电池容量计算方法技术

一种电池容量计算方法，包括：参考放电曲线计算步骤，用于获得用作参考的放电曲线；校正电压计算步骤，用于通过电池电阻元件校正电池测量电压（Ｖ１），从而获得校正电压（Ｖ）；以及容量计算步骤，用于利用校正电压（Ｖ），根据用作参考的放电曲线计算电池放电容量。容量计算步骤包括退化指数计算步骤，用于作为因电池退化导致的容量降低比率计算容量退化指数（Ｓ）。利用校正电压（Ｖ）根据用作参考的放电曲线算出的放电容量与容量退化指数（Ｓ）进一步相乘，从而计算放电容量。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于计算电池的放电容量或者剩余容量的。本申请要求于2002年5月14日在日本提交的日本专利申请第2002-139167号的优先权，在此将其全文引作参考。
技术介绍
作为用于计算电池例如锂离子蓄电池的容量的方法，迄今为止已经使用了通过根据库仑值估计容量的电流积分方法来计算剩余容量的方法和基于电池端子间的电压计算剩余容量的方法。在计算电池容量的过程中，即使对于相同类型的电池，由于测量条件或者退化状态的不同，也导致库仑值或者端电压的差异，从而用上述现有容量计算方法预测电池的电流容量或者剩余容量极端困难。下面通过参照实验结果来说明这一点。提供直径18毫米和长度65毫米的柱形锂离子蓄电池，并作为推荐的充电方法，用恒流恒压充电方法充电。也就是，将1A的恒定电流供给电池，并且当电压到达4.2V时，将充电状态切换到恒定电压充电，以将电压在4.2V维持3小时。在此充电条件下此电池的额定电压是1.7Ah。在环境温度20℃和放电电流值为0.1A、0.2A、0.4A、0.8A、1A和2A的工作环境下，将通过如上所述的充电处理进行完全充电的初始状态的电池放电到2.5V，并在此时间间隔内测量放电曲线以得出放电容量。图30示出了初始状态即在其初始充电/放电周期期间的电池的放电曲线。注意到，为了简化说明，在横坐标上标出通过从完全充电容量中减去所得出的放电容量而获得的剩余容量。此外，通过在20℃重复地进行充电和放电的循环测试使电池退化，并在第100、300和500个周期测量电池的放电曲线，以得出放电容量的值。下面表1示出了各个电流值下的充电容量与各个电流值下的放电容量，其中，1A放电为100％。表1还示出了各个充电/放电周期时的放电容量比。表1 可以从上表1看到，放电容量随着放电电流的增大而减小。电池的退化状态越严重，这种趋势越显著。因此，甚至当得出各个完全充电电池的容量时，库仑效率(放电容量/充电容量)也随着放电电流而变化，从而，采用作为现有剩余容量检测方法的通过根据库仑量估计剩余容量的电流积分方法计算剩余容量的方法，估计剩余容量与实际剩余容量之差增大，使得高精度地估计剩余容量是困难的。而且，可以从图30看到，随着放电电流的增大，放电曲线在总体上呈现电压降低，并且对于给定的剩余容量有多个电压。换句话说，放电曲线随着放电条件而变化，从而，采用根据用作参考的放电曲线简单测量放电电压以得出剩余容量的现有电压方法，所存在的担心是估计剩余容量与实际剩余容量偏差严重。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种新型，由此可以解决在传统的中所固有的问题。本专利技术的另一个目的是提供一种，由此可以精确计算剩余容量，而不管电池的退化状态或者测量条件。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种用于测量电池容量的方法，包括参考放电曲线计算步骤，用于得出用作参考的放电曲线；校正电压计算步骤，用于通过电池的电阻元件(resistance component)校正电池的测量电压V1，以得出校正电压V；以及容量计算步骤，用于利用校正电压V，根据用作参考的放电曲线计算电池的放电容量。与通过对于用作参考的放电曲线直接使用实际测量电压来计算剩余容量的传统方法不同，本专利技术通过电阻元件校正所测量的电压，并且在用作参考的放电曲线中使用通过此校正而获得的校正电压V来计算剩余容量。校正电压V的使用消除了从电阻元件获得的电压的影响，从而将容量计算时候的误差抑制至最小。容量计算步骤包括退化指数计算子步骤，用于作为由于电池退化而导致的容量降低比率计算容量退化指数S。最好，容量计算步骤通过用容量退化指数S乘以使用校正电压V根据用作参考的放电曲线所计算的放电容量来计算放电容量。与本身采用校正电压V的情形相比，为了进一步降低误差，通过基于校正电压V和电池容量退化指数S，根据用作参考的放电曲线计算电池放电容量，可以消除由于电池退化状态所带来的影响。通过结合附图阅读本专利技术实施例，本专利技术的其他目的和特定优点将会变得更加清楚。附图简述附图说明图1描述了用校正电压V根据图30所示的放电曲线重新计算的放电曲线，并具体描述了示出在R＝0.15时求出校正曲线V中使用等式(1)的情形的曲线。图2描述了用校正电压V根据图30所示的放电曲线重新计算的放电曲线，并具体描述了示出在R＝0.25时求出校正曲线V中使用等式(1)的情形的曲线。图3按放大比例示出了图2所示的接近于放电结束阶段的阶段所对应的区域。图4描述了用校正电压V根据图30所示的放电曲线重新计算的放电曲线，并具体示出了在求出校正曲线V中使用等式(3)的情形。图5按放大比例示出了图4所示的接近于放电结束阶段的阶段所对应的区域。图6是示出用等式(4)表示的理论参考放电曲线、以及借助于由等式(3)所求出的校正电压V根据初始电池在放电电流值为0.8A时的放电曲线重新计算的放电曲线的图。图7是示出常规充放电曲线形状的图，其中，分别在纵坐标和横坐标上绘出测量电压V1和容量。图8示出了图7所示的充电曲线和放电曲线的校正，并且更具体地描述了其中分别在纵坐标和横坐标上绘出校正电压V和容量的图。图9是示出利用校正电压V根据以2A对初始状态电池放电时所获得的放电曲线重新计算的放电曲线的图，并且更具体地讲是示出在求出校正电压V中使用等式(3)的情形的图。图10是示出利用校正电压V根据以2A对初始状态电池放电时所获得的放电曲线重新计算的放电曲线的图，并且更具体地讲是示出在求出校正电压V中使用等式(7)的情形的图。图11是示出利用校正电压V根据以0.1A对初始状态电池放电时所获得的放电曲线重新计算的放电曲线的图，并且更具体地讲是示出在求出校正电压V中使用等式(7)的情形的图。图12是示出利用等式(10)所校正的初始状态电池在0℃和0.1A的放电电流下的放电曲线以及参考放电曲线的图。图13是示出利用等式(10)所校正的第300个周期的电池在0℃和0.1A的放电电流下的放电曲线以及参考放电曲线的图。图14是示出利用等式(10)所校正的第300个周期的电池在0℃和0.4A的放电电流下的放电曲线以及参考放电曲线的图。图15是示出利用等式(10)所校正的第300个周期的电池在-20℃和0.4A的放电电流下的放电曲线以及参考放电曲线的图。图16是示出处于初始状态、第100个周期、第300个周期、第400个周期和第500个周期的放电曲线的图。图17是示出利用由等式(1)所求出的校正电压V根据图16所示的各条放电曲线重新计算的放电曲线的图。图18是示出根据等式(14)从图17所示的各条放电曲线重新计算的放电曲线的图。图19是示出利用等式(14)重新计算的第300个周期的电池在20℃和0.1A的放电电流下的放电曲线以及参考放电曲线的图。图20是示出图19所示的利用等式(14)重新计算的放电曲线与参考放电曲线的每个电压中的容量误差的图。图21是示出利用等式(14)重新计算的第300个周期的电池在20℃和1A的放电电流下的放电曲线以及参考放电曲线的图。图22是示出利用等式(14)重新计算的初始状态电池在40℃和0.8A的放电电流下的放电曲线以及参考放电曲线的图。图23是示出利用等式(14)重新计算的初始状态电池在60℃和0.8A的放电电流下的放电曲线以及参考放电曲线的图。图2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池容量测量方法，包括：参考放电曲线计算步骤，用于求出用作参考的放电曲线；校正电压计算步骤，用于通过电池的电阻元件校正电池的测量电压Ｖ１，以求出校正电压Ｖ；以及容量计算步骤，用于利用所述校正电压Ｖ，根据用作参考的 所述放电曲线计算电池的放电容量。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：山崎和夫，畠沢刚信，富田尚，池田多闻，名和隆一，石川雄一，堀正典，
申请(专利权)人：索尼株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]