CN110261782A - 电池诊断装置及电池诊断方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电池诊断装置,其具备:测定电池的电流值、电压值、以及温度值的至少其中一个的一个以上的传感器;第一判定部,其从传感器获取电池的电流值、电压值、以及温度值的至少其中一个测定值,基于获取到的测定值使用第一方法判定电池的状态;第二判定部,其从传感器获取电池的电流值、电压值、以及温度值的至少其中一个测定值,基于获取到的测定值使用与第一方法不同的第二方法判定电池的状态;以及诊断部,其基于第一判定部的判定结果和第二判定部的判定结果进行电池的诊断。

Description

电池诊断装置及电池诊断方法
技术领域
本发明涉及一种搭载于车辆等中的电池的诊断装置及诊断方法。
背景技术
在车辆等中,采用除了具备主电池这样的主电源之外还具备副电池的结构(参照专利文献1:日本特开2017-24462号公报)。即使在例如执行自动驾驶功能时主电池万一失灵的情况下,副电池也能够向车辆的各功能部进行电力供给从而进行规定的退避动作。如此一来,由于副电池很重要,因此优选在通常行驶时能够诊断且监视副电池是否具有规定的电力供给能力。专利文献2(日本特开2015-126594号公报)公开了下述内容:在车辆行驶过程中,基于电流值和电压值以固定时间间隔计算出内部电阻值及其运算精度,在运算精度为规定范围内的情况下,通过利用计算出的内部电阻值进行劣化判定而提高判定精度。
上述电池诊断通常是基于电池的电流、电压、温度等测定值进行的,但是,在这些测定值由于各种因素而发生误差的情况下,诊断结果的可靠性可能会降低。
发明内容
本发明就是鉴于上述课题而做出的,其目的在于提供一种能够提高诊断结果的可靠性的电池诊断装置及诊断方法。
为了解决上述课题,本发明的一个方面为一种电池诊断装置,其具备:一个以上的传感器,其测定电池的电流值、电压值、以及温度值的至少其中一个;第一判定部,其从传感器获取电池的电流值、电压值、以及温度值的至少其中一个测定值,基于获取到的测定值使用第一方法判定电池的状态;第二判定部,其从传感器获取电池的电流值、电压值、以及温度值的至少其中一个测定值,基于获取到的测定值使用与第一方法不同的第二方法判定电池的状态;以及诊断部,其基于第一判定部的判定结果和第二判定部的判定结果进行电池的诊断。
由此,由于通过彼此不同的两种方法判定电池的状态并基于此进行电池的诊断,因此能够提高诊断结果的可靠性。
另外,也可以具备多个传感器,第一判定部及第二判定部从不同的传感器获取测定值。
由此,第一判定部及第二判定部独立地获取测定值,能够进行独立性较高的判定。
另外,也可以是第一判定部及第二判定部在使电池以规定的电流及规定的期间放电后的时刻推定电池能够输出的电力值作为电池的状态,在第一判定部推定出的电力值与第二判定部推定出的电力值之差的绝对值为规定值以下、并且第一判定部推定出的电力值和第二判定部推定出的电力值均大于规定的电力值的情况下,诊断部诊断为电池正常,在其他情况下,诊断部诊断为电池异常。
由此,能够以较高的可靠性诊断电池是否能够输出规定的电力。
另外,也可以是第一判定部使电池以规定的第一电流变化模式放电,计算放电过程中的多个时刻的电池的内部电阻值,基于计算出的内部电阻值推定上述时刻的内部电阻值,至少基于推定出的上述时刻的内部电阻值推定电池在上述时刻的能够输出的电力值。
由此,能够通过以与规定的电流值相比较小的电流值及与规定的期间相比较短的期间进行的放电,容易地计算出在以规定的电流值和规定的期间内进行了放电后的可输出电力值。
另外,也可以是第二判定部使电池以规定的第二电流变化模式进行放电及充电,基于充电及放电过程中的电池的电流及电压处于稳定状态的多个时刻的电流及电压的测定值,推定电池的内部电阻值及无电流时的电压值,至少基于推定出的内部电阻值及无电流时的电压值推定电池在上述时刻能够输出的电力值。
由此,由于测定稳定状态下的电压值及电流值,因此能够以高精度计算出可输出电力值。
本发明的另一个方面为一种电池诊断装置的计算机执行的电池诊断方法,其中,所述电池诊断装置具备测定电池的电流值、电压值、以及温度值的至少其中一个的一个以上的传感器,所述电池诊断方法包括下述步骤:第一判定步骤,在该步骤中,从传感器获取电池的电流值、电压值、以及温度值的各测定值的至少其中一个,基于获取到的测定值使用第一方法判定电池的状态;第二判定步骤,在该步骤中,从传感器获取电池的电流值、电压值、以及温度值的各测定值的至少其中一个,基于获取到的测定值使用与第一方法不同的第二方法判定电池的状态;以及诊断步骤,在该步骤中,基于第一判定步骤中的判定结果和第二判定步骤中的判定结果进行电池的诊断。
根据这一方法,由于通过彼此不同的两种方法判定电池的状态并基于此进行电池的诊断,因此能够提高诊断结果的可靠性。
如上所述,根据本发明,能够提供一种电池诊断装置及诊断方法,其由于通过彼此不同的两种方法判定电池的状态并基于此进行电池的诊断,因此能够提高诊断结果的可靠性。
附图说明
图1是示出本发明的一个实施方式所涉及的搭载于车辆中的电源系统的功能框图。
图2是示出本发明的一个实施方式所涉及的诊断处理的流程图。
图3是示出本发明的一个实施方式所涉及的第一方法的流程图。
图4是示出本发明的一个实施方式所涉及的第一方法所使用的第一电流变化模式的例子的曲线图。
图5是示出本发明的一个实施方式所涉及的第一方法的测定样本及内部电阻的例子的曲线图。
图6是示出本发明的一个实施方式所涉及的第一方法的内部电阻的外推处理的例子的曲线图。
图7是示出本发明的一个实施方式所涉及的第一方法的内部电阻的时间特性的例子的曲线图。
图8是示出本发明的一个实施方式所涉及的第一方法的内部电阻的外推处理的例子的曲线图。
图9是示出本发明的一个实施方式所涉及的第一方法的内部电阻的电流特性的例子的曲线图。
图10是示出本发明的一个实施方式所涉及的第二方法的流程图。
图11是示出本发明的一个实施方式所涉及的第二方法所使用的第二电流变化模式的例子的曲线图。
具体实施方式
(概要)
本发明所涉及的电池的诊断装置具备两个判定部,所述两个判定部各自以彼此不同的方法判定电池的状态,在两个判定部的判定结果均表明电池能够发挥规定的要求性能的情况下,诊断为电池正常。
(实施方式)
以下,参照附图对本发明的一个实施方式进行详细说明。
<构成>
图1示出含有本实施方式中的电池的诊断装置在内的电源系统1的功能框图。作为一个例子,电源系统1搭载于车辆中。电源系统1包括电池诊断装置100、主电源200、DC-DC变压器300、负载400、电池(副电池)500、以及电源ECU 600。主电源200和电池500经由DC-DC变压器300连接至负载400。电源ECU 600控制DC-DC变压器300以使主电源200或电池500向负载400进行电力供给。在主电源200正常动作的情况下,电源ECU 600将来自主电源200的电力供给至负载400,但是,如果检测出主电源200失灵,则电源ECU 600将来自电池500的电力供给至负载400。
电池诊断装置100具备传感器,该传感器测定电池500的电流值、电压值、以及温度值的至少其中一个。在图1所示的例子中设置有第一传感器组104和第二传感器组105,第一传感器组104包含分别测定电流值、电压值、以及温度值等其中之一的电流传感器、电压传感器、温度传感器等多个传感器,第二传感器组105同样包含电流传感器、电压传感器、温度传感器等多个传感器。另外,电池诊断装置100具备第一判定部102、第二判定部103、以及诊断部101。第一判定部102在图示的例子中从第一传感器组104获取各测定值,并使用规定的第一方法判定电池500的状态。第二判定部103在图示的例子中从第二传感器组105获取各测定值,并使用与第一方法不同的规定的第二方法判定电池500的状态。如果第一方法、第二方法各自有需要,则第一判定部102及第二判定部103能够通过控制DC-DC变压器300而进行电池500的充放电。另外,诊断部101基于第一判定部102的判定结果及第二判定部103的判定结果,进行电池500的诊断。电池诊断装置100可以如图所示在电源ECU 600之外独立地设置,也可以设置在电源ECU 600内,与电源ECU 600共用一部分部件。另外,第一传感器组104、第二传感器组105的构成并不限于上述具备电流传感器、电压传感器、温度传感器的构成,可以与第一方法、第二方法相应地适当省略、追加传感器种类。
<处理>
以下说明本实施方式所涉及的电池的诊断处理的一个例子。图2是示出电池诊断装置100执行的电池诊断处理的流程图。在本处理中并不限定执行定时,例如可以在从车辆的电源接通时至车辆开始行驶前的期间执行。在本处理中,要求电池500在规定的目标期间(例如15s)输出了规定的目标电流值(例如55A)的电流的时刻即目标时刻,能够得到规定的目标电力值Wtarget。此外,规定的目标电力值Wtarget是作为负载400能够动作的下限电压值Vlow所对应的电力而确定的。
(步骤S100):第一判定部102从第一传感器组104获取电池500的电流值及电压值,基于此,使用规定的第一方法计算目标时刻的电池500的可输出电力的推定值即第一推定电力值W1。第一方法的具体例子将在后面记述。
(步骤S200):第二判定部103从第二传感器组105获取电池500的电流值及电压值,基于此,使用与上述第一方法不同的规定的第二方法计算目标时刻的电池500的可输出电力的推定值即第二推定电力值W2。第二方法的具体例子将在后面记述。
(步骤S301):诊断部101从第一判定部102获取作为判定结果的第一推定电力值W1,从第二判定部103获取作为判定结果的第二推定电力值W2。诊断部101判定第一推定电力值W1与第二推定电力值W2之差的绝对值是否为规定值以下。如果适宜地设定规定值,则能够在第一推定电力值W1与第二推定电力值W2之差的绝对值为规定值以下的情况下,认为第一判定部102的判定结果与第二判定部103的判定结果大致相同而成为可靠性较高的判定结果。在第一推定电力值W1与第二推定电力值W2之差的绝对值为规定值以下的情况下,前进至步骤S302,否则,前进至步骤S305。
(步骤S302):诊断部101判定第一推定电力值W1是否大于目标电力值Wtarget。在W1>Wtarget的情况下,前进至步骤S303,否则,前进至步骤S305。此外,也可以预估由于测定误差或运算误差导致W1被计算得过大的情况,从而利用规定的正值α,在W1-α>Wtarget的情况下判定第一推定电力值W1大于目标电力值Wtarget,并前进至步骤S303,否则,前进至步骤S305。
(步骤S303):诊断部101判定第二推定电力值W2是否大于目标电力值Wtarget。在W2>Wtarget的情况下,前进至步骤S304,否则,前进至步骤S305。此外,也可以预估由于测定误差或运算误差导致W2被计算得过大的情况,从而利用规定的正值β,在W2-β>Wtarget的情况下判定第二推定电力值W2大于目标电力值Wtarget,并前进至步骤S304,否则,前进至步骤S305。
(步骤S304):本步骤是在下述情况下执行的:即,通过在步骤S302中判定第一推定电力值W1和第二推定电力值W2大致相同,并且在步骤S303、S304中判定第一推定电力值W1和第二推定电力值W2均大于目标电力值,能够以高可靠性判断目标时刻的电池500的可输出电力大于目标电力值的情况。因此,诊断部101诊断为电池500正常,并结束处理。诊断部101也可以将表明正常的诊断结果向外部输出。
(步骤S305):本步骤是在下述情况下执行的:即,通过在步骤S302中判定第一推定电力值W1与第二推定电力值W2之差较大而可靠性较低,或者,在步骤S303、S304中判定第一推定电力值W1和第二推定电力值W2中的至少一者为目标电力值以下的情况。因此,诊断部101诊断为电池500异常,并将表明异常的诊断结果向外部输出,然后结束处理。
此外,在步骤S100或S200中,也可能存在由于例如电流值及电压值不稳定等理由而无法计算第一推定电力值W1或第二推定电力值W2的情况。在这种情况下,可以结束处理而在例如经过规定时间后重新执行处理,或者,也可以是诊断部101诊断为电池500异常,将表明异常的诊断结果向外部输出,然后结束处理。在以上的例子中,由于第一判定部102及第二判定部103作为判定结果而计算出目标时刻的可输出电力值,因此,能够以高可靠性诊断电池500是否能够输出目标电力值。
以下,对步骤S100中的第一方法的例子、以及步骤S200中的第二方法的例子进行说明。
<第一方法>
以下说明上述步骤S100中的第一方法的一个例子。图3是示出第一方法的详细步骤的流程图。在以下的说明中,作为一个例子,将目标电流值设为55A,将目标期间设为15s。
(步骤S101):第一判定部102判定电池500的状态是否稳定。例如,第一判定部102从第一传感器组104获取电池500的电流值,在一定时间以上电流值处在规定范围内的情况下,能够判定为电池500稳定。在判定为电池500稳定情况下前进至步骤S102,否则结束本流程图的处理。
(步骤S102):第一判定部102以使得电池500的放电电流以规定的第一电流变化模式变化的方式开始放电控制。图4中示出了电池500的放电电流的第一电流变化模式的例子。图4中同时示出了随着电流变化而电池500的电压的变化模式的例子。在初始状态下电流值为0A。在图4中,使初始状态下的电压水平和电流水平一致而示出。在第一电流变化模式中,作为一个例子,在电流0A的初始状态之后,以第一电流值(小电流:10A)在第一期间(5s)内放电,然后,以大于第一电流值的第二电流值(大电流:20A)在第二期间(5s)内放电。之后,使放电停止。第一电流值、第二电流值小于上述目标电流值,第一期间、第二期间比上述目标期间短。由于无法使电流值急剧变化,因此使电流值逐渐变化。此外,实际的电流值有可能即使在第一期间或第二期间内也发生波动。第一判定部102在使电池500的放电电流以第一电流变化模式变化的期间内,如以下的步骤S103~S106那样,获取第一传感器组104测定的电池500的电流值及电压值。
(步骤S103):第一判定部102获取电流值约为0A的期间T0的测定样本,所述测定样本为第一传感器组104测定的电流值及电压值的组。优选获取多个测定样本,将在本步骤中获取到的测定样本的集合设为S0。期间T0为例如0.5s。优选地,之后的各期间的长度也为例如0.5s,并在期间内获取多个测定样本。
(步骤S104):在电流值达到约10A后,第一判定部102获取测定样本集合S1,所述测定样本集合S1例如是经过短时间(3s)时开始的0.5s的期间T1内由第一传感器组104测定的电流值及电压值的组。
(步骤S105):在电流值达到约10A后,第一判定部102获取测定样本集合S2,所述测定样本集合S2例如是经过长时间(5s)时开始的0.5s的期间T2内由第一传感器组104测定的电流值及电压值的组。
(步骤S106):在电流值达到约20A后,第一判定部102获取测定样本集合S3,所述测定样本集合S3例如是经过短时间(3s)时开始的0.5s的期间T3内由第一传感器组104测定的电流值及电压值的组。
(步骤S107):在电流值达到约20A后,第一判定部102获取测定样本集合S4,所述测定样本集合S4例如是经过长时间(5s)时开始的0.5s的期间T4内由第一传感器组104测定的电流值及电压值的组。图5示出了以横轴为电流、纵轴为电压而将各测定样本集合S0~S4映射得到的曲线图。在图5中,将各集合分别用一个圆点表示,但实际上属于各集合的多个测定样本是以一定的分散度分布的。
(步骤S108):第一判定部102计算以电流和电压作为2个变量的、包含在测定样本的并集S0∪S1中的测定样本的相关系数。同样地,针对S0∪S2、S0∪S3、S0∪S4分别计算相关系数。相关系数可以取-1以上而1以下的范围的值,在上述四个并集中的各个并集中具有负相关系数,即,越是在测定样本中高精度地反映出由于电池500的内部电阻对电压降的影响而其他因素产生的影响越少,则相关系数的值就越接近-1。
(步骤S109):在第一判定部102在步骤S108中计算出的所有相关系数均为负的规定值(例如-0.85)以下、以一定精度以上的精度反映出内部电阻的影响的情况下,前进至步骤S110,否则结束处理。
(步骤S110):如图5所示,第一判定部102将测定样本集合S0及S1中包含的测定样本通过最小二乘法等方法进行线性近似,并计算该直线的截距作为开路电压(无电流时的电压值)OCV1,计算该直线的斜率而作为从以第一电流值(小电流10A)放电开始经过短时间(3s)时的内部电阻R11。另外,第一判定部102将测定样本集合S0及S2中包含的测定样本进行线性近似,并计算该直线的斜率而作为从以第一电流值(小电流10A)放电开始经过长时间(5s)时的内部电阻R12。另外,第一判定部102将测定样本集合S0及S3中包含的测定样本进行线性近似,并计算该直线的斜率而作为从以第二电流值(大电流20A)放电开始经过短时间(3s)时的内部电阻R21。另外,第一判定部102将测定样本集合S0及S4中包含的测定样本进行线性近似,并计算该直线的斜率而作为从以第二电流值(大电流20A)放电开始经过长时间(5s)时的内部电阻R22。
(步骤S111):第一判定部102将计算出的内部电阻R11、R12随着时间进行线性外推,将与目标期间(15s)相应的值作为从以第一电流值(小电流10A)放电开始经过目标期间(15s)时的内部电阻R1(第一内部电阻值)。另外,第一判定部102将计算出的内部电阻R21、R22随着时间进行线性外推,并将与目标期间(15s)相应的值作为从以第二电流值(大电流20A)放电开始经过目标期间(15s)时的内部电阻R2(第二内部电阻值)。图6示出以横轴为时间、纵轴为内部电阻而将内部电阻R11、R12、R21、R22、R1、R2映射得到的曲线图。
在这里,说明电池的内部电阻的一般特性。图7是以横轴为放电时间、纵轴为内部电阻而示出在使电池500以0℃进行40A的放电的情况下的利用规定的线性近似模型推定的内部电阻值和实际测得的内部电阻值的曲线图。如图7所示,通常在放电电流恒定的情况下,电池的内部电阻能够通过关于时间的线性近似模型得到大体良好的近似,但是,由于放电时间越长则电池极化的进展速度就越慢,因此实际的内部电阻具有与线性近似模型的推定值相比变得略小的趋势。
因此,对于在本步骤中通过随着时间的线性外推而计算出的内部电阻R1、R2,可以判断出分别作为以恒定电流10A、20A在目标期间15s内放电时的内部电阻的推定值虽然比实际值略大,但仍然为大体良好的推定值。
(步骤S112):第一判定部102将计算出的内部电阻R1、R2随着电流进行线性外推,将与目标电流值(55A)相应的值作为从以目标电流(55A)放电开始经过目标期间(15s)时的内部电阻R3(第三内部电阻值)。图8示出了以横轴为电流、纵轴为内部电阻而将内部电阻R1、R2、R3映射得到的曲线图。
在这里,再次说明电池的内部电阻的一般特性。图9是以横轴为放电电流、纵轴为内部电阻,示出当使电池500在-15℃、-10℃、-20℃下以电流10A、20A、30A、40A、55A放电规定时间的情况下实际测得的内部电阻值的曲线图。如图9所示,通常,电池的内部电阻能够在温度恒定的情况下通过关于电流的线性近似模型而得到良好的近似。
因此,在本步骤中,通过进行随着电流的线性外推而推定以目标电流值(55A)在目标期间(15s)放电时的内部电阻值这一做法是适当的。但是,由于在步骤S111中推定的内部电阻R1、R2比实际略大,因此推定的内部电阻R3也比实际略大。
(步骤S113):第一判定部102基于开路电压OCV1和内部电阻R3通过以下的(式1)计算第一推定电力值W1。第一判定部102将计算出的第一推定电力值W1通知给诊断部101。
W1=(OCV1-Vlow)/R3×Vlow (式1)
通常,能够判断出内部电阻R3越大电池的劣化越严重。虽然由于内部电阻R3如上所述地推定得比实际略大因而诊断结果会将劣化程度评估得比实际更严重,但是,从严格评估电源系统1从而更有力地保证车辆的安全性的观点而言是适宜的。
通过以上步骤,第一方法的处理结束。此外,在图4所示的放电电流的第一电流变化模式中,在以第一电流值(10A)放电后紧接着执行以大于第一电流值的第二电流值(20A)放电,但是,只要是如上所述在以较小电流值放电后以较大电流值进行放电的顺序即可,能够减小对计算出的内部电阻值的影响。另外,在设定规定以上的间隔而进行第一电流值的放电和第二电流值的放电的情况下,无论先进行哪一种放电都是可以的。
根据第一方法,能够基于以小于目标电流值的两个电流值在比目标期间短的期间内进行放电时的内部电阻的测定值的变化,适当地推定以目标电流值、目标期间进行放电时的电池的内部电阻值,从而以高精度进行第一推定电力值W1的计算。另外,即使在诊断对象是通常没有与负载400连接而难以以目标电流值、目标期间进行放电的副电池的情况下,本方法也能够以较小的电流值和较短的期间容易地执行。此外,确定上述各电流值和各期间的数值只是一个例子,数值可以适当变更。
<第二方法>
以下说明上述步骤S200中的第二方法的一个例子。图10是示出第二方法的详细步骤的流程图。在以下的说明中,作为一个例子,将目标电流值设为55A,将目标期间设为15s。
(步骤S201):第二判定部103判定电池500的状态是否稳定。例如,第二判定部103从第二传感器组105获取电池500的电流值、电压值、或者温度值。第二判定部103基于获取到的测定值判断电池500的状态是否稳定。作为一个例子,在满足全部以下三个条件的情况下,能够判定为电池500稳定。
[条件1]电流值在规定的第一时间以上收敛在规定范围内。
[条件2]电压值为规定的第一阈值以上。
[条件3]从上一次进行测定控制起经过了规定的第二时间,或者,温度值为规定的第二阈值以下,或者,SOC(蓄电量)为规定的第三阈值以下。
此外,条件3中的SOC例如能够根据满充电容量和电流值的累计值计算。
在判定为电池500稳定的情况下前进至步骤S202,否则结束本流程图的处理。
步骤S202:第二判定部103以使得电池500的充放电电流以规定的脉冲状的第二电流变化模式进行变化的方式开始放电控制。图11中示出了第二电流变化模式的例子。图11中同时示出了随着电流变化而电池500的电压的变化模式的例子。如图11所示,电流变化和电压变化存在定时偏差(同步偏差)。
步骤S203:第二判定部103在脉冲状电流的以规定时间维持恒定值电流的波形模式的恒定电流期间内获取测定样本,所述测定样本为第二传感器组105测定的电流值及电压值的组。此时,对于测定的电流值及电压值,通过分别采用处在以规定值开始一定范围内的值作为测定样本,从而能够获取处于没有同步偏差的状态的电流值、电压值。恒定电流期间的长度并不特别限定,例如可以为100ms。
步骤S204:第二判定部103停止充放电。
步骤S205:第二判定部103判断获取到的测定样本是否为规定数以上。该规定数是例如根据为了得到充分的精度所必需的测定样本数而确定的。在测定样本为规定数以上的情况下,前进至步骤S206,否则,结束本流程图的处理。此外,也可以在上述电压值及电流值的组数少于规定数的情况下,返回至步骤S202,使新的脉冲状电流流过电池500而追加获取测定样本。
步骤S206:第二判定部103计算电池500的内部电阻R4及开路电压OCV2。例如,第二判定部103通过最小二乘法等方法将测定样本与第一方法中的步骤S110相同地进行线性近似,并计算直线的截距作为开路电压OCV2,计算直线的斜率作为当前的内部电阻R4。
步骤S207:第二判定部103基于开路电压OCV2、内部电阻R4通过以下的(式2)计算第二推定电力值W2。第二判定部103将计算出的第二推定电力值W2通知给诊断部101。
W2=(OCV2-△V-μ-Vlow)/R4×Vlow (式2)
在这里,△V(>0)、μ(>0)分别是在电池500以目标电流值在目标期间放电的目标时刻的、SOC降低导致的电压降的量以及极化进展导致的电压降的量。由于SOC降低导致的电压降的量△V例如能够基于满充电容量和直至目标时刻为止的放电电流的累计值推定。另外,极化进展导致的电压降的量μ例如能够基于预先获取到的实验数据推定。
通过以上步骤,第二方法的处理结束。根据第二方法,由于测定没有同步偏差的电压值及电流值,因而能够以高精度计算出第二推定电力值W2。另外,由于利用以短周期切换充放电的脉冲状电流模式进行电池500的充放电,因此能够最低限度地抑制电池500的温度变化及SOC变化,另外,由此也能够提高计算精度。
(效果)
如以上说明所述,在本实施方式中,通过彼此不同的两种方法计算推定电力值W1、W2。在计算出的两个推定电力值W1、W2大致相同并且均大于目标电力值的情况下,诊断为电池500正常。因此,能够进行可靠性较高的电池诊断。另外,通过使第一判定部102及第二判定部103从不同的传感器组获取电流值、电压值,能够进行独立性较高的判定,从而能够在某个传感器组中包含的传感器发生异常而对第一判定部102及第二判定部103的其中一个判定产生了影响的情况下,也不会影响另一个判定。
此外,上述各功能框图的构成并不限于实施方式,例如,诊断部101的功能也可以包含在第一判定部102或者第二判定部103中。另外,第一方法、第二方法并不限于上述例子,也可以是其他方法。另外,在上述实施方式中,第一判定部102及第二判定部103计算电池500能够输出的电力,但并不限于此,只要能够判定电池500是否能够发挥规定的所需性能即可,并不限定判定的内容。另外,也可以是第一判定部102及第二判定部103均从第一传感器组104获取测定值,无需具备第二传感器组105。另外,本发明不应仅理解为电池诊断装置,还能够理解为诊断装置所具备的计算机执行上述各步骤的处理的电池诊断方法及记载有该处理的电池诊断程序、存储有电池诊断程序的计算机可读的非易失性存储介质、电源系统、车辆。
本发明可用于对车辆等中的电池的诊断。

Claims (6)

1.一种电池诊断装置,其具备:
一个以上的传感器,其测定电池的电流值、电压值、以及温度值的至少其中一个;
第一判定部,其从所述传感器获取所述电池的电流值、电压值、以及温度值的至少其中一个测定值,基于获取到的所述测定值使用第一方法判定所述电池的状态;
第二判定部,其从所述传感器获取所述电池的电流值、电压值、以及温度值的至少其中一个测定值,基于获取到的所述测定值使用与所述第一方法不同的第二方法判定所述电池的状态;以及
诊断部,其基于所述第一判定部的判定结果和所述第二判定部的判定结果,进行所述电池的诊断。
2.根据权利要求1所述的电池诊断装置,其中,
具备多个所述传感器,所述第一判定部及所述第二判定部从不同的传感器获取所述测定值。
3.根据权利要求1或2所述的电池诊断装置,其中,
所述第一判定部及所述第二判定部作为所述电池的状态而推定在使所述电池以规定的电流放电规定的期间后的时刻所述电池能够输出的电力值,所述第一判定部及所述第二判定部在使所述电池以规定的电流及规定的期间放电后的时刻推定所述电池能够输出的电力值作为所述电池的状态,
在所述第一判定部推定出的电力值与所述第二判定部推定出的电力值之差的绝对值为规定值以下、并且所述第一判定部推定出的电力值和所述第二判定部推定出的电力值均大于规定的电力值的情况下,所述诊断部诊断为所述电池正常,
在其他情况下,所述诊断部诊断为所述电池异常。
4.根据权利要求3所述的电池诊断装置,其中,
所述第一判定部使所述电池以规定的第一电流变化模式放电,计算所述放电过程中的多个时刻的所述电池的内部电阻值,基于计算出的所述内部电阻值推定所述时刻的内部电阻值,至少基于推定出的所述时刻的内部电阻值推定所述电池在所述时刻能够输出的电力值。
5.根据权利要求3或4所述的电池诊断装置,其中,
所述第二判定部使所述电池以规定的第二电流变化模式进行放电及充电,基于所述充电及所述放电过程中的所述电池的电流及电压处于稳定状态的多个时刻的所述电流及所述电压的测定值,推定所述电池的内部电阻值及无电流时的电压值,至少基于推定出的所述内部电阻值及无电流时的电压值推定所述电池在所述时刻能够输出的电力值。
6.一种电池诊断装置的计算机执行的电池诊断方法,所述电池诊断装置具备一个以上的传感器,所述传感器测定电池的电流值、电压值、以及温度值的至少其中一个,所述电池诊断方法的特征在于,包括下述步骤:
第一判定步骤,在该步骤中,从所述传感器获取所述电池的电流值、电压值、以及温度值的各测定值的至少其中一个,并基于获取到的所述测定值使用第一方法判定所述电池的状态;
第二判定步骤,在该步骤中,从所述传感器获取所述电池的电流值、电压值、以及温度值的各测定值的至少其中一个,并基于获取到的所述测定值使用与所述第一方法不同的第二方法判定所述电池的状态;以及
诊断步骤,在该步骤中,基于所述第一判定步骤中的判定结果和所述第二判定步骤中的判定结果进行所述电池的诊断。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7069837B2 (ja) * 2018-03-02 2022-05-18 トヨタ自動車株式会社 電池の診断装置及び方法
JP7311458B2 (ja) * 2020-04-07 2023-07-19 トヨタ自動車株式会社 バッテリー診断装置、方法、プログラム、及び車両
JP7260576B2 (ja) * 2021-02-26 2023-04-18 プライムアースEvエナジー株式会社 二次電池の内部抵抗検査方法及び二次電池の製造方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102282477A (zh) * 2009-03-24 2011-12-14 松下电器产业株式会社 电池异常检测电路及电源装置
JP2015215169A (ja) * 2014-05-07 2015-12-03 カルソニックカンセイ株式会社 パラメータ算出装置、パラメータ算出方法及びプログラム
CN105467324A (zh) * 2014-09-30 2016-04-06 株式会社杰士汤浅国际 电池劣化判定装置、电池劣化判定方法以及车辆
CN105745116A (zh) * 2013-12-18 2016-07-06 丰田自动车株式会社 电动车的蓄电系统
JP6198352B2 (ja) * 2016-03-16 2017-09-20 本田技研工業株式会社 二次電池制御装置
CN107221968A (zh) * 2016-03-22 2017-09-29 丰田自动车株式会社 电源装置
CN107250825A (zh) * 2015-02-19 2017-10-13 三菱电机株式会社 电池状态推测装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004289892A (ja) 2003-03-19 2004-10-14 Denso Corp 車載電源システム
WO2011045853A1 (ja) * 2009-10-14 2011-04-21 株式会社 日立製作所 電池制御装置およびモーター駆動システム
JP5960017B2 (ja) * 2012-10-02 2016-08-02 三菱重工業株式会社 電池劣化判定装置、抵抗値算出装置、電池劣化判定方法およびプログラム
JP6263771B2 (ja) 2013-12-26 2018-01-24 三菱自動車工業株式会社 車両の駆動用電池劣化判定装置
JP6565446B2 (ja) * 2014-09-30 2019-08-28 株式会社Gsユアサ 電池劣化判定装置,電池劣化判定方法及び車両
JP6542601B2 (ja) 2015-07-16 2019-07-10 古河電気工業株式会社 電源装置および電源装置の制御方法
JP6508094B2 (ja) 2016-03-10 2019-05-08 トヨタ自動車株式会社 車両用電源システム
WO2018051613A1 (ja) * 2016-09-16 2018-03-22 パナソニックIpマネジメント株式会社 電池の診断方法、電池の診断プログラム、電池管理装置、及び蓄電システム
JP6787189B2 (ja) * 2017-03-03 2020-11-18 住友電気工業株式会社 温度異常判定装置、温度異常判定方法及びコンピュータプログラム

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102282477A (zh) * 2009-03-24 2011-12-14 松下电器产业株式会社 电池异常检测电路及电源装置
CN105745116A (zh) * 2013-12-18 2016-07-06 丰田自动车株式会社 电动车的蓄电系统
JP2015215169A (ja) * 2014-05-07 2015-12-03 カルソニックカンセイ株式会社 パラメータ算出装置、パラメータ算出方法及びプログラム
CN105467324A (zh) * 2014-09-30 2016-04-06 株式会社杰士汤浅国际 电池劣化判定装置、电池劣化判定方法以及车辆
CN107250825A (zh) * 2015-02-19 2017-10-13 三菱电机株式会社 电池状态推测装置
JP6198352B2 (ja) * 2016-03-16 2017-09-20 本田技研工業株式会社 二次電池制御装置
CN107221968A (zh) * 2016-03-22 2017-09-29 丰田自动车株式会社 电源装置

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