用于估计电池的剩余容量的方法和设备技术

一种用于估计辅助电池的荷电状态的方法和设备，其使得能够在电池的充电/放电周期被切换时估计电池的荷电状态(SOC)。基于充电侧SOC-CCV特性(91)和放电侧SOC-CCV特性(92)的映射数据生成瞬态特性(11，12)，该瞬态特性(11，12)在对电池的充电周期和放电周期进行切换时在充电侧SOC-CCV特性和放电侧SOC-CCV特性之间进行转换，并且该瞬态特性(11，12)表示在荷电状态和闭路电压之间的相关性，其中，所述充电侧SOC-CCV特性(91)表示在从完全放电状态到完全充电状态期间仅进行了充电时的情况下的特性，以及所述放电侧SOC-CCV特性(92)表示在从完全充电状态到完全放电状态期间仅进行了放电时的情况下的特性，SOC-CCV特性表示电池的荷电状态(SOC)和闭路电压(CCV)之间的相关性。当对电池的充电和放电进行了切换时，通过使用瞬态特性(11，12)根据电池的闭路电压来估计电池的充电状态，直到所述电池的极化进入饱和状态为止。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于估计电池的剩余容量的方法和设备
本专利技术涉及一种用于估计辅助电池如锂离子电池、镍氢电池等的剩余容量的方法和设备。
技术介绍
基于SOC(荷电状态)可以估计电池的剩余容量，其为电池的剩余充电量与完全充电状态的比率。荷电状态(SOC)也被称为充电状态，而且还被称为剩余容量(SOC)。通常，在锂离子电池、镍氢电池等的剩余容量(SOC)的估计中，根据闭路电压(CCV)来估计开路电压(OCV)。此后，通过参照由使得剩余容量(SOC)与开路电压(OCV)相关联而产生的SOC-OCV特性的映射数据，根据开路电压(OCV)来估计剩余容量(SOC)。当获得了SOC-OCV特性时，根据如在温度为25度时在停止供电之后已经经过三个小时的时间点处的电池的电压值来获得电池的开路电压(OCV)的值。然而，因为使用SiO负极的锂离子电池等即使在停止供电三个小时之后，也不具有彻底完成的极化，所获得的值不是准确的开路电压(OCV)。因此，在其中大程度极化并且花费很长的时间来完成极化的电池中，在充电期间测量的充电侧SOC-OCV特性81以及在放电期间测量的放电侧SOC-OCV特性82在迟滞性方面彼此有极大不同，使得以图8中所示的方式很难根据开路电压(OCV)来估计剩余容量(SOC)。在这种背景下，讨论了基于由使得闭路电压(CCV)与剩余容量(SOC)相关联而产生的SOC-CCV特性来估计剩余容量(SOC)。尽管在当对电池进行充电时的SOC-CCV特性和当对电池进行放电时的SOC-CCV特性之间不同，但是下面的专利文献1和其它文献描述了通过使用SOC-CCV特性来估计剩余容量(SOC)的技术。专利文献1描述了用于反复且随机地对电池进行充电和放电的充电状态管理设备，其基于在放电期间的电池电压参照SOC-CCV特性以获得剩余容量SOCx，并且当剩余容量SOCx小于存储在存储单元中的最小剩余容量SOCmin时，输出剩余容量SOCx作为当前剩余容量SOC，以便通过参照剩余容量SOC来更新最小剩余容量SOCmin。引文列表专利文献专利文献1：日本特开专利公开号2000-078757。
技术实现思路
技术问题图9(a)示出由使得闭路电压(CCV)与剩余容量(SOC)相关联而产生的SOC-CCV特性的示例。在图9(a)中，在充电期间测量的充电侧SOC-CCV特性用“91”来表示，而在放电期间测量的放电侧SOC-CCV特性用“92”来表示。在当电池仅从完全充电状态进行放电以便在基于SOC-CCV特性来估计剩余容量(SOC)中使用整个容量的情况下，可以通过参照根据放电中间的闭路电压(CCV)的放电侧SOC-CCV特性92来估计放电中间的剩余容量(SOC)。此外，在当电池仅从完全放电状态进行充电以便使电池进入完全充电状态的情况下，可以通过参照根据充电中间的闭路电压(CCV)的充电侧SOC-CCV特性91来估计充电中间的剩余容量(SOC)。然而，如图9(b)所示，已经通过实验确认了以下：当电池进入完全放电状态之前在放电中间已经开始充电时，在剩余容量(SOC)和闭路电压(CCV)之间的对应性沿瞬态曲线93从放电侧SOC-CCV特性92转换到充电侧SOC-CCV特性91。还已经通过实验确认了以下：当电池进入完全充电状态之前在充电中间已经开始放电时，在剩余容量(SOC)和闭路电压(CCV)之间的对应性沿瞬态曲线94从充电侧SOC-CCV特性91转换到放电侧SOC-CCV特性92。因此，当在放电中间已经开始充电并且在电池进入完全放电状态之前时，或当在充电中间已经开始放电并且在电池进入完全充电状态之前时，在剩余容量(SOC)和闭路电压(CCV)之间的对应性既不适用充电侧SOC-CCV特性91，也不适用放电侧SOC-CCV特性92，从而导致对剩余容量(SOC)的估计中的准确性变差的问题。鉴于上述问题，本专利技术提供了一种用于估计电池的剩余容量的方法和设备，针对其中大程度极化并且花费很长的时间来完成极化的电池，即使在当电池进入完全放电状态之前在放电中间已经开始充电时，或当电池进入完全充电状态之前在充电中间已经开始放电时，所述方法和设备实现了根据电池的闭路电压(CCV)来非常准确地估计电池的剩余容量(SOC)。解决问题根据本专利技术的用于估计电池的剩余容量的方法是一种包括以下的方法：生成表示剩余容量(SOC)和闭路电压(CCV)之间的相关性的瞬态特性，其中，当已经对电池的充电和放电进行了切换时，所述相关性基于充电侧SOC-CCV特性和放电侧SOC-CCV特性的映射数据来从充电侧SOC-CCV特性和放电侧SOC-CCV特性中的一个转换到另一个，所述充电侧SOC-CCV特性表示在从完全放电状态到完全充电状态仅进行了充电时的情况下电池的剩余容量(SOC)和电池的闭路电压(CCV)之间的相关性，以及所述放电侧SOC-CCV特性表示在从完全充电状态到完全放电状态仅进行了放电时的情况下电池的剩余容量(SOC)和电池的闭路电压(CCV)之间的相关性；以及当已经对电池的充电和放电进行了切换时，通过使用瞬态特性根据闭路电压(CCV)来估计电池的剩余容量(SOC)，直到电池的极化进入饱和状态为止。此外，根据本专利技术的用于估计电池的剩余容量的设备是一种包括以下的设备：SOC-CCV映射数据存储单元，其已经存储了充电侧SOC-CCV特性和放电侧SOC-CCV特性的SOC-CCV映射数据，所述充电侧SOC-CCV特性表示在从完全放电状态到完全充电状态仅进行了充电时的情况下电池的剩余容量(SOC)和电池的闭路电压(CCV)之间的相关性，以及所述放电侧SOC-CCV特性表示在从完全充电状态到完全放电状态仅进行了放电时的情况下电池的剩余容量(SOC)和电池的闭路电压(CCV)之间的相关性；瞬态特性生成单元，其被配置成生成表示剩余容量(SOC)和闭路电压(CCV)之间的相关性的瞬态特性，当已经对电池的充电和放电进行了切换时基于SOC-CCV映射数据，所述相关性从充电侧SOC-CCV特性和放电侧SOC-CCV特性中的一个转换到另一个；以及剩余容量(SOC)估计单元，其被配置成当已经对电池的充电和放电进行了切换时，通过使用瞬态特性根据闭路电压(CCV)来估计电池的剩余容量(SOC)，直到电池的极化进入饱和状态为止。专利技术的效果根据本专利技术，针对其中大程度极化并且花费很长的时间来完成极化的电池，即使在当电池进入完全放电状态之前在放电中间已经开始充电时，或当电池进入完全充电状态之前在充电中间已经开始放电时，也可以根据电池的闭路电压(CCV)非常准确地来估计电池的剩余容量(SOC)。附图说明图1示出在充电和放电之间已经发生切换时的情况下生成瞬态特性的示例。图2示出在极化饱和之前在充电和放电之间已经发生切换时的情况下生成瞬态特性的示例。图3说明了生成瞬态特性的曲线的具体方法。图4说明了生成瞬态特性的曲线的具体方法。图5说明了生成瞬态特性的曲线的具体方法。图6示出估计电池的剩余容量的操作示例的流程图。图7示出用于估计电池的剩余容量的设备的功能块的结构示例。图8示出充电侧SOC-OCV特性和放电侧SOC-OCV特性。图9示出充电侧SOC-CCV特性和放电侧SOC-CCV特性。具体实施方式本专利技术生成作为瞬态特性的新的SOC-CC本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于估计电池的剩余容量的方法，所述方法包括：生成表示剩余容量和闭路电压之间的相关性的瞬态特性，其中，基于充电侧SOC‑CCV特性和放电侧SOC‑CCV特性的映射数据，当已经对电池的充电和放电进行了切换时，所述相关性从充电侧SOC‑CCV特性和放电侧SOC‑CCV特性中的一个转换到另一个，所述充电侧SOC‑CCV特性表示在从完全放电状态到完全充电状态仅进行了充电时的情况下电池的剩余容量(SOC)和电池的闭路电压(CCV)之间的相关性，以及所述放电侧SOC‑CCV特性表示在从完全充电状态到完全放电状态仅进行了放电时的情况下电池的剩余容量和电池的闭路电压之间的相关性；以及当已经对电池的充电和放电进行了切换时，通过使用瞬态特性根据闭路电压来估计电池的剩余容量，直到电池的极化进入饱和状态为止。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.02.27 JP 2013-0366131.一种用于估计电池的剩余容量的方法，所述方法包括：生成表示剩余容量和闭路电压之间的相关性的瞬态特性，其中，基于充电侧SOC-CCV特性和放电侧SOC-CCV特性的映射数据，当已经对电池的充电和放电进行了切换时，所述相关性从充电侧SOC-CCV特性和放电侧SOC-CCV特性中的一个转换到另一个，所述充电侧SOC-CCV特性表示在从完全放电状态到完全充电状态仅进行了充电时的情况下电池的剩余容量(SOC)和电池的闭路电压(CCV)之间的相关性，以及所述放电侧SOC-CCV特性表示在从完全充电状态到完全放电状态仅进行了放电时的情况下电池的剩余容量和电池的闭路电压之间的相关性；以及当已经对电池的充电和放电进行了切换时，通过使用瞬态特性根据闭路电压来估计电池的剩余容量，直到电池的极化进入饱和状态为止，其中，所述方法包括：生成在第三点处平滑地接触的瞬态特性，所述第三点是这样的点，该点已经从紧接在充电侧SOC-CCV特性和放电侧SOC-CCV特性中的一个开始之前的剩余容量和闭路电压的第一点移动，并且靠近作为另一个SOC-CCV特性上的相同的剩余容量的点的第二点而经过了在当生成瞬态特性中已经对电池的充电和放电进行了切换时的情况下另一个SOC-CCV特性的从所述第二点进行极化以反转并且进入饱和状态所要求的剩余容量的变化量。2.根据权利要求1所述的用于估计电池的剩余容量的方法，所述方法包括：存储映射数据的极化反转变化量，其已经使得进行极化以反转并且进入饱和状态所要求的剩余容量的变化量与在当已经对电池的充电和放电进行了切换时的情况下的剩余容量相关联；以及在当已经对电池的充电和放电进行了切换时的情况下，通过参照根据剩余容量的映射数据的极化反转变化量，识别进行极化以反转并且进入饱和状态所要求的剩余容量的变化量。3.根据权利要求1或2所述的用于估计电池的剩余容量的方法，所述方法包括：生成瞬态特性，该瞬态特性在从紧接切换前的剩余容量和闭路电压的第一点到这样的点为线性，该点是具有与所述第一点的剩余容量相同的剩余容量的点，并且处在表示电池的剩余容量和电池的开路电压之间的相关性的SOC-OCV特性上。4.一种用于估计电池的剩余容量的设备，所述设备包括：SO...

【专利技术属性】
技术研发人员：都竹隆广，野村博之，西垣研治，城殿征志，
申请(专利权)人：株式会社丰田自动织机，
类型：发明
国别省市：日本;JP