CN118044041A - 电池控制装置以及电池控制方法 - Google Patents

电池控制装置以及电池控制方法 Download PDF

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Abstract

以精度良好地求出电池的可输入输出电力为课题。电池控制装置具有:修正系数运算部,基于根据关于二次电池的测定值求出的所述二次电池的状态与使用关于所述二次电池的模型运算出的所述二次电池的状态的背离,求出修正系数;以及电力限制值运算部,适用利用所述修正系数的修正,运算与所述二次电池的可输入输出的电力有关的值。能够求出基于测定所述二次电池的电压求出的实测电压的内部电阻的电压变化与基于使用所述二次电池的电压等效电路模型求出的模型电压的内部电阻的电压变化的比率,作为所述修正系数。

Description

电池控制装置以及电池控制方法
技术领域
本发明涉及一种电池控制装置以及电池控制方法。
背景技术
在电动汽车(EV)、插电式混合动力汽车(PHEV)、混合动力汽车(HEV)等电动车辆所搭载的电动车辆系统中具有电池控制装置,该电池控制装置为了最大限度地发挥电池的性能,检测电池的电压、温度、电流,基于这些来运算电池的充电状态(State of Charge:SOC)、劣化状态(State of Health:SOH)、电池的可输入输出的电力(以下称为可输入输出电力)。
电池的可输入输出电力使用电池的上限或下限电压和电池的内部电阻,作为在电池电压不脱离上下限电压的范围内能够输入及输出的最大的电力进行运算。通过在不脱离上下限电压的范围内控制电池电压,能够避免在电池的电压急剧变化的大电流区域使用,抑制电池的劣化。
在大电流区域,电池电压急剧变化的理由是,例如,在作为二次电池使用了一般的锂离子电池的情况下,在电极和电解质的边界附近所形成的扩散层中产生锂离子的浓度梯度,由此在大电流通电时,从电解质向电极供给锂离子需要大的过电压。因此,为了避免在大电流区域使用电池,希望电池控制装置根据随着充放电而进行各种变化的电极与电解质的边界附近的扩散层中的锂离子浓度梯度,适当地确定上限电流值。
关于考虑了电解质的离子浓度的二次电池的电流限制方法,已知专利文献1中记载的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2013-137935号公报
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献1所代表的现有技术中,由于没有考虑在电极与电解质的边界附近所形成的扩散层中的离子浓度梯度,所以无法设定将上述那样的大电流区域中的电池电压的急剧变化考虑在内的上限电流值。
例如,在以大电流连续充电或放电时,随着电池的电极附近的锂离子减少,内部电阻上升,但是难以正确地建模这样的举动。在电池在用电压的等效电路模型无法再现的区域充放电的状态下,由于电池的内部电阻产生运算误差,所以结果是不能正确地运算可输入输出电力,尽管按照可输入输出电力使电池充放电,但是电池的电压有可能脱离上下限电压。
本发明的目的在于提高电池的可输入输出电力的运算精度。
用于解决问题的手段
为了解决上述问题,在本发明中,其特征在于,具有:修正系数运算部,基于根据关于二次电池的测定值求出的所述二次电池的状态与使用关于所述二次电池的模型运算出的所述二次电池的状态的背离,求出修正系数;以及电力限制值运算部,适用利用所述修正系数的修正,运算与所述二次电池的可输入输出的电力有关的值。
发明的效果
根据本发明,能够精度良好地求出电池的可输入输出电力。
附图说明
图1是示出作为本发明的第一实施例的混合动力汽车的电动系统的结构的框图。
图2是示出构成图1的电池系统的单电池控制部的结构的框图。
图3是示出构成图1的电池系统的电池包控制部的结构的框图。
图4是对表示SOC与OCV的关系的数据表进行说明的图。
图5是示出构成实施例1的电池包控制部的SOC运算部的结构的框图。
图6是说明根据OCV运算SOC的方法的图。
图7是示出构成实施例1的电池包控制部的SOH运算部的结构的框图。
图8是示出构成实施例1的电池包控制部的电力限制值运算部的结构的框图。
图9是示出电池的等效电路模型的一个例子的图。
图10是说明电池的电压举动的图。
图11示出因锂离子扩散而发生了内部电阻增加的情况的电压举动。
图12是示出实施例1记载的发明的电力限制值运算部的结构的框图。
图13示出将与适用实施例1记载的发明前的可输出电力相当的电力输入电池时的电力、电流、电压波形。
图14示出将与适用了实施例1记载的发明时的可输出电力相当的电力输入电池时的电力、电流、电压波形。
图15是示出实施例2中的构成图1的电池系统的电池包控制部的结构的框图。
图16是示出实施例2记载的发明的电力限制值运算部的结构的框图。
图17是将内部电阻值不同的单电池串联连接的电池包的示意图。
图18示出将与适用实施例2记载的发明前的可输出电力相当的电力输入电池时的电力、电流、电压波形。
图19示出将与适用实施例2记载的发明前的可输入电力相当的电力输入电池时的电力、电流、电压波形。
图20示出将与适用了实施例2记载的发明时的可输出电力相当的电力输入电池时的电力、电流、电压波形。
图21示出将与适用了实施例2记载的发明时的可输入电力相当的电力输入电池时的电力、电流、电压波形。
图22是示出实施例3记载的发明的电力限制值运算部的结构的框图。
图23是示出实施例3记载的发明的电力限制系数的图。
图24示出将与适用了实施例3记载的发明时的可输出电力相当的电力输入电池时的电力、电流、电压波形。
图25示出将与适用了实施例3记载的发明时的可输入电力相当的电力输入电池时的电力、电流、电压波形。
图26是示出实施例4中的构成图1的电池系统的电池包控制部的结构的框图。
图27是示出构成实施例4的电池包控制部的SOH运算部的结构的框图。
图28是示出实施例4记载的发明的电力限制值运算部的结构的框图。
图29是示出适用实施例4记载的发明前的脉冲电流输入中的电流、电压、SOH、修正系数kchg、可输出的最大电力Pmax_d的波形的图。
图30是示出适用实施例4记载的发明后的脉冲电流输入中的电流、电压、SOH、修正系数kchg、可输出的最大电力Pmax_d的波形的图。
具体实施方式
基于附图说明本发明的实施例。
在以下说明的实施例中,列举适用于构成混合动力汽车(HEV)的电源的蓄电装置的情况为例进行说明。
以下说明的实施例的结构也能够适用于构成插电式混合动力汽车(PHEV)、电动汽车(EV)等乘用车或混合动力铁道车辆等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,列举在构成蓄电部的蓄电器中适用锂离子电池的情况为例进行说明。作为蓄电器,也能够使用镍氢电池、铅电池、双电层电容器、混合电容器等。
实施例1
基于图1至图14说明本发明的第一实施例。
在图1中示出本实施例的混合动力汽车的电动系统的结构例。本实施例中的电动系统具有电池100、经由继电器300、310与电池100连接的逆变器400以及马达410。车辆控制部200根据以电池100的SOC为首的信息、来自逆变器400、马达410的信息、发动机(未图示)的信息决定驱动力的分配等。
说明电池100的结构。电池100具有电池包110、单电池管理部120、电流检测部130、电压检测部140、电池包控制部150和存储部180。电池包110由多个单电池111构成。单电池管理部120监视单电池111的状态。电流检测部130检测流过电池100的电流。电压检测部140检测电池包110的总电压。电池包控制部150对电池包110进行控制。存储部180存储与电池包110、单电池111、单电池组112的电池特性有关的信息。向电池包控制部150输入单电池111的电池电压及温度、流过电池的电流值、电池包110的总电压值、单电池111的诊断结果、异常信号。单电池111的电池电压及温度从单电池管理部120发送。流过电池的电流值从电流检测部130发送。电池包110的总电压值从电压检测部140发送。单电池111的诊断结果表示是否过充电或过放电。异常信号在单电池管理部120发生了通信错误的情况下被输出。电池包控制部150根据所输入的信息进行电池包110的状态检测等。另外,电池包控制部150进行的处理的结果被发送至单电池管理部120或车辆控制部200。
电池包110是将能够蓄积及放出电能(直流电力的充放电)的多个单电池111(锂离子电池)电串联连接而构成的。一个单电池111的输出电压是3.0~4.2V(平均输出电压:3.6V),列举单电池111的OCV与SOC具有图6所示那样的相关关系的情况为例进行说明,但也可以是除此以外的电压规格。
构成电池包110的单电池111在进行状态的管理和控制的基础上,以规定的单位数进行分组。分组后的单电池111电串联连接,构成单电池组112。规定的单位数例如有如1个、4个、6个……这样的等区分的情况,也有如将4个和6个组合这样的复合区分的情况。
对构成电池包110的单电池111的状态进行监视的单电池管理部120由多个单电池控制部121构成,对于如上述那样分组的单电池组112分配一个单电池控制部121。单电池控制部121接受来自所分配的单电池组112的电力而进行动作,对构成单电池组112的单电池111的电池电压和温度进行监视。在图1中,形成为与单电池组112a和112b对应地设置有单电池控制部121a和121b的结构。在本实施例中,为了简单地说明,单电池组112可以是4个单电池111电串联连接而成的结构,而且形成为一个单电池控制部121监视4个单电池111的结构。
图2是示出单电池控制部121的电路结构的图。单电池控制部121具有电压检测电路122、控制电路123、信号输入输出电路124、温度检测部125。电压检测电路122检测各单电池111的端子间电压。温度检测部125测定单电池组112的温度。控制电路123接收来自电压检测电路122及温度检测部125的测定结果,经由信号输入输出电路124发送至电池包控制部150。此外,一般安装于单电池控制部121的、使随着自放电或消耗电流偏差等而产生的单电池111间的电压或SOC偏差均等化的电路结构,只要使用任意的已有技术即可。
图2中的单电池控制部121具有的温度检测部125具有测定单电池组112的温度的功能。温度检测部125作为单电池组112整体测定一个温度,处理该温度作为构成单电池组112的单电池111的温度代表值。温度检测部125测定的温度在用于检测单电池111、单电池组112或电池包110的状态的各种运算中使用。由于图2以此为前提,所以在单电池控制部121设置有一个温度检测部125。也能够针对每个单电池111设置温度检测部125,针对每个单电池111测定温度,基于每个单电池111的温度执行各种运算,但是在该情况下,与温度检测部125的数量变多相应地,单电池控制部121的结构变得复杂。
在图2中简单地示出了温度检测部125。实际在温度测定对象上设置有温度传感器,所设置的温度传感器输出温度信息作为电压,将测定该温度信息而得到的结果经由控制电路123发送至信号输入输出电路124,信号输入输出电路124向单电池控制部121之外输出测定结果。实现该一系列流程的功能作为温度检测部125安装于单电池控制部121,温度信息(电压)的测定也能够使用电压检测电路122。
电池包控制部150和单电池管理部120经由光电耦合器那样的绝缘元件170通过信号通信部160进行信号的收发。之所以设置绝缘元件170,是因为在电池包控制部150与单电池管理部120中动作电源不同。即,单电池管理部120从电池包110接受电力进行动作,相对于此,电池包控制部150使用车载辅机用的电池(例如12V系电池)作为电源。绝缘元件170可以安装于构成单电池管理部120的电路基板,也可以安装于构成电池包控制部150的电路基板。此外,根据系统结构,也可以省略所述绝缘元件170。
说明本实施例中的电池包控制部150与单电池控制部121a及121b的通信部。单电池控制部121a及121b按照各自监视的单电池组112a及112b的电位从高到低的顺序串联连接。电池包控制部150所发送的信号经由绝缘元件170被信号通信部160输入单电池控制部121a。单电池控制部121a的输出与单电池控制部121b的输入之间也同样地通过信号通信部160连接,进行信号的传输。此外,在本实施例中,单电池控制部121a与121b之间不经由绝缘元件170,但也可以经由绝缘元件170。并且,单电池控制部121b的输出经由绝缘元件170并经由电池包控制部150的输入,由信号通信部160传输。这样,电池包控制部150、单电池控制部121a和121b通过信号通信部160连接为环状。该环连接也可以称为菊花链连接或者串珠连接或链式连接。
基于图3说明电池包控制部150的结构。在本实施例中,关于基于与单电池111相关的诊断结果或在单电池管理部120发生了通信错误等的情况下输出的异常信号的处理内容,由于简单因此省略说明。电池包控制部150由SOC运算部151、SOH运算部152、模型电压运算部153、修正系数运算部154和电力限制值运算部155构成。
SOC运算部151将构成电池包110的各单电池111的平均电压、流过电池包110的电流及后述的模型电压运算部153输出的模型参数作为输入,输出SOC及SOCv。关于SOC及SOCv的运算处理内容将在后面叙述。SOH运算部152将SOC运算部151输出的SOC及SOCv、模型电压运算部153输出的模型参数作为输入,运算并输出表示电池的劣化率的SOH。模型电压运算部153将电流、温度、SOC和SOH作为输入,输出各种模型参数及电池的电压。SOC是作为SOC运算部151的运算结果而获得的。SOH是作为SOH运算部152的运算结果而获得的。各种模型参数是构成对电池的电压进行预测的电压等效电路模型的参数。模型电压运算部153输出的电压包括模型电压和OCV。修正系数运算部154执行修正系数运算步骤。修正系数运算步骤是将电池的电压计测值、模型电压运算部153运算出的模型电压和OCV作为输入,运算并输出修正系数k的步骤。电力限制值运算部155执行电力限制值运算步骤。电力限制值运算步骤是将模型电压运算部153运算出的模型参数(后述的Ro、Rp、τ、Vp)、OCV、修正系数k作为输入,输出可输入的最大电力(Pmax_c)和可输出的最大电力(Pmax_d)的步骤。
存储部180存储电池包110、单电池111、单电池组112的内部电阻特性、充满电时的容量、极化电阻特性、劣化特性、个体差信息、SOC与OCV的对应关系等信息。此外,在本实施例中,存储部180可以形成为设置于电池包控制部150或单电池管理部120的外部的结构,但是也可以形成为电池包控制部150或单电池管理部120具有存储部的结构,并在其中存储上述信息。
图4是示出存储部180所存储的SOC表的例子的图。SOC表是按照温度记述了单电池111的OCV与单电池111的SOC之间的对应关系的数据表。除此以外,存储部180还将内部电阻特性、极化电阻特性等各种电池特性信息与SOC表同样地作为记述了与SOC或温度等各种参数的对应关系的数据表进行存储。此外,在本实施例的说明中使用了数据表,但是可以用公式等表现OCV与SOC的对应关系,不限于数据表的形式。
使用图5及图6说明构成电池包控制部150的SOC运算部151。SOC运算部151由SOCi运算部151-1、SOCv运算部151-2和组合运算部151-3构成。SOCi运算部151-1将电流和组合运算部151-3输出的SOC运算结果的上次值(一周期前的运算结果)作为输入,运算并输出基于电流的累计值的SOC(以下,SOCi)。SOCv运算部基于电池电压、电流、温度运算OCV,基于图6所示的OCV与SOC的对应关系运算SOC(以下,SOCv)。组合运算部151-3将SOCi和SOCv作为输入,对SOCi和SOCv进行加权平均并输出。
接着,说明SOCi运算部151-1。SOCi是通过对组合运算部151-3输出的结果的上次值(一周期前的运算结果)加上因电流流动而引起的SOC的变化量而计算出的。(式(1))
其中,SOC_old是通过后述的式(4)获得的SOC的上次值(一周期前的运算结果),I是电流,Qmax是单电池111的充满电容量,ts是控制周期(电流或电压等的采样周期)。
说明SOCv运算部151-2。在SOCv运算部151-2中,将电池的电压、电流、模型参数(在此为后述的Ro和Vp。在图5模型参数中,仅提取在SOC运算中使用的Ro和Vp用于输入)作为输入,运算电池的OCV,根据图6所示的SOC与OCV的对应关系推定SOCv。OCV的运算根据图7所示那样的电压的等效电路(详细后述)进行运算。根据图7的等效电路,电池的OCV用以下的式(2)表示。
叙述组合运算部151-3。组合运算部151-3将SOCi运算部151-1运算出的SOCi、SOCv运算部151-2运算出的SOCv以及电流、温度作为输入,基于以下的式(3)运算SOC。
SOC=w×SOCv+(1-w)×SOCi·(3)
其中,w表示加权系数,例如根据以下的式(4)计算出。
w=1/(1+I×R)··(4)
根据式(4),在电流大时,w变小,所以向SOCi的偏重程度变高,相反在电流小时,w变大,所以向SOCv的偏重程度变高。在本实施例中,为了避免伴随电流通电时的电阻误差的SOCv误差的影响,设置式(4)那样的加权系数,但不限于此。
接下来,基于图7说明SOH运算部152。本实施例中的SOH运算是将作为输入的SOC与使用内部电阻Ro运算的SOCv的差分作为Ro的误差(伴随劣化的Ro的变化)进行提取并修正的方法。
SOH运算部152具有运算执行判定部152-1、内部电阻修正部152-2和SOH计算部152-3。运算执行判定部152-1根据SOC及SOCv、电流、温度判定可否执行SOH运算。内部电阻修正部152-2根据运算执行判定部152-1的判定结果对作为模型参数之一的Ro(在模型参数中,仅提取在SOH运算中使用的Ro并使用)进行修正。SOH计算部152-3将SOC、温度及修正后的Ro(Ro′)作为输入,运算与初始的Ro的比率。说明这些处理部的详细内容。
运算执行判定部152-1将SOC及SOCv、电流、温度作为输入,判定是否执行内部电阻的修正运算。具体地说,检查SOC、电流、温度、通电时间是否处于规定的范围内,可以在满足全部的条件时运算,并输出该判定结果。关于SOC、电流、温度、通电时间的范围,考虑电池的特性、是否是能够由后述的图8那样的电池的等效电路模型预测电压举动的区域(在无法利用等效电路模型再现的区域,是否没有充放电)、SOC误差、电流及温度传感器误差的影响来决定。运算执行判定部152-1如果判定为能够运算,则比较SOC和SOCv判定是否需要修正Ro和修正的方向。
在由运算执行判定部152-1判断为需要修正的情况下,内部电阻修正部152-2对作为输入的Ro进行修正。具体地说,在判断为需要修正并且需要将电阻值修正得低的情况下,从Ro减去规定值。相反,在需要将电阻值修正得高的情况下,对Ro加上规定值。
SOH计算部152-3计算与内部电阻修正部152-2运算出的Ro′、作为输入的SOC和温度对应的初始的Ro(新品时的内部电阻值RoInit),作为Ro的上升率,基于以下的式(5)进行运算。
SOH=100×Ro/RoInit··(5)
在基于运算执行判定部152-1的判定结果判定为不能执行内部电阻运算的情况下,不对内部电阻值进行修正,也就是说,输出一个运算周期前的内部电阻值。例如,在沿着任意的运算周期进行运算处理的情况下,输出比判定为不能执行的运算周期提前一个运算周期的内部电阻。
接着,使用图8及图9说明构成电池包控制部150的模型电压运算部153。
图8示出再现电池的电压的电压等效电路模型。该图所示的等效电路模型是相对于表示电池的开路电压(OCV)的电动势分量将内部电阻Ro和Rp及C的并联电路串联连接而成的结构。内部电阻Ro是由电池的电极、电解液等构成构件引起的电阻分量,不依赖于时间。Rp及C的并联电路模拟了伴随电池的电化学反映而产生的内部电阻分量。以后,将Rp作为极化电阻,将并联电路中的时间常数τ(=Rp×C)称为极化时间常数。在该等效电路模型中,作为电池电压的CCV是通过以下的式(6)计算出的。式(6)中的Vp_z表示一个运算周期前的极化电压。
等效电路模型内的模型参数即OCV、Ro、Rp、τ能够分别从使电池充电或放电时的电压波形提取。在图9中示出向电池输入一定的充电电流时的电压波形。如图9所示,在输入了充电电流的瞬间,对于OCV产生了与不依赖于时间的内部电阻分量即Ro相当的量的电压变化(Vo),然后,因时间常数τ而产生与时间的经过一起变化的电压分量即极化电压Vp。充电结束后,与Vo的量相当的电压变化为0,极化电压Vp因时间常数τ而逐渐缓和,最终电池电压接近OCV。以各SOC、温度、充电及放电实施这样的实验,提取充电及放电开始前的电压作为OCV,之后为了能够再现各个条件下的电压变化,例如适用最小二乘法等提取Ro、Rp、τ,构建数据库,并作为映射表存储于存储部180。
在本实施例的模型电压运算部153中,将预先提取的SOC、每个温度的OCV、新品时的Ro映射表(RoInitMap)、新品时的Rp映射表(RpInitMap)、τ映射表(τMap)安装于存储部180,将SOC、SOH、温度作为输入,运算并输出与SOC、SOH、温度对应的Ro、Rp、τ、Vp等模型参数和模型电压CCV。模型参数分别通过以下的式(7)计算。模型电压CCV通过上述的式(6)计算。
接着,基于图10及图11叙述本实施例的修正系数运算部154。图10是与图9同样地向电池输入一定的矩形波电流时的电压波形,是大电流且长时间的连续通电时的波形。实线表示实际电池的电池电压的波形,虚线表示由图8中说明的等效电路模型运算出的电压波形。可知在通电时间短的区域,实线及虚线非常一致,但是随着时间的经过,偏差扩大,在放电的后半段,实线的实际电池的举动成为大幅弯曲的举动,与模型电压的举动的背离有很大不同。长时间通电时的电压举动大幅弯曲的现象是由于有助于电池内部的锂离子的扩散的内部电阻分量随着电极电解质边界面的锂离子的减少而变大,由于用图8的等效电路模型无法再现这样的举动,所以在放电的后半段电压举动产生了大的背离。
若在电压(电阻)举动具有大的背离的状况下,电池充放电,则不能正确地运算后述的可输入输出电力,所以结果可能脱离应该守住的上下限电压。为了解决该问题,也具有构建包括图10所示的电压弯曲那样的区域而能够再现的电压的等效电路模型的方法,但是一般地,该区域的建模非常困难。因此,为了在用电压模型无法再现的区域的充放电中也能够更准确地运算可输入输出电力,在本实施例中,说明根据实测电压和模型电压计算修正系数并反映于可输入输出电力运算中的方法。
图11中示出本实施例的修正系数的计算方法的例子。在本实施例中,根据模型电压及实测电压分别计算由内部电阻引起的电压变化,并提取它们的比率作为修正系数(式(8))。
式(8)中的CCVmeas表示实测电压,CCVCalc表示模型电压。OCV与CCV的差分表示由内部电阻引起的电压变化,根据实测电压求出的电压变化(图11的实测电压-OCV)与根据模型电压求出的电压变化(模型电压-OCV)的比率,表示实际的电池的内部电阻相对于电压模型运算的内部电阻为几倍。运算该比率而得到的结果是图11的修正系数k。修正系数运算部154按照式(8)运算修正系数k,并输出至后述的电力限制值运算部155。
基于图12叙述电力限制值运算部155。向电力限制值运算部155输入模型参数中的依赖于时间的极化电阻Rp及极化电压Vp、修正系数运算部154求出的修正系数k。电力限制值运算部155具有修正系数反映部155-1、允许电流运算部155-2和允许电力运算部155-3。修正系数反映部155-1修正Rp及Vp。允许电流运算部155-2将OCV和包括由修正系数反映部155-1修正后的参数的模型参数作为输入,运算电池的可输入的最大电流Imax_c及可输出的最大电流Imax_d。允许电力运算部155-3将OCV、包括由修正系数反映部155-1修正后的参数的模型参数、Imax_c和Imax_d作为输入,运算并输出可输入的最大电力Pmax_c及可输出的最大电力Pmax_d。
修正系数反映部155-1使用作为输入的修正系数k对在Imax_c、Imax_d、Pmax_c、Pmax_d的运算中使用的模型参数进行修正。修正系数k是反映随着时间的经过而变化的极化分量的影响的系数,所以原本作为不依赖时间的电阻分量的Ro从修正对象中排除,仅用于对极化电阻Rp及极化电压Vp进行修正。在本实施例中,通过以下的式(9)修正极化电阻Rp及极化电压Vp。
允许电流运算部155-2将包括通过式(9)修正后的Rp或Vp的模型参数和OCV作为输入,通过以下的式(10)(11)运算电池的可输入的最大电流Imax_c及可输出的最大电流Imax_d。
在此,式(10)(11)中的tcont表示假定的连续通电秒数(sec),Ilimit表示考虑了作为电池系统的构成构件的继电器和保险丝等的耐性而决定的上限电流值,Vmax表示上限电压,Vmin表示下限电压。假定的连续通电秒数是在规定能够连续通电规定秒数的电流及电力时设定的秒数,例如在运算能够连续通电5秒钟的电流或电力的情况下,对tcont设定5。
接着,允许电力运算部155-3将包含通过式(9)修正后的Rp和Vp的模型参数、OCV、允许电流运算部155-2运算出的Imax_c及Imax_d作为输入,通过以下的式(12)(13)运算可输入的最大电力Pmax_c和可输出的最大电力Pmax_d。
式(12)(13)中的N表示构成电池系统的单元的数量。
使用图13及图14说明本发明的效果。图13及图14是示出按照每个运算周期更新的可输出电力使电池放电时的电力、电流、电压的波形的图,图13示出适用本发明前的波形,图14示出适用本发明后的波形。
首先,说明适用本发明前的图13。从休止状态以与通过式(13)计算出的可输出电力相当的电力开始放电。随着放电,电流流动,结果SOC降低,所以可放电电力逐渐变小。可知通过电流继续通电,电压随着时间的经过而降低,但是在某处,在可输出电力的运算中使用的电池的电压等效电路模型中,在无法再现的锂离子的扩散电阻增加的区域产生误差,实测电压比模型电压低,也就是说,变为内部电阻高的状态。在这样的状况下,本来需要使运算为可输出电力的内部电阻更大,也就是说,将可输出电力运算得小,但是在适用发明前,由于没有将实测电压与模型电压的差分反映在可输出电力运算中,因此过剩地输入电力,结果低于下限电压。
另一方面,在示出了适用本发明的情况下的同样的试验结果的图14中,根据模型电压和实测电压计算修正系数k,并反映于可输出电力中,因此,以从发生了模型电压与实测电压的背离的时刻开始使电力变为小的值的方式进行修正,结果在不脱离下限电压的情况下继续放电。
根据本实施例,通过将基于实测电压和模型电压的修正系数k反映于可输入输出电力运算,能够运算能够防止由二次电池的电压等效电路模型的建模误差引起的脱离上下限电压的可输入输出电力。
此外,在图14中,以实施了输入与可输出电力相当的电力的充放电试验的情况为例说明了实施例1的效果,但是输入与可输入电力相当的电力的情况也期待同样的效果。也就是说,从发生了模型电压与实测电压的背离的时刻开始,执行将电力向变小的方向的修正,结果能够在不脱离上限电压的情况下继续充电。
另外,在本实施例中,作为修正系数的计算方法,如式(8)记载那样,作为OCV与模型电压及实测电压的差分的比率进行提取,但是不限于此。可以更简单地事先构筑以模型电压与OCV的差分(模型电压差分)及实测电压与OCV的差分(实测电压差分)为轴的修正系数映射表,也可以形成为向该修正系数映射表输入充放电中的模型电压差分和实测电压差分而输出修正系数的结构。除此之外,也可以基于图8记载的等效电路模型,直接提取运算出的极化电压Vp(Vp_model)和从实测电压减去OCV和Vo而计算出的基于实测值的极化电压Vp(Vp_measure)作为随着时间的经过而变化的电阻分量,作为它们的比率计算修正系数,只要是表示内部电阻分量的偏差的指标,可以是任意的指标。
基于图15至图21叙述本发明的实施例2。
在实施例1中示出了如下的例子,即,通过式(8)计算出与实测电压和模型电压的差分对应的修正系数k,使用计算出的修正系数k如式(9)所示那样对随着时间的经过的电阻分量进行修正,运算可输入及可输出电力。
但是,如图1所示,作为电池系统的电池100由将单电池111串联连接的电池包110构成,由于每个单电池111的固体差或温度的偏差,电池的电压可能发生偏差。可输入及可输出电力需要计算出构成电池包110的全部单电池111的电压不脱离上下限电压的范围内的最大电力。因此,在本实施例中叙述如下的例子,即,考虑各单电池111的电压偏差确定修正系数,并反映于可输入及可输出电力的运算,由此,运算构成电池包110的全部单电池111不脱离上下限电压那样的可输入及可输出电力。
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,针对与实施例1同样的结构的部分省略说明。
与本实施例中的实施例1的差异点在于电池包控制部150′和电池包控制部150′中的修正系数运算部154′、电力限制值运算部155′。
首先,基于图15叙述电池包控制部150′。与实施例1中的电池包控制部150的差异点在于,向修正系数运算部154′输入构成电池包110的单电池111中的最高的电压(最高单元电压)及最低的电压(最低单元电压),输出后述的可输入电流用的修正系数kchg、可放电电流的修正系数kdis及电压的修正系数kvol共计3个修正系数,并输入电力限制值运算部155′。电力限制值运算部155′将kchg、kdis、kvol作为输入,输出可输入的最大电力Pmax_c和可输出的最大电力Pmax_d。
接着,叙述修正系数运算部154′。与实施例1的修正系数运算部154的不同点在于,在输入中追加最高单元电压和最低单元电压,根据最高单元电压和模型电压运算可输入电流用的修正系数kchg,根据最低单元电压和模型电压运算可放电电流的修正系数kdis,根据平均电压和模型电压运算电压的修正系数kvol。
由于可输入的最大电流Imax_c需要设定为构成电池包110的全部单电池111不脱离上限电压那样的电流值,所以以构成电池包110的全部单电池111中作为最高的电压的最高单元电压为基准,计算修正系数,并使用该修正系数。在以下的式(14)中示出计算kchg的式子。
同样地,可输出的最大电流Imax_d需要设定为构成电池包110的全部单电池111不脱离下限电压那样的电流值,所以以在构成电池包110的全部单电池111中最低的电压即最低单元电压为基准计算修正系数,并使用该修正系数。在以下的式(15)中示出计算kdis的式子。
另外,关于对在运算可输入电力及可放电电力时计算的可输入电流及可放电电流通电时的电压进行运算中使用的内部电阻分量的修正,相当于构成电池包110的单电池111的总和,所以以电池包110整体的平均电压(=总电压÷单元数)为基准,计算修正系数,并使用该修正系数。在以下的式(16)中示出kvol。
接着,基于图16叙述电力限制值运算部155′。与实施例1中的电力限制值运算部155′的不同点在于,将在式(14)~(16)中记载的kchg、kdis、kvol的修正系数作为输入,使用这些修正系数运算允许电流(Imax_c,Imax_d)和允许电力(Pmax_c,Pmax_d)。运算根据修正系数kchg、kdis对在允许电流(Imax_c,Imax_d)的运算中使用的内部电阻分量进行了修正的结果,即运算Rp_chg、Vp_chg、Rp_dis和Vp_dis,输出至允许电流运算部155-2′,并且将根据修正系数kvol对在允许电力(Pmax_c,Pmax_d)中使用的内部电阻分量进行了修正的结果即Rp_vol和Vp_vol输出至允许电力运算部155-3′,允许电流运算部155-2′及允许电力运算部155-3′基于各自的输入执行后述的运算处理。
叙述修正系数反映部155-1′。修正系数反映部155-1′使用修正系数kchg、kdis、kvol对作为与实施例1同样的输入的极化电阻Rp和极化电压Vp进行修正。可输入电流用内部电阻Rp′_chg及极化电压Vp′_chg能够使用kchg如以下的式(17)那样计算。
同样地,可放电电流用内部电阻Rp′_dis及极化电压Vp′_dis使用kdis如以下的式(18)那样计算。
而且,电压运算用内部电阻Rp′_vol及极化电压Vp′_vol使用kvol如以下的式(19)那样计算。
允许电流运算部155-2′将包括通过式(17)及式(18)修正后的Rp和Vp的模型参数和OCV作为输入,通过以下的式(20)(21)运算电池的可输入的最大电流Imax_c及可输出的最大电流Imax_d。
在此,式(20)(21)中的tcont及Ilimit与实施例1同样,表示假定的连续通电时间和考虑了作为电池系统的构成构件的继电器和保险丝等的耐性而决定的上限电流值。
接着,允许电力运算部155-3′将包括通过式(19)修正后的Rp和Vp的模型参数、OCV、允许电流运算部155-2′运算出的Imax_c及Imax_d作为输入,通过以下的式(22)(23)运算可输入的最大电力Pmax_c和可输出的最大电力Pmax_d。
式(22)(23)中的N与实施例1同样地表示构成电池系统的单元的数量。
使用图17至图21说明本发明的效果。图17是将内部电阻值不同的3个单电池111串联连接而成的电池包的示意图。图18至图21示出对于图17所示的电池包与实施例1的图13及图14同样地,按照每个运算周期更新的可输出电力或可输入电力,使电池包放电或充电时的电力、电流、电压的波形。图18及图19是以实施例1记载的内容为基础,以平均电压为基准决定修正系数的情况的曲线图,图20及图21分别示出适用本实施例的本发明后的波形。
首先,说明图18。与实施例1同样地,从休止状态起以相当于可输出电力的电力开始放电。随着放电,电流流动,结果为SOC降低,所以可放电电力逐渐变小。电流继续通电,由此电压随着时间的经过而降低,但是在某处,在用于可输出电力的运算的电池的电压等效电路模型中,在进入无法再现的锂离子的扩散电阻增加的区域时,利用与3个单电池的平均电压和模型电压的差分对应的修正系数修正可输出电力,所以平均电压能够使下限电压继续放电,但是最低单元电压的内部电阻比3个单电池的平均内部电阻高,相应地,最低单元电压的电压下降大,脱离下限电压。同样地,图19是沿着可输入电力充电的例子,但是可知平均电压不脱离上限电压,另一方面,内部电阻大的最高单元电压脱离上限电压。
另一方面,示出适用了本实施例的情况的可输出电力的放电试验结果的图20,对根据模型电压和最低单元电压计算出的修正系数kdis进行计算,反映于可输出电力中,因此,以从发生了模型电压与最低单元电压的背离的时刻起电力变为更小的值的方式进行修正,结果在包括最低单元电压的全部电池的电压不脱离下限电压的情况下继续放电。
而且,示出适用了本实施例的情况的可输入电力的充电试验结果的图21,对根据模型电压和最高单元电压计算出的修正系数kchg进行计算,反映于可输入电力中,因此,以从发生了模型电压与最高单元电压的背离的时刻起电力变为更小的值的方式进行修正,结果在包括最高单元电压的全部电池的电压不脱离上限电压的情况下继续充电。
根据本实施例,作为可输出电力用修正系数,将基于最低单元电压和模型电压的修正系数kdis及基于平均电压和模型电压的修正系数kvol反映在可输出电力运算中,作为可输入电力用修正系数,将基于最高单元电压和模型电压的修正系数kchg及基于平均电压和模型电压的修正系数kvol反映在可输入电力运算中,能够运算可防止脱离构成二次电池系统的串联连接的全部电池的电压的上下限电压的可输入输出电力。
基于图22至图25叙述本发明的实施例3。
在实施例1及实施例2中叙述了如下的方法,即,计算与包括最高单元电压、最低单元电压的实测电压与模型电压的差分对应的修正系数,使用计算出的修正系数k,对在可输入输出电力运算中使用的内部电阻分量进行修正。在本实施例中,更简单地说明不进行内部电阻分量的修正而在修正系数超过了规定值的情况下直接限制使可输入输出电力变小的方法。
在本实施例的说明中,以实施例1及实施例2的差异点为中心进行说明,对与实施例1及实施例2同样的结构的部分省略说明。
在图22中示出本实施例的电力限制值运算部155″的功能结构。与实施例2的电力限制值运算部155′(图16)的差异在于,kchg、kdis、kvol在实施例2的电力限制值运算部155′中被输入至修正系数反映部155-1′,相对于此,在本实施例中,修正系数反映部155-1′被删除,kchg、kdis、kvol被输入位于允许电力运算部155-3′的后级的允许电力限制部155-4。
允许电力限制部155-4推定与作为输入的kchg、kdis、kvol对应的可输入输出电力的限制率,使推定结果反映在作为允许电力运算部155-3′的输出的Wmax_c、Wmax_d中,作为最终的可输入输出电力(Pmax_c及Pmax_d)输出。
基于图23叙述限制率的计算方法。图23是横轴为作为输入的kchg、kdis、kvol且纵轴为对应于输入值的限制系数a_chg、a_dis、a_vol的曲线图。将限制开始设定为使得作为输入的修正系数为1,以单独地设定了各自的修正系数的阈值(kchg_end,kdis_end,kvol_end)使限制系数变为0。1与限制系数为0的阈值(kchg_end,kdis_end,kvol_end)之间在图23中示出线性的例子,但是不限于此,也可以作为映射表安装,也可以设定与输入值对应的任意的值。
如在实施例2中叙述的那样,具有可输入及可放电电流运算用的修正系数(kchg、kdis)和可输入及可放电电流通电时的电压的修正系数(kvol),所以在本实施例中,作为最终的可输入电力的限制系数(ain)使用与kchg对应的a_chg和与kvol对应的adis中的小的一方,作为可放电电力的限制系数(aout)使用与kdis对应的a_dis和kvol中的小的一方。
ain=min(@chg,apol)·(24)
C@out=min(@ais,apol)·(25)
基于通过式(24)(25)计算出的限制系数,通过以下的式(26)(27)计算Pmax_c及Pmax_d。
基于图24及图25叙述本发明的效果。与实施例2同样地,图24是持续向电池输入与可输出电力相当的电力的结果,图25是持续向电池输入与可输入电力相当的电力的结果。图24及图25记载的曲线图分别以横轴为时间,从上段开始在纵轴示出电力、限制系数、电压。
若着眼于图24及图25各自的限制系数及电压的曲线图,则可知若发生模型电压、图24记载的最高单元电压与模型电压的差分,则限制系数变得小于1,由此,可输出电力被限制,电池的电力变小。同样地可知,若发生图25记载的最高单元电压与模型电压的差分,则限制系数变得小于1,由此,可输入电力被限制,电池的电力变小。结果确认在图24及图25记载的任一个例子中,都能够运算串联连接的全部电池的电压都不超过上下限电压的可输入输出电力。
根据本实施例,根据在实施例2中记载的修正系数kdis、kchg、kvol,计算用于限制可输入输出电力的限制系数(ain、aout),并反映在可输入输出电力中,由此能够运算可防止脱离构成二次电池系统的串联连接的全部电池的电压的上下限电压的可输入输出电力。
基于图26至图30叙述本发明的实施例4。
在实施例1、2、3中示出如下的例子,即,计算与包括最高单元电压、最低单元电压的实测电压和模型电压的差分对应的修正系数,使用计算出的修正系数k计算可输入及可输出电力。在实施例4中,对反映计算出的修正系数的时机进行叙述。
一般地,在电池包控制部150具有对随着电池的内部电阻的劣化的变化进行检测的单元(在本发明中,相当于SOH运算部152)。检测电池的内部电阻的单元为了使运算精度高精度化,设定运算的执行条件。例如,在如本实施例那样利用图8所示的等效电路模型的运算中,在等效电路模型能够精度良好地运算电压举动的条件下,例如在通电时间短时等进行运算。在判断为可执行运算的区域,能够高精度地推定内部电阻,模型电压与实测电压一致,所以如果将内部电阻的运算结果直接反映在可输入输出电力运算中,则不需要执行在本发明的实施例1及实施例2中叙述那样的修正处理。另外,若同时执行内部电阻的检测和在本发明的实施例1及实施例2中记载的修正处理,则可能显示非预期的举动,如在可输入输出电力运算中使用的内部电阻分量变动,可输入输出电力的运算结果振动等。
因此,在本实施例中叙述如下的方法,即,仅在可执行内部电阻的运算的范围外时,反映在实施例1及实施例2中记载的修正系数,在可执行运算的范围内,不使修正系数反映于在可输入输出电力运算中使用的内部电阻分量。
在本实施例的说明中,以与实施例1、2、3的差异点为中心进行说明,对于与实施例1、2、3同样的结构的部分省略说明。
在图26中示出本实施例的电池包控制部150″′。与实施例2的电池包控制部150′(图15)的差异点在于,SOH运算部152″的判定结果被输出至电力限制值运算部155′。
基于图27说明本实施例的SOH运算部152″。与实施例1~3的差异点在于,将运算执行判定部152-1输出的判定结果输出至SOH运算部152′′的外部。判定结果是内部电阻的修正、可否运算SOH的判定结果。
接着,基于图28叙述本实施例的电力限制值运算部155″。与实施例1~3的差异点在于,在修正系数反映部155-1″的输入中追加了作为向电力限制值运算部155″的新输入的判定结果。在修正系数反映部155-1″中,按照判定结果,如以下的式(28)(29)那样计算作为输出的参数(Rp′_chg、Vp′_chg、Rp′_dis、Vp′_dis、Rp′_vol、Vp′_vol)。
情形1)判定结果为可以(OK,可执行SOH运算)时
/>
在情形1)的情况下,执行SOH运算,Rp及Vp基于最新的SOH决定,所以判断为不需要利用修正系数的修正,不实施修正。
情形2)判定结果为不可(NG,不可执行SOH运算)时
在情形2)的情况下,不适合执行SOH运算,也就是说,成为产生电压的等效电路模型本身的误差的区域。在该情况下,实施利用修正系数的修正。
另外,在利用实施例3那样的限制系数ain、aout的情况下,同样地在情形1的情况下,对ain、aout设定“1”,在情形2的情况下,适用通过在实施例3中叙述的方法计算出的ain、aout。
关于本实施例的效果,也根据图29及图30叙述。图29、图30分别从上段开始示出相对于时间的电流、电压、SOH、修正系数kchg、可输出的最大电力Pmax_d的波形。图29示出适用本实施例前的波形,图30示出适用本实施例后的波形。
图29、图30都假定在输入了电流值之后,通电规定秒数时SOH被更新的情况,在SOH运算被更新的期间,在更新的同时模型电压也被更新。SOH运算的举动为,由于因电流或电压等的计测误差(噪声)的影响而可能变动,因此在图中的SOH正在运算(ON)的区间,SOH一边振动一边被更新。认为由于该影响,在将SOH作为输入使用的模型电压运算部153内更新的模型电压与实测电压的差分也振动,结果,修正系数kchg也振动。
在适用本实施例前,SOH和kchg的振动的两个分量反映在Pmax_c中,所以如图29所示,接受双方的运算值的振动,Pmax_c的值变动,但是若适用本实施例,则在SOH运算动作的期间停止反映kchg,所以不受kchg变动的影响。因此,作为结果,Pmax_d的举动为,与适用本实施例前的波形相比,能够计算出稳定的Pmax_d。
此外,在图29、图30中,记载了可输出电力,但是关于可输入电力也期待同样的效果。
根据本实施例,在SOH运算动作的期间,仅使用电池的等效电路模型内的电阻推定值,不使用在实施例1至3中叙述的修正系数,仅在SOH运算不动作的期间,适用利用修正系数的可输入输出电力的修正,从而抑制可输入输出电力的变动,并且在SOH运算不动作的、利用等效电路模型的电阻推定困难的条件(例如,长时间通电时)下,能够运算可避免脱离上下限电压的可输入输出电力。
另外,可输入输出电力是影响车辆的行驶控制的主要原因,可输入输出电力的变动对用户的车辆的操作性(驾驶性能)产生不良影响,所以通过本实施例的适用,抑制可输入输出电力的变动,也能够期待改进用户的车辆的操作性的效果。
此外,在本实施例中,示出了将SOH运算的运算可否执行的判断结果应用于是否需要反映修正系数的例子,但是即使不使用来自SOH运算部152″的输出,也可以在电力限制值运算部155′内设置独自判定是否需要反映的单元,其中,例如也可以构成为仅在长时间通电时、电流值高时、实测电压与OCV的差分大时等各种条件时反映修正系数。
如上述那样,公开的电池控制装置具有:修正系数运算部154,基于根据关于二次电池的测定值求出的所述二次电池的状态和使用关于所述二次电池的模型运算出的所述二次电池的状态的背离,求出修正系数;以及电力限制值运算部155,适用利用所述修正系数的修正,运算与所述二次电池的可输入输出的电力有关的值。
因此,即使通过大电流的长时间通电等而偏离模型的预测,也能够精度良好地求出电池的可输入输出电力,避免电池的电压脱离上下限电压,最大限度地发挥电池的输入输出性能,有助于确保电池系统的可靠性和有效地使用。
另外,在公开的电池控制装置中,根据关于所述二次电池的测定值求出的所述二次电池的状态是基于对所述二次电池的电压进行测定求出的实测电压的内部电阻的电压变化,使用关于所述二次电池的模型运算出的所述二次电池的状态是基于使用所述二次电池的电压等效电路模型求出的模型电压的内部电阻的电压变化,所述修正系数运算部求出基于所述实测电压的内部电阻的电压变化与基于所述模型电压的内部电阻的电压变化的比率作为所述修正系数。
并且,在电池控制装置中,所述电力限制值运算部利用所述修正系数,对在运算所述二次电池可输入输出的电流及/或电力时使用的模型参数进行修正。
因此,能够简单地求出基于实测电压的修正系数,修正模型参数,运算可输入输出的电流和电力。
另外,所述电力限制值运算部利用所述修正系数对所述模型参数中的、所述二次电池的电压等效电路模型中的具有时间依存性的电阻分量和所述二次电池的电压等效电路模型中的极化电压进行修正。
这样,通过选择性地修正因大电流的长时间通电而受到影响的要素,能够提高可输入输出电力的运算精度。
另外,事先构筑修正系数映射表,所述修正系数映射表表示作为所述二次电池的实测电压与开路电压的差分的实测电压差分、作为所述二次电池的模型电压与所述开路电压的差分的模型电压差分和所述修正系数之间的关系,所述修正系数运算部可以基于充放电中的模型电压差分和实测电压差分参照所述修正系数映射表,确定所述修正系数。
另外,所述修正系数运算部可以作为基于所述二次电池的电压等效电路模型运算的极化电压与从实测电压减去开路电压和不依赖时间的电阻引起的电压变化而计算出的极化电压的比率,计算所述修正系数。
这样,修正系数能够使用任意的方式求出。
另外,所述修正系数运算部针对串联连接而构成电池包的多个所述二次电池,将多个所述二次电池的电压中的最高的电压作为所述实测电压,求出在可输入的电流及/或电力的运算中使用的所述修正系数。
另外,所述修正系数运算部针对串联连接而构成电池包的多个所述二次电池,将多个所述二次电池的电压中的最低的电压作为所述实测电压,求出在可输出的电流及/或电力的运算中使用的所述修正系数。
因此,能够运算构成电池包的全部单电池不脱离上下限电压的可输入及可输出电力。
另外,所述电力限制值运算部基于所述修正系数,运算限制所述二次电池的可输入输出的电流及/或电力的限制系数,对所述二次电池的可输入输出的电流及/或电力以变小的方式进行限制。
这样,通过直接限制二次电池的可输入输出的电流及/或电力,能够低负荷地运算可输入输出的电流和电力。
另外,公开的电池控制装置还具有作为劣化率计算部的SOH运算部152,该劣化率计算部基于流过所述二次电池的电流、电压、温度,计算所述二次电池的内部电阻的劣化率,所述劣化率计算部在用于正确地运算所述劣化率的条件成立的情况下判定为能够执行所述劣化率的运算,所述电力限制值运算部在所述劣化率计算部判定为能够执行所述劣化率的运算的情况下,抑制利用所述修正系数的修正。
所述劣化率计算部根据基于所述二次电池的充电率、温度、电流、电流通电时间中的至少一个以上的条件,判定可否执行所述劣化率的运算。
因此,能够避免劣化率的运算影响修正率的情况,稳定地求出适当的修正率。
以上的说明只不过是一个例子,本发明并不限定于上述实施例的结构。另外,上述的各实施例也能够任意组合使用。而且,上述说明了各种实施例和变形例,但是本发明并不限定于这些内容。在本发明的技术思想的范围内考虑的其他方式也包括在本发明的范围内。
例如,在以上说明的各实施例中,说明作为二次电池使用了锂离子电池的情况的例子,但是在使用其他二次电池的情况下,也能够同样地控制充放电。另外,不限于用于电动汽车,也能够将本发明适用于任意用途的二次电池。
附图标记说明
100:电池,110:电池包,111:单电池,112:单电池组,120:单电池管理部,121:单电池控制部(监视4个单电池111),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:电池包控制部,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:SOH运算部,152-1:运算执行判定部,152-2:内部电阻修正部,152-3:SOH计算部,152-4:通电时间计测部,153:模型电压运算部,154:修正系数运算部,155:电力限制值运算部,155-1:修正系数反映部,155-2:允许电流运算部,155-3:允许电力运算部,155-4:允许电力限制部,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 (12)

1.一种电池控制装置,其特征在于,具有:
修正系数运算部,基于根据关于二次电池的测定值求出的所述二次电池的状态与使用关于所述二次电池的模型运算出的所述二次电池的状态的背离,求出修正系数;以及
电力限制值运算部,适用利用所述修正系数的修正,运算与所述二次电池的可输入输出的电力有关的值。
2.根据权利要求1所述的电池控制装置,其特征在于,
根据关于所述二次电池的测定值求出的所述二次电池的状态是基于测定所述二次电池的电压求出的实测电压的内部电阻的电压变化,
使用关于所述二次电池的模型运算出的所述二次电池的状态是基于使用所述二次电池的电压等效电路模型求出的模型电压的内部电阻的电压变化,
所述修正系数运算部求出基于所述实测电压的内部电阻的电压变化与基于所述模型电压的内部电阻的电压变化的比率作为所述修正系数。
3.根据权利要求1所述的电池控制装置,其特征在于,
所述电力限制值运算部利用所述修正系数对在运算所述二次电池可输入输出的电流及/或电力时使用的模型参数进行修正。
4.根据权利要求3所述的电池控制装置,其特征在于,
所述电力限制值运算部利用所述修正系数对所述模型参数中的所述二次电池的电压等效电路模型中的具有时间依存性的电阻分量和所述二次电池的电压等效电路模型中的极化电压进行修正。
5.根据权利要求1所述的电池控制装置,其特征在于,
事先构筑修正系数映射表,所述修正系数映射表表示作为所述二次电池的实测电压与开路电压的差分的实测电压差分、作为所述二次电池的模型电压与所述开路电压的差分的模型电压差分和所述修正系数之间的关系,
所述修正系数运算部基于充放电中的所述模型电压差分和所述实测电压差分参照所述修正系数映射表,确定所述修正系数。
6.根据权利要求1所述的电池控制装置,其特征在于,
所述修正系数运算部作为基于所述二次电池的电压等效电路模型运算的极化电压与从实测电压减去开路电压和由不依存时间的电阻引起的电压变化而计算出的极化电压的比率,计算出所述修正系数。
7.根据权利要求2所述的电池控制装置,其特征在于,
所述修正系数运算部针对串联连接而构成电池包的多个所述二次电池,将多个所述二次电池的电压中的最高的电压作为所述实测电压,求出在可输入的电流及/或电力的运算中使用的所述修正系数。
8.根据权利要求2所述的电池控制装置,其特征在于,
所述修正系数运算部针对串联连接而构成电池包的多个所述二次电池,将多个所述二次电池的电压中的最低的电压作为所述实测电压,求出在可输出的电流及/或电力的运算中使用的所述修正系数。
9.根据权利要求1所述的电池控制装置,其特征在于,
所述电力限制值运算部基于所述修正系数,运算对所述二次电池的可输入输出的电流及/或电力进行限制的限制系数,对所述二次电池的可输入输出的电流及/或电力以变小的方式进行限制。
10.根据权利要求1所述的电池控制装置,其特征在于,
还具有劣化率计算部,所述劣化率计算部基于流过所述二次电池的电流、电压、温度计算所述二次电池的内部电阻的劣化率,
所述劣化率计算部在用于正确地运算所述劣化率的条件成立的情况下判定为能够执行所述劣化率的运算,
所述电力限制值运算部在所述劣化率计算部判定为能够执行所述劣化率的运算的情况下,抑制利用所述修正系数的修正。
11.根据权利要求10所述的电池控制装置,其特征在于,
所述劣化率计算部根据基于所述二次电池的充电率、温度、电流、电流通电时间中的至少一个以上的条件,判定可否执行所述劣化率的运算。
12.一种电池控制方法,其特征在于,
电池控制装置包括:
修正系数运算步骤,基于根据关于二次电池的测定值求出的所述二次电池的状态与使用关于所述二次电池的模型运算出的所述二次电池的状态的背离,求出修正系数;以及
电力限制值运算步骤,适用利用所述修正系数的修正,运算与所述二次电池的可输入输出的电力有关的值。
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JP6383704B2 (ja) * 2015-07-02 2018-08-29 日立オートモティブシステムズ株式会社 電池制御装置
JP6787660B2 (ja) * 2015-12-10 2020-11-18 ビークルエナジージャパン株式会社 電池制御装置、動力システム
JP6615011B2 (ja) * 2016-03-09 2019-12-04 日立オートモティブシステムズ株式会社 電池管理システム、電池システムおよびハイブリッド車両制御システム

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