專利名稱：二次電池剩余容量推定裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于推定可充電二次電池的剩余容量的裝置和方法，特別 涉及以更高的穩(wěn)定性避免二次電池過度充電和過度放電的技術(shù)。
背景技術(shù)：
用于多種領(lǐng)域的二次電池需要適當?shù)某潆?放電控制，以便得到其高效 率的運行。這要求以高的準確性推定二次電池的剩余容量(充電狀態(tài)，下
面簡稱為soc)。
傳統(tǒng)而言，所謂的電流積分方案是已知的，其中，對二次電池的輸入/
輸出電流進行積分，以便推定soc。在這種電流積分方案中，例如，在池沒有充分充電的情況下，由于包括對電流傳感器準確性的高依賴性或者
進行電流積分的處理裝置(CPU)舍去最低有效位、自放電引起的容量減
小等等帶來的誤差所產(chǎn)生的影響在內(nèi)的原因，推定準確性的提高受到限制。 因此，為了提高推定準確性，提出了將電池的電動勢電壓
(electromotive voltage)(開路電壓，下面簡稱為OCV)和電流積分值均 用于推定電池的剩余容量(SOC)(例如日本特開No.2003-149307)。具 體而言，提出了這樣的電池剩余容量計算方法，其特征在于通過電池的電 動勢電壓確定SOC校正參數(shù)，并將校正參數(shù)用于對基于電流積分的SOC 進行校正。
類似地，作為使用二次電池的電流積分和輸出電壓計算剩余容量的方 法，提出了這樣的剩余容量控制方法其依賴于輸出電壓對用于基于電流 積分的剩余容量推定的充電效率ri進行校正(例如日本特開 No.2002畫369391)。
特別地，基于推定的soc，安裝在混合動力車等等之上的二次電池受
到充電/放電控制，以便將soc的控制中心值假設(shè)為邊界對充電或放電給
出較高優(yōu)先級。另夕卜，在包括控制中心值的soc管理范圍內(nèi)設(shè)置上限和下 限值，以防止過度充電與過度放電。換句話說，充電在超過管理上限值的 情況下受到限制或禁止，放電在落在管理下限值之下的情況下受到限制或禁止。
因此，為了保證二次電池充電/放電控制的安全性，也就是說，避免二 次電池的過度充電與過度放電，希望以更高的準確度在soc管理范圍的上 下限值附近推定soc推定值。因此，soc校正因數(shù)被設(shè)置為在soc管理 范圍的上下限值附近較大。
然而，校正值被確定為使得基于充電/放電電流積分值的推定soc接 近于基于電動勢電壓的推定soc。因此，即佳羞于電流積分值的推定soc
(例如85%)與基于電動勢電壓的推定SOC (例如80%)相比接近于管
理上P艮值(例如卯％),基于積分值的推定soc受到大的校正以進一步
降低，也就是說，遠離管理上限值?？紤]到避免二次電池的過度充電，上 述校正產(chǎn)生負面影響，正好相反，這增大了過度充電的可能性。
類似地，即佳羞于電流積分值的推定SOC (例如15% )與基于電動勢 電壓的推定SOC (例如20% )相比密切接近于管理下限值(例如10% )， 基于電流積分值的推定SOC受到大的校正以進一步上升，也就是說，遠離 管理下限值，正好相反，這增大了過度放電的可能性。
另外，二次電池剩余容量的時間變化率依賴于二次電池的充電/放電電 流的大小而改變。因此，在剩余容量接近于管理上P艮值的情況下，大的充 電電流的產(chǎn)生可導致過度充電。在剩余容量接近于管理下限值的情況下， 大的放電電流的產(chǎn)生可導致過度放電。
發(fā)明內(nèi)容
完成本發(fā)明以解決上面描述的問題。本發(fā)明的一個目的在于提供一種 二次電池用剩余容量推定裝置以及方法，其用于以高的準確性推定二次電 池的剩余容量，同時，以更大的穩(wěn)定性防止過度充電與過度放電。
根據(jù)本發(fā)明一實施形態(tài)，提供了一種用于可充電二次電池的剩余容量
推定裝置。用于二次電池的剩余容量推定裝置包含第一推定單元，其基 于從上一次剩余容量推定時開始的二次電池充電/放電容量來計算二次電 池剩余容量的第一推定值；第二推定單元，其基于二次電池的狀態(tài)值計算 二次電池剩余容量的第二推定值；校正單元，其基于根據(jù)上一次計算的剩 余容量值與第二推定值之間的偏差的校正值對第一推定值進行校正，并產(chǎn) 生二次電池的剩余容量推定值，上一次計算的剩余容量值為在上一次剩余 容量推定時推定的二次電池剩余容量推定值。校正單元基于上一次計算的 剩余容量值的大小以及上一次計算的剩余容量值與第二推定值之間的大小 關(guān)系來計算校正值。
才艮據(jù)此實施形態(tài)，為了產(chǎn)生二次電池的剩余容量推定值，基于上一次 剩余容量推定值一一其為在上一次剩余容量推定時推定的二次電池的剩余 容量推定值一一的大小以及在上一次計算得到的剩余容量值與第二推定值 之間的大小關(guān)系，對基于從上一次剩余容量推定時開始的二次電池的充電/ 放電量計算得到的第一推定值進行校正，由此計算二次電池的剩余容量推 定值。因此，校正值可基于上一次計算的二次電池剩余容量推定值位于的 范圍(例如，其是否接近于過度充電或過度放電)以及產(chǎn)生校正值的方向 (例如，在過度放電側(cè)還是過度充電側(cè)方向產(chǎn)生校正值)來確定。
因此，在處于接近于過度充電或過度放電的范圍內(nèi)的情況下，可計算 剩余容量推定值，以便指示充電/放電控制中對于二次電池的安全側(cè)值(進 一步過度充電側(cè)或進一步過度放電側(cè))。在除了上述范圍以外的范圍內(nèi)， 可以增強對第二推定值的跟隨能力，從而改進剩余容量推定值的推定準確 性。
優(yōu)選為，校正單元包含偏差計算單元，其接收第二推定值和上一次 計算的剩余容量值，計算偏差；校正值計算單元，其通過將接收自偏差計 算單元的偏差乘以至少一個校正增益來計算校正值；推定值計算單元，其 將接收自第一推定單元的校正值加到接收自第一推定單元的第一推定值， 以便輸出。所述至少一個校正增益包含第一校正增益，校正值計算單元包
含第一校正增益選擇單元，其基于上一次計算的剩余容量值的大小以及上 一次計算的剩余容量值與第二推定值之間的大小關(guān)系來選擇第 一校正增 益。
進一步優(yōu)選的是，在上一次計算的剩余容量值屬于接近于二次電池過 度放電的第 一 區(qū)域且第二推定值不小于第 一預定值的條件下，在上一次計 算的剩余容量值大于第二推定值的情況下，與上一次計算的剩余容量值小
于第二推定值的情況下相比，第一校正增益選擇單元減小第一校正增益； 在上一次計算的剩余容量值屬于接近于二次電池過度放電的第二范圍內(nèi)且 第二推定值不大于第二預定值的條件下，在上一次計算的剩余容量值小于
第二推定值的情況下，與上一次計算的剩余容量值大于第二推定值的情況 下相比，減小第一校正增益。
優(yōu)選為，第一校正增益選擇單元通過參照預定映射圖來選擇第一校正 增益，在映射圖中，上一次計算的剩余容量值與第二推定值各自被定義為 輸入。
優(yōu)選為，所述至少一個校正增益還包含第二校正增益，校正值計算單 元還包含第二校正增益選擇單元，其基于用于對二次電池進行充電/放電的 二次電池輸入/輸出電流與第二推定值之間的關(guān)系來選擇第二校正增益。
進一步優(yōu)選的是，在第二推定值不小于接近于二次電池過度充電的第 三預定值的情況下，隨著二次電池的輸入電流的增大，第二校正增益選擇 單元增大第二校正增益；并且，在第二推定值不大于接近于二次電池過度 放電的第四預定值的情況下，隨著二次電池的輸出電流的增大而增大第二 校正增益。
更為優(yōu)選的是，第二校正增益選擇單元參照預定的映射圖選擇第二校 正增益，在映射圖中，二次電池的輸入/輸出電流和第二推定值各自被定義 為輸入。
根據(jù)本發(fā)明另一實施形態(tài)，提供了一種用于可充電二次電池的剩余容 量推定裝置。二次電池用剩余容量推定裝置包含第一推定單元，其基于 從上一次剩余容量推定時開始的二次電池充電/放電量來計算二次電池剩 余容量的第一推定值；第二推定單元，其基于二次電池的狀態(tài)值計算二次 電池剩余容量的第二推定值；校正單元，其基于根據(jù)上一次計算的剩余容 量值與第二推定值之間的偏差的校正值來對第一推定值進行校正，并產(chǎn)生 二次電池的剩余容量推定值，上一次計算的剩余容量值為在上一次剩余容 量推定時推定的二次電池的剩余容量推定值。校正單元基于用于對二次電
池進行充電和放電的二次電池輸入/輸出電流與第二推定值之間的關(guān)系來 計算校正值。
根據(jù)此實施形態(tài)，為了產(chǎn)生二次電池的剩余容量推定值，基于在二次 電池的輸入/輸出電流與第二推定值之間的關(guān)系，對基于從上一次剩余容量
推定時開始的二次電池的充電/放電量計算得到的第一推定值進行校正，由 此，計算二次電池的剩余容量推定值。因此，校正值可基于與第二推定值 所位于的范圍對應(yīng)的二次電池輸入輸出電流(例如，是否在接近于過度充 電的范圍內(nèi)產(chǎn)生不小于預定值的輸入電流，或者，是否在接近于過度放電 的范圍內(nèi)產(chǎn)生不小于預定值的輸出電流)來確定。
因此，在第二推定值屬于接近于過度充電的范圍且到二次電池的輸入 電流大的情況下，以及在第二推定值處于接近于過度放電的范圍且來自二 次電池的輸出電流大的情況下，可以增強對第二推定值的跟隨能力，以便 提高剩余容量推定值的推定準確性。
優(yōu)選為，校正單元包含偏差計算單元，其接收第二推定值與上一次 計算的剩余容量值，計算偏差；校正值計算單元，其通過將接收自偏差計 算單元的偏差乘以至少一個校正增益來計算校正值；推定值計算單元，其 將接收自校正值計算單元的校正值加到接收自第一推定單元的第一推定 值，以便輸出。所述至少一個校正增益包含第一校正增益，校正值計算單 元包含第一校正增益選擇單元，其基于二次電池的輸/v/輸出電流與第二推 定值之間的關(guān)系來選擇第 一校正增益。
進一步優(yōu)選的是，在第二推定值不小于接近于二次電池過度充電的第 一預定值的情況下，隨著到二次電池的輸入電流的增大，第一校正增益選 擇單元增大第一校正增益；并且，在第二推定值不大于接近于二次電池過
度放電的第二預定值的情況下，隨著來自二次電池的輸出電流的增大而增 大第一校正增益。
進一步優(yōu)選的是，第一校正增益選擇單元通過參照預定映射圖來選擇 第一校正增益，在映射圖中，二次電池的輸入/輸出電流和第二推定值各自 被定義為輸入。
進一步優(yōu)選的是，所述至少一個校正增益包含第三校正增益，校正值 計算單元還包含第三校正增益選擇單元，其基于二次電池的電池溫度選擇 第三校正增益。
進一步優(yōu)選的是，第三校正增益選擇單元隨著二次電池的電池溫度增 大而增大第三校正增益。
進一步優(yōu)選的是，第一推定單元基于二次電池的輸^/輸出電流的積分 值來獲得二次電池的充電/^t電量。
進一步優(yōu)選的是，第二推定單元基于二次電池的電動勢電壓來計算推 定值。
進一步優(yōu)選的是，二次電池剩余容量推定裝置還包含電動勢電壓計算
單元，其基于二次電池充電/放電電壓、二次電池的極化電壓(polarized voltage)以及二次電池內(nèi)阻引起的電壓降來計算二次電池的電動勢電壓。
根據(jù)本發(fā)明另一實施形態(tài)，用于可充電二次電池的剩余容量推定方法 包含以下步驟基于從上一次剩余容量推定時開始的二次電池充電/放電 量，計算二次電池剩余容量的第一推定值；基于二次電池的狀態(tài)值，計算 二次電池剩余容量的第二推定值；基于根據(jù)上一次計算的剩余容量值與第 二推定值之間的偏差的校正值對第 一推定值進行校正，并產(chǎn)生二次電池的 剩余容量推定值，上一次計算的剩余容量為在上一次剩余容量推定時推定 的二次電池剩余容量推定值。在產(chǎn)生二次電池剩余容量推定值時，基于上 一次計算的剩余容量值的大小以及上一次計算的剩余容量值與第二推定值 之間的大小關(guān)系來計算校正值。
根據(jù)本發(fā)明另一實施形態(tài)，提供了一種用于可充電二次電池的剩余容 量推定方法。二次電池用剩余容量推定方法包含以下步驟基于從上一次
剩余容量推定時開始的二次電池充電/放電量計算二次電池剩余容量的第
一推定值；基于二次電池的狀態(tài)值計算二次電池剩余容量的第二推定值； 基于根據(jù)上一次計算的剩余容量值與第二推定值之間的偏差的校正值對第 一推定值進行校正，并產(chǎn)生二次電池的剩余容量推定值，上一次計算的剩 余容量值為在上一次剩余容量推定時推定的二次電池剩余容量推定值。在 產(chǎn)生二次電池剩余容量推定值時，基于用于對二次電池進行充電和放電的 二次電池輸/^/輸出電流與第二推定值之間的關(guān)系來計算校正值。
根據(jù)本發(fā)明，可實現(xiàn)這樣的二次電池用剩余容量推定裝置和方法其 以高準確性推定二次電池剩余容量，同時，以更大的穩(wěn)定性避免過度充電 與過度》丈電。
圖l為車輛的原理構(gòu)造圖，該車輛裝有根據(jù)本發(fā)明第一實施例的二次 電池用剩余容量推定裝置；
圖2示出了充電W文電控制單元的充電/放電控制的實例；
圖3為一框圖，其示出了 SOC推定單元中的過程；
圖4示出了二次電池電動勢電壓與SOC之間的關(guān)系的實例；
圖5A與5B用于介紹在SOC計算單元中計算的校正值；
圖6示出了依賴于SOC推定值的增益選擇單元中存儲的映射圖的實
例；
圖7示出了依賴于電池溫度的增益選擇單元中存儲的映射圖的結(jié)構(gòu)； 圖8示出了映射圖中與推定soc有關(guān)的校正增益的變化的實例； 圖9為根據(jù)本發(fā)明第二實施例的SOC推定單元中的過程的框圖； 圖10示出了依賴于輸^/輸出電流的增益選擇單元中存儲的映射圖的
實例；
圖IIA與IIB描述了與圖IO所示映射圖中的每個推定SOC對應(yīng)的增 益特性；
圖12為根據(jù)本發(fā)明第三實施例的SOC推定單元中的過程的框圖。
具體實施例方式
下面參照附圖詳細介紹本發(fā)明的實施例，其中，相同或?qū)?yīng)的部件用 同樣的參考標號表示，且不再重復對其進行介紹。 [第一實施例
參照圖1，車輛100包含二次電池6、 PCU (Power Control Unit) 8、 電動發(fā)電機(MG)IO、 ECU1、電壓測量單元12、電流測量單元14、溫 度測量單元16。車輛100為混合動力車，其通過來自電動發(fā)電;f幾10的驅(qū) 動力以及來自未示出的發(fā)動機的驅(qū)動力中的至少一個行駛。代替混合動力 車的是，車輛可以為裝有燃料電池的燃料電池車輛或僅使用來自電動發(fā)電 機的驅(qū)動力行駛的電氣車輛。
二次電池6是電池裝置，其具有這樣的構(gòu)造各自由多個集成電池單 體構(gòu)成的多個電池^f莫塊串聯(lián)連接，舉例而言，二次電池6包括鋰離子電池、 鎳金屬氫化物電池等等。二次電池6被配置為借助PCU 8來充電和^t電。
在車輛100的動力運行過程中，PCU 8將供自二次電池6的DC (直 流)電力轉(zhuǎn)換為AC (交流)電力，以便將之供給電動發(fā)電機10，并且， 在車輛100的再生制動過程中，將由電動發(fā)電機10產(chǎn)生的AC電力轉(zhuǎn)換為 DC電力，以便將之供給二次電池6，由此將車輛100的動能收集為電能。 另外，PCU 8可包含升壓/降壓轉(zhuǎn)換器(DC/DC轉(zhuǎn)換器)，其用于對供自 二次電池6的DC電力進行升壓并對供自電動發(fā)電機10的DC電壓進行降 壓。
注意，這里介紹的再生制動包括在混合動力車駕駛者進行足剎操作的
過程中通過釋放加速器踏板在進行動力制動的同時的減速(或停止加速)。 電動發(fā)電機10例如為三相AC旋轉(zhuǎn)電機，其作為接收供自PCU 8的 AC電力的電動機并將用于對車輛100進行驅(qū)動的驅(qū)動力傳送到未示出的 車輪。另外，電動發(fā)電機10作為接收通過車輪傳送的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力的電動發(fā) 電機并將車輛100的動能轉(zhuǎn)換為電力以^更借助PCU 8傳送回到二次電池6。
ECU1基于車輛100的驅(qū)動狀態(tài)、加速器踏板位置、換檔位置、二次 電池的SOC、存儲在裝在ECU 1中的ROM (只讀存儲器)3中的程序和 映射圖進行處理。因此，ECU1控制裝在車輛中的裝置，以便才艮據(jù)來自駕 駛者的操作指示產(chǎn)生驅(qū)動狀態(tài)。
測量二次電池6的充電/放電電壓Vb的電壓測量單元12、測量二次電 池6的輸入/輸出電流Ib的電流測量單元14、測量二次電池的電池溫度Tb 的溫度測量單元16被連接到ECU 1。 ECU 1包含SOC推定單元2和充電 /放電控制單元5。
基于分別由電壓測量單元12、電流測量單元14、溫度測量單元16測 量得到的二次電池6的充電/放電電壓Vb、 二次電池6的輸入/輸出電流Ib 以及二次電池6的電池溫度Tb， SOC推定單元2逐次推定二次電池6的 SOC。推定的二次電池6的SOC推定值被存儲在裝在ECU 1中的RAM (隨機訪問存儲器)4中。
依賴于存儲在RAM 4中的SOC推定值，充電/放電控制單元5向PCU 8供給控制指示，以便控制從電動發(fā)電機10供到二次電池6的充電量以及 從二次電池6供到電動發(fā)電機10的放電量。
圖2示出了充電/放電控制單元5的充電/》文電控制的實例。在圖2中， 假設(shè)S1<S2<S3<S4。
參照圖2，當二次電池6接近過度充電狀態(tài)且SOC推定值超過狀態(tài)值 S3時，充電/放電控制單元5隨著SOC推定值的增大而減小二次電池6的 充電量。另外，當SOC推定值超過狀態(tài)值S4時，充電/放電控制單元5將 充電量i殳置為零。因此，充電/放電控制單元5將二次電池6的充電限制在 充電限制范圍內(nèi)(狀態(tài)值S3-S4)，并在充電禁止范圍內(nèi)(狀態(tài)值S4-)禁 止二次電池6的充電。
另一方面，當二次電池6接近過度放電狀態(tài)且SOC推定值下降到低于 狀態(tài)值S2，充電/方文電控制單元5隨著SOC推定值的減小而減小二次電池 6的放電量。另外，當SOC推定值下降到低于狀態(tài)值Sl時，充電/放電控 制單元5將放電量設(shè)置為零。因此，充電/放電控制單元5將二次電池6的
放電限制在放電限制范圍內(nèi)(狀態(tài)值S2-S1)并在放電禁止范圍內(nèi)(狀態(tài) 值Sl-)禁止二次電池6的放電。
參照圖3， SOC推定單元2以恒定的周期(例如每100msec)進行處 理，以便基于在前一推定(一個周期以前)中計算的SOC推定值、充電/ 放電電壓Vb、輸入/輸出電流Ib、電池溫度Tb來計算當前SOC推定值。 SOC推定單元2包含臨時SOC推定單元30、電動勢電壓計算單元20、推 定SOC計算單元28、 SOC計算單元40。
臨時SOC計算單元30基于從進行上一次剩余容量(SOC )推定后開 始的二次電池6的充電/放電量計算二次電池6的剩余容量的第一推定值 弁SOCa。換句話說，臨時SOC計算單元30加上或減去從上一次推定到現(xiàn) 在的時間段中二次電池6的充電/放電量的變化量，由此計算笫一推定值 #SOCa。舉例而言，臨時SOC計算單元30基于二次電池6的輸入Z輸出電 流Ib的積分值獲得二次電池6的充電/放電量。
臨時SOC計算單元包含積分單元32，其對輸入/輸出電流Ib進行積 分；加法單元34，其輸出作為第一推定值弁SOCa的、積分單元32的輸出 值與上一次計算的SOC推定值的總和。第一推定值弁SOCa在下面也被稱 為"臨時SOC"。臨時SOC為基于在上一次計算的剩余容量推定值的基 礎(chǔ)上的二次電池6的充電/訪丈電量的、二次電池6的剩余容量推定值。
基于二次電池6的充電/放電電壓Vb、 二次電池6中的極化電壓、二 次電池6的內(nèi)阻引起的電壓降，電動勢電壓計算單元20計算二次電池6 的電動勢電壓。電動勢電壓計算單元20包含電壓降計算單元22、極化電 壓計算單元24、加法單元26。
基于電池溫度Tb和輸入/輸出電流Ib，電壓降計算單元22計算在二 次電池6中發(fā)生的電壓降。例如，內(nèi)阻的變化先前被存儲為映射圖，在該 映射圖中，電池溫度Tb被定義為輸入(參數(shù))，且此電壓降基于通過參 照映射圖獲得的內(nèi)阻和輸7W輸出電流Ib的乘積來計算。
極化電壓計算單元24基于電池溫度Tb和輸"輸出電流Ib計算在二 次電池6中產(chǎn)生的極化電壓。極化電壓也可通過參照先前存儲的映射圖來
計算，在該映射圖中，電池溫度Tb和輸入/輸出電流Ib各自被定義為輸入 C參數(shù))。
注意，計算電壓降和極化電壓的方法不受特別限制，也可對之應(yīng)用7> 知的技術(shù)，因此，不再給出對其的詳細介紹。
加法單元26將由電壓降計算單元22計算的電壓降加到充電/放電電壓 Vb并減去由極化電壓計算單元24計算的極化電壓，由此，計算二次電池 6的電動勢電壓(開路電壓)#OCV的推定值。
注意，電動勢電壓計算單元20中所用的充電/放電電壓Vb、輸入/輸出 電流Ib、電池溫度Tb各自可以為例如在從上一次推定到目前的時間段中 的平均值。
推定SOC計算單元28基于電動勢電壓弁OCV—一其為二次電池6的 狀態(tài)值的實例，由電動勢電壓計算單元20計算得到一一計算二次電池6 的剩余容量的第二推定值弁SOCb。第二推定值弁SOCb在下面也被稱為"推 定SOC"。推定SOC為基于二次電池6的狀態(tài)值的、二次電池6的剩余 容量推定值。
在本發(fā)明第一實施例中，作為基于二次電池6的狀態(tài)值計算剩余容量 推定值的實例，示出了推定值基于二次電池6的電動勢電壓來計算的構(gòu)造 (推定SOC計算單元28)，但推定SOC的計算不限于此。例如，推定 SOC可基于二次電池6的電池內(nèi)壓來計算。換句話說，推定SOC可有選 擇地使用取決于二次電池類型適合的、二次電池的充電/放電電壓、輸入/ 輸出電流、電池溫度、電池內(nèi)壓等狀態(tài)值來獲得。
參照圖4， 二次電池6的SOC具有與電動勢電壓OCV的對應(yīng)的關(guān)系。 相應(yīng)地，通過參照如圖4所示先前存儲的映射圖，推定SOC計算單元28 獲得與二次電池6的電動勢電壓弁OCV對應(yīng)的映射值，由此允許在0-100 (%)的范圍內(nèi)計算推定SOC (弁SOCb)。
再度參照圖3， SOC推定單元40接收分別來自臨時SOC計算單元30 和推定SOC計算單元28的臨時SOC (#SOCa)和推定SOC (#SOCb )， 并用通過預定處理計算得到的校正值來對臨時SOC (#SOCa)進行校正，
由此，產(chǎn)生二次電池6的剩余容量(SOC)推定值。換句話說，SOC計算 單元40作為積分元件(I元件)，其用于對臨時SOC (#SOCa)進行校正， 使之接近于推定SOC (#SOCb)。
具體而言，SOC計算單元40基于在上一次剩余容量推定時推定的 SOC推定值(下面也稱為"SOC推定值(上一次計算的值)")的大小 以及SOC推定值(上一次計算的值)與推定SOC (#SOCb)之間的大小 關(guān)系來計算校正值。SOC計算單元40包含減法單元42、校正值計算單元 50、加法單元52。
減法單元42接收由推定SOC計算單元28計算的推定SOC( #SOCb ) 和SOC推定值(上一次計算的值)，以便計算SOC推定值(上一次計算 的值)相對于推定SOC (#SOCb)的偏差(=推定SOC (#SOCb) -SOC 推定值(上一次計算的值))。于是，減法單元42將計算得到的偏差輸出 到校正值計算單元50。
校正值計算單元50接收來自減法單元42的偏差，并將偏差乘以多個 校正增益，以〗更計算校正值。校正值計算單元50包含轉(zhuǎn)換增益單元44、 依賴于SOC推定值的增益選擇單元46、依賴于電池溫度的增益選擇單元 48，并順次將偏差乘以每個單元中的校正增益，以便計算校正值。
轉(zhuǎn)換增益計算單元44具有轉(zhuǎn)換增益K (其為固定值)，并對偏差進行 調(diào)節(jié)，使得將被輸出的校正值的范圍依賴于將被輸入的偏差的可變范圍受 到適當?shù)脑O(shè)置。
依賴于SOC推定值的增益選擇單元46基于SOC推定值(上一次計 算的值)的大小以及SOC推定值(上一次計算值)與推定SOC (弁SOCb ) 之間的大小關(guān)系來選擇校正增益G1。舉例而言，依賴于SOC推定值的增 益選擇單元46可預先存儲映射圖，以便通過參照映射圖來選擇校正增益 Gl，在該映射圖中，SOC推定值(上一次計算的值)與推定SOC各自被 定義為輸入(參數(shù))。在依賴于SOC推定值的增益選擇單元46中，將在 乘以轉(zhuǎn)換增益單元44中的轉(zhuǎn)換增益K后獲得的偏差進一步乘以其校正增 益G1，以l更輸出。
依賴于電池溫度的增益選擇單元48基于電池溫度Tb選^^校正增益 G3。舉例而言，依賴于電池溫度的增益單元48也可預先存儲映射圖，以 便通過參照映射圖來選擇校正增益G3，在該映射圖中，電池溫度Tb和推 定的SOC (#SOCb)各自被定義為輸入(參數(shù))。在依賴于電池溫度的增 益選擇單元48中，將在乘以依賴于SOC推定值的增益選擇單元46中的校 正增益Gl之后獲得的值進一步乘以其校正增益G3，以便將結(jié)果輸出為校 正值A(chǔ)SOC。
依賴于SOC推定值的增益選擇單元46和依賴于電池溫度的增益選擇 單元48中的校正增益的選擇將在下面詳細介紹。
加法單元52接收來自依賴于電池溫度的增益選擇單元48的校正值 ASOC并將校正值A(chǔ)SOC加到接收自臨時SOC計算單元30的臨時SOC (#SOCa)，以便將結(jié)果輸出為SOC推定值。 (依賴于SOC推定值的增益選擇單元) 將在下面詳細介紹依賴于SOC推定值的增益選擇單元46中的校正增 益Gl的選擇。
圖5A示出了 SOC推定值相對較大的情況(接近于過度充電)，圖5B 示出了 SOC推定值相對較小的情況(接近于過度放電)。
參照圖5A，依賴于SOC推定值的增益選擇單元46計算SOC推定值 (上一次計算的值)相對于推定SOC USOCb)的偏差，并將偏差乘以預 定校正增益以計算校正值。相應(yīng)地，如果推定SOC ( #SOCb ) <SOC推定
值(上一次計算的值)，發(fā)生負的偏差，結(jié)果，負的校正值^i^到soc臨
時值(弁SOCa)，于是，SOC推定值得到連續(xù)校正，以便接近于表示較小 值的推定SOC (#SOCb )。
因此，例如，在二次電池6的充電繼續(xù)進行的情況下，如果SOC推定 值大于推定SOC (#SOCb)，同時，SOC推定值表示接近于過度充電的
值，那么，在過度充電側(cè)的相反方向(低soc側(cè))校正soc推定值。結(jié)
果，如果在推定SOC (#SOCb)中發(fā)生電壓測量單元12、電流測量單元 14和溫度測量單元16的測量準確性等導致的誤差，可在二次電池6處于
過度充電狀態(tài)時計算相對較小的SOC推定值。
另外，參照圖5B，如果推定SOC (#SOCb) >SOC推定值(上一次 計算的值)，發(fā)生正的偏差，結(jié)果，正的校正值被加到SOC臨時值(#SOCa)， SOC推定值受到連續(xù)校正，使得接近于表示較大值的推定SOC( #SOCb )。
因此，例如，在二次電池6的放電繼續(xù)進行的情況下，如果SOC推定 值小于推定SOC (#SOCb)，同時，SOC推定值表示接近于過度放電的
值，那么，soc推定值在過度放電側(cè)的相反方向(高soc側(cè))受到校正。
因此，如果在推定SOC (#SOCb)中發(fā)生電壓測量單元12、電流測量單 元14、溫度測量單元16中的測量準確性等導致的誤差，在二次電池6處 于過度放電狀態(tài)時，可計算得到相對較大的SOC推定值。
因此，在這樣的情況下，依賴于SOC推定值的增益選擇單元46相對 減小校正增益Gl以便由此避免計算過度校正值，并計算SOC推定值以便 對于充電/方丈電控制中的二次電池6指示安全側(cè)(向著過度放電側(cè)或向著過 度充電側(cè))的值。
參照圖6,映射圖46#為二維映射圖，其中，SOC推定值(上一次計 算的值)和推定SOC (#SOCb )各自被定義為輸入，將被輸出的映射值對 應(yīng)于校正增益Gl。校正增益Gl為圖3中的依賴于SOC推定值的增益選 捧單元46乘以的校正增益。
映射圖46#具有用SOC范圍rl限定的區(qū)域，該范圍中，SOC推定 值(上一次計算的值)接近于過度充電；用SOC范圍r2限定的區(qū)域，該 范圍中，SOC推定值(上一次計算的值)接近于過度放電；特性線60-64。 特性線60示出了 SOC推定值(上一次計算的值)匹配推定SOC (#SOCb ) 的位置。特性線61與62各自示出了推定SOC (#SOCb )對應(yīng)于預定值的 位置。特性線63示出了 SOC推定值相對于推定SOC (#SOCb )的偏差對 應(yīng)于-dl的位置。特性線64示出了 SOC推定值相對于推定SOC (#SOCb ) 的偏差對應(yīng)于d2的位置。
在映射圖46#中，在SOC推定值(上一次計算的值)屬于接近二次電 池6過度充電的SOC區(qū)域rl內(nèi)且推定SOC (#SOCb)不小于預定值(低
于特性線61)的情況下，SOC推定值(上一次計算的值)大于推定SOC (#SOCb )(高于特性線60 )的情況下的增益值gll被二沒置為與SOC推 定值(上一次計算的值)小于推定SOC (#SOCb) U氐于特性線60)的 情況下的增益值g15相比較小的值。
例如，SOC范圍rl被選擇為其對應(yīng)于圖2所示的充電限制范圍(狀 態(tài)值S3-S4)。換句話說，在SOC推定值(上一次計算的值)增大到充電 限制值(狀態(tài)值S3)的情況下，向著安全側(cè)(校正增益G1相對減小)進 行校正。另一方面，在SOC推定值(上一次計算的值)增大到充電禁止值 (狀態(tài)值S4)的情況下，二次電池6被禁止充電。結(jié)果，希望進一步增強 跟隨能力，以便改進推定準確性(以便重置或相對增大校正增益G1)。
如上所述，在SOC推定值(上一次計算的值)屬于接近過度充電的 SOC范圍rl的情況下，需要上面介紹的向著安全側(cè)的校正(相對減小校 正增益)，其為SOC推定值(上一次計算的值)大于推定SOC (#SOCb ) 的情況。因此，在映射圖46幷中設(shè)置增益值g11的區(qū)域?qū)?yīng)于特性線60上 的區(qū)域，大于增益值gll的增益值gl5在特性線60下的區(qū)域中被設(shè)置。
另外，在映射圖46#中，其中設(shè)置較小增益值gll的區(qū)域被限制為低 于推定SOC (#SOCb)不小于預定值的特性線61。
才艮據(jù)圖4所示二次電池6的電動勢電壓與SOC之間的關(guān)系，電動勢電 壓關(guān)于SOC變化的變化量隨著相對于50%接近于過度充電側(cè)(相對較大 的SOC)或過度力文電側(cè)(相對較小的SOC)而增大。換句話說，當SOC 接近于50%時，相對于SOC變化的電動勢電壓變化相對較小(對SOC變 化的靈敏度低)，其導致推定SOC (#SOCb)的相對較大的推定誤差。因 此，希望進一步增強跟隨能力，以便提高推定SOC (#SOCb )的推定誤差 變得相對較大的上述區(qū)域中的推定準確性。
因此，在映射圖46#中，依賴于二次電池6的電動勢電壓特性，推定 SOC (#SOCb)的測量誤差變得相對較大的區(qū)域由特性線61和62限定。 在SOC測量誤差相對較小的區(qū)域中，也就是說，在特性線61下面的區(qū)域 和特性線62上面的區(qū)域中，i殳置較小的增益。
另外，在映射圖46#中，在SOC推定值(上一次計算的值)屬于接近 二次電池6的過度放電的SOC區(qū)域r2中且推定SOC (#SOCb)不大于預 定值(在特性線62之上)的情況下，SOC推定值小于推定SOC (#SOCb ) (在特性線60之下)的情況下的增益值g12被設(shè)置為與SOC推定值(上 一次計算的值)大于推定SOC (弁SOCb )(在特性線60之上)的情況下 的增益值gl5相比較小的值。
例如，SOC范圍r2被選擇為使其對應(yīng)于如圖2所示的放電限制范圍 (狀態(tài)值S2-S1)。換句話說，在SOC推定值(上一次計算的值)減小為 放電限制值(狀態(tài)值S2)的情況下，進一步向著安全側(cè)進行校正(校正增 益相對減小)。另一方面，在SOC推定值(上一次計算的值)減小為放電 禁止值(狀態(tài)值S1)之后，二次電池6被禁止放電。結(jié)果，希望增強跟隨 能力，以便提高推定準確性(重設(shè)或相對增大校正增益)。
如上所述，在SOC推定值(上一次計算的值)屬于接近于過度放電的 SOC范圍r2的情況下，需要向著安全側(cè)的上述校正(相對減小校正增益)， 其為SOC推定值(上一次計算的值)小于推定SOC (#SOCb)的情況。 因此，在映射圖46#中設(shè)置增益值g12的區(qū)域?qū)?yīng)于特性線60下面的區(qū)域， 大于增益值g12的增益值g15在特性線60上面的區(qū)域中被設(shè)置。
另外，如上所述，在SOC測量誤差相對較小的區(qū)域中，也就是說，在 特性線62上面的區(qū)域，設(shè)置較小的增益值g12。
另外，在映射圖46#中，在SOC推定值(上一次計算的值)過度偏離 推定SOC USOCb)的情況下，為了進一步增強跟蹤能力以提高推定準確 性(進一步增大校正增益)，大于增益值g15的增益值g13和g14分別對 于具有大于ldll的偏差絕對值的區(qū)域(特性線63上面的區(qū)域)以及具有大 于ld2l的偏差絕對值的區(qū)域(特性線64下面的區(qū)域)^皮設(shè)置。
因此，在映射圖46#中，假設(shè)增益值gll、 gl2〈增益值gl5〈增益值g13、 gl4的關(guān)系。
盡管在上面介紹的映射圖46#中介紹了分別用于限定特性線63與64 的偏差dl與d2彼此獨立的情況，可假設(shè)ldll叫d2l的關(guān)系，以便對稱地計
算過度充電側(cè)與過度放電側(cè)的校正值。出于同樣的原因，也可假設(shè)增益值
gll-增益值g12以及增益值gl3-增益值gl4的關(guān)系。另外，增益值gl2、 g13、 g14、 g15的區(qū)域可^皮細分，以便設(shè)置對于每個細分區(qū)域的增益值， 只要存在類似于如上所述的技術(shù)意味。 (依賴于電池溫度的增益選擇單元)
將下面詳細介紹依賴于電池溫度的增益選擇單元48中的校正增益G3 的選擇。
參照圖7，映射圖48#為二維映射圖，其中，電池溫度Tb和推定SOC (弁SOCb)各自被定義為輸入(參數(shù))，將被輸出的映射值對應(yīng)于校正增 益G3。這種校正增益G3為圖3中的依賴于電池溫度的增益選擇單元所乘 以的校正增益。
二次電池6使用化學反應(yīng)來充放電能(電荷)。活動性受到電池溫度 影響的這種化學反應(yīng)隨著電池溫度Tb的上升而進一步活化。由于這種增 大的活動性，二次電池6的電動勢電壓推定值弁OCV傾向于波動，j吏得推 定SOC (#SOCb)也相對較大地波動。因此，希望相對增大校正增益G3， 以便增強跟隨能力，并提高剩余容量推定值的推定準確性。
另外，同樣地，在推定SOC接近于過度充電或過度放電的情況下，二 次電池6的電動勢電壓推定值幷OCV傾向于波動。因此，希望相對增大校 正增益G3，以便增強跟隨能力，并提高剩余容量推定值的推定準確性。
因此，映射圖48斜皮設(shè)置為使得表示上面介紹的特性的校正增益G3 被選擇。
圖8示出了映射圖48#中與推定SOC (弁SOCb)有關(guān)的校正增益G3 的變化。注意，圖8中的溫度T1、 T2、 T3分別對應(yīng)于如圖7中的映射圖 48弁所示的溫度T1、 T2、 T3 ( T1<T2<T3 )。
參照圖8，在映射圖48#中，即使在電池溫度Tb對應(yīng)于溫度Tl、 T2、 T3中的任意一個時，校正增益G3被設(shè)置為隨著推定SOC (#SOCb)關(guān) 于50%向著過度充電側(cè)或過度放電側(cè)移動而增大。依賴于電池溫度的增益 選捧單元48將過度充電側(cè)與過度放電側(cè)的校正增益G3設(shè)置為相對增大，
由此進一步提高推定準確性。
另外，在映射圖48#中，對應(yīng)于各個推定SOC (弁SOCb)的校正增益 G3被設(shè)置為隨著二次電池6的電池溫度Tb上升而增大。換句話說，顯示 校正增益G3的特性線隨著電池溫度Tb上升在圖表中向上移動。因此，校 正增益G3隨著二次電池6的電池溫度Tb上升而增大，其允許二次電池6 的SOC推定值在電池溫度Tb變化的同時以穩(wěn)定性和高準確性得到計算。
在本發(fā)明的第一實施例中，臨時SOC計算單元30對應(yīng)于"第一推定 單元"，推定SOC計算單元28對應(yīng)于"第二推定單元"，SOC計算單元 40對應(yīng)于"校正單元，，，電動勢電壓計算單元20對應(yīng)于"電動勢電壓計 算單元，，。減法單元42對應(yīng)于"偏差計算單元，，，校正值計算單元50對 應(yīng)于"校正值計算單元，，，加法單元52對應(yīng)于"推定值計算單元"。另夕卜， 依賴于SOC推定值的增益選擇單元46對應(yīng)于"第一校正增益選擇單元"， 依賴于電池溫度的增益選擇單元48對應(yīng)于"第三校正增益選擇單元"。
在上面介紹的本發(fā)明第一實施例中，盡管介紹了包含在校正值計算單 元50中的依賴于SOC推定值的增益選擇單元46和依賴于電池溫度的增益 選擇單元48通過分別乘以校正增益Gl與G3來計算校正值A(chǔ)SOC的構(gòu)造， 校正值計算單元可被配置為包含依賴于SOC推定值的增益選擇單元46和 依賴于電池溫度的增益選擇單元48中的一個。換句話說，即^J1在校正值 ASOC通過乘以由依賴于SOC推定值的增益選擇單元46選擇的校正增益 Gl以及由依賴于電池溫度的增益選擇單元48選擇的校正增益G3中的一 個來計算的構(gòu)造的情況下，二次電池的剩余容量可用高的準確性進行推定， 同時，以更大的穩(wěn)定性避免了過度放電和過度放電。
根據(jù)本發(fā)明第一實施例，在SOC推定值(上一次計算的值)在接近過 度充電的范圍內(nèi)且SOC推定值(上一次計算的值)被校正為較小的值(向 著SOC控制中心)的情況下，依賴于SOC推定值的增益選擇單元46選 擇相對較小的校正增益G1。另外，在SOC推定值(上一次計算的值)屬 于接近過度放電的范圍且SOC推定值(上一次計算的值)被校正為較大的 值(向著SOC控制中心)的情況下，依賴于SOC推定值的增益選擇單元
46選擇相對較小的校正增益Gl。
因此，當SOC推定值(上一次計算的值)屬于接近過度充電或過度放 電的范圍內(nèi)時，計算剩余容量推定值，以l更指示充電/方文電控制中的二次電 池的安全側(cè)(進一步過度放電側(cè)或進一步過度充電側(cè))的值。結(jié)果，二次 電池的剩余容量可用高的準確性來推定，同時，以更大的穩(wěn)定性避免過度 充電和過度放電。
另外，根據(jù)本發(fā)明的第一實施例，根據(jù)電池溫度Tb的增大，依賴于 電池溫度的增益選擇單元48依賴于可能相對較大地波動的推定SOC (#SOCb)相對增大校正增益G3，由此增強跟隨能力，并提高剩余容量 推定值的推定準確性。另外，在接近于過度充電或過度放電的范圍時，依 賴于電池溫度的增益選擇單元48依賴于可能相對較大地波動的推定SOC (弁SOCb)相對增大校正增益G3，由此增強跟隨能力，并提高剩余容量 推定值的推定準確性。
因此，即使在剩余容量推定值的推定準確性傾向于劣化的情況下，例 如在電池溫度Tb高的情況下和/或處于接近于過度充電或過度放電的范圍 的情況下，可以增強跟隨能力，以〗更提高推定準確性。相應(yīng)地，二次電池 的剩余容量可用高的準確性來推定，同時，以更大的穩(wěn)定性避免過度充電 和過度》丈電。
[第二實施例
在上面介紹的本發(fā)明第一實施例中，介紹了通過分別基于SOC推定值 (上一次計算的值)、推定SOC (#SOCb)、電池溫度選擇的校正增益計 算校正值A(chǔ)SOC的構(gòu)造。在本發(fā)明第二實施例中，將介紹通過分別基于輸 入/輸出電流、推定SOC (#SOCb)、電池溫度選擇的校正增益計算校正 值A(chǔ)SOC的構(gòu)造。
參照圖9,根據(jù)本發(fā)明第二實施例的SOC推定單元2A等價于圖3所 示根據(jù)本發(fā)明第一實施例的SOC推定單元2，除了其具有代替SOC計算 單元40的SOC計算單元40A以外，SOC計算單元卯A等價于SOC計算 單元40，除了其具有代替校正值計算單元50的校正值計算單元50A以外，
2
校正值計算單元50A等價于校正值計算單元50，除了其具有代，賴于 SOC推定值的增益選擇單元46的、依賴于輸入/輸出電流的增益選擇單元 47以夕卜。
基于接收自電流測量單元14的二次電池6的輸入/輸出電流Ib以及接 收自推定SOC計算單元28的推定SOC (弁SOCb)之間的關(guān)系，依賴于輸 入/輸出電流的增益選擇單元47選擇校正增益G2。舉例而言，依賴于輸入 /輸出電流的增益選擇單元47可預先存儲映射圖，以便通過參照映射圖來 選擇校正增益G2，在該映射圖中，輸入/輸出電流Ib和推定的SOC (弁SOCb)各自被定義為輸入(參數(shù))。在依賴于輸入/輸出電流的增益選 擇單元47中，在乘以轉(zhuǎn)換增益單元44中的轉(zhuǎn)換增益K后獲得的偏差進一 步乘以其校正增益G2，以便輸出。
由于其他的與根據(jù)本發(fā)明第一實施例中的SOC推定單元2中的相同， 不再重復對其進行詳細介紹。
(依賴于輸^/輸出電流的增益選擇單元)
下面將詳細介紹依賴于輸A7輸出電流的增益選擇單元47中的校正增 益G2的選擇。
再度參照圖4，根據(jù)二次電池6的電動勢電壓與SOC之間的關(guān)系，電 動勢電壓相對于SOC變化的變化量隨著相對于50%接近于過度充電側(cè)(相 對較大的SOC)或過度放電側(cè)(相對較小的SOC)而增大。
因此，如果到二次電池6的輸入電流(充電電流)在二次電池6接近 于過度充電狀態(tài)的情況下大，推定SOCUSOCb)可能大大波動。類似地， 如果來自二次電池6的輸出電流(放電電流)在二次電池6接近于過度放 電狀態(tài)的情況下大，推定SOC (#SOCb)可大大波動。因此，在這種情況 下，希望將校正值A(chǔ)SOC設(shè)置為相對較大的值，由此增強跟隨能力，并提 高推定準確性。
參照圖10，存儲在依賴于輸入/輸出電流的增益選擇單元47中的映射 圖47#為二維映射圖，其中，二次電池6的輸入/輸出電流Ib和推定SOC (#SOCb )各自被定義為輸入(參數(shù))，將被輸出的映射值對應(yīng)于校正增
益G2。這種校正增益G2為圖9中的依賴于輸X/輸出電流的增益選擇單元 47中乘以的校正增益。
在映射圖47#中，在推定SOC (#SOCb)不小于二次電池6的過度充 電附近的預定值(推定SOC (#SOCb)對應(yīng)于特性線67上的任何輸入/輸 出電流Ib )的情況下，將被輸出的校正增益G2被設(shè)置為隨著到二次電池 6的輸入電流增大而增大。另一方面，在推定SOC (#SOCb)不大于二次 電池6的過度放電附近的預定值(推定SOC (弁SOCb)對應(yīng)于特性線68 上的任何輸入/輸出電流Ib)的情況下，將凈皮輸出的校正增益G2^皮設(shè)置為 隨著二次電池6的輸出電流增大而增大。
換句話說，在特性線67下面的區(qū)域和特性線68上面的區(qū)域中，增益 值g22和g23分別被設(shè)置，其大于在其它區(qū)域中設(shè)置的增益值g21。特性 線67和68依賴于二次電池6的滿充電容量(Ah)、輸/v/輸出電流值(A)、 相對于SOC的電動勢電壓特性等等適當?shù)卮_定。另外，在映射圖47弁中， 增益值g21和g22的區(qū)域進一步被細分以便設(shè)置各個增益值，將被輸出的 校正增益G2被設(shè)置為隨著輸入電流或輸出電流增大而增大。
圖11A和11B用于介紹對應(yīng)于圖IO所示映射圖47弁中的每個推定SOC (#SOCb )的增益特性70-74。圖11A與11B中的參考標號70-74分別對 應(yīng)于圖10中的參考標號70-74。
圖11A示出了推定SOC (#SOCb)相對較大的情況(接近于過度充 電)，圖11B示出了推定SOC (#SOCb )相對較小的情況(接近于過度放 電)。
參照圖10與11A，例如，由于推定SOC (#SOCb)為50%的增益特 性70不與特性線67以及68相交，作為固定值的增益值g21不依賴于輸入 /輸出電流Ib被選擇。
另一方面，由于與大于對應(yīng)于增益特性70的推定SOC (#SOCb)的 推定SOC (#SOCb)對應(yīng)的增益特性71與特性線67交叉，當輸入/輸出 電流Ib超過預定輸入電流值II時，校正增益G2開始增大。
另外，對于與較大推定SOC (#SOCb)對應(yīng)的較大的增益特性72，
當輸入/輸出電流Ib超過小于輸入電流值II的輸入電流值12時，校正增益 G2開始增大。
因此，在映射圖47#中，在推定SOC (#SOCb)不小于特性線67定 義的預定值的情況下，將被輸出的校正增益G2被設(shè)置為隨著輸入電流(充 電電流)增大和推定SOC (#SOCb)增大而增大。
另一方面，參照圖10和IIB，由于與小于對應(yīng)于增益特性70的推定 SOC (#SOCb)的推定SOC (#SOCb)對應(yīng)的增益特性73與特性線68 交叉，當輸入/輸出電流Ib超過預定輸出電流值13時，校正增益G2開始 增大。
另外，對于與較小推定SOC (#SOCb)對應(yīng)的增益特性74，當輸入/ 輸出電流Ib超過小于輸出電流值I3的輸出電流值I4時，校正增益G2開 始增大。
因此，在映射圖47#中，在推定SOC (#SOCb)不小于由特性線68 定義的預定值的情況下，將被輸出的校正增益G2被設(shè)置為隨著輸出電流 (放電電流)增大和/或推定SOC (#SOCb)減小而增大。
如上所述，校正增益G2被設(shè)置為對于使得二次電池6過度充電的輸 入電流或使得二次電池6過度放電的輸出電流而增大，這使得二次電池6 的SOC推定值能夠以穩(wěn)定性以及高的準確性來計算。
在本發(fā)明第二實施例中，臨時SOC計算單元30對應(yīng)于"第一推定單 元"，推定SOC計算單元28對應(yīng)于"第二推定單元"，SOC計算單元 40A對應(yīng)于"校正單元，，，電動勢電壓計算單元20對應(yīng)于"電動勢電壓計 算單元，，。減法單元42對應(yīng)于"偏差計算單元"，校正值計算單元50A 對應(yīng)于"校正值計算單元"，加法單元52對應(yīng)于"推定值計算單元"。另 外，依賴于輸入/輸出電流的增益選擇單元47對應(yīng)于"第一校正增益選擇 單元"，依賴于電池溫度的增益選擇單元站對應(yīng)于"第三校正增益選擇單 元，，。
在上面介紹的本發(fā)明第二實施例中，盡管介紹了包含在校正值計算單 元50A中的依賴于輸7v/輸出電流的增益選擇單元47和依賴于電池溫度的
增益選擇單元48通過分別乘以校正增益G2與G3來計算校正值A(chǔ)SOC的 構(gòu)造，校正值計算單元可被配置為包含依賴于輸入/輸出電流的增益選擇單 元47和依賴于電池溫度的增益選擇單元48中的一個。換句話說，即使在 校正值A(chǔ)SOC通過乘以由依賴于輸入/輸出電流的增益選擇單元47選擇的 校正增益G2和由依賴于電池溫度的增益選擇單元48選擇的校正增益G3 中的一個來計算的構(gòu)造的情況下，二次電池的剩余容量可用高的準確性來 推定，同時，以穩(wěn)定性來避免過度充電與過度放電。
根據(jù)本發(fā)明第二實施例，在推定SOC(#SOCb )可大大波動的狀態(tài)下， 例如在接近過度充電且輸入電流(充電電流)大的情況下，或者，在接近 過度放電且輸出電流(放電電流)大的情況下，依賴于輸入/輸出電流的增 益選擇單元47相對增大校正增益G2，以便增強跟隨能力，并提高剩余容 量推定值的推定準確性。
因此，在接近過度充電或過度放電的范圍內(nèi)，即使是在剩余容量推定 值的推定準確性傾向于劣化的情況下，可以增強跟隨能力，并提高推定準 確性。因此，二次電池的剩余容量可用高的準確性來推定，同時，以更大 的穩(wěn)定性來避免過度的充電和過度的放電。
另外，根據(jù)本發(fā)明第二實施例，根據(jù)電池溫度Tb的增大，依賴于可 能相對較大波動的推定SOC (#SOCb)，依賴于電池溫度的增益選擇單元 48相對增大校正增益G3,由此增強跟隨能力，并提高剩余容量推定值的 推定準確性。另外，隨著接近于過度充電或過度放電的范圍，依賴于可能 相對較大地波動的推定SOC (#SOCb),依賴于電池溫度的增益選擇單元 48相對增大校正增益G3，由此增強跟隨能力，并提高剩余容量推定值的 推定準確性。
結(jié)果，即使是在剩余容量推定值的推定準確性傾向于劣化的情況下， 例如在電池溫度Tb高的情況下和/或處于接近于過度充電或過度放電的范 圍的情況下，可以增強跟隨能力以便提高推定準確性。因此，二次電池的 剩余容量可用高的準確性來推定，同時，以更大的穩(wěn)定性避免過度充電和 過度放電。
[第三實施例
在上面介紹的本發(fā)明第 一與第二實施例中，分別介紹了校正值通過基
于SOC推定值(上一次計算的值)、推定SOC (#SOCb)以及電池溫度
選擇的校正增益來計算的構(gòu)造以及校正值通過基于輸入/輸出電流、推定
SOC (#SOCb)以及電池溫度選擇的校正增益來計算的構(gòu)造。在本發(fā)明第
三實施例中，將要介紹通過所有上述校正增益來計算校正值的構(gòu)造。
參照圖12，根據(jù)本發(fā)明第三實施例的推定單元2B等價于根據(jù)圖3所 示本發(fā)明第一實施例的SOC推定單元2，除了其具有代替SOC計算單元 40的SOC計算單元40B以外，SOC計算單元40B等價于SOC計算單元 40,除了其具有代替校正值計算單元50的校正值計算單元50B以外。另 外，校正值計算單元50B等價于校正值計算單元50，除了其還包含圖9所 示依賴于輸入/輸出電流的增益選擇單元47以外。
由于其他的與根據(jù)本發(fā)明第一實施例的SOC推定單元2 —樣，不再重 復對其進行詳細介紹。
如上面的本發(fā)明第一與笫二實施例中詳細所述，依賴于SOC推定值的 增益選擇單元46、依賴于輸7W輸出電流的增益選擇單元47、依賴于電池 溫度的增益選擇單元48各自選擇校正增益，以便推定以高的準確性來推定 二次電池的剩余容量，同時，穩(wěn)定地避免過度充電與過度放電。因此，與 第 一 以及第二實施例相比，SOC計算單元40B可計算通過以更高的準確性 推定二次電池剩余容量而獲得的SOC推定值，同時，以更大的穩(wěn)定性避免 過度充電與過度放電。
在本發(fā)明的第三實施例中，臨時SOC計算單元30對應(yīng)于"第一推定 單元，，，推定SOC計算單元28對應(yīng)于"第二推定單元"，SOC計算單元 40B對應(yīng)于"校正單元，，，電動勢電壓計算單元20對應(yīng)于"電動勢電壓計 算單元，，。減法單元42對應(yīng)于"偏差計算單元"，校正值計算單元50B 對應(yīng)于"校正值計算單元，，，加法單元52對應(yīng)于"推定值計算單元"。另 外，依賴于SOC推定值的增益選擇單元^對應(yīng)于"第一校正增益選擇單 元，，，依賴于輸^/輸出電流的增益選擇單元47對應(yīng)于"第二校正增益選
擇單元"，依賴于電池溫度的增益選擇單元48對應(yīng)于"第三校正增益選擇 單元，，。
根據(jù)本發(fā)明第三實施例，可同時實現(xiàn)上述本發(fā)明第一與第二實施例中 的/f壬何作用。
盡管在本發(fā)明第 一至第三實施例中介紹了裝有根據(jù)本發(fā)明的二次電池 用剩余容量推定裝置的車輛，本發(fā)明適用于任何配置為基于SOC推定值受 到充電和放電的二次電池用裝置和系統(tǒng)。
應(yīng)當明了 ，這里公開的實施例在所有方面是說明性而不是限制性的。 本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求書的條款定義，并旨在包括屬于權(quán)利要求書的條 款的含義和范圍的任何變型。
權(quán)利要求
1. 一種可充電二次電池用剩余容量推定裝置，其包含第一推定單元，其基于從上一次剩余容量推定時開始的所述二次電池的充電/放電量計算所述二次電池的剩余容量的第一推定值；第二推定單元，其基于所述二次電池的狀態(tài)值計算所述二次電池的剩余容量的第二推定值；以及校正單元，其基于根據(jù)上一次計算的剩余容量值與所述第二推定值之間的偏差的校正值對所述第一推定值進行校正，并產(chǎn)生所述二次電池的剩余容量推定值，其中，所述上一次計算的剩余容量值為在上一次剩余容量推定時推定的所述二次電池的剩余容量推定值，所述校正單元基于所述上一次計算的剩余容量值的大小以及所述上一次計算的剩余容量值與所述第二推定值之間的大小關(guān)系來計算所述校正值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的二次電池用剩余容量推定裝置，其中，所述校正 單元包含偏差計算單元，其接收所述第二推定值以及所述上一次計算的剩余容 量值，計算所述偏差，校正值計算單元，其通過將接收自所述偏差計算單元的所述偏差乘以 至少一個校正增益來計算校正值，以及推定值計算單元，其將接收自所述校正值計算單元的所述校正值加到 接收自所述第一推定單元的所述第一推定值，以便輸出，所述至少一個校正增益包括第一校正增益，且所述校正值計算單元包含第一校正增益選擇單元，所述第一校正增益 選擇單元基于所述上一次計算的剩余容量值的大小以及所述上一次計算的 剩余容量值與所述第二推定值之間的大小關(guān)系來選擇所述第 一校正增益。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的二次電池用剩余容量推定裝置，其中，所述第一 校正增益選擇單元 在所述上一次計算的剩余容量值屬于所述二次電池過度充電附近的第 一范圍內(nèi)且所述第二推定值不小于第一預定值的條件下，在所述上一次計 算的剩余容量值大于所述第二推定值的情況下，與所述上一次計算的剩余 容量值小于所述第二推定值的情況下相比，減小所述第一校正增益，且在所述上一次計算的剩余容量值屬于所述二次電池過度;^文電附近的第 二范圍內(nèi)且所迷第二推定值不大于第二預定值的條件下，在所述上一次計 算的剩余容量值小于所述第二推定值的情況下，與所述上一次計算的剩余 容量值大于所述第二推定值的情況下相比，減小所述第 一校正增益。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2的二次電池用剩余容量推定裝置，其中，所述第一 校正增益選擇單元通過參照預定的映射圖來選擇所述第 一校正增益，在所 述映射圖中，所述上一次計算的剩余容量值與所述第二推定值各自4皮定義 為輸入。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2的二次電池用剩余容量推定裝置，其中，所述至少 一個校正增益還包括第二校正增益，且所述校正值計算單元還包括第二校正增益選擇單元，所述第二校正增 益選擇單元基于用于對所述二次電池進行充電/放電的所述二次電池的輸 入/輸出電流與所述第二推定值之間的關(guān)系來選擇所述第二校正增益。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的二次電池用剩余容量推定裝置，其中，所述第二 校正增益選擇單元在所述第二推定值不小于所述二次電池過度充電附近的第三預定值的 情況下，隨著所迷二次電池的輸入電流的上升，增大所述第二校正增益， 且在所述第二推定值不大于所述二次電池過度放電附近的第四預定值的 情況下，隨著所述二次電池的輸出電流的上升，增大所述第二校正增益。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5的二次電池用剩余容量推定裝置，其中，所述第二 校正增益選擇單元通過參照預定的映射圖來選擇所述第二校正增益，在所 述映射圖中，所逸二次電池的輸"輸出電流和所迷第二推定值各自,皮定義 為輸入。
8. —種可充電二次電池用剩余容量推定裝置，其包含第 一推定單元，其基于從上一次剩余容量推定開始的所述二次電池的 充電/放電量計算所述二次電池的剩余容量的第一推定值；第二推定單元，其基于所述二次電池的狀態(tài)值計算所述二次電池的剩余容量的第二推定值；以及校正單元，其基于根據(jù)上一次計算的剩余容量值與所述第二推定值之 間的偏差的校正值對所述第 一推定值進行校正，并產(chǎn)生所述二次電池的剩 余容量推定值，其中，所述上一次計算的剩余容量值為在上一次剩余容量 推定時推定的所述二次電池的剩余容量推定值，所述校正單元基于用于對所述二次電池進行充電與放電的所述二次電 池的輸入/輸出電流與所述第二推定值之間的關(guān)系來計算所述校正值。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8的二次電池剩余容量推定裝置，其中，所述校正單 元包含偏差計算單元，其接收所述第二推定值和所述上一次計算的剩余容量 值，計算所述偏差，校正值計算單元，其通過將接收自所述偏差計算單元的所述偏差乘以 至少一個校正增益來計算校正值，以及推定值計算單元，其將接收自所述校正值計算單元的所述校正值加到 接收自所述第一推定單元的所述第一推定值，以便輸出，所述至少一個校正增益包括第一校正增益，且所述校正值計算單元包括第一校正增益選擇單元，所述第一校正增益 選擇單元基于所述二次電池的輸入/輸出電流與所述第二推定值之間的關(guān) 系選擇所述第 一校正增益。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9的二次電池用剩余容量推定裝置，其中，所述第 一校正增益選擇單元在所述第二推定值不小于所述二次電池的過度充電 附近的第一預定值的情況下，隨著所述二次電池的輸入電流的上升而增大 所述第一校正增益，并且，在所述第二推定值不大于所述二次電池的過度 放電附近的第二預定值的情況下，隨著所述二次電池的輸出電流的上升而 增大所述第一校正增益。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9的二次電池用剩余容量推定裝置，其中，所述第 一校正增益選擇單元通過參照預定的映射圖來選擇所述第 一校正增益，在 所述映射圖中，所述二次電池的輸"輸出電流與所述第二推定值各自被定 義為輸入。
12. 根據(jù)權(quán)利要求2或9的二次電池用剩余容量推定裝置，其中，所 述至少一個校正增益還包括第三校正增益，且所述校正值計算單元還包括第三校正增益選擇單元，所述第三校正增 益選擇單元基于所述二次電池的電池溫度來選擇所述第三校正增益。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12的二次電池用剩余容量推定裝置，其中，所述第 三校正增益選擇單元隨著所述二次電池的電池溫度的上升而增大所述第三 校正增益。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1或8的二次電池用剩余容量推定裝置，其中，所 述第 一推定單元基于所述二次電池的輸入/輸出電流積分值來獲得所述二 次電池的充電/放電量。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1或8的二次電池用剩余容量推定裝置，其中，所 述第二推定單元基于所述二次電池的起電壓來計算所述笫二推定值。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15的二次電池用剩余容量推定裝置，其還包含起 電壓計算單元，該單元基于所迷二次電池的充電/放電電壓、所述二次電池 的極化電壓以及所述二次電池的內(nèi)阻引起的電壓降來計算所述二次電池的 起電壓。
17. —種可充電二次電池用剩佘容量推定方法，其包含以下步驟 基于從上一次剩余容量推定時開始的所述二次電池的充電/放電量，計算所述二次電池的剩余容量的第一推定值；基于所述二次電池的狀態(tài)值，計算所述二次電池的剩余容量的第二推 定值；以及基于根據(jù)上一次計算的剩余容量值與所述第二推定值之間的偏差的校 正值對所述第一推定值進行校正，并產(chǎn)生所述二次電池的剩余容量推定值， 其中，所述上一次計算的剩余容量值為在上一次剩余容量推定時推定的所 述二次電池的剩余容量推定值，在產(chǎn)生所述二次電池的剩余容量推定值時，基于所述上一次計算的剩 余容量值的大小以及所述上一次計算的剩余容量值與所述第二推定值之間 的大小關(guān)系來計算所述校正值。
18. —種可充電二次電池用剩余容量推定方法，其包含以下步驟 基于從上一次剩余容量推定開始的所述二次電池的充電/放電量，計算所述二次電池的剩余容量的第 一推定值；基于所述二次電池的狀態(tài)值，計算所述二次電池的剩余容量的第二推定值；以及基于根據(jù)上一次計算的剩余容量值與所述第二推定值之間的偏差的校 正值對所述第 一推定值進行校正，并產(chǎn)生所述二次電池的剩余容量推定值， 其中，所述上一次計算的剩余容量值為在上一次剩余容量推定時推定的所 迷二次電池的剩余容量推定值，在產(chǎn)生所述二次電池的剩余容量推定值時，基于用于對所述二次電池 進行充電與訪文電的所述二次電池的輸入/輸出電流與所述第二推定值之間 的關(guān)系來計算所述校正值。
全文摘要
依賴于SOC推定值的增益選擇單元(46)將SOC推定值(上一次計算的值)相對于推定SOC(#SOCb)的偏差乘以校正增益G1，以便計算校正值。在SOC推定值(上一次計算的值)屬于接近過度充電的范圍且SOC推定值(上一次計算的值)被校正到較小的值(向著SOC推定中心)的情況下，以及在SOC推定值(上一次計算的值)屬于接近過度放電的范圍且SOC推定值(上一次計算的值)被校正為較大的值(向著SOC推定中心)的情況下，依賴于SOC推定值的增益選擇單元(46)選擇相對較小的校正增益G1。因此，在SOC推定值(上一次計算的值)接近于過度充電或過度放電的情況下，進行校正，以便對于充電/放電控制中的二次電池指示安全側(cè)的值。
文檔編號G01R31/36GK101379409SQ200780004780
公開日2009年3月4日 申請日期2007年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月9日
發(fā)明者鈴木雄介 申請人:豐田自動車株式會社