CN106662620B - 电池状态探测装置、二次电池系统、存储介质、电池状态探测方法 - Google Patents
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Abstract
一种电池状态探测装置,其是探测电池的状态的装置,具备:第一容许电流运算部,其求出基于通过电压探测部探测出的电池的电压的电池的第一容许电流;第二容许电流运算部,其不利用电池的电压而求出电池的第二容许电流;以及容许电流确定部,其根据第一容许电流和第二容许电流中的至少一方,确定与电池的状态相应的电池的容许电流。
Description
技术领域
本发明涉及电池状态探测装置、二次电池系统、存储介质和电池状态探测方法。
背景技术
在作为蓄电单元而使用二次电池的电源装置、分散型电力储存装置、电动汽车等的二次电池系统中,一般来说,搭载有管理电池的状态的电池控制电路。作为用于该电池控制电路管理电池的状态的指标的代表性的例子,有充电状态(SOC:State Of Charge)、劣化状态(SOH:State Of Health)、容许电流、容许功率等。SOC表示电池被充电至多大程度(在电池中残留有多大程度的能够放电的电荷量),SOH表示电池从初始状态起劣化了多大程度。容许电流是电池能够进行充放电的电流的最大值,容许功率是对容许电流乘以电池电压而得到的值。
在电池的容许电流中,存在表示充电时的容许电流的容许充电电流和表示放电时的容许电流的容许放电电流。在SOC高的情况下,容许充电电流变小,容许放电电流变大。相反地,在SOC低的情况下,容许充电电流变大,容许放电电流变小。如果电池控制电路能够正确地探测这些容许电流,则各种二次电池系统能够最大限度地有效利用电池的充放电性能。因此,确立高精度的容许电流探测方法极为重要。
作为与容许电流的探测有关的技术,提出了专利文献1所记载的电池的可充放电电力推测方法。即:检测在电池中流过的充放电电流的电流值,基于根据该充放电电流的电流值计算出的电流累计容量来求出电池的开路电压,根据得到的电流值和开路电压,推测从电池的充放电变化点起的规定时间内的可充放电电力。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第5040733号
发明内容
发明要解决的技术问题
为了探测电池的容许充电电流和容许放电电流,需要分别掌握充电时和放电时的电池的内部电阻。根据充放电的持续时间、充放电历史等,电池的内部电阻的值实时地变化。因此,为了高精度地探测容许充电电流和容许放电电流,期望分别实时地求出充电时的内部电阻的值和放电时的内部电阻的值。此处,充电时的内部电阻利用充电时的电池电压的探测结果来求出,放电时的内部电阻利用放电时的电池电压的探测结果来求出。然而,在电池中无法同时进行充电和放电,所以无法实时地求出充电时的内部电阻的值和放电时的内部电阻的值这两者。根据这样的理由,通过以往的方法难以高精度地探测电池的容许电流。
解决技术问题的技术手段
本发明的一种方式涉及一种电池状态探测装置,其是探测电池的状态的装置,具备:第一容许电流运算部,其求出基于所述电池的电压的所述电池的第一容许电流,所述电池的电压通过电压探测部探测出;第二容许电流运算部,其不利用所述电池的电压而求出所述电池的第二容许电流;以及容许电流确定部,其根据所述第一容许电流和所述第二容许电流中的至少一方,确定与所述电池的状态相应的所述电池的容许电流。
本发明的一种方式涉及一种二次电池系统,具备:上述的电池状态探测装置;以及二次电池,其通过所述电压探测部而被探测电压,基于通过所述容许电流确定部确定的容许电流来进行充放电。
本发明的一种方式涉及一种程序产品,是通过与电池连接的电池状态探测装置内的计算机来执行的程序产品,使所述计算机作为以下部件而发挥功能:第一容许电流运算部,其求出基于所述电池的电压探测结果的所述电池的第一容许电流;第二容许电流运算部,其不利用所述电池的电压探测结果而求出所述电池的第二容许电流;以及容许电流确定部,其根据所述第一容许电流和所述第二容许电流中的至少一方,确定与所述电池的状态相应的所述电池的容许电流。
本发明的一种方式涉及一种电池状态探测方法,其是探测电池的状态的方法,探测所述电池的电压,求出基于所述电池的电压探测结果的所述电池的第一容许电流,不利用所述电池的电压探测结果而求出所述电池的第二容许电流,根据所述第一容许电流和所述第二容许电流中的至少一方,确定与所述电池的状态相应的所述电池的容许电流。
发明效果
根据本发明,能够高精度地探测电池的容许电流。
附图说明
图1是示出本发明的第1实施方式的电池系统及其外围的结构的图。
图2是示出单电池控制部的电路结构的图。
图3是表示在本发明的第1实施方式中电池组控制部所进行的处理内容的框图。
图4是示出单电池的等价电路的电路图。
图5是示出在存储部中储存的SOC表格的例子的图。
图6是示出容许充电电流和容许放电电流的关系的线图。
图7是本发明的第1实施方式中的容许电流运算部的框图。
图8是由内部电阻探测部实施的内部电阻值的运算方法的说明图。
图9是示出在存储部中储存的电阻特性表格的例子的图。
图10是第一容许电流运算部所进行的运算处理的框图。
图11是第二容许电流运算部所进行的运算处理的框图。
图12是示出在本发明的第1实施方式中容许充电电流确定部和容许放电电流确定部分别进行的运算处理的框图的一个例子的图。
图13是示出在本发明的第1实施方式中从容许电流运算部最终输出的容许电流的情形的图。
图14是本发明的第1实施方式中的容许电流运算部的框图。
图15是第一容许电流运算部所进行的运算处理的框图。
图16是第二容许电流运算部所进行的运算处理的框图。
图17是示出在本发明的第2实施方式中容许充电电流确定部和容许放电电流确定部分别进行的运算处理的框图的一个例子的图。
图18是示出在本发明的第2实施方式中从容许电流运算部最终输出的容许电流的情形的图。
图19是示出在不进行本发明的第4实施方式中的校正而第二容许电流运算部的运算精度降低了的情况下从容许电流运算部最终输出的容许电流的情形的图。
图20是本发明的第4实施方式中的容许电流运算部的框图的一个例子。
图21是本发明的第4实施方式中的容许电流运算部的框图的另一个例子。
图22是示出在本发明的第4实施方式中从容许电流运算部最终输出的容许电流的情形的图。
图23是表示在本发明的第5实施方式中电池组控制部所进行的处理内容的框图。
图24是本发明的第6实施方式中的容许电流运算部的框图。
图25是本发明的第7实施方式中的容许电流运算部的框图。
图26是示出对电池组控制部提供程序的情形的图。
具体实施方式
以下,根据附图,说明本发明的实施方式。在以下的各实施方式中,以将本发明应用于构成插电式混合动力汽车(PHEV)的电源的电池系统的情况为例来进行说明。
另外,在以下的各实施方式中,采用锂离子电池,将单电池串联连接而构成电池组,但既可以将并联连接单电池而成的部件串联连接来构成电池组,也可以将串联连接了的单电池并联连接来构成电池组。
<第1实施方式>
图1是示出本发明的第1实施方式的电池系统100及其外围的结构的图。电池系统100经由继电器300a和300b而与逆变器400连接,经由继电器300c和300d而与充电器420连接。电池系统100具备电池组110、单电池管理部120、电流探测部130、电压探测部140、电池组控制部150、存储部180。
电池组110由多个单电池111构成。单电池管理部120监视单电池111的状态。电流探测部130探测在电池系统100中流过的电流。电压探测部140探测电池组110的总电压。电池组控制部150探测电池组110的状态,也进行状态的管理等。
电池组控制部150在电池系统100中,作为探测电池组110的状态的电池状态探测装置而发挥功能。该电池组控制部150接收单电池管理部120发送的各单电池111的电池电压、温度、电流探测部130发送的在电池系统100中流过的电流值、电压探测部140发送的电池组110的总电压值。电池组控制部150基于所接收的这些信息,探测电池组110的状态。将由电池组控制部150实施的状态探测的结果发送到单电池管理部120、车辆控制部200。
电池组110通过将能够进行电能的蓄积和放出(直流电力的充放电)的多个单电池111串联电连接而构成。构成电池组110的单电池111在实施状态的管理、控制这方面,按规定的单位数被进行分组。将被分组了的单电池111串联电连接,构成单电池群112a、112b。构成单电池群112的单电池111的个数既可以在所有的单电池群112中数量相同,也可以针对每个单电池群112而单电池111的个数不同。
单电池管理部120监视构成电池组110的单电池111的状态。单电池管理部120具备针对每个单电池群112而设置的单电池控制部121。在图1中,与单电池群112a和112b对应地,设置有单电池控制部121a和121b。单电池控制部121对构成单电池群112的单电池111的状态进行监视和控制。
在本实施方式中,为了简化说明,将4个单电池111串联电连接而构成单电池群112a和112b,将单电池群112a和112b进一步地串联电连接而做成具备合计8个单电池111的电池组110。
电池组控制部150和单电池管理部120经由以光耦合器为代表的绝缘元件170和信号通信单元160而发送接收信号。
说明电池组控制部150与构成单电池管理部120的单电池控制部121a和121b之间的通信单元。单电池控制部121a和121b依照各自监视的单电池群112a和112b的电位从高到低的顺序进行串联连接。电池组控制部150发送到单电池管理部120的信号经由绝缘元件170和信号通信单元160而输入到单电池控制部121a。单电池控制部121a的输出经由信号通信单元160而输入到单电池控制部121b,最下位的单电池控制部121b的输出经由绝缘元件170和信号通信单元160而传送到电池组控制部150。在本实施方式1中,在单电池控制部121a与单电池控制部121b之间不介有绝缘元件170,但也能够经由绝缘元件170发送接收信号。
存储部180储存电池组110、单电池111、单电池群112的内部电阻特性、完全充电时的容量、极化电压、劣化特性、个体差异信息、SOC与开路电压(OCV:Open Circuit Voltage)的对应关系等信息。进而,关于单电池管理部120、单电池控制部121、电池组控制部150等的特性信息,也能够预先存储。即使电池系统100、电池组控制部150等的动作停止,也保持有在存储部180中存储的各种信息。
电池组控制部150利用从单电池管理部120、电流探测部130、电压探测部140、车辆控制部200分别接收的信息、后述的SOC表格501、电阻特性表格901等,执行用于探测1个以上的单电池111的SOC、SOH、容许充电/放电电流、功率等的运算。然后,根据运算结果,对单电池管理部120、车辆控制部200输出信息。
车辆控制部200利用电池组控制部150发送的信息,控制经由继电器300a和300b而与电池系统100连接的逆变器400。并且,控制经由继电器300c和300d而与电池系统100连接的充电器420。在车辆行驶过程中,电池系统100与逆变器400连接,利用电池组110积蓄的能量来驱动电动发电机410。在充电时,电池系统100与充电器420连接,通过来自家庭用的电源或者充电桩的电力供给而被充电。
充电器420在利用以家庭电源或者充电桩为代表的外部的电源来对电池组110进行充电时使用。在本实施方式1中,充电器420做成根据来自车辆控制部200的指令来控制充电电压、充电电流等的结构,但也可以根据来自电池组控制部150的指令来实施控制。另外,充电器420根据车辆的结构、充电器420的性能、使用目的、外部的电源的设置条件等,既可以设置在车辆内部,也能够设置在车辆的外部。
在搭载有电池系统100的车辆系统启动而行驶的情况下,在车辆控制部200的管理之下,电池系统100与逆变器400连接,利用电池组110积蓄的能量来驱动电动发电机410。在再生时,通过电动发电机410的发电电力对电池组110进行充电。在将具备电池系统100的车辆与以家庭用电源或者充电桩为代表的外部的电源连接时,根据车辆控制部200发出的信息,将电池系统100与充电器420连接,对电池组110进行充电直至达到规定的条件为止。通过充电而积蓄在电池组110中的能量在下次车辆行驶时使用,或者还用于使车辆内外的电装等进行动作。进而,根据需要,有时也向以家庭用的电源为代表的外部电源放出。
图2是示出单电池控制部121的电路结构的图。单电池控制部121具备电压检测电路122、控制电路123、信号输入输出电路124、温度探测部125。电压检测电路122测定各单电池111的端子间电压。控制电路123从电压检测电路122和温度探测部125接收测定结果,经由信号输入输出电路124而发送到电池组控制部150。此外,关于一般安装于单电池控制部121的、使伴随着自放电、消耗电流偏差等而产生的单电池111间的电压、SOC偏差均衡化的电路结构,判断为是公知的电路结构而省略记载。
图2中的单电池控制部121具备的温度探测部125具有测定单电池群112的温度的功能。温度探测部125针对单电池群112整体而测定1个温度,作为构成单电池群112的单电池111的温度代表值而处理该温度。温度探测部125测定出的温度在用于探测单电池111、单电池群112或者电池组110的状态的各种运算中使用。在图2中,由于以此为前提,所以在单电池控制部121中设置有1个温度探测部125。也能够针对每个单电池111设置温度探测部125来针对每个单电池111测定温度,根据每个单电池111的温度来执行各种运算,但在该情况下,温度探测部125的数量变多,相应地单电池控制部121的结构变得复杂。
在图2中简单地示出温度探测部125。实际上,对温度测定对象设置温度传感器,所设置的温度传感器将温度信息作为电压而输出。将测定温度的结果经由控制电路123发送到信号输入输出电路124,信号输入输出电路124将测定结果输出到单电池控制部121之外。将实现该一系列的流程的功能作为温度探测部125安装到单电池控制部121,在温度信息(电压)的测定中也能够使用电压检测电路122。
以下,说明电池组控制部150所进行的各种运算。电池组控制部150通过微型计算机等来实现,通过执行各种程序,能够进行以下说明的各种处理、运算。
图3是表示在本发明的第1实施方式中电池组控制部150所进行的处理内容的框图。电池组控制部150在功能上具有充电状态运算部301和容许电流运算部302。充电状态运算部301利用电压、电流、温度来求出SOC。容许电流运算部302利用电压、电流、温度以及充电状态运算部301求出的SOC,求出容许充电电流(Imax_chg)和容许放电电流(Imax_dis)。Imax_chg表示充电时的电池组110的容许电流、即在对电池组110进行充电时能够流过的最大电流。Imax_dis表示放电时的电池组110的容许电流、即在对电池组110进行放电时能够流过的最大电流。
充电状态运算部301根据将电压探测部140计测出的电池组110的端子间电压除以单电池111的串联数量而得到的电压、电流探测部130计测出的电流I以及温度探测部125计测出的温度T,推测电池组110的SOC。以下,作为充电状态运算部301所进行的用于SOC推测的处理内容的一个例子,说明基于电压的SOC的推测处理。
图4是示出单电池111的等价电路的电路图。在图4中,单电池111由电压源401、直流电阻402、极化电阻403和电容分量404构成。将极化电阻403和电容分量404并联连接,并将该并联连接对、电压源401与直流电阻402串联连接。
如果将直流电阻402的电阻值表示为Ro,将与极化电阻403和电容分量404的并联连接对的电压相当的极化电压表示为Vp,则对单电池111施加电流I时的单电池111的端子间电压(CCV:Closed Circuit Voltage,闭路电压)由以下的式(1)表示。在式(1)中,OCV是电压源401的两端电压。该OCV相当于未流过充放电电流时并且该电压在时间上恒定时的单电池111的端子间电压。
CCV=OCV+I×Ro+Vp (1)
OCV在SOC(充电状态)的运算中使用,但在对单电池111进行充放电的状况下,不可能直接测定OCV。因此,通过将式(1)变形而得到的以下的式(2),从CCV减去IR压降和极化电压Vp,从而计算出OCV。
OCV=CCV-I×Ro-Vp (2)
直流电阻402的电阻值Ro和极化电压Vp能够根据从单电池111提取的特性信息来确定。单电池111的特性信息通过对单电池111进行充放电而被作为以实验方式掌握到的值预先储存在存储部180中。此外,如果使在确定直流电阻402的电阻值Ro、极化电压Vp时使用的特性信息根据单电池111的SOC、温度、电流等而改变,则能够得到高精度的OCV。另外,端子间电压CCV设为利用将电压探测部140的计测结果除以单电池111的串联数量而得到的电压,电流I根据电流探测部130的计测结果得到。
图5是示出存储部180中储存的SOC表格501的例子的图。SOC表格501是记述有单电池111的OCV和与单电池111的SOC的对应关系的数据表格。数据形式是任意的,但此处为了方便说明,以图表形式示出。此外,在本实施方式中使用数据表格,但也能够通过利用数式等来表现OCV与SOC的对应关系。只要是能够从OCV向SOC或者从SOC向OCV变换的方法,则也可以利用其他方法。当通过式(2)计算出OCV后,通过利用该SOC表格501,能够推测单电池111的SOC。
接下来,作为充电状态运算部301所进行的用于SOC推测的处理内容的另一个例子,说明基于电流的SOC的推测处理。充电状态运算部301也能够通过以下的式(3)进行单电池111的SOC推测。在式(3)中,SOC0表示单电池111的充放电前的初始SOC的值,电流I表示电流探测部130的计测值。另外,Qmax表示单电池111的完全充电时的容量,它通过对单电池111或者电池组110进行充放电而被作为以实验方式掌握到的值预先储存在存储部180中。
SOCi=SOC0+100×∫Idt/Qmax (3)
充电状态运算部301可以利用式(2)、式(3)中的任一个来进行SOC检测。
以下,说明图3中的容许电流运算部302。容许电流运算部302具有根据将电压探测部140计测出的电池组110的端子间电压除以单电池111的串联数量而得到的电压、电流探测部130计测出的电流、温度探测部125计测出的温度以及充电状态运算部301求出的SOC来求出电池组110(单电池111)的容许电流的功能。容许电流是电池组110(单电池111)能够进行充放电的电流的最大值,被分类为充电时的容许充电电流和放电时的容许放电电流。
图6是示出容许充电电流和容许放电电流的关系的线图。如图6所示,在单电池111的SOC高的情况下,容许放电电流变大,容许充电电流变小。与此相反地,在单电池111的SOC低的情况下,容许放电电流变小,容许充电电流变大。将由容许电流运算部302求出的容许电流与由充电状态运算部301求出的SOC一起,发送到设置于外部的控制器(在本实施例中,车辆控制部200)。接收到它的外部的控制器在容许电流的范围内进行电池组110的充放电。
在图7中,示出本发明的第1实施方式中的容许电流运算部302的框图。容许电流运算部302具备内部电阻探测部701、电池状态预测部702、第一容许电流运算部703、第二容许电流运算部704、容许充电电流确定部705和容许放电电流确定部706。在图1的电池系统100中,通过在使用微型计算机等来构成的电池组控制部150中执行规定的程序,能够使该电池组控制部150作为图7所示的各部而发挥功能。
内部电阻探测部701利用通过图3的充电状态运算部301推测出的SOC、通过电压探测部140计测出的电压以及通过电流探测部130计测出的电流,运算电池组110的当前的内部电阻值。具体地说,利用以下的式(4)、(5),将根据电压探测部140的计测值如上所述地得到的充放电过程中的CCV与根据SOC得到的OCV之差除以由电流探测部130计测出的电流I,从而能够运算电池组110的当前的内部电阻值。此外,在式(4)中,OCV_SOC表示通过图5所示的SOC表格501而根据SOC的推测结果得到的OCV的值。
VDdet=CCV-OCV_SOC(4)
Rdet=VDdet/I(5)
图8是由内部电阻探测部701实施的内部电阻值的运算方法的说明图。在图8中,线图801、802分别示出对电池组110进行放电时的随着时间经过的CCV和OCV的变动的情形。如图8所示,当开始电池组110的放电时,OCV随着时间经过而缓缓减少,另一方面,CCV在放电开始时急剧降低,其后缓缓减少。当停止电池组110的放电时,CCV急剧上升,其后,在经过一定时间后与OCV一致。内部电阻探测部701根据式(4)计算图8所示的放电过程中的OCV与CCV的差分VDdet,通过式(5)将该VDdet除以电流I,从而运算内部电阻值Rdet。
此外,由内部电阻探测部701实施的内部电阻值的运算仅在由电流探测部130得到的电流计测值为规定的阈值以上的情况下执行。在探测到阈值以上的充电电流的情况下,内部电阻探测部701将由式(4)、(5)得到的Rdet的值代入到表示充电时的内部电阻值的Rdet_chg中,并且将用于表示能否探测出电池组110的充电时的内部电阻值的充电标志Rflag_chg设置为‘1’。另一方面,将规定的无效值、预先确定的内部电阻值代入到表示放电时的内部电阻值的Rdet_dis中,将用于表示能否探测出电池组110的放电时的内部电阻值的放电标志Rflag_dis设置为‘0’。
相反地,在探测到阈值以上的放电电流的情况下,内部电阻探测部701将由式(4)、(5)得到的Rdet的值代入到Rdet_dis中,将Rflag_dis设置为‘1’。另一方面,将规定的无效值、预先确定的内部电阻值代入到Rdet_chg中,将Rflag_chg设置为‘0’。
此外,在探测到低于阈值的电流的情况下,内部电阻探测部701关于充电时的内部电阻值Rdet_chg和放电时的内部电阻值Rdet_dis中的任一方,都无法进行运算。在该情况下,内部电阻探测部701将规定的无效值、预先确定的内部电阻值分别代入到Rdet_chg和Rdet_dis中,将Rflag_chg和Rflag_dis这两者设置为‘0’。
上述内部电阻探测部701利用的电压是将电压探测部140计测出的电池组110的端子间电压除以单电池111的串联数量而得到的电压。因此,通过上述运算而得到的内部电阻值是构成电池组110的各单电池111的平均内部电阻值。以下,利用该内部电阻值来求出容许电流,但需要将所处理的电压预先设为单电池111相当的值。
接下来,说明电池状态预测部702。电池状态预测部702具有不利用电压探测部140测定出的电压(CCV)而预测电池组110的状态的功能。该电池状态预测部702将表示当前的电池组110的充电时的内部电阻预测值的Rpred_chg以及表示放电时的内部电阻预测值的Rpred_dis作为表示电池状态的预测结果的电池特性信息而输出。
在电池状态预测部702中,Rpred_chg和Rpred_dis能够根据通过图3的充电状态运算部301推测出的SOC、从图2的温度探测部125接收的温度来推测。这能够通过以下操作来实现:通过对电池组110或者单电池111预先进行充放电试验来提取电阻特性,将其结果作为与SOC和温度等相应的电阻特性表格存储到存储部180。
图9是示出在存储部180中储存的电阻特性表格901、902和903的例子的图。它们是记述有电池组110的内部电阻与电池组110的SOC的对应关系的数据表格,电阻特性表格901表示高温时的特性,电阻特性表格902表示常温时的特性,电阻特性表格903表示低温时的特性。数据形式是任意的,但此处为了方便说明,以图表形式示出。此外,在本实施方式中利用与温度相应的3种数据表格,但也能够通过利用数式等来表现内部电阻与SOC和温度的对应关系。
电池状态预测部702利用上述电阻特性表格,根据通过图3的充电状态运算部301推测出的SOC、从图2的温度探测部125接收的温度来推测Rpred_chg和Rpred_dis。此外,该内部电阻的预测方法是一个例子,也能够通过如下方法来预测内部电阻。即,在对电池进行充电的情况下,通过式(6)求出充电侧的压降预测值(VDpred),在对电池进行放电的情况下,通过式(6)求出放电侧的压降预测值(VDpred)。此处,I是当前的充放电电流,ROpred是具有与SOC、温度等相应的值的直流电阻402的电阻特性表格值,VPpred是通过计算来预测将极化电阻403和电容分量404并联连接而产生的极化电压而得到的结果。如果预先对电池组110或者单电池111进行充放电试验而预先提取极化电阻403的特性和电容分量404的特性(或者将极化电阻403与电容分量404相乘而得到的时间常数的特性),计算将极化电阻403与电容分量404并联连接了的情况下的时刻变化的电压,则能够实现极化电压的预测。如果如式(5)那样将所求出的VDpred除以当前的充放电电流I,则在充电时能够以与内部电阻探测部701相近的形式求出Rpred_chg、在放电时能够以与内部电阻探测部701相近的形式求出Rpred_dis。此外,不利用式(5)、(6)而利用在图9中说明的电阻特性表格来推测充电时的Rpred_dis、放电时的Rpred_chg。进而,在充电和放电均探测不到的情况下,在充电侧和放电侧都利用在图9中说明的电阻特性表格。
VDpred=I×ROpred+VPpred(6)
如以上说明的那样,内部电阻探测部701根据电压探测部140探测出的电池组110的电压,探测电池组110的内部电阻值。为了探测内部电阻值,需要利用电池组110的电压探测结果。因此,在内部电阻探测部701中,存在无法同时运算充电时的内部电阻值Rdet_chg和放电时的内部电阻值Rdet_dis这两者这样的制约。即,如上所述,关于Rdet_chg,仅在流到电池组110的充电电流超过阈值的充电时能够进行运算。另外,关于Rdet_dis,仅在来自电池组110的放电电流超过阈值的放电时能够进行运算。
另一方面,电池状态预测部702不利用电压探测部140探测出的电池组110的电压而利用事先存储的电池组110的特性信息,推测电池组110的内部电阻值。因此,无论电池组110的充放电状态如何,都能够始终预测表示充电时的内部电阻值的Rpred_chg和表示放电时的内部电阻值的Rpred_dis。但是,在事先提取出的电池组110的特性与当前的电池组110的特性不一致的情况下,在来自电池状态预测部702的输出中包含与该差相应的量的误差。
接下来,说明第一容许电流运算部703和第二容许电流运算部704。第一容许电流运算部703求出基于通过电压探测部140探测出的电池组110的电压的容许电流。具体地说,利用基于电压探测部140的电压计测结果而由内部电阻探测部701探测出的充电侧的内部电阻值Rdet_chg和放电侧的内部电阻值Rdet_dis、根据由图3的充电状态运算部301推测出的SOC得到的OCV的值即OCV_SOC以及根据电池组110的特性确定的上限电压Vmax和下限电压Vmin,通过以下的式(7)、(8),分别运算容许充电电流Imax_chg1和容许放电电流Imax_dis1。
Imax_chg1=(Vmax-OCV_SOC)/Rdet_chg (7)
Imax_dis1=(Vmin-OCV_SOC)/Rdet_dis (8)
图10是第一容许电流运算部703所进行的运算处理的框图。在图10中,第一容许电流运算部703通过与式(7)的运算对应的第一充电电流运算部1001以及与式(8)的运算对应的第一放电电流运算部1002而构成。第一充电电流运算部1001利用从内部电阻探测部701输入的充电侧的内部电阻值Rdet_chg以及从充电状态运算部301输入的SOC,通过式(7),运算容许充电电流Imax_chg1并输出。第一放电电流运算部1002利用从内部电阻探测部701输入的放电侧的内部电阻值Rdet_dis以及从充电状态运算部301输入的SOC,通过式(8),运算容许放电电流Imax_dis1并输出。
如上所述,内部电阻探测部701仅在充电时能够运算Rdet_chg,仅在放电时能够运算Rdet_dis。因此,第一容许电流运算部703也存在仅在充电时能够运算Imax_chg1、仅在放电时能够运算Imax_dis1这样的制约。
第一容许电流运算部703利用电压探测部140的电压探测结果,运算容许充电电流Imax_chg1和容许放电电流Imax_dis1。另一方面,第二容许电流运算部704不利用通过电压探测部140探测出的电池组110的电压而求出电池组110的容许电流。具体地说,不利用电压探测部140的电压计测结果,而使用由电池状态预测部702预测出的充电侧的内部电阻预测值Rpred_chg、放电侧的内部电阻预测值Rpred_dis、根据由图3的充电状态运算部301推测出的SOC得到的OCV的值即OCV_SOC以及根据电池组110的特性确定的上限电压Vmax和下限电压Vmin,通过以下的式(9)、(10),分别运算容许充电电流Imax_chg2和容许放电电流Imax_dis2。
Imax_chg2=(Vmax-OCV_SOC)/Rpred_chg (9)
Imax_dis2=(Vmin-OCV_SOC)/Rpred_dis (10)
图11是第二容许电流运算部704所进行的运算处理的框图。在图11中,第二容许电流运算部704由与式(9)的运算对应的第二充电电流运算部1101以及与式(10)的运算对应的第二放电电流运算部1102构成。第二充电电流运算部1101利用从电池状态预测部702输入的充电侧的内部电阻值Rpred_chg以及从充电状态运算部301输入的SOC,通过式(9),运算容许充电电流Imax_chg2并输出。第二放电电流运算部1102利用从电池状态预测部702输入的放电侧的内部电阻值Rpred_dis以及从充电状态运算部301输入的SOC,通过式(10),运算容许放电电流Imax_dis2并输出。
如上所述,电池状态预测部702无论电池组110的充放电状态如何,都始终能够运算Rpred_chg和Rpred_dis。因此,第二容许电流运算部704也是无论电池组110的充放电状态如何,都始终能够运算容许充电电流Imax_chg2和容许放电电流Imax_dis2。但是,在来自电池状态预测部702的输出中,如上所述,在事先提取出的电池组110的特性与当前的电池组110的特性不一致的情况下,有可能包含与该差相应的量的误差。因此,在从第二容许电流运算部704输出的Imax_chg2和Imax_dis2中,也有可能包含上述误差相当量的容许电流误差。
如以上说明的那样,第一容许电流运算部703能够运算容许电流,但存在限于在电池组110的充放电过程中这样的运算条件的制约,另一方面,第二容许电流运算部704没有这样的运算条件的制约。但是,当在事先提取出的电池特性与当前的电池特性之间产生差异的情况下,在由第二容许电流运算部704运算的容许电流中会产生误差。因此,在本实施方式中,容许电流运算部302在满足能够由第一容许电流运算部703运算容许电流的条件时,即在电池组110的充放电电流为规定的阈值以上时,将来自第一容许电流运算部703的输出确定为最终的电池组110的容许电流。另一方面,在不满足能够由第一容许电流运算部703运算容许电流的条件时,即在电池组110的充放电电流低于阈值时,将来自第二容许电流运算部704的输出确定为最终的电池组110的容许电流。为了实现这样的处理,容许电流运算部302具备容许充电电流确定部705和容许放电电流确定部706。
容许充电电流确定部705根据通过第一容许电流运算部703运算出的容许充电电流Imax_chg1以及通过第二容许电流运算部704运算出的容许充电电流Imax_chg2,确定最终的容许充电电流Imax_chg并输出。具体地说,根据从内部电阻探测部701输出的充电标志Rflag_chg的值,选择容许充电电流Imax_chg1或者容许充电电流Imax_chg2中的某一方来作为容许充电电流Imax_chg而输出。
容许放电电流确定部706根据通过第一容许电流运算部703运算出的容许放电电流Imax_dis1以及通过第二容许电流运算部704运算出的容许放电电流Imax_dis2,确定最终的容许放电电流Imax_dis并输出。具体地说,根据从内部电阻探测部701输出的放电标志Rflag_dis的值,选择容许放电电流Imax_dis1或者容许放电电流Imax_dis2中的某一方来作为容许放电电流Imax_dis而输出。
图12是示出在本发明的第1实施方式中容许充电电流确定部705和容许放电电流确定部706分别进行的运算处理的框图的一个例子的图。在图12中,在充电标志Rflag_chg是‘1’的情况下,利用开关来实现的容许充电电流确定部705选择从第一容许电流运算部703输出的容许充电电流Imax_chg1,在充电标志Rflag_chg是‘0’的情况下,利用开关来实现的容许充电电流确定部705选择从第二容许电流运算部704输出的容许充电电流Imax_chg2。同样地,在放电标志Rflag_dis是‘1’的情况下,利用开关来实现的容许放电电流确定部706选择从第一容许电流运算部703输出的容许放电电流Imax_dis1,在放电标志Rflag_dis是‘0’的情况下,利用开关来实现的容许放电电流确定部706选择从第二容许电流运算部704输出的容许放电电流Imax_dis2。
图13是示出在本发明的第1实施方式中从容许电流运算部302最终输出的容许电流的情形的图。此处为了简化说明,使充放电电流如图所示地按一定周期的正弦波状地变化,将电流值为正的情况定义为充电,将负的情况定义为放电。另外,在电流的方向变成充电方向的情况下,立即将Rflag_chg设置为‘1’,在变成放电方向的情况下,立即将Rflag_dis设置为‘1’。
在充放电电流往充电方向流过的情况下,内部电阻探测部701能够求出充电侧的内部电阻值Rdet_chg,第一容许电流运算部703能够利用它来求出容许充电电流Imax_chg1。另一方面,由电池状态预测部702预测的充电侧的内部电阻值Rpred_chg是根据事先存储的电池特性推测出的,所以利用它而由第二容许电流运算部704运算的容许充电电流Imax_chg2与Imax_chg1相比误差较大。因此,在充放电电流的方向变成充电方向的情况下,容许充电电流确定部705将来自第一容许电流运算部703的Imax_chg1确定为最终的容许充电电流来作为容许充电电流Imax_chg而输出。
另外,在该情况下,内部电阻探测部701无法求出放电侧的内部电阻值Rdet_dis,所以第一容许电流运算部703无法求出容许放电电流Imax_dis1。另一方面,第二容许电流运算部704能够利用由电池状态预测部702预测出的放电侧的内部电阻值Rpred_dis,求出容许放电电流Imax_dis2。因此,在充放电电流的方向变成充电方向的情况下,容许放电电流确定部706将来自第二容许电流运算部704的Imax_dis2确定为最终的容许放电电流来作为容许放电电流Imax_dis而输出。
在充放电电流往放电方向流过的情况下,内部电阻探测部701能够求出放电侧的内部电阻值Rdet_dis,第一容许电流运算部703能够利用它来求出容许放电电流Imax_dis1。另一方面,由电池状态预测部702预测的放电侧的内部电阻值Rpred_dis是根据事先存储的电池特性推测出的,所以利用它而由第二容许电流运算部704运算的容许放电电流Imax_dis2与Imax_dis1相比误差较大。因此,在充放电电流的方向变成放电方向的情况下,容许放电电流确定部706将来自第一容许电流运算部703的Imax_dis1确定为最终的容许放电电流来作为容许放电电流Imax_dis而输出。
另外,在该情况下,内部电阻探测部701无法求出充电侧的内部电阻值Rdet_chg,所以第一容许电流运算部703无法求出容许充电电流Imax_chg1。另一方面,第二容许电流运算部704能够利用由电池状态预测部702预测出的充电侧的内部电阻值Rpred_chg,求出容许充电电流Imax_chg2。因此,在充放电电流的方向变成放电方向的情况下,容许充电电流确定部705将来自第二容许电流运算部704的Imax_chg2确定为最终的容许充电电流来作为容许充电电流Imax_chg而输出。
如果换个方式叙述上述内容,则容许充电电流确定部705在电池组110的充电开始之前的放电过程中,将由第二容许电流运算部704求出的容许充电电流Imax_chg2确定为最终的电池组110的容许充电电流Imax_chg并输出。然后,在电池组110的充电开始之后,将容许充电电流Imax_chg从由第二容许电流运算部704求出的容许充电电流Imax_chg2切换成由第一容许电流运算部703求出的误差更小的容许充电电流Imax_chg1。另一方面,容许放电电流确定部706在电池组110的放电开始之前的充电过程中,将由第二容许电流运算部704求出的容许放电电流Imax_dis2确定为最终的电池组110的容许放电电流Imax_dis并输出。然后,在电池组110的放电开始之后,将容许放电电流Imax_dis从由第二容许电流运算部704求出的容许放电电流Imax_dis2切换成由第一容许电流运算部703求出的误差更小的容许放电电流Imax_dis1。
如上所述,利用图7的容许电流运算部302的框图,说明了本发明中的容许电流运算的处理内容。图7是一个例子,以下叙述的是通过其他容许电流运算部302来实现本发明的情况下的处理内容。
在图14中,示出与图7不同的容许电流运算部302的框图。图7的内部电阻探测部701输出探测出的内部电阻值Rdet_chg和Rdet_dis、表示能否探测出内部电阻值的Rflag_chg和Rflag_dis。图14的内部电阻探测部701输出探测出的直流电阻值ROdet_chg和ROdet_dis、探测出的极化电压VPdet以及表示能否探测出这些电池信息的Rflag_chg和Rflag_dis。另外,图7的电池状态预测部702的输出是预测出的内部电阻值Rpred_chg和Rpred_dis,但在图14中,输出预测出的直流电阻值ROpred_chg和ROpred_dis、预测出的极化电压VPpred。
说明图14中的内部电阻探测部701的处理内容。内部电阻探测部701利用通过电压探测部140计测出的电压以及通过电流探测部130计测出的电流,探测电池组110的当前的直流电阻值。具体地说,利用以下的式(11),求出直流电阻值。此外,在式(11)中,t表示时间,V(t)表示在时刻t下通过电压探测部140计测出的电压,I(t)表示在时刻t下通过电流探测部130计测出的电流的值。
ROdet=(V(t)-V(t-1))/(I(t)-I(t-1)) (11)
由式(11)得到的直流电阻有时根据电压探测部140和电流探测部130的测定性能、执行式(11)的条件,其值变得不稳定。因此,根据需要,在使多次执行式(11)而得到的ROdet平均化之后将其有效利用于以下的运算即可。
将式(11)中的I(t)和I(t-1)都是充电侧的电流值的情况下得到的ROdet视为充电侧的直流电阻值。因此,将在该条件下得到的ROdet代入到充电侧的直流电阻值即ROdet_chg中,并且将用于表示能否探测出电池组110的充电时的直流电阻值的充电标志Rflag_chg设置为‘1’。另一方面,将规定的无效值、预先确定的直流电阻值代入到表示放电时的直流电阻值的ROdet_dis中,将用于表示能否探测出电池组110的放电时的直流电阻值的放电标志Rflag_dis设置为‘0’。此外,电池组110的直流电阻不是在短时间内大幅变化的电阻,所以在无法运算放电时的直流电阻值ROdet_dis的情况下,也能够有效利用上次求出的放电时的直流电阻值ROdet_dis。然后,在持续规定时间以上无法运算放电时的直流电阻值ROdet_dis的情况下,将Rflag_dis设置为‘0’。
相反地,在式(11)中的I(t)和I(t-1)都是放电侧的电流值的情况下,内部电阻探测部701将所得到的ROdet的值代入到ROdet_dis中,将Rflag_dis设置为‘1’。另一方面,将规定的无效值、预先确定的直流电阻值代入到ROdet_chg中,将Rflag_chg设置为‘0’。这也与上述同样地,电池组110的直流电阻不是在短时间内大幅变化的电阻,所以在无法运算充电时的直流电阻值ROdet_chg的情况下,也能够有效利用上次求出的充电时的直流电阻值ROdet_chg。然后,在持续规定时间以上无法运算充电时的直流电阻值ROdet_chg的情况下,将Rflag_chg设置为‘0’。
此外,在I(t)和I(t-1)为充电侧与放电侧的对的情况下,或者在I(t)与I(t-1)之差低于阈值而难以探测直流电阻的情况下,内部电阻探测部701关于充电时的直流电阻值ROdet_chg和放电时的直流电阻值ROdet_dis中的任一方,都无法进行运算。在该情况下,内部电阻探测部701将规定的无效值、预先确定的直流电阻值分别代入到ROdet_chg和ROdet_dis中,将Rflag_chg和Rflag_dis这两者设置为‘0’。或者,在无法运算充电时的直流电阻值ROdet_chg和放电时的直流电阻值ROdet_dis的情况下,有效利用上次求出的充电时的直流电阻值ROdet_chg和放电时的直流电阻值ROdet_dis,在持续规定时间以上无法运算充电时的直流电阻值ROdet_chg和放电时的直流电阻值ROdet_dis的情况下,将Rflag_chg和Rflag_dis设置为‘0’。
通过上述处理,内部电阻探测部701探测电池组110的直流电阻值。除此之外,此处的内部电阻探测部701还探测电池组110的极化电压(VPdet)。在式(12)中,示出极化电压的探测方法。
VPdet=CCV-OCV_SOC-I×ROdet (12)
此处,CCV是电压探测部140计测出的充放电过程中的电压值,OCV_SOC是通过图5所示的SOC表格501根据SOC的推测结果得到的OCV的值,I是由电流探测部130计测出的电流值,ROdet是内部电阻探测部701探测出的在电池组110的充电侧或者放电侧被探测出的直流电阻。将VPdet的探测结果与直流电阻值ROdet_chg和ROdet_dis、表示能否探测出电池状态的Rflag_chg和Rflag_dis一起输出,在后述的容许电流的运算中有效利用。
接下来,说明图14中的电池状态预测部702。如上所述,仅在满足规定条件的情况下,内部电阻探测部701能够探测直流电阻值等电池状态。另一方面,此处叙述的电池状态预测部702在事先提取出的电池组110的特性与当前的电池组110的特性不一致的情况下,虽然在来自电池状态预测部702的输出中包含与该差相应的量的误差,但始终能够将电池状态输出到外部。
电池状态预测部702具有不利用电压探测部140测定出的电压(CCV)而预测电池组110的状态的功能。该电池状态预测部702将表示当前的电池组110的充电时的直流电阻预测值的ROpred_chg、表示放电时的直流电阻预测值的ROpred_dis以及表示极化电压预测值的VPpred作为表示电池状态的预测结果的电池特性信息而输出。
在电池状态预测部702中,ROpred_chg和ROpred_dis能够根据通过图3的充电状态运算部301推测出的SOC、从图2的温度探测部125接收的温度来推测。这能够通过如下操作来实现:通过对电池组110或者单电池111预先进行充放电试验来提取电阻特性,将其结果作为与SOC和温度等相应的电阻特性表格存储在存储部180中。另外,VPpred如在式(6)的说明中叙述的那样,能够通过计算来预测将极化电阻403和电容分量404并联连接而产生的极化电压。
图14中的第一容许电流运算部703将SOC、ROdet_chg和ROdet_dis以及VPdet用作输入来运算容许电流。具体地说,利用基于电压探测部140的电压计测结果而由内部电阻探测部701探测出的充电侧的直流电阻值ROdet_chg和放电侧的直流电阻值ROdet_dis、根据通过图3的充电状态运算部301推测出的SOC得到的OCV的值即OCV_SOC、通过式(12)探测出的极化电压即VPdet以及根据电池组110的特性确定的上限电压Vmax和下限电压Vmin,通过以下的式(13)、(14),分别运算容许充电电流Imax_chg1和容许放电电流Imax_dis1。图15是该第一容许电流运算部703所进行的运算处理的框图。在式(7)、(8)中,使极化电压的影响包含在Rdet_chg和Rdet_dis中地运算容许电流,但此处,不将极化电压换算成电阻值而求出容许电流。
Imax_chg1={Vmax-(OCV_SOC+VPdet)}/ROdet_chg (13)
Imax_dis1={Vmin-(OCV_SOC+VPdet)}/ROdet_dis (14)
第二容许电流运算部704接收来自电池状态预测部702的输出以及来自内部电阻探测部701的输出即VPdet等来求出电池组110的容许电流。具体地说,利用预测出的充电侧的直流电阻预测值ROpred_chg、放电侧的直流电阻预测值ROpred_dis、根据通过图3的充电状态运算部301推测出的SOC得到的OCV的值即OCV_SOC、通过计算来预测出的极化电压预测值VPpred或者通过式(12)探测出的极化电压VPdet、以及根据电池组110的特性确定的上限电压Vmax和下限电压Vmin,通过以下的式(15)、(16),分别运算容许充电电流Imax_chg2和容许放电电流Imax_dis2。图16是该第二容许电流运算部704所进行的运算处理的框图。除VPpred之外还将VPdet用作输入的理由是由于极化电压是即使在充电侧探测也能够在放电侧利用、即使在放电侧探测也能够在充电侧利用的共同参数。由内部电阻探测部701探测出的VPdet在第二容许电流运算部704中也能够有效利用,在由内部电阻探测部701探测VPdet之前有效利用VPpred,在探测出VPdet的情况下,能够实现使精度优先而采用VPdet的处理。此外,出于使容许电流的运算处理变得简单的目的,第二容许电流运算部704也能够采用仅处理来自电池状态预测部702的输出、即将极化电压仅设为作为预测值的VPpred的处理内容。
在式(15)、(16)中,关于图16的极化电压VP,代入极化电压预测值VPpred或者通过式(12)探测出的极化电压VPdet。在探测不到VPdet的情况下,将极化电压预测值VPpred代入到VP中来有效利用,在由内部电阻探测部701探测出有效的极化电压VPdet的情况下,将VPdet代入到VP中来有效利用,求出Imax_chg2和Imax_dis2。
Imax_chg2={Vmax-(OCV_SOC+VP)}/ROpred_chg (15)
Imax_dis2={Vmin-(OCV_SOC+VP)}/ROpred_dis (16)
图14中的容许充电电流确定部705和容许放电电流确定部706与图7的功能相同。即,容许充电电流确定部705根据从内部电阻探测部701输出的充电标志Rflag_chg的值,选择容许充电电流Imax_chg1或者容许充电电流Imax_chg2中的某一方来作为容许充电电流Imax_chg而输出。容许放电电流确定部706根据从内部电阻探测部701输出的放电标志Rflag_dis的值,选择容许放电电流Imax_dis1或者容许放电电流Imax_dis2中的某一方来作为容许放电电流Imax_dis而输出。由此,与利用图7来说明的同样地,能够高精度地运算容许电流。
根据以上说明的本发明的第1实施方式,起到以下的作用效果。
(1)在电池组控制部150中,容许电流运算部302具备第一容许电流运算部703、第二容许电流运算部704、容许充电电流确定部705和容许放电电流确定部706。在第一容许电流运算部703中,作为基于通过电压探测部140探测出的电池组110的电压的电池组110的容许电流,求出容许充电电流Imax_chg1和容许放电电流Imax_dis1。在第二容许电流运算部704中,不利用电池组110的电压,作为电池组110的容许电流,求出容许充电电流Imax_chg2和容许放电电流Imax_dis2。容许充电电流确定部705根据容许充电电流Imax_chg1和容许充电电流Imax_chg2中的至少一方,确定与电池组110的状态相应的电池组110的容许充电电流Imax_chg,容许放电电流确定部706根据容许放电电流Imax_dis1和容许放电电流Imax_dis2中的至少一方,确定与电池组110的状态相应的电池组110的容许放电电流Imax_dis。由于这样能够高精度地探测电池组110的容许电流。
(2)当在求出容许充电电流Imax_chg1的状态下处于存在电池组110的状态时,容许充电电流确定部705将容许充电电流Imax_chg1确定为电池组110的容许充电电流Imax_chg,当在求不出容许充电电流Imax_chg1的状态下存在电池组110时,容许充电电流确定部705将容许充电电流Imax_chg2确定为电池组110的容许充电电流Imax_chg。具体地说,在电池组110的充电电流为规定的阈值以上时,判断为在求出容许充电电流Imax_chg1的状态下存在电池组110,将容许充电电流Imax_chg1确定为电池组110的容许充电电流Imax_chg,在电池组110的充电电流低于阈值时,判断为在求不出容许充电电流Imax_chg1的状态下存在电池组110,将容许充电电流Imax_chg2确定为电池组110的容许充电电流Imax_chg。另外,容许放电电流确定部706在求出容许放电电流Imax_dis1的状态下处于存在电池组110的状态时,将容许放电电流Imax_dis1确定为电池组110的容许放电电流Imax_dis,当在求不出容许放电电流Imax_dis1的状态下存在电池组110时,将容许放电电流Imax_dis2确定为电池组110的容许放电电流Imax_dis。具体地说,在电池组110的放电电流为规定的阈值以上时,判断为在求出容许放电电流Imax_dis1的状态下存在电池组110,将容许放电电流Imax_dis1确定为电池组110的容许放电电流Imax_dis,在电池组110的放电电流低于阈值时,判断为在求不出容许放电电流Imax_dis1的状态下存在电池组110,将容许放电电流Imax_dis2确定为电池组110的容许放电电流Imax_dis。因为这样,所以能够根据电池组110的状态,确定最佳的容许电流。
(3)容许充电电流确定部705在电池组110的充电开始之前,将容许充电电流Imax_chg2确定为电池组110的容许充电电流Imax_chg,在电池组110的充电开始之后,将电池组110的容许充电电流Imax_chg从容许充电电流Imax_chg2切换成容许充电电流Imax_chg1。另外,容许放电电流确定部706在电池组110的放电开始之前,将容许放电电流Imax_dis2确定为电池组110的容许放电电流Imax_dis,在电池组110的放电开始之后,将电池组110的容许放电电流Imax_dis从容许放电电流Imax_dis2切换成容许放电电流Imax_dis1。因为这样,所以能够与电池组110的充放电的开始相应地,求出误差更小的容许电流。
(4)容许充电电流确定部705和容许放电电流确定部706在对电池组110进行充电时,关于充电侧,将容许充电电流Imax_chg1确定为电池组110的容许充电电流Imax_chg,并且关于放电侧,将容许放电电流Imax_dis2确定为电池组110的容许放电电流Imax_dis。另外,在对电池组110进行放电时,关于充电侧,将容许充电电流Imax_chg2确定为电池组110的容许充电电流Imax_chg,并且关于放电侧,将容许放电电流Imax_dis1确定为电池组110的容许放电电流Imax_dis。然后,根据电池组110的充放电的切换,分别关于充电侧与放电侧,在容许充电电流Imax_chg1或者容许放电电流Imax_dis1与容许充电电流Imax_chg2或者容许放电电流Imax_dis2之间对电池组110的容许充电电流Imax_chg和容许放电电流Imax_dis进行切换。因为这样,所以能够根据电池组110的充放电的切换,选择适合的容许电流。
<第2实施方式>
接下来,说明本发明的第2实施方式。在本实施方式中,说明针对上述内部电阻探测部701、容许充电电流确定部705和容许放电电流确定部706的处理内容分别施加变更而得到的例子。其他功能与在第1实施方式中说明的相同。
图17是示出在本发明的第2实施方式中容许充电电流确定部705和容许放电电流确定部706分别进行的运算处理的框图的一个例子的图。在图17中,在容许充电电流确定部705和容许放电电流确定部706中,分别设置权重确定部1701A、1701B。该权重确定部1701A、1701B具有在充电标志Rflag_chg或者放电标志Rflag_dis发生了变化的情况下分别输出在0和1之间连续地变化的权重系数Wchg、Wdis的功能。具体地说,当充电标志Rflag_chg从‘0’变化到‘1’时,权重确定部1701A使权重系数Wchg以规定的斜率从0变化至1,相反地在充电标志Rflag_chg从‘1’变化到‘0’时,权重确定部1701A使权重系数Wchg以规定的斜率从1变化至0。同样地,当放电标志Rflag_dis从‘0’变化到‘1’时,权重确定部1701B使权重系数Wdis以规定的斜率从0变化至1,相反地在放电标志Rflag_dis从‘1’变化到‘0’时,权重确定部1701B使权重系数Wdis以规定的斜率从1变化至0。
容许充电电流确定部705和容许放电电流确定部706利用如上所述地输出的权重系数Wchg、Wdis,通过以下的式(17)、(18),针对来自第一容许电流运算部703的容许充电电流Imax_chg1和容许放电电流Imax_dis1以及来自第二容许电流运算部704的容许充电电流Imax_chg2和容许放电电流Imax_dis2分别进行加权,计算最终的电池组110的容许电流。
Imax_chg=Wchg×Imax_chg1+(1-Wchg)×Imax_chg2 (17)
Imax_dis=Wdis×Imax_dis1+(1-Wdis)×Imax_dis2 (18)
通过追加该权重确定部1701A和1701B,能够使充电与放电的切换时的容许电流的变化平缓化。图18是示出在本发明的第2实施方式中从容许电流运算部302最终输出的容许电流的情形的图。此处与图13同样地,使充放电电流如图所示地按一定周期的正弦波状地变化,将电流值为正的情况定义为充电,将负的情况定义为放电。另外,在电流的方向变成充电方向的情况下,立即将Rflag_chg设置为‘1’,在变成放电方向的情况下,立即将Rflag_dis设置为‘1’。
在充放电电流往充电方向流过的情况下,容许充电电流确定部705和容许放电电流确定部706将权重系数Wchg设定为1,将权重系数Wdis设定为0。由此,关于充电侧,使针对来自第一容许电流运算部703的容许充电电流Imax_chg1的加权相对地变大,关于放电侧,使针对来自第二容许电流运算部704的容许放电电流Imax_dis2的加权相对地变大。
当将充放电电流从充电方向切换到放电方向时,容许充电电流确定部705使权重系数Wchg从1逐渐地变化到0。由此,使针对容许充电电流Imax_chg1的加权逐渐地变小,使针对容许充电电流Imax_chg2的加权逐渐地变大。其结果,从容许充电电流确定部705输出的容许充电电流Imax_chg如图所示地,从Imax_chg1逐渐地变化到Imax_chg2。另一方面,容许放电电流确定部706使权重系数Wdis从0逐渐地变化到1。由此,使针对容许放电电流Imax_dis1的加权逐渐地变大,使针对容许放电电流Imax_dis2的加权逐渐地减小。其结果,从容许放电电流确定部706输出的容许放电电流Imax_dis如图所示地,从Imax_dis2逐渐地变化到Imax_dis1。
另外,在充放电电流往放电方向流过的情况下,容许充电电流确定部705和容许放电电流确定部706将权重系数Wchg设定为0,将权重系数Wdis设定为1。由此,关于充电侧,使针对来自第二容许电流运算部704的容许充电电流Imax_chg2的加权相对地变大,关于放电侧,使针对来自第一容许电流运算部703的容许放电电流Imax_dis1的加权相对地变大。
当将充放电电流从放电方向切换到充电方向时,容许充电电流确定部705使权重系数Wchg从0逐渐地变化到1。由此,使针对容许充电电流Imax_chg1的加权逐渐地变大,使针对容许充电电流Imax_chg2的加权逐渐地减小。其结果,从容许充电电流确定部705输出的容许充电电流Imax_chg如图所示地,从Imax_chg2逐渐地变化到Imax_chg1。另一方面,容许放电电流确定部706使权重系数Wdis从1逐渐地变化到0。由此,使针对容许放电电流Imax_dis1的加权逐渐地变小,使针对容许放电电流Imax_dis2的加权逐渐地变大。其结果,从容许放电电流确定部706输出的容许放电电流Imax_dis如图所示地,从Imax_dis1逐渐地变化到Imax_dis2。
此外,如上所述,在内部电阻探测部701中,当在充放电电流低于阈值时将预先确定的内部电阻值代入到Rdet_chg、Rdet_dis中的情况下,如果第一容许电流运算部703利用它们来运算容许充电电流Imax_chg1、容许放电电流Imax_dis1,则有可能在运算结果中包含大的误差。作为此时被代入的内部电阻值,考虑根据电池组110的特性而设想的内部电阻值的最大值、最小值、平均值等,但在任意情况下,都是与实际的值的差越大,则在第一容许电流运算部703的运算结果中包含的误差也越大。因此,在本实施方式中,将最后运算出的内部电阻值预先保持在内部电阻探测部701内,在内部电阻探测部701无法执行内部电阻值的运算时,优选输出所保持的内部电阻值。如果这样,则能够防止在充放电的切换时,从容许充电电流确定部705和容许放电电流确定部706分别输出的容许充电电流Imax_chg和容许放电电流Imax_dis急剧变动。
根据以上说明的本发明的第2实施方式,起到以下的作用效果。
(1)容许充电电流确定部705确定针对容许充电电流Imax_chg1和容许充电电流Imax_chg2的权重系数Wchg,根据该权重系数Wchg,对容许充电电流Imax_chg1和容许充电电流Imax_chg2分别进行加权并合计,从而确定电池组110的容许充电电流Imax_chg。另外,容许放电电流确定部706确定针对容许放电电流Imax_dis1和容许放电电流Imax_dis2的权重系数Wdis,根据该权重系数Wdis,对容许放电电流Imax_dis1和容许放电电流Imax_dis2分别进行加权并合计,从而确定电池组110的容许放电电流Imax_dis。因为这样,所以能够根据通过不同方法求出的两种容许电流,求出适合的容许电流。
(2)容许充电电流确定部705和容许放电电流确定部706在电池组110的充电或者放电过程中,使权重系数Wchg、Wdis分别变化。由此,容许充电电流确定部705在电池组110的充电开始之前,使针对容许充电电流Imax_chg2的加权相对地变大,在电池组110的充电开始之后,使针对容许充电电流Imax_chg1的加权逐渐地变大,使针对容许充电电流Imax_chg2的加权逐渐地减小。另外,容许放电电流确定部706在电池组110的放电开始之前,使针对容许放电电流Imax_dis2的加权相对地变大,在电池组110的放电开始之后,使针对容许放电电流Imax_dis1的加权逐渐地变大,使针对容许放电电流Imax_dis2的加权逐渐地减小。因为这样,所以能够在电池组110的充放电的切换时,使容许电流平滑地变化。
<第3实施方式>
接下来,说明本发明的第3实施方式。在本实施方式中,说明对上述第一容许电流运算部703、第二容许电流运算部704、容许充电电流确定部705和容许放电电流确定部706的处理内容分别施加变更而得到的例子。其他功能与在第1实施方式中说明的相同。
在本实施方式中,容许充电电流确定部705和容许放电电流确定部706分别进行的运算处理的框图与图17相同。即,在容许充电电流确定部705和容许放电电流确定部706中,分别设置权重确定部1701A、1701B。
在上述第2实施方式中,设为权重确定部1701A、1701B分别输入充电标志Rflag_chg和放电标志Rflag_dis,根据它们的值,分别输出在0和1之间连续地变化的权重系数Wchg、Wdis来进行说明。与此相对地,在本实施方式中,说明第一容许电流运算部703和第二容许电流运算部704运算各自的容许电流的误差,权重确定部1701A、1701B利用该误差来分别确定权重系数Wchg、Wdis的例子。
在本实施方式中,在第一容许电流运算部703中,除了上述容许充电电流Imax_chg1和容许放电电流Imax_dis1的运算之外,还进行分别表示它们的误差的容许充电电流误差ΔImax_chg1和容许放电电流误差ΔImax_dis1的运算。同样地,第二容许电流运算部704除上述容许充电电流Imax_chg2和容许放电电流Imax_dis2的运算之外,还进行表示它们的误差的容许充电电流误差ΔImax_chg2和容许放电电流误差ΔImax_dis2的运算。由第一容许电流运算部703求出的容许充电电流误差ΔImax_chg1以及由第二容许电流运算部704求出的容许充电电流误差ΔImax_chg2在容许充电电流确定部705中被输入到权重确定部1701A。由第一容许电流运算部703求出的容许放电电流误差ΔImax_dis1以及由第二容许电流运算部704求出的容许放电电流误差ΔImax_dis2在容许放电电流确定部706中被输入到权重确定部1701B。此外,关于容许充电电流误差ΔImax_chg1和容许放电电流误差ΔImax_dis1、容许充电电流误差ΔImax_chg2和容许放电电流误差ΔImax_dis2,能够预先掌握电流探测部130、电压探测部140、温度探测部125的测定误差、图4的等价电路与实际的电池电压的差异,将它们用作输入来进行运算。
权重确定部1701A、1701B利用所输入的上述各容许电流误差,通过以下的式(19)、(20),分别确定权重系数Wchg、Wdis。
Wchg=ΔImax_chg22/(ΔImax_chg12+ΔImax_chg22) (19)
Wdis=ΔImax_dis22/(ΔImax_dis12+ΔImax_dis22) (20)
通过利用上述权重系数Wchg、Wdis,容许充电电流确定部705和容许放电电流确定部706能够通过上述式(17)、(18),分别计算最终的电池组110的容许电流。此外,在权重确定部1701A、1701B中,也可以通过仅根据第一容许电流运算部703的运算结果中包含的误差来分别确定权重系数Wchg、Wdis,从而简化处理。即,容许充电电流确定部705和容许放电电流确定部706根据由第一容许电流运算部703求出的容许充电电流误差ΔImax_chg1和容许放电电流误差ΔImax_dis1,分别确定权重系数Wchg、Wdis。
此外,如上所述,在内部电阻探测部701中,当在充放电电流低于阈值时将预先确定的内部电阻值代入到Rdet_chg、Rdet_dis中的情况下,如果第一容许电流运算部703利用它们来运算容许充电电流Imax_chg1、容许放电电流Imax_dis1,则有可能在运算结果中包含大的误差。因此,在这样的情况下,优选将从第一容许电流运算部703输出的容许充电电流误差ΔImax_chg1、容许放电电流误差ΔImax_dis1的值在所设想的范围内设为最大的值。如果这样,则使针对包含大的误差的容许充电电流Imax_chg1、容许放电电流Imax_dis1的加权最小化,另一方面,使针对容许充电电流Imax_chg2、容许放电电流Imax_dis2的加权最大化,能够求出适合的容许电流。
根据以上说明的本发明的第3实施方式,第一容许电流运算部703求出表示容许充电电流Imax_chg1的误差的容许充电电流误差ΔImax_chg1以及表示容许放电电流Imax_dis1的误差的容许放电电流误差ΔImax_dis1。另外,第二容许电流运算部704求出表示容许充电电流Imax_chg2的误差的容许充电电流误差ΔImax_chg2以及表示容许放电电流Imax_dis2的误差的容许放电电流误差ΔImax_dis2。容许充电电流确定部705和容许放电电流确定部706根据这些误差中的至少一方,分别确定权重系数Wchg、Wdis。因为这样,所以能够根据在通过不同方法求出的两种容许电流中分别包含的误差的大小,求出适合的容许电流。
<第4实施方式>
接下来,说明本发明的第4实施方式。在本实施方式中,说明考虑电池组110的内部电阻的变化来校正容许电流的例子。
电池组110如果随着重复进行充放电而继续劣化,则产生与此相应地内部电阻增加且完全充电容量降低等特性变化。电池状态预测部702依照预先进行充放电试验而得到的电池特性而预测电池组110的状态,所以当发生上述那样的电池特性的变化时,在电池状态的预测结果中产生误差。因此,在第二容许电流运算部704利用电池状态预测部702的预测结果来运算的容许充电电流Imax_chg2、容许放电电流Imax_dis2中也包含该误差。
图19是示出在不进行本发明的第4实施方式中的校正而第二容许电流运算部704的运算精度降低了的情况下从容许电流运算部302最终输出的容许电流的情形的图。如果第二容许电流运算部704的运算精度降低而相对于上述电池状态的预测结果的误差变大,则如图19所示,从第一容许电流运算部703输出的容许充电电流Imax_chg1、容许放电电流Imax_dis1与从第二容许电流运算部704输出的容许充电电流Imax_chg2、容许放电电流Imax_dis2之间的差扩大。因此,在电池组110的充放电进行切换时,在从容许电流运算部302输出的容许电流中产生大的变动。
因此,在本实施方式中,对容许电流运算部302追加用于校正第二容许电流运算部704的运算结果的功能。关于其具体的内容,以下详细叙述。
图20是本发明的第4实施方式中的容许电流运算部302的框图的一个例子。与在第1实施方式中说明的图7的框图相比,在图20中,还添加校正部2001A、2001B。校正部2001A对来自第一容许电流运算部703的容许充电电流Imax_chg1与来自第二容许电流运算部704的容许充电电流Imax_chg2进行比较,根据该比较结果,校正容许充电电流Imax_chg2。校正部2001B对来自第一容许电流运算部703的容许放电电流Imax_dis1与来自第二容许电流运算部704的容许放电电流Imax_dis2进行比较,根据该比较结果,校正容许放电电流Imax_dis2。
具体地说,在校正部2001A中,求出容许充电电流Imax_chg1与容许充电电流Imax_chg2之差,利用根据该差而确定的校正系数,校正容许充电电流Imax_chg2。或者,求出容许充电电流Imax_chg1与容许充电电流Imax_chg2的比率,利用根据该比率而确定的校正系数,校正容许充电电流Imax_chg2。然后,将校正结果作为校正后的容许充电电流Imax_chg2’而输出。同样地,在校正部2001B中,求出容许放电电流Imax_dis1与容许放电电流Imax_dis2之差,利用根据该差而确定的校正系数,校正容许放电电流Imax_dis2。或者,求出容许放电电流Imax_dis1与容许放电电流Imax_dis2的比率,利用根据该比率而确定的校正系数,校正容许放电电流Imax_dis2。然后,将校正结果作为校正后的容许放电电流Imax_dis2’而输出。此外,也可以通过根据它们的差、比率的平均值来确定校正系数,设为在充电侧与放电侧共同的校正系数。另外,也可以在差、比率处于规定的范围内的情况下不进行校正,在处于规定的范围外时进行校正。进而,也能够根据电池组110的充放电时间、电池状态预测部702能够输出的VPpred等极化电压而设置校正系数。在任意情况下,在校正部2001A和2001B中,如果预先保持和容许充电电流Imax_chg1与容许充电电流Imax_chg2的差或者比率、容许放电电流Imax_dis1与容许放电电流Imax_dis2的差或者比率相应的多个校正系数,则能够利用从其中选择出的校正系数,分别校正容许充电电流Imax_chg2和容许放电电流Imax_dis2。
图21是本发明的第4实施方式中的容许电流运算部302的框图的另一个例子。与在第1实施方式中说明的图7的框图相比,在图21中,还添加校正部2101A、2101B。校正部2101A对来自第一容许电流运算部703的容许充电电流Imax_chg1与来自第二容许电流运算部704的容许充电电流Imax_chg2进行比较,根据该比较结果,校正从电池状态预测部702作为电池状态的预测结果而输出的电池特性信息中的、用于第二容许电流运算部704求出容许充电电流Imax_chg2的电池特性信息。校正部2101B对来自第一容许电流运算部703的容许放电电流Imax_dis1与来自第二容许电流运算部704的容许放电电流Imax_dis2进行比较,根据该比较结果,校正从电池状态预测部702作为电池状态的预测结果而输出的电池特性信息中的、用于第二容许电流运算部704求出容许放电电流Imax_dis2的电池特性信息。
具体地说,在校正部2101A中,求出容许充电电流Imax_chg1与容许充电电流Imax_chg2的差、比率,向消除它们的方向校正从电池状态预测部702输出的充电时的内部电阻预测值Rpred_chg。同样地,在校正部2101B中,求出容许放电电流Imax_dis1与容许放电电流Imax_dis2的差、比率,向消除它们的方向校正从电池状态预测部702输出的放电时的内部电阻预测值Rpred_dis。此外,也可以通过计算它们的差、比率的平均值,在充电侧与放电侧执行共同的校正。另外,也可以在差、比率处于规定的范围内的情况下不进行校正,在处于规定的范围外时进行校正。进而,也可以根据电池组110的充放电时间、电池状态预测部702能够输出的VPpred等极化电压,确定校正系数。也可以校正通过用于得到极化电压VPpred的极化电阻403、电容分量404、极化电阻403和电容分量404确定的时间常数。在任意情况下,在校正部2101A和2101B中,如果预先保持和容许充电电流Imax_chg1与容许充电电流Imax_chg2的差、比率、容许放电电流Imax_dis1与容许放电电流Imax_dis2的差、比率相应的多个校正系数,则都能够利用根据上述差、比率而选择出的校正系数,分别校正内部电阻预测值Rpred_chg、Rpred_dis等。
在本实施方式中,在使用以上说明的两个例子中的任一个的情况下,都对第一容许电流运算部703和第二容许电流运算部704的输出进行比较,根据该比较结果,能够改善第二容许电流运算部704的输出中包含的容许电流误差。
图22是示出在本发明的第4实施方式中从容许电流运算部302最终输出的容许电流的情形的图。在图22中,在时刻T0至时刻T1的期间内,在第一容许电流运算部703输出的Imax_chg1与第二容许电流运算部704输出的Imax_chg2之间产生大的差异。此时可知,在时刻T1以后,通过上述校正处理来校正第二容许电流运算部704输出的Imax_chg2。另外,在时刻T1至时刻T2的期间内,在第一容许电流运算部703输出的Imax_dis1与第二容许电流运算部704输出的Imax_dis2之间产生大的差异。此时可知,在时刻T2以后,通过上述校正处理来校正第二容许电流运算部704输出的Imax_dis2。
根据以上说明的本发明的第4实施方式,起到以下的作用效果。
(1)在电池组控制部150中,容许电流运算部302具备第一容许电流运算部703、第二容许电流运算部704、容许充电电流确定部705、容许放电电流确定部706、校正部2001A和2001B或者校正部2101A和2101B。在第一容许电流运算部703中,作为基于通过电压探测部140探测出的电池组110的电压的电池组110的容许电流,求出容许充电电流Imax_chg1和容许放电电流Imax_dis1。在第二容许电流运算部704中,不利用电池组110的电压,作为电池组110的容许电流,求出容许充电电流Imax_chg2和容许放电电流Imax_dis2。校正部2001A和2101A对容许充电电流Imax_chg1与容许充电电流Imax_chg2进行比较,根据该比较结果来分别进行规定的校正处理。校正部2001B和2101B对容许放电电流Imax_dis1与容许放电电流Imax_dis2进行比较,根据该比较结果来分别进行规定的校正处理。因为这样,所以能够考虑由与电池组110的劣化状态相应的内部电阻的上升造成的影响,高精度地探测电池组110的容许电流。
(2)校正部2001A和2001B通过分别校正由第二容许电流运算部704得到的容许充电电流Imax_chg2和容许放电电流Imax_dis2的运算结果,进行校正处理。另外,校正部2101A和2101B进行分别校正作为用于第二容许电流运算部704求出容许充电电流Imax_chg2、容许放电电流Imax_dis2的电池组110的特性信息的内部电阻预测值Rpred_chg、Rpred_dis的校正处理。因为这样,所以能够与电池组110的内部电阻的上升相应地,针对所得到的容许电流进行适合的校正处理。
(3)校正部2001A、2001B、2101A和2101B预先分别保持和容许充电电流Imax_chg1与容许充电电流Imax_chg2的差、比率或者容许放电电流Imax_dis1与容许放电电流Imax_dis2的差、比率相应的多个校正系数,利用从该多个校正系数中选择出的校正系数,进行各自的校正处理。因为这样,所以能够根据由于电池组110的内部电阻的上升而产生的容许充电电流Imax_chg2、容许放电电流Imax_dis2的变化量,适当地进行校正处理。
(4)校正部2001A、2001B、2101A和2101B能够根据电池组110的充放电时间或者VPpred等极化电压,确定各自的校正处理中使用的校正系数。如果这样,则能够考虑电池组110的劣化状态,进行更加适合的校正处理。
(5)校正部2001A和2101A在对电池组110进行充电时,对容许充电电流Imax_chg1与容许充电电流Imax_chg2进行比较,根据该比较结果来进行各自的校正处理。另外,校正部2001B和2101B在对电池组110进行放电时,对容许放电电流Imax_dis1与容许放电电流Imax_dis2进行比较,根据该比较结果来进行各自的校正处理。因为这样,所以能够根据电池组110的充放电状态,适当地对作为校正处理的对象的容许电流进行切换。
<第5实施方式>
接下来说明本发明的第5实施方式。在本实施方式中,说明监视容许电流的运算结果来推测电池组110的劣化状态、并根据该推测结果来进行电池组110的寿命判定的例子。
图23是表示在本发明的第5实施方式中电池组控制部150所进行的处理内容的框图。如图23所示,本实施方式的电池组控制部150与在第1实施方式中图3所示的框图相比,还具备监视容许电流运算部302的输出来推测电池组110的劣化状态的劣化推测部2301。
如上所述,电池组110如果随着重复进行充放电而继续劣化,则发生内部电阻增加而完全充电容量降低等的特性变化。如果在电池组110中内部电阻增加,则容许电流降低。劣化推测部2301通过监视该容许电流的降低程度,推测电池组110的劣化。具体地说,求出在将利用以下的式(21)的容许电流的降低程度的计算结果定义为SOH的情况下的电池组110的SOH。在式(21)中,Imax_new表示新产品时的电池组110的容许电流,Imax_det表示当前的(劣化时的)电池组110的容许电流。
SOH=Imax_det/Imax_new(21)
如在上述各实施方式中说明的那样,在容许电流运算部302中,如图7、14、20和21所示,根据由第一容许电流运算部703求出的容许充电电流Imax_chg1以及由第二容许电流运算部704求出的容许充电电流Imax_chg2,通过容许充电电流确定部705确定容许充电电流Imax_chg。另外,根据由第一容许电流运算部703求出的容许放电电流Imax_dis1以及由第二容许电流运算部704求出的容许放电电流Imax_dis2,通过容许放电电流确定部706确定容许放电电流Imax_dis。劣化推测部2301着眼于这些容许充电电流Imax_chg和容许放电电流Imax_dis中的一方或者双方,将开始利用电池组110的时间点下的来自容许电流运算部302的输出作为Imax_new而存储,将当前的来自容许电流运算部302的输出作为Imax_det,通过式(21),能够推测当前的电池组110的SOH。在该情况下,也可以使容许充电电流Imax_chg和容许放电电流Imax_dis平均化,求出Imax_det、Imax_new。
或者,在劣化推测部2301中,也可以直接利用来自第一容许电流运算部703的输出、来自第二容许电流运算部704的输出来推测当前的电池组110的SOH。即,在着眼于第一容许电流运算部703的输出的情况下,将开始利用电池组110的时间点下的容许充电电流Imax_chg1和容许放电电流Imax_dis1中的一方或者双方作为Imax_new,将当前的容许充电电流Imax_chg1和容许放电电流Imax_dis1中的一方或者双方作为Imax_det,通过式(21),能够推测当前的电池组110的SOH。另外,在着眼于第二容许电流运算部704的输出的情况下,将开始利用电池组110的时间点下的容许充电电流Imax_chg2和容许放电电流Imax_dis2中的一方或者双方作为Imax_new,将当前的容许充电电流Imax_chg2和容许放电电流Imax_dis2中的一方或者双方作为Imax_det,通过式(21),能够推测当前的电池组110的SOH。
如以上说明的那样,通过车辆控制部200接收劣化推测部2301推测出的电池组110的SOH。车辆控制部200在接收到的SOH的值低于预先确定的阈值的情况下,判定为电池组110的寿命用完。此外,也可以在劣化推测部2301中进行这样的电池组110的寿命判定。另外,也能够不按SOH这样的参数来进行判定,而是在运算得到的容许电流值低于阈值的情况下判定为寿命用完。
根据以上说明的本发明的第5实施方式,劣化推测部2301监视第一容许电流运算部703的容许电流的运算结果和第二容许电流运算部704的容许电流的运算结果中的至少一方,推测电池组110的劣化状态。因为这样,所以能够在电池系统100中,可靠地判定电池组110的劣化的推进状况。
另外,劣化推测部2301也可以根据电池组110的劣化状态的推测结果,判定电池组110是否寿命用完。如果这样,则在电池系统100中,能够可靠地进行电池组110的寿命判定。
<第6实施方式>
接下来,说明本发明的第6实施方式。在本实施方式中,说明监视容许电流的校正结果来推测电池组110的劣化状态、并根据该推测结果来进行电池组110的寿命判定的例子。
图24是本发明的第6实施方式中的容许电流运算部302的框图。与在第4实施方式中说明的图20的框图相比,在图24中,还添加劣化推测部2401。劣化推测部2401通过监视表示由校正部2001A实施的容许电流的校正量或者校正率的系数Kc和表示由校正部2001B实施的容许电流的校正量或者校正率的系数Kd,推测电池组110的SOH。如果电池组110发生劣化,则容许电流变小,所以校正部2001A和校正部2001B针对容许电流的运算结果以与其相匹配的方式进行校正。这是由于,能够将表示为此使用的容许电流的校正量或者校正率的系数Kc和Kd代替SOH来用作用于掌握电池组110的劣化程度的参数。
根据以上说明的本发明的第6实施方式,劣化推测部2401监视由校正部2001A、2001B实施的校正处理的结果,推测电池组110的劣化状态。因为这样,所以能够在电池系统100中,可靠地判定电池组110的劣化的推进状况。
另外,劣化推测部2401也可以根据电池组110的劣化状态的推测结果,判定电池组110是否寿命用完。如果这样,则在电池系统100中,能够可靠地进行电池组110的寿命判定。
<第7实施方式>
接下来,说明本发明的第7实施方式。在本实施方式中,说明监视电池组110的特定信息的校正结果来推测电池组110的劣化状态、并根据该推测结果来进行电池组110的寿命判定的例子。
图25是本发明的第7实施方式中的容许电流运算部302的框图。与在第4实施方式中说明的图21的框图相比,在图25中,还添加劣化推测部2501。劣化推测部2501通过监视校正部2101A、2101B针对来自电池状态预测部702的输出的校正结果Rt,推测电池组110的SOH。例如,将通过校正部2101A、2101B校正了的内部电阻预测值Rpred_chg、Rpred_dis作为校正结果Rt而取得,利用它,通过以下的式(22),能够推测当前的电池组110的SOH。在式(22)中,R_new表示新产品时的电池组110的内部电阻,R_det表示当前的(劣化时的)电池组110的内部电阻。
SOH=R_det/R_new(22)
如在上述第4实施方式中说明那样,校正部2101A根据由第一容许电流运算部703求出的容许充电电流Imax_chg1以及由第二容许电流运算部704求出的容许充电电流Imax_chg2,校正从电池状态预测部702输出的充电时的内部电阻预测值Rpred_chg。另外,校正部2101B根据由第一容许电流运算部703求出的容许放电电流Imax_dis1以及由第二容许电流运算部704求出的容许放电电流Imax_dis2,校正从电池状态预测部702输出的放电时的内部电阻预测值Rpred_dis。劣化推测部2501着眼于这些内部电阻预测值Rpred_chg和Rpred_dis的校正结果中的一方或者双方,将开始利用电池组110的时间点下的来自电池状态预测部702的输出作为R_new而存储,将当前的来自电池状态预测部702的输出作为R_det,通过式(22),能够推测当前的电池组110的SOH。在该情况下,也可以使充电时的内部电阻预测值Rpred_chg和放电时的内部电阻预测值Rpred_dis平均化,求出R_det、R_new。
根据以上说明的本发明的第7实施方式,劣化推测部2501监视由校正部2101A、2101B实施的校正处理的结果,推测电池组110的劣化状态。因为这样,所以能够在电池系统100中,可靠地判定电池组110的劣化的推进状况。
另外,劣化推测部2501也可以根据电池组110的劣化状态的推测结果,判定电池组110是否寿命用完。如果这样,则能够在电池系统100中,可靠地进行电池组110的寿命判定。
在以上的各实施方式中,具体地说明了本发明,但本发明不限定于这些各实施方式,在不脱离其主旨的范围内能够进行各种变更,这自不待言。进而,也能够将各实施方式任意组合来实施。
另外,关于上述各结构、功能、处理部等,既能够例如通过用集成电路进行设计来将它们的全部或者一部分实现为硬件,也能够通过处理器执行实现各自的功能的程序来实现为软件。实现各功能的程序、表格等信息能够储存在存储器、硬盘等存储装置、IC卡、DVD等存储介质中。另外,也能够通过这些存储介质、因特网等电气通信线路,提供用于使上述各实施方式的电池系统100的电池组控制部150执行在各实施方式中说明的处理的程序。
图26是示出对电池组控制部150提供程序的情形的图。个人计算机10与电池组控制部150连接,将从服务器装置11经由通信线路12提供的程序或者从CD-ROM13读出的程序供给到电池组控制部150。另外,也能够不经由个人计算机10,而是从服务器装置11经由通信线路12对电池组控制部150供给程序。通信线路12是因特网、个人计算机通信等的通信线路、专用通信线路、移动电话线路网等。服务器11经由通信线路12将程序发送到个人计算机10、电池组控制部150。即,将程序变换成载波上的数据信号,并经由通信线路12发送。这样,作为记录介质、载波等各种方式的计算机可读的程序产品,能够提供在电池组控制部150中能够执行的程序。
将以下的优先权基础申请的公开内容作为引用文而并入本文中。
日本专利申请2014年第146749号(2014年7月17日申请)
符号说明
100:电池系统;110:电池组;111:单电池;112:单电池群;120:单电池管理部;121:单电池控制部;122:电压检测电路;123:控制电路;124:信号输入输出电路;125:温度探测部;130:电流探测部;140:电压探测部;150:电池组控制部;160:信号通信单元;170:绝缘元件;180:存储部;200:车辆控制部;300a~300d:继电器;301:充电状态运算部;302:容许电流运算部;400:逆变器;410:电动发电机;420:充电器;701:内部电阻探测部;702:电池状态预测部;703:第一容许电流运算部;704:第二容许电流运算部;705:容许充电电流确定部;706:容许放电电流确定部;2001A、2001B、2101A、2101B:校正部;2301、2401、2501:劣化推测部。
Claims (12)
1.一种电池状态探测装置,其是探测电池的状态的装置,其特征在于,具备:
第一容许电流运算部,其使用测定到的内部电阻测定值求出所述电池的第一容许电流,所述内部电阻测定值至少基于通过电压探测部探测出的所述电池的电压和通过电流探测部探测出的在所述电池流过的电流测定出来;
第二容许电流运算部,其使用从所述电池预先提取并存储到所述装置的内部电阻预测值,求出所述电池的第二容许电流;
校正部,其对所述第一容许电流与所述第二容许电流进行比较,并根据该比较结果来校正所述第二容许电流;以及
容许电流确定部,其根据所述第一容许电流和所述第二容许电流中的至少一方,确定与所述电池的状态相应的所述电池的容许电流。
2.根据权利要求1所述的电池状态探测装置,其特征在于,
当在能够求出所述第一容许电流的状态下存在所述电池时,所述容许电流确定部将所述第一容许电流确定为所述电池的容许电流,当在求不出所述第一容许电流的状态下存在所述电池时,所述容许电流确定部将所述第二容许电流确定为所述电池的容许电流。
3.根据权利要求2所述的电池状态探测装置,其特征在于,
在所述电池的充放电电流为规定的阈值以上时,所述容许电流确定部判断为在能够求出所述第一容许电流的状态下存在所述电池,从而将所述第一容许电流确定为所述电池的容许电流,
在所述电池的充放电电流低于所述阈值时,所述容许电流确定部判断为在求不出所述第一容许电流的状态下存在所述电池,从而将所述第二容许电流确定为所述电池的容许电流。
4.根据权利要求2或者3所述的电池状态探测装置,其特征在于,
在所述电池的充电或者放电开始之前,所述容许电流确定部将所述第二容许电流确定为所述电池的容许电流,
在所述电池的充电或者放电开始之后,所述容许电流确定部将所述电池的容许电流从所述第二容许电流切换成所述第一容许电流。
5.根据权利要求2或者3所述的电池状态探测装置,其特征在于,
在对所述电池进行充电时,所述容许电流确定部,关于充电侧,将所述第一容许电流确定为所述电池的容许电流,并且关于放电侧,将所述第二容许电流确定为所述电池的容许电流,
在对所述电池进行放电时,所述容许电流确定部,关于充电侧,将所述第二容许电流确定为所述电池的容许电流,并且关于放电侧,将所述第一容许电流确定为所述电池的容许电流,
根据所述电池的充放电的切换,所述容许电流确定部分别关于充电侧与放电侧,在所述第一容许电流和所述第二容许电流之间对所述电池的容许电流进行切换。
6.根据权利要求1所述的电池状态探测装置,其特征在于,
所述容许电流确定部确定针对所述第一容许电流和所述第二容许电流的权重系数,根据所述权重系数来对所述第一容许电流和所述第二容许电流分别进行加权并合计,从而确定所述电池的容许电流。
7.根据权利要求6所述的电池状态探测装置,其特征在于,
所述容许电流确定部在所述电池的充电或者放电过程中,使所述权重系数变化。
8.根据权利要求7所述的电池状态探测装置,其特征在于,
在所述电池的充电或者放电开始之前,所述容许电流确定部使针对所述第二容许电流的加权相对地变大,
在所述电池的充电或者放电开始之后,所述容许电流确定部使针对所述第一容许电流的加权逐渐地变大,使针对所述第二容许电流的加权逐渐地减小。
9.根据权利要求6所述的电池状态探测装置,其特征在于,
所述第一容许电流运算部求出所述第一容许电流的误差,
所述第二容许电流运算部求出所述第二容许电流的误差,
所述容许电流确定部根据所述第一容许电流的误差和所述第二容许电流的误差中的至少一方,确定所述权重系数。
10.一种二次电池系统,其特征在于,具备:
权利要求1至9中的任一项所述的电池状态探测装置;以及
二次电池,其通过所述电压探测部而被探测电压,基于通过所述容许电流确定部确定的容许电流来进行充放电。
11.一种存储介质,其存储有通过与电池连接的电池状态探测装置内的计算机来执行的程序产品,其特征在于,
使所述计算机作为以下部件而发挥功能:
第一容许电流运算部,其使用测定到的内部电阻测定值求出所述电池的第一容许电流,所述内部电阻测定值至少基于通过电压探测部探测出的所述电池的电压和通过电流探测部探测出的在所述电池流过的电流测定出来;
第二容许电流运算部,其使用从所述电池预先提取并存储到所述装置的内部电阻预测值,求出所述电池的第二容许电流;
校正部,其对所述第一容许电流与所述第二容许电流进行比较,并根据该比较结果来校正所述第二容许电流;以及
容许电流确定部,其根据所述第一容许电流和所述第二容许电流中的至少一方,确定与所述电池的状态相应的所述电池的容许电流。
12.一种电池状态探测方法,其是探测电池的状态的方法,其特征在于,
探测所述电池的电压和在所述电池流过的电流,至少基于探测出的所述电压和所述电流测定所述电池的内部电阻测定值,
使用测定到的所述内部电阻测定值求出所述电池的第一容许电流,
使用从所述电池预先提取并存储的内部电阻预测值,求出所述电池的第二容许电流,
对所述第一容许电流与所述第二容许电流进行比较,并根据该比较结果来校正所述第二容许电流,
根据所述第一容许电流和所述第二容许电流中的至少一方,确定与所述电池的状态相应的所述电池的容许电流。
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