[发明专利]二次电池的控制系统以及装载有该控制系统的混合动力车辆

说明书

技术领域

本发明涉及二次电池的控制系统以及装载有该控制系统的混合动力车辆，更具体地说涉及使用了能够动态地推定出电池的内部状态的电池模型的二次电池的充放电控制。

背景技术

以往使用通过能够进行充放电的二次电池向负载设备提供电源、并且能够根据需要对该二次电池进行充电的电源系统。代表性的是将通过二次电池而被驱动的电动机作为驱动力源的混合动力车辆或电动车辆等装载有该电源系统。例如，电动车辆使用该二次电池所蓄积的动力来驱动电动机并驱动车辆。另外，混合动力车辆使用该二次电池所蓄积的电力来驱动电动机并驱动车辆，或者通过电动机辅助发动机来驱动车辆。燃料电池车辆使用燃料电池的电力来驱动电动机并驱动车辆，或者除了该燃料电池的电力之外还使用二次电池所蓄积的电力来驱动电动机并驱动车辆。

特别是在能够通过装载在车辆上的内燃机来驱动发电机而产生电力并通过该电力对二次电池进行充电的方式的混合动力车辆中，为了使二次电池能够接收再生电力、并且如果有要求的话二次电池能够直接向电动机供电，需要将二次电池的充电量(SOC：State of Charge)控制在满充电的状态(100％)与完全未充电的状态(0％)的大致中间附近(50～60％)。

另外，一旦二次电池进行了过充电或过放电的话，电池性能会劣化并导致寿命缩短。因此，在如上所述将中间的SOC作为控制目标而反复地进行充放电的二次电池的使用方式中，需要进行逐次地掌握二次电池的充电量并限制过度的充放电的充放电控制。

因此，在日本专利文献特开2003-346919号公报(专利文献1)、特开2000-100479号公报(专利文献2)、特开平11-204149号公报(专利文献3)、以及特开2000-268886号公报(专利文献4)中提出了以下控制方式：不仅通过充放电电流和输出电压(端子间电压)等来宏观地掌握电池状态，而且根据对二次电池的内部状态的动态推定来掌握电池状态，其中最主要的二次电池的内部状态是形成二次电池的活性物质内的离子浓度分布。特别是对于锂离子电池，在“W.B.Gu and C.Y.Wang，“THERMAL-ELECTROCHEMICAL COUPLED MODELING OF ALITHIUM-ION CELL”，ECS Proceedings Vol.99-25(1)，pp 743-762(以下称为非专利文献1)”中公开了能够推定出电池内部的电化学反应的电池模型式。

发明内容

为了动态地推定出上述二次电池的内部状态，需要分析电极(活性物质)和离子导体(代表性地为电解液)的界面处的电化学反应并分析通过该电化学反应形成的物质(或离子)在电极和离子传导体的内部的物质迁移(扩散现象)。

在进行该分析时，在上述专利文献1～4和非专利文献1中，用于分析物质迁移的扩散方程式的边界条件被设定成：使得物质迁移的驱动力由于浓度差而产生，具体地说即作为分析对象的物质(或离子)浓度的空间方向的微分与通过界面处的电极反应而产生的反应电流成比例。

但是，在该边界条件下，界面处的反应量由浓度差决定，与现实中的电池运行情况不符。特别是在充分地迟豫了电池而不存在浓度差的状态下，根据采用了上述边界条件的电池模型，不产生电流，因此需要在算法上进行随意的处理。因此，会导致对电池内部状态的分析产生随意性，其分析精度可能会产生问题。

本发明是为了解决该问题而完成的，其目的在于提供一种能够根据恰当地设定了边界条件的电池模型来执行恰当的充放电控制的二次电池的控制系统以及装载有该控制系统的混合动力车辆。