CN113383338B - 模拟电池构建方法及模拟电池构建装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种模拟电池构建方法等。该方法等能够实现提高模拟电池对二次电池在各种条件下的特性的再现精度。确定在不同劣化度D(m2)下的不同温度T(n1)下的二次电池模型的参数P(n0，n1，n2)。基于二次电池(220)的复阻抗Z的测定结果，辨识二次电池模型的上述参数的值。二次电池模型通过表示IIR系统及FIR系统中的各系统的传递函数来体现该二次电池的内部电阻的阻抗。进一步地，计算出对与模拟电池(20)模拟的虚拟的二次电池的识别符id(m0)、温度T(m1)及劣化度D(m2)对应的二次电池模型输入了电流指令值Icmd(t)后的电压指令值Vcmd(t)，模拟电池(20)将与该电压指令值对应的电压V(t)施加给指定设备(200)或其负载。
Description
技术领域
本发明涉及模拟锂离子电池等二次电池的性能的技术。
背景技术
人们讨论将电阻R和电容器C的并联电路多级地连接来构成二次电池的内部电阻的等效电路及其电流-电压的动作波形的变化。但是，为了说明电压的几秒以上的瞬态响应波形，作为时间常数因素的电容器电容值不得不使用数数百F到数千F的值。这样的值无法与电池的AC特性的评价方法、即AC阻抗和其等效电路模型对应，很难说是再现了电池的性状。
作为二次电池的特性项目，具有内部电阻。例如在锂离子二次电池中，由于在电池内部相互作用地产生电极反应、SEI反应、离子的扩散反应等复杂的化学反应，电池电压的动作并不是那种能够将内部电阻视为单纯的直流电阻来适用欧姆定律的种类。
作为对电池的内部电阻进行评价的方法，以往公知有基于频率响应解析法(FRA：Frequency Response Analysis)的AC阻抗分析法，确立了将各种内部反应适用于等效电路的模型而分解为几个时间常数因素来进行解释的方法。关于电池的秒级的动作，作为瓦尔堡(Warburg)电阻的扩散现象占支配性的影响，如何将该瓦尔堡电阻作为动作模型进行编入，决定作为模型的性能。为了进行AC阻抗测定，需要频率响应解析装置(FRA)这样的专用装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第5924617号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，在实际使用中，二次电池与负载连接，反复进行充电以及放电的过程，在这种情况下，作为用于获知二次电池的状态的基础信息，仅测定电压、电流及温度。在这样的状况下，电池的输出电压受到内部电阻的影响，另外，内部电阻自身也根据温度条件或电池的劣化度而产生变化，需要对实际动作状态的电池的特性高精度地进行再现的单元。
因此，本发明的目的在于提供一种装置等，能够实现提高模拟电池对二次电池在各种条件下的特性的再现精度。
[用于解决课题的手段]
本发明的模拟电池构建装置的特征在于，具备：
第一识别元件，其识别二次电池的复阻抗的测定结果；
第一计算元件，其基于由所述第一识别元件识别出的所述二次电池的复阻抗的测定结果，辨识二次电池模型的参数的值，其中，所述二次电池模型由表示IIR系统以及FIR系统的各个系统的传递函数来体现所述二次电池的内部电阻的阻抗；
第二识别元件，识别电流指令值的时间序列；
第二计算元件，其通过将由所述第二识别元件识别出的所述电流指令值的时间序列输入到所述二次电池模型中，来计算出作为所述二次电池模型的输出的电压的时间序列；和，
模拟电池控制元件，其控制与该指定设备连接的模拟电池的动作，以使得将由所述第二计算元件计算出的电压的时间序列施加到所述指定设备。
在本发明的模拟电池构建装置中，优选的是，
所述第一识别元件识别所述二次电池在不同劣化状态的各个劣化状态下的复阻抗的测定结果，
所述第一计算元件基于由所述第一识别元件识别出的所述二次电池在所述不同劣化状态的各个劣化状态下的复阻抗的测定结果，辨识二次电池模型的参数的值相对于所述二次电池的劣化状态的依赖性，
所述第二识别元件除了识别所述电流指令值的时间序列之外，还识别所述模拟电池的劣化状态的时间序列，
所述第二计算元件计算出对所述二次电池模型输入了由所述第二识别元件识别出的所述电流指令值的时间序列以及所述模拟电池的劣化状态的时间序列后的模型输出电压，其中，所述二次电池模型是指由所述第一计算元件辨识了所述参数的值、且辨识了该参数的值相对于所述二次电池的劣化状态的依赖性的二次电池模型。
在本发明的模拟电池构建装置中，优选的是，
所述第一识别元件在第一指定时刻以及比该第一指定时刻靠后的所述二次电池的复阻抗的测定时刻即第二指定时刻的各个时刻下，识别作为在对所述二次电池输入脉冲电流时从该二次电池输出的电压的变化方式的测定结果的第一实测输出电压以及第二实测输出电压，并且基于所述第一实测输出电压与所述第二实测输出电压的对比，识别以所述第一指定时刻的所述二次电池为基准的所述第二指定时刻的所述二次电池的劣化状态。
在本发明的模拟电池构建装置中，优选的是，
所述第一识别元件基于与搭载有作为电源的所述二次电池的指定设备的相互通信，识别搭载于所述指定设备的传感器所测定出的所述二次电池的电压响应特性作为第一实测输出电压及第二实测输出电压，其中，所述第一实测输出电压及所述第二实测输出电压是搭载于所述指定设备的脉冲电流产生器所产生的脉冲电流被输入到所述二次电池时从该二次电池输出的电压的变化方式的测定结果。
在本发明的模拟电池构建装置中，优选的是，
所述第一识别元件识别所述二次电池在不同温度的各个温度下的复阻抗的测定结果，
所述第一计算元件基于由所述第一识别元件识别出的所述二次电池在所述不同温度的各个温度下的复阻抗的测定结果，确定二次电池模型的参数的值的温度依赖性，
所述第二识别元件除了识别所述电流指令值的时间序列之外，还识别所述模拟电池或者所述指定设备的温度的测定结果，
所述第二计算元件计算出对所述二次电池模型输入了由所述第二识别元件识别出的所述电流指令值的时间序列以及所述模拟电池或所述指定设备的温度的测定结果后的模型输出电压，其中，所述二次电池模型是指由所述第一计算元件辨识了所述参数的值且辨识了该参数的值的温度依赖性的二次电池模型。
在本发明的模拟电池构建装置中，优选的是，所述第一识别元件基于与搭载有作为电源的所述二次电池的指定设备的相互通信，识别由搭载于所述指定设备的测定装置根据交流阻抗法而测定出的所述二次电池的复阻抗。
附图说明
图1是作为本发明的一个实施方式的模拟电池构建装置的结构的说明图。
图2是关于模拟电池的结构的一例的说明图。
图3是表示二次电池的模拟电池构建方法的准备步骤的流程图。
图4是表示二次电池的模拟电池构建方法的步骤的流程图。
图5是关于二次电池的复阻抗的测定系统的说明图。
图6是关于二次电池的尼奎斯特曲线图(Nyquist plot)的说明图。
图7A是二次电池的内部电阻的等效电路的第一例示说明图。
图7B是二次电池的内部电阻的等效电路的第二例示说明图。
图8A是表示IIR系统的传递函数的示意图。
图8B是表示FIR系统的传递函数的示意图。
图9A是关于脉冲电流的说明图。
图9B是关于二次电池以及二次电池模型的电压响应特性的说明图。
图10是关于根据电流指令值来计算电压指令值的计算结果的说明图。
具体实施方式
(模拟电池构建装置的结构)
图1所示的作为本发明的一个实施方式的模拟电池构建装置100由能够经由网络与数据库10、模拟电池20及指定设备200分别进行通信的一个或者多个服务器构成。模拟电池构建装置100控制从模拟电池20对指定设备200施加的电压。数据库10也可以是模拟电池构建装置100的构成元件。
模拟电池构建装置100具备第一识别元件111、第二识别元件112、第一计算元件121、第二计算元件122和模拟电池控制元件140。第一识别元件111、第二识别元件112、第一计算元件121、第二计算元件122以及模拟电池控制元件140分别由处理器(运算处理装置)、存储器(存储装置)以及I/0电路等构成。
在存储器或与其不同的存储装置中，除了存储有针对脉冲电流的二次电池220的电压响应特性的测定结果等各种数据以外，还存储保持有程序(软件)。例如，用于识别二次电池220或搭载在该二次电池220上的指定设备200的种类(根据规格及标准(日语：諸元)确定)的多个识别符分别与多个二次电池模型分别对应地存储保持在存储器中。处理器从存储器读取所需的程序以及数据，并基于该数据执行按照该程序的运算处理，由此执行分配给构成模拟电池构建装置100的各元件111、112、121、122及140的后述的运算处理或者任务。
如图2所示，模拟电池20具备D/A转换器21和放大器22。当被输入从二次电池模型输出的电压指令值Vcmd(t)时，D/A转换器21对其进行D/A转换。放大器22对指定设备200或构成该指定设备200的负载施加与D/A转换器21的输出对应的电压V(t)。“(t)”是指时刻t时的值或时间序列。
相当于二次电池模型的计算器(第二计算元件122)具备计算器1221、输出器1222、加法器1224。当被输入电流指令值Icmd(t)时，计算器1221计算来自模拟电池20的虚拟内部电阻的输出电压。也可以从指定设备200赋予电流指令值Icmd(t)。模型参数调整元件1220基于由模拟电池20模拟的虚拟的二次电池的劣化度D(m2)来调节定义计算器1221的传递函数H的参数的值。输出器1222输出模拟电池20的虚拟的开路电压OCV(t)。加法器1224对计算器1221和输出器1222的各个输出进行相加。
模拟电池20也可以由与指定设备200连接的商用电源等外部电源构成。模拟电池20也可以代替二次电池220而搭载于指定设备200。模拟电池20也可以具备第二计算元件122。在该情况下，也可以由构成指定设备200的控制装置210来构成第二计算元件122。
指定设备200具备输入界面202、输出界面204、控制装置210、二次电池220以及传感器组230。指定设备200包括个人计算机、移动电话(智能手机)、家电产品或电动自行车等移动体等以二次电池220为电源的所有设备。
控制装置210由处理器(运算处理装置)、存储器(存储装置)以及I/O电路等构成。在该存储器或与其不同的存储装置中存储保持二次电池220的电压响应特性的测定结果等各种数据。控制装置210根据从二次电池220供给的电力进行动作，在通电状态下控制指定设备200的动作。指定设备200的动作包括构成该指定设备200的致动器(电动式致动器等)的动作。构成控制装置210的处理器从存储器读取所需的程序及数据，基于该数据，执行按照该程序被分配的运算处理。
二次电池220例如是锂离子电池，也可以是镍-镉电池等其他二次电池。在模拟电池20向指定设备200供给电力时，也可以从该指定设备200卸下二次电池220。传感器组230除了测定二次电池220的电压响应特性和温度以外，还测定指定设备200的控制所需的参数的值。传感器组230由输出与例如二次电池220的电压、电流及温度分别对应的信号的电压传感器、电流传感器以及温度传感器构成。
模拟电池构建装置100也可以搭载于指定设备200。在该情况下，软件服务器(省略图示)也可以向构成指定设备200所具备的控制装置210的运算处理装置发送劣化判定用软件，由此对该运算处理装置赋予作为模拟电池构建装置100的功能。
(模拟电池构建方法)
对由具有上述结构的模拟电池构建装置100执行的模拟电池构建方法进行说明。
以通过识别符id(n0)来识别种类的各种二次电池220为对象，确定在不同劣化度D(m2)的各个劣化度下的不同温度T(n1)的各个温度下的二次电池模型的参数P(n0，n1，n2)。
具体而言，首先，在模拟电池构建装置100中，将第一指数n1及第二指数n2分别设定成“0”(图3/步骤(STEP)102)。第一指数n1是表示二次电池220的温度T的高低的指数。第二指数n2是表示二次电池220的劣化度D的评价次数或评价期间的顺序的指数。
将二次电池220的温度T控制为温度T(n1)(图3/步骤104)。2在进行二次电池220的温度调节时，除了使用配置在二次电池220附近的加热器(电热加热器等)及冷却器(冷却风扇等)上的温度传感器以外，还使用配置于二次电池220的附近或安装于二次电池220的壳体的温度传感器。
第一识别元件111识别二次电池220的复阻抗Z(n0，n1，n2)的测定结果(图3/步骤106)。各元件对各元件的“识别”是指，接收信息、从数据库10等信息源检索或读取信息、基于其他信息来计算出、估计信息等、用于准备必要的信息而执行的所有运算处理等。通过交流阻抗法测定二次电池220的复阻抗Z(n0，n1，n2)，该测定结果与用于识别二次电池220的种类的识别符建立关联地登记在数据库10中。
根据交流阻抗法，如图5所示，使用频率响应解析装置(FRA)212以及恒电流仪(PGS)232的组合。从构成FRA212的振荡器输出任意频率的正弦波信号，与该正弦波信号对应的二次电池220的电流信号I(t)和电压信号V(t)从PGS232输入到FRA212。然后，在FRA212中，电流信号I(t)及电压信号V(t)通过离散傅立叶频率变换而变换为频域的数据，从而测定出频率f＝(ω/2π)下的复阻抗Z(n0，n1，n2)(ω)。
测定例如在二次电池220即将出厂前等因而还未被搭载到指定设备200的状态下的二次电池220的复阻抗Z(n0，n1，n2)。此外，也可以测定在搭载于指定设备200的状态下的二次电池220的复阻抗Z(n0，n1，n2)。在该情况下，也可以由控制装置210构成FRA212，传感器组230由PGS232构成。例如，为了给二次电池220的充电，指定设备200与商用电源等外部电源连接，能够利用由该外部电源供给的电力来输出正弦波信号。
表示二次电池220的复阻抗Z(n0，n1，n2)的实测结果的尼奎斯特曲线图(Nyquistplot)的一例与该绘制(plot)的近似曲线一起示于图6中。横轴表示复阻抗Z的实部ReZ，纵轴表示复阻抗Z的虚部-ImZ。-ImZ＞0的区域中，示出了ReZ越大越低频的复阻抗Z。-ImZ＝0时的ReZ的值相当于二次电池220的电解液中的移动电阻。-ImZ＞0的区域中的大致半圆形状的部分的曲率半径相当于二次电池220的电荷移动电阻。该曲率半径存在下述倾向：二次电池220的温度T越高温，该该曲率半径越小。在-ImZ＞0的区域的低频区域中以大约45°上升的直线状的部分反映了二次电池220的瓦尔堡阻抗的影响。
(二次电池模型的建立)
在模拟电池构建装置100中，第一计算元件121基于由第一识别元件111识别出的二次电池220的复阻抗Z的测定结果，辨识(日语：同定)二次电池模型的参数P(n0，n1，n2)的值(图3/步骤108)。参数P(n0，n1，n2)定义计算器1221的传递函数H。
二次电池模型是表示在电流I(t)被输入到二次电池220时从该二次电池220输出的电压V(t)的模型。使用二次电池220的开路电压OCV以及内部电阻的传递函数H(t)并通过关系式(01)来定义上述电压V(t)。
V(t)＝OCV(t)+H(t)·I(t)…(01)。
这里，OCV(t)表示开路电压随着电流I(t)的充电和/或放电而产生增减。
通过关系式(02)来定义二次电池的内部电阻的等效电路模型的传递函数H(z)。
H(z)＝H0(z)+∑i＝1-mHi(z)+HW(z)+HL(z)…(02)。
“H0(z)”、“Hi(z)”、“HW(z)”以及“HL(z)”由表示二次电池的内部电阻的特性的参数来定义。
图7A中示出了二次电池220的内部电阻的等效电路的示例。在该例子中，内部电阻的等效电路通过相当于电解液中的移动电阻的电阻R0、相当于电荷移动电阻的电阻Ri以及由电容器Ci构成的第iRC并联电路(i＝1，2，…，X)、相当于瓦尔堡阻抗的电阻W0以及线圈L的串联电路来被定义。串联连接的RC并联电路的数量在图7A所示的实施例中为“三个”，但也可以小于三个，也可以大于三个。电阻W0也可以在至少任意一个RC并联电路中与电阻R串联连接。电容器C也可以被置换为CPE(Constant Phase Element)。如图7B所示，瓦尔堡电阻W0也可以与至少一个RC并联电路(在图7B的例子中为第一RC并联电路)的电阻R串联连接。
电阻R0的传递函数H0(z)通过关系式(031)来被定义。
H0(z)＝R0…(031)。
第iRC并联电路的传递函数Hi(z)作为IIR(Infinite Impulse Response)系统(无限脉冲响应系统)的传递函数而通过关系式(032)来被定义。图8A中示出表示第iRC并联电路的传递函数Hi(z)的示意框图。
Hi(z)＝(b0+biz-1)/(1+aiz-1)…(032)。
相当于瓦尔堡阻抗的电阻W0的传递函数HW(z)作为FIR(Finite ImpulseResponse)系统(有限脉冲响应系统)的传递函数而通过关系式C04)来被定义。在图8B中示出了表示相当于瓦尔堡阻抗的电阻W0的传递函数HW(z)的示意框图。
HW(z)＝∑k＝0-nhkz-k…(04)。
线圈L的传递函数HL(z)通过关系式(05)来被定义。
HL(z)＝(2L0/T)(1-z-1)/(1+z-1)…(05)。
在求出图6中用实线表示的由尼奎斯特曲线图表示的二次电池的复阻抗Z的近似曲线时，是按照关系式(02)来定义二次电池的内部电阻的等效电路模型的传递函数H(z)这一假设下求出上述近似曲线。由此，求出参数P(n0，n1，n2)＝{R0，ai，b0，bi，hk，L0，T}的值(参照关系式(031)、(032)～(05))。根据开路电压OCV(n0，n1，n2)的测定值来辨识二次电池模型中的从输出器1222输出的开路电压OCV(t)的值(参照关系式(01))。然后，利用该参数的值，针对各个种类的二次电池220确立二次电池模型。
判定第一指数n1是否为规定数N1以上(图3/步骤110)。在该判定结果为否定的情况下(图3/步骤110：否)，第一指数n1的值增加“1”(图3/步骤112)，在此基础上反复进行二次电池220的温度调节之后的处理(图3/步骤104→步骤106→步骤108→步骤110)。
(劣化度判定)
在该判定结果为肯定的情况下(图3/步骤110：是)，第二识别元件112识别与二次电池220的脉冲电流I(t)对应的电压响应特性V(n0，n2)(t)(-V(n0，n2)(z))的测定结果(图3/步骤114)。
在进行该测定时，对二次电池220输入脉冲电流I(t)(-I(z))。例如，图9A中所示的脉冲电流I(t)被输入到二次电池220。通过驱动脉冲电流产生器，在该脉冲电流产生器中产生的脉冲电流I(t)被输入到二次电池220中。在指定设备200上搭载了二次电池220的情况下，也可以将脉冲电流产生器搭载在该指定设备200上，利用来自外部电源或者搭载于指定设备200的辅助电源的供给电力来驱动该指定设备上搭载的脉冲电流产生器。
然后，控制装置210基于电压传感器的输出信号测定二次电池220的电压响应特性V(n0，n2)(t)。在二次电池220搭载在指定设备200上的情况下，也可以基于构成该指定设备200上搭载的传感器组230的电压传感器的输出信号，由控制装置210测定二次电池220的电压响应特性V(n0，n2)(t)。由此，例如测定以图9B中虚线所示的方式变化的二次电池220的电压响应特性V(n0，n2)(t)。在图9(B)中，用实线表示第二指数n2为0的情况下的二次电池220的电压响应特性V(n0，0)(t)的测定结果。
接着，第二计算元件122基于二次电池220的电压响应特性V(n0，n2)(t)及V(n0，0)(t)的对比结果，评价利用识别符id(n0)识别出种类的该二次电池220的劣化度D(n0，n2)(图3/步骤116)。例如，计算表示二次电池220的电压响应特性V(n0，n2)(t)和V(n0，0)(t)的各自的曲线的相似度x。然后，根据以类似度x为主变量的减少函数f，计算出二次电池220的劣化度D(n0，n2)＝f(x)。
判定第二指数n2是否为规定数N2以上(图3/步骤118)。在该判定结果为否定的情况下(图3/步骤118：否)，第一指数n1的值被重置为“0”，且第二指数n2的值增加“1”(图3/步骤120)。然后，反复进行二次电池220的温度调节之后的处理(图3/步骤104→步骤106→步骤108→步骤110)。
(模拟电池构建)
第二识别元件112识别识别符id(m0)(图4/步骤140)，识别符id(m0)用于识别由模拟电池20模拟的虚拟的二次电池的种类。例如，也可以由第二识别元件112基于与指定设备200的通信，识别识别符id(m0)，其中，该识别符id(m0)用于识别预先确定适用于该指定设备200的二次电池的种类。另外，也可以由第二识别元件112基于与指定设备200的通信来识别识别符id(m0)，其中，该识别符id(m0)对应于通过该指定设备200的输入界面202而被设定的虚拟的二次电池的种类。
第二识别元件112识别由模拟电池20模拟的虚拟的二次电池的温度T(m1)(图4/步骤142)。例如，也可以由第二识别元件112基于与指定设备200的通信，将由构成该指定设备200的传感器组230的温度传感器测定出的指定设备200的温度识别为虚拟的二次电池的温度T(m1)。另外，也可以由第二识别元件112基于与指定设备200的通信，将通过该指定设备200的输入界面202而被设定的温度识别为虚拟的二次电池的温度T(m1)。
第二识别元件112识别由模拟电池20模拟的虚拟的二次电池的劣化度D(m2)(图4/步骤144)。例如，也可以由第二识别元件112基于与指定设备200的通信，将通过该指定设备200的输入界面202而被设定的劣化度识别为虚拟的二次电池的劣化度D(m2)。
第二计算元件122基于识别由模拟电池20模拟的虚拟的二次电池的种类的识别符id(m0)、温度T(m1)以及劣化度D(m2)的第二识别元件112的识别结果，从数据库10中登记的多个二次电池模型中选定由参数P(n0，n1，n2)确定的一个二次电池模型(图4/步骤146)。这相当于模型参数调整元件1220基于由模拟电池20模拟的虚拟的二次电池的劣化度D(m2)，来调整对图2所示的计算器1221的传递函数H进行定义的参数P(n0，n1，n2)的值。
进一步地，第二识别元件112识别电流指令值Icmd(t)(图4/步骤148)。例如，也可以由第二识别元件112基于与指定设备200的通信将对应于下述负载的电流目标值识别为电流指令值Icmd(t)，其中，该负载是根据由该指定设备200的传感器组230测定的指定设备200的工作状况而由控制装置210设定的负载。另外，也可以由第二识别元件112基于与指定设备200的通信，将通过该指定设备200的输入界面202设定的电流目标值识别为电流指令值Icmd(t)。由此，来识别例如以如图10中实线所示的方式进行时间性变化的电流指令值Icmd(t)。
在对该被选定的二次电池模型输入了电流指令值Icmd(t)后，第二计算元件122计算出作为该二次电池模型的输出的电压指令值Vcmd(t)(图4/步骤150)。由此，计算出作为二次电池模型的输出的例如以图10中细线所示的方式变化的电压指令值Vcmd(t)。
接着，模拟电池控制元件140基于电压指令值Vcmd(t)进行下述控制：将通过模拟电池20利用放大器22对电压指令值Vcmd(t)进行了增益倍增后的电压V(t)施加给指定设备200或构成指定设备200的指定负载(图4/步骤152)。由此，将例如以图10中粗线所示的方式变化的电压V(t)施加给指定设备200。
(本发明的其他实施方式)
在上述实施方式中，根据通过识别符id(n0)识别出种类的二次电池220的劣化度D(m2)的不同而个别地确定了二次电池模型的参数P(n0，n1，n2)的值(参照图3/步骤108、步骤114、步骤116)，但作为其他实施方式，电可以在不考虑二次电池220的劣化度D(m2)的不同的情况下来确定二次电池模型的参数P(n0，n1)的值。
在上述实施方式中，根据通过识别符id(n0)识别出种类的二次电池220的温度T(n1)的不同而个别地确定了二次电池模型的参数P(n0，n1，n2)的值(参照图3/步骤104、步骤114、步骤116)，但作为其他的实施方式，也可以在不考虑二次电池220的温度T(n1)的不同的情况下来确定二次电池模型的参数P(n0，n2)的值。
(发明的效果)
根据本发明的模拟电池构建装置100以及由模拟电池构建装置100执行的模拟电池构建方法，以通过识别符id(n0)识别出种类的二次电池220为对象，确定在不同劣化度D(n2)的各个劣化度下的不同温度T(n1)下的各自的二次电池模型的参数P(n0，n1，n2)。基于二次电池220的复阻抗Z的测定结果来辨识二次电池模型的参数P(n0，n1，n2)的值(参照图3/步骤104→步骤106→步骤108；图5～图7A及图7B、图8A及图8B)。二次电池模型通过表示IIR系统以及FIR系统的各个系统的传递函数来体现二次电池220的内部电阻的阻抗(参照关系式(03)、(04)、图5～图7A及图7B、图8A及图8B)。
而且，基于由模拟电池20模拟的虚拟的二次电池的识别符id(m0)、温度T(m1)以及劣化度D(m2)，选定具有参数P(n0，n1，n2)的二次电池模型(参照图2、图4/步骤140→步骤142→步骤144→步骤146)。然后，计算出将电流指令值Icmd(t)输入到该二次电池模型时作为输出的电压指令值Vcmd(t)，并通过模拟电池20将与该电压指令值Vcmd(t)对应的电压(V)施加给指定设备200或其负载(参照图2、图4/步骤148→步骤150→步骤152、图10)。由此，能够实现模拟电池20在各种条件下对二次电池220的特性的再现精度的提高。
[符号说明]
10…数据库，20…模拟电池，22…放大器，100…模拟电池构建装置，111…第一识别元件，112…第二识别元件，121…第一计算元件，122…第二计算元件，140…模拟电池控制元件，200…指定设备，202…输入界面，204…输出界面，210…控制装置，220…二次电池，230…传感器组。
Claims (10)
1.一种模拟电池构建装置，其特征在于，具备：
第一识别元件，其识别二次电池的复阻抗的测定结果；
第一计算元件，其基于由所述第一识别元件识别出的所述二次电池的复阻抗的测定结果，辨识二次电池模型的参数的值，其中，所述二次电池模型由表示IIR系统以及FIR系统的各个系统的传递函数来体现所述二次电池的内部电阻的阻抗；
第二识别元件，其识别电流指令值的时间序列；
第二计算元件，其通过将由所述第二识别元件识别出的所述电流指令值的时间序列输入到所述二次电池模型中，来计算出作为所述二次电池模型的输出的模拟了所述二次电池的电压的时间序列；和，
模拟电池控制元件，其控制与指定设备连接的模拟电池的动作，以使得将由所述第二计算元件计算出的模拟了所述二次电池的电压的时间序列施加到所述指定设备。
2.根据权利要求1所述的模拟电池构建装置，其特征在于，
所述第一识别元件识别所述二次电池在不同劣化状态的各个劣化状态下的复阻抗的测定结果，
所述第一计算元件基于由所述第一识别元件识别出的所述二次电池在所述不同劣化状态的各个劣化状态下的复阻抗的测定结果，确定二次电池模型的参数的值相对于所述二次电池的劣化状态的依赖性，
所述第二识别元件除了识别所述电流指令值的时间序列之外，还识别所述模拟电池的劣化状态的时间序列，
所述第二计算元件计算出对所述二次电池模型输入了由所述第二识别元件识别出的所述电流指令值的时间序列以及所述模拟电池的劣化状态的时间序列时的模型输出电压，其中，所述二次电池模型是指由所述第一计算元件辨识了所述参数的值且辨识了该参数的值相对于所述二次电池的劣化状态的依赖性的二次电池模型。
3.根据权利要求2所述的模拟电池构建装置，其特征在于，
所述第一识别元件在第一指定时刻以及比该第一指定时刻靠后的所述二次电池的复阻抗的测定时刻即第二指定时刻的各个时刻下，识别作为在对所述二次电池输入了脉冲电流时从该二次电池输出的电压的变化方式的测定结果的第一实测输出电压以及第二实测输出电压的各个电压，并且基于所述第一实测输出电压与所述第二实测输出电压的对比，识别以所述第一指定时刻的所述二次电池为基准的所述第二指定时刻的所述二次电池的劣化状态。
4.根据权利要求3所述的模拟电池构建装置，其特征在于，
所述第一识别元件基于与搭载有作为电源的所述二次电池的指定设备的相互通信，识别搭载于所述指定设备的传感器所测定出的所述二次电池的电压响应特性作为第一实测输出电压及第二实测输出电压的各个电压，其中，所述第一实测输出电压及所述第二实测输出电压是搭载于所述指定设备的脉冲电流产生器所产生的脉冲电流被输入到所述二次电池时从该二次电池输出的电压的变化方式的测定结果。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的模拟电池构建装置，其特征在于，
所述第一识别元件识别所述二次电池在不同温度的各个温度下的复阻抗的测定结果，
所述第一计算元件基于由所述第一识别元件识别出的所述二次电池在所述不同温度的各个温度下的复阻抗的测定结果，确定二次电池模型的参数的值的温度依赖性，
所述第二识别元件除了识别所述电流指令值的时间序列之外，还识别所述模拟电池或者所述指定设备的温度的测定结果，
所述第二计算元件计算出对所述二次电池模型输入了由所述第二识别元件识别出的所述电流指令值的时间序列以及所述模拟电池或所述指定设备的温度的测定结果时的模型输出电压，其中，所述二次电池模型是指由所述第一计算元件辨识了所述参数的值且辨识了该参数的值的温度依赖性的二次电池模型。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的模拟电池构建装置，其特征在于，
所述第一识别元件基于与搭载有作为电源的所述二次电池的指定设备的相互通信，识别由搭载于所述指定设备的测定装置根据交流阻抗法而测定出的所述二次电池的复阻抗。
7.一种模拟电池构建方法，其特征在于，具备以下工序：
第一识别工序，识别二次电池的复阻抗的测定结果；
第一计算工序，基于通过所述第一识别工序识别出的所述二次电池的复阻抗的测定结果，辨识二次电池模型的参数的值，其中，所述二次电池模型由表示IIR系统以及FIR系统的各个系统的传递函数来体现所述二次电池的内部电阻的阻抗；
第二识别工序，识别电流指令值的时间序列；
第二计算工序，通过将由所述第二识别工序识别出的所述电流指令值的时间序列输入到所述二次电池模型中，来计算出作为所述二次电池模型的输出的模拟了所述二次电池的电压的时间序列；和，
模拟电池控制工序，控制与指定设备连接的模拟电池的动作，以使得将通过所述第二计算工序计算出的模拟了所述二次电池的电压的时间序列施加到所述指定设备。
8.根据权利要求7所述的模拟电池构建方法，其特征在于，
在所述第一识别工序中，识别所述二次电池在不同劣化状态的各个劣化状态下的复阻抗的测定结果，
在所述第一计算工序中，基于通过所述第一识别工序识别出的所述二次电池在所述不同劣化状态的各个劣化状态下的复阻抗的测定结果，确定二次电池模型的参数的值相对于所述二次电池的劣化状态的依赖性，
在所述第二识别工序中，除了识别所述电流指令值的时间序列之外，还识别所述模拟电池的劣化状态的时间序列，
在所述第二计算工序中，计算出对所述二次电池模型输入了通过所述第二识别工序识别出的所述电流指令值的时间序列以及所述模拟电池的劣化状态的时间序列时的模型输出电压，其中，所述二次电池模型是指通过所述第一计算工序辨识了所述参数的值且辨识了该参数的值相对于所述二次电池的劣化状态的依赖性的二次电池模型。
9.根据权利要求8所述的模拟电池构建方法，其特征在于，
在所述第一识别工序中，在第一指定时刻以及比该第一指定时刻靠后的所述二次电池的复阻抗的测定时刻即第二指定时刻的各个时刻下，识别作为在对所述二次电池输入了脉冲电流时从该二次电池输出的电压的变化方式的测定结果的第一实测输出电压以及第二实测输出电压的各个电压，并且基于所述第一实测输出电压与所述第二实测输出电压的对比，识别以所述第一指定时刻的所述二次电池为基准的所述第二指定时刻的所述二次电池的劣化状态。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的模拟电池构建方法，其特征在于，
在所述第一识别工序中，识别所述二次电池在不同温度的各个温度下的复阻抗的测定结果，
在所述第一计算工序中，基于通过所述第一识别工序识别出的所述二次电池在所述不同温度的各个温度下的复阻抗的测定结果，确定二次电池模型的参数的值的温度依赖性，
在所述第二识别工序中，除了识别所述电流指令值的时间序列之外，还识别所述模拟电池或者所述指定设备的温度的测定结果，
在所述第二计算工序中，计算出对所述二次电池模型输入了通过所述第二识别工序识别出的所述电流指令值的时间序列以及所述模拟电池或所述指定设备的温度的测定结果时的模型输出电压，其中，所述二次电池模型是指通过所述第一计算工序辨识了所述参数的值且辨识了该参数的值的温度依赖性的二次电池模型。
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