TWI291033B - Battery capacity control method and its device, and capacity control device of a battery for vehicle power - Google Patents

Description

1291033 ⑴ 玖、發明說明 (發明說明應敘明：發明所屬之技術領域、先前技術、内容、實施方式及圖式簡單說明） [技術領域] 本發明係有關於一電池容量控制方法與裝置，用以控制 一電池的容量；及安裝在車輛當作一電力元件使用的車輛 電力的電池容量控制裝置。 [先前技術] 在將一電池當作一電源使用的例如一馬達驅動車輛或 一混合車輛中，可能的行進距離是因電池容量而定。因 此，即使電池由於重複充電遊放電惡化，所以需要決定電 Ί- . 池的精確剩餘容量。 ： 數個方法提議用以評估一電池剩餘容量之系統，且例 如，在專利中，文件1和2係揭示剩餘容量是無負載狀況期 間從一端電壓評估之方法，且測量剩餘容量的誤差可透過 充電與放電電流的總時間而修正。 專利文件1 :日本專利案號Hei 6-331714 (JP-A-6-331714)和 專利文件 2··曰本專利案號 Hei 1 1-135159 (JP-A-1 1-135 159)。 [發明内容] 在前述方法中，當完全充電電池狀況是百分之百，且完 全放電電池狀況是百分之零時，可決定有多少電池是被充 電（如同電池的相對容量）。參而，不能決定一電池受到重 複充電與放電容量的可能滅，容量，即是，一總實際容 量。例如，如果總實際容量可決定，總電池的惡化便可找 到，但是此在前述方法是不可能的。 一方法亦已知為用以決定電池受到重複充電與放電總 1291033 ⑺ 發觸說_續買 實際容量之方法，其中一電池完全放電一次，便會重新充 電到一完全充電狀況，且總實際容量是從總充電量決定。 然而，此方法會造成使用告多時間與力量來使電池完全放 電一問題，且如果電池完全放電，車輛在電池重新充電期 間是不能使用。 從前述觀點，本發明的一目的是要提供一電池容量控制 方法及其裝置，且車輛電力的電池容量控制裝置可容易決 定重複充電與放電電池總實際容量。 為了要達成前述目的，如申請專利範圍第1項之電池容 量控制方法，其特徵是利用^關係，其中一電池的相對容 量是在放電後唯獨從電池的開路電壓決定，如此可在無負 載狀況來決定對應到從該電池獲得該開路電壓的該相對 容量，且該電池的總實際容量可根據該相對容量來計算， 且該電池的總放電電流量是在無負載狀況到達前，於負載 狀況期間透過總時間而獲得。 如申請專利範圍第2項之電池容量控制方法，其特徵是 如申請專利範圍第1項之電池容量控制方法，其中該總放 電電流量是從該電池的總充電狀況所放電放電電流的一 時間總值。 而且，如申請專利範圍第3項之電池容量控制方法，其 — 、- 特徵是如申請專利範圍第1、或$項之電池容量控制方法，其 中如果在完全充電狀況的二:·電池的相對容量是以S 1表 示，對應到該無負載狀況而從該電池獲得該開路電壓的一 第二相對容量是以S 2表示，且該總放電電流量是以X表 1291033 (3) 画類 示，該總實際容量是以總實際容量計算=(S1/(S卜S2) x X)。 此外，如申請專利範圍第4項之電池容量控制方法，其 特徵是如申請專利範圍第1項之電池容量控制方法，其中 該電池充電是同時控制，以致於該相對容量是近似一中間 值。 此外，如申請專利範圍第5項之電池容量控制方法，其 特徵是如申請專利範圍第4項之電池容量控制方法，用以 控制將電流從一電動馬達供應給該電池，其中該電池是將 電力供應給該電動馬達，且亦從該電動馬達供應重新產生 的電力供充電。 此外，如申請專利範圍第ί項之電池容量控制方法，其 特徵是如申請專利範圍第4或5項之電池容量控制方法，其 中如果在無負載狀況對應到從該電池獲得該開路電壓的 一第一相對容量是以S 1表示，在無負載對應到隨後從該 電池獲得的該開路電壓的一第二相對容量是以S 2表示， 且在該第一相對容量S 1與該第二相對容量S 2獲得期間放 電總放電電流量是由X獲得，該總實際容量是以總實際容 量計算=(100/(S1-S2) X X)。 此外，如申請專利範圍第7項之電池容量控制方法，其 特徵是如申請專利範圍第1至6項中任一項之電池容量控 制方法，其中該當該無負載況持續於一預定時間時，該 開路電壓是一值。 二 此外，如申請專利範圍第8項之電池容量控制方法，其 特徵是如申請專利範圍第1至7項中任一項之電池容量控 1291033 (4) 丨^··買 制方法，其中該總實際容量是與一預定臨界值相比較，且 如果該總實際容量是不大於該預定臨界值，資訊便會輸 出，該電池量會降低。 此外，如申請專利範圍第9項之電池容量控制方法，其 特徵是如申請專利範圍第1至8項中任一項之電池容量控 制方法，其中該電池是一輔助電池。 此外，如申請專利範圍第1 0項之電池容量控制方法，其 特徵是如申請專利範圍第9項之電池容量控制方法，其中 該輔助電池是一链離子電池。 此夕卜，如申請專利範園第1Ϊ項之電池容量控制裝置，其 特徵是該裝置包括：無負載偵測裝置，用以偵測一電池的 無負載狀況；電壓偵測裝置，用·以在該無負載狀況裝置所 偵測的一無負載狀況來偵測該電池的電壓；相對容量偵測 裝置，用以從該電壓來預先偵測對應到電壓的該電壓相對 容量；總放電電流量計算裝置，用以在該無負載狀況到達 前，於一負載狀況狀況期間來計算由該電池的放電電流組 時間所獲得的總放電電流量；及總實際容量計算裝置，用 以根據該相對容量與該總放電電流量來計算該電池的總 實際容量。 此外，如申請專利範圍第J2 ^之電池容量控制裝置，其 特徵是如申請專利範圍第1；P嗅之電池容量控制裝置，其中 該裝置包含：完全充電偵測裝:置，用以偵測該電池的完全 充電狀況；及該整個電流放電電流量計算裝置，用以從它 的完全充電狀況來計算該完全充電偵測裝置所偵測的該 -8- 買. 1291033 總電池放電電流量。 此外，如申請專利範圍第1 3項之電池容量控制裝置，其 特徵是如申請專利範圍第1 1或1 2項之電池容量控制裝 置，其中如杲在完全充電狀況的電池的一第一相對容量是 以S 1表示，透過該相對容量偵測裝置所偵測的一第二相 對容量是以S 2表示，且該總放電電流量是以X表示，該總 實際容量是以總實際容量=(S1/(S1-S2) X X)來計算。 此外，如申請專利範圍第14項之電池容量控制裝置，其 特徵是如申請專利範圍第1 1項之電池容量控制裝置，其中 該充電控制裝置的提供是用吳控制電池充電，以致於該相 對容量是近似一中間值。 此外，如申請專利範圍第1 5項之電池容量控制裝置，其 特徵是如申請專利範圍第1 4項之電池容量控制裝置，其中 該電池是將電力提供給該電動馬達，且亦從該電動馬達來 供應再生電力來充電，且該充電控制裝置是控制電流從該 電動馬達供應給該電池。 此外，如申請專利範圍第1 6項之電池容量控制裝置，其 特徵是如申請專利範圍第1 4或1 5項之電池容量控制裝 置，其中如果由該相對容量偵測裝置所偵測的一第一相對 容量是以S 1表示，隨後透過-該相對容量偵測裝置所偵測 — 、 的一第二相對容量是以S 2表ί杀，且在該第一相對容量S 1 與該第二相對容量S 2獲得期-蘭所放電總放電電流量是以 X表示，該總實際容量計算裝置是以總實際容量 = (100/(S1-S2) X X)來計算該總實際容量。 1291033 此 特徵 控制 電壓 此 特徵 控制 壓與 據在 相對 此 特徵 控制 總實 如果 池是 此 制裝 項中 當車 負載 如 的決 一總 發磷說瞵續買 (6) 外，如申請專利範圍第1 7項之電池容量控制裝置，其 是如申請專利範圍第1 1至1 6項中任一項之電池容量 裝置，其中該當無負載狀況於一預定時間持續時，該 偵測裝置可偵測一電壓。. 外，如申請專利範圍第1 8項之電池容量控制裝置，其 是如申請專利範圍第1 1至1 7項中任一項之電池容量 裝置，其中該裝置包含：一表儲存裝置，用以將該電 該相對容量儲存成一表，且該相對容量偵測裝置是根 該表儲存裝置所儲存的該表來獲得對應該電壓的該 容量。 外，如申請專利範圍第1 9項之電池容量控制裝置，其 是如申請專利範圍第1 1至1 8項中任一項之電池容量 裝置，其中該裝置包含電池惡化偵測裝置，用以將該 際容量與一預定臨界值相比較，及用以輸出資訊，且 該總實際容量是不大於該預定臨界值，輸出資訊該電 ，電池會惡化。 外，如申請專利範圍第2 0項之車輛電力的電池容量控 置，其特徵是該裝置包含如如申請專利範圍第1 1至1 9 任一項之電池容量控制裝置，且該無負載偵測裝置可 輛停止一預定時間會持'續停止偵測該電池是否在無 狀況。 产.. 上述申請專利範圍第1與、1項之本發明，一相對容量 定是對應到無負載狀況從電池獲得的一開路電壓，且 實際容量可根據該相對容量計算，且該電池的總放電

-10- 買 1291033 ⑺ 電流量是在負載狀況到達.前於一負載狀況期間透過總時 間獲得。 - 在此，一電池的相對容量是在放電後只從一電池的開路 電壓決定的關係可建立；因此，在如申請專利範圍第1與 1 1項的本發明中，該相對容量是透過使用此關係而從開路 電壓獲得，且總實際容量是根據該相對容量來計算。 如申請專利範圍第2與1 2項的本發明，總放電電流量是 來自電池完全充電狀況的放電電流的一組時間值，即是， 總實際容量的計算只需要電池完全充電。 此外，在如申請專利範圍第4與14項的本發明中，當電 池充電受控制，以致於電池的相對容量是近似一中間值， 一總實際容量可根據該相對容量值來計算。而且，如申請 專利範圍第5與1 5項的本發明，電力是供應給電動馬達， 且供應來自電動馬達再生電力的電池相對容量可受控 制，以致於它近似一中間值。 此外，如申請專利範圍第8與1 9項的本發明，電池電壓 偵測裝置3 1可偵測電池5 1的電壓；電池電流偵測裝置3 2 可偵測電池5 1的充電與放電電流；且電池溫度偵測裝置3 3 可藉由溫度感測器2 2來偵測電池5 1的溫度。電池狀況偵測 裝置3 0可補償這些電壓，及使用透過電池溫度偵測裝置3 3 所獲得的電池5 1溫度來放電^、溫度有關的電流值。而且， 電池狀況偵測裝置3 0是將一 -¾壓值輸出給相對容量計算 裝置i 3，及將一放電電流值輸出給該放電電流計算裝置 17 ° -11 - 發葡說賴讀買 1291033 ⑻ 放電停止判斷裝置1 1可判斷電池5 1的放電。明確而言， 放電停止判斷裝置1 1可判斷來自車輛停止狀況的電池5丨 的放電停止。放電停止判斷裝置1 1是將判斷結果輸出給相 對容量計算裝置1 3。 相對容量計算裝置1 3是根據電池狀況偵測裝置3 0所獲 得電池5 1的電壓值來計算電池5 1的相對容量S Ο C。電池5 1 的相對容量SOC(%)是在無負載狀況期間根據電池5 1的端 電壓（開路電壓）來計算。 在此，顯示一鋰離子電池特性。圖2係顯示在開路電壓 -Sir 與相對容量S Ο C之間的關係^且水平軸係表示相對容量 S Ο C，垂直軸係表示開路電壓（Ο C V)。而且，如圖3所示， 在初始狀況結果與充電及放電10 0個週期後結果之間的比 較、及在充電與放電的2 0 0個週期後的結果係顯示在電池 惡化的資訊間關係是根據總實際容量而輸出。 此外，如申請專利範圍第2 0項的本發明，一車輛的停止 時間的測量可偵測電池的無負載狀況，且當車輛於一特定 時間持續停止時，可決定是在一無負載狀況。 [實施方式] 現在，本發明的具體實施例將參考圖示來詳細描述。一 第一具體實施例是本發明運用在電池容量控制裝置，用以 控制用於一馬達驅動車輛或混合車輛電源的電池容量。 如圖1所示，一車輛50可搞^帶由當作輔助電池的一鋰離 子電池所組成的電池5 1與一充電器5 2與電池5 1，且該充電 器5 2是連接到一電池容量控制裝置。 -12 - 發嘆戴瞵續賨 1291033 (9) 電池容量控制裝置包含一控制器1 0、指示器2 1與一溫度 感測器22。 控制器1 0可配置，以致於它可控制電池容量控制裝置部 份。明確而言，如圖1所示，控制器1 0包含電池狀沉偵測 裝置3 0、放電停止判斷裝置1 1、儲存裝置1 2、相對容量計 算裝置1 3、總實際容量計算裝置1 4、電池惡化程度判斷裝 置1 5、完全充電偵測裝置1 6、放電電流計算裝置1 7與總放 電電流量儲存裝置1 8。

電池狀況偵測裝置3 0具有用以偵測電池5 1狀況的結 構，且明確而言，包含電池電"·壓偵測裝置3 1、電池電流偵 測裝置3 2與電池溫度偵測裝置3 ·3相對容量S Ο C，且開路電 壓可維持，而不管充電與放電。在本發明中，相對容量 S 0 C利用鋰離子電池特性而從開路電壓決定，即是，在開 路電壓與相對容量S Ο C之間的關係是固定，而不管充電與 放電週期數量。

相對容量計算裝置1 3是根據此特性而從一開路電壓來 決定一相對容量SOC。例如，圖4(A)係顯示它衍生出的程 序，且對應開路電壓（1)的相對容量（2)是如上述從在開路 電壓與相對容量之間的關係獲得。 明確而言，相對容量是從下述的開路電壓與相對容量之 —-- V.' 間的關係獲得。 〉 例如，在圖2顯示的特性圖^是以非連續資料的製表提 供。該表是以一映射資料儲存在儲存裝置12。在表中不包 含的值可透過下式（1)的插入來決定： -13 - 發磷蓠s月續頁 1291033 (10) 發現的相對容量 SOC = (SOCn+1-SOCn) x (v-vn)/(vn + 1-vn) +socn .....(1) 其中n是任何指定的正值。例如，假設不包含在表的2 8的 開路電壓可獲得，而對於在開路電壓獲得之前與之後在具 有值的表資料而言，在SOCn = 40，Vn=27.95，及在SOCn+1 = 60 ，Vn+1 = 2 8.22可預定。在此狀況·，相對容量SOC可如下從 式子（1)計算。 發現到相對容量 SOO (60-50) X (28-27.95)/(28.22-27.95)+50 根據此式子，如果開路電壓V = 28，發現到的相對容量 S0C 量是 56.5。 完全充電偵測裝置1 6可偵測電池5 1是否在充電器5 2的 完全充電狀況。完全充電偵測裝置1 6可將偵測結果輸出給 放電電流計算裝置1 7。 放電電流計算裝置1 7是根據來自完全充電偵測裝置1 6 與電池電流偵測裝置3 2的一偵測信號而獲得總放電電流 量X。明確而言，在透過完全充電偵測裝置1 6的完全充電 偵測之後，放電電流計算裝置1 7是總計由電池電流偵測裝 置3 2所偵測的放電電流，以決定總放電電流量X。放電電 流計算裝置1 7是將總放電電流量輸出給整合放電電流量 儲存裝置1 8，且總放電電流量儲存裝置1 8是儲存總放電電 —— 、· 流量X。 二、 總實際容量計算裝置1 4是遂過相對容量計算裝置1 3而 計算來自相對容量S0C的一總實際容量（總容量），且總放 電電流量X是透過總放電電流量儲存裝置1 8來儲存。明確 1291033 ⑼ 而言，總實際容量Tsoc是從下式（2)決定： 總實際容量 Tsoc = (100/(100-SOC)) X X ......(2) 總實際容量計算裝置14是將獲得的總實際容量Tsoc輸 出給電池惡化程度判斷裝置15。在此，” 100”（％)是在完全 充電狀況的電池的一第一相對容量S 1，且相對容量是在 無負載狀況對應到從電池5 1獲得開路電壓的一第二相對 容量S2。 電池惡化程度判斷裝置1 5是將電池5 1的一額定容量與 總實際容量Tsoc相比較，且判斷電池5 1是否惡化。明確而 言，如果總實際容量Tsoc是不~再大於一額定容量，電池惡 化程度判斷裝置1 5便可判斷電池5 1惡化。如圖4 (B)所示的 範例，當電池5 1惡化時，總實際容量會變成小於所有獲得 相對容量S 0 C的額定容量，且電池5 1可被判斷是從前述關 係惡化。 當總實際容量Tsoc大於額定容量時，電池5 1惡化的判斷 是不受限制，且例如，如果總實際容量Tsoc不大於一特定 值，電池5 1便可判斷惡化。在此，特定值是例如額定容量 6勺數十百分比（例如80%)的值、或初始容量的數十百分比 值。 控制器1 0是根據電池惡化_程度判斷裝置1 5的判斷結果 —· · 、· 來控制指示器，該指示器f現以外部指示電池5 1是否惡 化。 ._ 在車輛50、電池51與充電器52之間可適當配置開關41、 4 2，所以他們可隨著電池5 1的充電與放電而正確啟動/關 -15- 1291033 (12)

閉。 在前述配置中，放電停止判斷裝置1 1是構成無負載偵測 裝置，用以偵測電池的無負載狀況；電池電壓偵測裝置3 1 是構成電壓偵測裝置，用以在無負載偵狀況透過無負載偵 測裝置來測偵電池電壓；相對容量計算裝置1 3是構成相對 容量偵測裝置，用以從電壓來偵測對應電壓的電壓相對容 量；放電電流計算裝置1 7是構成總放電電流量計算裝置， 用以在一無負載狀況到達之前，於負載狀況期間來計算透 過電池放電電流的組時間所獲得的總放電電流量；而且總 -a»· 實際容量計算裝置是構成總、實際容量計算裝置，用以根據 相對容量與總放電電流量來計算電池的總實際容量。而 且，完全充電偵測裝置1 6是構成完全充電偵測裝置，用以 偵測電池的完全充電狀況，儲存裝置1 2是構成表儲存裝 置，用以將電壓與相對容量儲存成表格；及電池惡化程度 判斷裝置1 5是構成電池惡化偵測裝置，用以將總實際容量 與一特定臨界值相比較，及用以輸出資訊，如果總實際容 量不大於特定臨界值，電池便會惡化。 圖5係顯示透過控制器5 1的元件執行的處理流程圖。 首先，在步驟S 1，透過電池電流偵測裝置3 2偵測的放電 電流是透過放電電流計算裝·置1 7來加總，且此加總或持 續，直到放電停止在下一S 2被偵測到為止。例如， 此放電停止的偵測是透過放i停止判斷裝置1 1來參考車 輛的停止狀況偵測而執行。總放電電流量X最總計，直到 放電停止的偵測由總放電電流量儲存裝置1 8儲存為止。 1291033 ⑼ 發殡說，續買 如果放電停止在步騾S 2偵測到，完全充電偵測裝置1 6 變會判斷電池在先前充電中是否完全充電。如果電池判斷 在先前充電中完全充電，程序便會執行步騾S4，而且如 果未完全充電，在圖5顯示的處理便完成。 在步騾S4，放電停止判斷裝置1 1會計數放電的停止時 間，即是，車輛停止的過去時間（持續時間）t，且在下一 步騾S 5，可判斷過去時間t是否小於一特定值。如果車輛 停止的過去時間t在步騾S 5變成小於特定值，程序便會執 行步騾S 6。 -Sr 在步騾S 6，電池電壓偵測裝i 3 1可測量一開路電壓V， 且在下一步騾S 7，相對容量計算裝置1 3可透過使用前表 與式子（1)而從測量的開路電壓V來計算一相對容量SO C。 在步驟S 8，總實際容量計算裝置1 4可根據相對容量S Ο C 與透過整個放電電流儲存裝置1 8儲存的總放電電流量X 而利用式子（2)來計算一總實際容量Tsoc。 然後，在步騾S9，可判斷總實際容量Tsoc是否大於一特 定值（額定容量），而且如果總實際容量Tsoc不大於特定值 (額定容量），在圖5顯示的處理便完成。如果未大於，程 序便執行步騾S 1 0，其中指示器2 1係表示電池惡化，且在 圖5顯示的處理會完成。 - 如上述，電池5 1惡化的判"if、可能是如果總實際容量Tsoc 不大於一特定值，電池5 1會凌化。 電池容量控制裝置的操作如下述。 電池容量控制裝置是總計電池5 1的放電電流，直到放電 -17- 1291033 卜'.—':了一 (14) 發，說_續買 停止被偵測為止，以獲得總放電電流量X(步騾S 1 )。電池 容量控制裝置可偵測放電是否停止（步驟S2)，而且如果先 前充電是完全充電（步騾S 3 )，一開路電壓V的測量便可在 放電停止持續一特定時間之後（步騾S 4與步騾S 5 )執行（步 騾S 6)。如果在一特定過去時間前重新偵測放電，處理便 完成。 電池容量控制裝置可根據測量的開路電壓V(步騾S 7)來 決定一相對容量SOC，而且一總實際容量Tsoc是根據相對 容量S OC與先前獲得的總放電電流量X(步騾S 8)。如果總 實際容量Tsoc是小於額定容量％指示器2 1便表示電池5 1是 惡化（步騾S9與步驟S 10)。 現在，此具體實施例的影響將描述。 如上述，電池容量控制裝置可決定重複充電與放電的電 池5 1的總實際容量，而且可根據獲得的總實際容量來偵測 電池5 1是否惡化。 而且，假設電池5 1是在如上述的完全充電，電池容量控 制裝置可根據在完全充電後的總電流量來決定一總實際 容量。因此，電池容量控制裝置可實施總實際容量的決 定，而不需要電池51完全放電。 關於在開路電壓與相對容量間的關係（S Ο C )，相對容量 — 、-· 是在放電後只透過開路電壓、.定，如圖3所示，而且此關 係不會因如圖 4所示的重複-免電與放電而改變。在本發 明中，一相對容量是利用先前特性而從開路電壓決定，所 以總容量可容易決定，且具高精確性。 -18- 1291033 (15)

此外，圖6係顯示在電停停止後過去時間的開路電壓V 變化，其水平軸係表示在放電停止後的過去時間，且垂直 軸是表示於無負載狀況期間，在放電後的開路電壓V。如 此關係所示，開路電壓V是設定成固定值或短時間内穩 定，且相對容量S Ο C的開路電壓V可利用此一關係來決定 (步騾S4-S6)，所以總實際容量可使用高精確性來決定。 此外，電池容量控制裝置可在根據以此方式決定的總實 際容量所獲得的電池惡化上輸出資訊。因此，一驅動器可 使用根據有用資訊的正確總實際容量來提供電池惡化的 資訊。 既然隨時間的電池惡化現象可於一長時間看出，所以根 據上述圖5程序的電池控制可在一相當長時段週期來執 行。或者，在一相當短時段週期來執行，且只有當電池惡 化變得比以前快速，此資訊會會輸出。 現在，本發明的一第二具體實施例將描述。 第二具體實施例的特徵是一電池容量控制裝置可提供 用於一驅動車輛或一混合車輛電源的電池最佳容量控 制，且具有決定電池總實際容量的結構。 如在第一具體實施例，在第二具體實施例中，一車輛5 0 可攜帶如如圖7所示當作輔助電池的一鋰離子電池構成的 一電池51。電池51與充電是連接一電池容量控制裝 置。在此，電池5 1是被配置.，一:以致於它可將電力供應給車 輛50，而充當電動馬達，且供應來自車輛50的再生電力供 充電。 -19- 發磷辉_續頁 1291033 (16) 如第一具體實施例，在此第二具體實施例的電池容量控 制裝置包含一控制器1 0、一指示器2 1與一溫度感測器2 2。 如圖 7所示，除了在圖1顯示的第一具體實施例的元件之 外，控制器1 0包含相對容量儲存裝置6 1、容量判斷裝置 62、與充電開始/停止命令裝置63。 相對容量儲存裝置61可儲存透過相對容量計算裝置13 所計算的相對容量。 容量判斷裝置62可根據在相對容量計算裝置13中儲存 的一相對容量來判斷容量。例如，容量判斷是使用當作相 對容量的5 0 %或6 0 %的一臨界％[來執行。容量判斷裝置6 2 是將容量判斷結果輸出給充電開始/停止命令裝置63。 充電開始/停止命令裝置63可根據容量判斷裝置62的容 量判斷結果而將一充電開始或一充電停止命令輸出給車 輛50。充電開始/停止命令裝置63是構成充電控制裝置， 用以控制電池的充電，以致於相對容量是近似一中間值。 在第二具體實施例中，而不是第一具體實施例的放電電 流計算裝置1 7，充電/放電電流計算裝置64可提供，以允 許充電電流的時間總計。 如上述配置的控制器1 0處理程序是在圖8和圖9顯示。 首先，控制器1 0的處理程序是在圖8描述。在圖8 顯示 _ __丨 的處理用以將電池容量控制固定值。 首先，車輛停止是在步驟s 2 1判斷。例如，車輛停止的 偵測是透過參考一放電停止狀丨兄的偵測而由放電停止判 斷裝置1 1執行。 -20-

1291033 (17) 如果車輛停止是在步騾S 2 1偵測到，車輛停止的一過去 時間（持續時間）t便會在下一步騾S22計數，且進一步在下 一步驟S 2 3上判斷，計數的過去時間t是不小於一特定值。 如果車輛停止的過去時間t在步騾S23是不小於特定值，程 序便會執行步騾S24。 在步騾S 2 4，電池電壓偵測裝置3 1可測量一開路電壓 VI，且在下一步騾S25，相對容量計算裝置13是透過使用 前表與式子（1)而從測量的開路電壓V i來計算一相對容量 SOCi。計數的相對容量SOCi是儲存在相對容量儲存裝置 ^ . 七.·- ' - 6 1 0 _ 在下一步騾S 2 6，可判斷車輛是否開始跑。例如，車輛 開始跑的偵測是透過放電停止判斷裝置1 1來參考放電停 止狀況的偵測而執行。即是，如果放電開始，車輛開始跑 便可被偵測。如果車輛開始跑是在步驟S 2 6偵測，透過容 量判斷裝置62來判斷相對容量S0G是否儲存在相對容量 儲存裝置6 1是不小於60%，或不大於50%。 即是，在步驟S27，透過容量判斷裝置62來判斷在相對 容量儲存裝置61中儲存的相對容量50(：1是不小於60%。在 此，如果相對容量SOCiS不小於60%，程序便會執行步驟 S 2 8，而且如果相對容量S 0 C是小於6 0 %，程序便會執行 — 、 步驟S2 9。 在步驟S28，充電開始/停止夺·令裝置63可將一充電停止 命令送出給車輛50。 在步騾S 2 9，可透過容量判斷裝置6 2來判斷在相對容量 1291033(18) 儲存裝置6 1中儲存的相對S O C是否不大於5 0 %。在此，如 果相對容量SOC是不大於50%，程序便會執行步騾S3 0， 且充電開始/停止命令裝置63可將一充電命令送給車輛 50 ° 如前述，由於在步騾S27-S30的處理結果，如果相對容 量50(：1是不小於60%，一充電停止命令便會送給車輛50， 且如果相對容量SOCi不大於50%，一充電命令（充電開始 命令）便會送給車輛5 0。在將此充電停止或充電開始命令 送給車輛50之後，控制器10便會完成圖8顯示的處理。 現在，控制器1 0的處理程序^將參考圖9描述。圖9顯示的 處理可決定一電池的總實際容量。控制器1 0可根據在在圖 8顯示處理中獲得的相對容量SOCi來決定總實際容量。即 是，類似於圖8顯示步驟S21-S25的處理，在圖9所示步驟 S3 1-S45處理可提供一相對容量（以下簡稱一第一相對容 量）。該第一相對容量S0Q是儲存在相對容量儲存裝置61。 在圖9顯示的步驟S 4 6，可判斷車輛開始跑是如圖8的步 驟S 2 6的處理開始。如果車輛開·始跑是在步騾S 4 6偵測， 程序便會執行步騾S 4 7。 在步驟S47，總充電/放電電流量X的計數可開始。明確 而言，充電/放電電流計算裝置64是將透過電池電流偵測 — 、- 裝置3 2所偵測的充電/放電菅^流總計。明確而了’在弟一 相對容量SOC^i測的時序Ti之後所充電或放電的充電/放 電電流可加總計算。充電/放電電流是被加總，在放電期 間是將電流當作一正值使用；及在充電期間，將電流當作 -22- 1291033 (19) 負值使用。即是，不像第一具體實施例，在此第二具體 、施例，電池51是透過來自車輛5〇的再生電力的充電，所 、、’、心敌電電流量可貝貝使用考慮的充電電流來獲得。 在步驟S48’透過充電/放電電流計算裝置64獲得的總充 電/故電電流量X是儲存在總故電電流數量儲存裝置18。例 在母個取樣時間獲得的總充雪/妨兩 凡私/欲兒電流量X是透過標 題儲存。 在下一步驟S 4 9 ,車輛停止可刺g 。 」半】斷 例如，車輛停止的 ί、測是透過參考放電停止狀 /兄的偵測而由放電停止判斷 衣置1 1執行。 、、 如果車輛停止是在步驟S4’ aW偵測，車輛停止的一過去時 間（持續）t便會在下一步騾s υ计异，且進一步在下一步騾 s 5 1上判斷計數的過去時 丁门t疋否不小於一特定值。步騾 S 5 1，如果車輛停止的過去 時間t父成不小於特定值，程序 便會執行步騾S52。 在步驟S52，電池電壓偵： 公1貝列裳.置3 1可措施開路電壓v2， 且在下一步驟S53，相對空0 ,, 里計算裝置13可透過使用前表 與式子（1 )而計算來自測量 為路电壓vs的一第二相對容量 soc2，第二相對容量80(：2的 冲异疋在時序丁 。計算的第二 相對容量SOC2是儲存在相斟& T异]步 相對〜容量儲存裝置61。 然後，在下一步驟S54， ^ ^ ^ ^ ^ 赞實際容量計算裝置Μ是根據 在相對谷f儲存裝置61申版二 .^ ^ S〇r , 儲存的第一相對容量SOQ與第 —相對望^ S 〇 C 2、與在細44 始念斤/姑+ + 、 "電電流量儲存裝置1 8中儲存的 總无電/放電電流量X而 . 竣過下式（3)計算一總實際容量 ' 23 , 1291033 (20) T soc

如上述，在步騾S 4 7，總充電/放電電流量X的記數可開 始，且在步騾S 4 8，透過充電/放電電流計算裝置6 4獲得的 總充電/放電電流里X是連績儲存到總放電電流數f儲存 裝置1 8。總放電電流量X的計數與儲存可執行，直到在步 騾S 5 3或S 5 4處理之前的時間為止。即是，在步驟S 5 4，於 計算中所使用的總充電/放電電流量X透過獲得第二相對 容量SOC2的時序T2所計算的充電/放電電流值。 總實際容量 Tsoc = (100/(SOCi-SOC2)) X X .....(3) 然後，在步驟S55，可判斷1實際容量Tsoc是否不於一 特定值（額定容量），而且如果它是不大於特定值（額定容 量），在圖9顯示的處理便完成。如果不大於於，程序便會 執行步驟S 5 6，且惡化的指示可在完成圖9顯示的處理後 來執行。 如前述，關於電池5 1惡化的判斷，如果總實際容量Tsoc 變成不大於特定值，便可判斷電池5 1是否惡化。

電池容量控制裝置的操作如下述。 在車輛停止被偵測之後，電池容量控制裝置可測量一開 路電壓Vi(步驟S24)，且在停止後，一特定時間會過去（步 驟S21、S22和S23)，且根據J則、量的開路電壓V丨（步驟S 2 5 ) 來進一步決定相對容量SOC^v 亦，如果車輛5 0開始赛跑（步驟S 2 5 )，電池容量控制裝 置可根據相對容量SOC(步騾S2 7-S30)而將一充電停止或 充電開始命令輸出給車輛5 0。明確而言，如果相對容量 -24 - 1291033

50(：1是不小於60%(步驟S27和S28)，一充電停止命令便會 送給車輛50，且如果相對容量S0Cl是不於50%(步驟S29和 S 3 0 )，充電開始命令便送給車輛5 〇。此可限制車輛5 〇充 電，且電池容量會如在相對容量SOCi所見而控制在50%_ 60%的範圍。 如前述，電池容量控制裝置可將電池容量控制在固定 值。另一方面，電池容量控制裝置可執行決定電池5丨總實 際容量的處理。 即是，電池容量控制裝置可獲得第一相對容量S0Ci(步€1 驟S4卜S45)，如果車輛開始跑<被偵測（步驟S46)，便開始計 數總充電/放電電流量X (步驟S47),而且連續（步騾S48) 儲存總充電/放電電流量X。. 然後’在車輛停止被偵測之後，電池容量控制裝置可測 量一開路電壓V2 (步騾S52)，而且在停止之後，一特定時 間便過去（步驟S49_S51)，且根據測量的開路電壓(步驟 S53)來進-步決定一第二相對容量s〇C2。 電池容量控制裝置是根據第二相對容量s〇(：2來決定總鲁 實際容量Tsoc(步驟S54)。先前決定的第一相對s〇c與總充 電/放電電流量X(在第二相對容量s〇(：2的測量時序丁2上獲 得的〜充電/放電電流量X)一是、儲存在總充電/放電電流量 儲存裝置1 8。如果總實際g量··Ts〇c是想於一正常容量，指 不器2 1便表示電池5 i惡化（步-榦S 5 5和s 5 6)。 現在，第二具體實施例的？影響將描述。 如則逑，車輛5 〇的充電可被控制，所以電池容量是維持 -25- 1291033 (22) 在相對容量SOC^々50%-60%的範圍内。 在一混合車輛，為了要電池允許接收來1 達）的再生電力；而且，如果需要，電力從 輛（電動馬達），電池容量最好是受控制，以 在完全充電（100%)狀況與非充電（0%)狀況 值（50%-60%)。 因此，根據本發明，如果電池容量是控 SOCj々 5 0%-60%的範圍内，電池容量便可受 電池5 1允許接收來自車輛（電動馬達）的再 外，如果需要，電力可從電池5=1供應给車輛丨 此外，雖然電池容量是如前述受控制，但 的決定亦在此具體實施例生效。 此外，在計算總實際容量方面.，計算可不 而進行。如上述，雖然如果必需，電池容量 電力從電池供應給車輛（電動馬達）的狀況， 可滿足此要求，且同時可實施總實際容量纪 此外，雖然在前述第一具體實施例中，總 算是在完全充電的前提上執行，但是不能滿 狀況，以致於電池允許接收再生電力。然而 實施例中，總實際容量可在沒有完全充電的 如式子（3)所示，可滿足電鸿許接收再生 且同時允許決定總實際容量:〃 此外，第二具體實施例亦具有與第一具 果。即是，關於在開路電壓與相對容量之間

自車輛（電動馬 _ 電池供應給車 ^ 致於它是近似 之間的一中間 制在相對容量 控制，以致於

生電力50 ;此 :電動馬達）5 0。 是總實際容量 需要完全充電 最好是維持在 此具體實施例 t計算。 實際容量的計® 足前述要求的 ，在第二具體 !前提下決定， 電力的要求， 體實施例的效 的一關係，相 -26- 1291033 (23)

對容量是在放電後的只由開路電壓決定，如圖3所示，而 且此關係不會因充電與放電童複而改變，如圖4所示。在 本發明中，一相對容量是利用前述特性而從一開路電壓決 定，所以總容量可容易決定，且具高精確度。 此外，如圖6的關係所示，既'然開路電壓是設定成一固 定值或短時間穩定，所以如果發現相對容量S Ο C的開路電 壓可利用此一關係來決定，總實際容量可高精確度決定。 而且，電池容量控制裝置可輸出根據以此方式決定的總 實際容量獲得的電池惡化資訊。因此，一驅動可根據有用 資訊的一正確的總實際容量來>提供電池惡化的資訊。 雖然本發明是描述具體實施例，但是可了解到本發明並 未侷限於前述具體實施例。 前述具體實施例是當作輔助電池的一鋰離子電池容量 控制範例，但是本發明可運用在其他電池容量控制。即 是，如果只有電池是一相對容量只透過電壓決定，一電池 容量便可透過用以具體實施本發明的一容量控制裝置來 控制。 而且，前述具體實施例是例如車輛電力的電池容量控制 範例，但是本發明可運用在除了車輛電力電池之外的其他 電池的容量控制。 ·. 而且，在前述具體實施例^用以控制電池51容量的裝 置能以軟體程式提供。 \ [本發明效應] 根據上述本發明，一電池的相對容量是在電池放電後只 -27- 發嘆說_續頁 1291033 (24) 透過一開路電壓決定的關係可利用，如此可從開路電壓獲 得相對容量，且一總實際容量可根據相對容量來計算，所 以總實際容量可容易計算，且具高精確度。 特別是如申請專利範圍第2與1 2項的本發明，總實際容 量的計算只需要完全充電的電池，所以總實際容量可不需 要完全放電的時間與動作來計算。 此外，如申請專利範圍第4與1 4項的本發明，雖然電池 充電是受控制，以致於電池的相對容量是近似一中間值， 所以一總實際容量可根據此相對容量值來計算。此允許電 力從電池供應，及透過再生電:力將電池充電，以及根據該 相對容量來計算總實際容量。 此外，如申請專利範圍8與1 9項的本發明，電池惡化的 資訊是根據一總實際容量而輸出，所以一使用者可提供電 池狀況的有用資訊。 而且，如申請專利範圍第2 0項的本發明，一電池的無負 載狀況可透過參考車輛的停止來偵測。 [圖式之簡單說明] 圖1係根據本發明的一第一具體實施例而顯示一電池容 量控制裝置的方塊圖； 圖2係顯示在相對容量與開路電壓之間關係的.一特性圖； 圖3係顯示在相對容量與，路電壓之間關係的每次充電 與放電特性變化的特性圖；.〃 圖4是使用從開路電壓計算一總實際容量程序的特性 圖；（A)係顯示在相對容量與開路電壓之間關係的特性 -28- 1291033 — (25) 發觸說_續頁： 圖；及（B )是顯示在相對容量與總實際容量之間關係的特 性圖； 圖5是顯tf電池客f控制裝置的處理程序流程圖， 圖6是顯示從放電停止後過去的開路電壓變化特性圖。 圖7係根據本發明的一第二具體實施例而顯示一電池容 量控制裝置的方塊圖； 圖8係顯示第二具體實施例的電池容量控制裝置的處理 程序流程圖，或用以將一電池控制在一固定值的處理程 序；及 ， 圖9係顯示第二具體實施例-的電池容量控制裝置的處理 程序、或用於決定一電池的總實際容量的處理程序流程 圖。 [圖式代表符號說明] 10 控 制 器 11 放 電 停 止 判 斷 裝 置 12 儲 存 裝 置 13 相 對 容 量 計 算 裝 置 14 總 實 際 容 量 計 算 裝 置 15 電 池 惡 -化 程 度 判 斷 裝 置 16 完 全 % 偵 測 裝 置 17 放 電 電 流 計 算 裝 置 18 總 放 電 電 流 量 儲 存 裝 置 2 1 指 示 器 -29- (26) (26)

溫度感測器 電池狀況偵測裝置 電池電壓偵測裝置 電池電流偵測裝置 電池溫度偵測裝置 車輛 電池 充電器 相對容量計算裝置 »· 容量判if裝置 充電開始/停止命令裝置 充電/放電電流計算裝置

•30-

Claims (1)

1291 g^1124692號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(96年9月） 拾、申请專利範 種私池4量控制方法，其特徵為利用一電池的相對 合里疋在放電後只從電池的開路電壓決定的一關 係，如此可決定對應從無負載狀況的該電池獲得的該 開路電壓的該相對容量，且根據該相對容*、及在無 載狀；兄到達前的备恭业Ά t -丨寺間積分而獲得的 該電池的總實際容 1 . 1氏錄I 負載狀ί兄到括· & t 、、 J達則的負載狀況期間時間積 該電池的積她# ^ ^ 徊總放電電流量，計算出 量 ° 2. :申請專利範圍第1项之電池容量控制方法，其中 元、’"放％電流量是從該電池完全充電狀況所放電 放電電流的-時間積分值。 如申請專利範圍第1項之電池容量控制方法，其中 果在完全亦#心 凡弘狀況的電池的— 相對容量是以 表示，對浐" 矛 ^ Μ從在該無負載狀況的該電池獲得該開路 壓的一第二：i：a A , 一相對谷量是以S2表示，且該積總放電電 量是以X类- ' 衣不，該總實際容I是以：總實際容 =⑻/⑻-S2)xx)計算。 其 申’專利範圍第2項之電池容量控制方法， 在①王充電狀況的電池的—第/相對容量是 胃、、f尤從在該無負載狀況的該電池獲得該開 壓的一罘二相對容量是以S2表示，且該積總放電 量是以y # _ 表不’該總實際容量是以：總實際 = (sw⑻_S2)xX)計算。 如申請專利範固第Μ之電池容量控制方法，其 81355-960929.doc 1291033 —年？㈣日修正/技/«: 電池充電是同時受控制，以使該相對容量近似一中間 值。 6. 如申請專利範圍第5項之電池容量控制方法，其用以 控制將電流從一電動馬達供應給該電池，其中該電池 是將電力供應給該電動馬達，且亦使用來自該電動馬 達的再生電力來供應充電。 7. 如申請專利範圍第5或6項之電池容量控制方法，其中 若對應從在無負載狀況的該電池所獲得該開路電壓 的一第一相對容量是以S 1表示，對應從在無負載狀況 的該電池隨後獲得該開路電壓的一第二相對容量是 以S 2表示，且在該第一相對容量S 1與該第二相對容量 S 2獲得期間所放電的積總放電電流量是以X表示，則 該總實際容量是以：總實際容量=(100/(S1-S2) X X) 計算。 8 .如申請專利範圍第1至6項任一項中之電池容量控制 方法，其中該開路電壓係為當該無負載狀況持續一預 定時間時之值。 9 .如申請專利範圍第1至6項任一項中之電池容量控制 方法，其中比較該總實際容量與一預定臨界值，且如 果該總實際容量不大於該預定臨界值，表示該電池惡 化之資訊會輸出。 1 0 .如申請專利範圍第1至6項任一項中之電池容量控制 方法，其中該電池是一二次電池。 1 1 .如申請專利範圍第1 0項之電池容量控制方法，其中該 第二電池是一鋰離子電池。 81355-960929.doc

1 2. —種電池容量控制裝置，其包含： 無負載偵測構件，用以偵測一電池的無負載狀況； 電壓偵測構件，用以偵測由無負載偵測裝置所偵測 得的無負載狀況的該電池的電壓， 相對容量偵測構件，用以從該電壓來偵測預先對應 該電壓的該電池的相對容量； 積總放電電流量計算構件，用以計算出在該無負載 狀況到達前的負載狀況期間時間積分該電池放電電 流所獲得的積總放電電流I，及 總實際容量計算構件，用以根據該相對容量與該積 總放電電流量來計算該電池的一總實際容量。 1 3 .如申請專利範圍第1 2項之電池容量控制裝置，其中該 裝置包含完全充電偵測構件，用以偵測該電池的完全 充電狀況，且該積總放電電流量計算構件係積分計算 從該完全充電偵測構件所偵測的完全充電狀況而來 的該電池的放電電流置。 i 4 .如申請專利範圍第1 2項之電池容量控制裝置，其中若 在完全充電狀況電池的一第一相對容量是以S 1表 示，以該相對容量偵測構件所偵測的一第二該相對容 量是以S 2表示，且該積總放電電流量是以X表示，該 總實際容量是以：總實際容量= (S1/(S1-S2) X X)計算。 1 5 .如申請專利範圍第1 3項之電池容量控制裝置，其中若 在完全充電狀況電池的一第一相對容量是以S 1表 示，以該相對容量偵測構件所偵測的一第二該相對容 量是以S 2表示，且該積總放電電流量是以X表示，該 81355-960929.doc 129103 3 弘年ί月％修正啦 總實際容量是以：總實際容量=(SI/(SI-S2) χ X)計算。 1 6 .如申請專利範圍第1 2項之電池容量控制裝置，其中具 備充電控制構件，可控制電池充電，以使該相對容量 近似一中間值。 1 7 ·如申請專利範圍第1 6項之電池容量控制裝置，其中該 電池是將電力供應給該電動馬達，且亦從該電動馬達 供應再生電力來充電，且該充電控制構件是控制將電 流從該電動馬達供應給該電池。 1 8 .如申請專利範圍第1 6或1 7項之電池容量控制裝置，其 中如果以該相對容量偵測構件所偵測的一第一相對 容量是以S 1表示，以該相對容量偵測構件隨後偵測的 一第二相對容量是以S2表示，且在該第一相對容量S1 與該第二相對容量S 2獲得期間所放電的積總放電電 流量是以X表示，該總實際容量計算構件係以：總實 際容量=(100/(Sl-S2)xX)來計算。 1 9 .如申請專利範圍第1 2至1 7項中任一項之電池容量控 制裝置，其中該電壓偵測構件可偵測該無負載狀況持 續於一預定時間時的一電壓。 2 0 .如申請專利範圍第1 2至1 7項中任一項之電池容量控 制裝置，其中該裝置包含一表儲存構件，用以將該電 壓與該相對容量儲存成表，且該相對容量偵測構件可 根據在該表儲存構件中儲存的該表來獲得對應該電 壓的該相對容量。 2 1 .如申請專利範圍第1 2至1 7項中任一項之電池容量控 制裝置，其中該裝置包含電池惡化偵測構件，用以將 81355-960929.doc 1291033 iM月 ”日修正/更正_/補充-

該總實際容量與一預定臨界值相比較，且如果該總實 際容量是不大於該預定臨界值，輸出該電池惡化的資 訊。 2 2. —種用於車輛電力的電池容量控制裝置，其中該裝置 包含如申請專利範圍第1 2至2 1項中任一項之電池容 量控制裝置，且該無負載偵測構件可在車輛持續停止 一預定時間時，偵測出該電池係於一無負載狀態。 8I355-960929.doc