二次電池的充電狀態(tài)測(cè)定裝置以及充電狀態(tài)測(cè)定方法
【專利說明】二次電池的充電狀態(tài)測(cè)定裝置以及充電狀態(tài)測(cè)定方法
[0001]本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2011年01月18日、申請(qǐng)?zhí)枮?01180005535.2、發(fā)明名稱為“二次電池的充電狀態(tài)測(cè)定裝置以及二次電池的充電狀態(tài)測(cè)定方法”的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及基于預(yù)先求取的開路電壓-充電狀態(tài)特性來測(cè)定二次電池的充電狀態(tài)的二次電池的充電狀態(tài)測(cè)定裝置以及二次電池的充電狀態(tài)測(cè)定方法。
【背景技術(shù)】
[0003]相關(guān)的二次電池的充電狀態(tài)測(cè)定裝置以及充電狀態(tài)測(cè)定方法是用于測(cè)定二次電池充放電控制等所需要的充電狀態(tài)(下面也標(biāo)記為“SOC”，S0C是State of Charge的縮寫)的值的裝置以及方法。
[0004]在此，S0C被稱作是各時(shí)間點(diǎn)的二次電池的剩余電量相對(duì)于滿充電時(shí)的二次電池的剩余電量(所謂的電池容量)的比率。
[0005]作為用于測(cè)定二次電池的S0C的手法，一般如下述專利文獻(xiàn)1所記載那樣存在下述的手法，即，利用開路電壓-充電狀態(tài)特性，根據(jù)開路電壓(下面也記為“OCV”，0CV是Open circuit voltage的縮寫)的測(cè)定值來求取S0C的手法；和對(duì)二次電池的充放電電流進(jìn)行累計(jì)，求取作為該累計(jì)值的相對(duì)于二次電池的總?cè)萘康谋嚷实氖址ā?br>[0006]在后者的對(duì)二次電池的充放電電流進(jìn)行累計(jì)的手法中，由于作為成為求取S0C時(shí)的分母的二次電池的總?cè)萘?，通常使用二次電池的初始的總?cè)萘浚虼巳舳坞姵亓踊姵厝萘拷档?，則所求取的S0C中就會(huì)包含誤差。
[0007]關(guān)于這一點(diǎn)，在前者的利用開路電壓-充電狀態(tài)特性(下面也記為“0CV-S0C特性”的手法中，認(rèn)為即使二次電池劣化而二次電池的總?cè)萘孔兓?，ocv-soc特性自身也不變化，因此被經(jīng)常利用。
[0008]先行技術(shù)文獻(xiàn)
[0009]專利文獻(xiàn)
[0010]專利文獻(xiàn)1:JP特開2003-68369號(hào)公報(bào)
[0011]發(fā)明的概要
[0012]發(fā)明要解決的課題
[0013]但是，已知在利用上述的0CV-S0C特性，根據(jù)0CV的測(cè)定值來單純地求取S0C的方法中，也會(huì)有不一定能正確地測(cè)定S0C的情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明鑒于上述狀況而提出，其目的在于，能精度良好地測(cè)定二次電池的S0C。
[0015]本發(fā)明的二次電池的充電狀態(tài)測(cè)定裝置的第1特征構(gòu)成在于由如下單元構(gòu)成的點(diǎn)，即具備開路電壓測(cè)定單元，其測(cè)定二次電池的開路電壓；電流累計(jì)單元，其對(duì)所述二次電池的充電電流或放電電流進(jìn)行累計(jì)；存儲(chǔ)單元，其存儲(chǔ)從基準(zhǔn)時(shí)間點(diǎn)起的所述二次電池的電池容量的降低程度和開路電壓-充電狀態(tài)特性的對(duì)應(yīng)關(guān)系、以及在所述基準(zhǔn)時(shí)間點(diǎn)的電池容量的值或與在所述基準(zhǔn)時(shí)間點(diǎn)的電池容量的值對(duì)應(yīng)的值；和充電狀態(tài)運(yùn)算單元，其在視作即使從基準(zhǔn)時(shí)間點(diǎn)起二次電池發(fā)生劣化而開路電壓和充電狀態(tài)的關(guān)系也不發(fā)生變化的容量降低估計(jì)用開路電壓區(qū)域中，在多個(gè)開路電壓值間使所述電流累計(jì)單元測(cè)定充電狀態(tài)發(fā)生變化的過程中的充電電流或放電電流的累計(jì)電流值，使用所述累計(jì)電流值和在所述基準(zhǔn)時(shí)間點(diǎn)的電池容量的值或與在所述基準(zhǔn)時(shí)間點(diǎn)的電池容量的值對(duì)應(yīng)的值來估計(jì)電池容量的降低程度，并基于估計(jì)出的電池容量的降低程度和所述對(duì)應(yīng)關(guān)系來確定開路電壓-充電狀態(tài)特性，應(yīng)用所確定的開路電壓-充電狀態(tài)特性，根據(jù)所述開路電壓測(cè)定單元測(cè)定的開路電壓的測(cè)定結(jié)果來求取充電狀態(tài)。
[0016]通常，已知即使二次電池劣化也認(rèn)為不發(fā)生變化的0CV-S0C特性有時(shí)也因二次電池而發(fā)生變化。而且，已知在該變化的形態(tài)中存在一定的特征。
[0017]S卩，0CV-S0C特性不是在全部區(qū)域中都因二次電池的劣化而散亂地變化，而是在某一區(qū)域中，ocv-soc特性因二次電池的劣化而變化，在以外的區(qū)域，如過去理解那樣，0CV-S0C特性不因二次電池的劣化而變化。該傾向在作為活性物質(zhì)而混合了 2種以上的含鋰金屬氧化物而形成的二次電池中尤為顯著。
[0018]即使二次電池的ocv-soc特性因二次電池的劣化而變化，若能預(yù)先掌握ocv-soc特性如何與二次電池的劣化狀態(tài)相應(yīng)而變化，則通過檢測(cè)二次電池的劣化狀態(tài)，能進(jìn)行利用了 ocv-soc特性的S0C的測(cè)定。
[0019]在該二次電池的劣化狀態(tài)的檢測(cè)中，利用即使二次電池劣化而0CV-S0C特性也不發(fā)生變化的區(qū)域。
[0020]具體地，在即使二次電池劣化而0CV-S0C特性也不發(fā)生變化的開路電壓區(qū)域中，在多個(gè)開路電壓值間，對(duì)充電狀態(tài)發(fā)生變化的過程中的充電電流或放電電流進(jìn)行累計(jì)，來測(cè)定累計(jì)電流。
[0021]在該開路電壓區(qū)域中，由于不管二次電池的劣化狀態(tài)如何都能唯一地決定開路電壓和充電狀態(tài)的關(guān)系，因此，上述累計(jì)電流相當(dāng)于充電狀態(tài)的變化部分，實(shí)質(zhì)上求出了該測(cè)定時(shí)間點(diǎn)的電池容量。
[0022]通過將該電池容量與基準(zhǔn)時(shí)間點(diǎn)電池容量進(jìn)行比較，能估計(jì)從基準(zhǔn)時(shí)間點(diǎn)起的電池容量的降低程度。
[0023]另外，作為該基準(zhǔn)時(shí)間點(diǎn)，雖然設(shè)為制造二次電池時(shí)的初始是合適的，但也能將在用戶側(cè)開始使用二次電池的時(shí)間點(diǎn)等適當(dāng)?shù)卦O(shè)定為基準(zhǔn)時(shí)間點(diǎn)。
[0024]通過預(yù)先求取電池容量的降低程度和0CV-S0C特性的對(duì)應(yīng)關(guān)系，能根據(jù)估計(jì)出的電池容量的降低程度來確定適當(dāng)?shù)?CV-S0C特性。
[0025]由于從基準(zhǔn)時(shí)間點(diǎn)起的電池容量的降低程度與二次電池的劣化的程度對(duì)應(yīng)，因此若如上所述使用確定的0CV-S0C特性，根據(jù)開路電壓的測(cè)定結(jié)果來求取充電狀態(tài)，則能在也將因二次電池的劣化而引起的0CV-S0C特性的變化考慮在內(nèi)的狀態(tài)下來測(cè)定充電狀態(tài)。
[0026]在此，優(yōu)選將同一充電狀態(tài)下的所述基準(zhǔn)時(shí)間點(diǎn)和因劣化而引起的容量降低后的開路電壓的偏差為10mV以下的區(qū)域設(shè)為所述容量降低估計(jì)用開路電壓區(qū)域。
[0027]另外，優(yōu)選將同一充電狀態(tài)下的所述基準(zhǔn)時(shí)間點(diǎn)和因劣化而引起的容量降低后的開路電壓的偏差為2mV以下的區(qū)域設(shè)為所述容量降低估計(jì)用開路電壓區(qū)域。
[0028]進(jìn)而，優(yōu)選在開路電壓-充電狀態(tài)特性中的充電狀態(tài)小于100%的開路電壓區(qū)域中測(cè)定所述累計(jì)電流值。
[0029]優(yōu)選在開路電壓為3.4V以下或3.8V以上的區(qū)域中測(cè)定所述累計(jì)電流值。
[0030]所述二次電池優(yōu)選是具有混合了 2種以上的含鋰金屬氧化物而形成的正極活性物質(zhì)的電池，更優(yōu)選是具有混合了具有尖晶石構(gòu)造的含鋰金屬氧化物和具有層狀構(gòu)造的含鋰金屬氧化物而形成的正極活性物質(zhì)的二次電池。
[0031]所述充電狀態(tài)運(yùn)算單元優(yōu)選使所述開路電壓測(cè)定單元在所述容量降低估計(jì)用開路電壓區(qū)域中測(cè)定多個(gè)開路電壓值，在由所述開路電壓測(cè)定單元測(cè)定了開路電壓的所述多個(gè)開路電壓值間，對(duì)充電狀態(tài)發(fā)生變化的過程中的充電電流或放電電流的累計(jì)電流值進(jìn)行測(cè)定，使用所述多個(gè)開路電壓值、所述累計(jì)電流值、和在所述基準(zhǔn)時(shí)間點(diǎn)的電池容量的值或與在所述基準(zhǔn)時(shí)間點(diǎn)的電池容量的值對(duì)應(yīng)的值，來估計(jì)電池容量的降低程度。
[0032]本發(fā)明的二次電池的充電狀態(tài)測(cè)定裝置的第2特征構(gòu)成在于具備如下裝置的點(diǎn)，即具備開路電壓測(cè)定裝置，其測(cè)定二次電池的開路電壓；電流累計(jì)裝置，其對(duì)所述二次電池的充電電流或放電電流進(jìn)行累計(jì)；存儲(chǔ)裝置，其存儲(chǔ)從基準(zhǔn)時(shí)間點(diǎn)起的所述二次電池的電池容量的降低程度和開路電壓-充電狀態(tài)特性的對(duì)應(yīng)關(guān)系、以及在所述基準(zhǔn)時(shí)間點(diǎn)的電池容量的值或與在所述基準(zhǔn)時(shí)間點(diǎn)的電池容量的值對(duì)應(yīng)的值；和充電狀態(tài)運(yùn)算裝置，其在視作即使從基準(zhǔn)時(shí)間點(diǎn)起二次電池發(fā)生劣化而開路電壓和充電狀態(tài)的關(guān)系也不發(fā)生變化的容量降低估計(jì)用開路電壓區(qū)域中，在多個(gè)開路電壓值間使所述電流累計(jì)裝置測(cè)定充電狀態(tài)發(fā)生變化的過程中的充電電流或放電電流的累計(jì)電流值，使用所述累計(jì)電流值和在所述基準(zhǔn)時(shí)間點(diǎn)的電池容量的值或與在所述基準(zhǔn)時(shí)間點(diǎn)的電池容量的值對(duì)應(yīng)的值來估計(jì)電池容量的降低程度，并基于估計(jì)出的電池容量的降低程度和所述對(duì)應(yīng)關(guān)系來確定開路電壓-充電狀態(tài)特性，應(yīng)用所確定的開路電壓-充電狀態(tài)特性，根據(jù)所述開路電壓測(cè)定裝置測(cè)定的開路電壓的測(cè)定結(jié)果來求取充電狀態(tài)。
[0033]本發(fā)明的二次電池的充電狀態(tài)測(cè)定方法的特征構(gòu)成在于，在視作即使從基準(zhǔn)時(shí)間點(diǎn)起二次電池發(fā)生劣化而開路電壓和充電狀態(tài)的關(guān)系也不發(fā)生變化的容量降低估計(jì)用開路電壓區(qū)域中，在多個(gè)開路電壓值間，對(duì)充電狀態(tài)發(fā)生變化的過程中的充電電流或放電電流進(jìn)行累計(jì)，測(cè)定累計(jì)電流值，使用所述累計(jì)電流值和在所述基準(zhǔn)時(shí)間點(diǎn)的電池容量的值來估計(jì)電池容量的降低程度，基于估計(jì)出的電池容量的降低程度、以及預(yù)先求取的從基準(zhǔn)時(shí)間點(diǎn)起的所述二次電池的電池容量的降低程度和開路電壓-存放地址他特性的對(duì)應(yīng)關(guān)系，來確定開路電壓-充電狀態(tài)特性，應(yīng)用確定的開路電壓-充電狀態(tài)特性，根據(jù)開路電壓的測(cè)定結(jié)果來求取充電狀態(tài)。<