JP2012239357A - Battery pack, electronic apparatus, electric power system and electric vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、例えば2次電池の電池パックと、電池パックを使用する電子機器、電力システムおよび電動車両に関する。 The present disclosure relates to, for example, a battery pack of a secondary battery, an electronic device using the battery pack, a power system, and an electric vehicle.
リチウムイオン2次電池等の電池を含む電池パックは、モバイル電子機器、電動車両、バックアップ電源等として広く使用されている。電池パックは、1または複数の2次電池と、電池の電圧、電流、温度を検出する検出部を含む保護回路とがラミネートフィルム、合成樹脂ケース等の外装によって一体化されている構成と定義される。電池パックは、認証回路を有する場合もある。 Battery packs including batteries such as lithium ion secondary batteries are widely used as mobile electronic devices, electric vehicles, backup power supplies, and the like. A battery pack is defined as a configuration in which one or a plurality of secondary batteries and a protection circuit including a detection unit for detecting battery voltage, current, and temperature are integrated by an exterior such as a laminate film or a synthetic resin case. The The battery pack may have an authentication circuit.
電池パックは、電子機器本体に電池パックの残容量を発光ダイオード等の点滅でユーザに知らせることが広くなされている。しかしながら、より正確な残容量表示が要請される場合もある。電子機器として、例えば放送局用のカムコーダ(Camcorder: Camera and recorderの略)の場合では、業務用である関係で、正確な残容量表示が必要である。 Battery packs are widely used to inform the user of the remaining capacity of the battery pack by flashing a light emitting diode or the like on the electronic device body. However, there are cases where more accurate remaining capacity display is required. As an electronic device, for example, in the case of a camcorder for a broadcasting station (camcorder: an abbreviation for camera and recorder), an accurate remaining capacity display is necessary because it is for business use.
2次電池の残容量を検出する方法として、電流または電力量を積算することにより充電容量を求める積算方式が知られている。2次電池使用時に電圧と電流を測定し、電圧×電流により使用した電力を積算する。積算電力と2次電池の満充電容量との割合を求め、2次電池の容量保持率または残容量率が算出される。 As a method for detecting the remaining capacity of the secondary battery, an integration method for obtaining the charge capacity by integrating the current or the electric energy is known. Measure the voltage and current when using the secondary battery, and integrate the power used by the voltage x current. A ratio between the integrated power and the fully charged capacity of the secondary battery is obtained, and the capacity retention rate or remaining capacity ratio of the secondary battery is calculated.
一般的に、リチウムイオン2次電池は、劣化により満充電容量が減少する。電池パックは使用していくにつれて劣化が進み満充電にしても新品(未使用品)のものより放電できる容量は減少していく。電池パックに搭載されたマイクロコンピュータにおいて残容量算出している場合は、劣化により満充電容量、残容量等のデータ信頼性が低くなる。 In general, the full charge capacity of a lithium ion secondary battery decreases due to deterioration. As the battery pack is used, its deterioration progresses and the capacity that can be discharged from a new (unused) battery decreases even if it is fully charged. When the remaining capacity is calculated in the microcomputer mounted on the battery pack, data reliability such as full charge capacity and remaining capacity is lowered due to deterioration.
バッテリー劣化状態による残容量の精度の低下を防止するために、充電回数やサイクルカウントと、容量の劣化の関係を予め試験データにより取得し、その充電回数やサイクルカウントに追従して満充電容量値を更新している。しかしながら、電池パックの劣化状態は、ユーザの使用頻度や使用環境の影響によって一定ではない。そのため、単に使用回数だけでは正確な劣化状態を求めることができない。 In order to prevent deterioration of remaining capacity due to battery deterioration, the relationship between charge count and cycle count and capacity deterioration is acquired in advance from test data, and the full charge capacity value follows the charge count and cycle count. Has been updated. However, the deterioration state of the battery pack is not constant due to the use frequency of the user and the influence of the use environment. For this reason, an accurate deterioration state cannot be obtained simply by the number of uses.
さらに、一度残容量を0まで放電してから満充電状態まで充電することによって正確な満充電容量を測定できる。しかしながら、この方法では、ユーザが意図的に満充電状態の電池パックを最後まで放電する必要があり、ユーザに対して余計な負担をかける問題がある。 Furthermore, the accurate full charge capacity can be measured by discharging the remaining capacity to 0 and then charging it to the fully charged state. However, in this method, the user needs to intentionally discharge the fully charged battery pack to the end, and there is a problem that places an extra burden on the user.
特許文献1には、劣化により電池の内部インピーダンスが上昇する特性を利用して正確に残容量を算出することが記載されている。特許文献1では、電池をいったん休止状態においた後、一定電流で短時間放電、または充電し、その放電または充電前後の端子電圧の変化から内部抵抗を求め、残容量を算出している。
特許文献1に記載のものは、休止状態においた後に、短時間の放電および充電を行う必要があり、通常の充電・放電動作と別の動作(処理)を行うことが必要とされる。
The thing of
したがって、本開示の目的は、内部インピーダンスを測定するための特別な回路、システムを構築する必要はなく、電圧、電流、温度の測定データを利用するだけで劣化予測が可能な電池パックと、電池パックを使用する電子機器、電力システムおよび電動車両を提供することにある。 Therefore, it is an object of the present disclosure to provide a battery pack and a battery that can predict deterioration only by using voltage, current, and temperature measurement data, without the need to construct a special circuit or system for measuring internal impedance. An object is to provide an electronic device, a power system, and an electric vehicle that use a pack.
本開示は、1または複数の電池と、
電池の満充電の状態から所定の放電容量を検出した時までの期間の電力量を求め、電力量から電池の劣化の度合いを算出し、算出された劣化の度合いによって補正された満充電容量を算出する満充電容量算出部と、
補正された満充電容量が現在の設定満充電容量より小の場合に、補正された満充電容量によって、設定満充電容量を更新する満充電容量更新部とを備える電池パックである。
好ましくは、満充電容量算出部は、期間における温度上昇による熱損失を補正した電力量を算出する。
The present disclosure includes one or more batteries;
Obtain the amount of power during the period from when the battery is fully charged until the specified discharge capacity is detected, calculate the degree of battery deterioration from the amount of power, and calculate the full charge capacity corrected by the calculated degree of deterioration. A full charge capacity calculation unit to calculate,
When the corrected full charge capacity is smaller than the current set full charge capacity, the battery pack includes a full charge capacity update unit that updates the set full charge capacity with the corrected full charge capacity.
Preferably, the full charge capacity calculation unit calculates the amount of electric power in which the heat loss due to the temperature rise in the period is corrected.
本開示の方法は、1または複数の電池の満充電の状態から所定の放電容量を検出した時までの期間の電力量を求め、電力量から電池の劣化の度合いを算出し、
算出された劣化の度合いによって補正された満充電容量を算出し、
補正された満充電容量が現在の設定満充電容量より小の場合に、補正された満充電容量によって、設定満充電容量を更新する満充電容量算出方法である。
The method of the present disclosure obtains the amount of power during a period from when the one or more batteries are fully charged until a predetermined discharge capacity is detected, and calculates the degree of deterioration of the battery from the amount of power.
Calculate the full charge capacity corrected by the calculated degree of deterioration,
When the corrected full charge capacity is smaller than the current set full charge capacity, the full charge capacity calculation method updates the set full charge capacity with the corrected full charge capacity.
本開示は、上述した電池パックを有し、電池パックから電力の供給を受ける電子機器である。
本開示は、上述した電池パックが再生可能エネルギーから発電を行う発電装置によって充電される電力システムである。
本開示は、上述した電池パックから、電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置と、電池パックに関する情報に基いて車両制御に関する情報処理を行なう制御装置とを有する電動車両である。
本開示は、他の機器とネットワークを介して信号を送受信する電力情報送受信部を備え、
電力情報送受信部が受信した情報に基づき、上述した電池パックの充放電制御を行う電力システムである。
本開示は、上述した電池パックから、電力の供給を受け、発電装置または電力網から電池パックに電力を供給する電力システムである。
The present disclosure is an electronic device that includes the battery pack described above and receives power supply from the battery pack.
The present disclosure is a power system in which the above-described battery pack is charged by a power generation device that generates power from renewable energy.
The present disclosure is an electric vehicle including a conversion device that receives electric power from the battery pack and converts the power into a driving force of the vehicle, and a control device that performs information processing related to vehicle control based on information related to the battery pack. .
The present disclosure includes a power information transmission / reception unit that transmits and receives signals to and from other devices via a network.
It is an electric power system which performs charge / discharge control of the battery pack mentioned above based on the information which the electric power information transmission / reception part received.
The present disclosure is an electric power system that receives electric power from the above-described battery pack and supplies electric power to the battery pack from a power generation device or an electric power network.
実施の形態によれば、電池の内部抵抗を測定するための特別な回路、システムを構築する必要はなく、電池パックの残容量算出システムで一般的に利用される電圧、電流、温度の測定データを利用するだけで劣化の度合いの情報を得ることが可能となる。ユーザの特別な操作を必要とせず、自動的に劣化の度合いを測定できる。 According to the embodiment, it is not necessary to construct a special circuit or system for measuring the internal resistance of the battery, and measurement data of voltage, current, and temperature generally used in a battery pack remaining capacity calculation system. It is possible to obtain information on the degree of deterioration only by using. The degree of deterioration can be automatically measured without requiring any special operation by the user.
以下、実施の形態について説明する。なお、説明は、以下の順序で行う。
<劣化の度合いの検出と設定満充電容量値の更新>
<電池パックの構成>
<電池パックにおける処理の流れ>
<応用例>
<変形例>
なお、以下に説明する実施の形態は、好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、この開示の範囲は、以下の説明において、特にこの開示を限定する旨の記載がない限り、これらの実施の形態に限定されないものとする。
Hereinafter, embodiments will be described. The description will be given in the following order.
<Deterioration detection and update of set full charge capacity value>
<Battery pack configuration>
<Process flow in battery pack>
<Application example>
<Modification>
The embodiments described below are preferable specific examples, and various technically preferable limitations are given. However, the scope of this disclosure is particularly limited in the following description. Unless otherwise described, the present invention is not limited to these embodiments.
<劣化の度合いの検出と設定満充電容量値の更新>
電池パックには、マイクロコンピュータが搭載されており、マイクロコンピュータには、周期的に測定された電圧、電流、温度の情報が供給される。マイクロコンピュータが電池パックに保持されている満充電容量値から例えば放電電流の積算値(mAh)を減算することによって残容量が、算出される。新品の電池パックの場合では、公称の満充電容量がマイクロコンピュータのプログラム上または不揮発性メモリに記憶されている。
<Deterioration detection and update of set full charge capacity value>
A microcomputer is mounted on the battery pack, and information on voltage, current, and temperature measured periodically is supplied to the microcomputer. The remaining capacity is calculated by subtracting, for example, the integrated value (mAh) of the discharge current from the full charge capacity value held in the battery pack by the microcomputer. In the case of a new battery pack, the nominal full charge capacity is stored on the microcomputer program or in a non-volatile memory.
図1は、劣化の程度が異なる複数の電池パックの放電電圧の変化の一例を示す。図1において、参照符号Caは、新品の電池パックの放電電圧の変化曲線を示す。満充電容量が1950mAhである。参照符号Cbは、劣化率が30%の電池パックの放電電圧の変化曲線を示す。満充電容量が(1950mAh×0.7=1365mAh)である。参照符号Ccは、劣化率が50%の電池パックの放電電圧の変化曲線を示す。満充電容量が(1950mAh×0.5=975mAh)である。 FIG. 1 shows an example of changes in discharge voltage of a plurality of battery packs having different degrees of deterioration. In FIG. 1, reference symbol Ca indicates a change curve of the discharge voltage of a new battery pack. The full charge capacity is 1950 mAh. Reference symbol Cb indicates a change curve of the discharge voltage of the battery pack having a deterioration rate of 30%. The full charge capacity is (1950 mAh × 0.7 = 1365 mAh). Reference symbol Cc indicates a change curve of the discharge voltage of a battery pack having a deterioration rate of 50%. The full charge capacity is (1950 mAh × 0.5 = 975 mAh).
マイクロコンピュータは、「電流×電圧」による電力を積算することによって電力量を算出する。本開示では、満充電の状態から所定の放電容量を検出した時までの期間の電力量が求められる。一例として、所定の放電容量が400mAhとされる。図1において斜線領域が電力量と対応している。新品の電池パックに比して劣化の度合いが進行するほど、この電力量が減少する。この電力量の差は、劣化により電池の内部インピーダンスが上昇するために生じる。 The microcomputer calculates the amount of electric power by integrating the electric power of “current × voltage”. In the present disclosure, the amount of electric power during a period from a fully charged state to a time when a predetermined discharge capacity is detected is obtained. As an example, the predetermined discharge capacity is 400 mAh. In FIG. 1, the shaded area corresponds to the amount of power. The amount of power decreases as the degree of deterioration progresses as compared with a new battery pack. This difference in electric energy occurs because the internal impedance of the battery increases due to deterioration.
所定の放電容量の値としては、適正な値が設定される。本開示では、ユーザが使用時に、特別な操作をせずに残容量を自動的に算出できるものであり、所定の放電容量の値が大きすぎると、ユーザの使用時にその値に到達することが少ないために、残容量を算出できない問題が生じる。逆に、所定の放電容量の値が小さすぎると、算出された残容量の精度が低下する問題が生じる。このような点から例えば所定の放電容量が400mAhに設定されている。この値は、一例であって、上述した問題を生じないような値であれば、他の値を設定できる。 An appropriate value is set as the value of the predetermined discharge capacity. In the present disclosure, the remaining capacity can be automatically calculated without any special operation when the user uses it. If the value of the predetermined discharge capacity is too large, the value may reach that value when the user uses it. Due to the small amount, there arises a problem that the remaining capacity cannot be calculated. Conversely, if the value of the predetermined discharge capacity is too small, there is a problem that the accuracy of the calculated remaining capacity is lowered. From such a point, for example, the predetermined discharge capacity is set to 400 mAh. This value is an example, and other values can be set as long as they do not cause the above-described problem.
満充電状態において放電を開始してから400mAhの放電容量までの期間の電力量(以下、測定電力量と適宜称する)が測定される。この測定電力量と容量保持率との関係は、図2に示すように、ほぼ線形の関係を有する。容量保持率は、新品(未使用)の電池パックの満充電容量を100%とした時の割合である。劣化率(%)は、新品の電池パックからの満充電容量の低下の割合である。さらに、図1および図2は、電池パックのある種類に関しての特性である。同じ種類の電池パックにおいての特性のバラツキは、殆どない。したがって、電力量を測定することによって、容量保持率(劣化率)を求めることができる。 The amount of electric power during the period from the start of discharge in the fully charged state to the discharge capacity of 400 mAh (hereinafter referred to as measured electric energy as appropriate) is measured. The relationship between the measured electric energy and the capacity retention rate is substantially linear as shown in FIG. The capacity retention rate is a ratio when the full charge capacity of a new (unused) battery pack is 100%. The deterioration rate (%) is the rate of decrease in full charge capacity from a new battery pack. Furthermore, FIG. 1 and FIG. 2 are the characteristics regarding a certain kind of battery pack. There is almost no variation in the characteristics of the same type of battery pack. Therefore, the capacity retention rate (deterioration rate) can be obtained by measuring the electric energy.
しかしながら、電力量は放電負荷、温度(電池パック内部でサーミスタ等の温度検出素子によって測定された温度であり、以下、環境温度と適宜称する)により変化するので、400mAh放電するまでの期間の電力量をそのまま使用することができない。図3に環境温度および放電負荷による電力量の変化を示す。図3Aは、新品の電池パックに関するもので、図3Bは、劣化率30%の電池パックに関するもので、図3Cは、劣化率50%の電池パックに関するものである。図3に示す試験データの内で、例えば(環境温度=23℃、放電負荷=15Wの場合)の3個のデータを(容量保持率対電力量)のグラフ上にプロットしたものが図2のグラフである。 However, the amount of electric power varies depending on the discharge load and temperature (the temperature measured by a temperature detection element such as a thermistor inside the battery pack, hereinafter referred to as the environmental temperature as appropriate), and therefore the amount of electric power during the period until 400 mAh is discharged. Cannot be used as is. FIG. 3 shows changes in the electric energy due to the environmental temperature and the discharge load. FIG. 3A relates to a new battery pack, FIG. 3B relates to a battery pack with a degradation rate of 30%, and FIG. 3C relates to a battery pack with a degradation rate of 50%. Among the test data shown in FIG. 3, for example, three pieces of data (in the case of environmental temperature = 23 ° C. and discharge load = 15 W) are plotted on the graph of (capacity retention ratio vs. electric energy) in FIG. It is a graph.
図3から分かるように、劣化率が同じ電池パックの場合では、環境温度が高いほど、電力量が多くなり、放電負荷が大きいほど、電力量が少なくなる。しかしながら、劣化率が大きいほど、電力量が減少するので、電力量のみからは、劣化率を正確に求めることができない。例えば新品の電池パック(図3A)の場合、(環境温度=15℃、放電負荷=25W)の場合(対応する行に*を付加する)では、電力量=6.0382Whとなる。一方、劣化率30%の電池パック(図3B)の場合(対応する行に*を付加する)、(環境温度=35℃、放電負荷=10W)の場合では、電力量=6.0397Whとなる。したがって、電力量は、ほぼ等しいものとなり、電力量のみでは、劣化の度合いを判断することができない。 As can be seen from FIG. 3, in the case of battery packs having the same deterioration rate, the amount of power increases as the environmental temperature increases, and the amount of power decreases as the discharge load increases. However, since the amount of power decreases as the deterioration rate increases, the deterioration rate cannot be determined accurately only from the amount of power. For example, in the case of a new battery pack (FIG. 3A), in the case of (environmental temperature = 15 ° C., discharge load = 25 W) (* is added to the corresponding row), the electric energy is 6.0382 Wh. On the other hand, in the case of a battery pack (FIG. 3B) with a degradation rate of 30% (* is added to the corresponding row), and in the case of (environmental temperature = 35 ° C., discharge load = 10 W), the electric energy is 6.09797 Wh. . Accordingly, the amounts of power are substantially equal, and the degree of deterioration cannot be determined only by the amount of power.
外部環境による電力量の変化を詳しく解析していくと、温度による影響が関係していることが分かった。図4は、図3のデータに対して、満充電状態で放電を開始してから放電容量が400mAhとなるまでの温度上昇のデータを追加したものを示す。上述した条件の二つのデータ(図4Aおよび図4Bにおいてそれぞれ*を付加した行のデータ)を比較すると、電力量が殆ど同一であるが、温度上昇が(6℃および3.3℃)と約3℃の差が発生している。 A detailed analysis of changes in the amount of electricity due to the external environment revealed that the effect of temperature is related. FIG. 4 shows data obtained by adding temperature rise data from the start of discharge in the fully charged state to the discharge capacity of 400 mAh with respect to the data of FIG. Comparing the two data of the above-mentioned conditions (data in the rows added with * in FIG. 4A and FIG. 4B), the electric energy is almost the same, but the temperature rise is about (6 ° C. and 3.3 ° C.). A difference of 3 ° C occurs.
すなわち、同じ電力量であっても、温度上昇による電力の損失量が相違している。この温度上昇による電力損失を電力量測定に加味することによって、より正確に劣化率を測定することが可能となる。具体的な温度補正は、温度上昇[℃]に対して電池毎に設定される係数との積である熱損失を電力量に加算することでなされる。この係数は、実験によって得られた温度上昇から算出された値であって、電池の種類によって異なる値である。一例として、温度上昇[℃]×0.066を熱損失として電力量(図3、図4)に加算する。図5は、熱損失補正後の電力量を示す。この熱損失補正後の電力量から劣化の度合いが求められる。 That is, even if the amount of power is the same, the amount of power loss due to temperature rise is different. By adding the power loss due to the temperature rise to the power amount measurement, the deterioration rate can be measured more accurately. Specific temperature correction is performed by adding a heat loss, which is a product of a coefficient set for each battery with respect to the temperature rise [° C.], to the electric energy. This coefficient is a value calculated from a temperature increase obtained through experiments, and is a value that varies depending on the type of battery. As an example, the temperature rise [° C.] × 0.066 is added to the electric energy (FIGS. 3 and 4) as a heat loss. FIG. 5 shows the electric energy after the heat loss correction. The degree of deterioration is obtained from the amount of power after this heat loss correction.
図5に示す試験データから熱損失補正後の電力量と容量保持率との関係が求められる。さらに、1次式に近似した算出式が得られる。例えば(環境温度=23℃、放電負荷=15Wの場合)の3個のデータを図6に示す(容量保持率対電力量)のグラフ上にプロットする。3個の点を結ぶ線は、ほぼ直線となる。この直線は、下記の1次式でもって近似される。この式は、使用する電池パックの種類によって異なるので、電池パック毎に適宜式を設定し、電池パック内のメモリ等に予め記憶させておくようになされる。
容量保持率[%]y=226.13×電力量x[Wh]−1346.3 (式1)
但し、上式で求まった容量保持率が50%以下の場合は、50%とし、100%以上の場合は、100%とする。
From the test data shown in FIG. 5, the relationship between the electric energy after the heat loss correction and the capacity retention rate is obtained. Furthermore, a calculation formula approximated to the linear expression is obtained. For example, three pieces of data (in the case of environmental temperature = 23 ° C. and discharge load = 15 W) are plotted on a graph of (capacity retention ratio vs. electric energy) shown in FIG. The line connecting the three points is almost a straight line. This straight line is approximated by the following linear expression. Since this equation differs depending on the type of battery pack to be used, an equation is appropriately set for each battery pack and stored in advance in a memory or the like in the battery pack.
Capacity retention [%] y = 226.13 × electric power x [Wh] −1346.3 (Formula 1)
However, when the capacity retention determined by the above formula is 50% or less, it is 50%, and when it is 100% or more, it is 100%.
満充電容量[mAh]は、下記のように求められる。
満充電容量[mAh]=公称容量×容量保持率[%]/100 (式2)
公称容量は、新品時の満充電容量である。公称容量は、例えば1950mAhである。
The full charge capacity [mAh] is obtained as follows.
Full charge capacity [mAh] = nominal capacity × capacity retention [%] / 100 (Formula 2)
The nominal capacity is the fully charged capacity when new. The nominal capacity is 1950 mAh, for example.
図3〜図5に示す試験データでは、放電負荷が10W〜25Wの範囲とされ、環境温度が15℃〜35℃の範囲とされている。すなわち、環境温度と放電負荷との組合せが12通り存在する。しかしながら、この一実施の形態では、(環境温度=23℃、放電負荷=15W)以外の組合せに関しても、上述した一つの1次式(式1)を使用して容量保持率を計算するようにしている。 In the test data shown in FIGS. 3 to 5, the discharge load is in the range of 10 W to 25 W, and the environmental temperature is in the range of 15 ° C. to 35 ° C. That is, there are 12 combinations of environmental temperature and discharge load. However, in this embodiment, the capacity retention rate is calculated using the above-described linear equation (Equation 1) for combinations other than (environmental temperature = 23 ° C., discharge load = 15 W). ing.
計算された容量保持率の値を図7に示す。(環境温度=23℃、放電負荷=15W)の場合の容量保持率は、誤差が小さい。他の環境温度および放電負荷の組合せに関しても、誤差を許容範囲内のものと扱っている。約±10%の誤差範囲内で、容量保持率を算出することができる。しかしながら、環境温度が設定範囲を超えた値例えば0℃および45℃の場合では、誤差が許容範囲を超えたものとなる。放電負荷についても同様である。したがって、容量保持率を計算する処理は、放電負荷および環境温度が所定の範囲内のみ行われるようになされている。なお、放電負荷および環境温度の設定範囲の具体的値は、一例である。 The calculated capacity retention values are shown in FIG. The capacity retention rate in the case of (environmental temperature = 23 ° C., discharge load = 15 W) has a small error. For other environmental temperature and discharge load combinations, the error is considered to be within an acceptable range. The capacity retention rate can be calculated within an error range of about ± 10%. However, in the case where the environmental temperature exceeds the set range, for example, 0 ° C. and 45 ° C., the error exceeds the allowable range. The same applies to the discharge load. Therefore, the process for calculating the capacity retention rate is performed only within a predetermined range of the discharge load and the environmental temperature. In addition, the specific value of the setting range of discharge load and environmental temperature is an example.
他の方法として、環境温度および放電負荷の12通りの組合せに関して、図6のグラフおよび上述した1次式を予め得ておき、電力量の測定時の環境温度および放電負荷に応じて一つの1次式を選択して、容量保持率を算出することも可能である。この方法は、精度が向上するが、処理の負担が増える。 As another method, regarding the 12 combinations of the environmental temperature and the discharge load, the graph of FIG. 6 and the above-described primary expression are obtained in advance, and one of them is selected according to the environmental temperature and the discharge load when measuring the electric energy. It is also possible to calculate the capacity retention rate by selecting the following equation. This method improves accuracy, but increases the processing load.
さらに、計算された容量保持率によって、満充電容量が式2にしたがって補正される。補正後の満充電容量を補正された満充電容量と称する。残容量計算のために、マイクロコンピュータ(プログラム)または不揮発性メモリ内に満充電容量が記憶されている。この満充電容量を設定満充電容量と称する。補正された満充電容量が現在の設定満充電容量に比して小の場合に、補正された満充電容量が設定満充電容量となるように、設定満充電容量が減少するように更新される。更新を行う場合、設定満充電容量が徐々に変化するようになされる。例えば1回の更新で、設定満充電容量の変化の量が公称満充電容量の0.5%に固定される。これは、算出誤差による満充電容量の過度な変化を抑えると共に、スムーズに満充電容量が更新されることによってユーザに違和感を与えないようにするためである。
Further, the full charge capacity is corrected according to
更新された設定満充電容量は、常温(25℃)、放電負荷(15W)時に放電可能な容量とされる。これは、満充電から常温環境下で標準放電した時の放電容量を満充電容量と定義しているためである。今回の標準放電は、15Wを放電負荷としている。残容量算出時は、この満充電容量値を基にして温度、放電負荷を加味して残容量が計算される。 The updated set full charge capacity is a capacity capable of discharging at normal temperature (25 ° C.) and a discharge load (15 W). This is because the discharge capacity when standard discharge is performed in a normal temperature environment from full charge is defined as full charge capacity. This standard discharge uses 15 W as a discharge load. When calculating the remaining capacity, the remaining capacity is calculated on the basis of the full charge capacity value and taking into account the temperature and the discharge load.
上述した容量保持率の算出動作は、放電負荷および環境温度が設定範囲内の値であり、放電容量400mAhまでの放電がなされると、自動的にマイクロコンピュータが処理を行う。したがって、ユーザは特別な操作をする必要はなく、通常の使用範囲で自動的に容量劣化が検出可能となる。 The capacity retention rate calculating operation described above is automatically performed by the microcomputer when the discharge load and the environmental temperature are values within the set range, and discharge is performed up to a discharge capacity of 400 mAh. Therefore, it is not necessary for the user to perform a special operation, and capacity deterioration can be automatically detected within a normal use range.
得られた設定満充電容量を使用して、既存の電流または電力量を積算することにより充電容量を求める積算方式によって、mAhの単位で残容量をマイクロコンピュータが計算することができる。電池パックと接続された本体機器、または充電器は、電池パックとの通信によって、残容量データ、設定満充電容量データを取得する。この設定満充電容量データを参照することによって、どの程度劣化が進んでいるかが判断できる。 Using the obtained set full charge capacity, the microcomputer can calculate the remaining capacity in units of mAh by an integration method for obtaining the charge capacity by integrating the existing current or electric energy. The main device or the charger connected to the battery pack acquires the remaining capacity data and the set full charge capacity data through communication with the battery pack. By referring to the set full charge capacity data, it can be determined how much deterioration has progressed.
<電池パックの構成>
図8は、2次電池例えばリチウムイオン電池を使用した電池パックの構成を示す。電池パックは、充電時には充電器に装着され、+端子1と−端子2がそれぞれ充電器の+端子、−端子に接続され、充電が行われる。電子機器使用時には充電時と同様に、+端子1と−端子2が電子機器の+端子、−端子に接続され、放電が行われる。電子機器は、業務用カムコーダ、携帯電話、ノートPC(パーソナルコンピュータ)等である。さらに、後述するように、携帯機器以外に電動車両、家庭内電力システムと接続される場合もある。
<Battery pack configuration>
FIG. 8 shows a configuration of a battery pack using a secondary battery such as a lithium ion battery. The battery pack is attached to the charger during charging, and the +
電池パックは主に、電池7、マイクロコンピュータ10、アナログフロントエンド11、保護回路12、スイッチ部4、通信端子3a,3bで構成されている。電池7は、リチウムイオン電池等の2次電池で、4個の2次電池を直列に接続したものである。但し、4個の電池の直列接続に限らず、1または複数の電池を直列および/または並列に接続した構成に対しても本開示を適用できる。
The battery pack mainly includes a
マイクロコンピュータ10は、劣化の度合いを算出し、劣化の度合いによって補正された満充電容量を算出する満充電容量算出部としての機能と、補正された満充電容量によって設定満充電容量を更新する満充電容量更新部としての機能とを有する。マイクロコンピュータ10は、具体的には、例えばMCU(Micro Controller Unit)の構成とされる。M
CUは、一つの集積回路にコンピュータシステムをまとめた、組み込み用のマイクロプロセッサのことである。MCUは、一般的なマイクロプロセッサと異なり、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)などのメモリ、I/O関連等の多くの周辺機能をMCU自体に搭載している。
The
A CU is an embedded microprocessor in which a computer system is integrated into one integrated circuit. Unlike a general microprocessor, the MCU has many peripheral functions such as a ROM (Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory), and I / O related functions.
マイクロコンピュータ10は、アナログフロントエンド11から入力された電圧値、電流値を使用して上述したような容量保持率の算出、残容量の算出等の処理を行うようになされている。温度検出素子(例えばサーミスタ)8によって環境温度(電池温度)を測定する。測定された環境温度のデータがマイクロコンピュータ10に供給される。さらに、不揮発性メモリ例えばEEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory )13がマイクロコンピュータ10に接続されている。EEPROM13によって、マイクロコンピュータ10に対する電源供給の停止によるデータ消滅が回避される。
The
アナログフロントエンド11は、電池パック内の電池7の各電池の電圧を測定し、マイクロコンピュータ10に測定値を供給する。また、電流検出抵抗9を使用して電流が検出され、検出された電流が電流積算部14に供給される。電流積算部14が放電電流を積算し、放電容量を検出する。放電容量がマイクロコンピュータ10に供給される。さらに、アナログフロントエンド11は、電池7の電圧を安定化して電源電圧を発生するレギュレータとしての機能も有する。
The analog
保護回路12は、電池7のいずれかの電池の電圧が過充電検出電圧になったとき、または、電池7の電圧が過放電検出電圧以下になったとき、スイッチ部4に制御信号を送ることにより、過充電、過放電を防止する。リチウムイオン電池の場合、過充電検出電圧が例えば4.2V±0.5Vと定められ、過放電検出電圧が2.4V±0.1Vと定められる。さらに、保護回路12によって過電流保護動作がなされる。
The
スイッチ部4は、充電制御FET(Field Effect Transistor)5と、放電制御FET
6とから構成されている。電池電圧が過充電検出電圧となったときは、充電制御FET5をOFFとし、充電電流が流れないように制御される。なお、充電制御FET5のOFF後は寄生ダイオード5aを介することによって放電のみが可能となる。
The
6. When the battery voltage becomes the overcharge detection voltage, the charging
電池電圧が過放電検出電圧となったときは、放電制御FET6をOFFとし、放電電流が流れないように制御される。なお、放電制御FET6のOFF後は寄生ダイオード6aを介することによって充電のみが可能となる。
When the battery voltage reaches the overdischarge detection voltage, the
通信端子3a,3bは、電子機器に装着された際、電池容量の情報を機器に送信するためのものである。電池パックと電子機器との間を結ぶ通信路としては、標準方式としてSMBus(System Management Bus)が使用される。さらに、端子3cは、ID抵抗16と接続された端子である。ID抵抗16の抵抗値によって、電池パックが正規なものか否かが充電器または電子機器において判定される。
The communication terminals 3a and 3b are for transmitting battery capacity information to the device when the communication terminals 3a and 3b are attached to the electronic device. As a communication path connecting the battery pack and the electronic device, SMBus (System Management Bus) is used as a standard system. Further, the
さらに、マイクロコンピュータ10に対して、4個のLED(Light Emitting Diode)L1〜L4からなる残容量表示部15が接続されている。残容量表示部15は、例えば電池パックと接続される電子機器に設けられた残容量スイッチの操作によって点灯する。電池パックの残容量表示部15は、電子機器に装着された状態でも外部から見えるように、電池パックの筐体の一部に設けられている。スイッチの押し下げは、通信で電池パックに知らされる。
Furthermore, a remaining
図9に示すように、残容量表示部15のLEDは、絶対充電率に応じて選択的に発光される。絶対充電率は、公称容量に対しての充電率である。残容量表示部15の表示によって、例えば20%〜40%の劣化が進んでいる電池の場合では、満充電にしても、3個のLED(L1〜L3)しか点灯しないので、ユーザが劣化の程度を一瞬で判断することが可能となる。
As shown in FIG. 9, the LEDs of the remaining
<電池パックにおける処理の流れ>
図10に示すフローチャートを参照して電池パックの動作について説明する。図示されている一連の処理は、所定の周期例えば1秒でもって繰り返しなされる。すなわち、マイコンプログラム内にて無限ループ処理とする。なお、特別な記載がない限り、以下の処理は、マイクロコンピュータ10においてなされるものである。
<Process flow in battery pack>
The operation of the battery pack will be described with reference to the flowchart shown in FIG. The series of processes shown in the figure is repeated with a predetermined period, for example, 1 second. That is, infinite loop processing is performed in the microcomputer program. Unless otherwise specified, the following processing is performed in the
満充電状態から放電を開始すると、処理が始まる。処理の最初のステップS1において、アナログフロントエンド11を介してマイクロコンピュータ10が電圧、電流、温度を測定する。測定周期が1秒とされる。ステップS2において、測定周期毎に「電流×電圧」にて電力が算出される。温度上昇が発生した場合は、温度上昇[℃]×0.66の結果が熱損失として電力量に対して加算される。
The process starts when discharging starts from the fully charged state. In the first step S <b> 1 of the process, the
ステップS3において残容量が算出される。例えば設定満充電容量から放電容量を減算することで残容量が算出される。 In step S3, the remaining capacity is calculated. For example, the remaining capacity is calculated by subtracting the discharge capacity from the set full charge capacity.
ステップS4以降の処理によって、劣化の度合いが調べられる。ステップS4では、満充電から放電を開始して所定の放電容量(例えば400mAh)に達したか否かが判定される。判定結果が否定であれば、処理がステップS1(電圧、電流、温度の測定)に戻る。ステップS4の判定結果が肯定であれば、ステップS5に処理が移る。 The degree of deterioration is examined by the processing after step S4. In step S4, it is determined whether or not discharge has been started from full charge and a predetermined discharge capacity (for example, 400 mAh) has been reached. If the determination result is negative, the process returns to step S1 (voltage, current, temperature measurement). If the determination result of step S4 is affirmative, the process proceeds to step S5.
ステップS5では、ステップS1において測定された環境温度が範囲(15℃〜35℃)内であるか否かが判定される。判定結果が否定であれば、処理がステップS1(電圧、電流、温度の測定)に戻る。ステップS5の判定結果が肯定であれば、ステップS6に処理が移る。 In step S5, it is determined whether or not the environmental temperature measured in step S1 is within a range (15 ° C. to 35 ° C.). If the determination result is negative, the process returns to step S1 (voltage, current, temperature measurement). If the determination result of step S5 is affirmative, the process proceeds to step S6.
ステップS6では、ステップS1において測定された電圧および電流から求められた放電負荷が範囲(10W〜25W)内であるか否かが判定される。判定結果が否定であれば、処理がステップS1(電圧、電流、温度の測定)に戻る。ステップS6の判定結果が肯定であれば、ステップS7に処理が移る。 In step S6, it is determined whether or not the discharge load obtained from the voltage and current measured in step S1 is within a range (10 W to 25 W). If the determination result is negative, the process returns to step S1 (voltage, current, temperature measurement). If the determination result of step S6 is affirmative, the process proceeds to step S7.
ステップS7では、上述した式1によって、容量保持率[%]が算出され、求まった容量保持率から式2によって、劣化が補正された満充電容量[mAh]が算出される。ステップS8において、劣化が補正された満充電容量と現在の設定満充電容量とが比較される。すなわち、劣化が補正された満充電容量が現在の設定満充電容量より小さいか否かが判定される。判定結果が否定であれば、処理がステップS1(電圧、電流、温度の測定)に戻る。ステップS8の判定結果が肯定であれば、ステップS9に処理が移る。
In step S7, the capacity retention rate [%] is calculated by the above-described
ステップS9において、公称満充電容量の0.5%が現在の設定満充電容量から減算される。但し、算出される満充電容量の最小値は、公称満充電容量の50%とされ、これより小さい値とならないようにされる。若し、50%以下となった場合は、50%以下となったことをユーザに対して通知する表示等のアラームを設けても良い。公称満充電容量が例えば1950mAhの場合、9.75mAhのステップで設定満充電容量が減少される。この場合の下限値は、975mAh(劣化率が50%)である。このようにマイクロコンピュータ10のプログラム上または不揮発性メモリ13に保持されている設定満充電容量が更新される。
In step S9, 0.5% of the nominal full charge capacity is subtracted from the currently set full charge capacity. However, the minimum value of the calculated full charge capacity is set to 50% of the nominal full charge capacity so as not to be smaller than this. If it becomes 50% or less, an alarm such as a display for notifying the user that it has become 50% or less may be provided. When the nominal full charge capacity is 1950 mAh, for example, the set full charge capacity is decreased in steps of 9.75 mAh. In this case, the lower limit is 975 mAh (deterioration rate is 50%). Thus, the set full charge capacity stored in the program of the
さらに、図10では、省略されているが、マイクロコンピュータ10が残容量スイッチの操作を受け付けると、4個のLEDの選択的発光によって、残容量表示部15が公称満充電容量に対しての充電率を表示する。これにより、例えば劣化の程度をユーザに対して知らせることができる。
Further, although omitted in FIG. 10, when the
さらに、電動工具、電動車両等のアプリケーションでは、負荷変動が大きい。例えば放電容量が400mAhになる直前まで100Wの大きな負荷で放電しており、400mAhになったところで負荷が10W〜25Wの範囲内の値となった場合には、劣化算出の結果が大きな誤差を持つ問題がある。 Furthermore, load fluctuations are large in applications such as electric tools and electric vehicles. For example, when discharging is performed with a large load of 100 W until just before the discharge capacity reaches 400 mAh, and the load becomes a value within the range of 10 W to 25 W at 400 mAh, the deterioration calculation result has a large error. There's a problem.
このような問題に対して図11に示すように、ステップS6(図10)の代わりにステップS11を設ける処理を行うようにしても良い。ステップS11以外の他の処理は、図10と同一である。ステップS11は、400mAhに達するまでの間の負荷が範囲(10W〜25W)内であるか否かを判定する処理である。判定結果が否定であれば、処理がステップS1(電圧、電流、温度の測定)に戻る。ステップS11の判定結果が肯定であれば、ステップS7の処理(劣化算出と満充電容量の算出)に処理が移る。 For such a problem, as shown in FIG. 11, a process of providing step S11 instead of step S6 (FIG. 10) may be performed. Processing other than step S11 is the same as that in FIG. Step S11 is processing to determine whether or not the load until reaching 400 mAh is within a range (10 W to 25 W). If the determination result is negative, the process returns to step S1 (voltage, current, temperature measurement). If the determination result of step S11 is affirmative, the process proceeds to the process of step S7 (deterioration calculation and full charge capacity calculation).
上述した本開示による電池パックは、以下のような利点を有する。
・ユーザは特別な操作をする必要はなく、通常の使用範囲で自動的に容量劣化が検出可能となる。
・電力量測定時の放電負荷が一定の負荷でなくても良い。上述した例では、放電負荷が10W〜25Wの範囲とされる。
・電力量測定時の環境温度が所定の温度の必要がなく、上述した例では、15℃〜35℃の範囲内であれば良い。
・電圧、電流、温度データのみを使用して、予め算出した1次式により容量保持率を算出することができる。新たに、データテーブルをマイクロコンピュータの内部または不揮発性メモリ内に持つ必要がない。
・劣化状態の更新は、設定満充電容量を書き換えることであり、公称満充電容量の0.5%の値を設定満充電容量から減算することで更新がなされる。したがって、満充電容量の過度な変化を抑え、ユーザに違和感を与えないスムーズな更新を行うことができる。
・設定満充電容量の精度が高くなり、設定満充電容量を使用した残容量の算出の精度を高くすることができる。
・ユーザ側で残容量表示部15の表示によって、劣化状態を判断できる。したがって、電池パックの故障か、寿命に達したのかを容易に判断ができる。
.電池パックの容量不足による本体機器使用上でのトラブルを未然に予防できる。
The battery pack according to the present disclosure described above has the following advantages.
-The user does not need to perform any special operation, and the capacity deterioration can be automatically detected in the normal use range.
-The discharge load at the time of measuring electric energy may not be a constant load. In the example described above, the discharge load is in the range of 10W to 25W.
-The environmental temperature at the time of electric energy measurement does not need to be predetermined temperature, and should just exist in the range of 15 degreeC-35 degreeC in the example mentioned above.
The capacity retention rate can be calculated using a linear equation calculated in advance using only voltage, current, and temperature data. Newly, there is no need to have a data table inside the microcomputer or in the non-volatile memory.
The update of the degradation state is to rewrite the set full charge capacity, and is updated by subtracting a value of 0.5% of the nominal full charge capacity from the set full charge capacity. Therefore, an excessive change in the full charge capacity can be suppressed, and a smooth update that does not give the user a sense of incongruity can be performed.
-The accuracy of the set full charge capacity is increased, and the accuracy of calculation of the remaining capacity using the set full charge capacity can be increased.
The deterioration state can be determined by the display on the remaining
. Troubles when using the main unit due to insufficient battery pack capacity can be prevented.
なお、本開示は、以下のような構成も取ることができる。
(1)1または複数の電池と、
前記電池の満充電の状態から所定の放電容量を検出した時までの期間の電力量を求め、前記電力量から前記電池の劣化の度合いを算出し、算出された劣化の度合いによって補正された満充電容量を算出する満充電容量算出部と、
前記補正された満充電容量が現在の設定満充電容量より小の場合に、前記補正された満充電容量によって、前記設定満充電容量を更新する満充電容量更新部とを備える電池パック。
(2)前記満充電容量算出部は、前記期間における温度上昇による熱損失によって前記電力量を補正する前記(1)に記載の電池パック。
(3)前記満充電容量算出部は、前記期間における温度上昇値と前記電池毎に設定される係数との積によって熱損失を求め、該熱損失によって前記電力量を補正する前記(1)または(2)に記載の電池パック。
(4)前記満充電容量算出部は、環境温度が予め設定した範囲内にある場合に、前記満充電容量を算出する前記(1)、(2)または(3)に記載の電池パック。
(5)前記満充電容量算出部は、放電負荷が予め設定した範囲内にある場合に、前記満充電容量を算出する前記(1)、(2)、(3)または(4)に記載の電池パック。
(6)前記満充電容量更新部は、設定満充電容量値が徐々に変化するように、前記設定満充電容量値を補正する前記(1)、(2)、(3)、(4)または(5)に記載の電池パック。
(7)前記満充電容量算出部は、前記電力量と予め求められた値AおよびBとによる近似式(A×電力量−B)によって、前記電池の劣化の度合いを算出する前記(1)、(2)、(3)、(4)、(5)または(6)に記載の電池パック。
In addition, this indication can also take the following structures.
(1) one or more batteries;
The amount of electric power during a period from when the battery is fully charged until a predetermined discharge capacity is detected is obtained, the degree of deterioration of the battery is calculated from the amount of electric power, and the full amount corrected according to the calculated degree of deterioration. A full charge capacity calculation unit for calculating the charge capacity;
A battery pack comprising: a full charge capacity update unit that updates the set full charge capacity with the corrected full charge capacity when the corrected full charge capacity is smaller than a current set full charge capacity.
(2) The battery pack according to (1), wherein the full charge capacity calculation unit corrects the electric energy by heat loss due to a temperature rise in the period.
(3) The full charge capacity calculation unit obtains a heat loss by a product of a temperature rise value in the period and a coefficient set for each battery, and corrects the electric energy by the heat loss (1) or The battery pack according to (2).
(4) The battery pack according to (1), (2), or (3), wherein the full charge capacity calculation unit calculates the full charge capacity when the environmental temperature is within a preset range.
(5) The full charge capacity calculation unit according to (1), (2), (3), or (4), wherein the full charge capacity is calculated when a discharge load is within a preset range. Battery pack.
(6) The full charge capacity update unit corrects the set full charge capacity value so that the set full charge capacity value gradually changes. (1), (2), (3), (4) or The battery pack according to (5).
(7) The full charge capacity calculation unit calculates the degree of deterioration of the battery by an approximate expression (A × electric energy−B) based on the electric energy and values A and B obtained in advance. , (2), (3), (4), (5) or (6).
<応用例>
本開示は、上述した電池パックを有し、電池パックから電力の供給を受ける電子機器である。
本開示は、上述した電池パックが再生可能エネルギーから発電を行う発電装置によって充電される電力システムである。
本開示は、上述した電池パックから、電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置と、電池パックに関する情報に基いて車両制御に関する情報処理を行なう制御装置とを有する電動車両である。
本開示は、他の機器とネットワークを介して信号を送受信する電力情報送受信部とを備え、送受信部が受信した情報に基づき、上述した電池パックの充放電制御を行う電力システムである。
本開示は、上述した電池パックから、電力の供給を受け、発電装置または電力網から電池パックに電力を供給する電力システムである。
「応用例としての住宅における蓄電システム」
本開示を住宅用の蓄電システムに適用した例について、図12を参照して説明する。例えば住宅101用の蓄電システム100においては、火力発電102a、原子力発電102b、水力発電102c等の集中型電力系統102から電力網109、情報網112、スマートメータ107、パワーハブ108等を介し、電力が蓄電装置103に供給される。これと共に、家庭内発電装置104等の独立電源から電力が蓄電装置103に供給される。蓄電装置103に供給された電力が蓄電される。蓄電装置103を使用して、住宅101で使用する電力が給電される。住宅101に限らずビルに関しても同様の蓄電システムを使用できる。
<Application example>
The present disclosure is an electronic device that includes the battery pack described above and receives power supply from the battery pack.
The present disclosure is a power system in which the above-described battery pack is charged by a power generation device that generates power from renewable energy.
The present disclosure is an electric vehicle including a conversion device that receives electric power from the battery pack and converts the power into a driving force of the vehicle, and a control device that performs information processing related to vehicle control based on information related to the battery pack. .
The present disclosure is a power system that includes a power information transmission / reception unit that transmits / receives a signal to / from another device via a network, and performs charge / discharge control of the battery pack described above based on information received by the transmission / reception unit.
The present disclosure is an electric power system that receives electric power from the above-described battery pack and supplies electric power to the battery pack from a power generation device or an electric power network.
"Storage system in a house as an application example"
An example in which the present disclosure is applied to a residential power storage system will be described with reference to FIG. For example, in the
住宅101には、発電装置104、電力消費装置105、蓄電装置103、各装置を制御する制御装置110、スマートメータ107、各種情報を取得するセンサー111が設けられている。各装置は、電力網109および情報網112によって接続されている。発電装置104として、太陽電池、燃料電池等が利用され、発電した電力が電力消費装置105および/または蓄電装置103に供給される。電力消費装置105は、冷蔵庫105a、空調装置105b、テレビジョン受信機105c、風呂105d等である。さらに、電力消費装置105には、電動車両106が含まれる。電動車両106は、電気自動車106a、ハイブリッドカー106b、電気バイク106cである。
The
蓄電装置103に対して、上述した本開示の電池パックが適用される。蓄電装置103は、2次電池又はキャパシタから構成されている。例えば、リチウムイオン電池によって構成されている。リチウムイオン電池は、定置型であっても、電動車両106で使用されるものでも良い。スマートメータ107は、商用電力の使用量を測定し、測定された使用量を、電力会社に送信する機能を備えている。電力網109は、直流給電、交流給電、非接触給電の何れか一つまたは複数を組み合わせても良い。
The battery pack of the present disclosure described above is applied to the
各種のセンサー111は、例えば人感センサー、照度センサー、物体検知センサー、消費電力センサー、振動センサー、接触センサー、温度センサー、赤外線センサー等である。各種センサー111により取得された情報は、制御装置110に送信される。センサー111からの情報によって、気象の状態、人の状態等が把握されて電力消費装置105を自動的に制御してエネルギー消費を最小とすることができる。さらに、制御装置110は、住宅101に関する情報をインターネットを介して外部の電力会社等に送信することができる。
The
パワーハブ108によって、電力線の分岐、直流交流変換等の処理がなされる。制御装置110と接続される情報網112の通信方式としては、UART(Universal Asynchron
ous Receiver-Transceiver:非同期シリアル通信用送受信回路)等の通信インターフェー
スを使う方法、Bluetooth、ZigBee、Wi−Fi等の無線通信規格によるセンサーネットワークを利用する方法がある。Bluetooth方式は、マルチメディア通信に適用され、一対多接続の通信を行うことができる。ZigBeeは、IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.15.4の物理層を使用するものである。IEEE802.15.4は、PAN(Personal Area Network) またはW(Wireless)PANと呼ばれる短距離無線ネットワーク規格の名称である。
The
There are a method using a communication interface such as ous Receiver-Transceiver (transmission / reception circuit for asynchronous serial communication) and a method using a sensor network based on a wireless communication standard such as Bluetooth, ZigBee, Wi-Fi. The Bluetooth method is applied to multimedia communication and can perform one-to-many connection communication. ZigBee uses the physical layer of IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.15.4. IEEE 802.15.4 is the name of a short-range wireless network standard called PAN (Personal Area Network) or W (Wireless) PAN.
制御装置110は、外部のサーバ113と接続されている。このサーバ113は、住宅101、電力会社、サービスプロバイダーの何れかによって管理されていても良い。サーバ113が送受信する情報は、たとえば、消費電力情報、生活パターン情報、電力料金、天気情報、天災情報、電力取引に関する情報である。これらの情報は、家庭内の電力消費装置(たとえばテレビジョン受信機)から送受信しても良いが、家庭外の装置(たとえば、携帯電話機等)から送受信しても良い。これらの情報は、表示機能を持つ機器、たとえば、テレビジョン受信機、携帯電話機、PDA(Personal Digital Assistants)等に、表
示されても良い。
The
各部を制御する制御装置110は、CPU(Central Processing Unit )、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)等で構成され、この例では、蓄電装置103に格納されている。制御装置110は、蓄電装置103、家庭内発電装置104、電力消費装置105、各種センサー111、サーバ113と情報網112により接続され、例えば、商用電力の使用量と、発電量とを調整する機能を有している。なお、その他にも、電力市場で電力取引を行う機能等を備えていても良い。
A
以上のように、電力が火力102a、原子力102b、水力102c等の集中型電力系統102のみならず、家庭内発電装置104(太陽光発電、風力発電)の発電電力を蓄電装置103に蓄えることができる。したがって、家庭内発電装置104の発電電力が変動しても、外部に送出する電力量を一定にしたり、または、必要なだけ放電するといった制御を行うことができる。例えば、太陽光発電で得られた電力を蓄電装置103に蓄えると共に、夜間は料金が安い深夜電力を蓄電装置103に蓄え、昼間の料金が高い時間帯に蓄電装置103によって蓄電した電力を放電して利用するといった使い方もできる。
As described above, the electric power can be stored not only in the
なお、この例では、制御装置110が蓄電装置103内に格納される例を説明したが、スマートメータ107内に格納されても良いし、単独で構成されていても良い。さらに、蓄電システム100は、集合住宅における複数の家庭を対象として用いられてもよいし、複数の戸建て住宅を対象として用いられてもよい。
In this example, the
「応用例としての車両における蓄電システム」
本開示を車両用の蓄電システムに適用した例について、図13を参照して説明する。図13に、本開示が適用されるシリーズハイブリッドシステムを採用するハイブリッド車両の構成の一例を概略的に示す。シリーズハイブリッドシステムはエンジンで動かす発電機で発電された電力、あるいはそれを電池に一旦貯めておいた電力を用いて、電力駆動力変換装置で走行する車である。
"Vehicle power storage system as an application example"
An example in which the present disclosure is applied to a power storage system for a vehicle will be described with reference to FIG. FIG. 13 schematically illustrates an example of a configuration of a hybrid vehicle that employs a series hybrid system to which the present disclosure is applied. The series hybrid system is a vehicle that runs on a power driving force conversion device using electric power generated by a generator driven by an engine or electric power once stored in a battery.
このハイブリッド車両200には、エンジン201、発電機202、電力駆動力変換装置203、駆動輪204a、駆動輪204b、車輪205a、車輪205b、電池208、車両制御装置209、各種センサ210、充電口211が搭載されている。電池208に対して、上述した本開示の電池パックが適用される。
The
ハイブリッド車両200は、電力駆動力変換装置203を動力源として走行する。電力駆動力変換装置203の一例は、モータである。電池208の電力によって電力駆動力変換装置203が作動し、この電力駆動力変換装置203の回転力が駆動輪204a、204bに伝達される。なお、必要な個所に直流−交流(DC−AC)あるいは逆変換(AC−DC変換)を用いることによって、電力駆動力変換装置203が交流モータでも直流モータでも適用可能である。各種センサ210は、車両制御装置209を介してエンジン回転数を制御したり、図示しないスロットルバルブの開度(スロットル開度)を制御したりする。各種センサ210には、速度センサ、加速度センサ、エンジン回転数センサなどが含まれる。
The
エンジン201の回転力は発電機202に伝えられ、その回転力によって発電機202により生成された電力を電池208に蓄積することが可能である。
The rotational force of the
図示しない制動機構によりハイブリッド車両が減速すると、その減速時の抵抗力が電力駆動力変換装置203に回転力として加わり、この回転力によって電力駆動力変換装置203により生成された回生電力が電池208に蓄積される。
When the hybrid vehicle decelerates by a braking mechanism (not shown), the resistance force at the time of deceleration is applied as a rotational force to the power driving
電池208は、ハイブリッド車両の外部の電源に接続されることで、その外部電源から充電口211を入力口として電力供給を受け、受けた電力を蓄積することも可能である。
The
図示しないが、2次電池に関する情報に基いて車両制御に関する情報処理を行なう情報処理装置を備えていても良い。このような情報処理装置としては、例えば、電池の残容量に関する情報に基づき、電池残容量表示を行う情報処理装置などがある。 Although not shown, an information processing apparatus that performs information processing related to vehicle control based on information related to the secondary battery may be provided. As such an information processing apparatus, for example, there is an information processing apparatus that displays a remaining battery capacity based on information on the remaining battery capacity.
なお、以上は、エンジンで動かす発電機で発電された電力、或いはそれを電池に一旦貯めておいた電力を用いて、モーターで走行するシリーズハイブリッド車を例として説明した。しかしながら、エンジンとモーターの出力がいずれも駆動源とし、エンジンのみで走行、モーターのみで走行、エンジンとモーター走行という3つの方式を適宜切り替えて使用するパラレルハイブリッド車に対しても本開示は有効に適用可能である。さらに、エンジンを用いず駆動モータのみによる駆動で走行する所謂、電動車両に対しても本開示は有効に適用可能である。 In the above description, a series hybrid vehicle that runs on a motor using electric power generated by a generator that is driven by an engine or electric power that is temporarily stored in a battery has been described as an example. However, the present disclosure is also effective for a parallel hybrid vehicle that uses both the engine and motor outputs as the drive source, and switches between the three modes of running with the engine alone, running with the motor alone, and engine and motor running as appropriate. Applicable. Furthermore, the present disclosure can be effectively applied to a so-called electric vehicle that travels only by a drive motor without using an engine.
<変形例>
以上、本願の実施形態について具体的に説明したが、上述の各実施形態に限定されるものではなく、本開示の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば図10に示すフローチャートにおいて、環境温度または放電負荷が所定の範囲内か否かの判断をステップS9の設定満充電容量の更新の前の処理として行うようにしても良い。
<Modification>
As mentioned above, although embodiment of this application was described concretely, it is not limited to each above-mentioned embodiment, Various deformation | transformation based on the technical idea of this indication is possible. For example, in the flowchart shown in FIG. 10, it may be determined whether or not the environmental temperature or the discharge load is within a predetermined range as the process before the update of the set full charge capacity in step S9.
4・・・スイッチ部
7・・・電池
8・・・温度検出素子
9・・・電流検出抵抗
10・・・マイクロコンピュータ
14・・・電流積算部
15・・・残容量表示部
4 ...
Claims (13)
前記電池の満充電の状態から所定の放電容量を検出した時までの期間の電力量を求め、前記電力量から前記電池の劣化の度合いを算出し、算出された劣化の度合いによって補正された満充電容量を算出する満充電容量算出部と、
前記補正された満充電容量が現在の設定満充電容量より小の場合に、前記補正された満充電容量によって、前記設定満充電容量を更新する満充電容量更新部とを備える電池パック。 One or more batteries;
The amount of electric power during a period from when the battery is fully charged until a predetermined discharge capacity is detected is obtained, the degree of deterioration of the battery is calculated from the amount of electric power, and the full amount corrected according to the calculated degree of deterioration. A full charge capacity calculation unit for calculating the charge capacity;
A battery pack comprising: a full charge capacity update unit that updates the set full charge capacity with the corrected full charge capacity when the corrected full charge capacity is smaller than a current set full charge capacity.
算出された劣化の度合いによって補正された満充電容量を算出し、
前記補正された満充電容量が現在の設定満充電容量より小の場合に、前記補正された満充電容量によって、前記設定満充電容量を更新する満充電容量算出方法。 Determining the amount of power during a period from when the one or more batteries are fully charged until a predetermined discharge capacity is detected, and calculating the degree of deterioration of the battery from the amount of power;
Calculate the full charge capacity corrected by the calculated degree of deterioration,
A full charge capacity calculation method for updating the set full charge capacity with the corrected full charge capacity when the corrected full charge capacity is smaller than a currently set full charge capacity.
前記電力情報送受信部が受信した情報に基づき、請求項1〜7の何れかに記載の電池パックの充放電制御を行う電力システム。 A power information transmission / reception unit that transmits / receives signals to / from other devices via a network,
The electric power system which performs charging / discharging control of the battery pack in any one of Claims 1-7 based on the information which the said electric power information transmission / reception part received.
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