CN107430170B - 电池的充电率推算装置及充电率推算方法 - Google Patents

电池的充电率推算装置及充电率推算方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种能够高精度地推算充电率而与电池的充放电条件无关的电池的充电率推算装置。充电率推算装置具备最终充电率计算单元(107)，其根据电流累计方式充电率推算单元(102)和等效电路模型方式充电率推算单元(103)计算出的充电率推算值来计算电池的最终充电率，最终充电率计算单元(107)在电流累计方式充电率推算单元(102)算出的充电率推算值与等效电路模型方式充电率推算单元(103)算出的充电率推算值的差分为充电率差分阈值以下这一条件成立时，将最终充电率从电流累计方式充电率推算单元(102)算出的充电率推算值切换为等效电路模型方式充电率推算单元(103)算出的充电率推算值。

Description

电池的充电率推算装置及充电率推算方法
技术领域
本发明涉及安装在车辆的电源管理装置等上的电池的充电率推算装置及充电率推算方法，特别涉及在不同方式的充电率推算值之间进行切换来高精度地推算电池充电率的装置及方法。
背景技术
在推算电池充电率(以下记为SOC)时，已知有在未进行充放电的状态下根据开放端电压(以下记为OCV)来推算SOC的方式、在进行充放电的状态下通过电流累计来推算SOC的方式、使用等效电路模型来推算SOC的方式。
即，作为始终推算SOC而与电池的充放电状态无关的方式，已知有将通过OCV推算出的SOC作为初始值并通过电流累计来更新SOC的方式(以下称为电流累计方式)、同样将通过OCV推算出的SOC作为初始值并使用等效电路模型来更新SOC的方式(以下称为等效电路模型方式)这2种方式。
前一种电流累计方式的特征在于，电流传感器的电流检测误差会影响SOC的推算精度，随着时间的经过，SOC推算精度会下降。
另一方面，后一种等效电路模型方式的特征在于，电路参数的推算精度会影响SOC的推算精度，在电池开始运转时，电路参数的推算精度较低，随着时间的经过，SOC推算精度上升。
对此，提出了按照规定的定时在电流累计方式的SOC推算值与等效电路模型方式的SOC推算值之间进行切换的方法(参照专利文献1)。
该现有技术在电流与电压的变动较小的条件下，将电流累计方式的SOC推算值切换为等效电路模型方式的SOC推算值来计算最终SOC。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2011-106952
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，上述专利文献1所示的现有技术存在以下的问题：仅在预定的充放电条件下切换为等效电路模型方式的SOC推算值，在不满足该条件或因电池的特性变化等而导致条件匹配不再合适时，最终SOC无法达到足够的SOC推算精度。
本发明是为了解决上述现有技术的问题而完成的，其目的在于提供一种电池的充电率推算装置和充电率推算方法，其始终对电流累计方式的SOC推算值与等效电路模型方式的SOC推算值进行比较，在等效电路模型方式的SOC推算精度优于电流累计方式的SOC推算精度的时刻，将最终SOC从电流累计方式的SOC推算值切换为等效电路模型方式的SOC推算值，从而始终高精度地推算SOC。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明所涉及的电池的充电率推算装置包括：
电流累计方式充电率推算单元，其采用电流累计方式计算电池的充电率推算值；
等效电路模型方式充电率推算单元，其采用等效电路模型方式计算所述电池的充电率推算值；
充电率差分阈值计算单元，其对于所述电流累计方式充电率推算单元得出的充电率推算值与所述等效电路模型方式充电率推算单元得出的充电率推算值的差分，计算充电率差分阈值；以及
最终充电率计算单元，其根据所述电流累计方式充电率推算单元和所述等效电路模型方式充电率推算单元得出的充电率推算值，计算所述电池的最终充电率，
当所述电流累计方式充电率推算单元得出的充电率推算值与所述等效电路模型方式充电率推算单元得出的充电率推算值的差分在所述充电率差分阈值以下这一关系成立时，
所述最终充电率计算单元将所述最终充电率从所述电流累计方式充电率推算单元得出的充电率推算值切换到为所述等效电路模型方式充电率推算单元得出的充电率推算值。
本发明所涉及的电池的充电率推算方法包括：
采用电流累计方式计算电池的充电率推算值的第一步骤；
采用等效电路模型方式计算所述电池的充电率推算值的第二步骤；
对所述第一步骤得到的充电率推算值与所述第二步骤得到的充电率推算值的差分来计算充电率差分阈值的第三步骤；以及
根据所述第一步骤得出的充电率推算值和所述第二步骤得出的充电率推算值来计算所述电池的最终充电率的第四步骤，
当所述第一步骤得出的充电率推算值与所述第二步骤得出的充电率推算值的差分在所述充电率差分阈值以下这一条件成立时，
在所述第四步骤中，将所述最终充电率从所述第一步骤得出的充电率推算值切换为所述第二步骤得出的充电率推算值。
发明效果
根据本发明，当等效电路模型方式的SOC推算值与电流累计方式的SOC推算值之差达到规定值以下时，能够将最终SOC从电流累计方式的SOC推算值切换为等效电路模型方式的SOC推算值，从而能够得到始终高精度地推算SOC而与电池的充放电条件无关的电池的充电率推算装置及充电率推算方法。
附图说明
图1是本发明的实施方式1的电池的充电率推算装置的简要结构图。
图2是表示构成本发明的实施方式1的电池的充电率推算装置的电流累计方式充电率推算单元的控制处理的流程图。
图3是表示构成本发明的实施方式1的电池的充电率推算装置的等效电路模型方式充电率推算单元的控制处理的流程图。
图4是表示构成本发明的实施方式1的电池的充电率推算装置的等效电路模型故障诊断单元的控制处理的流程图。
图5是表示构成本发明的实施方式1的电池的充电率推算装置的充电率差分阈值计算单元的控制处理的流程图。
图6是表示构成本发明的实施方式1的电池的充电率推算装置的电流累计方式充电率推算误差计算单元的控制处理的流程图。
图7是表示构成本发明的实施方式1的电池的充电率推算装置的最终充电率计算单元的控制处理的流程图。
图8是表示构成本发明的实施方式1的电池的充电率推算装置的最终充电率计算单元的控制动作的时序图。
图9是表示本发明的实施方式1的等效电路模型方式充电率推算单元所适用的电池电路模型的电路参数逐次推算处理的框图。
图10是表示本发明的实施方式1的等效电路模型方式充电率推算单元所适用的电池电路模型图。
图11是表示本发明的实施方式1的充电率差分阈值计算单元所适用的充电率差分阈值映射的特性图。
图12是表示构成本发明的实施方式2的电池的充电率推算装置的最终充电率计算单元的控制处理的流程图。
图13是表示构成本发明的实施方式2的电池的充电率推算装置的最终充电率计算单元的控制动作1的时序图。
图14是表示构成本发明的实施方式2的电池的充电率推算装置的最终充电率计算单元的控制动作2的时序图。
具体实施方式
实施方式1
图1是本发明的实施方式1的电池的充电率推算装置的简要结构图。图1中，电池的充电率推算装置101安装在未图示的车辆的电源管理装置上，包括：电流累计方式充电率推算单元102、等效电路模型方式充电率推算单元103、等效电路模型故障诊断单元104、充电率差分阈值计算单元105、电流累计方式充电率推算误差计算单元106和最终充电率计算单元107。
此处，电池的充电率推算装置101通过输入由电流传感器108检测到的电流、由电压传感器109检测到的电压、由温度测定器110检测到的电池温度来作为电池状态，计算出电流累计方式充电率推算值SOC_I和等效电路模型方式充电率推算值SOC_R，当SOC_I与SOC_R的差分大于SOC切换基准的充电率差分阈值SOC_dif时，输出SOC_I作为最终SOC，当SOC_I与SOC_R的差分小于SOC切换基准的充电率差分阈值SOC_dif时，输出SOC_R作为最终SOC。
该控制处理和控制动作的详细情况将在后面的图2～图8中进行说明。
图2是表示构成本发明的实施方式1的电池的充电率推算装置101的电流累计方式充电率推算单元102的控制处理的流程图。
图2中，在步骤201，将由电流传感器108检测到的电流、由电压传感器109检测到的电压、由温度传感器110检测到的电池温度输入至电池的充电率推算装置101，并作为电池状态进行接收，并前进至步骤202。步骤202中，判断步骤201中接收到的各传感器的输入值是否在正常范围内，当判定为所有输入值都在正常范围内的情况下，前进至步骤203。
然后，在步骤203和步骤204中，当在步骤203判定为车辆已点火时，前进至步骤204，在步骤204判定为上一次熄火时间在规定时间以上时，前进至步骤205。
即，若车辆处于规定时间以上的熄火状态时，之后点火时的电压可以认为相当于开放端电压OCV，因此在步骤205中获取当前的电压值作为OCV，并前进至步骤206。
步骤206中，根据OCV和电池温度，用映射的方式计算出电流累计方式充电率推算值SOC_I。
当步骤202中判定为各传感器输入值中的某一个不在正常范围内时，前进至步骤207，在步骤207中，输入SOC初始值作为SOC_I。
此处，SOC初始值是考虑车辆系统的安全标准而决定的值，可以设定为SOC_I的上次值或中间值以继续使用电池，也可以设定为SOC_I的上限值或下限值以防止电池落入危险状态。
当步骤203中判定为车辆没有点火时，或者当步骤204中判定为上一次熄火时间未满规定时间时，前进至步骤208。
步骤208中，将上一次的SOC_I与本次的电流累计量相加，计算出本次的SOC_I。
本次的SOC_I的计算通过算式SOC_I(k)＝SOC_I(k-1)+I(k)×Ts÷电池容量来进行。
此处，SOC_I(k)为SOC_I的本次值，SOC_I(k-1)为SOC_I的上次值，I(k)为实际电流的本次值，Ts为运算周期。
此处示出了当判定为各传感器输入值中的某一个不在正常范围内的情况下输入SOC初始值的方式，但在必要的传感器输入值在正常范围内的情况下，例如行驶过程中仅电压传感器出现了故障的情况下，也可以前进至步骤208，继续进行电流累计处理。
图3是表示构成本发明的实施方式1的电池的充电率推算装置101的等效电路模型方式充电率推算单元103的控制处理的流程图。
图3中，步骤301～305进行与图2的步骤201～205相同的控制处理，然后前进至步骤306。
步骤306中，根据OCV和电池温度，用映射的方式计算出等效电路模型方式充电率推算值SOC_R。
当步骤302中判定为各传感器输入值中的某一个不在正常范围内时，前进至步骤307，在步骤307中，输入SOC初始值作为SOC_R。
此处，SOC初始值与电流累计方式充电率推算单元102的情况相同，可以设定为SOC_R的上次值或中间值，在电池可能落入危险状态的情况下，也可以设定为SOC_R的上限值或下限值。
当步骤303中判定为车辆没有点火时，或者当步骤304中判定为上一次熄火时间未满规定时间时，前进至步骤308。
步骤308中，执行后面的图9中说明的电路参数逐次推算处理，然后前进至步骤309。
步骤309中，根据后面的图10中说明的电池电路模型来推算OCV，然后前进至步骤306。
图4是表示构成本发明的实施方式1的电池的充电率推算装置101的等效电路模型故障诊断单元104的控制处理的流程图。
图4中，在步骤401，等效电路模型方式充电率推算单元103除了接收电流、电压、电池温度来作为电池状态，还接收在后面的图9中说明的电路参数值，然后前进至步骤402。
步骤402中，判断步骤401中接收到的各输入值是否在正常范围内，当判定为所有输入值都在正常范围内的情况下，前进至步骤403。
即，根据等效电路模型方式充电率推算单元103的输入和控制处理为正常进行的诊断结果，在步骤403中对故障诊断结果输入0(正常)。
当步骤402中判定为各输入值中的某一个不在正常范围内时，前进至步骤404，并在步骤404中对故障诊断结果输入1(故障)。
图5是表示构成本发明的实施方式1的电池的充电率推算装置101的充电率差分阈值计算单元105的控制处理的流程图。
图5中，在步骤501，电流累计方式充电率推算误差计算单元106除了接收电流、电压、电池温度来作为电池状态之外，还接收上次的最终SOC、后面的图6中说明的电流累计方式充电率推算误差SOC_err，并前进至步骤502。步骤502中，判断步骤501中接收到的各输入值是否在正常范围内，当判定为所有输入值都在正常范围内的情况下，前进至步骤503。
步骤503中，当判定为电池处于稳定条件下，且判定为表示电池状态的电流、电压、电池温度全部在规定范围内时，前进至步骤504。
步骤504中，根据上次的最终SOC和电池温度，通过映射的方式计算出充电率差分阈值SOC_dif，并前进至步骤505。
步骤505中进行上限箝位，以使步骤504中计算出的SOC_dif不会超过SOC_err。
当步骤502中判定为各输入值中的某一个不在正常范围内时，前进至步骤506，并在步骤506中对SOC_dif输入0(零)来作为初始值。当步骤503中判定为电池未处在稳定条件下时，即判定为表示电池状态的电流、电压、电池温度中的某一个未在规定范围内时，前进至步骤507。
步骤507中，将充电率差分阈值SOC_dif的映射最小值设定为比电池处于稳定条件下时更小的值，并前进至步骤505。
此处示出了当电池稳定条件不成立时设定SOC_dif的映射最小值的方式，但也可以对SOC_dif的映射计算值乘上规定的系数。
图6是表示构成本发明的实施方式1的电池的充电率推算装置101的电流累计方式充电率推算误差计算单元106的控制处理的流程图。
图6中，在步骤601，接收电流、电池温度来作为电池状态，并前进至步骤602。
步骤602中，判断步骤601中接收到的各输入值是否在正常范围内，当判定为所有输入值都在正常范围内的情况下，前进至步骤603。
步骤603中，根据电流和电池温度对所检测到的电流计算出电流检测误差I_err，并前进至步骤604。
步骤604中，将上次的SOC_err与本次的电流检测误差相加，从而计算出本次的SOC_err。
本次的SOC_err的计算通过算式SOC_err(k)＝SOC_err(k-1)+I_err(k)×Ts÷电池容量来进行。
此处，SOC_err(k)为SOC_err的本次值，SOC_err(k-1)为SOC_err的上次值，I_err(k)为电流检测误差I_err的本次值，Ts为运算周期。
当步骤602中判定为各输入值中的某一个不在正常范围内时，前进至步骤605，并在步骤605中对SOC_err输入0(零)来作为初始值。
图7是表示构成本发明的实施方式1的电池的充电率推算装置101的最终充电率计算单元107的控制处理的流程图。
图7中，在步骤701，接收SOC推算值的SOC_I和SOC_R、等效电路模型的故障诊断结果、SOC推算值切换标准SOC_dif作为SOC输入信息，并前进至步骤702。
步骤702～704是SOC推算值切换的前提条件，当这些都成立时，进入步骤705的SOC推算值切换条件。
步骤702中，若步骤701中接收到的等效电路模型的故障诊断结果为0(正常)，则前进至步骤703。
步骤703中，当判定为上次熄火时间在规定时间以上时，前进至步骤704。
步骤704中，当检测到点火后的首次启动(以下称为点火启动)完成时，前进至步骤705。
此处，点火启动的完成可经由车辆控制单元通过发动机的旋转动作或车辆的控制模式来检测得到。
步骤705中，判定SOC推算值的差分|SOC_R-SOC_I|是否小于SOC_dif，在判定为小于SOC_dif的情况下，判断为能够进行SOC推算值切换，即能够进行SOC_I→SOC_R的切换，然后前进至步骤706。
步骤706中，将SOC切换标记设置为1(执行SOC切换)，并前进至步骤707。
当步骤702中等效电路模型的故障诊断结果为1(故障)时，或者步骤704中判定为点火启动未完成时，SOC_R的推算精度判断为不够，前进至步骤708。
步骤708中，将SOC切换标记设置为0(禁止SOC切换)，并前进至步骤709。
步骤709中，若SOC切换标记不是1(执行SOC切换)，前进至步骤710。
步骤710中，对最终SOC输入SOC_I。
当步骤703中判定为上次熄火时间未满规定时间、即为短时间时，判断为熄火状态下的等效电路模型参数不需要特别进行更新，这并不影响SOC_R的推算精度，并前进至步骤706。
当步骤705中判定为SOC推算值的差分|SOC_R-SOC_I|大于SOC_dif时，前进至步骤709。
步骤709中，若SOC切换标记已经是1(执行SOC切换)，则前进至步骤707以继续进行SOC推算值的切换。
步骤707中，判定SOC推算值的切换是否已完成，在未完成的情况下，前进至步骤711。
步骤711中，执行SOC推算值的切换，即SOC_I→SOC_R的切换。
该切换处理可以使用“SOC＝(1-k)×SOC_I+k×SOC_R”的滤波处理、“SOC＝(SOC_R-SOC_I)/切换时间T×经过时间t+SOC_I”的插值处理。
经过该SOC推算值的切换，若步骤707中判定为SOC推算值的切换已完成，则前进至步骤712。
步骤712中，对最终SOC输入SOC_R。
另外，此处示出了判定一次SOC推算值的差分|SOC_R-SOC_I|是否小于SOC_dif来作为SOC推算值切换条件的方式，但也可以将判定次数增至三次以准确地进行判定，也可以追加继续成立的时间条件。
图8是表示构成本发明的实施方式1的电池的充电率推算装置101的最终充电率计算单元107的控制动作的时序图，相当于图7的步骤705～712的控制处理。
图8中，实线801表示电池的充电率推算装置101计算出的SOC_I，实线802表示SOC_R，实线803表示SOC_dif，实线804表示SOC_err。
实线805表示最终充电率计算单元107计算出的SOC_R与SOC_I的差分，实线806表示SOC切换标记，实线807表示最终SOC。
虚线808表示电池的充电率推算装置101无法检测的真SOC(以下记为SOC真值)，虚线809表示SOC_I与SOC真值的差分，虚线810表示最终SOC与SOC真值的差分即最终SOC推算误差。
另外，为了简化说明，SOC推算值切换的前提条件全部成立，即等效电路模型的故障诊断结果始终为0(正常)，上次熄火时间足够长，并将时刻t0设定在点火启动完成后。
另外，时刻t0的SOC_I与SOC_R等于SOC真值，SOC切换标记806设置为0(禁止SOC切换)，之后的充放电使电池倾向于被充电。
SOC_err的计算所适用的电流传感器108的电流检测误差I_err是由电流传感器108的上下限所确定的最大检测误差，此处设为固定值且与时间无关。
时刻t0之后，电池进行充放电，且SOC_I偏离SOC真值，SOC_R接近SOC真值。
因此，SOC_R与SOC_I的差分805相对于SOC_I与SOC真值的差分809，呈现出随着时间的经过而具有收敛的倾向。
在此期间，输出SOC_I作为最终SOC。
此处，只要SOC_I不是始终使用电流传感器108的上下限来计算，根据电流传感器108的最大检测误差计算出的SOC_err就是SOC_I与SOC真值的差分809以上的值。
通过SOC_err的上限箝位，SOC_dif是SOC_err以下的值。
在时刻t1，SOC_R与SOC_I的差分805小于SOC_dif，因此SOC推算值切换条件成立，SOC切换标记806被置为1(执行SOC切换)。
时刻t1～时刻t2期间，执行SOC推算值的切换，最终SOC通过滤波处理从SOC_I切换为SOC_R。
时刻t2之后，通过完成SOC推算值的切换，从而输出SOC_R来作为最终SOC。
经过上述处理，最终SOC在SOC_I与SOC_R之间输出，时刻t0之后的最终SOC推算误差810因最终SOC与SOC真值的关系，在时刻t1之前都等于SOC_I与SOC真值的差分809，在时刻t1～时刻t2的期间内接近0，在时刻t2之后等于0。
图9是表示本发明的实施方式1的等效电路模型方式充电率推算单元103所适用的电池电路模型的电路参数逐次推算处理的框图。
图9中，当向电池电路模型推算部901输入电流I和电压V时，适应处理部902通过逐次调整电池电路模型的参数，从而消除电压推算值Ve与测量电压V的差分，由此能够得到与电池状态相适应的电池电路模型。该参数调整可以使用滤波方式的更新方法或逐次最小二乘法(RLS)。
图10是表示本发明的实施方式1的等效电路模型方式充电率推算单元103所适用的电池电路模型图。
图10中，电池电路模型1001由表示电池的电极箔电阻和电解液电阻的直流电阻R0、和由反应电阻R1与表示双电层的C1组成的并联电路构成。
此处示出了一次并联电路，但也可以根据车辆的运行状况而将次数变为二次、三次。
通过图9中说明的电路参数逐次推算处理，对R0、R1、C1逐次进行调整，根据图10的电池电路模型1001计算出过电压IR，能够推算出OCV。
图11是表示本发明的实施方式1的充电率差分阈值计算单元105所适用的充电率差分阈值映射的特性图。
图11中，高温时的阈值1111和低温时的阈值1112均设定为SOC越是从中间值接近上下限值，阈值就设定得越小，从而能够在提高SOC_R的推算精度时切换SOC。
另外，当SOC在上限值附近时，越是高温，阈值就设定得越小，当SOC在下限值附近时，越是低温，阈值就设定得越小，从而对于高温时的过充电和低温时的过放电，能够提高最终SOC的推算精度。
如上所述，本发明的实施方式1的电池的充电率推算装置包括：通过电流累计方式计算电池的充电率推算值SOC_I的电流累计方式充电率推算单元102；通过等效电路模型方式计算所述电池的充电率推算值SOC_R的等效电路模型方式充电率推算单元103；对于电流累计方式充电率推算单元102计算出的充电率推算值SOC_I与等效电路模型方式充电率推算单元103计算出的充电率推算值SOC_R的差分，计算充电率差分阈值SOC_dif的充电率差分阈值计算单元105；以及根据电流累计方式充电率推算单元102和电流累计方式充电率推算单元102计算出的充电率推算值SOC_I，计算电池的最终SOC的最终充电率计算单元107，当电流累计方式充电率推算单元102计算出的充电率推算值SOC_I与等效电路模型方式充电率推算单元103计算出的充电率推算值SOC_R的差分在充电率差分阈值以下这一条件成立时，最终充电率计算单元107将最终SOC从电流累计方式充电率推算单元102计算出的充电率推算值SOC_I切换为等效电路模型方式充电率推算单元103计算出的充电率推算值SOC_R，因此，从等效电路模型方式的SOC推算值与电流累计方式的SOC推算值的差分达到规定差分以下的时刻起，能够将最终SOC从电流累计方式的SOC推算值切换为等效电路模型方式的SOC推算值。
另外，本发明的实施方式1中，还具备电流累计方式充电率推算误差计算单元106，通过对电流传感器的电流检测误差进行累计，计算出电流累计方式充电率推算单元计算出的充电率推算值的误差即充电率推算误差，充电率差分阈值因充电率推算误差而受到上限箝位，因此能够在电流累计方式的SOC推算误差以下将最终SOC从电流累计方式的SOC推算值切换到等效电路模型方式的SOC推算值。
另外，本发明的实施方式1中，充电率差分阈值基于最终充电率以映射的方式计算出，最终充电率越是从中间值接近上下限值，充电率差分阈值就设定得越小，因此，此能够在SOC越是从中间值接近上下限值，等效电路模型方式的SOC推算误差就越是收敛时，切换最终SOC。
另外，本发明的实施方式1中，充电率差分阈值基于最终充电率以映射的方式计算出，在最终充电率接近上限值并且电池处于高温的情况下，将充电率差分阈值设定得较小，在最终充电率接近下限值并且电池处于低温的情况下，将充电率差分阈值设定得较小，因此，当SOC接近上限值并且电池处于高温时，或者SOC接近下限值并且电池处于低温时，相对于其它情况，能够在等效电路模型方式的SOC推算误差发生收敛时，切换最终SOC。
另外，在本发明的实施方式1中，充电率差分阈值计算单元105具备判定电池的状态是否在稳定条件下的电池状态判定单元，电池的状态不在稳定状态下时的充电率差分阈值设定得比电池的状态在稳定状态下时的充电率差分阈值要小，因此当电池的状态不在稳定条件下时，相对于电池的状态在稳定条件下的情况，能够在等效电路模型方式的SOC推算误差发生收敛时，切换最终SOC。
另外，在本发明的实施方式1中，最终充电率计算单元107具备充电率推算值阶段变化单元，在切换最终充电率推算值时，在2种方式的充电率推算值之间阶段性地进行变化，因此，当电池的状态不在稳定条件下时，相对于电池的状态在稳定条件下的情况，能够在等效电路模型方式的SOC推算误差发生收敛时，切换最终SOC。
另外，在本发明的实施方式1中，最终充电率计算单元107在搭载有电池的车辆完成初次启动之前禁止所述充电率推算值的切换，因此，能够避免因SOC推算方式的切换引起最终SOC急剧变化从而对车辆的驱动力控制造成不良影响，并且驾驶员不会感到突变或危险。
另外，本发明的实施方式1中，最终充电率计算单元107在车辆的熄火时间为规定时间以下时，始终将所述最终充电率设为等效电路模型方式的充电率推算值，因此，在车辆的熄火时间为短时间的情况下，判断为等效电路模型的参数更新没有问题，最终SOC始终为等效电路模型方式的SOC推算值。
另外，在本发明的实施方式1中，具备等效电路模型故障诊断单元104，在检测到等效电路模型的故障时，最终充电率计算单元107始终将最终充电率设为电流累计方式的充电率推算值，因此，作为等效电路模型的故障状态，能在输入或参数值出现异常时，判断为无法使用等效电路模型，最终SOC能始终为电流累计方式的SOC推算值。
此外，本发明的实施方式1的电池的充电率推算方法包括：通过电流累计方式计算电池的充电率推算值SOC_I的第一步骤；通过等效电路模型方式计算所述电池的充电率推算值SOC_R的第二步骤；对于第一步骤中计算出的充电率推算值SOC_I与第二步骤中计算出的充电率推算值SOC_R的差分，计算充电率差分阈值SOC_dif的第三步骤；以及根据第一步骤计算出的充电率推算值SOC_I和第二步骤中计算出的充电率推算值SOC_R，计算电池的最终SOC的第四步骤，第四步骤中，当在第一步骤计算出的充电率推算值SOC_I与第二步骤计算出的充电率推算值SOC_R的差分在充电率差分阈值以下这一条件成立时，将最终SOC从第一步骤计算出的充电率推算值SOC_I切换为第二步骤计算出的充电率推算值SOC_R，因此，从等效电路模型方式的SOC推算值与电流累计方式的SOC推算值的差分达到规定差分以下的时刻起，能够将最终SOC从电流累计方式的SOC推算值切换为等效电路模型方式的SOC推算值。
另外，本发明的实施方式1的电池的充电率推算方法还包括第五步骤，通过对电流传感器的电流检测误差进行累计，计算出所述第一步骤中计算出的充电率推算值的误差即充电率推算误差，充电率差分阈值因充电率推算误差而受到上限箝位，因此在达到电流累计方式的SOC推算误差以下时，能够将最终SOC从电流累计方式的SOC推算值切换到等效电路模型方式的SOC推算值。
实施方式2
图12是表示构成本发明的实施方式2的电池的充电率推算装置101的最终充电率计算单元107的控制动作的流程图，在图7的基础上追加了步骤705a～705b的控制处理。
这两个步骤均是对SOC推算值的差分|SOC_R-SOC_I|小于SOC_err的时间(以下记为时间t_err)进行判定。
此处，SOC_err在步骤701中与其它SOC输入信息一同被接收。
步骤705a中，若时间t_err短于规定时间A，则前进至步骤705b，从而判断SOC_R的推算误差的收敛。
步骤705b中，若时间t_err长于规定时间B，则判断为SOC推算值的差分|SOC_R-SOC_I|并不是暂时性下降，并前进至步骤705c。步骤705c中，判断SOC推算值的差分|SOC_R-SOC_I|是否小于SOC_dif，若小于SOC_dif，则判断为SOC_R的推算误差发生收敛，并前进至步骤706从而将最终SOC切换为SOC_R。此处，规定时间B设定为比规定时间A要短的时间。
若步骤705a中时间t_err长于规定时间A，则判断为SOC_R的推算误差充分地收敛，并前进至步骤706从而将最终SOC切换为SOC_R。
另外，若步骤705b中时间t_err短于规定时间B，则判断为SOC推算值的差分|SOC_R-SOC_I|是暂时性下降，并前进至步骤709从而最终禁止SOC的切换。
之后的步骤与图7所示的控制处理的步骤相同。
图13是表示构成本发明的实施方式2的电池的充电率推算装置101的最终充电率计算单元107的控制动作1的时序图，相当于图12的步骤705a～712的控制处理。
图13中，实线1301表示电池的充电率推算装置101计算出的SOC_I，实线1302表示SOC_R，实线1303表示SOC_dif，实线1304表示SOC_err。
实线1305表示最终充电率计算单元107计算出的SOC_R与SOC_I的差分，实线1306表示SOC切换标记1306，实线1307表示最终SOC。
虚线1308表示电池的充电率推算装置101无法检测出的真SOC(以下记为SOC真值)，虚线1309表示SOC_I与SOC真值的差分，虚线1310表示最终SOC与SOC真值的差分即最终SOC推算误差。
下面，对图13中与图8不同的动作进行说明。
在时刻t1～t2，SOC_R与SOC_I的差分1305暂时性地低于SOC_err，但由于时间t2－t1短于规定时间B，因此SOC切换标记1306仍然是点火启动完成后的0(禁止SOC切换)，从而不执行SOC推算值的切换。
在时刻t3～t4，SOC_R与SOC_I的差分1305再次低于SOC_err，时间t4－t3长于规定时间B但短于规定时间A，因此前进至图12的步骤705c的SOC推算值切换条件。
在时刻t4，SOC_R与SOC_I的差分1305小于SOC_dif，因此SOC推算值切换条件成立，SOC切换标记1306被置为1(执行SOC切换)。
时刻t4～时刻t5期间内，执行SOC推算值的切换，最终SOC1307和最终SOC推算误差1310的动作与图8的相同。
图14是表示构成本发明的实施方式2的电池的充电率推算装置101的最终充电率计算单元107的控制动作2的时序图，相当于图12的步骤705a～712的控制处理。
图14中，实线1401表示电池的充电率推算装置101计算出的SOC_I，实线1402表示SOC_R，实线1403表示SOC_dif，实线1404表示SOC_err。
实线1405表示最终充电率计算单元107计算出的SOC_R与SOC_I的差分，实线1406表示SOC切换标记，实线1407表示最终SOC。
虚线1408表示电池的充电率推算装置101无法检测出的真SOC(以下记为SOC真值)，虚线1409表示SOC_I与SOC真值的差分，虚线1410表示最终SOC与SOC真值的差分即最终SOC推算误差。
下面，对图14中与图13不同的动作进行说明。
在时刻t2，SOC_R与SOC_I的差分1405自时刻t1起持续低于SOC_err，时间t2－t1长于规定时间B但短于规定时间A，因此前进至图12的步骤705c的SOC推算值切换条件。
但是，由于SOC_R与SOC_I的差分1405大于SOC_dif，因此SOC切换标记1406保持点火启动完成后的0(禁止SOC切换)不变，不执行SOC推算值的切换。
在时刻t3，SOC_R与SOC_I的差分1405同样自时刻t1起持续低于SOC_err，时间t3－t1超过规定时间A，因此SOC切换标记1406被置为1(执行SOC切换)。
时刻t3～时刻t4期间内，执行SOC推算值的切换，最终SOC1407和最终SOC推算误差1410的动作与图13的相同。
在上述本发明的实施方式2中，在SOC_R暂时接近SOC_I的情况下，能够在SOC_R的推算误差的收敛时，在所期望的推算误差以下将最终SOC从SOC_I切换为SOC_R。
另外，在SOC_R的推算误差虽然认为已充分收敛但相对于SOC_I还是超过了规定差分的情况下，也能够在SOC_I的推算误差以下将最终SOC从SOC_I切换为SOC_R。
如上所述，本发明的实施方式2的电池的充电率推算装置中，最终充电率计算单元107在充电率推算值的差分达到充电率推算误差以下这一条件成立了规定时间之后，当充电率推算值的差分为充电率差分阈值以下这一条件成立时，将所述最终充电率从电流累计方式的充电率推算值切换到等效电路模型方式的充电率推算值，因此，即使在等效电路模型方式的SOC推算值暂时接近电流累计方式的SOC推算值的情况下，能够在等效电路模型方式的SOC推算误差的收敛时，在电流累计方式的SOC推算误差以下将最终SOC从电流累计方式的SOC推算值切换为等效电路模型方式的SOC推算值。
另外，本发明的实施方式2的电池的充电率推算装置中，当充电率推算值的差分达到充电率推算误差以下这一条件成立了规定时间时，将最终SOC从电流累计方式的充电率推算值切换到等效电路模型方式的充电率推算值，因此，在虽然认为等效电路模型方式的SOC推算误差已充分收敛但相对于电流累计方式的SOC推算值还是超过了规定差分的情况下，也能够在电流累计方式的SOC推算误差以下将最终SOC从电流累计方式的SOC推算值切换为等效电路模型方式的SOC推算值。
而且，本发明的实施方式2的电池的充电率推算方法在上述实施方式1的充电率推算方法的第四步骤中，在充电率推算值的差分达到充电率推算误差以下这一条件成立了规定时间之后，当充电率推算值的差分为充电率差分阈值以下这一条件成立时，将最终SOC从第一步骤计算出的充电率推算值切换到第二步骤计算出的充电率推算值，因此，即使在等效电路模型方式的SOC推算值暂时接近电流累计方式的SOC推算值的情况下，等待等效电路模型方式的SOC推算误差的收敛，从而也能够在电流累计方式的SOC推算误差以下将最终SOC从电流累计方式的SOC推算值切换为等效电路模型方式的SOC推算值。
另外，本发明的实施方式2的电池的充电率推算方法在上述实施方式1的充电率推算方法的第四步骤中，当充电率推算值的差分达到充电率推算误差以下这一条件成立了规定时间时，将最终SOC从第一步骤计算出的充电率推算值切换到第二步骤计算出的充电率推算值，因此，在虽然认为等效电路模型方式的SOC推算误差已充分收敛但相对于电流累计方式的SOC推算值还是超过了规定差分的情况下，也能够在电流累计方式的SOC推算误差以下将最终SOC从电流累计方式的SOC推算值切换为等效电路模型方式的SOC推算值。
标号说明
101 电池的充电率推算装置，102 电流累计方式充电率推算单元，103 等效电路模型方式充电率推算单元，104 等效电路模型故障诊断单元，105 充电率差分阈值计算单元，106 电流累计方式充电率推算误差计算单元，107 最终充电率计算单元。

Claims (15)

1.一种电池的充电率推算装置，其特征在于，包括：
电流累计方式充电率推算单元，其采用电流累计方式计算电池的充电率推算值；
等效电路模型方式充电率推算单元，其采用等效电路模型方式计算所述电池的充电率推算值；
充电率差分阈值计算单元，其对于所述电流累计方式充电率推算单元得出的充电率推算值与所述等效电路模型方式充电率推算单元得出的充电率推算值的差分，计算充电率差分阈值；以及
最终充电率计算单元，其根据所述电流累计方式充电率推算单元和所述等效电路模型方式充电率推算单元得出的充电率推算值，计算所述电池的最终充电率，
当所述电流累计方式充电率推算单元得出的充电率推算值与所述等效电路模型方式充电率推算单元得出的充电率推算值的差分在所述充电率差分阈值以下这一关系成立时，
所述最终充电率计算单元将所述最终充电率从所述电流累计方式充电率推算单元得出的充电率推算值切换为所述等效电路模型方式充电率推算单元得出的充电率推算值。
2.如权利要求1所述的电池的充电率推算装置，其特征在于，
还包括电流累计方式充电率推算误差计算单元，其通过对电流传感器的电流检测误差进行累加，计算出所述电流累计方式充电率推算单元得出的充电率推算值的误差即充电率推算误差，
所述充电率差分阈值通过所述充电率推算误差受到上限箝位。
3.如权利要求2所述的电池的充电率推算装置，其特征在于，
所述最终充电率计算单元
在所述充电率推算值的差分达到所述充电率推算误差以下这一条件成立了规定时间之后，
当所述充电率推算值的差分为所述充电率差分阈值以下这一条件成立时，
将所述最终充电率从所述电流累计方式充电率推算单元得出的充电率推算值切换为所述等效电路模型方式充电率推算单元得出的充电率推算值。
4.如权利要求2所述的电池的充电率推算装置，其特征在于，
所述最终充电率计算单元在所述充电率推算值的差分为所述充电率推算误差以下这一条件成立了规定时间后，
将所述最终充电率从所述电流累计方式得出的充电率推算值切换为所述等效电路模型方式得出的充电率推算值。
5.如权利要求1至3的任一项所述的电池的充电率推算装置，其特征在于，
所述充电率差分阈值基于所述最终充电率，按照映射的方式计算出，
所述最终充电率越是从中间值接近上下限值，所述充电率差分阈值设定得越小。
6.如权利要求1至3的任一项所述的电池的充电率推算装置，其特征在于，
所述充电率差分阈值基于所述最终充电率，按照映射的方式计算出，
在所述最终充电率接近上限值并且所述电池处于高温的情况下，将所述充电率差分阈值设定得较小，在所述最终充电率接近下限值并且所述电池处于低温的情况下，将所述充电率差分阈值设定得较小。
7.如权利要求1至3的任一项所述的电池的充电率推算装置，其特征在于，
所述充电率差分阈值计算单元具备判定电池的状态是否在稳定条件下的电池状态判定单元，
所述电池的状态不在稳定条件下时的所述充电率差分阈值设定得比所述电池的状态在稳定条件下时的所述充电率差分阈值要小。
8.如权利要求1至4的任一项所述的电池的充电率推算装置，其特征在于，
所述最终充电率计算单元具备充电率推算值阶段变化单元，
该充电率推算值阶段变化单元在所述最终充电率进行切换时，在所述电流累计方式充电率推算单元得出的充电率推算值和所述等效电路模型方式充电率推算单元得出的充电率推算值之间阶段性地变化。
9.如权利要求1至4的任一项所述的电池的充电率推算装置，其特征在于，
所述最终充电率计算单元在搭载有所述电池的车辆完成首次启动之前禁止进行所述充电率推算值的切换。
10.如权利要求9所述的电池的充电率推算装置，其特征在于，
当所述车辆的熄火时间为规定时间以下时，所述最终充电率计算单元使所述最终充电率始终为所述等效电路模型方式得出的充电率推算值。
11.如权利要求1至4的任一项所述的电池的充电率推算装置，其特征在于，
具备对所述等效电路模型方式充电率推算单元的故障进行诊断的等效电路模型故障诊断单元，
当所述等效电路模型故障诊断单元检测到所述等效电路模型方式充电率推算单元的故障时，所述最终充电率计算单元使所述最终充电率始终为所述电流累计方式充电率推算单元得出的充电率推算值。
12.一种电池的充电率推算方法，其特征在于，包括：
采用电流累计方式计算电池的充电率推算值的第一步骤；
采用等效电路模型方式计算所述电池的充电率推算值的第二步骤；
对所述第一步骤得到的充电率推算值与所述第二步骤得到的充电率推算值的差分来计算充电率差分阈值的第三步骤；以及
根据所述第一步骤得出的充电率推算值和所述第二步骤得出的充电率推算值来计算所述电池的最终充电率的第四步骤，
所述第四步骤中，
当所述第一步骤得出的充电率推算值与所述第二步骤得出的充电率推算值的差分在所述充电率差分阈值以下这一条件成立时，
将所述最终充电率从所述第一步骤得出的充电率推算值切换为所述第二步骤得出的充电率推算值。
13.如权利要求12所述的电池的充电率推算方法，其特征在于，
还包括第五步骤，在该第五步骤中，通过对电流传感器的电流检测误差进行累计，计算出所述第一步骤得出的充电率推算值的误差即充电率推算误差，且所述充电率差分阈值通过所述充电率推算误差受到上限箝位。
14.如权利要求12或13所述的电池的充电率推算方法，其特征在于，
所述第四步骤中，
在所述充电率推算值的差分为所述充电率推算误差以下这一条件成立了规定时间之后，并且当所述充电率推算值的差分达到所述充电率差分阈值以下这一条件成立时，
将所述最终充电率从所述第一步骤得出的充电率推算值切换为所述第二步骤得出的充电率推算值。
15.如权利要求12或13所述的电池的充电率推算方法，其特征在于，
所述第四步骤中，
在所述充电率推算值的差分为所述充电率推算误差以下这一条件成立了规定时间之时，将所述最终充电率从所述第一步骤得出的充电率推算值切换为所述第二步骤得出的充电率推算值。
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