CN117269806A - 电池劣化判定系统、电池劣化判定装置以及电池劣化判定方法 - Google Patents

电池劣化判定系统、电池劣化判定装置以及电池劣化判定方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种电池劣化判定系统、电池劣化判定装置以及电池劣化判定方法。该电池劣化判定系统具备以进行二次电池的劣化判定的方式被构成的电池劣化判定装置。所述电池劣化判定装置具备处理器，所述处理器被构成为，对所述二次电池的充放电特性值进行计测，并基于被计测出的所述充放电特性值来对将电源设为并联连接了第一电阻元件以及第一电容元件的主振荡电路的等效电路中的第一等效电路常数进行计算，并且至少基于被计算出的第一等效电路常数来进行所述二次电池的劣化判定。

Description

电池劣化判定系统、电池劣化判定装置以及电池劣化判定 方法
技术领域
本发明涉及一种能够迅速且有效地进行二次电池的劣化判定的电池劣化判定系统、电池劣化判定装置以及电池劣化判定方法。
背景技术
伴随着近来的车辆的急剧的电动化车辆用的二次电池的需求正在增加，伴随着所涉及的情况二次电池的再利用的需求也正在增加。如果车辆成为了废车，则会从该车辆上取出二次电池并送至回收公司，在回收公司中进行二次电池的劣化判定。然后，作为劣化判定的结果，在被判定为二次电池能够再利用的情况下，将进行修复从而在二手市场中被加以利用。
因此，已知有一种进行所涉及的二次电池的劣化判定的现有技术。例如，在日本特开2022-020404中，公开了一种如下的技术，即，基于从上一次的满充电的容量中减去行驶期间中的使用电量以及行驶期间后的剩余容量而得到的值，从而对行驶期间中的二次电池的负极副反应电流进行测量，并基于负极副反应电流来对被膜量进行推断，并且基于该被膜量来对二次电池的劣化状态进行判定。
发明内容
然而，上述日本特开2022-020404的发明为，在充电器中进行劣化判定的发明，由于需要取得行驶期间中的使用电量以及行驶期间后的剩余容量，因此无法在于回收公司中进行二次电池的劣化判定的情况下加以利用。因此，不得不在回收公司中对二次电池进行满充电，之后使其放电而取得充放电特性，并基于充放电特性来进行劣化判定，但是为了取得所涉及的充放电特性，就需要大量的时间。
本发明提供一种能够迅速且有效地进行二次电池的劣化判定的电池劣化判定系统、电池劣化判定装置以及电池劣化判定方法。
本发明的第一方式涉及一种电池劣化判定系统。所述电池劣化判定系统具有以进行二次电池的劣化判定的方式被构成的电池劣化判定装置。所述电池劣化判定装置具备处理器。所述处理器被构成为，对所述二次电池的充放电特性值进行计测，并基于被计测出的所述充放电特性值来对将电源设为并联连接了第一电阻元件以及第一电容元件的主振荡电路的等效电路中的第一等效电路常数进行计算，并且至少基于被计算出的第一等效电路常数来进行所述二次电池的劣化判定。
此外，在上述方式中，也可以采用如下方式，即，所述电池劣化判定装置还具备存储部，所述存储部对所述二次电池的出厂前的第二等效电路常数进行存储，所述处理器被构成为，基于被计算出的所述第一等效电路常数和被存储在所述存储部中的第二等效电路常数来进行所述二次电池的劣化判定。
此外，在上述方式中，也可以采用如下方式，即，所述等效电路成为，对所述主振荡电路、第二电阻元件、和并联连接了第三电阻元件以及第二电容元件的多个副振荡电路进行串联连接的电路结构。
此外，在上述方式中，也可以采用如下方式，即，所述第一等效电路常数包括所述第一电阻元件的电阻值、所述第一电容元件的电容值、所述第二电阻元件的电阻值、所述第三电阻元件的电阻值以及所述第二电容元件的电容值。
此外，在上述方式中，也可以采用如下方式，即，所述处理器被构成为，以多个不同的采样时间来对多个充放电特性值进行计测，并基于所述多个充放电特性值从而对根据时间而变化的第一等效电路常数进行计算。
此外，在上述发明的方式中，也可以采用如下方式，即，所述处理器被构成为，根据所述第一等效电路常数与所述第二等效电路常数之差是否大于预定的阈值来进行所述二次电池的劣化判定。
此外，本发明的第二方式涉及一种以进行二次电池的劣化判定的方式被构成的电池劣化判定装置。所述电池劣化判定装置具备处理器。所述处理器被构成为，对所述二次电池的充放电特性值进行计测，并基于被计测出的所述充放电特性值来对将电源设为并联连接了第一电阻元件以及第一电容元件的主振荡电路的等效电路中的第一等效电路常数进行计算，并且至少基于被计算出的第一等效电路常数来进行所述二次电池的劣化判定。
此外，本发明的第三方式涉及一种具有以进行二次电池的劣化判定的方式被构成的电池劣化判定装置的电池劣化判定系统中的电池劣化判定方法。所述电池劣化判定方法包含如下内容，即：通过所述电池劣化判定装置，从而对所述二次电池的充放电特性值进行计测；通过所述电池劣化判定装置，从而基于被计测出的所述充放电特性值来对将电源设为并联连接了第一电阻元件以及第一电容元件的主振荡电路的等效电路中的第一等效电路常数进行计算；通过所述电池劣化判定装置，从而至少基于被计算出的第一等效电路常数来进行所述二次电池的劣化判定。
根据本发明的上述方式，能够迅速且有效地进行二次电池的劣化判定。
附图说明
下面将参照附图来描述本发明示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，其中相同的符号表示相同的元件，且其中，
图1为用于对本实施方式所涉及的电池劣化判定系统的概要进行说明的说明图。
图2为表示电池劣化判定系统的系统结构的图。
图3为表示图2所示的二次电池的等效电路的一个示例的图。
图4为对图2所示的电池劣化判定装置的结构进行说明的功能框图。
图5为表示充放电特性和设为采样时间tS＝50ms的情况下的计测点的一个示例的图。
图6为表示充放电特性和设为采样时间tS＝400ms的情况下的计测点的一个示例的图。
图7为表示充放电特性和设为采样时间tS＝900ms的情况下的计测点的一个示例的图。
图8为表示基于不同的采样时间tS的计测值的等效电路常数的一个示例的图。
图9为表示时间常数的时间变化的一个示例的图。
图10为表示二次电池的放电特性的一个示例的图。
图11为表示对二次电池的初始的充放电特性和使用了预定期间的二次电池的充放电特性进行比较的一个示例的图。
图12为表示图2所示的电池劣化判定装置的处理步骤的流程图(其一)。
图13为表示图2所示的电池劣化判定装置的处理步骤的流程图(其二)。
具体实施方式
在下文中，基于附图来对本发明所涉及的电池劣化判定系统、电池劣化判定装置以及电池劣化判定方法的实施方式进行详细地说明。
＜电池劣化判定系统的概要＞
首先，对本实施方式所涉及的电池劣化判定系统的概要进行说明。图1为，用于对本实施方式所涉及的电池劣化判定系统的概要进行说明的说明图。如图1所示那样，电池劣化判定系统利使电池劣化判定装置10来对新品的二次电池的充放电特性进行计测，并基于所计测出的二次电池的充放电特性来对新品的二次电池的初始等效电路常数进行计算并存储。
然后，使用电池劣化判定装置10，对使用了预定期间的二次电池20的充放电特性进行计测，并对使用了预定期间的二次电池20的等效电路常数进行计算并存储。电池劣化判定装置10对预先已存储的初始等效电路常数和使用了预定期间的二次电池20的等效电路常数进行比较，并通过等效电路常数的变化从而对二次电池20的劣化进行判定(即，对二次电池20是否已劣化进行判定)。
具体而言，在等效电路常数的变化在预定的阈值以内的情况下，判定为二次电池20没有劣化(合格品)，在等效电路常数的变化大于预定的阈值的情况下，判定为二次电池20已劣化(不合格品)。
＜电池劣化判定系统的系统结构＞
接下来，对电池劣化判定系统的系统结构进行说明。图2为，表示电池劣化判定系统的系统结构的图。如图2所示那样，电池劣化判定系统在电池劣化判定装置10上连接有恒流电源30、恒流负载31、开关32、电流传感器33以及电压传感器34。并且，电池劣化判定系统对二次电池20的充放电特性进行计测，并通过计测出的充放电特性来对等效电路常数进行计算，在所计算出的等效电路常数的变化与初始的等效电路常数相比较而在预定的阈值以内的情况下，判定为二次电池20没有劣化，在等效电路常数的变化大于预定的阈值的情况下，判定为二次电池20已劣化。
二次电池20为，能够重复进行充电以及放电并使用的电池，且例如为镍氢电池等。恒流电源30为，在对二次电池20进行充电的情况下流动固定的电流的电源。恒流负载31为，在对二次电池20进行放电的情况下流动固定的电流来进行放电的负载装置。
开关32为以如下方式进行切换的开关，即，在对二次电池20进行充电的情况下，将恒流电源30与二次电池20连接，在对二次电池20进行放电的情况下，将恒流负载31与二次电池20连接。电流传感器33为，对从恒流电源30流入二次电池20的电流以及从二次电池20向恒流负载31流出的电流进行计测的传感器。电压传感器34为，对二次电池20的端子电压进行计测的电压传感器。
具体而言，如图2所示那样，电池劣化判定装置10接通恒流电源30以及恒流负载31的电源并对设定进行初始化。然后，电池劣化判定装置10对开关32进行控制，将恒流电源30与二次电池20连接，从而对二次电池20进行充电。电池劣化判定装置10通过电流传感器33来对在二次电池20的充电时流入二次电池20的电流进行计测并存储，并且通过电压传感器34来取得二次电池20的充电时的端子电压的数据并存储。
然后，电池劣化判定装置10对开关32进行控制，将二次电池20与恒流负载31连接，从而对二次电池20进行放电。电池劣化判定装置10通过电流传感器33来对二次电池20的放电时从二次电池20流出的电流进行计测并存储，并且通过电压传感器34来取得二次电池20的放电时的端子电压的数据并存储。
之后，电池劣化判定装置10根据二次电池20的充放电时的端子电压相对于时间的数据，从而对等效电路常数进行计算。然后，电池劣化判定装置10对所计算出的等效电路常数与预先已存储的二次电池20的初始的等效电路常数进行比较，在等效电路常数的变化在预定的阈值以内的情况下，判定为二次电池20为合格品，在等效电路常数的变化大于预定的阈值的情况下，判定为二次电池20为不合格品。
＜二次电池20的等效电路＞
接下来，对二次电池20的等效电路进行说明。图3为，表示图2所示的二次电池20的等效电路的一个示例的图。如图3所示那样，在等效电路中，串联连接有如下电路，即：并联连接了电阻元件R0和电容元件C0的主振荡电路；电阻元件D；并联连接了电阻元件R1和电容元件C1的第一副振荡电路；并联连接了电阻元件R2和电容元件C2的第二副振荡电路；并联连接了电阻元件R3和电容元件C3的第三副振荡电路。
＜电池劣化判定装置10的结构＞
接下来，对电池劣化判定装置10的结构进行说明。图4为，对图2所示的电池劣化判定装置10的结构进行说明的功能框图。如图4所示那样，电池劣化判定装置10具有显示部11、输入部12、存储部13以及控制部14。此外，电池劣化判定装置10连接有恒流电源30、恒流负载31、开关32、电流传感器33以及电压传感器34。
显示部11为液晶面板或者显示器装置等显示器件，输入部12为数字键盘或鼠标等输入器件。
存储部13为硬盘装置或非易失性存储器等存储器件，并对初始设定数据13a、初始等效电路常数13b、电流和电压数据13c、等效电路常数13d进行存储。初始设定数据13a为，恒流电源30、恒流负载31等初始设定值(例如，将电流值设定为1A)等数据。初始等效电路常数13b为，按照后文所述的步骤而计算出的二次电池20的初始的等效电路常数。电流和电压数据13c为，在电流传感器33以及电压传感器34中计测出的二次电池20的电流以及电压的数据。等效电路常数13d为，按照后文所述的步骤而计算出的二次电池20的等效电路常数。
控制部14为对电池劣化判定装置10整体进行控制的控制部，并具有初始设定部14a、开关控制部14b、电流和电压计测部14c、等效电路常数计算部14d、劣化判定部14e。实际上，通过将它们的程序加载到到Central Processing Unit(中央处理器、CPU)中并执行，从而使初始设定部14a、开关控制部14b、电流和电压计测部14c、等效电路常数计算部14d、劣化判定部14e执行各自所对应的流程。换而言之，控制部14具备处理器。即，电池劣化判定装置10具备处理器。
初始设定部14a实施针对恒流电源30以及恒流负载31等而设定初始的参数的处理。例如，将电流值设定为1A等。
开关控制部14b实施将恒流电源30与二次电池20连接的处理、以及将恒流负载31与二次电池20连接的处理。在开关的控制中，根据预先被规定的充电时间以及放电时间来对开关进行控制，并对恒流电源30或者恒流负载31的连接进行切换。
对于电流和电压计测部14c而言，在对二次电池20进行充电的情况下，从电流传感器33取得流入二次电池20的电流值，在对二次电池20进行放电的情况下，从电流传感器33取得从二次电池20流出的电流值。此外，电流和电压计测部14c实施从电压传感器34取得二次电池20的端子的电压值并将所取得的电压值作为电流和电压数据13c而存储在存储部13中的处理。
等效电路常数计算部14d实施按照后文所述的步骤对图3所示的等效电路的电阻元件以及电容元件的元件值等的等效电路常数进行计算的处理。即，本实施方式中的等效电路常数包括等效电路中的电阻元件的电阻值以及电容元件的电容值。
劣化判定部14e对二次电池20的初始的等效电路常数与计测出的二次电池20的等效电路常数进行比较，并在等效电路常数的变化在预定的阈值以内的情况下，判定为二次电池20为合格品，在等效电路常数的变化大于预定的阈值的情况下，判定为二次电池20为不合格品。
恒流电源30为，使由初始设定部14a设定的固定的电流流到二次电池20的电源。恒流负载31为，使由初始设定部14a设定的固定的电流从二次电池20流出的负载。开关32对在被预先规定的时间内是使二次电池20与恒流电源30连接还是与恒流负载31连接进行切换。
电流传感器33与开关32和二次电池20串联连接，并在对二次电池20进行充电的情况下，对流入二次电池20的电流值进行计测，在对二次电池20进行放电的情况下，对从二次电池20流出的电流值进行计测。电压传感器34对二次电池20的端子电压的电压值进行计测。
＜关于等效电路常数的计算＞
接下来，对图3所示的等效电路的等效电路常数的计算进行说明。对于等效电路常数而言，取得采样时间tS不同的多个充电特性以及多个放电特性，并对各个等效电路常数进行计算，并且作为最终的等效电路常数，从而使用该多个等效电路常数的组合而对二次电池20的充放电特性进行计算。在此，对使采样时间tS(ms)使用50ms、400ms、900ms这三个种类的情况进行说明。
首先，求出充电电压Vc(t)。如果设为等效电路使用图3所示的等效电路时，则充电电压Vc(t)在于该等效电路中流过恒流I时，可用(1)式来表示。
数学式1
在此，将时间t＝0的电容元件Ci的两端的初始电压设为VOi(i＝0，1，2，3)，并定义为时间常数τi＝RiCi(i＝0，1，2，3)。
此外，如果将放电开始的时间t重新设为t＝0，则二次电池20的放电电压Vd(t)可用(2)式来表示。
数学式2
Vd(t)＝VT0e-t/τ0+VT1e-t/τ1+/T2e-t/τ2+VT3e-t/τ3 (2)
在此，VTi为，时间t＝0的各个振荡电路(tank circuit)的初始电压。在此，如果预先设为ai＝VTi(i＝0，1，2，3)、xi＝e-t/τi(i＝0，1，2，3)，则放电电压Vd(t)可用(3)式来表示。
数学式3
Vd(t)＝a0x0+a1x1+a2x2+a3x3 (3)
在此，由于V d(t)是根据a0、a1、a2、a3、x0、x1、x2、x3这八个未知数求出的，因此能够根据将它们设为未知数的联立方程式，并通过使用代数的计算或数值计算从而计算出未知数。此外，如果求出了a0、a1、a2、a3、x0、x1、x2、x3，则能够对图3所示的等效电路的电阻元件D、Ri以及电容元件Ci进行计算。
接下来，对用于计算等效电路的电压特性的取得进行说明。图5为，表示充放电特性和设为采样时间tS＝50ms的情况下的计测点的一个示例的图。如图5所示那样，从充电开始时间t1起至t2为止，以采样时间50ms来对电压进行计测。另外，在此，对将充电时间设为8000ms、将放电时间设为8000ms的情况进行说明。在采样时间tS＝50ms的情况下，如果设为t1＝0ms，则t2＝350ms、t3＝8000ms、t4＝8350ms。
在该计测中，在充放电特性初始的急速地电压上升后，能够对电压的变化变缓的部分的等效电路常数进行计算。
接下来，对以采样时间tS＝400ms对充放电特性进行计测时的计测点进行说明。图6为，表示充放电特性和设为采样时间tS＝400ms的情况下的计测点的一个示例的图。如图6所示那样，从充电开始时间t1起至t5为止，以采样时间tS＝400ms来对电压进行计测。在采样时间tS＝400ms的情况下，t5＝2800ms、t6＝10800ms。
在该计测中，能够对从充放电特性的初始起至中期所涉及的电压的变化的部分的等效电路常数进行计算。
接下来，对以采样时间tS＝900ms对充放电特性进行计测时的计测点进行说明。图7为，表示充放电特性和设为采样时间tS＝900ms的情况下的计测点的一个示例的图。如图7所示那样，从充电开始时间t1起至t7为止，以采样时间tS＝900ms来对电压进行计测。在采样时间ts＝900ms的情况下，t7＝6300ms、t8＝14300ms。
在该计测中，能够对充放电特性的平稳地变化的电压的部分的等效电路常数进行计算。
接下来，对基于以不同的采样时间tS而计测出的充放电特性的计测值从而计算出的等效电路常数进行说明。图8为，表示基于不同的采样时间tS的计测值的等效电路常数的一个示例的图。
如图8所示那样，采样时间tS＝0.05s的情况下的等效电路常数(时间常数)为τ0＝3866.9s、τ1＝0.063632s、τ2＝0.0061280s。采样时间tS＝0.4s的情况下的等效电路常数(时间常数)为τ0＝36536s、τ1＝0.93965s、τ2＝0.12048s。此外，采样时间tS＝0.9s的情况下的等效电路常数为τ0＝71567s、τ1＝1.692s、τ2＝0.24380s。如此，等效电路常数(时间常数)根据时间而变化。
在二次电池20的等效电路模型中，由于等效电路常数(时间常数)根据时间而变化，因此想到考虑了振荡电路的两端的电压值的连续性的等效电路模型。在此，如果将微小区间设为Δt，则(1)式以及(2)式在该微小区间中时间常数τi(t)设为固定。
首先，在放电部分中，在对二次电池20进行了充电之后，将开始放电的时间设为t＝0，将时间t内的各个振荡电路间的电压设为Vi(t)(i＝0，1，2，3)，将时间常数设为τi(t)(i＝0，1，2，3)。在时间t1和t2为足够接近的时间的情况下，t2中的各个振荡电路间的电压Vi(t2)可使用时间t1中的各个振荡电路间的电压Vi(t1)而像(4)式那样表示。
数学式4
在(4)式中，通过相对于正整数n＝0，1，2，…，而设为t1＝nΔt、t2＝(n+1)Δt，从而使时间(n+1)Δt中的二次电池20的电压Vd((n+1)Δt)可使用时间nΔt的各个振荡电路间的电压Vi(nΔt)而像(5)式那样表示。另外，在此，副振荡电路的时间常数设为恒定。
数学式5
当从(5)式中导出τ0(nΔt)时，则可得到(6)式。
数学式6
通过求出副振荡电路的时间常数τi和时间t＝0的各个振荡电路间的电压Vi(0)，从而能够通过(6)式而求出时间常数τ0(nΔt)。
在图9中，示出了根据(6)式并基于二次电池20的实测出的充放电特性的充放电曲线而进行数值计算得到的时间常数τ0的一个示例。如图9所示那样，可知主振荡电路的时间常数τ0为时间的一次函数。另外，由于放电特性的从放电开始起至预定的时间(例如，8秒)为止的区间不能用时间的一次函数来表示时间常数τ0(t)，因此例如用对数曲线逐步近似求出。
接下来，示出基于随时间变化的时间常数τ0而计算出的放电特性。图10为，表示二次电池的放电特性的一个示例的图。如图10所示那样，基于随时间变化的时间常数τ0而求出的放电特性表现出与实测值大致同样的特性。
此外，对于充电部分的时间常数而言，虽然与放电部分同样地在预定的时间以后可以时间的一次函数来表示，但从充电开始起至预定的时间(例如，20秒)为止，用对数曲线等进行拟合来求出。然后，使用被求出的充电部分以及放电部分的时间常数来求取求出充电电压以及放电电压的电压式并设为等效电路模型。
＜二次电池20的劣化判定＞
接下来，对二次电池20的劣化的判定进行说明。图11为，表示对二次电池20的初始的充放电特性和使用了预定期间的二次电池20的充放电特性进行比较的一个示例的图。如图11所示那样，使用了预定期间的二次电池20的充放电特性与二次电池20的初始的特性相比较，电压的上升变早，在放电的情况下，电压的下降与初始的二次电池20的特性相比也变早。
电池劣化判定装置10基于该预定期间使用后的二次电池20的充放电特性来对等效电路常数进行计算，并将所计算出的等效电路常数与初始的等效电路常数进行比较，通过等效电路常数的变化是否在预定的阈值以内来对二次电池20的劣化进行判定。
具体而言，对预定期间使用后的二次电池20的等效电路常数和初始的二次电池20的等效电路常数进行比较，并在预定的阈值以下的变化的情况下，判定为二次电池20为合格品，在存在大于预定的阈值的变化的情况下，判定为二次电池20为不合格品。
＜电池劣化判定装置10的处理步骤＞
接下来，对电池劣化判定装置10的处理步骤进行说明。图12以及图13为，表示图2所示出的电池劣化判定装置10的处理步骤的流程图。如图12所示那样，电池劣化判定装置10首先实施恒流电源30以及恒流负载31的电流值等的初始设定(步骤S101)。
然后，电池劣化判定装置10对开关32进行控制，将二次电池20与恒流电源30连接，从而以预定的固定电流来对二次电池20进行充电(步骤S102)。电池劣化判定装置10从电流传感器33以及电压传感器34取得电流值以及电压值，并将该计测值作为电流和电压数据13c而存储在存储部13中(步骤S103)。
电池劣化判定装置10对是否经过了预定的时间进行判定(步骤S104)，在没有经过预定的时间的情况下(步骤S104；否)，转移至步骤S103，继续进行计测。在此，预定的时间是指，例如，在采样时间tS＝50ms的情况下，为350ms，在采样时间tS＝400ms的情况下，为2800ms，在采样时间tS＝900ms的情况下，为6300ms。
相对于此，在经过了预定的时间的情况下(步骤S104；是)，对开关32进行控制，将二次电池20与恒流负载31连接，从而以预定的电流来对二次电池20进行放电(步骤S105)。电池劣化判定装置10从电流传感器33以及电压传感器34取得电流值以及电压值，并将该计测值作为电流和电压数据13c而存储在存储部13中(步骤S106)。
电池劣化判定装置10对是否经过了预定的时间进行判定(步骤S107)，在没有经过预定的时间的情况下(步骤S107；否)，转移至步骤S106，继续进行计测。
相对于此，在经过了预定的时间的情况下(步骤S107；是)，以不同的采样时间来对计测是否完毕进行判定(步骤S108)。在计测没有结束的情况下(步骤S108；否)，转移至步骤S102，以不同的采样时间来进行充放电特性的计测。
电池劣化判定装置10在不同的采样时间下的计测已完毕的情况下(步骤S108；是)，基于所存储的电压的计测值来对二次电池20的等效电路常数进行计算(步骤S109)。然后，电池劣化判定装置10对初始等效电路常数13b和计算出的等效电路常数进行比较，并对等效电路常数的变化是否在预定的阈值以内进行判定(步骤S110)。
在等效电路常数的变化在预定的阈值以内的情况下(步骤S110；是)，将二次电池20判定为合格品(步骤S111)，并结束一系列的处理。相对于此，在等效电路常数的变化大于预定的阈值的情况下(步骤S110；否)，将二次电池20判定为不合格品(步骤S112)，并结束一系列的处理。
如上文所叙述的那样，在本实施方式中，对多个采样时间不同的充放电特性的电压值进行计测，并基于该计测值来对图3所示的等效电路的等效电路常数进行计算。然后，由于采用了如下方式，即，对根据时间而变化的主振荡电路的时间常数进行计算，并创建基于该时间常数的等效电路模型，且对二次电池20的新品时的初始等效电路常数13b和使用了预定期间的二次电池20的等效电路常数13d进行比较，从而通过等效电路常数的变化是否在预定的阈值以内来对二次电池20的劣化进行判定，因此，能够提高从等效电路中计算出的充放电特性的精度，并有效地对二次电池20的劣化进行判定。
另外，虽然在上述实施方式中，对在充放电中流动的固定电流是一直固定的情况进行了说明，但本发明并未被限定于此，也可以使在充放电中流动的固定电流的电流值变化，例如，使电流值按照1A、2A、3A变化，并将该电流值作为参数来对等效电路常数进行计算。
在上述的各个实施方式中所图示的各个结构为功能示意性的结构，并不一定需要物理性地设为图示的结构。也就是说，各个装置的分散或统一的方式并不限于图示的内容，能够根据各种负载或使用状况等以任意的单位而将其全部或一部分功能性或者物理性地分散或统一地构成。
本发明所涉及的电池劣化判定系统、电池劣化判定装置以及电池劣化判定方法适于迅速且有效地进行二次电池的劣化判定的情况。

Claims (8)

1.一种电池劣化判定系统，其特征在于，包括以进行二次电池的劣化判定的方式被构成的电池劣化判定装置，其中，
所述电池劣化判定装置具备处理器，
所述处理器被构成为，对所述二次电池的充放电特性值进行计测，并基于被计测出的所述充放电特性值来对将电源设为并联连接了第一电阻元件以及第一电容元件的主振荡电路的等效电路中的第一等效电路常数进行计算，并且至少基于被计算出的第一等效电路常数来进行所述二次电池的劣化判定。
2.如权利要求1所述的电池劣化判定系统，其特征在于，
所述电池劣化判定装置还具备存储部，所述存储部对所述二次电池的出厂前的第二等效电路常数进行存储，
所述处理器被构成为，基于被计算出的所述第一等效电路常数和被存储在所述存储部中的第二等效电路常数来进行所述二次电池的劣化判定。
3.如权利要求1所述的电池劣化判定系统，其特征在于，
所述等效电路成为，对所述主振荡电路、第二电阻元件、和并联连接了第三电阻元件以及第二电容元件的多个副振荡电路进行串联连接的电路结构。
4.如权利要求3所述的电池劣化判定系统，其特征在于，
所述第一等效电路常数包括所述第一电阻元件的电阻值、所述第一电容元件的电容值、所述第二电阻元件的电阻值、所述第三电阻元件的电阻值以及所述第二电容元件的电容值。
5.如权利要求1所述的电池劣化判定系统，其特征在于，
所述处理器被构成为，以多个不同的采样时间来对多个充放电特性值进行计测，并基于所述多个充放电特性值从而对根据时间而变化的第一等效电路常数进行计算。
6.如权利要求2所述的电池劣化判定系统，其特征在于，
所述处理器被构成为，根据所述第一等效电路常数与所述第二等效电路常数之差是否大于预定的阈值来进行所述二次电池的劣化判定。
7.一种电池劣化判定装置，其为以进行二次电池的劣化判定的方式被构成的电池劣化判定装置，其特征在于，
包括处理器，所述处理器被构成为，对所述二次电池的充放电特性值进行计测，并基于被计测出的所述充放电特性值来对将电源设为并联连接了第一电阻元件以及第一电容元件的主振荡电路的等效电路中的第一等效电路常数进行计算，并且至少基于被计算出的第一等效电路常数来进行所述二次电池的劣化判定。
8.一种电池劣化判定方法，其为具有以进行二次电池的劣化判定的方式被构成的电池劣化判定装置的电池劣化判定系统中的电池劣化判定方法，其特征在于，包括如下内容，即：
通过所述电池劣化判定装置，从而对所述二次电池的充放电特性值进行计测；
通过所述电池劣化判定装置，从而基于被计测出的所述充放电特性值来对将电源设为并联连接了第一电阻元件以及第一电容元件的主振荡电路的等效电路中的第一等效电路常数进行计算；
通过所述电池劣化判定装置，从而至少基于被计算出的第一等效电路常数来进行所述二次电池的劣化判定。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117723834A (zh) * 2024-02-18 2024-03-19 西安高压电器研究院股份有限公司 一种时间常数的检测方法、装置、电子设备和存储介质

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5324196B2 (ja) 2008-11-27 2013-10-23 カルソニックカンセイ株式会社 バッテリの劣化推定方法及び装置
DE102012107995A1 (de) 2012-08-29 2014-03-06 Denso Corporation Verfahren zur Bestimmung der Leistungsfähigkeit einer Akkumulator-Einheit eines Fahrzeugs
JP6647111B2 (ja) 2016-03-29 2020-02-14 古河電気工業株式会社 二次電池劣化推定装置および二次電池劣化推定方法
US20180246173A1 (en) 2017-02-28 2018-08-30 Honeywell International Inc. Online determination of model parameters of lead acid batteries and computation of soc and soh
JP6577990B2 (ja) 2017-11-14 2019-09-18 本田技研工業株式会社 内部状態推定装置
WO2020003841A1 (ja) 2018-06-27 2020-01-02 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電池監視装置、集積回路、及び、電池監視システム
CN112771708B (zh) * 2019-01-15 2024-05-07 五育电池株式会社 蓄电元件的劣化度以及蓄电余量检测装置和蓄电元件管理单元
JP2020112491A (ja) 2019-01-15 2020-07-27 住友電気工業株式会社 パラメータ推定装置、パラメータ推定方法及びコンピュータプログラム
JP2020125968A (ja) 2019-02-04 2020-08-20 富士通株式会社 電池劣化診断装置、電池劣化解析回路及び電池劣化診断プログラム
JP7227195B2 (ja) 2020-07-20 2023-02-21 プライムアースＥｖエナジー株式会社 リチウムイオン二次電池の劣化判定方法及びリチウムイオン二次電池の劣化判定装置
US20220137146A1 (en) * 2020-10-30 2022-05-05 Cirrus Logic International Semiconductor Ltd. Battery model estimation based on battery terminal voltage and current transient due to load powered from the battery
CN112379280B (zh) 2020-11-10 2022-12-27 南京理工大学 基于恒压恒流充电曲线的电池模型参数与ocv-soc关系确定方法
JP7090949B1 (ja) 2021-05-19 2022-06-27 東洋システム株式会社 電池状態判定方法および電池状態判定装置
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