TW201534949A - 電池狀態計算裝置及電池狀態計算方法 - Google Patents

電池狀態計算裝置及電池狀態計算方法 Download PDF

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Abstract

根據實施例，電池狀態計算裝置包括下列元件。該資料庫儲存指示活性材料的電壓及經充電容量之間的關係的函數。該活性材料量計算單元藉由參照至該資料庫並藉由使用在充電或放電該蓄電池的同時由該電壓偵測器偵測的該電壓及由該電流偵測器偵測之該電流而計算該蓄電池的活性材料量。該開電路電壓計算單元藉由參照該資料庫並藉由使用該經計算活性材料量而計算指示該蓄電池的開電路電壓及經充電容量之間的關係的函數。

Description

電池狀態計算裝置及電池狀態計算方法
本文描述的實施例通常相關於電池狀態計算裝置及電池狀態計算方法。
當受過充電或過放電時，蓄電池在效能上退化。因此，為能在安全地使用蓄電池且幾乎不導致蓄電池退化的狀態中使用蓄電池，精準地掌握經充電容量及開電路電壓之間的關係係重要的。然而，已知經充電容量及開電路電壓之間的關係隨使用而改變(參閱，例如，JP-A 2012-141202(KOKAI))。
作為在長期基礎上精準地估算開電路電壓的方法，JP-A 2012-141202(KOKAI)揭示藉由使用在第一時間點量測之電池組電池的經充電容量及陰極電位之間的關係、在第一時間點量測之電池組電池的經充電容量及陽極電位之間的關係、及在從第一時間點至第二時間點的週期內在交流電阻抗上的增加而在第二時間點得到經充電容量及開電路電壓的方法。
然而，在JP-A 2012-141202(KOKAI)的技術中，為掌握在特定時間點的經充電容量及開電路電壓之間的關係，必需將交流電施加至電池，並實行阻抗量測。然而，此種充電/放電並不在正常使用電池時實行，且因此為掌握經充電容量及開電路電壓之間的關係，必需實行特定充電/放電。
100、200、300、400、500‧‧‧電池狀態計算裝置
101、101-1、101-N‧‧‧蓄電池
102‧‧‧負載或電源供應
103‧‧‧電流偵測器
104、104b‧‧‧電壓偵測器
105‧‧‧函數資訊資料庫
106、106b‧‧‧充電曲線記錄單元
107、107b‧‧‧活性材料量計算單元
108、108b、108c‧‧‧開電路電壓計算單元
109、109b、109c‧‧‧容量計算單元
110、110b、110c‧‧‧充電狀態計算單元
111‧‧‧顯示單元
112‧‧‧開電路電壓/容量儲存單元
qn、qn0‧‧‧經充電容量
圖1係顯示根據第一實施例的電池狀態計算裝置之組態的方塊圖。
圖2係顯示指示陰極活性材料的電位及經充電容量之間的關係之函數的圖。
圖3係顯示指示陽極活性材料的電位及經充電容量之間的關係之函數的圖。
圖4係顯示充電曲線記錄單元之處理的流程圖。
圖5係顯示在充電時的電流/電壓曲線之範例的圖。
圖6係顯示活性材料量計算單元之處理的流程圖。
圖7係顯示開電路電壓計算單元之處理的流程圖。
圖8A係顯示指示藉由開電路電壓計算單元計算的經充電容量及開電路電壓間之關係的函數之範例的圖。
圖8B係藉由放大圖8A所示之該函數的垂直軸而得到的圖。
圖8C係以重疊方式顯示圖8B所示之該函數及在最初狀態中之電池的開電路電壓之曲線的圖。
圖9係顯示根據第二實施例的電池狀態計算裝置之組態的方塊圖。
圖10係顯示根據第二實施例的開電路電壓計算單元及容量計算單元之處理的流程圖。
圖11係顯示根據第二實施例的充電狀態計算單元之處理的流程圖。
圖12係顯示根據第三實施例的電池狀態計算裝置之組態的方塊圖。
圖13係顯示根據第三實施例的充電曲線記錄單元之處理的流程圖。
圖14係顯示根據第四實施例的電池狀態計算裝置之組態的方塊圖。
圖15係顯示根據第五實施例的電池狀態計算裝置之組態的方塊圖。
圖16係顯示根據第五實施例的開電路電壓計算單元及容量計算單元之處理的流程圖。
圖17係顯示根據第五實施例的充電狀態計算單元之處理的流程圖。
【發明內容與實施方式】
通常，根據實施例，電池狀態計算裝置包括電壓偵測器、電流偵測器、資料庫、活性材料量計算單元、及開電路電壓計算單元。該電壓偵測器組態成偵測蓄電池的端電壓。該電流偵測器組態成偵測流經該蓄電池的電流。該資 料庫組態成儲存指示活性材料的電壓及經充電容量之間的關係的函數。該活性材料量計算單元組態成藉由參照至該資料庫並藉由使用在充電或放電該蓄電池的同時由該電壓偵測器偵測的該電壓及由該電流偵測器偵測之該電流而計算該蓄電池的活性材料量。該開電路電壓計算單元組態成藉由參照至該資料庫並藉由使用由該活性材料量計算單元計算的該活性材料量而計算指示該蓄電池的開電路電壓及經充電容量之間的關係的函數。
在下文中，將參考隨附圖式詳細地描述根據實施例的電池狀態計算裝置及電池狀態計算方法。
(第一實施例)
在第一實施例中，從充電時及放電時的電流/電壓曲線估算陰極的活性材料量及陽極的活性材料量，並從該等電極(亦即，陰極及陽極)的活性材料量估算蓄電池的開電路電壓。
圖1係顯示根據第一實施例的電池狀態計算裝置之組態的圖。圖1所示的電池狀態計算裝置100包括蓄電池101、負載或電源供應102、電流偵測器103、電壓偵測器104、函數資訊資料庫105、充電曲線記錄單元106、活性材料量計算單元107、及開電路電壓計算單元108。
蓄電池101係諸如鋰離子電池等的蓄電池。
負載或電源供應102連接至蓄電池101，且係消耗蓄電池101之電力的負載或供應電力至蓄電池101的電源供 應。
電流偵測器103偵測流經蓄電池101的電流。
電壓偵測器104偵測蓄電池101的陰極端及陽極端之間的電壓。
在函數資訊資料庫105中，記錄指示形成蓄電池101的各電極之活性材料的電位及經充電容量之間的關係的函數。圖2顯示指示陰極活性材料的電位及經充電容量之間的關係的函數。圖3顯示指示陽極活性材料的電位及經充電容量之間的關係的函數。
充電曲線記錄單元106、活性材料量計算單元107、及開電路電壓計算單元108係藉由專屬積體電路或算術裝置，諸如，CPU、或MCU等，及儲存裝置，諸如，RAM、或ROM等，的組合實作。
在蓄電池101充電或放電的同時，充電曲線記錄單元106記錄由電流偵測器103偵測的電流及由電壓偵測器104偵測的電壓。
圖4顯示充電曲線記錄單元106之處理的流程。當蓄電池101的充電開始時，充電曲線記錄單元106從步驟1001開始處理，並以特定時間間隔重複執行圖4所示之步驟1002的處理。雖然時間間隔可能任意地設定，將時間間隔設定成，例如，約0.1秒至1秒係可取的。
充電曲線記錄單元106從步驟1001開始處理，並在步驟1002中記錄電流、電壓、及時間。此處，時間可係絕對時間或從充電開始的相對時間的一者。另外，當充電 曲線記錄單元106的處理以特定時間間隔重複時，能省略時間的記錄。當蓄電池101的充電在步驟1003完成時，處理在步驟1004終止。
圖5顯示在充電時的電流/電壓曲線的範例。在圖5中，以虛線指示的曲線係電流曲線，且以實線指示的曲線係電壓曲線。圖5所示的充電曲線係通常使用為蓄電池之充電方法的定電流及定電壓(CCCV)充電的範例。
在顯示於本實施例中的活性材料量計算單元107的處理中，可能使用，例如，整體CCCV充電的充電曲線或僅使用定電流(CC)充電部(圖5之從t0至t1的部分)的充電曲線。
活性材料量計算單元107藉由使用JP-A 2012-251806(KOKAI)所示的方法等從由充電曲線記錄單元106記錄的充電曲線計算形成蓄電池101之陰極的活性材料量、形成蓄電池101之陽極的活性材料量、形成陰極之活性材料的最初經充電容量、形成陽極之活性材料的最初經充電容量、及蓄電池101的內部電阻。更具體地說，使用從活性材料量及內部電阻計算電池電壓的函數，並藉由迴歸計算得到在藉由使用該函數計算的電池電壓及在該電池充電時或放電時的電流/電壓資料之間產生不同的活性材料量及內部電阻。應注意在JP-A 2012-251806(KOKAI)中，雖然描述陰極係由複數個活性材料形成之情形的範例，在本實施例中，描述將藉由將陰極及陽極各者係由一種活性材料形成的蓄電池採用為範例而提供。
當充電陰極及陽極各者係以一種活性材料形成的蓄電池時，在時間t的端電壓Vt能藉由方程式1表示。
It...在時間t的電流值
qt...電池在時間t的經充電容量
fc...指示陰極之電位及經充電容量之間的關係的函數
fa...指示陽極之電位及經充電容量之間的關係的函數
...陰極的最初經充電容量
Mc...陰極的質量
...陽極的最初經充電容量
Ma...陽極的質量
R...內部電阻
此處，在時間t的電流值係記錄在充電曲線記錄單元106中之電流偵測器103的偵測值，且在時間t的電池的經充電容量能藉由時間積分電流值而計算。將指示陰極的電位及經充電容量之間的關係的函數(圖2)及指示陽極的電位及經充電容量之間的關係的函數(圖3)記錄在函數資訊資料庫105中。活性材料量計算單元107藉由下文所示的迴歸計算估算包括陰極的最初經充電容量、陰極的質量、陽極的最初經充電容量、陽極的質量、及內部電阻的五個值(參數組)。
圖6係顯示活性材料量計算單元107之處理流程的流 程圖。在蓄電池101的充電完成之後，活性材料量計算單元107從步驟1101開始執行。
在步驟1102中，活性材料量計算單元107設定參數組的初值，並將迴歸計算的重複次數重設為0。應注意參數組隱含由迴歸計算估算的該五個值。例如，將在最近實行活性材料量計算處理時計算的值使用為初值。
在步驟1103中，活性材料量計算單元107計算藉由方程式2表示的殘留。
Vbat_t...在時間t的端電壓
tend...充電結束時間
在步驟1104中，活性材料量計算單元107計算參數組的更新步寬。參數組的更新步寬能藉由使用，例如，高斯-牛頓法或雷文柏格-馬括特法計算。
在步驟1105中，活性材料量計算單元107決定更新步寬的尺寸是否少於預定尺寸。
當在步驟1105中決定更新步寬的尺寸大於或等於預定值時，在步驟1106中證實迴歸計算的重複次數是否超過預定值。當迴歸計算的重複次數超過預定值時，將目前參數組產生為輸出，且計算在步驟1108終止。
當在步驟1106中決定迴歸計算的重複次數少於或等於預定次數時，處理前進至步驟1107。在步驟1107中，將在步驟1104計算的更新步寬加至參數組、將迴歸計算 的重複次數增加1、且處理再度前進至步驟1103。
當在步驟1105中更新步寬的尺寸少於預定值時，活性材料量計算單元107決定計算已收斂，將目前參數組產生為輸出，並在步驟1108終止計算。
在本實施例中，雖然已將充電曲線使用為活性材料量計算單元的輸入，也可能藉由使用放電曲線計算活性材料量。應注意即使在使用放電曲線時，能將等同於藉由使用充電曲線計算活性材料量之情形的流程及內容使用為活性材料量計算單元107的處理流程及函數資訊資料庫105的內容。
開電路電壓計算單元108使用藉由活性材料量計算單元107計算的陰極質量、陽極質量、陰極的最初經充電容量、及陽極的最初經充電容量，計算電池的開電路電壓及經充電容量之間的關係。
圖7顯示開電路電壓計算單元108之處理的流程。在活性材料量計算單元107已完成其處理之後，開電路電壓計算單元108從步驟1201開始處理。
在步驟1202中，開電路電壓計算單元108設定經充電容量qn的初值。雖然能將qn的初值設定為任意值，將初值設定為0或以約蓄電池101之額定容量的數個百分比之小於0的值係可取的。更具體地說，當蓄電池101的額定容量係1000mAh時，將初值設定成在從約-50mAh至0mAh之範圍內的值係可取的。
在步驟1203中，開電路電壓計算單元108計算開電 路電壓。方程式3能用於開電路電壓的計算。
其次，在步驟1204中，開電路電壓計算單元108比較在步驟1203中計算的開電路電壓及電池的預定下限電壓。電池的下限電壓係待由用於蓄電池101的陰極活性材料及陽極活性材料之組合決定的值。更具體地說，在依據安全性、壽命、及電阻等的適當使用範圍內的電壓係針對陰極活性材料及陽極活性材料各者決定，且電池之使用範圍的下限電壓及上限電壓係由該等電壓的組合決定。當開電路電壓低於預定下限電壓時，處理前進至步驟1206，且當開電路電壓高於或等於下限電壓時，處理前進至步驟1205。
在步驟1205中，從經充電容量qn減去△qn。此處，雖然能將△qn設定為任意值，將△qn設定為約蓄電池101之額定容量的1/1000至1/100的值係可取的。更具體地說，當蓄電池101的額定容量係1000mAh時，將△qn設定成在從約1mAh至10mAh之範圍內的值係可取的。
在步驟1206中，開電路電壓計算單元108將△qn加至經充電容量qn，然後前進至步驟1207，並藉由使用上述方程式3計算開電路電壓。另外，在步驟1208中，開電路電壓計算單元108比較在步驟1207中計算的開電路電壓及電池的預定下限電壓。當開電路電壓低於預定下限電壓時，處理返回至步驟1206，且當開電路電壓高於或等於下限電壓時，處理前進至步驟1209。
當處理前進至步驟1209，能得到使開電路電壓稍微超過預定下限電壓的qn。在步驟1209中，開電路電壓計算單元108將經充電容量記錄為0值，並連同該經充電容量記錄在步驟1207中計算的開電路電壓Et。另外，使在此時的經充電容量qn成為qn0。
在步驟1210中，開電路電壓計算單元108將△qn加至經充電容量qn、藉由使用上述方程式3在步驟1211中計算開電路電壓、然後前進至步驟1212。
在步驟1212中，開電路電壓計算單元108記錄藉由從經充電容量qn減去qn0而得到的值及在步驟1211中計算的開電路電壓Et，然後前進至步驟1213。
在步驟1213中，開電路電壓計算單元108比較在步驟1211中計算的開電路電壓及電池的預定上限電壓。電池的上限電壓係待由用於蓄電池101的陰極材料及陽極材料之組合決定的值。當開電路電壓低於預定上限電壓時，開電路電壓計算單元108前進至步驟1210，且當在步驟1213中開電路電壓高於或等於預定上限電壓時，開電路電壓計算單元108在步驟1214中終止處理。
圖8A顯示指示藉由開電路電壓計算單元108計算的經充電容量及開電路電壓之間的關係之函數的範例。在圖8B中，顯示藉由放大圖8A所示之該函數的垂直軸而得到的圖。圖8C係以重疊方式顯示圖8B所示之該函數及在最初狀態中之電池的開電路電壓之曲線的圖。圖8C中的虛線指示在初始狀態中之電池的開電路電壓的曲線，且實 線指示在由電池的衰退等導致改變後之該電池的開電路電壓的曲線。此處，取代指示經充電容量，圖8C的橫軸指示標示提供至電池的電荷量相較於尺度為0至1的完全充電容量之百分比的充電狀態(SOC)。應注意SOC、及經充電容量等包括在充電狀態中。
關於改變後的曲線，該曲線的長度隨容量減少而變得更短。根據圖8C，不僅能看出曲線長度，也能看出已改變之曲線自身的形狀。例如，當待基於開電路電壓從電壓估算充電狀態(SOC)時，若經量測電壓係A，充電的正確狀態變為B。然而，當假設開電路電壓的曲線不在形狀上改變時，得自電壓A的充電狀態變為B'，且充電狀態的估算精準度降低。通常，在量測充電狀態時，充電狀態的初值係藉由參考開電路電壓而得到，且因此可能藉由使用以如第一實施例所示之方式計算的開電路電壓以高精準度量測充電狀態。
因此，根據第一實施例，可能精準地掌握經充電容量及開電路電壓之間的關係而無需實行特定充電/放電等、隨使用改變的關係、及以高精準度估算充電狀態。
在此第一實施例中，雖然已描述蓄電池的陰極及陽極各者係以一種活性材料形成的情形，該描述也可應用於蓄電池之陰極及陽極的一者係以二或多種活性材料形成的蓄電池。另外，當預先準備將蓄電池101的活性材料量儲存於其中的資料庫時，開電路電壓計算單元108能藉由使用儲存在資料庫中的活性材料量計算指示在電池的預定電壓 範圍內蓄電池的開電路電壓及經充電容量之間的關係的函數。
(第二實施例)
充電狀態(SOC)係表示目前由該電池保持之電荷量相較於該電池的全部充電容量之百分比的指示器。因此，為精準地得到充電狀態，必需精準地掌握全部充電容量。因此，在第二實施例中，藉由使用在第一實施例中計算的開電路電壓及經充電容量之間的關係而計算電池的容量及充電狀態。
圖9係顯示根據第二實施例的電池狀態計算裝置之組態的圖。圖9所示的電池狀態計算裝置200包括蓄電池101、負載或電源供應102、電流偵測器103、電壓偵測器104、函數資訊資料庫105、充電曲線記錄單元106、活性材料量計算單元107、開電路電壓計算單元108、容量計算單元109、及充電狀態計算單元110。應注意在電池狀態計算裝置200中，藉由使用與第一實施例所示之圖1中的參考數字等同的參考數字而標示的組件與第一實施例的組件等同，且因此在此處省略彼等的詳細描述。
在下文中，描述將以聚焦在與第一實施例不同之容量計算單元109及充電狀態計算單元110上的方式提供。
容量計算單元109基於指示由開電路電壓計算單元108計算的開電路電壓及經充電容量之間的關係的函數，藉由彼此比較由該函數指示的開電路電壓及電池的預定電 壓範圍(下限電壓及上限電壓)而計算蓄電池101的容量。
圖10係顯示開電路電壓計算單元108及容量計算單元109之處理流程的流程圖，且係藉由將容量計算單元109的處理步驟1215加至上述第一實施例所示之開電路電壓計算單元108的處理而得到的流程圖。在步驟1215中，容量計算單元109藉由計算在開電路電壓超過電池之預定上限電壓時的經充電容量qn及在開電路電壓超過電池之預定下限電壓時的經充電容量qn0之間的差qn-qn0而計算電池的容量(全部充電容量)。
充電狀態計算單元110藉由使用藉由開電路電壓計算單元108計算的開電路電壓及經充電容量之間的關係及容量計算單元109計算的電池的容量而計算蓄電池101的充電狀態。
圖11顯示充電狀態計算單元110之處理的流程。充電狀態計算單元110從步驟1301開始處理，在步驟1302中從容量計算單元109取得與容量有關的資訊，並在步驟1303中從開電路電壓計算單元108取得指示開電路電壓及經充電容量之間的關係的函數。
其次，在步驟1304中，充電狀態計算單元110藉由使用方程式4及方程式5從藉由電壓偵測器104偵測的端電壓及在步驟1303取得之指示開電路電壓及經充電容量之間的關係的函數計算充電狀態的初值SOC(0)。
q 0=g(E bat ) (方程式4)
g( )...指示開電路電壓及經充電容量之間的關係之函數的反函數
Ebat...無負載狀態中的電池端電壓
FCC...藉由容量計算單元計算的容量
充電狀態計算單元110藉由將迴路1305中之步驟1306的處理重複至充電/放電終止而保持更新充電狀態。
在步驟1306中，充電狀態計算單元110藉由使用方程式6計算在時間t的充電狀態SOC(t)。
△t...從時間t-1至t的經過時間
如上文所述，根據第二實施例，可能藉由使用容量及蓄電池的開電路電壓及經充電容量之間的關係而精準地計算蓄電池的充電狀態，其隨時間改變。
(第三實施例)
通常，雖然電池組係以藉由將複數個電池彼此連接而形成的組裝電池組的型式使用，包括在組裝電池組中的各電池針對諸如製造時在品質上的不均勻或在使用時由溫度變化導致退化狀態上的不均勻的原因而在容量上變化。因此，在第三實施例中，實行包括在組裝電池組中之各電池的開電路電壓的估算。
圖12係顯示根據第三實施例的電池狀態計算裝置之 組態的圖。圖12所示的電池狀態計算裝置300包括串聯連接的N個蓄電池101-1至101-N、負載或電源供應102、電流偵測器103、電壓偵測器104b、函數資訊資料庫105、充電曲線記錄單元106b、活性材料量計算單元107b、及開電路電壓計算單元108b。應注意在電池狀態計算裝置300中，藉由使用與第一實施例所示之圖1中的參考數字等同的參考數字而標示的組件與第一實施例的組件等同，且因此在此處省略彼等的詳細描述。
圖12所示的電池狀態計算裝置300與電池狀態計算裝置100的不同在於裝置300具有將N個蓄電池101-1至101-N串聯連接的組態。在電流偵測器103中，流經串聯連接之電池的電流係在一位置量測，且因此電流偵測器103的組態等同於電池狀態計算裝置100中的電流偵測器103。另一方面，電壓偵測器104b量測N個蓄電池(在下文中，也稱為電池)101-1至101-N各者之陰極端及陽極端間的電壓。
充電曲線記錄單元106b記錄在充電時或在放電時各電池的電流及電壓。圖13顯示充電曲線記錄單元106b之處理的流程。在充電曲線記錄單元106b及上述第一實施例所示的充電曲線記錄單元106之間的處理上的不同係在步驟1002b中記錄各電池的電壓。
活性材料量計算單元107b對蓄電池101-1至101-N的各充電歷史實行上述第一實施例所示之活性材料量計算單元107的處理，並計算包括N組之陰極最初經充電容 量、陰極質量值、陽極最初經充電容量、陽極質量值、及內部電阻值的參數組。
開電路電壓計算單元108b對蓄電池101-1至101-N各者實行上述第一實施例所示之開電路電壓計算單元108的處理，並計算各者指示開電路電壓及經充電容量之間的關係的N組函數。
因此，根據第三實施例，可能精準地掌握開電路電壓及經充電容量之間的關係，及包括在組裝電池組中的各電池組電池的容量，該關係及容量隨使用改變。
(第四實施例)
在第四實施例中，包括在組裝電池組中之各電池的容量及充電狀態係藉由使用在第三實施例中計算之組裝電池組中的各電池的開電路電壓及經充電容量之間的關係而計算。
圖14係顯示根據第四實施例的電池狀態計算裝置之組態的圖。顯示於圖14中的電池狀態計算裝置400包括串聯連接的N個蓄電池101-1至101-N、負載或電源供應102、電流偵測器103、電壓偵測器104b、函數資訊資料庫105、充電曲線記錄單元106b、活性材料量計算單元107b、開電路電壓計算單元108b、容量計算單元109b、充電狀態計算單元110b、及顯示單元111。應注意在電池狀態計算裝置400中，藉由使用與上述第二實施例所示之電池狀態計算裝置200或與上述第三實施例所示之電池狀 態計算裝置300等同的參考數字而標示的組件與第二實施例或第三實施例的組件等同，且因此在此處省略彼等的詳細描述。
容量計算單元109b計算N個蓄電池101-1至101-N的N個容量。容量計算單元109b基於藉由上述第三實施例的開電路電壓計算單元108b計算之電池的開電路電壓及經充電容量之間的關係對N個電池101-1至101-N各者計算容量。
充電狀態計算單元110b對各蓄電池101-1至101-N實施上述第二實施例所示之充電狀態計算單元110的處理、計算N個充電狀態、並將彼等輸出至顯示單元111。
顯示單元111係諸如CRT、或LCD等的顯示裝置，並以數值圖或藉由色彩將藉由充電狀態計算單元110b計算之各電池的充電狀態顯示在螢幕上。應注意在需要時可顯示各電池的容量。
根據第四實施例，可能精準地掌握包括在組裝電池組中之各電池的充電狀態。
(第五實施例)
上述第四實施例組態成在實施蓄電池之充電後計算開電路電壓及容量，並藉由使用計算資訊估算充電狀態。在第五實施例中，儲存與在先前充電時計算之開電路電壓及容量有關的資訊，並藉由使用此資訊實施充電狀態的估算，直到實施下次充電。
圖15係顯示根據第五實施例的電池狀態計算裝置之組態的圖。圖15所示的電池狀態計算裝置500係藉由將開電路電壓/容量儲存單元112加至上述第四實施例所示的電池狀態計算裝置400而形成的裝置。
開電路電壓計算單元108c對蓄電池101-1至101-N各者實行上述第一實施例所示之開電路電壓計算單元108的處理、計算各者指示開電路電壓及經充電容量之間的關係的N組函數、並將計算結果儲存在開電路電壓/容量儲存單元112中。
容量計算單元109c基於藉由上述第三實施例之開電路電壓計算單元108b對各蓄電池101-1至101-N計算的開電路電壓及經充電容量之間的關係計算N個容量值，並將計算結果儲存在開電路電壓/容量儲存單元112中。
圖16顯示開電路電壓計算單元108c及容量計算單元109c之處理的流程。與上述第二實施例所示之容量計算單元109及上述第四實施例所示之容量計算單元109b的不同在於將步驟1216加至處理。在步驟1216中，開電路電壓計算單元108c及容量計算單元109c將指示開電路電壓及經計算經充電容量之間的關係的函數與具有各電池數(1至N)的經計算容量關聯，並將結果儲存在開電路電壓/容量儲存單元112中。
充電狀態計算單元110c藉由使用藉由開電路電壓計算單元108c計算之開電路電壓及經充電容量之間的關係及藉由開電路電壓計算單元108c及容量計算單元109c計 算的電池容量，對各蓄電池101-1至101-N計算蓄電池的充電狀態，並儲存在開電路電壓/容量儲存單元112中。
圖17顯示充電狀態計算單元110c之處理的流程。當容量計算單元109c的處理完成及/或電池狀態計算裝置500的執行開始時，充電狀態計算單元110c從步驟1301開始處理。更具體地說，該處理在開始使用停留在充電狀態中的電池時，而非在完成充電時，執行。與上述第二實施例之範例中所示的充電狀態計算單元110及上述第四實施例所示之充電狀態計算單元110b的不同在於在步驟1302c及步驟1303c中，與容量及開電路電壓有關的資訊係從開電路電壓/容量儲存單元112取得。亦即，充電狀態計算單元110c能藉由使用儲存在開電路電壓/容量儲存單元112中之與容量及開電路電壓有關的資訊而迅速地計算充電狀態，直到實行下次充電。
因此，根據上述第五實施例，甚至當蓄電池在充電後並未連續地使用時，可能精準地掌握包括在組裝電池組中之各電池的充電狀態。應注意可將開電路電壓/容量儲存單元112加至電池狀態計算裝置200，並可實行相似處理。
當已然描述特定實施例時，此等實施例僅已藉由例示方式呈現，且未企圖限制本發明的範圍。實際上，本文描述的新奇實施例可能以各種其他形式體現；此外，可能無須脫離本發明的精神而以本文描述之該等實施例的形式產生各種省略、替代、及改變。隨附之申請專利範圍及彼等 的等效範圍意圖涵蓋落在本發明之範圍及精神內的此種形式或修改。
100‧‧‧電池狀態計算裝置
101‧‧‧蓄電池
102‧‧‧負載或電源供應
103‧‧‧電流偵測器
104‧‧‧電壓偵測器
105‧‧‧函數資訊資料庫
106‧‧‧充電曲線記錄單元
107‧‧‧活性材料量計算單元
108‧‧‧開電路電壓計算單元

Claims (16)

  1. 一種電池狀態計算裝置，包含：電壓偵測器，組態成偵測蓄電池的端電壓；電流偵測器，組態成偵測流經該蓄電池的電流；資料庫，組態成儲存指示活性材料的電壓及經充電容量之間的關係的函數；活性材料量計算單元，組態成藉由參照至該資料庫並藉由使用在充電或放電該蓄電池的同時由該電壓偵測器偵測的該電壓及由該電流偵測器偵測之該電流而計算該蓄電池的活性材料量；及開電路電壓計算單元，組態成藉由參照至該資料庫並藉由使用由該活性材料量計算單元計算的該活性材料量而計算指示該蓄電池的開電路電壓及經充電容量之間的關係的函數。
  2. 如申請專利範圍第1項的裝置，更包含組態成基於由該開電路電壓計算單元計算的該函數而計算該蓄電池之容量的容量計算單元。
  3. 如申請專利範圍第2項的裝置，更包含組態成藉由使用由該開電路電壓計算單元計算的該函數及由該容量計算單元計算的該容量而計算該蓄電池之充電狀態的充電狀態計算單元。
  4. 如申請專利範圍第3項的裝置，更包含組態成儲存由該開電路電壓計算單元計算的該函數及由該容量計算單元計算之該容量的儲存單元，其中 該充電狀態計算單元藉由使用儲存在該儲存單元中的該函數及該容量而計算該蓄電池的該充電狀態。
  5. 如申請專利範圍第1項的裝置，其中該活性材料量計算單元藉由參照該資料庫並使用設定為變數的該活性材料量實施迴歸計算而計算該蓄電池的該活性材料量。
  6. 如申請專利範圍第2項的裝置，其中該容量計算單元藉由比較由該開電路電壓計算單元計算之該函數所指示的開電路電壓及該蓄電池的預定電壓範圍而計算該容量。
  7. 如申請專利範圍第4項的裝置，更包含組態成顯示該蓄電池之該容量或該充電狀態的顯示單元。
  8. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該蓄電池係包含複數個電池的經組裝電池，該電壓偵測器偵測該複數個電池的端電壓，該活性材料量計算單元對該複數個電池計算各電池的活性材料量，且該開電路電壓計算單元基於由該活性材料量計算單元計算的各電池的該活性材料量，及各電池之該活性材料的電壓及經充電容量之間的關係對該複數個電池計算指示各電池之開電路電壓及經充電容量之間的關係的函數。
  9. 如申請專利範圍第8項的裝置，更包含組態成基於由該開電路電壓計算單元計算之各電池的該函數對該複數個電池計算各電池之容量的容量計算單元。
  10. 如申請專利範圍第9項的裝置，更包含組態成藉 由使用由該開電路電壓計算單元計算之各電池的該函數及由該容量計算單元計算之各電池的該容量對該複數個電池計算各電池之充電狀態的充電狀態計算單元。
  11. 如申請專利範圍第10項的裝置，更包含組態成儲存由該開電路電壓計算單元計算的該函數及由該容量計算單元計算之該容量的儲存單元，其中該充電狀態計算單元藉由使用儲存在該儲存單元中的該函數及該容量而計算該蓄電池的該充電狀態。
  12. 如申請專利範圍第8項的裝置，其中該活性材料量計算單元藉由參照該資料庫並使用設定為變數的該活性材料量實施迴歸計算而計算該蓄電池的該活性材料量。
  13. 如申請專利範圍第9項的裝置，其中該容量計算單元藉由比較由該開電路電壓計算單元計算之該函數所指示的開電路電壓及該蓄電池的預定電壓範圍而計算該容量。
  14. 如申請專利範圍第11項的裝置，更包含組態成顯示該蓄電池之該容量或該充電狀態的顯示單元。
  15. 一種電池狀態計算裝置，包含：資料庫，組態成儲存蓄電池的活性材料量；及開電路電壓計算單元，組態成藉由使用儲存在該資料庫中的該活性材料量計算指示在預定電壓範圍中之該蓄電池的開電路電壓及經充電容量之間的關係的函數。
  16. 一種電池狀態計算方法，包含：偵測蓄電池的端電壓； 偵測流經該蓄電池的電流；提供組態成儲存指示活性材料的電壓及經充電容量之間的關係之函數的資料庫；藉由參照該資料庫並藉由使用在充電或放電該蓄電池的同時偵測的該電壓及偵測的該電流而計算該蓄電池的活性材料量；及藉由參照該資料庫並藉由使用該經計算活性材料量而計算指示該蓄電池的開電路電壓及經充電容量之間的關係的函數。
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