專利名稱：電池劣化確定設(shè)備、方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及電池劣化確定設(shè)備、電池劣化確定方法和電池劣化確定系統(tǒng)，其基于電池的AC阻抗測量數(shù)據(jù)來確定電池劣化程度。
背景技術(shù)：
諸如二次電池或燃料電池之類的電池的劣化取決于再充電循環(huán)的次數(shù)、使用環(huán)境、存儲(chǔ)條件等，并且這些電池在最終超過其使用壽命時(shí)變得不可使用。為此，在此之前已·經(jīng)提出了用于確定電池劣化程度的各種方法，例如，已知一種方法，其基于通過將電池的AC阻抗測量數(shù)據(jù)擬合(fit)成該電池的等效電路模型而獲得的電路常數(shù)來確定劣化程度。作為等效電路模型，已廣泛使用的是RC兩級(jí)模型，其中，如圖9所示，兩級(jí)RC并聯(lián)電路塊連接至電阻Rl。該RC并聯(lián)電路塊中的未知電路常數(shù)為R和C，其數(shù)量為每一級(jí)兩個(gè)，由于該RC兩級(jí)模型中的未知電路常數(shù)的數(shù)量不大，因此很容易執(zhí)行擬合。通常用奈奎斯特(Nyquist)圖將AC阻抗特性表示為復(fù)阻抗特性。如圖10中所示，當(dāng)RC兩級(jí)模型被用作等效電路模型時(shí)，對(duì)于具有變形弧形復(fù)阻抗特性的電池來說，擬合誤差趨于較大。這里，在圖10中，虛線表示實(shí)際測量到的復(fù)阻抗特性，而實(shí)線表示基于通過擬合RC兩級(jí)模型而獲得的電路常數(shù)的復(fù)阻抗特性。實(shí)際電池很少具有由完美半圓形表示的復(fù)阻抗特性，而在許多情況下都具有如圖10中的虛線所示的變形弧形復(fù)阻抗特性。為此，不能說基于通過擬合RC兩級(jí)模型而獲得的電路常數(shù)的劣化確定結(jié)果總是足夠適當(dāng)?shù)?。[相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)][專利文獻(xiàn)][專利文獻(xiàn)I]日本未審查專利申請(qǐng)公開No.2004-241325通常，可以使用其中連接了三級(jí)或更多級(jí)RC并聯(lián)電路塊的等效電路來減小關(guān)于變形弧形復(fù)阻抗特性的擬合誤差。但是，待擬合的未知電路常數(shù)的數(shù)量增大。另外，已知使用一個(gè)或多個(gè)的R和CPE (恒相元件)并聯(lián)電路塊可以減小關(guān)于變形弧形AC阻抗特性的擬合誤差。這里，CPE是由[等式I]所示的阻抗ZCPE表示的非線性元件，其中將作為CPE指數(shù)的P和作為CPE常數(shù)的T用作電路常數(shù)。[等式I]Zcpe=I/(jo) pT例如，可以使用圖11所示的具有兩級(jí)R和CPE并聯(lián)電路塊的等效電路模型來減小關(guān)于圖12所示的變形弧形復(fù)阻抗特性的擬合誤差。另外，在圖12中，虛線表示實(shí)際測量到的復(fù)阻抗特性，而實(shí)線表示基于通過擬合其中連接了兩級(jí)R和CPE并聯(lián)電路塊的等效電路模型而獲得的電路常數(shù)的復(fù)阻抗特性。但是，R和CPE并聯(lián)電路塊中待擬合的未知電路常數(shù)為R、P和T，其數(shù)量為每一級(jí)三個(gè)，并且與RC兩級(jí)模型相比，即使在兩級(jí)模型中，待擬合的未知電路常數(shù)的數(shù)量仍然增大了。如果待擬合的未知電路常數(shù)的數(shù)量增大，則擬合變得復(fù)雜，并且在一些情況下，由于獲得的解為多個(gè)，因此很難或不能確定電池劣化程度。為此，期望的技術(shù)是，在不增大等效電路模型中的未知電路常數(shù)數(shù)量的情況下減小擬合誤差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)示例實(shí)施例提供了電池劣化確定設(shè)備、電池劣化確定方法和電池劣化確定系統(tǒng)，其在不增大將要用于確定電池劣化程度的等效電路模型中的未知電路常數(shù)數(shù)量的情況下減小了擬合誤差。 根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例的電池劣化確定設(shè)備，包括擬合模塊，其配置用于將AC阻抗測量數(shù)據(jù)擬合成包括至少一個(gè)電路塊的等效電路模型，以獲得該等效電路模型中的電路常數(shù)，其中所述電路塊中并聯(lián)連接一個(gè)電阻和一個(gè)恒相元件；P值保存模塊，其配置用于保存作為恒相元件指數(shù)的P值，該P(yáng)值通過將基準(zhǔn)電池的AC阻抗測量數(shù)據(jù)擬合成等效電路模型而獲得；以及劣化確定模塊，其配置用于參考電池劣化程度與等效電路模型中的電路常數(shù)之間的相關(guān)性，基于通過使用作為固定值的P值而將作為確定目標(biāo)的電池的AC阻抗測量數(shù)據(jù)擬合成等效電路模型而獲得的電路常數(shù)，來對(duì)作為確定目標(biāo)的電池執(zhí)行劣化確定。劣化確定模塊可以被配置為當(dāng)所獲得的電路常數(shù)所確定的擬合誤差等于或大于基準(zhǔn)值時(shí)，確定作為確定目標(biāo)的電池的使用是不適當(dāng)?shù)?。電池劣化確定設(shè)備還可以包括擬合初始值設(shè)置模塊，其配置用于在擬合模塊執(zhí)行擬合之前設(shè)置電路常數(shù)的初始值，其中，擬合初始值設(shè)置模塊被配置為當(dāng)AC阻抗測量數(shù)據(jù)被表示為奈奎斯特圖時(shí)，使用Zim=O的過零點(diǎn)以及利用了 dZim/dZre的頻率特性圖的拐點(diǎn)和零點(diǎn)的橢圓近似來設(shè)置初始值。根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例的電池劣化確定方法，包括保存作為恒相元件指數(shù)的P值，該P(yáng)值通過將基準(zhǔn)電池的AC阻抗測量數(shù)據(jù)擬合成包括至少一個(gè)電路塊的等效電路模型而獲得，其中至少一個(gè)電路塊中并聯(lián)連接一個(gè)電阻和一個(gè)恒相元件；以及參考存儲(chǔ)了電池劣化程度與等效電路模型中的電路常數(shù)之間的相關(guān)性的數(shù)據(jù)庫，基于通過使用作為固定值的P值而將作為確定目標(biāo)的電池的AC阻抗測量數(shù)據(jù)擬合成等效電路模型而獲得的電路常數(shù)，來對(duì)作為確定目標(biāo)的電池執(zhí)行劣化確定。電池劣化確定方法還可以包括通過記錄多個(gè)已知劣化程度與電路常數(shù)之間的相關(guān)性來創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫，其中，該電路常數(shù)通過使用作為固定值的P值而將劣化程度已知的電池的AC阻抗測量數(shù)據(jù)擬合成等效電路模型而獲得。根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例，可以提供電池劣化確定設(shè)備、電池劣化確定方法和電池劣化確定系統(tǒng)，其在不增大將要用于確定電池劣化程度的等效電路模型中的未知電路常數(shù)數(shù)量的情況下減小了擬合誤差。


根據(jù)以下結(jié)合附圖的示例實(shí)施例的描述，本發(fā) 明的上述及其他方面將變得顯而易見，在附圖中圖I是示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的電池劣化確定系統(tǒng)的配置的框圖；圖2是示出電池劣化確定設(shè)備的電池劣化確定操作概況的流程圖；圖3是示出對(duì)將要用于確定電池劣化程度的等效電路模型中的P值進(jìn)行設(shè)置的處理中的詳細(xì)過程的流程圖；圖4是示出作為基準(zhǔn)電池的AC阻抗的測量結(jié)果而獲得的奈奎斯特圖的示圖；圖5是示出P2的初始值和P3的初始值的設(shè)置的示圖；圖6是示出用于創(chuàng)建等效電路模型中的電路常數(shù)與劣化程度之間的相關(guān)性的處理中的詳細(xì)過程的流程圖；圖7是示出電路常數(shù)與輸出劣化量之間的相關(guān)示例的示圖；圖8是示出用于確定作為確定目標(biāo)的電池的劣化程度的處理中的詳細(xì)過程的流程圖；圖9是示出RC兩級(jí)模型示例的示圖；圖10是示出測量值和RC兩級(jí)模型的擬合結(jié)果的示圖；圖11是不出具有兩級(jí)R及CPE并聯(lián)電路塊的等效電路|旲型的不圖；圖12是示出測量值和具有兩級(jí)R及CPE并聯(lián)電路塊的等效電路模型的擬合結(jié)果的示圖；圖13是示出根據(jù)該實(shí)施例的電池劣化確定設(shè)備的硬件配置的示意圖。
具體實(shí)施例方式以下將參考附圖來描述本發(fā)明的實(shí)施例。圖I是示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的電池劣化確定系統(tǒng)的配置的框圖。如圖所示，電池劣化確定系統(tǒng)10包括電池劣化確定設(shè)備100、電路常數(shù)-劣化程度相關(guān)性數(shù)據(jù)庫200、以及AC阻抗測量設(shè)備300。電池劣化確定系統(tǒng)10可以被配置為包括上述組件的單個(gè)設(shè)備或者被配置為各獨(dú)立設(shè)備的集合。盡管作為劣化確定目標(biāo)的電池優(yōu)選地為諸如鋰離子電池之類的二次電池，但是本發(fā)明可以應(yīng)用于諸如燃料電池之類的其他電池的劣化確定。而且，本發(fā)明可以應(yīng)用于電池的SOC (充電狀態(tài))確定。根據(jù)該實(shí)施例，使用包括一個(gè)或多個(gè)電路塊的等效電路模型來進(jìn)行擬合，其中每個(gè)電路塊中并聯(lián)連接了一個(gè)電阻R和一個(gè)CPE (恒相元件)。該情況下，關(guān)于變形弧形復(fù)阻抗特性的擬合誤差減小。具體地，使用這樣的等效電路模型，其中電阻RU其中電阻R2及CPE2并聯(lián)的電路塊、其中電阻R3及CPE3并聯(lián)的電路塊、其中CPE4和電阻R5及線圈L5并聯(lián)的電路塊彼此連接，如圖11所示。但是，本發(fā)明不限于該等效電路模型，而是可以應(yīng)用任意等效電路模型，只要包括一個(gè)或多個(gè)其中并聯(lián)有一個(gè)電阻R及一個(gè)CPE的電路塊即可。
AC阻抗測量裝置300是測量作為測量目標(biāo)的電池400的AC阻抗并且在其上記錄測量結(jié)果的裝置，其包括AC阻抗測量模塊310、AC阻抗測量條件設(shè)置模塊320、和測量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊330。AC阻抗測量模塊310通過對(duì)電池400施加AC電壓或AC電流并且基于AC阻抗測量條件設(shè)置模塊320從用戶接收到的測量條件測量電流或電壓來計(jì)算AC阻抗。在多個(gè)頻率上執(zhí)行測量，并且將其結(jié)果在例如作為存儲(chǔ)區(qū)域的測量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊330上存儲(chǔ)為奈奎斯特圖數(shù)據(jù)。但是，測量AC阻抗的方法不限于上述示例中所描述的方法，而可以使用各種方法。例如，可以利用疊加了多個(gè)頻率信號(hào)的電壓波形或電流波形來測量電流波形或電壓波形，可以對(duì)該電壓波形和電流波形分別進(jìn)行離散傅立葉變換(DFT)，以獲得每個(gè)頻率成分的比率。另外，可以不測量AC阻抗而將單獨(dú)獲得的奈奎斯特圖數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在測量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊330 上。電路常數(shù)-劣化程度相關(guān)性數(shù)據(jù)庫200是記錄作為等效電路參數(shù)的電路常數(shù)與電池劣化(容量劣化、輸出劣化等)程度之間的相關(guān)性的數(shù)據(jù)庫?？梢酝ㄟ^測量作為劣化確定目標(biāo)的電池的AC阻抗、將這樣獲得的復(fù)阻抗特性擬合成等效電路模型從而獲得電路常數(shù)、 以及基于所獲得的電路常數(shù)參考電路常數(shù)-劣化程度相關(guān)性數(shù)據(jù)庫200，來確定電池劣化程度?？梢允褂弥T如基于計(jì)算機(jī)程序操作的PC之類的信息處理裝置來構(gòu)造電池劣化確定設(shè)備100。電池劣化確定設(shè)備100包括控制器110、輸入及輸出模塊120、擬合初始值設(shè)置模塊130、擬合模塊140、P值保存模塊150、以及劣化確定模塊160?？刂破?10通過使電池劣化確定設(shè)備100中的每個(gè)功能模塊憑借稍后將要描述的進(jìn)程進(jìn)行操作來控制電池劣化確定處理。輸入及輸出模塊120對(duì)到/從電路常數(shù)-劣化程度相關(guān)性數(shù)據(jù)庫200的數(shù)據(jù)輸入/輸出、以及從AC阻抗測量設(shè)備300中的測量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊330讀取數(shù)據(jù)進(jìn)行控制。輸入及輸出模塊120還接收用戶執(zhí)行的操作和設(shè)置，并且將電池劣化確定結(jié)果輸出到圖中沒有示出的顯示設(shè)備等。擬合初始值設(shè)置模塊130基于預(yù)定算法而根據(jù)從測量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊330獲得的奈奎斯特圖數(shù)據(jù)來設(shè)置等效電路模型中的電路常數(shù)的初始值。擬合模塊140使用擬合初始值設(shè)置模塊130所設(shè)置的初始值來執(zhí)行等效電路模型中的電路常數(shù)的擬合。作為擬合算法，可以采用各種已知算法。P值保存模塊150是對(duì)在作為確定目標(biāo)的電池的劣化確定處理之前在預(yù)定條件下事先獲得的P值進(jìn)行保存的存儲(chǔ)區(qū)域。劣化確定模塊160參考電路常數(shù)-劣化程度相關(guān)性數(shù)據(jù)庫200、根據(jù)通過將作為劣化測量目標(biāo)的電池的復(fù)阻抗特性擬合成等效電路而獲得的電路常數(shù)，來確定電池劣化程度。可以通過使用容量劣化量、輸出劣化量等的各種方式來表示劣化程度。接下來，將描述根據(jù)該實(shí)施例的電池劣化確定設(shè)備100的電池劣化確定操作。圖2是示出電池劣化確定操作概況的流程圖。根據(jù)該實(shí)施例，首先設(shè)置用于確定電池劣化程度的等效電路模型中的P值(S10)。即，在實(shí)際電池劣化確定之前設(shè)置等效電路模型中的P值，并且將所設(shè)置的P值用作固定值來執(zhí)行等效電路模型的擬合。該情況下，CPE中僅CPE常數(shù)T為未知電路常數(shù)，因此，即使在包括R及CPE并聯(lián)電路塊的等效電路模型中，也可以將未知電路常數(shù)的數(shù)量減少到與RC并聯(lián)電路塊的數(shù)量一樣多。從而，可以在不增大未知電路常數(shù)數(shù)量的情況下減小擬合誤差。這里，由于已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)上驗(yàn)證了，在相同類型的電池中都可以將P值看作常數(shù)值，而與電池特性沒有被極大損壞程度下的劣化程度、S0C、溫度等無關(guān)，因此，使用預(yù)設(shè)的P值來執(zhí)行作為劣化確定目標(biāo)的電池的擬合。接下來，通過使用設(shè)置的P值作為固定值進(jìn)行擬合來獲得劣化程度已知的電池的電路常數(shù)，并且創(chuàng)建等效電路模型中的電路常數(shù)與劣化程度之間的相關(guān)性數(shù)據(jù)(S20)。創(chuàng)建不同劣化程度的相關(guān)性數(shù)據(jù)，并且將其記錄在電路常數(shù)-劣化程度相關(guān)性數(shù)據(jù)庫200中。之后，可以基于所設(shè)置的P值和電路常數(shù)-劣化程度相關(guān)性數(shù)據(jù)庫200中記錄的相關(guān)性數(shù)據(jù)來重復(fù)執(zhí)行作為確定目標(biāo)的電池的劣化確定(S30)。以下將描述該處理中的詳細(xì)過程。首先，將參考圖3的流程圖來描述用于對(duì)將要用于確定電池的劣化程度的等效電路模型中的P值進(jìn)行設(shè)置的處理(SlO)中的詳細(xì)過程。 在該處理中，準(zhǔn)備作為設(shè)置P值基準(zhǔn)的電池，并且將其限制為允許獲得可以根據(jù)其指定P值而不產(chǎn)生多個(gè)解或發(fā)散解的復(fù)阻抗的電池狀態(tài)(SlOl)?？梢愿鶕?jù)其指定P值而不產(chǎn)生多個(gè)解或發(fā)散解的復(fù)阻抗特性具有在低頻區(qū)域方向上變寬的線形，例如，該特性通常為具有在諸如預(yù)定劣化狀態(tài)、低溫以及低SOC (充電狀態(tài))之類的條件下變寬的線形的特 性。由于即使當(dāng)這些條件如上述改變時(shí)也可以將P值看作常數(shù)，因此可以任意設(shè)置易于擬合的電池狀態(tài)。相反，在復(fù)阻抗特性具有近似弧形的一些情況下，擬合是發(fā)散的，因此，避免了伴隨有這種復(fù)阻抗特性的電池狀態(tài)。然后，使用AC阻抗測量設(shè)備300來測量基準(zhǔn)電池的AC阻抗(S102)。所獲得的測量數(shù)據(jù)在測量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊330上存儲(chǔ)為奈奎斯特圖。接下來，使用擬合初始值設(shè)置模塊130針對(duì)所獲得的基準(zhǔn)電池的奈奎斯特圖來設(shè)置擬合初始值(S103)。例如，可以基于以下算法來設(shè)置初始值。另外，假設(shè)已經(jīng)獲得了如圖4中所示的奈奎斯特圖作為基準(zhǔn)電池的AC阻抗的測量結(jié)果。關(guān)于Rl的初始值，獲得了作為奈奎斯特圖的過零點(diǎn)處的Zre的ZreO，并且將ZreO看作Rl的初始值。關(guān)于P2的初始值和P3的初始值，獲得了如圖5中所示的dZim(f)/DZre (f)的頻率特性，按照從較高頻率開始的順序搜索dZim(f)/DZre(f)變?yōu)榱愕狞c(diǎn)或拐點(diǎn)，并且分別將第一頻率和第二頻率看作Π和f2。但是，如果拐點(diǎn)先出現(xiàn)，則使用拐點(diǎn)處的頻率，而零點(diǎn)被忽略一次。然后，根據(jù)[等式2]所示的dZim(fl)與DZre (f I)-ZreO之比來獲得P2的初始值。[等式2] (Zre(fl)-ZreO)/Zim (fl)=2[1+cos (P2*π/2)]/sin (P2*π/2)接下來，獲得Zre 變?yōu)?Zre (f2) _Zim(f2) X 3/4、Zre (f2) _Zim(f2)/4、Zre (f2) +Zim(f2) /4、以及Zre (f2) +Zim(f2) X 3/4的點(diǎn)處的Zim。當(dāng)不存在數(shù)據(jù)點(diǎn)時(shí)，可以執(zhí)行線性內(nèi)插?；谒@得的四個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，通過已知方法近似具有平行于Zre方向的長軸的橢圓。然后，根據(jù)[等式3]獲得P3的初始值，等式3中，b表示所獲得的橢圓的長軸的長度，a表示其短軸的長度。[等式3]
b/a=2 [1+cos (P2* n /2) ]/sin (P3* π /2)另外，R2的初始值被獲得為R2= (Zre (fl) -ZreO) X 2，T2的初始值被獲得為T2=l/[(2Jifl)~P2XR2], R3的初始值被獲得為R3=b，以及T3的初始值被獲得為T3=l/[(2 π f2) ~P3XR3]。當(dāng)然，可以使用其他算法來設(shè)置每個(gè)電路常數(shù)的初始值。返回到圖3的描述，當(dāng)設(shè)置了這些初始值時(shí)，擬合模塊140使用所設(shè)置的這些初始值執(zhí)行等效電路模型的擬合(S104)。由于基準(zhǔn)電池已被限制為獲得具有在低頻區(qū)域方向上變寬的形狀的奈奎斯特圖，因此可以通過使用已知算法執(zhí)行擬合而容易地獲得每個(gè)電路常數(shù)。然后，將通過擬合獲得的電路常數(shù)中的P值(P2、P3)存儲(chǔ)在P值保存模塊150上(S105)，從而完成了對(duì)用于確定電池劣化程度的等效電路模型中的P值進(jìn)行設(shè)置的處理(SlO)0接下來，將參考圖6的流程圖來描述用于創(chuàng)建等效電路模型中的電路常數(shù)與劣化·程度之間的相關(guān)性數(shù)據(jù)的處理(S20)中的詳細(xì)過程。首先，選擇諸如容量劣化和輸出劣化之類的劣化程度已知的電池(S201)。然后，將所選擇的電池限制為滿足用于確定劣化程度的阻抗測量條件(S202)，并且使用AC阻抗測量設(shè)備300來測量AC阻抗(S203)?？梢詫㈩A(yù)定溫度、預(yù)定SOC等設(shè)置為用于確定劣化程度的阻抗測量條件。所獲得的測量數(shù)據(jù)在測量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊330上存儲(chǔ)為奈奎斯特圖。接下來，使用擬合初始值設(shè)置模塊130針對(duì)所獲得的劣化程度已知的電池的奈奎斯特圖來設(shè)置擬合初始值(S204)?？梢曰谂c上述處理(S103)中所使用的算法相同的算法來設(shè)置初始值。但是，由于P值為固定值，因此不必計(jì)算P的初始值。然后，擬合模塊140使用P值保存模塊150中保存的P值作為固定電路常數(shù)，并且使用所設(shè)置的初始值來執(zhí)行等效電路模型的擬合(S205)。由于P值為固定電路常數(shù)，因此未知電路常數(shù)的數(shù)量與RC兩級(jí)模型中的一樣。從而，可以通過利用已知算法執(zhí)行擬合來容易地獲得每個(gè)電路常數(shù)。所獲得的電路常數(shù)與已知的電池劣化程度相關(guān)聯(lián)，并且被登記為電路常數(shù)-劣化程度相關(guān)性數(shù)據(jù)庫200中的相關(guān)性數(shù)據(jù)(S206)。對(duì)不同劣化程度的電池重復(fù)執(zhí)行上述處理(S207 :否)，并且當(dāng)所登記的相關(guān)性數(shù)據(jù)項(xiàng)的數(shù)量為滿時(shí)(S207:是)，則完成了對(duì)等效電路模型中的電路常數(shù)與劣化程度之間的相關(guān)性數(shù)據(jù)進(jìn)行創(chuàng)建的處理。圖7是示出電路常數(shù)R3與輸出劣化量之間的相關(guān)性示例的示圖。如圖所示，已知等效電路模型中的R隨著充放電循環(huán)的重復(fù)而變大。接下來，將參考圖8的流程圖來描述用于確定作為確定目標(biāo)的電池的劣化程度的處理(S30)中的詳細(xì)過程。首先，將作為劣化確定目標(biāo)的電池限制為滿足確定劣化程度的阻抗測量條件(S301)。具體地，將溫度、SOC等限制為與用于對(duì)等效電路模型中的電路常數(shù)與劣化程度之間的相關(guān)性數(shù)據(jù)進(jìn)行創(chuàng)建的處理(S20)中的溫度、SOC具有相同水平。然后，使用AC阻抗測量設(shè)備300來測量作為確定目標(biāo)的電池的AC阻抗(S302)。所獲得的測量數(shù)據(jù)在測量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊330上作為奈奎斯特圖存儲(chǔ)。接下來，使用擬合初始值設(shè)置模塊130針對(duì)所獲得的作為確定目標(biāo)的電池的奈奎斯特圖來設(shè)置擬合初始值(S303)?？梢曰谂c上述處理(S103)中使用的算法相同的算法來設(shè)置初始值。但是，由于P值為固定值，因此不必計(jì)算P的初始值。然后，擬合模塊140使用P值保存模塊150中保存的P值作為固定電路常數(shù)，并且使用所設(shè)置的初始值來執(zhí)行等效電路模型的擬合(S304)。由于P值為固定電路常數(shù)，因此未知電路常數(shù)的數(shù)量與RC兩級(jí)模型中的一樣。從而，可以通過利用已知算法執(zhí)行擬合來容易地獲得每個(gè)電路常數(shù)。然后，劣化確定模塊160參考電路常數(shù)-劣化程度相關(guān)性數(shù)據(jù)庫200基于所獲得的電路常數(shù)來確定作為確定目標(biāo)的電池的劣化程度(S305)。確定結(jié)果輸出到圖中沒有示出的顯示設(shè)備、打印設(shè)備或相似設(shè)備(S306)，從而完成了確定作為確定目標(biāo)的電池的劣化程度的處理(S30)。盡管在該實(shí)施例中可以減小擬合誤差，但是當(dāng)電池處于劣化后的不可使用狀態(tài)時(shí)，則包括P值在內(nèi)的特性波動(dòng)并且擬合誤差變大。為此，劣化確定模塊160可以獲得利用作為擬合結(jié)果而獲得的電路常數(shù)計(jì)算出的·復(fù)阻抗特性與作為測量結(jié)果而獲得的復(fù)阻抗特性之間的平方誤差，并且當(dāng)該平方誤差等于或大于預(yù)設(shè)基準(zhǔn)值時(shí)，可以通過輸入及輸出模塊120輸出指示該電池的使用不適當(dāng)?shù)拇_定結(jié)果。之后，將關(guān)于硬件組件來描述根據(jù)本實(shí)施例的電池阻抗測量設(shè)備。圖13是示出根據(jù)本實(shí)施例的電池劣化確定設(shè)備100的硬件配置的簡要示圖。如圖13所示，電池劣化確定設(shè)備100包括CPU I、讀取器2、存儲(chǔ)器3、存儲(chǔ)設(shè)備4、通信單元5和用戶接口 6。CPU I (例如，處理器)可以用作圖I中所示的控制器110、輸出及輸出模塊120、擬合初始值設(shè)置模塊130、擬合模塊140、P值保存模塊150、和劣化確定模塊160。存儲(chǔ)器3可以為諸如R0M、RAM或閃存之類的任意類型的存儲(chǔ)器。當(dāng)CPU I執(zhí)行程序時(shí)，存儲(chǔ)器3可以用作CPU I的工作存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)設(shè)備4被配置來存儲(chǔ)將由CPU I執(zhí)行的程序和/或由各組件所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)(例如，P值)。存儲(chǔ)設(shè)備4可以為諸如硬盤驅(qū)動(dòng)器(HDD)或固態(tài)驅(qū)動(dòng)器(SSD)之類的任意類型的存儲(chǔ)設(shè)備。包括使CPU I執(zhí)行由電池劣化確定設(shè)備100所進(jìn)行的各操作的指令的程序可以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)設(shè)備4中或諸如藍(lán)光光盤(商標(biāo))、DVD、CD、軟盤、閃存、或磁光(MO)盤之類的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中。讀取器2被配置來將上述計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中存儲(chǔ)的程序讀取到存儲(chǔ)器3中。該程序也可以通過通信單元5從網(wǎng)絡(luò)(例如，因特網(wǎng))上的另一設(shè)備(例如，服務(wù)器)下載。使用圖13中所示的該配置，CPU I被配置來根據(jù)從閱讀器2讀取的或者通過通信單元5下載的程序執(zhí)行電池劣化確定設(shè)備100所執(zhí)行的各操作。在根據(jù)該實(shí)施例的劣化程度確定中，使用包括電路塊的等效電路模型來執(zhí)行擬合，可以減小擬合誤差，如上所述，其中每個(gè)電路塊中并聯(lián)一個(gè)電阻R和一個(gè)CPE。從而，可以增強(qiáng)確定結(jié)果的適當(dāng)性。而且，在CPE中的電路常數(shù)當(dāng)中，P值為固定值，因此，待擬合的未知電路常數(shù)的數(shù)量與RC模型中的一樣，這方便了擬合。
權(quán)利要求
1.一種電池劣化確定設(shè)備,包括 擬合模塊，其配置用于將AC阻抗測量數(shù)據(jù)擬合成包括至少一個(gè)電路塊的等效電路模型，以獲得所述等效電路模型中的電路常數(shù)，其中所述電路塊中并聯(lián)連接了一個(gè)電阻和一個(gè)恒相元件； P值保存模塊，其配置用于保存作為所述恒相元件指數(shù)的P值，該P(yáng)值通過將基準(zhǔn)電池的AC阻抗測量數(shù)據(jù)擬合成所述等效電路模型而獲得；以及 劣化確定模塊，其配置用于參考電池劣化程度與所述等效電路模型中的電路常數(shù)之間的相關(guān)性，基于通過使用作為固定值的P值而將作為確定目標(biāo)的電池的AC阻抗測量數(shù)據(jù)擬合成所述等效電路模型而獲得的電路常數(shù)，來對(duì)作為確定目標(biāo)的電池執(zhí)行劣化確定。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電池劣化確定設(shè)備， 其中，所述劣化確定模塊被配置為當(dāng)所獲得的電路常數(shù)所確定的擬合誤差等于或大于基準(zhǔn)值時(shí)，確定作為確定目標(biāo)的電池的使用是不適當(dāng)?shù)摹?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的電池劣化確定設(shè)備，還包括 擬合初始值設(shè)置模塊，其配置用于在所述擬合模塊執(zhí)行擬合之前設(shè)置所述電路常數(shù)的初始值， 其中，所述擬合初始值設(shè)置模塊被配置為當(dāng)AC阻抗測量數(shù)據(jù)被表示為奈奎斯特圖時(shí)，使用Zim=O的過零點(diǎn)以及利用了 dZim/dZre的頻率特性圖的拐點(diǎn)和零點(diǎn)的橢圓近似來設(shè)置所述初始值。
4.一種電池劣化確定方法,包括 保存作為恒相元件指數(shù)的P值，該P(yáng)值通過將基準(zhǔn)電池的AC阻抗測量數(shù)據(jù)擬合成包括至少一個(gè)電路塊的等效電路模型而獲得，其中所述電路塊中并聯(lián)連接了一個(gè)電阻和所述恒相元件；以及 參考存儲(chǔ)了電池劣化程度與所述等效電路模型中的電路常數(shù)之間的相關(guān)性的數(shù)據(jù)庫，基于通過使用作為固定值的P值而將作為確定目標(biāo)的電池的AC阻抗測量數(shù)據(jù)擬合成所述等效電路模型而獲得的電路常數(shù)，來對(duì)作為確定目標(biāo)的電池執(zhí)行劣化確定。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池劣化確定方法，還包括 通過記錄多個(gè)已知劣化程度與電路常數(shù)之間的相關(guān)性來創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫，其中，所述電路常數(shù)通過使用作為固定值的P值而將劣化程度已知的電池的AC阻抗測量數(shù)據(jù)擬合成所述等效電路模型而獲得。
6.—種電池劣化確定系統(tǒng),包括 AC阻抗測量設(shè)備，其配置用于測量電池的AC阻抗； 電池劣化確定設(shè)備，其包括擬合模塊，所述擬合模塊配置用于將從所述AC阻抗測量設(shè)備獲得的AC阻抗測量數(shù)據(jù)擬合成包括至少一個(gè)電路塊的等效電路模型以獲得該等效電路模型中的電路常數(shù)，其中所述電路塊中并聯(lián)連接了一個(gè)電阻和一個(gè)恒相元件；以及 數(shù)據(jù)庫，其配置用于存儲(chǔ)電池劣化程度與所述等效電路模型中的電路常數(shù)之間的相關(guān)性，其中， 所述電池劣化確定設(shè)備還包括 P值保存模塊，其配置用于保存作為所述恒相元件指數(shù)的P值，該P(yáng)值通過將從所述AC阻抗測量設(shè)備獲得的基準(zhǔn)電池的AC阻抗測量數(shù)據(jù)擬合成等效電路模型而獲得；以及劣化確定模塊，其配置用于參考數(shù)據(jù)庫，基于通過使用作為固定值的P值而將從AC阻抗測量設(shè)備獲得 的作為確定目標(biāo)的電池的AC阻抗測量數(shù)據(jù)擬合成所述等效電路模型而獲得的電路常數(shù)，來對(duì)作為確定目標(biāo)的電池執(zhí)行劣化確定。
全文摘要
本發(fā)明公開了電池劣化確定設(shè)備、方法和系統(tǒng)。電池劣化確定設(shè)備包括擬合模塊，其配置用于將AC阻抗測量數(shù)據(jù)擬合成包括至少一個(gè)電路塊的等效電路模型，以獲得該等效電路模型中的電路常數(shù)，其中所述電路塊中并聯(lián)連接了一個(gè)電阻和一個(gè)恒相元件；P值保存模塊，其配置用于保存作為恒相元件指數(shù)的P值，該P(yáng)值通過將基準(zhǔn)電池的AC阻抗測量數(shù)據(jù)擬合成等效電路模型而獲得；以及劣化確定模塊，其配置用于參考電池劣化程度與等效電路模型中的電路常數(shù)之間的相關(guān)性，基于通過使用作為固定值的P值而將作為確定目標(biāo)的電池的AC阻抗測量數(shù)據(jù)擬合等效電路模型而獲得的電路常數(shù)，來對(duì)作為確定目標(biāo)的電池執(zhí)行劣化確定。
文檔編號(hào)G01R31/36GK102901928SQ201210260429
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月25日
發(fā)明者田中龍?zhí)?申請(qǐng)人:橫河電機(jī)株式會(huì)社