电池的诊断方法、电池的诊断程序、电池管理装置及蓄电系统制造方法及图纸

电池管理装置的控制部使得从电池放电给定时间的直流的恒流/向电池充电给定时间的直流的恒流，来诊断电池的状态。确定从电池的计测电压减去电池的开路电压后的电压的上升相对于用时间的平方根对从开始放电/充电起的经过时间进行了规定所得到的值的增加推移，从曲线状变化为直线状的变化点。将从开始放电/充电时的电压到变化点为止的电压上升量确定为起因于电池的电解液、负极以及正极的电阻成分的电压上升量，将从变化点起的电压上升量确定为起因于电池的扩散电阻成分的电压上升量。

Diagnostic methods of batteries, diagnostic procedures of batteries, battery management devices and storage systems

The control unit of the battery management device makes the DC constant current from the battery discharging at a given time to the DC constant current charging at a given time to diagnose the state of the battery. It is determined that the voltage rise after subtracting the open circuit voltage from the measured voltage of the battery relative to the square root of the time used increases the value of the time elapsed from the start of discharge/charging, and changes from a curve to a linear point of change. The voltage rise from the start of discharge/charging to the change point is determined as the voltage rise due to the resistance components of the electrolyte, negative and positive electrodes of the battery. The voltage rise from the change point is determined as the voltage rise due to the diffusion resistance components of the battery.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电池的诊断方法、电池的诊断程序、电池管理装置及蓄电系统
本专利技术涉及测定电池的内部电阻来诊断电池的电池的诊断方法、电池的诊断程序、电池管理装置、以及蓄电系统。
技术介绍
近年来，锂离子电池、镍氢电池等二次电池在各种各样的用途中被使用。例如，被使用于以向EV(ElectricVehicle；电动汽车)、HEV(HybridElectricVehicle；混合动力汽车)、PHV(Plug-inHybridVehicle；插电式混合动力汽车)的行驶用电动机供给电力为目的的车载用途、以峰值偏移、备份为目的的蓄电用途、以系统的频率稳定化为目的的FR(FrequencyRegulation；频率调整)用途等。二次电池随着使用而内部电阻增加，不断劣化。二次电池的内部电阻主要被分类为正极的电阻成分、负极的电阻成分、电解液的电阻成分以及扩散电阻成分。分析内部电阻增加的要因能够实现精致的劣化诊断，也关系到今后的器件改善。作为不分解二次电池地分析内部电阻的增加要因的方法，有交流阻抗法(例如，参照专利文献1)。关于交流阻抗法，使频率从低频到高频宽范围地扫描从而将交流电压施加于二次电池，根据其响应电流来测定内部电阻。将测定出的内部电阻绘制在复平面上，基于复平面上的多个圆弧的形状/大小来确定/分离各电阻成分。在交流阻抗法中，如此能够分离时间常数不同的反应。在先技术文献专利文献专利文献1：日本特开2016-90346号公报
技术实现思路
在交流阻抗法中，需要能够扫描宽范围的频率(mHz～MHz级别)的局部振荡器。在将该振荡器安装于电池管理装置内的情况下，成为高成本。此外，也考虑使用具备该振荡器的专用的诊断装置，但在二次电池的运用开始后，利用专用的诊断装置从外部测定各单体的内部电阻却成为大规模的作业。此外，交流阻抗法需要停止二次电池的通常的充放电动作来进行。因此，二次电池的运用开始后的基于交流阻抗法的劣化诊断给用户带来不便。本公开正是鉴于这样的状况而完成的，其目的在于，提供一种以低成本简单地进行二次电池的内部电阻的分离解析的技术。为了解决上述课题，本公开的某形态的电池的诊断方法具有：从电池放电给定时间的直流的恒流/向电池充电给定时间的直流的恒流的步骤；和计测电池的电压的步骤。而且，具有：确定从电池的计测电压减去电池的开路电压后的电压的上升相对于用时间的平方根对从开始放电/充电起的经过时间进行了规定所得到的值的增加推移，从曲线状变化为直线状的变化点的步骤；和将从开始放电/充电时的电压到变化点为止的电压上升量确定为起因于电池的电解液、负极以及正极的电阻成分的电压上升量，将从变化点起的电压上升量确定为起因于电池的扩散电阻成分的电压上升量的步骤。另外，以上的结构要素的任意组合、本专利技术的表现在方法、装置、系统等之间变换后的形态作为本专利技术的形态也是有效的。根据本公开，能够以低成本简单进行二次电池的内部电阻的分离解析。附图说明图1是表示本专利技术的实施方式所涉及的蓄电系统的结构例的图。图2是表示本实施方式所涉及的利用了DCIR的电阻分离算法的状态1的图。图3是表示本实施方式所涉及的利用了DCIR的电阻分离算法的状态2的图。图4是表示本实施方式所涉及的利用了DCIR的电阻分离算法的状态3的图。图5是表示本实施方式所涉及的利用了DCIR的电阻分离算法的状态4的图。图6是表示本实施方式所涉及的利用了DCIR的电阻分离算法的状态5的图。图7是表示本实施方式所涉及的利用了DCIR的电阻分离算法的状态6的图。图8是表示本实施方式所涉及的利用了DCIR的电阻分离算法的状态7的图。图9是对本实施方式所涉及的利用了DCIR的电阻分离和利用了交流阻抗法的电阻分离进行了比较的图。图10是表示本专利技术的实施方式所涉及的电池管理装置所执行的内部电阻分离处理的流程的流程图。图11是表示本专利技术的实施方式所涉及的电池管理装置所执行的劣化诊断处理的流程的流程图。具体实施方式图1是表示本专利技术的实施方式所涉及的蓄电系统1的结构例的图。图1所示的蓄电系统1是固置型的蓄电系统1的结构例。蓄电系统1具备电池模块10以及电池管理装置20。电池模块10构成为包含被串联连接的多个单体S1-Sn。另外，电池模块10也可以构成为包含被并联连接或者被串并联连接的多个单体。在本实施方式中，假定对于各单体S1-Sn而使用方型或者圆筒型的锂离子电池(标称电压：3.6-3.7V)。功率调节器(PCS)4连接在商用电源系统2(以下简单称为系统2)与电池模块10之间。在功率调节器4与系统2之间的配电线连接有负载3。功率调节器4具备双向DC-DC转换器(未图示)以及双向逆变器(未图示)。双向DC-DC转换器执行恒流(CC)充电/放电或者恒压(CV)充电/放电用的控制，双向逆变器执行从直流电力向交流电力的变换或者从交流电力向直流电力的变换。另外，也可以是不利用双向DC-DC转换器而由双向逆变器兼备两者的功能的结构。电池管理装置20包括电压计测部21、电流计测部22、控制部23以及存储部24。电压计测部21以给定的取样周期(例如，0.1秒周期)计测多个单体S1-Sn的各电压值，并输出至控制部23。电压计测部21例如构成为包含差动放大器、AD变换器。电流计测部22基于与多个单体S1-Sn串联连接的分流电阻Rs的两端电压来计测多个单体S1-Sn中流动的电流值，并输出至控制部23。电流计测部22例如构成为包含差动放大器、AD变换器。另外，也可以取代分流电阻Rs而利用霍尔元件等其他电流检测元件。控制部23基于由电压计测部21计测出的多个单体S1-Sn的各电压、由电流计测部22计测出的多个单体S1-Sn中流动的电流、以及由未图示的温度计测部计测出的多个单体S1-Sn的温度，来管理多个单体S1-Sn。例如，执行多个单体S1-Sn的SOC(StateOfCharge；充电状态)管理、均等化控制等。此外，在本实施方式中，进行各单体的劣化诊断。控制部23的结构能够通过硬件资源和软件资源的协作来实现，或者仅通过硬件资源来实现。作为硬件资源，能够利用微型计算机、DSP、FPGA、ROM、RAM、其他LSI。作为软件资源，能够利用固件等的程序。存储部24能够由非易失性存储器实现。操作显示部30生成基于用户的操作内容的操作信号，并输出至控制部23。此外，操作显示部30基于从控制部23输入的显示信号来显示消息、状态等的与蓄电系统1有关的信息。操作显示部30例如能够由触摸面板显示器实现。此外，也可以取代触摸面板显示器而由显示器和物理按钮来实现。此外，也可以追加利用远程控制器、扬声器、麦克风等。虽然图1所示的电路结构假定了固置型用途，但在车载用途的情况下，取代功率调节器4而设置双向逆变器，作为负载3而利用电动机。在车载用途中，除了插电式充电时，与系统2不构成并网(連系)。在锂离子电池中，随着充放电次数的增加而内部电阻增加，不断劣化。如果能够分离内部电阻增加的每个结构要素的贡献，则较大程度地贡献于设备改善、安全性管理。在本实施方式中，将锂离子电池的内部电阻分离为正极的电阻成分、负极和电解液的合成电阻成分、槽内的扩散电阻成分。对于锂离子电池的电阻成分的分离，通常使用交流阻抗法。然而，在交流阻抗法中，需要能够扫描宽范围的频率的局部振荡器，在将该振荡器安装本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池的诊断方法，具有：从电池放电给定时间的直流的恒流/向电池充电给定时间的直流的恒流的步骤；计测所述电池的电压的步骤；确定从所述电池的计测电压减去所述电池的开路电压后的电压的上升相对于用时间的平方根对从开始放电/充电起的经过时间进行了规定所得到的值的增加推移，从曲线状变化为直线状的变化点的步骤；和将从开始放电/充电时的电压起到所述变化点为止的电压上升量确定为起因于所述电池的电解液、负极以及正极的电阻成分的电压上升量，将从所述变化点起的电压上升量确定为起因于所述电池的扩散电阻成分的电压上升量的步骤。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.16 JP 2016-1822381.一种电池的诊断方法，具有：从电池放电给定时间的直流的恒流/向电池充电给定时间的直流的恒流的步骤；计测所述电池的电压的步骤；确定从所述电池的计测电压减去所述电池的开路电压后的电压的上升相对于用时间的平方根对从开始放电/充电起的经过时间进行了规定所得到的值的增加推移，从曲线状变化为直线状的变化点的步骤；和将从开始放电/充电时的电压起到所述变化点为止的电压上升量确定为起因于所述电池的电解液、负极以及正极的电阻成分的电压上升量，将从所述变化点起的电压上升量确定为起因于所述电池的扩散电阻成分的电压上升量的步骤。2.根据权利要求1所述的电池的诊断方法，还具有：将从开始放电/充电起到经过基于所述电池的负极的电阻成分的频率响应而预先决定的设定时间为止的电压上升量确定为起因于所述电池的电解液以及负极的电压上升量的步骤。3.一种电池的诊断程序，使计算机执行如下处理：确定从所述电池的计测电压减去所述电池的开路电压后的电压的上升相对于用时间的平方根对自开始使从电池放电给定时间的直流的恒流/向电池充电给定时间的直流的恒流的控制起的经过时间进行了规定所得到的值的增加推移，从曲线状变化为直线状的变化点；和将从开始放电/充电时的电压起到所述变化点为止的电压上升量确定为起因于所述电池的电解液、负极以及正极的电阻成分的电压上升量，将从所述变化点起的电压上升量确定为起因于所述电池的扩散电阻成分的电压上升量。4.根据权利要求3所述的电池的诊断程序，其中，使计算机还执行如下处理：将从开始放电/充电起到经过基于所述电池的负极的电阻成分的频率响应而预先决定的设定时间为止的电压上升量确定为起因于所述电池的电解液以及负极的电压上升量。5.一种电池管理装置，具备：电流计测部，计测电池中流动的电流；电压计测部，计测所述电池的电压；和控制部，使得从所述电池放电给定时间的直流的恒流/向电池充电给定时间的直流的恒流，来诊断所述电池的状态，所述控制部确定从所述电池的计测电压减去所述电池的开路电压后的电压的上升相对于用时间的平方根对从开始放电/充电起的经过时间进行了规定所得到的值的增加推移，从曲线状变化为直线状的变化点，所述控制部...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐田友和，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP