JP2004152755A - 二次電池の内部抵抗検知方法、内部抵抗検知装置、内部抵抗検知プログラム及び該プログラムを収めた媒体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】被検知二次電池の内部抵抗を予測検知する方法であって、定電流−定電圧充電方式(一定の電流値I0で充電を開始し電池電圧が所定の電圧Vmaxに達した後、所定の電圧Vmaxで充電を充電終了まで行う、定電流充電モード及び定電圧充電モードからなる)により充電を行う場合に、前記定電圧充電モードでの前記被検知二次電池の充電電気量を求めるステップ(a)、及び前記被検知二次電池に対応する正常な二次電池について予め取得してある、該二次電池の内部抵抗を増減させた場合のその内部抵抗若しくは内部抵抗の増減分に対する前記定電圧充電モードでの前記正常な二次電池の充電電気量の関係を参照するステップ(b)を有することを特徴とする。
【選択図】 図2
Description
ここで、用語の定義として、蓄電容量(=満充電量)とは、その電池が蓄電できる最大の電気量を指す。二次電池の蓄電容量(=満充電量)は、満充電の状態から、放電深度100%(放電できなくなる状態)まで放電できた全電気量である。すなわち、満充電の状態から放電した場合の放電電流の時間で積分した値で、放電時間に対する放電電流値をプロットした放電電流曲線と時間軸で囲まれた面積である。また、充電に使用された電気量がほぼ100%電池に蓄えられるならば、放電深度100%から満充電状態まで充電した電気量が、蓄電容量(=満充電量)になる。上記定電流−定電圧充電方式での充電では、満充電に達する時点は、定電圧充電モードで充電電流がほとんど流れなくなった時点である。
本発明における、被検知二次電池の内部抵抗に関する情報を検知するための、内部抵抗若しくは内部抵抗の増減分に対する定電圧充電モードでの充電電気量の関係データを得ることができた実験例を図9乃至図13を参照して説明する。
蓄電容量の低下はなく内部抵抗のみが増大した二次電池の場合、充電特性はどのような推移するかを知るために、該二次電池に直列に抵抗器rSを接続して擬似的に内部抵抗を増し、定電流−定電圧充電操作を行い、充電電圧、充電電流の推移と充電電気量を観測した。次に、所定の放電操作後、定電流充電を行い、所定の電圧に到達した時点での内部抵抗を測定した。
Vc = Voc + I×R ---- (1)
当該二次電池の内部抵抗RをR1とすると、R1は充電電圧4.2Vとその時点の開回路電圧の差を充電電流値1.7Aで除した値であるので、次の関係式(2)から算出することができる。
RI (Ω)=(4.2V−Voc)/1.7A ---- (2)
抵抗器rsを接続した場合についても同様にして、それぞれ内部抵抗R(=R1+rs)を算出した。
R(Q)=Pn×Qn+ Pn-1×Qn-1 + Pn-2×Qn-2 + ・・・+ P1×Q1+ P0×Q0 ---- (3)
式(3)において、PnからP0は、二次電池の種類、型式、公称容量等によって異なる定数である。
R(Q) = 0.000000072×Q3−0.0002580011×Q2+0.4205795841×Q+7.825572664 ----(4)
上記測定データは、同種同型の二次電池であっても、個体差があるので、複数の二次電池から得られたデータを平均化したものを使用するのが好ましい。
尚、本例においては、R(Q)の関数式を、定電圧充電モードでの充電電気量Qの3次の多項式で表しているが、本発明においては、これらの多項式の次数に限定されるものではない。また、これらの関数式がn次の多項式に限定されるものでもない。更に、本例においては、定電圧充電モードでの充電電気量Q(mAh)に対する内部抵抗R(mΩ)の関係を、近似曲線の関数式として説明したが、この関係をデータテーブルとして表しても構わない。
関係式D=(QCV'−I0×tM')/(QCV−I0×tM)・・・・(5)
から正常な電池の蓄電容量を1.0としたときの蓄電容量の低下率Dを算出することができる。
蓄電量が正常な電池のD倍(0<D≦1)である電池の蓄電容量(満充電量)は、1/D倍すれば、正常な電池の蓄電容量(満充電量)と同一になる。満充電量は、充電量に対する放電量が100%であれば、放電深度100%からの積算充電電気量、電池を流れる充電電流値を時間で積分した値、すなわち充電電流を縦軸に経時時間を横軸にとった充電電流曲線と時間軸で囲まれる面積である。したがって、蓄電容量の不明であるでんちであっても、その電池の充電電流曲線を時間軸方向に1/D倍した充電電流曲線と時間軸で囲まれた面積が、正常な電池の充電電流曲線と時間軸で囲まれた面積に等しくなることになり、この関係から上記(5)式は導かれている。
このような検知が可能となる理由について、以下の実験例1により説明する。
この後者の方法によれば、定電圧充電モードでの充電電流値と充電電気量という情報を用いることで、満充電量を実際に計測することを必要とせずに、精度良くD値を容易に算出できる。なお、上記IMはI0の1/2であることがより好ましい。
本発明における定電流−定電圧充電方式での「定電圧充電モードでの充電電気量」は、定電圧充電に移行時点から下記3状態(i)、(ii)、(iii)のうちいずれかの時点に達するまでの充電電気量としてもよい。また、本発明での充電方式は、これら(i)、(ii)、(iii)の時点で充電を終了させる、充電終了条件の定電流−定電圧充電方式であってもよい。
(i)定電圧充電モードでの充電電流が所定の電流値Iminになった時点、
(ii)定電圧充電モードでの充電電流が所定の電流値In到達後、所定時間tnを経過した時点、または、
(iii)定電圧充電移行時点から所定時間tfを経過した時点。(所定時間tfは充電電流が十分小さくなる経過時間であり、予めなされた試験によって決定された値である。もちろん、定電流−定電圧充電方式での充電では、定電流充電開始時点を開始点にしてからの経過した時間をtfとしてもよい。)
上記(i)、(ii)、(iii)の時点で定電圧モードでの充電電気量を満充電状態到達までの定電圧モードでの充電電気量とほぼ見なせる理由は、(i)、(ii)、(iii)のいずれの時点でもすでに充電電流は十分小さくなっており、その時点以降充電電流がほぼゼロとなる時間までさらに充電を継続したとしても、充電電気量の増加分はわずかであり、本発明での内部抵抗の推算に与える影響(生じる誤差)は小さく無視できるからである。
以下、本発明の被検知二次電池(制御回路にてオンオフ制御可能な充電用スイ
ッチング素子、放電用スイッチング素子、充放電の電流値検出素子のうち少なくとも一つ以上が二次電池の充放電経路に介装された二次電池パックにおける前記二次電池を包含する)の内部抵抗を検知するための内部抵抗検知装置の一例を図面を用いて説明する。本発明の内部抵抗検知装置はこれに限定されるものではない。
ここで端子701は、被検知二次電池を装置本体に容易かつ確実に電気的に接続することを可能にするものである。電池電圧検出部702は、高い入力インピーダンスで、図示していない充電器によって、定電流−定電圧充電が行なわれる被検知二次電池の正負極間の端子間電圧を検出し、この電圧情報は制御部704に出力される。充電電流検出部703は、低い入力インピーダンスで、前記被検知二次電池の充電電流を検出し、この電流値情報は制御部704に出力される。
本発明の内部抵抗検知プログラムは、先に説明した、図1或いは図2のフローチャートに代表される本発明の検知方法をプログラム化したプログラム、及び内部抵抗若しくは内部抵抗の増減分に対する定電圧充電モードでの充電電気量の関係データを包含する。機器本体の制御部に、本発明の検知方法に基づくプログラム、内部抵抗若しくは内部抵抗の増減分に対する定電圧充電モードでの充電電気量の関係データを入力し、本発明の検知機能を持たせることが可能である。例えば二次電池を接続して使用する携帯型パーソナルコンピュータでは、一般的に本体の動作を主に司る主制御部と、周辺機器とのやりとりを主に司る副制御部をそれぞれ有し、副制御部では、多くの場合、供給電源である二次電池からの電流及びまたは電圧の情報を監視している。上記監視情報を取得する機器の副制御部もしくは主制御部に、本発明の検知方法のプログラム及び必要な内部抵抗若しくは内部抵抗の増減分に対する定電圧充電モードでの充電電気量の関係を入力することで、本発明の検知装置の機能を機器本体に持たせて、被検知電池の内部抵抗情報の検知を可能にし、機器の電源管理の精度を高めることができる。これにより、使用する二次電池の蓄電エネルギーを最大限に引き出し、機器の性能を最大限に発揮させることが可能になる。
本発明のメモリー媒体は、先に説明した、図1或いは図2のフローチャートに代表される本発明の検知方法をプログラム化したプログラム、内部抵抗若しくは内部抵抗の増減分に対する定電圧充電モードでの充電電気量の関係データを記憶したものである。また、電池の蓄電容量の低下率Dを算出するための、計算プログラム、および参照するデータを本発明のメモリー媒体に記憶させておいてもよい。電池の充電状態を監視し、かつメモリー媒体を接続して被検知二次電池の内部抵抗を検知する機能を有する、二次電池を電源とする機器に、上記本発明のメモリー媒体を使用することができる。そうした機器の代表例としては、充電器や、ビデオカメラ、デジタルカメラ、携帯電話、携帯端末(Personal Digital Assistant)、電気自動車、があげられる。上記本発明のメモリー媒体を使用することにより、使用する二次電池(被検知二次電池)の型式及び種類に変更が生じた場合でも、変更に対応する上記メモリー媒体を用意することで、容易に修正が可能になり、二次電池の内部抵抗の正確な検知が可能になる。
二次電池は、電池の温度、放電電流値によって内部抵抗が変化し放電できる蓄電量が変わってくる。そのため、上述したように本発明によって、二次電池の内部抵抗及び蓄電容量低下率の内部情報を得たとしても、それだけでは、二次電池を電源にしている機器の作動可能な時間を正確に予測することはできない。
そこで、電池を電源にしている機器の作動可能な時間をより正確に予測するために、内部抵抗に対する温度T、放電電流Iでの放電量補正係数データの取得することが好ましい。
蓄電容量の低下はなく内部抵抗のみが増大した二次電池の場合、温度T、放電電流Iでの放電量特性がどのように推移するかを知るために、該二次電池に直列に抵抗器rsを接続して擬似的に内部抵抗を増し、定電流−定電圧充電操作後、温度T、放電電流Iでの放電電気量を観測した。次に、定電流充電を行い、所定の電圧に到達した時点での内部抵抗を測定した。
上記で得られた結果を、表2にまとめて示す。
f_25℃,1.7A(R)=Gn×Rn+ Gn-1×Rn-1 +・・・+ G1×R1 + G0×R0---- (6)
式(6)において、GnからG0は、二次電池の種類、型式、公称容量等によって異なる定数である。
f_25℃,1.7A(R)= −0.0000000068×R3+0.0000041892×R2−0.0010928023×R
+1.0698074090 ---- (7)
上記測定データは、同種同型の電池であっても、個体差があるので、複数の電池から得られたデータを平均化したものを使用するのが好ましい。
尚、本例においては、f_25℃,1.7A(R)の関数式を、内部抵抗Rの3次の多項式で表しているが、本発明においては、これらの多項式の次数に限定されるものではない。また、これらの関数式がn次の多項式に限定されるものでもない。更に、本例においては、内部抵抗に対する温度T、放電電流Iでの放電量補正係数データを、近似曲線の関数式として説明したが、この関係をデータテーブルとして表しても構わない。したがって、上記補正係数のデータと、本発明により推算される内部抵抗値、放電環境である電池温度T、放電電流Iがわかれば、満充電状態の電池の放電できる電気量を算出することができることになる。
本発明において、内部抵抗若しくは内部抵抗の増減分に対する定電圧充電モードでの充電電気量の関係データ、内部抵抗に対する温度T、放電電流Iでの放電量補正係数データを、内部抵抗がR1である正常な二次電池と、R1と同程度のオーダーの各種抵抗値の抵抗器rsを直列に接続して、それぞれ取得することは、簡便で高い精度が得られるのでより好ましい。
以下の実施例に基づき本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
上記で得られた結果を、表3にまとめて示す。表3において、CV充電量は定電圧充電モードでの充電電気量を、検知Rは本発明の方法にて推算し求めた内部抵抗値(予測値)を、開回路電圧は充電終了後所定時間経過した時点の開回路電圧を、算出Rは式(1)においてVc=4.7,I=1.7Aと得られた開回路電圧Vocから算出された内部抵抗値を、それぞれ示している。
|145.4−144.1|/144.1×100=0.9(%) ---- (8)
誤差は、0.9%であった。
本発明の内部抵抗検知方法を用いれば、定電流−定電圧充電中の特定の操作や、検知のために特別な時間を必要とすることなく、定電圧充電モードの充電電気量の計測値から、簡便に、精度よく内部抵抗を検知できることがわかった。
上記で得られた結果を、表4にまとめて示す。
|203.6−205.9|/205.9×100=1.1(%) ---- (9)
誤差は、1.1%であった。
ここで、表4での被検知電池の蓄電容量低下率Dは、被検知二次電池について定電流1.7Aの充電モードから定電圧4.2Vの充電モードへの切り替わり時から所定の電流値0.85Aになるまでの時間tM'、定電圧充電モードでの充電電気量QCV'を測定し、対応する正常な二次電池についても、予めそれぞれtM、QCVを測定しておき、上述の式(5)から算出した値である。上記で得られた結果を、表5にまとめて示す。
D=(0.6231−1.7×0.308)/(0.4038−1.7×0.170) ---- (10)
から、被検知電池の蓄電容量低下率Dを算出した。
次に、本発明の方法を用いずに内部抵抗を予測検知した場合と、充電操作時に電池の開回路電圧を測定して式(1)から内部抵抗を算出する場合とでは、どの程度、算出時間が必要か比較し、本発明の方法の有効性を確認した。
図15は、1.7Aの定電流充電を行い、充電電圧が4.2Vに到達した時点で終了した時の、充電終了後120分間の経過時間に対する電池電圧(充電電流がゼロであるので、電池の開回路電圧を示す)を示した図である。電池電圧は徐々に低下し、90分経過すると、3.85Vの電圧に収束することがわかる。
|R0−R|/R×100 ---- (11)
の計算を行い、その計算結果を縦軸に示した図である。これは、定電圧4.2Vに達したときに充電を停止し、経時時間での電圧値を開回路電圧と見なし、被検知二次電池の内部抵抗を算出した時の、真の内部抵抗値Rとの誤差を示している。前記式(9)から得られた本検知方法での誤差1.1%は、図17において、休止時間を80分以上設けたのと同等の精度であることがわかった。このことは、本発明の内部抵抗を予測検地する方法を採用すれば、内部抵抗を算出するための開回路電圧の計測するための時間80分が不溶であることを意味する。
本発明の内部抵抗検知方法を用いれば、被検知二次電池がサイクル劣化していても、定電流−定電圧充電中の特定の操作や、検知のために特別な時間を必要とすることなく、定電圧充電モードの充電電気量の計測値から、簡便に、精度よく内部抵抗を検知できることがわかった。
上記で得られた結果を、表6にまとめて示す。表6において、CV充電量Qcv’は定電圧充電モードでの充電電気量を、検知Rは本発明の方法にて推算し求めた内部抵抗値(予測値)を、開回路電圧は充電終了後所定時間経過した時点の開回路電圧を、算出Rは式(1)においてVc=4.7,I=1.7Aと得られた開回路電圧Vocから算出された内部抵抗値を、それぞれ示している。
|305.8−311.8|/311.8×100=1.9(%) ---- (12)
誤差は、1.9%であった。
ここで、表6での被検知二次電池の蓄電容量低下率Dは、該被検知二次電池について定電流1.7Aの充電モードから定電圧4.2Vの充電モードへの切り替わり時から所定の電流値0.85Aになるまでの時間tM'、定電圧充電モードでの充電電気量QCV'を測定し、対応の正常な二次電池についても、予めそれぞれtM、QCVを測定しておき、上述の式(5)から算出した値である。
上記で得られた結果を、表7にまとめて示す。
D=(1.1705−1.7×0.637)/(0.4038−1.7×0.170) ---- (13)
から、被検知二次電池の蓄電容量低下率Dを算出した。
また、図17によれば、本発明の検知方法での誤差1.9%は、45経過後の開回路電圧から求めた内部抵抗値と同等の精度であることがわかった。
本発明の内部抵抗検知方法を用いれば、被検知二次電池が高温環境下での長期保存で劣化していても、定電流−定電圧充電中の特定の操作や、検知のために特別な時間を必要とすることなく、定電圧充電モードの充電電気量の計測値から、簡便に、精度よく内部抵抗を検知できることがわかった。
次電池の充放電経路に、寄生ダイオード付きMOSFET(FY8ABJ−03;三菱電機製)から成る過充電保護素子と過放電保護素子、更に充放電電流を検出するための抵抗器(WSL−2512(20mΩ);ビシェイ製)が介装された、蓄電容量の低下がないと考えられる二次電池パックに対し、定電流−定電圧充電を行い、図1のフローチャートに従って検知した後、実際の内部抵抗を求め、比較して、本発明の有効性を検証した。また、検知した内部抵抗値から、温度25℃、放電電流1.7Aで電池電圧が3.0Vに達するまでの放電電気量の公称容量に対する割合を推定し、該推定値から放電可能時間を予測した後、実際の放電時間を計測して、本発明の有効性を検証した。
また、内部抵抗R(mΩ)に対する、温度25℃、放電電流1.7Aで電池電圧が3.0Vに達するまでの放電電気量の公称容量に対する割合の関係である放電量補正係数データの一例である上述の関数式(7)に、前記検知した内部抵抗値を代入し、被検知二次電池の温度25℃、放電電流1.7Aで電池電圧が3.0Vに達するまでの放電電気量の公称容量に対する割合を推定し、該推定値から放電可能時間を予測した。
上記で得られた内部抵抗に関する結果を表8に、放電時間に関する結果を表9に、それぞれまとめて示す。表8において、CV充電量は定電圧充電モードでの充電電気量を、検知Rは本発明の方法にて推算し求めた内部抵抗値(予測値)を、開回路電圧は充電終了後所定時間経過した時点の開回路電圧を、算出Rは式(1)においてVc=4.7,I=1.7Aと得られた開回路電圧Vocから算出された内部抵抗値を、それぞれ示している。
|233.1−235.3|/235.3×100=0.9(%) ---- (14)
誤差は、0.9%であった。
また、表9から、被検知二次電池の温度25℃、放電電流1.7Aで電池電圧が3.0Vに達するまでの放電時間の予測値と実測値との誤差は、次式で計算され、
|56.7−57.1|/57.1×100=0.7(%) ---- (15)
誤差は、0.7%であった。
本発明の内部抵抗検知方法を用いれば、被検知二次電池が二次電池パックに収納された二次電池で、前記二次電池パックには、制御回路にてオンオフ制御可能な充電用スイッチング素子、放電用スイッチング素子、充放電の電流値検出素子のうち少なくとも一つ以上が充放電経路に介装されていても、定電流−定電圧充電中の特定の操作や、検知のために特別な時間を必要とすることなく、定電圧充電モードの充電電気量の計測値から、簡便に、精度よく内部抵抗を検知できることがわかった。また、予測検知した内部抵抗値から、温度T、放電電流Iでの、所定電圧に達するまでの放電可能時間を高精度で予測することができるのもわかった。
Claims (30)
- 被検知対象の二次電池の内部抵抗を検知する方法であって、定電流−定電圧充電方式(一定の電流値I0で充電を開始し電池電圧が所定の電圧Vmaxに達した後、所定の電圧Vmaxで充電を充電終了まで行う、定電流充電モードと定電圧充電モードの組み合わせからなる充電方式)により充電を行う場合に、少なくとも、前記被検知二次電池の前記定電圧充電モード間に充電される充電電気量の積算値(定電圧充電モードでの充電電気量)を求めるステップ(a)、及び前記被検知二次電池に対応する正常な二次電池(正常な電池の蓄電容量を保ち内部抵抗のみ変化した二次電池)について予め取得してある、前記正常な二次電池の内部抵抗R1を増減させた場合のその内部抵抗R(=R1+rs)若しくは前記内部抵抗の増減分rsに対する前記定電圧充電モードでの前記正常な二次電池の充電電気量Qcvの関係(正常な電池の内部抵抗と定電圧充電モードでの充電電気量の関係 R vs Qcv, rs vs Qcv)を参照するステップ(b)を有する操作を行なうことによって被検知電池の内部抵抗を予測することを特徴とする二次電池の内部抵抗の検知方法。
- 前記被検知対象の二次電池は、二次電池パックにおける二次電池であり、前記二次電池パックは、制御回路、及び該制御回路にてオンオフ制御可能な充電用スイッチング素子、放電用スイッチング素子、及び充放電の電流値検出素子のうち少なくとも一つ以上が前記二次電池の充放電経路に介装されたものである請求項1に記載の二次電池の内部抵抗の検知方法。
- 前記被検知二次電池の蓄電容量が前記正常な二次電池の蓄電容量のD倍(Dは蓄電容量の低下率を示す0<D≦1の定数である)に低下している場合に、前記ステップ(a)で求めた定電圧充電モードでの充電電気量を1/D倍した後に、前記ステップ(b)に記載の正常な電池の内部抵抗と定電圧充電モードでの充電電気量の関係を参照するステップの操作を行なうことを特徴とする請求項1に記載の二次電池の内部抵抗検知方法。
- 前記被検知二次電池の蓄電容量低下率Dが、前記被検知二次電池の定電流−定電圧充電において、定電流I0の充電モードから定電圧Vmaxの充電モードへの切り替わり時から所定の電流値IMになるまでの時間がtM'、定電圧充電モードでの充電電気量がQCV'で、前記正常な二次電池においてはそれぞれtM、QCVであるとき、関係式D=(QCV'−I0×tM')/(QCV−I0×tM)から算出されることを特徴とする請求項3に記載の二次電池の内部抵抗検知方法。
- 前記所定の電流値IMは、前記定電流充電での充電電流I0の0.4×I0≦IM≦0.6×I0の範囲であることを特徴とする請求項4に記載の二次電池の内部抵抗検知方法。
- 前記所定の電流値IMは、前記定電流充電での充電電流I0の1/2、即ちIM=0.5×I0であることを特徴とする請求項5に記載の二次電池の内部抵抗検知方法。
- 前記ステップ(b)に記載の正常な電池の内部抵抗と定電圧充電モードでの充電電気量の関係が、前記正常な二次電池について予め取得された実測データ、前記実測データから得られた関係式及びコンピューターによるシミュレーションから得られた関係式、の中から選択される特性であることを特徴とする請求項1に記載の二次電池の内部抵抗検知方法。
- 前記正常な電池の内部抵抗と定電圧充電モードでの充電電気量の関係が、内部抵抗がR1である正常な二次電池に各種抵抗値(rs)の抵抗器を直列に接続し、内部抵抗を模擬的に増して抵抗値R(= R1+ rs)とした正常な二次電池を前記定電流−定電圧充電方式による充電に付し、前記定電圧充電モードでの前記各種抵抗値の抵抗器を接続した正常な二次電池の充電電気量Qcv'を計測する、操作によって求められた関係であることを特徴とする請求項7に記載の二次電池の内部抵抗検知方法。
- 前記直列接続する抵抗器の抵抗値が、前記正常な二次電池の内部抵抗と同一もしくは一桁違いのオーダーであることを特徴とする請求項8に記載の二次電池の内部抵抗検知方法。
- 前記正常な電池の内部抵抗と定電圧充電モードでの充電電気量の関係において、内部抵抗値R(= R1 + rs)が、前記定電流−定電圧充電方式(一定の電流値I0で充電を開始し電池電圧が所定の電圧Vmaxに達した後所定の電圧Vmaxで充電を充電終了まで行う、定電流充電モードと定電圧充電モードからなる)による充電操作で、所定の電圧Vmaxに達した時点での開回路電圧Vocを計測し、該Vmax、Voc、及びI0と関係式R = (Vmax - Voc)/I0 から抵抗値Rを算出することを特徴とする請求項8に記載の二次電池の内部抵抗検知方法。
- 前記定電圧充電の終了時点が下記の三つの状態のうちいずれか一つに達した時点であることを特徴とする請求項1に記載の二次電池の内部抵抗検知方法。
(i)定電圧充電モードでの充電電流が所定の電流値Imin以下になった時点、
(ii)定電圧充電モードでの充電電流が所定の電流値In到達後、所定時間tnを経過した時点、及び
(iii) 充電開始から所定時間tfを経過した時点。 - 被検知電池を電源にする機器の作動時間を、前記請求項1記載の検知方法により推算した該被検知二次電池の内部抵抗から予測する方法において、前記被検知電池に対応する、容量低下のない蓄電容量CNの前記正常な二次電池の温度T0のときの内部抵抗値がR(= R1 + rs)である時、温度T、放電電流Iでの全放電量Cdが、Cd=CN×f_T,I(R) (f_T,I(R)は温度T及び放電電流Iでの内部抵抗Rで決まる放電量の補正係数)で表され、内部抵抗がR1である前記正常な二次電池の全放電量がCd=CN×f_T,I(R1)、蓄電容量の低下がなく内部抵抗がR(= R1+ rs)の前記被検知二次電池の全放電量がCd'=CN×f_T,I(R)、でそれぞれ表されるとし、前記被検知二次電池を電源に使用している機器の平均消費電流がi、平均消費電力がp、放電電流値がiである正常な二次電池の平均放電電圧がVm、被検知二次電池の平均放電電圧がVm'である時、前記機器の作動時間hを、式h=Cd'/i若しくはh=(Vm' ×Cd')/p、但しVm' = Vm - i x(R- R1) = Vm - i x rs、で算出することを特徴とする二次電池を電源とする機器の作動時間を予測する方法。
- 前記温度T及び放電電流Iでの内部抵抗Rで決まる放電量補正係数f_T,I(R)が、前記正常な二次電池について予め取得された放電量補正係数の実測データ、前記実測データから得られた関係式及びコンピューターによるシミュレーションから得られた関係式の中から選択されるものであることを特徴とする請求項12に記載の二次電池を電源とする機器の作動時間を予測する方法。
- 前記正常な二次電池について予め取得された放電量補正係数f_T,I(R)が、温度T0で内部抵抗がR1であり蓄電容量がCdである正常な二次電池に、各種抵抗値(rs)の抵抗器を直列に接続し、模擬的に該二次電池の内部抵抗値をR(= R1 + rs)に高めた電池に、それぞれ定電流−定電圧充電操作(一定の電流値I0で充電を開始し電池電圧が所定の電圧Vmaxに達した後、所定の電圧Vmaxで充電を充電終了まで行う)を充電終了まで行った後、温度T及び放電電流Iで所定の電圧Vminに達するまで放電し、前記各種抵抗値の抵抗器を接続し模擬的に内部抵抗値Rを有した正常な二次電池の各々の放電電気量Cdを計測し、式Cd/CN=f_T,I(R)から算出されることを特徴とする請求項13に記載の二次電池を電源とする機器の作動時間を予測する方法。
- 前記直列接続する抵抗器の抵抗値が、前記正常な二次電池の内部抵抗と同一もしくは一桁違いのオーダーであることを特徴とする請求項14に記載の機器の作動時間を予測する方法。
- 前記内部抵抗値R(= R1 + rs)が、温度T0において内部抵抗がR1である正常な二次電池に、各種抵抗値(rs)の抵抗器を直列に接続し、模擬的に内部抵抗値を抵抗値R(= R1+ rs)とした電池に、定電流−定電圧充電操作(一定の電流値I0で充電を開始し電池電圧が所定の電圧Vmaxに達した後所定の電圧Vmaxで充電を充電終了まで行う)で、所定の電圧Vmaxに達した時点での開回路電圧Vocを計測し、該Vmax、Voc、及びI0と関係式R = (Vmax - Voc)/I0 から抵抗値Rを算出することを特徴と請求項14に記載の機器の作動時間を予測する方法。
- 内部抵抗がR(= R1+ rs)である前記被検知二次電池の蓄電容量が前記正常な二次電池の蓄電容量のD倍(Dは定数で0<D≦1)に低下している場合に、前記被検知二次電池の全放電量がCd'=D×CN×f_T,I(R)、で表され、前記被検知二次電池を電源に使用している機器の平均消費電流がi、平均消費電力がp、放電電流値がiである正常な二次電池の平均放電電圧をVm、前記被検知二次電池の平均放電電圧をVm'とする時、前記機器の作動時間hを、式h=Cd'/i若しくはh=(Vm' ×Cd')/p、但しVm' = Vm - i x(R- R1) = Vm - i x rs、で算出することを特徴とする請求項12記載の機器の作動時間を予測する方法。
- 前記被検知二次電池の蓄電容量が、前記正常な二次電池の蓄電容量のD倍(Dは定数で0<D≦1)に低下していると仮定した場合に、前記被検知二次電池の前記定電流−定電圧充電において定電流I0の充電モードから定電圧Vmaxの充電モードへの切り替わり時から所定の電流値IMになるまでの時間がtM'、定電圧充電モードでの充電電気量がQCV'で、前記正常な内部抵抗R1の二次電池においてはそれぞれtM、QCVであるとき、関係式D=(QCV'−I0×tM')/(QCV−I0×tM)から蓄電容量低下率Dを算出することを特徴とする請求項17に記載の機器の作動時間を予測する方法。
- 前記所定の電流値IMは、前記定電流充電での充電電流I0の0.4×I0≦IM≦0.6×I0の範囲であることを特徴とする請求項18に記載の機器の作動時間を予測する方法。
- 前記所定の電流値IMは、前記定電流充電での充電電流I0の1/2、即ちIM=0.5×I0であることを特徴とする請求項19に記載の機器の作動時間を予測する方法。
- 被検知対象の二次電池の内部抵抗を検知する装置であって、少なくとも前記被検知二次電池の電圧を検知する手段、前記被検知二次電池を流れる電流を検知する手段、定電流−定電圧充電(一定の電流値I0で充電を開始し電池電圧が所定の電圧Vmaxに達した後、所定の電圧Vmaxで充電を充電終了まで行う充電)での定電圧充電モードにおける前記被検知二次電池の充電電気量を求める手段、前記被検知二次電池に対応する容量劣化のない二次電池の内部抵抗に対する定電流−定電圧充電の電圧充電モードでの充電電気量の関係を記憶する手段、及び該記憶手段の情報を参照し前記定電圧充電モードでの充電電気量から前記被検知二次電池の内部抵抗を検知する手段を有することを特徴とする二次電池の内部抵抗検知装置。
- 前記被検知二次電池の内部抵抗を検知する手段が、少なくとも、前記被検知二次電池の前記定電圧充電モード間に充電される充電電気量の積算値(定電圧充電モードでの充電電気量)を求めるステップ(a)、及び前記被検知二次電池に対応する正常な二次電池について予め取得してある、前記正常な二次電池の内部抵抗R1を増減させた場合のその内部抵抗R(=R1+rs)若しくは前記内部抵抗の増減分rsに対する前記定電圧充電モードでの前記正常な二次電池(正常な電池の蓄電容量を保ち内部抵抗のみ変化した電池)の充電電気量Qcvの関係(正常な電池の内部抵抗と定電圧充電モードでの充電電気量の関係 R vs Qcv, rs vs Qcv)を参照するステップ(b)から成る、検知方法を元に演算し前記内部抵抗を推測する演算部を有していることを特徴とする請求項21に記載の二次電池の内部抵抗検知装置。
- 前記被検知二次電池が二次電池パック内に収納されていることを特徴とする請求項21に記載の二次電池の内部抵抗検知装置。
- 前記二次電池パックは、制御回路、制御回路にてオンオフ制御可能な充電用スイッチング素子、放電用スイッチング素子、充放電の電流値検出素子のうち少なくとも一つ以上が前記二次電池の充放電経路に介装されたものである請求項23に記載の二次電池の内部抵抗検知装置。
- 前記二次電池パック内に内部抵抗検知装置が収納されていることを特徴とする請求項24に記載の二次電池の内部抵抗検知装置。
- 前記被検知二次電池の蓄電容量が前記正常な電池の蓄電容量のD倍(Dは定数で0<D≦1)に低下している場合に、前記定電圧充電モードでの前記被検知二次電池の充電電気量を1/D倍した後に前記記憶手段の情報を参照し前記定電圧充電モードでの充電電気量から被検知二次電池の内部抵抗を検知する手段を更に有することを特徴とする請求項21に記載の二次電池の内部抵抗検知装置。
- 請求項21に記載の装置を付加したことを特徴とする機械または機器。
- 製造した二次電池が良品であるか不良品であるか検査する検査装置、二次電池を充電する充電器、携帯電話・携帯端末・携帯型コンピューター等の携帯機器、自動車、二輪車、船舶、航空機、宇宙船等の移動体から選択されるものであることを特徴とする請求項27に記載の機械または機器。
- 被検知対象の二次電池の内部抵抗を検知するためのプログラムであって、請求項1に記載の検知方法を盛り込んだことを特徴とする二次電池の内部抵抗検知プログラム。
- 請求項29に記載の二次電池の内部抵抗検知プログラムを収めた記憶媒体。
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Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007010691A1 (ja) * | 2005-07-15 | 2007-01-25 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | 蓄電池充電状態検知方法および蓄電池充電状態検知装置 |
WO2008084791A1 (ja) * | 2007-01-11 | 2008-07-17 | Panasonic Corporation | リチウム二次電池の劣化検出方法と劣化抑制方法、劣化検出器と劣化抑制器、それを用いた電池パック、充電器 |
JP2009080093A (ja) * | 2007-09-07 | 2009-04-16 | Hitachi Vehicle Energy Ltd | 二次電池の内部情報検知方法及び装置 |
CN102736034A (zh) * | 2012-06-29 | 2012-10-17 | 力神迈尔斯动力电池系统有限公司 | 锂离子电池内部状态检测及无损筛选的方法 |
CN103487758A (zh) * | 2013-09-16 | 2014-01-01 | 向勇 | 一种锂离子电池配组方法 |
WO2014147753A1 (ja) * | 2013-03-19 | 2014-09-25 | 株式会社日立製作所 | 二次電池の内部情報検出装置 |
CN104167795A (zh) * | 2014-08-20 | 2014-11-26 | 广东欧珀移动通信有限公司 | 一种移动终端及其充电控制方法 |
JP2017090297A (ja) * | 2015-11-12 | 2017-05-25 | 株式会社豊田自動織機 | 鉛バッテリの劣化度を検出する方法および鉛バッテリの充電を制御する方法 |
KR101841237B1 (ko) | 2017-12-06 | 2018-03-22 | 대영채비(주) | 전기자동차용 배터리의 충전상태 모니터링방법 |
JP2020180942A (ja) * | 2019-04-26 | 2020-11-05 | 一般財団法人電力中央研究所 | 電池劣化判定装置、相関関係分析装置、組電池、電池劣化判定方法及び電池劣化判定プログラム |
CN112769201A (zh) * | 2021-03-18 | 2021-05-07 | 维沃移动通信有限公司 | 充电方法、充电装置、电子设备和可读存储介质 |
CN113162187A (zh) * | 2021-05-06 | 2021-07-23 | 杭州海康机器人技术有限公司 | 充电控制方法、充电机及存储介质 |
JP2022507511A (ja) * | 2019-02-14 | 2022-01-18 | エルジー エナジー ソリューション リミテッド | バッテリーセルの異常判断装置及び方法 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08179018A (ja) * | 1994-12-26 | 1996-07-12 | Nissan Motor Co Ltd | 二次電池の残存容量表示装置 |
JPH09117001A (ja) * | 1995-10-12 | 1997-05-02 | Nissan Motor Co Ltd | 電気自動車用二次電池の内部抵抗検出法とそれを用いた電気自動車の出力計 |
JPH10145981A (ja) * | 1996-11-12 | 1998-05-29 | Nissan Motor Co Ltd | 電池の充電方法及び充電装置 |
JP2000021455A (ja) * | 1998-07-03 | 2000-01-21 | Nissan Motor Co Ltd | ハイブリッド車両用電池の内部抵抗検出方法 |
JP2000323183A (ja) * | 1999-05-11 | 2000-11-24 | Toyota Motor Corp | 電池状態検出装置 |
JP2001015180A (ja) * | 1999-06-30 | 2001-01-19 | Nissan Motor Co Ltd | 電池の寿命判定装置 |
JP2001351696A (ja) * | 2000-06-02 | 2001-12-21 | Hitachi Ltd | 二次電池の充放電装置 |
JP2002286820A (ja) * | 2001-03-28 | 2002-10-03 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | バッテリ残量検出装置 |
-
2003
- 2003-10-14 JP JP2003354376A patent/JP4401734B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08179018A (ja) * | 1994-12-26 | 1996-07-12 | Nissan Motor Co Ltd | 二次電池の残存容量表示装置 |
JPH09117001A (ja) * | 1995-10-12 | 1997-05-02 | Nissan Motor Co Ltd | 電気自動車用二次電池の内部抵抗検出法とそれを用いた電気自動車の出力計 |
JPH10145981A (ja) * | 1996-11-12 | 1998-05-29 | Nissan Motor Co Ltd | 電池の充電方法及び充電装置 |
JP2000021455A (ja) * | 1998-07-03 | 2000-01-21 | Nissan Motor Co Ltd | ハイブリッド車両用電池の内部抵抗検出方法 |
JP2000323183A (ja) * | 1999-05-11 | 2000-11-24 | Toyota Motor Corp | 電池状態検出装置 |
JP2001015180A (ja) * | 1999-06-30 | 2001-01-19 | Nissan Motor Co Ltd | 電池の寿命判定装置 |
JP2001351696A (ja) * | 2000-06-02 | 2001-12-21 | Hitachi Ltd | 二次電池の充放電装置 |
JP2002286820A (ja) * | 2001-03-28 | 2002-10-03 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | バッテリ残量検出装置 |
Cited By (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007010691A1 (ja) * | 2005-07-15 | 2007-01-25 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | 蓄電池充電状態検知方法および蓄電池充電状態検知装置 |
WO2008084791A1 (ja) * | 2007-01-11 | 2008-07-17 | Panasonic Corporation | リチウム二次電池の劣化検出方法と劣化抑制方法、劣化検出器と劣化抑制器、それを用いた電池パック、充電器 |
US8102152B2 (en) | 2007-01-11 | 2012-01-24 | Panasonic Corporation | Deterioration detecting method and deterioration suppressing method for rechargeable lithium batteries, deterioration detector, deterioration suppressor, battery pack, and charger |
JP2009080093A (ja) * | 2007-09-07 | 2009-04-16 | Hitachi Vehicle Energy Ltd | 二次電池の内部情報検知方法及び装置 |
CN102736034A (zh) * | 2012-06-29 | 2012-10-17 | 力神迈尔斯动力电池系统有限公司 | 锂离子电池内部状态检测及无损筛选的方法 |
JP6034954B2 (ja) * | 2013-03-19 | 2016-11-30 | 株式会社日立製作所 | 二次電池の内部情報検出装置 |
WO2014147753A1 (ja) * | 2013-03-19 | 2014-09-25 | 株式会社日立製作所 | 二次電池の内部情報検出装置 |
JPWO2014147753A1 (ja) * | 2013-03-19 | 2017-02-16 | 株式会社日立製作所 | 二次電池の内部情報検出装置 |
CN103487758A (zh) * | 2013-09-16 | 2014-01-01 | 向勇 | 一种锂离子电池配组方法 |
CN103487758B (zh) * | 2013-09-16 | 2016-03-09 | 向勇 | 一种锂离子电池配组方法 |
CN104167795A (zh) * | 2014-08-20 | 2014-11-26 | 广东欧珀移动通信有限公司 | 一种移动终端及其充电控制方法 |
JP2017090297A (ja) * | 2015-11-12 | 2017-05-25 | 株式会社豊田自動織機 | 鉛バッテリの劣化度を検出する方法および鉛バッテリの充電を制御する方法 |
KR101841237B1 (ko) | 2017-12-06 | 2018-03-22 | 대영채비(주) | 전기자동차용 배터리의 충전상태 모니터링방법 |
JP2022507511A (ja) * | 2019-02-14 | 2022-01-18 | エルジー エナジー ソリューション リミテッド | バッテリーセルの異常判断装置及び方法 |
US11774515B2 (en) | 2019-02-14 | 2023-10-03 | Lg Energy Solution, Ltd. | Apparatus and method for determining error of a battery cell |
JP2020180942A (ja) * | 2019-04-26 | 2020-11-05 | 一般財団法人電力中央研究所 | 電池劣化判定装置、相関関係分析装置、組電池、電池劣化判定方法及び電池劣化判定プログラム |
JP7304197B2 (ja) | 2019-04-26 | 2023-07-06 | 一般財団法人電力中央研究所 | 電池劣化判定装置、相関関係分析装置、組電池、電池劣化判定方法及び電池劣化判定プログラム |
CN112769201A (zh) * | 2021-03-18 | 2021-05-07 | 维沃移动通信有限公司 | 充电方法、充电装置、电子设备和可读存储介质 |
CN112769201B (zh) * | 2021-03-18 | 2023-06-13 | 维沃移动通信有限公司 | 充电方法、充电装置、电子设备和可读存储介质 |
CN113162187A (zh) * | 2021-05-06 | 2021-07-23 | 杭州海康机器人技术有限公司 | 充电控制方法、充电机及存储介质 |
CN113162187B (zh) * | 2021-05-06 | 2023-01-31 | 杭州海康机器人股份有限公司 | 充电控制方法、充电机及存储介质 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4401734B2 (ja) | 2010-01-20 |
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