[發(fā)明專利]電池殘余容量推斷方法及裝置、電池電源系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810087356.8
• 申請日: 2008-03-21
• 公開（公告）號: CN101275991A
• 公開（公告）日: 2008-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 巖根典靖
• 申請（專利權(quán)）人: 古河電氣工業(yè)株式會社
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36;H01M10/48;B60R16/04
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 李香蘭

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于穩(wěn)定開路電壓來推斷向負(fù)載供給電力的電池的殘余容量的電池殘余容量推斷方法、電池殘余容量推斷裝置以及電池電源系統(tǒng)。

背景技術(shù)

近年，因電子設(shè)備的便攜化、汽車的混合動力(hybrid)化、無空轉(zhuǎn)(idle?stop)化等，正確推斷所搭載的電池電源的充電率或殘余容量的要求日益強(qiáng)烈。作為推斷該充電率或殘余容量的方法，存在基于電池的穩(wěn)定開路電壓(OCV)進(jìn)行推斷的方法，該方法最簡便，作為實現(xiàn)正確推斷的方法有效。

但是，實際上在使用電源系統(tǒng)的環(huán)境中，由于在電池中頻繁流動充放電電流，因此，在電池的內(nèi)部經(jīng)常產(chǎn)生極化。所以，即使在未進(jìn)行充放電的期間，電池電壓上也會疊加極化電壓，幾乎無法實現(xiàn)電池電壓與OCV電壓一致的狀態(tài)。

考慮這種極化產(chǎn)生的影響，例如在特開平7-98367號公報、特開2002-234408號公報、特開2005-43339號公報中公開了推斷穩(wěn)定開路電壓的方法。在這些公報中，電池的充放電引起的極化隨時間而緩和，將電池電壓收斂于穩(wěn)定開路電壓的電壓動作表現(xiàn)為時間的函數(shù)。提出了利用在比較短時間內(nèi)測定電池電壓的結(jié)果來確定時間函數(shù)的系數(shù)，從而預(yù)測經(jīng)過長時間后的穩(wěn)定開路電壓的技術(shù)。

作為一例，在特開平7-98367號公報中，將未進(jìn)行充放電時的電池的電壓變化V(t)用與時間t有關(guān)的一次的倒數(shù)函數(shù)表現(xiàn)。

V(t)＝C-(a·t+b)^-1??????????????????????????(式1)利用上述函數(shù)，定義特性函數(shù)F(t)＝t×dV(t)/dt，基于此求出使F(t)最大的t＝tmax(＝a/b)，進(jìn)而，作為系數(shù)C＝2V(tmax)-V(t0)，算出穩(wěn)定開路電壓。

另外，在特開2002-234408號公報中，提出了如下方法：將未進(jìn)行充放電時的電池的電壓變化V(t)表現(xiàn)為式(2)，通過最小二乘運算確定系數(shù)α以及OCV的最佳值，并將作為系數(shù)的OCV的最佳值作為穩(wěn)定開路電壓。

V(t)＝α·t^-0.5+OCV(＝α·t^D+OCV)??????????(式2)

進(jìn)而，在特開2005-43339號公報中提出了如下方法：將未進(jìn)行充放電時的電池的電壓變化V(t)用四次以上的指數(shù)函數(shù)

V(t)＝A1·exp(B1/t)+A2·exp(B2·t)

+…+V0??????????????????(式3)

表現(xiàn)，對系數(shù)Ai、Bi、V0通過最小二乘運算最佳化來確定。

但是，在上述現(xiàn)有技術(shù)中存在如下問題。在特開平7-98367號公報中，將未進(jìn)行充放電時的電池的電壓變化用(式1)表現(xiàn)，但已知電池電壓的極化緩和動作并非為僅由上述(式1)的反函數(shù)表示那樣的單純的動作。因此，存在不能以足夠的精度預(yù)測穩(wěn)定開路電壓來推斷電池殘余容量的問題。

另外，在特開平7-98367號公報中，定義了特性函數(shù)，并基于此算出穩(wěn)定開路電壓。但在這種方法中，與利用通過最小二乘法算出的最佳系數(shù)來推斷電壓變化的方法相比，難以以高精度預(yù)測穩(wěn)定開路電壓。

在特開2002-234408號公報中，將未進(jìn)行充放電時的電池的電壓變化用(式2)表現(xiàn)，將冪數(shù)D近似為-0.5時的系數(shù)α以及OCV的值確定為最佳值。但是，這樣確定的函數(shù)也存在與實際的電池電壓的極化緩和動作完全背離的問題。

相對于此，在特開2005-43339號公報中，將未進(jìn)行充放電時的電池的電壓變化V(t)以利用了四次以上的指數(shù)函數(shù)的(式3)來表現(xiàn)，因此能極高精度地預(yù)測穩(wěn)定開路電壓。但是，在(式3)中較多地使用了復(fù)雜且計算負(fù)荷高的指數(shù)函數(shù)，因此存在計算負(fù)荷極高的問題。進(jìn)而，指數(shù)函數(shù)隨時間變量的值的變化而值變動非常大，有時在其運算過程中會出現(xiàn)表示天文數(shù)值的情況。例如，如利用在汽車中搭載的控制器那樣容量被限定的運算元件時，存在數(shù)值會超出元件的處理范圍、難以進(jìn)行穩(wěn)定運算的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決這些問題而實現(xiàn)，目的在于提供一種通過高精度推斷穩(wěn)定開路電壓而能基于穩(wěn)定開路電壓極高精度地推斷電池的殘余容量、計算負(fù)荷輕的電池殘余容量推斷方法。

本發(fā)明的電池殘余容量推斷方法的第一技術(shù)方案為，一種基于穩(wěn)定開路電壓來推斷電池的殘余容量的電池殘余容量推斷方法，該電池殘余容量推斷方法包括如下步驟：