JP2003257501A - 二次電池の残存容量計 - Google Patents
二次電池の残存容量計Info
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 組電池の残存容量を正確に把握することによ
り、組電池の過放電及び過充電を確実に防止する。 【解決手段】 残存容量計１０は、電圧測定部１２、電
流測定部８８、温度測定部１４及び残存容量推定部１６
を備えている。電圧測定部１２は、電池ユニット８２１
〜８２ｎごとに出力電圧Ｖ１〜Ｖｎを測定する。電流測
定部８８は、組電池８４の放電電流Ｉｄ又は充電電流Ｉ
ｃを測定する。温度測定部１４は、電池ユニット８２１
〜８２ｎごとに温度Ｔ１〜Ｔｎを測定する。残存容量推
定部１６は、放電電流Ｉｄ又は充電電流Ｉｃと温度Ｔ１
〜Ｔｎとで出力電圧Ｖ１〜Ｖｎを補正することにより、
電池ユニット８２１〜８２ｎごとの残存容量Ｃ１〜Ｃｎ
を求め、最小残存容量Ｃmin又は最大残存容量Ｃmaxに基
づき、組電池８４の残存容量Ｃを推定する。
り、組電池の過放電及び過充電を確実に防止する。 【解決手段】 残存容量計１０は、電圧測定部１２、電
流測定部８８、温度測定部１４及び残存容量推定部１６
を備えている。電圧測定部１２は、電池ユニット８２１
〜８２ｎごとに出力電圧Ｖ１〜Ｖｎを測定する。電流測
定部８８は、組電池８４の放電電流Ｉｄ又は充電電流Ｉ
ｃを測定する。温度測定部１４は、電池ユニット８２１
〜８２ｎごとに温度Ｔ１〜Ｔｎを測定する。残存容量推
定部１６は、放電電流Ｉｄ又は充電電流Ｉｃと温度Ｔ１
〜Ｔｎとで出力電圧Ｖ１〜Ｖｎを補正することにより、
電池ユニット８２１〜８２ｎごとの残存容量Ｃ１〜Ｃｎ
を求め、最小残存容量Ｃmin又は最大残存容量Ｃmaxに基
づき、組電池８４の残存容量Ｃを推定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば電気自動車
などの電動車両に搭載される組電池について、その残存
容量を測定する残存容量計に関する。
などの電動車両に搭載される組電池について、その残存
容量を測定する残存容量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】純電気自動車やハイブリッド電気自動車
には、多数の二次電池の電池ユニットが直列に接続され
てなる組電池が搭載されている。この組電池の残存容量
計は、燃料メータの代わりとして走行可能距離や充電必
要時期を把握するだけでなく、過放電又は過充電による
組電池の劣化を防止するためにも使われる。つまり、過
放電によって組電池が劣化するので、残存容量が一定以
下となった場合に放電を制限する。同様に、過充電によ
って組電池が劣化するので、残存容量が一定以上となっ
た場合に充電を制限する。したがって、組電池の残存容
量を正確に把握することは、電気自動車にとって極めて
重要である。
には、多数の二次電池の電池ユニットが直列に接続され
てなる組電池が搭載されている。この組電池の残存容量
計は、燃料メータの代わりとして走行可能距離や充電必
要時期を把握するだけでなく、過放電又は過充電による
組電池の劣化を防止するためにも使われる。つまり、過
放電によって組電池が劣化するので、残存容量が一定以
下となった場合に放電を制限する。同様に、過充電によ
って組電池が劣化するので、残存容量が一定以上となっ
た場合に充電を制限する。したがって、組電池の残存容
量を正確に把握することは、電気自動車にとって極めて
重要である。
【０００３】図３は、電気自動車に搭載される従来の残
存容量計の一例を示すブロック図である。以下、この図
面に基づき説明する。
存容量計の一例を示すブロック図である。以下、この図
面に基づき説明する。
【０００４】従来の残存容量計８０は、多数の二次電池
の電池ユニット８２１，８２２，…，８２ｎが直列に接
続されてなる組電池８４の総出力電圧Ｖを測定する電圧
測定部８６と、組電池８４の放電電流Ｉｄ又は充電電流
Ｉｃを測定する電流測定部８８と、組電池８４の温度Ｔ
を測定する温度測定部９０と、電圧測定部８６で測定さ
れた総出力電圧Ｖを、電流測定部８８で測定された放電
電流Ｉｄ又は充電電流Ｉｃと温度測定部９０で測定され
た温度Ｔとを用いて補正することにより組電池８４の残
存容量Ｃを推定する残存容量推定部９２とを備えたもの
である。
の電池ユニット８２１，８２２，…，８２ｎが直列に接
続されてなる組電池８４の総出力電圧Ｖを測定する電圧
測定部８６と、組電池８４の放電電流Ｉｄ又は充電電流
Ｉｃを測定する電流測定部８８と、組電池８４の温度Ｔ
を測定する温度測定部９０と、電圧測定部８６で測定さ
れた総出力電圧Ｖを、電流測定部８８で測定された放電
電流Ｉｄ又は充電電流Ｉｃと温度測定部９０で測定され
た温度Ｔとを用いて補正することにより組電池８４の残
存容量Ｃを推定する残存容量推定部９２とを備えたもの
である。
【０００５】電圧測定部８６は、組電池８４の正極及び
負極にそれぞれ接続された導線８６１，８６２と、導線
８６１，８６２間の電圧を電圧信号に変換する電圧測定
回路８６３とを備えている。電流測定部８８は、組電池
８４に出入りする電流を検出する電流センサ８８１と、
電流センサ８８１で検出された電流を電圧信号に変換す
る電流測定回路８８２とを備えている。温度測定部９０
は、組電池８４の温度を検出する温度センサ９０１と、
温度センサ９０１で検出された温度を電圧信号に変換す
る温度測定回路９０２とを備えている。電流センサ８８
１は、例えば電流検出コイルである。温度センサ９０１
は、例えばサーミスタである。電圧測定回路８６３、電
流測定回路８８２及び温度測定回路９０２は、例えば増
幅器、Ａ／Ｄ変換器等からなる。残存容量推定部９２
は、例えばマイクロコンピュータ及びそのコンピュータ
プログラムからなる。
負極にそれぞれ接続された導線８６１，８６２と、導線
８６１，８６２間の電圧を電圧信号に変換する電圧測定
回路８６３とを備えている。電流測定部８８は、組電池
８４に出入りする電流を検出する電流センサ８８１と、
電流センサ８８１で検出された電流を電圧信号に変換す
る電流測定回路８８２とを備えている。温度測定部９０
は、組電池８４の温度を検出する温度センサ９０１と、
温度センサ９０１で検出された温度を電圧信号に変換す
る温度測定回路９０２とを備えている。電流センサ８８
１は、例えば電流検出コイルである。温度センサ９０１
は、例えばサーミスタである。電圧測定回路８６３、電
流測定回路８８２及び温度測定回路９０２は、例えば増
幅器、Ａ／Ｄ変換器等からなる。残存容量推定部９２
は、例えばマイクロコンピュータ及びそのコンピュータ
プログラムからなる。
【０００６】組電池８４は、切り換えスイッチ９４を介
して、制御回路９６１及び充電器９６２のどちらか一方
と接続される。制御回路９６１は、走行用モータ９８２
を通電制御する。充電器９６２は、商用電源９８２から
充電用の直流電圧を発生させる。
して、制御回路９６１及び充電器９６２のどちらか一方
と接続される。制御回路９６１は、走行用モータ９８２
を通電制御する。充電器９６２は、商用電源９８２から
充電用の直流電圧を発生させる。
【０００７】次に、残存容量計８０の動作について説明
する。
する。
【０００８】組電池８４の開放時の総出力電圧Ｖは、残
存容量Ｃに対応する。したがって、総出力電圧Ｖを測定
することにより、残存容量Ｃを間接的に測定できる。た
だし、組電池８４の放電時又は充電時の総出力電圧Ｖ
は、組電池８４の内部抵抗などに起因して、放電電流Ｉ
ｄ又は充電電流Ｉｃが大きいほど低くなってしまう。ま
た、組電池８４の温度Ｔが高いほど、化学反応が活性化
するため、総出力電圧Ｖが高くなってしまう。そこで、
総出力電圧Ｖ、充電電流Ｉｃ、放電電流Ｉｄ及び温度Ｔ
と残存容量Ｃとの関係を予め調べておき、それらのデー
タを残存容量推定部９２にマップ化しておく。これによ
り、充電電流Ｉｃ、放電電流Ｉｄ及び温度Ｔを用いて総
出力電圧Ｖを補正することにより、残存容量Ｃを知るこ
とができる。
存容量Ｃに対応する。したがって、総出力電圧Ｖを測定
することにより、残存容量Ｃを間接的に測定できる。た
だし、組電池８４の放電時又は充電時の総出力電圧Ｖ
は、組電池８４の内部抵抗などに起因して、放電電流Ｉ
ｄ又は充電電流Ｉｃが大きいほど低くなってしまう。ま
た、組電池８４の温度Ｔが高いほど、化学反応が活性化
するため、総出力電圧Ｖが高くなってしまう。そこで、
総出力電圧Ｖ、充電電流Ｉｃ、放電電流Ｉｄ及び温度Ｔ
と残存容量Ｃとの関係を予め調べておき、それらのデー
タを残存容量推定部９２にマップ化しておく。これによ
り、充電電流Ｉｃ、放電電流Ｉｄ及び温度Ｔを用いて総
出力電圧Ｖを補正することにより、残存容量Ｃを知るこ
とができる。
【０００９】残存容量計８０は、走行中に残存容量Ｃが
下限値以下となると、例えば制御回路９６１を介して走
行用モータ９８２を停止させる。また、残存容量計８０
は、充電中に残存容量Ｃが上限値以上となると、充電器
９８１を介して充電を終了させる。このようにして、過
放電又は過充電による組電池８４の劣化を防いでいる。
下限値以下となると、例えば制御回路９６１を介して走
行用モータ９８２を停止させる。また、残存容量計８０
は、充電中に残存容量Ｃが上限値以上となると、充電器
９８１を介して充電を終了させる。このようにして、過
放電又は過充電による組電池８４の劣化を防いでいる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
残存容量計８０では、次のような問題があった。
残存容量計８０では、次のような問題があった。
【００１１】組電池８４を構成する多数の電池ユニット
８２１〜８２ｎは、充放電特性や劣化の進み具合にそれ
ぞれバラツキがある。一方、従来の残存容量計８０で
は、組電池８４の総出力電圧Ｖによって得られた残存容
量Ｃに基づいて、充放電を停止させていた。その結果、
電池ユニット８２１〜８２ｎの中には過放電又は過充電
になるものがあって、それらの劣化の進行が速まってい
た。
８２１〜８２ｎは、充放電特性や劣化の進み具合にそれ
ぞれバラツキがある。一方、従来の残存容量計８０で
は、組電池８４の総出力電圧Ｖによって得られた残存容
量Ｃに基づいて、充放電を停止させていた。その結果、
電池ユニット８２１〜８２ｎの中には過放電又は過充電
になるものがあって、それらの劣化の進行が速まってい
た。
【００１２】
【発明の目的】そこで、本発明の目的は、組電池の残存
容量を正確に把握することにより、組電池の過放電及び
過充電を確実に防止できる、二次電池の残存容量計を提
供することにある。
容量を正確に把握することにより、組電池の過放電及び
過充電を確実に防止できる、二次電池の残存容量計を提
供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明に係る残存容量計
は、組電池の残存容量を測定するものであり、電圧測定
部、電流測定部、温度測定部及び残存容量推定部を備え
ている。そして、組電池は、多数の二次電池の電池ユニ
ットが直列に接続されてなる。
は、組電池の残存容量を測定するものであり、電圧測定
部、電流測定部、温度測定部及び残存容量推定部を備え
ている。そして、組電池は、多数の二次電池の電池ユニ
ットが直列に接続されてなる。
【００１４】請求項１記載の残存容量計は、次のような
構成になっている。電圧測定部は、各電池ユニットごと
に出力電圧を測定する。電流測定部は、組電池の放電電
流を測定する。温度測定部は、各電池ユニットごとに温
度を測定する。残存容量推定部は、電圧測定部で測定さ
れた出力電圧を電流測定部で測定された放電電流と温度
測定部で測定された温度とを用いて補正することによ
り、各電池ユニットごとの残存容量を求め、これらのう
ちの最小の残存容量に基づき組電池の残存容量を推定す
る。また、残存容量推定部は、最小の残存容量が下限値
に達した場合に、放電を制限する機能を有する（請求項
２）。
構成になっている。電圧測定部は、各電池ユニットごと
に出力電圧を測定する。電流測定部は、組電池の放電電
流を測定する。温度測定部は、各電池ユニットごとに温
度を測定する。残存容量推定部は、電圧測定部で測定さ
れた出力電圧を電流測定部で測定された放電電流と温度
測定部で測定された温度とを用いて補正することによ
り、各電池ユニットごとの残存容量を求め、これらのう
ちの最小の残存容量に基づき組電池の残存容量を推定す
る。また、残存容量推定部は、最小の残存容量が下限値
に達した場合に、放電を制限する機能を有する（請求項
２）。
【００１５】組電池を構成する多数の電池ユニットは、
充放電特性や劣化の進み具合にそれぞれバラツキがあ
る。そこで、各電池ユニットの出力電圧及び温度を測定
し、その出力電圧をその温度及び放電電流で補正して、
各電池ユニットの残存容量を求める。そして、それらの
残存容量のうち最小のものに基づき、組電池の残存容量
を推定する。つまり、このときの組電池の残存容量は、
最も残存容量の少ない電池ユニットに対応している。し
たがって、最も残存容量の少ない電池ユニットが過放電
となるおそれがない。
充放電特性や劣化の進み具合にそれぞれバラツキがあ
る。そこで、各電池ユニットの出力電圧及び温度を測定
し、その出力電圧をその温度及び放電電流で補正して、
各電池ユニットの残存容量を求める。そして、それらの
残存容量のうち最小のものに基づき、組電池の残存容量
を推定する。つまり、このときの組電池の残存容量は、
最も残存容量の少ない電池ユニットに対応している。し
たがって、最も残存容量の少ない電池ユニットが過放電
となるおそれがない。
【００１６】また、電気自動車に搭載される組電池は、
多数の電池ユニットが縦横に積み重なった構造になって
いるとともに通電量も多いため、内側に熱がこもりやす
くなっている。そのため、内側にある電池ユニットは、
外側にある電池ユニットに比べて、かなり高温になる。
そこで、本発明に係る残存容量計では、各電池ユニット
ごとに温度を測定し、その温度に基づき各電池ユニット
の出力電圧を補正することにより、各電池ユニットの残
存容量を正確に推定している。
多数の電池ユニットが縦横に積み重なった構造になって
いるとともに通電量も多いため、内側に熱がこもりやす
くなっている。そのため、内側にある電池ユニットは、
外側にある電池ユニットに比べて、かなり高温になる。
そこで、本発明に係る残存容量計では、各電池ユニット
ごとに温度を測定し、その温度に基づき各電池ユニット
の出力電圧を補正することにより、各電池ユニットの残
存容量を正確に推定している。
【００１７】請求項３記載の残存容量計は、次のような
構成になっている。電圧測定部は、各電池ユニットごと
に出力電圧を測定する。電流測定部は、組電池の充電電
流を測定する。温度測定部は、各電池ユニットごとに温
度を測定する。残存容量推定部は、電圧測定部で測定さ
れた出力電圧を電流測定部で測定された充電電流と温度
測定部で測定された温度とを用いて補正することによ
り、各電池ユニットごとの残存容量を求め、これらのう
ちの最大の残存容量に基づき組電池の残存容量を推定す
る。また、残存容量推定部は、最大の残存容量が上限値
に達した場合に、充電を制限する機能を有する（請求項
４）。
構成になっている。電圧測定部は、各電池ユニットごと
に出力電圧を測定する。電流測定部は、組電池の充電電
流を測定する。温度測定部は、各電池ユニットごとに温
度を測定する。残存容量推定部は、電圧測定部で測定さ
れた出力電圧を電流測定部で測定された充電電流と温度
測定部で測定された温度とを用いて補正することによ
り、各電池ユニットごとの残存容量を求め、これらのう
ちの最大の残存容量に基づき組電池の残存容量を推定す
る。また、残存容量推定部は、最大の残存容量が上限値
に達した場合に、充電を制限する機能を有する（請求項
４）。
【００１８】組電池を構成する多数の電池ユニットは、
充放電特性や劣化の進み具合にそれぞれバラツキがあ
る。そこで、各電池ユニットの出力電圧及び温度を測定
し、その出力電圧をその温度及び充電電流で補正して、
各電池ユニットの残存容量を求める。そして、それらの
残存容量のうち最大のものに基づき、組電池の残存容量
を推定する。つまり、このときの組電池の残存容量は、
最も残存容量の多い電池ユニットに対応している。した
がって、最も残存容量の多い電池ユニットが過充電とな
るおそれがない。
充放電特性や劣化の進み具合にそれぞれバラツキがあ
る。そこで、各電池ユニットの出力電圧及び温度を測定
し、その出力電圧をその温度及び充電電流で補正して、
各電池ユニットの残存容量を求める。そして、それらの
残存容量のうち最大のものに基づき、組電池の残存容量
を推定する。つまり、このときの組電池の残存容量は、
最も残存容量の多い電池ユニットに対応している。した
がって、最も残存容量の多い電池ユニットが過充電とな
るおそれがない。
【００１９】電圧測定部は、複数の電池ユニットごとに
出力電圧を測定する、としてもよい（請求項５）。温度
測定部は、複数の電池ユニットごとに温度を測定する、
としてもよい（請求項６）。これらの場合は、電圧測定
部及び温度測定部の構成が簡略化される。
出力電圧を測定する、としてもよい（請求項５）。温度
測定部は、複数の電池ユニットごとに温度を測定する、
としてもよい（請求項６）。これらの場合は、電圧測定
部及び温度測定部の構成が簡略化される。
【００２０】
【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る残存容量計
の一実施形態を示すブロック図である。以下、この図面
に基づき説明する。ただし、図３と同じ部分は同じ符号
を付すことにより説明を省略する。
の一実施形態を示すブロック図である。以下、この図面
に基づき説明する。ただし、図３と同じ部分は同じ符号
を付すことにより説明を省略する。
【００２１】本実施形態の残存容量計１０は、組電池８
４の残存容量Ｃを測定するものであり、電圧測定部１
２、電流測定部８８、温度測定部１４及び残存容量推定
部１６を備えている。そして、組電池８４は、多数の二
次電池の電池ユニット８２１，８２２，…，８２ｎが直
列に接続されてなる。電池ユニット８２１〜８２ｎは鉛
電池である。
４の残存容量Ｃを測定するものであり、電圧測定部１
２、電流測定部８８、温度測定部１４及び残存容量推定
部１６を備えている。そして、組電池８４は、多数の二
次電池の電池ユニット８２１，８２２，…，８２ｎが直
列に接続されてなる。電池ユニット８２１〜８２ｎは鉛
電池である。
【００２２】電圧測定部１２は、各電池ユニット８２１
〜８２ｎごとに出力電圧Ｖ１，Ｖ２，…，Ｖｎを測定す
る。電流測定部８８は、組電池８４の放電電流Ｉｄ又は
充電電流Ｉｃを測定する。温度測定部１４は、各電池ユ
ニット８２１〜８２ｎごとに温度Ｔ１，Ｔ２，…，Ｔｎ
を測定する。残存容量推定部１６は、電圧測定部１２で
測定された出力電圧Ｖ１〜Ｖｎを、電流測定部８８で測
定された放電電流Ｉｄ又は充電電流Ｉｃと温度測定部１
４で測定された温度Ｔ１〜Ｔｎとを用いて補正すること
により、各電池ユニット８２１〜８２ｎごとの残存容量
Ｃ１〜Ｃｎを求める。
〜８２ｎごとに出力電圧Ｖ１，Ｖ２，…，Ｖｎを測定す
る。電流測定部８８は、組電池８４の放電電流Ｉｄ又は
充電電流Ｉｃを測定する。温度測定部１４は、各電池ユ
ニット８２１〜８２ｎごとに温度Ｔ１，Ｔ２，…，Ｔｎ
を測定する。残存容量推定部１６は、電圧測定部１２で
測定された出力電圧Ｖ１〜Ｖｎを、電流測定部８８で測
定された放電電流Ｉｄ又は充電電流Ｉｃと温度測定部１
４で測定された温度Ｔ１〜Ｔｎとを用いて補正すること
により、各電池ユニット８２１〜８２ｎごとの残存容量
Ｃ１〜Ｃｎを求める。
【００２３】また、残存容量推定部１６は次の〜の
機能を有する。．放電時（すなわち走行時）におい
て、残存容量Ｃ１〜Ｃｎのうち最小の残存容量Ｃminに
基づき、組電池８４の残存容量Ｃを推定する。．残存
容量Ｃminが下限値Ｃｌに達した場合に、制御回路９６
１を介して放電を制限する。例えば、放電を停止させ
る。．充電時において、残存容量Ｃ１〜Ｃｎのうち最
大の残存容量Ｃmaxに基づき、組電池８４の残存容量Ｃm
axを推定する。．残存容量Ｃmaxが上限値Ｃｈに達し
た場合に、充電器９８１を介して充電を制限する。例え
ば、充電を停止させる。
機能を有する。．放電時（すなわち走行時）におい
て、残存容量Ｃ１〜Ｃｎのうち最小の残存容量Ｃminに
基づき、組電池８４の残存容量Ｃを推定する。．残存
容量Ｃminが下限値Ｃｌに達した場合に、制御回路９６
１を介して放電を制限する。例えば、放電を停止させ
る。．充電時において、残存容量Ｃ１〜Ｃｎのうち最
大の残存容量Ｃmaxに基づき、組電池８４の残存容量Ｃm
axを推定する。．残存容量Ｃmaxが上限値Ｃｈに達し
た場合に、充電器９８１を介して充電を制限する。例え
ば、充電を停止させる。
【００２４】電圧測定部１２は、各電池ユニット８２１
〜８２ｎの正極及び負極にそれぞれ接続された導線１２
１，１２２，…，１２ｎ，１２（ｎ＋１）と、導線１２
１〜１２（ｎ＋１）間の電圧を電圧信号に変換する電圧
測定回路１３とを備えている。温度測定部１４は、各電
池ユニット８２１〜８２ｎの温度をそれぞれ検出する温
度センサ１４１，１４２，…，１４ｎと、温度センサ１
４１〜１４ｎで検出された温度を電圧信号に変換する温
度測定回路１５とを備えている。温度センサ１４１〜１
４ｎは、例えばサーミスタである。電圧測定回路１３及
び温度測定回路１５は、例えば増幅器、Ａ／Ｄ変換器等
からなる。残存容量推定部１６は、例えばマイクロコン
ピュータ及びそのコンピュータプログラムからなる。
〜８２ｎの正極及び負極にそれぞれ接続された導線１２
１，１２２，…，１２ｎ，１２（ｎ＋１）と、導線１２
１〜１２（ｎ＋１）間の電圧を電圧信号に変換する電圧
測定回路１３とを備えている。温度測定部１４は、各電
池ユニット８２１〜８２ｎの温度をそれぞれ検出する温
度センサ１４１，１４２，…，１４ｎと、温度センサ１
４１〜１４ｎで検出された温度を電圧信号に変換する温
度測定回路１５とを備えている。温度センサ１４１〜１
４ｎは、例えばサーミスタである。電圧測定回路１３及
び温度測定回路１５は、例えば増幅器、Ａ／Ｄ変換器等
からなる。残存容量推定部１６は、例えばマイクロコン
ピュータ及びそのコンピュータプログラムからなる。
【００２５】組電池８４を構成するｎ個の電池ユニット
８２１〜８２ｎは、充放電特性や劣化の進み具合にそれ
ぞれバラツキがある。そこで、各電池ユニット８２１〜
８２ｎの出力電圧Ｖ１〜Ｖｎ及び温度Ｔ１〜Ｔｎを測定
し、その出力電圧Ｖ１〜Ｖｎをその温度Ｔ１〜Ｔｎ及び
放電電流Ｉｄ又は充電電流Ｉｃで補正して、各電池ユニ
ット８２１〜８２ｎの残存容量Ｃ１〜Ｃｎを求める。そ
して、放電時（すなわち走行時）は、残存容量Ｃ１〜Ｃ
ｎのうち最小の残存容量Ｃminに基づき、組電池８４の
残存容量Ｃを推定する。例えば、（残存容量Ｃmin）×
ｎを組電池８４の残存容量Ｃとする。つまり、このとき
の組電池８４の残存容量Ｃは、最も残存容量の少ない電
池ユニット８２minに対応している。したがって、最も
残存容量の少ない電池ユニット８２minが過放電となる
おそれがない。
８２１〜８２ｎは、充放電特性や劣化の進み具合にそれ
ぞれバラツキがある。そこで、各電池ユニット８２１〜
８２ｎの出力電圧Ｖ１〜Ｖｎ及び温度Ｔ１〜Ｔｎを測定
し、その出力電圧Ｖ１〜Ｖｎをその温度Ｔ１〜Ｔｎ及び
放電電流Ｉｄ又は充電電流Ｉｃで補正して、各電池ユニ
ット８２１〜８２ｎの残存容量Ｃ１〜Ｃｎを求める。そ
して、放電時（すなわち走行時）は、残存容量Ｃ１〜Ｃ
ｎのうち最小の残存容量Ｃminに基づき、組電池８４の
残存容量Ｃを推定する。例えば、（残存容量Ｃmin）×
ｎを組電池８４の残存容量Ｃとする。つまり、このとき
の組電池８４の残存容量Ｃは、最も残存容量の少ない電
池ユニット８２minに対応している。したがって、最も
残存容量の少ない電池ユニット８２minが過放電となる
おそれがない。
【００２６】一方、充電時は、残存容量Ｃ１〜Ｃｎのう
ち最大の残存容量Ｃmaxに基づき、組電池８４の残存容
量Ｃを推定する。例えば、（残存容量Ｃmax）×ｎを組
電池８４の残存容量Ｃとする。つまり、このときの組電
池８４の残存容量Ｃは、最も残存容量の多い電池ユニッ
ト８２maxに対応している。したがって、最も残存容量
の多い電池ユニット８２maxが過充電となるおそれがな
い。なお、放電電流Ｉｄ及び充電電流Ｉｃは、電池ユニ
ット８２１〜８２ｎが直列に接続されているので、どの
電池ユニット８２１〜８２ｎでも等しくなる。
ち最大の残存容量Ｃmaxに基づき、組電池８４の残存容
量Ｃを推定する。例えば、（残存容量Ｃmax）×ｎを組
電池８４の残存容量Ｃとする。つまり、このときの組電
池８４の残存容量Ｃは、最も残存容量の多い電池ユニッ
ト８２maxに対応している。したがって、最も残存容量
の多い電池ユニット８２maxが過充電となるおそれがな
い。なお、放電電流Ｉｄ及び充電電流Ｉｃは、電池ユニ
ット８２１〜８２ｎが直列に接続されているので、どの
電池ユニット８２１〜８２ｎでも等しくなる。
【００２７】また、電気自動車に搭載される組電池８４
は、多数の電池ユニット８２１〜８２ｎが縦横に積み重
なった構造になっているとともに通電量も多いため、内
側に熱がこもりやすくなっている。そのため、内側にあ
る電池ユニットは、外側にある電池ユニットに比べて、
かなり高温になる。そこで、残存容量計１０では、各電
池ユニット８２１〜８２ｎごとに温度Ｔ１〜Ｔｎを測定
し、その温度Ｔ１〜Ｔｎに基づき各電池ユニット８２１
〜８２ｎの出力電圧Ｖ１〜Ｖｎを補正することにより、
各電池ユニット８２１〜８２ｎの残存容量Ｃ１〜Ｃｎを
正確に推定している。
は、多数の電池ユニット８２１〜８２ｎが縦横に積み重
なった構造になっているとともに通電量も多いため、内
側に熱がこもりやすくなっている。そのため、内側にあ
る電池ユニットは、外側にある電池ユニットに比べて、
かなり高温になる。そこで、残存容量計１０では、各電
池ユニット８２１〜８２ｎごとに温度Ｔ１〜Ｔｎを測定
し、その温度Ｔ１〜Ｔｎに基づき各電池ユニット８２１
〜８２ｎの出力電圧Ｖ１〜Ｖｎを補正することにより、
各電池ユニット８２１〜８２ｎの残存容量Ｃ１〜Ｃｎを
正確に推定している。
【００２８】図２は、残存容量計１０の動作を示すフロ
ーチャートである。以下、図１及び図２に基づき説明す
る。
ーチャートである。以下、図１及び図２に基づき説明す
る。
【００２９】この説明では、出力電圧を単に「電圧」、
放電電流又は充電電流を単に「電流」という。まず、ｋ
＝１とし（ステップ１００）、電圧測定部１２及び電流
測定部８８を介して、電池ユニット８２ｋの電圧Ｖｋ及
び電流Ｉｋを同時に測定する（ステップ１０１）。続い
て、電圧Ｖｋを電流Ｉｋで補正し、これを一定電流（０
も含む）における電圧Ｖｋ’とする（ステップ１０
２）。続いて、温度測定部１４を介して、電池ユニット
８２ｋの温度Ｔｋを測定する（ステップ１０３）。続い
て、電圧Ｖｋ’を温度Ｔｋで補正し、これを一定電流か
つ一定温度における電圧Ｖｋ”とする（ステップ１０
４）。続いて、予めマップ化された電圧と残存容量との
関係に基づき、電圧Ｖｋ”を残存容量Ｃｋに変換する
（ステップ１０５）。以上のステップ１０１〜１０５の
処理を、ｋ＞ｎとなるまで繰り返す（ステップ１０６，
１０７）。
放電電流又は充電電流を単に「電流」という。まず、ｋ
＝１とし（ステップ１００）、電圧測定部１２及び電流
測定部８８を介して、電池ユニット８２ｋの電圧Ｖｋ及
び電流Ｉｋを同時に測定する（ステップ１０１）。続い
て、電圧Ｖｋを電流Ｉｋで補正し、これを一定電流（０
も含む）における電圧Ｖｋ’とする（ステップ１０
２）。続いて、温度測定部１４を介して、電池ユニット
８２ｋの温度Ｔｋを測定する（ステップ１０３）。続い
て、電圧Ｖｋ’を温度Ｔｋで補正し、これを一定電流か
つ一定温度における電圧Ｖｋ”とする（ステップ１０
４）。続いて、予めマップ化された電圧と残存容量との
関係に基づき、電圧Ｖｋ”を残存容量Ｃｋに変換する
（ステップ１０５）。以上のステップ１０１〜１０５の
処理を、ｋ＞ｎとなるまで繰り返す（ステップ１０６，
１０７）。
【００３０】続いて、残存容量Ｃ１〜Ｃｋの中から、最
小残存容量Ｃmin又は最大残存容量Ｃmaxを抽出する（ス
テップ１０８）。続いて、最小残存容量Ｃmin又は最大
残存容量Ｃmaxに基づき、組電池８４の残存容量Ｃを推
定する（ステップ１０９）。例えば、残存容量Ｃは、最
小残存容量Ｃmin又は最大残存容量Ｃmaxに電池ユニット
８２１〜８２ｎの個数ｎを乗算したものである。
小残存容量Ｃmin又は最大残存容量Ｃmaxを抽出する（ス
テップ１０８）。続いて、最小残存容量Ｃmin又は最大
残存容量Ｃmaxに基づき、組電池８４の残存容量Ｃを推
定する（ステップ１０９）。例えば、残存容量Ｃは、最
小残存容量Ｃmin又は最大残存容量Ｃmaxに電池ユニット
８２１〜８２ｎの個数ｎを乗算したものである。
【００３１】次に、残存容量計１０の他の実施例につい
て説明する。
て説明する。
【００３２】電圧測定部１２は、ｍ（１＜ｍ＜ｎ）個の
電池ユニット８２１，…ごとに出力電圧を測定する、と
してもよい。この場合は、導線１２１，…が１／ｍ本で
よく、電圧測定回路１３で処理するデータ数も１／ｍに
なるので、電圧測定部１２が簡素化される。電圧測定部
１２で測定される出力電圧は、直列接続されたｍ個の電
池ユニット８２１，…の出力電圧となる。
電池ユニット８２１，…ごとに出力電圧を測定する、と
してもよい。この場合は、導線１２１，…が１／ｍ本で
よく、電圧測定回路１３で処理するデータ数も１／ｍに
なるので、電圧測定部１２が簡素化される。電圧測定部
１２で測定される出力電圧は、直列接続されたｍ個の電
池ユニット８２１，…の出力電圧となる。
【００３３】温度測定部１４は、ｍ（１＜ｍ＜ｎ）個の
電池ユニット８２１，…ごとに温度を測定する、として
もよい。この場合は、温度センサ１４１，…が１／ｍ個
でよく、温度測定回路１５で処理するデータ数も１／ｍ
になるので、温度測定部１４が簡素化される。各電池ユ
ニット８２１，…の温度は、ｍ個が全て同じ値として、
最も近い位置にある温度センサ１４１，…によって測定
される。
電池ユニット８２１，…ごとに温度を測定する、として
もよい。この場合は、温度センサ１４１，…が１／ｍ個
でよく、温度測定回路１５で処理するデータ数も１／ｍ
になるので、温度測定部１４が簡素化される。各電池ユ
ニット８２１，…の温度は、ｍ個が全て同じ値として、
最も近い位置にある温度センサ１４１，…によって測定
される。
【００３４】このとき、温度測定部１４は、主要な電池
ユニット８２１，…のみの温度を測定する、としてもよ
い。例えば、温度変化の大きい内側の電池ユニット８２
１，…には温度センサ１４１，…を密に配置し、温度変
化の小さい外側の電池ユニット８２１，…には温度セン
サ１４１，…を疎に配置する。
ユニット８２１，…のみの温度を測定する、としてもよ
い。例えば、温度変化の大きい内側の電池ユニット８２
１，…には温度センサ１４１，…を密に配置し、温度変
化の小さい外側の電池ユニット８２１，…には温度セン
サ１４１，…を疎に配置する。
【００３５】また、温度測定部１４は、電池ユニット８
２１，…の個数ｎよりも少ない個数の温度センサ１４
１，…で、電池ユニット８２１，…の温度を測定する、
としてもよい。形状の決まったケースに収容された電池
ユニット８２１，…は、動作状態に応じて温度分布が一
定になる。動作状態には、電池電流、外気温度、車両速
度等がある。各電池ユニット８２１，…の温度は、これ
らの動作状態によって変更されるマップに、測定温度を
入力することにより得られる。
２１，…の個数ｎよりも少ない個数の温度センサ１４
１，…で、電池ユニット８２１，…の温度を測定する、
としてもよい。形状の決まったケースに収容された電池
ユニット８２１，…は、動作状態に応じて温度分布が一
定になる。動作状態には、電池電流、外気温度、車両速
度等がある。各電池ユニット８２１，…の温度は、これ
らの動作状態によって変更されるマップに、測定温度を
入力することにより得られる。
【００３６】なお、本発明は、言うまでもなく、上記実
施形態に限定されるものではない。例えば、電池ユニッ
トは、鉛電池に限らず、リチウムイオン電池、ニッケル
水素電池等としてもよい。本発明をハイブリッド電気自
動車に適用した場合は、充電器の部分が発電機となる。
施形態に限定されるものではない。例えば、電池ユニッ
トは、鉛電池に限らず、リチウムイオン電池、ニッケル
水素電池等としてもよい。本発明をハイブリッド電気自
動車に適用した場合は、充電器の部分が発電機となる。
【００３７】
【発明の効果】本発明に係る残存容量計によれば、各電
池ユニットの出力電圧及び温度を測定し、その出力電圧
をその温度及び放電電流で補正して、各電池ユニットの
残存容量を求め、これらのうちの最小残存容量に基づき
組電池の残存容量を推定することにより、組電池の残存
容量が最小残存容量の電池ユニットに対応するので、最
小残存容量の電池ユニットの過放電を防止できる（請求
項１，２）。
池ユニットの出力電圧及び温度を測定し、その出力電圧
をその温度及び放電電流で補正して、各電池ユニットの
残存容量を求め、これらのうちの最小残存容量に基づき
組電池の残存容量を推定することにより、組電池の残存
容量が最小残存容量の電池ユニットに対応するので、最
小残存容量の電池ユニットの過放電を防止できる（請求
項１，２）。
【００３８】本発明に係る残存容量計によれば、各電池
ユニットの出力電圧及び温度を測定し、その出力電圧を
その温度及び充電電流で補正して、各電池ユニットの残
存容量を求め、これらのうちの最大残存容量に基づき組
電池の残存容量を推定することにより、組電池の残存容
量が最大残存容量の電池ユニットに対応するので、最大
残存容量の電池ユニットの過充電を防止できる（請求項
３，４）。
ユニットの出力電圧及び温度を測定し、その出力電圧を
その温度及び充電電流で補正して、各電池ユニットの残
存容量を求め、これらのうちの最大残存容量に基づき組
電池の残存容量を推定することにより、組電池の残存容
量が最大残存容量の電池ユニットに対応するので、最大
残存容量の電池ユニットの過充電を防止できる（請求項
３，４）。
【００３９】また、複数の電池ユニットごとに出力電圧
を測定することにより、電圧測定部を簡素化できる（請
求項５）。更に、複数の電池ユニットごとに温度を測定
することにより、温度測定部を簡素化できる（請求項
６）。
を測定することにより、電圧測定部を簡素化できる（請
求項５）。更に、複数の電池ユニットごとに温度を測定
することにより、温度測定部を簡素化できる（請求項
６）。
【図１】本発明に係る残存容量計の一実施形態を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図２】図１の残存容量計の動作を示すフローチャート
である。
である。
【図３】従来の残存容量計の一例を示すブロック図であ
る。
る。
１０ 残存容量計
１２ 電圧測定部
１４ 温度測定部
１６ 残存容量推定部
８２１〜８２ｎ 電池ユニット
８４ 組電池
８８ 電流測定部
Ｃ 組電池の残存容量
Ｃ１〜Ｃｎ 各電池ユニットの残存容量
Ｃｈ 残存容量の上限値
Ｃｌ 残存容量の下限値
Ｃmax 最大残存容量
Ｃmin 最小残存容量
Ｉｃ 充電電流
Ｉｄ 放電電流
Ｔ１〜Ｔｎ 各電池ユニットの温度
Ｖ１〜Ｖｎ 各電池ユニットの出力電圧
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2G016 CA03 CB06 CB12 CB21 CC04
CC05 CC07 CC13 CC16 CC23
CC27 CF06
5G003 BA03 DA07 EA05 FA06 GC05
5H030 AA04 AA06 AS08 BB01 BB21
FF22 FF42 FF44
5H115 PA11 PA15 PG04 PI16 PO02
PU01 PU21 SE06 TI02 TI05
TI06 TR19 TU11
Claims (6)
- 【請求項１】 多数の二次電池の電池ユニットが直列に
接続されてなる組電池について残存容量を測定する残存
容量計であって、 前記各電池ユニットごとに出力電圧を測定する電圧測定
部と、 前記組電池の放電電流を測定する電流測定部と、 前記各電池ユニットごとに温度を測定する温度測定部
と、 前記電圧測定部で測定された出力電圧を前記電流測定部
で測定された放電電流と前記温度測定部で測定された温
度とを用いて補正することにより前記各電池ユニットご
との残存容量を求め、これらのうちの最小の残存容量に
基づき前記組電池の残存容量を推定する残存容量推定部
と、 を備えた残存容量計。 - 【請求項２】 前記残存容量推定部は、前記最小の残存
容量が下限値に達した場合に、放電を制限する機能を有
する、請求項１記載の残存容量計。 - 【請求項３】 多数の二次電池の電池ユニットが直列に
接続されてなる組電池について残存容量を測定する残存
容量計であって、 前記各電池ユニットごとに出力電圧を測定する電圧測定
部と、 前記組電池の充電電流を測定する電流測定部と、 前記各電池ユニットごとに温度を測定する温度測定部
と、 前記電圧測定部で測定された出力電圧を前記電流測定部
で測定された充電電流と前記温度測定部で測定された温
度とを用いて補正することにより前記各電池ユニットご
との残存容量を求め、これらのうちの最大の残存容量に
基づき前記組電池の残存容量を推定する残存容量推定部
と、 を備えた残存容量計。 - 【請求項４】 前記残存容量推定部は、前記最大の残存
容量が上限値に達した場合に、充電を制限する機能を有
する、 請求項３記載の残存容量計。 - 【請求項５】 前記電圧測定部は、複数の前記電池ユニ
ットごとに出力電圧を測定する、請求項１乃至４のいず
れかに記載の残存容量計。 - 【請求項６】 前記温度測定部は、複数の前記電池ユニ
ットごとに温度を測定する、請求項１乃至４のいずれか
に記載の残存容量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002051172A JP2003257501A (ja) | 2002-02-27 | 2002-02-27 | 二次電池の残存容量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002051172A JP2003257501A (ja) | 2002-02-27 | 2002-02-27 | 二次電池の残存容量計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003257501A true JP2003257501A (ja) | 2003-09-12 |
Family
ID=28663215
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002051172A Withdrawn JP2003257501A (ja) | 2002-02-27 | 2002-02-27 | 二次電池の残存容量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003257501A (ja) |
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- 2002-02-27 JP JP2002051172A patent/JP2003257501A/ja not_active Withdrawn
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