[發明專利]電池劣化確定設備、方法和系統

有效

• 申請號: 201210260429.5
• 申請日: 2012-07-25
• 公開（公告）號: CN102901928A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 田中龍太
• 申請（專利權）人: 橫河電機株式會社
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 陳源;張天舒

相關申請的交叉引用

本申請要求于2011年7月25日提交的日本專利申請No.2011-161762的優先權，該日本專利申請的內容通過引用的方式并入本文。

技術領域

本公開涉及電池劣化確定設備、電池劣化確定方法和電池劣化確定系統，其基于電池的AC阻抗測量數據來確定電池劣化程度。

背景技術

諸如二次電池或燃料電池之類的電池的劣化取決于再充電循環的次數、使用環境、存儲條件等，并且這些電池在最終超過其使用壽命時變得不可使用。為此，在此之前已經提出了用于確定電池劣化程度的各種方法，例如，已知一種方法，其基于通過將電池的AC阻抗測量數據擬合（fit）成該電池的等效電路模型而獲得的電路常數來確定劣化程度。

作為等效電路模型，已廣泛使用的是RC兩級模型，其中，如圖9所示，兩級RC并聯電路塊連接至電阻R1。該RC并聯電路塊中的未知電路常數為R和C，其數量為每一級兩個，由于該RC兩級模型中的未知電路常數的數量不大，因此很容易執行擬合。

通常用奈奎斯特（Nyquist）圖將AC阻抗特性表示為復阻抗特性。如圖10中所示，當RC兩級模型被用作等效電路模型時，對于具有變形弧形復阻抗特性的電池來說，擬合誤差趨于較大。這里，在圖10中，虛線表示實際測量到的復阻抗特性，而實線表示基于通過擬合RC兩級模型而獲得的電路常數的復阻抗特性。

實際電池很少具有由完美半圓形表示的復阻抗特性，而在許多情況下都具有如圖10中的虛線所示的變形弧形復阻抗特性。為此，不能說基于通過擬合RC兩級模型而獲得的電路常數的劣化確定結果總是足夠適當的。

[相關技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]日本未審查專利申請公開No.2004-241325

通常，可以使用其中連接了三級或更多級RC并聯電路塊的等效電路來減小關于變形弧形復阻抗特性的擬合誤差。但是，待擬合的未知電路常數的數量增大。

另外，已知使用一個或多個的R和CPE（恒相元件）并聯電路塊可以減小關于變形弧形AC阻抗特性的擬合誤差。這里，CPE是由[等式1]所示的阻抗ZCPE表示的非線性元件，其中將作為CPE指數的P和作為CPE常數的T用作電路常數。

[等式1]

Z_CPE=1/(jω)^PT

例如，可以使用圖11所示的具有兩級R和CPE并聯電路塊的等效電路模型來減小關于圖12所示的變形弧形復阻抗特性的擬合誤差。另外，在圖12中，虛線表示實際測量到的復阻抗特性，而實線表示基于通過擬合其中連接了兩級R和CPE并聯電路塊的等效電路模型而獲得的電路常數的復阻抗特性。

但是，R和CPE并聯電路塊中待擬合的未知電路常數為R、P和T，其數量為每一級三個，并且與RC兩級模型相比，即使在兩級模型中，待擬合的未知電路常數的數量仍然增大了。

如果待擬合的未知電路常數的數量增大，則擬合變得復雜，并且在一些情況下，由于獲得的解為多個，因此很難或不能確定電池劣化程度。為此，期望的技術是，在不增大等效電路模型中的未知電路常數數量的情況下減小擬合誤差。

發明內容

本發明的一個或多個示例實施例提供了電池劣化確定設備、電池劣化確定方法和電池劣化確定系統，其在不增大將要用于確定電池劣化程度的等效電路模型中的未知電路常數數量的情況下減小了擬合誤差。

根據本發明的示例實施例的電池劣化確定設備，包括：

擬合模塊，其配置用于將AC阻抗測量數據擬合成包括至少一個電路塊的等效電路模型，以獲得該等效電路模型中的電路常數，其中所述電路塊中并聯連接一個電阻和一個恒相元件；

P值保存模塊，其配置用于保存作為恒相元件指數的P值，該P值通過將基準電池的AC阻抗測量數據擬合成等效電路模型而獲得；以及

劣化確定模塊，其配置用于參考電池劣化程度與等效電路模型中的電路常數之間的相關性，基于通過使用作為固定值的P值而將作為確定目標的電池的AC阻抗測量數據擬合成等效電路模型而獲得的電路常數，來對作為確定目標的電池執行劣化確定。

劣化確定模塊可以被配置為：當所獲得的電路常數所確定的擬合誤差等于或大于基準值時，確定作為確定目標的電池的使用是不適當的。

電池劣化確定設備還可以包括：

擬合初始值設置模塊，其配置用于在擬合模塊執行擬合之前設置電路常數的初始值，