JP2010002374A - 電池パック - Google Patents
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Abstract
【解決手段】直列に接続された充放電可能な複数の電池セル1a〜1xを備えた電池パックにおいて、複数の電池セルの電圧を検出するセル電圧検出部2と、複数の電池セルと正極端子または負極端子との間に流れる充放電電流を検出する電流検出部3と、複数の電池セルの温度を検出する温度検出部4と、セル電圧検出部で検出された電圧、電流検出部で検出された充放電電流および温度検出部で検出された温度に基づき残エネルギー容量を推定する残エネルギー容量推定部5を備える。
【選択図】図1
Description
この残エネルギー容量推定演算部55によって求められた残エネルギー容量SOC(K)は、電池容量補正部6および外部に送られる。
ここで、iは電流検出部3で検出された電流値、Δtは残エネルギー容量推定部5の動作周期である。この残エネルギー容量積算部56によって求められた残エネルギー容量SOC(K)は、電池容量補正部6および外部に送られる。
パーセンテージ算出部54においては、以下の処理が行われる。すなわち、図13に示すように、最小セル電圧Vminから、使用するデータベースの範囲(セル電圧V_DB1およびセル電圧V_DB2)が選択される。次いで、使用するデータベースの残エネルギー容量のパーセンテージSoc_P_DB1およびSoc_P_DB2と、図12に示す一次関数の傾きKaおよびy切片Kbを用いて、下記(4)式および(5)式に従って、温度−セル電圧係数K1およびK2が求められる。
K2=Ka*Soc_P_DB2+Kb…(5)
最小セル電圧Vminが検出された電池モジュールの温度TempVminと、図11に示すデータベースの温度条件Tsと、上記(4)式および(5)式により求めた温度−セル電圧係数K1およびK2から、下記(6)式および(7)式に従って、温度TempVminにおける残エネルギー容量のパーセンテージSoc_P_DB1およびSoc_P_DB2に対するセル電圧Vcell1_TempVminおよびVcell2_TempVminが算出される。
Vcell2_TempVmin=K2*TempVmin+(V_DB2−K2*Ts)…(7)
次いで、図14に示すように、セル電圧Vcell1_TempVminおよびVcell2_TempVminの2点の値を用いて直線近似を行うことにより、最小セル電圧Vminにおける残エネルギー容量のパーセンテージSOC_Pが算出される。この算出された残エネルギー容量のパーセンテージSOC_Pは、残エネルギー容量推定演算部55に送られる。
2、2−1〜2−w セル電圧検出部
3 電流検出部
3a、3a−1〜3a−w 電流センサ
3b、3b−1〜3b−w 増幅器
4、4a−1〜4a−w 温度検出部
4a、4a〜4y、4a−1〜4y−1…4a−w〜4y−w 温度センサ
5、5b、5c 残エネルギー容量推定部
6 電池容量補正部
6a〜6y、6a−1〜6y−1…6a−w〜6y−w 電池モジュール
51 電池定部
52 継続時間定部
53 電圧定部
54、54b パーセンテージ算出部
55 残エネルギー容量推定演算部
56 残エネルギー容量積算部
61 充電終了/放電終了検知部
62 放電終了エネルギー差算出部
63 充電終了エネルギー差算出部
611 温度判定部
612a、612b 電流判定部
613a、613b 継続時間判定部
614a、614b 電圧判定部
64 電池容量出力部
A 正極端子
B 負極端子
Claims (7)
- 直列に接続された充放電可能な複数の電池セルを備えた電池パックにおいて、
前記複数の電池セルの電圧を検出するセル電圧検出部と、
前記複数の電池セルと正極端子または負極端子との間に流れる充放電電流を検出する電流検出部と、
前記複数の電池セルの温度を検出する温度検出部と、
前記セル電圧検出部で検出された電圧、前記電流検出部で検出された充放電電流および前記温度検出部で検出された温度に基づき残エネルギー容量を推定する残エネルギー容量推定部と、
を備えたことを特徴とする電池パック。 - 電池パック全体容量の補正を行う電池容量補正部を備え、
前記残エネルギー容量推定部は、
前記電流検出部において検出された充放電電流が流れているかどうかを判定する電流判定部と、
前記電流検出部において検出された充放電電流が流れていない状態が所定時間以上継続しているかどうかを判定する継続時間判定部と、
前記複数の電池セルの最小セル電圧が所定電圧V1以下または所定電圧V2(V2>V1)以上であるか否かを判定する電圧判定部と、
電池セルの電圧と残エネルギー容量のパーセンテージとの相関を格納したデータベースと、
前記電流判定部により充放電電流が流れていないと判定され、かつ前記継続時間判定部により充放電電流が流れていない状態が所定時間以上継続していることが判定され、かつ前記電圧判定部により最小セル電圧が所定電圧V1以下または所定電圧V2以上であることが判定された場合に、前記データベースに格納されている電池セルの電圧と残エネルギー容量のパーセンテージとの相関に基づき該最小セル電圧における残エネルギー容量のパーセンテージを算出するパーセンテージ算出部と、
前記パーセンテージ算出部で算出された残エネルギー容量のパーセンテージと、前記電池容量補正部において補正された電池パック全体容量とに基づき残エネルギー容量を推定する残エネルギー容量推定演算部と、
前記電流判定部により充放電電流が流れていると判定され、または、前記継続時間判定部により充放電電流が流れていない状態が所定時間以上継続していないことが判定され、または、前記電圧判定部により最小セル電圧が所定電圧V1以下または所定電圧V2以上でないことが判定された場合に、前記電流検出部において検出された充放電電流を積算する残エネルギー容量積算部と、
を備えたことを特徴とする請求項1記載の電池パック。 - 前記複数の電池セルは、複数の電池モジュールに分割され、
前記温度検出部は、前記複数の電池モジュールの各々に設けられ、
前記残エネルギー容量推定部は、
前記電流検出部において検出された充放電電流が流れているかどうかを判定する電流判定部と、
前記電流検出部において検出された充放電電流が流れていない状態が所定時間以上継続しているかどうかを判定する継続時間判定部と、
前記複数の電池セルの最小セル電圧が所定電圧V1以下または所定電圧V2(V2>V1)以上であるか否かを判定する電圧判定部と、
電池セルの電圧と残エネルギー容量のパーセンテージと温度との相関を格納したデータベースと、
前記電流判定部により充放電電流が流れていないと判定され、かつ前記継続時間判定部により充放電電流が流れていない状態が所定時間以上継続していることが判定され、かつ前記電圧判定部により最小セル電圧が所定電圧V1以下または所定電圧V2以上であることが判定された場合に、前記温度検出部によって検出された温度のうちの最小セル電圧が検出された電池モジュールの温度に対応する前記データベースに格納されている電池セルの電圧と残エネルギー容量のパーセンテージとの相関に基づき該最小セル電圧における残エネルギー容量のパーセンテージを算出するパーセンテージ算出部と、
前記パーセンテージ算出部で算出された残エネルギー容量のパーセンテージと、前記電池容量補正部において補正された電池パック全体容量とに基づき残エネルギー容量を推定する残エネルギー容量推定演算部と、
前記電流判定部により充放電電流が流れていると判定され、または、前記継続時間判定部により充放電電流が流れていない状態が所定時間以上継続していないことが判定され、または、前記電圧判定部により最小セル電圧が所定電圧V1以下または所定電圧V2以上でないことが判定された場合に、前記電流検出部において検出された充放電電流を積算する残エネルギー容量積算部と、
を備えたことを特徴とする請求項1記載の電池パック。 - 充放電可能な複数の電池セルが直列に接続されて成る電池アームがw個(wは2以上の整数)並列に接続された電池パックにおいて、
前記w個の電池アームに含まれる複数の電池セルの電圧を検出するw個のセル電圧検出部と、
前記w個の電池アームに含まれる複数の電池セルと正極端子または負極端子との間に流れる充放電電流を検出するw個の電流検出部と、
前記w個の電池アームに含まれる複数の電池セルを複数の電池モジュールに分割して電池モジュール毎に温度を検出する温度検出部と、
前記セル電圧検出部で検出された電圧、前記電流検出部で検出された充放電電流および前記温度検出部で検出された温度に基づき残エネルギー容量を推定する残エネルギー容量推定部と、
電池パック全体容量の補正を行う電池容量補正部を備え、
前記残エネルギー容量推定部は、
前記電流検出部において検出された充放電電流が流れているかどうかを判定する電流判定部と、
前記電流検出部において検出された充放電電流が流れていない状態が所定時間以上継続しているかどうかを判定する継続時間判定部と、
前記複数の電池セルの最小セル電圧が所定電圧V1以下または所定電圧V2(V2>V1)以上であるか否かを判定する電圧判定部と、
電池セルの電圧と残エネルギー容量のパーセンテージと温度との相関を格納したデータベースと、
前記電流判定部により充放電電流が流れていないと判定され、かつ前記継続時間判定部により充放電電流が流れていない状態が所定時間以上継続していることが判定され、かつ前記電圧判定部により最小セル電圧が所定電圧V1以下または所定電圧V2以上であることが判定された場合に、前記温度検出部によって検出された温度のうちの最小セル電圧が検出された電池モジュールの温度に対応する前記データベースに格納されている電池セルの電圧と残エネルギー容量のパーセンテージとの相関に基づき該最小セル電圧における残エネルギー容量のパーセンテージを算出するパーセンテージ算出部と、
前記パーセンテージ算出部で算出された残エネルギー容量のパーセンテージと、前記電池容量補正部において補正された電池パック全体容量とに基づき、電池アーム毎に残エネルギー容量を推定して積算する残エネルギー容量推定演算部と、
前記電流判定部により充放電電流が流れていると判定され、または、前記継続時間判定部により充放電電流が流れていない状態が所定時間以上継続していないことが判定され、または、前記電圧判定部により最小セル電圧が所定電圧V1以下または所定電圧V2以上でないことが判定された場合に、前記電流検出部において検出された充放電電流を積算する残エネルギー容量積算部と、
を備えたことを特徴とする電池パック。 - 前記データベースは、1つの温度のみにおける残エネルギー容量のパーセンテージおよびセル電圧と、温度−セル電圧係数と残エネルギー容量のパーセンテージの相関を示す一次関数の係数とを構成要素とすることを特徴とする請求項3または請求項4記載の電池パック。
- 前記電池容量補正部は、
充電終了および放電終了を検出する充電終了/放電終了検出部と、
前記充電終了/放電終了検出部で充電終了が検出された時点における残エネルギー容量から既知である電池容量を減算して差分を算出する充電終了エネルギー差算出部と、
前記充電終了/放電終了検出部で放電終了が検出された時点における残エネルギー容量を容量ゼロから減算して差分を算出する放電終了エネルギー差算出部とを備え、
充電終了がN回(Nは正の整数)検出された時点で、N回分の充電終了エネルギー差の平均を算出し、または、放電終了がN回検出された時点で、N回分の放電終了エネルギー差の平均値を算出し、既知である電池容量に対して充電終了エネルギー差の平均値、または、放電終了エネルギー差の平均値を加算して電池容量を補正することを特徴とする請求項2乃至請求項5のいずれか1項記載の電池パック。 - 前記充電終了/放電終了検出部は、
前記温度検出部によって検出されたすべての電池モジュールの温度が10°C以上30°C以下であり、前記電流検出部で検出された充電電流の絶対値が設定値Ic以下であり、前記電流検出部で検出された充電電流の絶対値が所定値以下である状態を所定時間Tc以上継続し、かつ、セル電圧の最大値が所定電圧Vc以上になった時点を充電終了として検出し、
前記温度検出部によって検出されたすべての電池モジュールの温度が設定範囲10°C以上30°C以下であり、前記電流検出部で検出された放電電流の絶対値が設定値Id以下であり、前記電流検出部で検出された放電電流の絶対値が所定値以下である状態を所定時間Td以上継続し、かつ、セル電圧の最小値が所定電圧Vd以下になった時点を放電終了として検出することを特徴とする請求項6記載の電池パック。
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- 2008-06-23 JP JP2008163154A patent/JP2010002374A/ja active Pending
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