[发明专利]电池充电率的估计装置与电池充电率的估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于电池充电率估计的装置和方法，其对使用在电动车辆等中的电池的充电率进行估计。

背景技术

例如在电动车辆、混合动力车辆等中，可再充电式电池（二次电池）被用来向用于驱动这样的车辆的电动机提供电力（放电），并且通过从基于地的电源或者从电动机进行充电来积聚电能，其使得在电动机制动期间起到发电机的功能。

在这种情况下，需要通过持续地监控电池状态（即，充电率（SOC））来执行电池管理，以使得将电池维持在最佳状态在一延长的时间段。

作为传统的电池充电率监测方法，已知的是连续状态记录（簿记）方法（也被称之为电流积分法或者库伦计算法）和开路电压估计法。在连续状态记录法中，电池电压、电流等的输入和输出被记录为时间序列数据。通过使用这些数据对电流进行时间积分来确定在当前时间的电荷，并且使用充电电池中的电荷初始值和满充电容量来确定SOC。在开路电压估计法中，输入电池的输入电流值和端子电压值，并且使用电池等效电路模型对此模型中状态量的开路电压值进行连续估计。然后，基于该开路电压值来估计充电率。

这些方法既有优点也有缺点。对于在短时间内估计充电率，电流积分法比开路电压估计法更精确，然而，随着时间的延长，误差累积，导致精确度下降。相反，开路电压估计法并不需要进行持续的观察，然而，因为开路电压相对于在充电率上改变变化较小，故当在短时间内对充电率的变化量进行估计时，该方法次于电流积分法。

为了解决此问题，已知的用于充电率估计的装置是通过使用两种用于充电率估计的方法(即，传感器熔合技术）对充电率的估计误差进行校正，来提高充电率估计的精确度。

用于电池充电率估计的传统的传感器熔合型装置的已知实例包括：第一计算单元，通过使用电流积分法对电池的充电/放电电流进行时间积分来计算第一剩余容量；第二计算单元，通过使用开路电压估计法基于充电/放电电流和电池的端子电压从电池等效电路模型的阻抗中估计开路电压，并从该开路电压计算第二剩余容量；以及第三计算单元，第三计算单元通过在以根据电池的使用状况所设定的权重进行加权之后，将第一剩余容量和第二剩余容量进行组合来计算电池的剩余容量（例如，参见专利文献1）。

引用列表

专利文献1：JP2005-201743A

发明内容

然而，用于电池充电率估计的上述传统的装置具有下述问题。

具体地，使用电流积分法，通过尽可能地缩短计算间隔来提高短时间内的估计精确度，然而使用开路电压估计法，一旦缩短计算间隔就会产生大量的高频噪声，从而导致估计精确度下降。如果通过具有冲突特性的那些估计方法所获得的估计结果仅使用单个权重进行加权，如上，得到的估计精确度必然下降。

根据上述问题构思出了本发明，并且其目的是提供用于充电率估计的装置和方法，其能够降低在电池充电率（SOC）上的估计误差。

为了实现此目的，根据本发明权利要求1中所述的用于电池充电率估计的装置包括：充电/放电电流检测单元，被配置为检测电池的充电/放电电流值；端子电压检测单元，被配置为检测电池的端子电压值；电流积分法充电率估计单元，被配置为通过对由充电/放电电流检测单元所检测到的充电/放电电流值进行积分来估计电流积分法充电率；开路电压估计法充电率估计单元，被配置为通过从由充电/放电电流检测单元所检测到的充电/放电电流值和由端子电压检测单元所检测到的端子电压值来估计电池的开路电压值，并且从该开路电压值估计开路电压估计法充电率；第一差计算单元，被配置为计算由电流积分法充电率估计单元所获得的电流积分法充电率与由开路电压估计法充电率估计单元所获得的开路电压估计法充电率之间的充电率差；误差估计单元，被配置为基于由第一差计算单元所获得的充电率差，通过使用误差模型来估计作为误差模型的状态量的误差；以及第二差计算单元，被配置为通过从在所述第一差计算单元中在由所述电流积分法充电率估计单元所估计的所述电流积分法充电率与由所述开路电压估计法充电率单元所估计的所述开路电压估计法充电率之间作为被减方（即，减数，而不是被减数）充电率中减去由所述误差估计单元所估计的所述误差，来计算所述电池的充电率。

在权利要求2中所述的用于电池充电率估计的装置是如在权利要求1中所述的装置，从而使得误差估计单元包括使用误差模型的卡尔曼滤波器。

如在权利要求3中所述的用于电池充电率估计的装置是在权利要求1或2中所述的装置，从而使得误差模型包括充电/放电电流检测单元中的误差和在端子电压检测单元中的误差中的至少一个。