JP2008261669A - 電池の満充電容量検出方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電池の満充電容量検出方法は、第1の無負荷タイミングにおける電池の第1の無負荷電圧(VOCV1)と第2の無負荷タイミングにおける電池の第2の無負荷電圧(VOCV2)を検出し、第1の無負荷電圧(VOCV1)が所定の電圧範囲にあると、第1の無負荷電圧(VOCV1)から電池の第1の残容量(SOC1[%])を判定すると共に、第2の無負荷電圧(VOCV2)から電池の第2の残容量(SOC2[%])を判定し、さらに、第1の残容量(SOC1[%])と第2の残容量(SOC2[%])の差から演算される残容量の変化率(δS[%])と、第1の無負荷タイミングと第2の無負荷タイミングとの間において、充放電される電池の充電電流と放電電流の積算値から演算される電池の容量変化値(δAh)から、電池の満充電容量(Ahf)を演算する。
【選択図】図4
Description
この無負荷電圧検出工程で検出される第1の無負荷電圧(VOCV1)が所定の電圧範囲にあるかどうかを判定して、第1の無負荷電圧(VOCV1)が所定の電圧範囲にあると、第1の無負荷電圧(VOCV1)から電池の第1の残容量(SOC1[%])を判定すると共に、第2の無負荷電圧(VOCV2)から電池の第2の残容量(SOC2[%])を判定する残容量判定工程と、
この残容量判定工程で判定される第1の残容量(SOC1[%])と第2の残容量(SOC2[%])の差から残容量の変化率(δS[%])を演算する残容量変化率演算工程と、
第1の無負荷タイミングと第2の無負荷タイミングとの間において、充放電される電池の充電電流と放電電流の積算値から電池の容量変化値(δAh)を演算する容量変化検出工程と、
残容量の変化率(δS[%])と容量変化値(δAh)から、下記の式で電池の満充電容量(Ahf)を演算する満充電容量演算工程とからなる。
Ahf=δAh/(δS/100)
満充電容量(Ahf)は、満充電された電池を完全に放電するまでの容量であって、電流(A)と時間(h)の積で表される容量を意味する。
また、残容量(Ahr)とは、電池が完全に放電されるまでに放電できる電流(A)と時間(h)の積を意味する。
さらに残容量(SOC[%])とは、電池の満充電容量(Ahf)に対する残容量(Ahr)の比率を意味する。
Ahf=δAh/(δS/100)
なお、図3と図5において、上段の図は、満充電容量(Ahf)が多い電池、いいかえると、使用初期であって、劣化していない電池の満充電容量(Ahf)を検出する状態を示しており、下段の図は、劣化が進み、満充電容量(Ahf)が減少した電池の満充電容量(Ahf)を検出する状態を示している。
残容量(Ahr)=満充電容量(Ahf)×残容量(SOC[%])
ここで、無負荷電圧(VOCV)から検出される残容量(SOC[%])は、たとえば、第2の無負荷タイミングにおいて検出された第2の残容量(SOC2[%])とすることができる。また、電池1の残容量(SOC2[%])が100[%]である場合、すなわち、電池1を満充電した場合は、演算された満充電容量(Ahf)が、その時点における電池1の残容量(Ahr)となる。
[無負荷電圧検出工程]
電池が無負荷となる第1の無負荷タイミングにおける電池の第1の無負荷電圧(VOCV1)と第2の無負荷タイミングにおける電池の第2の無負荷電圧(VOCV2)を検出する。
[残容量判定工程]
無負荷電圧検出工程で検出される第1の無負荷電圧(VOCV1)が所定の電圧範囲にあるかどうかを判定し、第1の無負荷電圧(VOCV1)が所定の電圧範囲にあると、第1の無負荷電圧(VOCV1)から電池の第1の残容量(SOC1[%])を判定すると共に、第2の無負荷電圧(VOCV2)から電池の第2の残容量(SOC2[%])を判定する。
[残容量変化率演算工程]
残容量判定工程で判定される第1の残容量(SOC1[%])と第2の残容量(SOC2[%])の差から残容量の変化率(δS[%])を演算する
[容量変化検出工程]
第1の無負荷タイミングと第2の無負荷タイミングとの間において、充放電される電池の充電電流と放電電流の積算値から電池の容量変化値(δAh)を演算する。
[満充電容量演算工程]
残容量の変化率(δS[%])と容量変化値(δAh)から、下記の式で電池の満充電容量(Ahf)を演算する。
Ahf=δAh/(δS/100)
[n=1のステップ]
電池1が充電される状態になったかどうかを判定する。電池1が充電される状態となるまで、このステップをループする。
[n=2のステップ]
電池1が充電される状態になると、電池1の充電を開始する前に、電池1を無負荷状態とし、このタイミングを第1の無負荷タイミングとして、電池1の第1の無負荷電圧(VOCV1)を検出する。
[n=3〜5のステップ]
残容量検出部6は、検出される第1の無負荷電圧(VOCV1)が所定の範囲内にあるかどうかを判定する。第1の無負荷電圧(VOCV1)が所定の設定範囲内にないとき、電池1の充電初期における残容量(SOC[%])の範囲が所定の範囲外であったと判定して、満充電容量の演算を中止する。第1の無負荷電圧(VOCV1)が設定範囲内にあると、検出された第1の無負荷電圧(VOCV1)から電池1の第1の残容量(SOC1[%])を関数やテーブルから判定する。その後、電池1の充電を開始する。
[n=6、7のステップ]
電池1が充電される状態で、容量演算部5は電池1の充放電の電流を積算して容量変化値(δAh)を演算する。このステップで、電池1が満充電されるまでの容量変化値(δAh)が演算される。ここで、リチウムイオン電池においては、周知の技術であるように、定電流充電の後、定電圧充電され、充電電流が所定値以下になると、満充電と判定される。
[n=8のステップ]
電池1が満充電されると、電池1を無負荷状態とする。このタイミングを第2の無負荷タイミングとして、第2の無負荷電圧(VOCV2)を検出する。
[n=9のステップ]
残容量検出部6は、検出された第2の無負荷電圧(VOCV2)から電池1の残容量(SOC2[%])を関数やテーブルから判定する。このとき、電池1は満充電されているので、電池1の残容量(SOC2[%])は100[%]となる。
[n=10のステップ]
満充電容量検出部7が、電池1の第1の残容量(SOC1[%])と第2の残容量(SOC2[%])の差から残容量の変化率(δS[%])を演算する。
[n=11のステップ]
さらに、満充電容量検出部7が、演算された容量変化値(δAh)と残容量の変化率(δS[%])から、以下の式で電池1の満充電容量を演算する。
Ahf=δAh/(δS/100)
[n=1のステップ]
電池1が充電される状態になったかどうかを判定する。電池1が充電される状態となるまで、このステップをループする。
[n=2のステップ]
電池1が充電される状態になると、電池1の充電を開始する前に、電池1を無負荷状態とし、このタイミングを第1の無負荷タイミングとして、電池1の第1の無負荷電圧(VOCV1)を検出する。
[n=3〜5のステップ]
残容量検出部6は、検出される第1の無負荷電圧(VOCV1)が所定の範囲内にあるかどうかを判定する。第1の無負荷電圧(VOCV1)が所定の設定範囲内にないとき、電池1の充電初期における残容量(SOC[%])の範囲が所定の範囲外であったと判定して、満充電容量の演算を中止する。第1の無負荷電圧(VOCV1)が設定範囲内にあると、検出された第1の無負荷電圧(VOCV1)から電池1の第1の残容量(SOC1[%])を関数やテーブルから判定する。その後、電池1の充電を開始する。
[n=6のステップ]
満充電容量検出部7が、第1の無負荷タイミングにおける電池1の第1の容量(Ah1)を検出する。満充電容量検出部7は、たとえば、前回、検出した電池1の満充電容量(Ahf)に、n=4のステップで判定した電池1の第1の残容量(SOC1[%])をかけて、電池1の第1の容量(Ah1)を演算して検出することができる。
[n=7のステップ]
第1の無負荷タイミングから設定時間経過したかどうかを判定する。設定時間を経過するまで、このステップをループする。
[n=8のステップ]
第1の無負荷タイミングから設定時間経過すると、電池1に流れる電流を遮断して、電池1を無負荷状態とし、このタイミングを第2の無負荷タイミングとして、電池1の第2の無負荷電圧(VOCV2)を検出する。
[n=9のステップ]
残容量検出部6は、検出された第2の無負荷電圧(VOCV2)から電池1の残容量(SOC2[%])を関数やテーブルから判定する。
[n=10のステップ]
満充電容量検出部7が、第2の無負荷タイミングにおける電池1の第2の容量(Ah2)を検出する。電池1の第2の容量(Ah2)は、容量演算部5によって、充放電される電池1の充電電流と放電電流の積算値から演算される。
[n=11のステップ]
満充電容量検出部7が、図5に示すように、第1の無負荷タイミングにおける電池1の第1の容量(Ah1)と第2の無負荷タイミングにおける電池1の第2の容量(Ah2)の差から容量変化値(δAh)を演算する。
[n=12のステップ]
満充電容量検出部7が、図5に示すように、電池1の第1の残容量(SOC1[%])と第2の残容量(SOC2[%])の差から残容量の変化率(δS[%])を演算する。
[n=13のステップ]
さらに、満充電容量検出部7が、演算された容量変化値(δAh)と残容量の変化率(δS[%])から、以下の式で電池1の満充電容量を演算する。
Ahf=δAh/(δS/100)
[n=1のステップ]
電池1が充電される状態になったかどうかを判定する。電池1が充電される状態となるまで、このステップをループする。
[n=2のステップ]
電池1が充電される状態になると、電池1の充電を開始する前に、電池1を無負荷状態とし、このタイミングを第1の無負荷タイミングとして、電池1の第1の無負荷電圧(VOCV1)を検出する。
[n=3〜5のステップ]
残容量検出部6は、検出される第1の無負荷電圧(VOCV1)が所定の範囲内にあるかどうかを判定する。第1の無負荷電圧(VOCV1)が所定の設定範囲内にないとき、電池1の充電初期における残容量(SOC[%])の範囲が所定の範囲外であったと判定して、満充電容量の演算を中止する。第1の無負荷電圧(VOCV1)が設定範囲内にあると、検出された第1の無負荷電圧(VOCV1)から電池1の第1の残容量(SOC1[%])を関数やテーブルから判定する。その後、電池1の充電を開始する。
[n=6のステップ]
電池1が充電される状態で、容量演算部5は電池1の充放電の電流を積算して容量変化値(δAh)を演算する。
[n=7のステップ]
容量変化値(δAh)が、設定値よりも大きくなったかどうかを判定する。容量変化値(δAh)が、設定値よりも大きくなるまで、このステップをループする。
[n=8のステップ]
容量変化値(δAh)が、設定値よりも大きくなると、電池1に流れる電流を遮断して、電池1を無負荷状態とし、このタイミングを第2の無負荷タイミングとして、電池1の第2の無負荷電圧(VOCV2)を検出する。
[n=9のステップ]
残容量検出部6は、検出された第2の無負荷電圧(VOCV2)から電池1の残容量(SOC2[%])を関数やテーブルから判定する。
このとき、残容量検出部6は、検出された第2の無負荷電圧(VOCV2)が所定の範囲内にあるかどうかを判定し、第2の無負荷電圧(VOCV2)が所定の設定範囲内にあると、検出された第2の無負荷電圧(VOCV2)から電池1の第2の残容量(SOC2[%])を関数やテーブルから判定し、第2の無負荷電圧(VOCV2)が所定の設定範囲内にないと、満充電容量の演算を中止することもできる。
[n=10のステップ]
満充電容量検出部7が、電池1の第1の残容量(SOC1[%])と第2の残容量(SOC2[%])の差から残容量の変化率(δS[%])を演算する。
[n=11のステップ]
さらに、満充電容量検出部7が、演算された容量変化値(δAh)と残容量の変化率(δS[%])から、以下の式で電池1の満充電容量を演算する。
Ahf=δAh/(δS/100)
2…電流検出部
3…電圧検出部
4…温度検出部
5…容量演算部
6…残容量検出部
7…満充電容量検出部
8…残容量補正回路
9…通信処理部
10…電流検出抵抗
11…メモリ
13…通信回線
Claims (8)
- 電池が無負荷となる第1の無負荷タイミングにおける電池の第1の無負荷電圧(VOCV1)と第2の無負荷タイミングにおける電池の第2の無負荷電圧(VOCV2)を検出する無負荷電圧検出工程と、
この無負荷電圧検出工程で検出される第1の無負荷電圧(VOCV1)が所定の電圧範囲にあるかどうかを判定して、第1の無負荷電圧(VOCV1)が所定の電圧範囲にあると、第1の無負荷電圧(VOCV1)から電池の第1の残容量(SOC1[%])を判定すると共に、第2の無負荷電圧(VOCV2)から電池の第2の残容量(SOC2[%])を判定する残容量判定工程と、
この残容量判定工程で判定される第1の残容量(SOC1[%])と第2の残容量(SOC2[%])の差から残容量の変化率(δS[%])を演算する残容量変化率演算工程と、
第1の無負荷タイミングと第2の無負荷タイミングとの間において、充放電される電池の充電電流と放電電流の積算値から電池の容量変化値(δAh)を演算する容量変化検出工程と、
残容量の変化率(δS[%])と容量変化値(δAh)から、下記の式で電池の満充電容量(Ahf)を演算する満充電容量演算工程とからなる電池の満充電容量検出方法。
Ahf=δAh/(δS/100) - 容量変化検出工程で検出される容量変化値(δAh)が設定値よりも大きいかどうかを判定し、容量変化値(δAh)が設定値よりも大きいと、満充電容量演算工程において、残容量の変化率(δS[%])と容量変化値(δAh)から電池の満充電容量(Ahf)を演算する請求項1に記載される電池の満充電容量検出方法。
- 第2の無負荷タイミングを、第1の無負荷タイミングから設定時間経過した後とする請求項1に記載される電池の満充電容量検出方法。
- 電池が充電される前の無負荷状態を第1の無負荷タイミングとし、電池の充電が停止された後の無負荷状態を第2の無負荷タイミングとする請求項1に記載される電池の満充電容量検出方法。
- 第2の無負荷タイミングが、電池が満充電される前であって、残容量判定工程において、無負荷電圧検出工程で検出される第2の無負荷電圧(VOCV2)が所定の電圧範囲にあるかどうかを判定して、第2の無負荷電圧(VOCV2)が所定の電圧範囲にあると、第2の無負荷電圧(VOCV2)から電池の第2の残容量(SOC2[%])を判定する請求項1ないし4のいずれかに記載される電池の満充電容量検出方法。
- 電池がリチウムイオン二次電池又はリチウムポリマー電池である請求項1に記載される電池の満充電容量検出方法。
- 電池を3成分正極のリチウムイオン二次電池とする請求項5に記載される電池の満充電容量検出方法。
- 記憶する関数又はテーブルに基づいて、第1の無負荷電圧(VOCV1)から電池の第1の残容量(SOC1[%])を判定すると共に、第2の無負荷電圧(VOCV2)から電池の第2の残容量(SOC2[%])を判定する請求項1に記載される電池の満充電容量検出方法。
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