JP2001313088A

JP2001313088A - パック電池

Info

Publication number: JP2001313088A
Application number: JP2000131719A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Furukawa; 忠司古川
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2000-04-28
Filing date: 2000-04-28
Publication date: 2001-11-09

Abstract

(57)【要約】【課題】機器から外した状態から、機器に装着すると
きに、正確な残容量に近い値に仮ＳＯＣを設定して、過
充電や過放電を防止しながら充放電を開始できるように
する。【解決手段】パック電池は、電池２と、電池２の残容
量を演算する演算回路３と、電池電圧に対する仮ＳＯＣ
を記憶している記憶回路５とを備えており、自動車等の
機器６に脱着できるように装着される。パック電池１
は、機器６から外された状態から機器６に装着される
と、演算回路３が電池電圧を検出し、検出した電圧値か
ら仮ＳＯＣを特定して残容量の演算を開始する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主として、自動車
に走行用電池として搭載されるパック電池であって、残
容量の演算回路を備えるパック電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車に搭載されるパック電池は、電池
の残容量を演算し、演算した残容量をエンジンＥＣＵに
出力して、パック電池をできる限り理想的な環境で充放
電させている。パック電池は、過充電や過放電を防止
し、さらに、残容量を５０％に近付けるように充放電を
制御することにより、好ましい環境となって劣化を最小
にできる。このことを実現するために、パック電池から
自動車に、残容量を示す信号を出力し、自動車のエンジ
ンＥＣＵは、パック電池の残容量を考慮しながら充放電
を制御している。たとえば、ハイブリッドカーにおいて
は、パック電池の残容量が少なくなると、エンジンを始
動して発電機で充電し、あるいは、モーターへの電力供
給を制限して放電量を少なくする。反対に満充電に近付
くと、発電機を停止して充電を中止すると共に、放電電
流が大きくなるように制御する。

【０００３】このことを実現するためには、パック電池
は常に正確に残容量を演算する必要がある。パック電池
は、充電電流を積算した充電容量から放電電流の積算値
である放電容量を減算して残容量を演算できる。しかし
ながら、修理等において、パック電池が自動車から外さ
れると、演算回路が正常に動作しなくなって、残容量を
演算できなくなる。それは、パック電池の演算回路が、
パック電池に内蔵している電池を電源として駆動せず、
自動車に搭載している電装用電池から電力を供給してい
るからである。パック電池に内蔵の電池を演算回路の電
源として利用することは、理論的には可能である。た
だ、自動車に走行用電池として搭載しているパック電池
は、出力電圧が極めて高いので、演算回路の電源として
使用するには、ＤＣ／ＤＣコンバータで電圧を低くする
必要があり、回路が複雑になる。また電力の利用効率も
悪くなる。このため、出力電圧が高いパック電池は、演
算回路を装着する機器側から電力を供給している。した
がって、パック電池が機器から外されると、演算回路に
電力が供給されなくなり、演算回路は残容量を演算でき
なくなる。

【０００４】また仮に、内蔵する電池で演算回路を駆動
するように製作したパック電池も、機器から外して充電
されなくなると、電池が放電されたときに、演算回路が
残容量を演算できなくなってしまう。

【０００５】このような弊害を解消するために、残容量
を演算する回路を内蔵しているパック電池は、機器から
外された状態から機器に装着されるとき、仮ＳＯＣを”
不定値”あるいは”５０％”に設定し、その後、充放電
しながら残容量を電池電圧等で補正しているのが実状で
ある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、仮ＳＯ
Ｃを”不定値”あるいは”５０％”に設定する方法は以
下の弊害が発生する。エンジンＥＣＵは、パック電池の
残容量をパラメータとして充放電を制御するので、不定
値では正常に充放電を制御できなくなり、また、仮ＳＯ
Ｃを５０％に設定する方法では、パック電池の残容量と
の間に大きく誤差ができることがあり、電流制限制御、
放電下限制御、充電上限制御等を正常にできなくなり、
電池が過充電され、あるいは過放電されて、電池性能が
著しく低下し、あるいは寿命が短くなる等の弊害が発生
する。さらに、パック電池を自動車の走行用電池として
装着する場合、エンジンＥＣＵが正常に動作できなくな
って、緊急停止する等の弊害も発生する。

【０００７】本発明は、このような欠点を解決すること
を目的に開発されたものである。本発明の重要な目的
は、機器から外された状態から装着されるときに、正確
な残容量に近い値に仮ＳＯＣを設定し、過充電や過放電
を防止しながら充放電を開始できるパック電池を提供す
ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のパック電池は、
電池２と、電池２の残容量を演算する演算回路３と、電
池電圧に対する仮ＳＯＣを記憶している記憶回路５とを
備えており、自動車等の機器６に脱着できるように装着
される。パック電池１は、機器６から外された状態から
機器６に装着されると、演算回路３が電池電圧を検出
し、検出した電圧値から仮ＳＯＣを特定して残容量の演
算を開始する。

【０００９】本発明のパック電池は、好ましくは、電池
２の開放電圧に対する仮ＳＯＣを記憶回路５に記憶させ
る。このパック電池は、演算回路３が電池２の開放電圧
を検出して、検出した開放電圧から仮ＳＯＣを特定して
残容量の演算を開始する。

【００１０】さらに、本発明のパック電池は、好ましく
は、電池２の開放電圧に対する仮ＳＯＣを関数として記
憶回路５に記憶させて、検出した開放電圧をパラメータ
として仮ＳＯＣの関数から仮ＳＯＣを特定して残容量の
演算を開始する。

【００１１】さらに、本発明のパック電池は、好ましく
は、電池２の開放電圧と放電電圧との電圧差に対する仮
ＳＯＣを記憶回路に記憶させる。このパック電池は、演
算回路３が電池２の開放電圧と放電電圧の電圧差を検出
して、検出した差電圧から仮ＳＯＣを特定して残容量の
演算を開始する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明
の技術思想を具体化するためのパック電池を例示するも
のであって、本発明はパック電池を以下のものに特定し
ない。

【００１３】さらに、この明細書は、特許請求の範囲を
理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する
番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決
するための手段の欄」に示される部材に付記している。
ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材
に特定するものでは決してない。

【００１４】図１は、自動車である機器６に装着される
パック電池１を示す。この実施例は、機器を自動車とし
ているが、本発明はパック電池を装着する機器を自動車
に特定しない。

【００１５】図のパック電池１は、電池２と、電池２の
電流と電圧と温度を検出する演算回路３と、演算回路３
で演算した残容量を表示する表示器４と、電池２の開放
電圧に対する仮ＳＯＣを記憶している記憶回路５とを備
える。このシステムは、演算回路３から機器６の充放電
制御装置７に残容量を示す信号を出力する。充放電制御
装置７は、パック電池１の残容量をパラメータとしなが
らモーター８と発電機９を制御する。パック電池１は、
モーター８を回転するときに放電され、発電機９を回転
するときに充電される。充放電制御装置７は、パック電
池１の残容量をパラメータとしながら、自動車の走行状
態に応じてパック電池１の充放電電流を制御する。

【００１６】電池２は、複数の二次電池を直列または並
列に接続している。二次電池は、ニッケル−水素電池、
ニッケル−カドミウム電池、リチウムイオン二次電池等
の二次電池である。自動車に使用されるパック電池１
は、複数の二次電池を直列に接続してモジュール電池と
し、このモジュール電池をさらに直列に接続した電池２
を内蔵している。

【００１７】演算回路３は、電池２の充放電電流から残
容量を演算し、演算した残容量を表示器４に表示して、
充放電制御装置７に残容量を示す信号を出力する。電池
２の残容量は、充電容量から放電容量を減算して演算す
る。充電容量は、充電電流の積算値と充電効率との積で
演算される。放電容量は放電電流の積算値で演算でき
る。演算回路３は、電池電圧を検出して残容量を補正し
てより正確に残容量を演算できる。この演算回路３は、
電池電圧が最低設定電圧まで低下するときと、最高設定
電圧に上昇するときに残容量を設定値に補正する。

【００１８】演算回路３は、パック電池１が機器６に装
着されるとき、充放電電流と電池電圧を検出して、残容
量を演算できる。しかしながら、パック電池１が機器６
から外されると、残容量を正確に演算できなくなり、あ
るいは全く演算できなくなる。残容量を正確に演算でき
なくなるのは、放電電流を流さない状態に放置しても、
自己放電によって残容量が次第に減少するからである。
また、自動車に走行用電池として搭載されるパック電池
１は、電装品の電源に使用する電池として搭載している
電装用電池１０から演算回路３に電力を供給するので、
自動車から外されると、演算回路３に電力が供給されな
くなり、演算回路３は残容量の演算をしなくなる。

【００１９】したがって、パック電池１が自動車等の機
器６から外され、その後、所定の時間経過して再び自動
車に装着され、あるいは、新しいパック電池１に交換し
て装着するとき、電池の残容量を検出できなくなる。こ
のとき、演算回路３は、記憶回路５に記憶している電池
電圧に対する残容量の関係から仮ＳＯＣを検出する。

【００２０】記憶回路５は、ＥＥＰＲＯＭ等の記憶素子
を内蔵しており、図２ないし図４に示すように、電池電
圧に対する仮ＳＯＣを関数として記憶している。記憶回
路は、電池電圧に対する仮ＳＯＣを、関数ではなくテー
ブルとして記憶することもできる。図２と図３は、開放
電圧に対する仮ＳＯＣを示している。パック電池１は、
残容量が増加すると、満充電に近付いて開放電圧が高く
なる。したがって、開放電圧をパラメータとして残容量
を特定できる。図２は、開放電圧に対する仮ＳＯＣを直
線の関数としている。図３は、開放電圧に対して仮ＳＯ
Ｃを段階的に増加するようにしている。図４は、開放電
圧と放電電圧との差電圧をパラメータとして仮ＳＯＣを
特定している。パック電池１は、残容量が少なくなる
と、内部抵抗が大きくなって放電電圧が低下する。内部
抵抗が放電電圧を低下させるからである。したがって、
残容量が少なくなると、開放電圧と放電電圧との電圧差
が大きくなる。このため、開放電圧と放電電圧との差電
圧から仮ＳＯＣを特定できる。

【００２１】演算回路３は、外されていたパック電池１
が機器６に装着されるときに、開放電圧を検出し、ある
いは開放電圧と放電電圧の両方を検出する。放電電圧
は、パック電池１を所定の電流で所定の時間放電して検
出する。開放電圧のみを検出する演算回路３は、記憶回
路５に記憶される、図２と図３に示す、開放電圧と仮Ｓ
ＯＣとの関係から仮ＳＯＣを特定する。開放電圧と放電
電圧の両方を検出する演算回路３は、開放電圧と放電電
圧の差電圧から、図４に示す差電圧に対する仮ＳＯＣか
ら仮ＳＯＣを特定する。仮ＳＯＣを特定した後、演算回
路３は、パック電池１の充放電電流の積算値で残容量を
演算する。さらに、電池電圧が最低設定電圧や最高設定
電圧まで上昇すると、電池電圧で残容量を正確な残容量
に補正する。

【００２２】演算回路３が仮ＳＯＣを特定するフローチ
ャートを図５に示す。このフローチャートは、外されて
いたパック電池１を、自動車である機器６に装着したと
きに、仮ＳＯＣを特定するステップを示している。さら
にこのフローチャートは、開放電圧（ＶO）と放電電圧
（ＶL）の差電圧から仮ＳＯＣを特定するステップを示
す。このフローチャートは以下のステップで仮ＳＯＣを
特定する。［ｎ＝１のステップ］自動車のイグニッションスイッチ
がオンに切り換えられる。この状態で、パック電池１の
演算回路３が動作状態となる。［ｎ＝２のステップ］演算回路３がパック電池１の開放
電圧（ＶO）を検出する。開放電圧（ＶO）は、イグニッ
ションスイッチがオンになってスターターモーターが駆
動される前、すなわち、パック電池１がスターターモー
ターを回転させない状態で検出される。［ｎ＝３のステップ］検出した開放電圧（ＶO）が、一
時記憶回路に記憶される。［ｎ＝４のステップ］スターターモーターが駆動されて
自動車のエンジンが始動される。［ｎ＝５のステップ］スターターモーターを回転してエ
ンジンを始動しているときに、パック電池１の放電電圧
（ＶL）を検出する。スターターモーターを駆動してい
るときのパック電池１の放電電圧（ＶL）を検出する方
法は、パック電池１に大電流を流す状態での放電電圧
（ＶL）を検出できる。このため、放電電圧（ＶL）が低
くなって、開放電圧（ＶO）との差電圧が大きくなり、
パック電池１の仮ＳＯＣをより正確に検出できる。た
だ、放電電圧（ＶL）は、エンジンを始動した後、すな
わちスターターモーターの回転を停止する状態で検出す
ることもできる。この方法は、放電電圧（ＶL）を検出
するまではパック電池１の充電を開始しない。さらに、
この方法は、パック電池１の放電電流と検出時間を特定
して、より正確に放電電圧（ＶL）を検出できる。自動
車は、イグニッションスイッチをオンにすると、ほぼ一
定の電流が流れるので、この状態で放電電圧（ＶL）を
検出することができる。放電電圧（ＶL）は、検出する
条件により異なる。したがって、記憶回路５は、放電電
圧（ＶL）を検出する状態における放電電圧（ＶL）と開
放電圧（ＶO）との差電圧に対する仮ＳＯＣを記憶して
いる。

【００２３】［ｎ＝６、７のステップ］一時記憶回路に
記憶される開放電圧（ＶO）が読み出され、この開放電
圧（ＶO）と放電電圧（ＶL）との差電圧（ΔＶ）が演算
される。［ｎ＝８、９のステップ］開放電圧（ＶO）と放電電圧
（ＶL）との差電圧（ΔＶ）から仮ＳＯＣが検出され、
検出された仮ＳＯＣが表示器４に表示される。

【００２４】その後、演算回路３は、仮ＳＯＣを残容量
とし、その後、充放電電流を演算して残容量の演算す
る。

【００２５】

【発明の効果】本発明のパック電池は、機器から外され
た状態から装着するときに、正確な残容量に近い値に仮
ＳＯＣを設定できる特長がある。それは、本発明のパッ
ク電池が、電池電圧に対する仮ＳＯＣを記憶回路に記憶
しており、演算回路が電池電圧を検出すると共に、検出
した電圧値から仮ＳＯＣを特定して残容量の演算を開始
しているからである。この構造のパック電池は、機器か
ら外された状態から機器に装着するときに、従来のよう
に、仮ＳＯＣを”不定値”あるいは”５０％”に設定す
ることなく、パック電池の電池電圧を検出して仮ＳＯＣ
を特定するので、実際の残容量との誤差を小さくして、
正確な残容量に近い仮ＳＯＣを設定できる。このため、
本発明のパック電池は、過充電や過放電を防止しながら
充放電の制御を正常にできると共に、電池性能の低下や
寿命が短くなる等の弊害が有効に防止できる。

【００２６】とくに、自動車の走行用電池として装着さ
れるパック電池において、このことは極めて重要なこと
である。それは、パック電池の充放電が正常に制御され
なくなってエンジンＥＣＵ等が正常に動作できなくなる
と、自動車が緊急停止する等の極めて危険な状態となる
からである。したがって、本発明のパック電池は、自動
車の走行用電池として、高い信頼性と安全性とを実現で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のパック電池を機器に装着した
状態を示すブロック図

【図２】開放電圧に対する仮ＳＯＣの関数の一例を示す
グラフ

【図３】開放電圧に対する仮ＳＯＣの関数の他の一例を
示すグラフ

【図４】開放電圧と放電電圧の差電圧に対する仮ＳＯＣ
の関数の一例を示すグラフ

【図５】演算回路が仮ＳＯＣを特定する工程を示すフロ
ーチャート図

【符号の説明】

１…パック電池２…電池３…演算回路４…表示器５…記憶回路６…機器７…充放電制御装置８…モーター９…発電機１０…電装用電池

フロントページの続きＦターム(参考） 2G016 CA03 CB11 CB12 CC01 CC04 CC06 CC27 CC28 CE00 5G003 AA07 BA01 DA07 EA05 FA06 GC05 5H030 AA06 AS06 AS08 FF41 FF44 5H040 AA39 AA40 AS07 5H115 PG04 PI16 PI29 PU01 QN03 TI02 TI05 TI10 TU16 TU17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電池(2)と、電池(2)の残容量を演算する
演算回路(3)と、電池電圧に対する仮ＳＯＣを記憶して
いる記憶回路(5)とを備えており、かつ、自動車等の機
器(6)に脱着できるように装着されるパック電池におい
て、機器(6)から外された状態から機器(6)に装着されると、
演算回路(3)が電池電圧を検出し、検出した電圧値から
仮ＳＯＣを特定して残容量の演算を開始するパック電
池。
【請求項２】記憶回路(5)が、電池(2)の開放電圧に対
する仮ＳＯＣを記憶しており、機器(6)から外された状
態から機器(6)に装着されると、演算回路(3)が電池(2)
の開放電圧を検出し、検出した開放電圧から仮ＳＯＣを
特定して残容量の演算を開始する請求項１に記載のパッ
ク電池。
【請求項３】記憶回路(5)が、電池(2)の開放電圧に対
する仮ＳＯＣを関数として記憶しており、機器(6)から
外された状態から機器(6)に装着されると、演算回路(3)
が電池(2)の開放電圧を検出し、検出した開放電圧をパ
ラメータとして仮ＳＯＣの関数から仮ＳＯＣを特定して
残容量の演算を開始する請求項２に記載のパック電池。
【請求項４】記憶回路(5)が、電池(2)の開放電圧と放
電電圧との電圧差に対する仮ＳＯＣを記憶しており、機
器(6)から外された状態から機器(6)に装着されると、演
算回路(3)が電池(2)の開放電圧と放電電圧の電圧差を検
出し、検出した差電圧から仮ＳＯＣを特定して残容量の
演算を開始する請求項１に記載のパック電池。