JP2000166103A - 充放電制御方法 - Google Patents
充放電制御方法Info
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- JP2000166103A JP2000166103A JP10341856A JP34185698A JP2000166103A JP 2000166103 A JP2000166103 A JP 2000166103A JP 10341856 A JP10341856 A JP 10341856A JP 34185698 A JP34185698 A JP 34185698A JP 2000166103 A JP2000166103 A JP 2000166103A
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- battery pack
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
- H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
- H02J7/00714—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery charging or discharging current
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明の目的は、複数の二次電池を直列接続
したなる組電池において、各二次電池の容量や特性にば
らつきが生じても、全ての二次電池の過充電及び過放電
を確実に防止して、組電池の充放電を行うことである。 【構成】 本発明は、複数の二次電池を直列接続してな
る組電池の容量を演算しながら、前記組電池の充放電を
制御する方法であって、所定期間毎に、当該所定期間中
における充放電容量を演算積算すると共に、第1の所定
期間に続く第2の所定期間中に、第1の所定期間に演算
積算した充放電容量との総和が0に近づくように前記組
電池の強制充電または強制放電を行う。
したなる組電池において、各二次電池の容量や特性にば
らつきが生じても、全ての二次電池の過充電及び過放電
を確実に防止して、組電池の充放電を行うことである。 【構成】 本発明は、複数の二次電池を直列接続してな
る組電池の容量を演算しながら、前記組電池の充放電を
制御する方法であって、所定期間毎に、当該所定期間中
における充放電容量を演算積算すると共に、第1の所定
期間に続く第2の所定期間中に、第1の所定期間に演算
積算した充放電容量との総和が0に近づくように前記組
電池の強制充電または強制放電を行う。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の二次電池を
直列接続してなる組電池の容量を演算しながら、前記組
電池の充放電を制御する方法に関する。
直列接続してなる組電池の容量を演算しながら、前記組
電池の充放電を制御する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】繰り返し充放電可能な二次電池は、その
過充電及び過放電を防止するために、満充電検出手段及
び過放電防止手段を備えている。満充電検出手段として
は、二次電池の電池電圧を検出する電圧検出方式、二次
電池の電圧がピークから所定電圧低下したことを検出す
る−ΔV検出方式、及び二次電池の電池温度を検出する
温度検出方式等が知られている。
過充電及び過放電を防止するために、満充電検出手段及
び過放電防止手段を備えている。満充電検出手段として
は、二次電池の電池電圧を検出する電圧検出方式、二次
電池の電圧がピークから所定電圧低下したことを検出す
る−ΔV検出方式、及び二次電池の電池温度を検出する
温度検出方式等が知られている。
【0003】一方、過放電防止手段としては、二次電池
の電池電圧を検出する方式等が周知である。
の電池電圧を検出する方式等が周知である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、二次電池を
電源として使用するに当っては、複数個の二次電池を電
気的に直列接続したり、並列接続した組電池をして使用
することが多い。このような場合、各二次電池の容量
や、充放電に伴う個々の二次電池の性能が、全ての二次
電池において完全に同じ状態にならず、何らかのばらつ
きが生じる。
電源として使用するに当っては、複数個の二次電池を電
気的に直列接続したり、並列接続した組電池をして使用
することが多い。このような場合、各二次電池の容量
や、充放電に伴う個々の二次電池の性能が、全ての二次
電池において完全に同じ状態にならず、何らかのばらつ
きが生じる。
【0005】従って、組電池全体から見ると何ら問題な
いように見えても、一部の二次電池が過充電や過放電に
至り、結果として、組電池全体の劣化が生じてしまう恐
れがある。
いように見えても、一部の二次電池が過充電や過放電に
至り、結果として、組電池全体の劣化が生じてしまう恐
れがある。
【0006】こうした課題を解決するために、特開平7
−335266号公報には、直列接続された複数の二次
電池の各々に、バイパス回路を設けることが示されてい
るが、電気自動車の電源として組電池を使用するような
場合においては、直列接続する二次電池の個数が200
個前後になるため、回路構成が非常に複雑になってしま
う。
−335266号公報には、直列接続された複数の二次
電池の各々に、バイパス回路を設けることが示されてい
るが、電気自動車の電源として組電池を使用するような
場合においては、直列接続する二次電池の個数が200
個前後になるため、回路構成が非常に複雑になってしま
う。
【0007】そこで、本発明は、簡単な構成にして、組
電池を構成する個々の二次電池の過充電及び過放電を防
止して充放電を行う充放電制御方法を提供することを目
的とする。
電池を構成する個々の二次電池の過充電及び過放電を防
止して充放電を行う充放電制御方法を提供することを目
的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、複数の二次電
池を直列接続してなる組電池の容量を演算しながら、前
記組電池の充放電を制御する方法であって、所定期間毎
に、当該所定期間中における充放電容量を演算積算する
と共に、第1の所定期間に続く第2の所定期間中に、第
1の所定期間に演算積算した充放電容量との総和が0に
近づくように前記組電池の強制充電または強制放電を行
うことを特徴とする。
池を直列接続してなる組電池の容量を演算しながら、前
記組電池の充放電を制御する方法であって、所定期間毎
に、当該所定期間中における充放電容量を演算積算する
と共に、第1の所定期間に続く第2の所定期間中に、第
1の所定期間に演算積算した充放電容量との総和が0に
近づくように前記組電池の強制充電または強制放電を行
うことを特徴とする。
【0009】また、前記組電池の満充電容量より小さい
上限容量と、前記組電池の放電限界容量より大きい下限
容量と、前記上限容量及び下限容量の範囲内に存在する
所定容量とを設定し、前記組電池の演算容量が前記上限
容量または下限容量に所定回数以上達するか、または所
定時間が経過する毎に前記組電池の演算容量の補正処理
を行うことを特徴としている。
上限容量と、前記組電池の放電限界容量より大きい下限
容量と、前記上限容量及び下限容量の範囲内に存在する
所定容量とを設定し、前記組電池の演算容量が前記上限
容量または下限容量に所定回数以上達するか、または所
定時間が経過する毎に前記組電池の演算容量の補正処理
を行うことを特徴としている。
【0010】更に、前記組電池の演算容量の補正処理
は、少なくとも1つの二次電池の電池温度または温度上
昇勾配が所定値以上になるか、または電池電圧が所定電
圧以上になるまで、前記組電池を充電して、前記満充電
容量より小さく前記上限容量より大きい許容限界容量に
前記組電池の演算容量を書き換える。
は、少なくとも1つの二次電池の電池温度または温度上
昇勾配が所定値以上になるか、または電池電圧が所定電
圧以上になるまで、前記組電池を充電して、前記満充電
容量より小さく前記上限容量より大きい許容限界容量に
前記組電池の演算容量を書き換える。
【0011】更に、前記補正処理後、前記組電池の演算
容量が前記所定容量に達するまで、前記組電池の充電を
禁止する。
容量が前記所定容量に達するまで、前記組電池の充電を
禁止する。
【0012】
【発明の実施の形態】図1は本発明の一実施例を示して
おり、1は充電器、2は複数の二次電池(例えば、20
0個のニッケル水素電池)を電気的に直列接続した組電
池、3は二次電池2により駆動される負荷、4は充電器
1と組電池2との間に介挿された充電スイッチ、5は組
電池2と負荷3との間に介挿された放電スイッチ、6は
組電池2と直列に接続され、組電池2の充電電流及び放
電電流を検出する電流検出抵抗、7は組電池2の電池温
度を検出する温度検出素子、8は組電池2の容量、電池
電圧及び電池温度等に基いて、充電スイッチ4及び放電
スイッチ5のオンオフの制御を行う制御回路である。
おり、1は充電器、2は複数の二次電池(例えば、20
0個のニッケル水素電池)を電気的に直列接続した組電
池、3は二次電池2により駆動される負荷、4は充電器
1と組電池2との間に介挿された充電スイッチ、5は組
電池2と負荷3との間に介挿された放電スイッチ、6は
組電池2と直列に接続され、組電池2の充電電流及び放
電電流を検出する電流検出抵抗、7は組電池2の電池温
度を検出する温度検出素子、8は組電池2の容量、電池
電圧及び電池温度等に基いて、充電スイッチ4及び放電
スイッチ5のオンオフの制御を行う制御回路である。
【0013】なお、電池温度の検出は、全ての二次電池
の温度を検出しても、また特定のブロック毎の温度を検
出してもよい。
の温度を検出しても、また特定のブロック毎の温度を検
出してもよい。
【0014】図2は制御回路8の詳細を示しており、1
1は組電池2の電池電圧を検出する電圧検出手段、12
及び13は電流検出手段6の両端に発生する電圧を増幅
する第1増幅アンプ及び第2増幅アンプである。組電池
2に充電電流が流れると、第1増幅アンプ12は電流検
出抵抗6の両端電圧に比例した電圧を発生し、逆に組電
池2に放電電流が流れると、第2増幅アンプ13が電流
検出抵抗6の両端電圧に比例した電圧を発生する。
1は組電池2の電池電圧を検出する電圧検出手段、12
及び13は電流検出手段6の両端に発生する電圧を増幅
する第1増幅アンプ及び第2増幅アンプである。組電池
2に充電電流が流れると、第1増幅アンプ12は電流検
出抵抗6の両端電圧に比例した電圧を発生し、逆に組電
池2に放電電流が流れると、第2増幅アンプ13が電流
検出抵抗6の両端電圧に比例した電圧を発生する。
【0015】14は第1増幅アンプ12及び第2増幅ア
ンプ13からの出力信号、即ち充電電流または放電電流
に所定時間を乗じて、組電池2の充電容量及び放電容量
を演算する容量演算手段、15は容量演算手段14の演
算結果に基づいて、組電池2の充電時においては演算さ
れた容量を加算処理し、組電池2の放電時にあっては演
算された容量を減算処理することにより、組電池2の容
量を積算処理する容量積算手段であり、この容量積算手
段15の積算結果が、組電池2の演算容量を示すことと
なる。
ンプ13からの出力信号、即ち充電電流または放電電流
に所定時間を乗じて、組電池2の充電容量及び放電容量
を演算する容量演算手段、15は容量演算手段14の演
算結果に基づいて、組電池2の充電時においては演算さ
れた容量を加算処理し、組電池2の放電時にあっては演
算された容量を減算処理することにより、組電池2の容
量を積算処理する容量積算手段であり、この容量積算手
段15の積算結果が、組電池2の演算容量を示すことと
なる。
【0016】16は温度検出素子7からの信号を受けて
組電池2の電池温度を検出する温度検出手段、17は容
量積算手段15の積算結果、電圧検出手段11及び温度
検出手段16の検出結果に基づいて、充電スイッチ4及
び放電スイッチ5のオンオフを制御する充放電制御手段
である。
組電池2の電池温度を検出する温度検出手段、17は容
量積算手段15の積算結果、電圧検出手段11及び温度
検出手段16の検出結果に基づいて、充電スイッチ4及
び放電スイッチ5のオンオフを制御する充放電制御手段
である。
【0017】なお、制御回路8において、容量演算手段
14、容量積算手段15及び充放電制御手段17は、マ
イクロコンピュータにて構成されるのが好ましい。
14、容量積算手段15及び充放電制御手段17は、マ
イクロコンピュータにて構成されるのが好ましい。
【0018】本発明では、組電池2の充放電が基本的
に、下限容量(例えば、満充電容量の45%の容量)と
上限容量(例えば、満充電容量の55%の容量)との所
定範囲内で、行われるようにするものである。
に、下限容量(例えば、満充電容量の45%の容量)と
上限容量(例えば、満充電容量の55%の容量)との所
定範囲内で、行われるようにするものである。
【0019】以下、図3のフローチャートに基いて具体
的な動作について説明する。第1ステップS1では、初
期処理が行われる。この処理では、組電池2を所定容量
(例えば、満充電容量の50%の容量)まで充電する。
的な動作について説明する。第1ステップS1では、初
期処理が行われる。この処理では、組電池2を所定容量
(例えば、満充電容量の50%の容量)まで充電する。
【0020】組電池2を電気自動車の電源として使用す
る場合、図4に示すように、自動車の駆動状態に応じ
て、充電または放電が繰り返し行われる。第2ステップ
S2では、図4に示すように、所定期間(図に示すT
1、T2、T3、T4・・・であり、期間の長さをTと
する)毎に、当該期間中における充電電流及び放電電流
を積算処理することによって、充電容量及び放電容量を
演算する。そして、第1の所定期間に続く第2の所定期
間中に、第1の所定期間に積算した充放電容量との総和
が0に近づくように、組電池2の強制充電または強制放
電を行う。
る場合、図4に示すように、自動車の駆動状態に応じ
て、充電または放電が繰り返し行われる。第2ステップ
S2では、図4に示すように、所定期間(図に示すT
1、T2、T3、T4・・・であり、期間の長さをTと
する)毎に、当該期間中における充電電流及び放電電流
を積算処理することによって、充電容量及び放電容量を
演算する。そして、第1の所定期間に続く第2の所定期
間中に、第1の所定期間に積算した充放電容量との総和
が0に近づくように、組電池2の強制充電または強制放
電を行う。
【0021】より具体的に説明すると、期間T1中にお
いて、放電容量が充電容量よりXだけ多かったとする
と、期間T2では、この期間全体に渡って、容量X分の
強制充電を行う。これにより、期間T1時において組電
池2の所定容量から使用した分の容量が補充されること
になり、組電池2の容量は、所定容量からあまり離れな
い。一方、期間T2においても、強制充電分に加えて、
期間T1の時と同様に、充放電容量を積算している。そ
の結果、期間T2では、結果的に充電容量が放電容量よ
りYだけ多かったとする。
いて、放電容量が充電容量よりXだけ多かったとする
と、期間T2では、この期間全体に渡って、容量X分の
強制充電を行う。これにより、期間T1時において組電
池2の所定容量から使用した分の容量が補充されること
になり、組電池2の容量は、所定容量からあまり離れな
い。一方、期間T2においても、強制充電分に加えて、
期間T1の時と同様に、充放電容量を積算している。そ
の結果、期間T2では、結果的に充電容量が放電容量よ
りYだけ多かったとする。
【0022】この場合、期間T3では、この期間全体に
渡って、容量X分の強制放が行われる。これにより、期
間T2において組電池2の所定容量に追加された分の容
量を削減することになり、組電池2の容量は、所定容量
からあまり離れない。一方、期間T3においても、強制
放電分も加えて、期間T2の時と同様に、充放電容量を
積算する。
渡って、容量X分の強制放が行われる。これにより、期
間T2において組電池2の所定容量に追加された分の容
量を削減することになり、組電池2の容量は、所定容量
からあまり離れない。一方、期間T3においても、強制
放電分も加えて、期間T2の時と同様に、充放電容量を
積算する。
【0023】このようにして、組電池2の容量が、前述
の所定容量を中心として、推移するように充放電が行わ
れるが、所定期間内における充電容量と放電容量との差
異がに大きく、次回の所定期間での強制充電または強制
充電において、十分に調整できず、組電池2の容量が、
所定容量から大きく外れて、前述の上限容量以上または
下限容量以下になってしまう場合もある。
の所定容量を中心として、推移するように充放電が行わ
れるが、所定期間内における充電容量と放電容量との差
異がに大きく、次回の所定期間での強制充電または強制
充電において、十分に調整できず、組電池2の容量が、
所定容量から大きく外れて、前述の上限容量以上または
下限容量以下になってしまう場合もある。
【0024】更に、時間の経過と共に、組電池2の演算
容量と実際の組電池2の容量との間に差異が生じるた
め、演算容量の補正を行う必要がある。そこで、第3ス
テップS3において、組電池2の演算容量が上限容量ま
たは下限容量に所定回数達したか否かを、または前記補
正を行ってから所定時間が経過したか否かを判定してい
る。そして、これら何れかの条件を満たしたことが判定
されると、組電池2の演算容量の補正を行う。
容量と実際の組電池2の容量との間に差異が生じるた
め、演算容量の補正を行う必要がある。そこで、第3ス
テップS3において、組電池2の演算容量が上限容量ま
たは下限容量に所定回数達したか否かを、または前記補
正を行ってから所定時間が経過したか否かを判定してい
る。そして、これら何れかの条件を満たしたことが判定
されると、組電池2の演算容量の補正を行う。
【0025】斯かる補正は、第4ステップS4において
行われる。第4ステップS4では、前記条件が満たされ
ると、まず、組電池2全体の、または組電池2を構成し
ている少なくとも1つの二次電池の電池温度またはその
上昇勾配が所定値以上になるまで、あるいは電池電圧が
所定電圧以上になるまで、組電池2を強制的に充電す
る。
行われる。第4ステップS4では、前記条件が満たされ
ると、まず、組電池2全体の、または組電池2を構成し
ている少なくとも1つの二次電池の電池温度またはその
上昇勾配が所定値以上になるまで、あるいは電池電圧が
所定電圧以上になるまで、組電池2を強制的に充電す
る。
【0026】そして、これら何れかの状態に到達する
と、組電池2の演算容量を、予め決められた許容限界容
量(例えば、満充電容量の95%の容量)に書き換える
と共に、以後、組電池2の充電を禁止する。この充電禁
止の状態は、組電池2の演算容量が所定容量(即ち、5
0%)になるまで、継続される。
と、組電池2の演算容量を、予め決められた許容限界容
量(例えば、満充電容量の95%の容量)に書き換える
と共に、以後、組電池2の充電を禁止する。この充電禁
止の状態は、組電池2の演算容量が所定容量(即ち、5
0%)になるまで、継続される。
【0027】こうした第4ステップS4を行うことによ
り、組電池2の演算容量の補正が行われる。そして、組
電池2の演算容量が、所定容量になると、以後、第2ス
テップS2の処理に戻る。
り、組電池2の演算容量の補正が行われる。そして、組
電池2の演算容量が、所定容量になると、以後、第2ス
テップS2の処理に戻る。
【0028】以上の動作を行うことにより、図5に示す
ように、通常、組電池2の充放電は、所定容量を中心と
して、上限容量及び下限容量の所定範囲内で行われる。
そして、定期的に、組電池2の演算容量が補正され、上
記所定範囲内での充放電が確実に行われるようにしてい
る。
ように、通常、組電池2の充放電は、所定容量を中心と
して、上限容量及び下限容量の所定範囲内で行われる。
そして、定期的に、組電池2の演算容量が補正され、上
記所定範囲内での充放電が確実に行われるようにしてい
る。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、複数の二次電池を直列
接続したなる組電池の充放電するに当り、各二次電池の
容量や特性にばらつきが生じても、全ての二次電池の過
充電及び過放電を確実に防止して、組電池の充放電を行
うことができる。
接続したなる組電池の充放電するに当り、各二次電池の
容量や特性にばらつきが生じても、全ての二次電池の過
充電及び過放電を確実に防止して、組電池の充放電を行
うことができる。
【図1】本発明の一実施例を示すブロック回路図であ
る。
る。
【図2】本発明の一実施例の要部詳細を示すブロック回
路図である。
路図である。
【図3】本発明の一実施例の動作を示すフローチャート
図である。
図である。
【図4】本発明の一実施例の動作を示す波形図である。
【図5】本発明の一実施例の動作を示す波形図である。
2 組電池 8 制御回路 14 容量演算手段 15 容量積算手段 17 充放電制御手段
Claims (4)
- 【請求項1】 複数の二次電池を直列接続してなる組電
池の容量を演算しながら、前記組電池の充放電を制御す
る方法であって、所定期間毎に、当該所定期間中におけ
る充放電容量を演算積算すると共に、第1の所定期間に
続く第2の所定期間中に、第1の所定期間に演算積算し
た充放電容量との総和が0に近づくように前記組電池の
強制充電または強制放電を行うことを特徴とする充放電
制御方法。 - 【請求項2】 前記組電池の満充電容量より小さい上限
容量と、前記組電池の放電限界容量より大きい下限容量
と、前記上限容量及び下限容量の範囲内に存在する所定
容量とを設定し、前記組電池の演算容量が前記上限容量
または下限容量に所定回数以上達するか、または所定時
間が経過する毎に前記組電池の演算容量の補正処理を行
うことを特徴とする請求項1の充放電制御方法。 - 【請求項3】 前記組電池の演算容量の補正処理は、少
なくとも1つの二次電池の電池温度または温度上昇勾配
が所定値以上になるか、または電池電圧が所定電圧以上
になるまで、前記組電池を充電して、前記満充電容量よ
り小さく前記上限容量より大きい許容限界容量に前記組
電池の演算容量を書き換えることにより行うことを特徴
とする請求項2の充放電制御方法。 - 【請求項4】 前記組電池の補正処理後、前記組電池の
演算容量が前記所定容量に達するまで、前記組電池の充
電を禁止することを特徴とする請求項3の充放電制御方
法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10341856A JP2000166103A (ja) | 1998-12-01 | 1998-12-01 | 充放電制御方法 |
DE19955358A DE19955358B4 (de) | 1998-12-01 | 1999-11-17 | Verfahren zum Steuern des Ladens und Entladens einer Batteriegruppe |
US09/449,481 US6239580B1 (en) | 1998-12-01 | 1999-11-29 | Method of controlling charging and discharging |
FR9915046A FR2786623B1 (fr) | 1998-12-01 | 1999-11-30 | Procede de commande de charge et de decharge |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10341856A JP2000166103A (ja) | 1998-12-01 | 1998-12-01 | 充放電制御方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000166103A true JP2000166103A (ja) | 2000-06-16 |
Family
ID=18349284
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10341856A Pending JP2000166103A (ja) | 1998-12-01 | 1998-12-01 | 充放電制御方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6239580B1 (ja) |
JP (1) | JP2000166103A (ja) |
DE (1) | DE19955358B4 (ja) |
FR (1) | FR2786623B1 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005051921A (ja) * | 2003-07-29 | 2005-02-24 | Toyota Motor Corp | 組電池の充放電制御装置および方法、プログラム、電池制御システム |
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