专利名称：估计二次电池可输入/可输出功率的装置和方法
技术领域：
本发明整体涉及估计可向二次电池输入或可从二次电池输出的最大功率的技术。
背景技术：
日本公开专利申请No.2004-264126公开了一种传统的用于估计电池可输入/可输出功率的装置。在该装置中，检测二次电池的输出电流I和端子电压V。电流I和端子电压V输入到自适应数字滤波器，自适应数字滤波器使用电池模型估计在电池模型的数学公式中使用的参数。估计的参数与电流I和端子电压V用于计算开路电压V0。可输入/可输出功率(即，可能的充电/放电功率)估计装置基于估计的参数、开路电压V0和上限电压VMAX，估计二次电池的可输入功率(可能的充电功率)，并基于估计的参数、开路电压V0和下限电压VMIN，估计二次电池的可输出功率(可能的放电功率)。
发明内容
根据本文用于估计与二次电池相关的功率的功率估计装置的一个实施例，该装置包括控制器，所述控制器可操作以接收二次电池的端子电压。所述控制器包括最大可能电流估计部分，当二次电池的端子电压达到下述电压中的一个时，其可操作以估计通过二次电池的最大可能电流当二次电池连续充电第一时间时的上限电压；当二次电池连续放电第二时间时的下限电压。所述控制器还包括功率估计部分，其可操作以基于最大可能电流及上限电压和下限电压中的一个估计功率。所述功率为下述功率中至少一个向电池充电的可输入功率；从电池放电的可输出功率。
根据本文教导的功率估计装置的另一个实施例，其中该功率估计装置估计二次电池功率的可输入功率和可输出功率中至少一个，所述功率估计装置包括用于估计下述电流中至少一个的电流估计装置当二次电池连续充电第一时间，二次电池的端子电压达到上限电压时的最大充电可能电流；当二次电池连续放电第二时间，二次电池的端子电压达到下限电压时的最大放电可能电流。所述功率估计装置的该实例还包括用于估计可输入功率和可输出功率中至少一个的功率估计装置，其中基于最大充电可能电流和上限电压估计所述可输入功率，基于最大放电可能电流和下限电压估计所述可输出功率。
本文还教导了用于估计二次电池的功率的功率估计方法，其中所述功率为二次电池充电功率和放电功率中的至少一个。这种方法的一个实例包括估计当二次电池端子电压达到下述电压中的一个时的最大可能电流当二次电池连续充电第一时间时的上限电压；或当二次电池连续放电第二时间时的下限电压，其中，所述最大可能电流为最大充电可能电流和最大放电可能电流中的一个；并且基于最大充电可能电流和上限电压估计充电功率，或基于最大放电可能电流和下限电压估计放电功率。
参考附图进行描述，其中在全部几个附图中，相同的附图标记指的是相同的部件。其中图1为示出本发明应用实例的功能框图；图2为示出图1实例详细构造的框图；图3为在该实例中使用的二次电池的等效电路模型；图4为示出对于各SOC(充电状态)二次电池的充电或放电电流与端子电压之间关系的图；图5为示出充电或放电电流与内电阻之间关系的特性图；图6为示出由电池状态(例如电池温度或充电或放电)引起的内电阻变化的图；图7为示出电池的充电状态(SOC)-开路电压特性的图；图8为可输入/可输出功率估计操作的流程图；
图9为示出通过使用电池模型仿真验证本发明实施例效果的结果的图；图10为图9的局部的详细图；图11为示出通过使用电池模型仿真验证本发明实施例效果的结果的图；图12为图11的局部的详细图。
具体实施例方式
由上述传统技术估计的二次电池可输入/可输出功率为最大估计的可输入/可输出功率，其在瞬时充电或放电期间不超出由上限电压VMAX与下限电压VMIN界定的范围。换句话说，由于未考虑电池连续充电/放电一段规定时间之后电池状态中的变化，所以估计的可输入/可输出功率为瞬时功率，而不是能持续一段规定时间的功率。但是在使用可输出/可输出功率时，可能需要能持续一段规定时间的最大可能的充电/放电功率。例如，如果在瞬时充电或放电期间不超过上限或下限的最大充电或放电功率用于估计最大可输入/可输出功率，并且由二次电池功率驱动的装置基于该估计的最大可输入/可输出功率在最大功率操作，那么电压会瞬时降低，达到预定的下限电压(例如，紧邻电池过放电之前的电压)。然后，相应于电池状态中的变化(内电阻和开路电压，即，充电百分率(SOC充电状态))，可输出功率会降低。加速度显著地降低，从而限制了装置的操作。
相反，本发明的几个实施例提供了一种可输入/可输出功率估计装置，即使内电阻或开路电压由于二次电池的充电或放电而变化，该装置也能够准确地估计能持续一段规定时间的可能的最大可充电/可放电功率(可输入/可输出功率)。如本文所描述的，由于能够估计可保持输出一段规定时间的最大功率(可输出功率)，所以当在基于该数据的最大功率操作装置时，至少对于假设的规定时间，能够保持稳定的输出功率。结果，能够避免装置操作的限制。类似地，对于可输入功率，至少对于假设的规定时间，能保持稳定的输入功率。因此，无需频繁地干扰充电与放电之间的平衡就能有效地给电池充电。
参考附图，对本发明的具体实施例进行描述。
图1为本文公开的可输入/可输出功率估计装置的功能框图。图1中示出的装置包括电流检测部分1和电压检测部分2，其中电流检测部分1周期性地检测二次电池的充电或放电电流(I)，电压检测部分2周期性地检测二次电池的端子电压(V)。该装置的预处理滤波器运算部分3使用低通滤波器计算通过处理检测的电流I和电压V得到的值(I1，V1)、近似的一阶微分值(I2，V2)和近似的二阶微分值(I3，V3)。基于预处理滤波器运算部分3的输出值，该装置的自适应数字滤波器运算部分(参数估计装置)4通过使用自适应数字滤波器操作，能(同时)估计表示电池内部状态的参数(K，T1，T2)。开路电压计算部分5根据预处理滤波器运算部分3的输出和自适应数字滤波器运算部分4估计的估计电池参数计算开路电压V0。充电或放电预定的规定时间Tc之后，最大可能充电/放电电流估计部分6根据下述条件估计最大可能充电/放电电流电流检测部分1检测的电流I，自适应数字滤波器运算部分4估计的作为表示电池内部状态的参数之一的内电组K，和开路电压计算装置5计算的开路电压估计值V0。最后，可输入/可输出功率计算部分7根据最大可能充电/放电电流计算估计可输入/可输出功率。
如在图8中步骤5-B所说明的，如果充电或放电电流超出规定范围，那么由于使用自适应滤波器运算部分估计的值计算的开路电压估计值 不可靠，所以开路电压计算部分5使用另一个不使用自适应数字滤波器运算部分的方法(例如，使用电流积分的方法)计算开路电压估计值。
并且，在该实例中，最大可能充电/放电电流估计部分6既估计最大充电可能电流，也估计最大放电可能电流。类似地，可输入/可输出功率计算部分7既计算可输入功率Pin，也估计可输出功率Pout。但是，如果需要，在各个部分中也可只估计和计算两个值中的一个。
最大充电可能电流为紧邻电池达到规定的上限电压(例如，紧邻达到过充电状态之前的电压)之前的充电电流。最大放电可能电流为紧邻电池达到规定的下限电压(例如，紧邻达到过放电状态之前的电压)之前的放电电流，其中下限电压低于上限电压。这些电流通常称为最大可能充电/放电电流。类似地，可输入功率为电池达到规定的上限电压之前的可充电功率，可输出功率为电池达到规定的下限电压之前的可放电功率。这些功率通常称为可输入/可输出功率。
图2为应用实例的结构图。该实例将二次电池可输入/可输出功率估计装置用于下述系统该系统用二次电池(在下文，称为电池)驱动电动机或其它负载，并在交流发动机由用作动力源的电动机或发动机驱动旋转时，使用由产生功率的交流发电机产生的功率给二次电池充电。
更具体地，图2示出了二次电池10、负载(例如电动车辆的电动机)20、和估计二次电池10内部条件(例如，可输入/可输出功率)的电子控制单元30。电子控制单元30包括电子电路和微型计算机，其中微型计算机包括运行程序的中央处理单元(CPU)和用于存储程序与运算结果的存储器(ROM或RAM或两者)。在下文描述的处理部分(例如，程序指令)通常存储在存储器中，各部分的功能由CPU逻辑电路执行。除了电子控制单元30用作专用微控制器的可能性之外，该控制器完成的功能还可由标准发动机微控制器完成，其中标准发动机微控制器包括CPU、随机存取存储器、只读存读器和输入/输出端口，或者使用内部存储器的微处理器，其中所述输入/输出端口接收输入信号和发送输出信号，这些将在下面更详细地描述。
图2还示出了检测二次电池10的充电或放电电流(在下文中称为“电流”)的电流传感器(例如，电流表)40。电压传感器(例如，电压表)50检测电池的端子电压(在下文中称为“电压”)。电流传感器40和电压传感器50都连接到控制单元30。
如图1中所示，电子控制单元30配备有预处理滤波器运算部分3、自适应数字滤波器运算部分4、开路电压计算部分5、最大可能充电/放电电流估计部分6和可输入/可输出功率计算部分7。并且，电流传感器40相当于电流检测部分1，电压传感器50相当于电压检测部分2。
首先，对图1中所示的使用由自适应数字滤波器运算部分4执行的自适应数字滤波器运算估计电池参数(K，T1，T2)的方法进行说明。
图3为二次电池10的等效电路模型。等效电路模型为不特别地区分正负电极的缩减(基本)模型。但是，它可以比较精确地显示实际电池的充电或放电特性。在图3中，模型输入为电流I(安培，其中正值表示充电，负值表示放电)。模型输出为端子电压V(伏特)。电阻R1(欧姆)为电荷转移电阻，电阻R2(欧姆)为纯电阻。电容C1为双电层的电容量，电压V0(伏特)为开路电压(也称为电动势或开路电压)。
电池模型的通式由下面的公式(1)表示V=B(s)A(s)·I+1C(s)·V0---(1)]]>其中A(s)=Σk=0nak·sk;]]>B(s)=Σk=0nbk·sk;]]>C(s)=Σk=0nck·sk;]]>s为拉普拉斯变换算子；A(s)、B(s)和C(s)是s的每个多项式(n是次数)；a1≠0、b1≠0，c1≠0；。
在开路电压收敛比较快的电池中，例如锂电池，公式(1)右侧的第一项和第二项的分母可由相同的时间常量T1表示。当公式(1)右侧的第一项和第二项的分母都假设为A(s)时，基本模型由下面的公式(2)-(4)表示。在下面的应用实例中，右侧的第一项和第二项的分母由相同的时间常量T1表示，其在公式(1)中表述为A(s)＝C(s)。为了简化说明，在实例中说明使用收敛比较快的电池(例如锂电池)的情形。但是，这不是唯一的选择。时间常量A(s)也可不同于时间常量C(s)。
V(t)=C1·R1·R2·s+R1+R2C1·R1·s+1·I(t)+1C1·R1·s+1·V0(t)---(2)]]>
如果基于下面的公式(总地来说，公式(3))转换公式(2)，那么能够得到公式(4)。
T1＝C1·R1T2=C1·R1·R2R1+R2---(3)]]>K＝R1+R2V(t)=K·(T2·s+1)T1·s+1·I(t)+1T1·s+1·V0(t)----(4)]]>如果通过从初始状态积分计算开路电压V0(t)，那么它可由公式(5)表示，其中初始状态由变量效率h乘以电流I(t)得到。
V0(t)=hs·I(t)---(5)]]>如果将公式(5)代入公式(4)，那么能够得到公式(6)，公式(6)可重新整理得到公式(7)。
V(t)=K·(T2·s+1)T1·s+1·I(t)+1T1·s+1·hs·I(t)---(6)]]>V(t)=K·T2·s2+K·s+hT1·s2+s·I(t)------(7)]]>如果公式(7)的两侧都乘以高斯低通滤波器GLPF(s)，那么能够得到公式(8)。
GLPF(s)·(T1·s2+s)·V(t)＝GLPF(s)·(K·T2·s2+K·s+h)·I(t) (8)这里，如公式(9)中所示，定义通过使用低通滤波器或带通滤波器处理由电流检测部分1检测的电流I(t)或由电压检测部分2检测的电压V(t)得到的值。这在预处理滤波器运算部分3中计算。
I1(t)=GLPF(s)·I(t)V1(t)=GLPF(s)·V(t)I2(t)=s·GLPF(s)·I(t)V2(t)=s·GLPF(s)·V(t)I3(t)=s2·GLPF(s)·I(t)V3(t)=s2·GLPF(s)·V(t)---(9)]]>在该应用实例中，公式(10)示出了高斯低通滤波器的特性。但是，并不由此限定这里使用的低通滤波器的特性。变量p为滤波器的时间常量。
GLPF(s)=1(p·s+1)3---(10)]]>并且，在预处理滤波器运算部分3中，使用借助于Tustin近似使公式(9)和公式(10)离散得到的递推公式，能够实际地完成计算。
如果用公式(9)重写关于V2(t)重新整理的公式(8)，那么能够得到公式(11)。
V2(t)=-T3·V3(t)+K·T2·I3(t)+K·I2(t)+h·I1(t)]]>=[V3(t)I3(t)I2(t)I1(t)]·-T1K·T2Kh---(11)]]>由于公式(11)为可测量值(即，I1(t)，I2(t)，I3(t)，V2(t)，V3(t))与未知参数(T1，T2，K，h)的乘积公式的和，所以它与通用自适应数字滤波器标准公式(12)相一致。
y＝ωT·θ (12)其中，y＝V2；ωT＝[V3，I3，I2，I1]；θ＝[-T1，K·T2，K，h]。
从而，当通过前置过滤器处理电流检测部分1检测的电流I(t)与电压检测部分2检测的电压V(t)而得到的值用在自适应数字滤波器计算中时，能够同时估计参数向量θ，其中参数向量θ包括表示电池内部状态的内电阻K、时间常量T1、T2和参数h。
在该实例中，使用“双限迹增益方法”，该方法减轻了“最小二乘方方法实现自适应滤波器”的逻辑缺陷(即，一旦估计的值收敛，那么即使改变参数也不能得到正确的估计值)。用于通过使用基于公式(12)的自适应滤波器估计未知参数向量的算法变成公式(13)。电池参数在时间点k的估计值为
在公式(13)中，迹{Q(k)}意味着矩阵的迹(对角元素的和)。此外，λ1，λ3，γU和γL为设计参数，其中0＜λ1＜1并且0＜λ3＜∞。数值λ3为设定自适应数字滤波器运算执行的参数估计的估计率的常量(调节增益)。估计率可通过提高λ3的值而增加。但是，估计率容易受噪声的影响。参数γU和γL规定了矩阵Q(k)的迹的上限和下限。它们设定为0＜γL＜γU。此外，P(0)具有足够大的值作为初始值，同时 具有足够小的非零值作为初始值。
上面描述了使用在自适应数字滤波器运算部分4中执行的自适应数字滤波器运算的电池参数估计方法。在下文中，对图1中所示的开路电压计算部分5中估计开路电压的方法进行说明。
首先，重新整理公式(4)以得到如公式(14)的开路电压。
V0＝(T1·s+1)·V-K(T2·s+1)·I (14)开路电压V0中的变化认为是稳定的，公式两侧乘以低通滤波器GLPF(s)得到的公式用于估计开路电压 该值使用结果公式(15)估计，其中“^”表示估计的值。
V^0=GLPF(s)·V0=T1·s·GLPF(s)·V+GPLF(s)·V]]>(15)-K·T2·s·GLPF(s)·I-K·GLPF(s)·I]]>通过将公式(9)代入公式(15)，得到公式(16)。
V^0=T1·V2+V1-K·T2·I1-K·I1---(16)]]>因此，通过将使用自适应数字滤波器运算估计的电池参数 和预处理滤波器的输出(I1(k)，I2(k)，V1(k)，V2(k))代入公式(16)，能够估计开路电压 从而，描述了在开路电压运算部分5中执行的估计开路电压方法。
在下文中，对在充电或放电一段规定时间的情况下，电流I、端子电压V、充电百分率SOC和内电阻K之间的关系进行说明。
图4示出了对于各充电百分率(充电状态(SOC))，二次电池的充电或放电电流I与端子电压V之间的关系。在比较低的电流区域(即，充电或放电电流接近于0)，电压随着升高的电流而线性变化。在高电流区域，电压非线性变化。这意味着在高电流区域，内电阻升高。例如，如图5中所示，当电流I在规定范围(c≤I≤e)中时，内电阻K的值恒定，但是当电流超出该规定范围时，内电阻K的值急剧地升高。这里，电流I的正值表示充电，而负值表示放电。
此外，如图6中虚线和实线所示，内电阻K的值作为电池状态(即，电池温度或电池老化程度)的函数而变化。图6示出了一个实例，其中内电阻K的值从虚线表示的特性(平坦部分的值为K＝0.4)降低到实线表示的特性(平坦部分的值为K＝0.2)。由电池状态引起的内电阻中的变化可根据在下文描述的公式(21)修正。
在下文中，对在图1中示出的最大可能充电/放电电流估计部分6中最大可能充电/放电电流的估计的三个方法进行说明。所有这些方法都利用以下事实在稳定状态的关系为下面的公式(17)，其中所述稳定状态由得自图3中示出的电池等效电路模型的公式(4)表示。
V＝K·I+V0(17)此外，在第一和第二方法中，内电阻KTc关于电池充电或放电电流I在一段规定时间Tc(参见图5)之后的特性根据经验等预测量，并使用该特性。在下面的说明中，如公式(18)所示，KTc的特性由符号f1表示。
KTc＝f1(I) (18)此外，内电阻KTc关于电池充电或放电电流I在一段规定时间Tc之后的预测量特性可由公式(19)示出的各电流区域中的一阶公式近似。
KTc=f1(I)=a+b(I-c):I<ca:c≤I≤ea+d(I-e)e<I----(19)]]>其中，a、b、c、d和e为实数，使c＜e，a＞0，b≠0并且d≠0。数c和e等于图5中的c和e。c≤I≤e表示的范围为内电阻关于电流恒定不变的规定范围。
在该实例中，电流区域分成三个区域，用于近似内电阻KTc关于电池充电或放电电流I在一段规定时间Tc之后的特性。但是，电流区域的数量不限于三个。通常，内电阻KTc关于电池充电或放电电流I在一段规定时间Tc之后的特性为曲线。但是，曲线可在小区域内由直线近似而具有小误差。通过细致地划分电流区域来用直线近似，能够提高内电阻的近似精度。结果，能够提高估计可输入/可输出功率的精度。
此外，在下文描述的估计最大可能充电/放电电流的第一和第二方法中，如下所述，使用包括在估计的电池参数 中并由自适应数字滤波器运算部分4估计的内电阻估计值 和电流检测部分1检测的电流I(k)，修正内电阻KTc关于电池充电或放电电流I在一段规定时间Tc之后的特性。
换句话说，在接近电流检测部分1检测的电流值I(k)的区域中，其中在该区域可忽略预测量内电阻KTc在一段规定时间Tc之后的变化(例如，图5的c≤I(k)≤e区域中，内电阻在该区域恒定不变)，在对应于电流检测部分1检测的电流值I(k)的一段规定时间Tc之后的内电阻KTc＝f1{I(k)}与由自适应数字滤波器4估计的内电阻 之间的差ΔK由公式(20)获得。
ΔK=K^(k)-f1(I(k))---(20)]]>将差ΔK加到内电阻KTc在一段规定时间Tc之后的预测量特性上用于修正。修正公式如公式(21)所示。
KTc=f1(I)+ΔK=f1(I)+(K^(k)-f1(I(k)))---(21)]]>在其它区域，即，充电或放电电流大于规定值的区域(例如，图5中c≥I(k)或e≤I(k)的区域)，由于借助于自适应滤波器运算得到的内电阻不可靠，所以在这些区域中，不使用借助于自适应滤波器运算得到的值执行修正。相反，在内电阻恒定不变的区域中得到的差ΔK(具有恒定内电阻的区域中的值)用于修正。换句话说，内电阻KTc关于充电或放电电流I在一段规定时间Tc之后的预测量特性f1通过将整个曲线平移ΔK(具有恒定内电阻的区域中的值)而修正。例如，在图6中，当内电阻KTc关于充电或放电电流I在一段规定时间Tc之后的预测量特性f1由虚线(平坦部分为0.4)和差ΔK＝-0.2表示时，特性f1向下平移0.2以得到修正特性f1(实线)。
换句话说，由于在自适应数字滤波器运算部分4中于该时间点估计的内电阻考虑了电池温度和老化程度，所以当通过相对于特性f1加上/减去差ΔK进行修正时，能够修正由电池温度和或老化程度引起的内电阻变化，其中差ΔK为估计的值与内电阻KTc的预测量特性f1之间的差。
如上所述，当内电阻KTc关于充电或放电电流I在一段规定时间Tc之后的预测量特性f1对应于通过自适应数字滤波器运算得到的内电阻而修正时，电流-内电阻特性对应于电池状态(电池温度或电池的老化程度)中的变化而适应地变化。从而，能够提高估计可输入/可输出功率的精度。
下面，改变由公式(21)表示的修正的“电流-内电阻”特性，解释为KTc＝f1(I)。
注意，如果假设规定的时间Tc为0，那么功率可认为是瞬时最大功率。当规定的时间Tc为正值时，计算对于该规定时间Tc的可连续输入/输出最大功率。该计算在两种情形中可都以相同的方式实现。从而，在下面的说明中，虽然规定的时间表示为Tc，但是在0与正值之间没有特别地区别。
对估计最大可能充电/放电电流的第一方法进行说明。该方法考虑了由充电或放电引起的内电阻变化。
公式(19)与在公式(4)稳定状态的关系公式(公式(17))用于形成联立公式，其中公式(19)示出了在一段规定时间Tc之后的内电阻KTc关于电池充电或放电电流I的预测量特性，公式(4)由图3的电池等效电路模型获得。这些联立公式一起显示为公式(22)。但是，如上所述，作为内电阻KTc特性的公式(19)为由公式(21)表示的修正的特性。换句话说，公式(19)中的值“a”修正为“a+ΔK”。
KTc=f1(I)=a+b(I-c):I<ca:c≤I≤ea+d(I-e):e<I(19)V=f2(I,K)=K·I+V0(17)---(22)]]>当将开路电压运算部分5估计的开路电压 代入公式(17)中的开路电压V0，端子电压V用作上限电压VMAX或下限电压VMIN，并且此时的电流用作最大充电可能电流IMAX或最大放电可能电流IMIN时，可分别得到如公式(23)和公式(24)的关于最大充电可能电流IMAX和最大放电可能电流IMIN的二阶公式。
VMAX=a·IMAX+V^0:0≤IMAX≤e(a+d(IMAX-e))·IMAX+V^0:e<IMAX---(23)]]>VMIN=a·IMIN+V^0:c≤IMIN≤0(a+b(IMIN-c))·IMIN+V^0:IMIN<c----(24)]]>如在图8步骤5-B中所说明的，当充电电流超出规定范围时，由于使用借助于自适应数字滤波器运算估计的值计算的开路电压估计值 不可靠，所以使用由另一个方法(例如，使用电流积分的方法)得到的开路电压估计值。
通过使用求解二阶公式的公式来求解这些公式，最大充电可能电流IMAX或最大放电可能电流IMIN可分别估计为公式(25)和公式(26)中所示的。
I^MAX=VMAX-V^0a:0≤I^MAX≤e-(a-d·e)-(a-d·e)2-4d·(V^0-VMAX)2d:e<I^MAX(25)]]>I^MIN=VMIN-V^0a:c≤I^MIN≤0-(a-b·c)-(a-b·c)2-4b·(V^0-VMIN)2b:I^MIN<c(26)]]>这完成了估计最大可能充电/放电电流的第一方法。
下面，对估计最大可能充电/放电电流的第二方法进行说明。该方法考虑了由充电或放电引起的内电阻和开路电压的变化。
更具体地，在该方法中，电池的充电状态(SOC)在充电或放电一段规定时间Tc期间变化。通过考虑对应于充电百分率中变化的开路电压变化而估计最大可能充电/放电电流。
在以充电或放电电流I充电或放电一段规定时间Tc期间，充电状态的变化ΔSOC由使用二次电池总电容量Cap(称为“充满电容量”)的公式(27)表示。
ΔSOC=∫0TcIdtCap---(27)]]>如果假设在公式(27)中电流恒定不变，那么能够得到公式(28)。
ΔSOC=I·TcCap----(28)]]>通过将电流除以估计的电流百分率的微分值，能得到总电容量Cap，例如，如公式(29)中所示。
Cap=Iddt(SOC)----(29)]]>如图7所示，由于开路电压与充电状态之间的关系可独立于电池温度和电池老化程度而确定，所以通过预先测量该特性，从由开路电压计算部分5估计的开路电压 能够容易地得到充电状态。另一方面，可以从充电状态容易地得到开路电压。
该预测量开路电压-充电状态特性(图7)使用公式(30)中的多项式近似。
SOC=g(V0)=a0+a1·V0+a2·V02+a3·V03---(30)]]>其中a0、a1、a2和a3为实数。
在该应用实例中，开路电压-充电状态特性的近似公式使用三阶公式。但是，也可使用其它方法。
开路电压-充电状态特性在由开路电压计算部分5于当前时刻估计的开路电压 附近的斜率α为通过将估计的开路电压 代入公式(31)得到的值的倒数，其中公式(31)为公式(30)的导数。
g′(V0)=dSOCdV0=a1+2a2·V0+3a3·V02---(31)]]>
α=-1dSOCdV0|V^0=1g′(V^0)=1a1+2a2·V^0+3a3·V^02---(32)]]>从而，可使用公式(33)近似对应于充电状态变化ΔSOC的开路电压变化ΔV0，其中充电百分率在以充电或放电电流I充电或放电一段规定时间Tc期间变化。
ΔV0=α·ΔSOC=1g′(V^0)·I·TcCap---(33)]]>然后，将公式(19)、公式(33)和公式(34)形成联立公式，其中，公式(19)表示了内电阻KTc关于电池充电或放电电流I在一段规定时间Tc之后的预测量特性，公式(33)为对应于充电状态变化ΔSOC的开路电压变化ΔV0，其中充电百分率在以充电或放电电流I充电或放电一段规定时间Tc期间变化，公式(34)通过将公式(33)的开路电压的变化ΔV0作为修正加到公式(17)上得到，其中开路电压在充电或放电一段规定时间Tc之后变化，公式(17)为从图3电池等效电路模型得到的公式(4)在稳定状态的关系公式。联立公式总地如公式(35)所示。在这种情形下，表示内电阻KTc特性的公式(19)为由公式(21)修正之后的特性。
KTc=f1(I)=a+b(I-c):I<ca:c≤I≤ea+d(I-e):e<I(19)ΔV0=1g′(V^0)·I·TcCap(33)V=f2(I,K)=K·I+(V0+ΔV0)(34)---(35)]]>当将开路电压计算部分5估计的开路电压V0代入到公式(34)中的开路电压V0时，端子电压V用作上限电压VMAX或下限电压VMIN，并且此时的电流用作最大充电可能电流IMAX或最大放电可能电流IMIN时，可分别得到如公式(36)和公式(37)的关于最大充电可能电流IMAX和最大放电可能电流IMIN的二阶公式。
VMAX=a·IMAX+V^0+1g′(V^0)·IMAX·TcCap:0≤IMAX≤e(a+d(IMAX-e))·IMAX+V^0+1g′(V^0)·IMAX·TcCap:e<IMAX---(36)]]>VMIN=a·IMIN+V^0+1g′(V^0)·IMIN·TcCap:c≤IMIN≤0(a+b(IMIN-c))·IMIN+V^0+1g′(V^0)·IMIN·TcCap:IMIN<c---(37)]]>在这种情形下，当充电电流超出规定范围时，由于使用借助于自适应数字滤波器运算估计的值计算的开路电压估计值 不可靠，所以使用由另一个方法(例如，使用电流积分的方法)得到的开路电压估计值。
通过使用求解二阶公式的公式来求解这些公式，最大充电可能电流IMAX或最大放电可能电流IMIN可分别估计为公式(38)和公式(39)中所示的。
I^MAX=VMAX-V^0a+Tcg′(V^0)·Cap:0≤I^MAX≤e(a-d·e+Tcg′(V^0)·Cap)+(a-d·e+Tcg′(V^0)·Cap)2-4d·(V^0-VMAX)2d:e<I^MAX(38)]]>I^MIN=VMIN-V^0a+Tcg′(V^0)·Cap:c≤I^MIN≤0-(a-b·c+Tcg′(V^0)·Cap)-(a-b·c+Tcg′(V^0)·Cap)2-4b·(V^0-VMIN)2b:I^MIN<c(39)]]>这样就结束了估计最大可能充电/放电电流的第二方法。
下面，对估计最大可能充电/放电电流的第三方法进行说明。该方法考虑了由充电或放电引起的开路电压的变化。
由公式(33)和(34)形成联立公式，其中公式(33)表示开路电压的变化ΔV0，而开路电压在以充电或放电电流I充电或放电一段规定时间Tc期间变化；公式(34)是通过将所述开路电压的变化ΔV0加到关系公式(公式(17))中而得到的，而公式(17)为从电池等效电路模型得到的公式(4)的稳定状态。联立公式由下面的公式(40)表示。
ΔV0=1g′(V^0)·I·TcCap(33)V=f2(I,K)=K·I+(V0+ΔV0)(34)---(40)]]>当将自适应数字滤波器运算部分4估计的内部参数θ中包括的 代入内电阻，将开路电压计算部分5估计的开路电压 代入公式(34)中的V0，端子电压V用作上限电压VMAX(紧邻电池过充电之前的端子电压)或下限电压VMIN(紧邻电池过放电之前的端子电压)，并且此时的电流用作最大充电可能电流IMAX或最大放电可能电流IMIN时，能够分别得到如公式(41)和公式(42)所示的关于最大充电可能电流IMAX和最大放电可能电流IMIN的二阶公式。
VMAX=K^·IMAX+V^0+1g′(V^0)·IMAX·TcCap---(41)]]>VMIN=K^·IMIN+V^0+1g′(V^0)·IMIN·TcCap---(42)]]>在这种情形下，当充电电流超出规定范围时，由于使用借助于自适应数字滤波器运算估计的值计算的开路电压估计值 不可靠，所以使用由另一个方法(例如，使用电流积分方法)得到的开路电压估计值。
通过求解公式(43)和公式(44)，可分别估计最大充电可能电流IMAX和最大放电可能电流IMIN。
I^MAX=VMAX-V^0K^+Tcg′(V^0)·Cap---(43)]]>I^MIN=VMIN-V^0K^+Tcg′(V^0)·Cap---(44)]]>因此，上面说明了估计最大可能充电/放电电流的第三方法。
下面，对图1所示的可输入/可输出功率计算部分7估计可输入/可输出功率的方法进行说明。
利用由最大可能充电/放电电流估计部分6使用上述三个方法中的一个估计的最大充电可能电流(估计值) 和最大放电可能电流(估计值) 以及上限电压VMAX和下限电压VMIN，用公式(45)和公式(46)分别计算可输入功率Pin和可输出功率Pout。
Pin=I^MAX·VMAX----(45)]]>Pout=|I^MIN|·VMIN----(46)]]>使用图8的流程图对上面说明的可输入/可输出功率估计方法作进一步说明，其中图8示出了图2所示的电子控制单元30所执行的程序。图8所示的程序每周期T0(在该应用实例中，T0＝50毫秒)执行一次。在下面的说明中，I(k)表示当前周期的电流值，I(k-1)表示前一周期的电流值。除了电流，其它值由上面使用的相同符号表示。
在步骤1中，基于从电流传感器40发送的信号检测充电或放电电流I(k)，基于从电压传感器50发送的信号检测二次电池的端子电压V(k)。
在步骤2中，根据在步骤1中检测的电流I(k)和电压V(k)执行低通滤波处理和近似微分滤波处理，以基于公式(47)和公式(48)计算I1(k)、I2(k)、I3(k)和V1(k)、V2(k)、V3(k)。
I1(k)=GLPF(s)·I(k)V1(k)=GLPF(s)·V(k)I2(k)=s·GLPF(s)·I(k)V2(k)=s·GLPF(s)·V(k)I3(k)=s2·GLPF(s)·I(k)V3(k)=s2·GLPF(s)·V(k)---(47)]]>GLPF(s)=1(p·s+1)3---(48)]]>这些变量可使用借助于Tustin近似等使公式(47)和公式(48)离散得到的近似公式计算。
在步骤3中，利用步骤2中计算的变量I1(k)、I2(k)、I3(k)、V2(k)和V3(k)，通过由公式(13)表示的自适应数字滤波器运算计算估计电池参数 在公式(13)中，参数y(k)、ωT(k)和θ(k)表示在公式(49)中。
y(k)＝V2(k)ωT(k)＝[V3(k) I3(k) I2(k) I1(k)] (49)θ^(k)=-T^1(k)K^(k)·T^2(k)K^(k)h^(k)---(49)]]>在步骤4中，确定步骤1中检测的电流是否处于区域(c≤I(k)≤e)内，在该区域内，在规定的预测量电流-内电阻特性的一阶近似中，可忽略内电阻关于电流的变化。如果电流处于该区域，那么程序进行到步骤5-A和步骤6。如果电流不处在该区域，那么程序进行到步骤5-B。
在步骤5-A中，将步骤3中计算的电池参数中的参数 和 与步骤2中计算的I1(k)、I2(k)、V1(k)和V2(k)代入公式(15)以计算开路电压估计值 如果在步骤4中得到电流处于上述区域内，即在规定的预测量电流-内电阻特性的一阶近似中可忽略内电阻关于电流的变化的区域内，那么在步骤6中，用公式(21)来修正内电阻KTc关于电池充电或放电电流I在一段规定时间Tc之后的预测量特性。如上所述，如果电流超出该区域，那么内电阻KTc关于充电或放电电流I的预测量特性f1通过将整个特性曲线平移差ΔK(内电阻恒定的区域中的值)而修正。
在步骤5-B中，使用与步骤5-A中描述的方法不同的方法估计开路电压。由于内电阻随同高充电电流或高放电电流一起升高，难以借助于自适应数字滤波器运算估计开路电压，所以使用无需用自适应数字滤波器运算就能估计开路电压的开路电压估计方法。这种方法的公知实例包括下述方法通过对电流积分计算SOC，并使用图7中示出的预测量开路电压-SOC特性从SOC估计开路电压的方法；使用Kalman滤波器的方法(参见日本公开专利申请No.2000-323183)。
在步骤7中，使用估计最大可能充电/放电电流的第一至第三方法中的一个方法，从内电阻KTc关于充电或放电电流I在一段规定时间Tc之后的修正特性和在步骤5-A或5-B中计算的开路电压估计值 计算最大充电可能电流(估计值) 和最大放电可能电流(估计值)
在步骤8中，使用在步骤7中计算的最大充电可能电流(估计值) 和最大放电可能电流(估计值) 以及上限电压VMAX和下限电压VMIN，以通过使用公式(45)和公式(46)，分别计算可输入功率Pin和可输出功率Pout。
在下一步骤9中，存储用于下一计算循环所需的数据，当前循环的计算结束。
图9和10为示出了借助于使用电池模型的仿真验证估计最大可能充电/放电电流的第一和第二方法的效果的结果图。
在图9中，在上部示出了电流I、端子电压V、可输入功率Pin和可输出功率Pout的实际值与估计值。在可输入功率Pin和可输出功率Pout的曲线图中，实际值由实线表示。根据本发明第一方法估计的结果由粗点线表示。根据本发明第二方法估计的结果由短划线表示，使用传统技术估计的结果由细点线表示。
图10为图9的局部详细图。在该图中，可输入功率Pin和可输出功率Pout的纵坐标比例放大了大约三倍。在图10中，实际值由实线表示。使用传统技术估计的结果由细点线表示。使用该应用实例中第一方法估计的可输入/可输出功率由粗点线表示。使用该应用实例中第二方法估计的可输入/可输出功率由短划线表示。电池模型假定的条件为总电容量为3.53Ah，初始SOC＝40％。对于电流-内电阻特性，0-100秒等于25℃(由图6中虚线表示的特性)。200秒及其之后为由图6中实线表示的特性。在100-200秒的期间，特性从图6中虚线表示的特性连续变化到实线表示的特性。此外，保持最大输入/输出功率的规定时间Tc为10秒。
对于在图9和10中使用传统技术得到的、并由细点线表示的仿真结果，由于10秒之后的内电阻特性不同于当前时刻的内电阻特性，并且未考虑充电或放电的10秒期间发生的开路电压变化，所以估计的功率中具有大的误差。
在另一方面，对于由粗点线表示的、使用该应用实例中第一方法估计的结果，由于基于通过预测量10秒之后的内电阻得到的电流-内电阻特性曲线进行了预测而计算可输入/可输出功率，所以提高了估计精度。并且，即使伴随电池状态中的变化，在电流-内电阻特性中也发生变化，由于能够使用100秒+当前时刻的内电阻估计值自适应地修正预测量电流-内电阻特性，所以也能得到高精度的估计。
对于由虚线表示的、使用该应用实例中第二方法估计的结果，除了基于通过预测量10秒之后的内电阻得到的电流-内电阻特性进行了预测而计算可输入/可输出功率之外，同时还考虑了充电或放电的10秒期间发生的开路电压变化来计算可输入/可输出功率，进一步提高了估计精度。
图11和12为示出了通过使用电池模型仿真验证估计最大可能充电/放电电流的第三方法的效果的结果的图。图12为图11的局部的详细图。
在图11和12中，电池模型假定的条件与图9和10相同。
如从图11和12所看到的，对于由粗点线表示的、使用第三方法估计的结果，由于考虑了充电或放电的10秒期间发生的开路电压变化而计算可输入/可输出功率，提高了估计精度。
下面，对传统实例(在日本公开专利申请No.2004-264126中公开的可输入/可输出功率估计装置)与将本发明应用到电池的情形之间的对比进行说明，其中所述电池用作驱动车辆的电源。
由于使用传统技术估计的可输入/可输出功率未考虑由规定时间的充电或放电所引起的电池状态中的变化，所以估计的可输入/可输出功率为瞬时可输入/可输出功率，而不是能持续一段规定时间的功率。从而，如果车辆以基于估计的可输入/可输出功率的最大功率加速，那么电压将瞬间降低达到下限电压。之后，相应于电池状态(内电阻或开路电压，即，充电百分率)的变化，输出功率也减少。结果，加速度会显著地降低，使车辆的加速性能恶化。但是，使用本文教导的方法，由于能够精确地估计可保持一段规定时间的可输入/可输出功率，所以如果车辆以基于根据本文的教导估计的可输出功率的最大功率加速，那么对于至少规定的时间(例如，10秒)，加速度不会显著地降低。因此，能够解决传统技术的问题。类似地，对于可输入功率，恒定的输入功率能保持至少一段规定的时间。无需频繁地干扰充电与放电之间的平衡就能有效地完成充电。
如基于公式(21)所说明的，当内电阻KTc关于充电或放电电流I在一段规定时间Tc之后的预测量特性f1对应于借助自适应数字滤波器运算得到的内电阻而修正时，电流-内电阻特性变为自适应地对应于电池状态(电池温度或电池老化程度)中的变化。因此，能够提高估计可输入/可输出功率的精度。换句话说，考虑了伴随无法反映在预测量特性之中的电池状态变化而发生的内电阻变化。
如基于公式(19)所说明的，当不超过上限或下限电压的最大可能充电/放电电流通过使用直线近似预测量电流-内电阻特性而得到时，借助于代数运算而不是使用收敛运算，就能够容易地完成计算。相比于收敛运算，由于减少了计算的次数，所以使用集成在车辆中的微型计算机就能容易地实现处理。
此外，描述上述实施例是为了容易理解本发明，而不是限制本发明。相反，本发明覆盖了包括在所附权利要求之内的各种修改和等效方案，所附权利要求的范围应当在法律允许的情况下给予最宽的解释，以包括所有这种修改和等效结构。
本申请要求在2005年11月29日提交的日本专利申请No.2005-343476的优先权，这里通过引用将其全部内容并入此文。
权利要求
1.一种估计与二次电池相关的功率的功率估计装置，所述功率包括向电池充电的可输入功率和从电池放电的可输出功率中的至少一个，所述装置包括控制器，包括最大可能电流估计部分，当所述二次电池的端子电压达到下述电压中的一个时，其可操作以估计通过所述二次电池的最大可能电流，所述电压为当所述二次电池连续充电第一时间时的上限电压；和当所述二次电池连续放电第二时间时的下限电压；以及功率估计部分，其可操作以基于所述最大可能电流与所述上限电压和所述下限电压中的一个估计所述功率。
2.如权利要求1所述的装置，其中，所述最大可能电流估计部分还可操作以估计最大充电可能电流和最大放电可能电流中的至少一个，其中，基于所述二次电池在充电规定时间之后的第一电流与所述二次电池的内电阻之间的关系和所述上限电压，估计所述最大充电可能电流；基于所述二次电池在放电规定时间之后的第二电流与所述二次电池的内电阻之间的关系和所述下限电压，估计所述最大放电可能电流。
3.如权利要求2所述的装置，其中所述最大可能电流估计部分还可操作以借助于使用数字滤波运算完成的批估计对内电阻估计值 进行估计，其中所述数字滤波运算使用电池模型公式中包括内电阻在内的电池参数，所述电池模型公式由下式表示V=B(s)A(s)·I+1C(s)·V0;]]>其中，A(s)=Σk=0nak·sk;]]>B(s)=Σk=0nbk·sk;]]>C(s)=Σk=0nck·sk;]]>V为端子电压；V0为开路电压；I为通过所述二次电池的电流；s为拉普拉斯变换算子；A(s)、B(s)和C(s)是s的每个多项式(n是次数)；a1≠0、b1≠0，c1≠0；基于所述内电阻估计值 对经过充电或放电相应的规定时间之后通过所述二次电池的所述第一电流和第二电流中的至少一个与所述二次电池内电阻之间的预测量关系进行修正；并且估计最大充电可能电流和最大放电可能电流中的至少一个，其中，基于所述第一电流与内电阻之间的已修正的关系和所述上限电压，估计所述最大充电可能电流；基于所述第二电流与内电阻之间的已修正的关系和所述下限电压，估计所述最大放电可能电流。
4.如权利要求1所述的装置，其中，所述控制器可操作以估计所述二次电池的开路电压的变化，所述开路电压的变化在以规定电流充电或放电相应的第一或第二时间的期间发生；其中，所述最大可能电流估计部分还可操作以基于所述开路电压的变化及所述上限电压和下限电压中相应的一个估计所述最大可能电流。
5.如权利要求1所述的装置，其中，所述最大可能电流估计部分还可操作以基于下述因素估计所述最大可能电流在二次电池充电或放电规定时间之后所述二次电池的电流与所述二次电池内电阻之间的关系；发生在以规定电流充电或放电规定时间期间的所述二次电池开路电压的变化；以及所述上限电压和所述下限电压中相应的一个。
6.如权利要求5所述的装置，其中所述最大可能电流估计部分还可操作以借助于使用数字滤波运算完成的批估计对内电阻 估计值进行估计，其中所述数字滤波运算使用电池模型公式中包括内电阻在内的电池参数，所述电池模型公式由下式表示V=B(s)A(s)·I+1C(s)·V0;]]>其中，A(s)=Σk=0nak·sk;]]>B(s)=Σk=0nbk·sk;]]>C(s)=Σk=0nck·sk;]]>V为端子电压；V0为开路电压；I为通过所述二次电池的电流；s为拉普拉斯变换算子；A(s)、B(s)和C(s)是s的每个多项式(n是次数)；a1≠0、b1≠0，c1≠0；基于所述内电阻估计值 对经过规定时间后的所述二次电池的电流与所述二次电池内电阻之间的预测量关系进行修正；并且基于所述二次电池的电流与内电阻之间的已修正的关系和所述上限电压或所述下限电压估计所述最大可能电流。
7.如权利要求1所述的装置，其中，当所述端子电压达到上限电压VMAX时，所述最大可能电流估计部分还可操作以根据下式估计最大充电可能电流 I^MAX=VMAX-V^0a:0≤I^MAX≤e-(a-d·e)+(a-d·e)2-4d·(V^0-VMAX)2d:e<I^MAX]]>当所述端子电压达到下限电压VMIN时，所述最大可能电流估计部分可操作以根据下式估计最大放电可能电流 I^MIN=VMIN-V^0a:c≤I^MIN≤0-(a-b·c)+(a-b·c)2-4b·(V^0-VMIN)2b:I^MIN<c;]]>其中 为所述二次电池的开路电压估计值；并且a、b、c、d和e为基于随着时间的通过所述二次电池的电流与所述二次电池内电阻之间的关系的实数，使c＜e、a＞0、b≠0和d≠0。
8.如权利要求1所述的装置，其中，当所述端子电压达到上限电压VMAX时，所述最大可能电流估计部分还可操作以根据下式估计最大充电可能电流 I^MAX=VMAX-V^0K^+Tcg′(V^0)·Cap]]>当所述端子电压达到下限电压VMIN时，所述最大可能电流估计部分可操作以根据下式估计最大放电可能电流 I^MIN=VMIN-V^0K^+Tcg′(V^0)·Cap;]]>其中 为所述二次电池的开路电压估计值；Cap为所述二次电池在时间Tc的总电容量； 为所述二次电池在时间Tc的内电阻估计值；并且 为表示开路电压-充电状态特性的多项式公式的微分函数，使得 为开路电压-充电状态特性在靠近开路电压估计值 处的斜率。
9.如权利要求1所述的装置，其中，当所述端子电压达到上限电压VMAX时，所述最大可能电流估计部分还可操作以根据下式估计最大充电可能电流 I^MAX=VMAX-V^0a+Tcg′(V^0)·Cap:0≤I^MAX≤e-(a-d·e+Tcg′(V^0)·Cap)+(a-d·e+Tcg′(V^0)·Cap)2-4d·(V^0-VMAX)2d:e<I^MAX]]>当所述端子电压达到下限电压VMIN时，所述最大可能电流估计部分可操作以根据下式估计最大放电可能电流 I^MIN=VMIN-V^0a+Tcg′(V^0)·Cap:c≤I^MIN≤0-(a-b·c+Tcg′(V^0)·Cap)+(a-b·c+Tcg′(V^0)·Cap)2-4b·(V^0-VMIN)2b:I^MIN<c;]]>其中 为所述二次电池的开路电压估计值；a、b、c、d和e为基于随着时间的通过所述二次电池的电流与所述二次电池内电阻之间的关系的实数，使c＜e、a＞0、b≠0和d≠0；Cap为所述二次电池在时间Tc的总电容量； 为所述二次电池在时间Tc的内电阻估计值；并且 为表示开路电压-充电状态特性的多项式公式的微分函数，使得 为开路电压-充电状态特性在靠近开路电压估计值 处的斜率。
10.如权利要求1所述的装置，其中，所述功率估计部分还可操作以计算所述可输入功率和所述可输出功率中至少之一，其中，将所述上限电压乘以最大充电可能电流以计算所述可输入功率；将所述下限电压乘以最大放电可能电流以计算所述可输出功率。
11.如权利要求1所述的装置，其中，所述最大可能电流为当所述二次电池连续充电一段规定时间时，所述二次电池的端子电压达到规定上限电压时，通过所述二次电池的最大充电可能电流；其中，当所述二次电池连续放电规定时间时，所述最大可能电流估计部分还可操作以估计当所述二次电池的端子电压达到下限电压时，通过所述二次电池的最大放电可能电流；其中，所述功率估计部分还可操作，以基于所述最大充电可能电流和所述上限电压估计所述可输入功率，和基于所述最大放电可能电流和所述下限电压估计所述可输出功率。
12.如权利要求1所述的装置，其中，所述功率估计部分还可操作以将所述上限电压乘以最大充电可能电流以计算所述可输入功率，和将所述下限电压乘以所述最大放电可能电流以计算所述可输出功率。
13.一种估计二次电池可输入功率和可输出功率中至少一个的功率估计装置，包括电流估计装置，用于估计下述电流中至少一个当所述二次电池连续充电第一规定时间时，所述二次电池的端子电压达到上限电压时的最大充电可能电流；当所述二次电池连续放电第二规定时间时，所述二次电池的端子电压达到下限电压时的最大放电可能电流；以及功率估计装置，用于估计下述功率中至少一个基于所述最大充电可能电流和所述上限电压估计可输入功率；基于所述最大放电可能电流和所述下限电压估计可输出功率。
14.如权利要求13所述的装置，其中，所述电流估计装置还可操作以估计最大充电可能电流和最大放电可能电流中的一个，其中，基于所述二次电池在充电规定时间之后的第一电流与所述二次电池内电阻之间的关系和所述上限电压，估计所述最大充电可能电流；基于所述二次电池在放电规定时间之后的第二电流与所述二次电池内电阻之间的关系和所述下限电压，估计所述最大放电可能电流。
15.如权利要求13所述的装置，还包括用于估计下述变化中至少一个的装置在以第一规定电流充电规定充电时间期间发生的所述二次电池开路电压的第一变化；在以第二规定电流放电规定放电时间期间发生的所述二次电池开路电压的第二变化；其中，所述电流估计装置还可操作以估计最大充电可能电流和最大放电可能电流中的一个，其中，基于所述第一变化和所述上限电压估计所述最大充电可能电流，基于所述第二变化和所述下限电压估计所述最大放电可能电流。
16.如权利要求13所述的装置，还包括用于估计下述变化中至少一个的装置在以充电电流充电规定充电时间期间发生的所述二次电池开路电压的第一变化；在以放电电流放电规定放电时间期间发生的所述二次电池开路电压的第二变化；以及用于估计下述关系中至少一个的装置所述二次电池在规定充电时间之后的第一电流与所述内电阻之间的第一关系；所述二次电池在规定放电时间之后的第二电流与所述内电阻之间的第二关系；其中，所述电流估计装置还可操作以估计所述最大充电可能电流和所述最大放电可能电流中的一个，其中，基于所述第一关系、所述第一变化和所述上限电压估计所述最大充电可能电流，基于所述第二关系、所述第二变化和所述下限电压估计所述最大放电可能电流。
17.一种估计二次电池功率的功率估计方法，所述功率表示电池充电功率和放电功率中的至少一个，所述方法包括当所述二次电池的端子电压在所述二次电池连续充电第一时间时达到上限电压，或在所述二次电池连续放电第二时间达到下限电压时，估计最大可能电流，其中所述最大可能电流为最大充电可能电流和最大放电可能电流中的一个；以及基于所述最大充电可能电流和所述上限电压估计充电功率，或基于所述最大放电可能电流和所述下限电压估计放电功率。
18.如权利要求17所述的方法，还包括估计所述二次电池在充电或放电规定时间之后的电流与所述电池的内电阻之间的关系；其中，估计所述最大可能电流还包括当所述关系基于充电规定时间时，基于所述关系和所述上限电压估计所述最大可能电流；或当所述关系基于放电规定时间时，基于所述关系和所述下限电压估计所述最大可能电流。
19.如权利要求17所述的方法，还包括估计在以规定电流充电或放电相应的第一时间或第二时间期间发生的所述二次电池开路电压的变化；其中，估计所述最大可能电流还包括当所述变化基于所述第一时间时，基于所述变化和所述上限电压估计所述最大可能电流；当所述变化基于所述第二时间时，基于所述变化和所述下限电压估计所述最大可能电流。
20.如权利要求17所述的方法，还包括估计所述二次电池在充电或放电规定时间之后的电流与所述电池的内电阻之间的关系；以及估计在以规定电流充电或放电相应的第一时间或第二时间期间发生的所述二次电池开路电压的变化；其中，估计所述最大可能电流还包括当所述关系基于充电规定时间并且所述变化基于所述第一时间时，基于所述关系、所述变化以及所述上限电压估计所述最大可能电流；或者当所述关系基于规定的放电时间并且所述变化基于所述第二时间时，基于所述关系、所述变化以及所述下限电压估计所述最大可能电流。
全文摘要
一种可输入/可输出功率估计装置和方法，能够正确地估计二次电池可持续规定时间的最大可输入和/或可输出功率。当二次电池连续地充电或放电规定时间时，估计最大可能充电/或放电电流的估计值，使得二次电池的端子电压达到预定的上限电压或下限电压。基于估计的最大可能电流和相应的上限电压或下限电压，将可输入和/或可输出功率估计为可用于向二次电池充电或从电池放电的功率。
文档编号H01M10/48GK1975453SQ20061016072
公开日2007年6月6日 申请日期2006年11月29日 优先权日2005年11月29日
发明者浅井央章, 米泽秀明, 中村英夫 申请人:日产自动车株式会社