CN107431367B - 电池控制装置和车辆系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种增加能够获取二次电池的蓄电容量的信息的机会的电池控制装置和装载有该电池控制装置的车辆系统。装载于车辆系统(200)的电池控制装置(120)包括设定第一时刻和第二时刻的时刻设定部(153)，其中，所述第一时刻具有第一电压差(dVa(＝CCVa‑OCVa))，该第一电压差(dVa)为从第一闭路电压(CCVa)减去第一开路电压(OCVa)时的差，所述第二时刻具有第二电压差(dVb(＝CCVb‑OCVb))，该第二电压差(dVb)为从第二闭路电压(CCVb)减去第二开路电压(OCVb)时的差且该第二电压差与第一电压差(dVa)之差的绝对值为规定值以下。

Description

电池控制装置和车辆系统
技术领域
本发明涉及电池控制装置和装载有该电池控制装置的车辆系统。
背景技术
在以电为动力行驶的车辆中，装载有铅电池、镍氢电池、锂离子电池等二次电池。混合动力车和电动车行驶时所需的电力由这些二次电池来供给。
二次电池因随时间变化而会发生蓄电容量降低的容量劣化。二次电池的SOH(State of Health，劣化状态)是其容量劣化的指标。专利文献1中公开了如下所述的劣化后容量运算方法。选择两个能够得到开路电压的时刻，根据该开路电压求得SOC(State ofCharge，充电率，充电状态)和SOC的差。将由该两个时刻分隔出的区间中的充电-放电电流的时间积分值除以上述SOC的差来得到劣化后的容量。该两个时刻是点火开关接通后的规定时刻和点火开关断开后的规定时刻。将专利文献1中记载的发明中得到的二次电池的蓄电容量除以初始的二次电池的蓄电容量，由此能够求得作为SOH之一的容量维持率(SOHQ)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-241358号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，在专利文献1中记载的发明中，能够得到该两个时刻的机会少，所以能够获取二次电池的蓄电容量的信息的机会也少。
用于解决课题的技术方案
(1)本发明的优选方式的电池控制装置包括：测量二次电池的端子间电压来获取闭路电压的闭路电压检测部；基于闭路电压进行计算来获取开路电压的开路电压计算部；时刻设定部，其分别计算从闭路电压减去开路电压而得的电压差，设定电压差的绝对值为规定值以下的第一时刻和第二时刻；电流积分量计算部，其求取作为在第一时刻至第二时刻之间在二次电池中流动的电流的时间积分量的电流积分量；求取第一时刻的SOC与第二时刻的SOC之差的SOC差计算部；和将电流积分量除以SOC之差来求取二次电池的蓄电容量的蓄电容量计算部。
(2)本发明的优选方式的车辆系统包括：本发明的优选方式的电池控制装置；电动发电机(motor generator)，其在动力运行时由来自二次电池的电力驱动，在再生时产生对二次电池充电的再生电力；和至少控制电动发电机的系统控制部。
发明的效果
根据本发明，能够增加能够获取二次电池的蓄电容量的信息的机会。其结果是，能够增加求得容量维持率(SOHQ)的机会。
附图说明
图1是表示车辆系统的图。
图2是表示电池控制装置及其周边结构的图。
图3是表示单电池和单电池控制部的图。
图4是表示二次电池的等价电路的图。
图5是表示二次电池的充电时的端子间电压的行为的图。
图6是表示CCV和OCV的一例的图。
图7是表示组合电池控制部的图。
图8是表示SOC、和CCV与OCV之差dV的图。
具体实施方式
―第一实施方式―
图1是表示本实施方式的车辆系统500的图。车辆系统500是所谓的并联式的混合动力系统。车辆系统500包括：驱动系统600、引擎710、引擎控制装置700、电动发电机410、逆变器400、具有组合电池110和电池控制装置120的电池系统100、输入部250、和车辆系统控制部200。
输入部250是图1所示的驾驶员DR对车辆系统直接输入操作指令的部位。输入部250由加速踏板、刹车踏板、方向盘、用于使车辆系统500起动或停止的输入设备等构成。输入部250在从驾驶员DR输入操作指令D1时，将与操作指令D1相应的信号S1输出到车辆系统控制部200。信号S1在对输入部250所具有的结构中的特别是加速踏板、刹车踏板输入时被输出。
车辆系统控制部200基于从输入部250输出的信号S1，控制引擎控制装置700、电池控制装置120、逆变器400等。为了该控制，车辆系统控制部200将信号S2输出到电池控制装置120，将信号S6输出到逆变器400，将信号S7输出到引擎控制装置700。车辆系统控制部200与行驶状态等相应地决定电动发电机410要输出到驱动系统600的动力和引擎710要输出到驱动系统600的动力的分配。其中，也能够从电池控制装置120对车辆系统控制部200输出指令信号S5，来控制引擎控制装置700、电池控制装置120、逆变器400等。
电池系统100包括作为二次电池的由单电池111(图2)构成的组合电池110、和电池控制装置120。电动发电机410的动力运转时，组合电池110放电，经由逆变器400对电动发电机410供给电力。另外，在电动发电机410的再生时，使用从电动发电机410输出的电力，经由逆变器400对组合电池110充电。对电池系统100的结构的详情在后面叙述。电池控制装置120基于包含从组合电池110输出的组合电池110的各种信息的信号S4，进行组合电池110的各种控制(信号S3)。详情在后面叙述。
逆变器400设置在组合电池110与电动发电机410之间，基于信号S6控制在组合电池110与电动发电机410之间流动的电流。
电动发电机410将来自组合电池110的电能转换为机械能，输出到驱动系统600。另外，如上所述，车辆系统500是并联式的混合动力系统，所以电动发电机410将来自驱动系统600或引擎710的机械能转换为电能，输出到组合电池110。从驱动系统600向电动发电机410供给机械能的时机，可以举出驾驶员DR踩输入部250的刹车踏板想要停止驱动系统600时等。从引擎710向电动发电机410供给机械能的时机，可以举出在组合电池110的SOC低于规定范围的情况下进行控制以使其进入规定范围时等。具体来说，电池控制装置120监视组合电池110的SOC，在判断为低于规定范围后，通过车辆系统控制部200控制引擎控制装置700来从引擎710向电动发电机410供给机械能。
引擎控制装置700基于来自车辆系统控制部200的信号S7，将信号S8输出到引擎710，来控制引擎710。
引擎710基于信号S8进行点火、吸排气、操作气门等。由此，引擎710能够得到机械能、即动力。得到的动力向驱动系统600或电动发电机410输出。
驱动系统600虽然未图示，包括车轮、驱动轴、传动轴、差速齿轮、油压刹车等。驱动系统600使用来自电动发电机410的动力和来自引擎710的动力，驱动驱动系统600所具有的各构成要素，驱动控制车辆。
其中，从输入部250向驱动系统600的操作指令D1的输入路径，并不仅为经由引擎710或电动发电机410的路径。作为其他输入路径，可以考虑从输入部250向驱动系统600直接输入的路径C1，例如从刹车踏板向油压刹车的输入路径。另外，在从输入部250向车辆系统控制部200输入了操作指令D1后，从车辆系统控制部200经由电动动力方向盘等别的控制系统向驱动系统600直接输入的线路C2等。但是，这与本实施方式的电池系统100无关，省略该说明。
图2是表示包括电池控制装置120的电池系统100及其周边结构的图。电池系统100经由继电器300和310与逆变器400连接。电池系统100包括组合电池110和电池控制装置120。电池控制装置120包括单电池控制部121a、121b、电流检测部130、电压检测部140、组合电池控制部150和存储部180。
组合电池110通过将能够储存和放出电能(直流电力的充放电)的多个单电池111电串联连接起来而构成。构成组合电池110的单电池111在实施状态管理和控制的基础上按规定的单位数进行分组。分组后的各单电池111被电串联连接，构成单电池组112。本实施方式的组合电池110具有多个单电池组112、即单电池组112a、112b。另外，构成单电池组112的单电池111的个数可以在所有的单电池组112中都相同，或者也可以每个单电池组112中的单电池111的个数不同。本实施方式中，为了简化说明，如图2所示，将4个单电池111电串联连接起来分别构成单电池组112a和112b，进一步将这些单电池组112a和112b电串联连接，使得组合电池110包括总计8个单电池111。
单电池控制部121a和121b分别与单电池组112a、112b连接，检测构成这些单电池组的各单电池111的电池电压(两端电压)和温度，将表示其检测结果的信号经由信号通信线路160和绝缘元件170发送到组合电池控制部150。另外，绝缘元件170例如使用光电耦合器。
电流检测部130检测在组合电池110中流动的电流。电压检测部140检测组合电池110的两端电压，即组合电池110中串联连接的单电池111的总电压。
组合电池控制部150利用分别从单电池控制部121a、121b、电流检测部130、电压检测部140和车辆系统控制部200收到的信息、保存在存储部180中的信息等，执行用于控制组合电池110的各种处理和运算。例如，执行各单电池111的SOC、蓄电容量、SOHQ的计算等。详情在图4的说明时进行说明。并且，基于这些运算结果，将组合电池110的控制所需的信息输出到单电池控制部121a、121b和/或车辆系统控制部200。
此处，对组合电池控制部150与单电池控制部121a和121b之间的通信方法进行说明。单电池控制部121a和121b按照各自监视的单电池组112a和112b的电位从高到低的顺序串联连接。从组合电池控制部150发送来的信号经由绝缘元件170和信号通信线路160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线路160输入到单电池控制部121b。最下级的单电池控制部121b的输出经由绝缘元件170和信号通信线路160传送到组合电池控制部150。另外，在本实施方式中，在单电池控制部121a与单电池控制部121b之间没有设置绝缘元件，但也可以经由绝缘元件在它们之间收发信号。
在存储部180中存储并保存用于组合电池控制部150进行组合电池110的控制所需的各种信息。例如，关于各单电池111的SOC的信息、关于各单电池111的新品时的蓄电容量的信息等保存在存储部180中。这些信息的详情在后面重新进行说明，可以举出内阻Ro、静电电容C和内阻Rp等。
车辆系统控制部200利用从组合电池控制部150发送来的信息，控制经由继电器300和310与电池系统100连接的逆变器400。车辆行驶过程中，电池系统100与逆变器400连接。逆变器400利用电池系统100中存储在组合电池110中的电能驱动电动发电机410。
装载有电池系统100的车辆系统500起动并行驶时，在车辆系统控制部200的管理下，电池系统100与逆变器400连接。并且，利用存储在组合电池110中的能量，由逆变器400驱动电动发电机410。另一方面，在再生时，由电动发电机410的发电电力对组合电池110充电。
电池系统100经由继电器320、330与充电器420连接时，由从充电器420供给来的充电电流，对组合电池110充电直至满足规定的条件。通过充电存储在组合电池110中的能量在下次车辆行驶时利用，并且也利用于使车辆内外的电装品等动作。另外，根据需要，有时也会放出到以家庭用电源为代表的外部电源。另外，充电器420可以为装载于车辆的车载充电器的方式，也可以是装载于以充电桩为代表的外部电源。装载有电池系统100的车辆与这些电源连接时，基于车辆系统控制部200发送的信息，电池系统100与充电器420连接。
图3是表示单电池控制部121a的电路结构的图。如图3所示，单电池控制部121a包括电压检测部122、控制电路123、信号输入输出电路124和温度检测部125。另外，图2的单电池控制部121a和单电池控制部121b具有同样的电路结构。因此，图3中代表这些，表示单电池控制部121a的电路结构。
电压检测部122测量各单电池111的端子间电压(两端电压)。控制电路123从电压检测部122和温度检测部125接收测量结果，经由信号输入输出电路124发送到组合电池控制部150。另外，图3中虽然省略了图示，在单电池控制部121a，设置有用于将伴随自放电和消耗电流的偏差等产生的单电池111间的电压和SOC的不均均匀化的周知的电路结构。该电路的动作由控制电路123进行控制。
图3中，温度检测部125具有测量单电池组112a的温度的功能。温度检测部125对单电池组112a整体测量一个温度，将该温度作为构成单电池组112a的各单电池111的温度的代表值来处理。温度检测部125的温度测量结果在组合电池控制部150中用在用于检测单电池111、单电池组112a和组合电池110的状态的各种运算。此时，温度检测部125a测量到的温度不仅作为单电池组112a的温度，还作为单电池组112a的各单电池组111的温度处理。而且，可以基于由单电池控制部121a的温度检测部125测量到的单电池组112a的温度和由单电池控制部121b的温度检测部125测量到的单电池组112b的温度，例如对它们进行平均化，从而在组合电池控制部150中求取组合电池110的温度。
另外，图3中示出了在单电池控制部121a设置有一个温度检测部125的例子。除此以外，也可以给每个单电池111设置温度检测部125，对每个单电池111测量温度，基于其测量结果，组合电池控制部150能够执行各种运算。或者，也可以对组合电池110整体设置一个温度检测部125。
另外，图3中用一个框简单示出了温度检测部125，不过实际上，对作为温度检测对象的单电池组112a设置有温度传感器，该温度传感器将温度信息作为电压信号输出。基于该电压信号，由控制电路123对单电池组112a的温度进行运算，由此得到单电池组112a的温度测量结果。将控制电路123计算出的温度测量结果发送到信号输入输出电路124时，信号输入输出电路124将该温度测量结果发送到单电池控制部121a之外。用于实现这一系列流程的功能作为温度检测部125安装在单电池控制部121a中。另外，在电压检测部122中也可以进行从温度传感器输出的电压信号的测量。
在此，用图4～图6，对本实施方式中构成组合电池110的各单电池111的端子间电压V、闭路电压(CCV)、开路电压(OCV)的关系进行说明。
图4是示意性地表示单电池111的闭路电压(CCV)的结构的图。闭路电压(CCV)由开路电压(OCV)、电压Vo、和电压Vp构成。开路电压(OCV)来源于单电池111的电动势E。电压Vo来源于单电池111的内阻R0。电压Vp来源于单电池111的静电电容C和内阻Rp等。图4中，作为一例，用静电电容C和内阻Rp的并联电路表示了产生电压Vp的结构。
图5(a)表示对单电池111进行了充电时的单电池111的端子间电压V。图5(b)表示充电电流I。
图5中，在时刻t1以前不进行充放电，且端子间电压V稳定其值。此时，端子间电压V与OCV相等。另外，电压Vo和电压Vp为零。因此，OCV与CCV相等。
图5中，时刻t1至时刻t2的期间为充电期间。在该充电期间的最开始的时刻即时刻t1，电流I开始流动，随之产生电压Vo(＝I·R)。电压Vp在充电期间逐渐增加。图5(a)所示的右侧的CCV，表示充电期间即将结束的CCV。
在时刻t2，充电电流I变为零，充电结束。随之，在时刻t2，电压Vo(＝I·R)变为零。时刻t2以后，OCV和电压Vp构成CCV。时刻t2以后不发生充电或放电，所以电压Vp衰减，在时刻t3变为大致零。
像这样，端子间电压V经过充电期间和充电后的一定期间(图5所示的t2～t3)而渐渐稳定，与OCV相等。其中，图5中表示了充电时的例子，但放电时也同样。一般来说，充电和放电基本上不间断地进行，所以能够根据端子间电压V检测CCV，但无法检测OCV。于是，OCV用表示图4、图5所示的关系的式子、即，
OCV＝CCV-Vo-Vp…(1)
来计算。根据式(1)计算OCV，需要内阻Ro、静电电容C、内阻Rp、CCV、电流I的信息。该计算的详情在图8的说明时后述。
图6表示伴随充电或放电的变化的OCV和CCV的行为。从图6能够理解OCV与CCV基本上不一致。
图7是表示组合电池控制部150中计算二次电池的蓄电容量等的各种参数的工序的功能框图。组合电池控制部150包括OCV计算部151、电压差计算部152、时刻设定部153、电流积分量计算部154、SOC差计算部155、蓄电容量计算部156、和SOHQ计算部157。
组合电池控制部150从电流检测部130得到在组合电池110中流动的电流、即各单电池111的充电-放电电流(充放电电流)I(t)的信息。
组合电池控制部150从电压检测部122得到各单电池111的端子间电压的信息。如上所述、各单电池111的端子间电压与CCV相等，但一般与OCV不相等。因此，组合电池控制部150中，如图示左侧所示，将电压V(t)作为CCV处理。
其中，虽然未图示，组合电池控制部150能够根据需要与存储部180和单电池控制部121a、121b等通信，来得到必要的信息。
OCV计算部151基于作为CCV处理的电压V(t)、电流I(t)、内阻Ro、静电电容C、和内阻Rp、上述式(1)、即，
OCV＝CCV-Vo-Vp…(1)
来计算OCV。计算出的OCV被输出到电压差计算部152和SOC差计算部155。虽然未图示，OCV计算部151与存储部180进行通信，得到内阻Ro、静电电容C和内阻Rp的信息。
电压差计算部152从作为CCV处理的电压V(t)减去由OCV计算部151计算出的OCV，计算电压差(CCV-OCV)，并将其输出到时刻设定部153的时刻设定部153。其中，以后将电压差(CCV-OCV)标记为电压差dV。
时刻设定部153设定从以规定时间间隔计算出的多个电压差dV中成为预先决定的规定值范围内的电压差dV的时刻。
其中，严格地说，当“电压差dV与规定值相等”时，能够收集的时刻的数量也少，所以可以设定计算出以预先决定的规定值为基准落入±α的范围内的电压差dV的时刻。当得出落入该规定值±α的范围的两个时刻的电压差dV之差的绝对值时，成为规定值以下、即规定值范围的上限值减去下限值而得的差以下。将该基准称为基准1。
＜基准1：设定电压差dV之差的绝对值成为规定值以下的组合＞
时刻设定部153，设定某个时刻(第一时刻)时的dV即dVa与另一时刻(第二时刻)时的dV即dVb之差的绝对值|dVb-dVa|成为规定值以下那样的第一时刻和第二时刻的组合。基准1是必须的基准。
时刻设定部153除了基准1以外，也可以用以下所示的基准2～6中任一个来设定时刻。通过追加基准2～6作为设定时刻的基准，能够精度更好地计算蓄电容量。
＜基准2：设定ΔSOC大的组合＞
蓄电容量Qmax＝∫I(t)dt/ΔSOC…(3)
所以如果选择ΔSOC的绝对值大的2个时刻，则ΔSOC的SN比提高，从而ΔSOC的精度提高。其结果是，蓄电容量Qmax的精度也提高。在使用本基准的情况下，时刻设定部153用时刻设定部153自身来计算求取ΔSOC。该计算是与后述的SOC差计算部155进行的计算同样的计算。而且，在使用本基准的情况下，时刻设定部153设定显示规定值以上、例如5％以上的ΔSOC的绝对值的时刻的组合。此处，规定值可以为常数，也可以为函数或映射的方式。例如考虑以第一时刻至第二时刻的时间区间为自变量的函数，则也能够设定时间区间短时规定值小、时间区间长时规定值大的函数。在这种情况下，时间区间长时，后述的＜基准6＞所述的电流积分量∫I(t)dt中所含的误差(积分误差)增大，但通过使ΔSOC的绝对值变大，能够提高蓄电容量Qmax的精度。
＜基准3：设定第一时刻与第二时刻的电流行为相似的组合＞
OCV计算部151中使用单电池111的内阻Ro、Rp等。电池的内阻根据温度等条件而变化，而也随电流的大小、极性而变化。即，内阻中所含的误差也随电流的大小、极性而变化。如果一对时刻的电流值为连符号都考虑在内为大致相等的电流值，则各时刻的电流的行为相同，所以内阻的误差也大致相等。由此，即使OCV计算部151的输出中包含误差，在SOC差计算部155的ΔSOC计算时也能够减小、即抵消误差。本基准中，时刻设定部153设定从第一时刻中在二次电池中流动的电流值减去第二时刻中在二次电池中流动的电流值而得的差的绝对值为规定值以下的时刻的组合。
＜基准4：设定第一时刻和第二时刻时的电流的变化量的绝对值为规定值以下的组合＞
电流检测部130检测电流的时刻与电压检测部122检测电压的时刻存在时间差。该时间差在电流I(t)的时间变化小时不成为问题。但是，当电流I(t)的时间变化大时，式(1)的Vo(＝I·R)中所含的电流I(t)与作为CCV处理的电压V(t)的组合因与本来应该的值大幅偏离而导致产生误差(将其称为I-V同时性的误差)，所以SOC差计算部155的ΔSOC的计算精度降低，蓄电容量Qmax的精度降低。本基准中，时刻设定部153设定第一时刻和第二时刻时的电流的变化量的绝对值为规定值以下的组合。由此，能够选出电流I(t)的时间变化小的时刻，I-V同时性的误差变小，蓄电容量Qmax的精度提高。
＜基准5：设定第一时刻时的电流的绝对值和第二时刻时的电流的绝对值各自为规定值以下的组合＞
在单电池111的电流大的情况下，电流I(t)与电池内阻Ro之积的误差、即，IR误差放大。通过使第一时刻时的电流的绝对值和第二时刻时的电流的绝对值各自为规定值以下能够减小IR误差，其结果是，能够减小ΔSOC中所含的误差。本基准中，时刻设定部153设定第一时刻时在单电池111中流动的电流的绝对值和第二时刻时在单电池111中流动的电流的绝对值各自为规定值以下的组合。
＜基准6：设定第一时刻至第二时刻时间区间为规定值以下的组合＞
如式(3)所示，为了得到蓄电容量，需要在第一时刻至第二时刻的时间区间中对电流I(t)积分来计算电流积分量∫I(t)dt。如果电流积分量∫I(t)dt的积分区间、即第一时刻至第二时刻的时间区间变长，则电流I(t)中所含的误差导致的电流积分量∫I(t)dt中所含的误差(积分误差)也会增大。通过使第一时刻至第二时刻的时间区间成为规定值以下，能够抑制该积分误差增大。本基准中，时刻设定部153设定第一时刻至第二时刻的时间区间为规定值以下的组合。
时刻设定部153将所设定的时刻的信息输出到电流积分量计算部154和SOC差计算部155。
电流积分量计算部154在基于时刻设定部153设定的时刻的组合决定的时间区间中，计算电流I(t)的时间积分量即电流积分量∫I(t)dt。积分∫I(t)dt的下端为第一时刻，上端为第二时刻。电流积分量计算部154将计算出的电流积分量∫I(t)dt输出到蓄电容量计算部156。
SOC差计算部155决定所收集的多个时刻的组合，对各个组合基于以下的式(2)求取ΔSOC。
ΔSOC＝f(OCVb)-f(OCVa)…(2)
SOC差计算部155将组合出的一对时刻的一对SOC之差即ΔSOC输出到蓄电容量计算部156。
此处，OCVa为第一时刻时的OCV，OCVb为第二时刻时的OCV。第二时刻是比第一时刻靠后的时刻。函数f为表示OCV与SOC的关系的函数，被预先输入存储于存储部180中。SOC差计算部155与存储部180进行通信，得到函数f。其中，函数f也依赖于温度，所以为了更准确地求取ΔSOC，SOC差计算部155可以从单电池控制部121a、121b得到单电池111的温度信息对函数f进行修正并应用于式(2)。
对本实施方式中得到的ΔSOC的精度进行说明。为了以后的说明，将第一时刻时的CCV定义为CCVa，将第一时刻时的dV定义为dVa，将第二时刻时的CCV定义为CCVb，将第二时刻时的dV定义为dVb。
电池的等价电路式：OCV＝CCV＝I·R＝Vp中各项包含误差err时，第一时刻：OCVa＝CCVa+Verr-(Ia+Ia_err)·(Ra+Ra_err)-(Vpa+Vpa_err)第二时刻：OCVb＝CCVb+Verr-(Ib+Ib_err)·(Rb+Rb_err)-(Vpb+Vpb_err)
第一时刻和第二时刻是“CCV与OCV之差大致相等的两点”。CCV与OCV之差为dVa＝dVb＝X时，
第一时刻的dVa＝CCVa-OCVa＝Verr+(Ia+Ia_err)·(Ra+Ra_err)+(Vpa+Vpa_err)＝X
第二时刻的dVb＝CCVb-OCVb＝Verr+(Ib+Ib_err)·(Rb+Rb_err)+(Vpb+Vpb_err)＝X
∴OCVa＝CCVa-dVa＝CCVa-X
OCVb＝CCVb-dVb＝CCVb-X
ΔSOC＝f(OCVb)-f(OCVa)
＝f(CCVb-X)-f(CCVa-X)
函数f能够用以f(y)＝Ay+B表示的一次函数近似，则
ΔSOC≈A(CCVb-X)-A(CCVa-X)
＝A(CCVb-CCVa)
误差成分被抵消，能够得到高精度的ΔSOC。
蓄电容量计算部156，关于时刻设定部153设定的时刻的组合，基于上述的式(3)，即，
Qmax＝∫I(t)dt/ΔSOC…(3)
计算蓄电容量Qmax。
蓄电容量计算部156将蓄电容量Qmax输出到SOHQ计算部157和车辆系统控制部200。
SOHQ计算部157基于从蓄电容量计算部156得到的蓄电容量Qmax、与存储部180进行通信得到的新品时的蓄电容量Qmax_i、和以下的式(4)
SOHQ＝100×Qmax/Qmax_i…(4)
来计算容量维持率SOHQ。SOHQ计算部157将容量维持率SOHQ输出到车辆系统控制部200。
图8是表示时刻设定部153想要设定的候选的时刻的图。图8(a)表示单电池111的SOC的时间变化。图8(b)表示电压差dV、即电压差CCV-OCV的时间变化。时刻设定部153选择按照基准1的电压差dV显示大致相等值的时刻。图8(b)中，时刻tA～tG与它们相应地进行选择。图8(b)对时刻tA～tG的dV标示了星号。图8(a)对时刻tA～tG的SOC标示了星号。
图8(a)中表示了作为使用了时刻tA～tG的组合的各个区间。只要从它们中选择设定作为符合上述的基准2～6等的时刻的组合的区间即可。例如，在按照基准2的情况下，为ΔSOC的绝对值大的tD～tE间。
为了准确地检测容量劣化需要检测开路电压，但在专利文献1记载的发明中，只有在点火开关接通和点火开关断开这两个时刻才能得到开路电压。另外，在电池的端子间电压的检测值为OCV的发明中，行驶的车辆中装载的电池通常反复进行充放电，所以无法选择电压差dV在规定值范围内的时刻的可能性高。
本发明的电池控制装置的一个实施方式，选择闭路电压和开路电压大致相等的时刻，采用基于闭路电压推算开路电压的方法来检测容量劣化。图8的一例中，能够得到闭路电压与开路电压大致相等的8个时刻tA～tG。另外，通过得到大量时刻，能够得到大量时刻的组合。通过得到大量这些时刻的组合，获取蓄电容量Qmax和容量维持率SOHQ的机会也能够大量获得。
本实施方式的电池控制装置具有以下结构，发挥以下的作用效果。
(1)电池控制装置120包括时刻设定部153，该时刻设定部153在多个时刻计算从实测的闭路电压CCV减去通过计算求得的开路电压OCV而得的电压差dV，设定电压差dV的绝对值成为规定值以下的第一和第二时刻。该条件符合上述基准1。电池控制装置120还包括：电流积分量计算部154，其求取作为在第一时刻至第二时刻之间在单电池111流动的电流的时间积分量的电流积分量∫I(t)；SOC差计算部155，其求取第一时刻的SOC与第二时刻的SOC之差ΔSOC；和蓄电容量计算部156，其将电流积分量∫I(t)除以SOC之差ΔSOC来求取单电池111的蓄电容量。
例如在第一时刻，设从第一闭路电压CCVa减去第一开路电压OCVa时的差为第一电压差dVa(＝CCVa-OCVa)。在第二时刻，设从第二闭路电压CCVb减去第二开路电压OCVb时的差为第二电压差dVb(＝CCVb-OCVb)。如果第一电压差dVa与第二电压差dVb之差的绝对值为规定值以下，则将它们选择为第一时刻和第二时刻。
通过这样的方式选择第一时刻和第二时刻，所以用于得到蓄电容量Qmax和容量维持率SOHQ的机会能够大量获得。另外，第一时刻和第二时刻是“CCV与OCV之差大致相等的两点”，所以能够提高ΔSOC的精度。
(2)时刻设定部153在多个时刻的各个时刻，分别计算从闭路电压CCV减去开路电压OCV而得的电压差dV，并且基于开路电压CCV分别计算SOC，能够设定电压差dV的绝对值为规定值以下且SOC之差ΔSOC的绝对值为规定值以上的第一时刻和第二时刻。即，优选使SOC之差ΔSOC的绝对值为规定值以上(基准1+基准2)。
由此，ΔSOC的SN比提高，从而能够提高ΔSOC的精度。其结果是，蓄电容量Qmax的精度也能够提高。
(3)时刻设定部153在多个时刻的各个时刻，分别计算从闭路电压CCV减去开路电压OCV而得的电压差dV，并且分别计算在二次电池中流动的电流I(t)，能够设定电压差dV的绝对值为规定值以下且电流I(t)相减之差的绝对值为规定值以下的第一时刻和第二时刻(基准1+基准3)。
由此，即使OCV计算部151的输出中包含误差，在SOC差计算部155的ΔSOC计算时也能够减小误差。
(4)时刻设定部153在多个时刻的各个时刻，分别计算从闭路电压CCV减去开路电压OCV而得的电压差dV，并且分别计算在二次电池中流动的电流I(t)的时间变化量的绝对值，能够设定电压差dV的绝对值为规定值以下且在二次电池中流动的电流I(t)的时间变化量的绝对值为规定值以下的第一时刻和第二时刻(基准1+基准4)。
由此，能够避免电流检测部130与电压检测部122之间的检测时刻之差导致的、与本来应该的电流值大幅偏离的问题。
(5)时刻设定部153在多个时刻的各个时刻，分别计算从闭路电压CCV减去开路电压OCV而得的电压差dV，并且分别计算在二次电池中流动的电流I(t)的绝对值，能够设定电压差的绝对值为规定值以下且在二次电池中流动的电流I(t)的绝对值为规定值以下的第一时刻和第二时刻(基准1+基准5)。
由此，选择在单电池111中流动的电流小的时刻，所以能够减小IR误差，能够减小ΔSOC中所含的误差。
(6)时刻设定部153在多个时刻的各个时刻，分别计算从闭路电压CCV减去开路电压OCV而得的电压差dV，并且分别计算在二次电池中流动的电流I(t)的绝对值，能够设定电压差的绝对值为规定值以下且时间区间为规定值以下的第一时刻和第二时刻(基准1+基准6)。
由此，能够抑制在单电池111中流动的电流I(t)中所含的误差导致的电流积分量∫I(t)dt中所含的误差(积分误差)增大。
―第二实施方式―
本实施方式中，车辆系统控制部200能够与组合电池控制部150的时刻设定部153进行通信。其中，对于与第一实施方式相同的结构省略说明。
本实施方式中，图1所示的车辆系统控制部200在车辆系统500起动后规定期间，使构成组合电池110的单电池111的SOC积极地充电或放电，由此进行使单电池111的SOC相对于时间的变动幅度增大的控制。对于具体的控制在后面叙述。
此处，对偏移校正进行说明。电流检测部130从电流检测部130的检测值减去该检测值所含的误差即偏移误差，由此进行电流的修正，将其修正后的电流值输出。该偏移误差是在电流不在单电池111中流动的状态下电流检测部130检测的电流的检测值。偏移误差随时间变动，所以优选使用尽可能最新的偏移误差。令该偏移误差为最新的偏移误差就是偏移校正。而且，由于偏移误差随时间变动，所以在偏移校正后且越是接近偏移校正时刻的时刻，电流检测部130的输出值越接近真值。即，蓄电容量Qmax的精度提高。
在车辆系统500刚起动后，图2所示的继电器300、310没有连接，所以如果不与充电器420连接，则在组合电池110中流动的电流为零。一般来说，在该时刻进行偏移校正。由此，在车辆系统500起动后规定期间求取蓄电容量Qmax，则能够提高蓄电容量Qmax的精度。
但是，在车辆系统500起动后规定期间单电池111的SOC的变动幅度并不大时ΔSOC不变大，无法求得蓄电容量Qmax。因此，本实施方式中，在车辆系统500起动后进行偏移校正后，车辆系统控制部200进行使单电池111的SOC相对于时间的变动幅度增大的控制。通过增大SOC的变动幅度，使ΔSOC变大，所以能够提高蓄电容量Qmax的精度。在开始使单电池111的SOC相对于时间的变动幅度增大的控制之后，车辆系统控制部200对电池控制装置120的时刻设定部153发送传达表示开始了使单电池111的SOC相对于时间的变动幅度增大的控制的意思的信号S2。时刻设定部153在车辆系统500起动后规定期间设定时刻。
本实施方式中，在车辆系统500起动后进行偏移校正后，车辆系统控制部200通过以下的方法进行使单电池111的SOC相对于时间的变动幅度增大的控制。其中，可以使用方法1和方法2中的任一者，或者也可以使用它们的组合。
＜使SOC变动幅度增大的具体的控制方法1＞
在车辆开动中、即正由引擎710和电动发电机410驱动驱动系统600的情况下，车辆系统控制部200控制引擎控制装置700以使得分配给引擎710的驱动系统600的动力比通常减少，控制逆变器400以与该减少的量相应地增加分配给电动发电机410的驱动系统600的动力。通过使电动发电机410的动力分配比通常多，能够使SOC比通常减少，所以能够增大SOC的变动幅度。
＜使SOC变动幅度增大的具体的控制方法2＞
如图1所示，电动发电机410使用引擎710的动力发电，对构成组合电池110的单电池111充电。车辆系统控制部200控制引擎控制装置700，进行控制以使对电动发电机410供给的引擎710的动力比通常多。由此，对单电池111比通常多地充电，SOC增大，SOC变动幅度增大。另外，反之，车辆系统控制部200控制引擎控制装置700，进行控制以使对电动发电机410供给的引擎710的动力比通常少。由此，对单电池111比通常少地充电，SOC减少，SOC变动幅度增大。或者，也可以将上述比通常多地供给电力的控制和上述比通常少地供给电力的控制组合。例如，能够在将上述比通常多地供给电力的控制进行规定的期间之后，将上述比通常少地供给电力的控制进行规定的期间。由此，能够在SOC比通常增大之后比通常减少，所以能够增大SOC的变动幅度。
―第二实施方式的变形例―
第二实施方式中，在车辆系统500起动后规定期间，车辆系统控制部200主动地控制各结构，但也可以为其他方式。例如，电池控制装置120的时刻设定部153与车辆系统控制部200进行通信来检测车辆系统500起动了的情况，对车辆系统控制部200输出指令(图1的信号S5)以进行使单电池111的SOC相对于时间的变动幅度增大的控制。
―第三实施方式―
本实施方式中，车辆系统控制部200能够与组合电池控制部150的时刻设定部153进行通信。其中，对于与第一实施方式相同的结构省略说明。
车辆系统控制部200，在从外部的容量测量装置接收到构成组合电池110的单电池111的容量测量指令时，使构成组合电池110的单电池111的SOC积极地充电或放电，由此进行使单电池111的SOC相对于时间的变动幅度增大的控制。
车的经销商等进行车辆维修的工商业者等有时用容量测量装置，调查构成组合电池110的单电池111的蓄电容量来调查是否发生了容量劣化。车辆系统控制部200在从这样的容量测量装置接收到容量测量的指令时，为了返回高精度的蓄电容量和SOHQ，进行使单电池111的SOC相对于时间的变动幅度增大的控制。
作为具体的方法与第二实施方式相同所以省略说明。另外，由于能够在车辆的车轮之下设置辊子使车辆不前进或后退地使驱动系统600驱动，所以即使是不驱动驱动系统600时无法实施的发明，也能够通过上述方法在车辆维修场等没有问题地实施。
―第三实施方式的变形例―
第三实施方式中，在车辆系统控制部200从外部的容量测量装置接收到构成组合电池110的单电池111的容量测量指令时，车辆系统控制部200主动地控制各结构，但也可以为其他方式。例如，电池控制装置120的时刻设定部153与车辆系统控制部200进行通信来检测容量测量指令，对车辆系统控制部200输出指令(图1的信号S5)以进行使单电池111的SOC相对于时间的变动幅度增大的控制。
另外，蓄电容量计算部156也可以将多个蓄电容量Qmax平均化来输出蓄电容量Qmax。而且，该多个蓄电容量Qmax的平均如果为根据误差取加权平均、即用误差越小越反映出的加权来进行平均，则能够进一步提高精度。
本发明并不限定于以上所示的内容。可以认为在本发明的技术思想范围内的其它方式也包含于本发明的范围内。
附图标记的说明
100：电池系统
110：组合电池
111：单电池
112a、112b：单电池组
120：电池控制装置
121a、121b：单电池控制部
122：电压检测部
123：控制电路
124：信号输入输出电路
125：温度检测部
130：电流检测部
140：电压检测部
150：组合电池控制部
151：OCV计算部
152：电压差计算部
153：时刻设定部
154：电流积分量计算部
155：SOC差计算部
156：蓄电容量计算部
157：SOHQ计算部
160：信号通信线路
170：绝缘元件
180：存储部
200：车辆系统控制部
250：输入部
300、310、320、330：继电器
400：逆变器
410：电动发电机
420：充电器
600：驱动系统
700：引擎控制装置
710：引擎。

Claims (16)

1.一种电池控制装置，其特征在于，包括：
测量二次电池的端子间电压来获取闭路电压的闭路电压检测部；
基于所述闭路电压进行计算来获取开路电压的开路电压计算部；
时刻设定部，其分别计算从所述闭路电压减去所述开路电压而得的电压差，设定所述电压差的绝对值为规定值以下的第一时刻和第二时刻；
电流积分量计算部，其求取作为在所述第一时刻至所述第二时刻之间在所述二次电池中流动的电流的时间积分量的电流积分量；
求取所述第一时刻的SOC与所述第二时刻的SOC之差的SOC差计算部；和
将所述电流积分量除以所述SOC之差来求取所述二次电池的蓄电容量的蓄电容量计算部。
2.如权利要求1所述的电池控制装置，其特征在于：
所述时刻设定部基于所述开路电压分别计算SOC，设定SOC之差的绝对值为规定值以上的所述第一时刻和所述第二时刻。
3.如权利要求1所述的电池控制装置，其特征在于：
所述时刻设定部分别计算在所述二次电池中流动的电流值，设定所述电流值相减所得到的差的绝对值为规定值以下的所述第一时刻和所述第二时刻。
4.如权利要求1所述的电池控制装置，其特征在于：
所述时刻设定部分别计算在所述二次电池中流动的电流的时间变化量的绝对值，设定在所述二次电池中流动的电流的时间变化量的绝对值为规定值以下的所述第一时刻和所述第二时刻。
5.如权利要求1所述的电池控制装置，其特征在于：
所述时刻设定部分别计算在所述二次电池中流动的电流的绝对值，设定在所述二次电池中流动的电流的绝对值为规定值以下的所述第一时刻和所述第二时刻。
6.如权利要求1所述的电池控制装置，其特征在于：
所述时刻设定部设定时间区间为规定值以下的所述第一时刻和所述第二时刻。
7.如权利要求1～6中任一项所述的电池控制装置，其特征在于：
所述电池控制装置装载于车辆系统，所述车辆系统装载有：电动发电机，其在动力运行时被来自所述二次电池的电力驱动，在再生时产生对所述二次电池充电的再生电力；和至少控制所述电动发电机的系统控制部。
8.如权利要求7所述的电池控制装置，其特征在于：
还包括指令部，其计算自所述车辆系统起动的时刻起的经过时间，将进行增大所述二次电池的SOC的变动幅度的控制的指令输出至所述系统控制部，直到经过时间超过规定值。
9.如权利要求7所述的电池控制装置，其特征在于：
还包括指令部，其在所述系统控制部从外部的容量测量装置接收到所述二次电池的容量测量指令时，将进行增大所述二次电池的SOC的变动幅度的控制的指令输至所述系统控制部。
10.如权利要求8或9所述的电池控制装置，其特征在于：
所述车辆系统还装载有由所述系统控制部控制的引擎，
所述引擎和所述电动发电机驱动驱动系统，
所述系统控制部进行如下控制：减少分配给所述引擎的所述驱动系统的动力并增加分配给所述电动发电机的所述驱动系统的动力，来增大所述二次电池的SOC的变动幅度。
11.如权利要求8或9所述的电池控制装置，其特征在于：
所述车辆系统还装载有由所述系统控制部控制的引擎，
所述系统控制部进行如下控制：使用所述引擎的动力而由所述电动发电机发电来对所述二次电池供电，来增大所述二次电池的SOC的变动幅度。
12.一种车辆系统，其特征在于，包括：
权利要求1～6中任一项所述的电池控制装置；
电动发电机，其在动力运行时被来自所述二次电池的电力驱动，在再生时产生对所述二次电池充电的再生电力；和
至少控制所述电动发电机的系统控制部。
13.如权利要求12所述的车辆系统，其特征在于：
所述系统控制部，计算自所述车辆系统起动的时刻起的经过时间，在至经过时间超过规定值为止的期间，进行增大所述二次电池的SOC的变动幅度的控制。
14.如权利要求12所述的车辆系统，其特征在于：
所述系统控制部，在从外部的容量测量装置接收到所述二次电池的容量测量指令时，进行增大所述二次电池的SOC的变动幅度的控制。
15.如权利要求13或14所述的车辆系统，其特征在于：
还包括由所述系统控制部控制的引擎，
所述引擎和所述电动发电机驱动驱动系统，
所述系统控制部进行如下控制：减少分配给所述引擎的所述驱动系统的动力并增加分配给所述电动发电机的所述驱动系统的动力，来增大所述二次电池的SOC的变动幅度。
16.如权利要求13或14所述的车辆系统，其特征在于：
还包括由所述系统控制部控制的引擎，
所述系统控制部进行如下控制：使用所述引擎的动力而由所述电动发电机发电来对所述二次电池供电，来增大所述二次电池的SOC的变动幅度。
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