专利名称：二次电池的充放电电量推定方法及装置的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及在电动汽车(PEV)或混合车辆(HEV)等中推定被作为电动机的动力源和各种负载的驱动源而装载的镍-氢(Ni-MH)电池等的二次电池的残存容量(SOCState of Charge)的技术。
背景技术：
以往，在HEV中，检测二次电池的电压、电流、温度等，从而通过运算来推定二次电池的残存容量(以下，简称为SOC)，并进行SOC控制，以使车辆的燃料消耗效率最好。为了正确地进行SOC控制，需要正确地推定进行着充放电的二次电池的SOC。
作为这样的以往的SOC推定方法，有以下方法首先，在规定期间测量电池电压V和被充放电的电流I，并计算该电流的积分值∫I，或使用温度T、电池电压V、电流积分值∫I的函数，将上次推定的电池的极化电压Vc(t-1)更新为Vc(t)，从而求出校正电压V’(＝V-Vc(t))，获得并存储多个校正电压V’和电流I的配对数组，并由该配对数组，通过回归分析求出一次的近似直线(电压V’-电流I近似直线)，将V’-I近似直线的V截段(intercept)作为电动势E进行推定，并由上次推定的SOC、电动势E、温度T、电流积分值∫I的函数，对SOC进行推定(例如，参照(日本)特开2001-223033号公报)。
但是，在上述以往的SOC推定方法中，有以下问题。
首先，为了对SOC进行推定，通过电流传感器来测量二次电池中流过的充放电电流。该电流传感器在被用于HEV等的情况下，需要测量大电流，采用高精度的电流传感器时成本上升，所以实际情况是不得不使用低成本且精度不太高的电流传感器。因此，在由电流传感器检测出的电流值中包含测量误差，这种电流误差成为SOC的推定误差。特别是在充放电率比电流误差小的情况下(例如，对于1A的充放电率，有±2A的电流误差的情况等)，随着时间的经过，推定出的SOC的工作状况明显地变差。
此外，如上述以往例，在作为由这样的电流传感器测量出的电流的积分值的函数，将上次推定出的电池的极化电压Vc(t-1)更新为Vc(t)，并进行考虑了极化电压的影响的SOC的推定的方法中，在过去的极化电压的运算中包含电流误差，该电流误差成为极化电压的推定误差，由于误差被积累，所以存在随着时间的经过，SOC的真实的值和推定值的误差增大的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述问题完成的发明，其目的在于提供能够在不受电流测量误差的影响的情况下推定充放电电量和极化电压的方法和装置，由此，提供即使在电流值中包含测量误差的情况下也可以高精度地推定SOC的方法和装置。
为了实现上述目的，本发明的二次电池的充放电电量推定方法包括测量二次电池中流过的电流和对应于该电流的二次电池的端子电压的组合数据，并取得多个组合数据的步骤；在满足了特定的选择条件(例如，电流的值在充电侧和放电侧处于规定的范围内(例如，±50A)，多个组合数据在充电侧和放电侧为规定数(例如，60样本中的各10个)以上，在取得多个组合数据中的充放电电量处于规定的范围内(例如，0.3Ah)这样的条件)的情况下，对于多个组合数据，计算由使用了最小二乘法等方法的回归分析等统计处理求出的近似直线中的电流为零时的电压截段即无负载电压(Vsep)的步骤；在持续某一时间(例如，10秒)满足特定的电流条件(例如，电流的绝对值低于10安培这样的条件)或电压条件(例如，电压的变化量低于1伏特这样的条件)的情况下，根据二次电池的端子电压计算开路电压(Voc)的步骤；计算规定期间(例如，1分钟)中的无负载电压或开路电压的变化量(ΔVb)的步骤；以及基于无负载电压或开路电压的变化量，计算相对于二次电池的推定充放电电量(ΔQe)的步骤。
本发明的二次电池的充放电电量推定方法还包括对于无负载电压或开路电压的变化量(ΔVb)，预先设定依赖于二次电池的物性和充放电状态而决定的电压变化量的调整常数(ΔVbc)和调整系数(Kb)的步骤；预先设定依赖于二次电池的物性和充放电状态而决定的、相对于残存容量的使用区域中的充放电电量的电动势的变化量即电动势变化常数(Keq)的步骤；以及预先设定依赖于二次电池的物性和充放电状态而决定的、相对于残存容量的使用区域中的充放电电量的极化电压的变化量即极化电压发生常数(Kpol)的步骤，用ΔQe＝Kb×(ΔVb+ΔVbc)/(Keq+Kpol)表示的算式，计算作为无负载电压或开路电压的变化量ΔVb的函数的推定充放电电量ΔQe。
并且，本发明的二次电池的充放电电量推定方法还包括根据二次电池中流过的电流来计算规定期间中的测量充放电电量(ΔQm)的步骤；基于测量充放电电量计算二次电池的极化电压(Vpol)的步骤；基于测量充放电电量计算二次电池的电动势(Veq)的步骤；以及计算规定期间中的极化电压的变化量(ΔVpol)和电动势的变化量(ΔVeq)的步骤，在推定充放电电量的计算步骤中，基于极化电压变化量、电动势变化量、及无负载电压或开路电压的变化量，计算推定充放电电量(ΔQe)。
这种情况下，推定充放电电量的计算步骤包括基于极化电压变化量、电动势变化量、及无负载电压或开路电压的变化量、计算相对于测量充放电电量的校正系数(α)的步骤，使校正系数乘以测量充放电电量(ΔQm)来计算推定充放电电量(ΔQe)。
这里，在极化电压变化量为ΔVpol、电动势变化量为ΔVeq、无负载电压或开路电压的变化量为ΔVb、校正系数为α的情况下，校正系数α用α＝ΔVb/(ΔVpol+ΔVeq)表示。
在极化电压的计算步骤中，基于根据在规定期间前算出的推定充放电电量(ΔQe)所算出的极化电压(Vppre)、和测量充放电电量(ΔQm)，计算极化电压(Vpol)。
此外，在电动势的计算步骤中，基于根据在规定期间前算出的推定充放电电量(ΔQe)所算出的电动势(Vepre)和测量充放电电量(ΔQm)，计算电动势(Veq)。
在极化电压的计算步骤中，参照将温度作为参数并预先准备的极化电压-充放电电量特性，计算极化电压。
在电动势的计算步骤中，基于在规定期间前算出的残存容量和测量充放电电量的加法运算值，参照将温度作为参数并预先准备的电动势-残存容量特性，计算电动势。
为了实现上述目的，本发明的二次电池的极化电压推定方法包括使用本发明的二次电池的充放电电量推定方法来计算推定充放电电量(ΔQe)的步骤；以及基于推定充放电电量，再次计算二次电池的极化电压(Vpe)的步骤。
为了实现上述目的，本发明的二次电池的残存容量推定方法包括使用本发明的二次电池的充放电电量推定方法来计算推定充放电电量(ΔQe)的步骤；以及基于推定充放电电量，计算二次电池的残存容量(SOC)的步骤。
为了实现上述目的，本发明的二次电池的充放电电量推定装置包括电流测量部，将二次电池中流过的电流作为电流数据(I(n))进行测量；电压测量部，将二次电池的端子电压作为电压数据(V(n))进行测量；无负载电压运算部，取得多个来自电流测量部的电流数据和对应于该电流数据的来自电压测量部的电压数据的组合数据，并在满足了特定的选择条件(例如，电流的值在充电侧和放电侧处于规定的范围内(例如，±50A)，多个组合数据在充电侧和放电侧为规定数(例如，60样本中的各10个)以上，在取得多个组合数据中的充放电电量处于规定的范围内(例如，0.3Ah)这样的条件)的情况下，对于多个组合数据，计算由采用了最小二乘法等方法的回归分析等统计处理求出的近似直线中的电流为零时的电压截段即无负载电压(Vsep)；开路电压运算部，在持续某一时间(例如，10秒)满足特定的电流条件(例如，电流的绝对值低于10安培的条件)或电压条件(例如，电压的变化量低于1伏特的条件)的情况下，根据二次电池的端子电压来计算开路电压(Voc)；测量电压变化量运算部，计算规定期间(例如，1分钟)中的无负载电压或开路电压的变化量(ΔVb)；以及推定充放电电量运算部，基于无负载电压或开路电压的变化量，计算相对于二次电池的推定充放电电量(ΔQe)。
本发明的二次电池的充放电电量推定装置还包括电压变化量调整常数/调整系数设定部，对于无负载电压或开路电压的变化量(ΔVb)，预先设定依赖于二次电池的物性和充放电状态而决定的电压变化量的调整常数(ΔVbc)和调整系数(Kb)；电动势变化常数设定部，预先设定依赖于二次电池的物性和充放电状态的、相对于残存容量的使用区域中的充放电电量的电动势的变化量即电动势变化常数(Keq)；以及极化电压发生常数设定部，预先设定依赖于二次电池的物性和充放电状态而决定的、相对于残存容量的使用区域中的充放电电量的极化电压的变化量即极化电压发生常数(Kpol)；推定充放电电量运算部使用ΔQe＝Kb×(ΔVb+ΔVbc)/(Keq+Kpol)
所表示的算式，计算作为无负载电压或开路电压的变化量ΔVb的函数的推定充放电电量ΔQe。
此外，本发明的二次电池的充放电电量推定装置还包括测量充放电电量运算部，根据二次电池中流过的电流计算规定期间(例如，1分钟)中的测量充放电电量(ΔQm)；极化电压运算部，基于测量充放电电量计算二次电池的极化电压(Vpol)；电动势运算部，基于测量充放电电量计算二次电池的电动势(Veq)；极化电压变化量运算部，计算规定期间(例如，1分钟)中的极化电压的变化量(ΔVpol)；以及电动势变化量运算部，计算规定期间(例如，1分钟)中的电动势的变化量(ΔVeq)；推定充放电电量运算部基于极化电压变化量、电动势变化量、及无负载电压或开路电压的变化量，计算推定充放电电量(ΔQe)。
这种情况下，推定充放电电量运算部包括基于极化电压变化量、电动势变化量、及无负载电压或开路电压的变化量来计算相对于测量充放电电量的校正系数(α)的校正系数运算部，并将校正系数乘以测量充放电电量(ΔQm)来计算推定充放电电量(ΔQe)。
这里，在极化电压变化量为ΔVpol、电动势变化量为ΔVeq、无负载电压或开路电压的变化量为ΔVb、校正系数为α的情况下，校正系数α用α＝ΔVb/(ΔVpol+ΔVeq)表示。
极化电压运算部基于根据规定期间前算出的推定充放电电量(ΔQe)所算出的极化电压(Vppre)、和测量充放电电量(ΔQm)，计算极化电压(Vpol)。
此外，电动势运算部基于根据规定期间前算出的推定充放电电量(ΔQe)所算出的电动势(Vepre)、和测量充放电电量(ΔQm)，计算电动势(Veq)。
本发明的二次电池的充放电电量推定装置还包括将二次电池的温度作为温度数据进行测量的温度测量部，极化电压运算部参照将来自温度测量部的温度数据(T(n))作为参数并预先准备的极化电压-充放电电量特性，计算极化电压。
此外，电动势运算部基于规定期间前算出的残存容量和测量充放电电量的加法运算值，参照将来自温度测量部的温度数据(T(n))作为参数并预先准备的电动势-残存容量特性，计算电动势。
为了实现上述目的，本发明的二次电池的极化电压推定装置包括极化电压再计算部，所述极化电压再计算部基于由本发明的二次电池的充放电电量推定装置算出的推定充放电电量(ΔQe)，再次计算二次电池的极化电压(Vpe)。
为了实现上述目的，本发明的二次电池的残存容量推定装置包括残存容量运算部，所述残存容量运算部基于本发明的二次电池的充放电电量推定装置算出的推定充放电电量(ΔQe)，计算二次电池的残存容量(SOC)。
根据本发明，根据电流测量误差的影响少的测量电压(无负载电压或开路电压)、或包含电流测量误差的测量充放电电量，可以计算不包含电流测量误差的推定充放电电量，通过采用该推定充放电电量，可计算不依赖于电流测量误差的极化电压和SOC。因此，可提高SOC推定精度，并可进行基于SOC管理的电池的保护控制和长寿命化。
图1是表示本发明的第1实施方式的电池组系统的一结构例的框图。
图2是表示包含本发明的第1实施方式的二次电池的充放电电量推定方法的残存容量推定方法和极化电压推定方法中的处理步骤的流程图。
图3是表示基于图2的流程图所算出的推定充放电电量ΔQe、通过不使用图2的流程图中的ΔVbc、Kb、Keq、Kpol等常数和系数的方法所算出的推定充放电电量ΔQc、及根据采用高精度的电流传感器测量出的电流的积分值而算出的实际的充放电电量ΔQt的时间变化的曲线图。
图4是表示本发明的第2实施方式的电池组系统的一结构例的框图。
图5是表示包含本发明的第2实施方式的二次电池的充放电电量推定方法的残存容量推定方法和极化电压推定方法中的处理步骤的流程图。
图6是表示基于图5的流程图所算出的推定充放电电量ΔQe、通过不使用图5的流程图中的校正系数α的方法所算出的推定充放电电量ΔQc、及根据采用高精度的电流传感器测量出的电流的积分值而算出的实际的充放电电量ΔQt的时间变化的曲线图。
具体实施例方式
以下，关于本发明的优选实施方式，参照附图进行说明。
(第1实施方式)图1是表示本发明的第1实施方式的电池组系统的一结构例的方框图。在图1中，电池组系统1A包括电池组100、以及作为微计算机系统的一部分而包含本发明的残存容量推定装置的电池ECU101A。
电池组100在被装载于HEV等的情况下，通常为了获得对电动机的规定的输出，例如将镍-氢电池的多个单电池或单位电池电串联连接的电池块进一步多个电串联连接而构成。
在电池ECU101A中，102是将电压传感器(未图示)检测出的电池组100内的各电池块中的端子电压在规定的采样周期中作为电压数据V(n)进行测量的电压测量部，103是将电流传感器(未图示)检测出的电池组100的充放电电流在规定的采样周期中作为电流数据I(n)(该符号表示充电方向或放电方向)进行测量的电流测量部，104是将温度传感器(未图示)检测出的电池组100内的各电池块中的温度作为温度数据T(n)进行测量的温度测量部。
来自电压测量部102的电压数据V(n)和来自电流测量部103的电流数据I(n)，作为组合数据被输入到无负载电压运算部105。首先，作为特定的选择条件，无负载电压运算部105在充电方向(-)和放电方向(+)中的电流数据I(n)的值处于规定的范围内(例如，±50A)、充电方向和放电方向中的电流数据I(n)的个数为规定数以上(例如，60个样本中的各10个)、或组合数据取得中的充放电电量在规定的范围内(例如，0.3Ah)的情况下，判断电压数据V(n)和电流数据I(n)的组合数据是有效的。
接着，无负载电压运算部105从有效的组合数据中，通过采用最小二乘法等方法的回归分析等统计处理，求出一次的电压-电流直线(近似直线)，并计算电流为零时的电压值(电压截段)即无负载电压Vseq。
电压数据V(n)和电流数据I(n)还被输入到开路电压运算部106。开路电压运算部106在持续某一时间(例如，10秒)满足了特定的电流条件(例如，电流数据I(n)的绝对值低于10A)或电压条件(例如，电压数据V(n)的变化量低于1V)的情况下，在各电池块中的电压数据V(n)的平均值Vave上加上将电流数据I(n)的平均值Iave乘以了部件电阻值Rcom所得的值，从而校正了部件电阻造成的电压下降部分，并计算出开路电压Voc(Voc＝Vave+Rcom×Iave)。
来自无负载电压运算部105的无负载电压Vsep和来自开路电压运算部106的开路电压Voc被输入到测量电压选择部107，在此处，在满足了上述选择条件的情况下，选择无负载电压Vsep，在未满足选择条件，但上述电流条件或电压条件持续某一时间被满足的情况下，选择开路电压Voc，作为测量电压Vb被输出。再有，在哪个条件都不满足的情况下，再次取得电压数据V(n)和电流数据I(n)的组合数据。
来自测量电压选择部107的测量电压Vb被输入到测量电压变化量运算部108，在此处计算规定期间(例如，1分钟)中的测量电压Vb的变化量(测量电压变化量)ΔVb。
电压变化量调整常数(ΔVbc)·调整系数(Kb)设定部117相对测量电压Vb的变化量ΔVb，依赖于由二次电池的物性决定的极化特性及由二次电池的充放电(使用)状态决定的电压衰减特性等，根据预先存储于参照表(LUT)1171中的将温度作为参数的电压变化量的调整常数ΔVbc和调整系数Kb，预先设定电压变化量的调整常数ΔVbc和调整系数Kb。例如，在温度为25℃时，0.01伏特(V)作为电压变化量的调整常数ΔVbc被存储在LUT1171中。调整系数Kb是配合实际的系统而适当设定的系数。
电动势变化常数(Keq)设定部118依赖于二次电池的物性及充放电(使用)的状态，根据预先被存储在参照表(LUT)1181中的、电动势变化常数Keq相对于以温度作为参数的SOC使用区域(例如，SOC为20％至80％的范围)中的充电(或放电)电量的特性曲线的斜率，基于温度测量部104测量的温度数据T(n)，预先设定电动势变化常数Keq。例如，在温度为25℃时，0.1伏/安培小时(V/Ah)作为电动势变化常数Keq被存储在LUT1181中。
极化电压发生常数(Kpol)设定部119依赖于二次电池的物性或充放电(使用)状态，根据预先存储在参照表(LUT)1191中的、以温度为参数的、极化电压发生常数Kpol相对于充电(或放电)电量的特性曲线，基于温度测量部104测量的温度数据T(n)，预先设定极化电压发生常数Kpol。例如，温度为25℃、SOC为60％时，0.1伏/安培小时(V/Ah)作为极化电压发生常数Kpol被存储在LUT1191中。
来自测量电压变化量运算部108的测量电压变化量ΔVb、来自电压变化量调整常数·调整系数设定部117的电压变化量调整常数ΔVbc、调整系数Kb、来自电动势变化常数设定部118的电动势变化常数Keq、以及来自极化电压发生常数设定部119的极化电压发生常数Kpol被输入到推定充放电电量运算部114A。推定充放电电量运算部114A用ΔQe＝Kb×(ΔVb+ΔVbc)/(Keq+Kpol)表示的算式，计算作为测量电压Vb的变化量的ΔVb的函数的推定充放电电量ΔQe。
推定充放电电量ΔQe被输入到残存容量运算部115，在那里，根据推定充放电电量ΔQe，计算电池组100内的各电池块中的残存容量SOC。而且，推定充放电电量ΔQe被输入到极化电压再计算部116。极化电压再计算部116根据预先被存储在参照表(LUT)1161中的、以温度为参数的、极化电压Vpe相对于推定充放电电量Qe的特性曲线或算式，基于温度测量部104测量的温度数据T(n)，对极化电压Vpe进行再计算。
下面，有关以上那样构成的本实施方式的电池组系统中的残存容量推定和极化电压推定的处理步骤，参照图2进行说明。
图2是表示包含本发明第1实施方式的二次电池的充放电电量推定方法的残存容量推定方法和极化电压推定方法中的处理步骤的流程图。在图2中，首先，将电压数据V(n)和电流数据I(n)作为组合数据进行测量(S201)。接着，为了调查步骤S201中测量的电压数据V(n)和电流数据I(n)的组合数据是否为有效的组合数据，判断这些组合数据是否满足了上述特定的选择条件(S202)。在步骤S202的判断中，在满足了特定的选择条件的情况下(“是”)，进至步骤S203，取得多个(例如，在60样本中的充电和放电方向上各10个)有效的组合数据，并根据有效的组合数据中，通过采用最小二乘法等方法的回归分析等统计处理，求出一次的近似直线(V-I直线)，将该近似直线的V截段作为无负载电压Vsep来计算，将算出的无负载电压Vsep作为测量电压Vb来存储(Vb←Vsep)。
另一方面，在步骤S202的判断中，在未满足特定的选择条件的情况下(“否”)，进至步骤S204，判断电流数据I(n)是否持续某一时间满足上述特定的电流条件或电压条件。在步骤S204的判断中，如果满足特定的电流条件(例如，电流数据I(n)的绝对值持续10秒低于1OA)的情况(“是”)或满足电压条件(例如，电压数据V(n)的变化量持续10秒低于1V)的情况下(“是”)，进至步骤S205，取此时各电池块中的电压数据V(n)平均，从而计算开路电压Voc，并将算出的开路电压Voc作为测量电压Vb来存储(Vb←Voc)。
另一方面，在步骤S204的判断中，在未满足特定的电流条件或电压条件的情况下(“否”)，返回到步骤S201，对电压数据V(n)和电流数据I(n)的组合数据进行再次测量。
接着，计算在步骤S203或S205中取得的测量电压Vb的规定期间(例如，1分钟)中的变化量(测量电压变化量)ΔVb(S206)。
接着，预先设定电压变化量调整常数ΔVbc·调整系数Kb、电动势变化常数Keq、及极化电压发生常数Kpol(S207、S208、S209)，使用ΔQe＝Kb×(ΔVb+ΔVbc)/(Keq+Kpol)表示的算式，计算作为测量电压Vb的变化量ΔVb的函数的推定充放电电量ΔQe(S210)。
根据这样算出的推定充放电电量ΔQe，对极化电压Vpe进行再计算(S211)，并且计算残存容量SOC(S212)。
如以上那样，推定电池组100内的各电池块中的残存容量SOC和极化电压Vpe。
再有，在本实施方式中，为了计算推定充放电电量ΔQe，采用了无负载电压或开路电压的变化量ΔVb的一次函数式，但也可以采用N(N为自然数)次函数式或指数函数式。
图3是表示基于本实施方式中的图2的流程图所算出的推定充放电电量ΔQe、通过不使用图2的流程图中的ΔVbc、Kb、Keq、Kpol等常数和系数的方法所算出的推定充放电电量ΔQc、和基于使用高精度(没有电流误差)的电流传感器所测量出的电流的积分值算出的充放电电量ΔQt(在本说明书中，称为实际的充放电电量)的时间变化的曲线图。
如图3所示，根据本实施方式，可以使推定充放电电量ΔQe接近于实际的充放电电量ΔQt。
(第2实施方式)图4是表示本发明第2实施方式的电池组系统的一结构例的框图。再有，在图4中，关于具有与第1实施方式的说明中参照的图1同样的结构和功能的部分，附加相同的标号并省略说明。
电流测量部103测量的电流数据I(n)被输入到测量充放电电量运算部109。测量充放电电量运算部109根据充电方向和放电方向的电流数据I(n)计算规定期间(例如，1分钟)中的测量充放电电量ΔQm。
接着，来自测量充放电电量运算部109的测量充放电电量ΔQm被输入到极化电压运算部110。极化电压运算部110根据预先被存储在参照表(LUT)1101中的、以温度为参数的、极化电压Vpol相对于测量充放电电量ΔQm的特性曲线或算式，基于温度测量部104测量的温度数据T(n)，计算极化电压Vpol。
接着，来自极化电压运算部110的极化电压Vpol被输入到极化电压变化量运算部111，在那里，计算在规定期间(例如，1分钟)中的极化电压Vpol的变化量(极化电压变化量)ΔVpol。从基于测量充放电电量ΔQm所算出的极化电压Vpol中，减去如后述那样基于在规定期间(例如，1分钟)前算出的推定充放电电量ΔQe所算出的极化电压Vppre，来计算极化电压变化量ΔVpol。
此外，来自测量充放电电量运算部109的测量充放电电量ΔQm也被输入到电动势运算部112。电动势运算部112根据预先被存储在参照表(LUT)1121中的、以温度为参数的、电动势Veq相对于残存容量SOC的特性曲线或算式，基于温度测量部104测量的温度数据T(n)，计算电动势Veq。
接着，来自电动势运算部112的电动势Veq被输入到电动势变化量运算部113，在那里，计算规定期间(例如，1分钟)中的电动势Veq的变化量(电动势变化量)ΔVeq。从基于测量充放电电量ΔQm算出的电动势Vpol中，减去如后述那样基于在规定期间(例如，1分钟)前算出的推定充放电电量ΔQe所算出的电动势Vepre，来计算电动势变化量ΔVeq。
来自第1实施方式所述的测量电压变化量运算部108的测量电压变化量ΔVb、来自极化电压变化量运算部111的极化电压变化量ΔVpol、和来自电动势变化量运算部113的电动势变化量ΔVeq被输入到推定充放电电量运算部114B。在推定充放电电量运算部114B中，首先，使用校正系数运算部1141，根据测量电压变化量ΔVb，极化电压变化量ΔVpol和电动势变化量ΔVeq，作为α＝ΔVb/(ΔVpol+ΔVeq)来计算校正系数α。使该校正系数α乘以测量充放电电量ΔQm，计算推定充放电电量ΔQe。
这样算出的推定充放电电量ΔQe被供给极化电压运算部110和电动势运算部112，分别计算规定期间(例如，1分钟)前的极化电压Vppre和电动势Vepre。
以后的结构和功能与第1实施方式相同。
以下，有关以上那样构成的本实施方式的电池组系统中的残存容量推定和极化电压推定的处理步骤，参照图5进行说明。
图5是表示包含本发明第2实施方式的二次电池的充放电电量推定方法的残存容量推定方法和极化电压推定方法中的处理步骤的流程图。再有，在图5中，关于与第1实施方式的说明中参照的图2相同的处理步骤，附加相同的标号并省略说明。
在步骤S401中，根据充电方向和放电方向的电流数据I(n)计算规定期间(例如，1分钟)中的测量充放电电量ΔQm。接着，根据算出的测量充放电电量ΔQm、和在步骤S406中基于规定期间(例如，1分钟)前算出的推定充放电电量ΔQe所算出的极化电压Vppre和电动势Vepre，分别计算极化电压Vpol和电动势Veq(S402)。然后，根据这样算出的极化电压Vpol和电动势Veq，计算极化电压变化量ΔVpol和电动势变化量ΔVeq(S403)。
接着，使用步骤S206中算出的测量电压变化量ΔVb、步骤S403中算出的极化电压变化量ΔVpol和电动势变化量Veq，将校正系数α作为α＝ΔVb/(ΔVpol+ΔVeq)来计算(S404)。将这样算出的校正系数α乘以步骤S401中算出的测量充放电电量ΔQm，从而计算推定充放电电量ΔQe(S405)。根据算出的推定充放电电量ΔQe，对极化电压Vpe进行再计算(S211)，并且计算残存容量SOC(S212)。
如以上那样，推定电池组100内的各电池块中的残存容量SOC和极化电压Vpe。
图6是表示基于本实施方式中的图5的流程图所算出的推定充放电电量ΔQe、通过不使用图5的流程图中的校正系数α的方法所算出的推定充放电电量ΔQc、和根据使用高精度(没有电流误差)的电流传感器测量出的电流的积分值所算出的充放电电量ΔQt(在本说明书中，称为实际的充放电电量)的时间变化的曲线图。
如图6所示，根据本实施方式，可以使推定充放电电量ΔQe接近于实际的充放电电量ΔQt。
工业实用性如以上那样，本发明的二次电池的充放电电量推定方法和装置根据电流测量误差的影响很少的测量电压(无负载电压或开路电压)、或根据包含电流测量误差的测量充放电电量，计算不包含电流测量误差的推定充放电电量，此外，本发明的二次电池的极化电压推定方法和装置、二次电池的残存容量推定方法和装置，通过使用不包含电流测量误差的推定充放电电量，推定不依赖于电流测量误差的极化电压、残存容量，因此，在需要残存容量的推定精度高的电动汽车(PEV)、混合型车辆(HEV)、具有燃料电池和二次电池的混合型车辆等的电动车辆等的用途中是有用的。
权利要求
1.一种二次电池的充放电电量推定方法，包括测量二次电池中流过的电流和对应于所述电流的所述二次电池的端子电压的组合数据，并取得多个所述组合数据的步骤；在满足了特定的选择条件的情况下，对于所述多个组合数据，计算由统计处理求出的近似直线中的电流为零时的电压截段即无负载电压的步骤；在持续某一时间满足特定的电流条件或电压条件的情况下，根据所述二次电池的端子电压计算开路电压的步骤；计算规定期间中的所述无负载电压或所述开路电压的变化量(ΔVb)的步骤；以及基于所述无负载电压或所述开路电压的变化量，计算相对于所述二次电池的推定充放电电量(ΔQe)的步骤。
2.如权利要求1所述的二次电池的充放电电量推定方法，其中，所述方法还包括对于所述无负载电压或所述开路电压的变化量(ΔVb)，预先设定依赖于所述二次电池的物性和充放电状态而决定的电压变化量的调整常数(ΔVbc)和调整系数(Kb)的步骤；预先设定依赖于所述二次电池的物性和充放电状态而决定的、相对于残存容量的使用区域中的充放电电量的电动势的变化量即电动势变化常数(Keq)的步骤；以及预先设定依赖于所述二次电池的物性和充放电状态而决定的、相对于残存容量的使用区域中的充放电电量的极化电压的变化量即极化电压发生常数(Kpol)的步骤，用ΔQe＝Kb×(ΔVb+ΔVbc)/(Keq+Kpol)表示的算式，计算作为所述无负载电压或所述开路电压的变化量ΔVb的函数的所述推定充放电电量ΔQe。
3.如权利要求1所述的二次电池的充放电电量推定方法，其中，所述方法还包括根据所述二次电池中流过的电流计算所述规定期间中的测量充放电电量的步骤；基于所述测量充放电电量计算所述二次电池的极化电压的步骤；基于所述测量充放电电量计算所述二次电池的电动势的步骤；以及计算所述规定期间中的所述极化电压的变化量和所述电动势的变化量的步骤，在所述推定充放电电量的计算步骤中，基于所述极化电压变化量、所述电动势变化量、及所述无负载电压或所述开路电压的变化量，计算推定充放电电量。
4.如权利要求3所述的二次电池的充放电电量推定方法，其中，所述推定充放电电量的计算步骤包括基于所述极化电压变化量、所述电动势变化量、及所述无负载电压或开路电压的变化量，计算相对于所述测量充放电电量的校正系数的步骤，使所述校正系数乘以所述测量充放电电量来计算所述推定充放电电量。
5.如权利要求4所述的二次电池的充放电电量推定方法，其中，在所述极化电压变化量为ΔVpol、所述电动势变化量为ΔVeq、所述无负载电压或所述开路电压的变化量为ΔVb、所述校正系数为α的情况下，所述校正系数α用α＝ΔVb/(ΔVpol+ΔVeq)表示。
6.如权利要求3所述的二次电池的充放电电量推定方法，其中，在所述极化电压的计算步骤中，基于根据在所述规定期间前算出的所述推定充放电电量而算出的极化电压、和所述测量充放电电量，计算所述极化电压。
7.如权利要求3所述的二次电池的充放电电量推定方法，其中，在所述电动势的计算步骤中，基于根据在所述规定期间前算出的所述推定充放电电量而算出的电动势、和所述测量充放电电量，计算所述电动势。
8.如权利要求3所述的二次电池的充放电电量推定方法，其中，在所述极化电压的计算步骤中，参照将温度作为参数并预先准备的极化电压-充放电电量特性，计算所述极化电压。
9.如权利要求3所述的二次电池的充放电电量推定方法，其中，在所述电动势的计算步骤中，基于在所述规定期间前算出的残存容量和所述测量充放电电量的加法运算值，参照将温度作为参数并预先准备的电动势-残存容量特性，计算所述电动势。
10.一种二次电池的极化电压推定方法，包括使用权利要求1所述的二次电池的充放电电量推定方法来计算推定充放电电量的步骤；以及基于所述推定充放电电量，再次计算所述二次电池的极化电压的步骤。
11.一种二次电池的残存容量推定方法，包括使用权利要求1所述的二次电池的充放电电量推定方法来计算推定充放电电量的步骤；以及基于所述推定充放电电量，计算所述二次电池的残存容量的步骤。
12.一种二次电池的充放电电量推定装置，包括电流测量部，将二次电池中流过的电流作为电流数据进行测量；电压测量部，将所述二次电池的端子电压作为电压数据进行测量；无负载电压运算部，取得多个来自所述电流测量部的电流数据和对应于该电流数据的来自所述电压测量部的电压数据的组合数据，并在满足了特定的选择条件的情况下，对于所述多个组合数据，计算由统计处理求出的近似直线中的电流为零时的电压截段即无负载电压；开路电压运算部，在持续某一时间满足了特定的电流条件或电压条件的情况下，根据所述二次电池的端子电压来计算开路电压；测量电压变化量运算部，计算规定期间中的所述无负载电压或所述开路电压的变化量(ΔVb)；以及推定充放电电量运算部，基于所述无负载电压或所述开路电压的变化量，计算相对于所述二次电池的推定充放电电量(ΔQe)。
13.如权利要求12所述的二次电池的充放电电量推定装置，其中，所述装置还包括电压变化量调整常数·调整系数设定部，对于所述无负载电压或所述开路电压的变化量(ΔVb)，预先设定依赖于所述二次电池的物性和充放电状态而决定的电压变化量的调整常数(ΔVbc)和调整系数(Kb)；电动势变化常数设定部，预先设定依赖于所述二次电池的物性和充放电状态的、相对于残存容量的使用区域中的充放电电量的电动势的变化量即电动势变化常数(Keq)；以及极化电压发生常数设定部，预先设定依赖于所述二次电池的物性和充放电状态而决定的、相对于残存容量的使用区域中的充放电电量的变化量的极化电压的变化量即极化电压发生常数(Kpol)，所述推定充放电电量运算部使用ΔQe＝Kb×(ΔVb+ΔVbc)/(Keq+Kpol)表示的算式，计算作为所述无负载电压或所述开路电压的变化量ΔVb的函数的所述推定充放电电量ΔQe。
14.如权利要求12所述的二次电池的充放电电量推定装置，其中，所述装置还包括测量充放电电量运算部，根据所述二次电池中流过的电流计算所述规定期间中的测量充放电电量；极化电压运算部，基于所述测量充放电电量计算所述二次电池的极化电压；电动势运算部，基于所述测量充放电电量计算所述二次电池的电动势；极化电压变化量运算部，计算所述规定期间中的所述极化电压的变化量；以及电动势变化量运算部，计算所述规定期间中的所述电动势的变化量，所述推定充放电电量运算部基于所述极化电压变化量、所述电动势变化量、及所述无负载电压或所述开路电压的变化量，计算所述推定充放电电量。
15.如权利要求14所述的二次电池的充放电电量推定装置，其中，所述推定充放电电量运算部包括基于所述极化电压变化量、所述电动势变化量、及所述无负载电压或所述开路电压的变化量，计算相对于所述测量充放电电量的校正系数的校正系数运算部，将所述校正系数乘以所述测量充放电电量来计算所述推定充放电电量。
16.如权利要求15所述的二次电池的充放电电量推定装置，其中，在所述极化电压变化量为ΔVpol、所述电动势变化量为ΔVeq、所述无负载电压或所述开路电压的变化量为ΔVb、所述校正系数为α的情况下，所述校正系数α用α＝ΔVb/(ΔVpol+ΔVeq)表示。
17.如权利要求14所述的二次电池的充放电电量推定装置，其中，所述极化电压运算部基于根据所述规定期间前算出的所述推定充放电电量所算出的极化电压、和所述测量充放电电量，计算所述极化电压。
18.如权利要求14所述的二次电池的充放电电量推定装置，其中，所述电动势运算部基于根据所述规定期间前算出的所述推定充放电电量所算出的电动势、和所述测量充放电电量，计算所述电动势。
19.如权利要求14所述的二次电池的充放电电量推定装置，其中，所述装置还包括将所述二次电池的温度作为温度数据进行测量的温度测量部，所述极化电压运算部参照将来自所述温度测量部的温度数据作为参数并预先准备的极化电压-充放电电量特性，计算所述极化电压。
20.如权利要求14所述的二次电池的充放电电量推定装置，其中，所述装置还包括将所述二次电池的温度作为温度数据进行测量的温度测量部，所述电动势运算部基于在规定期间前算出的残存容量和所述测量充放电电量的加法运算值，参照将来自所述温度测量部的温度数据作为参数并预先准备的电动势-残存容量特性，计算所述电动势。
21.一种二次电池的极化电压推定装置，包括基于由权利要求12所述的二次电池的充放电电量推定装置算出的推定充放电电量，再次计算所述二次电池的极化电压的极化电压再计算部。
22.一种二次电池的残存容量推定装置，包括基于由权利要求12所述的二次电池的充放电电量推定装置推定出的充放电电量，计算所述二次电池的残存容量的残存容量运算部。
全文摘要
无负载电压运算部(105)在满足了特定的选择条件的情况下，对与电流数据I(n)和电压数据V(n)的多个组合数据，计算由统计处理求出的近似直线中的电流为零时的电压截段及无负载电压Vsep。此外，开路电压计算部(106)在持续某一时间满足特定的电流条件的情况下，将二次电池的端子电压作为开路电压Voc来计算。推定充放电电量运算部(114)使用预先设定的电压变化量调整常数ΔVbc·调整系数Kb、电动势变化常数Keq、极化电压发生常数Kpol，计算作为规定期间中的无负载电压或开路电压的变化量ΔVb的函数的推定充放电电量ΔQe。
文档编号G01R31/36GK1829920SQ20048002172
公开日2006年9月6日 申请日期2004年7月26日 优先权日2003年7月29日
发明者村上雄才, 山边律人 申请人:松下电动车辆能源股份有限公司