专利名称：锂离子可再充电电池的电池容量检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于即使在其全部电池容量在时间的逝去之后减小的情况下也以高准确度检测锂离子可再充电电池(或锂离子二次电池)的全部充电容量的装置。
背景技术：
通常，锂离子可再充电电池的全部电池容量在时间的逝去之后根据锂离子可再充电电池的损耗而减小。有必要检测充电容量对于首次使用锂离子可再充电电池时的全部充电容量的减小量以获知用新锂离子可再充电电池替换锂离子可再充电电池的时间。为了以高准确度检测锂离子可再充电电池充电容量的减小量，有必要以高准确度检测其损耗之后锂离子可再充电电池的全部充电容量。例如，存在公开了传统技术的两个传统专利文件I 和2。传统专利文件I是日本专利特许公开No. JP 2009-296699，传统专利文件2是日本专利特许公开 No. JP2009-129644。在专利文件I中公开的传统技术中，暂时停止对可再充电电池充电的过程,检测可再充电电池的电压斜率，其中，电压斜率表明以充电过程的停止之后检测的可再充电电池的端子电压为基础每单位时间的电压下降率。因为可再充电电池端子电压的电压下降率在停止对可再充电电池充电的过程时具有陡峭的斜率，所以可以认为在电压下降率与荷电状态(SOC)之间存在稳固的关系。此事实使得可以基于电压下降率与SOC之间的关系检测可再充电电池的S0C。另一方面，因为专利文件2中公开的传统技术使用具有由内部电阻的SOC从属性小的橄榄石类型的材料制成的正电极的可再充电电池(或蓄电池)，所以可以提供宽广SOC 范围内IV(电流电压)特性稳定的电池。当此可再充电电池的电压改变率超过示出可再充电电池的S0C(%)与端子电压(V)之间关系的特性曲线上的预定值时，通过使用不大于阈值的平坦电压范围内的积分电流值执行SOC估计，通过使用可再充电电池的电压改变率超过阈值时的电压执行SOC估计。然而，传统专利文件I中公开的传统技术需要在检测可再充电电池的SOC时停止对可再充电电池充放电的过程。这降低了使用消耗可再充电电池电力的负载装置的效率。在传统专利文件2公开的传统技术中，因为基于平坦电压范围在阈值电压以下的 SOC 15%至95%范围内的积分电流值来估计可再充电电池的S0C，所以可能减小检测可再充电电池的SOC的检测准确度。因此有必要在接近除了 SOC 15%至95%范围以外可再充电电池的完全放电情况或完全充电情况的情况下执行SOC补偿。然而，构建可再充电电池的完全充电情况或完全放电情况花费长时间段。又进一步地，可以使用SOC 15%至95%范围内的电池以构建可再充电电池的完全充电情况或完全放电情况。在此情形中，难以以高准确度检测可再充电电池的S0C。这引起未在时间的逝去后可再充电电池全部电池容量的损耗之后以高准确度检测可再充电电池的全部充电容量的问题
发明内容
因此期望提供一种用于在不减小使用锂离子可再充电电池的负载装置的效率的情况下在时间的逝去中锂离子可再充电电池的全部电池容量的损耗之后以高准确度检测锂离子可再充电电池(或锂离子二次电池)全部电池容量的电池容量检测装置。示范性实施例提供了一种检测锂离子可再充电电池的电池容量的电池容量检测装置。锂离子可再充电电池具有拐点。存在至少两个拐点。每个拐点表明电池电压与作为锂离子可再充电电池的剩余电池容量的荷电状态(SOC)之间相关性的改变。特别地，相关性的改变在SOC 10%至90%的范围内。在电池容量检测装置中，拐点检测部件检测电压检测部件检测的锂离子可再充电电池的电压改变率超过预定阈值的点作为拐点。电流积分部件对锂离子可再充电电池的充放电电流进行积分作为积分电流值。电池容量检测部件在拐点检测部件检测到拐点时从容量表获取所检测的拐点对应的电池容量作为第一电池容量。 在电池容量检测部件中的容量表中，拐点和电池容量一一对应关联。电池容量检测部件把电流积分部件从拐点检测部件检测到拐点时的时间至电压检测部件检测的电池电压达到锂离子可再充电电池的全部充电电压时的时间所积分的积分电流值设置成第二电池容量。 电池容量检测部件计算锂离子可再充电电池的全部充电容量。因为具有以上结构的电池容量检测装置在拐点检测部件检测到拐点时从以上容量表获取锂离子可再充电电池的电池容量，并使用所获取的电池容量作为第一电池容量， 所以此第一电池容量以高准确度对应于从零至锂离子可再充电电池的拐点处的电荷所测量的锂离子可再充电电池的正确充电容量。又进一步地，因为电池容量检测装置使用从检测到拐点时的时间至锂离子可再充电电池的电压变成全部充电电压时的时间的积分电流值作为第二电池容量，所以所获得的第二电池容量以高准确度对应于从检测到第二拐点时的时间至锂离子可再充电电池的电压达到全部充电电压时的时间的充电容量。第一电池容量和第二电池容量的总和成为锂离子可再充电电池的正确全部充电容量。因为具有以上结构的装置避免暂时停止锂离子可再充电电池以获得锂离子可再充电电池的当前全部充电容量，所以可以增进使用锂离子可再充电电池的各种负载装置的可使用性。又进一步地，即使在锂离子可再充电电池的全部充电容量在时间的逝去之后损耗的情况下，电池容量检测装置也以高准确度检测锂离子可再充电电池的全部充电容量。换言之，即使锂离子可再充电电池在时间的逝去之后损耗，电池容量检测装置也可以以高准确性检测锂离子可再充电电池的全部充电容量。
将参照附图通过示例描述本发明的优选、非限制性实施例，其中图I是示出了根据本发明示范性实施例的使用能够检测锂离子可再充电电池的电池容量的电池容量检测装置的电池系统结构的方框图；图2是示出了图I中示出的锂离子可再充电电池的相对于S0C(% )的电池电压V 对应的端子开路电压曲线VL的视图；图3是示出了锂离子可再充电电池的电池容量Ah与电压改变率dV/dt之间关系的一个示例的视图，特别地，示出了第一电池容量Ihl的范围和第二电池容量Ih2的范围的一个示例；图4是示出了锂离子可再充电电池的电池容量Ah与电压改变率dV/dt之间关系的另一示例的视图，特别地示出了第一电池容量Ihl的范围和第二电池容量Ih2的范围的另一示例；以及图5是说明检测锂离子可再充电电池全部充电容量的过程的流程图。
具体实施例方式在下文中，将参照附图描述本发明的各种实施例。在各种实施例的以下描述中，相似附图标记或标号遍及数个图指定相似或等同组件部分。示范性实施例将参照图I至图5对根据本发明示范性实施例的检测锂离子可再充电电池(或锂离子二次电池)电池容量的电池容量检测装置给出描述。图I是示出了装备有电池容量检测装置的电池系统10的结构的方框图。电池容量检测装置检测根据示范性实施例的锂离子可再充电电池11的电池容量。电池系统10包括串联的多个电池(cell)lla、llb、. . .、llm、以及Iln(形成锂离子可再充电电池)，中央处理单元(CPU) 21、电流检测部件31以及充放电控制部件41。多个电
池IlaUlb.....11m、以及Iln串联并形成锂离子可再充电电池作为组装电池。CPU 21作
为能够检测锂离子可再充电电池11电池容量的电池容量检测装置。电流检测部件31检测去往锂离子可再充电电池11的充电电流或来自锂离子可再充电电池11的放电电流。充放电控制部件41通过电流检测部件31连接到锂离子可再充电电池11。充放电控制部件41 连接到负载装置51。充放电控制部件41是可以从商用电源52脱离的元件。在示范性实施例中，锂离子可再充电电池11的正电极至少包含具有橄榄石结构的锂金属磷酸盐(lithium metal phosphate)。又进一步地,锂金属磷酸盐具有化学式 LiMPO4,其中，M是Mn、Fe、Co和Ni中的至少一个。图2是示出了相对于图I中示出的锂离子可再充电电池11的S0C(% )的电池电压V对应的端子开路电压曲线VL的视图。SOC表明锂离子可再充电电池11的荷电状态。如图2中所示，特性曲线(作为端子电压放电曲线)示出了具有橄榄石结构的锂离子可再充电电池11中相对于S0C(%)的电池电压(V)。在图2中，竖直线表明锂离子可再充电电池11两个电极端子之间的电池电压(V)，水平线表明锂离子可再充电电池11的剩余能源量(作为剩余容量)。作为剩余容量的剩余能源量对应于锂离子可再充电电池11的荷电状态(SOC)。如图2中的端子开路电压曲线VL所示，当电池电压是全部充电电压FV的
3.6V时，锂离子可再充电电池11的SOC具有100%的完全充电状态。另外，虽然电池电压 V的斜率具有端子开路电压曲线VL中SOC 10%至90%范围内的平滑曲线，但在SOC 10% 至90%范围内存在具有大斜率角度的、由图2中标记Pla和P2a指明的拐点。如图2中所示，根据示范性实施例的具有橄榄石结构的锂离子可再充电电池11具有两个拐点范围。然而，本发明的范围不限于示范性实施例。例如，如果它在SOC 10%至 90%范围内具有至少一个拐折范围或更多个拐折范围，使用不具有任何橄榄石结构的锂离子可再充电电池是可接受的。负载装置51是消耗电力的装置，如，车载电机、车载混合电机、空气调节系统、商用空气调节系统和电力装置。负载装置51在接收从锂离子可再充电电池11提供的电力后执行预定操作。当接收到从CPU 21提供的充放电指示时，充放电控制部件41指示锂离子可再充电电池11向负载装置51提供(或放电)电力，以及指示锂离子可再充电电池11接收(或充电)从商用电力源52提供的电力。以从商用电力源提供的电力对锂离子可再充电电池 11充电。特别地，以恒定电流对锂离子可再充电电池11充电(恒定电流充电)。如果负载装置51是诸如车载混合电机的能够生成电力的装置，则有必要控制负载装置11以恒定电流向锂离子可再充电电池11提供电力。CPU 21包括电压检测部件22、拐点检测部件23、电流积分部件24、电池容量检测部件25和电池容量损耗计算部件26。电压检测部件22检测锂离子可再充电电池11两个电极之间的电压(或电池电压)，以及把检测的电压输出到电池容量检测部件25。进一步地，电压检测部件22计算电压改变率dV/dT作为每单位时间电池电压Vt的改变率，以及把计算结果输出到拐点检测部件23。图3是示出了电压改变率dV/dt、锂离子可再充电电池的电池容量(Ah)、第一电池容量Ihl与第二电池容量Ih2之间关系的一个示例的视图。在示范性实施例中，当电池电压VT是跟踪相对于图2中示出的S0C(% )的端子开路电压曲线VL的电压时，电压改变率 dV/dt变成与图3中示出的锂离子可再充电电池11电池容量(Ah)的关系中附图标记A I 或A 2指明的曲线(作为电压改变率曲线)。电压改变率曲线AVl不出了在首次使用锂尚子可再充电电池时未充分使用锂尚子可再充电电池11时初始状态的电压改变率dV/dt。电压改变率曲线AV2示出了时间的预定逝去和锂离子可再充电电池11损耗之后的电压改变率dV/dt。在首次使用锂离子可再充电电池11时，如图2中示出的端子开路电压曲线VL所指明的，SOC在全部充电电压FV是3. 6V(FV = 3. 6V)时变成100%。如图3中示出的电压改变率曲线AVl所指明的，锂离子可再充电电池11在5. 5Ah的电池容量处达到它的全部充电容量。另一方面，如图2中示出的电压改变率曲线AV2所指明的，锂离子可再充电电池 11在时间的预定逝去之后在4. OAh的电池容量处达到它的全部充电容量。特别地，锂离子可再充电电池11的全部充电容量通过时间的预定逝去在电压改变率曲线AV2中变成小于首次使用锂离子可再充电电池11时5. 5Ah全部充电容量的
4.OAh。然而，电压改变率曲线A V2在3. OAh电池容量附近的范围期间大致等于电压改变率曲线AV1。拐点检测部件23基于从电压检测部件22传送的电压改变率dV/dt检测拐点。如图3中所示，拐点检测部件23检测电压改变率曲线AVl和电压改变率曲线 A V2中的每个指明的电压改变率dV/dt作为在电压改变率dV/dt超过预定阈值Vth时的拐点Pl或P2。拐点检测部件23把所检测的拐点P (Pl或P2)传送给电池容量检测部件25。 使用预定阈值Vth以检测电压改变率dV/dt在与另一范围相比较时以清楚示出曲线斜向角度的预定倾斜角度或预定斜率角度改变的点。相应地，超过阈值Vth的点成为拐点Pl或 P2。因为拐点Pl或P2存在于图2中示出的拐折范围Pla和P2a中，所以可以检测电压改变率dV/dt与电池容量Ah之间的相关性。电流积分部件24继而对锂离子可再充电电池11充电时的充电电流进行积分，并继而从积分充电电流中减去放电电流。即，电流积分部件24执行充放电电流的积分。电流积分部件24对充放电电流I积分和把当前积分电流值Ih传送给电池容量检测部件25。电池容量检测部件25具有容量表25a，在容量表25a中，图3中示出的第一拐点Pl 和相应电池容量(例如，IAh)——对应关联，第二拐点P2和相应电池容量(例如，4. 3Ah) 一一对应关联。在接收到从拐点检测部件23传送的关于拐点P的信息后，电池容量检测部件25在从电流积分部件24提供的积分电流值Ih在图3中示出的预定第一电池容量范围 Wl内(例如，I. 5Ah至2. 5Ah的范围内)时判定拐点P是第一拐点Pl。进一步地，电池容量检测部件25在从电流积分部件24提供的积分电流值Ih在图3中示出的预定第二电池容量范围W2内(例如，3. 8Ah至4. 8Ah的范围内)时判定拐点P是第二拐点P2。当判定结果表明拐点P是第一拐点Pl时，电池容量检测部件25参考容量表25a， 以及存储第一拐点Pl对应的IAh电池容量作为图3中示出的第一电池容量Ihl。进一步地， 电池容量检测部件25存储接收到从拐点检测部件23传送的拐点P时的积分电流值Iha，以及通过从在从电压检测部件22传送的电池电压VT变成全部充电电压FV时的积分电流值 Ihb中减去存储了的积分电流值而获得图3中示出的第二电池容量Ih2(例如，3Ah)。进一步地，电池容量检测部件25把3Ah的所获得的第二电池容量Ih2和IAh的先前存储的第一电池容量Ihl相加以获得4Ah的全部充电容量IhFb。电池容量检测部件25把获得的全部充电容量作为当前全部充电容量IhFb输出到电池容量损耗计算部件26。图4是示出了电压改变率dV/dt、锂离子可再充电电池11的电池容量(Ah)、第一电池容量Ihl与第二电池容量Ih2之间关系的另一示例的视图。另一方面，当判定结果表明拐点P是第二拐点P2时，电池容量检测部件25参考容量表25a，以及存储第二拐点P2对应的4. 3Ah电池容量作为图4中示出的第一电池容量Ihl。进一步地，电池容量检测部件 25存储接收到从拐点检测部件23传送的拐点P时的积分电流值Iha，以及通过从在从电压检测部件22传送的电池电压VT变成全部充电电压FV时的积分电流值Ihb中减去存储了的积分电流值Iha而获得图4中示出的第二电池容量Ih2(例如，I. 2Ah)。进一步地，电池容量检测部件25把I. 2Ah的所获得的第二电池容量Ih2和4. 3Ah的先前存储的第一电池容量Ihl相加以获得5. 5Ah的全部充电容量IhFb。电池容量检测部件25把获得的全部充电容量作为当前全部充电容量IhFb输出到电池容量损耗计算部件26。又进一步地，在第一拐点Pl的检测之后，电池容量检测部件25把第二拐点P2对应的第一电池容量Ihl覆盖到第一拐点Pl对应的第一电池容量Ihl上。当电池电压VT在第一拐点Pl的判定之后未达到全部充电电压FV时已经存储了此第一拐点P1，电池容量检测部件25在接收到从拐点检测部件23传送的后续拐点P后检测到第二拐点P2。电池容量检测部件25如同先前过程一样，计算第二电池容量Ih2，以及随后获得全部充电容量IhFa。电池容量损耗计算部件26预先存储首次使用锂离子可再充电电池11时的全部充电容量IhFa。电池容量损耗计算部件26从预先存储了的首次使用锂离子可再充电电池11 时的全部充电容量IhFa(例如，5. 5Ah)中减去从电池容量检测部件25传送的当前全部充电容量IhFb (例如，4Ah)。电池容量损耗计算部件26计算当前全部充电容量相对于首次使用锂离子可再充电电池时全部充电容量的百分比。在此情形中，电池容量损耗计算部件26获得73%的百分比。电池容量损耗计算部件26随后从100%中减去73%，以及获得23%作为锂离子可再充电电池11损耗之后的电池容量。
当CPU 21执行检测锂离子可再充电电池11全部充电容量的过程时，CPU 21指示充放电控制部件41向负载装置51输出充放电指示是可接受的。在此情形中，当接收到从充放电控制部件41传送的充放电指示时，负载装置51消耗锂离子可再充电电池11的电力。 在电压检测部件22检测的电池电压VT变得低于第一拐点Pl之后，CPU 21检测锂离子可再充电电池11的电池容量是可接受的。图5是说明电池系统10检测锂离子可再充电电池11全部充电容量的过程的流程图。在以下示范性实施例中，锂离子可再充电电池11的特性为首次使用锂离子可再充电电池时图2中示出的端子开路电压曲线VL。CPU 21中电池容量检测部件25的容量表 25a存储其中第一拐点Pl对应于IAh的电池容量(电池容量=IAh)以及第二拐点P2对应于4. 3Ah的电池容量(电池容量=4. 3Ah)的数据项。电池容量损耗计算部件26存储
5.5Ah的数据作为全部充电容量IhFa。进一步地，锂离子可再充电电池11在时间的逝去之后进入全部充电容量的损耗情况。在以上情况下执行检测锂离子可再充电电池11全部充电容量的过程时，在负载装置 51不工作的诸如夜晚的时间范围期间把充放电控制部件41的电力插头插入到商用电源52插座。首先，在步骤SI中，CPU 15指示充放电控制部件41，以通过充放电控制部件41把锂离子可再充电电池11的电力提供给负载装置51。在步骤S2中，CPU 21检测由电压检测部件22检测的锂离子可再充电电池11的电池电压VT是否小于第一拐点Pl对应的电压。当步骤S2中的检测结果表明锂离子可再充电电池11的电池电压VT小于第一拐点Pl时，操作流程去往步骤S3。在步骤S3中，CPU 21把充电指示输出到充放电控制部件41，以使得充放电控制部件41指示商用电源52以恒定电流量把它的电力提供给锂离子可再充电电池11。这使得可以以恒定电流量把电力充电到锂离子可再充电电池11。在步骤S4中，电压检测部件22检测对锂离子可再充电电池11充电时锂离子可再充电电池11两个端子之间的电池电压VT，以及检测电压改变率dV/dt作为每单位时间电池电压VT的改变率。图3中示出的电池容量Ah对应的电压改变率曲线AVl指明电压改变率dV/dt。电压检测部件22把计算的电压改变率dV/dt输出到拐点检测部件23。电压检测部件22把检测的电池电压VT输出到电池容量检测部件25。在步骤S5中，当拐点检测部件23检测到电压改变率dV/dt超过预定阈值Vth的拐点P时，拐点检测部件23把关于检测到的拐点P的数据输出到电池容量检测部件25。当接收到关于检测到的拐点P的数据时，电池容量检测部件25检测所接收的拐点P是否等于第一拐点P1。当从电流积分部件24传送的积分电流值Ih在范围为I. 5Ah至2. 5Ah的第一电池容量范围Wl内时，电池容量检测部件25判定拐点P是第一拐点Pl。当在步骤S5中检测结果表明拐点P等于第一拐点Pl时，操作流程去往步骤S6。在步骤S6中，电池容量检测部件25参考容量表25a，以及查找和获取第一拐点Pl 对应的IAh电池容量。电池容量检测部件25存储IAh的所获取的电池容量作为第一电池容量Ihl。同时，电池容量检测部件25存储电池容量检测部件25接收到从拐点检测部件 23传送的拐点P时的积分电流值Iha。
接下来，在步骤S7中，电池容量检测部件25判定从电压检测部件22传送的电池电压VT是否变成全部充电电压FV。当在步骤S7的检测结果表明电池电压VT达到全部充电电压FV时，操作流程去往步骤S8。在步骤S8中，电池容量检测部件25在电池电压VT达到全部充电电压FV时从自电流积分部件24提供的积分电流值Ihb中减去步骤S6中存储的积分电流值Iha。在步骤 S7中，电池容量检测部件25获得锂离子可再充电电池的第二电池容量Ih2(例如，3Ah)。接下来，在步骤S9中，第二电池容量检测部件25把3Ah的第二电池容量Ih2和 IAh的第一电池容量Ihl相加，以及把相加结果(即，4Ah的当前全部充电容量IhFb)输出到电池容量损耗计算部件26。在步骤SlO中，电池容量损耗计算部件26将接收的当前全部充电容量IhFb除以存储了的首次使用锂离子可再充电电池时的全部充电容量(例如，5.5Ah)。S卩，电池容量损耗计算部件26执行4/5. 5的除法和获得0. 73的相除结果。电池容量损耗计算部件26把 0. 73的相除结果转换为73%的百分比，以及从100%中减去73%的百分比。S卩，电池容量损耗计算部件26获得27%的电池容量损耗率。如先前所述，可以认为示范性实施例中使用的锂离子可再充电电池11在10%至 90 %范围内作为剩余容量的SOC范围期间具有至少一个拐点或更多个拐点，其中，拐点清楚表明电池电压与SOC之间的相关性，剩余容量表明锂离子可再充电电池11中剩余的残余电力。作为用以检测锂离子可再充电电池11电池容量的电池容量检测装置的CPU 21具有电压检测部件22、拐点检测部件23和电流积分部件24。电压检测部件22检测锂离子可再充电电池11的电压改变率dV/dt和电池电压VT。在电压改变率dV/dt超过预定阈值时， 拐点检测部件23检测由电压检测部件22检测的电压改变率dV/dt作为拐点P。电流积分部件24对锂离子可再充电电池11的充放电电流I积分作为积分电流值Ih。进一步地，CPU 21具有装备有容量表25a的电池容量检测部件25。电池容量检测部件25获得锂离子可再充电电池11的全部充电容量IhFb。即，锂离子可再充电电池11的电池容量和拐点Pl在容量表25a中一一对应关联。电池容量检测部件25获取关于拐点检测部件23检测到拐点Pl时拐点Pl对应的电池容量的数据作为第一电池容量Ihl。电池容量检测部件25将由电流积分部件24从检测到拐点Pl时的时间至电压检测部件22检测的电池电压VT达到全部充电电压FV时的时间获得的积分电流值Ihl确定为第二电池容量 Ih2。电池容量检测部件25把第二电池容量Ih2和第一电池容量Ihl相加以获得全部充电容量IhFb。CPU 21的此结构在拐点检测部件23检测到拐点Pl时，使得可以查找容量表25a 中锂离子可再充电电池11的电池容量。在容量表中,拐点Pl和电池容量(例如，IAh)此时一一对应关联。CPU 21获取容量表25a中找到的电池容量并使用所获得的电池容量作为第一电池容量Ihl。这使得可以具有第一电池容量Ihl以高准确度在零至拐点P的范围内对应于充电容量IAh的关系。进一步地，CPU 21使用从检测到拐点Pl时的时间至电池电压达到全部充电电压时的时间获得的积分电流值Ih作为第二电池容量Ih2。S卩，第二电池容量 Ih2从检测到拐点时的时间至电池电压达到全部充电电压时的时间以高准确性对应于充电容量。相应地，可以通过把第一电池容量Ihl和第二电池容量Ih2相加而以高准确度获得
10锂离子可再充电电池11的全部充电容量IhFb。传统电池容量检测装置需要在检测到可再充电电池的全部充电容量时停止负载装置的操作。另一方面，作为根据示范性实施例的电池容量检测装置的CPU 21没有必要在获得全部充电容量IhFb时暂时停止锂离子可再充电电池11的充放电操作。这使得可以轻松操控使用诸如锂离子二次电池的可再充电电池11的负载装置。又进一步地，即使在可再充电电池11的全部充电容量在逝去的时间之后减小和损耗的情况下，也如先前详细所述，作为根据示范性实施例的电池容量检测装置的CPU 21 可以以高准确度检测全部充电容量IhFb。换言之，根据示范性实施例的电池容量检测装置即使在可再充电电池11随着使用的时间而损耗了的情况下也可以以高准确度检测可再充电电池11的全部充电容量。在存在从电池容量的零侧计数的诸如第一拐点Pl和第二拐点P2的至少两个或更多个拐点、以及电压检测部件22检测的电池电压在拐点检测部件23检测到第一拐点Pl之后未达到全部充电电压、以及拐点检测部件23检测到第二拐点P2的情形中，电池容量检测部件25查找容量表25a中第二拐点P2对应的电池容量，以及使用所找到的电池容量作为第一电池容量Ihl。根据示范性实施例的电池容量检测装置的此结构使得可以暂时检测第一拐点Pl 和获得在第一拐点Pl检测时间的电池容量。此后，当在电池电压VT未达到全部充电电压的时段期间检测到第二拐点P2时把第二拐点P2对应的电池容量覆盖第一电池容量Ihl上。 即，当存在多个拐点P时，因为暂时检测到接近电池容量零(第一拐点Pl侧)的拐点、以及即使在锂离子可再充电电池11损耗的情况下也在全部充电容量IhFb未减小到小于最接近首次使用锂离子可再充电电池11时全部充电容量IhFb的拐点(第二拐点P2)的值时在电池电压未达到全部充电电压的范围期间检测到第二拐点P2，所以使用第二拐点P2对应的电池容量作为第一电池容量Ihl。相应地，即使在存在多个拐点P的情况下，根据示范性实施例的电池容量检测装置也可以通过使用所检测的拐点P以高准确度检测可再充电电池 11的全部充电容量IhFb。又进一步地，根据示范性实施例的电池容量检测装置具有CPU 21和充放电控制部件41以执行锂离子可再充电电池11的放电至电池容量小于拐点Pl对应的电池容量的状态。因为在锂离子可再充电电池11的电池容量随着老化而损耗或减小到小于拐点 P电池容量的电池容量之后检测全部充电容量IhFb，所以具有CPU 21和充放电控制部件 41的电池容量检测装置的结构使得可以以高准确度检测拐点P和检测正确全部充电容量 IhFb。又进一步地，电池容量检测装置具有电池容量损耗计算部件26。电池容量损耗计算部件26基于通过用电池容量检测部件25检测的全部充电容量除以预先存储了的首次使用锂离子可再充电电池时的全部充电容量的相除结果计算锂离子可再充电电池11电池容量的损耗度。电池容量检测装置中的电池容量损耗计算部件26用电池容量检测部件25检测的当前全部充电容量(例如，4Ah)除以预先存储了的首次使用锂离子可再充电电池时的全部充电容量(例如，5. 5Ah)。电池容量损耗计算部件26计算当前全部充电容量相对于首次使用锂离子可再充电电池时全部充电容量的百分比。在此情形中，电池容量损耗计算部件26 获得73%的百分比。电池容量损耗计算部件26随后从100%中减去73%，以及获得27% 作为锂离子可再充电电池11损耗之后的电池容量。相应地，根据示范性实施例的电池容量检测装置可以以高准确度检测锂离子可再充电电池11的损耗度。另外，锂离子可再充电电池11可以具有至少包含具有橄榄石结构的锂金属磷酸盐的正电极。又进一步地，锂金属磷酸盐具有化学式LiMPO4,其中，M是Mn、Fe、Co和Ni中的至少一个。电池容量检测装置即使在锂离子可再充电电池11由以上结构制成的情况下也可以具有相同的效果和作用。(根据示范性实施例的用于检测锂离子可再充电电池的电池容量的电池容量检测装置的其它特征和效果)如先前所述，电池容量检测部件从容量表获取第二拐点对应的电池容量。电池容量检测部件在如下这些情况下使用获取的电池容量作为第一电池容量(I)存在从电池容量的零侧计数的诸如第一拐点和第二拐点的至少两个拐点；以及(2)电压检测部件检测的电池电压在拐点检测部件检测到第一拐点之后未达到全部充电电压；以及(3)拐点检测部件检测到第二拐点。在电池容量检测装置中，虽然检测到第一拐点一次，但在检测到第一拐点之后和电池电压达到锂离子可再充电电池的全部充电电压之前的时段期间检测到第二拐点时用第二拐点对应的电池容量替换(即，覆盖)第一拐点。S卩，当存在至少两个拐点和锂离子可再充电电池的全部充电容量即使在电池损耗了的情况下也未降低到接近首次使用锂离子可再充电电池时全部充电容量零点的拐点对应的全部充电容量时，因为即使在检测到接近电池容量零点的第一拐点一次的情况下也在达到全部充电电压的时段期间检测到第二拐点，所以电池容量检测装置使用第二拐点对应的电池容量作为第一电池容量。这使得即使在存在许多拐点的情况下也可以以高准确度基于所检测的拐点正确检测锂离子可再充电电池的全部充电容量。电池容量检测装置进一步具有控制部件。控制部件指示锂离子可再充电电池放电到小于所检测的拐点对应电压的电压。在具有以上结构的电池容量检测装置中，因为在控制部件指示锂离子可再充电电池放电到锂离子可再充电电池的电池容量从拐点对应的电池容量朝向零点移位的状态之后以高准确度检测到拐点。这使得可以以高准确度检测拐点和检测锂离子可再充电电池的正确全部充电容量。电池容量检测部件进一步具有能够预先存储首次使用锂离子可再充电电池时锂离子可再充电电池全部充电容量的电池容量损耗计算部件。电池容量损耗计算部件基于通过用电池容量检测部件检测的全部充电容量除以所存储的全部充电容量获得的值计算锂离子可再充电电池的损耗度。在具有以上结构的电池容量检测装置中，用电池容量检测部件检测的当前全部充电容量(例如，4Ah)除以预先存储的首次使用锂离子可再充电电池时的全部充电容量(例如，5. 5Ah)。电池容量检测装置计算全部充电容量相对于首次使用锂离子可再充电电池时全部充电容量的百分比( = 73%)作为相除结果( = 0.73)。电池容量检测装置通过从100 %中减去73 %的相减结果进一步获得电池容量的电池损耗度27 %。这使得可以用高准确性获得锂离子可再充电电池的正确损耗度。电池容量检测装置检测具有至少包含具有橄榄石结构的锂金属磷酸盐的正电极的锂离子可再充电电池的电池容量。这使得即使锂离子可再充电电池具有至少包含具有橄榄石结构的锂金属磷酸盐的正电极，电池容量检测装置也可以获得先前描述的同样效果和作用。在电池容量检测装置中，锂离子可再充电电池的正电极中使用的锂金属磷酸盐具有化学式LiMPO4，其中，M是Mn、Fe、Co和Ni中的至少一个。这使得即使锂离子可再充电电池的正电极具有化学式LiMPO4,电池容量检测装置也可以获得先前描述的同样效果和作用，其中，M是Mn、Fe、Co和Ni中的至少一个。虽然详细描述了本发明的具体实施例，但本领域技术人员将会明白，可以鉴于公开内容的总体教导构筑对这些细节的各种修改和替选方案。相应地，公开的特定布置意味着只是示例性的和不限于要给出所附权利要求和其所有等同物全部涵盖范围的本发明范围。
权利要求
1.一种用于检测锂离子可再充电电池的电池容量的电池容量检测装置，所述锂离子可再充电电池在作为锂离子可再充电电池的剩余电池容量的荷电状态SOC 10%至90%的范围内具有至少两个拐点，每个拐点表明电池电压与SOC之间相关性的改变，所述电池容量检测装置包括电压检测部件，用于检测锂离子可再充电电池的电池电压和电压改变率；拐点检测部件，用于检测由电压检测部件检测的锂离子可再充电电池的电压改变率超过预定阈值的点作为拐点；电流积分部件，用于对锂离子可再充电电池的充放电电流进行积分作为积分电流值；以及电池容量检测部件，具有拐点和电池容量一一对应关联的容量表，所述电池容量检测部件用于在拐点检测部件检测到拐点时从容量表获取所检测的拐点对应的电池容量作为第一电池容量，并用于把电流积分部件从拐点检测部件检测到拐点时的时间至电压检测部件检测的电池电压达到锂离子可再充电电池的全部充电电压时的时间积分的积分电流值设置成第二电池容量，并用于计算锂离子可再充电电池的全部充电容量。
2.如权利要求I所述的用于检测锂离子可再充电电池的电池容量的电池容量检测装置，其中，当存在从电池容量的零点计数的第一拐点和第二拐点的至少两个拐点时，电压检测部件检测的电池电压在拐点检测部件检测到第一拐点之后未达到全部充电电压，当拐点检测部件检测到第二拐点时，电池容量检测部件从容量表获取第二拐点对应的电池容量并使用所获取的电池容量作为第一电池容量。
3.如权利要求I所述的用于检测锂离子可再充电电池的电池容量的电池容量检测装置，进一步包括控制部件，用于指示锂离子可再充电电池放电到小于拐点处电压的电压。
4.如权利要求2所述的用于检测锂离子可再充电电池的电池容量的电池容量检测装置，进一步包括控制部件，用于指示锂离子可再充电电池放电到小于拐点处电压的电压。
5.如权利要求I所述的用于检测锂离子可再充电电池的电池容量的电池容量检测装置，进一步包括电池容量损耗计算部件，用于预先存储首次使用锂离子可再充电电池时锂离子可再充电电池的全部充电容量，以及用于基于通过用电池容量检测部件检测的全部充电容量除以所存储的全部充电容量获得的值计算锂离子可再充电电池的损耗度。
6.如权利要求2所述的用于检测锂离子可再充电电池的电池容量的电池容量检测装置，进一步包括电池容量损耗计算部件，用于预先存储首次使用锂离子可再充电电池时锂离子可再充电电池的全部充电容量，以及用于基于通过用电池容量检测部件检测的全部充电容量除以所存储的全部充电容量获得的值计算锂离子可再充电电池的损耗度。
7.如权利要求3所述的用于检测锂离子可再充电电池的电池容量的电池容量检测装置，进一步包括电池容量损耗计算部件，用于预先存储首次使用锂离子可再充电电池时锂离子可再充电电池的全部充电容量，以及用于基于通过用电池容量检测部件检测的全部充电容量除以所存储的全部充电容量获得的值计算锂离子可再充电电池的损耗度。
8.如权利要求I所述的用于检测锂离子可再充电电池的电池容量的电池容量检测装置，其中，电池容量检测部件检测具有至少包含具有橄榄石结构的锂金属磷酸盐的正电极的锂离子可再充电电池的电池容量。
9.如权利要求8所述的用于检测锂离子可再充电电池的电池容量的电池容量检测装置，其中，锂离子可再充电电池的正电极中使用的锂金属磷酸盐具有化学式LiMPO4，其中，M 是Mn、Fe、Co和Ni中的至少一个。
全文摘要
本发明公开了一种锂离子可再充电电池的电池容量检测装置，所述装置检测其SOC 10％至90％的范围内具有至少一个或更多个拐点的锂离子可再充电电池的电池容量。拐点表明电池的SOC与电池电压之间相关性的改变。在拐点检测部件检测到拐点时，该装置从容量表获取拐点对应的电池容量，并把所获取的电池容量设置成第一电池容量。电流积分部件对从检测到拐点的时间至电压检测部件检测的电池电压达到全部充电电压时的时间的电流进行积分。积分电流被用作第二电池容量。该装置把第一和第二电池容量相加，并使用相加结果作为电池的全部充电容量。
文档编号G01R31/36GK102590754SQ20121000437
公开日2012年7月18日 申请日期2012年1月9日 优先权日2011年1月11日
发明者梅本久, 粟野直实, 藤井宏纪 申请人:株式会社电装