JP2011038878A - Deterioration degree determination method for secondary battery and secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、二次電池を完全放電させることなく、その劣化度や実力容量を求めることのできる二次電池の劣化度判定方法および二次電池装置に関する。 The present invention relates to a secondary battery deterioration degree determination method and a secondary battery apparatus that can determine the degree of deterioration and the capacity of a secondary battery without completely discharging the secondary battery.
二次電池に充電可能な最大容量（実力容量；満充電容量）は、その使用（充放電）に伴って次第に劣化することが否めない。従って二次電池を各種装置の電源として使用する上で、その劣化度や実力容量を正確に把握し得ることが望ましい。ちなみに二次電池の劣化度は、例えば予め求められている二次電池の初期時における満充電容量（初期容量）と、二次電池の充放電に伴って学習される学習容量（実力容量）との比（百分率）として求められる。 It cannot be denied that the maximum capacity (effective capacity; full charge capacity) that can be charged in the secondary battery gradually deteriorates with use (charge / discharge). Therefore, it is desirable to be able to accurately grasp the degree of deterioration and the capacity when using the secondary battery as a power source for various devices. By the way, the deterioration degree of the secondary battery is, for example, the full charge capacity (initial capacity) at the initial stage of the secondary battery obtained in advance and the learning capacity (actual capacity) learned along with charging / discharging of the secondary battery. It is calculated | required as a ratio (percentage).
尚、二次電池の学習容量は、基本的には完全に放電した二次電池を満充電まで充電した際に充電電流を積算した充電容量として、或いは満充電状態にある二次電池を放電終止まで放電させた際に放電電流を積算した放電容量として求められる。しかしこの場合には、一旦、二次電池を完全放電させる必要があるので、二次電池を放電終止状態まで使い切ると不具合が生じる用途に用いるような場合には問題がある。 Note that the learning capacity of the secondary battery is basically the charge capacity obtained by integrating the charging current when the fully discharged secondary battery is fully charged, or the secondary battery in the fully charged state is completely discharged. It is calculated | required as a discharge capacity which integrated the discharge current when it was made to discharge to. However, in this case, since it is necessary to discharge the secondary battery once, there is a problem in the case where the secondary battery is used for an application in which a problem occurs when the secondary battery is used up to a discharge end state.
この点、例えば特許文献１には、完全放電状態または満充電状態に至ることなく充放電が繰り返される二次電池の学習容量（実力容量）を求めるべく、該二次電池の充電容量の積算値が予め求められている容量、具体的にはその時点で求められている学習容量に達する都度、これを１サイクルとして当該学習容量を所定量（所定割合）だけ低減し、学習容量（実力容量）を逐次補正することが提唱されている。
In this regard, for example, in
しかしながら特許文献１に開示される手法は、二次電池を放電終止状態まで使い切ることなくその学習容量を簡単に求め得ると言う利点はある。しかし前述した１サイクル毎に学習容量を補正する上での補正量（サイクル劣化容量）は、厳密には二次電池の種類やその使用環境等によって異なるので、必ずしも正確に二次電池の実力容量（学習容量）を求め得るとは言えない。
However, the technique disclosed in
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、二次電池を完全放電させることなく、その劣化度や実力容量を簡易に、しかも正確に求めることのできる二次電池の劣化度判定方法および二次電池装置を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of such circumstances, and its purpose is to provide a secondary battery that can easily and accurately determine its degree of deterioration and ability capacity without completely discharging the secondary battery. It is providing the degradation degree determination method and secondary battery apparatus of this invention.
本発明は、二次電池の残容量率（残容量／実力容量）ＳＯＣと該二次電池の開放端子電圧ＯＣＶとが所定の相関関係を有し、その相関関係は電池性能が劣化しても維持されること、また二次電池が完全放電に至る前の満充電状態からの放電容量Ｃdc自体は電池性能の低下とは無関係であり、該放電容量Ｃdcと残容量との合計が前記二次電池の実力容量であることに着目している。 In the present invention, the remaining capacity ratio (remaining capacity / effective capacity) SOC of the secondary battery has a predetermined correlation with the open-circuit voltage OCV of the secondary battery, and the correlation is maintained even if the battery performance deteriorates. The discharge capacity Cdc from the fully charged state before the secondary battery is fully discharged is irrelevant to the deterioration of the battery performance, and the sum of the discharge capacity Cdc and the remaining capacity is the secondary battery. It pays attention to the capacity of the battery.
そこで前述した目的を達成するべく、本発明に係る二次電池の劣化度判定方法は、二次電池の放電電流を積算して求められる満充電状態からの放電容量Ｃdcと該二次電池の初期満充電容量Ｃintとから容量消費率Ｃを算出し、一方、予め求められた前記二次電池の開放端子電圧ＯＣＶと該二次電池の残容量率ＳＯＣとの関係を示すテーブルを参照して、前記容量消費率Ｃを求めた時点での前記二次電池の開放端子電圧ＯＣＶから該二次電池の残容量率ＳＯＣを求め、この残容量率ＳＯＣと前記容量消費率Ｃとから前記二次電池の劣化度または実力容量を求めることを特徴としている。 Therefore, in order to achieve the above-described object, the method of determining the deterioration level of the secondary battery according to the present invention includes the discharge capacity Cdc from the fully charged state obtained by integrating the discharge current of the secondary battery and the initial value of the secondary battery. The capacity consumption rate C is calculated from the full charge capacity Cint, while referring to a table showing the relationship between the previously obtained open battery voltage OCV of the secondary battery and the remaining capacity SOC of the secondary battery, The remaining capacity rate SOC of the secondary battery is obtained from the open terminal voltage OCV of the secondary battery at the time of obtaining the capacity consumption rate C, and the secondary battery is obtained from the remaining capacity rate SOC and the capacity consumption rate C. It is characterized in that the degree of deterioration or the capacity of the product is obtained.
ちなみに前記放電容量Ｃdcは、前記二次電池が完全放電状態に至る前の放電停止時に求められる。また前記容量消費率Ｃは、満充電状態から前記二次電池の放電が停止した時点までの放電容量Ｃcdに基づいて算出されるものであって、前記二次電池の開放端子電圧ＯＣＶは、上記放電停止から所定時間を経過した時点で求められるものである。 Incidentally, the discharge capacity Cdc is obtained when the discharge is stopped before the secondary battery reaches the complete discharge state. The capacity consumption rate C is calculated based on the discharge capacity Ccd from the fully charged state to the time when the discharge of the secondary battery stops, and the open terminal voltage OCV of the secondary battery is calculated as described above. It is obtained when a predetermined time has passed since the discharge was stopped.
また本発明に係る二次電池装置は、二次電池と、この二次電池の充放電電流を検出する電流検出手段と、前記二次電池の端子電圧を検出する電圧検出手段と、予め求められた前記二次電池の開放端子電圧ＯＣＶと該二次電池の残容量率ＳＯＣとの関係を記憶したテーブルと、このテーブルを参照して前記二次電池の放電電流と端子電圧とに基づいて前記二次電池の劣化度または実力容量を求める演算・制御手段とを具備し、
前記演算・制御手段は、前記二次電池の放電電流を積算して満充電状態からの放電容量Ｃdcを求める第１の処理手段と、求められた放電容量Ｃdcと前記二次電池の初期満充電容量Ｃintとから該二次電池の容量消費率Ｃを算出する第２の処理手段と、前記容量消費率Ｃを求めた時点における前記二次電池の開放電圧ＯＣＶに従って前記テーブルを参照して該二次電池の残容量率ＳＯＣを求める第３の処理手段と、求められた残容量率ＳＯＣと前記容量消費率Ｃとから前記二次電池の劣化度または実力容量を求める第４の処理手段とを備えることを特徴としている。
A secondary battery device according to the present invention is obtained in advance, a secondary battery, current detection means for detecting a charge / discharge current of the secondary battery, and voltage detection means for detecting a terminal voltage of the secondary battery. Further, the table storing the relationship between the open terminal voltage OCV of the secondary battery and the remaining capacity ratio SOC of the secondary battery, and referring to the table, the discharge current and the terminal voltage of the secondary battery Computation / control means for obtaining the deterioration degree or capacity of the secondary battery,
The calculation / control means includes a first processing means for calculating a discharge capacity Cdc from a fully charged state by integrating the discharge current of the secondary battery, the obtained discharge capacity Cdc and the initial full charge of the secondary battery. The second processing means for calculating the capacity consumption rate C of the secondary battery from the capacity Cint, and the table according to the open battery voltage OCV of the secondary battery at the time when the capacity consumption rate C is obtained. Third processing means for determining the remaining capacity ratio SOC of the secondary battery, and fourth processing means for determining the deterioration level or the actual capacity of the secondary battery from the determined remaining capacity ratio SOC and the capacity consumption rate C It is characterized by providing.
好ましくは前記演算・制御手段は、更に前記二次電池の満充電を検出して前記第１の処理手段を作動させる第１の制御手段と、完全放電状態に至る前の前記二次電池の放電停止を検出して前記第２の処理手段を作動させる第２の制御手段と、前記二次電池の放電停止から所定時間の経過後に該二次電池の開放電圧ＯＣＶを求めて前記第３の処理手段を作動させる第３の制御手段とを備えて構成される。 Preferably, the calculation / control unit further detects a full charge of the secondary battery and activates the first processing unit, and discharges the secondary battery before reaching a fully discharged state. Second control means for detecting a stop and operating the second processing means; and a third process for obtaining an open-circuit voltage OCV of the secondary battery after a lapse of a predetermined time from the stop of discharge of the secondary battery. And third control means for operating the means.
本発明によれば、例えば二次電池が完全放電に至る前の或る状態まで放電させた際の該二次電池の放電容量Ｃdcと該二次電池の初期満充電容量Ｃintとから容量消費率Ｃを算出すると共に、予め求められた開放端子電圧ＯＣＶと残容量率ＳＯＣとの関係を示すテーブルを参照して上記容量消費率Ｃを算出した状態における前記二次電池の開放端子電圧ＯＣＶに従って該二次電池の残容量率ＳＯＣを求めるだけで、この残容量率ＳＯＣと前記容量消費率Ｃとから前記二次電池の劣化度を、ひいてはその実力容量を簡易に、しかも精度良く求めることができる。 According to the present invention, for example, the capacity consumption rate is calculated from the discharge capacity Cdc of the secondary battery and the initial full charge capacity Cint of the secondary battery when the secondary battery is discharged to a certain state before full discharge. C is calculated, and according to the open terminal voltage OCV of the secondary battery in the state where the capacity consumption rate C is calculated with reference to a table showing the relationship between the open terminal voltage OCV and the remaining capacity rate SOC determined in advance. By simply obtaining the remaining capacity rate SOC of the secondary battery, the degree of deterioration of the secondary battery, and hence its actual capacity, can be obtained easily and accurately from the remaining capacity rate SOC and the capacity consumption rate C. .
しかも二次電池を完全放電させることなく、二次電池の劣化度または実力容量（満充電容量）を精度良く求めることができるので、二次電池を放電終止状態まで使い切ると不具合が生じるような場合に該二次電池の劣化度を判定する上で好適である。 In addition, it is possible to accurately determine the degree of deterioration of the secondary battery or the actual capacity (full charge capacity) without completely discharging the secondary battery, so there is a problem if the secondary battery is used up to the end of discharge. Further, it is suitable for determining the degree of deterioration of the secondary battery.
以下、図面を参照して本発明に係る二次電池の劣化度判定方法および二次電池装置について説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る二次電池装置の概略構成図であって、１０は二次電池装置としてのパック電池、２０は前記パック電池１０が着脱自在に装着されるパーソナルコンピュータ（ＰＣ）や携帯端末等の負荷機器である。パック電池（二次電池装置）１０は、基本的には二次電池（ＢＡＴ）１１と、該二次電池１１の充放電を制御する制御部（マイクロプロセッサユニット；ＭＰＵ）１２とを備えて構成され、負荷機器２０に装着して使用される。
Hereinafter, a secondary battery deterioration degree determination method and a secondary battery device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a secondary battery device according to an embodiment of the present invention, in which 10 is a pack battery as a secondary battery device, and 20 is a personal computer to which the
尚、負荷機器２０としては、例えば電動アシスト自転車のようなものであっても良い。また前記パック電池１０における二次電池１１は、例えば２６００ｍＡｈ／セル程度のリチウムイオン電池からなる複数の電池セルを２個ずつ並列に接続すると共に、これらの並列接続された電池セルを３段直列に接続した、いわゆる３直２並タイプのものからなる。尚、ここでは３直２並タイプの二次電池１１を例に説明するが、電池セルの並列接続数および直列接続段数は、電池仕様として与えられる定格出力電圧および定格出力電流容量に応じて決定すれば良いものである。
Note that the
さてパック電池１０における二次電池１１の充放電路には、その充放電を制御するＦＥＴ等のスイッチ素子１３が直列に介装されると共に、充放電電流を検出する電流検出部１４が直列に介挿されている。また前記パック電池１０における制御部（ＭＰＵ）１２は、その主体部である、いわゆるマイコンによる充電制御手段としての制御・演算部１５と、前記二次電池１１の端子電圧、具体的には各段の電池セルの端子電圧（セル電圧）をそれぞれ検出する電圧検出部１６、および前記負荷機器２０との間で情報通信する通信処理部１７と、後述するテーブル１８とを具備して構成される。尚、このテーブル１８は、メモリー素子に保存されて与えられるものであって、後述するように予め求められた前記二次電池１１の開放端子電圧ＯＣＶと、該二次電池１１の残容量率（残容量／実力容量）ＳＯＣとの関係を記述したものである。
Now, in the charging / discharging path of the
そして前記制御・演算部１５は、基本的にはサーミスタ等の温度検出素子１９にて検出される前記二次電池１１の温度（電池温度）、前記電圧検出部１６にて検出されるセル電圧、および前記電流検出部１４にて検出される充放電電流に応じて前記スイッチ素子１３をオン・オフ制御すると共に、通信処理部１７を介して前記負荷機器２０側に制御指令を与えて前記二次電池１１に対する充電電圧や充電電流を制御する役割を担う。このような基本機能に加えて前記制御・演算部１５は、後述するように二次電池１１の劣化度を求めると共に、該二次電池１１の実力容量を求め、これを前記負荷機器２０側に通知する機能を備える。
The control /
一方、前記負荷機器２０は、基本的には外部電力（図示せず；商用電源）を受けて該負荷機器２０の本体部である負荷２１を駆動すると共に、前記パック電池１０に対して電力を供給して前述した二次電池１１を充電する制御・電源部２２を備えて構成される。また制御・電源部２２は、例えば外部電力の供給が途絶えたとき、前記パック電池１０の二次電池１１から供給される電力にて前記負荷２１を駆動する役割を担う。ちなみに前記制御・電源部２２による二次電池１１の充電は、該二次電池１１がリチウムイオン電池である場合には、例えば最大電流（一般的には０.５〜１Ｃ程度）および最大電圧（一般的には約４.２Ｖ／セル程度）をそれぞれ規制した定電流・定電圧充電により行われる。
On the other hand, the
尚、制御・電源部２２は、前記パック電池１０における通信処理部１７との間で、例えばデータラインＳＤＡおよびクロックラインＳＣＬを介してＳＭＢＵＳ方式にて情報通信する機能を備える。前記パック電池１０の制御部（ＭＰＵ）１２は上記情報通信機能を利用して前記制御・電源部２２の作動を制御し、該制御・電源部２２による前記二次電池１１の充電電圧や充電電流を可変設定する。この制御・電源部２２の制御により前記二次電池１１に対する充電が制御される。
The control /
さて本発明に係る二次電池装置（パック電池）１０が有する特徴的な機能、即ち、二次電池１１の劣化度を判定する機能は、前記制御・演算部１５によって実現される。制御・演算部１５に設けられる劣化度の判定機能は、例えば図２にその概念を示すように、
<１> 前記二次電池１１の放電電流Ｉを積算して満充電状態からの放電容量Ｃdcを求める積算容量算出手段（第１の処理手段）１５ａと、
<２> 求められた放電容量Ｃdcと前記二次電池１１の予め求められている初期容量Ｃintとから該二次電池１１の容量消費率Ｃを算出する容量消費率算出手段（第２の処理手段）１５ｂ、
<３> 前記容量消費率Ｃを求めた時点における前記二次電池１１の開放端子電圧ＯＣＶを求め、この開放端子電圧ＯＣＶに従って前記テーブル１８を参照して前記二次電池１１の残容量率ＳＯＣを求める残容量率検出手段（第３の処理手段）１５ｃと、
<４> 求められた残容量率ＳＯＣと前記容量消費率Ｃとから前記二次電池の劣化度または実力容量を求める劣化度判定手段（第４の処理手段）１５ｄとにより実現される。
The characteristic function of the secondary battery device (pack battery) 10 according to the present invention, that is, the function of determining the deterioration degree of the
<1> Integrated capacity calculation means (first processing means) 15a for integrating the discharge current I of the
<2> Capacity consumption rate calculating means (second processing means) for calculating the capacity consumption rate C of the
<3> The open terminal voltage OCV of the
<4> It is realized by a deterioration degree determination means (fourth processing means) 15d for obtaining the deterioration degree or the actual capacity of the secondary battery from the obtained remaining capacity rate SOC and the capacity consumption rate C.
尚、前記演算・制御部１５は、更に
<５> 前記二次電池１１が満充電まで充電されたことを検出して前記積算容量算出手段（第１の処理手段）１５ａを作動させる満充電検出手段（第１の制御手段）１５ｅと、
<６> 前記二次電池１１の放電停止を検出して前記容量消費率算出手段（第２の処理手段）１５ｂを作動させる放電停止検出手段（第２の制御手段）１５ｆと、
<７> 前記二次電池１１の放電停止から経過時間を監視し、所定時間経過後に該二次電池１１の開放電圧ＯＣＶを求めて前記残容量率検出手段（第３の処理手段）１５ｃを作動させる経過時間判定手段（第３の制御手段）１５ｇとを備える。
そして前記演算・制御部１５は、これらの第１〜第３の制御手段１５ａ,１５ｂ,１５ｃの制御の下で前述した第１〜第４の処理手段１５ａ,１５ｂ,１５ｃ,１５ｄの作動をそれぞれ制御することで、例えば図３に示す処理手順に従って前記二次電池１１の劣化度を判定し、更には必要に応じて該二次電池１１の実力容量（最大充電容量）を求めるものとなっている。
The calculation /
<5> Full charge detection means (first control means) 15e for detecting that the
<6> Discharge stop detection means (second control means) 15f for detecting discharge stop of the
<7> Elapsed time from the stop of discharge of the
The arithmetic /
ここで先ず前記テーブル１８に記述される二次電池１１の開放端子電圧ＯＣＶと、該二次電池１１の残容量率ＳＯＣとの関係について説明する。二次電池１１の残容量率ＳＯＣを予め電池仕様として定められた満充電容量（既定値）Ｃfullを基準として求めた場合、該二次電池１１の開放端子電圧ＯＣＶとの関係は、例えば図４(ａ)に示すように二次電池１１が新しい場合［特性α］と、使用に伴って電池性能が劣化した場合［特性β］とで変化する。尚、二次電池１１が新しい場合の特性αが０％を越えてマイナス領域に達しているのは、前記満充電容量（既定値）Ｃfullよりも実際に充電可能な容量が大きい為であり、また電池性能が劣化した場合の特性βが０％に到達しないのは、前記満充電容量（既定値）Ｃfullよりも実際に充電可能な容量が小さい為である。
First, the relationship between the open terminal voltage OCV of the
しかし二次電池１１を満充電から完全放電に至るまでの全放電容量に着目して二次電池１１の残容量率ＳＯＣを求めた場合、二次電池１１の開放端子電圧ＯＣＶとの関係は図４(ｂ)に示すように電池性能の変化に拘わらず一定となる［特性γ］。しかもこの場合、残容量と残容量率との関係が正常に保たれる。ちなみに上記満充電から完全放電に至るまでの全放電容量は、二次電池１１の最大充電容量（実力容量）そのものに等しい。従って予め二次電池１１の開放端子電圧ＯＣＶと、該二次電池１１の残容量率（残容量／実力容量）ＳＯＣとの関係を求めておけば、二次電池１１の開放端子電圧ＯＣＶを計測することで該開放端子電圧ＯＣＶから前記二次電池１１の残容量率（残容量／実力容量）ＳＯＣを求めることができる。前述したテーブル１８は、このような二次電池１１の開放端子電圧ＯＣＶと該二次電池１１の残容量率（残容量／実力容量）ＳＯＣとの関係を、例えば表形式として、或いは特性カーブ（対応曲線）等して登録したものである。
However, when the remaining capacity ratio SOC of the
このようなテーブル１８を参照して前記演算・制御部１５にて実行される二次電池の劣化度判定処理を、図３に示す処理手順に沿って説明する。演算・制御部１５においては、先ず二次電池１１の充放電電流から該二次電池１１が充電中であるか、或いは放電中であるかを判定する＜ステップＳ１,Ｓ２＞。この判定は充放電電流が流れているか否か、また充放電電流が流れている場合にはその極性を調べることによって行われる。そして充電中である場合には、前述した満充電検出手段（第１の制御手段）１５ｅを作動させて二次電池１１が満充電に達したか否かを判定し＜ステップＳ３＞、満充電に達したならば劣化度判定の為の初期設定として放電容量Ｃdcを零［０］とし、また制御フラグＦを［１］に設定する＜ステップＳ４＞。この初期設定処理によって二次電池１１の劣化度を判定する為の準備が整えられる。尚、満充電に達したならば、前述した演算・制御部１５による充放電制御の下でその充電が停止される。
The secondary battery deterioration degree determination process executed by the calculation /
しかる後、今度は前記二次電池１１が放電中であるか否かを判定する＜ステップＳ２＞。そして二次電池１１が放電中である場合には、前述した積算容量算出手段（第１の処理手段）１５ａを作動させてその放電電流を積算して該二次電池１１の放電容量Ｃdcを求める＜ステップＳ５＞。この処理は前記放電停止検出手段（第２の制御手段）１５ｆによって前記二次電池１１の放電停止が検出されるまで繰り返し行われる＜ステップＳ２,Ｓ５＞。この結果、積算容量算出手段（第１の処理手段）１５ａにより二次電池１１が満充電から、完全放電に至る前の放電停止時までの放電容量Ｃdcが求められることになる。
Thereafter, it is determined whether or not the
さて上述した如くして二次電池１１の放電停止が検出されると、今度は前記経過時間判定手段（第３の制御手段）１５ｇによって放電停止からの経過時間が監視される。そして、例えば放電停止から所定時間（例えば１時間）が経過して二次電池１１の内部状態が安定し、かつ該二次電池１１の端子電圧が規定の電圧範囲にあることが確認され、更に前述した制御フラグＦが［１］である場合には＜ステップＳ６＞、前述した容量消費率算出手段（第２の処理手段）１５ｂ、残容量率検出手段（第３の処理手段）１５ｃ、および劣化度判定手段（第４の処理手段）１５ｄを順次作動させて以下に示すようにして二次電池１１の劣化度の判定処理を実行する。
When the discharge stop of the
具体的には先ず前述した如く求められた前記二次電池１１が満充電から放電停止時までの放電容量Ｃdcに基づいて、該二次電池の容量消費率Ｃを算出する。この容量消費率Ｃは、予め求められている二次電池１１の使用開始時における最大充電容量Ｃintを初期容量として、
容量消費率Ｃ＝放電容量Ｃdc÷初期容量Ｃint
つまり
Ｃ＝Ｃdc[ｍＡｈ]／Ｃint[ｍＡｈ]×１００[％]
として計算される＜ステップＳ７＞。
Specifically, first, the capacity consumption rate C of the
Capacity consumption rate C = discharge capacity Cdc ÷ initial capacity Cint
That is, C = Cdc [mAh] / Cint [mAh] × 100 [%]
Is calculated as <Step S7>.
一方、二次電池１１の放電停止から一定時間が経過した後の該二次電池１１の開放端子電圧ＯＣＶを計測し、この開放端子電圧ＯＣＶに従って前述したテーブル１８を参照することで該開放端子電圧ＯＣＶと所定の相関関係にある該二次電池１１の残容量率ＳＯＣ[％]を求める＜ステップＳ８＞。この残容量率ＳＯＣは、二次電池１１の放電が停止した時点において該二次電池１１に残されている容量と、該二次電池１１の真の最大充電容量（実力容量；未知）との比を示すものである。
On the other hand, the open terminal voltage OCV of the
そこで次に上述した如く求められた残容量率ＳＯＣと、前述した如く算出された容量消費率Ｃとに従って二次電池１１の劣化度Ｄを
劣化度Ｄ＝容量消費率Ｃ[％]÷（１００−残容量率ＳＯＣ）[％]
として計算する＜ステップＳ９＞。ちなみに二次電池１１の残容量率ＳＯＣは、二次電池１１の実力容量Ｃtrueと該二次電池１１に残されている容量（残容量）との比を示すものであり、二次電池１１の残容量は該二次電池１１の実力容量Ｃtrueから前述した如く求められた満充電からの放電容量Ｃdcを差し引いたものである。従って二次電池１１の残容量率ＳＯＣは、
残容量率[％]＝（実力容量−放電容量）／実力容量×１００[％]
なる意味を持つ。
Therefore, the deterioration degree D of the
<Step S9>. Incidentally, the remaining capacity ratio SOC of the
Remaining capacity rate [%] = (Ability capacity-Discharge capacity) / Ability capacity x 100 [%]
It has a meaning.
これ故、１００[％]から残容量率ＳＯＣを差し引いて求められる真の放電容量率は
（１００−残容量率）[％]＝（放電容量／実力容量）[％]
として表すことができる。
この結果、前述した如く計算される劣化度Ｄは、
劣化度＝容量消費率[％]÷（１００−残容量率）[％]
＝（放電容量／初期容量）÷（放電容量／実力容量）
＝実力容量／初期容量
となり、二次電池１１の劣化度そのものを示すことになる。
Therefore, the true discharge capacity ratio obtained by subtracting the remaining capacity ratio SOC from 100 [%] is (100−remaining capacity ratio) [%] = (discharge capacity / capacity) [%]
Can be expressed as
As a result, the degradation degree D calculated as described above is
Degree of degradation = capacity consumption rate [%] ÷ (100-remaining capacity rate) [%]
= (Discharge capacity / initial capacity) / (discharge capacity / capacity)
= Effective capacity / initial capacity, which indicates the degree of deterioration of the
そしてこのようにして二次電池１１の劣化度を求めたならば、例えばその劣化度を前述した負荷機器２０に出力し、前述した制御フラグを［１］に設定して劣化度判定処理を終了する。尚、上述した如くして劣化度が求められたならば、この劣化度を前記初期容量Ｃintに乗じることで、その時点での二次電池１１の実力容量（真の最大充電容量）Ｃtrueを求め、これを出力するようにしても良い。
If the deterioration level of the
具体的には二次電池１１の初期容量Ｃintが２０００ｍＡｈであって、劣化度判定時における放電容量Ｃdcが５００ｍＡｈとして求められ、またこのときの開放端子電圧ＯＣＶから前述したテーブル１８を参照して該二次電池１１の残容量率ＳＯＣが３３.３％として求められた場合、容量消費率Ｃは
容量消費率Ｃ＝５００[ｍＡｈ]／２０００[ｍＡｈ]×１００＝２５[％]
として求められる。
Specifically, the initial capacity Cint of the
As required.
一方、開放電圧ＯＣＶに基づいて求められた残容量率ＳＯＣ（＝３３.３％）から、そのときの実力容量をｘとして
残容量率ＳＯＣ＝（ｘ−５００[ｍＡｈ]）／ｘ×１００[％]＝３３.３[％]
が求められ、劣化度Ｄが
Ｄ＝容量消費率[％]÷（１００−残容量率）[％]
＝２５[％]÷（１００−３３.３）[％]＝７５[％]
として計算される。そしてこの劣化度から二次電池１１の実力容量ｘが
７５[％]＝ｘ[ｍＡｈ]／２０００[ｍＡｈ]×１００[％]
ｘ[ｍＡｈ]＝１５００[ｍＡｈ]
として算出することが可能となる。
On the other hand, from the remaining capacity rate SOC (= 33.3%) determined based on the open circuit voltage OCV, the actual capacity at that time is x, and the remaining capacity rate SOC = (x−500 [mAh]) / xx100 [ %] = 33.3 [%]
Degradation degree D is calculated as follows: D = capacity consumption rate [%] ÷ (100−remaining capacity rate) [%]
= 25 [%] ÷ (100-33.3) [%] = 75 [%]
Is calculated as From this degree of deterioration, the actual capacity x of the
x [mAh] = 1500 [mAh]
Can be calculated as
以上のように本発明においては、二次電池１１を満充電状態から放電させ、完全放電に至る前に放電を停止した時点までの放電容量Ｃdcと、その放電停止時における二次電池１１の開放端子電圧ＯＣＶに基づいてテーブル１８を参照して該二次電池１１の残容量率ＳＯＣを求めるだけで、簡易に、しかも正確に二次電池１１の劣化度を判定（検出）することができる。更にはその時点における二次電池１１の実力容量Ｃtrueを簡易に求めることができるので、その実用的利点が絶大である。また上述したように簡易に、信頼性良く二次電池の劣化度を判定することができるので、さほど前記演算・処理部１５での処理負担増を招くことがない等の効果が奏せられる。
As described above, in the present invention, the
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば二次電池装置（パック電池）を電源アダプタに装着する等して充電した後、これを電源として使用し、二次電池の残容量が低下したときに再充電に供するような、例えば電動アシスト自転車に適用すれば、パック電池が完全放電する前に再充電の必要性を知らしめることができるので、その利点が絶大である。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。 The present invention is not limited to the embodiment described above. For example, after charging a secondary battery device (pack battery) by attaching it to a power adapter, etc., this is used as a power source and used for recharging when the remaining capacity of the secondary battery decreases, for example, electric assist When applied to a bicycle, the battery pack can be informed of the need for recharging before it is completely discharged, so the advantage is tremendous. In addition, the present invention can be variously modified and implemented without departing from the scope of the invention.
１１ 二次電池
１４ 電流検出部
１５ 演算・制御部
１５ａ 積算容量算出手段（第１の処理手段）
１５ｂ 容量消費率算出手段（第２の処理手段）
１５ｃ 残容量率検出手段（第３の処理手段）
１５ｄ 劣化度判定手段（第４の処理手段）
１５ｅ 満充電検出手段（第１の制御手段）
１５ｆ 放電停止検出手段（第２の制御手段）
１５ｇ 経過時間判定手段（第３の制御手段）
１６ 電圧検出部
１８ テーブル
DESCRIPTION OF
15b Capacity consumption rate calculating means (second processing means)
15c Remaining capacity rate detection means (third processing means)
15d Deterioration degree determination means (fourth processing means)
15e Full charge detection means (first control means)
15f Discharge stop detection means (second control means)
15g elapsed time judging means (third control means)
16
Claims (5)
一方、予め求められた前記二次電池の開放端子電圧ＯＣＶと該二次電池の残容量率ＳＯＣとの関係を示すテーブルを参照して、前記容量消費率Ｃを求めた時点での前記二次電池の開放端子電圧ＯＣＶから該二次電池の残容量率ＳＯＣを求め、この残容量率ＳＯＣと前記容量消費率Ｃとから前記二次電池の劣化度または実力容量を求めることを特徴とする二次電池の劣化度判定方法。 The capacity consumption rate C is calculated from the discharge capacity Cdc from the fully charged state obtained by integrating the discharge current of the secondary battery and the initial capacity Cint of the secondary battery,
On the other hand, referring to a table showing the relationship between the open terminal voltage OCV of the secondary battery obtained in advance and the remaining capacity ratio SOC of the secondary battery, the secondary battery at the time when the capacity consumption rate C is obtained. The remaining capacity rate SOC of the secondary battery is obtained from the open terminal voltage OCV of the battery, and the deterioration level or the actual capacity of the secondary battery is obtained from the remaining capacity rate SOC and the capacity consumption rate C. A method for determining the deterioration level of a secondary battery.
前記演算・制御手段は、前記二次電池の放電電流を積算して満充電状態からの放電容量Ｃdcを求める第１の処理手段と、求められた放電容量Ｃdcと前記二次電池の初期容量Ｃintとから該二次電池の容量消費率Ｃを算出する第２の処理手段と、前記容量消費率Ｃを求めた時点における前記二次電池の開放端子電圧ＯＣＶに従って前記テーブルを参照して該二次電池の残容量率ＳＯＣを求める第３の処理手段と、求められた残容量率ＳＯＣと前記容量消費率Ｃとから前記二次電池の劣化度または実力容量を求める第４の処理手段とを備えることを特徴とする二次電池装置。 A secondary battery; current detection means for detecting a charge / discharge current of the secondary battery; voltage detection means for detecting a terminal voltage of the secondary battery; and an open terminal voltage OCV of the secondary battery obtained in advance. A table storing the relationship with the remaining capacity ratio SOC of the secondary battery, and referring to this table, the deterioration level or the actual capacity of the secondary battery is obtained based on the discharge current and the terminal voltage of the secondary battery. Computation and control means,
The arithmetic / control means integrates the discharge current of the secondary battery to obtain a discharge capacity Cdc from a fully charged state, the obtained discharge capacity Cdc and the initial capacity Cint of the secondary battery. Second processing means for calculating the capacity consumption rate C of the secondary battery from the above, and referring to the table according to the open terminal voltage OCV of the secondary battery at the time of obtaining the capacity consumption rate C Third processing means for obtaining the remaining capacity rate SOC of the battery, and fourth processing means for obtaining the degree of deterioration or the actual capacity of the secondary battery from the obtained remaining capacity rate SOC and the capacity consumption rate C. A secondary battery device.
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012212510A (en) * | 2011-03-30 | 2012-11-01 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Battery system |
| JP2013207844A (en) * | 2012-03-27 | 2013-10-07 | Nec Corp | Battery management device, battery device, disk array device, and battery management method |
| CN104101837A (en) * | 2013-04-03 | 2014-10-15 | 比亚迪股份有限公司 | On-line calculation method for current total capacity of battery |
| JP2015059814A (en) * | 2013-09-18 | 2015-03-30 | カヤバ工業株式会社 | Soc estimation device and soc estimation method |
| CN104749529A (en) * | 2015-04-01 | 2015-07-01 | 上海理工大学 | Calibration method of charge and discharge characteristics of lithium battery and charge and discharge characteristics calibration apparatus |
| CN108398648A (en) * | 2018-03-02 | 2018-08-14 | 万帮充电设备有限公司 | Analyze the method, apparatus and charging pile of cell decay rate |
-
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Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012212510A (en) * | 2011-03-30 | 2012-11-01 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Battery system |
| JP2013207844A (en) * | 2012-03-27 | 2013-10-07 | Nec Corp | Battery management device, battery device, disk array device, and battery management method |
| US8942075B2 (en) | 2012-03-27 | 2015-01-27 | Nec Corporation | Battery management device, battery apparatus, disk array apparatus and battery management method |
| CN104101837A (en) * | 2013-04-03 | 2014-10-15 | 比亚迪股份有限公司 | On-line calculation method for current total capacity of battery |
| JP2015059814A (en) * | 2013-09-18 | 2015-03-30 | カヤバ工業株式会社 | Soc estimation device and soc estimation method |
| CN104749529A (en) * | 2015-04-01 | 2015-07-01 | 上海理工大学 | Calibration method of charge and discharge characteristics of lithium battery and charge and discharge characteristics calibration apparatus |
| CN104749529B (en) * | 2015-04-01 | 2017-09-12 | 上海理工大学 | The scaling method and charge-discharge characteristic marking apparatus of charging and discharging lithium battery characteristic |
| CN108398648A (en) * | 2018-03-02 | 2018-08-14 | 万帮充电设备有限公司 | Analyze the method, apparatus and charging pile of cell decay rate |
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