二次電池的內(nèi)部電阻推定方法、輸出控制方法以及車輛技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及二次電池的內(nèi)部電阻推定方法、輸出控制方法以及車輛。一種用于二次電池的內(nèi)部電阻推定方法包括：獲取初始內(nèi)部電阻值和溫度過程信息，所述溫度過程信息包括電池溫度和有關(guān)已記錄所述電池溫度的時間的時間信息；基于所述溫度過程信息，推定在從預(yù)定基準時間經(jīng)過預(yù)定時間后所述內(nèi)部電阻值的增加量；基于溫度過程信息，推定由正極的充電狀態(tài)的使用范圍與負極的充電狀態(tài)的使用范圍之間的相對變化造成的所述二次電池的所述內(nèi)部電阻值的減少量；以及基于所述增加量和所述減少量，計算在經(jīng)過所述預(yù)定時間后的內(nèi)部電阻變化。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及基于二次電池的使用狀態(tài)推定二次電池的內(nèi)部電阻的內(nèi)部電阻推定方法、利用所述內(nèi)部電阻推定方法的二次電池輸出控制方法、以及使用所述輸出控制方法的車輛。
技術(shù)介紹
與現(xiàn)有電池相比，非水電解質(zhì)二次電池的重量更輕，功率密度更高，因此，非水電解質(zhì)二次電池例如有利地被用作車載高功率電源。特別是，在需要高功率密度的應(yīng)用中有利地使用鋰離子二次電池。眾所周知，二次電池的性能隨著二次電池的使用而發(fā)生劣化。可以認為，劣化的主要原因是因為二次電池的重復(fù)充電和放電導(dǎo)致電池單體的內(nèi)部電阻增加。當內(nèi)部電阻增加時，二次電池的容量必然減小，并且充電率、溫度特性等也會劣化。為此，建議一種在使用二次電池時推定二次電池劣化程度的方法(例如參閱公開號為2014-149280的日本專利申請(JP2014-149280A)以及公開號為2012-185122的日本專利申請(JP2012-185122A))。例如，JP2014-149280A公開一種不在實際使用期間，而是根據(jù)特定條件下的充電或放電曲線推定二次電池劣化程度的推定方法，此方法不耗費成本或時間。在此推定方法中，基于二次電池的內(nèi)部電阻的增加量推定劣化程度。如果在不同溫度處測量的數(shù)據(jù)被相互比較，分析結(jié)果的變化便會增加。因此，內(nèi)部電阻被分為三個分量，即，反應(yīng)電阻、歐姆電阻以及擴散電阻，將這三個分量校正為預(yù)定基準溫度處的電阻，然后計算劣化程度。JP2012-185122A公開一種除了考慮使用后的電池內(nèi)部電阻值之外，還通過考慮異常歷史來計算二次電池劣化程度的方法。在JP2012-185122A中，通過將基于異常歷史的溫度和充電程度的校正值加到正規(guī)化后的劣化程度來進一步準確地推定劣化程度。通過將每個個體二次電池的內(nèi)部電阻正規(guī)化到預(yù)定基準溫度和預(yù)定基準充電程度來計算正規(guī)化后的劣化程度。
技術(shù)實現(xiàn)思路
但是，JP2014-149280A中描述的推定方法是一種針對極度簡化的電池行為的分析，因此，這種推定方法不支持需要進一步高度準確地推定劣化程度的情況。在JP2012-185122A描述的技術(shù)中，通過考慮異常歷史來推定劣化程度；但是仍然存在提高推定準確性的空間。本專利技術(shù)的一方面提供高度準確的或較簡單的二次電池內(nèi)部電阻推定方法。本專利技術(shù)的另一方面利用二次電池的內(nèi)部電阻推定方法，另外還提供允許更有效地使用二次電池的二次電池控制方法。在根據(jù)本領(lǐng)域的用于二次電池的劣化推定方法中，主要評估已用二次電池的可重用性。為此，可以在就安全性而言大幅簡化程序的同時推定劣化程度。被用作驅(qū)動車輛的電源等的二次電池的耐用年限的目標約為十年。被用作驅(qū)動車輛的電源的二次電池被控制為在相當嚴格的條件下進行充電或放電，以便至少在此耐用時段內(nèi)確保用戶安全。為此，通過進一步高度準確地實時推定二次電池的劣化程度，能夠在確保安全的同時發(fā)揮出二次電池的更高性能。本專利技術(shù)的第一方面提供一種用于二次電池的內(nèi)部電阻推定方法，所述二次電池包括正極和負極。所述內(nèi)部電阻推定方法包括：獲取所述二次電池的初始內(nèi)部電阻值和溫度過程信息，所述二次電池是評估對象，所述溫度過程信息包括所述二次電池在使用時的電池溫度和有關(guān)已記錄所述電池溫度的時間的時間信息，所述初始內(nèi)部電阻值是所述二次電池在預(yù)定基準時間的內(nèi)部電阻值；基于所述溫度過程信息，推定在從所述預(yù)定基準時間經(jīng)過預(yù)定時間后所述二次電池的所述內(nèi)部電阻值的增加量；基于所述溫度過程信息，推定在從所述預(yù)定基準時間經(jīng)過所述預(yù)定時間后，由所述正極的充電狀態(tài)的使用范圍與所述負極的充電狀態(tài)的使用范圍之間的相對變化造成的所述二次電池的所述內(nèi)部電阻值的減少量；基于所述增加量和所述減少量，計算在從所述預(yù)定基準時間經(jīng)過所述預(yù)定時間中的內(nèi)部電阻變化；以及基于所述初始內(nèi)部電阻值和所述內(nèi)部電阻變化，獲得在從所述預(yù)定基準時間經(jīng)過所述預(yù)定時間后的所述二次電池的推定內(nèi)部電阻值。根據(jù)上述方面，考慮了所述二次電池的重復(fù)充電和放電造成的可能在所述二次電池的所述正極的所述充電狀態(tài)的使用范圍與所述二次電池的所述負極的所述充電狀態(tài)的使用范圍之間發(fā)生的相對變化(下文簡稱為容量偏差)對所述二次電池的所述內(nèi)部電阻值的影響。每個電極的所述充電狀態(tài)的所述使用范圍可以被視為所述二次電池的充電或放電的使用與所述電極的充電容量的比率的范圍。也就是說，所述二次電池的所述內(nèi)部電阻值在考慮以下事件的情況下被推定：即，所述正極的電阻隨著容量偏差減小，并且所述內(nèi)部電阻值減小。由所述容量偏差導(dǎo)致的所述內(nèi)部電阻值的減少不在本領(lǐng)域中的推定所述二次電池的劣化程度時反映。借助根據(jù)上述方面的配置，例如能夠在考慮所述二次電池的所述內(nèi)部電阻值的增加量因所述容量偏差而變?yōu)樨撝档那闆r下，進一步高度準確地推定所述二次電池的所述內(nèi)部電阻值。在本說明書中，使用二次電池表示在預(yù)定條件下給所述二次電池充電或放電。所述第一方面可以包括準備第一數(shù)據(jù)，所述第一數(shù)據(jù)包括標準二次電池的溫度與電阻增加系數(shù)之間的關(guān)系。所述標準二次電池具有與所述二次電池相同的規(guī)格。所述電阻增加系數(shù)是每預(yù)定單位時間所述標準二次電池的所述內(nèi)部電阻的增加量。在所述第一方面，推定所述內(nèi)部電阻值的所述增加量可以包括：基于所述溫度過程信息，計算所述二次電池被保持在每個預(yù)定溫度處的保持時間的累積值；以及通過使用在每個預(yù)定溫度處的所述保持時間的所述累積值和在每個預(yù)定溫度處的所述電阻增加系數(shù)，計算在從所述預(yù)定基準時間經(jīng)過所述預(yù)定時間中的所述二次電池的所述內(nèi)部電阻值的所述增加量。在上述方面，計算所述內(nèi)部電阻值的所述增加量可以包括：通過使用在每個溫度處的所述保持時間的累積量和在每個溫度處的所述電阻增加系數(shù)，計算在從所述基準時間經(jīng)過所述預(yù)定時間后的所述二次電池的所述內(nèi)部電阻值；以及基于在從所述基準時間經(jīng)過所述預(yù)定時間后的所述二次電池的所述內(nèi)部電阻值和所述初始內(nèi)部電阻值，獲得所述內(nèi)部電阻值的所述增加量。在上述方面，所述第一數(shù)據(jù)可以包括關(guān)于所述二次電池的所述充電狀態(tài)與所述電阻增加系數(shù)之間的關(guān)系的信息。基本可以根據(jù)諸如環(huán)境溫度之類的條件來確定所述二次電池的所述電阻增加系數(shù)。所述電阻增加系數(shù)可以被視為隨著內(nèi)部電阻增加速率的增大而增大的系數(shù)。通過利用所述電阻增加系數(shù)和所述二次電池被保持在每個溫度處的累積保持時間，能夠簡單而高度準確地計算所述內(nèi)部電阻值的增加量。在上述方面，可以在以下時段(1)至(4)中的任何一個或以下時段(1)至(4)中的兩個或更多個的組合期間獲取所述溫度過程信息：(1)在所述電池的使用期間；(2)在所述電池的未使用期間，并且從所述電池的使用結(jié)束起的選定時段期間；(3)當一天的最高氣溫與最低氣溫之間的溫度差大于或等于10℃時；以及(4)當一個月的平均溫度的變化大于或等于5℃時。由溫度變化導(dǎo)致的電阻的增加可以明顯地促成所述二次電池的所述內(nèi)部電阻的增加。在上述方面，不僅在所述二次電池的使用期間，而且甚至還在所述電池的未使用期間確定所述電池的溫度變化對所述內(nèi)部電阻的影響較大時，也考慮此時的溫度過程。在上述方面，如上所述，通過利用每個溫度處的累積保持時間，能夠在計算所述內(nèi)部電阻值的增加量時簡單地反映長期溫度過程信息。因此，能夠進一步高度精確地推定所述二次電池的所述內(nèi)部電阻值。所述第一方面可以包括：準備第二數(shù)據(jù)，所述第二數(shù)據(jù)包括所述標準二次電池的所述溫度、所述標準二次電池的本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種用于二次電池的內(nèi)部電阻推定方法，所述二次電池包括正極和負極，所述內(nèi)部電阻推定方法的特征在于包括：獲取所述二次電池的初始內(nèi)部電阻值和溫度過程信息，所述二次電池是評估對象，所述溫度過程信息包括所述二次電池在使用時的電池溫度和有關(guān)已記錄所述電池溫度的時間的時間信息，并且所述初始內(nèi)部電阻值是所述二次電池在預(yù)定基準時間的內(nèi)部電阻值；基于所述溫度過程信息，推定在從所述預(yù)定基準時間經(jīng)過預(yù)定時間后所述二次電池的所述內(nèi)部電阻值的增加量；基于所述溫度過程信息，推定在從所述預(yù)定基準時間經(jīng)過所述預(yù)定時間后，由所述正極的充電狀態(tài)的使用范圍與所述負極的充電狀態(tài)的使用范圍之間的相對變化造成的所述二次電池的所述內(nèi)部電阻值的減少量；基于所述增加量和所述減少量，計算在從所述預(yù)定基準時間經(jīng)過所述預(yù)定時間中的內(nèi)部電阻變化；以及基于所述初始內(nèi)部電阻值和所述內(nèi)部電阻變化，獲得在從所述預(yù)定基準時間經(jīng)過所述預(yù)定時間后的所述二次電池的推定內(nèi)部電阻值。

【技術(shù)特征摘要】
2015.06.25 JP 2015-1280921.一種用于二次電池的內(nèi)部電阻推定方法，所述二次電池包括正極和負極，所述內(nèi)部電阻推定方法的特征在于包括：獲取所述二次電池的初始內(nèi)部電阻值和溫度過程信息，所述二次電池是評估對象，所述溫度過程信息包括所述二次電池在使用時的電池溫度和有關(guān)已記錄所述電池溫度的時間的時間信息，并且所述初始內(nèi)部電阻值是所述二次電池在預(yù)定基準時間的內(nèi)部電阻值；基于所述溫度過程信息，推定在從所述預(yù)定基準時間經(jīng)過預(yù)定時間后所述二次電池的所述內(nèi)部電阻值的增加量；基于所述溫度過程信息，推定在從所述預(yù)定基準時間經(jīng)過所述預(yù)定時間后，由所述正極的充電狀態(tài)的使用范圍與所述負極的充電狀態(tài)的使用范圍之間的相對變化造成的所述二次電池的所述內(nèi)部電阻值的減少量；基于所述增加量和所述減少量，計算在從所述預(yù)定基準時間經(jīng)過所述預(yù)定時間中的內(nèi)部電阻變化；以及基于所述初始內(nèi)部電阻值和所述內(nèi)部電阻變化，獲得在從所述預(yù)定基準時間經(jīng)過所述預(yù)定時間后的所述二次電池的推定內(nèi)部電阻值。2.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)部電阻推定方法，其特征在于進一步包括：準備第一數(shù)據(jù)，所述第一數(shù)據(jù)包括標準二次電池的溫度與電阻增加系數(shù)之間的關(guān)系，所述標準二次電池具有與所述二次電池相同的規(guī)格，并且所述電阻增加系數(shù)是每預(yù)定單位時間所述標準二次電池的所述內(nèi)部電阻的增加量，其中推定所述內(nèi)部電阻值的所述增加量包括基于所述溫度過程信息，計算所述二次電池被保持在每個預(yù)定溫度處的保持時間的累積值，以及通過使用在每個預(yù)定溫度處的所述保持時間的所述累積值和在每個預(yù)定溫度處的所述電阻增加系數(shù)，計算在從所述預(yù)定基準時間經(jīng)過所述預(yù)定時間中的所述二次電池的所述內(nèi)部電阻值的所述增加量。3.如權(quán)利要求2所述的內(nèi)部電阻推定方法，其特征在于計算所述內(nèi)部電阻值的所述增加量包括通過使用在每個溫度處的所述保持時間的累積量和在每個溫度處的所述電阻增加系數(shù)，計算在從所述基準時間經(jīng)過所述預(yù)定時間后的所述二次電池的所述內(nèi)部電阻值，以及基于在從所述基準時間經(jīng)過所述預(yù)定時間后的所述二次電池的所述內(nèi)部電阻值和所述初始內(nèi)部電阻值，獲得所述內(nèi)部電阻值的所述增加量。4.如權(quán)利要求2或3所述的內(nèi)部電阻推定方法，其特征在于所述第一數(shù)據(jù)包括關(guān)于所述二次電池的所述充電狀態(tài)與所述電阻增加系數(shù)之間的關(guān)系的信息。5.如權(quán)利要求1至4中的任一項所述的內(nèi)部電阻推定方法，其特征在于在以下時段(1)至(4)中的任何一個或以下時段(1)至(4)中的兩個或更多個的組合期間獲取所述溫度過程信息：(1)在所述電池的使用期間；(2)在所述電池的未使用期間，并且從所述電池的使用結(jié)束起的選定時段期間；(3)當一天的最高氣溫與最低氣溫之間的溫度差大于或等于10℃時；以及(4)當一個月的平均溫度的變化大于或等于5℃時。6.如權(quán)利要求2至4中的任一項所述的內(nèi)部電阻推定方法，其特征在于進一步包括準備第二數(shù)據(jù)，所述第二數(shù)據(jù)包括所述標準二次電池的所述溫度、所述標準二次電池的充電狀態(tài)以及所述標準二次電池的正極的電阻值之間的關(guān)系，所述標準二次電池具有與所述二次電池相同的規(guī)格；以及獲取正極電位歷史信息，所述正極電位歷史信息包括在所述二次電池的使用期間所述二次電池的所述正極的電位和有關(guān)所述二次電池的所述正極的電位被記錄的時間的時間信息，其中推定所述內(nèi)部電阻值的所述減少量包括通過在從所述基準時間經(jīng)過所述預(yù)定時間后的所述二次電池的所述正極的電位中減去在所述基準時間的所述二次電池的所述正極的電位，計算在...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：小宮山啟太，
申請(專利權(quán))人：豐田自動車株式會社，
類型：發(fā)明
國別省市：日本;JP