CN103777146A - 蓄电状态检测装置 - Google Patents
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Abstract
一种蓄电状态检测装置,计算准确的稳定时间。具备:电压测定电路(24),作为检测二次电池(14)的电压的电压检测部;以及CPU(70),作为控制部,所述CPU(70)基于二次电池(14)的充电量Y,进行决定二次电池(14)的稳定时间T的决定处理(S70)。在该结构中,与不考虑充电量而决定稳定时间T的情况相比,能够准确地求得稳定时间T。因此,能够将等待开路电压稳定的时间抑制到所需最小限度。
Description
技术领域
本发明涉及测定蓄电元件的开路电压的技术。
背景技术
以往,存在测定充放电后的稳定的开路电压,利用开路电压和充电状态的相关关系,估计二次电池的充电状态的方法。由于开路电压至稳定的稳定时间受温度的影响,因此在下述专利文献1中,基于通过温度检测器检测到的温度信息决定稳定时间。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2011-169831号公报
若能够准确地求得稳定时间,则能够将等待开路电压稳定的时间抑制到所需最小限度,因此能够在短时间进行开路电压的测定。因此,需要计算准确的稳定时间。
发明内容
本发明是基于上述那样的情形而完成的,其目的在于计算准确的稳定时间。
通过本说明书公开的蓄电状态检测装置具备:检测蓄电元件的电压的电压检测部、以及控制部,所述控制部基于与对所述蓄电元件充电的容量(蓄电量)对应的数据,进行决定所述蓄电元件的开路电压的稳定所需的稳定时间的决定处理。
在该蓄电状态检测装置中,所述数据是充电量。
在该蓄电状态检测装置中,所述数据是SOC。
在该蓄电状态检测装置中,所述控制部在所述决定处理中基于所述数据和所述蓄电元件的温度决定稳定时间。
在该蓄电状态检测装置中,所述控制部在所述决定处理中基于所述数据和所述蓄电元件的内部电阻的劣化率决定稳定时间。
在该蓄电状态检测装置中,所述控制部在所述决定处理中基于所述数据、所述蓄电元件的温度、和所述蓄电元件的内部电阻的劣化率决定稳定时间。
在该蓄电状态检测装置中,在从充放电结束起经过所述稳定时间后,进行通过所述电压检测部检测所述蓄电元件的开路电压(蓄电状态的一例)的电压检测处理。
在该蓄电状态检测装置中,进一步具备检测所述蓄电元件的充放电电流的电流检测部,所述控制部进行:第1估计处理,基于充放电前的初始充电值、和在充放电中通过所述电流检测部检测到的所述蓄电元件的充放电电流的累积值,估计所述蓄电元件的SOC;第2估计处理,基于在充放电结束后在所述电压检测处理中检测到的开路电压,估计所述蓄电元件的SOC;以及复位处理,使用在所述第2估计处理中估计的所述蓄电元件的SOC复位所述初始充电值。
在该蓄电状态检测装置中,所述蓄电元件是锂离子二次电池。
根据本发明,能够计算准确的稳定时间。
附图说明
图1是表示实施方式1中电池组的结构的概略图。
图2是表示电池模组的结构的概略图。
图3是表示充电量和稳定时间的关系的图表。
图4是按照温度汇总对于各充电量的稳定时间的图表(相关数据表2)。
图5是表示SOC估计时序的处理的流程的流程图。
图6是表示开路电压和SOC的关系的图表(相关数据1)。
图7是在实施方式2中,按照温度汇总对于各SOC的稳定时间的图表(相关数据表3)。
图8是表示SOC估计时序的处理的流程的流程图。
图9是表示决定稳定时间的处理的流程的流程图。
图10是表示充电量和稳定时间的关系的图表。
图11是按照温度汇总对于各充电量的稳定时间的图表(相关数据表5)。
图12是表示开路电压和SOC的关系的图表(相关数据4)。
标号说明
12:组电池,14:二次电池,18:充电器,20:CS、24:电压测定电路,30:传感器单元,60:电池组,62:BM、70:CPU、76:存储器,T:稳定时间
具体实施方式
(本实施方式的概要)
首先,说明本实施方式的蓄电状态检测装置的概要。在本蓄电状态检测装置中,基于与对蓄电元件充电的容量对应的数据决定所述蓄电元件的开路电压的稳定所需的稳定时间。在该装置中,与不考虑与对蓄电元件充电的容量对应的数据而决定稳定时间的情况相比,能够准确地求得稳定时间。因此,能够将等待开路电压稳定的时间抑制到所需最小限度。
在本蓄电状态检测装置中,所述数据是充电量。在该装置中,与不考虑充电量而决定稳定时间的情况相比,能够准确地求得稳定时间。
在本蓄电状态检测装置中,所述数据是SOC。在该装置中,与不考虑SOC而决定稳定时间的情况相比,能够准确地求得稳定时间。
在本蓄电状态检测装置中,基于所述数据和所述蓄电元件的温度决定稳定时间。由于在该装置中,除了充电量或SOC之外,还考虑蓄电元件的温度,因此能够更准确地求得稳定时间。
在本蓄电状态检测装置中,基于所述数据和所述蓄电元件的内部电阻的劣化率决定稳定时间。由于在该装置中,除了充电量或SOC之外,还考虑内部电阻的劣化率,因此能够更准确地求得稳定时间。
在本蓄电状态检测装置中,基于所述数据、所述蓄电元件的温度、和所述蓄电元件的内部电阻的劣化率决定稳定时间。由于在该装置中,除了充电量或SOC、温度之外,还考虑内部电阻的劣化率,因此能够更准确地求得稳定时间。
在本蓄电状态检测装置中,在从充放电结束起经过所述稳定时间后,通过所述电压检测部检测所述蓄电元件的开路电压(蓄电状态的一例)。在该装置中,能够将等待开路电压稳定的时间抑制到所需最小限度。从而,能够在短时间进行开路电压的检测。
在本蓄电状态检测装置中,进一步具备检测所述蓄电元件的充放电电流的电流检测部,所述控制部进行:第1估计处理,基于充放电前的初始充电值、和在充放电中通过所述电流检测部检测到的所述蓄电元件的充放电电流的累积值,估计所述蓄电元件的SOC;第2估计处理,基于在充放电结束后在所述电压检测处理中检测到的开路电压,估计所述蓄电元件的SOC;以及复位处理,使用在所述第2估计处理中估计的所述蓄电元件的SOC复位所述初始充电值。在该装置中,使用通过电流检测部检测到的充放电电流而估计,使用不是包含电流检测部的测定误差的SOC、而是经过稳定时间后检测到的开路电压而估计,使用抑制误差的发生的SOC而复位初始充电值。因此,能够抑制在此次充放电时产生的电流检测部的测定误差累积至下次充放电时的情况。
在本蓄电状态检测装置中,所述蓄电元件是锂离子二次电池。在该装置中,能够准确地求得锂离子二次电池中的稳定时间。
<实施方式1>
以下,参照图1至图6以及图10至图12说明实施方式1。
1.电池组的结构
图1是表示本实施方式中的电池组60的结构的图。本实施方式的电池组60是例如在电动车或混合动力汽车中搭载的、将电力提供至以电气能量工作的动力源的电池组。
如图1所示,电池组60具有包含由多个二次电池14(参照图2)构成的组电池12、和作为形成传感器单元30或通信部28等的基板的单元传感器(cellsensor,以下,CS)20的多个电池模组10,同时具有管理这些电池模组10的电池管理器(以下,BM)62、以及电流传感器64。BM62以及CS20是蓄电状态检测装置的一例。
各电池模组10的组电池12以及电流传感器64经由布线68串联连接,与在电动车中搭载的充电器18或者在电动车等的内部设置的动力源等的负荷18连接。
BM62除了具备中央处理装置(以下,CPU)70之外,还具备使用电流传感器64在每个规定期间测定组电池12的充电电流或者放电电流(以下,称为充放电电流)的电流值I的电流测量部72、以及通信部74。CPU70是控制部的一例。
如图1所示,CPU70具有ROM或RAM等的存储器76、以及将作为模拟信号被测定的电流值I变换为数字值的模拟-数字变换器(以下,ADC)78。在存储器76中,存储用于控制CS20的动作的各种程序(包含电池管理程序),CPU70根据从存储器76读出的程序,进行执行后述的SOC估计时序等各部的控制。
另外,SOC表示二次电池的充电状态,在本说明书中,将SOC通过以下的(1)式定义。
SOC=Y/Yo×100·····(1)式
“Y”为二次电池14的充电量(残存容量)[Ah],“Yo”为二次电池14的满充电容量。
此外,在存储器76中,存储SOC估计时序的执行所需的数据,例如表示二次电池14的开路电压和SOC的关系的相关数据1、4、和表示充电量Y和稳定时间T的关系的相关数据表2、3、5。此外,由于在SOC估计时序中计算充电量Y,所以存储充放电开始前的SOC和二次电池14的满充电容量Yo。
通信部74经由通信线80与各电池模组10的CS20连接,如后述那样接受在各CS20中测定的电压V或温度H等的信息。CPU70使用这些信息监视组电池12的状态,同时估计各二次电池14的容量。
另外,在电池组60中,还设置由接受来自用户的输入的操作部(未图示)、和显示组电池12的劣化状态等的液晶显示器构成的显示部(未图示)。
图2概略地表示电池模组10的结构。组电池12由可重复充放电的多个二次电池(具体而言,三元系的锂离子二次电池、或橄榄石铁系的锂离子二次电池)14构成。CS20包含包括电压测定电路24和温度传感器26的传感器单元30、和通信部28。电压测定电路24是电压检测部的一例。
另外,三元系的锂离子二次电池在正极活性物质中使用含有Co、Mn、Ni的元素的含锂金属氧化物,橄榄石铁系的锂离子二次电池在正极活性物质中使用橄榄石型磷酸铁,即磷酸铁锂(LiFePO4)。另外,负极活性物质可使用石墨或碳等。
电压测定电路24与在组电池12中包含的各二次电池14的两端连接,在每个规定期间测定各二次电池14的两端间的电压V[V]。温度传感器26在每个规定期间通过接触式或非接触式测定在组电池12中包含的各二次电池14的温度H[℃]。
通信部28经由通信线80与BM62连接,将通过CS20测定的上述电压V或温度H等的信息发送至BM62。BM62将从各CS20发送的电压V或温度H等存储至存储器76。
2.稳定时间T的估计
充放电后,对于从变为能将电流看作零的状态至二次电池14的开路电压(端子电压)稳定,通常需要规定时间。因此,对于测定二次电池14的开路电压,在变为能将电流看作零的状态后,需要等待稳定时间T经过,对于测定花费时间。申请人关于稳定时间T和二次电池的充电量Y[Ah]的关系重复实验/研究。然后,如图6或图12所示,在表示开路电压和SOC的关系的图表中,发现在其斜率不一定的二次电池,例如三元系的锂离子二次电池或橄榄石铁系的锂离子二次电池等的非水电解质二次电池中,根据充电量Y[Ah]而稳定时间T的长度不同。另外,稳定时间T是从变为能将电流看作零的状态至二次电池14的开路电压稳定的时间。此外,开路电压的稳定是在变为能将电流看作零的状态后,每单位时间的电压变化量变为零或者比零仅大一点的阈值以下的状态、或在通过开路电压估计充电量或SOC时,估计误差变为零或者比零仅大一点的阈值以下的状态。
图3是表示关于初始容量50Ah的二次电池(三元系的锂离子二次电池)14,在温度25℃的条件下,针对各充电量Y测定稳定时间T的结果的图,将横轴设为充电量Y[Ah],将纵轴设为稳定时间T[sec]。此外,一并记载对于各充电量Y的SOC的值。
如图3所示,二次电池14的稳定时间T根据充电量Y取不同的值。若是图3的例,则稳定时间T伴随充电量Y增加,显示大致变长的趋势,但充电量在32[Ah]附近显现峰,稳定时间T的最大值(峰值)变为约490[sec]。
此外,图10是表示关于初始容量69Ah的二次电池(橄榄石铁系的锂离子二次电池)14,在温度25℃的条件下,针对各充电量Y测定稳定时间T的结果的图。
如图10所示,即使是橄榄石铁系的锂离子二次电池,二次电池14的稳定时间T也根据充电量Y取不同的值。此外,二次电池14的稳定时间T也根据二次电池14的种类取不同的值。若是图10的例,充电量在51[Ah]附近显现峰,稳定时间T的最大值(峰值)变为约14000[sec]。
在本实施方式中,将充电量Y区分为多个范围,按照每个范围设定稳定时间T。具体而言,将各范围的稳定时间T的最大值设为该范围的稳定时间T。例如,如图3所示,在将充电量Y区分为从0[Ah]至15[Ah]的范围A、从15[Ah]至30[Ah]的范围B、从30[Ah]至50[Ah]的范围C的三个范围的情况下,将范围A的稳定时间T设为80[sec],将范围B的稳定时间T设为260[sec],将范围C的稳定时间T设为490[sec]。
此外,如图10所示,在将充电量Y区分为从0[Ah]至21[Ah]的范围A、从21[Ah]至41[Ah]的范围B、从41[Ah]至69[Ah]的范围C的三个范围的情况下,将范围A的稳定时间T设为800[sec],将范围B的稳定时间T设为7000[sec],将范围C的稳定时间T设为14000[sec]。
由此,与将稳定时间T全范围共通的情况相比,在不包含峰值的范围中,能够较短地设定稳定时间T。即,在将稳定时间T全范围共通的情况下,需要将稳定时间T的长度设为作为整体的峰值的490[sec]或14000[sec],以使对于哪个充电量Y都能确保稳定时间T。
与此相对,如上述那样将充电量Y区分为多个范围,将该范围的最大值设定为稳定时间T,则在不包含整体的峰值的范围A和范围B中,能够将稳定时间T的长度设定为比作为整体的峰值的490[sec]或14000[sec]短的时间。根据以上的情况,可提前测定二次电池14的开路电压,可在短时间进行SOC的估计。
另外,由于稳定时间T受温度H[℃]的影响,因此在本实施方式中,如图4、图11所示将表示稳定时间T和充电量Y的相关的相关数据表2、5,按照每个温度H[℃]而生成,基于温度H和充电量Y决定稳定时间T。另外,如图4、图11所示的相关数据表2、5的数据是通过改变温度条件进行针对各充电量Y的二次电池(与测量对象相同的种类的二次电池)14实际测量稳定时间T的试验,而得到的数据。
3.SOC估计时序
接着,参照图5说明估计二次电池14的SOC的SOC估计时序。SOC估计时序在二次电池14的充放电时通过BM62的CPU70被执行。具体而言,在对电池组60的组电池12充电的情况、或成为车辆的动力源的负荷18驱动而组电池12放电的情况下,从车载的ECU对BM62通知状态信息。BM62的CPU70若接受状态信息的通知,则执行SOC估计时序。在本实施方式中,以三元系的锂离子二次电池的放电时(从组电池12对成为车辆的动力源的负荷提供电力时)为例进行说明。
若伴随成为动力源的负荷的驱动而组电池12开始放电,则与此同时BM62的CPU70接收状态信息,开始测量从组电池12对负荷放电的放电电流I的处理。具体而言,CPU70经由电流测量部72,使电流传感器64每个规定期间测定放电电流I。通过电流传感器64测量的放电电流I的电流值被发送至BM62,在ADC78中被变换为数字值后,被存储至存储器76。
若CPU70在S10中开始放电电流I的测量,则接着进行是否充放电结束的判定(S20)。若设为充放电结束的判定,则例如CPU70进行放电电流I的电流值是否为零的判定,详细地说,将被测量的放电电流I的电流值与阈值(电流能看作零的值)进行比较。然后,若测量的放电电流I的电流值小于阈值,则CPU70判定为放电电流I的电流值为零。
由于在成为驱动源的负荷的驱动中,放电电流I的电流值成为阈值以上,二次电池14在放电中,因此在S20中判定为NO。在S20中判定为NO的情况下,在S30中执行对放电电流I的电流值累积的处理,通过CPU70二次电池14的充电量Y由下述的(2)式计算。被计算的充电量Y被存储至存储器76。
Y=Y1±Yt·····(2)式
Y1是放电开始前的二次电池的充电量(初始充电量的一例)。
Yt是通过上述的累积处理中对放电电流I的电流值累积而被计算的放电电流I的累积值。
“Yt”的符号在充电时为正号,在放电时为负号。此外,放电开始前的二次电池14的充电量Y1能够根据在存储器76中存储的放电开始前的SOC的值和二次电池14的满充电容量Yo的值而计算。
进而,在S30中,通过CPU70基于充电量Y计算SOC。具体而言,通过对(1)式代入在上述的累积处理中计算的充电量Y和二次电池14的满充电容量Yo而计算。另外,满充电容量Yo能够根据例如二次电池14的劣化度和初始(新品时)的满充电容量而估计。在该例中,在估计SOC时,读出并使用被估计的、在存储器76中存储的满充电容量Yo。被计算的SOC之后被存储至存储器76。
另外,由于在S30中计算的SOC基于充电量Y,也就是说,放电电流I的累积值而计算,因此在存在电流传感器64的测定误差的情况下,累积测定误差的结果,不能准确地求得SOC。
然后,返回S10的处理。因此,在负荷的驱动中,即,在二次电池14的放电中,按照每一定时间重复放电电流I的测量,并进行计算充电量Y以及SOC的处理。另外,通过由CPU70执行的S30的处理,实现本发明的“第1估计处理”。
然后,若伴随负荷18的停止放电结束,则放电电流I的电流值大致为“零”,变得小于阈值。因此,在进行S20的判定处理时判定为YES。若在S20中判定为YES,则处理转移至S40。在S40中,通过CPU70开始测量从放电电流I的电流值成为零的时刻起的经过时间的处理。然后,在S50中,通过CPU70读出在紧前的S30中被计算的充电量Y。
若在S50中从存储器76读出二次电池14的充电量Y,在接着的S60中,测量二次电池14的温度H。具体而言,通过CPU70的指令,经由CS20的温度传感器26测定二次电池14的温度H。被测量的二次电池14的温度H的信息通过通信线80被发送至BM62,在ADC78中被变换为数字值后,存储至存储器76。
然后,若测量二次电池14的温度H,则之后转移至S70。在S70中,基于在S50中读出的充电量Y、在S60中计算的温度H决定稳定时间T。具体而言,CPU70参照图4所示的相关数据表2,决定稳定时间T。例如,若温度为“H1”,充电量Y在30~50[Ah]的范围中,则该二次电池的稳定时间T被决定为“Tc1”。另外,通过由CPU70执行的S70的处理,实现本发明的“决定处理”。
若稳定时间T决定,则接着CPU70进行判断从判断为放电电流I的电流值为零起的经过时间是否超过稳定时间T的处理(S80)。在从判定为放电电流I的电流值为零起的经过时间在稳定时间T以下的情况下,在S80中判定为NO,成为等待时间的经过的状态。
然后,若从判断为放电电流I的电流值为零起的经过时间超过稳定时间T,则在S80中判定为YES,转移至S90。在S90中,执行测量二次电池14的开路电压(蓄电状态的一例)的处理。具体而言,通过CPU70的指令,经由CS20的电压测定电路24,测定二次电池14的开路电压。被测量的二次电池14的开路电压的信息通过通信线80被发送至BM62,在ADC78中被变换为数字值后,被存储至存储器76。另外,通过由CPU70执行的S90的处理,实现本发明的“电压检测处理”。
然后,转移至S100,执行估计二次电池14的SOC的处理。SOC的估计利用表示开路电压[V]和SOC[%]的相关关系的相关数据1(图6所示的点划线的数据)而进行。另外,通过由CPU70执行的S100的处理,实现本发明的“第2估计处理”。
图6所示的相关数据1预先存储在存储器76,若转移至S100,则从存储器76读出相关数据1。然后,参照读出的相关数据1,估计二次电池14的SOC。例如,在S90中测量的二次电池14的开路电压为3.8“V”的情况下,估计为该二次电池14的SOC为30“%”。
然后,转移至S110,在S100中被估计的SOC,被存储至存储器76。此时,对在S30中在存储器76中存储的SOC覆盖保存,复位在存储器76中存储的SOC。由此,还复位使用(2)式被计算的充电量Y,复位下次SOC估计时序中的放电(充电)开始前的充电量Y1。另外,通过由CPU70执行的S110的处理,实现本发明的“复位处理”。估计SOC的一系列的处理按照每个二次电池14而进行,若针对全部的二次电池14估计SOC的处理完成,则SOC估计时序结束。
另外,上述说明了在放电结束时估计二次电池14的SOC的情况,但在充电结束时估计二次电池14的SOC的情况下,也可以基于充电结束时刻的充电量Y和温度H的信息求得稳定时间T。此外,上述说明了估计三元系的锂离子二次电池的SOC的情况,但也能够同样地说明橄榄石铁系的锂离子二次电池的SOC。
4.本实施方式的效果
在实施方式1的BM62中,基于对二次电池14充电的容量(即充电量Y)决定稳定时间T。因此,与完全不考虑二次电池14的充电量Y而决定稳定时间T的情况相比,能够准确地求得稳定时间T。根据以上的情况,能够将等待开路电压稳定的时间抑制至所需最小限度。因此,能够在短时间测定开路电压。
此外,由于能够在短时间测定开路电压,因此也能够在短时间估计SOC。
此外,由于能够在短时间估计SOC,因此能够在短时间复位SOC。
在实施方式1的BM62中,基于充电量Y决定稳定时间T,基于该稳定时间T,决定从判断为放电电流I的电流值为零至复位SOC为止的复位期间。因此,根据充电量Y而SOC的复位期间不同。从而,在例如实施方式1中的电池组60在电动车中搭载的情况下,从电动车的停车或对电动车的充电结束等的、停止电动车的使用起,至复位基于二次电池14的SOC被计算的剩余行驶距离为止的复位期间,根据充电量Y而不同。另外,剩余行驶距离意味着通过二次电池14的充电量Y可行驶的距离,在电动车的仪表板等中显示。
具体而言,在使用三元系的锂离子二次电池或橄榄石铁系的锂离子二次电池的情况下,剩余行驶距离的复位期间伴随充电量Y增加而大致变长,在充电量Y为10[Ah]的情况下剩余行驶距离从35km被复位至30km的复位期间,与在充电量Y为32[Ah]的情况下剩余行驶距离从110km被复位至105km的复位期间相比变短。
<实施方式2>
以下,参照图3、图7、图8说明实施方式2。
在实施方式1中,着眼于稳定时间T根据充电量Y[Ah]而不同的情况,基于充电量Y决定稳定时间T。如图3所示,稳定时间T还根据SOC[%]而不同。在实施方式2中,着眼于稳定时间T根据SOC[%]而不同的情况,基于SOC[%]决定稳定时间T。
若具体说明,则在实施方式2中,改变温度条件而进行关于各SOC的二次电池14实际测量稳定时间T的试验。根据得到的实验值,如图7所示那样按照每个温度生成表示稳定时间和SOC的相关的相关数据表3,将其对存储器76预先存储。然后,在以下说明的SOC估计时序的执行过程中,进行二次电池14的SOC或温度H[℃]的测定(S55、S60),将得到的SOC和温度H[℃]的数据与存储器中存储的相关数据表3参考,计算稳定时间T(S70)。
实施方式2的SOC估计时序(参照图8),相对于实施方式1的SOC估计时序,变更了删除S50的处理、追加S55的处理的点。以下,简单地进行与实施方式1重复的部分的说明,详细说明变更点。
若伴随成为动力源的负荷的驱动而组电池12开始放电,则CPU70开始测量对组电池12的放电电流I的处理(S10)。然后,在负荷的驱动中,也就是说,在二次电池14的放电中,按照一定时间重复放电电流I的测量,同时进行计算充电量Y以及SOC的处理(S20、S30)。然后,若伴随负荷的停止放电结束,而放电电流I的电流值大致变为“零”,则在S20中判定为YES。因此,转移至S40,通过CPU70开始测量从放电电流I的电流值成为零的时刻起的经过时间的处理。
然后,在S55中,通过CPU70从存储器76读出在紧前的S30中计算的SOC。若在S55中读出SOC,则在接下来的S60中,测量二次电池14的温度H。具体而言,通过CPU70的指令,经由CS20的温度传感器26测定二次电池14的温度H[℃]。
然后,若测量二次电池14的温度H[℃],则之后转移至S70,CPU70基于在S55中读出的SOC、在S60中计算的温度H[℃]决定稳定时间T。具体而言,参照图7所示的相关数据表3决定稳定时间T。例如,若温度为“H2”,SOC在30~60[%]的范围内,则该二次电池14的稳定时间T被决定为“Tb2”。
若稳定时间T决定,则接着CPU70进行判断从判断为放电电流I的电流值为零起的经过时间是否超过稳定时间T的处理(S80)。从判定为放电电流I的电流值为零起的经过时间在稳定时间T以下时,在S80中判定为NO,成为等待时间的经过的状态。
然后,若从判断为放电电流I的电流值为零起的经过时间超过稳定时间T,则在S80中判定为YES,转移至S90。在S90中,执行测量二次电池14的开路电压的处理。被测量的二次电池14的开路电压的信息通过通信线80被发送至BM62,在ADC78中被变换为数字值后,存储至存储器76。
然后,转移至S100,执行估计二次电池14的SOC的处理。SOC的估计利用表示开路电压和SOC的相关关系的相关数据1(图6所示的点划线的数据)而进行。
若在S100中估计SOC,则转移至S110在S100中估计的SOC被存储至存储器76,使用在S100中估计的SOC复位在S30中被存储至存储器76的SOC。
另外,在图8的SOC估计时序中,在S55中读出SOC后,在S100中估计SOC。在S55中,从存储器76读出基于S30中放电电流I的累积值计算的SOC。在S30中,存在电流传感器64的测定误差的情况下,累积误差的结果是不能准确地求得SOC。即,在S55中读出的SOC不过是为了求得稳定时间T而读出SOC的概算值。另一方面,在S100中,由于不使用电流传感器64而求得SOC,因此没有误差的累积,能够高精度地估计SOC。
在实施方式2的BM62中,基于二次电池14的SOC决定稳定时间T。因此,与完全不考虑二次电池14的SOC而决定稳定时间T的情况相比,能够准确地求得稳定时间T。由以上,能够将等待开路电压稳定的时间抑制至所需最小限度。因此,能够在短时间测定开路电压。此外,能够在短时间估计SOC。
<实施方式3>
以下,参照图4、图9说明实施方式3。
在实施方式1中,以基于二次电池的温度H和充电量Y决定稳定时间T为例进行说明。在实施方式3中,除了基于二次电池的温度H和充电量Y之外,还基于二次电池14的内部电阻r的劣化率α而决定稳定时间T。
内部电阻r的劣化率α表示以初始值ro为基准的内部电阻r的劣化程度,作为一例,能够基于以下的(3)式而计算。此时,未劣化的初始品为100[%],劣化品成为100[%]以上的值。
α=(r/ro)×100······(3)式
“ro”为二次电池14的内部电阻的初始值,“r”为二次电池14的内部电阻的值。
在实施方式3中,通过内部电阻r的劣化率α校正基于充电量Y和温度H确定的稳定时间T。即,将以劣化率α校正在实施方式1中图4的相关数据表2所示的各稳定时间T的时间设为最终的稳定时间。
若具体说明,则实施方式3与实施方式1相对,SOC推知时序的S70的处理内容不同,计算S70的稳定时间T的处理由S71~75构成。
在S71中通过CPU70,执行从图4所示的相关数据表2读出与充电量Y和温度H对应的稳定时间T的处理。然后,在S73中,通过CPU,执行决定内部电阻r的劣化率α的处理。
然后,若劣化率α决定,则在S75中,通过CPU70进行以在S73中决定了的内部电阻r的劣化率α校正在S71中读出的稳定时间T的处理。具体而言,如下述的(4)式所示,进行对稳定时间T乘以劣化率α的校正。这样校正稳定时间T的处理结束。
Tv=T×α·····(4)
然后,在实施方式3中,从放电电流I的电流值成为零的时刻起等待校正后的稳定时间Tv经过,若校正后的稳定时间Tv经过,则CPU70进行二次电池14的开路电压的测定,然后执行估计SOC的处理。
稳定时间T表示内部电阻r的劣化的程度越高则越变长的趋势。因此,若以内部电阻r校正稳定时间T,则与不考虑内部电阻r的劣化率α的情况相比,能够准确地计算稳定时间T。
另外,二次电池14的内部电阻r能够根据充放电时的二次电池14的电压值或电流值的测定数据通过运算而计算。即,若根据测定的电流或电压求得电流-电压的回归直线,则求得的回归直线的斜率为内部电阻r。因此,若预先存储二次电池14的内部电阻的初始值ro,则能够计算内部电阻r的劣化率α。此外,内部电阻r也可以与二次电池14的容量维持率建立关联而估计。例如,通过以在容量维持率100%的情况下内部电阻r的电阻值为XmΩ,容量维持率90%为YmΩ的方式建立关联,能够根据容量维持率估计内部电阻r。
<其它实施方式>
本发明不限定于根据上述记述以及附图说明的实施方式,例如如下的实施方式也被包含于本发明的技术的范围中。
(1)在上述实施方式1~3中,例示了作为蓄电元件的一例的锂离子二次电池,但不限于此,也可以是锂离子二次电池以外的二次电池、或伴随电化学现象的电容器等。
此时,作为二次电池或电容器等,在表示开路电压和SOC的关系的图表中,优选具有其斜率不一定的特性的关系。在这样的二次电池或电容器等中,由于充电量或SOC的差异容易产生稳定时间T的差异。因此,基于充电量Y决定稳定时间T,从而容易得到在短时间测定开路电压的效果。
(2)在上述实施方式1中,作为与对蓄电元件充电的容量对应的数据的一例例示了充电量Y[Ah]。此外,在上述实施方式2中例示了SOC。与对蓄电元件充电的容量对应的数据也可以是上述以外的与充电量Y或SOC有相关性的数据、例如与SOC有相关性(相关数据1)的开路电压(OCV)等。
(3)在上述实施方式1中,基于充电量Y和温度H决定开路电压的稳定时间T。此外,在上述实施方式2中,基于SOC和温度H决定开路电压的稳定时间T。本发明也可以基于与充电量Y或SOC等的、在二次电池14中充电的容量对应的数据而决定开路电压的稳定时间T,也可以仅通过充电量Y或SOC决定稳定时间T。此外,在实施方式3中,基于充电量Y、温度H、内部电阻r的劣化率α而决定开路电压的稳定时间T,但也可以仅通过充电量Y、内部电阻r的劣化率α而决定。
(4)在上述实施方式1~3中,例示了作为控制部的一例的CPU70。控制部也可以是具备多个CPU的结构、具备ASIC(Application Specific IntegratedCircuit,特定应用集成电路)等的硬电路的结构、具备硬电路以及CPU双方的结构。
(5)在上述实施方式1~3中,例示了开路电压用于估计SOC的情况,但不限于此,开路电压也可以用于决定二次电池14的内部电阻r,其用途不特别限定。
(6)在上述实施方式1~3中,例示了使用根据开路电压估计的SOC,复位在存储器76中存储的SOC的情况,但也可以不一定需要复位SOC,为了比较等的处理,这些SOC同时被存储至存储器76。
Claims (9)
1.一种蓄电状态检测装置,具备:
电压检测部,检测蓄电元件的电压;以及
控制部,
所述控制部基于与对所述蓄电元件充电的容量对应的数据,进行决定所述蓄电元件的开路电压稳定所需的稳定时间的决定处理。
2.如权利要求1所述的蓄电状态检测装置,
所述数据是充电量。
3.如权利要求1所述的蓄电状态检测装置,
所述数据是SOC。
4.如权利要求1至3的任一项所述的蓄电状态检测装置,
所述控制部在所述决定处理中基于所述数据和所述蓄电元件的温度决定稳定时间。
5.如权利要求1至3的任一项所述的蓄电状态检测装置,
所述控制部在所述决定处理中基于所述数据和所述蓄电元件的内部电阻的劣化率决定稳定时间。
6.如权利要求4或5所述的蓄电状态检测装置,
所述控制部在所述决定处理中基于所述数据、所述蓄电元件的温度、和所述蓄电元件的内部电阻的劣化率决定稳定时间。
7.如权利要求1至6的任一项所述的蓄电状态检测装置,
在从充放电结束起经过所述稳定时间后,进行通过所述电压检测部检测所述蓄电元件的开路电压的电压检测处理。
8.如权利要求7所述的蓄电状态检测装置,
进一步具备检测所述蓄电元件的充放电电流的电流检测部,
所述控制部进行:
第1估计处理,基于充放电前的初始充电值、和在充放电中通过所述电流检测部检测到的所述蓄电元件的充放电电流的累积值,估计所述蓄电元件的SOC;
第2估计处理,基于在充放电结束后在所述电压检测处理中检测到的开路电压,估计所述蓄电元件的SOC;以及
复位处理,使用在所述第2估计处理中估计的所述蓄电元件的SOC复位所述初始充电值。
9.如权利要求1至8的任一项所述的蓄电状态检测装置,
所述蓄电元件是锂离子二次电池。
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