電池的狀態(tài)預測系統(tǒng)、方法及程序技術(shù)方案

提供對各種退化環(huán)境可以預測，并且采用各種退化環(huán)境的使用履歷，可以更新模型這樣的電池的狀態(tài)預測技術(shù)。將電池的隨時間部分和通電部分分開而進行模型化。即，是通過各溫度/SOC的滯留頻度(滯留時的通電量)的線形和，由容量維持率退化量決定這樣的模型。在預先分解為各溫度/SOC的退化分量下，能在各種退化環(huán)境下進行退化預測。根據(jù)本發(fā)明專利技術(shù)，將分成電池的隨時間部分和通電部分的模型、和通道法等的計算模型組合而構(gòu)成目的函數(shù)，使用求解程序等，以T為溫度，S為SOC，制作放電系數(shù)ah(T，S)、通電系數(shù)ac(T，S)的表。一旦制作了這樣的表，則可利用這個表，計算電池的退化預測。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
電池的狀態(tài)預測系統(tǒng)和方法
本專利技術(shù)涉及用于推定在各種電子設(shè)備、電動設(shè)備等中利用的二次電池的狀態(tài)的系統(tǒng)、方法及程序。
技術(shù)介紹
近年來，由于全球變暖和石油資源枯竭的擔憂，期望向低碳社會轉(zhuǎn)移。作為這個活動的一環(huán)，在電力網(wǎng)絡中使用二次電池的電力交互、在工廠內(nèi)使用二次電池的峰值漂移、從使用石油能源的內(nèi)燃機向使用電力能源的電動機的動力系統(tǒng)的變化等，各產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中二次電池的重要性正在增加。此外，二次電池存在反復充放電、和充電率逐漸降低的問題。在使用二次電池作為驅(qū)動源的汽車中，二次電池的性能降低與續(xù)航距離的降低和其他的行駛功能相關(guān)聯(lián)，呈現(xiàn)安全上的問題。因此，現(xiàn)有技術(shù)中，提出推定二次電池的狀態(tài)的各種技術(shù)。特開平9-215207號公報公開了以下技術(shù)：在監(jiān)視具有放電/充電循環(huán)的電池的系統(tǒng)中，使用神經(jīng)網(wǎng)絡，提供關(guān)于到達預先被設(shè)定的電池放電電壓的閾值的瞬間的預測信息。特開平11-32442號公報公開了以下技術(shù)：為了能夠?qū)﹄妱訖C等的負荷和蓄電池的充放電電壓和電流進行數(shù)字處理，由A/D變換器5和A/D變換器6將電壓和電流變換為數(shù)字信號，并且，由電壓的頻率變換器和電流的頻率變換器將電流和電壓變換為復式頻譜，由阻抗計算部從求得的蓄電池使用時的電壓V和電流I的復式頻譜計算阻抗，從工作中的蓄電池求得作為阻抗的特征量的半徑rj，將這個半徑rj和預先求得并預先存儲于電池剩余容量計算部的半徑ri相比較，從互相的關(guān)系推定蓄電池剩余容量。特開2002-319438號公報公開了以下技術(shù)：為了將組裝有電池組的車輛的混合傳導機構(gòu)等首尾很好地工作，正確且再現(xiàn)性很好地推定電池充電狀態(tài)，生成記述電池的狀態(tài)的狀態(tài)矢量，預測狀態(tài)矢量的應答，測量電池的應答，決定電池的狀態(tài)，從而基于被預測的應答及被測量的應答之間的差異修正狀態(tài)矢量。特開2011-38857號公報公開了以下技術(shù)：其涉及未進行電池的完全的充放電且在短時間精度很好地進行容量維持率的判定的容量維持率判定裝置，容量維持率判定裝置包含阻抗測量部及容量推定部，從信號發(fā)生部向電池給予交流信號，基于對交流信號的來自電池的應答信號由阻抗測量部算出交流阻抗的頻率特性，從算出的頻率特性決定特征頻率，容量推定部包括存儲器及判斷部，在存儲器中存儲電池的溫度和特征頻率和容量維持率的關(guān)系，判斷部基于由溫度檢查部檢查的電池的溫度、決定的特征頻率、在存儲器中存儲的關(guān)系判定電池10的容量維持率。上述以前技術(shù)公開了根據(jù)基于工作中的電池的阻抗的特征量、來自電池的應答信號測量的交流阻抗的頻率特性、電池的溫度等推定電池的性能的技術(shù)，但是由于這并非考慮電池內(nèi)部狀態(tài)的電池的性能推定技術(shù)，也未考慮電池的利用履歷，作為電池的退化預測，存在缺乏正確性這樣的問題。由此，在智能電網(wǎng)、工廠、電動汽車等的實際運用下，電池有多種使用方法。對那樣的所有使用模式由于不可能在事前進行退化試驗，必須將有限的退化試驗結(jié)果組合，以預測作為各種使用方法的電池的退化。為此，在多數(shù)情況下，需要在實際運用下監(jiān)測電池的狀態(tài)(容量維持率、溫度、導電量)。一方面，特別是，在鋰離子電池等中，已知通道法模型為退化的模型?？墒牵F(xiàn)有的通道法的用法，從保證這個觀點，在事前保證的條件內(nèi)在對電池來說最嚴酷的退化環(huán)境下在一定期間之間，進行電池退化試驗，由通道法來噪音消除這個結(jié)果，外插等的方法是主要的?？墒?，現(xiàn)有的技術(shù)不可能對各種退化環(huán)境進行預測，難以采用在各種退化環(huán)境下的使用履歷來更新模型?，F(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻專利文獻1：特開平9-215207號公報專利文獻2：特開平11-32442號公報專利文獻3：特開2002-319438號公報專利文獻4：特開2011-38857號公報
技術(shù)實現(xiàn)思路
因此，本專利技術(shù)的目的在于提供，對各種退化環(huán)境可以預測，并且采用各種退化環(huán)境的使用履歷，可以更新模型這樣的電池的狀態(tài)預測技術(shù)。本專利技術(shù)的另一目的在于提供，采用從市場中上市的大量的電動汽車收集的實際行駛下的電池履歷數(shù)據(jù)，更新模型，從而可以精致化的電池的狀態(tài)預測技術(shù)。本專利技術(shù)的基本的思想是將電池的隨時間部分和通電部分分開而進行模型化。即，是通過各溫度/SOC的滯留頻度(滯留時的通電量)的線性和，由容量維持率退化量決定這樣的模型。在預先分解為各溫度/SOC的退化分量下，能在各種退化環(huán)境下進行退化預測。因為這個目的，根據(jù)本專利技術(shù)，以T為溫度，S為SOC，準備放電系數(shù)ah(T,S)，通電系數(shù)ac(T,S)的表。另一方面，在電池的另外的模型中，容量維持率y記述為y＝f(z,t)。在這里，z是退化速度系數(shù)，t是時間。特別是，在鋰離子電池中，已知下述的式的通道法模型?！緮?shù)1】若將這個式在時間t進行微分變形，則成為z＝2y’(y-1)。在這里，特別是，y是時刻t的容量維持率和時刻t+1的容量維持率的平均，y’是y的時間微分，是時刻t～時刻t+1間的退化速度。時刻t～時刻t+1的間隔適當?shù)貫?周。根據(jù)本專利技術(shù)的模型，另一方面，退化速度系數(shù)的模型的式能如下給予?！緮?shù)2】在這里，Vh(T,S)是，在時刻t～時刻t+1間，以T,S滯留的時間，Vc(T,S)是，在時刻t～時刻t+1間，由T,S滯留中通電的通電量。y、y’、Vh(T,S)，Vc(T,S)預先被測量，能作為學習數(shù)據(jù)給予?！緮?shù)3】使用這個模型的式的目的函數(shù)在如下式的制約下解出：ah(T,S)≤ah(T+1,S)ac(T,S)≤ac(T+1,S)ah(T,S)≤ah(T,S+1)。這樣，因為線性制約有2次計劃問題，能通過原有的求解程序去除。若這樣，ah(T,S)，ac(T,S)求出，通過在個別環(huán)境下給予Vh(T,S)，Vc(T,S)，利用通道法模型的式等，能計算容量維持率的預測值。根據(jù)本專利技術(shù)的另一方面，在樣品數(shù)少的情況下，考慮平滑化參數(shù)λ和ah(T,S)、ac(T,S)的相鄰的要素的值，通過解出向上述目的函數(shù)給予追加的項的目的函數(shù)，以調(diào)整后的精度，求出ah(T,S)，ac(T,S)。如上，根據(jù)本專利技術(shù)，提供了在各種退化環(huán)境中能使用各種退化環(huán)境的使用履歷來更新模型的電池的退化預測技術(shù)。附圖說明圖1是表示用于實施實現(xiàn)本專利技術(shù)的情形的一例的構(gòu)成的概要圖。圖2是實現(xiàn)本專利技術(shù)的情形的服務器的硬件的方塊圖。圖3是實現(xiàn)本專利技術(shù)的服務器的功能塊圖。圖4是表示放電系數(shù)表的圖。圖5是表示通電系數(shù)表的圖。圖6是表示計算放電系數(shù)表和通電系數(shù)表的處理的流程圖的圖。圖7是表示計算電池的退化的預測的處理的流程圖的圖。圖8是表示汽車的電池及其ECU的構(gòu)成的方塊圖。圖9是與本專利技術(shù)有關(guān)、實現(xiàn)電池關(guān)聯(lián)的ECU的功能的方塊圖。具體實施方式以下，參照附圖，說明本專利技術(shù)的實施例。特別是如果未明確指定，同樣的標號，遍及附圖，指示相同的對象。還有，以下說明中是本專利技術(shù)的一個實施方式，并非旨在以這個實施例說明的內(nèi)容限定這個專利技術(shù)。圖1是表示用于實施本專利技術(shù)的一例的全部構(gòu)成的概要圖。服務器102經(jīng)由分組通信網(wǎng)104從多個汽車106及108等收集信息，構(gòu)成所謂探測車輛通信系統(tǒng)。圖1中僅例示表示了2臺，但是，實際有大量的汽車完成探測車輛的任務。在這里，汽車106及108是裝載作為驅(qū)動用的二次電池的電池的電動汽車(EV)、或電力內(nèi)燃兩用汽車(HEV)。探測車輛通信系統(tǒng)不限于此，也可利用例如特開2005-4359號公報公開了的技術(shù)來構(gòu)成。還有，服務器102經(jīng)由因特網(wǎng)1本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種通過計算機的處理用于電池的退化預測的處理方法，包括以下步驟：準備用于對每個不同SOC和不同溫度記錄隨時間退化率的變量的表；準備用于對每個不同SOC和不同溫度記錄通電退化率的變量的表；接受包括以下內(nèi)容的數(shù)據(jù)：在預定期間，每個不同SOC和不同溫度的上述電池的滯留時間、每個不同SOC和不同溫度的上述電池的通電量、上述預定期間的最初的容量維持率、和上述預定期間的最后的容量維持率；通過適用上述電池所給予的模型的計算式，由上述預定期間的最初的容量維持率和上述預定期間的最后的容量維持率的數(shù)據(jù)，計算退化速度系數(shù)；以使如下的線形和模型式以及上述退化速度系數(shù)的差減少的方式對每個SOC和溫度的值決定隨時間退化率的值和通電退化率的值并保存上述表的數(shù)據(jù)，上述線形和模型式為：對每個不同SOC和不同溫度將用于記錄上述隨時間退化率的變量和上述電池的滯留時間的積相加的值，以及，對每個不同SOC和不同溫度將用于記錄上述通電退化率的變量和上述電池的通電量的積相加的值的和；上述隨時間退化率的排列和上述通電退化率的排列，隨后在電池的退化預測中使用。

【技術(shù)特征摘要】
2011.10.17 JP 228211/20111.一種通過計算機的處理用于電池的退化預測的處理方法，包括以下步驟：準備用于針對每個不同SOC和每個不同溫度記錄隨時間退化率的變量的表；準備用于針對每個不同SOC和每個不同溫度記錄通電退化率的變量的表；接收包括以下內(nèi)容的探測數(shù)據(jù)：在預定期間在每個不同SOC和每個不同溫度上述電池的滯留時間、在每個不同SOC和每個不同溫度上述電池的通電量、上述預定期間的最初的容量維持率、和上述預定期間的最后的容量維持率；根據(jù)所述探測數(shù)據(jù)，確定針對每個不同SOC和每個不同溫度的隨時間退化率的值和針對每個不同SOC和每個不同溫度的通電退化率的值；在用于針對每個不同SOC和每個不同溫度記錄隨時間退化率的變量的表中保存所確定的隨時間退化率的值，在用于針對每個不同SOC和每個不同溫度記錄通電退化率的變量的表中保存所確定的通電退化率的值；接收包括以下內(nèi)容的退化環(huán)境數(shù)據(jù)：在預定期間在每個不同SOC和每個不同溫度上述電池的滯留時間、在每個不同SOC和每個不同溫度上述電池的通電量、現(xiàn)在的容量維持率；根據(jù)所述退化環(huán)境數(shù)據(jù)，確定針對每個不同SOC和每個不同溫度的環(huán)境隨時間退化系數(shù)的環(huán)境值和針對每個不同SOC和每個不同溫度的環(huán)境通電退化系數(shù)的環(huán)境值；根據(jù)所保存的隨時間退化率的值和通電退化率的值以及所述環(huán)境隨時間退化系數(shù)的環(huán)境值和環(huán)境通電退化系數(shù)的環(huán)境值，計算電池的容量維持率的預測值。2.如權(quán)利要求1所述的方法，上述...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：高橋俊博，天野正己，恐神貴行，井手剛，
申請(專利權(quán))人：國際商業(yè)機器公司，
類型：發(fā)明
國別省市：