[发明专利]二次电池的充电状态推定装置与充电状态推定方法

说明书

本申请是中国专利申请200680049263.5的分案申请，原申请的国际申请日是2006年11月30日，优先权日是2005年12月27日，发明名称是“二次电池的充电状态推定装置与充电状态推定方法”。

技术领域

本发明涉及推定二次电池的充电状态的装置和方法，具体而言，涉及这样的推定二次电池充电状态的装置和方法：其逐次计算表示二次电池剩余容量（充电率）的SOC（充电状态）。

背景技术

结构化为从可再充电二次电池向负载设备提供电力以及允许甚至在负载设备运行过程中对二次电池充电的电源系统已被使用。这样的电源系统被典型地安装在将由二次电池驱动的电动机用作车辆驱动动力源之一的混合动力车或电气车辆上。

在混合动力车的电源系统中，存储在二次电池中的电力被用作用于驱动车辆的电动机的驱动电力，二次电池由电动机再生出的电力或由在发动机旋转时产生电力的发电机产生的电力充电。在这样的电源系统中，有必要知道二次电池的充电状态（代表性地，表示相对于满充电的充电率的SOC），并防止可能导致电池劣化的过酷使用状态。具体而言，有必要基于剩余容量的推定值限制从二次电池接收输出的驱动车辆用电动机的输出，并产生对二次电池进行充电的请求或禁止充电/放电的指令，因此，剩余容量的高度准确推定是必要的。

然而，以安装在混合动力车上时的情况为代表，二次电池的输出与使用条件在大范围内变化，在充电/放电以相对较高的功率密度重复进行的使用状态下，通常难以推定剩余容量。因此，推定准确度的改进成为难题。

有鉴于上，除了基于输入/输出电流的积分逐次计算剩余容量变化量的最基本过程以外，已经提出了高准确度推定剩余容量的多种过程。

举例而言，日本特开No.2000-306613（下面称为专利文献1）公开了一种电池状态监视装置，其中，由在电池使用过程中测量的电池电流（充电/放电电流）与电池电压（端子之间的电压）间的关系计算二次电池的内阻，使用电池电流/电压以及计算的内阻计算开路电压（OCV），并由开路电压推定电池容量（SOC）。另外，在电池状态监视装置中，如果电池电流在规定范围外或脱离规定范围，通过将偏离后电池电流积分值加到刚好偏离之前的电池容量（SOC）来推定电池容量（SOC）。具体而言，根据专利文献1，依赖于电池电流的范围改变推定方法1，以便改进推定准确度。

类似地，日本特开No.2000-150003（下面称为专利文献2）公开了一种支持基于电池电流积分的SOC计算过程以及其他SOC计算过程的充电量计算装置。在充电量计算装置中，在基于电池电流积分的SOC计算过程与其他过程之间的差异的基础上确定将要使用的SOC计算过程。

在专利文献1所公开的电池状态监视装置中，使用在充电/放电过程中测量的多组电池电压与电池电流的倾斜度（inclination）来计算随同充电/放电一起连续变化的内阻。

然而，已经知道，充电/放电过程中二次电池的电池电压（端子之间的电压）变化从电池电流变化滞后。具体而言，当恒定电池电流开始流动或当电池电流停止时，电池电压不处于稳定状态而是发生波动，一直到被称为缓和时间的规定时间段之后。因此，如果在缓和时间过去后测量电池电压，不能测得二次电池的准确输出电压。

另外，根据内阻的直线性出现在电池电流与电池电压之间的范围也依赖于二次电池的温度范围而变化。举例而言，在锂离子二次电池中，由于电极表面离子交换电流密度的降低，电池电流与电池电压之间的直线性很少出现在低温范围内。

在这种连接中，尽管专利文献1公开了根据电池电流范围而切换基于内阻计算的推定过程以及基于电池电流积分的推定过程，没有进行着眼于二次电池温度条件或电池电流持续时间的SOC推定。因此，开路电压的推定可能包含来源于内阻推定中的误差的误差，且因此二次电池剩余容量（SOC）的推定可能包含来源于内阻推定中的误差的误差。

另外，在专利文献2所公开的混合动力车用充电量计算装置中，基于电池电流范围以及基于电池电流积分计算的SOC值与通过其他过程计算的SOC值之间的差来决定多种SOC计算过程之间的切换。因此，由与关于专利文献1所介绍的相同的原因，尽管基于电池电流积分的SOC计算过程可在电池电流变低时立即切换到其他SOC计算过程，在大电流在内阻高的低温下流动之后，由于内阻推定中的误差，不可否认存在SOC推定中的大误差的可能。另外，没有充分考虑与SOC推定有关的、二次电池的温度条件以及电池电流的持续时间。因此，剩余容量（SOC）的推定可能包含误差。

发明内容