CN115427825A - 电池管理装置、电池管理方法、电力储存*** - Google Patents

电池管理装置、电池管理方法、电力储存*** Download PDF

Info

Publication number
CN115427825A
CN115427825A CN202080099398.2A CN202080099398A CN115427825A CN 115427825 A CN115427825 A CN 115427825A CN 202080099398 A CN202080099398 A CN 202080099398A CN 115427825 A CN115427825 A CN 115427825A
Authority
CN
China
Prior art keywords
battery
state
voltage
charge
resistance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202080099398.2A
Other languages
English (en)
Inventor
范妮马特
中尾亮平
坂部启
佐佐木宽文
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vehicle Energy Japan Inc
Original Assignee
Vehicle Energy Japan Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vehicle Energy Japan Inc filed Critical Vehicle Energy Japan Inc
Publication of CN115427825A publication Critical patent/CN115427825A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/392—Determining battery ageing or deterioration, e.g. state of health
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/367—Software therefor, e.g. for battery testing using modelling or look-up tables
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/374—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC] with means for correcting the measurement for temperature or ageing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/385—Arrangements for measuring battery or accumulator variables
    • G01R31/387—Determining ampere-hour charge capacity or SoC
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/389—Measuring internal impedance, internal conductance or related variables
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • H02J7/0048—Detection of remaining charge capacity or state of charge [SOC]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • H02J7/00714—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery charging or discharging current
    • H02J7/00716—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery charging or discharging current in response to integrated charge or discharge current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • H02J7/007182—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/007188—Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters
    • H02J7/007192—Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters in response to temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明的电池管理装置(102)算出表示可充放电电池的充电状态的充电状态SOC、充电劣化度SOHQ以及电阻劣化度SOHR，对算出的SOHR进行修正，按照与SOHR for MidDCR(修正后的SOHR)相应的修正系数来修正与中间电压MidVoltage相对应的中间电阻MidDCR，算出MidVoltage(存在于表示电池的当前充电状态下的放电电压的电压值与表示电池的最小充电状态下的放电电压的电压值之间的中间电压)，根据SOC及SOHQ来算出电池的剩余容量，根据中间电压及剩余容量来算出电池的可用能量。

Description

电池管理装置、电池管理方法、电力储存***
技术领域
本发明涉及电池管理装置、电池管理方法以及电力储存***。
背景技术
近年来，出于全球变暖问题的观点，利用太阳光和风力等可再生能源进行发电并使用电力储存***(Battery Energy Storage System：BESS)来谋求输出的稳定化的发电输电***的利用正在扩大。此外，在汽车等移动交通***中，也出于排放限制的观点而广泛使用有这样的电力储存***。
以往的一般的电力储存***是具备电池、冷却***以及电池管理装置而构成，所述电池是将多个电池单元组合而成，所述冷却***冷却电池来进行温度调节，所述电池管理装置进行电池的充放电控制而将***维持在安全的状态。
在电动汽车或混合动力汽车等当中搭载的电力储存***中，为了在将电池维持在安全的状态的同时谋求车辆控制的最佳化，须准确地求出充电状态(SOC)、劣化状态(SOH)、最大容许功率等电池状态。这些电池状态是根据传感器给出的电流、电压、温度等的测定值来求出。这样的电力储存***中使用的电池状态之一有可用能量。可用能量表示电池内剩下的电能的总量，相当于电池在达到所容许的使用极限之前能够释放的电能。该可用能量例如用于电池变为完全放电(使用极限)状态为止的车辆的可行驶距离的算出等。
关于电池的可用能量的算出，已知有专利文献1记载的技术。专利文献1中揭示了以下方法：获取电池的初始可用能量，运算车辆在行驶当前累积行驶距离期间内消耗掉的电池的累积耗能，根据这些值来运算电池的剩余可用能量，而且运算当前累积行驶距离下的最终耗电量，从而算出车辆的可行驶距离。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利第9037327号说明书
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献1的方法中，在运算电池的累积耗能时，会出现电压传感器和电流传感器的误差的积累。因此，尤其是在车辆已行驶了长距离的情况下，将难以准确地推断电池的可用能量。
解决问题的技术手段
本发明的电池管理装置对可充放电电池进行管理，具备：电池状态算出部，其算出所述电池的充电状态、容量劣化度以及电阻劣化度；中间电压算出部，其修正所算出的所述电阻劣化度，按照与修正后的所述电阻劣化度相应的修正系数来修正与所述中间电压相对应的所述电池的中间电阻，根据修正后的所述中间电阻来算出存在于所述电池的当前充电状态下的充放电电压与所述电池的最小充电状态或最大充电状态下的充放电电压之间的中间电压；剩余容量算出部，其根据所述充电状态及所述容量劣化度来算出所述电池的剩余容量或可充电容量；以及可用能量算出部，其根据所述中间电压及所述剩余容量、或者所述中间电压及所述可充电容量来算出所述电池的可用能量或可充电能量。
本发明的电池管理方法是一种用于管理可充放电电池的方法，借助计算机来算出所述电池的充电状态、容量劣化度以及电阻劣化度，修正所算出的所述电阻劣化度，按照与修正后的所述电阻劣化度相应的修正系数来修正与所述中间电压相对应的所述电池的中间电阻，根据修正后的所述中间电阻来算出存在于所述电池的当前充电状态下的充放电电压与所述电池的最小充电状态或最大充电状态下的充放电电压之间的中间电压，根据算出的所述充电状态及所述容量劣化度来算出所述电池的剩余容量或可充电容量，根据所算出的所述中间电压及所述剩余容量或者所算出的所述中间电压及所述可充电容量来算出所述电池的可用能量或可充电能量。
本发明的电力储存***具备电池管理装置、可充放电电池以及充放电装置，所述充放电装置根据由所述电池管理装置算出的所述电池的可用能量或可充电能量来进行所述电池的充放电。
发明的效果
根据本发明，能够准确地推断电池的可用能量。
附图说明
图1为本发明的一实施方式的电力储存***的概略构成图。
图2为可用能量的说明图。
图3为本发明的一实施方式的可用能量的算出方法的概念图。
图4为表示本发明的第1实施方式的可用能量算出处理相关的电池管理装置的功能块的图。
图5为表示电池状态算出部的功能块的图。
图6为表示电池模型中的电池单元的等效电路的例子的图。
图7为表示本发明的第1实施方式的中间电压算出部的功能块的图。
图8表示不同电池温度各自相关的h(反映到SOHR中的要素)的一例。
图9为表示本发明的第2实施方式的可用能量算出处理相关的电池管理装置的功能块的图。
图10为表示本发明的第2实施方式的中间电压算出部的功能块的图。
图11为表示本发明的第3实施方式的可用能量算出处理相关的电池管理装置的功能块的图。
图12为表示本发明的第3实施方式的中间电压算出部的功能块的图。
具体实施方式
下面，对本发明的实施方式进行说明。
(第1实施方式)
图1为本发明的一实施方式的电力储存***的概略构成图。图1所示的电力储存***(BESS)1具备电池组101、电池管理装置102、电流传感器103、单元控制器104、电压传感器105、温度传感器106以及继电器107。电力储存***1经由变换器2连接于交流马达等负载3。电力储存***1及变换器2经由未图示的通信线路连接于上位控制器4。
电池组101是以串并联方式连接能充放电的多个电池单元而构成。在对负载3作牵引运转时，从电池组101释放的直流电被变换器2转换为交流电而被供给至负载3。此外，在对负载3作再生运转时，从负载3输出的交流电被变换器2转换为直流电而被充入电池组101。通过这样的变换器2的动作来进行电池组101的充放电。变换器2的动作由上位控制器4控制。
电流传感器103检测流至电池组101的电流，并将其检测结果输出至电池管理装置102。单元控制器104检测电池组101的各电池单元的电压，并将其检测结果输出至电池管理装置102。电压传感器105检测电池组101的电压(总电压)，并将其检测结果输出至电池管理装置102。温度传感器106检测电池组101的温度，并将其检测结果输出至电池管理装置102。继电器107根据上位控制器4的控制来切换电力储存***1与变换器2之间的连接状态。
电池管理装置102根据电流传感器103、单元控制器104、电压传感器105以及温度传感器106的各检测结果来进行电池组101的充放电控制。这时，电池管理装置102算出各个种类的电池状态作为表示电池组101的状态的指标。电池管理装置102所算出的电池状态例如包括充电状态(SOC)(具体而言，例如电池的充电率)、劣化状态(SOH)(具体而言，例如电池的劣化度)、最大容许功率、可用能量等。通过使用这些电池状态来进行电池组101的充放电控制，电池管理装置102能够安全地控制电池组101。结果，能够高效地控制搭载有电力储存***1的上位***(电动汽车、混合动力汽车等)。电池管理装置102与上位控制器4之间进行电池组101的充放电控制所需的信息通信。
再者，在本实施方式中，上述的所谓可用能量，是定义为电池组101中积蓄的电能当中电池组101能够释放的电能的总量。这相当于在使电池组101的各电池单元以一定的放电电流IC0,DCh放电时，各电池单元的SOC变为针对各电池单元而容许的最小SOC值即SOCmin为止的期间内各电池单元能在不低于规定的最小电压Vmin的情况下释放的电力量(Wh)的合计。再者，放电电流值IC0,DCh是根据电力储存***1的运用形态等而预先设定的。
图2为可用能量的说明图。图2中，符号700所示的虚线表示SOC-OCV曲线，所述SOC-OCV曲线表示电池组101的各电池单元中的SOC与开路电压(OCV)的关系。此外，符号701所示的实线表示使电池组101的各电池单元以固定的放电电流IC0,DCh从当前SOC起放电到SOCmin为止时的放电曲线。再者，图2中以虚线703表示当前SOC，以虚线705表示SOCmin。
放电曲线701表示电池组101的各电池单元中的放电时的SOC与闭路电压(CCV)的关系。即，使电池组101放电时的各电池单元的CCV按照放电曲线701而在不低于点线707所示的最小电压Vmin的范围内从与当前SOC相对应的电压值704起连续地变化到与放电结束时的SOCmin相对应的电压值706为止。
此处，若将与放电曲线701相对应的放电时的C率表示为C0，则放电电流IC0,DCh可以表示为IC0,DCh＝C0×Ahrated。该式中，Ahrated表示各电池单元的额定容量。
此外，放电时的各电池单元的可用能量由以下(式1)定义。
[数式1]
Figure BDA0003873584650000051
(式1)中，CCV(t)表示时刻t时的各电池单元的CCV即放电电压的值，tpresent表示当前时刻，tend表示各电池的SOC达到SOCmin而放电结束时的时刻。该(式1)表示图2中展示的从当前SOC起到SOCmin为止的放电曲线701的积分值。即，图2中被放电曲线701、虚线703以及虚线705围住的以影线表示的区域702的面积相当于各电池单元的可用能量。
例如，在将电力储存***1搭载于车辆的情况下，要实现恰当、安全的车辆控制，须实时算出电池组101的可用能量。然而，在车辆的行驶中，电流在逐步变化，所以无法运用以固定的放电电流IC0,DCh为前提的算式即(式1)。因此，在本发明的一实施方式中，借助如以下所说明的算出方法来做到能在不使用(式1)的情况下实时、直接算出电池组101的可用能量。
图3为本发明的一实施方式的可用能量的算出方法的概念图。图3中，SOC-OCV曲线700及放电曲线701与图2中的分别相对应。图3中除了这些曲线以外还图示有以影线表示的区域708。该区域708被定义为以下长方形区域：以各电池单元的剩余容量也就是当前SOC与SOCmin的差分ΔSOC为长边，以在放电曲线701上存在于对应于当前SOC的电压值704与对应于放电结束时的SOCmin的电压值706之间的中间电压710为短边。
在本发明的一实施方式中，以图3的区域708的面积与图2的区域702的面积一致的方式求出存在于放电曲线701上的中间电压710。如此一来，可以对中间电压710乘以剩余容量(ΔSOC)而算出长方形区域708的面积，由此算出图2的区域702的面积即可用能量。
再者，图3中，处于SOC-OCV曲线700上的点709表示与中间电压710相对应的OCV的值(中间OCV)。该中间OCV处于当前SOC下的OCV的值与SOCmin下的OCV的值之间。此外，处于横轴上的点711表示与中间电压710及中间OCV相对应的SOC的值(中间SOC)。该中间SOC处于当前SOC与SOCmin之间。
再者，上文中对电池单元单位的可用能量的算出方法进行了说明，而在本实施方式中，优选算出整个电池组101中的可用能量。例如，可以针对构成电池组101的各电池单元而以电池单元单位来算出可用能量，并将各电池单元的可用能量的算出结果加以合计，由此求出整个电池组101中的可用能量。或者，也可通过将上述算出方法运用于整个电池组101而以电池组101单位来算出可用能量。
接着，对将上述概念具体化得到的本实施方式的可用能量的算出方法进行说明。
图4为表示本发明的第1实施方式的可用能量算出处理相关的电池管理装置102的功能块的图。本实施方式的电池管理装置102具有电池状态算出部501、中间电压算出部502、剩余容量算出部503以及可用能量算出部504这各个功能块。这些功能块例如是通过在计算机中执行规定程序来实现。
电池状态算出部501从电流传感器103、电压传感器105以及温度传感器106分别获取在电池组101充放电时检测到的电流I、闭路电压CCV以及电池温度Tcell。继而，根据这些信息来算出表示电池组101的当前状态的开路电压OCV、充电状态SOC、极化电压Vp、充电容量减少量SOHQ(具体而言，例如容量的劣化率(例如劣化度的一例))以及内部电阻增加量SOHR(具体而言，例如内部电阻的增加率，换句话说就是内部电阻的劣化率(劣化度的一例))这各个状态值。再者，电池状态算出部501对这些状态值的算出方法的详情将在后文中参考图5来进行说明。
中间电压算出部502获取由电池状态算出部501算出的电池组101的各状态值中的充电状态SOC及内部电阻增加量SOHR，而且从温度传感器106获取电池温度Tcell。继而，根据获取到的这些信息来算出图3中说明过的中间电压710。再者，中间电压算出部502对中间电压的算出方法的详情将在后文中参考图7来进行说明。
剩余容量算出部503获取由电池状态算出部501算出的电池组101的各状态值中的充电状态SOC及充电容量减少量SOHQ。继而，根据获取到的这些信息来算出当前时间点上的电池组101的剩余容量。再者，剩余容量算出部503对剩余容量的算出方法的详情于后文进行说明。
可用能量算出部504根据由中间电压算出部502算出的中间电压和由剩余容量算出部503算出的剩余容量来算出电池组101的可用能量。具体而言，像以下(式2)所示那样通过对中间电压乘以剩余容量来算出电池组101的可用能量。
可用能量(Wh)＝中间电压(V)×剩余容量(Ah) (式2)
由电池管理装置102算出的电池组101的可用能量从电池管理装置102发送至上位控制器4，被用于变换器2的控制等。由此，在电力储存***1中实时算出电池组101的可用能量来进行电池组101的充放电控制。
图5为表示电池状态算出部501的功能块的图。电池状态算出部501具备电池模型部601及劣化状态检测部602。
电池模型部601存储有将电池组101模型化得到的电池模型，使用该电池模型来求开路电压OCV、充电状态SOC以及极化电压Vp。电池模型部601中的电池模型例如是根据实际的电池组101中的电池单元的串联数及并联数、各电池单元的等效电路来加以设定。电池模型部601将从电流传感器103、电压传感器105以及温度传感器106分别获取到的电流I、闭路电压CCV以及电池温度Tcell运用于该电池模型，由此能求出与电池组101的状态相应的开路电压OCV、充电状态SOC以及极化电压Vp。
图6为表示电池模型部601中设定的电池模型中的电池单元的等效电路的例子的图。图6所示的电池单元的等效电路是将空载电压源603、内部电阻604以及极化模型相互串联而构成，所述空载电压源603具有电压值Voc，所述内部电阻604具有电阻值Ro，所述极化模型是具有电容值Cp的极化电容605与具有电阻值Rp的极化电阻606的并联电路。在该等效电路中，空载电压源603的两端电压即电压值Voc相当于开路电压OCV，极化电容605与极化电阻606的并联电路的两端电压相当于极化电压Vp。此外，将该等效电路中流通有电流I时的内部电阻604的外加电压I×Ro以及极化电压Vp与开路电压OCV相加得到的值相当于闭路电压CCV。进而，图6的等效电路中的各电路常数的值是根据电池温度Tcell而定。因而，在电池模型部601中，可以根据这些关系而利用电流I、闭路电压CCV以及电池温度Tcell来求整个电池组101中的开路电压OCV及极化电压Vp，进而利用开路电压OCV的算出结果来求充电状态SOC。
返回图5的说明，劣化状态检测部602检测电池组101的劣化状态，并求出与该劣化状态相应的充电容量减少量SOHQ及内部电阻增加量SOHR。电池组101的各电池单元由于反复充放电而不断劣化，根据该劣化状态而发生充电容量的减少以及内部电阻的增加。劣化状态检测部602例如预先存储有表示电池组101的电流、电压及温度与劣化状态的关系的信息，通过使用该信息而根据从电流传感器103、电压传感器105以及温度传感器106分别获取到的电流I、闭路电压CCV以及电池温度Tcell来检测电池组101的劣化状态。继而，根据预先存储的劣化状态与充电容量减少量SOHQ及内部电阻增加量SOHR的关系，可以求出与电池组101的劣化状态的检测结果相对应的充电容量减少量SOHQ及内部电阻增加量SOHR。
如以上所说明，根据电池组101的劣化状态而发生内部电阻的增加。在将内部电阻的初始电阻值表达为Ro,new、将当前时刻t下的内部电阻的电阻值表达为Ro(t)的情况下，当前时刻t下的内部电阻增加量SOHR(t)由下式(3)表示。
SOHR(t)＝{Ro(t)/Ro,new}×100 (式3)
图7为表示本发明的第1实施方式的中间电压算出部502的功能块的图。中间电压算出部502具备中间OCV表607、中间DCR表608、放电电流设定部609以及SOHR修正部1610。
从电池状态算出部501获取到的充电状态SOC和从温度传感器106获取到的电池温度Tcell被分别输入至中间OCV表607及中间DCR表608。中间OCV表607及中间DCR表608根据输入的这些信息而通过表格检索来分别求出与当前电池组101的状态相应的中间OCV及中间DCR。再者，所谓中间DCR，是与中间电压相对应的电池组101的直流电阻值。
中间OCV表607中，按充电状态SOC与电池温度Tcell的每一组合设定有表示中间OCV的值的MidOCV。例如，若将电池温度Tcell的值表示为Ti(i＝1～p)、将充电状态SOC的值表示为SOCj(j＝1～q)，则按它们的每一组合在中间OCV表607中设定有由以下(式4)表示的p×q个电压值MidOCVi,j(V)。
MidOCVi,j＝MidOCV(Ti,SOCj) (式4)
中间DCR表608中，按充电状态SOC与电池温度Tcell的每一组合设定有表示中间DCR的值的MidDCR。例如，若将电池温度Tcell的值表示为Ti(i＝1～p)、将充电状态SOC的值表示为SOCj(j＝1～q)，则按它们的每一组合在中间DCR表608中设定有由以下(式5)表示的p×q个电阻值MidDCRi,j(Ω)。
MidDCRi,j＝MidDCR(Ti,SOCj) (式5)
另外，1≤i≤p且1≤j≤q。中间OCV表607中的MidOCVi,j的各值和中间DCR表608中的MidDCRi,j的各值可以根据对电池组101的放电试验结果的分析结果或者使用电池组101的等效电路模型的模拟结果等来预先设定。例如，可以将预先设定的这些值写入至电池管理装置102所具有的未图示的存储器中，由此在电池管理装置102内形成中间OCV表607及中间DCR表608。此外，也可在电力储存***的设计阶段进行C率下的放电的实验，根据该实验中从电流传感器103、电压传感器105以及温度传感器106分别得到的电流值、电压值以及电池温度来获得电压值MidOCVi,j及电阻值MidDCRi,j。虽然省略了图示，但中间DCR表608可针对Ro和Rp两者而具有电阻值MidDCRi,j。
中间电压算出部502从中间OCV表607及中间DCR表608分别获取上述(式4)、(式5)分别所示的电压值MidOCVi,j及电阻值MidDCRi,j当中与输入的当前电池组101的充电状态SOC及电池温度Tcell相对应的值。继而，根据获取到的这些值、放电电流设定部609中预先设定的放电电流IC0,DCh、以及从SOHR修正部1610输入的SOHR for MidDCR(修正后的SOHR)而通过以下(式6)来算出图3中说明过的中间电压。
MidVoltage(t)＝MidOCV(t)－IC0,DCh×MidDCR(t)×SOHR for MidDCR(t)/100
(式6)
(式6)中，MidVoltage(t)表示当前时刻t下的中间电压的值。此外，MidOCV(t)、MidDCR(t)分别表示当前时刻t下的中间OCV和中间DCR的值，它们是从中间OCV表607及中间DCR表608分别加以获取。SOHR for MidDCR(t)是在时刻t由电池状态算出部501算出的内部电阻增加量SOHR的值经SOHR修正部1610修正后的值，表示用于中间DCR(MidDCR)的修正的SOHR值。当前时刻t下的开路中间电压(与中间电压相对应的开路中间电压)的一例为MidOCV(t)。当前时刻t下的中间降电压(流通规定的充放电电流时因中间DCR而产生的电池两端的电位差)的一例为(式6)中的“IC0,DCh×MidDCR(t)×SOHR for MidDCR(t)/100”。SOHR修正部1610于后文进行说明。
另外，(式6)的MidOCV(t)及MidDCR(t)也就是与当前的充电状态SOC及电池温度Tcell相对应的中间OCV及中间DCR的值也可通过内插而从中间OCV表607及中间DCR表608分别获取。例如，可以进行利用线性插补、拉格朗日插补、最近邻插补等众所周知的各种插补方法的内插。由此，对于中间OCV表607和中间DCR表608中没有记载的充电状态SOC与电池温度Tcell的组合也能求出恰当的电压值和电阻值来作为中间OCV和中间DCR。
例如，将时刻t下的充电状态SOC和电池温度Tcell的值分别表示为SOC(t)、Tcell(t)，并且它们分别满足以下(式7)的关系。在该情况下，对应于SOC(t)与Tcell(t)的组合的MidOCV(t)和MidDCR(t)在中间OCV表607和中间DCR表608中便没有记载。
Ti＜Tcell(t)＜Ti+1
SOCj＜SOC(t)＜SOCj+1 (式7)
在上述情况下，中间电压算出部502可以在中间OCV表607中利用分别对应于Ti或Ti+1与SOCj或SOCj+1组合而成的4个组合的4种电压值即MidOCVi,j、MidOCVi+1,j、MidOCVi,j+1以及MidOCVi+1,j+1而通过以下(式8)、借助内插来求时刻t下的MidOCV(t)。
MidOCV(t)＝f(SOC(t),Tcell(t),MidOCVi,j,MidOCVi+1,j,MidOCVi,j+1,MidOCVi+1,j+1)
(式8)
此外，中间电压算出部502可以在中间DCR表608中利用分别对应于Ti或Ti+1与SOCj或SOCj+1组合而成的4个组合的4种电阻值即MidDCRi,j、MidDCRi+1,j、MidDCRi,j+1以及MidDCRi+1,j+1而通过以下(式9)、借助内插来求时刻t下的MidDCR(t)。
MidDCR(t)＝g(SOC(t),Tcell(t),MidDCRi,j,MidDCRi+1,j,MidDCRi,j+1,MidDCRi+1,j+1)
(式9)
上述(式8)、(式9)中，f、g表示对中间OCV表607和中间DCR表608分别实施的内插处理。这些处理内容根据内插时的插补方法而各不相同。
对SOHR修正部1610进行详细说明。SOHR修正部1610对SOHR进行修正，以提高所算出的可用能量的准确性。本申请发明者对能实时算出电池组101的可用能量的电池管理装置的实用化进行了努力研究，结果得到了以下见解。即，如图6所示，电池单元的等效电路具有内部电阻604和极化电阻606这2种电阻，所述内部电阻604具有电阻值Ro，所述极化电阻606具有电阻值Rp，这2种电阻均承受电池组101的充放电的重复以及至少一个周围状况而发生劣化。并且，具有电阻值Ro的内部电阻604的劣化机制与具有电阻值Rp的极化电阻606的劣化机制并不完全相同(例如根据电池单元的特性(例如根据电池单元中使用的物质)而不同)。SOHR不仅依存于Ro还依存于Rp。因此，遵从(式3)的SOHR未必能说是对于发生了电阻的劣化后的中间DCR(MidDCR)的算出而言足够准确的值。因此，在本实施方式中配备SOHR修正部1610。SOHR修正部1610对由电池状态算出部501算出的SOHR进行修正，具体而言，将依存于内部电阻604及极化电阻606的不同劣化机制的要素(换句话说就是依存于电池组101的直流电阻分量的劣化度和电池组101的极化电阻分量的劣化度的要素)反映到该SOHR中。修正后的SOHR用于从中间DCR表608得到的MidDCR的修正。修正后的SOHR为上述SOHR forMidDCR。因而，(式6)中，“SOHR for MidDCR(t)/100”相当于中间DCR的修正系数(与电池组101的修正后的SOHR相应的修正系数)，“MidDCR(t)×SOHR for MidDCR(t)/100”相当于使用SOHR for MidDCR(t)(修正后的SOHR(t))加以修正后的MidDCR(t)。
SOHR for MidDCR(t)(修正后的SOHR(t))由以下(式10)表示。
SOHR for MidDCR＝h(SOHR) (式10)
h是依存于内部电阻604及极化电阻606的不同劣化机制的要素。图8展示不同电池温度各自相关的h的一例。
根据本申请发明者的研究，内部电阻604及极化电阻606受电池温度的影响，SOHRfor MidDCR以按电池温度而不同的方式线性地依存于由电池状态算出部501算出的SOHR。关于图8所示的电池温度T1及TN，以下(式11a)及(式11b)成立。
SOHR for MidDCR＝λ1×SOHR+100,在温度T1时 (式11a)
SOHR for MidDCR＝λN×SOHR+100,在温度TN时 (式11b)
λ1(λ1＞0)是表示电池温度T1时的SOHR与SOHR for MidDCR的关系的直线801的斜率。λN(λN＞0)是表示电池温度TN时的SOHR与SOHR for MidDCR的关系的直线802的斜率。
反映到由电池状态算出部501算出的SOHR中的要素h不限于图8所示的例子。要素h也可根据对电池组101的试验结果的分析结果或者对电池组101的模拟结果等来加以决定。
只要能像以上说明过的那样获取到基于内插的MidOCV(t)及MidDCR(t)，中间电压算出部502便可以通过将这些值运用于前文所述的(式6)来算出当前时刻t下的中间电压MidVoltage(t)。
剩余容量算出部503根据从电池状态算出部501获取到的充电状态SOC及充电容量减少量SOHQ而通过以下(式12)来算出电池组101的剩余容量。
RemainingCapacity(t)＝{(SOC(t)－SOCmin)/100}×Ahrated×{SOHQ(t)/100}
(式12)
(式12)中，RemainingCapacity(t)表示当前时刻t下的剩余容量的值。此外，Ahrated表示电池组101的额定容量，也就是电池组101的使用开始时间点上的满充电时的剩余容量。
根据以上说明过的本发明的第1实施方式，取得以下作用效果。
(1)电池管理装置102是一种对能充放电的电池组101进行管理的装置，具备：电池状态算出部501，其算出表示电池组101的充电状态的充电状态SOC、表示容量劣化度的充电容量减少量SOHQ、以及表示电阻劣化度的内部电阻增加量SOHR；中间电压算出部502，其对算出的SOHR进行修正，按照与修正后的电阻劣化度(SOHR for MidDCR(t))相应的修正系数(SOHR for MidDCR(t)/100)来修正与中间电压710(MidVoltage(t))相对应的中间电阻(MidDCR(t))，根据修正后的中间电阻来算出存在于表示电池组101的当前充电状态下的放电电压的电压值704与表示电池组101的最小充电状态SOCmin下的放电电压的电压值706之间的中间电压710(MidVoltage(t))；剩余容量算出部503，其根据充电状态SOC及充电容量减少量SOHQ来算出电池组101的剩余容量(RemainingCapacity(t))；以及可用能量算出部504，其根据中间电压及剩余容量来算出电池组101的可用能量。因此，能够准确地推断电池组101的可用能量(尤其与根据修正前的SOHR来算出电池组101的可用能量相比，能更准确地推断可用能量)。
(2)中间电压算出部502根据与中间电压相对应的开路中间电压MidOCV(t)和流通规定的充放电电流时因修正后的中间电阻(例如(式6)中的“MidDCR(t)×SOHR for MidDCR(t)/100”)而产生的电池两端的电位差即中间降电压(例如式(6)中的“IC0,DCh×MidDCR(t)×SOHR for MidDCR(t)/100”)来算出中间电压(MidVoldtage(t))。因此，能期待根据电池组101的状态算出的中间电压的准确性高。
(3)修正后的电阻劣化度(SOHR for MidDCR(t))依存于Ro(依存于电池组101的内部电阻604的劣化度的电阻值)和Rp(依存于电池组101的极化电阻606的劣化度的电阻值)两者。因此，与仅考虑Ro和Rp中的Ro的情形相比，能期待算出的可用能量的准确性高。
(4)中间电压算出部将依存于电池组101的内部电阻604的劣化机制和电池组101的极化电阻606的劣化机制两者的要素h反映到算出的电阻劣化度SOHR中，由此来修正该算出的电阻劣化度SOHR。因此，Ro和Rp两者被反映到SOHR的修正中，所以，作为可用能量的算出的一个要素的SOHR的准确性提高，结果，能期待算出的可用能量的准确性高。
(5)如图3所示，中间电压710是中间电压710乘以剩余容量得到的值与表示从当前充电状态SOC起到最小充电状态SOCmin为止的放电电压的变化的放电曲线701的积分值一致的电压。可用能量算出部504使用(式2)对中间电压乘以剩余容量，由此算出可用能量。因此，即便在放电电流发生变化的情况下也能实时算出电池组101的可用能量。
(6)中间电压算出部502具有按电池组101的充电状态SOC与电池温度Tcell的每一组合设定有电压值MidOCVi,j的中间OCV表607和按电池组101的充电状态SOC与电池温度Tcell的每一组合设定有电阻值MidDCRi,j的中间DCR表608。于是，从中间OCV表607及中间DCR表608分别获取与由电池状态算出部501算出的充电状态SOC(t)以及电池组101的当前电池温度Tcell(t)相对应的电压值MidOCV(t)及电阻值MidDCR(t)，根据获取到的电压值MidOCV(t)及电阻值MidDCR(t)来算出中间电压MidVoltage(t)。因此，能够容易且可靠地算出与电池组101的状态相应的中间电压。
(7)中间电压算出部502也可以通过内插从中间OCV表607及中间DCR表608分别获取与由电池状态算出部501算出的充电状态SOC(t)以及电池组101的当前电池温度Tcell(t)相对应的电压值MidOCV(t)及电阻值MidDCR(t)。如此一来，对于中间OCV表607和中间DCR表608中没有记载的充电状态SOC与电池温度Tcell的组合也能细致地获取与其相对应的电压值MidOCV(t)和电阻值MidDCR(t)。
(第2实施方式)
接着，对本发明的第2实施方式进行说明。在本实施方式中，对使用考虑搭载有电池组101的车辆的实际行驶状态而决定的放电电流ICk,DCh代替第1实施方式中说明过的固定的放电电流IC0,DCh来算出电池组101的可用能量的方法进行说明。再者，本实施方式的电力储存***的构成与第1实施方式中说明过的图1的电力储存***(BESS)1相同，所以省略说明。
在本实施方式中，放电电流ICk,DCh的值并非是像第1实施方式中的放电电流IC0,DCh那样预先设定的值，而是由电池管理装置102根据最近的车辆的行驶状态来决定。即，本实施方式中的电池组101的可用能量相当于使电池组101的各电池单元以放电电流ICk,DCh进行放电时，各电池单元的SOC变为针对各电池单元而容许的最小SOC值即SOCmin为止的期间内各电池单元能在不低于规定的最小电压Vmin的情况下释放的电力量(Wh)的合计。
图9为表示本发明的第2实施方式的可用能量算出处理相关的电池管理装置102a的功能块的图。本实施方式的电池管理装置102具有电池状态算出部501、中间电压算出部502a、剩余容量算出部503、可用能量算出部504以及C率算出部505这各个功能块。这些功能块例如是通过在计算机中执行规定程序来实现。
图9的电池状态算出部501、剩余容量算出部503以及可用能量算出部504分别与第1实施方式中说明过的图4的电池管理装置102中的相同。因此，以下主要是对代替图2的中间电压算出部502而设置的图9的中间电压算出部502a和新设置的C率算出部505的动作进行说明，并省略图9的其他功能块的说明。
C率算出部505算出电池组101的放电时的C率也就是放电电流的大小相对于电池组101的容量的比例。例如，将从过去的规定时间前起到当前为止所得到的放电电流的测量值平均化，并将该平均值除以电池组101的额定容量，由此来算出放电时的C率。由C率算出部505算出的C率的值被输入至中间电压算出部502a。
中间电压算出部502a获取由电池状态算出部501算出的电池组101的各状态值中的充电状态SOC及内部电阻增加量SOHR，而且从温度传感器106获取电池温度Tcell。进而，从C率算出部505获取C率。继而，根据获取到的这些信息来算出第1实施方式中利用图3来说明过的中间电压710。
图10为表示本发明的第2实施方式的中间电压算出部502a的功能块的图。中间电压算出部502a具备中间OCV表组610、中间DCR表组611、SOHR修正部1610以及增益设定部612。
从电池状态算出部501获取到的充电状态SOC、从温度传感器106获取到的电池温度Tcell、以及从C率算出部505获取到的C率分别被输入至中间OCV表组610及中间DCR表组611。中间OCV表组610及中间DCR表组611根据输入的这些信息而通过表格检索来分别求出与当前电池组101的状态相应的中间OCV及中间DCR。
中间OCV表组610中，针对C率、充电状态SOC以及电池温度Tcell的每一组合设定有表示中间OCV的值的MidOCV。具体而言，根据C率的值而设定有多个针对充电状态SOC与电池温度Tcell的每一组合设定有MidOCV的值的表格。例如，若将C率的值表示为Ck(k＝1～N)，则针对每一Ck设定有与第1实施方式中说明过的中间OCV表607同样的表格，其合计数为N个。各表格中的MidOCV的值设定的是对应的Ck下的值。
同样地，中间DCR表组611中，针对C率、充电状态SOC以及电池温度Tcell的每一组合设定有表示中间DCR的值的MidDCR。具体而言，根据C率的值而设定有多个针对充电状态SOC与电池温度Tcell的每一组合设定有MidDCR的值的表格。即，若像上述那样将C率的值表示为Ck(k＝1～N)，则针对每一Ck设定有与第1实施方式中说明过的中间DCR表608同样的表格，其合计数为N个。各表格中的MidDCR的值设定的是对应的Ck下的值。MidDCR的值可针对Ro和Rp两者加以设置。
中间电压算出部502a从中间OCV表组610及中间DCR表组611分别获取与输入的当前电池组101的充电状态SOC、电池温度Tcell以及C率的值相对应的中间OCV及中间DCR的值。
增益设定部612设定第1实施方式中说明过的(式12)的额定容量Ahrated作为针对输入的C率的增益。继而，对C率的值乘以额定容量Ahrated，由此算出放电电流ICk,DCh。
中间电压算出部502a根据从中间OCV表组610及中间DCR表组611分别获取到的中间OCV及中间DCR的值、从增益设定部612输出的放电电流ICk,DCh以及SOHR for MidDCR(修正后的SOHR)而通过以下(式13)来算出图3中说明过的中间电压。此处，若将当前时刻t下的C率的值表示为C(t)，则ICk,DCh＝C(t)×Ahrated。
MidVoltage(t)＝MidOCV(t)－ICk,DCh×MidDCR(t)×SOHR for MidDCR(t)/100
(式13)
与第1实施方式中说明过的(式6)一样，(式13)中，MidVoltage(t)表示当前时刻t下的中间电压的值。此外，MidOCV(t)、MidDCR(t)分别表示当前时刻t下的中间OCV和中间DCR的值，它们分别从中间OCV表组610及中间DCR表组611加以获取。SOHR for MidDCR(t)表示时刻t下的修正后的SOHR的值。
再者，在本实施方式中，与第1实施方式一样，也可通过内插从中间OCV表组610及中间DCR表组611分别获取(式13)的MidOCV(t)及MidDCR(t)也就是与当前的充电状态SOC及电池温度Tcell相对应的中间OCV及中间DCR的值。由此，对于中间OCV表组610和中间DCR表组611中没有记载的C率、充电状态SOC以及电池温度Tcell的组合也能求出恰当的电压值和电阻值来作为中间OCV和中间DCR。
例如，将时刻t下的充电状态SOC、电池温度Tcell以及C率的值分别表示为SOC(t)、Tcell(t)、C(t)，并且它们满足以下(式14)的关系。在该情况下，与SOC(t)、Tcell(t)以及C(t)的组合相对应的MidOCV(t)和MidDCR(t)在中间OCV表组610和中间DCR表组611中便没有记载。
Ti＜Tcell(t)＜Ti+1
SOCj＜SOC(t)＜SOCj+1
Ck＜C(t)＜Ck+1 (式14)
在上述情况下，中间电压算出部502a在中间OCV表组610中首先利用分别对应于Ck和Ck+1的2个表格而通过内插来算出与C(t)相对应的表格。继而，在算出的表格中，以MidOCVi,j(Ck,Ck+1)、MidOCVi+1,j(Ck,Ck+1)、MidOCVi,j+1(Ck,Ck+1)、MidOCVi+1,j+1(Ck,Ck+1)的形式分别提取对应于Ti或Ti+1与SOCj或SOCj+1组合而成的4个组合的4种电压值，可以利用这些电压值而通过以下(式15)、借助内插来求时刻t下的MidOCV(t)。
MidOCV(t)＝f(SOC(t),Tcell(t),MidOCVi,j(Ck,Ck+1),MidOCVi+1,j(Ck,Ck+1),MidOCVi,j+1(Ck,Ck+1),MidOCVi+1,j+1(Ck,Ck+1)) (式15)
此外，中间电压算出部502a在中间DCR表组611中首先利用分别对应于Ck和Ck+1的2个表格而通过内插来算出与C(t)相对应的表格。继而，在算出的表格中以MidDCRi,j(Ck,Ck+1)、MidDCRi+1,j(Ck,Ck+1)、MidDCRi,j+1(Ck,Ck+1)、MidDCRi+1,j+1(Ck,Ck+1)的形式分别提取对应于Ti或Ti+1与SOCj或SOCj+1组合而成的4个组合的4种电阻值，可以利用这些电阻值而通过以下(式16)、借助内插来求时刻t下的MidDCR(t)。
MidDCR(t)＝g(SOC(t),Tcell(t),MidDCRi,j(Ck,Ck+1),MidDCRi+1,j(Ck,Ck+1),MidDCRi,j+1(Ck,Ck+1),MidDCRi+1,j+1(Ck,Ck+1)) (式16)
只要能像以上说明过的那样获取到基于内插的MidOCV(t)及MidDCR(t)，中间电压算出部502a便可以通过将这些值运用于前文所述的(式13)来算出当前时刻t下的中间电压MidVoltage(t)。
根据以上说明过的本发明的第2实施方式，除了第1实施方式中说明过的(1)～(5)的作用效果以外，还取得以下作用效果。
(8)电池管理装置102具备算出电池组101的放电时的C率的C率算出部505。中间电压算出部502a使用由C率算出部505算出的C率来算出中间电压710。因此，可以考虑搭载有电池组101的车辆的实际行驶状态来恰当地算出中间电压710。
(9)中间电压算出部502a具有针对电池组101的C率、充电状态SOC以及电池温度Tcell的每一组合设定有电压值MidOCVi,j的中间OCV表组610和针对电池组101的C率、充电状态SOC以及电池温度Tcell的每一组合设定有电阻值MidDCRi,j的中间DCR表组611。于是，从中间OCV表组610及中间DCR表组611分别获取与由C率算出部505算出的C率的值C(t)、由电池状态算出部501算出的充电状态SOC(t)以及电池组101的当前电池温度Tcell(t)相对应的电压值MidOCV(t)及电阻值MidDCR(t)，根据获取到的电压值MidOCV(t)及电阻值MidDCR(t)来算出中间电压MidVoltage(t)。因此，能够容易且可靠地算出与电池组101的状态相应的中间电压。
(10)中间电压算出部502a也可以通过内插从中间OCV表组610及中间DCR表组611分别获取与由C率算出部505算出的C率的值C(t)、由电池状态算出部501算出的充电状态SOC(t)以及电池组101的当前电池温度Tcell(t)相对应的电压值MidOCV(t)及电阻值MidDCR(t)。如此一来，对于中间OCV表组610和中间DCR表组611中没有记载的C率、充电状态SOC以及电池温度Tcell的组合也能细致地获取与其相对应的电压值MidOCV(t)和电阻值MidDCR(t)。
(第3实施方式)
接着，对本发明的第3实施方式进行说明。以下，主要对与第1实施方式的不同点进行说明，与第1实施方式的共通点则省略或简化说明。
图11为表示本发明的第3实施方式的可用能量算出处理相关的电池管理装置102b的功能块的图。本实施方式的电池管理装置102b具有电池状态算出部501b及中间电压算出部502b代替图4所示的电池状态算出部501及中间电压算出部502。这些功能块例如是通过在计算机中执行规定程序来实现。
电池状态算出部501与电池状态算出部501b的不同点如下。即，电池状态算出部501b算出SOHR for Ro及SOHR for Rp代替电池状态算出部501所算出的SOHR。SOHR for Ro是关于Ro的SOHR，SOHR for Rp是关于Rp的SOHR。例如，可采用SOHR for Ro(t)＝{Ro(t)/Ro,new}×100和SOHR for Rp(t)＝{Rp(t)/Rp,new}×100。SOHR for Ro(t)为时刻t下的SOHR for Ro，Ro(t)为时刻t下的Ro，Ro,new为初始Ro。SOHR for Rp(t)为时刻t下的SOHRfor Rp，Rp(t)为时刻t下的Rp，Rp,new为初始Rp。
中间电压算出部502与中间电压算出部502b的不同点如下。中间电压算出部502b接收由电池状态算出部501a算出的SOHR for Ro及SOHR for Rp代替SOHR。
图12为表示本发明的第3实施方式的中间电压算出部502b的功能块的图。中间电压算出部502b具备SOHR修正部1610a代替图7所示的SOHR修正部1610。
SOHR修正部1610与SOHR修正部1610a的不同点如下。SOHR修正部1610a接收由电池状态算出部501a算出的SOHR for Ro及SOHR for Rp代替SOHR。SOHR修正部1610a根据SOHRfor Ro及SOHR for Rp来算出SOHR for MidDCR。SOHR for MidDCR例如可基于SOHR for Ro及其权重A和SOHR for Rp及其权重B。权重A和权重B可为绝对权重也可为相对权重。例如，SOHR for MidDCR可像以下(式13)所示那样为SOHR for Ro及SOHR for Rp的加权合计。
SOHR_for MidDCR＝A×SOHR for Ro+B×SOHR_for Rp (式17)
权重A及B各者可为常数，也可为根据电池温度之类的参数而变化的可变值。此处所说的参数例如可为根据各种电池劣化度下的C率下的放电的实验结果而决定的参数。
根据以上说明过的本发明的第2实施方式，除了第1实施方式中说明过的(1)～(7)的作用效果以外，还取得以下作用效果。
(11)算出的电阻劣化度SOHR为电池组101的内部电阻604的劣化度即内部电阻劣化度SOHR for Ro和电池组101的极化电阻606的劣化度即极化电阻劣化度SOHR for Rp。中间电压算出部502b根据算出的SOHR for Ro、SOHR for Ro的权重A、算出的SOHR for Rp以及SOHR for Rp的权重B来算出修正后的电阻劣化度(SOHR for MidDCR)。因此，Ro和Rp两者被反映到修正后的SOHR中，所以，作为可用能量的算出的一个要素的SOHR的准确性提高，结果，能期待算出的可用能量的准确性高。
再者，在上述各实施方式中，对电动汽车、混合动力汽车等当中搭载的电力储存***中的运用例进行了说明，而在其他用途所使用的电力储存***例如连接于输电网来使用的电力储存***等当中，也能同样地运用本发明。
此外，在上述各实施方式中，对使电池组101放电时的可用能量的算出方法进行了说明，而对于对电池组101进行充电时的可充电能量也能运用同样的算出方法。此处，所谓可充电能量，是定义为从某一充电状态起对电池组101进行充电时能够积蓄的电能的总量。这相当于在以一定的充电电流对电池组101的各电池单元进行充电时，各电池单元的SOC变为针对各电池单元而容许的最大SOC值即SOCmax为止的期间内能对各电池单元充入的电力量(Wh)的合计。
在运用于可充电能量的算出的情况下，图3中说明过的中间电压710在表示电池组101的当前SOC起到SOCmax为止的充电电压的变化的充电曲线上存在于对应于当前SOC的电压值与对应于充电结束时的SOCmax的电压值之间。于是，以对该中间电压710乘以被定义为当前SOC与SOCmax的差分的可充电容量得到的值与从当前SOC起到SOCmax为止的充电曲线的积分值一致的方式求出中间电压710。具体而言，可以使用与第1实施方式中说明过的中间电压算出部502或者第2实施方式中说明过的中间电压算出部502a同样的中间电压算出部来求出充电时的中间电压。另外，充电时的中间电压(CCV)相较于中间OCV而言出现与内部电阻相应的电压上升，所以，前文所述的(式6)、(式13)分别像以下(式6')、(式13')那样变形来加以使用即可。
MidVoltage(t)＝MidOCV(t)+IC0,DCh×MidDCR(t)×SOHR for MidDCR(t)/100
(式6')
MidVoltage(t)＝MidOCV(t)+ICk,DCh×MidDCR(t)×SOHR for MidDCR(t)/100 (式13')
通过对如此求出的充电时的中间电压乘以借助以下(式18)求出的可充电容量，能够算出可充电能量。再者，式(18)中，ChargeableCapacity(t)表示当前时刻t下的可充电容量的值。此外，Ahrated表示电池组101的额定容量也就是电池组101的使用开始时间点上的满充电时的剩余容量。
ChargeableCapacity(t)＝{(SOCmax－SOC(t))/100}×Ahrated×SOHQ for MidDCR(t)/100 (式18)
此外，第3实施方式除了运用于第1实施方式以外也可运用于第2实施方式。具体而言，例如可将图2的实施方式中的电池状态算出部501换成第3实施方式中的电池状态算出部501b。此外，可将第2实施方式中的SOHR修正部1610换成第3实施方式中的SOHR修正部1610a。在将第3实施方式反映到第2实施方式中的情况下，除了上述作用效果(1)～(5)和(8)～(11)以外，还取得上述作用效果(11)。
本发明可以在不脱离本发明主旨的范围内进行各种变更，并不限定于上述实施方式和变形例。
符号说明
1…电力储存***(BESS)
2…变换器
3…负载
4…上位控制器
101…电池组
102、102a、102b…电池管理装置
103…电流传感器
104…单元控制器
105…电压传感器
106…温度传感器
107…继电器
501、501a…电池状态算出部
502、502a、502b…中间电压算出部
503…剩余容量算出部
504…可用能量算出部
505…C率算出部
601…电池模型部
602…劣化状态检测部
603…空载电压源
604…内部电阻
605…极化电容
606…极化电阻
607…中间OCV表
608…中间DCR表
609…放电电流设定部
610…中间OCV表组
611…中间DCR表组
612…增益设定部
1610、1610a…SOHR修正部。

Claims (13)

1.一种电池管理装置，其管理可充放电电池，其特征在于，具备：
电池状态算出部，其算出所述电池的充电状态、容量劣化度以及电阻劣化度；
中间电压算出部，其修正算出的所述电阻劣化度，按照与修正后的所述电阻劣化度相应的修正系数来修正与所述中间电压相对应的所述电池的中间电阻，根据修正后的所述中间电阻来算出存在于所述电池的当前充电状态下的充放电电压与所述电池的最小充电状态或最大充电状态下的充放电电压之间的中间电压；
剩余容量算出部，其根据所述充电状态及所述容量劣化度来算出所述电池的剩余容量或可充电容量；以及
可用能量算出部，其根据所述中间电压及所述剩余容量、或者所述中间电压及所述可充电容量来算出所述电池的可用能量或可充电能量。
2.根据权利要求1所述的电池管理装置，其特征在于，
所述中间电压算出部根据与所述中间电压相对应的开路中间电压和流通规定的充放电电流时因修正后的中间电阻而产生的电池两端的电位差即中间降电压来算出所述中间电压。
3.根据权利要求1所述的电池管理装置，其特征在于，
修正后的所述电阻劣化度依存于所述电池的内部电阻的劣化度和所述电池的极化电阻的劣化度两者。
4.根据权利要求3所述的电池管理装置，其特征在于，
所述中间电压算出部将依存于所述电池的内部电阻的劣化机制和所述电池的极化电阻的劣化机制两者的要素反映到算出的所述电阻劣化度中，由此来修正该算出的电阻劣化度。
5.根据权利要求3所述的电池管理装置，其特征在于，
算出的所述电阻劣化度为所述电池的内部电阻的劣化度即内部电阻劣化度和所述电池的极化电阻的劣化度即极化电阻劣化度，
所述中间电压算出部根据算出的所述内部电阻劣化度、内部电阻劣化度的权重、算出的所述极化电阻劣化度以及极化电阻劣化度的权重来算出修正后的所述电阻劣化度。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电池管理装置，其特征在于，
所述中间电压是对所述中间电压乘以所述剩余容量或所述可充电容量得到的值与充放电曲线的积分值一致的电压，所述充放电曲线表示从所述当前充电状态起到所述最小充电状态或所述最大充电状态为止的所述充放电电压的变化，
所述可用能量算出部对所述中间电压乘以所述剩余容量或所述可充电容量，由此来算出所述可用能量或所述可充电能量。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的电池管理装置，其特征在于，
所述中间电压算出部具有针对所述电池的充电状态与温度的每一组合设定有电压值的第1表格和针对所述电池的充电状态与温度的每一组合设定有电阻值的第2表格，
从所述第1表格及所述第2表格分别获取与由所述电池状态算出部算出的所述充电状态以及所述电池的当前温度相对应的电压值及电阻值，
根据获取到的所述电压值及所述电阻值来算出所述中间电压。
8.根据权利要求7所述的电池管理装置，其特征在于，
所述中间电压算出部通过内插从所述第1表格及所述第2表格分别获取与由所述电池状态算出部算出的所述充电状态以及所述电池的当前温度相对应的电压值及电阻值。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的电池管理装置，其特征在于，
具备算出所述电池的充放电时的C率的C率算出部，
所述中间电压算出部使用由所述C率算出部算出的所述C率来算出所述中间电压。
10.根据权利要求9所述的电池管理装置，其特征在于，
所述中间电压算出部具有针对所述电池的C率、充电状态以及温度的每一组合设定有电压值的第1表格和针对所述电池的C率、充电状态以及温度的每一组合设定有电阻值的第2表格，
从所述第1表格及所述第2表格分别获取与由所述C率算出部算出的所述C率、由所述电池状态算出部算出的所述充电状态以及所述电池的当前温度相对应的电压值及电阻值，
根据获取到的所述电压值及所述电阻值来算出所述中间电压。
11.根据权利要求10所述的电池管理装置，其特征在于，
所述中间电压算出部通过内插从所述第1表格及所述第2表格分别获取与由所述C率算出部算出的所述C率、由所述电池状态算出部算出的所述充电状态以及所述电池的当前温度相对应的电压值及电阻值。
12.一种电池管理方法，用于管理可充放电电池，该方法的特征在于，
借助计算机来算出所述电池的充电状态、容量劣化度以及电阻劣化度，
修正算出的所述电阻劣化度，
按照与修正后的所述电阻劣化度相应的修正系数来修正与所述中间电压相对应的所述电池的中间电阻，
根据修正后的所述中间电阻来算出存在于所述电池的当前充电状态下的充放电电压与所述电池的最小充电状态或最大充电状态下的充放电电压之间的中间电压，
根据算出的所述充电状态及所述容量劣化度来算出所述电池的剩余容量或可充电容量，
根据算出的所述中间电压及所述剩余容量或者算出的所述中间电压及所述可充电容量来算出所述电池的可用能量或可充电能量。
13.一种电力储存***，其特征在于，具备：
根据权利要求1至11中任一项所述的电池管理装置；
可充放电电池；以及
充放电装置，其根据由所述电池管理装置算出的所述电池的可用能量或可充电能量来进行所述电池的充放电。
CN202080099398.2A 2020-02-04 2020-09-18 电池管理装置、电池管理方法、电力储存*** Pending CN115427825A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020016897 2020-02-04
JP2020-016897 2020-02-04
PCT/JP2020/035633 WO2021157120A1 (ja) 2020-02-04 2020-09-18 電池管理装置、電池管理方法、電力貯蔵システム

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115427825A true CN115427825A (zh) 2022-12-02

Family

ID=77199785

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080099398.2A Pending CN115427825A (zh) 2020-02-04 2020-09-18 电池管理装置、电池管理方法、电力储存***

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20240183912A1 (zh)
EP (1) EP4102612A4 (zh)
JP (1) JP7381617B2 (zh)
CN (1) CN115427825A (zh)
WO (1) WO2021157120A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113884883B (zh) * 2021-10-19 2024-02-06 合肥国轩高科动力能源有限公司 锂离子电池循环中直流内阻的校正方法及装置
CN114879072B (zh) * 2022-05-31 2024-06-25 西安交通大学 一种计及温度特征的储能电站用锂电池soh评估方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4032934B2 (ja) * 2002-11-15 2008-01-16 ソニー株式会社 電池容量算出方法、電池容量算出装置、及び電池容量算出プログラム
JP2005172785A (ja) * 2003-11-19 2005-06-30 Yazaki Corp バッテリの放電可能容量推定方法および劣化度算出方法
JP2012247339A (ja) 2011-05-30 2012-12-13 Renesas Electronics Corp 半導体集積回路およびその動作方法
KR101956384B1 (ko) 2012-05-21 2019-03-08 현대자동차주식회사 전기자동차의 주행가능거리 산출 방법
JP6301935B2 (ja) * 2015-02-24 2018-03-28 株式会社東芝 蓄電池管理装置、方法及びプログラム
JP6428402B2 (ja) * 2015-03-17 2018-11-28 株式会社デンソー 電池エネルギ予測装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP7381617B2 (ja) 2023-11-15
US20240183912A1 (en) 2024-06-06
JPWO2021157120A1 (zh) 2021-08-12
WO2021157120A1 (ja) 2021-08-12
EP4102612A1 (en) 2022-12-14
EP4102612A4 (en) 2023-08-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7201792B2 (ja) 電池管理装置、電池管理方法、電力貯蔵システム
WO2020152901A1 (ja) 二次電池モジュールの余寿命診断方法及び余寿命診断システム
JP6823162B2 (ja) バッテリーの充電状態をキャリブレーションするためのバッテリー管理装置及び方法
JP5106272B2 (ja) 劣化判定回路、電源装置、及び二次電池の劣化判定方法
KR101015185B1 (ko) 상태검지장치 및 이것을 이용하는 장치
CN108717164B (zh) 电池的荷电状态soc标定方法及***
CN104237795B (zh) 通过相同电压传感器测量多个电池单元的失衡探测
CN100547849C (zh) 估计电池充电状态的方法、电池管理***及其驱动方法
JP6197479B2 (ja) 蓄電システム及び蓄電装置の満充電容量推定方法
US7728598B2 (en) Method and apparatus for estimating the charge/discharge electricity amount of secondary batteries
CN109342950B (zh) 一种用于锂电池荷电状态的评估方法、装置及其设备
US20080150491A1 (en) Method Of Estimating The State-Of-Charge And Of The Use Time Left Of A Rechageable Battery, And Apparatus For Executing Such A Method
KR20190083897A (ko) 친환경 차량 배터리의 충전시간 예측 방법
CN103328997A (zh) 电池的充电率估计装置
WO2019230033A1 (ja) パラメータ推定装置、パラメータ推定方法及びコンピュータプログラム
US10794961B2 (en) Internal state estimating device
US20220176845A1 (en) Battery management system, battery pack, electric vehicle, and battery management method
CN105008945A (zh) 充电状态估计装置和充电状态估计方法
CN115427825A (zh) 电池管理装置、电池管理方法、电力储存***
WO2016146971A1 (en) Condition monitoring of a fuel cell stack
JP2017143026A (ja) 燃料電池と二次電池を併用するシステムにおける二次電池の健全度推定方法、および、燃料電池と二次電池を併用するシステム
EP3605123A1 (en) Storage battery control device and control method
JP7388964B2 (ja) 二次電池装置および二次電池システム
CN115735290A (zh) 二次电池的劣化度判定装置
CN112969929A (zh) 电池控制装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination