DE112020007399T5

DE112020007399T5 - Batterieverschleißvorhersagevorrichtung, batterieverschleißvorhersagesystem und vorbereitungsverfahren zur batterieverschleißvorhersage

Info

Publication number: DE112020007399T5
Application number: DE112020007399.8T
Authority: DE
Inventors: Sho Shiraga; Keisuke OGASAWARA
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2020-07-08
Filing date: 2020-07-08
Publication date: 2023-04-20
Also published as: US20230243893A1; WO2022009353A1; JPWO2022009353A1; JP7374325B2

Abstract

Eine Batterieverschleißvorhersagevorrichtung (10) beinhaltet: eine Batterieüberwachungsvorrichtung (2), die eine Laderate SOC einer Batterie (1) und eine Temperatur T der Batterie (1) überwacht; und eine Rechenvorrichtung (3), die eine Kapazitätsrestrate f(t) der Batterie (1) auf Grundlage der Laderate SOC, der Temperatur T und einer verstrichenen Zeit t ab Beginn des Überwachens der Batterie (1) berechnet. Die Kapazitätsrestrate f(t) wird unter Verwendung einer ersten Funktionsformel berechnet, die eine erste Formel beinhaltet. Die erste Formel beinhaltet eine Exponentialfunktion, die als eine Variable einen Wert aufweist, der durch Multiplizieren der verstrichenen Zeit t mit einem Verschleißkoeffizienten a und -1 erlangt wird. Die Batterieverschleißvorhersagevorrichtung (10) sagt einen Verschleißzustand der Batterie auf Grundlage der unter Verwendung der ersten Funktionsformel berechneten Kapazitätsrestrate f(t) vorher.

Description

Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Batterieverschleißvorhersagevorrichtung zum Vorhersagen eines Verschleißzustands einer Batterie, ein Batterieverschleißvorhersagesystem und ein Vorbereitungsverfahren zur Batterieverschleißvorhersage.
Hintergrund
In einem Fall, bei dem eine Batterie eine Lithium-Ionen-Batterie ist, gibt es bei einer herkömmlichen Batterieverschleißvorhersagevorrichtung viele Techniken zum Berechnen einer Kapazitätsrestrate der Batterie auf Grundlage einer Verschleißrate, die aus einer Quadratwurzel einer Nutzungszeit erlangt wird, und Vorhersagen einer Lebensdauer der Batterie auf Grundlage der berechneten Kapazitätsrestrate, wobei die Verschleißrate einer negativen Elektrode als ein Hauptfaktor berücksichtigt wird.
Im Gegensatz zu dem oben beschriebenen herkömmlichen Verfahren ist in der nachfolgenden Patentliteratur 1 eine Technik zum Schätzen einer Kapazitätsrestrate einer Batterie auf Grundlage einer Funktionsformel offenbart, die durch Kombinieren von Verschleißformeln zweier Arten von positiven und negativen Elektroden unter zusätzlicher Berücksichtigung eines Verschleißes einer positiven Elektrode erlangt wird. Insbesondere wird bei der Technik aus Patentliteratur 1 der hauptsächlich durch einen Verschleiß der positiven Elektrode verursachte Kapazitätsabbau unter Verwendung einer Exponentialfunktion ausgedrückt, die als eine Variable einen Wert aufweist, der durch Multiplizieren einer Nutzungszeit mit einer positiven Konstanten erlangt wird. Ferner wird ein Kapazitätsabbau aufgrund eines Verschleißes der negativen Elektrode unter Verwendung einer Quadratwurzelfunktion für die Nutzungszeit ausgedrückt.
Liste der Anführungen
Patentliteratur
Patentliteratur 1: Japanische Offenlegungsschrift Nr. 2013-254710
Kurzdarstellung
Technisches Problem
Die Verschleißformel auf der Seite der positiven Elektrode bei der Technik aus Patentliteratur 1 gibt eine Verschleißkennlinie wieder, die sich an einem Ende der Lebensdauer der Batterie schnell ändert, gibt jedoch keine Verschleißkennlinie der positiven Elektrode in einer anfänglichen Lagerphase wieder. Aus diesem Grund weist die Technik aus Patentliteratur 1 ein Problem auf, wonach die Kapazitätsrestrate insbesondere in einem Fall einer Batterie mit einem Verschleißmechanismus, bei dem sich die Kapazität durch Elution einer Komponente der positiven Elektrode in eine Batterielösung verringert, nicht genau abgeschätzt werden kann. Daher war es in einem Fall einer Batterie mit einem durch Elution einer Elektrodenkomponente in eine Batterielösung verursachten Verschleißmechanismus bei der Technik aus Patentliteratur 1 schwierig, einen Verschleißzustand der Batterie vorherzusagen.
Die vorliegende Offenbarung wurde angesichts des Vorstehenden erstellt und eine Aufgabe besteht darin, eine Batterieverschleißvorhersagevorrichtung zu schaffen, die auch in einem Fall einer Batterie mit einem durch Elution einer Elektrodenkomponente in eine Batterielösung verursachten Verschleißmechanismus eine Vorhersage eines Verschleißzustands einer Batterie ermöglicht.
Lösung des Problems
Zur Lösung des oben beschriebenen Problems und zur Erfüllung der Aufgabe ist eine Batterieverschleißvorhersagevorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung eine Batterieverschleißvorhersagevorrichtung zum Vorhersagen eines Verschleißzustands einer Batterie mit einem ersten Verschleißmechanismus, bei dem sich eine Kapazität durch Elution eines Teils einer Komponente einer Elektrode der Batterie in eine Lösung der Batterie abbaut. Die Batterieverschleißvorhersagevorrichtung beinhaltet eine Batterieüberwachungsvorrichtung und eine Rechenvorrichtung. Die Batterieüberwachungsvorrichtung überwacht eine Laderate der Batterie und eine Temperatur der Batterie. Die Rechenvorrichtung berechnet eine Kapazitätsrestrate der Batterie auf Grundlage der Laderate, der Temperatur und einer seit einem Beginn des Überwachens der Batterie verstrichenen Zeit. Die Kapazitätsrestrate wird unter Verwendung einer ersten Funktionsformel berechnet, die eine erste Formel beinhaltet. Die erste Formel beinhaltet eine Exponentialfunktion, die als eine Variable einen Wert aufweist, der durch Multiplizieren der verstrichenen Zeit mit einem ersten Verschleißkoeffizienten und -1 erlangt wird. Die Batterieverschleißvorhersagevorrichtung sagt einen Verschleißzustand der Batterie auf Grundlage der unter Verwendung der ersten Funktionsformel berechneten Kapazitätsrestrate vorher.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Die Batterieverschleißvorhersagevorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung weist eine Wirkung auf, wonach auch in einem Falle einer Batterie mit einem durch Elution einer Elektrodenkomponente in eine Batterielösung verursachten Verschleißmechanismus eine Vorhersage eines Verschleißzustands einer Batterie ermöglicht wird.
Figurenliste

1 ist eine Darstellung, die ein Konfigurationsbeispiel eines Batterieverschleißvorhersagesystems veranschaulicht, das eine Batterieverschleißvorhersagevorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform beinhaltet.
2 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Verarbeitungsablauf zur Verschleißvorhersage bei der Batterieverschleißvorhersagevorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
3 ist ein Diagramm, das zum Beschreiben eines Vorversuchs in der ersten Ausführungsform zu verwenden ist.
4 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für eine Hardwarekonfiguration veranschaulicht, die Funktionen einer Rechenvorrichtung in der ersten Ausführungsform umsetzt.
5 ist ein Blockdiagramm, das ein anderes Beispiel für eine Hardwarekonfiguration veranschaulicht, die Funktionen der Rechenvorrichtung in der ersten Ausführungsform umsetzt.
6 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Verarbeitungsablauf zur Verschleißvorhersage in einer Batterieverschleißvorhersagevorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht.

Beschreibung von Ausführungsformen
Nachfolgend werden eine Batterieverschleißvorhersagevorrichtung, ein Batterieverschleißvorhersagesystem und ein Vorbereitungsverfahren für eine Batterieverschleißvorhersage gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.
Erste Ausführungsform.
1 ist eine Darstellung, die ein Konfigurationsbeispiel eines Batterieverschleißvorhersagesystems veranschaulicht, das eine Batterieverschleißvorhersagevorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform beinhaltet. Ein Batterieverschleißvorhersagesystem 100 gemäß der ersten Ausführungsform beinhaltet eine Batterie 1 und eine Batterieverschleißvorhersagevorrichtung 10. Die Batterieverschleißvorhersagevorrichtung 10 beinhaltet eine Batterieüberwachungsvorrichtung 2 und eine Rechenvorrichtung 3.
Die Batterie 1 ist eine lad- und entladbare Sekundärbatterie. Ein Beispiel für die Sekundärbatterie ist eine Lithium-Ionen-Batterie. Nachfolgend ist eine Beschreibung aufgeführt, bei der ein Fall angenommen wird, bei dem die Batterie 1 eine Lithium-Ionen-Batterie ist, jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. In einem Fall, bei dem die Batterie 1 einen Kapazitätsabbaumechanismus beinhaltet, der durch Elution einer positiven Elektrodenkomponente in eine Batterielösung verursacht wird, kann die vorliegende Offenbarung auf die Batterie angewandt werden. Zu anderen Beispielen für die Batterie 1 gehören ein Bleiakkumulator, eine Nickel-Hydrid-Batterie und dergleichen.
Eine Sekundärbatterie, wie etwa eine Lithium-Ionen-Batterie, verschleißt bekanntlich auch in einem ungenutzten Zustand, d. h. in einem Zustand, in dem kein Laden und Entladen erfolgen. Dieser Verschleiß wird als Lagerverschleiß bezeichnet. Wenn sich die Batterie 1 in einem Lagerzustand befindet, ohne genutzt zu werden, durchläuft ein inneres aktives Material eine Oxidationsreduktionsreaktion und wird nach und nach entladen, auch wenn kein Strom durch einen äußeren Stromkreis fließt. Die entladene elektrische Ladung weist einen reversiblen Prozess, der durch Laden rückgängig gemacht werden kann, und einen irreversiblen Prozess, der zu einem Verschleiß ohne Erholung führt, auf. Der Fortschrittsgrad des Lagerverschleißes variiert je nach einer Laderate und einer Temperatur. Die Laderate wird auch als Ladezustand (State of Charge - SOC) bezeichnet. Nachfolgend wird die Laderate in der vorliegenden Beschreibung als „SOC“ bezeichnet. Darüber hinaus kann „SOC“ in der vorliegenden Beschreibung als ein Symbol behandelt und als „Laderate SOC“ beschrieben werden.
In einem Fall, bei dem ein Verschleiß der Batterie 1 fortschreitet, sinkt eine ladbare Energiekapazität oder sinkt eine maximale Leistung, die zugeführt werden kann. Darüber hinaus dehnt sich in der Batterie 1 durch Wiederholen eines Lade-Entlade-Zyklus eine Elektrode aus und zieht sich zusammen und kommt es aufgrund eines Ermüdungsfehlers zu einer Verschleißerscheinung wie etwa Ablösen des Elektrodenmaterials. Ein solcher Verschleiß, der mit dem Laden und Entladen verbunden ist, wird als Zyklusverschleiß bezeichnet. Ein Fortschrittsgrad des Zyklusverschleißes ändert sich aufgrund eines Einflusses eines Stromwerts zu einem Zeitpunkt des Ladens und Entladens, einer Temperatur, eines Bereichs einer Laderate des Zyklus und dergleichen.
Die Batterieüberwachungsvorrichtung 2 überwacht die Laderate SOC der Batterie 1 und eine Temperatur T der Batterie 1. Die Rechenvorrichtung 3 empfängt Informationen über die Temperatur T, eine verstrichene Zeit t und die Laderate SOC von der Batterieüberwachungsvorrichtung 2. Die verstrichene Zeit t ist eine verstrichene Zeit, seit die Batterieüberwachungsvorrichtung 2 mit dem Überwachen der Batterie 1 begonnen hat, oder eine verstrichene Zeit von einem vorherigen Empfang bis zu einem aktuellen Empfang. Die Rechenvorrichtung 3 berechnet eine Kapazitätsrestrate f(t) der Batterie 1 mit der nachstehenden Formel (1) auf Grundlage der Laderate SOC, der Temperatur T und der verstrichenen Zeit t. $f (t) = exp (- a \times t)$
In der vorstehenden Formel (1) gibt die Kapazitätsrestrate f(t) ein Verhältnis zu einer Ausgangskapazität der Batterie 1 bei der verstrichenen Zeit t wieder. Wenn die Kapazitätsrestrate f(t) der Batterie 1 bekannt ist, ist es möglich, einen Verschleißzustand der Batterie 1, d. h. einen Verschleißgrad, der ein Grad des Verschleißes ist, vorherzusagen.
Die Batterie 1 gemäß der ersten Ausführungsform beinhaltet einen Verschleißmechanismus, bei dem ein Teil einer Komponente einer Elektrode in eine Lösung der Batterie 1 eluiert wird, sodass sich eine Kapazität der Batterie 1 abbaut. In der vorliegenden Beschreibung wird dieser Verschleißmechanismus entsprechend als ein „erster Verschleißmechanismus“ bezeichnet. Die vorstehende Formel (1) ist eine Formel, die den ersten Verschleißmechanismus berücksichtigt.
Ferner wird eine Formel „1-exp(-a×t)“ berücksichtigt, die durch Modifizieren der vorstehenden Formel (1) erlangt wird. Diese Formel gibt eine Verschleißrate einer Elektrode bei dem ersten Verschleißmechanismus wieder. Es ist zu beachten, dass die positive Elektrode hauptsächlich über den ersten Verschleißmechanismus verschleißt. Daher ist ein Beschreibungsziel in der folgenden Beschreibung die positive Elektrode. Ferner kann die Verschleißrate der positiven Elektrode als eine „erste Verschleißrate“ bezeichnet werden.
Als Nächstes wird eine Herleitungsprozedur für die vorstehende Formel (1) beschrieben. Zunächst wird eine Reaktionsgeschwindigkeit, mit der die Elektrodenkomponente in die Batterielösung eluiert wird, durch die nachstehende Formel (2) als eine primäre Reaktion in Abhängigkeit der Zeit und einer Konzentration der Elektrodenkomponente ausgedrückt. $- {dC}_{A} / dt = a \times C_{A}$
In der vorstehenden Formel (2) ist das Bezugszeichen „C_A“ eine Konzentration einer Elektrodenkomponente, ist das Bezugszeichen „a“ eine Reaktionsgeschwindigkeitskonstante und ist das Bezugszeichen „t“ die Zeit.
Durch Integration der vorstehenden Formel (2) mit t=0 und C_A=C_A0 wird die nachstehende Formel (3) ausgedrückt. $ln (C_{A} / C_{A0}) = - a \times t$
Durch Modifizieren der vorstehenden Formel (3) wird die nachstehende Formel (4) erlangt. $C_{A} = C_{A0} \times exp (- a \times t)$
Daher kann in einem Diagramm, in dem ein logarithmischer Wert von „C_A/C_A0“ in Bezug auf die Zeit aufgetragen ist, ein Wert von „-a“ anhand einer Steigung einer die aufgetragenen Werte verbindenden Geraden erlangt werden.
Wenn angenommen wird, dass sich die Konzentration der Elektrodenkomponente proportional zur Batteriekapazität verhält, und der Wert „C_A/C_A0“ als die Kapazitätsrestrate der Batterie definiert ist, kann die Kapazitätsrestrate f(t), ausgedrückt durch die vorstehende Formel (1), auf Grundlage der vorstehenden Formel (4) abgeleitet werden. $f (t) = exp (- a \times t)$
(nochmals geschrieben)
Die vorstehende Formel (1) kann als die nachstehende Formel (5) ausgedrückt werden, wenn sie mit „1-exp(-a×t)“, das die oben definierte erste Verschleißrate wiedergibt, umgestellt wird. $f (t) = 1 - {1 - exp (- a \times t)}$
Es ist zu beachten, dass „exp(-a×t)“ in der vorstehenden Formel (5) nachfolgend als eine „erste Formel“ bezeichnet werden kann und „1-{1-exp(-a×t)}“ als eine „erste Funktionsformel“ bezeichnet werden kann.
Wie in der vorstehenden Formel (4) dargestellt, ist die Reaktionsgeschwindigkeitskonstante a ein mit der Zeit t zu multiplizierender Koeffizient. Daher kann in der Batterie 1 mit dem ersten Verschleißmechanismus die Reaktionsgeschwindigkeitskonstante a als ein Verschleißkoeffizient behandelt werden, der eine Verschleißrate der positiven Elektrode bestimmt. In diesem Sinne wird die Reaktionsgeschwindigkeitskonstante in der vorliegenden Beschreibung als ein „Verschleißkoeffizient“ bezeichnet. Es ist zu beachten, dass, um ihn von einem später beschriebenen Verschleißkoeffizienten der negativen Elektrode zu unterscheiden, der Verschleißkoeffizient der positiven Elektrode als ein „erster Verschleißkoeffizient“ bezeichnet werden kann.
Der Verschleißkoeffizient a weist Abhängigkeit von einer Temperatur auf und kann durch die nachstehende Formel (6) gemäß einer Arrhenius-Gleichung mit einem Frequenzfaktor As und einer Aktivierungsenergie Es ausgedrückt werden. $a = As \times exp (- Es/RT)$
In der vorstehenden Formel (6) ist das Bezugszeichen „R“ eine Gaskonstante und ist das Bezugszeichen „T“ eine Temperatur.
Die Aktivierungsenergie Es und ln(As), was ein natürlicher logarithmischer Wert des Frequenzfaktors As ist, weisen Abhängigkeit von der Laderate SOC auf und stehen jeweils in einem proportionalen Verhältnis zu der Laderate SOC.
Die Aktivierungsenergie Es kann daher durch einen linearen Ausdruck der Laderate SOC wie in der nachstehenden Formel (7) unter Verwendung der Konstanten c und d ausgedrückt werden. $Es = c \times SOC + d$
Ebenso kann der Frequenzfaktor As durch einen linearen Ausdruck der Laderate SOC wie in der nachstehenden Formel (8) unter Verwendung der Konstanten g und h ausgedrückt werden. $ln (As) = g \times SOC + h$
Unter Verwendung der vorstehenden Formeln (6) bis (8) kann der Verschleißkoeffizient a durch Messen der Temperatur T der Batterie 1 und der Laderate SOC der Batterie 1 für die Batterie 1 mit dem ersten Verschleißmechanismus berechnet werden.
Als Nächstes wird ein Ablauf einer Verschleißvorhersageverarbeitung in der Batterieverschleißvorhersagevorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben. 2 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Verarbeitungsablauf zur Verschleißvorhersage in der Batterieverschleißvorhersagevorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht. Die Verarbeitung aus 2 wird durch die Rechenvorrichtung 3 ausgeführt.
Bei der Verarbeitung von Schritt S101 werden Informationen über die Laderate SOC verwendet, die von der Batterieüberwachungsvorrichtung 2 eingegeben werden. In Schritt S101 berechnet die Rechenvorrichtung 3 die Aktivierungsenergie Es und den natürlichen logarithmischen Wert ln(As) des Frequenzfaktors As auf Grundlage der vorstehenden Formeln (7) und (8). Die zur Berechnung der Aktivierungsenergie Es und des natürlichen logarithmischen Werts ln(As) des Frequenzfaktors As nötigen Konstanten c, d, g und h können vorbereitet werden, indem im Voraus eine Lagerprüfung an der Batterie durchgeführt wird, für welche eine Vorhersage zu treffen ist.
Bei der Verarbeitung des nächsten Schritts S102 werden Informationen über die Aktivierungsenergie Es und den Frequenzfaktor As, die in Schritt S101 berechnet wurden, und von der Batterieüberwachungsvorrichtung 2 eingegebene Informationen über die Temperatur T verwendet. In Schritt S102 berechnet die Rechenvorrichtung 3 den Verschleißkoeffizienten a auf Grundlage der vorstehenden Formel (6).
Bei der Verarbeitung des nächsten Schritts S103 werden Informationen über den in Schritt S102 berechneten Verschleißkoeffizienten a und von der Batterieüberwachungsvorrichtung 2 eingegebene Informationen über die verstrichene Zeit t verwendet. In Schritt S103 berechnet die Rechenvorrichtung 3 die Kapazitätsrestrate f(t) der Batterie 1 bei der verstrichenen Zeit t auf Grundlage der vorstehenden Formel (5) oder der vorstehenden Formel (1). Es ist zu beachten, dass in einem Fall, bei dem sich die Batterie 1 in einem ungenutzten Zustand, d. h. in einem Lagerzustand, befindet, die verstrichene Zeit auch als eine „Lagerzeit“ bezeichnet wird.
Die zur Berechnung des Verschleißkoeffizienten a zu verwendenden Konstanten c, d, g und h werden im Voraus beispielsweise mittels Versuch berechnet. Nachfolgend wird eine konkrete Verarbeitungsprozedur unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. 3 ist ein Diagramm, das zum Beschreiben eines Vorversuchs bei der ersten Ausführungsform zu verwenden ist.
In 3 gibt eine horizontale Achse die Lagerzeit t wieder und gibt eine vertikale Achse die Kapazitätsrestrate f(t) wieder. Darüber hinaus sind in 3 aufgetragene Werte der Kapazitätsrestrate f(t) gemäß Prüfmustern von zwei Niveaus für die Temperatur T, drei Niveaus für die Laderate SOC und insgesamt 2×3=6 Niveaus angegeben. Der Inhalt jedes Prüfmusters lautet wie folgt.

Prüfung 1: T=T1, SOC=SOC1
Prüfung 2: T=T2, SOC=SOC1
Prüfung 3: T=T1, SOC=SOC2
Prüfung 4: T=T2, SOC=SOC2
Prüfung 5: T=T1, SOC=SOC3
Prüfung 6: T=T2, SOC=SOC3

Es ist zu beachten, dass zwischen T1 und T2 eine Beziehung von T1<T2 vorliegt. Ferner liegt eine Beziehung von SOC1>SOC2>SOC3 unter SOC1 und SOC3 vor.
Zunächst wird an einem Diagramm von Prüfung 1 bis Prüfung 6 jeweils in Bezug auf f(t) unter Verwendung einer Methode der kleinsten Quadrate eine Anpassung durchgeführt und wird für jede Prüfung ein Wert „a“ berechnet. Der Wert „a“ ist ein Wert des Verschleißkoeffizienten a. Der berechnete Wert „a“ wird in der Rechenvorrichtung 3 gehalten.
Ferner werden in einzelnen Diagrammen von Prüfung 1 bis Prüfung 6 Kapazitätsrestraten mit gleichen SOC-Werten und unterschiedlichen Temperaturen T extrahiert. Dann wird ein vorstehend erlangter natürlicher logarithmischer Wert ln(a) des Werts „a“ für einen Umkehrwert 1/T der Temperatur T bei jeder Prüfung aufgetragen. Obwohl hier auf detaillierte Ergebnisse verzichtet wird, wurde von den Erfindern der vorliegenden Anmeldung durch Versuche eine günstige lineare Beziehung erlangt. Infolgedessen wurde bestätigt, dass eine Beziehung zwischen dem Verschleißkoeffizienten a, dem Frequenzfaktor As und der Aktivierungsenergie Es bei einem identischen SOC-Wert der Arrhenius-Gleichung folgt.
Die Aktivierungsenergie Es des Elektrodenverschleißes bei jedem SOC kann anhand einer Steigung -Es/R (R: Gaskonstante) der erlangten Geraden berechnet werden. Darüber hinaus kann der Frequenzfaktor As des Elektrodenverschleißes anhand eines Schnittpunkts ln(As) der erlangten Geraden berechnet werden.
Die Aktivierungsenergie Es und der Frequenzfaktor As in einem Fall anderer SOC-Werte werden ebenfalls gemäß einer ähnlichen Prozedur berechnet. Die Aktivierungsenergie Es und der Frequenzfaktor As, die mit mehreren SOC-Werten berechnet wurden, werden jeweils in Bezug auf den SOC-Wert aufgetragen. Obwohl hier auf detaillierte Ergebnisse verzichtet wird, werden sowohl für die Aktivierungsenergie Es in Bezug auf den SOC-Wert als auch den Frequenzfaktor As in Bezug auf den SOC-Wert günstige lineare Näherungsausdrücke erlangt.
Bei dem linearen Näherungsausdruck der Aktivierungsenergie Es in Bezug auf den SOC-Wert kann eine Konstante c anhand einer Steigung erlangt werden und kann eine Konstante d anhand eines Schnittpunkts erlangt werden. Darüber hinaus kann bei dem linearen Näherungsausdruck des Frequenzfaktors As in Bezug auf den SOC-Wert eine Konstante g anhand einer Steigung erlangt werden und kann eine Konstante h anhand eines Schnittpunkts erlangt werden.
Gemäß der vorstehenden Prozedur können die Konstanten c, d, g und h vorbereitet werden. Werte der berechneten Konstanten c, d, g und h werden in der Rechenvorrichtung 3 gehalten.
Ferner kann die Kapazitätsrestrate f(t) bei einer beliebigen verstrichenen Zeit t gemäß der folgenden Prozedur berechnet werden.
Zunächst werden die Aktivierungsenergie Es und der Frequenzfaktor As, die zum Berechnen des Verschleißkoeffizienten a nötig sind, auf Grundlage des SOC zu einem Zeitpunkt der Lagerung der Batterie 1, für die eine Vorhersage zu treffen ist, und der vorbereiteten Konstanten c, d, g und h berechnet. Als Nächstes wird der Verschleißkoeffizient a auf Grundlage der berechneten Aktivierungsenergie Es und des Frequenzfaktors As und der Temperatur T zum Zeitpunkt der Lagerung berechnet. Dann wird die Kapazitätsrestrate f(t) auf Grundlage des berechneten Verschleißkoeffizienten a und der verstrichenen Zeit t berechnet. Die Kapazitätsrestrate f(t) bei einer beliebigen verstrichenen Zeit t kann gemäß der vorstehenden Prozedur berechnet werden.
Ferner kann, wenn die Kapazitätsrestrate f(t) der Batterie 1 erlangt wird, eine Restkapazität CAP der Batterie 1 unter Verwendung der nachstehenden Formel (9) berechnet werden. $CAP = CAP_0 \times f (t)$
In der vorstehenden Formel (9) ist CAP_0 eine Ausgangskapazität der Batterie 1.
Wie oben beschrieben, können unter Verwendung der Technik der ersten Ausführungsform die Konstanten c, d, g und h zum Erlangen des Verschleißkoeffizienten a in einem Bereich eines Lagerplans der Batterie 1 dadurch erlangt werden, dass vorab eine Lagerprüfung in einer Umgebung mit zumindest einer geringen Anzahl von Niveaus (im obigen Beispiel sechs Niveaus) von Temperatur und SOC im Bereich des Lagerplans der Batterie 1 durchgeführt wird. Infolgedessen kann der Verschleißkoeffizient a bei der verstrichenen Zeit t durch Eingeben der Temperatur T, der Laderate SOC und der verstrichenen Zeit t von der Batterieüberwachungsvorrichtung 2 in die Rechenvorrichtung 3 berechnet werden. Darüber hinaus können die Kapazitätsrestrate f(t) der Batterie 1 und die Restkapazität CAP der Batterie 1 bei der verstrichenen Zeit t berechnet werden.
In einer Auslegungsphase der Batterie 1 wird zunächst die Kapazitätsrestrate f(t) mit einer Lagerladerate und einer Lagertemperatur zu einem geplanten Zeitpunkt t auf Grundlage der Werte der Konstanten c, d, g und h und des bei der vorstehenden Prozedur vorbereiteten Verschleißkoeffizienten a berechnet. Dann wird eine Ausgangskapazität CAP_0 der Batterie 1 derart bestimmt, dass die durch ein Produkt aus der Ausgangskapazität CAP_0 der Batterie 1 und der Kapazitätsrestrate f(t) berechnete Restkapazität CAP der Batterie 1 zu einem Sollwert wird, der zu dem Zeitpunkt t erforderlich ist. Somit kann eine Einbaumenge der Batterie 1 ermittelt werden.
Als ein Beispiel für einen in der Auslegungsphase der Batterie 1 angenommenen Lagerzustand der Batterie wird ein Zustand betrachtet, in dem die Batterie mit der Laderate SOC gleich SOC_1 und der Temperatur T gleich T_1 von einem ersten Zeitpunkt t_0 bis zu einem zweiten Zeitpunkt t_1 und mit der Laderate SOC gleich SOC_2 und der Temperatur T gleich T_2 von dem zweiten Zeitpunkt t_1 bis zu einem dritten Zeitpunkt t_2 gelagert wird. Unter dieser Lagerbedingung kann unter Verwendung von SOC_1 und T_1 eine Kapazitätsrestrate f(t)_1 zu dem zweiten Zeitpunkt t_1 berechnet werden. Ferner kann eine Restkapazität CAP_1 zu dem zweiten Zeitpunkt t_1 durch ein Produkt aus der Kapazitätsrestrate f(t)_1 und der Ausgangskapazität CAP_0 berechnet werden. Ebenso kann unter Verwendung von SOC_2 und T_2 eine Kapazitätsrestrate f(t)_2 zu dem dritten Zeitpunkt t_2 berechnet werden. Ferner kann eine Restkapazität CAP_2 zu dem dritten Zeitpunkt t_2 durch ein Produkt aus der Kapazitätsrestrate f(t)_2 und der Restkapazität CAP_1 zu dem zweiten Zeitpunkt t_1 berechnet werden.
Auch in einem Fall, bei dem sich eine Umgebungstemperatur je nach einer Umgebung oder Jahreszeit, in der die Batterie 1 eingebaut ist, verändert, kann eine Restkapazität CAP_x zu einem beliebigen Zeitpunkt t_x berechnet werden, indem eine ähnliche Berechnung beispielsweise auf Grundlage einer Durchschnittstemperatur für jeden Monat und einer Laderate im selben Zeitraum wiederholt wird. Auch in einem Fall, bei dem eine Änderung der Lagerladerate geplant ist, kann die Restkapazität CAP_x zu einem beliebigen Zeitpunkt t_x durch wiederholtes Durchführen einer ähnlichen Rechenverarbeitung berechnet werden.
Wie oben beschrieben, kann in der Auslegungsphase der Batterie 1, solange die Temperatur T und die Laderate SOC im Zeitraum des Lagerverschleißes im Voraus bekannt sind, die Ausgangskapazität CAP_0 so bestimmt werden, dass am Ende die zum Zeitpunkt t_x erforderliche Restkapazität CAP_x erlangt wird. Daher ist es bei Verwendung der Technik der ersten Ausführungsform möglich, die nötige Batterieeinbaumenge genau abzuschätzen.
Ferner wird bei Verwendung der Batterie 1 eine Lagertemperatur und eine Lagerladerate von der Batterieüberwachungsvorrichtung 2 überwacht. Hierbei wird angenommen, dass die Batterieüberwachungsvorrichtung 2 überwacht, dass die Batterie mit der Laderate SOC gleich SOC_3 und der Temperatur T gleich T_3 von einem vierten Zeitpunkt t_3 bis zu einem fünften Zeitpunkt t_4 gelagert wurde. In diesem Fall kann eine Kapazitätsrestrate f(t)_3 zum vierten Zeitpunkt t_3 berechnet werden, indem Ist-Messwerte von SOC_3 und T_3 von dem vierten Zeitpunkt t_3 bis zu dem fünften Zeitpunkt t_4 in die Rechenvorrichtung 3 eingegeben werden. Ferner kann aus einem Produkt aus der Kapazitätsrestrate f(t)_3 und der Ausgangskapazität CAP_0 eine Restkapazität CAP_3 zu dem vierten Zeitpunkt t_3 berechnet werden.
Ebenso wird angenommen, dass die Batterieüberwachungsvorrichtung 2 überwacht, dass die Batterie mit der Laderate SOC gleich SOC_4 und der Temperatur T gleich T_4 von dem fünften Zeitpunkt t_4 bis zu einem sechsten Zeitpunkt t_5 gelagert wurde. In diesem Fall kann eine Kapazitätsrestrate f(t)_4 zu dem fünften Zeitpunkt t_4 berechnet werden, indem Ist-Messwerte von SOC_4 und T_4 von dem fünften Zeitpunkt t_4 bis zu dem sechsten Zeitpunkt t_5 in die Rechenvorrichtung 3 eingegeben werden. Ferner kann aus einem Produkt aus der Kapazitätsrestrate f(t)_4 und der Restkapazität CAP_3 zu dem vierten Zeitpunkt t_3 eine Restkapazität CAP_4 zu dem fünften Zeitpunkt t_4 berechnet werden.
Durch wiederholtes Durchführen einer ähnlichen Rechenverarbeitung kann die Restkapazität CAP_x zu einem beliebigen Zeitpunkt t_x auf Grundlage von Informationen über die tatsächlich gemessene Temperatur T und Laderate SOC berechnet werden.
Es ist zu beachten, dass bei einer Änderung der in der Auslegungsphase angenommenen Lagertemperatur und Laderate während des tatsächlichen Betriebs ein anderer Verschleißzustand der Batterie 1 als der in der Auslegungsphase angenommene Zustand zu erwarten ist. Auch in einem solchen Fall kann durch Eingeben von Ist-Messwerten der Lagertemperatur und der Lagerladerate in die Rechenvorrichtung 3 der Vorhersagewert entsprechend dem tatsächlichen Betrieb korrigiert werden.
Auch in einem Fall, bei dem ein Wert der Restkapazität CAP_x zu einem beliebigen Zeitpunkt t_x entsprechend dem tatsächlichen Betrieb korrigiert wird und dann die Lagerung von dem Zeitpunkt t_x bis zu einem Zeitpunkt t_xx danach fortgesetzt wird, kann eine ähnliche Vorhersage durchgeführt werden. Zunächst wird eine Kapazitätsrestrate f(t)_xx auf Grundlage von Informationen über eine Lagerladerate SOC_xx und einer Temperatur T_xx berechnet, die vor dem Zeitpunkt t_xx geplant waren. Als Nächstes wird CAP_xx anhand eines Produkts aus der Restkapazität CAP_x und der Kapazitätsrestrate f(t)_xx zu dem Zeitpunkt t_x berechnet. Durch Durchführen einer ähnlichen Verarbeitung und Berechnen der Kapazitätsrestrate f(t) für jede Zeitzone kann die Restkapazität CAP_xx zu einem beliebigen Zeitpunkt t_xx auch in einem Fall berechnet werden, bei dem sich die geplante Lagerladerate und Lagertemperatur auf komplizierte Weise ändern.
Durch Durchführen der vorstehenden Verarbeitung kann auch in einem Fall, bei dem sich die zunächst angenommene Lagerladerate und Lagertemperatur während des Lagerzeitraums ändern, der Vorhersagewert der Restkapazität der Batterie 1 unter Verwendung der Laderate SOC und der Temperatur T, die tatsächlich über die Zeit gemessen werden, korrigiert werden. Dadurch wird es möglich, den Zeitpunkt für Wartung, Inspektion, Austausch und dergleichen der Batterie 1 vorherzusagen. Ferner kann auch dann, wenn sich die Lagerbedingungen der Temperatur T und der Laderate SOC ändern, der Vorhersagewert korrigiert werden.
Wie oben beschrieben, berechnet die Rechenvorrichtung gemäß der Batterieverschleißvorhersagevorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform eine Kapazitätsrestrate der Batterie auf Grundlage einer Laderate, einer Temperatur und einer verstrichenen Zeit ab einem Beginn des Überwachens der Batterie. Die Kapazitätsrestrate wird unter Verwendung der ersten Funktionsformel berechnet, welche die erste Formel beinhaltet. Die erste Formel beinhaltet eine Exponentialfunktion, die als eine Variable einen Wert aufweist, der durch Multiplizieren der verstrichenen Zeit mit einem ersten Verschleißkoeffizienten und -1 erlangt wird. Die Batterieverschleißvorhersagevorrichtung sagt einen Verschleißzustand der Batterie auf Grundlage der unter Verwendung der ersten Funktionsformel berechneten Kapazitätsrestrate vorher. Dadurch ist es möglich, einen Verschleißzustand auch dann vorherzusagen, wenn ein Ziel der Verschleißvorhersage eine Batterie mit dem ersten Verschleißmechanismus ist.
Ferner kann die Rechenvorrichtung gemäß der Batterieverschleißvorhersagevorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform den Verschleißkoeffizienten a zu dem gegenwärtigen Zeitpunkt auf Grundlage der oben beschriebenen Konstanten c, d, g und h unter Verwendung von Informationen über eine Temperatur und eine Laderate berechnen, die von der Batterieüberwachungsvorrichtung bis zu einer verstrichenen Zeit vor dem gegenwärtigen Zeitpunkt stammen. Dann können auf Grundlage des berechneten Verschleißkoeffizienten a zu dem gegenwärtigen Zeitpunkt eine aktuelle Kapazitätsrestrate und eine zukünftige Kapazitätsrestrate bei einer verstrichenen Zeit nach dem gegenwärtigen Zeitpunkt berechnet werden. Dies ermöglicht eine Verschleißvorhersage der Batterie bei einer beliebigen verstrichenen Zeit unter einer Bedingung, bei der zumindest eines von der Temperatur oder der Laderate der Batterie unterschiedlich ist. Darüber hinaus ist es möglich, durch Eingeben eines bisherigen Betriebsverlaufs und erneutes Berechnen den berechneten Wert der Kapazitätsrestrate der Batterie zu korrigieren und die Verschleißvorhersage zu korrigieren. Ferner können auch zu dem Zeitpunkt der Neuberechnung die im Voraus vorbereiteten Konstanten c, d, g und h durch einfaches Modifizieren der Temperatur, des SOC und des Eingabewerts der verstrichenen Zeit verwendet werden. Da es nicht nötig ist, eine neue Konstante vorzubereiten, ist es möglich, eine Auslastung der Rechenvorrichtung zu verringern.
Darüber hinaus kann ein Vorbereitungsverfahren zur Batterieverschleißvorhersage gemäß der ersten Ausführungsform eine Verarbeitung sein, welche den folgenden ersten bis siebten Schritt beinhaltet. In dem ersten Schritt wird die Batterie, für die eine Vorhersage zu treffen ist, unter einer Bedingung gelagert, bei der mehrere Punkte einer vorbestimmten Laderate und mehrere Punkte einer vorbestimmten Temperatur kombiniert werden. In dem zweiten Schritt wird für jede Lagerzeit eine Kapazitätsrestrate der Batterie gemessen. In dem dritten Schritt wird ein Prozess zum Anpassen einer die Kapazitätsrestrate wiedergebenden Formel an ein Diagramm, in dem Kapazitätsrestraten für die Lagerzeit aufgetragen sind, durchgeführt. In dem vierten Schritt wird ein erster Verschleißkoeffizient bei einer beliebigen verstrichenen Zeit berechnet. In dem fünften Schritt werden ein Frequenzfaktor und eine Aktivierungsenergie auf Grundlage eines linearen Näherungsausdrucks berechnet, der durch Extrahieren von Kapazitätsrestraten mit gleichen Laderaten und unterschiedlichen Temperaturen und Auftragen eines natürlichen logarithmischen Werts des in dem vierten Schritt erlangten ersten Verschleißkoeffizienten in Bezug auf einen Kehrwert der Temperatur erlangt wird. In dem sechsten Schritt werden der Frequenzfaktor und die Aktivierungsenergie bei einer Laderate berechnet, die sich von der in dem fünften Schritt verwendeten Laderate unterscheidet. In dem siebten Schritt wird eine bei der Batterieverschleißvorhersage zu verwendende Konstante auf Grundlage eines linearen Näherungsausdrucks berechnet, der durch Auftragen des Frequenzfaktors und der Aktivierungsenergie, die im fünften und sechsten Schritt erlangt wurden, in Bezug auf die Laderate erlangt wird. Die vorstehende Verarbeitung macht es möglich, eine Konstante zum Erlangen des ersten Verschleißkoeffizienten in einem Bereich eines Lagerplans der Batterie zu erlangen, indem eine Lagerprüfung in einer Umgebung mit zumindest einer geringen Anzahl von Niveaus an Temperatur und Laderate in der Batterie durchgeführt wird, bei welcher der erste Verschleißmechanismus ein Hauptverschleißfaktor ist. Infolgedessen ist es möglich, den ersten Verschleißkoeffizienten bei der verstrichenen Zeit durch Eingeben einer Temperatur, einer Laderate und einer verstrichenen Zeit von der Batterieüberwachungsvorrichtung in die Rechenvorrichtung zu berechnen, während eine Auslastung der Rechenvorrichtung verringert wird. Darüber hinaus ist es möglich, die Kapazitätsrestrate der Batterie und die Restkapazität der Batterie bei der verstrichenen Zeit zu berechnen, während eine Auslastung der Rechenvorrichtung verringert wird.
Als Nächstes wird eine Hardwarekonfiguration zum Umsetzen der Funktion der Rechenvorrichtung in der ersten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 4 und 5 beschrieben. 4 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für eine Hardwarekonfiguration veranschaulicht, welche die Funktion der Rechenvorrichtung in der ersten Ausführungsform umsetzt. 5 ist ein Blockdiagramm, das ein anderes Beispiel für eine Hardwarekonfiguration veranschaulicht, welche die Funktion der Rechenvorrichtung in der ersten Ausführungsform umsetzt.
In einem Fall, bei dem einige oder sämtliche der Funktionen der Rechenvorrichtung 3 in der ersten Ausführungsform umgesetzt werden, wie in 4 veranschaulicht, kann die Konfiguration einen Prozessor 200, einen Speicher 202, eine Schnittstelle 204 zum Eingeben und Ausgeben von Signalen und eine Anzeige 206 zur Anzeige von Recheninformationen beinhalten.
Der Prozessor 200 führt die oben beschriebene Rechenverarbeitung durch. Der Speicher 202 speichert ein Programm, das von dem Prozessor 200 ausgelesen wird und zum Ausführen der Funktion der Rechenvorrichtung 3 in der ersten Ausführungsform vorgesehen ist. Der Speicher 202 wird zudem als ein Arbeitsbereich zur Rechenverarbeitung des Prozessors 200 verwendet. Die Schnittstelle 204 stellt eine Umgebung zur Signaleingabe und -ausgabe zwischen der Rechenvorrichtung 3 und der Batterieüberwachungsvorrichtung 2 bereit. Die Anzeige 206 zeigt nach Bedarf ein Ergebnis der durch die Rechenvorrichtung 3 durchgeführten Rechenverarbeitung an.
Der Prozessor 200 kann ein arithmetisches Mittel, wie etwa eine Rechenvorrichtung, ein Mikroprozessor, ein Mikrocomputer, eine Zentraleinheit (CPU) oder ein digitaler Signalprozessor (DSP), sein. Ferner können zu Beispielen für den Speicher 202 ein nichtflüchtiger oder flüchtiger Halbleiterspeicher, wie etwa ein Direktzugriffsspeicher (RAM), ein Festwertspeicher (ROM), ein Flash-Speicher, ein löschbarer programmierbarer ROM (EPROM) oder ein elektrischer EPROM (EEPROM, eingetragenes Markenzeichen), eine Magnetplatte, eine flexible Platte, eine optische Platte, eine Compact Disk, eine Mini Disk, eine Digital Versatile Disc (DVD), gehören.
Der Prozessor 200 kann die oben beschriebene Verarbeitung durchführen, indem er über die Schnittstelle 204 notwendige Informationen austauscht, den Prozessor 200 dazu veranlasst, ein in dem Speicher 202 gespeichertes Programm auszuführen, und den Prozessor 200 dazu veranlasst, eine in dem Speicher 202 gespeicherte Tabelle zu referenzieren. In der Tabelle sind die im Voraus erzeugten Konstanten c, d, g und h sowie die Konstanten i, j, m und n gespeichert, die in einer zweiten, später beschriebenen Ausführungsform zu verwenden sind. Ein Rechenergebnis von dem Prozessor 200 kann in dem Speicher 202 gespeichert werden.
Darüber hinaus kann in einem Fall, bei dem einige der Funktionen der Rechenvorrichtung 3 in der ersten Ausführungsform umgesetzt sind, auch eine in 5 veranschaulichte Verarbeitungsschaltung 203 verwendet werden. Die Verarbeitungsschaltung 203 entspricht einer Einzelschaltung, einer Verbundschaltung, einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC), einem feldprogrammierbaren Gate-Array (FPGA) oder einer Kombination derselben. In die Verarbeitungsschaltung 203 eingegebene Informationen und von der Verarbeitungsschaltung 203 ausgegebene Informationen können über die Schnittstelle 204 erlangt werden.
Es ist zu beachten, dass ein Teil der Verarbeitung in der Rechenvorrichtung 3 durch die Verarbeitungsschaltung 203 durchgeführt werden kann und die Verarbeitung, die nicht durch die Verarbeitungsschaltung 203 durchgeführt wird, durch den Prozessor 200 und den Speicher 202 durchgeführt werden kann.
Zweite Ausführungsform.
Als Nächstes wird die zweite Ausführungsform beschrieben. Eine Konfiguration eines Batterieverschleißvorhersagesystems, das eine Batterieverschleißvorhersagevorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform beinhaltet, ist identisch zu der Konfiguration des Batterieverschleißvorhersagesystems 100 gemäß der ersten Ausführungsform. Eine Art der Batterie 1 unterscheidet sich zwischen der zweiten Ausführungsform und der ersten Ausführungsform. In der zweiten Ausführungsform werden hauptsächlich Abschnitte beschrieben, die von denen in der ersten Ausführungsform verschieden sind, und wird gegebenenfalls auf eine redundante Beschreibung verzichtet.
Die Batterie 1 beinhaltet in der zweiten Ausführungsform den in der ersten Ausführungsform beschriebenen ersten Verschleißmechanismus. Die Batterie 1 gemäß der zweiten Ausführungsform beinhaltet ferner einen Verschleißmechanismus, bei dem ein passiver Film (Festkörper-Elektrolyt-Grenzfläche - Solid Electrolyte Interphase: SEI) auf einer negativen Elektrode der Batterie 1 aufwächst, sodass sich eine Kapazität abbaut. In der vorliegenden Beschreibung wird der Verschleißmechanismus im Zusammenhang mit der negativen Elektrode entsprechend als ein „zweiter Verschleißmechanismus“ bezeichnet.
Die Batterieüberwachungsvorrichtung 2 überwacht die Laderate SOC der Batterie 1 und die Temperatur T der Batterie 1. Die Rechenvorrichtung 3 empfängt Informationen über die Temperatur T, die verstrichene Zeit t und die Laderate SOC von der Batterieüberwachungsvorrichtung 2. Die verstrichene Zeit t ist eine verstrichene Zeit, seit die Batterieüberwachungsvorrichtung 2 mit dem Überwachen der Batterie 1 begonnen hat, oder eine verstrichene Zeit von einem vorherigen Empfang bis zu einem aktuellen Empfang. Die Rechenvorrichtung 3 in der zweiten Ausführungsform berechnet die Kapazitätsrestrate f(t) der Batterie 1 mit der nachstehenden Formel (10) auf Grundlage der Laderate SOC, der Temperatur T und der verstrichenen Zeit t. $f (t) = 1 - [{1 - exp (- a \times t)} + {b \times t (1 / 2)}]$
Ein Verschleiß der negativen Elektrode wird durch ein Aufwachsen eines passiven Films verursacht, der sich auf einer Oberfläche der negativen Elektrode aufgrund einer Nebenreaktion von Elektrolytlösung ablagert. „b×t^(1/2)“ in der vorstehenden Formel (10) gibt eine Verschleißrate der negativen Elektrode bei dem zweiten Verschleißmechanismus wieder. Nachfolgend wird die Verschleißrate der negativen Elektrode als eine „zweite Verschleißrate“ bezeichnet.
Darüber hinaus kann nachfolgend „b×t^(1/2)“ in der vorstehenden Formel (10) als eine „zweite Formel“ bezeichnet werden und kann die gesamte vorstehende Formel (10) als eine „zweite Funktionsformel“ bezeichnet werden.
Ein mit einer Quadratwurzel „t^(1/2)“ der Zeit t zu multiplizierender Koeffizient b ist ein Verschleißkoeffizient, der die Verschleißrate der negativen Elektrode bestimmt. In diesem Sinne wird der Koeffizient b in der vorliegenden Beschreibung als ein „Verschleißkoeffizient b“ bezeichnet. Es ist zu beachten, dass, um ihn von dem Verschleißkoeffizienten a der positiven Elektrode zu unterscheiden, der Verschleißkoeffizient b als ein „zweiter Verschleißkoeffizient“ bezeichnet werden kann.
Der Verschleißkoeffizient b weist Abhängigkeit von einer Temperatur auf und kann durch die nachstehende Formel (11) gemäß einer Arrhenius-Gleichung mit einem Frequenzfaktor Af und einer Aktivierungsenergie Ef ausgedrückt werden. $b = Af \times exp (- Ef/RT)$
In der vorstehenden Formel (11) ist das Bezugszeichen „R“ eine Gaskonstante und ist das Bezugszeichen „T“ eine Temperatur.
Die Aktivierungsenergie Ef und ln(Af), was ein natürlicher logarithmischer Wert des Frequenzfaktors Af ist, weisen Abhängigkeit von der Laderate SOC auf und stehen jeweils in einem proportionalen Verhältnis zu der Laderate SOC.
Die Aktivierungsenergie Ef kann daher durch einen linearen Ausdruck der Laderate SOC wie in der nachstehenden Formel (12) unter Verwendung der Konstanten i und j ausgedrückt werden. $Ef = i \times SOC + j$
Ebenso kann der Frequenzfaktor Af durch einen linearen Ausdruck der Laderate SOC wie bei der nachstehenden Formel (13) unter Verwendung der Konstanten m und n ausgedrückt werden. $ln (Af) = m \times SOC + n$
Unter Verwendung der vorstehenden Formeln (11) bis (13) kann der Verschleißkoeffizient b durch Messen der Temperatur T der Batterie 1 und der Laderate SOC der Batterie 1 für die Batterie mit dem zweiten Verschleißmechanismus berechnet werden.
Es ist zu beachten, dass, um zwischen dem Frequenzfaktor As im Zusammenhang mit einem Verschleiß der positiven Elektrode und dem Frequenzfaktor Af im Zusammenhang mit einen Verschleiß der negativen Elektrode zu unterscheiden, der Erstere als ein „erster Frequenzfaktor“ bezeichnet werden kann und der Letztere als ein „zweiter Frequenzfaktor“ bezeichnet werden kann. Ferner kann, um zwischen der Aktivierungsenergie Es im Zusammenhang mit einem Verschleiß der positiven Elektrode und der Aktivierungsenergie Ef im Zusammenhang mit einem Verschleiß der negativen Elektrode zu unterscheiden, die Erstere als eine „erste Aktivierungsenergie“ bezeichnet werden und kann die Letztere als eine „zweite Aktivierungsenergie“ bezeichnet werden.
Als Nächstes wird ein Ablauf einer Verschleißvorhersageverarbeitung in der Batterieverschleißvorhersagevorrichtung 10 gemäß der zweiten Ausführungsform beschrieben. 6 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Verarbeitungsablauf zur Verschleißvorhersage in der Batterieverschleißvorhersagevorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht. In 6 sind zu denen in 2 identische oder äquivalente Verarbeitungsinhalte mit identischen Bezugszeichen wie in 2 gekennzeichnet. Die Verarbeitung aus 6 wird durch die Rechenvorrichtung 3 ausgeführt.
Die Verarbeitung in den Schritten S101 und S102 ist identisch oder äquivalent zu der in 2 und auf deren Beschreibung wird hier verzichtet. In Schritt S201 berechnet die Rechenvorrichtung 3 die Aktivierungsenergie Ef und den natürlichen logarithmischen Wert ln(Af) des Frequenzfaktors Af auf Grundlage der vorstehenden Formeln (12) und (13). Die zur Berechnung der Aktivierungsenergie Ef und des natürlichen logarithmischen Werts ln(Af) des Frequenzfaktors Af nötigen Konstanten i, j, m und n können vorbereitet werden, indem im Voraus eine Lagerprüfung an der Batterie durchgeführt wird, für welche eine Vorhersage zu treffen ist.
Bei der Verarbeitung des nächsten Schritts S202 werden Informationen über die Aktivierungsenergie Ef und den Frequenzfaktor Af, die im Schritt S201 berechnet wurden, und Informationen über die Temperatur T, die von der Batterieüberwachungsvorrichtung 2 eingegeben wurden, verwendet. In Schritt S202 berechnet die Rechenvorrichtung 3 den Verschleißkoeffizienten b auf Grundlage der vorstehenden Formel (11).
Bei der Verarbeitung des nächsten Schritts S203 werden Informationen über den in Schritt S102 berechneten Verschleißkoeffizienten a, Informationen über den in Schritt S202 berechneten Verschleißkoeffizienten b und von der Batterieüberwachungsvorrichtung 2 eingegebene Informationen über die verstrichene Zeit t verwendet. In Schritt S203 berechnet die Rechenvorrichtung 3 die Kapazitätsrestrate f(t) der Batterie 1 bei der verstrichenen Zeit t auf Grundlage der vorstehenden Formel (10) .
Die zur Berechnung des Verschleißkoeffizienten b zu verwendenden Konstanten i, j, m und n können mit einem ähnlichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform im Voraus berechnet werden. Eine Rechentechnik ähnelt jener der ersten Ausführungsform und auf deren Beschreibung wird hier verzichtet. Die im Voraus berechneten Konstanten c, d, g, h, i, j, m und n werden in der Rechenvorrichtung 3 gehalten.
In der zweiten Ausführungsform kann die Kapazitätsrestrate f(t) bei einer beliebigen verstrichenen Zeit t gemäß der folgenden Prozedur berechnet werden.
Zunächst werden die Aktivierungsenergie Es und der Frequenzfaktor As, die zum Berechnen des Verschleißkoeffizienten a nötig sind, auf Grundlage des SOC zu einem Zeitpunkt der Lagerung der Batterie 1, für die eine Vorhersage zu treffen ist, und der vorbereiteten Konstanten c, d, g und h berechnet. Als Nächstes wird der Verschleißkoeffizient a auf Grundlage der berechneten Aktivierungsenergie Es und des Frequenzfaktors As und der Temperatur T zum Zeitpunkt der Lagerung berechnet. Ebenso werden die Aktivierungsenergie Ef und der Frequenzfaktor Af, die zum Berechnen des Verschleißkoeffizienten b nötig sind, auf Grundlage des SOC zu einem Zeitpunkt der Lagerung der Batterie 1, für die eine Vorhersage zu treffen ist, und der vorbereiteten Konstanten i, j, m und n berechnet. Dann wird der Verschleißkoeffizient b auf Grundlage der berechneten Aktivierungsenergie Ef und des Frequenzfaktor Af und der Temperatur T zum Zeitpunkt der Lagerung berechnet. Als Nächstes wird die Kapazitätsrestrate f(t) auf Grundlage der berechneten Verschleißkoeffizienten a und b und der verstrichenen Zeit t berechnet. Die Kapazitätsrestrate f(t) bei einer beliebigen verstrichenen Zeit t kann gemäß der vorstehenden Prozedur berechnet werden.
Ferner kann, wenn die Kapazitätsrestrate f(t) der Batterie 1 erlangt wird, die Restkapazität CAP der Batterie 1 unter Verwendung der vorstehenden Formel (9) berechnet werden.
Wie oben beschrieben, können unter Verwendung der Technik der zweiten Ausführungsform die Konstanten c, d, g, h, i, j, m und n zum Erlangen der Verschleißkoeffizienten a und b in einem Bereich eines Lagerplans der Batterie 1 dadurch erlangt werden, dass vorab eine Lagerprüfung in einer Umgebung mit zumindest einer geringen Anzahl von Niveaus (im obigen Beispiel sechs Niveaus) von Temperatur und SOC im Bereich des Lagerplans der Batterie 1 durchgeführt wird. Infolgedessen können die Verschleißkoeffizient a und b bei der verstrichenen Zeit t durch Eingeben der Temperatur T, der Laderate SOC und der verstrichenen Zeit t von der Batterieüberwachungsvorrichtung 2 in die Rechenvorrichtung 3 berechnet werden. Darüber hinaus können die Kapazitätsrestrate f(t) der Batterie 1 und die Restkapazität CAP der Batterie 1 bei der verstrichenen Zeit t berechnet werden.
Es ist zu beachten, dass Überlegungen in der Auslegungsphase der Batterie 1, die Korrekturverarbeitung eines Vorhersagewerts zum Zeitpunkt des tatsächlichen Betriebs und dergleichen äquivalent zu den bei der ersten Ausführungsform beschriebenen Inhalten sind und hier auf deren Beschreibung verzichtet wird.
Wie oben beschrieben, berechnet die Rechenvorrichtung gemäß der Batterieverschleißvorhersagevorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform eine Kapazitätsrestrate der Batterie auf Grundlage einer Laderate, einer Temperatur und einer verstrichenen Zeit ab einem Beginn des Überwachens der Batterie. Die Kapazitätsrestrate wird unter Verwendung einer zweiten Funktionsformel berechnet, die eine erste Formel und eine zweite Formel beinhaltet. Die erste Formel beinhaltet eine Exponentialfunktion, die als eine Variable einen Wert aufweist, der durch Multiplizieren der verstrichenen Zeit mit einem ersten Verschleißkoeffizienten und -1 erlangt wird. Die zweite Formel beinhaltet eine Quadratwurzelfunktion, die als eine Variable einen Wert aufweist, der durch Multiplizieren einer Quadratwurzel der verstrichenen Zeit mit dem zweiten Verschleißkoeffizienten erlangt wird. Die Batterieverschleißvorhersagevorrichtung sagt einen Verschleißzustand der Batterie auf Grundlage der unter Verwendung der zweiten Funktionsformel berechneten Kapazitätsrestrate vorher. Dadurch ist es möglich, einen Verschleißzustand auch dann vorherzusagen, wenn ein Ziel der Verschleißvorhersage eine Batterie mit dem ersten und dem zweiten Verschleißmechanismus ist.
Ferner kann die Rechenvorrichtung gemäß der Batterieverschleißvorhersagevorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform unter Verwendung von Informationen über die Temperatur und die Laderate, die von der Batterieüberwachungsvorrichtung bis zu einer verstrichenen Zeit vor dem gegenwärtigen Zeitpunkt stammen, den ersten und den zweiten Verschleißkoeffizienten zu dem gegenwärtigen Zeitpunkt auf Grundlage der Konstanten c, d, g, h, i, j, m und n berechnen. Dann können auf Grundlage des berechneten ersten und zweiten Verschleißkoeffizienten zu dem gegenwärtigen Zeitpunkt eine aktuelle Kapazitätsrestrate und eine zukünftige Kapazitätsrestrate bei einer verstrichenen Zeit nach dem gegenwärtigen Zeitpunkt berechnet werden. Dies ermöglicht eine Verschleißvorhersage der Batterie bei einer beliebigen verstrichenen Zeit unter einer Bedingung, bei der zumindest eines von der Temperatur oder der Laderate der Batterie unterschiedlich ist. Darüber hinaus ist es möglich, durch Eingeben eines bisherigen Betriebsverlaufs und erneutes Berechnen den berechneten Wert der Kapazitätsrestrate der Batterie zu korrigieren und die Verschleißvorhersage zu korrigieren. Ferner können auch zu dem Zeitpunkt der Neuberechnung die im Voraus vorbereiteten Konstanten c, d, g, h, i, j, m und n durch einfaches Modifizieren der Temperatur, des SOC und des Eingabewerts der verstrichenen Zeit verwendet werden. Da es nicht nötig ist, eine neue Konstante zu vorbereiten, ist es möglich, eine Auslastung der Rechenvorrichtung zu verringern.
Darüber hinaus kann ein Vorbereitungsverfahren zur Batterieverschleißvorhersage gemäß der zweiten Ausführungsform eine Verarbeitung sein, welche den folgenden ersten bis neunten Schritt beinhaltet. In dem ersten Schritt wird die Batterie, für die eine Vorhersage zu treffen ist, unter einer Bedingung gelagert, bei der mehrere Punkte einer vorbestimmten Laderate und mehrere Punkte einer vorbestimmten Temperatur kombiniert werden. In dem zweiten Schritt wird für jede Lagerzeit eine Kapazitätsrestrate der Batterie gemessen. In dem dritten Schritt wird ein Prozess zum Anpassen einer die Kapazitätsrestrate wiedergebenden Formel an ein Diagramm, in dem Kapazitätsrestraten für die Lagerzeit aufgetragen sind, durchgeführt. In dem vierten Schritt werden ein erster und ein zweiter Verschleißkoeffizient bei einer beliebigen verstrichenen Zeit berechnet. In dem fünften Schritt werden ein erster Frequenzfaktor und eine erste Aktivierungsenergie auf Grundlage eines linearen Näherungsausdrucks berechnet, der durch Extrahieren von Kapazitätsrestraten mit gleichen Laderaten und unterschiedlichen Temperaturen und Auftragen eines natürlichen logarithmischen Werts des in dem vierten Schritt erlangten ersten Verschleißkoeffizienten in Bezug auf einen Kehrwert der Temperatur erlangt wird. In dem sechsten Schritt werden der erste Frequenzfaktor und die erste Aktivierungsenergie bei einer Laderate berechnet, die sich von der in dem fünften Schritt verwendeten Laderate unterscheidet. In dem siebten Schritt werden ein zweiter Frequenzfaktor und eine zweite Aktivierungsenergie auf Grundlage eines linearen Näherungsausdrucks berechnet, der durch Extrahieren von Kapazitätsrestraten mit gleichen Laderaten und unterschiedlichen Temperaturen und Auftragen eines natürlichen logarithmischen Werts des in dem vierten Schritt erlangten zweiten Verschleißkoeffizienten in Bezug auf einen Kehrwert der Temperatur erlangt wird. In dem achten Schritt werden der zweite Frequenzfaktor und die zweite Aktivierungsenergie bei einer Laderate berechnet, die sich von der in dem siebten Schritt verwendeten Laderate unterscheidet. In dem neunten Schritt wird eine bei der Batterieverschleißvorhersage zu verwendende Konstante auf Grundlage des Folgenden berechnet: eines linearen Näherungsausdrucks, der durch Auftragen des ersten Frequenzfaktors und der ersten Aktivierungsenergie, die in dem fünften und sechsten Schritt erlangt wurden, in Bezug auf die Laderate erlangt wird; und eines linearen Näherungsausdrucks, der durch Auftragen des zweiten Frequenzfaktors und der zweiten Aktivierungsenergie, die in dem siebten und achten Schritt erlangt wurden, in Bezug auf die Laderate erlangt wird. Gemäß der oben beschriebenen Verarbeitung ist es bei der Batterie mit dem ersten Verschleißmechanismus und dem zweiten Verschleißmechanismus möglich, eine Konstante zum Erlangen des ersten Verschleißkoeffizienten in einem Bereich eines Lagerplans der Batterie zu erlangen, indem eine Lagerprüfung in einer Umgebung mit zumindest einer geringen Anzahl von Niveaus an Temperatur und Laderate durchgeführt wird. Infolgedessen ist es möglich, den ersten Verschleißkoeffizienten bei der verstrichenen Zeit durch Eingeben einer Temperatur, einer Laderate und einer verstrichenen Zeit von der Batterieüberwachungsvorrichtung in die Rechenvorrichtung zu berechnen, während eine Auslastung der Rechenvorrichtung verringert wird. Darüber hinaus ist es möglich, die Kapazitätsrestrate der Batterie und die Restkapazität der Batterie bei der verstrichenen Zeit zu berechnen, während eine Auslastung der Rechenvorrichtung verringert wird.
Die in der vorstehenden Ausführungsform veranschaulichte Konfiguration veranschaulicht ein Beispiel und kann mit einer anderen bekannten Technik kombiniert werden und es ist auch möglich, Ausführungsformen miteinander zu kombinieren und einen Teil der Konfiguration wegzulassen und zu ändern, ohne vom Gegenstand der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Bezugszeichenliste

1: Batterie;
2: Batterieüberwachungsvorrichtung;
3: Rechenvorrichtung;
10: Batterieverschleißvorhersagevorrichtung;
100: Batterieverschleißvorhersagesystem;
200: Prozessor;
202: Lager;
203: Verarbeitungsschaltung;
204: Schnittstelle;
206: Anzeige.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2013254710 [0004]

Claims

Batterieverschleißvorhersagevorrichtung zum Vorhersagen eines Verschleißzustands einer Batterie, wobei die Batterie einen ersten Verschleißmechanismus beinhaltet, bei dem sich eine Kapazität durch Elution eines Teils einer Komponente einer Elektrode der Batterie in eine Lösung der Batterie abbaut, wobei die Batterieverschleißvorhersagevorrichtung umfasst: eine Batterieüberwachungsvorrichtung zum Überwachen einer Laderate der Batterie und einer Temperatur der Batterie; und eine Rechenvorrichtung zum Berechnen einer Kapazitätsrestrate der Batterie auf Grundlage der Laderate, der Temperatur und einer verstrichenen Zeit seit einem Beginn des Überwachens der Batterie, wobei die Restkapazitätsrate unter Verwendung einer ersten Funktionsformel berechnet wird, die eine erste Formel beinhaltet, die erste Formel eine Exponentialfunktion beinhaltet, die als eine Variable einen Wert aufweist, der durch Multiplizieren der verstrichenen Zeit mit einem ersten Verschleißkoeffizienten und -1 erlangt wird, und ein Verschleißzustand der Batterie auf Grundlage der unter Verwendung der ersten Funktionsformel berechneten Kapazitätsrestrate vorhergesagt wird.
Batterieverschleißvorhersagevorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste Verschleißkoeffizient ein Verschleißkoeffizient einer positiven Elektrode ist, die durch den ersten Verschleißmechanismus verschleißt, wenn der erste Verschleißkoeffizient durch ein Bezugszeichen „a“ wiedergegeben wird und die verstrichene Zeit durch ein Bezugszeichen „t“ wiedergegeben wird, die erste Formel durch exp(-a×t) unter Verwendung der verstrichenen Zeit t wiedergegeben wird, eine erste Verschleißrate, die eine Kapazitätsabbaurate der Batterie ist, die durch den ersten Verschleißmechanismus verursacht wird, durch 1-exp(-a×t) unter Verwendung der ersten Formel wiedergegeben wird, und eine Berechnungsformel der Kapazitätsrestrate durch 1-{1-exp(-a×t)} unter Verwendung einer Formel wiedergegeben wird, welche die erste Verschleißrate wiedergibt.
Batterieverschleißvorhersagevorrichtung zum Vorhersagen eines Verschleißzustands einer Batterie, wobei die Batterie beinhaltet: einen ersten Verschleißmechanismus, bei dem sich eine Kapazität durch Elution eines Teils einer Komponente einer positiven Elektrode der Batterie in eine Lösung der Batterie abbaut; und einen zweiten Verschleißmechanismus, bei dem sich die Kapazität durch ein Aufwachsen eines passiven Films in einer negativen Elektrode der Batterie abbaut, wobei die Batterieverschleißvorhersagevorrichtung umfasst: eine Batterieüberwachungsvorrichtung zum Überwachen einer Laderate der Batterie und einer Temperatur der Batterie; und eine Rechenvorrichtung zum Berechnen einer Kapazitätsrestrate der Batterie auf Grundlage der Laderate, der Temperatur und einer verstrichenen Zeit seit einem Beginn des Überwachens der Batterie, wobei die Kapazitätsrestrate unter Verwendung einer zweiten Funktionsformel berechnet wird, die eine erste Formel und eine zweite Formel beinhaltet, die erste Formel eine Exponentialfunktion beinhaltet, die als eine Variable einen Wert aufweist, der durch Multiplizieren der verstrichenen Zeit mit einem ersten Verschleißkoeffizienten und -1 erlangt wird, die zweite Formel eine Quadratwurzelfunktion beinhaltet, die als eine Variable einen Wert aufweist, der durch Multiplizieren einer Quadratwurzel der verstrichenen Zeit mit einem zweiten Verschleißkoeffizienten erlangt wird, und ein Verschleißzustand der Batterie auf Grundlage der unter Verwendung der zweiten Funktionsformel berechneten Kapazitätsrestrate vorhergesagt wird.
Batterieverschleißvorhersagevorrichtung nach Anspruch 3, wobei der erste Verschleißkoeffizient ein Verschleißkoeffizient der positiven Elektrode ist, die durch den ersten Verschleißmechanismus verschleißt, wenn der erste Verschleißkoeffizient durch ein Bezugszeichen „a“ wiedergegeben wird und die verstrichene Zeit durch ein Bezugszeichen „t“ wiedergegeben wird, die erste Formel durch exp(-a×t) unter Verwendung der verstrichenen Zeit t wiedergegeben wird, eine erste Verschleißrate, die eine Kapazitätsabbaurate der Batterie ist, die durch den ersten Verschleißmechanismus verursacht wird, durch 1-exp(-a×t) unter Verwendung der ersten Formel wiedergegeben wird, der zweite Verschleißkoeffizient ein Verschleißkoeffizient der negativen Elektrode ist, wenn der zweite Verschleißkoeffizient durch ein Bezugszeichen „b“ wiedergegeben wird, die zweite Formel durch b×t^(1/2) unter Verwendung der verstrichenen Zeit t wiedergegeben wird, die zweite Formel eine zweite Verschleißrate wiedergibt, die eine Kapazitätsabbaurate der Batterie ist, die durch den zweiten Verschleißmechanismus verursacht wird, und eine Berechnungsformel für die Kapazitätsrestrate durch 1-[{1-exp(-a×t)}+b×t^(1/2)] unter Verwendung einer Formel ausgedrückt wird, welche die erste und die zweite Verschleißrate wiedergibt.
Batterieverschleißvorhersagevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der erste Verschleißkoeffizient a durch eine nachstehende Formel (1) gemäß einer Arrhenius-Gleichung ausgedrückt wird, die eine Aktivierungsenergie Es und einen Frequenzfaktor As beinhaltet, die Aktivierungsenergie Es durch eine nachstehende Formel (2) als ein linearer Ausdruck einer Laderate SOC unter Verwendung von Konstanten c und d ausgedrückt wird, und ein natürlicher logarithmischer Wert ln(As) des Frequenzfaktors As durch eine nachstehende Formel (3) als ein linearer Ausdruck der Laderate SOC unter Verwendung von Konstanten g und h ausgedrückt wird, wobei $a = As \times exp (- Es/RT)$
$Es = c \times SOC + d$
und $ln (As) = g \times SOC + h$
Batterieverschleißvorhersagevorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Rechenvorrichtung den ersten Verschleißkoeffizienten a zu einem gegenwärtigen Zeitpunkt auf Grundlage der Konstanten c, d, g und h unter Verwendung von Informationen über die Temperatur und die Laderate, die von der Batterieüberwachungsvorrichtung bis zu einer verstrichenen Zeit vor dem gegenwärtigen Zeitpunkt stammen, berechnet und die Rechenvorrichtung eine aktuelle Kapazitätsrestrate und eine zukünftige Kapazitätsrestrate bei einer verstrichenen Zeit nach dem gegenwärtigen Zeitpunkt auf Grundlage des ersten Verschleißkoeffizienten a zu dem gegenwärtigen Zeitpunkt berechnet.
Batterieverschleißvorhersagevorrichtung nach Anspruch 5, wobei der zweite Verschleißkoeffizient b durch eine nachstehende Formel (4) gemäß einer Arrhenius-Gleichung ausgedrückt wird, die eine Aktivierungsenergie Ef und einen Frequenzfaktor Af beinhaltet, die Aktivierungsenergie Ef durch eine nachstehende Formel (5) als ein linearer Ausdruck einer Laderate SOC unter Verwendung von Konstanten i und j ausgedrückt wird, und ein natürlicher logarithmischer Wert ln(Af) des Frequenzfaktors Af durch eine nachstehende Formel (6) als ein linearer Ausdruck der Laderate SOC unter Verwendung von Konstanten m und n ausgedrückt wird, wobei $b = Af \times exp (- Ef/RT)$
$Ef = i \times SOC + j$
und $ln (Af) = m \times SOC + n$
Batterieverschleißvorhersagevorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Rechenvorrichtung den ersten Verschleißkoeffizienten a zu einem gegenwärtigen Zeitpunkt und den zweiten Verschleißkoeffizienten b zu einem gegenwärtigen Zeitpunkt auf Grundlage der Konstanten c, d, g, h, i, j, m und n unter Verwendung von Informationen über die Temperatur und die Laderate, die von der Batterieüberwachungsvorrichtung bis zu einer verstrichenen Zeit vor dem gegenwärtigen Zeitpunkt stammen, berechnet und die Rechenvorrichtung eine aktuelle Kapazitätsrestrate und eine zukünftige Kapazitätsrestrate bei einer verstrichenen Zeit nach dem gegenwärtigen Zeitpunkt auf Grundlage des ersten Verschleißkoeffizienten a zu dem gegenwärtigen Zeitpunkt und des zweiten Verschleißkoeffizienten b zu dem gegenwärtigen Zeitpunkt berechnet.
Batterieverschleißvorhersagesystem, umfassend: eine Batterie; und die Batterieverschleißvorhersagevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
Vorbereitungsverfahren zur Batterieverschleißvorhersage, das auf eine Batterie anzuwenden ist, wobei die Batterie einen ersten Verschleißmechanismus beinhaltet, bei dem sich eine Kapazität durch Elution eines Teils einer Komponente einer Elektrode der Batterie in eine Lösung der Batterie abbaut, wobei das Vorbereitungsverfahren umfasst: einen ersten Schritt zum Lagern der Batterie, für die eine Vorhersage zu treffen ist, unter einer Bedingung, bei der mehrere Punkte einer vorbestimmten Laderate und mehrere Punkte einer vorbestimmten Temperatur kombiniert werden; einen zweiten Schritt zum Messen einer Kapazitätsrestrate der Batterie für jede Lagerzeit; einen dritten Schritt zum Anpassen einer eine Kapazitätsrestrate wiedergebenden Formel an ein Diagramm, in dem die Kapazitätsrestrate für eine Lagerzeit aufgetragen ist; einen vierten Schritt zum Berechnen eines ersten Verschleißkoeffizienten bei einer beliebigen verstrichenen Zeit; einen fünften Schritt zum Berechnen eines Frequenzfaktors und einer Aktivierungsenergie auf Grundlage eines linearen Näherungsausdrucks, wobei der lineare Näherungsausdruck durch Extrahieren von Kapazitätsrestraten mit gleichen Laderaten und unterschiedlichen Temperaturen und Auftragen eines natürlichen logarithmischen Werts des in dem vierten Schritt erlangten ersten Verschleißkoeffizienten in Bezug auf einen Kehrwert der Temperatur erlangt wird; einen sechsten Schritt zum Berechnen des Frequenzfaktors und der Aktivierungsenergie bei einer Laderate, die sich von der in dem fünften Schritt verwendeten Laderate unterscheidet; und einen siebten Schritt zum Berechnen einer bei der Verschleißvorhersage der Batterie zu verwendenden Konstante auf Grundlage eines linearen Näherungsausdrucks, der durch Auftragen des Frequenzfaktors und der Aktivierungsenergie, die im fünften und sechsten Schritt erlangt wurden, in Bezug auf die Laderate erlangt wird.
Vorbereitungsverfahren zur Batterieverschleißvorhersage, das auf eine Batterie anzuwenden ist, wobei die Batterie beinhaltet: einen ersten Verschleißmechanismus, bei dem sich eine Kapazität durch Elution eines Teils einer Komponente einer positiven Elektrode der Batterie in eine Lösung der Batterie abbaut; und einen zweiten Verschleißmechanismus, bei dem sich die Kapazität durch ein Aufwachsen eines passiven Films in einer negativen Elektrode der Batterie abbaut, wobei das Vorbereitungsverfahren umfasst: einen ersten Schritt zum Lagern der Batterie, für die eine Vorhersage zu treffen ist, unter einer Bedingung, bei der mehrere Punkte einer vorbestimmten Laderate und mehrere Punkte einer vorbestimmten Temperatur kombiniert werden; einen zweiten Schritt zum Messen einer Kapazitätsrestrate der Batterie für jede Lagerzeit; einen dritten Schritt zum Anpassen einer eine Kapazitätsrestrate wiedergebenden Formel an ein Diagramm, in dem eine Kapazitätsrestrate für eine Lagerzeit aufgetragen ist; einen vierten Schritt zum Berechnen eines ersten und eines zweiten Verschleißkoeffizienten bei einer beliebigen verstrichenen Zeit; einen fünften Schritt zum Berechnen eines ersten Frequenzfaktors und einer ersten Aktivierungsenergie auf Grundlage eines linearen Näherungsausdrucks, wobei der lineare Näherungsausdruck durch Extrahieren von Kapazitätsrestraten mit gleichen Laderaten und unterschiedlichen Temperaturen und Auftragen eines natürlichen logarithmischen Werts des in dem vierten Schritt erlangten ersten Verschleißkoeffizienten in Bezug auf einen Kehrwert der Temperatur erlangt wird; einen sechsten Schritt zum Berechnen des ersten Frequenzfaktors und der ersten Aktivierungsenergie bei einer Laderate, die sich von der in dem fünften Schritt verwendeten Laderate unterscheidet; einen siebten Schritt zum Berechnen eines zweiten Frequenzfaktors und einer zweiten Aktivierungsenergie auf Grundlage eines linearen Näherungsausdrucks, wobei der lineare Näherungsausdruck durch Extrahieren von Kapazitätsrestraten mit gleichen Laderaten und unterschiedlichen Temperaturen und Auftragen eines natürlichen logarithmischen Werts des in dem vierten Schritt erlangten zweiten Verschleißkoeffizienten in Bezug auf einen Kehrwert der Temperatur erlangt wird; einen achten Schritt zum Berechnen des zweiten Frequenzfaktors und der zweiten Aktivierungsenergie bei einer Laderate, die sich von der in dem siebten Schritt verwendeten Laderate unterscheidet; und einen neunten Schritt zum Berechnen einer bei der Verschleißvorhersage der Batterie zu verwendenden Konstante auf Grundlage des Folgenden: eines linearen Näherungsausdrucks, der durch Auftragen des ersten Frequenzfaktors und der ersten Aktivierungsenergie, die in dem fünften und sechsten Schritt erlangt wurden, in Bezug auf die Laderate erlangt wird; und eines linearen Näherungsausdrucks, der durch Auftragen des zweiten Frequenzfaktors und der zweiten Aktivierungsenergie, die in dem siebten und achten Schritt erlangt wurden, in Bezug auf die Laderate erlangt wird.