[發明專利]電池充電率的估計裝置與電池充電率的估計方法

有效

• 申請號: 201280048559.0
• 申請日: 2012-10-02
• 公開（公告）號: CN103907030A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 馬場厚志;足立修一;川口貴弘
• 申請（專利權）人: 日本康奈可株式會社;學校法人慶應義塾
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;吳孟秋

技術領域

本發明涉及用于電池充電率估計的裝置和方法，其對使用在電動車輛等中的電池的充電率進行估計。

背景技術

例如在電動車輛、混合動力車輛等中，可再充電式電池（二次電池）被用來向用于驅動這樣的車輛的電動機提供電力（放電），并且通過從基于地的電源或者從電動機進行充電來積聚電能，其使得在電動機制動期間起到發電機的功能。

在這種情況下，需要通過持續地監控電池狀態（即，充電率（SOC））來執行電池管理，以使得將電池維持在最佳狀態在一延長的時間段。

作為傳統的電池充電率監測方法，已知的是連續狀態記錄（簿記）方法（也被稱之為電流積分法或者庫倫計算法）和開路電壓估計法。在連續狀態記錄法中，電池電壓、電流等的輸入和輸出被記錄為時間序列數據。通過使用這些數據對電流進行時間積分來確定在當前時間的電荷，并且使用充電電池中的電荷初始值和滿充電容量來確定SOC。在開路電壓估計法中，輸入電池的輸入電流值和端子電壓值，并且使用電池等效電路模型對此模型中狀態量的開路電壓值進行連續估計。然后，基于該開路電壓值來估計充電率。

這些方法既有優點也有缺點。對于在短時間內估計充電率，電流積分法比開路電壓估計法更精確，然而，隨著時間的延長，誤差累積，導致精確度下降。相反，開路電壓估計法并不需要進行持續的觀察，然而，因為開路電壓相對于在充電率上改變變化較小，故當在短時間內對充電率的變化量進行估計時，該方法次于電流積分法。

為了解決此問題，已知的用于充電率估計的裝置是通過使用兩種用于充電率估計的方法(即，傳感器熔合技術）對充電率的估計誤差進行校正，來提高充電率估計的精確度。

用于電池充電率估計的傳統的傳感器熔合型裝置的已知實例包括：第一計算單元，通過使用電流積分法對電池的充電/放電電流進行時間積分來計算第一剩余容量；第二計算單元，通過使用開路電壓估計法基于充電/放電電流和電池的端子電壓從電池等效電路模型的阻抗中估計開路電壓，并從該開路電壓計算第二剩余容量；以及第三計算單元，第三計算單元通過在以根據電池的使用狀況所設定的權重進行加權之后，將第一剩余容量和第二剩余容量進行組合來計算電池的剩余容量（例如，參見專利文獻1）。

引用列表

專利文獻1：JP2005-201743A

發明內容

然而，用于電池充電率估計的上述傳統的裝置具有下述問題。

具體地，使用電流積分法，通過盡可能地縮短計算間隔來提高短時間內的估計精確度，然而使用開路電壓估計法，一旦縮短計算間隔就會產生大量的高頻噪聲，從而導致估計精確度下降。如果通過具有沖突特性的那些估計方法所獲得的估計結果僅使用單個權重進行加權，如上，得到的估計精確度必然下降。

根據上述問題構思出了本發明，并且其目的是提供用于充電率估計的裝置和方法，其能夠降低在電池充電率（SOC）上的估計誤差。

為了實現此目的，根據本發明權利要求1中所述的用于電池充電率估計的裝置包括：充電/放電電流檢測單元，被配置為檢測電池的充電/放電電流值；端子電壓檢測單元，被配置為檢測電池的端子電壓值；電流積分法充電率估計單元，被配置為通過對由充電/放電電流檢測單元所檢測到的充電/放電電流值進行積分來估計電流積分法充電率；開路電壓估計法充電率估計單元，被配置為通過從由充電/放電電流檢測單元所檢測到的充電/放電電流值和由端子電壓檢測單元所檢測到的端子電壓值來估計電池的開路電壓值，并且從該開路電壓值估計開路電壓估計法充電率；第一差計算單元，被配置為計算由電流積分法充電率估計單元所獲得的電流積分法充電率與由開路電壓估計法充電率估計單元所獲得的開路電壓估計法充電率之間的充電率差；誤差估計單元，被配置為基于由第一差計算單元所獲得的充電率差，通過使用誤差模型來估計作為誤差模型的狀態量的誤差；以及第二差計算單元，被配置為通過從在所述第一差計算單元中在由所述電流積分法充電率估計單元所估計的所述電流積分法充電率與由所述開路電壓估計法充電率單元所估計的所述開路電壓估計法充電率之間作為被減方（即，減數，而不是被減數）充電率中減去由所述誤差估計單元所估計的所述誤差，來計算所述電池的充電率。

在權利要求2中所述的用于電池充電率估計的裝置是如在權利要求1中所述的裝置，從而使得誤差估計單元包括使用誤差模型的卡爾曼濾波器。

如在權利要求3中所述的用于電池充電率估計的裝置是在權利要求1或2中所述的裝置，從而使得誤差模型包括充電/放電電流檢測單元中的誤差和在端子電壓檢測單元中的誤差中的至少一個。