內(nèi)部電阻推定裝置以及內(nèi)部電阻推定方法
【專利摘要】本發(fā)明的內(nèi)部電阻推定裝置對蓄電元件的內(nèi)部電阻進(jìn)行推定。電池包包含：對流過單電池的電流值(I)進(jìn)行測定的電流測量部；對作為單電池的端子間電壓的電壓值(V)進(jìn)行測定的電池電壓測量部；和CPU。CPU在單電池的充電期間，根據(jù)在電流值(I)的時(shí)間變化率(ΔI)被限制為固定的斜坡區(qū)域(LA)經(jīng)過期間測定出的電流值(I)和電壓值(V)來推定單電池的內(nèi)部電阻。在該電池包中，利用在斜坡區(qū)域LA經(jīng)過期間電流值(I)的時(shí)間變化率(ΔI)被限制為固定，能夠在單電池的充電期間中，高精度地推定單電池的內(nèi)部電阻。
【專利說明】內(nèi)部電阻推定裝置以及內(nèi)部電阻推定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本說明書中公開的發(fā)明涉及對蓄電元件的內(nèi)部電阻進(jìn)行推定的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]一直以來，二次電池等能反復(fù)使用的蓄電元件被使用。蓄電元件，通過被反復(fù)使用，從而內(nèi)部電阻增加，發(fā)生惡化。例如，若二次電池發(fā)生惡化，則無法實(shí)現(xiàn)電池所要求的性能，在搭載了二次電池的設(shè)備中存在產(chǎn)生誤動(dòng)作等的危險(xiǎn)。因此，一直以來，已知對蓄電元件的惡化進(jìn)行推定的技術(shù)(例如，專利文獻(xiàn)I)。在現(xiàn)有技術(shù)中，公開了利用蓄電元件被充放電的次數(shù)即循環(huán)數(shù)來推定蓄電元件的內(nèi)部電阻，并推定蓄電元件的惡化的技術(shù)。
[0003]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)I JP特開2011-133443號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明要解決的課題
[0007]通過不經(jīng)由循環(huán)數(shù)等參數(shù)間接地推定蓄電元件的內(nèi)部電阻，而是直接推定蓄電元件的內(nèi)部電阻，能夠高精度地推定蓄電元件的惡化。作為直接推定蓄電元件的內(nèi)部電阻的技術(shù)，一直以來，采用如下技術(shù):控制為在蓄電元件中流過充電電流，根據(jù)該充電電流和流過該充電電流時(shí)的蓄電元件的端子間電壓來推定蓄電元件的內(nèi)部電阻。
[0008]但是，存在難以控制為在蓄電元件中持續(xù)流過充電電流的情況。例如，在蓄電元件被搭載于電動(dòng)汽車等裝置之后，由于不定期地反復(fù)進(jìn)行充放電，因此存在難以控制為在蓄電元件中持續(xù)流過充電電流的情況。此外，即使存在持續(xù)流過充電電流的情況，在持續(xù)流過充電電流的時(shí)刻不明的情況下，也無法利用該充電電流來推定蓄電元件的內(nèi)部電阻。
[0009]本說明書中公開的發(fā)明，提供一種推定蓄電元件的內(nèi)部電阻的技術(shù)。
[0010]解決課題的手段
[0011]在蓄電元件的充電期間，例如，在充電剛剛開始后，存在充電電流的增加率被限制，使得向蓄電元件的充電電流不超過標(biāo)準(zhǔn)值而上升的情況。因此，在蓄電元件的充電期間中的、受到該限制的限制期間，充電電流的增加率被限制為固定的限制值，充電電流的時(shí)間變化率變得固定。
【發(fā)明者】想到了利用充電電流的時(shí)間變化率變得固定的限制期間，來推定蓄電元件的內(nèi)部電阻。
[0012]本說明書所公開的內(nèi)部電阻推定裝置以上述見解為基礎(chǔ)。該內(nèi)部電阻推定裝置，對蓄電元件的內(nèi)部電阻進(jìn)行推定，所述內(nèi)部電阻推定裝置具備:電流測定部，其測定向所述蓄電元件的充電電流；電壓測定部，其測定所述蓄電元件的端子間電壓；和控制部，所述控制部根據(jù)在所述蓄電元件的充電期間中的、所述充電電流的時(shí)間變化率為固定的限制期間所測定出的所述充電電流和所述端子間電壓來推定所述蓄電元件的內(nèi)部電阻。
[0013]在該內(nèi)部電阻推定裝置中，根據(jù)在蓄電元件的充電期間中的、充電電流的時(shí)間變化率為固定的限制期間所測定出的充電電流和端子間電壓來推定蓄電元件的內(nèi)部電阻。根據(jù)該內(nèi)部電阻推定裝置，通過利用限制期間，能夠在蓄電元件的充電期間中，推定蓄電元件的內(nèi)部電阻。
[0014]在該內(nèi)部電阻推定裝置中，也可以采用如下構(gòu)成:所述控制部在對所述蓄電元件以規(guī)定電流進(jìn)行恒流充電之后以規(guī)定電壓進(jìn)行恒壓充電，所述限制期間是向所述蓄電元件的充電開始后，到流過所述蓄電元件的所述充電電流成為所述規(guī)定電流為止的經(jīng)過期間。根據(jù)該內(nèi)部電阻推定裝置，利用流過蓄電元件的充電電流成為規(guī)定電流為止的經(jīng)過期間，能夠在蓄電元件的充電期間中推定蓄電元件的內(nèi)部電阻。
[0015]在該內(nèi)部電阻推定裝置中，也可以采用如下構(gòu)成:所述控制部，在所述限制期間內(nèi)多次同時(shí)測定所述充電電流和所述端子間電壓，根據(jù)多個(gè)所述充電電流的值和多個(gè)所述端子間電壓的值所示的所述端子間電壓相對于所述充電電流的斜率來推定所述蓄電元件的內(nèi)部電阻。根據(jù)該內(nèi)部電阻推定裝置，通過在限制期間內(nèi)多次測定充電電流以及端子間電壓，能夠求出端子間電壓相對于充電電流的斜率，能夠根據(jù)該斜率來推定蓄電元件的內(nèi)部電阻。
[0016]在該內(nèi)部電阻推定裝置中，也可以采用如下構(gòu)成:所述控制部，根據(jù)充電標(biāo)準(zhǔn)來控制向所述蓄電元件的充電。根據(jù)該內(nèi)部電阻推定裝置，通過根據(jù)預(yù)先規(guī)定的規(guī)定充電標(biāo)準(zhǔn)來限制充電電流的增加率，從而充電電流的增加率變得固定，能夠在蓄電元件的充電期間中推定蓄電元件的內(nèi)部電阻。
[0017]在該內(nèi)部電阻推定裝置中，也可以采用如下構(gòu)成:還具備對所述蓄電元件的SOC進(jìn)行檢測的充電狀態(tài)檢測部，所述控制部在充電開始時(shí)的所述蓄電元件的SOC為規(guī)定值以下的情況下，推定所述蓄電元件的內(nèi)部電阻。在此，“S0C(state of charge，充電狀態(tài))”表示蓄電元件的充電狀態(tài)，在滿充電狀態(tài)下SOC成為100 %，在完放電狀態(tài)下SOC成為O %。根據(jù)該內(nèi)部電阻推定裝置，通過在充電開始時(shí)的蓄電元件的SOC為規(guī)定值以下的情況下測定蓄電元件的內(nèi)部電阻，能夠高精度地推定蓄電元件的內(nèi)部電阻。
[0018]在該內(nèi)部電阻推定裝置中，也可以采用如下構(gòu)成:還具備對所述蓄電元件的溫度進(jìn)行測定的溫度測定部，所述控制部根據(jù)所述充電電流和所述端子間電壓來算出所述蓄電元件的內(nèi)部電阻，利用所述充電期間的所述蓄電元件的溫度，來校正所述蓄電元件的內(nèi)部電阻，并推定所述蓄電元件的內(nèi)部電阻。根據(jù)該內(nèi)部電阻推定裝置，利用在充電期間測定出的蓄電元件的溫度，能夠高精度地推定蓄電元件的內(nèi)部電阻。
[0019]在該內(nèi)部電阻推定裝置中，也可以采用如下構(gòu)成:所述控制部存儲(chǔ)有基準(zhǔn)內(nèi)部電阻、和與所述蓄電元件的溫度建立關(guān)聯(lián)地決定的校正值，在校正所述蓄電元件的內(nèi)部電阻時(shí)，利用所述蓄電元件的溫度來選出所述校正值，根據(jù)所選出的所述校正值和所述基準(zhǔn)內(nèi)部電阻來算出比較內(nèi)部電阻，將所述蓄電元件的內(nèi)部電阻與所述比較內(nèi)部電阻進(jìn)行比較，來對所述蓄電元件的內(nèi)部電阻進(jìn)行校正。在該內(nèi)部電阻推定裝置中，控制部根據(jù)基準(zhǔn)內(nèi)部電阻和校正值來算出在蓄電元件的內(nèi)部電阻的校正中采用的比較內(nèi)部電阻，因此不需要與蓄電元件的溫度建立關(guān)聯(lián)地存儲(chǔ)比較內(nèi)部電阻。
[0020]在該內(nèi)部電阻推定裝置中，也可以采用如下構(gòu)成:還具備對所述蓄電元件的SOC進(jìn)行檢測的充電狀態(tài)檢測部，所述控制部根據(jù)所述充電電流和所述端子間電壓來算出所述蓄電元件的內(nèi)部電阻，利用所述充電期間的所述蓄電元件的S0C，來校正所述蓄電元件的內(nèi)部電阻，并推定所述蓄電元件的內(nèi)部電阻。根據(jù)該內(nèi)部電阻推定裝置，利用在充電期間測定出的蓄電元件的SOC，能夠高精度地推定蓄電元件的內(nèi)部電阻。
[0021]在該內(nèi)部電阻推定裝置中，也可以采用如下構(gòu)成:所述控制部存儲(chǔ)有基準(zhǔn)內(nèi)部電阻、和與所述蓄電元件的SOC建立關(guān)聯(lián)地決定的校正值，在校正所述蓄電元件的內(nèi)部電阻時(shí)，利用所述蓄電元件的SOC來選出所述校正值，根據(jù)所選出的所述校正值和所述基準(zhǔn)內(nèi)部電阻來算出比較內(nèi)部電阻，將所述蓄電元件的內(nèi)部電阻與所述比較內(nèi)部電阻進(jìn)行比較，來校正所述蓄電元件的內(nèi)部電阻。在該內(nèi)部電阻推定裝置中，控制部根據(jù)基準(zhǔn)內(nèi)部電阻和校正值來算出在蓄電元件的內(nèi)部電阻的校正中采用的比較內(nèi)部電阻，不與蓄電元件的溫度建立關(guān)聯(lián)地存儲(chǔ)比較內(nèi)部電阻。因此，比起與蓄電元件的溫度建立關(guān)聯(lián)地存儲(chǔ)比較內(nèi)部電阻的情況，能夠縮小控制部所需要的存儲(chǔ)容量。
[0022]此外，在蓄電元件的充電期間，在充電剛剛開始后，充電電流為了成為規(guī)定電流而上升、即上升沿，充電電流發(fā)生變化。本說明書所公開的內(nèi)部電阻推定裝置，利用上述變化，來推定蓄電元件的內(nèi)部電阻。該內(nèi)部電阻推定裝置，推定蓄電元件的內(nèi)部電阻，所述內(nèi)部電阻推定裝置具備:電流測定部，其測定向所述蓄電元件的充電電流；電壓測定部，其測定所述蓄電元件的端子間電壓；和控制部，所述控制部在所述蓄電元件的充電期間中的、所述充電電流的上升沿，根據(jù)在所述充電電流發(fā)生變化的斜坡區(qū)域中測定出的所述充電電流和所述端子間電壓來推定所述蓄電元件的內(nèi)部電阻。
[0023]在該內(nèi)部電阻推定裝置中，在蓄電元件的充電期間中的、充電電流的上升沿，根據(jù)在充電電流發(fā)生變化的斜坡區(qū)域中測定出的充電電流和端子間電壓來推定蓄電元件的內(nèi)部電阻。根據(jù)該內(nèi)部電阻推定裝置，通過利用斜坡區(qū)域，能夠在蓄電元件的充電期間中，推定蓄電元件的內(nèi)部電阻。
[0024]在該內(nèi)部電阻推定裝置中，也可以采用如下構(gòu)成:所述控制部通過恒流充電和恒功率充電的至少一種充電來對所述蓄電元件進(jìn)行充電，所述斜坡區(qū)域是成為所述蓄電元件被恒流充電的恒流充電狀態(tài)、或所述蓄電元件被恒功率充電的恒功率充電狀態(tài)為止的時(shí)間區(qū)域。根據(jù)該內(nèi)部電阻推定裝置，利用蓄電元件被恒流充電、或被恒功率充電為止的經(jīng)過期間，能夠在蓄電元件的充電期間中推定蓄電元件的內(nèi)部電阻。
[0025]在該內(nèi)部電阻推定裝置中，也可以采用如下構(gòu)成:所述控制部在所述斜坡區(qū)域內(nèi)多次同時(shí)測定所述充電電流和所述端子間電壓，根據(jù)多個(gè)所述充電電流的值和多個(gè)所述端子間電壓的值所示的所述端子間電壓相對于所述充電電流的斜率來推定所述蓄電元件的內(nèi)部電阻。根據(jù)該內(nèi)部電阻推定裝置，通過在限制期間內(nèi)多次測定充電電流以及端子間電壓，能夠求出端子間電壓相對于充電電流的斜率，能夠根據(jù)該斜率來推定蓄電元件的內(nèi)部電阻。
[0026]在該內(nèi)部電阻推定裝置中，也可以采用如下構(gòu)成:還具備對所述蓄電元件的SOC進(jìn)行檢測的充電狀態(tài)檢測部，所述控制部在充電開始時(shí)的所述蓄電元件的SOC為規(guī)定值以下的情況下，推定所述蓄電元件的內(nèi)部電阻。根據(jù)該內(nèi)部電阻推定裝置，通過在充電開始時(shí)的蓄電元件的SOC為規(guī)定值以下的情況下測定蓄電元件的內(nèi)部電阻，能夠高精度地推定蓄電元件的內(nèi)部電阻。
[0027]本說明書中公開的發(fā)明，還被實(shí)現(xiàn)為內(nèi)部電阻推定方法。本說明書所公開的內(nèi)部電阻推定方法，推定蓄電元件的內(nèi)部電阻，所述內(nèi)部電阻推定方法具備:測定工序，在所述蓄電元件的充電期間中的、向所述蓄電元件的充電電流的時(shí)間變化率固定的限制期間，對所述充電電流和所述蓄電元件的端子間電壓進(jìn)行測定；和推定工序，根據(jù)在所述測定工序中測定出的所述充電電流和所述端子間電壓來推定所述蓄電元件的內(nèi)部電阻。根據(jù)該內(nèi)部電阻推定方法，通過利用充電期間中包含的限制期間，能夠在蓄電元件的充電期間中推定蓄電元件的內(nèi)部電阻。
[0028]發(fā)明效果
[0029]根據(jù)本發(fā)明，能夠推定蓄電元件的內(nèi)部電阻。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1是表示電池包的構(gòu)成的框圖。
[0031]圖2是表示電池模塊的構(gòu)成的框圖。
[0032]圖3是表示內(nèi)部電阻推定處理的流程圖。
[0033]圖4是表示充電期間的電流值I以及電壓值V的時(shí)間變化的圖表。
[0034]圖5是表不電流值I與電壓值V的關(guān)系的圖表。
[0035]圖6是溫度D以及SOC與初始內(nèi)部電阻值H的相關(guān)關(guān)系表。
[0036]圖7是表示SOC與內(nèi)部電阻R的關(guān)系的圖表。
[0037]圖8是表示溫度D與內(nèi)部電阻R的關(guān)系的圖表。
[0038]圖9是溫度D以及SOC與校正值X的相關(guān)關(guān)系表。
【具體實(shí)施方式】
[0039]<實(shí)施方式1>
[0040]以下，參照圖1?圖8對實(shí)施方式I進(jìn)行說明。
[0041]1.電池包的構(gòu)成
[0042]圖1是表示本實(shí)施方式中的電池包60的構(gòu)成的圖。本實(shí)施方式的電池包60，例如搭載于電動(dòng)汽車或混合動(dòng)力汽車，通過來自汽車的電子控制單元(以下，ECU)的控制，來對通過電能而工作的動(dòng)力源提供電力。
[0043]如圖1所示，電池包60具有包括由多個(gè)單電池14(參照圖2)構(gòu)成的電池組12、溫度傳感器16、和形成了構(gòu)成各種測定部的電路的基板即電池傳感器(cell sensor,以下稱作CS) 20在內(nèi)的多個(gè)電池模塊10，并且具有管理這些電池模塊10的電池管理器(以下，BM) 62、以及電流傳感器64。BM62以及CS20是內(nèi)部電阻推定裝置的一例，單電池14是蓄電元件的一例，電流傳感器64是電流測定部的一例。
[0044]各電池模塊10的電池組12以及電流傳感器64，經(jīng)由布線68串聯(lián)連接，并與設(shè)置于電動(dòng)汽車等的外部的充電器18、或設(shè)置于電動(dòng)汽車等的內(nèi)部的動(dòng)力源等的負(fù)載18連接。
[0045]BM62除了具備中央處理裝置(以下，CPU) 70之外，還具備電流測量部66，該電流測量部66利用電流傳感器64按照每個(gè)規(guī)定期間來測定向單電池14的充電電流或向負(fù)載18的放電電流(以下，稱作充放電電流)的電流值I [A]。CPU70是控制部以及充電狀態(tài)檢測部的一例。
[0046]如圖1所示，CPU70具有ROM或RAM等存儲(chǔ)器74。在存儲(chǔ)器74中，存儲(chǔ)有用于控制CS20的動(dòng)作的各種程序(包括電池管理程序)，CPU70按照從存儲(chǔ)器74讀出的程序，執(zhí)行后述的內(nèi)部電阻推定處理等，進(jìn)行各部分的控制。CPU70除此之外還執(zhí)行取得電流測量部66所測定的電流值I并對單電池14的SOC進(jìn)行檢測的處理、和接受與從E⑶發(fā)送的車輛狀態(tài)相關(guān)的信號(hào)的處理。
[0047]此外，如后述說明的那樣，在存儲(chǔ)器74中存儲(chǔ)有單電池14的溫度、SOC與單電池14的初始內(nèi)部電阻值H的相關(guān)關(guān)系表(參照圖6)。另外，雖未圖示，但在電池包60中，除此之外，還設(shè)置有接受來自用戶的輸入的操作部、由顯示電池組12的惡化狀態(tài)等的液晶顯示器構(gòu)成的顯示部。
[0048]在圖2中簡要示出電池模塊10的構(gòu)成。電池組12是串聯(lián)連接了多個(gè)單電池14的構(gòu)成，各單電池14是能反復(fù)充放電的二次電池。更具體來說，是滿充電時(shí)的兩端間的電壓值為大約4V的鋰離子電池。溫度傳感器16與電池組12接觸，或者與電池組12相鄰地配置。
[0049]CS20包含電池電壓測量部24、電池溫度測量部26等。電池電壓測量部24與各單電池14的兩端連接，按照每個(gè)規(guī)定期間測定作為各單電池14的端子間電壓的電壓值V[V]。電池溫度測量部26按照每個(gè)規(guī)定期間利用溫度傳感器16接觸式或者非接觸式地測定電池組12、或各單電池14的溫度D[°C ]。
[0050]CS20經(jīng)由通信線路80與BM62連接(參照圖1)，將CS20所測定的上述電壓值V、溫度D等信息發(fā)送到BM62。BM62將從各CS20發(fā)送的電壓值V、溫度D等存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器74中，并且利用這些信息推定單電池14的內(nèi)部電阻R。
[0051]2.內(nèi)部電阻推定處理
[0052]利用圖3至圖6，說明在電池組12的充電期間由CPU70執(zhí)行的單電池14的內(nèi)部電阻推定處理。在圖3中示出由CPU70執(zhí)行的內(nèi)部電阻推定處理的流程圖。在該內(nèi)部電阻推定處理中，如圖4所示，在電池組12的充電期間中，根據(jù)在如下期間測定出的電流值I和電壓值V來推定單電池14的內(nèi)部電阻R，該期間是限制了向電池組12的電流值I的增加，結(jié)果電流值I具有被限制在一定的規(guī)定值以下的時(shí)間變化率Λ I而上升的斜坡區(qū)域LA的經(jīng)過期間。即，斜坡區(qū)域LA可以說是在上述的時(shí)間變化率ΛΙ的限制下電流值I具有斜率的區(qū)域。
[0053]單電池14的內(nèi)部電阻R的推定，既可以對所有的單電池14同時(shí)執(zhí)行，也可以僅對特定的單電池14進(jìn)行。在本實(shí)施方式中，在電池組12中包含的各單電池14中，僅對惡化最早的單電池14、即測定出的電壓值V最小的單電池14執(zhí)行內(nèi)部電阻R的推定。
[0054]對于電池包60，例如若通過用戶與電動(dòng)汽車外部的充電器18連接，則開始向單電池14的充電。此時(shí)，為了縮短向單電池14的充電期間，有時(shí)單電池14從充電器18被快速充電，CPU70按照預(yù)先規(guī)定的快速充電的安全標(biāo)準(zhǔn)來控制單電池14的快速充電。在此，所謂安全標(biāo)準(zhǔn)是例如向電動(dòng)汽車等的充電標(biāo)準(zhǔn)，存在用于普通充電的普通充電標(biāo)準(zhǔn)、用于比普通充電更高速地進(jìn)行充電的快速充電的快速充電標(biāo)準(zhǔn)等。CPU70，如圖4所示，向單電池14的充電開始后，在經(jīng)過電流值I按照快速充電標(biāo)準(zhǔn)上升至規(guī)定電流值KI的斜坡區(qū)域LA后，以規(guī)定電流值KI對單電池14進(jìn)行恒流充電。此外，若在恒流充電中單電池14的電壓值V上升至規(guī)定電壓值KV，則CPU70以規(guī)定電壓值KV對單電池14進(jìn)行恒壓充電。
[0055]此外，CPU70，在向單電池14的充電開始時(shí)，在從E⑶接收到了充電開始的信號(hào)的情況下，或者電流值I成為被設(shè)定為比規(guī)定電流值KI低的電流值的初始電流值SI以上的情況下，開始內(nèi)部電阻推定處理。CPU70，當(dāng)開始內(nèi)部電阻推定處理后，從存儲(chǔ)器74中讀出程序，執(zhí)行圖3所示的內(nèi)部電阻推定處理。
[0056]CPU70，當(dāng)開始內(nèi)部電阻推定處理后，確認(rèn)是否滿足執(zhí)行條件(S2)。CPU70，作為執(zhí)行條件，確認(rèn)以下2個(gè)條件。
[0057](條件1)從E⑶發(fā)送的信息表示車輛處于充電中。
[0058](條件2)充電開始前的單電池14的SOC為40%(規(guī)定值的一例)以下。
[0059]CPU70，在不滿足執(zhí)行條件的情況下(S2 否”)，無法高精度地推定內(nèi)部電阻R，因此結(jié)束內(nèi)部電阻R的推定處理。
[0060]另一方面，CPU70，在滿足執(zhí)行條件的情況下(S2 是”)，確認(rèn)充電電流是否達(dá)到了規(guī)定電流值KI，或者充電開始后的經(jīng)過時(shí)間T是否經(jīng)過了規(guī)定時(shí)間KT (S4)。在此，規(guī)定時(shí)間KT被設(shè)定為充電開始后變成恒流充電為止的時(shí)間。
[0061]在不滿足上述條件的情況下，單電池14屬于恒流充電前的斜坡區(qū)域LA經(jīng)過期間。在本實(shí)施方式的電池包60中，CPU70按照快速充電標(biāo)準(zhǔn)對單電池14進(jìn)行快速充電，因此規(guī)定了充電期間的電流值I的時(shí)間變化率的最大值。在本實(shí)施方式中，如圖4所示，在斜坡區(qū)域LA經(jīng)過期間，單電池14以快速充電標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定的時(shí)間變化率△ I的最大值、或者接近該最大值的值被充電，結(jié)果，電流值I的時(shí)間變化率△ I被保持在固定值。斜坡區(qū)域LA經(jīng)過期間是限制期間的一例。
[0062]CPU70，在單電池14屬于斜坡區(qū)域LA經(jīng)過期間的情況下(S4 否”)，利用電流測量部66以及CS20的電池電壓測量部24同時(shí)測定電流值I和電壓值V，將同時(shí)測定出的電流值I和電壓值V建立關(guān)聯(lián)地進(jìn)行取得(S6)。
[0063]CPU70，反復(fù)執(zhí)行取得電流值I和電壓值V的處理，直到單電池14成為恒流充電狀態(tài)為止。然后，在單電池14成為恒流充電狀的情況下(54:“是”)，確認(rèn)在斜坡區(qū)域LA經(jīng)過期間中取得了電流值I和電壓值V的組合的個(gè)數(shù)即數(shù)據(jù)數(shù)M是否為規(guī)定數(shù)KM以上(S8)。在數(shù)據(jù)數(shù)M比規(guī)定數(shù)KM少的情況下，僅通過所取得的電流值I和電壓值V的組合，無法高精度地推定內(nèi)部電阻R。在此，規(guī)定數(shù)KM例如是“2”。CPU70，在數(shù)據(jù)數(shù)M比規(guī)定數(shù)KM少的情況下(38:“否”)，結(jié)束內(nèi)部電阻1?的推定處理。
[0064]另一方面，CPU70，在數(shù)據(jù)數(shù)M為規(guī)定數(shù)KM以上，且在斜坡區(qū)域LA經(jīng)過期間取得了多個(gè)電流值I和電壓值V的組合的情況下(S8 是”)，推定內(nèi)部電阻R(SlO)。CPU70，根據(jù)所取得的多個(gè)電流值I和電壓值V的組合，算出電壓值V相對于電流值I的斜率，將該斜率推定為單電池14的內(nèi)部電阻R。
[0065]如圖5所示，CPU70通過利用取得了多個(gè)的電流值I和電壓值V的組合，能夠高精度地算出斜率。另外，作為算出斜率的方法，可以使用例如作為公知技術(shù)的最小二乘法。
[0066]接著，CPU70利用推定出的單電池14的內(nèi)部電阻R、單電池14的溫度D和SOC、以及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器74中的相關(guān)關(guān)系表，來推定單電池14的惡化度Z (S12)。一般來說，單電池14的內(nèi)部電阻R，即使在相同的惡化狀態(tài)下，也根據(jù)單電池14的溫度D以及SOC而示出不同的值。惡化度Z是表示電池的惡化狀態(tài)的指標(biāo)，是內(nèi)部電阻的一例。
[0067]在此，單電池14的溫度D以及S0C，在充電期間的斜坡區(qū)域LA經(jīng)過期間被測定，更加優(yōu)選是測定了電流值I以及電壓值V時(shí)的單電池14的溫度D以及S0C。
[0068]圖6中不出存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器74中的相關(guān)關(guān)系表。在相關(guān)關(guān)系表中，在縱軸記載了多個(gè)SOC范圍，在橫軸記載了多個(gè)溫度范圍。并且，記錄了 SOC范圍和溫度范圍的各組合中的、單電池14的初始內(nèi)部電阻值Hl?H12。初始內(nèi)部電阻值H是比較內(nèi)部電阻的一例。
[0069]初始內(nèi)部電阻值Hl?H12，在單電池14的初始狀態(tài)下利用該單電池14而實(shí)際被測定，或者是利用作為代表的單電池14而被測定或者推定出的內(nèi)部電阻R的值。初始內(nèi)部電阻值Hl?H12，在初始狀態(tài)的SOC范圍和溫度范圍的各組合中被測定等，并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器74中。
[0070]CPU70，在推定單電池14的惡化度Z時(shí)，從相關(guān)關(guān)系表中包含的初始內(nèi)部電阻值Hl?H12中，選出在斜坡區(qū)域LA經(jīng)過期間測定出的單電池14的溫度D以及SOC所對應(yīng)的初始內(nèi)部電阻值H。然后，將單電池14的內(nèi)部電阻R相對于所選出的初始內(nèi)部電阻值H的比的值，推定為單電池14的惡化度Z。
[0071 ] 惡化度Z =內(nèi)部電阻R/初始內(nèi)部電阻值H
[0072]接著，CPU70確認(rèn)惡化度Z是否為閾值KZ以下(S14)。在此，閾值KZ是考慮單電池14的循環(huán)數(shù)而算出的值。在惡化度Z大于閾值KZ的情況下，意味著在SlO中算出的內(nèi)部電阻R超過了惡化所導(dǎo)致的內(nèi)部電阻R的增大范圍而增大。CPU70，在惡化度Z大于閾值KZ的情況下(S14:“否”)，判斷為在S6中的電流值I以及電壓值V的測定中存在誤測定，結(jié)束內(nèi)部電阻R的推定處理。
[0073]另一方面，CPU70，在惡化度Z為閾值KZ以下的情況下(S14 是”)，將在SlO中算出的內(nèi)部電阻R，與充電開始前的單電池14的溫度D、S0C、循環(huán)數(shù)一起存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器74中(S16)，并結(jié)束內(nèi)部電阻R的推定處理。CPU70，在內(nèi)部電阻推定處理結(jié)束后，利用存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器74中的內(nèi)部電阻R，能夠執(zhí)行將單電池14的惡化告知給用戶等的處理。
[0074]3.內(nèi)部電阻的評價(jià)
[0075]圖7、8中示出在本實(shí)施方式的內(nèi)部電阻推定處理中取得的單電池14的內(nèi)部電阻R0在圖7中，示出單電池14的溫度為25°C時(shí)的、單電池14的SOC與內(nèi)部電阻R的關(guān)系，在圖8中，示出單電池14的SOC為30%時(shí)的、單電池14的溫度D與內(nèi)部電阻R的關(guān)系。在圖7,8中，作為比較，相應(yīng)地示出利用現(xiàn)有的一般方式取得的同一單電池14的內(nèi)部電阻R。作為現(xiàn)有的一般方式，存在例如對在單電池14中流過固定的電流值I時(shí)的單電池14的電壓值V進(jìn)行測定的方式。在該方式中，隔著休止(即，0A)而多次地反復(fù)測定，并且在各測定中變更電流值I，利用電流值I與電壓值V的多個(gè)組合，來測定單電池14的內(nèi)部電阻R。該方法是在二次電池的評價(jià)試驗(yàn)中采用的一般的方法。
[0076]如圖7、8所示，在本實(shí)施方式的內(nèi)部電阻推定處理中取得的單電池14的內(nèi)部電阻R，與利用現(xiàn)有的一般方式而取得的單電池14的內(nèi)部電阻R大體一致。另一方面，在本實(shí)施方式的內(nèi)部電阻推定處理中，不需要在單電池14中流過固定的電流值I。因此，特別是在搭載于電動(dòng)汽車等之后的單電池14，難以為了測定單電池14的內(nèi)部電阻R而流過固定的電流值I的狀況下，也能夠高精度地推定單電池14的內(nèi)部電阻R。
[0077]4.本實(shí)施方式的效果
[0078](I)在本實(shí)施方式的內(nèi)部電阻推定處理中，在向單電池14的充電開始后，根據(jù)在單電池14成為恒流充電狀態(tài)為止的斜坡區(qū)域LA經(jīng)過期間測定出的電流值I和電壓值V來推定單電池14的內(nèi)部電阻R。
[0079]在搭載于電動(dòng)汽車等的單電池14中，難以為了測定單電池14的內(nèi)部電阻R而流過固定的電流值I。另一方面，快速充電時(shí)的電流值I的時(shí)間變化率△ I根據(jù)快速充電標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)定，結(jié)果在斜坡區(qū)域LA經(jīng)過期間，電流值I的時(shí)間變化率△ I被保持在固定值。
[0080]在本實(shí)施方式的內(nèi)部電阻推定處理中，利用根據(jù)快速充電標(biāo)準(zhǔn)將電流值I的時(shí)間變化率Λ I限制為固定的斜坡區(qū)域LA經(jīng)過期間來推定單電池14的內(nèi)部電阻R，因此在單電池14的充電期間中，能夠高精度地推定單電池14的內(nèi)部電阻R。
[0081](2)在本實(shí)施方式的內(nèi)部電阻推定處理中，在斜坡區(qū)域LA經(jīng)過期間內(nèi)多次取得電流值I以及電壓值V，并利用這些電流值I以及電壓值V來推定單電池14的內(nèi)部電阻R，因此能夠算出電壓值V相對于電流值I的斜率，能夠根據(jù)該斜率來推定單電池14的內(nèi)部電阻R0
[0082](3)在本實(shí)施方式的內(nèi)部電阻推定處理中，在滿足執(zhí)行條件的情況下推定內(nèi)部電阻R，因此能夠高精度地推定單電池14的內(nèi)部電阻R。
[0083](4)在本實(shí)施方式的內(nèi)部電阻推定處理中，利用單電池14的溫度D和S0C、以及相關(guān)關(guān)系表來推定惡化度Ζ，因此能夠高精度地推定單電池14的惡化。
[0084]<實(shí)施方式2>
[0085]參照圖9來說明實(shí)施方式2。本實(shí)施方式的電池包60，在內(nèi)部電阻推定處理中，推定惡化度Z的方法與實(shí)施方式I不同。在以下的說明中，關(guān)于與實(shí)施方式I相同的內(nèi)容省略重復(fù)的記載。
[0086]1.內(nèi)部電阻推定處理
[0087]圖9中不出存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器74中的相關(guān)關(guān)系表。在本實(shí)施方式中，在相關(guān)關(guān)系表中，記錄有SOC范圍與溫度范圍的各組合中的、單電池14的校正值Xl-Χ12。
[0088]校正值Xl-Χ12基于初始內(nèi)部電阻值Hl-Η12而被設(shè)定，具體來說，是初始內(nèi)部電阻值Hl-Hl2、和在初始狀態(tài)的基準(zhǔn)狀態(tài)(例如，溫度D = 25°C、S0C = 50% )下測定出的內(nèi)部電阻RO的比值。內(nèi)部電阻RO是基準(zhǔn)內(nèi)部電阻的一例。
[0089]校正值X =初始內(nèi)部電阻值H/內(nèi)部電阻RO
[0090]CPU70，在推定單電池14的惡化度Z(S12)時(shí)，從相關(guān)關(guān)系表中包含的校正值Xl-X12中，選出在斜坡區(qū)域LA經(jīng)過期間測定出的單電池14的溫度D以及SOC所對應(yīng)的校正值X。然后，在SlO中算出的單電池14的內(nèi)部電阻R(參照圖3)除以所選出的校正值X，將單電池14的內(nèi)部電阻R換算為基準(zhǔn)狀態(tài)下的內(nèi)部電阻RX，并將內(nèi)部電阻RX相對于內(nèi)部電阻RO的比值，推定為單電池14的惡化度Z。
[0091]內(nèi)部電阻RX =內(nèi)部電阻R/校正值X
[0092]惡化度Z =內(nèi)部電阻RX/內(nèi)部電阻RO
[0093]2.本實(shí)施方式的效果
[0094]在本實(shí)施方式的內(nèi)部電阻推定處理中，取代在存儲(chǔ)器74中存儲(chǔ)初始內(nèi)部電阻值H，而存儲(chǔ)校正值X和內(nèi)部電阻R0，不需要在存儲(chǔ)器74中存儲(chǔ)各SOC范圍、溫度范圍中的初始內(nèi)部電阻值H。
[0095]<其他實(shí)施方式>
[0096]本說明書所公開的技術(shù)不限定于通過上述記述以及附圖而說明了的實(shí)施方式，例如如下各種方式也包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。
[0097](I)在上述實(shí)施方式中，作為蓄電元件的一例示出了二次電池的單電池14，但不限于此，蓄電元件也可以是伴隨電化學(xué)現(xiàn)象的電容器等。
[0098](2)在上述實(shí)施方式中，作為惡化度Z的推定方法，利用組合了單電池14的溫度D以及SOC的相關(guān)關(guān)系表進(jìn)行了說明，但也可以利用基于單電池14的溫度D或單電池14的SOC中的任意一方的相關(guān)關(guān)系表。即使在利用基于單電池14的溫度D或單電池14的SOC中的任意一方的相關(guān)關(guān)系表進(jìn)行了惡化度Z的推定處理的情況下，與不利用相關(guān)關(guān)系表進(jìn)行惡化度Z的推定處理的情況相比，也能夠高精度地推定單電池14的惡化度Z。
[0099](3)進(jìn)而，圖6、9的相關(guān)關(guān)系表中的SOC范圍和溫度范圍的設(shè)定也能適當(dāng)變更。例如，SOC范圍也可以在O-100%之間設(shè)定，溫度范圍也可以在O-60°C的范圍內(nèi)設(shè)定。此外，SOC范圍不必按照每10%進(jìn)行設(shè)定，溫度范圍也不必按照每10°C進(jìn)行設(shè)定。通過精細(xì)地設(shè)定SOC范圍或溫度范圍，能夠提高惡化度Z的推定精度。
[0100](4)在上述實(shí)施方式中，利用在內(nèi)部電阻推定處理的初期執(zhí)行對執(zhí)行條件進(jìn)行確認(rèn)的處理的例子進(jìn)行了說明，但不一定執(zhí)行對執(zhí)行條件進(jìn)行確認(rèn)的處理。進(jìn)而，在上述實(shí)施方式所示的執(zhí)行條件中設(shè)定的條件是一例，能夠根據(jù)單電池14的種類或用途來適當(dāng)變更。
[0101](5)在上述實(shí)施方式中，利用根據(jù)快速充電標(biāo)準(zhǔn)將斜坡區(qū)域LA經(jīng)過期間的電流值I的時(shí)間變化率△ I限制為固定的例子進(jìn)行了說明，但斜坡區(qū)域LA經(jīng)過期間的時(shí)間變化率ΛΙ不必限制為固定，也可以變動(dòng)。即，只要電流值I變化，具有斜率，則該時(shí)間變化率ΛΙ也可以不固定。
[0102]例如，在斜坡區(qū)域LA中，在電流值I按照二次函數(shù)等非線性函數(shù)而變動(dòng)的情況下，根據(jù)將電流值I和電壓值V近似為各個(gè)非線性函數(shù)時(shí)的近似式的系數(shù)的比，能夠推定內(nèi)部電阻R。例如，在電流值I相對于經(jīng)過時(shí)間T用I =AXT-2來表示，電壓值V相對于經(jīng)過時(shí)間T用V = AXBXT-2+V0來表示的情況下，利用在預(yù)先規(guī)定的時(shí)間T1、T2測定出的電壓值V的差(AV)以及電流值I的差(ΛΙ)來推定內(nèi)部電阻R。另外，作為非線性函數(shù)，除了二次函數(shù)之外，也可以為三角函數(shù)、 多維函數(shù)等各種函數(shù)。
[0103](6)進(jìn)而，用于將時(shí)間變化率Λ I限制為固定的標(biāo)準(zhǔn)，不限定于快速充電標(biāo)準(zhǔn)。例如，也可以根據(jù)花費(fèi)比快速充電長的時(shí)間來進(jìn)行充電的普通充電標(biāo)準(zhǔn)來將時(shí)間變化率ΛI(xiàn)限制為固定。此外，電流值I的時(shí)間變化率Λ I被限制為固定的期間也不限于斜坡區(qū)域LA經(jīng)過期間。
[0104](7)在上述實(shí)施方式中，利用對惡化最快的單電池14執(zhí)行內(nèi)部電阻推定處理的例子進(jìn)行了說明，但也可以對所有的單電池14同時(shí)執(zhí)行。在此情況下，作為單電池14的電壓值V，也可以利用電池組12中包含的多個(gè)單電池14的平均的電壓值V。此外，在確定了能夠與電流值I同時(shí)測定電壓值V的單電池14的情況下，也可以測定該確定的單電池14的電壓值V。
[0105](8)在上述實(shí)施方式中，作為控制部的一例，舉出了具備I個(gè)CPU70等的ΒΜ62的例子。但是，控制部也可以為具備多個(gè)CPU的構(gòu)成、具備ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit,專用集成電路)等硬件電路的構(gòu)成、具備硬件電路以及CPU雙方的構(gòu)成。總之，控制部只要是利用軟件處理或硬件電路來執(zhí)行上述的狀態(tài)推定處理的部件即可。
[0106](9)在上述實(shí)施方式中，作為CPU70讀入并執(zhí)行的程序，列舉了存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器74中的程序?yàn)槔?。但是，程序不限于此，也可以存?chǔ)在硬盤裝置、閃存(注冊商標(biāo))等非易失性存儲(chǔ)器、CD-R等存儲(chǔ)介質(zhì)等中。[0107](10)在上述實(shí)施方式中，作為斜坡區(qū)域、即電流值I具有斜率的區(qū)域，利用恒流恒壓充電形式的恒流充電前的斜坡區(qū)域進(jìn)行了說明，但充電形式不限于此。例如，也可以采用恒功率恒壓充電形式的恒功率充電前的斜坡區(qū)域、恒流充電形式的恒流充電前的斜坡區(qū)域、恒功率充電形式的恒功率充電前的斜坡區(qū)域等其他充電形式下的斜坡區(qū)域。
[0108]符號(hào)說明
[0109]12:電池組，14:單電池，20:CS，24:電池電壓測量部，62:BM，66:電流測量部，70:CPU，74:存儲(chǔ)器，LA:斜坡區(qū)域，1:電流值，R:內(nèi)部電阻，V:電壓值
【權(quán)利要求】
1.一種內(nèi)部電阻推定裝置，對蓄電元件的內(nèi)部電阻進(jìn)行推定， 所述內(nèi)部電阻推定裝置具備: 電流測定部，其測定向所述蓄電元件的充電電流； 電壓測定部，其測定所述蓄電元件的端子間電壓；和 控制部， 所述控制部，根據(jù)在所述蓄電元件的充電期間中的、所述充電電流的時(shí)間變化率為固定的限制期間所測定出的所述充電電流和所述端子間電壓來推定所述蓄電元件的內(nèi)部電阻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)部電阻推定裝置，其中， 所述控制部，在對所述蓄電元件以規(guī)定電流進(jìn)行恒流充電之后以規(guī)定電壓進(jìn)行恒壓充電， 所述限制期間是向 所述蓄電元件的充電開始后，流過所述蓄電元件的所述充電電流成為所述規(guī)定電流為止的經(jīng)過期間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)部電阻推定裝置，其中， 所述控制部，在所述限制期間內(nèi)多次同時(shí)測定所述充電電流和所述端子間電壓，根據(jù)多個(gè)所述充電電流的值和多個(gè)所述端子間電壓的值所示的所述端子間電壓相對于所述充電電流的斜率來推定所述蓄電元件的內(nèi)部電阻。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的內(nèi)部電阻推定裝置，其中， 所述控制部根據(jù)充電標(biāo)準(zhǔn)來控制向所述蓄電元件的充電。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的內(nèi)部電阻推定裝置，其中， 還具備對所述蓄電元件的SOC進(jìn)行檢測的充電狀態(tài)檢測部， 所述控制部，在充電開始時(shí)的所述蓄電元件的SOC為規(guī)定值以下的情況下，推定所述蓄電元件的內(nèi)部電阻。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的內(nèi)部電阻推定裝置，其中， 還具備對所述蓄電元件的溫度進(jìn)行測定的溫度測定部， 所述控制部，根據(jù)所述充電電流和所述端子間電壓來算出所述蓄電元件的內(nèi)部電阻，利用所述充電期間的所述蓄電元件的溫度，來校正所述蓄電元件的內(nèi)部電阻，并推定所述蓄電元件的內(nèi)部電阻。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的內(nèi)部電阻推定裝置，其中， 所述控制部， 存儲(chǔ)有基準(zhǔn)內(nèi)部電阻、和與所述蓄電元件的溫度建立關(guān)聯(lián)地決定的校正值， 在對所述蓄電元件的內(nèi)部電阻進(jìn)行校正時(shí)，利用所述蓄電元件的溫度來選出所述校正值，根據(jù)選出的所述校正值和所述基準(zhǔn)內(nèi)部電阻來算出比較內(nèi)部電阻，將所述蓄電元件的內(nèi)部電阻與所述比較內(nèi)部電阻進(jìn)行比較，來校正所述蓄電元件的內(nèi)部電阻。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的內(nèi)部電阻推定裝置，其中， 還具備對所述蓄電元件的SOC進(jìn)行檢測的充電狀態(tài)檢測部， 所述控制部，根據(jù)所述充電電流和所述端子間電壓來算出所述蓄電元件的內(nèi)部電阻，利用所述充電期間的所述蓄電元件的S0C，來校正所述蓄電元件的內(nèi)部電阻，并推定所述蓄電元件的內(nèi)部電阻。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的內(nèi)部電阻推定裝置，其中， 所述控制部， 存儲(chǔ)有基準(zhǔn)內(nèi)部電阻、和與所述蓄電元件的SOC建立關(guān)聯(lián)地決定的校正值， 在對所述蓄電元件的內(nèi)部電阻進(jìn)行校正時(shí)，利用所述蓄電元件的SOC來選出所述校正值，根據(jù)選出的所述校正值和所述基準(zhǔn)內(nèi)部電阻來算出比較內(nèi)部電阻，將所述蓄電元件的內(nèi)部電阻與所述比較內(nèi)部電阻進(jìn)行比較，校正所述蓄電元件的內(nèi)部電阻。
10.—種內(nèi)部電阻推定裝置，對蓄電元件的內(nèi)部電阻進(jìn)行推定， 所述內(nèi)部電阻推定裝置具備: 電流測定部，其測定向所述蓄電元件的充電電流； 電壓測定部，其測定所述蓄電元件的端子間電壓；和 控制部， 所述控制部，在所述蓄電元件的充電期間中的、所述充電電流的上升沿，根據(jù)在所述充電電流發(fā)生變化的斜坡區(qū)域中測定出的所述充電電流和所述端子間電壓來推定所述蓄電元件的內(nèi)部電阻。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的內(nèi)部電阻推定裝置，其中， 所述控制部通過恒流充電和恒功率充電的至少一種充電對所述蓄電元件進(jìn)行充電，所述斜坡區(qū)域是成為所述蓄電元件被恒流充電的恒流充電狀態(tài)、或所述蓄電元件被恒功率充電的恒功率充電狀態(tài)為止的時(shí)間區(qū)域。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的內(nèi)部電阻推定裝置，其中， 所述控制部，在所述斜坡區(qū)域內(nèi)多次同時(shí)測定所述充電電流和所述端子間電壓，根據(jù)多個(gè)所述充電電流的值和多個(gè)所述端子間電壓的值所示的所述端子間電壓相對于所述充電電流的斜率來推定所述蓄電元件的內(nèi)部電阻。
13.根據(jù)權(quán)利要求10~12中任一項(xiàng)所述的內(nèi)部電阻推定裝置，其中， 還具備對所述蓄電元件的SOC進(jìn)行檢測的充電狀態(tài)檢測部， 所述控制部，在充電開始時(shí)的所述蓄電元件的SOC為規(guī)定值以下的情況下，推定所述蓄電元件的內(nèi)部電阻。
14.一種內(nèi)部電阻推定方法，對蓄電元件的內(nèi)部電阻進(jìn)行推定， 所述內(nèi)部電阻推定方法具備: 測定工序，在所述蓄電元件的充電期間中的、向所述蓄電元件的充電電流的時(shí)間變化率為固定的限制期間，對所述充電電流和所述蓄電元件的端子間電壓進(jìn)行測定；和 推定工序，根據(jù)在所述測定工序中測定出的所述充電電流和所述端子間電壓來推定所述蓄電元件的內(nèi)部電阻。
【文檔編號(hào)】G01R27/08GK103454501SQ201310201279
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年5月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月29日
【發(fā)明者】中村將司 申請人:株式會(huì)社杰士湯淺國際