用于估算二次电池剩余容量的方法和装置、电池组系统以及电动车辆制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种具有提高的二次电池剩余容量估算精确度的电池组系统。电流累积系数修正部分１０９根据来自电动势计算部分１０５的电池电动势Ｖｅｑ计算对于电流累积系数ｋ的修正量α。剩余容量计算部分１１２根据由修正量α算出的电流累积系数ｋ、通过电流累积估算剩余容量ＳＯＣ，并且根据由充电效率计算部分１１０算出的当前估算的剩余容量估算充电效率η。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
用于估算二次电池剩余容量的方法和装置、电池组系统以及电动车辆
本专利技术涉及一种用于估算二次电池例如镍-金属氢化物(Ni-MH)电池的剩余容量(SOC：充电状态)的方法，所述二次电池作为电动机用电源和各种负载的驱动源被安装在电动机驱动车辆如纯电动车辆(PEV)、混合电动车辆(HEV)、带有燃料电池和电池的混合车辆等中。
技术介绍
常规而言，在HEV中，当发动机的输出功率比驱动所需要的动力大时，利用剩余的动力驱动发电机以对二次电池充电。另一方面，当发动机的输出功率小时，利用来自二次电池的电功率驱动电动机以输出补充动力。在这种情况下，二次电池放电。当二次电池安装在HEV等上时，必须通过控制这种充电/放电等来保持适当的工作状态。为了这一目的，检测二次电池的电压、电流、温度等，通过计算估算出二次电池的剩余容量(以下简称为“SOC”)，从而控制SOC以使车辆的燃料消耗效率最佳化。并且在此时，为了让以电动机驱动为基础的动力辅助在加速过程中的工作，并且在减速过程中收集(再生制动)的能量具有良好平衡，按下述方法控制SOC值。一般来说，为了把SOC设定在例如50％-70％的范围内，当SOC下降至例如50％的时候，执行用于过充电(excess charge)的控制。另一方面，当SOC提高至例如70％时，进行用于过放电的控制。因此，努力使SOC接近控制中心。为了精确控制SOC，需要精确估算正在被充电/放电的二次电池SOC。这种用于估算SOC的常规方法的例子包括以下两种。(1)测量充电/放电电流。以充电效率乘以该电流值(在充电情况-->下具有减号，在放电情况下具有加号)。在特定时间段累积该乘积以计算累积容量。然后，根据累积容量估算SOC。(2)测量并存储充电/放电电流和与其对应的二次电池的终端电压的多个数据组。用最小二乘法由该数据组获得初步近似线(电压V-电流I近似线)，计算对应于电流值0(零)的电压值(V-I近似线的V轴截距)以作为无负载电压(V0)。然后，根据无负载电压V0估算SOC。此外，当对二次电池进行充电/放电时，根据电池电动势产生极化电压。具体而言，在充电过程中电压增加，而在放电过程中电压降低。这种变化被称作极化电压(polarization voltage)。在如同上述方法(2)那样由电压估算SOC的情况下，在预定时间内估算电压的升高和降低时、以及获得在预定时间内能够输入/输出的电功率的情况下，必须精确地掌握极化电压。一般而言，作为估算极化电压的方法，由多个电流和电压数据获得一次回归线(primary regression line)，将该回归线的斜率设定为极化电阻(组分电阻(component resistance)、反应电阻和扩散电阻)，由电流乘以极化电阻以获得极化电压。然后，上述两种常规SOC估算方法存在以下问题。首先，在以上述方法(1)中的累积容量为基础的SOC估算方法中，对于累积电流值所需的充电效率取决于SOC值、电流值、温度等。因此，难以找到适于这些各种条件的充电效率。此外，在电池搁置的情况下，不能计算在那段时间内的自放电量。由于这些原因等，在SOC的真实值和其估算值之间的误差随着时间而增大。因此，为了估算该值，必须进行完全放电或完全充电以初始化SOC。然而，在二次电池安装在HEV上的情况下，当进行完全放电时，二次电池不能提供电能，成为了发动机的负担。因此，必须在将车辆停止在充电位置或类似位置并被完全放电后，在预定时间段内对二次电池充电直至其被完全充电。因此，在应用于HEV的情况下，不可能在车辆驱动过程中进行完全的充电/放电以初始化SOC。此外，对于使用者而言，定期对安装在HEV上的二次电池进行完全的充电-->/放电是不方便的，并且变成使用者的负担。接下来，在以上述方法(2)中的无负载电压为基础的SOC估算方法的情况下，首先，在大量放电后的V-I近似线的V截距变得比较低，在大量充电之后的V-I近似线的V截距变得比较高。因此，即使对相同的SOC，无负载电压也会根据充电/放电电的历史而变化。这种变化由极化电压引起。因此，由于极化电压的因素，作为V-I近似线的V截距的无负载电压在充电方向和放电方向之间变化。因此，电压的差异转化为SOC的估算误差。此外，由于电池的记忆效应和搁置、电池恶化等原因造成的电压降低也会导致SOC的估算误差。并且，根据用于估算极化电压的上述常规方法，当由极化电阻获得极化电压时，不能有效地估算包含在极化电阻中的、由于在电池的活性材料和电解液的界面之间的反应引起的反应电阻，和由于在活性材料之间的活性材料中和电解液中的反应引起的扩散电阻。所以，估算极化电压的精确度不能令人满意。因此，为了获得用于估算SOC的电池电动势，实际上不能利用上述方法(2)中的无负载电压进行修正。专利技术概述在考虑了上述问题的基础上，实现了本专利技术，本专利技术的目的是提供：在不用定期对二次电池进行完全充电/放电以初始化SOC的条件下高精确度地估算SOC的方法和装置；具有计算机系统(用于电池的电子控制(电池ECU))的电池组系统，该计算机系统用于在其上安装的方法中进行处理；和安装有电池组系统的电动机驱动车辆。为了达到上述目的，根据本专利技术估算二次电池的剩余容量的第一种方法包括以下步骤：测量流过二次电池的电流和对应于该电流的二次电池端子电压的数据组，并获得多个数据组；根据所获得的多个数据组计算二次电池的电动势；根据计算出的电动势确定对于电流累积系数的修正量；根据修正量和充电效率计算电流累积系数；和用测量电流乘以算出的电流累积系数，并由电流累积估算二次电池的剩余容量。-->为了达到上述目的，根据本专利技术估算二次电池的剩余容量的第二种方法包括以下步骤：测量流过电池组的电流和对应于该电流的二次电池端子电压的数据组，并获得多个数据组，所述电池组包括作为二次电池的并用在中间充电状态的多个电池的组合；根据所获得的多个数据组计算二次电池的电动势；根据计算出的电动势确定对于电流累积系数的修正量；根据修正量和充电效率计算电流累积系数；和用测量电流乘以算出的电流累积系数，并由电流累积估算二次电池的剩余容量。根据上述方法，按照电池电动势来修正电流累积系数，由电流累积估算SOC。因此，在SOC中间区域中由于电流累积引起的误差没有被累积，并且能够以高精度估算SOC。此外，还可以更容易地估算由于长时间搁置等原因引起自放电后的SOC，不需要通过定期进行完整的放电和完整的充电来初始化SOC。用于估算二次电池剩余容量的第一和第二种方法优选地还包括以下步骤：测量二次电池的温度，根据测出的温度、电流和估算的剩余容量计算在充电过程中的充电效率。根据上述方法，电池的温度变化、电流变化和剩余容量估算值被反馈，由此能够提高累积容量的计算精度。在用于估算二次电池剩余容量的第一和第二种方法中，用于确定修正量的步骤优选地包括以下步骤：预先取得相对于剩余容量的电动势特性，根据存储该特性查询表或公式由估算出的剩余容量计算估算电动势；根据在计算电动势的步骤中获得的电动势和估算电动势之间的差值确定修正量。根据上述方法，剩余容量估算值作为估算电动势被反馈，将计算出的电动势和估算电动势之间的差值控制为零，由此可进一步提高累积容量的计算精度。此外，在估算二次电池剩本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于估算二次电池的剩余容量的方法，包括以下步骤：测量流过二次电池的电流和对应于该电流的二次电池端子电压的数据组，并获得多个该数据组；根据所获得的多个数据组计算二次电池的电动势；根据计算出的电动势确定对于电流累积系 数的修正量；由修正量和充电效率计算电流累积系数；以及用测出的电流乘以算出的电流累积系数，并由电流累积估算二次电池的剩余容量。

【技术特征摘要】
JP 2001-12-27 398111/20011、一种用于估算二次电池的剩余容量的方法，包括以下步骤：测量流过二次电池的电流和对应于该电流的二次电池端子电压的数据组，并获得多个该数据组；根据所获得的多个数据组计算二次电池的电动势；根据计算出的电动势确定对于电流累积系数的修正量；由修正量和充电效率计算电流累积系数；以及用测出的电流乘以算出的电流累积系数，并由电流累积估算二次电池的剩余容量。2、一种用于估算二次电池的剩余容量的方法，包括以下步骤：测量流过电池组的电流和对应于该电流的二次电池端子电压的数据组，并获得多个数据组，其中所述电池组包括作为二次电池的多个电池的组合并用在中间充电状态；根据所获得的多个数据组计算二次电池的电动势；根据计算出的电动势确定对于电流累积系数的修正量；由修正量和充电效率计算电流累积系数；以及用测出的电流乘以算出的电流累积系数，并由电流累积估算二次电池的剩余容量。3、一种电池组系统，包括计算机系统和电池组，该计算机系统用于执行权利要求2的用于估算二次电池剩余容量的方法。4、一种用电动机驱动的车辆，在这种车辆上安装了电池组系统，该电池组系统包括计算机系统和电池组，该计算机系统用于执行权利要求2的用于估算二次电池剩余容量的方法。5、一种用于估算二次电池剩余容量的装置，包括：电流测量部分，用于测量流过二次电池的电流作为电流数据；-->电压测量部分，...

【专利技术属性】
技术研发人员：村上雄，高田雅弘，江越辉善，山边律人，
申请(专利权)人：松下电动车辆能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]