本發明涉及二次電池狀態檢測裝置以及二次電池狀態檢測方法。
背景技術:
專利文獻1中公開有如下技術:電動汽車用鉛蓄電池的剩余容量計根據基于在滿充電完成時以及行駛中的臨時停止時執行的內部電阻的測定而定義、計算出的內部電阻率,取得各測定時刻的放電率,利用電流累計法來校正二次電池的剩余容量的計算值,其中,所述電動汽車用鉛蓄電池的剩余容量計由被線纜連接的計測部、顯示電路以及顯示led部的各單元構成,計測部具有模擬電路部和數字電路部,模擬電路部具有內部電阻檢測單元,該內部電阻檢測單元由基于電阻器的強制放電電路以及用于檢測強制放電時的電壓降低和電流變化的微分電路構成。
現有技術文獻
專利文獻
專利文獻1:日本特開平8-19103號公報
技術實現要素:
發明要解決的課題
在專利文獻1公開的技術中,在充電率100%~30%的范圍內,充電率相對于內部電阻率的變化而急劇地變化,因此,在充電率100%~30%的范圍內需要以電流累計法為主體,充電率100%~30%的范圍的估計存在問題。
此外,二次電池中的內部電阻與放電率(充電率)之間的關系或經年劣化容量在從新產品開始逐漸發生經時劣化的過程中發生變化,根據劣化模式(負極活性物質的固化、正極格子的腐蝕、正極活性物質的軟化等)的不同,變化率也不同。此外,安裝時的二次電池不限于新產品,在安裝時刻已經發生劣化的情況下,由于不清楚在那之前的經年劣化量,因此,存在無法正確地估計剩余容量的問題。
而且,在專利文獻1公開的技術中,根據二次電池的內部狀態、環境條件等的不同會大幅變動。例如,液式的鉛蓄電池由于水和硫酸的比重差會導致在充電中濃硫酸積存在下方而形成硫酸的濃度梯級(分層化),但是,根據該分層化程度的不同,端子間電壓及充電接受能力會有變化。此外,根據二次電池的容量、液量、重量、容積等狀態量以及二次電池周圍的環境溫度等的不同,端子間電壓也會有變化。在運用二次電池的過程中,這些主要原因中的一個或多個組合起來會大幅影響端子間電壓。因此,在專利文獻1公開的技術存在如下問題:由于前述的變動的主要原因的影響而導致無法正確地檢測充電狀態,從而無法正確地檢測充電率。此外,還存在這樣的問題:為了正確地求出二次電池的充電率(soc),需要盡可能正確地測定或估計與二次電池的充電狀態對應的端子間電壓。
本發明目的在于提供能夠與二次電池的狀態無關地正確地檢測該二次電池的充電率的二次電池檢測裝置以及二次電池狀態檢測方法。
用于解決課題的手段
為了解決上述課題,本發明是檢測二次電池的狀態的二次電池狀態檢測裝置,其特征在于,該二次電池狀態檢測裝置具有:測定單元,其測定或估計所述二次電池的開路電壓ocv(opencircuitvoltage);求出單元,其將由所述測定單元測定或估計的所述開路電壓代入到表示所述開路電壓與充電率之間的相關性的相關式中,由此求出充電率;計算單元,其基于所述二次電池的內部電阻,計算充電率;以及校正單元,其在由所述求出單元求出的充電率與由所述計算單元計算出的充電率的值不同的情況下,對所述求出單元的所述相關式進行校正。
根據這種結構,能夠與二次電池的狀態無關地正確地檢測該二次電池的充電率。
此外,本發明的特征在于,具有:學習單元,其使所述二次電池放電,且根據放電時的電壓和電流,學習所述二次電池的等效電路的元件值;和計測單元,其對所述二次電池進行充電,且根據充電時的電壓和電流,計測所述二次電池的電阻值,所述計算單元基于由所述學習單元學習到的元件值與由所述計測單元計測出的內部電阻之比,計算所述充電率。
根據這種結構,能夠基于這些電阻值之比,與二次電池的狀態無關地正確地求出充電率。
此外,本發明的特征在于,所述計算單元針對規定的函數進行基于所述二次電池的溫度的校正,由此計算所述充電率,其中所述規定的函數包含由所述學習單元學習到的元件值與由所述計測單元計測出的內部電阻之比。
根據這種結構,即使在二次電池的溫度發生了變化的情況下,也能夠正確地求出充電率。
此外,本發明的特征在于,所述計測單元將從充電時的電壓減去開路電壓、分層化電壓和極化電壓而得到的過電壓值除以電流值得到的值作為所述二次電池的電阻值。
根據這種結構,能夠在考慮到分層化和極化的影響的情況下求出充電率。
此外,本發明的特征在于,在所述二次電池被搭載于所述車輛后的初次處理的情況下、在充電電流小于上次處理時的情況下、或者在從上次處理之后經過了規定的期間以上的期間的情況下,所述校正單元執行校正處理。
根據這種結構,在適當的時機執行校正處理,由此能夠與二次電池的狀態變化對應地求出正確的充電率。
此外,本發明是用于檢測二次電池的狀態的二次電池狀態檢測方法,其特征在于,該二次電池狀態檢測方法具有:測定步驟,在該測定步驟中,測定或估計所述二次電池的開路電壓;求出步驟,在該求出步驟中,將在所述測定步驟中測定或估計的所述開路電壓代入到表示所述開路電壓與充電率之間的相關性的相關式中,由此求出充電率;計算步驟,在該計算步驟中,基于所述二次電池的內部電阻,計算充電率;以及校正步驟,在該校正步驟中,在所述求出步驟中求出的充電率與在所述計算步驟中計算出的充電率的值不同的情況下,對所述求出步驟的所述相關式進行校正。
根據這種方法,能夠與二次電池的狀態無關地正確地檢測該二次電池的充電率。
發明的效果
根據本發明,可提供能夠與二次電池的狀態無關地正確地檢測該二次電池的充電率的二次電池檢測裝置以及二次電池狀態檢測方法。
附圖說明
圖1是示出本發明的實施方式的二次電池狀態檢測裝置的結構例的圖。
圖2是示出圖1的控制部的詳細的結構例的框圖。
圖3是示出二次電池的等效電路的一例的圖。
圖4是對根據公式(3)得到的soc與通過實測得到的soc進行比較的圖。
圖5是對在圖1所示的實施方式中執行的處理的一例進行說明的流程圖。
圖6是對圖5的步驟s18的“條件c設定處理”的詳細的處理的一例進行說明的流程圖。
圖7是對圖5的步驟s20的“soc計算處理”的詳細的處理的一例進行說明的流程圖。
圖8是對圖5的步驟s21的“soc校正/計算處理”的詳細的處理的一例進行說明的流程圖。
具體實施方式
接下來,對本發明的實施方式進行說明。
(a)本發明的實施方式的結構的說明
圖1是示出具有本發明的實施方式的二次電池狀態檢測裝置的車輛的電源系統的圖。在該附圖中,二次電池狀態檢測裝置1以控制部10、電壓傳感器11、電流傳感器12、溫度傳感器13和放電電路15為主要的構成要素來檢測二次電池14的狀態。在此,控制部10參照來自電壓傳感器11、電流傳感器12和溫度傳感器13的輸出來檢測二次電池14的狀態。電壓傳感器11檢測二次電池14的端子電壓而通知給控制部10。電流傳感器12檢測流過二次電池14的電流而通知給控制部10。溫度傳感器13檢測二次電池14本身或周圍的環境溫度而通知給控制部10。放電電路15由例如串聯連接的半導體開關、電阻元件等構成,通過由控制部10對半導體開關進行接通/斷開控制而使二次電池14間歇地放電。
二次電池14由例如鉛蓄電池、鎳鎘電池、鎳氫電池或鋰離子電池等構成,由交流發電機16進行充電,驅動起動馬達18使發動機起動而對負載供給電力。交流發電機16由發動機17驅動而產生交流電,再由整流電路轉換成直流電,對二次電池14進行充電。
發動機17由例如汽油發動機和柴油發動機等往復式發動機或轉子發動機等構成,由起動馬達18起動,經由變速器驅動驅動輪向車輛提供推動力,并驅動交流發電機16發電。起動馬達18由例如直流電動機構成,利用由二次電池14供給的電力產生旋轉力,使發動機17起動。負載19由例如電動轉向馬達、除霧器、點火線圈、汽車音響和汽車導航器等構成,利用來自二次電池14的電力進行動作。
圖2是示出圖1所示的控制部10的詳細的結構例的圖。如該附圖所示,控制部10具有cpu(centralprocessingunit:中央處理單元)10a、rom(readonlymemory:只讀存儲器)10b、ram(randomaccessmemory:隨機存取存儲器)10c、通信部10d和i/f(interface:接口)10e。在此,cpu10a基于rom10b中儲存的程序10ba來控制各部分。rom10b由半導體存儲器等構成,儲存有程序10ba等。ram10c由半導體存儲器等構成,用于儲存在執行程序ba時生成的數據、后述的表或數學式等參數10ca。通信部10d與作為高層裝置的ecu(electroniccontrolunit:電子控制單元)等之間進行通信,將檢測出的信息通知給高層裝置。i/f10e將由電壓傳感器11、電流傳感器12和溫度傳感器13供給的信號轉換成數字信號后取入,并對放電電路15供給驅動電流從而對其進行控制。
(b)實施方式的動作的說明
接下來,參照附圖對本發明的實施方式的動作進行說明。在本發明的實施方式中,使起動發動機17時被操作的點火開關(未圖示)處于斷開狀態而使發動機17停止,當經過一定時間時,控制部10控制放電電路15利用規定的頻率和規定的電流使二次電池14放電。然后,利用電壓傳感器11和電流傳感器12檢測放電時的電壓值和電流值,基于檢測出的電壓值和電流值以及放電前的電壓值和電流值執行針對二次電池14的電等效電路的參數的學習處理。
圖3是示出二次電池14的電等效電路的一例的圖。在該示例中,等效電路針對作為導電電阻和液體電阻的rohm將被并聯連接的反應電阻rct1和雙電層電容c1與被并聯連接的反應電阻rct2和雙電層電容c2串聯連接而成。控制部10的cpu10a例如使用卡爾曼濾波器或支持向量機等算法對這樣的等效電路的參數(元件值)進行學習處理。cpu10a將通過學習處理得到的等效電路的參數作為參數10ca儲存在ram10c中。
另外,圖3所示的等效電路是一例,被并聯連接的反應電阻和雙電層電容也可以各存在1個,或者,反應電阻和雙電層電容也可以存在3個以上。此外,也可以形成為只有不具有雙電層電容的電阻的結構。
接下來,使點火開關成為接通狀態而起動發動機17,當車輛處于動作狀態時,控制部10的cpu10a利用電壓傳感器11和電流傳感器12以規定的周期測定二次電池14的電壓值v、電流值i,且將測定的上述值作為參數10ca儲存在ram10c中。
此外,cpu10a以規定的周期取得二次電池14的變動起因狀態量,作為參數10ca儲存在ram10c中。在此,變動起因狀態量是指,使二次電池14從基準狀態偏離(變動)的主要原因(起因)的狀態量。作為變動起因狀態量的具體的示例,例如可以例舉出溫度t,但是,除此之外,例如還可以將分層化st、極化pl、劣化狀態dt、電池容量cp和電池尺寸sz用作為變動起因狀態量。另外,分層化st是指由二次電池14的電解液的離子濃度形成的層的狀態,極化pl是指例如通過充電和放電而使得電極電位從靜止電位偏離的狀態,劣化狀態dt是指二次電池14的劣化狀態(例如,soh(stateofhealth:健康狀況)),電池容量cp是指二次電池14在該時刻能夠進行充電和放電的容量,此外,電池尺寸sz是指在二次電池14的初始能夠進行充電和放電的容量。另外,電池尺寸sz是與時間的經過無關的恒定的值,但是,除此之外都是與時間的經過對應地進行變化的值。在以下的說明中,例舉溫度t、分層化st和極化pl作為變動起因狀態量進行說明,但是,也可以使用劣化狀態dt、電池容量cp和電池尺寸sz。
當使點火開關成為斷開狀態而使發動機17停止時,cpu10a從ram10c取得在快要停止之前測定的二次電池14的電壓值v、電流值i以及在快要停止之前取得的作為變動起因狀態量的溫度t、分層化st和極化pl。
接下來,cpu10a判定是否滿足執行針對表示ocv-soc的相關性的相關式(以下,稱作“ocv-soc相關式”)的校正處理的條件。具體而言,例如是將二次電池14搭載于車輛之后的初次的處理時判定為滿足條件。此外,對本次在發動機17停止時取得的電流值i與在上次停止時取得的電流值i進行比較,在本次取得的電流值i的方小于上次取得的電流值i的情況下,或者,在從上次的校正處理開始經過了規定的期間(1個月)的情況下,判定為滿足條件。在判定為滿足條件的情況下,執行對ocv-soc相關式進行校正的處理。
作為ocv-soc相關式的校正處理,首先,cpu10a將直到發動機17快要停止之前為止通過平均化處理而計算出的平均充電電壓、根據初始學習或上次學習的ocv-soc相關式使用soc(在此為通過充電和放電累計而計算得到的soc)計算出的開路電壓ocv、作為在快要停止之前取得的變動起因狀態量的分層化st以及極化pl代入到以下公式(1)中而計算出過電壓δv。然后,將δv和直到快要停止之前為止通過平均化處理計算出的平均電流值i代入到公式(2)中而計算出內部電阻r。在此,可以認為內部電阻r是由圖3所示的rohm(液體電阻、導體電阻)、rct1(負極的反應電阻)和rct2(正極的反應電阻)構成的。如果求出了內部電阻r,則cpu10a基于公式(3)來計算充電率soc。在公式(3)中,考慮到溫度帶來的影響,因此,例如可以乘以將溫度作為變量的振幅系數f(t)、或者加上偏移值f’(t)。基于這些f(t)和f’(t),能夠進行基于溫度的校正。此外,exp(r、rohm、rct1、rct2)是將r、rohm、rct1、rct2作為變量的指數函數,括弧內的衰減系數例如可以被設成由從內部電阻r減去作為導電電阻和液體電阻的rohm而得到的反應電阻成分與預先取得的rct1和rct2的總和之比來表示的內部電阻比。另外,由于rohm、rct1、rct2、分層化st和極化pl的值會受到溫度的影響而變化,因此,優選進行基于檢測出的溫度t的校正。而且,雖然公式(3)中設定的是一次指數函數,但是,也可以設定成高次的指數函數或對數函數。
δv=充電電壓-開路電壓-st-pl…(1)
r=δv/i…(2)
soc=f(t)×exp(r,rohm,rct1,rct2)+f’(t)…(3)
圖4是示出關于4種二次電池#1~#4通過電流累計法計算出的soc與根據公式(3)得到的soc的對應關系的圖。在該附圖中,橫軸表示通過電流累計法計算出的soc,縱軸表示根據公式(3)估計出的soc。此外,實線表示二次電池#1(帶在停車時停止怠速的所謂的“怠速停止”功能的車輛用的二次電池(q-85))的實測結果,間隔較短的虛線表示二次電池#2(通常的二次電池(55d23))的實測結果,間隔較長的虛線表示二次電池#3(通常的二次電池(38b19))的實測結果,單點劃線表示二次電池#4(帶怠速停止功能的車輛用的二次電池(m-42))的實測結果。作為實測方法,通過將這些二次電池#1~#4搭載于車輛,從soc=90%起開始充電,在公路上行駛,直到soc=100%為止進行充電而測定。圖4示出soc95%~100%的動作。在該附圖中,當設橫軸為x,縱軸為y時,如果測定結果位于直線y=x上,則根據公式(3)得到的soc與基于電流累計法的soc處于沒有誤差的理想的關系。由于這些4種測定結果配置在y=x的直線附近,因此,可知能夠根據公式(3)估計出與電流累計法同等的soc。
接下來,cpu10a求出二次電池14的開路電壓ocv。具體而言,在停止發動機17之后經過一定時間以上時測定二次電池14的電壓,或者,根據停止發動機17之后的二次電池14的電壓變化來估計經過一定時間以上后的電壓,將該電壓作為ocv。
接著,cpu10a對ocv-soc相關式應用ocv求出soc,對該求出的soc與由前述的公式(1)~(3)求出的soc進行比較,在這些soc一致的情況下判定為ocv-soc相關式正確,在除此之外的情況下對ocv-soc相關式進行校正。另外,作為校正的方法,例如,由一次函數(例如,soc=a·ocv+b)來表示ocv-soc相關式,通過校正作為該一次函數的截距的b的值,使得通過對ocv-soc相關式應用ocv而得到的soc與通過公式(1)~(3)得到的soc一致。另外,由于a、b具有溫度依賴性,因此,優選利用溫度來校正上述a、b。
通過以上方式校正了ocv-soc相關式時,在那之后,就能夠基于校正后的ocv-soc相關式而根據ocv正確地求出soc。
如以上說明的那樣,根據本發明的實施方式,基于由通過公式(1)和公式(2)求出的內部電阻r和通過學習處理求出的圖3所示的構成等效電路的電阻元件求出的內部電阻比,根據公式(3)求出充電率soc,且基于該充電率soc來校正ocv-soc相關式,因此,例如能夠與二次電池14的狀態無關地正確地求出充電率soc。
(c)實施方式的詳細的動作的說明
接下來,參照圖5~圖8,對在本發明的實施方式中執行的詳細的處理的一例進行說明。圖5是示出在本發明的實施方式中執行的主處理的一例的圖。當該圖5所示的流程圖開始時,執行以下的步驟。
在步驟s10中,cpu10a判定點火開關(未圖示)是否處于斷開狀態,在判定為處于斷開狀態的情況下(步驟s10:“是”),前進至步驟s11,在除此之外的情況下(步驟s10:“否”),前進至步驟s13。例如,在由駕駛員使點火開關成為斷開狀態的情況下,判定為“是”,從而前進至步驟s11。
在步驟s11中,cpu10a對圖3所示的構成二次電池14的等效電路的各參數(元件值)執行學習處理。具體而言,cpu10a控制放電電路15而使二次電池14以規定的頻率和規定的電流放電。然后,從電壓傳感器11和電流傳感器12取得此時的電壓值和電流值,基于放電前的電壓值和電流值來執行針對二次電池14的電等效電路的參數的學習處理。另外,作為學習處理,例如可以使用卡爾曼濾波器或支持向量機等算法。
在步驟s12中,cpu10a將通過步驟s11的學習處理得到的等效電路的參數作為參數10ca儲存在ram10c中。
在步驟s13中,cpu10a判定點火開關(未圖示)是否處于接通狀態,在判定為處于接通狀態的情況下(步驟s13:“是”),前進至步驟s14,在除此之外的情況下(步驟s13:“否”),結束處理。例如,在由駕駛員使點火開關成為接通狀態的情況下,判定為“是”,從而前進至步驟s14。
在步驟s14中,cpu10a從電壓傳感器11和電流傳感器12取得該時刻的二次電池14的電壓值和電流值。
在步驟s15中,cpu10a取得變動起因狀態量。更詳細而言,cpu10a取得溫度t、分層化st、極化pl、劣化狀態dt、電池容量cp和電池尺寸sz作為變動起因狀態量。在此,從溫度傳感器13取得溫度t。此外,由于電池尺寸sz是固定值,因此,例如從ram10c取得預先儲存的值。例如可以參照流過二次電池14的電流的累計值以及充電和放電時的內部電阻求出分層化st、極化pl、劣化狀態dt和電池容量cp。另外,可以基于導電電阻/液體電阻、反應電阻和雙電層電容的經時變化求出二次電池14的劣化狀態dt。此外,雖然在公式(1)~(3)中未使用劣化狀態dt、電池容量cp和電池尺寸sz,但是,也可以在公式(1)~(3)中包含這些劣化狀態dt、電池容量cp和電池尺寸sz。
在步驟s16中,cpu10a將在步驟s14中取得的電壓值和電流值以及在步驟s15中取得的變動起因狀態量作為參數10ca存儲在ram10c中。
在步驟s17中,cpu10a判定點火開關(未圖示)是否處于斷開狀態,在判定為處于斷開狀態的情況下(步驟s17:“是”),前進至步驟s18,在除此之外的情況下(步驟s17:“否”),返回步驟s14反復進行相同的處理。例如,在判定為駕駛員使點火開關成為斷開狀態的情況下,判定為“是”,從而前進至步驟s18。
在步驟s18中,cpu10a執行處理,在該處理中,設定(求出)用于判定是否執行soc的校正處理的條件c。關于條件c,在需要校正處理的情況下被設定成c=1,在除此之外的情況下被設定成c=0。另外,關于條件c設定處理的詳細情況,參照圖6在后面進行敘述。
在步驟s19中,cpu10a判定在步驟s18中求出的條件是否是c=1,在是c=1的情況下(步驟s19:“是”),前進至步驟s21,在除此之外的情況下(步驟s19:“否”),前進至步驟s20。例如,在是c=1的情況下,判定為“是”,從而前進至步驟s21。
在步驟s20中,cpu10a執行處理,在該處理中,基于ocv-soc相關式,根據ocv計算soc。另外,關于該處理的詳細情況,參照圖7在后面進行敘述。
在步驟s21中,cpu10a執行處理,在該處理中,校正ocv-soc相關式而計算soc。另外,關于該處理的詳細情況,參照圖8在后面進行敘述。
接下來,參照圖6,對圖5的步驟s18所示的“條件c設定處理”的詳細情況進行說明。當圖5所示的流程圖的處理開始時,執行以下的步驟。
在步驟s30中,cpu10a對變量c代入“0”作為初始值。
在步驟s31中,cpu10a判定是否是初次的處理,在是初次的處理的情況下(步驟s31:“是”),前進至步驟s32,在除此之外的情況下(步驟s31:“否”),前進至步驟s33。更詳細而言,在二次電池14被搭載于車輛且尚未執行校正處理的情況下,cpu10a判定為“是”,從而前進至步驟s32。
在步驟s32中,cpu10a對變量c代入值“1”。由此,在圖5的步驟s19中,被判定為“是”。
在步驟s33中,cpu10a判定平均電流值是否為正、且是否小于上次,在較小的情況下(步驟s33:“是”),前進至步驟s34,在除此之外的情況下(步驟s33:“否”),前進至步驟s35。更詳細而言,在通過步驟s14的處理而在發動機17快要停止之前測定的平均電流值小于上次的測定值的情況下,cpu10a判定為“是”,從而前進至步驟s34。在此,平均電流值較小表示soc較大,soc較大的一方能夠更正確地校正ocv-soc相關式。因此,在平均電流值小于上次的情況下,通過校正ocv-soc相關式,能夠使ocv-soc相關式更正確。
在步驟s34中,cpu10a對變量c代入值“1”。
在步驟s35中,cpu10a判定從上次執行校正處理之后是否經過了規定的期間以上,在判定為經過了規定的期間以上的期間的情況下(步驟s35:“是”),前進至步驟s36,在除此之外的情況下(步驟s35:“否”),恢復(返回)圖5的處理。例如,在從上次執行校正處理之后經過了1個月以上的情況下,判定為“是”,從而前進至步驟s36。即,在平均電流值大于上次的值的狀態持續的情況下,不再執行ocv-soc相關式的校正,因此,例如在從執行校正處理之后經過規定的期間(例如,1個月)的情況下執行校正處理,從而能夠與經時變化對應地校正ocv-soc相關式。
在步驟s36中,cpu10a對變量c代入值“1”。然后,恢復(返回)圖5的處理。
根據以上的處理,在滿足執行校正處理的條件的情況下可以設條件c=1,在除此之外的情況下可以設條件c=0。
接下來,參照圖7,對圖5的步驟s20所示的soc計算處理的詳細情況進行說明。當圖7所示的處理開始時,執行以下的步驟。
在步驟s50中,cpu10a計算累計soc。更詳細而言,以某一時刻的soc為基準來累計輸入到二次電池14或從二次電池14輸出的電流,由此得到累計soc。
在步驟s51中,cpu10a取得開路電壓ocv。另外,作為求開路電壓ocv的方法,例如,在從車輛停止之后經過了規定的時間(例如,幾小時)的情況下,且在流過負載19的平均電流小于規定的閾值的情況下,通過測定二次電池14的電壓能夠得到開路電壓ocv。或者,也可以根據二次電池14的電壓的經時變化來估計作為穩定電壓的開路電壓。
在步驟s52中,cpu10a對在圖5的步驟s21中根據需要實施了校正處理的ocv-soc相關式應用在步驟s51中求出的開路電壓ocv而求出充電率soc。
根據以上處理,能夠求出累計soc,并且能夠使用在圖5的步驟s21中根據需要實施了校正處理的ocv-soc相關式來計算soc,通過補充性地使用雙方,能夠得到高精度的soc。
接下來,參照圖8,對圖5的步驟s21所示的soc校正/計算處理的詳細情況進行說明。當圖8所示的處理開始時,執行以下的步驟。
在步驟s70中,cpu10a從ram10c取得在圖5的步驟s12中存儲的等效電路的參數。
在步驟s71中,cpu10a從ram10c取得在圖5的步驟s15中存儲的變動起因狀態量中的、在發動機17停止前(例如,快要停止之前)存儲的變動起因狀態量。另外,取得在發動機17停止前存儲的變動起因狀態量是為了要使用最新的變動起因狀態量。當然,對于經時的變化較小的變動起因狀態量,也可以不使用快要停止之前的信息,而是使用在那之前的信息。
在步驟s72中,cpu10a從ram10c取得在圖5的步驟s14中存儲的電壓值和電流值中的、在發動機17停止前(例如,快要停止之前)存儲的電壓值和電流值。另外,取得在發動機17停止前存儲的電壓值和電流值是為了要使用最新的電壓值和電流值。
在步驟s73中,cpu10a將所取得的等效電路參數、變動起因狀態量和電壓值/電流值代入到前述的公式(1)~(3)中而計算出該時刻的二次電池14的soc的值。另外,公式(1)~(3)是一例,也可以使用除此之外的公式。或者,例如也可以使用表來代替公式。
在步驟s74中,cpu10a取得開路電壓ocv。另外,作為求開路電壓ocv的方法,例如,與前述的情況相同,在從車輛停止之后經過了規定的時間(例如,幾小時)的情況下,且在流過負載19的電流小于規定的閾值的情況下,通過測定二次電池14的電壓能夠得到開路電壓ocv。或者,也可以根據二次電池14的電壓的經時變化來估計作為穩定電壓的開路電壓。
在步驟s75中,cpu10a執行校正ocv-soc相關式的處理。更詳細而言,cpu10a對ocv-soc相關式應用在步驟s74中取得的ocv求出soc,對該求出的soc與由前述的公式(1)~(3)求出的soc進行比較,在這些soc一致的情況下,判定為ocv-soc相關式正確因此無需校正,在除此之外的情況下,對ocv-soc相關式進行校正。另外,作為校正的方法,例如,由一次函數(例如,soc=a·ocv+b)來表示ocv-soc相關式,通過校正作為該一次函數的截距的b的值,使得通過對ocv-soc相關式應用ocv而得到的soc與通過公式(1)~(3)得到的soc一致。另外,對于斜率a也可以一并進行校正。在該情況下,通過基于多個soc進行計算而能夠校正a、b雙方。
在步驟s76中,cpu10a對ocv-soc相關式應用在步驟s74中求出的開路電壓ocv而求出作為充電率的soc。然后,恢復(返回)圖5的處理。
根據以上處理,將等效電路參數、停止前的變動起因狀態量和停止前的電壓值/電流值代入到公式(1)~(3)中而求出充電率soc,對根據公式(1)~(3)求出的soc與根據ocv-soc相關式求出的soc進行比較,由此能夠在上述soc不一致的情況下對ocv-soc相關式進行校正。
如以上說明的那樣,根據本發明的實施方式,基于前述公式(1)~(3)計算soc,且基于計算出的soc校正ocv-soc相關式,因此,即使在二次電池14不是滿充電的狀態的情況下,也能夠正確地求出soc。這樣,通過不等待到滿充電狀態,能夠減少不必要的充電并提升燃料消耗率。
此外,在本實施方式中,基于內部電阻比和變動起因狀態量求出soc,且基于該soc校正ocv-soc相關式,因此,能夠與二次電池14的狀態或使用關系無關地高精度地求出soc。此外,取得根據二次電池14的劣化狀態及二次電池14的種類的不同而不同的要素作為變動起因狀態量,且基于該取得的變動起因狀態量求出soc,由此使得即使在二次電池14被更換的情況(被更換成相同種類的二次電池14的情況以及被更換成不同種類的二次電池14的情況)下,也能夠高精度地求出soc。
(c)變形實施方式的說明
以上實施方式是一例,本發明當然不僅限于如上所述的情況。例如,在以上實施方式中,在公式(3)中,使用f(t)和f’(t)進行校正,但是,也可以僅使用上述f(t)和f’(t)中的一方,或者,也可以不使用f(t)和f’(t)雙方。
此外,在以上實施方式中,在校正處理中,在通過公式(3)求出的soc與通過ocv-soc相關式求出的soc不相同的情況下進行校正,但是,也可以例如在這些soc的差分值不足規定的閾值的情況下執行校正。
此外,在以上實施方式中,使用溫度、分層化、極化、劣化狀態、電池容量和電池尺寸作為變動起因狀態量,但是,也可以不使用它們的全部而是使用它們中的一部分。此外,通過實驗已判明了影響是按照溫度、分層化、極化的順序而從大到小,因此,也可以對它們優先使用,或者,也可以使用與影響的大小對應的系數。
此外,在以上實施方式中,前述的公式(1)~(3)是一例,也可以使用除此之外的公式。或者,也可以使用表來代替數學式。
此外,在以上實施方式中,使用發動機17快要停止之前的值作為變動起因狀態量、電壓值和電流值,但是,也可以不使用快要停止之前的值,而是使用幾分鐘至幾十分鐘前的值。此外,也可以與駕駛時間對應地變更取得值的時機。例如,在長時間駕駛的情況下,例如,關于溫度,在駕駛到某種程度時穩定,因此可以取得穩定后的值,此外,在短時間駕駛的情況下,在穩定之前停止,因此優選取得快要停止之前的值。此外,根據變動起因狀態量的種類的不同,也可以設定取得值的時機。例如,對于變化劇烈的電壓值和電流值,在快要停止之前取得該值,而關于劣化狀態,則是緩慢地發生變化,因此,可以定期地(例如,每周)取得。另外,也可以不使用通過1次計測得到的值,而是求出通過多次測定得到的值的平均值。
此外,在以上實施方式中,使用圖3所示的等效電路作為二次電池14的等效電路,但是,也可以使用除此之外的等效電路。例如,并聯連接的反應電阻和雙電層電容的數量也可以是1個或3個以上。此外,也可以使用只有不具有雙電層電容的電阻的等效電路。
此外,在以上實施方式中,使用前述的一次方程作為ocv-soc相關式,但是,也可以使用除了一次方程以外的數學式、或者使用表來代替數學式。
此外,如圖6的步驟s33所示,也可以不是通過比較上次和本次的電流值來判定,也可以是,例如在本次的電流值小于規定的閾值的情況下設定成c=1。另外,例如可以使用10a作為閾值。
標號說明
1:二次電池狀態檢測裝置;10:控制部(求出單元、計算單元、校正單元、學習單元、計測單元);10a:cpu;10b:rom;10c:ram;10d:通信部;10e:i/f;11:電壓傳感器(測定單元);12:電流傳感器;13:溫度傳感器;14:二次電池;15:放電電路;16:交流發電機;17:發動機;18:起動馬達;19:負載。