專利名稱：電池放電能力判定方法、電池放電能力判定裝置和電源系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及對向負載供給功率的電池的放電能力進行判定的電池放 電能力判定方法、電池放電能力判定裝置和電源系統的技術領域。
背景技術：
近年來，為了汽車的安全性能和駕乘感覺等的進一步的提升，搭載于 車輛的電子設備越發增加。另外，為了降低對環境的負荷，不僅是燃料費
的提高，怠速停止(idle stop)等的普及也在進展中。
隨著這樣的電子設備的增加和怠速停止的普及等，監視電池的狀態， 并早期檢測異?；虺潆姴蛔愕葟]必要性迅速地不斷提高。與此相對應，提 出了各種推定電池的劣化狀態(SOH)或充電率(SOC)的方法。
在專利文獻l中，通過規定的模型計算來計算電池電壓，采用該電池 電壓根據規定的算出式來計算電池的SOC。在上述的模型計算中，利用少
量元件常數構成的簡單的電池模型，通過反饋電池電壓的計算結果和所測 定的電池電壓，校正所述的元件常數。
另外，在專利文獻2中，利用將電池的SOC和電壓設為狀態變量的 電池的運轉狀態模型，通過進行基于卡爾曼濾波器的狀態推定，來求出電 池的SOC。
即利用上述的電池的運行狀態模型來預測電壓相對于測定的電流的 的變化，根據預測的電壓和測定的電壓的差來校正狀態變量。由此，獲得 狀態變量的一個即SOC來作為校正后的結果。
專利文獻1:日本特表2004 — 514249號公報
專利文獻2:日本特開2002 — 319438號公報
在考慮電池的實際的動作環境的情況下，電流在起動要求的負載中流 動時的響應電壓(SOF)是否在負載的可靠動作范圍內是最重要的信息。 另外，上述的響應電壓根據起動要求時的電池的狀態，例如向其他的負載
供給的負載電流的大小等，進行各種變動。
但是，可以提供針對上述響應電壓的信息的技術，迄今為止沒有被提 出。作為用于實現其的技術，例如一般考慮如下方法將電池作為電氣等
效電路模型化，根據該等效電路推定要求的負載電流特性(pattern)流過 時的響應電壓，判定所推定的響應電壓是否在負載的穩定動作范圍內。
在利用上述的等效電路的方法中，需要在廣泛的頻率區域進行電池的 阻抗測定，按照使測定的阻抗和從所述等效電路算出的阻抗在廣泛的頻率 區域一致的方式決定等效電路的各元件的常數。
但是，在考慮電池的實際的使用環境的情況下，各元件常數的決定所 需要的在廣泛的頻率區域的阻抗測定，從測定所需要的時間和計算負荷等 的觀點來看也是極為困難的。另外，在預先決定各元件常數并存儲的情況 下，也需要隨著電池的經年變化等來調整各元件常數，也存在實行極為困 難的問題。
在專利文獻1和專利文獻2中，只是根據規定的電池模型來推定電池 的SOC，不能預測相對于重新起動負載時的負載電流的響應電壓。
發明內容
因此，本發明為了解決這樣的問題，目的在于提供一種電池放電能力 判定方法，其能夠推定相對于要求負載電流的響應電壓來判定電池的放電 能力。
本發明的電池放電能力判定方法的第1形態是根據電池的等效電路判 定該電池的放電能力的電池放電能力判定方法，其特征在于，設定至少將 所述等效電路的元件常數和該元件常數的規定的函數作為要素的狀態向 量，測定并求出所述電池的電流和電壓，將所述測定出的電流值以及電壓
值和以規定的soc算出方法算出的soc作為觀測值，據此推定所述狀態
向量，將推定的所述狀態向量的要素即所述元件常數應用于所述等效電 路，來推定以規定的電流特性進行放電時的所述電池的電壓值，通過將推 定的所述電壓值與規定的電壓允許值進行比較，來判定所述電池的放電能 力。
本發明的電池放電能力判定方法的第2形態是一種電池放電能力判定
方法，特征為從根據電流、電壓和充電率(SOC)算出的二次觀測值推定 所述狀態向量。
本發明的電池放電能力判定方法的第3形態是一種電池放電能力判定
方法，特征為將1以上的頻率的阻抗追加到所述觀測值的要素，根據所述
測定的電流值和電壓值、以所述SOC算出方法算出的SOC和以規定的阻 抗算出方法算出的所述1以上的頻率的阻抗來推定所述狀態向量。
本發明的電池放電能力判定方法的第4形態是一種電池放電能力判定 方法，特征為所述阻抗算出方法，測定使所述電池放電或充電脈沖電流時 的電流和電壓，將所述測定的電流值和電壓值分別傅立葉展開，求出與所 述1以上的頻率對應的各自的振幅成分，根據所述振幅成分算出所述1以 上的頻率的阻抗。
本發明的電池放電能力判定方法的第5形態是一種電池放電能力判定 方法，特征為所述阻抗算出方法測定所述電池對電裝設備供給功率時的電 流和電壓，將所述測定的電流值和電壓值分別進行傅立葉變換并求出與所 述l以上的頻率對應的各自的振幅成分，來根據所述振幅成分算出所述1
以上的頻率的阻抗。
本發明的電池放電能力判定方法的第6形態是一種電池放電能力判定
方法，特征為所述阻抗算出方法對于進行所述傅立葉展開或傅立葉變換而 求得的所述阻抗(設為Zmes)，為了進一步除去與所述電池并聯連接的 的電裝設備的阻抗(設為Zx)的影響，通過
1/Zmes=l/Zx+1/Zbat 的關系式來算出所述電池的阻抗'Zbat。
本發明的電池放電能力判定方法的第7形態是一種電池放電能力判定
方法，特征為所述元件常數至少對于所述電池的電流值/溫度/soc的任意
一項進行規定的校正計算。
本發明的電池放電能力判定方法的第8形態是一種電池放電能力判定 方法，特征為所述SOC算出方法利用所述電池的穩定OCV測定值、電流 累計值、1/V特性中的至少任意一項。
本發明的電池放電能力判定裝置的第1形態是根據電池的等效電路來 判定該電池的放電能力的電池放電能力判定裝置，具有電流傳感器，其
測定所述電池的電流；電壓傳感器，其測定所述電池的電壓；和控制機構， 其根據從所述電流傳感器輸入的電流值、從所述電壓傳感器輸入的電壓值 和以規定的算出方法算出的SOC，推定以所述等效電路的元件常數和該元 件常數的規定的函數為要素的狀態向量，將推定的所述狀態向量的要素即 所述元件常數應用于所述等效電路，推定以規定的電流特性放電時的所述 電池的電壓值，通過將推定的電壓值和規定的電壓允許值進行比較來判定 所述電池的放電能力。
本發明的電池放電能力判定裝置的第2形態是一種電池放電能力判定 裝置，特征為所述控制機構將l以上的頻率的阻抗追加到所述觀測值的要 素，根據從所述電流傳感器和電壓傳感器輸入的電流值、電壓值、以所述 SOC算出方法算出的SOC和以規定的阻抗算出方法算出的所述1以上的 頻率的阻抗，推定所述狀態向量。
本發明的電池放電能力判定裝置的第3形態是一種電池放電能力判定 裝置，特征為具有使所述電池放電或充電脈沖電流的放電電路或充電電 路，所述控制機構，從所述電流傳感器和所述電壓傳感器分別輸入通過所 述放電電路或充電電路使所述脈沖電流放電或充電時的電流值和電壓值， 將所述電流值和電壓值分別進行傅立葉展開，求出與所述l以上的頻率對 應的各自的振幅成分，根據所述各自的振幅成分算出所述l以上的頻率的 阻抗。
本發明的電源系統的第1形態是具有第9形態到第11形態的任意一 個的電池放電能力判定裝置的電源系統。
根據本發明，能夠提供一種電池放電能力判定方法，其能夠推定相對 于要求負載電流的響應電壓來判定電池的放電能力。根據本發明，通過利 用使最佳地學習的等效電路來預測相對于要求負載電流的響應電壓，即使 在電池向負載進行供電的負載動作環境下，也能以高精度評價電池的放電 能力。
另外，通過并用規定的頻率的阻抗測定，可以進一步提高電池放電能 力的預測精度。進而，根據電池的電流值/溫度/soc的任意一項決定等效 電路的元件常數的值，根據利用此的所述等效電路，通過預測響應電壓， 能夠進一步地以高精度判定電池放電能力。
圖1是表示本發明的電池放電能力判定方法的一個實施方式的框圖。
圖2是表示本發明的電池放電能力判定裝置和電源系統的一個實施方 式的框圖。
圖3是表示電池12的等效電路模型的一個實施例的電路圖。
圖4是表示設橫軸為電流I時的元件常數Ra的變化的圖表。
圖5是表示設橫軸為電流I時的元件常數Rb的變化的圖表。
圖6是表示設橫軸為電流I時的元件常數Ca的變化的圖表。
圖7是表示設橫軸為電流I時的元件常數Cb的變化的圖表。
圖8是表示目標電流特性(pattern)的一個實施例的圖。
圖9是表示在圖8的目標電流特性下放電時的電壓降的預測結果的圖。
符號的說明
ll一電源系統，12—電池，13 —交流發電機，14 —電流計，15 —電壓 計，16—電池放電能力判定裝置，17 —放電電路，18 —線路，19一負載， 21 —等效電路，22、 23 —電路部。
具體實施例方式
參照附圖，對本發明的優選的實施方式的電池放鬼能力判定方法、電 池放電能力判定裝置和電源系統的構成進行詳細的說明。另外，對于具有 相同功能的各構成部，為了簡化圖示和說明，附加相同符號。
將本發明的電池放電能力判定裝置和電源系統的一實施方式在圖2表 示。電源系統11具有作為電源的電池12和交流發電機13，在電池放電能 力判定裝置16設有用于測定電池12的電流和電壓的電流計14和電壓計 15。電池放電能力判定裝置16所具有的控制機構20以規定的時間間隔， 從所述電流計14和電壓計15分別輸入電流和電壓，基于本發明的電池放 電能力判定方法判定電池12的放電能力。
由控制機構20進行的電池12的放電能力判定方法以規定的等效電路 模型模擬電池12，利用該等效電路推定以規定的電流特性放電時的電壓或
電壓降，通過將推定的電壓或電壓降與規定的允許值進行比較來判定電池 12的放電能力。為了能夠通過上述放電能力判定方法正確地判定電池12 的放電能力，需要能夠精度良好地推定基于所述等效電路的電壓或電壓 降。
在本發明的放電能力判定方法中，利用電池的規定的等效電路，設定 至少以所述等效電路的元件常數和該元件常數的規定的函數為要素的狀 態向量，將測定的所述電池的電流以及電壓和以規定的算出方法算出的
soc作為觀測值，據此推定所述狀態向量，將推定的所述狀態向量的要素
即所述元件常數應用于所述等效電路，利用其推定以規定的電流特性放電 時的所述電池的電壓值。
將電池12的等效電路模型的一個實施例在圖3表示。在圖3所示的 等效電路21包括表示電阻的6種元件常數RH、 Ral、 Ra2、 Ra3、 Rbl、 Rb2和表示電容的5種元件常數Cal、 Ca2、 Ca3、 CM、 Cb2。這些元件常
數進一步可以如下地置換。 Ral 二a Ra Ra2二(3 Ra Ra3二y Ra Cal=5 Ca Ca2 = s Ca Ca3 = ; Ca Ca4=r) Ca Ca5 = 0 Ca Rbl=i Rb Rb2二K Rb Cbl二人 Cb Cb2二p Cb Cb3二v Cb
這里，常數a、卩、y、 5、 s、 ；、 T)、 0、 l、 K、人、P、 v可以通過事前 實驗等決定作為固定常數。因此，可以推定上式的R^、 Ra、 Ca、 Rb、 Cb
作為元件常數。
在圖3的等效電路21中，基于包括元件常數Ra、 Ca的電路部22、 包括元件常數Rb、 Cb的電路部23和RH所引起的電壓降AV，在電池12 的電流和電壓分別設為I、 V時，可以用
AV二V—OCV (式l) 表示。在本實施方式的控制機構20中，利用等效電路21，將上式的電壓 降AV作為二次觀測值來推定包括所述元件常數的狀態向量，另外，通過 將在該等效電路中規定的電流特性流動時的電壓降的預測值AVx與規定 的允許值進行比較，判定電池12的放電能力。
對于在控制機構20執行的電池12的放電能力判定方法，下面利用圖 1進行詳細的說明。圖1是表示本發明的電池放電能力判定方法的一個實 施方式的框圖。
為了正確地判定電池12的放電能力，需要精度良好地推定電池12的 等效電路21在以規定的電流特性放電時的電壓降AVx。因此，在本實施 方式的電池放電能力判定方法中，以規定間隔的離散時間觀測電池，以獲 得的觀測數據為基礎，通過學習等效電路21的元件常數，能夠以高精度 來推定電池12的電壓降AVx。
作為使等效電路21所包括的元件常數RH、 Ra、 Ca、 Rb、 Cb最優化 的方法，己知例如使用最小自乘運算、擴張卡爾曼濾波、經過適當教育的 神經網絡等的方法，在本發明的電池放電能力判定方法中可以使用任意的 方法。在圖l所示的本實施方式中，使用最普遍且合適的方法的一種即擴 張卡爾曼濾波。
在擴張卡爾曼濾波運算中，將上述元件常數或由包括其的規定的數式 賦予的值作為狀態向量表示，作成觀測值向量，該觀測值向量以規定的離 散時間間隔測定的電流In和電壓Vn以及另外測定或算出的充電率SOCn
為要素，按照使來自所述狀態向量的所述觀測值向量的期待值誤差最小的 方式更新狀態向量。
所述擴張卡爾曼濾波運算的一般的方法反復進行雅可比矩陣的更新 —1期前預測一卡爾曼增益計算一濾波運算。由此，可以逐次推定所述狀 態向量，可以將等效電路的常數RQ、 Ra、 Ca、 Rb、 Cb更新為最合適的 值來作為所述狀態向量的推定結果。
在圖1所示的本實施方式中，電池12的狀態向量的更新和觀測值的
取得經過每時間間隔AT進行。步驟Sl表示時刻從上一次的執行時刻Tn 一I只經過所述時間間隔AT，到達執行時刻Tn。到達執行時刻Tn后，在 步驟S2中進行電池12的測定。
在步驟S2中，輸入由電流計14和電壓計15第n+l次測定的電池12 的電流In+l和電壓Vn+1，并且，以規定的SOC算出方法算出SOCn+l。 作為所述SOC算出方法，例如可以是組合利用電池12的起動初期的穩定 OCV測定值和電流累計值的方法、利用動作環境中的1/V特性的方法等， 可以使用任意的一種。
在本實施方式中，以從基準電壓的電壓降的大小來判定電池12的放 電能力。即將從以規定的電流特性放電時的從所述基準電壓的電壓降比規 定的允許值大的情況判定為放電能力不足。作為電池12的電壓降，可以 以例如圖3所示的等效電路21所記載的AV來進行評價。
在步驟S3中，可以以在步驟S2獲得的觀測數據In+1 、 Vn+1和SOCn+l 為基礎，算出電壓降AVn+l。電壓降AVn+l可以以次式算出。
△Vn+l=Vn+l—OCVn+l (式2) 這里，OCVn+l可以根據在步驟S2獲得的SOCn+l，由次式算出。 OCV=a*SOC+b (式3) 上式是算出在時刻Tn+1的穩定OCV的式子，也可以利用通過實驗等 事先作成的值。系數a、 b也可以按照依賴溫度等而變化的方式設定為表 格形式或者函數式。
另一方面，在步驟S4中，根據第n次的觀測值和上一次的狀態向量 推動值進行雅可比矩陣的Fn的更新。本實施方式的雅可比矩陣Fn以 Fn二diag (l—AT/aRa: n SCa: n， l一AT/卩Ra: n sCa: n， 1 —AT/yRa: n ;Ca: n， 1—M7卩Ra: n nCa: n， l一AT/aRa: n 9Ca: n， l一A窗b: n XCb: n， 1 —AT/KRa: n'iiCa: n， l一AT/iRb: n vCb: n， 1， 1， 1， 1， 1)
被賦予。
在步驟S5中，將根據在步驟S3通過測定獲得的觀測值而計算出的
△Vn+1作為擴張卡爾曼濾波計算上的觀測值Yn+1。 Yn+l=AVn+l (式4) 在圖3中，例如由于電路部22內的第一RC并聯部的電壓降AVln表
示為
△VI: n+l=AVln+AT ( In/Cal—Vn/(Ral Cal) }(式5) 所以，設定狀態向量XnT為
Xn丁二 (AValn， AVa2n， AVa3n， AVa4n， AVa5n，
AVbln， AVb2n， AVb3n， RH: n，Ra: n， Ca: Rb.' n， Cb: n)
n，
(式6)
設定輸入向:
UnT= (At △t ' △t '
1UnT為
In/5Ca: n， At
In/r|Ca: n， At
帥Cb: n， At
In/eCa: n, At In/;Ca: n， In/eCa: n， At 威Cb: n， In/vCb: n， 0， 0， 0， 0， 0)
(式7)
在步驟S6將Xn的一期前預測值Xn+l1 n作為
Xn+ll n=Fn'Xn+Un (式8)算出。
進而，通過設HnT二 (1， 1， 1， 1， 1， 1， 1， 1， In, 0， 0， 0， 0)
(式9)，能夠表現
系統方程式Xn+l=Fn'Xn (式10)
觀測方程式Yn=HnT*Xn (式11)
利用上述狀態向量的一期前預測值X n+l| n和觀測值Yn+l，在步 驟S7中，通過基于卡爾曼增益計算和功率計算的擴張卡爾曼濾波運算， 逐次地推定最佳狀態向量Xn，根據推定的向量X，將所述元件常數更新 為最佳值。
根據利用通過上述擴張卡爾曼濾波運算而更新的所述元件常數的等 效電路21，在步驟S8中，推定以規定的電流特性從電池12放電時的電壓 降AVx。所述規定的電流特性例如可以將當前的放電電流性與重新起動的 負載的電流特性相加來決定。
作為具體的計算方法，利用(式5)的關系和規定的電流特性Ix: n+l
的值，能夠作為
<formula>formula see original document page 14</formula>逐次地算出。
另外，作為減少計算負載的機構，雖然通過所述方法若干精度會下降， 但通過實驗方便地求出如AVx= (Ra+Rb) XIx或AVx二RaXIx、 AVx :RbXIx的AV二G (Ra， Rb， Ix)的關系來算出也完全沒有問題。
在步驟S9中，將上述中所預測的電壓降AVx與規定的允許值AVlimit 進行比較，在AVx在AVlimit以下的情況下判定為放電能力充分(步驟 S10)，另一方面，在AVx比AVKmit大的情況下，判定為放電能力不足 (步驟Sll)。
如利用上述實施方式進行的說明，根據本發明，通過利用使最佳地學 習的等效電路來預測以規定的電流特性放電時的電池的電壓或電壓降，即 使在該電池向負載進行供電的負載動作環境中，也能以高精度來評價該電 池的放電能力。
以下說明本發明的電池放電能力判定方法的其他的實施方式。在本實 施方式中，追加1以上的頻率的阻抗作為觀測值，根據由測定獲得的所述 阻抗算出例如元件常數的一個即RO。
在本實施方式中，例如通過將元件常數的一個即RH作為由實測求取 觀測值，能夠如下式那樣表示狀態向量XT。
<formula>formula see original document page 14</formula>(式13)
如上式所示，在本實施方式中，可以將使進行學習的元件常數限定為Ra、 Ca、 Rb、 Cb這4個，可以期待計算負載的減少和精度的提高。 在這種情況下，通過將各矩陣和向量設定為 <formula>formula see original document page 14</formula>l一AT/KRa: n ^Ca: n， l一ATARb: n vCb: n 1， 1， 1， 1) (式14) UnT= (At In/5Ca—n， At In/sCai， At In/;Ca—n， △t In/r(Ca—n， At 諸Ca—n， At 威Cb—n， △t In/pCbi, At In/vCb—n， 0, 0， 0， 0)
(式15)
HT= (1， 1， 1， 1， 1， 1， 1， 1， 0， 0， 0， 0)(式16)
能夠如以前實施方式一樣進行計算。
作為算出所述1以上的頻率的阻抗的方法，有如下方法使電池12 放電或充電脈沖電流時的電流和此時的響應電壓進行測定，將所述測定的 電流值和電壓值分別傅立葉展開，求出與所述l以上的頻率對應的各個振 幅成分，根據所述各自的振幅成分算出所述l以上的頻率的阻抗。
圖2所示的電源系統11具有用于從電池12放電脈沖電流的放電電路 17。另外，使電池12充電脈沖電流的情況下，可以由交流發電機13經由 線路18充電。
作為算出所述1以上的頻率的阻抗的其他的方法，在電池12的負載 動作環境中，即在電池12向負載19供給功率的狀態下，測定電池12的 電流和電壓，將測定的電流值和電壓值分別進行傅立葉變換，求出與所述 1以上的頻率對應的各自的振幅成分，根據各自的振幅成分可以算出所述 1以上的頻率的阻抗。
由于具有并聯連接電池12和負載19的并聯電路，所以在上述任意的 阻抗算出方法中，均在實車環境中測定所述并聯電路的合計阻抗。即在設 電池12的阻抗為Zbat，負載19的阻抗為Zx時，根據測定值算出的阻抗 為次式的Zmes。<formula>formula see original document page 15</formula> (式17)
由于負載19的阻抗Zx與電池12的阻抗Zbat相比非常大，所以由上 式可知，也可以將算出的阻抗Zmes近似地作為電池12的阻抗Zbat。
進而，通過根據(式17)，從阻抗Zmes消除負載19的阻抗Zx的影 響，也能夠算出電池12的阻抗Zbat。負載19的阻抗Zx也可以存儲并使 用通過按每種車輛預先實測而確定的值，也可以在負載動作環境中進行學
習取得。
下面進一步對本發明的電池放電能力判定方法的另外的其他實施方 式進行說明。在上述的實施方式中，直接利用由圖1的步驟S7所更新的 所述元件常數，根據等效電路21預測以規定的電流特性放電時的電壓降AV。
一般，己知等效電路21的電路常數依賴于放電的電流值而非線性地 變化。因此，在更新決定該電路常數的所述元件常數時的放電電流，與所 述規定的電流特性的電流值較大地不同的情況下，存在著包括基于等效電 路21的電壓降的預測值不能忽視的誤差的可能性。
因此，在本實施方式中，依賴于所述規定的電流特性的電流值來決定 所述元件常數。將元件常數Ra、 Ca、 Rb、 Cb設為如下述所示的依存于電 流I的函數。
Ra (I) =fl(a) Xexp { —1/f2(a) }十f3(a) Xexp ( —l/f4(a) ) +a (式18)
Ca (I) =f5(b) Xexp { —1/f6(b))十f7(b) Xexp { —l/f8(b) } +b (式19)
Rb(I) =f9(c) Xexp ( —I/fl0(c) } +fll(c) Xexp { —1/fl2(c))十fl3(c) Xexp { —1/fl4(c) } +c (式20)
Cb (I) =d (式21)
上式(式18) (式20)的a、 b、 c、 d為常數，fl fl4作為所述常 數的函數。作為最簡單的函數式的例子，例如可以設為如
fl(a)=</> a+Q) (式22) 的一次式。這里，0、 co等的各函數的系數可以預先通過實驗等來決定。
將(式18) (式20)的函數的一個實施例在圖4 7表示。圖4 7 是表示設橫軸為電流I時的各元件常Ra、 Ca、 Rb、 Cb的變化的圖表。根 據各圖表，可以決定(式18) (式20)的函數所包括的常數a、 b、 c、 d和fl fl4。
通過將目標的電流特性的電流代入到如上述所決定的(式18) (式 20)的函數，來決定元件常數Ra、 Ca、 Rb、 Cb的值，利用上述值，通過 等效電路21，能夠以高精度預測以所述目標的電流特性放電時的電壓降△V。
如上所述，在圖8和圖9中表示根據(式18) (式20)求出目標 電流特性的電流值的元件常數Ra、 Ca、 Rb、 Cb的值(以下設為Ra—x、 Ca—x、 Rb—x、 Cb—x),并利用此來評價電池12的放電能力的一個實 施例。圖8是目標電流特性的一個實施例，圖9是表示圖8的以目標電流 特性放電時的電壓降的預測結果的圖。
在圖9中，圖表31表示利用等效電路21預測的電壓降，圖表32表 示以圖8的電流特性實際放電時的測定結果。以電流In放電時的響應電壓 通過(式2)
Vn=OCVn+RQXIn+AVn 求出。這里，AV通過元件常數的值Ra—x、 Ca—x、 Rb—x、 Cb—x和電 流In以及上一次的AVn—l由下式算出。
<formula>formula see original document page 17</formula>)
通過圖9，表示了預測結果的電壓降31與實際的電壓降良好地一致， 可知本實施方式的電池放電能力判定方法能夠精度非常良好地判定電池 12的放電能力。
另外，除了上述元件常數，當然，也可以通過對SOC等的其他的參 數進行相同的校正，進一步提高精度。另外，也能夠設定電池12的溫度 或SOC的函數來代替將上述元件常數作為依賴于電流I的函數，進行與上 述相同的校正?；蛘撸材軌蛟O定電流、溫度、SOC的任意兩項以上的函數。
權利要求
1.一種電池放電能力判定方法，根據電池的等效電路判定該電池的放電能力，其特征在于，設定至少將所述等效電路的元件常數和該元件常數的規定的函數作為要素的狀態向量，測定并求出所述電池的電流和電壓，將所述測定的電流值以及電壓值和以規定的SOC算出方法算出的SOC作為觀測值，據此推定所述狀態向量，將推定的所述狀態向量的要素即所述元件常數應用于所述等效電路，來推定以規定的電流特性放電時的所述電池的電壓值，通過將推定的所述電壓值與規定的電壓允許值進行比較，來判定所述電池的放電能力。
2. 根據權利要求l所述的電池放電能力判定方法，其特征在于， 根據由所述電池的電流、電壓和充電率即SOC算出的二次觀測值來推定所述狀態向量。
3. 根據權利要求1或2所述的電池放電能力判定方法，其特征在于， 將1以上的頻率的阻抗追加到所述觀測值的要素， 根據所述測定的電流值和電壓值、以所述SOC算出方法算出的SOC和以規定的阻抗算出方法算出的所述l以上的頻率的阻抗來推定所述狀態B
4.根據權利要求3所述的電池放電能力判定方法，其特征在于，所述阻抗算出方法，測定使所述電池放電或充電脈沖電流時的電流和 電壓，將所述測定的電流值和電壓值分別傅立葉展開而求出與所述l以上 的頻率對應的各自的振幅成分，根據所述振幅成分算出所述1以上的頻率 的阻抗。
5.根據權利要求3所述的電池放電能力判定方法，其特征在于， 所述阻抗算出方法測定所述電池對電裝設備供給功率時的電流和電 壓，將所述測定的電流值和電壓值分別進行傅立葉變換并求出與所述l以 上的頻率對應的各自的振幅成分，根據所述振幅成分算出所述l以上的頻率的阻抗。
6. 根據權利要求4或5所述的電池放電能力判定方法，其特征在于， 所述阻抗算出方法為了對進行所述傅立葉展開或傅立葉變換而求得的設為Zmes的所述阻抗，進一步除去與所述電池并聯連接的設為Zx的電 裝設備的阻抗的影響，通過 1/Zmes=l/Zx+1/Zbat 的關系式來算出所述電池的阻抗Zbat。
7. 根據權利要求1 6中任意一項所述的電池放電能力判定方法，其 特征在于，所述元件常數至少對于所述電池的電流值/溫度/SOC的任意一項進行 規定的校正計算。
8. 根據權利要求1 7中任意一項所述的電池放電能力判定方法，其 特征在于，所述SOC算出方法利用所述電池的穩定OCV測定值、電流累計值、 1/V特性中的至少任意一項。
9. 一種電池放電能力判定裝置，根據電池的等效電路來判定該電池的 放電能力，具有電流傳感器，其測定所述電池的電流； 電壓傳感器，其測定所述電池的電壓；和控制機構，其根據從所述電流傳感器輸入的電流值、從所述電壓傳感 器輸入的電壓值和以規定的算出方法算出的SOC，推定以所述等效電路的 元件常數和該元件常數的規定的函數為要素的狀態向量，將推定的所述狀 態向量的要素即所述元件常數應用于所述等效電路，來推定以規定的電流 特性放電時的所述電池的電壓值，通過將推定的所述電壓值與規定的電壓 允許值進行比較來判定所述電池的放電能力。
10. 根據權利要求9所述的電池放電能力判定裝置，其特征在于，所述控制機構將1以上的頻率的阻抗追加到所述觀測值的要素，根據 從所述電流傳感器和電壓傳感器輸入的電流值、電壓值、以所述SOC算 出方法算出的SOC和以規定的阻抗算出方法算出的所述1以上的頻率的 阻抗，推定所述狀態向量。
11. 根據權利要求10所述的電池放電能力判定裝置，其特征在于， 具有使所述電池放電或充電脈沖電流的放電電路或充電電路， 所述控制機構，從所述電流傳感器和所述電壓傳感器分別輸入通過所述放電電路或充電電路放電或充電所述脈沖電流時的電流值和電壓值，將 所述電流值和電壓值分別進行傅立葉展開或傅立葉變換，求出與所述l以 上的頻率對應的各自的振幅成分，根據所述各自的振幅成分算出所述l以 上的頻率的阻抗。
12. —種電源系統，具有權利要求9到權利要求11中任一項所述的電 池放電能力判定裝置。
全文摘要
在本發明的電池放電能力判定方法中，通過擴張卡爾曼濾波運算，推定最佳狀態向量X，根據所推定的狀態向量X將等效電路(21)的元件常數更新為最佳的值(步驟S7)。并且，根據利用更新后的元件常數的等效電路(21)，推定從電池(12)以規定的電流特性放電時的電壓降(ΔV)(步驟S8)，來判定電池(12)的放電能力(步驟S9)。
文檔編號G01R31/36GK101351720SQ20068005030
公開日2009年1月21日 申請日期2006年12月28日 優先權日2006年1月12日
發明者巖根典靖, 杉村竹三, 藤村幸司 申請人:古河電氣工業株式會社
專業數控銑床產品供應商
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