CN113346152B - 电池***及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开电池***及其控制方法。电池***(2)具备镍氢电池和控制镍氢电池的充放电的ECU(100)。ECU(100)计算表示镍氢电池的放电电流的累计值的放电电量，进而计算预定时间中的镍氢电池的ΔSOC。然后，ECU(100)根据镍氢电池的温度、放电电量以及ΔSOC，计算镍氢电池的充电储备量。

Description

电池***及其控制方法
技术领域
本公开涉及电池***及其控制方法，特别涉及具备镍氢电池的电池***及其控制方法。
背景技术
日本特开2014-87218号公报公开了能够提高镍氢电池中的负极储备(reserve)量的推测精度的电池***。在该电池***中，使用镍氢电池的温度与负极储备量的对应关系，计算与由温度传感器获取到的温度对应的负极储备量。然后，当负极储备量减少时，镍氢电池的充放电电力被限制。由此，能够抑制镍氢电池的劣化进展。
在镍氢电池(以下，有时简称为“电池”。)中，当因负极的劣化(氧化)而负极的充电储备量减少时，从负极产生氢气，电池的内压上升。在镍氢电池中，一般设置有当内压上升时被打开的安全阀，由此防止内压的异常上升。然而，当安全阀被打开时，与气体一起，电解液也被排出到外部，所以电解液减少，电池的性能劣化。即，充电储备量的减少招致电池的性能劣化。
因而，通过精度良好地计算充电储备量，从而根据其计算结果来执行适当的控制，从而能够适当地抑制电池的性能劣化。日本特开2014-87218号公报所记载的电池***根据电池的温度计算负极储备量，但特别是关于充电储备量的计算存在改善精度的余地。
发明内容
本公开是为了实现上述课题而完成的，本公开的目的在于在具备镍氢电池的电池***及其控制方法中精度良好地计算负极的充电储备量。
本公开的电池***具备镍氢电池以及控制镍氢电池的充放电的控制装置。控制装置计算表示镍氢电池的放电电流的累计值的放电电量，进而，计算预定时间中的镍氢电池的SOC(State Of Charge，充电状态)变动幅度(ΔSOC)。然后，控制装置根据镍氢电池的温度(以下称为“电池温度”。)、放电电量以及SOC变动幅度，计算镍氢电池的充电储备量。
另外，本公开的电池***的控制方法是具备镍氢电池的电池***的控制方法，包括：计算表示镍氢电池的放电电流的累计值的放电电量的步骤；计算预定时间中的镍氢电池的SOC变动幅度(ΔSOC)的步骤；以及根据电池温度、放电电量以及SOC变动幅度计算镍氢电池的充电储备量的步骤。
在上述电池***及其控制方法中，着眼于负极的充电储备量不仅取决于电池温度，还取决于放电电量以及SOC变动幅度，根据电池温度、放电电量以及SOC变动幅度计算充电储备量。例如，通过事先的试验预先求出电池温度、放电电量以及SOC变动幅度与充电储备量的对应关系，从而能够根据电池温度、放电电量以及SOC变动幅度计算充电储备量。因而，根据上述电池***及其控制方法，能够精度良好地计算充电储备量。
控制装置也可以在充电储备量低于阈值的情况下，执行抑制充电储备量的减少的控制。
另外，控制方法也可以还包括：在充电储备量低于阈值的情况下，执行抑制充电储备量的减少的控制的步骤。
根据上述电池***以及控制方法，在充电储备量减少的情况下，其减少被抑制，所以能够抑制电池的性能劣化。
控制装置也可以在充电储备量低于阈值的情况下，以使SOC变动幅度相比于充电储备量不低于阈值的情况变小的方式，控制镍氢电池的充放电。
例如，控制装置也可以在充电储备量低于阈值的情况下，相比于充电储备量不低于阈值的情况提高镍氢电池的SOC的控制下限，从而使SOC变动幅度变小。
另外，控制方法中的上述执行的步骤也可以包括：在充电储备量低于阈值的情况下，以使SOC变动幅度相比于充电储备量不低于阈值的情况变小的方式，控制镍氢电池的充放电的步骤。
例如，上述执行的步骤也可以包括：在充电储备量低于阈值的情况下，相比于充电储备量不低于阈值的情况提高镍氢电池的SOC的控制下限，从而使SOC变动幅度变小的步骤。
根据上述电池***以及控制方法，不限制电池的充放电电力，所以能够抑制与电池交换电力的负载驱动装置的性能下降。
控制装置也可以使用电池温度、时间以及镍氢电池的放电储备量的增加量的预先求出的对应关系，计算表示基于电池温度以及时间的增加量的第1放电储备增加量。另外，控制装置也可以使用电池温度、放电电量以及SOC变动幅度与放电储备量的增加量的预先求出的对应关系，计算表示基于电池温度、放电电量以及SOC变动幅度的放电储备量的增加量的第2放电储备增加量。进而，控制装置也可以通过将使用电池温度、时间以及放电储备量的减少量的预先求出的对应关系根据电池温度以及时间计算的放电储备量的减少量用镍氢电池的负极SOC越高则值越大的预先求出的系数进行校正，从而计算根据负极SOC校正后的放电储备减少量。另外，进而，控制装置也可以通过从对第1放电储备增加量加上第2放电储备增加量而得到的放电储备总增加量减去校正后的放电储备减少量，从而计算镍氢电池的放电储备量。另外，进而，控制装置也可以通过从镍氢电池的初始状态下的初始负极容量减去使用放电储备总增加量与镍氢电池的负极容量的减少量的预先求出的对应关系计算的负极容量的减少量，从而计算负极容量。另外，进而，控制装置也可以通过从镍氢电池的初始状态下的初始正极容量减去使用放电电量与镍氢电池的正极容量的减少量的预先求出的对应关系计算的正极容量的减少量，从而计算正极容量。然后，控制装置也可以通过从负极容量减去正极容量以及放电储备量，从而计算充电储备量。
另外，控制方法中的计算上述充电储备量的步骤也可以包括：使用电池温度、时间以及镍氢电池的放电储备量的增加量的预先求出的对应关系，计算表示基于电池温度以及时间的增加量的第1放电储备增加量的步骤；使用电池温度、放电电量以及SOC变动幅度与放电储备量的增加量的预先求出的对应关系，计算表示基于电池温度、放电电量以及SOC变动幅度的放电储备量的增加量的第2放电储备增加量的步骤；通过将使用电池温度、时间以及放电储备量的减少量的预先求出的对应关系根据电池温度以及时间计算的放电储备量的减少量用镍氢电池的负极SOC越高则值越大的预先求出的系数进行校正，从而计算根据负极SOC校正后的减少量的步骤；通过从对第1放电储备增加量加上第2放电储备增加量而得到的放电储备总增加量减去校正后的减少量，从而计算镍氢电池的放电储备量的步骤；通过从镍氢电池的初始状态下的初始负极容量减去使用放电储备总增加量与镍氢电池的负极容量的减少量的预先求出的对应关系计算的负极容量的减少量，从而计算负极容量的步骤；通过从镍氢电池的初始状态下的初始正极容量减去使用放电电量与镍氢电池的正极容量的减少量的预先求出的对应关系计算的正极容量的减少量，从而计算正极容量的步骤；以及通过从负极容量减去正极容量以及放电储备量，从而计算充电储备量的步骤。
根据该电池***以及控制方法，如上所述计算负极容量、正极容量以及放电储备量，使用它们的计算结果计算充电储备量，所以能够精度良好地计算充电储备量。
本发明的上述以及其它目的、特征、局面以及优点从与附图关联地理解的以下的详细说明变得清楚。
附图说明
图1是概略地示出搭载本公开的实施方式的电池***的车辆的结构的图。
图2是示出组电池所包含的电池的结构例的图。
图3是镍氢电池的正极以及负极的容量的示意图。
图4是示出ΔSOC与充电储备量的减少速度的关系的图。
图5是示出电池的放电电量与充电储备量的减少量的关系的图。
图6是示出表示电池温度、放电电量以及ΔSOC与充电储备量的对应关系的映射的一个例子的图。
图7是示出由ECU执行的处理的次序的一个例子的流程图。
图8是示出放电储备量的推移的一个例子的图。
图9是示出正极以及负极及电池内部的状态的示意图。
图10是说明放电储备量增加的机制的图。
图11是示出基于放置的放电储备增加量与电池温度的关系的一个例子的图。
图12是示出放电储备增加量与电池的放电电量的关系的一个例子的图。
图13是示出基于充放电的放电储备增加量与电池温度的关系的一个例子的图。
图14是示出基于充放电的放电储备增加量与ΔSOC的关系的一个例子的图。
图15是示出放电储备减少量与电池温度的关系的一个例子的图。
图16是示出基于负极SOC的校正系数的图。
图17是示出放电储备增加量(a项)与负极容量减少量的关系的一个例子的图。
图18是示出放电电量与正极容量的关系的一个例子的图。
图19是示出负极容量的推移的一个例子的图。
图20是示出正极容量的推移的一个例子的图。
图21是示出放电储备量的推移的一个例子的图。
图22是示出充电储备量的推移的一个例子的图。
图23是示出实施方式2中的由ECU执行的处理的次序的一个例子的流程图。
图24是示出在图23的步骤S140中执行的充电储备量计算处理的次序的一个例子的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图，详细地说明本公开的实施方式。此外，在图中，对相同或者相当部分附加相同符号，不重复其说明。
[实施方式1]
<电池***的结构>
图1是概略地示出搭载本公开的电池***的车辆1的结构的图。此外，以下，代表性地说明车辆1为电动汽车(EV(Electric Vehicle))的情况，但本公开的电池***不限定于搭载于EV，也可以搭载于混合动力车辆(HV(Hybrid Vehicle))、燃料电池车辆(FCV(FuelCell Vehicle))等，进而，还能够应用于除了车辆以外的用途。
参照图1，车辆1具备电池***2、电力控制单元(以下，称为“PCU(Power ControlUnit)”。)30、电动发电机(以下，称为“MG(Motor Generator)”。)40、传递齿轮50以及驱动轮60。电池***2包括组电池10、监视单元20以及电子控制装置(以下，称为“ECU(ElectronicControl Unit)”。)100。
组电池10构成为包括大量的镍氢单电池(以下，简称为“电池”或者“电池单元”。)。详细而言，将多个电池单元集中而构成模块，多个模块电连接而构成组电池10。组电池10积蓄有用于驱动MG40的电力，能够经由PCU30向MG40供给电力。另外，组电池10在MG40的发电时经由PCU30接受发电电力而被充电。
监视单元20包括电压传感器21、电流传感器22以及温度传感器23。电压传感器21检测组电池10的每个电池单元的电压(以下，有时称为“电池电压”。)VBi。电流传感器22检测组电池10的充放电电流(以下，有时称为“电池电流”。)IB。此外，在本实施方式1中，电流传感器22将放电电流检测为正值，将充电电流检测为负值。温度传感器23检测每个电池单元的温度(以下，还被称为“电池温度”。)TBi。然后，各传感器将表示检测结果的信号输出到ECU100。
此外，电压传感器21以及温度传感器23也可以将多个(例如几个)电池单元作为监视单位而检测电压以及温度。在该情况下，关于电压，将针对多个电池单元的检测值除以该电池单元数，从而能够计算每个电池单元的电压(平均值)。
PCU30依照来自ECU100的控制信号，在组电池10与MG40之间执行双向的电力变换。PCU30例如构成为包括驱动MG40的逆变器和使供给到逆变器的直流电压升压到组电池10的输出电压以上的转换器。
MG40作为代表的是交流旋转电机，例如是在转子中埋设有永久磁铁的三相交流同步电动机。MG40由PCU30驱动而产生旋转驱动力，MG40所产生的驱动力经由传递齿轮50传递给驱动轮60。另一方面，在车辆1的制动时，MG40作为发电机工作，进行再生发电。MG40发电而得到的电力经由PCU30供给到组电池10。
ECU100构成为包括CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)102、存储器(ROM(Read Only Memory，只读存储器)以及RAM(Random Access Memory，随机存取存储器))104以及用于输入输出各种信号的输入输出端口(未图示)。ECU100根据从监视单元20接受的各传感器信号、及存储于存储器104的程序以及映射来控制PCU30，从而控制MG40的驱动、组电池10的充放电。
ECU100根据来自监视单元20的各传感器信号来计算电池(电池单元)的SOC(以下，有时称为“电池SOC”。)。关于SOC的计算方法，能够采用使用了表示OCV(Open CircuitVoltage，开路电压)与SOC的关系的OCV－SOC曲线图(映射等)的手法、使用了充放电电流的累计值的手法等公知的各种手法。
另外，ECU100计算电池的充电储备量，在充电储备量低于阈值的情况下，执行用于抑制充电储备量的减少的控制。之后详细地说明充电储备量及其计算方法、及用于抑制充电储备量的减少的控制。
图2是示出组电池10所包含的电池的结构例的图。参照图2，电池110的壳体111的上表面由盖体112密封。壳体111以及盖体112例如由树脂形成。
盖体112设置有正极端子113以及负极端子114。正极端子113以及负极端子114各自的一端从盖体112向外部突出。正极端子113以及负极端子114的另一端在壳体111内部与内部正极端子以及内部负极端子(都未图示)分别电连接。
盖体112上还设置有安全阀120。安全阀120构成为当电池110内的压力上升时被打开，当电池的内压上升而安全阀120被打开时，电池内部的气体、电解液的一部分被排出到外部。
在壳体111内部收容有电极体(未图示)。电极体例如是正极片和负极片隔着隔件层叠而形成的。正极片具有集电板和形成于集电板的表面的正极活性物质层，负极片具有集电板和形成于集电板的表面的负极活性物质层。正极活性物质层包含氢氧化镍等正极活性物质。负极活性物质层包含作为负极活性物质的储氢合金。在正极活性物质层、负极活性物质层以及隔件中，包含作为高碱性溶液的电解液。
接下来，说明电池的充电储备量及其计算方法、及用于抑制充电储备量的减少的控制。
<充电储备量的说明>
在镍氢电池中，一般而言，将负极的容量设计成比正极的容量大，在负极容量之中，设置作为在电池的满充电后也能够充电的未充电部的充电储备和作为在电池的完全放电后也能够放电的充电部的放电储备。
图3是镍氢电池的正极以及负极的容量的示意图。参照图3，左边的纵框200的长度表示正极的容量，右边的纵框210的长度表示负极的容量。如上所述，在镍氢电池中，被设计成负极容量比正极容量大。纵框200内的阴影表示正极的充电部相对于正极容量的比例即正极SOC，纵框210内的阴影表示负极的充电部相对于负极容量的比例即负极SOC。
负极容量比正极容量大，所以电池的容量根据正极容量确定，因而，正极SOC示出表示电池的充电状态的电池SOC。而且，电池SOC为0时的负极的剩余容量为放电储备量，电池SOC为100％(满充电)时的负极的未充电部的容量为充电储备量。
充电储备量以及放电储备量根据负极的劣化状态确定。当随着电池的充放电而负极的储氢合金劣化(氧化)时，由于负极容量的下降等而充电储备量减少。当充电储备量减少时，在过充电时等，从负极产生氢气，电池的内压上升。然后，当电池内压上升至预定水平时，安全阀120(图2)被打开，气体被排出到电池外部。此时，电池内部的电解液也与气体一起排出到外部，其结果，电解液减少，从而电池的性能下降(劣化)。
因而，在本实施方式1的电池***2中，精度良好地计算充电储备量，在计算出的充电储备量下降至阈值的情况下，执行用于抑制充电储备量的减少的控制。充电储备量的阈值以小到某种程度的值为目标，以避免过度地执行上述控制，并适当地设定为不会由于因充电储备量的减少所致的电池内压的上升而安全阀120被打开的水平。之后，说明抑制充电储备量的减少的控制。
已知负极储备量取决于电池温度(例如，参照上述日本特开2014-87218号公报)，充电储备量也取决于电池温度，因而，在本实施方式1中，进而着眼于充电储备量还取决于电池的放电电量以及SOC变动幅度(以下称为“ΔSOC”。)。此外，放电电量为电池的放电电流的累计值，是从初始状态起的放电电流的累积值。ΔSOC为某个一定时间(例如几十分钟)中的电池SOC的变动幅度。
图4是示出ΔSOC与充电储备量的减少速度的关系的图。参照图4，ΔSOC越大，则充电储备量的减少速度越大。因而，能够理解充电储备量取决于ΔSOC。
图5是示出电池的放电电量与充电储备量的减少量的关系的图。参照图5，放电电量越增加，则充电储备量的减少量越大(充电储备量减少)。因而，能够理解充电储备量取决于放电电量。
因而，在本实施方式1的电池***2中，根据电池温度、放电电量以及ΔSOC，计算电池的充电储备量。在本实施方式1中，通过事先的试验等预先求出电池温度、放电电量以及ΔSOC与充电储备量的对应关系，做成映射，存储于存储器104，使用该映射，根据电池温度、放电电量以及ΔSOC来计算充电储备量。
图6是示出表示电池温度、放电电量以及ΔSOC与充电储备量的对应关系的映射的一个例子的图。参照图6，在映射中，针对每个电池温度(T1、T2…)保存有放电电量(E1、E2…)与ΔSOC(S1、S2…)的每个组合的充电储备量(D11、D12、D21…)。充电储备量(D11、D12、D21…)为通过事先的试验等求出的值。
在该实施方式1中，预先制作如上所述的映射，存储于ECU100的存储器104。然后，在组电池10的使用过程中(例如车辆1的***工作过程中)，参照上述映射，计算充电储备量。
进而，在本实施方式1中，如上所述，当充电储备量低于阈值时，执行抑制充电储备量的减少的控制。在本实施方式1的电池***2中，根据ΔSOC与充电储备量的关系，在充电储备量低于阈值的情况下，相比于充电储备量不低于阈值的情况，提高电池SOC的控制下限，从而使ΔSOC变小，由此抑制充电储备量的减少。
此外，也可以代替提高电池SOC的控制下限，或者提高电池SOC的控制下限，并且降低电池SOC的控制上限，从而使ΔSOC变小。
此外，为了抑制充电储备量的减少，也可以通过抑制向组电池10的充放电电力来抑制电池温度。或者，还能够根据放电电量与充电储备量的关系抑制来自组电池10的放电电流来抑制充电储备量的减少。此外，这些手法抑制组电池10的充放电电力，所以基于MG40的车辆1的驱动性能下降。另一方面，根据本实施方式1，不直接限制组电池10的充放电电力，所以能够抑制车辆1的驱动性能下降。
图7是示出由ECU100执行的处理的次序的一个例子的流程图。在该流程图中，示出由ECU100执行的各种处理中的、与充电储备量的计算以及减少抑制有关的处理。该流程图所示的处理在车辆1的***工作过程中反复被执行。
参照图7，ECU100从监视单元20的温度传感器23、电流传感器22以及电压传感器21分别获取各电池的温度TBi、电流IB以及电压VBi的检测值(步骤S10)。
接着，ECU100关于各电池，使用电流IB来计算放电电量(步骤S20)。具体而言，ECU100在电流IB为正值(放电)时，对电流IB(放电电流)进行累计，在电流IB为负值(充电)时，不进行电流的累计，从而计算放电电量。
另外，ECU100关于各电池计算ΔSOC(步骤S30)。具体而言，ECU100通过从某个一定时间(例如几十分钟)中的电池SOC的最大值减去最小值，从而计算ΔSOC。此外，在上述中，每隔运算周期计算某个一定时间中的ΔSOC，但也可以每隔上述一定时间计算ΔSOC。此外，放电电量与ΔSOC的计算顺序也可以相反。
接着，ECU100参照存储于存储器104的映射(图6)，关于各电池，计算与在步骤S10中获取到的电池的温度TBi、及在步骤S20、S30中分别计算出的放电电量以及ΔSOC对应的充电储备量(步骤S40)。
然后，ECU100判定计算出的充电储备量是否比阈值低(步骤S50)。阈值如上所述以小到某种程度的值为目标，以避免过度地执行步骤S60的ΔSOC抑制控制(后述)，并且适当地设定为不会由于因充电储备量的减少所致的电池内压的上升而安全阀120(图2)被打开的水平。
当在步骤S50中被判定为充电储备量比阈值低时(在步骤S50中“是”)，ECU100执行ΔSOC抑制控制(步骤S60)。ΔSOC抑制控制是通过减小ΔSOC来抑制充电储备量的减少的控制，在本实施方式1中，相比于充电储备量不低于阈值的情况，提高电池SOC的控制下限，从而使ΔSOC变小。
另一方面，当在步骤S50中被判定为充电储备量为阈值以上时(在步骤S50中“否”)，ECU100不执行ΔSOC抑制控制而使处理转移到返回。即，如果充电储备量未减少至低于阈值，则不进行电池SOC的控制下限的提高。
此外，在上述中，也可以阶段性地设置多个阈值，每当低于阈值时阶段性地进行SOC的控制下限的提高。
如以上那样，在本实施方式1中，着眼于负极的充电储备量不仅取决于电池温度，还取决于放电电量以及ΔSOC，根据电池温度、放电电量以及ΔSOC计算充电储备量。在本实施方式1中，通过事先的试验预先求出电池温度、放电电量以及ΔSOC与充电储备量的对应关系，做成映射，存储于存储器104，根据电池温度、放电电量以及ΔSOC计算充电储备量。因而，根据本实施方式1，能够精度良好地计算充电储备量。
另外，在本实施方式1中，在充电储备量低于阈值的情况下，执行抑制充电储备量的减少的控制。由此，在充电储备量减少的情况下，该减少被抑制，所以能够抑制电池的性能劣化。
另外，在本实施方式1中，作为抑制充电储备量的减少的控制，以使ΔSOC相比于充电储备量不低于阈值的情况变小的方式控制电池的充放电。具体而言，通过提高SOC的控制下限来减小ΔSOC。由此，电池的充放电电力不会被直接限制，所以能够抑制基于PCU30以及MG40的行驶性能下降。
[实施方式2]
在实施方式1中，通过事先的试验预先求出电池温度、放电电量以及ΔSOC与充电储备量的对应关系，做成映射，存储于存储器104，使用该映射计算充电储备量。在本实施方式2中，使用模型计算充电储备量。
再次参照图3，充电储备量能够通过下式计算。
充电储备量＝负极容量－正极容量－放电储备量…(1)
因而，在本实施方式2中，计算电池的负极容量、正极容量以及放电储备量，根据式(1)计算充电储备量。以下，说明负极容量、正极容量以及放电储备量各自的计算方法。此外，在负极容量的计算中使用放电储备量，所以首先说明放电储备量的计算。
<放电储备量的计算>
放电储备量能够根据负极的储氢合金的腐蚀(氢的自充电)所致的增加量(以下称为“a项”。)和来自电池的电槽(壳体111)的氢的透过(氢分子小，所以透过电槽)所致的减少量(以下称为“b项”。)来计算。
放电储备量＝a项－b项…(2)
a项：负极的合金腐蚀(氢的自充电)所致的增加量
b项：来自电槽的氢透过所致的减少量
图8是示出放电储备量的推移的一个例子的图。在该图8中，关于a项(增加量)以及b项(减少量)分别也示出。以下，详细地说明a项(增加量)以及b项(减少量)各自的计算。
图9是示出正极以及负极及电池内部的状态的示意图。参照图9，如在图3中也说明那样，左边的纵框200的长度表示正极的容量，右边的纵框210的长度表示负极的容量。纵框200、210内的阴影分别表示正极SOC以及负极SOC，以使上端相互一致的方式描绘。在壳体111内，除了存在电极(电极体)以外，还存在电解液220和氢气230。
放电储备量是电池SOC(正极SOC)为0时的负极的剩余容量，通过表示正极容量的纵框200的下端与表示负极容量的纵框210的下端之差来表示。
<放电储备量的增加>
包含储氢合金的负极通过与电解液中的水成分(H2O)的氧结合而氧化，受到损伤而容量减少。此外，负极容量的减少在图9中通过表示负极容量的纵框210的长度变短来表示。另一方面，剩余的氢被负极吸收，其结果，如以下说明那样，放电储备量增加。
图10是说明放电储备量增加的机制的图。参照图10的左图，随着负极的氧化而剩余的氢被负极吸收，从而填充于负极的氢量增加，负极SOC上升。负极SOC的上端与表示电池SOC的正极SOC的上端一致，所以如图10的右图所示，与负极SOC上升的量相应地，表示负极容量的纵框210向下方移动。其结果，通过纵框210的下端与表示正极容量的纵框200的下端之差来表示的放电储备量增加。
这样，放电储备量由于负极的合金腐蚀(氧化)而增加，因此，在本实施方式2中，放电储备量的增加量(a项)通过将以下的两个要素相加而计算。
(i)不论电池的充放电如何都增加的量
不论电池的充放电如何，负极与电解液的反应都进行，由此放电储备量增加。即，即使放置电池，放电储备量也随着时间的经过而增加。以下，将不论该充放电如何都随着时间的经过而增加的放电储备量的增加量称为“基于放置的放电储备增加量”。
图11是示出基于放置的放电储备增加量与电池温度的关系的一个例子的图。参照图11，电池的温度TBi越高，则基于放置的放电储备增加量越大。因而，在本实施方式2中，例如通过下式计算基于该放置的放电储备增加量。
基于放置的放电储备增加量＝a1×exp(a2×TBi)×√(时间)…(3)
系数a1、a2通过事先的试验预先求出，存储于存储器104。
(ii)因电池的充放电而增加的量
图12是示出放电储备增加量与电池的放电电量的关系的一个例子的图。参照图12，放电电量越多，则放电储备增加量越大。
图13是示出基于充放电的放电储备增加量与电池温度的关系的一个例子的图。在图13中，为了消除放电电量的影响，纵轴表示将放电储备量除以放电电量的平方根而得到的值。此外，设为放电电量的平方根是因为如后所述放电储备增加量与放电电量的关系能够用放电电量的平方根模型化。参照图13，电池的温度越高，则放电储备增加量越大。
图14是示出基于充放电的放电储备增加量与ΔSOC的关系的一个例子的图。在该图14中，纵轴也表示将放电储备量除以放电电量的平方根而得到的值。参照图14，ΔSOC越大，则放电储备增加量越大。
这样，电池温度越高，放电电量越多，进而ΔSOC越大，则放电储备增加量越大。因而，在本实施方式2中，例如通过下式计算基于充放电的放电储备增加量。
基于充放电的放电储备增加量＝a3×exp(a4×TBi)×√(放电电量)×ΔSOC…(4)
系数a3、a4通过事先的试验预先求出，存储于存储器104。
<放电储备量的减少>
氢透过电槽(壳体111)而漏掉，从而负极的氢减少，负极SOC下降。在图9的模型中，负极SOC的上端与表示电池SOC的正极SOC的上端一致，所以当负极SOC下降时，与其相应地，表示负极容量的纵框210向上方移动。其结果，通过纵框210的下端与表示正极容量的纵框200的下端之差来表示的放电储备量减少。不论电池的充放电如何，都产生来自电槽的氢透过，电池的温度越高，则氢透过量越多。
图15是示出放电储备减少量与电池温度的关系的一个例子的图。在图15中，为了消除时间的影响，纵轴表示将放电储备减少量除以时间而得到的值。参照图15，电池的温度越高，则放电储备减少量越大。
此外，负极SOC越高，则电池内部的氢气量越增加(氢平衡压越上升)，透过电槽的氢量增加，所以在本实施方式2中，使用以负极SOC越高则使放电储备减少量越多的方式施加校正的以下的公式来计算放电储备减少量(b项)。
放电储备减少量＝b1×exp(b2×TBi)×时间×校正系数…(5)
在此，校正系数如图16所例示那样为负极SOC越高则越大的系数。
此外，关于负极SOC的计算方法，例如能够通过将电池SOC(％)与正极容量相乘，将对其运算结果加上放电储备量而得到的值除以负极容量而计算(参照图3)。此外，在此使用的正极容量、电池SOC、放电储备量、负极容量的各值能够使用前次的运算周期中的运算结果。
<负极容量的计算>
如上所述，负极由于氧化而受到损伤，容量减少。在计算放电储备量的过程中计算的上述a项为负极的合金腐蚀(氧化)所致的增加量，所以该a项与负极容量的减少量相关。
图17是示出放电储备增加量(a项)与负极容量减少量的关系的一个例子的图。参照图17，可知放电储备增加量(a项)越增加，则负极容量的减少量也越大。因而，在本实施方式2中，通过下式来计算负极容量。
负极容量＝负极容量初始值－c1×放电储备增加量(a项)…(6)
在此，负极容量初始值为电池的初始状态的负极容量，事先测定或者计算而存储到存储器104。另外，系数c1也通过事先的试验而预先求出，并存储到存储器104。
<正极容量的计算>
正极容量与放电电量相应地减少。图18是示出放电电量与正极容量的关系的一个例子的图。参照图18，可知放电电量越增加，则正极容量越减少。因而，在本实施方式2中，通过下式计算正极容量。
正极容量＝正极容量初始值－c2×√(放电电量)…(7)
在此，正极容量初始值为电池的初始状态的正极容量，事先测定或者计算而存储到于存储器104。另外，系数c2也通过事先的试验而预先求出，并存储到存储器104。
如以上那样，通过上述式(2)计算放电储备量，通过上述式(6)、(7)分别计算负极容量以及正极容量。然后，使用上述式(1)，从负极容量减去正极容量以及放电储备量，从而计算充电储备量。
图19是示出负极容量的推移的一个例子的图，图20是示出正极容量的推移的一个例子的图。另外，图21是示出放电储备量的推移的一个例子的图，图22是示出充电储备量的推移的一个例子的图。
图23是示出由实施方式2中的ECU100执行的处理的次序的一个例子的流程图。该流程图对应于在实施方式1中说明的图7的流程图。该流程图所示的处理也在车辆1的***工作过程中反复被执行。
参照图23，步骤S110～S130、S150、S160的处理与图7的流程图中的步骤S10～S30、S50、S60的处理分别相同。
在该实施方式2中，当在步骤S130中计算出ΔSOC时，ECU100执行使用了模型的充电储备量的计算处理(步骤S140)。然后，当计算出充电储备量时，处理转移到步骤S150，将计算出的充电储备量与阈值进行比较。
图24是示出在图23的步骤S140中执行的充电储备量计算处理的次序的一个例子的流程图。参照图24，ECU100首先使用上述式(3)，计算基于放置的放电储备增加量(步骤S210)。接着，ECU100使用上述式(4)，计算基于充放电的放电储备增加量(步骤S220)。
当在步骤S210、S220中计算出各放电储备增加量时，ECU100通过将它们相加来计算总的放电储备增加量(a项)(步骤S230)。
接着，ECU100使用上述式(5)，计算放电储备减少量(b项)(步骤S240)。然后，ECU100依照上述式(2)，从放电储备增加量(a项)减去放电储备减少量(b项)，从而计算放电储备量(步骤S250)。
接着，ECU100使用上述式(6)计算负极容量(步骤S260)。进而，ECU100使用上述式(7)计算正极容量(步骤S270)。然后，ECU100依照上述式(1)，从在步骤S260中计算出的负极容量减去在步骤S270中计算出的正极容量以及在步骤S250中计算出的放电储备量，从而计算充电储备量(步骤S280)。
如以上那样，在本实施方式2中，使用式(1)～(7)，计算负极容量、正极容量以及放电储备量，使用它们的计算结果来计算充电储备量，所以能够精度良好地计算充电储备量。
以上，说明了本公开的实施方式，但本次公开的实施方式应被认为在所有的方面是例示，并非限制性的。本发明的范围通过权利要求书示出，意图包含与权利要求书等同的意义以及范围内的所有的变更。

Claims (8)

1.一种电池***，具备：
镍氢电池；以及
控制装置，控制所述镍氢电池的充放电，
所述控制装置：
计算表示所述镍氢电池的放电电流的累计值的放电电量，
计算预定时间中的所述镍氢电池的SOC变动幅度，
根据所述镍氢电池的温度、所述放电电量以及所述SOC变动幅度计算所述镍氢电池的充电储备量，
所述控制装置：
使用所述温度、时间以及所述镍氢电池的放电储备量的增加量的预先求出的对应关系，计算表示基于所述温度以及时间的所述增加量的第1放电储备增加量，
使用所述温度、所述放电电量以及所述SOC变动幅度与所述增加量的预先求出的对应关系，计算表示基于所述温度、所述放电电量以及所述SOC变动幅度的所述增加量的第2放电储备增加量，
通过将使用所述温度、时间以及所述放电储备量的减少量的预先求出的对应关系根据所述温度以及时间计算的所述减少量用所述镍氢电池的负极SOC越高则值越大的预先求出的系数进行校正，从而计算根据所述负极SOC校正后的所述减少量，
通过从对所述第1放电储备增加量加上所述第2放电储备增加量而得到的放电储备总增加量减去校正后的所述减少量，从而计算所述镍氢电池的放电储备量，
通过从所述镍氢电池的初始状态下的初始负极容量减去使用所述放电储备总增加量与所述镍氢电池的负极容量的减少量的预先求出的对应关系计算的所述负极容量的减少量，从而计算所述负极容量，
通过从所述镍氢电池的初始状态下的初始正极容量减去使用所述放电电量与所述镍氢电池的正极容量的减少量的预先求出的对应关系计算的所述正极容量的减少量，从而计算所述正极容量，
通过从所述负极容量减去所述正极容量以及所述放电储备量，从而计算所述充电储备量。
2.根据权利要求1所述的电池***，其中，
所述控制装置在所述充电储备量低于阈值的情况下，执行抑制所述充电储备量的减少的控制。
3.根据权利要求2所述的电池***，其中，
所述控制装置在所述充电储备量低于所述阈值的情况下，以使所述SOC变动幅度相比于所述充电储备量不低于所述阈值的情况变小的方式，控制所述镍氢电池的充放电。
4.根据权利要求3所述的电池***，其中，
所述控制装置在所述充电储备量低于所述阈值的情况下，相比于所述充电储备量不低于所述阈值的情况提高所述镍氢电池的SOC的控制下限，从而使所述SOC变动幅度变小。
5.一种电池***的控制方法，所述电池***具备镍氢电池，其中，所述控制方法包括：
计算表示所述镍氢电池的放电电流的累计值的放电电量的步骤；
计算预定时间中的所述镍氢电池的SOC变动幅度的步骤；以及
根据所述镍氢电池的温度、所述放电电量以及所述SOC变动幅度，计算所述镍氢电池的充电储备量的步骤，
计算所述充电储备量的步骤包括：
使用所述温度、时间以及所述镍氢电池的放电储备量的增加量的预先求出的对应关系，计算表示基于所述温度以及时间的所述增加量的第1放电储备增加量的步骤；
使用所述温度、所述放电电量以及所述SOC变动幅度与所述增加量的预先求出的对应关系，计算表示基于所述温度、所述放电电量以及所述SOC变动幅度的所述增加量的第2放电储备增加量的步骤；
通过将使用所述温度、时间以及所述放电储备量的减少量的预先求出的对应关系根据所述温度以及时间计算的所述减少量用所述镍氢电池的负极SOC越高则值越大的预先求出的系数进行校正，从而计算根据所述负极SOC校正后的所述减少量的步骤；
通过从对所述第1放电储备增加量加上所述第2放电储备增加量而得到的放电储备总增加量减去校正后的所述减少量，从而计算所述镍氢电池的放电储备量的步骤；
通过从所述镍氢电池的初始状态下的初始负极容量减去使用所述放电储备总增加量与所述镍氢电池的负极容量的减少量的预先求出的对应关系计算的所述负极容量的减少量，从而计算所述负极容量的步骤；
通过从所述镍氢电池的初始状态下的初始正极容量减去使用所述放电电量与所述镍氢电池的正极容量的减少量的预先求出的对应关系计算的所述正极容量的减少量，从而计算所述正极容量的步骤；以及
通过从所述负极容量减去所述正极容量以及所述放电储备量，从而计算所述充电储备量的步骤。
6.根据权利要求5所述的电池***的控制方法，其中，
所述控制方法还包括：在所述充电储备量低于阈值的情况下，执行抑制所述充电储备量的减少的控制的步骤。
7.根据权利要求6所述的电池***的控制方法，其中，
所述执行的步骤包括：在所述充电储备量低于所述阈值的情况下，以使所述SOC变动幅度相比于所述充电储备量不低于所述阈值的情况变小的方式，控制所述镍氢电池的充放电的步骤。
8.根据权利要求7所述的电池***的控制方法，其中，
所述执行的步骤包括：在所述充电储备量低于所述阈值的情况下，相比于所述充电储备量不低于所述阈值的情况提高所述镍氢电池的SOC的控制下限，从而使所述SOC变动幅度变小的步骤。
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