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CN1668933A - 电池(组)充电状态估计装置 - Google Patents

电池(组)充电状态估计装置 Download PDF

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CN1668933A
CN1668933A CNA038165740A CN03816574A CN1668933A CN 1668933 A CN1668933 A CN 1668933A CN A038165740 A CNA038165740 A CN A038165740A CN 03816574 A CN03816574 A CN 03816574A CN 1668933 A CN1668933 A CN 1668933A
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Abstract

电池(组)ECU通过累计由电流传感器测量的电池(组)电流来估计SOC，并且如果充电/放电电流波动很大，由电压传感器测量电池(组)电压Vn且由温度计测量电池(组)温度Tn (S204)。如果SOCn的估计次数m满足m＜10，增加m(S208)。利用预先存储的电池(组)温度T和电池(组)内部电阻R的相关性图从实测电池(组)温度Tn估计电池(组)的内部电阻Rn (S210)。利用实测电池(组)电压Vn、基于预先估计的充电状态确定的电池(组)开路电压Vocvn－1以及电池(组)的估计的内部电阻Rn来确定估计的充电/放电电流In (S212)。累计此估计的充电/放电电流In估计SOCn (S214)。如果SOCn估计的次数m满足m＝10(S206)，此估计次数m变为0(S220)。电流传感器16测量该充电/放电电流in (S222)。电池(组)内部电阻Rn从电池(组)电压Vn和充电/放电电流in计算得到(S224)。并对电池(组)温度Tn进行测量，校正所述T－R相关性图(S226)。

Description

电池(组)充电状态估计装置
技术领域
本发明涉及一种电池(组)充电状态估计装置，其用于估计配备在车辆上的电池(组)的充电状态。
背景技术
通常，次级电池(组)(即诸如镍氢电池(组)或者锂离子电池(组)之类的电池(组))用于驱动混合型电动车和包括该混合型车辆的电动车中的电动机，该混合型电动车具有发电机，其通过发动机和电动机的驱动和再生产生电能，该电动机利用来自于用于驱动驱动轮的电池(组)的电能进行运转。
作为所述电池(组)充电状态的指示，常使用称为SOC(充电状态)的度量方法，SOC为100％代表充分充电状态，而SOC为0％则代表充电量为零的状态。此外，在电池(组)空载电压(open voltage)Vocv和电池(组)SOC之间存在一一对应关系。因此，可以通过测量或者估计电池(组)空载电压Vocv，从Vocv和SOC之间的相互关系计算与该空载电压Vocv相对应的SOC。
因为电池(组)的充电状态(SOC)随着车辆的行驶状态(例如，发动，正常行驶，加速，减速等)以及该车辆的电力负荷(例如，刹车灯，前灯，雨刷，风扇等)而变化，所以必须在电池(组)正被使用的时候估计SOC。通常，通过累计(integrating)电池(组)的电流(充电/放电电流)值来估计SOC的SOC估计装置，被作为用于电池(组)的SOC估计装置而广泛使用。
例如，日本专利公开2000-166105中所披露的装置，该装置如图14和15所示，其中，当用于检测电池(组)10充电/放电电流的电流传感器16正常(S400，S402)，累计由电池(组)ECU34检测到的充电/放电电流值来估计SOC(S404)，而另一方面，当电流传感器16异常时，因为该SOC无法通过累计充电/放电电流而检测得到，所述电池(组)充电状态由电池(组)ECU 34基于电压检测器12检测到的电池(组)电压确定。
然而，在日本专利公开2000-166105的电池(组)充电状态控制器中，因为电池(组)充电状态是在电流传感器异常时，基于从电压传感器得到的电池(组)电压所确定的，所以当OCV和SOC关系曲线的倾斜变化时，所确定的SOC的估计精确度将较低。
此外，当测量到的电流值包含误差或者噪声时，电流传感器中测量值的累计方法，也会带来SOC的估计精确度在SOC估计单元中降低的问题。
发明内容
本发明的提出正是基于对上述存在的问题的考虑，本发明的目标是提供一种电池(组)充电状态估计装置，使得即使当所述的电池(组)电流值包含误差或者是异常值时，SOC估计的精确度也能得到提高。
根据本发明的各方面的电池(组)充电状态估计装置具有如下的特点。
(1)根据本发明的一个方面，提供一种电池(组)充电状态估计装置，其包括电压检测器单元，用于检测电池(组)电压，内部电阻估计器单元，用于估计所述电池(组)的内部电阻，估计的充电/放电电流计算器单元，用于基于由所述内部电阻估计器单元确定的所述电池(组)的内部电阻，所述电池(组)电压以及该电池(组)的空载电压，来计算所述电池(组)的估计的充电/放电电流，SOC估计器单元，用于基于由所述估计的充电/放电电流计算器单元确定的所述估计的充电/放电电流来估计所述电池(组)的充电状态(在下文中，将用“SOC”指代)，空载电压计算器单元，用于在初始计算所述充电/放电电流时，将所述电池(组)的所述实测电压设置为该电池(组)的所述空载电压，并在该初始计算后，基于先前估计的SOC计算该电池(组)的所述空载电压。
根据本发明的该方面的电池(组)充电状态估计装置不是通过累计由电流检测器单元检测到的实测电流值来估计所述SOC，而是估计所述电池(组)的内部电阻，利用如此估计的电池(组)内部电阻，电池(组)电压，以及基于先前估计的SOC计算得到的所述电池(组)空载电压，来确定所述电池(组)的估计的充电/放电电流，并基于此估计的充电/放电电流来估计所述电池(组)的充电状态。由于这种结构，使得即使当电流检测器单元检测的实测电流值是包含误差的值或者为异常值，仍然可以精确估计所述电池(组)的充电状态。
(2)根据本发明的另一方面，提供了一种电池(组)充电状态估计装置，其包括电压检测器单元，用于检测电池(组)电压，内部电阻估计器单元，用于从所述电池(组)的状态估计该电池(组)的内部电阻，估计的充电/放电电流计算器单元，用于基于由所述内部电阻估计器单元确定的所述电池(组)的所述内部电阻，该电池(组)的所述电压以及该电池(组)的空载电压，来计算该电池(组)的估计的充电/放电电流，第一SOC估计器单元，用于基于由所述估计的充电/放电电流计算器单元确定的所述估计的充电/放电电流来估计所述电池(组)的充电状态，以及空载电压计算器单元，用于在初始计算所述充电/放电电流时，将所述电池(组)的所述实测电压设置为该电池(组)的所述空载电压，并在该初始计算后，基于预先估计的SOC计算该电池(组)的所述空载电压。
在根据本发明此方面的电池(组)充电状态估计装置中，没有使用由所述电流检测器单元检测的实测电流值，而取而代之以从电池(组)状态估计该电池(组)的内部电阻，利用该电池(组)估计的内部电阻，电池(组)电压，以及基于预先估计的SOC计算得到的该电池(组)空载电压来确定该电池(组)的估计的充电/放电电流，并基于该估计的充电/放电电流来估计所述电池(组)的充电状态。由于这种结构，即使当由所述电流检测器单元检测到的实测电流值为包含误差的值或者异常值，所述电池(组)的充电状态也可以不受实测电流值的影响，得到精确的估计。
(3)根据本发明的另一方面，更优选的是，上述的电池(组)充电状态估计装置还包括温度检测器单元，用于检测所述电池(组)的温度，其中所述内部电阻估计器单元基于该电池(组)温度估计所述内部电阻。
因为所述电池(组)温度和所述电池(组)内部电阻存在相互关系，可以容易地从所述电池(组)温度计算所述电池(组)内部电阻，例如，预先测量所述电池(组)的温度及其内部电阻，并存储相关性图。
(4)根据本发明的另一方面，更优选的是，上述的电池(组)充电状态估计装置还包括电流检测器单元，用于检测所述电池(组)的充电/放电电流，内部电阻计算器单元，用于基于由所述电流检测器单元检测到的所述电池(组)的所述实测充电/放电电流以及由所述电压检测器单元检测到的所述电池(组)电压，来计算该电池(组)的所述内部电阻，以及内部电阻校正器单元，用于间歇地校正由所述内部电阻估计器单元基于由所述内部电阻计算器单元确定的所述内部电阻而估计得到的所述估计的内部电阻。
例如，当需要估计电池(组)的SOC，且该电池(组)的内部电阻随时间过去而变化时，可以抑制随时间过去造成电池(组)老化而导致的所述估计的SOC的误差增加，并且，例如，通过从该电池(组)的充电/放电电流和电池(组)电压计算该电池(组)的内部电阻以及周期性地基于该计算的内部电阻校正估计的内部电阻，以精确估计SOC。
(5)根据本发明的另一方面，更优选的是，在上述的电池(组)充电状态估计装置中，所述内部电阻校正器单元基于由所述内部电阻计算器单元确定的所述内部电阻以及所述实测电池(组)温度，校正所述估计的内部电阻与所述电池(组)的温度之间的关系。
利用这种结构，即使在与所述电池(组)温度相对应的内部电阻随时间过去而改变的情况下，例如，可以周期性地校正和更新所述电池(组)温度和所述电池(组)内部电阻之间的相关性关系，以使得所述电池(组)SOC的估计精确度可以随着时间过去得到提高。
(6)根据本发明的另一方面，提供一种电池(组)充电状态估计装置，其包括电流检测器单元，用于检测电池(组)充电/放电电流，电压检测器单元，用于检测所述电池(组)的电压，内部电阻计算器单元，用于基于由所述电流检测器单元检测到的所述电池(组)的实测充电/放电电流以及由所述电压检测器单元检测到的所述电池(组)电压，来计算所述电池(组)的内部电阻，估计的充电/放电电流计算器单元，用于基于由所述内部电阻计算器单元确定的所述电池(组)的所述内部电阻，所述电池(组)电压以及该电池(组)的空载电压来计算该电池(组)的估计的充电/放电电流，第二SOC估计器单元，用于基于由所述估计的充电/放电电流计算器单元确定的所述估计的充电/放电电流来估计所述电池(组)的充电状态，以及空载电压计算器单元，用于在初始计算所述充电/放电电流时将所述电池(组)的所述实测电压设置为该电池(组)的所述空载电压，并且在该初始计算后，基于预先估计的SOC计算所述电池(组)的所述空载电压。
根据本发明的此方面，并没有直接累计由所述电流检测器单元检测到的实测充电/放电电流，而是，基于检测到的实测充电/放电电流和所述实测电压来计算所述电池(组)内部电阻，基于计算得到的所述电池(组)内部电阻，所述电池(组)的实测电压，以及所述电池(组)空载电压来计算所述电池(组)的估计的充电/放电电流，以及通过累计所述估计的充电/放电电流来估计所述SOC。因为这种构造，即使当由所述电流检测器单元检测得到的实测充电/放电电流包含误差，也可以抑制估计的SOC的精确度的下降。此外，当估计电池(组)内部电阻随时间过去而变化的电池(组)的SOC时，由于所述电池(组)内部电阻从所述电池(组)的充电/放电电流和该电池(组)的实测电压计算得到，可以抑制由于时间过去电池(组)老化而导致的估计的SOC的误差增长。因此，利用这种构造，可以精确地估计所述SOC。
(7)根据本发明的另一方面，提供了一种电池(组)充电状态估计装置，其包括电流检测器单元，用于检测电池(组)的充电/放电电流，电压检测器单元，用于检测该电池(组)的电压，内部电阻估计器单元，用于从所述电池(组)的状态估计该电池(组)的内部电阻，第一估计的充电/放电电流计算器单元，用于基于由所述内部电阻估计器单元确定的所述电池(组)内部电阻、所述电池(组)电压以及所述电池(组)的空载电压来计算该电池(组)的估计的充电/放电电流，第一SOC估计器单元，用于基于由所述第一估计的充电/放电电流计算器单元确定的所述估计的充电/放电电流来估计所述电池(组)的充电状态，内部电阻计算器单元，用于基于由所述电流检测器单元检测到的所述电池(组)的所述实测充电/放电电流以及由所述电压检测器单元检测到的所述电池(组)电压来计算该电池(组)的内部电阻，第二估计的充电/放电电流计算器单元，用于基于由所述内部电阻计算器单元确定的所述电池(组)的所述内部电阻、所述电池(组)电压以及所述电池(组)的所述空载电压来计算该电池(组)的估计的充电/放电电流，第二SOC估计器单元，用于基于由所述第二估计的充电/放电电流计算器单元确定的所述估计的充电/放电电流来估计所述电池(组)的充电状态，切换单元，用于基于所述电池(组)的状态，在来自于所述第一SOC估计器单元的SOC和来自于所述第二SOC估计器单元的SOC之间进行切换，以及空载电压计算器单元，用于在初始计算所述充电/放电电流时，将所述电池(组)的所述实测电压设置为该电池(组)的所述空载电压，并且在该初始计算后，基于预先估计的SOC计算该电池(组)的所述空载电压。
在本发明的此方面，因为所述第一SOC估计器单元和所述第二SOC估计器单元可以切换，所以即使当由所述电流检测器单元所检测到的实测充电/放电电流包含误差或者是异常值时，也能够精确估计所述SOC。
(8)根据本发明的另一方面，更优选的是，上述的电池(组)充电状态估计装置还包括异常性检测器单元，其用于比较由所述电流检测器单元检测到的所述实测充电/放电电流值和由所述估计的充电/放电电流计算器单元计算得到的所述估计的充电/放电电流值，并且在这两个充电/放电电流值之间的差大于预定差的时候确定该电流检测器单元异常，而当此差等于或小于预定差异的时候确定该电流检测器单元正常，其中，所述切换单元在所述异常性检测器单元确定所述电流检测器单元异常时，切换到来自于所述第一SOC估计器单元的SOC，而在所述异常性检测器单元确定所述电流检测器正常时，切换到来自于所述第二SOC估计器单元的SOC。
由于确定所述实测充电/放电电流值是否用于计算所述估计的充电/放电电流值，受到所述异常性检测器单元确定所述电流检测器单元是否异常，然后从所述第一和第二SOC估计器单元选择其一的影响，所以可以更精确地估计所述SOC。
(9)根据本发明的另一方面，更优选的是，上述的电池(组)充电状态估计装置中，所述温度检测器单元放置于所述电池(组)中、该电池(组)的表面或者接近该电池(组)的所述表面。
一般而言，所述电池(组)的温度随该电池(组)的内部电阻的变化而变化。因此，在接近所述电池(组)表面、所述电池(组)表面上或者该电池(组)中提供温度检测器单元，可以检测到与所述电池(组)的内部电阻高度相关的电池(组)温度。于是，所述估计的SOC的精确度得到提高。
(10)根据本发明另一方面，更优选的是，在上述的电池(组)充电状态估计装置中，所述第一SOC估计器单元，所述第二SOC估计器单元以及所述SOC估计器单元中的至少一个以预定间隔周期性地估计所述SOC。
由于以预定间隔周期性地估计所述SOC，可以更多地了解所述电池(组)的更新近的充电状态。
(11)根据本发明另一方面，更优选的是，上述电池(组)充电状态估计装置还包括电流检测器单元，用于检测所述电池(组)的充电/放电电流，第一电池(组)全容量计算器单元，用于基于由所述SOC估计器单元或所述第一SOC估计器单元估计得到的所述SOC，以及由所述电流检测器单元在所述SOC估计时检测到的所述电池(组)的所述充电/放电电流的累计值来确定该电池(组)的全容量，以及第三SOC估计器单元，用于基于由所述第一电池(组)全容量计算器单元得到的所述电池(组)的所述全容量以及由所述电流检测器单元检测到的所述电池(组)的所述实测充电/放电电流来估计该电池(组)的充电状态。
一般而言，当基于通过利用所述电池(组)的实测电压值计算得到的该电池(组)的估计的充电/放电电流来估计所述SOC时，可以估计到正确的SOC，因为即使由于电池(组)老化引起所述容量改变，也不会改变所述SOC与所述空载电压之间的关系。然而，当计算所述空载电压的时候，如果不考虑所述电池(组)的极化电压及其微小变化，所述电池(组)的估计的充电/放电电流值会由于极化电压及其变化而稍有下降，因此，有时候不可能得到很高精确度的估计。另一方面，如相关现有技术中所进行的那样，当基于所述电池(组)的实测电流值估计所述SOC时，则只有当所述初始SOC精确，所述电流检测器单元的精确度很高，并且所述电池(组)的全容量总是恒定的情况下，才可能有高精确度的估计。因此，即使不考虑所述电池(组)极化电压，通过了解电池(组)老化所引起的所述电池(组)全容量的变化也可以更精确地估计所述SOC。
(12)根据本发明的另一方面，更优选的是，上述电池(组)充电状态估计装置还包括第二电池(组)全容量计算器单元，用于基于由所述第一SOC估计器单元或者所述第二SOC估计器单元估计到的所述SOC以及在该SOC估计过程中由所述电流检测器单元检测到的所述电池(组)的充电/放电电流的累计值来确定该电池(组)的全容量，以及第四SOC估计器单元，用于基于由所述第二电池(组)全容量计算器单元得到的所述电池(组)的所述全容量以及由所述电流检测器单元检测到的所述电池(组)的所述实测充电/放电电流来估计该电池(组)的充电状态。
与本发明的上述方面类似，根据本发明的此方面，可以考虑由于电池(组)老化引起的所述电池(组)全容量变化以能够更加精确地估计所述SOC。
(13)根据本发明的另一方面，更优选的是，上述电池(组)充电状态估计装置还包括剩余容量检测器单元，其用于检测所述电池(组)内每一个单独电池(cell)的剩余容量，以及剩余能量计算器单元，其用于基于由所述剩余容量检测器单元得到的每一个单独电池的所述剩余容量来检测最小剩余容量，并基于此最小剩余容量计算所述电池(组)的剩余能量的数量。
利用根据本发明此方面的构造，即使当所述电池(组)老化且容量改变，仍然可以获知能够从该电池(组)获取的剩余能量的最小数量。
(14)根据本发明的另一方面，更优选的是，在上述的电池(组)充电状态估计装置中，所述估计的充电/放电电流计算器单元，所述第一充电/放电电流计算器单元，或者所述第二充电/放电电流计算器单元，基于所述电池(组)内部电阻、所述电池(组)电压、所述电池(组)空载电压以及极化电压来计算该电池(组)的所述估计的充电/放电电流。
通过考虑所述电池(组)中的极化电压，可以更精确地估计所述SOC。例如，当所述电池(组)为锂电池(组)时，极化可能影响所述SOC的估计，因此，优先选择如所述方法计算所述电池(组)的估计的充电/放电电流，尤其对于锂电池(组)而言。
(15)根据本发明的另一方面，更优选的是，上述电池(组)充电状态估计装置还包括电流检测异常性检测器单元，其用于比较由用于检测所述电池(组)充电/放电电流的所述电流检测器单元所检测到的所述实测充电/放电电流值和由所述估计的充电/放电电流计算器单元、所述第一充电/放电电流计算器单元以及所述第二充电/放电电流计算器单元中之一所确定的所述估计的充电/放电电流值，并在这两个电流值的差大于预定差时确定该电流检测器单元异常，而当此差等于或小于预定值时确定此电流检测器单元正常，其中，当所述电流检测异常性检测器单元确定所述电流检测器单元异常时，基于所述估计的充电/放电电流值来估计所述SOC，而当所述电流检测异常性检测器单元确定所述电流检测器单元正常时，利用所述实测充电/放电电流值来估计所述SOC。
通过利用所述电流检测异常性检测器单元，可以确定所述电流检测器单元的精确度并且可以利用更加准确的充电/放电电流值来更精确地估计所述SOC。
(16)根据本发明的另一方面，更优选的是，在上述的电池(组)充电状态估计装置中，取决于所述电池(组)的环境温度，所述实测充电/放电电流值和所述估计的充电/放电电流值之一被选择，所述实测充电/放电电流值是由所述用于检测所述电池(组)的所述充电/放电电流的电流检测器单元检测到的，并且所述估计的充电/放电电流值是由所述估计的充电/放电电流检测器单元、所述第一充电/放电电流计算器单元和所述第二充电/放电电流计算器单元三者之一所确定的，并且基于此被选择的充电/放电电流值估计所述SOC。
取决于所述电池(组)的环境温度的温度范围，可能出现所述电流检测器单元的检测精确度很高，且所述实测充电/放电电流值的精确度很高的情况，也可能出现所述估计的充电/放电电流值的精确度很高的情况。因此，通过基于具有更高精确度的充电/放电电流值估计所述SOC，可以更精确地估计所述SOC。
(17)根据本发明的另一方面，更优选的是，上述电池(组)充电状态估计装置还包括充电/放电禁止单元，其用于在考虑所述极化电压的情况下当所述电池(组)的所述充电/放电电流超过预定值时，禁止该电池(组)的充电和放电。
考虑所述极化电压的所述电池(组)充电/放电电流值可以在宽于诸如电流传感器的电流检测器单元的正常使用范围(例如，-120A～120A)的范围以内精确地获取，并且，因此，利用考虑极化电压的所述电池(组)充电/放电电流值来确定所述电池(组)的充电和放电禁止条件的设置很有效。
(18)根据本发明的另一方面，更优选的是，在上述的电池(组)充电状态估计装置中，所述温度检测器单元置于所述电池(组)中、所述电池(组)表面上或者接近所述电池(组)表面。
如所述，通过检测与所述电池(组)内部电阻具有高相关性的所述电池(组)温度，可以提高估计所述SOC的精确度。
(19)根据本发明的另一方面，更优选的是，在上述的电池(组)充电状态估计装置中，所述第一SOC估计器单元、所述第二SOC估计器单元以及所述SOC估计器单元中的至少一个以预定间隔周期性地估计所述SOC。
通过以预定间隔周期性地估计所述SOC，可以获知更新近的电池(组)充电状态。
附图说明
图1是框图，示出了这样的系统结构，在其中根据本发明的第一优选实施例或者第二优选实施例的电池(组)充电状态估计装置被应用于混合型电动车辆；
图2是流程图，用于解释根据本发明第一优选实施例的第二SOC估计器单元的工作；
图3是示图，用于解释根据本发明第一优选实施例的第二SOC估计器单元所估计的电池(组)的估计的SOC的自动收敛以及该电池(组)实际SOC；
图4是流程图，用于解释根据本发明第二优选实施例的第一SOC估计器单元的工作示例；
图5是框图，示出了这样的系统结构，在其中根据本发明第三优选实施例的电池(组)充电状态估计装置被应用于混合型电动车辆；
图6是流程图，其用于解释根据本发明第三优选实施例的第一SOC估计器单元的另一种样例结构的工作；
图7是流程图，其用于解释根据本发明第四优选实施例的第一SOC估计器单元和第二SOC估计器单元的切换操作；
图8是流程图，其用于解释根据本发明第五优选实施例的作为示例的SOC估计的工作；
图9是流程图，其用于解释根据本发明第六优选实施例的计算所述电池(组)剩余能量的数量的工作示例；
图10是流程图，其用于解释根据本发明第七优选实施例的SOC估计的工作示例；
图11是流程图，其用于解释根据本发明第八优选实施例的SOC估计的工作示例；
图12是流程图，其用于解释根据本发明第九优选实施例的SOC估计的工作示例；
图13是流程图，其用于解释根据本发明第十优选实施例的SOC估计的工作示例；
图14是框图，示出了这样的系统结构，在其中根据相关技术的电池(组)充电状态控制器被应用于混合型电动车辆；
图15是流程图，其用于解释根据相关技术的电池(组)充电状态控制器的SOC估计器单元的工作。
具体实施方式
现在将参照图例描述本发明的各优选实施例。
第一优选实施例
<具有电流检测器单元的第一样例装置>
[电池(组)充电状态估计装置的结构]
图1是框图，示出了这样的系统结构，在其中根据本发明第一优选实施例的电池(组)充电状态估计装置被应用于混合型电动车辆。电池(组)10是电池组，其中有多个电池串联连接，并包括，例如，镍氢(Ni-MH)电池(组)和锂离子电池(组)的电池。
电池(组)10的电压由电压检测器12测量，该电压检测器12是电压检测器单元且该测量的电压被提供给电池(组)ECU 14。电流传感器16为电流检测器单元，用于检测所述电池(组)的电流，其亦与电池(组)ECU 14连接，以使得此检测的电池(组)电流值被提供给电池(组)ECU 14。用于检测所述电池(组)的温度的温度计26被提供给电池(组)10，该检测电池(组)温度的值同样被提供给电池(组)ECU 14。这里，温度计26放置于电池(组)10中、电池(组)10的表面或者接近电池(组)10的表面。此外，用于测量空载电压的继电器1置于电池(组)10和电流传感器16之间。类似的，用于测量空载电压的继电器2置于电池(组)10和DC/DC转换器32之间。车辆负载38通过12V电池(组)36与此DC/DC转换器连接。车辆负载38的样例包括，例如，刹车灯，电动风扇，吹风机，前灯，雾灯，除雾器，雨刷等需求。HVECU 18接收来自附属传感器等的信号，并向用于控制发动机24的输出等的E/GECU 28输出用于发动机的输出指示，并且从E/GECU 28接收发动机输出控制信息。此外，HVECU 18向电动机ECU 38输出转矩指示等，并从电动机ECU 38接收电动控制信息的输入。电动机ECU 38还控制逆变器20上的切换操作。这种方式下，到电动发电机22的输入被确定，并且驱动轮可根据所述输出来驱动。在此实施例中，描述了这样的结构，其具有一个电压检测器单元，一个电流检测器单元，以及一个温度计，但独立组件的数目并没有加以限制，为了提高检测精确度，也可以在多个位置上放置多个电压检测器单元，多个电流检测器单元，或者多个温度计，比如，每个电池中一个组件。作为图1中电流检测器单元的电流传感器16可能是，比如，利用磁性检测电流的电流传感器。
电池(组)ECU 14利用所提供的电池(组)电压以及所提供的电池(组)电流，且其具有如下所述的第一，第二，第三，第四SOC检测器单元中的至少一个。电池(组)ECU 14向HVECU 18提供从这些SOC检测器单元之一中检测到的所述SOC。
HVECU 18基于诸如加速度、刹车压力级别以及车速等信息来确定转矩指示，并控制电动发电机22的输出以使得该输出与所述转矩指示相匹配。换言之，HVECU 18控制在逆变器20的切换，并且同时控制发动机24的输出。采用这种构造，到电动发电机22的输入被确定，并且电动发电机22的输出被控制以与所述转矩指示相匹配。
电池(组)10基于，例如，所述车辆的行驶状态(例如，启动，正常行驶，加速，减速等)，车辆负载(例如，刹车灯，前灯，雨刷，风扇等负载)以及所述电池(组)的充电状态，来进行充电或者放电。
[电池(组)充电状态估计]
接下来，将参照图2描述根据本发明的第二SOC估计器单元的示例工作。在本实施方案的样例中，为当由电流传感器16测量的实测充电/放电电流值包含误差时所导致的错误积累问题提供了解决方案。
当IG切换到ON，电压检测器12在继电器1和2接通(S100)前测量初始电池(组)电压V0。然后，将此初始电池(组)电压V0设置为空载电压Vocv1(S102)。电压检测器12在继电器1和2接通后，在有负载状态下测量当前电池(组)电压Vn(n为1～n，不包括0；此用法在以下描述中类似)，并且电流传感器16在继电器1和2接通(S104)后，在有负载状态下测量当前电池(组)充电/放电电流in。所述电池(组)的内部电阻Rn基于所述电池(组)电压Vn和实测电池(组)电流in确定(S106)。接着，估计的充电/放电电流In基于实测电池(组)电压Vn确定，电池(组)空载电压Vocvn-1基于预先估计的充电状态(SOC)以及通过计算确定的电池(组)内部电阻Rn确定(S108)。在S108中，在初始计算所述估计的充电/放电电流In时，所述电池(组)的实测电压V0作为该电池(组)的空载电压Vocvn-1使用。然后，累计此估计的充电/放电电流In来估计SOCn(S110)。利用预先存贮的所述SOC与所述空载电压Vocv之间的相关性图，基于计算得到的SOCn来计算Vocvn-1(S112)，并基于该Vocvn-1估计下一个SOC。
如图3所示，利用上述本发明第一优选实施例的第二SOC估计器单元，通过累计估计的充电/放电电流值而估计得到的估计的SOC趋向真实SOC，因此，所述电池(组)的充电状态(SOC)的估计精确度可以得到提高。换言之，如下等式(1)得到满足：
电流I＝(Vm-Vocv)/R                      (1)
其中Vm表示所述实测电压，R表示所述内部电阻，且Vocv表示所述空载电压。
如用Ireal表示真实电流值，则以下等式(2)得到满足：
真实电流Ireal＝(Vm-Vocv-real)/R         (2)
如果所述估计的Vocv大于Vocv-real，也即，如果Vocv-real＜Vocv，如下等式(3)得到满足：
(Vm-Vocv1)/R＝I1＜Ireal                 (3)
如果，另一方面，估计的Vocv小于Vocv-real，也即，如果Vocv-real＞Vocv2，如下等式(4)得到满足：
(Vm-Vocv2)/R＝I2＞Ireal                 (4)
因此，如图3所示，可以得出结论，如果所述估计的SOC大于所述实际SOC，所述充电/放电电流值I1总是被估计为小于所述实际电流值Ireal，而当所述估计的SOC小于所述实际SOC，所述电流值I2总是被估计为大于所述实际电流值Ireal。从而，随着时间推移，此估计的SOC向实际SOC自动收敛，并且相应的，根据本发明的SOC估计装置的SOC估计精确度得到提高。
所以，即使当电流传感器16的实测充电/放电电流值包含误差，估计的SOC的精度下降也可以得到抑制。
第二优选实施例
<具有电流检测器单元的第二示例装置>
[电池(组)充电状态估计装置结构]
根据第二优选实施例的电池(组)充电状态估计装置具有与上述的本发明第一优选实施例相同的结构，并且与第一优选实施例中相同的那些组件将被赋予相同的参考数字并不再进行描述。
[电池(组)充电状态估计]
图1所示的电池(组)ECU 14中的根据本发明的第一SOC估计器单元的样例的工作如图4所示。
当IG切换到ON，电压检测器12在继电器1和2接通前测量初始电池(组)电压V0(S200)。然后，将此初始电池(组)电压V0设置为空载电压Vocv1(S202)。电压检测器12在继电器1和2接通后，在有负载状态下测量当前电池(组)电压Vn(n为1～n，不包括0；在以下描述中类似)，并且温度计26测量当前电池(组)温度Tn(S204)。确定如下描述的SOCn的估计操作m是否执行了10次(S206)。当估计的操作的次数m小于10，此估计的操作的次数m增加1(S208)，且利用预先存贮的电池(组)温度T和电池(组)内部电阻R的相关性图从实测电池(组)温度Tn估计该电池(组)的内部电阻Rn(S210)。利用实测电池(组)电压Vn，基于预先估计的充电状态(SOC)确定的电池(组)空载电压Vocvn-1以及电池(组)的估计的内部电阻Rn来确定估计的充电/放电电流In(S212)。在S212中，初始计算所述估计的充电/放电电流In时，所述电池(组)的实测电压V0作为该电池(组)的空载电压Vocvn-1使用。然后，累计此估计的充电/放电电流In来估计SOCn(S214)。利用预先存贮的所述SOC与所述空载电压Vocv之间的相关性图，基于已确定的SOCn来计算Vocvn-1(S216)，并基于该Vocvn-1来估计下一个SOC。
如果，另一方面，SOCn估计操作的次数达到10(S206)，此估计操作的次数重置为0(S220)，且电流传感器16测量充电/放电电流in(S222)。然后，所述电池(组)的内部电阻Rn被从电池(组)电压Vn和实测充电/放电电流in计算得到(S224)，并且电池(组)温度Tn也在此时得到测量。上述预先存储的电池(组)温度T与电池(组)内部电阻R的相关性图被校正，以便校正由于例如电池(组)老化引起的内部电阻R和电解(dissociation)温度T之间关系中的偏差(S226)。步骤S210及其后续步骤基于由经过所述校正的校正和更新的T-R相关性图执行。一般而言，由电流传感器16即时测量的充电/放电电流in是准确的，并且因此，可以如下所述，通过采用实测充电/放电电流in的校正来维持所述估计的SOC的精确度。
从图4中S204到S216的操作序列通常在8毫秒内完成，但此时间也可能更长，例如，将近1秒钟。
利用上述的第一SOC估计器单元，由于所述电池(组)的内部电阻基本上无需利用从电流传感器16得到的充电/放电电流来进行估计，即使当由电流传感器16测量得到的实测充电/放电电流值包含误差或者为异常值，仍可以高度精确地估计该电池(组)的充电状态，而不会受到实测充电/放电电流值的影响。此外，通过基于所述计算得到的内部电阻，周期性地校正所述估计的内部电阻，可以抑制随着时间推移电池(组)老化所引起的估计的SOC误差的增加。
第三优选实施例
<不使用电流检测器单元的第三样例装置>
[电池(组)充电状态估计装置结构]
根据本实施例的电池(组)充电状态估计装置除了不具有电流传感器16外，具有与上述的第一和第二优选实施例相同的结构。与第一和第二优选实施例相同的那些组件将被赋予相同的参考数字并不再进行描述。
[电池(组)充电状态的估计]
现在将参照图6描述图5中所示的电池(组)ECU 14中根据本发明的第一SOC估计器单元的另一个样例的工作。
当IG切换到ON，电压检测器12在继电器2接通前测量初始电池(组)电压V0(S300)。然后，将此初始电池(组)电压V0设置为空载电压Vocv1(S302)。电压检测器12在继电器2接通后，在有负载状态下测量当前电池(组)电压Vn(n为1～n，不包括0；在以下描述中类似)，且温度计26测量当前电池(组)温度Tn(S304)。然后，利用预先存储的电池(组)温度T与所述电池(组)的内部电阻R的相关性图，基于测量到的电池(组)温度Tn估计所述电池(组)的内部电阻Rn(S306)。利用所述实测电池(组)电压Vn，基于预先估计的充电状态(SOC)所确定的所述电池(组)的空载电压Vocvn-1，以及所述电池(组)的估计的内部电阻Rn来确定估计的充电/放电电流In(S308)。在S308中，在初始计算估计的充电/放电电流In时，所述电池(组)的实测电压V0作为该电池(组)的空载电压Vocvn-1使用。然后，累计此估计的充电/放电电流In来估计SOCn(S310)。利用预先存储的所述SOC与所述空载电压Vocv之间的相关性图，基于已确定的SOCn来计算Vocvn-1(S312)，并基于该Vocvn-1来估计下一个SOC。
由于上述的第一SOC估计器单元无需利用电流传感器16来估计所述SOC，即使在电流传感器16的输出包含噪声的环境中，也可以不受电流传感器16的输出的影响，精确地估计所述SOC。此外，本实施例的优越性在于，在所述电池(组)的内部电阻和所述电池(组)温度不随时间的推移而发生很大变化时，本实施例不具有昂贵的电流传感器，并可以降低装置的成本。本实施例的优越性还体现在，例如，多个所述电池(组)的内部电阻与所述电池(组)温度之间的相关性图相应于时间推移而预先存储的情况。如关于本发明的第二优选实施例所述的一样，也可以通过利用所述实测充电/放电电流in计算所述电池(组)的内部电阻，同时测量所述电池(组)温度，并利用计算得到的所述电池(组)内部电阻和所测量的电池(组)温度来校正所述相关性图，从而连续地校正所述电池(组)的内部电阻与所述电池(组)的温度之间的相关性图(也即，图4中的步骤S206-S210和S220-S226)。
第四优选实施例
<具有电流检测器单元的第四样例装置>
在本发明的另一种构造中，可以在图1所示的电池(组)ECU 14中提供电流传感器异常性确定单元，其用于将由电流检测器16检测到的实测充电/放电电流in与如下所述的估计的充电/放电电流In相比较，如果充电/放电电流in和In之间的差的绝对值某个预定差，确定此电流传感器16异常，而如果此差等于或小于预定差，则此电流传感器16正常。在此构造中，图7所示的第一SOC估计器单元和第二SOC估计器单元以切换方式工作。
当IG切换到ON，电压检测器12在继电器1和2接通前测量初始电池(组)电压V0(S100)。然后，将此初始电池(组)电压V0设置为空载电压Vocv1(S102)。电压检测器12在继电器1和2接通后，在有负载状态下测量当前电池(组)电压Vn(n为1～n，不包括0；在以下描述中类似)，并且电流传感器16在继电器1和2接通(S104)后，在有负载状态下测量当前电池(组)充电/放电电流in。然后，基于所述电池(组)电压Vn和所述实测电池(组)电流in计算所述电池(组)的内部电阻Rn(S106)。基于实测电池(组)电压Vn、基于预先估计的充电状态(SOC)确定的所述电池(组)的空载电压Vocvn-1以及通过计算得到的所述电池(组)的内部电阻Rn，计算估计的充电/放电电流In(S108)。然后，比较所述实测电池(组)充电/放电电流in和所述估计的充电/放电电流In，并且，当这两个电流值的差大于预定差，确定此电流传感器16异常(S109)，所述开关切换到所述第一SOC估计器单元，电压检测器12测量当前电池(组)电压Vn(n为1～n，不包括0；在以下描述中类似)，温度计26测量当前电池(组)温度Tn(S304)。利用预先存储的所述电池(组)温度T与所述电池(组)的内部电阻R之间的相关性图，从所测量的电池(组)温度Tn估计所述电池(组)的内部电阻Rn(S306)。然后，利用所述实测电池(组)电压Vn，基于预先估计的充电状态(SOC)确定的所述电池(组)的空载电压Vocvn-1，以及所述电池(组)的估计的内部电阻Rn，来计算估计的充电/放电电流In(S308)。在S308中，在初始计算所述估计的充电/放电电流In时，所述电池(组)的实测电压V0作为电池(组)空载电压Vocvn-1使用。然后，累计此估计的充电/放电电流In来估计SOCn(S310)。另一方面，当所述电流值之间的差等于或者小于预定差，确定电流传感器16正常(S109)，并且累计所述估计的充电/放电电流In以通过所述第二SOC估计器单元估计SOCn(S110)。在S108中，在初始计算所述估计的充电/放电电流In时，所述电池(组)的实测电压V0作为该电池(组)的空载电压Vocvn-1使用。利用预先存储的所述SOC与所述空载电压Vocv之间的相关性图，基于已确定的SOCn来确定Vocvn-1(S112)，并基于Vocvn-1来估计下一个SOC。在以上述切换方式使用第一和第二估计器单元的装置中，即使当电流传感器16暂时异常，在确定电流传感器16异常后，仍然可以通过步骤S304-S310和S112精确地估计所述SOC(S109)。
此外，在本实施例中，将所述电池(组)的实测充电/放电电流in与所述估计的充电放电电流In进行比较，当该电流值之间的差大于预定差时，确定电流传感器16异常。然而，本发明并不限于这种构造，作为选择地，当所述电池(组)的充电/放电电流in的变化变大时，也可以切换到所述第二SOC估计器单元，以替代图7的步骤S109(S304-S310)。
所述第一SOC估计器单元的优越性在于，例如，所述电池(组)的内部电阻与所述电池(组)的温度之间的多个相关性图随时间推移相应于不同的时间点被预先存储。此外，还可以利用所述实测充电/放电电流in连续地计算所述电池(组)的内部电阻，测量此时刻的电池(组)温度，并利用计算得到的所述电池(组)的内部电阻以及在所述第一SOC估计器单元中的实测电池(组)温度来校正所述电池(组)的内部电阻和温度之间的相关性图(也即，图4中的过程S206-S210和S220-S226)。
作为本发明的另一种构造，其优点在于使用了这样一种构造，在其中提供了第三SOC估计器单元，用于累计由电流传感器16测量到的实测电池(组)充电/放电电流来估计所述SOC，对于该SOC的估计基本上是利用该第三SOC估计器单元，并且，当电流传感器16异常或者所述实测电流值包含误差时(包括上述第四优选实施例的步骤S109的情况以及所述电池(组)充电/放电电流变化很大的情况)，估计器单元切换到第一到第三优选实施例中的所述第一SOC估计器单元或者第二SOC估计器单元，以估计所述SOC。
第五优选实施例
<具有电流检测器单元的第五样例装置>
[电池(组)充电状态估计装置结构]
根据本实施例的电池(组)充电状态估计装置具有与上述的第一到第四实施例相同的结构，因此，与第一到第四实施例中相同的那些组件将被赋予相同的参考数字，并不再进行描述。
[所述电池(组)充电状态的估计]
图1所示的电池(组)ECU 14中的根据本发明的示例性的第三或者第四SOC估计器单元如图8中所示进行工作。此外，在本实施例中，在如图1所示的电池(组)ECU14中提供了电池(组)容量计算器单元，用于周期性地或者连续地计算所述电池(组)的容量。
如图8所示，当IG切换到ON，电压检测器12在继电器1和2接通前测量初始电池(组)电压V0(S100)。然后，将此初始电池(组)电压V0设置为空载电压Vocv1(S102)。继电器1和2接通后，电压检测器12在有负载状态下测量当前电池(组)电压Vn(n为1～n，不包括0；在以下描述中类似)，并且在继电器1和2接通后，电流传感器16在有负载状态下测量此电池(组)的当前充电/放电电流in(S104)。基于所述电池(组)电压Vn和所述实测电池(组)电流in计算该电池(组)的内部电阻Rn(S106)。基于所述实测电池(组)电压Vn、基于预先估计的充电状态(SOC)确定的所述电池(组)的空载电压Vocvn-1以及通过计算确定的该电池(组)的内部电阻Rn，来确定估计的充电/放电电流In(S108)。在S108中，初始计算所述估计的充电/放电电流In时，所述电池(组)实测电压V0作为所述电池(组)的空载电压Vocvn-1使用。然后，累计估计的充电/放电电流In来估计SOCn(S110)。
然后，电池(组)ECU 14中的电池(组)全容量计算器装置基于以下等式(5)并利用所述SOCn和所述实测电流in(单位为mA)的累计值来确定全容量Ahn(单位为A/h)(320)。在公式(5)中，使用一秒的实测电流in的累计值为示例。
SOCn＝(实测电流in的累计值/所述电池(组)的全容量Ahn)×(100/3600)
(5)
由以上等式，可确定所述电池(组)的全容量Ahn，且在测量所述电池(组)容量后，利用如下等式(6)并基于实测电流in+1的累计值来确定SOCn+1(S322)。
SOCn+1＝(实测电流in+1的累计值/所述电池(组)的全容量Ahn)×(100/3600)
(6)
SOCn由已确定的SOCn+1代替，利用基于已确定的SOCn(S112)并预先存贮的SOC和空载电压Vocv之间的相关性图确定Vocvn-1，并基于此Vocvn-1估计下一个SOC(S324)。
一般而言，当基于通过计算所述电池(组)的实测电压值得到的该电池(组)的估计的充电/放电电流来估计所述SOC时，即使由于电池(组)老化引起所述容量的变化，所述SOC和所述空载电压之间的关系却不会改变，因此，可以准确地估计该SOC。然而，当在计算所述空载电压的时候，不考虑极化电压及其微小变化，基于该空载电压的所述电池(组)的估计的充电/放电电流值的精确度会轻微下降，从而，难以高度精确地估计所述SOC。另一方面，当如同相关技术一样基于所述电池(组)的实测电流值估计所述SOC，则只有在所述初始SOC正确，电流传感器16的精确度很高，并且所述电池(组)的全容量总是稳定的条件下，才可能实现高精确度地估计。因此，如同本实施例，基于所述电池(组)的全容量来估计所述SOC，可以更精确地估计该SOC。
第六优选实施例
<具有所述电池(组)能量的剩余量计算功能的第六样例装置>
[电池(组)充电状态估计装置结构]
除了第一到第五优选实施例中的组件外，本实施例的电池(组)充电状态估计装置还具有计算所述电池(组)剩余能量数量的功能。
[所述电池(组)剩余能量数量的计算]
在本发明的第六优选实施例中，提供了剩余容量检测器，用于检测图1的电池(组)中的每一个单独电池中的剩余容量。剩余容量检测器的输出发送到电池(组)ECU 14中配置的用于计算所述电池(组)的剩余能量数量的计算器装置。此剩余容量检测器可以配置在电池(组)10中，或者可选择地，也可以配置于电池(组)10的外部。
如图9所示，当IG切换到ON时，剩余容量检测器检测电池(组)10中每一个单独电池的剩余容量(S330)。然后，电池(组)ECU 14中的剩余能量数量计算器装置从所述剩余容量检测器输出的多个单独电池的剩余容量中检测出最小剩余容量(S332)，并且通过将此最小剩余容量乘以单独电池个数来计算所述电池(组)剩余能量的最小量。
在这种方式中，即使当电池(组)10中的电池单独地老化，并且每个电池的容量改变，仍然可以得知能够从电池(组)10中获得的剩余容量的最小量。
第七优选实施例
<具有电流检测器单元的第七样例装置>
[电池(组)充电状态估计装置结构]
根据本发明第七优选实施例的电池(组)充电状态估计装置具有与上述的第一到第五优选实施例相同的结构，因此，与第一到第五优选实施例中相同的那些组件将被赋予相同的参考数字，并不再进行描述。
[电池(组)充电状态的估计]
在本发明的第七优选实施例中，在考虑到极化电压情况下，在图1中的电池(组)ECU 14中对估计的充电/放电电流的估计将如下进行描述。
如图10所示，当IG切换到ON，电压检测器12在继电器1和2接通前测量初始电池(组)电压V0(S100)。然后，将此初始电池(组)电压V0设置为空载电压Vocv1(S102)。电压检测器12在继电器1和2接通后，在有负载状态下测量此当前电池(组)电压Vn(n为1～n，不包括0；此用法在以下描述中类似)，电流传感器16在继电器1和2接通后在有负载状态下测量当前电池(组)的充电/放电电流in，并且基于电池(组)10中的电流密度以及所述电池(组)的电池中的电解物或活性物的单位导电率来测量极化电压Vdyn(S344)。基于电池(组)电压Vn和实测电池(组)电流in确定内部电阻Rn(S106)。基于实测电池(组)电压Vn、基于预先估计的充电状态(SOC)确定的所述电池(组)的空载电压Vocvn-1，通过计算确定的该电池(组)的内部电阻Rn，以及极化电压Vdyn来计算估计的充电/放电电流In(S348)。在S348中，初始计算所述估计的充电/放电电流In时，所述电池(组)的实测电压V0作为该电池(组)的空载电压Vocvn-1使用。然后，累计所述估计的充电/放电电流In来估计SOCn(S110)。通过箭头40，利用预先存储的所述SOC和所述空载电压Vocv之间的相关性图基于所述确定的SOCn来确定Vocvn-1(S112)，并基于此Vocvn-1估计下一个SOC。
在上述的优选实施例中，使用了由图1的电流传感器16所测量的实测电流in，但是本发明并不限于此种构造，其可以应用这样一种构造，在其中，不使用图5所示的电流传感器16，而利用电压检测器12和温度计26确定实测电压和电池(组)温度，电压检测器12测量当前电池(组)电压Vn，温度计26测量当前电池(组)温度Tn(S304)，利用预先存储的所述电池(组)温度T与所述电池(组)的内部电阻R之间的相关性图基于实测电池(组)温度Tn估计该电池(组)的内部电阻Rn(S306)，如图6所示，基于所述实测电池(组)电压Vn、基于预先估计的充电状态(SOC)确定的电池(组)空载电压Vocvn-1，以及通过计算确定的所述电池(组)的内部电阻Rn和极化电压Vdyn，来确定估计的充电/放电电流In(S348)，如图10所示，并累计此估计的充电/放电电流In来估计SOCn(S110)。与前类似，通过箭头40，利用预先存储的所述SOC与所述空载电压Vocv之间的相关性图基于所述确定的SOCn来确定Vocvn-1，并基于此Vocvn-1估计下一个SOC。
通过如前所述考虑所述电池(组)的极化电压，可以更加精确地估计所述SOC。特别地，在锂电池(组)中，充电或者放电时的极化现象可能影响所述SOC的估计，从而，上述结构应用到锂电池(组)中时，可以使所述精确度提高±5％～±10％。
此外，也可以在估计SOCn的S110中应用上述的第五优选实施例的构造。换言之，如前关于第五优选实施例所述，可以应用这样一种构造，在其中基于上述等式(5)利用SOCn和电池(组)ECU 14中配备的电池(组)全容量计算器单元中的实测电流in的累计值来确定所述电池(组)的全容量Ahn(S320)，且在利用等式(6)测量所述电池(组)的全容量后，基于实测电流in+1的累计值确定SOCn+1(S322)，SOCn由已确定的SOCn+1代替(S324)，通过箭头50，基于已确定的SOCn，利用预先存储的所述SOC与所述空载电压Vocv之间的相关性图确定Vocvn-1(S112)，并基于此Vocvn-1估计下一个SOC。
第八优选实施例
<具有电流检测器单元的第八样例装置>
[电池(组)充电状态估计装置结构]
根据本发明第八优选实施例的电池(组)充电状态估计装置具有与上述的第一到第七优选实施例相同的结构，因此，与第一到第七优选实施例中相同的那些组件将被赋予相同的参考数字并不再进行描述。
[电池(组)充电状态的估计]
在本发明的第八优选实施例中，在考虑极化电压情况下，在图1的电池(组)ECU 14中对估计的充电/放电电流的估计如下所述，并且，同时，图1中的电池(组)ECU 14中还配备了另一个电流传感器异常性确定单元。该电流传感器异常性确定单元比较由电流传感器16检测的实测充电/放电电流in和如下将描述的估计的充电/放电电流In，并在该充电/放电电流in和In之间的差的绝对值大于预定差时，确定此电流传感器16异常，而在此差等于或小于预定差时，确定此电流传感器16正常。在这种构造中，图11所示的SOC估计器单元被切换。
如图11所示，当IG切换到ON，电压检测器12在继电器1和2接通前测量初始电池(组)电压V0(S100)。然后，将此初始电池(组)电压V0设置为空载电压Vocv1(S102)。电压检测器12在继电器1和2接通后，在有负载状态下测量当前电池(组)电压Vn(n为1～n，不包括0；此用法在以下描述中类似)，电流传感器16在继电器1和2接通后，在有负载状态下测量所述电池(组)的当前充电/放电电流in，并且基于电池(组)10中的电流密度以及所述电池(组)的电池中的电解物或活性物的单位导电率，来测量极化电压Vdyn(344)。基于所述电池(组)电压Vn和所述实测电池(组)电流in确定所述电池(组)的内部电阻Rn(S346)。然后，基于所述实测电池(组)电压Vn、基于预先估计的充电状态(SOC)确定的所述电池(组)的空载电压Vocvn-1以及通过计算确定的所述电池(组)的内部电阻Rn和极化电压Vdyn来确定估计的充电/放电电流In。在S348中，初始计算所述估计的充电/放电电流In时，所述电池(组)的实测电压V0作为该电池(组)的空载电压Vocvn-1使用。
然后，比较所述电池(组)的实测充电/放电电流in和所述估计的充电/放电电流In。当电流值in和In的差的绝对值大于预定差，确定此电流传感器16异常(S305)，并累计所述估计的充电/放电电流值In来估计SOCn(S354)。另一方面，当所述电流值差的绝对值等于或者小于预定差，确定电流传感器16正常(S305)，累计所述电池(组)的实测充电/放电电流in来估计SOCn(S352)。基于已确定的SOCn，利用预先存储的所述SOC与所述空载电压Vocv之间的相关性图，来确定Vocvn-1(S112)，并基于该Vocvn-1来估计下一个SOC。
在上述的优选实施例中，使用了由图1中的电流传感器16所测量的实测电流in，但是本发明并不限于此种构造，其还可以应用这样一种构造，在其中，不使用图5所示的电流传感器16，而利用电压检测器12和温度计26确定实测电压和电池(组)温度，也即，可以应用这样一种构造，其中，如图6所示，电压检测器12测量当前电池(组)电压Vn，并且温度计26测量当前电池(组)温度Tn(S304)，基于测量到的电池(组)温度Tn，利用预先存储的所述电池(组)的温度T与所述电池(组)的内部电阻R之间的相关性图来估计该电池(组)的内部电阻Rn(S306)，然后，如图11所示，利用所述测量到的电池(组)电压Vn、基于预先估计的充电状态(SOC)确定的所述电池(组)的空载电压Vocvn-1以及通过计算确定的所述电池(组)的估计的内部电阻Rn和所述极化电压Vdyn来确定估计的充电/放电电流In(S348)，比较所述电池(组)实测充电/放电电流in和估计的充电/放电电流In，并且，当该电流值的差的绝对值大于预定差时，确定此电流传感器16异常(S305)，并累计该电池(组)的估计的充电/放电电流值In来估计SOCn(S354)。另一方面，当所述电流值的差的绝对值等于或者小于预定差，确定电流传感器16正常(S305)，累计该电池(组)的实测充电/放电电流in来估计SOCn(S352)。然后，基于已确定的SOCn，利用预先存储的所述SOC与所述空载电压Vocv之间的相关性图，来确定Vocvn-1，并基于该Vocvn-1来估计下一个SOC。
利用上述结构，可以确定电流传感器16的精确度，从而可以利用更精确的充电/放电电流值来更精确地估计此SOC。
第九优选实施例
<具有电流检测器单元的第九样例装置>
[电池(组)充电状态估计装置结构]
根据本发明第九优选实施例的电池(组)充电状态估计装置具有与上述的第一到第八优选实施例相同的结构，因此，与第一到第八优选实施例中相同的那些组件将被赋予相同的参考数字并不再进行描述。
[电池(组)充电状态的估计]
在本发明的第九优选实施例中，在考虑到极化电压的情况下，在图1中的电池(组)ECU 14中对估计的充电/放电电流的估计如下所述，并且，图1的电池(组)ECU 14中还配置了切换单元，其用于根据所述电池(组)的环境温度在SOC估计器单元间进行切换，如图12所示。如此处所用的，所述电池(组)的环境温度可以是接近图1中的电池(组)10的外壁的温度，或是该电池(组)或者车辆的外部环境的温度。
如图12所示，当IG切换到ON，电压检测器12在继电器1和2接通前测量初始电池(组)电压V0(S100)。然后，将此初始电池(组)电压V0设置为空载电压Vocv1(S102)。电压检测器12在继电器1和2接通后，在有负载状态下测量当前电池(组)电压Vn(n为1～n，不包括0；此用法在以下描述中类似)，电流传感器16在继电器1和2接通后，在有负载状态下检测所述电池(组)的当前充电/放电电流in，基于电池(组)10中的电流密度以及该电池(组)的电池中的电解物或活性物的单位导电率来测量极化电压Vdyn，并且另一个温度计(未示出)测量该电池(组)的环境温度(S364)。
然后，确定所述电池(组)的环境温度是否在一个极低的温度范围内(例如，-30℃～-20℃)(S366)，并且，当所述电池(组)的环境温度非常低时，累计所述实测充电/放电电流in来估计SOCn(S352)。另一方面，当所述电池(组)的环境温度不在此极低的温度范围内时，基于所述电池(组)电压Vn和所述实测电池(组)电流in确定该电池(组)的内部电阻Rn(S346)。此外，基于所述实测电池(组)电压Vn、所述基于预先估计的充电状态(SOC)确定的所述电池(组)的空载电压Vocvn-1以及通过计算确定的所述电池(组)的内部电阻Rn和所述极化电压Vdyn来计算估计的充电/放电电流In(S348)。在S348中，初始计算所述估计的充电/放电电流In时，所述电池(组)的实测电压V0作为该电池(组)的空载电压Vocvn-1使用。然后，累计所述估计的充电/放电电流值In来估计SOCn(S354)。利用预先存储的所述SOC与所述空载电压Vocv之间的相关性图，基于根据所述电池(组)的环境温度确定的SOCn来确定Vocvn-1(S112)，并基于该Vocvn-1估计下一个SOC。
在上述的优选实施例中，使用了由图1中的电流传感器16测量到的实测电流in，但是本发明并不限于此种构造，其可以应用一种构造，在其中，不使用图5所示的电流传感器16，而使用电压检测器12和温度计26，并使用所述实测电压和所述电池(组)温度。也即，可以应用一种构造，其中，如图6所示，电压检测器12测量当前电池(组)电压Vn，温度计26测量当前电池(组)温度Tn(S304) 基于实测电池(组)温度Tn，利用预先存储的所述电池(组)温度T与所述电池(组)的内部电阻R之间的相关性图来估计该电池(组)的内部电阻Rn(S306)，并且，当该电池(组)的环境温度不在所述极低的温度范围内，利用所述实测电池(组)电压Vn、所述基于预先估计的充电状态(SOC)确定的所述电池(组)的空载电压Vocvn-1，以及通过计算确定的所述电池(组)的内部电阻Rn和所述极化电压Vdyn来确定估计的充电/放电电流In(S348)，如图12所示。然后，利用预先存储的所述SOC与所述空载电压Vocv之间的相关性图，基于已确定的SOCn来确定Vocvn-1(S112)，并基于该Vocvn-1来估计下一个SOC。
取决于所述电池(组)的环境温度的温度范围，可能得到此类情形，其中，电流传感器16的检测精确度很高，所述估计的充电/放电电流值的精确度很高，从而，可以利用更精确的值估计所述SOC。例如，接近极低温度范围(例如，-30℃～-20℃)，所述电池(组)的内部电阻和所述极化电压增大，因此，步骤S348中的估计的充电/放电电流值的精确度可能降低。这种情况下，通过累计来自于电流传感器16的所述实测充电/放电电流in以在极低温度范围内估计所述SOC，可以提高所述SOC的精确度。
第十优选实施例
<具有电流检测器单元的第十样例装置>
[电池(组)充电状态估计装置结构]
根据第十优选实施例的电池(组)充电状态估计装置具有与上述的第一到第九优选实施例相同的结构，因此，与第一到第九优选实施例中相同的那些组件将被赋予相同的参考数字并不再进行描述。
[电池(组)充电状态的估计]
在本发明的第十优选实施例中，在考虑到电池(组)极化电压的情况下，在图1中的电池(组)ECU 14中对估计的充电/放电电流的估计如下所述，并且，图1中的电池(组)ECU 14中还配置了充电/放电禁止单元，其用于判断下面描述的估计的充电/放电电流In的绝对值是否超过了预定值，并且当该估计的充电/放电电流In的绝对值超过了预定值时，禁止该电池(组)的充电和放电。
如图13所示，当IG切换到ON，电压检测器12在继电器1和2接通前测量初始电池(组)电压V0(S100)。然后，将此初始电池(组)电压V0设置为空载电压Vocv1(S102)。电压检测器12在继电器1和2接通后，在有负载状态下测量当前电池(组)电压Vn(n为1～n，不包括0；此用法在以下描述中类似)，电流传感器16在继电器1和2接通后，在有负载状态下检测当前电池(组)充电/放电电流in，并且基于电池(组)10中的电流密度以及该电池(组)的电池中的电解物或活性物的单位导电率来测量极化电压Vdyn(S344)。基于所述电池(组)电压Vn和所述实测电池(组)电流in确定所述电池(组)的内部电阻Rn(S346)。然后，利用所述实测电池(组)电压Vn、所述基于预先估计的充电状态(SOC)确定的所述电池(组)的空载电压Vocvn-1，以及通过计算确定的所述电池(组)的内部电阻Rn和所述极化电压Vdyn来确定估计的充电/放电电流In(S348)。在S348中，初始计算所述估计的充电/放电电流In时，所述电池(组)实测电压V0作为所述电池(组)的空载电压Vocvn-1使用。
然后，确定所述估计的充电/放电电流值In的绝对值是否大于某个预定值(S370)，并且，当该估计的充电/放电电流值In的绝对值大于此预定值时，确定此电流为异常电流，并禁止所述电池(组)的充电/放电(S372)。另一方面，当所述估计的充电/放电电流值In的绝对值等于或小于预定值，累计该估计的充电/放电电流值In来估计SOCn(S354)。然后，基于已确定的SOCn，利用预先存储的所述SOC与所述空载电压Vocv之间的相关性图来确定Vocvn-1(S112)，并基于该Vocvn-1来估计下一个SOC。
在上述的优选实施例中，使用了由图1中的电流传感器16测量到的实测电流in，但是本发明并不限于此种构造，其可以应用一种构造，在其中，不使用图5所示的电流传感器16，而使用电压检测器12和温度计26，并使用实测电压和电池(组)温度。也即，可以应用这样一种构造，在其中，如图6所示，电压检测器12测量当前电池(组)电压Vn，温度计26测量当前电池(组)温度Tn(S304)，并且基于实测电池(组)温度Tn，利用预先存储的所述电池(组)温度T与所述电池(组)的内部电阻R之间的相关性图估计该电池(组)的内部电阻Rn(S306)，并且，如图13所示，利用所述实测电池(组)电压Vn、所述基于预先估计的充电状态(SOC)确定的所述电池(组)的空载电压Vocvn-1，以及通过计算确定的所述电池(组)的内部电阻Rn和所述极化电压Vdyn来计算估计的充电/放电电流值In(S348)，确定该估计的充电/放电电流值In的绝对值是否大于预定值(例如，120A的绝对值)(S370)，与前述类似，当所述绝对值大于此预定值时，禁止该电池(组)的充电和放电(S372)，另一方面，当该估计的充电/放电电流值In的绝对值等于或小于预定值时，累计该估计的充电/放电电流值In来估计SOCn(S354)，基于已确定的SOCn，利用预先存储的所述SOC与所述空载电压Vocv之间的相关性图来确定Vocvn-1(S112)，并基于该Vocvn-1来估计下一个SOC。
一般而言，由于电流传感器的设计，当电流超出正常适用范围时(例如，-120A～120A)时，电流传感器不能准确测量电流值。另一方面，考虑极化电压情况下的估计的充电/放电电流In允许利用电流传感器16在比该实测充电/放电电流in更广的范围内进行测量。因此，对于在更广范围内高精确的估计的充电/放电电流In而言，无论是否超过某个预先设定为异常电流值的预定值，都可以有效设定所述电池(组)充电/放电的禁止条件。
在上述第一到第十优选实施例的任何一个中，更优越的是，可以以预定间隔周期性地估计所述SOC。利用这种构造，可以得知所述电池(组)更新近的充电状态。
如上所述，根据本发明，可以精确地估计所述SOC。
虽然对本发明进行了详细描述，但本说明书并不被用于限制本发明。
工业实用性
本发明的电池(组)充电状态估计装置用于，例如，估计配备在车辆中的电池(组)的充电状态。

Claims (19)

1.一种电池(组)充电状态估计装置，包括：
电压检测器单元，用于检测电池(组)电压；
内部电阻估计器单元，用于估计所述电池(组)的内部电阻；
估计的充电/放电电流计算器单元，用于基于由所述内部电阻估计器单元确定的所述电池(组)内部电阻，所述电池(组)电压以及该电池(组)的空载电压，来计算该电池(组)的估计的充电/放电电流；
SOC估计器单元，用于基于由所述估计的充电/放电电流计算器单元确定的所述估计的充电/放电电流来估计所述电池(组)的充电状态SOC；
空载电压计算器单元，用于在初始计算所述充电/放电电流时，将所述电池(组)的所述实测电压设置为该电池(组)的所述空载电压，并在该初始计算后，基于先前估计的SOC计算该电池(组)的所述空载电压。
2.一种电池(组)充电状态估计装置，包括：
电压检测器单元，用于检测电池(组)电压；
内部电阻估计器单元，用于从所述电池(组)的状态估计该电池(组)的内部电阻；
估计的充电/放电电流计算器单元，用于基于由所述内部电阻估计器单元确定的所述电池(组)内部电阻，所述电池(组)电压以及该电池(组)的空载电压，来计算该电池(组)的估计的充电/放电电流；
第一SOC估计器单元，用于基于由所述估计的充电/放电电流计算器单元确定的所述估计的充电/放电电流来估计所述电池(组)的充电状态；以及
空载电压计算器单元，用于在初始计算所述充电/放电电流时，将所述电池(组)的所述实测电压设置为该电池(组)的所述空载电压，并在该初始计算后，基于预先估计的SOC计算该电池(组)的所述空载电压。
3.根据权利要求2的电池(组)充电状态估计装置，进一步包括：
温度检测器单元，用于检测所述电池(组)的温度；其中
所述内部电阻估计器单元基于该电池(组)温度估计所述内部电阻。
4.根据权利要求2或3的电池(组)充电状态估计装置，进一步包括：
电流检测器单元，用于检测所述电池(组)的充电/放电电流；
内部电阻计算器单元，用于基于由所述电流检测器单元检测到的所述电池(组)的所述实测充电/放电电流以及由所述电压检测器单元检测到的所述电池(组)的电压，来计算该电池(组)的所述内部电阻；以及
内部电阻校正器单元，用于间歇地校正由所述内部电阻估计器单元基于由所述内部电阻计算器单元确定的所述内部电阻而估计得到的所述估计的内部电阻。
5.根据权利要求3或4的电池(组)充电状态估计装置，其中
所述内部电阻校正器单元基于由所述内部电阻计算器单元确定的所述内部电阻以及所述实测电池(组)温度，校正所述估计的内部电阻与所述电池(组)的温度之间的关系。
6.一种电池(组)充电状态估计装置，包括：
电流检测器单元，用于检测电池(组)充电/放电电流；
电压检测器单元，用于检测所述电池(组)的电压；
内部电阻计算器单元，用于基于由所述电流检测器单元检测到的所述电池(组)的所述实测充电/放电电流以及由所述电压检测器单元检测到的所述电池(组)电压，来计算所述电池(组)的内部电阻；
估计的充电/放电电流计算器单元，用于基于由所述内部电阻计算器单元确定的所述电池(组)的所述内部电阻，所述电池(组)电压以及该电池(组)的空载电压来计算该电池(组)的估计的充电/放电电流；
第二SOC估计器单元，用于基于由所述估计的充电/放电电流计算器单元确定的所述估计的充电/放电电流来估计所述电池(组)的充电状态；以及
空载电压计算器单元，用于在初始计算所述充电/放电电流时将所述电池(组)的所述实测电压设置为所述电池(组)的所述空载电压，并且在该初始计算后，基于预先估计的SOC计算所述电池(组)的所述空载电压。
7.一种电池(组)充电状态估计装置，包括：
电流检测器单元，用于检测电池(组)的充电/放电电流；
电压检测器单元，用于检测所述电池(组)的电压；
内部电阻估计器单元，用于从所述电池(组)的状态估计该电池(组)的内部电阻；
第一估计的充电/放电电流计算器单元，用于基于由所述内部电阻估计器单元确定的所述电池(组)内部电阻、所述电池(组)电压以及所述电池(组)的空载电压来计算该电池(组)的估计的充电/放电电流；
第一SOC估计器单元，用于基于由所述第一估计的充电/放电电流计算器单元确定的所述估计的充电/放电电流来估计所述电池(组)的充电状态；
内部电阻计算器单元，用于基于由所述电流检测器单元检测到的所述电池(组)的所述实测充电/放电电流以及由所述电压检测器单元检测到的所述电池(组)电压来计算该电池(组)的内部电阻；
第二估计的充电/放电电流计算器单元，用于基于由所述内部电阻计算器单元确定的所述电池(组)的所述内部电阻、所述电池(组)电压以及所述电池(组)的所述空载电压来计算该电池(组)的估计的充电/放电电流；
第二SOC估计器单元，用于基于由所述第二估计的充电/放电电流计算器单元确定的所述估计的充电/放电电流来估计所述电池(组)的充电状态；
切换单元，用于基于所述电池(组)的状态，在来自于所述第一SOC估计器单元的SOC和来自于所述第二SOC估计器单元的SOC之间进行切换；以及
空载电压计算器单元，用于在初始计算所述充电/放电电流时，将所述电池(组)的所述实测电压设置为该电池(组)的所述空载电压，并且在该初始计算后，基于预先估计的SOC计算该电池(组)的所述空载电压。
8.根据权利要求7的电池(组)充电状态估计装置，进一步包括：
异常性检测器单元，用于比较由所述电流检测器单元检测到的所述实测充电/放电电流值和由所述估计的充电/放电电流计算器单元计算得到的所述估计的充电/放电电流值，并且在这两个充电/放电电流值之间的差大于预定差的时候确定该电流检测器单元异常，而当此差等于或小于预定差的时候确定该电流检测器单元正常，其中
所述切换单元在所述异常性检测器单元确定所述电流检测器单元异常时，切换到来自于所述第一SOC估计器单元的SOC，而在所述异常性检测器单元确定所述电流检测器正常时，切换到来自于所述第二SOC估计器单元的SOC。
9.根据权利要求3或5的电池(组)充电状态估计装置，其中
所述温度检测器单元放置于所述电池(组)中、该电池(组)的表面或者接近该电池(组)的所述表面。
10.根据权利要求1到9中任何一个的电池(组)充电状态估计装置，其中
所述第一SOC估计器单元，所述第二SOC估计器单元以及所述SOC估计器单元中的至少一个以预定间隔周期性地估计所述SOC。
11.根据权利要求1到3中任何一个的电池(组)充电状态估计装置，进一步包括：
电流检测器单元，用于检测所述电池(组)的充电/放电电流；
第一电池(组)全容量计算器单元，用于基于由所述SOC估计器单元或所述第一SOC估计器单元估计得到的所述SOC，以及由所述电流检测器单元在所述SOC估计时检测到的所述电池(组)的所述充电/放电电流的累计值，来确定该电池(组)的全容量；以及
第三SOC估计器单元，用于基于由所述第一电池(组)全容量计算器单元得到的所述电池(组)的所述全容量以及由所述电流检测器单元检测到的所述电池(组)的所述实测充电/放电电流来估计该电池(组)的充电状态。
12.根据权利要求4到8中任何一个的电池(组)充电状态估计装置，进一步包括：
第二电池(组)全容量计算器单元，用于基于由所述第一SOC估计器单元或者所述第二SOC估计器单元估计到的所述SOC以及在该SOC估计过程中由所述电流检测器单元检测到的所述电池(组)的充电/放电电流的累计值来确定该电池(组)的全容量，以及
第四SOC估计器单元，用于基于由所述第二电池(组)全容量计算器单元得到的所述电池(组)的所述全容量以及由所述电流检测器单元检测到的所述电池(组)的所述实测充电/放电电流来估计该电池(组)的充电状态。
13.根据权利要求11或12的电池(组)充电状态估计装置，进一步包括：
剩余容量检测器单元，用于检测所述电池(组)内每一个单独电池的剩余容量；以及
剩余能量计算器单元，用于基于由所述剩余容量检测器单元得到的每一个单独电池的所述剩余容量来检测最小剩余容量，并基于此最小剩余容量计算所述电池(组)的剩余能量的数量。
14.根据权利要求1到13中任何一个的电池(组)充电状态估计装置，其中
所述估计的充电/放电电流计算器单元，所述第一充电/放电电流计算器单元，或者所述第二充电/放电电流计算器单元，基于所述电池(组)内部电阻、所述电池(组)电压、所述电池(组)空载电压以及极化电压来计算该电池(组)的所述估计的充电/放电电流。
15.根据权利要求14的电池(组)充电状态估计装置，进一步包括：
电流检测异常性检测器单元，用于比较由用于检测所述电池(组)充电/放电电流的所述电流检测器单元所检测到的所述实测充电/放电电流值和由所述估计的充电/放电电流计算器单元、所述第一充电/放电电流计算器单元以及所述第二充电/放电电流计算器单元中之一所确定的所述估计的充电/放电电流值，并在这两个电流值的差大于预定差时确定该电流检测器单元异常，而当此差等于或小于预定值时确定此电流检测器单元正常，其中
当所述电流检测异常性检测器单元确定所述电流检测器单元异常时，基于所述估计的充电/放电电流值来估计所述SOC，而当所述电流检测异常性检测器单元确定所述电流检测器单元正常时，利用所述实测充电/放电电流值来估计所述SOC。
16.根据权利要求14的电池(组)充电状态估计装置，其中
考虑到所述电池(组)的环境温度，所述实测充电/放电电流值和所述估计的充电/放电电流值之一被选择，所述实测充电/放电电流值是由所述用于检测所述电池(组)的所述充电/放电电流的电流检测器单元检测到的，并且所述估计的充电/放电电流值是由所述估计的充电/放电电流检测器单元、所述第一充电/放电电流计算器单元和所述第二充电/放电电流计算器单元三者之一所确定的，并且
基于此被选择的充电/放电电流值估计所述SOC。
17.根据权利要求14的电池(组)充电状态估计装置，进一步包括：
充电/放电禁止单元，用于在考虑所述极化电压的情况下当所述电池(组)的所述充电/放电电流超过预定值时，禁止该电池(组)的充电和放电。
18.根据权利要求11到17中任何一个的电池(组)充电状态估计装置，其中所述温度检测器单元被置于所述电池(组)中、所述电池(组)表面上或者接近所述电池(组)表面。
19.根据权利要求11到18中任何一个的电池(组)充电状态估计装置，其中所述第一SOC估计器单元、所述第二SOC估计器单元以及所述SOC估计器单元中的至少一个以预定间隔周期性地估计所述SOC。
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