CN117295960A - 电池性能评价装置及电池性能评价方法 - Google Patents

电池性能评价装置及电池性能评价方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种能够降低定义用于评价二次电池的性能的模型的模型参数的值的鉴定所需的运算处理负荷、并能评价该二次电池的性能的装置等。对应于满足或是不满足指定条件的区别，来确定不同的电池模型作为用于对象二次电池的性能评价的电池模型。具体而言，在指定条件满足的情况下，确定更为简化的第二电池模型，其中，定义第二电池模型的第二模型参数的个数比定义第一电池模型(在指定条件不满足的情况下被确定的电池模型)的多个第一模型参数的个数少。

Description

电池性能评价装置及电池性能评价方法
技术领域
本发明涉及判定锂离子电池等二次电池的劣化状态的系统等。
背景技术
本申请人提出了以下一种技术方法(参照专利文献1)：即使在不存在构成测定对象的二次电池自身的特性参数的初始测定结果的情况下，也能够判定该二次电池的劣化状态。具体而言，基于二次电池的电压V的本次测定值V(k)和电流I的本次测定值I(k)，按照表示初始特性模型的多元函数G，将电压V的过去值确定为初始特性推定值V(0←k)。“初始特性模型”是表示与构成劣化状态判定对象的二次电池为相同规格的参照二次电池的初始特性的模型。
本申请人还提出了以下一种技术方法(参照专利文献2)：利用二次电池模型来评价二次电池的电池性能，其中，在二次电池模型中，由分别表示IIR系统和FIR系统的脉冲响应来表现二次电池的内部电阻的阻抗。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第6745554号公报
专利文献2：日本专利第6842212号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，如果定义模型的模型参数的数量多，有时会出现该模型参数的值的鉴定(indentify)所需的运算处理负荷变得过大的情况。因此，存在搭载于设备的二次电池的电池性能评价处理在该设备上在机载的状态下难以进行执行等、其适用范围受限的可能性。
因此，本发明的目的在于提供一种能够降低定义用于评价二次电池的性能的模型的模型参数的值的鉴定所需的运算处理负荷、并能评价该二次电池的性能的装置等。
用于解决课题的手段
本发明的电池性能评价装置具备：
第一识别处理元件，其识别参照二次电池的阻抗的测定结果；
第一运算处理元件，其基于由所述第一识别处理元件识别出的所述参照二次电池的阻抗的测定结果，在指定条件不满足的情况下，通过鉴定多个第一模型参数各自的值来确定由该多个第一模型参数定义的第一电池模型；在所述指定条件满足的情况下，通过鉴定比所述多个第一模型参数的个数少的多个第二模型参数各自的值来确定由该多个第二模型参数定义的第二电池模型；
第二识别处理元件，其识别实测输出电压，其中，在对具有与所述参照二次电池相同的各元素的对象二次电池输入了指定电流时从该对象二次电池输出的电压的变化方式的测定结果作为所述该实测输出电压；
第二运算处理元件，其确定模型输出电压，其中，对由所述第一运算处理元件确定的所述第一电池模型或所述第二电池模型输入了所述指定电流时从该第一电池模型或该第二电池模型输出的电压的变化方式作为所述模型输出电压；以及
电池性能评价元件，其基于由所述第二识别处理元件识别出的所述实测输出电压与由所述第二运算处理元件确定的所述模型输出电压的对比结果，评价所述对象二次电池的性能。
根据本发明的电池性能评价装置，对应于满足或是不满足指定条件的区别，来确定不同的电池模型作为用于对象二次电池的性能评价的电池模型。具体而言，在指定条件满足的情况下，确定更为简化的第二电池模型，其中，定义第二电池模型的第二模型参数的个数比定义第一电池模型(在指定条件不满足的情况下被确定的电池模型)的多个第一模型参数的个数少。因此，相比与指定条件的满足性无关地确立第一电池模型的情况，能够实现降低为了评价对象二次电池的性能而使用的电池模型的模型参数的鉴定处理所需的运算处理负荷。
附图的简单说明
图1是关于作为本发明的一个实施方式的电池性能评价装置的结构的说明图。
图2表示对象二次电池的电池性能评价方法的步骤(STEP)的流程图。
图3A是关于第一电池模型(全模型)的说明图。
图3B是关于第二电池模型(简化模型)的说明图。
图4A是与基于二次电池的全模型的奈奎斯特图相关的说明图。
图4B是与基于二次电池的简化模型的奈奎斯特图相关的说明图。
图5A是关于指定电流的说明图。
图5B是关于二次电池及电池模型的电压响应特性的说明图。
具体实施方式
(电池性能评价装置的结构)
图1所示的作为本发明的一个实施方式的电池性能评价装置100由能够经由网络分别与数据库10及对象设备200进行通信的一个或者多个服务器构成。电池性能评价装置100评价作为电源搭载于对象设备200上的二次电池220的性能。
电池性能评价装置100具备第一识别处理元件111、第二识别处理元件112、第一运算处理元件121、第二运算处理元件122、电池性能评价元件130及信息提供元件132。第一识别处理元件111、第二识别处理元件112、第一运算处理元件121、第二运算处理元件122、电池性能评价元件130及信息提供元件132分别由处理器(运算处理装置)、存储器(保存装置)及I/0电路等构成。在存储器或与之独立的保存装置中，除了二次电池220相对于指定电流的电压响应特性的测定结果等各种数据之外，还保存有程序(软件)。例如，用于识别二次电池220或者搭载了该二次电池的对象设备200的种类(由规格及诸要素确定)的多个标识符的各个标识符与多个二次电池模型的每一模型建立对应地保存于存储器。
处理器从存储器读取必要的程序和数据，基于该数据执行按照该程序的运算处理，由此执行分配给各元件111、112、121、122、130、132的后述的运算处理或任务。各元件“识别”信息是指以下含义：接收信息、从数据库10等信息源检索或读取信息、通过对基础信息执行运算处理来计算、推定、确定、鉴定、预测等、在后续的运算处理中对必要的信息或数据进行准备的所有运算处理。
对象设备200具备输入接口202、输出接口204、控制装置210、二次电池220及传感器组230。对象设备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、将二次电池220作为电源的所有设备。
控制装置210由处理器(运算处理装置)、存储器(保存装置)及I/0电路等构成。在该存储器或与之独立的存储装置中，保存有二次电池220的电压响应特性的测定结果等各种数据。控制装置210根据来自二次电池220的供给电力而工作，在通电状态下控制对象设备200的动作。对象设备200的动作中包括构成该对象设备200的致动器(电动式致动器等)的动作。构成控制装置210的处理器从存储器中读取必要的程序和数据，并基于该数据执行按照该程序分配的运算处理。
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。传感器组230除了测定二次电池220的电压响应特性及温度以外，还测定对象设备200的控制所需的参数的值。传感器组230例如由输出与二次电池220的电压、电流及温度分别对应的信号的电压传感器、电流传感器及温度传感器构成。
电池性能评价装置100也可以搭载于对象设备200。在该情况下，软件服务器(省略图示)可以通过对构成对象设备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，对该运算处理装置赋予作为电池性能评价装置100的功能。
(电池性能评价方法)
通过后述的记载，对由具有上述结构的电池性能评价装置100执行的二次电池220(对象二次电池)的电池性能评价方法进行说明。
(识别阻抗的测定结果)
由电池性能评价装置100中的第一识别处理元件111识别作为各种参照二次电池的二次电池220的复阻抗Z等阻抗的测定结果(图2/步骤(STEP)112)。参照二次电池的复阻抗Z通过交流阻抗法进行测定，该测定结果与用于识别参照二次电池的种类的标识符建立关联地登记在数据库10中。
测定未搭载于对象设备200的状态下的作为参照二次电池的二次电池220的复阻抗Z。另外，也可以测定搭载于对象设备200的状态下的作为参照二次电池的二次电池220的复阻抗Z。例如，对象设备200为了给二次电池220充电而与商用电源等电源连接，通过从该电源供给的电力能够输出正弦波信号。
表示二次电池220的复阻抗Z的实测结果的奈奎斯特图的一个例子与该图的近似曲线一起示出于图4A中。横轴是复阻抗Z的实部ReZ，纵轴是复阻抗Z的虚部-ImZ。在-ImZ＞0的区域中，示出了ReZ越大，复阻抗Z越低频。-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。在-ImZ＞0的区域中的大致半圆形的部分的曲率半径相当于二次电池220的电荷移动电阻。具有二次电池220的温度T越高、该曲率半径越小的倾向。在-ImZ＞0的区域的低频区域中以约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)
在电池性能评价装置100中，第一运算处理元件121判定是否满足指定条件(图2/步骤(STEP)114)。指定条件例如是以下条件：对作为对象二次电池的二次电池220施加的指定电流由比采样频率低的低频电流分量构成。例如，也可以采用图4A中所示的奈奎斯特图的相当于-ImZ＞0的区域的低频区域中的约45°的直线状的上升部位的频率(～1Hz)作为采样频率。例如，由相当于二次电池220的充放电电流的低频电流分量构成的电流相当于指定电流。
也可以将在该条件的基础上的下述条件或者代替了该条件的下述条件定义成指定条件：第一运算处理元件121的运算处理负荷(CPU使用率等)为基准值以上这一条件；对象设备200为二次电池220的性能评价的要求精度或紧急度为阈值以下的设备(例如，因智能手机、个人计算机等二次电池220的性能降低而引起的功能降低的程度低的设备)这一条件、以及/或者构成本次性能评价的对象的二次电池220的从上次性能评价时间点起的经过期间不足指定期间这一条件。
在判定指定条件不满足的情况下(图2/步骤(STEP)114…否(N0))，基于由第一识别处理元件111识别出的作为参照二次电池的二次电池220的复阻抗Z的测定结果，定义第一电池模型的多个第一模型参数各自的值对应于不同温度的每一温度而被鉴定(图2/步骤(STEP)116)。
第一电池模型是表示在电流I(z)被输入到二次电池220时从该二次电池220输出的电压V(z)的模型。例如如图3A所示，第一电池模型(全模型)通过以下等效电路来定义：该等效电路由第i的RC并联电路(i＝1、2、…、m)和LR并联电路串联连接而成，其中，该第i的RC并联电路由相当于电解液中的移动电阻的电阻r0、瓦尔堡阻抗W、相当于电荷移动电阻的电阻ri及电容器Ci构成的第i的RC并联电路(i＝1、2、…、m)；该LR并联电路由线圈L及电阻rL构成。
串联连接的RC并联电路的数量可以少于3个，也可以多于3个。瓦尔堡阻抗W也可以在至少任一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 PhaseElement)。
使用二次电池220的开路电压OCV(z)和内部电阻的传递函数H1(z)并通过关系式(11)来定义第一电池模型。
V(z)＝OCV(z)+H1(z)·I(z)…(11)。
这里，OCV(z)表示开路电压伴随电流I(z)的充电和/或放电而增减的情况。
第一电池模型中的内部电阻的传递函数H1(z)使用下述各传递函数((12)～(15))，并由关系式(16)定义：由关系式(12)定义的电阻r0的传递函数H0(z)、由关系式(13)定义的第i的RC并联电路的传递函数Hi(z)、由关系式(14)定义的瓦尔堡阻抗W的传递函数Hw(z)以及由关系式(15)定义的LR并联电路的传递函数HL(z)。
H0(z)＝r0…(12)。
Hi(z)＝(bi0+bi1z-1)/(1+ai1z-1)…(13)。
这里，ai、bi0及bi1使用采样周期T、并由系数关系式(131)及关系式(132)表示。
ai＝-(T-2riCi)/(T+riCi)…(131)。
bi0＝bi1＝riT/(T+riCi)…(132)。
与实验数据匹配的瓦尔堡阻抗W的传递函数hW(s)在频域中由关系式(141)或关系式(142)表示。
hW(s)＝w1·tanh{(sw2)w3}/(sw2)w3…(141)。
hw(s)＝w1·coth{(sw2)w3}/(sw2)w3…(142)。
为了与脉冲响应对应，该传递函数在FIR中展开并通过关系式(14)～(16)表示。
Hw(z)＝∑k＝0-nhkz-k…(14)。
HL(z)＝(2L0/T)(1-z-11)/(1+z-1)…(15)。
H1(z)＝HL(z)+∑i＝1-mHi(z)+HW(z)+H0(z)…(16)。
图4A中通过实线表示的奈奎斯特图所示的二次电池的复阻抗Z的近似曲线在按照关系式(16)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)的假设下而求得。由此，求出第一模型参数r0、ri、Ci、w1、w2、w3、rL及L的值(参照关系式(12)～(15))。表1中示出了第一模型参数的值的鉴定结果和时间常数的一例。
[表1]
根据开路电压OCV的测定值来鉴定二次电池模型中的开路电压OCV的值(参照关系式(11))。然后，根据该参数的值，第一电池模型被确立为二次电池220，二次电池220则是作为各种诸元素或规格的参照二次电池。
另一方面，在判定指定条件满足的情况下(图2/步骤(STEP)114…是(YES))，基于由第一识别处理元件111识别出的作为参照二次电池的二次电池220的复阻抗Z的测定结果，对第二电池模型进行定义的多个第二模型参数各自的值对应于不同温度的每一温度而被鉴定(图2/步骤(STEP)118)。
第二电池模型是表示在与第一电池模型同样地将电流I(z)输入至二次电池220时从该二次电池220输出的电压V(z)的模型。第二电池模型是在由关系式(13)定义的第i的RC并联电路的传递函数Hi(z)的时间常数与采样周期T相比足够小的情况下与第一电池模型相比被简化后的模型。例如，如图3B所示，第二电池模型通过单一的电阻r0和瓦尔堡阻抗W串联连接而成的等效电路来定义。
第二电池模型使用二次电池220的开路电压OCV(z)和内部电阻的传递函数H2(z)并通过关系式(21)来定义。
V(z)＝OCV(z)+H2(z)·I(z)…(21)。
第二电池模型中的内部电阻的传递函数H1(z)使用由关系式(22)定义的电阻r0的传递函数H0(z)和由关系式(14)定义的瓦尔堡阻抗W的传递函数HW(z)并通过关系式(26)来定义。电阻R0被视作下述单一的电阻：该单一的电阻作为汇集了与电解液中的移动电阻相当的电阻r0和与电荷移动电阻相当的电阻ri(i＝1，2，…，m)的结果。
H0(z)＝R0＝r0+∑i＝1-mri…(22)。
H2(z)＝HW(z)+H0(z)…(26)。
图4B中由实线表示的奈奎斯特图所示的二次电池的复阻抗Z的近似曲线(特别是-ImZ＞0的区域中的直线部分)在按照关系式(26)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)的假设下求得。由此，求出第二模型参数r0、ri、w1、w2及w3的值(参照关系式(22)及关系式(14))。根据开路电压OCV的测定值来鉴定二次电池模型中的开路电压OCV的值(参照关系式(21))。然后，根据该参数的值，第二电池模型被确立为二次电池220，该二次电池220作为第二电池模型的各种诸元素或规格的参照二次电池。
第二模型参数(R0、w1、w2、w3)的数量为“4”个，少于第一模型参数(r0、ri(i＝1～3)、Ci(i＝1～3)、w1、w2、w3、rL、L)的数量“12”个。另外，作为第二模型参数的一部分且是定义瓦尔堡阻抗W的参数(w1、w2、w3)与作为第一模型参数的一部分且同样是定义瓦尔堡阻抗W的参数(w1、w2、w3)相同。
(二次电池性能评价)
在对象设备200中，由处于通电状态的控制装置210判定第一条件是否满足(图2/步骤(STEP)212)。可以采用下述条件作为“第一条件”：在对象设备200中通过输入接口202要求二次电池220的电池性能评价的条件；对象设备200为了二次电池220的充电而与外部电源连接等的条件。电池性能评价装置100基于与对象设备200之间在适当的时机所进行的通信来识别标识符ID，该标识符ID用于识别作为对象二次电池的二次电池220的各元素(specification)和/或规格等。
在判定为不满足第一条件的情况下(图2/步骤(STEP)212…否(NO))，再次执行第一条件的满足性判定处理(图2/步骤(STEP)212)。第一条件的满足性判定处理也可以省略(图2/步骤(STEP)212)。
在判定第一条件满足的情况下(图2/步骤(STEP)212…是(YES))，将以图5A所示的方式进行时间变化的指定电流I(t)输入至作为对象二次电池的二次电池220(图2/步骤(STEP)214)。指定电流I(t)的波形信号也可以采用通过电池性能评价装置100与对象设备200的相互通信且由第二识别处理元件112指定的信号。例如，搭载于对象设备200的脉冲电流发生器利用与对象设备200连接的外部电源的供给电力而被驱动，由此在该脉冲电流发生器中产生的指定电流I(t)被输入至二次电池220。对象设备200上也可以搭载用于产生指定电流的辅助电源。
控制装置210基于传感器组230的输出信号测定二次电池220的电压响应特性V(t)和温度T(图2/步骤(STEP)216)。由此，例如测定如图5B中以实线所示方式变化的二次电池220的电压响应特性V(t)。
接着，控制装置210判定第二条件是否满足(图2/步骤(STEP)218)。可以采用下述条件等作为“第二条件”：为了确定电压响应特性V(t)而取得了足够的波形信号；达到从最后被判定为满足第一条件的第一时间点起经过了预定时间的第二时间点；在对象设备200中通过输入接口202要求二次电池220的电池性能评价的条件。
在判定第二条件不满足的情况下(图2/步骤(STEP)218…否(N0))，再次执行第一条件的满足性判定处理(图2/步骤(STEP)212)。也可以省略第二条件的满足性判定处理(图2/步骤(STEP)218)。
在判定第二条件满足的情况下(图2/步骤(STEP)218…是(YES))，构成输出接口204的发送装置从对象设备200向电池性能评价装置100发送二次电池220的电压响应特性V(t)及温度T的测定结果(图2/步骤(STEP)220)。另外，也可以从对象设备200向电池性能评价装置100发送测定条件信息，该测定条件信息用于确定在电压响应特性V(t)被测定时输入至二次电池220的指定电流I(t)。
在电池性能评价装置100中，第二识别处理元件112识别二次电池220的电压响应特性V(t)和温度T的测定结果作为第二测定结果(图2/步骤(STEP)122)。
第二运算处理元件122从数据库10中登记的多个二次电池模型中选定与第二测定结果所附带的标识符ID以及第二测定结果所包含的温度T的测定结果分别建立有关联的第一电池模型或第二电池模型(图2/步骤(STEP)124)。在用于评价作为对象二次电池的二次电池220的性能的第一电池模型不存在的情况下、或者有第二电池模型存在的情况下，也可以选定第二电池模型。在第一电池模型和第二电池模型这两者均存在的情况下，也可以优先地选择任意一方电池模型(例如，性能评价精度稍为优异的第一电池模型)。
并且，第二运算处理元件122对该被选定的第一电池模型或第二电池模型输入指定电流I(t)(图2/步骤(STEP)126)。可以基于第二识别处理单元112指定的波形信号来识别指定电流I(t)，也可以基于从对象设备200向电池性能评价装置100发送的测定条件信息来识别该指定电流I(t)。
第二运算处理元件122将从第一电池模型或第二电池模型输出的电压响应特性Vmodel(t)确定为该第一电池模型或该第二电池模型的输出信号(图2/步骤(STEP)128)。由此，例如，以图5B中虚线所示的方式变化的第二电池模型的电压响应特性Vmodel(t)被确定为二次电池模型的输出信号。
接着，电池性能评价元件130基于作为对象二次电池的二次电池220的电压响应特性V(t)与第一电池模型或第二电池模型的电压响应特性Vmodel(t)的对比结果，评价该二次电池220的性能(图2/步骤(STEP)130)。例如，确定分别表示作为对象二次电池的二次电池220的电压响应特性V(t)和二次电池模型的电压响应特性Vmodel(t)的曲线的相似度x。然后，按照以相似度x为主变量的减少函数f，确定二次电池220的劣化度D(i)＝f(x)(“i”是表示二次电池220的种类的指数)。即，该相似度x越高，劣化度D被评价得越低；相反地，该相似度x越低，劣化度D被评价得越高。
由电池性能评价元件130生成与二次电池220的劣化度D(i)对应的劣化诊断信息Info(D(i))(图2/步骤(STEP)132)。电池性能评价元件130从电池性能评价装置100向对象设备200发送诊断信息Info(D(i))(图2/步骤(STEP)134)。
在对象设备200中，构成输入接口202的接收装置接收劣化诊断信息Info(D(i))(图2/步骤(STEP)222)。在构成输出接口204的显示器装置上输出显示劣化诊断信息Info(D(i))(图2/步骤(STEP)224)。由此，除了在显示器装置上对表示二次电池220的劣化度D(i)的图表进行显示之外，还在显示器装置上显示与“电池的劣化度为30％、建议在150天后进行更换”这种与劣化度D(i)对应的处理方式等相关的讯息。
(本发明的其他实施方式)
在上述实施方式中，在考虑了参照二次电池和对象二次电池各自的电压响应特性V(t)在测定时的温度T的基础上来选定第一电池模型和/或第二电池模型，并对作为该对象二次电池的二次电池220的性能进行了评价。另一方面，作为其他实施方式，也可以不考虑参照二次电池和对象二次电池各自的电压响应特性V(t)在测定时的温度T，而是基于表示对象二次电池的各元素等的标识符来选定第一电池模型和/或第二电池模型，并对作为该对象二次电池的二次电池220的性能进行评价。
(发明效果)
根据本发明的电池性能评价装置100以及由电池性能评价装置100执行的电池性能评价方法，对应于满足或是不满足指定条件的区别，来确定不同的电池模型作为用于对象二次电池的性能评价的电池模型。具体而言，在指定条件满足的情况下，确定更为简化的第二电池模型(参照图2/步骤(STEP)114…是(YES)→步骤(STEP)118)，其中，定义第二电池模型的第二模型参数的个数比定义第一电池模型(在指定条件不满足的情况下被确定的电池模型)的多个第一模型参数的个数少。因此，相比与指定条件的满足性无关地确立第一电池模型的情况，能够实现降低为了对作为对象二次电池的二次电池220的性能进行评价而使用的电池模型的模型参数的鉴定处理所需的运算处理负荷。
符号说明
10…数据库、100…电池性能评价装置、111…第一识别处理元件、112…第二识别处理元件、121…第一运算处理元件、122…第二运算处理元件、130…电池性能评价元件、200…对象设备、202…输入接口、204…输出接口、210…控制装置、220…二次电池、221…参照二次电池、222…对象二次电池、230…传感器群。

Claims (4)

1.一种电池性能评价装置，其特征在于，具备：
第一识别处理元件，其识别参照二次电池的阻抗的测定结果；
第一运算处理元件，其基于由所述第一识别处理元件识别出的所述参照二次电池的阻抗的测定结果，在指定条件不满足的情况下，通过鉴定多个第一模型参数各自的值来确定由该多个第一模型参数定义的第一电池模型；在所述指定条件满足的情况下，通过鉴定比所述多个第一模型参数的个数少的第二模型参数各自的值来确定由该多个第二模型参数定义的第二电池模型；
第二识别处理元件，其识别实测输出电压，其中，在对具有与所述参照二次电池相同的各元素的对象二次电池输入了指定电流时从该对象二次电池输出的电压的变化方式的测定结果作为所述实测输出电压；
第二运算处理元件，其确定模型输出电压，其中，对由所述第一运算处理元件确定的所述第一电池模型或所述第二电池模型输入了所述指定电流时从该第一电池模型或该第二电池模型输出的电压的变化方式作为所述模型输出电压；以及
电池性能评价元件，其基于由所述第二识别处理元件识别出的所述实测输出电压与由所述第二运算处理元件确定的所述模型输出电压的对比结果，评价所述对象二次电池的性能。
2.根据权利要求1所述的电池性能评价装置，其特征在于，
所述第一识别处理元件识别所述参照二次电池的不同温度的各个温度下的阻抗的测定结果，
所述第一运算处理元件基于由所述第一识别处理元件识别出的所述参照二次电池的所述不同温度的各个温度下的阻抗的测定结果，在所述指定条件不满足的情况下，确定所述多个第一模型参数各自的值的温度依赖性，由此确定所述第一电池模型；在所述指定条件满足的情况下，通过确定所述多个第二模型参数各自的值的温度依赖性，来确定所述第二电池模型，
所述第二识别处理元件除了识别所述对象二次电池的所述输出电压之外，还识别该对象二次电池的温度的测定结果，
所述第二运算处理元件确定下述模型输出电压：对由所述第一运算处理元件确定的所述第一电池模型或所述第二电池模型输入所述指定电流以及由所述第二识别处理元件识别出的所述对象二次电池的温度的测定结果时的所述模型输出电压。
3.根据权利要求1或2所述的电池性能评价装置，其特征在于，
所述第一运算处理元件将所述指定电流由比基准频率低的低频电流分量构成这一情况以及所述第一运算处理元件的运算处理负荷为基准值以上这一情况中的至少一个情况作为所述指定条件，来确立所述第一电池模型或者所述第二电池模型。
4.一种电池性能评价方法，其特征在于，包括以下各步骤：
第一识别处理步骤，识别参照二次电池的阻抗的测定结果；
第一运算处理步骤，基于在所述第一识别处理步骤中识别出的所述参照二次电池的阻抗的测定结果，在指定条件不满足的情况下，通过鉴定多个第一模型参数各自的值来确定由该多个第一模型参数定义的第一电池模型；在所述指定条件满足的情况下，通过鉴定比所述多个第一模型参数的个数少的第二模型参数各自的值来确定由该多个第二模型参数定义的第二电池模型；
第二识别处理步骤，识别实测输出电压，其中，在对具有与所述参照二次电池相同的各元素的对象二次电池输入了指定电流时从该对象二次电池输出的电压的变化方式的测定结果作为所述实测输出电压；
第二运算处理步骤，确定模型输出电压，其中，对在所述第一运算处理步骤中确定的所述第一电池模型或所述第二电池模型输入了所述指定电流时从该第一电池模型或该第二电池模型输出的电压的变化方式作为所述模型输出电压；以及
电池性能评价步骤，基于在所述第二识别处理步骤中识别出的所述实测输出电压与在所述第二运算处理步骤中确定的所述模型输出电压的对比结果，评价所述对象二次电池的性能。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2024134867A1 (ja) * 2022-12-23 2024-06-27 株式会社日立ハイテク 電池診断装置、電池診断方法
WO2024185679A1 (ja) * 2023-03-09 2024-09-12 国立大学法人東海国立大学機構 シミュレーション方法、シミュレーション装置及びプログラム
CN117634226B (zh) * 2024-01-25 2024-06-18 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池设计方法、设备及存储介质

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61176695A (ja) 1985-01-31 1986-08-08 Lion Corp 炭素質微粉体の水スラリ−用分散剤
JPS6356123A (ja) 1986-08-27 1988-03-10 株式会社日立製作所 デイジタル形保護継電装置
US6778913B2 (en) 2002-04-29 2004-08-17 Cadex Electronics Inc. Multiple model systems and methods for testing electrochemical systems
US20130179103A1 (en) * 2012-01-06 2013-07-11 Industrial Technology Research Institute Battery analysis device and method thereof
JP6316690B2 (ja) 2014-07-17 2018-04-25 日立オートモティブシステムズ株式会社 電池状態検知装置、二次電池システム、電池状態検知プログラム、電池状態検知方法
JP2016048617A (ja) 2014-08-27 2016-04-07 日本電気株式会社 情報処理装置、状態推定方法、及び、プログラム
US9891285B2 (en) 2014-10-29 2018-02-13 Texas Instruments Incorporated Battery fuel gauge
JP6541412B2 (ja) 2015-05-01 2019-07-10 カルソニックカンセイ株式会社 充電率算出方法及び充電率算出装置
TWI727957B (zh) * 2015-06-26 2021-05-21 國立研究開發法人宇宙航空研究開發機構 電池之充電狀態或放電深度之推定方法及系統
CN106324508B (zh) 2015-07-02 2020-06-02 华为技术有限公司 电池健康状态的检测装置及方法
JP6737022B2 (ja) 2016-07-15 2020-08-05 日立化成株式会社 シミュレーション方法及びシミュレーション装置
JP2020153881A (ja) 2019-03-21 2020-09-24 古河電気工業株式会社 充電可能電池劣化推定装置および充電可能電池劣化推定方法
JP6842212B1 (ja) 2019-12-26 2021-03-17 東洋システム株式会社 電池性能評価方法および電池性能評価装置

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