CN103823185B - 蓄电系统及计算满充电容量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及蓄电系统及计算满充电容量的方法。一种安装在车辆上的蓄电系统具有被配置为被充电和放电的蓄电装置，以及计算所述蓄电装置的满充电容量的控制器。所述控制器根据在所述蓄电装置的充电和放电期间的预定时段内检测到的多个电流值与多个电压值之间的关系，计算所述蓄电装置的开路电压，并且根据所述蓄电装置的SOC与开路电压之间的对应关系，指定对应于所计算出的开路电压的SOC。然后，所述蓄电系统基于所述SOC和累计值计算所述蓄电装置的满充电容量，所述SOC是相对于充电和放电期间的第一时段和第二时段中的每一时段而被指定，并且所述累计值是从所述第一时段到所述第二时段所述蓄电装置的充电/放电电流的累计值。所述蓄电装置的使用历史对SOC的影响被抑制，并且所述蓄电装置的满充电容量以高精度被计算。

Description

蓄电系统及计算满充电容量的方法
技术领域
本发明涉及估计二次电池等的充电状态的技术，尤其涉及根据充电状态估计满充电容量的技术。
背景技术
众所周知，二次电池会因年代变化而劣化，从而导致满充电容量降低。如果二次电池的满充电容量降低，则可用电量也会降低，并且使用电力的车辆（例如，在EV行驶模式中）的行驶距离会缩短。因此，如果无法以高精度掌握在使用的二次电池的满充电容量，使用电力的车辆的行驶距离将变得短于对应于因年代变化导致的满充电容量降低的行驶距离。
二次电池的SOC（充电状态）表示当前充电容量与满充电容量的比例。尽管二次电池的充电/放电可基于SOC被控制，但是如果满充电容量改变，则SOC也会改变。这样，如果二次电池的满充电容量无法以高精度被掌握，则可能对可用电量执行过度的充电/放电控制。
作为估计二次电池的满充电容量的方法，例如可以使用外部充电期间的电流累计值，以及在充电开始时估计的SOC和充电结束时估计的SOC计算满充电容量。
可根据二次电池的开路电压（OCV）指定SOC。由于SOC和OCV具有对应关系，因此如果提前获取对应关系，则可以根据OCV指定SOC。但是，根据指定时间点上二次电池的瞬时状况掌握在各充电开始时间点和充电结束时间点上的SOC（用于估计满充电容量）。这样，无法以高精度计算SOC。
即，OCV并不根据在给定时段上连续执行充电操作和放电操作期间的二次电池的状况而被掌握，换言之，并不根据给定时段内的电流值和电压值的变化而被掌握，而是仅根据充电/放电操作开始和结束时的二次电池状况，或根据充电/放电操作期间的特定时间点上二次电池的瞬时状况而被掌握。这样，由于SOC基于受到直至每个时间点的二次电池的使用历史影响的OCV而被计算，因此无法以高精度计算满充电容量。涉及二次电池的充电速度和满充电容量的文献例如包括公开号为07-99065（JP07-99065A）、2010-217079（JP2010-217079A）、2006-284431（JP2006-284431A）、2012-063244（JP2012-063244A）、2006-292492（JP2006-292492A）、2011-106953（JP2011-106953A）和11-38105（JP11-38105A）的日本专利申请。
发明内容
本发明提供一种蓄电系统，其可以通过掌握蓄电装置的使用历史影响被降低或被抑制的充电状态，以高精度估计蓄电装置的满充电容量。本发明还提供了一种用于计算满充电容量的方法。
根据本发明的一方面，提供了一种安装在车辆上的蓄电系统，其包括蓄电装置和控制器。所述蓄电装置被配置为被充电和放电，并且所述控制器计算所述蓄电装置的满充电容量。所述控制器被配置为根据在所述蓄电装置的充电和放电期间的预定时段内检测到的多个电流值与多个电压值之间的关系，计算所述蓄电装置的开路电压，根据所述蓄电装置的SOC与开路电压之间的对应关系，指定对应于所计算出的开路电压的SOC，并且基于所述SOC和累计值计算所述蓄电装置的满充电容量，所述SOC是相对于充电和放电期间的第一时段和第二时段中的每一时段而被指定，并且所述累计值是从所述第一时段到所述第二时段所述蓄电装置的充电/放电电流的累计值。
根据上述蓄电系统，通过基于根据在所述蓄电装置的充电和放电期间的预定时段内检测到的多个电流值与多个电压值之间的关系而计算的开路电压指定所述蓄电装置的SOC来计算所述满充电容量。因此，所述蓄电装置的使用历史对SOC的影响被抑制或降低，所述蓄电装置的满充电容量可以高精度被计算。
所述控制器可以在所述第一时段或所述第二时段内检测到的上述多个电流值的分散、最大电流值和最小电流值满足使用相应的基准值的相应条件时，计算所述满充电容量，相应的基准值根据所述SOC的给定的估计精度而被判定。
另外，所述控制器可被配置为基于从所述第一时段结束时到所述第二时段结束时所述蓄电装置的充电/放电电流计算所述累计值。
另外，所述所述控制器可被配置为在所述第一时段与所述第二时段之间的经过时间处于预定时间段内时，计算所述满充电容量。
另外，所述所述控制器可被配置为通过在每次所述满充电容量被计算时进行学习，来计算满充电容量学习值。在这种情况下，所述控制器可被配置为通过利用上一次计算出的满充电容量学习值反映所计算出的满充电容量，计算新的满充电容量学习值，并被配置为基于上述多个电流值的分散和所述电流值的变化范围，改变所述新的满充电容量学习值所反映的所计算出的满充电容量的反映量，所述多个电流值的分散在所述第一时段和所述第二时段内被检测，并且所述电流值的变化范围基于最大电流值和最小电流值。
另外，所述控制器可被配置为在车辆行驶时在所述蓄电装置的充电或放电操作期间，通过在用于计算所述满充电容量的所述预定时段内检测多个电流值与多个电压值之间的关系，计算所述开路电压。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于计算安装在车辆上的蓄电装置的满充电容量的方法。该计算满充电容量的方法包括以下步骤：在所述蓄电装置的充电和放电期间的第一时段和第二时段中的每一时段内检测多个电流值与多个电压值之间的关系；根据所述电流值与所述电压值之间的关系，计算所述第一时段和所述第二时段中的每一时段内的所述蓄电装置的开路电压；根据所述蓄电装置的SOC与所述开路电压之间的对应关系，指定对应于所计算出的开路电压的SOC；以及基于所述SOC和累计值计算所述满充电容量，所述SOC是相对于所述第一时段和所述第二时段中的每一时段而被指定的，并且所述累计值是从所述第一时段到所述第二时段所述蓄电装置的充电/放电电流的累计值。
附图说明
下面将参考附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点和技术与工业意义，在所述附图中，相同的附图标记表示相同的部件，并且其中：
图1是示出根据本发明的一个实施例的蓄电系统的配置的图；
图2是主要示出图1所示的监测单元的配置的图；
图3是示出计算图1的实施例的蓄电系统中的电池组件的SOC和满充电容量的过程的流程图；
图4是示出计算图1的实施例的蓄电系统中的电池组件的满充电容量学习值的过程的流程图；
图5是用于解释在车辆行驶时在充电和放电期间检测电流值和电压值以便指定电池组件的OCV所在的检测时段的图；
图6是用于解释指定图1的实施例的蓄电系统中的电池组件的OCV的方法的图；
图7A是示出与反映系数（学习参数）关联的相关系数与电流变化范围之间的关系的一个实例的视图，该反映系数用于计算图1的实施例的蓄电系统中的电池组件的满充电容量学习值；
图7B是示出与反映系数（学习参数）关联的相关系数与电流分散之间的关系的一个实例的视图，该反映系数用于计算图1的实施例的蓄电系统中的电池组件的满充电容量学习值；以及
图8是用于解释在根据相关领域的在外部充电期间计算满充电容量的方法的图。
具体实施方式
将描述本发明的一个实施例。图1示出本发明的该实施例的蓄电系统的配置。图1所示的蓄电系统例如可以安装在车辆上。该车辆例如可以是HV（混合动力车辆）、PHV（插电式混合动力车辆）或EV（电动车辆）。
当车辆为HV或PHV时，它包括下面将描述的电池组件，以及诸如引擎或燃料电池之类的作为驱动车辆的电源的另一电源。当车辆为PHV时，电池组件可以使用从外部电源提供的电力而被充电。在具有引擎的HV或PHV中，由引擎产生的动能被转换为电能，这样可以使用电能给电池组件充电。
EV（电动车辆）仅包括电池组件作为用于驱动车辆的电源，并且该电池组件可使用从外部电源提供的电力而被充电。外部电源是在车辆外部的位置与车辆分离地安装的电源（例如，商业电源）。
电池组件（对应于蓄电装置）100具有串联连接的多个电池单体（对应于蓄电元件）10。诸如镍金属氢化物电池或锂离子电池之类的二次电池可用作电池单体10中的每一个。另外，可使用电气双层电容器替代二次电池。
构成电池组件100的电池单体10的数量例如可以基于需要从电池组件100产生的电力被适当地设定。当在该实施例的电池组件100中所有电池单体10串联连接时，电池组件100可以包括并联连接的多个电池单体。监测单元200检测电池组件100的端子之间的电压，或者检测每个电池单体10的端子之间的电压，并将检测结果输出到ECU（电子控制单元）300。下面将描述监测单元200的具体配置。
温度传感器201检测电池组件100（或（多个）电池单体10）的温度，并将检测结果输出到ECU300。温度传感器201可以设置在电池组件100的一个位置上，或者两个或更多个温度传感器201可以设置在电池组件100的不同位置上。如果由两个或更多个温度传感器201检测到的温度彼此不同，则可以使用检测到的温度的中心值作为电池组件100的温度。
电流传感器202检测流过电池组件100的电流，并将检测值结果输出到ECU300。在该实施例中，电流传感器202在电池组件100的放电期间检测到的电流值为正值。另外，电流传感器202在电池组件100的充电期间检测到的电流值为负值。
在该实施例中，电流传感器202设置在与电池组件100的正极端子连接的正极线PL上。但是，电流传感器202的位置不限于该实施例中的位置，而是可根据需要选择，前提是电流传感器202能够检测流过电池组件100的电流。例如，电流传感器202可设置在与电池组件100的负极端子连接的负极线NL上。也可使用两个或更多个电流传感器202。
ECU（对应于控制器）300具有存储器301，并且存储器301存储当ECU300执行特定操作（例如，该实施例中将描述的操作）时使用的各种信息。ECU300还具有计时器302，该计时器302用于测量时间。在该实施例中尽管存储器301和计时器302被包括在ECU300内，但是存储器301和计时器302中的至少一者可以设置在ECU300外部。
系统主继电器SMR-B设置在正极线PL中。系统主继电器SMR-B响应于来自ECU300的控制信号，在接通与关断之间切换。系统主继电器SMR-G设置在负极线NL中。系统主继电器SMR-G响应于来自ECU300的控制信号，在接通与关断之间切换。
系统主继电器SMR-P和限流电阻器203与系统主继电器SMR-G并联连接。系统主继电器SMR-P和限流电阻器203串联连接。系统主继电器SMR-P响应于来自ECU300的控制信号，在接通与关断之间切换。当电池组件100连接到负载（具体是指下面将描述的逆变器204）时，限流电阻器203用于抑制突入电流。
当电池组件100连接到逆变器204时，ECU300首先将系统主继电器SMR-B从关断切换到接通，并将系统主继电器SMR-P从关断切换到接通。结果，电流通过限流电阻器203。
然后，ECU300将系统主继电器SMR-G从关断切换到接通；之后，ECU300将系统主继电器SMR-P从接通切换到关断。通过此方式，电池组件100与逆变器204之间的连接完成，图1所示的蓄电系统被置于启动状态（准备接通）。ECU300接收有关车辆的点火开关的接通/关断（IG-ON/IG-OFF）的信息，并且ECU300响应于点火开关从关断切换到接通，启动蓄电系统。
另一方面，当点火开关从接通切换到关断时，ECU300将系统主继电器SMR-B、SMR-G从接通切换到关断。结果，电池组件100断开与逆变器204的连接，并且蓄电系统被置于关闭状态。
逆变器204将电池组件100所产生的DC电力转换为AC电力，并将该AC电力提供给电动发电机205。例如，三相AC电动机可用作电动发电机205。电动发电机205从逆变器204接收AC电力，并产生用于使车辆行驶的动能。电动发电机205产生的动能被传输到车轮，从而使车辆行驶。
当车辆减速或停止时，电动发电机205将车辆制动期间产生的动能转换为电能（AC）电力。逆变器204将电动发电机205产生的AC电力转换为DC电力，并将该DC电力提供给电池组件100。通过此方式，再生电力可存储在电池组件100中。
尽管在该实施例中电池组件100连接到逆变器204，但是本发明不限于此配置。更具体地说，电池组件100可连接到升压电路，并且该升压电路可连接到逆变器204。该升压电路可用于升高电池组件100的输出电压。另外，该升压电路可降低逆变器204的输出电压，并将最终的电力提供给电池组件100。
电池充电器206连接到正极线PL和负极线NL。更具体地说，充电器206被连接到连接系统主继电器SMR-B与逆变器204的正极线PL，以及被连接到连接系统主继电器SMR-G与逆变器204的负极线NL。入口（连接器）207连接到充电器206。
在连接充电器206与线PL、NL的线中设置充电继电器Rch1、Rch2。充电继电器Rch1、Rch2中的每一者响应于来自ECU300的控制信号，在接通与关断之间切换。
与外部电源（未示出）连接的插头（连接器）被连接到入口207。由于该插头这样被连接到入口207，可通过充电器206从外部电源向电池组件100提供电力。通过此方式，可以使用外部电源对电池组件100充电。当外部电源提供AC电力时，充电器206将从外部电源接收到的AC电力转换为DC电力，并将该DC电力提供给电池组件100。ECU300可以控制充电器206的操作。
当充电器206将来自外部电源的电力提供给电池组件100时，充电器206还能转换电压。通过从外部电源提供的电力给电池组件100充电被称为“外部充电”。在该实施例的蓄电系统中，当充电继电器Rch1、Rch2和系统主继电器SMR-B、SMR-G接通时，电力被从外部电源提供给电池组件100。当执行外部充电时，可将恒定电流提供给电池组件100，并且可使用恒定电流对电池组件100充电。
将来自外部电源的电力提供给电池组件100的系统不限于图1所示的系统。例如，充电器206可直接连接到电池组件100，其间没有插入系统主继电器SMR-B、SMR-P和SMR-G。更具体地说，充电器206可以经由充电继电器Rch1、Rch2而被连接到连接电池组件100与系统主继电器SMR-B的正极线PL，以及被连接到连接电池组件100与系统主继电器SMR-G的负极线NL。在这种情况下，可通过将充电继电器Rch1、Rch2从关断切换到接通来执行外部充电。
尽管在该实施例中通过将插头连接到入口207来执行外部充电，但是本发明并不限于此配置。更具体地说，可使用采用了所谓的非接触式充电法的充电系统将来自外部电源的电力提供给电池组件100。采用非接触式充电法的充电系统利用电磁感应或谐振现象，这样可通过无线的方式将电力提供给电池组件100。采用非接触式充电法的充电系统可具有已知的适当配置或布置。
尽管在该实施例中充电器206安装在车辆上，但是本发明并不限于此配置。即，充电器206可以与车辆分离地安装在车辆外部的位置上。在这种情况下，ECU300可以通过ECU300与充电器206之间的通信控制充电器206的操作。
接下来，将描述监测单元200的配置。如图2所示，监测单元200具有电压监测IC（集成电路）200a，其数量等于构成电池组件100的电池单体10的数量。每个电压监测IC200a与对应的一个电池单体10并联连接。电压监测IC200a检测对应的电池单体10的电压，并将检测结果输出到ECU300。
尽管在该实施例中电压监测IC200a针对每个电池单体10而设置，但是本发明并不限于此配置。例如，当构成电池组件100的多个电池单体被分为两个或更多个电池块时，电压监测IC200a可针对每个电池块而设置。即，电压监测IC200a可与对应的电池块并联连接。
上述的每个电池块由两个或更多个串联连接的电池单体10构成，并且两个或更多个电池块串联连接以构成电池组件100。在这种情况下，电压监测IC200a检测对应电池块的电压，并将检测结果输出到ECU300。每个电池块可以包括并联连接的两个或更多个电池单体10。
ECU300基于监测单元200检测到的电压值、温度传感器201检测到的电池温度，以及电流传感器202检测到的电流值计算（估计）电池组件100的SOC，并基于计算出的SOC和满充电容量的估计值对电池组件100执行充电/放电控制。ECU300可被配置为包括作为SOC估计单元、满充电容量计算单元和外部充电控制单元的各个功能。
电池组件100的SOC指示充电状态，即，电池组件100的当前充电容量与满充电容量之比，并且满充电容量是SOC的上限。可根据电池组件100的开路电压（OCV）指定SOC。例如，作为电池组件100的SOC与OCV之间对应关系的数据的SOC-OCV映射提前存储在存储器301中。ECU300可以根据监测单元200检测到的电压（CCV：闭路电压）计算电池组件100的OCV，并根据SOC-OCV映射计算SOC。
电池组件100的SOC与OCV之间的对应关系随着电池温度而变化；因此，针对各个电池温度的SOC-OCV映射可以存储在存储器301中，并且可基于在根据电池组件100的OCV估计SOC时检测到的电池温度选择SOC-OCV映射之一，从而估计电池组件100的SOC。
因此，ECU300可通过在充电或放电期间监测由监测单元200检测到的电压值（CCV），掌握电池组件100的过度充电状况或过度放电状况。例如，ECU300可执行充电/放电控制以限制电池组件100的充电，以使计算出的SOC不超过相对于满充电容量的预定上限SOC，并限制放电，以使计算出的SOC不会变得低于下限SOC。
ECU300可以针对每个逆变器204和电动发电机205而设置，或者用于执行SOC估计操作、满充电容量估计操作和外部充电操作的单独控制器可被设置为独立于车辆控制。即，控制整个车辆的中央控制单元可控制上述每个单元，或者可以设置各个单独控制器来控制各个单元，并且中央控制单元可连接到所述各个单独控制器中的每一个。
电池组件100的满充电容量（FCC）可根据方程1进行计算，如下所示。
满充电容量(FCC)=100÷(SOC_e-SOC_s)×累计电流值 （方程1）
在上面的方程1中，FCC是基于实际测量值的电池组件100的满充电容量。SOC_s是当电流累计开始时获取的电池组件100的SOC，SOC_e是当电流累计结束时获取的电池组件100的SOC。通过在从计算SOC_s的时间到计算SOC_e的时间的时段期间累计电池组件100的充电/放电电流而获取累计电流值，其中放电电流为正，充电电流为负。
满充电容量学习值是使用基于实际测量值的FCC计算出的满充电容量的学习值。例如，可根据FCC以及上一次计算的满充电容量学习值计算满充电容量学习值，如下面的方程2所示。
满充电容量学习值=上一次满充电容量学习值×(1-K)+FCC×K （方程2）
在上面的方程2中，K是反映系数（学习参数），其确定基于实际测量值的FCC与上一次满充电容量学习值之间的比率，它们包含在这次计算的满充电容量学习值中。K是0到1的范围内的值，并且基于下面描述的相关系数而被确定
根据上面的方程2可以理解，该实施例的满充电容量学习值通过基于电池组件100的SOC差与电流累计值计算作为实际测量的满充电容量获取值的FCC，并且在每次计算FCC时学习FCC且计算满充电容量学习值而被获取。然后，通过以特定比率反映上一次获取的满充电容量学习值与这一次获取的最新FCC，计算满充电容量学习值（新的满充电容量学习值）。通过使用满充电容量学习值，ECU300可确定车辆使用电池组件100的电力可行驶的距离，以及基于电池组件100的SOC的充电/放电控制用的SOC的上限和下限。另外，ECU300可以根据满充电容量学习值的变化掌握电池组件100（电池单体10）的劣化状况。
根据相关技术，使用外部充电开始时获取的SOC_s、外部充电结束时获取的SOC_e，以及外部充电期间的充电电流累计值，计算电池组件100的FCC。
但是，用于计算FCC的在外部充电操作开始和结束时获取的各个SOC基于根据在外部充电操作开始或结束的时刻或时间点的电池组件100的状况所掌握的OCV而被计算。因此，SOC具有直到外部充电开始和结束的各个时间点的电池组件100的使用历史影响，无法以高精度计算SOC。
更具体地说，公知在执行电池组件100的充电或放电时会发生极化。例如，当电池组件100放电时，极化电压在负方向上增加，当电池组件100被充电时，极化电压在正方向上增加。然后，一旦电池组件100的充电/放电停止（结束），此时出现的极化电压随着时间的推移逐渐消除或消失（极化电压逐渐趋于零）。
但是，即使放电（或充电）导致的极化电压随着时间的推移消除，但是受到放电（或充电）所导致的负（或正）方向上的极化影响的电池组件100不会完全返回到未出现极化的状况。例如，在电池组件100的充电/放电的使用历史中在被经常放电时使用的电池组件100的OCV不同于在被经常充电时使用的电池组件100的OCV，并且电池组件100的SOC和OCV之间的对应关系根据使用历史而所有不同。
因此，如图8的实例中所示，由充电开始时的OCV计算的SOC_s在外部充电前的充电/放电控制在充电侧结束时（即，在电池组件100正在被充电时）采用依赖于充电侧使用历史的值，而SOC_s在外部充电前的充电/放电控制在放电侧结束时（即，当电池组件100正在被放电时）采用依赖于放电侧使用历史的值。由于相同的OCV与对应的SOC的关系如上所述在基于充电侧使用历史的SOC_s与基于放电侧使用历史的SOC_s之间有所不同，因此由于受到电池组件100的使用历史的影响，无法精确地计算电池组件100的SOC。
因此，由于电池组件100的使用历史的影响，换言之，由于极化的影响，仅根据充电开始时间点上的OCV_s计算的SOC_s偏向充电侧或放电侧。这样，与处于SOC不会因为极化而偏向充电侧和放电侧的状况（不受使用历史的影响）下的电池组件100的SOC相比，估计精度降低。
上述解释还适用于在充电结束时获取的SOC_e。由于根据在充电结束时获取的OCV_e而计算的SOC_e采用依赖于充电侧使用历史的值，因此SOC_e由于极化的影响而偏向充电侧，并且与处于SOC不会因为极化而偏向充电侧的状况下的电池组件100的SOC相比，估计精度降低。
这样，不是根据电池组件100在充电操作和放电操作连续执行给定时段时的状况掌握的OCV（换言之，根据给定时段中电流值和电压值的整体变化掌握的OCV），而是仅根据电池组件100在指定时间点上（即，在充电开始和充电结束中的每一时间点上）的瞬时状况中的OCV而计算的SOC受到直至每个指定的时间点（充电开始和充电结束）的电池组件100的使用历史的影响。结果，估计精度降低，并且FCC无法像上面的方程1指示的那样被精确计算。
这样，在该实施例中，根据在持续给定时段的充电和放电期间检测到的多个电流值与电压值之间的关系掌握用于计算电池组件100的FCC的SOC，从而抑制或降低电池组件100的使用历史的影响。因此，SOC的估计精度被提高，并且以高精度计算FCC。
图5是示出在车辆行驶时在充电和放电期间电流值变化的一个实例的图。在该实施例中，电池组件100的多个电流值与电压值之间的关系在车辆行驶期间的充电/放电的控制下，在持续给定时段的充电和放电期间的每个检测时段内被检测，从而指定电池组件100的OCV。
如图5所示，在车辆行驶期间的充电/放电控制下，ECU300使用电流传感器202检测电池组件100的电流值，并且使用监测单元200检测电池组件100的电压值。当蓄电系统操作时，电流值和电压值根据电池组件100的充电和/放电发生变化。在此，电流值与电压值之间的关系在给定时段内的多个时间点上被获取，从而I-V点（电流值与电压值之间的关系）像图6所示的那样被绘制出。
在图6中，纵轴指示电压，横轴指示电流。如果在图6所示的坐标系中绘制出指示电流值与电压值之间关系的多个点，则可以计算近似直线L。在这种情况下，近似直线L与纵轴相交处的电压值，换言之，电流值等于0[A]之处的电压值，提供电池组件100的OCV。因此，ECU300可以基于电流传感器202和监测单元200的检测结果计算（估计）电池组件100的OCV。近似直线L例如可通过最小二乘法而被获取。
在该实施例中，根据在持续给定时长的两个监测区域（检测时段1、检测时段2）中的每一者中检测到的多个电流值与电压值之间的关系计算电池组件100的各个OCV。然后，基于这样计算出的OCV，使用OCV-SOC映射指定（计算）用于计算FCC的电池组件100的SOC_s和SOC_e。
这样，如图6所示，电流值分布在充电侧和放电侧，并且根据在持续给定时长的检测时段中检测到的多个电流值和电压值的变化计算出的OCV不太可能或不可能受到极化（由于极化，电流值的变化主要出现在充电侧或放电侧）的影响。因此，对应于这些OCV的电池组件100的各个SOC都具有降低的电池组件100的使用历史的影响，并且可以提高的精度被估计。
在图6的实例中，可从根据在具有给定时长的检测时段1（图5所示的从时刻t1到时刻t2）内绘制的多个电流值和电压值而计算的OCV_s，使用SOC-OCV映射计算电池组件100的SOC_s。进一步地，可从根据检测时段2（图5所示的从时刻t3到时刻t4）内绘制的多个电流值和电压值而计算的OCV_e，使用SOC-OCV映射计算电池组件100的SOC_e，其中检测时段2在检测时段1过去给定时间之后开始。
然后，通过从计算SOC_s的时刻t2（检测时段1结束的时间点，即，与OCV_s对应的多个电流值和电压值的检测结束的时间点）到计算SOC_e的时刻t4（检测时段2结束的时间点，即，与OCV_e对应的多个电流值和电压值的检测结束的时间点）累计电池组件100的充电/放电电流来计算累计电流值。然后可以像上面描述的那样根据方程1计算作为实际测量值的FCC。
图3是示出根据该实施例计算满充电容量（FCC）的过程的流程图。图4是示出计算满充电容量学习值的过程的流程图。
在步骤S101，ECU300在车辆行驶期间的充电/放电控制下，在给定时段内以给定的时间间隔，使用电流传感器202检测电池组件100的电流值，并且使用监测单元200检测电池组件100的电压值。当蓄电系统工作时，ECU300在多个时间点上获取根据电池系统100的充电/放电而变化的电流值和电压值，从而获取检测时段1内的电流值与电压值之间的关系。检测时段1和检测时段2可具有相同的时长，也可具有不同的时长。进一步地，检测时段1和检测时段2中的各个检测时间可根据计算OCV所需检测的电流值和电压值的数量，以及检测时机而被适当地设定。
在步骤S103，ECU300根据在充电和放电期间的检测时段1内的多个时间点上获取的电流值和电压值，通过最小二乘法获取近似直线L，如图6所例示。然后，ECU300计算近似直线L与纵轴（电压值）相交时的电压值（即，近似直线L（y=ax+b）的y截距）作为电池组件100的OCV_s。
在步骤S103中计算OCV_s之前，ECU300在步骤S102判定要计算的OCV_s是否满足特定检测条件或是否满足抑制电池组件100的使用历史影响的条件。如果判定电池组件100的使用历史影响被抑制，则ECU300进行到步骤S103以计算OCV_s。如果判定电池组件100的使用历史影响未被抑制，则ECU300结束计算FCC和满充电容量学习值的处理，而不计算OCV_s。
例如，检测条件可以是在充电和放电期间的给定时段内的多个时间点上获取的电流值和电压值中，电流值的分散是否大于预定阈值。电流值的分散例如可以通过用于获取算术分散的一般方法，根据在检测时段1内检测到的各个电流值而被计算。当电流值的分散较大时，可较为容易地获取图6所示的近似直线L（OCV），当电流值的分散较小时，获取近似直线L的难度增加。
另外，除了电流值的分散之外，还可使用电流值的变化量（最大电流值I_max、最小电流值I_min）作为检测条件。例如，即使电流值的分散较大，平均电流值也接近0，如果多个绘图点集中于具有小范围电流值变化的区域，则很难获取近似直线L；因此，根据近似直线L指定的电池组件100的OCV可能偏离实际电池组件100的OCV。这样，检测条件可以是：在充电和放电期间的检测时段内的多个时间点上检测到的电流值中，最大电流值I_max大于预定阈值，最小电流值I_min小于预定阈值。
在该实施例中，通过使用充电和放电期间的检测时段内的多个电流值的分散、最大电流值I_max和最小电流值I_min确保电池组件100的SOC的估计精度，并且通过电流分散、最大电流值I_max和最小电流值I_min指定用于确定SOC的给定估计精度的基准。当满足OCV_s的检测条件1（计算条件）时，ECU300计算OCV_s，更具体地说，当电流分散大于指定的基准值以确保给定的SOC估计精度时，定义电流值变化量的最大电流值I_max和最小电流值I_min分别足够大和足够小。
尽管电流分散、定义电流变化量的最大电流值I_max和最小电流值I_min都用作确保SOC估计精度的OCV_s的检测条件，但是电流分散和电流变化量中仅有一项可用作OCV_s的检测条件。另外，与电流分散关联的阈值、最大电流值I_max和最小电流值I_min各自的阈值可根据OCV（SOC）的估计精度而被适当地设定，并且可提前被存储在存储器301中。
在步骤S104，ECU300基于计算出的OCV_s，根据SOC-OCV映射计算电池组件100的SOC_s。ECU300在计算电池组件100的SOC_s之后，在步骤S105计算相关系数R1，该相关系数R1用于计算满充电容量学习值的反映系数K。
相关系数R用于评价OCV_s的估计精度，并且基于电流分散和电流变化范围（最大电流值I_max与最小电流值I_min之差）而被确定。图7A示出随着电流变化范围变化的相关系数R的一个实例。如图7A所示，当作为电流变化范围的最大电流值I_max与最小电流值I_min之差较大时，相关系数R采取较大的值。图7B示出电流分散与相关系数R之间的关系的一个实例。如图7B所示，当电流分散较大时，相关系数R采取较大的值。这样，较大的相关系数R表示较高的OCV_s估计精度。
例如，可通过分别计算根据图7A的与电流分散有关的相关系数R和根据图7B的与电流变化范围有关的相关系数R，并且将计算出的相关系数R进行相乘来获取对应于SOC_s的相关系数R1。图7A和图7B所示的各相关系数R采取0到1之间的值，并且相关系数R1也采取0到1之间的值。
在步骤S106，ECU300执行时间测量操作以使用计时器302测量从计算SOC_s的时刻（与OCV_s对应的多个电流值和电压值的检测结束的时间点）起的时长，并开始累计充电/放电电流的操作。
然后，在步骤S107，ECU300在充电和放电期间的下一检测时段2内的多个时间点上检测电流值和电压值，用于计算SOC_e。然后，在步骤S108，ECU300判定是否满足可检测到OCV_e且确保特定的估计精度的检测条件（或条件集）2，如同步骤S102那样。如果满足检测条件2，则ECU300进行到步骤S109，并计算OCV_e。如果不满足检测条件2，则ECU300结束计算FCC和满充电容量学习值的处理，而不计算OCV_e。
步骤S108中使用的检测条件2包括有关从计算SOC_s的时刻起经过的时间是否位于预定时间内的判定，除了步骤S102的检测条件1。即，如果电池组件100的电流值和电压值在检测时段2内被检测到，并且该检测时段2与计算SOC_s的时间相距甚远，则SOC_s与SOC_e彼此严重偏离，而不能精确地计算满充电容量。因此，在该实施例中，从计算SOC_s的时刻起经过的时间位于预定时间内的条件被包括在计算SOC_e的条件内。
在步骤S110，ECU300基于计算出的OCV_e，根据SOC-OCV映射计算电池组件100的SOC_e。ECU300在计算电池组件100的SOC_s之后，在步骤S111计算相关系数R2，该相关系数用于计算满充电容量学习值的反映系数K。与相关系数R1相同，相关系数R2可通过图7A和图7B所示的关系而被获取。
ECU300在步骤S101到步骤S111中计算电池组件100的SOC_s和SOC_e之后，计算FCC。FCC可像上面描述的那样根据方程1进行计算，其中通过从计算SOC_s的时刻到计算SOC_e的时刻累计充电/放电电流值而获取的值被用作累计电流值。计算出的FCC可存储在存储器301中。
ECU300使用计算出的FCC计算满充电容量学习值。计算满充电容量学习值的过程可随同FCC的计算一起执行，也可以独立于FCC的计算而执行。满充电容量学习值像上面描述的那样根据方程2进行计算，并且用于计算满充电容量学习值的反映系数K可以基于产生于对估计精度的评价的相关系数R1、R2而被确定，电池组件100的SOC_s和SOC_e以该估计精度被估计。
该实施例的反映系数K可以采取0到1之间的值，并且被指定使得，当相关系数R较大时，为较大的值。即，在用于计算FCC的分别对应于SOC_s和SOC_e的检测时段1和检测时段2中，当电流分散较大时，该实施例的反映系数K采取较大的值，并且当电流变化范围（通过从最大电流值I_max减去最小电流值I_min而获得的差）较大时，反映系数K采取较大的值。这样，当估计精度（SOC_s、SOC_e（OCV_s、OCV_e）的估计精度）较高时，反映系数K的值被指定为较大值，满充电容量学习值对FCC的反映程度增加，这样满充电容量学习值的计算精度提高。
在该实施例中，反映系数K例如可通过计算分别对应于SOC_s、SOC_e的相关系数R1、R2的乘积（反映系数K=相关系数R1×相关系数R2）而被获取。在步骤S113（如图4所示），ECU300使用相关系数R1、R2计算反映系数K。
在步骤S114（如图4所示），ECU300根据方程2，使用步骤S113中计算的反映系数K、FCC和上一次满充电容量学习值来计算最新的满充电容量学习值。当上一次满充电容量学习值未存储在存储器301中时，即，当满充电容量学习值第一次被计算时，计算出的FCC就像该循环中的满充电容量学习值那样被使用。将这样计算出的满充电容量学习值存储在存储器301中。
根据该实施例，开路电压根据在电池组件100的充电和放电期间的给定时段中检测到的多个电流值与电压值之间的关系而被计算，从而指定具有降低的电池组件100的使用历史影响的电池组件100的SOC，以用于计算满充电容量。因此，用于计算满充电容量（FCC）的SOC可以高精度被计算，并且电池组件100的满充电容量的计算精度（包括满充电容量学习值的计算精度）可以提高。
另外，根据该实施例，在车辆行驶期间的充电/放电控制下，使用电池组件100的SOC计算满充电容量；因此，与在外部充电期间计算满充电容量的情况相比，满充电容量的计算频率和满充电容量学习值的计算频率较高。因此，可以轻松掌握当前的电池组件100的满充电容量学习值。
已知电池组件100（电池单体10）随着时间的推移劣化。当电池组件100（电池单体10）劣化继续时，电池组件100的满充电容量也在降低。例如，当各个电池单体10为锂离子二次电池时，电池组件100的满充电容量在锂析出的劣化状况下降低。但是在该实施例中，以高频率计算满充电容量和满充电容量学习值；因此，可以提早掌握劣化等情况，并且可以在减少满充电容量降低导致的SOC偏离的同时，执行电池组件100的充电/放电控制。
在所示的实施例中，指定车辆行驶期间的充电/放电控制下的电池组件100的SOC，用于计算FCC和满充电容量学习值。但是，本发明例如可应用于在外部充电期间计算FCC和满充电容量学习值。
如上所述，在图8所示的相关技术的实例中，可以绘制在外部充电期间持续给定时长的检测时段内检测到的多个变化的电流值和电压值来计算OCV，并且可以根据电流值和电压值的整体变化掌握SOC。这样，与根据在充电之前和之后的瞬时时间点上的OCV计算出的SOC相比，电池组件100的SOC具有较高的计算精度，并且电池组件100的满充电容量的计算精度可被提高。
本发明可以类似地应用于其中根据在放电期间持续给定时长的检测时段内的变化的电流值和电压值计算OCV的情况。例如，当车辆休息（停止）而蓄电系统在工作（准备接通）时，可以应用计算FCC和满充电容量学习值的方法。
这样，根据该实施例的计算满充电容量的方法可应用于计算满充电容量，其方式是：根据充电或放电期间的给定时段中的电流值和电压值之间的关系，或者充电和放电期间的给定时段中的电流值和电压值之间的关系计算OCV，以及指定电池组件100的SOC。

Claims (6)

1.一种安装在车辆上的蓄电系统，其特征在于包括：
蓄电装置(100)，其被配置为被充电和放电；
控制器(300)，其被配置为计算所述蓄电装置(100)的满充电容量，其中
所述控制器(300)被配置为根据在所述蓄电装置(100)的充电和放电期间的预定时段内检测到的多个电流值与多个电压值之间的关系，计算所述蓄电装置(100)的开路电压，
根据所述蓄电装置(100)的SOC与开路电压之间的对应关系，指定对应于所计算出的开路电压的SOC，并且
基于所述SOC和累计值计算所述蓄电装置(100)的满充电容量，所述SOC相对于充电和放电期间的第一时段和第二时段中的每一时段而被指定，并且所述累计值是从所述第一时段到所述第二时段所述蓄电装置(100)的充电和放电电流的累计值，其中
所述控制器(300)被配置为通过在每次所述满充电容量被计算时进行学习，来计算满充电容量学习值，以及
所述控制器(300)被配置为通过利用上一次计算出的满充电容量学习值反映所计算出的满充电容量，计算新的满充电容量学习值，并被配置为基于所述多个电流值的分散和所述电流值的变化范围，改变所述新的满充电容量学习值所反映的所计算出的满充电容量的反映量，所述多个电流值的分散在所述第一时段和所述第二时段内被检测，并且所述电流值的变化范围基于最大电流值和最小电流值。
2.根据权利要求1的蓄电系统，其特征在于，
所述控制器(300)被配置为在所述第一时段或所述第二时段内检测到的所述多个电流值的分散、最大电流值和最小电流值满足相应条件时，计算所述满充电容量，在所述相应条件中，每个相应的基准值根据所述SOC的给定的估计精度而被判定。
3.根据权利要求1或2的蓄电系统，其特征在于，
所述控制器(300)被配置为基于从所述第一时段结束时到所述第二时段结束时所述蓄电装置(100)的充电和放电电流计算所述累计值。
4.根据权利要求1或2的蓄电系统，其特征在于，
所述控制器(300)被配置为在所述第一时段与所述第二时段之间的经过时间处于预定时间段内时，计算所述满充电容量。
5.根据权利要求1或2的蓄电系统，其特征在于，
所述控制器(300)被配置为在车辆行驶时在所述蓄电装置(100)的充电或放电操作期间，通过在用于计算所述满充电容量的所述预定时段内检测多个电流值与多个电压值之间的关系，计算所述开路电压。
6.一种用于计算安装在车辆上的蓄电装置的满充电容量的方法，其特征在于包括：
在所述蓄电装置(100)的充电和放电期间的第一时段和第二时段中的每一时段内检测多个电流值与多个电压值之间的关系；
根据所述电流值与所述电压值之间的关系，计算所述第一时段和所述第二时段中的每一时段内的所述蓄电装置(100)的开路电压；
根据所述蓄电装置(100)的SOC与所述开路电压之间的对应关系，指定对应于所计算出的开路电压的SOC；以及
基于所述SOC和累计值计算所述满充电容量，所述SOC是相对于所述第一时段和所述第二时段中的每一时段而被指定的，并且所述累计值是从所述第一时段到所述第二时段所述蓄电装置(100)的充电和放电电流的累计值，其中
通过在每次所述满充电容量被计算时进行学习，来计算满充电容量学习值，以及
通过利用上一次计算出的满充电容量学习值反映所计算出的满充电容量，计算新的满充电容量学习值，并基于所述多个电流值的分散和所述电流值的变化范围，改变所述新的满充电容量学习值所反映的所计算出的满充电容量的反映量，所述多个电流值的分散在所述第一时段和所述第二时段内被检测，并且所述电流值的变化范围基于最大电流值和最小电流值。
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