充電狀態(tài)估計裝置和充電狀態(tài)估計方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及估計充電狀態(tài)的充電狀態(tài)估計裝置和充電狀態(tài)估計方法。
【背景技術(shù)】
[0002]使用測量閉路電壓(CCV)來估計開路電壓(OCV)以使用開路電壓來估計出充電狀態(tài)(SOC)是用于估計電池中的充電狀態(tài)的已知方法。
[0003]然而，針對需要長時間直到消散極化為止的二次電池，難以根據(jù)開路電壓精確地估計充電狀態(tài)，這是因為電池在充電/放電時在其SOC-OCV特性方面遲滯大。其中例如將S1(—氧化硅)用于負(fù)電極的二次電池是已知的需要長時間直到消散極化為止的二次電池。
[0004]下述剩余二次電池容量計算裝置是用于估計充電狀態(tài)的已知技術(shù):該剩余二次電池容量計算裝置具有簡單并且緊湊的配置，并且能夠精確地檢測到其中充電/放電電壓的平坦區(qū)域較大的二次電池中的剩余容量。剩余容量計算裝置根據(jù)充電/放電電壓的變化率使用在充電/放電電壓的基礎(chǔ)上獲得的第一剩余容量或在充電/放電電流積分值的基礎(chǔ)上獲得的第二剩余容量來對與剩余容量相對應(yīng)的充電/放電電壓進(jìn)行加權(quán)。換句話說，即使充電/放電電壓的特性曲線是平坦的，充電/放電電壓的特性曲線也會由于至少使用在充電/放電電流積分值的基礎(chǔ)上獲得的第二剩余電量來對充電/放電電壓進(jìn)行加權(quán)而得到斜率，這允許獲得二次電池中的精確剩余容量。
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本公開特許公報N0.2012-137408。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]鑒于上述問題完成了本發(fā)明，并且本發(fā)明的目的是提供一種即使在充電狀態(tài)受極化影響時也精確地估計出電池中的充電狀態(tài)的充電狀態(tài)估計裝置和充電狀態(tài)估計方法。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一方面，一種充電狀態(tài)估計裝置包括電壓測量單元、電流測量單元、充電估計單元、轉(zhuǎn)變估計單元和放電估計單元。
[0008]電壓測量單元測量電池中的電壓。電流測量單元測量向電池充電并且從電池放電的電流。
[0009]在充電模式下，充電估計單元使用測量閉路電壓來參照將在通過充電器執(zhí)行充電時電池中的閉路電壓與第一充電狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的充電模式信息，并且獲得第一充電狀態(tài)，以估計出第一充電狀態(tài)是充電時的充電狀態(tài)。
[0010]當(dāng)從充電模式向放電模式的轉(zhuǎn)變開始時，轉(zhuǎn)變估計單元使用所測量的電流來開始電流積分。之后，轉(zhuǎn)變估計單元使用電流積分值和轉(zhuǎn)變開始時的第一充電狀態(tài)來獲得第二充電狀態(tài)，以估計出第二充電狀態(tài)是轉(zhuǎn)變時直到達(dá)到目標(biāo)充電狀態(tài)為止的充電狀態(tài)，目標(biāo)充電狀態(tài)通過針對在轉(zhuǎn)變開始之后的預(yù)定時間段獲得的電流積分值來確定。
[0011]當(dāng)放電模式在轉(zhuǎn)變結(jié)束之后開始時，放電估計單元使用該測量閉路電壓來參照將使用電池的放電模式生成的閉路電壓與電池中的第三充電狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的放電模式信息，并且獲得第三充電狀態(tài)，以估計出第三充電狀態(tài)是放電時的充電狀態(tài)，其中，放電模式通過在預(yù)定操作模式下操作車輛來獲得。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種充電狀態(tài)估計裝置包括電壓測量單元、電流測量單元、放電估計單元、轉(zhuǎn)變估計單元和充電估計單元。
[0013]電壓測量單元測量電池中的電壓。電流測量單元測量向電池充電并且從電池放電的電流。
[0014]在放電模式下，放電估計單元使用測量閉路電壓來參照將使用電池的放電模式生成的閉路電壓與電池中的第三充電狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的放電模式信息，并且獲得第三充電狀態(tài)，以估計出第三充電狀態(tài)是放電時的充電狀態(tài)，其中，放電模式通過在預(yù)定操作模式下操作車輛來獲得。
[0015]當(dāng)從放電模式向充電模式的轉(zhuǎn)變開始時，轉(zhuǎn)變估計單元使用所測量的電流來開始電流積分。之后，轉(zhuǎn)變估計單元使用電流積分值和轉(zhuǎn)變開始時的第三充電狀態(tài)來獲得第六充電狀態(tài)，以估計出第六充電狀態(tài)是轉(zhuǎn)變時直到達(dá)到目標(biāo)充電狀態(tài)為止的充電狀態(tài)，目標(biāo)充電狀態(tài)通過針對在轉(zhuǎn)變開始之后的預(yù)定時間段獲得的電流積分值來確定。
[0016]當(dāng)充電模式在轉(zhuǎn)變結(jié)束之后開始時，充電估計單元使用該測量閉路電壓來參照將在通過充電器執(zhí)行充電時電池中的閉路電壓與第一充電狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的充電模式信息，并且獲得第一充電狀態(tài)，以估計出第一充電狀態(tài)是充電時的充電狀態(tài)。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供的優(yōu)點為使得即使在充電狀態(tài)受極化影響時也精確地估計出電池中的充電狀態(tài)。
【附圖說明】
[0018]圖1是充電/放電設(shè)備的示例。
[0019]圖2是表示充電/放電時SOC-CCV特性的示例的圖表。
[0020]圖3A是表示充電模式信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的示例的表。
[0021]圖3B是表示放電模式信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的示例的表。
[0022]圖4是表示放電模式轉(zhuǎn)變信息或充電模式轉(zhuǎn)變信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的示例的表。
[0023]圖5是表示在從充電模式向放電模式的轉(zhuǎn)變期間的操作的示例的流程圖。
[0024]圖6是表示在從放電模式向充電模式的轉(zhuǎn)變期間的操作的示例的流程圖。
【具體實施方式】
[0025]現(xiàn)在將參照附圖來詳細(xì)地描述本發(fā)明的實施例。
[0026]現(xiàn)在將描述第一實施例。
[0027]圖1是充電/放電設(shè)備的示例。圖1中的充電/放電設(shè)備具有充電狀態(tài)估計裝置，并且包括例如電池2、電流測量單元3、電壓測量單元4、控制單元5、存儲裝置6、充電器7和開關(guān)SWl和SW2。圖1中的負(fù)載8是能夠通過接收來自充電/放電設(shè)備I的功率進(jìn)行操作的裝置。例如，可操作裝置可以是裝配在車輛上的電機。
[0028]充電狀態(tài)估計裝置包括例如電流測量單元3、電壓測量單元4、控制單元5、存儲裝置6和開關(guān)Sffl和Sff2 ο
[0029]電池2可以是具有極化的電池。在此實施例中，出于方便將描述極化大、需要長時間去極化并且充電/放電遲滯大的二次電池。該二次電池可能例如是其中使用S1負(fù)電極作為負(fù)電極的鋰離子二次電池。然而，該二次電池不限于其中將S1用于負(fù)電極的鋰離子二次電池。例如，本發(fā)明能夠適用于其中如果溫度低則使用碳負(fù)電極作為負(fù)電極的常規(guī)二次電池，這是因為這樣的常規(guī)二次電池在溫度低的情況下具有極化。
[0030]圖1描述了使用一個電池的示例，但是其不限于一個電池，而可以使用多個電池。
[0031]電流測量單元3測量向電池2充電并且從電池2放電的電流。該電流測量單元3可以是例如電流表。由電流測量單元3測量的數(shù)據(jù)被輸出至控制單元5。
[0032]電壓測量單元4測量電池2中的電壓。該電壓測量單元4可以是例如電壓表。由電壓測量單元4測量的數(shù)據(jù)被輸出至控制單元5。
[0033]CPU (中央處理單元)、多核CPU、可編程裝置(現(xiàn)場可編程門陣列FPGA)、和/或PLD (可編程邏輯裝置)可以用來配置控制單元5 (比如計算機)。
[0034]存儲裝置6可以是存儲器或硬盤，比如只讀存儲器(ROM)和隨機存取存儲器(RAM)。存儲裝置6可以在其上存儲數(shù)據(jù)比如參數(shù)值和變量值，或者可以用作執(zhí)行時的工作區(qū)域。當(dāng)控制單元5具有存儲裝置時，可以不使用存儲裝置6。
[0035]充電器7是接收來自電源裝置的功率以對電池2進(jìn)行充電的裝置。
[0036]開關(guān)SWl和SW2根據(jù)來自控制單元5的指令來切換充電和放電，其中可以例如使用繼電器。根據(jù)此實施例，兩個開關(guān)SWl和SW2被用來在充電與放電之間進(jìn)行切換，但是實施例不限于圖1中示出的電路。
[0037]現(xiàn)在將描述控制單元。
[0038]控制單元5具有充電估計單元9、轉(zhuǎn)變估計單元10和放電估計單元11，并且分別使用在充電和放電時測量的閉路電壓來估計充電狀態(tài)。轉(zhuǎn)變估計單元10包括將在以下進(jìn)行描述的第一處理器和第二處理器中的至少一者。
[0039]現(xiàn)在將對用于估計在從充電模式向放電模式轉(zhuǎn)變時的充電狀態(tài)的方法進(jìn)行描述。
[0040]充電估計單元9使用測量閉路電壓來參照將在通過充電器7執(zhí)行恒定電流充電時電池2中閉路電壓與第一充電狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的下述充電模式信息，并且獲得第一充電狀態(tài)，以使用該第一充電狀態(tài)作為充電時的充電狀態(tài)。
[0041]當(dāng)從充電模式向放電模式的轉(zhuǎn)變開始時，轉(zhuǎn)變估計單元10中包括的第一處理器使用所測量的電流來開始電流積分。之后，轉(zhuǎn)變估計單元10使用電流積分值和轉(zhuǎn)變開始時的第一充電狀態(tài)來獲得第二充電狀態(tài)。此外，轉(zhuǎn)變估計單元10獲得在預(yù)定時間段內(nèi)的電流積分值，以使用該第二充電狀態(tài)作為轉(zhuǎn)變時直到達(dá)到目標(biāo)充電狀態(tài)為止的充電狀態(tài)，該目標(biāo)充電狀態(tài)與所獲得的電流積分值相關(guān)聯(lián)。
[0042]當(dāng)放電模式在轉(zhuǎn)變結(jié)束之后開始時，放電估計單元11使用測量閉路電壓來參照將使用電池2的放電模式生成的閉路電壓與電池中的第三充電狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的下述放電模式信息，并且獲得第三充電狀態(tài)，以使用該第三充電狀態(tài)作為放電時的充電狀態(tài)，其中，該放電模式通過在預(yù)定操作模式下操作車輛來獲得。
[0043]現(xiàn)在將對用于估計在從放電模式向充電模式轉(zhuǎn)變時的充電狀態(tài)的方法進(jìn)行描述。
[0044]放電估計單元11使用測量閉路電壓來參照下述放電模式信息，并且獲得第三充電狀態(tài)，以使用第三充電狀態(tài)作為放電時的充電狀態(tài)。
[0045]當(dāng)從放電模式向充電模式的轉(zhuǎn)變開始時，轉(zhuǎn)變估計單元10中包括的第二處理器使用所測量的電流來開始電流積分。之后，轉(zhuǎn)變估計單元10使用電流積分值和轉(zhuǎn)變開始時的第三充電狀態(tài)來獲得第六充電狀態(tài)。此外，轉(zhuǎn)變估計單元10獲得在預(yù)定時間段內(nèi)的電流積分值，以使用該第六充電狀態(tài)作為轉(zhuǎn)變時直到達(dá)到目標(biāo)充電狀態(tài)為止的充電狀態(tài)，該目標(biāo)充電狀態(tài)與所獲得的電流積分值相關(guān)聯(lián)。
[0046]當(dāng)充電模式在轉(zhuǎn)變結(jié)束之后開始時，充電估計單元9使用測量閉路電壓來參照下述充電模式信息，并且獲得第一充電狀態(tài)，以使用第一充電狀態(tài)作為