JP2013096803A

JP2013096803A - 二次電池測定装置

Info

Publication number: JP2013096803A
Application number: JP2011239079A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Suzuki; 正彰鈴木
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2011-10-31
Filing date: 2011-10-31
Publication date: 2013-05-20

Abstract

【課題】二次電池セル各々のＯＣＶを計測して、ＳＯＣを高精度に推定する二次電池測定装置を提供する。
【解決手段】二次電池セルの正極端子側に第１のスイッチ素子が接続され、二次電池セルの負極端子側に第２のスイッチ素子が接続される第１の回路と、抵抗素子と第３のスイッチ素子が接続される第２の回路と、を並列に接続させた回路を、複数直列に接続した回路群と、二次電池セル各々の電圧を計測する電圧計測部と、二次電池セルごとに、第１のスイッチ素子と第２のスイッチ素子を遮断状態にし、第３のスイッチ素子を導通状態にし、二次電池セルごとの開路電圧値を取得する制御部と、を備える二次電池測定装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、二次電池の状態を推定する二次電池測定装置に関する。

従来、ハイブリット車や電気自動車などの車両に搭載された複数の二次電池の使用許容範囲を広げるために、高精度なState of Charge（ＳＯＣ）の推定が望まれている。しかしながら、高精度なＳＯＣを推定するには高精度なOpen Circuit Voltage（ＯＣＶ）の推定が必要になる。ＳＯＣを推定する方法として、例えば、記憶部に記憶された二次電池のＯＣＶとＳＯＣとの関係を示す情報を参照し、取得したＯＣＶの値と比較し、一致するＳＯＣの値を選択して求める方法が知られている。ところが、従来のＯＣＶの求め方は、予め取得しておいた値を使用しているため、走行中には二次電池のClose Circuit Voltage（ＣＣＶ）を測定し、測定したＣＣＶを用いてＯＣＶを推定している。そのため、ＯＣＶの推定を重ねるにつれて累積誤差が大きくなり、高精度なＯＣＶを得ることができない。

関連する技術として、過充放電による車両用電源の損傷を防止でき、車両用電源の正確な充電状態を把握できる車両用電源装置が知られている。その技術によれば、車両用電源装置内の電池Electrical Control Unit（ＥＣＵ）は、測定したＯＣＶによりＳＯＣを算出する。次に、算出されたＳＯＣにより、４２Ｖ系電源が過充電状態または過放電状態であると判明したとき、電池ＥＣＵはSystem Main Relay（ＳＭＲ）をオフする。また、電池ＥＣＵは走行中の所定期間ＳＭＲをオフし、ＯＣＶを測定している。

特開２００３−２９１７５４号公報

本発明は上記のような実情に鑑みてなされたものであり、二次電池セル各々のＯＣＶを計測して、ＳＯＣを高精度に推定する二次電池測定装置を提供することを目的とする。

実施の態様のひとつである二次電池測定装置は、回路群、電圧計測部、制御部を備えている。回路群は、二次電池セルの正極端子側に第１のスイッチ素子が接続され、上記二次電池セルの負極端子側に第２のスイッチ素子が接続される第１の回路と、抵抗素子と第３のスイッチ素子が直列に接続される第２の回路と、を並列に接続させた回路を複数直列に接続されている回路である。電圧計測部は、上記二次電池セル各々の電圧を計測する。

制御部は、上記二次電池セルごとに、上記第１のスイッチ素子と上記第２のスイッチ素子を遮断状態にし、上記第３のスイッチ素子を導通状態にし、上記二次電池セルごとの開路電圧値を取得する。

また、上記二次電池測定装置は、上記第１の回路と上記第２の回路とを並列に接続させた予備回路を更に設けて、上記回路群に直列に接続している。その場合、制御部は、上記回路群の上記二次電池セルごとの開路電圧値を計測するとき、上記予備回路の第１のスイッチ素子と第２のスイッチ素子を導通状態にし、上記第３のスイッチ素子を遮断状態にし、上記回路群の上記二次電池セルごとの上記開路電圧値を取得する。

また、上記二次電池測定装置は、二次電池セルの温度を計測する温度計測部を備えている。上記制御部は、記憶部に記憶されている開路電圧値と温度により決定される二次電池セルの全容量と残容量によって表される比率を決定するために用いる充電状態情報を参照し、上記電圧計測部が計測した開路電圧値と上記温度計測部が計測した温度を用いて、上記二次電池セル各々の充電状態値を求める。

実施形態によれば、ＳＯＣを高精度に推定できるという効果を奏する。

図１は、実施形態１の二次電池測定装置の一実施例を示すブロック図である。図２は、実施形態１の動作の一実施例を示すフロー図である。図３は、切り替え情報、計測情報のデータ構造の一実施例を示す図である。図４は、充電状態情報のデータ構造の一実施例を示す図である。図５は、ＳＯＣを推定する際の動作の一実施例を示すタイムチャートを示す図である。図６は、実施形態２の二次電池測定装置の一実施例を示すブロック図である。図７は、実施形態２の動作の一実施例を示すフロー図である。図８は、切り替え情報、計測情報のデータ構造の一実施例を示す図である。

以下図面に基づいて、実施形態について詳細を説明する。
図１は、実施形態１の二次電池測定装置の一実施例を示すブロック図である。二次電池測定装置は、制御部１、電圧計測部２、温度計測部３、記憶部４、回路群などを備えている。回路群は、図１では二次電池セルＢＴ１〜ＢＴ３、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３（第３のスイッチ素子）、スイッチＳＷ４、ＳＷ６、ＳＷ８（第１のスイッチ素子）、スイッチＳＷ５、ＳＷ７、ＳＷ８（第２のスイッチ素子）を備えている。回路群は、第１の回路と第２の回路を有している。図１において第１の回路は、二次電池セルＢＴ１の正極端子側にスイッチＳＷ４が接続され、二次電池セルＢＴ１の負極端子側にスイッチＳＷ５が接続される回路と、二次電池セルＢＴ２の正極端子側にスイッチＳＷ６が接続され、二次電池セルＢＴ２の負極端子側にスイッチＳＷ７が接続される回路と、二次電池セルＢＴ３の正極端子側にスイッチＳＷ８が接続され、二次電池セルＢＴ３の負極端子側にスイッチＳＷ９が接続される回路と、を３つ有している。図１において第２の回路は、抵抗素子Ｒ１とスイッチＳＷ１が直列に接続される回路と、抵抗素子Ｒ２とスイッチＳＷ２が直列に接続される回路と、抵抗素子Ｒ３とスイッチＳＷ３が直列に接続される回路と、を３つ有している。また、第１の回路と第２の回路は、図１に示すように並列に接続される。

二次電池セルＢＴ１〜ＢＴ３は、例えば、リチウムイオン二次電池やニッケル水素二次充電池などである。なお、回路群の両端〔＋〕〔−〕は負荷（例えば、車両の駆動モータなど）に接続される。

抵抗素子Ｒ１〜Ｒ３の抵抗値は、例えば、二次電池セルの仕様に基づいて決まる内部抵抗値であることが望ましい。
スイッチＳＷ１〜ＳＷ９は、例えば、リレーまたはMetal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor（ＭＯＳＦＥＴ）を用いることが望ましい。

制御部１は、二次電池セルＢＴ１〜ＢＴ３各々のＯＣＶを計測するときに、スイッチＳＷ１〜ＳＷ９を制御して、導通状態または遮断状態にする。二次電池セルＢＴ１のＯＣＶを計測するときは、スイッチＳＷ４、ＳＷ５を遮断状態にし、スイッチＳＷ１を導通状態にする。二次電池セルＢＴ２のＯＣＶを計測するときは、スイッチＳＷ６、ＳＷ７を遮断状態にし、スイッチＳＷ２を導通状態にする。二次電池セルＢＴ３のＯＣＶを計測するときは、スイッチＳＷ８、ＳＷ９を遮断状態にし、スイッチＳＷ３を導通状態にする。すなわち、二次電池セルＢＴ１〜ＢＴ３各々について開路を形成する。その後、制御部１は電圧計測部２が計測した二次電池セルＢＴ１〜ＢＴ３各々のＯＣＶの値を記憶部４に記憶する。また、制御部１は温度計測部３から計測した二次電池セルＢＴ１〜ＢＴ３各々の温度の値、または、二次電池セルの温度を記憶部４に記憶する。制御部１は、計測した二次電池セルＢＴ１〜ＢＴ３各々のＯＣＶの値を用いて、ＳＯＣを求める。例えば、記憶部４に記憶された二次電池セルのＯＣＶと温度との関係を示す後述する充電状態情報を参照し、取得したＯＣＶと温度の値が一致するＳＯＣの値を選択することが考えられる。なお、ＳＯＣは二次電池セルの全容量と残容量によって表される比率である。

なお、制御部１は電池Electronic Control Unit（ＥＣＵ）などである。制御部１は、Central Processing Unit（ＣＰＵ）やプログラマブルなデバイス（Field Programmable Gate Array（ＦＰＧＡ）、Programmable Logic Device（ＰＬＤ）など）を用いることが考えられる。制御部１は記憶部４を有していてもよい。制御部１の動作については後述する。

電圧計測部２は、二次電池セルＢＴ１〜ＢＴ３各々の電圧を計測して、計測した値を制御部１に転送する。なお、電圧計測部２は計測した電圧値をデータに変換して送信してもよい。

温度計測部３は、二次電池セルＢＴ１〜ＢＴ３各々の温度を計測して、計測した値を制御部１に転送する。または、複数の二次電池セルを収納するバッテリ本体の温度や、バッテリ本体に含まれる複数の二次電池セルを有する電池ブロック各々の温度を計測して、計測した値を制御部１に転送してもよい。

記憶部４は、制御部１が実行するプログラムやテーブルなどのデータが記憶されている。また、記憶部４はRead Only Memory（ＲＯＭ）、Random Access Memory（ＲＡＭ）などのメモリやハードディスクなどが考えられる。なお、記憶部４にはパラメータ値、変数値などのデータを記憶してもよいし、実行時のワークエリアとして用いてもよい。

図１では、３つの二次電池セルを用いて説明をしたが限定されるものではない。
実施形態１の動作について説明する。
図２は、実施形態１の動作の一実施例を示すフロー図である。ステップＳ１では、制御部１がスイッチＳＷ１〜ＳＷ９の状態を切り替える。例えば、図３に示す切り替え情報を参照してスイッチＳＷ１〜ＳＷ９の状態を切り替える。図３は、切り替え情報、計測情報のデータ構造の一実施例を示す図である。図３の切り替え情報３１は、二次電池セルを識別する情報と、スイッチを識別する情報と、二次電池セルのＯＣＶを計測する際にスイッチの状態を制御する情報を有している。二次電池セルを識別する情報として、図３の切り替え情報３１では二次電池セルＢＴ１〜ＢＴ３を示す「ＢＴ１」「ＢＴ２」「ＢＴ３」が記憶されている。スイッチを識別する情報として、切り替え情報３１ではスイッチＳＷ１〜ＳＷ９を示す「ＳＷ１」「ＳＷ２」「ＳＷ３」「ＳＷ４」「ＳＷ５」「ＳＷ６」「ＳＷ７」「ＳＷ８」「ＳＷ９」が記憶されている。スイッチの状態を制御する情報は、切り替え情報３１では導通させる場合には「１」とし、遮断させる場合には「０」とする。また、切り替え情報３１では通常時のスイッチＳＷ１〜ＳＷ９の状態は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３を遮断状態「０」にし、スイッチＳＷ４〜ＳＷ９を導通状態「１」にする。

すなわち、二次電池セルＢＴ１を計測する場合には、スイッチＳＷ１を導通状態にし、ＳＷ４、ＳＷ５を遮断状態にして開路を形成し、電圧計測部２に二次電池セルＢＴ１の電圧値を計測させる。なお、他のスイッチは通常時の状態である。

二次電池セルＢＴ２を計測する場合には、スイッチＳＷ２を導通状態にし、ＳＷ６、ＳＷ７を遮断状態にして開路を形成し、電圧計測部２に二次電池セルＢＴ２の電圧値を計測させる。なお、他のスイッチは通常時の状態である。

二次電池セルＢＴ３を計測する場合には、スイッチＳＷ３を導通状態にし、ＳＷ８、ＳＷ９を遮断状態にして開路を形成し、電圧計測部２に二次電池セルＢＴ３の電圧値を計測させる。なお、他のスイッチは通常時の状態である。

ステップＳ２では、制御部１が二次電池セルＢＴ１〜ＢＴ３各々の電圧値を取得する。例えば、制御部１は電圧計測部２が計測した二次電池セルＢＴ１の電圧値であるＯＣＶの値を取得して記憶部４に記憶する。また、制御部１は電圧計測部２が計測した二次電池セルＢＴ２の電圧値であるＯＣＶの値を取得して記憶部４に記憶する。また、制御部１は電圧計測部２が計測した二次電池セルＢＴ３の電圧値であるＯＣＶの値を取得して記憶部４に記憶する。

図３の計測情報３２は、二次電池セルを識別する情報と、二次電池セル各々のＯＣＶの値「ＯＣＶ」と、二次電池セル各々の温度の値「温度」とを有している。本例では、二次電池セル各々の温度の値を示しているが、二次電池セル各々の温度を計測するのではなくブロックごとに計測した値を用いてもよい。二次電池セルを識別する情報として、図３の計測情報３２では二次電池セルＢＴ１〜ＢＴ３を示す「ＢＴ１」「ＢＴ２」「ＢＴ３」が記憶されている。また、計測情報３２では二次電池セルＢＴ１〜ＢＴ３に関連するＯＣＶの値として「ＯＣＶ１」「ＯＣＶ２」「ＯＣＶ３」が記憶されている。また、計測情報３２では二次電池セルＢＴ１〜ＢＴ３に関連する温度の値として「ＴＥＭ１」「ＴＥＭ２」「ＴＥＭ３」が記憶されている。

ステップＳ３では、制御部１が二次電池セルＢＴ１〜ＢＴ３各々の温度を取得する。例えば、制御部１は温度計測部３が計測した二次電池セルＢＴ１の温度の値を取得して記憶部４に記憶する。また、制御部１は温度計測部３が計測した二次電池セルＢＴ２の温度の値を取得して記憶部４に記憶する。また、制御部１は温度計測部３が計測した二次電池セルＢＴ３の温度の値を取得して記憶部４に記憶する。例えば、図３の計測情報３２の「温度」に二次電池セルＢＴ１〜ＢＴ３各々に関連付けて記憶する。温度の値各々は、本例では、二次電池セル各々の温度の値を示しているが、二次電池セル各々の温度を計測するのではなくブロックごとに計測した値を用いてもよい。

ステップＳ４では、制御部１が全ての二次電池セルＢＴ１〜ＢＴ３のＯＣＶの計測を終了したか否かを判定し、全ての計測が終了していればステップＳ５（Ｙｅｓ）に移行し、未計測の二次電池セルがある場合にはステップＳ１（Ｎｏ）に移行する。例えば、図３の切り替え情報３１に記憶されている二次電池セルの識別子を１行目から最下位の行まで順番に選択することが考えられる。なお、計測する順番は上記順番に限定されるものではなく、全ての二次電池セルを計測できればよい。

ステップＳ５では、制御部１が二次電池セルＢＴ１〜ＢＴ３各々に対応するＯＣＶと温度の値とからＳＯＣをそれぞれ推定する。例えば、図４に示す充電状態情報４１を用いてＳＯＣを推定する。図４は、充電状態情報のデータ構造の一実施例を示す図である。充電状態情報４１は、ＯＣＶの範囲を示す情報と、温度の範囲を示す情報と、二次電池セルの仕様に基づいてＯＣＶと温度により決定されるＳＯＣの値を示す情報とが記憶されている。ＯＣＶの範囲を示す情報は、本例では「３．００」「３．０４」・・・「４．１６」「４．２０」が記憶されている。「３．００」は３以上３．０４未満を示し、「３．０４」は３．０４以上３．０８未満を示し、「４．１６」は４．１６以上４．２０未満を示し、「４．２０」は４．２０以上４．２４未満を示している。温度の範囲を示す情報は、本例では「−３０」は−３０℃より低い温度と−３０℃以上０℃未満を示し、「０」は０℃以上１０℃未満を示し、「１０」は１０℃以上２５℃未満を示し、「２５」は２５℃以上４０℃未満を示し、「４０」は４０℃以上５０℃未満を示し、「５０」は５０℃以上６０℃未満を示し、「６０」は６０℃以上を示している。ＳＯＣの値は、ＯＣＶと温度により決定される値「−１０％」「−５％」「−３％」「０％」・・・・などが記憶されている。なお、上記充電状態情報４１に示した数値は一例であり、限定されるものではなお。

ステップＳ６では、制御部１がスイッチＳＷ１〜ＳＷ９を切り替えて通常時の接続状態にする。例えば、図３の切り替え情報３１を参照して通常時のスイッチの状態に切り替える。

図５は、ＳＯＣを推定する際の動作の一実施例を示すタイムチャートを示す図である。
図５のタイムチャートは、縦軸に信号を示し、横軸に時間が示されている。信号は、走行信号、ＳＯＣ信号、切替信号、ＯＣＶの値、温度の値である。走行信号は、例えば、車両の駆動モータが動いていることを示す信号が考えられる。または、イグニションスイッチが起動状態であるか否かを示すイグニション信号であってもよい。走行信号は、「Ｈｉｇｈ」のとき車両が走行していることを示し、「Ｌｏｗ」のとき車両が停止していることを示している。ＳＯＣ信号は、ＳＯＣの推定を開始することを示す信号で、立下りを検出すると制御部１はＳＯＣ推定処理を開始する。なお、ＳＯＣ推定処理の開始は上記立下りを検出に限定されるものではなく、ＳＯＣ推定処理を開始することが判ればよい。切替信号は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ９を切り替える信号で、図５のＣｅｌｌ１の期間では二次電池セルＢＴ１に対応するスイッチＳＷ１、ＳＷ４、ＳＷ５を切り替え、Ｃｅｌｌ２の期間では二次電池セルＢＴ２に対応するスイッチＳＷ２、ＳＷ６、ＳＷ７を切り替え、Ｃｅｌｌ３の期間では二次電池セルＢＴ３に対応するスイッチＳＷ３、ＳＷ８、ＳＷ９を切り替える。ＳＯＣの期間ではＳＯＣ推定処理をする。ＯＣＶの値は、二次電池セルＢＴ１のＯＣＶの値をＣｅｌｌ１の期間内に制御部１が取得したことを示している。二次電池セルＢＴ２のＯＣＶの値をＣｅｌｌ２の期間内に制御部１が取得したことを示している。二次電池セルＢＴ３のＯＣＶの値をＣｅｌｌ３の期間内に制御部１が取得したことを示している。温度の値は、ＳＯＣの期間に二次電池セルＢＴ１〜ＢＴ３各々の温度の値を制御部１が取得したことを示している。

実施形態１では、二次電池セル各々のＯＣＶの値を全て取得してからまとめてＳＯＣ推定処理を実行したが、１つの二次電池セルのＯＣＶの値を取得するごとに二次電池セルごとのＳＯＣ推定処理をしてもよい。

実施形態１によれば、実際に二次電池セルごとに開路を形成してＯＣＶを計測しているので、ＳＯＣを高精度に推定できるという効果を奏する。また、計測する二次電池セルを抵抗でバイパスし、バイパスした二次電池セルだけをスイッチで切り離してＯＣＶを測定するので、出力を途絶えさせずに精度のよいＯＣＶを測定することが可能となる。

また、ＳＯＣ推定はＯＣＶから充電状態情報を参照して求めたが、不図示の電流センサも使用して電流値の積算値からＳＯＣ推定の補正をかけても良い。
実施形態２について説明する。

図６は、実施形態２の二次電池測定装置の一実施例を示すブロック図である。二次電池測定装置は、制御部１、電圧計測部２、温度計測部３、記憶部４、回路群、予備回路などを備えている。回路群と予備回路は、図６では二次電池セルＢＴ１〜ＢＴ３、ＢＴ６１、スイッチＳＷ１〜ＳＷ９、ＳＷ６１〜ＳＷ６３を備えている。実施形態２の回路群は図１に示した回路群にさらに、予備回路を直列に接続する。予備回路は、第１の回路と第２の回路を有している。図６において第１の回路は、二次電池セルＢＴ６１の正極端子側にスイッチＳＷ６２が接続され、二次電池セルＢＴ６１の負極端子側にスイッチＳＷ６３が接続される回路である。図６において第２の回路は、抵抗素子Ｒ６１とスイッチＳＷ６１が接続される回路である。また、上記第１の回路と上記第２の回路は並列に接続される。

実施形態２における制御部１は、二次電池セルＢＴ１〜ＢＴ３、ＢＴ６１各々のＯＣＶを計測するときに、スイッチＳＷ１〜ＳＷ９、ＳＷ６１〜ＳＷ６３を制御して、導通状態または遮断状態にする。二次電池セルＢＴ６１のＯＣＶを計測するときは、スイッチＳＷ６２、ＳＷ６３を遮断状態にし、スイッチＳＷ６１を導通状態にする。すなわち、二次電池セルＢＴ６１について開路を形成する。また、二次電池セルＢＴ１〜ＢＴ３のいずれかを計測中は、スイッチＳＷ６２、ＳＷ６３を導通状態にし、スイッチＳＷ６１を遮断状態にする。すなわち、二次電池セルＢＴ６１を計測中の二次電池セルＢＴ１〜ＢＴ３のいずれかの代わりに使用する。その結果、出力電圧を維持したままＯＣＶを測定できる。予め直列の二次電池セルを１つ以上増やしておくことで、ＯＣＶを測定しても出力電圧を減少させずに維持したまま高精度なＯＣＶの計測が可能である。

図６では、４つの二次電池セルが示されているが限定されるものではない。
実施形態２の動作について説明する。
図７は、実施形態２の動作の一実施例を示すフロー図である。ステップＳ７１では、制御部１がスイッチＳＷ１〜ＳＷ９、ＳＷ６１〜ＳＷ６３の状態を切り替える。例えば、図８に示す切り替え情報を参照してスイッチＳＷ１〜ＳＷ９、ＳＷ６１〜ＳＷ６３の状態を切り替える。図８は、切り替え情報、計測情報のデータ構造の一実施例を示す図である。図８の切り替え情報８１は、二次電池セルを識別する情報と、スイッチを識別する情報と、二次電池セルのＯＣＶを計測する際にスイッチの状態を制御する情報を有している。二次電池セルを識別する情報として、図８の切り替え情報８１では二次電池セルＢＴ１〜ＢＴ３、ＢＴ６１を示す「ＢＴ１」「ＢＴ２」「ＢＴ３」「ＢＴ６１」が記憶されている。スイッチを識別する情報として、切り替え情報８１ではスイッチＳＷ１〜ＳＷ９、ＳＷ６１〜ＳＷ６３を示す「ＳＷ１」「ＳＷ２」「ＳＷ３」「ＳＷ４」「ＳＷ５」「ＳＷ６」「ＳＷ７」「ＳＷ８」「ＳＷ９」「ＳＷ６１」「ＳＷ６２」「ＳＷ６３」が記憶されている。スイッチの状態を制御する情報は、切り替え情報８１では導通させる場合には「１」とし、遮断させる場合には「０」とする。また、切り替え情報３１では通常時のスイッチＳＷ１〜ＳＷ９、ＳＷ６１〜ＳＷ６３の状態は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３、ＳＷ６２、ＳＷ６３を遮断状態「０」にし、スイッチＳＷ４〜ＳＷ９、ＳＷ６１を導通状態「１」にする。

すなわち、二次電池セルＢＴ１を計測する場合には、スイッチＳＷ１、ＳＷ６２、ＳＷ６３を導通状態にし、スイッチＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６１を遮断状態にして開路を形成し、電圧計測部２に二次電池セルＢＴ１の電圧値を計測させる。なお、他のスイッチは通常時の状態である。

二次電池セルＢＴ２を計測する場合には、スイッチＳＷ２、ＳＷ６２、ＳＷ６３を導通状態にし、スイッチＳＷ６、ＳＷ７、ＳＷ６１を遮断状態にして開路を形成し、電圧計測部２に二次電池セルＢＴ２の電圧値を計測させる。なお、他のスイッチは通常時の状態である。

二次電池セルＢＴ３を計測する場合には、スイッチＳＷ３、ＳＷ６２、ＳＷ６３を導通状態にし、スイッチＳＷ８、ＳＷ９、ＳＷ６１を遮断状態にして開路を形成し、電圧計測部２に二次電池セルＢＴ３の電圧値を計測させる。なお、他のスイッチは通常時の状態である。

二次電池セルＢＴ６１を計測する場合には、スイッチＳＷ６１を導通状態にし、スイッチＳＷ６２、ＳＷ６３を遮断状態にして開路を形成し、電圧計測部２に二次電池セルＢＴ３の電圧値を計測させる。なお、他のスイッチは通常時の状態である。ただし、二次電池セルＢＴ６１は計測しなくてもよい。

ステップＳ７２では、制御部１が二次電池セルＢＴ１〜ＢＴ３、ＢＴ６１各々の電圧値を取得する。例えば、制御部１は電圧計測部２が計測した二次電池セルＢＴ１の電圧値であるＯＣＶの値を取得して記憶部４に記憶する。また、制御部１は電圧計測部２が計測した二次電池セルＢＴ２の電圧値であるＯＣＶの値を取得して記憶部４に記憶する。また、制御部１は電圧計測部２が計測した二次電池セルＢＴ３の電圧値であるＯＣＶの値を取得して記憶部４に記憶する。また、制御部１は電圧計測部２が計測した二次電池セルＢＴ６１の電圧値であるＯＣＶの値を取得して記憶部４に記憶する。

図８の計測情報８２は、二次電池セルを識別する情報と、二次電池セル各々のＯＣＶの値「ＯＣＶ」と、二次電池セル各々の温度の値「温度」とを有している。本例では、二次電池セル各々の温度の値を示しているが、二次電池セル各々の温度を計測するのではなくブロックごとに計測した値を用いてもよい。二次電池セルを識別する情報として、図８の計測情報８２では二次電池セルＢＴ１〜ＢＴ３、ＢＴ６１を示す「ＢＴ１」「ＢＴ２」「ＢＴ３」「ＢＴ６１」が記憶されている。また、計測情報８２では二次電池セルＢＴ１〜ＢＴ３、ＢＴ６１に関連するＯＣＶの値として「ＯＣＶ１」「ＯＣＶ２」「ＯＣＶ３」「ＯＣＶ４」が記憶されている。また、計測情報３２では二次電池セルＢＴ１〜ＢＴ３、ＢＴ６１に関連する温度の値として「ＴＥＭ１」「ＴＥＭ２」「ＴＥＭ３」「ＴＥＭ４」が記憶されている。

ステップＳ７３では、制御部１が二次電池セルＢＴ１〜ＢＴ３、ＢＴ６１各々の温度を取得する。例えば、制御部１は温度計測部３が計測した二次電池セルＢＴ１の温度の値を取得して記憶部４に記憶する。また、制御部１は温度計測部３が計測した二次電池セルＢＴ２の温度の値を取得して記憶部４に記憶する。また、制御部１は温度計測部３が計測した二次電池セルＢＴ３の温度の値を取得して記憶部４に記憶する。また、制御部１は温度計測部３が計測した二次電池セルＢＴ６１の温度の値を取得して記憶部４に記憶する。例えば、図８の計測情報３２の「温度」に二次電池セルＢＴ１〜ＢＴ３、ＢＴ６１各々に関連付けて記憶する。温度の値各々は、本例では、二次電池セル各々の温度の値を示しているが、二次電池セル各々の温度を計測するのではなくブロックごとに計測した値を用いてもよい。

ステップＳ７４では、制御部１が全ての二次電池セルＢＴ１〜ＢＴ３、ＢＴ６１のＯＣＶの計測を終了したか否かを判定し、全ての計測が終了していればステップＳ６５（Ｙｅｓ）に移行し、未計測の二次電池セルがある場合にはステップＳ６１（Ｎｏ）に移行する。例えば、図８の切り替え情報８１に記憶されている二次電池セルの識別子を１行目から最下位の行まで順番に選択することが考えられる。なお、計測する順番は上記順番に限定されるものではなく、全ての二次電池セルを計測できればよい。

ステップＳ７５では、制御部１が二次電池セルＢＴ１〜ＢＴ３、ＢＴ６１各々に対応するＯＣＶと温度の値とからＳＯＣをそれぞれ推定する。例えば、図４に示す充電状態情報４１を用いてＳＯＣを推定する。

ステップＳ７６では、制御部１がスイッチＳＷ１〜ＳＷ９、ＳＷ６１〜ＳＷ６３を切り替えて通常時の接続状態にする。例えば、図８の切り替え情報８１を参照して通常時のスイッチの状態に切り替える。

実施形態２によれば、実際に二次電池セルごとに開路を形成してＯＣＶを計測しているので、ＳＯＣを高精度に推定できるという効果を奏する。また、計測する二次電池セルを抵抗でバイパスし、バイパスした二次電池セルだけをスイッチで切り離してＯＣＶを測定するので、出力を途絶えさせずに精度のよいＯＣＶを測定することが可能となる。

また、予備の二次電池セルＢＴ６１を計測中の二次電池セルＢＴ１〜ＢＴ３のいずれかの代わりに使用することで、出力電圧を維持したままＯＣＶを測定できる。つまり、予め直列の二次電池セルを１つ以上増やしておくことで、ＯＣＶを測定しても出力電圧を減少させずに維持したまま高精度なＯＣＶの計測が可能である。

実施形態２では、二次電池セル各々のＯＣＶの値を全て取得してからまとめてＳＯＣ推定処理を実行したが、１つの二次電池セルのＯＣＶの値を取得するごとに二次電池セルごとのＳＯＣ推定処理をしてもよい。

また、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。

１制御部
２電圧計測部
３温度計測部
４記憶部
Ｒ１〜Ｒ３、Ｒ６１抵抗素子
ＢＴ１〜ＢＴ３、ＢＴ６１二次電池セル
ＳＷ１〜ＳＷ９、ＳＷ６１〜ＳＷ６３スイッチ

Claims

二次電池セルの正極端子側に第１のスイッチ素子が接続され、前記二次電池セルの負極端子側に第２のスイッチ素子が接続される第１の回路と、抵抗素子と第３のスイッチ素子が直列に接続される第２の回路と、を並列に接続させた回路を複数直列に接続した回路群と、
前記二次電池セル各々の電圧を計測する電圧計測部と、
前記二次電池セルごとに、前記第１のスイッチ素子と前記第２のスイッチ素子を遮断状態にし、前記第３のスイッチ素子を導通状態にし、前記二次電池セルごとの開路電圧値を取得する制御部と、
を備えることを特徴とする二次電池測定装置。
前記第１の回路と前記第２の回路とを並列に接続させた予備回路を更に設けて前記回路群に直列に接続し、
前記回路群の前記二次電池セルごとの開路電圧値を計測するとき、前記予備回路の第１のスイッチ素子と第２のスイッチ素子を導通状態にし、前記第３のスイッチ素子を遮断状態にし、前記回路群の前記二次電池セルごとの前記開路電圧値を取得する制御部と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の二次電池測定装置。
前記二次電池測定装置は二次電池セルの温度を計測する温度計測部を備え、
前記制御部は、
記憶部に記憶されている開路電圧値と温度により決定される二次電池セルの全容量と残容量によって表される比率を決定するために用いる充電状態情報を参照し、前記電圧計測部が計測した開路電圧値と前記温度計測部が計測した温度を用いて、前記二次電池セル各々の充電状態値を求める、ことを特徴とする請求項１または２に記載の二次電池測定装置。