CN1415973A

CN1415973A - 电池容量控制方法及其装置以及车辆动力用电池的容量控制装置

Info

Publication number: CN1415973A
Application number: CN02146115A
Authority: CN
Inventors: 大堀德子
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 2001-10-30
Filing date: 2002-10-29
Publication date: 2003-05-07
Anticipated expiration: 2022-10-29
Also published as: TWI291033B; CN1232835C; JP2003224901A; EP1314992A2; EP1314992A3

Abstract

为了确定经过反复充放电的电池的总实际容量，本发明提供的一种电池容量控制装置包括：用于检测电池的空载状态的放电停止判断装置11；在由放电停止判断装置11检测出的空载状态中检测电池的开路电压的电池电压检测装置31；由开路电压检测事先对应于开路电压的电池51的相对容量SOC的相对容量计算装置13；在达到空载状态前在负载状态期间算出电池51的积分放电电流量的放电电流积分装置；以及根据相对容量SOC和积分放电电流量计算出电池51的总实际容量的总实际容量计算装置14。

Description

电池容量控制方法及其装置以及车辆动力用电池的容量控制装置

技术领域

本发明涉及一种用于控制电池的容量的电池容量控制方法和装置以及一种作为动力部件而安装在车辆上的车辆动力用电池的容量控制装置。

背景技术

在利用电池作为动力源的车辆例如发动机驱动车辆或混合动力车辆中，可能的行驶距离取决于电池的容量。因此，即使在电池由于反复充电和放电而退化的情况下，也必须确定出准确的电池残余容量。

已经提出几种方法作为用于估计电池的残余容量的系统，例如在专利文献1和2中披露了这样一种方法，其中在空载条件期间从终端电压中估算出残余容量，并且通过充电和放电电流的时间积分法来校正所测量出的残余容量的误差。

专利文献1：日本未审专利公开平6-331714(JP-A-6-331714)以及

专利文献2：日本未审专利公开平11-135159(JP-A-11-135159)。

在上面提及的方法中，当完全充电的电池状况为100％以及完全放电的电池状况为0％时，可以确定出该电池充有多少电(作为电池的相对容量)。但是，不可能确定经过反复充放电的电池的可能放电容量，即总的实际容量。例如，如果可以确定总的实际容量，则可以了解整个电池的退化情况，但是这在前述方法中是不可能实现的。

还知道一种确定经过反复充放电的电池的总的实际容量的方法，其中使电池一度完全放电，然后再充电到完全充电状态，并且根据在那时的总充电量来确定总的实际容量。但是，该方法的问题在于，它需要花费许多时间和人力来使电池完全放电，并且如果使电池完全放电的话，则该车辆在电池重新充电期间不能使用。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的一个目的在于提供一种电池容量控制方法及其装置，以及一种用于车辆动力的电池的容量控制装置，它能够很容易确定出经过反复充放电的电池的总实际容量。

为了实现上述目的，如权利要求1所述的电池容量控制方法的特征在于，利用这样一种关系，即，电池的相对容量可以由电池放电后的开路电压唯一地确定，从而确定与在空载状态下从所述电池中获得的所述开路电压相对应的所述相对容量，并且根据相对容量以及在达到空载状态之前在负载状态期间通过时间积分而获得的所述电池的积分放电电流量计算出所述电池的总实际容量。

如权利要求2所述的电池容量控制方法是对如权利要求1所述的电池容量控制方法的进一步限定，其中所述积分放电电流量是从所述电池的完全充电状态中释放出的放电电流的时间积分值。

还有，如权利要求3所述的电池容量控制方法是对如权利要求1或2所述的电池容量控制方法的进一步限定，其中如果电池在完全充电状态的第一相对容量由S1表示，与从处于所述空载状态的所述电池中获得的所述开路电压相对应的第二相对容量由S2表示，并且所述积分放电电流量由X表示，则所述总实际容量计算如下：

总实际容量＝(S1/(S1-S2)×X)。

另外，如权利要求4所述的电池容量控制方法是对如权利要求1所述的电池容量控制方法的进一步限定，其中同时控制向电池的充电，从而使所述相对容量接近一个中间数值。

此外，如权利要求5所述的电池容量控制方法是对如权利要求4所述的用于控制从电动机提供给所述电池的电流的电池容量控制方法的进一步限定，其中所述电池将电能提供给所述电动机并且也被提供以来自所述电动机的用于充电的再生电能。

另外，如权利要求6所述的电池容量控制方法是对如权利要求4或5所述的电池容量控制方法的进一步限定，其中如果与在空载状态下由所述电池获得的所述开路电压相对应的第一相对容量由S1表示，与在空载状态下由所述电池随后获得的所述开路电压相对应的第二相对容量由S2表示，并且在获得所述第一相对容量S1和所述第二相对容量S2期间释放出的积分放电电流量由X表示，则所述总实际容量计算如下：

总实际容量＝(100/(S1-S2)×X)。

此外，如权利要求7所述的电池容量控制方法是对如权利要求1-6中的任一项所述电池容量控制方法的进一步限定，其中所述开路电压是在所述空载状态持续预定时间时的数值。

还有，如权利要求8所述的电池容量控制方法是对如权利要求1-7中的任一项所述电池容量控制方法的进一步限定，其中将所述总实际容量与预定的阈值相比较，并且如果所述总实际容量不大于所述预定阈值的话，则输出所述电池退化的信息。

再有，如权利要求9所述的电池容量控制方法是对如权利要求1-8中的任一项所述电池容量控制方法的进一步限定，其中所述电池是一种蓄电池。

另外，如权利要求10所述的电池容量控制方法是对如权利要求9所述电池容量控制方法进一步限定，其中所述蓄电池是锂离子电池。

此外，如权利要求11所述的电池容量控制装置的特征在于，所述装置包括：用于检测电池的空载状态的空载检测装置；用于在由所述空载检测装置检测出的空载状态下检测所述电池的电压的电压检测装置；相对容量检测装置，它用来根据所述电压检测出所述电池的事先对应于该电压的相对容量；积分放电电流量计算装置，它用来在达到所述空载状态之前，在负载状态期间计算出由所述电池的放电电流的时间积分获得的积分放电电流量；以及总实际容量计算装置，它用来根据所述相对容量和所述积分放电电流量计算出所述电池的总实际容量。

另外，如权利要求12所述的电池容量控制装置是对如权利要求11所述的电池容量控制装置的进一步限定，其中所述装置包括用来检测所述电池的完全充电状态的完全充电检测装置，并且所述积分放电电流量计算装置从其完全充电状态开始对由所述完全充电检测装置检测出的所述电池的放电电流进行积分。

再者，如权利要求13所述的电池容量控制装置是对如权利要求11或12所述的电池容量控制装置的进一步限定，其中如果电池在完全充电状态下的第一相对容量由S1表示，由所述相对容量检测装置检测到的第二相对容量由S2表示，并且所述积分放电电流量由X表示，则所述总实际容量计算如下：

总实际容量＝(S1/(S1-S2)×X)。

另外，如权利要求14所述的电池容量控制装置是对如权利要求11所述的电池容量控制装置的进一步限定，其中设有充电控制装置的进一步限定，用来控制向电池充电，从而使所述相对容量接近中间数值。

此外，如权利要求15所述的电池容量控制装置是对如权利要求14所述的电池容量控制装置的进一步限定，其中所述电池将电能提供给所述电动机并且也被供应以来自所述电动机的用于充电的再生电能，而且所述充电控制装置控制从所述电动机向所述电池的电流供应。

另外，如权利要求16所述的电池容量控制装置是对如权利要求14或15所述的电池容量控制装置的进一步限定，其中如果由所述相对容量检测装置检测的第一相对容量由S1表示，由所述相对容量检测装置随后检测出的第二相对容量由S2表示，并且在获得所述第一相对容量S1和所述第二相对容量S2期间释放出的积分放电电流量由X表示，则所述总实际容量计算装置将所述总实际容量计算如下：

总实际容量＝(100/(S1-S2)×X)。

再者，如权利要求17所述的电池容量控制装置是对如权利要求11-16中的任一项所述电池容量控制装置的进一步限定，其中所述电压检测装置在所述空载状态持续预定时间时检测电压。

此外，如权利要求18所述的电池容量控制装置是对如权利要求11-17中的任一项所述电池容量控制装置的进一步限定，其中所述装置包括一个用于将所述电压和所述相对容量存储成一张表的表式存储装置，并且所述相对容量检测装置根据存储在所述表式存储装置中的所述表获得与所述电压相对应的所述相对容量。

另外，如权利要求19所述的电池容量控制装置是对如权利要求11-18中的任一项所述的电池容量控制装置的进一步限定，其中所述装置包括电池退化检测装置，它用于将所述总实际容量与预定阈值相比较，并且在所述总实际容量不大于所述预定阈值时输出所述电池退化的信息。

另外，如权利要求20所述的用于车辆动力的电池的容量控制装置的特征在于，所述装置包括一个如权利要求11-19之一所述的电池容量控制装置，并且当车辆连续停止预定时间时，所述空载检测装置对正处于空载状态中的所述电池进行检测。

根据如上所述的权利要求1和权利要求11中的本发明，确定与空载状态下由电池获得的开路电压相对应的相对容量，并且根据相对容量以及在达到空载状态之前在负载状态期间通过时间积分获得的所述电池的积分放电电流量来计算总实际容量。

这里要建立这样一种关系，即，电池的相对容量由电池放电后的开路电压唯一地确定，因此在权利要求1和权利要求11所述的发明中，利用这种关系由开路电压获得相对容量，并且根据该相对容量计算出总实际容量。

尤其根据权利要求2和权利要求12所述的发明，所述积分放电电流量是从所述电池的完全充电状态开始的放电电流的时间积分值，也就是说，总实际容量的计算只需要电池被完全充电。

另外，在如权利要求4和权利要求14所述的发明中，在控制向电池的充电从而使电池的相对容量接近中间数值期间，根据这个相对容量值计算出总实际容量。还有，在权利要求5和权利要求15的发明中，将电能提供给电动机，并且对提供以由电动机产生的用于充电的再生电能的电池的相对容量进行控制，从而使它接近中间数值。

此外，根据权利要求8和权利要求19的发明，根据总实际容量输出关于电池退化的信息。

另外，根据权利要求20的发明，测量出车辆的停止时间以检测电池的空载状态，并且当该车辆持续停止预定时间时，确定这是空载状态。

附图说明

图1为表示根据本发明第一实施例的电池容量控制装置的结构的方框图；

图2为表示相对容量和开路电压之间的关系的特征曲线图；

图3为表示相对容量和开路电压之间的关系在每次充放电时的特征变化的特性曲线图；

图4为在根据开路电压计算总实际容量的程序中使用的特性曲线图；(A)为表示相对容量和开路电压之间的关系的特性曲线图，并且(B)为表示所得到的相对容量和总实际容量之间的关系的特性曲线图；

图5为表示由电池容量控制装置进行的处理程序的流程图；

图6为表示在放电停止之后开路电压随时间而变化的特性曲线图；

图7为表示根据本发明第二实施例的电池容量控制装置的结构的方框图；

图8为表示由第二实施例的电池容量控制装置进行的处理程序或者用于将电池容量控制到恒定数值的处理程序的流程图；以及

图9为表示由第二实施例的电池容量控制装置进行的处理程序或者用来确定电池的总电池容量的处理程序的流程图。

具体实施方式

现在将参照附图对本发明的实施例进行详细说明。本发明的第一实施例被应用于这样一种电池容量控制装置上，即该装置可控制用作电动机驱动车辆或混合动力车辆的动力源的电池的容量。

如图1所示，车辆50装载了一个由作为蓄电池的锂离子电池构成的电池51以及一个充电器52，并且使该电池51和充电器52与一个电池容量控制装置相连。

该电池容量控制装置包括一个控制器10、一个指示器21和一个温度传感器22。

控制器10如此设置，即，它控制该电池容量控制装置的各个部分。具体地说，如图1所示，控制器10包括电池状态检测装置30、充电停止判断装置11、存储装置12、相对容量计算装置13、总实际容量计算装置14、电池退化程度判断装置15、完全充电检测装置16、放电电流积分装置17以及积分放电电流量存储装置18。

电池状态检测装置30具有一种用于检测电池51的状态的结构，具体地说，它包括电池电压检测装置31、电池电流检测装置32以及电池温度检测装置33。电池电压检测装置31检测电池51的电压；电池电流检测装置32检测电池51的充电和放电电流；并且电池温度检测装置33通过温度传感器22检测电池51的温度。电池状态检测装置30利用通过电池温度检测装置33获得的电池51的温度来相对于温度补偿这些电压值和放电电流值。而且，该电池状态检测装置30向相对容量计算装置13输出电压值，并且向放电电流积分装置17输出放电电流值。

放电停止判断装置11判断电池51的放电。具体地说，该放电停止判断装置11从车辆的停止状态判断出电池51的放电停止。该放电停止判断装置11将判断结果输出给相对容量计算装置13。

相对容量计算装置13根据由电池状态检测装置30获得的电池51的电压值计算出电池51的相对容量SOC。根据电池51在空载状态期间的终端电压(开路电压)计算出电池51的相对容量SOC(％)。

这里，示出了锂离子电池的特性。图2显示出开路电压和相对容量SOC之间的关系，并且水平轴线代表相对容量SOC，垂直轴线代表开路电压(OCV)。还有，如图3所示，初始状态下的结果、在100次充电和放电循环之后的结果以及在200次充放电循环之后的结果之间的比较显示出，相对容量SOC和开路电压之间的关系与充电和放电无关。在本发明中，利用锂离子电池的特征由开路电压确定相对容量SOC，也就是说，开路电压和相对容量之间的关系是恒定的且与充放电循环的次数无关。

相对容量计算装置13根据这些特性由开路电压确定出相对容量SOC。例如，图4(A)显示出其推导的过程，并且从如上所述的开路电压和相对容量之间的关系中获得与开路电压(1)相对应的相对容量(2)。

具体地说，可以如下所述地从开路电压和相对容量之间的关系中获得相对容量。

例如，在图2中所示的特性曲线图被设置成一个由离散数据构成的表格。该表格作为映像数据存储在存储装置12中。通过利用以下公式(1)进行插值法来确定出没有包含在该表中的数值：

欲求得的相对容量SOC＝(SOC_n+1-SOC_n)×(V-V_n)/(V_n+1-V_n)+SOC_n...(1)

其中n为任意指定的正数。例如，假定要获得没有包含在该表中的开路电压28，同时对于在如此获得的开路电压之前和之后在表中的具有数值的数据而言，预定在SOC_n＝40处，V_n＝27.95，并且在SOC_n+1＝60处，V_n+1＝28.22。在这种情况下，从以下公式(1)中计算出相对容量SOC。

欲求得的相对容量SOC＝(60-50)×(28-27.95)/(28.22-27.95)+50。

根据这个公式，如果开路电压V＝28，则所求的相对容量SOC等于56.5。

完全充电检测装置16检测电池51是否处在由充电器52进行完全充电的状态。该完全充电检测装置16将检测结果输出给放电电流积分装置17。

放电电流积分装置17根据来自完全充电检测装置16和电池电流检测装置32的检测信号获得积分放电电流量X。具体地说，放电电流积分装置17对在由完全充电检测装置16检测完全充电之后由电池电流检测装置32检测出的放电电流进行积分，以确定积分放电电流量X。放电电流积分装置17将积分放电电流量输出给积分放电电流量存储装置18，并且该积分放电电流量存储装置18存储该积分放电电流量X。

总实际容量计算装置14根据由相对容量计算装置13得到的相对容量SOC以及由积分放电电流量存储装置18所存储的积分放电电流量X计算出总实际容量(总容量)。具体地说，由下面的公式(2)确定出总实际容量T_SOC：

总实际容量T_SOC＝(100/(100-SOC))×X …(2)

总实际容量计算装置14将所获得的总实际容量T_SOC输出给电池退化程度判断装置15。这里，“100”(％)为电池在完全充电状态下的第一相对容量S1，相对容量SOC为对应于在空载状态下从电池51中获得的开路电压的第二相对容量S2。

电池退化程度判断装置15将电池51的额定容量与总实际容量T_SOC进行比较并且判断该电池51是否退化。具体地说，如果总实际容量T_SOC不大于额定容量的话，则电池退化程度判断装置15判断电池51退化。例如如图4(B)中所示，当电池51退化时，对于所有获得的相对容量SOC而言，总实际容量变得比额定容量更小，并且根据前面的关系判断出该电池51退化。

电池51退化的判断并不限于在总实际容量T_SOC不大于额定容量的情况，如果总实际容量T_SOC不大于一个给定数值的话，也可以将该电池51判断成退化。这里，给定数值例如是额定容量的百分之几十(例如80％)的数值或者为初始容量的百分之几十的数值。

控制器10根据电池退化程度判断装置15的判断结果来控制指示器，以便在外部指示出电池51是否退化。

在车辆50、电池51和充电器52之间适当地设有开关41、42，从而它们响应于电池51的充电和放电而适当地打开/关闭。

在前面的布置结构中，放电停止判断装置11构成用来检测电池的空载状态的空载检测装置；电池电压检测装置31构成用于检测电池在由空载检测装置检测出的空载状态下的电压的电压检测装置；相对容量计算装置13构成用于从电压中检测出事先与电压相对应的电池的相对容量的相对容量检测装置；放电电流积分装置17构成积分放电电流量计算装置，它用来计算出在达到空载状态之前在负载状态期间通过对电池的放电电流进行时间积分所获得的积分放电电流量；以及总实际容量计算装置构成用来根据相对容量和积分放电电流量计算出电池的总实际容量的总实际容量计算装置。还有，完全充电检测装置16构成用来检测电池的完全充电状态的完全充电检测装置；存储装置12构成用来将电压和相对容量存储成一张表的表式存储装置；而且电池退化程度判断装置15构成电池退化检测装置，它用来将总实际容量与给定的阈值进行比较并且在该总实际容量不大于给定阈值的情况下输出电池退化的信息。

图5显示出由控制器51的部件所进行的操作的流程图。

首先，在步骤S1，通过放电电流积分装置17对由电池电流检测装置32检测到的放电电流进行积分，并且该积分过程一直持续到在下一个步骤S2中检测到放电停止。例如，通过参考由放电停止判断装置11检测车辆的停止状态来进行放电停止的检测。通过积分放电电流量存储装置18来存储一直积分到检测出放电停止时的积分放电电流量X。

如果在步骤S2中检测出放电停止，则完全充电检测装置16判断该电池在前面的充电中是否被完全充电。如果判断出该电池在前面的充电中被完全充电，则程序前进到步骤S4，如果相反的话，则结束图5中所示的操作。

在步骤S4中，放电停止判断装置11计算出放电的停止时间，即车辆停止的经过时间(持续时间)t，并且在下一个步骤S5中，判断该经过时间t是否不小于给定数值。如果在步骤S5中车辆停止的经过时间t变得不小于给定数值的话，则程序前进到步骤S6。

在步骤S6中，电池电压检测装置31测量开路电压V，并且在下一个步骤S7中，相对容量计算装置13利用前面的数表和公式(1)由所测量出的开路电压V计算出相对容量SOC。

在步骤S8中，总实际容量计算装置14根据相对容量SOC以及由积分放电电流量存储装置18存储的积分放电电流量X并按照公式(2)计算出总实际容量T_SOC。

然后，在步骤S9中，判断总实际容量T_SOC是否不大于给定数值(额定容量)，如果该总实际容量T_SOC不大于给定数值(额定容量)，则结束图5中所示的操作。如果相反的话，则程序前进到步骤S10，在该步骤中，指示器21显示该电池退化，并且结束图5中所示的操作。

如上所述，电池51退化的判断可以这样做出，即，如果总实际容量T_SOC不大于给定数值，则判断该电池51退化。

电池容量控制装置的操作如下。

电池容量控制装置对电池51的放电电流进行积分，直到检测到放电停止为止，以便获得积分放电电流量X(步骤S1)。电池容量控制装置检测放电停止(步骤S2)，并且在前面的充电是完全充电时(步骤S3)，在放电停止持续了给定时间(步骤S4和步骤S5)之后进行开路电压V的测量(步骤S6)。如果在给定的经过时间之前又检测到放电的话，则该操作可以结束。

电池容量控制装置根据测量出的开路电压V来确定相对容量SOC(步骤S7)，并且根据相对容量SOC和事先获得的积分放电电流量X来确定总实际容量T_SOC(步骤S8)。如果总实际容量T_SOC小于额定容量，则指示器21指示出该电池51退化(步骤S9和步骤S10)。

现在，对该实施例的效果进行说明。

如上所述，电池容量控制装置能够确定出经过反复充电和放电的电池51的总实际容量，并且根据所获得的总实际容量检测电池51的退化。

还有，假设电池51处于如上所述的完全充电中，则电池容量控制装置根据在完全充电之后的积分电流量确定总实际容量。因此，电池容量控制装置实现了无须电池51完全放电就能确定总实际容量的目的。

对于开路电压和相对容量之间的关系(SOC)而言，如图3所示，该相对容量由放电后的开路电压唯一地确定，并且如图4所示，即使在反复进行充放电的情况下，该关系也不会变化。在本发明中，利用前面的特性从开路电压中确定相对容量，从而可以很容易地且高精度地确定总容量。

另外，图6显示出开路电压V在放电停止之后随着经过时间的变化，并且水平轴线代表放电停止之后的经过时间，而垂直轴线代表在放电之后的空载状态期间的开路电压V。如在该关系中所示的那样，将开路电压V设定在一个固定数值上或者稳定短暂的时间，并且利用这种关系来确定用于相对容量SOC的开路电压V(步骤S4-S6)，从而可以高精度地确定总实际容量。

还有，电池容量控制装置根据这样确定出的总实际容量输出关于所获得的电池退化方面的信息。因此，根据准确的总实际容量向驾驶者提供作为有用信息的关于电池退化方面的信息。

由于电池随时间而退化的现象是一种可以经过长时间后看出的现象，所以按照如上所述的图5的程序进行的电池控制可以在时间相对较长的循环中进行。或者，它可以在时间相对较短的循环中进行，并且只有在电池的退化比以前变化得更快时，才可以输出该信息。

现在，将对本发明的第二实施例进行说明。

第二实施例的特征在于提供一种电池容量控制装置，它能够为用作电动机驱动车辆或混合动力车辆的动力源的电池提供最佳的容量控制，而且具有用来确定电池的总实际容量的结构。

在该第二实施例中，如同在第一实施例中一样，如图7所示，车辆50装载有一个作为蓄电池的由锂离子电池构成的电池51。一个电池容量控制装置与该电池51和充电器52相连接。这里，电池51如此布置，即，它将电能提供给车辆50中的电动机，并且被提供以来自车辆50的用于充电的再生电能。

在该第二实施例中的电池容量控制装置和第一实施例中一样，包括一个控制器20、一个指示器21和一个温度传感器22。如图7所示，控制器10除了包括如图1所示第一实施例中的部件之外，还包括相对容量存储装置61、容量判断装置62以及充电开始/停止命令装置63。

相对容量存储装置61存储由相对容量计算装置13计算出的相对容量。

容量判断装置62根据存储在相对容量计算装置13中的相对容量判断出该容量。例如，采用阈值的50％或60％作为相对容量来进行容量判断。容量判断装置62将容量判断结果输出给充电开始/停止命令装置63。

充电开始/停止命令装置63根据容量判断装置62的容量判断结果将充电开始或充电停止命令输出给车辆50。该充电开始/停止命令装置63构成充电控制装置，它用来控制向电池的充电，从而使相对容量接近一个中间数值。

在该第二实施例中，设有充电/放电电流积分装置64，以代替在第一实施例中的放电电流积分装置17，该装置能够对充电电流进行时间积分。

在图8和图9中显示出如上所述地布置的控制器10的操作程序。

首先，参照图8对控制器10的操作程序进行说明。在图8中所示的操作是用来将电池容量控制在恒定数值上的操作。

首先，在步骤S21中判断车辆的停止。例如，通过参照由放电停止判断装置11进行的放电停止状态的检测来进行车辆停止的检测。

如果在步骤S21中检测到车辆停止，则在下一个步骤S22中计算出车辆停止的经过时间(持续时间)t，另外，在下一个步骤S23中判断计算出的经过时间t是否不小于一个给定数值。如果在步骤S23中车辆停止的经过时间t变得不小于给定数值的话，则程序前进到步骤S24。

在步骤S24，电池电压检测装置31测量开路电压V₁，并且在下一个步骤S25中，相对容量计算装置13利用上面的数表和公式(1)由测量出的开路电压V₁计算出相对容量SOC₁。将计算出的相对容量SOC₁存储在相对容量存储装置61中。

在下一个步骤S26中，判断车辆是否开始行驶。例如，通过参照由放电停止判断装置11进行的放电停止状态的检测来进行车辆开始行驶的检测。也就是说，如果开始放电，则检测出车辆开始行驶。如果在步骤S26中检测出车辆开始行驶，则通过容量判断装置62来判断存储在相对容量存储装置61中的相对容量SOC₁是否不小于60％，或者它是否不大于50％。

也就是说，在步骤S27中，由容量判断装置62来判断存储在相对容量存储装置61中的相对容量SOC₁是否不小于60％。这里，如果相对容量SOC₁不小于60％，则程序前进到步骤S28，而如果相对容量SOC₁小于60％，则该程序前进到步骤S29。

在步骤S28中，充电开始/停止命令装置63向车辆50发出充电停止命令。

在步骤S29中，通过容量判断装置62来判断存储在相对容量存储装置61中的相对容量SOC₁是否不大于50％。这里，如果相对容量SOC₁不大于50％，则程序前进到步骤S30，而且充电开始/停止命令装置63向车辆50发出充电命令。

如上所述，作为在步骤S27-S30中的操作的结果，如果相对容量SOC₁不小于60％，则向车辆50发出充电停止命令，而如果相对容量SOC₁不大于50％，则向车辆50发出充电命令(充电开始命令)。在向车辆50发出这种充电停止或充电开始命令之后，控制器10结束如图8中所示的操作。

现在，将参照图9对该控制器10的操作程序进行说明。图9中所示的操作是用来确定电池的总实际容量的操作。控制器10根据在图8所示的操作中获得的相对容量SOC₁来确定总实际容量。也就是说，与图8中所示的步骤S21-S25中的操作类似，在步骤S31-S45中的操作提供出相对容量(在下面将之称为第一相对容量)。将该第一相对容量SOC₁存储在相对容量存储装置61中。

在如图9所示的步骤S46中，如图8所示步骤S26中的操作一样，判断该车辆是否开始行驶。如果在步骤S46中检测出车辆开始行驶的话，则程序前进到步骤S47。

在步骤S47中，开始计算积分充电/放电电流量X。具体地说，充电/放电电流积分装置64对由电池电流检测装置32检测出的充电/放电电流进行积分。具体地说，对在检测到第一相对容量SOC₁的时间之后充电或放电的充电/放电电流进行积分。将在放电期间的电流作为正值并且将在充电期间的电流作为负值地对充电/放电电流进行累积。也就是说，在该第二实施例中，与第一实施例不同的是，通过来自车辆50的再生电能对电池51进行充电，从而通过考虑充电电流来基本上获得积分放电电流量。

在步骤S48中，将由充电/放电电流积分装置64获得的积分充电/放电电流量X存储在积分放电电流量存储装置18中。例如，通过数据覆盖来存储在每个采样时间处获得的积分充电/放电电流量X。

在下一个步骤S49中，判断车辆的停止。例如，通过参照由放电停止判断装置11进行的放电停止状态的检测来进行对车辆停止的检测。

如果在步骤S49中检测出车辆停止，则在下一个步骤S50中计算出车辆停止的经过时间(持续时间)t，另外，在下一个步骤S51中判断所计算出的经过时间t是否不小于一个给定数值。如果车辆停止的经过时间t在步骤S51中变得不小于给定数值的话，则程序前进到步骤S52。

在步骤S52中，电池电压检测装置31测量开路电压V₂，并且在下一个步骤S53中，相对容量计算装置13利用前面的数表和公式(1)从测量出的开路电压V₂中计算出第二相对容量SOC₂。这里，第二相对容量SOC₂的计算是在时间T₂处进行的计算。将计算出的第二相对容量SOC₂存储在相对容量存储装置61中。

然后，在下一个步骤S54中，总实际容量计算装置14根据存储在相对容量存储装置61中的第一相对容量SOC₁和第二相对容量SOC₂以及存储在积分放电电流量存储装置18中的积分充电/放电电流量X并按照以下公式(3)计算出总实际容量T_SOC。

如上所述，在步骤S47中，开始计算积分充电/放电电流量X，并且在步骤S48中，将由充电/放电电流积分装置64获得的积分充电/放电电流量X连续地存储到积分放电电流量存储装置18中。进行积分充电/放电电流量X的计算和存储直到正好在步骤S53或S54的操作之前的时刻停止。也就是说，在步骤S54的计算中所使用的积分充电/放电电流量X是通过获得第二相对容量SOC₂的时间T2积分出的充电/放电电流的数值。

总实际容量T_SOC＝(100/(SOC₁-SOC₂))×X …(3)

然后，在步骤S55中，判断该总实际容量T_SOC是否不大于一个给定数值(额定容量)，如果它不大于给定数值(额定数值)，则结束图9中所示的操作。如果相反的话，则程序前进到步骤S56，并且由指示器21进行退化指示，之后结束在图9中所示的操作。

如上所述，关于电池51的退化的判断，如果总实际容量T_SOC变得不大于给定数值的话，则可以判断该电池51退化。

该电池容量控制装置的操作如下。

电池容量控制装置在检测到车辆停止并且在停止之后已经经过了给定时间之后(步骤S21、S22和S23)测量出开路电压V1(步骤S24)，并且根据测量出的开路电压V₁进一步确定相对容量SOC₁(步骤S25)。

还有，如果车辆50开始行驶(步骤S25)，则电池容量控制装置根据相对容量SOC₁将充电停止或充电开始命令输出给车辆(步骤S27-S30)。具体地说，如果相对容量SOC₁不小于60％，则向车辆50发出一个充电停止命令(步骤S27和S28)；如果相对容量SOC₁不大于50％，则向车辆50发出一个充电开始命令(步骤S29和步骤S30)。这就限制了由车辆50进行的充电，并且从相对容量SOC₁看，将电池容量控制在50％-60％的范围内。

如上所述，电池容量控制装置将电池容量控制在恒定的数值上。另一方面，电池容量控制装置进行用来确定电池51的总实际容量的操作。

也就是说，该电池容量控制装置获得第一相对容量SOC₁(步骤S41-S45)，如果检测到车辆开始行驶(步骤S46)，则开始计算积分充电/放电电流量X(步骤S47)，并且连续地存储积分充电/放电电流量X(步骤S48)。

然后，电池容量控制装置在检测到车辆停止并且在停止之后已经经过了给定时间(步骤S49-S51)之后测量出开路电压V₂(步骤S52)，并且进一步根据测量出的开路电压V₂确定第二相对容量SOC₂(步骤S53)。

电池容量控制装置根据第二相对容量SOC₂、先前确定的第一相对容量SOC₁以及存储在积分放电电流量存储装置18中的积分充电/放电电流量X(在第二相对容量SOC₂的测量时间T₂处获得的积分充电/放电电流量X)确定出总实际容量T_SOC(步骤S54)。如果总实际容量T_SOC小于额定容量，则指示器21指示出电池51退化(步骤S55和S56)。

现在将对第二实施例的效果进行说明。

如上所述，对车辆50的充电进行控制，从而在相对容量SOC₁中将电池容量保持在50％-60％的范围内。

在混合动力车辆中，为了使电池能够接收来自车辆(电动机)的再生电能并且另外可以在需要时从电池将电能提供给车辆(电动机)，最好将电池容量控制成使它接近一个在完全充电状态(100％)和无电状态(0％)之间的中间数值(50％-60％)。

因此，根据本发明，如果在相对容量SOC₁上将电池容量控制在50％-60％的范围内，则可以如此控制电池容量，即，使该电池51能够接收来自车辆(电动机)50的再生电能并且另外可以在需要时从电池51将电能提供给车辆(电动机)50。

另外，在如上所述地控制电池容量的同时，在该实施例中也进行总实际容量的确定。

此外，在计算总实际容量时，无须完全充电就可以进行计算。如上所述，在最好将电池容量保持在一种其中可以在需要时将电能从电池提供给车辆(电动机)的状态的同时，该实施例满足了这种要求并且同时实现总实际容量的计算。

另外，虽然在前述第一实施例中，在完全充电的前提下进行总实际容量的计算，但是那不会满足和前面的要求一样的状态，从而使电池能够接收再生电能。但是，在第二实施例中，如公式(3)所示的那样，可以在不完全充电的前提下确定总实际容量，这满足了允许电池接收再生电能并且同时能够确定总实际容量的要求。

再者，第二实施例也具有与第一实施例相同的效果。也就是说，关于开路电压和相对容量之间的关系，如图3所示，相对容量由在放电之后的开路电压唯一地确定，并且如图4所示，这个关系即使在反复进行充放电时也不会改变。在本发明中，利用上面的特性由开路电压确定出相对容量，从而可以很容易地并且高精确度地确定总容量。

另外，如图6的关系中所显示的那样，由于将开路电压设定在一个固定数值上或者使之短暂地稳定，所以如果利用这种关系来确定用来得出相对容量SOC的开路电压，则可以高精确度地确定总实际容量。

还有，电池容量控制装置根据这样确定出的总实际容量输出关于所获得的电池退化方面的信息。因此，根据准确的总实际容量向驾驶者提供作为有用信息的在电池退化方面的信息。

虽然已经对本发明的实施例进行了说明，但是要理解的是，本发明并不局限于上述实施例。

上述实施例是通过作为蓄电池的锂离子电池的容量控制来进行举例说明的，但是本发明还可以应用在对其它电池的容量控制上。也就是说，只要该电池是一种相对容量由电压唯一地确定的电池，就可以通过实施本发明的容量控制装置来控制电池的容量。

再有，通过用于车辆动力的电池的容量控制来对前面实施例进行举例说明，但是本发明还可以被应用在除了用于汽车动力的电池之外的其它电池的容量控制上。

还有，在前面的实施例中，可以将用于控制电池51的容量的装置设置成软件程序。

根据如上所述的本发明，利用了这样一种关系，即，电池的相对容量由在电池放电之后的开路电压唯一地确定，以便由开路电压获得相对容量，并且根据相对容量计算出总实际容量，从而可以很容易地并且高精确度地计算出总实际容量。

尤其根据权利要求2和权利要求12中的本发明，总实际容量的计算只需要被完全充电的电池，从而可以无须花时间和劳动来完全放电就可以计算出总实际容量。

另外，根据权利要求4和权利要求14的发明，在对电池的充电进行控制以使得电池的相对容量接近一个中间数值的同时，根据这个相对容量值计算出总实际容量。这使得能够从电池提供能量并且用再生电能对电池进行充电，以及根据相对容量计算出总实际容量。

此外，根据权利要求8和权利要求19的发明，根据总实际容量输出电池退化的信息，从而可以给使用者提供有关电池状态的有用信息。

而且，根据权利要求20的发明，可以通过参照车辆的停止来检测电池的空载状态。

Claims

1.一种电池容量控制方法，其特征在于，利用了这样一种关系，其中电池的相对容量可以由电池放电后的开路电压唯一地确定，以便确定与在空载状态下从所述电池中获得的所述开路电压相对应的所述相对容量，并且根据相对容量以及在达到空载状态之前在负载状态期间通过时间积分获得的所述电池的积分放电电流量计算出所述电池的总实际容量。

2.如权利要求1所述的电池容量控制方法，其特征在于，所述积分放电电流量是从所述电池的完全充电状态中释放出的放电电流的时间积分值。

3.如权利要求1或2所述的电池容量控制方法，其特征在于，如果电池在完全充电状态下的第一相对容量由S1表示，与从处于所述空载状态的所述电池中获得的所述开路电压相对应的第二相对容量由S2表示，并且所述积分放电电流量由X表示，则所述总实际容量计算如下：

总实际容量＝(S1/(S1-S2)×X)。

4.如权利要求1所述的电池容量控制方法，其特征在于，同时控制向电池的充电，从而使所述相对容量接近一个中间数值。

5.如权利要求4所述的用于控制从一台电动机向所述电池的电流供应的电池容量控制方法，其特征在于，所述电池将电能提供给所述电动机并且也被提供以来自所述电动机的用于充电的再生电能。

6.如权利要求4或5所述的电池容量控制方法，其特征在于，如果与在空载状态下由所述电池获得的所述开路电压相对应的第一相对容量由S1表示，与在空载状态下由所述电池随后获得的所述开路电压相对应的第二相对容量由S2表示，并且在获得所述第一相对容量S1和所述第二相对容量S2期间释放出的积分放电电流量由X表示，则所述总实际容量计算如下：

总实际容量＝(100/(S1-S2)×X)。

7.如权利要求1-6之一所述的电池容量控制方法，其特征在于，所述开路电压是一个在所述空载状态持续了预定时间时的数值。

8.如权利要求1-7之一所述的电池容量控制方法，其特征在于，将所述总实际容量与一个预定的阈值相比较，并且如果所述总实际容量不大于所述预定阈值，则输出所述电池退化的信息。

9.如权利要求1-8之一所述的电池容量控制方法，其特征在于，所述电池是一种蓄电池。

10.如权利要求9所述的电池容量控制方法，其特征在于，所述蓄电池是锂离子电池。

11.一种电池容量控制装置，包括：

用于检测电池的空载状态的空载检测装置；

用于在由所述空载检测装置检测出的空载状态下检测所述电池的电压的电压检测装置；

用来从所述电压中检测出事先与电压相对应的所述电池的相对容量的相对容量检测装置；

积分放电电流量计算装置，它用来在达到所述空载状态之前在负载状态期间计算出由所述电池的放电电流的时间积分获得的积分放电电流量；以及

总实际容量计算装置，它用来根据所述相对容量和所述积分放电电流量计算出所述电池的总实际容量。

12.如权利要求11所述的电池容量控制装置，其特征在于，所述装置包括用来检测所述电池的完全充电状态的完全充电检测装置，并且所述积分放电电流量计算装置从电池的完全充电状态开始对由所述完全充电检测装置检测出的所述电池的放电电流进行积分。

13.如权利要求11或12所述的电池容量控制装置，其特征在于，如果电池的在完全充电状态下的第一相对容量由S1表示，由所述相对容量检测装置检测出的第二相对容量由S2表示，并且所述积分放电电流量由X表示，则所述总实际容量计算如下：

总实际容量＝(S1/(S1-S2)×X)。

14.如权利要求11所述的电池容量控制装置，其特征在于，设有用来控制向电池的充电的充电控制装置，从而使所述相对容量接近一个中间数值。

15.如权利要求14所述的电池容量控制装置，其特征在于，所述电池将电能提供给所述电动机并且也被提供以来自所述电动机的用于充电的再生电能，而且所述充电控制装置控制从所述电动机向所述电池的电流供应。

16.如权利要求14或15所述的电池容量控制装置，其特征在于，如果由所述相对容量检测装置检测出的第一相对容量由S1表示，由所述相对容量检测装置随后检测出的第二相对容量由S2表示，并且在获得所述第一相对容量S1和所述第二相对容量S2期间释放出的积分放电电流量由X表示，则所述总实际容量计算装置如下计算所述总实际容量：

总实际容量＝(100/(S1-S2)×X)。

17.如权利要求11-16之一所述的电池容量控制装置，其特征在于，所述电压检测装置在所述空载状态持续预定时间时检测出电压。

18.如权利要求11-17之一所述的电池容量控制装置，其特征在于，所述装置包括一个表式存储装置，它用来将所述电压和所述相对容量存储成一张表，并且所述相对容量检测装置根据存储在所述表式存储装置中的所述表获得与所述电压相对应的所述相对容量。

19.如权利要求11-18之一所述的电池容量控制装置，其特征在于，所述装置包括电池退化检测装置，它用来将所述总实际容量与预定阈值相比较，并且如果所述总实际容量不大于所述预定阈值，则输出所述电池退化的信息。

20.一种用于车辆动力的电池的容量控制装置，其特征在于，所述装置包括一个如权利要求11-19之一所述的电池容量控制装置，并且当车辆连续停止预定时间时，所述空载检测装置检测正处于空载状态的所述电池。