发明内容
发明要解决的课题
但是,在现有例2中,由于是以会受到蓄电装置的电解质中的离子行为的影响的低频率(在现有例2中是10Hz以上1kHz以下)来进行内部阻抗的测定,所以为了准确地测定内部阻抗,在通过温度调整单元将蓄电装置调整到规定范围内的温度以便不会受到温度的影响的状态下,进行测定。在该方法中,经温度调整单元调整后的蓄电装置的周边温度与真正的蓄电装置的内部温度会与充放电时的温度变化产生时间差,无法得到状态探测时的准确的蓄电装置的内部温度。由此,存在无法准确进行由内部温度带来的影响的补正,存在在劣化状态(SOH)的判定中会产生误差这样的问题。
此外,在现有例3中,虽然最好在测定中使用相对于充电状态(SOC)来说变化少的频率,但是与现有例2同样,由于以会受到蓄电装置的电解质中的离子行为的影响的低频率(在现有例3中是5Hz、70Hz、1kHz)来进行内部阻抗的测定,所以根据蓄电装置的劣化状态(SOH)、充电状态(SOC),被测定的内部阻抗的测定值会不同,无法得到准确的蓄电装置的内部温度。由此,即使使用如现有例3这样的内部温度的估算方法,也存在不能准确地探测蓄电装置的劣化状态(SOH)、充电状态(SOC)这样的问题。
本发明是解决上述课题的发明,其目的在于,提供一种用于准确地探测蓄电装置的劣化状态(SOH)、充电状态(SOC)的蓄电装置的状态探测方法。
用于解决课题的手段
本发明的蓄电装置的状态探测方法根据蓄电装置的内部阻抗来推定所述蓄电装置的SOH,在该蓄电装置的状态探测方法中,以所述蓄电装置的所述内部阻抗随着温度的上升而变小的第1频率的信号,来测定所述蓄电装置的内部电阻,根据所述内部电阻的测定值来计算所述蓄电装置的初始SOH,以所述蓄电装置的所述内部阻抗随着温度的上升而变大的第2频率的信号,来测定所述蓄电装置的所述内部阻抗,根据所述内部阻抗的阻抗测定值来计算所述蓄电装置的内部温度,使用所述内部温度的计算值,对所述初始SOH进行补正,推定所述SOH。
由此,本发明的蓄电装置的状态探测方法根据蓄电装置的内部电阻相对于第1频率的测定值来计算蓄电装置的初始SOH,根据蓄电装置的内部阻抗的阻抗测定值来计算内部温度,使用内部温度的计算值,对初始SOH进行补正,推定SOH,所以能够进行基于计算出的内部温度的补正,能够求取准确的SOH。特别是,由于以蓄电装置的内部阻抗随着温度的上升而变大的第2频率的信号,来测定蓄电装置的内部阻抗,所以能够测定仅依赖于温度的蓄电装置的电子传导性的电阻,能够更准确地测定蓄电装置的内部温度。由此,能够基于准确的内部温度来进行初始SOH的补正。通过这些事项,能够准确地探测蓄电装置的SOH。
本发明的蓄电装置的状态探测方法根据蓄电装置的内部阻抗来推定所述蓄电装置的SOH,该蓄电装置的状态探测方法的特征在于,以所述蓄电装置的所述内部阻抗的电容分量比电感分量更处于支配地位的第1频率的信号,来测定所述蓄电装置的内部电阻,根据所述内部电阻的测定值来计算所述蓄电装置的初始SOH,以所述蓄电装置的所述内部阻抗的电感分量比电容分量更处于支配地位的第2频率的信号,来测定所述蓄电装置的所述内部阻抗,根据所述内部阻抗的阻抗测定值来计算所述蓄电装置的内部温度,使用所述内部温度的计算值,对所述初始SOH进行补正,推定所述SOH。
由此,根据蓄电装置的内部电阻相对于第1频率的测定值来计算蓄电装置的初始SOH,根据蓄电装置的内部阻抗的阻抗测定值来计算内部温度,使用内部温度的计算值,对初始SOH进行补正,推定SOH,所以能够进行基于计算出的内部温度的补正,能够求取准确的SOH。特别是,由于以蓄电装置的内部阻抗的电感分量比电容分量更处于支配地位的、即电抗分量为感性的第2频率的信号,来测定蓄电装置的内部阻抗,所以能够在充分降低了离子行为所造成的影响的状态下测定内部阻抗,能够更准确地测定蓄电装置的内部温度。由此,能够基于准确的内部温度,来进行初始SOH的补正。根据这些事项,能够准确地探测蓄电装置的SOH。
本发明的蓄电装置的状态探测方法根据蓄电装置的内部阻抗来推定所述蓄电装置的SOH,该蓄电装置的状态探测方法的特征在于,以所述蓄电装置的离子能够追随的第1频率的信号,来测定所述蓄电装置的内部电阻,根据所述内部电阻的测定值来计算所述蓄电装置的初始SOH,以所述蓄电装置的离子难于追随的第2频率的信号,来测定所述蓄电装置的所述内部阻抗,根据所述内部阻抗的阻抗测定值来计算所述蓄电装置的内部温度,使用所述内部温度的计算值,对所述初始SOH进行补正,推定所述SOH。
由此,根据蓄电装置的内部电阻相对于第1频率的测定值来计算蓄电装置的初始SOH,根据蓄电装置的内部阻抗的阻抗测定值来计算内部温度,使用内部温度的计算值,对初始SOH进行补正,推定SOH,所以能够进行基于计算出的内部温度的补正,能够求取准确的SOH。特别是,由于以蓄电装置的电解质的离子难于追随的第2频率的信号,来测定蓄电装置的内部阻抗,所以能够在充分降低了离子行为所造成的影响的状态下测定内部阻抗,能够更准确地测定蓄电装置的内部温度。由此,能够基于准确的内部温度,来进行初始SOH的补正。通过这些事项,能够准确地探测蓄电装置的SOH。
本发明的蓄电装置的状态探测方法根据蓄电装置的内部阻抗来推定所述蓄电装置的SOH,该蓄电装置的状态探测方法的特征在于,以1kHz以下的第1频率的信号,来测定所述蓄电装置的内部电阻,根据所述内部电阻的测定值来计算所述蓄电装置的初始SOH,以10kHz以上的第2频率的信号,来测定所述蓄电装置的所述内部阻抗,根据所述内部阻抗的阻抗测定值来计算所述蓄电装置的内部温度,使用所述内部温度的计算值,对所述初始SOH进行补正,推定所述SOH。
由此,根据蓄电装置的内部电阻相对于第1频率的测定值来计算蓄电装置的初始SOH,根据蓄电装置的内部阻抗的阻抗测定值来计算内部温度,使用内部温度的计算值,对初始SOH进行补正,推定SOH,所以能够进行基于计算出的内部温度的补正,能够求取准确的SOH。特别是,由于以10kHz以上的第2频率的信号,来测定蓄电装置的内部阻抗,所以能够在电解质的离子不对该第2频率进行追随的情况下,在充分降低了离子行为所造成的影响的状态下测定内部阻抗。由此,能够更准确地测定蓄电装置的内部温度,能够基于准确的内部温度,来进行初始SOH的补正。根据这些事项,能够准确地探测蓄电装置的SOH。
本发明的蓄电装置的状态探测方法的特征在于,所述内部电阻的测定时的SOC每次大致相同。
由此,由于内部电阻的测定时的SOC每次大致相同,所以能够降低因SOC的不同对内部电阻带来的影响。由此,能够计算出更准确的初始SOH,能够更准确地探测蓄电装置的SOH。
本发明的蓄电装置的状态探测方法的特征在于,在所述蓄电装置的满充电完成后,在规定时间以内测定所述内部电阻。
由此,由于在蓄电装置的满充电完成后,在规定时间以内测定内部电阻,所以能够始终将SOC设为固定条件,可靠地降低因SOC的不同对内部电阻带来的影响。由此,能够计算出更加准确的初始SOH,能够更加准确地探测蓄电装置的SOH。
本发明的蓄电装置的状态探测方法根据蓄电装置的内部阻抗来推定所述蓄电装置的SOC,该蓄电装置的状态探测方法的特征在于,以所述蓄电装置的所述内部阻抗随着温度的上升而变小的第1频率的信号,来测定所述蓄电装置的内部电阻,根据所述内部电阻的测定值来计算所述蓄电装置的初始SOC,以所述蓄电装置的所述内部阻抗随着温度的上升而变大的第2频率的信号,来测定所述蓄电装置的所述内部阻抗,根据所述内部阻抗的阻抗测定值来计算所述蓄电装置的内部温度,使用所述内部温度的计算值,对所述初始SOC进行补正,推定所述SOC。
由此,根据蓄电装置的内部电阻相对于第1频率的测定值来计算蓄电装置的初始SOC,根据蓄电装置的内部阻抗的阻抗测定值来计算内部温度,使用内部温度的计算值,对初始SOC进行补正,推定SOC,所以能够进行基于计算出的内部温度的补正,能够求取准确的SOC。特别是,由于以蓄电装置的内部阻抗随着温度的上升而变大的第2频率的信号,来测定蓄电装置的内部阻抗,所以能够测定仅依赖于温度的蓄电装置的电子传导性的电阻,能够更准确地测定蓄电装置的内部温度。由此,能够基于准确的内部温度来进行初始SOC的补正。通过这些事项,能够准确地探测蓄电装置的SOC。
本发明的蓄电装置的状态探测方法根据蓄电装置的内部阻抗来推定所述蓄电装置的SOC,该蓄电装置的状态探测方法的特征在于,以所述蓄电装置的所述内部阻抗的电容分量比电感分量更处于支配地位的第1频率的信号,来测定所述蓄电装置的内部电阻,根据所述内部电阻的测定值来计算所述蓄电装置的初始SOC,以所述蓄电装置的所述内部阻抗的电感分量比电容分量更处于支配地位的第2频率的信号,来测定所述蓄电装置的所述内部阻抗,根据所述内部阻抗的阻抗测定值来计算所述蓄电装置的内部温度,使用所述内部温度的计算值,对所述初始SOC进行补正,推定所述SOC。
由此,根据蓄电装置的内部电阻相对于第1频率的测定值来计算蓄电装置的初始SOC,根据蓄电装置的内部阻抗的阻抗测定值来计算内部温度,使用内部温度的计算值,对初始SOC进行补正,推定SOC,所以能够进行基于计算出的内部温度的补正,能够求取准确的SOC。特别是,由于以蓄电装置的内部阻抗的电感分量比电容分量更处于支配地位的、即电抗分量为感性的第2频率的信号,来测定蓄电装置的内部阻抗,所以能够在充分降低了离子行为所造成的影响的状态下测定内部阻抗,能够更准确地测定蓄电装置的内部温度。由此,能够基于准确的内部温度,进行初始SOC的补正。根据这些事项,能够准确地探测蓄电装置的SOC。
本发明的蓄电装置的状态探测方法根据蓄电装置的内部阻抗来推定所述蓄电装置的SOC,该蓄电装置的状态探测方法的特征在于,以所述蓄电装置内的离子能够追随的第1频率的信号,来测定所述蓄电装置的内部电阻,根据所述内部电阻的测定值来计算所述蓄电装置的初始SOC,以所述蓄电装置内的离子难于追随的第2频率的信号,来测定所述蓄电装置的所述内部阻抗,根据所述内部阻抗的阻抗测定值来计算所述蓄电装置的内部温度,使用所述内部温度的计算值,对所述初始SOC进行补正,推定所述SOC。
由此,根据蓄电装置的内部电阻相对于第1频率的测定值来计算蓄电装置的初始SOC,根据蓄电装置的内部阻抗的阻抗测定值来计算内部温度,使用内部温度的计算值,对初始SOC进行补正,推定SOC,所以能够进行基于计算出的内部温度的补正,能够求取准确的SOC。特别是,由于以蓄电装置的电解质的离子难于追随的第2频率的信号,来测定蓄电装置的内部阻抗,所以能够在充分降低了离子行为所造成的影响的状态下测定内部阻抗,能够更准确地测定蓄电装置的内部温度。由此,能够基于准确的内部温度,来进行初始SOC的补正。根据这些事项,能够准确地探测蓄电装置的SOC。
本发明的蓄电装置的状态探测方法根据蓄电装置的内部阻抗来推定所述蓄电装置的SOC,该蓄电装置的状态探测方法的特征在于,以1kHz以下的第1频率的信号,来测定所述蓄电装置的内部电阻,根据所述内部电阻的测定值来计算所述蓄电装置的初始SOC,以10kHz以上的第2频率的信号,来测定所述蓄电装置的所述内部阻抗,根据所述内部阻抗的阻抗测定值来计算所述蓄电装置的内部温度,使用所述内部温度的计算值,对所述初始SOC进行补正,推定所述SOC。
由此,根据蓄电装置的内部电阻相对于第1频率的测定值来计算蓄电装置的初始SOC,根据蓄电装置的内部阻抗的阻抗测定值来计算内部温度,使用内部温度的计算值,对初始SOC进行补正,推定SOC,所以能够进行基于计算出的内部温度的补正,能够求取准确的SOC。特别是,由于以10kHz以上的第2频率的信号,来测定蓄电装置的内部阻抗,所以能够在电解质的离子不对该第2频率进行追随的情况下,在充分降低了离子行为所造成的影响的状态下测定内部阻抗。由此,能够更准确地测定蓄电装置的内部温度,能够基于准确的内部温度来进行初始SOC的补正。通过这些事项,能够准确地探测蓄电装置的SOC。
本发明的蓄电装置的状态探测方法的特征在于,在电流发生较大变化的前后进行所述内部电阻的测定,根据测定出的前后的测定值来求取所述内部电阻。
由此,由于根据电流发生较大变化的前后的内部电阻的测定值来求取内部电阻,所以能够通过在不同的多个条件下进行测定,来更准确地计算内部电阻,能够更准确地计算初始SOH以及初始SOC。由此,能够更准确地探测蓄电装置的SOH以及SOC。
本发明的蓄电装置的状态探测方法的特征在于,将所述蓄电装置搭载于车辆,所述车辆在所述内部电阻的测定时停车。
由此,由于在车辆停车时进行内部电阻的测定,所以能够降低在车辆的行驶时发生的、因蓄电装置的负载的变动产生的噪声、来自电动机控制用的逆变器的噪声等带来的影响。由此,由于该噪声的频率接近第2频率的频段,所以不会对蓄电装置的内部温度的测定带来影响。由此,能够基于更准确的内部温度,来进行初始SOH以及初始SOC的补正,能够更加准确地探测蓄电装置的SOH以及SOC。
本发明的蓄电装置的状态探测方法的特征在于,所述蓄电装置具有正极集电体、电解质、隔板以及负极集电体,所述第2频率是将所述正极集电体、所述电解质、所述隔板以及所述负极集电体中的至少一个的阻抗作为电子传导性的电阻来测定的频率。
由此,由于信号的频率是将正极集电体、电解质、隔板以及负极集电体的至少一个的阻抗主要作为非离子传导的电子传导性的电阻来测定的第2频率,所以不会使因蓄电装置的劣化状态(SOH)、充电状态(SOC)的不同造成的离子行为的不同较大地反映到测定值。由此,由于测定电子传导性的电阻,换言之测定阻抗的电阻(R,实部),所以能够测定仅依赖于温度的蓄电装置的内部阻抗的变化,能够更准确地测定蓄电装置的内部温度。由此,能够基于更准确的内部温度,来进行初始SOH以及初始SOC的补正,能够更加准确地探测蓄电装置的SOH以及SOC。
本发明的蓄电装置的状态探测方法的特征在于,对提供给所述蓄电装置的脉冲所诱发的过渡响应,利用傅里叶变换转换成频率分量,计算所述第2频率下的所述内部阻抗,将计算出的值作为所述阻抗测定值。
由此,由于利用对通过提供给蓄电装置的脉冲信号使蓄电装置诱发出的过渡响应信号的傅里叶变换,将离子不追随的或者10kHz以上的第2频率下的内部阻抗的计算值作为测定值,所以不必设置用于对蓄电装置赋予高频率的信号的交流信号源,也不必对蓄电装置重新提供高频率的信号。由此,不必准备用于测定的交流信号源,能够降低采用了本发明的蓄电装置的状态探测方法的蓄电装置的制造成本。
本发明的蓄电装置的状态探测方法的特征在于,所述蓄电装置是二次电池。
由此,由于蓄电装置是反复充放电类型的二次蓄电装置,所以蓄电装置的劣化状态(SOH)、充电状态(SOC)每次都会不同。在本发明的蓄电装置的状态探测方法中,由于不会使因蓄电装置的劣化状态(SOH)、充电状态(SOC)的不同导致的离子行为的不同较大地反映到内部阻抗的测定值中,所以即使在使用这样的蓄电装置的情况下,也能够准确地测定蓄电装置的内部温度。进一步地,在将二次电池应用于大容量的产品的情况下,虽然在大电流下的充放电时会因蓄电装置的内部发热而使蓄电装置的内部温度与蓄电装置的表面温度之差较大,但是此时也能够准确地测定蓄电装置的内部温度。根据这些事项,能够基于更加准确的内部温度,进行初始SOH以及初始SOC的补正,能够越发更加准确地探测蓄电装置的SOH以及SOC。
本发明的蓄电装置的状态探测方法的特征在于,通过设置于与所述蓄电装置连接的充电电路和所述蓄电装置之间的低通滤波器,来去除在所述充电电路中产生的信号的所述第2频率的噪声。
由此,由于在与蓄电装置连接的充电电路和蓄电装置之间设置低通滤波器,所以能够去除在充电电路中产生的内部温度测定用的信号的第2频率的噪声。由此,能够防止来自充电电路的噪声所导致的内部阻抗的测定精度的降低,将温度的计算精度维持得较高。由此,能够基于更准确的内部温度,来进行初始SOH以及初始SOC的补正,能够更加准确地探测蓄电装置的SOH以及SOC。
本发明的蓄电装置的状态探测方法的特征在于,通过设置于与所述蓄电装置连接的负载和所述蓄电装置之间的低通滤波器,来去除在所述负载中产生的信号的所述第2频率的噪声。
由此,由于在与蓄电装置连接的负载和蓄电装置之间设置低通滤波器,所以能够去除在负载中产生的内部温度测定用的信号的第2频率的噪声。由此,能够防止来自负载的噪声所导致的内部阻抗的测定精度的降低,将温度的计算精度维持得较高。由此,能够基于更准确的内部温度,来进行初始SOH以及初始SOC的补正,能够更加准确地探测蓄电装置的SOH以及SOC。
本发明的蓄电装置的状态探测方法的特征在于,以由与所述蓄电装置连接的电力变换器的开关电源产生的所述第2频率的信号,来测定所述蓄电装置的所述内部阻抗。
由此,由于使用由电力变换器产生的信号来测定蓄电装置的内部阻抗,所以不必另外设置用于产生内部温度测定用的信号的信号源。由此,能够将温度测定精度维持得较高,同时降低本发明的蓄电装置的状态探测方法所使用的测定系统所需的成本。
本发明的蓄电装置的状态探测方法的特征在于,以所述蓄电装置的阻抗比从所述蓄电装置侧观察到的与所述蓄电装置连接的充电电路的阻抗小的所述第2频率的信号,来测定所述蓄电装置的所述内部阻抗。
由此,由于以蓄电装置的阻抗比充电电路的阻抗小的第2频率的信号来测定蓄电装置的内部阻抗,所以能够在内部阻抗的测定中使充电电路的影响变小。由此,能够提高内部阻抗的测定精度,高精度地计算出温度。由此,能够基于更准确的内部温度,来进行初始SOH以及初始SOC的补正,能够更加准确地探测蓄电装置的SOH以及SOC。
本发明的蓄电装置的状态探测方法的特征在于,以所述蓄电装置的阻抗比从所述蓄电装置侧观察到的与所述蓄电装置连接的负载的阻抗小的所述第2频率的信号,来测定所述蓄电装置的内部阻抗。
由此,由于以蓄电装置的阻抗比负载的阻抗小的第2频率的信号来测定蓄电装置的内部阻抗,所以能够在内部阻抗的测定中使负载的影响变小。由此,能够提高内部阻抗的测定精度,高精度地计算出温度。由此,能够基于更准确的内部温度,来进行初始SOH以及初始SOC的补正,能够更加准确地探测蓄电装置的SOH以及SOC。
本发明的蓄电装置的状态探测方法的特征在于,通过与所述蓄电装置连接的相位补偿电路,使基于所述第2频率的信号的电流的相位与电压的相位一致。
由此,通过与蓄电装置连接的相位补偿电路,来使电流的相位与电压的相位一致,从而即使检测装置的性能不变高,也能够精度良好地测量蓄电装置的内部阻抗。由此,能够将温度测定精度维持得较高,同时降低本发明的蓄电装置的状态探测方法所使用的测定系统所需的成本。
本发明的蓄电装置的状态探测方法的特征在于,通过所述蓄电装置和所述相位补偿电路,构成以所述第2频率进行谐振的谐振电路。
由此,通过由蓄电装置和相位补偿电路来构成以第2频率进行谐振的谐振电路,从而能够在谐振频率下将阻抗的虚部设为0。由此,能够利用谐振频率的信号,仅检测蓄电装置的内部阻抗的电阻分量。由此,能够基于更准确的内部温度,来进行初始SOH以及初始SOC的补正,能够更加准确地探测蓄电装置的SOH以及SOC。
本发明的蓄电装置的状态探测方法的特征在于,所述相位补偿电路具备电容器。
由此,相位补偿电路由于包括电容器而构成,所以能够通过结构简单的相位补偿电路,来使电流的相位与电压的相位一致。由此,能够低价制作相位补偿电路,能够降低本发明的蓄电装置的状态探测方法所使用的测定系统所需的成本。
发明效果
本发明的蓄电装置的状态探测方法能够准确地探测蓄电装置的劣化状态(SOH)、充电状态(SOC)。
具体实施方式
以下,参照附图来详细地说明本发明的实施方式。
[第1实施方式]
图1是说明本发明的第1实施方式的蓄电装置1的状态探测方法的图,是用于测定蓄电装置1的状态(SOH,SOC)的测定系统101的方框图。图2是说明本发明的第1实施方式的蓄电装置1的状态探测方法的图,是锂离子二次电池L1的构造示意图。图3是说明本发明的第1实施方式的蓄电装置1的状态探测方法的图,是表示蓄电装置1中的电阻的时间依赖性的曲线图的一例。
本发明的第1实施方式的蓄电装置1的状态探测方法是使用图1所示的用于探测蓄电装置1的状态(SOH,SOC)的测定系统101来进行的方法。如图1所示,测定系统101包括:用于对蓄电装置1赋予第2频率的信号的交流信号源部5H;用于对蓄电装置1赋予第1频率的交流信号或者直流信号的信号源部5L;在这些信号被施加时检测要在蓄电装置1中观测的电流以及电压的电流检测部4以及电压检测部6;使用所输入的第2频率的信号和检测到的电流以及电压来计算内部温度的内部温度计算部7;使用所输入的第1频率的信号和检测到的电流以及电压来计算蓄电装置1的状态的状态计算部8;以及使用由内部温度计算部7计算出的内部温度,对由状态计算部8计算出的状态进行补正并推定的状态检测部9。这里所说的SOH(State Of Health)指的是蓄电装置的劣化状态(劣化的程度),是以百分比来表示使用蓄电装置的满充电量相对于未使用(新品)蓄电装置的满充电量的数量。此外,所谓SOC(State Of Charge)是指蓄电装置的充电状态,表示蓄电装置的剩余容量,以安培小时(Ah;Ampere-hour(s))来表示。
蓄电装置1例如是锂离子二次电池等能充电的化学电池,但是也包括如双电层电容器这样能够利用离子来蓄积电能的装置。一般,蓄电装置1主要具备正极集电体A1、负极集电体C1、电解质E1以及隔板(separator)S1,在例如是锂离子二次电池L1的情况下,如图2所示,除了上述构成要素以外,还具有:用于储存正极集电体A1侧的电力的物质即正极活性物质A51;用于储存负极集电体C1侧的电力的物质即负极活性物质C51;为了使电力的流动良好而添加的导电助件D51;以及作为粘合剂的粘结材料等。在是锂离子二次电池L1的情况下,最多使用铝(A1)作为正极集电体A1,使用铜(Cu)作为负极集电体C1,使用由有机系的溶媒(C4H6O3等)和锂盐(LiPF6等)的溶质构成的溶液作为电解质E1,使用钴酸锂(LiCoO2)作为正极活性物质A51,使用碳(C)作为负极活性物质C51。对负极活性物质C51的碳(C)来说,使用形成为层状的石墨的结晶并在层与层之间以离子的状态来积蓄锂是其特征。
交流信号源部5H用于产生大约1kHz以上的高频率的信号。此外,信号源部5L用于产生大约1kHz以下的低频率的信号。另外,信号源部5L也能够产生第1频率为零的直流信号。
电流检测部4连接在蓄电装置1与负载FR1之间。并且,电流检测部4主要由用于检测电流的电流传感器和电流传感器的控制电路构成,对电流进行检测。例如,能够使用采用了磁阻元件的小型电流传感器来作为电流传感器。此外,电压检测部6对蓄电装置1的电压进行检测。
内部温度计算部7使用所输入的第2频率的信号和检测到的第2频率的电流以及电压,来测定蓄电装置1的内部阻抗,根据内部阻抗的测定值来计算蓄电装置1的内部温度。此外,状态计算部8使用所输入的第1频率的信号和检测到的第1频率的电流以及电压,来测定蓄电装置1的内部电阻,根据内部电阻相对于该第1频率的测定值来计算蓄电装置1的初始SOH以及初始SOC。此外,状态检测部9使用由内部温度计算部7计算出的内部温度,对由状态计算部8计算出的状态(初始SOH,初始SOC)进行补正,推定状态(SOH,SOC)推定。
如前所述,周知该蓄电装置1的测定会较大地受到蓄电装置1中的离子行为的影响。图3是表示对蓄电装置1的电阻值进行测定时的响应时间与得到的电阻值之间的关系的一例的曲线图。如图3所示,在响应时间为约0.2m秒以下的情况下,由于离子响应未追随,所以将得到的蓄电装置1的电阻值获取为蓄电装置1的构成要素的电子传导性的电阻值(图中的区域ZA)。如果响应时间成为约0.2m秒以上,则观察到与负极集电体C1的界面处的离子的反应电阻等,除了上述的电子传导性的电阻值以外还将因反应导致的电阻值相加(图中的区域ZB)。进一步地,如果响应时间成为约10m秒以上,则观察到与正极集电体A1的界面处的离子的反应电阻,除了上述的电子传导性的电阻值以外还进一步将因反应导致的电阻值相加(图中的区域ZC)。并且,如果响应时间成为约1秒以上,则会进行离子的扩散,所以进一步将因扩散导致的电阻值相加(图中的区域ZD)。这样,蓄电装置1的电阻值的测定较大受到离子行为的影响,并且也与响应时间有较大关联。
基于上述的技术思想,本发明的第1实施方式的蓄电装置1的状态探测方法的特征在于,以蓄电装置1的离子的影响少、或者不受到离子的影响的响应时间来进行测定。即,使用蓄电装置1的离子难于追随的第2频率的信号,来测定蓄电装置1的内部阻抗,根据内部阻抗的测定值,来计算蓄电装置1的内部温度。由于如果以离子难于追随的第2频率,具体来说是约5kHz(相当于图3所示的响应时间约0.2m秒)以上的信号来进行测定就能够缩短响应时间,所以能够降低离子行为所造成的影响,能够测定蓄电装置1的构成要素的纯粹的内部阻抗。
这样测定的内部阻抗由于仅依赖于温度,所以能够根据内部阻抗的测定值来精度良好地计算蓄电装置1的内部温度。即,由于不会使因蓄电装置1的充电状态、劣化状态的不同导致的离子行为的不同较大地反映到测定值中,所以能够测定仅依赖于温度的蓄电装置1的内部阻抗,能够准确地测定蓄电装置1的内部温度。并且,在根据蓄电装置1的内部电阻相对于第1频率的测定值来计算出蓄电装置1的初始SOH或者初始SOC之后,使用上述准确的内部温度,对初始SOH或者初始SOC进行补正,推定SOH或者SOC。由此,能够求取准确的SOH或者SOC。
此外,采用本发明的第1实施方式的蓄电装置1的状态探测方法进行测定的蓄电装置1由于例如是反复充放电类型的二次电池,所以蓄电装置1的劣化状态(SOH)、充电状态(SOC)在每次都不同。本发明的第1实施方式的蓄电装置1的状态探测方法由于不会使因蓄电装置1的劣化状态(SOH)、充电状态(SOC)的不同导致的离子行为的不同较大地反映到测定值中,所以即使在使用这样的蓄电装置1的情况下,也能够准确地测定蓄电装置1的内部温度。进一步地,在将蓄电装置1应用于大容量的产品的情况下,虽然在大电流下的充放电时由于蓄电装置1的内部发热而使蓄电装置1的内部温度与蓄电装置1的表面温度之差较大,但是本发明的第1实施方式的蓄电装置1的状态探测方法也能够在此时准确地测定蓄电装置1的内部温度。
以上所述的内容,针对精度良好地对蓄电装置1的内部温度进行了测定的情况,示出了如何准确地求取SOH或者SOC。除此以外,通过以下方法,能够准确地求取SOH或者SOC。图4是说明本发明的第1实施方式的蓄电装置1的状态探测方法的图,是表示将蓄电装置1搭载于车辆AM的状态的示意图。
本发明的第1实施方式的蓄电装置1的状态探测方法优选,将蓄电装置1搭载于车辆AM,车辆AM在内部电阻的测定时停车。由此,能够降低在车辆AM的行驶时产生的、因对蓄电装置1的负载的变动产生的噪声、来自电动机控制用的逆变器的噪声等带来的影响。由此,由于该噪声的频率接近第2频率的频段,所以不会对蓄电装置1的内部温度的测定带来影响。由此,能够基于更准确的内部温度,进行初始SOH以及初始SOC的补正,能够更加准确地探测蓄电装置1的SOH以及SOC。
此外,本发明的第1实施方式的蓄电装置1的状态探测方法最好在电流发生较大变化的前后进行内部电阻的测定,并根据测定出的前后的测定值来求取内部电阻。例如,如图4所示,在将蓄电装置1搭载于车辆AM的情况下,列举发动机的起动时等来作为电流发生较大变化的例子。此时,由于在发动机起动的前后,电流和电压改变,所以可以测定其前后的电阻值。特别是,在起动时,由于暂时有大电流流过,所以更优选测定该电流差最大之处。由此,通过在不同的多个条件下进行测定,能够更准确地计算内部电阻,并能够更准确地计算初始SOH以及初始SOC。由此,能够更准确地探测蓄电装置1的SOH以及SOC。
此外,本发明的第1实施方式的蓄电装置1的状态探测方法最好在内部电阻的测定时,SOC每次都大致相同。特别是,作为具体的一个例子,最好在蓄电装置1的满充电完成后,在规定时间以内,测定内部电阻。由此,在满充电时,成为可靠地稳定了的SOC,通过设为规定时间内,从而成为更加稳定的SOC。由此,能够降低因SOC的不同对内部电阻带来的影响,能够计算出更准确的初始SOH,所以能够更准确地探测蓄电装置1的SOH。
如以上,在第1实施方式中,叙述了使用测定系统101来探测蓄电装置1的SOH以及SOC的探测方法,但是并不限于将SOH以及SOC一起探测,也包括仅针对SOH或者仅针对SOC的探测方法。
通过以上,本发明的第1实施方式的蓄电装置1的状态探测方法根据蓄电装置1的内部电阻相对于第1频率的测定值来计算蓄电装置1的初始SOH或者初始SOC,根据蓄电装置1的内部阻抗的阻抗测定值来计算内部温度,使用内部温度的计算值,对初始SOH或者初始SOC进行补正,推定SOH或者SOC,所以能够进行基于计算出的内部温度的补正,能够求取准确的SOH或者SOC。特别是,由于以蓄电装置1的电解质E1的离子难于追随的第2频率的信号,来测定蓄电装置1的内部阻抗,所以能够在充分降低了因离子行为造成的影响的状态下测定内部阻抗,能够更准确地测定蓄电装置1的内部温度。由此,能够基于准确的内部温度进行初始SOH或者初始SOC的补正。通过这些事项,能够准确地探测蓄电装置1的SOH或者SOC。
此外,由于内部电阻的测定时的SOC在每次都大致相同,所以能够降低因SOC的不同对内部电阻带来的影响。由此,能够计算更准确的初始SOH,能够更准确地探测蓄电装置1的SOH。
此外,由于在蓄电装置1的满充电完成后,在规定时间以内对内部电阻进行测定,所以能够始终将SOC设为固定条件,可靠地降低因SOC的不同对内部电阻带来的影响。由此,能够计算出更加准确的初始SOH,能够更加准确地探测蓄电装置1的SOH。
此外,由于根据电流较大地发生变化前后的内部电阻的测定值来求取内部电阻,所以通过在不同的多个条件下进行测定,能够更准确地计算出内部电阻,并能够更准确地计算出初始SOH以及初始SOC。由此,能够更准确地探测蓄电装置1的SOH以及SOC。
此外,在将蓄电装置1搭载于车辆AM时,由于在车辆AM停车时进行内部电阻的测定,所以能够降低在车辆AM的行驶时产生的、因对蓄电装置1的负载的变动产生的噪声、来自电动机控制用的逆变器的噪声等带来的影响。由此,由于该噪声的频率接近第2频率的频段,所以不会对蓄电装置1的内部温度的测定带来影响。由此,能够基于更准确的内部温度,来进行初始SOH以及初始SOC的补正,并能够更加准确地探测蓄电装置1的SOH以及SOC。
此外,用于对蓄电装置1进行测量的信号的频率是将正极集电体A1、电解质E1、隔板S1以及负极集电体C1的至少一个的阻抗主要作为非离子传导的电子传导性的电阻来测定的第2频率,所以不会使因蓄电装置1的劣化状态(SOH)、充电状态(SOC)的不同导致的离子行为的不同较大地反映到测定值中。由此,由于对电子传导性的电阻,换言之由于对阻抗中的电阻(R,实部)进行测定,所以能够测定仅依赖于温度的蓄电装置1的内部阻抗的变化,能够更准确地测定蓄电装置1的内部温度。由此,能够基于更准确的内部温度来进行初始SOH以及初始SOC的补正,能够更加准确地探测蓄电装置1的SOH以及SOC。
此外,由于蓄电装置1是反复充放电类型的二次蓄电装置,所以蓄电装置1的劣化状态(SOH)、充电状态(SOC)在每次都会不同。在本发明的第1实施方式的蓄电装置1的状态探测方法中,由于因蓄电装置1的劣化状态(SOH)、充电状态(SOC)的不同导致的离子行为的不同不会较大地反映到测定值中,所以即使在使用这样的蓄电装置1的情况下,也能够准确地测定蓄电装置1的内部温度。更进一步地,在将二次电池应用于大容量的产品的情况下,虽然在大电流下的充放电时,由于蓄电装置1的内部发热而使蓄电装置1的内部温度与蓄电装置1的表面温度之差较大,但是在此时也能够准确地测定蓄电装置1的内部温度。通过这些事项,能够基于更加准确的内部温度来进行初始SOH以及初始SOC的补正,能够越发更加准确地探测蓄电装置1的SOH以及SOC。
[第2实施方式]
图5是说明本发明的第2实施方式的蓄电装置1的状态探测方法的图,是锂离子二次电池L1的等效电路图。第2实施方式的蓄电装置1的状态探测方法使用与第1实施方式中采用的图1的测定系统101相同的系统。另外,针对与第1实施方式相同的构成,附加相同的符号并省略详细的说明。
与图1同样,与测定系统101相同的系统具备:用于对蓄电装置1赋予第2频率的信号的交流信号源部5H;用于对蓄电装置1赋予第1频率的交流信号或者直流信号的信号源部5L;在这些信号被施加时检测要在蓄电装置1中观测的电流以及电压的电流检测部4以及电压检测部6;使用所输入的第2频率的信号和检测到的电流以及电压来计算内部温度的内部温度计算部7;使用所输入的第1频率的信号和检测到的电流以及电压来计算蓄电装置1的状态的状态计算部8;以及使用由内部温度计算部7计算出的内部温度,对由状态计算部8计算出的状态进行补正并推定的状态检测部9。
在此,详述了使用锂离子二次电池L1(参照图2)作为蓄电装置1的情况。如图5所示,图2所示的锂离子二次电池L1的等效电路具备:正极集电体A1、电解质E1、隔板S1以及负极集电体C1中的电感、电阻以及静电电容。
并且,在图5中,La以及Ra分别表示正极集电体A1的电感以及电阻,Ca以及Rb分别表示依赖于正极部分的反应的静电电容以及电阻,Rc表示由电解质E1引起的电阻,Cb以及Rd分别表示由通过隔板S1的离子引起的静电电容以及电阻,Cc以及Re分别表示依赖于负极部分的反应的静电电容以及电阻,Lb以及Rf分别表示负极集电体C1的电感以及电阻。
如图5所示,在锂离子二次电池L1的内部阻抗中,离子行为的影响大的是:依赖于正极集电体A1部分的反应的静电电容Ca、电阻Rb、由通过隔板S1的离子引起的静电电容Cb、电阻Rd、以及依赖于负极部分的反应的静电电容Cc、电阻Re。本发明者关注于这一点,认为:只要能够实现将依赖于正极集电体A1部分的反应的静电电容Ca、电阻Rb、由通过隔板S1的离子引起的静电电容Cb、电阻Rd、以及依赖于负极部的反应的静电电容Cc、电阻Re的影响充分降低的条件,不就能够高精度地测定内部阻抗了吗。
即,本发明的主旨是,在蓄电装置1(例如,锂离子二次电池L1)中使用电感分量处于支配地位的、即电抗分量为感性的第2频率的信号来测定内部阻抗。在这样的高频率下,由于静电电容Ca、Cb、Cc实际上被短路,所以能够在充分降低了因离子行为造成的影响的状态下测定内部阻抗。
本发明的第2实施方式的蓄电装置1的状态探测方法中使用的信号的第2频率变高到电感处于支配地位的、即电抗分量为感性的程度,将正极集电体A1、电解质E1、隔板S1以及负极集电体C1的至少一个的阻抗主要作为非离子传导的电子传导性的电阻来测定,所以不会使因蓄电装置1的劣化状态(SOH)、充电状态(SOC)的不同导致的离子行为的不同较大地反映到测定值中。并且,由于主要测定电子传导性的电阻,换言之主要测定阻抗中的电阻(R,实部),所以能够测定仅依赖于温度的蓄电装置1的电阻,能够更准确地测定蓄电装置1的内部温度。
并且,以蓄电装置1的内部阻抗的电容分量比电感分量更处于支配地位的、即电抗分量为容性的1频率的信号,来测定蓄电装置1的内部电阻,根据该内部电阻的测定值来计算蓄电装置1的初始SOH或者初始SOC。并且,能够使用上述的准确的内部温度,对初始SOH或者初始SOC进行补正,推定SOH或者SOC。由此,能够求取准确的SOH或者SOC。
如以上,在第2实施方式中,虽然叙述了使用与测定系统101相同的系统来探测蓄电装置1的SOH以及SOC的探测方法,但是不限于将SOH以及SOC一起探测,也包括仅针对SOH或者仅针对SOC的探测方法。
通过以上,本发明的第2实施方式的蓄电装置1的状态探测方法根据蓄电装置1的内部电阻相对于第1频率的测定值来计算蓄电装置1的初始SOH或者初始SOC,根据蓄电装置1的内部阻抗的阻抗测定值来计算内部温度,使用内部温度的计算值,对初始SOH或者初始SOC进行补正,推定SOH或者SOC,所以能够进行基于计算出的内部温度的补正,能够求取准确的SOH或者SOC。特别是,由于以蓄电装置1的内部阻抗的电感分量比电容分量更处于支配地位的、即电抗分量为感性的第2频率的信号,来测定蓄电装置1的内部阻抗,所以能够在充分降低了因离子行为造成的影响的状态下测定内部阻抗,并能够更准确地测定蓄电装置1的内部温度。由此,能够基于准确的内部温度来进行初始SOH或者初始SOC的补正。通过这些事项,能够准确地探测蓄电装置1的SOH或者SOC。另外,本发明的第2实施方式涉及的构成以及方法能够与其他实施方式涉及的构成以及方法适当组合来实施。
[第3实施方式]
图6是说明本发明的第3实施方式的蓄电装置1的状态探测方法的图,是用于测定蓄电装置1的状态(SOH,SOC)的测定系统103的方框图。第3实施方式的蓄电装置1的状态探测方法与第1实施方式在交流信号源部5H的构成方面不同。另外,针对于第1实施方式相同的构成,附加相同的符号,并省略详细的说明。
本发明的第3实施方式的蓄电装置1的状态探测方法是使用图6所示的用于测定蓄电装置1的状态(SOH,SOC)的测定系统103来进行的方法。如图6所示,测定系统103具有与测定系统101相同的构成,其具备:用于对蓄电装置1赋予第2频率的信号的交流信号源部5H;用于对蓄电装置1赋予第1频率的交流信号或者直流信号的信号源部5L;在这些信号被施加时检测要在蓄电装置1中观测的电流以及电压的电流检测部4以及电压检测部6;使用所输入的第2频率的信号和检测到的电流以及电压来计算内部温度的内部温度计算部7;使用所输入的第1频率的信号和检测到的电流以及电压来计算蓄电装置1的状态的状态计算部8;以及使用由内部温度计算部7计算出的内部温度,对由状态计算部8计算出的状态进行补正并推定的状态检测部9。
此外,在测定系统103中,交流信号源部5H经由电容器(C11,C12)与负载FR1并联连接,且没有配置于蓄电装置1的电流路径上。由此,由于交流信号部没有被包括在直流路径上,所以能够避免交流信号部中的直流电力的消耗。该测定系统103例如使用于以100kHz以上的第2频率来测定蓄电装置1的状态的情况。
本发明的第3实施方式的蓄电装置1的状态探测方法中使用的信号的第2频率与第2实施方式同样,变高到电感处于支配地位的、即电抗分量为感性的程度。并且,由于将正极集电体A1、电解质E1、隔板S1以及负极集电体C1的至少一个的阻抗主要作为非离子传导的电子传导性的电阻来测定,所以不会使因蓄电装置1的劣化状态(SOH)、充电状态(SOC)的不同导致的离子行为的不同较大地反映到测定值中。并且,由于主要测定电子传导性的电阻,换言之,主要测定阻抗中的电阻(R,实部),所以能够测定仅依赖于温度的蓄电装置1的电阻,并能够更准确地测定蓄电装置1的内部温度。
在此,离子传导的电阻和电子传导的电阻能够基于阻抗的温度依赖性来辨别。在离子传导的情况下,温度越高则离子的移动度越大,阻抗越小(即,阻抗的温度依赖性为负)。在电子传导的情况下,特别是在金属的情况下,由于温度越高通过原子的振动越妨碍电子的移动,所以阻抗变大(即,阻抗的温度依赖性为正)。因此,通过使用阻抗随着温度的上升而变大这样的第2频率(阻抗的温度依赖性为正的频率),同样能够测定仅依赖于温度的蓄电装置1的电子传导性的电阻,并能够更准确地测定蓄电装置1的内部温度。
并且,以蓄电装置1的内部阻抗随着温度的上升而变小的第1频率的信号,来测定蓄电装置1的内部电阻,根据该内部电阻的测定值来计算蓄电装置1的初始SOH或者初始SOC。并且,也能够使用上述的准确的内部温度,对初始SOH或者初始SOC进行补正,推定SOH或者SOC。由此,能够求取准确的SOH或者SOC。
如以上,在第3实施方式中,叙述了使用测定系统103来探测蓄电装置1的SOH以及SOC的探测方法,但是并不限于将SOH以及SOC一起探测,也包括仅针对SOH或者仅针对SOC的探测方法。
通过以上,本发明的第3实施方式的蓄电装置1的状态探测方法根据蓄电装置1的内部电阻相对于第1频率的测定值来计算蓄电装置1的初始SOH或者初始SOC,根据蓄电装置1的内部阻抗的阻抗测定值来计算内部温度,使用内部温度的计算值,对初始SOH或者初始SOC进行补正,推定SOH或者SOC,所以能够进行基于计算出的内部温度的补正,能够求取准确的SOH或者SOC。特别是,由于以蓄电装置1的内部阻抗随着温度的上升而变大的第2频率的信号,来测定蓄电装置1的内部阻抗,所以能够测定仅依赖于温度的蓄电装置1的电子传导性的电阻,并能够更准确地测定蓄电装置1的内部温度。由此,能够基于准确的内部温度来进行初始SOH或者初始SOC的补正。通过这些事项,能够准确地探测蓄电装置1的SOH或者SOC。另外,本发明的第3实施方式涉及的构成以及方法能够与其他实施方式涉及的构成以及方法适当组合来实施。
[第4实施方式]
图7是说明本发明的第4实施方式的蓄电装置1的状态探测方法的图,是表示提供给蓄电装置1的信号的频率与内部阻抗的实部(电阻)之间的关系的一例的曲线图。第4实施方式的蓄电装置1的状态探测方法与第1实施方式相比,图1的交流信号源部5H的规格不同,产生10kHz以上的第2频率的信号。由于以该10kHz以上的第2频率的信号来进行测定,所以响应时间为0.1m秒以下,如图3所示,蓄电装置1的离子不对该第2频率进行追随,得到了蓄电装置1的电子传导性的电阻值。由此,通过计算10kHz以上的第2频率下的蓄电装置1的内部阻抗,并将计算出的值作为测定值,从而就不会测定到因离子行为的不同导致的温度误差。
此外,在图7中,示出充电率为25%、50%、75%、100%、温度为0℃、20℃、40℃的各个条件下的关系。根据图7,能够确认到:在电感分量处于支配地位的、即电抗分量为感性的第2频率下,内部阻抗主要依赖于温度,而不依赖于充电率。另外,为了提高阻抗的测定精度,优选将测定中使用的信号的第2频率设为10kHz以上,更优选设为因温度导致的阻抗变化大的100kHz以上。另一方面,如果考虑阻抗的测定的容易性,则最好将信号的第1频率抑制到1MHz以下。即,最好以1kHz以下的第1频率的信号来测定蓄电装置1的内部电阻,并根据内部电阻相对于该第1频率的测定值来计算蓄电装置1的初始SOH或者初始SOC,以10kHz以上优选为100kHz以上的第2频率的信号,来测定蓄电装置1的内部阻抗,并根据内部阻抗的阻抗测定值来计算蓄电装置1的内部温度,使用该内部温度的计算值,对初始SOH或者初始SOC进行补正,推定SOH或者SOC。由此,能够进行基于计算出的准确的内部温度的补正,并能够求取准确的SOH或者SOC。另外,以100kHz以上的第2频率来测定蓄电装置1的状态的情况适于使用图6所示的测定系统103的情况。
此外,在图14中,示出测定中使用的信号的频率与因温度导致的阻抗变化量的关系。在图14的例子中,可知:阻抗随着温度的上升而变小的频率不足10kHz,阻抗随着温度的上升而变大的频率为10kHz以上。阻抗根据温度的不同,以进行一定以上较大变化的频率来测定阻抗的方法,能够精度良好地测定SOH、内部温度。于是,作为第1频率,优选为1kHz以下,作为第2频率,优选为100kHz以上1MHz以下。
通过以上,本发明的第4实施方式的蓄电装置1的状态探测方法根据蓄电装置1的内部电阻相对于第1频率的测定值来计算蓄电装置1的初始SOH或者初始SOC,根据蓄电装置1的内部阻抗的阻抗测定值来计算内部温度,使用内部温度的计算值,来对初始SOH或者初始SOC进行补正,推定SOH或者SOC,所以能够进行基于计算出的内部温度的补正,能够求取准确的SOH或者SOC。特别是,由于以10kHz以上的第2频率的信号来测定蓄电装置1的内部阻抗,并根据测定值计算蓄电装置1的内部温度,所以蓄电装置1的电解质E1的离子不会对该第2频率进行追随,不会测定到因离子行为的不同导致的温度误差。由此,不会使因蓄电装置1的劣化状态(SOH)、充电状态(SOC)的不同导致的离子行为的不同反映到测定值中。由此,能够测定仅依赖于温度的蓄电装置1的内部阻抗,并能够准确地测定蓄电装置1的内部温度。因此,能够使用该准确的内部温度,对初始SOH或者初始SOC进行补正,推定SOH或者SOC,并能够准确地探测蓄电装置1的SOH或者SOC。
本发明的第4实施方式涉及的构成以及方法能够与其他实施方式涉及的构成以及方法适当组合来实施。此外,在第4实施方式中,虽然叙述了使用测定系统来探测蓄电装置1的SOH以及SOC的探测方法,但是不限于将SOH以及SOC一起探测,也包括仅针对SOH或者仅针对SOC的探测方法。
[第5实施方式]
图8是说明本发明的第5实施方式的蓄电装置1的状态探测方法的图,是用于测定蓄电装置1的状态(SOH,SOC)的测定系统105的方框图。第5实施方式的蓄电装置1的状态探测方法与第1实施方式相比,在设置有从提供给蓄电装置1的脉冲转换成频率分量的转换部3这一点不同。另外,针对与第1实施方式相同的构成,附加相同的符号,并省略详细的说明。
本发明的第5实施方式的蓄电装置1的状态探测方法是使用图8所示的用于测定蓄电装置1的状态(SOH,SOC)的测定系统105来进行的方法。如图8所示,该测定系统105具备:用于对蓄电装置1赋予第1频率的交流信号或者直流信号的信号源部5L;在从开关/接通等触发器TR对蓄电装置1提供脉冲信号时将蓄电装置1的电压以及电流的波形转换成频率分量的转换部3;在脉冲被施加时检测要在蓄电装置1中观测的电流以及电压的电流检测部4以及电压检测部6;使用所输入的第2频率的信号和检测到的电流以及电压来计算内部温度的内部温度计算部7;使用所输入的第1频率的信号和检测到的电流以及电压来计算蓄电装置1的状态的状态计算部8;以及使用由内部温度计算部7计算出的内部温度,对由状态计算部8计算出的状态进行补正并推定的状态检测部9。
在例如是汽车的情况下,列举发动机起动时的开关/接通、实施了再生制动时的充电时、蓄电装置1的急速充电时等,作为上述的触发器TR。虽然将此时产生的脉冲信号提供给蓄电装置1,但是能够利用傅里叶变换将通过该脉冲信号使蓄电装置1诱发的过渡响应信号转换成频率分量。从包含在脉冲信号中的频率分量之中,选择蓄电装置1的离子难于追随的第2频率,计算该第2频率下的蓄电装置1的内部阻抗,将计算出的值作为测定值,从而不会测定到因离子行为的不同导致的温度误差。由此,由于不会使因蓄电装置1的充电状态(SOH)、劣化状态SOC)的不同导致的离子行为的不同较大地反映到测定值中,所以能够准确地测定蓄电装置1的内部温度。并且,本发明的第5实施方式的蓄电装置1的状态探测方法在根据蓄电装置1的内部电阻相对于第1频率的测定值来计算出蓄电装置1的初始SOH或者初始SOC之后,使用上述的准确的内部温度,对初始SOH或者初始SOC进行补正,推定SOH或者SOC。由此,能够求取准确的SOH或者SOC。
通过以上,本发明的第5实施方式的蓄电装置1的状态探测方法根据蓄电装置1的内部电阻相对于第1频率的测定值来计算蓄电装置1的初始SOH或者初始SOC,根据蓄电装置1的内部阻抗的阻抗测定值来计算内部温度,使用内部温度的计算值,对初始SOH或者初始SOC进行补正,推定SOH或者SOC,所以能够进行基于计算出的内部温度的补正,并能够求取准确的SOH或者SOC。特别是,由于以蓄电装置1的电解质E1的离子难于进行追随的第2频率的信号,来测定蓄电装置1的内部阻抗,所以能够在充分降低了因离子的行为造成的影响的状态下测定内部阻抗,能够更准确地测定蓄电装置1的内部温度。由此,能够基于准确的内部温度进行初始SOH或者初始SOC的补正。通过这些事项,能够准确地探测蓄电装置1的SOH或者SOC。
此外,由于利用对通过提供给蓄电装置1的脉冲信号而使蓄电装置1诱发的过渡响应信号的傅里叶变换,将离子难于追随的第2频率下的内部阻抗的计算值作为测定值,所以不必设置用于对蓄电装置1赋予高频率的信号的交流信号源,也不必对蓄电装置1重新给出高频率的信号。由此,不必准备用于测定的交流信号源,能够降低使用了本发明的第5实施方式的蓄电装置1的状态探测方法的蓄电装置1的制造成本。
本发明的第5实施方式涉及的构成以及方法能够与其他实施方式涉及的构成以及方法适当组合来实施。此外,在第5实施方式中,虽然叙述了使用测定系统105来探测蓄电装置1的SOH以及SOC的探测方法,但是不限于将SOH以及SOC一起探测,也包括仅针对SOH或者仅针对SOC的探测方法。
[第6实施方式]
图9是说明本发明的第6实施方式的蓄电装置1的状态探测方法的图,是用于测定蓄电装置1的状态(SOH,SOC)的测定系统106的方框图。第6实施方式的蓄电装置1的状态探测方法与第1实施方式相比,在使用用于去除在负载FR4以及充电电路11中产生的高频率的噪声的低通滤波器12a、12b这一点不同。另外,针对与第1实施方式相同的构成,附加相同的符号,并省略详细的说明。
第6实施方式的蓄电装置1的状态探测方法是使用图9所示的用于测定蓄电装置1的状态(SOH,SOC)的测定系统106来进行的方法。如图9所示,测定系统106具备:用于对蓄电装置1赋予第1频率的交流信号或者直流信号的信号源部5L;用于对蓄电装置1赋予第2频率的信号的交流信号源部5H;在这些信号被施加时检测要在蓄电装置1中观测的电流以及电压的电流检测部4以及电压检测部6;使用从交流信号源部5H输入的第2频率的信号和由电流检测部4以及电压检测部6检测的电流以及电压来计算蓄电装置1的内部温度的内部温度计算部7;使用所输入的第1频率的信号和检测到的电流以及电压来计算蓄电装置1的状态的状态计算部8;以及使用由内部温度计算部7计算出的内部温度,对由状态计算部8计算出的状态进行补正并推定的状态检测部9。
经由开关SWa与蓄电装置1连接作为电力的提供目的地的负载FR4和对蓄电装置1进行充电的充电电路11。通过开关SWa,在蓄电装置1的放电时将蓄电装置1与负载FR4连接,在蓄电装置1的充电时将蓄电装置1与充电电路11连接。代表性地,负载FR4是将蓄电装置1的直流电力转换成交流电力的逆变器等电力变换装置。与负载FR4并联连接用于抑制纹波电流的电容器C14。
与负载FR4串联连接低通滤波器12a。将低通滤波器12a设置于负载FR4与蓄电装置1之间,去除在负载FR4中产生的信号的高频分量(噪声)。另外,低通滤波器12a设置于比用于抑制波纹电流的电容器C14更靠蓄电装置1侧。同样地,与充电电路11串联连接低通滤波器12b。将低通滤波器12b设置于充电电路11与蓄电装置1之间,去除在充电电路11中产生的信号的高频分量(噪声)。
在测定系统106中,为了测定内部温度而使用的信号的第2频率比低通滤波器12a、12b的通过频段高。即,在负载FR4、充电电路11中产生的信号的高频分量(噪声)由低通滤波器12a、12b去除,不会对电流检测部4以及电压检测部6的检测精度带来影响。由此,能够防止因来自负载FR4、充电电路11的信号导致的内部温度的测定精度的降低。并且,本发明的第6实施方式的蓄电装置1的状态探测方法在根据蓄电装置1的内部电阻相对于第1频率的测定值来计算出蓄电装置1的初始SOH或者初始SOC之后,使用上述准确的内部温度,对初始SOH或者初始SOC进行补正,推定SOH或者SOC。由此,能够求取准确的SOH或者SOC。
通过以上,本发明的第6实施方式的蓄电装置1的状态探测方法根据蓄电装置1的内部电阻相对于第1频率的内部电阻的测定值来计算蓄电装置1的初始SOH或者初始SOC,并根据蓄电装置1的内部阻抗的阻抗测定值来计算内部温度,使用内部温度的计算值,对初始SOH或者初始SOC进行补正,推定SOH或者SOC,所以能够进行基于计算出的内部温度的补正,并能够求取准确的SOH或者SOC。特别是,由于以蓄电装置1的内部阻抗随着温度的上升而变大的第2频率的信号,来测定蓄电装置1的内部阻抗,所以能够测定仅依赖于温度的蓄电装置1的电子传导性的电阻,能够更准确地测定蓄电装置1的内部温度。由此,能够基于准确的内部温度来进行初始SOH或者初始SOC的补正。通过这些事项,能够准确地探测蓄电装置1的SOH或者SOC。
此外,由于将低通滤波器12b设置于与蓄电装置1连接的充电电路11和蓄电装置1之间,所以能够去除在充电电路11中产生的内部温度测定用的信号的第2频率的噪声。由此,能够防止因来自充电电路11的噪声导致的内部阻抗的测定精度的降低,将温度的计算精度维持得较高。由此,能够基于更准确的内部温度来进行初始SOH以及初始SOC的补正,并能够更加准确地探测蓄电装置1的SOH以及SOC。
此外,由于将低通滤波器12a设置于与蓄电装置1连接的负载FR4和蓄电装置1之间,所以能够去除在负载FR4中产生的内部温度测定用的信号的第2频率的噪声。由此,能够防止因来自负载FR4的噪声导致的内部阻抗的测定精度的降低,将温度的计算精度维持得较高。由此,能够基于更准确的内部温度来进行初始SOH以及初始SOC的补正,并能够更加准确地探测蓄电装置1的SOH以及SOC。
本发明的第6实施方式涉及的构成以及方法能够与其他实施方式涉及的构成以及方法适当组合来实施。此外,在第6实施方式中,虽然叙述了使用测定系统106来探测蓄电装置1的SOH以及SOC的探测方法,但是不限于将SOH以及SOC一起探测,也包括仅针对SOH或者仅针对SOC的探测方法。
[第7实施方式]
图10是说明本发明的第7实施方式的蓄电装置1的状态探测方法的图,是用于测定蓄电装置1的状态(SOH,SOC)的测定系统107的方框图。第7实施方式的蓄电装置1的状态探测方法与第1实施方式相比,在使用由负载FR5产生的高频率的信号来测定蓄电装置1的内部阻抗这一点不同。另外,针对与第1实施方式相同的构成,附加相同的符号,省略详细的说明。
第7实施方式的蓄电装置1的状态探测方法是使用图10所示的用于测定蓄电装置1的状态(SOH,SOC)的测定系统107来进行的方法。如图10所示,与测定系统107连接被从蓄电装置1供给电力的负载FR5。代表性地,负载FR5是将蓄电装置1的直流电力转换成交流电力的逆变器、DC-DC转换器等电力变换器17,具备开关频率被固定的开关电源(未图示)。电力变换器17(负载FR5)构成为,按照适于蓄电装置1的内部温度的测定的高频率(第2频率)的信号进行开关动作,将伴随该开关动作的第2频率的信号(杂音)用于测定中。
此外,测定系统107具备:用于对蓄电装置1赋予第1频率的交流信号或者直流信号的信号源部5L;在来自电力变换器17(负载FR5)的开关电源的信号被施加时检测要在蓄电装置1中观测的电流以及电压的电流检测部4以及电压检测部6;使用从电力变换器17(负载FR5)输入的第2频率的信号和由电流检测部4以及电压检测部6检测到的电流以及电压来计算蓄电装置1的内部温度的内部温度计算部7;使用所输入的第1频率的信号和检测到的电流以及电压来计算蓄电装置1的状态的状态计算部8;以及使用由内部温度计算部7计算出的内部温度,对由状态计算部8计算出的状态进行补正并推定的状态检测部9。
通过以上,本发明的第7实施方式的蓄电装置1的状态探测方法根据蓄电装置1的内部电阻相对于第1频率的测定值来计算蓄电装置1的初始SOH或者初始SOC,根据蓄电装置1的内部阻抗的阻抗测定值来计算内部温度,使用内部温度的计算值,对初始SOH或者初始SOC进行补正,推定SOH或者SOC,所以能够进行基于计算出的内部温度的补正,并能够求取准确的SOH或者SOC。特别是,由于以蓄电装置1的内部阻抗随着温度的上升而变大的第2频率的信号,来测定蓄电装置1的内部阻抗,所以能够测定仅依赖于温度的蓄电装置1的电子传导性的电阻,并能够更准确地测定蓄电装置1的内部温度。由此,能够基于准确的内部温度进行初始SOH或者初始SOC的补正。通过这些事项,能够准确地探测蓄电装置1的SOH或者SOC。
此外,由于使用由与蓄电装置1连接的电力变换器17(负载FR5)的开关电源产生的第2频率的信号,来测定蓄电装置1的内部阻抗,所以不必设置在第1实施方式的测定系统101、103、106中使用的交流信号源部5H。由此,能够将温度测定精度维持得较高,同时能够降低本发明的第7实施方式的蓄电装置1的状态探测方法所使用的测定系统107所需的成本。
本发明的第7实施方式涉及的构成以及方法能够与其他实施方式涉及的构成以及方法适当组合来实施。此外,在第7实施方式中,虽然叙述了使用测定系统107来探测蓄电装置1的SOH以及SOC的探测方法,但是不限定于将SOH以及SOC一起探测,也包括仅针对SOH或者仅针对SOC的探测方法。
[第8实施方式]
图11是说明本发明的第8实施方式的蓄电装置1的状态探测方法的图,是用于测定蓄电装置1的状态(SOH,SOC)的测定系统108的方框图。图12是说明本发明的第8实施方式的蓄电装置1的状态探测方法的图,是表示电流的相位与电压的相位相一致的状况的曲线图。第8实施方式的蓄电装置1的状态探测方法与第1实施方式相比,在使用用于使第2频率下的电流的相位与电压的相位相一致的相位补偿电路14这一点不同。另外,针对与第1实施方式相同的构成,附加相同的符号,省略详细的说明。
第8实施方式的蓄电装置1的状态探测方法是使用图11所示的用于测定蓄电装置1的状态(SOH,SOC)的测定系统108来进行的方法。如图11所示,测定系统108具备:用于对蓄电装置1赋予第1频率的交流信号或者直流信号的信号源部5L;用于对蓄电装置1赋予第2频率的信号的交流信号源部5H;在来自交流信号源部5H的信号被施加时检测要在蓄电装置1中观测的电流以及电压的电流检测部4以及电压检测部6;使用所输入的第2频率的信号和检测到的电流以及电压来计算蓄电装置1的内部温度的内部温度计算部7;使用所输入的第1频率的信号和检测到的电流以及电压来计算蓄电装置1的状态的状态计算部8;以及使用由内部温度计算部7计算出的内部温度,对由状态计算部8计算出的状态进行补正并推定的状态检测部9。
与蓄电装置1连接用于使在来自交流信号源部5H的第2频率的信号下产生的电流以及电压的相位一致的相位补偿电路14。通常,要求取蓄电装置1的内部阻抗,为了测量电流与电压之间的相位差而需要时间分辨率高的电流检测部4以及电压检测部6。相对于此,在本发明的第8实施方式的测定系统108中,由于通过相位补偿电路14来使第2频率下的电流与电压之间的相位一致,所以即使电流检测部4以及电压检测部6的时间分辨率不高,也能够精度良好地测量蓄电装置1的内部阻抗的电阻分量(实部)。此外,由于不必计算出电流与电压之间的相位差,所以能够实时地测量蓄电装置1的内部阻抗。
相位补偿电路14优选设置为,由蓄电装置1和相位补偿电路14来构成以所述第2频率进行谐振的串联谐振电路。由此,构成为,通过蓄电装置1的第2频率下的感性电抗而具有以第2频率进行串联谐振的容性电抗。由于在该情况下,能够在谐振频率中将阻抗的虚部设为0,所以如果使用该谐振频率(相当于第2频率)的信号,就能够仅检测蓄电装置1的内部阻抗的电阻分量。
此外,由于在本发明的第8实施方式的蓄电装置1的状态探测方法所使用的第2频率下,蓄电装置1的阻抗的电感分量处于支配地位的、即电抗分量为感性,所以相位补偿电路14优选包括电容器(未图示)。在该情况下,能够通过结构简单的相位补偿电路14来使电流与电压之间的相位一致。
图12是表示通过由蓄电装置1和相位补偿电路14构成的谐振电路使第2频率下的电流的相位与电压的相位相一致的状况的曲线图。在图12中,以交流信号源部5H作为恒定电流源,例示出产生了频率为300kHz、最大值以及最小值为±20mA的交流电流的情况。如图12所示,可很好地理解:通过使用相位补偿电路14,从而使电流(虚线)的相位与电压(实线)的相位相一致。
通过以上,在本发明的第8实施方式的蓄电装置1的状态探测方法中,根据蓄电装置1的内部电阻相对于第1频率的测定值来计算蓄电装置1的初始SOH,根据蓄电装置1的内部阻抗的阻抗测定值来计算内部温度,使用内部温度的计算值,对初始SOH进行补正,并推定SOH,所以能够进行基于计算出的内部温度的补正,并能够求取准确的SOH。特别是,由于以蓄电装置1的内部阻抗的电感分量比电容分量更处于支配地位的、即电抗分量为感性的第2频率的信来测定蓄电装置1的内部阻抗,所以能够在充分降低了因离子行为导致的影响的状态下测定内部阻抗,并能够更准确地测定蓄电装置1的内部温度。由此,能够基于准确的内部温度来进行初始SOH的补正。通过这些事项,能够准确地探测蓄电装置1的SOH。
此外,通过与蓄电装置1连接的相位补偿电路14来使电流的相位与电压的相位相一致,从而即使检测装置的性能不高,也能够精度良好地测量蓄电装置1的内部阻抗。由此,能够将温度测定精度维持得较高,同时降低测定系统108所需的成本。
此外,通过由蓄电装置1的感性电抗和相位补偿电路14的容性电抗来构成以第2频率进行谐振的谐振电路,从而能够在该谐振频率下将阻抗的虚部设为0。由此,能够根据谐振频率的信号,仅检测蓄电装置1的内部阻抗的电阻分量。由此,能够基于更准确的内部温度来进行初始SOH以及初始SOC的补正,并能够更加准确地探测蓄电装置1的SOH以及SOC。
此外,由于相位补偿电路14包括电容器,所以能够由结构简单的相位补偿电路14来使电流的相位与电压的相位相一致。由此,能够低价地制作相位补偿电路14,并能够降低本发明的第8实施方式的蓄电装置1的状态探测方法所使用的测定系统108所需的成本。
本发明的第8实施方式涉及的构成以及方法能够与其他实施方式涉及的构成以及方法适当组合来实施。此外,在第8实施方式中,虽然叙述了使用测定系统108来探测蓄电装置1的SOH以及SOC的探测方法,但是不限于将SOH以及SOC一起探测,也包括仅针对SOH或者仅针对SOC的探测方法。
[第9实施方式]
第9实施方式的蓄电装置1的状态探测方法例如在图9所示的测定系统106中,在蓄电装置1的阻抗比从蓄电装置1侧观察到的充电电路11的阻抗小的条件下,测定蓄电装置1的内部阻抗。此外,例如在图10所示的测定系统107中,在蓄电装置1的阻抗比从蓄电装置1侧观察到的负载的阻抗小的条件下,测定蓄电装置1的内部阻抗。
具体来说,将蓄电装置1的阻抗设为Z1,将从蓄电装置1侧观察到的负载的阻抗设为Z2,将从蓄电装置1侧观察到的充电电路11的负载设为Z3,在使用于测定的第2频率下,满足Z1<Z2,或者Z1<Z3。在该情况下,由于蓄电装置1以外的构成的影响变小,所以能够提高内部阻抗的测定精度。其结果是,能够实现高的温度测定精度。
此外,由于以蓄电装置1的阻抗比充电电路11的阻抗小的第2频率的信号来测定蓄电装置1的内部阻抗,所以在内部阻抗的测定中充电电路11的影响变小。由此,能够提高内部阻抗的测定精度,高精度地计算出温度。由此,能够基于更准确的内部温度来进行初始SOH以及初始SOC的补正,并能够更加准确地探测蓄电装置1的SOH以及SOC。
此外,由于以蓄电装置1的阻抗比负载的阻抗小的第2频率的信号来测定蓄电装置1的内部阻抗,所以在内部阻抗的测定中负载的影响变小。由此,能够提高内部阻抗的测定精度,高精度地计算出温度。由此,能够基于更准确的内部温度来进行初始SOH以及初始SOC的补正,并能够更加准确地探测蓄电装置1的SOH以及SOC。
本发明的第9实施方式涉及的构成以及方法能够与其他实施方式涉及的构成以及方法适当组合来实施。此外,在第9实施方式中,虽然叙述了使用测定系统来探测蓄电装置1的SOH以及SOC的探测方法,但是不限于将SOH以及SOC一起探测,也包括仅针对SOH或者仅针对SOC的探测方法。
另外,本发明不限定于上述实施方式,例如能够如以下进行变形来实施,这些实施方式也属于本发明的技术的范围。
<变形例1>
图13是说明本发明的第1实施方式的蓄电装置1的状态探测方法的变形例1的图,是用于测定蓄电装置1的内部温度的测定系统C101的方框图。如图13所示,在上述第1实施方式的测定系统101的测定体系中,也可以是设置了开关SW1、开关SW2以及虚负载(dummy load)DR的测定系统C101。由此,在测定时受到了负载FR1的影响的情况下,也能够在可以不驱动负载FR1的定时下,通过打开开关SW1并关闭开关SW2进行测定,来得到精度更高的测定值。
本发明不限定于上述实施的方式,只要不脱离本发明的目的范围就能够适当变更。
符号说明
1 蓄电装置
4 电流检测部
5H 交流信号源部
5L 信号源部
6 电压检测部
7 内部温度计算部
8 状态计算部
9 状态检测部
11 充电电路
12a,12b 低通滤波器
14 相位补偿电路
17 电力变换器
101,103,105,106,107,108,C101 测定系统
A1 正极集电体
C1 负极集电体
E1 电解质
S1 隔板
FR1,FR4,FR5 负载