电池管理装置、电池管理方法、电力储存系统与流程

1.本发明涉及电池管理装置、电池管理方法以及电力储存系统。


背景技术：

2.近年来，由于全球变暖问题，利用太阳光、风力等可再生能源进行发电并使用电力储存系统(battery energy storage system：bess)实现了输出稳定化的发电输电系统的运用在不断拓展。此外，由于排放控制，在汽车等移动交通系统中也广泛运用有这样的电力储存系统。
3.以往的常规电力储存系统是配备电池、冷却系统以及电池管理装置来构成的，所述电池是多个电池单元组合而成，所述冷却系统对电池进行冷却来进行调温，所述电池管理装置进行电池的充放电控制而将系统维持在安全状态。
4.在电动汽车或混合动力汽车等当中搭载的电力储存系统中，为了在将电池维持在安全状态的同时谋求车辆控制的最优化，须准确地求出充电状态(soc)、劣化状态(soh)、最大容许功率等电池状态。这些电池状态是根据传感器得到的电流、电压、温度等的测定值来求出。这样的电力储存系统中使用的电池状态之一有可用能量。可用能量表示电池内剩下的电能的总量，相当于电池在达到容许的使用极限前能放出的电能。该可用能量例如用于算出电池变为完全放电(使用极限)状态前的车辆的可行驶距离等。
5.关于电池的可用能量的算出，已知有专利文献1记载的技术。专利文献1中揭示了如下技术：获取电池的初始可用能量，运算车辆在驶过当前的累积行驶距离的期间内消耗掉的电池的累积消耗能量，根据这些值来运算电池的残余可用能量，并且运算当前的累积行驶距离下的最终电耗，从而算出车辆的可行驶距离。现有技术文献专利文献
6.专利文献1：美国专利第9037327号说明书


技术实现要素：

发明要解决的问题
7.在专利文献1的方法中，在运算电池的累积消耗能量时，会出现电压传感器、电流传感器的误差积攒。因此，尤其是在车辆已进行了长距离行驶的情况下，将难以准确地推断出电池的可用能量。解决问题的技术手段
8.本发明的电池管理装置是一种对可充放电电池进行管理的装置，具备：电池状态算出部，其算出所述电池的充电状态及劣化度；中间电压算出部，其算出存在于所述电池的当前充电状态下的充放电电压与所述电池的最小充电状态或最大充电状态下的充放电电压之间的中间电压；残余容量算出部，其根据所述充电状态及所述劣化度来算出所述电池的残余容量或可充容量；以及可用能量算出部，其根据所述中间电压及所述残余容量或者
所述中间电压及所述可充容量来算出所述电池的可用能量或可充能量。本发明的电池管理方法是一种用于对可充放电电池进行管理的方法，即，利用计算机算出所述电池的充电状态及劣化度，算出存在于所述电池的当前充电状态下的充放电电压与所述电池的最小充电状态或最大充电状态下的充放电电压之间的中间电压，根据算出的所述充电状态及所述劣化度来算出所述电池的残余容量或可充容量，根据算出的所述中间电压及所述残余容量或者算出的所述中间电压及所述可充容量来算出所述电池的可用能量或可充能量。本发明的电力储存系统具备：电池管理装置；可充放电电池；以及充放电装置，其根据所述电池管理装置算出的所述电池的可用能量或可充能量来进行所述电池的充放电。发明的效果
9.根据本发明，能够准确地推断电池的可用能量。
附图说明
10.图1为本发明的一实施方式的电力储存系统的概略构成图。图2为可用能量的说明图。图3为本发明的可用能量的算出方法的概念图。图4为表示本发明的第1实施方式的可用能量算出处理相关的电池管理装置的功能块的图。图5为表示电池状态算出部的功能块的图。图6为表示电池模型中的电池单元的等效电路的例子的图。图7为表示本发明的第1实施方式的中间电压算出部的功能块的图。图8为表示本发明的第2实施方式的可用能量算出处理相关的电池管理装置的功能块的图。图9为表示本发明的第2实施方式的中间电压算出部的功能块的图。
具体实施方式
11.下面，对本发明的实施方式进行说明。
12.(第1实施方式)图1为本发明的一实施方式的电力储存系统的概略构成图。图1所示的电力储存系统(bess)1具备电池组101、电池管理装置102、电流传感器103、单元控制器104、电压传感器105、温度传感器106以及继电器107。电力储存系统1经由换流器2连接到交流马达等负载3。电力储存系统1及换流器2经由未图示的通信线路连接到上位控制器4。
13.电池组101是以串并联方式连接可充放电的多个电池单元而构成的。在使负载3作动力运行时，从电池组101放出的直流电经换流器2转换为交流电供给至负载3。此外，在使负载3作再生运行时，从负载3输出的交流电经换流器2转换为直流电充入到电池组101中。通过这样的换流器2的动作，得以进行电池组101的充放电。换流器2的动作由上位控制器4控制。
14.电流传感器103检测流至电池组101的电流，并将其检测结果输出至电池管理装置102。单元控制器104检测电池组101的各电池单元的电压，并将其检测结果输出至电池管理
装置102。电压传感器105检测电池组101的电压(总电压)，并将其检测结果输出至电池管理装置102。温度传感器106检测电池组101的温度，并将其检测结果输出至电池管理装置102。继电器107根据上位控制器4的控制来切换电力储存系统1与换流器2之间的连接状态。
15.电池管理装置102根据电流传感器103、单元控制器104、电压传感器105以及温度传感器106的各检测结果来进行电池组101的充放电控制。此时，电池管理装置102算出各种电池状态作为表示电池组101状态的指标。电池管理装置102所算出的电池状态例如包括充电状态(soc)、劣化状态(soh)、最大容许功率、可用能量等。通过使用这些电池状态进行电池组101的充放电控制，电池管理装置102能够安全地控制电池组101。结果，能够高效地控制搭载有电力储存系统1的上位系统(电动汽车、混合动力汽车等)。电池管理装置102与上位控制器4之间进行电池组101的充放电控制所需的信息通信。
16.再者，在本实施方式中，所谓上述可用能量，被定义为电池组101中积蓄的电能当中电池组101能够放出的电能的总量。这相当于在以一定的放电电流i
c0,dch
将电池组101的各电池单元进行放电时在各电池单元的soc变为针对各电池单元所容许的最小soc值即soc
min
之前的期间内各电池单元在不低于规定的最小电压v
min
的情况下能放出的电量(wh)的合计。再者，放电电流值i
c0,dch
是根据电力储存系统1的运用形态等预先设定好的。
17.图2为可用能量的说明图。图2中，以符号700表示的虚线表现的是soc
‑
ocv曲线，所述soc
‑
ocv曲线表示电池组101的各电池单元中的soc与开路电压(ocv)的关系。此外，以符号701表示的实线表现的是以一定的放电电流i
c0,dch
从当前soc到soc
min
使电池组101的各电池单元进行放电时的放电曲线。再者，图2中以虚线703表示当前soc，以虚线705表示soc
min
。
18.放电曲线701表示电池组101的各电池单元中的放电时的soc与闭路电压(ccv)的关系。即，使电池组101放电时的各电池单元的ccv按照放电曲线701、在不低于以点线707表示的最小电压v
min
的范围内从对应于当前soc的电压值704连续变化到对应于放电结束时的soc
min
的电压值706。
19.此处，若将与放电曲线701相对应的放电时的c率表示为c0，则放电电流i
c0,dch
可以表示为i
c0,dch
＝c0×
ah
rated
。该式中，ah
rated
表示各电池单元的额定容量。
20.此外，放电时的各电池单元的可用能量由以下(式1)加以定义。
21.[式1]
[0022]
(式1)中，ccv(t)表示时刻t时的各电池单元的ccv也就是放电电压的值，t
present
表示当前时刻，t
end
表示各电池的soc达到soc
min
而结束放电时的时刻。该(式1)表示图2所示的当前soc到soc
min
的放电曲线701的积分值。即，图2中，由放电曲线701、虚线703以及虚线705围成的影线所示的区域702的面积相当于各电池单元的可用能量。
[0023]
例如，在电力储存系统1搭载于车辆上的情况下，为了实现恰当且安全的车辆控制，须实时算出电池组101的可用能量。然而，在车辆的行驶中，电流会逐次变化，因此无法运用以固定的放电电流i
c0,dch
为前提的算出公式即(式1)。因此，在本发明中，通过以下说明那样的算出方法，在不使用(式1)的情况下做到了实时、直接算出电池组101的可用能量。
[0024]
图3为本发明的可用能量的算出方法的概念图。图3中，soc
‑
ocv曲线700及放电曲线701分别与图2中的相对应。图3中除了这些曲线以外还图示有以影线表示的区域708。该
区域708被定义为以各电池单元的残余容量也就是当前soc与soc
min
的差分δsoc为长边、以放电曲线701上存在于对应于当前soc的电压值704与对应于放电结束时的soc
min
的电压值706之间的中间电压710为短边的长方形区域。
[0025]
在本发明中，以图3的区域708的面积与图2的区域702的面积一致的方式求存在于放电曲线701上的中间电压710。如此一来，通过对中间电压710乘以残余容量(δsoc)而算出长方形区域708的面积，可以算出图2的区域702的面积即可用能量。
[0026]
再者，图3中，处于soc
‑
ocv曲线700上的点709表示对应于中间电压710的ocv的值(中间ocv)。该中间ocv处于当前soc下的ocv的值与soc
min
下的ocv的值之间。此外，处于横轴上的点711表示对应于中间电压710及中间ocv的soc的值(中间soc)。该中间soc处于当前soc与soc
min
之间。
[0027]
再者，上文中对电池单元单位的可用能量的算出方法进行了说明，但在本实施方式中，优选算出整个电池组101中的可用能量。例如，针对构成电池组101的各电池单元以电池单元单位算出可用能量并将各电池单元的可用能量的算出结果加以合计，由此能求出整个电池组101中的可用能量。或者，也可通过将上述算出方法运用于整个电池组101而以电池组101单位算出可用能量。
[0028]
接着，对将上述概念具体化得到的本实施方式的可用能量的算出方法进行说明。
[0029]
图4为表示本发明的第1实施方式的可用能量算出处理相关的电池管理装置102的功能块的图。本实施方式的电池管理装置102具有电池状态算出部501、中间电压算出部502、残余容量算出部503以及可用能量算出部504各个功能块。这些功能块例如是通过在计算机中执行规定程序来实现的。
[0030]
电池状态算出部501从电流传感器103、电压传感器105以及温度传感器106分别获取在电池组101充放电时检测到的电流i、闭路电压ccv以及电池温度t
cell
。继而，根据这些信息来算出表示电池组101的当前状态的开路电压ocv、充电状态soc、极化电压vp、充电容量减少量sohq以及内阻增加量sohr各个状态值。再者，电池状态算出部501对这些状态值的算出方法的详情将在后文中参考图5来进行说明。
[0031]
中间电压算出部502获取电池状态算出部501算出的电池组101的各状态值中的充电状态soc及内阻增加量sohr，而且从温度传感器106获取电池温度t
cell
。继而，根据获取到的这些信息来算出图3中说明过的中间电压710。再者，中间电压算出部502对中间电压的算出方法的详情将在后文中参考图7来进行说明。
[0032]
残余容量算出部503获取电池状态算出部501算出的电池组101的各状态值中的充电状态soc及充电容量减少量sohq。继而，根据获取到的这些信息来算出当前时间点上的电池组101的残余容量。再者，残余容量算出部503对残余容量的算出方法的详情将在后文中进行说明。
[0033]
可用能量算出部504根据中间电压算出部502算出的中间电压和残余容量算出部503算出的残余容量来算出电池组101的可用能量。具体而言，像以下(式2)所示那样通过对中间电压乘以残余容量来算出电池组101的可用能量。可用能量(wh)＝中间电压(v)
×
残余容量(ah)(式2)
[0034]
电池管理装置102算出的电池组101的可用能量从电池管理装置102被发送至上位控制器4，用于换流器2的控制等。由此，在电力储存系统1中实时算出电池组101的可用能量
而进行电池组101的充放电控制。
[0035]
图5为表示电池状态算出部501的功能块的图。电池状态算出部501具备电池模型部601及劣化状态检测部602。
[0036]
电池模型部601存储有将电池组101模型化得到的电池模型，使用该电池模型来求开路电压ocv、充电状态soc以及极化电压vp。电池模型部601中的电池模型例如是根据实际电池组101中的电池单元的串联数及并联数和各电池单元的等效电路来设定的。电池模型部601将从电流传感器103、电压传感器105以及温度传感器106分别获取到的电流i、闭路电压ccv以及电池温度t
cell
运用于该电池模型，由此能求出与电池组101的状态相应的开路电压ocv、充电状态soc以及极化电压vp。
[0037]
图6为表示电池模型部601中设定的电池模型中的电池单元的等效电路的例子的图。图6所示的电池单元的等效电路是具有电压值voc的开路电压源603、具有电阻值r的内阻604以及具有电容值cp的极化电容605与具有电阻值rp的极化电阻606的并联电路即极化模型相互串联而构成的。在该等效电路中，开路电压源603的两端电压即电压值voc相当于开路电压ocv，极化电容605与极化电阻606的并联电路的两端电压相当于极化电压vp。此外，将该等效电路中流通有电流i时的内阻604的外加电压i
×
r以及极化电压vp与开路电压ocv相加得到的值相当于闭路电压ccv。进而，图6的等效电路中的各电路常数的值是根据电池温度t
cell
而定。因而，在电池模型部601中，可根据这些关系而利用电流i、闭路电压ccv以及电池温度t
cell
来求整个电池组101中的开路电压ocv及极化电压vp，进而根据开路电压ocv的算出结果来求充电状态soc。
[0038]
返回至图5的说明，劣化状态检测部602检测电池组101的劣化状态，求出与该劣化状态相应的充电容量减少量sohq及内阻增加量sohr。电池组101的各电池单元因反复充放电而不断劣化，随之发生充电容量的减少以及内阻的增加。劣化状态检测部602例如预先存储有表示电池组101的电流、电压以及温度与劣化状态的关系的信息，通过使用该信息，根据从电流传感器103、电压传感器105以及温度传感器106分别获取到的电流i、闭路电压ccv以及电池温度t
cell
来检测电池组101的劣化状态。继而，根据预先存储的劣化状态与充电容量减少量sohq及内阻增加量sohr的关系，可以求出与电池组101的劣化状态的检测结果相对应的充电容量减少量sohq及内阻增加量sohr。
[0039]
图7为表示本发明的第1实施方式的中间电压算出部502的功能块的图。中间电压算出部502具备中间ocv表607、中间dcr表608以及放电电流设定部609。
[0040]
从电池状态算出部501获取到的充电状态soc和从温度传感器106获取到的电池温度t
cell
分别被输入至中间ocv表607及中间dcr表608。中间ocv表607及中间dcr表608根据输入的这些信息，通过表格检索来分别求出与当前的电池组101的状态相应的中间ocv及中间dcr。再者，所谓中间dcr，是与中间电压相对应的电池组101的直流电阻值。
[0041]
中间ocv表607中，按充电状态soc与电池温度t
cell
的每一组合设定有表示中间ocv的值的midocv。例如，若将电池温度t
cell
的值表示为t
i
(i＝1～p)、将充电状态soc的值表示为soc
j
(j＝1～q)，则按它们的每一组合在中间ocv表607中设定有以下(式3)所示的p
×
q个电压值midocv
i,j
(v)。midocv
i,j
＝midocv(t
i
,soc
j
)
ꢀꢀꢀ
(式3)
[0042]
中间dcr表608中，按充电状态soc与电池温度t
cell
的每一组合设定有表示中间dcr
的值的middcr。例如，若将电池温度t
cell
的值表示为t
i
(i＝1～p)、将充电状态soc的值表示为soc
j
(j＝1～q)时，则按它们的每一组合在中间dcr表608中设定有以下(式4)所示的p
×
q个电阻值middcr
i,j
(ω)。middcr
i,j
＝middcr(t
i
,soc
j
)
ꢀꢀꢀ
(式4)
[0043]
再者，中间ocv表607中的midocv
i,j
的各值和中间dcr表608中的middcr
i,j
的各值可以根据针对电池组101的放电试验结果的分析结果、使用电池组101的等效电路模型的模拟结果等来预先设定好。例如，通过将预先设定的这些值写入至电池管理装置102所具有的未图示的存储器，可以在电池管理装置102内形成中间ocv表607及中间dcr表608。
[0044]
中间电压算出部502从中间ocv表607及中间dcr表608分别获取上述(式3)、(式4)各自所示的电压值midocv
i,j
及电阻值middcr
i,j
当中与所输入的当前的电池组101的充电状态soc及电池温度t
cell
相对应的值。继而，根据获取到的这些值和放电电流设定部609中预先设定的放电电流i
c0,dch
以及输入的内阻增加量sohr，通过以下(式5)算出图3中说明过的中间电压。midvoltage(t)＝midocv(t)－i
c0,dch
×
middcr(t)
×
sohr(t)/100
ꢀꢀꢀ
(式5)
[0045]
(式5)中，midvoltage(t)表示当前时刻t时的中间电压的值。此外，midocv(t)、middcr(t)分别表示当前时刻t时的中间ocv和中间dcr的值，它们是从中间ocv表607及中间dcr表608分别获取的。sohr(t)表示在时刻t由电池状态算出部501算出的内阻增加量sohr的值。
[0046]
再者，(式5)的midocv(t)及middcr(t)也就是与当前的充电状态soc及电池温度t
cell
相对应的中间ocv及中间dcr的值也可通过内插从中间ocv表607及中间dcr表608分别获取。例如，可以进行利用线性插补、拉格朗日插补、最近邻插补等众所周知的各种插补方法的内插。由此，即便对于中间ocv表607和中间dcr表608中没有记载的充电状态soc与电池温度t
cell
的组合，也能求出恰当的电压值和电阻值作为中间ocv和中间dcr。
[0047]
例如，将时刻t时的充电状态soc和电池温度t
cell
的值分别表示为soc(t)、t
cell
(t)，它们分别满足以下(式6)的关系。在该情况下，与soc(t)与t
cell
(t)的组合相对应的midocv(t)、middcr(t)在中间ocv表607和中间dcr表608中便无记载。t
i
＜t
cell
(t)＜t
i 1
soc
j
＜soc(t)＜soc
j 1
ꢀꢀꢀ
(式6)
[0048]
在上述情况下，中间电压算出部502可以在中间ocv表607中根据与将t
i
或t
i 1
和soc
j
或soc
j 1
组合而成的4种组合分别相对应的4种电压值也就是midocv
i,j
、midocv
i 1,j
、midocv
i,j 1
以及midocv
i 1,j 1
而通过以下(式7)，借助内插求出时刻t时的midocv(t)。midocv(t)＝f(soc(t),t
cell
(t),midocv
i,j
,midocv
i 1,j
,midocv
i,j 1
,midocv
i 1,j 1
)(式7)
[0049]
此外，中间电压算出部502可以在中间dcr表608中根据与将t
i
或t
i 1
和soc
j
或soc
j 1
组合而成的4种组合分别相对应的4种电阻值也就是middcr
i,j
、middcr
i 1,j
、middcr
i,j 1
以及middcr
i 1,j 1
而通过以下(式8)，借助内插求出时刻t时的middcr(t)。middcr(t)＝g(soc(t),t
cell
(t),middcr
i,j
,middcr
i 1,j
,middcr
i,j 1
,middcr
i 1,j 1
)(式8)
[0050]
上述(式7)、(式8)中，f、g表示对中间ocv表607和中间dcr表608分别实施的内插处
理。这些处理内容根据内插时的插补方法而各不相同。
[0051]
若像以上说明过的那样能获取到基于内插的midocv(t)及middcr(t)，则中间电压算出部502可以通过将这些值运用于前文所述的(式5)来算出当前时刻t时的中间电压midvoltage(t)。
[0052]
残余容量算出部503根据从电池状态算出部501获取到的充电状态soc及充电容量减少量sohq，通过以下(式9)算出电池组101的残余容量。remainingcapacity(t)＝(soc(t)－soc
min
)/100
×
ah
rated
×
sohq(t)/100
ꢀꢀꢀ
(式9)
[0053]
(式9)中，remainingcapacity(t)表示当前时刻t时的残余容量的值。此外，ah
rated
表示电池组101的额定容量也就是电池组101的使用开始时间点上的完全充电时的残余容量。
[0054]
根据以上说明过的本发明的第1实施方式，取得以下作用效果。
[0055]
(1)电池管理装置102是一种对可充放电电池组101进行管理的装置，具备：电池状态算出部501，其算出表示电池组101的充电状态的充电状态soc以及表示劣化度的充电容量减少量sohq；中间电压算出部502，其算出中间电压710即midvoltage(t)，所述中间电压710存在于表示电池组101的当前充电状态下的放电电压的电压值704与表示电池组101的最小充电状态soc
min
下的放电电压的电压值706之间；残余容量算出部503，其根据充电状态soc及充电容量减少量sohq来算出电池组101的残余容量即remainingcapacity(t)；以及可用能量算出部504，其根据中间电压及残余容量来算出电池组101的可用能量。因此，能够准确地推断电池组101的可用能量。
[0056]
(2)如图3所示，中间电压710是中间电压710乘以残余容量得到的值与表示当前充电状态soc到最小充电状态soc
min
的放电电压的变化的放电曲线701的积分值一致的电压。可用能量算出部504通过使用(式2)对中间电压乘以残余容量来算出可用能量。因此，即便在放电电流发生变化的情况下，也能实时算出电池组101的可用能量。
[0057]
(3)中间电压算出部502具有按电池组101的充电状态soc与电池温度t
cell
的每一组合设定有电压值midocv
i,j
的中间ocv表607和按电池组101的充电状态soc与电池温度t
cell
的每一组合设定有电阻值middcr
i,j
的中间dcr表608。于是，从中间ocv表607及中间dcr表608分别获取与电池状态算出部501算出的充电状态soc(t)以及电池组101的当前电池温度t
cell
(t)相对应的电压值midocv(t)及电阻值middcr(t)，根据获取到的电压值midocv(t)及电阻值middcr(t)来算出中间电压midvoltage(t)。因此，能够容易且可靠地算出与电池组101的状态相应的中间电压。
[0058]
(4)中间电压算出部502也可以通过内插从中间ocv表607及中间dcr表608分别获取与电池状态算出部501算出的充电状态soc(t)以及电池组101的当前电池温度t
cell
(t)相对应的电压值midocv(t)及电阻值middcr(t)。如此一来，即便对于中间ocv表607和中间dcr表608中没有记载的充电状态soc与电池温度t
cell
的组合，也能细致地获取与其相对应的电压值midocv(t)和电阻值middcr(t)。
[0059]
(第2实施方式)接着，对本发明的第2实施方式进行说明。在本实施方式中，使用考虑搭载有电池组101的车辆的实际行驶状态而决定的放电电流i
ck,dch
代替第1实施方式中说明过的固定的放电电流i
c0,dch
来对算出电池组101的可用能量的方法进行说明。再者，本实施方式的电力
储存系统的构成与第1实施方式中说明过的图1的电力储存系统(bess)1相同，因此省略说明。
[0060]
在本实施方式中，放电电流i
ck,dch
的值不是像第1实施方式中的放电电流i
c0,dch
那样预先设定好的，而是根据最近的车辆行驶状态由电池管理装置102来决定。即，本实施方式中的电池组101的可用能量相当于在以放电电流i
ck,dch
将电池组101的各电池单元进行放电时在各电池单元的soc变为针对各电池单元所容许的最小soc值即soc
min
之前的期间内各电池单元在不低于规定的最小电压v
min
的情况下能放出的电量(wh)的合计。
[0061]
图8为表示本发明的第2实施方式的可用能量算出处理相关的电池管理装置102的功能块的图。本实施方式的电池管理装置102具有电池状态算出部501、中间电压算出部502a、残余容量算出部503、可用能量算出部504以及c率算出部505各个功能块。这些功能块例如是通过在计算机中执行规定程序来实现的。
[0062]
图8的电池状态算出部501、残余容量算出部503以及可用能量算出部504分别与第1实施方式中说明过的图4的电池管理装置102中的相同。因此，下面主要对代替图2的中间电压算出部502设置的图8的中间电压算出部502a和新设置的c率算出部505的动作进行说明，省略图8的其他功能块的说明。
[0063]
c率算出部505算出电池组101放电时的c率也就是放电电流大小相对于电池组101容量的比例。例如，将过去的规定时间前到当前为止得到的放电电流的测量值平均化，并将该平均值除以电池组101的额定容量，由此算出放电时的c率。c率算出部505算出的c率的值被输入至中间电压算出部502a。
[0064]
中间电压算出部502a获取电池状态算出部501算出的电池组101的各状态值中的充电状态soc及内阻增加量sohr，而且从温度传感器106获取电池温度t
cell
。进一步地，从c率算出部505获取c率。继而，根据获取到的这些信息算出第1实施方式中在图3中说明过的中间电压710。
[0065]
图9为表示本发明的第2实施方式的中间电压算出部502a的功能块的图。中间电压算出部502a具备中间ocv表组610、中间dcr表组611以及增益设定部612。
[0066]
从电池状态算出部501获取到的充电状态soc、从温度传感器106获取到的电池温度t
cell
以及从c率算出部505获取到的c率分别被输入至中间ocv表组610及中间dcr表组611。中间ocv表组610及中间dcr表组611根据输入的这些信息，通过表格检索分别求出与当前的电池组101的状态相应的中间ocv及中间dcr。
[0067]
中间ocv表组610中按c率、充电状态soc以及电池温度t
cell
的每一组合设定有表示中间ocv的值的midocv。具体而言，根据c率的值设定有多个针对充电状态soc与电池温度t
cell
的每一组合设定有midocv的值的表格。例如，若将c率的值表示为c
k
(k＝1～n)，则针对每一c
k
设定有与第1实施方式中说明过的中间ocv表607同样的表格，其合计数为n个。各表格中的midocv的值设定的是对应的c
k
下的值。
[0068]
同样地，中间dcr表组611中按c率、充电状态soc以及电池温度t
cell
的每一组合设定有表示中间dcr的值的middcr。具体而言，根据c率的值设定有多个针对充电状态soc与电池温度t
cell
的每一组合设定有middcr的值的表格。即，若像上述那样将c率的值表示为c
k
(k＝1～n)，则针对每一c
k
设定有与第1实施方式中说明过的中间dcr表608同样的表格，其合计数为n个。各表格中的middcr的值设定的是对应的c
k
下的值。
[0069]
中间电压算出部502a从中间ocv表组610及中间dcr表组611分别获取与输入的当前的电池组101的充电状态soc、电池温度t
cell
以及c率的值相对应的中间ocv及中间dcr的值。
[0070]
增益设定部612设定第1实施方式中说明过的(式9)的额定容量ah
rated
作为针对所输入的c率的增益。继而，通过对c率的值乘以额定容量ah
rated
来算出放电电流i
ck,dch
。
[0071]
中间电压算出部502a根据从中间ocv表组610及中间dcr表组611分别获取到的中间ocv及中间dcr的值、从增益设定部612输出的放电电流i
ck,dch
以及所输入的内阻增加量sohr而通过以下(式10)算出图3中说明过的中间电压。此处，若将当前时刻t时的c率的值表示为c(t)，则i
ck,dch
＝c(t)
×
ah
rated
。midvoltage(t)＝midocv(t)－i
ck,dch
×
middcr(t)
×
sohr(t)/100
ꢀꢀꢀ
(式10)
[0072]
与第1实施方式中说明过的(式5)一样，(式10)中，midvoltage(t)表示当前时刻t时的中间电压的值。此外，midocv(t)、middcr(t)分别表示当前时刻t时的中间ocv和中间dcr的值，它们是从中间ocv表组610及中间dcr表组611分别获取的。sohr(t)表示在时刻t由电池状态算出部501算出的内阻增加量sohr的值。
[0073]
再者，本实施方式中与第1实施方式也是一样的，也可通过内插从中间ocv表组610及中间dcr表组611分别获取(式10)的midocv(t)及middcr(t)也就是与当前的充电状态soc及电池温度t
cell
相对应的中间ocv及中间dcr的值。由此，即便对于中间ocv表组610和中间dcr表组611中没有记载的c率、充电状态soc以及电池温度t
cell
的组合，也能求出恰当的电压值和电阻值作为中间ocv和中间dcr。
[0074]
例如，将时刻t时的充电状态soc、电池温度t
cell
以及c率的值分别表示为soc(t)、t
cell
(t)、c(t)，它们满足以下(式11)的关系。在该情况下，与soc(t)、t
cell
(t)以及c(t)的组合相对应的midocv(t)和middcr(t)在中间ocv表组610和中间dcr表组611中便无记载。t
i
＜t
cell
(t)＜t
i 1
soc
j
＜soc(t)＜soc
j 1
c
k
＜c(t)＜c
k 1
ꢀꢀꢀ
(式11)
[0075]
在上述情况下，中间电压算出部502a在中间ocv表组610中首先根据与c
k
和c
k 1
分别相对应的2个表格而通过内插算出与c(t)相对应的表格。继而，在算出的表格中分别提取与将t
i
或t
i 1
和soc
j
或soc
j 1
组合而成的4种组合相对应的4种电压值作为midocv
i,j
(c
k
,c
k 1
)、midocv
i 1,j
(c
k
,c
k 1
)、midocv
i,j 1
(c
k
,c
k 1
)、midocv
i 1,j 1
(c
k
,c
k 1
)，根据这些电压值，可以通过以下(式12)而借助内插求出时刻t时的midocv(t)。midocv(t)＝f(soc(t),t
cell
(t),midocv
i,j
(c
k
,c
k 1
),midocv
i 1,j
(c
k
,c
k 1
),midocv
i,j 1
(c
k
,c
k 1
),midocv
i 1,j 1
(c
k
,c
k 1
))
ꢀꢀꢀ
(式12)
[0076]
此外，中间电压算出部502a在中间dcr表组611中首先根据与c
k
和c
k 1
分别相对应的2个表格而通过内插算出与c(t)相对应的表格。继而，在算出的表格中分别提取与将t
i
或t
i 1
和soc
j
或soc
j 1
组合而成的4种组合相对应的4种电阻值作为middcr
i,j
(c
k
,c
k 1
)、middcr
i 1,j
(c
k
,c
k 1
)、middcr
i,j 1
(c
k
,c
k 1
)、middcr
i 1,j 1
(c
k
,c
k 1
)，根据这些电阻值，可以通过以下(式13)而借助内插求出时刻t时的middcr(t)。middcr(t)＝g(soc(t),t
cell
(t),middcr
i,j
(c
k
,c
k 1
),middcr
i 1,j
(c
k
,c
k 1
),middcr
i,j 1
(c
k
,c
k 1
),middcr
i 1,j 1
(c
k
,c
k 1
))
ꢀꢀꢀ
(式13)
[0077]
若像以上说明过的那样能获取到基于内插的midocv(t)及middcr(t)，则中间电压算出部502a可以通过将这些值运用于前文所述的(式10)来算出当前时刻t时的中间电压midvoltage(t)。
[0078]
根据以上说明过的本发明的第2实施方式，除了第1实施方式中说明过的作用效果(1)～(2)以外，还取得以下作用效果。
[0079]
(5)电池管理装置102具备算出电池组101放电时的c率的c率算出部505。中间电压算出部502a使用c率算出部505算出的c率来算出中间电压710。因此，能够考虑搭载有电池组101的车辆的实际行驶状态而恰当地算出中间电压710。
[0080]
(6)中间电压算出部502a具有针对电池组101的c率、充电状态soc以及电池温度t
cell
的每一组合设定有电压值midocv
i,j
的中间ocv表组610和针对电池组101的c率、充电状态soc以及电池温度t
cell
的每一组合设定有电阻值middcr
i,j
的中间dcr表组611。于是，从中间ocv表组610及中间dcr表组611分别获取与c率算出部505算出的c率的值c(t)、电池状态算出部501算出的充电状态soc(t)以及电池组101的当前电池温度t
cell
(t)相对应的电压值midocv(t)及电阻值middcr(t)，根据获取到的电压值midocv(t)及电阻值middcr(t)来算出中间电压midvoltage(t)。因此，能够容易且可靠地算出与电池组101的状态相应的中间电压。
[0081]
(7)中间电压算出部502a也可以通过内插从中间ocv表组610及中间dcr表组611分别获取与c率算出部505算出的c率的值c(t)、电池状态算出部501算出的充电状态soc(t)以及电池组101的当前电池温度t
cell
(t)相对应的电压值midocv(t)及电阻值middcr(t)。如此一来，即便对于中间ocv表组610和中间dcr表组611中没有记载的c率、充电状态soc以及电池温度t
cell
的组合，也能细致地获取与其相对应的电压值midocv(t)和电阻值middcr(t)。
[0082]
再者，在上述各实施方式中对搭载于电动汽车、混合动力汽车等当中的电力储存系统中的应用例进行了说明，但在其他用途中使用的电力储存系统例如连接于输电网使用的电力储存系统等当中也同样可以运用本发明。
[0083]
此外，在上述各实施方式中对电池组101放电时的可用能量的算出方法进行了说明，但对于电池组101充电时的可充能量也能运用同样的算出方法。此处，所谓可充能量，被定义为从某一充电状态起对电池组101充电时能积蓄的电能的总量。这相当于在以一定的充电电流对电池组101的各电池单元充电时在各电池单元的soc变为针对各电池单元所容许的最大soc值即soc
max
之前的期间内可对各电池单元充入的电量(wh)的合计。
[0084]
在运用于可充能量的算出的情况下，图3中说明过的中间电压710在表示电池组101的从当前soc到soc
max
的充电电压的变化的充电曲线上存在于对应于当前soc的电压值与对应于充电结束时的soc
max
的电压值之间。并且，以该中间电压710乘以被定义为当前soc与soc
max
的差分的可充容量得到的值与当前soc到soc
max
的充电曲线的积分值一致的方式求中间电压710。具体而言，可以使用与第1实施方式中说明过的中间电压算出部502或者第2实施方式中说明过的中间电压算出部502a同样的中间电压算出部来求出充电时的中间电压。再者，充电时的中间电压(ccv)相较于中间ocv而言出现与内阻相应的电压上升，因此，前文所述的(式5)、(式10)分别像以下(式5')、(式10')那样加以变形来使用即可。midvoltage(t)＝midocv(t) i
c0,dch
×
middcr(t)
×
sohr(t)/100
ꢀꢀꢀ
(式5')midvoltage(t)＝midocv(t) i
ck,dch
×
middcr(t)
×
sohr(t)/100
ꢀꢀꢀ
(式10')
[0085]
通过对如此求出的充电时的中间电压乘以通过以下(式14)求出的可充容量，可以算出可充能量。再者，式(14)中，chargeablecapacity(t)表示当前时刻t时的可充容量的值。此外，ah
rated
表示电池组101的额定容量也就是电池组101的使用开始时间点上的完全充电时的残余容量。chargeablecapacity(t)＝(soc
max
－soc(t))/100
×
ah
rated
×
sohq(t)/100
ꢀꢀ
(式14)
[0086]
本发明不限定于上述实施方式和变形例，可以在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种变更。符号说明
[0087]1…
电力储存系统(bess)2
…
换流器3
…
负载4
…
上位控制器101
…
电池组102
…
电池管理装置103
…
电流传感器104
…
单元控制器105
…
电压传感器106
…
温度传感器107
…
继电器501
…
电池状态算出部502、502a
…
中间电压算出部503
…
残余容量算出部504
…
可用能量算出部505
…
c率算出部601
…
电池模型部602
…
劣化状态检测部603
…
开路电压源604
…
内阻605
…
极化电容606
…
极化电阻607
…
中间ocv表608
…
中间dcr表609
…
放电电流设定部610
…
中间ocv表组611
…
中间dcr表组612
…
增益设定部。