CN106662621B - 电池状态检测装置、二次电池***、程序产品和电池状态检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的电池状态检测装置是检测电池的状态的装置,包括求出基于用电压检测部检测到的电池电压的电池的第一容许电流的第一容许电流运算部、不使用电池电压而求出电池的第二容许电流的第二容许电流运算部、和对第一容许电流与第二容许电流进行比较并基于该比较的结果进行规定的修正处理的修正部。
Description
技术领域
本发明涉及电池状态检测装置、二次电池***、程序产品和电池状态检测方法。
背景技术
使用二次电池作为蓄电单元的电源装置、分布式蓄电装置、电动车等的二次电池***中,一般而言,搭载有管理电池状态的电池控制电路。该电池控制电路为了管理电池状态而使用的指标的代表性的例子有充电状态(SOC:State Of Charge)、劣化状态(SOH:State Of Health)、容许电流、容许功率等。SOC表示电池充电至何种程度(电池中残留有何种程度的可放电的电荷量),SOH表示电池从初始状态起劣化了何种程度。容许电流是电池能够充放电的最大值,容许功率是对容许电流乘以电池电压得到的值。
电池的容许电流有表示充电时的容许电流的容许充电电流和表示放电时的容许电流的容许放电电流。SOC高的情况下,容许充电电流减小,容许放电电流增大。相反,SOC低的情况下,容许充电电流增大,容许放电电流减小。电池控制电路如果能够正确地检测这些容许电流,则各种二次电池***能够最大限度地应用电池的充放电性能。所以,确立高精度的容许电流检测方法是非常重要的。
作为关于检测容许电流的技术,提出了专利文献1中记载的电池的可充放电功率推测方法。其检测电池中流过的充放电电流的电流值,基于根据该充放电电流的电流值计算出的电流累积容量求出电池的开路电压,基于得到的电流值和开路电压,推测电池从充放电变化点经过规定时间后的可充放电功率。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本国特许第5040733号
发明内容
发明要解决的课题
内部电阻因电池的劣化而上升时,电池的容许电流与其相应地变化。所以,为了高精度地检测电池的容许电流,需要考虑与电池的劣化状态相应的内部电阻的上升造成的影响。
用于解决课题的技术方案
本发明的一个方式的电池状态检测装置是检测电池状态的装置,包括:第一容许电流运算部,其求出基于用电压检测部检测到的所述电池的电压的所述电池的第一容许电流;第二容许电流运算部,其不使用所述电池的电压而求出所述电池的第二容许电流;和修正部,其对所述第一容许电流与所述第二容许电流进行比较,基于该比较的结果进行规定的修正处理。
本发明的一个方式的二次电池***包括:所述电池状态检测装置;和二次电池,其用所述电压检测部检测电压,基于根据所述第一容许电流和所述第二容许电流中的至少一者决定的容许电流进行充放电。
本发明的一个方式的程序产品是由连接至电池的电池状态检测装置内的计算机执行的程序产品,使所述计算机实现以下部件的功能:求出基于所述电池的电压检测结果的所述电池的第一容许电流的第一容许电流运算部、不使用所述电池的电压检测结果而求出所述电池的第二容许电流的第二容许电流运算部、和对所述第一容许电流与所述第二容许电流进行比较并基于该比较的结果进行规定的修正处理的修正部。
本发明的一个方式的电池状态检测方法是检测电池的状态的方法,检测所述电池的电压,求出基于所述电池的电压检测结果的所述电池的第一容许电流,不使用所述电池的电压检测结果而求出所述电池的第二容许电流,对所述第一容许电流与所述第二容许电流进行比较,基于该比较结果进行规定的修正处理。
发明效果
根据本发明,能够考虑与电池的劣化状态相应的内部电阻的上升造成的影响,高精度地检测电池的容许电流。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的电池***及其周边的结构的图。
图2是表示单电池控制部的电路结构的图。
图3是表示本发明的第一实施方式中电池组控制部进行的处理内容的框图。
图4是表示单电池的等价电路的电路图。
图5是表示存储部中保存的SOC表的例子的图。
图6是表示容许充电电流与容许放电电流的关系的曲线图。
图7是本发明的第一实施方式中的容许电流运算部的框图。
图8是内部电阻检测部对内部电阻值的运算方法的说明图。
图9是表示存储部中保存的电阻特性表的例子的图。
图10是第一容许电流运算部进行的运算处理的框图。
图11是第二容许电流运算部进行的运算处理的框图。
图12是表示本发明的第一实施方式中容许充电电流决定部和容许放电电流决定部分别进行的运算处理的框图的一例的图。
图13是表示本发明的第一实施方式中从容许电流运算部最终输出的容许电流的状况的图。
图14是本发明的第一实施方式中的容许电流运算部的框图。
图15是第一容许电流运算部进行的运算处理的框图。
图16是第二容许电流运算部进行的运算处理的框图。
图17是本发明的第二实施方式中容许充电电流决定部和容许放电电流决定部各自进行的运算处理的框图的一例的图。
图18是表示本发明的第二实施方式中从容许电流运算部最终输出的容许电流的状况的图。
图19是不进行本发明的第四实施方式中的修正,在第二容许电流运算部的运算精度降低的情况下,从容许电流运算部最终输出的容许电流的状况的图。
图20是本发明的第四实施方式中的容许电流运算部的框图的一例。
图21是本发明的第四实施方式中的容许电流运算部的框图的另一例。
图22是表示本发明的第四实施方式中从容许电流运算部最终输出的容许电流的状况的图。
图23是表示本发明的第五实施方式中电池组控制部进行的处理内容的框图。
图24是本发明的第六实施方式中的容许电流运算部的框图。
图25是本发明的第七实施方式中的容许电流运算部的框图。
图26是表示对电池组控制部提供程序的状况的图。
具体实施方式
以下,基于附图说明本发明的实施方式。以下各实施方式中,对于对构成插电式混合动力车(PHEV)的电源的电池***应用本发明的情况举例说明。
另外,以下各实施方式中,采用锂离子电池将单电池串联连接构成电池组,但也可以将并联连接的单电池串联连接构成电池组,也可以将串联连接的单电池并联连接构成电池组。
<第一实施方式>
图1是表示本发明的第一实施方式的电池***100及其周边的结构的图。电池***100经由继电器300a和300b与逆变器400连接,经由继电器300c和300d与充电器420连接。电池***100具备电池组110、单电池管理部120、电流检测部130、电压检测部140、电池组控制部150、存储部180。
电池组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检测电池***100中流动的电流。电压检测部140检测电池组110的总电压。电池组控制部150检测电池组110的状态,也进行状态的管理等。
电池组控制部150在电池***100中,起到检测电池组110的状态的电池状态检测装置的作用。该电池组控制部150接收单电池管理部120发送的各单电池111的电池电压和温度、电流检测部130发送的电池***100中流动的电流值、电压检测部140发送的电池组110的总电压值。电池组控制部150基于接收到的这些信息,检测电池组110的状态。电池组控制部150得到的状态检测的结果对单电池管理部120和车辆控制部200发送。
电池组110将能够蓄积和释放电能(直流电力的充放电)的多个单电池111电串联连接构成。构成电池组110的单电池111实施状态的管理/控制,并且按规定的单位数量分组。分组后的单电池111电串联连接,构成单电池分组112a、112b。构成单电池分组112的单电池111的个数可以在所有单电池分组112中相同,也可以是单电池111的个数按每个单电池分组112而不同。
单电池管理部120监视构成电池组110的单电池111的状态。单电池管理部120具备对于每个单电池分组112设置的单电池控制部121。图1中,与单电池分组112a和112b对应地设置了单电池控制部121a和121b。单电池控制部121监视和控制构成单电池分组112的单电池111的状态。
本实施方式中,为了简化说明,将4个单电池111电串联连接构成单电池分组112a和112b,进而将单电池分组112a和112b电串联连接成为具备合计8个单电池111的电池组110。
电池组控制部150和单电池管理部120经由以光耦合器为代表的绝缘元件170和信号通信单元160发送接收信号。
对于电池组控制部150与构成单电池管理部120的单电池控制部121a和121b之间的通信方法进行说明。单电池控制部121a和121b按照各自监视的单电池分组112a和112b的电位从高到低的顺序串联连接。电池组控制部150对单电池管理部120发送来的信号,经由绝缘元件170和信号通信单元160对单电池控制部121a输入。单电池控制部121a的输出经由信号通信单元160对单电池控制部121b输入,最下级的单电池控制部121b的输出经由绝缘元件170和信号通信单元160向电池组控制部150传输。本实施方式1中,单电池控制部121a与单电池控制部121b之间不经过绝缘元件170,但也能够经由绝缘元件170发送接收信号。
存储部180保存电池组110、单电池111、单电池分组112的内部电阻特性、满充电时的容量、极化电压、劣化特性、个体差异信息、SOC与开路电压(OCV:Open Circuit Voltage)的对应关系等信息。进而,也能够预先存储单电池管理部120、单电池控制部121、电池组控制部150等的特性信息。即使电池***100和电池组控制部150等的工作停止,存储部180中存储的各种信息也被保持。
电池组控制部150使用从单电池管理部120、电流检测部130、电压检测部140、车辆控制部200分别接收到的信息、后述的SOC表501和电阻特性表901等,执行用于检测一个以上的单电池111的SOC、SOH、容许充电/放电电流和功率等的运算。然后,基于运算结果,对单电池管理部120和车辆控制部200输出信息。
车辆控制部200使用电池组控制部150发送的信息,控制经由继电器300a和300b与电池***100连接的逆变器400。另外,控制经由继电器300c和300d与电池***100连接的充电器420。车辆行驶时,电池***100与逆变器400连接,使用电池组110蓄积的能量,驱动电动发电机410。充电时,电池***100与充电器420连接,用来自家用电源或充电站的电力供给来充电。
充电器420在使用以家用或充电站为代表的外部电源对电池组110充电时使用。本实施方式1中,充电器420是基于来自车辆控制部200的指令控制充电电压和充电电流等的结构,但也可以基于来自电池组控制部150的指令实施控制。另外,充电器420可以与车辆的结构、充电器420的性能、使用目的、外部电源的设置条件等相应地设置在车辆内部,也可以设置在车辆的外部。
搭载有电池***100的车辆***起动而行驶的情况下,基于车辆控制部200的管理,电池***100与逆变器400连接,使用电池组110蓄积的能量驱动电动发电机410。再生时用电动发电机410的发电电力对电池组110充电。具备电池***100的车辆与以家用或充电站为代表的外部电源连接时,基于车辆控制部200发送的信息使电池***100与充电器420连接,对电池组110充电直至达到规定的条件。通过充电而在电池组110中蓄积的能量,在下一次车辆行驶时使用,或者也用于使车辆内外的电子设备等工作。进而,存在根据需要而向以家用电源为代表的外部电源释放的情况。
图2是表示单电池控制部121的电路结构的图。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、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。控制电路123从电压检测电路122和温度检测部125接收测定结果,经由信号输入输出电路124对电池组控制部150发送。其中,认为在单电池控制部121中一般采用的、使伴随自放电和消耗电流不均等产生的单电池111之间的电压和SOC不均均等化的电路结构是众所周知的,省略记载。
图2中的单电池控制部121具备的温度检测部125具有测定单电池分组112的温度的功能。温度检测部125测定单电池分组112整体的1个温度,将该温度视为构成单电池分组112的单电池111的温度代表值。温度检测部125测定出的温度在检测单电池111、单电池分组112、或电池组110的状态用的各种运算中使用。图2以此为前提,所以对单电池控制部121设置了1个温度检测部125。也能够对每个单电池111设置温度检测部125而对每个单电池111测定温度,基于各个单电池111的温度执行各种运算,但该情况下温度检测部125的数量增多,相应地,单电池控制部121的结构变得复杂。
图2中简易地示出了温度检测部125。实际上对温度测定对象设置温度传感器,设置的温度传感器用电压的方式输出温度信息。对此测定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的外部输出测定结果。实现这一系列流程的功能在单电池控制部121中以温度检测部125的方式实现,测定温度信息(电压)也能够使用电压检测电路122。
以下说明电池组控制部150进行的各种运算。电池组控制部150用微型计算机等实现,通过运行各种程序,能够进行以下说明的各种处理和运算。
图3是表示本发明的第一实施方式中电池组控制部150进行的处理内容的框图。电池组控制部150在功能上具有充电状态运算部301和容许电流运算部302。充电状态运算部301用电压、电流、温度求出SOC。容许电流运算部302用电压、电流、温度和充电状态运算部301求出的SOC,求出容许充电电流(Imax_chg)和容许放电电流(Imax_dis)。Imax_chg表示充电时的电池组110的容许电流、即对电池组110充电时能够流过的最大电流。Imax_dis表示放电时的电池组110的容许电流、即使电池组110放电时能够流过的最大电流。
充电状态运算部301基于对电压检测部140计测出的电池组110的端子间电压除以单电池111的串联数得到的电压、电流检测部130计测出的电流I和温度检测部125计测的温度T,进行电池组110的SOC的推测。以下,作为充电状态运算部301进行的SOC推测用的处理内容的一例,说明基于电压的SOC的推测处理。
图4是表示单电池111的等价电路的电路图。图4中,单电池111由电压源401、直流电阻402、极化电阻403和电容成分404构成。极化电阻403和电容成分404并联连接,该并联连接对与电压源401、和直流电阻402串联连接。
将直流电阻402的电阻值表示为Ro,将与极化电阻403和电容成分404的并联连接对的电压相当的极化电压表示为Vp时,对单电池111施加电流I时的单电池111的端子间电压(CCV:Closed Circuit Voltage)用下式(1)表达。式(1)中,OCV是电压源401的两端电压。该OCV相当于未流过充放电电流时、且该电压在时间上恒定时的单电池111的端子间电压。
CCV=OCV+I×Ro+Vp (1)
OCV用于SOC(充电状态)的运算,但在单电池111正在充放电的状况下,不能够直接测定OCV。所以,用将式(1)变形得到的下式(2),对CCV减去IR压降和极化电压Vp,计算出OCV。
OCV=CCV-I×Ro-Vp (2)
直流电阻402的电阻值Ro和极化电压Vp能够根据从单电池111提取的特性信息决定。单电池111的特性信息作为使单电池111充放电从而通过实验掌握的值预先保存在存储部180中。另外,使决定直流电阻402的电阻值Ro和极化电压Vp时使用的特性信息与单电池111的SOC或温度、电流等相应地改变时,能够得到高精度的OCV。另外,端子间电压CCV使用对电压检测部140的计测结果除以单电池111的串联数得到的值,电流I根据电流检测部130的计测结果获得。
图5是表示存储部180中保存的SOC表501的例子。SOC表501是描述单电池111的OCV与单电池111的SOC的对应关系的数据表。数据格式是任意的,此处为了便于说明,用曲线图形式表示。其中,本实施方式中使用了数据表,但也可以通过使用数学式等表现OCV与SOC的对应关系。如果是能够从OCV变换至SOC、或者从SOC变换至OCV的方法,也可以使用其他方法。用式(2)计算出OCV时,通过使用该SOC表501,能够推测单电池111的SOC。
接着,作为充电状态运算部301进行的SOC推测用的处理内容的另一例,说明基于电流的SOC的推测处理。充电状态运算部301也能够用下式(3)进行单电池111的SOC推测。式(3)中,SOC0表示单电池111充放电前的初始SOC的值,电流I表示电流检测部130的计测值。另外,Qmax表示单电池111的满充电时的容量,其作为通过使单电池111或电池组110充放电而通过实验掌握的值预先保存在存储部180中。
SOCi=SOC0+100×∫Idt/Qmax (3)
充电状态运算部301可以使用式(2)、式(3)中的任意一方进行SOC检测。
以下,说明图3中的容许电流运算部302。容许电流运算部302具有基于对电压检测部140计测的电池组110的端子间电压除以单电池111的串联数得到的电压、电流检测部130计测的电流、温度检测部125计测出的温度、和充电状态运算部301求出的SOC,求出电池组110(单电池111)的容许电流的功能。容许电流是电池组110(单电池111)能够充放电的电流的最大值,可以分类为充电时的容许充电电流、和放电时的容许放电电流。
图6是表示容许充电电流与容许放电电流的关系的曲线图。如图6所示,单电池111的SOC高的情况下,容许放电电流增大,容许充电电流减小。与此相反,单电池111的SOC低的情况下,容许放电电流减小,容许充电电流增大。用容许电流运算部302求出的容许电流,与用充电状态运算部301求出的SOC一同被发送至在外部设置的控制器(本实施例中为车辆控制部200)。将其接收后的外部的控制器在容许电流的范围内进行电池组110的充放电。
图7表示本发明的第一实施方式中的容许电流运算部302的框图。容许电流运算部302具备内部电阻检测部701、电池状态预测部702、第一容许电流运算部703、第二容许电流运算部704、容许充电电流决定部705、和容许放电电流决定部706。在图1的电池***100中,通过在用微型计算机等构成的电池组控制部150中运行规定的程序,能够使该电池组控制部150实现图7示出的各部分的功能。
内部电阻检测部701使用由图3的充电状态运算部301推测的SOC、由电压检测部140计测的电压、和由电流检测部130计测出的电流,运算电池组110当前的内部电阻值。具体而言,能够通过用下式(4)、(5),对根据电压检测部140的计测值如上所述地得到的充放电时的CCV与根据SOC得到的OCV的差除以用电流检测部130计测的电流I,运算电池组110当前的内部电阻值。其中,式(4)中,OCV_SOC表示了用图5示出的SOC表501根据SOC的推测结果得到的OCV的值。
VDdet=CCV-OCV_SOC (4)
Rdet=VDdet/I (5)
图8是内部电阻检测部701得到的内部电阻值的运算方法的说明图。图8中,曲线图801、802分别示出了使电池组110放电时的与时间经过相应的CCV和OCV的变动的状况。如图8所示,电池组110开始放电时,OCV与时间经过相应地逐渐减少,另一方面,CCV在开始放电时急剧降低,之后逐渐减少。电池组110停止放电时,CCV急剧上升,之后,在经过一定时间后与OCV一致。内部电阻检测部701根据式(4)计算出图8示出的放电时的OCV与CCV的差VDdet,用式(5)对该VDdet除以电流I,运算内部电阻值Rdet。
其中,内部电阻检测部701进行的内部电阻值的运算,仅在电流检测部130得到的电流计测值在规定的阈值以上的情况下执行。检测到阈值以上的充电电流的情况下,内部电阻检测部701将根据式(4)、(5)得到的Rdet的值代入表示充电时的内部电阻值的Rdet_chg,并且将用于表示是否成功检测到电池组110的充电时的内部电阻值的充电标志Rflag_chg设为“1”。另一方面,对表示放电时的内部电阻值的Rdet_dis代入规定的无效值或预先规定的内部电阻值,将用于表示是否成功检测到电池组110的放电时的内部电阻值的放电标志Rflag_dis设为“0”。
相反,检测到阈值以上的放电电流的情况下,内部电阻检测部701将根据式(4)、(5)得到的Rdet的值代入Rdet_dis,将Rflag_dis设为“1”。另一方面,对Rdet_chg代入规定的无效值或预先规定的内部电阻值,将Rflag_chg设为“0”。
另外,检测到不足阈值的电流的情况下,内部电阻检测部701对充电时的内部电阻值Rdet_chg、和放电时的内部电阻值Rdet_dis都不能进行运算。该情况下,内部电阻检测部701将规定的无效值或预先规定的内部电阻值分别代入Rdet_chg和Rdet_dis,将Rflag_chg和Rflag_dis双方都设为“0”。
上述内部电阻检测部701使用的电压是对电压检测部140计测出的电池组110的端子间电压除以单电池111的串联数得到的电压。所以,通过上述运算得到的内部电阻值是构成电池组110的各单电池111的平均的内部电阻值。此后,使用该内部电阻值求出容许电流,但使用的电压需要采用与单电池111相当的值。
接着,说明电池状态预测部702。电池状态预测部702具有不使用电压检测部140测定出的电压(CCV)地预测电池组110的状态的功能。该电池状态预测部702将表示当前的电池组110充电时的内部电阻预测值的Rpred_chg、和表示放电时的内部电阻预测值的Rpred_dis,作为表示电池状态的预测结果的电池特性信息输出。
在电池状态预测部702中,Rpred_chg和Rpred_dis能够根据用图3的充电状态运算部301推测出的SOC、和从图2的温度检测部125接收到的温度进行推测。其能够通过对电池组110或单电池111预先进行充放电试验而提取电阻特性,将其结果作为与SOC和温度等对应的电阻特性表存储在存储部180中而实现。
图9是表示存储部180中保存的电阻特性表901、902和903的例子的图。它们是描述电池组110的内部电阻与电池组110的SOC的对应关系的数据表,电阻特性表901表示高温时的特性,电阻特性表902表示常温时的特性,电阻特性表903表示低温时的特性。数据格式是任意的,此处为了便于说明,用曲线图形式表示。其中,本实施方式中,使用了与温度对应的3种数据表,但也能够通过使用数学式等,表现内部电阻与SOC和温度的对应关系。
电池状态预测部702使用上述电阻特性表,根据用图3的充电状态运算部301推测出的SOC、和从图2的温度检测部125接收到的温度推测Rpred_chg和Rpred_dis。其中,该内部电阻的预测方法是一例,也能够用以下方法预测内部电阻。即,对电池充电的情况下充电侧、使电池放电的情况下用式(6)求出放电侧的电压降预测值(VDpred)。此处,I是当前的充放电电流,ROpred是与SOC和温度等相应地赋值的直流电阻402的电阻特性表值,VPpred是通过计算而对将极化电阻403与电容成分404并联连接产生的极化电压进行预测得到的结果。关于极化电压的预测,预先对电池组110或单电池111进行充放电试验而预先提取极化电阻403的特性和电容成分404的特性(或者将极化电阻403与电容成分404相乘得到的时间常数的特性),计算将极化电阻403与电容成分404并联连接的情况下的时刻变化的电压则能够实现。如果对求出的VDpred如式(5)一般除以当前的充放电电流I,则能够按与内部电阻检测部701相近的形式在充电时求出Rpred_chg,在放电时求出Rpred_dis。其中,充电时的Rpred_dis、放电时的Rpred_chg不使用式(5)(6)、而是使用图9中说明的电阻特性表进行推测。进而,未检测到充电和放电的情况下,充电侧和放电侧都使用图9中说明的电阻特性表。
VDpred=I×ROpred+VPpred (6)
如以上所说明,内部电阻检测部701基于电压检测部140检测到的电池组110的电压,检测电池组110的内部电阻值。为了检测内部电阻值,需要使用电池组110的电压检测结果。所以,在内部电阻检测部701中,存在不能够同时运算充电时的内部电阻值Rdet_chg和放电时的内部电阻值Rdet_dis双方的限制。即,如上所述,对于Rdet_chg,仅能够在电池组110中流过的充电电流超过阈值的充电时进行运算。另外,对于Rdet_dis,仅能够在来自电池组110的放电电流超过阈值的放电时进行运算。
另一方面,电池状态预测部702不使用电压检测部140检测到的电池组110的电压,而是使用事先存储的电池组110的特性信息,进行电池组110的内部电阻值的推测。所以,能够与电池组110的充放电状态无关地,总是预测表示充电时的内部电阻值的Rpred_chg、和表示放电时的内部电阻值的Rpred_dis。但是,事先提取的电池组110的特性与当前的电池组110的特性不一致的情况下,来自电池状态预测部702的输出包括与其差异相应的误差。
接着,对于第一容许电流运算部703和第二容许电流运算部704进行说明。第一容许电流运算部703求出基于用电压检测部140检测到的电池组110的电压的容许电流。具体而言,使用基于电压检测部140得到的电压计测结果而由内部电阻检测部701检测到的充电侧的内部电阻值Rdet_chg和放电侧的内部电阻值Rdet_dis、根据用图3的充电状态运算部301推测出的SOC得到的OCV的值OCV_SOC、和根据电池组110的特性决定的上限电压Vmax和下限电压Vmin,用下式(7)、(8),分别运算容许充电电流Imax_chg1和容许放电电流Imax_dis1。
Imax_chg1=(Vmax-OCV_SOC)/Rdet_chg (7)
Imax_dis1=(Vmin-OCV_SOC)/Rdet_dis (8)
图10是第一容许电流运算部703进行的运算处理的框图。图10中,第一容许电流运算部703由与式(7)的运算对应的第一充电电流运算部1001、和与式(8)的运算对应的第一放电电流运算部1002构成。第一充电电流运算部1001使用从内部电阻检测部701输入的充电侧的内部电阻值Rdet_chg、和从充电状态运算部301输入的SOC,用式(7)运算容许充电电流Imax_chg1并输出。第一放电电流运算部1002使用从内部电阻检测部701输入的放电侧的内部电阻值Rdet_dis、和从充电状态运算部301输入的SOC,用式(8)运算容许放电电流Imax_dis1并输出。
如上所述,内部电阻检测部701仅在充电时能够运算Rdet_chg,仅在放电时能够运算Rdet_dis。所以,第一容许电流运算部703也存在仅在充电时能够运算Imax_chg1,仅在放电时能够运算Imax_dis1这样的限制。
第一容许电流运算部703使用电压检测部140得出的电压检测结果,运算容许充电电流Imax_chg1和容许放电电流Imax_dis1。另一方面,第二容许电流运算部704不使用由电压检测部140检测到的电池组110的电压地求出电池组110的容许电流。具体而言,不使用电压检测部140得到的电压计测结果,而是使用由电池状态预测部702预测的充电侧的内部电阻预测值Rpred_chg、放电侧的内部电阻预测值Rpred_dis、根据用图3的充电状态运算部301推测出的SOC得到的OCV的值OCV_SOC、和根据电池组110的特性决定的上限电压Vmax和下限电压Vmin,用下式(9)、(10),分别运算容许充电电流Imax_chg2和容许放电电流Imax_dis2。
Imax_chg2=(Vmax-OCV_SOC)/Rpred_chg (9)
Imax_dis2=(Vmin-OCV_SOC)Rpred_dis (10)
图11是第二容许电流运算部704进行的运算处理的框图。图11中,第二容许电流运算部704由与式(9)的运算对应的第二充电电流运算部1101、和与式(10)的运算对应的第二放电电流运算部1102构成。第二充电电流运算部1101使用从电池状态预测部702输入的充电侧的内部电阻值Rpred_chg、和从充电状态运算部301输入的SOC,用式(9)运算容许充电电流Imax_chg2并输出。第二放电电流运算部1102使用从电池状态预测部702输入的放电侧的内部电阻值Rpred_dis、和从充电状态运算部301输入的SOC,用式(10)运算容许放电电流Imax_dis2并输出。
如上所述,电池状态预测部702能够与电池组110的充放电状态无关地总是运算Rpred_chg和Rpred_dis。所以,第二容许电流运算部704也能够与电池组110的充放电状态无关地总是运算容许充电电流Imax_chg2和容许放电电流Imax_dis2。但是,来自电池状态预测部702的输出如上所述,在事先提取的电池组110的特性与当前的电池组110的特性不一致的情况下,可能包括与其差异相应的误差。所以,存在从第二容许电流运算部704输出的Imax_chg2和Imax_dis2中也包括与上述误差对应的容许电流误差的可能性。
如以上所说明,第一容许电流运算部703能够运算容许电流,但是存在限定于电池组110充放电时这样的运算条件的限制,而另一方面,第二容许电流运算部704不存在这样的运算条件的限制。但是,用第二容许电流运算部704运算的容许电流中,在事先提取的电池特性与当前的电池特性之间发生差异的情况下,会产生误差。于是,在本实施方式中,容许电流运算部302在满足能够用第一容许电流运算部703运算容许电流的条件时、即电池组110的充放电电流在规定的阈值以上时,将来自第一容许电流运算部703的输出决定为最终的电池组110的容许电流。另一方面,在不满足能够用第一容许电流运算部703运算容许电流的条件时、即电池组110的充放电电流不足阈值时,将来自第二容许电流运算部704的输出决定为最终的电池组110的容许电流。为了实现这样的处理,容许电流运算部302具备容许充电电流决定部705和容许放电电流决定部706。
容许充电电流决定部705基于用第一容许电流运算部703运算出的容许充电电流Imax_chg1、和用第二容许电流运算部704运算出的容许充电电流Imax_chg2,决定最终的容许充电电流Imax_chg并输出。具体而言,基于从内部电阻检测部701输出的充电标志Rflag_chg的值,选择容许充电电流Imax_chg1或容许充电电流Imax_chg2中的某一方,作为容许充电电流Imax_chg输出。
容许放电电流决定部706基于用第一容许电流运算部703运算出的容许放电电流Imax_dis1、和用第二容许电流运算部704运算出的容许放电电流Imax_dis2,决定最终的容许放电电流Imax_dis并输出。具体而言,基于从内部电阻检测部701输出的放电标志Rflag_dis的值,选择容许放电电流Imax_dis1或容许放电电流Imax_dis2中的某一方,作为容许放电电流Imax_dis输出。
图12是表示在本发明的第一实施方式中容许充电电流决定部705和容许放电电流决定部706分别进行的运算处理的框图的一例的图。图12中,用开关实现的容许充电电流决定部705,在充电标志Rflag_chg为“1”的情况下选择从第一容许电流运算部703输出的容许充电电流Imax_chg1,在充电标志Rflag_chg为“0”的情况下选择从第二容许电流运算部704输出的容许充电电流Imax_chg2。同样,用开关实现的容许放电电流决定部706,在放电标志Rflag_dis为“1”的情况下选择从第一容许电流运算部703输出的容许放电电流Imax_dis1,在放电标志Rflag_dis为“0”的情况下选择从第二容许电流运算部704输出的容许放电电流Imax_dis2。
图13是表示在本发明的第一实施方式中从容许电流运算部302最终输出的容许电流的状况的图。此处,为了使说明简化,使充放电电流如图所示地按一定周期的正弦波状变化,将电流值为正的情况定义为充电、将电流值为负的情况定义为放电。另外,电流的方向成为充电方向的情况下立刻将Rflag_chg设为“1”,成为放电方向的情况下立刻将Rflag_dis设为“1”。
充放电电流向充电方向流动的情况下,内部电阻检测部701能够求出充电侧的内部电阻值Rdet_chg,第一容许电流运算部703能够用其求出容许充电电流Imax_chg1。另一方面,用电池状态预测部702预测的充电侧的内部电阻值Rpred_chg是根据事先存储的电池特性推测的,所以第二容许电流运算部704用其运算的容许充电电流Imax_chg2与Imax_chg1相比误差较大。于是,容许充电电流决定部705在充放电电流的方向成为充电方向的情况下,将来自第一容许电流运算部703的Imax_chg1决定为最终的容许充电电流,作为容许充电电流Imax_chg输出。
另外,该情况下,内部电阻检测部701不能够求出放电侧的内部电阻值Rdet_dis,所以第一容许电流运算部703不能够求出容许放电电流Imax_dis1。另一方面,第二容许电流运算部704能够使用由电池状态预测部702预测的放电侧的内部电阻值Rpred_dis,求出容许放电电流Imax_dis2。于是,容许放电电流决定部706在充放电电流的方向成为充电方向的情况下,将来自第二容许电流运算部704的Imax_dis2决定为最终的容许放电电流,作为容许放电电流Imax_dis输出。
充放电电流向放电方向流动的情况下,内部电阻检测部701能够求出放电侧的内部电阻值Rdet_dis,第一容许电流运算部703能够用其求出容许放电电流Imax_dis1。另一方面,用电池状态预测部702预测的放电侧的内部电阻值Rpred_dis是根据事先存储的电池特性推测的,所以第二容许电流运算部704用其运算的容许放电电流Imax_dis2与Imax_dis1相比误差较大。于是,容许放电电流决定部706在充放电电流的方向成为放电方向的情况下,将来自第一容许电流运算部703的Imax_dis1决定为最终的容许放电电流,作为容许放电电流Imax_dis输出。
另外,该情况下,内部电阻检测部701不能够求出充电侧的内部电阻值Rdet_chg,所以第一容许电流运算部703不能够求出容许充电电流Imax_chg1。另一方面,第二容许电流运算部704能够使用由电池状态预测部702预测的充电侧的内部电阻值Rpred_chg,求出容许充电电流Imax_chg2。于是,容许充电电流决定部705在充放电电流的方向成为放电方向的情况下,将来自第二容许电流运算部704的Imax_chg2决定为最终的容许充电电流,作为容许充电电流Imax_chg输出。
换言之,容许充电电流决定部705在电池组110开始充电前的放电时,将用第二容许电流运算部704求出的容许充电电流Imax_chg2决定为最终的电池组110的容许充电电流Imax_chg并输出。然后,在电池组110开始充电后,将容许充电电流Imax_chg从用第二容许电流运算部704求出的容许充电电流Imax_chg2切换为用第一容许电流运算部703求出的误差更小的容许充电电流Imax_chg1。另一方面,容许放电电流决定部706在电池组110开始放电前的充电时,将用第二容许电流运算部704求出的容许放电电流Imax_dis2决定为最终的电池组110的容许放电电流Imax_dis并输出。然后,在电池组110开始放电后,将容许放电电流Imax_dis从用第二容许电流运算部704求出的容许放电电流Imax_dis2切换为用第一容许电流运算部703求出的误差更小的容许放电电流Imax_dis1。
以上,用图7的容许电流运算部302的框图说明了本发明中的容许电流运算的处理内容。图7是一例,以下说明用其他容许电流运算部302实现本发明的情况下的处理内容。
图14示出了与图7不同的容许电流运算部302的框图。图7的内部电阻检测部701输出检测到的内部电阻值Rdet_chg和Rdet_dis、表示是否成功检测到内部电阻值的Rflag_chg和Rflag_dis。图14的内部电阻检测部701输出检测到的直流电阻值ROdet_chg和ROdet_dis、检测到的极化电压VPdet、表示是否成功检测到这些电池信息的Rflag_chg和Rflag_dis。另外,图7的电池状态预测部702的输出是预测出的内部电阻值Rpred_chg和Rpred_dis,而图14中输出预测出的直流电阻值ROpred_chg和ROpred_dis、预测出的极化电压VPpred。
对于图14中的内部电阻检测部701的处理内容进行说明。内部电阻检测部701使用由电压检测部140计测出的电压、和由电流检测部130计测出的电流,检测电池组110当前的直流电阻值。具体而言,用下式(11)求出直流电阻值。其中,式(11)中,t表示时间,V(t)表示在时刻t用电压检测部140计测出的电压的值,I(t)表示在时刻t用电流检测部130计测出的电流的值。
ROdet=(V(t)-V(t-1))/(I(t)-I(t-1)) (11)
用式(11)得到的直流电阻,取决于电压检测部140和电流检测部130的测定性能、和执行式(11)的条件,存在值变得不稳定的情况。于是,根据需要将多次执行式(11)得到的ROdet平均化后应用于之后的运算即可。
将式(11)中的I(t)和I(t-1)都是充电侧的电流值的情况下得到的ROdet视为充电侧的直流电阻值。于是,将在该条件下得到的ROdet代入充电侧的直流电阻值ROdet_chg,并且将用于表示是否成功检测到电池组110的充电时的直流电阻值的充电标志Rflag_chg设为“1”。另一方面,对表示放电时的直流电阻值的ROdet_dis代入规定的无效值或预先规定的直流电阻值,将用于表示是否成功检测到电池组110的放电时的直流电阻值的放电标志Rflag_dis设为“0”。其中,电池组110的直流电阻不会在短时间内大幅变化,所以不能够运算放电时的直流电阻值ROdet_dis的情况下也能够应用上一次求出的放电时的直流电阻值ROdet_dis。而且,在不能够运算放电时的直流电阻值ROdet_dis达到规定时间以上的情况下将Rflag_dis设为“0”。
相反,式(11)中的I(t)和I(t-1)都是放电侧的电流值的情况下,内部电阻检测部701将得到的ROdet的值代入ROdet_dis,将Rflag_dis设为“1”。另一方面,对ROdet_chg代入规定的无效值或预先规定的直流电阻值,将Rflag_chg设为“0”。与之前的说明同样地,因为电池组110的直流电阻不会在短时间内大幅变化,所以在不能够运算充电时的直流电阻值ROdet_chg的情况下也能够应用上一次求出的充电时的直流电阻值ROdet_chg。而且,在不能够运算充电时的直流电阻值ROdet_chg达到规定时间以上的情况下将Rflag_chg设为“0”。
另外,I(t)和I(t-1)成为充电侧和放电侧的组合的情况、或者I(t)与I(t-1)的差不足阈值而难以检测直流电阻的情况下,内部电阻检测部701对于充电时的直流电阻值ROdet_chg、和放电时的直流电阻值ROdet_dis都不能运算。该情况下,内部电阻检测部701将规定的无效值或预先规定的直流电阻值分别代入ROdet_chg和ROdet_dis,将Rflag_chg和Rflag_dis双方设为“0”。或者,在不能够运算充电时的直流电阻值ROdet_chg和放电时的直流电阻值ROdet_dis的情况下应用上一次求出的充电时的直流电阻值ROdet_chg和放电时的直流电阻值ROdet_dis,在不能够运算充电时的直流电阻值ROdet_chg和放电时的直流电阻值ROdet_dis达到规定时间以上的情况下将Rflag_chg和Rflag_dis设为“0”。
内部电阻检测部701通过上述处理检测电池组110的直流电阻值。在此之外,此处的内部电阻检测部701检测电池组110的极化电压(VPdet)。式(12)示出了极化电压的检测方法。
VPdet=CCV-OCV_SOC-I×ROdet (12)
此处,CCV是电压检测部140计测出的充放电时的电压值,OCV_SOC是用图5所示的SOC表501根据SOC的推测结果得到的OCV的值,I是用电流检测部130计测出的电流值,ROdet是内部电阻检测部701检测出的在电池组110的充电侧或放电侧检测到的直流电阻。对VPdet的检测结果与直流电阻值ROdet_chg和ROdet_dis、表示是否成功检测到电池状态的Rflag_chg和Rflag_dis一同输出,应用于后述容许电流的运算。
接着,说明图14中的电池状态预测部702。如上所述,内部电阻检测部701仅能够在满足规定条件的情况下检测直流电阻值等电池状态。另一方面,此处所述的电池状态预测部702虽然在事先提取的电池组110的特性与当前的电池组110的特性不一致的情况下,来自电池状态预测部702的输出中会包括与其差异相应的误差,但总是能够向外部输出电池状态。
电池状态预测部702具有不使用电压检测部140测定出的电压(CCV)来预测电池组110的状态的功能。该电池状态预测部702将表示当前的电池组110的充电时的直流电阻预测值的ROpred_chg、和表示放电时的直流电阻预测值的ROpred_dis、表示极化电压预测值的VPpred作为表示电池状态的预测结果的电池特性信息输出。
在电池状态预测部702中,ROpred_chg和ROpred_dis能够根据用图3的充电状态运算部301推测出的SOC、和从图2的温度检测部125接收到的温度进行推测。其能够通过对电池组110或单电池111预先进行充放电试验而提取电阻特性,将其结果作为与SOC和温度等对应的电阻特性表存储在存储部180中而实现。另外,VPpred如式(6)所说明,能够通过计算而预测将极化电阻403和电容成分404并联连接产生的极化电压。
图14中的第一容许电流运算部703将SOC、ROdet_chg和ROdet_dis、VPdet用作输入运算容许电流。具体而言,使用基于电压检测部140得到的电压计测结果而由内部电阻检测部701检测到的充电侧的直流电阻值ROdet_chg和放电侧的直流电阻值ROdet_dis、根据用图3的充电状态运算部301推测出的SOC得到的OCV的值OCV_SOC、根据式(12)检测到的极化电压VPdet、和根据电池组110的特性决定的上限电压Vmax和下限电压Vmin,用下式(13)、(14)分别运算容许充电电流Imax_chg1和容许放电电流Imax_dis1。图15是该第一容许电流运算部703进行的运算处理的框图。式(7)(8)中在Rdet_chg和Rdet_dis中包括极化电压的影响地运算了容许电流,而此处不将极化电压换算为电阻值地求出容许电流。
Imax_chg1={Vmax-(OCV_SOC+VPdet)}/ROdet_chg (13)
Imax_dis1={Vmin-(OCV_SOC+VPdet)}/ROdet_dis (14)
第二容许电流运算部704接收来自电池状态预测部702的输出、和来自内部电阻检测部701的输出即VPdet等而求出电池组110的容许电流。具体而言,使用预测的充电侧的直流电阻预测部ROpred_chg、放电侧的直流电阻预测值ROpred_dis、根据用图3的充电状态运算部301推测的SOC得到的OCV的值OCV_SOC、通过计算预测出的极化电压预测值VPpred或根据式(12)检测到的极化电压VPdet、和根据电池组110的特性决定的上限电压Vmax和下限电压Vmin,用下式(15)、(16),分别运算容许充电电流Imax_chg2和容许放电电流Imax_dis2。图16是该第二容许电流运算部704进行的运算处理的框图。在VPpred之外、也将VPdet用作输入的理由是极化电压是即使在充电侧检测也能够在放电侧使用、即使在放电侧检测也能够在充电侧使用的共用参数。用内部电阻检测部701检测出的VPdet也能够在第二容许电流运算部704中应用,能够实现在用内部电阻检测部701检测到VPdet之前应用VPpred,在检测到VPdet的情况下使精度优先而采用VPdet的处理。另外,出于使容许电流的运算处理简化的目的,第二容许电流运算部704也能够采用仅使用来自电池状态预测部702的输出、即极化电压只有作为预测值的VPpred的处理内容。
对式(15)(16)、图16的极化电压VP代入极化电压预测值VPpred或根据式(12)检测到的极化电压VPdet。未检测到VPdet的情况下对VP代入极化电压预测值VPpred使用,在内部电阻检测部701检测到有效的极化电压VPdet的情况下对VP代入VPdet使用,求出Imax_chg2和Imax_dis2。
Imax_chg2={Vmax-(OCV_SOC+VP)}/ROpred_chg (15)
Imax_dis2={Vmin-(OCV_SOC+VP)}/ROpred_dis (16)
图14中的容许充电电流决定部705和容许放电电流决定部706与图7的功能相同。即,容许充电电流决定部705基于从内部电阻检测部701输出的充电标志Rflag_chg的值,选择容许充电电流Imax_chg1或容许充电电流Imax_chg2中的某一方,作为容许充电电流Imax_chg输出。容许放电电流决定部706基于从内部电阻检测部701输出的放电标志Rflag_dis的值,选择容许放电电流Imax_dis1或容许放电电流Imax_dis2中的某一方,作为容许放电电流Imax_dis输出。由此,与图7的说明同样地,能够高精度地运算容许电流。
根据以上说明的本发明的第一实施方式,实现了以下作用效果。
(1)在电池组控制部150中,容许电流运算部302具备第一容许电流运算部703、第二容许电流运算部704、容许充电电流决定部705、和容许放电电流决定部706。第一容许电流运算部703求出容许充电电流Imax_chg1和容许放电电流Imax_dis1,作为基于由电压检测部140检测到的电池组110的电压的电池组110的容许电流。第二容许电流运算部704不使用电池组110的电压来求出容许充电电流Imax_chg2和容许放电电流Imax_dis2,作为电池组110的容许电流。容许充电电流决定部705基于容许充电电流Imax_chg1和容许充电电流Imax_chg2中的至少一方,决定与电池组110的状态相应的电池组110的容许充电电流Imax_chg,容许放电电流决定部706基于容许放电电流Imax_dis1和容许放电电流Imax_dis2中的至少一方,决定与电池组110的状态相应的电池组110的容许放电电流Imax_dis。所以,能够高精度地检测电池组110的容许电流。
(2)容许充电电流决定部705在电池组110处于可以求出容许充电电流Imax_chg1的状态时,将容许充电电流Imax_chg1决定为电池组110的容许充电电流Imax_chg,在电池组110处于不能求出容许充电电流Imax_chg1的状态时,将容许充电电流Imax_chg2决定为电池组110的容许充电电流Imax_chg。具体而言,在电池组110的充电电流在规定的阈值以上时,判断电池组110处于可以求出容许充电电流Imax_chg1的状态,将容许充电电流Imax_chg1决定为电池组110的容许充电电流Imax_chg,在电池组110的充电电流不足阈值时,判断电池组110处于不能求出容许充电电流Imax_chg1的状态,将容许充电电流Imax_chg2决定为电池组110的容许充电电流Imax_chg。另外,容许放电电流决定部706在电池组110处于可以求出容许放电电流Imax_dis1的状态时,将容许放电电流Imax_dis1决定为电池组110的容许放电电流Imax_dis,在电池组110处于不能求出容许放电电流Imax_dis1的状态时,将容许放电电流Imax_dis2决定为电池组110的容许放电电流Imax_dis。具体而言,在电池组110的放电电流在规定的阈值以上时,判断电池组110处于可以求出容许放电电流Imax_dis1的状态,将容许放电电流Imax_dis1决定为电池组110的容许放电电流Imax_dis,在电池组110的放电电流不足阈值时,判断电池组110处于不能求出容许放电电流Imax_dis1的状态,将容许放电电流Imax_dis2决定为电池组110的容许放电电流Imax_dis。所以,能够与电池组110的状态相应地决定最佳的容许电流。
(3)容许充电电流决定部705在电池组110开始充电前,将容许充电电流Imax_chg2决定为电池组110的容许充电电流Imax_chg,在电池组110开始充电后,将电池组110的容许充电电流Imax_chg从容许充电电流Imax_chg2切换为容许充电电流Imax_chg1。另外,容许放电电流决定部706在电池组110开始放电前,将容许放电电流Imax_dis2决定为电池组110的容许放电电流Imax_dis,在电池组110开始放电后,将电池组110的容许放电电流Imax_dis从容许放电电流Imax_dis2切换为容许放电电流Imax_dis1。所以,能够与电池组110的充放电的开始相应地求出误差更小的容许电流。
(4)容许充电电流决定部705和容许放电电流决定部706在电池组110正在充电时,对于充电侧将容许充电电流Imax_chg1决定为电池组110的容许充电电流Imax_chg,并且对于放电侧将容许放电电流Imax_dis2决定为电池组110的容许放电电流Imax_dis。另外,在电池组110正在放电时,对于充电侧将容许充电电流Imax_chg2决定为电池组110的容许充电电流Imax_chg,并且对于放电侧将容许放电电流Imax_dis1决定为电池组110的容许放电电流Imax_dis。而且,与电池组110的充放电的切换相应地,对于充电侧和放电侧,分别使电池组110的容许充电电流Imax_chg和容许放电电流Imax_dis,在容许充电电流Imax_chg1或容许放电电流Imax_dis1、与容许充电电流Imax_chg2或容许放电电流Imax_dis2之间切换。所以,能够与电池组110的充放电的切换相应地选择适当的容许电流。
<第二实施方式>
接着说明本发明的第二实施方式。本实施方式中,说明对上述内部电阻检测部701、容许充电电流决定部705和容许放电电流决定部706的处理内容分别施加了变更的例子。其他功能与第一实施方式中说明的相同。
图17是表示本发明的第二实施方式中容许充电电流决定部705和容许放电电流决定部706分别进行的运算处理的框图的一例的图。图17中,在容许充电电流决定部705和容许放电电流决定部706中,分别设置了权重决定部1701A、1701B。该权重决定部1701A、1701B具有在充电标志Rflag_chg或放电标志Rflag_dis变化了的情况下,分别输出在0与1之间连续变化的权重系数Wchg、Wdis的功能。具体而言,充电标志Rflag_chg从“0”变化至“1”时,权重决定部1701A使权重系数Wchg以规定的斜率从0变化至1,相反,充电标志Rflag_chg从“1”变化至“0”时,权重决定部1701A使权重系数Wchg以规定的斜率从1变化至0。同样,放电标志Rflag_dis从“0”变化至“1”时,权重决定部1701B使权重系数Wdis以规定的斜率从0变化至1,相反,放电标志Rflag_dis从“1”变化至“0”时,权重决定部1701B使权重系数Wdis以规定的斜率从1变化至0。
容许充电电流决定部705和容许放电电流决定部706使用如上所述地输出的权重系数Wchg、Wdis,用下式(17)、(18)对来自第一容许电流运算部703的容许充电电流Imax_chg1和容许放电电流Imax_dis1、以及来自第二容许电流运算部704的容许充电电流Imax_chg2和容许放电电流Imax_dis2分别加权,计算最终的电池组110的容许电流。
Imax_chg=Wchg×Imax_chg1+(1-Wchg)×Imax_chg2 (17)
Imax_dis=Wdis×Imax_dis1+(1-Wdis)×Imax_dis2 (18)
通过追加该权重决定部1701A和1701B,能够使充电和放电切换时的容许电流的变化变得平缓。图18是表示本发明的第二实施方式中从容许电流运算部302最终输出的容许电流的状况的图。此处与图13同样,使充放电电流如图所示地以一定周期的正弦波状变化,将电流值为正的情况定义为充电、将电流值为负的情况定义为放电。另外,电流的方向成为充电方向的情况下立刻将Rflag_chg设为“1”,成为放电方向的情况下立刻将Rflag_dis设为“1”。
充放电电流向充电方向流动的情况下,容许充电电流决定部705和容许放电电流决定部706分别将权重系数Wchg设定为1、将权重系数Wdis设定为0。由此,对于充电侧,使对来自第一容许电流运算部703的容许充电电流Imax_chg1的加权相对增大,对于放电侧,使对来自第二容许电流运算部704的容许放电电流Imax_dis2的加权相对增大。
充放电电流从充电方向切换为放电方向时,容许充电电流决定部705使权重系数Wchg从1逐渐变化至0。由此,使对容许充电电流Imax_chg1的加权逐渐减小,使对容许充电电流Imax_chg2的加权逐渐增大。结果,从容许充电电流决定部705输出的容许充电电流Imax_chg如图所示,从Imax_chg1逐渐变化至Imax_chg2。另一方面,容许放电电流决定部706使权重系数Wdis从0逐渐变化至1。由此,使对容许放电电流Imax_dis1的加权逐渐增大,使对容许放电电流Imax_dis2的加权逐渐减小。结果,从容许放电电流决定部706输出的容许放电电流Imax_dis如图所示,从Imax_dis2逐渐变化至Imax_dis1。
另外,充放电电流向放电方向流动的情况下,容许充电电流决定部705和容许放电电流决定部706分别将权重系数Wchg设为0、将权重系数Wdis设为1。由此,对于充电侧,使对来自第二容许电流运算部704的容许充电电流Imax_chg2的加权相对增大,对于放电侧,使对来自第一容许电流运算部703的容许放电电流Imax_dis1的加权相对增大。
充放电电流从放电方向切换为充电方向时,容许充电电流决定部705使权重系数Wchg从0逐渐变化至1。由此,使对容许充电电流Imax_chg1的加权逐渐增大,使对容许充电电流Imax_chg2的加权逐渐减小。结果,从容许充电电流决定部705输出的容许充电电流Imax_chg如图所示,从Imax_chg2逐渐变化至Imax_chg1。另一方面,容许放电电流决定部706使权重系数Wdis从1逐渐变化至0。由此,使对容许放电电流Imax_dis1的加权逐渐减小,使对容许放电电流Imax_dis2的加权逐渐增大。结果,从容许放电电流决定部706输出的容许放电电流Imax_dis如图所示,从Imax_dis1逐渐变化至Imax_dis2。
其中,如上所述,在内部电阻检测部701中,充放电电流不足阈值时将预先规定的内部电阻值代入Rdet_chg和Rdet_dis的情况下,第一容许电流运算部703用其运算容许充电电流Imax_chg1和容许放电电流Imax_dis1时,存在运算结果中包含较大的误差的可能性。此时代入的内部电阻值可以考虑与电池组110的特性相应地设想的内部电阻值的最大值、最小值、平均值等,而无论哪一种情况下,与实际值的差越大,第一容许电流运算部703的运算结果中包含的误差也越大。从而,本实施方式中,优选在内部电阻检测部701内保存最后运算的内部电阻值,当内部电阻检测部701不能够执行内部电阻值的运算时,输出保存的内部电阻值。这样,能够防止充放电切换时,从容许充电电流决定部705和容许放电电流决定部706分别输出的容许充电电流Imax_chg和容许放电电流Imax_dis急剧地变动。
根据以上说明的本发明的第二实施方式,实现了以下作用效果。
(1)容许充电电流决定部705决定对容许充电电流Imax_chg1和容许充电电流Imax_chg2的权重系数Wchg,基于该权重系数Wchg对容许充电电流Imax_chg1和容许充电电流Imax_chg2分别加权并合计,由此决定电池组110的容许充电电流Imax_chg。另外,容许放电电流决定部706决定对容许放电电流Imax_dis1和容许放电电流Imax_dis2的权重系数Wdis,基于该权重系数Wdis对容许放电电流Imax_dis1和容许放电电流Imax_dis2分别加权并合计,由此决定电池组110的容许放电电流Imax_dis。所以,能够根据用不同方法求得的两种容许电流,求出适当的容许电流。
(2)容许充电电流决定部705和容许放电电流决定部706,在电池组110充电或放电时,使权重系数Wchg、Wdis分别变化。由此,容许充电电流决定部705在电池组110开始充电前,使对容许充电电流Imax_chg2的加权相对增大,在电池组110开始充电后,使对容许充电电流Imax_chg1的加权逐渐增大,使对容许充电电流Imax_chg2的加权逐渐减小。另外,容许放电电流决定部706在电池组110开始放电前,使对容许放电电流Imax_dis2的加权相对增大,在电池组110开始放电后,使对容许放电电流Imax_dis1的加权逐渐增大,使对容许放电电流Imax_dis2的加权逐渐减小。所以,能够在电池组110切换充放电时,使容许电流平滑地变化。
<第三实施方式>
接着说明本发明的第三实施方式。本实施方式中,说明对上述第一容许电流运算部703、第二容许电流运算部704、容许充电电流决定部705和容许放电电流决定部706的处理内容分别施加了变更的例子。其他功能与第一实施方式中说明的相同。
本实施方式中,容许充电电流决定部705和容许放电电流决定部706分别进行的运算处理的框图与图17相同。即,在容许充电电流决定部705和容许放电电流决定部706中,分别设置有权重决定部1701A、1701B。
在上述第二实施方式中,说明了权重决定部1701A、1701B分别输入充电标志Rflag_chg和放电标志Rflag_dis,基于它们的值分别输出在0与1之间连续变化的权重系数Wchg和Wdis。与此相对,本实施方式中,说明第一容许电流运算部703和第二容许电流运算部704运算各自的容许电流的误差,权重决定部1701A、1701B用其分别决定权重系数Wchg、Wdis的例子。
本实施方式中,第一容许电流运算部703在上述容许充电电流Imax_chg1和容许放电电流Imax_dis1的运算之外,进而进行分别表示它们的误差的容许充电电流误差ΔImax_chg1和容许放电电流误差ΔImax_dis1的运算。同样,第二容许电流运算部704在上述容许充电电流Imax_chg2和容许放电电流Imax_dis2的运算之外,进而进行表示它们的误差的容许充电电流误差ΔImax_chg2和容许放电电流误差ΔImax_dis2的运算。用第一容许电流运算部703求出的容许充电电流误差ΔImax_chg1、和用第二容许电流运算部704求出的容许充电电流误差ΔImax_chg2,在容许充电电流决定部705中,被输入权重决定部1701A。用第一容许电流运算部703求出的容许放电电流误差ΔImax_dis1、和用第二容许电流运算部704求出的容许放电电流误差ΔImax_dis2,在容许放电电流决定部706中,被输入权重决定部1701B。其中,容许充电电流误差ΔImax_chg1和容许放电电流误差ΔImax_dis1、以及容许充电电流误差ΔImax_chg2和容许放电电流误差ΔImax_dis2,能够通过预先掌握电流检测部130和电压检测部140、温度检测部125的测定误差、以及图4的等价电路与实际的电池电压的差异,用它们作为输入进行运算。
权重决定部1701A、1701B使用输入的上述各容许电流误差,用下式(19)、(20),分别决定权重系数Wchg、Wdis。
Wchg=ΔImax_chg22/(ΔImax_chg12+ΔImax_chg22) (19)
Wdis=ΔImax_dis22/(ΔImax_dis12+ΔImax_dis22) (20)
通过使用上述权重系数Wchg、Wdis,容许充电电流决定部705和容许放电电流决定部706能够用上述式(17)、(18),分别计算最终的电池组110的容许电流。另外,也可以通过在权重决定部1701A、1701B中,仅与第一容许电流运算部703的运算结果中包含的误差相应地分别决定权重系数Wchg、Wdis,而使处理简化。即,容许充电电流决定部705和容许放电电流决定部706基于用第一容许电流运算部703求出的容许充电电流误差ΔImax_chg1和容许放电电流误差ΔImax_dis1,分别决定权重系数Wchg、Wdis。
其中,如上所述,在内部电阻检测部701中,在充放电电流不足阈值时将预先规定的内部电阻值代入Rdet_chg和Rdet_dis的情况下,第一容许电流运算部703用其运算容许充电电流Imax_chg1和容许放电电流Imax_dis1时,存在运算结果中包含较大的误差的可能性。从而,这样的情况下,优选将从第一容许电流运算部703输出的容许充电电流误差ΔImax_chg1和容许放电电流误差ΔImax_dis1的值设为可设想的范围内的最大值。这样,使对包含较大的误差的容许充电电流Imax_chg1和容许放电电流Imax_dis1的加权最小化,另一方面,使对容许充电电流Imax_chg2和容许放电电流Imax_dis2的加权最大化,能够求出适当的容许电流。
根据以上说明的本发明的第三实施方式,第一容许电流运算部703求出表示容许充电电流Imax_chg1的误差的容许充电电流误差ΔImax_chg1、和表示容许放电电流Imax_dis1的误差的容许放电电流误差ΔImax_dis1。另外,第二容许电流运算部704求出表示容许充电电流Imax_chg2的误差的容许充电电流误差ΔImax_chg2、和表示容许放电电流Imax_dis2的误差的容许放电电流误差ΔImax_dis2。容许充电电流决定部705和容许放电电流决定部706基于这些误差中的至少一方,分别决定权重系数Wchg、Wdis。所以,能够与用不同的方法求出的两种容许电流中分别包含的误差的大小相应地求出适当的容许电流。
<第四实施方式>
接着说明本发明的第四实施方式。本实施方式中,说明考虑电池组110的内部电阻的变化,对容许电流进行修正的例子。
电池组110中,劣化随着反复充放电而进展时,内部电阻与其相应地增加,发生满充电容量降低等特性变化。电池状态预测部702根据预先进行充放电试验而得到的电池特性预测电池组110的状态,所以发生上述这样的电池特性的变化时,电池状态的预测结果会产生误差。因此,第二容许电流运算部704用电池状态预测部702的预测结果运算的容许充电电流Imax_chg2和容许放电电流Imax_dis2中也包含该误差。
图19是表示不进行本发明的第四实施方式中的修正,在第二容许电流运算部704的运算精度降低的情况下,从容许电流运算部302最终输出的容许电流的状况的图。第二容许电流运算部704的运算精度降低,对上述电池状态的预测结果的误差增大时,如图19所示,从第一容许电流运算部703输出的容许充电电流Imax_chg1和容许放电电流Imax_dis1、与从第二容许电流运算部704输出的容许充电电流Imax_chg2和容许放电电流Imax_dis2之间的差扩大。从而,电池组110切换充放电时,从容许电流运算部302输出的容许电流会发生较大的变动。
于是,本实施方式中,对容许电流运算部302追加了用于对第二容许电流运算部704的运算结果进行修正的功能。对于具体的内容在以下详细说明。
图20是本发明的第四实施方式中的容许电流运算部302的框图的一例。与第一实施方式中说明的图7的框图相比,图20中,进而增加了修正部2001A、2001B。修正部2001A对来自第一容许电流运算部703的容许充电电流Imax_chg1和来自第二容许电流运算部704的容许充电电流Imax_chg2进行比较,基于该比较结果,对容许充电电流Imax_chg2进行修正。修正部2001B对来自第一容许电流运算部703的容许放电电流Imax_dis1和来自第二容许电流运算部704的容许放电电流Imax_dis2进行比较,基于该比较结果,对容许放电电流Imax_dis2进行修正。
具体而言,在修正部2001A中,求出容许充电电流Imax_chg1与容许充电电流Imax_chg2的差,使用基于该差决定的修正系数,对容许充电电流Imax_chg2进行修正。或者,求出容许充电电流Imax_chg1与容许充电电流Imax_chg2的比率,使用基于该比率决定的修正系数,对容许充电电流Imax_chg2进行修正。然后,将修正结果作为修正后的容许充电电流Imax_chg2’输出。同样,在修正部2001B中,求出容许放电电流Imax_dis1与容许放电电流Imax_dis2的差,使用基于该差决定的修正系数,对容许放电电流Imax_dis2进行修正。或者,求出容许放电电流Imax_dis1与容许放电电流Imax_dis2的比率,使用基于该比率决定的修正系数,对容许放电电流Imax_dis2进行修正。然后,将修正结果作为修正后的容许放电电流Imax_dis2’输出。另外,也可以通过根据这些差或比率的平均值决定修正系数,而作为充电侧和放电侧共用的修正系数。另外,也可以在差或比率为规定范围内的情况下不进行修正,在成为规定范围外时进行修正。进而,也能够与电池组110的充放电时间、或电池状态预测部702能够输出的VPpred等极化电压相应地设定修正系数。无论哪一种情况下,只要在修正部2001A和2001B中,预先保存对应于容许充电电流Imax_chg1与容许充电电流Imax_chg2的差或比率、容许放电电流Imax_dis1与容许放电电流Imax_dis2的差或比率的多个修正系数,就能够使用从中选择的修正系数,对容许充电电流Imax_chg2和容许放电电流Imax_dis2分别进行修正。
图21是本发明的第四实施方式中的容许电流运算部302的框图的另一例。与第一实施方式中说明的图7的框图相比,图21进而增加了修正部2101A、2101B。修正部2101A对来自第一容许电流运算部703的容许充电电流Imax_chg1和来自第二容许电流运算部704的容许充电电流Imax_chg2进行比较,基于该比较结果,对从电池状态预测部702作为电池状态的预测结果输出的电池特性信息中的、第二容许电流运算部704为了求出容许充电电流Imax_chg2而使用的信息进行修正。修正部2101B对来自第一容许电流运算部703的容许放电电流Imax_dis1和来自第二容许电流运算部704的容许放电电流Imax_dis2进行比较,基于该比较结果,对从电池状态预测部702作为电池状态的预测结果输出的电池特性信息中的、第二容许电流运算部704为了求出容许放电电流Imax_dis2而使用的信息进行修正。
具体而言,在修正部2101A中,求出容许充电电流Imax_chg1与容许充电电流Imax_chg2的差或比率,向消除它们的方向修正从电池状态预测部702输出的充电时的内部电阻预测值Rpred_chg。同样,在修正部2101B中,求出容许放电电流Imax_dis1与容许放电电流Imax_dis2的差或比率,向消除它们的方向修正从电池状态预测部702输出的放电时的内部电阻预测值Rpred_dis。另外,也可以通过计算这些差或比率的平均值,而在充电侧和放电侧执行共用的修正。另外,也可以在差或比率为规定范围内的情况下不进行修正,在成为规定范围外时进行修正。进而,也可以与电池组110的充放电时间、或电池状态预测部702能够输出的VPpred等极化电压相应地决定修正系数。也可以对用于得到极化电压VPpred的极化电阻403或电容成分404、由极化电阻403和电容成分404决定的时间常数进行修正。无论哪一种情况下,只要在修正部2101A和2101B中,预先保存对应于容许充电电流Imax_chg1与容许充电电流Imax_chg2的差或比率、容许放电电流Imax_dis1与容许放电电流Imax_dis2的差或比率的多个修正系数,就能够使用与上述差或比率相应地选择的修正系数,对内部电阻预测值Rpred_chg、Rpred_dis等分别进行修正。
本实施方式中,无论使用以上说明的两个例子中的哪一方的情况下,都能够对第一容许电流运算部703和第二容许电流运算部704的输出进行比较,基于该比较结果,改善第二容许电流运算部704的输出中包含的容许电流误差。
图22是表示本发明的第四实施方式中从容许电流运算部302最终输出的容许电流的状况的图。图22中,在时刻T0至时刻T1期间内,第一容许电流运算部703输出的Imax_chg1与第二容许电流运算部704输出的Imax_chg2之间产生了较大的差异。此时,可知在时刻T1之后,通过上述修正处理,修正了第二容许电流运算部704输出的Imax_chg2。另外,在时刻T1至时刻T2期间内,第一容许电流运算部703输出的Imax_dis1与第二容许电流运算部704输出的Imax_dis2之间产生了较大的差异。此时,可知在时刻T2之后,通过上述修正处理,修正了第二容许电流运算部704输出的Imax_dis2。
根据以上说明的本发明的第四实施方式,实现了以下作用效果。
(1)在电池组控制部150中,容许电流运算部302具备第一容许电流运算部703、第二容许电流运算部704、容许充电电流决定部705、容许放电电流决定部706、和修正部2001A和2001B或修正部2101A和2101B。第一容许电流运算部703求出容许充电电流Imax_chg1和容许放电电流Imax_dis1,作为基于用电压检测部140检测到的电池组110的电压的电池组110的容许电流。第二容许电流运算部704不使用电池组110的电压来求出容许充电电流Imax_chg2和容许放电电流Imax_dis2作为电池组110的容许电流。修正部2001A和2101A对容许充电电流Imax_chg1与容许充电电流Imax_chg2进行比较,基于该比较结果分别进行规定的修正处理。修正部2001B和2101B对容许放电电流Imax_dis1与容许放电电流Imax_dis2进行比较,基于该比较结果分别进行规定的修正处理。所以,能够考虑与电池组110的劣化状态相应的内部电阻的上升造成的影响,高精度地检测电池组110的容许电流。
(2)修正部2001A和2001B通过对第二容许电流运算部704得到的容许充电电流Imax_chg2和容许放电电流Imax_dis2的运算结果分别进行修正,而进行修正处理。另外,修正部2101A和2101B进行对作为第二容许电流运算部704为了求出容许充电电流Imax_chg2和容许放电电流Imax_dis2而使用的电池组110的特性信息的内部电阻预测值Rpred_chg、Rpred_dis分别进行修正的修正处理。所以,能够与电池组110的内部电阻的上升相应地对得到的容许电流进行适当的修正处理。
(3)修正部2001A、2001B、2101A和2101B分别预先保存与容许充电电流Imax_chg1与容许充电电流Imax_chg2的差或比率、或者容许放电电流Imax_dis1与容许放电电流Imax_dis2的差或比率对应的多个修正系数,使用从该多个修正系数中选择的修正系数,分别进行修正处理。所以,能够与因电池组110的内部电阻上升而发生的容许充电电流Imax_chg2和容许放电电流Imax_dis2的变化量相应地适当地进行修正处理。
(4)修正部2001A、2001B、2101A和2101B能够与电池组110的充放电时间或VPpred等极化电压相应地决定各自的修正处理中使用的修正系数。由此,能够考虑电池组110的劣化状态,进行更适当的修正处理。
(5)修正部2001A和2101A在电池组110充电时,对容许充电电流Imax_chg1与容许充电电流Imax_chg2进行比较,基于该比较结果分别进行修正处理。另外,修正部2001B和2101B在电池组110放电时,对容许放电电流Imax_dis1与容许放电电流Imax_dis2进行比较,基于该比较结果分别进行修正处理。所以,能够与电池组110的充放电状态相应地适当地切换作为修正处理的对象的容许电流。
<第五实施方式>
接着说明本发明的第五实施方式。本实施方式中,说明监视容许电流的运算结果而推测电池组110的劣化状态,基于该推测结果进行电池组110的寿命判断的例子。
图23是表示本发明的第五实施方式中电池组控制部150进行的处理内容的框图。如图23所示,本实施方式的电池控制部150与第一实施方式中图3所示的框图相比,进而具备监视容许电流运算部302的输出而推测电池组110的劣化状态的劣化推测部2301。
如上所述,电池组110在劣化随着反复充放电而进展时,内部电阻增加,发生满充电容量降低等特性变化。在电池组110中内部电阻增加时,容许电流降低。劣化推测部2301通过监视该容许电流的降低程度,推测电池组110的劣化。具体而言,求出将使用下式(21)的容许电流的降低程度的计算结果定义为SOH的情况下的、电池组110的SOH。式(21)中,Imax_new表示新的电池组110的容许电流,Imax_det表示当前的(劣化时的)电池组110的容许电流。
SOH=Imax_det/Imax_new (21)
如上述各实施方式所说明,在容许电流运算部302中,如图7、14、20和21所示,基于由第一容许电流运算部703求出的容许充电电流Imax_chg1、和由第二容许电流运算部704求出的容许充电电流Imax_chg2,用容许充电电流决定部705决定容许充电电流Imax_chg。另外,基于由第一容许电流运算部703求出的容许放电电流Imax_dis1、和由第二容许电流运算部704求出的容许放电电流Imax_dis2,用容许放电电流决定部706决定容许放电电流Imax_dis。劣化推测部2301能够着眼于该容许充电电流Imax_chg和容许放电电流Imax_dis中的一方或双方,将开始使用电池组110的时刻的来自容许电流运算部302的输出存储为Imax_new,将当前的来自容许电流运算部302的输出作为Imax_det,根据式(21)推测当前的电池组110的SOH。该情况下,也可以使容许充电电流Imax_chg和容许放电电流Imax_dis平均化,求出Imax_det和Imax_new。
或者,也可以在劣化推测部2301中,直接使用来自第一容许电流运算部703的输出、或来自第二容许电流运算部704的输出,推测当前的电池组110的SOH。即,着眼于第一容许电流运算部703的输出的情况下,能够将开始使用电池组110的时刻的容许充电电流Imax_chg1和容许放电电流Imax_dis1中的一方或双方作为Imax_new,将当前的容许充电电流Imax_chg1和容许放电电流Imax_dis1中的一方或双方作为Imax_det,根据式(21)推测当前的电池组110的SOH。另外,着眼于第二容许电流运算部704的输出的情况下,能够将开始使用电池组110的时刻的容许充电电流Imax_chg2和容许放电电流Imax_dis2中的一方或双方作为Imax_new,将当前的容许充电电流Imax_chg2和容许放电电流Imax_dis2中的一方或双方作为Imax_det,根据式(21),推测当前的电池组110的SOH。
如以上所说明地由劣化推测部2301推测出的电池组110的SOH被车辆控制部200接收。车辆控制部200在接收到的SOH的值低于预先规定的阈值的情况下,判断电池组110达到寿命。另外,也可以在劣化推测部2301中进行这样的电池组110的寿命判断。另外,也能够不使用SOH这样的参数判断,而是在运算得到的容许电流值低于阈值的情况下判断达到寿命。
根据以上说明的本发明的第五实施方式,劣化推测部2301对第一容许电流运算部703得到的容许电流的运算结果和第二容许电流运算部704得到的容许电流的运算结果中的至少一方进行监视,推测电池组110的劣化状态。所以,能够在电池***100中准确地判断电池组110的劣化的进展状况。
另外,劣化推测部2301也可以基于电池组110的劣化状态的推测结果,判断电池组110是否达到寿命。由此,能够在电池***100中准确地进行电池组110的寿命判断。
<第六实施方式>
接着说明本发明的第六实施方式。本实施方式中,说明对容许电流的修正结果进行监视并推测电池组110的劣化状态,基于该推测结果进行电池组110的寿命判断的例子。
图24是本发明的第六实施方式中的容许电流运算部302的框图。与第四实施方式中说明的图20的框图相比,图24中进而增加了劣化推测部2401。劣化推测部2401通过监视表示修正部2001A得出的容许电流的修正量或修正率的系数Kc、和表示修正部2001B得出的容许电流的修正量或修正率的系数Kd,推测电池组110的SOH。这是因为电池组110劣化时,容许电流减小,所以修正部2001A和修正部2001B对容许电流的运算结果与其相应地修正。表示为此使用的容许电流的修正量或修正率的系数Kc和Kd能够代替SOH作为用于掌握电池组110的劣化程度的参数。
根据以上说明的本发明的第六实施方式,劣化推测部2401对修正部2001A、2001B执行的修正处理的结果进行监视,推测电池组110的劣化状态。所以,能够在电池***100中准确地判断电池组110的劣化的进展状况。
另外,劣化推测部2401也可以基于电池组110的劣化状态的推测结果,判断电池组110是否达到寿命。由此,能够在电池***100中准确地进行电池组110的寿命判断。
<第七实施方式>
接着说明本发明的第七实施方式。本实施方式中,说明对电池组110的特定信息的修正结果进行监视并推测电池组110的劣化状态,基于该推测结果进行电池组110的寿命判断的例子。
图25是本发明的第七实施方式中的容许电流运算部302的框图。与第四实施方式中说明的图21的框图相比,图25中进而增加了劣化推测部2501。劣化推测部2501通过监视修正部2101A、2101B得出的对来自电池状态预测部702的输出的修正结果Rt,推测电池组110的SOH。例如,能够取得用修正部2101A、2101B修正后的内部电阻预测值Rpred_chg、Rpred_dis作为修正结果Rt,用其根据下式(22)推测当前的电池组110的SOH。式(22)中,R_new表示新的电池组110的内部电阻,R_det表示当前的(劣化时的)电池组110的内部电阻。
SOH=R_det/R_new (22)
如上述第四实施方式中所说明,修正部2101A基于由第一容许电流运算部703求出的容许充电电流Imax_chg1、和由第二容许电流运算部704求出的容许充电电流Imax_chg2,对从电池状态预测部702输出的充电时的内部电阻预测值Rpred_chg进行修正。另外,修正部2101B基于由第一容许电流运算部703求出的容许放电电流Imax_dis1、和由第二容许电流运算部704求出的容许放电电流Imax_dis2,对从电池状态预测部702输出的放电时的内部电阻预测值Rpred_dis进行修正。劣化推测部2501能够着眼于该内部电阻预测值Rpred_chg和Rpred_dis的修正结果中的一方或双方,将开始使用电池组110的时刻的来自电池状态预测部702的输出存储为R_new,将当前的来自电池状态预测部702的输出作为R_det,根据式(22)推测当前的电池组110的SOH。该情况下,也可以使充电时的内部电阻预测值Rpred_chg和放电时的内部电阻预测值Rpred_dis平均化,求出R_det和R_new。
根据以上说明的本发明的第七实施方式,劣化推测部2501对修正部2101A、2101B执行的修正处理的结果进行监视,推测电池组110的劣化状态。所以,能够在电池***100中准确地判断电池组110的劣化的进展状况。
另外,劣化推测部2501也可以基于电池组110的劣化状态的推测结果,判断电池组110是否达到寿命。由此,能够在电池***100中准确地进行电池组110的寿命判断。
以上各实施方式中,具体说明了本发明,但本发明不限定于这些实施方式,能够在不脱离其主旨的范围内进行各种变更。进而,也能够将各实施方式任意地组合实施。
另外,上述各结构、功能、处理部等的全部或一部分,例如能够通过集成电路设计而用硬件实现,也能够通过处理器运行实现各功能的程序而用软件实现。实现各功能的程序、表等信息,能够保存在存储器或硬盘等存储装置、IC卡、DVD等存储介质中。另外,也能够通过这些存储介质或互联网等电信线路,对上述各实施方式的电池***100的电池组控制部150提供用于执行各实施方式中说明的处理的程序。
图26是表示对电池组控制部150提供程序的状况的图。个人计算机10与电池组控制部150连接,对电池组控制部150提供从服务器装置11经由通信线路12提供的程序、或者从CD-ROM13读取的程序。另外,也能够不经由个人计算机10,而是从服务器装置11经由通信线路12对电池组控制部150提供程序。通信线路12是互联网、计算机通信等通信线路、专用通信线路、移动电话线路网等。服务器11经由通信线路12对个人计算机10或电池组控制部150发送程序。即,将程序变换为载波上的数据信号,经由通信线路12发送。这样,能够以记录介质或载波等各种形式的计算机可读取的程序产品的方式,提供能够在电池组控制部150中运行的程序。
以下优先权基础申请的公开内容通过引用并入本文。
日本发明专利申请2014年第146750号(2014年7月17日提交)
附图标记说明
100:电池***,110:电池组,111:单电池,112:单电池分组,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,160:信号通信单元,170:绝缘元件,180:存储部,200:车辆控制部,300a~300d:继电器,301:充电状态运算部,302:容许电流运算部,400:逆变器,410:电动发电机,420:充电器,701:内部电阻检测部,702:电池状态预测部,703:第一容许电流运算部,704:第二容许电流运算部,705:容许充电电流决定部,706:容许放电电流决定部,2001A、2001B、2101A、2101B:修正部,2301、2401、2501:劣化推测部。
Claims (7)
1.一种检测电池的状态的电池状态检测装置,其特征在于,包括:
内部电阻检测部,其基于用电压检测部检测到的所述电池的电压,检测所述电池的充电时的内部电阻值和放电时的内部电阻值,
不使用由所述内部电阻检测部检测到的电压地预测电池的状态的电池状态预测部;
第一容许电流运算部,其使用所述内部电阻检测部检测出的充电时的内部电阻值和放电时的内部电阻值,求出基于用电压检测部检测到的所述电池的电压的所述电池的第一最大容许电流;
第二容许电流运算部,其不使用所述电池的电压而使用由所述电池状态预测部预测得到的内部电阻预测值求出所述电池的第二最大容许电流;和
修正部,其对所述第一最大容许电流与所述第二最大容许电流进行比较,基于该比较的结果进行规定的修正处理,
所述修正部通过对所述第二容许电流运算部得到的所述第二最大容许电流的运算结果、或者所述第二容许电流运算部为了求出所述第二最大容许电流而使用的所述电池的特性信息进行修正,来进行所述修正处理,
所述修正部预先保存基于所述第一最大容许电流与所述第二最大容许电流之差的多个修正系数,使用从所述多个修正系数中选择的修正系数进行所述修正处理,
所述修正部基于所述电池的充放电时间或所述电池的极化电压来决定所述修正处理中使用的所述修正系数。
2.如权利要求1所述的电池状态检测装置,其特征在于:
还包括劣化推测部,其对所述第一容许电流运算部得到的所述第一最大容许电流的运算结果、所述第二容许电流运算部得到的所述第二最大容许电流的运算结果、所述修正部进行的所述修正处理的结果中的至少一者进行监视,推测所述电池的劣化状态。
3.如权利要求2所述的电池状态检测装置,其特征在于:
所述劣化推测部基于所述电池的劣化状态的推测结果来判断所述电池是否达到寿命。
4.如权利要求1所述的电池状态检测装置,其特征在于:
所述第一最大容许电流包括与所述电池的充电对应的第一容许充电电流和与所述电池的放电对应的第一容许放电电流,
所述第二最大容许电流包括与所述电池的充电对应的第二容许充电电流和与所述电池的放电对应的第二容许放电电流,
所述修正部,
在所述电池充电时,对所述第一容许充电电流与所述第二容许充电电流进行比较,基于该比较的结果进行所述修正处理,
所述修正部,
在所述电池放电时,对所述第一容许放电电流与所述第二容许放电电流进行比较,基于该比较的结果进行所述修正处理。
5.一种二次电池***,其特征在于,包括:
权利要求1~4中任一项所述的电池状态检测装置;和
二次电池,其用所述电压检测部检测电压,基于根据所述第一最大容许电流和所述第二最大容许电流中的至少一者决定的容许电流进行充放电。
6.一种存储介质,其存储有由连接至电池的电池状态检测装置内的计算机执行的程序,所述存储介质的特征在于,
所述程序使所述计算机实现以下部件的功能:
内部电阻检测部,其基于用电压检测部检测到的所述电池的电压,检测所述电池的充电时的内部电阻值和放电时的内部电阻值,
不使用由所述内部电阻检测部检测到的电压地预测电池的状态的电池状态预测部;
使用所述内部电阻检测部检测出的充电时的内部电阻值和放电时的内部电阻值,求出基于所述电池的电压检测结果的所述电池的第一最大容许电流的第一容许电流运算部;
不使用所述电池的电压检测结果而使用由所述电池状态预测部预测得到的内部电阻预测值求出所述电池的第二最大容许电流的第二容许电流运算部;和
对所述第一最大容许电流与所述第二最大容许电流进行比较,基于该比较的结果进行规定的修正处理的修正部,
所述修正部通过对所述第二容许电流运算部得到的所述第二最大容许电流的运算结果、或者所述第二容许电流运算部为了求出所述第二最大容许电流而使用的所述电池的特性信息进行修正,来进行所述修正处理,
所述修正部预先保存基于所述第一最大容许电流与所述第二最大容许电流之差的多个修正系数,使用从所述多个修正系数中选择的修正系数进行所述修正处理,
所述修正部基于所述电池的充放电时间或所述电池的极化电压来决定所述修正处理中使用的所述修正系数。
7.一种检测电池的状态的电池状态检测方法,其特征在于:
检测所述电池的电压的电压检测步骤;
基于所述电池的电压,检测所述电池的充电时的内部电阻值和放电时的内部电阻值的内部电阻值检测步骤,
不使用在所述内部电阻值检测步骤检测到的电压地预测电池的状态的电池状态预测步骤;
使用所述充电时的内部电阻值和放电时的内部电阻值,求出基于所述电池的电压检测结果的所述电池的第一最大容许电流的第一容许电流求出步骤,
不使用所述电池的电压检测结果而使用在所述电池状态预测步骤预测得到的内部电阻预测值求出所述电池的第二最大容许电流的第二容许电流求出步骤,和
对所述第一最大容许电流与所述第二最大容许电流进行比较,基于该比较的结果进行规定的修正处理的修正步骤,
在所述修正步骤中,通过对所述第二容许电流运算步骤得到的所述第二最大容许电流的运算结果、或者所述第二容许电流运算步骤为了求出所述第二最大容许电流而使用的所述电池的特性信息进行修正,来进行所述修正处理,
预先保存基于所述第一最大容许电流与所述第二最大容许电流之差的多个修正系数,在所述修正步骤中使用从所述多个修正系数中选择的修正系数进行所述修正处理,
在所述修正步骤中基于所述电池的充放电时间或所述电池的极化电压来决定所述修正处理中使用的所述修正系数。
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