JP2003338325A - 蓄電池の劣化状態判定方法およびそれを用いた蓄電池の充電方法 - Google Patents
蓄電池の劣化状態判定方法およびそれを用いた蓄電池の充電方法Info
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Abstract
は従来のOCVや放電電圧特性からのみでは精度良く劣
化判定できないという課題、さらには蓄電池自体の劣化
が進行した場合、蓄電池の充電受入性が低下し、蓄電池
の寿命が急激に低下するという課題を解決する。 【解決手段】 蓄電池の開路電圧(OCV)と充電状態
(SOC)の関係から求められた第1のSOCと、充放
電電流値を積算して求められた第2のSOCから、ΔS
OC(ΔSOC=第2のSOC−第1のSOC)を求
め、また、OCVと直流抵抗(IR)との関係から求め
られた第1のIRと、蓄電池を放電電流I 1で放電した
時の放電電圧V1および別の放電電流I2(I1≠I2)で
放電した時の放電電圧V2から第2のIR(第2のIR
=(V2−V1)/(I2−I1))を求め、第2のIRと第
1のIRから求められるΔIR(ΔIR=第2のIR−
第1のIR)から劣化状態を判別する。
Description
方法に関するものである。
は、エンジンの始動やライトの点灯等に使用され、一般
的に走行時は蓄電池の充電状態(以下、SOC)がほぼ
100%になるように、規定の充電電圧で充電されてい
る。
時の回生エネルギーを蓄電池に充電し、エネルギーを有
効利用する方法や、アイドルストップ(車両停止時にエ
ンジンを停止)時に蓄電池から電気的負荷に対して電力
供給したり、アイドルストップ後のエンジンの再始動と
共に蓄電池によって駆動されるモーターによって走行ア
シストを行うシステムが提案されている。
には、蓄電池のSOCを100%未満の部分充電状態に
保つ必要がある。その為、SOCを検知して、SOCが
所定値より高い状態では発電機を停止し蓄電池の充電を
停止したり、SOCが所定値より低い時には所定の電圧
で充電を行い、SOCを上昇制御する方法などが提案さ
れている。
うなSOCを100%未満に制御する充電方法では従来
のOCVや放電電圧特性からのみでは精度良く劣化判定
できないという課題、さらには蓄電池自体の劣化が進行
した場合、蓄電池の充電受入性が低下し、当初に設定し
た充電電圧では十分充電ができなくなることによって蓄
電池の劣化がさらに進行し、蓄電池の寿命が急激に低下
するという課題を有していた。
ために、本発明の請求項1に係る発明は、予め設定され
た蓄電池の開路電圧(Open Circuit Vo
ltage、以下OCV)と前記蓄電池の充電状態(S
tate of Charge、以下SOC)の関係に
基づき、前記蓄電池のOCVから第1のSOCを求め、
蓄電池の充放電電流値を積算して第2のSOCを求め、
さらにこれら第2のSOCと第1のSOCからその差分
であるΔSOC(ΔSOC=第2のSOC−第1のSO
C)を求め、そして予め設定された蓄電池のOCVと直
流抵抗(Direct Current Intern
al Resistance、IR)との関係に基づ
き、蓄電池のOCVから第1のIRを求め、そして蓄電
池を所定の放電電流I1で放電した時の放電電圧V1およ
び別の所定の放電電流I2(I1≠I2)で放電した時の
放電電圧V2から式(1)より第2のIRを求め、 (V2−V1)/(I2−I1)=第2のIR 式(1) これら第2のIRと第1のIRからこれらの差分である
ΔIR(ΔIR=第2のIR−第1のIR)を求め、そ
してΔSOCとΔIRの値に応じて蓄電池の劣化状態を
判定するものである。
求項1の蓄電池の劣化状態判定方法によって求めた劣化
状態に応じて充電電圧を制御する蓄電池の充電方法を示
すものである。
求項2の蓄電池の充電方法において、蓄電池の充電電圧
値(V)をΔSOCとΔIRの値に応じて設定されたΔ
Vを加えることによって充電電圧値を(V+ΔV)で充
電制御することを特徴とするものである。
請求項3の蓄電池の充電方法において、充電電圧値(V
+ΔV)が電解液を構成する溶媒の分解電圧を超える場
合に充電最大電流値を減少させることを特徴とするもの
である。
もとづいて説明する。
方法とそれを用いた蓄電池の充電方法を示すフローチャ
ートである。
Circuit Voltage、以下OCV)とこの
蓄電池の充電状態(State of Charge、
以下SOC)の相関関係を測定しておく。
れを第1のSOCとする(ステップ1)。次に蓄電池が
充放電を受ける間(ステップ2)、充放電電流を時間で
積算して第2のSOCを算出する(ステップ3)。
差分であるΔSOC(ΔSOC=第2のSOC−第1の
SOC)を求めておく(ステップ4)。
て以下のステップを進行させる。すなわち、予め設定さ
れた蓄電池のOCVと直流抵抗(Direct Cur
rent Internal Resistance、
IR)との関係に基づき、蓄電池のOCVから第1のI
Rを求める(ステップ5)。そして蓄電池を所定の放電
電流I1で放電した時の放電電圧V1および別の所定の放
電電流I2(I1≠I2)で放電した時の放電電圧V2を測
定し(ステップ6)、これらの値から式(1)より第2
のIRを求める(ステップ7)。
であるΔIR(ΔIR=第2のIR−第1のIR)を求
める(ステップ8)。
ΔIRの値に基づき蓄電池の劣化状態を判定する(ステ
ップ9)。判定方法の好ましい例としては図2に示した
ようにΔSOCとIRの値によって決定される劣化状態
テーブルを参照し、蓄電池の劣化状態を判定し、必要に
応じて表示を行う。
はOCVとSOCとが良い相関性を有するものの、電池
劣化の一つである電解液中の溶媒量の減少が発生した場
合にはこの相関関係がずれていくこと、また電池劣化の
一つである正、負極での放電生成物が固定化された場合
においてもこの相関関係がずれていく現象に注目した。
すなわち、相関関係からのずれを定量化することによっ
て蓄電池の劣化状態を判定するものである。具体的に
は、電流積算によって求めたSOC(第2のSOC)と
第1のSOCとの差分によって蓄電池の劣化状態を判定
する。
化判定に加えて、ステップ5からステップ8によって求
めた蓄電池の直流抵抗値の差分(ΔIR値)を劣化判定
のファクターとして用いることにより、より劣化判定の
精度を向上することができる。これは特に正極集電体自
体の腐食と正極集電体と活物質間の界面抵抗の上昇によ
る蓄電池の容量低下を前記したΔIR値で検知できるか
らである。
状態において、蓄電池のSOCと第1のIRとは一定の
相関関係を有しているため、便宜上、ステップ5におい
てステップ1で測定した第1のSOCから第1のIRを
求めてもよい。
た本発明による蓄電池の劣化状態判定方法によって得た
蓄電池の劣化情報に基づいて蓄電池の充電制御を行う。
例えば劣化状態に応じて設定されるΔVを充電電圧Vに
加え、新たな充電電圧(V+ΔV)で充電を行う(ステ
ップ10)。このΔV値の設定については蓄電池によっ
て異なるが12V30Ahの制御弁式鉛蓄電池を用いた
場合の例を図2に示す。
池の劣化に基づく充電受入性低下を検知して、充電電気
量を増加させ、充電受入性低下による蓄電池の容量低下
を抑制することができる。
が電解液を構成する溶媒の分解電圧を超える場合に充電
最大電流値を減少させる。充電電圧値(V+ΔV)が例
えば鉛蓄電池の場合の水の分解電圧を超えた場合には電
解液減少がさらに促進される恐れがあるためである。こ
のような場合には充電最大電流値を減少させるよう制御
すれば、電解液減少を抑制しつつ、蓄電池の容量低下を
抑制することができる。
る充電方法を用いた時の蓄電池寿命を評価した。
式鉛蓄電池を用いた。従来例では蓄電池のSOCを80
%に調整した後、放電(40A定電流、60秒)と充
電(14.0V定電圧充電、最大電流50Aで75秒)
および放電(100A定電流放電、2秒間)で構成さ
れる充放電を行った。すなわち、この時の充電電圧
(V)は14.0Vである。そして上記の充放電を1サ
イクルとして繰り返して行い、放電における放電末期
電圧が7.2Vまで低下した時点で寿命とした。
電を図2に示したフローチャートのステップ2に配し、
ステップ8における劣化状態判定に基づき、図2に示し
たΔV値を求め、充電電圧をVからV+ΔVに上昇する
制御を行った。なお、ΔV値は図2に示したようにそれ
ぞれの劣化状態に応じて、0、0.2、0.3および
0.4Vとした。この時の蓄電池の寿命サイクル数を求
めたところ、従来例の充電方法でのサイクル数を100
とした場合、本発明例においては140であり、大幅な
寿命伸長効果が認められた。
OCが100%未満で充放電される蓄電池の劣化状態の
判定を精度よく行うことができるとともに、劣化判定結
果によって充電制御電圧を変化させることによって、蓄
電池の容量低下を抑制し、寿命伸長効果が得られること
から、工業上、極めて有用である。
ーチャート
係を示す図
Claims (4)
- 【請求項1】 予め設定された蓄電池の開路電圧(Op
en CircuitVoltage、以下OCV)と
前記蓄電池の充電状態(State ofCharg
e、以下SOC)の関係に基づき、前記蓄電池のOCV
から第1のSOCを求め、 前記蓄電池の充放電電流値を積算して第2のSOCを求
め、 前記第2のSOCと前記第1のSOCからΔSOC(Δ
SOC=第2のSOC−第1のSOC)を求め、 予め設定された蓄電池のOCVと直流抵抗(Direc
t CurrentInternal Resista
nce、IR)との関係に基づき、前記蓄電池のOCV
から第1のIRを求め、 前記蓄電池を所定の放電電流I1で放電した時の放電電
圧V1および別の所定の放電電流I2(I1≠I2)で放電
した時の放電電圧V2から式(1)より第2のIRを求
め、 (V2−V1)/(I2−I1)=第2のIR 式(1) 前記第2のIRと前記第1のIRからΔIR(ΔIR=
第2のIR−第1のIR)を求め、 前記ΔSOCと前記ΔIRの値に応じて劣化状態を判別
することを特徴とする蓄電池の劣化状態判定方法。 - 【請求項2】 前記劣化判別に基づいて充電電圧を制御
することを特徴とする蓄電池の充電方法。 - 【請求項3】 蓄電池の充電電圧値(V)を前記ΔSO
Cと前記ΔIRの値に応じて設定されたΔVを加えて充
電電圧値を(V+ΔV)で充電制御することを特徴とす
る請求項2に記載の蓄電池の充電方法。 - 【請求項4】 充電電圧値(V+ΔV)が電解液を構成
する溶媒の分解電圧を超える場合に充電最大電流値を減
少させることを特徴とする請求項2に記載の蓄電池の充
電方法。
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JP2002145842A JP2003338325A (ja) | 2002-05-21 | 2002-05-21 | 蓄電池の劣化状態判定方法およびそれを用いた蓄電池の充電方法 |
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- 2002-05-21 JP JP2002145842A patent/JP2003338325A/ja active Pending
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