CN101010596A - 内阻抗检测设备、内阻抗检测方法、退化程度检测设备和退化程度检测方法 - Google Patents

内阻抗检测设备、内阻抗检测方法、退化程度检测设备和退化程度检测方法 Download PDF

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CN101010596A CNA2005800286065A CN200580028606A CN101010596A CN 101010596 A CN101010596 A CN 101010596A CN A2005800286065 A CNA2005800286065 A CN A2005800286065A CN 200580028606 A CN200580028606 A CN 200580028606A CN 101010596 A CN101010596 A CN 101010596A
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Abstract

提出了一种用于以高准确度来检测二次电池的内阻抗的内阻抗检测设备。处理器(106)将由电压变化检测器(103)所检测的每一个电压的变化除以在与电压变化相同的检测时间内由电流变化检测器所检测的电流变化来计算内阻抗。判断单元(107)检查由处理器(106)所计算的内阻抗的变化，并且基于检查结果来判断内阻抗是否具有可靠性。只有当判断单元(107)判断内阻抗具有可靠性时，生成器(109)才根据该内阻抗生成要输出的内阻抗。

Description

内阻抗检测设备、内阻抗检测方法、退化程度检测设备和退化程度检测方法
技术领域
本发明涉及用于二次电池的内阻抗检测设备和内阻抗检测方法，以及用于二次电池的退化程度检测设备和退化程度检测方法。
背景技术
当前，许多混合动力汽车、电动汽车或燃料电池汽车中包含了二次电池作为电源，用于提供启动引擎和驱动车辆所需要的电能。
二次电池根据周围环境和其被使用的方式一直保持退化。一般地，当二次电池退化时，其内阻抗增加，并且其电容下降。
当内阻抗增加时，来自二次电池的电力供应受到限制。因此，使用二次电池作为电源的车辆的性能发生改变。因此，需要检测二次电池的退化状态并且基于所检测的退化状态来优化地控制车辆。如果二次电池退化到其退化可能会对车辆性能造成严重问题的程度，则需要更换二次电池。
一般地，二次电池100和负载200之间的连接可以用图1中所示的模型来表示。在图1中，二次电池100具有OCV(开路电压)101和Z(内阻抗)102。电压V是二次电池100的电压，并且电流I是流经二次电池100的电流。
如果OCV 101的值已知，则二次电池100的内阻抗可以根据公式Z＝(OCV-V)/I来确定。不过，OCV 101的值经常不确定。
即使OCV 101的值未知，也可以根据公式Z＝ΔV/ΔI来确定二次电池100的内阻抗。ΔI表示短时间内的电流改变，并且ΔV表示在该短时间内的电压改变(参见JP-A No.10-214643)。
JP-A No.2000-121710公开了确定二次电池的退化程度的方法。具体地说，为了测量二次电池的内阻抗，致使充电和放电电流以预定的模式流动，并且测量了此时的电压改变。基于电压的改变计算出二次电池的内阻抗。然后，基于所计算的结果来判断二次电池的退化程度。
专利文献1：JP-A No.10-214643
专利文献2：JP-A No.2000-121710
发明内容
本发明要解决的问题：
根据如JP-A No.2000-121710中所公开的确定退化程度的方法，致使电流以用于测量内阻抗的预定模式进行流动。因此，每次测量内阻抗时，使用二次电池的整体系统的控制受到限制。需要添加诸如专用的充电和放电电路等的一块硬件。
可以根据在JP-A No.10-214643中所公开的测量方法，也就是基于公式Z＝ΔV/ΔI来测量内阻抗的方法，来判断二次电池的退化程度。具体地说，使用公式Z＝ΔV/ΔI来测量内阻抗。然后，基于测量结果来判断二次电池的退化程度。
不过，根据只使用公式Z＝ΔV/ΔI来测量内阻抗的方法，无法将安装在电动汽车、混合动力汽车或燃料电池汽车上的二次电池的内阻抗测量得很精确。下面来讲述这一缺点。
安装在电动汽车、混合动力汽车或燃料电池汽车上的二次电池系统具有可能包括有纹波(ripple)分量的充电和放电电流。通常，二次电池的内阻抗不仅包括阻抗性分量，而且也包括电容性分量。
由于电流的纹波分量较大，并且电流的频率较高，与电流的变化相比，电压的变化具有更大的延迟。因此，降低了根据公式Z＝ΔV/ΔI所计算的内阻抗的准确度。
电压的变化滞后于电流的变化这一问题并限于安装在电动汽车、混合动力汽车或燃料电池汽车上的二次电池系统。
本发明的一个目标是提供一种内阻抗检测设备和内阻抗检测方法，用于以高准确度来检测二次电池的内阻抗。
本发明的另一个目标是提供一种退化程度检测设备和退化程度检测方法，用于以高准确度来检测二次电池的内阻抗。
解决问题的手段：
为了实现上述目标，根据本发明的用于检测二次电池的内阻抗的内阻抗检测设备包括：电压检测器，用于检测二次电池的电压；电压变化检测器，用于基于由所述电压检测器所检测的电压，来检测在具有各个不同持续时间并且包括有共用时间(common time)的多个检测时间的每一个内的电压变化；电流检测器，用于检测流经二次电池的电流；电流变化检测器，用于基于由电流检测器所检测的电流，来检测在每一个检测时间内的电流变化；处理器，用于通过将由电压变化检测器所检测的电压变化除以在与电压改变相同的检测时间由电流变化检测器所检测的电流变化，来计算多个内阻抗；判断单元，用于基于由处理器所计算的内阻抗的变化来判断内阻抗可靠与否；以及生成器，用于在判断单元判断该内阻抗为可靠的情况下，基于该内阻抗来生成要输出的内阻抗。
根据本发明的检测二次电池的内阻抗的方法包括如下步骤：检测二次电池的电压；基于在检测电压步骤中所检测的电压，来检测在具有各个不同持续时间并且包括共用时间的多个检测时间的每一个内的电压变化；检测流经二次电池的电流；基于在检测电流步骤中所检测的电流，来检测在每一个检测时间内的电流变化；通过将在电压变化检测步骤中所检测的电压变化除以在与电压变化相同的检测时间在电流变化检测步骤中所检测的电流变化，来计算多个内阻抗；基于在计算多个内阻抗的步骤中所计算的内阻抗变化来判断内阻抗可靠与否；以及仅在判断步骤中做出该内阻抗为可靠的判断后，基于该内阻抗来生成要输出的内阻抗。
根据上述发明，基于各个检测时间处的内阻抗的变化来判断内阻抗可靠与否。只有判断该内阻抗为可靠时，才能基于该内阻抗来生成要输出的内阻抗。
随着电压变化相对于电流变化的延迟变小，内阻抗的变化也变小。随着电压变化相对于电流变化的延迟变小，通过将电压变化除以电流变化所得到的内阻抗更加准确。因此，内阻抗的变化表示内阻抗的准确度。
因此，根据上述发明，可以基于高度可靠的内阻抗来生成要输出的内阻抗。因此，可以以高准确度来检测要输出的内阻抗。
使用用于确定可靠性的内阻抗来生成要输出的内阻抗。因此，确定了可靠性，并且使用同样的内阻抗生成了要输出的内阻抗。
所需要的是如果由处理器所计算的内阻抗的最大值和最小值之差落在预定的范围内，则判断内阻抗为可靠，并且如果最大值和最小值之差落在预定的范围之外，则判断内阻抗为非可靠。
根据上述发明，可靠性是基于内阻抗的最大值和最小值之差来判断的。因此，该判断过程可以比在基于所有内阻抗来判断可靠性的情况下更简单。
要求只有在由电流变化等于或大于预定值时才计算内阻抗。
根据上述发明，只有当电流变化等于或大于预定值时才计算多个内阻抗。如果电流变化小于预定值时，则可能无法维持计算内阻抗的准确度。因此，避免计算其准确度无法维持的内阻抗。
要求判断要输出的内阻抗是否落在预定范围内，并且基于该判断结果来判断故障。
根据上述发明，判断要输出的内阻抗是否落在预定范围内，并且基于该判断结果来判断故障。例如，如果根据二次电池的规格来设置预定范围作为范围时，可以使用要输出的内阻抗来确定故障。
要求根据电流的方向来生成要输出作为充电内阻抗或放电内阻抗的内阻抗。
根据上述发明，可以以高准确度来检测充电内阻抗和放电内阻抗。上述发明优选地应用到用于检测二次电池的内阻抗的设备，其中二次电池的充电内阻抗和放电内阻抗彼此不相同。
要求确定电流的方向在任何一个检测时间内是否发生改变。如果判断电流的方向在任何一个检测时间内发生改变，则要求废弃要输出的内阻抗。
根据上述发明，可以准确地检测其中充电内阻抗和放电内阻抗彼此不相同的二次电池的内阻抗。
内阻抗检测设备应该要求进一步包括：温度变化速率检测器，用于检测二次电池的温度变化速率；以及SOC变化速率检测器，用于检测二次电池的SOC变化速率。其中生成器包括：内阻抗生成器，用于如果判断单元判断该内阻抗为可靠则基于该内阻抗生成要输出的内阻抗；存储单元，用于存储由内阻抗生成器在过去所生成的要输出内阻抗；选择器，用于基于由温度变化速率检测器所检测的温度变化速率或由SOC变化速率检测器所检测的SOC变化速率来从存储单元选择过去要输出的内阻抗；以及均值计算器，用于计算被选择器所选择的过去要输出内阻抗与由内阻抗生成器所新生成的要输出的内阻抗的平均值，并且使用所计算的结果作为最新要输出的内阻抗。
检测内阻抗的方法应该需要进一步包括如下步骤：检测二次电池的温度变化速率；以及检测二次电池的SOC变化速率。其中生成要输出的内阻抗的步骤包括这样的步骤：只有在判断步骤中判断该内阻抗为可靠的情况下，才基于该内阻抗来生成要输出的内阻抗；将在生成内阻抗的步骤中在过去已经生成的要输出的内阻抗存储在存储单元中；基于在检测温度的变化速率的步骤中所检测的温度变化速率或在检测SOC的变化速率的步骤中所检测的SOC变化速率，来从存储单元中选择过去要输出的内阻抗；以及计算在选择内阻抗的步骤中所选择的在过去要输出的内阻抗与在生成内阻抗的步骤中所最新生成的要输出的内阻抗的平均值，并且使用所计算的结果作为最新的要输出的内阻抗。
根据上述发明，在过去要输出的内阻抗是基于温度的变化速率或SOC的变化速率来选择的。并且计算了所选择的在过去要输出的内阻抗与最新生成的要输出的内阻抗的平均值。所计算的结果作为被用作新的要输出的内阻抗。
内阻抗根据温度和SOC而改变。如果温度的变化速率或SOC的变化速率发生较大变化，然后内阻抗也根据该变化而发生较大变化。因此，通过基于温度的变化速率或SOC的变化速率来选择在过去的内阻抗，可以从在用于计算平均值的过去内阻抗中除去在根据温度变化或SOC变化已经改变过的过去的内阻抗。因此，防止了平均值准确度的下降。
需要这样选择在过去要输出的内阻抗，以便随着温度的变化速率或SOC的变化速率变小，使持续时间变长，该持续时间包括在其时检测用于计算平均值的过去要输出的内阻抗的时间的时间。
根据上述发明，防止了平均值准确度的下降。
根据本发明的用于检测二次电池的退化程度的退化程度检测设备包括：上面提到的内阻抗检测设备；温度检测器，用于检测二次电池的温度；SOC检测器，用于检测二次电池的SOC；校正器，用于基于由温度检测器所检测的温度，以及由SOC检测器所检测的SOC，来校正已经由内阻抗检测设备所生成的要输出的内阻抗；以及退化程度检测器，用于基于已经由校正器所校正的要输出的内阻抗来检测二次电池的退化程度。
根据本发明的检测二次电池的退化程度的方法包括步骤：检测二次电池的温度；检测二次电池的SOC；基于在温度检测步骤中所检测的温度以及在SOC检测步骤中所检测的SOC，来校正通过上述内阻抗检测方法已经生成的要输出的内阻抗；以及基于在校正要输出的内阻抗的步骤中已经校正过的要输出的内阻抗，来检测二次电池的退化程度。
根据上述发明，二次电池的退化程度是基于以高准确度所检测的要输出的内阻抗来检测的。因此，二次电池的退化程度可以以高准确度来检测。
本发明的优势：
根据上述发明，基于内阻抗在各个检测时间处的变化来判断该内阻抗是否可靠。只有判断该内阻抗为可靠，才能基于该内阻抗生成要输出的内阻抗。
随着电压变化相对于电流变化的延迟变小，内阻抗的变化也变小。随着电压变化相对于电流变化的延迟变小，通过将电压变化除以电流变化所得到的内阻抗也更加准确。因此，内阻抗的变化表示内阻抗的准确度。
因此，根据本发明，可以基于高度可靠的内阻抗来生成要输出的内阻抗。因此，可以以高准确度来检测要输出的内阻抗。
使用用于确定可靠性的内阻抗来生成要输出的内阻抗的。因此，确定了可靠性，并且使用同样的内阻抗来生成要输出的内阻抗。
附图说明
图1为电路图，示出了二次电池和负载之间的连接；
图2为根据本发明的实施例的退化程度检测设备的框图；
图3为流程图，示出了如图2所示的内阻抗检测设备的操作；
图4示出了如图2所示的内阻抗检测设备的操作；并且
图5示出了如图2所示的内阻抗检测设备的操作。
标号描述：
1      内阻抗检测设备
101    定时器
102    电压检测器
103    电压变化检测器
104    电流检测器
105    电流变化检测器
106    处理器
107    判断单元
108    通电(energization)方向检测器
109    生成器
109a   内阻抗生成器
109b   存储单元
109c   选择器
109d   平均计算器
110    温度检测器
111    温度变化速率检测器
112    SOC检测器
113    SOC变化速率检测器
2     校正器
3     退化程度检测器
4     二次电池
5     负载
具体实施方式
下面参考附图来讲述本发明的实施例。
图2为根据本发明的实施例的退化程度检测设备的框图。
如图2所示，退化程度检测设备包括根据本发明的实施例的内阻抗检测设备1、校正器2以及退化程度检测器3。
内阻抗检测设备1包括：定时器101、电压检测器102、电压变化检测器103、电流检测器104、电流变化检测器105、处理器106、温度检测器107、通电方向检测器108、生成器109、温度检测器110、温度变化速率检测器111、SOC检测器112和SOC变化速率检测器113。生成器109包括内阻抗生成器109a、存储单元109b、选择器109c和平均计算器109d。
定时器101输出时间信息。
电压检测器102检测二次电池4的电压。
二次电池4是可以充电和放电的二次电池，用作负载5的电源。在本实施例中，二次电池4安装在混合动力汽车、电动汽车或燃料电池汽车上，并且用作用于提供启动引擎和驱动车辆所需电能的电源。在本实施例中，负载5是用于驱动车辆的负载。二次电池4被充电和放电，以便其SOC保持在预定的范围内。二次电池4在电池控制器(未示出)的控制下进行充电和放电。
电压变化检测器103基于由电压检测器102所检测的电压和来自定时器101的输出，来检测在具有各个不同持续时间并且包括共用时间的多个检测时间的每一个内的电压变化。电压变化检测器103具有存储区域(未示出)，用于存储由电压检测器102所检测的与其检测时间有关的电压。
电流检测器104检测流经二次电池4的电流。
电流变化检测器105基于来自电流检测器104和定时器101的输出，来检测与电压变化检测器103所利用的检测时间相同的多个检测时间中的每一个内的电流变化。电流变化检测器105具有存储区域(未示出)，用于存储由电流检测器104所检测的与其检测时间有关的电流。
处理器106将由电压变化检测器103所检测的电压变化除以在与电压变化相同的检测时间由电流变化检测器105所检测的电流变化，从而计算出多个内阻抗。处理器106将内阻抗输出到判断单元107和生成器109。
判断单元107检查从处理器106所接收的内阻抗的变化。基于所检查的结果，判断单元107判断内阻抗是否可靠。判断单元107将判断结果输出到生成器109。
根据本实施例，如果内阻抗的最大值和最小值的差异落在预定的范围内，则判断单元107确定内阻抗为可靠。如果最大值和最小值的差异落在预定的范围之外，则判断单元107确定内阻抗为非可靠。
通电方向检测器108基于由电流检测器104所检测的电流来检测流经二次电池4的电流方向(具体地说，就是充电方向或放电方向)。通电方向检测器108将检测结果输出到生成器109。
只有在判断单元107确定内阻抗为可靠的情况下，生成器109才基于该内阻抗来生成要输出的内阻抗。
具体地说，只有在判断单元107确定内阻抗为可靠的情况下，内阻抗生成器109a才基于该内阻抗来生成要输出的内阻抗。
内阻抗生成器109a应该优选地根据由通电方向检测器108所检测的电流方向来生成要输出的内阻抗来作为充电内阻抗或放电内阻抗。
存储单元109b存储已经由内阻抗生成器109a所生成的要输出的内阻抗。换句话说，存储单元109b存储由内阻抗生成器109a已经在过去生成的要输出的内阻抗。根据本实施例，存储单元109b存储与已经接收到要输出的内阻抗的时间(检测时间)相关联的要输出的内阻抗。
如果内阻抗生成器109a可选择地输出充电内阻抗或放电内阻抗，然后存储单元109b应该优选地具有充电内阻抗存储单元(未示出)和放电内阻抗存储单元(未示出)。存储单元109b将充电内阻抗存储在充电内阻抗存储单元中，以及将放电内阻抗存储在放电内阻抗存储单元中。
温度检测器110检测二次电池4的温度。温度变化速率检测器111基于由温度检测器110所检测的温度和来自定时器101的输出，来检测二次电池4的温度变化速率。
SOC检测器112检测二次电池4的SOC。SOC变化速率检测器113基于由SOC检测器112所检测的二次电池4的SOC和来自定时器101的输出，来检测二次电池4的SOC的变化速率。
选择器109c基于由温度变化速率检测器111所检测的温度变化速率或由SOC变化速率检测器113所检测的SOC变化速率来从存储单元109b中选择在过去要输出的内阻抗。
平均计算器109d计算由选择器109c所选择的在过去要输出的内阻抗与已经由内阻抗生成器109a所生成的最新的要输出的内阻抗的平均值。平均计算器109d将所计算的结果输出作为最新的要输出的内阻抗。
根据本实施例，选择器109c选择在过去要输出的内阻抗，以便随着由温度变化速率检测器111所检测的温度的变化速率或由SOC变化速率检测器113所检测的SOC的变化速率变小，使包括所选择的在过去要输出的内阻抗的检测时间的持续时间变长。
例如，如果温度的变化速率为“A”，则选择器109c选择在过去要输出的内阻抗，以便在过去要输出的内阻抗的检测时间被包括在从当前时间至当前时间之前10分钟的持续时间内。如果温度的变化速率为“B”(B＜A)，则选择器109c选择在过去要输出的内阻抗，以便在过去要输出的内阻抗的检测时间被包括在从当前时间至当前时间之前15分钟的持续时间内。
例如，如果SOC的变化速率为“C”，然后选择器109c选择在过去要输出的内阻抗，以便将在过去要输出的内阻抗的检测时间被包括在从当前时间至当前时间之前10分钟的持续时间内。如果SOC的变化速率为“D”(D＜C)，然后选择器109c选择在过去要输出的内阻抗，以便在过去要输出的内阻抗的检测时间被包括在从当前时间至当前时间之前15分钟的持续时间内。
校正器2基于由温度检测器110所检测的温度和由SOC检测器112所检测的SOC，来校正已经由内阻抗检测设备1所生成的要输出的内阻抗。
退化程度检测器3基于由校正器2所校正的要输出的内阻抗来检测二次电池4的退化程度。
下面来叙述其操作。
图3为流程图，示出了如图2所示的内阻抗检测设备1的操作。下面参考图3来描述内阻抗检测设备1的操作。如图3所示的操作是周期性地执行的。
在步骤201，当定时器101的输出表示确定时间时，电压变化检测器103在预定时间内获取由电压检测器102所检测的电压值。电压变化检测器103将所获得的与从定时器101输出的时间有关的电压值存储在它自己的存储区域中。
在步骤201，当来自定时器101的输出表示确定时间时，电流变化检测器105在预定时间内获取由电流检测器104所检测的电流值。电流变化检测器105将所获得的与从定时器101所输出的时间有关的电流值存储在它自己的存储区域中。
在步骤201之后，电压变化检测器103和电流变化检测器105执行步骤202。
在步骤202，电压变化检测器103基于存储在它自己的存储区域中的电压值和该电压值的时间，来计算在具有各个不同持续时间并且包括共用时间的多个检测时间的每一个中的电压变化。电压变化检测器103将所计算的结果输出到处理器106。
在步骤202，电流变化检测器105基于存储在它自己的存储区域的电流值和该电流值的时间，来计算在与电压变化检测器103所使用的检测时间相同的多个检测时间的每一个中的电流变化。电流变化检测器105还计算出单位时间(Δt)内的电流变化(ΔI)。电流变化检测器105将所计算的结果输出到处理器106。
图4是示出单位时间(Δt)内的电流变化(ΔI)的例子的图。在图4中，电压Va表示二次电池4的电压，并且电流Ia表示流经二次电池4的电流。VOC表示开路电压。
处理器106在接收到来自电压变化检测器103的电压变化和来自电流变化检测器105的电流变化时，执行步骤203。
在步骤203，处理器106确定单位时间(Δt)内的电流变化(ΔI)是否等于或大于预定值。
如果电流变化(ΔI)小于预定值，则计算内阻抗的准确度就无法保持。因此，当电流变化(ΔI)小于预定值时，处理器106将不计算内阻抗，并且结束其计算内阻抗的操作。因此，从生成器109的输出将继续为前一个值。
如果电流变化(ΔI)等于或大于预定值，则处理器106执行步骤204。
在步骤204，处理器106将从电压变化检测器103所接收的电压变化除以在与电压变化相同的检测时间由电流变化检测器105所计算的电流变化。在图3中，由处理器106在步骤204中所执行的处理操作被称为内阻抗预处理。
图5是示出步骤204的例子的图。在图5中，与图4中所示部件相同的这些部件用相同的参考字符来表示。
处理器106如图5中所示，在不同持续时间内多次计算内阻抗。在图5所示的例子中，有三种类型的持续时间Δt1、Δt2和Δt3。处理器106按照如下公式来计算内阻抗Z1、Z2、Z3：
Z1＝ΔV1/ΔI1＝(V(t)-V(t-Δt1))/(I(t)-I(t-Δt1))，
Z2＝ΔV2/ΔI2＝(V(t)-V(t-Δt2))/(I(t)-I(t-Δt2))，
Z3＝ΔV3/ΔI3＝(V(t)-V(t-Δt3))/(I(t)-I(t-Δt3))。
多个检测时间并不限于三个检测时间，而是可以变化的。多个内阻抗并不限于三个内阻抗，而是可以根据检测时间的数量来进行改变。Δt1应该要求是单位时间(Δt)。
在步骤204，多个内阻抗(Z1、Z2和Z3)是在时间t处得到的。
处理器106将所计算的内阻抗(Z1、Z2和Z3)输出到判断单元107和内阻抗生成器109a。
判断单元107在接收到来自处理器106的内阻抗时执行步骤205。
在步骤205，判断单元107确定由处理器106所计算的内阻抗的最大值和最小值的差异是否落在预定的范围内。判断单元107将确定结果输出到内阻抗生成器109a。
如果最大值和最小值的差异落在预定的范围内，则判断单元107确定电压相对于电流的延迟是几乎可以忽略的。在这种情况下，判断单元107判断由处理器106所计算的内阻抗是可靠的。
如果最大值和最小值的差异落在预定的范围之外，则判断单元107确定电压相对于电流的延迟较大。在这种情况下，判断单元107判断由处理器106所计算的内阻抗是非可靠的。
内阻抗生成器109a只有在判断单元107判断内阻抗为可靠时才执行步骤206。
在步骤206，内阻抗生成器109a基于从处理器106所接收的多个内阻抗来生成要输出的内阻抗。
在本实施例中，内阻抗生成器109a计算从处理器106所接收的多个内阻抗的平均值。内阻抗生成器109a使用该平均值作为要输出的内阻抗。内阻抗生成器109a可以使用内阻抗中的理想(desirable)一个来作为要输出的内阻抗。
如果判断单元107判断内阻抗为非可靠，则内阻抗生成器109a持续地输出在前一周期中已经计算的要输出的内阻抗。
在步骤206之后，内阻抗生成器109a执行步骤207。
在步骤207，内阻抗生成器109a确定在步骤206中所计算的要输出的内阻抗是否包括在特定的范围内。
如果要输出的内阻抗没有包括在特定的范围内，则内阻抗生成器109a执行步骤208。如果要输出的内阻抗包括在特定的范围内，则内阻抗生成器109a执行步骤209。
在步骤208，内阻抗生成器109a执行故障诊断。下面来描述故障诊断。
二次电池的内阻抗根据二次电池的温度、二次电池的SOC、二次电池的退化状态等而变化。不过，二次电池的内阻抗的变化范围可以根据二次电池的规格而预先限定。
如果在进行周期性地计算内阻抗时，在步骤206中所计算的要输出的内阻抗突然移出变化范围，则很有可能电流或电压的检测遭遇错误。在这种情况下，内阻抗生成器109a废弃在步骤206中已经计算的要输出的内阻抗，并且持续输出在前一周期中已经计算的要输出的内阻抗。
如果在步骤206中所计算的要输出的内阻抗在给出时间内移出变化范围，则内阻抗生成器109a判断二次电池4或电流路径存在着故障。
在步骤209，内阻抗生成器109a基于来自通电方向检测器108的检测结果来确定电流方向是否在任何一个检测时间内已经发生改变。
根据本实施例，由于Δt3包括所有检测时间，内阻抗生成器109a确定充电电流和放电电流在周期Δt3中是否都已经流过。换句话说，内阻抗生成器109a确定电流方向在周期Δt3内是否已经改变。
如果内阻抗生成器109a判断电流方向在任何一个检测时间处已经改变，则内阻抗生成器109a废弃所计算的要输出的内阻抗。如果当进行充电和放电时，二次电池4的内阻抗的幅度不同，这种操作是有效的。如果当进行充电和放电时，二次电池4的内阻抗的幅度没有不同，则可以不执行这种操作(步骤209)。
如果判断电流方向在任何一个检测时间处都没有发生变化，则内阻抗生成器109a执行步骤210。
在步骤210，内阻抗生成器109a基于来自通电方向检测器108的检测结果，确定电流方向是对二次电池4充电的方向还是对二次电池4放电的方向。
如果电流方向是对二次电池4充电的方向，则内阻抗生成器109a使用所计算的要输出的内阻抗来作为充电内阻抗。内阻抗生成器109a将充电内阻抗输出到平均计算器109d。
内阻抗生成器109a将充电内阻抗存储在存储单元109b(具体地说，就是充电内阻抗存储单元)中。此时，存储单元109b使用来自定时器101的输出，将与其已经接收到充电内阻抗的时间(检测时间)有关的充电内阻抗存储起来。
如果电流方向是对二次电池4放电的方向，则内阻抗生成器109a使用所计算的要输出的内阻抗来作为放电内阻抗。内阻抗生成器109a将放电内阻抗输出到平均计算器109d。
内阻抗生成器109a将放电内阻抗存储在存储单元109b(具体地说，就是放电内阻抗存储单元)中。此时，存储单元109b使用来自定时器101的输出，将与已经接收到放电内阻抗的时间(检测时间)有关的放电内阻抗存储起来。
平均计算器109d在接收到充电内阻抗时执行步骤211。平均计算器109d在接收到放电内阻抗时执行步骤212。
在步骤211，平均计算器109d基于从内阻抗生成器109a所接收的充电内阻抗和存储在存储单元109b(具体地说，就是充电内阻抗存储单元)中的过去的充电内阻抗来执行充电内阻抗平均处理。
在步骤212，平均计算器109d基于从内阻抗生成器109a所接收的放电内阻抗和存储在存储单元109b(具体地说，就是放电内阻抗存储单元)中的过去的放电内阻抗来执行放电内阻抗平均处理。
下面来描述由平值计算器109d所执行的平均处理。下文中将充电内阻抗和放电内阻抗称之为要输出的内阻抗。
当微机计算内阻抗时，除了电压相对于电流的延迟以外，还有外部噪声、电流检测器和电压检测器的准确度以及所检测信号的量化误差等，降低了所计算的内阻抗的准确度。结果，所计算的内阻抗将发生变化。
根据本实施例，由于平均计算器109d基于内阻抗的值不会突然改变这一特性来在步骤211或步骤212中执行平均处理，因此使得计算结果可靠。平均计算器109d根据移动平均处理或加权移动平均处理来执行平均处理。如果一个不同于内阻抗检测设备1的设备(例如，电池控制器)控制着二次电池4的电流，则内阻抗检测设备1无法预先识别能够计算出要输出的内阻抗的时间。
二次电池4的内阻抗根据二次电池4的温度和二次电池4的SOC而变化。因此，根据本发明，计算内阻抗的平均值所需要的持续时间，或者换句话说，用于计算在预定时间内生成的内阻抗的平均值的预定时间，是根据温度的变换速率和/或SOC的变化速率来建立的。例如，如果温度的变化速率或SOC的变化速率较小，则用于计算内阻抗的平均值的持续时间(如上所述的预定时间)被设置为长值，并且如果变化速率较大，则持续时间(如上所述的预定时间)被设置为短值。
例如，选择器109c基于由温度变化速率检测器111所检测的温度变化速率或由SOC变化速率检测器113所检测的SOC变化速率，从存储单元109b选择在过去要输出的内阻抗。
更为具体地说，选择器109c选择在过去要输出的内阻抗，以便随着由温度变化速率检测器111所检测的温度变化速率或由SOC变化速率检测器113所检测的SOC变化速率变得更小，包括了用于计算平均值的在过去要输出的内阻抗被检测的时间的最短持续时间会变得更长。
平均计算器109d计算由选择器109c所选择的在过去要输出的内阻抗与从内阻抗生成器109a接收的要输出的内阻抗的平均值。平均计算器109d使用所计算的结果来作为最新的要输出的内阻抗。
平均计算器109d将最新的要输出的内阻抗输出到校正器2。
校正器2基于由温度检测器110所检测的温度和由SOC检测器112所检测的SOC来校正已经由内阻抗检测设备1所生成的要输出的内阻抗。
下面来描述由校正器2执行的校正。
二次电池4的内阻抗根据二次电池4的温度和二次电池4的SOC来变化。校正器2基于温度和SOC来校正由内阻抗检测设备1所计算的要输出的内阻抗(最新的要输出的内阻抗)。
例如，校正器2具有第一表，其表示当SOC为常数时，温度和内阻抗之间的关系。当从第一表来进行处理操作后，校正器2读取在参考温度下的内阻抗Zt0和在二次电池4的温度下的内阻抗Zt1。然后，校正器2计算Zt0/Zt1，并且将所计算的结果乘以由内阻抗检测设备1所计算的要输出的内阻抗(最新的要输出的内阻抗)，从而执行温度校正。
校正器2还具有第二表，其表示当温度为常数时，SOC和内阻抗之间的关系。当从第二表来进行处理操作时，校正器2读取在参考SOC下的内阻抗Zs0和在二次电池4的SOC下的内阻抗Zs1。然后，校正器2计算Zs0/Zs1，并且将所计算的结果乘以由内阻抗检测设备1所计算的要输出的内阻抗(最新的要输出的内阻抗)，从而执行SOC校正。
校正器2将经过校正的要输出的内阻抗输出到退化程度检测器3。
退化程度检测器3基于已经由校正器2所校正的要输出的内阻抗来检测二次电池4的退化程度。
下面来描述由退化程度检测器3所执行的确定退化程度的处理。
退化程度检测器3基于内部电阻从运输崭新二次电池时的内部电阻的增加速率来确定二次电池4的退化程度。增加速率的允许范围随系统的不同而有不同。例如，退化程度检测器3当内阻抗值为所运输的崭新二次电池的内阻抗的1.5倍时，判断二次电池4的使用寿命结束。
如果假定用ZC来表示从校正器2接收的已经被校正的要输出内阻抗，用ZL来表示在参考温度和参考SOC下使用寿命结束时的内阻抗，用ZN来表示在参考温度和参考SOC下运输崭新二次电池时的内阻抗，则退化程度检测器3根据下述公式来计算退化程度：退化程度(％)＝((ZC-ZN)/(ZL-ZN))×100。
根据上述公式，当运输崭新的二次电池时退化程度为0％，并且当使用寿命结束时退化程度为100％。
根据本发明，基于在多个检测时间的内阻抗的变化来确定内阻抗是否可靠。只有在判断内阻抗为可靠时，才基于该内阻抗来生成要输出的内阻抗。
因此，可以基于高度可靠的内阻抗来生成要输出的内阻抗。因此，可以以高准确度来检测要输出的内阻抗。
要输出的内阻抗是通过使用用于确定可靠性的内阻抗来生成的。因此，确定了可靠性，并且使用同样的内阻抗生成要输出的内阻抗。
如果基于内阻抗的最大值和最小值之间的差异来判断可靠性，则判断过程可以比如果基于所有内阻抗来确定可靠性的判断过程更加简单。
如果只有当电流变化等于或大于预定值时才计算多个内阻抗，则可以避免计算其准确度无法得到保持的内阻抗。
如果确定要输出的内阻抗是否落在预定范围内，并且基于判断结果来确定故障，则可以通过例如根据二次电池的规格来将预定范围设置为范围，使用要输出的内阻抗来确定故障。
甚至对于充电电阻和放电电阻彼此不相同的二次电池来说，可以以高准确度来检测充电内阻抗和放电内阻抗。
根据本实施例，通过基于温度的变化速率或SOC的变化速率来选择在过去的内阻抗，可以从用于计算平均值的在过去的内阻抗中去除根据温度变化或SOC变化而变化的在过去的内阻抗。因此，防止了平均值准确度的下降。
进而，根据本实施例，基于具有高检测准确度的要输出的内阻抗，来检测二次电池的退化程度。因此，可以以高准确度来检测二次电池的退化程度。
在上述实施例中，所示的布置只是例子。本发明应该不限于所说明的布置。
例如，二次电池4并不限于安装在混合动力汽车、电动汽车或燃料电池汽车上的电池，而可以是使用在任何期望二次电池系统中的二次电池。

Claims (18)

1.一种用于检测二次电池的内阻抗的内阻抗检测设备，包括：
电压检测器，用于检测所述二次电池的电压；
电压变化检测器，用于基于由所述电压检测器所检测的电压，来检测在具有各个不同持续时间并且包括共用时间的多个检测时间的每一个中的电压变化；
电流检测器，用于检测流经所述二次电池的电流；
电流变化检测器，用于基于由所述电流检测器所检测的电流，来检测在所述检测时间的每一个内的电流变化；
处理器，用于通过将由所述电压变化检测器所检测的电压变化除以在与电压变化相同的检测时间由所述电流变化检测器所检测的电流变化，来计算多个内阻抗；
判断单元，用于基于由所述处理器所计算的内阻抗的变化来判断该内阻抗可靠与否；以及
生成器，用于只有在所述判断单元判断所述内阻抗为可靠时，基于该内阻抗来生成要输出的内阻抗。
2.如权利要求1所述的内阻抗检测设备，其中如果由所述处理器所计算的内阻抗的最大值和最小值之间的差异落在预定范围内，则所述判断单元判断所述内阻抗为可靠，并且如果所述最大值和最小值之间的差异位于所述预定范围之外，则判断所述内阻抗为非可靠。
3.如权利要求1或2所述的内阻抗检测设备，其中只有在由所述电流变化检测器所检测的电流变化等于或大于预定值时，所述处理器才计算所述内阻抗。
4.如权利要求1至3的任何一个所述的内阻抗检测设备，其中所述生成器判断所述要输出的内阻抗是否落在预定范围内，并且基于该判断结果来判断故障。
5.如权利要求1至4的任何一个所述的内阻抗检测设备，其中所述二次电池可以进行充电和放电，该内阻抗检测设备进一步包括：
通电方向检测器，用于基于由所述电流检测器所检测的电流来检测电流方向；
其中所述生成器根据由所述通电方向检测器所检测的电流方向，生成要输出的内阻抗作为充电内阻抗或放电内阻抗。
6.如权利要求5所述的内阻抗检测设备，其中所述生成器基于由所述通电方向检测器所检测的电流方向来确定所述电流的方向是否在任何一个检测时间内发生改变，并且如果所述生成器判断所述电流的方向在任何一个所述检测时间内发生改变，则废弃要输出的内阻抗。
7.如权利要求1至6的任何一个所述的内阻抗检测设备，进一步包括：
温度变化速率检测器，用于检测所述二次电池的温度变化速率；以及
SOC变化速率检测器，用于检测所述二次电池的SOC变化速率；
其中所述生成器包括：
内阻抗生成器，用于只有在所述判断单元判断所述内阻抗为可靠时，才基于所述内阻抗来生成所述要输出的内阻抗；
存储单元，用于存储由所述内阻抗生成器在过去所生成的要输出内阻抗；
选择器，用于基于由所述温度变化速率检测器所检测的温度变化速率或由所述SOC变化速率检测器所检测的SOC变化速率，来从所述存储单元选择在过去要输出的内阻抗；以及
平均计算器，用于计算被所述选择器所选择的在过去要输出的内阻抗与由所述内阻抗生成器所最新生成的要输出的内阻抗的平均值，并且使用所计算的结果作为最新的要输出的内阻抗。
8.如权利要求7所述的内阻抗检测设备，其中所述选择器选择在过去要输出的内阻抗，以便随着由所述温度变化速率检测器所检测的温度的变化速率或由SOC变化速率检测器所检测的SOC的变化速率变小，使包括了用于计算平均值的在过去要输出的内阻抗被检测的时间的持续时间变长。
9.一种用于检测二次电池的退化程度的退化程度检测设备，包括：
如权利要求1至8的任何一个所述的内阻抗检测设备；
温度检测器，用于检测所述二次电池的温度；
SOC检测器，用于检测所述二次电池的SOC；
校正器，用于基于由所述温度检测器所检测的温度以及由所述SOC检测器所检测的SOC，来校正已经由所述内阻抗检测设备所生成的要输出的内阻抗；以及
退化程度检测器，用于基于已经由所述校正器所校正的要输出的内阻抗来检测所述二次电池的退化程度。
10.一种用于检测二次电池的内阻抗的方法，包括如下步骤：
检测所述二次电池的电压；
基于在所述电压检测步骤中所检测的电压，来检测在具有各个不同持续时间并且包括共用时间的多个检测时间的每一个内的电压变化；
检测流经所述二次电池的电流；
基于在所述电流检测步骤中所检测的电流，来检测在所述检测时间的每一个内的电流变化；
通过将在所述电压变化检测步骤中所检测的电压变化除以在与电压变化相同的检测时间在所述电流变化检测步骤中所检测的电流变化，来计算多个内阻抗；
基于在所述计算多个内阻抗的步骤中所计算的内阻抗的变化来判断内阻抗可靠与否；以及
只有在所述判断步骤中做出该内阻抗为可靠的判断时，才基于该内阻抗来生成要输出的内阻抗。
11.如权利要求10所述的方法，其中所述判断步骤包括的步骤有：如果在所述计算多个内阻抗的步骤中计算的内阻抗的最大值和最小值之间的差异落在预定的范围内，则判断所述内阻抗为可靠的，并且如果所述最大值和最小值之间的差异落在所述预定的范围之外，则判断所述内阻抗为非可靠。
12.如权利要求10或11所述的方法，其中所述计算多个内阻抗的步骤包括：只有当在所述检测电流变化的步骤中检测的电流变化等于或大于预定值时才计算所述内阻抗的步骤。
13.如权利要求10至12的任何一个所述的方法，其中所述生成要输出的内阻抗的步骤包括这样的步骤：判断所述要输出的内阻抗是否落在预定范围内，以及基于判断结果来判断故障。
14.如权利要求10至13的任何一个所述的方法，其中所述二次电池可以进行充电和放电，进一步包括如下步骤：
基于在所述检测电流的步骤中所检测的电流来检测电流的方向；
其中所述生成要输出的内阻抗的步骤包括这样的步骤：根据在所述检测电流方向的步骤中检测的电流的方向，生成要输出的内阻抗作为充电内阻抗或放电内阻抗。
15.如权利要求14所述的方法，其中所述生成要输出的内阻抗的步骤包括这样的步骤：基于在所述检测电流方向的步骤中检测的电流的方向来确定所述电流的方向是否已经在所述检测时间的任何一个内已经发生改变，以及只有如果判断所述电流的方向已经在所述检测时间的任何一个内已经发生改变，则废弃所述要输出的内阻抗。
16.如权利要求10至15的任何一个所述的方法，进一步包括如下步骤：
检测二次电池的温度变化速率；以及
检测二次电池的SOC变化速率；
其中所述生成要输出的内阻抗的步骤包括如下步骤：
只有在所述步骤中判断内阻抗为可靠时，才基于所述内阻抗来生成所述要输出的内阻抗；
将在所述生成所述内阻抗的步骤中在过去已经生成的要输出的内阻抗存储在存储单元中；
基于在所述检测温度的变化速率的步骤中所检测的温度变化速率或在所述检测SOC的变化速率的步骤中所检测的SOC变化速率，来从所述存储单元中选择在过去要输出的内阻抗；以及
计算在所述选择内阻抗的步骤中已经选择的在过去要输出的内阻抗与在所述生成所述内阻抗的所述步骤中所最新生成的要输出的内阻抗的平均值，并且使用所计算的结果作为最新的要输出的内阻抗。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述选择内阻抗的步骤包括这样的步骤：选择在过去要输出的内阻抗，以便随着在所述检测温度变化速率的步骤中所检测的温度变化速率或在所述检测SOC的变化速率的步骤中所检测的SOC的变化速率变小，包括用于计算平均值的在过去要输出的内阻抗被检测的时间的持续时间变长。
18.一种检测二次电池的退化程度的方法，包括如下步骤：
检测所述二次电池的温度；
检测所述二次电池的SOC；
基于在所述温度检测步骤中所检测的温度以及在SOC检测步骤中所检测的SOC，来校正已经利用根据权利要求10至17的任何一个所述的方法所生成的要输出的内阻抗；以及
基于在所述校正要输出的内阻抗的步骤中已经校正的要输出的内阻抗，来检测所述二次电池的退化程度。
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