JP5818878B2 - リチウムイオン電池充電状態の算出方法 - Google Patents
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Description
リチウムイオン電池の充電状態の算出方法であって、
リチウムイオン電池に対し充電を行い、充電過程中の複数組のアンペア時積分値とアンペア時積分値に対応する充電状態及び電圧値を記録するステップ11と、
ステップ11内の複数組のアンペア時積分値中の極大値を取って第1のアンペア時積分値とし、第1のアンペア時積分値に対応する充電状態を第1の充電状態とし、第1のアンペア時積分値に対応する電圧値を第1の電圧値とするステップ12と、
リチウムイオン電池に対してリアルタイム監視を行い、リアルタイムのアンペア時積分値を記録して第2のアンペア時積分値とし、アンペア時計測法により第2のアンペア時積分値に対応する第2の充電状態を得るステップ13と、
アンペア時計測法により得られた第2の充電状態と第1の充電状態とが不一致になった場合、第1の充電状態で第2の充電状態を代替して第2のアンペア時積分値に対応する充電状態とするステップ14と、を含む。
監視過程では一連のデータを記録して、データの順位配列を行うことで極大値を見つけ出すことができる。図2は電流倍率が非常に小さい時に得られたものを示す図示であり、2つのピーク値が比較的接近しているものの、やはり最大ピーク値を判定することができる。電流倍率が正常動作倍率のとき、2つ目のピーク値が分極電圧の影響により迅速に減少される。一定の閾値の定義を超えると極大値にすることが現在の判定方法になっており、例えば、閾値を超える可能性がある点は2点を有する場合、更に2点の極大値を比較する。
第2の充電状態と第1の充電状態とが不一致であり、且つ差値計数器が予め設定した第1の閾値を超えない場合、差値計数器に1をプラスし、ステップ13を繰り返して実行し、差値計数器が予め設定した第1の閾値に到達又は超えた場合、ステップ32を実行するステップ31と、
第1の充電状態で第2の充電状態を代替し、第2のアンペア時積分値に対応する充電状態とするステップ32と、を有する。
同時に電極に流す電流を測定する。この方法は電気化学分野においてボルトアンペア法とよく呼ばれている。線形走査速度は電極分極曲線の形状と数値に対して非常に大きく影響し、電池の充放電過程において電気化学反応が存在する時、走査速度が速いほど電極の分極電圧が大きくなる。走査速度が非常に遅い時のみ、安定した電流-電圧特性曲線を得ることができ、この場合、曲線は主に電池内部の電気化学反応速度と電極電位の関係を反映する。電流-電圧特性曲線は電池の重要な特性情報に反応するが、実際の工程応用において電流-電圧特性曲線のリアルタイム測定を行わない。その原因を究明したところ、主に電池の充放電過程において線形電位走査の条件がないため、直接電池の電流-電圧特性曲線を得ることができないからである。
Claims (8)
- リチウムイオン電池の充電状態の算出方法であって、
リチウムイオン電池に充電し、充電過程での複数組のアンペア時積分値とアンペア時積分値に対応する充電状態及び電圧値を記録するステップ(11)と、
前記ステップ(11)内の前記複数組のアンペア時積分値中の極大値を取って第1のアンペア時積分値とし、前記第1のアンペア時積分値に対応する充電状態を第1の充電状態とし、前記第1のアンペア時積分値に対応する電圧値を第1の電圧値とするステップ(12)と、
リチウムイオン電池に対してリアルタイム監視を行い、リアルタイムの前記アンペア時積分値を記録して第2のアンペア時積分値とし、アンペア時計測法により前記第2のアンペア時積分値に対応する第2の充電状態を得るステップ(13)と、
前記アンペア時計測法により得られた前記第2の充電状態と第1の充電状態とが不一致となった場合、前記第1の充電状態で前記第2の充電状態を代替して前記第2のアンペア時積分値に対応する充電状態とするステップ(14)と、
を有し、
前記ステップ(14)は、
前記第2の充電状態と前記第1の充電状態とが不一致で、且つ、差値計数器が予め設定した第1の閾値を超えない場合、差値計数器に1をプラスし、前記ステップ(13)を繰り返して実行し、差値計数器が予め設定した第1の閾値に到達し、又は、超えた場合、ステップ(32)を実行するステップ(31)と、
前記第1の充電状態で前記第2の充電状態を代替し、前記第2のアンペア時積分値に対応する充電状態とするステップ(32)と、
を含み、
前記差値計数器は、前記第2の充電状態と前記第1の充電状態との間に存在する差値に基いて計数するものであり、
ここで、アンペア時積分値は、所定電圧差となる時間帯内の累積充電量である、
ことを特徴とするリチウムイオン電池充電状態の算出方法。 - 前記ステップ(12)において、前記複数組のアンペア時積分値中の1番目の極大値を取って前記第1のアンペア時積分値とすることを特徴とする請求項1に記載の算出方法。
- 前記ステップ(31)では、前記第2の充電状態と前記第1の充電状態の差値が予め設定した第2の閾値を超え、且つ、差値計数器が予め設定した前記第1の閾値を超えない場合、差値計数器に1をプラスし、前記ステップ(13)を繰り返して実行し、差値計数器が予め設定した前記第1の閾値に到達し、又は、超えた場合、前記ステップ(32)を実行することを特徴とする請求項1に記載の算出方法。
- 前記第2の閾値が8%であることを特徴とする請求項3に記載の算出方法。
- 前記ステップ(12)では、前記ステップ(11)内の前記複数組のアンペア時積分値の対応する充電状態の平坦区間における極大値を取って、前記第1のアンペア時積分値とすることを特徴とする請求項1に記載のリチウムイオン電池充電状態の算出方法。
- 前記平坦区間は、充電状態が90%より小さくて10%より大きいことを特徴とする請求項5に記載の算出方法。
- 前記ステップ(12)では、前記ステップ(11)内の前記複数組のアンペア時積分値中の対応する充電状態の平坦区間における1番目の極大値を前記第1のアンペア時積分値とすることを特徴とする請求項5に記載の算出方法。
- 前記リチウムイオン電池は、リン酸鉄リチウムイオン電池、或いは、マンガン酸リチウムイオン電池であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の算出方法。
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