CN111551861B - 电池系统和二次电池的soc估计方法 - Google Patents

电池系统和二次电池的soc估计方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电池系统和二次电池的SOC估计方法。在系统停止期间的SOC高于第一SOC或在系统停止期间的SOC低于第二SOC的情况下，ECU将根据在激活车辆的系统时的OCV估计的SOC设置为初始SOC值，其中，所述第一SOC表示使用放电曲线从激活系统时的OCV估计的SOC，所述第二SOC表示通过使用充电曲线从在激活系统时的OCV估计的SOC。在系统停止期间的SOC等于或低于第一SOC并且等于或高于第二SOC的情况下，ECU将系统停止期间的SOC设置为初始SOC值。

Description

电池系统和二次电池的SOC估计方法
技术领域
本公开涉及一种包括二次电池的电池系统以及用于二次电池的充电状态(SOC)估计方法。
背景技术
在日本专利申请公开No.2004-271434(JP 2004-271434A)中公开了用于二次电池的剩余容量估计设备。在该估计设备中，当点火开关(IG-SW)被操作为接通时，获取电池电压V2，并且计算当IG-SW被操作为断开时存储的在池电压V2与电池电压V1之间的电压差ΔV。在电压差ΔV小于确定值ΔVC的情况下，将在废弃时段之前存储的极化电压设置为极化电压初始值。另一方面，在电压差ΔV等于或大于确定值ΔVC的情况下，将极化电压初始值设置为0。该极化电压初始值用于计算开路电压(OCV)，并根据计算出的OCV计算SOC。以这种方式，可以提供廉价的剩余容量估计设备，该设备能够考虑极化电压的转变来估计二次电池的剩余容量(参见JP 2004-271434A)。
发明内容
二次电池的SOC的高精度估计对于充分使用和适当地保护二次电池很重要。作为用于估计二次电池的SOC的方法，已经公知一种通过使用二次电池的SOC-OCV曲线从OCV估计SOC的方法。
存在一种二次电池，其放电曲线表示二次电池被放电的情况下的SOC-OCV曲线，其充电曲线表示二次电池被充电的情况下的SOC-OCV曲线，其放电曲线和充电曲线彼此明显相异。以下，将放电曲线与充电曲线之间的差异称为SOC-OCV曲线上存在“滞后”。
例如，考虑使用硅基材料(Si或SiO等)作为锂离子二次电池的负极活性材料。在将硅基材料用作负极活性材料的情况下，与不使用硅基材料的情况相比，可以通过增加能量密度来增加满充电容量。同时，在将硅基材料用作负极活性材料的情况下，与不使用硅基材料的情况相比，SOC-OCV曲线上的滞后增加。
在SOC-OCV曲线上存在滞后的情况下，到目前为止，即使当OCV相同时，通过充电/放电历史从SOC-OCV曲线获取的SOC也不同。因此，基于OCV的SOC估计精度可能较低。在JP2004-271434A中，没有考虑如上所述的SOC-OCV曲线上的滞后。因此，存在SOC估计精度的提高空间。
已经做出本公开以解决这样的问题，并且因此，本公开的目的是提高在SOC-OCV曲线上具有滞后的二次电池的SOC估计精度。
根据本公开的一方面的电池系统包括二次电池和控制器。控制器被配置为通过使用放电弯曲线(放电曲线)和充电弯曲线(充电曲线)从OCV估计SOC，放电弯曲线(放电曲线)表示在二次电池放电时的SOC-OCV特性，并且充电弯曲线(充电曲线)表示在对二次电池充电时的SOC-OCV特性。在系统停止之后，控制器在下次激活在车辆中的系统时执行用于设置SOC的初始值的设置处理。设置处理包括第一处理和第二处理。在第一处理中，在系统停止期间的SOC高于第一SOC或者系统停止期间的SOC低于第二SOC的情况下，将从激活系统时的OCV估计的SOC设置为初始值，该第一SOC表示通过使用放电曲线从在激活系统时的OCV估计的SOC，第二SOC表示通过使用充电曲线从在激活系统时的OCV估计的SOC。在第二处理中，在系统停止期间的SOC等于或低于第一SOC并且等于或高于第二SOC的情况下，将系统停止期间的SOC设置为初始值。
根据本公开的另一方面的SOC估计方法是用于电池系统中的二次电池的SOC估计方法。电池系统包括二次电池和控制器。控制器被配置为通过使用放电曲线(放电曲线)和充电曲线(充电曲线)从OCV估计SOC，放电曲线(放电曲线)表示在对二次电池放电时的SOC-OCV特性，并且充电曲线(充电曲线)表示在对二次电池充电时的SOC-OCV特性。SOC估计方法包括步骤：在系统停止之后，在下次激活车辆中的系统时，设置SOC的初始值。该步骤包括：在系统停止期间的SOC高于第一SOC或者系统停止期间的SOC低于第二SOC的情况下，将在激活系统时从OCV估计的SOC设置为初始值的步骤，该第一SOC表示通过使用放电曲线从在激活系统时的OCV估计的SOC，第二SOC表示通过使用放电曲线从在激活系统时的OCV估计的SOC；以及，在系统停止期间的SOC等于或低于第一SOC并且等于或高于第二SOC的情况下，将系统停止期间的SOC设置为初始值的步骤。
在上述的用于二次电池的电池系统和SOC估计方法中，在系统停止期间的SOC(最后SOC值)等于或低于第一SOC且等于或高于第二SOC的情况下，SOC相对于最后SOC值的变化(差异)可能是由滞后的影响引起的。因此，在这种情况下取代根据从激活系统时的OCV估计的SOC(当前SOC值)，将最后SOC值设置为在激活系统时的初始SOC值。另一方面，在最后SOC值高于第一SOC或在最后SOC值低于第二SOC的情况下，SOC相对于最后一个SOC值的变化(差异)不会由滞后的影响引起。因此，在这种情况下，当前SOC值被设置为在激活系统时的初始SOC值。因此，根据该电池系统和该SOC估计方法，可以提高在SOC-OCV曲线上具有滞后的二次电池的SOC估计精度。
控制器可以在激活系统时消除了二次电池的极化的情况下执行设置处理，并且可以在激活系统时未消除二次电池的极化的情况下将系统停止期间的SOC(最后SOC值)设置为初始值。
在激活系统时没有消除极化的情况下，可能由于极化的影响导致SOC相对于最后SOC值的变化(差异)。在激活系统时没有消除极化的情况下，当前SOC值的可靠性不高。因此，在激活系统时，最后SOC值被设置为初始SOC值。另一方面，在激活系统时消除了极化的情况下，执行上述设置处理。因此，根据该电池系统，通过消除极化的影响，可以提高SOC估计精度。
优选地，在系统停止期间的时间经过指示消除二次电池的极化的时间的极化消除时间的情况下，控制器可以确定消除了极化。这里，可以将极化消除时间设置为随着二次电池的温度降低而延长。
通过这种配置，可以高精度地确定极化的消除的存在或不存在。因此，可以通过消除极化的影响来提高SOC估计精度。
根据按照本公开的用于二次电池的电池系统和SOC估计方法，可以提高在SOC-OCV曲线上具有滞后的二次电池的SOC估计精度。
附图说明
下面将参照附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中，相似的标号表示相似的元素，并且其中：
图1是示意性地示出其上安装了根据本公开的第一实施例的电池系统的车辆的配置的图；
图2是示出图1所示的电池组的配置的示例的图；
图3是表示每个电池芯(cell)的配置的示例的图；
图4是示出构成电池组的电池芯的SOC-OCV曲线的示例的图；
图5是示出放电曲线与充电曲线的映射的示例的表；
图6是示出在激活车辆的系统时ECU执行的初始SOC值设置处理的过程的示例的流程图；
图7是示出极化消除时间图的示例的表；
图8是示出在第二实施例中的在激活车辆的系统时由ECU执行的初始SOC值设置处理的过程的示例的流程图；以及
图9是示出修改的实施例中的在激活车辆的系统时由ECU执行的初始SOC值设置处理的过程的示例的流程图。
具体实施例
以下将参考附图对本公开的实施例进行详细描述。注意，附图中相同或相应的部分将由相同的附图标号和符号表示，并且将不再重复对其的描述。
第一实施例
图1是示意性地示出其上安装有根据本公开的第一实施例的电池系统的车辆1的配置的图。在下文中，将代表性地对车辆1是混合动力车辆的情况进行描述。然而，根据本公开的电池系统不限于安装在混合动力车辆上的电池系统，而是还可以应用于安装有稍后描述的电池组10的任何类型的车辆，以及除了该车辆之外的应用。
参考图1，车辆1包括电池系统2、功率控制单元(以下称为“PCU”)30、插座40和充电器50。车辆1还包括电动发电机(以下称为“MG”)61、62，发动机63，动力分配设备64，驱动轴65、主动轮66、辅助电池70和点火开关(以下称为“IG-SW”)80。电池系统2包括电池组10、监视单元20和电子控制单元(以下称为“ECU”)100。
MG 61、62中的每一个都是AC旋转电机，并且例如是三相AC同步电动机，其中，永磁体嵌入在转子中。MG 61主要用作发电机，其由发动机63通过动力分配设备64驱动。MG 61产生的电经由PCU 30提供给电池组10或MG 62。
MG 62主要作为电动机操作，并驱动主动轮66。MG 62接收来自电池组10的电力和MG 61产生的电力中的至少一种，以产生驱动力。由MG 62产生的驱动力通过驱动轴65传递到主动轮66。同时，在车辆1的制动期间，MG 62作为发电机操作并产生再生动力。MG 62产生的电力通过PCU 30提供给电池组10。
发动机63是内燃机，其将通过燃烧空气-燃料混合物而产生的燃烧能转换成诸如活塞和转子之类的运动元件的动能，从而产生动力。动力分配设备64包括行星齿轮机构，该行星齿轮机构具有例如太阳轮、行星架和齿圈的三个旋转轴。动力分配设备64将从发动机63输出的动力分成用于驱动MG 61的动力和用于驱动主动轮66的动力。
电池组10被配置为包括多个二次电池(电池芯)。在该第一实施例中，每个电池芯是锂离子二次电池。锂离子二次电池的电解质可以是液体、聚合物或固体物质。电池组10存储用于驱动MG 61、62的电力，并且通过PCU 30将电力提供给MG 61、62。另外，当MG 61、62发电时，电池组10通过经由PCU 30接收所发的电力被充电。电池组10的输出电压例如为几百伏。
监视单元20包括电压传感器21、电流传感器22和温度传感器23。电压传感器21检测设置在电池组10中的每个电池芯中的电压VBi。电流传感器22检测进入/流出电池组10的电流IB。此后，电流IB在充电期间具有负参考符号，电流IB在放电期间具有正参考符号。温度传感器23检测每个电池芯的温度TBi。每个传感器将检测结果输出到ECU 100。
例如，电压传感器21可以检测串联连接为监视单元的多个电池芯的电压。温度传感器23可以检测作为监视单元的多个相邻电池芯的温度。在该第一实施例中，每个传感器的监视单元不受特别限制。
根据来自ECU 100的控制信号，PCU 30在电池组10与MG 61、62之间执行双向电力转换。PCU 30被配置为能够分离地控制MG 61、62的状态。例如，PCU 30可以使MG 62进入电动状态，同时使MG 61处于再生(发电)状态。例如，PCU 30被配置为包括：两个逆变器，该两个逆变器以与MG 61、62相对应的方式设置；以及，电容器，该电容器将要提供给每个逆变器的DC电压增加到等于或高于电池组10的输出电压。
插座40被配置成在来自车辆1的外部设置的电源90的充电电缆的顶端上设置的连接器能够连接到它。在充电电缆的连接器连接到插座40的状态下，通过充电电缆从电源90向插座40供电。电源90例如是商用电源。
根据来自ECU 100的控制信号，充电器50将从插座40接收的电力转换为适于对电池组10充电的电力。充电器50被配置成包括例如逆变器和电容器(均未示出)。
ECU 100被配置为包括中央处理单元(CPU)102、存储器(更具体地，只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM))104以及用于输入/输出各种信号的输入/输出端口(未示出)。CPU 102将存储在ROM中的程序加载到RAM上并执行该程序。在存储在ROM中的程序中，写入由ECU 100执行的处理。
作为由ECU 100执行的主要处理之一，ECU 100基于从监视单元20中的每个传感器接收的信号以及存储在存储器104中的程序和映射来计算电池组10的每个电池芯的SOC。然后，ECU 100将每个电池芯计算出的SOC相加，从而计算整个电池组10的SOC。ECU 100基于整个电池组10的SOC来控制电池组10的充电/放电。
在该第一实施例中，如下计算每个电池芯的SOC。当车辆1的系统被激活时，ECU100通过使用SOC-OCV曲线来估计SOC，并且通过使用所估计的SOC来设置SOC的初始值。如稍后将描述的，在SOC-OCV曲线上存在滞后，并且考虑到这种滞后的影响来设置初始SOC值。稍后将详细描述根据该第一实施例的用于在电池系统2中设置初始SOC值的方法。
当设置初始SOC值时，ECU 100将充电/放电电流的积分值添加到所设置的初始SOC值，以便估计激活系统期间的SOC。这里，每个电池芯的充电/放电电流可以通过将电流传感器22的检测值除以电池组10中的并联电池芯的数量来计算，或者可以考虑到例如并联电池芯之间的温度或电阻中的变化通过使用各种已知方法中的任何一种来计算。
在以上描述中，ECU 100估计SOC，并且ECU 100还控制PCU 30、充电器50和发动机63等。但是，可以针对每种类型的处理分别配置ECU。例如，可以分别通过电池ECU、充电ECU、驱动ECU和发动机ECU等来实现SOC估计处理、充电器50的控制、PCU 30的控制以及发动机63的控制。
辅助电池70向安装在车辆1上且未示出的各种辅助机器供应致动电力。辅助电池70还向ECU 100供应致动电力。辅助电池70例如是铅酸电池。然而，对其类型没有特别限制。辅助电池70可以是另一类型的二次电池或双电层电容器等。辅助电池70的输出电压低于电池组10的输出电压，并且例如为12V。
IG-SW 80是可由驾驶员操作的开关。驾驶员可以通过打开IG-SW 80来激活车辆1的系统，并且可以通过关闭IG-SW 80来停止车辆1的系统。
图2是示出图1所示的电池组10的配置的示例的图。参考图2，在该电池组10中，多个电池芯并联连接以构成块(或模块)，并且多个块串联连接以构成电池组10。更具体地，电池组10包括串联连接的块10-1至10-M，并且块10-1至10-M中的每一个包括N个并联连接的电池芯。
电压传感器21-1检测块10-1的电压。更具体地，电压传感器21-1检测构成块10-1的N个电池芯的电压VB1。电压传感器21-2检测构成块10-2的N个电池芯的电压VB2。同样适用于电压传感器21-M。电流传感器22检测流过每个块10-1至10-M的电流IB。即，电流传感器22检测流过每个块中的N个电池芯的总电流。
图3是示出每个电池芯的配置的图。在图3中，以透视的方式示出了电池芯内部的一部分。参考图3，电池芯11包括壳体111、正极外部端子113、负极外部端子114和电极体115。壳体111具有正方形(大致长方体形状)，壳体111的上表面由盖体112密封。盖体112可以包括电解质注入孔、气体排放阀和电流中断设备(CID)等。壳体111的形状不限于正方形(大致长方体形状)，而可以是圆柱形状或层压形状。
正极外部端子113和负极外部端子114设置在盖体112的上表面上。在壳体111中，正极外部端子113和负极外部端子114分别连接到正极集电端子和负极集电端子(均未示出)。
电极体115由正极片、负极片和隔膜形成。电极体115可以如图所示具有卷起的形状，或者可以具有堆叠的形状。电极体115包括正极部分116和负极部分117。正极部分116由正极片的未涂覆部分形成。负极部分117由负极片的未涂覆部分形成。正极部分116通过未图示的正极集电端子与正极外部端子113连接。负极部分117通过未图示的负极集电端子与负极外部端子114连接。
常规称为锂离子二次电池的正极片、隔膜和电解质溶液的配置和材料可以分别用于电极主体115的正极片、隔膜和电解质溶液。例如，其中三氧化二钴材料被镍和锰部分代替的三元材料可以用于正极片。聚烯烃(例如，聚乙烯或聚丙烯)可以用作隔膜。电解质溶液包含有机溶剂(例如，碳酸二甲酯(DMC)、碳酸乙基甲基酯(EMC)和碳酸亚乙酯(EC)的混合溶剂)、锂盐(例如LiPF6)以及添加剂(例如，双(草酸硼酸)硼酸锂(LiBOB)或Li[PF2(C2O4)2)。代替电解质溶液，可以使用基于聚合物的电解质，或者可以使用诸如基于氧化物或基于硫化物的无机固体电解质。
常规地，采用碳材料(例如，石墨)作为锂离子二次电池的一般负极活性材料。同时，在该第一实施例中，采用通过将硅基材料(Si或SiO)混合到碳材料中而产生的混合材料作为负极片的活性材料。当混合硅基材料时，电池组10的能量密度增加，这可以增加其满充电容量。然而，可以仅采用硅基材料作为负极活性材料。
当将硅基材料用于负极活性材料时，可以增加满充电容量。但是，与此同时，滞后现象明显出现在SOC-OCV曲线上。可以认为，这种滞后的产生是由于与充/放电相关联的负极活性材料的体积变化。
SOC-OCV曲线上的滞后
图4是示出构成电池组10的电池芯的SOC-OCV曲线的示例的曲线图。在图4中，纵轴表示OCV(V)，横轴表示电池芯的SOC(％)。
参考图4，曲线L1表示在电池芯被放电的情况下的SOC-OCV曲线的示例。该曲线L1是通过在电池芯进入满充电状态之后重复放电和暂停(放电停止)而获得的。曲线L2表示在电池芯被充电的情况下的SOC-OCV曲线的示例。该曲线L2是通过在电池芯进入满放电状态之后重复充电和暂停(充电停止)而获得的。以下，将曲线L1称为“放电曲线L1”，将曲线L2称为“充电曲线L2”。
如上刚刚所述的放电曲线L1和充电曲线L2是通过先前的评估实验等预先获取的，并且作为映射存储在ECU 100的存储器104中。图5是示出放电曲线L1和充电曲线L2的映射的示例的表。参考图5，SOC 1表示在放电曲线L1上的SOC，并且SOC 2表示在充电曲线L2上的SOC。在OCV与在电池芯的满放电状态和满充电状态下的SOC 1和SOC 2中的每一个之间的关系是通过先前的评估实验等预先获取的，并且作为如图5所示的映射存储在存储器104中。
返回参考图4，在一定SOC下，放电曲线L1上的OCV低于充电曲线L2上的OCV。这种趋势在SOC低的区域(例如，SOC低于40％至50％的区域)中是显著的。在仅将硅基材料用于负极活性材料而不是碳材料和硅基材料的混合材料的情况下，放电曲线L1上的OCV变得低于也在SOC较高的区域中的充电曲线L2上的OCV。
放电曲线L1上的OCV代表每个SOC处的OCV的最小值，充电曲线L2上的OCV代表每个SOC处的OCV的最大值。电池芯的状态可以是由放电曲线L1和充电曲线L2围绕的区域中的任何状态(包括放电曲线L1和充电曲线L2上的任何状态)。放电曲线L1上的OCV和充电曲线L2上的OCV之间的差异表示电池芯中存在滞后。
换句话说，例如，当OCV为Vm时，SOC可以存在于从SOC 2(其代表充电曲线L2上的SOC)和SOC1(其代表放电曲线L1上的SOC)的范围内。因此，当在激活系统时从OCV估计SOC时，在系统的最后停止期间的SOC(最后的SOC值)落在上述范围内的情况下，SOC从最后一个SOC值的变化(差异)可能是由于滞后的影响引起。因此，在根据该第一实施例的电池系统2中，在系统停止期间的SOC(最后的SOC值)等于或低于SOC 1且等于或高于SOC 2的情况下，将最后的SOC值作为激活系统时的初始SOC值，而不采用根据在激活系统时的OCV估计的SOC(当前的SOC值)。
同时，当根据激活系统时的OCV估计SOC时，在系统的最后停止期间的SOC(最后的SOC值)超出上述范围的情况下，可以说SOC相对于最后一个SOC值的变化(差异)不是由滞后的影响引起的。因此，在根据该第一实施例的电池系统2中，在系统停止期间的SOC(最后的SOC值)高于SOC 1或最后的SOC值低于SOC 2的情况下，将从激活系统时的OCV估计的SOC(当前的SOC值)设置为激活系统时的初始SOC值。以这种方式，可以提高在SOC-OCV曲线上具有滞后的二次电池的SOC估计精度。
在该第一实施例中，通过将充电/放电电流的积分值与在激活系统时设置的初始SOC值相加来计算系统激活期间的SOC。在上文中，最后的SOC值是在车辆1中的系统停止期间的SOC的计算值。此外，在该第一实施例中，从激活系统时的OCV估计的当前SOC值被设置为根据放电曲线L1估计的SOC和根据充电曲线L2估计的SOC之间的中心值(平均值)。用于计算当前SOC值的方法不限于此。通过使用根据放电曲线L1估计的SOC 1和根据充电曲线L2估计的SOC 2，可以适当地计算SOC 1和SOC 2之间的值作为当前SOC值。
图6是示出在激活车辆1的系统时由ECU 100执行的初始SOC值设置处理的过程的示例的流程图。针对每个电池芯执行该流程图中示出的处理，并且例如，当驾驶员开启IG-SW 80时将该处理启动。
参照图6，当IG-SW 80开启时，ECU 100从电压传感器21获取目标电池芯的电压VBi(步骤S10)。在IG-SW 80开启后，电池组10不会立即被充电/放电。因此，在该时间点获取的电压VBi可以对应于OCV。
接下来，ECU 100使用放电曲线L1(图4)的映射(图5)来从在步骤S10中获取的OCV计算SOC(SOC 1)(步骤S20)。此外，ECU 100使用充电曲线L2(图4)的映射(图5)来根据在步骤S10中获取的OCV来计算SOC(SOC 2)(步骤S30)。
然后，ECU 100计算在步骤S20中计算出的SOC(SOC 1)与在步骤S30中计算出的SOC(SOC 2)之间的中心值(平均值)SOCa作为目标电池芯的SOC(当前值)(步骤S40)。
接下来，ECU 100从存储器104获取在车辆1中的系统的最后停止期间(即，当IG-SW80关闭时)存储在存储器104中的目标电池芯的SOC作为SOC(最后值)(步骤S50)。然后，ECU100确定所获取的SOC(最后值)是否高于在步骤S20中计算出的SOC 1(步骤S60)。
如果确定SOC(最后值)被确定为高于SOC 1(步骤S60中为“是”)，则认为SOC相对于SOC(最后值)的变化不由滞后的影响引起。因此，ECU 100将在步骤S40中计算出的SOC(当前值)设置为在激活系统时的初始SOC值(步骤S90)。
如果在步骤S60中确定SOC(最后值)等于或低于SOC 1(步骤S60中为“否”)，则ECU100确定在步骤S50中获取的SOC(最后值)是否低于在步骤S30中计算出的SOC 2(步骤S70)。
如果确定SOC(最后值)低于SOC 2(步骤S70中为“是”)，则认为SOC相对于SOC(最后值)的变化不是由滞后的影响引起的。因此，处理进入步骤S90。即，将在步骤S40中计算出的SOC(当前值)设置为激活系统时的初始SOC值。
如果在步骤S70中确定SOC(最后值)等于或高于SOC 2(步骤S70中为“否”)，则滞后的影响可能导致SOC相对于SOC(最后值)的变化。因此，ECU 100将在步骤S50中获取的SOC(最后值)设置为在激活系统时的初始SOC值(步骤S80)。
到目前为止，根据该第一实施例，可以通过考虑SOC-OCV曲线上的滞后来提高在激活车辆1中的系统时的初始SOC值的设置精度。结果，可以提高SOC估计精度。
第二实施例
在每个电池芯中，由于活性物质和电解质溶液之间的盐浓度差与充电/放电相结合，因此发生极化。当发生极化时，在电池芯的端子之间产生极化电压，这降低了OCV的检测精度。随着时间的流逝，盐浓度差异引起的极化会减轻，并且因此与SOC-OCV曲线上的滞后不同。在由于盐浓度的差异而发生极化的状态下，难以检测出正确的OCV，并且因此使用SOC-OCV曲线的SOC估计精度有可能降低。
因此，在该第二实施例中，在激活车辆1中的系统时执行的初始SOC值设置处理中，确定是否在系统停止时段(IG-SW 80的关闭时段)中消除了极化。然后，在消除极化的情况下，执行第一实施例中描述的初始SOC值设置处理。另一方面，在激活系统时没有消除极化的情况下，不使用SOC-OCV曲线估计SOC，并且系统停止期间的SOC(最后SOC值)用作初始SOC值。
为了确定在系统停止时段中是否消除了极化，在该第二实施例中，测量系统停止时段。通过在系统停止时段内致动计时器来测量系统停止时段。因此，在该第二实施例中，即使在系统停止期间，也从辅助电池70向ECU 100或至少向计时器(未示出)供电。
随着电池芯温度的降低，消除极化所需的时间(极化消除时间)延长。因此，在该第二实施例中，通过先前的评估实验等预先获取极化消除时间与电池芯温度之间的关系，并将其作为映射存储在ECU 100的存储器104中。通过这种方式，可以在激活系统时准确地确定是否消除了极化。
图7是示出极化消除时间映射的示例的表。参考图7，通过先前的评估实验等预先获取在电池芯的温度和极化消除时间之间的关系，并且将其在存储器104中存储为如图7所示的映射。随着电池芯温度的降低，极化消除时间被设置为更长的值。例如，在将T1＜T2＜…＜Tn的关系应用于电池芯温度的情况下，极化消除时间具有t1＞t2＞...＞tn的关系。
第二实施例中的车辆的总体配置与图1所示的车辆1的总体配置相同。图8是示出在第二实施例中在激活车辆1的系统时由ECU 100执行的初始SOC值设置处理的过程的示例的流程图。该流程图中示出的处理也针对每个电池芯执行，并且例如在驾驶员开启IG-SW80时被启动。
参照图8，步骤S110至S190中的处理与图6所示的步骤S10至S90中的处理相同。在该流程图中，在步骤S110之前执行步骤S102至S108中的处理。
也就是说，当IG-SW 80开启时，ECU 100获取IG-off时间toff(系统停止时间)，该时间表示从上次IG-SW 80关闭以来经过的时间(步骤S102)。ECU 100还从温度传感器23获取目标电池芯的温度TBi(步骤S104)。
接下来，ECU 100从存储器104读取指示在电池芯的温度和极化消除时间之间的关系的极化消除时间映射(图7)，并且使用极化消除时间映射来从在步骤S104中获取的温度TBi估计极化消除时间tb(步骤S106)。
然后，ECU 100确定IG-off时间toff是否长于在步骤S106中估计的极化消除时间tb(步骤S108)。如果IG-off时间toff长于极化消除时间tb(步骤S108中为“是”)，则确定极化被消除，并且处理进入步骤S110。以后的步骤S110中的处理如参照图6所述。
如果在步骤S108中确定IG-off时间toff等于或小于极化消除时间tb(步骤S108中为“否”)，则确定未消除极化，并且处理进入步骤S180。即，在这种情况下，不能检测到准确的OCV，并且使用SOC-OCV曲线的SOC估计精度降低。因此，在车辆1中的系统的最后停止期间，即，当IG-SW 80关闭时，将存储在存储器104中的SOC(最后值)设置为在激活系统的时间的初始SOC值。
如目前已描述地，根据本第二实施例，通过也考虑极化的影响，能够提高在激活车辆1中的系统时的初始SOC值的设置精度。结果，可以提高SOC估计精度。
变型实施例
在上述第二实施例中，测量了车辆1的系统停止时段。因此，即使在系统停止时段期间，也从辅助电池70向ECU 100或至少向计时器(未示出)供电。但是，存在用户在系统停止时段断开辅助电池70的情况(例如，从辅助电池70的端子断开电源电缆的连接)。以下，将系统停止时段期间的辅助电池70的断开称为发生“辅助电池的断开”。
在该变型实施例中，在发生辅助电池的断开的情况下，不测量系统停止时段(IG-SW 80的关闭时段)。因此，不确定在系统停止时段期间是否消除了极化。另一方面，在不发生辅助电池的断开的情况下，与第二实施例类似地，测定系统停止时段，确定在激活系统时是否消除了极化。
例如，可以通过确定在激活系统时构成存储器104的静态随机存取存储器(SRAM)中的数据是否正常，来确定辅助电池的断开的存在或不存在。即，在激活系统时SRAM中的数据正常的情况下，可以确定没有发生辅助电池的断开。另一方面，在激活系统时SRAM中的数据异常(例如，数据不存在)的情况下，可以确定发生了辅助电池的断开。
图9是示出在该变型实施例中在激活车辆1的系统时由ECU 100执行的初始SOC值设置处理的过程的示例的流程图。该流程图中示出的处理也针对每个电池芯执行，并且例如在驾驶员开启IG-SW 80时被启动。
参照图9，步骤S202至S290中的处理与图8所示的步骤S102至S190中的处理相同。在该流程图中，在步骤S202之前执行步骤S201中的处理。
即，当IG-SW 80被开启时，ECU 100确定在系统停止时段期间是否发生辅助电池的断开(步骤S201)。如果确定未发生辅助电池的断开(步骤S201中为“否”)，则处理进入步骤S202，并且获取指示从上次IG-SW 80已关闭起经过的时间的IG-off时间toff(系统停止时间)。
另一方面，如果在步骤S201中确定在系统停止时段期间发生了辅助电池的断开(步骤S201中为“是”)，则ECU 100不执行步骤S202至S208中的处理，并且处理进入步骤S210。以后的步骤S210中的处理如参照图6所述。
注意，如果在系统停止时段期间发生辅助电池的断开(步骤S201中为“是”)，则不能确定是否消除了极化。因此，处理可以进行到步骤S280。即，在这种情况下，极化不可能被消除。在没有消除极化的情况下，无法检测到准确的OCV。结果，使用SOC-OCV曲线的SOC估计精度降低。然后，处理进行到步骤S280，并且在车辆1中的系统的最后停止期间，即，当IG-SW80关闭时，存储在存储器104中的SOC(最后值)将被设置为在激活系统时的初始SOC值。
如目前已描述地，根据本变型例，通过进一步考虑在系统停止期间辅助电池的断开的存在或不存在，可以提高在激活车辆1的系统时的初始SOC值的设置精度。结果，可以提高SOC估计精度。
在上述每个实施例中，针对每个电池芯执行初始SOC值设置处理。然而，可以针对整个电池组10的OCV和SOC执行初始SOC值设置处理。
应该理解，本文公开的实施例在所有方面都是说明性的，而不是限制性的。本发明的范围由权利要求书而不是上述实施例的描述来定义，并且意图包括落入权利要求书及其等同物内的所有修改。

Claims (4)

1.一种电池系统，包括：
二次电池；以及
控制器，所述控制器被配置为通过使用放电曲线和充电曲线从所述二次电池的OCV估计所述二次电池的SOC，所述放电曲线表示在所述二次电池被放电时所述二次电池的SOC-OCV特性，并且所述充电曲线表示在所述二次电池被充电时所述二次电池的所述SOC-OCV特性，
其中，
所述控制器被配置为，在所述系统停止之后下一次激活车辆中的系统时，执行用于设置所述SOC的初始值的设置处理，以及
所述设置处理包括：
第一处理，用于：在一定SOC下在放电曲线上的OCV低于充电曲线上的OCV的情况下，在所述系统停止期间的所述SOC高于第一SOC或在所述系统停止期间的所述SOC低于第二SOC的情况下，将从在激活所述系统时的所述OCV估计的所述SOC设置为所述初始值，所述第一SOC表示通过使用所述放电曲线从在激活所述系统时的所述OCV估计的所述SOC，并且所述第二SOC表示通过使用所述充电曲线从在激活所述系统时的所述OCV估计的所述SOC；以及
第二处理，用于：在所述系统停止期间的所述SOC等于或低于所述第一SOC并且等于或高于所述第二SOC的情况下，将在所述系统停止期间的所述SOC设置为所述初始值。
2.根据权利要求1所述的电池系统，其中，
所述控制器被配置为：
在激活所述系统时消除了所述二次电池的极化的情况下，执行所述设置处理；以及
在激活所述系统时未消除所述二次电池的所述极化的情况下，将所述系统停止期间的所述SOC设置为所述初始值。
3.根据权利要求2所述的电池系统，其中，
所述控制器被配置为，在所述系统停止期间的时间经过了极化消除时间的情况下确定消除了所述极化，所述极化消除时间指示所述二次电池的所述极化被消除的时间，以及
所述极化消除时间被设置为随着所述二次电池的温度降低而延长。
4.一种用于电池系统中的二次电池的SOC估计方法，所述电池系统包括：
所述二次电池；以及
控制器，所述控制器被配置为通过使用放电曲线和充电曲线从所述二次电池的OCV估计所述二次电池的SOC，所述放电曲线表示在所述二次电池被放电时所述二次电池的SOC-OCV特性，并且所述充电曲线表示在所述二次电池被充电时所述二次电池的所述SOC-OCV特性，
所述SOC估计方法包括：
在车辆停止之后下一次激活所述车辆中的系统时设置所述SOC的初始值的步骤，
其中，
所述设置步骤包括以下步骤：
在一定SOC下在放电曲线上的OCV低于充电曲线上的OCV的情况下，在所述系统停止期间的所述SOC高于第一SOC或在所述系统停止期间的所述SOC低于第二SOC的情况下，将从在激活所述系统时的所述OCV估计的所述SOC设置为所述初始值，所述第一SOC表示通过使用所述放电曲线从在激活所述系统时的所述OCV估计的所述SOC，并且所述第二SOC表示通过使用所述充电曲线从在激活所述系统时的所述OCV估计的所述SOC；以及
在所述系统停止期间的所述SOC等于或低于所述第一SOC并且等于或高于所述第二SOC的情况下，将所述系统停止期间的所述SOC设置为所述初始值。
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