本發(fā)明涉及電池狀態(tài)探測裝置、二次電池系統(tǒng)、程序產(chǎn)品和電池狀態(tài)探測方法。
背景技術(shù):
在作為蓄電單元而使用二次電池的電源裝置、分散型電力儲存裝置、電動汽車等的二次電池系統(tǒng)中,一般來說,搭載有管理電池的狀態(tài)的電池控制電路。作為用于該電池控制電路管理電池的狀態(tài)的指標的代表性的例子,有充電狀態(tài)(SOC:State Of Charge)、劣化狀態(tài)(SOH:State Of Health)、容許電流、容許功率等。SOC表示電池被充電至多大程度(在電池中殘留有多大程度的能夠放電的電荷量),SOH表示電池從初始狀態(tài)起劣化了多大程度。容許電流是電池能夠進行充放電的電流的最大值,容許功率是對容許電流乘以電池電壓而得到的值。
在電池的容許電流中,存在表示充電時的容許電流的容許充電電流和表示放電時的容許電流的容許放電電流。在SOC高的情況下,容許充電電流變小,容許放電電流變大。相反地,在SOC低的情況下,容許充電電流變大,容許放電電流變小。如果電池控制電路能夠正確地探測這些容許電流,則各種二次電池系統(tǒng)能夠最大限度地有效利用電池的充放電性能。因此,確立高精度的容許電流探測方法極為重要。
作為與容許電流的探測有關(guān)的技術(shù),提出了專利文獻1所記載的電池的可充放電電力推測方法。即:檢測在電池中流過的充放電電流的電流值,基于根據(jù)該充放電電流的電流值計算出的電流累計容量來求出電池的開路電壓,根據(jù)得到的電流值和開路電壓,推測從電池的充放電變化點起的規(guī)定時間內(nèi)的可充放電電力。
現(xiàn)有技術(shù)文獻
專利文獻
專利文獻1:日本專利第5040733號
技術(shù)實現(xiàn)要素:
發(fā)明要解決的技術(shù)問題
為了探測電池的容許充電電流和容許放電電流,需要分別掌握充電時和放電時的電池的內(nèi)部電阻。根據(jù)充放電的持續(xù)時間、充放電歷史等,電池的內(nèi)部電阻的值實時地變化。因此,為了高精度地探測容許充電電流和容許放電電流,期望分別實時地求出充電時的內(nèi)部電阻的值和放電時的內(nèi)部電阻的值。此處,充電時的內(nèi)部電阻利用充電時的電池電壓的探測結(jié)果來求出,放電時的內(nèi)部電阻利用放電時的電池電壓的探測結(jié)果來求出。然而,在電池中無法同時進行充電和放電,所以無法實時地求出充電時的內(nèi)部電阻的值和放電時的內(nèi)部電阻的值這兩者。根據(jù)這樣的理由,通過以往的方法難以高精度地探測電池的容許電流。
解決技術(shù)問題的技術(shù)手段
本發(fā)明的一種方式涉及一種電池狀態(tài)探測裝置,其是探測電池的狀態(tài)的裝置,具備:第一容許電流運算部,其求出基于所述電池的電壓的所述電池的第一容許電流,所述電池的電壓通過電壓探測部探測出;第二容許電流運算部,其不利用所述電池的電壓而求出所述電池的第二容許電流;以及容許電流確定部,其根據(jù)所述第一容許電流和所述第二容許電流中的至少一方,確定與所述電池的狀態(tài)相應的所述電池的容許電流。
本發(fā)明的一種方式涉及一種二次電池系統(tǒng),具備:上述的電池狀態(tài)探測裝置;以及二次電池,其通過所述電壓探測部而被探測電壓,基于通過所述容許電流確定部確定的容許電流來進行充放電。
本發(fā)明的一種方式涉及一種程序產(chǎn)品,是通過與電池連接的電池狀態(tài)探測裝置內(nèi)的計算機來執(zhí)行的程序產(chǎn)品,使所述計算機作為以下部件而發(fā)揮功能:第一容許電流運算部,其求出基于所述電池的電壓探測結(jié)果的所述電池的第一容許電流;第二容許電流運算部,其不利用所述電池的電壓探測結(jié)果而求出所述電池的第二容許電流;以及容許電流確定部,其根據(jù)所述第一容許電流和所述第二容許電流中的至少一方,確定與所述電池的狀態(tài)相應的所述電池的容許電流。
本發(fā)明的一種方式涉及一種電池狀態(tài)探測方法,其是探測電池的狀態(tài)的方法,探測所述電池的電壓,求出基于所述電池的電壓探測結(jié)果的所述電池的第一容許電流,不利用所述電池的電壓探測結(jié)果而求出所述電池的第二容許電流,根據(jù)所述第一容許電流和所述第二容許電流中的至少一方,確定與所述電池的狀態(tài)相應的所述電池的容許電流。
發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明,能夠高精度地探測電池的容許電流。
附圖說明
圖1是示出本發(fā)明的第1實施方式的電池系統(tǒng)及其外圍的結(jié)構(gòu)的圖。
圖2是示出單電池控制部的電路結(jié)構(gòu)的圖。
圖3是表示在本發(fā)明的第1實施方式中電池組控制部所進行的處理內(nèi)容的框圖。
圖4是示出單電池的等價電路的電路圖。
圖5是示出在存儲部中儲存的SOC表格的例子的圖。
圖6是示出容許充電電流和容許放電電流的關(guān)系的線圖。
圖7是本發(fā)明的第1實施方式中的容許電流運算部的框圖。
圖8是由內(nèi)部電阻探測部實施的內(nèi)部電阻值的運算方法的說明圖。
圖9是示出在存儲部中儲存的電阻特性表格的例子的圖。
圖10是第一容許電流運算部所進行的運算處理的框圖。
圖11是第二容許電流運算部所進行的運算處理的框圖。
圖12是示出在本發(fā)明的第1實施方式中容許充電電流確定部和容許放電電流確定部分別進行的運算處理的框圖的一個例子的圖。
圖13是示出在本發(fā)明的第1實施方式中從容許電流運算部最終輸出的容許電流的情形的圖。
圖14是本發(fā)明的第1實施方式中的容許電流運算部的框圖。
圖15是第一容許電流運算部所進行的運算處理的框圖。
圖16是第二容許電流運算部所進行的運算處理的框圖。
圖17是示出在本發(fā)明的第2實施方式中容許充電電流確定部和容許放電電流確定部分別進行的運算處理的框圖的一個例子的圖。
圖18是示出在本發(fā)明的第2實施方式中從容許電流運算部最終輸出的容許電流的情形的圖。
圖19是示出在不進行本發(fā)明的第4實施方式中的校正而第二容許電流運算部的運算精度降低了的情況下從容許電流運算部最終輸出的容許電流的情形的圖。
圖20是本發(fā)明的第4實施方式中的容許電流運算部的框圖的一個例子。
圖21是本發(fā)明的第4實施方式中的容許電流運算部的框圖的另一個例子。
圖22是示出在本發(fā)明的第4實施方式中從容許電流運算部最終輸出的容許電流的情形的圖。
圖23是表示在本發(fā)明的第5實施方式中電池組控制部所進行的處理內(nèi)容的框圖。
圖24是本發(fā)明的第6實施方式中的容許電流運算部的框圖。
圖25是本發(fā)明的第7實施方式中的容許電流運算部的框圖。
圖26是示出對電池組控制部提供程序的情形的圖。
具體實施方式
以下,根據(jù)附圖,說明本發(fā)明的實施方式。在以下的各實施方式中,以將本發(fā)明應用于構(gòu)成插電式混合動力汽車(PHEV)的電源的電池系統(tǒng)的情況為例來進行說明。
另外,在以下的各實施方式中,采用鋰離子電池,將單電池串聯(lián)連接而構(gòu)成電池組,但既可以將并聯(lián)連接單電池而成的部件串聯(lián)連接來構(gòu)成電池組,也可以將串聯(lián)連接了的單電池并聯(lián)連接來構(gòu)成電池組。
<第1實施方式>
圖1是示出本發(fā)明的第1實施方式的電池系統(tǒng)100及其外圍的結(jié)構(gòu)的圖。電池系統(tǒng)100經(jīng)由繼電器300a和300b而與逆變器400連接,經(jīng)由繼電器300c和300d而與充電器420連接。電池系統(tǒng)100具備電池組110、單電池管理部120、電流探測部130、電壓探測部140、電池組控制部150、存儲部180。
電池組110由多個單電池111構(gòu)成。單電池管理部120監(jiān)視單電池111的狀態(tài)。電流探測部130探測在電池系統(tǒng)100中流過的電流。電壓探測部140探測電池組110的總電壓。電池組控制部150探測電池組110的狀態(tài),也進行狀態(tài)的管理等。
電池組控制部150在電池系統(tǒng)100中,作為探測電池組110的狀態(tài)的電池狀態(tài)探測裝置而發(fā)揮功能。該電池組控制部150接收單電池管理部120發(fā)送的各單電池111的電池電壓、溫度、電流探測部130發(fā)送的在電池系統(tǒng)100中流過的電流值、電壓探測部140發(fā)送的電池組110的總電壓值。電池組控制部150基于所接收的這些信息,探測電池組110的狀態(tài)。將由電池組控制部150實施的狀態(tài)探測的結(jié)果發(fā)送到單電池管理部120、車輛控制部200。
電池組110通過將能夠進行電能的蓄積和放出(直流電力的充放電)的多個單電池111串聯(lián)電連接而構(gòu)成。構(gòu)成電池組110的單電池111在實施狀態(tài)的管理、控制這方面,按規(guī)定的單位數(shù)被進行分組。將被分組了的單電池111串聯(lián)電連接,構(gòu)成單電池群112a、112b。構(gòu)成單電池群112的單電池111的個數(shù)既可以在所有的單電池群112中數(shù)量相同,也可以針對每個單電池群112而單電池111的個數(shù)不同。
單電池管理部120監(jiān)視構(gòu)成電池組110的單電池111的狀態(tài)。單電池管理部120具備針對每個單電池群112而設(shè)置的單電池控制部121。在圖1中,與單電池群112a和112b對應地,設(shè)置有單電池控制部121a和121b。單電池控制部121對構(gòu)成單電池群112的單電池111的狀態(tài)進行監(jiān)視和控制。
在本實施方式中,為了簡化說明,將4個單電池111串聯(lián)電連接而構(gòu)成單電池群112a和112b,將單電池群112a和112b進一步地串聯(lián)電連接而做成具備合計8個單電池111的電池組110。
電池組控制部150和單電池管理部120經(jīng)由以光耦合器為代表的絕緣元件170和信號通信單元160而發(fā)送接收信號。
說明電池組控制部150與構(gòu)成單電池管理部120的單電池控制部121a和121b之間的通信單元。單電池控制部121a和121b依照各自監(jiān)視的單電池群112a和112b的電位從高到低的順序進行串聯(lián)連接。電池組控制部150發(fā)送到單電池管理部120的信號經(jīng)由絕緣元件170和信號通信單元160而輸入到單電池控制部121a。單電池控制部121a的輸出經(jīng)由信號通信單元160而輸入到單電池控制部121b,最下位的單電池控制部121b的輸出經(jīng)由絕緣元件170和信號通信單元160而傳送到電池組控制部150。在本實施方式1中,在單電池控制部121a與單電池控制部121b之間不介有絕緣元件170,但也能夠經(jīng)由絕緣元件170發(fā)送接收信號。
存儲部180儲存電池組110、單電池111、單電池群112的內(nèi)部電阻特性、完全充電時的容量、極化電壓、劣化特性、個體差異信息、SOC與開路電壓(OCV:Open Circuit Voltage)的對應關(guān)系等信息。進而,關(guān)于單電池管理部120、單電池控制部121、電池組控制部150等的特性信息,也能夠預先存儲。即使電池系統(tǒng)100、電池組控制部150等的動作停止,也保持有在存儲部180中存儲的各種信息。
電池組控制部150利用從單電池管理部120、電流探測部130、電壓探測部140、車輛控制部200分別接收的信息、后述的SOC表格501、電阻特性表格901等,執(zhí)行用于探測1個以上的單電池111的SOC、SOH、容許充電/放電電流、功率等的運算。然后,根據(jù)運算結(jié)果,對單電池管理部120、車輛控制部200輸出信息。
車輛控制部200利用電池組控制部150發(fā)送的信息,控制經(jīng)由繼電器300a和300b而與電池系統(tǒng)100連接的逆變器400。并且,控制經(jīng)由繼電器300c和300d而與電池系統(tǒng)100連接的充電器420。在車輛行駛過程中,電池系統(tǒng)100與逆變器400連接,利用電池組110積蓄的能量來驅(qū)動電動發(fā)電機410。在充電時,電池系統(tǒng)100與充電器420連接,通過來自家庭用的電源或者充電樁的電力供給而被充電。
充電器420在利用以家庭電源或者充電樁為代表的外部的電源來對電池組110進行充電時使用。在本實施方式1中,充電器420做成根據(jù)來自車輛控制部200的指令來控制充電電壓、充電電流等的結(jié)構(gòu),但也可以根據(jù)來自電池組控制部150的指令來實施控制。另外,充電器420根據(jù)車輛的結(jié)構(gòu)、充電器420的性能、使用目的、外部的電源的設(shè)置條件等,既可以設(shè)置在車輛內(nèi)部,也能夠設(shè)置在車輛的外部。
在搭載有電池系統(tǒng)100的車輛系統(tǒng)啟動而行駛的情況下,在車輛控制部200的管理之下,電池系統(tǒng)100與逆變器400連接,利用電池組110積蓄的能量來驅(qū)動電動發(fā)電機410。在再生時,通過電動發(fā)電機410的發(fā)電電力對電池組110進行充電。在將具備電池系統(tǒng)100的車輛與以家庭用電源或者充電樁為代表的外部的電源連接時,根據(jù)車輛控制部200發(fā)出的信息,將電池系統(tǒng)100與充電器420連接,對電池組110進行充電直至達到規(guī)定的條件為止。通過充電而積蓄在電池組110中的能量在下次車輛行駛時使用,或者還用于使車輛內(nèi)外的電裝等進行動作。進而,根據(jù)需要,有時也向以家庭用的電源為代表的外部電源放出。
圖2是示出單電池控制部121的電路結(jié)構(gòu)的圖。單電池控制部121具備電壓檢測電路122、控制電路123、信號輸入輸出電路124、溫度探測部125。電壓檢測電路122測定各單電池111的端子間電壓??刂齐娐?23從電壓檢測電路122和溫度探測部125接收測定結(jié)果,經(jīng)由信號輸入輸出電路124而發(fā)送到電池組控制部150。此外,關(guān)于一般安裝于單電池控制部121的、使伴隨著自放電、消耗電流偏差等而產(chǎn)生的單電池111間的電壓、SOC偏差均衡化的電路結(jié)構(gòu),判斷為是公知的電路結(jié)構(gòu)而省略記載。
圖2中的單電池控制部121具備的溫度探測部125具有測定單電池群112的溫度的功能。溫度探測部125針對單電池群112整體而測定1個溫度,作為構(gòu)成單電池群112的單電池111的溫度代表值而處理該溫度。溫度探測部125測定出的溫度在用于探測單電池111、單電池群112或者電池組110的狀態(tài)的各種運算中使用。在圖2中,由于以此為前提,所以在單電池控制部121中設(shè)置有1個溫度探測部125。也能夠針對每個單電池111設(shè)置溫度探測部125來針對每個單電池111測定溫度,根據(jù)每個單電池111的溫度來執(zhí)行各種運算,但在該情況下,溫度探測部125的數(shù)量變多,相應地單電池控制部121的結(jié)構(gòu)變得復雜。
在圖2中簡單地示出溫度探測部125。實際上,對溫度測定對象設(shè)置溫度傳感器,所設(shè)置的溫度傳感器將溫度信息作為電壓而輸出。將測定溫度的結(jié)果經(jīng)由控制電路123發(fā)送到信號輸入輸出電路124,信號輸入輸出電路124將測定結(jié)果輸出到單電池控制部121之外。將實現(xiàn)該一系列的流程的功能作為溫度探測部125安裝到單電池控制部121,在溫度信息(電壓)的測定中也能夠使用電壓檢測電路122。
以下,說明電池組控制部150所進行的各種運算。電池組控制部150通過微型計算機等來實現(xiàn),通過執(zhí)行各種程序,能夠進行以下說明的各種處理、運算。
圖3是表示在本發(fā)明的第1實施方式中電池組控制部150所進行的處理內(nèi)容的框圖。電池組控制部150在功能上具有充電狀態(tài)運算部301和容許電流運算部302。充電狀態(tài)運算部301利用電壓、電流、溫度來求出SOC。容許電流運算部302利用電壓、電流、溫度以及充電狀態(tài)運算部301求出的SOC,求出容許充電電流(Imax_chg)和容許放電電流(Imax_dis)。Imax_chg表示充電時的電池組110的容許電流、即在對電池組110進行充電時能夠流過的最大電流。Imax_dis表示放電時的電池組110的容許電流、即在對電池組110進行放電時能夠流過的最大電流。
充電狀態(tài)運算部301根據(jù)將電壓探測部140計測出的電池組110的端子間電壓除以單電池111的串聯(lián)數(shù)量而得到的電壓、電流探測部130計測出的電流I以及溫度探測部125計測出的溫度T,推測電池組110的SOC。以下,作為充電狀態(tài)運算部301所進行的用于SOC推測的處理內(nèi)容的一個例子,說明基于電壓的SOC的推測處理。
圖4是示出單電池111的等價電路的電路圖。在圖4中,單電池111由電壓源401、直流電阻402、極化電阻403和電容分量404構(gòu)成。將極化電阻403和電容分量404并聯(lián)連接,并將該并聯(lián)連接對、電壓源401與直流電阻402串聯(lián)連接。
如果將直流電阻402的電阻值表示為Ro,將與極化電阻403和電容分量404的并聯(lián)連接對的電壓相當?shù)臉O化電壓表示為Vp,則對單電池111施加電流I時的單電池111的端子間電壓(CCV:Closed Circuit Voltage,閉路電壓)由以下的式(1)表示。在式(1)中,OCV是電壓源401的兩端電壓。該OCV相當于未流過充放電電流時并且該電壓在時間上恒定時的單電池111的端子間電壓。
CCV=OCV+I×Ro+Vp (1)
OCV在SOC(充電狀態(tài))的運算中使用,但在對單電池111進行充放電的狀況下,不可能直接測定OCV。因此,通過將式(1)變形而得到的以下的式(2),從CCV減去IR壓降和極化電壓Vp,從而計算出OCV。
OCV=CCV-I×Ro-Vp (2)
直流電阻402的電阻值Ro和極化電壓Vp能夠根據(jù)從單電池111提取的特性信息來確定。單電池111的特性信息通過對單電池111進行充放電而被作為以實驗方式掌握到的值預先儲存在存儲部180中。此外,如果使在確定直流電阻402的電阻值Ro、極化電壓Vp時使用的特性信息根據(jù)單電池111的SOC、溫度、電流等而改變,則能夠得到高精度的OCV。另外,端子間電壓CCV設(shè)為利用將電壓探測部140的計測結(jié)果除以單電池111的串聯(lián)數(shù)量而得到的電壓,電流I根據(jù)電流探測部130的計測結(jié)果得到。
圖5是示出存儲部180中儲存的SOC表格501的例子的圖。SOC表格501是記述有單電池111的OCV和與單電池111的SOC的對應關(guān)系的數(shù)據(jù)表格。數(shù)據(jù)形式是任意的,但此處為了方便說明,以圖表形式示出。此外,在本實施方式中使用數(shù)據(jù)表格,但也能夠通過利用數(shù)式等來表現(xiàn)OCV與SOC的對應關(guān)系。只要是能夠從OCV向SOC或者從SOC向OCV變換的方法,則也可以利用其他方法。當通過式(2)計算出OCV后,通過利用該SOC表格501,能夠推測單電池111的SOC。
接下來,作為充電狀態(tài)運算部301所進行的用于SOC推測的處理內(nèi)容的另一個例子,說明基于電流的SOC的推測處理。充電狀態(tài)運算部301也能夠通過以下的式(3)進行單電池111的SOC推測。在式(3)中,SOC0表示單電池111的充放電前的初始SOC的值,電流I表示電流探測部130的計測值。另外,Qmax表示單電池111的完全充電時的容量,它通過對單電池111或者電池組110進行充放電而被作為以實驗方式掌握到的值預先儲存在存儲部180中。
SOCi=SOC0+100×∫Idt/Qmax (3)
充電狀態(tài)運算部301可以利用式(2)、式(3)中的任一個來進行SOC檢測。
以下,說明圖3中的容許電流運算部302。容許電流運算部302具有根據(jù)將電壓探測部140計測出的電池組110的端子間電壓除以單電池111的串聯(lián)數(shù)量而得到的電壓、電流探測部130計測出的電流、溫度探測部125計測出的溫度以及充電狀態(tài)運算部301求出的SOC來求出電池組110(單電池111)的容許電流的功能。容許電流是電池組110(單電池111)能夠進行充放電的電流的最大值,被分類為充電時的容許充電電流和放電時的容許放電電流。
圖6是示出容許充電電流和容許放電電流的關(guān)系的線圖。如圖6所示,在單電池111的SOC高的情況下,容許放電電流變大,容許充電電流變小。與此相反地,在單電池111的SOC低的情況下,容許放電電流變小,容許充電電流變大。將由容許電流運算部302求出的容許電流與由充電狀態(tài)運算部301求出的SOC一起,發(fā)送到設(shè)置于外部的控制器(在本實施例中,車輛控制部200)。接收到它的外部的控制器在容許電流的范圍內(nèi)進行電池組110的充放電。
在圖7中,示出本發(fā)明的第1實施方式中的容許電流運算部302的框圖。容許電流運算部302具備內(nèi)部電阻探測部701、電池狀態(tài)預測部702、第一容許電流運算部703、第二容許電流運算部704、容許充電電流確定部705和容許放電電流確定部706。在圖1的電池系統(tǒng)100中,通過在使用微型計算機等來構(gòu)成的電池組控制部150中執(zhí)行規(guī)定的程序,能夠使該電池組控制部150作為圖7所示的各部而發(fā)揮功能。
內(nèi)部電阻探測部701利用通過圖3的充電狀態(tài)運算部301推測出的SOC、通過電壓探測部140計測出的電壓以及通過電流探測部130計測出的電流,運算電池組110的當前的內(nèi)部電阻值。具體地說,利用以下的式(4)、(5),將根據(jù)電壓探測部140的計測值如上所述地得到的充放電過程中的CCV與根據(jù)SOC得到的OCV之差除以由電流探測部130計測出的電流I,從而能夠運算電池組110的當前的內(nèi)部電阻值。此外,在式(4)中,OCV_SOC表示通過圖5所示的SOC表格501而根據(jù)SOC的推測結(jié)果得到的OCV的值。
VDdet=CCV-OCV_SOC (4)
Rdet=VDdet/I (5)
圖8是由內(nèi)部電阻探測部701實施的內(nèi)部電阻值的運算方法的說明圖。在圖8中,線圖801、802分別示出對電池組110進行放電時的隨著時間經(jīng)過的CCV和OCV的變動的情形。如圖8所示,當開始電池組110的放電時,OCV隨著時間經(jīng)過而緩緩減少,另一方面,CCV在放電開始時急劇降低,其后緩緩減少。當停止電池組110的放電時,CCV急劇上升,其后,在經(jīng)過一定時間后與OCV一致。內(nèi)部電阻探測部701根據(jù)式(4)計算圖8所示的放電過程中的OCV與CCV的差分VDdet,通過式(5)將該VDdet除以電流I,從而運算內(nèi)部電阻值Rdet。
此外,由內(nèi)部電阻探測部701實施的內(nèi)部電阻值的運算僅在由電流探測部130得到的電流計測值為規(guī)定的閾值以上的情況下執(zhí)行。在探測到閾值以上的充電電流的情況下,內(nèi)部電阻探測部701將由式(4)、(5)得到的Rdet的值代入到表示充電時的內(nèi)部電阻值的Rdet_chg中,并且將用于表示能否探測出電池組110的充電時的內(nèi)部電阻值的充電標志Rflag_chg設(shè)置為‘1’。另一方面,將規(guī)定的無效值、預先確定的內(nèi)部電阻值代入到表示放電時的內(nèi)部電阻值的Rdet_dis中,將用于表示能否探測出電池組110的放電時的內(nèi)部電阻值的放電標志Rflag_dis設(shè)置為‘0’。
相反地,在探測到閾值以上的放電電流的情況下,內(nèi)部電阻探測部701將由式(4)、(5)得到的Rdet的值代入到Rdet_dis中,將Rflag_dis設(shè)置為‘1’。另一方面,將規(guī)定的無效值、預先確定的內(nèi)部電阻值代入到Rdet_chg中,將Rflag_chg設(shè)置為‘0’。
此外,在探測到低于閾值的電流的情況下,內(nèi)部電阻探測部701關(guān)于充電時的內(nèi)部電阻值Rdet_chg和放電時的內(nèi)部電阻值Rdet_dis中的任一方,都無法進行運算。在該情況下,內(nèi)部電阻探測部701將規(guī)定的無效值、預先確定的內(nèi)部電阻值分別代入到Rdet_chg和Rdet_dis中,將Rflag_chg和Rflag_dis這兩者設(shè)置為‘0’。
上述內(nèi)部電阻探測部701利用的電壓是將電壓探測部140計測出的電池組110的端子間電壓除以單電池111的串聯(lián)數(shù)量而得到的電壓。因此,通過上述運算而得到的內(nèi)部電阻值是構(gòu)成電池組110的各單電池111的平均內(nèi)部電阻值。以下,利用該內(nèi)部電阻值來求出容許電流,但需要將所處理的電壓預先設(shè)為單電池111相當?shù)闹怠?/p>
接下來,說明電池狀態(tài)預測部702。電池狀態(tài)預測部702具有不利用電壓探測部140測定出的電壓(CCV)而預測電池組110的狀態(tài)的功能。該電池狀態(tài)預測部702將表示當前的電池組110的充電時的內(nèi)部電阻預測值的Rpred_chg以及表示放電時的內(nèi)部電阻預測值的Rpred_dis作為表示電池狀態(tài)的預測結(jié)果的電池特性信息而輸出。
在電池狀態(tài)預測部702中,Rpred_chg和Rpred_dis能夠根據(jù)通過圖3的充電狀態(tài)運算部301推測出的SOC、從圖2的溫度探測部125接收的溫度來推測。這能夠通過以下操作來實現(xiàn):通過對電池組110或者單電池111預先進行充放電試驗來提取電阻特性,將其結(jié)果作為與SOC和溫度等相應的電阻特性表格存儲到存儲部180。
圖9是示出在存儲部180中儲存的電阻特性表格901、902和903的例子的圖。它們是記述有電池組110的內(nèi)部電阻與電池組110的SOC的對應關(guān)系的數(shù)據(jù)表格,電阻特性表格901表示高溫時的特性,電阻特性表格902表示常溫時的特性,電阻特性表格903表示低溫時的特性。數(shù)據(jù)形式是任意的,但此處為了方便說明,以圖表形式示出。此外,在本實施方式中利用與溫度相應的3種數(shù)據(jù)表格,但也能夠通過利用數(shù)式等來表現(xiàn)內(nèi)部電阻與SOC和溫度的對應關(guān)系。
電池狀態(tài)預測部702利用上述電阻特性表格,根據(jù)通過圖3的充電狀態(tài)運算部301推測出的SOC、從圖2的溫度探測部125接收的溫度來推測Rpred_chg和Rpred_dis。此外,該內(nèi)部電阻的預測方法是一個例子,也能夠通過如下方法來預測內(nèi)部電阻。即,在對電池進行充電的情況下,通過式(6)求出充電側(cè)的壓降預測值(VDpred),在對電池進行放電的情況下,通過式(6)求出放電側(cè)的壓降預測值(VDpred)。此處,I是當前的充放電電流,ROpred是具有與SOC、溫度等相應的值的直流電阻402的電阻特性表格值,VPpred是通過計算來預測將極化電阻403和電容分量404并聯(lián)連接而產(chǎn)生的極化電壓而得到的結(jié)果。如果預先對電池組110或者單電池111進行充放電試驗而預先提取極化電阻403的特性和電容分量404的特性(或者將極化電阻403與電容分量404相乘而得到的時間常數(shù)的特性),計算將極化電阻403與電容分量404并聯(lián)連接了的情況下的時刻變化的電壓,則能夠?qū)崿F(xiàn)極化電壓的預測。如果如式(5)那樣將所求出的VDpred除以當前的充放電電流I,則在充電時能夠以與內(nèi)部電阻探測部701相近的形式求出Rpred_chg、在放電時能夠以與內(nèi)部電阻探測部701相近的形式求出Rpred_dis。此外,不利用式(5)、(6)而利用在圖9中說明的電阻特性表格來推測充電時的Rpred_dis、放電時的Rpred_chg。進而,在充電和放電均探測不到的情況下,在充電側(cè)和放電側(cè)都利用在圖9中說明的電阻特性表格。
VDpred=I×ROpred+VPpred (6)
如以上說明的那樣,內(nèi)部電阻探測部701根據(jù)電壓探測部140探測出的電池組110的電壓,探測電池組110的內(nèi)部電阻值。為了探測內(nèi)部電阻值,需要利用電池組110的電壓探測結(jié)果。因此,在內(nèi)部電阻探測部701中,存在無法同時運算充電時的內(nèi)部電阻值Rdet_chg和放電時的內(nèi)部電阻值Rdet_dis這兩者這樣的制約。即,如上所述,關(guān)于Rdet_chg,僅在流到電池組110的充電電流超過閾值的充電時能夠進行運算。另外,關(guān)于Rdet_dis,僅在來自電池組110的放電電流超過閾值的放電時能夠進行運算。
另一方面,電池狀態(tài)預測部702不利用電壓探測部140探測出的電池組110的電壓而利用事先存儲的電池組110的特性信息,推測電池組110的內(nèi)部電阻值。因此,無論電池組110的充放電狀態(tài)如何,都能夠始終預測表示充電時的內(nèi)部電阻值的Rpred_chg和表示放電時的內(nèi)部電阻值的Rpred_dis。但是,在事先提取出的電池組110的特性與當前的電池組110的特性不一致的情況下,在來自電池狀態(tài)預測部702的輸出中包含與該差相應的量的誤差。
接下來,說明第一容許電流運算部703和第二容許電流運算部704。第一容許電流運算部703求出基于通過電壓探測部140探測出的電池組110的電壓的容許電流。具體地說,利用基于電壓探測部140的電壓計測結(jié)果而由內(nèi)部電阻探測部701探測出的充電側(cè)的內(nèi)部電阻值Rdet_chg和放電側(cè)的內(nèi)部電阻值Rdet_dis、根據(jù)由圖3的充電狀態(tài)運算部301推測出的SOC得到的OCV的值即OCV_SOC以及根據(jù)電池組110的特性確定的上限電壓Vmax和下限電壓Vmin,通過以下的式(7)、(8),分別運算容許充電電流Imax_chg1和容許放電電流Imax_dis1。
Imax_chg1=(Vmax-OCV_SOC)/Rdet_chg (7)
Imax_dis1=(Vmin-OCV_SOC)/Rdet_dis (8)
圖10是第一容許電流運算部703所進行的運算處理的框圖。在圖10中,第一容許電流運算部703通過與式(7)的運算對應的第一充電電流運算部1001以及與式(8)的運算對應的第一放電電流運算部1002而構(gòu)成。第一充電電流運算部1001利用從內(nèi)部電阻探測部701輸入的充電側(cè)的內(nèi)部電阻值Rdet_chg以及從充電狀態(tài)運算部301輸入的SOC,通過式(7),運算容許充電電流Imax_chg1并輸出。第一放電電流運算部1002利用從內(nèi)部電阻探測部701輸入的放電側(cè)的內(nèi)部電阻值Rdet_dis以及從充電狀態(tài)運算部301輸入的SOC,通過式(8),運算容許放電電流Imax_dis1并輸出。
如上所述,內(nèi)部電阻探測部701僅在充電時能夠運算Rdet_chg,僅在放電時能夠運算Rdet_dis。因此,第一容許電流運算部703也存在僅在充電時能夠運算Imax_chg1、僅在放電時能夠運算Imax_dis1這樣的制約。
第一容許電流運算部703利用電壓探測部140的電壓探測結(jié)果,運算容許充電電流Imax_chg1和容許放電電流Imax_dis1。另一方面,第二容許電流運算部704不利用通過電壓探測部140探測出的電池組110的電壓而求出電池組110的容許電流。具體地說,不利用電壓探測部140的電壓計測結(jié)果,而使用由電池狀態(tài)預測部702預測出的充電側(cè)的內(nèi)部電阻預測值Rpred_chg、放電側(cè)的內(nèi)部電阻預測值Rpred_dis、根據(jù)由圖3的充電狀態(tài)運算部301推測出的SOC得到的OCV的值即OCV_SOC以及根據(jù)電池組110的特性確定的上限電壓Vmax和下限電壓Vmin,通過以下的式(9)、(10),分別運算容許充電電流Imax_chg2和容許放電電流Imax_dis2。
Imax_chg2=(Vmax-OCV_SOC)/Rpred_chg (9)
Imax_dis2=(Vmin-OCV_SOC)/Rpred_dis (10)
圖11是第二容許電流運算部704所進行的運算處理的框圖。在圖11中,第二容許電流運算部704由與式(9)的運算對應的第二充電電流運算部1101以及與式(10)的運算對應的第二放電電流運算部1102構(gòu)成。第二充電電流運算部1101利用從電池狀態(tài)預測部702輸入的充電側(cè)的內(nèi)部電阻值Rpred_chg以及從充電狀態(tài)運算部301輸入的SOC,通過式(9),運算容許充電電流Imax_chg2并輸出。第二放電電流運算部1102利用從電池狀態(tài)預測部702輸入的放電側(cè)的內(nèi)部電阻值Rpred_dis以及從充電狀態(tài)運算部301輸入的SOC,通過式(10),運算容許放電電流Imax_dis2并輸出。
如上所述,電池狀態(tài)預測部702無論電池組110的充放電狀態(tài)如何,都始終能夠運算Rpred_chg和Rpred_dis。因此,第二容許電流運算部704也是無論電池組110的充放電狀態(tài)如何,都始終能夠運算容許充電電流Imax_chg2和容許放電電流Imax_dis2。但是,在來自電池狀態(tài)預測部702的輸出中,如上所述,在事先提取出的電池組110的特性與當前的電池組110的特性不一致的情況下,有可能包含與該差相應的量的誤差。因此,在從第二容許電流運算部704輸出的Imax_chg2和Imax_dis2中,也有可能包含上述誤差相當量的容許電流誤差。
如以上說明的那樣,第一容許電流運算部703能夠運算容許電流,但存在限于在電池組110的充放電過程中這樣的運算條件的制約,另一方面,第二容許電流運算部704沒有這樣的運算條件的制約。但是,當在事先提取出的電池特性與當前的電池特性之間產(chǎn)生差異的情況下,在由第二容許電流運算部704運算的容許電流中會產(chǎn)生誤差。因此,在本實施方式中,容許電流運算部302在滿足能夠由第一容許電流運算部703運算容許電流的條件時,即在電池組110的充放電電流為規(guī)定的閾值以上時,將來自第一容許電流運算部703的輸出確定為最終的電池組110的容許電流。另一方面,在不滿足能夠由第一容許電流運算部703運算容許電流的條件時,即在電池組110的充放電電流低于閾值時,將來自第二容許電流運算部704的輸出確定為最終的電池組110的容許電流。為了實現(xiàn)這樣的處理,容許電流運算部302具備容許充電電流確定部705和容許放電電流確定部706。
容許充電電流確定部705根據(jù)通過第一容許電流運算部703運算出的容許充電電流Imax_chg1以及通過第二容許電流運算部704運算出的容許充電電流Imax_chg2,確定最終的容許充電電流Imax_chg并輸出。具體地說,根據(jù)從內(nèi)部電阻探測部701輸出的充電標志Rflag_chg的值,選擇容許充電電流Imax_chg1或者容許充電電流Imax_chg2中的某一方來作為容許充電電流Imax_chg而輸出。
容許放電電流確定部706根據(jù)通過第一容許電流運算部703運算出的容許放電電流Imax_dis1以及通過第二容許電流運算部704運算出的容許放電電流Imax_dis2,確定最終的容許放電電流Imax_dis并輸出。具體地說,根據(jù)從內(nèi)部電阻探測部701輸出的放電標志Rflag_dis的值,選擇容許放電電流Imax_dis1或者容許放電電流Imax_dis2中的某一方來作為容許放電電流Imax_dis而輸出。
圖12是示出在本發(fā)明的第1實施方式中容許充電電流確定部705和容許放電電流確定部706分別進行的運算處理的框圖的一個例子的圖。在圖12中,在充電標志Rflag_chg是‘1’的情況下,利用開關(guān)來實現(xiàn)的容許充電電流確定部705選擇從第一容許電流運算部703輸出的容許充電電流Imax_chg1,在充電標志Rflag_chg是‘0’的情況下,利用開關(guān)來實現(xiàn)的容許充電電流確定部705選擇從第二容許電流運算部704輸出的容許充電電流Imax_chg2。同樣地,在放電標志Rflag_dis是‘1’的情況下,利用開關(guān)來實現(xiàn)的容許放電電流確定部706選擇從第一容許電流運算部703輸出的容許放電電流Imax_dis1,在放電標志Rflag_dis是‘0’的情況下,利用開關(guān)來實現(xiàn)的容許放電電流確定部706選擇從第二容許電流運算部704輸出的容許放電電流Imax_dis2。
圖13是示出在本發(fā)明的第1實施方式中從容許電流運算部302最終輸出的容許電流的情形的圖。此處為了簡化說明,使充放電電流如圖所示地按一定周期的正弦波狀地變化,將電流值為正的情況定義為充電,將負的情況定義為放電。另外,在電流的方向變成充電方向的情況下,立即將Rflag_chg設(shè)置為‘1’,在變成放電方向的情況下,立即將Rflag_dis設(shè)置為‘1’。
在充放電電流往充電方向流過的情況下,內(nèi)部電阻探測部701能夠求出充電側(cè)的內(nèi)部電阻值Rdet_chg,第一容許電流運算部703能夠利用它來求出容許充電電流Imax_chg1。另一方面,由電池狀態(tài)預測部702預測的充電側(cè)的內(nèi)部電阻值Rpred_chg是根據(jù)事先存儲的電池特性推測出的,所以利用它而由第二容許電流運算部704運算的容許充電電流Imax_chg2與Imax_chg1相比誤差較大。因此,在充放電電流的方向變成充電方向的情況下,容許充電電流確定部705將來自第一容許電流運算部703的Imax_chg1確定為最終的容許充電電流來作為容許充電電流Imax_chg而輸出。
另外,在該情況下,內(nèi)部電阻探測部701無法求出放電側(cè)的內(nèi)部電阻值Rdet_dis,所以第一容許電流運算部703無法求出容許放電電流Imax_dis1。另一方面,第二容許電流運算部704能夠利用由電池狀態(tài)預測部702預測出的放電側(cè)的內(nèi)部電阻值Rpred_dis,求出容許放電電流Imax_dis2。因此,在充放電電流的方向變成充電方向的情況下,容許放電電流確定部706將來自第二容許電流運算部704的Imax_dis2確定為最終的容許放電電流來作為容許放電電流Imax_dis而輸出。
在充放電電流往放電方向流過的情況下,內(nèi)部電阻探測部701能夠求出放電側(cè)的內(nèi)部電阻值Rdet_dis,第一容許電流運算部703能夠利用它來求出容許放電電流Imax_dis1。另一方面,由電池狀態(tài)預測部702預測的放電側(cè)的內(nèi)部電阻值Rpred_dis是根據(jù)事先存儲的電池特性推測出的,所以利用它而由第二容許電流運算部704運算的容許放電電流Imax_dis2與Imax_dis1相比誤差較大。因此,在充放電電流的方向變成放電方向的情況下,容許放電電流確定部706將來自第一容許電流運算部703的Imax_dis1確定為最終的容許放電電流來作為容許放電電流Imax_dis而輸出。
另外,在該情況下,內(nèi)部電阻探測部701無法求出充電側(cè)的內(nèi)部電阻值Rdet_chg,所以第一容許電流運算部703無法求出容許充電電流Imax_chg1。另一方面,第二容許電流運算部704能夠利用由電池狀態(tài)預測部702預測出的充電側(cè)的內(nèi)部電阻值Rpred_chg,求出容許充電電流Imax_chg2。因此,在充放電電流的方向變成放電方向的情況下,容許充電電流確定部705將來自第二容許電流運算部704的Imax_chg2確定為最終的容許充電電流來作為容許充電電流Imax_chg而輸出。
如果換個方式敘述上述內(nèi)容,則容許充電電流確定部705在電池組110的充電開始之前的放電過程中,將由第二容許電流運算部704求出的容許充電電流Imax_chg2確定為最終的電池組110的容許充電電流Imax_chg并輸出。然后,在電池組110的充電開始之后,將容許充電電流Imax_chg從由第二容許電流運算部704求出的容許充電電流Imax_chg2切換成由第一容許電流運算部703求出的誤差更小的容許充電電流Imax_chg1。另一方面,容許放電電流確定部706在電池組110的放電開始之前的充電過程中,將由第二容許電流運算部704求出的容許放電電流Imax_dis2確定為最終的電池組110的容許放電電流Imax_dis并輸出。然后,在電池組110的放電開始之后,將容許放電電流Imax_dis從由第二容許電流運算部704求出的容許放電電流Imax_dis2切換成由第一容許電流運算部703求出的誤差更小的容許放電電流Imax_dis1。
如上所述,利用圖7的容許電流運算部302的框圖,說明了本發(fā)明中的容許電流運算的處理內(nèi)容。圖7是一個例子,以下敘述的是通過其他容許電流運算部302來實現(xiàn)本發(fā)明的情況下的處理內(nèi)容。
在圖14中,示出與圖7不同的容許電流運算部302的框圖。圖7的內(nèi)部電阻探測部701輸出探測出的內(nèi)部電阻值Rdet_chg和Rdet_dis、表示能否探測出內(nèi)部電阻值的Rflag_chg和Rflag_dis。圖14的內(nèi)部電阻探測部701輸出探測出的直流電阻值ROdet_chg和ROdet_dis、探測出的極化電壓VPdet以及表示能否探測出這些電池信息的Rflag_chg和Rflag_dis。另外,圖7的電池狀態(tài)預測部702的輸出是預測出的內(nèi)部電阻值Rpred_chg和Rpred_dis,但在圖14中,輸出預測出的直流電阻值ROpred_chg和ROpred_dis、預測出的極化電壓VPpred。
說明圖14中的內(nèi)部電阻探測部701的處理內(nèi)容。內(nèi)部電阻探測部701利用通過電壓探測部140計測出的電壓以及通過電流探測部130計測出的電流,探測電池組110的當前的直流電阻值。具體地說,利用以下的式(11),求出直流電阻值。此外,在式(11)中,t表示時間,V(t)表示在時刻t下通過電壓探測部140計測出的電壓,I(t)表示在時刻t下通過電流探測部130計測出的電流的值。
ROdet=(V(t)-V(t-1))/(I(t)-I(t-1)) (11)
由式(11)得到的直流電阻有時根據(jù)電壓探測部140和電流探測部130的測定性能、執(zhí)行式(11)的條件,其值變得不穩(wěn)定。因此,根據(jù)需要,在使多次執(zhí)行式(11)而得到的ROdet平均化之后將其有效利用于以下的運算即可。
將式(11)中的I(t)和I(t-1)都是充電側(cè)的電流值的情況下得到的ROdet視為充電側(cè)的直流電阻值。因此,將在該條件下得到的ROdet代入到充電側(cè)的直流電阻值即ROdet_chg中,并且將用于表示能否探測出電池組110的充電時的直流電阻值的充電標志Rflag_chg設(shè)置為‘1’。另一方面,將規(guī)定的無效值、預先確定的直流電阻值代入到表示放電時的直流電阻值的ROdet_dis中,將用于表示能否探測出電池組110的放電時的直流電阻值的放電標志Rflag_dis設(shè)置為‘0’。此外,電池組110的直流電阻不是在短時間內(nèi)大幅變化的電阻,所以在無法運算放電時的直流電阻值ROdet_dis的情況下,也能夠有效利用上次求出的放電時的直流電阻值ROdet_dis。然后,在持續(xù)規(guī)定時間以上無法運算放電時的直流電阻值ROdet_dis的情況下,將Rflag_dis設(shè)置為‘0’。
相反地,在式(11)中的I(t)和I(t-1)都是放電側(cè)的電流值的情況下,內(nèi)部電阻探測部701將所得到的ROdet的值代入到ROdet_dis中,將Rflag_dis設(shè)置為‘1’。另一方面,將規(guī)定的無效值、預先確定的直流電阻值代入到ROdet_chg中,將Rflag_chg設(shè)置為‘0’。這也與上述同樣地,電池組110的直流電阻不是在短時間內(nèi)大幅變化的電阻,所以在無法運算充電時的直流電阻值ROdet_chg的情況下,也能夠有效利用上次求出的充電時的直流電阻值ROdet_chg。然后,在持續(xù)規(guī)定時間以上無法運算充電時的直流電阻值ROdet_chg的情況下,將Rflag_chg設(shè)置為‘0’。
此外,在I(t)和I(t-1)為充電側(cè)與放電側(cè)的對的情況下,或者在I(t)與I(t-1)之差低于閾值而難以探測直流電阻的情況下,內(nèi)部電阻探測部701關(guān)于充電時的直流電阻值ROdet_chg和放電時的直流電阻值ROdet_dis中的任一方,都無法進行運算。在該情況下,內(nèi)部電阻探測部701將規(guī)定的無效值、預先確定的直流電阻值分別代入到ROdet_chg和ROdet_dis中,將Rflag_chg和Rflag_dis這兩者設(shè)置為‘0’?;蛘撸跓o法運算充電時的直流電阻值ROdet_chg和放電時的直流電阻值ROdet_dis的情況下,有效利用上次求出的充電時的直流電阻值ROdet_chg和放電時的直流電阻值ROdet_dis,在持續(xù)規(guī)定時間以上無法運算充電時的直流電阻值ROdet_chg和放電時的直流電阻值ROdet_dis的情況下,將Rflag_chg和Rflag_dis設(shè)置為‘0’。
通過上述處理,內(nèi)部電阻探測部701探測電池組110的直流電阻值。除此之外,此處的內(nèi)部電阻探測部701還探測電池組110的極化電壓(VPdet)。在式(12)中,示出極化電壓的探測方法。
VPdet=CCV-OCV_SOC-I×ROdet (12)
此處,CCV是電壓探測部140計測出的充放電過程中的電壓值,OCV_SOC是通過圖5所示的SOC表格501根據(jù)SOC的推測結(jié)果得到的OCV的值,I是由電流探測部130計測出的電流值,ROdet是內(nèi)部電阻探測部701探測出的在電池組110的充電側(cè)或者放電側(cè)被探測出的直流電阻。將VPdet的探測結(jié)果與直流電阻值ROdet_chg和ROdet_dis、表示能否探測出電池狀態(tài)的Rflag_chg和Rflag_dis一起輸出,在后述的容許電流的運算中有效利用。
接下來,說明圖14中的電池狀態(tài)預測部702。如上所述,僅在滿足規(guī)定條件的情況下,內(nèi)部電阻探測部701能夠探測直流電阻值等電池狀態(tài)。另一方面,此處敘述的電池狀態(tài)預測部702在事先提取出的電池組110的特性與當前的電池組110的特性不一致的情況下,雖然在來自電池狀態(tài)預測部702的輸出中包含與該差相應的量的誤差,但始終能夠?qū)㈦姵貭顟B(tài)輸出到外部。
電池狀態(tài)預測部702具有不利用電壓探測部140測定出的電壓(CCV)而預測電池組110的狀態(tài)的功能。該電池狀態(tài)預測部702將表示當前的電池組110的充電時的直流電阻預測值的ROpred_chg、表示放電時的直流電阻預測值的ROpred_dis以及表示極化電壓預測值的VPpred作為表示電池狀態(tài)的預測結(jié)果的電池特性信息而輸出。
在電池狀態(tài)預測部702中,ROpred_chg和ROpred_dis能夠根據(jù)通過圖3的充電狀態(tài)運算部301推測出的SOC、從圖2的溫度探測部125接收的溫度來推測。這能夠通過如下操作來實現(xiàn):通過對電池組110或者單電池111預先進行充放電試驗來提取電阻特性,將其結(jié)果作為與SOC和溫度等相應的電阻特性表格存儲在存儲部180中。另外,VPpred如在式(6)的說明中敘述的那樣,能夠通過計算來預測將極化電阻403和電容分量404并聯(lián)連接而產(chǎn)生的極化電壓。
圖14中的第一容許電流運算部703將SOC、ROdet_chg和ROdet_dis以及VPdet用作輸入來運算容許電流。具體地說,利用基于電壓探測部140的電壓計測結(jié)果而由內(nèi)部電阻探測部701探測出的充電側(cè)的直流電阻值ROdet_chg和放電側(cè)的直流電阻值ROdet_dis、根據(jù)通過圖3的充電狀態(tài)運算部301推測出的SOC得到的OCV的值即OCV_SOC、通過式(12)探測出的極化電壓即VPdet以及根據(jù)電池組110的特性確定的上限電壓Vmax和下限電壓Vmin,通過以下的式(13)、(14),分別運算容許充電電流Imax_chg1和容許放電電流Imax_dis1。圖15是該第一容許電流運算部703所進行的運算處理的框圖。在式(7)、(8)中,使極化電壓的影響包含在Rdet_chg和Rdet_dis中地運算容許電流,但此處,不將極化電壓換算成電阻值而求出容許電流。
Imax_chg1={Vmax-(OCV_SOC+VPdet)}/ROdet_chg (13)
Imax_dis1={Vmin-(OCV_SOC+VPdet)}/ROdet_dis (14)
第二容許電流運算部704接收來自電池狀態(tài)預測部702的輸出以及來自內(nèi)部電阻探測部701的輸出即VPdet等來求出電池組110的容許電流。具體地說,利用預測出的充電側(cè)的直流電阻預測值ROpred_chg、放電側(cè)的直流電阻預測值ROpred_dis、根據(jù)通過圖3的充電狀態(tài)運算部301推測出的SOC得到的OCV的值即OCV_SOC、通過計算來預測出的極化電壓預測值VPpred或者通過式(12)探測出的極化電壓VPdet、以及根據(jù)電池組110的特性確定的上限電壓Vmax和下限電壓Vmin,通過以下的式(15)、(16),分別運算容許充電電流Imax_chg2和容許放電電流Imax_dis2。圖16是該第二容許電流運算部704所進行的運算處理的框圖。除VPpred之外還將VPdet用作輸入的理由是由于極化電壓是即使在充電側(cè)探測也能夠在放電側(cè)利用、即使在放電側(cè)探測也能夠在充電側(cè)利用的共同參數(shù)。由內(nèi)部電阻探測部701探測出的VPdet在第二容許電流運算部704中也能夠有效利用,在由內(nèi)部電阻探測部701探測VPdet之前有效利用VPpred,在探測出VPdet的情況下,能夠?qū)崿F(xiàn)使精度優(yōu)先而采用VPdet的處理。此外,出于使容許電流的運算處理變得簡單的目的,第二容許電流運算部704也能夠采用僅處理來自電池狀態(tài)預測部702的輸出、即將極化電壓僅設(shè)為作為預測值的VPpred的處理內(nèi)容。
在式(15)、(16)中,關(guān)于圖16的極化電壓VP,代入極化電壓預測值VPpred或者通過式(12)探測出的極化電壓VPdet。在探測不到VPdet的情況下,將極化電壓預測值VPpred代入到VP中來有效利用,在由內(nèi)部電阻探測部701探測出有效的極化電壓VPdet的情況下,將VPdet代入到VP中來有效利用,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)
圖14中的容許充電電流確定部705和容許放電電流確定部706與圖7的功能相同。即,容許充電電流確定部705根據(jù)從內(nèi)部電阻探測部701輸出的充電標志Rflag_chg的值,選擇容許充電電流Imax_chg1或者容許充電電流Imax_chg2中的某一方來作為容許充電電流Imax_chg而輸出。容許放電電流確定部706根據(jù)從內(nèi)部電阻探測部701輸出的放電標志Rflag_dis的值,選擇容許放電電流Imax_dis1或者容許放電電流Imax_dis2中的某一方來作為容許放電電流Imax_dis而輸出。由此,與利用圖7來說明的同樣地,能夠高精度地運算容許電流。
根據(jù)以上說明的本發(fā)明的第1實施方式,起到以下的作用效果。
(1)在電池組控制部150中,容許電流運算部302具備第一容許電流運算部703、第二容許電流運算部704、容許充電電流確定部705和容許放電電流確定部706。在第一容許電流運算部703中,作為基于通過電壓探測部140探測出的電池組110的電壓的電池組110的容許電流,求出容許充電電流Imax_chg1和容許放電電流Imax_dis1。在第二容許電流運算部704中,不利用電池組110的電壓,作為電池組110的容許電流,求出容許充電電流Imax_chg2和容許放電電流Imax_dis2。容許充電電流確定部705根據(jù)容許充電電流Imax_chg1和容許充電電流Imax_chg2中的至少一方,確定與電池組110的狀態(tài)相應的電池組110的容許充電電流Imax_chg,容許放電電流確定部706根據(jù)容許放電電流Imax_dis1和容許放電電流Imax_dis2中的至少一方,確定與電池組110的狀態(tài)相應的電池組110的容許放電電流Imax_dis。由于這樣能夠高精度地探測電池組110的容許電流。
(2)當在求出容許充電電流Imax_chg1的狀態(tài)下處于存在電池組110的狀態(tài)時,容許充電電流確定部705將容許充電電流Imax_chg1確定為電池組110的容許充電電流Imax_chg,當在求不出容許充電電流Imax_chg1的狀態(tài)下存在電池組110時,容許充電電流確定部705將容許充電電流Imax_chg2確定為電池組110的容許充電電流Imax_chg。具體地說,在電池組110的充電電流為規(guī)定的閾值以上時,判斷為在求出容許充電電流Imax_chg1的狀態(tài)下存在電池組110,將容許充電電流Imax_chg1確定為電池組110的容許充電電流Imax_chg,在電池組110的充電電流低于閾值時,判斷為在求不出容許充電電流Imax_chg1的狀態(tài)下存在電池組110,將容許充電電流Imax_chg2確定為電池組110的容許充電電流Imax_chg。另外,容許放電電流確定部706在求出容許放電電流Imax_dis1的狀態(tài)下處于存在電池組110的狀態(tài)時,將容許放電電流Imax_dis1確定為電池組110的容許放電電流Imax_dis,當在求不出容許放電電流Imax_dis1的狀態(tài)下存在電池組110時,將容許放電電流Imax_dis2確定為電池組110的容許放電電流Imax_dis。具體地說,在電池組110的放電電流為規(guī)定的閾值以上時,判斷為在求出容許放電電流Imax_dis1的狀態(tài)下存在電池組110,將容許放電電流Imax_dis1確定為電池組110的容許放電電流Imax_dis,在電池組110的放電電流低于閾值時,判斷為在求不出容許放電電流Imax_dis1的狀態(tài)下存在電池組110,將容許放電電流Imax_dis2確定為電池組110的容許放電電流Imax_dis。因為這樣,所以能夠根據(jù)電池組110的狀態(tài),確定最佳的容許電流。
(3)容許充電電流確定部705在電池組110的充電開始之前,將容許充電電流Imax_chg2確定為電池組110的容許充電電流Imax_chg,在電池組110的充電開始之后,將電池組110的容許充電電流Imax_chg從容許充電電流Imax_chg2切換成容許充電電流Imax_chg1。另外,容許放電電流確定部706在電池組110的放電開始之前,將容許放電電流Imax_dis2確定為電池組110的容許放電電流Imax_dis,在電池組110的放電開始之后,將電池組110的容許放電電流Imax_dis從容許放電電流Imax_dis2切換成容許放電電流Imax_dis1。因為這樣,所以能夠與電池組110的充放電的開始相應地,求出誤差更小的容許電流。
(4)容許充電電流確定部705和容許放電電流確定部706在對電池組110進行充電時,關(guān)于充電側(cè),將容許充電電流Imax_chg1確定為電池組110的容許充電電流Imax_chg,并且關(guān)于放電側(cè),將容許放電電流Imax_dis2確定為電池組110的容許放電電流Imax_dis。另外,在對電池組110進行放電時,關(guān)于充電側(cè),將容許充電電流Imax_chg2確定為電池組110的容許充電電流Imax_chg,并且關(guān)于放電側(cè),將容許放電電流Imax_dis1確定為電池組110的容許放電電流Imax_dis。然后,根據(jù)電池組110的充放電的切換,分別關(guān)于充電側(cè)與放電側(cè),在容許充電電流Imax_chg1或者容許放電電流Imax_dis1與容許充電電流Imax_chg2或者容許放電電流Imax_dis2之間對電池組110的容許充電電流Imax_chg和容許放電電流Imax_dis進行切換。因為這樣,所以能夠根據(jù)電池組110的充放電的切換,選擇適合的容許電流。
<第2實施方式>
接下來,說明本發(fā)明的第2實施方式。在本實施方式中,說明針對上述內(nèi)部電阻探測部701、容許充電電流確定部705和容許放電電流確定部706的處理內(nèi)容分別施加變更而得到的例子。其他功能與在第1實施方式中說明的相同。
圖17是示出在本發(fā)明的第2實施方式中容許充電電流確定部705和容許放電電流確定部706分別進行的運算處理的框圖的一個例子的圖。在圖17中,在容許充電電流確定部705和容許放電電流確定部706中,分別設(shè)置權(quán)重確定部1701A、1701B。該權(quán)重確定部1701A、1701B具有在充電標志Rflag_chg或者放電標志Rflag_dis發(fā)生了變化的情況下分別輸出在0和1之間連續(xù)地變化的權(quán)重系數(shù)Wchg、Wdis的功能。具體地說,當充電標志Rflag_chg從‘0’變化到‘1’時,權(quán)重確定部1701A使權(quán)重系數(shù)Wchg以規(guī)定的斜率從0變化至1,相反地在充電標志Rflag_chg從‘1’變化到‘0’時,權(quán)重確定部1701A使權(quán)重系數(shù)Wchg以規(guī)定的斜率從1變化至0。同樣地,當放電標志Rflag_dis從‘0’變化到‘1’時,權(quán)重確定部1701B使權(quán)重系數(shù)Wdis以規(guī)定的斜率從0變化至1,相反地在放電標志Rflag_dis從‘1’變化到‘0’時,權(quán)重確定部1701B使權(quán)重系數(shù)Wdis以規(guī)定的斜率從1變化至0。
容許充電電流確定部705和容許放電電流確定部706利用如上所述地輸出的權(quán)重系數(shù)Wchg、Wdis,通過以下的式(17)、(18),針對來自第一容許電流運算部703的容許充電電流Imax_chg1和容許放電電流Imax_dis1以及來自第二容許電流運算部704的容許充電電流Imax_chg2和容許放電電流Imax_dis2分別進行加權(quán),計算最終的電池組110的容許電流。
Imax_chg=Wchg×Imax_chg1+(1-Wchg)×Imax_chg2 (17)
Imax_dis=Wdis×Imax_dis1+(1-Wdis)×Imax_dis2 (18)
通過追加該權(quán)重確定部1701A和1701B,能夠使充電與放電的切換時的容許電流的變化平緩化。圖18是示出在本發(fā)明的第2實施方式中從容許電流運算部302最終輸出的容許電流的情形的圖。此處與圖13同樣地,使充放電電流如圖所示地按一定周期的正弦波狀地變化,將電流值為正的情況定義為充電,將負的情況定義為放電。另外,在電流的方向變成充電方向的情況下,立即將Rflag_chg設(shè)置為‘1’,在變成放電方向的情況下,立即將Rflag_dis設(shè)置為‘1’。
在充放電電流往充電方向流過的情況下,容許充電電流確定部705和容許放電電流確定部706將權(quán)重系數(shù)Wchg設(shè)定為1,將權(quán)重系數(shù)Wdis設(shè)定為0。由此,關(guān)于充電側(cè),使針對來自第一容許電流運算部703的容許充電電流Imax_chg1的加權(quán)相對地變大,關(guān)于放電側(cè),使針對來自第二容許電流運算部704的容許放電電流Imax_dis2的加權(quán)相對地變大。
當將充放電電流從充電方向切換到放電方向時,容許充電電流確定部705使權(quán)重系數(shù)Wchg從1逐漸地變化到0。由此,使針對容許充電電流Imax_chg1的加權(quán)逐漸地變小,使針對容許充電電流Imax_chg2的加權(quán)逐漸地變大。其結(jié)果,從容許充電電流確定部705輸出的容許充電電流Imax_chg如圖所示地,從Imax_chg1逐漸地變化到Imax_chg2。另一方面,容許放電電流確定部706使權(quán)重系數(shù)Wdis從0逐漸地變化到1。由此,使針對容許放電電流Imax_dis1的加權(quán)逐漸地變大,使針對容許放電電流Imax_dis2的加權(quán)逐漸地減小。其結(jié)果,從容許放電電流確定部706輸出的容許放電電流Imax_dis如圖所示地,從Imax_dis2逐漸地變化到Imax_dis1。
另外,在充放電電流往放電方向流過的情況下,容許充電電流確定部705和容許放電電流確定部706將權(quán)重系數(shù)Wchg設(shè)定為0,將權(quán)重系數(shù)Wdis設(shè)定為1。由此,關(guān)于充電側(cè),使針對來自第二容許電流運算部704的容許充電電流Imax_chg2的加權(quán)相對地變大,關(guān)于放電側(cè),使針對來自第一容許電流運算部703的容許放電電流Imax_dis1的加權(quán)相對地變大。
當將充放電電流從放電方向切換到充電方向時,容許充電電流確定部705使權(quán)重系數(shù)Wchg從0逐漸地變化到1。由此,使針對容許充電電流Imax_chg1的加權(quán)逐漸地變大,使針對容許充電電流Imax_chg2的加權(quán)逐漸地減小。其結(jié)果,從容許充電電流確定部705輸出的容許充電電流Imax_chg如圖所示地,從Imax_chg2逐漸地變化到Imax_chg1。另一方面,容許放電電流確定部706使權(quán)重系數(shù)Wdis從1逐漸地變化到0。由此,使針對容許放電電流Imax_dis1的加權(quán)逐漸地變小,使針對容許放電電流Imax_dis2的加權(quán)逐漸地變大。其結(jié)果,從容許放電電流確定部706輸出的容許放電電流Imax_dis如圖所示地,從Imax_dis1逐漸地變化到Imax_dis2。
此外,如上所述,在內(nèi)部電阻探測部701中,當在充放電電流低于閾值時將預先確定的內(nèi)部電阻值代入到Rdet_chg、Rdet_dis中的情況下,如果第一容許電流運算部703利用它們來運算容許充電電流Imax_chg1、容許放電電流Imax_dis1,則有可能在運算結(jié)果中包含大的誤差。作為此時被代入的內(nèi)部電阻值,考慮根據(jù)電池組110的特性而設(shè)想的內(nèi)部電阻值的最大值、最小值、平均值等,但在任意情況下,都是與實際的值的差越大,則在第一容許電流運算部703的運算結(jié)果中包含的誤差也越大。因此,在本實施方式中,將最后運算出的內(nèi)部電阻值預先保持在內(nèi)部電阻探測部701內(nèi),在內(nèi)部電阻探測部701無法執(zhí)行內(nèi)部電阻值的運算時,優(yōu)選輸出所保持的內(nèi)部電阻值。如果這樣,則能夠防止在充放電的切換時,從容許充電電流確定部705和容許放電電流確定部706分別輸出的容許充電電流Imax_chg和容許放電電流Imax_dis急劇變動。
根據(jù)以上說明的本發(fā)明的第2實施方式,起到以下的作用效果。
(1)容許充電電流確定部705確定針對容許充電電流Imax_chg1和容許充電電流Imax_chg2的權(quán)重系數(shù)Wchg,根據(jù)該權(quán)重系數(shù)Wchg,對容許充電電流Imax_chg1和容許充電電流Imax_chg2分別進行加權(quán)并合計,從而確定電池組110的容許充電電流Imax_chg。另外,容許放電電流確定部706確定針對容許放電電流Imax_dis1和容許放電電流Imax_dis2的權(quán)重系數(shù)Wdis,根據(jù)該權(quán)重系數(shù)Wdis,對容許放電電流Imax_dis1和容許放電電流Imax_dis2分別進行加權(quán)并合計,從而確定電池組110的容許放電電流Imax_dis。因為這樣,所以能夠根據(jù)通過不同方法求出的兩種容許電流,求出適合的容許電流。
(2)容許充電電流確定部705和容許放電電流確定部706在電池組110的充電或者放電過程中,使權(quán)重系數(shù)Wchg、Wdis分別變化。由此,容許充電電流確定部705在電池組110的充電開始之前,使針對容許充電電流Imax_chg2的加權(quán)相對地變大,在電池組110的充電開始之后,使針對容許充電電流Imax_chg1的加權(quán)逐漸地變大,使針對容許充電電流Imax_chg2的加權(quán)逐漸地減小。另外,容許放電電流確定部706在電池組110的放電開始之前,使針對容許放電電流Imax_dis2的加權(quán)相對地變大,在電池組110的放電開始之后,使針對容許放電電流Imax_dis1的加權(quán)逐漸地變大,使針對容許放電電流Imax_dis2的加權(quán)逐漸地減小。因為這樣,所以能夠在電池組110的充放電的切換時,使容許電流平滑地變化。
<第3實施方式>
接下來,說明本發(fā)明的第3實施方式。在本實施方式中,說明對上述第一容許電流運算部703、第二容許電流運算部704、容許充電電流確定部705和容許放電電流確定部706的處理內(nèi)容分別施加變更而得到的例子。其他功能與在第1實施方式中說明的相同。
在本實施方式中,容許充電電流確定部705和容許放電電流確定部706分別進行的運算處理的框圖與圖17相同。即,在容許充電電流確定部705和容許放電電流確定部706中,分別設(shè)置權(quán)重確定部1701A、1701B。
在上述第2實施方式中,設(shè)為權(quán)重確定部1701A、1701B分別輸入充電標志Rflag_chg和放電標志Rflag_dis,根據(jù)它們的值,分別輸出在0和1之間連續(xù)地變化的權(quán)重系數(shù)Wchg、Wdis來進行說明。與此相對地,在本實施方式中,說明第一容許電流運算部703和第二容許電流運算部704運算各自的容許電流的誤差,權(quán)重確定部1701A、1701B利用該誤差來分別確定權(quán)重系數(shù)Wchg、Wdis的例子。
在本實施方式中,在第一容許電流運算部703中,除了上述容許充電電流Imax_chg1和容許放電電流Imax_dis1的運算之外,還進行分別表示它們的誤差的容許充電電流誤差ΔImax_chg1和容許放電電流誤差ΔImax_dis1的運算。同樣地,第二容許電流運算部704除上述容許充電電流Imax_chg2和容許放電電流Imax_dis2的運算之外,還進行表示它們的誤差的容許充電電流誤差ΔImax_chg2和容許放電電流誤差ΔImax_dis2的運算。由第一容許電流運算部703求出的容許充電電流誤差ΔImax_chg1以及由第二容許電流運算部704求出的容許充電電流誤差ΔImax_chg2在容許充電電流確定部705中被輸入到權(quán)重確定部1701A。由第一容許電流運算部703求出的容許放電電流誤差ΔImax_dis1以及由第二容許電流運算部704求出的容許放電電流誤差ΔImax_dis2在容許放電電流確定部706中被輸入到權(quán)重確定部1701B。此外,關(guān)于容許充電電流誤差ΔImax_chg1和容許放電電流誤差ΔImax_dis1、容許充電電流誤差ΔImax_chg2和容許放電電流誤差ΔImax_dis2,能夠預先掌握電流探測部130、電壓探測部140、溫度探測部125的測定誤差、圖4的等價電路與實際的電池電壓的差異,將它們用作輸入來進行運算。
權(quán)重確定部1701A、1701B利用所輸入的上述各容許電流誤差,通過以下的式(19)、(20),分別確定權(quán)重系數(shù)Wchg、Wdis。
Wchg=ΔImax_chg22/(ΔImax_chg12+ΔImax_chg22) (19)
Wdis=ΔImax_dis22/(ΔImax_dis12+ΔImax_dis22) (20)
通過利用上述權(quán)重系數(shù)Wchg、Wdis,容許充電電流確定部705和容許放電電流確定部706能夠通過上述式(17)、(18),分別計算最終的電池組110的容許電流。此外,在權(quán)重確定部1701A、1701B中,也可以通過僅根據(jù)第一容許電流運算部703的運算結(jié)果中包含的誤差來分別確定權(quán)重系數(shù)Wchg、Wdis,從而簡化處理。即,容許充電電流確定部705和容許放電電流確定部706根據(jù)由第一容許電流運算部703求出的容許充電電流誤差ΔImax_chg1和容許放電電流誤差ΔImax_dis1,分別確定權(quán)重系數(shù)Wchg、Wdis。
此外,如上所述,在內(nèi)部電阻探測部701中,當在充放電電流低于閾值時將預先確定的內(nèi)部電阻值代入到Rdet_chg、Rdet_dis中的情況下,如果第一容許電流運算部703利用它們來運算容許充電電流Imax_chg1、容許放電電流Imax_dis1,則有可能在運算結(jié)果中包含大的誤差。因此,在這樣的情況下,優(yōu)選將從第一容許電流運算部703輸出的容許充電電流誤差ΔImax_chg1、容許放電電流誤差ΔImax_dis1的值在所設(shè)想的范圍內(nèi)設(shè)為最大的值。如果這樣,則使針對包含大的誤差的容許充電電流Imax_chg1、容許放電電流Imax_dis1的加權(quán)最小化,另一方面,使針對容許充電電流Imax_chg2、容許放電電流Imax_dis2的加權(quán)最大化,能夠求出適合的容許電流。
根據(jù)以上說明的本發(fā)明的第3實施方式,第一容許電流運算部703求出表示容許充電電流Imax_chg1的誤差的容許充電電流誤差ΔImax_chg1以及表示容許放電電流Imax_dis1的誤差的容許放電電流誤差ΔImax_dis1。另外,第二容許電流運算部704求出表示容許充電電流Imax_chg2的誤差的容許充電電流誤差ΔImax_chg2以及表示容許放電電流Imax_dis2的誤差的容許放電電流誤差ΔImax_dis2。容許充電電流確定部705和容許放電電流確定部706根據(jù)這些誤差中的至少一方,分別確定權(quán)重系數(shù)Wchg、Wdis。因為這樣,所以能夠根據(jù)在通過不同方法求出的兩種容許電流中分別包含的誤差的大小,求出適合的容許電流。
<第4實施方式>
接下來,說明本發(fā)明的第4實施方式。在本實施方式中,說明考慮電池組110的內(nèi)部電阻的變化來校正容許電流的例子。
電池組110如果隨著重復進行充放電而繼續(xù)劣化,則產(chǎn)生與此相應地內(nèi)部電阻增加且完全充電容量降低等特性變化。電池狀態(tài)預測部702依照預先進行充放電試驗而得到的電池特性而預測電池組110的狀態(tài),所以當發(fā)生上述那樣的電池特性的變化時,在電池狀態(tài)的預測結(jié)果中產(chǎn)生誤差。因此,在第二容許電流運算部704利用電池狀態(tài)預測部702的預測結(jié)果來運算的容許充電電流Imax_chg2、容許放電電流Imax_dis2中也包含該誤差。
圖19是示出在不進行本發(fā)明的第4實施方式中的校正而第二容許電流運算部704的運算精度降低了的情況下從容許電流運算部302最終輸出的容許電流的情形的圖。如果第二容許電流運算部704的運算精度降低而相對于上述電池狀態(tài)的預測結(jié)果的誤差變大,則如圖19所示,從第一容許電流運算部703輸出的容許充電電流Imax_chg1、容許放電電流Imax_dis1與從第二容許電流運算部704輸出的容許充電電流Imax_chg2、容許放電電流Imax_dis2之間的差擴大。因此,在電池組110的充放電進行切換時,在從容許電流運算部302輸出的容許電流中產(chǎn)生大的變動。
因此,在本實施方式中,對容許電流運算部302追加用于校正第二容許電流運算部704的運算結(jié)果的功能。關(guān)于其具體的內(nèi)容,以下詳細敘述。
圖20是本發(fā)明的第4實施方式中的容許電流運算部302的框圖的一個例子。與在第1實施方式中說明的圖7的框圖相比,在圖20中,還添加校正部2001A、2001B。校正部2001A對來自第一容許電流運算部703的容許充電電流Imax_chg1與來自第二容許電流運算部704的容許充電電流Imax_chg2進行比較,根據(jù)該比較結(jié)果,校正容許充電電流Imax_chg2。校正部2001B對來自第一容許電流運算部703的容許放電電流Imax_dis1與來自第二容許電流運算部704的容許放電電流Imax_dis2進行比較,根據(jù)該比較結(jié)果,校正容許放電電流Imax_dis2。
具體地說,在校正部2001A中,求出容許充電電流Imax_chg1與容許充電電流Imax_chg2之差,利用根據(jù)該差而確定的校正系數(shù),校正容許充電電流Imax_chg2?;蛘?,求出容許充電電流Imax_chg1與容許充電電流Imax_chg2的比率,利用根據(jù)該比率而確定的校正系數(shù),校正容許充電電流Imax_chg2。然后,將校正結(jié)果作為校正后的容許充電電流Imax_chg2’而輸出。同樣地,在校正部2001B中,求出容許放電電流Imax_dis1與容許放電電流Imax_dis2之差,利用根據(jù)該差而確定的校正系數(shù),校正容許放電電流Imax_dis2。或者,求出容許放電電流Imax_dis1與容許放電電流Imax_dis2的比率,利用根據(jù)該比率而確定的校正系數(shù),校正容許放電電流Imax_dis2。然后,將校正結(jié)果作為校正后的容許放電電流Imax_dis2’而輸出。此外,也可以通過根據(jù)它們的差、比率的平均值來確定校正系數(shù),設(shè)為在充電側(cè)與放電側(cè)共同的校正系數(shù)。另外,也可以在差、比率處于規(guī)定的范圍內(nèi)的情況下不進行校正,在處于規(guī)定的范圍外時進行校正。進而,也能夠根據(jù)電池組110的充放電時間、電池狀態(tài)預測部702能夠輸出的VPpred等極化電壓而設(shè)置校正系數(shù)。在任意情況下,在校正部2001A和2001B中,如果預先保持和容許充電電流Imax_chg1與容許充電電流Imax_chg2的差或者比率、容許放電電流Imax_dis1與容許放電電流Imax_dis2的差或者比率相應的多個校正系數(shù),則能夠利用從其中選擇出的校正系數(shù),分別校正容許充電電流Imax_chg2和容許放電電流Imax_dis2。
圖21是本發(fā)明的第4實施方式中的容許電流運算部302的框圖的另一個例子。與在第1實施方式中說明的圖7的框圖相比,在圖21中,還添加校正部2101A、2101B。校正部2101A對來自第一容許電流運算部703的容許充電電流Imax_chg1與來自第二容許電流運算部704的容許充電電流Imax_chg2進行比較,根據(jù)該比較結(jié)果,校正從電池狀態(tài)預測部702作為電池狀態(tài)的預測結(jié)果而輸出的電池特性信息中的、用于第二容許電流運算部704求出容許充電電流Imax_chg2的電池特性信息。校正部2101B對來自第一容許電流運算部703的容許放電電流Imax_dis1與來自第二容許電流運算部704的容許放電電流Imax_dis2進行比較,根據(jù)該比較結(jié)果,校正從電池狀態(tài)預測部702作為電池狀態(tài)的預測結(jié)果而輸出的電池特性信息中的、用于第二容許電流運算部704求出容許放電電流Imax_dis2的電池特性信息。
具體地說,在校正部2101A中,求出容許充電電流Imax_chg1與容許充電電流Imax_chg2的差、比率,向消除它們的方向校正從電池狀態(tài)預測部702輸出的充電時的內(nèi)部電阻預測值Rpred_chg。同樣地,在校正部2101B中,求出容許放電電流Imax_dis1與容許放電電流Imax_dis2的差、比率,向消除它們的方向校正從電池狀態(tài)預測部702輸出的放電時的內(nèi)部電阻預測值Rpred_dis。此外,也可以通過計算它們的差、比率的平均值,在充電側(cè)與放電側(cè)執(zhí)行共同的校正。另外,也可以在差、比率處于規(guī)定的范圍內(nèi)的情況下不進行校正,在處于規(guī)定的范圍外時進行校正。進而,也可以根據(jù)電池組110的充放電時間、電池狀態(tài)預測部702能夠輸出的VPpred等極化電壓,確定校正系數(shù)。也可以校正通過用于得到極化電壓VPpred的極化電阻403、電容分量404、極化電阻403和電容分量404確定的時間常數(shù)。在任意情況下,在校正部2101A和2101B中,如果預先保持和容許充電電流Imax_chg1與容許充電電流Imax_chg2的差、比率、容許放電電流Imax_dis1與容許放電電流Imax_dis2的差、比率相應的多個校正系數(shù),則都能夠利用根據(jù)上述差、比率而選擇出的校正系數(shù),分別校正內(nèi)部電阻預測值Rpred_chg、Rpred_dis等。
在本實施方式中,在使用以上說明的兩個例子中的任一個的情況下,都對第一容許電流運算部703和第二容許電流運算部704的輸出進行比較,根據(jù)該比較結(jié)果,能夠改善第二容許電流運算部704的輸出中包含的容許電流誤差。
圖22是示出在本發(fā)明的第4實施方式中從容許電流運算部302最終輸出的容許電流的情形的圖。在圖22中,在時刻T0至時刻T1的期間內(nèi),在第一容許電流運算部703輸出的Imax_chg1與第二容許電流運算部704輸出的Imax_chg2之間產(chǎn)生大的差異。此時可知,在時刻T1以后,通過上述校正處理來校正第二容許電流運算部704輸出的Imax_chg2。另外,在時刻T1至時刻T2的期間內(nèi),在第一容許電流運算部703輸出的Imax_dis1與第二容許電流運算部704輸出的Imax_dis2之間產(chǎn)生大的差異。此時可知,在時刻T2以后,通過上述校正處理來校正第二容許電流運算部704輸出的Imax_dis2。
根據(jù)以上說明的本發(fā)明的第4實施方式,起到以下的作用效果。
(1)在電池組控制部150中,容許電流運算部302具備第一容許電流運算部703、第二容許電流運算部704、容許充電電流確定部705、容許放電電流確定部706、校正部2001A和2001B或者校正部2101A和2101B。在第一容許電流運算部703中,作為基于通過電壓探測部140探測出的電池組110的電壓的電池組110的容許電流,求出容許充電電流Imax_chg1和容許放電電流Imax_dis1。在第二容許電流運算部704中,不利用電池組110的電壓,作為電池組110的容許電流,求出容許充電電流Imax_chg2和容許放電電流Imax_dis2。校正部2001A和2101A對容許充電電流Imax_chg1與容許充電電流Imax_chg2進行比較,根據(jù)該比較結(jié)果來分別進行規(guī)定的校正處理。校正部2001B和2101B對容許放電電流Imax_dis1與容許放電電流Imax_dis2進行比較,根據(jù)該比較結(jié)果來分別進行規(guī)定的校正處理。因為這樣,所以能夠考慮由與電池組110的劣化狀態(tài)相應的內(nèi)部電阻的上升造成的影響,高精度地探測電池組110的容許電流。
(2)校正部2001A和2001B通過分別校正由第二容許電流運算部704得到的容許充電電流Imax_chg2和容許放電電流Imax_dis2的運算結(jié)果,進行校正處理。另外,校正部2101A和2101B進行分別校正作為用于第二容許電流運算部704求出容許充電電流Imax_chg2、容許放電電流Imax_dis2的電池組110的特性信息的內(nèi)部電阻預測值Rpred_chg、Rpred_dis的校正處理。因為這樣,所以能夠與電池組110的內(nèi)部電阻的上升相應地,針對所得到的容許電流進行適合的校正處理。
(3)校正部2001A、2001B、2101A和2101B預先分別保持和容許充電電流Imax_chg1與容許充電電流Imax_chg2的差、比率或者容許放電電流Imax_dis1與容許放電電流Imax_dis2的差、比率相應的多個校正系數(shù),利用從該多個校正系數(shù)中選擇出的校正系數(shù),進行各自的校正處理。因為這樣,所以能夠根據(jù)由于電池組110的內(nèi)部電阻的上升而產(chǎn)生的容許充電電流Imax_chg2、容許放電電流Imax_dis2的變化量,適當?shù)剡M行校正處理。
(4)校正部2001A、2001B、2101A和2101B能夠根據(jù)電池組110的充放電時間或者VPpred等極化電壓,確定各自的校正處理中使用的校正系數(shù)。如果這樣,則能夠考慮電池組110的劣化狀態(tài),進行更加適合的校正處理。
(5)校正部2001A和2101A在對電池組110進行充電時,對容許充電電流Imax_chg1與容許充電電流Imax_chg2進行比較,根據(jù)該比較結(jié)果來進行各自的校正處理。另外,校正部2001B和2101B在對電池組110進行放電時,對容許放電電流Imax_dis1與容許放電電流Imax_dis2進行比較,根據(jù)該比較結(jié)果來進行各自的校正處理。因為這樣,所以能夠根據(jù)電池組110的充放電狀態(tài),適當?shù)貙ψ鳛樾U幚淼膶ο蟮娜菰S電流進行切換。
<第5實施方式>
接下來說明本發(fā)明的第5實施方式。在本實施方式中,說明監(jiān)視容許電流的運算結(jié)果來推測電池組110的劣化狀態(tài)、并根據(jù)該推測結(jié)果來進行電池組110的壽命判定的例子。
圖23是表示在本發(fā)明的第5實施方式中電池組控制部150所進行的處理內(nèi)容的框圖。如圖23所示,本實施方式的電池組控制部150與在第1實施方式中圖3所示的框圖相比,還具備監(jiān)視容許電流運算部302的輸出來推測電池組110的劣化狀態(tài)的劣化推測部2301。
如上所述,電池組110如果隨著重復進行充放電而繼續(xù)劣化,則發(fā)生內(nèi)部電阻增加而完全充電容量降低等的特性變化。如果在電池組110中內(nèi)部電阻增加,則容許電流降低。劣化推測部2301通過監(jiān)視該容許電流的降低程度,推測電池組110的劣化。具體地說,求出在將利用以下的式(21)的容許電流的降低程度的計算結(jié)果定義為SOH的情況下的電池組110的SOH。在式(21)中,Imax_new表示新產(chǎn)品時的電池組110的容許電流,Imax_det表示當前的(劣化時的)電池組110的容許電流。
SOH=Imax_det/Imax_new (21)
如在上述各實施方式中說明的那樣,在容許電流運算部302中,如圖7、14、20和21所示,根據(jù)由第一容許電流運算部703求出的容許充電電流Imax_chg1以及由第二容許電流運算部704求出的容許充電電流Imax_chg2,通過容許充電電流確定部705確定容許充電電流Imax_chg。另外,根據(jù)由第一容許電流運算部703求出的容許放電電流Imax_dis1以及由第二容許電流運算部704求出的容許放電電流Imax_dis2,通過容許放電電流確定部706確定容許放電電流Imax_dis。劣化推測部2301著眼于這些容許充電電流Imax_chg和容許放電電流Imax_dis中的一方或者雙方,將開始利用電池組110的時間點下的來自容許電流運算部302的輸出作為Imax_new而存儲,將當前的來自容許電流運算部302的輸出作為Imax_det,通過式(21),能夠推測當前的電池組110的SOH。在該情況下,也可以使容許充電電流Imax_chg和容許放電電流Imax_dis平均化,求出Imax_det、Imax_new。
或者,在劣化推測部2301中,也可以直接利用來自第一容許電流運算部703的輸出、來自第二容許電流運算部704的輸出來推測當前的電池組110的SOH。即,在著眼于第一容許電流運算部703的輸出的情況下,將開始利用電池組110的時間點下的容許充電電流Imax_chg1和容許放電電流Imax_dis1中的一方或者雙方作為Imax_new,將當前的容許充電電流Imax_chg1和容許放電電流Imax_dis1中的一方或者雙方作為Imax_det,通過式(21),能夠推測當前的電池組110的SOH。另外,在著眼于第二容許電流運算部704的輸出的情況下,將開始利用電池組110的時間點下的容許充電電流Imax_chg2和容許放電電流Imax_dis2中的一方或者雙方作為Imax_new,將當前的容許充電電流Imax_chg2和容許放電電流Imax_dis2中的一方或者雙方作為Imax_det,通過式(21),能夠推測當前的電池組110的SOH。
如以上說明的那樣,通過車輛控制部200接收劣化推測部2301推測出的電池組110的SOH。車輛控制部200在接收到的SOH的值低于預先確定的閾值的情況下,判定為電池組110的壽命用完。此外,也可以在劣化推測部2301中進行這樣的電池組110的壽命判定。另外,也能夠不按SOH這樣的參數(shù)來進行判定,而是在運算得到的容許電流值低于閾值的情況下判定為壽命用完。
根據(jù)以上說明的本發(fā)明的第5實施方式,劣化推測部2301監(jiān)視第一容許電流運算部703的容許電流的運算結(jié)果和第二容許電流運算部704的容許電流的運算結(jié)果中的至少一方,推測電池組110的劣化狀態(tài)。因為這樣,所以能夠在電池系統(tǒng)100中,可靠地判定電池組110的劣化的推進狀況。
另外,劣化推測部2301也可以根據(jù)電池組110的劣化狀態(tài)的推測結(jié)果,判定電池組110是否壽命用完。如果這樣,則在電池系統(tǒng)100中,能夠可靠地進行電池組110的壽命判定。
<第6實施方式>
接下來,說明本發(fā)明的第6實施方式。在本實施方式中,說明監(jiān)視容許電流的校正結(jié)果來推測電池組110的劣化狀態(tài)、并根據(jù)該推測結(jié)果來進行電池組110的壽命判定的例子。
圖24是本發(fā)明的第6實施方式中的容許電流運算部302的框圖。與在第4實施方式中說明的圖20的框圖相比,在圖24中,還添加劣化推測部2401。劣化推測部2401通過監(jiān)視表示由校正部2001A實施的容許電流的校正量或者校正率的系數(shù)Kc和表示由校正部2001B實施的容許電流的校正量或者校正率的系數(shù)Kd,推測電池組110的SOH。如果電池組110發(fā)生劣化,則容許電流變小,所以校正部2001A和校正部2001B針對容許電流的運算結(jié)果以與其相匹配的方式進行校正。這是由于,能夠?qū)⒈硎緸榇耸褂玫娜菰S電流的校正量或者校正率的系數(shù)Kc和Kd代替SOH來用作用于掌握電池組110的劣化程度的參數(shù)。
根據(jù)以上說明的本發(fā)明的第6實施方式,劣化推測部2401監(jiān)視由校正部2001A、2001B實施的校正處理的結(jié)果,推測電池組110的劣化狀態(tài)。因為這樣,所以能夠在電池系統(tǒng)100中,可靠地判定電池組110的劣化的推進狀況。
另外,劣化推測部2401也可以根據(jù)電池組110的劣化狀態(tài)的推測結(jié)果,判定電池組110是否壽命用完。如果這樣,則在電池系統(tǒng)100中,能夠可靠地進行電池組110的壽命判定。
<第7實施方式>
接下來,說明本發(fā)明的第7實施方式。在本實施方式中,說明監(jiān)視電池組110的特定信息的校正結(jié)果來推測電池組110的劣化狀態(tài)、并根據(jù)該推測結(jié)果來進行電池組110的壽命判定的例子。
圖25是本發(fā)明的第7實施方式中的容許電流運算部302的框圖。與在第4實施方式中說明的圖21的框圖相比,在圖25中,還添加劣化推測部2501。劣化推測部2501通過監(jiān)視校正部2101A、2101B針對來自電池狀態(tài)預測部702的輸出的校正結(jié)果Rt,推測電池組110的SOH。例如,將通過校正部2101A、2101B校正了的內(nèi)部電阻預測值Rpred_chg、Rpred_dis作為校正結(jié)果Rt而取得,利用它,通過以下的式(22),能夠推測當前的電池組110的SOH。在式(22)中,R_new表示新產(chǎn)品時的電池組110的內(nèi)部電阻,R_det表示當前的(劣化時的)電池組110的內(nèi)部電阻。
SOH=R_det/R_new(22)
如在上述第4實施方式中說明那樣,校正部2101A根據(jù)由第一容許電流運算部703求出的容許充電電流Imax_chg1以及由第二容許電流運算部704求出的容許充電電流Imax_chg2,校正從電池狀態(tài)預測部702輸出的充電時的內(nèi)部電阻預測值Rpred_chg。另外,校正部2101B根據(jù)由第一容許電流運算部703求出的容許放電電流Imax_dis1以及由第二容許電流運算部704求出的容許放電電流Imax_dis2,校正從電池狀態(tài)預測部702輸出的放電時的內(nèi)部電阻預測值Rpred_dis。劣化推測部2501著眼于這些內(nèi)部電阻預測值Rpred_chg和Rpred_dis的校正結(jié)果中的一方或者雙方,將開始利用電池組110的時間點下的來自電池狀態(tài)預測部702的輸出作為R_new而存儲,將當前的來自電池狀態(tài)預測部702的輸出作為R_det,通過式(22),能夠推測當前的電池組110的SOH。在該情況下,也可以使充電時的內(nèi)部電阻預測值Rpred_chg和放電時的內(nèi)部電阻預測值Rpred_dis平均化,求出R_det、R_new。
根據(jù)以上說明的本發(fā)明的第7實施方式,劣化推測部2501監(jiān)視由校正部2101A、2101B實施的校正處理的結(jié)果,推測電池組110的劣化狀態(tài)。因為這樣,所以能夠在電池系統(tǒng)100中,可靠地判定電池組110的劣化的推進狀況。
另外,劣化推測部2501也可以根據(jù)電池組110的劣化狀態(tài)的推測結(jié)果,判定電池組110是否壽命用完。如果這樣,則能夠在電池系統(tǒng)100中,可靠地進行電池組110的壽命判定。
在以上的各實施方式中,具體地說明了本發(fā)明,但本發(fā)明不限定于這些各實施方式,在不脫離其主旨的范圍內(nèi)能夠進行各種變更,這自不待言。進而,也能夠?qū)⒏鲗嵤┓绞饺我饨M合來實施。
另外,關(guān)于上述各結(jié)構(gòu)、功能、處理部等,既能夠例如通過用集成電路進行設(shè)計來將它們的全部或者一部分實現(xiàn)為硬件,也能夠通過處理器執(zhí)行實現(xiàn)各自的功能的程序來實現(xiàn)為軟件。實現(xiàn)各功能的程序、表格等信息能夠儲存在存儲器、硬盤等存儲裝置、IC卡、DVD等存儲介質(zhì)中。另外,也能夠通過這些存儲介質(zhì)、因特網(wǎng)等電氣通信線路,提供用于使上述各實施方式的電池系統(tǒng)100的電池組控制部150執(zhí)行在各實施方式中說明的處理的程序。
圖26是示出對電池組控制部150提供程序的情形的圖。個人計算機10與電池組控制部150連接,將從服務器裝置11經(jīng)由通信線路12提供的程序或者從CD-ROM13讀出的程序供給到電池組控制部150。另外,也能夠不經(jīng)由個人計算機10,而是從服務器裝置11經(jīng)由通信線路12對電池組控制部150供給程序。通信線路12是因特網(wǎng)、個人計算機通信等的通信線路、專用通信線路、移動電話線路網(wǎng)等。服務器11經(jīng)由通信線路12將程序發(fā)送到個人計算機10、電池組控制部150。即,將程序變換成載波上的數(shù)據(jù)信號,并經(jīng)由通信線路12發(fā)送。這樣,作為記錄介質(zhì)、載波等各種方式的計算機可讀的程序產(chǎn)品,能夠提供在電池組控制部150中能夠執(zhí)行的程序。
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日本專利申請2014年第146749號(2014年7月17日申請)
符號說明
100:電池系統(tǒng);110:電池組;111:單電池;112:單電池群;120:單電池管理部;121:單電池控制部;122:電壓檢測電路;123:控制電路;124:信號輸入輸出電路;125:溫度探測部;130:電流探測部;140:電壓探測部;150:電池組控制部;160:信號通信單元;170:絕緣元件;180:存儲部;200:車輛控制部;300a~300d:繼電器;301:充電狀態(tài)運算部;302:容許電流運算部;400:逆變器;410:電動發(fā)電機;420:充電器;701:內(nèi)部電阻探測部;702:電池狀態(tài)預測部;703:第一容許電流運算部;704:第二容許電流運算部;705:容許充電電流確定部;706:容許放電電流確定部;2001A、2001B、2101A、2101B:校正部;2301、2401、2501:劣化推測部。