专利名称：放电末期电压修正装置和放电末期电压修正方法
技术领域：
本发明涉及一种对并联连接体的放电末期电压进行修正的放电末期电压修正装置和放电末期电压修正方法，该并联连接体是对钠硫电池的单电池或者单电池的串联连接体进行并联连接得到的。
背景技术：
专利文献I和专利文献2涉及使钠硫电池放电中止的放电末期电压的修正。专利文献I的放电末期电压的修正如下将内部电阻分离为欧姆电阻和极化电
阻，并从放电末期释放电压减去放电电流和欧姆电阻的乘积以及实施了延时处理的放电电流和极化电阻的乘积来作为放电末期电压。另外，专利文献2的放电末期电压的修正如下从放电末期释放电压减去内部电阻和放电电流的乘积来作为放电末期电压。通过充放电循环数和正常并联数来修正内部电阻。现有技术文献专利文献专利文献I :特开2008-251291号公报专利文献2 :特开2000-182662号公报
发明内容
发明要解决的课题现有的放电末期电压的修正存在的问题是，因内部电阻得不到恰当的修正而放电末期电压得不到恰当的修正。这是因为存在现有技术的充放电循环数和正常并联数没有正确反映内部电阻的情况。本发明是为了解决该问题而提出的，其目的在于提供一种放电末期电压能够得到恰当修正的放电末期电压修正装置和放电末期电压修正方法。解决课题的方法为了解决以上所述的课题，第I发明是一种放电末期电压修正装置，其对将钠硫电池的单电池或单电池的串联连接体并联连接的第I并联连接体的放电末期电压进行修正，其特征在于，所述装置具备放电深度推导部，按照每次充放电循环推导第I并联连接体的放电深度；增量推导部，按照每次充放电循环推导等效循环数的增量，所述等效循环数随着由所述放电深度推导部推导的放电深度变深而变大；等效循环数推导部，对由所述增量推导部推导的增量进行合计并推导等效循环数；信息保持部，对表示释放电压和放电深度之间关系的信息进行保持；第I绝对充放电深度推导部，参照由所述信息保持部保持的信息而推导与第I并联连接体放电结束后的释放电压对应的第I并联连接体的放电深度作为绝对充放电深度；第2绝对充放电深度推导部，参照由所述信息保持部保持且由所述第I绝对充放电深度推导部参照的信息，而推导与第2并联连接体放电结束后的释放电压对应的第2并联连接体的放电深度作为绝对充放电深度，所述第2并联连接体串联连接于第I并联连接体上；比推导部，在假定第I并联连接体的正常并联数与第2并联连接体的正常并联数相同的情况下，推导第2并联连接体从放电开始放电至由所述第2绝对充放电深度推导部推导的绝对充放电深度为止的容量对于第I并联连接体从放电开始放电至由所述第I绝对充放电深度推导部推导的绝对充放电深度为止的容量的比；正常并联数推导部，由所述比推导部推导的比乘以第2并联连接体的正常并联数而推导第I并联连接体的正常并联数；欧姆电阻修正部，使第I并联连接体的欧姆电阻的估算值随着由所述等效循环数推导部推导的等效循环数增加而增加，并使第I并联连接体的欧姆电阻的估算值随着由所述正常并联数推导部推导的正常并联数减少而增加；放电末期电压修正部，从放电末期释放电压中减去第I并联连接体的放电电流和由所述欧姆电阻修正部修正的第I并联连接体的欧姆电阻的估算值的乘积、以及实施了延时处理的第I并联连接体的放电电流和第I并联连接体的极化电阻的乘积来作为放电末期电压。第2发明是在第I发明的放电末期电压修正装置中，所述增量推导部使得增量对于放电深度的增加系数随着由所述放电深度推导部推导的放电深度变深而变小。第3发明是在第I或第2发明的放电末期电压修正装置中，所述欧姆电阻修正部使得欧姆电阻的估算值对于等效循环数的增加系数随着由所述等效循环数推导部推导的等效循环数增加而变小。第4发明是一种放电末期电压修正方法，其对钠硫电池的单电池或单电池串联连接体进行并联连接的第I并联连接体放电末期电压进行修正，其特征在于，所述方法包括(a)按照每次充放电循环推导第I并联连接体的放电深度的工序；(b)按照每次充放电循环推导等效循环数的增量的工序，所述等效循环数随着在所述工序(a)中推导的放电深度变深而变大；(C)对在所述工序(b)中推导的增量进行合计并推导等效循环数的工序；(d)参照表示释放电压和放电深度之间关系的信息而推导与第I并联连接体的放电结束后的释放电压对应的第I并联连接体的放电深度作为绝对充放电深度的工序；(e)参照在所述工序(d)中参照的信息，而推导与第2并联连接体放电结束后的释放电压对应的第2并联连接体的放电深度作为绝对充放电深度的工序，所述第2并联连接体串联连接于第I并联连接体上；(f)在假定第I并联连接体的正常并联数与第2并联连接体的正常并联数相同的情况下，推导第2并联连接体从放电开始放电至在所述工序(e)中推导的绝对充放电深度为止的容量对于第I并联连接体从放电开始放电至在所述工序(d)中推导的绝对充放电深度为止的容量的比的工序；(g)在所述工序(f)中推导的比乘以第2并联连接体的正常并联数而推导第I并联连接体的正常并联数的工序；(h)使第I并联连接体的欧姆电阻的估算值随着在所述工序(C)中推导的等效循环数增加而增加，并使第I并联连接体的欧姆电阻的估算值随着在所述工序(g)中推导的正常并联数减少而增加的工序；(i)从放电末期释放电压中减去第I并联连接体的放电电流和在所述工序(g)中修正的第I并联连接体的欧姆电阻的估算值的乘积、以及实施了延时处理的第I并联连接体的放电电流和第I并联连接体的极化电阻的乘积来作为放电末期电压的工序。发明效果若采用本发明，欧姆电阻得到正确的修正，因此放电末期电压得到正确的修正。
图I是模块的电路图。图2是模块和模块控制装置的方框图。图3是控制部的方框图。图4是说明在不考虑极化电阻而修正放电末期电压时的缺点的图。图5是说明在不考虑极化电阻而修正放电末期电压时的优点的图。图6是表示放电电流的时间变化的图。图7是表示等效循环数和欧姆电阻之间的优选关系的图表。图8是表示放电深度和等效循环数增量之间的优选关系的图表。图9是表示电池块的释放电压和构成电池块的单电池的放电深度之间关系的图。
具体实施例方式以下的详细说明和附图使本发明的目的、特征、局面以及优点更明确。(钠硫电池的模块1102)图I是钠硫电池的模块1102的电路图。如图I所示，模块1102是串联连接电池块1104的串联连接体，电池块1104是并联连接组列1106的并联连接体，组列1106是串联连接单电池1108的直接连接体。图I表示了电池块1104的串联连接数为4的情况，但电池块1104的串联连接数根据模块的规格而增减。对全部电池块1104而言，组列1106的并联连接数NP相同，对全部组列1106而言，单电池1108的串联连接数NS相同。组列1106的并联连接数NP和单电池1108的串联连接数NS也根据模块的规格而增减。典型地，组列1106的并联连接数NP和单电池1108的串联连接数NS为2以上。但是，在单电池1108的串联连接数NS为I的情况下，即，在电池块1104为单电池1108的并联连接体的情况下也可以实施后述的欧姆电阻RO的修正。(控制装置1002的概要)图2是控制模块1102及模块1102的充放电的优选实施方案的控制装置1002的方框图。如图2所示，控制装置1002具备测定各电池块1104的电压的电压计测部1004 ；计测模块1102的充放电电流的电流计测部1006 ;测定各电池块1104的温度的温度计测部1008 ;双向转换器1010，在从模块1102向电力系统1902供应电力时进行直流到交流的变换并在从电力系统1902向模块1102供应电力时进行交流到直流的变换；控制部1012，获得电压计测部1004、电流计测部1006以及温度计测部1008的计测结果并控制双向转换器1010。模块1102为电池块1104的串联连接体，因此由电流计测部1006计测出的模块1102的充放电电流视为电池块1104的充放电电流。(放电的中止)如果从电压计测部1004获得的电池块1104的电压小于放电末期电压VL，则控制部1002通过控制双向转换器1010中止模块1102的放电。(控制部1012的概要)图3是控制部1012的方框图。图3的各电池块至少可以通过在具备CPU和存储器的嵌入式计算机中运行程序来实现，也可以通过硬件来实现。
(放电末期电压修正部1020)如图3所示，控制部1012具备用于修正放电末期电压VL的放电末期电压修正部1020。放电末期电压修正部1020将模块1102的内部电阻R分离为欧姆电阻RO和极化电阻RP。根据式(I)，放电末期电压修正部1020从放电末释放电压VLOC减去由电流计测部1006得到的电池块1104的放电电流I和电池块1104的欧姆电阻RO的乘积I X R0、以及对电池块1104的放电电流I实施了延时处理的放电电流ITD和电池块1104的极化电阻RP的乘积ITDXRP来作为放电末期电压VL。(式I)Vl = Vloc-Ixro-ItdxrPw(I)放电电流I是由电流计测部1006计测出的实测值，是时间函数。延时处理是对时
间取积分平均、移动平均等的处理。实施了延时处理的放电电流ITD是反映过去的放电电流I的运算值，是时间函数。欧姆电阻RO是根据电池块1104的等效循环数CY和正常并联数NPS估算的估算值。极化电阻RP为设定值。(考虑极化电阻RP而修正放电末期电压VL的优点)图4是说明在不考虑极化电阻RP而修正放电末期电压VL时的缺点的图。图5是说明在考虑极化电阻RP而修正放电末期电压VL时的优点的图。图4和图5是表示电池块1104的电压V和放电末期电压VL的时间变化的图表。图6是表示电池块1104的放电电流I的时间变化的图表。在图6中所示的电池块1104的放电被中止的时刻TS之前，如图4和图5所示，电池块1104的电压V随着时间而降低，并且时刻TS以后，电池块1104的电压V随着时间而恢复。因此，不考虑极化电阻RP而修正放电末期电压VL时，如图4所示，放电末期电压VL在时刻TS急剧上升，因此，即使在时刻TS之前电池块1104的电压V不低于放电末期电压VL，在时刻TS之后电池块1104的电压V也会低于放电末期电压VL。另外，考虑极化电阻RP而修正放电末期电压VL时，如图5所示，放电末期电压VL在时刻TS并未急剧上升，因此，即使在时刻TS之前电池块1104的电压V不低于放电末期电压VL，在时间TS之后电池块1104的电压V也很少会低于放电末期电压VL。也就是说，抑制了对放电末的误检测。(欧姆电阻修正部IO22)如图3所示，控制部1012还具备修正欧姆电阻RO的欧姆电阻修正部1022。欧姆电阻修正部1022使欧姆电阻RO随着由等效循环数推导部1028推导的等效循环数CY的增加而增加，并使欧姆电阻RO随着由正常并联数推导部1038推导的正常并联数NPH的减少而增加。所谓的“推导”是指，根据运行控制程序的嵌入式计算机中的算式的运算、根据表的转换、根据模拟运算电路的运算等处理。(等效循环数CY)等效循环数CY是，在每次充放电循环反复进行与额定容量大致相同容量的放电时，电池块1104劣化至大致相同的劣化程度为止的充放电循环数。等效循环数CY取不同于实际充放电循环数的值，也可以取自然数以外的值。等效循环数CY随着充放电循环数增加而增加。各充放电循环的等效循环数CY的增量A CY取O至I的值，其随着放电深度DD变深而变大。等效循环数CY与充放电循环数相比更恰当地反映电池块1104的劣化。因此，如果基于等效循环数CY来修正欧姆电阻RO，则欧姆电阻RO得到正确的修正，从而使放电末期电压VL得到正确修正。(正常并联数NPH)正常并联数NPH是当电池块1104为只由正常组列1106构成的并联连接体时得到相同容量的组列1106的并联数。正常并联数NPH取不同于组列1106的实际并联数NP的
值，也可以取自然数以外的值。(等效循环数CY和欧姆电阻RO的关系)图7是表示正常并联数NPH无变化时的等效循环数CY和欧姆电阻RO之间的优选关系的图表。优选地，如图7所示，与等效循环数CY小于阈值TCY时相比，等效循环数CY
大于阈值TCY时欧姆电阻RO对于等效循环CY的增加系数dRO/dCY，即图7中图表的斜率更小。这样，通过使增加系数dRO/dCY随着等效循环数CY增加而变小，使欧姆电阻RO得到正确的修正，因此放电末期电压VL得到正确的修正。增加系数dRO/dCY和阈值TCY的具体值由单电池1108的规格决定。不仅将增加系数dRO/dCY转换为2阶段，也可以转换为3阶段以上。(欧姆电阻RO的修正式的例子)对欧姆电阻RO的修正式的例子进行说明。但是，也可以采用在此说明的修正式以外的修正式。如式(2)所示，欧姆电阻RO是依赖于等效循环数CY和正常并联数NPH的第I项和依赖于模块1102的温度TEMP的第2项之和。设定值K1、K2、K3由单电池1108的规格决定。温度TEMP是由温度计测部1008计测的实测值，是时间函数。(式2)
NSRO=KIxRCN- ITEMP-K21 xK3x——￠2)
NP在等效循环数CY小于阈值TCY时，依赖于等效循环数CY和正常并联数NPH的第I项的可变因子RCN根据式(3)推导，在等效循环数CY为阈值TCY以上时根据式(4)推导。可变因子RCN为等效循环数CY的一次函数，为正常并联数NPH的负一次函数。设定值K4、K5、K6、K7由单电池1108的规格决定。为了使增加系数dRO/dCY在等效循环数CY大于阈值时比等效循环数CY小于阈值时更小，使设定值K7比设定值K5更小。(式3)
NPRCN= (K4+ K5KCY) K —^— (CYXTGY)….:3)
NPH(式4)
NPRCN= kK64HT/x(CY—TCY}1x - H'CYSCY;…(4)
+ + NPH(等效循环数CY的推导)如图3所示，为了推导等效循环数CY，控制部1012具备放电深度推导部1024，按每次充放电循环推导电池块1104的放电深度DD ;增量推导部1026，按每次充放电循环推导等效循环数CY的增量△ CY ;推导等效循环数CY的等效循环数推导部1028。(放电深度推导部1024)
根据式(5)，放电深度推导部1024，将电池块1104的放电电流I对时间t进行从放电开始时的TO到放电完成时的Tl为止的积分，并推导以放电容量(Ah)表示的放电深度DC。为减少误差，放电电流I小于阈值期间可以停止放对电电流I的积分。(式5)
权利要求
1.一种放电末期电压修正装置，对将钠硫电池的单电池或单电池的串联连接体并联连接的第I并联连接体的放电末期电压进行修正，其特征在于，所述装置具备 放电深度推导部，按照每次充放电循环推导第I并联连接体的放电深度； 增量推导部，按照每次充放电循环推导等效循环数的增量，所述等效循环数随着由所述放电深度推导部推导的放电深度变深而变大； 等效循环数推导部，对由所述增量推导部推导的增量进行合计并推导等效循环数； 信息保持部，对表示释放电压和放电深度之间关系的信息进行保持； 第I绝对充放电深度推导部，参照由所述信息保持部保持的信息而推导与第I并联连接体放电结束后的释放电压对应的第I并联连接体的放电深度作为绝对充放电深度； 第2绝对充放电深度推导部，参照由所述信息保持部保持且由所述第I绝对充放电深度推导部参照的信息，而推导与第2并联连接体放电结束后的释放电压对应的第2并联连接体的放电深度作为绝对充放电深度，所述第2并联连接体串联连接于第I并联连接体上； 比推导部，在假定第I并联连接体的正常并联数与第2并联连接体的正常并联数相同的情况下，推导第2并联连接体从放电开始放电至由所述第2绝对充放电深度推导部推导的绝对充放电深度为止的容量对于第I并联连接体从放电开始放电至由所述第I绝对充放电深度推导部推导的绝对充放电深度为止的容量的比； 正常并联数推导部，由所述比推导部推导的比乘以第2并联连接体的正常并联数而推导第I并联连接体的正常并联数； 欧姆电阻修正部，使第I并联连接体的欧姆电阻的估算值随着由所述等效循环数推导部推导的等效循环数增加而增加，并使第I并联连接体的欧姆电阻的估算值随着由所述正常并联数推导部推导的正常并联数减少而增加； 放电末期电压修正部，从放电末期释放电压中减去第I并联连接体的放电电流和由所述欧姆电阻修正部修正的第I并联连接体的欧姆电阻的估算值的乘积、以及实施了延时处理的第I并联连接体的放电电流和第I并联连接体的极化电阻的乘积来作为放电末期电压。
2.权利要求I所述的放电末期电压修正装置，其中，所述增量推导部使得增量对于放电深度的增加系数随着由所述放电深度推导部推导的放电深度变深而变小。
3.权利要求I或权利要求2所述的放电末期电压修正装置，其中所述欧姆电阻修正部使得欧姆电阻的估算值对于等效循环数的增加系数随着由所述等效循环数推导部推导的等效循环数增加而变小。
4.一种放电末期电压修正方法，对钠硫电池的单电池或单电池串联连接体进行并联连接的第I并联连接体放电末期电压进行修正，其特征在于，所述方法包括 (a)按照每次充放电循环推导第I并联连接体的放电深度的工序； (b)按照每次充放电循环推导等效循环数的增量的工序，所述等效循环数随着在所述工序(a)中推导的放电深度变深而变大； (C)对在所述工序(b)中推导的增量进行合计并推导等效循环数的工序； (d)参照表示释放电压和放电深度之间关系的信息而推导与第I并联连接体的放电结束后的释放电压对应的第I并联连接体的放电深度作为绝对充放电深度的工序；(e)参照在所述工序(d)中参照的信息，而推导与第2并联连接体放电结束后的释放电压对应的第2并联连接体的放电深度作为绝对充放电深度的工序，所述第2并联连接体串联连接于第I并联连接体上； (f)在假定第I并联连接体的正常并联数与第2并联连接体的正常并联数相同的情况下，推导第2并联连接体从放电开始放电至在所述工序(e)中推导的绝对充放电深度为止的容量对于第I并联连接体从放电开始放电至在所述工序(d)中推导的绝对充放电深度为止的容量的比的工序； (g)在所述工序(f)中推导的比乘以第2并联连接体的正常并联数而推导第I并联连接体的正常并联数的工序； (h)使第I并联连接体的欧姆电阻的估算值随着在所述工序 (C)中推导的等效循环数增加而增加，并使第I并联连接体的欧姆电阻的估算值随着在所述工序(g)中推导的正常并联数减少而增加的工序； (i)从放电末期释放电压中减去第I并联连接体的放电电流和在所述工序(g)中修正的第I并联连接体的欧姆电阻的估算值的乘积、以及实施了延时处理的第I并联连接体的放电电流和第I并联连接体的极化电阻的乘积来作为放电末期电压的工序。
全文摘要
提供一种放电末期电压得到恰当的修正的放电末期电压修正装置和放电末期电压修正方法。放电末期电压修正部从放电末期释放电压(VLOC)中减去电池块的放电电流(I)和电池块的欧姆电阻(RO)的乘积(I×RO)、以及对电池块放电电流(I)实施了延时处理的放电电流(ITD)和电池块极化电阻(RP)的乘积(ITD×RP)来作为放电末期电压(VL)。欧姆电阻(RO)随着等效循环数(CY)增加而增加，并随着正常并联数(NPH)减少而增加。各充放电循环的等效循环数(CY)的增量(ΔCY)随着放电深度(DD)越深而越大。基准电池块的容量(CPR)对于对象电池块的容量(CPS)的比乘以基准电池块的正常并联数(NPHR)，由此推导正常并联数(NPH)。
文档编号H01M10/44GK102804479SQ20108002760
公开日2012年11月28日 申请日期2010年3月30日 优先权日2009年6月29日
发明者古田一人, 平井直树, 生田庆太 申请人:日本碍子株式会社