳极的质量；
开路电压计算单元，配置为通过基于所述数据库中存储的函数、所述二次电池的充电容量、以及由所述活性材料量计算单元计算的所述阴极的初始充电容量、所述阴极的质量、所述阳极的初始充电容量和所述阳极的质量，计算所述二次电池的开路电压的值，以生成表明所述二次电池的开路电压和充电容量之间的关系的函数；以及
容量计算单元，配置为通过基于由所述开路电压计算单元计算的所述函数，将由所述开路电压计算单元所计算的所述函数表明的开路电压和所述二次电池的预定电压范围进行互相比较，计算所述二次电池的满充电容量，其中所述二次电池的预定电压范围包括所述二次电池的下限电压和所述二次电池的上限电压。
2.如权利要求1所述的装置，还包括充电状态计算单元，配置为通过使用由所述开路电压计算单元计算的所述函数和由所述容量计算单元计算的所述容量，计算所述二次电池的充电状态。
3.如权利要求2所述的装置，还包括存储单元，配置为存储由所述开路电压计算单元计算的所述函数、以及由所述容量计算单元计算的所述容量，其中
所述充电状态计算单元通过使用存储在所述存储单元中的所述函数和所述容量，计算所述二次电池的所述充电状态。
4.如权利要求1所述的装置，其中，所述活性材料量计算单元基于所述数据库中存储的函数，并且将所述二次电池的阴极的初始充电容量、所述阴极的质量、所述二次电池的阳极的初始充电容量和所述阳极的质量设定为变量来执行回归计算，计算所述二次电池的阴极的初始充电容量、所述阴极的质量、所述二次电池的阳极的初始充电容量和所述阳极的质量。
5.如权利要求1所述的装置，其中，所述容量计算单元通过对由所述开路电压计算单元计算的所述函数所表明的开路电压与所述二次电池的预定电压范围进行比较，计算所述容量。
6.如权利要求3所述的装置，还包括显示单元，配置为显示所述二次电池的所述容量或者所述充电状态。
7.如权利要求1所述的装置，其中
所述二次电池是包括多个电池的组合电池，
所述电压检测器检测所述多个电池的端子电压，
对于所述多个电池中的每一个，所述活性材料量计算单元计算所述电池的阴极的初始充电容量、所述阴极的质量、所述电池的阳极的初始充电容量和所述阳极的质量，并且
对于所述多个电池中的每一个，所述开路电压计算单元基于由所述活性材料量计算单元计算的所述电池的阴极的初始充电容量、所述阴极的质量、所述电池的阳极的初始充电容量和所述阳极的质量、以及所述电池的所述活性材料的电压和充电容量之间的关系，计算表明所述电池的开路电压和充电容量之间的关系的函数。
8.如权利要求7所述的装置，还包括容量计算单元，配置为对于所述多个电池中的每一个，基于由所述开路电压计算单元计算的所述电池的所述函数，计算所述电池的容量。
9.如权利要求8所述的装置，还包括充电状态计算单元，配置为对于所述多个电池中的每一个，通过使用由所述开路电压计算单元计算的所述电池的所述函数和由所述容量计算单元计算的所述电池的所述容量，计算所述电池的充电状态。
10.如权利要求9所述的装置，还包括存储单元，配置为存储由所述开路电压计算单元计算的所述函数和由所述容量计算单元计算的所述容量，其中
所述充电状态计算单元通过使用存储在所述存储单元中的所述函数和所述容量，计算所述二次电池的所述充电状态。
11.如权利要求7所述的装置，其中，所述活性材料量计算单元基于所述数据库中存储的函数，并且将所述二次电池的阴极的初始充电容量、所述阴极的质量、所述二次电池的阳极的初始充电容量和所述阳极的质量设定为变量来执行回归计算，计算所述二次电池的阴极的初始充电容量、所述阴极的质量、所述二次电池的阳极的初始充电容量和所述阳极的质量。
12.如权利要求8所述的装置，其中，所述容量计算单元通过对由所述开路电压计算单元计算的所述函数所表明的开路电压与所述二次电池的预定电压范围进行比较，计算所述容量。
13.如权利要求10所述的装置，还包括显示单元，配置为显示所述二次电池的所述容量或者所述充电状态。
14.一种电池状态计算装置，包括：
数据库，配置为存储二次电池的阴极的初始充电容量、所述阴极的质量、所述二次电池的阳极的初始充电容量和所述阳极的质量；
开路电压计算单元，配置为通过使用所述二次电池的充电容量、存储在所述数据库中的所述阴极的初始充电容量、所述阴极的质量、所述阳极的初始充电容量和所述阳极的质量，计算所述二次电池的开路电压的值，以生成表明在预定电压范围内所述二次电池的开路电压和充电容量之间的关系的函数；以及
容量计算单元，配置为通过基于由所述开路电压计算单元计算的所述函数，将由所述开路电压计算单元所计算的所述函数表明的开路电压和所述二次电池的预定电压范围进行互相比较，计算所述二次电池的满充电容量，其中所述二次电池的预定电压范围包括所述二次电池的下限电压和所述二次电池的上限电压。
15.一种电池状态计算方法，包括：
检测二次电池的端子电压；
检测流经所述二次电池的电流；
基于第一函数、以及当所述二次电池被充电或放电时检测的电压和检测的电流，计算所述二次电池的阴极的初始充电容量、所述阴极的质量、所述二次电池的阳极的初始充电容量和所述阳极的质量；所述第一函数表明活性材料的电压与充电容量之间的关系；
基于所述第一函数、所述二次电池的充电容量、所述阴极的初始充电容量、所述阴极的质量、所述阳极的初始充电容量和所述阳极的质量，计算所述二次电池的开路电压的值，以生成表明所述二次电池的开路电压和充电容量之间的关系的第二函数；以及
通过基于所计算的所述第二函数，将由所述第二函数表明的开路电压和所述二次电池的预定电压范围进行互相比较，计算所述二次电池的满充电容量，其中所述二次电池的预定电压范围包括所述二次电池的下限电压和所述二次电池的上限电压。
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