JP3804027B2

JP3804027B2 - 蓄電池の劣化監視方法及びその装置

Info

Publication number: JP3804027B2
Application number: JP52673997A
Authority: JP
Inventors: 雅樹伊藤
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1996-01-26
Filing date: 1997-01-27
Publication date: 2006-08-02
Anticipated expiration: 2017-01-27
Also published as: WO1997027495A1; CN1085842C; TW348325B; EP0818687A4; US5886527A; CN1182482A; EP0818687A1

Description

技術分野
この発明は、例えば電動車両に電源として搭載される蓄電池の劣化監視方法及びその装置に関するものである。
背景技術
例えば、電動車両の電源として搭載される蓄電池として、Ｎｉ−ＭＨ二次電池あるいは鉛二次電池等があり、このような二次電池等は、サイクル使用により次第に放電容量が低下する。
このため、電圧の比較法で蓄電池の劣化を判断して交換や清掃、電解液の補充等のメンテナンスをすることが考えられるが、電圧の比較法では環境温度の影響により電池電圧自体が変化するため温度による補正が必要になり、繁雑である。
従って、電動車両の電源としての使用においても常に蓄電池の劣化状況を正確に把握し、ユーザーに電池交換時期、メンテナンスの必要性等の情報を提供することが重要であるが、現状ではそれが簡単、かつ確実に行える手段がない。
この発明は、かかる実情に鑑みてなされたもので、蓄電池の劣化状況を、簡単且つ確実に把握することのできる蓄電池の劣化監視方法及びその装置を提供することを目的としている。
発明の開示
この発明の蓄電池の劣化監視方法は、蓄電池の平均電池温度上昇速度の基準値を予め記憶し、充電時の蓄電池の温度を計測して蓄電池の平均温度上昇速度の値を求め、この実際の蓄電池の平均温度上昇速度の値を前記蓄電池の平均温度上昇速度の基準値と照合して電池劣化度を判定する。実際の蓄電池の平均温度上昇速度の値を、蓄電池の平均温度上昇速度の基準値と照合し、充放電を実施する環境温度に関係なく蓄電池の劣化度を容易に、かつ確実に判定することで、常に蓄電池の劣化状況を正確に把握し、ユーザーに電池交換時期、メンテナンスの必要性等の情報を提供することができる。
また、蓄電池の平均温度上昇速度の値は、定電流充電開始時の電池温度を計測、記憶し、さらに充電時間が所定時間経過した時点の電池温度を計測して、蓄電池の所定時間の平均温度上昇速度を求めた値である。蓄電池の平均温度上昇速度を算出するため、精度よく判定可能である。
また、蓄電池の電池劣化度の判定による劣化レベルの表示及び／又は電池劣化の警告を行なう。劣化レベルの表示及び／又は電池劣化の警告を行なうことで、ユーザーに電池交換時期、メンテナンスの必要性等をユーザーに意識させることができる。
この発明の蓄電池の劣化監視装置は、蓄電池の平均温度上昇速度の基準値を予め記憶する基準値記憶手段と、充電時の蓄電池の温度を計測する電池温度検出手段と、充電時の蓄電池の温度を計測して蓄電池の平均温度上昇速度の値を求める電池温度上昇速度演算手段と、この実際の蓄電池の平均温度上昇速度の値を前記蓄電池の平均温度上昇速度の基準値と照合して電池劣化度を判定する電池劣化度判定手段と、を備える。実際の蓄電池の平均温度上昇速度の値を、蓄電池の平均温度上昇速度の基準値と照合し、充放電を実施する環境温度に関係なく蓄電池の劣化度を容易に、かつ確実に判定することで、簡単な装置で常に蓄電池の劣化状況を正確に把握し、ユーザーに電池交換時期、メンテナンスの必要性等の情報を提供することができる。
また、電池温度上昇速度演算手段は、定電流充電開始時の電池温度を計測、記憶し、さらに充電時間が所定時間経過した時点の電池温度を計測して、蓄電池の所定時間の平均温度上昇速度を求める。簡単な装置で、しかも蓄電池の平均温度上昇速度を算出するため、精度よく判定可能である。
また、蓄電池の電池劣化度の判定による劣化レベルの表示を行なう劣化レベル表示手段及び／又は電池劣化の警告を行なう電池劣化警告手段を備える。劣化レベルの表示及び／又は電池劣化の警告を行なうことで、簡単な装置で確実にユーザーに電池交換時期、メンテナンスの必要性等をユーザーに意識させることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は蓄電池の劣化監視装置の概略構成を示すブロック図である。
第２図は充放電サイクルを繰り返す実験によって得られた蓄電池の充放電サイクル経過時の放電可能容量と充電時の平均温度上昇速度との関係を説明する図である。
発明を実施するための最良の形態
この発明の蓄電池の劣化監視方法及びその装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
第１図は蓄電池の劣化監視装置の概略構成を示すブロック図、第２図は充放電サイクルを繰り返す実験によって得られた蓄電池の充放電サイクル経過時の放電可能容量と充電時の平均温度上昇速度との関係を説明する図であり、このうちのＴｕｐ値の変化を示す線が基準値を表す。
蓄電池の劣化監視装置１は、例えば電動補助自転車のような電動車両に搭載された蓄電池２の劣化監視を行なうものである。蓄電池２と切換スイッチ３の直列回路には、負荷４と切換スイッチ５の直列回路と、コネクタ６とが並列に接続されている。充電時に、コネクタ６を介して充電器７が接続される。蓄電池２としては、例えばＮｉ−ＭＨ二次電池が用いられる。また、負荷４としてはモータ類等がある。
切換スイッチ３，５は、コントローラ８内の充放電制御手段２６で制御され、電動車両の走行時には両切換スイッチ３，５を閉じることで、蓄電池２から負荷４に放電される。走行中の負荷４への放電量の調整もこの充放電制御手段２６で制御される。また、電動車両を停止し、例えば夜間の充電時には、コネクタ６を介して充電器７に蓄電池２が接続され、充放電制御手段２６の制御で、切換スイッチ３を閉じ、切換スイッチ５を開くことで蓄電池２の充電が行なわれる。
このように、コントローラ８の充放電制御手段２６の指令により電池２は、負荷４に対する放電と充電器７を用いての充電が交互に実施され（サイクル使用）、この際、蓄電池２の電圧を電圧センサ９が検出し、この電圧情報を充放電制御手段２６に送り、充電時−ΔＶ電圧を検出したり、放電時、終止電圧を検出したりする。また、充電される電池温度を温度センサ１０を用いてモニタして温度情報をコントローラ８の電池温度検出手段２１および充放電制御手段２６に送る。
コントローラ８には、基準値記憶手段２０と、電池温度検出手段２１と、電池温度上昇速度演算手段２２と、電池劣化度判定手段２３とが備えられている。基準値記憶手段２０は、蓄電池２の平均温度上昇速度の基準値（図２のＴｕｐ値の変化を示す線）を予め記憶する。電池温度検出手段２１は、温度センサ１０からの温度情報に基づき充電時の蓄電池の温度を計測する。電池温度上昇速度演算手段２２は、充電時の蓄電池２の温度を計測して蓄電池２の平均温度上昇速度の値を求める。即ち、この実施例では、例えばＮｉ−ＭＨ電池においては定電流充電時、−△Ｖ電圧、あるいはｄＴ／ｄｔ、電池温度の検出により一段目の充電を終了し、その後の充電に移行する。この方法においては、この定電流充電開始時の電池温度（Ｔｓ）を計測、記憶し、さらに充電時間が所定時間例えば１０分経過した時点の電池温度（Ｔ１０）を計測して、
蓄電池の平均温度上昇速度の値（Ｔｕｐ）＝
［充電後１０分経過時の電池温度（Ｔ１０）ー電池充電開始時の電池温度（Ｔｓ）］／１０分
として、蓄電池２の１０分間の平均温度上昇速度（℃／ｍｉｎ）を求める。
電池劣化度判定手段２３は、実際の蓄電池２の平均温度上昇速度の値を蓄電池２の平均温度上昇速度の基準値と照合して電池劣化度を判定する。即ち、実際の蓄電池２の平均温度上昇速度のＴｕｐ値を予め記憶してある蓄電池２の平均温度上昇速度のＴｕｐ値と照合、比較することで蓄電池２の劣化状況の判定を行う。
なお、蓄電池２の平均温度上昇速度を算出するための時間は、この実施例の１０分間に限定されるものではないが、精度向上のためには５分以上が望ましい。電池温度上昇速度は１０分の充電時間があれば、精度よく判定可能であり、すべてのＮｉ−ＭＨ電池に適用可能である。
また、蓄電池の劣化監視装置１には、蓄電池２の電池劣化度の判定による劣化レベルの表示を行なう劣化レベル表示手段２４と、電池劣化の警告を行なう電池劣化警告手段２５が備えられている。コントローラ８により電池劣化度の判定を行ない、劣化レベル表示手段２４により劣化レベルの表示を行なう。この劣化レベルの表示は、あと何サイクル充放電できるかあるいはあと何ｋｍ走行できるかといった内容のもので、アナログ表示でも、デジタル表示でもよい。また、電池劣化警告手段２５により電池劣化の警告を行なう。この電池劣化の警告は、ランプ、あるいはブザー等で行なうことができる。このように、劣化レベル表示手段２４、又は電池劣化警告手段２５による簡単な装置で、確実にユーザーに電池交換時期、メンテナンスの必要性等をユーザーに意識させることができる。
第２図の車両走行可能距離（放電可能容量）と蓄電池の平均温度上昇速度Ｔｕｐ値との対応関係から明らかなように充放電サイクルの経過に伴って車両走行可能距離（放電可能な電池容量）は低下し、蓄電池の平均温度上昇速度Ｔｕｐ値が増加しているのがわかり、劣化レベルがあるレベル以上（Ｔｕｐ＝ＴｕｐＤ）であると電池容量はその後急激に低下する。Ｔｕｐ＝ＴｕｐＤになったら劣化レベル表示手段２４による表示、又は電池劣化警告手段２５による警告を行ない、ユーザーに放電容量が急激に低下する前での電池交換時期、メンテナンスを推奨することができる。
以上の説明では、基準値は第２図のＴｕｐ値の変化を示す曲線であったが、この発明はそれに限ることなく、例えばＴｒｐＤの１点のみを基準値として記憶し、実際の平均温度上昇速度ＴｕｐがＴｕｐＤに達した時初めて表示、警告を行うものあるいはＴｕｐＤ以外に第２図の曲線上の数点の基準値を記憶し、それぞれのポイントにＴｕｐが達した時表示を行うものを含む。
産業上の利用可能性
以上のように、蓄電池の劣化監視方法及びその装置は、例えば電動補助自転車のような電動車両に搭載され、実際の蓄電池の平均温度上昇速度の値を、蓄電池の平均温度上昇速度の基準値と照合し、充放電を実施する環境温度に関係なく蓄電池の劣化度を容易に、かつ確実に判定することで、常に蓄電池の劣化状況を正確に把握し、ユーザーに電池交換時期、メンテナンスの必要性等の情報を提供することができる。また、蓄電池の平均温度上昇速度を算出することで、精度よく蓄電池の劣化判定可能である。さらに、劣化レベルの表示及び／又は電池劣化の警告を行なうことで、簡単な装置で確実にユーザーに電池交換時期、メンテナンスの必要性等をユーザーに意識させることができる。

Claims

蓄電池の平均温度上昇速度の基準値を予め記憶しておき、充電時の蓄電池の温度を計測して蓄電池の平均温度上昇速度の値を求め、この実際の蓄電池の平均温度上昇速度の値を前記蓄電池の平均温度上昇速度の基準値と照合して電池劣化度を判定することを特徴とする蓄電池の劣化監視方法。
請求項１記載の蓄電池の劣化監視方法において、蓄電池の平均温度上昇速度の値は、定電流充電開始時の電池温度を計測、記憶し、さらに充電時間が所定時間経過した時点の電池温度を計測して、蓄電池の所定時間の平均温度上昇速度を求めた値であることを特徴とする蓄電池の劣化監視方法。
請求項１又は請求項２記載の蓄電池の劣化監視方法において、前記蓄電池の電池劣化度の判定による劣化レベルの表示及び／又は電池劣化の警告を行なうことを特徴とする蓄電池の劣化監視方法。
蓄電池の平均温度上昇速度の基準値を予め記憶する基準値記憶手段と、充電時の蓄電池の温度を計測する電池温度検出手段と、充電時の蓄電池の温度を計測して蓄電池の平均温度上昇速度の値を求める電池温度上昇速度演算手段と、この実際の蓄電池の平均温度上昇速度の値を前記蓄電池の平均温度上昇速度の基準値と照合して電池劣化度を判定する電池劣化度判定手段と、を備えることを特徴とする蓄電池の劣化監視装置。
請求項４記載の蓄電池の劣化監視装置において、電池温度上昇速度演算手段は、定電流充電開始時の電池温度を計測、記憶し、さらに充電時間が所定時間経過した時点の電池温度を計測して、蓄電池の所定時間の平均温度上昇速度を求めることを特徴とする蓄電池の劣化監視装置。
請求項４又は請求項５記載の蓄電池の劣化監視装置において、前記蓄電池の電池劣化度の判定による劣化レベルの表示を行なう劣化レベル表示手段及び／又は電池劣化の警告を行なう電池劣化警告手段を備えることを特徴とする蓄電池の劣化監視装置。