电池系统、电池管理装置制造方法及图纸

电压测量部测量电池单体的电压。控制部控制电池单体的充放电。控制部进行控制，以使得在电池单体的充放电的结束后用于抵消电池单体的极化电压的反向电流在电池单体流动。例如控制部在电池单体的充放电结束后对电力变换装置设定指示将预先设定的值的反向电流流动预先设定的时间的电流指令值。预先设定的时间的电流指令值。预先设定的时间的电流指令值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电池系统、电池管理装置


[0001]本专利技术涉及包含锂离子电池等电池单体的电池系统、电池管理装置。

技术介绍

[0002]在锂离子电池等二次电池中，谋求精度良好地估计SOC(State Of Charge，充电状态)。特别是搭载于混合动力车(HV)、插电混合动力车(PHV)、电动汽车(EV)等电动车辆的二次电池，为了正确掌握能续航距离而精度良好地估计SOC也变得重要。SOC一般与OCV(Open Circuit Voltage，开路电压)唯一建立关联。
[0003]二次电池是电化学制品，若充电电流在二次电池流动，测量电压就非线性地上升，若放电电流在二次电池流动，测量电压就非线性地下降。将电流流过二次电池时测量的电压称作CCV(Closed Circuit Voltage，闭路电压)或工作电压。在一般的锂离子电池单体中，在充放电结束后，测量电压在30秒程度收敛到不含过电压分量的OCV附近。因此，即使将充放电结束起经过30秒后的测量电压作为OCV处置，OCV的精度也会得以保持。
[0004]近年来，开发了采用混合有硅的负极材料的锂离子电池单体。在该锂离子电池单体中，极化的消除时间比一般的单体花费得更长，在充放电结束后，到收敛到OCV为止需要1小时～10小时以上。另外，即使是一般的电池单体，在低温时、劣化进展的状态下，收敛到OCV的时间也会比通常变长。
[0005]有用等效电路模型表现二次电池来估计极化特性的方法。例如提出如下手法：对二次电池的等效电路的各种参数测定自切换充放电电流起稳定后(例如4分钟后)的数据，将测定到的数据运用于最佳化算法等中，来进行估计(例如参考专利文献1)。另外，还提出使用卡尔曼滤波器来逐次估计二次电池的等效电路的各种参数的手法(例如参考专利文献2)。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1：JP特开2015-105874号公报
[0009]专利文献2：JP特开2017-138128号公报

技术实现思路

[0010]专利技术要解决的课题
[0011]若如上述那样，充放电结束起到收敛到OCV为止的时间变长，则测量电压与OCV偏离的状态就会较长地持续。在该期间，SOC的估计精度也降低。另外，即使使用由等效电路模型表现二次电池来估计极化特性的方法，若不使用自充放电结束起经过长时间后的电压，初始值的精度就会降低，在初始值的精度低的情况下，SOC的估计精度也降低。
[0012]本专利技术鉴于这样的状况而提出，其目的在于，提供能在二次电池的充放电结束后早期设为能估计高精度的OCV的状态的技术。
[0013]用于解决课题的手段
[0014]为了解决上述课题，本专利技术的某方案的电池系统具备：电池单体；测量所述电池单体的电压的电压测量部；和控制所述电池单体的充放电的控制部。所述控制部进行控制，以使得在所述电池单体的充放电结束后用于抵消所述电池单体的极化电压的反向电流在所述电池单体流动。
[0015]专利技术的效果
[0016]根据本专利技术，能在二次电池的充放电结束后早期设为能估计高精度的OCV的状态。
附图说明
[0017]图1是表示电池单体的等效电路模型的一例的图。
[0018]图2是表示图1所示的电池单体的充电停止时的测量电压的举止的图。
[0019]图3是将充电停止后的向OCV的收敛相对快的电池单体的测量电压和向OCV的收敛相对慢的电池单体的测量电压进行比较的图。
[0020]图4是表示本专利技术的实施方式所涉及的用于说明电池单体的充放电的基本电路图的图。
[0021]图5是用于说明搭载了本专利技术的实施方式所涉及的电池系统的电动车辆的图。
[0022]图6是表示对电池单体提供反向电流的电路结构例1的图。
[0023]图7的(a)-(b)是表示对电池单体提供反向电流的电路结构例2的图。
[0024]图8是将在放电结束后流过反向电流的情况和不流过反向电流的情况进行比较的图。
具体实施方式
[0025]图1是表示电池单体10的等效电路模型的一例的图。在图1中，作为电池单体10的等效电路模型而示出锂离子二次电池的等效电路模型。开放端电压Vo(＝OCV)表示表征电动势的直流电压源。直流电阻Rd表示电流在溶液、电极流动时的电阻分量。极化电压表示开放端电压Vo与对直流电阻Rd施加的电压的合计电压Vc、和电池单体10的两端间的测量电压的差分。
[0026]电极反应经历双电层的充电、电荷移动反应、活性物质内扩散这样的过程。图1的双电层电容Cdl是表示基于双电层的充电电流的电荷的蓄积的电容分量。反应电阻Rr表示基于电荷移动反应的电阻分量。扩散电阻Rd1～Rd3表示基于活性物质内的锂离子的扩散的电阻分量，扩散电容Cd1～Cd3表示基于活性物质内的锂离子的扩散的电容分量。
[0027]图2是表示图1所示的电池单体10的充电停止时的测量电压的举止的图。若对电池单体10以固定的电流率进行充电，则电池单体10的测量电压慢慢上升。若停止充电，则由于基于图1所示的直流电阻Rd和充电电流的直流电压的上升相应量消失，因此测量电压降低该直流电压的上升相应量。之后，极化电压慢慢降低，测量电压不断向OCV收敛。
[0028]另外，放电的情况成为相反，由于若充电停止，则基于图1所示的直流电阻Rd和放电电流的直流电压的下降相应量消失，因此测量电压上升该直流电压的下降相应量。之后，极化电压慢慢上升，测量电压不断向OCV收敛。
[0029]图3是将充电停止后的向OCV的收敛相对快的电池单体的测量电压和向OCV的收敛相对慢的电池单体的测量电压进行了比较的图。使用了一般的石墨负极的电池单体的测量
电压在充电停止后经过约30秒后收敛到OCV。与此相对，使用混合了硅的负极的电池单体的测量电压在充电停止后经过约10小时后收敛到OCV。因此，在使用混合了硅的负极的电池单体中，在充电停止后约10小时，OCV的估计精度降低。根据精度降低的OCV并参考SOC-OCV曲线而估计的SOC的精度也降低。
[0030]极化的缓和源于图1所示的双电层电容Cdl以及扩散电容Cd1～Cd3的自放电。若双电层电容Cdl以及扩散电容Cd1～Cd3内的电荷移走，则极化消除，测量电压收敛到OCV。为此在本实施方式中，通过在充放电停止后，对应于电池单体10的极化电压Vp的极性而流动抵消极化电压Vp的电流(反向电流)，从而将蓄积于双电层电容Cdl以及扩散电容Cd1～Cd3内的电荷移走。即，在电池单体10的极化电压Vp的极性成为对电池单体10进行充电的充电极性状态的情况下，在充电停止后将放电电流流动固定期间，在电池单体10的极化电压Vp的极性成为将电池单体10放电的放电极性状态的情况下，在放电停止后将充电电流流动固定期间。通过该充放电停止后的反向电流来抵消蓄积于双电层电容Cdl以及扩散电容Cd1～Cd3内的电荷，从而早期地消除极化。
[0031]图4表示本专利技术的实施方式所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电池系统，具备：电池单体；电压测量部，测量所述电池单体的电压；和控制部，控制所述电池单体的充放电，所述控制部进行控制，以使得在所述电池单体的充放电结束后，用于抵消所述电池单体的极化电压的反向电流在所述电池单体流动。2.根据权利要求1所述的电池系统，其中，所述控制部在所述电池单体的充放电结束后对连接在所述电池单体与负载/电源之间的电力变换装置设定电流指令值，该电流指令值指示流动所述反向电流。3.根据权利要求1所述的电池系统，其中，所述电池系统还具备：电容器，连接在直流总线与给定的固定电位之间，所述直流总线将连接在所述电池单体与负载之间的电力变换装置和所述电池单体之间相连，所述控制部在从所述电池单体向所述负载的放电中，对所述电容器进行充电，在从所述电池单体向所述负载的放电结束后，从所述电容器到所述电池单体流动所述反向电...

【专利技术属性】
技术研发人员：西川慎哉，渡边透，饭田崇，
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：