专利名称：电池的状态预测系统、方法及程序的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于推定在各种电子设备、电动设备等中利用的二次电池的状态的系统、方法及程序。
背景技术：
近年来，由于全球变暖和石油资源枯竭的担忧，期望向低碳社会转移。作为这个活动的一环，在电力网络中使用二次电池的电力交互、在工厂内使用二次电池的峰值漂移、从使用石油能源的内燃机向使用电力能源的电动机的动力系统的变化等，各产业领域中二次电池的重要性正在增加。此外，二次电池存在反复充放电、和充电率逐渐降低的问题。在使用二次电池作为驱动源的汽车中，二次电池的性能降低与续航距离的降低和其他的行驶功能相关联，呈现安全上的问题。因此，现有技术中，提出推定二次电池的状态的各种技术。特开平9-215207号公报公开了以下技术在监视具有放电/充电循环的电池的系统中，使用神经网络，提供关于到达预先被设定的电池放电电压的阈值的瞬间的预测信息。特开平11-32442号公报公开了以下技术为了能够对电动机等的负荷和蓄电池的充放电电压和电流进行数字处理，由A/D变换器5和A/D变换器6将电压和电流变换为数字信号，并且，由电压的频率变换器和电流的频率变换器将电流和电压变换为复式频谱，由阻抗计算部从求得的蓄电池使用时的电压V和电流I的复式频谱计算阻抗，从工作中的蓄电池求得作为阻抗的特征量的半径rj，将这个半径rj和预先求得并预先存储于电池剩余容量计算部的半径ri相比较，从互相的关系推定蓄电池剩余容量。特开2002-319438号公报公开了以下技术为了将组装有电池组的车辆的混合传导机构等首尾很好地工作，正确且再现性很好地推定电池充电状态，生成记述电池的状态的状态矢量，预测状态矢量的应答，测量电池的应答，决定电池的状态，从而基于被预测的应答及被测量的应答之间的差异修正状态矢量。特开2011-38857号公报公开了以下技术其涉及未进行电池的完全的充放电且在短时间精度很好地进行容量维持率的判定的容量维持率判定装置，容量维持率判定装置包含阻抗测量部及容量推定部，从信号发生部向电池给予交流信号，基于对交流信号的来自电池的应答信号由阻抗测量部算出交流阻抗的频率特性，从算出的频率特性决定特征频率，容量推定部包括存储器及判断部，在存储器中存储电池的温度和特征频率和容量维持率的关系，判断部基于由温度检查部检查的电池的温度、决定的特征频率、在存储器中存储的关系判定电池10的容量维持率。上述以前技术公开了根据基于工作中的电池的阻抗的特征量、来自电池的应答信号测量的交流阻抗的频率特性、电池的温度等推定电池的性能的技术，但是由于这并非考虑电池内部状态的电池的性能推定技术，也未考虑电池的利用履历，作为电池的退化预测，存在缺乏正确性这样的问题。由此，在智能电网、工厂、电动汽车等的实际运用下，电池有多种使用方法。对那样的所有使用模式由于不可能在事前进行退化试验，必须将有限的退化试验结果组合，以预测作为各种使用方法的电池的退化。为此，在多数情况下，需要在实际运用下监测电池的状态(容量维持率、温度、导电量)。一方面，特别是，在锂离子电池等中，已知通道法模型为退化的模型。可是，现有的通道法的用法，从保证这个观点，在事前保证的条件内在对电池来说最严酷的退化环境下在一定期间之间，进行电池退化试验，由通道法来噪音消除这个结果，外插等的方法是主要的。可是，现有的技术不可能对各种退化环境进行预测，难以采用在各种退化环境下的使用履历来更新模型。现有技术文献专利文献专利文献1:特开平9-215207号公报专利文献2 :特开平11-32442号公报专利文献3 :特开2002-319438号公报专利文献4 :特开2011-38857号公报

发明内容
因此，本发明的目的在于提供，对各种退化环境可以预测，并且采用各种退化环境的使用履历，可以更新模型这样的电池的状态预测技术。本发明的另一目的在于提供，采用从市场中上市的大量的电动汽车收集的实际行驶下的电池履历数据，更新模型，从而可以精致化的电池的状态预测技术。本发明的基本的思想是将电池的随时间部分和通电部分分开而进行模型化。SP，是通过各温度/SOC的滞留频度(滞留时的通电量)的线形和，由容量维持率退化量决定这样的模型。在预先分解为各温度/SOC的退化分量下，能在各种退化环境下进行退化预测。因为这个目的，根据本发明，以T为温度，S为S0C，准备放电系数ah(T，S)，通电系数ac(T，S)的表。另一方面，在电池的另外的模型中，容量维持率y记述为y=f(z，t)。在这里，z是退化速度系数，t是时间。特别是，在锂离子电池中，已知下述的式的通道法模型。数I
权利要求
1.一种通过计算机的处理用于电池的退化预测的处理方法，包括以下步骤 准备用于对每个不同SOC和不同温度记录随时间退化率的变量的表； 准备用于对每个不同SOC和不同温度记录通电退化率的变量的表； 接受包括以下内容的数据在预定期间，每个不同SOC和不同温度的上述电池的滞留时间、每个不同SOC和不同温度的上述电池的通电量、上述预定期间的最初的容量维持率、和上述预定期间的最后的容量维持率； 通过适用上述电池所给予的模型的计算式，由上述预定期间的最初的容量维持率和上述预定期间的最后的容量维持率的数据，计算退化速度系数； 以使如下的线形和模型式以及上述退化速度系数的差减少的方式对每个SOC和温度的值决定随时间退化率的值和通电退化率的值并保存上述表的数据，上述线形和模型式为对每个不同SOC和不同温度将用于记录上述随时间退化率的变量和上述电池的滞留时间的积相加的值，以及，对每个不同SOC和不同温度将用于记录上述通电退化率的变量和上述电池的通电量的积相加的值的和； 上述随时间退化率的排列和上述通电退化率的排列，随后在电池的退化预测中使用。
2.如权利要求1所述的方法，上述电池是锂离子电池，计算上述退化速度系数的计算式为基于通道法模型。
3.如权利要求1所述的方法，对每个上述SOC和温度的值决定随时间退化率的值和通电退化率的值的步骤，通过求解程序来解出。
4.一种电池的退化预测方法，包括以下步骤 读入由权利要求1的方法制作的上述表的数据； 读入将来的退化环境的数据； 使用上述表的数据和上述将来的退化环境的数据，通过上述线形和模型式计算容量维持率退化量； 通过将上述计算的容量维持率退化量适用于上述模型的计算式，求得退化预测值。
5.一种通过计算机的处理用于电池的退化预测的处理程序，在上述计算机中执行以下步骤 准备用于对每个不同SOC和不同温度记录随时间退化率的变量的表； 准备用于对每个不同SOC和不同温度记录通电退化率的变量的表； 接受包括以下内容的数据在预定期间，每个不同SOC和不同温度的上述电池的滞留时间、每个不同SOC和不同温度的上述电池的通电量、上述预定期间的最初的容量维持率、和上述预定期间的最后的容量维持率； 通过适用上述电池所给予的模型的计算式，由上述预定期间的最初的容量维持率和上述预定期间的最后的容量维持率的数据，计算退化速度系数； 以使如下的线形和模型式以及上述退化速度系数的差减少的方式对每个SOC和温度的值决定随时间退化率的值和通电退化率的值并保存上述表的数据，上述线形和模型式为对每个不同SOC和不同温度将用于记录上述随时间退化率的变量和上述电池的滞留时间的积相加的值，以及，对每个不同SOC和不同温度将用于记录上述通电退化率的变量和上述电池的通电量的积相加的值的和； 上述随时间退化率的排列和上述通电退化率的排列，随后在电池的退化预测中使用。
6.如权利要求5所述的程序，上述电池是锂离子电池，计算上述退化速度系数的计算式为基于通道法模型。
7.如权利要求5所述的程序，对每个上述SOC和温度的值决定随时间退化率的值和通电退化率的值的步骤，通过求解程序来解出。
8.一种电池的退化预测程序，包括以下步骤 读入由权利要求1的方法制作的上述表的数据； 读入将来的退化环境的数据； 使用上述表的数据和上述将来的退化环境的数据，通过上述线形和模型式计算容量维持率退化量； 通过将上述计算的容量维持率退化量适用于上述模型的计算式，求得退化预测值。
9.一种通过计算机的处理用于电池的退化预测的系统，执行以下装置 存储装置； 在上述存储装置中准备的用于对每个不同SOC和不同温度记录随时间退化率的变量的表及用于对每个不同SOC和不同温度记录通电退化率的变量的表； 保持包括以下内容的数据的在预定期间，每个不同SOC和不同温度的上述电池的滞留时间、每个不同SOC和不同温度的上述电池的通电量、上述预定期间的最初的容量维持率、和上述预定期间的最后的容量维持率； 通过适用上述电池所给予的模型的计算式，由上述预定期间的最初的容量维持率和上述预定期间的最后的容量维持率的数据，计算退化速度系数的装置； 以使如下的线形和模型式以及上述退化速度系数的差减少的方式对每个SOC和温度的值决定随时间退化率的值和通电退化率的值并保存上述表的数据的装置，上述线形和模型式为对每个不同SOC和不同温度将用于记录上述随时间退化率的变量和上述电池的滞留时间的积相加的值，以及，对每个不同SOC和不同温度将用于记录上述通电退化率的变量和上述电池的通电量的积相加的值的和； 上述随时间退化率的排列和上述通电退化率的排列，随后在电池的退化预测中使用。
10.如权利要求9所述的系统，上述电池是锂离子电池，计算上述退化速度系数的计算式为基于通道法模型。
11.如权利要求9所述的系统，对每个上述SOC和温度的值决定随时间退化率的值和通电退化率的值的装置，通过求解程序来解出。
12.—种电池的退化预测系统，包括 读入由权利要求9的方法制作的上述表的数据的装置； 读入将来的退化环境的数据的装置； 使用上述表的数据和上述将来的退化环境的数据，通过上述线形和模型式计算容量维持率退化量的装置； 通过将上述计算的容量维持率退化量适用于上述模型的计算式，求得退化预测值的装置。
全文摘要
提供对各种退化环境可以预测，并且采用各种退化环境的使用履历，可以更新模型这样的电池的状态预测技术。将电池的随时间部分和通电部分分开而进行模型化。即，是通过各温度/SOC的滞留频度(滞留时的通电量)的线形和，由容量维持率退化量决定这样的模型。在预先分解为各温度/SOC的退化分量下，能在各种退化环境下进行退化预测。根据本发明，将分成电池的随时间部分和通电部分的模型、和通道法等的计算模型组合而构成目的函数，使用求解程序等，以T为温度，S为SOC，制作放电系数ah(T，S)、通电系数ac(T，S)的表。一旦制作了这样的表，则可利用这个表，计算电池的退化预测。
文档编号G01R31/36GK103048625SQ201210392219
公开日2013年4月17日 申请日期2012年10月16日 优先权日2011年10月17日
发明者高桥俊博, 天野正己, 恐神贵行, 井手刚 申请人:国际商业机器公司