用于电动车辆的电池系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于电动车辆的电池系统。一种非水电解质二次电池是防止高速劣化的用于电动车辆的电池系统。对作为高速劣化的劣化指标值的累积评价值进行校正处理，所述校正处理反映在电池休止时段内充电/放电休止期间的所述高速劣化的恢复行为。当所述电池休止时段结束时，根据缓和系数执行所述校正处理，所述缓和系数指示每当经过给定时间时的离子浓度的偏斜的缓和程度。可变地设定所述缓和系数，以使得与当所述电池休止时段的时间长度长时相比，当所述时间长度短时，所述给定时间的所述离子浓度的偏斜的缓和程度变得较大。

【技术实现步骤摘要】
用于电动车辆的电池系统
本专利技术涉及用于电动车辆的电池系统，特别地，涉及用于车辆驱动电源的包括非水二次电池的电池系统。
技术介绍
以锂离子二次电池为代表的具有非水电解质的非水二次电池被用于诸如混合动力汽车、电动汽车或燃料电池汽车的电动车辆的车辆驱动电源(车载电源)。作为导致非水二次电池的电阻增大的一个因素，已知这样的现象：其中，高速充电或放电被连续进行，从而由于电解质中的盐浓度(离子浓度)的不均匀(偏斜(deviation))导致电阻增大，即所谓的高速劣化。国际公开No.2013/046263描述了通过累积由于基于当电池被充电/放电时的电流值历史计算出的电解质中的离子浓度偏斜而导致的劣化的评价值(D(N))的阈值的超过量，并且随时间经过而校正离子浓度的偏斜的缓和，来确定累积评价值(ΣDex(N))作为劣化指标值。然后，当劣化指标值超过阈值(正)时，进行控制以降低二次电池的放电电力上限。日本专利申请公开No.2014-3826(JP2014-3826A)描述了使用基于与WO2013/046263中相同的评价值的共同累积评价值作为劣化指标值，如果该累积评价值变得大于正阈值，则判定过放电并且限制放电电力，而如果该累积评价值小于负阈值，则判定过充电并且限制充电电力。WO2013/046263和JP2014-3826A描述了在计算由于离子浓度偏斜而导致的劣化的评价值(D(N))时，进行这样的计算：该计算反映在每个周期时间(Δt)随着离子扩散而导致的离子浓度的偏斜的减小。此外，WO2013/046263描述了如果二次电池的充电/放电被休止(deactivate)，则由于在休止之后重新开始的充电/放电而导致的电阻增加率的增大(即，高速劣化)受到抑制。由于此原因，WO2013/046263描述了在每个周期时间执行将用作劣化指标值的累积评价值乘以校正系数a(0<a<1)的计算，从而考虑到高速劣化的缓和而校正累积评价值(劣化指标值)。然而，在WO2013/046263和JP2014-3826A中描述的技术中，在计算离子浓度偏斜的评价值(D(N))和累积评价值(ΣDex(N))时的每个周期时间(Δt)，通过比较累积评价值(劣化指标值)与阈值，判定是否需要限制放电电力或充电电力。因此，WO2013/046263和JP2014-3826A主要涉及在二次电池(充电/放电)的使用期间(例如在车辆行驶期间)的充电/放电管理。近年来，能够通过在车辆外部的电源(在下文中，简称为“外部电源”)对车载蓄电装置充电的电动车辆被投入实际应用。在所谓的插电式混合动力汽车或电动汽车中，在运转停止期间，使用系统电源或专用充电桩，进行通过外部电源对车载二次电池的充电(在下文中，简称为“外部充电”)。在这种可外部充电的电动车辆中，从运转停止到下次运转开始的二次电池的使用模式根据外部充电的有无而改变。具体地说，二次电池的充电/放电休止时段的长度根据外部充电的有无而改变。此外，即使在充电计划表被制定为使得通过所谓的计时器充电根据下一运转开始时刻而完成外部充电的情况下，也预测从运转停止到外部充电开始的二次电池的充电/放电休止时段的长度会根据情况而改变。
技术实现思路
考虑到上述问题，在可外部充电的电动车辆中，为了适当地防止非水电解质二次电池的高速劣化，重要的是在反映二次电池的充电和放电休止时段内的高速劣化的缓和(即，离子浓度的偏斜的恢复)行为的同时计算用于充电和放电管理的劣化指标值。为了解决上述问题，完成了本专利技术，本专利技术提供一种用于电动车辆的电池系统，所述电池系统被配置为通过在电动车辆外部的电源对车载蓄电装置充电，其包括以下优点：在反映充电和放电休止时段内的离子浓度的偏斜的恢复行为的同时，适当地防止由于非水电解质二次电池的电解质中的离子浓度的偏斜而导致的高速劣化。根据本专利技术的一方面，提供一种用于电动车辆的电池系统，所述电动车辆中安装有被配置为产生所述电动车辆的制动力和驱动力中的任一者的电动机。所述电池系统包括二次电池、充电器和电子控制单元。所述二次电池包括非水电解质。所述二次电池被配置为通过将电力发送到所述电动机以及从所述电动机接收电力而产生所述电动车辆的制动力和所述电动车辆的驱动力中的任一者。所述充电器被配置为通过在所述电动车辆外部的电源而对所述二次电池充电。所述电子控制单元被配置为：(i)控制所述二次电池的充电和放电，(ii)基于在所述二次电池的使用时段内所述二次电池的电流历史而计算劣化指标值，所述劣化指标值是用于根据由所述二次电池的充电和放电所致的所述非水电解质中的离子浓度的偏斜而评价使所述二次电池的输入和输出性能降低的劣化成分的值，(iii)如果所述劣化指标值超过预定限制阈值，则限制所述二次电池的放电电力和充电电力中的任一者，(iv)根据在休止时段结束时的休止缓和系数，校正在所述休止时段结束时的所述劣化指标值，在所述休止时段期间，所述二次电池的充电和放电被休止，所述休止缓和系数是指示在所述休止时段内每当经过给定时间时的所述离子浓度的偏斜的缓和程度的系数，(v)至少基于所述休止时段的时间长度，可变地设定所述休止缓和系数，以及(vi)设定所述休止缓和系数，以使得当所述时间长度短时，所述给定时间的所述离子浓度的偏斜的缓和程度变得大于当所述时间长度长时的所述离子浓度的偏斜的缓和程度。根据上述用于电动车辆的电池系统，根据反映在二次电池的充电和放电休止时段内的高速劣化的恢复行为的校正，通过与在使用时段内的限制阈值的比较，可以适当地计算用于判定是否需要充电或放电限制的劣化评价值。特别地，休止缓和系数被可变地设定，以使得当休止时段的时间长度短时，每当经过给定时间时的离子浓度的偏斜的缓和程度变大，从而可以通过校正处理，在劣化评价值中适当地反映以下现象：其中，紧接在休止时段的开始之后，高速劣化的恢复率变得相对大。结果，因为在继休止时段结束之后，可以在二次电池的新使用时段内适当地设定劣化评价值的初始值，所以可以避免充电和放电限制的过度限制以及充电和放电限制的开始的延迟，并且适当地防止高速劣化的发展。在所述电池系统中，所述电子控制单元可以被配置为：(i)基于所述时间长度和在所述休止时段内的所述二次电池的温度，可变地设定所述休止缓和系数，以及(ii)设定所述休止缓和系数，以使得当所述温度高时，所述给定时间的所述离子浓度的偏斜的缓和程度变得大于当所述温度低时的所述离子浓度的偏斜的缓和程度。此外，所述电子控制单元可以被配置为设定休止缓和系数，以使得随着所述时间长度变长，差变小，所述差是由所述二次电池的温度差导致的所述休止缓和系数的设定值之间的差的值。根据上述电池系统的配置，可以反映依赖于电池温度的离子扩散速度的差异，以在劣化评价值中反映在电池休止时段内的高速劣化的恢复行为。此外，如果经过足够长的时间，则可以在以下现象中反映劣化评价值：在该现象中，无论电池温度如何，高速劣化的恢复量都收敛于恒定值。此外，在所述电池系统中，所述电子控制单元可以被配置为：(i)当指定在所述休止时段内所述充电器对所述二次电池的充电开始时刻的充电计划表被预先制定时，获取所述休止时段开始时的所述温度，以及(ii)进一步多次获取所述温度，直到根据所述充电计划表的所述充电开始时刻，以确定用于设定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电动车辆的电池系统，所述电动车辆安装有被配置为产生所述电动车辆的制动力和所述电动车辆的驱动力中的任一者的电动机，所述电池系统的特征在于包括：所述电动车辆安装有被配置为产生所述电动车辆的制动力和所述电动车辆的驱动力中的任一者的电动机，所述电池系统的特征在于包括：二次电池，其包括非水电解质，所述二次电池被配置为通过将电力发送到所述电动机以及从所述电动机接收电力而产生所述电动车辆的制动力和所述电动车辆的驱动力中的任一者；充电器，其被配置为通过在所述电动车辆外部的电源而对所述二次电池充电；电子控制单元，其被配置为：(i)控制所述二次电池的充电和放电，(ii)基于在所述二次电池的使用时段内所述二次电池的电流历史而计算劣化指标值，所述劣化指标值是用于根据由所述二次电池的充电和放电所致的所述非水电解质中的离子浓度的偏斜而评价使所述二次电池的输入和输出性能降低的劣化成分的值，(iii)当所述劣化指标值超过预定限制阈值时，限制所述二次电池的放电电力和充电电力中的任一者，(iv)根据在休止时段结束时的休止缓和系数，校正在所述休止时段结束时的所述劣化指标值，在所述休止时段期间，所述二次电池的充电和放电被休止，所述休止缓和系数是指示在所述休止时段内每当经过给定时间时的所述离子浓度的偏斜的缓和程度的系数，(v)至少基于所述休止时段的时间长度，可变地设定所述休止缓和系数，以及(vi)设定所述休止缓和系数，以使得当所述时间长度短时，所述给定时间的所述离子浓度的偏斜的缓和程度变得大于当所述时间长度长时的所述离子浓度的偏斜的缓和程度。...

【技术特征摘要】
2016.01.06 JP 2016-0010101.一种用于电动车辆的电池系统，所述电动车辆安装有被配置为产生所述电动车辆的制动力和所述电动车辆的驱动力中的任一者的电动机，所述电池系统的特征在于包括：所述电动车辆安装有被配置为产生所述电动车辆的制动力和所述电动车辆的驱动力中的任一者的电动机，所述电池系统的特征在于包括：二次电池，其包括非水电解质，所述二次电池被配置为通过将电力发送到所述电动机以及从所述电动机接收电力而产生所述电动车辆的制动力和所述电动车辆的驱动力中的任一者；充电器，其被配置为通过在所述电动车辆外部的电源而对所述二次电池充电；电子控制单元，其被配置为：(i)控制所述二次电池的充电和放电，(ii)基于在所述二次电池的使用时段内所述二次电池的电流历史而计算劣化指标值，所述劣化指标值是用于根据由所述二次电池的充电和放电所致的所述非水电解质中的离子浓度的偏斜而评价使所述二次电池的输入和输出性能降低的劣化成分的值，(iii)当所述劣化指标值超过预定限制阈值时，限制所述二次电池的放电电力和充电电力中的任一者，(iv)根据在休止时段结束时的休止缓和系数，校正在所述休止时段结束时的所述劣化指标值，在所述休止时段期间，所述二次电池的充电和放电被休止，所述休止缓和系数是指示在所述休止时段内每当经过给定时间时的所述离子浓度的偏斜的缓和程度的系数，(v)至少基于所述休止时段的时间长度，可变地设定所述休止缓和系数，以及(vi)设定所述休止缓和系数，以使得当所述时间长度短时，所述给定时间的所述离子浓度的偏斜的缓和程度变得大于当所述时间长度长时的所述离子浓度的偏斜的缓和程度。2.根据权利要求1所述的电池系统，其特征在于所述电子控制单元被配置为：(i)基于所述时间长度和在所述休止时段内的所述二次电池的温度，可变地设定所述休止缓和系数，以及(ii)设定所述休止缓和系数，以使得当所述温度高时，所述给定时间的所述离子浓度的偏斜的缓和程度变得大于当所述温度低时的所述离子浓度的偏斜的缓和程度。3.根据权利要求2所述的电池系统，其特征在于所述电子控制单元被配置为：设定所述休止缓和系数，以使得随着所述时间长度变长，差变小，所述差是由所述二次电池的温度差导致的所述休止缓和系数的设定值之间的差的值。4.根据权利要求2或3所述的电池系统，其特征在于所述电子控制单元被配置为：(i)当指定在所述休止时段内所述充电器对所述二次电池的充电开始时刻的充电计划表被预先制定时，获取所述休止时段开始时的所述温度，以及(ii)进一步多次获取所述温度，直到根据所述充电计划表的所述充电开始时刻，以确定用于设定所述休止缓和系数的所述二次电池的温度。5.根据权利要求1至4中任一项所述的电池系统，其特征在于所述电子控制单元被配置为：(i)基于在所述使用时段内所述二次电池的电流历史，计算所述劣化成分的评价值，(ii)当所述离子浓度的分布偏向于放电侧时，计算具有第一极性的值的值作为所述评价值，(iii)当所述离子浓度的分布偏向于充电侧时，计算具有与所述第一极性相反的第二极性的值作为所述评价值，(iv)分别计算第一累积评价值和第二累积评价值作为所述劣化指标值，所述第一累积评价值是通过累积超过预先设定的第一阈值和第二阈值中的任一者的所述评价值而获得的放电侧的值，所述第二累积评价值是通过累积超过预先设定的第三阈值和第四阈值中的任一者的所述评价值而获得的充电侧的值，所述第一阈值被设定为具有所述第一极性的值，所述第二阈值被设定为0和具有所述第二极性的值中的任一者，所述第三阈值被设定为具有所述第二极性的值，所述第四阈值被设定为0和具有所述第一极性的值中的任一者，(v)将所述休止缓和系数设定为包括用于校正所述第一累积评价值的第一休止缓和系数和用于校正所述第二累积评价值的第二休止缓和系数的系数，(vi)通过将所述第一累积评价值的过去值与所述评价值的当前值进行相加而计算所述第一累积评价值，所述第一累积评价值的所述过去值的绝对值随着在所述使用时段内的时间经过根据独立于所述第一休止缓和系数设定的第一缓和系数而减小，并且，所述当前值与在当前评价值具有所述第一极性并且所述当前评价值的绝对值大于所述第一阈值时的所述当前评价值的部分和全部中的任一者对应，(vii)通过将所述第二累积评价值的过去值与所述评价值的当前值进行相加而计算所述第二累积评价值，所述第二累积评价值的所述过去值的绝对值随着在所述使用时段内的时间经过根据独立于所述第二休止缓和系数设定的第二缓和系数而减小，并且，所述当前值与在当前评价值具有所述第二极性并且所述当前评价值的所述绝对值大于所述第三阈值时的所述当前评价值的部分和全部中的任一者对应，(viii)将包括具有所述第一极性的放电限制阈值和具有所述第二极性的充电限制阈值的值设定为所述限制阈值，(ix)在所述第一累积评价值具有所述第一极性的情况下，当所述第一累积评价值的所述绝对值大于所述放电限制阈值时，限制所述二次电池的放电电力，以及(x)在所述第二累积评价值具有所述第二极性的情况下，当所述第二累积评价值的所述绝对值大于所述充电限制阈值时，限制所述二次电池的充电电力。6.根据权利要求1至4中任一项所述的电池系统，其特征在于所述电子控制单元被配置为：(i)基于在所述使用时段内所述二次电池的电流历史，计算所述劣化成分的评价值，(ii)当所述离子浓度的分布偏向于放电侧时，计算具有第一极性的值的值作为所述评价值，(iii)当所述离子浓度的分布偏向于充电侧时，计算具有与所述第一极性相反的第二极性的值作为所述评价值，(iv)分别计算第一累积评价值和第二累积评价值作为所述劣化指标值，所述第一累积评价值是通过累积超过预先设定的第一阈值和第二阈值中的任一者的所述评价值而获得的放电侧的值，所述第二累积评价值是通过累积超过预先设定的第三阈值和第四阈值中的任一者的所述评价值而获得的充电侧的值，所述第一阈值被设定为具有所述第一极性的值，所述第二阈值被设定为0和具有所述第二极性的值中的任一者，所述第三阈值被设定为具有所述第二极性的值，所述第四阈值被设定为0或具有所述第一极性的值，(v)将所述休止缓和系数设定为包括用于校正所述第一累积评价值的第一休止缓和系数和用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：桥本展信，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP