TWI260419B - State detecting system and device employing the same - Google Patents

Description

1260419 (1) 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明有關一種創新的狀態偵測系統’用以偵測於諸 如鋰次級電池，鎳氫電池，鉛封電池’電子雙層電容之電 力儲存機構中之充電狀況，殘餘容量之狀態’以及關於使 用該狀態偵測裝置的電源單元’分配型電力儲存裝置，及 電動車。 【先前技術】 在一電源單元，分配型電力儲存裝置及一採用諸如電 池的電力儲存機構的電動車中，狀態偵測裝置被採用以偵 測電力儲存機構的狀態，以達到電力儲存機構的安全及有 效使用。電力儲存機構的狀態代表容電狀態（state of charge)以下簡稱''S〇C〃，其標示多少被充入或多少可放 電電荷量存在，殘存電容或健康狀態（state of health)(以 下簡稱爲'' S OH 〃其標示多少消耗或減弱或衰減度。 在攜帶式設備，電動車等的電源單元中之S0C可藉由 將放電電流從完全充電狀態起作積分並計算存在於電力儲 存機構中的電荷量（此後稱爲 ''殘存量〃）對最大可充電電 何量（此後稱爲''滿量〃之比率而偵測得。但是，許多電 力儲存機構根據S0H，溫度等而改變滿量，因此難以針對 長時間改變及環境變化而準確偵測S0C。 爲解決此一問題，諸如考慮到電池的衰減的傳統殘存 量預測方法，已知其一如曰本專利申請案公開號第Heisei (2) 1260419 1 0 - 2 8 9 7 3 4之圖1 0所示，顯示一種上述申請案的殘量預測 方法。在此方法中’一初始電池特徵藉由根據電池的溫度 所導出的溫度修正係數及一根據電池的衰減所導出的衰減 修正係數而被修正，且電池的殘量根據經修正的電池特徵 ，放電過程中之放電量及終端電壓而被導出。 在日本專利申請案公開號H e i s e i 1卜2 1 8 5 6 7中，顯示 一種方法，用以藉由修正有關溫度修正係數，初始電阻劣 化修正係數’電容劣化修正係數之初始電池特徵而導出電 池在發生劣化時的特徵。 在日本專利申請案公告號第2〇〇〇-1661〇5中，揭示一 種控制單元’根據充電及放電電流偵測充電狀況，根據電 壓偵測電力儲存狀況，及根據此偵測控制充電狀況。 在曰本專利申請案公開號第2000-166109中，揭示一 種充電狀態偵測裝置，根據充電及放電電流及電壓導出一 電動勢’且具有一計算機構用以根據該電動勢及充電特徵 導出充電特徵。 在日本專利申請案公開號第2 0 0 1 - 8 5 0 7 1中，揭示一種 溫度偵測裝置，根據終端間之電壓及跟隨其間之電流而預 測一組電池模組的個別溫度。 在前述日本專利申請案公開號第Heisei 1 0-2 8 97 3 4中 所揭示的殘量預測方法中，考慮溫度影響或劣化，這些影 響被當作利用透過繁雜推導過程所導出的這些修正係數以 計算殘量所需的修正參數的溫度修正參數或劣化修正參數 。因此，必需考慮修正係數本身是否正確或是否所有電池 1260419 (3) 特徵都被修正。 再者’某些種類的電力儲存機構亦具有特徵，諸如充 電效率’記憶效應等等，且必需在考慮具備高精確度下預 測殘量的修正。另一方面，電力儲存機構的初始特徵包含 個別差異。個別差異的修正在高精確性預測殘量中亦爲必 需。 換言之，爲執行狀態偵測，諸如高精確性之殘量預測 ’必需實施將多個參數列入考慮的特徵精確模型。再者， 必需執行關這些參數的長時間改變或環境變異。 因此’必需付出顯著的時間及精神以取得電力儲存機 構的初始特徵及多數個參數。但是，無論其多麼複雜，算 術運算的結果充其量是根據電池特徵的理論或模型的預測 。因此，仍舊顧慮到預測値對於真値而言是否正確。 因此，已發現到爲實現以高精確度作到電力儲存機構 的狀態偵測以及單純地計算被用於算術運算中之特徵資料 ，藉由比較狀態偵測的結果與真値或邏輯並回授至後序算 術運算並學習其差異之修正是必要的，且其突破進展是必 需的。因爲不可能直接量測電池的狀態，例如SOC或sc Η ，一個重要的問題在於如何導出真値或邏輯。 另一方面，在日本專利申請案公開號Heisei Μ. 2 1 8 5 67，日本專利申請案公開號2 000- 1 66 1 0 5，曰本專利 申請案公開號2 0 0 0 - 1 6 6 1 0 9及日本專利申請案公開號2 0 〇 1 _ 8 5 07 1中，未能揭示執行修正回授一經由算術運算而取 得的修正資訊至後序算術運算，及修正算術運算所需的儲 -10 - 1260419 (4) 存資訊，並根據多數個特殊算術運算及多數個變異資訊而 執行電力儲存機構的狀態偵測。 【發明內容】 本發明的一目的爲提供一狀態偵測系統，執行用於回 授經由預定算術運算而取得的修正資訊至後續算術運算及 儲存資訊以使一被用於算術運算的特徵資料至少在偵測諸 如充電狀態，健康狀態或類似之狀態偵測時準確，及一電 源單元，電力儲存裝置及一電動車。 本發明係針對一狀態偵測系統包含一儲存機構用以儲 存有關一電力儲存機構而根據藉由以測量機構測量關於電 力儲存機構的一測量主體而得的測量資訊所算術地取得的 特徵資料，關於資料的算術運算的計算資訊，及關於特徵 資料及計算資訊而預光設定的設定資訊，一算術機構用以 根據所測量的資訊及設定資訊而計算指示電力儲存機構的 狀態的狀態資訊以及計算用以藉由比較所計算出之結果及 設疋資5只而執丫了修正的修正資訊，一·第一修正機構用以根 據由算術機構所取得的修正資訊而修正算術機構的輸入， 或一第二修正機構用以根據由算術機構所取得的修正資訊 而修正儲存或設定於電力機構中之資訊，及一通信機構用 以通信一取自算術機構的計算結果至另一裝置。 更特別地，依照本發明的狀態偵測系統包含一測量機 構用以測量電力儲存機構的電壓，電流，溫度，電阻及電 解濃度中之一或多個，一儲存機構用以儲存電力儲存機構 -11 - 1260419 (5) 的特徵資 慮爲真値 一算術機 資訊而計 設定資訊 其它裝置 構的輸入 差異回授 偵測系統 算而達成 依照 算結果的 過程中電 ，則其被 壓範圍內 流値作充 測出。若 被修正。 當作設定 術機構的 另一 時，測量 定爲修正 0A的形祝 料中之至少一個，計算係數及計算程序，及被考 的預設値或被邏輯考慮爲真空現象的設定資訊， 構用以根據測量機構之測量値及儲存機構的設定 算電力儲存機構的狀態，及藉由比較計算結果及 計算一修正量，及通信機構用以通信計算結果至 ’及一修正機構用以修正儲存機構的値或算術機 。藉此，其可藉由比較計算結果及設定資訊並將 至後續學習計算而執行修正。因此，可實現狀態 ’其可在需要較少使用到的特徵資料及單純由計 高精確度之偵測電力儲存機構的狀態。 本發明的修正機構根據計算機構及設定資訊的計 差異決定修正量。例如，一種自然條件，在充電 荷狀態增加。如果在充電中電荷狀態的差異減少 修正。再者，當充電及放電以能在可容許使用電 對電力儲存作充電及放電的可容許充電及放電電 電及放電，自然地過度充電及過度放電不會被偵 偵測出過度充電或過度放電，可容許充電及放電 如前所述，依照本發明，正常特徵或自然現象被 資訊且與計算結果比較以修正儲存機構的値或算 輸入被學習修正。 方面，在本發明中，當電流値小於或等於預定値 機構的値算術機構的計算結果或計算程序可被決 値。例如，在自行放電的影響小或如果電流値爲 下’充電狀態變異不大。換言之’當電k値爲 -12- 1260419 (6) 0A，其〇變異量爲〇之充電狀態被視爲設定値爲真値。如 果電流値爲0A，充電狀態改變；修正被執行以特變異量回 授至後續計算及學習。 本發明的儲存機構具有兩個或更多相互不同的計算程 序。算術機構可自計算程序的計算結果導出修正値以執行 用以將修正値回授至後續計算及學習的修正。 另一方面，算術機構充電狀態計算機構及電力儲存機 構的電流積分機構以根據在該期間內不同兩個充電狀態及 電流積分値計算出電力儲存機構的容量。在此情形下，儲 存機構儲存電力儲存機構的初始容量，且修正機構可根據 電力儲存機構的容量及初始容量決定修正資訊。 本發明之特徵在於一種電源單元，包含電力儲存機構 ，測量機構用以測量電壓，電流，溫度，電阻及電解質濃 度，及一狀態偵測系統根據由測量機構所測量的資訊導出 電力儲存機構的狀態資訊，狀態偵測系統包含上述的狀態 偵測系統。 另一方面，本發明的特徵在於一電力儲存裝置，包含 一商用電源連接至一開關，一光電壓產生裝置經由開關連 接至商用電源，一負載裝置經由一開關連接至光電壓產生 裝置’一控制轉換器控制商用電源及光電壓產生裝置的電 力且經由一開關連接至商用電源的開關，一控制單元管制 商用電源的開.關及控制轉換器的開關，並管制電力，電力 儲存機構；測量機構用以測量電壓，電流，溫度，電阻及 電解質濃度中之至少一個，及狀態偵測系統根據由測量機 -13- (7) 1260419 構所測量得的測量資訊導出電力儲存機構的狀態資訊，狀 態偵測系統包含前述的狀態偵測系統。 本發明的特徵在於一電動車，包含一發電器藉由馬達 之旋轉及轉動執行電力產生以驅動輪子及輪子或馬達發電 器驅動輪子及藉由輪子的轉動執行電力產生，一控制轉換 器連接至馬達及發電器或馬達發電器並轉換其電力，一控 制單元指定控制轉換器之電力，電力儲存機構連接至控制 轉換器，一測量機構用以測量電壓，電流，溫度，電阻及 電解質濃度中之至少一個，及一狀態偵測系統根據由測量 機構所測量得的測量資訊導出電力儲存機構的狀態資訊， 狀態偵測系統包含前述的狀態偵測系統，且控制單元被通 信機構所控制。 本發明的特徵在於一混合車，包含一內燃引擎，一發 電器藉由協助連接至引擎的輪子的驅動力的馬達的旋轉及 輸子的旋轉執行電力產生，及連接至引擎的馬達發電器其 輔助引擎的驅動力及執行電力產生，一控制轉換器連接至 馬達及發電器或馬達發電器，用以轉換其電力，一電力儲 存機構連接至控制轉換器，一測量機構用以測量電壓，電 流，溫度，電阻及電解値濃度中之至少一個，及一狀態偵 測系統根據由測量機構所測量出的測量資訊導出電力儲存 機構的狀態資訊，狀態偵測系統包含前述的狀態偵測系統 ，且控制單元由一通信機構所控制。 較佳地電力儲存機構選自鋰次級電流，鎳氫電池，鈴 封電池，及電子雙層電容等等選出。 -14- 1260419 (8) 如前所述，藉由本發明’由於修正係藉 果及設定資訊而被執行’諸如設定値或回授 算的計算結果的設定値或邏輯。因此’可實 統，其在高精確性，使用較少的計算用之特 計算，電源單元，分佈型電力儲存裝置之簡 下偵測電力儲存機構的狀態資訊。 【實施方式】 本發明隨後將藉由本發明的較佳實施例 圖式詳細地被討論。在隨後的敍述中，多數 設定以便提供對本發明的完整了解。但是， 技藝人士很明顯地在沒有該等細節之下亦可 情況下，熟知的結構並沒有詳細顯示以避免 要阻礙。 (第一實施例） 圖1爲依照本發明的電源單元的節構說E 代號1 〇 1代表電力儲存機構，1 02代表測量转 儲存機構，1〇4代表算術機構，1Q5代表通fi 表第一修正機構及1 〇 7化表第二修正機構。 1 0 1由一具有電力儲存功能的裝置所形成， 池’鎳氫電池，給封電池，電子雙層電容等 測量機構1 02是由一感應器或一測量電 度，電阻，電池電解質濃度等之電子電路所 由比較計算結 至後續學習計 現狀態偵測系 徵資料，使用 單算術表示之 ，參照所附的 個特定細節被 對於熟習該項 實施。在其它 本發明的不必 β。在圖1中， 髮構，1 〇 3代表 ?機構，1 0 6代 電力儲存機構 諸如鋰次級電 等。 壓，電流，溫 形成，以取得 -15- 1260419 (9) 必需的測量資訊。 儲存機構1 03係由諸如EEPPOM，快閃記憶體，磁碟 等之記憶體裝置所構成，以儲存包括特徵資料，計算係數 及計算程序中之至少一個的計算資訊，以及將被考慮爲有 關計算資訊的預設真値的設定値或由被考慮爲真實現象的 邏輯的設定資訊。 算術機構1 〇 4係由微處理器，電腦或類似者所形成， 且根據測量機構1 02的測量値及儲存機構1 03的値導出電力 儲存機構1 〇 1的狀態資訊。另一方面，計算的結果與設定 資訊被比較以計算這些修正量的修正資訊。對電力儲存機 構1 〇 1而言，具有多個異常性，諸如S Ο C，S Ο Η，可容許 電流，連續充電及放電期，可容許溫度，過度充電，過度 放電等等。 通信機構1 〇 5被構建以一裝置或電路用以通信一序列 數字，諸如CAN，藍芽等，或一裝置或電路通信一開-關 信號，諸如光耦合器，轉傳器等。然後，由算術機構1 04 所計算的計算結果被傳送至其它控制器，顯示元件或類似 者（未顯示）。 第一修正機構1 〇 6被構建以一快取記憶體，一緩衝記 憶體，諸如SRAM或類似者，一暫存器。修正係藉由根據 由算術機構1 04所導出的修正値改變測量機構1 02的値，儲 存機構103的値，算術機構104的一計算結果而被執行。 第二修正機構1 〇 7被建構以一 E E P R Ο Μ的寫入電路等 等，如儲存機構1 〇 3或磁碟的寫入電路或類似者’以及根 -16- !26〇419 (10) 據由算術機構所計算的修正値而將値重寫入儲存機構1 03 中。 儘管第一修正機構106及第二修正機構10 7被採用於所 示的實施例中，可使用這些修正機構中之一者或採用其它 結構。另一方面，藉由採用一微電腦，其中一 A/D轉換器 ，一快閃記憶體，一微處理器，一通信電路被整合在同一 裝置上，測量機構102，儲存機構1〇3，算術機構104，通 信機構，第一修正機構1〇6及第二修正機構107可被整合在 相同裝置上。另一方面，這些可與其它控制單元共同使用 〇 藉由所不的實施例’計算結果本身被與設定値或設定 資訊作邏輯比較以執行修正，並將計算結果及設定値或設 定資訊間的差異回授至後續學習算術運算。因此，可以實 現電力儲存機構的狀態偵測方法及狀態偵測系統，其在使 用較少的特徵資料於算術運算之下具有高精確性，且其算 術運算簡單，以及使用該系統及方法的電源單元。 (第二實施例） 圖2爲顯示依照本發明的電力儲存機構的狀態偵測方 法的方塊圖。在圖2中’在一測量及讀取的步驟中，電力 儲存機構1 〇 1的電壓，電流，溫度，電阻，電解質濃度等 等被測量以讀取第一修正機構1 〇 6或算術機構1 0 4的測量値 或儲存機構1 〇 3的値。在計算當中，電力儲存機構1 〇丨的狀 態根據讀取値被計算。在差異判斷中，計算結果被與設定 -17- (11) 1260419 値或邏輯作比較以便執行差異判斷。如果沒有發現差異’ 相關參數在修正步驟中被修正且寫入以終止記憶體中之寫 入。藉由重複此順序，將差異回授至後續學習算術運算的 修正可被執行。 此處，計算結果與設定値或邏輯機構間的差異，其中 ，例如，在充電過程中增加電荷狀態係屬自然邏輯，當充 電過程中電荷狀態減少時則發生差異。同時，類似的邏輯 爲在放電過程中電荷狀態會減少。或在休息當中自我放電 的影響可被忽略的情況下電荷狀態沒有改變。若差異爲此 情況，修正被實施。然後，可執行這些物件的陣列排列以 在將該陣列作爲差異陣列之下執行差異判斷。 儘管不可能直接測量電力儲存機構的狀態的測量，前 述的明顯現象或特徵被當作設定資訊以與計算結果作比較 。如果發現差異，儲存機構的値與算術機構的輸入被學習 修正。 藉此，可能實現電力儲存機構的狀態偵測系統，其在 使用較少的特徵資料於算術運算之下具有高精確性，且其 算術運算簡單，以及使用該狀態偵測系統的電源單元。 圖3爲顯示電力儲存機構的等效電路的電路方塊圖。 在圖3中，代號201代表電動勢（〇CV)，302代表內電阻⑧， 3 〇 3代表阻抗（Z)，3 0 4代表一電容元件（C)。此處顯示有阻 抗3 0 3及電容元件304的一平行連接對，及內電阻3〇2及電 動勢3 0 1的序列連接。當電流I被供至電力儲存機構時，介 於電力儲存機構的終端間的電壓（C C V)可以等式⑴表示。 -18- (12) 1260419 ccv = ocv + IR + Vp ..... (1) 其中Vp爲極化電壓，Z及C爲平行連接對的電壓。 〇cv被用於計算SOC或可容許充電及放電電流。在電 力儲存機構被充電及放電的情況下，不可能直接測量0CV 。因此，0CV藉由自CCV減去IR下降及Vp而被導出，如等 式（2)所表示。 OCV = CCV - IR - Vp ..... (2) 圖4爲顯示S Ο C，電力儲存機構的可容許充電電流及 可容許放電電流的一示意圖。考慮到SOC之增加，可容許 放電電流增加且可容許充電電流減少。假設電力儲存機構 的最大可容許電壓爲Vmax而最小可容許電壓爲Vmin，可 容許充電電流Icmax及可容許放電電流Idmax分別以下列等 式（3)及（4)表示。

Icmax = (Vmax - OCV) /Rz ..... (3)

Idmax = (OCV - vmin)/Rz ..... (4) 其中Rz爲圖3中之R，Z，C的等效阻抗。 因此，當充電及放電以小於或等於Icmax及Idmax的電 流進行下而偵測到過度充電或過度放電，進而發現差異時 ，R z的値被修正。例如，R z被增加1 %。 -19- 1260419 (13) 圖5爲顯示藉由電力儲存機構的一脈衝電流的充鼇當 中的電壓變異的示意圖。以一實線顯示的CCV曲線的〜充 電開始時點（A)升起而在充電終止時點（B)驟降。下降係由 於IR下降。結果，CCV溫和下降以逐漸接近由一點線顯示 的0 C V的設定資訊。在此時段內的電壓變異對應於V p。另 一方面，不受IR下降或Vp影響的〇CV的設定資訊在充電中 自A增加至B，但在電流爲0 A的B點至D點之間的時段不改 變（在自行放電或環境溫度的影響可被忽略的情況下）。相 反的，由斷線所顯示的0 C V的計算値相對於0 C V的設定資 訊並不固定，即使自B至D亦顯得溫和減少。 當等式（2)被用於計算OCV時，R可由實際測量CCV& j 而直接取得，且在短時間內使用dCCV及dl的變異量而由 下*列等式（5)表示。 R = dCCV/dl ..... (5) 因此，藉由本發明，例如，選取〇C V在0 A時的變寒爲 〇ν，這段時間中當〇CV的計算値如圖5所示的變異時，Vp 被修正。 另一方面，當SOC自OCV導出時，SOC的設定値或邏 輯及計算値亦如圖5所示地變異。即使在此情況下，可以 偵測Vp的差異。然後，在Vp修正後，其被回授至後續計 算。 (第三實施例） 表一爲顯示本發明的S 0 C的變異以及V p的修正量之間 •20- 1260419 (14) 的關係之表。藉由取一時間量度t，且取一電流値成爲0A 作爲t = 〇的時點，Vp的修正量自於t<0的SOC的變異及於t>0 的SOC的變異被決定。例如’若於t<〇的soc的變異增加且 於t > 0的s〇C的變異增加，v p被減少1 %。 表1 SOC 變異（t<0) SOC變異（t>0，電流0A) V p修正 增加 增加 -1 % 增力口 減少 + 1 % 減少 增力口 + 1 % 減少 減少 -1 % 然後，在時間經過當中這些計算被重複多次。藉此’ v P逐漸藉由學習效應接近設定値。亦即，V p自動地調校 〇 儘管在此處修正量均爲1 %，較宜地此値依照電力儲 存機構的種類；負載的電流類型’測量機構的測重誤差寺 等而最佳化。另一方面，如所顯示，其較宜應用模糊理論 以指示修正的方向。 儘管電力儲存機構的狀態無法類似SOC或OCV地被直 接測量，依照本發明，在電流値小於或等於前面所設的設 定値或邏輯的預定値的時段中的特徵或正常現象，修正量 藉由比較計算結果本身而由模糊理論導出。此被回授至後 續計算以重複學習計算。 -21 - (15) 1260419 因此，只要計算被重複，精確度可被改善。另一方面 ，由於初始特徵的個別差異，環境依存性，長時間改變等 等被自動地調校。如此，這多數修正係數的參數及資料可 被除去。 例如，在前面例子中，Vp決定於複雜參數，諸如個 別差異或長時間改變，以及進一步個別差異或長時間改變 等。當對這些參數精確地模型化及複製時，取得初始特徵 多數參數，資料變得必要以得到實質時段及負載。但是， 在本發明中，這些個別差異，長時間改變等等的影響在實 際使用環境之下被學習計算，這些參數並不需要。 (第四實施例） 圖6爲依照本發明的電力儲存機構的結構示意圖。在 圖6中，代號701代表計算程序A，702代表計算程序B，703 代表修正量計算程序。算術機構1 04顯示計算程序的一部 份，且算術機構具有算術程序A及算術程序B。 例如，計算程序A701被當作自前述的OCV導出的S〇C( 此後稱爲SOCV)的算術程序，且計算程序B702根據一電流 積分而被當作SOC(此係稱爲SOCM)的計算程序。在SOC!的 計算中，等式（6)被使用。 SOCi = SOCo + 100 X d 工/Q ..... (6) 其中S 0 C 0爲充電及放電開始時之S 0 C的初始値，d I爲 電流積分値的變異量，Q爲最大可充電電荷量（滿容量）。 假設電力儲存機構的充電效率爲？，積分充電電流爲Ic且 -22- (7) (16) 1260419 積分放電電流爲Id，dl可由下列等式（7)表示

d I s 〇 c i在短時期內指示變異量較佳，亦即反應特徵， 用於直接計算電流，但是，由於Q的個別差異或長時間改 變的影響或電流積分器的誤差累積，絕對値並非經常 正確。 另一方面，SOCV可藉由高精確度的學習計算計算出 絕對値。但是，其需要一點時間於學習，相較於S 〇 C i其 反應特徵相對較低。因此，藉由修正量計算程序7 0 3， S Ο C V及S Ο C i的變異在相對長的時段中被比較以導出修正 量，進而修正等式（6)的dl/Q項。另一方面，SOCo在任意 時點以S 0 C V修正。 藉此，可同時達成SOCi的反應特徵以及S0CV的高精 確性計算。另一方面，修正量藉由比較計算結果本身，將 結果回授至後續計算以重複學習計算而被導出。因此精確 度可被改善。再者，由於Q的個別差異，長時間改變，9的 影響及電流積分器中的誤差累積可藉由根據S0CV的學習 計算而被修正。因此，可以免除用以取得這些參數及資料 所需的重要時段及負載消費。 再者，如同計算程序A 7 0 1，藉由使用計算自電力儲 存機構的電阻的S0C及計算自電解質濃度的soc可得到類 似的效果。 圖7爲顯示電力儲存機構的0 C V及S 0 C之間的關係的 -23- 1260419 (17) 示意圖。考慮s 0 C的增力p，O C V逐漸減少。這種S 0 c及 ocv的關係顯示在許多電力儲存機構中’諸如鋰二級電池 ，電子雙層電容等等。 (第五實施例） 在所示的實施例中，使用圖7的電力儲存機構的特徵 ，最大可充電充電量（滿容量）Q可被導出。例如’假設兩 個不同充電狀態爲s Ο C 1及S Ο C 2，其對應的殘存容量爲Q 1 及Q2，且期間的電流積分値爲dQ( = dI)，評估得下列等式 (8)至（1 1): SOC1 = 100 X Q1/Q ..... (8) SOC2 = 100 X Q2/Q ..... (9)

SOC1 - SOC2 = 100 X (Q1 一 Q2)/Q =100 X dQ/Q ..... ( 1〇) Q = 100 X dQ/(SOCl - SOC2) ..... (11) 如此，電力儲存機構的滿容量可被導出。類似地’使 用由電解質濃度或內電阻及電流積分値所導出的SOC之下 滿容量Q可被導出。 然後，藉由將如此導出的Q回授至等式（6)，Q的個別 差異及長時間改變的影響可被修正以允許進一步的準確狀 態偵測。另一方面，個別差異及長時間改變的修正參數變 得不需要以消除用以取得參數及資料的重要時段及負載消 費。 -24- (18) 1260419 (第六實施例） 表2爲顯示滿容量Q的修正係數K相對於電力儲存機構 的初始容量Q 〇的關係的表。在此實施例中，儲存在儲存 機構中之電力儲存機構的初始容量與由等式（Π )導出的滿 容量Q之間的比率被導出以取得依存於其上的修正係數κ 表2 Q/Q0 1 .0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 Κ 1.0 0.8 1 0.64 0.49 0.36 0.25 通常，電力儲存機構相關於長時間改變下減少滿容量 。同時，內電阻增加。由殘餘容量導出的連續充電及放電 時段，由等式（3)及（4)導出的可容許充電電流及可容許放 電電流，以及可容許熱產生量（或冷卻量）或可容許充電及 放電電力等等必需根據長時間變化而修正其初始値。 如前所述，藉由本發明，連續充電及放電期間的個別 差異或長時間變化的影響，可容許充電電流及可容許放電 電流及可容許熱產生量（或冷卻控制）或可容許充電及放電 電力等等被修正以容許更精確的狀態偵測。另一方面，這 些修正參數變得不需要。因此，可免除取得這些參數或資 料所需的重要時段及負載消費。 (第七實施例） -25- (19) 1260419 _ 8爲一光電壓產生設備的結構示意圖，其係依照本 #明的狀態偵測系統及電力儲存單元所應用者。在圖8中 ’代號1 0 0 1代表一商用電源，1 0 0 2代表光電壓產生設備， 1 〇 0 3代表負載裝置，丨〇 〇 4表一控制轉換器，丨〇 〇 5代表一開 關’ 1 00 6代表一狀態偵測裝置及1〇()7代表一電源單元。 狀態偵測系統1 006係構建以測量機構1 02，儲存機構 103 ’算術機構104，通信機構105，第一修正機構106及第 二修正機構107。另一方面，電源單元1〇〇7係構建以一串 連電路’其中多數電力儲存機構1 〇丨被串列連接，以及資 訊放電裝置1 0 0 6。 電力儲存機構1 0 1的串列連電路的兩端皆連接至控制 轉換器1 0 04。控制轉換器1〇〇4進一步分別經由開關1 0 0 5被 連接至商用電源1001，光電壓產生設備1002及負載裝置 1 0 0 3。另一方面，藉由控制轉換器1 〇 〇 4的主控制單元 (MCU)的控制，光電壓產生設備10〇2及負載裝置1 003由開 關1 0 0 5所切換。同時，來自狀態偵測裝置1 〇 〇 5的指令藉由 通信裝置1 0 5及M C U之間的雙向通信而被連接。 光電壓產生設備爲一種設備，其藉由太陽能將陽光轉 換爲直流電流，以及藉由一變換裝置輸出一交流電流電力 。另一方面，負載裝置1003爲一家用電子設備，諸如於氣 機，冰箱，電子爐，照明等，一電子設備，諸如馬達，電 梯，電腦，醫藥設備等等，或次級電源單元。然後，控制 轉換器1 0 0 4爲一充電及放電裝置，其將交流電流電力轉換 爲直流電流電力或將直流電流電力轉換爲交流電流電力， -26- 1260419 (20) 亦當做控制器用以控制充電及放電，以及控制諸如光電壓 產生設備1 002，負載裝置1 0 0 3等等的設備。 此處，這些設備可倂用開關1 0 0 5於其中。另一方面， 依照本發明的電源單元可連接以上所舉以外的設備。藉由 所顯示的設備，當負載裝置1 0 0 3所需的充足電力無法自商 用電源1 ο 〇 1或光電壓產生設備1 〇 〇 2提供時，電力經由控制 轉換器1〇〇4自電力儲存機構提供。另一方面，當來自商用 電源1001或光電壓產生設備1002的電力超出時，超出的電 力經由控制轉換器1 ο 〇 4被儲存在電力儲存機構1 0 1。 在這些作業中，狀態偵測裝置1 0 0 7可藉由第一至第六 實施例中之每一個或其組合而狀態電力儲存機構1 0〗的狀 態。對其組合而言，可採用演繹法。另一方面，狀態偵測 的結果被送至控制轉換器1 0 0 4當作電力儲存機構1 〇 1的狀 態或可容許充電及放電電流等等。控制轉換器1 0 0 4據此控 制充電及放電。特別地，由於狀態偵測裝置1 0 0 7可執行高 精確度狀態偵測，電力儲存機構1 0 1可被安全且有效率地 使用。 另一方面，在所示的實施例中，可能降低商用電源 1 〇〇 1的較低合約要求或電力消耗及藉由光電壓產生設備 1 0 0 2降低分級電力以容許投資降低或營運成本。當電力消 耗被集中至一特定時間範圍時，電力自電源單元被供應至 商用電源1 0 0 1，且在電力消耗小的時間範圍中，電力被累 積在電源單元中以吸收電力消耗的集中度及將電力消耗均 等化。 -27· (21) 1260419 再者，控制轉換器1 004監視負載裝置 以及控制負載裝置1 0 0 3。因此，電力節約 使用可被達成。如前所述，藉由所示的實 方法，以高精確度以及使用較少量特徵資 儲存機構的狀態偵測系統，以及電源單兀 分配型電力儲存裝置可被實現。 (第8實施例） 圖9爲顯示電車的一實施例的結構示 依照本發明的狀態偵測系統及電源單元。 1 101代表馬達發動器，1 102代表一直流電 達發電器1 101經由控制轉換器1 004被連接 1 0 1的多數個串列連接之電路。馬達發電 情況中被直接耦接至一輪子。在混合電車 燃引擎被進一步耦接以協助起動或驅動力 電（再發電）。在電力運轉中，電力被自電 至馬達發電器1101。在再發電當中，電力 1 101供應至電源單元1007。 另一方面，直流負載裝置1102爲一電 磁閥，音響單元等，或次級電源單元。直 1 102經由開關1 005被連接至電力儲存機構 〇 即使在所示實施例中，狀態偵測裝置 第一至第六實施例或其組合。經由通信機 1 003的電力消耗 以及電力的有效 施例，狀態偵測 料於計算的電力 ，使用該系統的 意圖，其中將用 在圖9中，代號 流負載裝置，馬 至電力儲存機構 器1 1 〇 1在電車的 的情況中，一內 (電力運轉）及發 源單元1 007供應 被自馬達發電器 子負載，諸如電 流電流負載裝置 的串列連接電路 1 007可分別採用 構，電力儲存機 -28- 1260419 (22) 構1 0 1的狀態或可容許充電及放電電流的控制量被饋至控 制轉換器1 〇 〇 4以使控制轉換器可據以控制充電及放電。特 別地，由於狀態偵測裝置1 〇〇7可執行高精確度之狀態偵測 ，電力儲存機構1 0 1可被安全及有效地使用。 藉此，可在起跑時輔助內燃引擎之扭力及可藉由將其 轉換爲電子電力而累積動能的混合電車可被實現。 利用本發明，藉由將預定算術運算所取得的修正資訊 回授而進行後續計算及計算用的儲存資訊而執行修正’可 提供其即使當用於計算的特徵資料的量少之下仍可以高精 確度偵測諸如電力儲存機構的充電狀態或健康狀態的狀態 偵測系統，電力儲存裝置以及使用該裝置的電車。 【圖式簡單說明】 本發明透過上述詳細敍述及所附的本發明的較佳實施 例的圖式而被進一步了解，然而，該等敍述並非用以限制 本發明，而僅是用作解釋及了解之用。 圖1爲依照本發明的電源單元的結構示意圖； 圖2爲顯示依照本發明的電源單元的計算程序的方塊 圖； 圖3爲顯示依照本發明的電力儲存機構的等效電路的 方塊圖； 圖4爲顯示依照本發明的電力儲存機構的S 〇 C與可容 許充電及放電電流之間的關係的簡要示意圖； 圖5爲顯示依照本發明的電力儲存機構的脈衝電流作 -29- (23) 1260419 用下之充電當中的電壓變異的簡要示意圖； 圖6爲依照本發明的電源單元的結構示意圖； 圖7爲顯示依照本發明的電力儲存機構的〇C V及S 0 C 間的關係的簡要示意圖； 圖8爲應用依照本發明的狀態偵測系統及電源單元的 分配型日光電力儲存儲存的結構示意圖； 圖9爲應用依照本發明的狀態偵測系統及電源單元的 自動車的結構示意圖；以及 圖1 0爲顯示傳統殘存容纛預測方法的結構示意圖。 [圖號說明]

1 0 1 :電力儲存機構 1 0 2 :測量機構 1 0 3 :儲存機構 1 〇 4 :算術機構 1 0 5 :通信機構 1 0 6 :第一修正機構 1 0 7 :第二修正機構 3 0 1 :電動勢 3 0 2 :內電阻 3 0 3 :阻抗 3 0 4 :電容構件 7 0 1 ··計算程序A

7 0 2 :計算程序B -30- 1260419 (24) 7 0 3 :修正量計算程序 1 〇 〇 1 :商用電源 1 0 0 2 :光電壓產生設備 1 〇 〇 3 :負載裝置 1 0 0 4 :控制轉換器 1 〇 〇 5 :開關 1 〇 〇 6 :狀態偵測裝置 1 〇 〇 7 :電源設備 1 1 〇 1 :馬達發電器 1 1 0 2 :光電壓產生設備

Claims (1)

1. (1) 1260419 拾、申請專利範圍 1 . 一種狀態偵測系統，包含 一儲存機構，用以儲存根據 該電力儲存機構的測量物件而取 得的電力儲存機構上的特徵資料 算的計算資訊，及關於該特徵資 定的設定資訊； 一算術機構用以根據該測量 該電力儲存機構的狀態的狀態資 其藉由比較計算得到的計算結果 ;以及 一第一修正機構用以根據由 資訊修正該算術機構的輸入，或 由該算術機構所取得的修正資訊 構中之資訊。 2 .如申請專利範圍第1項的狀 當在該電力儲存機構中之電 時，由該測量機構所測得之値， 一計算程序的結果之一被當作該 訊。 3 .如申請專利範圍第1項的狀 該儲存機構儲存多於或等於 ，及 該修正資訊根據由該算術機 由測量機構所測量之關於 得的測量資訊而算術地取 ，關於該資料的該算術運 料及該計算資訊所預先設 資訊及設定資訊計算指示 訊，以及計算修正資訊， 與該設定資訊而執行修正 該算術機構所取得的修正 一第二修正機構用以根據 修正儲存或設定在儲存機 態偵測系統，其中 流値小於或等於一預定値 該計算以及該算術機構的 設定資訊以導出該修正資 態偵測系統，其中 兩個互相不同的計算程序 構及互相不同的計算程序 -32- (2) 1260419 計算出之結果的差異所導出。 4 .如申請專利範圍第1項的狀態偵測系統，其中 該算術機構具有一充電狀態計算機構及一電流積分機 構，使用中的該電力儲存機構的容量根據兩個互相不同的 充電狀態及個別電流積分値而被計算。 5 .如申請專利範圍第1項的狀態偵測系統，其中 該修正資訊係根據使用中的該電力充電機構的容量與 儲存在該儲存機構中的該電力儲存機構的初始容量間之關 係而被導出。 6 .如申請專利範圍第1項的狀態偵測系統，其中 該修正資訊係根據該電力儲存機構的電流積分値的變 異量間的差異而被導出。 7 . —種狀態偵測系統，包含： 一儲存機構，用以儲存根據由測量機構所測量之關於 該電力儲存機構的測量物件而取得的測量資訊而算術地取 得的電力儲存機構上的特徵資料，關於該資料的該算術運 算的計算資訊，及關於該特徵資料及該計算資訊的預先設 定之設定資訊， 一算術機構用以根據該測量資訊及設定資訊計算指示 該電力儲存機構的狀態的狀態資訊，以及計算修正資訊， 其藉由比較計算得到的計算結果與該設定資訊而執行修正 ;以及 該儲存機構儲存兩個或兩個以上互相不同的計算程序 且該算術機構根據該互相不同的計算程序所得的不同計算 -33- (3) 1260419 結果導出該修正資訊。 8 . —種狀態偵測系統，包含： 一儲存機構，用以儲存根據由測量機構所測量之關於 該電力儲存機構的測量物件而取得的測量資訊而算術地取 得的電力儲存機構上的特徵資料，關於該資料的該算術運 算的計算資訊，及關於該特徵資料及該計算資訊的預先設 定之設定資訊， 一算術機構用以根據該測量資訊及設定資訊計算指示 該電力儲存機構的狀態的狀態資訊，以及計算修正資訊， 其藉由比較計算得到的計算結果與該設定資訊而執行修正 ;以及 該算術機構具有一該電力儲存機構的充電狀態計算機 構及電流積分機構，且根據兩個不同充電狀態及其上的個 別電流積分値而計算使用中的該電力儲存機構的容量。 9 . 一種狀態偵測系統，包含： 一儲存機構，用以儲存根據由測量機構所測量之關於 該電力儲存機構的測量物件而取得的測量資訊而算術地取 得的電力儲存機構上的特徵資料，關於該資料的該算術運 算的計算資訊，及關於該特徵資料及該計算資訊的預先設 定之設定資訊’ 一算術機構用以根據該測量資訊及設定資訊計算指示 該電力儲存機構的狀態的狀態資訊，以及計算修正資訊， 其藉由比較計算得到的計算結果與該設定資訊而執行修正 ;以及 -34- (4) 1260419 該修正資訊根據使用中的該電力儲存機構的容量與儲 存在該儲存機構中的該電力儲存機構的初始容量間的關係 而被導出。 I 0 . —種狀態偵測系統，包含： 一儲存機構，用以儲存根據由測量機構所測量之關於 該電力儲存機構的測量物件而取得的測量資訊而算術地取 得的電力儲存機構上的特徵資料，關於該資料的該算術運 算的計算資訊，及關於該特徵資料及該計算資訊的預先設 定之設定資訊， 一算術機構用以根據該測量資訊及設定資訊計算指示 該電力儲存機構的狀態的狀態資訊，以及計算修正資訊， 其藉由比較計算得到的計算結果與該設定資訊而執行修正 ;以及 該修正資訊根據該電力儲存機構的電流積分値的變異 量間的差異而被導出。 II .如申請專利範圍第1項的狀態偵測系統，其中 該所測量得之資訊爲電壓，電流，溫度，電阻及電解 質濃度中之至少一者。 1 2 ·如申請專利範圍第1項的狀態偵測系統，其中 該計算資訊爲計算係數及計算程序中之至少一者。 1 3 ·如申請專利範圍第]項的狀態偵測系統，其中 該設定資訊爲在該電力儲存機構中應處於正常狀況中 所設定的値，算術表示及計算程序中之至少一者。 1 4 .如申請專利範圍第！項的狀態偵測系統，其中 -35- (5) 1260419 該狀態資訊爲該電力儲存機構的充電狀態及殘存容量 中之至少一者。 1 5 ·如申請專利範圍第1項的狀態偵測系統，其進一步 包含通信機構 用以通信自該算術機構所取得的計算結果至其它裝置 〇 16·—種電源單元，包含： 一電力儲存機構； 一測量機構，用以測量電壓，電流，溫度，電阻及電 解質濃度中之至少一者；及 一狀態偵測系統，用以根據由該測量機構所測量得的 測量資訊導出該電力儲存機構的狀態資訊， 該狀態偵測系統包含界定於申請專利範圍第1項的狀 態偵測系統。 1 7 · —種電力儲存裝置，包含·· 一商用電源連接至一開關； 一光電壓產生裝置，經由該開關連接至該商用電源； 一負載裝置經由一開關連接至該光電壓產生裝置； 一控制轉換器控制該商用電源及該光電壓產生裝置且 經由一開關連接至該商用電源的該開關； 一控制單元指令切換該商用電源的該開關及該控制轉 換器的該開關及指令該電力； 電力儲存機構連接至該控制轉換器； 一測量機構，用以測量電壓，電流，溫度，電阻及電 -36- (6) 1260419 解質濃度中之至少一者；以及 一狀態偵測系統，用以根據由該測量機構所測量得的 測量資訊導出該狀態偵測系統的狀態資訊； 該狀態偵測系統包含如申請專利範圍第1項所界定的 狀態偵測系統。 1 8 . —種電車，包含： ，一馬達用以驅動輪子及一發電器用以藉由該輪子的轉 動而產生電力，或馬達發電器用以驅動該輪子及藉由該輪 子的轉動產生電力； 一控制轉換器連接至該馬達及該產生器或該馬達發電 器，用以轉換其電力； 一控制單元用以指示該控制轉換器的該動力； 一電力儲存機構連接至該控制轉換器； 一測量機構，用以測量電壓，電流，溫度，電阻及電 解質濃度中之至少一者；以及 一肤態偵測系統，根據由該測量機構所測量出的測量 資訊導出該電力儲存機構的狀態資訊； 該狀態偵測系統包含如申請專利範圍第1項中所界定 的狀態偵測系統，及 該控制單元由一通信機構所控制。 1 9 · 一種混合車，包含： 一內燃引擎； 一馬達連接至該引擎，用以協助輪子及發電器的驅動 力，以藉由輪子的轉動而產生電力，或一馬達發電器連接 -37- 1260419 (7) 至該引擎，用以協助驅動力及用以產生電力； 一控制轉換器連接至該馬達及該發電器或該馬達發電 器，用以轉換其電力； 一控制單元用以指令該控制轉換器的電力； 一電力儲存機構連接至該控制轉換器； 一測量機構用以測量電壓，電流，溫度，電阻及電解 質濃度中之至少一者，以及 一狀態偵測系統用以根據由該測量機構所測量得的測 量資訊導出該電力儲存機構的狀態資訊； 該狀態偵測系統包含如申請專利範圍第1項所界定的 狀態偵測系統，以及 該控制單元由一通信機構所控制。 -38-