CN115336084A - 电池控制装置及电池系统 - Google Patents

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大川圭一朗
中尾亮平
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Abstract

电池系统的电池控制装置包括：第1运算部，基于电池的电流值、电压值及内部电阻值，用第1方法运算电池的第1充电状态；第2运算部，用与第1方法不同的第2方法运算电池的第2充电状态；以及修正部，对内部电阻值进行修正。修正部在第1充电状态与第2充电状态之间检测到规定值以上的差分的情况下，用与差分和电流值相应的电阻修正量对内部电阻值进行修正。

Description

电池控制装置及电池系统
技术领域
本发明涉及电池控制装置及电池系统。
背景技术
在电动汽车(EV：Electric Vehicle)或插电式混合动力汽车(PHEV：Plug－inHybrid Electric Vehicle)、混合动力汽车(HEV：Hybrid Electric Vehicle)等电动车辆中搭载的电动车辆系统具有作为电力供给源的电池和电池控制装置。电池控制装置为了最大限度地引出电池的性能，检测电池的电压及温度、电流，并基于它们运算电池的充电状态(SOC：State of Charge)、劣化状态(SOH：State of Health)、电池能够输入输出的电力。
电池随着劣化，内部电阻上升。因此，除了实时地运算电池的内部电阻值，用于适当地运算电池的可输入输出电力以外，还计算初始的内部电阻值与劣化后的内部电阻值的比率作为SOH，作为电池更换的目标值使用。
这里，运算电池的内部电阻的方式中，有基于根据电池电压变化量和电流变化量的比率计算出的电池的内部电阻进行运算的方式、以及基于由电池的等价电路模型计算出的内部电阻进行运算的方式。
例如在专利文献1中公开了如下技术：检测根据通过后者的基于等价电路模型的内部电阻运算方式得到的内部电阻运算出的SOC(以下称作SOCv)与以电流累计为基础的SOC(以下称作SOCi)的SOC差分，作为伴随于电池劣化的内部电阻的变化，对在SOH计算中使用的内部电阻进行修正。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第5439126号公报
发明内容
发明要解决的课题
在上述的以往技术中，将因发生了SOC差分而判断为需要修正的内部电阻的修正值设为比较小的固定值，重视运算的稳定性。因此，在如电池控制装置识别的SOH的运算值与作为控制对象的电池的实际的SOH(也称作SOH真实值)大为不同的情况下，也能够以较小的固定值对内部电阻进行修正，所以有SOH运算值向SOH真实值收敛的收敛速度慢的问题。
本发明的目的是为了解决上述问题，提供能够加快SOH运算值的收敛速度，并高精度地推断内部电阻值的电池控制装置及电池系统。
用来解决课题的手段
为了解决上述课题，在本发明中，电池控制装置包括：第1运算部，基于电池的电流值、电压值及内部电阻值，用第1方法运算上述电池的第1充电状态；第2运算部，用与上述第1方法不同的第2方法运算上述电池的第2充电状态；以及修正部，对上述内部电阻值进行修正，上述修正部在上述第1充电状态与上述第2充电状态之间检测到规定值以上的差分的情况下，用与上述差分和上述电流值相应的电阻修正量对上述内部电阻值进行修正。
发明效果
根据本发明，能够兼顾电池的内部电阻的运算值的收敛性和精度，所以能够确保电池系统的可靠性并有效地使用电池。
附图说明
图1是表示有关本发明的实施例1的混合动力汽车的电动系统的构成的框图。
图2是表示构成图1的电池系统的单电池控制部的构成的框图。
图3是表示构成图1的电池系统的电池组控制部的构成的框图。
图4是表示SOC表、内部电阻表及分极电阻表的图。
图5是表示实施例1的构成电池组控制部的SOC运算部的构成的框图。
图6是表示单电池的SOC与OCV的关系的特性例。
图7是表示单电池的等价电路模型的一例的图。
图8是用来说明单电池的电压行为的图。
图9是表示实施例1的内部电阻运算执行判定部的构成的框图。
图10是表示实施例1的SOH运算部的构成的框图。
图11是表示实施例1的内部电阻修正量映射图的图。
图12是表示实施例1的SOH计算处理的流程图。
图13是表示以往技术的充放电脉冲输入时的SOH运算的曲线的图。
图14是表示实施例1的充放电脉冲输入时的SOH运算的曲线的图。
图15是表示实施例2的SOH运算部的构成的框图。
图16是表示实施例2的内部电阻修正量映射图的图。
图17是表示实施例1的高温区域中的充放电脉冲输入时的SOH运算的曲线的图。
图18是表示实施例2的高温区域中的充放电脉冲输入时的SOH运算曲线的图。
图19是表示实施例2的变形例的电阻修正量映射图的图。
具体实施方式
基于附图说明本发明的实施例。在本发明的说明中参照的图只不过是例示，本发明并不限于以下的实施例，将各实施例及变形例的一部分或全部不矛盾地组合的形态也包含在本发明的公开中。以下，仅说明与本发明关联的构成及处理，有将其他的构成及处理的说明省略的情况。此外，以下，对于相同或类似的构成及处理赋予相同的标号而省略重复说明，此外，在后出现的实施例中有将与已经出现的实施例相同或类似的构成及处理的重复说明省略的情况。
在以下的说明中，在将例如“xxx100a”、“xxx100b”那样被赋予了对相同的号码附加了分支号码的标号的相同名称的多个要素统称的情况下，仅使用相同的号码，如“xxx100”那样表示。此外同样，在将如“YYYzzz1”“YYYzzz2”那样被赋予了对相同的标记附加了尾标的标记的相同名称的多个要素统称的情况下，也仅使用相同的号码而如“YYY”那样表示。
在以下说明的实施例中，举应用到构成混合动力汽车(HEV)的电源的蓄电装置的情况为例进行说明。但是，并不限于此，以下说明的实施例的构成也能够应用于构成插电式混合动力汽车(PHEV)、电动汽车(EV)等的乘用车或混合动力铁道车辆这样的工业用车辆的电源的蓄电装置的蓄电器控制电路。
在以下说明的实施例中，举对构成蓄电部的蓄电器应用了锂离子电池的情况为例进行说明。作为蓄电器，除此以外也可以使用镍氢电池或铅电池、双电层电容器、混合动力电容器等。
实施例1
基于图1至图14说明本发明的实施例1。
图1是表示有关本发明的实施例1的混合动力汽车的电动系统S的构成的框图。在本实施例的电动系统S中，电池系统100经由继电器300、310而与逆变器400及马达410连接。车辆控制部200基于以电池系统100的SOC为代表的信息、以及来自逆变器400及马达410的信息或引擎(未图示的)的信息，决定驱动力的分配等。
对电池系统100的构成进行说明。电池系统100包括由多个单电池111构成的电池组110、监视单电池111的状态的单电池管理部120、检测流过电池系统100的电流的电流检测部130、检测电池组110的总电压的电压检测部140、进行电池组110的控制的电池组控制部150、以及保存与单电池111、单电池群112及电池组110的电池特性有关的信息的存储部180而构成。
电池组控制部150被输入从单电池管理部120发送的单电池111的电池电压及温度、从电流检测部130发送的流过电池系统100的电流值、从电压检测部140发送的电池组110的总电压值、进而单电池111是否是过充电或过放电的诊断结果、在单电池管理部120中发生了通信错误的情况下输出的异常信号，并基于被输入的信息进行电池组110的状态检测等。此外，电池组控制部150进行的处理的结果被发送至单电池管理部120、车辆控制部200。
电池组110将能够进行电能的积蓄及释放(直流电力的充放电)的多个单电池111(锂离子电池)以电连接方式串联连接而构成。举1个单电池111其输出电压是3.0～4.2V(平均输出电压：3.6V)、在单电池111的OCV与SOC间存在如图6所示的相关关系的情况为例进行说明，但也可以是其以外的电压规格。
构成电池组110的单电池111在进行状态的管理及控制方面，以规定的单位数被分组。被分组后的单电池111以电连接方式串联连接而构成单电池群112。规定的单位数既有例如1个、4个、6个…那样设为等量划分的情况，也有将4个与6个组合那样设为复合划分的情况。
监视构成电池组110的单电池111的状态的单电池管理部120由多个单电池控制部121构成，对如上述那样被分组的单电池群112分配1个单电池控制部121。单电池控制部121接受来自被分配的单电池群112的电力而动作，监视构成单电池群112的单电池111的电池电压及温度。在图1中，构成为与单电池群112a及112b对应地设有单电池控制部121a及121b。在本实施例中，为了使说明简单，设单电池群112为将4个单电池111以电连接方式串联连接的构成，进而设为由1个单电池控制部121监视4个单电池111的构成。
图2是表示构成图1的电池系统100的单电池控制部121的构成的框图。单电池控制部121具备电压检测电路122、控制电路123、信号输入输出电路124及温度检测部125。电压检测电路122测定各单电池111的端子间电压。温度检测部125测定单电池群112的温度。控制电路123接受来自电压检测电路122及温度检测部125的测定结果，经由信号输入输出电路124发送给电池组控制部150。另外，通常安装在单电池控制部121中的、使随着自放电及消耗电流偏差等发生的单电池111间的电压及SOC偏差均等化的电路构成是周知的，所以省略记载。
图2中的单电池控制部121所具备的温度检测部125具有测定单电池群112的温度的功能。温度检测部125针对单电池群112整体，测定1个温度，并将该温度作为构成单电池群112的单电池111的温度代表值。温度检测部125所测定的温度被用于用来检测单电池111、单电池群112或电池组110的状态的各种运算。图2由于以温度代表值为前提，所以在单电池控制部121中设有1个温度检测部125。也可以按每个单电池111设置温度检测部125并按每个单电池111测定温度，并基于每个单电池111的温度来执行各种运算，但在此情况下温度检测部125的数量变多，相应地单电池控制部121的构成变得复杂。
在图2中，简单地表示了温度检测部125。实际上在温度测定对象上设置温度传感器，所设置的温度传感器将温度信息作为电压来输出，对其进行测定而得到的结果经由控制电路123被发送至信号输入输出电路124，信号输入输出电路124将测定结果向单电池控制部121外输出。实现这一系列的流程的功能作为温度检测部125被安装在单电池控制部121中，但在温度信息(电压)的测定中也可以使用电压检测电路122。
回到图1的说明。电池组控制部150和单电池管理部120通过信号通信部160经由如光耦合器那样的绝缘元件170进行信号的收发。设置绝缘元件170是因为，电池组控制部150和单电池管理部120的动作电源不同。即，单电池管理部120从电池组110接受电力而动作，相对于此，电池组控制部150使用车载辅机用的电池(例如12V类电池)作为电源。绝缘元件170既可以安装在构成单电池管理部120的电路基板上，也可以安装在构成电池组控制部150的电路基板上。另外，根据系统构成，也可以将绝缘元件170省略。
对本实施例的电池组控制部150与单电池控制部121a及121b之间的信号通信部160进行说明。单电池控制部121a及121b按各自监视的单电池群112a及112b的电位从高到低的顺序被串联连接。电池组控制部150发送的信号经由绝缘元件170由信号通信部160输入至单电池控制部121a。单电池控制部121a的输出与单电池控制部121b的输入之间也同样通过信号通信部160连接，进行信号的传送。
另外，在本实施例中，单电池控制部121a与121b之间没有夹着绝缘元件170，但也可以夹着绝缘元件170。并且，单电池控制部121b的输出经由绝缘元件170由信号通信部160输入至电池组控制部150。这样，电池组控制部150和单电池控制部121a及121b通过信号通信部160以环状连接。也有将该环状连接称作菊花链连接等的情况。
基于图3对电池组控制部150的构成进行说明。图3是表示构成图1的电池系统100的电池组控制部150的构成的框图。在本实施例中，关于基于与单电池111有关的诊断结果或在单电池管理部120中发生了通信错误等的情况下输出的异常信号的处理内容，为了简单而省略说明，叙述关于SOC及SOH运算的构成。
电池组控制部150包括SOC运算部151、内部电阻运算执行判定部152和SOH运算部153而构成。SOC运算部151以构成电池组110的各单电池111的平均电压、流过电池组110的电流、电池组110的温度及SOH运算部153输出的SOH为输入，输出SOC及SOCv。关于SOC及SOCv的运算处理内容在后面叙述。
内部电阻运算执行判定部152以构成电池组110的各单电池111的平均电压、流过电池组110的电流、电池组110的温度及SOC运算部151输出的SOC和SOCv为输入，判定能否执行SOH运算，输出判定结果。SOH运算部153以SOC运算部151输出的SOC及SOCv、温度、电流、及内部电阻运算执行判定部152输出的判定结果为输入，运算SOH并输出。将运算出的SOC及SOH发送给车辆控制部200。
存储部180保存电池组110、单电池111、单电池群112的内部电阻特性、满充电时的容量、分极电阻特性、劣化特性、个体差信息、SOC与OCV的对应关系等的信息。另外，在本实施例中，做成了存储部180设置在电池组控制部150或单电池管理部120的外部的构成，但也可以在电池组控制部150或单电池管理部120中设置存储部。
图4是表示SOC表181、内部电阻表182及分极电阻表183的图。SOC表181、内部电阻表182及分极电阻表183被保存在存储部180中。
如图4(a)所示，SOC表181是对应于温度而记述了单电池111的SOC与OCV(OpenCircuit Voltage：开电路电压)间的对应关系的数据表。
此外，如图4(b)所示，内部电阻表182是记述了单电池111的温度及SOC与Ro的初始电阻值RoInit间的对应关系的数据表。Ro的初始电阻值RoInit是如图7那样用等价电路表示了单电池111的情况下的电池新品时的Ro的电阻值。
此外，如图4(c)所示，分极电阻表183是记述了单电池111的温度及SOC与Rp的初始电阻值RpInit间的对应关系的数据表。Rp的初始电阻值RpInit是如图7那样用等价电路表示了单电池111的情况下的电池新品时的Rp的电阻值。
另外，在本实施例的说明中使用数据表，但也可以用数学式等表现各对应关系，并不限定于图示的数据表这样的形式。
基于图5及图6对构成电池组控制部150的SOC运算部151进行说明。图5是表示构成实施例1的电池组控制部150的SOC运算部151的构成的框图。图6是表示单电池111的SOC与OCV的关系的特性例。
如图5所示，SOC运算部151包括SOCi运算部151－1、SOCv运算部151－2及组合运算部151－3而构成。
SOCi运算部151－1以电流和组合运算部151－3输出的SOC运算结果的前次值(一周期前的运算结果)为输入，运算基于电流的累计值的SOC(以下称作SOCi)并输出。SOCv运算部151－2基于电池电压、电流及温度，运算OCV，基于图4(a)及图6所示的OCV与SOC的对应关系运算SOC(以下称作SOCv)。组合运算部151－3以SOCi和SOCv为输入，将SOCi和SOCv加权平均并输出。
接着，对SOCi运算部151－1进行说明。关于SOCi，通过对组合运算部151－3输出的结果的前次值(一周期前的运算结果)加上因流过电流而带来的SOC的变化量，如下述式(1)那样计算。
[数学式1]
Figure BDA0003715544030000081
这里，SOC_old是通过后述的式(4)得到的SOC的前次值(一周期前的运算结果)，I是电流，Qmax是单电池111的满充电容量，ts是控制周期(电流或电压等的采样周期)。
基于图7及图8对SOCv运算部151－2进行说明。图7表示单电池111的等价电路图，图8表示在单电池111中流过充电电流的情况下的电压的行为。单电池111为将对表示电池的开电路电压的OCV进行了模拟的直流电源、表示电极及电解液等的电阻的Ro、以及将伴随于电池的电化学反应的电阻成分(分极成分)模型化的Rp及C的并联电路串联连接的电路构成。
如图8所示，如果流过充电电流，则相对于OCV发生由Ro带来的电压上升，然后，逐渐发生由Rp带来的电压上升(分极电压)。如果设由Ro带来的电压上升为Vo、分极电压为Vp，则根据图7所示的等价电路，OCV由以下的式(2)表示。
[数学式2]
Figure BDA0003715544030000091
上述式(2)中包含的Ro、Rp如下述式(3)所示，是对单电池111的各初始电阻值RoInit、RpInit分别乘以作为内部电阻的上升率(％)的SOH_old所得到的结果。下述式(3)中的SOH_old是通过后述的式(6)得到的前次值(一周期前的运算结果)。
[数学式3]
Figure BDA0003715544030000092
上述式(3)中的RoInit、RpInit是参照预先保存在存储部180中的内部电阻表182、分极电阻表183并基于当前时间点的SOC及温度而计算出的结果。SOCv运算部151－2根据上述式(2)的第1式～第3式运算OCV，如第4式所示，如图4(a)及图6所示运算与OCV对应的SOC作为SOCv。
对组合运算部151－3进行叙述。组合运算部151－3以SOCi运算部151－1运算出的SOCi、SOCv运算部151－2运算出的SOCv、电流和温度为输入，基于以下的式(4)运算SOC。
[数学式4]
SOC＝w×SOCv+(1-w)×SOCi…(4)
这里，w表示权重系数，例如根据以下的式(5)计算。
[数学式5]
Figure BDA0003715544030000093
根据式(4)及(5)，当电流较大时w变小，所以向SOCi的偏重程度变高，相反，当电流较小时w变大，所以向SOCv的偏重程度变高。在本实施例中，为了避免伴随于电流通电时的电阻误差的SOCv误差的影响而设置了如式(5)那样的权重系数，但并不限定于此。
接着，基于图9对内部电阻运算执行判定部152进行说明。图9是表示实施例1的内部电阻运算执行判定部152的构成的框图。
首先，基于图9叙述内部电阻运算执行判定部152的构成。内部电阻运算执行判定部152包括：内部电阻误差检测部152－1，以作为来自SOC运算部151的输入的SOC及SOCv为输入，判定在用于SOCv的运算的电阻值中是否存在规定值以上的误差；运算执行判定部152－2，判定SOC、电流及电压是否在规定范围内；以及修正可否判定部152－3，基于内部电阻误差检测部152－1及运算执行判定部152－2各自的判定结果，判定能否执行内部电阻的修正处理。
内部电阻误差检测部152－1在SOC运算部151输出的SOC与SOCv的差分的绝对值(SOCv的误差)较大为规定值以上的情况下，判定为用于SOCv的运算的内部电阻值与作为控制对象的电池的内部电阻值之间存在不一致，输出判定结果。
接着，运算执行判定部152－2以SOC、电流及温度为输入，判定是否执行内部电阻值的修正运算。具体而言，检查由SOC运算部151运算出的SOC、电流及温度是否在规定范围内，在满足全部在规定范围内这样的条件时设为能够运算，输出判定结果。SOC、电流及温度的规定范围是考虑电池的特性及SOC误差、电流及温度传感器误差的影响而决定的，保存在存储部180中。
修正可否判定部152－3基于内部电阻误差检测部152－1及运算执行判定部152－2的判定结果，判定是否执行内部电阻的修正运算。在本实施例中，检测电阻误差，并且在SOC、温度及电流在规定范围内的情况下执行内部电阻的修正运算，在其以外的情况下不执行内部电阻的修正运算。
接着，基于图10说明SOH运算部153的构成。图10是表示实施例1的SOH运算部的构成的框图。SOH运算部153包括内部电阻修正量运算部153－1、内部电阻修正部153－2和SOH计算部153－3而构成。
内部电阻修正量运算部153－1以SOC、SOCv及电流为输入，基于图11所示的电阻修正量映射图来运算内部电阻修正量，向内部电阻修正部153－2输出。内部电阻修正部153－2以内部电阻运算执行判定部152的判定结果和SOC及温度为输入，在判定为能够执行内部电阻修正量的运算的情况下，将保存在存储部180中的内部电阻表182中的与SOC及温度对应的内部电阻Ro的初始电阻值RoInit进行修正，将修正后的内部电阻值Ro输出给SOH计算部153－3。
SOH计算部153－3基于修正后的内部电阻值Ro和对应于SOC及温度的初始电阻值RoInit，使用以下的式(6)计算SOH。修正后的内部电阻值Ro除了基于下述式(6)的SOH计算以外，还可以用于电池的各种控制。另外，在下述式(6)所示的例子中，将SOH设为Ro与RoInit的比率，但也可以与Ro同样设为修正后的Rp与RpInit的比率。
[数学式6]
Figure BDA0003715544030000111
内部电阻修正部153－2在基于内部电阻误差检测部152－1及运算执行判定部152－2中的某一个的判定结果，判定为不能进行内部电阻运算的执行的情况下，不进行内部电阻值的修正，即输出在最近判定为能够执行内部电阻运算的运算周期中运算出的内部电阻值。例如，在以规定的运算周期进行运算处理的情况下，在判定为不能执行的运算周期的前一个周期中判定为能够执行内部电阻运算的情况下，输出在该前一个周期的运算周期中运算出的内部电阻值。
接着，基于图11对内部电阻修正量运算部153－1的处理内容进行叙述。图11表示与电流值和SOC差分(SOCv－SOC)相应的电阻修正量的映射图的一例。在本实施例中，设想了检测SOC差分作为伴随于内部电阻的偏差的误差、并将内部电阻进行修正的控制。因此，SOC差分越大，内部电阻的偏差越大。即，SOC差分越大，使应修正的内部电阻的值越大，即设定越大的电阻修正量。
接着，考虑修正量的电流依赖性。在SOC差分相同、即SOCv误差相同的情况下，根据上述式(2)，由内部电阻的偏差引起的Vo及Vp的误差也同样。由于Vo及Vp的误差由电流与内部电阻之积决定，所以在Vo及Vp的误差为一定的情况下，如果电流较小则内部电阻的偏差较大，如果电流较大则内部电阻的偏差较小。如果规定内部电阻的修正量以便能够反映该特性，则电流值的绝对值越小则使电阻修正量越大，电流值的绝对值越大则使电阻修正量越小。
总结以上内容，只要将电阻修正量映射图构建为，使得使用内部电阻的SOC运算值(SOCv)与通过不同于SOCv的方法运算出的SOC的差分越大、并且电流值的绝对值越小，则将内部电阻修正量设定为越大的值即可。
另外，图11所示的与SOC差分及电流相应的内部电阻修正量既可以作为映射图或表而预先决定修正值并保存在存储部180中，也可以将关系用数学式记述而作为数学式安装。
接着，参照图12的流程图说明实施例1的SOH计算处理。图12是表示实施例1的SOH计算处理的流程图。SOH计算处理从包括电池系统100的电动系统S起动到关闭为止由电池组控制部150反复执行。
首先，在步骤S11中，电池组控制部150在SOC运算部151的SOCi运算部151－1中按照上述式(1)运算SOCi。接着在步骤S12中，电池组控制部150在SOC运算部151的SOCv运算部151－2中，按照上述式(2)及式(3)运算SOCi。接着，在步骤S13中，电池组控制部150在SOC运算部151的组合运算部151－3中按照上述式(4)及式(5)运算SOC。电池组控制部150将在步骤S13中计算出的SOC保存到变量SOC_old。
接着，在步骤S14中，电池组控制部150在内部电阻运算执行判定部152的内部电阻误差检测部152－1中判定SOCv的误差(SOC与SOCv的差分的绝对值)是否是规定值以上，在运算执行判定部152－2中判定被输入的SOC、电流及温度全部是否在规定范围内。电池组控制部150在内部电阻运算执行判定部152的修正可否判定部152－3中在步骤S14的判定结果为“是”的情况下判定为执行内部电阻的修正运算，将处理转移到步骤S15，在步骤S14的判定结果为“否”的情况下判定为不执行内部电阻的修正运算，将处理返回到步骤S11。
在步骤S15中，电池组控制部150在SOH运算部153的内部电阻修正量运算部153－1中以SOC、SOCv及电流为输入，根据图11所示的内部电阻修正量映射图来运算内部电阻修正量。接着在步骤S16中，电池组控制部150在SOH运算部153的内部电阻修正部153－2中以内部电阻运算执行判定部152的判定结果、SOC及温度为输入，将基于上述式(3)的第1式对内部电阻表182中的与SOC及温度相应的初始电阻值RoInit进行修正而得到的修正后的内部电阻值Ro输出给SOH计算部153－3。
接着，在步骤S17中，电池组控制部150在SOH计算部153－3中基于修正后的内部电阻值Ro和对应于SOC及温度的初始电阻值RoInit，根据上述式(6)计算SOH。电池组控制部150将在步骤S18中计算出的SOH保存到变量SOH_old。
接着，在步骤S18中，电池组控制部150判定包括电池系统100的电动系统S是否被关闭，在关闭了的情况下(步骤S18：是)结束本SOH计算处理，在没有关闭的情况下(步骤S18：否)将处理返回到步骤S11。
接着，参照图13及图14说明实施例1的效果。图13是表示以往技术的充放电脉冲输入时的SOH运算的曲线(profile)的图。图14是表示实施例1的充放电脉冲输入时的SOH运算的曲线的图。
图13及图14分别表示输入了反复进行充电或放电的矩形波的充放电电流时的(a)SOC运算值、(b)电流、(c)SOH(内部电阻上升率)的运算值的波形。图13表示应用本发明之前的以往方法(电阻修正量固定值)的结果，图14表示应用了本发明的情况下的结果。在图13及图14中，设SOH初始值为100％，设想了相对于真实值有较大的背离的状态。
观察图13(a)所示的SOC的波形，在充放电刚开始的区域中，基于内部电阻的SOC(SOCv)的波形因SOH运算误差(内部电阻的误差)的影响而相对于SOC运算值有较大的背离。这里，提取SOCv与SOC的差分，将内部电阻用固定值进行修正，并且将SOH运算值逐渐更新(图13(c))。如果用固定值更新内部电阻，则与其匹配地SOCv接近SOC运算值，即SOC差分变小，在充放电的最后，SOH运算值收敛于SOH真实值，SOC差分也变小。
接着，关于应用了本发明的情况下的SOC、电流及SOH的波形，表示在图14中。观察图14(a)所示的SOC的波形可知，在充放电刚开始的区域中，与图13所示的以往技术同样，SOCv的波形因SOH误差的影响而相对于SOC背离较大。这里，提取SOCv与SOC的差分，将内部电阻进行修正，但通过使用如图11所示的电阻修正量映射图，SOC差分越大则内部电阻修正量越大，所以可知与以往方法相比，SOH向真实值接近的更新速度变快。由于随着SOC差分的下降而电阻修正量变小，所以虽然SOH向真实值接近的更新速度下降，但可知最终与以往方法相比运算值以约一半左右的速度收敛于真实值。
根据本实施例，使用根据基于内部电阻的SOC(SOCv)与通过不同于SOCv的方法运算出的SOC的差分和电流值决定的内部电阻修正量，来将内部电阻进行修正并运算SOH，从而与如以往那样将内部电阻修正量设为固定值的情况相比，SOH运算的收敛性大幅提高，并且SOH运算精度(最终的收敛值与真实值的差分)能够维持与以往同等的精度。
即，通过根据SOC差分和电流值改变进行修正的内部电阻值，在电池控制装置识别的SOH与控制对象的电池的SOH真实值间的差分较大的状态下，能够将电阻修正量设定得较大，所以SOH运算值的收敛性提高。此外，如果SOH运算值接近于更新后的真实值，则内部电阻值的修正量变小，所以能够不损害稳定性且高精度地运算SOH。结果，能够兼顾运算精度和收敛性，所以除了能够正确地掌握电池的可输入输出的电力以外，还能够正确地运算电池更换的指标。
实施例2
基于图15及图16对本发明的实施例2进行叙述。
在实施例1中，叙述了根据基于电阻运算出的SOC(SOCv)与通过基于电流的SOC(SOCi)和SOCv的组合求出的SOC的差分及电流值来控制内部电阻值的修正量的方法。
在本实施例中，叙述在内部电阻修正量的控制中进一步追加使用电池的温度的例子。在本实施例的说明中，以与实施例1的差异点为中心进行说明，关于与实施例1同样的构成的地方省略说明。本实施例的与实施例1的差异点是，电池组控制部150中代替SOH运算部153而具有SOH运算部153B这一点。以下，对SOH运算部153B进行叙述。
基于图15对本实施例的SOH运算部153B进行说明。图15是表示实施例2的SOH运算部153B的构成的框图。SOH运算部153B与实施例1的SOH运算部153相比，代替内部电阻修正量运算部153－1而具备内部电阻修正量运算部153－1B，作为输入而追加了电池的温度。内部电阻修正量运算部153－1B以SOC差分、电流及温度为输入运算内部电阻修正量，向内部电阻修正部153－2输出。
基于图16对内部电阻修正量运算部153－1B的内部电阻修正量的运算方法进行说明。图16是表示实施例2的内部电阻修正量映射图的图，按每个温度T表示与SOC差分相应的内部电阻修正量。
通常，电池的内部电阻有随着温度上升而减小的趋势。因此，如果根据温度T而设定一律的内部电阻修正量，则有相对于内部电阻值本身而言内部电阻修正量过大的情况。在作为当前的内部电阻值相对于新品时的内部电阻值的比率而运算SOH的情况下，如果内部电阻修正量相对于内部电阻值过大，则SOH的值的变动较大，有可能振动。相反，如果内部电阻修正量相对于内部电阻值过小，则SOH的值的变化变小，所以SOH运算值向真实值的收敛速度有可能下降。
所以，如图16所示的电阻修正量映射图那样，与图10所示的电阻修正量映射图相比，在内部电阻值变小的高温区域中，将内部电阻修正量整体上设定为较小的值，相反在内部电阻值变大的低温区域中，将内部电阻修正量整体上设定为较大的值。即，本实施例中，将电阻修正量映射图构建为，使得基于内部电阻的SOC运算值(SOCv)与通过不同于SOCv的方法运算出的SOC的差分越大、并且电流值的绝对值越小、并且电池的温度越高，则将内部电阻修正量设定为越大的值。
通过构建这样的电阻修正量映射图，对于根据温度而不同的内部电阻值，能够执行确保了收敛性和稳定性的SOH运算。
另外，关于图16所示的与SOC差分、电流及温度相应的内部电阻修正量，既可以作为映射图或表而预先决定修正值并保存在存储部180中，也可以将关系用数学式记述并作为数学式安装。
接着，参照图17及图18说明本实施例的效果。
图17及图18分别表示输入了反复进行充电或放电的矩形波的充放电电流时的(a)SOC运算值、(b)电流、(c)SOH(内部电阻上升率)的运算值的波形。图17例如表示使用在常温区域(例如25℃)中设定的内部电阻修正量在高温区域(例如50℃)中执行了SOH运算的情况下的运算结果例。
在内部电阻值较小的高温区域中运算SOH的情况下，如式(6)那样，尽管分母的初始电阻值RoInit比常温时小，但在计算分子的当前时间点的内部电阻值Ro时，因内部电阻的修正量较大的影响，SOH的运算值较大幅变动，根据情况，如图17(c)所示，有可能在SOH真实值附近运算值不收敛而振动。
另一方面，如果按每个温度设定适当的内部电阻修正量，即在高温区域的情况下将内部电阻修正量设定为较小的值而运算，则如图18(c)所示，可以确认到能够实现能够抑制SOH真实值附近的振动并且还能够确保收敛性的运算。
根据本实施例，使用根据基于内部电阻的SOC(SOCv)与通过不同于SOCv的方法运算出的SOC的差分、电流值及温度决定的内部电阻修正量，将内部电阻修正而运算SOH，由此对于根据温度而分别不同的内部电阻值也能够运算确保了稳定性和收敛性的SOH。
在本实施例中，着眼于根据温度而内部电阻值不同这一点，对调整修正量的例子进行了叙述，但内部电阻值除此以外例如也根据电池的劣化度而不同。因此，也可以根据劣化度来决定内部电阻修正量。即，如图19所示的实施例2的变形例的电阻修正量映射图那样，与图10所示的电阻修正量映射图相比，在新品时劣化度SOH较小，内部电阻较小，所以将内部电阻修正量整体上设为较小，如果随着劣化的进行而劣化度SOH变大且内部电阻变大，则将内部电阻修正量整体上设为较大。另外，关于图19所示的与SOC差分、电流及劣化度相应的内部电阻修正量，既可以作为映射图或表而预先决定修正值并保存在存储部180中，也可以将关系用数学式记述并作为数学式安装。
即，将电阻修正量映射图构建为，使得基于内部电阻的SOC运算值(SOCv)与通过不同于SOCv的方法运算出的SOC的差分越大、并且电流值的绝对值越小、并且电池的劣化度越大，则将内部电阻修正量设定为越大的值。由此，能够根据电池的劣化度，用适合于确保稳定性和收敛性的内部电阻修正量将内部电阻进行修正，结果，能够兼顾SOH运算值的稳定性和收敛性。
以上的说明只不过是一例，本发明完全不受上述实施例的构成限定，包含各种各样的变形例。例如，上述的实施例是为了容易理解地说明本发明而详细地说明的，并不限定于必定具备所说明的全部的构成。此外，可以将某个实施例的构成的一部分替换为其他实施例的构成，此外也可以对某个实施例的构成添加其他实施例的构成。此外，对于各实施例的构成的一部分，能够进行其他构成的追加、删除、置换。此外，各实施例的处理中的步骤只要能够得到相同的结果，也可以适当替换顺序来执行。
标号说明
S…电动系统；100…电池系统；110…电池组；111…单电池；112…单电池群；120…单电池管理部；121…单电池控制部；122…电压检测电路；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…电池组控制部；151…SOC运算部；151－1…SOCi运算部；151－2…SOCv运算部；151－3…组合运算部；152…内部电阻运算执行判定部；152－1…内部电阻误差检测部；152－2…运算执行判定部；152－3…修正可否判定部；152－4…通电时间计测部；153…SOH运算部；153－1…内部电阻修正量运算部；153－2…内部电阻修正部；153－3…SOH计算部；160…信号通信部；170…绝缘元件；180…存储部；200…车辆控制部；300；310…继电器；400…逆变器；410…马达；420…马达/逆变器控制部。

Claims (10)

1.一种电池控制装置，其特征在于，包括：
第1运算部，基于电池的电流值、电压值及内部电阻值，用第1方法运算上述电池的第1充电状态；
第2运算部，用与上述第1方法不同的第2方法运算上述电池的第2充电状态；以及
修正部，对上述内部电阻值进行修正，
上述修正部在上述第1充电状态与上述第2充电状态之间检测到规定值以上的差分的情况下，用与上述差分和上述电流值相应的电阻修正量对上述内部电阻值进行修正。
2.如权利要求1所述的电池控制装置，其特征在于，
还包括劣化度运算部，该劣化度运算部基于由上述修正部修正后的上述内部电阻值，运算上述电池的劣化度。
3.如权利要求1所述的电池控制装置，其特征在于，
上述修正部还在上述第2充电状态、上述电流值及上述电池的温度满足规定条件的情况下，用上述电阻修正量对上述内部电阻值进行修正。
4.如权利要求3所述的电池控制装置，其特征在于，
上述修正部在没有检测到上述差分或上述第2充电状态不满足上述规定条件的情况下，不对上述内部电阻值进行修正，输出在检测到上述差分并且被判定为上述第2充电状态、上述电流值及上述电池的温度满足上述规定条件的最近的运算周期进行了修正的上述内部电阻值。
5.如权利要求1所述的电池控制装置，其特征在于，
上述差分越大且上述电流值的绝对值越小，则上述电阻修正量为越大的值。
6.如权利要求5所述的电池控制装置，其特征在于，
上述电阻修正量是还与上述电池的温度相应的值。
7.如权利要求6所述的电池控制装置，其特征在于，
上述电池的温度越高，则上述电阻修正量为越小的值。
8.如权利要求5所述的电池控制装置，其特征在于，
上述电阻修正量是还与上述电池的劣化度相应的值。
9.如权利要求8所述的电池控制装置，其特征在于，
上述电池的劣化度越大，则上述电阻修正量为越大的值。
10.一种电池系统，其特征在于，具有：
权利要求1～9中任一项所述的电池控制装置；
电池组，多个上述电池连接而成；以及
存储部，存储上述电阻修正量，
上述电池控制装置基于存储在上述存储部中的上述电阻修正量，对上述内部电阻值进行修正，控制上述电池及上述电池组。
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