推测系统以及推测方法转让专利
申请号 : CN202010783376.X
文献号 : CN112824920A
文献日 : 2021-05-21
发明人 : 杉野良树 , 中村公人 , 石川将成
申请人 : 丰田自动车株式会社
摘要 :
权利要求 :
1.一种推测系统,其特征在于,包括:二次电池,构成为能够使用从外部电源供给的电力进行充电;
监视装置,构成为检测所述二次电池的电压及电流;以及处理器,被编程为使用所述监视装置的检测结果推测所述二次电池的满充电容量,所述处理器被编程为:
使用上次推测出的所述二次电池的满充电容量和所述二次电池的充电、放电或者充电及放电中的电流积分值,计算所述二次电池的第1充电率,在从计算所述第1充电率起经过预定时间而未进行充电及放电的情况下,使用所述二次电池的开路电压来计算所述二次电池的第2充电率,在所述第1充电率和所述第2充电率之间的差分的大小大于阈值的情况下,根据所述差分对所述满充电容量进行校正。
2.根据权利要求1所述的推测系统,其特征在于,所述处理器被编程为:
当在所述二次电池充电时计算出所述第1充电率的情况下,在所述差分的大小大于所述阈值、且所述第1充电率大于所述第2充电率时,根据所述差分进行校正以使所述满充电容量增加。
3.根据权利要求1或者权利要求2所述的推测系统,其特征在于,所述处理器被编程为:
当在所述二次电池充电时计算出所述第1充电率的情况下,在所述差分的大小大于所述阈值、且所述第1充电率小于所述第2充电率时,根据所述差分进行校正以使所述满充电容量减少。
4.根据权利要求1至权利要求3中的任意一项所述的推测系统,其特征在于,所述处理器被编程为:
当在所述二次电池放电时计算出所述第1充电率的情况下,在所述差分的大小大于所述阈值、且所述第1充电率大于所述第2充电率时,根据所述差分进行校正以使所述满充电容量减少。
5.根据权利要求1至权利要求4中的任意一项所述的推测系统,其特征在于,所述处理器被编程为:
当在所述二次电池放电时计算出所述第1充电率的情况下,在所述差分的大小大于所述阈值、且所述第1充电率小于所述第2充电率时,根据所述差分进行校正以使所述满充电容量增加。
6.根据权利要求1至权利要求5中的任意一项所述的推测系统,其特征在于,所述处理器被编程为:
对控制开始时的所述二次电池的充电量,加上所述电流积分值除以上次推测出的所述二次电池的满充电容量而得到的值,计算所述第1充电率。
7.根据权利要求1至权利要求6中的任意一项所述的推测系统,其特征在于,所述处理器被编程为:
使用所述二次电池的控制开始前的电压和所述二次电池的OCV-SOC曲线,计算所述第2充电率。
8.一种推测方法,是二次电池的满充电容量的推测方法,所述二次电池构成为能够使用从外部电源供给的电力进行充电,所述推测方法的特征在于,包括:使用上次推测出的所述二次电池的满充电容量和所述二次电池的充电、放电或者充电及放电中的电流积分值,计算所述二次电池的第1充电率;
在从计算所述第1充电率起经过预定时间而未进行充电及放电的情况下,使用所述二次电池的开路电压来计算所述二次电池的第2充电率;以及在所述第1充电率和所述第2充电率之间的差分的大小大于阈值的情况下,根据所述差分对所述满充电容量进行校正。
9.根据权利要求8所述的推测方法,其特征在于,在所述满充电容量的校正中,当在所述二次电池充电时计算出所述第1充电率的情况下,在所述差分的大小大于所述阈值、且所述第1充电率大于所述第2充电率时,根据所述差分进行校正以使所述满充电容量增加。
10.根据权利要求8或者9所述的推测方法,其特征在于,在所述满充电容量的校正中,当在所述二次电池充电时计算出所述第1充电率的情况下,在所述差分的大小大于所述阈值、且所述第1充电率小于所述第2充电率时,根据所述差分进行校正以使所述满充电容量减少。
说明书 :
推测系统以及推测方法
技术领域
背景技术
显示的电气设备的可驱动时间等,所以期望高精度地计算。
时间上不同的2个点之间的CCV(Closed Circuit Voltage,闭路电压)求出的SOC(State Of
Charge,充电状态)的变化量,视为根据OCV(Open Circuit Voltage,开路电压)求出的SOC
的变化量,而推测满充电容量。具体而言,在外部充电中的由极化引起的电压变化量收敛的
状态下,临时停止外部充电而取得第1电压,在外部充电再次开始后,再次临时停止外部充
电而取得第2电压。然后,该蓄电系统使用从取得第1电压至取得第2电压的期间的SOC变化
量以及电流积分值,计算满充电容量。
发明内容
统应用于对外部供给二次电池的电力的放电控制的情况下,同样地,放电所需的时间将增
加。
处理器,被编程为使用所述监视装置的检测结果推测所述二次电池的满充电容量。所述处
理器被编程为:使用上次推测出的所述二次电池的满充电容量和所述二次电池的充电、放
电或者充电及放电中的电流积分值,计算所述二次电池的第1充电率,在从计算所述第1充
电率起经过预定时间而未进行充电及放电的情况下,使用所述二次电池的开路电压来计算
所述二次电池的第2充电率,在所述第1充电率和所述第2充电率之间的差分的大小大于阈
值的情况下,根据所述差分对所述满充电容量进行校正。
作为如上述状况,例如,考虑如在外部充电、放电或者行驶之后放置二次电池,并在经过预
定时间之后使用二次电池的情况。在该情况下,处理器在开始使用二次电池之前,从监视装
置取得二次电池的开路电压,计算第2充电率。即,第1充电率是可能受到由电流积分引起的
误差以及与充电或放电相伴的极化等的影响的值。第2充电率是减小了极化的影响的值,是
被认为接近真实值的值。因此,在第1充电率和第2充电率大幅背离(两者之间的差分的大小
超过阈值)的情况下,认为第1充电率所使用的满充电容量背离了真实值。因此,在这样的情
况下,根据第1充电率和第2充电率之间的差分而校正满充电容量。
放电所需的时间而能够高精度地推测二次电池的满充电容量。
电率时,根据所述差分进行校正以使所述满充电容量增加。
况下,校正满充电容量以使满充电容量增加。由此,能够使满充电容量接近真实值,所以能
够高精度地推测二次电池的满充电容量。
电率时,根据所述差分进行校正以使所述满充电容量减少。
况下,校正满充电容量以使满充电容量减少。由此,能够使满充电容量接近真实值,所以能
够高精度地推测二次电池的满充电容量。
电率时,根据所述差分进行校正以使所述满充电容量减少。
况下,校正满充电容量以使满充电容量减少。由此,能够使满充电容量接近真实值,所以能
够高精度地推测二次电池的满充电容量。
电率时,根据所述差分进行校正以使所述满充电容量增加。
况下,校正满充电容量以使所述满充电容量增加。由此,能够使满充电容量接近真实值,所
以能够高精度地推测二次电池的满充电容量。
算所述第1充电率。
池的满充电容量和所述二次电池的充电和/或放电中的电流积分值,计算所述二次电池的
第1充电率;在从计算所述第1充电率起经过预定时间而未进行充电及放电的情况下,使用
所述二次电池的开路电压来计算所述二次电池的第2充电率;以及在所述第1充电率和所述
第2充电率之间的差分的大小大于阈值的情况下,根据所述差分对所述满充电容量进行校
正。
述第2充电率时,根据所述差分进行校正以使所述满充电容量增加。
述第2充电率时,根据所述差分进行校正以使所述满充电容量减少。
附图说明
具体实施方式
力对搭载于车辆1的蓄电池10进行充电。此外,关于车辆1,是能够对车载的蓄电池10进行外
部充电的车辆即可,不限定于插电式混合动力汽车。例如,车辆1也可以是电动汽车或者燃
料电池汽车。此外,在本实施方式中,说明外部充电是使用从车辆1外部的直流电源供给的
电力对车载的蓄电池10进行充电的直流(DC:Direct Current)充电的例子。但是,外部充电
不限于DC充电,也可以是使用从车辆1外部的交流电源供给的电力对车载的蓄电池10进行
充电的交流(AC:Alternating current)充电。
擎50、动力分配装置51、驱动轮55、启动开关90、显示装置95以及电子控制装置(ECU:
Electronic Control Unit)100。在本实施方式中,蓄电池10、监视单元15以及ECU100作为
推测系统2发挥功能。另外,在车辆1中,作为用于进行外部充电以及外部放电的结构,具备
插座(inlet)60、充电继电器70以及通信装置80。
负极之间具有液体电解质的电池,也可以是具有固体电解质的电池(全固体电池)。
池10的电压VB。电流传感器17检测对蓄电池10输入输出的电流IB。温度传感器18检测蓄电
池10的温度TB。各传感器将表示其检测结果的信号输出给ECU100。此外,在蓄电池10充电
时,电流传感器17的输出示出正值,在蓄电池10放电时,电流传感器17的输出示出负值。
SMR20依照来自ECU100的控制信号,在闭合状态和开路状态之间切换。
电力,供给到蓄电池10。PCU30构成为能够分别独立控制电动发电机41、42的状态,例如,能
够在将电动发电机41设为再生状态的同时,将电动发电机42设为动力运行状态。PCU30例如
构成为包括:2个逆变器,与电动发电机41、42对应设置;以及转换器,使对各逆变器供给的
直流电压升压为蓄电池10的输出电压以上。
机41在使引擎50起动时,使用蓄电池10的电力,使引擎50的曲轴旋转。另外,电动发电机41
还能够使用引擎50的动力进行发电。将由电动发电机41发出的交流电力,通过PCU30变换为
直流电力而充电到蓄电池10。另外,有时还将由电动发电机41发出的交流电力供给到电动
发电机42。
动进行发电。将由电动发电机42发出的交流电力,通过PCU30变换为直流电力而充电到蓄电
池10。
示)覆盖。在充电盖被打开时,用户能够将连接器220连接到插座60。
60)。在进行外部放电的情况下,EVSE200将例如从车辆1供给的直流电力变换为交流电力,
并对与设置在家中等的各设备电连接的电力线(未图示)供给电力。此外,EVSE200不限于设
置于用户家中等的充放电设备,也可以是设置于公共的场所的充放电设备。
通信协议的通信(以下还称为“CAN通信”)进行。此外,车辆1与EVSE200之间的通信不限定于
CAN通信,例如,也可以用电力线通信(PLC:Power Line Communication)进行。
停止操作例如是在车辆1的系统起动中在档位为停车档位的状态下按压启动开关90的操
作。启动开关90在例如检测到被按压时,将表示被操作的信号输出到ECU100。
温度等。SOC是表示当前的蓄电量相对蓄电池10的满充电容量的百分率的信息。显示装置95
例如既可以是导航装置或者多信息显示器等,也可以设置成独立的装置。
(Read Only Memory,只读存储器)以及RAM(Random Access Memory,随机存取存储器),存
储由ECU100执行的程序以及各种控制中使用的映射等。CPU110将储存于ROM的程序在RAM中
展开并执行。CPU110根据来自各传感器的信号以及存储于存储器120的映射,输出控制信
号,并且控制各设备以使车辆1成为期望的状态。
成为可行驶的状态。而且,在行驶控制中,ECU100根据油门踏板开度等计算转矩请求值,并
控制PCU30以使电动发电机42输出与该转矩请求值对应的转矩。
值。上限SOC是控制中的SOC的上限值,被设定为例如用于防止蓄电池10中产生劣化的阈值。
充电容量。满充电容量FCC被存储到存储器120。与满充电容量FCC有关的详情后述。
后,ECU100将计算出的SOC存储到ECU100的存储器120。存储于ECU100的存储器120的SOC被
用作接着本次行驶控制进行的控制(行驶控制、充电控制或者放电控制)开始时的SOC。然
后,ECU100使车辆1的系统停止,将SMR20设为开路状态而终止结束序列。此外,依照式(1)计
算的行驶控制结束时的SOC相当于本公开的“第1充电率”的一个例子。另外,以下,有时将依
照式(1)计算的行驶控制结束时的SOC称为“第1SOC”。
车辆1具备定时充电功能的情况下,ECU100以设定时刻的到来为触发而开始充电控制,其
中,“定时充电”是指在预先设定的设定时刻到来时开始充电。在进行了充电开始操作的情
况下,ECU100使用于进行外部充电的系统起动,将充电继电器70设为闭合状态。由此,成为
能够将从EVSE200供给的电力供给到蓄电池10的状态。
电力供给到车辆1。ECU100在执行充电控制时,也依照上述式(1)计算SOC。充电控制中的式
(1)的SOC(0)是开始电流积分的时间点的蓄电池10的SOC。例如,SOC(0)是充电控制(DC充
电)开始时的蓄电池10的SOC,亦是存储于存储器120的SOC。
间等。充电时的目标SOC例如是SOC100%。此外,关于充电时的目标SOC,能够通过针对车辆1
或者EVSE200的设定操作而设定任意的SOC。
况下,如果充电正常完成,则将充电时的目标SOC作为蓄电池10的SOC而存储到存储器120。
存储于ECU100的存储器120的SOC被用作接着本次充电控制进行的控制(行驶控制、充电控
制或者放电控制)开始时的SOC。而且,ECU100使用于进行外部充电的系统停止,将充电继电
器70设为开路状态,终止结束序列。此外,依照式(1)计算的充电控制结束时的SOC与本公开
的“第1充电率”的一个例子相当。另外,以下,有时将依照式(1)计算的充电控制的结束时的
SOC称为“第1SOC”。
车辆1具备在预先设定的设定时刻到来时开始放电的定时放电功能的情况下,ECU100以设
定时刻的到来为触发而开始放电控制。在进行了放电开始操作的情况下,ECU100使用于进
行外部放电的系统起动,将充电继电器70设为闭合状态。由此,成为能够经由EVSE200将蓄
电池10的电力供给到车辆1外部的状态。
电。
有连接器220的状态下经由EVSE200收到供电请求作为放电开始操作。在进行放电开始操作
时,ECU100使用于进行外部放电的系统起动,将充电继电器70设为闭合状态。由此,成为能
够对EVSE200供给蓄电池10的电力的状态。ECU100根据供电请求对EVSE200供给蓄电池10的
电力,从而对蓄电池10的电力进行放电。
放电控制的开始时的蓄电池10的SOC,亦是存储于存储器120的SOC。
的供给等。此外,放电时的目标SOC例如被设定为SOC20%等。关于放电时的目标SOC,能够通
过对车辆1或者EVSE200的设定操作而设定任意的SOC。
下,如果放电正常完成,则将放电时的目标SOC作为蓄电池10的SOC存储到存储器120。存储
于ECU100的存储器120的SOC被用作接着本次放电控制进行的控制(行驶控制、充电控制或
者放电控制)开始时的SOC。而且,ECU100使用于进行外部放电的系统停止,使充电继电器70
成为开路状态,终止结束序列。此外,依照式(1)计算的放电控制结束时的SOC相当于本公开
的“第1充电率”的一个例子。另外,以下,有时将依照式(1)计算的放电控制的结束时的SOC
称为“第1SOC”。
于极化的影响而在SOC中产生背离的一个例子的图。在图2以及以后的说明中,以充电控制
以及放电控制为例子进行说明。关于行驶控制,例如,在行驶控制中,在蓄电池10的电力被
放电的情况下(行驶控制结束时的SOC比行驶控制开始时的SOC低的情况下),能够应用和与
放电控制有关的以下的说明同样的考虑方法。另外,在行驶控制中,在蓄电池10的电力被充
电的情况下(行驶控制结束时的SOC比行驶控制开始时的SOC大的情况下),能够应用和与充
电控制有关的以下的说明同样的考虑方法。
电流积分。然后,ECU100依照上述式(1)计算蓄电池10的SOC。
将最后计算的SOC即SOC1作为蓄电池10的SOC,存储到存储器120。然后,ECU100使用于进行
外部放电的系统停止,终止结束序列。
差。极化在蓄电池10的充放电结束后将残存下来而不消除,直到经过一定程度的时间(几十
分钟左右)为止。换言之,极化随着时间经过而消除。
时间t2极化消除,蓄电池10的SOC成为作为真实值的SOC2(>SOC1)。
蓄电池10的SOC。另外,ECU100从监视单元15取得电流IB而开始电流积分。然后,ECU100依照
上述式(1)计算蓄电池10的SOC。
将最后计算的SOC即SOC4作为蓄电池10的SOC而存储到存储器120。然后,ECU100使用于进行
外部充电的系统停止而终止结束序列。
置蓄电池10,从而极化消除。第2预定时间是能够消除由充电引起的极化的影响的时间。通
过从时间t3经过第2预定时间,在时间t4极化消除,蓄电池10的SOC成为作为真实值的SOC3
(
量),ΣIB是充电控制中的电流IB的积分值。
ΔSOC的真实值之间产生背离,所以在通过式(2)计算的满充电容量与满充电容量的真实值
之间也产生背离。
池10的充电的定时之类的。在使用背离真实值的满充电容量计算的EV续航距离等显示于显
示装置95时,存在用户遭受不利影响的可能性,例如用户致使车辆1电力用尽等。
根据该电压计算SOC,但不希望外部充电(或者放电)所需的时间增加。另外,在行驶控制中,
难以在执行控制的过程中使处理停止。
容量受到极化等的影响的情况下,执行校正处理而校正满充电容量。此外,作为满充电容量
的初始值,能够使用工厂出厂时的蓄电池10的满充电容量、或者基于蓄电池10的规格的满
充电容量等。在车辆1的工厂出厂时,在ECU100的存储器120中存储有满充电容量的初始值。
以下,具体说明校正处理。
易于理解,设为充电控制开始时的蓄电池10的SOC(存储于存储器120的SOC)和SOC的真实值
是同一值。在图3中,用虚线L1表示SOC的真实值,用实线L2表示在充电控制(DC充电)中依照
上述式(1)计算出的SOC。另外,在图3中,用实线L3表示使用后述OCV-SOC曲线计算的SOC。
ECU100将依照上述式(1)计算出的充电控制结束时的SOC(第1SOC)即图3中的SOCa,作为蓄
电池10的SOC而存储到存储器120。然后,ECU100使用于进行外部充电的系统停止,使充电继
电器70成为开路状态,终止结束序列。
间以上的时间的期间,不进行蓄电池10的充放电。随着经过第2预定时间,伴随充电而在蓄
电池10中产生的极化消除。
是否成立。预定的条件是指,例如从上次的控制(行驶控制、充电控制或者放电控制)结束起
经过了预定时间(第1预定时间或者第2预定时间)。关于计时,例如,在车辆1的系统的停止
时也能够使用始终起动的定时器(未图示)。
下,从电压传感器16取得电压VB。该取得的电压VB能够视为OCV。这基于以下的理由。其原因
在于,如果在蓄电池10中未流过电流的状态下取得电压VB,则能够抑制由内部电阻引起的
电压下降。另外,其原因还在于,蓄电池10中产生的极化使作为蓄电池10的端子间电压
(CCV)的电压VB背离了OCV,但通过从上次的控制结束起经过了预定时间,极化消除了。
而存储在ECU100的存储器120中。
OCV-SOC曲线和在预定的条件成立时取得的电压VB而计算出的蓄电池10的SOC,相当于本公
开的“第2充电率”的一个例子。另外,以下,将使用OCV-SOC曲线和在预定的条件成立时取得
的电压VB而计算出的蓄电池10的SOC还称为“第2SOC”。
电控制或者放电控制中计算出的第1SOC、和在预定的条件成立时计算出的第2SOC之间的差
分的大小超过阈值的情况下,ECU100根据该差分而校正满充电容量FCC(校正处理)。以下,
具体说明校正处理。此外,阈值是用于判定第1SOC是否主要受到由于对电流进行积分而引
起的计算误差以及极化等影响的值。阈值能够根据实验的结果等预先设定。
情况)下,也能够应用与以下的说明同样的考虑方法。
进行增加校正。
ΣIB示出正值。因此,式(1)的右边第2项示出正值。在该情形中,对满充电容量FCC进行增加
校正。通过对满充电容量FCC进行增加校正,能够使满充电容量FCC接近真实值。具体而言,
依照以下的式(3)来校正满充电容量FCC。
制与该ΔD对应的校正值被大幅反映到满充电容量上。关于f函数,能够考虑蓄电池10的特
性等通过实验等预先决定。
行减少校正。通过对满充电容量FCC进行减少校正,能够使满充电容量FCC接近真实值。具体
而言,依照以下的式(4)来校正满充电容量FCC。
情况)下,也能够应用与以下的说明同样的考虑方法。
ΣIB示出负值。因此,式(1)的右边第2项示出负值。在该情形下,对满充电容量FCC进行减少
校正。通过对满充电容量FCC进行减少校正,能够使满充电容量FCC接近真实值。具体而言,
依照上述式(4)来校正满充电容量FCC。
行增加校正。通过对满充电容量FCC进行增加校正,能够使满充电容量FCC接近真实值。具体
而言,依照上述式(3)来校正满充电容量FCC。
理,例如,无需进行诸如在执行控制(行驶控制、充电控制以及放电控制)的过程中使执行中
的处理临时停止而取得电压的处理。即,无需使控制所需的时间增加,而能够高精度地推测
蓄电池10的满充电容量。另外,根据校正处理,即使在控制是行驶控制的情况下,也能够高
精度地推测蓄电池10的满充电容量。
控制的开始同时开始。说明利用由ECU100实施的软件处理来实现图4以及后述图5、图6的流
程图的各步骤(以下将步骤简记为“S”)的情况,不过,也可以利用ECU100内设置的硬件(电
气电路)来实现这些步骤的一部分或者全部。
的情况下(在S1中“否”),ECU100进行待机,直至结束条件成立为止。
FCC。然后,ECU100使用电流值ΣIB、满充电容量FCC以及上述式(1),将控制结束时的SOC计
算为第1SOC。
作时,开始图5的流程图的处理。
在上次的控制是充电控制的情况下,ECU100判定从充电控制结束起是否经过了第2预定时
间。另外,在上次的控制是行驶控制、且在行驶控制中蓄电池10被放电的情况下(行驶控制
结束时的SOC比行驶控制开始时的SOC小的情况下),ECU100判定从行驶控制结束起是否经
过了第1预定时间。另外,在上次的控制是行驶控制、且在行驶控制中蓄电池10被充电的情
况下(行驶控制结束时的SOC比行驶控制开始时的SOC大的情况下),ECU100判定从行驶控制
结束起是否经过了第2预定时间。
量FCC来计算SOC(式(1))。此外,如上所述,在车辆1的工厂出厂时,在ECU100的存储器120中
存储有满充电容量FCC的初始值。在1次都未执行校正处理的情况下,使用满充电容量FCC的
初始值作为满充电容量FCC。
控制是行驶控制的情况下,本次的控制开始前至少是在使SMR20成为闭合状态之前。另外,
在本次的控制是充电控制或者放电控制的情况下,本次的控制开始前至少是在使充电继电
器70成为闭合状态之前。
处理。在该情况下,在本次的控制中,使用在上次的控制中存储到存储器120的满充电容量
FCC来计算SOC(式(1))。
驶控制开始时的SOC大的情况下),在S91中,ECU100判定为在计算出第1SOC时执行的控制是
充电控制。在计算出第1SOC时执行的控制是放电控制的情况下、以及在计算出第1SOC时执
行的控制是行驶控制、且在行驶控制中蓄电池10被放电的情况下(行驶控制结束时的SOC比
行驶控制开始时的SOC小的情况下),在S91中,ECU100判定为在计算出第1SOC时执行的控制
是放电控制。
况是指“第1SOC-第2SOC>阈值”成立的情况。
不大于第2SOC的情况是指“第2SOC-第1SOC>阈值”成立的情况。
况是指“第1SOC-第2SOC>阈值”成立的情况。
2SOC的情况是指“第2SOC-第1SOC>阈值”成立的情况。
经过了预定时间的情况下(预定的条件成立的情况下),在控制开始前取得蓄电池10的电压
VB而计算第2SOC。然后,推测系统2在第1SOC和第2SOC之间的差分的大小大于阈值的情况
下,根据第1SOC和第2SOC之间的差分执行校正处理而校正满充电容量。
如,无需进行诸如在执行控制(行驶控制、充电控制以及放电控制)的过程中使执行中的处
理临时停止而取得电压的处理。即,无需使控制所需的时间增加,而能够高精度地推测蓄电
池10的满充电容量。另外,根据校正处理,即使在控制是行驶控制的情况下,也能够高精度
地推测蓄电池10的满充电容量。
含义以及范围内的所有变更。