本公開涉及鋰離子二次電池的管理方法及電池管理系統(tǒng)，更特定地說，涉及鋰離子二次電池的充電狀態(tài)的推定技術(shù)。

背景技術(shù)：

1、日本特開2008-243373號公報公開了一種按照電池模型推定二次電池的內(nèi)部狀態(tài)的、二次電池的狀態(tài)推定裝置。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、始終存在高精度地推定鋰離子二次電池的充電狀態(tài)(soc：state?of?charge，荷電狀態(tài))的需求。期望例如通過對如日本特開2008-243373號公報中公開的電池模型進(jìn)行改良來提高鋰離子二次電池的soc的推定精度。本發(fā)明人著眼于以下問題：尤其是在鋰離子二次電池的負(fù)極包含石墨系的負(fù)極活性物質(zhì)的情況下，使用電池模型高精度地推定soc并非易事。

2、本公開是為了解決上述課題而完成的，本公開的目的之一在于，高精度地推定具有包含石墨系的負(fù)極活性物質(zhì)的負(fù)極的、鋰離子二次電池的soc。

3、(1)本公開的某方面涉及的鋰離子二次電池的管理方法對鋰離子二次電池進(jìn)行管理，該鋰離子二次電池具有包含石墨系的負(fù)極活性物質(zhì)和負(fù)極集電體的負(fù)極。管理方法包括使用用于推定鋰離子二次電池的內(nèi)部狀態(tài)的電池模型而由處理器推定鋰離子二次電池的soc的步驟。電池模型是利用各自表示鋰離子的電荷移動反應(yīng)的易發(fā)生程度的多種粒子來表現(xiàn)負(fù)極活性物質(zhì)的多粒子模型。在多種粒子中，構(gòu)造參數(shù)及材料物性參數(shù)中的至少一方彼此不同。構(gòu)造參數(shù)包括負(fù)極活性物質(zhì)的粒徑、負(fù)極活性物質(zhì)與負(fù)極集電體之間的距離、負(fù)極的厚度、負(fù)極活性物質(zhì)的粒子的疏密、負(fù)極活性物質(zhì)的粒徑的頻度分布、以及負(fù)極中包含的導(dǎo)電助劑的分布中的至少一者。材料物性參數(shù)包括負(fù)極活性物質(zhì)及負(fù)極集電體的每種材料的電阻率。進(jìn)行推定的步驟包括第一步驟至第四步驟。第一步驟是針對多種粒子中的作為對象的每種粒子，基于該粒子中包含的鋰量的前次值算出反應(yīng)過電壓的步驟。第二步驟是針對作為對象的每種粒子，基于反應(yīng)過電壓算出該粒子的反應(yīng)電流密度的步驟。第三步驟是針對作為對象的每種粒子，基于反應(yīng)電流密度算出該粒子中包含的鋰量的本次值的步驟。第四步驟是算出多種粒子各自之中的鋰量的本次值的平均值作為鋰離子二次電池的soc的步驟。

4、詳情后述，在鋰離子二次電池的負(fù)極包含石墨系的負(fù)極活性物質(zhì)的情況下，由石墨的階梯(stage)構(gòu)造引起的斜率變化呈現(xiàn)在soc-ocv曲線中。該斜率變化根據(jù)鋰離子二次電池的充放電的方式(后述的開始soc及電流速率)而不同。在以往的電池模型中，難以再現(xiàn)這樣的soc-ocv曲線。與此相對，根據(jù)上述(1)的方法，在soc-ocv曲線中，能夠?qū)⒂墒碾A梯構(gòu)造引起的斜率變化忠實地再現(xiàn)于實際的斜率變化。因此，能夠高精度地推定具有包含石墨系的負(fù)極活性物質(zhì)的負(fù)極的、鋰離子二次電池的soc。

5、(2)算出鋰量的步驟包括：針對作為對象的每種粒子，算出基于鋰離子的固相擴(kuò)散的、鋰量的時間變化的步驟。(3)固相擴(kuò)散由示出具有與鋰離子的擴(kuò)散速度相應(yīng)的時間常數(shù)的、一階滯后的舉動的關(guān)系式來表示。

6、根據(jù)上述(2)、(3)的方法，通過考慮固相擴(kuò)散，能夠更加忠實地再現(xiàn)斜率變化的錯位(soc-ocv曲線的向soc方向的偏移)。因此，能夠進(jìn)一步提高鋰離子二次電池的soc的推定精度。

7、(4)在電池模型中，通過針對由作為對象的粒子表現(xiàn)的每個構(gòu)造參數(shù)或材料物性參數(shù)設(shè)定加權(quán)，與未設(shè)定該加權(quán)的情況相比，削減了粒子數(shù)量。

8、根據(jù)上述(4)的方法，通過針對每個構(gòu)造參數(shù)或材料物性參數(shù)設(shè)定加權(quán)，與假定所有粒子具有彼此不同的構(gòu)造參數(shù)或材料物性參數(shù)的情況相比，粒子數(shù)量得以削減。因此，能夠減少處理器的運(yùn)算負(fù)荷。

9、(5)鋰離子二次電池具有包含正極活性物質(zhì)的正極。正極活性物質(zhì)是平坦區(qū)域較大的材料。平坦區(qū)域是與soc變化相伴的電位變化微小的區(qū)域。(6)正極活性物質(zhì)包含磷酸鐵鋰。

10、在磷酸鐵鋰等正極活性物質(zhì)中，平坦區(qū)域較大，所以由石墨的階梯構(gòu)造引起的斜率變化的影響較大。即，soc的推定精度容易降低。因此，根據(jù)上述(5)、(6)的方法，針對這樣的正極活性物質(zhì)應(yīng)用本公開涉及的鋰離子二次電池的管理方法，所以能夠高精度地推定soc的效果尤其顯著。

11、(7)本公開的另一方面涉及的電池管理系統(tǒng)具備上述處理器。

12、根據(jù)上述(7)的構(gòu)成，與上述(1)的方法同樣，能夠高精度地推定具有包含石墨系的負(fù)極活性物質(zhì)的負(fù)極的、鋰離子二次電池的soc。

13、根據(jù)結(jié)合附圖理解的本發(fā)明相關(guān)的如下詳細(xì)說明，本發(fā)明的上述及其他目的、特征、方面以及優(yōu)點變得明確。

技術(shù)特征：

1.一種鋰離子二次電池的管理方法，所述鋰離子二次電池具有包含石墨系的負(fù)極活性物質(zhì)和負(fù)極集電體的負(fù)極，其中，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子二次電池的管理方法，其中，

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋰離子二次電池的管理方法，其中，

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項所述的鋰離子二次電池的管理方法，其中，

5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項所述的鋰離子二次電池的管理方法，其中，

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋰離子二次電池的管理方法，其中，

7.一種電池管理系統(tǒng)，其具備權(quán)利要求1至3中的任一項所述的處理器。

技術(shù)總結(jié)
鋰離子二次電池的管理方法對作為鋰離子二次電池的電池進(jìn)行管理，該鋰離子二次電池具有包含石墨系的負(fù)極活性物質(zhì)和負(fù)極集電體的負(fù)極。電池模型是利用各自表示鋰離子的電荷移動反應(yīng)的易發(fā)生程度的、構(gòu)造參數(shù)及材料物性參數(shù)中的至少一方彼此不同的多種粒子來表現(xiàn)負(fù)極活性物質(zhì)的多粒子模型。管理方法包括：針對作為對象的每種粒子，基于反應(yīng)電流密度，算出該粒子中包含的鋰量的步驟；和算出多種粒子各自之中的鋰量的平均值作為電池的SOC的步驟。

技術(shù)研發(fā)人員：藤原麻衣,西勇二,近藤廣規(guī),佐佐木厳
受保護(hù)的技術(shù)使用者：豐田自動車株式會社
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19