CN116472634A - 电池控制装置以及电池*** - Google Patents
电池控制装置以及电池*** Download PDFInfo
- Publication number
- CN116472634A CN116472634A CN202180073562.7A CN202180073562A CN116472634A CN 116472634 A CN116472634 A CN 116472634A CN 202180073562 A CN202180073562 A CN 202180073562A CN 116472634 A CN116472634 A CN 116472634A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- battery
- upper limit
- limit voltage
- voltage
- degradation
- 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
Links
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims abstract description 103
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 claims abstract description 103
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 claims abstract description 7
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 17
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 claims description 15
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 13
- 239000000470 constituent Substances 0.000 abstract description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 27
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 description 21
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 16
- 230000008569 process Effects 0.000 description 16
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 6
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 230000036541 health Effects 0.000 description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 4
- 238000002405 diagnostic procedure Methods 0.000 description 3
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000156302 Porcine hemagglutinating encephalomyelitis virus Species 0.000 description 2
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000012217 deletion Methods 0.000 description 1
- 230000037430 deletion Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 229910052987 metal hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 nickel metal hydride Chemical class 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
- H01M10/486—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
-
- 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]
- G01R31/385—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]
- G01R31/392—Determining battery ageing or deterioration, e.g. state of health
-
- 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
- H01M10/443—Methods for charging or discharging in response to temperature
-
- 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
- H02J7/005—Detection of state of health [SOH]
-
- 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
- H02J7/007194—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 of the battery
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2220/00—Batteries for particular applications
- H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
-
- 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)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
电池控制装置(组合电池控制部150)具有电池劣化状态推定部521、存储部180以及上限电压推定部1522。电池劣化状态推定部521基于电池的使用历史、容量维持率以及内阻上升率中的至少任意一者来推定电池的第一劣化状态，并且推定电池的每个类别的电池内部的结构要素的第二劣化状态。存储部180保存与电池的每个温度的可充电电力的上限电压有关的信息。上限电压推定部基于所述的信息来推定电池的可充电电力的上限电压。上限电压推定部1522基于第一劣化状态以及第二劣化状态来更新所述信息。
Description
技术领域
本发明涉及一种电池控制装置以及电池***。
背景技术
电动汽车(EV：Electric Vehicle)、插电式混合动力汽车(PHEV：Plug-in HybridElectric Vehicle)、混合动力汽车(HEV：Hybrid Electric Vehicle)等所搭载的电池***一般由串联或并联连接的多个二次电池和各种电部件构成。电部件包括将二次电池与电流负载电连接而进行导通断开控制的继电器、测量二次电池的电流或电压的传感器类、控制二次电池的充放电的电池控制装置等。
为了在适当的范围内使用二次电池，电池控制装置针对二次电池的电压设定限制值，并在该被限制的电压的范围内进行二次电池的充放电控制。通过这样的控制，防止二次电池的过充电或过放电，从而抑制二次电池的劣化。
例如，关于二次电池的上限电压的控制方式，已知有专利文献1所记载的技术。在专利文献1中，将电压的移动平均按各平均时间进行计算，并基于按各移动平均时间预先确定的上限电压及温度所组成的上限电压图谱，按每个该平均时间设定上限电压，并将按各平均时间所设定的上限电压的最小值设定为上限电压。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2020/158182号公报。
发明内容
发明要解决的问题
希望根据电池内部的劣化状态，适当地设定上限电压。
用于解决问题的手段
为了解决上述现有技术的问题，本发明的电池控制装置，其特征在于，具有：电池劣化状态推定部，基于电池的使用历史、容量维持率以及内阻上升率中的至少任意一者来推定所述电池的第一劣化状态，并且推定所述电池的每个类别的电池内部的结构要素的第二劣化状态，存储部，保存与所述电池的每个温度的可充电电力的上限电压有关的信息，以及上限电压推定部，基于所述信息来推定所述电池的可充电电力的上限电压；所述上限电压推定部基于所述第一劣化状态以及所述第二劣化状态来更新所述信息。
发明的效果
根据本发明，通过根据二次电池的劣化状态对上限电压进行可变控制，能够安全且最大限度地发挥二次电池的充电性能。
附图说明
图1是实施方式的电池***的功能框图。
图2是实施方式的单电池控制部的功能框图。
图3是实施方式的组合电池控制部的功能框图。
图4是实施方式的上限电压运算部的功能框图。
图5是示出实施方式的电池劣化状态推定部进行的诊断处理的流程图。
图6是示出实施方式的上限电压图谱以及上限电压图谱的更新的图。
具体实施方式
以下，基于附图说明本发明的实施方式。在以下的实施方式中，对将本发明适用于构成混合动力汽车的电源的电池***的情况进行说明。但是，以下所说明的实施方式的结构不限于此，也能够适用于构成插电式混合动力汽车、电动汽车等乘用车、混合动力卡车等工业用车辆的电源的蓄电装置的蓄电器控制电路等。
另外，在以下的实施方式中，是以采用锂离子电池的情况为例来列举说明的，但只要是能够充放电的二次电池，则也能够用于铅电池、镍氢电池、多价阳离子电池等。进一步地，在以下的实施方式中，串联连接多个单电池来构成组合电池，但也能够适用于由如下的组合电池构成的***，即，所述组合电池为将多个并联连接多个单电池而成的结构进行串联连接而构成的组合电池、将多个串联连接的多个单电池进行并联连接而构成的组合电池。
图1是实施方式的电池***100的功能框图。电池***100经由继电器300、310连接至逆变器(inverter)400。电池***100构成为包括组合电池110、单电池管理部120、电流检测部130、电压检测部140、组合电池控制部150以及存储部180。
组合电池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中流过的电流。电压检测部140检测组合电池110的总电压。组合电池控制部150检测组合电池110的状态，还进行状态的管理等。
组合电池110是将能够进行电能的积蓄及释放(直流电的充放电)的多个单电池111电性串联连接而构成的。各单电池111例如使用输出电压为3.0～4.2V(平均输出电压：3.6V)的锂离子电池。此外，也可以为除此之外的电压规格的电池。
构成组合电池110的单电池111在实施状态的管理及控制方面，被分组为规定的单位数。分组后的单电池111被电性串联连接，构成单电池组112a、112b。构成单电池组112的单电池111的个数可以在所有单电池组112中都相同，也可以在每个单电池组112中使单电池111的个数不同。
单电池管理部120监视构成组合电池110的单电池111的状态。单电池管理部120具有针对每个单电池组112设置的单电池控制部121。在图1中，对应于单电池组112a和112b而分别设置有单电池控制部121a和121b。单电池控制部121监视及控制构成单电池组112的单电池111的状态。
在本实施方式中，为了简化说明，将4个单电池111电性串联连接而构成单电池组112a和112b，进一步地，将单电池组112a与112b电性串联连接而形成具有合计8个单电池111的组合电池110。
从单电池管理部120输出的单电池111的电池电压或温度的计测值、来自电流检测部130的电流值、从电压检测部140输出的组合电池110的总电压值、存储部180中存储的单电池111的电池特性信息等被输入至组合电池控制部150中。
另外，单电池管理部120具有进行单电池111是否过充电或过放电的诊断的功能、在单电池管理部120发生了通信错误等的情况下输出异常信号的功能，这些诊断结果、异常信号也被输入至组合电池控制部150。进一步地，还从上位的控制装置即车辆控制部200输入信号。
组合电池控制部150基于输入的信息以及预先存储在存储部180中的电流限制值、单电池111的电池特性，来进行用于适当地控制组合电池110的充放电的运算。例如，执行针对各单电池111的充放电电力的限制值的运算、各单电池111的充电状态(SOC：State OfCharge)及劣化状态(内阻增加率(SOHR(State Of Health based on Resistance：基于电阻的健康状态))及容量维持率(SOHC(State Of Health based on Capacity：基于容量的健康状态)))的运算、用于进行各单电池111的电压均等化控制的运算等。组合电池控制部150将这些运算结果、基于该运算结果的指令输出至单电池管理部120、车辆控制部200。
存储部180存储组合电池110、单电池111以及单电池组112的与电池特性相关的信息。此外，在本实施方式中，存储部180构成为设置在组合电池控制部150或单电池管理部120外部，但也可以构成为组合电池控制部150或单电池管理部120具有存储部，并在其中存储上述信息。
另外，存储部180将车辆驾驶历史、车辆停止历史作为信息进行存储，车辆驾驶历史是由将对组合电池进行充放电时的电流负载、或者电力负载信息与此时的温度以及在SOC滞留的时间组合而成的图谱所构成的，车辆停止历史是由将车辆停止时的温度及在SOC滞留的时间组合而成的图谱所构成的。
组合电池控制部150与单电池管理部120经由以光电耦合器为代表的绝缘元件170及信号通信单元160来收发信号。之所以设置绝缘元件170，是因为组合电池控制部150与单电池管理部120的动作电源不一样。即，单电池管理部120是从组合电池110接收电力来进行动作的，相对于此，组合电池控制部150是使用车载辅机用电池(例如14V系电池)作为电源。绝缘元件170可以安装在构成单电池管理部120的电路基板上，也可以安装在构成组合电池控制部150的电路基板上。根据***结构的不同，也能够省略绝缘元件170。
对组合电池控制部150与构成单电池管理部120的单电池控制部121a及121b之间的通信方法进行说明。单电池控制部121a及121b按照各自所监视的单电池组112a及112b的电位从高到低的顺序进行串联。
组合电池控制部150发送给单电池管理部120的信号经由绝缘元件170及信号通信单元160输入至单电池控制部121a。单电池控制部121a的输出经由信号通信单元160输入至单电池控制部121b，最下位的单电池控制部121b的输出经由绝缘元件170及信号通信单元160传送至组合电池控制部150。
在本实施方式中，单电池控制部121a与单电池控制部121b之间不经由绝缘元件170，但也能够经由绝缘元件170来收发信号。
车辆控制部200使用组合电池控制部150发送的信息来控制经由继电器300和310与电池***100连接的逆变器400。在车辆行驶中，电池***100与逆变器400连接，使用组合电池110所积蓄的能量来驱动电动发电机410。
在搭载有电池***100的车辆***起动而行驶的情况下，在车辆控制部200的管理下，电池***100连接至逆变器400，使用组合电池110所积蓄的能量来驱动电动发电机410，再生时，通过电动发电机410的发电电力对组合电池110进行充电。通过充电积蓄到组合电池110中的能量在下一次车辆行驶时被利用，或者也用于使车辆内外的电气元件等进行动作。
图2是实施方式的单电池控制部121的功能框图。单电池控制部121构成为包括电压检测电路122、控制电路123、信号输入输出电路124以及温度检测部125。电压检测电路122测量各单电池111的端子间电压。控制电路123从电压检测电路122及温度检测部125接收测量结果，并将测量结果经由信号输入输出电路124发送至组合电池控制部150。此外，单电池控制部121中通常所安装的将伴随自放电或消耗电流偏差等而产生的单电池111间的电压或SOC偏差均等化的电路结构是公知的，从而省略了记载。
图2中的单电池控制部121所具有的温度检测部125具有测量单电池组112的温度的功能。温度检测部125作为单电池组112整体测量1个温度，将该温度视为构成单电池组112的单电池111的温度代表值。温度检测部125测量的温度用于检测单电池111、单电池组112或者组合电池110的状态用的各种运算。图2以此为前提，因此在单电池控制部121中设置了1个温度检测部125。也能够针对每个单电池111设置温度检测部125从而针对每个单电池111测量温度，基于每个单电池111的温度来执行各种运算，但在该情况下，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。
在图2中简易地示出了温度检测部125。实际上，在温度测量对象中设置温度传感器，设置的温度传感器将温度信息作为电压输出，其测量结果经由控制电路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的外部输出测量结果。实现这一系列流程的功能被作为温度检测部125安装于单电池控制部121，在温度信息(电压)的测量中，也能够使用电压检测电路122。
图3是实施方式的组合电池控制部150的功能框图。组合电池控制部150是承担相当于电池控制装置的功能的部分。组合电池控制部150是根据车辆行驶中检测到的各单电池111的温度、电流值及电压值来确定组合电池110中的各单电池111的状态或能够对各单电池111输入输出的电力的部分。作为其1个功能结构要素，组合电池控制部150具有进行用于限制各单电池111的充电电力的可充电电力(充电电力限制值)的运算的功能。
此外，组合电池控制部150除了具有可充电电力的运算功能以外，还具有组合电池110的控制所需的各种功能，例如进行各单电池111的放电控制的功能、进行各单电池111的电压均等化控制的功能等，但这些是公知的功能，而且与本发明无直接关系，因此以下将省略详细说明。
如图3所示，组合电池控制部150具有电池状态检测部151、上限电压运算部152以及可充电电力运算部153等各功能块作为其功能。组合电池控制部150通过这些功能块，基于电流检测部130检测到的组合电池110的电流、电压检测部140检测到的组合电池110的电压及温度来运算各单电池111的可充电电力。
此外，在上述中对组合电池控制部150运算组合电池110的可充电电力进行了说明，但也可以汇总多个单电池111来计算可充电电力。例如，能够针对每个单电池组112a、112b来计算，或者能够根据单电池控制部120所检测的每个单电池111的电压来计算。在这些情况下，也能够以与组合电池110同样的处理来计算可充电电力。另外，各单电池111的可充电电力能够通过同样的处理来计算。因此，以下将可充电电力的计算对象简称为“电池”，对组合电池控制部150中的可充电电力的运算功能进行说明。
电池状态检测部151根据输入至组合电池控制部150的电池的电流、电压以及温度的信息来运算电池的SOC、SOHC及SOHR。此外，SOC、SOHC及SOHR的运算方法是公知的，从而省略说明。
上限电压运算部152以电池的电压及温度的时间序列数据、SOHC以及SOHR为输入并基于这些来运算电池的电压历史。然后，上限电压运算部152基于电池的电压历史来运算并输出电池的可充电电力的上限电压。此外，关于上限电压运算部152所进行的上限电压的具体运算方法将在后面进行叙述。
可充电电力运算部153根据电池状态检测部151运算的电池的SOC、SOHC及SOHR、输入至组合电池控制部150的电池的温度、上限电压运算部152运算的电池的上限电压，来运算并输出电池的可充电电力。在此，可充电电力是通过在充电时能够流过电池的可充电电流与可充电电流通电时的电池电压的乘积来运算的。可充电电流能够作为在电池的电压达到上限电压之前能够流过的电流值与由构成电池***100的构成构件(继电器、保险丝等)确定的电流限制值之中较小的一方的电流值来计算。
接着，参照图4-图7说明上限电压运算部152进行的上限电压的具体的运算方法。
图4是实施方式的上限电压运算部152的功能框图。在本实施方式中，上限电压运算部152构成为包括电池劣化状态推定部1521及上限电压推定部1522。
电池劣化状态推定部1521根据SOHC、SOHR以及存储部180所保存的车辆驾驶历史及车辆停车历史来推定电池的劣化状态，运算更新上限电压图谱M的比率α。上限电压图谱M示出能够抑制Li析出的各单电池111的可充电电力的上限电压的范围。上限电压图谱M的说明将在后面进行叙述。
上限电压推定部1522对于包括存储部180中保存的温度和上限电压的信息的上限电压图谱M，基于在电池劣化状态推定部1521运算的更新上限电压图谱M的比率α，更新上限电压图谱M。
具体地，上限电压推定部1522将阈值V_th乘以在电池劣化状态推定部1521运算的比率α来更新，以更新后的阈值V_th对上限电压图谱M进行更新，其中，该阈值V_th判定上限电压图谱M中保存的每个温度T的上限电压V是否为能够抑制单电池111的Li析出的上限电压。
上限电压推定部1522参照更新后的上限电压图谱M，推定与温度对应的电池的上限电压。
图5是示出实施方式的电池劣化状态推定部1521进行的诊断处理的流程图。在步骤S1中，电池劣化状态推定部1521例如从车辆控制部200接收车辆起动时的信号后，开始电池劣化状态的诊断。
接着，在步骤S2中，电池劣化状态推定部1521获取在电池状态检测部151运算的SOHR以及SOHC。在此，也可以只获取SOHR，使用根据SOHR和SOHC的相互关系而间接计算出的SOHC。或者，也可以只获取SOHC，使用根据SOHR和SOHC的相互关系而间接计算出的SOHR。
接着，在步骤S3中，电池劣化状态推定部1521将在电池状态检测部151获取的SOHR及SOHC与阈值SOHR_th及阈值SOHC_th分别进行比较。然后，在SOHR比阈值SOHR_th高，且SOHC比阈值SOHC_th低的情况下(步骤S3为是(电池处于劣化状态))，将处理转移至步骤S4，在除此以外的情况下(步骤S3为否(电池不处于劣化状态))，将处理转移至步骤S7，并结束本诊断处理。
此外，在步骤S3中，电池劣化状态推定部1521不限于SOHR及SOHC的值与阈值SOHR_th及阈值SOHC_th的比较，也可以仅比较SOHC与阈值SOHC_th。在该情况下，电池劣化状态推定部1521在SOHC比阈值SOHC_th低的情况下(步骤S3为是)，将处理转移至步骤S4，在除此以外的情况下(步骤S3为否)，将处理转移至步骤S7。
另外，在步骤S3中，电池劣化状态推定部1521可以基于存储部180中存储的电池的使用历史(或者车辆驾驶历史及车辆停车历史种的至少一者)、SOHR及SOHR中的至少任意一者来判定电池的劣化状态。
在步骤S4中，电池劣化状态推定部1521基于电池***100的寿命模型，根据存储部180中保存的车辆驾驶历史及车辆停止历史推定电池的电池内部的劣化状态，计算正极劣化率Cp、负极劣化率Cn及副反应引起的劣化率Csr。然后，电池劣化状态推定部1521将处理转移至步骤S5。
寿命模型定义了电池内部的各结构要素的劣化率。寿命模型根据电池种类而不同，但是例如在Li离子电池等使用电解质的二次电池的情况下，通过寿命模型，定义了正极劣化率Cp、负极劣化率Cn及副反应引起的劣化率Csr这三个劣化指标。正极劣化率Cp表示从新品时开始的电池正极的劣化状况，示出了在该劣化率时间点的正极容量。负极劣化率Cn表示从新品时开始的电池负极的劣化状况，示出了在该劣化率时间点的负极容量。副反应引起的劣化率Csr表示从新品时开始的由电池的副反应引起的电解液中的金属离子(本实施方式中为锂)的析出状况，示出了在该劣化率时间点的锂的损失量。正极劣化率Cp、负极劣化率Cn及副反应引起的劣化率Csr例如根据从车辆驾驶历史及车辆停止历史所推定的电池的使用状况(相对于整体时间的行驶时间比例、停车时间比例等)，通过规定的计算方法来推定。
在步骤S5中，电池劣化状态推定部1521将在步骤S4中计算出的各劣化率与各劣化率的阈值进行比较。具体地，电池劣化状态推定部1521在正极劣化率Cp比阈值Cp_th高，副反应引起的劣化率Csr比负极劣化率Cn高的情况下(步骤S5为是)，将处理转移至步骤S6，在除此以外的情况下(步骤S5为否)，将处理转移至步骤S7并结束诊断处理。
在步骤S6中，电池劣化状态推定部1521按照算式(1)，根据负极劣化率Cn与由副反应引起的劣化率Csr运算更新上限电压图谱M的比率α，将运算出的比率α的值发送至上限电压推定部1522。然后，电池劣化状态推定部1521将处理转移至步骤S7并结束诊断处理。
α＝k×(Csr/Cn)···(1)
其中，k是规定的常数。
图6是示出实施方式的上限电压图谱M及上限电压图谱M的更新的图。在图6中，为了简化说明，在上限电压图谱M中，将横轴设为V＝1至5的上限电压，将纵轴设为T＝1至5的温度，用与温度T及上限电压V对应的区域R(T，V)(T＝1～5，V＝1～5)的5次矩阵表示，但横轴及纵轴的粒度也可以更细。图6示出了各区域R(T，V)为“OK”、“阈值”及“NG”中的任意一个区域。
区域R(T，V)为“OK”是指，该上限电压V小于阈值V_th，该区域R(T，V)是抑制电池电解液中的金属离子的析出且可充电的上限电压的第一区域。区域R(T，V)为“阈值”是指，该上限电压V与阈值V_th相等，是抑制电池电解液中的金属离子的析出且可充电的上限电压的阈值区域。区域R(T，V)为“NG”是指，该上限电压V超过阈值V_th，是在充电时使电池电解液中的金属离子析出的上限电压的第二区域。第一区域和第二区域以阈值区域为边界将上限电压图谱M一分为二。
以下，将更新前的上限电压V的阈值设为V_th_1，将更新后的上限电压V的阈值设为V_th_2。
如图6的上方图所示，区域R(1，1)、R(1，2)、R(1，3)、R(1，4)、R(2，1)、R(2，2)、R(2，3)、R(3，1)、R(3，2)、R(4，1)、R(4，2)、R(4，3)、R(5，1)、R(5，2)、R(5，3)、R(5，4)的各上限电压小于阈值V_th_1。因此，在各温度T下，这些上限电压为“OK”，定为电池的上限电压的第一区域。
另外，如图6的上方图所示，区域R(1，5)、R(2，4)、R(3，3)、R(4，4)、R(5，5)的各上限电压与阈值V_th_1相等。因此，在各温度T下，这些上限电压为“阈值”，定为电池的上限电压的阈值区域。
另外，如图6的上方图所示，区域R(2，5)、R(3，4)、R(3，5)、R(4，5)的各上限电压超过阈值V_th_1。因此，在各温度T下，这些上限电压为“NG”，定为电池的上限电压的第二区域。
接着，上限电压推定部1522使用通过如图5所示的诊断处理所确定的比率α，基于算式(2)，将各温度T的上限电压的阈值V_th_1变更为阈值V_th_2。
V_th_2＝V_th_1×α···(2)
例如，若α＞1，则V_th_2＞V_th_1。上限电压推定部1522以该更新后的阈值V_th_2对各区域R(T，V)进行重新评价。
于是，如图6的下方图所示，区域R(1，1)、R(1，2)、R(1，3)、R(1，4)、R(2，1)、R(2，2)、R(2，3)、R(2，4)、R(3，1)、R(3、2)、R(3，3)、R(4，1)、R(4，2)、R(4，3)、R(4，4)、R(5，1)、R(5，2)、R(5，3)、R(5，4)的各上限电压小于阈值V_th_2。因此，在各温度T下，这些上限电压为“OK”，电池的上限电压的第一范围被扩大。
另外，如图6的下方图所示，区域R(1，5)、R(2，5)、R(3，4)、R(4，5)、R(5，5)的各上限电压与阈值V_th_2相等。因此，在各温度T下，这些上限电压为“阈值”，定为电池的上限电压的阈值区域。
另外，如图6的下方图所示，区域R(3，5)的上限电压超过阈值V_th_2。因此在温度T＝3时，该上限电压为“NG”，电池的上限电压的第二区域被缩小。
此外，若α＜1，则V_th_2＜V_th_1。若以该更新后的阈值V_th_2，对各区域R(T，V)的上限电压进行重新评价，则第一区域被缩小，第二区域被扩大。
然后，上限电压推定部1522根据更新后的上限电压图谱M的第一区域，推定与当前的电池的温度T对应的上限电压，将推定的上限电压设定在可充电电力运算部153。
这样，通过变更上限电压的阈值V_th，增减上限电压图谱M中的电池的上限电压的范围。
此外，上述实施方式中所述的上限电压图谱M是电池的上限电压的范围与温度相对应的信息的一个例子，不限于图谱，也可以是表或函数等。
如上所述，根据上述实施方式，通过根据二次电池的劣化状态可变地控制上限电压，能够进行安全且最大限度发挥二次电池的充电特性的控制。
在上述实施方式中，根据电池内部的劣化状态，对电池的可充电电力的上限电压进行可变控制，以能够防止电池电解液中的金属离子的析出并充电更大的电量。电池的上限电压越高，金属离子越容易析出，但能够防止金属离子的析出的上限电压根据电池内部的劣化状态而不同。根据电池内部的劣化状态，通过防止金属离子的析出并提高电池的上限电压，即使电池的劣化在进行也能够确保可充电的电量，能够抑制搭载电池的车辆的可再生电量的减少及燃料消耗率的降低。
另外，在上述实施方式中，根据基于电池的使用历史、容量维持率及内阻上升率中的至少任意一者的第一劣化状态和基于寿命模型的电池的每个类别的电池内部的结构要素的第二劣化状态(电池的正极劣化率、负极劣化率及由电池的副反应引起的劣化率)，对电池的可充电电力的上限电压进行可变控制。第二劣化状态根据存储部180中保存的车辆驾驶历史及车辆停止历史来推定。因此，通过利用电池的使用历史、容量维持率及内阻上升率等一般数据的简易处理，能够推定电池电解液中的金属离子的析出这一电池内部的劣化程度。
另外，在上述实施方式中，在至少容量维持率、正极劣化率及由副反应引起的劣化率满足规定条件的情况下，计算基于将电池电解质的副反应引起的劣化率除以负极劣化率而得到的商的指标值。然后，基于该指标值，更新与电池的每个温度的可充电电力的上限电压有关的信息。因此，能够基于定量地把握电池内部的劣化状况的指标，适当地更新与电池的每个温度的可充电电力的上限电压有关的信息，推定更适合的上限电压，所以能够在电池的寿命内最大限度地利用电池的性能。
另外，在上述实施方式中，按照电池的每个温度，将表示能够抑制电池电解液中的金属离子的析出的上限电压的第一区域、成为能够抑制的上限电压的阈值的阈值区域以及不能抑制的上限电压的第二区域的图谱以扩大第一区域且缩小第二区域、或者缩小第一区域且扩大第二区域的方式进行更新。因此，由于能够从由第一区域及阈值区域所确定的范围中选择并设定与当前的电池的温度对应的上限电压，所以能够考虑抑制电池电解液中的金属离子的析出并将充电性能安全地发挥至最大限度。
另外，在上述实施方式中，计算出更新前的电压阈值与基于将电池电解质的副反应引起的劣化率除以负极劣化率而得的商的指标值的乘积来作为更新后的第二电压阈值，基于第二电压阈值与各上限电压的比较结果，更新电池的上限电压的图谱。因此，通过简易的处理，能够根据电池的劣化状态更新电池的上限电压的图谱。
另外，在上述实施方式中，基于根据电池内部的劣化状况更新的与电池的每个温度的可充电电力的上限电压有关的信息，推定并设定电池的上限电压。因此，通过参照该信息这一简易的处理，能够推定并设定与电池内部的劣化状况对应的电池的上限电压。
另外，在上述实施方式中，在具有电池控制装置和连接多个电池而成的组合电池的电池***中，通过参照根据电池内部的劣化状况更新的与电池的每个温度的可充电电力的上限电压有关的信息这一简易的处理，能够推定并设定与电池内部的劣化状况对应的电池的上限电压。
以上的说明只是一个例子，本发明并不限于上述实施方式的结构，包括各种变形例。例如，上述的实施方式是为了容易理解地说明本发明而进行的详细说明，并不一定限于具有所说明的全部结构。另外，可以将某实施方式的结构的一部分置换为其他的实施方式的结构，另外，也可以向某实施方式的结构添加其他的实施方式的结构。另外，针对各实施方式的结构的一部分，能够进行其他结构的追加、删除、置换。另外，各实施方式的处理中的各步骤只要能够得到相同结果，也可以适当地调换顺序来执行。
附图标记说明
100：电池***、110：组合电池、111：单电池、112、112a、112b：单电池组、120：单电池管理部、121：单电池控制部、121a、121b：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：组合电池控制部(电池控制装置)、151：电池状态检测部、152：上限电压运算部、153：可充电电力运算部、180：存储部、1521：电池劣化状态推定部、1522：上限电压推定部。
Claims (7)
1.一种电池控制装置，其特征在于，具有：
电池劣化状态推定部，基于电池的使用历史、容量维持率以及内阻上升率中的至少任意一者来推定所述电池的第一劣化状态，并且推定所述电池的每个类别的电池内部的结构要素的第二劣化状态，
存储部，保存与所述电池的每个温度的可充电电力的上限电压有关的信息，以及
上限电压推定部，基于所述信息来推定所述电池的可充电电力的上限电压；
所述上限电压推定部基于所述第一劣化状态以及所述第二劣化状态来更新所述信息。
2.根据权利要求1所述的电池控制装置，其特征在于，
所述第一劣化状态由所述容量维持率以及所述内阻上升率来表示，
所述第二劣化状态由所述电池的正极劣化率、负极劣化率以及所述电池的副反应引起的劣化率来表示。
3.根据权利要求2所述的电池控制装置，其特征在于，
所述电池劣化状态推定部在至少所述容量维持率比阈值小，所述正极劣化率比阈值大且所述副反应引起的劣化率比所述负极劣化率大的情况下，计算基于将所述电池的电解质的副反应引起的劣化率除以所述负极劣化率而得的商的指标值，并向所述上限电压推定部发送所述指标值，
所述上限电压推定部基于所述指标值来更新所述信息。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电池控制装置，其特征在于，
所述信息为图谱，在所述图谱中，按照所述电池的每个温度，将与小于第一电压阈值的所述上限电压相对应的区域设为能够抑制所述电池的电解液中的金属离子的析出的第一区域，将与超过所述第一电压阈值的所述上限电压相对应的区域设为不能抑制所述金属离子的析出的第二区域，将与和所述第一电压阈值相等的所述上限电压相对应的区域设为能够抑制所述金属离子的析出的阈值区域，
所述上限电压推定部以扩大所述第一区域且缩小所述第二区域、或者缩小所述第一区域且扩大所述第二区域的方式更新所述图谱。
5.根据权利要求4所述的电池控制装置，其特征在于，
所述上限电压推定部计算所述第一电压阈值与基于将所述电池的电解质的副反应引起的劣化率除以所述电池的负极劣化率而得的商的指标值的乘积来作为第二电压阈值，
在所述图谱中，以如下方式更新所述图谱：按照所述电池的每个温度，将与小于所述第二电压阈值的所述上限电压相对应的区域设为能够抑制所述金属离子的析出的新的所述第一区域，将与超过所述第二电压阈值的所述上限电压相对应的区域设为不能抑制所述金属离子的析出的新的所述第二区域，将与和所述第二电压阈值相等的所述上限电压相对应的区域设为能够抑制所述金属离子的析出的新的所述阈值区域。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电池控制装置，其特征在于，
所述上限电压推定部基于更新的所述信息来推定并设定所述电池的每个温度的可充电电力的上限电压。
7.一种电池***，其特征在于，
具有权利要求1至6中任一项所述的电池控制装置，以及
连接多个所述电池而成的组合电池；
所述电池控制装置基于更新的所述信息来设定所述电池的每个温度的可充电电力的上限电压，从而控制所述电池以及所述组合电池。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020212976 | 2020-12-22 | ||
| JP2020-212976 | 2020-12-22 | ||
| PCT/JP2021/047651 WO2022138745A1 (ja) | 2020-12-22 | 2021-12-22 | 電池制御装置及び電池システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116472634A true CN116472634A (zh) | 2023-07-21 |
Family
ID=82159822
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202180073562.7A Pending CN116472634A (zh) | 2020-12-22 | 2021-12-22 | 电池控制装置以及电池*** |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20230402670A1 (zh) |
| EP (1) | EP4270590A1 (zh) |
| JP (1) | JP7529808B2 (zh) |
| CN (1) | CN116472634A (zh) |
| WO (1) | WO2022138745A1 (zh) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5454027B2 (ja) * | 2009-09-09 | 2014-03-26 | 日産自動車株式会社 | 充電制御装置及び充電制御方法 |
| JP5504126B2 (ja) * | 2010-10-12 | 2014-05-28 | 本田技研工業株式会社 | リチウムイオン電池の制御装置 |
| JP2017117755A (ja) * | 2015-12-25 | 2017-06-29 | カルソニックカンセイ株式会社 | 入力上限電圧値決定方法及び制御装置 |
-
2021
- 2021-12-22 CN CN202180073562.7A patent/CN116472634A/zh active Pending
- 2021-12-22 US US18/034,973 patent/US20230402670A1/en active Pending
- 2021-12-22 WO PCT/JP2021/047651 patent/WO2022138745A1/ja active Application Filing
- 2021-12-22 JP JP2022571569A patent/JP7529808B2/ja active Active
- 2021-12-22 EP EP21910885.9A patent/EP4270590A1/en active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPWO2022138745A1 (zh) | 2022-06-30 |
| EP4270590A1 (en) | 2023-11-01 |
| US20230402670A1 (en) | 2023-12-14 |
| WO2022138745A1 (ja) | 2022-06-30 |
| JP7529808B2 (ja) | 2024-08-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108292854B (zh) | 电池控制装置 | |
| US10955479B2 (en) | Battery control device | |
| EP2587621B1 (en) | Power storage unit control circuit and power storage apparatus | |
| EP3112888B1 (en) | Secondary-battery system | |
| CN102445665B (zh) | 蓄电池组容量学习算法 | |
| US9641011B2 (en) | Battery control device adapting the battery current limit by decreasing the stored current limit by comparing it with the measured battery current | |
| CN104364116B (zh) | 蓄电***和均衡方法 | |
| US8258793B2 (en) | Method for use when charging a vehicle battery pack | |
| WO2013094057A1 (ja) | 電池制御装置、電池システム | |
| EP2341597A1 (en) | Failure diagnosis circuit, power supply device, and failure diagnosis method | |
| CN105339802A (zh) | 二次电池劣化度判定装置 | |
| EP3168954B1 (en) | Battery control device | |
| CN114096433B (zh) | 管理电池设备和管理电池方法 | |
| CN110679056A (zh) | 电池充电管理设备和方法 | |
| CN113396503B (zh) | 电池控制装置 | |
| CN113016099B (zh) | 电池控制装置 | |
| JP7529808B2 (ja) | 電池制御装置及び電池システム | |
| JP2013127440A (ja) | 蓄電システム |
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 |