二次电池的充电状态推断装置以及二次电池的充电状态推断方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及对在短时间内反复充放电的二次电池的充电状态进行推断的充电状 态推断装置以及充电状态推断方法。
【背景技术】
[0002] 为了二次电池不变成过放电、过充电，进行其充电状态值即S0C(State of Charge，充电状态）的推断。作为SOC的推断，使用对针对二次电池的充电电流值和放电电 流值时时刻刻进行积分的电流累计法。除此以外，专利文献1中公开了如下内容：作为二次 电池的充电状态推断装置，按照内部电阻与电流之积恒定的方式，在内部电阻低的高温时 提高限制电流的条件下，将限制电流以下的充放电电流时视为二次电池的稳定状态，将稳 定状态时的端子间电压视为开路电压0CV。
[0003] 此外，在专利文献2中说明了考虑了具有二次电池的电流-电压特性大的磁滞 (Hysteresis)和伴随着恶化而内部电阻变大的电池充电状态的推断单元以及电池恶化推 断方法。这里，将通过电流累计法来推断出的SOC设为虚拟S0C，将与其对应的推断OCV设 为Voc，针对该Voc，将考虑了磁滞的动态电压变动成分Vdyn和基于内部电阻的电压成分Vr 相加，计算（Voc+Vdyn+Vr)，对与其对应的SOC校正虚拟S0C。
[0004] 在先技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1 :日本特开2011-215151号公报
[0007] 专利文献2 :国际公开W099/61929号公报
【发明内容】
[0008] -发明要解决的课题-
[0009] 在车辆搭载用的二次电池、用于辅助服务（ancillary service)的二次电池中，在 短时间内反复充放电。希望在这种情况下，也准确地推断二次电池的充电状态。
[0010]-解决课题的手段-
[0011] 本发明所涉及的二次电池的充电状态推断装置推断在短时间内反复充放电的二 次电池的充电状态值S0C，具备：电流值电压值获取部，其在预定的取样间隔的时间获取二 次电池的充放电电流值以及端子间电压值；电流合成值计算部，其针对在时间t获取的充 放电电流值I (t)，通过预定的电流合成方法，计算反映时间t之前的充放电状态的电流合 成值Iw(t);推断用时间设定部，其将电流合成值Iw(t)为预定的阈值范围内的时间t = T 设定为用于充电状态推断的推断用时间；内部电阻推断部，其基于推断用时间T内的二次 电池的端子间电压值V(T)以及充放电电流值I (T)、推断用时间T之前的取样时间（τ-η)内 的二次电池的端子间电压值V(T-n)以及充放电电流值Ι(Τ-η)，推断二次电池的内部电阻 值R ;和充电状态推断部，其基于推断用时间T内的二次电池的端子间电压值V(T)以及内 部电阻值R，推断二次电池的开路电压值Voc，基于预先求出的表示开路电压值Voc与充电 状态值SOC之间的关系的Voc-SOC关系，推断二次电池的充电状态值S0C。
[0012] 此外，本发明所涉及的二次电池的充电状态推断方法推断在短时间内反复充放电 的二次电池的充电状态值S0C，其中，在预定的取样间隔的时间获取二次电池的充放电电流 值以及端子间电压值，针对在时间t获取的充放电电流值I (t)，通过预定的电流合成方法， 计算反映时间t之前的充放电状态的电流合成值Iw (t)，将电流合成值Iw (t)为预定的阈值 范围内的时间t = T设定为用于充电状态推断的推断用时间，基于推断用时间T内的二次 电池的端子间电压值V(T)以及充放电电流值I(T)、将η设为1以上的自然数的推断用时间 T之前的取样时间（Τ-η)内的二次电池的端子间电压值V(T-n)以及充放电电流值Ι(Τ-η)， 推断二次电池的内部电阻值R，基于推断用时间T内的二次电池的端子间电压值V(T)以及 内部电阻值R，推断二次电池的开路电压值Voc，基于预先求出的表示开路电压值Voc与充 电状态值SOC之间的关系的Voc-SOC关系，推断二次电池的充电状态值S0C。
[0013] -发明效果-
[0014] 根据上述结构，使用反映了到此为止的充放电状态的电流合成值，基于电流合成 值为阈值范围内的值时的二次电池的端子间电压来推断S0C。由此，即使在短时间内电流值 变化的情况、反复充放电的情况下，也能够准确地推断二次电池的充电状态。
【附图说明】
[0015] 图1是使用了本发明所涉及的实施方式的一个例子的充电状态推断装置的二次 电池的充放电系统的结构图。
[0016] 图2是表示本发明所涉及的实施方式的一个例子的充电状态推断方法的顺序的 流程图。
[0017] 图3是表示在本发明所涉及的实施方式的一个例子的充电状态推断装置以及方 法中，电流合成值计算的例子的图。
[0018] 图4是表示在用于本发明所涉及的实施方式的一个例子的充电状态推断装置以 及方法的Voc-SOC关系中，基于合成系数的Voc推断值的误差的图。
[0019] 图5是表示在本发明所涉及的实施方式的一个例子的充电状态推断装置以及方 法中，将合成系数设为1/2时的Voc推断值的误差的图。
[0020] 图6是表示在本发明所涉及的实施方式的一个例子的充电状态推断装置以及方 法中，将合成系数设为1/32时的Voc推断值的误差的图。
[0021] 图7是表示在本发明所涉及的实施方式的一个例子的充电状态推断装置以及方 法中，将合成系数设为1/64时的Voc推断值的误差的图。
[0022] 图8是表示在本发明所涉及的实施方式的一个例子的充电状态推断装置以及方 法中，将合成系数设为1/128时的Voc推断值的误差的图。
【具体实施方式】
[0023] 以下使用附图，来详细说明本发明所涉及的实施方式的一个例子。以下所述的取 样间隔、合成系数、充放电电流值、端子间电压值、Voc-SOC关系等是用于说明的示例，能够 根据二次电池以及充电状态推断装置的规格而适当地变更。以下，在所有附图中，给对应的 要素付与相同的符号，省略重复的说明。
[0024] 图1是二次电池的充放电系统1的结构图。该充放电系统1构成为包含：二次电 池2 ;检测针对二次电池2的充放电电流值的电流检测部3 ;检测二次电池2的端子间电压 值的电压检测部4 ;控制二次电池2的充放电的充放电控制部5 ;与充放电控制部5连接的 充电电源6 ;放电负载7 ;和推断二次电池2的充电状态的充电状态推断装置10。
[0025] 二次电池2是将能够充放电的多个单位电池组合而成的电池模块。作为该二次电 池2,使用将多个锂离子单位电池串联以及并联连接而成的电池模块。锂离子单位电池的端 子间电压具有3. 0至4. 0V，容量具有2. 9Ah。例如，在将100个该锂离子单电池串联连接而 成的二次电池2的情况下，具有大约300V至大约400V的端子间电压。进一步将其并联连 接10组的电池模块的容量具有29Ah。这是用于说明的示例，也可以是除此以外的特性值。 此外，作为二次电池2,也可以使用将镍氢单位电池组合而成的电池模块、将碱性单电池组 合而成的电池模块、将铅蓄电池组合而成的电池模块等。
[0026] 电流检测部3是分别检测从充电电源6向二次电池 2输入的充电电流、从二次电 池2向放电负载7输出的放电电流的电流检测单元。作为电流检测部3,能够使用适当的电 流计。对于电流检测部3检测出的充放电电流值，将充电电流值设为正的电流值，将放电电 流值设为负的电流值，通过适当的信号线而被传送给充电状态推断装置10。
[0027] 电压检测部4是检测二次电池2的端子间电压的电压检测单元。作为电压检测部 4,能够使用适当的电压计。电压检测部4分别检测出的端子间电压值通过适当的信号线而 被传送给充电状态推断装置10。
[0028] 充放电控制部5是根据充电电源6和放电负载7的要求，对二次电池 2进行充放 电控制的控制装置。在充放电控制部5中，由于时时刻刻从充电状态推断装置10传送二次 电池2的充电状态值SOC等，因此进行二次电池2的充放电控制，以使得基于其充电状态值 SOC等，二次电池2不变成过放电、过充电。例如，进行如下控制：在二次电池2的充电状态 值SOC降低而可能成为过放电时，将充电电源6与二次电池2连接，相反地，在二次电池2 的充电状态值SOC上升而成为过充电时，将放电负载7与二次电池2连接。这里，充放电控 制部5根据充电电源6和放电负载7的要求，对二次电池2执行在短时间内反复充放电的 控制。
[0029] 作为一个例子，在充放电系统1被用于辅助服务的情况下，被设置在图1的外部并 控制辅助服务的系统控制装置对电力传输分配网络的负载变动（即，电力的需求变动）进 行检测，将用于维持电力传输分配网络整体的供需平衡的指示分配给充放电控制部5。然 后，从充放电控制部