CN103392133A - 电池状态推定方法和电池管理系统 - Google Patents

Abstract

电池状态推定方法中，由电流检测部（10）和电压检测部（12）测量电池充放电时的电池（B）的电流值和端子电压值，根据测量出的电流值和端子电压值，计算作为电池状态的充电率、劣化度和满充电容量中的至少一种，在测量出的电流值的每一秒的变化为规定值以上时，不使用从发生电流变化起经过规定时间之前的期间测量出的电流值和端子电压值，根据在该期间之外的充放电期间测量出的电流值和端子电压值，计算电池（B）的充电率、劣化度和满充电容量中的至少一种。

Description

电池状态推定方法和电池管理系统

技术领域

本发明涉及检测电池状态的电池状态推定方法和电池管理系统。

背景技术

一直以来，作为推测电池的满充电容量、劣化度（SOH：State ofHealth）的方法，有下述方法：测定系统休止时没有流过电池电流时的电池的电压，参照表示电压与充电率（SOC：State of Charge）的关系的映射图测定充电率，使用在休止与休止之间使用的电荷（运行中的电流累计量），作为“电荷/（一次休止前的SOC－此次休止的SOC）”测定满充电容量，使SOH为（满充电容量）/（初始满充电容量）（参照专利文献1）。另外，系统休止的定义是，电池停止充放电1分钟以上。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平6－242193号公报

发明内容

发明要解决的问题

在上述现有的方法中，能够应用于汽车且系统休止频繁发生的情况，但是难以应用于电力系统这样的系统休止仅在维护时发生的系统。

用于解决问题的技术方案

本发明的第一方面提供一种电池状态推定方法，其测量电池充放电时的电池的电流值和端子电压值，根据测量出的电流值和端子电压值，计算作为电池状态的充电率、劣化度和满充电容量中的至少一种，在测量出的电流值的每一秒的变化为规定值以上时，不使用在从发生电流变化起经过规定时间的期间测量出的电流和端子电压，根据在上述期间之外的电池充放电期间测量出的电流值和端子电压值，计算电池的充电率、劣化度和满充电容量中的至少一种。

本发明的第二方面提供一种电池管理系统，其包括：检测电池的电流值的电流检测部；检测电池的端子电压值的电压检测部；检测由电流检测部检测出的电流值的每一秒的变化为规定值以上的电流变化的电流变化检测部；和电池状态计算部，不使用在从利用电流变化检测部的电流变化的检测时起经过规定时间的期间检测出的电流值和端子电压值，根据在期间之外的电池充放电期间检测出的电流值和端子电压值，计算作为电池状态的充电率、劣化度和满充电容量中的至少一种。

本发明的第三方面是，在第二方面的电池管理系统中，优选在规定时间，使用电池的极化时间常数内的最小的极化时间常数或2秒。

本发明的第四方面是，在第二方面或第三方面的电池管理系统中，优选将放电率相当于0.1C的电流值用作上述每一秒的电流值的变化。

本发明的第五方面是，在第二方面到第四方面中的任一方面的电池管理系统中，具有显示由电池状态计算部计算出的电池状态的显示装置。

本发明的第六方面是，在第二方面到第四方面中的任一方面的电池管理系统中，具有存储部，其蓄积由电池状态计算部计算出的充电率中的从当前时刻向过去追溯规定数量以内的充电率，利用电池状态部的满充电容量的计算在蓄积于存储部的充电率的最大值与最小值的差为规定充电率差以上时进行。

本发明的第七方面是，在第六方面的电池管理系统中，规定充电率差为15%。

本发明的第八方面是，在第六方面或第七方面的电池管理系统中，具有显示由电池状态计算部计算出的电池状态的显示装置，当由电池状态计算部计算出充电率时，显示装置将充电率的显示更新为计算出的充电率，在没有进行与充电率对应的满充电容量的计算时，显示最近计算出的满充电容量和基于该满充电容量的电池的劣化度。

本发明的第九方面是，在第八方面的电池管理系统中，优选在显示最近计算出的满充电容量和基于该满充电容量的电池的劣化度时，使满充电容量和劣化度的显示方式不同于显示与所述充电率对应的满充电容量时的显示方式。

本发明的第十方面是，在第二方面的电池管理系统中，电池由多个电池单元构成，电池状态检测部对多个电池单元的各个计算电池的充电率、劣化度和满充电容量中的至少一种。

本发明的第十一方面是，在第二方面的电池管理系统中，电池具有由多个电池单元构成的电池组，电池状态检测部对多个电池组的各个计算电池的充电率、劣化度和满充电容量中的至少一种。

本发明的第十二方面是，在第十方面或第十一方面的电池管理系统中，在多个电池的连接中至少包括串联连接，具有同步装置，其使电流检测部的检测和电压检测部的各电池的检测分别同步，使得电流值和端子电压值的检测在串联连接的多个电池间同时期进行。

本发明的第十三方面是，在第十一方面的电池管理系统中，具有显示由电池状态计算部计算出的电池状态的显示装置，显示装置按照上述多个电池组的每一个显示由电池状态计算部计算出的电池状态。

发明效果

本发明在没有明确的电池休止状况时，也能够在充放电中更高精度地推测容量、劣化度等电池状态。

附图说明

图1是表示本实施方式的电池管理系统的结构的功能框图。

图2是说明电池管理系统的处理的流程图。

图3是示意性地表示电流值的变化与计算出的充电率的误差的关系的图。

图4是表示电池的电路模型的一个例子的图。

图5是表示步骤S22的详细处理的一个例子的流程图。

图6是说明充电率计算条件判定处理的图。

图7是表示开放电压－充电率（SOC）映射图的一个例子的图。

图8是表示开放电压－SOC的曲线的图。

图9是表示SOC/电荷蓄积部14中的表的图。

图10是说明满充电容量的求取方法的图。

图11是表示显示部19的显示例的图。

图12是表示将两个串联的电池并联两个的共计连接有四个电池时的系统结构的图。

图13是表示将电池串并联时的显示部913中的显示例的图。

图14是表示应用本实施方式的电池管理系统的车辆用旋转电机的驱动系统的框图。

具体实施方式

以下，参照附图说明用于实施本发明的方式。图1是表示本实施方式的电池管理系统的结构的功能框图。本实施方式的电池管理系统应用于电力汽车、电力系统等设备，在这些设备运行中进行电池的满充电容量的推测。电池管理系统包括：电流计10、电流累计部11、电压检测部12、电压修正部13、SOC/电荷蓄积部14、测量时刻指定部15、SOC推定映射图16、更新指令部17、满充电容量计算部18和显示部19。

在图1所示的结构中，电流累计部11、电压修正部13、SOC/电荷蓄积部14、测量时刻指定部15、SOC推定映射图16、更新指令部17、满充电容量计算部18由设置于设备系统侧的控制器例如笔记本PC、电力汽车内的控制器、电力系统控制器内的软件实现。例如，如果是电力汽车，则由为了控制电池而设置的电池控制器的软件实现。当然，也可以具有电池管理系统专用的控制器，使其执行处理。

控制器内的软件也可以由与电池直接连结的状态检测装置（电池的温度、电流、电压测定装置）、移动体的控制器或发电机的控制器中的任一个或组合多个控制器而实现。显示部19由另外设置的显示装置、显示器实现。此处，显示装置放置在电池的附近，或者也可以由通信线路将充电率、满充电容量的信息送至远距离场所，在远距离场所准备显示装置。

电流计10测量对电池充放电的电流。电流计使用分流电阻或霍尔元件（参照专利、日本特开平10－62453）。图1的电压检测部12测定电池B的－极与＋极间的电压（模拟值），变换为数字值，向电压修正部13发送电压信息。图1的电池B以铅电池、锂离子电池等二次电池或电双电层电容器、锂离子电容器为对象。

图14是表示应用本实施方式的电池管理系统的车辆用旋转电机的驱动系统的一个例子的框图。图14所示的驱动系统包括：电池模块9；监视电池模块9的电池监视装置100、将来自电池模块9的直流电力变换为三相交流电力的逆变器装置220；车辆驱动用的电机230。电池监视装置100采用本实施方式的电池管理系统。

电机230被来自逆变器装置220的三相交流电力驱动。逆变器装置220和电池监视装置100由CAN通信连结，逆变器装置220作为电池监视装置100的上位控制器起作用。此外，逆变器装置220基于来自更上位的控制器（未图示）的指令信息动作。

逆变器装置220具有功率模块226、MCU222和用于驱动功率模块226的驱动器电路224。功率模块226将从电池模块9供给的直流电力变换为用于驱动电机230的三相交流电力。另外，逆变器装置220控制对于电机230的转子的由功率模块226产生的交流电力的相位，在车辆制动时使电机230作为发电机动作。由电机230发电的三相交流电力由功率模块226变换为直流电力，向电池模块9供给。结果，电池模块9被充电。

电池模块9由串联连接的两个电池组9A、9B构成。各电池组9A、9B具有串联连接的16单元的电池单元。电池组9A和电池组9B经由串联连接有开关和保险丝的维护、检查用的服务断开（servicedisconnect）SD串联连接。通过打开该服务断开SD，电路的直接电路被断开，即使假设在电池组9A、9B的某处与车辆之间形成一处连接电路，电流也不会流动。这样的结构能够维持更高的安全性。

在电池模块9与逆变器装置220之间的强电线HV＋，设置有具有继电器RL、电阻RP和预充电继电器RLP的电池断开单元（disconnectunit）BDU。电阻RP和预充电继电器RLP的串联电路与继电器RL并联连接。

电池监视装置100主要进行各单元电压的测定、总电压的测定、电流的测定、单元温度和单元的容量调整等。因此，设置有作为单元控制器的IC1～IC6。在各电池组9A、9B内设置的16单元的电池单元，分别分为三个单元组（cell group），对各单元组的每一个设置一个IC。

IC1～IC6经由绝缘元件（例如光耦合器）PH以菊链（daisy-chain）方式与微机30进行通信，具有用于进行单元电压读取、各种命令发送的通信系统602和仅发送单元过充电检测信息的通信系统604。在图14所示的例子中，通信系统602分为对于电池组9A的IC1～IC3为上位的通信通路，和对于电池组9B的IC4～IC6为下位的通信通路。在电池断开单元BDU内设置有霍尔元件等电流传感器Si，电流传感器Si的输出被输入微机30。关于电池模块9的总电压和温度的信号也被输入微机30，由微机30的AD变换器（ADC）测定。温度传感器设置在电池组9A、9B内的多个位置。

图2是说明图1所示的电池管理系统中的处理的流程图。图2所示的流程图的处理，在设置有电池管理系统的装置（电力汽车、笔记本PC、电力系统等）开始运行时一起执行，在装置停止之前，在每一定时间或每次规定条件成立时定期地反复执行。在每一定时间执行程序的情况下，例如使其执行周期为预先决定的值（例如100ms）。

（步骤S20）

在步骤S20中，利用图1的电流计10测量电池B的充放电电流值。

（步骤S21）

在步骤S21中，根据在步骤S20中测量出的电流值计算电荷（电流累计量）。即，电荷（Ah）通过（电流值）×（时间）计算得出，此处的时间是从上次电流测量到此次电流测量的经过时间，使用上述的执行周期。另外，运行开始（充放电开始）时的电荷的初始值为0。该步骤S21的电荷计算处理与图1的电流累计部11对应。

（步骤S22）

在步骤S22中，根据电流的变化率判定是否符合充电率计算条件，即是否在此次的测量定时（timing）（图2的程序处理定时）进行充电率计算。图3是说明步骤S22中的充电率计算条件的判定的图，图5是表示步骤S22的详细处理的一个例子的流程图。另外，步骤S22的处理与图1的测量定时指定部15的处理对应。

在本实施方式中，根据在运行中（充放电中）测量的电流值和端子电压，计算电池状态（充电率（SOC：State of Charge））、劣化度、满充电容量）。运行中，电流值根据负载（例如电机）的状态而变化。于是，如果使用图3所示的那样在电流值急剧变化之后立即测量出的电流值和电压值来计算电池状态，则计算误差变大。

图3是示意性地表示电流值的变化与计算出的充电率的误差的关系的图。表示在时刻ta，电流值仅变化了ΔI的情况。在电流值这样变化时，计算出的充电率误差在电流值刚刚变化之后大幅变化，之后经过一定程度的时间，则误差变小。一般来说，如果从电流值发生变化起经过时间为2秒以上，则误差变得充分小。在本实施方式中，在从电流值的变化起经过规定经过时间的过程中测量出的电流值和电压值，被视为不用于电池状态（充电率、劣化度、满充电容量）的计算，由此提高电池状态的计算精度。以下将该规定经过时间τ称为等待时间τ。

因此，图2的步骤S22的充电率计算条件判定处理中，判断在此次的处理定时是否发生了规定值以上的电流变化，或者，判断是否处于存在规定值以上的电流变化的情况下的等待时间中。然后，如果是发生了电流变化的情况或处于等待时间中，则判定不满足条件，结束图2的程序。另一方面，当判定不处于等待时间中，则从步骤S22进入步骤S23。

此处，电流变化是每一秒的电流变化，作为用于判定电流变化的判定值，例如是每一秒的电流变化为电池B的初始满充电容量的常数倍C（C：放电率）。一般来说，可以设定为0.1C左右。在初始满充电容量＝5Ah的电流的情况下，0.1C为0.5A，因此是一秒产生0.5A以上的电流变化的时候。0.1C是一个例子，比0.1C大的0.3C等也可以，例如可以利用实体设备进行试验，设定为最佳的值。

此外，作为等待时间τ，可以是预先决定的规定的值（例如上述2秒），也可以是电池的分极时间常数中最短的时间。将等待时间τ设定成越大的值，则误差越小，但是相反地，应该用于电池状态计算的测量数据的数量减少，难以得到计算定时。因此，为了使计算频率和误差降低相平衡，在使用一定数值的情况和使用电池的分极时间常数的情况下，τ均优选是秒数量级。

使用图4说明分极时间常数。图4是表示电池的电路模型的一个例子的图，包括理想电池31（电池的充放电停止数小时后的电压）、直流电阻32、分极1（33）、分极2（34）、＋极35。此处，分极表现为电阻和电容器的并联连接。使分极1的时间常数为τ1＝C1·R1，分极2的时间常数为τ2＝C2·R2，τ1＜τ2。此处，τ1根据电池不同而不同，是大约为几秒的时间常数，τ2是从数分钟到数小时的时间常数。此处，作为上述等待时间τ，使用τ1。另外，图4的各电路参数可以使用公知的电化学阻抗（EIS）测定法（交流阻抗法）测定（板垣昌幸：电化学阻抗法原理、测定、解析，丸善）。

此处，代替分极的时间常数，也可以将以下式（1）计算出的τ作为上述等待时间τ使用。另外，对于每SOC1%的电压，在后述的步骤S24中进行说明。作为SOC误差，使用预先给予的值（例如5%）。

τ＝τ1×ΔI×R1／v……（1）

v＝SOC1%的电压×SOC误差

τ1：分极时间常数中最短的时间

ΔI：电流差（1周期前的测量电流－此次的电流）

R1：图4中的R1

接着，使用图5详细说明步骤S22中的充电率计算条件判定处理。在步骤S220中，判断由电流计10测量出的此次测量电流值与前次测量电流值的差值ΔI除以执行周期（上述100ms）得到的每一秒的电流变化是否为规定值以上。当在步骤S220中判定电流变化为规定值以上时，进入步骤S225，使计数值N为N＝1。计数值N是表示从电流值变化规定值以上起的经过时间的指标，经过时间由N×执行周期（例如为100ms）表示。另外，计数值N在设置于控制器的存储器中存储，在运行开始时的N的值为0。从步骤S220进入步骤S225时有规定值以上的电流变化，因此不满足充电率计算条件，结束图2的程序。

另一方面，当在步骤S220中判定电流变化小于规定值时，进入步骤S221，判定计数值N是否是N≠0。在步骤S221中判定N≠0时，进入步骤S222，当判定N＝0时进入图2的步骤S23。

在步骤S222中，判定计数值N是否满足N＝M。此处，M是满足“M×执行周期≥τ＞（M－1）×执行周期”的整数，在步骤S222中判定经过时间是否为等待时间τ以上。当在步骤S222中判定N≠M，即经过时间没有到达等待时间τ时，进入步骤S224，使计数值N为N＝N＋1。在步骤S224的处理结束时，图2的程序结束。

另一方面，当在步骤S222中判定N＝M时，即判定经过时间为等待时间τ以上时，进入步骤S223，使计数值为N＝0，之后进入图2的步骤S23。

以下参照图6说明上述图5的充电率计算条件判定处理。图6是表示电流变化的图，t0～t10表示执行图2所示的程序的处理定时。电流值在时刻t0与时刻t1之间变化ΔI1，在时刻t5与时刻t6之间变化ΔI2，在时刻t6与时刻t7之间变化ΔI3。此处，设任一变化量ΔI1～I3均在换算为一秒间的电流变化时大于上述规定值。此外，关于等待时间τ的M是M＝3。

在时刻t1的程序处理定时，在图5的步骤S220中判定为“是”、在步骤S225中使N＝1之后，不执行图2的步骤S23之后的处理（包括充电率计算等）地结束程序。在步骤S225中使N＝1，由此开始经过时间的计算。

在接着的时刻t2的程序处理定时，电流变化为0，因此在步骤S220中判定为“否”，进入步骤S221。另外，在前次的时刻t1中的处理中计数值N是N＝1，因此在步骤S221中判定为“是”，进入步骤S222。在步骤S222中判定N≠M（否），在接着的步骤S224中使N＝1＋1＝2之后，不执行图2的步骤S23之后的处理地结束程序。在时刻t3的程序处理循环中，电流变化也为0，因此同样按照步骤S220→步骤S221→步骤S222→步骤S224的方式进行处理，在步骤S224中使N＝2＋1＝3后结束程序。

在时刻t4的程序处理定时中，电流变化也为0，因此按照步骤S220→步骤S221→步骤S222进行处理，但N＝3（＝M），因此在步骤S222中判定为“是”。结果，从步骤S222进入步骤S223，使计算值N为N＝0，进入图2的步骤S23。即，在时刻t4，发生规定值以上的电流变化后的经过时间为等待时间τ以上，根据在步骤S20中测量出的电流值，计算充电率等电池状态。

在时刻t5的程序处理定时，电流变化为0且N＝0，因此按照步骤S220→步骤S221→步骤S222→步骤S223的方式进行处理。因此，在时刻t5的程序处理定时，也执行步骤S23之后的处理，计算充电率等电池状态。

在接着的时刻t6的程序处理定时，相对于时刻t5的电流值的电流变化为规定值以上，因此从步骤S220进入步骤S225，将计数值N设定为N＝1，结束程序。

在时刻t7的程序处理定时，电流值再次增加，电流变化成为规定值以上，因此在步骤S220判定为“是”，在步骤S225中将计数值Nが再次设为N＝1。即，经过时间的测量开始时刻更新为时刻t7。

在时刻t8的程序处理定时，电流变化为0，因此步骤S220→步骤S221。在时刻t8，计数值N是N＝1，因此，步骤S221→步骤S222→步骤S224，在步骤S224中计数值N是N＝1＋1＝2。然后，结束图2的程序。时刻t9和时刻t10的程序处理定时与上述时刻t4的情况同样。因此，在自时刻t6与时刻t7之间的电流变化起的经过时间为等待时间τ以上的时刻，再次开始充电率等电池状态的计算。通过进行图5所示的处理，在存在规定值以上的电流变化时，在经过了规定的等待时间后进行电池状态的计算，因此能够抑制电流变化对电池状态计算的影响，能够实现计算精度的提高。

（步骤S23的说明）

接着，说明步骤S23的处理。另外，步骤S23的处理与图1的功能块图中的电压修正部13的处理对应。在步骤S23中，利用电流计10和电压检测部11测量电流和电压，根据测出的电流值和电压值，使用式（2）推定开放电压，即电池以没有充放电的状态放置数小时之后的电压端子电压。

开放电压＝V＋I·R－Vf……（2）

其中，在式（2）中，V、I、R、Vf为以下所述的内容。

V：测定出的电池的电压

I：测定出的电流（放电时为正，充电时为负）

R：电池的直流电阻（电流发生变化，测量周期后的电阻）

Vf：电池的分极电压

此处，式（2）的V、I因为进行测量是已知的，但直流电阻R和分极电压Vf是未知的，因此需要推定。作为直流电阻R的推定方法，可以使用式（3），也可以参照预先设定于表（使指标为SOC（充电率）、或者SOH（劣化度：State of Health）、温度）中的值。在使用表时，具有测量电池温度的温度计，在参照表时利用其测量温度。

R＝ΔV／ΔI……（3）

ΔV＝当前的电池电压－一个测量周期前的电池电压

ΔI＝当前的电流－一个测量周期前的电流

另外，在使用式（3）的情况下，并不总是对电阻有所要求，也要求电流变化ΔI大至一定程度(例如0.1C以上的变化)。于是，在电流变化ΔI小，直流电阻R的值总是无法得出的情况下，通过使用前次发生电流变化时求得的电阻的值来回避该问题。此外，作为使用表的方法，可以使用在“日本特开2000－258513号公报”中公开的方法。

此外，对于分极电压Vf，可以使用“日本特开2007－171045号公报”记载的方法，根据过去的电压和电流求取。

（步骤S24的说明）

在步骤S24中，根据电池的开放电压推定充电率（SOC）。另外，步骤S24的处理与图1的功能块图中的SOC推定映射图16的处理对应。本实施方式的充电率（SOC）由式（4）定义，但作为实际的推定方法，使用预先准备的充电率－开放电压映射图。

SOC＝100×当前的充电量（Ah）/初始满充电容量（Ah）……（4）

图7是表示开放电压－充电率（SOC）映射图的一个例子的图。另外，图7所示的映射图表示开放电压－SOC的关系不随电池温度变化的情况，包括将SOC的0%到100%以10%的间隔划分的数据集合。将图7的映射图表示为曲线图则如图8所示。

作为一个例子，说明在步骤S23中推定的开放电压为3.71V时的使用映射图求取SOC的方法。在图8所示的开放电压－SOC的曲线图中，作为与开放电压3.71V对应的SOC得到SOC＝54％。但是，在根据图7的映射图推定实际的SOC时，由以下说明的方法进行推定。

首先，从图7的左侧所示的列的开放电压数据集合中搜索与3.71V最接近的数据。此处，是第7段的3.8V。接着，3.71V是比3.8V小的值，因此选择3.8V的下一级的电压数据，即第6段的数据。可以利用该两个点（数据），通过线性插补求取值。此时，3.65V时的SOC为50%，3.8V时的SOC为60%，因此SOC推定为50＋（60－50）×（3.71－3.65）＝54（％）。另外，此处使用线性插补，但也可以进而使用加上3.55V的数据、3.9V的数据的4个点，利用公知的样条插补进行数据推定。作为样条插补的方法，例如使用“吉本富士市：样条函数及其应用（系列新应用数学20），教育出版（1979/01）”记载的方法。

此处，说明上述式（1）中的每SOC1%的电压的求取方法。图8表示理想电池31的特性。此处，SOC80%时的SOC1％的宽度为79.5%到80.5%。而且，80.5%时的开放电压与79.5%时的开放电压的差为ΔV。将该开放电压的差ΔV作为每SOC1％的电压。此处表示了SOC80%时的例子，但是在其它的SOC（例如40%）处也同样进行计算。

（步骤S25的说明）

在步骤S25中，添加SOC/电荷蓄积部14中蓄积的数据对（电荷、SOC）。另外，步骤S25的处理与图1的功能块图中的SOC/电荷蓄积部14的处理对应。作为添加数据对的方法，可以在每次取得数据对时每次都进行记录，也可以不每次进行记录，而在从前次记录的SOC变化了1%以上时进行记录。

另外，在由于存储器容量导致不能够蓄积大量的数据的情况、删除早期数据以防止误差恶化的情况下，也可以适当地将蓄积于SOC/电荷蓄积部14的数据删除。作为删除数据的基准，例如是从蓄积起经过一定时间的数据。该一定时间T的决定方法根据由电流计的误差引起的电荷的误差而决定。

具体地说，将电流计10的误差分为偏置误差和白噪声，使各自的值为Io[A]、Iw[A]（它们参照电流计的目录值或通过实测求得）。然后，如果使预先给予的满充电容量的误差为Qe[Ah]，则使满足下式（5）的T[h]为上述一定时间T。另外，作为误差Qe的决定方法，使用满充电容量Qmax的误差率ε，决定为Qmax×ε。误差率ε的值例如可以为5%。ΔT是电流累计时间间隔宽度[h]。

Io×T＋Iw×√T×ΔT＝Qe……（5）

图9是表示SOC/电荷蓄积部14中的表的图，使用该图9说明SOC/电荷蓄积部14的处埋的一个例子。由SOC和电荷形成的数据对与其测量时刻一起被存储。电荷是自初始值开始的累计值，单位是Ah，而且使放电侧为正。在图9所示的例子中，测量时刻10：10的数据是初始值，SOC的初始值是60%，电荷的初始值是0%。然后，在自前次SOC有1％的SOC变化时，存储此时的SOC和电荷。

从第二段到第四段使SOC一次1％地减少，因此是在放电时得到的数据对。电荷是使放电侧为正，因此电荷增加。另一方面，从第四段过渡到第五段时，SOC增加，电荷减少。即，表示在第四段到第五段之间进行充电。最下段的数据对表示最新的数据，SOC是46%，电荷是1.41Ah。

在图9所示的例子中，表示SOC和开放电压的关系不会由于温度而变化的情况。但是，在由于温度导致SOC与开放电压的关系发生变化的电池作为对象的情况下，对各个温度的每一个准备图9那样的表，根据另外安装于电池的温度计的值选择表。测量时刻的数据在上述为了删除早期数据防止误差恶化、为了防止存储器溢出的数据删除时使用。

（步骤S26的说明）

在步骤S26中，进行满充电容量的更新判断，在满足更新条件的情况下进入步骤S27，在不满足更新条件的情况下进入步骤S28。另外，步骤S26的处理与图1的功能块图中的更新指令部17的处理对应。

作为步骤S26的更新条件，在图9的表中存储的数据集合中，取得SOC的最小值与最大值的差，在该差为预先决定的值以上的情况下进行满充电容量的更新。此外，即使已更新了一次，但在满足该更新条件的情况下，在添加下次的数据之后也进行更新。作为该预先决定的值，例如使用20%、15％这样的固定值。

（步骤S27的说明）

在步骤S27中，根据SOC和电荷的成对数据推定电池的满充电容量。另外，步骤S27的处理与图1的功能块图中的满充电容量计算部18对应。在满充电容量的推定中使用下式（6）的关系，使SOC为x，使电荷为y，求取表示x、y的关系的直线的斜率作为满充电容量。此外，作为对象的数据对为蓄积于SOC/电荷蓄积部14的全部数据。

电荷＝满充电容量×SOC＋常数……（6）

具体地说，在求取满充电容量时，例如使用最小二乘法。作为最小二乘的方法，可以使用参考文献“东京大学教养学部统计学教室编：统计学入门，东京大学出版会，2001年9月25日第20次印刷”的方法。此处，使用斜率的理由是，例如SOC推定发生偏差时，近似直线在坐标上上下移动，在这样的时候斜率也不受影响，因此能够抵抗SOC推定中的偏置误差偏移的影响。

使用图10说明求取满充电容量的方法。图10是在使横轴为电荷[Ah]、使横轴为SOC[％]的坐标上绘制图9的数据的图。图9的第五段的数据是图10的点D1，对于被绘出的数据集合，通过最小二乘求取近似直线而得的是L1。该直线L1的斜率表示满充电容量。在图10所示的例子中，斜率＝0.1Ah/SOC％，满充电容量计算为100倍的10Ah。此外，SOH（劣化度）作为[满充电容量]/[新电池的满充电容量]的百分比计算得出。

（步骤S28的说明）

在步骤S28中进行显示部19的显示更新处理。图11表示显示部19的显示画面的显示例。在图11所示的例子中，表示SOC、SOH、剩余运行时间。在图11中，81表示SOC，82表示满充电容量，83表示SOH，84表示剩余使用时间。

关于SOC，不仅进行数值的百分比显示，也以电池显示85的条显示86表示SOC，使得在视觉上容易理解。为此，以符号86表示的部分的大小表示能够使用的量。同样地关于SOH，在数值的百分比显示的同时，以电池显示88的条显示87表示SOH。

该显示部19的显示在每次进行充电率的计算时被更新，但在步骤S22→步骤S28的情况下，不计算满充电容量，因此此次的处理定时的SOH、满充电容量的值不确定。此时，改变显示色，显示前次运行时的最终值即可。此外，也可以代替显示色的改变，进行闪烁显示。用户根据显示色能够认知到SOH、满充电容量不是最新的值。

另外，作为SOC，可以在图1的SOC推定映射图16中测量出的最新SOC值上加以“100×（当前的电荷－SOC电荷蓄积部中蓄积的最新数据的电荷）/（满充电容量）”的值。剩余使用时间可以由下式（7）计算得出。平均电流可以是最近30分钟（也可以不是30分钟而是1个小时）的电流的平均值。

剩余使用时间＝（当前的SOC－最低SOC）×满充电容量/平均电流×100……（7）

在上述实施方式中，以电池为一个的情况为例进行了说明，但在串并联连接有多个电池的情况下也同样能够适用。以下，使用图12所示的例子，对串并联连接有多个电池的情况进行说明。

图12是将串联有两个电池的电路并联两个，共计连接有4个电池的例子。即，串联连接的电池911A、911B和串联连接的电池912A、912B并联连接。在各串联连接的位置设置有电流计901、902。对各电池911A、911B、912A、912B设置能够同时周期性地测量电流和电压的测量部903、904、905、906。

另外，在串联连接的电池912A、912B处设置的测量部903与测量部904之间，电流传感器、电压传感器的AD（Analog to Digital，模拟到数字）电路的测量的开始是同步进行的。同样地，在串联连接的电池911A、911B处设置的测量部905与测量部906之间，电流传感器、电压传感器的AD电路的测量的开始是同步进行的。因此，同步信号从同步部920输入各测量部903、904、905、906。进一步，对各测量部903～906设置进行上述图2所示的处理的计算部907～910。显示部913基于计算部907～910的计算结果进行图13所示那样的显示。

接着，说明电池组整体的剩余使用时间的计算方法。各个电池911A、911B、912A、912B的满充电容量和SOC在图12所示的计算部907～910中计算得出。作为电池整体的容量和剩余运行时间由下式（8）、（9）计算。平均电流是例如最近30分钟（也可以不是30分钟而是1个小时）的电流的平均值。

容量[Ah]＝{电池911A满充电容量×电池911A充电率＋

电池911B满充电容量×电池911B充电率＋

电池912A满充电容量×电池912A充电率＋

电池912B满充电容量×电池912B充电率}／100……（8）

剩余运行时间＝容量/平均电流……（9）

图13是表示显示例的图。在显示部913中包括：一并显示各电池各自的劣化状态的劣化状态画面101；一并显示各电池各自的充电率状态的充电率显示画面102；显示电池组整体的剩余使用时间的剩余使用时间显示103；和显示哪个电池劣化的显示画面104。

劣化状态画面101分别表示2串联2并联连接的电池911A、911B、912A、912B的SOH（劣化度：此处是[满充电容量]/[新电池的满充电容量]的百分比）。在图13中，与图12的电池911A对应的SOH显示是显示105A，利用条显示107表示SOH，并且重复显示数值显示“SOH70％”。显示105B、106A、106B是分别与电池911B、912A、912B对应的SOH显示。

充电率显示画面102为与劣化状态画面101同样的结构，显示108A、108B、109A、109B是分别与电池911B、912A、912B对应的充电率显示。利用条显示110表示充电率，并且重复显示数值显示“SOH70％”。

显示劣化电池的显示画面104显示SOH的值为预先决定的阈值以下的电池编号。作为该阈值，可以是例如50%这样的固定的值。此外，在存在满充电容量的值不确定的电池时，图13的劣化状态画面101的相应的电池的SOH的值将前次运行时的值以灰色表示，剩余使用时间显示103的值暂时使用前次运行时的满充电容量进行计算，以灰色显示。在确定值之后，以黑色显示值。

如上所述，在本实施方式中，提供一种电池状态推定方法，其测量电池充放电时的电池的电流值和端子电压值，根据测量出的电流值和端子电压值，计算作为电池状态的充电率、劣化度和满充电容量中的至少一种，在测量出的电流值的每一秒的变化为规定值以上时，不使用从发生电流变化起经过规定时间之前的期间测量出的电流值和端子电压值，根据在上述期间之外的电流充放电期间测量出的电流值和端子电压值，计算电池的充电率、劣化度和满充电容量中的至少一种。

这样，使用在充放电中检测出的电流值和端子电压进行上述电池状态的计算，因此在电力系统、电力汽车的没有明确的电池休止状况的情况下，也能够推定电池状态。

进一步，刚刚发生规定值以上的电流变化之后的电流值、端子电压值是过渡性的值，因此如果使用它们进行电池状态的计算，则得到误差很大没有可靠性的值，但是在本实施方式中，在充放电中测量电流值和端子电压值时，每一秒的电流变化为规定值以上的情况下，不使用经过规定时间之前的过渡期间检测出的电流值和端子电压值，因此能够更高精度地进行电池状态的计算。另外，在开始运行时的电流开始流动时，发生规定值以上的电流值变化的情况下也可以进行同样的处理。

作为电池管理系统的结构，包括：检测电池B的电流值的电流计10；检测电池B的端子电压值的电压检测部12；检测由电流计10检测出的电流值的每一秒的变化为规定值以上的电流变化的测量定时指定部15；和电池状态计算部（例如计算满充电容量的满充电容量计算部18），不使用在从利用测量定时指定部15的电流变化的检测时起经过规定时间之前的期间检测出的电流值和端子电压值，根据在该期间之外的电池充放电期间检测出的电流值和端子电压值，计算作为电池状态的充电率、劣化度和满充电容量中的至少一种。

此外，在如图12所示具有多个电池的情况下，设置能够对各个电池911A、911B、912A、912B同时期周期性地测量电流和电压的测量部903、904、905、906。而且，对多个电池的各个计算电池状态即可。结果能够高精度地计算各电池的电池状态。

进一步，通过具有显示由电池状态计算部计算出的电池状态的显示装置即显示部19、913，用户能够容易地认知电池状态。在显示满充电容量时，在不进行与充电率对应的满充电容量的计算时，显示最近计算出的满充电容量和基于该满充电容量的电池的劣化度。通过这样做，满充电容量、劣化度能够与充电率同样地总是被显示，用户在不进行满充电容量的计算时也能够得知电池状态的概略情况。

此外，在显示最近计算出的满充电容量和基于该满充电容量的电池的劣化度的情况下，使满充电容量和劣化度的显示方式与显示对应于充电率的满充电容量时的显示方式不同，由此对于满充电容量和劣化度能够容易地区分其不是当前值而是最近的值。

进一步，通过对于具有多个的电池的各个显示电池状态，能够容易地得知是哪个电池发生劣化，能够在适当的定时进行电池更换等维护。

另外，在上述实施方式中，电池B表示管理单位，例如可以令图14的电池模块9所包含的多个电池单元的各个为电池B，也可以令各单元组为电池B，也可以令电池组9A、9B的各个为电池B，当然也可以令电池模块9为电池B。在图14所示的例子中，电池单元全部串联连接，但是也可以是包含串联连接和并联连接的结构。此外，在进行图13所示的显示时，可以对于包含于电池模块9的全部电池单元分别进行显示，但按照电池更换的每个单位，例如按照图14的电池组9A、9B每一个显示平均值是更为现实的，因此优选。

在上述内容中，说明了各种实施方式和变形例，但各实施方式也可以分别单独地使用或组合使用。能够使各个实施方式的效果单独实现或者相辅相成的实现。此外，只要不妨碍本发明的特征，本发明并不限于上述实施方式。在本发明的技术思想范围内研究出的其它方式也包含在本发明的范围内。

Claims (13)

1.一种电池状态推定方法，其测量电池充放电时的电池的电流值和端子电压值，根据测量出的电流值和端子电压值，计算作为电池状态的充电率、劣化度和满充电容量中的至少一种，该电池状态推定方法的特征在于：

在所述测量出的电流值的每一秒的变化为规定值以上时，不使用在从发生所述电流变化起经过规定时间的期间测量出的电流和端子电压，根据在所述期间之外的电池充放电期间测量出的电流值和端子电压值，计算所述电池的充电率、劣化度和满充电容量中的至少一种。

2.一种电池管理系统，其特征在于，包括：

检测电池的电流值的电流检测部；

检测电池的端子电压值的电压检测部；

检测由所述电流检测部检测出的电流值的每一秒的变化为规定值以上的电流变化的电流变化检测部；和

电池状态计算部，不使用在从利用所述电流变化检测部的电流变化的检测时起经过规定时间的期间检测出的电流值和端子电压值，根据在所述期间之外的电池充放电期间检测出的电流值和端子电压值，计算作为电池状态的充电率、劣化度和满充电容量中的至少一种。

3.如权利要求2所述的电池管理系统，其特征在于：

所述规定时间，使用所述电池的极化时间常数内的最小的极化时间常数或2秒。

4.如权利要求2或3所述的电池管理系统，其特征在于：

将放电率相当于0.1C的电流值用作所述每一秒的电流值的变化。

5.如权利要求2～4中任一项所述的电池管理系统，其特征在于：

具有显示由所述电池状态计算部计算出的所述电池状态的显示装置。

6.如权利要求2～4中任一项所述的电池管理系统，其特征在于：

具有存储部，其蓄积由所述电池状态计算部计算出的充电率中的从当前时刻向过去追溯规定数量以内的充电率，

利用所述电池状态部的所述满充电容量的计算在蓄积于所述存储部的充电率的最大值与最小值的差为规定充电率差以上时进行。

7.如权利要求6所述的电池管理系统，其特征在于：

所述规定充电率差为15%。

8.如权利要求6或7所述的电池管理系统，其特征在于：

具有显示由所述电池状态计算部计算出的所述电池状态的显示装置，

当由所述电池状态计算部计算出充电率时，所述显示装置将充电率的显示更新为计算出的充电率，

在没有进行与所述充电率对应的所述满充电容量的计算时，显示最近计算出的满充电容量和基于该满充电容量的电池的劣化度。

9.如权利要求8所述的电池管理系统，其特征在于：

在显示所述最近计算出的满充电容量和基于该满充电容量的电池的劣化度时，使满充电容量和劣化度的显示方式不同于显示与所述充电率对应的满充电容量时的显示方式。

10.如权利要求2所述的电池管理系统，其特征在于：

所述电池由多个电池单元构成，

所述电池状态检测部对所述多个电池单元的各个计算电池的充电率、劣化度和满充电容量中的至少一种。

11.如权利要求2所述的电池管理系统，其特征在于：

所述电池具有由多个电池单元构成的电池组，

所述电池状态检测部对所述多个电池组的各个计算电池的充电率、劣化度和满充电容量中的至少一种。

12.如权利要求10或11所述的电池管理系统，其特征在于：

在所述多个电池的连接中至少包括串联连接，

具有同步装置，其使所述电流检测部的检测和所述电压检测部的各电池的检测分别同步，使得所述电流值和端子电压值的检测在所述串联连接的多个电池间同时期进行。

13.如权利要求11所述的电池管理系统，其特征在于：

具有显示由所述电池状态计算部计算出的所述电池状态的显示装置，

所述显示装置按照所述多个电池组的每一个显示由所述电池状态计算部计算出的所述电池状态。

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