JP2015045523A - Method for monitoring and controlling charge/discharge state of power storage facility - Google Patents
Method for monitoring and controlling charge/discharge state of power storage facility Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015045523A JP2015045523A JP2013175764A JP2013175764A JP2015045523A JP 2015045523 A JP2015045523 A JP 2015045523A JP 2013175764 A JP2013175764 A JP 2013175764A JP 2013175764 A JP2013175764 A JP 2013175764A JP 2015045523 A JP2015045523 A JP 2015045523A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- battery
- actual
- internal resistance
- voltage
- charge amount
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims abstract description 63
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 238000007600 charging Methods 0.000 claims abstract description 59
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 46
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 claims abstract description 46
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 59
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 claims description 20
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract description 4
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 27
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 19
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 14
- 238000010277 constant-current charging Methods 0.000 description 7
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 238000010280 constant potential charging Methods 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 230000002250 progressing effect Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
Description
この発明は、リチウムイオン電池(ここでは、単に「電池」と称することもある)を備えた蓄電設備の電池の充放電動作状態、すなわち、電池の充電量の残存状態、特性変化(劣化)進行状態、放電可能時間等を監視、制御するための蓄電設備の充放電状態監視制御方式に関する。 The present invention relates to a charging / discharging operation state of a battery of a power storage facility equipped with a lithium ion battery (herein, sometimes simply referred to as “battery”), that is, a remaining state of charge of the battery, and a characteristic change (deterioration) progress. The present invention relates to a charge / discharge state monitoring control method for a power storage facility for monitoring and controlling a state, a dischargeable time, and the like.
リチウムイオン電池を備えた蓄電設備を有効に使用するためには、電池の充放電状態を可能な限り正確に監視することが必要である。このような電池の充放電状態を監視するものとして、既に特許文献1に示すものが知られている。
In order to effectively use a power storage facility equipped with a lithium ion battery, it is necessary to monitor the charge / discharge state of the battery as accurately as possible. As what monitors the charging / discharging state of such a battery, what is shown to
この特許文献1に記載の蓄電設備の充放電状態監視方式は、基準となるリチウムイオン電池の内部抵抗を基準内部抵抗値として設定し、この設定した基準内部抵抗値と所定の充放電電流とに基づき予め基準I‐V特性パターンを作成し、この基準I‐V特性パターンと、別途検出された電池の動作中の実際の電圧、電流で示される動作点または、同電圧、電流から作成された実際のI‐V特性パターンとを比較してリチウムイオン電池の充放電状態を監視するものである。
In the charging / discharging state monitoring method of the power storage facility described in
しかし、この特許文献1の発明では、リチウムイオン電池の充電量の残存状態、特性変化(劣化)進度、使用可能時間等を監視することは行われていない。
However, the invention of
この発明は、蓄電設備におけるリチウムイオン電池の充電量の残存状態、特性変化(劣化)進度、使用可能時間等を監視把握することができ、これにより、蓄電設備におけるリチウムイオン電池の充放電動作を最適に保ち、電池の寿命を延伸することのできる蓄電設備の充放電監視制御方式を提供することを課題とするものである。 This invention makes it possible to monitor and grasp the remaining state of the charge amount of the lithium ion battery in the power storage facility, the progress of characteristic change (deterioration), the usable time, etc., and thereby the charge / discharge operation of the lithium ion battery in the power storage facility. It is an object of the present invention to provide a charge / discharge monitoring control system for a power storage facility that can be maintained optimally and can extend the life of a battery.
このような課題を達成するため、請求項1の発明は、リチウムイオン電池を備えた蓄電設備において、前記リチウムイオン電池の充放電中の電池の充放電電圧、充放電電流等の検出データからこの電池の起電圧と内部抵抗を求め、前記起電圧から電池の残存充電量を判定し、さらに、この判定した残存充電量を前記内部抵抗の変化量によって補正し、この補正した残存充電量によって前記リチウムイオン電池の充放電状態を監視することを特徴とするものである。
In order to achieve such a problem, the invention of
請求項2の発明は、請求項1の発明において、予め前記リチウムイオン電池の使用初期、使用中期および使用終期における基準となる基準内部抵抗、基準起電圧、基準起電圧に対する基準充電量等の基準データを設定し、この基準データと前記リチウムオン電池の充放電動作中に取得した実電池電圧および実電池電流から実内部抵抗、電池内部電圧降下、実起電圧等の実データ求め、前記基準起電圧と実起電圧とを比較して現在の電池の残存充電量を判定し、この判定した電池の残存充電量を前記基準内部抵抗と実内部抵抗を比較して求めた内部抵抗変化量に基づいて補正することを特徴とするものである。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, a reference such as a reference internal resistance, a reference electromotive voltage, a reference charge amount with respect to the reference electromotive voltage, which is a reference in the initial use period, the intermediate use period and the end use period of the lithium ion battery Data is set, and actual data such as actual internal resistance, battery internal voltage drop, and actual voltage is obtained from the standard data and the actual battery voltage and actual battery current acquired during the charging / discharging operation of the lithium-on battery. The remaining charge amount of the current battery is determined by comparing the voltage with the actual electromotive voltage, and the determined remaining charge amount of the battery is based on the internal resistance change obtained by comparing the reference internal resistance and the actual internal resistance. Correction.
請求項3の発明は、請求項2の発明において、前記基準内部抵抗と実内部抵抗とを比較して求めた内部抵抗変化量によって前記リチウムイオン電池の特性変化(劣化)進度を判定するようにしたことを特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the invention, the progress of characteristic change (deterioration) of the lithium ion battery is determined based on an internal resistance change amount obtained by comparing the reference internal resistance and the actual internal resistance. It is characterized by that.
請求項4の発明は、請求項1ないし3の何れか1つの発明において、前記判定した電池の残存充電量を予め定めた放電電流で除して放電可能時間を求めることを特徴とするものである。
The invention of
請求項5の発明は、請求項1ないし4の何れか1つの発明において、予め前記リチウムイオン電池の電圧の上限レベル(L0)、通常使用レベル(Ll)、使用下限レベル(L2)、使用限界レベル(L3)を設定し、前記リチウムイオン電池の充電動作中に前記実電池電圧が前記通常使用レベル(L1)から前記上限レベル(L0)の範囲にあるときは、前記実電池電圧が前記上限レベル(L0)を越えないように前記リチウムイオン電池の充電動作を継続し、前記実電池電圧が前記上限レベル(L0)を越えたときは警告を発するとともに電池の充電動作を停止し、前記リチウムイオン電池の放電動作中に、前記実電池電圧が通常使用レベル(Ll)から使用下限レベル(L2)の範囲にあるときは、前記実電池電圧が使用下限レベル(L2)より低下しないように前記リチウムイオン電池の放電動作を継続し、前記実電池電圧が前記使用下限レベル(L2)から使用限界レベル(L3)の範囲にあるときは警報を発するとともに前記リチウムイオン電池の放電動作を使用限界レベル(L3)を越えないように制限し、使用限界レベル(L3)に達したときは警告を発するとともに前記リチウムイオン電池の放電動作を停止止することを特徴とするものである。
The invention of
リチウムイオン電池の特性は、その起電圧、内部抵抗値によって変化し、電池内部抵抗値は使用時間経過によるカレンダ寿命、充放電回数によるサイクル寿命、温度変化によって増加し、一旦増加した内部抵抗は低下することなく特性劣化が進行するので、この発明のようにリチウムイオン電池の動作中の起電圧、内部抵抗から電池の残存充電量を求めて監視するようにすると、電池の充電量の残存状態を常に把握することができ、そして、蓄電設備における電池の特性劣化の状態を把握することが可能となる。 The characteristics of a lithium-ion battery vary depending on its electromotive voltage and internal resistance. The internal resistance of the battery increases with the calendar life over time, the cycle life with the number of charge / discharge cycles, and the temperature change. Therefore, if the battery charge amount is monitored from the electromotive voltage and internal resistance during operation of the lithium ion battery as in the present invention, the remaining state of the battery charge amount is monitored. It is possible to always grasp, and it is possible to grasp the state of characteristic deterioration of the battery in the power storage facility.
さらに、この電池の残存充電量を内部抵抗変化量によって補正を行うようにすると、より正確に電池の残存充電量を把握できるとともに、内部抵抗変化量によって特性劣化の進行、したがって電池の余寿命を判定することができる。 Furthermore, if the remaining charge amount of the battery is corrected by the internal resistance change amount, the remaining charge amount of the battery can be grasped more accurately, and the progress of characteristic deterioration, and therefore the remaining life of the battery can be determined by the internal resistance change amount. Can be determined.
この発明の実施例について説明する前に、リチウムイオン電池の基本特性について説明する。 Before describing embodiments of the present invention, basic characteristics of a lithium ion battery will be described.
リチウムイオン電池の基本特性である起電圧は電池内部抵抗の増減によって変化し、また、残存充電量は起電圧によって変化するから、電池の起電圧および残存充電量は電池の電池内部抵抗によって変化することになる。 The electromotive voltage, which is a basic characteristic of a lithium ion battery, changes according to the increase and decrease of the battery internal resistance, and the remaining charge amount changes depending on the electromotive voltage. Therefore, the electromotive voltage and the remaining charge amount of the battery change depending on the battery internal resistance of the battery. It will be.
電池の特性を左右する電池内部抵抗は次の要因によって変化する。
1)充電量と電池内部抵抗の変化
電池内部抵抗は充電量すなわち残存する充電量が多い領域(満充電領域)では小さく、充電量(残存充電量)の少ない領域(放電終止領域)では大きくなり、充電量に応じて変化することが知られている。
2)使用期間経過に伴う電池内部抵抗の変化
また、電池内部抵抗は、電池の使用時間に基づくカレンダ寿命および充放電回数に基づくサイクル寿命によって変化し、余寿命が短くなるほど増加する。
3)温度変化と内部抵抗変化
温度変化によって電池内部抵抗は変化する。
The battery internal resistance that affects the battery characteristics varies depending on the following factors.
1) Change in charge amount and battery internal resistance Battery internal resistance is small in the charge amount, that is, in the region where the remaining charge amount is large (full charge region), and large in the region where the charge amount (remaining charge amount) is small (discharge end region). It is known that it changes according to the amount of charge.
2) Change in battery internal resistance as the usage period elapses Further, the battery internal resistance changes depending on the calendar life based on the battery use time and the cycle life based on the number of charge / discharge cycles, and increases as the remaining life becomes shorter.
3) Temperature change and internal resistance change Battery internal resistance changes with temperature change.
このように電池内部抵抗は、電池の充電状態、経年変化、温度変化によって変化する。 As described above, the battery internal resistance changes depending on the state of charge, aging, and temperature of the battery.
また、充放電動作による電池充電量、すなわち残存充電量が変化すると電池内部抵抗が変化する。すなわち、充電動作によって残存充電量が増加すれば起電圧が上昇して内部抵抗は低下し、放電動作によって残存充電量が減少すれば起電圧が低下して内部抵抗は増加する。 Further, when the battery charge amount due to the charge / discharge operation, that is, the remaining charge amount changes, the battery internal resistance changes. That is, if the remaining charge amount is increased by the charging operation, the electromotive voltage is increased and the internal resistance is decreased. If the remaining charge amount is decreased by the discharging operation, the electromotive voltage is decreased and the internal resistance is increased.
このように電池の特性は起電圧と内部抵抗との相関によって変化することから、次の方法によって電池動作状態の監視、評価、管理を行うことができる。
ァ)起電圧と内部抵抗の相関によって蓄電池の残存充電量を予測することができる。
イ)内部抵抗変化によって電池の特性変化(劣化)進度から余寿命を予測することができる。
ウ)残存充電量から放電可能時間を予測することができる。
As described above, since the characteristics of the battery change depending on the correlation between the electromotive voltage and the internal resistance, the battery operating state can be monitored, evaluated, and managed by the following method.
A) The remaining charge amount of the storage battery can be predicted by the correlation between the electromotive voltage and the internal resistance.
B) The remaining life can be predicted from the progress of the characteristic change (deterioration) of the battery by the internal resistance change.
C) The dischargeable time can be predicted from the remaining charge amount.
電池容量(充電容量)は、Ah(アンペアアワー:電流時間積)で表される。 The battery capacity (charge capacity) is represented by Ah (ampere hour: current time product).
例えば、電池容量が100Ahの電池は、100Aの放電電流で1時間放電できる容量と定義され、仮に充放電効率が100%とすれば、電池を100Aの充電電流で1時間充電すれば満充電にすることができることになる。 For example, a battery with a battery capacity of 100 Ah is defined as a capacity that can be discharged for 1 hour with a discharge current of 100 A. If the charge / discharge efficiency is 100%, the battery is fully charged if charged with a charge current of 100 A for 1 hour. Will be able to.
当然、電池には内部抵抗などの内部損失が内在するから充放電効率が100%になることはない。 Naturally, since internal loss such as internal resistance is inherent in the battery, the charge / discharge efficiency does not reach 100%.
電池の充放電動作における一般式は
放電動作式
VB=eB−IB×RB・・・・(1)
∴eB=VB+IB×RB・・・・(2)
充電動作式
VB=eB+IB×RB・・・・(3)
∴eB=VB−IB×RB・・・・(4)
で示される。ここで、VB:電池端子電圧、eB:電池起電圧、IB:充放電電流、RB
:電池内部抵抗である。
The general formula in the charge / discharge operation of the battery is the discharge operation formula VB = eB−IB × RB (1)
BeB = VB + IB × RB (2)
Charging operation formula VB = eB + IB × RB (3)
BeB = VB-IB × RB (4)
Indicated by Here, VB: battery terminal voltage, eB: battery electromotive voltage, IB: charge / discharge current, RB
: Battery internal resistance.
前記の(2)、(4)式から電池の起電圧eBは内部抵抗RBと充放電電流IBで決まることが明らかである。 It is clear from the equations (2) and (4) that the electromotive voltage eB of the battery is determined by the internal resistance RB and the charge / discharge current IB.
また、電池の起電圧eBは、図2に特性線Ae、Be、Ceで示すように残存充電量によって変化する特性を有する。 Further, the electromotive voltage eB of the battery has a characteristic that varies depending on the remaining charge amount as indicated by characteristic lines Ae, Be, and Ce in FIG.
図2は電池の起電圧と残存充電量との関係および内部抵抗と残存充電量との関係を示す。 FIG. 2 shows the relationship between the electromotive voltage of the battery and the remaining charge amount, and the relationship between the internal resistance and the remaining charge amount.
図2における特性線Ae、Be、Ceは、それぞれ、予めリチウムイオン電池の設計データ、または試験データに基づいて求めた、電池の使用初期A、使用中期Bおよび使用終期Cにおける電池の起電圧eBと基準充電量QVの関係を示す基準起電圧特性線である。 The characteristic lines Ae, Be, and Ce in FIG. 2 are the electromotive voltages eB of the battery at the initial use period A, the intermediate use period B, and the final use period C of the battery, which are obtained in advance based on the design data or test data of the lithium ion battery. And a reference electromotive force characteristic line showing a relationship between the reference charge amount QV and the reference charge amount QV.
また、特性線AR、BR、CRは、同様に予めリチウムイオン電池の設計データ、または試験データに基づいて求めた、電池の使用初期A、使用中期Bおよび使用終期Cにおける電池の内部抵抗RBと基準充電量QVとの関係を示す基準内部抵抗特性線である。 Similarly, the characteristic lines AR, BR, and CR are the internal resistance RB of the battery in the initial use period A, the intermediate use period B, and the final use period C of the battery, which are obtained in advance based on the design data or test data of the lithium ion battery. It is a reference | standard internal resistance characteristic line which shows the relationship with the reference | standard charge amount QV.
図2に示すように、使用初期Aにおける基準起電圧特性線Aeでは、起電圧eBが100%のとき、基準充電量QVが100%となるが、使用期間Bの基準起電圧特性線Beでは、起電圧eBが100%のとき、基準充電量QVは67%に、そして、使用終期Cにおける基準起電圧特性線Ceでは、起電圧eBが100%のとき、基準充電量QVは50%に減少する特性となる。 As shown in FIG. 2, in the reference electromotive voltage characteristic line Ae in the initial use A, when the electromotive voltage eB is 100%, the reference charge amount QV is 100%, but in the reference electromotive voltage characteristic line Be in the use period B, When the electromotive voltage eB is 100%, the reference charge amount QV is 67%. In the reference electromotive voltage characteristic line Ce at the end of use C, when the electromotive voltage eB is 100%, the reference charge amount QV is 50%. It becomes a decreasing characteristic.
また、内部抵抗特性線AR、BR、CRは、図2に示すように、使用初期Aにおける満充電状態(充電量100%)での内部抵抗RBを抵抗指数1としたとき、使用中期Bにおける満充電状態(充電量67%)での内部抵抗RBが抵抗指数1.5、使用終期Cにおける満充電状態(充電量50%)での内部抵抗RBが抵抗指数2となるように、使用時間の増加とともに内部抵抗RBが増大するものとして設定している。
Further, as shown in FIG. 2, the internal resistance characteristic lines AR, BR, and CR are obtained when the internal resistance RB in the fully charged state (
この図2から、充放電動作において内部抵抗の大きい電池は内部電圧降下の増加により起電圧が低下し、起電圧の低下した電池は残存充電量が低下することが理解できる。 From FIG. 2, it can be understood that the battery having a large internal resistance in the charge / discharge operation has a lower electromotive voltage due to an increase in the internal voltage drop, and a battery having a decreased electromotive voltage has a lower remaining charge.
当然、残存充電量の低下した電池は、内部電圧降下が大きくかつ起電圧が低いため、放電可能時間は短くなる。 Naturally, a battery with a reduced remaining charge has a large internal voltage drop and a low electromotive voltage, and therefore the dischargeable time is shortened.
この図2において、通常使用範囲の起電圧のレベルをL0レベル(起電圧100%)からLlレベル(起電圧86%)とし、通常使用下限レベルをLlレベルからL2レベル(起電圧84%)とし、使用限界レベルをL2レベルからL3レベル(起電圧74%)とすれば、同じ起電圧レベルにおいて、使用時間の経過に伴って内部抵抗が増加することにより、それぞれ使用初期A、使用中期B、使用終期Cにおける起電圧‐充電量特性が、特性線Ae、Be、Ceで示すように変化し、満充電時の充電量が次第に減少する。これは、内部抵抗によって電池の充電量を補正できることを示している。
In FIG. 2, the level of the electromotive voltage in the normal use range is changed from the L0 level (
充放電動作のとき、充電量と起電圧の関係を示す起電圧特性線Ae、Be、Ceおよび、充電量と内部抵抗の関係を示す内部抵抗特性線AR、BR、CRは、それぞれ、L0〜Llレベル間はおおむね直線的に変化する特性を示し、Ll〜L2間はL0〜Ll間よりも起電圧、内部抵抗の変化量が増加する特性を示し、L2〜L3間は、さらに変化量が急激に増加する特性を示す。 In the charge / discharge operation, electromotive voltage characteristic lines Ae, Be, Ce indicating the relationship between the charge amount and the electromotive voltage, and internal resistance characteristic lines AR, BR, CR indicating the relationship between the charge amount and the internal resistance are L0 to L0, respectively. Between Ll levels, it shows a characteristic that changes almost linearly, between Ll and L2 shows a characteristic that the amount of change in electromotive voltage and internal resistance increases than between L0 and L1, and between L2 and L3, there is a further change amount It shows a rapidly increasing characteristic.
起電圧特性線Ae、Be、Ceで示すように、使用期間Aにおける満充電量は、充電量100%であるのに対して、使用中期Bにおける満充電量は、使用初期Aにおける満充電量100%の1/1.5=67%に減少し、使用終期Cにおける満充電量は、さらに、使用初期Aにおける満充電量100%の1/2=50%に減少する。そして、このとき、内部抵抗RBは、使用初期Aにおいて満充電時(充電量100%)に内部抵抗は抵抗指数1であるが、使用中期Bにおいては、満充電時(充電量67%)に内部抵抗は抵抗指数1.5となり、使用終期Cにおいては満充電時(充電量50%)に内部抵抗は抵抗指数2に大幅に増大する。
As shown by the electromotive voltage characteristic lines Ae, Be, and Ce, the full charge amount in the use period A is 100%, while the full charge amount in the in-use period B is the full charge amount in the initial use A. The full charge amount at the end of use C is further reduced to 1/2 = 50% of 100% of the full charge amount at the initial stage of use A. At this time, the internal resistance RB has a resistance index of 1 when fully charged in the initial use A (
また、使用期間A、B、Cの起電圧レベルを同一値のL0レベル:eBL0(起電圧100%)、L1レベル:eBLl(起電圧86%)、L2レベル:eBL2(起電圧84%)、L3レベル:eBL3(起電圧74%)とすれば、満充電時の充電量が、起電圧特性線Ae、Be、Ceから理解できるように、使用初期Aでは100%、使用中期Bでは67%、使用終期Cでは50%と低下し、そして、これに合わせて、内部抵抗RBが内部抵抗特性AR、BR、CRで示すようにBLOAからBLOB、BLOCに増加する。
In addition, the electromotive voltage levels of the use periods A, B, and C are the same values of L0 level: eBL0 (
したがって、充電量補正は使用初期における内部抵抗を基準内部抵抗に設定し、増加した内部抵抗を基準内部抵抗に対する指数として表すと、この内部抵抗指数に応じて充電量の補正を行うことができる。 Therefore, in the charge amount correction, when the internal resistance in the initial stage of use is set as the reference internal resistance, and the increased internal resistance is expressed as an index with respect to the reference internal resistance, the charge amount can be corrected according to the internal resistance index.
この発明は、このようなリチウムイオン電池の特性を利用して、電池の充放電動作を監視制御するものであり、図1に、この発明の実施例による電池の充放電動作状態監視制御装置のブロック構成図を示す。 The present invention monitors and controls the charging / discharging operation of the battery by utilizing the characteristics of such a lithium ion battery. FIG. 1 shows a state of the charging / discharging operation state monitoring control device for a battery according to the embodiment of the present invention. A block diagram is shown.
図1において、20は、動作状態の監視対象となる蓄電設備である。この蓄電設備20は、起電圧eBを生じ、内部抵抗RBを有するリチウムイオン電池21と、この電池21を充電する発電装置22、電池21から供給される電力により駆動される推進装置23および補助動力機器24とで構成される。さらに、電池の端子電圧VBを検出する電圧検出器VDと電池の充放電電流IBを検出する電流検出器SHが設けられている。
In FIG. 1,
このような蓄電設備20の電池の基準となるデータを設定する手段として、基準内部抵抗パターン設定部1、基準起電圧パターン設定部8および基準電圧設定部9が設けられている。
A reference internal resistance
基準内部抵抗パターン設定部1は、設計、または試験で得られた電池の使用初期Aにおける基準内部抵抗特性線AR、およびこれを基準として予想される使用中期Bにおける基準内部抵抗特性線BR、使用終期Cにおける基準内部抵抗特性線BRを夫々基準内部抵抗パターンとして設定する手段である。
The reference internal resistance
基準起電圧パターン設定部8には、予め設定された図2に示す、電池21の使用初期Aにおける起電圧特性線Ae、使用中期Bにおける起電圧特性線Be、使用終期Cにおける起電圧特性線Ceのパターンおよび管理電圧レベルL0〜L3などが基準起電圧データとして設定される。 The reference electromotive voltage pattern setting unit 8 includes preset electromotive voltage characteristic lines Ae at the initial use A of the battery 21, electromotive voltage characteristic lines Be at the middle use B, and electromotive voltage characteristic lines at the end use C shown in FIG. The Ce pattern, the management voltage levels L0 to L3, and the like are set as reference electromotive voltage data.
例えば、使用初期Aの起電圧特性線Aeであれば、L0レベル=起電圧eBL0(起電圧100%)=充電量100%、Llレベル=起電圧eBLl(起電圧86%)=充電量30%等のデータおよび特性線Aeのパターンを設定する。また、使用中期Bの起電圧特性線Beや、使用終期Cの起電圧特性線Ceもそのパターンを設定記憶する。さらに、通常使用範囲のL0〜Llレベルは、起電圧が100%から86%に、充電量が100%から30%に、および内部抵抗RBがRBL0AからRBL1Aに略直線的に変化する範囲であり、使用下限レベルのLl〜L2レベルは、起電圧が86%から84%へ、充電量が30%から20%へ減少する範囲、使用限界レベルのL2〜L3レベルは起電圧が84%から74%へ、充電量は20%〜10%以下へ急激に減少する範囲とした基準動作パターンも設定格納しておく。
For example, in the case of the electromotive voltage characteristic line Ae in the initial use A, L0 level = electromotive voltage eBL0 (
基準電圧設定部9には、図2に示すL0レベルの起電圧を基準起電圧eBL0として設定する。設定した基準起電圧eBL0は使用する電池の使用初期Aにおける充電量100%となる満充電時の最高電圧とし、全動作範囲の基準電圧(100%起電圧)とする他、電池の上限電圧とする。 In the reference voltage setting unit 9, the electromotive voltage at the L0 level shown in FIG. 2 is set as the reference electromotive voltage eBL0. The set reference electromotive voltage eBL0 is the maximum voltage at the time of full charge at which the charge amount is 100% in the initial use A of the battery to be used, and the reference voltage (100% electromotive voltage) of the entire operation range, To do.
微小電流検出部2は、電流検出器SHで検出された電池の充放電電流IBiが微小電流になったことを検出するもので、これを検出したとき検出信号S1を発生する。微小電流は、この発明では、電池の定格電流値の数%、例えば5%程度以下の電流に設定している。
The minute
近似起電圧検出部3は、この微小電流検出部2から微小電流検出信号S1を受けたとき、電圧検出器VDで検出された電池の端子電圧VBiを読取り、これを電池の近似起電圧eBriとして保持する手段である。
When the approximate electromotive
実電圧電流記憶部4は、電池状態監視処理部13が常時監視している電流検出器SHで検出される電池21の充放電電流IBiの変化を検知したときこれから出力される計測指令信号Sに基づいて電圧検出器VDおよび電流検出器SHで検出された電池の実電圧VBiおよび実電流IBiを読取って、記憶する手段である。実電圧電流記憶部4は、今回の計測指令信号Sで読取り、記憶した実電圧VBi2、実電流IBi2と、直前の計測指令信号Sで読取り、記憶した実電圧VBi1および実電流IBi1とを保持する。したがって、実電圧電流記憶部4は、電池21の電流IBiの変化の直前の実電圧VBi1および実電流IBi1と、直後の実電圧VBi2、実電流IBi2とを記憶、保持する。
The actual voltage /
実内部抵抗演算部5は、実電圧電流記憶部4に記憶された電流変化の直前の実電圧VBi1、実電流IBi1と、直後の実電圧VBi2、実電流IBi2に基づいて、次の(5)または(6)式の何れかを用いて演算により実内部抵抗RBiを求める手段である。
Based on the actual voltage VBi1 and actual current IBi1 immediately before the current change stored in the actual voltage /
RBi=(VBi2−VBi1)÷(IBi2−IBi1)・・・・(5)
RBi=(VBi1−VBi2)÷(IBi1−IBi2)・・・・(6)
なお、(5)式は、変化直前の実電圧VBi1より直後実電圧VBi2が高いときに用い、(6)式は、直後実電圧VBi2が変化直前の実電圧VBi1より高いときに用いる。
RBi = (VBi2−VBi1) ÷ (IBi2−IBi1) (5)
RBi = (VBi1-VBi2) / (IBi1-IBi2) (6)
The equation (5) is used when the actual voltage VBi2 immediately after the actual voltage VBi1 just before the change is higher, and the equation (6) is used when the actual voltage VBi2 is immediately higher than the actual voltage VBi1 just before the change.
実電圧降下演算部6は、内部抵抗演算部5で求められた実内部抵抗RBiと、実電圧電流記憶部4から読取った実電流IBi1、IBi2とから次の(7)または(8)式の何れかを用いて演算により実電圧降下VBDiを求める手段である。
The actual voltage
VBDi=RBi×IBi2・・・・(7)
VBDi=RBi×IBi1・・・・(8)
実起電圧演算部7は、実電圧降下演算部6で求められた実電圧降下VBDiと実電圧電流記憶部4に記憶された前後の計測指令Sで検出した実電圧VBi1、VBi2とから充電時は(9)式、また放電時は(10)式を用いて実起電圧eBiを演算により求める手段である。
VBDi = RBi × IBi2 (7)
VBDi = RBi × IBi1 (8)
The actual electromotive
eBi=VBi1−VBDi・・・・(9)
eBi=VBi2+VBDi・・・・(10)
実起電圧演算部7で求められた実起電圧eBiは状態監視処理部13および比較補正演算部11に与えられる。
eBi = VBi1-VBDi (9)
eBi = VBi2 + VBDi (10)
The actual electromotive voltage eBi obtained by the actual electromotive
内部抵抗比較部10は、基準内部抵抗パターン設定部1に設定された基準内部抵抗特性線AR、BR、CRと実内部抵抗演算部5により求められた実内部抵抗RBiとを比較して、実内部抵抗RBiに近い基準抵抗値RBLを選択し、選択した基準抵抗値RBLに対する実内部抵抗RBiの変化比率を求め、これを充電量補正値S2として比較補正演算部11に出力する。
The internal
例えば、図2において実内部抵抗RBiが抵抗指数1.05であったとすれば、この実内部抵抗RBiに最も近い基準内部抵抗RBL0A(使用初期Aにおける基準内部抵抗)を選択して抵抗変化比率演算を行えば、基準値(抵抗指数1.0)に対する実内部抵抗(抵抗指数1.05)の変化比率は、1.05÷1=1.05となり、実内部抵抗RBiが基準内部抵抗RBLに対して5%増加しているので、これの逆数1/1.05を充電量補正値S2として出力する。 For example, if the actual internal resistance RBi in FIG. 2 has a resistance index of 1.05, the reference internal resistance RBL0A (reference internal resistance at the initial use A) closest to the actual internal resistance RBi is selected to calculate the resistance change ratio. , The change ratio of the actual internal resistance (resistance index 1.05) to the reference value (resistance index 1.0) is 1.05 / 1 = 1.05, and the actual internal resistance RBi becomes the reference internal resistance RBL. On the other hand, since the increase is 5%, the reciprocal 1 / 1.05 is output as the charge amount correction value S2.
比較補正演算部11は基準起電圧データ設定部8に設定された図2に示す起電圧‐充電量の関係を示す起電圧特性線Ae〜Ceから、実起電圧eBiに対する基準充電量QVを求め、これに、内部抵抗比較部10からの補正値S2を乗じて、実内部抵抗RBiの基準内部抵抗に対する増減比率による基準充電量QVの補正演算を行い、補正充電量QZを求める。
The comparison
例えば、使用初期Aにおいて、図2で実起電圧eBiがeBLl=86%、実内部抵抗RBiが抵抗指数で1.1であれば、使用初期Aの起電圧特性線Aeと実起電圧86%の交点P0から基準充電量QV=30%が求まる。次に、内部抵抗比較部10で、使用初期Aの内部抵抗特性線ARから、この特性線上の基準充電量QV=30%となるRBL1A点の基準内部抵抗(=抵抗指数1.1)を読取って基準内部抵抗RBLを抵抗指数で1.1とする。これに基づいて、充電量補正値S2は、実内部抵抗RBiと基準内部抵抗RBLとの比として求まれるので、この場合の補正値S2は次の式のとおり1となる。
For example, in the initial use A, if the actual electromotive voltage eBi is eBLl = 86% in FIG. 2 and the actual internal resistance RBi is 1.1 in the resistance index, the electromotive voltage characteristic line Ae in the initial use A and the actual
補正値S2=(実内部抵抗RBi=1.1)÷
(基準内部抵抗RBL=1.1)=1.0
起電圧特性線Ae上の実起電圧eBi=86%の点P0の基準充電量QVは30%であるから、比較補正演算部11で、これに補正値S=1.0を乗じて求めた補正充電量QZは30%となりこれが状態監視処理部13に出力される。
Correction value S2 = (actual internal resistance RBi = 1.1) /
(Reference internal resistance RBL = 1.1) = 1.0
Since the reference charge amount QV at the point P0 at the actual electromotive voltage eBi = 86% on the electromotive voltage characteristic line Ae is 30%, the comparison
電流積算充電量演算部12は、検出した電池の実際の充放電電流IBiを、この電流が流れている時間の間、充電時は加算方向に積算し、放電時は減算方向に積算して、実電流積算充電量QHを求める動作をする。このような残存充電量の求め方を、ここでは、AH方式と呼ぶ。そして、AH方式により求めた電流積算充電量QHと補正充電量QZとの偏差が大きくなった場合は、電流積算充電量QHを補正充電量QZに置きかえることにより補正し、補正された電流積算充電量QHeを求めるものである。したがって、QHeは、QZと等しい値をとる。ここで求めたQHおよびQHeは状態監視処理部13へ出力される。電流積算充電量演算部12では、このようにして、電流積算充電量QHの補正が行われた後は、この補正された電流積算充電量QHeを基にして、充放電電流IBiを積算して電流積算充電量QHが求められる。
The current integrated charge
状態監視処理部13は、前記の各部で検出された検出値、設定された設定値や、演算により求められた電池の実電圧VBi、実電流IBi、基準起電圧eBL、基準内部抵抗RBL、実起電圧eBi、実内部抵抗RBi、その他を全部読取って記憶し、各データの監視制御、表示部14の制御、およびその他の制御処理を行う。
The state
この状態監視処理部13には、放電可能時間を予測する機能が備えられている。すなわち、比較補正演算部11で求められた補正充電量QZ、あるいは電流積算充電量演算部12で求められた実電流積算充電量QHまたは補正電流積算充電量QHeを、放電電流設定部16に予め設定された放電電流Isで除算することにより放電可能時間Hを求め、これを表示部14に表示し、操作員に報知する。
The state
表示記録部14は、監視処理部13に集められた監視データを表示して蓄電設備の操作員の監視操作を援助するとともに、異常状態があれば、警報部15を作動させて操作員へ警報を報知する。
The
次に具体的な監視制御項目について説明する。
1)充電量監視
従来から用いられている電池の充電量監視方式は、図1に示す電流積算充電量演算部12でAH方式により求めた電流積算充電量QHを監視する方式が一般的であるが、このAH方式による充電量QHを監視する方式では電池の劣化に伴う充電量QHの補正が行われない。
Next, specific monitoring control items will be described.
1) Charge amount monitoring Conventionally, the charge amount monitoring method of the battery used is generally a method of monitoring the current accumulated charge amount QH obtained by the AH method by the current accumulated charge
この発明では、充電量の監視を起電圧による充電量Qを監視する方式(起電圧方式)とAH方式による充電量QHによる方式を併用することにして、起電圧方式とAH方式の両方式において電池劣化に伴う充電量の低下の補正を行うことにしている。 In the present invention, the charge amount is monitored by using both the method of monitoring the charge amount Q by the electromotive voltage (electromotive voltage method) and the method by the charge amount QH of the AH method. Correction of a decrease in the amount of charge due to battery deterioration is performed.
この発明では、電池の起電圧値により充電量(残存充電量)QVを求め、この残存充電量を内部抵抗の変化比率により補正した補正残存充電量QZを監視するようにしているが、充電量監視に起電圧方式とAH方式を併用して、AH方式は比較的短期間の充放電サイクルの充電量監視に用い、起電圧方式は電池の使用開始から使用終期に至る長期間に亘る充電量監視に用いるようにすることもできる。 In this invention, the charge amount (remaining charge amount) QV is obtained from the electromotive voltage value of the battery, and the corrected remaining charge amount QZ obtained by correcting the remaining charge amount by the change ratio of the internal resistance is monitored. The electromotive voltage method and the AH method are used together for monitoring, the AH method is used for monitoring the charge amount of a relatively short charge / discharge cycle, and the electromotive voltage method is the charge amount over a long period from the start of use to the end of use of the battery. It can also be used for monitoring.
なぜなら、AH方式は、特性のバラツキのある電池が繰り返し充放電動作を積算するので、電流積算のたびに特性のバラツキが積算されて拡大するから、適当な短期間でリセット、すなわち、補正残存充電量QZに置き換える補正を行いながら充電量の監視、管理を行うのに適し、起電圧方式は長期間で変化する内部抵抗の増加によって変化する充電量の監視、管理に適しているから両方式を併用することにより、より的確な充電量の監視ができるようになるからである。 This is because, in the AH method, a battery with characteristic variation repeatedly accumulates charge / discharge operations, so that the characteristic variation is accumulated and expanded each time the current is accumulated. It is suitable for monitoring and managing the charge amount while correcting for the amount QZ, and the electromotive voltage method is suitable for monitoring and managing the charge amount that changes due to an increase in internal resistance that changes over a long period. This is because the charge amount can be more accurately monitored by using the combination.
放電電流指定部16に放電電流IBsを指定し、この電流で、起電圧方式で求めた基準充電量QVとAH方式で求めた充電量QHを除算(充電量QVまたはQH)÷(放電電流IBs)することにより放電可能時間Hを求めることができるので、これで放電可能時間Hを予測することがきる。この演算処理は、状態監視処理部13で行う。
The discharge current IBs is designated in the discharge current designating unit 16, and the reference charge amount QV obtained by the electromotive voltage method and the charge amount QH obtained by the AH method are divided by this current (charge amount QV or QH) / (discharge current IBs). ), The dischargeable time H can be obtained, so that the dischargeable time H can be predicted. This calculation process is performed by the state
また、実放電電流IBiを用いて放電可能時間時間H=QV÷IBiを演算すれば、実放電電流IBiによる放電可能時間Hを予測することができる。
2)充電動作
2−1)定電流、定電圧充電動作(図3参照)
定電流充電‐定電圧充電を行った場合の動作波形を図3に示す。図3の(a)は、電池起電圧eBと電池端子電圧VBの時間的変化を示し、(b)は充電電流IB、(c)は内部抵抗RB、(d)は電圧降下VBDの時間的変化を示す。
Further, if the dischargeable time period H = QV ÷ IBi is calculated using the actual discharge current IBi, the dischargeable time period H by the actual discharge current IBi can be predicted.
2) Charging operation 2-1) Constant current and constant voltage charging operation (see FIG. 3)
FIG. 3 shows operation waveforms when constant current charging-constant voltage charging is performed. FIG. 3A shows temporal changes in the battery electromotive voltage eB and the battery terminal voltage VB, FIG. 3B shows the charging current IB, FIG. 3C shows the internal resistance RB, and FIG. 3D shows the voltage drop VBD over time. Showing change.
定電流充電期間tl〜t2〜t4で、充電により電池端子電圧VBが所定電圧VBCに達したことを検出すると、充電監視処理部13は、発電装置22への充電制御指令を定電流充電制御指令から定電圧充電制御指令に切り替え、t2〜t4〜t5〜t7において定電圧充電を行い、電池電圧VBが満充電電圧VBFに達したところで、満充電と判定して充電を完了する。
When it is detected that the battery terminal voltage VB has reached the predetermined voltage VBC by charging in the constant current charging period tl to t2 to t4, the charge
図3(a)における実線の特性線Aeは、この時の使用初期Aにおける起電圧の変化を示し、点線の特性線AVは同じく使用初期Aにおける電池端子電圧の変化を示す。また、特性線BeおよびBVは、それぞれ使用中期Bにおける起電圧および端子電圧の変化を示す。そして、特性線CeおよびCVは、それぞれ使用終期Cにおける起電圧および端子電圧の変化を示し、内部抵抗の増加に伴い起電圧が低下する傾向を示している。 A solid characteristic line Ae in FIG. 3A indicates a change in electromotive voltage in the initial use A at this time, and a dotted characteristic line AV similarly indicates a change in battery terminal voltage in the initial use A. Characteristic lines Be and BV indicate changes in electromotive voltage and terminal voltage in the middle period of use B, respectively. Characteristic lines Ce and CV show changes in the electromotive voltage and terminal voltage at the end of use C, respectively, and show a tendency that the electromotive voltage decreases as the internal resistance increases.
内部抵抗RBは、図3(c)に示すように時間の経過とともに充電が進むにしたがって減少する。ここに示す特性線AR、BR、CRはそれぞれ使用初期A、使用中期B、使用終期Cの特性を示す。 As shown in FIG. 3C, the internal resistance RB decreases as charging progresses with time. The characteristic lines AR, BR, and CR shown here indicate the characteristics of the initial use A, the intermediate use B, and the final use C, respectively.
また、電池内部電圧降下VBDは、図3(d)に示すように内部抵抗の変化と同じく、充電時間が進むにしたがって減少する特性を示す。ここに示す特性線AD、BD、CDはそれぞれ使用初期A、使用中期B、使用終期Cの特性を示す。 Further, as shown in FIG. 3D, the battery internal voltage drop VBD exhibits a characteristic that decreases as the charging time proceeds, as in the case of the change in internal resistance. The characteristic lines AD, BD, and CD shown here indicate the characteristics of the initial use A, the intermediate use B, and the final use C, respectively.
使用初期Aにおける場合、t5時点で充電が完了し、充電電流が微小になり、微小電流検出部2がこれを検出して信号Slを近似起電圧検出部3に与えると、近似起電圧検出部3は、このときの電池端子電圧VBiが実起電圧に近似するので、この端子電圧VBiを近似起電圧eBriとして保持する。
In the initial use A, charging is completed at time t5, the charging current becomes minute, and when the minute
すなわち、充電電流が微小となる充電終止領域では、電池内部電圧降下VBD(=IBi×RB)が微小となるから、端子電圧VBiと起電圧eBiとがほぼ等しくなるので、この時読取った端子電圧VBiを近似起電圧eBriとし、これを比較補正演算部11に与える。比較補正演算部11では、図2に示す起電圧特性線から、この近似起電圧eBriに対応する充電量QVを求める。
That is, since the battery internal voltage drop VBD (= IBi × RB) is small in the charge termination region where the charge current is small, the terminal voltage VBi and the electromotive voltage eBi are substantially equal. VBi is set as an approximate electromotive voltage eBri, which is supplied to the comparison
この近似起電圧検出部3で検出された近似起電圧eBRiは、比較補正演算部11で、実起電圧演算部7で演算により求められた実起電圧eBiと比較して、この実起電圧eBiを近似起電圧eBriで補正されるので、より正確な実起電圧eBiを求めることができる
2−2)充電電流変化充電動作(図4参照)
充電動作中の充電電流が変化した際の動作波形を図4に示す。
The approximate electromotive voltage eBRi detected by the approximate electromotive
FIG. 4 shows operation waveforms when the charging current during the charging operation changes.
図4において、充電開始初期のtl〜t2点間では、充電電流が微小のIB1(例えば電池の定格電流の5%程度の電流)となっているので、この微小電流IB1を微小電流検出部2が検出して信号Slを近似起電圧検出部3に与える。近似起電圧検出部3は、この信号S1が与えられた時の電圧検出器VDで検出された電池端子電圧VBiを読取って、これを近似起電圧eBirとして保持する。
In FIG. 4, the charging current is very small IB1 (for example, about 5% of the rated current of the battery) between the tl and t2 points at the beginning of charging, and this minute current IB1 is used as the minute
t2点で充電電流がIBlからIB2へ増加すると、状態監視処理部13がこの電流変化を検知して計測指令Sを実電圧実電流検出記憶部4、実内部抵抗演算部5、実電圧降下演算部6、実起電圧演算部7、内部抵抗比較部10、比較補正演算部11に与えて比較、演算等を行う。
When the charging current increases from IBl to IB2 at the point t2, the state
計測指令Sを受けた実電圧実電流検出記憶部4は、その直後の電圧検出器VDおよび電流検出器SHで検出した実電圧BVi2、実電流IBi2を読取って記憶、保持する。実電圧実電流検出記憶部4は、今回の計測指令Sで読取って記憶された実電圧VBi2、実電流IBi2とともに、直前の回の計測指令Sで読取って記憶した直前の実電圧VBi1、実電流IBi1も記憶、保持している。
Receiving the measurement command S, the actual voltage actual current
計測指令Sにしたがって実内部抵抗演算部5は、実電圧電流記憶部4に記憶された今回の計測信号Sの直前、直後、すなわち、電流変化の直前、直後の実電圧VBi1、VBi2と、実電流IBi1、IBi2を読取り、これらに基づいて、前記の(5)または(6)式により内部抵抗RBiを演算により求める動作をする。
In accordance with the measurement command S, the actual internal
実電圧降下演算部6も計測指令Sにしたがって、実内部抵抗演算部5から与えられた実内部抵抗RBiと実電圧電流記憶部4から読取った電流変化の直前、直後の実電流IBi1、IBi2とから前記の(7)または(8)式を用いて実電圧降下VBDiを求める演算を行う。
In accordance with the measurement command S, the actual voltage
さらに、実起電圧演算部7は、計測指令Sにしたがって実電圧降下演算部6で求められた実電圧降下VBDiと実電圧電流記憶部4から読取った電流変化の直前、直後の実電圧VBi1、VBi2とから前記の(9)または(10)式により実起電圧eBiを求める演算処理をする。
Further, the actual electromotive
比較補正演算部11は図2に示す起電圧特性線、内部抵抗特性線と、実内部抵抗演算部5で求めた実内部抵抗RBiおよび実起電圧演算部7で求めた実起電圧eBiとを比較して残存基準充電量QVおよび補正残存充電量QZを求める演算処理をする。
The comparison
例えば、図2において、実起電圧eBiが使用初期Aの起電圧特性線Ae上のeBLl(起電圧86%)、実内部抵RBiが抵抗指数1.1であれば、起電圧特性線Aeと実起電圧eBV=eBLl(起電圧86%)とが交わる点P0から残存基準充電量QV=30
%が求まる。
For example, in FIG. 2, if the actual electromotive voltage eBi is eBLl (
% Is obtained.
実内部抵抗RBi=抵抗指数1.1と、充電量30%の縦線と交わる内部抵抗特性線上の内部抵抗と最も近い抵抗として、内部抵抗特性線ARの基準抵抗RBL1A点が選択され、この基準内部抵抗が抵抗指数1.1と判定される。実内部抵抗RBi=1.1の基準内部抵抗RBL1A=1.1に対する比率は1となるため充電量補正値は1となる。 The reference resistance RBL1A point of the internal resistance characteristic line AR is selected as the resistance closest to the internal resistance on the internal resistance characteristic line intersecting with the vertical line of the actual internal resistance RBi = resistance index 1.1 and the charge amount of 30%. The internal resistance is determined to be a resistance index of 1.1. Since the ratio of the actual internal resistance RBi = 1.1 to the reference internal resistance RBL1A = 1.1 is 1, the charge amount correction value is 1.
このため、比較補正演算部11で求められる補正充電量QZは
補正基準充電量QV=(残存基準充電量QV=30%)×(補正値=1)=30%
から30%が求まる。この場合は、実内部抵抗RBiと基準内部抵抗RBLとが等しいたため補正値が1となり、補正充電量QZが残存基準充電量QVと等しくなる。
For this reason, the correction charge amount QZ obtained by the comparison
30% is obtained. In this case, since the actual internal resistance RBi and the reference internal resistance RBL are equal, the correction value is 1, and the correction charge amount QZ is equal to the remaining reference charge amount QV.
さらに、t3点で充電電流が、さらにIB2からIB3へ増加すると、この電流変化を状態監祝処理部13が検知して計測指令Sを出力し、前記と同様に変化時点の直前、直後の実電圧、実電流を読取って記憶を更新し、この更新したデータによって各部で演算処理を行う。
Further, when the charging current further increases from IB2 to IB3 at the point t3, the state
このときのデータが、例えば、使用初期Aであり、電池の実起電圧eBが94%電圧、実内部抵抗RBiが抵抗指数1.2であったとした場合の補正残存充電量QZは、比較補正演算部11で次のような演算処理により求められる。
The corrected remaining charge amount QZ when the data at this time is, for example, the initial use A, the actual electromotive voltage eB of the battery is 94% voltage, and the actual internal resistance RBi is the resistance index 1.2 is a comparative correction. It is obtained by the following calculation process in the
まず、基準起電圧パターン設定部8に設定されている図2に示す使用初期Aの起電圧特性線Aeと起電圧94%が交わる点P1から70%の残存基準充電量QVが求められる。そしてこの充電量70%の縦線と実内部抵抗=抵抗指数1.2の横線との交点P2に実内部抵抗点が求まる。このP2点の内部抵抗=抵抗指数1.2は、図2に示した使用初期Aの基準内部内部抵抗線ARと充電量70%の縦線との交点P3の基準抵抗=抵抗指数1.05に最も接近している。
First, a residual reference charge amount QV of 70% is obtained from a point P1 where the electromotive voltage characteristic line Ae shown in FIG. 2 set in the reference electromotive voltage pattern setting unit 8 and the
そこで、内部抵抗比較部10でこの実内部抵抗=抵抗指数1.2に最も近い基準内部抵抗としてP3点の抵抗指数1.05を選定し、これに基づいて充電量補正値S2を求める演算処理を行う。このときの充電量補正値S2は、
充電量補正値S2=(実内部抵抗RBi=抵抗指数1.2)
÷(基準内部抵抗RBL=抵抗指数1.05)=1.14
となる
この補正値S2に基づいて比較補正演算部11で補正充電量QZが求められる。補正充電量QZは、
補正残存充電量QZ=(残存基準充電量QV=70%)×
1÷(補正値S2=1.14)=61%
により求まり、61%となる。
Therefore, the internal
Charge amount correction value S2 = (actual internal resistance RBi = resistance index 1.2)
÷ (reference internal resistance RBL = resistance index 1.05) = 1.14
Based on this correction value S2, the correction
Corrected remaining charge QZ = (residual reference charge QV = 70%) ×
1 / (correction value S2 = 1.14) = 61%
To be 61%.
この場合は、実内部抵抗RBiが、基準内部抵抗RBLより増加しているため、補正残存充電量QZが残存基準充電量QVより減少側に補正される。 In this case, since the actual internal resistance RBi is higher than the reference internal resistance RBL, the corrected remaining charge amount QZ is corrected to be on the decrease side with respect to the remaining reference charge amount QV.
次の例は、使用終期Cでの使用中に、計測、演算により求められた実起電圧eBiが94%電圧、実内部抵抗RBiが抵抗指数2.0である場合の演算処理手順である。 The following example is a calculation processing procedure when the actual electromotive voltage eBi obtained by measurement and calculation is 94% voltage and the actual internal resistance RBi is the resistance index 2.0 during use at the end of use C.
前記の場合と同様に、まず、基準データ設定部8に設定されている図2に示す使用初期Cの起電圧特性線Ceと起電圧94%の交点P4から33%の残存基準充電量QVが求められる。そしてこの充電量33%の縦線と実内部抵抗=抵抗指数2の横線との交点P5に実内部抵抗点がプロットされる。この交点P5の実内部抵抗=2は、図2に示した使終期期Cの基準内部抵抗線CRと充電量33%の縦線との交点P6の基準抵抗=抵抗指数2.05に最も接近している。
As in the above case, first, the remaining reference charge amount QV of 33% from the intersection P4 of the electromotive voltage characteristic line Ce of the initial use C shown in FIG. Desired. The actual internal resistance point is plotted at the intersection P5 between the vertical line of the charge amount of 33% and the horizontal line of the actual internal resistance =
そこで、内部抵抗比較部10で、この実内部抵抗=抵抗指数2に最も近い基準内部抵抗として抵抗指数2.05を選定して充電量補正値S2求める演算処理を行う。
Therefore, the internal
ここで、求めた充電量補正値S2は、
充電量補正値S2=(実内部抵抗RBi=抵抗指数2)÷
(基準内部抵抗RBL=抵抗指数2.05)=0.98
となる
この補正値S2に基づいて比較補正演算部11で求められる補正残存充電量QZは、
補正残存充電量QZ=(残存基準充電量QV=33%)×
1÷(補正値S2=0.98)=34%
となる。
Here, the obtained charge amount correction value S2 is:
Charge amount correction value S2 = (actual internal resistance RBi = resistance index 2) ÷
(Reference internal resistance RBL = resistance index 2.05) = 0.98
Based on this correction value S2, the correction remaining charge amount QZ obtained by the comparison
Corrected remaining charge QZ = (residual reference charge QV = 33%) ×
1 / (correction value S2 = 0.98) = 34%
It becomes.
この場合は、実内部抵抗RBiが基準内部抵抗RBLより増加していないため、補正残存充電量QZが残存基準充電量QVより増加側に補正される。 In this case, since the actual internal resistance RBi has not increased from the reference internal resistance RBL, the corrected remaining charge amount QZ is corrected to an increase side with respect to the remaining reference charge amount QV.
当然、各演算部5、6、7、11では、電流変化前のデータはリセットして変化時点のデータで演算処理を行うが、変化前のデータは状態監視処理部13で記憶して時系列で変化するデータにより電池の動作状態の履歴を監視できるようにする。
Naturally, in each of the
さらに、t4点で充電電流IBがIB3から微小充電電流IB4に移行し、またはt5点で微小放電電流IB5へ移行したときは、微小電流になるため微小電流検出部2と電圧検出部3によってt4、t5点でそれぞれ実電圧VBiを読取って近似起電圧eBirとして保持する。
3)定電流放電動作(図5参照)
図5は、t0点のL0レベルの起電圧eBL0からLlレベルの起電圧eBLlまで定電流で放電したとき、使用初期Aの電池ではt3点、使用中期Bの電池ではt2点、使用終期Cの電池ではtl点まで放電できることを示している。ここで、特性線Ae、Be,Ceは、それぞれ、使用初期A、使用中期、使用終期Cにおける電圧の内部起電圧eBの変化を示す特性線である。また。特性線AV、BV、CVは、それぞれ、使用初期A、使用中期、使用終期Cにおける電圧の端子電圧VBの変化を示す特性線である。内部抵抗RBを示す特性線AR、BR、CRおよび電圧降下VBDの変化を示す特性線AVD、BVD、CVDも、それぞれ使用初期A、使用中期、使用終期Cにおける内部抵抗および電圧降下の変化を示すものである。
Further, when the charging current IB shifts from the IB3 to the minute charging current IB4 at the point t4 or when the charging current IB shifts to the minute discharging current IB5 at the point t5, the minute
3) Constant current discharge operation (see Fig. 5)
FIG. 5 shows that when a constant current is discharged from the electromotive voltage eBL0 at the L0 level at the point t0 to the electromotive voltage eBLl at the L1 level, the battery at the initial use A is at the point t3, the battery at the intermediate use B is at the point t2, and the final use C This shows that the battery can be discharged up to the tl point. Here, the characteristic lines Ae, Be, and Ce are characteristic lines showing changes in the internal electromotive voltage eB of the voltage in the initial use A, the intermediate use, and the final use C, respectively. Also. Characteristic lines AV, BV, and CV are characteristic lines that indicate changes in the terminal voltage VB of the voltage at the initial use A, the intermediate use, and the final use C, respectively. Characteristic lines AVD, BVD, and CVD indicating changes in the characteristic lines AR, BR, and CR indicating the internal resistance RB and the voltage drop VBD also indicate changes in the internal resistance and the voltage drop in the initial use A, the intermediate use, and the final use C, respectively. Is.
tl〜t3点の何れかの点で放電電流が電池の使用期間に対応してIB0から微小電流のIB1C、IB1B、IB1Aに低下したとき、それぞれ、微小電流検出部2と近似起電圧検出部3の動作により実電圧VBiを読取って近似起電圧eBirとして保持する。
When the discharge current drops from IB0 to IB1C, IB1B, and IB1A of minute currents corresponding to the battery usage period at any one of the points tl to t3, the minute
当然、実内部抵抗演算部5で求めた実内部抵抗RBiを内部抵抗比較部10、比較補正演算部11に与えて、前記説明の電池内部抵抗、起電圧、充電量補正データを求めて電池の動作状態を監視する。
4)電流変化放電動作(図6参照)
図6におけるt0〜tl点間において微小電流で放電動作しているときに、微小電流検出部2と近似起電圧検出部3が、実電圧VBiを読取って近似起電圧eBirとして保持する。
Naturally, the actual internal resistance RBi obtained by the actual internal
4) Current change discharge operation (see Fig. 6)
When the discharge operation is performed with a minute current between the points t0 to tl in FIG. 6, the minute
tl点で放電電流がIBlからIB2へ増加すると状態監視処理部13が電流変化を検知して計測指令Sを出力し、実電圧実電流記憶部4に記憶された電流変化の直前および直後の実電圧、実電流データによって各演算部5、6、7、11でそれぞれの演算処理を行う。
When the discharge current increases from IB1 to IB2 at the time point tl, the state
前記の説明と同様、変化直前の記憶データと変化直後の実電圧、実電流データからの演算値と基準データを比較補正演算部11で演算処理して求めた特性劣化進度値CV、残存基準充電量QV、補正残存充電量QZを電池動作状態処理部13に与えて電池動作状態の監視、管理を行う。
Similar to the above description, the characteristic deterioration progress value CV obtained by processing the stored data immediately before the change, the actual voltage immediately after the change, the calculated value from the actual current data and the reference data by the comparison
電流IBのt2点でIB2からIB3へ増加し、t3点でIB3からIB4へ減少する電流変化時点で、それぞれ、前記と同様に実電圧VBi、実電流IBiの読込みを行い、各演算部で必要なデータを求めて電池の状態を監視、管理する。 At the time of current change when the current IB increases from IB2 to IB3 at the point t2 and decreases from IB3 to IB4 at the point t3, the actual voltage VBi and the actual current IBi are read in the same manner as described above, and are necessary for each calculation unit. To monitor and manage battery status in search of new data.
また、t4点で微小放電IB5となると、微小電流検出部2によってこれが検知され、近似起電圧検出部3によってそのときの実電圧VBiが近似起電圧eBirとして取り込み保持される。
5)充放電動作(図7参照)
図7を参照して充放電動作について説明する。
Further, when the minute discharge IB5 is reached at the point t4, this is detected by the minute
5) Charging / discharging operation (see Fig. 7)
The charge / discharge operation will be described with reference to FIG.
図7のt0〜tl点間では、微小電流−IB1で放電動作を、tl〜t2点間では発電装置22を運転して充電電流を0Aにして浮動充電動作を行っているので、微小電流検出部2によってこれが検知され、近似起電圧検出部3によってそのときの実電圧VBiを近似起電圧eBirとして取り込み保持し、近似起電圧eBirが比較補正演算部11に与えられる。
The discharge operation is performed with a minute current -IB1 between the points t0 and tl in FIG. 7, and the floating charging operation is performed with the charging current set to 0 A by operating the
t2点において充電電流を定電流の+IB1にして、電池21への印加電圧(端子電圧)VBをVB2にして定電流充電を開始すると、この時点で状態監視処理部13が電流の変化を検知して計測指令信号Sを出力し、前記と同様に各演算部5、6、7で実内部抵抗RBi、実電圧降下VBDi、実起電圧eBiの演算を行う。
When the charging current is set to + IB1 of the constant current at the point t2 and the applied voltage (terminal voltage) VB to the battery 21 is set to VB2, and constant current charging is started, the state
また、実起電圧演算部7で演算した実起電圧eBiと、t0〜tl点で計測した近似起電圧eBiと基準データとを比較して、電池の劣化状態を確認することができる。
Further, the deterioration state of the battery can be confirmed by comparing the actual electromotive voltage eBi calculated by the actual electromotive
充電の進行によって起電圧eBが上昇すると実内部抵抗RBは減少し、実電圧降下VBDは低下する。 When the electromotive voltage eB increases due to the progress of charging, the actual internal resistance RB decreases and the actual voltage drop VBD decreases.
定電流充電が完了したt3点において充電電流が0Aとなって浮動充電へ移行すると、前記と同様、状態監視処理部13が電流変化を検出して計測指令信号Sを出力して演算部5、6、7で実内部抵抗RBi、実電圧降下VBDi、実起電圧eBiの演算を行う。
When the charging current becomes 0A at the time point t3 when the constant current charging is completed and a transition is made to floating charging, the state
また、比較補正演算部11は、実起電圧eBiと基準データ設定部8に設定された基準起電圧パターンAe、Be、Ceとから残存基準充電量QVを求め、さらに、この基準充電量QVを内部抵抗比較部10で求められた充電量補正値S2により補正して補正残存充電量QZ、および、特性変化進度値CVを求めて、状態監視処理部13に与えて表示、記録などを行う。
Further, the comparison
比較補正演算部11では、内部抵抗変化量=内部抵抗指数=内部抵抗増加値によって特性変化進度値CVが求められる。状態監視処理部13でこの特性変化進度値CVを監視することにより、電池劣化進度を把握する。
In the comparison
例えば、電池21の使用開始時の内部抵抗RBiを内部抵抗指数1であり、その後のある使用時間経過後の、実内部抵抗指数が1.5であったとすれば、電池劣化進度値CVは、両者の比率で示されるので、
電池劣化進度量CV=(使用開始時の内部抵抗RBi=内部抵抗指数1)÷
(使用時間経過後の内部抵抗RBi=内部抵抗指数1.5)=67(%)
を演算することにより求めることができる。これにより求められた電池劣化進度値CV=67%から、電池容量が当初容量の67%に減少するまで劣化が進行していることを把握することができる。
For example, if the internal resistance RBi at the start of use of the battery 21 is the
Battery degradation progress amount CV = (Internal resistance RBi at the start of use = Internal resistance index 1) ÷
(Internal resistance after use time RBi = Internal resistance index 1.5) = 67 (%)
Can be obtained by calculating. Thus, it is possible to grasp that the deterioration is progressing from the battery deterioration progress value CV = 67% obtained thereby until the battery capacity is reduced to 67% of the initial capacity.
t5点で、電池電流が−IB2で放電する動作に移行すると、状態監視処理部13は、この電流変化を検出して計測指令信号Sを各演算部に出力して前記と同様に実内部抵抗RBi、実電圧降下VBDi、実起電圧eBiを求める演算処理を行う。これにより、電池21の電圧VBがVB4、起電圧eBがeB4へ低下したことが検知される。また、放電
動作が進行するにしたがって内部抵抗RB、電圧降下VBDが増加する。
When the battery current is shifted to the operation of discharging at −IB2 at the point t5, the state
t6点で微小電流に移行すると状態監視処理部13は、この電流変化を検出して計測指令信号Sを各演算部に出力して前記と同様に実内部抵抗RBi、実電圧降下VBDi、実起電圧eBiを求める演算処理を行う。また、近似起電圧検出部3で近似起電圧eBriの検出、保持が行われる。
When transitioning to a minute current at the point t6, the state
また、t6〜t8点間の微小電流で浮動充電を行う期間では、ここで求めた起電圧データを電池状態監視処理13で読取って、監視・表示・記録部14によって監視、表示、記録を行う。
Further, during the period in which floating charging is performed with a minute current between points t6 to t8, the electromotive voltage data obtained here is read by the battery
t8〜t9点間は、定電流で充電を行う期間、t9〜tll点間は定電流充電が完了して、浮動充電動作状態となる期間である。さらに、t11〜t12点間で定電流放電動作状態、t12〜t14点間で浮動充電動作状態、t14〜t15点間で定電流充電状態のように充放電動作が変わり、電池電流IBが変化する各時点で実電圧VBi、実電流IBi、これらから求めた実起電圧eBi、実内部抵抗RBi、および予め設定した基準起電圧VBL、基準内部抵抗RBL等の変化を監視し、電池動作状態監視・処理・表示・記録を行う。 The period between t8 and t9 is a period during which charging is performed at a constant current, and the period between t9 and tll is a period during which constant current charging is completed and a floating charging operation state is established. Further, the charging / discharging operation changes between the t11 to t12 points, the floating charging operation state between the t12 to t14 points, and the constant current charging state between the t14 to t15 points, and the battery current IB changes. At each time, the actual voltage VBi, the actual current IBi, the actual electromotive voltage eBi obtained from these, the actual internal resistance RBi, the preset reference electromotive voltage VBL, the reference internal resistance RBL, and the like are monitored to monitor the battery operating state. Process, display and record.
次に図1に示す電池状態監視処理13、表示記録部14にて行う、電池状態監視処理・表示・記録の動作について説明する。
1)基準値管理と実動作管理
前記で説明した基準起電圧eBL、基準充電量QV、基準内部抵抗RBL(使用初期A/使用中期B/使用終期C)の基準データを基準内部抵抗パターン設定部1、基準起電圧パターン設置部8、基準起電圧設置部9等に格納しておき、これらの基準値データCSと実起電圧eBi、使用初期A、使用中期B、使用終期Cの実内部抵抗RBiとを比較補正演算部11で比較演算して求めた充電量QV、補正充電量QZ、特性変化進度値CVに基づいて、状態監視処理部13によって電池の動作状態変化の監視、管理を行う。
Next, the battery state monitoring process / display / recording operation performed by the battery
1) Reference value management and actual operation management The reference internal resistance pattern setting unit uses the reference data of the reference electromotive voltage eBL, the reference charge amount QV, and the reference internal resistance RBL (use initial A / use middle B / use end C) described above. 1. Stored in the reference electromotive voltage pattern installation unit 8, the reference electromotive voltage installation unit 9, etc., and the actual internal resistance of these reference value data CS and actual electromotive voltage eBi, initial use A, intermediate use B, and final use C Based on the charge amount QV, the corrected charge amount QZ, and the characteristic change progress value CV obtained by comparing and calculating RBi with the comparison
例えば、図2に示す基準起電圧特性線Ae、Be、Ceの表示された表示部14上に演算部7で求められた実起電圧eBiを☆マーク等で表示することにより、現在の動作状況を直感的に把握することができる。
2)特性変化(劣化進度)進度の管理
特性変化(劣化進度)は内部抵抗の変化によって判定する。
For example, by displaying the actual electromotive voltage eBi obtained by the
2) Management of characteristic change (degradation progress) The characteristic change (degradation progress) is determined by the change in internal resistance.
すなわち、予め設定した電池21の使用初期A、使用中期Bおよび使用終期Cのそれぞれにおける基準内部抵抗特性線AR、BRおよびCR上の基準内部抵抗RBLとその都度測定した電池21の端子電圧VBi、充放電電流IBiから演算により求めた実内部抵抗RBiとを比較して、その比率を求め、実内部抵抗の基準内部抵抗に対する百分率を電池の特性劣化進度値CVとして監視、管理するのである。このデータを時系列的に記録、保持することにより時系列による特性変化を把握、監視することができる。
3)実電流積算(AH)充電量とAH充電量の補正
前記で説明した充放電量演算部12で求めた電流積算(AH)充電量QHによる充電量の監視は、比較的短期間、例えば充放電1サイクルの充放電動作における充電量管理に用いる。
That is, the reference internal resistance characteristic lines AR, BR and CR on the reference internal resistance characteristic lines AR, BR and CR in the initial use A, the intermediate use B and the final use C of the battery 21 and the terminal voltage VBi of the battery 21 measured each time, The actual internal resistance RBi obtained by calculation from the charge / discharge current IBi is compared to determine the ratio, and the percentage of the actual internal resistance with respect to the reference internal resistance is monitored and managed as the battery characteristic deterioration progress value CV. By recording and holding this data in time series, it is possible to grasp and monitor characteristic changes due to time series.
3) Correction of actual current integration (AH) charge amount and AH charge amount Monitoring of the charge amount by the current integration (AH) charge amount QH obtained by the charge / discharge
図1の充放電量演算部12は計測した充放電電流IB(A)を時間(H)で積算して求めた実電流積算(AH)充電量QHを比較演算部11で求めた補正充電量QZで置き換えることにより補正し、この補正AH充電量QHeによる電池の残存充電量の監視・記録、表示を行う。
4)基準充電量QVと充電量の補正
前記で説明した電池の起電圧により求めた基準充電量QVを監視する方式は、基準起電圧値eBLと実起電圧eBiから得た基準充電量QVと、これを基準抵抗値RBLと実内部抵抗RBiの比較演算して求めた補正値S2により補正した充電量QZを状態監視処理部13で監視、管理し、表示記録部14で記録、表示を行う。
The charge / discharge
4) Correction of reference charge amount QV and charge amount The method of monitoring the reference charge amount QV obtained from the battery electromotive voltage described above is based on the reference charge amount QV obtained from the reference electromotive voltage value eBL and the actual electromotive voltage eBi. The charge amount QZ corrected by the correction value S2 obtained by comparing and calculating the reference resistance value RBL and the actual internal resistance RBi is monitored and managed by the state
なお、起電圧により求めた基準充電量QVの監視は、長期間(カレンダ寿命)の監視を目的とし、電流を積算して求めたAH充電量QHによる充電量の監視は、短期間の監視を目的とするので、両方を併用して監視、記録、表示を行うのがよい。
5)放電可能時間の予測
前記で説明したように、起電圧方式による基準充電量QVを内部抵抗の変化に基づいて補正した補正(残存)充電量QZが定格容量の40%であったとすれば、QZ40%を定格AH充電量QHの40%に換算して、この補正したAH充電量QHeを図1に示す放電電流指定部16で指定した放電電流Dsで除算(AH÷A)して求めた時間Hにより、おおよその放電可能時間Hを予測する。
6)実電圧VBi、実電流IBiの監視、管理、記録、表示
実電圧VBi、実電流IBiは次のように監視、管理する。
ァ)前記で説明した実電圧VBi、実電流IBiの実電流の変化時点で計測した実電圧VBi、実電流IBiから実内部抵抗RBi、実電圧降VBDi、実起電圧eBiを演算により求める。
イ)図2に示す電池電圧のL0〜L3レベルを監視する。
The reference charge amount QV obtained from the electromotive voltage is monitored for the long term (calendar life), and the charge amount monitoring by the AH charge amount QH obtained by integrating the current is monitored for a short period. Because it is the purpose, it is better to monitor, record, and display both in combination.
5) Prediction of dischargeable time As described above, if the corrected (remaining) charge amount QZ obtained by correcting the reference charge amount QV by the electromotive voltage method based on the change in the internal resistance is 40% of the rated capacity, QZ40% is converted to 40% of the rated AH charge amount QH, and this corrected AH charge amount QHe is obtained by dividing (AH ÷ A) by the discharge current Ds specified by the discharge current specifying portion 16 shown in FIG. The approximate dischargeable time H is predicted based on the remaining time H.
6) Monitoring, management, recording, and display of the actual voltage VBi and the actual current IBi The actual voltage VBi and the actual current IBi are monitored and managed as follows.
A) The actual internal voltage RBi, the actual voltage drop VBDi, and the actual electromotive voltage eBi are obtained by calculation from the actual voltage VBi and the actual voltage VBi measured at the time of change of the actual current IBi and the actual current IBi.
B) The L0 to L3 levels of the battery voltage shown in FIG. 2 are monitored.
例えば、充電動作において実起電圧eBiがL0以上を示せば過充電状態であるから、図1の警報部15から警報、警告を発するようにする。
For example, if the actual electromotive voltage eBi indicates L0 or more in the charging operation, the battery is in an overcharged state, so an alarm or warning is issued from the
また、この警報、警告と連動して発電機制御指令信号SGを発電機制御装置22に与えて電池の起電圧eBiがL0レベル(図2)を超過しないように発電機電圧を制限し、万一、電池起電圧eBiがeBL0を超過した場合には発電機の出力電圧を低下する等して充電を停止する処理を行う。
Further, in conjunction with the warning and warning, a generator control command signal SG is given to the
放電動作においては、起電圧が充電量QVの少ない起電圧レベルであるL1〜L2の領域に至れば、警報部15から警報、警告を発するようにする。
In the discharging operation, when the electromotive voltage reaches the range of L1 to L2 that is an electromotive voltage level with a small charge amount QV, an alarm or warning is issued from the
例えば、この警報、警告と連動して電動機制御指令信号SMを電動機制御装置18に与えて電池電圧がL2より低下しないように電動機回転速度を低下、すなわち、電池の負荷を低下させて放電電流IBを抑制する制御を行う。 For example, the motor control command signal SM is given to the motor control device 18 in conjunction with the alarm and warning to reduce the motor rotation speed so that the battery voltage does not drop below L2, that is, the battery load is reduced to reduce the discharge current IB. The control which suppresses is performed.
さらに、電池起電圧がレベルL3(eBL3)より低下したときは電動機を停止させるなどして、電池電流を遮断する処理を行う。
7)特性劣化進度の監視
前記で説明したように、リチウムイオン電池の特性変化、すなわち特性劣化進度CVは内部抵抗の増加の比率で示される。したがって、基準内部抵抗と実内部抵抗を比較、補正演算部10で比較、演算した特性劣化進度値CVによって特性変化進度を監視する。
Further, when the battery electromotive voltage drops below the level L3 (eBL3), a process for cutting off the battery current is performed by stopping the electric motor.
7) Monitoring of characteristic deterioration progress As described above, the characteristic change of the lithium ion battery, that is, the characteristic deterioration progress CV is indicated by the rate of increase in internal resistance. Therefore, the reference internal resistance and the actual internal resistance are compared, and the characteristic change progress is monitored by the characteristic deterioration progress value CV compared and calculated by the
1:基準抵抗パターン設定部 2:微小電流検出部 3:近似起電圧検出部 4:実電圧電流記憶部 5:実内部抵抗演算部 6:実電圧降下演算部 実起電圧演算部 8:基準起電圧パターン設定部 9:基準起電圧設置部 10:内部抵抗比較部 11:比較補正演算部 12:電流積算充電量演算部 13:状態監視処理部 14:表示記録部 15:警報部 20:蓄電設備 21:リチウムイオン電池。 1: reference resistance pattern setting unit 2: minute current detection unit 3: approximate electromotive voltage detection unit 4: actual voltage / current storage unit 5: actual internal resistance calculation unit 6: actual voltage drop calculation unit actual voltage generation calculation unit 8: reference voltage generation Voltage pattern setting unit 9: Reference electromotive voltage installation unit 10: Internal resistance comparison unit 11: Comparison correction calculation unit 12: Current integrated charge amount calculation unit 13: State monitoring processing unit 14: Display recording unit 15: Alarm unit 20: Power storage equipment 21: Lithium ion battery.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013175764A JP6314390B2 (en) | 2013-08-27 | 2013-08-27 | Charge / discharge status monitoring and control system for power storage equipment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013175764A JP6314390B2 (en) | 2013-08-27 | 2013-08-27 | Charge / discharge status monitoring and control system for power storage equipment |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015045523A true JP2015045523A (en) | 2015-03-12 |
JP6314390B2 JP6314390B2 (en) | 2018-04-25 |
Family
ID=52671143
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013175764A Active JP6314390B2 (en) | 2013-08-27 | 2013-08-27 | Charge / discharge status monitoring and control system for power storage equipment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6314390B2 (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105242211A (en) * | 2015-09-02 | 2016-01-13 | 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司 | All-vanadium redox flow battery fault rapid detection and location method |
WO2016147326A1 (en) * | 2015-03-17 | 2016-09-22 | 株式会社東芝 | Storage-battery management device, method, and program |
KR20170006400A (en) * | 2015-07-08 | 2017-01-18 | 현대모비스 주식회사 | Device for checking of battery SOC on vehicle and method thereof |
JP2017090297A (en) * | 2015-11-12 | 2017-05-25 | 株式会社豊田自動織機 | Method for detecting degree of degradation of lead battery and method for controlling charging of lead battery |
US10634729B2 (en) | 2015-03-27 | 2020-04-28 | Gs Yuasa International Ltd. | Deterioration detector for non-aqueous electrolyte power storage element, power storage device, deterioration detection system for non-aqueous electrolyte power storage element, and deterioration detection method for non-aqueous electrolyte power storage element |
CN113517483A (en) * | 2021-07-15 | 2021-10-19 | 深圳市清新电源研究院 | Method for prolonging service life of lithium ion battery on product |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4571531A (en) * | 1984-04-11 | 1986-02-18 | Lin Ming Hsin | Automatic protective circuit system for emergency lights |
JP2003153452A (en) * | 2001-11-08 | 2003-05-23 | Nissan Motor Co Ltd | Arithmetic device for residual capacity of secondary battery |
US6888468B2 (en) * | 2003-01-22 | 2005-05-03 | Midtronics, Inc. | Apparatus and method for protecting a battery from overdischarge |
JP2005130572A (en) * | 2003-10-22 | 2005-05-19 | Osaka Gas Co Ltd | Distributed power generating system |
JP2007017357A (en) * | 2005-07-08 | 2007-01-25 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | Method and device for detecting remaining capacity of battery |
JP2007188767A (en) * | 2006-01-13 | 2007-07-26 | Fujitsu Ten Ltd | Battery condition monitoring device, battery condition monitoring system and battery condition monitoring method |
JP2007253716A (en) * | 2006-03-22 | 2007-10-04 | Fujitsu Ten Ltd | Battery monitor |
JP2009145065A (en) * | 2007-12-11 | 2009-07-02 | Toyota Motor Corp | State detection device of secondary battery |
JP2011015520A (en) * | 2009-07-01 | 2011-01-20 | Toyota Motor Corp | Control device of vehicle |
JP2012172991A (en) * | 2011-02-17 | 2012-09-10 | Fuji Electric Co Ltd | Monitoring system for charge/discharge operation status of lithium ion batteries |
-
2013
- 2013-08-27 JP JP2013175764A patent/JP6314390B2/en active Active
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4571531A (en) * | 1984-04-11 | 1986-02-18 | Lin Ming Hsin | Automatic protective circuit system for emergency lights |
JP2003153452A (en) * | 2001-11-08 | 2003-05-23 | Nissan Motor Co Ltd | Arithmetic device for residual capacity of secondary battery |
US6888468B2 (en) * | 2003-01-22 | 2005-05-03 | Midtronics, Inc. | Apparatus and method for protecting a battery from overdischarge |
JP2005130572A (en) * | 2003-10-22 | 2005-05-19 | Osaka Gas Co Ltd | Distributed power generating system |
JP2007017357A (en) * | 2005-07-08 | 2007-01-25 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | Method and device for detecting remaining capacity of battery |
JP2007188767A (en) * | 2006-01-13 | 2007-07-26 | Fujitsu Ten Ltd | Battery condition monitoring device, battery condition monitoring system and battery condition monitoring method |
JP2007253716A (en) * | 2006-03-22 | 2007-10-04 | Fujitsu Ten Ltd | Battery monitor |
JP2009145065A (en) * | 2007-12-11 | 2009-07-02 | Toyota Motor Corp | State detection device of secondary battery |
JP2011015520A (en) * | 2009-07-01 | 2011-01-20 | Toyota Motor Corp | Control device of vehicle |
JP2012172991A (en) * | 2011-02-17 | 2012-09-10 | Fuji Electric Co Ltd | Monitoring system for charge/discharge operation status of lithium ion batteries |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016147326A1 (en) * | 2015-03-17 | 2016-09-22 | 株式会社東芝 | Storage-battery management device, method, and program |
US10634729B2 (en) | 2015-03-27 | 2020-04-28 | Gs Yuasa International Ltd. | Deterioration detector for non-aqueous electrolyte power storage element, power storage device, deterioration detection system for non-aqueous electrolyte power storage element, and deterioration detection method for non-aqueous electrolyte power storage element |
KR20170006400A (en) * | 2015-07-08 | 2017-01-18 | 현대모비스 주식회사 | Device for checking of battery SOC on vehicle and method thereof |
KR102448627B1 (en) * | 2015-07-08 | 2022-09-28 | 현대모비스 주식회사 | Device for checking of battery SOC on vehicle and method thereof |
CN105242211A (en) * | 2015-09-02 | 2016-01-13 | 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司 | All-vanadium redox flow battery fault rapid detection and location method |
JP2017090297A (en) * | 2015-11-12 | 2017-05-25 | 株式会社豊田自動織機 | Method for detecting degree of degradation of lead battery and method for controlling charging of lead battery |
CN113517483A (en) * | 2021-07-15 | 2021-10-19 | 深圳市清新电源研究院 | Method for prolonging service life of lithium ion battery on product |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6314390B2 (en) | 2018-04-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6314390B2 (en) | Charge / discharge status monitoring and control system for power storage equipment | |
US10892631B2 (en) | Apparatus for fast battery charging | |
JP5282789B2 (en) | Battery capacity detection device for lithium ion secondary battery | |
US10557890B2 (en) | Battery capacity monitor | |
US10359474B2 (en) | Charge state calculation device and charge state calculation method | |
JP6460860B2 (en) | Method for estimating the health of battery cells | |
US10523029B2 (en) | Power storage system and charging method for secondary battery | |
JP6991591B2 (en) | How to predict the state of charge of the battery | |
CN102565716A (en) | Apparatus for calculating residual capacity of secondary battery | |
CN111289902B (en) | Method for estimating battery electric quantity state | |
WO2012132160A1 (en) | Device for measuring degradation, rechargeable battery pack, method for measuring degradation, and program | |
JP2012253975A (en) | Charging/discharging control method for alkali storage battery, and charging/discharging system | |
EP2887085B1 (en) | Method and apparatus for indicating a low battery level | |
EP3977146A1 (en) | Method for estimating state of health of a battery | |
JP2019185969A (en) | Diagnostic device and diagnostic method for secondary battery | |
JP2019165553A (en) | Charging device for secondary battery unit | |
JP5729000B2 (en) | Lithium-ion battery charge / discharge operation monitoring system | |
JP5620423B2 (en) | Electronic device and battery charging method for electronic device | |
JPWO2018088084A1 (en) | Battery capacity display device and battery capacity display method | |
CN111391607A (en) | Drive control method and device, air conditioner, vehicle and storage medium | |
KR101342529B1 (en) | Energy storage system controller, method and computer readable recording medium thereof | |
JP2023066868A (en) | power storage device | |
JP2014119394A (en) | Battery deterioration method | |
JP5772615B2 (en) | Power storage system | |
US20190285701A1 (en) | Determining Capacitance of an Energy Store of an Uninterruptible Direct Current Supply Unit |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160713 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170421 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170502 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170615 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20171128 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180118 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180130 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20180201 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180227 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180312 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6314390 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |