电池充电状态算术运算设备和电池充电状态算术运算方法技术

一种电池充电状态算术运算设备，其特征在于包括：用于检测电池电压的电池电压检测装置；用于检测电池电流的电池电流检测装置；第一电流－电压特性存储装置，用于利用由电池电压检测装置和电池电流检测装置以多个采样点检测的电压值和 电流值近似地取得在作为当前所用状态的第一状态下的电池的电流－电压特性，并且用于将其存储为第一电流－电压特性；第二电流－电压特性存储装置，用于预先存储第二状态下的第二电流－电压特性，该第二状态下的提取能量的总值小于在第一状态下的该总值 ；用于存储电池的特定负载电流值的特定电流值存储装置；具有特定负载的电池电压计算装置，用于利用在第一电流－电压特性存储装置中存储的第一电流－电压特性计算当电池电流处于特定负载电流值时的第一电池电压，并用于利用第二电流－电压特性 计算当电池电流处于特定负载电流值时的第二电池电压；以及充电状态算术运算装置，用于利用由具有特定负载的电池电压计算装置计算出的第一和第二电池电压来计算在第一状态下的电池充电状态。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于检测在采用车用电池等的情况下的剩余容量情况(即，充电情况)的电池充电状态算术运算设备，以及电池充电状态算术运算方法。
技术介绍
作为电池剩余容量的常规估算方法(即，电池充电状态的估算方法)，在一种现有的方法中，将电池终端开路电压作为该电池充电状态的最初值(SOC充电状态)，采用电池充电/放电电流的积分值即进行修正。此外，JP-A-2001-174535(图1，第0039段)公开了“考虑到极化的电池容量算术运算设备”，其中，获得了考虑电池极化的精确I-V(电流-电压)近似直线，因此即使在混合车辆上也能获得高精度的充电状态。在考虑到JP-A-2001-174535中公开的极化的电池容量算术运算设备中，公开了对使放电电流流过车辆负载的电池的电压和电流进行收集，从而获得电压-电流特性，利用该电压-电流特性估算电池的当前电压，由该估算电压获得电池的当前充电状态，同时，把在收集到的电流最初达到在电池最大极化出现时的大电流之后并且当该电流最初达到不大于已达到的大电流的时候的电池电压设定为在保留最大极化影响的状态下的估算电压，利用在最大极化影响保留时间时的估算电压和在驱动开始时的电池的开路电压之间的差值修正充电状态。然而，由于电池的开路电压受到达到该时间的充电和放电历史的严重影响，在其稳定之前需要大约一天的时间，当在启动之前立即以开路电压为基础修正充电过程中的充电状态时，充电状态的判断误差会变大。例如，在近年来倍受关注的并以实现低气体排放和低燃料消耗为目的的这种空走停止车辆中，由于具备了在空走期间使发动机停止的功能，因此需要电池存储能够在发动机停止之后重新启动发动机的电能，还需要精确掌握在电池使用过程中的充电状态(即，电池的剩余容量)。然而，由于电池电解质的含量、恶化现象(软化、腐蚀、硫化等)、电池温度、极化等的影响，造成了电池开路电压和电池容量的变化，因此难以精确估算电池剩余容量。此外，在车辆空走停止期间，针对由发动机排量和起动发动机或电动发电机确定的空行停止车辆的汽车等级和消耗电流(以下称作所提供的应用)，存在电池尺寸和性能等级的各种组合。当改变这种组合时，由于改变了用于输出由所提供的应用所需的电池最小输出所要求的电池剩余容量，因此常规上，每次改变所提供的应用时，都需要重新检查对应于该应用的充电状态检测器装置。
技术实现思路
研制了本专利技术以解决这些问题，本专利技术的目的是提供一种电池充电状态算术运算设备，在该装置中没有受到电池电解质含量的改变、恶化等情况的影响，在各种特定应用的电流条件下，当前地采用电池的剩余容量，换句话说，能够容易地掌握(计算)当前所采用的电池的充电状态(SOC充电状态)。本专利技术的电池充电状态算术运算设备包括用于检测电池电压的电池电压检测装置；用于检测电池电流的电池电流检测装置；第一电流-电压特性存储装置，用于利用由电池电压检测装置和电池电流检测装置以多个采样点检测的电压值和电流值近似地取得在作为当前所用状态的第一状态下的电池的电流-电压特性，并且用于将其存储为第一电流-电压特性；第二电流-电压特性存储装置，用于预先存储在提取能量的总值(amount of extractive energy)小于在第一状态下的该总值的第二状态下的第二电流-电压特性；用于存储电池的特定负载电流值的特定电流值存储装置；具有特定负载的电池电压计算装置，用于利用在第一电流-电压特性存储装置中存储的第一电流-电压特性计算当电池电流处于特定负载电流值时的第一电池电压(Vc)，并用于利用第二电流-电压特性计算当电池电流处于特定负载电流值时的第二电池电压(Vc0)；以及充电状态算术运算装置，用于利用由具有特定负载的电池电压计算装置计算出的第一和第二电池电压(Vc，Vc0)和预先准备的转换图等计算在第一状态下的电池充电状态，从而由例如那些电压的电压差ΔV(Vc-Vc0)得出电池的充电状态。此外，本专利技术的电池充电状态算术运算设备的特征在于，由在特定负载电流存储在特定负载电流存储装置时在第一电流-电压特性存储装置中的电压Vc和当负载电流为零时在第一电流-电压特性存储装置中的电压Vo并利用性能等级性能等级(performance level)检测装置如预先准备的Vo、Vc-性能等级转换图检测电池的性能等级，并根据电池的性能等级，修正由电池充电状态算术运算装置算出的电池充电状态。此外，本专利技术的电池充电状态算术运算设备的特征在于，如权利要求2所限定的修正电池充电状态是在电池电压从第一电池电压下降至第二电池电压之前电池能放出的剩余容量。为了产生作为剩余容量的输出，在各种条件下预先测量具有相应于电池电压差所放出的放出容量的在第一电池电压和第二电池电压之间的电压差的相互关系，并将其作为转换图进行保存，因此可获得能释放的剩余容量。此外，本专利技术的电池充电状态算术运算设备的特征在于，根据由性能等级检测装置检测出的电池的性能等级、通过性能等级修正增量计算装置例如预先制备的性能等级-修正增量转换图取得与电池特性相一致的修正增量(correction gain)，将由电池充电状态算术运算装置算出的剩余容量除以由修正增量修正的电池的最大电池容量，进行算术运算，从而获得为SOC(％)的电池充电状态。作为修正电池最大电池容量的方法，例如有这样一种方法，其中，将在新产品状态下的最大电池容量乘以或减去修正增量，从而获得受损电池的最大电池容量。这里，最大电池容量表示在处于完全充电状态下的电池，即，处于以5小时倍率电流充电并且在每15分钟测量充电的过程中终端电压连续三次表示为恒定值的状态下的新电池在放置了一小时之后，以5小时倍率电流放电至每个单电池为1.75V时的放电电量。此外，本专利技术的电池充电状态算术运算设备的特征在于，将权利要求4中所述的剩余容量加上或减去由在电池充电状态算术运算装置执行时初始化的电流积分装置(针对时间对电流值进行积分的装置，使充电为负，放电为正，或使充电为正，放电为负)取得的电流积分值，算出电池充电状态。这里，“在电池充电状态算术运算装置执行时进行初始化”表示在算术运算装置执行时使电流积分值的参数为初始值(例如，零)。此外，注意以下一点，充电状态SOC可采取的范围是0-100％，采取此范围之外的值是没有意义的，本专利技术的电池充电状态算术运算设备的特点在于，使由设有在电池充电状态算术运算装置执行时初始化的装置的电流积分装置取得的电流积分值例如，如由电池电流检测装置获得的电流(充电侧为负，放电侧为正)、根据电池标准的电池的标称电池容量，经过具有作为上限的电池充电状态的限制器(上限)，并经过具有由电池充电状态减去最大电池容量获得的下限值的限制器(下限)，因此，电池充电状态减去电流积分值之后，电池充电状态不超过最大电池容量或不采取负值。此外，本专利技术的电池充电状态算术运算设备包括用于检测电池电压的电池电压检测装置；用于检测电池电流的电池电流检测装置；第一电流-电压特性存储装置，用于利用由电池电压检测装置和电池电流检测装置以多个采样点检测的电压值和电流值近似地取得在作为当前所用状态的第一状态下的电池的电流-电压特性，并且用于将其存储为第一电流-电压特性；第二电流-电压特性存储装置，用于预先存储在提取能量的总值大于在第一状态下的该总值的第三本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：藤原慎二，安西清治，桐林基司，和根崎诚，中村秀司，林俊明，
申请(专利权)人：株式会社杰士汤浅，三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：