CN1241304A - 使用氢氧化镍正极的蓄电池的残留容量检测方法 - Google Patents

使用氢氧化镍正极的蓄电池的残留容量检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明揭示一种使用氢氧化镍正极的蓄电池的残留容量检测方法,不仅考虑到第1次放电时到达所述允许下限时的电压值(V1),而且也考虑到基于第2次以后放电时到达所述允许下限时的存储效果顺次地降低的电压值(V10等),将对使用氢氧化镍正极的蓄电池的放电末期的残留容量到达允许下限进行判定的判定电压值决定成比第1次放电时的所述电压值(V1)低的值(V0),并根据这种被决定的判定电压值(V0)、判定残留容量到达允许下降。

Description

使用氢氧化镍正极的蓄电池的残留容量检测方法
技术领域
本发明涉及使用以镍氢蓄电池、镍镉蓄电池等的氢氧化镍作为正极活性物质的蓄电池的残留容量检测方法
背景技术
在用蓄电池作为电源的设备中，为了不会过放电、过充电，有必要检测出蓄电池的残留容量并在适当的残留容量的范围内使用。
能用对于电池容量蓄电的电量成比例表示的SOC(充电状态：State ofCharge)，来表示蓄电池的残留容量。这种SOC能根据电压值求得，其理由是因为分别对应于充放电电流和温度的充放电特性曲线能利用实验求得。借助于检测出某个电流值和温度值时的电压，并利用前述电流值、温度值时的充放电特性曲线，能求得SOC，进而能求得电池的残留容量。
因此，利用测定蓄电池的电压，能检测出蓄电池的放电末期的残留容量是否到达允许下限(例如SOC20％)。根据其结果，能判定其超过的放电为过放电状态，进行停止放电并切换到充电的控制。
以往，如下所示地确定用于判定前述残留容量是否到达允许下限的判定电压值，即根据在完全放电时(第1次放电时)得到的表示SOC和电压的关系的放电特性曲线(完全放电特性曲线)、例如用图1的实线表示的放电特性曲线A的场合，因对应于SOC20％的电压是1.237V，所以以该电压值作为判定电压值。
但是，如图2、图3所示，在使用氢氧化镍作为正极的镍氢蓄电池或者镍镉蓄电池等的场合，如果重复没有完全放电的充放电，则根据充放电的次数(“1”～“10”表示次数)，对应于放电特性曲线的SOC的电压降低，特别在放电末期，发生电压降低显著的存储效果。因此，如图3所示，如果根据完全放电特性曲线决定前述判定电压值，则在充放电次数多的场合，尽管实际上残留容量是充分的(例如SOC为30％)，却会产生误判定残留容量到达允许下限(例如SOC为20％)的问题。本发明的目的是提供即使在放电末期也能借助于测定其电压，正确地判定残留容量到达了允许下限的使用氢氧化镍正极的蓄电池的残留容量检测方法。
发明概述
为达到前述目的的本申请的第1发明的使用氢氧化镍正极的蓄电池的残留容量检测方法，其特征在于，
如下地决定对使用氢氧化镍正极的蓄电池的放电末期的残留容量到达允许下限进行判定的判定电压值，即不仅考虑到第1次放电时到达所述允许下限时的电压值，而且也考虑到基于第2次以后放电时到达所述允许下限时的存储效果顺次地降低的电压值，决定成比第1次放电时的所述电压值低的值。
此外，其特征还在于，根据这种被决定的判定电压值、判定残留容量到达允许下限。
采用前述第1发明，则考虑在使用氢氧化镍正极的蓄电池中产生的存储效果，决定判定电压值、以便成为比在第1次放电时达到允许下限时的电压值低的值。因此，即使在充放电次数多的场合，也能使判定到达前述允许下限时的实际的残留容量、接近于作为判定基准的残留容量下限的值。
前述判定电压值与1个电池(单个电池)相当，并设定成比第1次放电时到达容许下限时的电压值低0.01～0.10V为佳。
为达到前述目的的本申请的第2发明的使用氢氧化镍正极的蓄电池的残留容量检测方法，其特征在于，
如下地决定对使用氢氧化镍正极的蓄电池的放电末期的残留容量到达允许下限进行判定的判定电压值，即不仅考虑到第1次放电时到达所述允许下限时的电压值，而且也考虑到基于第2次以后放电时到达所述允许下限时的存储效果顺次地降低的电压值，决定成对应于充放电次数的可变值。
此外，其特征还在于，根据这种被决定的判定电压值、判定残留容量到达允许下限。
采用前述第2发明，则考虑在使用氢氧化镍正极的蓄电池中产生的存储效果，对应于充放电次数，决定判定电压值。因此，即使在各次的任何一次的放电时，也能使判定到达前述允许下限时的实际的残留容量、极其接近于作为判定基准的残留容量下限的值。
附图简要说明
图1表示放电时的SOC和电压的关系的放电特性曲线的一部分的放大图。
图2表示放电时的SOC和电压的关系的放电特性曲线图。
图3表示充放电时的SOC和电压的关系的充放电特性曲线图。
实施发明的最佳形态
下面，参照附图对实施本发明的最佳实施形态进行说明，用于理解本发明。
实施形态1
本实施形态，是用作将电动汽车或者利用电动机与发动机的行驶驱动并用的混合型车的行驶驱动电源的镍氢蓄电池，是检测用于进行充放电控制、以便在不过放电的状态、维持这种镍氢蓄电池在正确的使用范围内的检测残留容量的方法。
如图2所示，在如前述镍氢蓄电池那样地使用氢氧化镍作为正极活性物质的蓄电池中，如果重复没有到达完全放电的充放电，则从第1次放电时的电压值开始对应于充放电的次数，发生表示所述SOC和电压的关系的放电特性曲线的电压值降低的存储效果。为了防止由于过放电的电池损坏，对蓄电池进行充放电控制，使得在放电末期的残留容量到达允许下限值(例如SOC20％)时停止放电并成为充电状态。在这种使用状态中，因没有到达完全放电，所以不可避免地发生前述的存储效果。
前述的放电特性曲线，因由于放电电流和电池温度而变化，所以要预先求出对应于各放电电流、电池温度的许多放电特性曲线。
图2示出了用实验求出对应于某个放电电流、电池温度的放电特性曲线，不仅求出第1次放电时的放电特性曲线(这种场合与完全放电特性曲线一致)，而且也求出第2次充放电到第10次为止的放电特性曲线(图2中“1”～“10”表示充放电次数)。如表1所示，在将放电末期的残留容量的允许下限设定成SOC20％时，充放电次数越多的话，对应于前述允许下限的电压越降低。
  充放电次数        SOC20％时的 电压
    1        1.237V   V01
    2        1.222V   V02
    3        1.212V   V03
    4        1.205V   V04
    5        1.197V   V05
    6        1.190V   V06
    7        1.186V   V07
    8        1.180V   V08
    9        1.175V   V09
    10        1.169V   V010
                       表1
因此，如以往例所示，根据第1次放电时的放电特性曲线(这种场合与完全放电特性曲线一致)，以SOC20％作为残留容量的允许下限时的判定电压值是1.237V。但是，用该1.237V作为判定电压值，如果考虑到前述存储效果，则是极其不合理的。例如，到达第10次放电时的SOC20％时的放电特性曲线上的电压是1.169V，与判定电压值1.237V间产生很大的差。
图1示出了第1次放电时的放电特性曲线A和第10次放电特性曲线B，如以往例所示，当将SOC20％的判定电压值设为1.237V时，虽然在第1次放电时能正确地判定在SOC20％时(用Q1表示)残留容量到达允许下限，但在第10次放电时误判定在SOC为30％以上时(用Q10表示)残留容量到达允许下限。
本实施形态中鉴于前述的情况，不仅考虑到第1次放电时到达所述允许下限时的电压值(V1)，而且也考虑到第2次以后放电时到达所述允许下限时的电压值(V10等)，决定成比第1次放电时的所述电压值(V1)低的值(V0)。具体地说，图1所示的场合的判定电压值(V0)为1.210V。如果这样决定的话，则在第1次放电时判定到达前述允许下限时的实际的SOC(用P1表示)是16～17％。另一方面，在第10次放电时判定到达前述允许下限时的实际的SOC(用P10表示)是23～24％。对于任何一种场合都能减小作为基准的SOC20％的偏移量。这种偏移量能在±5以内为佳。在图1所示的场合，成为能实现这种±5％以内的判定电压值(V0)。
此外，对于1个电池，前述判定电压值(V0)以比在第1次放电时到达允许下限时的电压值(V1)低0.01～0.10V为佳。
此外，由于前述放电特性曲线的存储效果的电压降低，在每次累加充放电次数中电压降低量渐渐减小，例如，第20次放电时与第10次放电时的电压降低间的差不大。因此，用决定前述判定电压值(V0)的基础数据，根据从第1次到第10次左右为止的放电特性曲线是足够的。
本实施形态是用如前所述决定的判定电压值(V0)判定蓄电池的残留容量到达允许下限。在测定判定对象的蓄电池的放电电流、电池温度和电压(V)后，选择对应于前述放电电流和电池温度的判定电压值(V0)，并将其与电压(V)进行比较，当V≤V0时，判定到达前述允许下限。
其它实施形态
下面，对本发明的其它实施形态进行说明。
在这种实施形态中，前述判定电压值(V0)为可变的，借助于对应于充放电次数的适当值，在各次的任何一次放电时，都能使判定到达前述允许下限时的实际残留容量极其接近于作为判定基准的残留容量下限(例如SOC20％)的值。
例如，在图2和表1所示的场合中，如果以表1中V01～V010表示的值作为对应于充放电次数的判定电压值，则判定到达前述允许下限时的实际的残留容量基本上能与作为判定基准的残留容量下限(SOC20％)相同。
如前述表1所示的场合那样，前述判定电压值既可以在各次充放电中决定，也可以分组阶段性地决定，例如，如表2所示，能决定判定电压值(V01～V010)。
   充放电次数    判定电压值
       1        V01
       2，3        V023
       4～6        V046
       7～9        V079
       10以上        V010
              表2
如前所述，本实施形态是用对应于充放电次数决定的判定电压值，判定蓄电池的残留容量到达允许下限。在第N次放电时，在测定判定对象的蓄电池的放电电流、电池温度和电压(V)后，选择对应于前述放电电流和电池温度，而且适用于第N次放电时的判定电压值(V0N)，并将其与电压(V)进行比较，当V≤V0N时，判定到达前述允许下限。
工业上的实用性
采用本发明，则因借助于测定其电压，能正确地判定使用氢氧化镍正极的蓄电池的放电末期的残留容量到达了允许下限，所以能避免电池的过放电、过充电，在正确地进行充放电控制方面是有用的。

Claims (3)

1.一种使用氢氧化镍正极的蓄电池的残留容量检测方法，其特征在于，
不仅考虑到第1次放电时到达所述允许下限时的电压值(V1)，而且也考虑到基于第2次以后放电时到达所述允许下限时的存储效果顺次地降低的电压值(V10等)，将对使用氢氧化镍正极的蓄电池的放电末期的残留容量到达允许下限进行判定的判定电压值决定成比第1次放电时的所述电压值(V1)低的值(V0)，并根据这种被决定的判定电压值(V0)、判定残留容量到达允许下限。
2.如权利要求1所述的使用氢氧化镍正极的蓄电池的残留容量检测方法，其特征在于，
1个电池(cell)的判定电压值(V0)比第1次放电时到达容许下限时的电压值(V1)低0.01～0.10V。
3.一种使用氢氧化镍正极的蓄电池的残留容量检测方法，其特征在于，
不仅考虑到第1次放电时到达所述允许下限时的电压值(V1)，而且也考虑到基于第2次以后放电时到达所述允许下限时的存储效果顺次地降低的电压值，将对使用氢氧化镍正极的蓄电池的放电末期的残留容量到达允许下限进行判定的判定电压值(V0)决定成对应于充放电次数的可变值，并根据这种被决定的判定电压值、判定残留容量到达允许下限。
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