CN102472799B - 蓄电容量管理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种蓄电容量管理装置，其具备：上限端子电压导出部，导出上限端子电压，该上限端子电压是蓄电器的蓄电容量为上限蓄电容量时的端子电压；下限端子电压导出部，导出下限端子电压，该下限端子电压是蓄电器的蓄电容量为下限蓄电容量时的端子电压；上下限电压幅度计算部，计算从上限端子电压中减去下限端子电压得到的上下限电压幅度；中间电压差计算部，计算从蓄电器的端子电压中减去下限端子电压的中间电压差；上下限电压比计算部，计算上下限电压比，该上下限电压比是中间电压差相对于上下限电压幅度的比；中间判定电压比导出部，导出与蓄电器的上下限容量相应的中间判定电压比；电压比比较部，比较上下限电压比和中间判定电压比；和中间蓄电容量导出部，在电压比比较部的比较结果满足规定条件时，基于上限蓄电容量、下限蓄电容量及中间判定电压比，导出中间蓄电容量。因此，能够高精度地管理蓄电器的蓄电容量。

Description

蓄电容量管理装置
技术领域
本发明涉及管理蓄电器的蓄电容量的蓄电容量管理装置。
背景技术
在EV(Electric Vehicle：电动汽车)或HEV(Hybrid Electrical Vehicle：混合动力电动汽车)等车辆中，搭载向电动机等供电的蓄电器。在蓄电器中设有串联连接的多个蓄电单元。蓄电单元中采用镍氢电池或锂离子电池等的二次电池。不过，为了安全使用二次电池，需要一直监视各蓄电单元的剩余容量(SOC：State of Charge)，进行过充电或过放电的防止控制。
作为检测蓄电单元的SOC的方法之一，已知一种基于电流累积等来计算SOC的方法。在该方法中，每规定期间对蓄电单元的充电电流及放电电流进行累积从而计算出累积充电量和累积放电量，通过在初始状态或充放电开始之前的SOC上加上或减去累积充电量及累积放电量以求出蓄电单元的SOC。以下，将通过该方法计算出的SOC称为“累积SOC”。
通过上述方法求出的累积SOC的精度较高。但是，由于搭载于车辆上的蓄电器在蓄电单元的SOC为规定幅度之间反复进行充放电且长时间使用，因此会在累积SOC中积蓄误差。此外，在计算累积充电量和累积放电量时，例如也有电流检测器的测量误差等发生累积从而累积SOC的误差增大的情况。再有，由于并不累积车辆在长时间放置的期间因自身放电引起的容量下降，因此这也是误差的因素之一。
作为检测蓄电单元SOC的其他方法，还有基于充放电中的蓄电单元的端子电压等来计算SOC。蓄电单元的SOC与开路电压(OCV：OpenCircuit Voltage)之间具有一定关系，图18表示其一例。图18中的上限SOC和下限SOC，表示蓄电单元被反复充放电的SOC的规定范围的上端值及下端值。具有图18所示的特性的蓄电单元在上限SOC以及下限SOC处OCV的变化较大，但在上限SOC和下限SOC之间的范围中OCV的变化非常小。
因此，在基于端子电压来计算具有图18所示的特性的蓄电单元的SOC时，尽管能够高精度地求出上限SOC和下限SOC，但无法高精度地求出上限SOC至下限SOC之间的SOC。此外，如上述，由于搭载于车辆的蓄电器在蓄电单元的SOC为规定幅度的期间反复充放电，因此扩散电阻的影响较大，蓄电单元的OCV特性也有很大变化。这样，多数情况下基于端子电压计算出的SOC的精度较低。
以上说明的2种方法各有优点和缺点。但是，可考虑弥补彼此的缺点来得到高精度的SOC。此外，专利文献1公开的剩余容量检测装置，根据蓄电装置的端子电压并基于规定的上限值来对累积剩余容量进行数据置换，并按照该数据置换后计算出的累积剩余容量与修正该累积剩余容量而得到的修正剩余容量之间的差随着充放电电流的累积值的增加而增加的方式进行修正处理。为此，即便在随着充放电电流的累积值的增加，累积剩余容量和实际剩余容量之间的偏差增大的情况下，也能够提高修正剩余容量相对于实际剩余容量的近似精度。
专利文献1：日本国特开2002-328154号公报
专利文献2：日本国特开2002-286820号公报
专利文献3：日本国特开2006-215001号公报
专利文献4：日本国特开平11-346444号公报
专利文献5：日本国专利第3864590号说明书
专利文献6：日本国专利第3752879号说明书
专利文献7：日本国专利第3454657号说明书
专利文献8：日本国专利第3767150号说明书
如果蓄电器的SOC检测精度较差，则蓄电器充电或放电的结果，有可能会处于脱离了能够利用该蓄电器的SOC范围的状态。例如，即便在实际的SOC低于下限SOC的状态下也有可能进行放电。在这种不希望的状态下，蓄电器的寿命会缩短，或者对利用蓄电器的电动机等的控制造成影响。在蓄电器开始使用的初期这种可能性较低，但是在蓄电器长时间使用从而寿命将近的末期则较高。
因此，特别在蓄电器的末期，要求良好的SOC的检测精度。但是，如上述那样尽管基于电流累积计算出的累积SOC精度较高，但含有误差。此外，基于端子电压计算出的SOC由于在上限SOC及下限SOC附近OCV的变化较大因此其精度较高，但在上限SOC和下限SOC之间的范围由于OCV的变化小因此精度低。为此，考虑如下的方法：通常根据基于电流累积计算出的累积SOC进行蓄电器SOC的管理，但在实际SOC接近上限SOC或下限SOC时，由基于端子电压计算出的SOC进行修正。
图19表示(a)初期及(b)末期的蓄电器的控制SOC和实际SOC的范围。此外，图20是表示(a)初期及(b)末期的蓄电器的下降的控制SOC的推移的曲线。再有，图21表示在末期的蓄电器中因下降的控制SOC的控制而变化的蓄电器的输出变化。所谓控制SOC，是管理蓄电器状态的ECU所识别的蓄电器的SOC。此外，图19(a)、(b)以及图20(a)、(b)所示的例子中，在控制SOC为20％～80％之间使用蓄电器。此外，所谓实际SOC是此时的蓄电器的实际SOC。
如图19(a)和图20(a)所示，在初期的蓄电器的情况下，即便ECU判断为因用于向电动机供电等的放电控制SOC下降至例如28％，实际SOC也不会下降至28％。为此，放电会继续进行，但在将控制SOC一直维持在28％之后，基于端子电压计算出的SOC为20％的时刻，ECU将控制SOC修正为20％。
另一方面，如图19(b)和图20(b)所示，末期的蓄电器的容量比初期的蓄电器的容量低。因此，在末期的蓄电器的情况下，在ECU判断出控制SOC例如下降至53％的时刻，实际SOC下降至20％。为此，ECU根据基于端子电压计算出的SOC(20％)，将控制SOC从53％修正为20％。其结果如图21所示那样蓄电器的输出大幅下降。
接下来，说明蓄电器的控制SOC增加的情况。图22表示(a)初期及(b)末期的蓄电器的控制SOC和实际SOC的范围。此外，图23是表示(a)初期及(b)末期的蓄电器的增加的控制SOC的推移的曲线。再有，图24表示在末期的蓄电器中因增加的控制SOC的控制而变化的蓄电器的输出变化。
如图22(a)和图23(a)所示，在初期的蓄电器的情况下，即便ECU判断因蓄电器的充电从而控制SOC增加至例如72％，但实际SOC不会增加至72％。为此，充电会继续进行，但在将控制SOC一直维持在72％之后基于端子电压计算出的SOC变为80％的时刻，ECU将控制SOC修正为80％。
另一方面，如图22(b)和图23(b)所示，末期的蓄电器的容量比初期的蓄电器的容量低。因此，在末期的蓄电器的情况下，在ECU判断出控制SOC例如增加至47％的时刻，实际SOC增加至80％。为此，ECU根据基于端子电压计算出的SOC(80％)，将控制SOC从47％修正为80％。其结果如图24所示那样蓄电器的输出大幅下降。
作为EV或HEV等车辆的驱动源的电动机输出转矩，根基蓄电器的SOC而被控制。如图21和图24所示，这是因为输出会因蓄电器的SOC而不同。为此，根据蓄电器的SOC而电动机受到的影响有可能会左右与车辆行驶性能相关的驾驶员的印象。例如，车辆在巡航行驶过程中，驾驶员很少踩踏加速器，如果是HEV则电动机提供的辅助力较小。此时，即便根据基于端子电压计算出的SOC修正控制SOC，对于由电动机提供的辅助力的影响也很小。
但是，例如在加速时或爬坡时驾驶员会用力踩踏加速器，如果是HEV则电动机提供的辅助力较大。此时，如果修正控制SOC例如会像图21所示那样控制SOC急剧下降，则从蓄电器提供给电动机的电力急剧下降从而电动机的输出转矩降低。因此，尽管驾驶员踩踏着加速器但是并未输出希望的转矩，或者转矩急剧变化，由此在行驶性能方面会感觉到不协调。
此外，为了使驾驶员感觉不到这种不协调，如果尽管蓄电器的实际SOC在下限SOC以下但该蓄电器依然继续向电动机供电，则会在蓄电器的性能以上继续输出。由于这种控制会缩短蓄电器的寿命或者对蓄电器的耐久性带来不良影响，为此这种控制不是优选。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够以高精度管理蓄电器的蓄电容量的蓄电容量管理装置。
为了实现解决上述问题的目的，第1发明的蓄电容量管理装置(例如，实施方式中的蓄电容量管理装置113)管理蓄电器(例如，实施方式中的蓄电器103)的蓄电容量，其特征在于具备：上限端子电压导出部(例如，实施方式中的上限映射电压导出部401)，导出上限端子电压，该上限端子电压是所述蓄电器的蓄电容量为上限蓄电容量时的端子电压；下限端子电压导出部(例如，实施方式中的下限映射电压导出部403)，导出下限端子电压，该下限端子电压是所述蓄电器的蓄电容量为下限蓄电容量时的端子电压；上下限电压幅度计算部(例如，实施方式中的上下限电压幅度计算部405)，计算从所述上限端子电压中减去所述下限端子电压得到的上下限电压幅度；中间电压差计算部(例如，实施方式中的中间电压差计算部407)，计算从所述蓄电器的端子电压中减去所述下限端子电压得到的中间电压差；上下限电压比计算部(例如，实施方式中的上下限电压比计算部409)，计算上下限电压比，该上下限电压比是所述中间电压差相对于所述上下限电压幅度的比；中间判定电压比导出部(例如，实施方式中的中间判定电压比导出部411)，导出与所述蓄电器的上下限容量相应的中间判定电压比；电压比比较部(例如，实施方式中的电压比比较部413)，比较所述上下限电压比和所述中间判定电压比；和中间蓄电容量导出部(例如，实施方式中的中间蓄电容量修正部205)，在所述电压比比较部的比较结果满足规定条件时，基于所述上限蓄电容量、所述下限蓄电容量及所述中间判定电压比，导出中间蓄电容量。
再有，在第2发明的蓄电容量管理装置(例如，实施方式中的蓄电容量管理装置113)中，管理蓄电器(例如，实施方式中的蓄电器103)的蓄电容量，其特征在于具备：上限端子电压导出部(例如，实施方式中的上限映射电压导出部401)，导出上限端子电压，该上限端子电压是所述蓄电器的蓄电容量为上限蓄电容量时的端子电压；下限端子电压导出部(例如，实施方式中的下限映射电压导出部403)，导出下限端子电压，该下限端子电压是所述蓄电器的蓄电容量为下限蓄电容量时的端子电压；上侧电压差计算部(例如，实施方式中的上侧电压差计算部451)，计算从所述上限端子电压中减去所述蓄电器的端子电压得到的上侧电压差；下侧电压差计算部(例如，实施方式中的下侧电压差计算部453)，计算从所述蓄电器的端子电压中减去所述下限端子电压得到的下侧电压差；上下限电压比计算部(例如，实施方式中的上下限电压比计算部455)，计算上下限电压比，该上下限电压比是所述下侧电压差相对于所述上侧电压差与所述下侧电压差之和的比；中间判定电压比导出部(例如，实施方式中的中间判定电压比导出部411)，导出与所述蓄电器的上下限容量相应的中间判定电压比；电压比比较部(例如，实施方式中的电压比比较部413)，比较所述上下限电压比和所述中间判定电压比；和中间蓄电容量导出部(例如，实施方式中的中间蓄电容量修正部255)，在所述电压比比较部的比较结果满足规定条件时，基于所述上限蓄电容量、所述下限蓄电容量及所述中间判定电压比，导出中间蓄电容量。
再有，在第3发明的蓄电容量管理装置(例如，实施方式中的蓄电容量管理装置113)中，管理蓄电器(例如，实施方式中的蓄电器103)的蓄电容量，其特征在于具备：上限端子电压导出部(例如，实施方式中的上限映射电压导出部401)，导出上限端子电压，该上限端子电压是所述蓄电器的蓄电容量为上限蓄电容量时的端子电压；下限端子电压导出部(例如，实施方式中的下限映射电压导出部403)，导出下限端子电压，该下限端子电压是所述蓄电器的蓄电容量为下限蓄电容量时的端子电压；上下限电压幅度计算部(例如，实施方式中的上下限电压幅度计算部405)，计算从所述上限端子电压中减去所述下限端子电压得到的上下限电压幅度；中间电压差计算部(例如，实施方式中的中间电压差计算部407)，计算从所述蓄电器的端子电压中减去所述下限端子电压得到的中间电压差；上下限电压比计算部(例如，实施方式中的上下限电压比计算部409)，计算上下限电压比，该上下限电压比是所述中间电压差相对于所述上下限电压幅度的比；中间判定电压比导出部(例如，实施方式中的中间判定电压比导出部411)，导出与所述蓄电器的上下限容量相应的中间判定电压比；电压比比较部(例如，实施方式中的电压比比较部413)，比较所述上下限电压比和所述中间判定电压比；和中间蓄电容量导出部(例如，实施方式中的中间蓄电容量修正部205)，在所述电压比比较部的比较结果满足规定条件时，导出预先设定的中间蓄电容量。
再有，在第4发明的蓄电容量管理装置(例如，实施方式中的蓄电容量管理装置113)中，管理蓄电器(例如，实施方式中的蓄电器103)的蓄电容量，其特征在于具备：上限端子电压导出部(例如，实施方式中的上限映射电压导出部401)，导出上限端子电压，该上限端子电压是所述蓄电器的蓄电容量为上限蓄电容量时的端子电压；下限端子电压导出部(例如，实施方式中的下限映射电压导出部403)，导出下限端子电压，该下限端子电压是所述蓄电器的蓄电容量为下限蓄电容量时的端子电压；上侧电压差计算部(例如，实施方式中的上侧电压差计算部451)，计算从所述上限端子电压中减去所述蓄电器的端子电压得到的上侧电压差；下侧电压差计算部(例如，实施方式中的下侧电压差计算部453)，计算从所述蓄电器的端子电压中减去所述下限端子电压得到的下侧电压差；上下限电压比计算部(例如，实施方式中的上下限电压比计算部455)，计算上下限电压比，该上下限电压比是所述下侧电压差相对于所述上侧电压差与所述下侧电压差之和的比；中间判定电压比导出部(例如，实施方式中的中间判定电压比导出部411)，导出与所述蓄电器的上下限容量相应的中间判定电压比；电压比比较部(例如，实施方式中的电压比比较部413)，比较所述上下限电压比和所述中间判定电压比；和中间蓄电容量导出部(例如，实施方式中的中间蓄电容量修正部255)，在所述电压比比较部的比较结果满足规定条件时，导出预先设定的中间蓄电容量。
再有，在第5发明的蓄电容量管理装置中，其特征在于，具有蓄电容量估计部(例如，实施方式中的剩余容量估计部201)，该蓄电容量估计部基于所述蓄电池的充放电电流的累积来估计所述蓄电器的蓄电容量，在所述电压比比较部的比较结果满足规定条件时，该蓄电容量管理装置将所述蓄电容量估计部估计的蓄电容量变更为所述中间蓄电容量导出部所导出的中间蓄电容量。
再有，在第6发明的蓄电容量管理装置中，其特征在于，所述上限端子电压及所述下限端子电压根据所述蓄电器的充放电电流及温度而分别不同，所述中间判定电压比根据所述蓄电器的温度而不同。
再有，在第7发明的蓄电容量管理装置中，其特征在于，所述规定条件是所述上下限电压比在所述中间判定电压比以下的状态持续规定期间。
再有，在第8发明的蓄电容量管理装置中，其特征在于，所述中间蓄电容量导出部通过“所述下限蓄电容量+(所述上限蓄电容量-所述下限蓄电容量)×所述中间判定电压比”的计算式来计算所述中间蓄电容量。
根据第1～第8发明的蓄电容量管理装置，能够高精度地管理蓄电器的蓄电容量。
附图说明
图1是搭载了一实施方式的蓄电容量管理装置的HEV的示意结构图。
图2是表示与剩余容量(SOC)相应的蓄电器103的连续输出功率的曲线图。
图3表示下限电压映射的一例。
图4表示上限电压映射的一例。
图5表示中间判定电压比映射的一例。
图6是表示蓄电容量管理装置113的内部结构的框图。
图7是表示蓄电容量管理装置113的动作的流程图。
图8是表示上下限SOC修正部203的内部结构的框图。
图9是表示蓄电器103的端子电压V、下限映射电压Vl及放电电流Id的推移的一例曲线图。
图10是表示蓄电器103的内阻、下限SOC时的蓄电器103的内阻及内阻差的推移的一例曲线图。
图11是表示蓄电器103的端子电压V、上限映射电压Vh及充电电流Ic的推移的一例曲线图。
图12是表示蓄电器103的内阻、上限SOC时的蓄电器103的内阻及内阻差的推移的一例曲线图。
图13是表示上下限SOC修正部203的动作的流程图。
图14是表示中间蓄电容量修正部205的内部结构的框图。
图15是表示蓄电器103的上限映射电压、下限映射电压及端子电压V、和估计SOC的各时间变化的一例的图。
图16是表示中间蓄电容量修正部205的动作的流程图。
图17是表示中间蓄电容量修正部255的其他实施方式的内部结构的框图。
图18是表示蓄电单元的SOC和开路电压(OCV)之间的关系的曲线图。
图19表示(a)初期和(b)末期的蓄电器的控制SOC和实际SOC的范围。
图20表示(a)初期和(b)末期的蓄电器的下降的控制SOC的推移。
图21是表示由于末期的蓄电器的下降的控制SOC的控制而变化的蓄电器的输出变化的图。
图22表示(a)初期和(b)末期的蓄电器的控制SOC和实际SOC的范围。
图23表示(a)初期和(b)末期的蓄电器的增加的控制SOC的推移。
图24是表示由于末期的蓄电器中的增加的控制SOC的控制而变化的蓄电器的输出变化的图。
图中：
E内燃机装置
M电动机
TM变速机构
W驱动轮
101电力控制装置
103蓄电器
105电流传感器
107电压传感器
109温度传感器
111存储器
113蓄电容量管理装置
201剩余容量估计部
203上下限SOC修正部
205、255中间蓄电容量修正部
301条件判定部
303充放电判断部
305下限映射电压导出部
307SOC下限修正判断部
309上限映射电压导出部
311SOC上限修正判断部
401上限映射电压导出部
403下限映射电压导出部
405上下限电压幅度计算部
407中间电压差计算部
409上下限电压比计算部
411中间判定电压比导出部
413电压比比较部
415中间SOC修正判断部
451上侧电压差计算部
453下侧电压差计算部
455上下限电压比计算部
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。以下所说明的实施方式的蓄电容量管理装置，搭载在作为驱动源设置了从蓄电器供电进行驱动的电动机的EV(Electric Vehicle：电动汽车)或HEV(Hybrid ElectricalVehicle：混合动力电动汽车)等车辆中。
图1是搭载了一实施方式的蓄电容量管理装置的HEV的示意结构图。图1所示的HEV(以下，简称为“车辆”)主要具备：内燃机装置  E、电动机  M、变速机构  TM、驱动轮  W、电力控制装置  101、蓄电器  103、电流传感器  105、电压传感器  107、温度传感器  109、存储器  111、蓄电容量管理装置113。在该车辆中，来自内燃机装置E及电动机M至少一方的驱动力经由变速机构TM传送至驱动轮W。此外，在减速时若从驱动轮侧向电动机M侧传送驱动力，则电动机M作为发电机发挥功能产生所谓的再生制动力，将车体的动能作为再生能量回收至蓄电器103中。再有，根据车辆的运转状态，电动机M会因内燃机装置E的输出而作为发电机被驱动，产生发电能量。
电力控制装置101对从电动机M的驱动所涉及的蓄电器103向电动机M的供电、以及从电动机M向蓄电器103的再生能量的回收进行控制。
蓄电器103例如是将金属氢化物作为阴极活性物质的Ni-MH(nickel-metal hydride)电池或锂离子电池、电气二重层电容器、电容器等。图2是表示根据剩余容量(SOC：State of Charge)的蓄电器103的连续输出功率的曲线。如图2所示，只要SOC在规定范围(20％～80％)以内，则蓄电器103就能够将规定以上的连续输出功率提供给电动机M等的负载。在以下的说明中，将该SOC的规定幅度的下端值(20％)称为“下限SOC”，将上端值(80％)称为“上限SOC”。蓄电器103的充放电在上限SOC和下限SOC之间反复。此外，在SOC为下限SOC附近的蓄电器103的内阻随着SOC的下降而增加。此外，在SOC为上限SOC附近处的蓄电器103的内阻随着SOC的增加而增加。
电流传感器105检测蓄电器103的充放电电流I。此外，充放电电流I包括从蓄电器103供给至电动机M的放电电流和从进行再生动作的电动机M供给至蓄电器103的充电电流。电压传感器107检测蓄电器103的端子电压V(也称闭路电压(CCV：Closed Circuit Voltage))。温度传感器109检测蓄电器103的温度T。
存储器111存储按照蓄电器103的每个温度记录了蓄电器103的SOC为下限SOC时的针对蓄电器103的放电电流Id的端子电压Vl的映射(以下，称为“下限电压映射(map)”)。图3表示下限电压映射的一例。此外，在以下的说明中，将基于下限电压映射得到的端子电压Vl称为“下限映射电压”。存储器111也可以代替下限电压映射，按照蓄电器103的每个温度存储将放电电流Id作为变量的下限映射电压Vl的函数。
此外，存储器111存储按照蓄电器103的每个温度记录了蓄电器103的SOC为上限SOC时的针对蓄电器103的充电电流Ic的端子电压Vh的映射(以下，称为“上限电压映射”)。图4表示上限电压映射的一例。此外，在以下的说明中，将基于上限电压映射得到的端子电压Vh称为“上限映射电压”。存储器111也可以代替上限电压映射而按照蓄电器103的每个温度存储将充电电流Ic作为变量的上限映射电压Vh的函数。
再有，存储器111还存储按照蓄电器103的每个上下限容量，记录在蓄电器103的SOC为上限SOC和下限SOC之间的规定值(中间SOC)时蓄电器103的温度对应的中间判定电压比的映射(以下，称为“中间判定电压比映射”)。图5表示中间判定电压比映射的一例。存储器111也可以按照每个不同值的中间SOC来存储中间判定电压比映射。存储器111也可以代替中间判定电压比映射，而按照蓄电器103的每个上下限容量来存储将蓄电器103的温度作为变量的中间判定电压比的函数。
蓄电容量管理装置113，基于蓄电器103的充放电电流I、端子电压V及温度T等的信息，利用存储器111中记录的各种映射导出蓄电器103的SOC。图6是表示蓄电容量管理装置113的内部结构框图。如图6所示，蓄电容量管理装置113具有剩余容量估计部201、上下限SOC修正部203、中间蓄电容量修正部205。
剩余容量估计部201每规定期间对电流传感器105检测出的充放电电流I进行累积从而计算累积充电量及累积放电量，通过在初期状态或充放电开始之前的SOC(初期SOC)上加上或减去累积充电量及累积放电量从而估计出蓄电器103的SOC。以下，将由剩余容量估计部201估计出的SOC称为“估计SOC”。此外，剩余容量估计部201也可以根据由温度传感器109检测出的蓄电器103的温度T，在累积充电量及累积放电量上乘以系数。
上下限SOC修正部203在满足规定条件时，将上限侧或下限侧的估计SOC变更为适当值。在本说明书中，将该变更称为“上下限SOC修正”。此外，在满足规定条件时，中间蓄电容量修正部205将作为上限SOC和下限SOC之间的值的估计SOC变更为适当值。在本说明书中，将该变更称为“中间SOC修正”。
图7是表示蓄电容量管理装置113的动作的流程图。如图7所示，蓄电容量管理装置113的剩余容量估计部201，估计蓄电器103的SOC(步骤S101)。接下来，蓄电容量管理装置113的上下限SOC修正部203，判断是否满足对步骤S101中得到的估计SOC进行上下限SOC修正的条件(步骤S103)。在步骤S103中的判断结果为满足条件的情况下进入步骤S105，在不满足条件的情况下进入步骤S107。
在步骤S105中，上下限SOC修正部203针对估计SOC进行上下限SOC修正。在步骤S107中，蓄电容量管理装置113的中间蓄电容量修正部205，判断是否满足针对步骤S101中得到的估计SOC进行中间SOC修正的条件。在步骤S107中的判断结果为满足条件的情况下，进入步骤S109，在不满足条件的情况下结束一连串的处理。在步骤S109中，中间蓄电容量修正部205针对估计SOC进行中间SOC修正。
以下，针对蓄电容量管理装置113具有的上下限SOC修正部203进行详细说明。图8是表示上下限SOC修正部203的内部结构框图。如图8所示，上下限SOC修正部203具有：条件判断部301、充放电判断部303、下限映射电压导出部305、SOC下限修正判断部307、上限映射电压导出部309、SOC上限修正判断部311。
条件判断部301判断由电流传感器105检测出的充放电电流I的绝对值是否在规定范围内。如果充放电电流I的绝对值在规定范围内，则条件判断部301判断为满足上下限SOC修正部203进行上下限SOC修正的第1条件。此外，所谓规定范围是除去了充放电电流I的绝对值低的值的低电流区域和较高的值的高电流区域的范围。
充放电判断部303基于充放电电流I的符号，判断充放电电流I是放电电流Id还是充电电流Ic。作为充放电判断部303，如果充放电电流I为正值则判断为放电电流Id，如果为负值则判断为充电电流Ic。
下限映射电压导出部305利用存储器111中保存的图3所示的下限电压映射，导出放电电流Id以及由温度传感器109检测出的蓄电器103的温度T所对应的下限SOC时的蓄电器103的端子电压(下限映射电压)Vl。SOC下限修正判断部307比较下限映射电压导出部305所导出的下限映射电压Vl和由电压传感器107检测出的蓄电器103的端子电压。SOC下限修正判断部307在端子电压V低于下限映射电压Vl(端子电压V＜下限映射电压VI)时，判断为满足上下限SOC修正部203进行估计SOC的修正的第2条件。
这样，当满足第1条件以及第2条件时，上下限SOC修正部203将下限侧的估计SOC变更为下限侧的适当值(下限SOC)。
此外，如上述那样，蓄电器103的内阻在SOC为下限SOC附近随着SOC的下降而增加。因此，在上述第2条件时采用的下限映射电压Vl与端子电压V的比较，意味着下限映射电压Vl时的蓄电器103的内阻与端子电压V时的蓄电器的内阻的比较。因此，由以下的式(1)表示该内阻的差。
此外，在上述(1)中，由于下限SOC时的蓄电器103的开路电压EOl以及当前的蓄电器103的开路电压EO，在当蓄电器的SOC接近于下限SOC时为大致相同值(EOlEO)，因此视为EOl-EO＝0。此外，上述第1条件是根据上述式(1)的右边的分母为放电电流Id。放电电流Id为正值。
图9是表示蓄电器103的端子电压V、下限映射电压Vl以及放电电流Id的推移的一例曲线图。此外，图10是表示蓄电器103的内阻、下限SOC时的蓄电器103的内阻以及内阻差的推移的一例曲线图。如图9所示，随着蓄电器103的端子电压V接近于下限映射电压Vl，会如图10所示那样当前的内阻增加，内阻差接近于0。由于内阻差为0时是蓄电器的SOC为下限SOC时，因此上下限SOC修正部203在内阻差低于0时，将估计SOC变更至下限侧的适当值(下限SOC)。
另一方面，上限映射电压导出部309利用存储器111中保存的图4所示的上限电压映射，导出与充电电流Ic以及由温度传感器109所检测出的蓄电器103的温度T所对应的上限SOC时的蓄电器103的端子电压(上限映射电压)Vh。SOC上限修正判断部311比较上限映射电压导出部309所导出的上限映射电压Vh和由电压传感器107检测出的蓄电器103的端子电压V。SOC上限修正判断部311在端子电压大于上限映射电压Vh(端子电压＞上限映射电压Vh)时，判断为满足上下限SOC修正部203进行估计SOC修正的第3条件。
这样，当满足第1条件和第3条件时，上下限SOC修正部203将上限侧的估计SOC变更至上限侧的适当值(上限SOC)。
此外，如上述那样，蓄电器103的内阻在SOC为上限SOC附近随着SOC的增加而增加。因此，在上述第3条件时采用的上限映射电压Vh与端子电压V的比较意味着上限映射电压Vh时的蓄电器103的内阻与端子电压V时的蓄电器103的内阻的比较。因而，这些内阻的差由以下的式(2)表示。
此外，在上述式(2)中，由于上限SOC时的蓄电器103的开路电压EOh及当前的蓄电器103的开路电压EO在蓄电器的SOC接近上限SOC时为大致相同的值(EOhEO)，因此视为EOh-EO＝0。此外，上述第1条件是基于上述式(2)的右边的分母为充电电流Ic。充电电流Ic为负值。
图11是表示蓄电器103的端子电压V、上限映射电压Vh以及充电电流Ic的推移的一例曲线图。此外，图12是表示蓄电器103的内阻、上限SOC时的蓄电器103的内阻以及内阻差的推移的一例曲线图。如图11所示，随着蓄电器103的端子电压V接近于上限映射电压Vh，会如图12所示那样当前的内阻增加，内阻差接近于0。由于内阻差为0时是蓄电器的SOC为上限SOC时，因此上下限SOC修正部203在内阻差低于0时，将估计SOC变更至上限侧的适当值(上限SOC)。
图13是表示上下限SOC修正部203的动作的流程图。如图13所示，上下限SOC修正部203的条件判断部301判断充放电电流I的绝对值是否在规定范围内(步骤S201)。在充放电电流I的绝对值在规定范围内时进入步骤S203，处于规定范围以外时结束一连串的处理。在步骤S203中，上下限SOC修正部203的充放电判断部303基于充放电电流I的符号，判断充放电电流I是放电电流Id还是充电电流Ic。在步骤S203中的判断结果为充放电电流I为放电电流Id时进入步骤S205，在充放电电流I为充电电流Ic时进入步骤S211。
在步骤S205中，上下限SOC修正部203的下限映射电压导出部305导出下限映射电压Vl。接下来，上下限SOC修正部203的SOC下限修正判断部307，比较下限映射电压Vl和蓄电器103的端子电压V(步骤S207)。在端子电压V低于下限映射电压Vl(端子电压V＜下限映射电压VI)时，进入步骤S209，在端子电压V为下限映射电压Vl以上(端子电压V≥下限映射电压V1)时结束一连串的处理。在步骤S209中，上下限SOC修正部203将估计SOC修正为下限SOC。
另一方面，在步骤S211中，上下限SOC修正部203的上限映射电压导出部309导出上限映射电压Vh。接下来，上下限SOC修正部203的SOC上限修正判断部311比较上限映射电压Vh和蓄电器103的端子电压V(步骤S213)。在端子电压V大于上限映射电压Vh(端子电压V＞上限映射电压Vh)时进入步骤S215，在端子电压V在上限映射电压Vh(端子电压V≤上限映射电压Vh)时结束一连串的处理。在步骤S215中，上下限SOC修正部203将估计SOC修正为上限SOC。
以下，针对蓄电容量管理装置113具有的中间蓄电容量修正部205进行详细说明。图14是表示中间蓄电容量修正部205的内部结构的框图。如图14所示，中间蓄电容量修正部205具有上限映射电压导出部401、下限映射电压导出部403、上下限电压幅度计算部405、中间电压差计算部407、上下限电压比计算部409、中间判定电压比导出部411、电压比比较部413、中间SOC修正判断部415。图15表示蓄电器103的上限映射电压、下限映射电压以及端子电压V、和估计SOC的各时间变化的一例。
上限映射电压导出部401利用存储器111中保存的图4所示的上限电压映射，导出与由电流传感器105检测出的充放电电流I以及由温度传感器109检测出的蓄电器103的温度T对应的上限SOC时的蓄电器103的端子电压(上限映射电压)Vh。下限映射电压导出部403利用存储器111中保存的图3所示的下限电压映射，导出与由电流传感器105检测出的充放电电流I以及由温度传感器109检测出的蓄电器103的温度T对应的下限SOC时的蓄电器103的端子电压(下限映射电压)Vl。
上下限电压幅度计算部405，计算从上限映射电压导出部401导出的上限映射电压Vh中减去下限映射电压导出部403导出的下限映射电压Vl得到的“上下限电压幅度(A)”。中间电压差计算部407，计算从电压传感器107检测出的蓄电器103的端子电压V中减去下限映射电压Vl得到的“中间电压差(B)”。上下限电压比计算部409计算中间电压差(B)相对于上下限电压幅度(A)的比即上下限电压比(C＝B/A)。
中间判定电压比导出部411利用存储器111中保存的图5所示的中间判定电压比映射，导出与蓄电器103的上下限容量及温度T对应的中间判定电压比(D)。
电压比比较部413，比较由上下限电压幅度计算部405计算出的上下限电压比(C)、由中间判定电压比导出部411导出的中间判定电压比(D)。电压比比较部413在上下限电压比(C)为中间判定电压比(D)以下(C≤D)时，将增量信号输出至中间SOC修正判断部415，在电压比(上下限C)大于中间判定电压比(D)(C＞D)时，将复位信号输出至中间SOC修正判断部415。
中间SOC修正判断部415，根据从电压比比较部413输入的信号，每规定时间进行计数。也就是说，在从电压比比较部413输入增量信号时，中间SOC修正判断部415使计数值加1。此外，在从电压比比较部413输出复位信号时，中间SOC修正判断部415将计数值复位为0。中间SOC修正判断部415在计数值为规定值以上时，对估计SOC进行中间SOC修正。此时，中间蓄电容量修正部205，导出预先所设定的中间蓄电容量(例如50％)，将估计SOC变更为该中间蓄电容量。或者，中间蓄电容量修正部205，根据“下限SOC+(上限SOC-下限SOC)×中间判定电压比(D)”的计算式计算出中间蓄电容量，将估计SOC变更为该中间蓄电容量。
图16是表示中间蓄电容量修正部205的动作的流程图。如图16所示，中间蓄电容量修正部205通过判定车辆是否为爬坡状态，来决定是否进行中间SOC修正(步骤S400)。在步骤S400中，在车辆为爬坡状态时则进入步骤S401，在不是爬坡状态时进入步骤S411。中间蓄电容量修正部205的上限映射电压导出部401，导出上限映射电压Vh(步骤S401)。接下来，中间蓄电容量修正部205的下限映射电压导出部403导出下限映射电压Vl(步骤S403)。接着，中间蓄电容量修正部205的上下限电压幅度计算部405计算上下限电压幅度(A)(步骤S405)。接着，中间蓄电容量修正部205的中间电压差计算部407计算中间电压差(B)(步骤S407)。
接下来，中间蓄电容量修正部205的上下限电压比计算部409计算上下限电压比(C＝B/A)(步骤S409)。接着，中间蓄电容量修正部205的中间判定电压比导出部411导出中间判定电压比(D)(步骤S411)。接下来，中间蓄电容量修正部205的电压比比较部413比较上下限电压比(C)和中间判定电压比(D)(步骤S413)。在上下限电压比(C)为中间判定电压比(D)以下时进入步骤S415，在上下限电压比(C)大于中间判定电压比(D)时进入步骤S421。
在步骤S415中，中间蓄电容量修正部205的中间SOC修正判断部415判断计数值A是否在规定值以上。在计数值A为规定值以上时进入步骤S417，在低于规定值时进入步骤S419。在步骤S417中，中间蓄电容量修正部205对估计SOC进行中间SOC修正。在步骤S419中，中间SOC修正判断部415使计数值A加1。此外，在步骤S421中，中间SOC修正判断部415将计数值A复位为0。
如以上所说明，本实施方式的蓄电容量管理装置113具有的中间蓄电容量修正部205，在满足规定条件时对估计SOC进行中间SOC修正。中间蓄电容量修正部205将端子电压V与下限映射电压Vl的差(B)相对于上限映射电压Vh与下限映射电压Vl的差(A)的比也就是上下限电压比(C)和中间判定电压比(D)进行比较，判断是否满足规定条件。
另一方面，在蓄电容量管理装置113具有的上下限SOC修正部203中，通过比较端子电压V与下限映射电压Vl或上限映射电压Vh来判断是否满足第2或第3条件。但是，该比较是意味着端子电压V时的蓄电器103的内阻与下限映射电压Vl时或上限映射电压Vh时的蓄电器103的内阻之间的比较，基于R＝V/I的关系其比较结果会受到充放电电流I的大小的影响。因此，如以上所说明那样，在上下限SOC修正部203进行上下限SOC修正时，需要满足充放电电流I的绝对值在规定范围内这种的第1条件。
但是，中间蓄电容量修正部205也能够与充放电电流I的大小无关地、基于电压比的比较结果判断是否满足规定条件，并进行中间SOC修正。也就是说，中间蓄电容量修正部205即便充放电电流I是非常小的值或者是0，也能够将蓄电器103的估计SOC修正为适当值。
此外，中间蓄电容量修正部205与上下限电压(C)比较的中间判定电压比(D)是根据按照蓄电器103的每个上下限容量记录了针对蓄电器103的温度的中间判定电压比的中间判定电压比映射而得到的。因此，得到与因蓄电器103的温度变化或蓄电器103的劣化等引起的容量的变化相应的中间判定电压比(D)。
再有，在本实施方式中，蓄电器103并不限于上限SOC或下限SOC的状态，即便蓄电器103的SOC是上限SOC与下限SOC之间的值(中间SOC)，中间蓄电容量修正部205也可修正估计SOC。因此，修正蓄电器103的SOC的机会增加。
这样，根据本实施方式的蓄电容量管理装置113，能够以较高的精度管理蓄电器103的SOC。其结果驾驶员不会感觉到不协调感而进行驾驶。此外，能够降低对蓄电器103的耐久性方面带来不良影响的可能性。
此外，作为中间蓄电容量修正部205的其他实施方式，可以如图17所示那样，中间蓄电容量修正部255代替上下限电压幅度计算部405而具有上侧电压车计算部451，代替中间电压差计算部407而具有下侧电压差计算部453，代替上下限电压比计算部409而具有上下限电压比计算部455。
上侧电压差计算部451计算从上限映射电压Vh中减去蓄电器103的端子电压V得到的“上侧电压差(E)”。下侧电压差计算部453计算从蓄电器103的端子电压V中减去下限映射电压Vl得到的“下侧电压差(F)”。上下限电压比计算部455，计算下侧电压差(F)相对于上侧电压差(E)和下侧电压差(F)之和的比也就是上下限电压比(C＝F/(E+F))。
以上参照特定的实施方式对本发明进行了详细说明，但是对于本技术领域的技术人员而言当然能够在不脱离本发明的精神和范围的情况下进行各种变更或修正。
本申请基于2009年7月31日申请的日本专利申请(特愿2009-180057)以及2009年9月30日申请的日本专利申请(特愿2009-227594)，并将其内容援引与此。

Claims (7)

1.一种蓄电容量管理装置，管理蓄电器的蓄电容量，其特征在于，具备：
上限端子电压导出部，导出上限端子电压，该上限端子电压是所述蓄电器的蓄电容量为上限蓄电容量时的端子电压；
下限端子电压导出部，导出下限端子电压，该下限端子电压是所述蓄电器的蓄电容量为下限蓄电容量时的端子电压；
上下限电压幅度计算部，计算从所述上限端子电压中减去所述下限端子电压得到的上下限电压幅度；
中间电压差计算部，计算从所述蓄电器的端子电压中减去所述下限端子电压得到的中间电压差；
上下限电压比计算部，计算上下限电压比，该上下限电压比是所述中间电压差相对于所述上下限电压幅度的比；
中间判定电压比导出部，导出与所述蓄电器的上下限容量相应的中间判定电压比；
电压比比较部，比较所述上下限电压比和所述中间判定电压比；和
中间蓄电容量导出部，在所述电压比比较部的比较结果满足规定条件时，基于所述上限蓄电容量、所述下限蓄电容量及所述中间判定电压比，导出中间蓄电容量，
所述规定条件是，所述上下限电压比为所述中间判定电压比以下的状态持续规定期间。
2.一种蓄电容量管理装置，管理蓄电器的蓄电容量，其特征在于，具备：
上限端子电压导出部，导出上限端子电压，该上限端子电压是所述蓄电器的蓄电容量为上限蓄电容量时的端子电压；
下限端子电压导出部，导出下限端子电压，该下限端子电压是所述蓄电器的蓄电容量为下限蓄电容量时的端子电压；
上侧电压差计算部，计算从所述上限端子电压中减去所述蓄电器的端子电压得到的上侧电压差；
下侧电压差计算部，计算从所述蓄电器的端子电压中减去所述下限端子电压得到的下侧电压差；
上下限电压比计算部，计算上下限电压比，该上下限电压比是所述下侧电压差相对于所述上侧电压差与所述下侧电压差之和的比；
中间判定电压比导出部，导出与所述蓄电器的上下限容量相应的中间判定电压比；
电压比比较部，比较所述上下限电压比和所述中间判定电压比；和
中间蓄电容量导出部，在所述电压比比较部的比较结果满足规定条件时，基于所述上限蓄电容量、所述下限蓄电容量及所述中间判定电压比，导出中间蓄电容量，
所述规定条件是，所述上下限电压比为所述中间判定电压比以下的状态持续规定期间。
3.一种蓄电容量管理装置，管理蓄电器的蓄电容量，其特征在于，具备：
上限端子电压导出部，导出上限端子电压，该上限端子电压是所述蓄电器的蓄电容量为上限蓄电容量时的端子电压；
下限端子电压导出部，导出下限端子电压，该下限端子电压是所述蓄电器的蓄电容量为下限蓄电容量时的端子电压；
上下限电压幅度计算部，计算从所述上限端子电压中减去所述下限端子电压得到的上下限电压幅度；
中间电压差计算部，计算从所述蓄电器的端子电压中减去所述下限端子电压得到的中间电压差；
上下限电压比计算部，计算上下限电压比，该上下限电压比是所述中间电压差相对于所述上下限电压幅度的比；
中间判定电压比导出部，导出与所述蓄电器的上下限容量相应的中间判定电压比；
电压比比较部，比较所述上下限电压比和所述中间判定电压比；和
中间蓄电容量导出部，在所述电压比比较部的比较结果满足规定条件时，导出预先设定的中间蓄电容量，
所述规定条件是，所述上下限电压比为所述中间判定电压比以下的状态持续规定期间。
4.一种蓄电容量管理装置，管理蓄电器的蓄电容量，其特征在于，具备：
上限端子电压导出部，导出上限端子电压，该上限端子电压是所述蓄电器的蓄电容量为上限蓄电容量时的端子电压；
下限端子电压导出部，导出下限端子电压，该下限端子电压是所述蓄电器的蓄电容量为下限蓄电容量时的端子电压；
上侧电压差计算部，计算从所述上限端子电压中减去所述蓄电器的端子电压得到的上侧电压差；
下侧电压差计算部，计算从所述蓄电器的端子电压中减去所述下限端子电压得到的下侧电压差；
上下限电压比计算部，计算上下限电压比，该上下限电压比是所述下侧电压差相对于所述上侧电压差与所述下侧电压差之和的比；
中间判定电压比导出部，导出与所述蓄电器的上下限容量相应的中间判定电压比；
电压比比较部，比较所述上下限电压比和所述中间判定电压比；和
中间蓄电容量导出部，在所述电压比比较部的比较结果满足规定条件时，导出预先设定的中间蓄电容量，
所述规定条件是，所述上下限电压比为所述中间判定电压比以下的状态持续规定期间。
5.根据权利要求1～4的任意一项所述的蓄电容量管理装置，其特征在于，
具有蓄电容量估计部，该蓄电容量估计部基于所述蓄电器的充放电电流的累积来估计所述蓄电器的蓄电容量，
在所述电压比比较部的比较结果满足规定条件时，该蓄电容量管理装置将所述蓄电容量估计部估计的蓄电容量变更为所述中间蓄电容量导出部所导出的中间蓄电容量。
6.根据权利要求1～4的任意一项所述的蓄电容量管理装置，其特征在于，
所述上限端子电压及所述下限端子电压根据所述蓄电器的充放电电流及温度而分别不同，
所述中间判定电压比根据所述蓄电器的温度而不同。
7.根据权利要求1或2所述的蓄电容量管理装置，其特征在于，
所述中间蓄电容量导出部通过“所述下限蓄电容量+(所述上限蓄电容量-所述下限蓄电容量)×所述中间判定电压比”的计算式，来计算所述中间蓄电容量。
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