CN109425834A - 阻抗推定装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及阻抗推定装置,能够准确地推定电池的阻抗。阻抗推定装置(100)具备:导出构件(130),该导出构件(130)基于在不同的多个温度下取得的电池(10)的复阻抗的规定频率处的值(Z0)和取得复阻抗时的电池的温度(T0),导出表示复阻抗的规定频率处的值与电池的温度的倒数之间的关系的斜率函数;以及推定构件(140),该推定构件(140)使用斜率函数来推定与电池的期望的温度对应的复阻抗的规定频率处的值。

Description

阻抗推定装置
技术领域
本发明涉及推定搭载于车辆等的电池的阻抗的阻抗推定装置的技术领域。
背景技术
在这种装置中,例如为了得知电池的充电量而对阻抗进行推定。例如在专利文献1中提出有如下技术:根据将频率不同的两个以上的复阻抗连接起来的直线的倾斜角度来检测电池的充电量。
另外,在专利文献2中公开了如下技术:对与输入的矩形波信号相对的响应信号进行傅里叶变换,并基于算出的频率特性来计算电化学电池的阻抗特性。在专利文献3中公开了如下技术:利用蓄电装置内的离子难以追随的频率的信号来测量内部阻抗,并根据测量值来计算蓄电装置内部的温度。在专利文献4中公开了如下技术:对因电池的温度和充电率的变化引起的对内部阻抗的影响进行修正,从而推定规定的温度和充电率下的内部阻抗。
现有技术文献
专利文献1:国际公开2013/114669号
专利文献2:日本特开2014-126532号公报
专利文献3:国际公开2013/018641号
专利文献4:日本特开2008-157757号公报
由于电池的阻抗因电荷移动等引起,所以电池的阻抗的温度依赖性非常大。因此,为了使用上述专利文献中记载那样的技术来准确地推定电池的阻抗,优选在将电池的温度设为作为基准的温度之后(即在规定的温度条件下)执行推定处理。
但是,由于电池的温度根据电池的使用状况而产生变化,例如在想要在车辆行驶过程中对搭载于车辆的电池的阻抗进行推定的情况下,将电池的温度设为作为基准的温度之后执行推定处理是比较困难的。因此,在利用上述专利文献中记载的技术时可能会产生如下技术问题:由于电池的温度变动而无法检测准确的阻抗。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而做出的,其课题在于提供能够准确地推定电池的阻抗的阻抗推定装置。
用于解决课题的手段
本发明的一个方案的阻抗推定装置具备:导出构件,该导出构件基于在不同的多个温度下取得的电池的复阻抗的规定频率处的值和取得所述复阻抗时的所述电池的温度,导出表示所述复阻抗的所述规定频率处的值与所述电池的温度的倒数之间的关系的斜率函数;以及推定构件,该推定构件使用所述斜率函数来推定与所述电池的期望的温度对应的所述复阻抗的所述规定频率处的值。
本发明的其他方案的阻抗推定装置具备导出构件和推定构件,在科尔-科尔图的比归属于离子扩散的区域靠高频率侧的频率区域中,该导出构件基于在不同的多个温度下取得的电池的复阻抗的多个频率处的值和取得所述复阻抗时的所述电池的温度,导出表示所述复阻抗的所述多个频率处的值与所述电池的温度的倒数之间的关系的多个斜率函数,该推定构件(i)使用所述多个斜率函数来推定形成所述复阻抗的圆弧分量的所述多个频率处的实数分量,并且使用所述多个斜率函数中的与所述复阻抗的圆弧分量的顶点频率对应的斜率函数来推定所述顶点频率处的虚数分量,(ii)根据推定出的所述实数分量和虚数分量来推定所述复阻抗的圆弧分量,(iii)根据推定出的所述圆弧分量来推定与所述电池的期望的温度对应的所述复阻抗的值。
附图说明
图1是表示第一实施方式的阻抗推定装置的结构的框图。
图2是表示在20℃、25℃、30℃的温度条件下测得的复阻抗的波形的图表。
图3是表示在40℃、45℃、50℃的温度条件下测得的复阻抗的波形的图表。
图4是表示第一实施方式的阻抗推定装置的动作流程的流程图。
图5是表示复阻抗的绝对值与温度的倒数之间的关系的图表。
图6是表示复阻抗的实数分量与温度的倒数之间的关系的图表。
图7是表示复阻抗的虚数分量与温度的倒数之间的关系的图表。
图8是表示在不同的SOC下测得的复阻抗的值与温度的倒数之间的关系的图表。
图9是局部放大科尔-科尔图的圆弧分量并示出的图表。
图10是表示第二实施方式的阻抗推定装置的动作流程的流程图。
图11是表示与圆弧分量对应的频带中的复阻抗的实数分量与温度的倒数之间的关系的图表。
图12是表示与圆弧分量对应的频带中的复阻抗的虚数分量与温度的倒数之间的关系的图表。
附图标记说明
10:蓄电池;100:阻抗推定装置;110:阻抗取得部;120:温度取得部;130:斜率函数计算部;140:阻抗推定部。
具体实施方式
参照附图,对本发明的阻抗推定装置的实施方式进行说明。
<第一实施方式>
对第一实施方式的阻抗推定装置100进行说明。以下,以阻抗推定装置100构成为对车辆的蓄电池10的阻抗进行推定的装置的情况为例进行说明。
(1)装置结构
首先,参照图1,对第一实施方式的阻抗推定装置100的结构进行说明。图1是表示第一实施方式的阻抗推定装置100的结构的框图。
如图1所示,第一实施方式的阻抗推定装置100是与车辆的蓄电池10电连接的电子单元,该阻抗推定装置100构成为推定蓄电池10的阻抗(即复阻抗)的装置。此外,蓄电池10是随后叙述的附注中的“电池”的一个具体例,构成为例如锂离子电池等能够充电的液体型二次电池。
作为在阻抗推定装置100的内部实现的逻辑性或物理性的处理块,该阻抗推定装置100构成为具备:阻抗取得部110、温度取得部120、斜率函数计算部130和阻抗推定部140。
阻抗取得部110构成为能够取得蓄电池10的复阻抗。阻抗取得部110例如通过一边改变频率一边向蓄电池10施加交流电压来取得复阻抗。此外,由于复阻抗的取得方法能够适当采用现有技术,因此省略此处的详细说明。由阻抗取得部110取得的蓄电池10的复阻抗被输出到斜率函数导出部130。
温度取得部120构成为能够取得蓄电池10的温度(优选为电极的温度)。尤其是,温度取得部120取得在阻抗取得部110取得蓄电池10的复阻抗时的温度。此外,由于温度的取得方法能够适当采用现有技术,因此省略此处的详细说明。由温度取得部120取得的蓄电池10的温度被输出到斜率函数导出部130。
斜率函数计算部130是随后叙述的附注中的“导出构件”的一个具体例,该斜率函数计算部130导出表示由阻抗取得部110取得的蓄电池10的复阻抗与由温度取得部120取得的蓄电池10的温度之间的关系的斜率函数。随后详细叙述斜率函数,该斜率函数是表示蓄电池10的复阻抗与蓄电池10的温度的倒数呈线性关系的函数。由斜率函数计算部130算出的斜率函数被输出到阻抗推定部140。
阻抗推定部140是随后叙述的附注中的“推定构件”的一个具体例,利用由斜率函数计算部130导出的斜率函数来推定规定的基准温度下的蓄电池10的复阻抗。更具体而言,根据由阻抗取得部110取得的复阻抗来推定当蓄电池10处于规定的基准温度时将要取得的值。由阻抗推定部140推定出的复阻抗的值被输出到装置外部,并用作用于推定例如蓄电池10的当前状态(例如SOC(State Of Charge:荷电状态)或SOH(State Of Health:健康状态)等)的参数。
(2)复阻抗的温度依赖性与问题
接着,参照图2和图3,对蓄电池10的复阻抗的温度依赖性进行说明。图2是表示在20℃、25℃、30℃的温度条件下测得的复阻抗的波形的图表。另外,图3是表示在40℃、45℃、50℃的温度条件下测得的复阻抗的波形的图表。此外,由图2和图3示出的数据是蓄电池10的SOC为95%时测得的数据。
如图2和图3所示,若在复平面上分别标绘在蓄电池10的温度为20℃、25℃、30℃以及40℃、45℃、50℃的状态下取得的复阻抗,则作为每次温度降低都会向右侧滑动那样的不同曲线而描绘。这种情况表示蓄电池10的复阻抗具有较大的温度依赖性。复阻抗的温度依赖性因蓄电池10内部的电荷移动和锂离子的扩散引起。
这样,蓄电池10的复阻抗根据测量时的蓄电池10的温度而较大变化。因此,在想要利用复阻抗来推定蓄电池10的状态的情况下,优选利用在规定的基准温度下测得的复阻抗。即,优选利用在预先确定的温度条件下测得的复阻抗。但是,将蓄电池10的温度设为规定的基准温度之后实施测量是不容易的。尤其是,在搭载有蓄电池10的车辆行驶过程中,由于蓄电池10的温度因充电和放电动作而上升或下降,所以将蓄电池10维持在基准温度是非常困难的。
作为针对上述问题的对策,一般考虑将在任意的温度下取得的复阻抗转换(修正)为在基准温度下取得的复阻抗这种方法。但是,在想要利用现有技术来转换复阻抗的情况下,需要拟合分析等比较高级且复杂的处理。因此,例如当在行驶的车辆等中实时测量复阻抗时,每次都将复阻抗向与基准温度对应的值转换是不容易的。
为了解决上述那样的问题,本实施方式的阻抗推定装置100执行以下详细叙述的动作。
(3)动作说明
参照图4,对第一实施方式的阻抗推定装置100执行的处理进行说明。图4是表示第一实施方式的阻抗推定装置的动作流程的流程图。
在图4中,在第一实施方式的阻抗推定装置进行动作时,首先在多个温度条件下取得多个复阻抗(步骤S11)。更具体而言,由阻抗取得部110取得蓄电池10的复阻抗,并且由温度取得部120取得此时的蓄电池10的温度。
所取得的蓄电池10的复阻抗能够按照频率而分离,在以下的处理中,取得规定频率处的复阻抗。在该情况下,取得规定频率处的复阻抗的绝对值、实数分量(即实数部)和虚数分量(即虚数部)。此外,此处的“规定频率”是与科尔-科尔图(Cole-Cole plot)标绘的复阻抗的斜率分量(即图2和图3的直线部分)对应的频率。
将取得的蓄电池10的复阻抗(以下将该值表示为Z0)和取得复阻抗时的蓄电池10的温度(以下将该值表示为T0)输入到斜率函数计算部130,并导出用于推定复阻抗的斜率函数。斜率函数计算部130将蓄电池10的规定频率处的复阻抗的值Z0和取得复阻抗时的蓄电池10的温度T0代入预先存储的数学式(随后叙述的数学式(1))(步骤S12)。
根据本申请的发明人的研究,明确了在规定频率处的复阻抗的值Z与蓄电池10的温度T之间下述数学式(1)的关系成立。
logZ=A×(1/T)+B (1)
因此,若在将实际取得的蓄电池10的复阻抗的值Z0和温度T0代入数学式(1)后,求出斜率A和截距B(步骤S13),则能够导出表示蓄电池10的复阻抗的值Z和温度T之间的关系的斜率函数。
这样导出的斜率函数被输出到阻抗推定部140,并用于推定与期望的温度对应的复阻抗的值Z。具体而言,阻抗推定部140将规定的基准温度代入斜率函数中的T,计算与规定的基准温度对应的复阻抗的值Z(步骤S14)。
(4)斜率函数的导出方法
接着,参照图5~图8对上述斜率函数的具体导出方法进行说明。图5是表示复阻抗的绝对值与温度的倒数之间的关系的图表,图6是表示复阻抗的实数分量与温度的倒数之间的关系的图表。另外,图7是表示复阻抗的虚数分量与温度的倒数之间的关系的图表,图8是表示在不同的SOC下测得的复阻抗的值与温度的倒数之间的关系的图表。此外,图5~图8中各自横轴的数值是以绝对温度计算温度T的情况下的数值。
如图5~图7所示,使用复阻抗的绝对值|Z|、实数分量Z'和虚数分量Z”的每一个来导出多种斜率函数。即,分别导出针对绝对值|Z|的斜率函数、针对实数分量Z'的斜率函数以及针对虚数分量Z”的斜率函数。但是,并非必须针对绝对值|Z|、实数分量Z'和虚数分量Z”全都导出斜率函数,也可以针对绝对值|Z|、实数分量Z'和虚数分量Z”中的至少一个导出斜率函数。
在图5中,在蓄电池10的温度T为20℃~50℃的范围内测得的复阻抗的绝对值|Z|相对于温度T的变动呈线性变化。具体而言,若连接与相同频率对应的点则能够描绘直线(参照图中的虚线)。这样,若使用复阻抗的绝对值|Z|和取得该值时的温度T,则通过求出将标绘该绝对值|Z|和该温度T的点连接的近似直线,从而能够导出针对复阻抗的绝对值|Z|的斜率函数。
在图6中,在蓄电池10的温度T为20℃~50℃的范围内测得的复阻抗的实数分量Z'也与图5中示出的绝对值|Z|同样地相对于温度T的变动呈线性变化。因此,若使用复阻抗的实数分量Z'和取得该值时的温度T,则通过求出将标绘该实数分量Z'和该温度T的点连接的近似直线,从而能够导出针对复阻抗的实数分量Z'的斜率函数。
在图7中,在蓄电池10的温度T为20℃~50℃的范围内测得的复阻抗的虚数分量Z”也与图5中示出的绝对值|Z|和图6中示出的实数分量Z'同样地相对于温度T的变动呈线性变化。因此,若使用复阻抗的虚数分量Z”和取得该值时的温度T,则通过求出将标绘虚数分量Z”和温度T的点连接的近似直线,从而能够导出针对复阻抗的虚数分量Z”的斜率函数。
在图8中,将与相同的斜率函数对应的直线重叠地图示于在不同的SOC(即95%、60%、10%)下取得蓄电池10的复阻抗的值Z0和温度T0时的各图表中。于是,可知在绝对值|Z|、实数分量Z'和虚数分量Z”的各图表中与相同频率对应的多个点由直线连接。这种情况表示:即使在SOC互不相同的状况下,也在绝对值|Z|、实数分量Z'和虚数分量Z”的每一个导出相同的斜率函数。
但是,针对虚数分量Z”,在SOC10%时的数据中存在与直线较大偏离的部分。即,针对虚数分量Z”,有可能根据测量时的状况而产生不能忽略的误差。因此,在想要计算的阻抗的值Z仅利用绝对值|Z|和实数分量Z'就够了那样的状况下,也可以仅针对绝对值|Z|和实数分量Z'的至少一方导出斜率函数(即不针对虚数分量Z”导出斜率函数)。
此外,在图5~图7所示的例子中,作为连接多个点的近似直线而导出斜率函数,但是在已知斜率函数的斜率A或截距B的任意一个的情况下,也能够根据一个点来导出近似直线(即斜率函数)。换言之,若斜率函数的斜率A或截距B已知,则无需取得多个复阻抗的值Z0和温度T0,即使仅根据一组复阻抗的值Z0和温度T0也能够导出斜率函数。
但是,在不利用多个点的情况下,设想测量蓄电池10的复阻抗和温度时的测量误差的影响会增大。具体而言,不再能够利用多个点来去除噪声的影响。因此,在根据一个点来导出斜率函数的情况下,使用在保证测量精度的温度下测得的数据。此外,“保证测量精度的温度”是与如下状况对应的蓄电池10的温度,即一般认为产生作为测量精度降低的原因那样的事件的可能性较低的状况。
例如,蓄电池10有时会由于温度变化而在内部产生温度不均,从而存在不再能够准确地测量温度T的情况。因此,若利用在这样的状况下测得的数据,则无法导出准确的斜率函数。因此,在根据一个点来导出斜率函数的情况下,优选使用在蓄电池10的内部未产生温度不均那样的状况下测得的数据。此外,作为在蓄电池10的内部未产生温度不均的状况的一例,列举搭载有蓄电池10的车辆刚起动后等。
(5)技术效果
如以上说明的那样,根据第一实施方式的阻抗推定装置,通过利用表示蓄电池10的复阻抗的值Z与温度T的倒数之间的关系的斜率函数,能够比较简单地推定与期望的温度对应的复阻抗的值Z。因此,例如不论是在哪样的温度条件下测得的复阻抗,都能够转换为与规定的基准温度对应的复阻抗的值Z。换言之,即使不将蓄电池10的温度实际设置成规定的基准温度,也能够得知在蓄电池10为规定的基准温度的情况下将要测得的复阻抗的值Z。其结果是,能够适当地进行使用了复阻抗的值Z的蓄电池10的状态推定等。
此外,若蓄电池10的结构不变,则导出的斜率函数不产生变化。即,只要蓄电池10未被更换成新的蓄电池,就能够利用相同的斜率函数来推定复阻抗。因此,一旦导出斜率函数,就不需要每次都导出新的斜率函数。
在假设推定多种蓄电池10的复阻抗的情况下,利用与多种蓄电池10的每一种对应的多个斜率函数即可。在该情况下,斜率函数既可以在变更了蓄电池10的种类的时机重新导出,也可以预先导出并存储与多种蓄电池10对应的多个斜率函数,从中适当选择应利用的斜率函数。
为了从所存储的多个斜率函数中选择应利用的斜率函数,在保证测量精度的温度条件下测量蓄电池10的复阻抗的值Z即可。这样测得的复阻抗的值Z和温度T是测量精度高且准确的值,因此若找到代入这些值而成立的斜率函数,则能够恰当地选择应利用的斜率函数(即,与此时的蓄电池10对应的斜率函数)。
<第二实施方式>
接着,对第二实施方式的阻抗装置进行说明。此外,第二实施方式与上述第一实施方式相比仅一部分的动作不同,其他部分与第一实施方式大体相同。因此,以下对与第一实施方式不同的部分进行详细说明,对其他重复的部分适当省略说明。
(1)与圆弧分量对应的频带
首先,参照图9,对作为第二实施方式的阻抗推定装置的对象的复阻抗的频带进行说明。图9是局部放大科尔-科尔图的圆弧分量并示出的图表。
如图9所示,科尔-科尔图标绘的复阻抗除了包含由第一实施方式的阻抗推定装置推定出的频带即斜率分量(即频率较低的直线分量)之外,还包含圆弧分量(即频率较高的频率的曲线分量)(参照图中的放大部分)。
科尔-科尔图的复阻抗中的圆弧分量位于比归属于蓄电池10的离子扩散的区域靠高频率侧的频率区域。利用第二实施方式的阻抗推定装置,推定与该圆弧分量相当的频带的复阻抗。此外,以下以想要推定的圆弧分量的顶点频率(即与圆弧部分的最高部分相当的频率)为100Hz的情况为例继续进行说明。
(2)动作说明
参照图10对第二实施方式的阻抗推定装置执行的处理进行说明。图10是表示第二实施方式的阻抗推定装置的动作流程的流程图。
在图10中,第二实施方式的阻抗推定装置在多个温度条件下取得蓄电池10的复阻抗的值Z0和测量复阻抗时的蓄电池10的温度T0(步骤S21)。
接着,斜率函数计算部130将蓄电池10的规定频率处的复阻抗的值Z0和取得复阻抗时的蓄电池10的温度T0代入预先存储的数学式(上述数学式(1))(步骤S22),求出斜率A和截距B(步骤S23),从而导出斜率函数。
此外,在第二实施方式中为了导出斜率函数而执行的处理与在第一实施方式中执行的处理大致相同(参照图4的步骤S11~S13)。但是,在第二实施方式中,导出针对复阻抗的实数分量Z'和虚数分量Z”的两种斜率函数。另外,在第一实施方式中计算与规定频率相关的一个斜率函数即可,相对于此,在第二实施方式中分别计算与多个频率的每一个对应的针对复阻抗的实数分量Z'的斜率函数,上述多个频率包含在与圆弧分量相当的频带中。即,导出多个针对复阻抗的实数分量Z'的斜率函数。另一方面,导出一个与圆弧分量的顶点频率(此处为100Hz)对应的针对复阻抗的虚数分量Z”的斜率函数。
在此,参照图11和图12,说明仅导出与顶点频率对应的针对复阻抗的虚数分量Z”的斜率函数的理由。图11是表示与圆弧分量对应的频带中的复阻抗的实数分量与温度的倒数之间的关系的图表。图12是表示与圆弧分量对应的频带中的复阻抗的虚数分量与温度的倒数之间的关系的图表。
如图11所示,圆弧分量的复阻抗的实数分量Z'相对于温度T的变动呈直线变化。即,与图6中示出的斜率分量的复阻抗的实数分量Z'同样地进行变化。因此,针对复阻抗的实数分量Z',通过与第一实施方式同样地利用斜率函数,从而能够针对与圆弧分量对应的多个频率的每一个推定准确的值。因此,针对与圆弧分量对应的多个频率的每一个,导出多个针对复阻抗的实数分量Z'的斜率函数。
另一方面,如图12所示,圆弧分量的复阻抗的虚数分量Z”相对于温度T的变动不呈线性变化(参照图中的实线)。即,进行与图7中示出的斜率分量的复阻抗的虚数分量Z”不同的变化。因此,针对复阻抗的虚数分量Z”,即使与第一实施方式同样地利用斜率函数,也无法针对与圆弧分量对应的多个频率的每一个推定准确的值。但是,与圆弧分量的顶点频率对应的复阻抗的虚数分量Z”相对于温度T的变动而呈线性变化(参照图中的虚线)。因此,若限定为顶点频率,则能够利用斜率函数来推定准确的值。因此,仅导出与顶点频率对应的针对复阻抗的虚数分量Z”的斜率函数。
返回到图10,阻抗推定部140使用针对复阻抗的实数分量Z'的多个斜率函数,从而针对多个频率的每一个分别推定与规定的基准温度对应的复阻抗的实数分量Z'。另外,阻抗推定部140使用与圆弧分量的顶点频率对应的针对复阻抗的虚数分量Z”的斜率函数,来推定与规定的基准温度对应的虚数分量Z”。而且,使用推定出的阻抗的实数分量Z'和虚数分量Z”,来推定复阻抗的圆弧分量(具体而言,为科尔-科尔图的圆弧分量的形状)(步骤S24)。
此外,虽然对于复阻抗的实数分量Z'而言,针对与圆弧分量相当的多个频率分别进行推定,但是对于复阻抗的虚数分量Z”,只推定与圆弧分量的顶点频率对应的一个值。换言之,对于复阻抗的虚数分量Z”,没有推定与相当于圆弧分量的多个频率全都对应的值。但是,由于圆弧分量的大概形状(即图9所示那样的向上的圆弧那样的形状)已知,因此只要能够明确与多个频率对应的多个复阻抗的实数分量Z'和与顶点频率对应的一个复阻抗的虚数分量Z”,就能够由此准确地推定圆弧分量的形状。
阻抗推定部140利用这样推定出的与规定的基准温度对应的复阻抗的圆弧分量来推定与圆弧分量相当的任意频率的复阻抗的值Z(步骤S25)。
(3)技术效果
如以上说明的那样,根据第二实施方式的阻抗推定装置,能够推定与科尔-科尔图的圆弧分量相当的频带的复阻抗。在与圆弧分量相当的频带中,如已说明的那样,存在无法针对阻抗的虚数分量Z”导出斜率函数的部分(即,存在由斜率函数示出的线性关系不成立的部分)。但是,若利用能够利用斜率函数的顶点频率的虚数分量Z”,则能够推定复阻抗的圆弧分量的形状。其结果是,能够适当地推定与期望的温度对应的复阻抗。
<附注>
以下,对从以上说明的实施方式导出的发明的各种方式进行说明。
(附注1)
附注1中记载的阻抗推定装置具备:导出构件,该导出构件基于在不同的多个温度下取得的电池的复阻抗的规定频率处的值和取得所述复阻抗时的所述电池的温度,导出表示所述复阻抗的所述规定频率处的值与所述电池的温度的倒数之间的关系的斜率函数;以及推定构件,该推定构件使用所述斜率函数来推定与所述电池的期望的温度对应的所述复阻抗的所述规定频率处的值。
根据附注1中记载的阻抗推定装置,基于在不同的多个温度下取得的电池的复阻抗的规定频率处的值和取得复阻抗时的电池的温度而导出斜率函数。该斜率函数作为表示复阻抗的规定频率处的值与电池的温度的倒数之间的关系的函数而被导出。因此,若利用斜率函数,则能够推定与电池的期望的温度对应的复阻抗的规定频率处的值。换言之,不论实际的电池的温度如何,都能够推定规定的温度条件下的复阻抗。
(附注2)
在附注2中记载的阻抗推定装置中,所述导出构件将所述复阻抗的绝对值和实数分量中的至少一方用作所述复阻抗的所述规定频率处的值。
根据附注2中记载的阻抗推定装置,通过使用复阻抗的绝对值和实数分量中的至少一方,从而与例如使用复阻抗的虚数分量的情况相比,能够以相对高的精度来推定电池的复阻抗。
(附注3)
在附注3中记载的阻抗推定装置中,在将所述复阻抗的所述规定频率处的值设为Z、将所述电池的温度设为T时,所述斜率函数表示为包含斜率A和截距B的下述数学式logZ=A×(1/T)+B。
根据附注3中记载的阻抗推定装置,由于斜率函数作为一次函数被导出,因此能够非常容易地推定电池的复阻抗。
(附注4)
在附注4中记载的阻抗推定装置中,在所述斜率A和所述截距B中的一方已知的情况下,所述导出构件使用保证测量精度的所述电池的温度和在保证测量精度的所述电池的该温度下取得的所述复阻抗的所述规定频率处的值,来计算所述斜率A和所述截距B中的另一方。
根据附注4中记载的阻抗推定装置,通过使用保证测量精度的电池的温度和在保证测量精度的电池的温度下取得的复阻抗的规定频率处的值,从而能够计算准确的斜率A或截距B。
(附注5)
在附注5中记载的阻抗推定装置中,所述推定构件存储所述导出构件预先导出的与多种电池的每一种对应的多个所述斜率函数,所述推定构件基于保证测量精度的所述电池的温度和在保证测量精度的所述电池的该温度下取得的所述复阻抗的所述规定频率处的值,从所存储的所述多个所述斜率函数中确定用于推定所述复阻抗的所述规定频率处的值的所述斜率函数。
根据附注5中记载的阻抗推定装置,基于保证测量精度的电池的温度和在保证测量精度的电池的温度下取得的复阻抗的规定频率处的值,确定与想要推定复阻抗的电池的种类相应的恰当的斜率函数。因此,即使在多种电池(更具体而言,导出不同的斜率函数的多个电池)成为复阻抗的推定对象那样的情况下,也能够准确地推定电池的复阻抗。
(附注6)
附注6中记载的阻抗推定装置具备导出构件和推定构件,在科尔-科尔图的比归属于离子扩散的区域靠高频率侧的频率区域中,该导出构件基于在不同的多个温度下取得的电池的复阻抗的多个频率处的值和取得所述复阻抗时的所述电池的温度,导出表示所述复阻抗的所述多个频率处的值与所述电池的温度的倒数之间的关系的多个斜率函数,该推定构件(i)使用所述多个斜率函数来推定形成所述复阻抗的圆弧分量的所述多个频率处的实数分量,并且使用所述多个斜率函数中的与所述复阻抗的圆弧分量的顶点频率对应的斜率函数来推定所述顶点频率处的虚数分量,(ii)根据推定出的所述实数分量和虚数分量来推定所述复阻抗的圆弧分量,(iii)根据推定出的所述圆弧分量来推定与所述电池的期望的温度对应的所述复阻抗的值。
根据附注6中记载的阻抗推定装置,在科尔-科尔图的比归属于离子扩散的区域靠高频率侧的频率区域中推定电池的复阻抗。具体而言,首先,使用斜率函数,根据形成复阻抗的圆弧分量的多个频率处的实数分量和复阻抗的圆弧分量的顶点频率处的虚数分量来推定与期望的电池的温度对应的复阻抗的圆弧分量。接着,根据推定出的圆弧分量来推定与电池的期望的温度对应的复阻抗的规定频率处的值。
在科尔-科尔图的归属于离子扩散的区域中,针对复阻抗的实数分量,复阻抗的值与电池的温度的倒数之间的关系是恒定的(即,斜率函数中的斜率是恒定的)。另一方面,针对复阻抗的虚数分量,复阻抗的值与电池的温度的倒数之间的关系不是恒定的(即,斜率函数中斜率不是恒定的)。但是,针对复阻抗的虚数分量也同样地,针对阻抗的圆弧分量的顶点频率处的值,复阻抗的值与电池的温度的倒数之间的关系是恒定的(即,斜率函数中的斜率是恒定的)。
因此,若使用形成复阻抗的圆弧分量的多个频率处的实数分量和复阻抗的圆弧分量的顶点频率处的虚数分量,则能够准确地推定与电池的期望的温度对应的复阻抗的圆弧分量。若能够准确地推定圆弧分量,则能够由此容易地推定复阻抗的值。
本发明在不脱离能够从权利要求保护的范围和说明书中读取的发明的主旨或思想的范围内能够进行适当变更,伴随这样的变更的阻抗推定装置也包含在本发明的技术思想内。

Claims (6)

1.一种阻抗推定装置,其特征在于,具备:
导出构件,该导出构件基于在不同的多个温度下取得的电池的复阻抗的规定频率处的值和取得所述复阻抗时的所述电池的温度,导出表示所述复阻抗的所述规定频率处的值与所述电池的温度的倒数之间的关系的斜率函数;以及
推定构件,该推定构件使用所述斜率函数来推定与所述电池的期望的温度对应的所述复阻抗的所述规定频率处的值。
2.根据权利要求1所述的阻抗推定装置,其特征在于,
所述导出构件将所述复阻抗的绝对值和实数分量中的至少一方用作所述复阻抗的所述规定频率处的值。
3.根据权利要求1或2所述的阻抗推定装置,其特征在于,
在将所述复阻抗的所述规定频率处的值设为Z、将所述电池的温度设为T时,所述斜率函数表示为包含斜率A和截距B的下述数学式
logZ=A×(1/T)+B。
4.根据权利要求3所述的阻抗推定装置,其特征在于,
在所述斜率A和所述截距B中的一方已知的情况下,所述导出构件使用保证测量精度的所述电池的温度和在保证测量精度的所述电池的该温度下取得的所述复阻抗的所述规定频率处的值,来计算所述斜率A和所述截距B中的另一方。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的阻抗推定装置,其特征在于,
所述推定构件存储所述导出构件预先导出的与多种电池的每一种对应的多个所述斜率函数,
所述推定构件基于保证测量精度的所述电池的温度和在保证测量精度的所述电池的该温度下取得的所述复阻抗的所述规定频率处的值,从所存储的所述多个所述斜率函数中确定用于推定所述复阻抗的所述规定频率处的值的所述斜率函数。
6.一种阻抗推定装置,其特征在于,具备导出构件和推定构件,
在科尔-科尔图的比归属于离子扩散的区域靠高频率侧的频率区域中,
该导出构件基于在不同的多个温度下取得的电池的复阻抗的多个频率处的值和取得所述复阻抗时的所述电池的温度,导出表示所述复阻抗的所述多个频率处的值与所述电池的温度的倒数之间的关系的多个斜率函数,
该推定构件(i)使用所述多个斜率函数来推定形成所述复阻抗的圆弧分量的所述多个频率处的实数分量,并且使用所述多个斜率函数中的与所述复阻抗的圆弧分量的顶点频率对应的斜率函数来推定所述顶点频率处的虚数分量,(ii)根据推定出的所述实数分量和虚数分量来推定所述复阻抗的圆弧分量,(iii)根据推定出的所述圆弧分量来推定与所述电池的期望的温度对应的所述复阻抗的值。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6806002B2 (ja) 2017-08-24 2020-12-23 トヨタ自動車株式会社 温度推定装置
CN113109655A (zh) * 2021-04-26 2021-07-13 深圳市宗泰电机有限公司 一种电磁铁温升测试装置
KR102581184B1 (ko) * 2023-01-26 2023-09-21 주식회사 민테크 임피던스 추정 방법 및 장치

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09117001A (ja) * 1995-10-12 1997-05-02 Nissan Motor Co Ltd 電気自動車用二次電池の内部抵抗検出法とそれを用いた電気自動車の出力計
US5859537A (en) * 1996-10-03 1999-01-12 Dacco Sci, Inc. Electrochemical sensors for evaluating corrosion and adhesion on painted metal structures
CN101187697A (zh) * 2006-11-21 2008-05-28 古河电气工业株式会社 电池状态判定方法、电池状态判定装置及电池电源系统
CN101666861A (zh) * 2009-04-24 2010-03-10 深圳市普禄科智能检测设备有限公司 一种蓄电池的检测装置及方法
US20110301931A1 (en) * 2010-06-03 2011-12-08 Battelle Energy Alliance, Llc Systems, methods and computer readable media for modeling cell performance fade of rechargeable electrochemical devices
CN102866362A (zh) * 2012-09-27 2013-01-09 重庆大学 电动汽车动力电池阻抗特性测量方法
CN105122073A (zh) * 2013-04-12 2015-12-02 朴力美电动车辆活力株式会社 电池状态判定装置
CN105378498A (zh) * 2013-07-10 2016-03-02 阿尔卑斯绿色器件株式会社 蓄电装置状态估计方法
CN105393129A (zh) * 2013-07-17 2016-03-09 矢崎总业株式会社 电池状态检测装置
US20160103184A1 (en) * 2014-10-09 2016-04-14 Denso Corporation Battery state estimation apparatus
US20160187429A1 (en) * 2014-12-26 2016-06-30 Denso Corporation Apparatus For Predicting Power Parameter of Secondary Battery
CN106289566A (zh) * 2016-07-19 2017-01-04 清华大学 一种基于电化学阻抗对二次电池内部温度估算的方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3771526B2 (ja) * 2002-10-21 2006-04-26 株式会社日立製作所 二次電池評価方法および蓄電装置
JP4570991B2 (ja) * 2005-03-14 2010-10-27 富士重工業株式会社 バッテリ管理システム
JP4495141B2 (ja) 2006-12-25 2010-06-30 古河電気工業株式会社 バッテリ状態判定方法、バッテリ状態判定装置及びバッテリ電源システム
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
WO2012046264A1 (ja) 2010-10-05 2012-04-12 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
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
JP6027030B2 (ja) 2012-01-31 2016-11-16 プライムアースEvエナジー株式会社 充電量検出装置
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

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09117001A (ja) * 1995-10-12 1997-05-02 Nissan Motor Co Ltd 電気自動車用二次電池の内部抵抗検出法とそれを用いた電気自動車の出力計
US5859537A (en) * 1996-10-03 1999-01-12 Dacco Sci, Inc. Electrochemical sensors for evaluating corrosion and adhesion on painted metal structures
CN101187697A (zh) * 2006-11-21 2008-05-28 古河电气工业株式会社 电池状态判定方法、电池状态判定装置及电池电源系统
CN101666861A (zh) * 2009-04-24 2010-03-10 深圳市普禄科智能检测设备有限公司 一种蓄电池的检测装置及方法
US20110301931A1 (en) * 2010-06-03 2011-12-08 Battelle Energy Alliance, Llc Systems, methods and computer readable media for modeling cell performance fade of rechargeable electrochemical devices
CN102866362A (zh) * 2012-09-27 2013-01-09 重庆大学 电动汽车动力电池阻抗特性测量方法
CN105122073A (zh) * 2013-04-12 2015-12-02 朴力美电动车辆活力株式会社 电池状态判定装置
CN105378498A (zh) * 2013-07-10 2016-03-02 阿尔卑斯绿色器件株式会社 蓄电装置状态估计方法
CN105393129A (zh) * 2013-07-17 2016-03-09 矢崎总业株式会社 电池状态检测装置
US20160103184A1 (en) * 2014-10-09 2016-04-14 Denso Corporation Battery state estimation apparatus
US20160187429A1 (en) * 2014-12-26 2016-06-30 Denso Corporation Apparatus For Predicting Power Parameter of Secondary Battery
CN106289566A (zh) * 2016-07-19 2017-01-04 清华大学 一种基于电化学阻抗对二次电池内部温度估算的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JIUCHUN JIANG 等: "A reduced low-temperature electro-thermal coupled model for lithium-ion batteries", 《APPLIED ENERGY》 *

Also Published As

Publication number Publication date
BR102018016479A2 (pt) 2019-03-26
US20190064278A1 (en) 2019-02-28
CN109425834B (zh) 2021-08-20
KR20190022312A (ko) 2019-03-06
JP2019039761A (ja) 2019-03-14
EP3457151A1 (en) 2019-03-20
KR102038814B1 (ko) 2019-10-31
EP3457151B1 (en) 2020-05-13
JP6881156B2 (ja) 2021-06-02

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