特許 7505049 電池状態の計算方法及び計算装置並びに記憶媒体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-14

(45)【発行日】2024-06-24

(54)【発明の名称】電池状態の計算方法及び計算装置並びに記憶媒体

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/388 20190101AFI20240617BHJP

   G01R 31/367 20190101ALI20240617BHJP

   G01R 31/382 20190101ALI20240617BHJP

   G01R 31/392 20190101ALI20240617BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20240617BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20240617BHJP

【ＦＩ】

G01R31/388

G01R31/367

G01R31/382

G01R31/392

H01M10/48 P

H02J7/00 M

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2022580456

(86)(22)【出願日】2021-06-28

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-07-28

(86)【国際出願番号】 CN2021102821

(87)【国際公開番号】W WO2022001977

(87)【国際公開日】2022-01-06

【審査請求日】2022-12-26

(31)【優先権主張番号】202010617231.2

(32)【優先日】2020-06-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】510177809

【氏名又は名称】ビーワイディー カンパニー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100169904

【弁理士】

【氏名又は名称】村井 康司

(74)【代理人】

【識別番号】100221372

【弁理士】

【氏名又は名称】岡崎 信治

(72)【発明者】

【氏名】▲でん▼林旺

(72)【発明者】

【氏名】李▲暁▼▲倩▼

(72)【発明者】

【氏名】▲馮▼天宇

(72)【発明者】

【氏名】▲劉▼思佳

【審査官】田口 孝明

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－１４５４０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１０５４９９０９（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０４９３１８８２（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開平０６－３４２０４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／０２６０５８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１０８４６９５８９（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１９３４７４５（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０６５６９１４３（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０４０８４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２４７００３（ＪＰ，Ａ）

【文献】欧州特許出願公開第０３６１１５２５（ＥＰ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

ＩＰＣ Ｇ０１Ｒ ３１／３６－３１／４４、

Ｈ０２Ｊ ７／００－７／１２、

７／３４－７／３６、

Ｈ０１Ｍ １０／４２－１０／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電池の第１の変曲点電圧閾値及び対応する第１の変曲点残量と、第２の変曲点電圧閾値及び対応する第２の変曲点残量とを取得するステップと、
前記電池を充電するように制御するステップと、
前記電池の充電過程における第１の残量データ及び対応する第１の電圧データをリアルタイムに記録するステップと、
前記第１の残量データ及び前記第１の電圧データに基づいて第１の充電曲線を確立するステップと、
前記第１の充電曲線の電圧差分曲線を取得するステップと、
前記電圧差分曲線の極大値に対応するピーク電圧を取得するステップと、
前記ピーク電圧が前記第１の変曲点電圧閾値より大きい場合、前記極大値を目標変曲点とし、目標変曲点残量を前記第１の変曲点残量とするステップと、
前記ピーク電圧が前記第２の変曲点電圧閾値より小さい場合、前記極大値を目標変曲点とし、目標変曲点残量を前記第２の変曲点残量とするステップと、
充電が完了するまで前記電池の残量を検出し、前記電池の前記目標変曲点から充電完了までの充電残量を取得するステップと、
前記目標変曲点残量と前記充電残量に基づいて前記電池の容量を取得するステップと、を含むことを特徴とする電池状態の計算方法。

【請求項2】

前記第１の充電曲線の電圧差分曲線を取得するステップは、
前記第１の充電曲線に対して平滑化フィルタ処理を行い、前記第１の電圧データを前記第１の残量データに対して１次微分して、前記第１の電圧データの前記第１の残量データに対する変化率を取得し、前記変化率及び前記第１の残量データに基づいて前記第１の充電曲線の電圧差分曲線を確立するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の電池状態の計算方法。

【請求項3】

電池の第１の変曲点電圧閾値及びその対応する第１の変曲点残量と、第２の変曲点電圧閾値及びその対応する第２の変曲点残量とを取得するステップは、
電池の第２の充電曲線を取得するステップと、
前記第２の充電曲線に基づいて第１の変曲点及び第２の変曲点を決定するステップと、
前記第１の変曲点に対応する前記第１の変曲点電圧閾値及び第１の変曲点残量と、前記第２の変曲点に対応する前記第２の変曲点電圧閾値及び第２の変曲点残量とを取得するステップと、を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の電池状態の計算方法。

【請求項4】

電池の第２の充電曲線を取得するステップは、
参照電池を取得し、前記参照電池を完全に放電させるように制御した後に定電流充電を行うステップと、
充電が完了するまで前記参照電池の充電過程における第２の電圧データ及び第２の残量データを記録するステップと、
前記参照電池の充電過程における第２の電圧データ及び第２の残量データに基づいて前記第２の充電曲線を取得するステップと、を含むことを特徴とする請求項３に記載の電池状態の計算方法。

【請求項5】

前記電池の初期容量を取得するステップと、
前記電池の容量及び前記電池の初期容量に基づいて前記電池のＳＯＨを取得するステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の電池状態の計算方法。

【請求項6】

コンピュータプログラムが記憶された非一時的なコンピュータ記憶媒体であって、前記コンピュータプログラムが実行されると、請求項１～５のいずれか一項に記載の電池状態の計算方法を実現することを特徴とする非一時的なコンピュータ記憶媒体。

【請求項7】

少なくとも１つのプロセッサと、
前記少なくとも１つのプロセッサと通信接続されたメモリと、を含み、
前記メモリに前記少なくとも１つのプロセッサにより処理可能なコマンドが記憶され、該コマンドが前記少なくとも１つのプロセッサにより処理されると、請求項１～５のいずれか一項に記載の電池状態の計算方法を実現することを特徴とする電池状態の計算装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願の相互参照）
本開示は、２０２０年６月３０日に提出された出願番号２０２０１０６１７２３１．２、名称「電池状態の計算方法及び計算装置並びに記憶媒体」の中国特許出願の優先権を主張するものであり、その全ての内容は引用により本開示に組み込まれるものとする。

【0002】

本開示は、車両の技術分野に関し、特に電池状態の計算方法及び計算装置並びにコンピュータ記憶媒体に関する。

【背景技術】

【0003】

電池技術の急速な発展に伴い、リチウムイオン電池は、電気自動車及びエネルギー貯蔵発電所などの分野に非常に広く応用されている。

【0004】

電池の劣化程度は、ＳＯＨ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ、電池健康状態）で表すことができる。ＳＯＨは、残容量、内部抵抗及びサイクル回数などの方式で定義することができ、最も一般的には、電池残容量によりその劣化程度を定義する。電池残容量は、主に電池に対して満充電又は満放電を行うことで、充電又は放電段階の総残量に基づいて計算され、或いは、一定のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ、電池充電状態）区間で充放電を行い、充電残量又は放電残量及び対応するＳＯＣ区間に基づいて総電池容量を計算する。

【0005】

しかしながら、電池は、連続的な充放電サイクルで徐々に劣化し、性能も徐々に低下し、例えば、電池容量の減少、内部抵抗の増大、及び電力の低下などが発生する。また、電池に対して満充電又は満放電を行うと、電池自体の耐用年数に影響を与えるだけでなく、安全上の問題を引き起こすことがあり、特定のＳＯＣ区間で充電又は放電を行うには、選択された区間が十分に長い必要があり、ＳＯＣの精度に対する要求が高く、ＳＯＣ推定が正確でないと結果に大きな誤差を与えやすい。

【発明の概要】

【0006】

本開示は、電池容量を迅速に計算し、電池容量の計算の正確性を向上させることを実現するように、電池状態の計算方法及び計算装置並びに記憶媒体を提供する。

【0007】

本開示の第１の態様に係る電池状態の計算方法は、電池の第１の変曲点電圧閾値及び対応する第１の変曲点残量と、第２の変曲点電圧閾値及び対応する第２の変曲点残量とを取得するステップと、前記電池の第１の充電曲線をリアルタイムに記録するステップと、前記第１の充電曲線、前記第１の変曲点電圧閾値及び前記第２の変曲点電圧閾値に基づいて目標変曲点を取得し、前記第１の変曲点残量又は前記第２の変曲点残量に基づいて目標変曲点残量を取得するステップと、充電が完了するまで前記電池の残量を検出し、前記電池の前記目標変曲点から充電完了までの充電残量を取得するステップと、前記目標変曲点残量と前記充電残量に基づいて前記電池容量を取得するステップと、を含む。

【0008】

本開示の実施例に係る電池状態の計算方法では、第１の充電曲線と、第１の変曲点電圧閾値及び対応する第１の変曲点残量と、第２の変曲点電圧閾値及び対応する第２の変曲点残量とにより目標変曲点及びその対応する変曲点残量を取得し、電池の残量が満充電になり、すなわち充電が完了したことを検出した場合、目標変曲点から充電完了までの充電残量を取得し、変曲点残量及び充電残量に基づいて電池容量を取得する。すなわち、本開示の実施例に係る方法は、目標変曲点前の任意の開始状態で電池状態を正確に計算することができ、充電前に電池に対して深放電を行う必要がなく、満充電又は満放電による電池自体の損失を回避し、電池の耐用年数を延長し、充電の安全性を向上させ、変曲点残量と充電完了時の充電残量を計算するとき、目標変曲点と充電終了時の充電残量を検出するだけで電池容量を迅速に計算することができ、ＳＯＣ区間を選択する必要がない。特定のＳＯＣ区間を選択して充電又は放電を行って電池の総容量を計算する方法に比べて、本開示の実施例に係る方法は、不正確なＳＯＣ推定による電池状態計算の誤差を回避することができ、電池容量計算の正確性を向上させる。

【0009】

本開示の第２の態様に係るコンピュータ可読記憶媒体に、コンピュータプログラムが記憶され、前記コンピュータプログラムが実行されると、前記実施例に係る電池状態の計算方法を実現する。

【0010】

本開示の第３の態様に係る電池状態の計算装置は、少なくとも１つのプロセッサと、前記少なくとも１つのプロセッサと通信接続されたメモリと、を含み、前記メモリに前記少なくとも１つのプロセッサにより処理可能なコマンドが記憶され、該コマンドが前記少なくとも１つのプロセッサにより処理されると、上記実施例に係る電池状態の計算方法を実現する。

【0011】

本開示に係る電池状態の計算装置は、プロセッサにより電池状態の計算方法を実行し、電池の残量が満充電になり、すなわち充電が完了したことを検出した場合、目標変曲点から充電完了までの充電残量を取得する。すなわち、変曲点残量及び充電残量を取得するとき、電池に対して満充電又は満放電を行う必要がなく、目標変曲点より低い任意の開始状態で正確に計算することができ、満充電又は満放電による電池自体の損失を回避し、充電の安全性を向上させる。特定のＳＯＣ区間を選択して充電又は放電を行って電池の総残量を計算する方法に比べて、本開示の実施例に係る計算装置は、不正確なＳＯＣ推定による電池状態計算の誤差を回避することができ、電池容量計算の正確性を向上させる。
本発明の上記及び／又は追加の態様及び利点は、以下の図面を参照して実施例を説明することにより、明らかになって理解されやすくなる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本開示の一実施例に係る電池状態の計算方法のフローチャートである。

【図2】本開示の一実施例に係る第１の充電曲線と充電電圧差分曲線を比較した概略図である。

【図3】本開示の一実施例に係る電池状態の計算方法のフローチャートである。

【図4】本開示の一実施例に係る電池状態の計算装置のブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本開示の目的、技術手段及び利点をより明確にするために、以下、図面及び実施例を参照して、本開示をさらに詳細に説明する。ここで説明する具体的な実施例は、本開示を解釈するためのものに過ぎず、本開示を限定するものではないことを理解されたい。

【0014】

本開示の技術手段を説明するために、以下、具体的な実施例により説明する。

【0015】

以下、図１～図３を参照して本開示の第１の態様の実施例に係る電池状態の計算方法について説明する。図１に示すように、本開示の実施例に係る電池状態の計算方法は、少なくともステップＳ１～ステップＳ５を含む。各ステップの具体的な過程は、以下のとおりである。

【0016】

ステップＳ１において、電池の第１の変曲点電圧閾値及び対応する第１の変曲点残量と、第２の変曲点電圧閾値及び対応する第２の変曲点残量とを取得する。

【0017】

リチウムイオン電池などの電池の劣化に伴い、電池の電圧－残量特性曲線は、全体的に低容量方向に平行移動するが、平行移動過程において、電圧プラトーの変曲点に対応する変曲点残量は、実質的には変化せず、電圧プラトーの変曲点に対応する電圧閾値も特性曲線の平行移動に伴って変化しない。このため、本開示の実施例に係る方法は、電池の充電過程における電池電圧－残量特性曲線を検出することにより、電池の第１の変曲点電圧閾値及び対応する第１の変曲点残量と、第２の変曲点電圧閾値及び対応する第２の変曲点残量とを取得する。

【0018】

ステップＳ２において、電池の第１の充電曲線をリアルタイムに記録する。

【0019】

実施例において、未知状態の電池を充電し始めるとき、電池の充電過程における第１の残量データ及び対応する第１の電圧データをリアルタイムに記録し、第１の残量データ及び第１の電圧データに基づいて電圧－残量特性曲線すなわち第１の充電曲線を確立する。

【0020】

ステップＳ３において、第１の充電曲線、第１の変曲点電圧閾値及び第２の変曲点電圧閾値に基づいて目標変曲点を取得し、第１の変曲点残量又は第２の変曲点残量に基づいて目標変曲点残量を取得する。

【0021】

本開示の実施例に係る方法は、電池の充電過程における第１の充電曲線をリアルタイムに検出することにより、該曲線の特性を分析して、曲線の特徴点を探し、曲線の特徴点に基づいて電池容量を計算する。すなわち、本開示の実施例において、目標変曲点を曲線の特徴点として電池容量を計算することにより、電池の初期ＳＯＣ状態が未知の場合に、電池容量をＳＯＣの関連変数を必要とすることなく計算することができ、不正確なＳＯＣ計算による誤差を回避し、精度を向上させる。それとともに、本開示の実施例の方法は、目標変曲点（ＳＯＣの７０％より低い）を検出することができる任意の開始状態で電池状態を正確に計算することができ、充電前に電池に対して深放電を行う必要がなく、満充電又は満放電による電池自体の損失を回避し、電池の耐用年数を延長し、充電安全性を向上させる。

【0022】

実施例において、第１の充電曲線の変曲点について、第１の変曲点電圧閾値及び第２の変曲点電圧閾値に基づいて該第１の充電曲線の変曲点が目標変曲点であるか否かを決定する。目標変曲点を決定した後に、第１の変曲点残量又は第２の変曲点残量に基づいて目標変曲点残量を取得することができる。例えば図２に示すように、第１の充電曲線は、電圧値の異なる２つの目標変曲点を有し、電圧が高い目標変曲点は、高ＳＯＣ区間に位置し、残量がＱ_ＨＶＴＰであり、電圧が低い目標変曲点は、低ＳＯＣ区間に位置し、残量がＱ_ＬＶＴＰである。

【0023】

ステップＳ４において、充電が完了するまで電池の残量を検出し、電池の目標変曲点から充電完了までの充電残量を取得する。充電完了とは、電池が満充電状態に達することである。

【0024】

実施例において、本開示の実施例において、電池の残量が満充電残量に達したことを検出した場合、電池の目標変曲点から電池の充電完了までの充電残量を電池の充電残量とする。

【0025】

ステップＳ５において、変曲点残量と充電残量に基づいて上記電池容量を取得する。

【0026】

実施例において、変曲点残量と充電残量との合計を電池容量として、電池容量により電池の状態を判断することができる。電池容量は、現在の電池状態の総残量として理解することができる。

【0027】

例を挙げて説明すると、電池容量をＱと記し、目標変曲点が１つしかない場合、Ｑ＝Ｑ_ＨＶＴＰ＋Ｑ_ＨＶＰである。目標変曲点が２つある場合、電圧が低い目標変曲点を選択して計算し、Ｑ＝Ｑ_ＬＶＴＰ＋Ｑ_ＬＶＰである。ここで、Ｑ_ＨＶＰ、Ｑ_ＬＶＰは、それぞれ２つの目標変曲点後に充電された充電残量を表す。図２を参照すると、電気自動車の動力電池に対して、充電開始時のＳＯＣ状態は、未知であり、充電が低ＳＯＣ区間で開始する場合、充電過程において２つの目標変曲点ＨＶＴＰ、ＬＶＴＰを検出することができる。電圧が低い目標変曲点ＬＶＴＰ後に充電された残量が電圧が高い目標変曲点ＨＶＴＰより高いため、電圧が低い目標変曲点ＬＶＴＰに対応する残量Ｑ_ＬＶＴＰと、電圧が低い目標変曲点後に充電された残量Ｑ_ＬＶＰとを選択し、計算して電池の総容量Ｑを得る。すなわち、Ｑ＝Ｑ_ＬＶＴＰ＋Ｑ_ＬＶＰである。

【0028】

充電が中間ＳＯＣ区間、すなわち電圧が高い目標変曲点ＨＶＴＰと電圧が低い目標変曲点ＬＶＴＰとの間に開始する場合、充電過程において電圧が高い目標変曲点ＨＶＴＰのみを検出することができ、電圧が高い目標変曲点ＨＶＴＰに対応する残量Ｑ_ＨＶＴＰと電圧が高い目標変曲点ＨＶＴＰ後に充電された残量Ｑ_ＨＶＰとに基づいて、計算して電池の総容量Ｑを得る。すなわち、Ｑ＝Ｑ_ＨＶＴＰ＋Ｑ_ＨＶＰであり、いずれの状況もＳＯＣ初期値を決定する必要がない。

【0029】

本開示の実施例に係る電池状態の計算方法では、充電前に電池に対して深放電を行わずに電池状態を正確に計算することができ、満充電又は満放電による電池自体の損失を回避し、電池の耐用年数を延長する。それとともに、変曲点残量と充電完了時の充電残量を計算するとき、目標変曲点と充電終了時の充電残量を検出するだけでよく、ＳＯＣ区間を選択する必要がない。特定のＳＯＣ区間を選択して充電又は放電を行って電池の総残量を計算する方法に比べて、本開示の実施例に係る電池状態の計算方法は、不正確なＳＯＣ推定による電池容量計算における誤差を回避することができ、電池容量計算の正確性を向上させる。電気自動車用の電池は、容量減衰が２０％より大きい場合に交換する必要があり、すなわち、電気自動車用の電池では、少なくとも高ＳＯＣ区間に位置するＨＶＴＰを検出することができ、それにより本開示に基づいて電池容量を取得する。

【0030】

いくつかの実施例において、電池の第１の変曲点電圧閾値及び対応する第１の変曲点残量と、第２の変曲点電圧閾値及び対応する第２の変曲点残量とを取得するステップは、電池の第２の充電曲線を取得するステップと、上記第２の充電曲線に基づいて第１の変曲点及び第２の変曲点を決定するステップと、第１の変曲点に対応する第１の変曲点電圧閾値及び第１の変曲点残量と、第２の変曲点に対応する第２の変曲点電圧閾値及び第２の変曲点残量とを取得するステップと、を含む。

【0031】

実施例において、同じロット、同じ仕様の電池の電圧－残量特性曲線において、電圧が高い目標変曲点又は電圧が低い目標変曲点に対応する残量Ｑ_ＨＶＴＰ、Ｑ_ＬＶＴＰ及びプラトー領域に対応する電圧閾値Ｖ_Ｔｈ、Ｖ_Ｔｌは、いずれも決定され、一部の電池の電圧－残量特性曲線だけでこれらの特徴量の値を決定することができる。すなわち、電池テスト段階において、同じロット、同じ仕様の電池から一部の参照電池を選択して完全に放電させた後に定電流充電を行い、参照電池の充電過程における第２の電圧データ及び第２の残量データを記録し、一部の参照電池の充電過程における第２の電圧データ及び第２の残量データに基づいて電池の第２の充電曲線を得て、第２の充電曲線の曲線特性を分析することにより、第１の変曲点ＨＶＴＰに対応する第１の変曲点電圧閾値を決定し、例えばＶ_Ｔｈと記す。第２の変曲点ＬＶＴＰに対応する第２の変曲点電圧閾値を決定し、例えばＶ_Ｔｌと記す。第１の変曲点電圧閾値Ｖ_Ｔｈは、第１の変曲点残量Ｑ_ＨＶＴＰに対応し、第２の変曲点電圧閾値Ｖ_Ｔｌは、第２の変曲点残量Ｑ_ＬＶＴＰに対応する。第２の充電曲線と対応する変曲点電圧閾値及び変曲点残量を予め記憶することができる。

【0032】

いくつかの実施例において、目標変曲点及び目標変曲点残量を取得するステップは、第１の充電曲線の電圧差分曲線を取得するステップと、上記電圧差分曲線の極大値に対応するピーク電圧を取得するステップと、ピーク電圧と第１の変曲点電圧閾値Ｖ_Ｔｈ又は第２の変曲点電圧閾値Ｖ_Ｔｌとの大小関係に基づいて目標変曲点を決定し、第１の変曲点残量Ｑ_ＨＶＴＰ又は第２の変曲点残量Ｑ_ＬＶＴＰに基づいて目標変曲点残量を取得するステップと、を含む。

【0033】

実施例において、第１の充電曲線の電圧差分曲線を取得するステップは、第１の充電曲線に対して平滑化フィルタ処理を行い、第１の電圧データを第１の残量データに対して１次微分して、第１の電圧データの第１の残量データに対する変化率を取得し、該変化率及び第１の残量データに基づいて第１の充電曲線の電圧差分曲線を確立するステップを含む。

【0034】

より具体的には、ピーク電圧と第１の変曲点電圧閾値Ｖ_Ｔｈ又は第２の変曲点電圧閾値Ｖ_Ｔｌとの大小関係に基づいて目標変曲点を決定し、第１の変曲点残量Ｑ_ＨＶＴＰ又は第２の変曲点残量Ｑ_ＬＶＴＰに基づいて上記目標変曲点残量を取得するステップは、ピーク電圧が第１の変曲点電圧閾値Ｖ_Ｔｈより大きい場合、該極大値を目標変曲点とし、該目標変曲点残量を第１の変曲点残量Ｑ_ＨＶＴＰとするステップ、又は、ピーク電圧が第２の変曲点電圧閾値Ｖ_Ｔｌより小さい場合、該極大値を目標変曲点とし、目標変曲点残量を第２の変曲点残量Ｑ_ＬＶＴＰとするステップを含む。ピーク電圧と第１の変曲点電圧閾値Ｖ_Ｔｈ又は第２の変曲点電圧閾値Ｖ_Ｔｌが以上の２種類の関係を満たさない場合、次のピーク電圧を探し続けて第１の変曲点電圧閾値Ｖ_Ｔｈ又は第２の変曲点電圧閾値Ｖ_Ｔｌと比較する。例えば、図２に示すように、典型的な電池充電曲線及び電圧差分曲線図であり、電圧差分曲線に基づいて第１の変曲点電圧閾値Ｖ_Ｔｈ及び第２の変曲点電圧閾値Ｖ_Ｔｌを参照して、第１の変曲点ＨＶＴＰ及び第２の変曲点ＬＶＴＰを決定することができる。電圧差分曲線の区間内で最大値点を選択し、該点が電圧差分曲線の極大値点であるか否かを判断し、極大値点でない場合、電池を充電し続け、充電過程における第１の電圧データ及び第１の残量データをリアルタイムに記録することにより、該曲線の極大値点を探し、極大値点である場合、該極大値点に基づいて電圧差分曲線の極大値点に対応するピーク電圧を取得し、ピーク電圧を第２の充電曲線における第１の変曲点電圧閾値Ｖ_Ｔｈと比較し、ピーク電圧が第１の変曲点電圧閾値Ｖ_Ｔｈより大きい場合、該ピーク電圧が目標変曲点であり、目標変曲点残量が第１の変曲点残量Ｑ_ＨＶＴＰであることを示し、ピーク電圧を第２の充電曲線における第２の変曲点電圧閾値と比較し、ピーク電圧が第２の変曲点電圧閾値Ｖ_Ｔｌより小さい場合、該ピーク電圧が目標変曲点であり、目標変曲点残量が第２の変曲点残量Ｑ_ＬＶＴＰであることを示す。ピーク電圧が第１の変曲点電圧閾値Ｖ_Ｔｈより大きくなく、第２の変曲点電圧閾値Ｖ_Ｔｌより小さくない場合、充電し続けて目標変曲点を探す。したがって、本開示の実施例は、電圧制限条件を増加させることにより、検出された目標変曲点が第１の変曲点か第２の変曲点かを決定することができるとともに、特殊な場合での異常な中間区間データによる誤判定をフィルタリングすることができ、電池のＳＯＨ計算の正確性を向上させる。

【0035】

実施例において、本開示の実施例に係る方法における電池の第２の充電曲線を取得するステップは、少なくとも１つの参照電池を取得し、参照電池を完全に放電させるように制御した後に定電流充電を行うステップと、参照電池の充電過程における第２の電圧データ及び第２の残量データを記録するステップと、参照電池の充電過程における第２の電圧データ及び第２の残量データに基づいて第２の充電曲線を取得するステップと、を含んでもよい。例えば、同じロット、同じ仕様の複数の電池から少なくとも１つを選択し、電池の残量を完全に放電させた後に満充電状態になるまで定電流で充電し、電池の充電過程における電圧－残量（Ｖ－Ｑ）曲線すなわち第２の充電曲線を記録して、第２の充電曲線の特性を分析することにより、このロットにおける同じ仕様の全ての電池の第１の変曲点残量Ｑ_ＨＶＴＰ、第１の変曲点電圧閾値Ｖ_Ｔｈ、第２の変曲点残量Ｑ_ＬＶＴＰ及び第２の変曲点電圧閾値Ｖ_Ｔｌを決定する。

【0036】

ロットが決定された電池に対して、高電圧又は低電圧プラトーの変曲点に対応する残量Ｑ_ＨＶＴＰ、Ｑ_ＬＶＴＰ及びプラトー領域に対応する電圧閾値Ｖ_Ｔｈ、Ｖ_Ｔｌは、いずれも決定され、一部の電圧－残量特性曲線だけでこれらの特徴量の値を決定することができるため、本開示の実施例において、参照電池は、テスト対象の電池自体であってもよく、テスト対象の電池と同じロットの１つ以上の電池を選択してもよい。

【0037】

実施例において、本開示の実施例に係る計算方法は、電池容量及び電池の初期容量に基づいて電池のＳＯＨを取得するステップをさらに含む。すなわち、計算して電池容量を得ることで電池のＳＯＨを計算し、

【数1】

それにより電池のＳＯＨ値に基づいて電池の状態を決定する。ここで、Ｑ_ｎｅｗは、電池の初期残量である。

【0038】

以下、図３を参照して本開示の実施例に係る電池状態の計算方法について例を挙げて説明する。図３に示すように、本開示の実施例に係る電池状態の計算方法のフローチャートを示す。

【0039】

ステップＳ２１において、同じ仕様の電池から一部を選択し、電池の残量を完全に放電させた後に満充電状態になるまで定電流で充電し、充電過程における電圧－残量（Ｖ－Ｑ）曲線すなわち第２の充電曲線を記録し、第２の充電曲線の特性を分析することにより、第１の変曲点に対応する第１の変曲点残量Ｑ_ＨＶＴＰ及び第１の変曲点電圧閾値Ｖ_Ｔｈと、第２の変曲点に対応する第２の変曲点残量Ｑ_ＬＶＴＰ及び第２の変曲点電圧閾値Ｖ_Ｔｌとを決定する。

【0040】

ステップＳ２２において、未知状態の電池を充電し始め、電池の充電過程における電圧－残量（Ｖ－Ｑ）曲線をリアルタイムに記録する。

【0041】

ステップＳ２３において、電圧－残量曲線に対して平滑化フィルタ処理を行い、電圧データに対して微分処理を行って、充電電圧差分曲線を取得する。

【0042】

ステップＳ２４において、特定の区間で充電電圧差分曲線の最大値点を探し、該点が充電電圧差分曲線の極大値点であるか否かを判断する。

【0043】

ステップＳ２５において、該点が極大値点である場合、該極大値点のピーク電圧を取得し、ピーク電圧がＶ＜Ｖ_Ｔｌ又はＶ＞Ｖ_Ｔｈを満たすか否かを判断する。

【0044】

ステップＳ２６において、Ｖ＜Ｖ_Ｔｌを満たす場合、上記目標変曲点は、低電圧プラトーの変曲点であり、Ｖ＞Ｖ_Ｔｈを満たす場合、上記目標変曲点は、高電圧プラトーの変曲点であり、いずれも満たさない場合、満充電するまで充電し続け、電池容量を読み取る。

【0045】

ステップＳ２７において、電池が満充電になった後、電池の目標変曲点から充電完了までの充電残量を取得する。

【0046】

ステップＳ２８において、変曲点残量と充電残量に基づいて電池容量を取得する。

【0047】

要約すれば、本開示の実施例に係る電池状態の計算方法では、第１の充電曲線及び充電電圧差分曲線に基づいて目標変曲点及び対応する変曲点残量を取得し、電池の残量が目標残量に達したことを検出した場合、目標変曲点から目標残量までの充電残量を取得する。すなわち、変曲点残量及び充電残量を取得するときに、電池に対して満充電又は満放電を行う必要がなく、満充電又は満放電による電池自体の損失を回避し、充電の安全性を向上させる。それとともに、変曲点残量及び充電残量を計算するときに、目標変曲点及び充電終了時の充電残量を検出するだけでよく、ＳＯＣ区間を選択する必要がない。特定のＳＯＣ区間を選択して充電又は放電を行って電池の総残量を計算することに比べて、不正確なＳＯＣ推定によるＳＯＨ計算の誤差を回避することができ、電池容量計算の正確性を向上させる。また、電圧制限条件を増加させることにより、検出された目標変曲点が高電圧プラトー変曲点か低電圧プラトー変曲点かを決定することができ、特殊な場合での異常な中間区間データによる誤判定をフィルタリングすることができる。

【0048】

本開示の第２の態様の実施例に係るコンピュータ可読記憶媒体に、コンピュータプログラムが記憶され、該コンピュータプログラムが実行されると、上記実施例に係る電池状態の計算方法を実現する。

【0049】

以下、図面を参照して本開示の第３の態様の実施例に係る電池状態の計算装置について説明する。

【0050】

図４は、本開示の一実施例に係る電池状態の計算装置のブロック図であり、図４に示すように、電池状態の計算装置１０は、プロセッサ１１及びメモリ１２を含む。

【0051】

メモリ１２は、少なくとも１つのプロセッサ１１と通信接続され、メモリ１２に少なくとも１つのプロセッサ１１により処理可能なコマンドが記憶され、該コマンドが少なくとも１つのプロセッサ１１により処理されると、上記実施例に係る電池状態の計算方法が実現される。

【0052】

本開示の実施例に係る電池状態の計算装置１０では、プロセッサ１１により電池状態の計算方法を実行し、第１の充電曲線及び充電電圧差分曲線に基づいて目標変曲点を取得し、電池の残量が目標残量に達した時に、充電残量を取得する。すなわち、変曲点残量及び充電残量を取得するときに、電池に対して満充電又は満放電を行う必要がなく、満充電又は満放電による電池自体の損失を回避し、充電の安全性を向上させる。それとともに、目標変曲点及び充電終了時の充電残量を検出するだけでよく、ＳＯＣ区間を選択する必要がない。特定のＳＯＣ区間を選択して充電又は放電を行って電池の総残量を計算することに比べて、本開示は、不正確なＳＯＣ推定によるＳＯＨ計算の誤差を回避することができ、ＳＯＨ計算の正確性を向上させる。

【0053】

本明細書の説明では、用語「一実施例」、「いくつかの実施例」、「例示的な実施例」、「例」、「具体的な例」、又は「いくつかの例」などを参照する説明は、該実施例又は例を組み合わせて説明された具体的な特徴、構造、材料又は特性が本開示の少なくとも１つの実施例又は例に含まれることを意味する。本明細書では、上記用語の例示的な表現は、必ずしも同じ実施例又は例に限定されるものではない。

【0054】

本開示の実施例を例示及び説明したが、当業者が理解できるように、本開示の原理及び趣旨から逸脱しない場合、これらの実施例に対して、様々な変更、修正、置換及び変形を行うことができ、本開示の範囲は、特許請求の範囲及びその均等物によって限定される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】