JP2015153750A - バッテリ内部抵抗推算方法及びその装置 - Google Patents

バッテリ内部抵抗推算方法及びその装置 Download PDF

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昌▲ゲン▼ 施
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憲▲キ▼ 阮
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Abstract

【課題】本発明は、バッテリの内部抵抗を容易に推算できるバッテリ内部抵抗推算方法及びその装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係るバッテリ内部抵抗推算方法は、バッテリに対して定電流充電を開始する時、バッテリの端子電圧及び充電電流を検出するステップと、バッテリが定電流充電を開始する時の初期残留電量を取得するステップと、初期残留電量に基づいて、バッテリの残留電量と開回路電圧との関係を記録する関係対照データから、初期残留電量と対応する初期開回路電圧を取得するステップと、初期開回路電圧、端子電圧及び充電電流に基づいて、バッテリの内部抵抗を計算するステップと、を備える。【選択図】図1

Description

本発明は、バッテリ内部抵抗推算方法及びその装置に関するものである。
従来のバッテリは、使用時間の経過に伴い次第に劣化する。このバッテリの劣化に伴い、その容量も徐々に減少するのに対して、バッテリの内部抵抗は上昇する。バッテリの残留電量を正確に推算するには、バッテリの劣化状態を正確に把握する必要がある。バッテリの劣化状態を正確に把握する方法の一つとして、バッテリの内部抵抗とバッテリの劣化状態との関係を実験してデータを集めてグラフに表す方法がある。この方法により、バッテリの内部抵抗値を検出した後にグラフを調べることによって、バッテリの劣化状態を知ることができる。
バッテリの内部抵抗は、異なる出力電流、バッテリの使用回数、温度及び劣化の程度などにより変わる。現在、内部抵抗を検出する方法の一つとして、ある設定電流が変化している状況下における電圧、電流及び温度情報を取得して、内部抵抗値を計算する方法がある。しかし、この方法は、バッテリが必ず特定の電流変化を受けることが必要であり、バッテリが予め設定された条件を満たすまで待たなければならないため、使用上不便である。
本発明の目的は、前記問題を解決し、バッテリの内部抵抗を容易に推算できるバッテリ内部抵抗推算方法及びその装置を提供することである。
上記目的を達成するために、本発明に係るバッテリ内部抵抗推算方法は、バッテリに対して定電流充電を開始する時、バッテリの端子電圧及び充電電流を検出するステップと、バッテリが定電流充電を開始する時の初期残留電量を取得するステップと、初期残留電量に基づいて、バッテリの残留電量と開回路電圧との関係を記録する関係対照データから、初期残留電量と対応する初期開回路電圧を取得するステップと、初期開回路電圧、端子電圧及び充電電流に基づいて、バッテリの内部抵抗を計算するステップと、を備える。
本発明に係るバッテリ内部抵抗推算方法は、定電流状態下のバッテリの電圧及び電流などに基づいてバッテリ内部抵抗を推算する。定電流状態下のバッテリは、安定な性能及び簡単な回路モジュールを有するので、バッテリ内部抵抗推算方法により、バッテリの内部抵抗を容易に且つ正確に推算できる。
本発明の実施形態に係るバッテリ内部抵抗推算装置のブロック図である。 図1に示す内部抵抗推算装置の記憶モジュールに記憶され、バッテリの残留電量と開回路電圧との対照関係を示す関係対照データの一つの実施形態を示す図である。 テブナンバッテリ等価回路モデルを示す図である。 本発明の実施形態に係るバッテリ内部抵抗推算方法のフローチャートの一部である。 図4に示すバッテリ内部抵抗推算方法のフローチャートの残部である。
図1に示したように、本発明の実施形態に係るバッテリ内部抵抗推算装置100は、定電流充電中のバッテリの内部抵抗を推算する。バッテリ内部抵抗推算装置100は、検出モジュール10と、処理モジュール20と、記憶モジュール30と、を備える。記憶モジュール30には、バッテリの残留電量と開回路電圧との対照関係を示す関係対照データが記憶されている。即ち、バッテリの残留電量値が分かれば、該関係対照データを調べることで、バッテリが該残留電量を有する時の開回路電圧値を知ることができる。これとは逆に、バッテリの開回路電圧値が分かれば、該関係対照データを調べることで、該開回路電圧下のバッテリの残留電量値を知ることができる。関係対照データは、バッテリに対して実験を行って集められたデータである。図2に示したように、本実施形態において、関係対照データは、座標曲線の形で表示される。他の実施形態において、関係対照データは、グラフなどによって表示されても良い。
図3は、テブナンバッテリ等価回路モデルである。図2から、バッテリの端子電圧の方程式はV(t)=E(t)+RI+u(t)であることが推測できる。この中で、V(t)はバッテリの端子電圧であり、E(t)はバッテリの開回路電圧であり、Rはバッテリのオーム内部抵抗であり、Iはバッテリを通過する電流であり、u(t)はバッテリの極化内部抵抗Rの両端の電圧である。バッテリに対して定電流充電する時、即ち、予め設定された電流値によってバッテリに対して充電する時、図2に示された極化内部抵抗Rに並列されたキャパシタCは開回路とされる。この時、バッテリの端子電圧の方程式はV(t)=E(t)+(R+R)Iである。従って、バッテリの端子電圧V(t)、開回路電圧E(t)及び電流Iの値が分かれば、バッテリの内部抵抗値Rを計算できる。その方程式は、R=R+Rである。
図4は、本発明に係るバッテリ内部抵抗推算方法であって、以下のステップを備える。
ステップS1において、バッテリに対して定電流充電を開始すると、検出モジュール10は、バッテリの端子電圧V(t)及び充電電流Iを検出する。
ステップS2において、処理モジュール20は、バッテリが定電流充電を開始する時の残留電量、即ち初期残留電量Qを取得する。
ステップS3において、検索ユニット23は、初期残留電量Q及び関係対照データに基づいて、初期残留電量Qと対応する初期開回路電圧E1を取得する。
ステップS4において、計算ユニット23は、初期開回路電圧E1、端子電圧V(t)、充電電流I及び方程式V(t)=E(t)+(R+R)Iに基づいて、バッテリの内部抵抗を計算する。ここで、V(t)はE1である。
ステップS21において、電量計算ユニット21は、充電電流Iに基づいて、定電流充電中にバッテリが取得した充電電量△Qを計算する。電量計算ユニット21は、クーロンの法則計算装置又は回路であって、充電電流Iに対してクーロン積分し、充電電量△Qを取得する。
ステップS22において、検出モジュール10は、充電終了後のバッテリの開回路電圧値E2を検出する。本実施形態において、より正確な検出結果を取得するために、定電流充電終了後、一定時間が経過した後、バッテリの開回路電圧値E2を検出する。
ステップS23において、検索ユニット22は、関係対照データから、開回路電圧値E2と対応する残留電量、つまりバッテリの総電量Qを探す。
ステップS24において、計算ユニット23は、充電電量△Q、総電量Q及び方程式△=Q−Q1に基づいて、初期残留電量Qを計算する。
10 検出モジュール
100 バッテリ内部抵抗推算装置
20 処理モジュール
21 電量計算ユニット
22 検索ユニット
23 計算ユニット
30 記憶モジュール

Claims (6)

  1. バッテリに対して定電流充電を開始する時、前記バッテリの端子電圧及び充電電流を検出するステップと、
    前記バッテリが前記定電流充電を開始する時の初期残留電量を取得するステップと、
    前記初期残留電量に基づいて、前記バッテリの残留電量と開回路電圧との関係を記録する関係対照データから、前記初期残留電量と対応する初期開回路電圧を取得するステップと、
    前記初期開回路電圧、前記端子電圧及び前記充電電流に基づいて、前記バッテリの内部抵抗を計算するステップと、を備えることを特徴とするバッテリ内部抵抗推算方法。
  2. 前記バッテリの前記初期残留電量を取得するステップは、
    前記充電電流に基づいて、定電流充電中に前記バッテリが取得した充電電量を計算するステップと、
    充電終了後のバッテリの開回路電圧値を検出するステップと、
    前記関係対照データから、前記開回路電圧値と対応する残留電量、つまりバッテリの総電量を探すステップと、
    前記充電電量及び前記総電量に基づいて、前記初期残留電量を計算するステップと、を備えることを特徴とする請求項1に記載のバッテリ内部抵抗推算方法。
  3. 前記充電電流に対してクーロン積分し、前記充電電量を取得することを特徴とする請求項2に記載のバッテリ内部抵抗推算方法。
  4. バッテリの残留電量と開回路電圧との関係を記録する関係対照データを記憶する記憶モジュールと、
    前記バッテリに対して定電流充電を開始する時、前記バッテリの端子電圧及び充電電流を検出する検出モジュールと、
    前記バッテリが定電流充電を開始する時の初期残留電量を取得する処理モジュールと、を備え、
    前記処理モジュールは、
    初期残留電量に基づいて、バッテリの残留電量と開回路電圧との関係を記録する関係対照データから、初期残留電量と対応する初期開回路電圧を取得する検索ユニットと、
    初期開回路電圧、端子電圧及び充電電流に基づいて、バッテリの内部抵抗を計算する計算ユニットと、を備えることを特徴とするバッテリ内部抵抗推算装置。
  5. 前記処理モジュールは、充電電流に基づいて、定電流充電中にバッテリが取得した充電電量を計算する電量計算ユニットを更に備え、前記検出モジュールは、充電終了後のバッテリの開回路電圧値を検出し、前記検索ユニットは、関係対照データから、開回路電圧値と対応する残留電量、つまりバッテリの総電量を探し、前記計算ユニットは、充電電量及び総電量に基づいて、初期残留電量を計算することを特徴とする請求項4に記載のバッテリ内部抵抗推算装置。
  6. 前記電量計算ユニットは、充電電流に対してクーロン積分し、充電電量を取得することを特徴とする請求項5に記載のバッテリ内部抵抗推算装置。
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