计算装置和计算方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请基于2014年3月17日提交的日本专利申请No. 2014-053134,并且要求其 优先权的权益，通过引用的方式将该日本专利申请的全部内容并入本文中。
技术领域
[0003] 本文中描述的实施例总体上涉及用于计算可充电电池的内部状态参数的计算装 置和计算方法。
【背景技术】
[0004] 以往已经提出了通过对可充电电池的充电曲线执行回归分析来估计可充电电池 的内部状态的技术。然而，在这种回归分析中，尤其是在以高速率对可充电电池进行充电 时，难以以高准确度估计可充电电池的内部状态，并且在活性材料的扩散阻力小的情况下 不考虑扩散阻力的影响。另一方面，如果在估计可充电电池的内部状态时考虑活性材料的 扩散电阻的影响，则所需的计算量和工作区（暂时用于数据处理的存储区）将增大。
【发明内容】
[0005] 实施例的目的在于提供在抑制所需计算量和工作区的增大的同时能够高度准确 地估计可充电电池的内部状态的计算装置和计算方法。
[0006] 根据实施例，计算装置包括第一计算器、第二计算器和第三计算器。第一计算器对 包括第一电极和第二电极的可充电电池的端子电压值中的时间变化执行回归分析，以计算 包括至少第一电极的活性材料量和初始充电容量的内部状态参数。第二计算器基于内部状 态参数来计算预定范围内的上限充电容量，所述上限充电容量基于可充电电池的开路电压 达到上限电压时的充电容量。第三计算器将第一电极的活性材料量改变为固定值，并且基 于固定值和上限充电容量来重新计算第一电极的初始充电容量。
[0007] 根据实施例，可以提供能够在抑制所需计算量和工作区的增大的同时高度准确地 估计可充电电池的内部状态的计算装置和计算方法。
【附图说明】
[0008] 图1是示出根据第一实施例的计算装置的方框图。
[0009] 图2是示出耦合到图1中所示的计算装置的电池设备的方框图。
[0010] 图3是图2中的可充电电池可能发生的S0C(充电状态）移位的说明图。
[0011] 图4是示出由图1中所示的上限充电容量计算器执行的计算上限充电容量的过程 的流程图。
[0012] 图5是示出由图1中所示的初始充电容量计算器执行的计算初始充电容量的过程 的流程图。
[0013] 图6是由图1中所示的初始充电容量计算器执行的计算初始充电容量的过程的说 明图。
[0014] 图7是由图1中所示的容量计算器执行的容量计算过程的说明图。
[0015]图8是示出由图1中所示的函数信息数据库管理的描述可充电电池的充电容量与 阴极处的电势之间的关系的函数的曲线图。
[0016] 图9是示出由图1中所示的函数信息数据库管理的描述可充电电池的充电容量与 阳极处的电势之间的关系的函数的曲线图。
[0017] 图10是示出描述在对可充电电池进行充电的周期期间的电压和电流的时间变化 的函数的曲线图。在由图1中所示的测量数据库管理的数据的基础上绘制该曲线图。
[0018] 图11是示出图1中所示的计算装置的操作的流程图。
[0019] 图12是示出图1中所示的计算装置的效果的曲线图。
[0020] 图13是图12的局部放大图。
【具体实施方式】
[0021] 以下将参考附图来描述实施例。在附图中，由相同的相应附图标记来表示相同的 构成元件，因此将省略对它们的赘述。
[0022] (第一实施例）
[0023] 图1中示出了根据第一实施例的计算装置。计算装置10包括CPU(中央处理单 元）110、RAM (随机存取存储器）120 (其可以被RWM (读写存储器）120替代）、通信接口 130、 输入接口 140、输出接口 150、R0M(只读存储器）和储存器170。计算装置10上可以包括用 于测量时间的计时器和用于安装外部存储设备（例如，SD卡和USB(通用串行总线）存储 器等）的接口。
[0024] 计算装置10通过通信接口 130采集来自电池设备20的各种测量的数据（例如， 电压、电流、充电容量等）。计算装置10基于所采集的测量的数据来计算电池设备20的包 括将在下面进行描述的内部状态参数的各种参数（例如，开路电压、容量等）。
[0025] CPU 110预先读取存储在ROM 160中的各种程序、将程序加载到RAM120、并且执行 程序，由此将计算装置10用作各种功能单元（内部状态参数计算器161、上限充电容量计算 器162、初始充电容量计算器163和容量计算器164)。然而，可以使用诸如专用电路之类的 硬件来实施这些功能单元中的一些或全部。
[0026] CPU 110可以包括具有RAM功能的内置存储器。CPU 110可以包括一个以上的CPU。
[0027] 在CPU 110执行各种程序时，将RAM 120用作工作区。例如，RAM 120暂时存储根 据各种程序进行处理所需的数据。
[0028] 通信接口 130与电池设备20交换数据。具体地，通信接口 130接收来自电池设备 20的测量数据。例如，可以使用路由器等来实施通信接口 130。通信接口 130可以执行与 电池设备20的有线通信或无线通信。通信接口 130可以在可单向通信的网络或可双向通 信的网络（例如，CAN(控制区域网）、以太网）上与电池设备20通信。
[0029] 输入设备30经由输入接口 140连接到计算装置10。输入接口 140可以具有输入 控制功能，以在将从输入设备30接收的输入信号转换成CPU 110可识别的形式之后，将该 输入信号供应到计算装置10。应当注意，可以使用例如端子等来实施输入接口 140,但是在 将输入设备30直接耦合到计算装置10中的线路的情况下可以省略输入接口 140。
[0030] 输出接口 150将输出设备40连接到计算装置10。例如，如果输出设备40是显示 设备，则CPU 110可以例如经由输出接口 150来控制用于显示设备的显示控制器。或者，设 置在计算装置10外部的显示控制器（例如，图形板）可以控制显示设备。
[0031] ROM 160存储各种程序。具体地，ROM 160存储使CPU 110用作内部状态参数计算 器161、上限充电容量计算器162、初始充电容量计算器163和容量计算器164的程序。
[0032] ROM 160可以存储例如以下程序：显示程序，其用于将图像数据作为人能够识别 的文本和图片显示在输出设备40上；转换程序，其用于将数据转换成输出设备40所支持 的形式；以及信息寄存程序，其用于在预定时间处将输出设备40输出的数据存储在储存器 170中。
[0033] 可以利用不同类型的存储介质替代ROM 160。这种存储介质优选为不可重写数 据的暂态存储介质，但是也可以是能够根据需要读写数据的存储介质（例如，半导体存储 器）。
[0034] 在诸如硬盘驱动器（HDD)之类的非易失性存储介质中实施储存器170。应当注意， 储存器170并不总是被实施为非易失性介质；也可以将其实施为诸如闪速存储器之类的半 导体存储器或HDD与半导体存储器的组合。此外，可以单独地或整体地对ROM 160和储存 器170进行配置。
[0035] 储存器170中产生了包括函数信息数据库171、测量数据库172和计算结果数据库 173的各种数据库。储存器170还可以存储由CPU 110执行的计算过程所需的数据。也可 以在设置在云计算系统中的计算装置10外部的存储设备而不是储存器170上产生这些各 种各样的数据库。在该情况下，可以省略储存器170。
[0036] 函数信息数据库171例如以表格形式管理可充电电池的充电容量与阴极处的电 势之间的关系以及可充电电池的充电容量与阳极处的电势之间的关系。也可以以诸如函 数、值和查找表之类的其它形式来存储这些关系。图8示出了描述可充电电池的充电容量 与阴极处的电势之间的关系的函数，并且图9示出了描述可充电电池的充电容量与阳极处 的电势之间的关系的函数。
[0037] 测量数据库172以表格形式管理诸如电流、电压和充电容量之类的可充电电池的 测量与测量时间之间的关系。例如，可以将测量时间设置为符合预定测量间隔。例如，CPU 110可以在测量数据库172中查询属于可充电电池的充电或放电周期的多个测