JP3694959B2 - 電池の残存容量検出方法およびその装置 - Google Patents
電池の残存容量検出方法およびその装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電池の残存容量を検出する方法およびそれを実施する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電池の残存容量の検出方法として、例えば、特開平６‐１７４８０８号公報で提案されているバッテリの残容量検出方法がある。この方法は、電池の端子電圧および放電電流に基づいて、電池の最大出力密度と放電電力量との関係を順次算出し、その結果に基づいて将来の最大出力密度と放電電力量との関係を１次以上の回帰により推定し、この推定した最大出力密度と放電電力量との特性曲線が放電終止時の最大出力密度と交わる時の放電電力量から、現在の放電電力量を減算することにより、電池の残存容量を算出する方法である。
しかしながら、上記した従来の残存容量検出方法においては、電池の端子電圧および放電電流に基づいて、電池の最大出力密度と放電電力量との関係を順次算出し、その結果に基づいて将来の最大出力密度と放電電力量との関係を推定する方法としているので、いったん放電を休止したりすると放電条件が異なってきて、将来の最大出力密度と放電電力量との関係を適確に推定することができなくなるという問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術においては、電池の最大出力密度と放電電力量との関係から電池の残存容量を推定しているため、いったん放電を休止すると放電条件が異なり、将来の最大出力密度と放電電力量との関係を適確に推定することができなくなるという問題があった。
【０００４】
本発明の目的は、上記従来技術における問題点を解消するものであって、電池の端子電圧と放電電流から開放電圧を算出し、この開放電圧と放電容量との相関関係より電池の残存容量を求める方式とするので、電池の温度や放電条件が異なる場合であっても電池の残存容量を適確に求めることができる電池の残存容量検出方法およびそれを実施する装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記本発明の目的を達成するために、本発明は特許請求の範囲に記載のような構成とするものである。すなわち、
本発明は請求項１に記載のように、電池の端子電圧と放電電流から開放電圧と電池の内部抵抗を算出し、上記開放電圧と内部抵抗より放電終止時の開放電圧を算出するか、もしくは上記内部抵抗より放電終止時の開放電圧を算出して、上記開放電圧および放電終止時の開放電圧と放電容量との相関関係から残存容量を求める電池の残存容量検出方法とするものである。
また、本発明は請求項２に記載のように、請求項１において、電池の端子電圧Ｖおよび放電電流ＩからＶ−Ｉ特性を求め、該Ｖ−Ｉ特性より開放電圧Ｖ０と、内部抵抗Ｒを算出し、上記開放電圧Ｖ０が所定値に達している場合は、開放電圧Ｖ０が所定値に達した時の内部抵抗Ｒより放電終止時の開放電圧Ｖ１を算出するか、もしくは上記開放電圧Ｖ０が所定値に達しない場合は、上記内部抵抗Ｒより放電終止時の開放電圧Ｖ１を算出し、上記開放電圧Ｖ０および放電終止時の開放電圧Ｖ１と放電容量との相関関係より残存容量を求める電池の残存容量検出方法とするものである。
また、本発明は請求項３に記載のように、電池の端子電圧と放電電流から開放電圧と電池の内部抵抗を算出し、上記開放電圧が所定値に達している場合は最大出力密度を算出し、該最大出力密度と放電終止時の最大出力密度より電池の残存容量を求めるか、もしくは上記開放電圧が所定値に達しない場合は、上記内部抵抗より放電終止時の開放電圧を算出し、開放電圧および放電終止時時の開放電圧と放電容量との相関関係より残存容量を求める電池の残存容量検出方法とするものである。
また、本発明は請求項４に記載のように、請求項３において、電池の端子電圧Ｖおよび放電電流ＩからＶ−Ｉ特性を求め、該Ｖ−Ｉ特性より開放電圧Ｖ０と、内部抵抗Ｒを算出し、上記開放電圧Ｖ０が所定値に達している場合は、上記Ｖ−Ｉ特性より最大出力密度Ｐ０を算出し、該最大出力密度Ｐ０と放電終止時の最大出力密度Ｐ１より電池の残存容量を求めるか、もしくは上記開放電圧Ｖ０が所定値に達しない場合は、上記内部抵抗Ｒより放電終止時の開放電圧Ｖ１を算出し、上記開放電圧Ｖ０および放電終止時の開放電圧Ｖ１と放電容量との相関関係より残存容量を求める電池の残存容量検出方法とするものである。
また、本発明は請求項５に記載のように、電池の放電電流値を検出する電流検出手段と、電池の端子電圧を検出する電圧検出手段と、上記電流検出手段および電圧検出手段の検出結果に基づき、電池の端子電圧と放電電流から開放電圧と電池の内部抵抗を算出し、上記開放電圧と内部抵抗より放電終止時の開放電圧を算出するか、もしくは上記内部抵抗より放電終止時の開放電圧を算出して、上記開放電圧および放電終止時の開放電圧と放電容量との相関関係から電池の残存容量を算出する演算手段を少なくとも備えたことを特徴とする電池の残存容量検出装置とするものである。
また、本発明は請求項６に記載のように、請求項５において、電流検出手段と電圧検出手段の検出結果に基づき、電池の内部抵抗を算出する演算手段と、該演算手段で求めた内部抵抗と放電終止時の開放電圧についてあらかじめ定められた相関関係と、上記算出した内部抵抗から、電池の放電終止時の開放電圧を算出する演算手段とを少なくとも備えた電池の残存容量検出装置とするものである。
また、本発明は請求項７に記載のように、請求項５において、算出した開放電圧が所定の値に達するまでは、開放電圧の値より残存容量を算出し、開放電圧が所定の値に達した後は、開放電圧が所定の値に達した時点での内部抵抗の値を用いて放電終止時の開放電圧を算出する演算手段とを少なくとも備えた電池の残存容量検出装置とするものである。
また、本発明は請求項８に記載のように、請求項５において、算出した開放電圧が所定の値に達するまでは、開放電圧の値より残存容量を算出し、開放電圧が所定の値に達した後は、電流検出手段と電圧検出手段からの検出結果に基づき電池の最高出力密度を算出し、該電池の最高出力密度と放電容量との関係より残存容量を求める電池の残存容量検出装置とするものである。
また、本発明は請求項９に記載のように、請求項５ないし請求項８のいずれか１項に記載の電池の残存容量検出装置において、演算手段で求めた残存容量を表示する表示手段を備えた電池の残存容量検出装置とするものである。
また、本発明は請求項１０に記載のように、請求項５ないし請求項９のいずれか１項に記載の電池の残存容量検出装置において、非水電解質系二次電池を使用した電池の残存容量検出装置とするものである。
また、本発明は請求項１１に記載のように、請求項５ないし請求項１０のいずれか１項に記載の電池の残存容量検出装置において、電気自動車用組電池の残存容量を検出する電池の残存容量検出装置とするものである。
【０００６】
【発明の効果】
本発明は請求項１に記載のように、電池の端子電圧と放電電流から開放電圧と電池の内部抵抗を算出し、上記開放電圧と内部抵抗より放電終止時の開放電圧を算出するか、もしくは上記内部抵抗より放電終止時の開放電圧を算出して、上記開放電圧および放電終止時の開放電圧と放電容量との相関関係から残存容量を求める電池の残存容量検出方法とするものである。このように、電池の開放電圧より残存容量を算出する構成としているので、電池の温度や放電休止条件等の環境条件が異なっても、電池の端子電圧および放電電流を測定することにより高精度に残存容量が求められる効果がある。また、電池の内部抵抗は周囲温度により変化するものであり、本発明は内部抵抗から放電終止時の開放電圧を算出しているため、電池の温度因子は上記内部抵抗に含まれているので、電池温度を計測しなくても精度の良い残存容量を検出できる効果がある。
また、本発明は請求項２に記載のように、請求項１において、電池の端子電圧Ｖおよび放電電流ＩからＶ−Ｉ特性を求め、該Ｖ−Ｉ特性より開放電圧Ｖ０と、内部抵抗Ｒを算出し、上記開放電圧Ｖ０が所定値に達している場合は、開放電圧Ｖ０が所定値に達した時の内部抵抗Ｒより放電終止時時の開放電圧Ｖ１を算出するか、もしくは上記開放電圧Ｖ０が所定値に達しない場合は、上記内部抵抗Ｒより放電終止時の開放電圧Ｖ１を算出し、上記開放電圧Ｖ０および放電終止時の開放電圧Ｖ１と放電容量との相関関係より残存容量を求める電池の残存容量検出方法とするものである。このような構成とすることにより、請求項１に記載の電池の残存容量検出方法を確実に実施することができ、請求項１と同様に、電池の温度や放電休止条件等の環境条件が異なっても、電池の端子電圧および放電電流を測定することにより、高精度に残存容量が求められる効果がある。
また、本発明は請求項３に記載のように、電池の端子電圧と放電電流から開放電圧と電池の内部抵抗を算出し、上記開放電圧が所定値に達している場合は最大出力密度を算出し、該最大出力密度と放電終止時の最大出力密度より電池の残存容量を求めるか、もしくは上記開放電圧が所定値に達しない場合は、上記内部抵抗より放電終止時の開放電圧を算出し、開放電圧および放電終止時の開放電圧と放電容量との相関関係より残存容量を求める電池の残存容量検出方法とするものである。このような構成とすることにより、請求項１と同様に、電池の開放電圧より残存容量を算出する構成としているので、電池の温度や放電休止条件等の環境条件が異なっても、電池の端子電圧および放電電流を測定することにより高精度に残存容量が求められる効果がある。さらに、放電末期に最大出力密度より残存容量を検出する構成としているため、放電終止時をより適確に求めることができ、放電末期には、より精度良く残存容量を検出できる効果がある。
また、本発明は請求項４に記載のように、請求項３において、電池の端子電圧Ｖおよび放電電流ＩからＶ−Ｉ特性を求め、該Ｖ−Ｉ特性より開放電圧Ｖ０と、内部抵抗Ｒを算出し、上記開放電圧Ｖ０が所定値に達している場合は、上記Ｖ−Ｉ特性より最大出力密度Ｐ０を算出し、該最大出力密度Ｐ０と放電終止時の最大出力密度Ｐ１より電池の残存容量を求めるか、もしくは上記開放電圧Ｖ０が所定値に達しない場合は、上記内部抵抗Ｒより放電終止時の開放電圧Ｖ１を算出し、上記開放電圧Ｖ０および放電終止時の開放電圧Ｖ１と放電容量との相関関係より残存容量を求める電池の残存容量検出方法とするものである。このような構成とすることにより、請求項３に記載の電池の残存容量検出方法を確実に実施することができ、請求項３と同様に、電池の温度や放電休止条件等の環境条件が異なっても、電池の端子電圧および放電電流を測定することにより、高精度に残存容量を求められる効果がある。
また、本発明は請求項５に記載のように、電池の放電電流値を検出する電流検出手段と、電池の端子電圧を検出する電圧検出手段と、上記電流検出手段および電圧検出手段の検出結果に基づき、電池の端子電圧と放電電流から開放電圧と電池の内部抵抗を算出し、上記開放電圧と内部抵抗より放電終止時の開放電圧を算出するか、もしくは上記内部抵抗より放電終止時の開放電圧を算出して、上記開放電圧および放電終止時の開放電圧と放電容量との相関関係から電池の残存容量を算出する演算手段を少なくとも備えたことを特徴とする電池の残存容量検出装置とするものである。このような装置構成とすることにより、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の電池の残存容量検出方法を確実に実施することができ、請求項１ないし請求項４のいずれか１項と同様に、電池の開放電圧より残存容量を算出する構成としているので、電池の温度や放電休止条件等の環境条件が異なっても、電池の端子電圧および放電電流を測定することにより高精度に残存容量が求められる効果がある。また、電池の内部抵抗は周囲温度により変化するものであり、本発明は内部抵抗から放電終止時の開放電圧を算出しているため電池の温度の因子が含まれていることになり、電池温度を計測しなくても精度の良い残存容量を検出できる効果がある。さらに、放電末期に最大出力密度より残存容量を検出する構成としているため、放電終止時をより適確に求めることができ、放電末期には、より精度良く残存容量を検出できる効果がある。
また、本発明は請求項６に記載のように、請求項５において、電流検出手段と電圧検出手段の検出結果に基づき、電池の内部抵抗を算出する演算手段と、該演算手段で求めた内部抵抗と放電終止時の開放電圧についてあらかじめ定められた相関関係と、上記算出した内部抵抗から、電池の放電終止時の開放電圧を算出する演算手段とを少なくとも備えた電池の残存容量検出装置とするものである。このような構成とすることにより、電池温度を計測する必要がなく、内部抵抗（温度因子が含まれる）の値から放電終止時の開放電圧を算出することができ、請求項５の共通の効果に加えて、精度良く、かつ容易に電池の残存容量を検出することができる。
また、本発明は請求項７に記載のように、請求項５において、算出した開放電圧が所定の値に達するまでは、開放電圧の値より残存容量を算出し、開放電圧が所定の値に達した後は、開放電圧が所定の値に達した時点での内部抵抗の値を用いて放電終止時の開放電圧を算出する演算手段を少なくとも備えた電池の残存容量検出装置とするものである。このように、開放電圧（Ｖ０）が所定値、すなわち、それ以上放電すると（端子電圧が下がると）電池の内部抵抗値が大きくなる所定の電圧値に達するまでは（ステップＳ５の“ＮＯ”の場合）、Ｖ−Ｉ特性より算出した内部抵抗より放電終止時の開放電圧（Ｖ１）を算出して、電池の残存容量を求め、上記開放電圧（Ｖ０）が所定値に達した場合（ステップＳ５の“ＹＥＳ”の場合）には、その時の内部抵抗値から算出した放電終止時の開放電圧（Ｖ１）を用いて、電池の残存容量を求める構成としているので、放電終止時の開放電圧（Ｖ１）を適確に算出することができ、請求項５の共通の効果に加えて、精度の高い電池の残存容量が求められる効果がある。
また、本発明は請求項８に記載のように、請求項５において、算出した開放電圧が所定の値に達するまでは、開放電圧の値より残存容量を算出し、開放電圧が所定の値に達した後は、電流検出手段と電圧検出手段からの検出結果に基づき電池の最高出力密度を算出し、該電池の最高出力密度と放電容量との関係より残存容量を求める電池の残存容量検出装置とするものである。このように、開放電圧（Ｖ０）が所定値に達するまでは、請求項７と同様にして、精度の高い電池の残存容量を求めることができ、開放電圧（Ｖ０）が所定値に達した場合には、最大出力密度（Ｐ０）を算出し、この最大出力密度（Ｐ０）と、放電終止時の最大出力密度（Ｐ１）から電池の残存容量を求める構成であるので、請求項５の共通の効果に加えて、特に、放電末期における残存容量を、より精度良く求められる効果がある。
また、本発明は請求項９に記載のように、請求項５ないし請求項８のいずれか１項に記載の電池の残存容量検出装置において、演算手段で求めた残存容量を表示する表示手段を備えた電池の残存容量検出装置とするものである。このような構成とすることにより、請求項５の共通の効果に加えて、電池の残存容量を容易に検知でき、電池の使用状態を確認することができるので、電池の充電または放電の時期を適確にキャッチできる効果がある。
また、本発明は請求項１０に記載のように、請求項５ないし請求項９のいずれか１項に記載の電池の残存容量検出装置において、非水電解質系二次電池を使用した電池の残存容量検出装置とするものである。このような構成とすることにより、充電可能な広範囲の非水電解質系二次電池の残存容量検出装置に適用でき、広く活用できる効果がある。
また、本発明は請求項１１に記載のように、請求項５ないし請求項１０のいずれか１項に記載の電池の残存容量検出装置において、電気自動車用組電池の残存容量を検出する電池の残存容量検出装置とするものである。このような構成とすることにより、電気自動車用組電池の利用度合をいっそう向上できる効果がある。
【０００７】
【発明の実施の形態】
〈第１の実施の形態〉
図１は、本実施の形態で例示する電池の残存容量検出装置の構成の一例を示す模式図である。図において、１は電池であり、例えば、リチウム二次電池である。２は、電池１の充電電流および放電電流をそれぞれ検出する電流検出手段、３は、電池１の端子電圧を検出する電圧検出手段である。４は、演算手段（詳細後述）であり、例えば、記憶装置を有するコンピュータやアナログ回路等で構成されている。なお、電流検出手段２および電圧検出手段３は、単に放電回路や充電回路の電流や電圧を演算装置４に送る抵抗と結線からなる回路で、演算手段４において入力した電流値、電圧値を判断するように構成してもよい。また、５は、演算手段４で求めた残存容量を表示する残存容量表示手段（詳細後述）である。この他に、電池の残存容量の低下を報知する残存容量低下報知手段を設ける構成にしてもよい。また、演算手段４で求めた残存容量の値は、残存容量表示手段５で表示して乗員等に示す以外に、例えば、電気自動車の制御手段（図示せず）に送り、電池の残存容量が低下した場合に駆動電力を制限したり、回生充電量を増加させる等の制御手段に用いることも可能である。
図２は、演算手段４における処理内容を例示するフローチャートである。図において、まず、ステップＳ１では、上記電流検出手段２で検出した電池の放電電流Ｉおよび上記端子電圧検出手段３で検出した電池の端子電圧Ｖが演算手段４に読み込まれる。これら放電電流Ｉおよび端子電圧Ｖは、電池の充放電中に所定の時間間隔で継続的に検出され、演算手段４に順次蓄積される。放電電流Ｉおよび端子電圧Ｖのサンプリング時間は、０.０１秒から１０秒間隔で任意に選ぶことが可能であり、また放電電流Ｉおよび端子電圧Ｖの値が変化した時のみ測定することも可能である。
続いて、ステップＳ２で、蓄積された放電電流Ｉおよび端子電圧Ｖとを、演算手段４で演算処理することにより、電池のＶ−Ｉ特性が求められる。放電電流Ｉおよび端子電圧Ｖのデータ数は、所定の放電容量（数Ａｈ、または数Ｗｈ）ごとに演算する。
図３に、電池のＶ−Ｉ特性を示す。図３においてプロットされた複数個の点は、電流検出手段２で検出した放電電流Ｉと端子電圧検出手段３で検出した端子電圧Ｖを示すものである。電池のＶ−Ｉ特性は、放電電流Ｉの増加に伴って端子電圧Ｖが直線的に減少するものである。
続くステップＳ３では、電池の開放電圧ＶOが算出される。電池の開放電圧ＶOは、Ｖ−Ｉ特性の電流値が０での端子電圧の値である。
続くステップＳ４では、電池の内部抵抗Ｒが算出される。電池の内部抵抗Ｒは、Ｖ−Ｉ特性の傾きの絶対値で表わされる。
続くステップＳ５では、開放電圧ＶOの値が所定値より高いか、あるいは低いかを判断する。所定値とは、非水系電解液電池の場合、それ以上放電して端子電圧Ｖが下がると内部抵抗Ｒの値が大きくなる電圧値が選ばれる。ステップＳ５で“ＮＯ”の場合は、ステップＳ７で放電終止時の開放電圧Ｖ1が求められる。電動車両に搭載される電池の放電終止は、電池の最大出力密度がモータの最大出力密度と等しくなった時である。放電終止時の開放電圧Ｖ1は、電池の内部抵抗Ｒによって変化するため、ステップＳ４で求められた内部抵抗Ｒの値より算出される。
図４に、放電終止時の開放電圧（Ｖ）と内部抵抗Ｒ（Ω）との関係を示す。電池の放電終止は、端子電圧が放電終止電圧と一致した時であるから、内部抵抗が大きいほど開放電圧の値も大きくなる。電池の端子電圧は、その時流れている電流値と内部抵抗値を掛けた値を、開放電圧から引いた値となる。
ステップＳ５で“ＹＥＳ”の場合は、ステップＳ６に行き、開放電圧Ｖ0が所定値に達した時の内部抵抗Ｒより算出した放電終止時の開放電圧Ｖ1をそのまま用いる。
続くステップＳ８では、電池の開放電圧Ｖ0、Ｖ1と放電容量との関係より残存容量Ｙが求められる。
図５に、電池の開放電圧Ｖ0、Ｖ1と放電容量との関係を示す。ステップＳ６またはステップＳ７で求められたＶ1より総放電容量を算出し、この総放電容量から現在の開放電圧Ｖ0での放電容量を減算することにより、残存容量Ｙが求められる。
上述のようにして求められた残存容量Ｙは、ステップＳ９で残存容量表示器により表示される。
このように、本発明の電池の残存容量検出方法によれば、開放電圧Ｖ0、Ｖ1の値から残存容量Ｙを算出する構成としているので、放電を休止して放電条件が変わっても、端子電圧Ｖと放電電流Ｉを測定することにより、これまでの放電容量が容易に算出でき、精度の良い電池の残存容量Ｙが求められる。また、内部抵抗Ｒの値から放電終止時の開放電圧Ｖ1を算出する構成としたことにより、電池温度を測定しなくても放電終止時の開放電圧Ｖ1が算出でき、容易に残存容量Ｙが求められる。また、内部抵抗Ｒと放電終止時の開放電圧Ｖ1には相関関係があり、容易に電池の残存容量Ｙを求めることができる。
【０００８】
〈第２の実施の形態〉
図６に、本実施の形態で例示する電池の残存容量検出方法のフローチャートを示す。図６において、ステップＳ１１〜ステップＳ１５までは、上記第１の実施の形態の図２に示すステップＳ１〜Ｓ５と同様である。
ステップＳ１５で、“ＮＯ”の場合は、第１の実施の形態と同様である。ステップＳ１５で、“ＹＥＳ”の場合は、ステップＳ１６で、Ｖ−Ｉ特性から最大出力密度Ｐ0を算出する。最大出力密度Ｐ0は、図３に示すＶ−Ｉ特性の斜線部の面積より求められる。
続いてステップＳ１７では、開放電圧Ｖ0が所定値に達した時の最高出力密度Ｐ0と、放電終止時の最高出力密度Ｐ1の値より残存容量Ｙが求められる。放電容量と、最高出力密度Ｐ0および放電終止時の最高出力密度Ｐ1との間には相関関係があり、これを図７を示す。放電容量と最高出力密度との関係は、内部抵抗Ｒの値により変化するが、開放電圧の値が所定値に達したときの内部抵抗Ｒを測定しているので、あらかじめ内部抵抗が変化したときの放電容量と最大出力密度の関係を記憶させておくことにより、図７を求めることが可能である。図７より、開放電圧Ｖ0が所定値に達した時の最高出力密度Ｐ0および放電終止時の最高出力密度Ｐ1の値より残存容量Ｙを求めることができる。
そして、ステップＳ１５で、開放電圧Ｖ0が所定値に達しない場合は、ステップＳ１８で内部抵抗から放電終止時の開放電圧Ｖ1を算出し、ステップＳ１９で開放電圧Ｖ0および放電終止時の開放電圧Ｖ1と放電容量との相関関係より残存容量Ｙを求めることができる。
以上説明したように、本発明の電池の残存容量検出方法によれば、その構成を電池の開放電圧より残存容量を算出する構成としたため、放電を休止し、放電条件が変化しても、電池の端子電圧および放電電流を測定することにより、温度や放電休止条件などの環境条件が異なっても適確な残存容量が求められるという効果が得られる。
また、第１の実施の形態において、上記した本発明の共通の効果に加えて、電池の内部抵抗は温度によって変化することから、この内部抵抗により放電終止時の開放電圧を算出することは温度因子も含まれることになるので、電池の温度を測定しなくても精度の良い残存容量を検出できる効果がある。
また、第２の実施の形態においては、放電末期に最大出力密度より残存容量を検出する構成としたため、第１の実施の形態よりは、放電終止を正確に求めることができ、放電末期には、より精度良く残存容量を検出できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態で例示した電池の残存容量検出装置の構成を示す説明図。
【図２】本発明の第１の実施の形態で例示した電池の残存容量検出方法のフローチャート。
【図３】本発明の第１の実施の形態で例示した電池の端子電圧と放電電流の関係を示す図。
【図４】本発明の第１の実施の形態で例示した電池の放電終止時の開放電圧と内部抵抗の関係を示す図。
【図５】本発明の第１の実施の形態で例示した電池の開放電圧と放電容量の関係を示す図。
【図６】本発明の第２の実施の形態で例示した電池の残存容量検出方法のフローチャート。
【図７】本発明の第２の実施の形態で例示した電池の最大出力密度と放電容量の関係を示す図。
【符号の説明】
１…電池（例えばリチウム二次電池）
２…充電電流および放電電流を検出する電流検出手段
３…端子電圧を検出する電圧検出手段
４…演算手段（例えば記憶装置を有するコンピュータまたはアナログ回路）
５…電池の残存容量表示手段
【発明の属する技術分野】
本発明は電池の残存容量を検出する方法およびそれを実施する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電池の残存容量の検出方法として、例えば、特開平６‐１７４８０８号公報で提案されているバッテリの残容量検出方法がある。この方法は、電池の端子電圧および放電電流に基づいて、電池の最大出力密度と放電電力量との関係を順次算出し、その結果に基づいて将来の最大出力密度と放電電力量との関係を１次以上の回帰により推定し、この推定した最大出力密度と放電電力量との特性曲線が放電終止時の最大出力密度と交わる時の放電電力量から、現在の放電電力量を減算することにより、電池の残存容量を算出する方法である。
しかしながら、上記した従来の残存容量検出方法においては、電池の端子電圧および放電電流に基づいて、電池の最大出力密度と放電電力量との関係を順次算出し、その結果に基づいて将来の最大出力密度と放電電力量との関係を推定する方法としているので、いったん放電を休止したりすると放電条件が異なってきて、将来の最大出力密度と放電電力量との関係を適確に推定することができなくなるという問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術においては、電池の最大出力密度と放電電力量との関係から電池の残存容量を推定しているため、いったん放電を休止すると放電条件が異なり、将来の最大出力密度と放電電力量との関係を適確に推定することができなくなるという問題があった。
【０００４】
本発明の目的は、上記従来技術における問題点を解消するものであって、電池の端子電圧と放電電流から開放電圧を算出し、この開放電圧と放電容量との相関関係より電池の残存容量を求める方式とするので、電池の温度や放電条件が異なる場合であっても電池の残存容量を適確に求めることができる電池の残存容量検出方法およびそれを実施する装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記本発明の目的を達成するために、本発明は特許請求の範囲に記載のような構成とするものである。すなわち、
本発明は請求項１に記載のように、電池の端子電圧と放電電流から開放電圧と電池の内部抵抗を算出し、上記開放電圧と内部抵抗より放電終止時の開放電圧を算出するか、もしくは上記内部抵抗より放電終止時の開放電圧を算出して、上記開放電圧および放電終止時の開放電圧と放電容量との相関関係から残存容量を求める電池の残存容量検出方法とするものである。
また、本発明は請求項２に記載のように、請求項１において、電池の端子電圧Ｖおよび放電電流ＩからＶ−Ｉ特性を求め、該Ｖ−Ｉ特性より開放電圧Ｖ０と、内部抵抗Ｒを算出し、上記開放電圧Ｖ０が所定値に達している場合は、開放電圧Ｖ０が所定値に達した時の内部抵抗Ｒより放電終止時の開放電圧Ｖ１を算出するか、もしくは上記開放電圧Ｖ０が所定値に達しない場合は、上記内部抵抗Ｒより放電終止時の開放電圧Ｖ１を算出し、上記開放電圧Ｖ０および放電終止時の開放電圧Ｖ１と放電容量との相関関係より残存容量を求める電池の残存容量検出方法とするものである。
また、本発明は請求項３に記載のように、電池の端子電圧と放電電流から開放電圧と電池の内部抵抗を算出し、上記開放電圧が所定値に達している場合は最大出力密度を算出し、該最大出力密度と放電終止時の最大出力密度より電池の残存容量を求めるか、もしくは上記開放電圧が所定値に達しない場合は、上記内部抵抗より放電終止時の開放電圧を算出し、開放電圧および放電終止時時の開放電圧と放電容量との相関関係より残存容量を求める電池の残存容量検出方法とするものである。
また、本発明は請求項４に記載のように、請求項３において、電池の端子電圧Ｖおよび放電電流ＩからＶ−Ｉ特性を求め、該Ｖ−Ｉ特性より開放電圧Ｖ０と、内部抵抗Ｒを算出し、上記開放電圧Ｖ０が所定値に達している場合は、上記Ｖ−Ｉ特性より最大出力密度Ｐ０を算出し、該最大出力密度Ｐ０と放電終止時の最大出力密度Ｐ１より電池の残存容量を求めるか、もしくは上記開放電圧Ｖ０が所定値に達しない場合は、上記内部抵抗Ｒより放電終止時の開放電圧Ｖ１を算出し、上記開放電圧Ｖ０および放電終止時の開放電圧Ｖ１と放電容量との相関関係より残存容量を求める電池の残存容量検出方法とするものである。
また、本発明は請求項５に記載のように、電池の放電電流値を検出する電流検出手段と、電池の端子電圧を検出する電圧検出手段と、上記電流検出手段および電圧検出手段の検出結果に基づき、電池の端子電圧と放電電流から開放電圧と電池の内部抵抗を算出し、上記開放電圧と内部抵抗より放電終止時の開放電圧を算出するか、もしくは上記内部抵抗より放電終止時の開放電圧を算出して、上記開放電圧および放電終止時の開放電圧と放電容量との相関関係から電池の残存容量を算出する演算手段を少なくとも備えたことを特徴とする電池の残存容量検出装置とするものである。
また、本発明は請求項６に記載のように、請求項５において、電流検出手段と電圧検出手段の検出結果に基づき、電池の内部抵抗を算出する演算手段と、該演算手段で求めた内部抵抗と放電終止時の開放電圧についてあらかじめ定められた相関関係と、上記算出した内部抵抗から、電池の放電終止時の開放電圧を算出する演算手段とを少なくとも備えた電池の残存容量検出装置とするものである。
また、本発明は請求項７に記載のように、請求項５において、算出した開放電圧が所定の値に達するまでは、開放電圧の値より残存容量を算出し、開放電圧が所定の値に達した後は、開放電圧が所定の値に達した時点での内部抵抗の値を用いて放電終止時の開放電圧を算出する演算手段とを少なくとも備えた電池の残存容量検出装置とするものである。
また、本発明は請求項８に記載のように、請求項５において、算出した開放電圧が所定の値に達するまでは、開放電圧の値より残存容量を算出し、開放電圧が所定の値に達した後は、電流検出手段と電圧検出手段からの検出結果に基づき電池の最高出力密度を算出し、該電池の最高出力密度と放電容量との関係より残存容量を求める電池の残存容量検出装置とするものである。
また、本発明は請求項９に記載のように、請求項５ないし請求項８のいずれか１項に記載の電池の残存容量検出装置において、演算手段で求めた残存容量を表示する表示手段を備えた電池の残存容量検出装置とするものである。
また、本発明は請求項１０に記載のように、請求項５ないし請求項９のいずれか１項に記載の電池の残存容量検出装置において、非水電解質系二次電池を使用した電池の残存容量検出装置とするものである。
また、本発明は請求項１１に記載のように、請求項５ないし請求項１０のいずれか１項に記載の電池の残存容量検出装置において、電気自動車用組電池の残存容量を検出する電池の残存容量検出装置とするものである。
【０００６】
【発明の効果】
本発明は請求項１に記載のように、電池の端子電圧と放電電流から開放電圧と電池の内部抵抗を算出し、上記開放電圧と内部抵抗より放電終止時の開放電圧を算出するか、もしくは上記内部抵抗より放電終止時の開放電圧を算出して、上記開放電圧および放電終止時の開放電圧と放電容量との相関関係から残存容量を求める電池の残存容量検出方法とするものである。このように、電池の開放電圧より残存容量を算出する構成としているので、電池の温度や放電休止条件等の環境条件が異なっても、電池の端子電圧および放電電流を測定することにより高精度に残存容量が求められる効果がある。また、電池の内部抵抗は周囲温度により変化するものであり、本発明は内部抵抗から放電終止時の開放電圧を算出しているため、電池の温度因子は上記内部抵抗に含まれているので、電池温度を計測しなくても精度の良い残存容量を検出できる効果がある。
また、本発明は請求項２に記載のように、請求項１において、電池の端子電圧Ｖおよび放電電流ＩからＶ−Ｉ特性を求め、該Ｖ−Ｉ特性より開放電圧Ｖ０と、内部抵抗Ｒを算出し、上記開放電圧Ｖ０が所定値に達している場合は、開放電圧Ｖ０が所定値に達した時の内部抵抗Ｒより放電終止時時の開放電圧Ｖ１を算出するか、もしくは上記開放電圧Ｖ０が所定値に達しない場合は、上記内部抵抗Ｒより放電終止時の開放電圧Ｖ１を算出し、上記開放電圧Ｖ０および放電終止時の開放電圧Ｖ１と放電容量との相関関係より残存容量を求める電池の残存容量検出方法とするものである。このような構成とすることにより、請求項１に記載の電池の残存容量検出方法を確実に実施することができ、請求項１と同様に、電池の温度や放電休止条件等の環境条件が異なっても、電池の端子電圧および放電電流を測定することにより、高精度に残存容量が求められる効果がある。
また、本発明は請求項３に記載のように、電池の端子電圧と放電電流から開放電圧と電池の内部抵抗を算出し、上記開放電圧が所定値に達している場合は最大出力密度を算出し、該最大出力密度と放電終止時の最大出力密度より電池の残存容量を求めるか、もしくは上記開放電圧が所定値に達しない場合は、上記内部抵抗より放電終止時の開放電圧を算出し、開放電圧および放電終止時の開放電圧と放電容量との相関関係より残存容量を求める電池の残存容量検出方法とするものである。このような構成とすることにより、請求項１と同様に、電池の開放電圧より残存容量を算出する構成としているので、電池の温度や放電休止条件等の環境条件が異なっても、電池の端子電圧および放電電流を測定することにより高精度に残存容量が求められる効果がある。さらに、放電末期に最大出力密度より残存容量を検出する構成としているため、放電終止時をより適確に求めることができ、放電末期には、より精度良く残存容量を検出できる効果がある。
また、本発明は請求項４に記載のように、請求項３において、電池の端子電圧Ｖおよび放電電流ＩからＶ−Ｉ特性を求め、該Ｖ−Ｉ特性より開放電圧Ｖ０と、内部抵抗Ｒを算出し、上記開放電圧Ｖ０が所定値に達している場合は、上記Ｖ−Ｉ特性より最大出力密度Ｐ０を算出し、該最大出力密度Ｐ０と放電終止時の最大出力密度Ｐ１より電池の残存容量を求めるか、もしくは上記開放電圧Ｖ０が所定値に達しない場合は、上記内部抵抗Ｒより放電終止時の開放電圧Ｖ１を算出し、上記開放電圧Ｖ０および放電終止時の開放電圧Ｖ１と放電容量との相関関係より残存容量を求める電池の残存容量検出方法とするものである。このような構成とすることにより、請求項３に記載の電池の残存容量検出方法を確実に実施することができ、請求項３と同様に、電池の温度や放電休止条件等の環境条件が異なっても、電池の端子電圧および放電電流を測定することにより、高精度に残存容量を求められる効果がある。
また、本発明は請求項５に記載のように、電池の放電電流値を検出する電流検出手段と、電池の端子電圧を検出する電圧検出手段と、上記電流検出手段および電圧検出手段の検出結果に基づき、電池の端子電圧と放電電流から開放電圧と電池の内部抵抗を算出し、上記開放電圧と内部抵抗より放電終止時の開放電圧を算出するか、もしくは上記内部抵抗より放電終止時の開放電圧を算出して、上記開放電圧および放電終止時の開放電圧と放電容量との相関関係から電池の残存容量を算出する演算手段を少なくとも備えたことを特徴とする電池の残存容量検出装置とするものである。このような装置構成とすることにより、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の電池の残存容量検出方法を確実に実施することができ、請求項１ないし請求項４のいずれか１項と同様に、電池の開放電圧より残存容量を算出する構成としているので、電池の温度や放電休止条件等の環境条件が異なっても、電池の端子電圧および放電電流を測定することにより高精度に残存容量が求められる効果がある。また、電池の内部抵抗は周囲温度により変化するものであり、本発明は内部抵抗から放電終止時の開放電圧を算出しているため電池の温度の因子が含まれていることになり、電池温度を計測しなくても精度の良い残存容量を検出できる効果がある。さらに、放電末期に最大出力密度より残存容量を検出する構成としているため、放電終止時をより適確に求めることができ、放電末期には、より精度良く残存容量を検出できる効果がある。
また、本発明は請求項６に記載のように、請求項５において、電流検出手段と電圧検出手段の検出結果に基づき、電池の内部抵抗を算出する演算手段と、該演算手段で求めた内部抵抗と放電終止時の開放電圧についてあらかじめ定められた相関関係と、上記算出した内部抵抗から、電池の放電終止時の開放電圧を算出する演算手段とを少なくとも備えた電池の残存容量検出装置とするものである。このような構成とすることにより、電池温度を計測する必要がなく、内部抵抗（温度因子が含まれる）の値から放電終止時の開放電圧を算出することができ、請求項５の共通の効果に加えて、精度良く、かつ容易に電池の残存容量を検出することができる。
また、本発明は請求項７に記載のように、請求項５において、算出した開放電圧が所定の値に達するまでは、開放電圧の値より残存容量を算出し、開放電圧が所定の値に達した後は、開放電圧が所定の値に達した時点での内部抵抗の値を用いて放電終止時の開放電圧を算出する演算手段を少なくとも備えた電池の残存容量検出装置とするものである。このように、開放電圧（Ｖ０）が所定値、すなわち、それ以上放電すると（端子電圧が下がると）電池の内部抵抗値が大きくなる所定の電圧値に達するまでは（ステップＳ５の“ＮＯ”の場合）、Ｖ−Ｉ特性より算出した内部抵抗より放電終止時の開放電圧（Ｖ１）を算出して、電池の残存容量を求め、上記開放電圧（Ｖ０）が所定値に達した場合（ステップＳ５の“ＹＥＳ”の場合）には、その時の内部抵抗値から算出した放電終止時の開放電圧（Ｖ１）を用いて、電池の残存容量を求める構成としているので、放電終止時の開放電圧（Ｖ１）を適確に算出することができ、請求項５の共通の効果に加えて、精度の高い電池の残存容量が求められる効果がある。
また、本発明は請求項８に記載のように、請求項５において、算出した開放電圧が所定の値に達するまでは、開放電圧の値より残存容量を算出し、開放電圧が所定の値に達した後は、電流検出手段と電圧検出手段からの検出結果に基づき電池の最高出力密度を算出し、該電池の最高出力密度と放電容量との関係より残存容量を求める電池の残存容量検出装置とするものである。このように、開放電圧（Ｖ０）が所定値に達するまでは、請求項７と同様にして、精度の高い電池の残存容量を求めることができ、開放電圧（Ｖ０）が所定値に達した場合には、最大出力密度（Ｐ０）を算出し、この最大出力密度（Ｐ０）と、放電終止時の最大出力密度（Ｐ１）から電池の残存容量を求める構成であるので、請求項５の共通の効果に加えて、特に、放電末期における残存容量を、より精度良く求められる効果がある。
また、本発明は請求項９に記載のように、請求項５ないし請求項８のいずれか１項に記載の電池の残存容量検出装置において、演算手段で求めた残存容量を表示する表示手段を備えた電池の残存容量検出装置とするものである。このような構成とすることにより、請求項５の共通の効果に加えて、電池の残存容量を容易に検知でき、電池の使用状態を確認することができるので、電池の充電または放電の時期を適確にキャッチできる効果がある。
また、本発明は請求項１０に記載のように、請求項５ないし請求項９のいずれか１項に記載の電池の残存容量検出装置において、非水電解質系二次電池を使用した電池の残存容量検出装置とするものである。このような構成とすることにより、充電可能な広範囲の非水電解質系二次電池の残存容量検出装置に適用でき、広く活用できる効果がある。
また、本発明は請求項１１に記載のように、請求項５ないし請求項１０のいずれか１項に記載の電池の残存容量検出装置において、電気自動車用組電池の残存容量を検出する電池の残存容量検出装置とするものである。このような構成とすることにより、電気自動車用組電池の利用度合をいっそう向上できる効果がある。
【０００７】
【発明の実施の形態】
〈第１の実施の形態〉
図１は、本実施の形態で例示する電池の残存容量検出装置の構成の一例を示す模式図である。図において、１は電池であり、例えば、リチウム二次電池である。２は、電池１の充電電流および放電電流をそれぞれ検出する電流検出手段、３は、電池１の端子電圧を検出する電圧検出手段である。４は、演算手段（詳細後述）であり、例えば、記憶装置を有するコンピュータやアナログ回路等で構成されている。なお、電流検出手段２および電圧検出手段３は、単に放電回路や充電回路の電流や電圧を演算装置４に送る抵抗と結線からなる回路で、演算手段４において入力した電流値、電圧値を判断するように構成してもよい。また、５は、演算手段４で求めた残存容量を表示する残存容量表示手段（詳細後述）である。この他に、電池の残存容量の低下を報知する残存容量低下報知手段を設ける構成にしてもよい。また、演算手段４で求めた残存容量の値は、残存容量表示手段５で表示して乗員等に示す以外に、例えば、電気自動車の制御手段（図示せず）に送り、電池の残存容量が低下した場合に駆動電力を制限したり、回生充電量を増加させる等の制御手段に用いることも可能である。
図２は、演算手段４における処理内容を例示するフローチャートである。図において、まず、ステップＳ１では、上記電流検出手段２で検出した電池の放電電流Ｉおよび上記端子電圧検出手段３で検出した電池の端子電圧Ｖが演算手段４に読み込まれる。これら放電電流Ｉおよび端子電圧Ｖは、電池の充放電中に所定の時間間隔で継続的に検出され、演算手段４に順次蓄積される。放電電流Ｉおよび端子電圧Ｖのサンプリング時間は、０.０１秒から１０秒間隔で任意に選ぶことが可能であり、また放電電流Ｉおよび端子電圧Ｖの値が変化した時のみ測定することも可能である。
続いて、ステップＳ２で、蓄積された放電電流Ｉおよび端子電圧Ｖとを、演算手段４で演算処理することにより、電池のＶ−Ｉ特性が求められる。放電電流Ｉおよび端子電圧Ｖのデータ数は、所定の放電容量（数Ａｈ、または数Ｗｈ）ごとに演算する。
図３に、電池のＶ−Ｉ特性を示す。図３においてプロットされた複数個の点は、電流検出手段２で検出した放電電流Ｉと端子電圧検出手段３で検出した端子電圧Ｖを示すものである。電池のＶ−Ｉ特性は、放電電流Ｉの増加に伴って端子電圧Ｖが直線的に減少するものである。
続くステップＳ３では、電池の開放電圧ＶOが算出される。電池の開放電圧ＶOは、Ｖ−Ｉ特性の電流値が０での端子電圧の値である。
続くステップＳ４では、電池の内部抵抗Ｒが算出される。電池の内部抵抗Ｒは、Ｖ−Ｉ特性の傾きの絶対値で表わされる。
続くステップＳ５では、開放電圧ＶOの値が所定値より高いか、あるいは低いかを判断する。所定値とは、非水系電解液電池の場合、それ以上放電して端子電圧Ｖが下がると内部抵抗Ｒの値が大きくなる電圧値が選ばれる。ステップＳ５で“ＮＯ”の場合は、ステップＳ７で放電終止時の開放電圧Ｖ1が求められる。電動車両に搭載される電池の放電終止は、電池の最大出力密度がモータの最大出力密度と等しくなった時である。放電終止時の開放電圧Ｖ1は、電池の内部抵抗Ｒによって変化するため、ステップＳ４で求められた内部抵抗Ｒの値より算出される。
図４に、放電終止時の開放電圧（Ｖ）と内部抵抗Ｒ（Ω）との関係を示す。電池の放電終止は、端子電圧が放電終止電圧と一致した時であるから、内部抵抗が大きいほど開放電圧の値も大きくなる。電池の端子電圧は、その時流れている電流値と内部抵抗値を掛けた値を、開放電圧から引いた値となる。
ステップＳ５で“ＹＥＳ”の場合は、ステップＳ６に行き、開放電圧Ｖ0が所定値に達した時の内部抵抗Ｒより算出した放電終止時の開放電圧Ｖ1をそのまま用いる。
続くステップＳ８では、電池の開放電圧Ｖ0、Ｖ1と放電容量との関係より残存容量Ｙが求められる。
図５に、電池の開放電圧Ｖ0、Ｖ1と放電容量との関係を示す。ステップＳ６またはステップＳ７で求められたＶ1より総放電容量を算出し、この総放電容量から現在の開放電圧Ｖ0での放電容量を減算することにより、残存容量Ｙが求められる。
上述のようにして求められた残存容量Ｙは、ステップＳ９で残存容量表示器により表示される。
このように、本発明の電池の残存容量検出方法によれば、開放電圧Ｖ0、Ｖ1の値から残存容量Ｙを算出する構成としているので、放電を休止して放電条件が変わっても、端子電圧Ｖと放電電流Ｉを測定することにより、これまでの放電容量が容易に算出でき、精度の良い電池の残存容量Ｙが求められる。また、内部抵抗Ｒの値から放電終止時の開放電圧Ｖ1を算出する構成としたことにより、電池温度を測定しなくても放電終止時の開放電圧Ｖ1が算出でき、容易に残存容量Ｙが求められる。また、内部抵抗Ｒと放電終止時の開放電圧Ｖ1には相関関係があり、容易に電池の残存容量Ｙを求めることができる。
【０００８】
〈第２の実施の形態〉
図６に、本実施の形態で例示する電池の残存容量検出方法のフローチャートを示す。図６において、ステップＳ１１〜ステップＳ１５までは、上記第１の実施の形態の図２に示すステップＳ１〜Ｓ５と同様である。
ステップＳ１５で、“ＮＯ”の場合は、第１の実施の形態と同様である。ステップＳ１５で、“ＹＥＳ”の場合は、ステップＳ１６で、Ｖ−Ｉ特性から最大出力密度Ｐ0を算出する。最大出力密度Ｐ0は、図３に示すＶ−Ｉ特性の斜線部の面積より求められる。
続いてステップＳ１７では、開放電圧Ｖ0が所定値に達した時の最高出力密度Ｐ0と、放電終止時の最高出力密度Ｐ1の値より残存容量Ｙが求められる。放電容量と、最高出力密度Ｐ0および放電終止時の最高出力密度Ｐ1との間には相関関係があり、これを図７を示す。放電容量と最高出力密度との関係は、内部抵抗Ｒの値により変化するが、開放電圧の値が所定値に達したときの内部抵抗Ｒを測定しているので、あらかじめ内部抵抗が変化したときの放電容量と最大出力密度の関係を記憶させておくことにより、図７を求めることが可能である。図７より、開放電圧Ｖ0が所定値に達した時の最高出力密度Ｐ0および放電終止時の最高出力密度Ｐ1の値より残存容量Ｙを求めることができる。
そして、ステップＳ１５で、開放電圧Ｖ0が所定値に達しない場合は、ステップＳ１８で内部抵抗から放電終止時の開放電圧Ｖ1を算出し、ステップＳ１９で開放電圧Ｖ0および放電終止時の開放電圧Ｖ1と放電容量との相関関係より残存容量Ｙを求めることができる。
以上説明したように、本発明の電池の残存容量検出方法によれば、その構成を電池の開放電圧より残存容量を算出する構成としたため、放電を休止し、放電条件が変化しても、電池の端子電圧および放電電流を測定することにより、温度や放電休止条件などの環境条件が異なっても適確な残存容量が求められるという効果が得られる。
また、第１の実施の形態において、上記した本発明の共通の効果に加えて、電池の内部抵抗は温度によって変化することから、この内部抵抗により放電終止時の開放電圧を算出することは温度因子も含まれることになるので、電池の温度を測定しなくても精度の良い残存容量を検出できる効果がある。
また、第２の実施の形態においては、放電末期に最大出力密度より残存容量を検出する構成としたため、第１の実施の形態よりは、放電終止を正確に求めることができ、放電末期には、より精度良く残存容量を検出できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態で例示した電池の残存容量検出装置の構成を示す説明図。
【図２】本発明の第１の実施の形態で例示した電池の残存容量検出方法のフローチャート。
【図３】本発明の第１の実施の形態で例示した電池の端子電圧と放電電流の関係を示す図。
【図４】本発明の第１の実施の形態で例示した電池の放電終止時の開放電圧と内部抵抗の関係を示す図。
【図５】本発明の第１の実施の形態で例示した電池の開放電圧と放電容量の関係を示す図。
【図６】本発明の第２の実施の形態で例示した電池の残存容量検出方法のフローチャート。
【図７】本発明の第２の実施の形態で例示した電池の最大出力密度と放電容量の関係を示す図。
【符号の説明】
１…電池（例えばリチウム二次電池）
２…充電電流および放電電流を検出する電流検出手段
３…端子電圧を検出する電圧検出手段
４…演算手段（例えば記憶装置を有するコンピュータまたはアナログ回路）
５…電池の残存容量表示手段
Claims (11)
- 電池の端子電圧と放電電流から開放電圧と電池の内部抵抗を算出し、上記開放電圧と内部抵抗より放電終止時の開放電圧を算出するか、もしくは上記内部抵抗より放電終止時の開放電圧を算出して、上記開放電圧および放電終止時の開放電圧と放電容量との相関関係から電池の残存容量を求めることを特徴とする電池の残存容量検出方法。
- 請求項１において、電池の端子電圧Ｖおよび放電電流ＩからＶ−Ｉ特性を求め、該Ｖ−Ｉ特性より開放電圧Ｖ0と、内部抵抗Ｒを算出し、上記開放電圧Ｖ0が所定値に達している場合は、開放電圧Ｖ0が所定値に達した時の内部抵抗Ｒより放電終止時時の開放電圧Ｖ1を算出するか、もしくは上記開放電圧Ｖ0が所定値に達しない場合は、上記内部抵抗Ｒより放電終止時の開放電圧Ｖ1を算出し、上記開放電圧Ｖ0および放電終止時の開放電圧Ｖ1と放電容量との相関関係より電池の残存容量を求めることを特徴とする電池の残存容量検出方法。
- 電池の端子電圧と放電電流から開放電圧と電池の内部抵抗を算出し、上記開放電圧が所定値に達している場合は最大出力密度を算出し、該最大出力密度と放電終止時の最大出力密度より電池の残存容量を求めるか、もしくは上記開放電圧が所定値に達しない場合は、上記内部抵抗より放電終止時の開放電圧を算出し、開放電圧および放電終止時の開放電圧と放電容量との相関関係より電池の残存容量を求めることを特徴とする電池の残存容量検出方法。
- 請求項３において、電池の端子電圧Ｖおよび放電電流ＩからＶ−Ｉ特性を求め、該Ｖ−Ｉ特性より開放電圧Ｖ0と、内部抵抗Ｒを算出し、上記開放電圧Ｖ0が所定値に達している場合は、上記Ｖ−Ｉ特性より最大出力密度Ｐ0を算出し、該最大出力密度Ｐ0と放電終止時の最大出力密度Ｐ1より電池の残存容量を求めるか、もしくは上記開放電圧Ｖ0が所定値に達しない場合は、上記内部抵抗Ｒより放電終止時の開放電圧Ｖ1を算出し、上記開放電圧Ｖ0および放電終止時の開放電圧Ｖ1と放電容量との相関関係より電池の残存容量を求めることを特徴とする電池の残存容量検出方法。
- 電池の放電電流値を検出する電流検出手段と、電池の端子電圧を検出する電圧検出手段と、上記電流検出手段および電圧検出手段の検出結果に基づき、電池の端子電圧と放電電流から開放電圧と電池の内部抵抗を算出し、上記開放電圧と内部抵抗より放電終止時の開放電圧を算出するか、もしくは上記内部抵抗より放電終止時の開放電圧を算出して、上記開放電圧および放電終止時の開放電圧と放電容量との相関関係から電池の残存容量を算出する演算手段を少なくとも備えたことを特徴とする電池の残存容量検出装置。
- 請求項５において、電流検出手段と電圧検出手段の検出結果に基づき、電池の内部抵抗を算出する演算手段と、該演算手段で求めた内部抵抗と放電終止時の開放電圧についてあらかじめ定められた相関関係と、上記算出した内部抵抗から、電池の放電終止時の開放電圧を算出する演算手段とを少なくとも備えたことを特徴とする電池の残存容量検出装置。
- 請求項５において、算出した開放電圧が所定の値に達するまでは、開放電圧の値より残存容量を算出し、開放電圧が所定の値に達した後は、開放電圧が所定の値に達した時点での内部抵抗の値を用いて放電終止時の開放電圧を算出する演算手段を少なくとも備えたことを特徴とする電池の残存容量検出装置。
- 請求項５において、算出した開放電圧が所定の値に達するまでは、開放電圧の値より残存容量を算出し、開放電圧が所定の値に達した後は、電流検出手段と電圧検出手段からの検出結果に基づき電池の最高出力密度を算出し、該電池の最高出力密度と放電容量との関係より残存容量を求めることを特徴とする電池の残存容量検出装置。
- 請求項５ないし請求項８のいずれか１項に記載の電池の残存容量検出装置において、演算手段で求めた残存容量を表示する表示手段を備えたことを特徴とする電池の残存容量検出装置。
- 請求項５ないし請求項９のいずれか１項に記載の電池の残存容量検出装置において、電池は非水電解質系二次電池であることを特徴とする電池の残存容量検出装置。
- 請求項５ないし請求項１０のいずれか１項に記載の電池の残存容量検出装置において、電池は電気自動車用組電池であることを特徴とする電池の残存容量検出装置。
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1996
- 1996-03-05 JP JP04731496A patent/JP3694959B2/ja not_active Expired - Lifetime
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