CN108152743A - 电池状态推测装置 - Google Patents

电池状态推测装置 Download PDF

Info

Publication number
CN108152743A
CN108152743A CN201711245176.3A CN201711245176A CN108152743A CN 108152743 A CN108152743 A CN 108152743A CN 201711245176 A CN201711245176 A CN 201711245176A CN 108152743 A CN108152743 A CN 108152743A
Authority
CN
China
Prior art keywords
slope
complex impedance
battery
battery status
complex
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201711245176.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108152743B (zh
Inventor
小熊泰正
逢坂哲弥
津田信悟
内海和明
横岛时彦
向山大吉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Waseda University
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Waseda University
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Waseda University, Toyota Motor Corp filed Critical Waseda University
Publication of CN108152743A publication Critical patent/CN108152743A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108152743B publication Critical patent/CN108152743B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/3644—Constructional arrangements
    • G01R31/3648—Constructional arrangements comprising digital calculation means, e.g. for performing an algorithm
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/389—Measuring internal impedance, internal conductance or related variables
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/367—Software therefor, e.g. for battery testing using modelling or look-up tables
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/392—Determining battery ageing or deterioration, e.g. state of health
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

本发明提供一种电池状态推测装置，使用阻抗准确地推测电池的状态。电池状态推测装置(100)具备：取得单元(110)，在不同的多个温度下取得电池的复阻抗；计算单元(120)，计算在复平面上将所取得的多个复阻抗的在第一预定频率下的值相互连结而得到的直线的斜率来作为复阻抗的斜率，该复平面将复阻抗的实数分量及虚数分量作为轴；存储单元(130)，预先存储复阻抗的斜率和与电池相关的电池状态的关系；以及推测单元(140)，根据计算出的复阻抗的斜率和所存储的关系来推测电池状态。

Description

电池状态推测装置
技术领域
本发明涉及推测搭载于车辆等的电池的状态的电池状态推测装置的技术领域。
背景技术
作为这种装置，已知通过解析电池的阻抗来推测电池的充电量、劣化状态等的装置。例如，专利文献1中提出有根据将频率不同的两个以上的复阻抗连结起来的直线的倾斜角度来检测电池的充电量的技术。另外，在专利文献2中，提出有利用蓄电装置内的离子难以追随的频率的信号来测定内部阻抗，并根据测定值计算蓄电装置内部的温度的技术。
另外，作为计算电池的阻抗的方法，例如在专利文献3中公开有对针对输入的矩形波信号的应答信号进行傅立叶变换，并根据计算出的频率特性来计算电化学单元的阻抗特性的技术。
现有技术文献
专利文献1：国际公开2013/114669号
专利文献2：国际公开2013/018641号
专利文献3：日本特开2014-126532号公报
发明内容
电池的阻抗由电荷移动等引起，所以温度依赖性极大。因此，即使是例如±5℃左右的温度变化，也难以根据阻抗来推测电池的状态。
电池的温度虽然也能够使用温度传感器等来检测，但用这样的传感器检测出的温度与实际的电池内部的温度未必一致。另外，在电池内存在面内温度偏差或者空间内温度偏差，所以也难以精准地检测应与阻抗关联对应的温度。此外，在专利文献2记载的技术中，虽然使用不易受到温度依赖性的影响的频率区域来检测电池的内部温度，但高频率区域的电阻分量有端子电阻、电极体内部的电子电阻、电解质电阻，在表示温度依赖性的电解质电阻以外的电阻变化时，测定精度极端降低。
在专利文献1记载的技术中，使用阻抗来检测电池的状态，但完全未考虑电池的温度。因此，即便频率相同但所检测出的阻抗的值也根据电池的温度而成为不同的值，作为结果，产生无法准确地检测电池的状态的技术性的问题。
本发明是鉴于上述问题而完成的，其课题在于提供一种能够使用阻抗准确地推测电池的状态的电池状态推测装置。
本发明的电池状态推测装置具备：取得单元，在不同的多个温度下取得电池的复阻抗；计算单元，计算在复平面上将所述取得的多个所述复阻抗的在第一预定频率下的值相互连结而得到的直线的斜率来作为所述复阻抗的斜率，该复平面以所述复阻抗的实数分量及虚数分量为轴；存储单元，预先存储(i)所述复阻抗的斜率和(ii)与所述电池相关的电池状态的关系；以及推测单元，根据(i)所述计算出的所述复阻抗的斜率和(ii)所存储的所述关系来推测所述电池状态。
根据本发明的电池状态推测装置，根据在不同的多个温度下取得的复阻抗来计算复平面上的复阻抗的斜率。如果使用该复阻抗的斜率，则能够排除由复阻抗的温度依赖性所致的影响，推测准确的电池状态。此处“电池状态”是指，例如，充电量(SOC：State OfCharge；荷电状态)、劣化状态(SOH：State Of Health，健康状态)等能够随着时间的经过而变化或者能够根据时刻而不同的、电池的定量或者定性的性质，在此特别指被示出为数据的电池状态。因此，根据本发明，在推测电池状态时，无需进行高精度的温度检测、温度调整等，而能够适当地推测电池状态。
在本发明的电池状态推测装置的一个方案中，还具备：确定单元，将把所述取得的多个所述复阻抗的在第二预定频率下的值相互连结而得到的直线与所述实数分量的轴的交点确定为基准点；以及校正单元，将所述计算出的所述复阻抗的斜率校正为连结所述基准点和所述复阻抗的在所述第一预定频率下的值而得到的直线的斜率。
根据该方案，将表示复阻抗的斜率的直线与实数分量的轴的交点确定为基准点，根据通过基准点的直线来校正复阻抗的斜率。因此，根据本方案，在推测电池状态时，能够更适当地排除由复阻抗的温度依赖性所致的影响，能够准确地推测电池状态。
在本发明的电池状态推测装置的一个方案中，所述确定单元使所述第二预定频率变化而计算多个所述交点，将与计算出的多个所述交点的分布收敛的收敛值对应的点确定为所述基准点。
根据该方案，根据使第二预定频率变化而计算出的多个交点来确定基准点，根据通过该基准点的直线来校正复阻抗的斜率。此外，“交点的分布收敛”是指，多个交点在特定的频率范围内接近或者集中到实数轴上的一个点、或者位于实数轴上的极窄的范围内。例如，将对这样收敛的多个交点的位置进行平均而得到的值确定为基准点。由此，能够确定能够更适当地排除由复阻抗的温度依赖性所致的影响的基准点。
在使用上述基准点来校正复阻抗的斜率的方案中，所述第二预定频率是与所述复平面上的所述复阻抗的圆弧分量对应的频率。
在复平面上描绘(Cole-Cole描绘)电池的复阻抗时，其一部分描绘半圆。在将与该圆弧分量对应的频率用作第二预定频率的情况下，也能够确定适当的基准点。
在本发明的电池状态推测装置的其它方案中，所述电池状态包括表示所述电池的充电量的值。
根据该方案，能够不受温度的影响地推测表示电池的充电量的值(例如SOC)。
在上述电池状态包括表示电池的充电量的值的方案中，还具备：充电单元，能够执行所述电池的充电；以及停止单元，在表示所述电池的充电量的值是与满充电对应的值的情况下，停止利用所述充电单元执行的充电。
在该情况下，能够适当地判定电池的满充电(即不应进行其以上的充电的状态)，防止过充电。
在本发明的电池状态推测装置的其它方案中，所述电池状态包括表示所述电池的劣化度的值。
根据该方案，能够不受温度的影响地推测表示电池的劣化状态的值(例如SOH)。
本发明的作用以及其它优点根据接下来说明的实施方式将更加明确。
附图说明
图1是示出第一实施方式的电池状态推测装置的结构的框图。
图2是示出第一实施方式的电池状态推测装置的动作的流程的流程图。
图3是示出SOC90％时的复阻抗的斜率的一个例子的图表。
图4是示出SOC95％时的复阻抗的斜率的一个例子的图表。
图5是示出SOC100％时的复阻抗的斜率的一个例子的图表。
图6是示出复阻抗的斜率和SOC的关系的图形。
图7是示出第二实施方式的电池状态推测装置的结构的框图。
图8是示出第二实施方式的电池状态推测装置的动作的流程的流程图。
图9是示出表示复阻抗的斜率的直线和X轴的交点的图表。
图10是示出表示复阻抗的斜率的直线和X轴的交点的分布在特定的频带收敛的图表。
图11是示出从原点起的复阻抗的斜率的频率特性的图。
图12是示出从校正基准点起的复阻抗的斜率的频率特性的图。
图13是按照SOC示出校正前以及校正后的复阻抗的斜率的频率特性的图。
图14是示出复阻抗的圆弧分量的图表。
图15是示出表示复阻抗的斜率的直线与X轴的交点的分布在与圆弧分量对应的频率也收敛的图表。
图16是示出全固体电池的复阻抗的斜率的频率特性的图(其1)。
图17是示出全固体电池的复阻抗的斜率的频率特性的图(其2)。
图18是示出第三实施方式的电池状态推测装置的结构的框图。
图19是示出第三实施方式的电池状态推测装置的动作的流程的流程图。
图20是示出初始蓄电池的复阻抗的图表。
图21是示出劣化蓄电池的复阻抗的图表。
图22是示出初始蓄电池以及劣化品的复阻抗的斜率和SOC的关系的图表。
(符号说明)
10：电池；100、200、300：电池状态推测装置；110：阻抗取得部；120：斜率计算部；130：存储部；140：电池状态推测部；150：校正基准点确定部；160：斜率校正部；170：满充电判定部；180：充电控制部。
具体实施方式
参照附图，说明本发明的电池状态推测装置的实施方式。
<第一实施方式>
说明第一实施方式的电池状态推测装置100。以下，以电池状态推测装置100构成为推测与车辆的电池相关的电池状态的装置的情况为例子进行说明。
(1)装置结构
首先，参照图1，说明第一实施方式的电池状态推测装置100的结构。图1是示出第一实施方式的电池状态推测装置100的结构的框图。
如图1所示，第一实施方式的电池状态推测装置100是与车辆的蓄电池10电连接的电子部件，构成为推测蓄电池10的电池状态即SOC的装置。此外，蓄电池10是“电池”的一个具体例，构成为例如锂离子电池等可充电的水溶液二次电池(aqueous secondarybattery)。
在电池状态推测装置100中，作为在其内部实现的逻辑上或者物理上的处理块，构成为具备阻抗取得部110、斜率计算部120、存储部130、电池状态推测部140。
阻抗取得部110是“取得单元”的一个具体例，构成为能够取得蓄电池10的复阻抗。阻抗取得部110通过例如在使频率变化的同时对蓄电池10施加交流电压而取得复阻抗。此外，作为复阻抗的取得方法，能够适当地采用既有的技术，所以省略此处的详细的说明。成为利用阻抗取得部110取得的蓄电池10的复阻抗被输出到斜率计算部120的结构。
斜率计算部120是“计算单元”的一个具体例，构成为能够计算蓄电池10的复阻抗的斜率。斜率计算部120在复平面上描绘利用阻抗取得部110取得的多个复阻抗，描绘连结多个复阻抗各自的与第一预定频率对应的值彼此的直线，计算该直线的斜率来作为复阻抗的斜率。“第一预定频率”是为了计算复阻抗的斜率而预先设定的值，从为了取得复阻抗而施加到蓄电池10的交流电压的频率的范围内适当选择。成为利用斜率计算部120计算出的复阻抗的斜率被输出到电池状态推测部140的结构。
存储部130是“存储单元”的一个具体例，构成为包括例如ROM(Read Only Memory，只读存储器)等。存储部130存储有根据事先的仿真结果等导出的蓄电池10的复阻抗的斜率与SOC的关系。更具体而言，在使SOC变化的同时反复进行例如在SOC判明的状态下计算复阻抗的斜率的作业，把将此时的复阻抗的斜率和SOC关联起来的结果存储到存储部130。此外，在用特定的公式表示复阻抗的斜率与SOC的关系的情况下，存储部130也可以存储该公式。成为存储于存储部130的信息被适当地输出到电池状态推测部140的结构。
电池状态推测部140是“推测单元”的一个具体例，构成为能够根据蓄电池10的复阻抗的斜率来推测SOC。电池状态推测部140根据利用斜率计算部120计算出的复阻抗和从存储部130读出的复阻抗与SOC的关系，推测蓄电池10的SOC。电池状态推测部140构成为能够输出所推测出的蓄电池10的SOC的值。
(2)动作说明
接下来，参照图2，简单地说明第一实施方式的电池状态推测装置100的动作。图2是示出第一实施方式的电池状态推测装置100的动作的流程的流程图。
如图2所示，在第一实施方式的电池状态推测装置100进行动作时，首先阻抗取得部110在蓄电池10的内部温度不同的多个温度条件下取得蓄电池10的复阻抗(步骤S101)。也就是说，阻抗取得部110取得与不同的温度对应的多个复阻抗。此时，优选在想要推测的电池状态(在此SOC)可以被认为相互相同或者大致相同的状态下分别取得多个复阻抗的各个复阻抗。因此，优选长期间地取得多个复阻抗。此外，即使极少量的放电等，蓄电池10的温度也大幅变动，所以即使在SOC大致相同的状态下，也能够在不同的多个温度条件下取得复阻抗。
在取得复阻抗后，斜率计算部120根据所取得的多个复阻抗计算复阻抗的斜率(步骤S102)。以下，参照图3至图5，具体地说明复阻抗的斜率。图3是示出SOC90％时的复阻抗的斜率的一个例子的图表。图4是示出SOC95％时的复阻抗的斜率的一个例子的图表。图5是示出SOC100％时的复阻抗的斜率的一个例子的图表。
此外，在图3至图5中，为便于说明，示出在准确地获知蓄电池10的SOC的状态下取得的复阻抗。另外，关于取得复阻抗时的蓄电池10的温度，也是准确地获知为5℃、0℃、-5℃的状态，但在计算复阻抗的斜率时，不要求必须判明蓄电池10的准确的温度(即只要是在不同的温度下取得的复阻抗，则具体的温度的值也可以不明)。
如图3所示，在蓄电池10的SOC是90％的情况下，当在复平面上分别描绘在蓄电池10的温度是5℃、0℃、-5℃的状态下取得的复阻抗时，描绘成如随着温度降低而向右侧滑动的不同曲线。在描绘了连结这些复阻抗的与第一预定频率(在此15.8mHz)对应的值的直线(具体而言从该值导出的近似直线)时，该直线的斜率为“-0.163”。因此，该情况下的复阻抗的斜率被计算为“-0.163”。
如图4所示，在蓄电池10的SOC是95％的情况下，在复平面上分别描绘在蓄电池10的温度是5℃、0℃、-5℃的状态下取得的复阻抗，在描绘连结这些复阻抗的与第一预定频率(即15.8mHz)对应的值的直线时，该直线的斜率为“-0.187”。因此，该情况下的复阻抗的斜率被计算为“-0.187”。
如图5所示，在蓄电池10的SOC是100％的情况下，在复平面上分别描绘在蓄电池10的温度是5℃、0℃、-5℃的状态下取得的复阻抗，在描绘了连结这些复阻抗的与第一预定频率(即15.8mHz)对应的值的直线时，该直线的斜率为“-0.312”。因此，该情况下的复阻抗的斜率被计算为“-0.312”。
此外，此处的复阻抗的斜率被计算为与实数分量和虚数分量的变化量的比值相当的值，但也可以将直线的角度计算为复阻抗的斜率。
返回图2，在计算出复阻抗的斜率后，电池状态推测部130从存储部130读出预先存储的复阻抗的斜率与SOC的关系(步骤S103)，根据计算出的复阻抗的斜率，推测当前的蓄电池10的SOC(步骤S104)。
以下，参照图6，详细说明根据复阻抗的斜率推测SOC的方法。图6是示出复阻抗的斜率与SOC的关系的图形。
如图6所示，根据本申请的发明人的研究内容明确了蓄电池10的SOC变得越大，复阻抗的斜率的绝对值也变得越大。该关系根据图3至图5的结果也是明确的，对应于SOC上升为90％、95％、100％，复阻抗的斜率的绝对值也逐渐变大为“-0.163”、“-0.187”、“-0.312”。
其结果，如果能够使用在不同的多个温度下取得的复阻抗计算复阻抗的斜率，则能够根据该斜率的值，适当地推测出蓄电池10的SOC。具体而言，如果存储部130存储有如图6所示的图形，则简单地导出与计算出的复阻抗的斜率对应的SOC的值。
另外，复阻抗自身是具有温度依赖性的值，但在本实施方式中，通过如在图3至图5中说明的那样计算出复阻抗的斜率，复阻抗的斜率与SOC的关系几乎不具有温度依赖性。也就是说，即使蓄电池10的温度变化，图6所示的关系也几乎不产生变化。因此，例如即使在蓄电池10的温度针对每个部位产生偏差、难以检测温度的状况下，也能够准确地推测蓄电池10的SOC。
再次返回图2，电池状态推测部130输出所推测出的蓄电池10的SOC的值(步骤S105)。输出的SOC的值被显示于例如车辆的搭乘者可视觉辨的显示器、或者被用于车辆的行驶控制。此外，以上结束了推测蓄电池10的SOC的一连串的处理，但也可以在例如经过预定期间之后再次从步骤S101开始处理。
如以上说明，根据第一实施方式的电池状态推测装置100，通过利用从蓄电池10取得的复阻抗的斜率，能够在排除温度依赖性的影响的同时适当地推测蓄电池10的SOC。
<第二实施方式>
接下来，说明第二实施方式的电池状态推测装置200。此外，第二实施方式相比于上述第一实施方式，仅一部分的结构以及动作不同，其它部分大致相同。因此，以下，详细说明与已经说明的第一实施方式不同的部分，关于重复的部分适当地省略说明。
(1)装置结构
首先，参照图7，说明第二实施方式的电池状态推测装置200的结构。图7是示出第二实施方式的电池状态推测装置200的结构的框图。此外，在图7中，对与图1所示的构成要素相同的部分附加同一参照符号。
如图7所示，第二实施方式的电池状态推测装置200构成为除了第一实施方式的电池状态推测装置100(参照图1)的构成要素以外，还具备校正基准点确定部150和斜率校正部160。
校正基准点确定部150是“确定单元”的一个具体例，构成为能够确定用于校正复阻抗的斜率的校正基准点。校正基准点是“基准点”的一个具体例。此外，在后面的动作说明中详述校正基准点的确定方法。成为利用校正基准点确定部150确定出的与校正基准点有关的信息被输出到斜率校正部160的结构。
斜率校正部160是“校正单元”的一个具体例，构成为能够根据由校正基准点确定部150确定的校正基准点来校正由斜率计算部120计算出的复阻抗的斜率。此外，在后面的动作说明中详述复阻抗的斜率的校正方法。成为利用斜率校正部160校正后的复阻抗的斜率被输出到电池状态推测部140的结构。因此，第二实施方式的电池状态推测部140并非使用斜率计算部120所计算出的复阻抗的斜率，而使用由斜率校正部160校正后的复阻抗的斜率来推测蓄电池10的电池状态(即SOC)。
(2)动作说明
接下来，参照图8，简单地说明第二实施方式的电池状态推测装置200的动作。图8是示出第二实施方式的电池状态推测装置200的动作的流程的流程图。此外，在图8中，对与图2所示的处理相同的部分附加同一参照符号。
如图8所示，在第二实施方式的电池状态推测装置200动作时，首先阻抗取得部110在不同的多个温度条件下取得蓄电池10的复阻抗(步骤S101)，斜率计算部120根据所取得的多个复阻抗计算复阻抗的斜率(步骤S102)。也就是说，到此为止，执行与第一实施方式相同的处理。
接下来，在第二实施方式中，校正基准点确定部150使第二预定频率变化来计算连结多个复阻抗的与第二预定频率对应的值彼此的直线(具体而言近似直线)与X轴(即实数轴)的多个交点，将与多个交点的分布所收敛的收敛值对应的点确定为校正基准点(步骤S201)。此外，“第二预定频率”是为了确定校正基准点而预先设定的值，从为了取得复阻抗而施加到蓄电池10的交流电压的频率的范围内适当地选择。为了计算多条直线而设定多个第二预定频率。第二预定频率也可以包括第一预定频率。
另一方面，也可以将第二预定频率设定为一个频率，并计算一个交点。在该情况下，将计算出的交点确定为校正基准点。由此，相比于计算多个交点的情况，能够更容易地确定校正基准点。但是，在确定更适当的校正基准点的观点中，优选如已经说明的那样将与多个交点的收敛值对应的点确定为校正基准点。
以下，参照图9以及图10，详细说明根据多个交点确定校正基准点的方法。图9是示出表示复阻抗的斜率的直线与X轴的交点的图表。图10是示出表示复阻抗的斜率的直线与X轴的交点的分布在特定的频带收敛的图表。
如图9所示，校正基准点确定部150计算将多个复阻抗的与第二预定频率对应的值相互连结的直线，计算该直线与复平面的X轴的交点。在图9所示的例子中，第二预定频率被变更为0.01Hz、0.1Hz、1Hz这三个频率，计算三条直线以及作为这些直线与X轴的交点的三个交点。在此，根据本申请发明者的研究内容明确了多条直线与X轴的交点在特定的频率范围内收敛于一个点。
如图10所示，在第二预定频率在0.01Hz至0.1Hz的范围内时，多个交点收敛于极窄的范围。校正基准点确定部150将这样多个交点所收敛的点确定为校正基准点。校正基准点确定部150能够将例如对收敛的多个交点(即图中的虚线包围的交点)的位置进行平均而得到的值确定为校正基准点的位置。
在确定校正基准点后，斜率校正部160根据校正基准点，校正由斜率计算部120计算出的复阻抗的斜率(步骤S202)。更具体而言，斜率校正部160将连结校正基准点和多个复阻抗中的任意复阻抗的与第一预定频率对应的值的直线(具体而言近似直线)的斜率作为复阻抗的斜率。也就是说，复阻抗的斜率被校正为通过校正基准点的直线的斜率。
接下来，参照图11至图13，详细说明通过使用校正基准点的校正得到的技术性的效果。图11是示出从原点起的复阻抗的斜率的频率特性的图。图12是示出从校正基准点起的复阻抗的斜率的频率特性的图。图13是按照每个SOC示出校正前以及校正后的复阻抗的斜率的频率特性的图。
如图11所示，关于从原点起的复阻抗的斜率的频率特性，在将0℃时设为基准时，在5℃以及-5℃的任意的情况下都产生某种程度的角度差(斜率的差)。这表示仅简单地计算从原点起的复阻抗的斜率，并未排除温度依赖性的影响。
另一方面，如图12所示，关于从校正基准点起的复阻抗的斜率的频率特性，在0.01Hz至0.1Hz的范围(图中的虚线包围的范围)内，以0℃为基准时的角度差消失。这表示通过利用通过校正基准点的直线校正复阻抗的斜率，能够大致完全地排除0.01Hz至0.1Hz的范围内的温度依赖性的影响。其效果比根据连结第一预定频率的值的直线计算出复阻抗的情况更高。
如图13所示可知，即使在使SOC以100％、95％、90％变化的情况下，在校正前角度中产生的由温度的差异所致的偏差在校正后消失。这样，如果利用校正基准点来校正复阻抗的斜率，则能够更适当地排除温度依赖性的影响。
返回图8，在校正复阻抗的斜率后，电池状态推测部130从存储部130读出预先存储的复阻抗的斜率与SOC的关系(步骤S103)，根据校正后的复阻抗的斜率，推测当前的蓄电池10的SOC(步骤S104)。之后，电池状态推测部130输出所推测出的蓄电池10的SOC的值(步骤S105)。
如以上说明，根据第二实施方式的电池状态推测装置200，通过使用校正基准点来校正复阻抗的斜率，能够更可靠地排除温度依赖性的影响而适当地推测蓄电池10的SOC。
(3)第一变形例
接下来，参照图14以及图15，说明利用复阻抗的圆弧分量的第一变形例。图14是示出复阻抗的圆弧分量的图表。图15是示出表示复阻抗的斜率的直线与X轴的交点的分布在与圆弧分量对应的频率也收敛的图表。此外，图14示出在20℃、25℃、30℃的条件下测定出的数据。
如图14所示，关于计算校正基准点时的第二预定频率还能够利用与Cole-Cole描绘的圆弧分量对应的频率。也就是说，还能够使用除了如图9等那样成为接近直线的形状的分量(即斜率分量)以外的分量。
如图15所示，即使在将第二预定频率设为与圆弧分量对应的频率(在此为1Hz至1000Hz)的情况下，与X轴的交点也与斜率分量同样地收敛。因此，在利用圆弧分量的情况下，也能够适当地确定校正基准点，能够更可靠地排除温度依赖性的影响。
(6)第二变形例
接下来，参照图16以及图17来说明应用于全固体电池的第二变形例。图16是示出全固体电池中的复阻抗的斜率的频率特性的图(其1)。图17是示出全固体电池中的复阻抗的斜率的频率特性的图(其2)。
如图16以及图17所示，即使在蓄电池10是全固体电池的情况下，也能够通过使用校正基准点的复阻抗的斜率校正，使温度的差异所致的角度的偏差变得极小(参照图中的虚线包围的区域)。因此，即使在蓄电池10并非如锂离子电池的水溶液电池的情况下，也能够通过同样的方法适当地推测蓄电池10的SOC。
<第三实施方式>
接下来，说明第三实施方式的电池状态推测装置300。此外，第三实施方式相比于上述第一实施方式，仅一部分的结构以及动作不同，其它部分大致相同。因此，以下，详细说明与已经说明的第一实施方式不同的部分，重复的部分适当地省略说明。
(1)装置结构
首先，参照图18来说明第三实施方式的电池状态推测装置300的结构。图18是示出第三实施方式的电池状态推测装置300的结构的框图。此外，在图18中，对与图1所示的构成要素相同的部分附加同一参照符号。
如图18所示，第三实施方式的电池状态推测装置300构成为除了第一实施方式的电池状态推测装置100(参照图1)的构成要素以外，还具备满充电判定部170和充电控制部180。另外，第三实施方式的蓄电池10构成为能够通过由未图示的充电单元执行的充电控制进行充电。作为充电单元的一个例子，可以举出例如具有再生功能的马达发电机等。
满充电判定部170构成为能够根据由电池状态推测部140推测出的蓄电池10的SOC的值来判定蓄电池10是否为满充电状态。此外，此处的“满充电”不仅是蓄电池10的SOC为100％的状态，而且还包括如能够判断为不应对蓄电池10进行其以上的充电的状态。具体而言，满充电判定部170也可以将蓄电池10的SOC达到为了抑制蓄电池10的劣化而设置的上限值的状态判定为“满充电”。成为满充电判定部170的判定结果被输出到充电控制部180的结构。
充电控制部180构成为能够控制利用充电单元进行的蓄电池10的充电。另外，本实施方式的充电控制部180特别构成为能够根据满充电判定部170的判定结果停止蓄电池10的充电。也就是说，充电控制部180作为“停止单元”的一个具体例而发挥功能。
(2)动作说明
接下来，参照图19，说明第三实施方式的电池状态推测装置300的动作。图19是示出第三实施方式的电池状态推测装置300的动作的流程的流程图。此外，在图19中，对与图1所示的处理相同的部分附加同一参照符号。另外，以下的处理在执行向蓄电池10的充电的状态下开始。
如图19所示，在第三实施方式的电池状态推测装置300进行动作时，首先阻抗取得部110在不同的多个温度条件下取得蓄电池10的复阻抗(步骤S101)，斜率计算部120根据取得的多个复阻抗来计算复阻抗的斜率(步骤S102)。然后，电池状态推测部130从存储部130读出预先存储的复阻抗的斜率与SOC的关系(步骤S103)，根据校正后的复阻抗的斜率，推测当前的蓄电池10的SOC(步骤S104)。也就是说，到此为止，执行与第一实施方式相同的处理。
在第三实施方式中，特别是，在由电池状态推测部140推测出蓄电池10的SOC后，满充电判定部170判定蓄电池10是否为满充电(步骤S301)。也就是说，满充电判定部170判定由电池状态推测部140推测出的蓄电池10的SOC是否为与满充电对应的值。
在判定为蓄电池10是满充电时(步骤S301：“是”)，充电控制部180停止蓄电池10的充电控制(步骤S302)。另一方面，在判定为蓄电池10并非满充电时(步骤S301：“否”)，充电控制部180不停止蓄电池10的充电控制(即继续执行电池的充电控制)。
如以上说明，根据第三实施方式的电池状态推测装置300，能够使用利用复阻抗的斜率推测出的蓄电池10的SOC，适当地抑制蓄电池10的过充电。
<第四实施方式>
接下来，说明第四实施方式的电池状态推测装置。此外，第四实施方式相比于上述第一实施方式以及第二实施方式，仅推测SOH来作为蓄电池10的电池状态的点不同，利用复阻抗的斜率的点等相同。因此，以下，详细说明与已经说明的第一实施方式以及第二实施方式不同的部分，重复的部分适当地省略说明。
(1)电池劣化所致的复阻抗的变化
首先，参照图20以及图21，具体地说明蓄电池10劣化所致的复阻抗的变化。图20是示出初始蓄电池的复阻抗的图表。图21是示出劣化蓄电池的复阻抗的图表。
如比较图20和图21可知，关于蓄电池10的初始品(即不劣化且SOH高的电池)和劣化品(即由于劣化而SOH变低的电池)，即使是在相同的温度条件下取得的复阻抗，其值也明显不同。也就是说，由于蓄电池10劣化，从蓄电池10取得的复阻抗也变化。
(2)SOH推测方法
接下来，参照图22，详细说明根据复阻抗的斜率来推测SOH的方法。图22是示出初始蓄电池以及劣化蓄电池的复阻抗的斜率与SOC的关系的图形。
如图22所示，根据本申请发明人的研究内容明确了蓄电池10的SOC与复阻抗的斜率的关系根据蓄电池10是初始品还是劣化品而不同。如图20以及图21所示，这是因为从蓄电池10取得的复阻抗根据蓄电池10的SOH而变化的缘故。
在蓄电池10的初始品和劣化品中，与各SOC对应的复阻抗的斜率的值也不同，其变化倾向也不同。具体而言，在SOC从80％变化为90％的情况下，初始品伴随SOC的增加而复阻抗的斜率减少，但劣化品伴随SOC的增加而复阻抗的斜率也增加。因此，如果关注SOC增减时的复阻抗的斜率的变动倾向，则能够推测蓄电池10的SOH。
如以上说明的那样，根据第四实施方式的电池状态推测装置，能够推测SOH来作为蓄电池10的电池状态。此外，关于蓄电池10的SOH与复阻抗的斜率的关系，也排除了温度依赖性的影响。因此，无需考虑蓄电池10的温度，只要利用复阻抗的斜率就能够准确地推测蓄电池10的SOH。
本发明能够在不违反能够从权利要求以及说明书整体读取的发明的要旨或者思想的范围内适当地变更，伴随这样的变更的电池状态推测装置也包含于本发明的技术思想内。

Claims (7)

1.一种电池状态推测装置，其特征在于，具备：
取得单元，在不同的多个温度下取得电池的复阻抗；
计算单元，计算在复平面上将所述取得的多个所述复阻抗的在第一预定频率下的值相互连结而得到的直线的斜率来作为所述复阻抗的斜率，该复平面以所述复阻抗的实数分量及虚数分量为轴；
存储单元，预先存储(i)所述复阻抗的斜率和(ii)与所述电池相关的电池状态的关系；以及
推测单元，根据(i)所述计算出的所述复阻抗的斜率和(ii)所存储的所述关系来推测所述电池状态。
2.根据权利要求1所述的电池状态推测装置，其特征在于，还具备：
确定单元，将把所述取得的多个所述复阻抗的在第二预定频率下的值相互连结而得到的直线与所述实数分量的轴的交点确定为基准点；以及
校正单元，将所述计算出的所述复阻抗的斜率校正为连结所述基准点和所述复阻抗的在所述第一预定频率下的值而得到的直线的斜率。
3.根据权利要求2所述的电池状态推测装置，其特征在于，
所述确定单元使所述第二预定频率变化而计算多个所述交点，将与计算出的多个所述交点的分布收敛的收敛值对应的点确定为所述基准点。
4.根据权利要求2或者3所述的电池状态推测装置，其特征在于，
所述第二预定频率是与所述复平面上的所述复阻抗的圆弧分量对应的频率。
5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的电池状态推测装置，其特征在于，
所述电池状态包括表示所述电池的充电量的值。
6.根据权利要求5所述的电池状态推测装置，其特征在于，还具备：
充电单元，能够执行所述电池的充电；以及
停止单元，在表示所述电池的充电量的值是与满充电对应的值的情况下，停止利用所述充电单元执行的充电。
7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的电池状态推测装置，其特征在于，
所述电池状态包括表示所述电池的劣化度的值。
CN201711245176.3A 2016-12-02 2017-12-01 电池状态推测装置 Expired - Fee Related CN108152743B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016-235137 2016-12-02
JP2016235137A JP6508729B2 (ja) 2016-12-02 2016-12-02 電池状態推定装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108152743A true CN108152743A (zh) 2018-06-12
CN108152743B CN108152743B (zh) 2020-07-14

Family

ID=62240484

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711245176.3A Expired - Fee Related CN108152743B (zh) 2016-12-02 2017-12-01 电池状态推测装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10718817B2 (zh)
JP (1) JP6508729B2 (zh)
KR (1) KR101982938B1 (zh)
CN (1) CN108152743B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114200332A (zh) * 2020-09-02 2022-03-18 丰田自动车株式会社 二次电池的评价方法

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6672112B2 (ja) * 2016-09-06 2020-03-25 プライムアースＥｖエナジー株式会社 電池容量測定装置及び電池容量測定方法
US10481214B2 (en) * 2017-01-30 2019-11-19 Infineon Technologies Ag Battery temperature detection
KR102253781B1 (ko) * 2017-04-28 2021-05-20 주식회사 엘지화학 방전 제어 장치 및 방법
JP6806002B2 (ja) 2017-08-24 2020-12-23 トヨタ自動車株式会社 温度推定装置
JP7316886B2 (ja) * 2019-09-18 2023-07-28 日産自動車株式会社 全固体リチウムイオン二次電池システム、および全固体リチウムイオン二次電池用ｓｏｃ推定装置
JP7280161B2 (ja) 2019-10-02 2023-05-23 株式会社日立製作所 電池状態推定装置
KR20220011852A (ko) 2020-07-21 2022-02-03 현대자동차주식회사 전기자동차용 배터리의 열화도 측정방법
KR102657496B1 (ko) * 2020-12-28 2024-04-12 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 관리 장치 및 방법
JP2022169917A (ja) 2021-04-28 2022-11-10 株式会社日立ハイテク 電池管理装置、電力システム
JP7395540B2 (ja) 2021-06-01 2023-12-11 株式会社東芝 電池の劣化判定方法、電池の劣化判定装置、電池の管理システム、電池搭載機器、及び、電池の劣化判定プログラム

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060028178A1 (en) * 2003-02-28 2006-02-09 Pinnacle West Capital Corporation Battery charger and method of charging a battery
CN102798822A (zh) * 2011-05-24 2012-11-28 通用汽车环球科技运作有限责任公司 使用电池阻抗响应的电池充电估算器
CN103760492A (zh) * 2014-01-17 2014-04-30 三峡大学 一种变电站铅酸蓄电池在线性能测试方法
US20140218042A1 (en) * 2012-01-31 2014-08-07 Primearth Ev Energy Co., Ltd. Battery state detection device

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009000337A1 (de) * 2009-01-21 2010-07-22 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Bestimmung eines Alterungszustandes einer Batteriezelle mittels Impedanzspektroskopie
JP2011158444A (ja) * 2010-02-04 2011-08-18 Gs Yuasa Corp 二次電池の残存容量検出方法および装置
JP4898934B2 (ja) 2010-03-29 2012-03-21 株式会社Ｕｂｉｃ フォレンジックシステム及びフォレンジック方法並びにフォレンジックプログラム
JP5543608B2 (ja) 2010-10-05 2014-07-09 株式会社ニフコ 流体分配バルブ並びにこれを備えた流体供給システム及びその制御方法
US20120316815A1 (en) * 2011-01-14 2012-12-13 Kenichi Morigaki Method for evaluating deterioration of lithium ion secondary battery, and battery pack
CN103080712B (zh) 2011-08-01 2015-01-14 阿尔卑斯绿色器件株式会社 蓄电装置温度测定方法
US10429444B2 (en) 2012-01-31 2019-10-01 Primearth Ev Energy Co., Ltd. State of charge detection device
JP6004334B2 (ja) * 2012-10-05 2016-10-05 学校法人早稲田大学 電池システム及び電池システムの評価方法
JP6226261B2 (ja) 2012-12-27 2017-11-08 学校法人早稲田大学 電気化学システム
JP6019368B2 (ja) 2013-07-10 2016-11-02 アルプス・グリーンデバイス株式会社 蓄電装置状態推定方法
JP6614176B2 (ja) * 2017-02-09 2019-12-04 トヨタ自動車株式会社 電池状態推定装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060028178A1 (en) * 2003-02-28 2006-02-09 Pinnacle West Capital Corporation Battery charger and method of charging a battery
CN102798822A (zh) * 2011-05-24 2012-11-28 通用汽车环球科技运作有限责任公司 使用电池阻抗响应的电池充电估算器
US20140218042A1 (en) * 2012-01-31 2014-08-07 Primearth Ev Energy Co., Ltd. Battery state detection device
CN103760492A (zh) * 2014-01-17 2014-04-30 三峡大学 一种变电站铅酸蓄电池在线性能测试方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
邹幽兰: "基于退役锂动力电池容量、内阻和荷电状态的建模与参数估计", 《中国博士学位论文全文数据库》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114200332A (zh) * 2020-09-02 2022-03-18 丰田自动车株式会社 二次电池的评价方法
CN114200332B (zh) * 2020-09-02 2024-01-16 丰田自动车株式会社 二次电池的评价方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180063825A (ko) 2018-06-12
JP2018091716A (ja) 2018-06-14
JP6508729B2 (ja) 2019-05-08
US20180156872A1 (en) 2018-06-07
KR101982938B1 (ko) 2019-05-27
CN108152743B (zh) 2020-07-14
US10718817B2 (en) 2020-07-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108152743A (zh) 电池状态推测装置
CN108369258B (zh) 状态估计装置、状态估计方法
JP5324196B2 (ja) バッテリの劣化推定方法及び装置
JP6490414B2 (ja) 二次電池状態検出装置および二次電池状態検出方法
KR101992561B1 (ko) 전지 상태 추정 장치
JP4692246B2 (ja) 二次電池の入出力可能電力推定装置
KR101437755B1 (ko) 배터리 용량 표시 장치 및 배터리 용량 표시 방법
CN108627771B (zh) 电池状态推测装置
CN108885242B (zh) 二次电池劣化估计装置和二次电池劣化估计方法
US11448704B2 (en) Parameter estimation device, parameter estimation method, and computer program
JP6409721B2 (ja) 電池状態推定装置
JP5163542B2 (ja) 二次電池の入出力可能電力推定装置
JP2008089447A (ja) 電池の内部抵抗推定装置
JP2008107168A (ja) 電池特性の検出方法及び電池特性の検出装置
CN108761343A (zh) Soh校正方法及装置
JP5625244B2 (ja) 二次電池の容量推定装置
JP2014059227A (ja) バッテリの健全度算出装置および健全度算出方法
CN109425834B (zh) 阻抗推定装置
CN108572323A (zh) 电池状态推测装置
JP5094480B2 (ja) バッテリ状態推定装置及びバッテリ状態推定方法
JP2016138833A (ja) 二次電池の診断装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20200714

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee