CN102064571A

CN102064571A - 电池的可充放电电流运算方法和电源装置以及配备该电源装置的车辆

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Publication number: CN102064571A
Application number: CN2010105462282A
Authority: CN
Inventors: 为实茂人
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2009-11-11
Filing date: 2010-11-10
Publication date: 2011-05-18
Anticipated expiration: 2030-11-10
Also published as: EP2323238A3; JP5496612B2; US9071072B2; JP2011103748A; EP2323238A2; US20110109273A1; CN102064571B

Abstract

本发明提供一种电池的可充放电电流运算方法，根据充放电的电流、电压，正确确定电池的可充放电电流的最大值。上述方法中包含：将电阻值R分割为物理电阻值R₀和化学电阻值R_p的步骤；为预测特定时间t₂上的可使用的最大电流I_{_target}，对多个设定电流I_a～I_x的电池开路电压V_o进行修正的步骤；根据修正后的物理电阻值R₀、化学电阻值R_p、电池的开路电压V₀，求出多个设定电流I_a～I_x的到达预测电压V_a～V_x的步骤；和根据设定电流I_a～I_x和到达预测电压V_a～V_x，制作电池的电流-电压曲线，求出各温度下的上下限电压V_max、V_min的上下限电流I_max、I_min，将上限电流I_max设为充电中可使用的最大电流I_{_target}，将下限电流I_min设为放电中可使用的最大电流I_{_target}的步骤。

Description

电池的可充放电电流运算方法和电源装置以及配备该电源装置的车辆

技术领域

本发明涉及对电池可充放电电流的最大值进行推定的可充放电电流运算方法和电源装置以及配备该装置的车辆，例如涉及对驱动车辆行驶用电动机的电源装置所包含的电池的最大电流进行推定的可充放电电流运算方法和电源装置以及配备该装置的车辆。

背景技术

电池具有以下性质：倘若剩余容量少时以大电流放电或剩余容量大时以大电流充电，则电气特性就会下降。因此，对于例如驱动车辆电动机的电源装置的电池，根据剩余容量限制最大充电电流和最大放电电流十分重要。如果不限制最大电流，在电池剩余容量小时，若车辆猛一加速，则电池电压就会随放电电流急剧下降；在车辆猛一刹车时，若剩余容量大的电池以大电流充电从而电池电压急剧上升，则产生电池特性显著下降等弊病。尤其是车辆用电源装置，由于它会以非常大的电流进行电池充电，所以不限制最大电流，电池寿命就会大幅缩短。这一问题对要求电池输出功率较大的电源装置尤为重要，例如汽车等车辆、自行车、电动工具等使用的电源装置。

另一方面，由电源装置驱动的连接机器侧又希望尽可能使用大电流。所以，为了在不降低电池电气特性的范围内尽可能以大电流进行充放电，正确把握当前电源装置能够利用的最大电流十分重要。作为这种电流的运算方法，已知存在：根据检测出的电池剩余容量(state-of-charge：SOC)、充放电电量、电池温度等，参照预先测定的表，确定充放电电流限制值的方法；和对电池电压(例如开路电压(Open circuit voltage：OCV；V₀))进行测定，根据预先决定的模式(例如数学式)，运算充放电电流限制值。

但是，参照表的方法存在以下问题：不能应对电池的滞后变化，直接反映出剩余容量、温度测量的误差。

另一方面，根据模式的方法也有以下问题：电流、电压测定的不同步会导致电阻值测定的误差，极大影响对剩余容量的检测。此外，电池的滞后状态有时会允许过大的电流。

如果这样误测电池剩余容量，允许过大电流，电池有时就会在充放电时，以过大负载状态工作，导致电池寿命显著降低。另一方面，电池自放电也会带来剩余容量变化。这些要因使电池剩余容量很难推测，极难正确把握剩余容量。

专利文献1：JP特开2006-197727号公报

发明内容

本发明就是为了解决这样的问题点而提出的。本发明的主要目的在于，提供一种电池的可充放电电流运算方法和电源装置以及配备该装置的车辆，可根据充放电的电流、电压、温度，正确确定电池的可充放电电流的最大值。

为了达到上述目的，根据本发明的第1方面的电池的可充放电电流运算方法，根据电池的电流、电压、温度中的至少任意一个来推定可用于电池充放电的最大电流值，该可充放电电流运算方法可以包含以下步骤：根据规定时间内的平均电流值I₁、I₂和平均电压V₁、V₂，对电阻值R进行运算的步骤；将运算得到的电阻值R分割为物理电阻值R₀和化学电阻值R_p的步骤；根据从过去到现在的脉冲放电或充电时间t₁，对化学电阻值R_p进行修正的步骤；根据过去的充放电记录，求出电压变动V_h的步骤；根据检测的电池温度和电池剩余容量SOC，对物理电阻值R₀进行修正的步骤；根据各电阻值R₀、R_p和电流I、电压V、电压变动V_h，推定电池的开路电压V_o的步骤；为预测特定时间t₂上的可使用的最大电流I_{_target}，对多个设定电流I_a～I_x的电池开路电压V_o进行修正的步骤；根据所述修正后的物理电阻值R₀、化学电阻值R_p、电池的开路电压V₀，求出多个设定电流I_a～I_x的到达预测电压V_a～V_x的步骤；和根据所述设定电流I_a～I_x和到达预测电压V_a～V_x，制作电池的电流-电压曲线，求出各温度下的上下限电压V_max、V_min的上下限电流I_max、I_min，将上限电流I_max设为充电时可使用的最大电流I_{_target}，将下限电流I_min设为放电时可使用的最大电流I_{_xtarget}的步骤。由此，就能够正确运算充放电中可使用的最大电流值。

此外，根据第2方面的电池的可充放电电流运算方法，还可以包含以下步骤：为预测特定时间t₂上的能够使用的最大电流I_{_target}，根据推定时间t₂、或当前时间点以前的脉冲时间与推定时间之和t₁+t₂，对化学电阻值R_p进行修正，进而根据多个设定电流I_a～I_x的电池剩余容量SOC_a～SOC_n和电池温度，对物理电阻值R₀进行修正的步骤。由此，就可以对化学电阻值和物理电阻值进行进一步修正。

进一步，根据第3方面的电池的可充放电电流运算方法，所述电阻值R可以是过去求出的电阻值R_old和现在求出的电阻值R_now的加权平均值。

再进一步，根据第4方面的电池的可充放电电流运算方法，所述电压变动V_h可以是规定次数的过去充放电脉冲时的经过时间修正的化学电阻值R_p、电流I以及依赖于该充放电脉冲结束后时间的系数的乘积之和。

再进一步，根据第5方面的电池的可充放电电流运算方法，可以将所述下限电压V_min设定为可维持电池的电流-电压曲线的直线性的电压。

再进一步，根据第6方面的电池的可充放电电流运算方法，当所述下限电压(V_min)被设定为不能维持电池的电流-电压曲线的直线性的低电压时，对所述到达预测电压(V_a-V_x)进行修正。

再进一步，根据第7方面的电池的可充放电电流运算方法，为修正所述到达预测电压(V_a-V_x)，根据所述到达预测电压(V_a-V_x)与能维持直线性的下限电压(V_min)的之间差、比例进行修正。

再进一步，根据第8方面的电池的可充放电电流运算方法，根据与所述下限电压(V_min)之间的差、比例，对电压进行修正，或对化学电阻值(R_p)、物理电阻值(R_o)进行修正，再次求出到达预测电压(V_a-V_x)。

再进一步，根据第9方面的电池的可充放电电流运算方法，可以当测定到的电压(V)在设定电压(V_x)以下时，对化学电阻值(R_p)进行修正。

再进一步，根据第10方面的电池的可充放电电流运算方法，所述电池可以是锂离子二次电池。

再进一步，根据第11方面的电池的可充放电电流运算方法，还可以包含：将推定的可充放电电流值发送至具有信息处理系统的连接机器的步骤。由此，就可以对例如HEV车辆等连接机器，依次报告恰当的可使用的最大电流。

再进一步，根据第12方面的电池的可充放电电流运算方法，根据电池的电流、电压、温度中的至少任意一个，推定在电池的充放电中能使用的最大电流值，其包含：检测电池的电压(V_n)的步骤；在电池的电流-电压曲线中，预先设定作为斜率变得陡峭的电压的规定的设定电压(V_x)，对可充放电电流值进行运算，使得所述检测出的电压(V_n)处在低于该设定电压(V_x)的范围的步骤；和将所述运算得到的可充放电电流值输出到连接机器侧的步骤。由此，能在更广泛的电压范围下利用电池，能够设定与此相应的高充放电电流。

再进一步，根据第13方面的电池的可充放电电流运算方法，还可以包含以下步骤：从所述运算得到的可充放电电流值的电压值中，进一步减去由电池决定的规定的电压值ΔV_{W_max}，进行修正电压值运算的步骤；和将该修正后的修正电压值输出到连接机器侧的步骤。由此，有意识地将电压设定得较低，提高电流，结果可以输出较高的电力。

再进一步，根据第14方面的电源装置，其包括：电池单元(20)，具备多个二次电池；电压检测部(12)，用来检测所述电池单元(20)中包含的二次电池的电压；温度检测部(14)，用来检测所述电池单元(20)中包含的二次电池的温度；电流检测部(16)，用来检测所述电池单元(20)包含的二次电池中流过的电流；运算部(18)，对所述电压检测部(12)、温度检测部(14)和电流检测部(16)输入的信号进行运算，检测二次电池的最大限制电流值；和通信处理部(19)，将所述运算部(18)中运算得到的剩余容量和最大限制电流值传送至连接机器，所述运算部(18)能进行可充放电电流值的运算，使得所述电压检测部检测到的电压(V_n)处在低于规定的设定电压(V_x)的范围，该规定的设定电压(V_x)是电池的电流-电压曲线中斜率变得陡峭的电压。由此，就可以在更为宽广的电压范围内利用电池，设定与该范围相应的较高的充放电电流。

再进一步，根据第15方面的电源装置，所述运算部18可以构成为：能将修正电压值输出到连接机器侧，该修正电压值是从所述运算得到的可充放电电流值的电压值中进一步减去根据电池决定的规定的电压值(Δ V_{W_max})。由此，有意识地将电压设定得较低，提高电流，结果可以输出较高的电力。

再进一步，根据第16方面的车辆，可以具备上述任一电源装置。

附图说明

图1是一例表示本发明的一个实施方式的电池限制电流控制方法中使用的电源装置的框图。

图2是表示单体电池的电压V随时间变化的曲线。

图3是表示随着单体电池放电的电流I与电压V之间关系的曲线。

图4是表示单体电池的电压V与在该电压下能够输出的电力W的关系的曲线。

图5是表示电池的可充放电电流运算方法的流程图。

图6是例示电源装置搭载在靠发动机和电动机行驶的混合动力车上的框图。

图7是例示电源装置搭载在仅靠电动机行驶的电动汽车上的框图。

图中：

100、100B、100C···电源装置

10···剩余容量检测装置

11···存储器

12···电压检测部

14···温度检测部

16···电流检测部

17···温度传感器

18···运算部

19···通信处理部

20···电池单元

22···二次电池

30···连接机器通信端子

93···电动机

94···发电机

95···DC/AC转换器

96···发动机

EV、HV···车辆

ED···连接机器

具体实施方式

下面，根据附图，对本发明的实施方式进行说明。但是，以下所示的实施方式是对具体化本发明技术思想的二次电池的电力控制方法和电源装置的一个例示，本发明并不特定于以下的二次电池的电力控制方法和电源装置。另外，发明内容所示的部件也绝不特定于实施方式的部件。对于实施方式中特别记述的构成部件，只要没有对其尺寸、材质、形状、其相对配置等进行特殊记述，意思就是本发明的范围并非仅限于此，只是简单的说明例而已。另外，对于各附图所示部件的大小和位置关系等，有时会为说明清楚而夸张表示。另外，在以下的说明中，同一名称、符号表示的是相同或性质相同的部件，详细说明会适当省略。另外，构成本发明的各组件既可以用同一部件构成多个组件，使多个组件共用一个部件，也可以反过来，用多个部件来分担一个部件的功能。此外，一部分实施例、实施方式说明的内容也可以在其他实施例、实施方式等中利用。

(电源装置100)

图1是表示本发明的一个实施方式所涉及用于电池的可充放电电流运算方法的电源装置的构成框图。该图所示的电源装置100包括：包含二次电池22的电池单元20；和剩余容量检测装置10。剩余容量检测装置10包括：电压检测部12，检测电池的电压；温度检测部14，检测电池的温度；电流检测部16，检测电池的电流；运算部18，对电压检测部12、温度检测部14和电流检测部16输入的信号进行运算，检测电池剩余容量，并且根据剩余容量和电池温度，检测电池单元20的最大限制电流值；和通信处理部19，将运算得到的剩余容量和最大限制电流值传送至连接机器ED。通信处理部19与连接机器通信端子30连接。通信处理部19经由连接机器通信端子30与连接机器连接，将表示剩余容量和最大控制电流值的信号传送至连接机器。本例是将汽车等车辆作为连接机器使用，将电源装置100搭载在车辆上，驱动发动机M使车辆行驶。通信处理部19与设于车辆上的车辆侧控制部连接，进行通信。下面，对车辆用电源装置进行说明。

内置于电池单元20的二次电池22是锂离子二次电池。锂离子二次电池与镍氢电池等相比，具有容易确定SOC和OCV关系的优点。反过来讲，镍氢电池的SOC和OCV的关系模糊，有时会发生变动，所以不太适合本发明。此外，单体电池有几种连接形式，要么串联一个或多个，要么并联一个或多个，要么是串并联的组合。多个单体电池连结，构成电池组或电池块；多个电池组连结，构成电池单元20。

电压检测部12对内置于电池单元20中的二次电池22的电压进行检测。对于图中的电池单元20，它检测的是多个二次电池22的各个单体电压。不过，就结构而言，不仅可以构成为检测所有的电池电压，也可以构成为检测具有代表性的单体电池的电压、或者构成电池单元20的每个电池组的电压。电压检测部12将检测到的模拟信号的电压输出至运算部18，或用A/D转换器将模拟信号转换为数字信号之后输出至运算部18。电压检测部12以固定取样周期或连续不断地检测电池电压，将检测到的电压输出至运算部18。由于运算部18是对设定时间段内多次输入的电压值进行平均计算，并将平均值作为电池电压来计算剩余容量，所以可以正确进行剩余容量运算。该方法将设定时间段设定为例如0.5秒～5秒之间，或者1～10秒之间。

温度检测部14包括温度传感器17，其检测内置于电池单元20的电池的温度。温度传感器17通过以下方式检测电池温度，或与电池表面接触，或经由热传导部件与电池接触，或接近电池表面与电池热耦合。温度传感器17是热敏电阻。不过，PTC或变阻器等可将温度转换为电阻的所有元件都可用于温度传感器17。此外，温度传感器17还可以使用对电池发射的红外线进行检测、可在不接触电池的状态下检测温度的元件。温度检测部14也是将检测到的模拟信号的电池温度输出至运算部18，或用A/D转换器将模拟信号转换为数字信号之后输出至运算部18。温度检测部14以固定取样周期或连续不断地检测温度，将检测到的电池温度输出至运算部18。

电流检测部16将电池与电阻元件串联连接，通过检测该电阻元件两端感应出的电压来检测电池的放电电流。电阻元件是低阻值电阻器。不过，晶体管和FET等半导体也可以用于电阻元件。由于电池的充电电流和放电电流的流向相反，所以电阻元件感应出的正负极性颠倒。因此，可以用电阻元件的极性来判定放电电流，用电阻元件感应出的电压来检测电流。其原因是电流与电阻元件的感生电压成比例。该电流检测部16可以正确检测电池的放电电流。不过，电流检测部16也可以采取以下构造：检测因引线上的电流漏到外部的磁通量，由此来检测电流。电流检测部16也是将检测的模拟信号的放电电流输出至运算部18，或用A/D转换器将模拟信号转换为数字信号之后输出至运算部18。电流检测部16以固定取样周期或连续不断地检测放电电流，将检测的放电电流输出至运算部18。

以固定的取样周期、将数字信号从电压检测部12、温度检测部14和电流检测部16输出至运算部18的装置错开各检测部将数字信号输出至运算部18的定时，顺序将数字信号输出至运算部18。运算部18将电池的放电电流累加，检测放电容量，然后减去检测到的放电容量，进行剩余容量运算。此外，运算部18还将各运算所需要的数值或数据、设定、查询表LUT等保存到与运算部18连接的存储器11中。存储器11可以使用E²PROM等非易失性存储器、或RAM等易失性存储器。

(电池的可充放电电流运算方法)

驱动车辆发动机的电源装置根据电池剩余容量来决定电池充放电电流的限制值，将该充放电电流限制值作为最大值，以该电流值以下的电流充放电。以往，充放电电流限制值被设定成可抑制电池劣化、并且能进行电池充放电的最大电流。尤其是二次电池使用镍氢电池或镍镉电池的电源装置，重点被放在抑制过充电或过放电带来的电池劣化上。而本案发明者通过试验发现：锂离子二次电池与镍氢电池等相比，即便将电池电压设定得较大，实际应用也没有问题，可以继续使用。此外，还发现：镍氢电池或镍镉电池的SOC与OCV的关系存在不确定性，很难一义决定，而锂离子二次电池大致能够确定SOC与OCV的关系，所以可以进行较为正确的电池电压和电流的控制。本发明基于这种认识，发现了一种可充放电电流运算方法，在注意电池劣化的同时，能以大于以往的大电流进行充放电。

图2表示单体电池的电压V随时间变化。电压V随着以电流I开始放电同时下降。这时，压降ΔV可分为两个分量：ΔV₀和ΔV_p。其中，ΔV₀几乎是恒定分量，该下降部分能表现为因电阻而下降的电压。也就是说，如果使电流I恒定，ΔV₀可表现为ΔV₀＝R₀*I。这里，R₀表示电阻值R的恒定分量。

另一方面，ΔV_p是随时间变化的分量，使用电阻分量R中随时间变化的分量R_p，其值可用ΔV_p＝R_p*I来表现。这样，如果将单体电池的电阻值R分割为恒定分量R₀和随时间变化的分量R_p来考虑，R₀就是物理电阻值，如果忽略环境温度或经年的劣化，它几乎就是可视为恒定的欧姆电阻。另一方面，R_p是化学电阻值，可以认为是极化电阻。这样，通过分割电阻分量，再进一步修正各电阻分量，就可以较为正确地推定可充放电流的最大值。

另外，图3是示意地表示单体电池放电时电流I与电压V的关系(电池电流-电压曲线；I-V图线)。如该图所示，随着放电电流I的增大，电压V以大致恒定的斜率下降，在某电压(设定电压)V_x处，斜率急剧变化。因此，可充放电电压的目标就被推定为设定电压V_x。尤其是对于现有的镍氢电池，认为当电压低于V_x时，电池就会加速劣化，从而以往可充放电电压一直以设定电压V_x为目标进行着控制、运算。对此，本案发明者通过试验发现：对于锂离子二次电池，即便电压低于设定电压V_x，也不会对电池寿命造成影响。因此，如果是电压没有到达下限电压V’_x的范围，即便是低电压范围也可以利用。这样，能够实现更为宽泛的电压范围下的电池利用。换言之，除现有的设定电压V_x以上的范围可作为控制范围，电压V’_x以上的范围也可作为控制范围。在这种情况下，可以实现以点划线所示的直线来近似I-V图线的控制。

此外，图4是示意地表示单体电池的电压V与在该电压下能够输出的电力W的关系。电力W是通过电压V与同时刻的电流I相乘求得。本案发明者发现：例如在可充放电电压值被推定为V_max的情况下，在比该推定电压V_max还要低ΔV_{W_max}的电压V_{W_max}处，可利用的电力W达到峰值。因此，有意识地设定成比推定电压V_max低ΔV_{W_max}的电压V_{W_max}，尽管电压值降低，电流值却提高，结果可以输出更大的电力。在锂离子二次电池的情况下，ΔV_{W_max}约为0.2V。

下面，根据图5的流程图，对电池的可充放电电流运算方法进行说明。

(步骤S1：计算电阻值)

首先计算电阻值。这里，根据两个平均电流值I₁、I₂和同一时刻的平均电压V₁、V₂，来进行电阻值R的运算。这里，I₂、V₂是-2秒～0秒之间2秒的平均电流和平均电压，I₁、V₁是-4秒～-2秒之间2秒的平均电流和平均电压。此外，预先对单体电池的温度进行检测。利用这些数值，以下式计算当前的电阻值R_now。

[式1]

R_now＝(V₂-V₁)/(I₂-I₁)

另外，根据本案发明者进行的试验可确认：将求平均电流和平均电压的时间幅度设为0.5秒～5秒，可以得到良好的结果。缩短取样周期虽然可以正确控制，但间隔小于0.5秒，会削弱平均化效果。此外，间隔如果大于5秒，依次送往车辆侧的可充放电电流的信息更新频度就会降低，使得精度降低。优选间隔为2秒左右。下面，利用上述的当前电阻值R_now和以前的电阻值R_old，以下式对电阻值R进行加权运算。

[式2]

R＝R_now*a₁+R_old*(1-a₁)

在上式中，a₁是加权系数，范围定为0～1。在本例中，a₁被设定为0.05。也就是说，分别认为以前运算得到的电阻值R_old占95％，新得到的电阻值R_now占5％。

(步骤S2：分割电阻值)

接下来，在步骤S2中，将步骤S1运算得到的电阻值的电阻分量分割为物理电阻值R₀和化学电阻值R_p。这里，物理电阻值R₀是大致恒定的欧姆电阻，假定它不随时间变化。严格的讲，因经时劣化电阻值会发生变化，但在此并不考虑。总之，定义物理电阻值R₀为不随时间变化的恒定分量。

另一方面，化学电阻值R_p是极化电阻，是随时间变化的电阻分量。利用下式，对这些物理电阻值R₀和化学电阻值R_p进行运算。

[式3]

R_ini＝R_0 ini+R_p ini*t_au t

R₀＝R/R_ini*R_0 ini

这里，R_ini、R_0ini、R_pini是分别根据基于电池温度预先制成的查询表LUT决定的。此外，t_aut也是根据化学电阻值R_p的取样时间由查询表LUT决定的。在本例中，由于取样时间是2秒，所以t_aut是减去LUT中2秒一栏中的数值来决定的。

(步骤S3：比较检测电压V_n与设定电压V_x)

接下来，对检测的电压V_n与规定的设定电压V_x进行比较。这里，设定电压V_x是按图3所示的I-V图线的斜率变化的电压。作为其比较结果，如果测定电压V_n≥设定电压V_x，就进入步骤S4-1；如果测定电压V_n＜设定电压V_x，就进入步骤S4-2。

(步骤S4-1：修正化学电阻值R_p)

接下来，根据当前时刻以前的脉冲放电或充电时间t₁，对化学电阻值R_p进行修正。具体而言就是，在测定电压V_n≥设定电压V_x的情况下，利用下式，对作为当前化学电阻值R_p的R_pnow进行运算。

[式4]

R_0 now＝R/R_ini*R_0 ini*t_aut

这里，t_aut的时间t是当前的放电或充电的持续时间。

(步骤S4-2修正化学电阻值R_p)

此外，在测定电压V_n＜设定电压V_x的情况下，利用下式，进行R_pnow的运算。

[式5]

R_p now＝R/R_ini*R_p ini*t_au t*a_{_Rp}

这里，a_{_Rp}是依赖于V_x/V_n比值的系数，由LUT或近似式决定。此外，V_x是保持图3所示的I-V图线的直线性的最低电压。

(步骤S5：根据过去的充放电记录进行电压变动V_h的运算)

接下来，根据过去的充放电记录，求出电压变动V_h。具体而言就是，针对过去n次充放电脉冲的每一个，记录(化学电阻值R_p)*(电流值I)。然后，根据依赖于脉冲充放电结束后的各个时间t的LUT或计算式(时间衰减公式)来决定V_{h_t}。电压变动V_h可以利用下式运算。

[式6]

V_h＝R_p*I*V_{h_t}

针对n次充放电脉冲的每一个，求出上述电压变动V_h，取得∑V_h。这里的电流值I、化学电阻值R_p是各个充放电脉冲的最终值。本例是对过去5次充放电脉冲进行运算。

(步骤S6：进行修正后物理电阻值R_{0_now}、化学电阻值R_{p_now}的运算)

接下来，根据温度、SOC，计算对物理电阻值R₀修正后的R_{0_now}。具体而言就是，利用下式进行R_{0_now}的运算。

[式7]

R_{0_now}＝Ro*a_{_SOC_T}

这里，a_{_SOC_T}由依赖于SOC、温度的LUT决定。

进而，也能够进行对化学电阻值R_p修正后的R_{p_now}的运算。例如，为预测某一时间t₂能使用的最大电流，根据推定时间t₂或当前时刻以前的脉冲时间与推定时间之和(t₁+t₂)，对化学电阻R_p进行修正。

(步骤S7：推定开路电压V₀)

下面，利用下式来进行开路电压V₀的运算。

根据以上得到的物理电阻值R₀和化学电阻值R_p、电流I、电压V、电压变动V_h，来推定开路电压V₀。具体而言就是，利用下式，进行开路电压V₀运算。

[式8]

V₀＝V-I*(R_{p_now}+R_{o_now})-∑V_h

这里，V、I是测定值。

此外，也可以进一步根据SOC等来修正物理电阻值R₀。例如，为了预测某一时间t₂能够使用的最大电流，根据SOC_a～SOC_n这几个设定电流I_a～I_x的SOC、温度，对物理电阻R₀进行修正。

(步骤S8：计算推定时间t₂上能够使用的电流I_{_target})

接下来，计算推定时间t₂上能够使用的电流I_{_target}。这里，为了预测某一时间t₂能够使用的最大电流I_{_target}，首先根据上述得到的修正后的R₀、 R_p、V₀，求出几个设定电流I_a～I_x的到达预测电压V_a～V_x。具体而言就是，设定n个电流I₁～I_n，利用下式，进行I₁～I_n的推定电压V₁～V_n的运算。

[式9]

V_n＝V₀+ΔV₀+I_n*(R/R_ini*R_pini*t_au t+R₀*a_{_SOC_T})-∑V_{h_n}

这里，假设/ΔV₀是V₀的变化量，是I_n*t₂的容量增减。此外，a_{_SOC_T}是I_n*t₂的容量增减的附加的修正系数。另外，t_aut也可以通过t₁+t₂来修正。

然后，根据I_a～I_x和V_a～V_x，制作I-V图线，求出各温度下的上下限电压V_max、V_min的电流I_max、I_min。然后，设得到的I_max为充电中可使用的最大电流，设I_min为放电中可使用的最大电流。具体而言就是，根据I₁～I_n、V₁～V_n的I-V图线，利用近似式或两点间的内插法、外插法等，求出V_max、V_min的I_{_target}。

(I-V图线的直线性)

另外，当在V_min处所得的I-V图线的直线性不佳时，利用下式，对V₁～V_n进行修正。

[式10]

V_{n_adjuat}＝V_n*a_{_Vnin}

这里，a_{_Vmin}是依赖于V_x/V_n比值的系数，通过LUT或近似式求出。此外，V_x是保持I-V图线直线性的最低电压。

或者，当在V_min处I-V图线的直线性不佳时，利用下式，对V₁～V_n进行修正。

[式11]

V_{n_adjust}＝V₀+ΔV₀+I_n*(R_now/R_ini*R_p ini*tau t*a_Rp

+Ro*a_{_SOC_T})-∑V_{h_n}

这里，a_{_Rp}是依赖于V_x/V_n比值的系数，通过LUT或近似式求出。此外，V_x与上述同样，是保持I-V图线直线性的最低电压。

(可充放电的电流值)

如上所述，运算部根据电流、电压、温度来决定可充放电的电流值。另外，运算部将得到的I_max设为充电中可使用的最大电流，将I_min设为放电中可使用的最大电流。所决定的可充放电的电流值经由通信处理部19，由连接机器通信端子30送往车辆侧控制部。这样，就可以确定可充放电的电流值，根据确定的可充放电的电流值，限制电池充放电时电流的最大值，最大限度地有效使用电池的输出。

以上的电源装置可以用作车载用电池系统。作为搭载电源装置的车辆，可以利用靠发动机和电动机两方行驶的混合动力车或插电式混合动力车、或者仅靠电动机行驶的电动汽车等电动车辆，上述电源装置可以作为这些车辆的电源使用。

图6表示电源装置搭载在靠发动机和电动机双方行驶的混合动力车的例子。搭载了该图所示的电源装置的车辆HV包括：使车辆HV行驶的发动机96和行驶用的电动机93；向电动机93提供电力的电源装置100B；和对电源装置100B的电池进行充电的发电机94。电源装置100B经由DC/AC转换器95与电动机93和发电机94连接。车辆HV一边对电源装置100B的电池进行充放电，一边靠电动机93和发动机96双方行驶。电动机93在发动机效率较差时，例如加速时或低速行驶时被驱动，从而驱使车辆行驶。电动机93由电源装置100B提供电力并驱动。发电机94被发动机96驱动，或由车辆刹车时的再生制动来驱动，对电源装置100B的电池进行充电。

此外，图7表示电源装置搭载在仅靠电动机行驶的电动汽车的例子。搭载了该图所示的电源装置的车辆EV包括：使车辆EV行驶的行驶用电动机93；向该电动机93提供电力的电源装置100C；和对该电源装置100C的电池进行充电的发电机94。电动机93由电源装置100C提供电力并驱动。发电机94靠车辆EV再生制动时的能量驱动，对电源装置100C的电池进行充电。

(产业上的利用可能性)

本发明所涉及的电池的可充放电电流运算方法和电源装置以及具备该电源装置的车辆适用于可以切换EV行驶模式和HEV行驶模式的插电式混合动力车或混合动力车、电动汽车等电源装置。此外，本发明不限于车辆用电源装置，可以很好地应用在大功率输出、大电流的电源装置上。

Claims

1.一种电池的可充放电电流运算方法，根据电池的电流、电压、温度中的至少任意一个，推定在电池的充放电中能使用的最大电流值，其特征在于包括：

根据规定时间内的平均电流值(I₁、I₂)和平均电压(V₁、V₂)，对电阻值(R)进行运算的步骤；

将运算得到的电阻值(R)分割为物理电阻值(R₀)和化学电阻值(R_p)的步骤；

根据从过去到现在的脉冲放电或充电时间(t₁)，对化学电阻值(R_p)进行修正的步骤；

根据过去的充放电历史记录，求出电压变动(V_h)的步骤；

根据检测到的电池温度和电池剩余容量(SOC)，对物理电阻值(R₀)进行修正的步骤；

根据各电阻值(R₀、R_p)和电流(I)、电压(V)、电压变动(V_h)，推定电池的开路电压(V_o)的步骤；

为了预测特定时间(t₂)上的能使用的最大电流(I_{_target})，对多个设定电流(I_a-I_x)的电池的开路电压(V_o)进行修正的步骤；

根据所述修正后的物理电阻值(R₀)、化学电阻值(R_p)、电池的开路电压(V₀)，求出多个设定电流(I_a-I_x)的到达预测电压(V_a-V_x)的步骤；和

根据所述设定电流(I_a-I_x)和到达预测电压(V_a-V_x)，制作电池的电流-电压曲线，求出各温度下的上下限电压(V_max、V_min)上的上下限电流(I_max、IX_min)，将上限电流(I_max)设为充电中能使用的最大电流(I_{_target})，将下限电流(I_min)设为放电中能使用的最大电流(I_{_target})的步骤。

2.根据权利要求1所述的电池的可充放电电流运算方法，其特征在于还包含：

为了预测特定时间(t₂)上的能够使用的最大电流(I_{_target})，根据推定时间(t₂)、或到目前为止的脉冲时间与推定时间之和(t₁+t₂)，对化学电阻值(R_p)进行修正，进而根据多个设定电流(I_a-I_x)下的电池剩余容量(SOC_a-SOC_n)和电池温度，对物理电阻值(R₀)进行修正的步骤。

3.根据权利要求1或2所述的电池的可充放电电流运算方法，其特征在于，

所述电阻值(R)是过去求出的电阻值(R_old)和现在求出的电阻值(R_now)的加权平均值。

4.根据权利要求1～3任意一项所述的电池的可充放电电流运算方法，其特征在于，

所述电压变动(V_h)是规定次数的过去充放电脉冲时的经过时间修正的化学电阻值(R_p)、电流(I)以及依赖于该充放电脉冲结束后的时间的系数的乘积之总和。

5.根据权利要求1～4任意一项所述的电池的可充放电电流运算方法，其特征在于，

将所述下限电压(V_min)设定为能维持电池的电流-电压曲线的直线性的电压。

6.根据权利要求1～5任意一项所述的电池的可充放电电流运算方法，其特征在于，

当所述下限电压(V_min)被设定为不能维持电池的电流-电压曲线的直线性的低电压时，对所述到达预测电压(V_a-V_x)进行修正。

7.根据权利要求6所述的电池的可充放电电流运算方法，其特征在于，

为了修正所述到达预测电压(V_a-V_x)，根据所述到达预测电压(V_a-V_x)与能维持直线性的下限电压(V_min)的之间的差、比例进行修正。

8.根据权利要求7所述的电池的可充放电电流运算方法，其特征在于，

根据与所述下限电压(V_min)之间的差、比例，对电压进行修正，或对化学电阻值(R_p)、物理电阻值(R_o)进行修正，再次求出到达预测电压(V_a-V_x)。

9.根据权利要求1～8任意一项所述的电池的可充放电电流运算方法，其特征在于，

当所测定的电压(V)在设定电压(V_x)以下时，对化学电阻值(R_p)进行修正。

10.根据权利要求1～9任意一项所述的电池的可充放电电流运算方法，其特征在于，

所述电池是锂离子二次电池。

11.根据权利要求1～10任意一项所述的电池的可充放电电流运算方法，其特征在于还包括：

将推定出的可充放电电流值发送至具有信息处理系统的连接机器的步骤。

12.一种电池的可充放电电流运算方法，根据电池的电流、电压、温度中的至少任意一个，推定在电池的充放电中能使用的最大电流值，其特征在于包含：

检测电池的电压(V_n)的步骤；

在电池的电流-电压曲线中，预先设定作为斜率陡峭变化的电压的规定的设定电压(V_x)，对可充放电电流值进行运算，使得所述检测出的电压(V_n)处在低于该设定电压(V_x)的范围的步骤；和

将所述运算得到的可充放电电流值输出到连接机器侧的步骤。

13.根据权利要求12所述的电池的可充放电电流运算方法，其特征在于还包含：

从所述运算得到的可充放电电流值时的电压值中，进一步减去根据电池决定的规定的电压值(ΔV_{W_max})，进行修正电压值的运算的步骤；和

将该修正后的修正电压值输出到连接机器侧的步骤。

14.一种电源装置，其特征在于，

包括：电池单元(20)，具备多个二次电池；

电压检测部(12)，用来检测所述电池单元(20)中包含的二次电池的电压；

温度检测部(14)，用来检测所述电池单元(20)中包含的二次电池的温度；

电流检测部(16)，用来检测所述电池单元(20)包含的二次电池中流过的电流；

运算部(18)，对从所述电压检测部(12)、温度检测部(14)和电流检测部(16)输入的信号进行运算，检测二次电池的最大限制电流值；和

通信处理部(19)，将所述运算部(18)中运算得到的剩余容量和最大限制电流值传送至连接机器，

所述运算部(18)能进行可充放电电流值的运算，使得所述电压检测部检测到的电压(V_n)处在低于规定的设定电压(V_x)的范围，该规定的设定电压(V_x)是电池的电流-电压曲线中斜率陡峭变化的电压。

15.根据权利要求14所述的电源装置，其特征在于，

所述运算部(18)构成为：能将修正电压值输出到连接机器侧，该修正电压值是从所述运算得到的可充放电电流值的电压值中进一步减去根据电池决定的规定的电压值(ΔV_{W_max})得到的。

16.一种车辆，其特征在于，

具备权利要求14或15所述的电源装置。