電池狀態(tài)檢測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種檢測二次電池的狀態(tài)的電池狀態(tài)檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 例如，諸如使用電動機(jī)行駛的電動車輛（EV)和使用安裝在其上的發(fā)動機(jī)和電動 機(jī)二者行駛的混合動力車輛（HEV)這樣的各種車輛上都安裝諸如鋰離子可充電電池和鎳 氫可充電電池這樣的二次電池作為電動機(jī)的電源。
[0003] 已知這樣的二次電池隨著重復(fù)充電和放電而劣化，并且其可充電容量逐漸降低 (電流容量、電力容量等）。在使用二次電池的電動車輛等中，通過檢測二次電池的劣化程 度而導(dǎo)出可充電容量，以計算二次電池的運(yùn)行次數(shù)、二次電池的壽命等。
[0004] 表示二次電池的劣化程度的指標(biāo)之一是S0H(健康狀態(tài)），其是當(dāng)前可充電容量與 初始可充電容量的比。已知S0H與二次電池的內(nèi)部阻抗互相關(guān)聯(lián)，并且通過導(dǎo)出二次電池 的內(nèi)部阻抗，能夠基于內(nèi)部阻抗檢測S0H。
[0005] 例如，能夠通過將具有均一波形的交流信號施加到二次電池并且參考其響應(yīng)，來 導(dǎo)出二次電池的內(nèi)部阻抗。在專利文獻(xiàn)1等中公開了用于檢測二次電池的內(nèi)部阻抗的這樣 的技術(shù)的實(shí)例。
[0006] 文獻(xiàn)列表
[0007] 專利文獻(xiàn)
[0008] 專利文獻(xiàn) 1:JP2〇04_251625Α
[0009] 專利文獻(xiàn) 2:JP2012-22〇1"Α

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 技術(shù)問題
[0011] 然而，二次電池的S0H由二次電池的諸如正電極、負(fù)電極和電解質(zhì)這樣的各個組 件的劣化的狀態(tài)的組合而定義。例如，在僅在特定頻率（例如1000HZ)處檢測二次電池的 內(nèi)部阻抗的配置中，主要檢測相對易于響應(yīng)該頻率的特定部分的狀態(tài)。因此，該檢測結(jié)果不 精確地示出二次電池的整個狀態(tài)，這引起低檢測精度的問題。
[0012] 并且，已知通過測量二次電池在預(yù)定頻率范圍內(nèi)的內(nèi)部復(fù)阻抗并且將阻抗繪制在 復(fù)平面上，獲得了曲線圖，在該曲線圖中，示出二次電池的各個組件的狀態(tài)的局部曲線圖相 連（還稱為柯爾一柯爾圖）。通過基于該曲線圖導(dǎo)出二次電池的等效電路，能夠改善檢測精 度（參見專利文獻(xiàn)2)。然而，需要與描繪這樣的曲線圖的足夠的頻率數(shù)量相同次數(shù)的內(nèi)部 阻抗的測量，并且難以從該曲線圖導(dǎo)出二次電池的等效電路，產(chǎn)生了不能夠容易地和精確 地檢測二次電池的S0H等的問題。
[0013] 本發(fā)明的目的是解決這樣的問題。即，本發(fā)明的目的是提供一種電池狀態(tài)檢測裝 置，其使得能夠相對容易并且精確地檢測二次電池的狀態(tài)。
[0014] 問題解決方案
[0015] 由于曲線圖的協(xié)同研究，在該曲線圖中，在預(yù)定頻率范圍內(nèi)測量的二次電池的內(nèi) 部復(fù)阻抗繪制在復(fù)平面上，本發(fā)明人等得出本發(fā)明，發(fā)現(xiàn)在曲線圖中示出二次電池的多個 組件的狀態(tài)的多個局部曲線圖均在相同頻率的情況下在劣化之前和之后示出相同組件的 狀態(tài)。
[0016] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，第一方面的本發(fā)明提供一種檢測二次電池的狀態(tài)的電池狀態(tài)檢 測裝置，包括：阻抗檢測單元，該阻抗檢測單元檢測與二次電池的多個離散頻率相對應(yīng)的多 個內(nèi)部阻抗；以及電池狀態(tài)檢測單元，該電池狀態(tài)檢測單元基于由所述阻抗檢測單元檢測 的所述多個內(nèi)部阻抗來檢測二次電池的狀態(tài)，其中，所述多個頻率分配到多個局部頻率范 圍中的至少兩個以上，所述多個局部頻率范圍分別與曲線圖中示出所述二次電池的多個組 件的狀態(tài)的多個局部曲線圖相對應(yīng)，在該曲線圖中，所述二次電池在預(yù)定的頻率范圍內(nèi)的 內(nèi)部復(fù)阻抗被繪制在復(fù)平面上。
[0017] 在根據(jù)第一方面的第二方面的發(fā)明中，電池狀態(tài)檢測單元內(nèi)配置為：依據(jù)所述多 個內(nèi)部阻抗，使用所述內(nèi)部阻抗的值或者所述多個內(nèi)部阻抗的差值，來檢測所述二次電池 的狀態(tài)。
[0018] 在根據(jù)第二方面的第三發(fā)明的發(fā)明中，所述電池狀態(tài)檢測單元對所述內(nèi)部阻抗的 值和/或所述多個內(nèi)部阻抗之間的差值加權(quán)，用于檢測二次電池的狀態(tài)。
[0019] 在第四方面的發(fā)明中，所述阻抗檢測單元被配置為將與二次電池中的多個離散頻 率相對應(yīng)的多個內(nèi)部復(fù)阻抗檢測為多個內(nèi)部阻抗。
[0020] 發(fā)明有益效果
[0021] 根據(jù)依據(jù)第一方面的本發(fā)明的方面，阻抗檢測單元檢測二次電池中對應(yīng)于多個離 散檢測頻率的多個內(nèi)部復(fù)阻抗，并且電池狀態(tài)檢測單元基于由阻抗檢測單元檢測的多個內(nèi) 部復(fù)阻抗檢測二次電池的狀態(tài)。多個頻率分配到多個局部頻率范圍中的至少兩個以上，所 述多個局部頻率范圍分別與在曲線圖中示出二次電池的多個組件的狀態(tài)的多個局部曲線 圖相對應(yīng)，在該曲線圖中，二次電池在預(yù)定的頻率范圍中的內(nèi)部復(fù)阻抗被繪制在復(fù)平面上。 為此，由阻抗檢測單元檢測的多個內(nèi)部阻抗對應(yīng)于至少兩個以上的局部頻率范圍。即，多個 內(nèi)部阻抗示出二次電池的至少兩個以上的組件的狀態(tài)。因此，通過使用多個內(nèi)部阻抗，能夠 僅通過使用多個相對較少且離散的內(nèi)部阻抗，來檢測二次電池的多個組件的狀態(tài)，而不遍 及二次電池的預(yù)定頻率范圍檢測內(nèi)部復(fù)阻抗。結(jié)果，能夠相對容易和精確地檢測二次電池 的狀態(tài)。
[0022] 根據(jù)依據(jù)第二方面的本發(fā)明的方面，電池狀態(tài)檢測單元構(gòu)被配置為：依據(jù)多個內(nèi) 部阻抗，使用內(nèi)部阻抗的值或者多個內(nèi)部阻抗的差值檢測二次電池的狀態(tài)。為此，內(nèi)部復(fù)阻 抗的值分別代表在復(fù)平面上到原點(diǎn)（〇)的距離，并且多個內(nèi)部復(fù)阻抗的各個差值是內(nèi)部復(fù) 阻抗之間的距離或近似值。通過使用這些距離，能夠更加容易地檢測二次電池的狀態(tài)。
[0023] 根據(jù)依據(jù)第三方面的本發(fā)明的方面，所述電池狀態(tài)檢測單元對所述內(nèi)部阻抗的值 和/或所述多個內(nèi)部阻抗之間的差值加權(quán)，用于檢測二次電池的狀態(tài)。為此，大的權(quán)施加到 具有大的影響的二次電池的狀態(tài)，而小的權(quán)施加到具有小的影響的二次電池的狀態(tài)。通過 這樣，能夠更加精確地檢測二次電池的狀態(tài)。
[0024] 根據(jù)依據(jù)第四方面的本發(fā)明的方面，所述阻抗檢測單元被配置為：將與二次電池 中的多個離散頻率相對應(yīng)的多個內(nèi)部復(fù)阻抗檢測為多個內(nèi)部阻抗。為此，由于內(nèi)部復(fù)阻抗 比內(nèi)部阻抗的大?。矗趶?fù)平面上距原點(diǎn)（0)的距離）更加精確地代表前述曲線圖的局 部曲線圖的形狀（S卩，二次電池的組件的狀態(tài)），例如，所以能夠比使用內(nèi)部阻抗的大小的 構(gòu)造更加精確地檢測二次電池的狀態(tài)。
【附圖說明】
[0025] 圖1示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電池狀態(tài)檢測裝置的示意性構(gòu)造。
[0026] 圖2示意性地示出在復(fù)平面上繪制二次電池在預(yù)定的頻率范圍中的內(nèi)部復(fù)阻抗 的曲線圖。
[0027] 圖3示意性地示出要從圖1中的電池狀態(tài)檢測裝置的充電單元輸出的二次充電電 流的波形的實(shí)例。
[0028] 圖4是示出由設(shè)置在圖1中的電池狀態(tài)檢測裝置中的控制單元執(zhí)行的充電處理的 實(shí)例的流程圖。
[0029] 圖5是示出由設(shè)置在圖1中的電池狀態(tài)檢測裝置中的控制單元執(zhí)行的阻抗檢測處 理的實(shí)例的流程圖。
[0030] 圖6是在復(fù)平面上繪制在預(yù)定頻率范圍中實(shí)際測量的商用二次電池的內(nèi)部復(fù)阻 抗的曲線圖。
[0031] 參考標(biāo)記列表
[0032] 1電池狀態(tài)檢測裝置
[0033] 11放大器
[0034] 12參考電壓生成單元
[0035] 15充電單元
[0036] 21模數(shù)轉(zhuǎn)換器
[0037] 25溫度傳感器單元
[0038] 40微計算機(jī)（阻抗檢測單元，電池狀態(tài)檢測單元）
[0039] B二次電池
[0040]Bp二次電池的正電極
[0041]Bn二次電池的負(fù)電極
[0042] Vm放大電壓
[0043] G增益
[0044] e電動勢單元
[0045] A、B、C特征點(diǎn)
[0046] f1、f2、f3檢測頻率（多個離散頻率）
[0047] zl、z2、z3內(nèi)部復(fù)阻抗
【具體實(shí)施方式】
[0048] 第一實(shí)施例
[0049] 下文中將參考圖1至6描述根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的電池狀態(tài)檢測裝置。
[0050] 圖1示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電池狀態(tài)檢測裝置的示意性構(gòu)造。圖2示意性地 示出在復(fù)平面上繪制二次電池在預(yù)定的頻率范圍中的內(nèi)部復(fù)阻抗的曲線圖。圖3示意性地 示出要從圖1中的電池狀態(tài)檢測裝置的充電單元輸出的二次充電電流的波形的實(shí)例。
[0051] 電池狀態(tài)檢測裝置安裝在電動車輛上，并且連接于設(shè)置在電動車輛中的二次電池 的電極之間，以檢測作為