專利名稱：鋰離子可再充電電池的電池容量檢測裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于即使在其全部電池容量在時間的逝去之后減小的情況下也以高準確度檢測鋰離子可再充電電池(或鋰離子二次電池)的全部充電容量的裝置。
背景技術：
通常，鋰離子可再充電電池的全部電池容量在時間的逝去之后根據鋰離子可再充電電池的損耗而減小。有必要檢測充電容量對于首次使用鋰離子可再充電電池時的全部充電容量的減小量以獲知用新鋰離子可再充電電池替換鋰離子可再充電電池的時間。為了以高準確度檢測鋰離子可再充電電池充電容量的減小量，有必要以高準確度檢測其損耗之后鋰離子可再充電電池的全部充電容量。例如，存在公開了傳統技術的兩個傳統專利文件I 和2。傳統專利文件I是日本專利特許公開No. JP 2009-296699，傳統專利文件2是日本專利特許公開 No. JP2009-129644。在專利文件I中公開的傳統技術中，暫時停止對可再充電電池充電的過程,檢測可再充電電池的電壓斜率，其中，電壓斜率表明以充電過程的停止之后檢測的可再充電電池的端子電壓為基礎每單位時間的電壓下降率。因為可再充電電池端子電壓的電壓下降率在停止對可再充電電池充電的過程時具有陡峭的斜率，所以可以認為在電壓下降率與荷電狀態(SOC)之間存在穩固的關系。此事實使得可以基于電壓下降率與SOC之間的關系檢測可再充電電池的S0C。另一方面，因為專利文件2中公開的傳統技術使用具有由內部電阻的SOC從屬性小的橄欖石類型的材料制成的正電極的可再充電電池(或蓄電池)，所以可以提供寬廣SOC 范圍內IV(電流電壓)特性穩定的電池。當此可再充電電池的電壓改變率超過示出可再充電電池的S0C(%)與端子電壓(V)之間關系的特性曲線上的預定值時，通過使用不大于閾值的平坦電壓范圍內的積分電流值執行SOC估計，通過使用可再充電電池的電壓改變率超過閾值時的電壓執行SOC估計。然而，傳統專利文件I中公開的傳統技術需要在檢測可再充電電池的SOC時停止對可再充電電池充放電的過程。這降低了使用消耗可再充電電池電力的負載裝置的效率。在傳統專利文件2公開的傳統技術中，因為基于平坦電壓范圍在閾值電壓以下的 SOC 15%至95%范圍內的積分電流值來估計可再充電電池的S0C，所以可能減小檢測可再充電電池的SOC的檢測準確度。因此有必要在接近除了 SOC 15%至95%范圍以外可再充電電池的完全放電情況或完全充電情況的情況下執行SOC補償。然而，構建可再充電電池的完全充電情況或完全放電情況花費長時間段。又進一步地，可以使用SOC 15%至95%范圍內的電池以構建可再充電電池的完全充電情況或完全放電情況。在此情形中，難以以高準確度檢測可再充電電池的S0C。這引起未在時間的逝去后可再充電電池全部電池容量的損耗之后以高準確度檢測可再充電電池的全部充電容量的問題
發明內容
因此期望提供一種用于在不減小使用鋰離子可再充電電池的負載裝置的效率的情況下在時間的逝去中鋰離子可再充電電池的全部電池容量的損耗之后以高準確度檢測鋰離子可再充電電池(或鋰離子二次電池)全部電池容量的電池容量檢測裝置。示范性實施例提供了一種檢測鋰離子可再充電電池的電池容量的電池容量檢測裝置。鋰離子可再充電電池具有拐點。存在至少兩個拐點。每個拐點表明電池電壓與作為鋰離子可再充電電池的剩余電池容量的荷電狀態(SOC)之間相關性的改變。特別地，相關性的改變在SOC 10%至90%的范圍內。在電池容量檢測裝置中，拐點檢測部件檢測電壓檢測部件檢測的鋰離子可再充電電池的電壓改變率超過預定閾值的點作為拐點。電流積分部件對鋰離子可再充電電池的充放電電流進行積分作為積分電流值。電池容量檢測部件在拐點檢測部件檢測到拐點時從容量表獲取所檢測的拐點對應的電池容量作為第一電池容量。 在電池容量檢測部件中的容量表中，拐點和電池容量一一對應關聯。電池容量檢測部件把電流積分部件從拐點檢測部件檢測到拐點時的時間至電壓檢測部件檢測的電池電壓達到鋰離子可再充電電池的全部充電電壓時的時間所積分的積分電流值設置成第二電池容量。 電池容量檢測部件計算鋰離子可再充電電池的全部充電容量。因為具有以上結構的電池容量檢測裝置在拐點檢測部件檢測到拐點時從以上容量表獲取鋰離子可再充電電池的電池容量，并使用所獲取的電池容量作為第一電池容量， 所以此第一電池容量以高準確度對應于從零至鋰離子可再充電電池的拐點處的電荷所測量的鋰離子可再充電電池的正確充電容量。又進一步地，因為電池容量檢測裝置使用從檢測到拐點時的時間至鋰離子可再充電電池的電壓變成全部充電電壓時的時間的積分電流值作為第二電池容量，所以所獲得的第二電池容量以高準確度對應于從檢測到第二拐點時的時間至鋰離子可再充電電池的電壓達到全部充電電壓時的時間的充電容量。第一電池容量和第二電池容量的總和成為鋰離子可再充電電池的正確全部充電容量。因為具有以上結構的裝置避免暫時停止鋰離子可再充電電池以獲得鋰離子可再充電電池的當前全部充電容量，所以可以增進使用鋰離子可再充電電池的各種負載裝置的可使用性。又進一步地，即使在鋰離子可再充電電池的全部充電容量在時間的逝去之后損耗的情況下，電池容量檢測裝置也以高準確度檢測鋰離子可再充電電池的全部充電容量。換言之，即使鋰離子可再充電電池在時間的逝去之后損耗，電池容量檢測裝置也可以以高準確性檢測鋰離子可再充電電池的全部充電容量。


將參照附圖通過示例描述本發明的優選、非限制性實施例，其中圖I是示出了根據本發明示范性實施例的使用能夠檢測鋰離子可再充電電池的電池容量的電池容量檢測裝置的電池系統結構的方框圖；圖2是示出了圖I中示出的鋰離子可再充電電池的相對于S0C(% )的電池電壓V 對應的端子開路電壓曲線VL的視圖；圖3是示出了鋰離子可再充電電池的電池容量Ah與電壓改變率dV/dt之間關系的一個示例的視圖，特別地，示出了第一電池容量Ihl的范圍和第二電池容量Ih2的范圍的一個示例；圖4是示出了鋰離子可再充電電池的電池容量Ah與電壓改變率dV/dt之間關系的另一示例的視圖，特別地示出了第一電池容量Ihl的范圍和第二電池容量Ih2的范圍的另一示例；以及圖5是說明檢測鋰離子可再充電電池全部充電容量的過程的流程圖。
具體實施例方式在下文中，將參照附圖描述本發明的各種實施例。在各種實施例的以下描述中，相似附圖標記或標號遍及數個圖指定相似或等同組件部分。示范性實施例將參照圖I至圖5對根據本發明示范性實施例的檢測鋰離子可再充電電池(或鋰離子二次電池)電池容量的電池容量檢測裝置給出描述。圖I是示出了裝備有電池容量檢測裝置的電池系統10的結構的方框圖。電池容量檢測裝置檢測根據示范性實施例的鋰離子可再充電電池11的電池容量。電池系統10包括串聯的多個電池(cell)lla、llb、. . .、llm、以及Iln(形成鋰離子可再充電電池)，中央處理單元(CPU) 21、電流檢測部件31以及充放電控制部件41。多個電
池IlaUlb.....11m、以及Iln串聯并形成鋰離子可再充電電池作為組裝電池。CPU 21作
為能夠檢測鋰離子可再充電電池11電池容量的電池容量檢測裝置。電流檢測部件31檢測去往鋰離子可再充電電池11的充電電流或來自鋰離子可再充電電池11的放電電流。充放電控制部件41通過電流檢測部件31連接到鋰離子可再充電電池11。充放電控制部件41 連接到負載裝置51。充放電控制部件41是可以從商用電源52脫離的元件。在示范性實施例中，鋰離子可再充電電池11的正電極至少包含具有橄欖石結構的鋰金屬磷酸鹽(lithium metal phosphate)。又進一步地,鋰金屬磷酸鹽具有化學式 LiMPO4,其中，M是Mn、Fe、Co和Ni中的至少一個。圖2是示出了相對于圖I中示出的鋰離子可再充電電池11的S0C(% )的電池電壓V對應的端子開路電壓曲線VL的視圖。SOC表明鋰離子可再充電電池11的荷電狀態。如圖2中所示，特性曲線(作為端子電壓放電曲線)示出了具有橄欖石結構的鋰離子可再充電電池11中相對于S0C(%)的電池電壓(V)。在圖2中，豎直線表明鋰離子可再充電電池11兩個電極端子之間的電池電壓(V)，水平線表明鋰離子可再充電電池11的剩余能源量(作為剩余容量)。作為剩余容量的剩余能源量對應于鋰離子可再充電電池11的荷電狀態(SOC)。如圖2中的端子開路電壓曲線VL所示，當電池電壓是全部充電電壓FV的
3.6V時，鋰離子可再充電電池11的SOC具有100%的完全充電狀態。另外，雖然電池電壓 V的斜率具有端子開路電壓曲線VL中SOC 10%至90%范圍內的平滑曲線，但在SOC 10% 至90%范圍內存在具有大斜率角度的、由圖2中標記Pla和P2a指明的拐點。如圖2中所示，根據示范性實施例的具有橄欖石結構的鋰離子可再充電電池11具有兩個拐點范圍。然而，本發明的范圍不限于示范性實施例。例如，如果它在SOC 10%至 90%范圍內具有至少一個拐折范圍或更多個拐折范圍，使用不具有任何橄欖石結構的鋰離子可再充電電池是可接受的。負載裝置51是消耗電力的裝置，如，車載電機、車載混合電機、空氣調節系統、商用空氣調節系統和電力裝置。負載裝置51在接收從鋰離子可再充電電池11提供的電力后執行預定操作。當接收到從CPU 21提供的充放電指示時，充放電控制部件41指示鋰離子可再充電電池11向負載裝置51提供(或放電)電力，以及指示鋰離子可再充電電池11接收(或充電)從商用電力源52提供的電力。以從商用電力源提供的電力對鋰離子可再充電電池 11充電。特別地，以恒定電流對鋰離子可再充電電池11充電(恒定電流充電)。如果負載裝置51是諸如車載混合電機的能夠生成電力的裝置，則有必要控制負載裝置11以恒定電流向鋰離子可再充電電池11提供電力。CPU 21包括電壓檢測部件22、拐點檢測部件23、電流積分部件24、電池容量檢測部件25和電池容量損耗計算部件26。電壓檢測部件22檢測鋰離子可再充電電池11兩個電極之間的電壓(或電池電壓)，以及把檢測的電壓輸出到電池容量檢測部件25。進一步地，電壓檢測部件22計算電壓改變率dV/dT作為每單位時間電池電壓Vt的改變率，以及把計算結果輸出到拐點檢測部件23。圖3是示出了電壓改變率dV/dt、鋰離子可再充電電池的電池容量(Ah)、第一電池容量Ihl與第二電池容量Ih2之間關系的一個示例的視圖。在示范性實施例中，當電池電壓VT是跟蹤相對于圖2中示出的S0C(% )的端子開路電壓曲線VL的電壓時，電壓改變率 dV/dt變成與圖3中示出的鋰離子可再充電電池11電池容量(Ah)的關系中附圖標記A I 或A 2指明的曲線(作為電壓改變率曲線)。電壓改變率曲線AVl不出了在首次使用鋰尚子可再充電電池時未充分使用鋰尚子可再充電電池11時初始狀態的電壓改變率dV/dt。電壓改變率曲線AV2示出了時間的預定逝去和鋰離子可再充電電池11損耗之后的電壓改變率dV/dt。在首次使用鋰離子可再充電電池11時，如圖2中示出的端子開路電壓曲線VL所指明的，SOC在全部充電電壓FV是3. 6V(FV = 3. 6V)時變成100%。如圖3中示出的電壓改變率曲線AVl所指明的，鋰離子可再充電電池11在5. 5Ah的電池容量處達到它的全部充電容量。另一方面，如圖2中示出的電壓改變率曲線AV2所指明的，鋰離子可再充電電池 11在時間的預定逝去之后在4. OAh的電池容量處達到它的全部充電容量。特別地，鋰離子可再充電電池11的全部充電容量通過時間的預定逝去在電壓改變率曲線AV2中變成小于首次使用鋰離子可再充電電池11時5. 5Ah全部充電容量的
4.OAh。然而，電壓改變率曲線A V2在3. OAh電池容量附近的范圍期間大致等于電壓改變率曲線AV1。拐點檢測部件23基于從電壓檢測部件22傳送的電壓改變率dV/dt檢測拐點。如圖3中所示，拐點檢測部件23檢測電壓改變率曲線AVl和電壓改變率曲線 A V2中的每個指明的電壓改變率dV/dt作為在電壓改變率dV/dt超過預定閾值Vth時的拐點Pl或P2。拐點檢測部件23把所檢測的拐點P (Pl或P2)傳送給電池容量檢測部件25。 使用預定閾值Vth以檢測電壓改變率dV/dt在與另一范圍相比較時以清楚示出曲線斜向角度的預定傾斜角度或預定斜率角度改變的點。相應地，超過閾值Vth的點成為拐點Pl或 P2。因為拐點Pl或P2存在于圖2中示出的拐折范圍Pla和P2a中，所以可以檢測電壓改變率dV/dt與電池容量Ah之間的相關性。電流積分部件24繼而對鋰離子可再充電電池11充電時的充電電流進行積分，并繼而從積分充電電流中減去放電電流。即，電流積分部件24執行充放電電流的積分。電流積分部件24對充放電電流I積分和把當前積分電流值Ih傳送給電池容量檢測部件25。電池容量檢測部件25具有容量表25a，在容量表25a中，圖3中示出的第一拐點Pl 和相應電池容量(例如，IAh)——對應關聯，第二拐點P2和相應電池容量(例如，4. 3Ah) 一一對應關聯。在接收到從拐點檢測部件23傳送的關于拐點P的信息后，電池容量檢測部件25在從電流積分部件24提供的積分電流值Ih在圖3中示出的預定第一電池容量范圍 Wl內(例如，I. 5Ah至2. 5Ah的范圍內)時判定拐點P是第一拐點Pl。進一步地，電池容量檢測部件25在從電流積分部件24提供的積分電流值Ih在圖3中示出的預定第二電池容量范圍W2內(例如，3. 8Ah至4. 8Ah的范圍內)時判定拐點P是第二拐點P2。當判定結果表明拐點P是第一拐點Pl時，電池容量檢測部件25參考容量表25a， 以及存儲第一拐點Pl對應的IAh電池容量作為圖3中示出的第一電池容量Ihl。進一步地， 電池容量檢測部件25存儲接收到從拐點檢測部件23傳送的拐點P時的積分電流值Iha，以及通過從在從電壓檢測部件22傳送的電池電壓VT變成全部充電電壓FV時的積分電流值 Ihb中減去存儲了的積分電流值而獲得圖3中示出的第二電池容量Ih2(例如，3Ah)。進一步地，電池容量檢測部件25把3Ah的所獲得的第二電池容量Ih2和IAh的先前存儲的第一電池容量Ihl相加以獲得4Ah的全部充電容量IhFb。電池容量檢測部件25把獲得的全部充電容量作為當前全部充電容量IhFb輸出到電池容量損耗計算部件26。圖4是示出了電壓改變率dV/dt、鋰離子可再充電電池11的電池容量(Ah)、第一電池容量Ihl與第二電池容量Ih2之間關系的另一示例的視圖。另一方面，當判定結果表明拐點P是第二拐點P2時，電池容量檢測部件25參考容量表25a，以及存儲第二拐點P2對應的4. 3Ah電池容量作為圖4中示出的第一電池容量Ihl。進一步地，電池容量檢測部件 25存儲接收到從拐點檢測部件23傳送的拐點P時的積分電流值Iha，以及通過從在從電壓檢測部件22傳送的電池電壓VT變成全部充電電壓FV時的積分電流值Ihb中減去存儲了的積分電流值Iha而獲得圖4中示出的第二電池容量Ih2(例如，I. 2Ah)。進一步地，電池容量檢測部件25把I. 2Ah的所獲得的第二電池容量Ih2和4. 3Ah的先前存儲的第一電池容量Ihl相加以獲得5. 5Ah的全部充電容量IhFb。電池容量檢測部件25把獲得的全部充電容量作為當前全部充電容量IhFb輸出到電池容量損耗計算部件26。又進一步地，在第一拐點Pl的檢測之后，電池容量檢測部件25把第二拐點P2對應的第一電池容量Ihl覆蓋到第一拐點Pl對應的第一電池容量Ihl上。當電池電壓VT在第一拐點Pl的判定之后未達到全部充電電壓FV時已經存儲了此第一拐點P1，電池容量檢測部件25在接收到從拐點檢測部件23傳送的后續拐點P后檢測到第二拐點P2。電池容量檢測部件25如同先前過程一樣，計算第二電池容量Ih2，以及隨后獲得全部充電容量IhFa。電池容量損耗計算部件26預先存儲首次使用鋰離子可再充電電池11時的全部充電容量IhFa。電池容量損耗計算部件26從預先存儲了的首次使用鋰離子可再充電電池11 時的全部充電容量IhFa(例如，5. 5Ah)中減去從電池容量檢測部件25傳送的當前全部充電容量IhFb (例如，4Ah)。電池容量損耗計算部件26計算當前全部充電容量相對于首次使用鋰離子可再充電電池時全部充電容量的百分比。在此情形中，電池容量損耗計算部件26獲得73%的百分比。電池容量損耗計算部件26隨后從100%中減去73%，以及獲得23%作為鋰離子可再充電電池11損耗之后的電池容量。
當CPU 21執行檢測鋰離子可再充電電池11全部充電容量的過程時，CPU 21指示充放電控制部件41向負載裝置51輸出充放電指示是可接受的。在此情形中，當接收到從充放電控制部件41傳送的充放電指示時，負載裝置51消耗鋰離子可再充電電池11的電力。 在電壓檢測部件22檢測的電池電壓VT變得低于第一拐點Pl之后，CPU 21檢測鋰離子可再充電電池11的電池容量是可接受的。圖5是說明電池系統10檢測鋰離子可再充電電池11全部充電容量的過程的流程圖。在以下示范性實施例中，鋰離子可再充電電池11的特性為首次使用鋰離子可再充電電池時圖2中示出的端子開路電壓曲線VL。CPU 21中電池容量檢測部件25的容量表 25a存儲其中第一拐點Pl對應于IAh的電池容量(電池容量=IAh)以及第二拐點P2對應于4. 3Ah的電池容量(電池容量=4. 3Ah)的數據項。電池容量損耗計算部件26存儲
5.5Ah的數據作為全部充電容量IhFa。進一步地，鋰離子可再充電電池11在時間的逝去之后進入全部充電容量的損耗情況。在以上情況下執行檢測鋰離子可再充電電池11全部充電容量的過程時，在負載裝置 51不工作的諸如夜晚的時間范圍期間把充放電控制部件41的電力插頭插入到商用電源52插座。首先，在步驟SI中，CPU 15指示充放電控制部件41，以通過充放電控制部件41把鋰離子可再充電電池11的電力提供給負載裝置51。在步驟S2中，CPU 21檢測由電壓檢測部件22檢測的鋰離子可再充電電池11的電池電壓VT是否小于第一拐點Pl對應的電壓。當步驟S2中的檢測結果表明鋰離子可再充電電池11的電池電壓VT小于第一拐點Pl時，操作流程去往步驟S3。在步驟S3中，CPU 21把充電指示輸出到充放電控制部件41，以使得充放電控制部件41指示商用電源52以恒定電流量把它的電力提供給鋰離子可再充電電池11。這使得可以以恒定電流量把電力充電到鋰離子可再充電電池11。在步驟S4中，電壓檢測部件22檢測對鋰離子可再充電電池11充電時鋰離子可再充電電池11兩個端子之間的電池電壓VT，以及檢測電壓改變率dV/dt作為每單位時間電池電壓VT的改變率。圖3中示出的電池容量Ah對應的電壓改變率曲線AVl指明電壓改變率dV/dt。電壓檢測部件22把計算的電壓改變率dV/dt輸出到拐點檢測部件23。電壓檢測部件22把檢測的電池電壓VT輸出到電池容量檢測部件25。在步驟S5中，當拐點檢測部件23檢測到電壓改變率dV/dt超過預定閾值Vth的拐點P時，拐點檢測部件23把關于檢測到的拐點P的數據輸出到電池容量檢測部件25。當接收到關于檢測到的拐點P的數據時，電池容量檢測部件25檢測所接收的拐點P是否等于第一拐點P1。當從電流積分部件24傳送的積分電流值Ih在范圍為I. 5Ah至2. 5Ah的第一電池容量范圍Wl內時，電池容量檢測部件25判定拐點P是第一拐點Pl。當在步驟S5中檢測結果表明拐點P等于第一拐點Pl時，操作流程去往步驟S6。在步驟S6中，電池容量檢測部件25參考容量表25a，以及查找和獲取第一拐點Pl 對應的IAh電池容量。電池容量檢測部件25存儲IAh的所獲取的電池容量作為第一電池容量Ihl。同時，電池容量檢測部件25存儲電池容量檢測部件25接收到從拐點檢測部件 23傳送的拐點P時的積分電流值Iha。
接下來，在步驟S7中，電池容量檢測部件25判定從電壓檢測部件22傳送的電池電壓VT是否變成全部充電電壓FV。當在步驟S7的檢測結果表明電池電壓VT達到全部充電電壓FV時，操作流程去往步驟S8。在步驟S8中，電池容量檢測部件25在電池電壓VT達到全部充電電壓FV時從自電流積分部件24提供的積分電流值Ihb中減去步驟S6中存儲的積分電流值Iha。在步驟 S7中，電池容量檢測部件25獲得鋰離子可再充電電池的第二電池容量Ih2(例如，3Ah)。接下來，在步驟S9中，第二電池容量檢測部件25把3Ah的第二電池容量Ih2和 IAh的第一電池容量Ihl相加，以及把相加結果(即，4Ah的當前全部充電容量IhFb)輸出到電池容量損耗計算部件26。在步驟SlO中，電池容量損耗計算部件26將接收的當前全部充電容量IhFb除以存儲了的首次使用鋰離子可再充電電池時的全部充電容量(例如，5.5Ah)。S卩，電池容量損耗計算部件26執行4/5. 5的除法和獲得0. 73的相除結果。電池容量損耗計算部件26把 0. 73的相除結果轉換為73%的百分比，以及從100%中減去73%的百分比。S卩，電池容量損耗計算部件26獲得27%的電池容量損耗率。如先前所述，可以認為示范性實施例中使用的鋰離子可再充電電池11在10%至 90 %范圍內作為剩余容量的SOC范圍期間具有至少一個拐點或更多個拐點，其中，拐點清楚表明電池電壓與SOC之間的相關性，剩余容量表明鋰離子可再充電電池11中剩余的殘余電力。作為用以檢測鋰離子可再充電電池11電池容量的電池容量檢測裝置的CPU 21具有電壓檢測部件22、拐點檢測部件23和電流積分部件24。電壓檢測部件22檢測鋰離子可再充電電池11的電壓改變率dV/dt和電池電壓VT。在電壓改變率dV/dt超過預定閾值時， 拐點檢測部件23檢測由電壓檢測部件22檢測的電壓改變率dV/dt作為拐點P。電流積分部件24對鋰離子可再充電電池11的充放電電流I積分作為積分電流值Ih。進一步地，CPU 21具有裝備有容量表25a的電池容量檢測部件25。電池容量檢測部件25獲得鋰離子可再充電電池11的全部充電容量IhFb。即，鋰離子可再充電電池11的電池容量和拐點Pl在容量表25a中一一對應關聯。電池容量檢測部件25獲取關于拐點檢測部件23檢測到拐點Pl時拐點Pl對應的電池容量的數據作為第一電池容量Ihl。電池容量檢測部件25將由電流積分部件24從檢測到拐點Pl時的時間至電壓檢測部件22檢測的電池電壓VT達到全部充電電壓FV時的時間獲得的積分電流值Ihl確定為第二電池容量 Ih2。電池容量檢測部件25把第二電池容量Ih2和第一電池容量Ihl相加以獲得全部充電容量IhFb。CPU 21的此結構在拐點檢測部件23檢測到拐點Pl時，使得可以查找容量表25a 中鋰離子可再充電電池11的電池容量。在容量表中,拐點Pl和電池容量(例如，IAh)此時一一對應關聯。CPU 21獲取容量表25a中找到的電池容量并使用所獲得的電池容量作為第一電池容量Ihl。這使得可以具有第一電池容量Ihl以高準確度在零至拐點P的范圍內對應于充電容量IAh的關系。進一步地，CPU 21使用從檢測到拐點Pl時的時間至電池電壓達到全部充電電壓時的時間獲得的積分電流值Ih作為第二電池容量Ih2。S卩，第二電池容量 Ih2從檢測到拐點時的時間至電池電壓達到全部充電電壓時的時間以高準確性對應于充電容量。相應地，可以通過把第一電池容量Ihl和第二電池容量Ih2相加而以高準確度獲得
10鋰離子可再充電電池11的全部充電容量IhFb。傳統電池容量檢測裝置需要在檢測到可再充電電池的全部充電容量時停止負載裝置的操作。另一方面，作為根據示范性實施例的電池容量檢測裝置的CPU 21沒有必要在獲得全部充電容量IhFb時暫時停止鋰離子可再充電電池11的充放電操作。這使得可以輕松操控使用諸如鋰離子二次電池的可再充電電池11的負載裝置。又進一步地，即使在可再充電電池11的全部充電容量在逝去的時間之后減小和損耗的情況下，也如先前詳細所述，作為根據示范性實施例的電池容量檢測裝置的CPU 21 可以以高準確度檢測全部充電容量IhFb。換言之，根據示范性實施例的電池容量檢測裝置即使在可再充電電池11隨著使用的時間而損耗了的情況下也可以以高準確度檢測可再充電電池11的全部充電容量。在存在從電池容量的零側計數的諸如第一拐點Pl和第二拐點P2的至少兩個或更多個拐點、以及電壓檢測部件22檢測的電池電壓在拐點檢測部件23檢測到第一拐點Pl之后未達到全部充電電壓、以及拐點檢測部件23檢測到第二拐點P2的情形中，電池容量檢測部件25查找容量表25a中第二拐點P2對應的電池容量，以及使用所找到的電池容量作為第一電池容量Ihl。根據示范性實施例的電池容量檢測裝置的此結構使得可以暫時檢測第一拐點Pl 和獲得在第一拐點Pl檢測時間的電池容量。此后，當在電池電壓VT未達到全部充電電壓的時段期間檢測到第二拐點P2時把第二拐點P2對應的電池容量覆蓋第一電池容量Ihl上。 即，當存在多個拐點P時，因為暫時檢測到接近電池容量零(第一拐點Pl側)的拐點、以及即使在鋰離子可再充電電池11損耗的情況下也在全部充電容量IhFb未減小到小于最接近首次使用鋰離子可再充電電池11時全部充電容量IhFb的拐點(第二拐點P2)的值時在電池電壓未達到全部充電電壓的范圍期間檢測到第二拐點P2，所以使用第二拐點P2對應的電池容量作為第一電池容量Ihl。相應地，即使在存在多個拐點P的情況下，根據示范性實施例的電池容量檢測裝置也可以通過使用所檢測的拐點P以高準確度檢測可再充電電池 11的全部充電容量IhFb。又進一步地，根據示范性實施例的電池容量檢測裝置具有CPU 21和充放電控制部件41以執行鋰離子可再充電電池11的放電至電池容量小于拐點Pl對應的電池容量的狀態。因為在鋰離子可再充電電池11的電池容量隨著老化而損耗或減小到小于拐點 P電池容量的電池容量之后檢測全部充電容量IhFb，所以具有CPU 21和充放電控制部件 41的電池容量檢測裝置的結構使得可以以高準確度檢測拐點P和檢測正確全部充電容量 IhFb。又進一步地，電池容量檢測裝置具有電池容量損耗計算部件26。電池容量損耗計算部件26基于通過用電池容量檢測部件25檢測的全部充電容量除以預先存儲了的首次使用鋰離子可再充電電池時的全部充電容量的相除結果計算鋰離子可再充電電池11電池容量的損耗度。電池容量檢測裝置中的電池容量損耗計算部件26用電池容量檢測部件25檢測的當前全部充電容量(例如，4Ah)除以預先存儲了的首次使用鋰離子可再充電電池時的全部充電容量(例如，5. 5Ah)。電池容量損耗計算部件26計算當前全部充電容量相對于首次使用鋰離子可再充電電池時全部充電容量的百分比。在此情形中，電池容量損耗計算部件26 獲得73%的百分比。電池容量損耗計算部件26隨后從100%中減去73%，以及獲得27% 作為鋰離子可再充電電池11損耗之后的電池容量。相應地，根據示范性實施例的電池容量檢測裝置可以以高準確度檢測鋰離子可再充電電池11的損耗度。另外，鋰離子可再充電電池11可以具有至少包含具有橄欖石結構的鋰金屬磷酸鹽的正電極。又進一步地，鋰金屬磷酸鹽具有化學式LiMPO4,其中，M是Mn、Fe、Co和Ni中的至少一個。電池容量檢測裝置即使在鋰離子可再充電電池11由以上結構制成的情況下也可以具有相同的效果和作用。(根據示范性實施例的用于檢測鋰離子可再充電電池的電池容量的電池容量檢測裝置的其它特征和效果)如先前所述，電池容量檢測部件從容量表獲取第二拐點對應的電池容量。電池容量檢測部件在如下這些情況下使用獲取的電池容量作為第一電池容量(I)存在從電池容量的零側計數的諸如第一拐點和第二拐點的至少兩個拐點；以及(2)電壓檢測部件檢測的電池電壓在拐點檢測部件檢測到第一拐點之后未達到全部充電電壓；以及(3)拐點檢測部件檢測到第二拐點。在電池容量檢測裝置中，雖然檢測到第一拐點一次，但在檢測到第一拐點之后和電池電壓達到鋰離子可再充電電池的全部充電電壓之前的時段期間檢測到第二拐點時用第二拐點對應的電池容量替換(即，覆蓋)第一拐點。S卩，當存在至少兩個拐點和鋰離子可再充電電池的全部充電容量即使在電池損耗了的情況下也未降低到接近首次使用鋰離子可再充電電池時全部充電容量零點的拐點對應的全部充電容量時，因為即使在檢測到接近電池容量零點的第一拐點一次的情況下也在達到全部充電電壓的時段期間檢測到第二拐點，所以電池容量檢測裝置使用第二拐點對應的電池容量作為第一電池容量。這使得即使在存在許多拐點的情況下也可以以高準確度基于所檢測的拐點正確檢測鋰離子可再充電電池的全部充電容量。電池容量檢測裝置進一步具有控制部件。控制部件指示鋰離子可再充電電池放電到小于所檢測的拐點對應電壓的電壓。在具有以上結構的電池容量檢測裝置中，因為在控制部件指示鋰離子可再充電電池放電到鋰離子可再充電電池的電池容量從拐點對應的電池容量朝向零點移位的狀態之后以高準確度檢測到拐點。這使得可以以高準確度檢測拐點和檢測鋰離子可再充電電池的正確全部充電容量。電池容量檢測部件進一步具有能夠預先存儲首次使用鋰離子可再充電電池時鋰離子可再充電電池全部充電容量的電池容量損耗計算部件。電池容量損耗計算部件基于通過用電池容量檢測部件檢測的全部充電容量除以所存儲的全部充電容量獲得的值計算鋰離子可再充電電池的損耗度。在具有以上結構的電池容量檢測裝置中，用電池容量檢測部件檢測的當前全部充電容量(例如，4Ah)除以預先存儲的首次使用鋰離子可再充電電池時的全部充電容量(例如，5. 5Ah)。電池容量檢測裝置計算全部充電容量相對于首次使用鋰離子可再充電電池時全部充電容量的百分比( = 73%)作為相除結果( = 0.73)。電池容量檢測裝置通過從100 %中減去73 %的相減結果進一步獲得電池容量的電池損耗度27 %。這使得可以用高準確性獲得鋰離子可再充電電池的正確損耗度。電池容量檢測裝置檢測具有至少包含具有橄欖石結構的鋰金屬磷酸鹽的正電極的鋰離子可再充電電池的電池容量。這使得即使鋰離子可再充電電池具有至少包含具有橄欖石結構的鋰金屬磷酸鹽的正電極，電池容量檢測裝置也可以獲得先前描述的同樣效果和作用。在電池容量檢測裝置中，鋰離子可再充電電池的正電極中使用的鋰金屬磷酸鹽具有化學式LiMPO4，其中，M是Mn、Fe、Co和Ni中的至少一個。這使得即使鋰離子可再充電電池的正電極具有化學式LiMPO4,電池容量檢測裝置也可以獲得先前描述的同樣效果和作用，其中，M是Mn、Fe、Co和Ni中的至少一個。雖然詳細描述了本發明的具體實施例，但本領域技術人員將會明白，可以鑒于公開內容的總體教導構筑對這些細節的各種修改和替選方案。相應地，公開的特定布置意味著只是示例性的和不限于要給出所附權利要求和其所有等同物全部涵蓋范圍的本發明范圍。
權利要求
1.一種用于檢測鋰離子可再充電電池的電池容量的電池容量檢測裝置，所述鋰離子可再充電電池在作為鋰離子可再充電電池的剩余電池容量的荷電狀態SOC 10%至90%的范圍內具有至少兩個拐點，每個拐點表明電池電壓與SOC之間相關性的改變，所述電池容量檢測裝置包括電壓檢測部件，用于檢測鋰離子可再充電電池的電池電壓和電壓改變率；拐點檢測部件，用于檢測由電壓檢測部件檢測的鋰離子可再充電電池的電壓改變率超過預定閾值的點作為拐點；電流積分部件，用于對鋰離子可再充電電池的充放電電流進行積分作為積分電流值；以及電池容量檢測部件，具有拐點和電池容量一一對應關聯的容量表，所述電池容量檢測部件用于在拐點檢測部件檢測到拐點時從容量表獲取所檢測的拐點對應的電池容量作為第一電池容量，并用于把電流積分部件從拐點檢測部件檢測到拐點時的時間至電壓檢測部件檢測的電池電壓達到鋰離子可再充電電池的全部充電電壓時的時間積分的積分電流值設置成第二電池容量，并用于計算鋰離子可再充電電池的全部充電容量。
2.如權利要求I所述的用于檢測鋰離子可再充電電池的電池容量的電池容量檢測裝置，其中，當存在從電池容量的零點計數的第一拐點和第二拐點的至少兩個拐點時，電壓檢測部件檢測的電池電壓在拐點檢測部件檢測到第一拐點之后未達到全部充電電壓，當拐點檢測部件檢測到第二拐點時，電池容量檢測部件從容量表獲取第二拐點對應的電池容量并使用所獲取的電池容量作為第一電池容量。
3.如權利要求I所述的用于檢測鋰離子可再充電電池的電池容量的電池容量檢測裝置，進一步包括控制部件，用于指示鋰離子可再充電電池放電到小于拐點處電壓的電壓。
4.如權利要求2所述的用于檢測鋰離子可再充電電池的電池容量的電池容量檢測裝置，進一步包括控制部件，用于指示鋰離子可再充電電池放電到小于拐點處電壓的電壓。
5.如權利要求I所述的用于檢測鋰離子可再充電電池的電池容量的電池容量檢測裝置，進一步包括電池容量損耗計算部件，用于預先存儲首次使用鋰離子可再充電電池時鋰離子可再充電電池的全部充電容量，以及用于基于通過用電池容量檢測部件檢測的全部充電容量除以所存儲的全部充電容量獲得的值計算鋰離子可再充電電池的損耗度。
6.如權利要求2所述的用于檢測鋰離子可再充電電池的電池容量的電池容量檢測裝置，進一步包括電池容量損耗計算部件，用于預先存儲首次使用鋰離子可再充電電池時鋰離子可再充電電池的全部充電容量，以及用于基于通過用電池容量檢測部件檢測的全部充電容量除以所存儲的全部充電容量獲得的值計算鋰離子可再充電電池的損耗度。
7.如權利要求3所述的用于檢測鋰離子可再充電電池的電池容量的電池容量檢測裝置，進一步包括電池容量損耗計算部件，用于預先存儲首次使用鋰離子可再充電電池時鋰離子可再充電電池的全部充電容量，以及用于基于通過用電池容量檢測部件檢測的全部充電容量除以所存儲的全部充電容量獲得的值計算鋰離子可再充電電池的損耗度。
8.如權利要求I所述的用于檢測鋰離子可再充電電池的電池容量的電池容量檢測裝置，其中，電池容量檢測部件檢測具有至少包含具有橄欖石結構的鋰金屬磷酸鹽的正電極的鋰離子可再充電電池的電池容量。
9.如權利要求8所述的用于檢測鋰離子可再充電電池的電池容量的電池容量檢測裝置，其中，鋰離子可再充電電池的正電極中使用的鋰金屬磷酸鹽具有化學式LiMPO4，其中，M 是Mn、Fe、Co和Ni中的至少一個。
全文摘要
本發明公開了一種鋰離子可再充電電池的電池容量檢測裝置，所述裝置檢測其SOC 10％至90％的范圍內具有至少一個或更多個拐點的鋰離子可再充電電池的電池容量。拐點表明電池的SOC與電池電壓之間相關性的改變。在拐點檢測部件檢測到拐點時，該裝置從容量表獲取拐點對應的電池容量，并把所獲取的電池容量設置成第一電池容量。電流積分部件對從檢測到拐點的時間至電壓檢測部件檢測的電池電壓達到全部充電電壓時的時間的電流進行積分。積分電流被用作第二電池容量。該裝置把第一和第二電池容量相加，并使用相加結果作為電池的全部充電容量。
文檔編號G01R31/36GK102590754SQ20121000437
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月9日 優先權日2011年1月11日
發明者梅本久, 粟野直實, 藤井宏紀 申請人:株式會社電裝