电池的劣化诊断设备及电池的劣化诊断方法技术

一种电池的劣化诊断设备包括一个或多个处理器。该一个或多个处理器被配置为：在测定电池组中所包括的多个电池单体中的每一者的电压的同时执行使多个电池单体中的每一者的放电；使用指示多个电池单体中的每一者的电压从放电开始电压至预定放电结束电压的转变的电压数据，估计多个电池单体中的每一者的劣化程度；以及当电池组中所包括的所有电池单体的电压达到预定放电结束电压时，结束放电。该放电结束电压是在电池单体电压因放电而下降的同时每单位放电量的电池单体电压的变化程度开始急剧上升处的电池单体电压。开始急剧上升处的电池单体电压。开始急剧上升处的电池单体电压。

【技术实现步骤摘要】
电池的劣化诊断设备及电池的劣化诊断方法


[0001]本公开涉及电池的劣化诊断设备和电池的劣化诊断方法。

技术介绍

[0002]电池组(assembled battery)包括彼此电连接的多个二次电池。通过组合二次电池，可获得大容量的电池组。然而，随着二次电池的劣化，二次电池的满充电容量(满充电时二次电池中累积的电量)降低。例如，日本待审专利申请公开第2013
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110906号(JP2013
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110906A)公开了一种电池的劣化诊断方法，该电池的劣化诊断方法将电池组放电直到其电压(端子间电压)达到预定放电结束电压，并且使用表示电池组的电压从放电开始电压至放电结束电压的转变的数据(放电曲线)来估计电池组的劣化程度。

技术实现思路

[0003]在JP 2013
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110906 A中描述的电池的劣化诊断方法中，在电池组的端子间电压在放电期间达到放电结束电压的时刻结束放电。在这样的方法中，由于电池组中所包括的二次电池中的一些的电压在放电结束时未达到放电结束电压，因此难以估计电池组中所包括的每个二次电池的劣化程度。在下文中，将电池组中所包括的每个二次电池称为“电池单体(cell)”。
[0004]因此，可考虑一种在电池组中所包括的所有电池单体的电压达到放电结束电压的时刻结束放电的电池的劣化诊断方法。然而，在这样的方法中，需要将放电结束电压设定为适当的大小。当放电结束电压过低时，在放电期间电池组中所包括的一些电池单体可能发生过放电。电池单体的过放电加速了电池单体的劣化。另一方面，当放电结束电压过高时，在放电期间不能获得足够的数据，并且估计电池单体的劣化程度(例如，满充电容量)的精确度可能会降低。
[0005]本公开提供一种电池的劣化诊断设备以及一种电池的劣化诊断方法，其将放电结束电压设定为适当的大小，并且在限制放电期间电池单体的劣化的同时，以充分的精确度估计电池组中所包括的每个电池单体的劣化程度。
[0006]根据本公开的第一方面的电池的劣化诊断设备包括一个或多个处理器。该一个或多个处理器被配置为：在测定电池组中所包括的多个电池单体中的每一者的电压的同时执行使多个电池单体中的每一者的放电；使用指示电池组中所包括的多个电池单体中的每一者的电压从放电开始电压至预定放电结束电压的转变的电压数据，估计电池组中所包括的多个电池单体中的每一者的劣化程度；以及当电池组中所包括的所有电池单体的电压达到预定放电结束电压时，结束放电。该放电结束电压是在电池单体电压因放电而下降的同时每单位放电量的电池单体电压的变化程度开始急剧上升处的电池单体电压。
[0007]在电池组的劣化诊断设备中，由于放电持续直到电池组中所包括的所有电池单体的电压达到放电结束电压，因此可使用指示电池组中所包括的每个电池单体的电压从放电开始电压至预定放电结束电压的转变的电压数据，来估计电池组中所包括的每个电池单体
的劣化程度。此外，在电池组的劣化诊断设备中，如下面所描述的，将放电结束电压设定为适当的大小。在下文中，将每单位放电量的电池单体电压的变化程度(绝对值)表示为“|ΔV/ΔQ|”。放电量对应于放电电流的时间积分值。电池单体是构成电池组的二次电池。电池组包括彼此电连接的多个电池单体。
[0008]在电池单体的放电期间，电池单体电压下降。在放电的初始阶段，|ΔV/ΔQ|基本恒定。在放电的最后阶段，|ΔV/ΔQ|因反应电阻的增加而急剧上升。具体地，在电池单体的放电期间在电池单体电压达到预定电压(在下文中，也称为“变化点处的电压”)之后|ΔV/ΔQ|立即开始急剧上升。基本上，电池单体放电的时段持续越长，劣化诊断的精确度变得越高，电池单体变得越容易劣化。在|ΔV/ΔQ|开始急剧上升之前，通过使电池单体持续放电，提高诊断精确度的优点大于电池单体的容易劣化的缺点。另一方面，在|ΔV/ΔQ|开始急剧上升后，通过持续使电池单体放电，电池单体的容易劣化的缺点大于提高诊断精确度的优点。因此，通过将在电池单体电压因放电而下降的同时每单位放电量的电池单体电压的变化程度开始急剧上升处的电池单体电压设定为放电结束电压，可促进保证充分的诊断精确度和限制电池单体的劣化两者。如此，根据上述配置，可在限制放电期间电池单体的劣化的同时，以充分的精确度估计电池组中所包括的每个电池单体的劣化程度。
[0009]变化点处的电压可以是在放电期间每单位放电量的电池单体电压的变化程度最低处的电池单体电压。在电池单体的放电的最后阶段，|ΔV/ΔQ|一旦趋于下降，然后开始急剧上升。放电结束电压可以是变化点处的电压或接近变化点处的电压(例如，比变化点处的电压略低的电压)。
[0010]在第一方面，电池组中所包括的电池单体中的每一者可以是锂离子二次电池。预定放电结束电压可高于锂离子二次电池的正极活性物质中的全部锂位点被占据处的电压。
[0011]在锂离子二次电池中，锂位点存在于正极活性物质中。该位点是晶体学上等效的网格位置。存在于网格位置处的原子被表示为占据该位点。锂位点是被锂占据的位点。在下文中，锂离子二次电池的正极活性物质中的全部锂位点被占据的电压也称为“锂占据电压”。在具有由通式Li
x
Ni
y
Co
z
Mn
(1
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x
‑
z)
表示的层状晶体结构的正极的锂离子二次电池(在下文中，也称为“三元LIB”)中，锂占据电压为3.0V。
[0012]当在包括多个三元LIB的电池组中估计仅一个三元LIB的劣化程度时，电池组的放电在电池组中所包括的至少一个三元LIB的电压达到放电结束电压的时刻结束。在这样的电池的劣化诊断设备中，通过将放电结束电压设定为3.0V，可在限制放电期间电池单体的劣化的同时，以充分的精确度估计电池组中所包括的每个电池单体的劣化程度。
[0013]另一方面，在电池的劣化诊断设备中，当诊断包括多个三元LIB的电池组时，由于在包括三元LIB的电池组中估计每个三元LIB的劣化程度，因此电池组的放电持续，直到电池组中所包括的所有三元LIB的电压达到放电结束电压。在这样的电池的劣化诊断设备中，3.0V作为放电结束电压过低。因此，在上述配置中，将放电结束电压设定为高于锂占据电压。
[0014]在第一方面，电池组中所包括的多个电池单体中的每一者可以是具有由通式Li
x
Ni
y
Co
z
Mn
(1
‑
x
‑
z)
表示的层状晶体结构的正极的锂离子二次电池。该预定放电结束电压可以为3.1V以上且3.5V以下。通过上述配置，可在限制放电期间电池单体的劣化的同时，以充分的精确度估计电池组中所包括的每个电池单体的劣化程度。在电池组中所包括的多个电
池单体中的每一者是三元LIB的实施例中，放电结束电压可以为3.3V以上且3.4V以下。
[0015]在第一方面，电池组中所包括的多个电池单体中的每本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.电池的劣化诊断设备，其特征在于，所述劣化诊断设备包括一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置为：在测定电池组中所包括的多个电池单体中的每一者的电压的同时执行所述多个电池单体中的每一者的放电；使用指示所述电池组中所包括的多个电池单体中的每一者的电压从放电开始电压至预定放电结束电压的转变的电压数据，估计所述电池组中所包括的多个电池单体中的每一者的劣化程度，所述预定放电结束电压是在电池单体电压因放电而下降的同时每单位放电量的所述电池单体电压的变化程度开始急剧上升处的电池单体电压；以及当所述电池组中所包括的所有所述电池单体的电压达到所述预定放电结束电压时结束所述放电。2.根据权利要求1所述的劣化诊断设备，其特征在于，所述电池组中所包括的多个电池单体中的每一者是锂离子二次电池；并且所述预定放电结束电压高于所述锂离子二次电池的正极活性物质中的全部锂位点被占据处的电压。3.根据权利要求1或2所述的劣化诊断设备，其特征在于，所述电池组中所包括的多个电池单体中的每一者是具有由通式Li
x
Ni
y
Co
z
Mn
(1
‑
x
‑
z)
表示的层状晶体结构的正极的锂离子二次电池；并且所述预定放电结束电压为3.1V以上且3.5V以下。4.根据权利要求1或2所述的劣化诊断设备，其特征在于，所述电池组中所包括的多个电池单体中的每一者是具有由通式Li
x
FePO4表示的橄榄石型晶体结构的正极的锂离子二次电池；并且所述预定放电结束电压为2.0V以上且3.2V以下。5.根据权利要求1至4中任一项所述的劣化诊断设备，其特征在于，所述预定放电结束电压是在电池单体电压因放电而下降的同时每单位放电量的电池单体电压的变化程度变为预定值或更高值处的电池单体电压；并且所述一个或多个处理器被配置为，判断在电池单体电压因所述电池组中所包括的每个电池单体的放电而下降的同时每单位放电量的电池单体电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：铃木健太郎，佐藤润，山田浩次，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：