CN101990641B - 二次电池剩余容量估计设备 - Google Patents

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Abstract

一种二次电池剩余容量估计设备，主要包括二次电池(1)、充电/放电判断部(2005)、剩余容量估计部(20)、剩余容量指示部(7)和剩余容量指示限制部(21)。所述充电/放电判断部(2005)判断所述二次电池是正在充电还是正在放电。所述剩余容量估计部(20)估计所述二次电池的剩余电力容量。所述剩余容量指示部(7)基于所述剩余容量估计部(20)的估计值指示所述二次电池的剩余容量。所述剩余容量指示限制部(21)在判断为所述二次电池正在充电并且所述估计值将减小时，限制指示剩余容量的减小，并且在判断为所述二次电池正在放电并且所述估计值将增大时，限制指示剩余容量的增大。

Description

二次电池剩余容量估计设备
相关申请的交叉引用
本申请要求2008年3月7日提交的日本专利申请2008-057259的优先权。在此通过引用包含日本专利申请2008-057259的全部内容。
技术领域
本发明总的来说涉及用于估计二次电池的剩余容量的二次电池剩余容量估计设备。
背景技术
基本上有两种用于估计电池的剩余容量的主要方法。第一种方法是通过对电流值求积分来估计电池的剩余容量(下文中称为“电流积分方法”)。另一种方法是使用开路电压和剩余电池容量之间的关系，以基于开路电压来估计电池的剩余容量(下文中称为“开路电压方法”)。然而，这两种估计方法各有优缺点。日本专利3640142号公报公开了根据二次电池的状况在刚刚所述的两种方法之间进行选择并使用所选择的方法估计电池的剩余容量的电池剩余容量指示设备。该电池剩余容量指示设备计算使用电流积分方法所获得的估计值和使用开路电压方法所获得的估计值之间的差，并将该差与规定值进行比较。如果该差为规定值以下，则指示使用电流积分方法所获得的估计值作为电池的剩余容量。如果该差为规定值以上，则使用电流积分方法所获得的估计值逐渐减小，并且指示减小后的估计值作为电池的剩余容量。这样，可以指示更加精确的对电池剩余容量的估计。
发明内容
已经发现，在上述电池剩余容量指示设备中，所指示的估计值有时以与实际剩余容量正在变化的方式不同的方式而改变。例如，出现尽管电池正在充电但所指示的估计值却减小的情况、以及尽管电池正在放电但所指示的估计值却增大的情况。这种矛盾会使驾驶员感到奇怪。
考虑到刚刚所述的矛盾问题而构思了本发明。本发明的一个目的是提供可以缓解给予驾驶员的奇怪感觉的二次电池剩余容量估计设备。
根据第一方面，提供一种二次电池剩余容量估计设备，所述二次电池剩余容量估计设备主要包括二次电池、充电/放电判断部、剩余容量估计部、剩余容量指示部和剩余容量指示限制部。所述充电/放电判断部判断所述二次电池是正在充电还是正在放电。所述剩余容量估计部估计所述二次电池的剩余电力容量。所述剩余容量指示部基于所述剩余容量估计部的估计值来指示所述二次电池的剩余容量。所述剩余容量指示限制部在所述充电/放电判断部已经判断为所述二次电池正在充电并且由所述剩余容量估计部所获得的估计值将减小时，限制由所述剩余容量指示部指示剩余容量的减小。所述剩余容量指示限制部在所述充电/放电判断部已经判断为所述二次电池正在放电并且由所述剩余容量估计部所获得的估计值将增大时，限制由所述剩余容量指示部指示剩余容量的增大。
本领域的技术人员通过以下结合附图公开了优选实施例的详细说明，将明白本发明的这些目的、特征、方面和优点及其它目的、特征、方面和优点。
附图说明
现在参考形成本原始公开内容的一部分的附图：
图1是包括具有根据第一实施例的二次电池剩余容量估计设备的控制装置的电动车辆的框图；
图2是示出图1所示的控制装置的内部组件的框图；
图3是示出由图2所示的剩余容量估计设备所执行的控制处理的流程图；
图4是示出图3所示的第一剩余容量估计处理的详细步骤的流程图；
图5是示出图3所示的第二剩余容量估计处理的详细步骤的流程图；
图6是示出图3所示的第三剩余容量估计处理的详细步骤的流程图；
图7是示出图3所示的第四剩余容量估计处理的详细步骤的流程图；
图8是示出在图1所示的二次电池从放电状态改变为充电状态时、各个剩余容量估计值如何变化的图；
图9是示出在图1所示的二次电池保持处于放电状态时、各个剩余容量估计值如何变化的图；
图10是示出根据第一实施例的第一变形例的第四剩余容量估计处理的详细步骤的流程图；
图11是示出根据第一实施例的第二变形例的第四剩余容量估计处理的详细步骤的流程图；以及
图12是示出根据第一实施例的第三变形例的第四剩余容量估计处理的详细步骤的流程图。
具体实施方式
现在将参考附图来解释本发明选定的实施例。本领域的技术人员通过本公开内容显然可知，以下对本发明的实施例的说明仅用于例示，并且不用于限制如由所附权利要求书及其等同物所限定的本发明。
首先参考图1，示出包括二次电池1和具有根据第一实施例的二次电池剩余容量估计设备的控制装置2的电动车辆的框图。控制装置2可以用于混合动力车辆(HEV)、电力车辆(EV)或其它的电动车辆中。现在将参考图1～12，针对第一实施例、以及该第一实施例的第一至第三变形例来解释剩余容量估计设备。
图1是根据第一实施例的包含控制装置2的电动车辆的二次电池1的外围构成元件的框图。如图1所示，除二次电池1和控制装置2以外，该电动车辆还配备有辅助机器3(例如，电动马达)、电压传感器4、电流传感器5、温度传感器6和指示装置7。指示装置7用作剩余容量指示装置。二次电池1用于向辅助机器3供给电力，并存储由辅助机器3所生成的电力。电流传感器5用于测量二次电池1的充电/放电电流。电流传感器5将二次电池1的充电电流测量为正(+)值，并将放电电流测量为负(-)值。
电压传感器4用于测量二次电池1的端电压。温度传感器6用于测量二次电池1的温度。电流传感器5、电压传感器4和温度传感器6所获得的测量结果被馈送至控制装置2。控制装置2包括CPU、存储装置等。控制装置2利用二次电池剩余容量估计设备20(参见图2)估计二次电池1的剩余容量。如以下所解释的，二次电池剩余容量估计设备20可以防止估计值在充电期间减小和在放电期间增大，由此抑制驾驶员经历所指示的二次电池的剩余容量不正常的奇怪感觉的情况发生。控制装置2通过基于后面所述的第三剩余容量估计值限制来自辅助机器3的充电电流和到辅助机器3的放电电流，进一步保护二次电池1。控制装置2还将(后面所述的)第四剩余容量估计值发送至指示装置7。剩余容量估计值是二次电池1的剩余容量的估计值。指示装置7是被设计成将各种类型的信息传达给驾驶电动车辆的驾驶员的装置。指示装置7指示的一条信息是二次电池1的剩余容量。在第一实施例中，指示装置7基于从控制装置2发送来的第四剩余容量估计值，向驾驶员指示二次电池1的剩余容量。
图2是示出图1所示的控制装置的内部组件的框图。如图2所示，控制装置2包括用于估计二次电池1的剩余容量的剩余容量估计设备20。剩余容量估计设备20包括第一剩余容量估计部2001、第二剩余容量估计部2002和选择部2003。剩余容量估计设备20还包括第三剩余容量估计部2004和第四剩余容量估计部2005。第三剩余容量估计部2004和第四剩余容量估计部2005一起构成剩余容量指示限制部21。剩余容量估计设备20还包括用于基于第三剩余容量估计值来控制二次电池1的充电和放电的充电/放电控制装置(未示出)。第一剩余容量估计部2001基于二次电池1的状况估计二次电池1的剩余容量。由此得到的估计值被设置为第一剩余容量估计值。更具体地，如后面将说明的，第一剩余容量估计部2001基于由电流传感器5测量到的电流值，计算剩余容量的变化量。将该变化量(变化的量)与来自前一控制周期的第一剩余容量估计值相加。由此得到的和成为当前控制周期的第一剩余容量估计值。第一剩余容量估计部2001所采用的估计方法是电流积分方法。
第二剩余容量估计部2002使用与第一剩余容量估计部2001不同的估计方法，以基于二次电池1的状况估计二次电池1的剩余容量。由此得到的估计值被设置为第二剩余容量估计值。更具体地，第二剩余容量估计部2002基于由电压传感器4测量到的端电压、由温度传感器6测量到的二次电池温度和上述电流值，估计开路电压。然后，第二剩余容量估计部2002使用开路电压和剩余容量之间的预备的关系，基于所估计出的开路电压来计算第二剩余容量估计值。第二剩余容量估计部2002所采用的估计方法是开路电压方法。选择部2003根据二次电池1的使用状况选择第一剩余容量估计值或第二剩余容量估计值。例如，通常选择利用电流积分方法所获得的第一剩余容量估计值。然而，当前述电流值保持大致为0时，可以假定端电压大致为开路电压，并且选择利用开路电压方法所获得的第二剩余容量估计值。选择部2003的选择逻辑不限于刚刚所述的选择逻辑。
第三剩余容量估计部2004将由选择部2003所选择的剩余容量估计值即第一剩余容量估计值或第二剩余容量估计值设置为第三剩余容量估计值。第四剩余容量估计部2005基于该第三剩余容量估计值计算第四剩余容量估计值。第四剩余容量估计部2005将该第四剩余容量估计值发送至指示装置7。如后面将解释的，第四剩余容量估计部2005还通过从当前控制周期的第三剩余容量估计值减去前一控制周期的第四剩余容量估计值来计算差。如果该差的符号为负(-)并且二次电池1正在充电，或者如果该差的符号为正(+)并且二次电池1正在放电，则将前一控制周期的第四剩余容量估计值设置为当前控制周期的第四剩余容量估计值。
现在将参考图3来解释由根据第一实施例的剩余容量估计设备20所执行的控制处理。图3是示出由图2所示的剩余容量估计设备20所执行的控制处理的流程图。剩余容量估计设备20每规定周期时间执行图3所示的控制序列一次(例如，每0.01秒执行一次)。如图3所示，剩余容量估计设备20首先读取由电压传感器4测量到的电压值、由电流传感器5测量到的电流值和由温度传感器6测量到的二次电池温度(步骤S101)。第一剩余容量估计部2001执行第一剩余容量估计处理(步骤S102)，并且第二剩余容量估计部2002执行第二剩余容量估计处理(步骤S103)。然后，选择部2003执行选择处理(步骤S104)，并且第三剩余容量估计部2004执行第三剩余容量估计处理(步骤S105)。接着，第四剩余容量估计部2005执行第四剩余容量估计处理(步骤S106)。之后，剩余容量估计设备20每规定周期时间重复该控制序列(步骤S101～S106)一次。
现在将参考图4～7来更详细地解释图3所示的第一至第四剩余容量估计处理。图4是示出图3所示的第一剩余容量估计处理的详细步骤的流程图。如图4所示，第一剩余容量估计部2001读取前述电流值和来自前一控制周期的第一剩余容量估计值(步骤S201)。然后，第一剩余容量估计部2001使用以下所示的等式(1)，以基于前述电流值计算剩余容量的变化量(步骤S202)。
剩余容量的变化量(Ah)＝电流值×计算周期时间/(60×60)等式(1)
第一剩余容量估计部2001将在步骤S202中计算出的变化量与来自前一控制周期的第一剩余容量估计值相加，并将由此得到的和值替换为当前控制周期的第一剩余容量估计值(步骤S203)。然后，第一剩余容量估计部2001结束第一剩余容量估计处理。
图5是示出图3所示的第二剩余容量估计处理的详细步骤的流程图。如图5所示，第二剩余容量估计部2002读取前述电压值、前述电流值和前述二次电池温度(步骤S301)。第二剩余容量估计部2002基于前述电压值、前述电流值和前述二次电池温度估计内部电阻。然后，第二剩余容量估计部2002使用以下所示的等式(2)，以基于所估计出的内部电阻计算开路电压(步骤S302)。
开路电压＝电压值+电流值×内部电阻    等式(2)
接着，第二剩余容量估计部2002使用开路电压和剩余容量之间的预备的关系，以基于所估计出的开路电压计算当前控制周期的第二剩余容量估计值(步骤S303)。然后，第二剩余容量估计部2002结束第二剩余容量估计处理。
图6是示出图3所示的第三剩余容量估计处理的详细步骤的流程图。如图6所示，第三剩余容量估计部2004读取当前控制周期的第一剩余容量估计值、当前控制周期的第二剩余容量估计值和选择部2003的选择结果(步骤S401)。然后，第三剩余容量估计部2004基于该选择结果，判断是否选择了第一剩余容量估计值(步骤S402)。如果判断为选择了第一剩余容量估计值(即，如果步骤S402的结果为“是”)，则第三剩余容量估计部2004将当前控制周期的第一剩余容量估计值替换为当前控制周期的第三剩余容量估计值(步骤S403)。同时，如果判断为没有选择第一剩余容量估计值(即，如果步骤S402的结果为“否”)，则第三剩余容量估计部2004将当前控制周期的第二剩余容量估计值替换为当前控制周期的第三剩余容量估计值(步骤S404)。然后，第三剩余容量估计部2004结束第三剩余容量估计处理。
图7是示出图3所示的第四剩余容量估计处理的详细步骤的流程图。如图7所示，第四剩余容量估计部2005读取前述电流值、当前控制周期的第三剩余容量估计值和来自前一控制周期的第四剩余容量估计值(步骤S501)。接着，第四剩余容量估计部2005通过从当前估计周期的第三剩余容量估计值减去前一控制周期的第四剩余容量估计值来获得差(步骤S502)。然后，第四剩余容量估计部2005判断该差是否在规定范围内(步骤S503)。如果判断为该差在规定范围内(即，如果步骤S503的结果为“是”)，则第四剩余容量估计部2005进入步骤S504。在步骤S504中，第四剩余容量估计部2005不管二次电池1是正在充电还是正在放电，并且不管前述差的符号如何，都将当前控制周期的第三剩余容量估计值替换为当前控制周期的第四剩余容量估计值。
同时，如果判断为前述差在规定范围外(即，如果步骤S503的结果为“否”)，则第四剩余容量估计部2005判断电流的方向和差的符号是否一致(即，是否相同)(步骤S505)。在本实施例中，假定在二次电池1正在充电时电流的方向为正(+)，并且在二次电池1正在放电时电流的方向为负(-)。因而，在二次电池1正在充电时差的符号为正(+)时，或者在二次电池1正在放电时差的符号为负(-)时，电流的方向和差的符号一致。相反，在二次电池1正在充电时差的符号为负(-)时，或者在二次电池1正在放电时差的符号为正(+)时，电流的方向和差的符号不一致。因此，在步骤S505中，第四剩余容量估计部2005判断在二次电池1正在充电时前述差的符号是否为负、在二次电池1正在放电时前述差的符号是否为正、或这两种状态是否均不存在。
如果判断为电流的方向和差的符号不一致，即如果二次电池1正在充电并且差的符号为负(-)、或如果二次电池1正在放电并且差的符号为正(+)(即，如果步骤S505的结果为“否”)，则第四剩余容量估计部2005进入步骤S506。在步骤S506中，第四剩余容量估计部2005将来自前一控制周期的第四剩余容量估计值替换为当前控制周期的第四剩余容量估计值。同时，如果判断为电流的方向和差的符号一致，即如果二次电池1正在充电并且差的符号为负(-)的状态、或二次电池1正在放电并且差的符号为正(+)的状态均不存在(即，如果步骤S505的结果为“是”)，则第四剩余容量估计部2005进入步骤S504。在步骤S504中，第四剩余容量估计部2005将当前控制周期的第三剩余容量估计值替换为当前控制周期的第四剩余容量估计值。然后，第四剩余容量估计部2005结束第四剩余容量估计处理。
现在将参考图8和9来解释第一实施例中由剩余容量估计设备20所估计出的各个剩余容量估计值随着时间而变化的方式。图8是示出在图1所示的二次电池1从放电状态改变为充电状态时、各个剩余容量估计值如何变化的图(时序图)。图9是示出在图1所示的二次电池1保持处于放电状态时、各个剩余容量估计值如何变化的图(时序图)。在图8和9中，假定第一剩余容量估计值大于第二剩余容量估计值。在电流值的曲线图中，当电流的方向为正(+)时，二次电池1正在充电。同时，当电流的方向为负(-)时，二次电池1正在放电。
如图8所示，选择部2003选择第二剩余容量估计值，直到时间ta为止。到时间ta之前，第三剩余容量估计值和第四剩余容量估计值与第二剩余容量估计值大致一致。在时间ta时，选择部2003选择第一剩余容量估计值，并且(依赖于该选择的)第三剩余容量估计值转变，从而与第一剩余容量估计值一致。电流的方向为负(-)，并且二次电池1正在放电。另外，前述差在规定范围外，并且该差的符号为正(+)。之后，由于在选择部2003选择这些估计值其中之一时、二次电池1正在放电并且第三剩余容量估计值(所选择的估计值)沿增大方向变化，因此第四剩余容量估计部2005限制第三剩余容量估计值的变化，并将限制的值设置为当前控制周期的第四剩余容量估计值。换言之，当前控制周期的第四剩余容量估计值被设置为与来自前一控制周期的第四剩余容量估计值(即，先前设置的估计值)相同的值。
直到时间tb为止，第四剩余容量估计部2005保持当前控制周期的第四剩余容量估计值处于与对应于时间ta的先前的第四剩余容量估计值(即，先前设置的估计值)相同的值。在时间tb时，电流方向变为正方向，并且二次电池1开始充电。另外，前述差在规定范围外，并且该差的符号为正(+)。之后，由于差的符号为正并且二次电池1正在充电，因此第四剩余容量估计部2005取消前述限制。换言之，第四剩余容量估计部2005将当前控制周期的第三剩余容量估计值(即，所选择的估计值)设置为当前控制周期的第四剩余容量估计值。之后，第四剩余容量估计值跟踪与在选择处理中所选择的估计值(即，所选择的估计值)相等的第三剩余容量估计值。
在选择部2003从选择第一剩余容量估计值切换为选择第二剩余容量估计值、并使前述差在规定范围外且使差的符号变为负、同时电流方向为正并且二次电池1正在充电的情况下，以类似的方式控制估计值。即，在选择部2003选择这些估计值其中之一时二次电池1正在充电并且第三剩余容量估计值沿减小方向变化的情况下，第四剩余容量估计部2005通过将当前控制周期的第四剩余容量估计值设置为与时间ta相对应的先前的第四剩余容量估计值(即，先前设置的估计值)，来限制第三剩余容量估计值的变化。之后，如果电流的方向变为负(-)并且二次电池放电，则由于差的符号为负(-)并且二次电池1正在放电，因此尽管前述差在规定范围外，第四剩余容量估计部2005也取消对第三剩余容量估计值的变化的限制。更具体地，第四剩余容量估计部2005将选择处理之后所得的当前控制周期的第三剩余容量估计值设置为当前控制周期的第四剩余容量估计值。之后，第四剩余容量估计值跟踪第三剩余容量估计值，即跟踪所选择的估计值。
如图9所示，选择部2003选择第二剩余容量估计值，直到时间ta为止。直到时间ta之前，与图8所描述的情况类似，第三剩余容量估计值和第四剩余容量估计值与第二剩余容量估计值大致一致。在时间ta时，选择部2003选择第一剩余容量估计值，并且(依赖于该选择的)第三剩余容量估计值转变，从而与第一剩余容量估计值一致。电流的方向为负(-)，并且二次电池1正在放电。另外，前述差在规定范围外，并且该差的符号为正(+)。之后，由于在选择部2003选择这些估计值其中之一时二次电池1正在放电并且第三剩余容量估计值沿增大方向变化，因此第四剩余容量估计部2005限制第三剩余容量估计值的变化，并将限制的值设置为当前控制周期的第四剩余容量估计值。换言之，与图8所描述的情况类似，当前控制周期的第四剩余容量估计值保持处于与来自前一控制周期的第四剩余容量估计值(即，先前设置的估计值)相同的值。
直到时间tb为止，第四剩余容量估计部2005保持当前控制周期的第四剩余容量估计值处于与对应于时间ta的先前的第四剩余容量估计值(即，先前设置的估计值)相同的值。图9所描述的例子与图8所示的例子的不同之处在于，二次电池1继续放电。结果，第三剩余容量估计值即所选择的估计值减小。如图9所示，在时间tb时，当前控制周期的第三剩余容量估计值(即，所选择的估计值)变为大致等于与时间ta相对应的先前的第四剩余容量估计值(先前设置的估计值)。之后，由于当前控制周期的第三剩余容量估计值(即，所选择的估计值)大致等于与时间ta相对应的先前的第四剩余容量估计值(先前设置的估计值)，因此第四剩余容量估计部2005取消前述限制。换言之，第四剩余容量估计部2005将选择处理之后所得的当前控制周期的第三剩余容量估计值(即，所选择的估计值)设置为当前控制周期的第四剩余容量估计值。还可以接受该设备被配置成在通过从当前控制周期的第三剩余容量估计值(即，所选择的估计值)减去与时间ta相对应的先前的第四剩余容量估计值(即，先前设置的估计值)所获得的差减小时，取消前述限制。之后，第四剩余容量估计值跟踪第三剩余容量估计值，即跟踪所选择的估计值。
与图8所示的例子类似，在选择部2003从选择第一剩余容量估计值切换为选择第二剩余容量估计值、并且使前述差在规定范围外且使该差的符号变为负、同时电流方向为正并且二次电池1正在充电的情况下，以类似的方式控制这些估计值。即，在选择部2003选择这些估计值其中之一时二次电池1正在充电并且第三剩余容量估计值沿减小方向变化的情况下，第四剩余容量估计部2005限制第三剩余容量估计值的变化，并将当前控制周期的第四剩余容量估计值设置为与时间ta相对应的先前的第四剩余容量估计值(即，先前设置的估计值)。
之后，如果当前控制周期的第三剩余容量估计值(即，所选择的估计值)变为大致等于与时间ta相对应的先前的第四剩余容量估计值(即，先前设置的估计值)，则第四剩余容量估计部2005将取消前述限制。更具体地，第四剩余容量估计部2005将选择处理之后所得的当前控制周期的第三剩余容量估计值(即，所选择的估计值)设置为当前控制周期的第四剩余容量估计值。之后，第四剩余容量估计值跟踪第三剩余容量估计值，即跟踪所选择的估计值。还可以接受第四剩余容量估计部2005被配置成在通过从当前控制周期的第三剩余容量估计值(即，所选择的估计值)减去与时间ta相对应的先前的第四剩余容量估计值(即，先前设置的估计值)所获得的差变小时，取消前述限制。
在第一实施例中，剩余容量估计设备20包括：第一剩余容量估计部2001，其基于二次电池1的状况估计二次电池1的第一剩余容量；第二剩余容量估计部2002，其使用与第一剩余容量估计部2001不同的估计方法，基于二次电池1的状况估计二次电池1的第二剩余容量；以及选择部2003，其基于二次电池1的使用状况选择第一剩余容量估计值或第二剩余容量估计值。另外，该设备包括第四剩余容量估计部2005，该第四剩余容量估计部2005被设计成在选择部2003选择第一或第二剩余容量估计值时进行以下操作：当二次电池1正在充电并且被设置为与由选择部2003所选择的剩余容量估计值相等的第三剩余容量估计值由于该选择将沿减小方向变化时、以及当二次电池1正在放电并且第三剩余容量估计值由于该选择将沿增大方向变化时，限制第三剩余容量估计值的变化。结果，可以防止发送至指示装置7的第四剩余容量估计值在二次电池1正在充电时减小，并且可以防止该第四剩余容量估计值在二次电池正在放电时增大；由此抑制给予驾驶员的奇怪感觉出现。
根据第一实施例的二次电池剩余容量估计设备20中所包括的第四剩余容量估计部2005被设计成，当二次电池1正在充电并且第三剩余容量估计值由于该选择将沿减小方向变化时、以及当二次电池1正在放电并且第三剩余容量估计值由于该选择将沿增大方向变化时，保持第四剩余容量估计值处于与时间ta相对应的先前的第四剩余容量估计值(即，先前设置的估计值)。由此，可以防止发送至指示装置7的第四剩余容量估计值在二次电池1正在充电时减小，并且可以防止该第四剩余容量估计值在二次电池正在放电时增大。结果，可以抑制给予驾驶员的奇怪感觉出现。
根据第一实施例的二次电池剩余容量估计设备20中所包括的第四剩余容量估计部2005还被设计成，在当前控制周期的第三剩余容量估计值(即，所选择的估计值)变为大致等于与时间ta相对应的先前的第四剩余容量估计值(即，先前设置的估计值)时，取消前述限制。结果，在这两个值大致相等之后，由指示装置7所指示的二次电池1的剩余容量可以基于高度可靠的第三剩余容量估计值。
根据第一实施例的二次电池剩余容量估计设备20中所包括的第四剩余容量估计部2005还可被设计成，在当前控制周期的第三剩余容量估计值(即，所选择的估计值)和与时间ta相对应的先前的第四剩余容量估计值(即，先前设置的估计值)之间的差变小时，取消前述限制。这样，在对驾驶员的影响小时，可以取消限制，并且可以由指示装置7精确地指示二次电池1的剩余容量。
根据第一实施例的指示装置7被设计成指示二次电池1的剩余容量。当选择部2003进行选择时，指示装置7根据由第四剩余容量估计部2005所施加的限制，指示与时间ta相对应的先前的第四剩余容量估计值。结果，可以防止由指示装置7所指示的第四剩余容量估计值在二次电池1正在充电时减小，并且可以防止该第四剩余容量估计值在二次电池1正在放电时增大，由此抑制给予驾驶员的奇怪感觉出现。
根据第一实施例的二次电池剩余容量估计设备20中所包括的充电/放电控制装置被配置成，当选择部2003进行选择时，基于第四剩余容量估计部2005没有限制的第三剩余容量估计值(即，所选择的估计值)执行二次电池1的充电/放电控制。由此，高度可靠的第三剩余容量估计值可以用于计算充电/放电电流的限制值。结果，可以在抑制驾驶员经历所指示的二次电池1的剩余容量不正常的感觉的情况发生的同时，以高度可靠的方式保护二次电池1。
现在将参考图10～12，主要关注相对于第一实施例的不同之处来解释第一实施例的第一至第三变形例。第一实施例的第一至第三变形例与第一实施例的不同之处仅涉及第四剩余容量估计处理。因而，现在将解释第一实施例的第一至第三变形例的第四剩余容量估计处理。图10是示出根据第一实施例的第一变形例的第四剩余容量估计处理的详细步骤的流程图。图11是示出根据第一实施例的第二变形例的第四剩余容量估计处理的详细步骤的流程图。图12是示出根据第一实施例的第三变形例的第四剩余容量估计处理的详细步骤的流程图。
如图10所示，除了步骤S503已被去除以外，第一实施例的第一变形例的第四剩余容量估计处理与第一实施例的第四剩余容量估计处理相同。即，如图10所示，第一变形例的步骤S601和S602与第一实施例的步骤S501和S502相同。步骤S603与该实施例的步骤S505相同。如果第四剩余容量估计部判断为电流的方向和前述差的符号相同(即，如果步骤S603的结果为“是”)，则第四剩余容量估计部执行与第一实施例的步骤S504相同的步骤S604的处理。如果第四剩余容量估计部判断为电流的方向和前述差的符号不相同(即，如果步骤S603的结果为“否”)，则第四剩余容量估计部进行与第一实施例的步骤S506相同的步骤S605的处理。然后，第四剩余容量估计部结束第一实施例的第一变形例的第四剩余容量估计处理。以这种方式，第一变形例可以实现与第一实施例相同的效果。
如图11所示，除了第一实施例的第二变形例的第四剩余容量估计处理包括附加步骤S706和S707以外，该第四剩余容量估计处理与第一实施例的第四剩余容量估计处理相同。更具体地，如图11所示，第二变形例的步骤S701～S705与第一实施例的步骤S501～S505相同。如果第四剩余容量估计部判断为电流的方向和前述差的符号不相同(即，如果步骤S705的结果为“否”)，则剩余容量估计设备20执行与第一实施例的步骤S506相同的步骤S708的处理。同时，如果判断为电流的方向和前述差的符号一致(即，如果步骤S705的结果为“是”)，则第四剩余容量估计部进入步骤S706。在步骤S706中，第四剩余容量估计部向前述差施加规定限制值。由此得到的值是将用作调整量的调整值。可以接受根据二次电池1的剩余容量和电流值来改变该规定限制值。然后，第四剩余容量估计部将该调整量与前一控制周期的第四剩余容量估计值相加，并将由此得到的和值替换为当前控制周期的第四剩余容量估计值(步骤S707)。然后，第四剩余容量估计部结束第一实施例的第二变形例的第四剩余容量估计处理。
由此，在第一实施例的第二变形例中，当第四剩余容量估计部限制第三剩余容量估计值的变化时，该第四剩余容量估计部通过向前述差施加规定限制值来获得调整值，并通过将该调整值与第三剩余容量估计值相加来减小前述差。这样，第二变形例可以实现与第一实施例相同的效果。另外，在图8所示的时间tb时，可以使当前控制周期的第四剩余容量估计值与当前控制周期的第三剩余容量估计值接近与通过向前述差施加规定限制值所获得的调整量相对应的量。通过使第四剩余容量估计值逐渐接近第三剩余容量估计值，即使在剩余容量以大的量变化时，也可以抑制驾驶员经历所指示的剩余容量不正常的感觉的情况发生。
如图12所示，除了步骤S503已被去除以外，第一实施例的第三变形例的第四剩余容量估计处理与第一实施例的第四剩余容量估计处理相同。另外，代替第一实施例的步骤S504，添加了步骤S804和S805。更具体地，如图12所示，第三变形例的步骤S801和S802与第一实施例的步骤S501和S502相同。步骤S803与第一实施例的步骤S505相同。如果第四剩余容量估计部判断为电流的方向和前述差的符号不相同(即，如果步骤S803的结果为“否”)，则第四剩余容量估计部执行与第一实施例的步骤S506相同的步骤S806的处理。
同时，如果第四剩余容量估计部判断为电流的方向和前述差的符号一致(即，如果步骤S803的结果为“是”)，则第四剩余容量估计部进入步骤S804。在步骤S804中，第四剩余容量估计部向前述差施加规定限制。由此得到的值是将用作调整量的调整值。可以接受根据二次电池1的剩余容量和电流值来改变该规定限制。然后，第四剩余容量估计部将调整量与前一控制周期的第四剩余容量估计值相加，并将由此得到的和值替换为当前控制周期的第四剩余容量估计值(步骤S805)。然后，第四剩余容量估计部结束第一实施例的第三变形例的第四剩余容量估计处理。
因而，在第一实施例的第三变形例中，当第四剩余容量估计部限制第三剩余容量估计值(即，所选择的估计值)的变化时，第四剩余容量估计部通过向前述差施加规定限制来获得调整值，并通过将该调整值与第三剩余容量估计值相加来减小前述差。这样，第三变形例可以实现与第一实施例相同的效果。另外，在图8所示的时间tb时，可以使当前控制周期的第四剩余容量估计值与当前控制周期的第三剩余容量估计值接近与通过向所述差施加规定限制所获得的调整量相对应的量。通过使第四剩余容量估计值逐渐接近第三剩余容量估计值，即使在剩余容量以大的量变化时，也可以抑制驾驶员经历所指示的剩余容量不正常的感觉的情况发生。
以上所述的实施例及其变形例仅是实施本发明的例子，并且没有限制本发明的范围。可以在不背离如实施例所述的本发明的范围的情况下实现各种其它的实施例。
例如，在根据第一实施例或其第一至第三变形例中的任一变形例的电动车辆中，与控制装置2分开设置指示装置7。然而，二次电池剩余容量估计设备20不局限于这种配置，并且可以接受指示装置7包括于二次电池剩余容量估计设备20中。
在根据第一实施例及其第一至第三变形例的电动车辆中，电流传感器5将二次电池1的充电电流测量为正(+)值，并将放电电流测量为负(-)值。然而，二次电池剩余容量估计设备20不局限于这种配置，并且可以接受将充电电流测量为负(-)值并将放电电流测量为正(+)值。在第一实施例和该第一实施例的第一至第三变形例中，可以通过从先前的第四剩余容量估计值减去当前的第三剩余容量估计值，来容易地使电流的符号相反。
同样，在根据第一实施例及其第一至第三变形例的电动车辆中，电流传感器5将二次电池1的充电电流测量为正(+)值，并将放电电流测量为负(-)值。然而，二次电池剩余容量估计设备20不局限于这种配置，并且可以接受将充电电流测量为负(-)值并将放电电流测量为正(+)值。可以在不改变前述差值的情况下，通过重新构造控制逻辑以使得在二次电池1正在充电时差的符号为正(+)时以及在二次电池1正在放电时差的符号为负(-)时判断为电流的方向和该差的符号不同，使电流的符号相反。换言之，在二次电池1正在充电时差的符号为负(-)时、或在二次电池1正在放电时差的符号为正(+)时，判断为电流的方向和差的符号一致。
尽管在第一实施例和该第一实施例的第一至第三变形例中，第四剩余容量估计部基于电流的方向判断二次电池是正在充电还是正在放电，但二次电池剩余容量估计设备20不限于这种方法。可以接受剩余容量估计设备20设置有用于判断二次电池1是正在充电还是正在放电的单独且独立的部件。还可以单独且独立地设置控制装置2。
在第一实施例和该第一实施例的第一至第三变形例中，第一剩余容量估计部2001被设计成使用电流积分方法估计二次电池1的剩余容量。然而，二次电池剩余容量估计设备20不限于使用这种方法，并且可以接受使用其它的方法，只要该方法不同于第二剩余容量估计部2002所使用的估计方法即可。在第一实施例和该第一实施例的第一至第三变形例中，第二剩余容量估计部2002使用开路电压方法估计二次电池1的剩余容量。然而，二次电池剩余容量估计设备20不限于使用这种方法，并且可以接受使用其它的方法，只要该方法不同于第一剩余容量估计部2001所使用的估计方法即可。因而，可以接受第一剩余容量估计部2001采用开路电压方法来估计剩余容量，并且可以接受第二剩余容量估计部2002采用电流积分方法。
此外，在第一实施例和该第一实施例的第一至第三变形例中，第四剩余容量估计部2005被设计成在二次电池1正在充电并且前述差的符号为正(+)时、以及在二次电池1正在放电并且前述差的符号为负(-)时，取消前述限制。然而，二次电池剩余容量估计设备20不限于这种控制方案。例如，可以接受在二次电池1正在充电时第三剩余容量估计值(所选择的估计值)沿增大方向变化时、以及在二次电池1正在放电时第三剩余容量估计值(所选择的估计值)沿减小方向变化时，取消前述限制。可以通过存储第三剩余容量估计值(所选择的估计值)的变化的方向、并且在步骤S505、S603、S705或S803中将所存储的方向与电流的方向进行比较，来容易地实现这种控制方案。还可以接受在第三剩余容量估计值接近二次电池1的使用限制范围时、即在第三剩余容量估计值接近二次电池1可以充电或放电至的量的限度时，取消第三剩余容量估计值(所选择的估计值)的变化的限制。这种限度的例子包括剩余容量非常小(例如，电池被充电至20％以下)的状态或剩余容量非常大(即，95％以上)的状态。
术语的一般说明
在理解本发明的范围时，这里所使用的术语“包括”及其衍生词意图为开放式术语，其指出存在所述的特征、元件、组件、组、整数、和/或步骤，而并不排除存在其它未说明的特征、元件、组件、组、整数、和/或步骤。这也适用于诸如术语“包含”，“具有”及其衍生词等具有类似含义的词语。此外，以单数形式使用的术语“部件”、“部”、“部分”、“构件”或“元件”可以具有单个部件或多个部件的双重含义。
如上所述，尽管仅选择了所选定的实施例来例示本发明，然而本领域的技术人员通过本申请将明白在不背离如所附权利要求书所限定的本发明的范围的情况下可以作出各种改变和修改。此外，除非另外说明，以直接连接或相互接触的方式示出的组件可以具有布置在它们之间的中间结构。一个元件的功能可以由两个元件来执行，反之亦然。一个实施例的结构和功能可以用于其它实施例。所有的优点无需同时存在于特定实施例中。还应当考虑到将相对于现有技术独特的每个特征单独或与其它特征结合作为对本申请人的进一步发明的单独说明，包括这种特征所体现的结构概念和/或功能概念。因而，前面对根据本发明的实施例的说明仅用于例示，并且不用于限制如由所附权利要求书及其等同物所限定的本发明。

Claims (20)

1.一种二次电池剩余容量估计设备，包括：
二次电池；
充电放电判断部，用于判断所述二次电池是正在充电还是正在放电；
剩余容量估计部，用于估计所述二次电池的剩余电力容量；
剩余容量指示部，用于基于所述剩余容量估计部的估计值，指示所述二次电池的剩余容量；以及
剩余容量指示限制部，用于：
在所述充电放电判断部已经判断为所述二次电池正在充电并且由所述剩余容量估计部所获得的估计值将减小时，限制由所述剩余容量指示部指示剩余容量的减小，以及
在所述充电放电判断部已经判断为所述二次电池正在放电并且由所述剩余容量估计部所获得的估计值将增大时，限制由所述剩余容量指示部指示剩余容量的增大。
2.根据权利要求1所述的二次电池剩余容量估计设备，其特征在于，
所述充电放电判断部基于利用连接至所述二次电池的电流计所获得的电流值，判断所述二次电池是正在充电还是正在放电。
3.根据权利要求1所述的二次电池剩余容量估计设备，其特征在于，
所述剩余容量估计部包括：
第一剩余容量估计部，用于使用第一估计方法估计所述二次电池的第一剩余容量值，
第二剩余容量估计部，用于使用与由所述第一剩余容量估计部所使用的所述第一估计方法不同的第二估计方法，估计所述二次电池的第二剩余容量值，以及
选择部，用于根据所述二次电池的使用状况，选择由所述第一剩余容量估计部所估计出的第一剩余容量估计值或由所述第二剩余容量估计部所估计出的第二剩余容量估计值；以及
所述剩余容量指示限制部包括估计值变化限制部，所述估计值变化限制部用于在所述二次电池正在充电并且由所述选择部所选择的所述第一剩余容量估计值或所述第二剩余容量估计值相对于先前设置的剩余容量估计值将沿减小方向变化时、以及在所述二次电池正在放电并且所选择的所述第一剩余容量估计值或所述第二剩余容量估计值相对于先前设置的剩余容量估计值将沿增大方向变化时，限制所选择的所述第一剩余容量估计值或所述第二剩余容量估计值相对于该先前设置的剩余容量估计值的变化。
4.根据权利要求3所述的二次电池剩余容量估计设备，其特征在于，
所述估计值变化限制部在所述二次电池正在充电并且由所述选择部所选择的所述第一剩余容量估计值或所述第二剩余容量估计值相对于先前设置的剩余容量估计值将沿增大方向变化时、以及在所述二次电池正在放电并且所选择的所述第一剩余容量估计值或所述第二剩余容量估计值相对于先前设置的剩余容量估计值将沿减小方向变化时，取消对所选择的所述第一剩余容量估计值或所述第二剩余容量估计值的变化的限制。
5.根据权利要求4所述的二次电池剩余容量估计设备，其特征在于，
在对所选择的所述第一剩余容量估计值或所述第二剩余容量估计值的变化的限制被取消时，所述估计值变化限制部计算所选择的所述第一剩余容量估计值或所述第二剩余容量估计值与先前设置的剩余容量估计值之间的差，并通过向所述差施加规定限制以获得调整值、然后将所获得的所述调整值与所选择的所述第一剩余容量估计值或所述第二剩余容量估计值相加，来减小所述差。
6.根据权利要求3所述的二次电池剩余容量估计设备，其特征在于，
所述估计值变化限制部在所述二次电池正在充电并且所选择的所述第一剩余容量估计值或所述第二剩余容量估计值相对于先前设置的剩余容量估计值将沿减小方向变化时、以及在所述二次电池正在放电并且所选择的所述第一剩余容量估计值或所述第二剩余容量估计值相对于先前设置的剩余容量估计值将沿增大方向变化时，保持该先前设置的剩余容量估计值。
7.根据权利要求6所述的二次电池剩余容量估计设备，其特征在于，
所述估计值变化限制部在所选择的所述第一剩余容量估计值或所述第二剩余容量估计值大致等于先前设置的剩余容量估计值时，取消对所述第一剩余容量估计值或所述第二剩余容量估计值的变化的限制。
8.根据权利要求3所述的二次电池剩余容量估计设备，其特征在于，
所述估计值变化限制部在所选择的所述第一剩余容量估计值或所述第二剩余容量估计值与先前设置的剩余容量估计值之间的差减小时，取消对所述第一剩余容量估计值或所述第二剩余容量估计值的变化的限制。
9.根据权利要求3所述的二次电池剩余容量估计设备，其特征在于，还包括：
充电放电控制装置，用于控制所述二次电池的充电和放电，其中，所述充电放电控制装置在所述选择部选择所述第一剩余容量估计值和所述第二剩余容量估计值之一时，基于所选择的没有被所述估计值变化限制部限制的剩余容量估计值，执行所述二次电池的充电放电控制。
10.根据权利要求3所述的二次电池剩余容量估计设备，其特征在于，
所述估计值变化限制部在由所述选择部所选择的所述第一剩余容量估计值或所述第二剩余容量估计值接近电池使用限制范围时，取消对所选择的所述第一剩余容量估计值或所述第二剩余容量估计值的变化的限制。
11.根据权利要求3所述的二次电池剩余容量估计设备，其特征在于，
所述第一剩余容量估计部基于流入所述二次电池的电流的值或从所述二次电池流出的电流的值计算剩余容量的变化量，然后基于计算出的变化量估计所述二次电池的所述第一剩余容量估计值。
12.根据权利要求3所述的二次电池剩余容量估计设备，其特征在于，
所述第二剩余容量估计部估计所述二次电池的开路电压，然后基于所估计出的开路电压估计所述二次电池的所述第二剩余容量估计值。
13.一种二次电池剩余容量估计方法，包括：
判断二次电池是正在充电还是正在放电；
估计所述二次电池的剩余电力容量；
基于先前估计出的估计值显示所述二次电池的剩余容量；
在判断为所述二次电池正在充电并且所述估计值将减小时，限制剩余容量的减小的显示；以及
在判断为所述二次电池正在放电并且所述估计值将增大时，限制剩余容量的增大的显示。
14.根据权利要求13所述的二次电池剩余容量估计方法，其特征在于，
基于利用连接至所述二次电池的电流计所获得的电流值，来判断所述二次电池是正在充电还是正在放电。
15.根据权利要求13所述的二次电池剩余容量估计方法，其特征在于，
通过使用第一估计方法估计所述二次电池的第一剩余容量、使用不同于所述第一估计方法的第二估计方法估计所述二次电池的第二剩余容量、以及根据所述二次电池的使用状况来选择利用所述第一估计方法所估计出的第一剩余容量估计值或利用所述第二估计方法所估计出的第二剩余容量估计值，来估计所述二次电池的剩余电力容量；以及
通过在所述二次电池正在充电并且所选择的所述第一剩余容量估计值或所述第二剩余容量估计值相对于先前设置的剩余容量估计值将沿减小方向变化时、以及在所述二次电池正在放电并且所选择的所述第一剩余容量估计值或所述第二剩余容量估计值相对于先前设置的剩余容量估计值将沿增大方向变化时，限制所选择的所述第一剩余容量估计值或所述第二剩余容量估计值相对于该先前设置的剩余容量估计值的变化，来限制剩余容量的显示。
16.根据权利要求15所述的二次电池剩余容量估计方法，其特征在于，
限制剩余容量的显示包括：在所述二次电池正在充电并且所选择的所述第一剩余容量估计值或所述第二剩余容量估计值相对于先前设置的剩余容量估计值将沿增大方向变化时、以及在所述二次电池正在放电并且所选择的所述第一剩余容量估计值或所述第二剩余容量估计值相对于先前设置的剩余容量估计值将沿减小方向变化时，取消对所选择的所述第一剩余容量估计值或所述第二剩余容量估计值的变化的限制。
17.根据权利要求15所述的二次电池剩余容量估计方法，其特征在于，
限制剩余容量的显示包括：在所选择的所述第一剩余容量估计值或所述第二剩余容量估计值与先前设置的剩余容量估计值之间的差减小时，取消对所选择的所述第一剩余容量估计值或所述第二剩余容量估计值的变化的限制。
18.根据权利要求15所述的二次电池剩余容量估计方法，其特征在于，
限制剩余容量的显示包括：在所选择的所述第一剩余容量估计值或所述第二剩余容量估计值接近电池使用限制范围时，取消对所选择的所述第一剩余容量估计值或所述第二剩余容量估计值的变化的限制。
19.根据权利要求15所述的二次电池剩余容量估计方法，其特征在于，
估计所述第一剩余容量包括：基于流入所述二次电池的电流的值或从所述二次电池流出的电流的值计算剩余容量的变化量，然后基于计算出的变化量估计所述二次电池的所述第一剩余容量估计值。
20.根据权利要求15所述的二次电池剩余容量估计方法，其特征在于，
估计所述第二剩余容量包括：估计所述二次电池的开路电压，然后基于所估计出的开路电压估计所述二次电池的所述第二剩余容量估计值。
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