电池控制装置的制造方法_2

文档序号:9693067阅读:来源:国知局
电池控制部150。另外,图2中虽然省略了图示,但在单电池控制部121a,设置有用于将伴随自发放电和消耗电流的偏差等产生的单电池111间的电压和SOC的不均均匀化的周知的电路结构。该电路的动作由控制电路123进行控制。
[0051 ]图2中,温度检测部125具有测定单电池组112a的温度的功能。温度检测部125对单电池组112a整体测定一个温度,将该温度作为构成单电池组112a的各单电池111的温度的代表值来处理。温度检测部125的温度测定结果在组电池控制部150中用在用于检测单电池111、单电池组112a和组电池110的状态的各种运算。此时,温度检测部125a测定到的温度不仅作为单电池组112a的温度,还作为单电池组112a的各单电池组111的温度处理。而且,可以基于由单电池控制部12 Ia的温度检测部125测定到的单电池组112a的温度和由单电池控制部121b的温度检测部125测定到的单电池组112b的温度,例如对它们进行平均化,从而在组电池控制部150中求取组电池110的温度。
[0052]另外,图2中示出了在单电池控制部121a设置有一个温度检测部125的例子。除此以外,也可以给每个单电池111设置温度检测部125,对每个单电池111测定温度,基于其测定结果,组电池控制部150能够执行各种运算。然而,像这样的情况下,温度检测部125的数量变多,相应地单电池控制部121a的结构变复杂。或者,也可以对组电池110整体设置一个温度检测部125。
[0053]另外,图2中用一个框简单示出了温度检测部125,不过实际上,对作为温度检测对象的单电池组112a设置有温度传感器,该温度传感器将温度信息作为电压信号输出。基于该电压信号,由控制电路123对单电池组112a的温度进行运算,由此得到单电池组112a的温度测定结果。将控制电路123计算出的温度测定结果发送到信号输入输出电路124时,信号输入输出电路124将该温度测定结果发送到单电池控制部121a之外。用于实现这一系列流程的功能作为温度检测部125安装在单电池控制部121中。另外,在电压检测部122中也可以进行从温度传感器输出的电压信号的测定。
[0054]以下,说明组电池控制部150进行的组电池110的SOH和允许电力的运算相关的各种实施方式。
[0055]〈实施方式1>
[0056]图3是表示实施方式I的组电池控制部150的控制模块的图。组电池控制部150在功能上具有运算无效时间设定部151、内阻增加率运算部152和劣化状态判断部153各控制模块作为用于运算组电池110的SOH和允许电力的结构。
[0057]运算无效时间设定部151对内阻增加率运算部152进行的内阻增加率的运算设定规定的运算无效时间。该运算无效时间是根据组电池110的内阻增加率的特性设定的,详细内容在后面进行说明。
[0058]对内阻增加率运算部152输入由电流检测部130检测到的电流、由电压检测部140检测到的组电池110的两端电压和由温度检测部125检测到的温度。内阻增加率运算部152基于所输入的这些信息运算组电池110的内阻增加率,并输出到劣化状态判断部153。
[0059]在运算内阻增加率时,内阻增加率运算部152首先基于由电流检测部130检测到的电流的极性,判断在组电池110中开始充电或放电的时刻,并计算从该时刻起的通电时间。接着,对计算出的通电时间与运算无效时间设定部151设定的运算无效时间进行比较。其结果,当通电时间为运算无效时间以上时,将内阻增加率的运算结果设为有效。此时,内阻增加率运算部152利用输入的电流、电压和温度的各检测结果,执行如后所述的运算,求取组电池110的内阻增加率,并将其运算结果输出到劣化状态判断部153的同时,在内部保持。另一方面,当通电时间比运算无效时间短时,将内阻增加率的运算结果设为无效。此时,内阻增加率运算部152停止组电池110的内阻增加率的运算,并将以前判断内阻增加率为有效时保持在内部的内阻增加率输出到劣化状态判断部153。
[0060]劣化状态判断部153基于从内阻增加率运算部152输出的内阻增加率的运算结果判断组电池110的劣化程度。并且,将与所判断的劣化程度相应的SOH和能够在组电池110中充放电的允许电力的值输出到单电池控制部121 a、121 b和车辆控制部200。
[0061]另外,在上述说明中示出了内阻增加率运算部152在将内阻增加率的运算结果设为无效时输出预先保持在内部的内阻增加率的例子。但是,也可以不输出预先保持的内阻增加率,而是预先确定表示运算结果为无效的特别值,并将其输出。或者,也可以是与内阻增加率的运算结果一起,输出表示其运算结果为有效或无效中的哪一个的值的结构。
[0062]另外,在上述说明中示出了内阻增加率运算部152利用电流、电压和温度的各检测结果运算内阻增加率的例子。但是,温度的检测结果不是必须的,当组电池110的内阻增加率相对于温度变化的变动较小的情况下,可以不利用温度的检测结果。此时,电池控制装置120可以不设置温度检测部125。另外,也可以输入电流、电压和温度的各检测结果以外的信息,例如组电池110的SOC等,将其输入值用于内阻增加率的运算。
[0063]在上述说明中,采用了将由电压检测部140检测到的组电池110的两端电压用于内阻增加率的运算的结构,但也可以用其他的方法获取组电池110的两端电压。例如,可以基于分别设置在单电池控制部121a、121b的电压检测部122检测到的各单电池111的端子间电压获取组电池110的两端电压,并用此进行内阻增加率的运算。
[0064]〈实施方式1:系统动作的想法〉
[0065 ]接着,对由内阻增加率运算部15 2对组电池110的内阻增加率进行计算的方法进行说明。图4是示出充电电流以一定值在组电池110中流动时的电流与电压的时间变化的情形的一例的曲线图。图4的曲线图中,横轴表示时间,纵轴在上段的曲线表示组电池110的两端电压,在下段的曲线表示在组电池110中流动的电流。
[0066]图4中,将充电中的某个时刻t的组电池110的电流表示为I,将两端电压表示为CCV,则它们的关系能够利用一般的电池等价电路模型表达如下述(式I)。
[0067]CCV = 0CV+IXR...(式I)
[0068]上述的(式I)中,CCV由电压检测部140检测得到,I由电流检测部130检测出。另外,OCV是组电池110的开路电压,R是组电池110的内阻值。将(式I)变形得到下述的(式2)。
[0069]R= (CCV-OCV)+ I...(式2)
[0070]在上述的(式2)中,CCV和I分别能够由电压检测部140、电流检测部130检测出。另外,OCV无法直接检测出,但能够基于CCV和I的检测值,利用周知的方法求得。例如,已知预先存储与每个CCV和I的组合对应的OCV的值,基于该信息求取OCV的方法、求取电池的SOC并利用预先存储的表示SOC与OCV的关系的特性映射图将SOC转换成OCV的方法等。此处,对OCV的求取方法的详细内容省略说明。因此,能够基于上述的(式2),利用CCV、I和OCV求取作为未知的值的组电池110的内阻R。
[0071]在内阻增加率运算部152中,利用如上所说明的运算方法求取组电池110的内阻R之后,利用下面的(式3 ),计算内阻增加率SOHR。式3中,Rmap表示组电池110的内阻的初始值。该初始内阻Rmap的值预先存储在存储部180。
[0072]S0HR = R + Rmap...(式3)
[0073]像这样求取的内阻增加率SOHR表示在组电池110为新产品的状态下大致显示I,随着组电池110的劣化的发展内阻上升,成为大于I的值。因此,能够根据该内阻增加率SOHR的值判断组电池110的劣化程度。
[0074]但是,上述的内阻增加率SOHR是表示组电池110的劣化程度的指标,所以只要组电池110的劣化状态相同,优选无论何时均输出同值。但是,一般来说,已知电池的内阻如图5或图6所示,根据通电的时间长度、电池的温度等,其值发生变化。图5是表示通电的时间长度与内阻的关系的曲线图的例子,图6是表示电池的温度与内阻的关系的曲线图的例子。
[0075]如上所说明的,(式2)中求取的内阻值R根据组电池110的通电时间和温度,其值发生变化。因此,(式3)中将初始内阻Rmap设为一定值时,内阻增加率SOHR也根据通电时间和温度发生变化,导致无法适当地判断组电池110的劣化程度。
[0076]于是,在内阻增加率运算部152中,优选将组电池110的通电时间和温度作为参数,改变(式3)中的初始内阻Rmap。例如,预先获取通电时间和温度的各状态下的组电池110的初始内阻的值,并将其作为初始内阻Rmap的映射值存储在存储部180中。图7是以通电时间和温度为轴确定的初始内阻Rmap的映射值181的例子。这样做,就能够从映射值181选择与求取内阻R时的通电时间和温度相同条件对应的初始内阻Rmap的值,并利用该值适当地根据(式3)求取内阻增加率S0HR。
[0077]但是,根据电池的种类不同,即使通电时间、温度等参数相同,利用如上所述的方法根据(式3)求出的内阻上升率SOHR有时也不显示相同值。下面对这一点进行说明。
[0078]图8是表示某一种电池(例如锂离子电池的一种)发生劣化时的内阻增加率与通电时间的关系的一例的曲线图。该曲线图示出电池温度为10°C、25°C、40°C的情况下分别改变通电时间来测定内阻增加率的结果。
[0079]图8中,25°C下取得的内阻增加率即使通电时间发生变化也大致一定。与此不同,10°C下取得的内阻增加率在通电时间为约0.5秒以下的区域显示比其他区域高的值,看似是更劣化的电池。另一方面,40°C下取得的内阻增加率在通电时间为约0.5秒以下的区域显示比其他区域低的值,看似是劣化少的电池。
[0080]像这样,根据电池的种类,劣化时根据温度和通电时间,内阻增加率并非定值,有时显示不同的特性。像这样的电池中,即使使用如上所述那样将通电时间或温度作为参数设定的初始内阻Rmap的映射值,内阻增加率SOHR也不会根据劣化程度而成为一定值,所以有可能无法准确判断电池的劣化程度。
[0081]因此,为了在表示图8所示的特性的电池的情况下也能够准确判断劣化程度,在内阻增加率运算部152中进行利用运算无效时间设定部151设定的运算无效时间,将通电时间作为参数来判断运算的有效/无效的处理。根据图8的例子,在通电时间为约0.5秒以上的区域,在任意温度下,内阻增加率均显示相同值。因此,在该
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