專利名稱：電池劣化檢測裝置、電池劣化檢測方法及其程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及檢測蓄電池的劣化的電池劣化檢測裝置、電池劣化檢測方法及其程序。本申請基于2010年8月5日在日本申請的特愿2010-176565要求優(yōu)先權(quán)，將其內(nèi)
容援引至此。
背景技術(shù)：
在利用蓄電池中蓄積的電力進(jìn)行電氣控制的電氣系統(tǒng)中，希望具有提前檢測電池的劣化狀態(tài)并通知用戶的結(jié)構(gòu)。由此，能夠防止因蓄電池的提前更換而導(dǎo)致產(chǎn)生過剩成本、因蓄電池的更換延遲而導(dǎo)致電氣系統(tǒng)產(chǎn)生故障。作為檢測電池的劣化的技術(shù)，專利文獻(xiàn)I有所公開?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1:日本特開2003-153454號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題然而，上述專利文獻(xiàn)I的技術(shù)為對鋰離子二次電池進(jìn)行恒流充電，電壓到達(dá)規(guī)定電壓值后，接著轉(zhuǎn)移為維持電壓的恒壓充電。并且，根據(jù)在充電方法切換為恒壓充電的時刻流過電池的電流和經(jīng)過預(yù)定時間后流過電池的電流測定電流變動，推斷電池的劣化程度。但是，在專利文獻(xiàn)I的技術(shù)中，在無法假定蓄電池的負(fù)載圖案時，不知道何時會發(fā)生進(jìn)行恒流充電而在電壓到達(dá)規(guī)定電壓值后能夠切換為恒壓充電的狀況，因此存在無法在所希望的時間檢測蓄電池的劣化的問題。另外，在蓄電池的溫度變化的環(huán)境中由電流、電壓推斷劣化程度時，需要排除溫度對電池特性的影響。因此，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠解決上述課題的電池劣化檢測裝置、電池劣化檢測方法及其程序。用于解決課題的手段為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的電池劣化檢測裝置的特征在于，具備內(nèi)部電阻值計(jì)算部，獲得在蓄電池輸入/輸出的電流值和施加到上述蓄電池的電壓值，利用上述電流值變動了一定值以上時的該電流值的變動幅度和此時的上述電壓值的變動幅度，計(jì)算上述蓄電池的當(dāng)前的內(nèi)部電阻值；和電池劣化信息處理部，用上述當(dāng)前的內(nèi)部電阻值除以與上述蓄電池的當(dāng)前溫度對應(yīng)的內(nèi)部電阻初始值，計(jì)算上述蓄電池的當(dāng)前溫度下的該蓄電池的劣化率，并將該劣化率輸出到監(jiān)視器裝置。另外本發(fā)明的上述電池劣化檢測裝置的特征在于，上述內(nèi)部電阻值計(jì)算部，在上述電流值變動一定值以上之前的預(yù)定期間，在上述蓄電池流入/流出的電流的變動為規(guī)定值以下的狀態(tài)持續(xù)時，計(jì)算上述當(dāng)前的內(nèi)部電阻值。另外本發(fā)明的上述電池劣化檢測裝置的特征在于，具備用于存儲上述蓄電池的各個不同溫度下的內(nèi)部電阻初始值的內(nèi)部電阻初始值存儲部，上述內(nèi)部電阻值計(jì)算部基于上述內(nèi)部電阻初始值存儲部中記錄的各個不同溫度下的內(nèi)部電阻初始值，計(jì)算與上述獲得的上述蓄電池的溫度對應(yīng)的內(nèi)部電阻初始值。另外本發(fā)明的上述電池劣化檢測裝置的特征在于，上述電池劣化信息處理部對計(jì)算出的多個劣化率的平均進(jìn)行計(jì)算，并將該劣化率的平均值輸出到上述監(jiān)視器裝置。另外本發(fā)明的上述電池劣化檢測裝置的特征在于，具備剩余壽命天數(shù)計(jì)算部，該剩余壽命天數(shù)計(jì)算部利用表示上述蓄電池的運(yùn)用天數(shù)和劣化率的關(guān)系的平方根定律和上述蓄電池應(yīng)被判定為達(dá)到壽命的狀態(tài)下的該蓄電池的內(nèi)部電阻值的上述劣化率，計(jì)算上述蓄電池被判斷為達(dá)到壽命的壽命判定天數(shù)，從該壽命判定天數(shù)減去當(dāng)前的運(yùn)用天數(shù)，計(jì)算上述蓄電池的剩余壽命天數(shù)。另外本發(fā)明為電池劣化檢測裝置的電池劣化檢測方法，其特征在于，獲得在蓄電池輸入/輸出的電流值和施加到上述蓄電池的電壓值，利用上述電流值變動了一定值以上時的該電流值的變動幅度和此時的上述電壓值的變動幅度，計(jì)算上述蓄電池的當(dāng)前的內(nèi)部電阻值，用上述當(dāng)前的內(nèi)部電阻值除以與上述蓄電池的當(dāng)前溫度對應(yīng)的內(nèi)部電阻初始值，計(jì)算上述蓄電池的當(dāng)前溫度下的該蓄電池的劣化率，并將該劣化率輸出到監(jiān)視器裝置。另外本發(fā)明的程序的特征在于，使電池劣化檢測裝置的計(jì)算機(jī)進(jìn)行如下處理而發(fā)揮功能內(nèi)部電阻值計(jì)算處理，獲得在蓄電池輸入/輸出的電流值和施加到上述蓄電池的電壓值，利用上述電流值變動了一定值以上時的該電流值的變動幅度和此時的上述電壓值的變動幅度，計(jì)算上述蓄電池的當(dāng)前的內(nèi)部電阻值；電池劣化信息處理，用上述當(dāng)前的內(nèi)部電阻值除以與上述蓄電池的當(dāng)前溫度對應(yīng)的內(nèi)部電阻初始值，計(jì)算上述蓄電池的當(dāng)前溫度下的該蓄電池的劣化率，并將該劣化率輸出到監(jiān)視器裝置。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，斷續(xù)地獲得蓄電池的電流參數(shù)值、電壓參數(shù)值、溫度參數(shù)值，利用這些參數(shù)值計(jì)算此時的內(nèi)部電阻值，計(jì)算蓄電池的劣化率，并利用該高精度的劣化率判定是否在界限劣化率以上。因此，能夠與蓄電池的負(fù)載圖案無關(guān)地檢測電池的劣化狀態(tài)。


圖1是表示電池劣化檢測裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。圖2是BMS和蓄電池的概要結(jié)構(gòu)圖。圖3是控制器的功能框圖。圖4是表示蓄電池的內(nèi)部電阻值和溫度的關(guān)系的圖。圖5是表示二次電池的等效電路的圖。圖6是表示蓄電池的運(yùn)用天數(shù)和劣化率的關(guān)系的曲線圖。
具體實(shí)施例方式下面，參照

本發(fā)明的一種實(shí)施方式的電池劣化檢測裝置。圖1是表示該實(shí)施方式的電池劣化檢測裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。
在本實(shí)施方式中，電池劣化檢測裝置I設(shè)置在例如基于蓄電池所蓄積的電力而動作的 RTG(Rubber Tired Gantry crane,輪胎門式起重機(jī))、APM(Automated People Mover,自動旅客捷運(yùn)系統(tǒng))以及LRT (Light Rail Transit,輕軌)等新交通系統(tǒng)的車輛等中。該電池劣化檢測裝置I具備蓄電池10、BMS (Battery Management System,電池管理系統(tǒng))20、控制器(Programmable Logic Controller,可編程邏輯控制器)30、顯不裝置40、電力負(fù)載50。在此，本發(fā)明的電池劣化檢測裝置I除RTG、APM、LRT以外，也可以設(shè)置在例如電動汽車、叉車等產(chǎn)業(yè)車輛或電車、將推進(jìn)器或螺旋槳連接到作為電力負(fù)載50的電動馬達(dá)上的飛機(jī)或船等移動體上。進(jìn)一步，電池劣化檢測裝置I可以設(shè)置在例如家庭用的電力儲存系統(tǒng)、與風(fēng)車、太陽光那樣的自然能源發(fā)電配合的系統(tǒng)聯(lián)動平滑化蓄電系統(tǒng)等固定放置用的系統(tǒng)內(nèi)。蓄電池10向具備電池劣化檢測裝置I的電氣系統(tǒng)的電力負(fù)載50供給電力，在本實(shí)施方式中由二次電池11構(gòu)成。此外，蓄電池10可以通過將多個二次電池11串聯(lián)連接而構(gòu)成。另外，蓄電池10也可以是將多個二次電池11并聯(lián)連接而成。在構(gòu)成蓄電池10的二次電池11中安裝用于測量溫度、電壓、電流等的各種傳感器，由這些傳感器測量并輸出的測量信息被輸入到將在后面詳述的BMS20。此外蓄電池10由多個二次電池11構(gòu)成時，分別對其安裝上述各種傳感器?？刂破?0接收從BMS20發(fā)送的蓄電池10的上述測量信息等，并控制顯示裝置40而在該顯示裝置40適當(dāng)顯示基于該測量信息計(jì)算出的蓄電池10的相關(guān)信息(蓄電池的劣化率、剩余壽命天數(shù)等)。另外，控制器30可以在判斷上述相關(guān)信息為異常值時，使顯示裝置40中內(nèi)置的異常燈401點(diǎn)亮等(只要是光學(xué)顯示即可，因此也可以在后述的監(jiān)視器的畫面中顯示存在異常)，并且使顯示裝置40中內(nèi)置的蜂鳴器等音響裝置工作而發(fā)出警報(bào)，通過光和聲音來刺激視覺及聽覺以提醒用戶的注意。顯示裝置40為具備例如上述音響裝置的液晶面板等監(jiān)視器，基于來自控制器30的控制而進(jìn)行構(gòu)成蓄電池10的二次電池11的上述相關(guān)信息的顯示等。電力負(fù)載50為與例如車輛的車輪連接的電動馬達(dá)、逆變器等電力轉(zhuǎn)換器。電力負(fù)載50可以是驅(qū)動雨刷等的電動馬達(dá)。接下來，在簡單地概括說明BMS20后，詳細(xì)敘述其動作等。如圖1所示，電池劣化檢測裝置I的BMS20構(gòu)成為包含CMU(Cell Monitor Unit,單電池監(jiān)測單兀)21和BMU (Battery Management Unit,電池管理單兀)23。在此，CMU21具備未圖示的ADC (Analog Digital Converter,模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器)，作為模擬信號分別接收上述各種傳感器檢測并輸出的多個上述測量信息，通過ADC將這些模擬信號轉(zhuǎn)換為與之分別對應(yīng)的數(shù)字信號后，作為用于計(jì)算上述相關(guān)信息的多個參數(shù)輸出到BMU23。而且，在本實(shí)施方式中，如圖1所示，CMU21通過信號線與二次電池11連接。另外，BMU23將從CMU21輸入的蓄電池10的上述參數(shù)輸出到控制器30。 在此，僅表示一個CMU21，但并不限定于該方式。例如蓄電池10由多個二次電池11構(gòu)成時，可以具備多個CMU21，并在每個CMU21上連接多個二次電池11，也可以相對于多個二次電池11以一對一的關(guān)系設(shè)置CMU21。S卩，只要BMU23能夠從CMU21獲得進(jìn)行劣化率計(jì)算處理、剩余壽命天數(shù)計(jì)算處理所需要的多個參數(shù)，CMU21的個數(shù)可以任意。若包含CMU21而構(gòu)成BMU23，則BMS20可以僅由BMU23構(gòu)成。圖2是BMS和蓄電池的概要結(jié)構(gòu)圖。接下來，利用圖2詳細(xì)敘述BMS20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及動作。如圖2所示，對構(gòu)成蓄電池10的二次電池11設(shè)置電壓計(jì)3。具體地說，在二次電池11的正極端子和負(fù)極端子之間連接電壓計(jì)3。而且，CMU21具備參數(shù)值檢出部211，該參數(shù)值檢出部211作為模擬信號獲得電壓計(jì)3測量并輸出的作為測量信息的電壓值(該模擬信號被輸入到參數(shù)值檢出部211)。另外，為了測定流入電力負(fù)載50的電流,在蓄電池10和電力負(fù)載50之間連接電流計(jì)2。而且，上述參數(shù)值檢出部211作為模擬信號獲得電流計(jì)2測量并輸出的作為測量信息的電流值(該模擬信號被輸入到參數(shù)值檢出部211)。另外，在構(gòu)成蓄電池10的二次電池11的筐體上安裝有溫度計(jì)4。而且，上述參數(shù)值檢出部211作為模擬信號獲得溫度計(jì)4測量并輸出的作為測量信息的溫度值(該模擬信號被輸入到參數(shù)值檢出部211)。而且,上述參數(shù)值檢出部211內(nèi)置有上述ADC,將從上述電流計(jì)2、電壓計(jì)3、溫度計(jì)4獲得的電流值、電壓值、溫度值的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并作為與之分別對應(yīng)的參數(shù)的值輸出到BMU23。BMU23將獲得的電流值、電壓值、溫度值輸出到控制器30。然后，控制器30利用獲得的電流值、電壓值、溫度值進(jìn)行劣化率計(jì)算處理、剩余壽命天數(shù)計(jì)算處理。圖3是控制器的功能框圖。如圖3所示，控制器30具備參數(shù)獲得部31、存儲部32 (內(nèi)部電阻初始值存儲部)、進(jìn)行劣化率計(jì)算處理的電池劣化信息處理部33、進(jìn)行剩余壽命天數(shù)計(jì)算處理的剩余壽命天數(shù)計(jì)算部34、計(jì)算蓄電池10的內(nèi)部電阻值的內(nèi)部電阻值計(jì)算部35。首先，參數(shù)獲得部31由BMS20輸入而獲得相當(dāng)于設(shè)置在蓄電池10內(nèi)的二次電池11的端子間電壓值(二次電池11的正極端子和負(fù)極端子之間的電壓值)的參數(shù)的值(二次電池11的該電壓的參數(shù)稱為端子間電壓參數(shù)V，其值稱為端子間電壓參數(shù)值)。另外，參數(shù)獲得部31由BMS20輸入而獲得相當(dāng)于通過電流計(jì)2測量的在蓄電池10流入/流出的電流值的參數(shù)的值(該參數(shù)稱為電流參數(shù)I，其值稱為電流參數(shù)值)。另外，參數(shù)獲得部31由BMS20輸入而獲得通過溫度計(jì)4測量的構(gòu)成蓄電池10的二次電池11的筐體溫度的參數(shù)的值(該參數(shù)稱為溫度參數(shù)T，其值稱為溫度參數(shù)值)。然后，參數(shù)獲得部31將獲得的電流參數(shù)值、電壓參數(shù)值、溫度參數(shù)值輸出到內(nèi)部電阻值計(jì)算部35，并記錄到存儲部32。在此，內(nèi)部電阻值計(jì)算部35將上次以前從參數(shù)獲得部31獲得的電流參數(shù)值、電壓參數(shù)值以及溫度參數(shù)值存儲到存儲器等。而且，內(nèi)部電阻值計(jì)算部35對上次獲得的電流參數(shù)值與此次從參數(shù)獲得部31獲得的電流參數(shù)值進(jìn)行比較，判定是否變動了一定的值以上。內(nèi)部電阻值計(jì)算部35在判定上次與此次的電流參數(shù)值變動了一定的值以上時，計(jì)算蓄電池10的內(nèi)部電阻值。此外，上次與此次的電流參數(shù)值未變動一定的值以上時，計(jì)算蓄電池10的內(nèi)部電阻時可能會混入干擾。因此，上次與此次的電流參數(shù)值未變動一定值以上時，內(nèi)部電阻值計(jì)算部35停止蓄電池10的內(nèi)部電阻值的計(jì)算。此外在該內(nèi)部電阻值的計(jì)算處理中，內(nèi)部電阻值計(jì)算部35計(jì)算上次與此次的電流參數(shù)值的差而得到電流參數(shù)值的變動值A(chǔ)l，另外，計(jì)算上次與此次的電壓參數(shù)值的差而得到電壓參數(shù)值的變動值A(chǔ) V。然后，內(nèi)部電阻值計(jì)算部35判定計(jì)算出的Al是否為一定值以上，若為一定值以上，則利用電流參數(shù)值的變動值A(chǔ)l和該電流參數(shù)值變動時的電壓參數(shù)值的變動值A(chǔ)V，通過R=AV+ Al計(jì)算蓄電池10的內(nèi)部電阻值R。圖4是表示蓄電池的內(nèi)部電阻值和溫度的關(guān)系的圖。控制器30預(yù)先在存儲部32中存儲有蓄電池10的與多個溫度對應(yīng)的內(nèi)部電阻值的初始值Rini (以后稱為內(nèi)部電阻初始值Rini)。在此，如圖4所示可知，蓄電池10的內(nèi)部電阻值隨著溫度的上升而呈反比例地降低。另外如圖4所示可知，蓄電池10的內(nèi)部電阻值的電阻特性(內(nèi)部電阻值和溫度的關(guān)系)隨著該蓄電池10的劣化而向箭頭方向變化。即，可知若蓄電池10劣化，則即使是相同的溫度，與劣化前相比內(nèi)部電阻值也會增加。而且，蓄電池10 (二次電池11)的劣化率Y為當(dāng)前的內(nèi)部電阻值R相對于內(nèi)部電阻初始值Rini的比例，能夠通過劣化率計(jì)算式y(tǒng)=R+Rini來計(jì)算。然而,如圖4所示，內(nèi)部電阻初始值Rini的值也會根據(jù)蓄電池10的溫度而變化。因此，通過利用與計(jì)算出當(dāng)前的內(nèi)部電阻值時的蓄電池10的溫度相同的溫度下的蓄電池10的內(nèi)部電阻初始值Rinijg夠計(jì)算高精度的劣化率Y。而且，內(nèi)部電阻值計(jì)算部35在即將判定上次與此次的電流參數(shù)值變動了一定值以上之前，計(jì)算與新獲得的溫度參數(shù)值所表示的溫度相同的溫度下的蓄電池10的內(nèi)部電阻初始值Rini。此時，內(nèi)部電阻值計(jì)算部35從存儲部32讀取與新獲得的溫度參數(shù)值所表示的溫度附近的多個溫度對應(yīng)的內(nèi)部電阻初始值Rini，通過插值法計(jì)算等計(jì)算與新獲得的溫度參數(shù)對應(yīng)的內(nèi)部電阻初始值Rini。然后，內(nèi)部電阻值計(jì)算部35將計(jì)算出的內(nèi)部電阻值R和內(nèi)部電阻初始值Rini輸出到電池劣化信息處理部33。然后，電池劣化信息處理部33通過上述劣化率值計(jì)算式計(jì)算蓄電池10的當(dāng)前的劣化率Y。而且，電池劣化信息處理部33每隔預(yù)定期間由內(nèi)部電阻值計(jì)算部35輸入而獲得該內(nèi)部電阻值計(jì)算部35計(jì)算出的內(nèi)部電阻值R和內(nèi)部電阻初始值Rini，計(jì)算劣化率Y并輸出到顯示裝置40。此時，在該預(yù)定期間內(nèi)計(jì)算多個劣化率Y時，電池劣化信息處理部33將其平均值輸出到顯示裝置40。顯示裝置40在監(jiān)視器等顯示由控制器30輸入而獲得的劣化率Y。另外，當(dāng)計(jì)算出的劣化率Y或其平均值在判定為蓄電池的壽命的界限劣化率
Ylimit (劣化率的壽命判定值)以上時，電池劣化信息處理部33判定蓄電池10達(dá)到壽命，將警告信息輸出到顯示裝置40。然后顯示裝置40使異常燈401點(diǎn)亮等來通知用戶蓄電池的上述情況。此外，電池劣化信息處理部33在判定計(jì)算出的劣化率Y或其平均值是否在界限劣化率Y limit以上時，從存儲部32讀取界限劣化率Y limit并與計(jì)算出的劣化率、或其平均值比較。根據(jù)上述處理斷續(xù)地獲得蓄電池10的電流參數(shù)值、電壓參數(shù)值、溫度參數(shù)值，利用這些參數(shù)值計(jì)算當(dāng)時的內(nèi)部電阻值R，另外，計(jì)算蓄電池10的劣化率，并利用該劣化率Y判定是否在界限劣化率Y limit以上。因此，能夠與蓄電池10的負(fù)載圖案無關(guān)地檢測電池的劣化狀態(tài)。另外，通過利用與計(jì)算出當(dāng)前的內(nèi)部電阻值時的蓄電池10的溫度相同的溫度下的蓄電池10的內(nèi)部電阻初始值Rini，計(jì)算高精度的劣化率Y，利用該劣化率Y判定是否在界限劣化率Ylimit以上。因此，排除了溫度對蓄電池的內(nèi)部電阻施加的影響而檢測劣化狀態(tài)，因而能夠高精度地判定劣化狀態(tài)。另外，由于能夠在顯示裝置40顯示蓄電池10的高精度的劣化狀態(tài)，因此能夠在更加適當(dāng)?shù)臅r機(jī)防止因蓄電池10的提前更換而導(dǎo)致產(chǎn)生過剩成本、因更換延遲而導(dǎo)致的不良情況。在此，說明界限劣化率Y limit的詳情。界限劣化率Y limit為蓄電池10處于應(yīng)被判定為達(dá)到壽命的狀態(tài)時的內(nèi)部電阻值Rlimit相對于蓄電池10的內(nèi)部電阻初始值Rini的比例，能夠通過
YIimit=Rrimit^-Rini來計(jì)算。在此,蓄電池10處于應(yīng)被判定為達(dá)到壽命的狀態(tài)時的內(nèi)部電阻值Rlimit是使以下的電壓值均超出蓄電池10的允許電壓值時的內(nèi)部電阻值:將運(yùn)用時假定的蓄電池10的最大SOC (state of charge,充電率)時的開路電壓設(shè)為V_V0Cmax、充電時流入蓄電池10的最大電流設(shè)計(jì)值設(shè)為Icmax的情況下的、施加到運(yùn)用時的蓄電池10的電壓值=V_V0Cmax+(IcmaxXRlimit);或者，將運(yùn)用時假定的蓄電池10的最小SOC時的開路電壓設(shè)為V_V0Cmin、放電時流入蓄電池10的最大電流設(shè)計(jì)值設(shè)為Idmax的情況下的、施加到運(yùn)用時的蓄電池10的電壓值=V_V0Cmin-(IdmaxXRlimit)。另外，若將蓄電池10的特性的最大充電電力設(shè)計(jì)值設(shè)為Pcmax、最小電池電壓設(shè)計(jì)值設(shè)為Vmin,則上述充電時流入蓄電池10的最大電流設(shè)計(jì)值Icmax為通過Icmax= IPcmax^-Vmin I計(jì)算的值。另外，若將蓄電池10的最小充電電力設(shè)計(jì)值設(shè)為Pcmin、最小電池電壓設(shè)計(jì)值設(shè)為Vmin,則上述放電時流入蓄電池10的最大電流設(shè)計(jì)值Idmax為通過Icmax= I Pcmax-1-Vmin I 計(jì)算的值。除上述處理以外，電池劣 化信息處理部33將由參數(shù)獲得部31輸入而獲得的電壓參數(shù)值與存儲部32中記錄的蓄電池10的允許電壓值比較，當(dāng)電壓參數(shù)值超過允許電壓值時，也判定為蓄電池達(dá)到壽命，并將警告信息輸出到顯示裝置40。此時，顯示裝置40也使異常燈401點(diǎn)亮等來通知用戶蓄電池的上述情況。此外，在上述的處理中，電池劣化信息處理部33將上次獲得的電流參數(shù)值與此次從參數(shù)獲得部31獲得的電流參數(shù)值比較，判定是否變動了一定的值以上，當(dāng)判定電流參數(shù)值變動了一定的值以上時，計(jì)算蓄電池10的內(nèi)部電阻值。然而，電池劣化信息處理部33也可以在即將判定電流參數(shù)值變動了一定的值以上之前，僅當(dāng)在構(gòu)成蓄電池10的二次電池11流入/流出的電流參數(shù)值的變動為規(guī)定值以下的狀態(tài)持續(xù)了一定時間t以上時，計(jì)算蓄電池10的內(nèi)部電阻值。圖5是表示二次電池的等效電路的圖。即，如該圖所示，構(gòu)成蓄電池10的二次電池11包含電容器成分，剛剛發(fā)生電流變化后受電容器成分的電壓Vc的影響，通過A V/A I檢出的內(nèi)部電阻值的波動變大。因此，為使該波動減小，優(yōu)選僅當(dāng)在構(gòu)成蓄電池10的二次電池11流入/流出的電流參數(shù)值的變動為規(guī)定值以下的狀態(tài)持續(xù)了一定時間t以上時，計(jì)算構(gòu)成蓄電池10的二次電池11的內(nèi)部電阻值，此外，該一定時間t的值只要大于圖5所示的CR電路的時間常數(shù)即可。由此，內(nèi)部電阻值R、劣化率Y的檢測精度進(jìn)一步提高，能夠提高蓄電池10的劣化狀態(tài)的判定精度。圖6是表示蓄電池的運(yùn)用天數(shù)和劣化率的關(guān)系的曲線圖。如該圖所示，隨著蓄電池10的運(yùn)用天數(shù)增加，蓄電池10的劣化率Y逐漸接近界限劣化率Y limit(壽命判定值)。更具體地說，公知運(yùn)用天數(shù)和劣化率的關(guān)系基于蓄電池10的內(nèi)部電阻的上升與充放電的周期數(shù)、運(yùn)用天數(shù)的平方根成比例的平方根定律，用平方根定律式Y(jié)=l+k V N表示。此外，N表示運(yùn)用天數(shù)，k表示劣化加速系數(shù)，運(yùn)用開始時Y =1.0。在此，能夠通過上述平方根定律式、當(dāng)前的運(yùn)用天數(shù)N和劣化率Y來計(jì)算劣化加速系數(shù)k。另外利用該劣化加速系數(shù)k和界限劣化率Y limit，能夠計(jì)算劣化率為Ylimit時的壽命判定天數(shù)Nlimit?？刂破?0的剩余壽命天數(shù)計(jì)算部34在某一規(guī)定的時機(jī)計(jì)算該壽命判定天數(shù)Nlimit,并記錄到存儲部32。而且,剩余壽命天數(shù)計(jì)算部34例如將從蓄電池10開始運(yùn)用時起的經(jīng)過天數(shù)隨時記錄到存儲部32,從計(jì)算出的壽命判定天數(shù)Nlimit減去存儲部32中記錄的經(jīng)過天數(shù)，計(jì)算剩余壽命天數(shù)。然后，剩余壽命天數(shù)計(jì)算部34將計(jì)算出的剩余壽命天數(shù)輸出到顯示裝置40。由此顯示裝置40在監(jiān)視器顯示剩余壽命天數(shù)。通過這樣的處理，能夠通知用戶預(yù)測壽命天數(shù)，能夠更加容易地防止因蓄電池的提前更換導(dǎo)致產(chǎn)生過剩成本、因更換延遲導(dǎo)致的不良情況。此外，在上述處理中，在某一規(guī)定時機(jī)計(jì)算壽命判定天數(shù)Nlimit，但是也可以以預(yù)定的間隔求出多個壽命判定天數(shù)Nlimit,利用最新的壽命判定天數(shù)Nlimit計(jì)算那時的蓄電池10的狀態(tài)所表示的剩余壽命天數(shù)。另外，蓄電池10由多個二次電池11構(gòu)成時,可以對各個二次電池11進(jìn)行劣化率的計(jì)算、是否達(dá)到壽命的判定、剩余壽命天數(shù)的計(jì)算。或者，必須一次更換構(gòu)成蓄電池10的多個二次電池11時，也可以利用將多個二次電池11作為一個整體計(jì)算的蓄電池10的內(nèi)部電阻值(各二次電池11的內(nèi)部電阻值的合計(jì))、劣化率(各二次電池的劣化率的平均值)，以蓄電池10為單位進(jìn)行是否達(dá)到壽命的判定、剩余壽命天數(shù)的計(jì)算。上述電池劣化檢測裝置I的控制器30和顯示裝置40在內(nèi)部具有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。而且，上述各處理的過程以程序的形式存儲在計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)中，計(jì)算機(jī)讀出并執(zhí)行該程序從而進(jìn)行上述處理。在此所謂計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)是指磁盤、光磁盤、CD-ROM、DVD-ROM、半導(dǎo)體存儲器等。另外，也可以將該計(jì)算機(jī)程序通過通信線路配送到計(jì)算機(jī)，并由接受了該配送的計(jì)算機(jī)執(zhí)行該程序。另外，上述程序可以是用于實(shí)現(xiàn)上述功能的一部分的程序。進(jìn)一步，可以是能夠通過與已經(jīng)記錄在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的程序的組合實(shí)現(xiàn)上述功能的所謂差分文件(差分程序)。產(chǎn)業(yè)利用性根據(jù)本發(fā)明，斷續(xù)地獲得蓄電池的電流參數(shù)值、電壓參數(shù)值、溫度參數(shù)值，利用這些參數(shù)值計(jì)算當(dāng)時的內(nèi)部電阻值，計(jì)算蓄電池的劣化率，并利用該高精度的劣化率判定是否在界限劣化率以上。因此，能夠與蓄電池的負(fù)載圖案無關(guān)地檢測電池的劣化狀態(tài)。符號說明I電池劣化檢測裝置2電流計(jì)3電壓計(jì)4溫度計(jì)10蓄電池11 二次電池
20BMS21CMU23BMU30控制器31參數(shù)獲得部32存儲部33電池劣化信息處理部34剩余壽命天數(shù)計(jì)算部35內(nèi)部電阻值計(jì)算部40顯示裝置50電力負(fù)載
權(quán)利要求
1.一種電池劣化檢測裝置，其特征在于，具備: 內(nèi)部電阻值計(jì)算部，獲得在蓄電池輸入/輸出的電流值和施加到上述蓄電池的電壓值，利用上述電流值 變動了一定值以上時的該電流值的變動幅度和此時的上述電壓值的變動幅度，計(jì)算上述蓄電池的當(dāng)前的內(nèi)部電阻值；和 電池劣化信息處理部，用上述當(dāng)前的內(nèi)部電阻值除以與上述蓄電池的當(dāng)前溫度對應(yīng)的內(nèi)部電阻初始值，計(jì)算上述蓄電池的當(dāng)前溫度下的該蓄電池的劣化率，并將該劣化率輸出到監(jiān)視器裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池劣化檢測裝置，其特征在于， 上述內(nèi)部電阻值計(jì)算部，在上述電流值變動一定值以上之前的預(yù)定期間，在上述蓄電池流入/流出的電流的變動為規(guī)定值以下的狀態(tài)持續(xù)時，計(jì)算上述當(dāng)前的內(nèi)部電阻值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電池劣化檢測裝置，其特征在于， 具備用于存儲上述蓄電池的各個不同溫度下的內(nèi)部電阻初始值的內(nèi)部電阻初始值存儲部， 上述內(nèi)部電阻值計(jì)算部基于上述內(nèi)部電阻初始值存儲部中記錄的各個不同溫度下的內(nèi)部電阻初始值，計(jì)算與上述獲得的上述蓄電池的溫度對應(yīng)的內(nèi)部電阻初始值。
4.根據(jù)權(quán)利要求廣3中任意一項(xiàng)所述的電池劣化檢測裝置，其特征在于，上述電池劣化信息處理部對計(jì)算出的多個劣化率的平均進(jìn)行計(jì)算，并將該劣化率的平均值輸出到上述監(jiān)視器裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求廣4中任意一項(xiàng)所述的電池劣化檢測裝置，其特征在于，具備剩余壽命天數(shù)計(jì)算部，該剩余壽命天數(shù)計(jì)算部利用表示上述蓄電池的運(yùn)用天數(shù)和劣化率的關(guān)系的平方根定律和上述蓄電池應(yīng)被判定為達(dá)到壽命的狀態(tài)下的該蓄電池的內(nèi)部電阻值的上述劣化率，計(jì)算上述蓄電池被判斷為達(dá)到壽命的壽命判定天數(shù)，從該壽命判定天數(shù)減去當(dāng)前的運(yùn)用天數(shù)，計(jì)算上述蓄電池的剩余壽命天數(shù)。
6.一種電池劣化檢測裝置的電池劣化檢測方法，其特征在于， 獲得在蓄電池輸入/輸出的電流值和施加到上述蓄電池的電壓值，利用上述電流值變動了一定值以上時的該電流值的變動幅度和此時的上述電壓值的變動幅度，計(jì)算上述蓄電池的當(dāng)前的內(nèi)部電阻值， 用上述當(dāng)前的內(nèi)部電阻值除以與上述蓄電池的當(dāng)前溫度對應(yīng)的內(nèi)部電阻初始值，計(jì)算上述蓄電池的當(dāng)前溫度下的該蓄電池的劣化率，并將該劣化率輸出到監(jiān)視器裝置。
7.一種程序，其特征在于， 使電池劣化檢測裝置的計(jì)算機(jī)進(jìn)行如下處理而發(fā)揮功能: 內(nèi)部電阻值計(jì)算處理，獲得在蓄電池輸入/輸出的電流值和施加到上述蓄電池的電壓值，利用上述電流值變動了一定值以上時的該電流值的變動幅度和此時的上述電壓值的變動幅度，計(jì)算上述蓄電池的當(dāng)前的內(nèi)部電阻值； 電池劣化信息處理，用上述當(dāng)前的內(nèi)部電阻值除以與上述蓄電池的當(dāng)前溫度對應(yīng)的內(nèi)部電阻初始值，計(jì)算上述蓄電池的當(dāng)前溫度下的該蓄電池的劣化率，并將該劣化率輸出到監(jiān)視器裝置。
全文摘要
本發(fā)明的電池劣化檢測裝置的特征在于，具備內(nèi)部電阻值計(jì)算部，獲得在蓄電池輸入/輸出的電流值和施加到上述蓄電池的電壓值，利用上述電流值變動了一定值以上時的該電流值的變動幅度和此時的上述電壓值的變動幅度，計(jì)算上述蓄電池的當(dāng)前的內(nèi)部電阻值；和電池劣化信息處理部，用上述當(dāng)前的內(nèi)部電阻值除以與上述蓄電池的當(dāng)前溫度對應(yīng)的內(nèi)部電阻初始值，計(jì)算上述蓄電池的當(dāng)前溫度下的該蓄電池的劣化率，并將該劣化率輸出到監(jiān)視器裝置。
文檔編號G01R31/36GK103080762SQ20118003436
公開日2013年5月1日 申請日期2011年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月5日
發(fā)明者森田克明, 吉岡伸郎, 豐原尚 申請人:三菱重工業(yè)株式會社, 三菱重工機(jī)械科技株式會社