JP2022529546A - 電池容量決定方法及び装置、管理システム、及び記憶媒体 - Google Patents

電池容量決定方法及び装置、管理システム、及び記憶媒体 Download PDF

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Abstract

【要約】電池容量決定方法及び装置、電池管理システム、及び記憶媒体。電池容量決定方法は、電池動作用のＳＯＣに対応するＤＯＤ（１０１）、及びＤＯＤに対応するサイクル数及びサイクル温度を取得するステップ（１０２）と、ＤＯＤ、サイクル数及びサイクル温度に応じて電池の回復可能な容量低下量を取得するステップ（１０３）と、電池の実際の利用可能な容量を決定するステップ（１０４）とを含む。回復可能な容量低下を有する電池に対して、この方法、装置、電池管理システム及び記憶媒体は、実際に利用可能な容量とＳＯＨとの計算結果の正確さ、電池の信頼性及び寿命、及びユーザーの経験を向上させることができる。

Description

本開示は、電池の技術の分野に関し、特に、電池の利用可能な容量を決定する方法及び装置、管理システム、及び記憶媒体に関する。
本願は、２０１９年４月２５日に出願された中国特許出願第２０１９１０３３８５１２．１号に基づくものであり、優先権の利益を主張する。その全体が本願に参照援用される。
電池の容量とは、電池に蓄積される電力の量を意味する。電池の利用可能な容量の正確な見積もりは、残留容量、残留エネルギーなどの見積もりに非常に重要であり、また、電池セルのエイジング（老化）状態を反映するための重要なパラメーターである。現在、電池の利用可能な容量を見積もる方法は、一般に、真の容量を求めるためのオフライン容量試験を含む。この電池の利用可能な容量は、較正されたエイジング曲線に従って更新されるか、又は開回路電圧及びＳＯＣ－ＯＣＶ（開回路電圧）曲線に従ってオンラインで更新される。
しかしながら、いくつかの電池は、回復不能な容量低下と回復可能な容量低下（メモリー効果のような）の２種類の容量低下（ｃａｐａｃｉｔｙ ｆａｄｅ）が起きている。現在、電池セルの利用可能な容量を見積もる方法は、２つのタイプの容量低下の合計が計算できるに過ぎず、電池の利用可能な容量を正確に求めることはできない。
上記のことから、本開示によって解決しようとする技術的課題は、電池の利用可能な容量を決定する方法及び装置、管理システム、及び記憶媒体を提供することである。
本開示の一つの態様によれば、電池の利用可能な容量を決定する方法であって、電池の動作に対応するＳＯＣ（充電状態）区間を取得し、ＳＯＣ区間に対応する少なくとも１つのＤＯＤ（放電深度）区間を決定するステップと、少なくとも１つのＤＯＤ区間に対応するサイクル数及びサイクル温度を取得するステップと、少なくとも１つのＤＯＤ区間、サイクル数及びサイクル温度に応じて、電池の回復可能な容量低下量を取得するステップと、回復可能な容量低下量に基づいて、電池の実際の利用可能な容量を決定するステップとを備えている方法が提供される。
これに代えて、ＳＯＣ区間に対応する少なくとも１つのＤＯＤ区間を決定するステップは、電池に対応するＳＯＣ使用区間の中に、少なくとも１つのＤＯＤ区間を設定する設定情報を取得することと、設定情報に基づいて、ＳＯＣ区間に対応する少なくとも１つのＤＯＤ区間を決定することとを含んでいる。
これに代えて、少なくとも１つのＤＯＤ区間、サイクル数及びサイクル温度に応じて、電池の回復可能な容量低下量を取得するステップは、回復可能な容量低下量と、少なくとも１つのＤＯＤ区間、サイクル数及びサイクル温度との間の対応情報を予め確立することと、対応情報に基づいて、少なくとも１つのＤＯＤ区間、サイクル数及びサイクル温度に対応する回復可能な容量低下量を取得することとを含んでいる。
これに代えて、方法はさらに、電池が充電される前の電池の第１ＳＯＣ、及び電池が充電された後の電池の第２ＳＯＣに基づいて、ＳＯＣ区間を決定するステップと、ＳＯＣ区間に対応する少なくとも１つのＤＯＤ区間を取得し、各ＤＯＤ区間に対応するサイクル数及びサイクル温度を取得するステップと、対応情報に基づいて、かつ少なくとも１つのＤＯＤ区間、サイクル数及びサイクル温度に応じて、各ＤＯＤ区間に対応する区間回復可能な容量低下量を取得するステップと、区間回復可能な容量低下量の少なくとも１つに基づいて、現在の動作での電池の一次回復可能な第１容量低下量を取得するステップと、一次回復可能な第１容量低下量に応じて、現在の動作条件下で電池の回復可能な容量低下量を取得するステップとを備えている。
これに代えて、一次回復可能な第１容量低下量に応じて、現在の動作条件下で電池の回復可能な容量低下量を取得するステップは、電池の１つ以上の先立つ動作に対応する、１つ以上の一次回復可能な第２容量低下量を取得することと、予め設定された第１計算ルールに従って、１つ以上の一次回復可能な第２容量低下量と一次回復可能な第１容量低下量とを処理して、現在の動作条件下で電池の回復可能な容量低下量を取得することとを含んでいる。
これに代えて、方法はさらに、電池の最後の動作に対応する一次回復可能な第２容量低下量を取得するステップと、一次回復可能な第２容量低下量と一次回復可能な第１容量低下量とに対応する２つの重み値を取得し、一次回復可能な第２容量低下量と一次回復可能な第１容量低下量とに対して、２つの重み値に基づいて重み付け計算を行い、現在の動作条件下で電池の回復可能な容量低下量を取得するステップとを備えている。
これに代えて、方法はさらに、電池の動作の複数サイクルに対応する複数のＳＯＣ区間を取得するステップと、複数のＳＯＣ区間に対応する複数のＤＯＤ区間を取得し、各ＤＯＤ区間に対応するサイクル数及びサイクル温度を取得するステップと、対応情報に基づいて、かつＤＯＤ区間、サイクル数及びサイクル温度に応じて、複数のＤＯＤ区間に対応する複数の区間回復可能な容量低下量を取得するステップと、複数の区間回復可能な容量低下量に応じて、現在の動作条件下で電池の回復可能な容量低下量を取得するステップとを備えている。
これに代えて、複数の区間回復可能な容量低下量に応じて、現在の動作条件下で電池の回復可能な容量低下量を取得するステップは、複数の区間回復可能な容量低下量から各ＳＯＣ区間に対応する区間回復可能な容量低下量を取得することと、各ＳＯＣ区間に対応する区間回復可能な容量低下量に基づいて、各ＳＯＣ区間に対応する累積した回復可能な容量低下量を取得することと、予め設定された第２計算ルールに従って、複数のＳＯＣ区間に対応する複数の累積した回復可能な容量低下量を処理し、現在の動作条件下での電池の回復可能な容量低下量を取得することとを含んでいる。
これに代えて、予め設定された第２計算ルールに従って、複数のＳＯＣ区間に対応する複数の累積した回復可能な容量低下量を処理し、現在の動作条件下での電池の回復可能な容量低下量を取得することは、
複数の累積した回復可能な容量低下量に対応する複数の重み値を取得し、複数の累積した回復可能な容量低下量に対して、複数の重み値に基づいて重み付け計算を行い、現在の動作条件下での電池の回復可能な容量低下量を取得することを含んでいる。
これに代えて、回復可能な容量低下量に基づいて、電池の実際の利用可能な容量を決定するステップは、電池動作データに基づいて、電池の利用可能な第１容量を得ることと、利用可能な第１容量と回復可能な容量低下量とに基づいて、電池の実際の利用可能な容量を計算し、実際の利用可能な容量に基づいて電池の健康状態を取得することとを含んでいる。
これに代えて、回復可能な容量低下量が予め設定された閾値以上である条件では、電池の回復可能な容量低下量を除去する必要があると決定し、呼応して動作を行うと決定する。
これに代えて、方法はさらに、充電及び放電の回数を決定することと、充電及び放電の回数に応じて電池のフル充電及びフル放電のサイクル動作を行い、電池の回復可能な容量低下量を除去することとを含んでいる。
本開示の他の態様によれば、電池の利用可能な容量を決定する装置であって、電池の動作に対応するＳＯＣ（充電状態）区間を取得し、ＳＯＣ区間に対応する少なくとも１つのＤＯＤ（放電深度）区間を決定し、少なくとも１つのＤＯＤ区間に対応するサイクル数及びサイクル温度を取得する、情報取得モジュールと、少なくとも１つのＤＯＤ区間、サイクル数及びサイクル温度に応じて、電池の回復可能な容量低下量を取得する、回復可能な容量の取得モジュールと、回復可能な容量低下量に基づいて、電池の実際の利用可能な容量を決定する、利用可能な容量の補正モジュールと、回復可能な容量低下量が予め設定された閾値以上である条件下で、電池の回復可能な容量低下量を除去する必要があると決定し、呼応して動作を行うと決定する、回復可能な容量の処理モジュールとを備えている装置が提供される。
本開示のさらに他の態様によれば、上述した、電池の利用可能な容量を決定する装置を備えている電池管理システムが提供される。
本開示のなおさらに他の態様によれば、プロセッサーによって実行されたときに、上述した方法を実行する、コンピューター命令を備えているコンピューター可読なプログラムが提供される。
本開示による電池の利用可能な容量を決定する方法及び装置、電池管理システム及び記憶媒体は、電池の動作のＳＯＣ区間に対応する少なくとも１つのＤＯＤ区間、及び少なくとも１つのＤＯＤ区間に対応するサイクル数及びサイクル温度を取得し、少なくとも１つのＤＯＤ区間、サイクル数及びサイクル温度に応じて電池の回復可能な容量低下量を取得し、電池の実際の利用可能な容量を決定する。回復可能な容量低下量を有する電池については、実際の利用可能な容量とＳＯＨを見積もる正確さが向上し、電池の真のエイジング状態を正確に見積もることができ、電池の信頼性を向上させ、電池の寿命を延ばすことができる。
本開示の実施形態、又は先行技術の技術的解決をさらに明確に説明するために、実施形態又は先行技術を述べるのに必要な図面を、以下に簡単に説明する。以下のこの記載での図面は、本開示のいくつかの実施形態に過ぎず、他の図面は、創造的努力を払わずに、当業者によって見いだされることは明らかである。
本開示に係り、電池の利用可能な容量を決定する方法の一つの実施形態の概略的なフローチャートである。 本開示に係り、電池の利用可能な容量を決定する方法の一つの実施形態で、回復可能な容量低下量の取得を示す概略的なフローチャートである。 本開示に係り、電池の利用可能な容量を決定する方法の他の一つの実施形態で、回復可能な容量低下量の取得を示す概略的なフローチャートである。 本開示に係り、電池の利用可能な容量を決定する方法のさらに別の実施形態における回復可能な容量低下量の取得を示す概略的なフローチャートである。 本開示に係り、電池の利用可能な容量を決定する装置の一つの実施形態の概略的なブロック図である。 本開示に係り、電池の利用可能な容量を決定する装置の一つの実施形態での情報取得モジュールを示す概略的なブロック図である。 本開示に係り、電池の利用可能な容量を決定する装置の一つの実施形態での回復可能な容量の取得モジュールを示す概略的なブロック図である。 本開示に係り、電池の利用可能な容量を決定する装置の一つの実施形態での回復可能な低下の取得ユニットを示す概略的なブロック図である。 本開示に係り、電池の利用可能な容量を決定する装置の別の実施形態の概略的なブロック図である。
本開示は、添付の図面を参照して以下により包括的に説明される。図面は、本開示の例示的な実施形態を示す。本開示の実施形態での技術的解決は、本開示の実施形態での図面を参照して以下に明確かつ完全に説明される。説明される実施形態は、本開示のいくつかの実施形態に過ぎず、全ての実施形態とは限らないことは明らかである。本開示の実施形態に基づいて、当業者が創造的努力なしに導き出すことができる他の全ての実施形態が、本開示の保護の範囲内にある。本開示の技術的解決の態様を、さまざまな図面及び実施形態と関連して以下に説明する。
以下「第１」、「第２」などの用語は、記述的区別のためにのみ使用されるが、他の特別な意味はない。
図１は、本開示による電池の利用可能な容量を決定する方法の一つの実施形態の概略的なフローチャートである。
本開示は図１に示すようにステップ１０１を含み、これは、電池の動作に対応するＳＯＣ（充電状態）区間を取得し、ＳＯＣ区間に対応する少なくとも１つのＤＯＤ区間を決定する。
電池は、回復可能な容量低下を伴う単一の電池セル、電池パック、電池モジュールなど、例えば、リチウム電池、リチウム電池パックなどであってよい。電池の動作とは、電池の充電・放電サイクル動作を指し、ＤＯＤ（放電深度）区間とは、電池に対応するＳＯＣ使用区間で設定されたＳＯＣ動作区間を指す。電池が充電又は放電されるとき、電池の充電又は放電に対応するＳＯＣ動作区間が決定されてよく、ＳＯＣ区間に対応する少なくとも１つのＤＯＤ区間が決定されてよい。
例えば、電池に対応するＳＯＣ使用区間は０～１００％の範囲であり、５つのＤＯＤ区間はＳＯＣ使用区間の中に設定され、５つのＤＯＤ区間（間隔、グレード）はそれぞれ０～２０％、２０～４０％、４０～６０％、６０～８０％、８０～１００％である。電池が１回放電される場合、この時点での電池の放電に対応するＳＯＣ区間（間隔、グレード）は８０～２０％であり、８０～２０％のＳＯＣ区間は、３つのＤＯＤ区間、即ち、２０～４０％のＤＯＤ区間、４０～６０％のＤＯＤ区間、及び６０～８０％のＤＯＤ区間に対応する。
さらに方法は、ステップ１０２を含み、これは少なくとも１つのＤＯＤ区間に対応するサイクル数及びサイクル温度を取得する。
サイクル数は、少なくとも１つのＤＯＤ区間での電池のサイクル動作の回数である。例えば、２０～４０％である少なくとも１つのＤＯＤ区間に対応するサイクル数は、２０～４０％である少なくとも１つのＤＯＤ区間での電池の充放電のサイクル数である。サイクル温度は、電池が少なくとも１つのＤＯＤ区間内で動作する電池温度である。例えば、２０～４０％である少なくとも１つのＤＯＤ区間に対応するサイクル温度は、この動作での２０～４０％である少なくとも１つのＤＯＤ区間での電池の温度である。
さらに方法はステップ１０３を含み、これは、少なくとも１つのＤＯＤ区間、サイクル数及びサイクル温度に応じて電池の回復可能な容量低下量を取得する。
少なくとも１つのＤＯＤ区間、サイクル数及びサイクル温度に応じて、電池の回復可能な容量低下量を得るには、さまざまな方法があってよい。例えば、回復可能な容量低下量の大きさは、実験によって得られてよい。回復可能な容量低下量の大きさと、少なくとも１つのＤＯＤ区間、サイクル数及びサイクル温度との間の対応が確立される。この対応に基づいて、回復可能な容量低下量を得てよい。
さらに方法はステップ１０４を含み、これは、回復可能な容量低下量に基づいて、電池の実際の利用可能な容量を決定する。
電池は、充放電プロセスにおいて、回復不能な容量低下及び回復可能な容量低下を伴うことがある。回復不能な容量低下は、電池の電池セルのエイジングによって引き起こされる利用不能な容量であり、回復可能な容量低下は、電池セルのサイクル動作においてある調節を行った後に電池セルによって再び放出され得る容量である。この容量は、電池セルのエイジング状態を反映し得ない。回復可能な容量低下により、現在の電池セルの真のエイジング状態が過大評価される可能性がある。従って、回復可能な容量低下量を用いて電池の実際の利用可能な容量を補正する必要があり、電池の実際の利用可能な容量は、電池の真の利用可能な容量である。
一つの実施形態では、電池の動作のＳＯＣ区間に対応する少なくとも１つのＤＯＤ区間を取得する、いくつかの方法があってよい。例えば、電池に対応するＳＯＣ使用区間の中に少なくとも１つのＤＯＤ区間を設定する設定情報を取得し、その設定情報に基づいて、ＳＯＣ区間に対応する少なくとも１つのＤＯＤ区間を決定する。
例えば、電池に対応するＳＯＣ使用区間の中に少なくとも１つのＤＯＤ区間を設定する設定情報は、それぞれ０～２０％、２０～４０％、４０～６０％、６０～８０％、８０～１００％の５つのＤＯＤ区間に関する情報である。設定情報に基づいて、ＳＯＣ区間２０～６０％に対応する少なくとも１つのＤＯＤ区間は、２０～４０％の少なくとも１つのＤＯＤ区間、及び４０～６０％の少なくとも１つのＤＯＤ区間であると決定される。
図２は、本開示による電池の利用可能な容量を決定する方法の一つの実施形態で、回復可能な容量低下量の取得を示す概略的なフローチャートである。
本開示は図２に示すようにステップ２０１を含む。ステップ２０１は、回復可能な容量低下量と、少なくとも１つのＤＯＤ区間、サイクル数及びサイクル温度との間の対応情報を、予め確立する。
回復可能な容量低下量と、少なくとも１つのＤＯＤ区間、サイクル数及びサイクル温度との間の対応情報は、実験データを通して確立されてよい。対応情報は、関数関係、テーブル、モデルなどを含む。
さらにこの方法は、ステップ２０２を含み、対応情報に基づいて、少なくとも１つのＤＯＤ区間、サイクル数及びサイクル温度に対応する回復可能な容量低下量を取得する。
異なるＤＯＤ区間、異なるサイクル数及び異なるサイクル温度に対応する、回復可能な容量低下量は、オフライン実験によって較正される。動作条件サイクル試験は、回復可能な容量低下特性を有する電池上でオフラインで実施され、異なるＤＯＤ区間、異なるサイクル数及び異なるサイクル温度に対応する回復可能な容量低下量を試験する。電池の電池セルの回復可能な容量低下量は、さまざまな容量試験フローを通して得られてよい。
例えば、電池セルの容量は、電池セルの容量試験中に試験され、いくつかのフル充電及びフル放電のサイクルの下で回復可能な容量低下量を伴わない電池セルの利用可能な容量が、カウントされる。電池セル及び電池セル並列サンプルは、異なるＤＯＤ区間かつ異なるサイクル温度条件下でサイクルで使用され、電池セルの一部の充放電の容量は、数サイクル後に検出される。他の電池セルは、サイクルが続けられ、Ｎサイクル後の電池セルの充放電の容量が測定される。最後に、現在の条件下で回復可能な容量低下量を伴わない電池セルの利用可能な容量が、電池セルの容量試験及びフル充電及びフル放電のサイクルの下で、カウントされる。
回復可能な容量低下量と、少なくとも１つのＤＯＤ区間、サイクル数及びサイクル温度との間の、対応の関数関係又はテーブル対応などが、統計的に解析される。例えば、回復可能な容量低下量と、少なくとも１つのＤＯＤ区間、サイクル数及びサイクル温度との間の対応テーブルが、以下の表１に示すように確立される。
Figure 2022529546000002
表１：回復可能な容量低下量と、少なくとも１回のＤＯＤ区間及びＴ１でのサイクル数との間の対応表
表１で、Ｔ１はサイクル温度であり、Ｎ１，Ｎ２，．．．，ＮＸは異なるサイクル数を表し、［Ｓ１，Ｓ２］，．．．，［ＳＡ，ＳＢ］は異なるＤＯＤ区間を表す。表１で、Ｄ１，．．．，Ｄ１Ｘは異なる動作条件下での電池の区間回復可能な（ｉｎｔｅｒｖａｌ ｒｅｃｏｖｅｒａｂｌｅ，区間において回復可能な）容量低下量を表す。Ｄ１，．．．，Ｄ１Ｘは正又は負であってよく、Ｄ１，．．．，Ｄ１Ｘは関連する試験、実験などを通して取得してよい。
回復可能な容量低下量と、少なくとも１つのＤＯＤ区間、サイクル数及びサイクル温度との間の対応は、複数の異なる温度の程度の条件下でのテーブルを含んでよい。例えば、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４のような複数のサイクル温度がある一つの電池に設定され、関連する試験及び実験が行われる。複数のサイクル温度Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４での回復可能な容量低下量と、少なくとも１つのＤＯＤ区間と、サイクル数との間の対応の、複数のテーブルを得る。表１に、各テーブルの内容を示してある。
一つの実施形態では、ＳＯＣ区間が複数の完全なＤＯＤ区間に対応できない場合、例えば、３０～６０％のＳＯＣ区間のうちの３０～４０％の区間が、少なくとも１つの２０～４０％のＤＯＤ区間に対応する場合、この時点での電池の動作での少なくとも１つの２０～４０％のＤＯＤ区間に対応するサイクル数及びサイクル温度が決定され、対応する係数が設定される。回復可能な容量低下量が計算された場合、少なくとも１つの２０～４０％のＤＯＤ区間、サイクル数及びサイクル温度に対応する区間回復可能な容量低下量が、係数に乗じられる。同様に、サイクル温度がＴＩとＴ２との間にある場合、サイクル温度はＴ１と決定されてよく、対応する係数が設定されてよく、Ｔ１での区間回復可能な容量低下量は、回復可能なエネルギー情報が得られたときに、この係数が乗算されてよい。
テーブルの方法の他に、回復可能な容量低下量と少なくとも１つのＤＯＤ区間、サイクル数及びサイクル温度との対応は、関数関係を求める関数フィッティングによって求められてよく、回帰方程式やニューラルネットワーク法などを採用してよい。
図３は、本開示による電池の利用可能な容量を決定する方法の他の一つの実施形態で、回復可能な容量低下量の取得を示す概略図である。本開示は図３に示すように下記を含む。
ステップ３０１であり、電池が充電される前の電池の第１ＳＯＣ、及び電池が充電された後の電池の第２ＳＯＣに基づいてＳＯＣ区間を決定する。
ステップ３０２であり、ＳＯＣ区間に対応する少なくとも１つのＤＯＤ区間を取得し、各ＤＯＤ区間に対応するサイクル数及びサイクル温度を取得する。
ステップ３０３であり、対応情報に基づいて、かつ少なくとも１つのＤＯＤ区間、サイクル数及びサイクル温度に応じて、各ＤＯＤ区間に対応する区間回復可能な容量低下量を取得する。
ステップ３０４であり、少なくとも１つの区間回復可能な容量低下量に基づいて、現在の動作での電池の一次回復可能な一次回復可能な（ｓｉｎｇｌｅ ｒｅｃｏｖｅｒａｂｌｅ，１回で又は一括で回復可能な）第１容量低下量を取得する。
例えば、電池充電のためのＳＯＣ区間は第１ＳＯＣから第２ＳＯＣまでである。ＳＯＣ区間に対応する複数のＤＯＤ区間が得られてよく、各ＤＯＤ区間に対応するサイクル数及びサイクル温度が得られてよい。各ＤＯＤ区間に対応する区間回復可能な容量低下量は、テーブルルックアップ（ルックアップテーブル）又は関数関係によって、少なくとも１つのＤＯＤ区間、サイクル数及びサイクル温度に従って得られてよい。得られた複数の区間回復可能な容量低下量の加算を行って、現在の動作での電池の一次回復可能な第１容量低下量を取得する。
さらにこの方法は、ステップ３０５を含み、ステップ３０５は、一次回復可能な第１容量低下量に応じて、現在の動作条件下で電池の回復可能な容量低下量を取得する。
現在の動作条件下での電池の回復可能な容量低下量を、一次回復可能な第１容量低下量に応じて取得するには、さまざまな方法があってよい。例えば、電池の１つ以上の先立つ動作に対応する、１つ以上の一次回復可能な第２容量低下量が取得され、１つ以上の一次回復可能な第２容量低下量及び一次回復可能な第１容量低下量が、予め設定された第１計算ルールに従って処理され、現在の動作条件下で電池の回復可能な容量低下量が取得される。
重み付け計算ルールなどを含んで、さまざまな第１計算ルールが存在してよい。例えば、電池の最後の動作に対応する一次回復可能な第２容量低下量が得られ、一次回復可能な第２容量低下量と一次回復可能な第１容量低下量に対応する２つの重み値が得られる。２つの重み値に基づいて一次回復可能な第２容量低下量と一次回復可能な第１容量低下量に重み付け計算を行い、現在の動作条件下で電池の回復可能な容量低下量を得る。
一つの実施形態では、各充電前の電池のＳＯＣ値及び充電後のＳＯＣ値が記録され、ＳＯＣ区間が得られ、ＳＯＣ区間に対応する少なくとも１つのＤＯＤ区間が得られ、少なくとも１つのＤＯＤ区間に対応するサイクル数及びサイクル温度が得られる。電池の現在の動作での、一次回復可能な第１容量低下量は、テーブルルックアップ又は関数関係を通して計算される。電池の複数の先立つ動作に対応する、複数の一次回復可能な第２容量低下量は、現在の動作条件下で電池の回復可能な容量低下量を得るために、第１計算ルールに基づいて計算される。
例えば、電池の最後の充電に対応する一次回復可能な第２容量低下量Ｄ１が取得され、電池の現在の動作に対応する一次回復可能な第１容量低下量Ｄ２が取得される。その後、現在の動作条件下での電池の回復可能な容量低下量は、Ｄｎｅｗ＝α１Ｄ１＋α２Ｄ２である。ここで、α１及びα２は重み値（重み係数）であり、α１及びα２の数値範囲は［－１，１］である。今回、電池を充電した後に、電池の回復可能な容量低下量が更新できる。
図４は、本開示による電池の利用可能な容量を決定する方法のさらに他の一つの実施形態で、回復可能な容量低下量の取得を示す概略図である。本開示は図４に示すように下記を含む。
ステップ４０１であり、電池の複数の使用サイクルに対応する複数のＳＯＣ区間を取得する。
ステップ４０２であり、複数のＳＯＣ区間に対応する複数のＤＯＤ区間を取得し、各ＤＯＤ区間に対応するサイクル数及びサイクル温度を取得する。
ステップ４０３であり、対応情報に基づいて、かつＤＯＤ区間、サイクル数及びサイクル温度に応じて、複数のＤＯＤ区間に対応する複数の区間回復可能な容量低下量を取得する。
ステップ４０４であり、複数の区間回復可能な容量低下量に応じて、現在の動作条件下で電池の回復可能な容量低下量を取得する。
複数の区間回復可能な容量低下量に応じて、現在の動作条件下での電池の回復可能な容量低下量を得るには、さまざまな方法があってよい。例えば、各ＳＯＣ区間に対応する区間回復可能な容量低下量は、複数の区間回復可能な容量低下量から得られ、各ＳＯＣ区間に対応する累積した回復可能な容量低下量は、各ＳＯＣ区間に対応する区間回復可能な容量低下量に基づいて得られる。複数のＳＯＣ区間に対応する複数の累積した回復可能な容量低下量は、予め設定された第２計算ルールに従って処理され、現在の動作条件下で電池の回復可能な容量低下量が得られる。
重み付け計算ルールなどを含む、さまざまな第２計算ルールが存在してよい。例えば、複数の累積した回復可能な容量低下量に対応する複数の重み値が得られ、当該複数の重み値に基づいて複数の累積した回復可能な容量低下量に対して重み付け計算が行われ、現在の動作条件下で電池の回復可能な容量低下量が得られる。
一つの実施形態では、電池の複数の充電サイクルに対応する複数のＳＯＣ区間が得られる。複数のＳＯＣ区間に対応する複数のＤＯＤ区間が得られる。各ＤＯＤ区間に対応する複数のサイクル及びサイクル温度が得られる。テーブルルックアップ又は関数関係に従って、かつＤＯＤ区間、サイクル数及びサイクル温度に従って、電池の動作の複数のＳＯＣ区間に対応する、複数の累積した区間回復可能な容量低下量が得られる。
電池の動作の複数のＳＯＣ区間に対応する累積した回復可能な容量低下量は、それぞれ、電池の動作の複数のＳＯＣ区間に対応する区間回復可能な容量低下量に基づいて得られる。例えば、各ＳＯＣ区間に対応する区間回復可能な容量低下量が加算され、各ＳＯＣ区間に対応する累積した回復可能な容量低下量が得られる。複数のＳＯＣ区間に対応する複数の累積した回復可能な容量低下量が計算され、現在の動作条件下での電池の回復可能な容量低下量が得られる。
例えば、複数のＳＯＣ区間に対応する複数の累積した回復可能な容量低下量は、Ｄ１，Ｄ２，．．．，ＤＮであり、電池の現在の回復可能な容量低下量は、Ｄｎｅｗ＝α１Ｄ１＋α２Ｄ２＋．．．＋αｎ－１Ｄｎ－１＋αｎＤｎである。ここで、α１～αｎは重み値（重み係数）であり、数値範囲は［－１，１］である。電池の回復可能な容量低下量は、電池の複数サイクルの動作後に更新される。
一つの実施形態では、現在測定されている容量の値は、電池の動作状態が電池容量の見積もりのための条件に達したとき、又は電池容量試験がサービスの部署で実施されたときに、記録される。電池容量の見積もりのための条件は、さまざまな条件、例えば、電池の動作サイクル数が閾値に達することであってよい。
電池の実際の利用可能な容量を、回復可能な容量低下量に基づいて決定するには、さまざまな方法があってよい。例えば、電池の利用可能な第１容量（初期容量）は、電池の動作データに基づいて得られる。電池の実際の利用可能な容量は、利用可能な第１容量と回復可能な容量低下量とから計算される。電池の健康状態は、実際の利用可能な容量に基づいて得られる。電池の利用可能な第１容量を得るためには、さまざまな方法、例えば、電池動作データに基づいて累積されたアンペア時の値の線形補間によって電池の利用可能な第１容量を計算するなどの方法があってよい。電池は、充電及び放電の間に回復可能な容量低下の部分を有してよい。電池の利用可能な第１容量は電池セルのエイジング状態を反映し得ないため、回復可能な容量低下量が、電池の実際の利用可能な容量を得るために電池の利用可能な第１容量に加えられてよい。
回復可能な容量低下量が予め設定された閾値以上である場合、電池の回復可能な容量低下量を除去（解消）する必要があることが決定される。それに呼応して動作が行われる。従って、この動作は、充電及び放電サイクルの数を決定し、電池の回復可能な容量低下量を除去するために、充電及び放電サイクルの数に応じて電池上でフル充電及びフル放電のサイクル動作を実行することを含む。
例えば、回復可能な容量低下量又は容量低下量が予め設定された閾値に達し、これがユーザーの外出に影響を与える場合、回復可能な容量低下量を除去するために、電池を維持するよう、又はフル充電及びフル放電のＮ回のサイクルを実行して回復可能な容量低下を除去するよう、ユーザーに促す必要がある。ここで、Ｎは、実験によって測定された現在の回復可能な容量低下量の下で容量低下を除去するために必要な充放電サイクルの数である。
健康状態（ＳＯＨ）は、電池の性能と寿命を反映する重要なパラメーターであり、ＳＯＨは電池セルの真のエイジング状態を見積もるために使用される。電池の健康状態ＳＯＨは、しばしば、エイジング（老化）した電池の容量と新しい電池セルの容量との比率を意味する。電池は長期間使用すると必然的にエイジング（老化）又は劣化するため、電池容量が著しく低減する。電池容量が減衰してもＳＯＨが補正されない場合、電池の充電状態（ＳＯＣ）の計算誤差が増大する可能性があり、過電流リスクなどの問題が乗じる。実際の使用可能な容量に基づいて、電池の健康状態を取得するには、さまざまな方法がある。例えば、電池のＳＯＨ＝実際の利用可能な容量／容量の公称値である。容量の公称値は出荷時に予め設定された標準容量値であってよい。
図５に示すように、一つの実施形態で本開示は、電池の利用可能な容量を決定する装置５０を提供し、これは、情報取得モジュール５１と、回復可能な容量の取得モジュール５２と、利用可能な容量の補正モジュール５３と、回復可能な容量の処理モジュール５４とを含む。情報取得モジュール５１は、電池の動作に対応するＳＯＣ区間を取得し、ＳＯＣ区間に対応する少なくとも１つのＤＯＤ区間を決定し、少なくとも１つのＤＯＤ区間に対応するサイクル数及びサイクル温度を取得する。情報取得モジュール５１は、電池に対応するＳＯＣ使用区間の中に少なくとも１つのＤＯＤ区間を設定する設定情報を取得してよく、設定情報に基づいて、ＳＯＣ区間に対応する少なくとも１つのＤＯＤ区間を決定してよい。回復可能な容量の取得モジュール５２は、少なくとも１つのＤＯＤ区間、サイクル数及びサイクル温度に従って、電池の回復可能な容量低下量を得るものである。利用可能な容量の補正モジュール５３は、回復可能な容量低下量に基づいて電池の実際の利用可能な容量を決定するものである。
図７に示すように、一つの実施形態で、回復可能な容量の取得モジュール５２は、マッピング情報設定ユニット５２１と、回復可能な低下（減衰）の取得ユニット５２２とを備えている。マッピング情報設定ユニット５２１は、回復可能な容量低下量と、少なくとも１つのＤＯＤ区間、サイクル数及びサイクル温度との間の対応情報を、予め確立する。回復可能な低下の取得ユニット５２２は、対応情報に基づいて、少なくとも１つのＤＯＤ区間、サイクル数及びサイクル温度に対応する回復可能な容量低下量を取得する。
図６に示すように、情報取得モジュール５１は、第１情報決定ユニット５１１と、第２情報決定ユニット５１２とを備えている。図８に示すように、回復可能な低下の取得ユニット５２２は、第１取得ユニット５２３及び第２取得ユニット５２４を備えている。
第１情報決定ユニット５１１は、充電前の電池の第１ＳＯＣと充電後の電池の第２ＳＯＣとに基づいてＳＯＣ区間を決定し、ＳＯＣ区間に対応する少なくとも１つのＤＯＤ区間を求め、各ＤＯＤ区間に対応するサイクル数とサイクル温度を求める。対応情報に基づき、かつ少なくとも１つのＤＯＤ区間、サイクル数及びサイクル温度に従って、第１取得ユニット５２３は、各ＤＯＤ区間に対応する区間回復可能な容量低下量を取得する。第１取得ユニット５２３は、少なくとも１つの区間回復可能な容量低下量に基づいて、現在の動作での電池の一次回復可能な第１容量低下量を取得し、一次回復可能な第１容量低下量に基づいて、現在の動作条件下での電池の回復可能な容量低下量を取得する。
第１取得ユニット５２３は、電池の１つ以上の先立つ動作に対応する、１つ以上の一次回復可能な第２容量低下量を取得し、１つ以上の一次回復可能な第２容量低下量及び一次回復可能な第１容量低下量を、予め設定された第１計算ルールに従って処理して、現在の動作条件下で電池の回復可能な容量低下量を取得する。
第１取得ユニット５２３は、電池の最後の動作に対応する一次回復可能な第２容量低下量を取得する。一次回復可能な第２容量低下量と一次回復可能な第１容量低下量とに対応する２つの重み値を取得する。２つの重み値に基づいて、一次回復可能な第２容量低下量と一次回復可能な第１容量低下量に、重み付け計算を行い、現在の動作条件下で電池の回復可能な容量低下量を取得する。
第２情報決定ユニット５１２は、電池の複数サイクルに対応する複数のＳＯＣ区間を取得し、複数のＳＯＣ区間に対応する複数のＤＯＤ区間を取得する。第２情報決定ユニット５１２は、各ＤＯＤ区間に対応するサイクル数及びサイクル温度を取得する。対応情報に基づき、かつＤＯＤ区間、サイクル数及びサイクル温度に応じて、第２取得ユニット５２４は、複数のＤＯＤ区間に対応する複数の区間回復可能な容量低下量を取得する。第２取得ユニット５２４は、複数の区間回復可能な容量低下量に応じて、現在の動作条件下での電池の回復可能な容量低下量を取得する。
第２取得ユニット５２４は、複数の区間回復可能な容量低下量から、各ＳＯＣ区間に対応する区間回復可能な容量低下量を取得する。第２取得ユニット５２４は、各ＳＯＣ区間に対応する区間回復可能な容量低下量に基づいて、各ＳＯＣ区間に対応する累積した回復可能な容量低下量を取得する。予め設定された第２計算ルールに従って、複数のＳＯＣ区間に対応する複数の累積した回復可能な容量低下量を処理して、現在の動作条件下での電池の回復可能な容量低下量を取得する。
第２取得ユニット５２４は、複数の累積した回復可能な容量低下量に対応する複数の重み値を取得し、複数の重み値に基づいて、複数の累積した回復可能な容量低下量に対して重み付け計算を行い、現在の動作条件下での電池の回復可能な容量低下量を取得する。
利用可能な容量の補正モジュール５３は、電池動作データに基づいて電池の利用可能な第１容量を取得し、利用可能な第１容量と回復可能な容量低下量とに基づいて電池の実際の利用可能な容量を計算し、実際の利用可能な容量に基づいて電池の健康状態を取得する。
回復可能な容量低下量が予め設定された閾値以上である場合、回復可能な容量の処理モジュール５４は、電池の回復可能な容量低下量を除去する必要があると判断し、それに呼応して動作を行う。回復可能な容量の処理モジュール５４は、充電及び放電の回数を決定し、充電及び放電の回数に応じて電池上でフル充電及びフル放電のサイクル動作を行い、電池の回復可能な容量低下量を除去する。
図９は、本開示に係り、電池の利用可能な容量を決定する装置の別の実施形態のブロック図である。図９に示すように装置は、メモリー９１、プロセッサー９２、通信インターフェース９３及びバス９４を備えてよい。メモリー９１は命令を記憶するものであり、プロセッサー９２はメモリー９１に結合され、プロセッサー９２は、メモリー９１に記憶された命令に基づいて電池の利用可能な容量を決定する上述の方法を実行するように構成される。
メモリー９１は、高速ＲＡＭメモリー、不揮発性メモリーなどであってよく、さらにメモリー９１はメモリーアレイであってよい。またメモリー９１は、ブロックに分割されてよく、ブロックは、あるルールに従って仮想ボリュームの中で組み合わせられてよい。プロセッサー９２は、本開示による電池の利用可能な容量を決定する方法を実施するように構成された、中央処理装置ＣＰＵ、又は特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、又は１つ以上の集積回路であってよい。
一つの実施形態では、本開示は、上記実施形態の任意の１つのように、電池の利用可能な容量を決定する装置を備えている電池管理システムを提供する。電池管理システムは、車両などに設置されてよく、電池を管理してよい。
一つの実施形態では、本開示は、プロセッサーによって実行されると、上記実施形態の任意の１つのように、電池の利用可能な容量を決定する方法を実施する、コンピューター命令を記憶したコンピューター可読な記憶媒体を提供する。
上記実施形態での電池の利用可能な容量を決定する方法及び装置、電池管理システム及び記憶媒体は、電池の動作のＳＯＣ区間に対応する少なくとも１つのＤＯＤ区間、及び少なくとも１つのＤＯＤ区間に対応するサイクル数及びサイクル温度を取得し、少なくとも１つのＤＯＤ区間、サイクル数及びサイクル温度に応じて電池の回復可能な容量低下量を取得し、電池の利用可能な容量を補正する。回復可能な容量低下量を有する電池に関して、電池の回復可能な容量低下量が得られる。利用可能な容量は、回復可能な容量低下量に基づいて見積もられる。これは、実際の利用可能な容量及びＳＯＨを見積もる正確さを向上させるので、電池の信頼性を向上させ、電池の寿命及びユーザーの使用経験を引き延ばすことができる。
本開示の方法及びシステムは、いくつかの方法で実施されてよい。例えば、本開示の方法及びシステムは、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、又はソフトウェア、ハードウェア、ファームウェアの任意の組み合わせによって実施されてよい。方法のステップの上記の順序は、例示のためのものに過ぎず、本開示の方法のステップは、特に断りのない限り、具体的に上述した順序に限定されない。さらに、いくつかの実施形態では、本開示は、記録媒体に記録されたプログラムとして実施されてよく、プログラムは、本開示による方法を実施する機械可読な命令を含む。従って、本開示による方法を実行するプログラムを記憶する記録媒体にも本開示は及ぶ。
本開示の説明は、説明及び説明の目的のために提示されたものであり、網羅することは意図せず、また、開示された形態の開示に限定することを意図しない。当業者には、多数の改変及び変形例が明らかになる。本開示の原理及びその実際的な用途を最もよく説明するため、また、本分野の当業者が本開示を理解し、従って、特定の用途に適したさまざまな改変を施したさまざまな実施形態を構成することを可能にするために、実施形態は選択され説明されたものである。

Claims (15)

  1. 電池の利用可能な容量を決定する方法であって、
    前記電池の動作に対応する充電状態（ＳＯＣ）区間を取得し、前記ＳＯＣ区間に対応する少なくとも１つの放電深度（ＤＯＤ）区間を決定するステップと、
    前記少なくとも１つのＤＯＤ区間に対応するサイクル数及びサイクル温度を取得するステップと、
    前記少なくとも１つのＤＯＤ区間、前記サイクル数及び前記サイクル温度に応じて、前記電池の回復可能な容量低下量を取得するステップと、
    前記回復可能な容量低下量に基づいて、前記電池の実際の利用可能な容量を決定するステップとを備えている方法。
  2. 前記ＳＯＣ区間に対応する前記少なくとも１つのＤＯＤ区間を決定する前記ステップは、
    前記電池に対応するＳＯＣ使用区間の中に、前記少なくとも１つのＤＯＤ区間を設定する設定情報を取得することと、
    前記設定情報に基づいて、前記ＳＯＣ区間に対応する前記少なくとも１つのＤＯＤ区間を決定することとを含んでいる、請求項１記載の方法。
  3. 前記少なくとも１つのＤＯＤ区間、前記サイクル数及び前記サイクル温度に応じて、前記電池の前記回復可能な容量低下量を取得する前記ステップは、
    前記回復可能な容量低下量と、前記少なくとも１つのＤＯＤ区間、前記サイクル数及び前記サイクル温度との間の対応情報を予め確立することと、
    前記対応情報に基づいて、前記少なくとも１つのＤＯＤ区間、前記サイクル数及び前記サイクル温度に対応する前記回復可能な容量低下量を取得することとを含んでいる、請求項１又は２記載の方法。
  4. 前記電池が充電される前の前記電池の第１ＳＯＣ、及び前記電池が充電された後の前記電池の第２ＳＯＣに基づいて、前記ＳＯＣ区間を決定するステップと、
    前記ＳＯＣ区間に対応する前記少なくとも１つのＤＯＤ区間を取得し、各ＤＯＤ区間に対応する前記サイクル数及び前記サイクル温度を取得するステップと、
    前記対応情報に基づいて、かつ前記少なくとも１つのＤＯＤ区間、前記サイクル数及び前記サイクル温度に応じて、各ＤＯＤ区間に対応する区間回復可能な容量低下量を取得するステップと、
    前記区間回復可能な容量低下量の少なくとも１つに基づいて、現在の動作での前記電池の一次回復可能な第１容量低下量を取得するステップと、
    一次回復可能な前記第１容量低下量に応じて、現在の動作条件下で前記電池の前記回復可能な容量低下量を取得するステップとをさらに備えている、請求項３記載の方法。
  5. 一次回復可能な前記第１容量低下量に応じて、現在の動作条件下で前記電池の前記回復可能な容量低下量を取得する前記ステップは、
    前記電池の１つ以上の先立つ動作に対応する、１つ以上の一次回復可能な第２容量低下量を取得することと、
    予め設定された第１計算ルールに従って、１つ以上の一次回復可能な前記第２容量低下量と一次回復可能な前記第１容量低下量とを処理して、現在の動作条件下で前記電池の前記回復可能な容量低下量を取得することとを含んでいる、請求項４記載の方法。
  6. 前記電池の最後の動作に対応する一次回復可能な第２容量低下量を取得するステップと、
    一次回復可能な第２容量低下量と一次回復可能な前記第１容量低下量とに対応する２つの重み値を取得し、一次回復可能な第２容量低下量と一次回復可能な前記第１容量低下量とに対して、２つの前記重み値に基づいて重み付け計算を行い、現在の動作条件下で前記電池の前記回復可能な容量低下量を取得するステップとをさらに備えている、請求項５記載の方法。
  7. 前記電池の動作の複数サイクルに対応する複数のＳＯＣ区間を取得するステップと、
    複数の前記ＳＯＣ区間に対応する複数のＤＯＤ区間を取得し、各ＤＯＤ区間に対応する前記サイクル数及び前記サイクル温度を取得するステップと、
    前記対応情報に基づいて、かつ前記ＤＯＤ区間、前記サイクル数及び前記サイクル温度に応じて、複数の前記ＤＯＤ区間に対応する複数の区間回復可能な容量低下量を取得するステップと、
    複数の前記区間回復可能な容量低下量に応じて、現在の動作条件下で前記電池の前記回復可能な容量低下量を取得するステップとをさらに備えている、請求項３記載の方法。
  8. 複数の前記区間回復可能な容量低下量に応じて、現在の動作条件下で前記電池の前記回復可能な容量低下量を取得する前記ステップは、
    複数の前記区間回復可能な容量低下量から各ＳＯＣ区間に対応する区間回復可能な容量低下量を取得することと、
    各ＳＯＣ区間に対応する前記区間回復可能な容量低下量に基づいて、各ＳＯＣ区間に対応する累積した回復可能な容量低下量を取得することと、
    予め設定された第２計算ルールに従って、複数の前記ＳＯＣ区間に対応する複数の前記累積した回復可能な容量低下量を処理し、現在の動作条件下での前記電池の前記回復可能な容量低下量を取得することとを含んでいる、請求項７記載の方法。
  9. 予め設定された前記第２計算ルールに従って、複数の前記ＳＯＣ区間に対応する複数の前記累積した回復可能な容量低下量を処理し、現在の動作条件下での前記電池の前記回復可能な容量低下量を取得することは、
    複数の前記累積した回復可能な容量低下量に対応する複数の重み値を取得し、複数の前記累積した回復可能な容量低下量に対して、複数の前記重み値に基づいて重み付け計算を行い、現在の動作条件下での前記電池の前記回復可能な容量低下量を取得することを含んでいる、請求項８記載の方法。
  10. 前記回復可能な容量低下量に基づいて、前記電池の前記実際の利用可能な容量を決定する前記ステップは、
    電池動作データに基づいて、前記電池の利用可能な第１容量を得ることと、
    利用可能な前記第１容量と前記回復可能な容量低下量とに基づいて、前記電池の前記実際の利用可能な容量を計算し、前記実際の利用可能な容量に基づいて前記電池の健康状態を取得することとを含んでいる、請求項１記載の方法。
  11. さらに、前記回復可能な容量低下量が予め設定された閾値以上である条件では、前記電池の前記回復可能な容量低下量を除去する必要があると決定し、呼応して動作を行うと決定するステップを備えている、請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の方法。
  12. 呼応して動作を行うことは、充電及び放電の回数を決定することと、充電及び放電の前記回数に応じて前記電池のフル充電及びフル放電のサイクル動作を行い、前記電池の前記回復可能な容量低下量を除去することとを含んでいる、請求項１１記載の方法。
  13. 電池の利用可能な容量を決定する装置であって、
    前記電池の動作に対応する充電状態（ＳＯＣ）区間を取得し、前記ＳＯＣ区間に対応する少なくとも１つの放電深度（ＤＯＤ）区間を決定し、前記少なくとも１つのＤＯＤ区間に対応するサイクル数及びサイクル温度を取得する、情報取得モジュールと、
    前記少なくとも１つのＤＯＤ区間、前記サイクル数及び前記サイクル温度に応じて、前記電池の回復可能な容量低下量を取得する、回復可能な容量の取得モジュールと、
    前記回復可能な容量低下量に基づいて、前記電池の実際の利用可能な容量を決定する、利用可能な容量の補正モジュールと、
    前記回復可能な容量低下量が予め設定された閾値以上である条件下で、前記電池の前記回復可能な容量低下量を除去する必要があると決定し、呼応して動作を行うと決定する、回復可能な容量の処理モジュールとを備えている装置。
  14. 請求項１３記載の、電池の利用可能な容量を決定する装置を備えている電池管理システム。
  15. プロセッサーによって実行されたときに、請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の方法を実行する、コンピューター命令を備えているコンピューター可読なプログラム。
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