充电状态推定方法和充电状态推定设备技术

一种充电状态推定方法包括：测量正以高于或等于预定充电率的预定电流率被充电的锂离子二次电池的电压；获得所测量的电压的上升速度；以及基于所测量的电压的所述上升速度和第一参照数据而推定所述锂离子二次电池的充电状态。所述第一参照数据是包括参照用锂离子二次电池的充电状态与当所述参照用锂离子二次电池以所述预定电流率被充电时的所述参照用锂离子二次电池的电压上升速度之间的相关性的数据。

Charging state estimating method and charging state estimating device

A method for estimating state of charge measurement is equal to a predetermined charging rate of the predetermined current voltage rate charged lithium ion battery with two times higher or; obtain the measured voltage rising rate; and the measured voltage based on the rising velocity and the first reference number according to the presumption of the lithium ion two battery charging status. The first reference data is included according to state of charge for lithium ion secondary battery two and when the reference for lithium ion secondary battery two predetermined data correlation between the charged when the reference voltage of lithium ion secondary battery two rising speed of the current rate in the.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】充电状态推定方法和充电状态推定设备
本专利技术涉及充电状态推定方法和充电状态推定设备。在本说明书中，术语“二次电池”表示一般可重复充电的电池。术语“锂离子二次电池”表示其中锂离子被用作电解质离子，并且通过伴随正极与负极之间的锂离子的电荷的迁移而实现充电或放电的二次电池。
技术介绍
公开号为2013-134962的日本专利申请(JP2013-134962A)描述了检测锂离子二次电池的充电状态(SOC)的方法。SOC可以被视为锂离子二次电池的剩余容量。JP2013-134962A描述了一种检测包括其中NiMn尖晶石的一部分被Ti取代的正极活性材料的锂离子二次电池的SOC的方法。正极活性材料由通式LiNi0.5Mn1.5-XTiXO4(0.05≤X≤0.1)表示。JP2013-134962A描述了一种通过关注获得阶梯式SOC图(map)的点来检测使用由上述通式表示的正极活性材料的锂离子二次电池的SOC的方法。该阶梯式图具有多个区段，在每个区段中，具有对于SOC恒定的电压。在JP2013-134962A中，通过参考该SOC图，根据检测到的电压而检测锂离子二次电池的SOC。当锂离子二次电池的SOC高时，SOC的变化量的开路电压(OCV)变化量可呈现出降低的趋势。OCV与SOC之间的相关性可以被称为OCV-SOC特性。在这样的锂离子二次电池中，难以根据开路电压(OCV)推定SOC。
技术实现思路
本专利技术提供一种充电状态推定方法和充电状态推定设备。根据本专利技术的第一方面的充电状态推定方法包括：测量正以高于或等于预定充电率(chargingrate)的预定电流率(currentrate)被充电的锂离子二次电池的电压；获得所测量的电压的上升速度；以及基于所测量的电压的所述上升速度和第一参照数据而推定所述锂离子二次电池的充电状态。所述第一参照数据是包括参照用锂离子二次电池的充电状态与当所述参照用锂离子二次电池以所述预定电流率被充电时的所述参照用锂离子二次电池的电压上升速度之间的相关性的数据。在本专利技术的第一方面中，所述预定电流率可以是高于或等于20C的电流率。在本专利技术的第一方面中，所述第一参照数据可以包括分别与高于或等于所述预定充电率的相互不同的电流率对应的多条参照数据。在本专利技术的第一方面中，所述第一参照数据可以包括分别与所述参照用锂离子二次电池的相互不同的温度对应的多条参照数据。在本专利技术的第一方面中，所述锂离子二次电池的充电状态可以基于所述第一参照数据和从对所述锂离子二次电池的充电开始起经过预定时间之后的所述锂离子二次电池的所述电压上升速度而被推定。在本专利技术的第一方面中，所述预定时间可以与直到所述上升速度降到预定值或更低值为止所用的时间对应。在上述配置中，所述预定时间可以与直到在所述锂离子二次电池中的每个正极活性材料颗粒的表面上完成电荷迁移反应为止所用的时间对应。在上述配置中，所述预定时间可以从充电开始起长于或等于0.01秒且短于或等于0.2秒。在本专利技术的第一方面中，所述锂离子二次电池的正极活性材料可以由均具有尖晶石结构或橄榄石结构的活性材料颗粒形成。在本专利技术的第一方面中，其充电状态被推定的所述锂离子二次电池可以具有与所述参照用锂离子二次电池的配置等同的配置。在本专利技术的第一方面中，所述锂离子二次电池的先前获取的充电状态可以基于所述第一参照数据中的参照充电状态而被校正，所述参照充电状态与所测量的电压的上升速度对应。在本专利技术的第一方面中，所述预定电流率可以是这样的电流率：在该电流率下，所述锂离子二次电池中的正极活性材料颗粒表面处的Li减少。在本专利技术的第一方面中，当所述锂离子二次电池的开路电压低于所述开路电压的预定阈值时，可以基于指示所述参照用锂离子二次电池的开路电压与充电状态之间的相关性的第二参照数据，根据所述开路电压而推定所述锂离子二次电池的充电状态。当所述锂离子二次电池的开路电压等于或高于所述开路电压的所述预定阈值时，可以基于所述第一参照数据而推定所述锂离子二次电池的充电状态。根据本专利技术的第二方面的充电状态推定设备包括：充电装置，其被配置为对锂离子二次电池充电；电流计，其被配置为测量所述充电装置的充电电流；电压计，其被配置为测量所述锂离子二次电池的电压；第一存储单元，其被配置为存储所测量的电压的变化；第二存储单元，在其中存储第一参照数据；以及推定单元，其被配置为推定所述锂离子二次电池的充电状态。所述第一存储单元被配置为，在所测量的充电电流具有高于或等于预定充电率的预定电流率时存储所测量的电压的变化。所述第一参照数据是针对充电开始时的每个充电状态，指示在参照用锂离子二次电池以所述预定电流率被充电时，所述预定电流率与从所述充电开始起的所述参照用锂离子二次电池的相应电压变化之间的相关性的数据。所述推定单元被配置为，基于被存储在所述第一存储单元中的所测量的电压的变化，根据所述第一参照数据推定所述锂离子二次电池的充电状态。在本专利技术的第二方面中，分别与高于或等于所述预定充电率的相互不同的电流率对应的多条所述第一参照数据可以被存储在所述第二存储单元中。所述推定单元可以被配置为，根据响应于这样的电流率而选择被存储在所述第二存储单元中的多条所述第一参照数据中的一条数据：在该电流率下，所述第一存储单元存储所测量的电压的变化。所述推定单元可以被配置为，基于多条所述第一参照数据中的所选定的所述一条数据而推定所述锂离子二次电池的充电状态。在本专利技术的第二方面中，指示所述参照用锂离子二次电池的开路电压与充电状态之间的相关性的第二参照数据可以进一步被存储在所述第二存储单元中。所述推定单元可以被配置为，在所述开路电压低于所述开路电压的预定阈值时，选择所述第二参照数据，并且根据由所述电压计测量的开路电压而推定所述充电状态。根据本专利技术的第二方面的充电状态推定设备可以进一步包括温度计，其被配置为测量所述锂离子二次电池的温度。此外，分别与所述参照用锂离子二次电池的相互不同的温度对应的多条第三参照数据可以被存储在所述第二存储单元中。所述推定单元可以被配置为，根据所测量的温度选择所述多条第三参照数据中的一条数据，并且基于所述第三参照数据中的所选定的所述一条数据而推定所述锂离子二次电池的充电状态。附图说明下面将参考附图描述本专利技术的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，在所述附图中，相同的标号表示相同的部件，其中：图1是示出锂离子二次电池的OCV-SOC特性的曲线图；图2是在锂离子二次电池被充电时测量的过电压的曲线图；图3是示出SOC与电压上升斜率之间的相关性的曲线图；图4A示出在NiMn尖晶石被充电之前的NiMn尖晶石的状态；图4B示出刚开始对NiMn尖晶石充电之后的NiMn尖晶石的状态；图4C示出在开始对NiMn尖晶石充电之后颗粒表面处的Li量由于Li的扩散而减少的NiMn尖晶石的状态；图5示出充电期间的不同电流率下的多条参照数据的例子；图6示出锂离子二次电池中的电池容量(SOC)与正极电位、负极电位或电池电压(OCV)之间的相关性；图7示出在图6所示的锂离子二次电池的容量已经降低20％的情况下的电池容量(SOC)与正极电位、负极电位或电池电压(OCV)之间的相关性；图8是示出根据本专利技术的实施例的用于锂离子二次电池的充电状态推定设备的示意图；以及图9是示出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种充电状态推定方法，包括：测量正以高于或等于预定充电率的预定电流率被充电的锂离子二次电池的电压；获得所测量的电压的上升速度；以及基于所测量的电压的所述上升速度和第一参照数据而推定所述锂离子二次电池的充电状态，其中所述第一参照数据是包括参照用锂离子二次电池的充电状态与当所述参照用锂离子二次电池以所述预定电流率被充电时的所述参照用锂离子二次电池的电压上升速度之间的相关性的数据。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.10 JP 2014-1839271.一种充电状态推定方法，包括：测量正以高于或等于预定充电率的预定电流率被充电的锂离子二次电池的电压；获得所测量的电压的上升速度；以及基于所测量的电压的所述上升速度和第一参照数据而推定所述锂离子二次电池的充电状态，其中所述第一参照数据是包括参照用锂离子二次电池的充电状态与当所述参照用锂离子二次电池以所述预定电流率被充电时的所述参照用锂离子二次电池的电压上升速度之间的相关性的数据。2.根据权利要求1所述的充电状态推定方法，其中所述预定电流率是高于或等于20C的电流率。3.根据权利要求1或2所述的充电状态推定方法，其中所述第一参照数据包括分别与高于或等于所述预定充电率的相互不同的电流率对应的多条参照数据。4.根据权利要求1至3中任一项所述的充电状态推定方法，其中所述第一参照数据包括分别与所述参照用锂离子二次电池的相互不同的温度对应的多条参照数据。5.根据权利要求1至4中任一项所述的充电状态推定方法，其中所述锂离子二次电池的充电状态基于所述第一参照数据和从对所述锂离子二次电池的充电开始起经过预定时间之后的所述锂离子二次电池的所述电压上升速度而被推定。6.根据权利要求5所述的充电状态推定方法，其中所述预定时间与直到所述上升速度降到预定值或更低值为止所用的时间对应。7.根据权利要求5所述的充电状态推定方法，其中所述预定时间与直到在所述锂离子二次电池中的每个正极活性材料颗粒的表面上完成电荷迁移反应为止所用的时间对应。8.根据权利要求5所述的充电状态推定方法，其中所述预定时间从充电开始起长于或等于0.01秒且短于或等于0.2秒。9.根据权利要求1至8中任一项所述的充电状态推定方法，其中所述锂离子二次电池的正极活性材料由均具有尖晶石结构或橄榄石结构的活性材料颗粒形成。10.根据权利要求1至9中任一项所述的充电状态推定方法，其中其充电状态被推定的所述锂离子二次电池具有与所述参照用锂离子二次电池的配置等同的配置。11.根据权利要求1至10中任一项所述的充电状态推定方法，其中所述锂离子二次电池的先前获取的充电状态基于所述第一参照数据中的参照充电状态而被校正，所述参照充电状态与所测量的电压的上升速度对应。12.根据权利要求1至5中任一项所述的充电状态推定方法，其中所述预定电流率是这样的电流率：在该电流率下，所述锂离子二次电池中的正极活性材料颗粒表面处的Li减少。13.根据权利要求1至12中任一项所述的充电状态推定方法，其中当所述锂离子二次电池的开路电...

【专利技术属性】
技术研发人员：后藤哲，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP