Оборудование оценки импеданса

Оборудование оценки импеданса содержит: устройство извлечения, выполненное с возможностью извлекать функцию наклона, на основе значения комплексного импеданса аккумулятора при предварительно определенной частоте из значений, полученных при множестве различных температур, и на основе температуры аккумулятора, когда получается комплексный импеданс, при этом функция наклона указывает взаимосвязь между значением комплексного импеданса при предварительно определенной частоте и инверсией температуры аккумулятора; и модуль оценки, выполненный с возможностью оценивать значение комплексного импеданса при предварительно определенной частоте, соответствующей требуемой температуре аккумулятора, посредством использования функции наклона. Техническим результатом при реализации заявленного решения является возможность точно оценить импеданс аккумулятора. 12 ил.

 

Уровень техники

1. Область техники, к которой относится изобретение

Варианты осуществления настоящего раскрытия сущности относятся к оборудованию оценки импеданса, выполненному с возможностью оценивать импеданс аккумулятора, смонтированного на транспортном средстве, и т.п.

2. Описание предшествующего уровня техники

В этом оборудования, импеданс оценивается, чтобы знать, например, величину заряда аккумулятора. Например, Международная публикация № WO2013/114669 (патентный документ 1) раскрывает предложенную технологию, в которой величина заряда аккумулятора определяется из угла наклона прямой линии, соединяющей два или более комплексных импеданса с различными частотами.

Кроме того, выложенная заявка на патент (Япония) № 2014-126532 (патентный документ 2) раскрывает технологию, в которой сигнал ответа на введенный прямоугольный волновой сигнал подвергается преобразованию Фурье, и в которой импедансная характеристика электрохимического гальванического элемента вычисляется на основе вычисленной частотной характеристики. Международная публикация № WO2013/018641 (патентный документ 3) раскрывает технологию, в которой внутренний импеданс измеряется посредством использования сигнала с частотой, которой практически не придерживаются ионы в оборудовании накопления мощности, и в которой внутренняя температура оборудования накопления мощности вычисляется из измеренного значения. Выложенная заявка на патент (Япония) № 2008-157757 (патентный документ 4) раскрывает технологию, в которой влияние на внутренний импеданс, вызываемый посредством изменения скорости заряда и температуры аккумулятора, корректируется, чтобы оценивать внутренний импеданс при предварительно определенной температуре и предварительно определенной скорости заряда.

Импеданс аккумулятора вызывается посредством переноса заряда и т.п. и в силу этого имеет значительную температурную зависимость. Следовательно, чтобы точно оценивать импеданс аккумулятора посредством использования технологий/технологий, описанных в вышеуказанных патентных документах, желательно выполнять процесс оценки после задания температуры аккумулятора равной опорной температуре, т.е. в предварительно определенном температурном режиме.

Тем не менее, температура аккумулятора варьируется в зависимости от состояния использования аккумулятора. Таким образом, например, если импеданс аккумулятора, смонтированного на транспортном средстве, должен оцениваться во время движения транспортного средства, трудно выполнять процесс оценки после задания температуры аккумулятора равной опорной температуре. Следовательно, когда используются технологии, описанные в вышеуказанных патентных документах, импеданс аккумулятора не может точно определяться вследствие варьирования температуры аккумулятора, что является технически проблематичным.

Сущность изобретения

С учетом вышеуказанных проблем, цель вариантов осуществления настоящего раскрытия сущности в силу этого заключается в том, чтобы предоставлять оборудование оценки импеданса, выполненное с возможностью точно оценивать импеданс аккумулятора.

Вышеуказанная цель вариантов осуществления настоящего раскрытия сущности может достигаться посредством оборудования оценки импеданса, содержащего: устройство извлечения, выполненное с возможностью извлекать функцию наклона, на основе значения комплексного импеданса аккумулятора при предварительно определенной частоте из значений, полученных при множестве различных температур, и на основе температуры аккумулятора, когда получается комплексный импеданс, при этом функция наклона указывает взаимосвязь между значением комплексного импеданса при предварительно определенной частоте и инверсией температуры аккумулятора; и модуль оценки, выполненный с возможностью оценивать значение комплексного импеданса при предварительно определенной частоте, соответствующей требуемой температуре аккумулятора, посредством использования функции наклона.

Вышеуказанная цель вариантов осуществления настоящего раскрытия сущности может достигаться посредством другого оборудования оценки импеданса, содержащего: устройство извлечения, выполненное с возможностью извлекать множество функций наклона, на основе значений комплексных импедансов аккумулятора при множестве частот из значений, полученных при множестве различных температур, и на основе температур аккумулятора, когда получаются комплексные импедансы, в частотной области выше области комплексных импедансов Коула-Коула на диаграмме, которая принадлежит ионной диффузии, при этом каждая из множества функций наклона указывает взаимосвязь между значениями комплексных импедансов при множестве частот и инверсиями температур аккумулятора; и модуль оценки, выполненный с возможностью (i) оценивать действительные компоненты при множестве частот, которые формируют компонент дуги комплексных импедансов, посредством использования множества функций наклона и оценивать мнимый компонент на пиковой частоте компонента дуги комплексных импедансов посредством использования функции наклона, соответствующей пиковой частоте, из множества функций наклона, (ii) оценивать компонент дуги комплексных импедансов из оцененных действительных компонентов и оцененного мнимого компонента, и (iii) оценивать значение комплексного импеданса, соответствующего требуемой температуре аккумулятора, из оцененного компонента дуги.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 является блок-схемой, иллюстрирующей конфигурацию оборудования оценки импеданса согласно первому варианту осуществления;

Фиг. 2 является графиком, иллюстрирующим формы сигналов комплексных импедансов, измеряемых при 20 градусах по Цельсию, 25 градусах по Цельсию и 30 градусах по Цельсию;

Фиг. 3 является графиком, иллюстрирующим формы сигналов комплексных импедансов, измеряемых при 40 градусах по Цельсию, 45 градусах по Цельсию и 50 градусах по Цельсию;

Фиг. 4 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей последовательность операций оборудования оценки импеданса согласно первому варианту осуществления;

Фиг. 5 является графиком, иллюстрирующим взаимосвязь между абсолютным значением комплексного импеданса и инверсией температуры;

Фиг. 6 является графиком, иллюстрирующим взаимосвязь между действительным компонентом комплексного импеданса и инверсией температуры;

Фиг. 7 является графиком, иллюстрирующим взаимосвязь между мнимым компонентом комплексного импеданса и инверсией температуры;

Фиг. 8 являются графиками, соответственно, иллюстрирующими взаимосвязи между значениями комплексных импедансов, измеряемых при различных SOC, и инверсиями температур;

Фиг. 9 является графиком, иллюстрирующим частично увеличенный компонент дуги диаграммы Коула-Коула;

Фиг. 10 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей последовательность операций оборудования оценки импеданса согласно второму варианту осуществления;

Фиг. 11 является графиком, иллюстрирующим взаимосвязь между действительным компонентом комплексного импеданса и инверсией температуры в полосе частот, соответствующей компоненту дуги; и

Фиг. 12 является графиком, иллюстрирующим взаимосвязь между мнимым компонентом комплексного импеданса и инверсией температуры в полосе частот, соответствующей компоненту дуги.

Подробное описание вариантов осуществления

Далее поясняется оборудование оценки импеданса согласно вариантам осуществления настоящего раскрытия сущности со ссылкой на чертежи.

Первый вариант осуществления

Далее поясняется оборудование 100 оценки импеданса согласно первому варианту осуществления. Ниже приводится пример, в котором оборудование 100 оценки импеданса выполнено с возможностью оценивать импеданс аккумулятора 10 транспортного средства.

(1) Конфигурация оборудования

Во-первых, поясняется конфигурация оборудования 100 оценки импеданса согласно первому варианту осуществления со ссылкой на фиг. 1. Фиг. 1 является блок-схемой, иллюстрирующей конфигурацию оборудования 100 оценки импеданса согласно первому варианту осуществления.

Как проиллюстрировано на фиг. 1, оборудование 100 оценки импеданса согласно первому варианту осуществления представляет собой электронный модуль, электрически соединенный с аккумулятором 10 транспортного средства, и выполнено с возможностью оценивать импеданс, т.е. комплексный импеданс, аккумулятора 10. Аккумулятор 10 является конкретным примером "аккумулятора" в дополнительном примечании, описанном ниже, и сконфигурирован как заряжаемый водный вторичный аккумулятор, такой как, например, литий-ионный аккумулятор.

Оборудование 100 оценки импеданса содержит модуль 110 получения импеданса, модуль 120 получения температуры, модуль 130 вычисления функции наклона и модуль 140 оценки импеданса, в качестве логических или физических блоков обработки, реализованных в нем.

Модуль 110 получения импеданса выполнен с возможностью получать комплексный импеданс аккумулятора 10. Модуль 110 получения импеданса выполнен с возможностью получать комплексный импеданс, например, посредством приложения переменного напряжения к аккумулятору 10 при изменении частоты. Способ получения комплексного импеданса может использовать выходящую технологию при необходимости, и в силу этого подробное пояснение в данном документе опускается. Комплексный импеданс аккумулятора 10, полученный посредством модуля 110 получения импеданса, может выводиться в модуль 130 вычисления функции наклона.

Модуль 120 получения температуры выполнен с возможностью получать температуру аккумулятора 10 или, предпочтительно, температуру электрода. Модуль 120 получения температуры, в частности, выполнен с возможностью получать температуру, когда модуль 110 получения импеданса получает комплексный импеданс аккумулятора 10. Способ получения температуры может использовать существующую технологию при необходимости, и в силу этого подробное пояснение в данном документе опускается. Температура аккумулятора 10, полученная посредством модуля 120 получения температуры, может выводиться в модуль 130 вычисления функции наклона.

Модуль 130 вычисления функции наклона является конкретным примером "устройства извлечения" в дополнительных примечаниях, описанных ниже, и выполнен с возможностью извлекать функцию наклона, указывающую взаимосвязь между комплексным импедансом аккумулятора 10, полученным посредством модуля 110 получения импеданса, и температурой аккумулятора 10, полученной посредством модуля 120 получения температуры. Функция наклона, которая подробно поясняется ниже, представляет собой функцию, указывающую то, что комплексный импеданс аккумулятора 10 и инверсия температуры аккумулятора 10 находятся в линейной взаимосвязи. Функция наклона, вычисленная посредством модуля 130 вычисления функции наклона, может выводиться в модуль 140 оценки импеданса.

Модуль 140 оценки импеданса является конкретным примером "модуля оценки" в дополнительных примечаниях, описанных ниже, и выполнен с возможностью оценивать комплексный импеданс аккумулятора 10 при предварительно определенной опорной температуре посредством использования функции наклона, вычисленной посредством модуля 130 вычисления функции наклона. Более конкретно, модуль 140 оценки импеданса выполнен с возможностью оценивать значение, которое должно получаться, если аккумулятор 10 имеет предварительно определенную опорную температуру, из комплексного импеданса аккумулятора 10, полученного посредством модуля 110 получения импеданса. Значение комплексного импеданса, оцененного посредством модуля 140 оценки импеданса, может выводиться за пределы оборудования и может использоваться в качестве параметра для оценки текущего состояния аккумулятора 10, такого как, например, состояние заряда (SOC) и состояние работоспособности (SOH).

(2) Температурная зависимость комплексного импеданса и проблемы

После этого поясняется температурная зависимость комплексного импеданса аккумулятора 10 со ссылкой на фиг. 2 и фиг. 3. Фиг. 2 является графиком, иллюстрирующим формы сигналов комплексных импедансов, измеряемых при 20 градусах по Цельсию, 25 градусах по Цельсию и 30 градусах по Цельсию. Фиг. 3 является графиком, иллюстрирующим формы сигналов комплексных импедансов, измеряемых при 40 градусах по Цельсию, 45 градусах по Цельсию и 50 градусах по Цельсию. Данные, проиллюстрированные на фиг. 2 и фиг. 3, измеряется, когда аккумулятор 10 имеет SOC в 95%.

Как проиллюстрировано на фиг. 2 и фиг. 3, когда комплексные импедансы, полученные при температурах аккумулятора 10 в 20 градусов по Цельсию, 25 градусов по Цельсию и 30 градусов по Цельсию и 40 градусов по Цельсию, 45 градусов по Цельсию и 50 градусов по Цельсию, наносятся на диаграмму на комплексной плоскости, комплексные импедансы нарисованы в качестве различных кривых, которые сдвигаются вправо со снижением температуры. Это указывает то, что комплексный импеданс аккумулятора 10 имеет значительную температурную зависимость. Температурная зависимость комплексного импеданса вызывается посредством диффузии ионов лития и переноса заряда в аккумуляторе 10.

Как описано выше, комплексный импеданс аккумулятора 10 значительно варьируется в зависимости от температуры аккумулятора 10 при измерении. Таким образом, если состояние аккумулятора 10 оценивается посредством использования комплексного импеданса, предпочтительно использовать комплексный импеданс, измеряемый при предварительно определенной опорной температуре. Другими словами, предпочтительно использовать комплексный импеданс, измеряемый в предварительно определенном температурном режиме. Тем не менее, непросто задавать температуру аккумулятора 10 равной предварительно определенной опорной температуре перед измерением. В частности, во время движения транспортного средства, оснащенного аккумулятором 10, температура аккумулятора 10 повышается или опускается вследствие операции заряда/разряда. Таким образом, трудно поддерживать аккумулятор 10 при опорной температуре.

Чтобы разрешать вышеуказанные проблемы, возможный способ заключается в том, чтобы преобразовывать или корректировать комплексный импеданс, полученный при любой температуре, в комплексный импеданс, полученный при опорной температуре. Тем не менее, если существующая технология используется для того, чтобы преобразовывать комплексный импеданс, требуется относительно усовершенствованный и сложный процесс, к примеру, анализ на основе подгонки. Таким образом, например, если комплексный импеданс измеряется в реальном времени на движущемся транспортном средстве и т.п., непросто преобразовывать каждый раз комплексный импеданс в значение, соответствующее опорной температуре.

Оборудование 100 оценки импеданса согласно первому варианту осуществления выполнено с возможностью осуществлять операции, подробно описанные ниже, с тем чтобы разрешать вышеуказанные проблемы.

(3) Пояснение работы

Далее поясняются операции, выполняемые посредством оборудования 100 оценки импеданса согласно первому варианту осуществления, со ссылкой на фиг. 4. Фиг. 4 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей последовательность операций оборудования оценки импеданса согласно первому варианту осуществления.

На фиг. 4, при работе оборудования 100 оценки импеданса согласно первому варианту осуществления, множество комплексных импедансов сначала получаются во множестве температурных режимов (этап S11). Более конкретно, комплексный импеданс аккумулятора 10 получается посредством модуля 110 получения импеданса, и температура аккумулятора 10 в это время может получаться посредством модуля 120 получения температуры.

Полученные комплексные импедансы аккумулятора 10 могут разделяться посредством каждой частоты. В следующем процессе, комплексные импедансы при предварительно определенной частоте могут получаться во множестве температурных режимов. В этом случае, абсолютное значение, действительный компонент (т.е. действительная часть) и мнимый компонент (т.е. мнимая часть) получаются для комплексных импедансов при предварительно определенной частоте. Здесь "предварительно определенная частота" представляет собой частоту, соответствующую компоненту наклона комплексных импедансов Коула-Коула на диаграмме (т.е. прямой части на фиг. 2 и фиг. 3).

Полученные комплексные импедансы аккумулятора 10 (значения которых в дальнейшем выражаются как Z0) и температуры аккумулятора 10 (значения которых в дальнейшем выражаются как T0), когда получаются соответствующие комплексные импедансы, могут вводиться в модуль 130 вычисления функции наклона, так что может извлекаться функция наклона для оценки комплексного импеданса. Модуль 130 вычисления функции наклона подставляет значения Z0 комплексных импедансов при предварительно определенной частоте аккумулятора 10 и температуры T0 аккумулятора 10, когда соответствующие комплексные импедансы получаются, в заранее сохраненное численное выражение (т.е. численное выражение (1), описанное ниже) (этап S12).

Согласно исследованиям авторов настоящего изобретения, обнаружено, что взаимосвязь следующего уравнения (1) устанавливается между значением Z комплексного импеданса при предварительно определенной частоте и температурой T аккумулятора 10.

logZ=A x (1/T)+B (1)

Таким образом, если наклон A и отсекаемый отрезок B получаются после того, как температуры T0 и значения Z0 комплексного импеданса аккумулятора, фактически полученные, подставляются в уравнение (1) (этап S13), можно извлекать функцию наклона, указывающую взаимосвязь между температурой T и значением Z комплексного импеданса аккумулятора 10.

Функция наклона, извлекаемая таким образом, может выводиться в модуль 140 оценки импеданса и может использоваться для того, чтобы оценивать значение Z комплексного импеданса, соответствующего предварительно определенной температуре. В частности, модуль 140 оценки импеданса подставляет предварительно определенную опорную температуру в T в функции наклона, за счет этого вычисляя значение Z комплексного импеданса, соответствующего предварительно определенной опорной температуре (этап S14).

(4) Способ извлечения функции наклона

После этого поясняется конкретный способ извлечения функции наклона, описанной выше, со ссылкой на фиг. 5-8. Фиг. 5 является графиком, иллюстрирующим взаимосвязь между абсолютным значением комплексного импеданса и инверсией температуры. Фиг. 6 является графиком, иллюстрирующим взаимосвязь между действительным компонентом комплексного импеданса и инверсией температуры. Фиг. 7 является графиком, иллюстрирующим взаимосвязь между мнимым компонентом комплексного импеданса и инверсией температуры. Фиг. 8 являются графиками, соответственно, иллюстрирующими взаимосвязи между значениями комплексных импедансов, измеряемых при различных SOC, и инверсиями температур. Числовое значение на горизонтальной оси на каждом из фиг. 5-8 является числовым значением, когда температура T измеряется посредством абсолютной температуры.

Как проиллюстрировано на фиг. 5-7, множество типов функций наклона извлекаются посредством использования абсолютного значения |Z|, действительного компонента Z' и мнимого компонента Z'' для комплексных импедансов. Другими словами, функция наклона для абсолютного значения |Z|, функция наклона для действительного компонента Z' и функция наклона для мнимого компонента Z'' отдельно извлекаются. Функция наклона может не всегда извлекаться для всех из абсолютного значения |Z|, действительного компонента Z' и мнимого компонента Z'', и функция наклона может извлекаться, по меньшей мере, для одного из абсолютного значения |Z|, действительного компонента Z' и мнимого компонента Z''.

На фиг. 5, абсолютное значение |Z| для комплексных импедансов, измеряемых в диапазоне, в котором температура T аккумулятора составляет 20-50 градусов по Цельсию, линейно изменяется относительно варьирования температуры T. В частности, соединительные точки, соответствующие идентичной частоте, предоставляют прямую линию (см. пунктирную линию на фиг. 5). Как описано выше, если абсолютное значение |Z| комплексного импеданса и температуры T, когда значение получается, используется и наносится на диаграмму, чтобы получать приближенную прямую линию, которая соединяет точки на диаграмме, функция наклона может извлекаться для абсолютного значения |Z| комплексного импеданса.

На фиг. 6, действительный компонент Z' для комплексных импедансов, измеряемых в диапазоне, в котором температура T аккумулятора составляет 20-50 градусов по Цельсию, также изменяется линейно относительно варьирования температуры T, аналогично абсолютному значению |Z|, проиллюстрированному на фиг. 5. Таким образом, если действительный компонент Z' комплексного импеданса и температуры T, когда значение действительного компонента Z' получается, используется и наносится на диаграмму, чтобы получать приближенную прямую линию, которая соединяет точки на диаграмме, функция наклона может извлекаться для действительного компонента Z' комплексного импеданса.

На фиг. 7, мнимый компонент Z'' для комплексных импедансов, измеряемых в диапазоне, в котором температура T аккумулятора составляет 20-50 градусов по Цельсию, также изменяется линейно относительно варьирования температуры T, аналогично абсолютному значению |Z|, проиллюстрированному на фиг. 5, и действительному компоненту Z', проиллюстрированному на фиг. 6. Таким образом, если мнимый компонент Z'' комплексного импеданса и температуры T, когда значение мнимого компонента Z'' получается, используется и наносится на диаграмму, чтобы получать приближенную прямую линию, которая соединяет точки на диаграмме, функция наклона может извлекаться для мнимого компонента Z'' комплексного импеданса.

На фиг. 8, прямые линии, соответствующие идентичной функции наклона, перекрываются на графиках, полученных, когда температуры T0 и значения Z0 комплексных импедансов аккумулятора 10 получаются при различных SOC (т.е. 95%, 60%, 10%). Как можно видеть, множество точек, соответствующих идентичной частоте, соединяются посредством прямой линии на каждом из графиков абсолютного значения |Z|, действительного компонента Z' и мнимого компонента Z''. Это указывает то, что идентичная функция наклона извлекается в каждом из абсолютного значения |Z|, действительного компонента Z' и мнимого компонента Z', даже при различных SOC.

Тем не менее, в мнимом компоненте Z'', данные для SOC 10% имеют часть, в которой данные значительно сдвигаются от прямой линии. Другими словами, в мнимом компоненте Z'', ошибка, которая не может игнорироваться, возможно, возникает согласно обстоятельствам измерения. Таким образом, в ситуации, в которой только абсолютное значение |Z| и действительный компонент Z' являются достаточными для вычисления значения Z импеданса, функция наклона может извлекаться только, по меньшей мере, для одного из абсолютного значения |Z| и действительного компонента Z'; а именно, функция наклона может не извлекаться для мнимого компонента Z''.

В примерах, проиллюстрированных на фиг. 5-7, функция наклона извлекается в качестве приближенной прямой линии, которая соединяет множество точек; тем не менее, приближенная прямая линия, т.е. функция наклона, может извлекаться из точки, если известно любое из наклона A и отсекаемого отрезка B функции наклона. Другими словами, если наклон A или отсекаемый отрезок B функции наклона известен, необязательно получать множество температур T0 и множество значений Z0 комплексного импеданса. Можно извлекать функцию наклона только из пары температуры T0 и значения Z0 комплексного импеданса.

Если множество точек не используются, считается, что влияние ошибок измерения может увеличиваться при измерении комплексных импедансов и температур аккумулятора 10. В частности, практически невозможно удалять влияние шума посредством использования множества точек. Таким образом, если функция наклона извлекается из точки, могут использоваться данные, измеряемые при температуре, при которой обеспечивается точность измерения. "Температура, при которой обеспечивается точность измерения", представляет собой температуру аккумулятора 10, соответствующую ситуации, в которой маловероятно, что возникает событие, которое вызывает уменьшение точности измерения.

Например, аккумулятор 10 может иметь варьирование внутренней температуры вследствие изменения температуры, и температура T не может точно измеряться в некоторых случаях. Таким образом, если данные, измеряемые в этой ситуации, используются, практически невозможно точно извлекать функцию наклона. Следовательно, если функция наклона извлекается из точки, предпочтительно использовать данные, измеряемые в ситуации, в которой отсутствует варьирование внутренней температуры аккумулятора 10. Пример ситуации, в которой отсутствует варьирование внутренней температуры аккумулятора 10, представляет собой сразу после трогания с места транспортного средства, на котором монтируется аккумулятор 10.

(5) Технический эффект

Как пояснено выше, согласно оборудованию оценки импеданса в первом варианте осуществления, можно относительно легко оценивать значение Z комплексного импеданса, соответствующего требуемой температуре, посредством использования функции наклона, указывающей взаимосвязь между значением Z комплексного импеданса и инверсией температуры T аккумулятора 10. Таким образом, например, комплексный импеданс, измеряемый в любом температурном режиме, может преобразовываться в значение Z комплексного импеданса, соответствующего предварительно определенной опорной температуре. Другими словами, без фактического задания температуры аккумулятора 10 равной предварительно определенной опорной температуре, можно знать значение Z комплексного импеданса, который должен измеряться, когда аккумулятор 10 имеет предварительно определенную опорную температуру. Как результат, предпочтительно может выполняться оценка состояния аккумулятора 10 с использованием значения Z комплексного импеданса или аналогичных операций.

Извлеченная функция наклона не изменяется, если конфигурация аккумулятора 10 не изменяется. Другими словами, если аккумулятор 10 не заменяется на новый, идентичная функция наклона может использоваться для того, чтобы оценивать комплексный импеданс. Таким образом, как только функция наклона извлекается, необязательно извлекать новую функцию наклона каждый раз.

Если оцениваются множество комплексных импедансов множества типов аккумуляторов 10, могут использоваться множество функций наклона, надлежащим образом соответствующих множеству типов аккумуляторов 10. В этом случае, функция наклона может заново извлекаться во время, в которое тип аккумулятора 10 изменяется. Альтернативно, множество функций наклона, надлежащим образом соответствующих множеству типов аккумуляторов 10, могут извлекаться и сохраняться заранее, и функция наклона, которая должна использоваться, может выбираться из них при необходимости.

Чтобы выбирать функцию наклона, которая должна использоваться, из множества сохраненных функций наклона, значение Z комплексного импеданса аккумулятора 10 может измеряться в температурном режиме, в котором обеспечивается точность измерения. Значение Z комплексного импеданса и температуры T, измеряемое таким образом, имеет высокую точность измерения и имеет точные значения. Таким образом, если функция наклона, которая устанавливается после подстановки значений, найдена, можно надлежащим образом выбирать функцию наклона, которая должна использоваться, т.е. функцию наклона, соответствующую аккумулятору 10 в это время.

Второй вариант осуществления

Далее поясняется оборудование оценки импеданса согласно второму варианту осуществления. Второй вариант осуществления частично отличается от первого варианта осуществления по работе, и другая часть является практически идентичной. Таким образом, в дальнейшем в этом документе, подробнее поясняется часть, отличающаяся от части первого варианта осуществления, и пояснение идентичной части опускается.

(1) Полоса частот, соответствующая компоненту дуги

Во-первых, поясняется полоса частот комплексного импеданса, который является целью оборудования оценки импеданса согласно второму варианту осуществления, со ссылкой на фиг. 9. Фиг. 9 является графиком, иллюстрирующим частично увеличенный компонент дуги диаграммы Коула-Коула.

Как проиллюстрировано на фиг. 9, комплексные импедансы Коула-Коула на диаграмме включают в себя компонент дуги, т.е. искривленный компонент с относительно высокой частотой (см. увеличенную часть на фиг. 9), в дополнение к компоненту наклона, который представляет собой полосу частот, оцененную посредством оборудования оценки импеданса согласно первому варианту осуществления, т.е. линейный компонент с относительно низкой частотой.

Компонент дуги комплексных импедансов Коула-Коула на диаграмме расположен в частотной области выше области, которая принадлежит ионной диффузии аккумулятора 10. Оборудование оценки импеданса согласно второму варианту осуществления выполнено с возможностью оценивать комплексные импедансы в полосе частот, соответствующей компоненту дуги. Нижеприведенное пояснение указывает то, что пиковая частота компонента дуги, который должен оцениваться, т.е. частота, соответствующая наибольшей части компонента дуги, составляет 100 Гц.

(2) Пояснение работы

Далее поясняются операции, выполняемые посредством оборудования оценки импеданса согласно второму варианту осуществления, со ссылкой на фиг. 10. Фиг. 10 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей последовательность операций оборудования оценки импеданса согласно второму варианту осуществления.

На фиг. 10, оборудование оценки импеданса согласно второму варианту осуществления получает значения Z0 комплексных импедансов аккумулятора 10 и температуры T0 аккумулятора 10, когда соответствующие комплексные импедансы измеряются во множестве температурных режимов (этап S21).

Модуль 130 вычисления функции наклона затем подставляет значения Z0 комплексных импедансов при предварительно определенной частоте аккумулятора 10 и температуры T0 аккумулятора 10, когда соответствующие комплексные импедансы получаются, в заранее сохраненное численное выражение (т.е. численное выражение (1), описанное выше) (этап S22), и получает наклон A и отсекаемый отрезок B (этап S23), так что функция наклона извлекается.

Процесс, выполняемый для того, чтобы извлекать функцию наклона во втором варианте осуществления, является практически идентичным процессу, выполняемому в первом варианте осуществления (см. этапы S11-S13 на фиг. 4). Тем не менее, во втором варианте осуществления, могут извлекаться два типа функций наклона, которые предназначены для действительного компонента Z' и мнимого компонента Z'' комплексного импеданса. В первом варианте осуществления, может вычисляться одна функция наклона относительно предварительно определенной частоты. Напротив, во втором варианте осуществления, функция наклона может вычисляться для действительного компонента Z' комплексного импеданса, соответствующего каждой из множества частот, включенных в полосу частот, соответствующую компоненту дуги. Другими словами, множество функций наклона извлекаются для действительных компонентов Z' комплексных импедансов. С другой стороны, может извлекаться одна функция наклона для мнимого компонента Z'' комплексного импеданса, соответствующего пиковой частоте компонента дуги (которая составляет 100 Гц в данном документе).

Здесь, со ссылкой на фиг. 11 и фиг. 12, приводится пояснение причины, по которой извлекается только функция наклона для мнимого компонента Z'' комплексного импеданса, соответствующего пиковой частоте. Фиг. 11 является графиком, иллюстрирующим взаимосвязь между действительным компонентом комплексного импеданса и инверсией температуры в полосе частот, соответствующей компоненту дуги. Фиг. 12 является графиком, иллюстрирующим взаимосвязь между мнимым компонентом комплексного импеданса и инверсией температуры в полосе частот, соответствующей компоненту дуги.

Как проиллюстрировано на фиг. 11, действительный компонент Z' для комплексных импедансов компонента дуги изменяется линейно относительно варьирования температуры T. Другими словами, он изменяется идентично действительному компоненту Z' для комплексных импедансов компонента наклона, проиллюстрированного на фиг. 6. Таким образом, для действительного компонента Z' комплексного импеданса, можно оценивать точное значение для каждой из множества частот, соответствующих компоненту дуги, посредством использования функции наклона аналогично первому варианту осуществления. Таким образом, относительно функции наклона для действительного компонента Z' комплексного импеданса, множество функций наклона извлекаются для множества частот, соответствующих компоненту дуги.

С другой стороны, как проиллюстрировано на фиг. 12, мнимый компонент Z'' для комплексных импедансов компонента дуги не изменяется линейно относительно варьирования температуры T (см. сплошную линию на фиг. 12). Другими словами, он изменяется отлично от мнимого компонента Z'' для комплексных импедансов компонента наклона, проиллюстрированного на фиг. 7. Таким образом, для мнимого компонента Z'' комплексного импеданса, практически невозможно оценивать точное значение для каждой из множества частот, соответствующих компоненту дуги, даже посредством использования функции наклона аналогично первому варианту осуществления. Тем не менее, мнимый компонент Z'' комплексного импеданса, соответствующего пиковой частоте компонента дуги, изменяется линейно относительно варьирования температуры T (см. пунктирную линию на фиг. 12). Таким образом, только для пиковой частоты, можно оценивать точное значение посредством использования функции наклона. Именно поэтому извлекается только функция наклона для мнимого компонента Z'' комплексного импеданса, соответствующего пиковой частоте.

Назад на фиг. 10, модуль 140 оценки импеданса может использовать множество функций наклона для действительных компонентов Z' комплексных импедансов, за счет этого оценивая действительный компонент Z' комплексного импеданса, соответствующего предварительно определенной опорной температуре, для каждой из множества частот. Кроме того, модуль 140 оценки импеданса может использовать функцию наклона для мнимого компонента Z'' комплексного импеданса, соответствующего пиковой частоте компонента дуги, за счет этого оценивая мнимый компонент Z'', соответствующий предварительно определенной опорной температуре. Затем модуль 140 оценки импеданса оценивает компонент дуги комплексных импедансов, который, в частности, представляет собой форму компонента дуги диаграммы Коула-Коула, посредством использования оцененного действительного компонента Z' и оцененного мнимого компонента Z'' импеданса (этап S24).

Для действительного компонента Z' комплексного импеданса, множество значений, соответственно, оцениваются для множества частот, соответствующих компоненту дуги. Тем не менее, Для мнимого компонента Z'' комплексного импеданса оценивается только одно значение, соответствующее пиковой частоте компонента дуги. Другими словами, для мнимого компонента Z'' комплексного импеданса, оцениваются не все значения, соответствующие множеству частот, соответствующих компоненту дуги. Тем не менее, приблизительная форма компонента дуги, т.е. форма восходящей является дуги, как проиллюстрировано на фиг. 9, уже известна. Таким образом, если множество значений действительных компонентов Z' комплексных импедансов, соответствующих множеству частот, и одно значение мнимого компонента Z'' комплексного импеданса, соответствующее пиковой частоте, известны, форма компонента дуги может точно оцениваться.

Модуль 140 оценки импеданса использует компонент дуги комплексного импеданса, соответствующего предварительно определенной опорной температуре, который оценивается вышеуказанным способом, за счет этого оценивая значение Z комплексного импеданса на любой частоте, соответствующей компоненту дуги (этап S25).

(3) Технический эффект

Как пояснено выше, согласно оборудованию оценки импеданса во втором варианте осуществления, можно оценивать комплексный импеданс в полосе частот, соответствующей компоненту дуги диаграммы Коула-Коула. В полосе частот, соответствующей компоненту дуги, как пояснено выше, существует часть, в которой функция наклона не может извлекаться для мнимого компонента Z'' импеданса, т.е. существует часть, в которой не устанавливается линейная взаимосвязь, указываемая посредством функции наклона. Тем не менее, можно оценивать форму компонента дуги комплексного импеданса посредством использования мнимого компонента Z'' на пиковой частоте, на которой может использоваться функция наклона. Как результат, можно оценивать комплексный импеданс, соответствующий требуемой температуре.

Дополнительные примечания

Далее поясняются различные аспекты вариантов осуществления настоящего раскрытия сущности, извлекаемые из вариантов осуществления, поясненных выше.

Дополнительное примечание 1

Оборудование оценки импеданса, описанное в дополнительном примечании 1, содержит: устройство извлечения, выполненное с возможностью извлекать функцию наклона, на основе значения комплексного импеданса аккумулятора при предварительно определенной частоте из значений, полученных при множестве различных температур, и на основе температуры аккумулятора, когда получается комплексный импеданс, при этом функция наклона указывает взаимосвязь между значением комплексного импеданса при предварительно определенной частоте и инверсией температуры аккумулятора; и модуль оценки, выполненный с возможностью оценивать значение комплексного импеданса при предварительно определенной частоте, соответствующей требуемой температуре аккумулятора, посредством использования функции наклона.

Согласно оборудованию оценки импеданса, описанному в дополнительном примечании 1, функция наклона может извлекаться на основе значения комплексного импеданса аккумулятора при предварительно определенной частоте из значений, полученных при множестве различных температур, и на основе температуры аккумулятора, когда получается комплексный импеданс. Функция наклона извлекается в качестве функции, указывающей взаимосвязь между значением комплексного импеданса при предварительно определенной частоте и инверсией температуры аккумулятора. В силу этого можно оценивать значение комплексного импеданса при предварительно определенной частоте, соответствующей требуемой температуре аккумулятора, посредством использования функции наклона. Другими словами, можно оценивать комплексный импеданс в предварительно определенном температурном режиме, независимо от фактической температуры аккумулятора.

Дополнительное примечание 2

В оборудовании оценки импеданса, описанном в дополнительном примечании 2, устройство извлечения выполнено с возможностью использовать, по меньшей мере, одно из абсолютного значения и действительного компонента комплексного импеданса, в качестве значения комплексного импеданса при предварительно определенной частоте.

Согласно оборудованию оценки импеданса, описанному в дополнительном примечании 2, посредством использования, по меньшей мере, одного из абсолютного значения и действительного компонента комплексного импеданса, можно оценивать комплексный импеданс аккумулятора с относительно высокой точностью, например, по сравнению с тем, когда используется мнимый компонент комплексного импеданса.

Дополнительное примечание 3

В оборудовании оценки импеданса, описанном в дополнительном примечании 3, функция наклона выражается как численное выражение, которое представляет собой logZ=A x (1/T)+B, где A является наклоном, B является отсекаемым отрезком, Z является значением комплексного импеданса при предварительно определенной частоте, и T является температурой аккумулятора.

Согласно оборудованию оценки импеданса, описанному в дополнительном примечании 3, функция наклона может извлекаться в качестве линейной функции. В силу этого можно чрезвычайно просто оценивать комплексный импеданс аккумулятора.

Дополнительное примечание 4

В оборудовании оценки импеданса, описанном в дополнительном примечании 4, устройство извлечения выполнено с возможностью вычислять другое из наклона A и отсекаемого отрезка B, посредством использования температуры аккумулятора, при которой обеспечивается точность измерения, и посредством использования значения комплексного импеданса при предварительно определенной частоте, полученной при температуре аккумулятора, при которой обеспечивается точность измерения.

Согласно оборудованию оценки импеданса, описанному в дополнительном примечании 4, можно точно вычислять наклон A или отсекаемый отрезок B посредством использования температуры аккумулятора, при которой обеспечивается точность измерения, и посредством использования значения комплексного импеданса при предварительно определенной частоте, полученной при температуре, при которой обеспечивается точность измерения.

Дополнительное примечание 5

В оборудовании оценки импеданса, описанном в дополнительном примечании 5, модуль оценки выполнен с возможностью сохранять множество функций наклона, надлежащим образом соответствующих множеству типов аккумуляторов, которые извлекаются заранее посредством устройства извлечения, и модуль оценки выполнен с возможностью определять функцию наклона, которая используется для того, чтобы оценивать значение комплексного импеданса при предварительно определенной частоте, из множества сохраненных функций наклона, на основе температуры, при которой обеспечивается точность измерения, и на основе значения комплексного импеданса при предварительно определенной частоте, полученной при температуре аккумулятора, при которой обеспечивается точность измерения.

Согласно оборудованию оценки импеданса, описанному в дополнительном примечании 5, соответствующая функция наклона согласно типу аккумулятора, комплексный импеданс которого должен оцениваться, может определяться на основе температуры, при которой обеспечивается точность измерения, и на основе значения комплексного импеданса при предварительно определенной частоте, полученной при температуре аккумулятора, при которой обеспечивается точность измерения. Таким образом, даже если множество типов аккумуляторов (или более конкретно, множество аккумуляторов, в которых извлекаются различные функции наклона) являются целями для того, чтобы оценивать комплексные импедансы, можно точно оценивать комплексные импедансы аккумуляторов.

Дополнительное примечание 6

Оборудование оценки импеданса, описанное в дополнительном примечании 6, содержит: устройство извлечения, выполненное с возможностью извлекать множество функций наклона, на основе значений комплексных импедансов аккумулятора при множестве частот из значений, полученных при множестве различных температур, и на основе температур аккумулятора, когда получаются комплексные импедансы, в частотной области выше области диаграммы Коула-Коула, которая принадлежит ионной диффузии, при этом каждая из множества функций наклона указывает соответствующую из взаимосвязей между значениями комплексных импедансов при множестве частот и инверсиями температур аккумулятора; и модуль оценки, выполненный с возможностью (i) оценивать действительные компоненты при множестве частот, которые формируют компонент дуги комплексных импедансов, посредством использования множества функций наклона и оценивать мнимый компонент на пиковой частоте компонента дуги комплексных импедансов посредством использования функции наклона, соответствующей пиковой частоте, из множества функций наклона, (ii) оценивать компонент дуги комплексных импедансов из оцененных действительных компонентов и оцененного мнимого компонента, и (iii) оценивать значение комплексного импеданса, соответствующего требуемой температуре аккумулятора, из оцененного компонента дуги.

Согласно оборудованию оценки импеданса, описанному в дополнительном примечании 6, комплексные импедансы аккумулятора могут оцениваться в частотной области выше области диаграммы Коула-Коула, которая принадлежит ионной диффузии. В частности, во-первых компонент дуги комплексных импедансов, соответствующих требуемой температуре аккумулятора, может оцениваться из действительных компонентов при множестве частот, которые формируют компонент дуги комплексных импедансов, и из мнимого компонента на пиковой частоте компонента дуги комплексных импедансов, посредством использования функций наклона. Затем значение комплексного импеданса при предварительно определенной частоте, соответствующей требуемой температуре аккумулятора, может оцениваться из оцененного компонента дуги.

В области диаграммы Коула-Коула, которая принадлежит ионной диффузии, действительный компонент комплексного импеданса имеет постоянную взаимосвязь между значением комплексного импеданса и инверсией температуры аккумулятора; а именно, действительный компонент имеет постоянный наклон в функции наклона. Напротив, мнимый компонент комплексного импеданса не имеет постоянной взаимосвязи между значением комплексного импеданса и инверсией температуры аккумулятора; а именно, мнимый компонент не имеет постоянного наклона в функции наклона. Тем не менее, для значения на пиковой частоте компонента дуги комплексных импедансов, мнимый компонент комплексного импеданса имеет постоянную взаимосвязь между значением комплексного импеданса и инверсией температуры аккумулятора; а именно, мнимый компонент имеет постоянный наклон в функции наклона.

В силу этого можно точно оценивать компонент дуги комплексных импедансов, соответствующих требуемой температуре аккумулятора, посредством использования действительных компонентов при множестве частот, которые формируют компонент дуги комплексных импедансов, и посредством использования мнимого компонента на пиковой частоте компонента дуги комплексных импедансов. Если компонент дуги может точно оцениваться, значение комплексного импеданса может легко оцениваться.

Настоящее раскрытие сущности может быть осуществлено в других характерных формах без отступления от сущности или важнейших характеристик. В силу этого, настоящие варианты осуществления и примеры должны рассматриваться во всех отношениях как иллюстративные, а не ограничивающие, при этом объем раскрытия сущности указывается посредством прилагаемой формулы изобретения, а не посредством вышеприведенного описания, и все изменения, которые подпадают под смысл и диапазон эквивалентности формулы изобретения, в силу этого должны охватываться им.

Оборудование оценки импеданса аккумулятора, содержащее:

- устройство извлечения, выполненное с возможностью извлекать множество функций наклона, на основе значений комплексных импедансов аккумулятора при множестве частот из значений, полученных при множестве различных температур, и на основе температур аккумулятора, когда получены комплексные импедансы, в частотной области выше области диаграммы Коула-Коула, которая принадлежит ионной диффузии, при этом каждая из множества функций наклона указывает соответствующую из взаимосвязей между значениями комплексных импедансов при множестве частот и инверсиями температур аккумулятора; и

- модуль оценки, выполненный с возможностью (i) оценивать действительные компоненты при множестве частот, которые формируют компонент дуги комплексных импедансов, посредством использования множества функций наклона и оценивать мнимый компонент на пиковой частоте компонента дуги комплексных импедансов посредством использования функции наклона, соответствующей пиковой частоте, из множества функций наклона, (ii) оценивать компонент дуги комплексных импедансов из оцененных действительных компонентов и оцененного мнимого компонента, и (iii) оценивать значение комплексного импеданса, соответствующего требуемой температуре аккумулятора, из оцененного компонента дуги.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технической диагностике и может быть использовано для определения технического состояния аккумуляторной батареи непосредственно на объекте, например автомобиле.

Использование: в области электротехники. Технический результат - обеспечение в ходе изготовления устройства аккумулирования электроэнергии проверки устройства аккумулирования электроэнергии на наличие внутреннего короткого замыкания.

Изобретение относится к области электротехники. Заявлен способ контроля состояния зарядки батареи транспортного средства.

Изобретение относится к оценке коэффициента емкости аккумулятора. Сущность: устройство содержит модуль определения, который определяет ток аккумулятора и напряжение аккумулятора, модуль вычисления интегрированных значений тока, который указывает период от первого момента времени, когда абсолютное значение тока аккумулятора приближается к 0 ампер, до второго момента времени, когда абсолютное значение тока аккумулятора приближается к 0 ампер, в качестве периода интегрирования и вычисляет интегрированное значение тока аккумулятора в течение периода интегрирования, модуль вычисления напряжения при разомкнутой схеме в первый и второй моменты времени на основе напряжения, определенного посредством модуля определения, модуль оценки коэффициента емкости, который оценивает коэффициент емкости аккумулятора на основе разности напряжений между первым напряжением и вторым напряжением при разомкнутой схеме и интегрированного значения.

Изобретение относится к цифровой измерительной технике и предназначено для измерения контролируемых параметров аккумуляторных батарей. Сущность: устройство контроля и управления техническим состоянием аккумуляторных батарей содержит датчик напряжения, датчик тока, датчик температуры, датчик давления и датчик измерения сопротивления изоляции, микропроцессор, источник опорного питания.

Изобретение относится к батарейной системе, установленной на транспорте, и оценке ее состояния. Сущность: батарейная система содержит батарею, датчик напряжения, измеряющий напряжение батареи, датчик тока, измеряющий ток, протекающий через батарею, и электронное управляющее устройство.

Изобретение относится к подаче электроэнергии к вспомогательному оборудованию транспортных средств. Система электропитания включает в себя первую схему, вторую схему и контроллер напряжения.

Изобретение относится к подаче электроэнергии к вспомогательному оборудованию транспортных средств. Система электропитания включает в себя первую схему, вторую схему и контроллер напряжения.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат – выявление и корректировка низкого состояния заряда аккумуляторной батареи, снижение расхода топлива и выбросов углекислого газа.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат – выявление и корректировка низкого состояния заряда аккумуляторной батареи, снижение расхода топлива и выбросов углекислого газа.

Оборудование оценки импеданса содержит: устройство извлечения, выполненное с возможностью извлекать функцию наклона, на основе значения комплексного импеданса аккумулятора при предварительно определенной частоте из значений, полученных при множестве различных температур, и на основе температуры аккумулятора, когда получается комплексный импеданс, при этом функция наклона указывает взаимосвязь между значением комплексного импеданса при предварительно определенной частоте и инверсией температуры аккумулятора; и модуль оценки, выполненный с возможностью оценивать значение комплексного импеданса при предварительно определенной частоте, соответствующей требуемой температуре аккумулятора, посредством использования функции наклона. Техническим результатом при реализации заявленного решения является возможность точно оценить импеданс аккумулятора. 12 ил.

Наверх