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电池控制装置、方法、非暂时性计算机可读存储介质和车辆

摘要

本申请公开了一种电池控制装置、方法、非暂时性计算机可读存储介质和车辆。一种用于控制电池的电池控制装置,包括:获取单元,其被配置为获取所述电池的状态;以及估计单元,其被配置为基于由所述获取单元获取的所述状态,通过选择第一估计方法和第二估计方法来估计所述电池的满充电容量,所述第一估计方法用于基于累计电流值来估计所述电池的所述满充电容量,所述累计电流值通过累计因执行充电处理而获得的所述电池的充电电流而获得,所述第二估计方法用于基于表示所述电池随着老化的劣化状态的老化劣化数据来估计所述电池的所述满充电容量。

著录项

  • 公开/公告号CN113224806A

    专利类型发明专利

  • 公开/公告日2021-08-06

    原文格式PDF

  • 申请/专利权人 丰田自动车株式会社;

    申请/专利号CN202011139279.3

  • 发明设计人 志水修;

    申请日2020-10-22

  • 分类号H02J7/00(20060101);G01R31/392(20190101);G01R31/387(20190101);

  • 代理机构11225 北京金信知识产权代理有限公司;

  • 代理人夏东栋

  • 地址 日本爱知县

  • 入库时间 2023-06-19 12:07:15

说明书

技术领域

本公开涉及一种用于控制电池的电池控制装置。

背景技术

由于反复进行充电和放电时电池的满充电容量降低,因此像锂离子电池那样能够进行充电和放电的二次电池逐渐劣化。由于电池的劣化会影响使用电池的系统,因此,有必要适当地管理电池的满充电容量。

作为适当地管理电池的满充电容量的方法,例如,日本未审查专利申请公开第2017-096851号(JP 2017-096851A)、日本未审查专利申请公开第2008-241358号(JP 2008-241358 A)、日本未审查专利申请公开第2017-062175号(JP 2017-062175A)和日本未审查专利申请公开第2017-091852号(JP 2017-091852A)不同地公开了通过使用电流累计方法来估计电池的满充电容量的技术。

发明内容

在通过使用电流累计方法来估计电池的满充电容量的处理中,为准确地估计满充电容量,需要执行其中充电状态下的差异大的充放电处理。因此,当优先考虑准确度而频繁地进行满充电容量的估计处理时,可能会加快电池的劣化。

本公开提供了一种电池控制装置,其被配置为在抑制电池的劣化加速的同时准确地估计电池的满充电容量。

本发明的第一方案涉及一种电池控制装置,其包括获取单元和估计单元。所述获取单元被配置为获取电池的状态。估计单元,其被配置为基于由所述获取单元获取的所述状态,通过选择第一估计方法和第二估计方法来估计所述电池的满充电容量,所述第一估计方法用于基于累计电流值来估计所述电池的所述满充电容量,所述累计电流值通过累计因执行充电处理而获得的所述电池的充电电流而获得,所述第二估计方法用于基于表示所述电池随着老化的劣化状态的老化劣化数据来估计所述电池的所述满充电容量。

利用本公开的上述方案的电池控制装置,由于至少基于电池的温度而分别使用使用电流累计方法的满充电容量估计方法和使用老化劣化数据的满充电容量估计方法,因此能够在抑制电池劣化加速的同时,准确地估计电池的满充电容量。

附图说明

下面将参照附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义,其中,相同的标号示出相同的元件,并且其中:

图1是根据第一实施例的电池控制装置及其周边单元的功能框图;

图2是表示电池的老化劣化数据的示例的图;

图3是由根据第一实施例的电池控制装置执行的控制的处理流程图;

图4是根据第二实施例的电池控制装置及其周边单元的功能框图;

图5是由根据第二实施例的电池控制装置执行的控制的处理流程图;

图6是根据第三实施例的电池控制装置及其周边单元的功能框图;

图7是由根据第三实施例的电池控制装置执行的控制的处理流程图;

图8是根据第四实施例的电池控制装置及其周边单元的功能框图;

图9是由根据第四实施例的电池控制装置执行的控制的处理流程图;以及

图10是由根据第四实施例的电池控制装置执行的控制的处理流程图的变型例。

具体实施方式

本公开的上述方案的电池控制装置基于电池的状态,通过选择性地使用基于通过使电池成为高电压而获得的累计充电电流值的第一估计方法和基于电池的老化劣化数据的第二估计方法来执行对电池的满充电容量的估计。因此,可以在抑制电池的劣化加速的同时适当地估计电池的满充电容量。

本公开的上述方案的电池控制装置可以被安装在例如采用冗余电源系统并且可以在手动驾驶和自动驾驶之间切换的车辆上。将以安装在车辆上的情况为例,参照附图详细描述本公开的实施例。

第一实施例

配置

图1是根据第一实施例的电池控制装置10及其周边单元的功能框图。图1中所示的功能框包括电池控制装置10、电源控制ECU 50和电池60。电池控制装置10包括获取单元11、时钟单元12、存储单元13和估计单元14。

电池60是二次电池,例如铅蓄电池或锂离子电池,其被配置为能够充电和放电。电池60可以将自身存储的电力供应给诸如电子装置或称为电子控制单元(ECU)的电子部件的装置(未示出)。在被安装在能够在手动驾驶和自动驾驶之间切换的车辆上的情况下,电池60可以用作在自动驾驶期间作为主电池后备的副电池。

电源控制ECU 50是控制包括电池60的整个电源系统的电子装置。电源控制ECU 50检测电压、电流和温度,作为关于电池60的信息。电源控制ECU 50可以包括通过使用例如电压传感器、电流传感器和温度传感器来监视电池60的电压、电流和温度的ECU的一部分或全部。关于检测的电池60的信息(电压、电流、温度)被输出到电池控制装置10。

此外,电源控制ECU 50还基于从电池控制装置10输出的充电指示执行电池60的充电控制。电源控制ECU 50可以包括能够控制电池60的电流和电压的DCDC转换器以及能够控制DCDC转换器的ECU的一部分或全部。进行充电控制,直到电池60的充电状态(SOC)达到预定的高充电状态为止。

电池控制装置10执行用于估计电池60的满充电容量的控制。电池控制装置10通常被配置为包括处理器、存储器、输入输出接口等的ECU,并且处理器读取并执行存储在存储器中的程序,从而实现稍后将描述的获取单元11、时钟单元12、存储单元13和估计单元14中的各个的功能。

获取单元11从电源控制ECU 50获取关于电池60的信息(电压、电流、温度)。

时钟单元12测量“超时时间”,该“超时时间”是用于判断对电池60执行的充电处理的结束的时间。此外,时钟单元12测量“电池60的使用时间段”,其是表示从电池60被安装到车辆上起至现在所经过的天数和时间的时间段。

存储单元13存储“老化劣化数据”,该数据是表示电池60随着老化的劣化状态的数据。老化劣化数据是与在开始使用之后(或者安装在车辆上之后)经过的时间有关的电池60的容量维持率,并且作为示例,是在经过的年数或经过的天数方面表示劣化后的满充电容量与电池为新的时的满充电容量的比率或差的数据。图2示出了电池60的老化劣化数据的示例。存储单元13还存储电池60的当前满充电容量。每当电池60的满充电容量由后面将描述的估计单元14估计时,存储单元13中存储的满充电容量被更新为新估计的满充电容量。

估计单元14基于电池60的状态适当地执行估计电池60的满充电容量的处理。电池60的状态包括由获取单元11获取的关于电池60的信息(电压、电流、温度)、由时钟单元12测量的电池60的使用时间段以及存储在存储单元13中的电池60的老化劣化数据。在估计满充电容量时,选择性地使用以下第一估计方法和第二估计方法中的任何一种方法。

第一估计方法是基于从电池60获得的累计电流值来估计电池60的满充电容量的方法。通过执行用于将电池60从第一电压充电到第二电压的充电处理,并且通过从累计电流值导出可以被充电的最大充电状态来执行根据第一估计方法的估计,累计电流值通过累计在充电处理中检测到的电池60的充电电流而获得。可以将已知的电流累计方法用于该第一估计方法。第一电压是电池60的当前电压,第二电压是与被预先定义为充电处理的结束的电池60的充电状态相对应的电压。

第二估计方法是基于电池60的老化劣化而估计电池60的满充电容量的方法。通过利用存储在存储单元13中的电池60的老化劣化数据和由时钟单元12测量的电池60的使用时间段导出的校正值来校正上次估计并存储在存储单元13中的电池60的满充电容量来执行第二估计方法的估计。例如,当上次估计(被存储在存储单元13中)的电池60的满充电容量为“90%”,并且从使用时间段为两年时的当前时刻的老化劣化数据导出的校正值为“-5%”时,“85%”(=90%-5%)被估计为电池60的新的满充电容量(被存储在存储单元13中)。

在第一实施例中,下面将描述如何分别使用第一估计方法和第二估计方法来估计电池60的满充电容量。

控制

接下来,将进一步参照图3描述由根据第一实施例的电池控制装置10执行的控制。图3是示出由电池控制装置10执行的用于估计电池60的满充电容量的电池估计控制的处理过程的流程图。

当车辆的电源系统被打开(IG-ON、READY-ON等)时,图3中示出的电池估计控制开始,并重复执行直到电源系统被关闭(IG-OFF、READY-OFF等)为止。

步骤S101:电池控制装置10的估计单元14判断由获取单元11获取的电池60的温度是否等于或高于第一温度。进行该判断是为了判断电池60的状态是否处于倾向于发生劣化的高温状态。因此,基于电池60的容量和尺寸以及电池60所要求的寿命期间,将第一温度设定为用于判断电池60的劣化的最佳温度。

当电池60的温度等于或高于第一温度时(S101,是),估计单元14判定电池60处于比较容易发生劣化的状态,并且处理进行到步骤S102。另一方面,当电池60的温度低于第一温度时(S101,否),估计单元14判定电池60处于比较难发生劣化的状态,并且处理进行到步骤S108。

步骤S102:电池控制装置10的估计单元14指示时钟单元12测量超时时间。基于该指示,时钟单元12清除超时时间并且从零开始计时。该超时时间用于判断将在稍后描述的步骤S104中的充电处理的结束。当开始测量超时时间时,处理进行到步骤S103。

步骤S103:电池控制装置10的估计单元14指示电源控制ECU 50开始电池60的充电处理。然后,与充电处理的指示一起,估计单元14开始累计由获取单元11所获取的电池60的充电电流。当开始充电处理和电流累计时,处理进行到步骤S104。

步骤S104:电池控制装置10的时钟单元12判断正在计时的超时时间是否比第一时间短。因为当充电处理花费较长时间时,累计电流值中包括的误差(电流传感器误差等)会增加,因此进行该判断以判断充电处理是否可以照样继续进行。因此,基于累计电流值所需的准确度,将第一时间设定为在容许误差范围内的最佳时间。

当超时时间短于第一时间时(S104,是),处理进行到步骤S105,并且当超时时间等于或长于第一时间时(S104,否),处理进行到步骤S107。

步骤S105:电池控制装置10的估计单元14判断电池60是否处于充电处理可以结束的状态。例如,可以通过判断电池控制装置10是否已经获取了与被预先定义为充电处理的结束的电池60的充电状态相对应的电压来进行该判断。对应于该充电状态的电压是可以从电池60的SOC-OCV特性曲线导出的开路电压(OCV)。可以从由获取单元11获取的电池60的闭路电压(CCV)来计算开路电压。

当电池60的充电处理完成时(S105,是),处理进行到步骤S106,而当电池60的充电处理没有完成时(S105,否),则处理进行到步骤S104。

步骤S106:电池控制装置10的估计单元14基于通过充电处理获得的累计电流值来估计电池60的满充电容量(使用第一估计方法的估计)。估计的满充电容量存储在存储单元13中,并且电池60的满充电容量被更新。当电池60的满充电容量被更新时,处理进行到步骤S107。

步骤S107:电池控制装置10的估计单元14指示电源控制ECU 50结束电池60的充电处理。当充电处理结束时,处理进行到步骤S101。

步骤S108:电池控制装置10的估计单元14基于示出了电池60随老化的劣化状态的老化劣化数据来估计电池60的满充电容量(使用第二估计方法的估计)。估计的满充电容量存储在存储单元13中,并且电池60的满充电容量被更新。当电池60的满充电容量被更新时,处理进行到步骤S101。

根据上述第一实施例,当电池60处于比较容易发生劣化的高温状态(第一温度或更高温度)时,通过使用用于将电池60充电至高电压(高充电状态)的第一估计方法(步骤S103至S107)来高准确度地估计满充电容量。另一方面,当电池60处于比较难发生劣化的低温状态(低于第一温度)时,通过使用用于基于老化劣化数据来校正电池的第二估计方法(步骤S108)来简单地估计满充电容量。通过该控制,可以减少电池60变为高电压(高充电状态)的次数,从而可以在抑制电池60的劣化加速的同时估计电池60的满充电容量。

第二实施例

配置

图4是根据第二实施例的电池控制装置20及其周边单元的功能框图。图4中所示的功能框包括电池控制装置20、电源控制ECU 50和电池60。电池控制装置20包括获取单元11、时钟单元22、存储单元13和估计单元24。

根据第二实施例的电池控制装置20与根据第一实施例的电池控制装置10的不同之处在于电池控制装置20的配置。在下文中,将针对不同的配置来描述电池控制装置20。电池控制装置20中的与电池控制装置10的部件相同的部件由相同的附图标记表示,并且将部分省略其描述。

电池控制装置20执行用于估计电池60的满充电容量的控制。电池控制装置20通常被配置为包括处理器、存储器、输入输出接口等的ECU,并且处理器读取并执行存储在存储器中的程序,从而实现稍后将描述的获取单元11、时钟单元22、存储单元13和估计单元24中的各个的功能。

获取单元11从电源控制ECU 50获取关于电池60的信息(电压、电流、温度)。

时钟单元22测量“超时时间”,其是用于判断对电池60执行的充电处理的结束的时间。另外,时钟单元22测量“电池60的使用时间段”,其是表示从电池60被安装在车辆上起到现在为止的天数和时间的时间段。此外,时钟单元22测量“电池60的未学习时间段”,该“电池60的未学习时间段”是自由稍后将描述的估计单元24上次估计电池60的满充电容量时起经过的时间段(天数和小时数),也就是未继续估计满充电容量的时间段。应当注意,与在估计电池60的满充电容量时一样,紧接在将电池60安装在车辆上之后或紧接在更换电池60之后,未学习时间段被清除并重新开始测量。

存储单元13分别存储电池60的老化劣化数据和电池60的当前满充电容量。每当稍后描述的估计单元24估计电池60的满充电容量时,满充电容量被更新。

估计单元24基于电池60的状态适当地执行估计电池60的满充电容量的处理。电池60的状态包括由获取单元11获取的关于电池60的信息(电压、电流、温度)、由时钟单元22测量的电池60的使用时间段和未学习时间段、以及存储在存储单元13中的电池60的老化劣化数据。在估计满充电容量时,可以选择性地使用上述第一估计方法和第二估计方法中的任何一种方法。

在第二实施例中,下面将描述如何分别使用第一估计方法和第二估计方法来估计电池60的满充电容量。

控制

接下来,将进一步参照图5描述由根据第二实施例的电池控制装置20执行的控制。图5是示出由电池控制装置20执行的用于估计电池60的满充电容量的电池估计控制的处理过程的流程图。

图5所示的流程图是图3中示出的第一实施例的流程图添加了步骤S201、S202和S203的处理。应当注意,由于除了图5中的步骤S201、S202和S203之外的步骤与图3中描述的处理相同,将省略描述的一部分。

当车辆的电源系统打开并且电池估计控制开始时,首先执行步骤S201的处理。

步骤S201:电池控制装置20的估计单元24判断由时钟单元22测量的未学习时间段是否等于或长于第一时间段。进行该判断是为了不在必要以上地估计电池60的满充电容量。因此,基于为了电池60的质量控制而预定的估计满充电容量的频率、最小次数等,将第一时间段设定为最佳时间段。例如,假设电池60的满充电容量至少每两个月估计一次,则第一时间段可以被设定为两个月。

当未学习时间段等于或长于第一时间段时(S201,是),估计单元24判定到了估计电池60的满充电容量的时间,并且处理进行到步骤S101。另一方面,当未学习时间段小于第一时间段时(S201,否),估计单元24判定尚未到估计电池60的满充电容量的时间,并且处理进行到步骤S201。

在步骤S106中,将通过使用第一估计方法估计出的电池60的满充电容量存储在存储单元13中,并更新电池60的满充电容量,处理进行到步骤S202。

步骤S202:电池控制装置20的时钟单元22执行“未学习时间段的重置”,该“未学习时间段的重置”清除电池60的未学习时间段并重新开始测量。当重置未学习时间段时,处理进行到步骤S107。

在步骤S108中,将通过使用第二估计方法估计出的电池60的满充电容量存储在存储单元13中,并更新电池60的满充电容量,处理进行到步骤S203。

步骤S203:电池控制装置20的时钟单元22执行“未学习时间段的重置”,该“未学习时间段的重置”清除电池60的未学习时间段并重新开始测量。当重置未学习时间段时,处理进行到步骤S101。

根据上述第二实施例,仅当估计单元24判定需要估计电池60的满充电容量时(第一时间段或更长时间),才估计电池60的满充电容量。结果,可以抑制频繁进行电池60的满充电容量。

第三实施例

配置

图6是根据第三实施例的电池控制装置30及其周边单元的功能框图。图6中示出的功能框包括电池控制装置30、电源控制ECU 50和电池60。电池控制装置30包括获取单元11、时钟单元32、存储单元13和估计单元34。

根据第三实施例的电池控制装置30与根据第一实施例的电池控制装置10的不同之处在于电池控制装置30的配置。在下文中,将针对不同的配置来描述电池控制装置30。电池控制装置30中的与电池控制装置10和20的部件相同的部件由相同的附图标记表示,并且将部分省略其描述。

电池控制装置30执行用于估计电池60的满充电容量的控制。电池控制装置30通常被配置为包括处理器、存储器、输入输出接口等的ECU,并且处理器读取并执行存储在存储器中的程序,从而实现稍后将描述的获取单元11、时钟单元32、存储单元13和估计单元34中的各个的功能。

获取单元11从电源控制ECU 50获取关于电池60的信息(电压、电流、温度)。

时钟单元32测量“超时时间”,超时时间是用于判断对电池60执行的充电处理的结束的时间。此外,时钟单元32测量“电池60的使用时间段”,其是表示从电池60被安装在车辆上起到现在所经过的天数和时间。此外,时钟单元32测量“电池60的未学习时间段”,该“电池60的未学习时间段”是自由将后述的估计单元34上次估计电池60的满充电容量时起经过的时间段(天数和小时数),也就是未继续估计满充电容量的时间段。应当注意,与估计电池60的满充电容量时相同,紧接在将电池60安装在车辆上之后或紧接在更换电池60之后,清除未学习时间段并重新开始测量。

存储单元13分别存储电池60的老化劣化数据和电池60的当前满充电容量。每当稍后将描述的估计单元34估计电池60的满充电容量时,满充电容量就被更新。

估计单元34基于电池60的状态适当地执行估计电池60的满充电容量的处理。电池60的状态包括由获取单元11获取的关于电池60的信息(电压、电流、温度)、由时钟单元32测量的电池60的使用时间段和未学习时间段、以及存储在存储单元13中的电池60的老化劣化数据。在估计满充电容量时,可以选择性地使用上述第一估计方法和第二估计方法中的任何一种方法。

在第三实施例中,下面将描述如何分别使用第一估计方法和第二估计方法来估计电池60的满充电容量。

控制

接下来,将进一步参考图7描述由根据第三实施例的电池控制装置30执行的控制。图7是示出由电池控制装置30执行的用于估计电池60的满充电容量的电池估计控制的处理过程的流程图。

图7所示的流程图是图3所示的第一实施例的流程图添加了步骤S301、S302、S303和S304的处理。应当注意,由于除了图7中的步骤S301、S302、S303和S304之外的步骤与图3中描述的处理相同,因此将省略描述的一部分。

在步骤S101中,当由获取单元11获取的电池60的温度等于或高于第一温度时(S101,是),处理进行到步骤S301,并且当电池60的温度低于第一温度时(S101,否),处理进行到步骤S302。

步骤S301:电池控制装置30的估计单元34判断由时钟单元32测量的未学习时间段是否等于或长于第一时间段。执行该判断是为了限制对处于比较容易发生劣化的高温状态的电池60执行使用向电池60施加负荷的第一估计方法的估计的次数。因此,基于为了电池60的质量控制而预定的估计满充电容量的频率、最小次数等,将第一时间段设定为最佳时间段。

例如,假设每年至少估计两次电池60的满充电容量,当电池60的温度等于或高于第一温度的时间段为包括夏季在内的六个月时,并且当每两次有可能存在一次由于超时等导致未完成估计的失败时,第一时间段可以设定为两个月。利用该设定,在电池60的温度等于或高于第一温度的六个月中可以使用第一估计方法进行估计三次,且即使三次中有两次估计失败,也能够执行一次成功的估计。在该示例中,由于第一时间段短于两个月,所以使用第一估计方法执行的估计的次数增加,因此施加到电池60的负荷也增加。另一方面,第一时间段长出两个月越长,则电池60上的负荷可以减少得越多,但是由于使用第一估计方法进行估计的次数减少,因此有可能由于估计失败而无法满足规定。因此,考虑到折衷,期望基于使用电池60的温度环境(寒冷区域或温暖区域)将第一时间段设定为最佳时间段。

当未学习时间段等于或长于第一时间段时(S301,是),估计单元34判定到了估计电池60的满充电容量的时间,并且处理进行到步骤S102。另一方面,当未学习时间段小于第一时间段时(S301,否),估计单元34判定还没到估计电池60的满充电容量的时间,并且处理进行到步骤S101。

步骤S302:电池控制装置30的估计单元34判断由时钟单元32测量的未学习时间段是否等于或长于第二时间段。进行该判断是为了限制对处于难以发生劣化的低温状态的电池60执行使用第二估计方法的估计的次数。与第一时间段相同,基于为了电池60的质量控制而预定的估计满充电容量的频率和最小次数、使用电池60的温度环境(寒冷区域或温暖区域)等,第二时间段被设定为最佳时间段。

由于使用第二估计方法的估计是通过不向电池60施加负荷并且没有失败的校正而进行的估计,因此不需要比第一估计方法执行更多的估计。因此,假设如上述示例中那样每年至少两次估计电池60的满充电容量,则第二时间段可以被设定为使得可以在包括电池60的温度变得低于第一温度时的冬季在内的六个月的时间段内至少执行一次使用第二估计方法的估计。具体地,第二时间段可以被设定为三个月,使得通过第二估计方法的估计次数为两次以下,其少于通过第一估计方法的估计次数(其是三次)。这样,第二时间段可以被设定为比第一时间段更长。

当未学习时间段等于或长于第二时间段时(S302,是),估计单元34判定到了估计电池60的满充电容量的时间,并且处理进行到步骤S108。另一方面,当未学习时间段小于第二时间段时(S302,否),估计单元34判定还没到估计电池60的满充电容量的时间,并且处理进行到步骤S101。

在步骤S106中,通过使用第一估计方法估计出的电池60的满充电容量存储在存储单元13中,并更新电池60的满充电容量,处理进行到步骤S303。

步骤S303:电池控制装置30的时钟单元32执行“未学习时间段的重置”,其清除电池60的未学习时间段并重新开始测量。当重置未学习时间段时,处理进行到步骤S107。

在步骤S108中,将通过使用第二估计方法估计出的电池60的满充电容量存储在存储单元13中,并更新电池60的满充电容量,处理进行到步骤S304。

步骤S304:电池控制装置30的时钟单元32执行“未学习时间段的重置”,该“未学习时间段的重置”清除电池60的未学习时间段并重新开始测量。当重置未学习时间段时,处理进行到步骤S101。

根据上述第三实施例,即使当电池60处于比较容易发生劣化的高温状态(第一温度或更高温度)时,假设未学习时间段较短(小于第一时间段),则不估计电池60的满充电容量。从而,可以抑制因使用第一估计方法的估计而施加至电池60的负荷。另一方面,即使当电池60处于比较难以发生劣化的低温状态(低于第一温度)时,假设未学习时间段较短(小于第二时间段),则不估计电池60的满充电容量。结果,能够抑制在电池60的满充电容量几乎不波动的时间段内使用第二估计方法的频繁估计。

第四实施例

配置

图8是根据第四实施例的电池控制装置40及其周边单元的功能框图。图8中所示的功能框包括电池控制装置40、电源控制ECU 50和电池60。电池控制装置40包括获取单元41、时钟单元32、存储单元43和估计单元44。

根据第四实施例的电池控制装置40与根据第三实施例的电池控制装置30的不同之处在于电池控制装置40的配置。在下文中,将针对不同的配置来描述电池控制装置40。电池控制装置40中的与电池控制装置10和30的部件相同的部件由相同的附图标记表示,并且将部分省略其描述。

电池控制装置40执行用于估计电池60的满充电容量的控制。电池控制装置40通常被配置为包括处理器、存储器、输入输出接口等的ECU,并且处理器读取并执行存储在存储器中的程序,从而实现稍后将描述的获取单元41、时钟单元32、存储单元43和估计单元44中的各个的功能。

获取单元41从电源控制ECU 50获取关于电池60的信息(电压、电流、温度)。此外,获取单元41从车载装置(未显示)获取表示车辆在正进行手动驾驶还是自动驾驶的车辆信息。

时钟单元32分别测量用于判断充电处理的结束的超时时间、电池60的使用时间段和电池60的未学习时间段。应当注意,紧接在将电池60安装在车辆上之后或紧接在更换电池60之后,清除未学习时间段并重新开始测量。

存储单元43分别存储电池60的老化劣化数据和电池60的当前满充电容量。每当后面将描述的估计单元44估计电池60的满充电容量时,满充电容量被更新。另外,存储单元43存储“估计次数”,估计次数是估计单元44在车辆的电源系统打开的时间与车辆的电源系统关闭的时间(一次行程)之间估计电池60的满充电容量的次数。

估计单元44基于电池60的状态适当地执行估计电池60的满充电容量的处理。电池60的状态包括由获取单元41获取的关于电池60的信息(电压、电流、温度)和车辆信息、由时钟单元22测量的电池60的使用时间段和未学习时间段,以及存储在存储单元43中的电池60的老化劣化数据和估计次数。在估计满充电容量时,有选择地使用上述第一估计方法和第二估计方法中的任何一种方法。

在第四实施例中,下面将描述如何分别使用第一估计方法和第二估计方法来估计电池60的满充电容量。

控制

接下来,将进一步参考图9描述由根据第四实施例的电池控制装置40执行的控制。图9是示出由电池控制装置40执行的用于估计电池60的满充电容量的电池估计控制的处理过程的流程图。

图9所示的流程图是图7所示的第三实施例的流程图添加了步骤S401的处理。应当注意,由于除了图9中的步骤S401以外的步骤都与图7中描述的处理相同,将省略部分描述。

当在步骤S301中未学习时间段等于或长于第一时间段时(S301,是),处理进行到步骤S401。

步骤S401:电池控制装置40的估计单元44判断是否满足预定条件。预定条件是以下四个项目全部成立的条件。

(第一项目):电池60的当前充电状态小于或等于第一充电状态。

该项目是用于确保为提高使用第一估计方法的满充电容量的估计准确度所需的充电状态的波动量的项目。例如,当为了提高满充电容量的估计准确度而需要在充电处理中使电池60的充电状态波动20%以上时,假定充电处理结束时的充电状态被预先定义为80%,则第一充电状态被设定为60%以下。因此,当该项目成立时,在第一估计方法的充电处理中,可以确保为了提高电池60的满充电容量的估计准确度所需要的充电状态的波动量。

(第二项目):车辆处于手动驾驶状态

该项目是用于抑制在第一估计方法中执行充电处理期间发生的电池60的电压和电流的大波动的项目。通常,当车辆以自动操作的方式行驶时,因为与手动驾驶相比,电池60使用更多的电力用于感测各种传感器、自动操作转向架和制动器等,因此电池60的电压和电流会波动很大。电池60的电压和电流的这种大波动可能影响充电处理。因此,当该项目成立时,可以抑制在第一估计方法的充电处理期间电池60的电压和电流的波动,并且可以提高电池60的满充电容量的估计准确度。

(第三项目):该处理是一次行程中的第一次估计处理。

该项目是用于抑制通过第一估计方法中执行的充电处理使电池60变为高电压(高充电状态)的次数的项目。表示从车辆的电源系统打开时到电源系统关闭时的所谓连续运转的时间段的“行程”通常不会持续一周。因此,在一个行程时间段中进行的电池60的满充电容量的估计处理一次就足够了。因此,当该项目成立时,电池60在一次行程中变为高电压(高充电状态)的次数仅为一次,并且可以抑制电池60的劣化。

(第四项目):已经获取了电池60的开始OCV。

与第一项目一样,该项目是用于确保为提高使用第一估计方法的满充电容量的估计准确度所需的充电状态的波动量的项目。开始OCV是与小于或等于第一充电状态的电池60的当前充电状态相对应的开路电压。由于诸如ECU和电气部件的装置被连接至电池60,因此有必要执行诸如基于电池60的稳定电压进行计算的处理以获得开路电压。因此,当该项目成立时,可以在稳定状态下对电池60执行第一估计方法的充电处理。

当满足所有项目都成立的条件时(S401,是),处理进行到步骤S102,而当不满足该条件时(S401,否),处理进行到步骤S101。

根据上述第四实施例,即使当电池60处于比较容易发生劣化的高温状态(第一温度以上),并且未学习时间段较长(第一时间段以上)时,除非进一步满足预定条件,否则不估计电池60的满充电容量。从而,可以抑制因使用第一估计方法的估计而施加至电池60的负荷。

变型例

在根据上述第四实施例的电池估计控制中,当估计单元44判定不满足所有项目都成立的条件时(S401,否),不估计电池60的满充电容量(返回到步骤S101)。然而,当由于不满足条件而长时间段地未估计电池60的满充电容量时,电池60的估计的满充电容量与实际的满充电容量之间的差异变大,这作为电池60的管理并不是优选的。

因此,在该变型例的电池估计控制中,如图10的流程图所示,当在步骤S401中估计单元44判定不满足所有项目都成立的条件时(S401,否),进一步地,在步骤S402中,当估计单元44判断由时钟单元22测量的未学习时间段是否等于或长于第三时间段时判定未学习时间段等于或长于第三时间段时(S402,是),处理进行到步骤S102以估计电池60的满充电容量。当第三时间段被设定为等于或长于在步骤S101中判断的第一时间段并且在不需要估计电池60的满充电容量的最长时间段内时,即使长时间段不满足条件,也可以以第三时间段内的间隔执行电池60的满充电容量的估计处理。

作用与效果

在根据上述各实施例的电池控制装置中,基于电池的状态(包括电池信息(电压、电流和温度)和车辆信息、电池使用时间段和未学习时间段以及电池老化劣化数据和估计次数中的一个以上),通过选择性地使用基于通过使电池成为高电压(高充电状态)而获得的累计充电电流值的第一估计方法和基于电池的老化劣化数据的第二估计方法来进行电池的满充电容量的估计。因此,可以在抑制电池的劣化加速的同时适当地估计电池的满充电容量。

在电池控制装置中,由于仅当电池处于容易发生电池的劣化的高温状态时,通过使用利用电流累计来将电池充电至高电压(高充电状态)的第一估计方法来估计满充电容量,因此可以减少电池变为高电压(高充电状态)的次数,从而可以抑制电池的劣化加速。另外,可以抑制高电压(高充电状态)状态下的电池对车载装置的影响,例如将在估计满充电容量之后处于高电压(高充电状态)状态的电池连接至车载装置(ECU或电气部件)。

另外,本电池控制装置基于电池的未学习时间段或预定条件来限制用于估计电池的满充电容量的处理的次数。结果,可以抑制因使用第一估计方法的估计而施加到电池的负荷,并且可以抑制使用第二估计方法的估计在电池的满充电容量几乎没有波动的时间段内被频繁地执行。

以上已经描述了本公开的一个实施例,但是本公开可以被视为配备有电池控制装置的车辆,由具有处理器和存储器的电池控制装置执行的电池控制方法、用于执行电池控制方法的控制程序、存储控制程序的计算机可读非暂时性存储介质以及包括该电池控制装置的电源系统。

本公开的以上方案的电池控制装置可以用于配备有电池的车辆中。

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