二次电池的充电状态估计装置和充电状态估计方法制造方法及图纸

充电状态估计装置具有检测部、电流积分SOC计算部、状态估计SOC计算部、收敛判定部和SOC选择部。检测部检测二次电池的充放电电流和端子间电压。电流积分SOC计算部通过电流积分法来计算二次电池的充电率。状态估计SOC计算部通过状态估计法来计算二次电池的充电率。收敛判定部判定基于状态估计SOC计算部的状态估计的收敛。SOC选择部根据收敛判定部的判定结果来选择计算出的充电率中的某一个来作为二次电池的充电率的估计值。其中，收敛判定部在判定为二次电池正在充电且规定的充电参数的变化比规定的阈值少的情况下，判定为非收敛。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】二次电池的充电状态估计装置和充电状态估计方法
本公开涉及一种估计二次电池的充电率的二次电池的充电状态估计装置和充电状态估计方法。
技术介绍
在搭载于EV(ElectricVehicle：电动汽车)、HEV(HybridElectricVehicle：混合动力汽车)或汽油车的二次电池的充电控制系统中，要求高精度地估计二次电池的充电率(StateofCharge：SOC)以将二次电池维持为目标充电状态。作为充电率的估计方法，一般已知一种电流积分法。电流积分法给出某时间点的二次电池的充电率作为初始值，之后对二次电池的充放电电流进行时间积分来求出充电率。系统预先具有表示二次电池的开路电压(OpenCircuitVoltage：OCV)与充电率之间的关系的对应表数据。通过测量当前的二次电池的开路电压，并从对应表数据读取与该开路电压对应的充电率来求出初始值。另外，作为充电率的估计方法，已知使用基于迭代最小二乘法的状态空间估计方法或基于以卡尔曼滤波和粒子滤波为代表的自适应滤波的状态空间估计方法来估计二次电池的内部的状态的方法(例如参照专利文献1)。系统当能够以小的误差来估计内部的状态时，能够高精度地估计充电率。另外，作为充电率的估计方法还已知一种使用神经网络等学习方法来估计二次电池的内部的状态，从而估计充电率的方法(例如参照专利文献2～4)。将使用状态空间估计方法或神经网络等学习方法来估计二次电池的内部的状态从而估计充电率的方法称作状态估计法。专利文献1：日本特开2013-072677号公报专利文献2：日本特开2008-232758号公报专利文献3：日本特开平9-243716号公报专利文献4：日本特开2003-249271号公报
技术实现思路
本公开提供一种能够高精度地估计二次电池的充电率的二次电池的充电状态估计装置和充电状态估计方法。本公开的一个方式所涉及的二次电池的充电状态估计装置具有检测部、电流积分SOC计算部、状态估计SOC计算部、收敛判定部和SOC选择部。检测部检测二次电池的充放电电流和端子间电压。电流积分SOC计算部基于检测部的检测结果，通过电流积分法来计算二次电池的充电率。状态估计SOC计算部基于检测部的检测结果，通过状态估计法来计算二次电池的充电率。收敛判定部判定基于状态估计SOC计算部的状态估计的收敛。SOC选择部根据收敛判定部的判定结果选择由电流积分SOC计算部计算出的充电率或由状态估计SOC计算部计算出的充电率来作为二次电池的充电率的估计值。其中，收敛判定部在判定为二次电池正在充电且规定的充电参数的变化比规定的阈值少的情况下，判定为非收敛。在本公开的一个方式所涉及的二次电池的充电状态估计方法中，首先检测二次电池的充放电电流和端子间电压。然后，基于检测出的充放电电流和端子间电压，通过电流积分法来计算二次电池的充电率。另外，基于检测出的充放电电流和端子间电压，通过状态估计法来计算二次电池的充电率。然后，判定计算二次电池的充电率时的状态估计的收敛。并且，根据收敛的判定结果选择通过电流积分法计算出的充电率或通过状态估计法计算出的充电率来作为二次电池的充电率的估计值。其中，在判定收敛时，在判定为二次电池正在充电且规定的充电参数的变化比规定的阈值少的情况下，判定为非收敛。根据本公开，能够高精度地估计二次电池的充电率。附图说明图1是表示本公开的实施方式所涉及的充电状态估计装置的框图。图2是表示用于状态估计法的二次电池的等效电路模型的一例的图。图3是说明实施方式所涉及的充电状态估计装置的处理的流程的流程图。图4是表示状态估计的收敛判定的步骤的详情的流程图。图5是说明实施方式所涉及的充电状态估计装置的动作的时序图。图6是表示图5的恒压充电的判定期间的详情的时序图。具体实施方式在本公开的实施方式的说明之前先简单地说明以往的技术中的问题点。在读取二次电池的端子间电压时，有时由于二次电池的内部电阻或电解液浓度分布而产生的极化成分包含在电压值中。因此，在电流积分法中，无法准确地测定开路电压，估计出的充电率中包括偏置误差。此外，在电流积分法中，由于无法考虑充放电中的极化成分的变动，因此有时偏置误差累积而使得估计出的充电率的误差变大。另一方面，为了估计二次电池的充电率，能够通过使用状态估计法来进行去除了二次电池的极化成分的影响的充电率的估计。然而，在基于状态估计法的充电率的估计中，一般在开始状态估计后的短暂期间内或者在二次电池的充放电电流和端子间电压的变动小的期间，二次电池的等效电路模型的各参数的估计值不收敛。当各参数的估计值不收敛时，无法准确地估计充电率。将参数的估计值不收敛称作状态估计不收敛。下面参照附图来说明本公开的实施方式。此外，以下的实施方式是将本公开的技术具体化的一例，并不限定本公开的技术范围。图1是本公开的实施方式所涉及的充电状态估计装置1的框图。充电状态估计装置1估计二次电池100的充电率。二次电池100例如搭载于车辆。二次电池100典型地是铅蓄电池，特别是设想为用于怠速停止系统(ISS)用的车辆的ISS用铅蓄电池。但是，二次电池100只要是能够进行充电和放电的电池则不限于此。充电状态估计装置1具有检测部11和运算装置20。运算装置20具有电流积分SOC计算部21、状态估计SOC计算部22、直流内部电阻检测部23、恒压充电判定部24、收敛判定部25和SOC选择部26。检测部11检测二次电池100的充放电电流和端子间电压，将检测值输出到运算装置20。除此以外，检测部11也可以检测二次电池100的温度，将检测值输出到运算装置20。检测部11以规定的采样周期进行这些检测。采样周期既可以为固定的周期，也可以为根据条件以规定的函数进行变化的周期。在图1中，将二次电池100的充放电电流和端子间电压简单记为电流和电压。运算装置20具有进行运算处理的CPU(中央运算处理装置)、保存处理程序和控制数据等的存储器、暂时存储CPU的处理结果或输入的数据等的RAM(RandomAccessMemory：随机存取存储器)。运算装置20的各块的功能由这些硬件实现。运算装置20典型地包括单芯片的LSI(大规模半导体集成电路)或电路基板，但不限定于此，运算装置20内的多个块的一部分既可以由分开的芯片构成，也可以与车辆的ECU(ElectricControlUnit：电子控制单元)一体构成。电流积分SOC计算部21使用电流积分法来计算二次电池100的充电率(SOC：StateofCharge)。电流积分SOC计算部21在积分处理的开始时首先计算充电率的初始值。例如使用对应表数据根据二次电池100的端子间电压来获取充电率的初始值。对应表数据例如为将二次电池100的开路电压与充电率进行对应而成的数据，预先通过测量等而求出并由电流积分SOC计算部21进行保持。电流积分SOC计算部21在获取到初始值之后按时间对测量出的充放电电流进行积分，在换算为充电率之后与初始值累计，由此计算各时间点的充电率。计算出的各时间点的充电率(以下称作“电流积分SOC”)被发送到SOC选择部26和收敛判定部25。状态估计SOC计算部22使用作为状态估计法之一的状态空间估计方法来估计二次电池100的内部的状态，由此估计充电率。在该实施方式中，作为状态空间估计方法示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二次电池的充电状态估计装置，具备：检测部，其检测二次电池的充放电电流和端子间电压；电流积分SOC计算部，其基于所述检测部的检测结果，通过电流积分法来计算所述二次电池的充电率；状态估计SOC计算部，其基于所述检测部的检测结果，通过状态估计法来计算所述二次电池的充电率；收敛判定部，其判定基于所述状态估计SOC计算部的状态估计的收敛；以及SOC选择部，其根据所述收敛判定部的判定结果选择由所述电流积分SOC计算部计算出的所述充电率或由所述状态估计SOC计算部计算出的所述充电率，来作为所述二次电池的充电率的估计值，其中，所述收敛判定部在判定为所述二次电池正在充电且规定的充电参数的变化比规定的阈值少的情况下，判定为非收敛。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.13 JP 2015-0267041.一种二次电池的充电状态估计装置，具备：检测部，其检测二次电池的充放电电流和端子间电压；电流积分SOC计算部，其基于所述检测部的检测结果，通过电流积分法来计算所述二次电池的充电率；状态估计SOC计算部，其基于所述检测部的检测结果，通过状态估计法来计算所述二次电池的充电率；收敛判定部，其判定基于所述状态估计SOC计算部的状态估计的收敛；以及SOC选择部，其根据所述收敛判定部的判定结果选择由所述电流积分SOC计算部计算出的所述充电率或由所述状态估计SOC计算部计算出的所述充电率，来作为所述二次电池的充电率的估计值，其中，所述收敛判定部在判定为所述二次电池正在充电且规定的充电参数的变化比规定的阈值少的情况下，判定为非收敛。2.根据权利要求1所述的二次电池的充电状态估计装置，其特征在于，所述收敛判定部在判定为所述二次电池的电流变化量的偏差比第一阈值小、所述二次电池的电压变化量的偏差比第二阈值小、且所述二次电池的端子间电压比表示充电的第三阈值大的情况下，判定为非收敛。3.根据权利要求1所述的二次电池的充电状态估计装置，其特征在于，所述收敛判定部在判定为所述二次电池的电流为比表示充电过多的第四阈值小的值且持续了规定时间的情况下，判定为非收敛。4.根据权利要求1所述的二次电池的充电状态估计装置，其特征在于，所述收敛判定部在所述二次电池正在充电且所述规定的充电参数的规定时间内的变化量为表示恒压充电的所述规定的阈值以下的情况下，判定为非收敛。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的二次电池的充电状态估计装置，其特征在于，所述状态估计SOC计算部进行包括估计值的误差的方差的运算的估计运算来估计所述二次电池的充电率，所述收敛判定部基于所述误差的方差的值来判定收敛。6.根据权利要求5所述的二次电池的充电状态估计装置，其特征在于，作为所述误差的方差的运算，所述状态估计SOC计算部进行包括估计误差协方差矩阵的运算并利用了卡尔曼滤波的估计运算或者包括估计误差协方差矩阵的运算并利用了迭代最小二乘法的估计运算，来估计所述二次电池的充电率，所述收敛判定部在所述估计误差协方差矩阵的范数比预先决定的第五...

【专利技术属性】
技术研发人员：日和悟，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP