专利名称：二次电池的电池容量检测方法
技术领域：
本发明涉及二次电池的电池容量检测方法。本申请基于2010年3月30日在日本申请的特愿2010-076559号主张优先权，将其内容援引于此。
背景技术：
以往以来，已知有在例如车辆的点火开关的接通以及断开等的第一以及第二检测定时期间，基于电池的充放电电流的累计值和剰余容量变化，来检测电池的满充电容量的方法(例如，參照专利文献I)。
在该方法中，充放电电流的累计值通过对在第一以及第二检测定时期间由电流传感器检测出的电池的充电电流以及放电电流进行累计来计算。此外，在剰余容量变化的运算中，首先，例如在电池的充放电电流为零的定时即各检测定时下，通过电池传感器来检测电池的开路电压。并且，根据预先设定的电池的开路电压和剩余容量之间的对应关系来检测与电池的开路电压相对应的剩余容量。然后，根据这些第一以及第二检测定时中的剰余容量来计算剩余容量变化。在先技术文献专利文献专利文献I :日本国特开2008-241358号公报

发明内容
发明要解决的课题但是，在上述现有技术涉及的满充电容量的检测方法中，在不将第一以及第二检测定时限定为电池的充放电电流为零的定时的情况下，基于对电池的充放电电流和开路电压之间的对应关系进行预先设定的函数和表等，根据由电流传感器检测的充放电电流来检测开路电压。但是，例如如果由于电池的随时间变化和温度变化等而导致特性发生变化,则电池的充放电电流和开路电压之间的对应关系从预先设定的函数或表的对应关系发生变化。由此，会产生开路电压的检测误差増大这样的问题。 此外，在根据从电流传感器输出的电池的充电电流以及放电电流的检测值来计算电池的充放电电流的方法中，例如如果由于伴随电流传感器的温度变化的偏移特性的变化和滞后特性等而导致运算误差被累积，则电池的开路电压以及满充电容量的检测精度恐怕会降低。本发明鉴于上述情况而研发，其目的在于提供一种能够提高电池的满充电容量的检测精度的二次电池的电池容量检测方法。用于解决课题的手段为了达成解决上述课题的目的，本发明的各方式采用以下的エ序手段。
(I)本发明的第一方式涉及的二次电池的电池容量检测方法是搭载于能够进行基于外部充电器的充电的电动车辆的二次电池的电池容量检测方法，基于上述外部充电器的充电之时的充电模式包括仅由发送充电电力的ON状态构成的第一模式；以及由上述ON模式和暂时停止送电的OFF状态构成的第二模式；该二次电池的电池容量检测方法具有充电模式选择エ序，在基于上述外部充电器的充电的执行中选择上述充电模式；内部电阻计算エ序，在上述充电模式选择エ序中选择了上述第二模式的情况下，在上述ON状态和上述OFF状态的切换时，使用上述二次电池的电压以及电流的变化量，计算上述二次电池的内部电阻；剰余容量计算エ序，基于上述内部电阻来计算上述二次电池的开路电压，根据作为该计算的结果的上述开路电压来计算上述二次电池的剰余容量；剰余容量变化量计算エ序,计算上述剩余容量从最近的满充电容量计算时开始的变化量AS0C(= SOC-SOCP I)；充电电量计算エ序，按照从最近的上述满充电容量计算时开始流动的上述电流的累计值来计算充电电量；以及满充电容量检测エ序，基于上述剰余容量变化量和上述充电电量，来检测上述二次电池的满充电容量。(2)进ー步地，作为本发明的第二方式，可以是，在上述第一方式涉及的二次电池的电池容量检测方法中，在上述充电模式选择エ序中选择了上述第二模式的情况下，通过具有上述ON状态以及上述OFF状态的持续时间不同的脉冲波的上述充电电力的送电来进行基于上述外部充电器的充电；并且，在上述内部电阻计算エ序中，在毎次上述ON状态和上述OFF状态进行切換时计算上述内部电阻；并且，在上述剰余容量计算エ序中，在上述第ニ模式的一周期内使用在上述内部电阻计算エ序中计算出的上述内部电阻计算上述开路电压。(3)进ー步地，作为本发明的第三方式，可以是，在上述第一方式或第二方式涉及的二次电池的电池容量检测方法中，在上述充电模式选择エ序中选择了上述第二模式的情况下，还具有电流传感器误差补正エ序，在该电流传感器误差补正エ序中，根据从检测上述二次电池的上述电流的电流传感器输出的上述OFF状态之时的上述电流的检测结果来检测上述电流传感器的误差，并使用该误差来进行补正。(4)进ー步地，作为本发明的第四方式，可以是，在上述第三方式涉及的二次电池的电池容量检测方法中，在上述电流传感器误差补正エ序中，每次从上述ON状态转移至上述OFF状态时都检测上述误差，并且，使用对在上述第二模式的一周期内检测到的上述误差进行平均后得到的值来进行上述补正。(5)进ー步地，作为本发明的第五方式，可以是，在上述第一方式或第二方式涉及的二次电池的电池容量检测方法中，在上述满充电容量检测エ序中，将使基于上述剩余容量变化量以及上述充电电量而检测到的上述满充电容量的本次的检测值、和上述满充电容量的至少最近的检测值乘以任意的权重系数后得到的值作为新的上述满充电容量的本次的检测值。(6)进ー步地，作为本发明的第六方式，可以是，在上述第一方式或第二方式涉及的二次电池的电池容量检测方法中，在上述内部电阻计算エ序中，使用上述ON状态和上述OFF状态切换时的上述电流的变化量、和从检测上述二次电池的电压的电压传感器输出的上述ON状态和上述OFF状态切换时的上述电压的变化量来计算上述内部电阻值。(7)进ー步地，作为本发明的第七方式，在上述第一方式或第二方式涉及的二次电池的电池容量检测方法中，在上述剰余容量计算エ序中，在基于等效电路模型计算出的上述二次电池的电压运算值和从检测上述二次电池的电压的电压传感器输出的上述电压的检测结果之差为规定的阈值以下的情况下，计算上述剰余容量。发明效果本发明的第一方式的二次电池的电池容量检测方法，基于外部充电器的二次电池的充电时的充电模式包括发送充电电カ的ON状态和暂时停止充电电力的送电的OFF状态(在适当的定时下能够积极执行的送电停止的状态)，在这些ON状态和OFF状态切换时逐次计算二次电池的内部电阻。因此，即使由于二次电池的特性变化而导致二次电池的充放电电流和开路电压之间的对应关系从预先设定的函数或表中的对应关系开始发生变化，也能够防止偏移特性的变化和滞后特性导致的运算误差的累积。由此，能够防止二次电池的开路电压以及满充电容量的检测精度的降低。由此，能够精度良好地计算二次电池的内部电阻。此外，由于不是如现有的方法那样将ON状态和OFF状态切换时设为二次电池的充放电电流为零的定时，而是将ON状态和OFF状态切换时设为开路电压的计算定时，所以能够 提闻开路电压的计算精度。此外，在基于外部充电器的充电中，由于能够防止例如高负载电流等干扰要因的产生，所以与在现有的检测定时下检测开路电压等的情况相比，能够更进一步提高内部电阻、开路电压以及累计充电电流的计算精度。根据以上，能够提高二次电池的满充电容量的检测精度。此外，不需要为了检测开路电压而长时间停止充电电力的送电，通过在OFF状态时暂时停止送电就能够检测开路电压等。由此，能够防止从二次电池向负载提供电カ的放电时的负载的状态(例如，由二次电池驱动的电动车辆驱动用电动机的驱动状态等)的变化。根据本发明的第二方式的二次电池的电池容量检测方法，在第二模式的一周期内的期间，每次切换ON状态和上述OFF状态时都计算上述内部电阻，并且发送具有ON状态以及OFF状态的持续时间不同的脉冲波(0N状态和OFF状态的重复的周期不同的脉冲波)的充电电力。因此，能够基于例如与二次电池的特性变化和各种的干扰要因的产生等相对应的不同的频率来精度良好地计算内部电阻。根据本发明的第三方式的二次电池的电池容量检测方法，由于在OFF状态时根据从电流传感器输出的检测结果来逐次补正电流传感器的误差，所以能够防止补正的执行频率降低。由此，能够抑制电流传感器的误差的累积，能够提高二次电池的满充电容量的检测精度。根据本发明的第四方式的二次电池的电池容量检测方法，由于使用对在第二模式的一周期内检测到的电流传感器的误差进行平均后得到的值来进行补正，所以能够提高补正精度。由此，能够提高二次电池的满充电容量的检测精度。根据本发明的第五方式的二次电池的电池容量检测方法，通过至少对前一次的过去的检测值和本次的检测值使用任意的权重系数，来检测本次的满充电容量的检测值。由此，能够按照目的来选择满充电容量的检测结果的追随性和稳定性。由此，在例如检测初期等吋，通过增大本次的检测值的权重系数，能够优先相对于本次的各种状态量的变化的追随性。此外，例如在检测次数増大的情况和各种的状态量的变化的偏差较大的情况下等，能够增大前一次等的过去的检测值的权重系数，优先检测结果的稳定性。根据本发明的第六方式的二次电池的电池容量检测方法，由于使用ON状态和OFF状态切换时的电压以及电流的变化量，来计算内部电阻值，所以能够适当地使二次电池的随时间变化和温度变化等导致的特性变化反映到内部电阻值中。由此，能够精度良好地计算二次电池的内部电阻，能够提高基于该内部电阻的开路电压、以及基于该开路电压的剩余容量的计算精度。 根据本发明的第七方式的二次电池的电池容量检测方法，在判断为开路电压的计算精度以及可靠性为固定高度以上的情况下，能够计算满充电容量，能够提高满充电容量的计算精度以及可靠性。


图I是本发明的实施方式涉及的电动车辆的构成图。 图2是表示本发明的实施方式涉及的充电时的充电电力和在剰余容量计算部中计算出的内部电阻以及剰余容量的时间变化的一例的图。图3是表示本发明的实施方式涉及的充电时的充电电力、二次电池的实际电流、和从电流传感器输出的电流的检测值的时间变化的一例的图。图4是表示本发明的实施方式涉及的电流传感器的零点(0A的位置)的偏移的一例的图。图5是本发明的实施方式涉及的剰余容量计算部的构成图。图6是本发明的实施方式涉及的等效电路模型的构成图。图7是表示本发明的实施方式涉及的二次电池的剰余容量和开路电压之间的对应关系的一例的图。图8是表示本发明的实施方式涉及的随着从充电开始时或电动车辆的起动时开始的经过时间而发生的权重系数W的变化的一例的图。图9是表示本发明的实施方式涉及的剰余容量计算的处理的图。图10是表示本发明的实施方式涉及的充电模式決定的处理的图。图11是表示本发明的实施方式涉及的充电模式決定的处理的图。图12是表示本发明的实施方式涉及的电池容量计算的处理的图。图13是表示在本发明的实施方式涉及的第一期间中补正电流传感器的误差的处理的图。图14是表示在本发明的实施方式涉及的第二期间中补正电流传感器的误差的处理的图。
具体实施例方式以下，參照

本发明的实施方式涉及的二次电池11的电池容量检测方法。本实施方式的二次电池11的电池容量检测方法,例如如图I所示,是检测搭载于能够进行基于外部的充电器I的充电的电动车辆10上的二次电池11的满充电容量的方法。本实施方式中的电动车辆10例如包括形成电源的二次电池11、车辆驱动用的电动机(M) 12、变速器(T/M) 13、功率驱动单元(F1DU) 14、由 CPU (Central Processing Unit)等电子电路构成的电动机E⑶(MOTE⑶)15以及电池E⑶(BATE⑶)16以及管理E⑶(MGE⑶)17、电压传感器18、电流传感器19、和温度传感器20。在二次电池11中，与电动机12进行电力(例如，在电动机12的驱动时供给的供给电力、和在电动机12的再生时输出的再生电カ)的授受。电动机12例如使用3相(U相、V相、W相)的DC无刷电动机。电动机12的驱动力经由变速器13以及差动齿轮(图示略)分配传递给左右的驱动轮W、W。此外，在电动车辆10的減速时从驱动轮W侧向电动机12侧传递驱动カ吋，电动机12作为发电机发挥作用，即产生再生制动力，将车体的运动能量作为电气能量回收。电动机12与功率驱动单元14连接,进ー步地,功率驱动单元14与二次电池11连 接。功率驱动单元14例如具备进行脉冲宽度调制(PWM)的PWM逆变器。该PWM逆变器中例如具有将晶体管的开关元件进行多个桥式连接而成的桥式电路。功率驱动单元14接受从电动机ECU15输出的控制指令来控制电动机12的驱动和再生。功率驱动单元14例如在电动机12的驱动时，将从二次电池11输出的直流电カ转换为3相交流电カ后供给电动机12。此外，功率驱动单元14例如在电动机12的再生时，将从电动机12输出的3相交流电カ转换为直流电カ后向二次电池11充电。电动机EQJ (EQJ Electronic Control Unit) 15输出对功率驱动单元14的电カ转换动作进行控制的信号。该信号例如是输入构成功率驱动单元14的PWM逆变器的桥式电路的各晶体管的栅极的脉冲(即，用于根据脉冲宽度调制来对各晶体管进行接通/断开驱动的脉冲)。电动机ECU15预先存储该脉冲的占空比，即接通状态/断开状态各自的持续期间的比率的映射(数据)。电池EQJ(EQJ :Electronic Control Unit) 16 监视二次电池 11 的状态。具体来说，例如，如后述，基于从电压传感器18以及电流传感器19以及温度传感器20输出的各检测信号来计算二次电池11的内部电阻R以及剩余容量S0C(S0C :State of charge)以及满充电容量等各种状态量。此外，电池ECU16，如后述，按照剩余容量SOC等状态量的计算结果来输出充电模式信号。根据该充电模式信号指示充电器I对二次电池11进行充电时的充电动作。另外，外部充电器I例如具备充电电流供给电路21和充电控制部22。充电控制部22接收从电池ECU16输出的充电模式信号后，按照该充电模式信号来控制充电电流供给电路21的动作(即，充电电カ的输出)。l*,——ECU(ECU:Electronic Control Unit) 17基于通过电池ECU16计算出的剩余容量SOC以及满充电容量等状态量的计算结果来控制电动机ECU15。电池E⑶16例如包括充电模式决定部31、通信部32、电流传感器误差补正部33、容量推定条件成立判定部34、剩余容量计算部35、电流累计计算部36、运算执行条件成立判定部37、以及电池容量计算部38。充电模式决定部31生成充电模式信号并输出。通过输出该充电模式信号,来指不外部充电器I对二次电池I进行充电时的充电动作。作为与充电器I的各种充电动作相对应的充电模式，包括仅仅由发送充电电カ的ON状态构成的第一模式、和由ON状态以及暂时停止送电的OFF状态构成的第二模式。通过输出充电模式信号，来选择这些充电模式中的任意ー个。第一模式例如是持续输出额定电力CPa等固定的充电电力的恒定电力(CP)充电、持续输出固定电流的充电电力的恒定电流(CC)充电、持续输出固定电压的充电电カ的恒定电压(CV)充电等的状态。第二模式是接着充电电力的送电持续的ON状态而至少具有充电电力的送电停止持续的OFF状态的充电动作。具体地，例如也可以具备交替重复的ON状态和OFF状态，在接着第一模式的ON状态执行的情况下，也可以仅仅具备OFF状态。并且，在第二模式的执行持续的任意的一周期内，与ON状态和OFF状态的重复相 对应的脉冲波的频率能够变更。该频率的变更可以根据伪随机模式的M序列信号(伪白色ニ进制信号)等来适当进行，也可以按照预先设定的规定的模式来进行。另外，在该频率的变更时，例如通过变更ON状态的持续时间、或者OFF状态的持续时间、或者ON状态以及OFF状态的持续时间，来变更脉冲波的占空比，即接通状态/断开状态各自的持续期间的比率。充电模式决定部31例如如图2所示，首先，作为包括充电开始时等的通常时的充电动作来指示第一模式的执行。接着，作为规定定时下跨越规定期间的充电动作，取代第一模式来指示第ニ模式的执行。指示该第ニ模式的执行的规定定时例如是在充电开始时以后剩余容量SOC每次到达多个不同的规定值中的任何ー个的定时、在充电开始时以后剩余容量SOC的变化量毎次到达规定变化量的定时、充电开始时以后的每个规定周期的定时等。例如，在图2所示的时序图中，作为包含充电开始时在内的通常时的充电动作，指示基于持续输出固定的额定电力CPa的充电电力的恒定电力(CP)充电的第一模式的执行。此外，在从后述的剰余容量计算部35输出的剰余容量SOC毎次增大规定量的定时(例如，
时刻tl........t5)下，指示第二模式的执行。在该第二模式的执行时，按照M序列信号而
ON状态以及OFF状态的持续时间发生变化。通信部32在接收从充电模式决定部31输出的充电模式信号后，将该充电模式信号发送至外部的充电器I的充电控制部22。电流传感器误差补正部33基于从电流传感器19输出的二次电池11的电流的检测值(电流传感器输出I)，检测电流传感器19的误差(例如，由偏移误差以及滞后误差等构成的误差)，并且补正该误差。然后，输出该误差补正后的电流传感器输出I。能够执行该误差补正的期间，例如分别设为基于外部的充电器I的充电的执行中的第一期间和作为该第一期间以外的期间的第二期间。此外，在该第二期间中，至少包含电动车辆10行驶时。在第一期间中的误差的补正时，首先，根据从充电模式决定部31输出的充电模式信号来指示第二模式的执行。根据该指示，在第二模式的OFF状态时根据由电流传感器19检测到的二次电池11的电流的检测结果来检测并补正电流传感器19的误差。例如，在图3所示的时序图中，在第二模式的执行中，在OFF状态的规定定时(例如，时刻ta)下二次电池11的实际电流(电流的实际值)成为零时，将从电流传感器19输出的电流的检测值(电流传感器输出I)设为电流传感器19的误差(例如，偏移误差)。并且，通过将该电流传感器输出I设定为新的与电流传感器19的零点(0A的位置)相对应的基准值Ibase，来补正误差。由此，在停止二次电池11的充电的OFF状态，从电流传感器19输出的电流(检测值)与二次电池11的实际电流(电流的实际值)同样成为零。第一期间的补正在根据从充电模式决定部31输出的充电模式信号指示第二模式的执行时许可执行。具体来说，例如，每次在OFF状态发生时，或者每次在OFF状态发生时(例如，每次从ON状态转移到OFF状态时等)，许可第一期间的补正的执行。并且，将执行该补正的OFF状态的规定定时设为从在第二模式的执行中从ON状态转移到OFF状态的时间点开始而经过了二次电池11的实际电流(电流的实际值)成为零所需的延迟时间(后述的延迟时间DT)之后的定时。另外，在第二模式的执行持续的任意一周期内，在多次按照不同的定时检测到电流传感器19的误差的情况下，可以按照每个误差来进行补正，或者，也可以使用将这些多个误差进行平均后得到值来进行补正。在第二期间的补正中，基于剩余容量SOC的变化量(剰余容量变化量)Λ SOC以及 满充电容量CAPAdrv、和满充电容量CAPAchg，例如如下表I所示，对于4个补正模式a d来设定用于补正电流传感器19的误差的补正值KRT (η)。该剩余容量SOC的变化量(剰余容量变化量)ASOC在第二期间的适当定时下从后述的剰余容量计算部35输出。此外，满充电容量CAPAdrv是从后述的电池容量计算部38输出的计算结果的满充电容量CAPA。此夕卜，满充电容量CAPAchg是在第一期间(例如，最近的第一期间等)从后述的电池容量计算部38输出的计算结果的满充电容量CAPA。另外，任意的自然数η是执行该第二期间的补正的处理的次数。[表 I]
权利要求
1.ー种二次电池的电池容量检测方法，是搭载于能够进行基于外部充电器的充电的电动车辆上的二次电池的电池容量检测方法，其特征在干， 基于上述外部充电器的充电之时的充电模式包括仅由发送充电电力的ON状态构成的第一模式；以及由上述ON状态和暂时停止送电的OFF状态构成的第二模式， 该二次电池的电池容量检测方法具有 充电模式选择エ序，在基于上述外部充电器的充电的执行中选择上述充电模式； 内部电阻计算エ序，在上述充电模式选择エ序中选择了上述第二模式的情况下，在上述ON状态和上述OFF状态的切换时，使用上述二次电池的电压以及电流的变化量，计算上述二次电池的内部电阻； 剰余容量计算エ序，基于上述内部电阻来计算上述二次电池的开路电压，根据作为该计算的结果的上述开路电压来计算上述二次电池的剰余容量； 剰余容量变化量计算エ序，计算从最近的满充电容量计算时开始的上述剰余容量的变化量； 充电电量计算エ序，按照从最近的上述满充电容量计算时开始流动的上述电流的累计值来计算充电电量；以及 满充电容量检测エ序，基于上述剰余容量变化量和上述充电电量，来检测上述二次电池的满充电容量。
2.根据权利要求I所述的二次电池的电池容量检测方法，其特征在干， 在上述充电模式选择エ序中选择了上述第二模式的情况下， 通过具有上述ON状态以及上述OFF状态的持续时间不同的脉冲波的上述充电电力的送电来进行基于上述外部充电器的充电， 并且，在上述内部电阻计算エ序中，在毎次上述ON状态和上述OFF状态进行切换时计算上述内部电阻， 并且，在上述剰余容量计算エ序中，在上述第二模式的一周期内使用在上述内部电阻计算エ序中计算出的上述内部电阻来计算上述开路电压。
3.根据权利要求I或2所述的二次电池的电池容量检测方法，其特征在干， 在上述充电模式选择エ序中选择了上述第二模式的情况下， 还具有电流传感器误差补正エ序，在该电流传感器误差补正エ序中，根据从检测上述二次电池的上述电流的电流传感器输出的上述OFF状态之时的上述电流的检测结果来检测上述电流传感器的误差，并使用该误差来进行补正。
4.根据权利要求3所述的二次电池的电池容量检测方法，其特征在于， 在上述电流传感器误差补正エ序中，每次从上述ON状态转移至上述OFF状态时都检测上述误差，并且，使用对在上述第二模式的一周期内检测到的上述误差进行平均后得到的值来进行上述补正。
5.根据权利要求I或2所述的二次电池的电池容量检测方法，其特征在干， 在上述满充电容量检测エ序中，将使基于上述剰余容量变化量以及上述充电电量而检测到的上述满充电容量的本次的检测值、和上述满充电容量的至少最近的检测值乘以任意的权重系数后得到的值作为新的上述满充电容量的本次的检测值。
6.根据权利要求I或2所述的二次电池的电池容量检测方法，其特征在干，在上述内部电阻计算エ序中，使用上述ON状态和上述OFF状态切换时的上述电流的变化量、和从检测上述二次电池的电压的电压传感器输出的上述ON状态和上述OFF状态切换时的上述电压的变化量来计算上述内部电阻值。
7.根据权利要求I或2所述的二次电池的电池容量检测方法，其特征在干， 在上述剰余容量计算エ序中，在基于等效电路模型计算出的上述二次电池的电压运算值和从检测上述二次电池的电压的电压传感器输出的上述电压的检测结果之差为规定的阈值以下的情况下，计算上述剰余容量。
全文摘要
一种二次电池的电池容量检测方法，充电之时的充电模式包括仅由发送充电电力的ON状态构成的第一模式、以及由上述ON模式和暂时停止送电的OFF状态构成的第二模式，该方法具有充电模式选择工序，在充电的执行中选择上述充电模式；内部电阻计算工序，在上述ON状态和上述OFF状态的切换时，计算上述二次电池的内部电阻；剩余容量计算工序，基于上述内部电阻来计算上述二次电池的剩余容量；剩余容量变化量计算工序，计算上述剩余容量从最近的满充电容量计算时开始的变化量；充电电量计算工序，按照从最近的上述满充电容量计算时开始流动的上述电流的累计值来计算充电电量；以及满充电容量检测工序，基于上述剩余容量变化量和上述充电电量，来检测上述二次电池的满充电容量。
文档编号G01R31/36GK102869999SQ201180015118
公开日2013年1月9日 申请日期2011年3月11日 优先权日2010年3月30日
发明者川北幸治 申请人:本田技研工业株式会社