电池状态推定装置制造方法及图纸

本发明专利技术的目的在于提供一种考虑电池单元的SOH分布，能够准确地推定整个电池系统的劣化状态的电池状态推定装置。参照图1，本发明专利技术的电池状态推定装置使用电池单元的暂停期间的输出电压的时间微分与电池温度之间的对应关系来推定电池单元的SOH，使用多个电池单元的SOH来推定整个电池系统的劣化状态。SOH来推定整个电池系统的劣化状态。SOH来推定整个电池系统的劣化状态。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电池状态推定装置


[0001]本专利技术涉及推定2次电池单元的状态的技术。

技术介绍

[0002]在蓄电池系统、电动汽车、其他同样的电池关联系统中，重要的是在运用电池时推定2次电池的状态(例如劣化状态(State of Health：SOH))。为了推定电池的剩余寿命，电池的寿命预测也是重要的。
[0003]在电池状态测定中，电池的特性与电池温度具有很强的关系。在蓄电池系统中，电池单元的温度会变化。因此，需要考虑了电池温度的测定方法。作为具体例，具有预先记录了依据电池温度的电池阻抗的温度特性，使用该温度特性来推定电池状态的例子(专利文献1和2)。
[0004]电池系统具有多个电池单元，各电池单元的SOH因制造工序而存在偏差。该偏差由于电池单元内的子模块的温度分布而进一步变大。该温度分布成为使电池单元加速劣化的主要原因。温度高的电池单元比温度低的电池单元更快地劣化。由于SOH最低的电池单元的电阻值最高，因此进一步加速温度上升。其结果，整个电池系统的性能被最低SOH的电池单元拉低。在不测定SOH的分布而仅测定平均SOH的情况下，电池系统有可能急剧损耗。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1：日本特开2018
‑
091716号公报
[0008]专利文献2：日本特开2019
‑
039764号公报

技术实现思路

[0009]专利技术要解决的课题
[0010]专利文献1和2假定电池温度在电池系统内是均匀的。另外，这些文献为了测定阻抗而需要正弦波或矩形波，因此电路结构变得复杂。并且，为了测定阻抗的温度特性而需要对频率响应进行处理，因此分析处理复杂。
[0011]在使用取决于温度的参数来推定SOH时，需要在测定时知道电池温度。如专利文献1和2那样使用已知的函数来推定电池状态的方法在单个推定温度均匀的电池单元的状态时有用。但是，为了推定电池系统内的SOH分布，还需要考虑电池系统内的温度分布。
[0012]本专利技术是鉴于上述那样的课题而作出的，其目的在于提供一种考虑了电池单元的SOH分布能够正确地推定整个电池系统的劣化状态的电池状态推定装置。
[0013]用于解决课题的手段
[0014]本专利技术的电池状态推定装置使用电池单元的暂停期间的输出电压的时间微分与电池温度之间的对应关系来推定电池单元的SOH，使用多个电池单元的SOH来推定整个电池系统的劣化状态。
[0015]专利技术效果
[0016]根据本专利技术的电池状态推定装置，能够将电池单元的温度分布反映到SOH的推定结果中。由此，考虑了电池单元的SOH分布，能够推定整个电池系统的劣化状态。
附图说明
[0017]图1是实施方式1的电池状态推定装置100的结构图。
[0018]图2是说明运算部110推定电池系统200的劣化状态的步骤的流程图。
[0019]图3是例示电池电压的经时变化的曲线图。
[0020]图4是对应关系数据121的例子。
[0021]图5是说明评价参数Ea的计算步骤的曲线图。
[0022]图6是表示Ea和充放电循环的经时变化的图表。
[0023]图7是说明在实施方式2中运算部110推定电池系统200的劣化状态的步骤的流程图。
[0024]图8是电池系统200内的各电池单元210的SOH分布的例子。
[0025]图9是针对SOH分布设置了下限阈值和上限阈值的例子。
[0026]图10A示意性地表示SOH偏离阈值的过程。
[0027]图10B示意性地表示SOH偏离阈值而引起的SOH分布的变化。
[0028]图10C是说明简易地求出故障率的例子的示意图。
[0029]图11是故障率曲线的例子。
具体实施方式
[0030]<关于本专利技术的基本思路>
[0031]通常，固定型的蓄电池系统通过平衡控制器使整个电池系统的容量均匀化。通过该平衡控制器，已劣化的电池单元的真正的劣化状态有可能被隐藏。另外，通过平衡控制器，各电池单元的输出电压中的最大电压(V_max)、各电池单元的输出电压中的最小电压(V_min)、各电池单元的输出电压的平均(V_ave)保持为大致恒定。
[0032]本专利技术的专利技术人发现在电池单元放电后的暂停期间，V_max、V_min、V_ave之间的差值变得显著。因此，本专利技术提出了使用暂停期间的电池电压与电池温度之间的关系来推定电池系统的劣化状态。
[0033]本专利技术的专利技术人发现电池单元的SOH与暂停期间的电压转换特性和电池温度有强关联性。该电压转换特性取决于温度。通过使用暂停期间的电压转换特性与电池温度之间的对应关系，能够推定电池单元的SOH。电压转换特性可表示为电压的时间微分(ΔV/Δt)。其能够计算为暂停期间的2个时刻间的电压差。
[0034]例如，通过分别经时地监视最大温度的电池单元的SOH和最低温度的电池单元的SOH，能够计算与电池单元的活化能(Ea)类似的评价参数，来作为整个电池系统的劣化状态评价指标。能够使用Ea对整个电池系统的劣化状态进行分类。详细内容在实施方式1中进行说明。
[0035]并且，能够使用V_max、V_min、V_ave中的至少2个来推定电池单元的SOH分布。能够使用SOH分布中的偏离阈值的部分的比例来推定电池系统的故障率。通过确定推定出的故障率位于劣化曲线中的哪个部分，能够预测电池系统的将来状态。详细内容在实施方式2中
进行说明。
[0036]<实施方式1>
[0037]图1是本专利技术的实施方式1的电池状态推定装置100的结构图。电池状态推定装置100是推定电池系统200的劣化状态的装置。电池系统200例如是固定型蓄电池系统。电池状态推定装置100与电池系统200之间通过通信线路连接。作为通信线路，可以是有线、无线中的任意一种。例如，能够使用适当的通信线、因特网等通信网络等。
[0038]电池系统200具备电池单元210和电池管理部220。各电池单元210分别具备测定电路。测定电路测定电池单元210的输出电压、电池温度和电池电流，并发送给电池管理部220。电池管理部220从各电池单元210取得输出电压、电池温度和电池电流。
[0039]电池管理部220取得各电池单元210的输出电压中的最大电压(V_max)、各电池单元的输出电压中的最小电压(V_min)、各电池单元的输出电压的平均(V_ave)。电池管理部220还取得各电池单元210的电池温度中的最高电池温度(T_max)、各电池单元210的电池温度中的最低电池温度(T_min)、各电池单元210的电池温度的平均(T_ave)。电池管理部220还取得电池系统200的总电流(I_tot)。I_tot能够计算为各电池单元210的电池电流的总和。电池管理部220输出记述了这7个值的测定数据230。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电池状态推定装置，其推定具有多个电池单元的电池系统的状态，其特征在于，所述电池状态推定装置具备：存储对应关系数据的存储部，该对应关系数据记述了所述电池单元的放电后的暂停期间的输出电压的时间微分、所述暂停期间的所述电池单元的温度以及所述电池单元的劣化状态之间的对应关系；以及运算部，其使用所述对应关系数据来计算所述电池单元的劣化状态，所述运算部取得记述了所述多个电池单元的输出电压和电池温度的测定结果的测定数据，所述运算部从所述测定数据记述的测定结果中取得所述电池系统具有的第一电池单元的第一输出电压，并且取得所述第一电池单元的第一温度，所述运算部从所述测定数据记述的测定结果中取得所述电池系统具有的第二电池单元的第二输出电压，并且取得所述第二电池单元的第二温度，所述运算部使用所述第一输出电压的时间微分和所述第一温度来参照所述对应关系数据，由此推定所述第一电池单元的第一劣化状态，所述运算部使用所述第二输出电压的时间微分和所述第二温度来参照所述对应关系数据，由此推定所述第二电池单元的第二劣化状态，所述运算部使用所述第一劣化状态和所述第二劣化状态来推定所述电池系统整体的劣化状态。2.根据权利要求1所述的电池状态推定装置，其特征在于，所述运算部取得所述多个电池单元各自的输出电压中最大的最大电压、所述多个电池单元各自的输出电压中最小的最小电压、以及所述多个电池单元各自的输出电压的平均电压中的任意一个来作为所述第一输出电压，并且取得剩余2个电压中的任意一个来作为所述第二输出电压，所述运算部使用所述第一输出电压的时间微分和所述第二输出电压的时间微分来参照所述对应关系数据，由此取得所述多个电池单元各自的劣化状态中的最不劣化的劣化状态、所述多个电池单元各自的劣化状态中的最劣化的劣化状态、以及所述多个电池单元各自的劣化状态的平均中的至少2个，使用这些至少2个劣化状态来推定所述电池系统整体的劣化状态。3.根据权利要求1所述的电池状态推定装置，其特征在于，所述运算部取得所述多个电池单元各自的温度中最高的最高温度、所述多个电池单元各自的温度中最低的最低温度、以及所述多个电池单元各自的温度的平均温度中的任意一个来作为所述第一温度，并且取得剩余2个温度中的任意一个来作为所述第二温度，所述运算部使用所述第一温度和所述第二温度来参照所述对应关系数据，由此取得所述多个电池单元各自的劣化状态中的最不劣化的劣化状态、所述多个电池单元各自的劣化状态中的最劣化的劣化状态、以及所述多个电池单元各自的劣化状态的平均中的至少2个，使用这些至少2个劣化状态来推定所述电池系统整体的劣化状态。4.根据权利要求1所述的电池状态推定装置，其特征在于，所述运算部使用所述第一劣化状态和所述第二劣化状态，求出表示所述电池系统整体的劣化状态的评价参数，
所述运算部使用所述评价参数，推定所述电池系统处于初始劣化状态、偶发劣化状态以及磨损劣化状态中的哪一个。5.根据权利要求4所述的电池状态推定装置，其特征在于，所述运算部取得所述多个电池单元各自的输出电压中最大的最大电压、所述多个电池单元各自的输出电压中最小的最小电压、以及所述多个电池单元各自的输出电压的平均电压中的任意一个作为所述第一输出电压，并且取得剩余2个电压中的任意一个作为所述第二输出电压，所述运算部取得所述第一电池单元从第三劣化状态达到第四劣化状态所需的第一充放电循环数...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾哈，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：