管理装置、管理方法
文献发布时间:2023-06-19 11:17:41
技术领域
本发明涉及蓄电元件的管理装置。
背景技术
蓄电元件即使由于充放电停止而电流阈值成为以下从而成为几乎无电流的状态,也因为在电流刚刚变为阈值以下时化学反应在蓄电元件的内部继续进行,所以蓄电元件的电压会变动。化学反应随着时间的经过而变小,如果从电流成为阈值起的经过时间达到稳定时间,则蓄电元件的电压几乎稳定。一般,将电流为阈值以下且稳定时的电压判断为OCV。在下述专利文献1中,记载了使用OCV来估计蓄电元件的SOC这一点。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2002-365347号公报
发明内容
发明要解决的课题
从蓄电元件的电流成为阈值以下起的经过时间的计数开始后,在流动阈值以上的电流的情况下,例如可考虑通过暂且重置经过时间的计数器来复原经过时间。然而,如果超过阈值的电流的次数较多,则存在复原经过时间的频度增加的担忧。
本发明的目的在于,降低重置经过时间的频度。
用于解决课题的手段
蓄电元件的管理装置在从所述蓄电元件的电流成为第1阈值以下起的经过时间的计数开始后,在满足了在所述计数达到给定值的时间点所述蓄电元件的电压可能不稳定的给定条件的情况下,变更所述经过时间的计数。
本技术能够应用于蓄电元件的管理方法、管理程序、存储有管理程序的记录介质。
发明效果
能够降低重置经过时间的计数的频度。
附图说明
图1是实施方式中的车辆的侧视图。
图2是电池的分解立体图。
图3是二次电池的俯视图。
图4是图3的A-A线剖视图。
图5是示出车辆的电气结构的框图。
图6是示出电池的电气结构的框图。
图7是二次电池的SOC曲线。
图8是停车后的二次电池的电流波形。
图9是停车后的二次电池的电流波形。
图10是二次电池的电流波形和电压波形。
图11是二次电池的电流波形和电压波形。
图12是示出允许值与经过时间的关系的图。
图13是计数处理的流程图。
图14是OCV法的执行条件的成立与否判断流程。
图15是停车后的二次电池的电流波形。
图16是二次电池的电流波形和电压波形。
图17是电池的远程监控系统的框图。
具体实施方式
(1)蓄电元件即使由于充放电停止而电流成为阈值以下从而可视为无电流的状态,在刚刚成为该状态时化学反应还会在内部继续进行。通过对从变成可视为无电流的状态起的经过时间进行计数,能够预测化学反应收敛而电压稳定的时期。一般,如果从变成可视为无电流的状态起的经过时间达到给定的稳定时间,则判断为电压稳定。近年来,由于安全装置、GPS装置等车载的电气设备增加,因而有时由于这些电气设备的动作而与车辆状态无关地不定期流动第1阈值以上的电流。
在经过时间的计数开始后,在暂时性流动一定程度的大小的电流的情况下,即使经过时间达到稳定时间,有时电压也会因暂时性流动的电流导致的化学反应而不稳定。在这样的情况下,例如考虑暂且重置经过时间的计数器以复原经过时间。如果复原经过时间的计数并进行重新计数,则达到稳定时间的时期与复原的时间的量相应地延迟,因而能够获得直至暂时性流动的电流导致的化学反应收敛而电压稳定为止的时间。然而,如果每次流动一定程度的大小的电流时均复原经过时间的计数,则达到稳定时间的频度变少,OCV的获取频度减少。
因为上述的理由,所以降低重置经过时间的频度成为了重要的课题之一。在车辆用以外的蓄电元件中,有时也由于装置、系统侧的动作而对蓄电元件不定期流动一定程度的大小的电流,所以存在同样的问题。
发明人们发现,即使在电流成为第1阈值以下之后蓄电元件中暂时性流动一定程度的大小的电流,有时在计数达到给定值的时间点蓄电元件的电压也会稳定。
蓄电元件的管理装置在从所述蓄电元件的电流成为第1阈值以下起的经过时间的计数开始后,在满足了在所述计数达到给定值的时间点所述蓄电元件的电压可能不稳定的给定条件的情况下,变更所述经过时间的计数。所谓电压不稳定,例如是指每单位时间的电压的变化量大于基准值。该基准值能够适当地决定。
在计数开始后,在满足了在计数达到给定值的时间点蓄电元件的电压可能不稳定的给定条件的情况下变更经过时间的计数,由此,与在暂时性流动一定程度的大小的电流时总是重置经过时间的计数的情况相比,能够降低重置经过时间的计数的频度。
在变更经过时间的计数的情况下,既可以减小也可以增大当前的计数的值。例如,在将计数的初始值设为0而随着时间的经过对计数进行加法的递增计数器的情况下,减小当前的值。由此,经过时间的计数复原。在将计数的初始值设为相当于稳定时间的值而随着时间的经过对计数进行减法的递减计数器的情况下,增大当前的值。由此,经过时间的计数复原。
在变更计数的情况下,既可以将计数复原为初始值,也可以变更为当前的值与初始值之间的值。在之后的说明中,将把计数复原为初始值的情形称为重置。
(2)所述给定条件可以是对第2阈值以上的电流进行累计而得到的电流累计量大于允许值。
发明人们发现,在电流成为第1阈值以下之后蓄电元件中暂时性流动第2阈值以上的电流的情况下,从经过时间的计数开始到电压稳定为止的时间是否有变化,与在计数开始后暂时性流动的电流的电流累计量具有相关性。
通过将给定条件设为对第2阈值以上的电流进行累计而得到的电流累计量大于允许值,与在暂时性流动第2阈值以上的电流时总是重置经过时间的计数的情况相比,能够降低重置经过时间的计数的频度。
(3)所述给定条件也可以是流动第2阈值以上的电流的时间大于允许值。
发明人们发现,在电流成为第1阈值以下之后蓄电元件中暂时性流动第2阈值以上的电流的情况下,从经过时间的计数开始到电压稳定为止的时间是否有变化,与流动第2阈值以上的电流的时间具有相关性。
通过将给定条件设为流动第2阈值以上的电流的时间大于允许值,与在暂时性流动第2阈值以上的电流时总是重置经过时间的计数的情况相比,能够降低重置经过时间的计数的频度。
(4)也可以是,计数开始后的经过时间越长则所述第2阈值越小。
在直至达到稳定时间为止的剩余时间较长的情况下,即使流动电流,达到稳定时间之前电压也可能稳定。相对于此,在直至达到稳定时间为止的剩余时间较短的情况下,即使流动相同大小的电流,直至达到稳定时间,电压也可能不稳定。直至达到稳定时间为止的剩余时间较短时,如果减小第2阈值,则能够确保直至电压稳定为止的时间。
(5)所述第1阈值和所述第2阈值可以是相同的值。
为了适当地决定是否变更经过时间的计数,不希望第1阈值和第2阈值较大地不同。根据上述的管理装置,由于第1阈值和第2阈值是相同的值,因而能够适当地决定是否变更经过时间的计数。
(6)也可以基于流动所述第2阈值以上的电流的时间来决定变更所述经过时间的计数的量。
到电压稳定为止的时间与流动第2阈值以上的电流的时间相关,因而通过基于流动第2阈值以上的电流的时间来决定变更经过时间的计数的量,能够适当地变更计数。
变更经过时间的计数的量也可以基于流动第2阈值以上的电流的时间本身来决定。电流累计量是对周期性地测量到的电流值与周期的乘积进行累计而得到的值,因而电流累计量也是基于流动第2阈值以上的电流的时间的值。因而,变更经过时间的计数的量也可以基于电流累计量来决定。
(7)也可以基于流动所述第2阈值以上的电流的时间和与所述蓄电元件的内部电阻值相关的值来决定变更所述经过时间的计数的量。
从变成可视为无电流的状态到电压稳定为止的时间,除受流动第2阈值以上的电流的时间影响之外,还受蓄电元件的内部电阻值影响。例如,即使流动第2阈值以上的电流的时间相同,内部电阻值较大的情况与内部电阻值较小的情况相比,到电压稳定为止的时间也会变长。
根据上述的管理装置,不仅基于流动第2阈值以上的电流的时间,还基于与蓄电元件的内部电阻值相关的值来决定变更经过时间的计数的量,因而与仅基于流动第2阈值以上的电流的时间的情况相比,能够适当地决定变更经过时间的计数的量。
内部电阻值与蓄电元件的温度、劣化度相关。与内部电阻值相关的值既可以是内部电阻值本身,也可以是温度,也可以是劣化度。
(8)与所述蓄电元件的内部电阻值相关的值也可以是所述蓄电元件的温度。
如前述那样,内部电阻值与蓄电元件的温度、劣化度相关。温度与内部电阻值相比易于测量,因而与使用内部电阻值的情况相比,易于获取与内部电阻值相关的值。温度与劣化度相比,较大地影响内部电阻值,因而与使用劣化度的情况相比,能够适当地决定变更经过时间的计数的量。
(9)也可以基于所述OCV来进行估计所述蓄电元件的SOC的估计处理。
由于重置经过时间的计数的频度较少,因而OCV的获取频度增加,能够抑制在长期间内无法获取OCV的情形。
(10)也可以基于所述OCV来进行估计所述蓄电元件的SOC的估计处理。
由于OCV的获取频度增加,因而SOC的估计频度增加。能够抑制在长期间内无法估计SOC的状态,能够使SOC的估计精度提高。
(11)也可以是,计数开始后的经过时间越长则所述允许值越小。
计数开始后的经过时间越长,则蓄电元件的化学反应越收敛,电压越接近稳定。如果在化学反应收敛而电压接近稳定时流动阈值以上的电流,则即使达到稳定时间,由暂时性流动的电流带来的电压变化的影响也不会减弱。通过计数开始后的经过时间越长则使允许值越小,能够抑制在电压不稳定的状态下达到稳定时间。因为能够抑制将非稳定的电压判断为OCV的情形,所以SOC的估计精度提高。
<实施方式1>
1.电池的说明
图1是车辆的侧视图,图2是电池的分解立体图。车辆10是发动机驱动车,具备电池50。在图1中,仅图示车辆10和电池50,省略了构成车辆10的其他部件。
电池50具备电池组60、电路基板单元65和收纳体71。电池是“蓄电装置”的一个例子。
如图2所示,收纳体71具备包含合成树脂材料的主体73和盖体74。主体73为有底筒状。主体73具备底面部75和4个侧面部76。由4个侧面部76在上端部分形成了上方开口部77。
收纳体71收纳电池组60和电路基板单元65。电池组60具有12个二次电池62。12个二次电池62连接为3个并联且4个串联。电路基板单元65配置在电池组60的上部。在图6的框图中,由1个电池记号来表示并联连接的3个二次电池62。二次电池62是“蓄电元件”的一个例子。
盖体74封闭主体73的上方开口部77。在盖体74的周围设置有外周壁78。盖体74具有俯视大致T字形的突出部79。在盖体74的前部之中一个角部固定有正极的外部端子51,在另一角部固定有负极的外部端子52。
如图3以及图4所示,二次电池62在长方体形状的壳体82内与非水电解质一起收纳有电极体83。二次电池62作为一个例子是锂离子二次电池。壳体82具有壳体主体84和封闭其上方的开口部的盖85。
关于电极体83,未对详细情况进行图示,但在包括铜箔的基材涂敷了活性物质的负极要素与在包括铝箔的基材涂敷了活性物质的正极要素之间,配置有包括多孔性的树脂膜的隔离件。它们均为带状,在相对于隔离件而使负极要素和正极要素分别在宽度方向的相反侧错开了位置的状态下,以能够收纳于壳体主体84中的方式被卷绕为扁平状。
在正极要素经由正极集电体86连接有正极端子87,在负极要素经由负极集电体88连接有负极端子89。正极集电体86以及负极集电体88包括平板状的基座部90和从该基座部90延伸的腿部91。在基座部90形成有贯通孔。腿部91与正极要素或负极要素连接。正极端子87以及负极端子89包括端子主体部92、和从其下表面中心部分向下方突出的轴部93。其中,正极端子87的端子主体部92和轴部93由铝(单一材料)一体成形。在负极端子89中,端子主体部92为铝制,轴部93为铜制,是将它们组装成的构件。正极端子87以及负极端子89的端子主体部92隔着包含绝缘材料的垫片94而配置在盖85的两端部,并从该垫片94向外侧露出。
盖85具有压力释放阀95。如图3所示,压力释放阀95位于正极端子87与负极端子89之间。压力释放阀95在壳体82的内压超过限制值时开放,以降低壳体82的内压。
图5是示出车辆10的电气结构的框图,图6是示出电池50的电气结构的框图。
如图5所示,车辆10具备作为驱动装置的发动机20、发动机控制部21、发动机启动装置23、作为车辆发电机的交流发电机25、一般电气负载27、车辆ECU(电子控制装置:Electronic Control Unit)30、电池50等。
电池50与电力线37连接。在电池50,经由电力线37连接有发动机启动装置23、交流发电机25、一般电气负载27。
发动机启动装置23是起动电动机。如果点火开关24接通,则从电池50流动起动电流,发动机启动装置23进行驱动。通过发动机启动装置23的驱动,曲柄轴旋转,从而能够启动发动机20。
一般电气负载27是除发动机启动装置23之外的搭载于车辆10的电气负载。关于一般电气负载27,额定12V,能够例示空调器、音响、车载导航、辅机类等。
交流发电机25是通过发动机20的动力来发电的车辆发电机。在交流发电机25的发电量超过车辆10的电气负载量的情况下,通过交流发电机25对电池50进行充电。此外,在交流发电机25的发电量小于车辆10的电气负载量的情况下,电池50放电,以弥补发电量的不足。
车辆ECU30经由通信线L1与电池50能够通信地连接,经由通信线L2与交流发电机25能够通信地连接。车辆ECU30从电池50接受SOC的信息,控制交流发电机25的发电量,由此控制电池50的SOC。
车辆ECU30经由通信线L3与发动机控制部21能够通信地连接。发动机控制部21搭载于车辆10,对发动机20的动作状态进行监控。此外,发动机控制部21根据速度测量器等计量器类的测量值来监控车辆10的行驶状态。车辆ECU30能够从发动机控制部21获得点火开关24的开闭的信息、发动机20的动作状态的信息以及车辆10的行驶状态(行驶中、行驶停止、空转停止等)的信息。
如图6所示,电池50具备电流切断装置53、电池组60、电流传感器54、管理装置100和温度传感器115。电池50是额定12V的低压电池。
电流切断装置53、电池组60以及电流传感器54经由电源线55P、55N而串联连接。电源线55P是将正极的外部端子51和电池组60的正极连接的电源线。电源线55N是将负极的外部端子52和电池组60的负极连接的电源线。
电流切断装置53位于电池组60的正极侧,设置在正极的电源线55P。电流传感器54位于电池组60的负极侧,设置在负极的电源线55N。
电流切断装置53能够由继电器等有接点开关(机械式)、FET等半导体开关构成。通过电流切断装置53的断开,电池50被从车辆10的电力线37断开,电流被切断。通过电流切断装置53的闭合,电池50与电力线37连接,成为能够进行向车辆10的电力供给的状态。电流切断装置53在电池50中存在异常的情况下断开,通常被控制为闭合。
电流传感器54测量电池组60的电流I[A]。温度传感器115通过接触式或者非接触式来测量电池组60的温度[℃]。
管理装置100设置在电路基板单元65。管理装置100具备电压检测电路110和处理部120。电压检测电路110通过信号线分别与各二次电池62的两端连接,测量各二次电池62的电压V[V]以及电池组60的总电压VB[V]。电池组60的总电压VB是串联连接的4个二次电池62的合计电压。电流传感器54、温度传感器115、电压检测电路110是测量二次电池62的状态的测量部。
处理部120包括具有运算功能的CPU121、作为存储部的存储器123、计数器125和通信部127。
处理部120能够从车辆ECU30获得车辆10是在停车中还是在行驶中等与车辆10的状态相关的信息。
处理部120通过电流传感器54、电压检测电路110、温度传感器115,以给定的测量周期N来测量电池组60的电流I、各二次电池62的电压V以及温度,从而对电池50的状态进行监控。测量周期N有10mS程度的短周期和60s程度的长周期。处理部120在发动机驱动中等电池50为使用状态的情况下,以短周期进行电池50的监控,在停车中等电池50为几乎无电流的情况下,以长周期进行电池50的监控。通过根据电池50的电流值、车辆的状态来切换测量周期N,能够抑制管理装置100的消耗功率。此外,处理部120通过后述的OCV法来估计电池组60的SOC。
存储器123是闪速存储器、EEPROM等非易失性记录介质。在存储器123中,存储有用于监控电池组60的状态的监控程序以及监控程序的执行所需要的数据。
在存储器123中,为了判断是否能够执行OCV法,存储用于执行对从电流成为阈值Y(第1阈值以及第2阈值)以下起的经过时间Tw进行计数的计数处理(图13)的程序、用于执行基于OCV法的SOC估计处理(图14)的程序等。存储有为了执行各程序而需要的各种数据。在各种数据中,包括SOC曲线Lv的数据、阈值Y的数据、允许值X的数据等。
2.二次电池的OCV-SOC特性
图7是示出二次电池62的OCV和SOC的相关性的SOC曲线Lv,横轴为SOC[%],纵轴为OCV[V]。二次电池62是在正极活性物质中含有Co、Mn、Ni的元素的含锂金属氧化物、在负极中使用了硬碳的三元系的锂离子二次电池。
OCV(open circuit voltage,开路电压)是可视为无电流的状态下的二次电池62的电压。能够将二次电池62的电流为阈值Y以下的状态视为无电流。作为一个例子,阈值Y为100mA。
SOC(state of charge,荷电状态)是二次电池62的充电状态。SOC是残存容量相对于二次电池62的满充电容量(有效容量)的比率,能够由下述的(1)式来定义。
SOC[%]=(Cr/Co)×100 (1)
Co是二次电池的满充电容量,Cr是二次电池的残存容量。
3.基于OCV法的SOC估计
OCV法是基于二次电池62的OCV来估计二次电池62的SOC的方法。OCV法是在SOC曲线Lv上参照二次电池62的OCV而求得对应于OCV的SOC的方法。例如,如图7所示,在OCV为OCV1的情况下,估计SOC为SOC1。
电池组60的SOC能够通过针对串联连接的4个二次电池62而计算SOC,并求得其平均SOC、最小SOC而求得。也可以针对4个二次电池62而求得OCV的平均值、最小值,并求得与其对应的SOC。
4.稳定时间和OCV法的执行条件
即使二次电池62成为充放电几乎停止而可视为无电流的状态,在刚刚成为可视为无电流的状态时,化学反应在内部继续进行,所以二次电池62的电压还会变动。如果可视为无电流的状态继续,则化学反应随着时间的经过而变小,电压不久就会稳定。
因而,优选在从二次电池62变成可视为无电流的状态起经过稳定时间,并且二次电池62的电压稳定之后,执行基于OCV法的SOC估计。稳定时间是从二次电池62变成可视为无电流的状态起电压稳定所需要的时间,作为一个例子为12小时。
处理部120在电池组60的电流I低于阈值Y时,判断为无电流状态,并通过计数器125来开始经过时间Tw的计数。在经过时间Tw达到稳定时间时,管理装置100判断为OCV法的执行条件成立。只要无电流状态继续,则经过时间Tw的计数即使在达到稳定时间之后也将继续。
图8、图9的曲线图表示停车后的电池50的电流波形。时刻t0为停车定时,时刻t1为二次电池62的电流I低于阈值Y的定时,在时刻t1,基于计数器125的经过时间Tw的计数开始。如图8所示,在时刻t1之后,电流I维持阈值Y以下的状态,如果无电流状态继续,则在时刻t2经过了稳定时间,OCV法的执行条件成立。因而,在OCV法的执行条件成立的时刻t2之后的期间T2,管理装置100能够实施OCV的获取以及基于OCV法的SOC估计。
如图9的曲线图所示,对于OCV法的执行条件成立之前的时刻ta和成立之后的时刻tb,分别在二次电池62流动阈值Y以上的电流I。在停车后,作为暂时性流动阈值Y以上的电流的主要原因,能够例示车载的GPS接收器接收到GPS信息的情况、车载的安全设备动作了的情况。
图10、图11是示出从二次电池62的电压稳定的状态起,二次电池62暂时性放出阈值Y以上的电流时的电压的变化的曲线图。在2个曲线图中,电流的大小相同而放电时间Z不同。在图10、图11中,由阴影线示出阈值Y以上的电流的电流累计量Q(放电量)。电流累计量Q的单位为[Ah]。
放电后,二次电池62的电压复原到原来的电压Vo为止的恢复时间W与阈值Y以上的电流I的电流累计量Q具有相关性,电流累计量Q越大则越长。即,即使流动阈值Y以上的电流,在电流累计量Q较小的情况下(在图10的情况下),二次电池62的化学反应的收敛较快,所以相对于电压的影响也较小。在电流累计量Q较大的情况下(在图11的情况下),二次电池62的化学反应的收敛较慢,所以相对于电压的影响较大。
如图9所示,在经过时间Tw的计数开始后,在相对于电池50暂时性流动阈值Y以上的电流的情况下,处理部120将阈值Y以上的电流的电流累计量Q与允许值X比较,判断是否重置对经过时间Tw进行测量的计数器125。具体地,处理部120在电流累计量Q大于允许值X的情况下重置计数器125。“电流累计量Q大于允许值X”是给定条件的一个例子。重置是变更的一个例子。
通过利用电流累计量Q与允许值X的比较结果来判断是否重置,在经过时间Tw的计数开始后流动阈值Y以上的电流的情况下,与总是重置计数器125的情况相比,能够降低计数器125的重置频度,增加OCV的获取频度。
允许值X优选根据经过时间Tw而不同。图12是示出允许值X与经过时间Tw的关系的曲线图。允许值X在计数开始时刻(充放电停止时刻)t1为X1,是最大的。在从计数开始时刻t1起到经过稳定时间的时刻t2为止的期间T1内,允许值X直线地减少,在经过稳定时间后的期间T2,允许值X2为恒定值。
关于经过时间Tw越长则允许值X越小的理由,是因为如果经过时间Tw较长则直至达到稳定时间为止的时间变短,因而如果不减小允许值X,则在达到稳定时间时,由暂时性流动的电流导致的电压变化的影响不减弱。
处理部120在车辆10的停车中以给定的测量周期N来测量电池组60的电流I、各二次电池62的电压V以及温度,进行监控电池50的状态的监控处理。测量周期N为长周期(60s)。
图13是由处理部120执行的计数处理的流程图。图14是由处理部120执行的OCV法的执行与否的判断流程。
计数处理是对经过时间Tw进行计数的处理,包括S10~S80这8个步骤。计数处理在车辆10停车后电池组60的电流I成为阈值Y以下的情况下(图8、9的时刻t1)开始。计数器125的初始值为“0”。
如果计数处理开始,则处理部120在初始值“0”上加1来对计数器125的计数值进行递增计数(S10)。
之后,如果经过了测量周期N(S20),则处理部120通过电池50的监控处理,将由电流传感器54测量到的电池组60的电流I与阈值Y比较,判定是否为阈值Y以下(S30)。
在计数处理开始后,在电流I为阈值Y以下的情况下(S30:是),处理部120将计数器125的计数值加1来进行更新(S40)。在计数器125更新后,处理返回S20,进行S30、S40的处理。
这样,在计数处理开始后,如果未流动阈值Y以上的电流,则以测量周期N的间隔而反复进行S20→S30→S40的处理,从而推进经过时间Tw的计数。
处理部120与图13所示的计数处理独立地执行图14所示的是否执行OCV法的判断流程。在判断流程中,处理部120将基于计数处理而被计数的经过时间Tw与稳定时间(给定值的一个例子)比较(S100),在经过时间Tw超过稳定时间的情况下,判断为OCV法的执行条件成立(S110)。
如果判断为OCV法的执行条件成立,则处理部120通过OCV法来进行SOC的估计。处理部120在经过稳定时间后,将通过电池50的监控处理而由电压检测电路110测量出的各二次电池62的电压判断为OCV(S120)。处理部120在图7所示的SOC曲线Lv上参照各二次电池62的OCV来估计各二次电池62的SOC(S130)。而且,处理部120将最小SOC作为电池组60的SOC。
在图8的例子中,在时刻t1开始计数处理之后,在时刻t2经过时间Tw达到稳定时间。因而,处理部120在时刻t2判断为OCV法的执行条件成立,并进行基于OCV法的SOC的估计。
在时刻t1计数开始后,如果不在中途重置计数器125,则在时刻t2之后,经过时间Tw>稳定时间,OCV法的执行条件成为总是成立的状态。因而,处理部120在经过了稳定时间的时刻t2之后,以测量周期N反复进行基于OCV法的SOC估计,并按每个测量周期N获得各二次电池62的SOC的估计值。
另一方面,计数处理开始后,在OCV法的执行条件成立之前(图9所示时刻ta)流动阈值Y以上的电流的情况下,在S30中判定为否,处理部120计算阈值Y以上的电流的电流累计量Q(S50)。在检测到阈值Y以上的电流后,将测量周期N从长周期(60s)变更为短周期(10mS),以短周期来测量电池组60的电流I,并对该数据的累计值进行运算,由此能够求得电流累计量Q。
处理部120在计算出电流累计量Q时,从存储器123读出与经过时间Tw相应的允许值X。在此,与时刻ta对应的允许值Xa被读出。
在电流累计量Q为允许值Xa以下的情况下(S70:是),处理部120判断为阈值Y以上的电流对经过稳定时间时(图9的时刻t2)的电压施加的影响较小,继续经过时间Tw的计数(S40)。之后,计数器125的经过时间Tw在时刻t2达到稳定时间。
即使暂时性流动阈值Y以上的电流,只要电流累计量Q为允许值Xa以下,则仍继续进行经过时间Tw的计数,由此,与重置计数器125的情况相比,经过时间Tw较早地达到稳定时间,因而OCV法的执行条件的成立频度增加。
另一方面,在电流累计量Q大于允许值Xa的情况下(S70:否),处理部120判断为阈值Y以上的电流I对经过稳定时间时的电压施加的影响较大,重置计数器125(S80)。
如果计数器125被重置,则如图15所示,处理部120在电流I低于阈值Y的时刻tc,从初始值零起再次开始基于计数器125的计数处理。
在计数处理再次开始后,在到经过稳定时间的时刻td之前的期间Tcd内OCV法的执行条件不成立,在经过稳定时间的时刻td,OCV法的执行条件初次成立。因而,处理部120将在时刻td之后的期间Td测量到的各二次电池62的电压判断为OCV,并通过OCV法来估计SOC。
在电流累计量Q大于允许值X的情况下,暂且重置计数器125,在电流I低于阈值Y之后,再次开始基于计数器125的经过时间Tw的计数。通过在经过稳定时间后获取OCV,能够抑制将非稳定的电压判断为OCV,所以SOC的估计精度提高。
在OCV法的执行条件成立而以测量周期N执行SOC的估计的阶段(图9所示的时刻tb)中,在流动阈值Y以上的电流的情况下,处理部120计算阈值Y以上的电流I的电流累计量Q(S50)。
之后,处理部120从存储器123读出允许值X2(S60)。允许值X2的值被设定为由暂时性流动的电流I带来的电压变化的影响在测量周期N内收敛而电压稳定(参照图10)。
在电流累计量Q为允许值X2以下的情况下,处理部120在该测量周期N内不执行基于OCV法的SOC的估计,而在下一测量周期N内执行基于OCV法的SOC的估计。此外,处理部120也不执行计数器125的重置。
另一方面,在电流累计量Q大于允许值X2的情况下(S70:否),处理部120重置计数器125,从电流I低于阈值Y时起再次开始基于计数器125的计数处理。
在计数处理的再次开始后,如果经过时间Tw超过稳定时间,则处理部120判断为OCV法的执行条件成立。之后,处理部120将在经过稳定时间后测量到的各二次电池62的电压判断为OCV,并通过OCV法来估计SOC。
6.效果
发明人们发现,在经过时间Tw的计数开始后暂时性流动阈值Y以上的电流I的情况下,从经过时间Tw的计数开始到电压稳定为止的时间是否有变化,与暂时性流动的电流I的电流累计量Q具有相关性。处理部120在计数开始后,在满足了在计数达到稳定时间(给定值的一个例子)的时间点二次电池62的电压可能不稳定的给定条件的情况下,重置(变更)计数器125。因而,与在暂时性流动一定程度的大小的电流时总是重置计数器125的情况相比,能够降低重置计数器125的频度。
通过将给定条件设为“电流累计量Q大于允许值X”,与在流动阈值Y以上的电流I时总是重置计数器125的情况相比,能够降低计数器125的重置频度,增加OCV的获取频度以及SOC的估计频度。
为了适当地决定变更经过时间的计数的量,不希望第1阈值和第2阈值较大地不同。根据管理装置100,第1阈值和第2阈值是相同的值,因而与第1阈值和第2阈值较大地不同的情况相比,能够适当地决定变更经过时间的计数的量。
计数开始后的经过时间Tw越长,则二次电池62的化学反应越收敛,电压越接近稳定。如果在化学反应收敛而电压接近稳定时流动阈值Y以上的电流I,则即使达到稳定时间,由暂时性流动的电流导致的电压变化的影响也不减弱。通过计数开始后的经过时间Tw越长则使允许值X越小来抑制允许的电流累计量Q,从而能够抑制在电压不稳定的状态下达到稳定时间。能够抑制将非稳定的电压判断为OCV,所以SOC的估计精度提高。
<其他实施方式>
本发明不限定于通过上述记述以及附图而说明的实施方式,例如以下那样的实施方式也包括于本发明的技术范围。
(1)在上述实施方式中,作为蓄电元件的一个例子,例示了二次电池62。蓄电元件不限于二次电池62,也可以是电容器。二次电池62不限于锂离子二次电池,也可以是其他非水电解质二次电池。此外,也能够使用铅蓄电池等。不限于将多个蓄电元件串并联连接的情况,也可以是串联的连接、单个电池单体的结构。
(2)在上述实施方式中,在电流I成为阈值Y以下起的经过时间Tw的计数开始后,在流动阈值Y以上的电流的情况下,将累计阈值Y以上的电流所得到的电流累计量Q与允许值X比较,判断是否复原经过时间Tw的计数。是否复原经过时间Tw的计数只要基于电流累计量Q来判断即可,也可以是任何方法。例如,也可以将电流累计量Q分级为“小”、“中”、“大”等,根据等级来判断是否复原经过时间Tw的计数。
(3)在上述实施方式中,将电池50设为额定12V的低压电池。电池50也可以是额定100V~400V的驱动用的高压电池。电池50的使用用途不限定于特定的用途。电池50也可以使用于移动体用(车辆用、船舶用、AGV等)、产业用(无停电电源系统、太阳能发电系统的蓄电装置)等各种用途。
(4)关于OCV法的执行定时,只要是电流I为阈值Y以下且经过稳定时间之后即可,与车辆的状态无关而可以在任何时刻进行。
(5)在上述实施方式中,在计数开始后,在阈值Y以上的电流I的电流累计量O大于允许值X的情况下,重置经过时间Tw的计数。也可以在阈值Y以上的电流I的电流累计量Q为允许值X以上的情况下,重置经过时间Tw的计数。
在上述实施方式中,计数开始后,设为在阈值Y以上的电流I的电流累计量Q为允许值X以下的情况下,不重置经过时间Tw的计数。也可以设为在阈值Y以上的电流I的电流累计量Q小于允许值X的情况下,不重置经过时间Tw的计数。
(6)在上述实施方式中,设为计数开始后,在阈值Y以上的电流I的电流累计量Q大于允许值X的情况下,重置经过时间Tw的计数,计数开始后,在阈值Y以上的电流I的电流累计量Q为允许值X以下的情况下,不重置经过时间Tw的计数。在计数开始后,在阈值Y以上的电流I的电流累计量Q大于允许值X的情况下,至少重置经过时间Tw的计数即可,在阈值Y以上的电流I的电流累计量Q为允许值X以下的情况下,既可以重置或也可以不重置不经过时间Tw的计数。
(7)在上述实施方式中,设为计数开始后,在阈值Y以上的电流I的电流累计量Q大于允许值X的情况下,重置经过时间Tw的计数,计数开始后,在阈值Y以上的电流I的电流累计量Q为允许值X以下的情况下,不重置经过时间Tw的计数。只要设为计数开始后,在阈值Y以上的电流I的电流累计量Q为允许值X以下的情况下,至少不重置经过时间Tw的计数即可,在阈值Y以上的电流I的电流累计量Q大于允许值X的情况下,既可以重置也可以不重置经过时间Tw的计数。
(8)在上述实施方式中,将管理装置100设置在电池50的内部。电池50至少具有电池组60和测量设备即可,管理装置100也可以设置在电池50的外部。
(9)在上述实施方式中,根据经过时间Tw来决定允许值X,但允许值X也可以与经过时间Tw无关地为固定值。
(10)在上述实施方式中,计数开始后,在阈值Y以上的电流I的电流累计量Q超过允许值的情况下,重置经过时间Tw的计数,复原到作为初始值的零。除了计数开始后在阈值Y以上的电流I的电流累计量Q大于允许值X的情况下,将经过时间Tw的计数复原到作为初始值的零以外,也可以是以经过时间Tw变短的方式来变更计数。例如,也可以在流动阈值Y以上的电流I的时间点(图9的时刻ta),在经过时间Tw计数为8小时的情况下,将计数变更为6小时。将经过时间Tw复原多少(变更计数的量)可以根据电流累计量Q来决定。可以是,电流累计量Q越大则使复原的时间越长。
(11)在上述实施方式中,将给定条件设为“电流累计量Q大于允许值X”,但给定条件也可以是“流动第2阈值以上的电流的时间大于允许值”。例如,也可以设为在电流值为第2阈值以上的时间比1秒(技术方案允许值的一个例子)长的情况下重置计数,在小于1秒的情况下不变更计数。
或者,也可以不是是否重置计数这2个选项,而是基于流动第2阈值以上的电流的时间来决定变更计数的量。例如,也可以是,电流I的电流值为第2阈值以上的时间越长则使变更计数的量越大。或者,也可以是,对第2阈值以上的电流进行累计得到的电流累计量Q越大,则使变更计数的量越大。具体地,也可以是,如以下的表1所示,在电流值为第2阈值以上的时间小于0.1秒的情况下将变更计数的量决定为10,在大于0.1秒且小于5秒的情况下决定为25,在大于5秒且小于10秒的情况下决定为50。在表1中,对于电流值为第2阈值以上的时间在10秒以上的情况进行了省略。
[表1]
(12)也可以基于电流值为第2阈值以上的时间和在该期间测量到的电流值来决定变更计数的量。以下,参照表2来具体地说明。
[表2]
二次电池的温度:25℃
上述的表2被设定为电流值为第2阈值以上的时间越长,则变更计数的量越大,并且在该期间测量到的电流值的最大值越大则变更计数的量越大。在表2中,对于电流值为第2阈值以上的时间在10秒以上的情况、电流值的最大值Imax为30A以上的情况进行了省略。
例如,设在电流值为第2阈值以上的时间内测量到的电流值的最大值Imax小于1A。在该情况下,在表1所示的例子中,在电流值为第2阈值以上的时间小于0.1秒的情况下,变更计数的量被决定为10,在大于0.1秒且小于5秒的情况下被决定为25,在大于5秒且小于10秒的情况下决定为50。对于电流值的最大值Imax为1A以上且小于10A的情况、为10A以上且小于30A的情况也是同样的。
也可以不基于电流值的最大值而基于在电流I的电流值为第2阈值以上的时间内测量到的电流值的最小值、平均值、中间值等来决定。
(13)放电后,到二次电池62的电压复原至原来的电压Vo为止的恢复时间W也与二次电池62的内部电阻值有相关性,内部电阻值越大则越长。因而,也可以基于流动第2阈值以上的电流的时间和二次电池62的内部电阻值来决定变更计数的量。具体地,也可以是,二次电池62的内部电阻值越大则使复原计数的时间越长。
例如,在图16中,双点划线200表示二次电池62的温度较高时的电压的变化,虚线202表示二次电池62的温度较低时的电压的变化,实线201表示温度为在它们之间时的电压的变化。如图16所示,二次电池62的温度较高时(双点划线200),内部电阻值较小,因而电压的下降较小。因此,到电压稳定为止的时间较短。相对于此,二次电池62的温度较低时(虚线202),内部电阻值变大,因而电压的下降变大。因此,到电压稳定为止的时间较长。因而,也可以是,二次电池62的温度越低,则使变更计数的量越大。以下,参照前述的表2和以下所示的表3以及表4来具体地说明。
[表3]
二次电池的温度:30℃
[表4]
二次电池的温度:50℃
前述的表2设为二次电池的温度Tmp为20℃≤Tmp<25℃时的表。表3设为25℃≤Tmp<30℃时的表,表4设为二次电池的温度为30℃≤Tmp<50℃时的表。这些表被设定为二次电池的温度Tmp越低则变更计数的量越大。
在此,以基于流动第2阈值以上的电流的时间、电流值以及温度这3者来决定变更计数的量的情况为例进行了说明,但也可以基于流动第2阈值以上的电流的时间和温度这2者来决定。也可以不基于流动第2阈值以上的电流的时间来决定而基于电流累计量Q、电流值以及温度这3者来决定,还可以基于电流累计量Q和温度这2者来决定。
二次电池62的劣化度越大则内部电阻值越大,因而也可以不基于二次电池的温度而基于二次电池62的劣化度来决定。具体地,也可以是,二次电池62的劣化度越大,则使复原的时间越长。不过,由于温度比劣化度更大地影响内部电阻值,因而希望使用温度而不是劣化度。
(14)在上述实施方式中第2阈值总是恒定的,但也可以是计数开始后的经过时间越长则使第2阈值越小。例如,也可以是,最初的1小时将第2阈值设为I1,从1小时到3小时将第2阈值设为I1-ΔI,从3小时到6小时将第2阈值设为“I1-ΔI×2”。以何种方式来划分时间并设定第2阈值能够适当地决定。
流动一定大小的电流时,在直至达到稳定时间为止的剩余时间较长的情况下,电压可能在到稳定时间之前稳定。相对于此,在直至达到稳定时间为止的剩余时间较短的情况下,电压可能在到稳定时间之前不稳定。如果在直至达到稳定时间为止的剩余时间较短时减小第2阈值,则能够确保到电压稳定为止的时间。
(15)在上述实施方式中,以第1阈值与第2阈值相同的情况为例进行了说明,但它们也可以不一定完全相同。例如,在设第1阈值为1A的情况下,第2阈值也可以是0.99A,还可以是1.01A。不过,不希望第1阈值与第2阈值的差异过大。
(16)在上述实施方式中,作为给定条件以“对第2阈值以上的电流进行累计而得到的电流累计量大于允许值”、“流动第2阈值以上的电流的时间大于允许值”为例进行了说明,但给定条件只要是在计数达到给定值的时间点二次电池62的电压可能不稳定的条件即可,也可以是它们以外的条件。
给定条件也可以是与“对第2阈值以上的电流进行累计而得到的电流累计量大于允许值”、“流动第2阈值以上的电流的时间大于允许值”实质上相同的其他条件。例如,也可以是“将-1与对第2阈值以上的电流进行累计得到电流累计量相乘而得到的值小于允许值”,也可以是“将-1与流动第2阈值以上的电流的时间相乘得到的值小于允许值”。或者,也可以是“从特定的值中减去对第2阈值以上的电流进行累计得到的电流累计量而得到的值小于允许值”、“从特定的值中减去流动第2阈值以上的电流的时间而得到的值小于允许值”。
(17)图17是作为管理装置的监控服务器180经由网络170对多台电池160进行远程监控的系统150。多台电池160至少具有蓄电元件、测量设备、通信功能,并经由网络170向监控服务器180发送蓄电元件的电流、电压、温度等测量数据。监控服务器180基于从各电池160发送的测量数据,对各电池160的状态进行监控。监控服务器180针对各电池160来对从蓄电元件的电流成为阈值以下起的经过时间Tw进行计数。计数开始后,在流动阈值Y以上的电流I的情况下,监控服务器180也可以基于对阈值Y以上的电流I进行累计而得到的电流累计量Q来决定经过时间Tw的变更计数的量。
(18)本技术能够应用于蓄电元件的管理程序。蓄电元件的管理程序是使计算机执行处理(S70)的程序,该处理是:从所述蓄电元件的电流成为第1阈值以下起的经过时间的计数开始后,在满足了在计数达到给定值的时间点蓄电元件的电压可能不稳定的给定条件的情况下,变更所述经过时间的计数。本技术能够应用于存储有蓄电元件的管理程序的记录介质。计算机作为一个例子是管理装置100的处理部120。
符号说明
10:车辆;
50:电池(管理装置);
53:电流切断装置;
60:电池组;
62:二次电池(蓄电元件);
100:管理装置;
120:处理部;
123:存储器;
125:计数器;
Tw:经过时间;
Q:电流累计量;
X:允许值;
Y:阈值(第1阈值以及第2阈值)。
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