JP2010086764A - 電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】精度の高い電池容量を推定できる電池パック。
【解決手段】充放電可能な複数の電池セルが直列に接続された電池アーム１_１〜１_ｗが正負極端子間に設けられた電池パックであって、正負極端子間に流れる電流を検出するパック電流検出部４と、該検出された電流を積算するパック電流積算部５と、電池アームのセル電圧を検出するセル電圧検出部２_１〜２_ｗと、電池アームの温度を検出する温度検出部７と、パック電流検出部で検出された電流がゼロまたはゼロに近い値である場合に開回路である旨を判定する開回路測定判定部８と、開回路時にセル電圧と温度とに基づき残容量パーセンテージを算出する残容量パーセンテージ算出部９と、開回路時にパック電流積算値の今回と前回との差と、残容量パーセンテージの今回と前回の差とに基づき電池容量を算出し、これと前回の電池容量とに基づき新電池容量を算出する電池容量補正部１０を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、充電可能な二次電池セル（以下、単に「電池セル」という）を備えた電池パックに関し、特に正確な電池容量を求める技術に関する。

二次電池においては、残容量や使用可能時間の表示の正確性が求められている。これらを算出する場合、電池容量（満充電容量ともいう）を正確に推定できることが必要である。また、二次電池の経年劣化などに対する指標として、電池容量の減少があげられる場合がある。この場合も、現在の電池容量の正確な推定が必要となる。

電池容量を検出する方法として、例えば特許文献１は、劣化状態に応じて、自動的に満充電容量を検出する電池パックおよび満充電容量検出方法を開示している。この特許文献１に開示された技術では、図１０に示すように、二次電池の電圧、温度および外部に接続された放電負荷を所定時間毎に検出する。

そして、所定量放電した際に、検出された二次電池の電圧に基づき、予め記憶部に記憶された初期の電池容量に対する現時点の電池容量の割合を示す容量保持率を、所定の線形近似式を用いて算出する。また、算出された容量保持率と初期の電池容量とに基づき二次電池における充電可能な最大電池容量を示す満充電容量を算出する。算出された満充電容量は、記憶部に記憶される。

また、特許文献２は、負荷機器などでの残量表示の基となる二次電池の実容量の更新（学習）を行うにあたって、そのための充放電を行わないようにした電池容量判定装置および方法ならびにそれを用いる電池パックを開示している。

この特許文献２に開示された技術では、図１１に示すように、二次電池の放電に伴い、積算部４２１が、放電開始から電流検出抵抗で検出された放電電荷量を減算し、残量演算部４２３が、その積算値を放電開始時点での残量から減算して実際の残量を求め、さらにその実際の残量を実容量演算部４２２ａに格納されている実容量の１００分比を求めることで、前記負荷機器などで表示する残量％を求める。

この際、充放電量演算部４２４ａは、前回更新（学習）時から、演算部４２１によって積算された総充電量または総放電量が定格容量の所定倍に達した後の充電時に前記更新（学習）を行うようにし、それまでの実容量から所定の容量だけ減少した値を、新たな実容量に更新（学習）する。したがって、実容量の更新のために充放電を行う必要はない。
特開２００７−３２２３９８号公報 特開２００７−３２２３５３号公報

上述した特許文献１に開示された技術では、電圧、温度および放電負荷を検出することにより、所定量の放電の後、電池電圧から容量保持率（電池容量に対するパーセンテージ）を求め、容量保持率と初期の電池容量から満充電容量が算出されるが、この方法では、充電に関する要素が考慮されておらず、充放電が繰り返される負荷には適さない。

また、上述した特許文献２に開示された技術では、容量推定のために充放電電流を積算する必要はないが、総充電量または総放電量が所定の値に達した後に電池容量の更新が行われ、所定倍に達した後、それまでの電池容量から所定量を減算したものが実容量として更新される。しかしながら、電池容量の更新に関して具体的な技術内容は開示されていない。

本発明の課題は、精度の高い電池容量を推定できる電池パックを提供することにある。

上記課題を解決するために、第１の発明は、充放電可能な複数の電池セルが直列に接続された電池アームが正極端子と負極端子との間に設けられた電池パックであって、正極端子と負極端子との間に流れる電流を検出するパック電流検出部と、パック電流検出部で検出された電流を積算するパック電流積算部と、電池アームを構成する複数の電池セルのセル電圧を検出するセル電圧検出部と、電池アームの温度を検出する温度検出部と、パック電流検出部で検出された電流がゼロまたはゼロに近い値である場合に、開回路である旨を判定する開回路測定判定部と、開回路測定判定部で開回路である旨が判定された場合に、セル電圧検出部で検出されたセル電圧と温度検出部で検出された温度とに基づき残容量パーセンテージを算出する残容量パーセンテージ算出部と、開回路測定判定部で開回路である旨が判定された場合に、パック電流積算部で積算されたパック電流積算値と前回にパック電流積算部で積算されたパック電流積算値との差と、残容量パーセンテージ算出部で算出された残容量パーセンテージと前回に残容量パーセンテージ算出部で算出された残容量パーセンテージとの差とに基づき電池容量を算出し、該算出した電池容量と、前回に算出した電池容量とに基づき新電池容量を算出する電池容量補正部を備えたことを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、残容量パーセンテージ算出部は、セル電圧検出部で検出されたセル電圧のうちの最小電圧を選択してセル電圧最小値として出力する最小電圧選択部と、最小電圧選択部から送られてくるセル電圧最小値を、温度検出部で検出された温度を用いて補正してセル電圧補正最小値として出力する温度補正部と、開回路電圧と残容量パーセンテージとの相関を規定したデータベースと、温度補正部から送られてくるセル電圧補正最小値を開回路電圧としてデータベースを参照することにより残容量パーセンテージを算出する演算部を備えたことを特徴とする。

また、第３の発明は、第１の発明において、正極端子と負極端子との間に設けられた電池アームは、並列に接続された複数の電池アームから成り、セル電圧検出部は、複数の電池アームのセル電圧をそれぞれ検出し、温度検出部は、複数の電池アームの温度をそれぞれ検出し、残容量パーセンテージ算出部は、開回路測定判定部で開回路である旨が判定された場合に、セル電圧検出部で検出された複数のセル電圧と温度検出部で検出された複数の温度とに基づき残容量パーセンテージを電池アーム毎に算出し、電池容量補正部は、開回路測定判定部で開回路である旨が判定された場合に、パック電流積算部で積算されたパック電流積算値と前回にパック電流積算部で積算されたパック電流積算値との差と、残容量パーセンテージ算出部で算出された電池アーム毎の残容量パーセンテージと前回に残容量パーセンテージ算出部で算出された電池アーム毎の残容量パーセンテージとの差とに基づき電池容量を電池アーム毎に算出し、該算出した電池アーム毎の電池容量を加算した全体電池容量と、前回に算出した全体電池容量とに基づき新電池容量を算出することを特徴とする。

また、第４の発明は、第１乃至第３のいずれかにおいて、開回路測定判定部は、起動時またはパック電流検出部で検出された電流の絶対値が所定値以下である状態を所定時間継続したときに開回路である旨を判定することを特徴とする。

また、第５の発明は、第１の発明において、電池アームは、充放電可能な複数の電池セルが直列に接続されたモジュールが複数個直列に接続されて成り、セル電圧検出部は、複数のモジュールのセル電圧をそれぞれ検出し、温度検出部は、複数のモジュールの温度をそれぞれ検出し、残容量パーセンテージ算出部は、開回路測定判定部で開回路である旨が判定された場合に、セル電圧検出部で検出された複数のセル電圧と温度検出部で検出された複数の温度とに基づき残容量パーセンテージを電池アーム毎に算出し、電池容量補正部は、開回路測定判定部で開回路である旨が判定された場合に、パック電流積算部で積算されたパック電流積算値と前回にパック電流積算部で積算されたパック電流積算値との差と、残容量パーセンテージ算出部で算出された電池アーム毎の残容量パーセンテージと前回に残容量パーセンテージ算出部で算出された電池アーム毎の残容量パーセンテージとの差とに基づき電池容量を電池アーム毎に算出し、該算出した電池アーム毎の電池容量を加算した全体電池容量と、前回に算出した全体電池容量とに基づき新電池容量を算出することを特徴とする。

本発明によれば、開回路である旨の判定がなされた場合に、パック電流積算部で積算されたパック電流積算値と前回にパック電流積算部で積算されたパック電流積算値との差と、残容量パーセンテージ算出部で算出された残容量パーセンテージと前回に残容量パーセンテージ算出部で算出された残容量パーセンテージとの差とに基づき電池容量を算出し、該算出した電池容量と、前回に算出した電池容量とに基づき新電池容量を算出するので、より精度の高い残エネルギー容量を推定できる電池パックを提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例１に係る電池パックの構成を示すブロック図である。この電池バックは、正極端子Ａと負極端子Ｂとの間に並列に接続された複数の電池アーム１_１〜１_ｗ（ｗは正の整数）、電池アーム１_１〜１_ｗにそれぞれ接続された複数のセル電圧検出部２_１〜２_ｗ、電流センサ３、パック電流検出部４、パック電流積算部５、温度センサ６、温度検出部７、開回路測定判定部８、残容量パーセンテージ算出部９、電池容量補正部１０および記憶部１１を備えている。

複数の電池アーム_１〜１_ｗの各々は、直列に接続された複数の電池セルから構成されている。複数のセル電圧検出部２_１〜２_ｗは、複数の電池アーム_１〜１_ｗの電圧（複数の電池セルの電圧の合計）をそれぞれ検出し、セル電圧として残容量パーセンテージ算出部９に送る。

電流センサ３は、例えば抵抗から構成されており、正極端子Ａから図示しない負荷を経由して負極端子Ｂに向かう電流経路に設けられている。電流センサ３は、複数の電池アーム１_１〜１_ｗに流れる充放電電流を電圧に変換し、電圧信号としてパック電流検出部４に送る。

パック電流検出部４は、電流センサ３から送られてくる電圧信号に基づき、複数の電池アーム１_１〜１_ｗに流れる充放電電流を検出し、パック電流として開回路測定判定部８およびパック電流積算部５に送る。

パック電流積算部５は、パック電流検出部４から送られてくるパック電流を積算する。パック電流積算部５で積算されたパック電流は、パック電流積算値として電池容量補正部１０に送られる。

温度センサ６は、複数の電池アーム１_１〜１_ｗの全体の温度を検知し、温度信号として温度検出部７に送る。温度検出部７は、温度センサ６から送られてくる温度信号に基づき温度を検出し、残容量パーセンテージ算出部９に送る。

開回路測定判定部８は、パック電流検出部４から送られてくるパック電流がゼロまたはゼロに近い値の時に、開回路である旨を判定する。この開回路測定判定部８における判定結果は、残容量パーセンテージ算出部９および電池容量補正部１０に送られる。

残容量パーセンテージ算出部９は、開回路測定判定部８から開回路である旨の判定結果が送られてきた場合に、複数のセル電圧検出部２_１〜２_ｗから送られてくるセル電圧（開回路電圧）および温度検出部７から送られてくる温度に基づき、電池パックの残容量パーセンテージを算出する。開回路電圧と電池容量に対する残容量のパーセンテージは一義的に定まる。

図２は、開回路電圧と残容量パーセンテージとの相関を示す図であり、この相関は、残容量パーセンテージ算出部９の内部のデータベース（図４参照）に格納されている。残容量パーセンテージ算出部９は、このデータベースを参照して残容量パーセンテージを算出する。残容量パーセンテージ算出部９において算出された残容量パーセンテージは、電池容量補正部１０に送られる。

電池容量補正部１０は、開回路測定判定部８から開回路である旨の判定結果が送られてきた場合に、パック電流積算部５から送られてくるパック電流積算値および残容量パーセンテージ算出部９から送られてくる残容量パーセンテージに基づき、電池パックの電池容量を補正する。電池容量補正部１０で補正することにより得られた電池容量は、新電池容量として記憶部１１に送られる。記憶部１１は、電池容量補正部１０から送られてくる新電池容量を記憶する。

次に、本発明の実施例１に係る電池パックの動作を、図３に示すフローチャートを参照しながら説明する。

まず、システム起動状態であるかどうかが調べられる（ステップＳ１１）。ステップＳ１１において、システム起動状態であることが判断されると、算出フラグが「０」に初期化される（ステップＳ１２）。一方、ステップＳ１１において、システム起動状態でないことが判断されると、ステップＳ１２の処理はスキップされる。

次いで、開回路が使用可能であるかどうかが調べられる（ステップＳ１３）。すなわち、開回路測定判定部８は、パック電流検出部４から送られてくるパック電流がゼロまたはゼロに近い値であるかどうかを判定し、ゼロまたはゼロに近い値であれば開回路が使用可能であると判定し、ゼロまたはゼロに近い値でなければ開回路が使用不可能であると判定する。開回路測定判定部８における判定結果は、残容量パーセンテージ算出部９および電池容量補正部１０に送られる。ステップＳ１３において、開回路が使用可能でないことが判断されると、処理は終了する。

一方、ステップＳ１３において、開回路が使用可能であることが判断されると、次いで、算出フラグが「０」であるかどうかが調べられる（ステップＳ１４）。ステップＳ１４において、算出フラグが「０」であることが判断されると、システム起動状態になってから最初の処理であることが認識され、算出フラグが「１」にセットされる（ステップＳ１５）。

次いで、残容量パーセンテージＳＯＣ_ｐ１［％］が算出される（ステップＳ１６）。すなわち、残容量パーセンテージ算出部９は、開回路測定判定部８から送られてきた判定結果が開回路である旨を示している場合に、データベースを参照して、複数のセル電圧検出部２_１〜２_ｗから送られてくるセル電圧（開回路電圧）および温度検出部７から送られてくる温度に基づき残容量パーセンテージを算出し、電池容量補正部１０に送る。

次いで、パック電流積算値が取得され、ＳＯＣ１［Ａｈ］とされる（ステップＳ１７）。すなわち、電池容量補正部１０は、パック電流積算部５からパック電流積算値を取得し、これをＳＯＣ１とする。以上により、システム起動状態になってから最初の処理は終了する。

ステップＳ１４において、算出フラグが「０」でない、つまり「１」であることが判断されると、システム起動状態になってから２回目以降の処理であることが認識され、次いで、残容量パーセンテージＳＯＣ_ｐ２［％］が算出される（ステップＳ１８）。すなわち、残容量パーセンテージ算出部９は、開回路測定判定部８から送られてきた判定結果が開回路である旨を示している場合に、データベースを参照して、複数のセル電圧検出部２_１〜２_ｗから送られてくるセル電圧（開回路電圧）および温度検出部７から送られてくる温度に基づき残容量パーセンテージを算出し、電池容量補正部１０に送る。

次いで、パック電流積算値が取得され、ＳＯＣ２［Ａｈ］とされる（ステップＳ１９）。すなわち、電池容量補正部１０は、パック電流積算部５からパック電流積算値を取得し、これをＳＯＣ２とする。

次いで、新電池容量ＢＥｎが算出される（ステップＳ２０）。すなわち、電池容量補正部１０は、新電池容量ＢＥｎを、下記（１）式にしたがって算出する。

ＢＥｎ＝（ＳＯＣ２−ＳＯＣ１）／（ＳＯＣ_ｐ２−ＳＯＣ_ｐ１）…（１）
次いで、ＳＯＣ２がＳＯＣ１とされ、ＳＯＣ_ｐ２がＳＯＣ_ｐ１とされる（ステップＳ２１）。すなわち、電池容量補正部１０は、ステップＳ１９で算出したＳＯＣ２を新たなＳＯＣ１とし、ステップＳ１８で算出したＳＯＣ_ｐ２を新たなＳＯＣ_ｐ１として次回の処理に備える。

次いで、新電池容量が補正される（ステップＳ２２）。すなわち、電池容量補正部１０は、ステップＳ２０で算出した新電池容量ＢＥｎを、下記（２）式にしたがって補正し、新たな新電池容量とする。

新電池容量＝ＢＥ＊（１−Ｋ）＋ＢＥｎ＊Ｋ…（２）
ここで、ＢＥは現在の電池容量であり、Ｋは任意の係数である。

ステップＳ２２で計算された新電池容量は、記憶部１１に送られて保存される。

以上説明した本発明の実施例１に係る電池パックによれば、開回路測定判定部８で開回路である旨の判定がなされた場合に、パック電流積算部５で積算されたパック電流積算値と前回にパック電流積算部５で積算されたパック電流積算値との差と、残容量パーセンテージ算出部９で算出された残容量パーセンテージと前回に残容量パーセンテージ算出部９で算出された残容量パーセンテージとの差とに基づき電池容量を算出し、該算出した電池容量と、前回に算出した電池容量とに基づき新電池容量を算出するので、より精度の高い残エネルギー容量を推定することができる。

本発明の実施例２に係る電池パックは、残容量パーセンテージ算出部９をさらに具体化したものである。図４は、実施例２に係る電池パックで使用される残容量パーセンテージ算出部９の構成を示すブロック図である。

残容量パーセンテージ算出部９は、最小電圧選択部２１、温度補正部２２、データベース２３および演算部２４を備えている。

最小電圧選択部２１は、複数のセル電圧検出部２_１〜２_ｗで検出されたセル電圧のうちの最小電圧を選択してセル電圧最小値として温度補正部２２に送る。

温度補正部２２は、最小電圧選択部２１から送られてくるセル電圧最小値を、温度検出部７で検出された温度を用いて補正する。この補正は、例えば、セル電圧と温度との関係を示したテーブルを予め記憶しておき、このテーブルを参照することにより行うことができる。温度補正部２２で補正されたセル電圧最小値は、セル電圧補正最小値として演算部２４に送られる。

データベース２３は、図２に示すような、開回路電圧と残容量パーセンテージとの相関を格納している。データベース２３は、演算部２４によって参照される。

演算部２４は、温度補正部２２から送られてくるセル電圧補正最小値を開回路電圧として、データベース２３を参照することにより残容量パーセンテージを算出する。演算部で算出された残容量パーセンテージは、電池容量補正部１０に送られる。

以上説明したように、本発明の実施例２に係る電池パックによれば、残容量パーセンテージ算出部９は、複数のセル電圧検出部２_１〜２_ｗで検出されたセル電圧のうちの最小電圧を用いて残容量パーセンテージを算出するので、エネルギーが最も小さい電池アームが処理対象となり、使用可能なエネルギー量としての確度が向上する。

本発明の実施例３に係る電池パックは、残容量パーセンテージを電池アーム毎に算出して電池容量を算出するものである。

図５は、実施例３に係る電池パックの構成を示すブロック図である。この電池パックでは、実施例１に係る電池パックでは全体として１つの温度センサ６が設けられているのに対し、複数の電池アーム１_１〜１_ｗに対して複数の温度センサ６_１〜６_ｗがそれぞれ設けられている。また、実施例１に係る電池パックの温度検出部７が温度検出部７ａに変更され、残容量パーセンテージ算出部９が残容量パーセンテージ算出部９ａに変更され、さらに、電池容量補正部１０が電池容量補正部１０ａに変更されて構成されている。以下においては、実施例１に係る電池パックと同一の構成部分には、実施例１で使用した符号と同じ符号を付して説明を省略または簡略化する。

温度センサ６_１〜６_ｗは、複数の電池アーム１_１〜１_ｗの温度をそれぞれ検知し、温度信号として温度検出部７ａに送る。温度検出部７ａは、温度センサ６_１〜６_ｗから送られてくる温度信号に基づき複数の電池アーム１_１〜１_ｗの温度をそれぞれ検出し、温度値として残容量パーセンテージ算出部９ａに送る。

図６は、残容量パーセンテージ算出部９ａおよび電池容量補正部１０ａの詳細な構成を示すブロック図である。残容量パーセンテージ算出部９ａは、複数の電池アーム１_１〜１_ｗにそれぞれ対応した複数の残容量パーセンテージ算出ユニット９ａ_１〜９ａ_ｗから構成されている。各残容量パーセンテージ算出ユニットの構成および動作は、図４に示した実施例２に係る残容量パーセンテージ算出部９と同じである。複数の残容量パーセンテージ算出ユニット９ａ_１〜９ａ_ｗで算出された残容量パーセンテージは、電池容量補正部１０ａに送られる。

電池容量補正部１０ａは、アーム電池容量補正部３１と加算部３２から構成されている。アーム電池容量補正部３１は、ｗ個の電池容量補正部（各々は実施例１に係る電池パックの電池容量補正部１０と同じもの）から構成されている。各電池容量補正部は、開回路測定判定部８から送られてくる判定結果に応じて、パック電流積算部５から送られてくるパック電流積算値および残容量パーセンテージ算出部９ａから送られてくる残容量パーセンテージに基づき、電池アームの電池容量を算出して加算部３２に送る。

加算部３２は、アーム電池容量補正部３１から送られてくるｗ個の電池容量を加算し、新電池容量として記憶部１１に送る。

次に、本発明の実施例３に係る電池パックの動作を、図７に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、図３のフローチャートに示した実施例１に係る電池パックと同じ処理を実行するステップには、図３で使用した符号と同じ符号を付して説明を簡略化する。

まず、システム起動状態であるかどうかが調べられる（ステップＳ１１）。ステップＳ１１において、システム起動状態であることが判断されると、算出フラグが「０」に初期化される（ステップＳ１２）。一方、ステップＳ１１において、システム起動状態でないことが判断されると、ステップＳ１２の処理はスキップされる。

次いで、開回路が使用可能であるかどうかが調べられる（ステップＳ１３）。すなわち、開回路測定判定部８は、パック電流検出部４から送られてくるパック電流がゼロまたはゼロに近い値であるかどうかを判定し、判定結果を残容量パーセンテージ算出部９ａおよび電池容量補正部１０ａに送る。ステップＳ１３において、開回路が使用可能でないことが判断されると、処理は終了する。

一方、ステップＳ１３において、開回路が使用可能であることが判断されると、次いで、算出フラグが「０」であるかどうかが調べられる（ステップＳ１４）。ステップＳ１４において、算出フラグが「０」であることが判断されると、システム起動状態になってから最初の処理であることが認識され、算出フラグが「１」にセットされる（ステップＳ１５）。

次いで、残容量パーセンテージＳＯＣ_ｐ１［％］が算出される（ステップＳ１６）。すなわち、残容量パーセンテージ算出部９ａは、開回路測定判定部８から送られてきた判定結果が開回路である旨を示している場合に、複数の残容量パーセンテージ算出ユニット９ａ_１〜９ａ_ｗの各々について、残容量パーセンテージを算出し、電池容量補正部１０ａに送る。

次いで、パック電流積算値が取得され、ＳＯＣ１［Ａｈ］とされる（ステップＳ３１）。すなわち、電池容量補正部１０ａは、パック電流積算部５からのパック電流積算値を取得してｗで除算し、この結果をＳＯＣ１とする。以上により、システム起動状態になってから処理は終了する。

ステップＳ１４において、算出フラグが「０」でない、つまり「１」であることが判断されると、システム起動状態になってから２回目以降の処理であることが認識され、次いで、残容量パーセンテージＳＯＣ_ｐ２［％］が算出される（ステップＳ１８）。すなわち、残容量パーセンテージ算出部９ａは、開回路測定判定部８から送られてきた判定結果が開回路である旨を示している場合に、複数の残容量パーセンテージ算出ユニット９ａ_１〜９ａ_ｗの各々について、残容量パーセンテージを算出し、電池容量補正部１０ａに送る。

次いで、パック電流積算値が取得され、ＳＯＣ２［Ａｈ］とされる（ステップＳ３２）。すなわち、電池容量補正部１０ａは、パック電流積算部５からのパック電流積算値を取得してｗで除算し、この結果をＳＯＣ２とする。

次いで、新電池容量ＢＥｎが算出される（ステップＳ２０）。すなわち、電池容量補正部１０は、新電池容量ＢＥｎを、上述した（１）式にしたがって算出する。次いで、ＳＯＣ２がＳＯＣ１とされ、ＳＯＣ_ｐ２がＳＯＣ_ｐ１とされる（ステップＳ２１）。

次いで、新電池容量が補正される（ステップＳ２２）。すなわち、電池容量補正部１０は、ステップＳ２０で算出した新電池容量ＢＥｎを、上述した（２）式にしたがって補正し、新たな新電池容量とする。ステップＳ２２で計算された新電池容量は、記憶部１１に送られて保存される。

以上説明したように、本発明の実施例３に係る電池パックによれば、電池アーム毎に電池容量を求めるので、電池容量の算出精度を向上させることができる。

本発明の実施例４に係る電池パックは、開回路測定判定部８における処理内容を具体化したものである。実施例４に係る電池パックの構成は、図１に示した実施例１に係る電池パックの構成、または、図５に示した実施例３に係る電池パックの構成と同じである。

図８は、開回路測定判定部８において行われる処理を示すフローチャートである。開回路測定判定部８では、まず、システム起動状態であるかどうかが調べられる（ステップＳ４１）。ステップＳ４１において、システム起動状態であることが判断されると、開回路が使用可能である旨が判定される。

一方、ステップＳ４１において、システム起動状態でないことが判断されると、次いで、パック電流の絶対値が所定値Ｉ［Ａ］より小さいかどうかが調べられる（ステップＳ４２）。すなわち、電池容量補正部１０または１０ａは、パック電流積算部５から送られてくるパック電流積算値が、所定値Ｉ［Ａ］より小さいかどうかを調べる。ここで、所定値Ｉは、ゼロまたはゼロに近い値とすることができる。なお、パック電流の絶対値を比較対象としたのは、パック電流積算値が充電時には正、放電時には負の値をとる場合に対処するためである。

ステップＳ４２において、パック電流の絶対値が所定値Ｉ［Ａ］より小さくないことが判断されると、開回路が使用不可能である旨が判定される。一方、ステップＳ４２において、パック電流の絶対値が所定値Ｉ［Ａ］より小さいことが判断されると、次いで、パック電流の絶対値が所定値Ｉ［Ａ］より小さい状態が所定時間Ｔ［秒］以上継続したかどうかが調べられる（ステップＳ４３）。すなわち、電池容量補正部１０または１０ａは、パック電流積算部５から送られてくるパック電流積算値が所定値Ｉ［Ａ］より小さい状態が所定時間Ｔ［秒］以上継続したかどうかを調べる。

ステップＳ４３において、パック電流の絶対値が所定値Ｉ［Ａ］より小さい状態が所定時間Ｔ［秒］以上継続したことが判断されると、開回路が使用可能である旨が判定される。一方、ステップＳ４３において、パック電流の絶対値が所定値Ｉ［Ａ］より小さい状態が所定時間Ｔ［秒］以上継続していないことが判断されると、開回路が使用不可能である旨が判定される。

本発明の実施例５に係る電池パックは、電池アームをさらに複数のモジュールに分けてモジュール単位で残容量パーセンテージを算出するものである。

図９は、実施例５に係る電池パックの構成を示すブロック図である。実施例５に係る電池パックは、実施例１に係る電池パックの複数の電池アーム１_１〜１_ｗの各々をＮ個（Ｎは２以上の整数）のモジュールに分割し、各モジュールに対して温度センサ６₁₁〜６_wNが設けられている。また、実施例１に係る電池パックの温度検出部７が温度検出部７ｂに変更され、残容量パーセンテージ算出部９が残容量パーセンテージ算出部９ｂに変更され、さらに、電池容量補正部１０が電池容量補正部１０ｂに変更されて構成されている。以下においては、実施例１に係る電池パックと同一の構成部分には、実施例１で使用した符号と同じ符号を付して説明を省略または簡略化する。

温度センサ６₁₁〜６_wNは、複数のモジュール１₁₁〜１_wNの温度をそれぞれ検知し、温度信号として温度検出部７ｂに送る。温度検出部７ｂは、温度センサ温度センサ６₁₁〜６_wNから送られてくる温度信号に基づき複数のモジュール１₁₁〜１_wNの温度をそれぞれ検出し、各モジュールの温度値として残容量パーセンテージ算出部９に送る。

残容量パーセンテージ算出部９ｂの構成は、電池アームの温度の代わりに残容量パーセンテージ算出ユニットの温度が入力され、電池アームのセル電圧が入力される代わりに残容量パーセンテージ算出ユニットのセル電圧が入力される。

また、電池容量補正部１０ｂの構成は、残容量パーセンテージ算出部９ｂから残容量パーセンテージ算出ユニット毎の残容量パーセンテージが入力される点を除けば、図６に示した実施例３に係る電池パックの構成と同じである。

このように構成される実施例５に係る電池パックの動作は、以下の点を除き、図７のフローチャートに示した実施例３に係る電池パックの動作と同じである。すなわち、図７のステップＳ３１において、電池容量補正部１０ｂは、パック電流積算部５からのパック電流積算値を取得してｗ×Ｎで除算し、この結果をＳＯＣ１とする。また、ステップＳ３２において、電池容量補正部１０ｂは、パック電流積算部５からのパック電流積算値を取得してｗ×Ｎで除算し、この結果をＳＯＣ２とする。

以上説明したように、本発明の実施例５に係る電池パックによれば、電池アームを複数に分割した残容量パーセンテージ算出ユニット毎に電池容量を求めるので、電池容量の算出精度を、さらに向上させることができる。

本発明は、正確な電池容量が求められる電池パックに利用可能である。

本発明の実施例１に係る電池パックの構成を示すブロック図である。 本発明の実施例１に係る電池パックの残容量パーセンテージ算出部のデータベースに格納される開回路電圧と残容量パーセンテージとの相関を示す図である。 本発明の実施例１に係る電池パックの動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例２に係る電池パックで使用される残容量パーセンテージ算出部の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例３に係る電池パックの構成を示すブロック図である。 本発明の実施例２に係る電池パックで使用される残容量パーセンテージ算出部および電池容量補正部の詳細な構成を示すブロック図である。 本発明の実施例３に係る電池パックの動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例４に係る電池パックの開回路測定判定部で行われる処理を示すフローチャートである。 本発明の実施例５に係る電池パックの構成を示すブロック図である。 従来の電池パックを説明するための図である。 従来の他の電池パックを説明するための図である。

符号の説明

１_１〜１_ｗ 電池アーム
１₁₁〜１_wN モジュール
２_１〜２_ｗ、２₁₁〜２_wN セル電圧検出部
３ 電流センサ
４ パック電流検出部、
５ パック電流積算部
６、６_１〜６_ｗ、６₁₁〜６_ｗN 温度センサ
７、７ａ、７ｂ 温度検出部
８ 開回路測定判定部
９、９ａ、９ｂ 残容量パーセンテージ算出部
９ａ_１〜９ａ_ｗ 残容量パーセンテージ算出ユニット
１０、１０ａ、１０ｂ 電池容量補正部
１１ 記憶部
２１ 最小電圧選択部
２２ 温度補正部
２３ データベース
２４ 演算部
３１ アーム電池容量補正部
３２ 加算部

Claims (5)

1. 充放電可能な複数の電池セルが直列に接続された電池アームが正極端子と負極端子との間に設けられた電池パックであって、
   前記正極端子と負極端子との間に流れる電流を検出するパック電流検出部と、
   前記パック電流検出部で検出された電流を積算するパック電流積算部と、
   前記電池アームを構成する複数の電池セルのセル電圧を検出するセル電圧検出部と、
   前記電池アームの温度を検出する温度検出部と、
   前記パック電流検出部で検出された電流がゼロまたはゼロに近い値である場合に、開回路である旨を判定する開回路測定判定部と、
   前記開回路測定判定部で開回路である旨が判定された場合に、前記セル電圧検出部で検出されたセル電圧と前記温度検出部で検出された温度とに基づき残容量パーセンテージを算出する残容量パーセンテージ算出部と、
   前記開回路測定判定部で開回路である旨が判定された場合に、前記パック電流積算部で積算されたパック電流積算値と前回に前記パック電流積算部で積算されたパック電流積算値との差と、前記残容量パーセンテージ算出部で算出された残容量パーセンテージと前回に前記残容量パーセンテージ算出部で算出された残容量パーセンテージとの差とに基づき電池容量を算出し、該算出した電池容量と、前回に算出した電池容量とに基づき新電池容量を算出する電池容量補正部と、
   を備えたことを特徴とする電池パック。
2. 前記残容量パーセンテージ算出部は、
   前記セル電圧検出部で検出されたセル電圧のうちの最小電圧を選択してセル電圧最小値として出力する最小電圧選択部と、
   前記最小電圧選択部から送られてくるセル電圧最小値を、前記温度検出部で検出された温度を用いて補正してセル電圧補正最小値として出力する温度補正部と、
   開回路電圧と残容量パーセンテージとの相関を規定したデータベースと、
   前記温度補正部から送られてくるセル電圧補正最小値を開回路電圧として前記データベースを参照することにより残容量パーセンテージを算出する演算部と、
   を備えたことを特徴とする請求項１記載の電池パック。
3. 前記正極端子と負極端子との間に設けられた電池アームは、並列に接続された複数の電池アームから成り、
   前記セル電圧検出部は、複数の電池アームのセル電圧をそれぞれ検出し、
   前記温度検出部は、複数の電池アームの温度をそれぞれ検出し、
   前記残容量パーセンテージ算出部は、前記開回路測定判定部で開回路である旨が判定された場合に、前記セル電圧検出部で検出された複数のセル電圧と前記温度検出部で検出された複数の温度とに基づき残容量パーセンテージを電池アーム毎に算出し、
   前記電池容量補正部は、前記開回路測定判定部で開回路である旨が判定された場合に、前記パック電流積算部で積算されたパック電流積算値と前回に前記パック電流積算部で積算されたパック電流積算値との差と、前記残容量パーセンテージ算出部で算出された電池アーム毎の残容量パーセンテージと前回に前記残容量パーセンテージ算出部で算出された電池アーム毎の残容量パーセンテージとの差とに基づき電池容量を電池アーム毎に算出し、該算出した電池アーム毎の電池容量を加算した全体電池容量と、前回に算出した全体電池容量とに基づき新電池容量を算出することを特徴とする請求項１記載の電池パック。
4. 前記開回路測定判定部は、起動時または前記パック電流検出部で検出された電流の絶対値が所定値以下である状態を所定時間継続したときに開回路である旨を判定することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の電池パック。
5. 前記電池アームは、充放電可能な複数の電池セルが直列に接続されたモジュールが複数個直列に接続されて成り、
   前記セル電圧検出部は、複数のモジュールのセル電圧をそれぞれ検出し、
   前記温度検出部は、複数のモジュールの温度をそれぞれ検出し、
   前記残容量パーセンテージ算出部は、前記開回路測定判定部で開回路である旨が判定された場合に、前記セル電圧検出部で検出された複数のセル電圧と前記温度検出部で検出された複数の温度とに基づき残容量パーセンテージを電池アーム毎に算出し、
   前記電池容量補正部は、前記開回路測定判定部で開回路である旨が判定された場合に、前記パック電流積算部で積算されたパック電流積算値と前回に前記パック電流積算部で積算されたパック電流積算値との差と、前記残容量パーセンテージ算出部で算出された電池アーム毎の残容量パーセンテージと前回に前記残容量パーセンテージ算出部で算出された電池アーム毎の残容量パーセンテージとの差とに基づき電池容量を電池アーム毎に算出し、該算出した電池アーム毎の電池容量を加算した全体電池容量と、前回に算出した全体電池容量とに基づき新電池容量を算出することを特徴とする請求項１記載の電池パック。

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