專利名稱：用于判斷電池老化的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于判斷為負(fù)載提供電能的電池老化的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
由于車載電池被廣泛地用作用于啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)和操作車載電子設(shè)備的電源，所以準(zhǔn)確地識別車載電池電荷狀態(tài)非常重要。
然而，通常，當(dāng)電池反復(fù)進(jìn)行充電和放電過程時(shí)，電池的內(nèi)阻抗增加，因此其可放電容量從其充滿電狀態(tài)逐漸退化。
因此，如果希望準(zhǔn)確地識別電池的電荷狀態(tài)，則最重要的一點(diǎn)是要了解實(shí)際能夠提供的容量。即，需要準(zhǔn)確識別在電池充滿電的狀態(tài)下的現(xiàn)時(shí)容量。以下，將充滿電狀態(tài)下的容量稱為滿充容量。相應(yīng)地，已經(jīng)認(rèn)為找出怎樣識別電池的最近老化狀態(tài)(即老化程度)很重要，老化程度直接影響電池的滿充容量。
在判斷為負(fù)載提供電能的電池的老化的通常方法中，準(zhǔn)備電池的內(nèi)部電阻的正常值作為數(shù)據(jù)表，并且通過比較所測得的內(nèi)部電阻值與數(shù)據(jù)表中的內(nèi)部電阻正常值來判斷電池的老化。
然而，電池的電阻包括歐姆電阻、活化極化電阻(activationpolarization resistance)和濃差極化電阻(concentration polarizationresistance)，其中特別由于極化電阻根據(jù)充電和放電的歷史、測量內(nèi)部電阻時(shí)所使用的電流大小、以及導(dǎo)電時(shí)間周期(conducting period oftime)而以多種方式變化，即除了老化以外還存在很多因素，因此，不可能準(zhǔn)確地判斷電池的老化程度。
此外，在另一種識別電池老化程度的方法中，預(yù)先識別當(dāng)電池是新的時(shí)它的滿充容量的值，然后將這個(gè)值與電池的滿充容量的現(xiàn)時(shí)值比較。在這種情況下，通常，通過將放電電流值乘以電池從充滿電狀態(tài)開始到完全放電的放電時(shí)間周期來計(jì)算放電電流量，然后將由此計(jì)算的放電電流量設(shè)置為電池的現(xiàn)時(shí)滿充容量的值。
對于安裝在具有普通發(fā)動(dòng)機(jī)作為唯一驅(qū)動(dòng)源的車輛或者其中使用電動(dòng)發(fā)電機(jī)的動(dòng)力作為輔助手段的混合動(dòng)力車輛上的車載電池，其中電動(dòng)發(fā)電機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出扭矩不足時(shí)作為馬達(dá)，主要在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)消耗車載電池的大量容量，然而，隨后，在以作為發(fā)電機(jī)的交流發(fā)電機(jī)或電動(dòng)發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的電能運(yùn)行車輛時(shí)，車載電池被充電到它的充滿電狀態(tài)。
因此，當(dāng)需要為上述這些車輛測量電池的滿充容量的現(xiàn)時(shí)值時(shí)，需要執(zhí)行不切實(shí)際的工作，其中將電池從車輛上取下，使得對電池進(jìn)行從其充滿電狀態(tài)開始的完整放電。然而，當(dāng)然從來不能進(jìn)行這樣的不切實(shí)際的工作。
因此，為了識別電池的最近老化狀態(tài)(即老化程度)，非常重要的是，從可通過使用在電池安裝在車輛上的條件下可測量的值計(jì)算的因素中找到響應(yīng)于電池老化而變化的因素，然后監(jiān)控所找出的因素的值從它在電池還沒有老化時(shí)的初始值開始如何變化，從而在電池安裝在車輛上的條件下了解電池的老化狀態(tài)(即老化程度)。
關(guān)于這一點(diǎn)，響應(yīng)于電池老化而變化的因素是電池的內(nèi)部阻抗(即合成電阻)，其導(dǎo)致電池的端電壓(terminal voltage)的電壓降。電壓降可以被分為由電池結(jié)構(gòu)所引起的IR損失(由于純電阻，即歐姆電阻，的電壓降)和由于由化學(xué)反應(yīng)所引起的極化電阻分量(活化極化和濃差極化)的電壓降。
因此，監(jiān)控作為電池端電壓電壓降的主要因素的純電阻、活化極化和濃差極化如何從它們各自的、在電池還沒有老化時(shí)所獲得的初始值開始變化，由此能夠識別電池的最近老化狀態(tài)(老化程度)。
然而，對于電池的實(shí)際老化，似乎存在多種老化模式，諸如其中純電阻增加的老化和其中活化極化和濃差極化增加的老化。因此，可能存在這樣的問題，即通過只監(jiān)控一個(gè)電阻分量(例如，僅僅純電阻)而錯(cuò)誤地識別電池的實(shí)際老化。也就是說，例如，當(dāng)只監(jiān)控純電阻時(shí)，可能存在這樣的情況，其中當(dāng)電荷狀態(tài)(state of charge，即SOC)等于或大于40％時(shí)，電阻值相對于沒有電池老化時(shí)的初始值的變化不是很大，另一方面，當(dāng)電荷狀態(tài)變得小于40％時(shí)，電阻值快速增加。而且，對于活化極化或濃差極化，甚至在電荷狀態(tài)等于或大于40％時(shí)，也可能存在這樣的現(xiàn)象，即電阻值變化，從而變得比電池沒有老化時(shí)的初始值大。
由于純電阻、活化極化或濃差極化響應(yīng)于電池老化的變化似乎沒有規(guī)律性，而且相應(yīng)電阻之間似乎存在協(xié)作關(guān)系，因此，當(dāng)只選擇并監(jiān)控純電阻、活化極化和濃差極化中一個(gè)以基于所觀察到的、所選擇并監(jiān)控的電阻的值的變化而判斷電池的老化狀態(tài)時(shí)，不能獲得對于電池老化狀態(tài)的準(zhǔn)確判斷。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是解決上述問題，并提供一種判斷電池老化的方法和設(shè)備，通過其可以及時(shí)執(zhí)行對電池老化的正確判斷，以在需要時(shí)更換電池。
為了解決上述問題，權(quán)利要求1所定義的發(fā)明是一種判斷用于為負(fù)載提供電能的電池的老化的方法，包括以下步驟將被預(yù)定為在給定電流流入負(fù)載時(shí)電池端電壓最小值的最小保證電壓(guaranteed voltage)與第一差值比較，其中通過從對應(yīng)于響應(yīng)于電池以該給定電流放電在電池放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)(即SOC)的開路電壓(open circuit voltage)減去由于在電池放電期間所出現(xiàn)的電池歐姆電阻和極化電阻而產(chǎn)生的電壓降而得到第一差值；以及基于比較結(jié)果判斷電池的老化。
根據(jù)權(quán)利要求1所定義的發(fā)明，判斷用于為負(fù)載提供電能的電池的老化的方法包括以下步驟將被預(yù)定為在給定電流流入負(fù)載時(shí)電池端電壓最小值的最小保證電壓與第一差值比較，其中通過從對應(yīng)于響應(yīng)于電池以該給定電流放電在電池放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)的開路電壓中減去由于在電池放電期間所出現(xiàn)的歐姆電阻和極化電阻而產(chǎn)生的電壓降而獲得第一差值；以及基于比較結(jié)果判定電池的老化，因此，可以相對于預(yù)定最小保證電壓適當(dāng)?shù)嘏卸姵氐睦匣癄顟B(tài)。
為了解決上述問題，權(quán)利要求2所定義的發(fā)明是判斷用于為負(fù)載提供電能的電池的老化的方法，包括以下步驟將被預(yù)定為在給定電流流入負(fù)載時(shí)電池端電壓最小值的最小保證電壓與第一差值比較，其中通過從對應(yīng)于響應(yīng)于電池以該給定電流放電在電池放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)的開路電壓中減去由于在電池放電期間所出現(xiàn)的歐姆電阻和極化電阻而產(chǎn)生的電壓降而獲得第一差值；以及如果第一差值等于或小于最小保證電壓，并且放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)超過第一特定值，則判定電池老化。
根據(jù)權(quán)利要求2所定義的發(fā)明，判斷用于為負(fù)載提供電能的電池的老化的方法包括以下步驟將被預(yù)定為在給定電流流入負(fù)載時(shí)電池端電壓最小值的最小保證電壓與第一差值比較，其中通過從對應(yīng)于響應(yīng)于電池以該給定電流放電在電池放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)的開路電壓中減去由于電池放電期間所出現(xiàn)的電池的歐姆電阻和極化電阻所產(chǎn)生的電壓降而獲得第一差值；以及如果第一差值等于或小于最小保證電壓，并且放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)超過第一特定值，則判定電池老化，因此，相對于預(yù)定最小保證電壓，可以及時(shí)地判斷電池的老化。
為了解決上述問題，權(quán)利要求3所定義的發(fā)明是判斷用于為負(fù)載提供電能的電池的老化的方法，包括以下步驟將預(yù)定為在給定電流流入負(fù)載時(shí)電池端電壓最小值的最小保證電壓與第一差值比較，其中通過從對應(yīng)于響應(yīng)于電池以該給定電流放電在電池放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)的開路電壓中減去由于電池放電期間所出現(xiàn)的電池的歐姆電阻和極化電阻所產(chǎn)生的電壓降而獲得第一差值；如果第一差值等于或小于最小保證電壓，并且放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)等于或小于第一特定值，則將等于或小于第一特定值的電荷狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈谝惶囟ㄖ档碾姾蔂顟B(tài)；比較最小保證電壓與第二差值，其中通過從對應(yīng)于被轉(zhuǎn)換的第一特定值電荷狀態(tài)的開路電壓中減去電壓降而獲得第二差值；以及如果第二差值等于或小于最小保證電壓，則判定電池老化，因此，即使在其中甚至對于正常電池，端電壓可能低于最小保證電壓的低電荷狀態(tài)中也可以關(guān)于預(yù)定最小保證電壓準(zhǔn)確地判斷電池的老化。
為了解決上述問題，權(quán)利要求4所定義的發(fā)明是判斷用于為負(fù)載提供電能的電池的老化的方法，包括以下步驟將預(yù)定用于在給定電流流入負(fù)載的特定時(shí)間段中向負(fù)載提供最低要求電量的最小保證可放電容量(可放電容量dischargeablecapacity；ADC)與基于第一差值估計(jì)的第一估計(jì)可放電容量比較，其中通過從對應(yīng)于響應(yīng)于電池以給定電流放電在電池放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)的開路電壓中減去由于電池放電期間所出現(xiàn)的電池的歐姆電阻和極化電阻所產(chǎn)生的電壓降而獲得第一差值；以及基于比較結(jié)果判斷電池的老化。
根據(jù)權(quán)利要求4所定義的發(fā)明，判斷用于向負(fù)載提供電能的電池的老化的方法包括以下步驟將預(yù)定用于在給定電流流入負(fù)載的特定時(shí)間段中向負(fù)載提供最低要求電量的最小保證可放電容量與基于第一差值所估計(jì)的第一估計(jì)可放電容量比較，其中通過從對應(yīng)于響應(yīng)于電池以該給定電流放電在電池放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)的開路電壓中減去由于電池放電期間所出現(xiàn)的電池的歐姆電阻和極化電阻所產(chǎn)生的電壓降而獲得第一差值；以及基于比較結(jié)果判斷電池的老化，
因此，關(guān)于預(yù)定的最小保證可放電容量，可適當(dāng)?shù)嘏袛嚯姵氐睦匣?br> 為了解決上述問題，權(quán)利要求5所定義的發(fā)明是判斷用于向負(fù)載提供電能的電池的老化的方法，包括以下步驟將預(yù)定用于在給定電流流入負(fù)載的特定時(shí)間段中向負(fù)載提供最低要求電量的最小保證可放電容量與基于第一差值所估計(jì)的第一估計(jì)可放電容量，其中通過從對應(yīng)于響應(yīng)于電池以該給定電流放電在電池放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)的開路電壓中減去由于電池放電期間所出現(xiàn)的電池的歐姆電阻和極化電阻所產(chǎn)生的電壓降而獲得第一差值；以及如果第一估計(jì)可放電容量等于或小于最小保證可放電容量，并且放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)超過第一特定值，則判定電池老化。
根據(jù)權(quán)利要求5所定義的發(fā)明，判斷用于向負(fù)載提供電能的電池的老化的方法包括以下步驟將預(yù)定用于在給定電流流入負(fù)載的特定時(shí)間段中向負(fù)載提供最低要求電量的最小保證可放電容量與基于第一差值所估計(jì)的第一估計(jì)可放電容量比較，其中通過從對應(yīng)于響應(yīng)于電池以該給定電流放電在電池放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)的開路電壓中減去由于電池放電期間所出現(xiàn)的電池的歐姆電阻和極化電阻所產(chǎn)生的電壓降而獲得第一差值；以及如果第一估計(jì)可放電容量等于或小于最小保證可放電容量，并且放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)超過第一特定值，則判定電池老化，因此，關(guān)于預(yù)定的最小保證可放電容量，可及時(shí)判斷電池的老化。
為了解決上述問題，權(quán)利要求6所定義的發(fā)明是判斷用于向負(fù)載提供電能的電池的老化的方法，包括以下步驟將預(yù)定用于在給定電流流入負(fù)載的特定時(shí)間段中向負(fù)載提供最低要求電量的最小保證可放電容量與基于第一差值所估計(jì)的第一估計(jì)可放電容量比較，其中通過從對應(yīng)于響應(yīng)于電池以該給定電流放電在電池放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)的開路電壓中減去由于電池放電期間所出現(xiàn)的電池的歐姆電阻和極化電阻所產(chǎn)生的電壓降而獲得第一差值；
如果第一估計(jì)可放電容量等于或小于最小保證可放電容量，并且放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)等于或小于第一特定值，則將等于或小于第一特定值的電荷狀態(tài)轉(zhuǎn)換為第一特定值的電荷狀態(tài)；將最小保證可放電容量與為轉(zhuǎn)換的第一特定值電荷狀態(tài)估計(jì)的第二估計(jì)可放電容量比較；以及如果第二估計(jì)可放電容量等于或小于最小保證可放電容量，則判定電池老化。
根據(jù)權(quán)利要求6所定義的發(fā)明，判斷用于向負(fù)載提供電能的電池的老化的方法包括以下步驟將預(yù)定用于在給定電流流入負(fù)載的特定時(shí)間段中向負(fù)載提供最低要求電量的最小保證可放電容量與基于第一差值所估計(jì)的第一估計(jì)可放電容量比較，其中通過從對應(yīng)于響應(yīng)于電池以該給定電流放電在電池放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)的開路電壓中減去由于電池放電期間所出現(xiàn)的電池的歐姆電阻和極化電阻所產(chǎn)生的電壓降而獲得第一差值；如果第一估計(jì)可放電容量等于或小于最小保證可放電容量，并且放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)等于或小于第一特定值，則將等于或小于第一特定值的電荷狀態(tài)轉(zhuǎn)換到第一特定值的電荷狀態(tài)；將最小保證可放電容量與為轉(zhuǎn)換的第一特定值電荷狀態(tài)估計(jì)的第二估計(jì)可放電容量比較；以及如果第二估計(jì)可放電容量等于或小于最小保證可放電容量，則判定電池老化，因此，即使在其中甚至對于正常電池，端電壓可能低于最小保證電壓的低電荷狀態(tài)中，也可以關(guān)于預(yù)定最小保證可放電容量，準(zhǔn)確地判斷電池的老化。
為了解決上述問題，權(quán)利要求7所定義的發(fā)明是判斷用于向負(fù)載提供電能的電池的老化的方法，包括以下步驟將(a)預(yù)定用于在給定電流流入負(fù)載的特定時(shí)間段中向負(fù)載提供最低要求電量的最小保證可放電容量與(b)可放電容量的檢測誤差的和值與基于第一差值所估計(jì)的第一估計(jì)可放電容量比較，其中通過從對應(yīng)于響應(yīng)于電池以該給定電流放電在電池放電時(shí)的電荷狀態(tài)的開路電壓中減去由于電池放電期間所出現(xiàn)的電池的歐姆電阻和極化電阻所產(chǎn)生的電壓降而獲得第一差值；以及基于比較結(jié)果判斷電池的老化。
根據(jù)權(quán)利要求7所定義的發(fā)明，判斷用于向負(fù)載提供電能的電池的老化的方法包括以下步驟將(a)預(yù)定用于在給定電流流入負(fù)載的特定時(shí)間段中向負(fù)載提供最低要求電量的最小保證可放電容量與(b)可放電容量的檢測誤差的和值與基于第一差值所估計(jì)的第一估計(jì)可放電容量比較，其中通過從對應(yīng)于響應(yīng)于電池以該給定電流放電在電池放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)的開路電壓中減去由于電池放電期間所出現(xiàn)的電池的歐姆電阻和極化電阻所產(chǎn)生的電壓降而獲得第一差值；以及基于比較結(jié)果判斷電池的老化，因此，在也考慮可放電容量的檢測誤差的情況下，關(guān)于預(yù)定的最小保證可放電容量，可適當(dāng)?shù)嘏袛嚯姵氐睦匣?br> 為了解決上述問題，權(quán)利要求8所定義的發(fā)明是判斷用于向負(fù)載提供電能的電池的老化的方法，包括以下步驟將(a)預(yù)定用于在給定電流流入負(fù)載的特定時(shí)間段中向負(fù)載提供最低要求電量的最小保證可放電容量和(b)可放電容量的檢測誤差的和值與基于第一差值所估計(jì)的第一估計(jì)可放電容量比較，其中通過從對應(yīng)于響應(yīng)于電池以該給定電流放電在電池放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)的開路電壓中減去由于電池放電期間所出現(xiàn)的電池的歐姆電阻和極化電阻所產(chǎn)生的電壓降而獲得第一差值；以及如果第一估計(jì)可放電容量等于或小于和值，并且放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)超過第一特定值，則判定電池老化。
根據(jù)權(quán)利要求8所定義的發(fā)明，判斷用于向負(fù)載提供電能的電池的老化的方法包括以下步驟將(a)預(yù)定用于在給定電流流入負(fù)載的特定時(shí)間段中向負(fù)載提供最低要求電量的最小保證可放電容量和(b)可放電容量的檢測誤差的和值與基于第一差值所估計(jì)的第一估計(jì)可放電容量比較，其中通過從對應(yīng)于響應(yīng)于電池以該給定電流放電在電池放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)的開路電壓中減去由于電池放電期間所出現(xiàn)的電池的歐姆電阻和極化電阻所產(chǎn)生的電壓降而獲得第一差值；以及如果第一估計(jì)可放電容量等于或小于和值，并且放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)超過第一特定值，則判定電池老化，因此，在也考慮可放電容量的檢測誤差的情況下，關(guān)于預(yù)定最小保證可放電容量，可以即使判斷電池的老化。
為了解決上述問題，權(quán)利要求9所定義的發(fā)明是判斷用于向負(fù)載提供電能的電池的老化的方法，包括以下步驟將(a)預(yù)定用于在給定電流流入負(fù)載的特定時(shí)間段中向負(fù)載提供最低要求電量的最小保證可放電容量和(b)可放電容量的檢測誤差的和值與基于第一差值所估計(jì)的第一估計(jì)可放電容量比較，其中通過從對應(yīng)于響應(yīng)于電池以該給定電流放電在電池放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)的開路電壓中減去由于電池放電期間所出現(xiàn)的電池的歐姆電阻和極化電阻所產(chǎn)生的電壓降而獲得第一差值；如果第一估計(jì)可放電容量等于或小于和值，并且放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)等于或小于第一特定值，則將等于或小于第一特定值的電荷狀態(tài)轉(zhuǎn)換到第一特定值的電荷狀態(tài)；將最小保證可放電容量與為轉(zhuǎn)換的第一特定值電荷狀態(tài)估計(jì)的第二估計(jì)可放電容量比較；以及如果第二估計(jì)可放電容量等于或小于和值，則判定電池老化。
根據(jù)權(quán)利要求9所定義的發(fā)明，判斷用于向負(fù)載提供電能的電池的老化的方法包括以下步驟將(a)預(yù)定用于在給定電流流入負(fù)載的特定時(shí)間段中向負(fù)載提供最低要求電量的最小保證可放電容量和(b)可放電容量的檢測誤差的和值與基于第一差值所估計(jì)的第一估計(jì)可放電容量比較，其中通過從對應(yīng)于響應(yīng)于電池以該給定電流放電在電池放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)的開路電壓中減去由于電池放電期間所出現(xiàn)的電池的歐姆電阻和極化電阻所產(chǎn)生的電壓降而獲得第一差值；如果第一估計(jì)可放電容量等于或小于和值，并且放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)等于或小于第一特定值，則將等于或小于第一特定值的電荷狀態(tài)轉(zhuǎn)換到第一特定值的電荷狀態(tài)；將最小保證可放電容量與為轉(zhuǎn)換的第一特定值電荷狀態(tài)估計(jì)的第二估計(jì)可放電容量比較；以及如果第二估計(jì)可放電容量等于或小于和值，則判定電池老化，因此，即使在其中甚至對于正常電池，端電壓可能低于最小保證電壓的低電荷狀態(tài)中，在也考慮可放電容量的檢測誤差的情況下，關(guān)于預(yù)定最小保證可放電容量，可準(zhǔn)確地判斷電池的老化。
為了解決上述問題，權(quán)利要求10所定義的發(fā)明是根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)的判斷電池老化的方法，其中如果電池的電荷狀態(tài)等于或小于被設(shè)置為小于第一特定值的第二特定值，則判定電池老化。
根據(jù)權(quán)利要求10定義的發(fā)明，由于如果電池的電荷狀態(tài)等于或小于被設(shè)定為小于第一特定值的第二特定值則判定電池老化，所以當(dāng)從電池提供電能到必須被控制以處于低電荷狀態(tài)中的系統(tǒng)中的負(fù)載時(shí)，對于由于某種原因，例如由于電池已經(jīng)被擱置(leave)長達(dá)長于保證時(shí)間段的時(shí)間段，已經(jīng)至少曾經(jīng)經(jīng)歷低于第二特定值的電荷狀態(tài)的電池，可以準(zhǔn)確地判斷電池的老化，以保證系統(tǒng)的高可靠性。
為了解決上述問題，權(quán)利要求11所定義的發(fā)明是根據(jù)權(quán)利要求2、3、5、6、8、9或10的判斷電池老化的方法，其中當(dāng)電池被判定為老化時(shí)，進(jìn)行顯示，以通知電池老化。
根據(jù)權(quán)利要求11所定義的發(fā)明，由于當(dāng)電池被判定為老化時(shí)進(jìn)行顯示以通知電池老化，所以電池的用戶可以及時(shí)知道電池老化，以用非老化電池替換該電池。
為了解決上述問題，權(quán)利要求12所定義的發(fā)明是判斷用于向負(fù)載提供電能的電池的老化的設(shè)備，包括存儲(chǔ)裝置，用于存儲(chǔ)被預(yù)定作為在給定電流流入負(fù)載時(shí)電池端電壓最小值的最小保證電壓；
電壓降計(jì)算裝置，用于計(jì)算由于在給定電流從電池流入負(fù)載時(shí)響應(yīng)于電池放電所出現(xiàn)的電池的歐姆電阻和極化電阻所產(chǎn)生的電壓降；第一比較裝置，用于比較存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中的最小保證電壓和第一差值，其中通過從對應(yīng)于電池放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)的開路電壓中減去由電壓降計(jì)算裝置所計(jì)算的電壓降而獲得第一差值；以及第一老化判斷裝置，如果作為第一比較裝置的比較結(jié)果，第一差值等于或小于最小保證電壓，并且放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)超過第一特定值，則判定電池老化。
根據(jù)權(quán)利要求12所定義的發(fā)明，判斷用于向負(fù)載提供電能的電池的老化的設(shè)備包括存儲(chǔ)裝置，用于存儲(chǔ)被預(yù)定作為在給定電流流入負(fù)載時(shí)電池端電壓最小值的最小保證電壓；電壓降計(jì)算裝置，用于計(jì)算由于在給定電流從電池流入負(fù)載時(shí)響應(yīng)于電池放電所出現(xiàn)的電池的歐姆電阻和極化電阻所產(chǎn)生的電壓降；第一比較裝置，用于比較存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中的最小保證電壓和第一差值，其中通過從對應(yīng)于電池放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)的開路電壓中減去由電壓降計(jì)算裝置所計(jì)算的電壓降而獲得第一差值；以及第一老化判斷裝置，如果作為第一比較裝置的比較結(jié)果，第一差值等于或小于最小保證電壓，并且放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)超過第一特定值，則判定電池老化，因此，關(guān)于預(yù)定最小保證電壓，可以及時(shí)地判斷電池的老化。
為了解決上述問題，權(quán)利要求13所定義的發(fā)明是判斷用于向負(fù)載提供電能的電池的老化的設(shè)備，包括存儲(chǔ)裝置，用于存儲(chǔ)預(yù)定作為在給定電流流入負(fù)載時(shí)電池端電壓最小值的最小保證電壓；電壓降計(jì)算裝置，用于計(jì)算由于在給定電流從電池流入負(fù)載時(shí)響應(yīng)于電池放電而出現(xiàn)的電池的歐姆電阻和極化電阻所產(chǎn)生的電壓降；第一比較裝置，用于比較存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中的最小保證電壓與第一差值，其中通過從對應(yīng)于在電池放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)的開路電壓中減去由電壓降計(jì)算裝置所計(jì)算的電壓降而獲得第一差值；轉(zhuǎn)換裝置，用于如果作為第一比較裝置的比較結(jié)果，第一差值等于或小于最小保證電壓，并且放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)等于或小于第一特定值，則將等于或小于第一特定值的電荷狀態(tài)轉(zhuǎn)換到第一特定值的電荷狀態(tài)；第二比較裝置，用于比較最小保證電壓與第二差值，其中通過從對應(yīng)于轉(zhuǎn)換裝置所轉(zhuǎn)換的第一特定值電荷狀態(tài)的開路電壓中減去電壓降而獲得第二差值；第一老化判斷裝置，如果第二差值等于或小于最小保證電壓，則判定電池老化。
根據(jù)權(quán)利要求13所定義的發(fā)明，判斷用于向負(fù)載提供電能的電池的老化的設(shè)備包括存儲(chǔ)裝置，用于存儲(chǔ)預(yù)定作為在給定電流流入負(fù)載時(shí)電池端電壓最小值的最小保證電壓；電壓降計(jì)算裝置，用于計(jì)算由于在給定電流從電池流入負(fù)載時(shí)響應(yīng)于電池放電而出現(xiàn)的電池的歐姆電阻和極化電阻所產(chǎn)生的電壓降；第一比較裝置，用于比較存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中的最小保證電壓與第一差值，其中通過從對應(yīng)于在電池放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)的開路電壓中減去由電壓降計(jì)算裝置所計(jì)算的電壓降而獲得第一差值；轉(zhuǎn)換裝置，用于如果作為第一比較裝置的比較結(jié)果，第一差值等于或小于最小保證電壓，并且放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)等于或小于第一特定值，則將等于或小于第一特定值的電荷狀態(tài)轉(zhuǎn)換為第一特定值的電荷狀態(tài)；第二比較裝置，用于比較最小保證電壓與第二差值，其中通過從對應(yīng)于轉(zhuǎn)換裝置所轉(zhuǎn)換的第一特定值電荷狀態(tài)的開路電壓中減去電壓降而獲得第二差值；第一老化判斷裝置，如果第二差值等于或小于最小保證電壓，則判定電池老化，因此，即使在其中甚至對于正常電池，端電壓可能低于最小保證電壓的低電荷狀態(tài)中，關(guān)于預(yù)定最小保證電壓，可以準(zhǔn)確地判斷電池的老化。
為了解決上述問題，權(quán)利要求14所定義的方法是判斷用于向負(fù)載提供電能的電池的老化的設(shè)備，包括存儲(chǔ)裝置，用于存儲(chǔ)預(yù)定用于在給定電流流入負(fù)載的特定時(shí)間段中向負(fù)載提供最低要求電量的最小保證可放電容量；電壓降計(jì)算裝置，用于計(jì)算由于在給定電流從電池流入負(fù)載時(shí)響應(yīng)于電池放電而出現(xiàn)的電池的歐姆電阻和極化電阻所產(chǎn)生的電壓降；第三比較裝置，用于比較存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中的最小保證可放電容量與基于第一差值所估計(jì)的第一估計(jì)可放電容量，其中通過從對應(yīng)于響應(yīng)于電池以該給定電流放電在電池放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)的開路電壓中減去由于在電池放電期間所出現(xiàn)的電池的歐姆電阻和極化電阻所產(chǎn)生的電壓降而獲得第一差值；以及第一老化判斷裝置，用于如果作為第三比較裝置的比較結(jié)果，第一估計(jì)可放電容量等于或小于最小保證可放電容量，并且放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)超過第一特定值，則判定電池老化。
根據(jù)權(quán)利要求14所定義的發(fā)明，判斷用于向負(fù)載提供電能的電池的老化的設(shè)備包括存儲(chǔ)裝置，用于存儲(chǔ)預(yù)定用于在給定電流流入負(fù)載的特定時(shí)間段中向負(fù)載提供最低要求電量的最小保證可放電容量；電壓降計(jì)算裝置，用于計(jì)算由于在給定電流從電池流入負(fù)載時(shí)響應(yīng)于電池放電而出現(xiàn)的電池的歐姆電阻和極化電阻所產(chǎn)生的電壓降；第三比較裝置，用于比較存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中的最小保證可放電容量與基于第一差值所估計(jì)的第一估計(jì)可放電容量，其中通過從對應(yīng)于響應(yīng)于電池以該給定電流放電在電池放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)的開路電壓中減去由于在電池放電期間所出現(xiàn)的電池的歐姆電阻和極化電阻所產(chǎn)生的電壓降而獲得第一差值；以及第一老化判斷裝置，用于如果作為第三比較裝置的比較結(jié)果，第一估計(jì)可放電容量等于或小于最小保證可放電容量，并且放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)超過第一特定值，則判定電池老化，因此，關(guān)于預(yù)定最小保證可放電容量，可以及時(shí)地判斷電池的老化。
為了解決上述問題，權(quán)利要求15所定義的發(fā)明是判斷用于向負(fù)載提供電能的電池的老化的設(shè)備，包括存儲(chǔ)裝置，用于存儲(chǔ)預(yù)定用于在給定電流流入負(fù)載的特定時(shí)間段中向負(fù)載提供最低要求電量的最小保證可放電容量；電壓降計(jì)算裝置，用于計(jì)算由于在給定電流從電池流入負(fù)載時(shí)響應(yīng)于電池放電而出現(xiàn)的電池的歐姆電阻和極化電阻所產(chǎn)生的電壓降；第三比較裝置，用于比較存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中的最小保證可放電容量與基于第一差值估計(jì)的第一估計(jì)可放電容量，其中通過從對應(yīng)于響應(yīng)于電池以該給定電流放電在電池放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)的開路電壓中減去由于在電池放電期間所出現(xiàn)的電池的歐姆電阻和極化電阻所產(chǎn)生的電壓降而獲得第一差值；轉(zhuǎn)換裝置，用于如果作為第三比較裝置的比較結(jié)果，第一估計(jì)可放電容量等于或小于最小保證可放電容量，并且放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)超過第一特定值，則將等于或小于第一特定值的電荷狀態(tài)轉(zhuǎn)換為第一特定值的電荷狀態(tài)；第四比較裝置，用于比較最小保證可放電容量與為由轉(zhuǎn)換裝置所轉(zhuǎn)換的第一特定值電荷狀態(tài)估計(jì)的第二估計(jì)可放電容量；以及第一老化判斷裝置，用于如果第二估計(jì)可放電容量等于或小于最小保證可放電容量，則判定電池老化。
根據(jù)權(quán)利要求15所定義的發(fā)明，判斷用于向負(fù)載提供電能的電池的老化的設(shè)備包括存儲(chǔ)裝置，用于存儲(chǔ)預(yù)定用于在給定電流流入負(fù)載的特定時(shí)間段中向負(fù)載提供最低要求電量的最小保證可放電容量；電壓降計(jì)算裝置，用于計(jì)算由于在給定電流從電池流入負(fù)載時(shí)響應(yīng)于電池放電而出現(xiàn)的電池的歐姆電阻和極化電阻所產(chǎn)生的電壓降；第三比較裝置，用于比較存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中的最小保證可放電容量與基于第一差值估計(jì)的第一估計(jì)可放電容量，其中通過從對應(yīng)于響應(yīng)于電池以該給定電流放電在電池放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)的開路電壓中減去由于在電池放電期間所出現(xiàn)的電池的歐姆電阻和極化電阻所產(chǎn)生的電壓降而獲得第一差值；轉(zhuǎn)換裝置，用于如果作為第三比較裝置的比較結(jié)果，第一估計(jì)可放電容量等于或小于最小保證可放電容量，并且放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)超過第一特定值，則將等于或小于第一特定值的電荷狀態(tài)轉(zhuǎn)換為第一特定值的電荷狀態(tài)；第四比較裝置，用于比較最小保證可放電容量與為由轉(zhuǎn)換裝置所轉(zhuǎn)換的第一特定值電荷狀態(tài)估計(jì)的第二估計(jì)可放電容量；以及第一老化判斷裝置，用于如果第二估計(jì)可放電容量等于或小于最小保證可放電容量，則判定電池老化，因此，即使在其中甚至對于正常電池，端電壓可能低于最小保證電壓的低電荷狀態(tài)中，關(guān)于預(yù)定最小保證可放電容量，可以準(zhǔn)確地判斷電池的老化。
為了解決上述問題，權(quán)利要求16所定義的發(fā)明是判斷用于向負(fù)載提供電能的電池的老化的設(shè)備，包括存儲(chǔ)裝置，用于存儲(chǔ)(a)預(yù)定用于在給定電流流入負(fù)載的特定時(shí)間段中向負(fù)載提供最低要求電量的最小保證可放電容量與(b)可放電容量的檢測誤差；電壓降計(jì)算裝置，用于計(jì)算由于在給定電流從電池流入負(fù)載時(shí)響應(yīng)于電池放電而出現(xiàn)的電池的歐姆電阻和極化電阻所產(chǎn)生的電壓降；第三比較裝置，用于比較(a)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中的最小保證可放電容量和(b)可放電容量的檢測誤差的和值與基于第一差值所估計(jì)的第一估計(jì)可放電容量，其中通過從對應(yīng)于響應(yīng)于電池以該給定電流放電在電池放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)的開路電壓中減去由于電池放電期間所出現(xiàn)的電池的歐姆電阻和極化電阻所產(chǎn)生的電壓降而獲得第一差值；以及第一老化判斷裝置，用于如果作為第三比較裝置的比較結(jié)果，第一估計(jì)可放電容量等于或小于和值，并且放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)超過第一特定值，則判定電池老化。
根據(jù)權(quán)利要求16所定義的發(fā)明，判斷用于向負(fù)載提供電能的電池的老化的設(shè)備包括存儲(chǔ)裝置，用于存儲(chǔ)(a)預(yù)定用于在給定電流流入負(fù)載的特定時(shí)間段中向負(fù)載提供最低要求電量的最小保證可放電容量以及(b)可放電容量的檢測誤差；電壓降計(jì)算裝置，用于計(jì)算由于在給定電流從電池流入負(fù)載時(shí)響應(yīng)于電池放電而出現(xiàn)的電池的歐姆電阻和極化電阻所產(chǎn)生的電壓降；第三比較裝置，用于比較(a)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中的最小保證可放電容量和(b)可放電容量的檢測誤差的和值與基于第一差值所估計(jì)的第一估計(jì)可放電容量，其中通過從對應(yīng)于響應(yīng)于電池以該給定電流放電在電池放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)的開路電壓中減去由于在電池放電期間所出現(xiàn)的電池的歐姆電阻和極化電阻所產(chǎn)生的電壓降而獲得第一差值；以及第一老化判斷裝置，用于如果作為第三比較裝置的比較結(jié)果，第一估計(jì)可放電容量等于或小于和值，并且放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)超過第一特定值，則判定電池老化，因此，可以在也考慮可放電容量的檢測誤差的情況下，關(guān)于預(yù)定最小保證可放電容量，及時(shí)地判斷電池的老化。
為了解決上述問題，權(quán)利要求17所定義的發(fā)明是判斷用于向負(fù)載提供電能的電池的老化的設(shè)備，包括存儲(chǔ)裝置，用于存儲(chǔ)(a)預(yù)定用于在給定電流流入負(fù)載的特定時(shí)間段中向負(fù)載提供最低要求電量的最小保證可放電容量，以及(b)可放電容量的檢測誤差；電壓降計(jì)算裝置，用于計(jì)算由于在給定電流從電池流入負(fù)載時(shí)響應(yīng)于電池放電而出現(xiàn)的電池的歐姆電阻和極化電阻所產(chǎn)生的電壓降；第三比較裝置，用于比較由存儲(chǔ)裝置所存儲(chǔ)的最小保證可放電容量與基于第一差值所估計(jì)的第一估計(jì)可放電容量，其中通過從對應(yīng)于響應(yīng)于電池以該給定電流放電在電池放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)的開路電壓中減去由于在電池放電期間所出現(xiàn)的電池的歐姆電阻和極化電阻所產(chǎn)生的電壓降而獲得第一差值；轉(zhuǎn)換裝置，用于如果作為第三比較裝置的比較結(jié)果，第一估計(jì)可放電容量等于或小于存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中的(a)最小保證可放電容量和(b)可放電容量檢測誤差的和值，并且放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)等于或小于第一特定值，則將等于或小于第一特定值的電荷狀態(tài)轉(zhuǎn)換為第一特定值的電荷狀態(tài)；第四比較裝置，用于比較最小保證可放電容量與為由轉(zhuǎn)換裝置所轉(zhuǎn)換的第一特定值電荷狀態(tài)估計(jì)的第二估計(jì)可放電容量；以及第一老化判斷裝置，用于如果第二估計(jì)可放電容量等于或小于和值，則判定電池老化。
根據(jù)權(quán)利要求17所定義的發(fā)明，判斷用于向負(fù)載提供電能的電池的老化的設(shè)備包括存儲(chǔ)裝置，用于存儲(chǔ)(a)預(yù)定用于在給定電流流入負(fù)載的特定時(shí)間段中向負(fù)載提供最低要求電量的最小保證可放電容量，以及(b)可放電容量的檢測誤差；電壓降計(jì)算裝置，用于計(jì)算由于在給定電流從電池流入負(fù)載時(shí)響應(yīng)于電池放電而出現(xiàn)的電池的歐姆電阻和極化電阻所產(chǎn)生的電壓降；第三比較裝置，用于比較由存儲(chǔ)裝置所存儲(chǔ)的最小保證可放電容量與基于第一差值所估計(jì)的第一估計(jì)可放電容量，其中通過從對應(yīng)于響應(yīng)于電池以該給定電流放電在電池放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)的開路電壓中減去由于在電池放電期間所出現(xiàn)的電池的歐姆電阻和極化電阻所產(chǎn)生的電壓降而獲得第一差值；轉(zhuǎn)換裝置，用于如果作為第三比較裝置的比較結(jié)果，第一估計(jì)可放電容量等于或小于存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中的(a)最小保證可放電容量和(b)可放電容量檢測誤差的和值，并且放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)等于或小于第一特定值，則將等于或小于第一特定值的電荷狀態(tài)轉(zhuǎn)換為第一特定值的電荷狀態(tài)；
第四比較裝置，用于比較最小保證可放電容量與為由轉(zhuǎn)換裝置所轉(zhuǎn)換的第一特定值電荷狀態(tài)估計(jì)的第二估計(jì)可放電容量；以及第一老化判斷裝置，用于如果第二估計(jì)可放電容量等于或小于和值，則判定電池老化，因此，在也考慮可放電容量的檢測誤差的情況下，即使在其中甚至對于正常電池，端電壓低于最小保證電壓的低電荷狀態(tài)中，關(guān)于預(yù)定最小保證可放電容量，可準(zhǔn)確地判斷電池的老化。
為了解決上述問題，權(quán)利要求18所定義的發(fā)明是根據(jù)權(quán)利要求12-17中任一項(xiàng)的判斷電池老化的設(shè)備，還包括第二老化判斷裝置，用于如果電池的電荷狀態(tài)等于或小于被設(shè)定為低于第一特定值的第二特定值，則判定電池老化。
根據(jù)權(quán)利要求18所定義的發(fā)明，由于設(shè)備還包括第二老化判斷裝置，用于如果電池的電荷狀態(tài)等于或小于設(shè)定為低于第一特定值的第二特定值，則判定電池老化，所以當(dāng)電能從電池提供到必須被控制以處于低狀態(tài)中的系統(tǒng)中的負(fù)載時(shí)，對于由于某種原因，例如由于電池已經(jīng)被擱置長達(dá)比保證時(shí)間段更長的時(shí)間段，已經(jīng)至少曾經(jīng)經(jīng)歷低于第二特定值的電荷狀態(tài)的電池，可以準(zhǔn)確地判斷電池老化，以保證系統(tǒng)的高穩(wěn)定性。
為了解決上述問題，權(quán)利要求19所定義的發(fā)明是根據(jù)權(quán)利要求12-18中任一項(xiàng)的判斷電池老化的設(shè)備，還包括通知顯示裝置，用于在電池被判定為老化時(shí)執(zhí)行顯示，以通知電池的老化。
根據(jù)權(quán)利要求19所定義的發(fā)明，由于設(shè)備還包括通知顯示裝置，用于在電池被判定為老化時(shí)執(zhí)行顯示，以通知電池的老化，所以電池的用戶能夠及時(shí)地了解電池的老化，從而用非老化電池代替該電池。

圖1是表示車載電池控制系統(tǒng)的主構(gòu)造的框圖，該系統(tǒng)包括實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的判斷電池老化的方法的判斷電池老化的設(shè)備。
圖2是表示電池的老化判斷過程的流程圖，其中該過程由CPU根據(jù)存儲(chǔ)在圖1所示車載電池控制系統(tǒng)中的ROM中的控制程序而執(zhí)行。
圖3是表示圖2所示流程圖中利用最小保證電壓的電池老化判斷過程子程序的流程圖。
圖4是表示圖2所示流程圖中利用可放電容量的電池老化判斷過程子程序的流程圖。
圖5表示設(shè)定最小保證電壓和最小保證可放電容量。
圖6表示轉(zhuǎn)換電荷狀態(tài)(SOC)圖7是表示利用可放電容量的電池老化判斷過程子程序的另一例子，其與圖4所示流程圖相似。
圖8表示包括在啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)以驅(qū)動(dòng)時(shí)的沖擊電流(rush current)的放電電流的例子。
圖9表示由二次逼近表達(dá)式所表示的I-V特征的例子。
圖10表示如何從電流增加時(shí)的近似表達(dá)式中去除濃差極化分量的方式的例子。
圖11表示如何從電流降低時(shí)的近似表達(dá)式中去除濃差極化分量的方式的例子。
圖12表示由電流增加時(shí)的線性近似表達(dá)式所表達(dá)的I-V特征的例子。
圖13表示如何從電流降低時(shí)的近似表達(dá)式中去除濃差極化分量的方式的另一個(gè)例子。
圖14表示如何從在電流降低時(shí)的近似表達(dá)式中去除濃差極化分量的方式的再一個(gè)例子。
圖15表示如何計(jì)算在平衡狀態(tài)中或其中發(fā)生放電極化(discharge polarization)的狀態(tài)中放電期間的飽和極化的方式。
圖16表示如何計(jì)算在其中發(fā)生充電極化(charge polarization)的狀態(tài)中放電期間的飽和極化的方式。
圖17表示如何計(jì)算在其中發(fā)生放電極化或充電極化的狀態(tài)中放電期間的飽和極化的方式。
圖18表示放電期間在電池內(nèi)出現(xiàn)的電壓降。
圖19表示滿充狀態(tài)的電壓和放電結(jié)束時(shí)的電壓。
具體實(shí)施例方式
下面，將參考附圖介紹本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。圖1是表示車載電池控制系統(tǒng)的主構(gòu)造的框圖，該系統(tǒng)包括判斷電池老化的設(shè)備，該設(shè)備實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的判斷電池老化的方法。
在圖1中，車載電池控制系統(tǒng)1被安裝在包括發(fā)動(dòng)機(jī)3和電動(dòng)發(fā)電機(jī)5的混合動(dòng)力車輛上。
通常，經(jīng)由差速器箱(differential case)9只將發(fā)動(dòng)機(jī)3的輸出從從動(dòng)軸(drive shaft)7傳輸?shù)杰囕?1，以驅(qū)動(dòng)車輛，另一方面，當(dāng)以高負(fù)載行進(jìn)時(shí)，電動(dòng)發(fā)電機(jī)5通過來自電池13，例如鉛蓄電池(leadbattery)13，的電能用作馬達(dá)，以便電動(dòng)發(fā)電機(jī)5的輸出與發(fā)動(dòng)機(jī)3的輸出一起被從從動(dòng)軸7傳輸?shù)杰囕?1，從而執(zhí)行輔助驅(qū)動(dòng)。
在這種混合動(dòng)力車輛中，電動(dòng)發(fā)電機(jī)5在減速或制動(dòng)時(shí)用作發(fā)電機(jī)，以將動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能，從而對電池13充電。
此外，當(dāng)響應(yīng)于接通起動(dòng)器開關(guān)(在圖中未示出)而啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)3時(shí)，電動(dòng)發(fā)電機(jī)5用作起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，其強(qiáng)制地旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)3的飛輪(flywheel)。在這種情況下，大電流在很短的時(shí)間段里流入電動(dòng)發(fā)電機(jī)5。當(dāng)在起動(dòng)器開關(guān)被接通后發(fā)動(dòng)機(jī)3被電動(dòng)發(fā)電機(jī)5啟動(dòng)時(shí)，響應(yīng)于取消點(diǎn)火鑰匙(ignition key)(圖中未示出)操作，起動(dòng)器開關(guān)被切斷，從而點(diǎn)火開關(guān)和附屬開關(guān)(accessory switch)被接通，并且從電池13流出的放電電流變成穩(wěn)態(tài)電流(steady-state current)。
根據(jù)這個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的車載電池控制系統(tǒng)1包括電流傳感器15，用于檢測從作為發(fā)電機(jī)的電動(dòng)發(fā)電機(jī)5流出的電池13的充電或放電電流、以及電池13的流入電氣設(shè)備，諸如用于輔助驅(qū)動(dòng)的馬達(dá)和用作起動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)發(fā)電機(jī)5，的放電電流I；以及電壓傳感器17，其電阻為大約1M歐姆，與電池13并聯(lián)，用于檢測電池13的端電壓V。
根據(jù)這個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的車載電池控制系統(tǒng)1還包括微計(jì)算機(jī)23，電流傳感器15和電壓傳感器17的輸出當(dāng)在接口電路21(以下稱為I/F21)中執(zhí)行模擬/數(shù)字(以下稱為A/D)轉(zhuǎn)換以后被存儲(chǔ)在微計(jì)算機(jī)中。
微計(jì)算機(jī)23包括CPU 23a，其用作電壓降計(jì)算裝置、第一比較裝置、轉(zhuǎn)換裝置、第二比較裝置、第三比較裝置、第一和第二老化判斷裝置；RAM 23b；以及ROM 23c，其用作存儲(chǔ)裝置。CPU 23a還用作內(nèi)部電阻監(jiān)控裝置和可放電容量監(jiān)控裝置。CPU 23a除了連接到RAM 23b和ROM 23c之外，還連接到I/F 21和用作通知顯示裝置的顯示設(shè)備25。CPU 23a還連接到起動(dòng)器開關(guān)、點(diǎn)火開關(guān)、附屬開關(guān)以及除了電動(dòng)發(fā)電機(jī)5之外的電氣設(shè)備(負(fù)載)的開關(guān)。
RAM 23b具有用于存儲(chǔ)各種數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)區(qū)以及用于各種處理的工作區(qū)。用于使CPU 23a執(zhí)行各種處理的控制程序被安裝在ROM 23c中。
在ROM 23c中，各種數(shù)據(jù)被可寫和可讀的記錄，并且提供了非易失性存儲(chǔ)器(圖中未示出)，用于無需電源地保存所記錄的數(shù)據(jù)，用于電池13的各種基本數(shù)據(jù)和更新數(shù)據(jù)被保存在非易失性存儲(chǔ)器中。例如，非易失性存儲(chǔ)器事先存儲(chǔ)基本數(shù)據(jù)，諸如電池13在其非老化狀態(tài)(即新電池或設(shè)計(jì)時(shí)的電池)時(shí)在滿充狀態(tài)時(shí)的開路電壓(OCVf；單位為V(伏特))、放電完成時(shí)的開路電壓(OCVe；單位為V)、作為OCVf和OCVe之間可充電或可放電的總電量的初始電量(SOCf；單位為Ah(安培·小時(shí)))等等。
此外，非易失性存儲(chǔ)器事先存儲(chǔ)關(guān)于電池13在其非老化狀態(tài)(即新電池或設(shè)計(jì)時(shí)的電池)時(shí)對于特定放電電流值的歐姆電阻和極化電阻(活化極化電阻和濃差極化電阻)值的數(shù)據(jù)。
而且，非易失性存儲(chǔ)器事先存儲(chǔ)預(yù)定作為在給定電流流入負(fù)載時(shí)電池端電壓最小值的最小保證電壓；以及預(yù)定在給定電流流入負(fù)載的特定時(shí)間段中向負(fù)載提供最低要求電量的電池最小保證可放電容量(可放電容量＝ADC)。根據(jù)從電池13向其提供電能的負(fù)載的形式預(yù)先確定最小保證電壓和最小保證可放電容量。
例如，如圖5所示，如果從電池13向其提供電能的負(fù)載具有這樣的特征，即在從時(shí)間t1到時(shí)間t2的短時(shí)間段中流過大電流，隨后在從時(shí)間t2到時(shí)間t3的時(shí)間段T2-T1中流過小電流(即T2是持續(xù)時(shí)間)，則當(dāng)大電流流過時(shí)，電池13的端電壓在短時(shí)間段T1中快速降低。為了端電壓的該快速降低不影響負(fù)載的工作，當(dāng)要求一個(gè)值時(shí)，電池13的端電壓不低于所述值，所述值被設(shè)置為(即被確定為)最小保證電壓。
而且，將用于為負(fù)載提供最低要求電量以在持續(xù)時(shí)間T2中保持負(fù)載工作的電池13的可放電容量設(shè)置(即確定)為最小保證可放電容量。這個(gè)最小保證可放電容量的單位為Ah(安培·小時(shí))，以由圖5中斜線所表示的區(qū)域來表示該容量。
作為分別來自電流傳感器15和電壓傳感器17的電流值和電壓值通過I/F 21提供給微計(jì)算機(jī)23的CPU 23a，然后在它們被更新的特定時(shí)間段之前關(guān)于來自它們的電流值和電壓值地被存儲(chǔ)在RAM 23b的數(shù)據(jù)區(qū)域(對應(yīng)于存儲(chǔ)裝置)中。這些被存儲(chǔ)的實(shí)際數(shù)據(jù)被用于測量電池的歐姆電阻和極化電阻，通過歐姆電阻和極化電阻判斷電池的老化。
以下，將參考圖2-4所示的流程圖介紹CPU 23a根據(jù)存儲(chǔ)在ROM 23c中的控制程序而執(zhí)行的電池老化判斷處理。
通過接通點(diǎn)火開關(guān)開始動(dòng)作，CPU 23a首先在圖2的步驟S1中判斷是否檢測到電池13的電荷狀態(tài)(SOC)變?yōu)榈扔诨蛐∮诘诙囟ㄖ?例如，在這個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中為10％；但是，這個(gè)值可以根據(jù)情況而改變)的低SOC(步驟S1)。
一般地，對于設(shè)計(jì)時(shí)的電池13，即非老化的電池13，可以預(yù)先確定滿充狀態(tài)的開路電壓(OCVf；單位為V(伏特))、放電結(jié)束時(shí)的開路電壓(OCVe；單位為V)、以及作為OCVf和OCVe之間可充電或可放電的總電量的初始電量(SOCf；單位為Ah(安培·小時(shí)))。根據(jù)它們的關(guān)系，如果已知給定時(shí)間點(diǎn)的開路電壓(OCV)，則可以知道作為對應(yīng)于已知OCV的電量的電荷狀態(tài)(SOC)。相反，如果已知給定時(shí)間點(diǎn)的SOC，則可以知道對應(yīng)于已知SOC的OCV。
因此，當(dāng)電池13放電時(shí)，測量放電前后的OCV，使得獲得電池13在該時(shí)間點(diǎn)的SOC，從而可以執(zhí)行上述判斷。
在步驟S1，如果答案為是，則判定電池13老化，并且顯示設(shè)備25顯示通知顯示，以指示需要更換電池13。即，在其中執(zhí)行控制使得電池13的端電壓在電池13被使用時(shí)決不變?yōu)榈蚐OC狀態(tài)的系統(tǒng)中，如果一旦電池13的端電壓由于某種原因，例如由于電池已經(jīng)被擱置長達(dá)比保證時(shí)間段更長的特定時(shí)間段，而經(jīng)歷等于或低于特定值的低SOC則可靠的系統(tǒng)應(yīng)該判斷必須更換電池。然后，用戶能夠確認(rèn)顯示設(shè)備25的通知顯示，使得用戶能夠用非老化的新電池更換電池13。
另一方面，在步驟S1中，如果答案為否，則執(zhí)行高效放電(步驟S2)，然后執(zhí)行利用最小保證電壓的老化判斷處理(步驟S3)，然后，執(zhí)行利用可放電容量的老化判斷處理(步驟S4)。
圖3為表示利用最小保證電壓的電池老化判斷處理的子程序的流程圖，其在圖2所示流程圖的步驟S3中執(zhí)行。在圖3所示流程圖中，首先執(zhí)行對電池13的內(nèi)部電阻(歐姆電阻+極化電阻)的估計(jì)(步驟S31)，然后計(jì)算由于內(nèi)部電阻(歐姆電阻+極化電阻)的電壓降分量(步驟S32)。這個(gè)電壓降分量(V1)由以下表達(dá)式表示V1＝(歐姆電阻+極化電阻)×供給電流，其中供給電流表示在放電期間從電池13流入負(fù)載的放電電流。
隨后，判斷(OCV-V1)是否等于或小于最小保證電壓(例如10伏特)(步驟S33)。例如，如果當(dāng)10A(安培)作為供給電流流動(dòng)時(shí)最小保證電壓被設(shè)置為放電時(shí)10伏特，則判斷(OCV-V1)是否等于或小于10伏特。如果答案為否，則過程返回到圖2中的步驟S4，另一方面，如果答案為是，則過程前進(jìn)到步驟S34。
在步驟S34，判斷SOC是否小于第一特定值(例如，在這個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中為50％；但是，這個(gè)值可根據(jù)情況改變)。如果答案為否，則判定電池老化，并且顯示設(shè)備25顯示通知顯示，以指示需要更換電池13(步驟S35)。
例如，通過執(zhí)行高效放電，如圖6所示，當(dāng)在剛放電后估計(jì)的SOC1等于或大于50％時(shí)，如果盡管SOC等于或大于50％，仍然估計(jì)(OCV-V1)小于最小保證電壓(例如10伏特)，則判定電池13必須被更換。然后，用戶能夠確認(rèn)顯示設(shè)備25的通知顯示，使得用戶能夠以非老化的新電池替換電池13。
另一方面，在步驟S34中，如果答案為是，則小于50％的SOC被轉(zhuǎn)換為50％的SOC(步驟S36)。這里，可以執(zhí)行充電，使得小于50％的SOC變?yōu)?0％，但是，在這個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，小于50％的SOC被轉(zhuǎn)換為50％的SOC。即，如圖6所示，當(dāng)根據(jù)在剛放電后所測量的OCV2估計(jì)的SOC2小于50％時(shí)，SOC2被轉(zhuǎn)換為50％的SOC，對于50％的SOC計(jì)算為OCV50。
隨后，判斷(OCV50-V1)是否等于或小于最小保證電壓(例如10伏特)(步驟S37)。例如，如果SOC低并等于或小于50％，則甚至對于正常電池，端電壓可能小于最小保證電壓，相應(yīng)地，低SOC被轉(zhuǎn)換為50％的SOC，從而執(zhí)行老化判斷。
然后，如果步驟S37的答案為否，則過程返回到圖2的步驟S4，另一方面，如果步驟S37的答案為是，則過程前進(jìn)到步驟S35。在步驟S35，顯示設(shè)備25顯示通知顯示，以指示需要更換電池13。于是，用戶能夠確認(rèn)顯示設(shè)備25的通知顯示，使得用戶能夠用非老化的新電池替換電池13。
圖4是表示利用可放電容量的電池老化判斷處理的子程序的流程圖，其在圖2所示流程圖中的步驟S4處執(zhí)行。
在圖4所示流程圖中，首先判斷剛執(zhí)行高效放電后電池的可放電容量是否等于或小于最小保證可放電容量(單位為Ah)(步驟S41)。例如，最小保證可放電容量被設(shè)置為3A(三安培)，判斷可放電容量是否等于或小于3A。
如果步驟S41的答案為否，則過程返回到圖2所示流程圖，以完成處理，另一方面，如果步驟S41的答案為是，則過程前進(jìn)到步驟S42。
在步驟S42，判斷SOC是否小于50％。如果答案為否，則電池13被判定為老化，并且顯示設(shè)備25顯示通知顯示，以指示需要更換電池13(步驟S43)。即，如果盡管SOC等于或大于50％，但是估計(jì)SOC小于最小保證可放電容量，則判定電池13必須被更換。然后，用戶能夠確認(rèn)顯示設(shè)備25的通知顯示，使得用戶能夠用非老化的新電池更換電池13。
另一方面，在步驟S42，如果答案為是，則小于50％的SOC被轉(zhuǎn)換為50％的SOC(步驟S44)。這里，可以執(zhí)行充電，使得小于50％的SOC變?yōu)?0％，但是，在這個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，小于50％的SOC被轉(zhuǎn)換為50％的SOC。
隨后，判斷轉(zhuǎn)換為50％的SOC的可放電容量是否等于或小于最小保證可放電容量(步驟S45)。這里，如果SOC低且等于或小于50％，則甚至對于正常電池，端電壓可能小于最小保證電壓，相應(yīng)地，低SOC被轉(zhuǎn)換為50％的SOC，從而執(zhí)行老化判斷。
如果步驟S45的答案為否，則過程返回到圖2所示流程圖，以完成處理，另一方面，如果步驟S45的答案為是，則過程前進(jìn)到步驟S43，判定電池13老化，并且顯示設(shè)備25顯示通知顯示，以指示需要更換電池13。然后，用戶能夠確認(rèn)顯示設(shè)備25的通知顯示，使得用戶能夠用非老化的新電池替代電池13。
于是，可以通過使用最小保證電壓或最小保證可放電容量作為標(biāo)準(zhǔn)來執(zhí)行電池13的老化的判斷，使得如果電池13被判定為老化，則用戶能夠迅速用非老化的新電池替換電池13。
圖7是表示利用可放電容量的電池老化判斷處理的子程序的另一例子的流程圖，其與圖4所示流程圖相似。
在圖7所示流程圖中，首先判斷剛執(zhí)行高效放電以后電池的可放電容量是否等于或小于最小保證可放電容量(單位為Ah)和可放電容量的檢測誤差(單位為Ah)的和值(步驟S41)。
這里，可放電容量的檢測誤差是檢測可放電容量時(shí)允許的誤差。例如，對于總電量為20Ah的電池，當(dāng)最小保證可放電容量被設(shè)置為3Ah時(shí)，(可放電容量的估計(jì)檢測精度±5％＝20Ah×±0.05＝±1Ah)被加到3Ah。即，如果對于估計(jì)的可放電容量的保證為±5％，則可能進(jìn)行誤差為-5％的估計(jì)。
在步驟S41中，例如，判斷執(zhí)行高效放電以后的可放電容量是否等于或小于[3Ah(最小保證可放電容量)+1Ah(檢測誤差)]＝4Ah。
如果步驟S41處的答案為否，則過程返回到圖2所示流程圖，以完成處理，另一方面，如果步驟S41的答案為是，則過程前進(jìn)到步驟S42。
在步驟S42，判斷SOC是否小于50％。如果答案為否，則判定電池13老化，顯示設(shè)備25顯示通知顯示，以指示需要更換電池13(步驟S43)。然后，用戶能夠確認(rèn)顯示設(shè)備25的通知顯示，使得用戶能夠用非老化的新電池替換電池13。
另一方面，在步驟S42，如果答案為是，則將小于50％的SOC轉(zhuǎn)換為50％的SOC(步驟S44)。
隨后，判斷轉(zhuǎn)換為50％的SOC的可放電容量是否等于或小于(最小保證可放電容量+可放電容量的檢測誤差)的和值(步驟S45)。例如，判斷轉(zhuǎn)換為50％的SOC的可放電容量是否等于或小于[3Ah(最小保證可放電容量)+1Ah(檢測誤差)]的和值。如果步驟S45處的答案為否，則過程返回到圖2所示流程圖，以完成處理，另一方面，如果步驟S45的答案為是，則過程前進(jìn)到步驟S43。
在步驟S43，顯示設(shè)備25顯示通知顯示，以指示需要更換電池13。然后，用戶能夠確認(rèn)顯示設(shè)備25的通知顯示，使得用戶能夠用非老化的新電池替換電池13。
以下將參考圖8-19介紹在上述老化檢測處理中所使用的電池13的測量參數(shù)(即歐姆電阻、飽和極化(saturation polarization)和可放電容量)的方法。
作為從電池接收電能以工作的負(fù)載，需要大電流的負(fù)載，諸如起動(dòng)電動(dòng)機(jī)、電動(dòng)發(fā)電機(jī)或行駛馬達(dá)(motor for traveling)，被安裝在12V車輛、42V車輛、EV車輛和HEV車輛上。例如，當(dāng)需要大電流的起動(dòng)電動(dòng)機(jī)或恒定負(fù)載被接通時(shí)，首先當(dāng)這樣的驅(qū)動(dòng)開始時(shí)，在初始階段，沖擊電流流入負(fù)載，隨后，具有根據(jù)負(fù)載大小的穩(wěn)態(tài)值的電流流入負(fù)載。
如果直流電動(dòng)機(jī)用作起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，如圖8所示，則流入勵(lì)磁線圈的沖擊電流在短的時(shí)間段內(nèi)，例如在開始具有恒定負(fù)載的驅(qū)動(dòng)后3ms(毫秒)內(nèi)，單調(diào)地從大約0增加到顯著大于穩(wěn)態(tài)電流的峰值，例如500A(安培)，隨后沖擊電流在短時(shí)間段內(nèi)，例如150ms內(nèi)，單調(diào)地從峰值減小到根據(jù)恒定負(fù)載的大小的穩(wěn)態(tài)值，從而作為放電電流被從電池提供。因此，當(dāng)沖擊電流流入恒定負(fù)載時(shí)，測量電池的放電電流和對應(yīng)于放電電流的端電壓，使得能夠測量電池的放電電流-端電壓特性(即I-V特性)，其表示相對于電流在從0到峰值的寬范圍上的變化，端電壓的變化。
因?yàn)閷?yīng)于在起動(dòng)電動(dòng)機(jī)被接通時(shí)流動(dòng)的沖擊電流的模擬放電(simulative discharge)，電池通過使用電子負(fù)載被放電，在該放電中，電流在0.25秒內(nèi)從0增加到大約200A，然后在0.25秒內(nèi)從峰值減小到0。在上述放電期間，電池的放電電流和端電壓成對地以短的恒定周期被測量，并且，因此所獲得的成對數(shù)據(jù)被繪制，橫軸為放電電流，縱軸為端電壓，從而獲得圖9所示的圖?？梢杂梢韵吕米钚《朔?least squares method)的二次表達(dá)式來近似圖9中圖所示的放電電流增加和減小時(shí)的I-V特性V＝a1I2+b1I+c1(1)V＝a2I2+b2I+c2(2)在圖9中，還畫出了上述二次近似表達(dá)式的曲線。
在圖9中，作為電流增加的近似曲線的截距(intercept)與電流減小的近似曲線的截距之間的差的電壓差(c1-c2)是當(dāng)沒有電流流動(dòng)時(shí)I＝0的電壓差。因此，這個(gè)電壓差(c1-c2)被認(rèn)為是只由于因放電而新出現(xiàn)的濃差極化而產(chǎn)生的電壓降，不包括由于歐姆電阻和活化極化所產(chǎn)生的電壓降。電流＝0A(0安培)的這個(gè)濃差極化被表示為Vpolc0。一般地，任何濃差極化與電流大小與電流流動(dòng)的時(shí)間段的乘積成比例，即Ah(以下用Asec(安培·秒)表示，因?yàn)闀r(shí)間段很短)。
以下，介紹利用電流＝0A時(shí)的濃差極化Vpolc0計(jì)算電流＝峰值處的濃差極化的方法。如果電流＝峰值處的濃差極化被表示為Vpolcp，則Vpolcp表示如下Vpolcp＝[(電流增加時(shí)的Asec)/(整個(gè)放電的Asec)]×Vpolc0(3)這里，整個(gè)放電的Asec表示如下整個(gè)放電的Asec＝(電流增加時(shí)的Asec+電流減小時(shí)的Asec)。
如上計(jì)算的電流＝峰值處的濃差極化Vpolcp被加到式(1)中電流增加時(shí)峰值處的電壓中，使得如圖10所示，去除峰值處的濃差極化。如果去除了峰值處的濃差極化以后的電壓被表示為V1，則V1表示如下V1＝a1Ip2+b1Ip+c1+Vpolcp。
這里，Ip是電流＝峰值處的電流值。
圖10所示的電流增加時(shí)只由于歐姆電阻和活化極化所得到的I-V特性的近似表示被設(shè)定如下V＝a3I2+b3I+c3(4)。
從電流＝0A的點(diǎn)開始，即在放電開始之前，考慮極化，將c1作為對于活化極化和濃差極化的標(biāo)準(zhǔn)，因此c3＝式(1)中的c1。而且，假設(shè)電流從電流增加的初始狀態(tài)快速增加，而濃差極化的反應(yīng)很慢并且?guī)缀醪蛔兓噪娏鳎?A處式(1)和(4)的微分值相同，因此b3＝b1。相應(yīng)地，通過替換c3＝c1和b3＝b1，式(4)可以表示如下V＝a3I2+b1I+c1(5)。
因此，未知量只有a3。
如果將電流增加時(shí)電流峰值處的坐標(biāo)(Ip，V1)代入式(5)，則獲得以下表達(dá)式a3＝(V1-b1Ip-c1)/Ip2。
因此，由式(5)確定只由于歐姆電阻和活化極化的I-V特性的近似表達(dá)式(4)。
一般地，由于歐姆電阻不響應(yīng)于化學(xué)反應(yīng)而出現(xiàn)，并且如果電池的SOC或溫度不變則歐姆電阻保持不變，所以歐姆電阻在起動(dòng)電動(dòng)機(jī)的一個(gè)動(dòng)作期間保持不變。另一方面，由于當(dāng)離子和電子被傳送時(shí)活化極化電阻響應(yīng)于化學(xué)反應(yīng)出現(xiàn)，并且由于活化極化和濃差極化相互影響，所以電流增加時(shí)的活化極化的曲線與電流減小時(shí)的活化電阻(activation resistance)的曲線不完全吻合。因此，式(5)被認(rèn)為是電流增加時(shí)歐姆電阻和活化極化的曲線，其中去除了濃差極化分量。
以下，將介紹如何從電流減小時(shí)的曲線中去除濃差極化分量的方式?？梢砸耘c刪除電流峰值處的濃差極化相似的方式獲得電流減小時(shí)歐姆電阻和活化極化之間的關(guān)系。設(shè)定兩個(gè)點(diǎn)，即除了峰值點(diǎn)之外的A點(diǎn)和B點(diǎn)，各點(diǎn)處的濃差極化VpolcA和VpolcB被計(jì)算如下VpolcA＝[(從電流增加的開始到A點(diǎn)的Asec)/(整個(gè)放電的Asec)]×Vpolc0(6)VpolcB＝[(從電流增加的開始到B點(diǎn)的Asec)/(整個(gè)放電的Asec)]×Vpolc0(7)如果利用三個(gè)點(diǎn)，即這兩個(gè)點(diǎn)(即A點(diǎn)和B點(diǎn))和峰值點(diǎn)，的坐標(biāo)，由式(6)和(7)，除了峰值點(diǎn)地獲得其中去除了濃差極化分量的兩個(gè)點(diǎn)，則獲得圖11所示的電流減小時(shí)的歐姆電阻和活化極化的曲線，其由以下表達(dá)式表示V＝a4I2+b4I+c4(8)。
這里，系數(shù)a4、b4和c4可以通過求解聯(lián)立方程(simultaneousequation)而確定，聯(lián)立方程通過將A點(diǎn)、B點(diǎn)和峰值點(diǎn)的相應(yīng)電流值和電壓值代入式(8)中而獲得。
以下，將介紹計(jì)算電池歐姆電阻的方式。由于其中去除了濃差極化分量的、電流增加時(shí)歐姆電阻和活化極化的曲線(由(5)表示)之間的差和其中去除了濃差極化分量的、在電流減小時(shí)歐姆電阻和活化極化的曲線(由(5)表示)之間的差是由于活化極化分量的差，所以可以通過去除活化極化分量而獲得歐姆電阻。
觀察這兩條曲線的峰值，在那里活化極化的相應(yīng)值變?yōu)橄嗤闹?，由以下表達(dá)式計(jì)算出在峰值處在電流增加時(shí)的微分值R1和在電流減小時(shí)的微分值R2R1＝2×a3×Ip+b3(10)R2＝2×a4×Ip+b4(11)。
由上述表達(dá)式所計(jì)算的微分值R1和R2之間的差是由于其中一個(gè)是電流增加時(shí)的活化極化的峰值，而另一個(gè)是電流減小時(shí)的活化極化的峰值。當(dāng)由于對應(yīng)于沖擊電流的模擬放電，電池通過使用電子負(fù)載而被放電時(shí)，其中在該放電中電流在0.25秒內(nèi)從0增加到200A，然后在0.25秒內(nèi)從峰值減小到0，由于這兩個(gè)微分值各自在峰值附近的改變率相同，并且可以理解在這兩個(gè)微分值中間存在由于歐姆電阻的電流-電壓特性，所以可以通過將兩個(gè)微分值相加并隨后將相加值除以2來獲得歐姆電阻R，如下式(在這個(gè)例子中，通過相對于時(shí)間比成比例地對微分值進(jìn)行的除法所獲得的值等于通過將和值除以2所獲得的值)R＝(R1+R2)/2。
在以上描述中，給出了對這樣的情況的解釋，其中由于對應(yīng)于沖擊電流的模擬放電，電池通過使用電子負(fù)載而被放電。但是，在實(shí)際車輛的情況下，當(dāng)直流電動(dòng)機(jī)被用作起動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，在沖擊電流流入勵(lì)磁線圈時(shí)，電流達(dá)到其峰值，并且轉(zhuǎn)動(dòng)曲柄(cranking)以這樣的電流工作，其在達(dá)到峰值電流以后減小到等于或小于峰值電流。
相應(yīng)地，電流增加時(shí)的放電在短的時(shí)間段中，即3毫秒(3ms)中完成，電流變化如此快，以至于濃差極化在電流增加時(shí)在峰值處幾乎不出現(xiàn)。但是，在電流減小時(shí)，電流流動(dòng)150ms的時(shí)間段，其比電流增加時(shí)的上述時(shí)間段(3ms)長很多，因此盡管電流減小，但是大的濃差極化出現(xiàn)。但是，由于在搖轉(zhuǎn)期間(cranking period)出現(xiàn)與沖擊電流流動(dòng)的時(shí)間段不同的現(xiàn)象，所以電池在該搖轉(zhuǎn)期間的放電電流和端電壓不應(yīng)該被用作用于計(jì)算電流減小時(shí)的電流-電壓特性的數(shù)據(jù)。
在這種情況下，在實(shí)際車輛中，如圖12所示，電流增加時(shí)的I-V特性可以由連接電流增加的開始點(diǎn)與峰值電流點(diǎn)所形成的直線來近似。而且，在峰值500A處的濃差極化的出現(xiàn)可以被近似為0A。在這種情況下，對于電流增加時(shí)的放電，電流增加時(shí)的近似直線的傾斜度被用作峰值電流處的微分值。
但是，在上述情況下，電流增加時(shí)的近似直線的傾斜度與電流減小時(shí)的二次近似表達(dá)式中峰值點(diǎn)處的切線的傾斜度不能被簡單地平均。因?yàn)樵谶@種情況下，電流達(dá)到峰值前活化極化的發(fā)生程度與電流達(dá)到峰值后完全不同，因此不再實(shí)現(xiàn)峰值電流附近的改變率相同的假設(shè)。
在這樣的情況下，當(dāng)計(jì)算歐姆電阻時(shí)，在其中去除了由于濃差極化所產(chǎn)生的電壓降的第一和第二近似表達(dá)式中對應(yīng)于峰值的相應(yīng)點(diǎn)處每單位電流變化的端電壓變化的兩個(gè)值，即兩個(gè)傾斜度值，乘以單調(diào)電流增加的時(shí)間段和單調(diào)電流減小的時(shí)間段相對于沖擊電流流動(dòng)時(shí)的總時(shí)間段的比，并且隨后將兩個(gè)乘積值相加在一起。即，傾斜度值乘以各自的標(biāo)度比(division ratio)，其中標(biāo)度比通過比例地將總時(shí)間段分為單調(diào)電流增加所需的時(shí)間段和單調(diào)電流減小所需的時(shí)間段，并且隨后將由此獲得的兩個(gè)值相加在一起。因此，能夠在考慮活化極化和濃差極化相互影響的情況下，計(jì)算歐姆電阻。
即，盡管活化極化一般根據(jù)電流值而出現(xiàn)，但是活化極化在每種情況下被濃差極化影響，并且不根據(jù)原理出現(xiàn)。當(dāng)濃差極化小時(shí)，活化極化也小。當(dāng)濃差極化大時(shí)，活化極化也大。總之，在其中去除了由于濃差極化所引起的電壓降的第一和第二近似表達(dá)式中對應(yīng)于峰值的相應(yīng)點(diǎn)處每單位電流變化的端電壓的兩個(gè)變化值的中間值可以被測量作為電池的歐姆電阻值。
對于新近的車輛，需要三相輸入的交流電動(dòng)機(jī)，諸如DC無刷的，諸如磁電機(jī)，已經(jīng)經(jīng)常被用作電動(dòng)機(jī)。在這種情況下，沖擊電流不在非常短的時(shí)間段內(nèi)達(dá)到峰值電流，而是需要100ms。因此，由于在電流增加時(shí)的放電期間出現(xiàn)濃差極化，所以電流增加時(shí)的電流變化曲線應(yīng)該由曲線近似來近似。
而且，當(dāng)要近似電流減小時(shí)的歐姆電阻和活化極化時(shí)，當(dāng)要確定峰值點(diǎn)和其他兩個(gè)點(diǎn)時(shí)，如圖13所示，使用電流＝0A的點(diǎn)作為B點(diǎn)，從而簡化獲得近似表達(dá)式的計(jì)算。
而且，當(dāng)用于去除濃差極化的點(diǎn)被確定為對應(yīng)于大約為峰值電流一半的電流值的點(diǎn)時(shí)，如圖14所示，可以以對由連接這個(gè)點(diǎn)和峰值點(diǎn)所形成的直線的線性近似來進(jìn)行近似。在這種情況下，對于電流增加時(shí)的放電，電流減小時(shí)的近似直線的傾斜度被用作峰值的微分值，從而能夠獲得準(zhǔn)確的歐姆電阻，其幾乎與利用二次曲線所獲得的值相同。
簡言之，在其中去除了由于濃差極化的電壓降的第一和第二近似表達(dá)中對應(yīng)于峰值的相應(yīng)點(diǎn)處每單位電流變化的端電壓的兩個(gè)變化值的中間值可以被測量作為電池的歐姆電阻的值。
以下，將在使用恒定負(fù)載，例如起動(dòng)電動(dòng)機(jī)的例子中介紹測量車載電池的歐姆電阻的方法，其中沖擊電流流動(dòng)，而在放電電流增加和減小這兩種情況中都出現(xiàn)濃差極化。
當(dāng)恒定負(fù)載工作時(shí)，放電電流流動(dòng)，其中電流單調(diào)地增加超過穩(wěn)態(tài)值，并從峰值單調(diào)減小到穩(wěn)態(tài)值。在此期間，周期地測量電池的放電電流和端電壓，例如以100微秒(μs)的周期，從而獲得大量電池放電電流和端電壓對。
將由此獲得的最近一對電池放電電流和端電壓存儲(chǔ)并收集在作為可寫存儲(chǔ)裝置的存儲(chǔ)器中，例如RAM，長達(dá)特定時(shí)間段。通過使用最小二乘法，根據(jù)由此所存儲(chǔ)和收集的電池放電電流和端電壓對，對于指示放電電流和端電壓之間相互關(guān)系的、增加的放電電流和減小的放電電流的電流-電壓特性，獲得表達(dá)式(1)和(2)所示的兩個(gè)曲線近似表達(dá)。隨后，從這兩個(gè)近似表達(dá)中去除由于濃差極化分量的電壓降，從而獲得不包括濃差極化分量的修正的曲線近似表達(dá)。
為此，以這樣的方式計(jì)算電流＝0A(沒有電流流動(dòng))時(shí)表達(dá)式(1)和(2)中電壓值之間的電壓差，即電壓差是只由于濃差極化所引起的電壓降。通過使用這個(gè)電壓差，計(jì)算在用于增加的放電電流的I-V特性的近似表達(dá)式(1)上電流峰值處由于濃差極化分量所產(chǎn)生的電壓降。為此，利用這樣的事實(shí)，即濃差極化以電流與時(shí)間段的乘積而變化，其通過將電流大小乘以電流流動(dòng)的時(shí)間段而獲得。
在計(jì)算用于增加的放電電流的I-V特性的近似表達(dá)上在電流峰值處由于濃差極化分量而產(chǎn)生的電壓降以后，將各個(gè)常量和線性系數(shù)代入從中去除了濃差極化的近似表達(dá)式和包括濃差極化的近似表達(dá)式的，從而確定從中去除了濃差極化的近似表達(dá)的二次系數(shù)，使得計(jì)算由用于增加的放電電流的I-V特性的近似表達(dá)修正的修正的曲線近似表達(dá)式(5)。
隨后，對于用于減小的放電電流的I-V特性，根據(jù)近似表達(dá)式(2)計(jì)算不包括濃差極化分量的近似表達(dá)。為此，除了峰值電流點(diǎn)外，確定從中去除了濃差極化分量的兩個(gè)點(diǎn)。此時(shí)，考慮濃差極化分量以電流和時(shí)間段的乘積變化，該乘積通過電流大小乘以時(shí)間段而獲得。如果確定了從中去除了濃差極化分量的兩個(gè)點(diǎn)，則通過使用包括這兩個(gè)點(diǎn)和峰值點(diǎn)的坐標(biāo)的三個(gè)坐標(biāo)，計(jì)算根據(jù)用于減小的放電電流的I-V特性的近似表達(dá)式(2)修正的修正的近似表達(dá)式(8)。
由于表達(dá)式(5)所表示的電流增加時(shí)的從中去除濃差極化分量的歐姆電阻和活化極化的修正的曲線近似表達(dá)與表達(dá)式(8)所表示的電流減小時(shí)的從中去除了濃差極化分量的歐姆電阻和活化極化的修正的曲線近似表達(dá)之間的差是由于各自活化極化分量的差，因此，如果去除了活化極化分量，則能夠獲得歐姆電阻。即，注意兩個(gè)近似表達(dá)的峰值，峰值電流處電流增加時(shí)的微分值與電流減小時(shí)的微分值之間的差是由于其中一個(gè)是活化極化增加時(shí)的值，而另一個(gè)是活化極化減小時(shí)的值，因此，假設(shè)在峰值電流附近的兩個(gè)變化率的中間存在由于歐姆電阻的I-V特性，首先，兩個(gè)微分值乘以單調(diào)電流增加的時(shí)間段和單調(diào)電流減小的時(shí)間段分別與沖擊電流流動(dòng)時(shí)總時(shí)間段的比，然后，由此乘積的微分值被相互相加，從而獲得歐姆電阻。
例如，如果電流增加和減小的時(shí)間段分別為3ms和10ms，并且峰值電流處電流增加時(shí)和電流減小時(shí)的微分值為Rpolk1和Rpolk2，則可計(jì)算歐姆電阻Rn如下
Rn＝Rpolk1×100/103+Rpolk2×3/103。
只要執(zhí)行其中出現(xiàn)沖擊電流的高效放電，例如只要啟動(dòng)起動(dòng)電動(dòng)機(jī)以驅(qū)動(dòng)，則計(jì)算和更新歐姆電阻Rn。
作為車輛電池在其平衡狀態(tài)的開路電壓，使用當(dāng)電池在其平衡狀態(tài)時(shí)測量的電池端電壓，在平衡狀態(tài)中，由于先前的充電或放電而在電池中出現(xiàn)的極化的影響消失了，使得由于極化而出現(xiàn)的電池端電壓的下降和增加消失了，或者，根據(jù)通過觀察在剛充電或放電后短的時(shí)間段內(nèi)電池端電壓的變化而獲得的結(jié)果而估計(jì)的電池端電壓被保持(halt)。
以下，將介紹根據(jù)本發(fā)明的檢測電池飽和極化的方法和檢測可放電容量的方法。
電池能夠?qū)嶋H提供給負(fù)載的能量是通過從對應(yīng)于電池開路電壓值的充電容量(即電流和時(shí)間段的乘積)中減去對應(yīng)于在放電時(shí)電池內(nèi)出現(xiàn)的電壓降分量的容量，即由于電池的內(nèi)部電阻而不能被放電的容量而獲得的容量。
如圖15所示，放電期間在電池內(nèi)出現(xiàn)的電壓降可被分為由于電池的歐姆電阻分量的電壓降分量(圖15中用IR降表示)和由于除了歐姆電阻分量以外的內(nèi)部電阻分量所產(chǎn)生的電壓降分量，即由于極化的電壓降分量(圖15中由飽和極化表示)。
如果電池狀態(tài)是相同的，則上述IR降不變。另一方面，由于極化的電壓降與放電電流和放電時(shí)間段成比例地增加，但是，它從不增加超過飽和極化。相應(yīng)地，如果監(jiān)控由于極化的電壓降達(dá)到飽和極化的點(diǎn)，則能夠監(jiān)控由于極化的電壓降到達(dá)其最大值的點(diǎn)。
首先，當(dāng)平衡狀態(tài)中的電池被放電時(shí)，或者當(dāng)放電開始時(shí)的端電壓低于放電開始時(shí)的開路電壓OCV0的狀態(tài)中、即仍然存在放電極化的狀態(tài)中，的電池被放電時(shí)，如圖15中粗曲線所示，根據(jù)在放電期間從放電開始在一個(gè)特定時(shí)間段(大約為其中極化行為出現(xiàn)，并且時(shí)間段不長于大約1秒的時(shí)間段)中周期測量的電池放電電流和端電壓，計(jì)算以下表達(dá)式(12)所表示的端電壓V相對于放電電流I的近似表達(dá)。
另一方面，當(dāng)放電開始時(shí)的端電壓高于放電開始時(shí)的開路電壓OCV0的狀態(tài)中、即仍然存在充電極化的狀態(tài)中，的電池被放電時(shí)，如圖16中粗曲線所示，根據(jù)在放電期間當(dāng)從放電開始已經(jīng)經(jīng)過了特定時(shí)間段使得充電極化基本消除時(shí)所周期測量的電池的放電電流和端電壓，計(jì)算以下的表達(dá)式(12)中所表示的端電壓V相對于放電電流I的近似表達(dá)。這是因?yàn)楦鶕?jù)在仍然存在充電極化時(shí)在特定時(shí)間段中所檢測到的電池的放電電流和端電壓所獲得的近似表達(dá)與根據(jù)從電池平衡狀態(tài)開始的放電過程實(shí)際可能獲得的I-V特性的相關(guān)性很差。
V＝aI2+bI+c(12)上述電池端電壓V也由具有由于電池的歐姆電阻Rn分量的電壓降分量和由于除了歐姆電阻分量以外的內(nèi)部電阻分量的電壓降VR(即由于極化的電壓降)之和的以下表達(dá)式(13)表示V＝c-(Rn×I+VR)(13).
根據(jù)表達(dá)式(12)和(13)，能夠獲得以下表達(dá)式，由于歐姆電阻的電壓降、和由于極化的電壓降aI2+bI＝-(Rn×I+VR)(14).
通過對表達(dá)式(14)微分，獲得由于除了電池歐姆電阻分量以外的內(nèi)部電阻分量的電壓降的變化率dVR/dI，如下；dVR/dI＝-2aI-b-Rn(15)。
以上變化率dVR/dI變?yōu)?時(shí)的放電電流對應(yīng)于用于在由于除了電池歐姆電阻分量之外的內(nèi)部電阻分量的電壓降分量達(dá)到其最大值(即飽和值)時(shí)的端電壓降的飽和電流值Ipol(＝-(Rn+b)/2a)。
于是，如果放電是從平衡狀態(tài)開始的放電，則所獲得的用于端電壓降的飽和電流值與電池的歐姆電阻Rn一起被代入表達(dá)式(14)作為放電電流I。于是，將由此所獲得的由于極化的電壓降分量VR(＝-aIpol2-bIpol-Rn×Ipol)設(shè)定為飽和極化VRpol。
另一方面，如果放電是從其中仍然存在充電極化或放電極化的狀態(tài)開始的放電，則所獲得的用于端電壓降的飽和電流值Ipol與電池的歐姆電阻Rn值一起被代入表達(dá)式(14)，作為放電電流I。于是，由此獲得的、由于極化的電壓降分量VR被加到當(dāng)放電電流為0時(shí)的端電壓C-其由表達(dá)式(12)獲得-與由估計(jì)所獲得的放電開始時(shí)的開路電壓OCV0之間的差中。由此而獲得的值(＝-aIpol2-bIpol-Rn×Ipol+(OCV0-c))被設(shè)定為飽和極化VRpol。
以下將解釋為什么要加上上述(OCV0-c)的原因。如果基于從其中仍然存在充電極化或放電極化的狀態(tài)中在上述特定時(shí)間段中所實(shí)際測量的放電電流和端電壓，根據(jù)近似表達(dá)式(12)計(jì)算當(dāng)放電電流為0時(shí)的端電壓c，則所計(jì)算的端電壓C如圖17所示。如圖17所示，由近似表達(dá)所獲得的電壓降的飽和值等于實(shí)際獲得的I-V特性中電壓降的飽和值。
關(guān)于這一點(diǎn)，即使放電是從其中仍然存在充電極化的狀態(tài)開始的放電，通過將從放電開始特定時(shí)間段以后的特定時(shí)間設(shè)定為特定時(shí)間段，所計(jì)算的在放電電流為0時(shí)的端電壓c-其由近似表達(dá)表示-低于放電開始時(shí)的開路電壓OCV0。
在那時(shí)，如圖17所示，通過將Ipol代入表達(dá)式(14)而獲得的、由于極化的電壓降分量VR(＝-aIpol2-bIpol-Rn×Ipol)是通過從具有端電壓c作為參考的電壓降中減去由于歐姆電阻的電壓降分量Rn×Ipol而獲得的值。相應(yīng)地，為了根據(jù)開路電壓OCV0計(jì)算飽和極化VRpol-其是通過從電池的電壓降中減去由于歐姆電阻的電壓降分量Rn×Ipol而獲得的值，需要將(OCV0-c)加到上述電壓降VR(＝-aIpol2-bIpol-Rn×Ipol)。只要電池被放電，就計(jì)算和更新飽和極化VRpol。
如果如上所述地計(jì)算飽和極化VRpol，通過使用飽和極化VRpol，執(zhí)行以下將介紹的檢測可再充電容量，例如，只要電池被放電，所述放電具有這樣的大小，以至于需要重新檢測可放電容量。
首先，當(dāng)執(zhí)行放電時(shí)，在放電時(shí)，計(jì)算飽和極化VRpol，并且求解以下表達(dá)式VADC＝OCV0-Rn×Ip-VRpol(16)。
這里，VADC是指示當(dāng)前可放電容量的電壓值，而Ip是放電的峰值電流。
即，為了求解上面的表達(dá)式，通過從放電開始時(shí)的開路電壓OCV0中減去對應(yīng)于電池歐姆電阻Rn值的電壓降分量和飽和極化VRpol而計(jì)算對應(yīng)于當(dāng)前可放電容量的電壓值VADC。
然后，通過轉(zhuǎn)換表達(dá)式，根據(jù)指示當(dāng)前可放電容量的電壓值VADC計(jì)算可放電容量ADCADC＝SOC×[(VADC-Ve)/(Vf-Ve)]×100(％)，其中SOC＝[(OCVn-Ve)/(Vf-Ve)]×100(％)。
這里，Vf是滿充狀態(tài)時(shí)的電壓，而Ve是放電結(jié)束時(shí)的電壓。
這里，如圖19所示，可通過從新電池在其滿充狀態(tài)(電荷狀態(tài)SOC＝100％)時(shí)的開路電壓OCVf中減去對應(yīng)于新電池在其滿充狀態(tài)(SOC＝100％)時(shí)的歐姆電阻Rnf0值的電壓降而獲得電池在滿充狀態(tài)時(shí)的電壓Vf，如下Vf＝OCVf-Rnf0×Ip。
可通過從新電池在其放電結(jié)束(電荷狀態(tài)SOC＝0％)時(shí)的開路電壓OCVe中減去對應(yīng)于新電池在其放電結(jié)束(SOC＝0％)時(shí)的歐姆電阻Rne0值的電壓降而獲得電池在放電結(jié)束時(shí)的電壓Ve，如下Ve＝OCVe-Rne0×Ip。
可通過下面所示的轉(zhuǎn)換表達(dá)式，根據(jù)指示當(dāng)前可放電容量的電壓值VADC計(jì)算可放電容量ADCADC＝SOC×[(VADC-OCVe)/(OCV0-Rne0×Ip-OCVe)]×100(％)。
對應(yīng)于電池歐姆電阻Rn的電壓降分量-其將被從電池在放電開始時(shí)的開路電壓OCVn中減去-反映各個(gè)電池的特性之間的差別。電池的當(dāng)前飽和極化VRpol反映由于放電電流已經(jīng)保持流動(dòng)而產(chǎn)生的可放電容量減小程度的差別和/或由于由溫度變化引起的電池內(nèi)部電阻變化而產(chǎn)生的可放電容量減小程度的差別。
因此，在執(zhí)行放電時(shí)如上所述而獲得的可放電容量ADC是正確的可放電容量，其中各個(gè)電池特性之間差別的影響或者由于放電電流已經(jīng)保護(hù)流動(dòng)而產(chǎn)生的可放電容量減小程度差別和/或由于由溫度變化引起的電池內(nèi)部電阻變化而產(chǎn)生的可放電容量減小程度差別的影響作為誤差不存在。
如上所述，可能估計(jì)在放電期間由于峰值電流處的內(nèi)部電阻而產(chǎn)生的電壓降分量，即可能估計(jì)在由于歐姆電阻-即放電過程中除了極化以外的內(nèi)部電阻分量-的電壓降變?yōu)槠渥畲笾禃r(shí)由于內(nèi)部電阻的電壓降。
總結(jié)上述測量方法，響應(yīng)于電池的放電，內(nèi)部電阻監(jiān)控裝置監(jiān)控在由于放電期間所出現(xiàn)的極化所產(chǎn)生的端電壓的電壓降分量飽和時(shí)由于電池內(nèi)部電阻的電壓降。因此，可能估計(jì)在由于極化所產(chǎn)生的電壓降變?yōu)樽畲笾禃r(shí)由于內(nèi)部電阻所產(chǎn)生的電壓降。
而且，響應(yīng)于電池放電，可放電容量監(jiān)控裝置根據(jù)通過從對應(yīng)于電池電荷狀態(tài)(SOC)的開路電壓中減去當(dāng)由于放電期間所出現(xiàn)的極化而產(chǎn)生的端電壓的電壓降分量飽和時(shí)由于電池內(nèi)部電阻所產(chǎn)生的電壓降分量而獲得的值，檢測可放電容量。相應(yīng)地，可能估計(jì)在由于極化所產(chǎn)生的電壓降變?yōu)樽畲笾禃r(shí)的可放電容量。
此外，內(nèi)部電阻監(jiān)控裝置監(jiān)控通過將放電期間在峰值電流流動(dòng)時(shí)由于電池的純電阻所產(chǎn)生的電壓降分量加到由于極化的端電壓的電壓降分量的飽和值而獲得的電壓降分量。相應(yīng)地，在放電過程中，可估計(jì)當(dāng)由于電池的純電阻-即除了極化以外的內(nèi)部電阻的分量-所產(chǎn)生的電壓降變?yōu)樽畲髸r(shí)由于內(nèi)部電阻的電壓降。
而且，可放電容量監(jiān)控裝置監(jiān)控基于通過以下方式所獲得的值而計(jì)算的可放電容量，即通過從對應(yīng)于電池SOC的開路電壓中減去放電期間在峰值電流流動(dòng)時(shí)由于電池的純電阻所產(chǎn)生的電壓降和由于極化所產(chǎn)生的端電壓的電壓降分量的飽和值獲得該值。相應(yīng)地，可能估計(jì)在由于純電阻-即除了放電過程中的極化以外的內(nèi)部電阻的分量-所產(chǎn)生的電壓降變?yōu)槠渥畲笾禃r(shí)的可放電容量。
當(dāng)電池被放電時(shí)，由在放電的特定時(shí)間段中所檢測到的電池的放電電流和端電壓，獲得端電壓相對于放電電流的近似表達(dá)?；谟纱双@得的近似表達(dá)和電池的純電阻檢測飽和極化。即，可以基于根據(jù)在實(shí)際放電的特定時(shí)間段中所檢測到的放電電流和端電壓以及被測量或估計(jì)的純電阻而計(jì)算的近似表達(dá)來檢測飽和極化。
近似表達(dá)、由于純電阻所產(chǎn)生的電壓降分量以及由于極化的電壓降分量之間的關(guān)系表達(dá)通過放電電流來求微分，從而計(jì)算由于極化所產(chǎn)生的電壓降分量相對于放電電流的變化率的表達(dá)。隨后，根據(jù)變化率的表達(dá)，計(jì)算當(dāng)變化率變?yōu)?時(shí)的放電電流值作為電池的端電壓降飽和電流值。然后，通過將所計(jì)算的端電壓降飽和電流值代入上述關(guān)系表達(dá)中而獲得的由于極化的電壓降分量被檢測作為飽和極化。相應(yīng)地，可以通過觀察由于極化所產(chǎn)生的電壓降分量達(dá)到最大值，即當(dāng)電壓降相對于放電電流的變化率變?yōu)?時(shí)的飽和值，來計(jì)算飽和極化。
如果放電電流變?yōu)?時(shí)的端電壓-其根據(jù)近似表達(dá)而計(jì)算出-低于放電開始時(shí)的開路電壓，則近似表達(dá)、由于純電阻所產(chǎn)生的電壓降分量以及由于極化所產(chǎn)生的電壓降分量之間的關(guān)系表達(dá)通過放電電流來求微分，從而計(jì)算由于極化所產(chǎn)生的電壓降分量相對于放電電流的變化率的表達(dá)。隨后，根據(jù)變化率的表達(dá)，計(jì)算當(dāng)變化率變?yōu)?時(shí)的放電電流值作為電池的端電壓降飽和電流值。然后，將通過將根據(jù)近似表達(dá)所計(jì)算的當(dāng)放電電流為0時(shí)的端電壓和放電開始時(shí)的開路電壓之間的差加到通過將由此計(jì)算出的端電壓降飽和電流值代入上述關(guān)系表達(dá)中而獲得的由于極化所產(chǎn)生的電壓降分量中所獲得的值檢測作為飽和極化。
相應(yīng)地，可通過觀察由于極化所產(chǎn)生的電壓降分量達(dá)到最大值，即電壓降相對于放電電流的變化率變?yōu)?時(shí)的飽和值，計(jì)算飽和極化。而且，通過加上根據(jù)近似表達(dá)所計(jì)算出的當(dāng)放電電流為0時(shí)的端電壓與放電開始時(shí)的開路電壓之間的差，準(zhǔn)確地計(jì)算飽和極化，即使電池在放電開始時(shí)不在平衡狀態(tài)中。
上述關(guān)系表達(dá)是這樣一種表達(dá)，其中用由于純電阻所產(chǎn)生的電壓降和由于極化所產(chǎn)生的電壓降來表示由近似表達(dá)所表示的端電壓。相應(yīng)地，可根據(jù)簡單的關(guān)系表達(dá)來計(jì)算飽和極化。
端電壓相對于放電電流的近似表達(dá)-其根據(jù)在充電極化發(fā)生時(shí)在一個(gè)時(shí)間段中所檢測的電池放電電流和端電壓而計(jì)算-與由從電池平衡狀態(tài)開始的放電過程可實(shí)際獲得的放電電流-端電壓特性具有差的相關(guān)性。因此，對于其中出現(xiàn)充電極化的電池的放電，根據(jù)在這樣的特定時(shí)間段中所檢測的電池的放電電流和端電壓計(jì)算端電壓相對于放電電流的近似表達(dá)，使得在放電開始以后已經(jīng)經(jīng)過特定時(shí)間段之后充電極化幾乎被消除了。即，根據(jù)在這樣的時(shí)間段中所檢測的電池的放電電流和端電壓來計(jì)算端電壓相對于放電電流的近似表達(dá)，使得充電極化基本被消除，從而能夠計(jì)算準(zhǔn)確的放電極化。
內(nèi)部電阻監(jiān)控裝置監(jiān)控基于通過使用上述檢測飽和極化的方法所檢測的飽和極化而計(jì)算的、由于電池內(nèi)部電阻所產(chǎn)生的電壓降分量。因此，可能更準(zhǔn)確地檢測在由于極化所產(chǎn)生的電壓降飽和時(shí)由于內(nèi)部電阻所產(chǎn)生的電壓降。
通過從放電開始時(shí)的電池開路電壓中減去對應(yīng)于電池放電開始時(shí)的純電阻和利用上述檢測飽和極化方法所檢測的飽和極化的電壓降分量而獲得的電壓值是對應(yīng)于電池極化飽和時(shí)的可放電容量的電壓值。
對應(yīng)于電池純電阻的電壓降分量-其將被從放電開始時(shí)的電池開路電壓中減去-反映各個(gè)電池的特性之間的差別。利用上述檢測飽和極化方法而檢測到的電池的飽和極化反映由于放電電流已經(jīng)保持流動(dòng)所產(chǎn)生的可放電容量減小程度的差別和/或由于由溫度變化引起的電池內(nèi)部電阻變化所產(chǎn)生的可放電容量減小程度的差別。
因此，在進(jìn)行放電時(shí)如上所述所獲得的可放電容量是正確的可放電容量，其中各個(gè)電池的特性之間的差別的影響或由于放電電流已經(jīng)保持流動(dòng)所產(chǎn)生的可放電容量減小程度差別和/或由于由溫度變化引起的電池內(nèi)部電阻變化所產(chǎn)生的可放電容量減小程度差別的影響作為誤差不存在。
如果放電電流變?yōu)?時(shí)的端電壓-其根據(jù)近似表達(dá)計(jì)算-低于放電開始時(shí)的開路電壓，則通過從放電開始時(shí)的電池開路電壓中減去對應(yīng)于電池放電開始時(shí)的純電阻的電壓降分量、利用上述檢測飽和極化方法所檢測到的飽和極化、以及根據(jù)近似表達(dá)所計(jì)算的在放電電流為0時(shí)的端電壓與放電開始時(shí)的開路電壓之間的差而獲得的電壓值是對應(yīng)于電池極化飽和時(shí)的可放電容量的電壓值。
對應(yīng)于電池純電阻的電壓降分量-其將被從放電開始時(shí)的電池開路電壓中減去-反映各個(gè)電池的特性之間的差別。利用上述檢測飽和極化方法所檢測的電池飽和極化反映由于放電電流已經(jīng)保持流動(dòng)所產(chǎn)生的可放電容量減小程度的差別和/或由于由溫度變化引起的電池內(nèi)部電阻變化所產(chǎn)生的可放電容量減小程度的差別。
因此，在進(jìn)行放電時(shí)如上所述地獲得的可放電容量是正確的可放電容量，其中各個(gè)電池的特性之間的差別的影響或者由于放電電流已經(jīng)保持流動(dòng)而產(chǎn)生的可放電容量減小程度差別和/或由于由溫度變化引起的電池內(nèi)部電阻變化所產(chǎn)生的可放電容量減小程度差別的影響作為誤差不存在。而且，通過減去根據(jù)近似表達(dá)所計(jì)算的當(dāng)放電電流為0時(shí)的端電壓與放電開始時(shí)的開路電壓之間的差，準(zhǔn)確地計(jì)算飽和極化，即使電池在放電開始時(shí)不在平衡狀態(tài)中。
而且，在考慮電池的電荷狀態(tài)-開路電壓特性變化的情況下計(jì)算可放電容量，該變化由于電池的老化而出現(xiàn)。因此，當(dāng)要基于電池端電壓，諸如開路電壓和由于電池內(nèi)部電阻所產(chǎn)生的電壓降分量來計(jì)算可放電容量時(shí)，可以考慮電池的電荷狀態(tài)-開路電壓特性的變化，該變化由于電池的老化而出現(xiàn)。
第一變化率是對應(yīng)于由于放電而減小的電荷狀態(tài)的、用于計(jì)算的新電池開路電壓的變化率。第二變化率是對應(yīng)于由于放電而減小的電荷狀態(tài)的、估計(jì)的或測量的開路電壓的變化率。
當(dāng)在電池電解液中傳送電荷的活性材料的量與水量之比相對于新電池的比發(fā)生變化時(shí)，第一變化率與第二變化率之比改變，使得開路電壓的變化率與電荷狀態(tài)的變化率之比變大。
因此，基于第一變化率與第二變化率之比以及上述被減去的值，計(jì)算可放電容量，從而在考慮電池活性材料的失活(inactivation)的情況下計(jì)算可放電容量。
可放電容量檢測裝置通過使用上述檢測可放電容量的方法檢測可放電容量。相應(yīng)地，可能更準(zhǔn)確地檢測在由于極化所產(chǎn)生的電壓降飽和時(shí)的可放電容量。
在這一點(diǎn)上，可以忽略用于響應(yīng)活性材料量與水量之比的變化的、用于根據(jù)指示當(dāng)前可放電容量的電壓值VADC計(jì)算可放電容量ADC的轉(zhuǎn)換表達(dá)式的變化。
在上述解釋中，當(dāng)在從其中仍然存在充電極化或放電極化的狀態(tài)放電時(shí)計(jì)算飽和極化時(shí)，飽和極化被設(shè)置為通過將(OCV0-c)加到由于極化的電壓降VR(＝-aIpol2-bIpol-Rn×Ipol)中而獲得的值，該電壓降VR通過將Ipol代入表達(dá)式(14)而獲得。但是，實(shí)際上，例如，由于極化的電壓降VR(＝-aIpol2-bIpol-Rn×Ipol)-其通過將Ipol代入表達(dá)式(14)而獲得-可被設(shè)置為飽和極化，即使極化在放電開始時(shí)仍然存在，或者即使電池在放電開始時(shí)還不在平衡狀態(tài)中，使得隨后從電壓VADC被消除時(shí)的開路電壓OCV0中減去(OCV0-c)。
微計(jì)算機(jī)23基于來自電流傳感器15和電壓傳感器17的輸出，檢測電池放電期間的多個(gè)量，從而檢測和監(jiān)控在電池13的極化飽和時(shí)由于電池13的內(nèi)部電阻所產(chǎn)生的電壓降以及電池13的可放電容量ADC。即，微計(jì)算機(jī)23作為內(nèi)部電阻監(jiān)控裝置和可放電容量監(jiān)控裝置。
由于能夠估計(jì)在由于極化所產(chǎn)生的電壓降變?yōu)樽畲笾禃r(shí)由于內(nèi)部電阻所產(chǎn)生的電壓降以及可放電容量，因此能夠準(zhǔn)確估計(jì)電池的狀態(tài)。
介紹了以上優(yōu)選實(shí)施例以幫助理解本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以進(jìn)行變體或應(yīng)用，而不背離本發(fā)明的精神和范圍。
例如，在上述優(yōu)選實(shí)施例中，利用百分比(％)值為單位表示電荷狀態(tài)(SOC)，其中該百分比值是電池給定狀態(tài)時(shí)的容量與電池滿充狀態(tài)時(shí)的容量之比。但是，實(shí)際上，可以使用安培·小時(shí)(Ah)作為單位，通過其以絕對大小表示電量。
工業(yè)實(shí)用性如前面所介紹的，根據(jù)權(quán)利要求1所定義的發(fā)明，能夠相對于預(yù)定最小保證電壓，適當(dāng)?shù)嘏袛嚯姵氐睦匣癄顟B(tài)。
根據(jù)權(quán)利要求2所定義的發(fā)明，能夠相對于預(yù)定的最小保證電壓，及時(shí)地判斷電池的老化。
根據(jù)權(quán)利要求3所定義的發(fā)明，能夠相對于預(yù)定的最小保證電壓，準(zhǔn)確地判斷電池的老化，即使在其中甚至對于正常電池，端電壓可能低于最小保證電壓的低電荷狀態(tài)中。
根據(jù)權(quán)利要求4所定義的發(fā)明，能夠相對于預(yù)定的最小保證可放電容量，適當(dāng)?shù)嘏袛嚯姵氐睦匣?br> 根據(jù)權(quán)利要求5所定義的發(fā)明，能夠相對于預(yù)定的最小保證可放電容量，及時(shí)地判斷電池的老化。
根據(jù)權(quán)利要求6所定義的發(fā)明，能夠相對于預(yù)定的最小保證可放電容量，準(zhǔn)確地判斷電池的老化，即使在其中甚至對于正常電池，端電壓可能低于最小保證電壓的低電荷狀態(tài)中。
根據(jù)權(quán)利要求7所定義的發(fā)明，能夠在也考慮可放電容量的檢測誤差的情況下，相對于預(yù)定的最小保證可放電容量，適當(dāng)?shù)嘏袛嚯姵氐睦匣?br> 根據(jù)權(quán)利要求8所定義的發(fā)明，能夠在也考慮可放電容量的檢測誤差的情況下，相對于預(yù)定的最小保證可放電容量，及時(shí)地判斷電池的老化。
根據(jù)權(quán)利要求9所定義的發(fā)明，能夠在也考慮可放電容量的檢測誤差的情況下，相對于預(yù)定的最小保證可放電容量，準(zhǔn)確地判斷電池的老化，即使在其中甚至對于正常電池，端電壓可能低于最小保證電壓的低電荷狀態(tài)中。
根據(jù)權(quán)利要求10所定義的發(fā)明，當(dāng)電能被從電池提供給系統(tǒng)中的負(fù)載-其必須被控制以便不處于低電荷狀態(tài)中-時(shí)，對于由于某種原因，例如由于電池已經(jīng)被擱置長達(dá)比保證時(shí)間段更長的特定時(shí)間段，已經(jīng)至少曾經(jīng)經(jīng)歷過低于第二特定值的電荷狀態(tài)的電池，能夠準(zhǔn)確地判斷電池的老化，以保證系統(tǒng)的高可靠性。
根據(jù)權(quán)利要求11所定義的發(fā)明，電池的用戶能夠及時(shí)地了解電池的老化，以用非老化電池替換該電池。
根據(jù)權(quán)利要求12所定義的發(fā)明，能夠相對于預(yù)定的最小保證電壓，及時(shí)地判斷電池的老化。
根據(jù)權(quán)利要求13所定義的發(fā)明，能夠相對于預(yù)定的最小保證電壓，準(zhǔn)確地判斷電池的老化，即使在其中甚至對于正常電池，端電壓可能低于最小保證電壓的低電荷狀態(tài)中。
根據(jù)權(quán)利要求14所定義的發(fā)明，能夠相對于預(yù)定的最小保證可放電容量，及時(shí)地判斷電池的老化。
根據(jù)權(quán)利要求15所定義的發(fā)明，能夠相對于預(yù)定的最小保證可放電容量，準(zhǔn)確地判斷電池的老化，即使在其中甚至對于正常電池，端電壓可能低于最小保證電壓的低電荷狀態(tài)中。
根據(jù)權(quán)利要求16所定義的發(fā)明，能夠在也考慮可放電容量的檢測誤差的情況下，相對于預(yù)定的最小保證可放電容量，及時(shí)地判斷電池的老化。
根據(jù)權(quán)利要求17所定義的發(fā)明，能夠在也考慮可放電容量的檢測誤差的情況下，相對于預(yù)定的最小保證可放電容量，準(zhǔn)確地判斷電池的老化，即使在其中甚至對于正常電池，端電壓呢感低于最小保證電壓的低電荷狀態(tài)中。
根據(jù)權(quán)利要求18所定義的發(fā)明，當(dāng)電能從電池提供給系統(tǒng)中的負(fù)載-其必須被控制以便不處于低電荷狀態(tài)中-時(shí)，對于由于某種原因，例如由于電池已經(jīng)被擱置長達(dá)比保證時(shí)間段更長的特定時(shí)間段，已經(jīng)至少曾經(jīng)經(jīng)歷過低于第二特定值的電荷狀態(tài)的電池，能夠準(zhǔn)確地判斷電池的老化，以保證系統(tǒng)中的高可靠性。
根據(jù)權(quán)利要求19所定義的發(fā)明，電池的用戶能夠及時(shí)了解電池的老化，以用非老化的電池替換該電池。
權(quán)利要求
1.一種判斷用于為負(fù)載提供電能的電池的老化的方法，包括以下步驟比較最小保證電壓與第一差值，其中所述最小保證電壓被預(yù)定作為當(dāng)給定電流流入負(fù)載時(shí)所述電池的端電壓的最小值，所述第一差值是通過從對應(yīng)于響應(yīng)于所述電池以所述給定電流放電而在所述電池放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)的開路電壓中減去由于電池放電期間所出現(xiàn)的電池歐姆電阻和極化電阻所產(chǎn)生的電壓降而獲得的；以及基于所述比較的結(jié)果，判斷所述電池的老化。
2.一種判斷用于為負(fù)載提供電能的電池的老化的方法，包括以下步驟比較最小保證電壓與第一差值，其中所述最小保證電壓被預(yù)定作為當(dāng)給定電流流入負(fù)載時(shí)所述電池的端電壓的最小值，所述第一差值是通過從對應(yīng)于響應(yīng)于所述電池以所述給定電流放電而在所述電池放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)的開路電壓中減去由于電池放電期間所出現(xiàn)的電池歐姆電阻和極化電阻所產(chǎn)生的電壓降而獲得的；以及如果所述第一差值變?yōu)榈扔诨蛐∮谒鲎钚”ＷC電壓，并且所述放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)超過第一特定值，則判定所述電池老化。
3.一種判斷用于為負(fù)載提供電能的電池的老化的方法，包括以下步驟比較最小保證電壓與第一差值，其中所述最小保證電壓被預(yù)定作為當(dāng)給定電流流入負(fù)載時(shí)所述電池的端電壓的最小值，所述第一差值是通過從對應(yīng)于響應(yīng)于所述電池以所述給定電流放電而在所述電池放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)的開路電壓中減去由于電池放電期間所出現(xiàn)的電池歐姆電阻和極化電阻所產(chǎn)生的電壓降而獲得的；如果所述第一差值變?yōu)榈扔诨蛐∮谒鲎钚”ＷC電壓，并且所述放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)等于或小于第一特定值，則將等于或小于所述第一特定值的電荷狀態(tài)轉(zhuǎn)換為所述第一特定值的電荷狀態(tài)；比較所述最小保證電壓與第二差值，其中所述第二差值是通過從對應(yīng)于所轉(zhuǎn)換的、所述第一特定值的電荷狀態(tài)的開路電壓中減去所述電壓降而獲得的；以及如果所述第二差值等于或小于所述最小保證電壓，則判定所述電池老化。
4.一種判定用于為負(fù)載提供電能的電池的老化的方法，包括以下步驟比較最小保證可放電容量與第一估計(jì)可放電容量，其中所述最小保證可放電容量被預(yù)定用于在給定電流流入所述負(fù)載的特定時(shí)間段中為所述負(fù)載提供最低要求電量，所述第一估計(jì)可放電容量是基于第一差值而估計(jì)的，所述第一差值是通過從對應(yīng)于響應(yīng)于所述電池以所述給定電流放電而在所述電池放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)的開路電壓中減去由于所述電池放電期間所出現(xiàn)的電池歐姆電阻和極化電阻所產(chǎn)生的電壓降而獲得的；以及基于所述比較的結(jié)果，判斷所述電池的老化。
5.一種判斷用于為負(fù)載提供電能的電池的老化的方法，包括以下步驟比較最小保證可放電容量與第一估計(jì)可放電容量，其中所述最小保證可放電容量預(yù)定用于在給定電流流入所述負(fù)載的特定時(shí)間段中為所述負(fù)載提供最低要求電量，所述第一估計(jì)可放電容量是基于第一差值而估計(jì)的，所述第一差值是通過從對應(yīng)于響應(yīng)于所述電池以所述給定電流放電而在所述電池放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)的開路電壓中減去由于所述電池放電期間所出現(xiàn)的電池歐姆電阻和極化電阻所產(chǎn)生的電壓降而獲得的；以及如果所述第一估計(jì)可放電容量變?yōu)榈扔诨蛐∮谒鲎钚”ＷC可放電容量，并且所述放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)超過第一特定值，則判定所述電池老化。
6.一種判斷用于為負(fù)載提供電能的電池的老化的方法，包括以下步驟比較最小保證可放電容量與第一估計(jì)可放電容量，其中所述最小保證可放電容量被預(yù)定用于在給定電流流入所述負(fù)載的特定時(shí)間段中為所述負(fù)載提供最低要求電量，所述第一估計(jì)可放電容量是基于第一差值而估計(jì)的，所述第一差值是通過從對應(yīng)于響應(yīng)于所述電池以所述給定電流放電而在所述電池放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)的開路電壓中減去由于所述電池放電期間所出現(xiàn)的電池歐姆電阻和極化電阻所產(chǎn)生的電壓降而獲得的；如果所述第一估計(jì)可放電容量變?yōu)榈扔诨蛐∮谒鲎钚”ＷC可放電容量，并且所述放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)等于或小于第一特定值，則將等于或小于所述第一特定值的電荷狀態(tài)轉(zhuǎn)換為所述第一特定值的電荷狀態(tài)；比較所述最小保證可放電容量與第二估計(jì)可放電容量，其中所述第二估計(jì)可放電容量是為所述轉(zhuǎn)換的、所述第一特定值的電荷狀態(tài)而估計(jì)的；以及如果所述第二估計(jì)可放電容量等于或小于所述最小保證可放電容量，則判定所述電池老化。
7.一種判斷用于為負(fù)載提供電能的電池的老化的方法，包括以下步驟比較(a)最小保證可放電容量和(b)所述可放電容量的檢測誤差的和值與第一估計(jì)可放電容量，其中所述最小保證可放電容量預(yù)定用于在給定電流流入所述負(fù)載的特定時(shí)間段中為負(fù)載提供最低要求電量，所述第一估計(jì)可放電容量是基于第一差值而估計(jì)的，所述第一差值是通過從對應(yīng)于響應(yīng)于所述電池以所述給定電流放電而在所述電池放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)的開路電壓中減去由于所述電池放電期間所出現(xiàn)的電池歐姆電阻和極化電阻所產(chǎn)生的電壓降而獲得的；以及基于所述比較的結(jié)果判斷所述電池的老化。
8.一種判斷用于為負(fù)載提供電能的電池的老化的方法，包括以下步驟比較(a)最小保證可放電容量和(b)所述可放電容量的檢測誤差的和值與第一估計(jì)可放電容量，其中所述最小保證可放電容量預(yù)定用于在給定電流流入所述負(fù)載的特定時(shí)間段中為所述負(fù)載提供最低要求電量，所述第一估計(jì)可放電容量是基于第一差值而估計(jì)的，所述第一差值是通過從對應(yīng)于響應(yīng)于所述電池以所述給定電流放電而在所述電池放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)的開路電壓中減去由于所述電池放電期間所出現(xiàn)的電池歐姆電阻和極化電阻所產(chǎn)生的電壓降；以及如果所述第一估計(jì)可放電容量變?yōu)榈扔诨蛐∮谒龊椭?，并且所述放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)超過第一特定值，則判定所述電池老化。
9.一種判斷用于為負(fù)載提供電能的電池的老化的方法，包括以下步驟比較(a)最小保證可放電容量和(b)所述可放電容量的檢測誤差的和值與第一估計(jì)可放電容量，其中所述最小保證可放電容量預(yù)定用于在給定電流流入所述負(fù)載的特定時(shí)間段中為所述負(fù)載提供最低要求電量，所述第一估計(jì)可放電容量是基于第一差值而估計(jì)的，所述第一差值是通過從對應(yīng)于響應(yīng)于所述電池以所述給定電流放電而在所述電池放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)的開路電壓中減去由于所述電池放電期間所出現(xiàn)的電池歐姆電阻和極化電阻所產(chǎn)生的電壓降而獲得；如果所述第一估計(jì)可放電容量變?yōu)榈扔诨蛐∮谒龊椭?，并且所述放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)等于或小于第一特定值，則將等于或小于所述第一特定值的電荷狀態(tài)轉(zhuǎn)換為所述第一特定值的電荷狀態(tài)；比較所述最小保證可放電容量與第二估計(jì)可放電容量，其中所述第二估計(jì)可放電容量是為所述轉(zhuǎn)換的、所述第一特定值的電荷狀態(tài)而估計(jì)的；以及如果所述第二估計(jì)可放電容量等于或小于所述和值，則判定所述電池老化。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的判斷電池老化的方法，其中如果所述電池電荷狀態(tài)變?yōu)榈扔诨蛐∮诘诙囟ㄖ?，則判定所述電池老化，其中所述第二特定值被設(shè)定為低于所述第一特定值。
11.根據(jù)權(quán)利要求2、3、5、6、8、9或10所述的判斷電池老化的方法，其中當(dāng)判定所述電池老化時(shí)，進(jìn)行顯示，以通知所述電池老化。
12.一種判斷用于為負(fù)載提供電能的電池的老化的設(shè)備，包括存儲(chǔ)裝置，用于存儲(chǔ)最小保證電壓，所述最小保證電壓被預(yù)定作為當(dāng)給定電流流入所述負(fù)載時(shí)所述電池的端電壓的最小值；電壓降計(jì)算裝置，用于計(jì)算由于當(dāng)給定電流從所述電池流入所述負(fù)載時(shí)，響應(yīng)于所述電池的放電而出現(xiàn)的所述電池的歐姆電阻和極化電阻所產(chǎn)生的電壓降；第一比較裝置，用于比較存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)裝置中的所述最小保證電壓與第一差值，其中所述第一差值是通過從對應(yīng)于所述電池放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)的開路電壓中減去由所述電壓降計(jì)算裝置所計(jì)算的電壓降而獲得的；以及第一老化判斷裝置，用于如果作為所述第一比較裝置的比較結(jié)果，所述第一差值變?yōu)榈扔诨蛐∮谒鲎钚”ＷC電壓，并且所述放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)超過第一特定值，則判定所述電池老化。
13.一種判斷用于為負(fù)載提供電能的電池的老化的設(shè)備，包括存儲(chǔ)裝置，用于存儲(chǔ)最小保證電壓，所述最小保證電壓預(yù)定作為當(dāng)給定電流流入所述負(fù)載時(shí)所述電池的端電壓的最小值；電壓降計(jì)算裝置，用于計(jì)算由于當(dāng)給定電流從所述電池流入所述負(fù)載時(shí)響應(yīng)于所述電池的放電而出現(xiàn)的所述電池的歐姆電阻和極化電阻所產(chǎn)生的電壓降；第一比較裝置，用于比較存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)裝置中的所述最小保證電壓與第一差值，其中所述差值通過從對應(yīng)于所述電池放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)的開路電壓中減去由所述電壓降計(jì)算裝置所計(jì)算的電壓降而獲得的；轉(zhuǎn)換裝置，用于如果作為所述第一比較裝置的比較結(jié)果，所述第一差值變?yōu)榈扔诨蛐∮谒鲎钚”ＷC電壓，并且所述放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)等于或小于第一特定值，則將等于或小于所述第一特定值的電荷狀態(tài)轉(zhuǎn)換為所述第一特定值的電荷狀態(tài)；第二比較裝置，用于比較所述最小保證電壓與第二差值，其中所述第二差值通過從對應(yīng)于由所述轉(zhuǎn)換裝置所轉(zhuǎn)換的第一特定值電荷狀態(tài)的開路電壓中減去所述電壓降而獲得；以及第一老化判斷裝置，用于如果所述第二差值等于或小于所述最小保證電壓，則判定所述電池老化。
14.一種判斷用于為負(fù)載提供電能的電池的老化的設(shè)備，包括存儲(chǔ)裝置，用于存儲(chǔ)最小保證可放電容量，其中所述最小保證可放電容量被預(yù)定用于當(dāng)給定電流流入所述負(fù)載的特定時(shí)間段中為負(fù)載提供最低要求電量；電壓降計(jì)算裝置，用于計(jì)算由于當(dāng)給定電流從所述電池流入所述負(fù)載時(shí)響應(yīng)于所述電池的放電而出現(xiàn)的所述電池的歐姆電阻和極化電阻所產(chǎn)生的電壓降；第三比較裝置，用于比較由所述存儲(chǔ)裝置所存儲(chǔ)的所述最小保證可放電容量與第一估計(jì)可放電容量，其中所述第一估計(jì)可放電容量是基于第一差值而估計(jì)的，所述第一差值是通過從對應(yīng)于響應(yīng)于所述電池以所述給定電流放電而在所述電池放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)的開路電壓中減去由于所述電池放電期間所出現(xiàn)的電池歐姆電阻和極化電阻所產(chǎn)生的電壓降而獲得；以及第一老化判斷裝置，用于如果作為所述第三比較裝置的比較結(jié)果，所述第一估計(jì)可放電容量變?yōu)榈扔诨蛐∮谒鲎钚”ＷC可放電容量，并且所述放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)超過第一特定值，則判定所述電池老化。
15.一種判斷用于為負(fù)載提供電能的電池的老化的設(shè)備，包括存儲(chǔ)裝置，用于存儲(chǔ)最小保證可放電容量，其中所述最小保證可放電容量被預(yù)定用于在給定電流流入所述負(fù)載的特定時(shí)間段中為負(fù)載提供最低要求電量；電壓降計(jì)算裝置，用于計(jì)算由于當(dāng)給定電流從所述電池流入所述負(fù)載時(shí)響應(yīng)于所述電池的放電而出現(xiàn)的所述電池的歐姆電阻和極化電阻所產(chǎn)生的電壓降；第三比較裝置，用于比較由所述存儲(chǔ)裝置所存儲(chǔ)的所述最小保證可放電容量與第一估計(jì)可放電容量，其中所述第一估計(jì)可放電容量是基于第一差值而估計(jì)的，所述第一差值是通過從對應(yīng)于響應(yīng)于所述電池以所述給定電流放電而在所述電池放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)的開路電壓中減去由于所述電池放電期間所出現(xiàn)的電池歐姆電阻和極化電阻所產(chǎn)生的電壓降而獲得的；轉(zhuǎn)換裝置，用于如果作為所述第三比較裝置的比較結(jié)果，所述第一估計(jì)可放電容量變?yōu)榈扔诨蛐∮谒鲎钚”ＷC可放電容量，并且所述放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)超過第一特定值，則將等于或小于所述第一特定值的電荷狀態(tài)轉(zhuǎn)換為所述第一特定值的電荷狀態(tài)；第四比較裝置，用于比較所述最小保證可放電容量與第二估計(jì)可放電容量，其中所述第二估計(jì)可放電容量是為由所述轉(zhuǎn)換裝置所轉(zhuǎn)換的、所述第一特定值的電荷狀態(tài)估計(jì)的；以及第一老化判斷裝置，用于如果所述第二估計(jì)可放電容量等于或小于所述最小保證可放電容量，則判定所述電池老化。
16.一種判斷用于為負(fù)載提供電能的電池的老化的設(shè)備，包括存儲(chǔ)裝置，用于存儲(chǔ)(a)最小保證可放電容量和(b)所述可放電容量的檢測誤差，其中所述最小保證可放電容量預(yù)定用于當(dāng)給定電流流入所述負(fù)載的特定時(shí)間段中，為所述負(fù)載提供最低要求電量；電壓降計(jì)算裝置，用于計(jì)算由于當(dāng)給定電流從所述電池流入所述負(fù)載時(shí)響應(yīng)于所述電池的放電而出現(xiàn)的所述電池的歐姆電阻和極化電阻所產(chǎn)生的電壓降；第三比較裝置，用于比較存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)裝置中的(a)所述最小保證可放電容量和(b)所述可放電容量的檢測誤差的和值與第一估計(jì)可放電容量，其中所述第一估計(jì)可放電容量是基于第一差值而估計(jì)的，所述第一差值是通過從對應(yīng)于響應(yīng)于所述電池以所述給定電流放電而在所述電池放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)的開路電壓中減去由于所述電池放電期間所出現(xiàn)的電池歐姆電阻和極化電阻所產(chǎn)生的電壓降而獲得的；以及第一老化判斷裝置，用于如果作為所述第三比較裝置的比較結(jié)果，所述第一估計(jì)可放電容量變?yōu)榈扔诨蛐∮谒龊椭?，并且所述放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)超過第一特定值，則判定所述電池老化。
17.一種判斷用于為負(fù)載提供電能的電池的老化的設(shè)備，包括存儲(chǔ)裝置，用于存儲(chǔ)(a)最小保證可放電容量和(b)所述可放電容量的檢測誤差，其中所述最小保證可放電容量被預(yù)定用于當(dāng)給定電流流入所述負(fù)載的特定時(shí)間段中為所述負(fù)載提供最低要求電量；電壓降計(jì)算裝置，用于計(jì)算由于當(dāng)給定電流從所述電池流入所述負(fù)載時(shí)響應(yīng)于所述電池的放電而出現(xiàn)的所述電池的歐姆電阻和極化電阻所產(chǎn)生的電壓降；第三比較裝置，用于比較所述存儲(chǔ)裝置所存儲(chǔ)的所述最小保證可放電容量與第一估計(jì)可放電容量，其中所述第一估計(jì)可放電容量是基于第一差值而估計(jì)的，所述第一差值是通過從對應(yīng)于響應(yīng)于所述電池以所述給定電流放電而在所述電池放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)的開路電壓中減去由于所述電池放電期間所出現(xiàn)的電池歐姆電阻和極化電阻所產(chǎn)生的電壓降而獲得的；轉(zhuǎn)換裝置，用于如果作為所述第三比較裝置的比較結(jié)果，所述第一估計(jì)可放電容量變?yōu)榈扔诨蛐∮诖鎯?chǔ)在所述存儲(chǔ)裝置中的(a)所述最小保證可放電容量和(b)所述可放電容量的檢測誤差的和值，并且所述放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)等于或小于第一特定值，則將等于或小于第一特定值的電荷狀態(tài)轉(zhuǎn)換為所述第一特定值的電荷狀態(tài)；第四比較裝置，用于比較所述最小保證可放電容量和第二估計(jì)可放電容量，其中所述第二估計(jì)可放電容量是為由所述轉(zhuǎn)換裝置所轉(zhuǎn)換的、所述第一特定值的電荷狀態(tài)而估計(jì)的；以及第一老化判斷裝置，用于如果所述第二估計(jì)可放電容量等于或小于所述和值，則判定所述電池老化。
18.根據(jù)權(quán)利要求12-17中任一項(xiàng)所述的判斷電池老化的設(shè)備，還包括第二老化判斷裝置，用于如果所述電池的電荷狀態(tài)變?yōu)榈扔诨蛐∮诘诙囟ㄖ?，則判定所述電池老化，其中所述第二特定值被設(shè)定為低于所述第一特定值。
19.根據(jù)權(quán)利要求12-18中任一項(xiàng)所述的判斷電池老化的設(shè)備，還包括通知顯示裝置，用于當(dāng)所述電池被判定為老化時(shí)執(zhí)行顯示，以通知所述電池的老化。
全文摘要
提供了一種用于判斷電池老化的方法和設(shè)備，從而能夠及時(shí)執(zhí)行對電池老化的正確判斷，以便如果需要?jiǎng)t用另一電池替換該電池。判斷用于為負(fù)載提供電能的電池的老化的設(shè)備包括存儲(chǔ)裝置23c，用于存儲(chǔ)最小保證電壓，最小保證電壓被預(yù)定作為當(dāng)給定電流流入負(fù)載時(shí)電池13的端電壓的最小值；電壓降計(jì)算裝置23a，用于計(jì)算由于當(dāng)給定電流從電池流入負(fù)載時(shí)響應(yīng)于電池放電而出現(xiàn)的電池歐姆電阻和極化電阻所產(chǎn)生的電壓降；第一比較裝置23a，用于比較存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置23c中的最小保證電壓與第一差值，第一差值是通過從對應(yīng)于電池放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)的開路電壓中減去由電壓降23a所計(jì)算的電壓降而獲得的；以及第一老化判斷裝置23a，用于如果作為第一比較裝置23a的比較結(jié)果，第一差值變?yōu)榈扔诨蛐∮谧钚”ＷC電壓，并且放電開始時(shí)的電荷狀態(tài)超過第一特定值，則判定電池老化。
文檔編號H01M10/48GK1809758SQ20048001764
公開日2006年7月26日 申請日期2004年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月23日
發(fā)明者荒井洋一, 西鄉(xiāng)勉, 佐竹周二, 竹本壽, 伊藤健, 宮崎良也 申請人:矢崎總業(yè)株式會(huì)社

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