CN108819731A - 充电率推定方法及车载的电池系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供充电率推定方法及车载的电池系统。充电率方法包括：通过电子控制单元，基于第1充电率和第2充电率，推定在电池的控制中所使用的第3充电率，第1充电率是参照对所述电池的检测电流值进行累计而得到的电流累计值推定出的充电率，第2充电率是参照所述电池的检测电压值推定出的充电率；以及，通过所述电子控制单元，基于在所述电池的充电率处于所述非迟滞区域内时推定出的所述第2充电率，对所述第1充电率进行修正。

Description

充电率推定方法及车载的电池系统
技术领域
本说明书公开一种搭载于车辆并且能够充放电的电池的充电率推定方法及具有充电率推定功能的电池系统。
背景技术
搭载有旋转电机作为驱动源之一的电动车辆广为人知。在该电动车辆搭载具有能够充放电的二次电池的电池系统。二次电池在将旋转电机作为电动机进行驱动时向该旋转电机供给电力，或者在将旋转电机作为发电机进行驱动时储蓄发电所得的电力。电池系统以二次电池的充电率、所谓的State Of Charge(SOC)不超过规定的上限值(比100％充分低)且不低于规定的下限值(比0％充分高)的方式，对二次电池的充放电进行控制。为了进行这样的控制，在电池系统中，希望准确地推定二次电池的充电率。
一般，二次电池的充电率参照该二次电池的电压值或电流累计值来推定。作为参照电压值来推定的方法，已知有利用SOC-OCV曲线的方法、利用电池模型的方法等。SOC-OCV曲线是示出二次电池的相对于充电率的开路电压值的曲线。电池系统若例如能够取得二次电池的开路电压值，则通过将该开路电压值与SOC-OCV曲线对照，来推定当前的充电率(例如日本特开2014-059206等)。另外，也提出了使用电池模型而随时推定二次电池的状态、根据该推定结果来推定充电率的方法(例如日本特开2008-243373)。在该情况下，使用检测电压值等随时更新电池模型的边界条件。以下，将利用这样的参照电压值的方法推定出的充电率称作“电压由来充电率”。另外，作为参照电流累计值来推定充电率的方法，例如存在基于电流累计值与二次电池的满充电容量的比较来推定充电率的变化量、进而推定当前的充电率的方法。以下，将利用参照电流累计值的方法推定出的充电率称作“电流由来充电率”。
发明内容
在二次电池中存在如下的二次电池：在一部分的充电率范围内，开路电压值相对于充电率的值在持续充电后和持续放电后，产生存在一定以上差异的显著(significant)的迟滞。例如，已知在负极活性物质包含硅系材料和石墨的锂离子二次电池的情况下，在低SOC区域中，即使SOC相同，持续充电后的开路电压值和持续放电后的开路电压值也会产生差。
在二次电池的充电率处于该迟滞的发生区域内的情况下，电压值与充电率的对应关系不唯一确定，所以，参照该电压值推定的电压由来充电率的精度恐怕会降低。另一方面，参照电流累计值推定的电流由来充电率难以受到迟滞的影响。不过，电流累计值、进而电流由来充电率存在随着电流累计期间变长而由电流传感器导致的累计误差变大这一问题。
也就是说，受到电压由来充电率的迟滞的影响，推定精度会降低，而电流由来充电率存在受到由电流传感器导致的累计误差的影响而推定精度降低这一问题。于是，在本说明书中，公开一种能够进一步提高充电率的推定精度的充电率推定方法及电池系统。
本发明的例示性的方案，是搭载于车辆并且构成为进行充放电的电池的充电率推定方法。所述电池的充电率范围包括迟滞区域和非迟滞区域，所述迟滞区域是产生显著的迟滞的充电率范围，所述显著的迟滞是相对于所述充电率的开路电压在持续充电后和持续放电后存在一定以上的差异的迟滞，所述非迟滞区域是不产生所述显著的迟滞的充电率区域，所述车辆包括电子控制单元。所述方法包括：
通过所述电子控制单元，基于第1充电率和第2充电率，推定在所述电池的控制中所使用的第3充电率，所述第1充电率是参照对所述电池的检测电流值进行累计而得到的电流累计值推定出的充电率，第2充电率是参照所述电池的检测电压值推定出的充电率；和
通过所述电子控制单元，基于在所述电池的充电率处于所述非迟滞区域内时推定出的所述第2充电率，对所述第1充电率进行修正。
电压由来充电率在迟滞区域内可靠性低，但在非迟滞区域内可靠性高。通过基于该可靠性高的、在处于非迟滞区域内时推定出的电压由来充电率对电流由来充电率进行修正，能够进一步提高电流由来充电率的推定精度。并且，由此，能够进一步提高充电率的推定精度。
所述方法可以还包括：通过所述电子控制单元，判断是否对所述第1充电率进行修正；和在通过所述电子控制单元判断为需要对所述第1充电率进行修正的情况下，控制所述电池的充放电，强制地使所述电池的充电率转变至所述非迟滞区域。
通过这样地构成，能够更切实地得到电流由来充电率的修正的定时。
判断是否对所述第1充电率进行修正，可以：基于从上次执行对所述第1充电率的修正起的经过时间及从上次执行对所述第1充电率的修正起的累计电流值中的至少一方，对所述第1充电率进行修正。
通过这样构成，能够在电流由来充电率的误差变得过大之前执行修正，所以能够进一步提高充电率的推定精度。
所述电池可以搭载于混合动力汽车和燃料电池汽车中的任一者，所述混合动力汽车可以搭载发动机和旋转电机作为动力源，所述燃料电池汽车可以搭载燃料电池，所述电池可以构成为向旋转电机供给电力。
在混合动力汽车的情况下，能够通过发动机来得到车辆行驶用和/或充电用的动力，所以即使是车辆行驶期间，也能够容易地进行电池的充电率的转变。作为结果，能够更切实地得到电流由来充电率的修正的定时。
在所述充电率的推定中，所述第3充电率可以是作为对第1充电率和第2充电率进行加权求和所得到的值而算出的，并且，在所述充电率处于所述迟滞区域内时，所述第1充电率的加权比率可以比所述第2充电率的加权比率大。
在该情况下，在电压由来充电率的可靠性低的迟滞区域，电流由来充电率的加权比率大，所以能够进一步提高迟滞区域中的充电率的可靠性。
与所述充电率处于所述迟滞区域内时相比，所述充电率处于所述非迟滞区域内时的所述第2充电率的加权比率可以较大。
在该情况下，在电压由来充电率的可靠性高的非迟滞区域，电压由来充电率的加权比率大，所以能够进一步提高非迟滞区域中的充电率的可靠性。
作为本发明的例示性的方案，是一种电池系统。所述电池系统包括：电池，其搭载于车辆并且构成为进行充放电，所述电池的充电率范围包括迟滞区域和非迟滞区域，所述迟滞区域是产生显著的迟滞的充电率范围，所述显著的迟滞是相对于所述充电率的开路电压在持续充电后和持续放电后存在一定以上差异的迟滞，所述非迟滞区域是不产生所述显著的迟滞的充电率区域；电压检测器，其构成为检测所述电池的电压值作为检测电压值；电流检测器，其构成为检测在所述电池中流动的电流值作为检测电流值；以及电子控制单元，所述电子控制单元构成为：控制所述电池的充放电，并且推定当前的充电率；参照对所述检测电流值进行累计而得到的电流累计值，推定当前的充电率作为第1充电率；参照所述检测电压值，推定当前的充电率作为第2充电率；并且，基于参照在所述电池的充电率处于非迟滞区域内时检测到的所述检测电压值而推定出的第2充电率，对第1充电率进行修正。
电压由来充电率在迟滞区域内可靠性低，但在非迟滞区域内可靠性高。通过基于该可靠性高的、在处于非迟滞区域内时推定出的电压由来充电率对电流由来充电率进行修正，能够进一步提高电流由来充电率的推定精度。并且，由此，能够进一步提高充电率的推定精度。
在本说明书公开的技术中，基于可靠性高的、在处于非迟滞区域内时推定出的电压由来充电率对电流由来充电率进行修正，所以，能够进一步提高电流由来充电率的推定精度。并且，由此，能够进一步提高充电率的推定精度。
附图说明
以下，参照附图，对本发明的例示性的实施方式的特征、优点以及技术上和产业上的意义进行说明，在附图中，相似的附图标记表示相似的要素，并且其中：
图1是示出搭载有电池系统的电动车辆的构成的图。
图2是控制装置的功能框图。
图3是示出SOC-OCV曲线的一例的图。
图4是对在电池模型式中使用的参数进行说明的表。
图5是示出Cv推定部的构成的一例的图。
图6是示出加权比率映射的一例的图。
图7是示出混合动力汽车中的动作例的图。
图8是示出电流由来充电率的修正的流程的流程图。
图9是示出电流由来充电率的修正动作的一例的图。
具体实施方式
以下，参照附图对电池系统10的构成进行说明。图1是示出搭载有电池系统10的电动车辆100的概略构成的图。该电动车辆100是具备两个旋转电机MG1、MG2和一个发动机104作为动力源的混合动力汽车。
发动机104连接于由行星齿轮等构成的动力分配机构106。行星齿轮将发动机104的动力分配并传递给驱动轮108和第一旋转电机MG1。两个旋转电机MG1、MG2均作为电动机发挥功能并且也作为发电机发挥功能。第二旋转电机MG2的输出轴连结于驱动轮108。第二旋转电机MG2主要作为电动机发挥功能，在车辆行驶时向驱动轮108供给驱动转矩。另外，第二旋转电机MG2在车辆制动时也作为利用制动力来发电的发电机发挥功能。第一旋转电机MG1主要作为发电机发挥功能，连结于动力分配机构106，接受发动机104的剩余动力而发电。另外，第一旋转电机MG1也作为使发动机104起动的起动马达发挥功能。
变换器102将直流电力变换为交流电力，另外，将交流电流变换为直流电力。具体地说，变换器102将从后述的电池12供给来的直流电力变换为交流电力，并向作为电动机驱动的第一、第二旋转电机MG1、MG2输出。另外，变换器102将由作为发电机驱动的第一、第二旋转电机MG1、MG2发电得到的交流电力变换为直流电力并向电池12供给。此外，在变换器102与电池12之间也可以设置使电力升压或降压的变压器。这样的变换器102、旋转电机MG1、MG2、发动机104等的驱动通过控制装置(电子控制单元)14来控制。
电池系统10具备能够进行充放电的电池12。电池12是供给用于驱动旋转电机MG1、MG2的电力并且储蓄由旋转电机MG1、MG2发电得到的电力的二次电池。该电池12具有串联或并联连接的多个单电池。作为电池12的种类，可以考虑各种，但在本例中，使用了将包含硅系材料和石墨的复合体用作负极活性物质的锂离子二次电池。在将包含硅系材料和石墨的复合体用作负极活性物质的情况下，电池12的相对于充电率C的开路电压值Vo的变化特性在一部分的充电率范围具有迟滞，关于这一点，将在后面叙述。此外，充电率C是对电池12的相对于满充电容量FCC的当前的充电容量乘以100％而得到的值(％)，是一般被称作SOC(State Of Charge)的值。
在电池系统10中，为了确定该电池12的状态，设置有电流传感器20、电压传感器22以及温度传感器24等。电流传感器20检测相对于电池12输入输出的电流值。检测到的电流值作为检测电流值Ib而向控制装置14输入。此外，电流传感器20将放电电流检测为正值，将充电电流检测为负值。电压传感器22检测电池12的端子间电压值。检测到的电压值作为检测电压值Vb而向控制装置14输入。此外，电池12通常是将多个电池单元串联或并联连接而成的电池组。因而，电压传感器22既可以按每个电池单元设置，也可以按每个由多个电池单元构成的块设置，还可以在整个电池组中仅设置一个。温度传感器24检测电池12的温度。检测到的温度作为电池温度Tb而向控制装置14输入。此外，温度传感器24既可以是一个，也可以是多个。在设置有多个电压传感器22和/或温度传感器24的情况下，将该多个电压传感器22或温度传感器24的检测值的统计值，例如平均值、最高值、最低值等，当作检测电压值Vb或电池温度Tb来处理即可。
电池系统10还具有用于对电池12进行外部充电的充电器16及连接器18。外部充电是指利用来自在混合动力车辆100的外部设置的外部电源(例如，商用电源)的电力对电池12进行的充电。连接器18能够连接于该外部电源的连接器(所谓的充电插头)。充电器16将经由连接器18供给的外部电力(交流电力)变换为直流电力并向电池12供给。
控制装置14控制旋转电机MG1、MG2、发动机104等驱动源的驱动，并且控制电池12的充放电。该控制装置14具备传感器接口26、存储器28以及CPU30等。传感器接口26连接有各种传感器20、22、24。传感器接口26向各种传感器20、22、24输出控制信号，并且将从各种传感器20、22、24输入的数据变换为能够由CPU30处理的信号形态。存储器28存储各种控制参数、各种程序。CPU30进行各种信息处理、运算。该传感器接口26、CPU30以及存储器28之间彼此通过数据总线连接。此外，在图1中，以一个框图示出控制装置14，但控制装置14也可以由多个装置(多个CPU30、多个存储器28等)构成。另外，控制装置14的一部分的功能也可以设置于车辆的外部，利用能够以无线的方式与设置于车辆内的控制装置进行通信的外部装置来实现。
控制装置14以使得电池12的充电率C处于预定的目标范围的方式，控制电池12的充放电。为了能够进行这样的控制，控制装置14定期地推定并监视电池12的充电率C。
关于该充电率C的推定，参照图2进行说明。图2是控制装置14的功能框图。此外，在图2中，仅图示出参与充电率推定的功能，但实际上，还具有未图示的各种功能。
控制装置14具备Ci推定部32、Cv推定部34以及Ce算出部36。Ci推定部32推定电流由来充电率(第1充电率)Ci。电流由来充电率Ci是指参照检测电流值Ib、更具体地说参照对检测电流值Ib进行累计而得到的电流累计值ΔAh推定出的充电率。该电流由来充电率Ci通过对累计开始时刻的充电率即开始时充电率C_0加上充电率的变动量ΔC来推定。即，Ci推定部32进行Ci＝C_0+ΔC的运算。
另外，充电率的变动量ΔC能够由电流累计值ΔAh相对于满充电容量FCC的比率来表示，是ΔC＝(ΔAh/FCC)×100。另外，在将检测电流值Ib的采样周期设为Δt的情况下，电流累计值ΔAh是ΔAh＝Σ(Ib×Δt)/3600。此外，电池12的满充电容量FCC记录于存储器28。控制装置14也可以具有如下的修正功能：推定电池12的历时劣化，根据历时劣化，对该满充电容量FCC的变化进行修正。
Cv推定部34推定电压由来充电率(第2充电率)Cv。电压由来充电率Cv是指参照检测电压值Vb推定出的充电率。作为该电压由来充电率Cv的推定方法，可以考虑几个变形。
例如，电压由来充电率Cv可以通过将开路电压值Vo与SOC-OCV曲线对照来进行推定。SOC-OCV曲线是示出相对于充电率C的开路电压值Vo的变化特性的曲线。图3是示出SOC-OCV曲线的一例的图。在图3中，横轴表示电池12的充电率C(SOC)，纵轴表示电池12的开路电压值Vo(OCV)。这样的SOC-OCV曲线存储于存储器28。此外，与满充电容量FCC同样，该SOC-OCV曲线也可以根据电池12的历时劣化而进行修正。
关于电压由来充电率Cv，根据检测电压值Vb取得开路电压值Vo，进而，将该开路电压值Vo与存储于存储器28的SOC-OCV曲线对照。然后，关于电压由来充电率Cv，取得通过对照而得到的充电率C，来作为电压由来充电率Cv。例如，在图3的例子中，在开路电压值Vo＝V1的情况下，电压由来充电率Cv＝C1。
此外，开路电压值Vo是在电池12没有产生极化的状态(缓和状态)下的电池12的端子间电压。在各种运算中所使用的开路电压值Vo既可以是实测值，也可以是推定值。因此，也可以将在使电池12的充放电停止一定期间而极化消除了时由电压传感器22检测到的检测电压值Vb作为开路电压值Vo来处理。另外，即使在产生了极化的情况下，若在电池12中流动的电流微小、能够高精度地推定极化成分，则也可以将从由电压传感器22检测到的检测电压值Vb修正了极化的影响量后的值作为开路电压值Vo来处理。作为在电池12中流动的电流微小的状态，例如可以举出：仅利用发动机104的动力行驶而使旋转电机MG1、MG2基本上停止的状态、由于等待信号等而车辆自身处于停车中的状态等。
此外，作为从检测电压值Vb修正极化的影响量而取得开路电压值Vo的方法，提出了各种方法，但是例如可以基于示意性地表示电池12的内部状态的模型式来推定开路电压值Vo。另外，也可以使用该电池模型(不参照SOC-OCV曲线)，来推定电压由来充电率Cv。作为电池模型式，以往就已知有各种形态，例如可以使用日本特开2008-243373中公开的电池模型。该电池模型基于巴特勒-沃尔默算式而构成，包括规定负极及正极的活性物质内的锂浓度分布的活性物质扩散模型式和示出电池12的电压与电流的关系的电压电流模型关系式。式(1)示出电压电流模型关系式，式(2)示出活性物质扩散模型式的一例。另外，式(3)、式(4)示出活性物质扩散模型式的边界条件。
关于上述的模型式中的变量及常数，下标e表示是电解液中的值，s表示是活性物质中的值。另外，下标j对正极及负极进行区分，j＝1表示正极处的值，j＝2表示负极处的值。另外，在总括地表记正极及负极处的变量或者常数的情况下，省略下标j而进行表记。另外，对变量或者常数附加的记号#表示平均值。
另外，模型式中，t表示时间，T表示电池温度，θ表示局部充电率，Ds表示扩散系数。扩散系数Ds是取决于电池温度T的值，在存储器28存储有相对于该电池温度T的扩散系数Ds的映射。其他参数如图4所示。
图5是示出使用电池模型式的Cv推定部34的构成的一例的框图。Cv推定部34包括扩散推定部50、开路电压推定部52、电流推定部54、电池参数值设定部56、边界条件设定部58、平均浓度算出部60以及推定部62。
扩散推定部50基于活性物质扩散模型式(2)和通过边界条件设定部58按照式(3)及式(4)设定的边界条件，例如通过差分形式来逐次运算活性物质内部的锂浓度分布。基于通过扩散推定部50推定出的锂浓度分布，将最外周的区域的锂浓度设为物质界面处的锂浓度csej，来设定局部充电率θ。
开路电压推定部52求出正极及负极各自的开路电压、或者将正极及负极合成而得到的开路电压。在图5中，将它们总括地表记为开路电压U(θ)。
电池参数值设定部56根据由温度传感器24检测到的电池温度Tb及基于扩散推定部50所进行的推定的当前的局部充电率θ，设定所使用的电池模型式中的电池参数。
电流推定部54向上述的式(1)的U(θ)、电池电压V(t)分别代入通过开路电压推定部52推定出的开路电压、由电压传感器22检测到的检测电压值Vb，算出电池电流密度I(t)。
接着，边界条件设定部58将运算出的电流密度I(t)换算成反应电流密度(锂生成量)jj Li，在此基础上，将所得到的反应电流密度(锂生成量)jj Li代入式(4)，更新物质扩散模型式(2)的边界条件。
因此，在该情况下，Cv推定部34将由电压传感器22检测到的检测电压值Vb及由温度传感器24检测到的电池温度Tb作为输入，基于活性物质中的反应物质(锂)的扩散模型式(2)和按照电化学反应模型式的简化后的电压-电流关系模型式(1)，推定活性物质中的反应物质(锂)的浓度分布，基于该浓度分布，能够高精度地推定二次电池的内部状态。
平均浓度算出部60通过下述式(5)，求出通过扩散推定部50推定出的正极活性物质模型内的锂平均浓度csave(t)。然后，推定部62按照下述式(6)，生成电池12整体的充电率的推定值SOC#作为电压由来充电率Cv。此外，在式(6)中，CO是完全放电的情况下(C＝0％)的锂平均浓度，Cf是满充电时(C＝100％)的锂平均浓度。这些CO、Cf的值预先存储于存储器28。
根据使用以上那样的电池模型式的方法，即使在无法取得开路电压值Vo的状况下，也能够准确地推定电压由来充电率Cv。另外，该电池模型式中，通过在充电率C某种程度变动的期间中反复进行运算循环，自动消除SOC推定误差的自行修复功能有效地得到发挥。换言之，即使从包含SOC推定误差的电压由来充电率Cv开始运算，只要使用电池模型式并一定时间以上持续地进行电压由来充电率Cv的推定，则初期所包含的SOC推定误差就会渐渐消除。
另外，如上所述，如图3所示，本例的电池12的SOC-OCV曲线局部具有显著的迟滞。即，在图3中，实线是在使电池12完全放电之后不断进行充电的过程中得到的SOC-OCV曲线。是所谓的持续充电后的SOC-OCV曲线。以下，将该曲线称作“充电OCV”或“OCV_ch”。另外，单点划线是在使电池12满充电之后不断放电的过程中得到的SOC-OCV曲线。是所谓的持续放电后的OCV-OCV曲线。以下，将该曲线称作“放电OCV”或“OCV_dis”。
如从图3明显可以看出地，在充电率Cb比较高的高SOC区域中，OCV_dis与OCV_ch的差几乎不存在，在该区域中，不存在显著的迟滞。另一方面，在充电率Cb比较低的低SOC区域中，OCV_dis与OCV_ch存在一定以上差异，产生了显著的迟滞。以下，将不产生该显著的迟滞的区域称作“非迟滞区域”。另外，将产生显著的迟滞的区域称作“迟滞区域”。而且，将成为非迟滞区域与迟滞区域的边界的充电率称作边界充电率C_b。
在非迟滞区域，若开路电压值Vo的值相同，则在持续放电后和持续充电后的任一种情况下，充电率C的值可以认为是同等的。换言之，若电池12的充电率C处于非迟滞区域内，则能够根据电压值高精度地推定充电率C。另一方面，在迟滞区域，即使开路电压值Vo的值相同，在持续放电后和持续充电后，对应的充电率C也会不同。例如，在开路电压值Vo＝V2的情况下，若是持续放电后，则充电率C＝Co，若是持续充电后，则充电率C＝Ci。换言之，若电池12的充电率C处于迟滞区域内，则难以根据电压值高精度地推定充电率C。也就是说，电压由来充电率Cv可以说是：在非迟滞区域中可靠度高，但在迟滞区域中可靠度降低。
Ce算出部36算出在对电池12进行充放电控制时参照的控制充电率Ce。该控制充电率Ce通过对由Ci推定部推定出的电流由来充电率Ci和由Cv推定部34推定出的电压由来充电率Cv进行加权求和而得到。即，Ce＝Ki×Ci+Kv×Cv。此外，Ki、Kv是加权比率，Ki+Kv＝1。该加权比率Ki、Kv根据电池12的充电率C而变化。
图6是示出加权比率映射的一例的图，横轴表示充电率C。如图6所示，在充电率C成为边界充电率Cb_b以下的迟滞区域，使得电流由来充电率Ci的加权比率Ki＝1、电压由来充电率Cv的加权比率Kv＝0。另外，若充电率C超过边界充电率C_b，则使加权比率Ki渐渐降低且使加权比率Kv渐渐增加，使得Ki＝0、Kv＝1。
之所以像这样使权重系数K可变，是因为电压由来充电率Cv的可靠度根据充电率C而变化。即，如上所述，在迟滞区域，相对于开路电压值Vo的充电率C的值不唯一确定，所以电压由来充电率Cv的精度降低。因而，在迟滞区域，使电压由来充电率Cv的加权比率Kv降低。另一方面，在电压由来充电率Cv的可靠性增加的非迟滞区域，使电压由来充电率Cv的加权比率Kv增加。
此外，图6的例子中，在迟滞区域使得Ki＝1、Kv＝0，但是，只要电流由来充电率Ci的加权比率Ki比电压由来充电率Cv的加权比率Kv高(Ki>Kv)即可，也可以是其他值。例如，在迟滞区域，可以是Ki＝0.8、Kv＝0.2等。另外，图6的例子中，在高SOC区域使得Ki＝0、Kv＝1，但是也可以是其他值。因此，例如在高SOC区域可以是Ki＝0.5、Kv＝0.5等。
在存储器28中存储有如图6所示那样的加权比率映射。Ce算出部36将当前的充电率C(准确地说是前一次采样的控制充电率Ce)与存储于存储器28的加权比率映射对照，来确定加权比率Ki、Kv。然后，Ce算出部36使用该加权比率Ki、Kv，将对电流由来充电率Ci和电压由来充电率Cv进行加权求和所得到的值，作为控制充电率Ce输出。
Ci修正部38利用由Cv推定部34推定的电压由来充电率Cv对由Ci推定部32推定的电流由来充电率Ci进行修正。即，电流由来充电率Ci不会受到上述的迟滞的影响，但是会受到由于电流传感器误差而在电流累计值ΔAh中所包含的累计误差的影响。因此，电流由来充电率Ci的可靠性伴随于时间的经过(电流累计值ΔAh的增加)而渐渐降低。另一方面，电压由来充电率Cv尽管迟滞区域中的可靠性低，但非迟滞区域中的可靠性高。于是，Ci修正部38在判断为电流由来充电率Ci所包含的累计误差大而需要进行对电流由来充电率Ci的修正的情况下，基于在非迟滞区域推定出的电压由来充电率Cv，对电流由来充电率Ci进行修正。关于该电流由来充电率Ci的修正的具体方法，将在后面详细说明。Ci修正部38为了得到在非迟滞区域推定出的电压由来充电率Cv，在判断为需要进行修正时，指示行驶模式切换部40进行向非迟滞区域的转变。
行驶模式切换部40适当切换电动车辆100的行驶模式。作为电动车辆100的行驶模式，有EV行驶模式、HV行驶模式以及发动机行驶模式等。
EV行驶模式是在使发动机104停止了的状态下仅利用第二旋转电机MG2的动力使车辆行驶的模式。在该EV行驶模式下，通常，电池12的放电量超过充电量，所以，电池12的充电率C不断降低。
HV行驶模式是：利用发动机104和第二旋转电机MG2的动力使车辆行驶，并且利用发动机104的剩余动力使第一旋转电机MG1发电。在该HV行驶模式下，通常，进行电池12的放电和充电，所以电池12的充电率C的变动被抑制为较小。
发动机行驶模式是：停止第二旋转电机MG2的驱动，仅利用发动机104的动力使车辆行驶。该发动机行驶模式中还存在充电过多模式和充放电抑制模式。充电过多模式是：从发动机104输出车辆的要求动力以上的动力，利用该发动机104的剩余动力使第一旋转电机MG1发电。在该充电过多模式下，电池12的充电量超过放电量，所以，电池12的充电率C不断渐渐增加。充放电抑制模式是：从发动机104输出与车辆的要求动力相应的动力，并尽可能抑制第一、第二旋转电机MG1、MG2的动作的模式。在该充放电抑制模式下，相对于电池12输入输出的电流变小，所以，容易取得开路电压Vo。
行驶模式切换部40基于车辆100的运转状态(例如加速(器)踏板的踩踏量等)、电池12的充电率C等，选择行驶模式。另外，行驶模式切换部40也根据来自Ci修正部38的指示，切换行驶模式。
接着，对电流由来充电率Ci的修正进行说明。如上所述，电流由来充电率Ci是参照电流累计值ΔAh推定的充电率。该电流由来充电率Ci几乎不会受到迟滞的影响，但是由于是参照对检测电流值Ib进行累计而得到的电流累计值ΔAh来推定，所以会受到由于电流传感器而在电流累计值ΔAh所包含的累计误差ΣE的影响。
作为检测电流值Ib所包含的误差，除了起因于噪声等的偶然误差E1之外，还有检测值相对于真值偏离了一定值的偏移(off set)误差E2、检测值相对于真值偏离了成比例的值的增益误差E3等。这些误差中的偶然误差的累计值ΣE1，在长时间不断累计的过程中，渐渐接近零。另一方面，偏移误差的累计值ΣE2，即使持续进行累计，也不会接近零，其绝对值渐渐增加。另外，增益误差的累计值ΣE3，当充放电存在偏倚时，其绝对值渐渐增加。因此，关于电流累计值ΔAh、进而参照该电流累计值ΔAh推定的电流由来充电率Ci，累计时间和/或电流累计值ΔAh越大，则其所包含的误差越大，精度越降低。
于是，Ci修正部38根据需要执行基于电压由来充电率Cv对电流由来充电率Ci进行修正的修正处理。不过，关于修正中所参照的电压由来充电率Cv，重要的是准确地表示出电池12的状态。如上所述，电压由来充电率Cv在迟滞区域内其可靠性降低，而在非迟滞区域内其可靠性高，可视为准确地表示出电池12的状态。于是，Ci修正部38在对电流由来充电率Ci进行修正时，参照在电池12的充电率C处于非迟滞区域内时取得的电压由来充电率Cv。
在该情况下，为了对电流由来充电率Ci进行修正，电池12的充电率C必须处于非迟滞区域内。然而，若以低SOC区域为中心持续进行混合动力行驶，则存在充电率C处于非迟滞区域内的定时少、难以得到电流由来充电率Ci的修正的机会这一问题。关于这一点，参照图7进行说明。图7是示出混合动力汽车、尤其是插电式混合动力汽车中的典型的充电率C的变化的一例的图。在图7所示的例子中，从对电池12的外部充电完成了的状态、即充电率C接近满充电(例如90％)的状态开始行驶。
控制装置14在刚进行外部充电之后等充电率C高时，积极地实施EV行驶，使充电率C降低至中间值C_c(例如30％)前后。若电池12的充电率C降低至中间值C_c前后，则在此之后，积极地实施HV行驶，以将电池12的充电率C保持在中间值C_c前后。
在图7的图示例中，在外部充电完成后，在时刻t1，接通车辆的电源。此时，电池12的充电率C比中间值C_c足够高，所以，控制装置14积极地实施EV行驶，因此，充电率C降低至中间值C_c前后。然后，若在时刻t2，充电率C降低至中间值C_c前后，则在此以后，积极地实施HV行驶，以使得充电率C的增减变小。
在此，该中间值C_c通常比边界充电率C_b小，处于迟滞区域内。因而，在混合动力行驶中，难以产生充电率C处于非迟滞区域内的定时，换言之，难以产生能够利用电压由来充电率Cv对电流由来充电率Ci进行修正的定时。
于是，Ci修正部38若判断为需要进行电流由来充电率Ci的修正，则指示行驶模式切换部40进行行驶模式的变更，使充电率C积极地向非迟滞区域转变。
具体地说，关于电流由来充电率Ci的修正的流程，参照图8进行说明。图8是示出电流由来充电率Ci的修正的流程的流程图。Ci修正部38按每个预定的控制周期，判断是否需要进行电流由来充电率Ci的修正(S10)。该是否需要进行修正可以基于各种要素判断。例如，可以是：若从上次的修正起的经过时间te成为预先规定的基准时间tdef(例如，几小时)以上则判断为需要进行电流由来充电率Ci的修正。另外，作为另一方案，也可以是：若电流累计值ΔAh成为预先规定的基准累计值ΔAhdef以上则判断为需要进行修正。这是因为：电流累计值ΔAh越大，则电流由来充电率Ci所包含的累计误差越大。另外，也可以适当变更上述的基准时间tdef、基准累计值ΔAhdef。例如，由于有时电流传感器20的误差特性根据温度而变化，所以，可以根据电池温度Tb来变更上述的基准时间tdef、基准累计值ΔAhdef。而且，还可以基于将经过时间te与电流累计值ΔAh组合而成的参数来判断是否需要进行修正。例如，可以基于将随着经过时间te变长而变大的比例系数与电流累计值ΔAh相乘得到的值来判断是否需要进行修正。
Ci修正部38若判断为需要进行电流由来充电率Ci的修正，则使电池12的控制充电率Ce向非迟滞区域内转变(S12)。具体地说，Ci修正部38指示行驶模式切换部40进行向充电过多模式的切换。当接受该指示而车辆的行驶模式切换为充电过多模式后，控制充电率Ce渐渐增加。
若控制充电率Ce达到非迟滞区域内，则Ci修正部38基于电压由来充电率Cv来进行电流由来充电率Ci的修正(S14)。电流由来充电率Ci只要基于在非迟滞区域内推定出的电压由来充电率Cv进行修正即可，其修正方法不特别限定。例如，可以基于电压由来充电率Cv来对累计开始时刻的开始时充电率C_0进行修正。即，如上所述，电流由来充电率Ci作为对累计开始时刻的充电率C_0加上根据从累计开始时刻起进行累计而得到的电流累计值ΔAh求出的充电率的变动量ΔC所得到的值而被算出。于是，根据需要，也可以将电压由来充电率Cv设定为新的开始时充电率C_0，并且从该定时起开始进行检测电流值Ib的累计。另外，也可以基于电压由来充电率Cv，逐渐地对电流由来充电率Ci进行修正。
另外，作为另一方案，可以如日本特开2005-261130号公报等公开的那样，基于电压由来充电率Cv的变化与电流累计值ΔAh的变化的比较，来确定偏移误差E2。具体地进行说明的话，电流累计值ΔAh的变化量能够视为充电容量的变动量ΔFi。另外，电压由来充电率Cv能够视为充电容量的变化率，所以，对该电压由来充电率Cv的变化量乘以满充电容量FCC得到的值能够视为充电容量的变化量。在电压由来充电率Cv准确地表示出电池12的状态的情况下，根据该电流累计值ΔAh求出的充电容量的变动量ΔFi与根据电压由来充电率Cv求出的充电容量的变动量ΔFv的差值(ΔFi-ΔFv)能够视为电流累计值ΔAh所包含的累计误差ΣE。于是，在某期间T中，求出根据电流累计值ΔAh求出的充电容量的变动量ΔFi与根据电压由来充电率Cv求出的充电容量的变动量ΔFv的差值(ΔFi-ΔFv)，取得将该差值除以期间T得到的值，作为偏移误差E2的候补值。该偏移误差E2的候补值的算出，在非迟滞区域内进行多次，将所得到的多个候补值的平均值，作为偏移误差E2输出。不过，在电流累计值ΔAh大的情况下，容易包含增益误差E3的影响，所以，偏移误差E2的算出优选在电流累计值ΔAh为预定量以下时实施。
此外，从以上的说明可以明显看出，在对电流由来充电率Ci进行修正时，虽然参照电压由来充电率Cv，但是，该电压由来充电率Cv如上所述，既可以将开路电压值Vo与SOC-OCV曲线对照来进行推定，也可以使用电池模型式来进行推定。无论哪一种情况，在非迟滞区域，相对于充电率C的开路电压Vo的变化特性都不产生显著的迟滞。因而，可以说：在非迟滞区域推定出的电压由来充电率Cv的可靠性高。通过基于该可靠性高的电压由来充电率Cv对电流由来充电率Ci进行修正，能够进一步提高电流由来充电率Ci的推定精度、进而进一步提高控制充电率Ce的推定精度。
若能够进行电流由来充电率Ci的修正，则Ci修正部38使电池12的控制充电率Ce向中间值C_c附近转变(S16)。具体地说，Ci修正部38指示行驶模式切换部40进行向EV行驶等放电过多的行驶模式的切换。当接受该指示而车辆的行驶模式切换后，控制充电率Ce渐渐降低。然后，若控制充电率Ce达到中间值C_c附近，则Ci修正部38指示行驶模式切换部40进行向HV行驶模式的切换。当接受该指示而车辆的行驶模式切换为HV行驶模式后，控制充电率Ce不会大幅变化，保持在中间值C_c前后。然后，若全部处理结束，则电流由来充电率Ci返回步骤S10，反复进行同样的处理。
图9是示出电流由来充电率Ci的修正的动作例的图。在图9中，横轴表示时刻，纵轴表示控制充电率Ce。在图9中，控制装置14若在时刻t1判断为需要进行电流由来充电率Ci的修正，则强制地使电池12的控制充电率Ce向非迟滞区域转变。具体地说，将车辆100的行驶模式变更为充电过多模式。由此，电池12的控制充电率Ce不断渐渐增加。然后，若在时刻t2控制充电率Ce达到非迟滞区域内，则基于在该非迟滞区域内取得的电压由来充电率Cv，对电流由来充电率Ci进行修正。
此外，电流由来充电率Ci的修正期间中的车辆的行驶模式只要是控制充电率Ce处于非迟滞区域内即可，不特别限定。因此，例如，在基于SOC-OCV曲线推定电压由来充电率Cv的情况下，也可以定期地切换为充放电抑制模式，以使得开路电压值Vo容易计测。另外，在电池模型式中，电池12的充电率C某种程度变动的情况下，推定精度会提高。另外，在基于电压由来充电率Cv的变化与电流累计值ΔAh的变化的比较来推定偏移误差E2的情况下，优选电池12的充电率C的变动量、进而电流累计值ΔAh为预定量以下。因此，优选在该情况下选择例如HV行驶模式等。
若在时刻t3电流由来充电率Ci的修正完成，则控制装置14将车辆100的行驶模式变更为EV行驶模式等放电过多的行驶模式。由此，成为放电过多状态，所以控制充电率Ce会不断急剧降低。然后，若在时刻t4控制充电率Ce达到中间值C_c，则控制装置14将行驶模式变更为HV行驶模式。由此，控制充电率Ce保持在中间值C_c前后。
从以上的说明明显可知：在本说明书公开的电池系统中，基于在非迟滞区域推定出的电压由来充电率Cv对电流由来充电率Ci进行修正。其结果，不会受到迟滞的影响，能够进一步提高电流由来充电率Ci、进而是控制充电率Ce的推定精度。另外，在判断为需要进行电流由来充电率Ci的修正的情况下，控制电池12的充放电，强制地使充电率C转变至非迟滞区域。因而，能够在合适的定时进行电流由来充电率Ci的修正。
此外，至此所说明的构成只是一例，只要是基于在非迟滞区域推定出的电压由来充电率Cv对电流由来充电率Ci进行修正即可，其他的构成也可以适当变更。例如，在本说明书中，例示了负极活性物质包含硅系材料和石墨的电池12，但是，本说明书中公开的技术只要是局部具有显著的迟滞的二次电池即可，也可以应用于其他种类的二次电池。例如，本说明书中公开的技术也可以应用于负极活性物质包含硅系材料和钛酸锂的锂离子二次电池。在包含硅系材料和钛酸锂的锂离子二次电池的情况下，在高SOC区域产生迟滞。因此，在使用该锂离子二次电池的情况下，将低SOC区域设定为非迟滞区域，基于在该低SOC区域(非迟滞区域)推定出的电压由来充电率Cv对电流由来充电率Ci进行修正即可。另外，本说明书中公开的技术，不限于锂离子二次电池，也可以应用于镍氢二次电池等其他种类的二次电池。
此外，SOC-OCV的迟滞在活性物质中包含体积变化(膨胀/收缩)大的材料的电池中容易产生。例如，作为负极材料，可以举出将锂合金化的硅系(Si、SiO等)、锡系(Sn、SnO)、以及锗系、铅系的化合物。在此，一般，用作锂离子电池的负极材的石墨的体积变化为10％左右。招致SOC-OCV的迟滞那样的“体积变化大的材料”可以认为是体积变化比石墨大(体积变化比10％大)的材料。
或者，也可以将由下述的式13代表的转换材料(例如，CoO、FeO、NiO、Fe2O3等)用于负极材料。此外，在式13中，M表示过渡性金属，X表示O、F、N、S等。nLi++ne-+Mn+Xm←→M+nLiXm/n(13)
另外，也可以在正极使用FeF3那样的转换材料。在本说明书中，例示了由于负极材料而产生SOC-OCV的迟滞的情况，但是，在由于正极材料而产生迟滞的情况下，也能够应用本说明书中公开的技术。
另外，在本说明书中，举出搭载于混合动力汽车的电池系统10作为例子进行了说明，但是本说明书中公开的电池系统也可以搭载于其他电动车辆。例如，本说明书中公开的电池系统也可以搭载于没有搭载发动机的电动汽车、除了电池12之外还搭载有燃料电池作为能源的燃料电池汽车等。

Claims (7)

1.一种充电率推定方法，是搭载于车辆并且构成为进行充放电的电池的充电率推定方法，所述电池的充电率范围包括迟滞区域和非迟滞区域，所述迟滞区域是产生显著的迟滞的充电率范围，所述显著的迟滞是相对于所述充电率的开路电压在持续充电后和持续放电后存在一定以上差异的迟滞，所述非迟滞区域是不产生所述显著的迟滞的充电率区域，所述车辆包括电子控制单元，
所述方法的特征在于，包括：
通过所述电子控制单元，基于第1充电率和第2充电率，推定在所述电池的控制中所使用的第3充电率，所述第1充电率是参照对所述电池的检测电流值进行累计而得到的电流累计值推定出的充电率，所述第2充电率是参照所述电池的检测电压值推定出的充电率；和
通过所述电子控制单元，基于在所述电池的充电率处于所述非迟滞区域内时推定出的所述第2充电率，对所述第1充电率进行修正。
2.根据权利要求1所述的充电率推定方法，其特征在于，还包括：
通过所述电子控制单元，判断是否对所述第1充电率进行修正；和
在通过所述电子控制单元判断为需要对所述第1充电率进行修正的情况下，控制所述电池的充放电，强制地使所述电池的充电率转变至所述非迟滞区域。
3.根据权利要求2所述的充电率推定方法，其特征在于，
判断是否对所述第1充电率进行修正，包括：基于从上次执行对所述第1充电率的修正起的经过时间及从上次执行对所述第1充电率的修正起的累计电流值中的至少一方，来判断是否对所述第1充电率进行修正。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的充电率推定方法，其特征在于，
所述电池搭载于混合动力汽车和燃料电池汽车中的任一者，所述混合动力汽车搭载发动机和旋转电机作为动力源，所述燃料电池汽车搭载燃料电池，
所述电池构成为向旋转电机供给电力。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的充电率推定方法，其特征在于，
在所述充电率的推定中，所述第3充电率是作为对第1充电率和第2充电率进行加权求和所得到的值而算出的，并且，
在所述充电率处于所述迟滞区域内时，所述第1充电率的加权比率比所述第2充电率的加权比率大。
6.根据权利要求5所述的充电率推定方法，其特征在于，
与所述充电率处于所述迟滞区域内时相比，所述充电率处于所述非迟滞区域内时的所述第2充电率的加权比率较大。
7.一种电池系统，其特征在于，包括：
电池，其搭载于车辆并且构成为进行充放电，所述电池的充电率范围包括迟滞区域和非迟滞区域，所述迟滞区域是产生显著的迟滞的充电率范围，所述显著的迟滞是相对于所述充电率的开路电压在持续充电后和持续放电后存在一定以上差异的迟滞，所述非迟滞区域是不产生所述显著的迟滞的充电率区域；
电压检测器，其构成为检测所述电池的电压值作为检测电压值；
电流检测器，其构成为检测在所述电池中流动的电流值作为检测电流值；以及
电子控制单元，
所述电子控制单元构成为：
控制所述电池的充放电，并且推定当前的充电率；
参照对所述检测电流值进行累计而得到的电流累计值，推定当前的充电率作为第1充电率；
参照所述检测电压值，推定当前的充电率作为第2充电率；并且，
基于参照在所述电池的充电率处于非迟滞区域内时检测到的所述检测电压值而推定出的第2充电率，对第1充电率进行修正。
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