JP3855248B2 - Battery full charge judgment method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池の満充電判定方式に関し、特にその満充電判定に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、例えば、電気自動車に使われる電池には、高性能で長寿命なNiーMH電池電池が使われるようになってきた。NiーMH電池の満充電判定法として、特開平7ー14612号公報は、単位時間当たりの電圧変化率dV/dtが前回より降下する場合に、満充電と判定する方式を提案している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記電圧変化率を用いる満充電判定方式において、充電電流Iが変動すると、この充電電流Iに電池の内部抵抗rを掛けた値である電池の抵抗電圧降下ΔVrが変化し、これにより電圧変化率が降下して満充電と誤判定する場合があった。
【0004】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、満充電を高精度に判定可能な電池の満充電判定方式を提供することを、その目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載した本発明の電池の満充電判定方式によれば、単位時間当たり又は単位充電量当たりの電圧変化率で電池の満充電を判定するので、他の方式、たとえば電池温度や電池電圧に基づいて満充電を判定する方式に比較して精度よく満充電を判定することができる。 本構成では更に、複数対の電圧・電流データにより所定の定電流時(I=0も可能)の端子電圧である定電流端子電圧Vsを算出し、この定電流端子電圧Vsの変化率により、満充電を算出する。たとえば、複数対の電圧・電流データにより電池の内部抵抗を求め、この内部抵抗に電流を掛けて電池の内部電圧降下を求め、端子電圧Vからこの内部電圧降下を減算して開放電圧を求め、この開放電圧を本発明で言う定電流換算電圧Vsとして、その電圧変化率(dVs/dAh又はdVs/dt)を求めればよい。結局、複数対の電圧・電流データがあればそれらから所定の定電流時の定電流換算電圧Vsを求められることは明白である。
【0006】
このようにすれば、充電電流が変動していても正確に満充電判定することができる。また、充電装置の出力電流のふらつきを許容できるので、充電装置の回路構成を簡素化することができる。更に、出力電流値がばらつく種々の充電装置を用いることができ、たとえば充電ステーションが代わっても問題が生じない。
更に、電池の内部抵抗は電池温度によって変化するが、この温度変化による内部抵抗変化に起因して端子電圧Vが変動してもそれを同時に補償することができるので、温度変化による端子電圧Vと充電電流Iとの関係が変動するのも補償することができる。
【0007】
なお、上記電圧・電流データとは、所定の同時点における端子電圧Vと充電電流値iとのペアを意味する。
請求項2記載の構成によれば請求項1記載の電池の満充電判定方式において更に、単位充電量当たりの端子電圧又は電池温度の変化量が、正のピーク値近傍となる場合に満充電と判定するので、一層正確に満充電を判定することができる。
【0008】
更に説明すると、たとえばニッケル水素電池のようなアルカリ二次電池では、残存容量が低レベル領域で大きな電圧変化率をもち、この電圧変化率は充電とともに急激に低下する。残存容量が中レベル領域では、電圧変化率は小さい略一定値となる(端子電圧Vは略一定増加率で増加する)。そして、残存容量が高レベル領域では、充電電荷が電池電極に吸収(蓄電)されにくくなったり、電解液の電気分解が始まるために内部抵抗が増加し、この内部抵抗の増加により電池の内部電圧降下が増大して電圧変化率は急激に増大する。その後、満充電近傍では、もはやこれ以上、充電電荷が電池電極に吸収(蓄電)されないので上記内部抵抗の増加は飽和し、その結果、上記内部抵抗の増加停止による電池の内部電圧降下の増大停止が電圧変化率の低下を生じる。最後に、発熱による電気分解電圧の低下により電池電圧が低下し、電圧変化率は負となる。
【0009】
したがって、電圧変化率の正ピーク値近傍に満充電が存在することになる。
請求項3記載の構成によれば請求項1記載の電池の満充電判定方式において更に、電圧変化率は、単位充電量当たりの電圧変化率からなる。
このようにすれば、一層正確に満充電を判定することができる。
更に説明すると、単位時間当たりの電圧変化率dV/dtにおいて充電電流Iがばらつくと、上述したように充電電流Iの変動による端子電圧Vのばらつきだけでなく、単位時間後の充電量Ahもばらつくことになる。すなわち、内部抵抗rは充電量Ahの状態により変動するので、結局、単位時間当たりの電圧変化率dV/dtでは、充電電流Iのばらつきにより充電量Ahがばらついてそれにより内部抵抗rがばらつき、それが端子電圧Vに表れるという問題がある。
【0010】
これに対し、単位充電量当たりの電圧変化率dV/dAhでは、分母である単位充電量dAhは、電流積算により実測されるので、この問題は生じることがなく、結局、充電電流Iの変動に対してdV/dtよりもdV/dAhの方が変動が小さく高精度となる。
請求項4記載の構成によれば請求項1乃至3のいずれか記載の電池の満充電判定方式において、電圧・電流データは周期的にサンプリングされる。
【0011】
本構成では更に、このサンプリング期間中に前記充電電流Iを変更することにより前記複数対の電圧・電流データを得る。このようにすれば、簡単かつ各サンプリング期間ごとに定電流換算電圧Vsを求めることができる。
請求項5記載の構成によれば請求項4記載の電池の満充電判定方式において更に、
各サンプリング期間ごとに、少なくとも時間順次に三つのサブサンプリング期間である充電期間T1、T2、T3を設け、各充電期間T1、T2、T3ごとに電圧・電流データを求め、充電期間T2の前後の充電期間T1、T3の電圧・電流データを補間して補間電圧・電流データと、充電期間T2における電圧・電流データとから定電流換算電圧Vsを求める。
【0012】
このようにすればサンプリング期間中の充電の進行による複数の充電期間の間の充電量Ahの差に基づく電圧のばらつき(充電量Ahの変化による内部抵抗変化に起因する内部電圧降下の変化に基づく)が定電流換算電圧Vsに誤差を生じさせるのを低減することができる。 請求項6記載の構成によれば請求項5記載の電池の満充電判定方式において更に、各充電期間T1、T2、T3ごとにそれぞれ複数対の電圧・電流データを求めて各充電期間T1、T2、T3ごとにそれぞれ平均の電圧・電流データを求め、求めた平均の電圧・電流データから定電流換算電圧Vsを求める。
【0013】
このようにすればデータ数が多いので、SN比を向上することができる。
請求項7記載の構成によれば請求項6記載の電池の満充電判定方式において更に、充電期間T1の終了時点、充電期間T2、T3の開始時点及び終了時点は、前記充電期間T1の開始時点の充電量Ahを0とした場合の充電量Ahが所定値に達する時点、すなわち充電量Ahにより決定される。
【0014】
このようにすれば、充電電流Iの変動により、各電圧・電流データサンプリング期間が充電状態が変化してそれが内部抵抗に反映されるという問題が解消される。
請求項8記載の構成によれば請求項5乃至8のいずれか記載の電池の満充電判定式において更に、充電期間T1における充電電流値ip1を、充電期間T1における現状の充電電流値iとし、その変更を行わない。このようにすれば、電流設定は充電期間T2、T3の2回だけとなり容易となる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電池の満充電判定方式を電気自動車搭載のニッケル水素電池に適用した場合の好適な態様を以下の実施例により具体的に説明する。
【0016】
【実施例】
図1は、電気自動車の充電装置のブロック図である。
(装置の全体構成)
1は組み電池であり、多数の電池モジュール2を直列接続してなる。電池モジュール2は10個の縦続接続された単電池セルからなる。3は温度センサ、4は電流センサ、5は各電池モジュール2の両端の電圧を検出する電圧検出回路、6は電池モジュール2の温度を検出する温度検出回路、7は組み電池1の充放電電流を検出する電流検出回路である。これら検出回路5〜7はこの実施例ではA/Dコンバータで構成されるが、専用回路で構成してもよい。
【0017】
8は各検出回路5〜7からの信号を受け取り、充電器9の出力電流(充電電流)を制御するためのマイコン内蔵の充電制御回路であり、充電器9は所定の定電流で組み電池1を充電するよう接続されている。充電制御回路8は、実際には電池コントローラとして満充電判定動作を含む充電制御の他に、放電制御や電池保護制御などの他のル−チンを行う。充電制御回路8の満充電判定に関連する動作については後述する。各検出回路5〜7及び充電制御回路8は電池コントローラ10を構成しており、電池コントローラ10は充電器9及び外部コントローラ(図示せず)と通信可能となっている。
【0018】
(ニッケル水素電池の特性)
定格容量が100Ahの電池モジュール2の定電流(10A)充電時における充電容量(充電量)とモジュール電圧との関係を図2に示す。充電容量(充電量ともいう)Ahの増加とともにモジュ−ル電圧Vは一貫して増大し、満充電(100Ah)の直前において電圧Vの変化率(増加率)は増加し、その後、減少することがわかる。なお、図2における温度は電池モジュール2のケースの外表面の温度(環境温度)であり、温度検出回路6の検出温度とは異なる。
【0019】
図3は、図2の電池充電における充電量Ahと電圧変化率dV/dAhとの関係を示す。
図3から、満充電直前で電圧変化率が顕著に立ち上がり、満充電で正ピークとなり、その後電圧変化率が急激に低下し、その後、電圧変化率が負となることがわかる。また、温度が増加するとともに正ピークが小さくなり、温度が40℃を超えると正ピークがかなり小さくなり、50℃では電圧Vは満充電(100Ah)に達する前に逆に低下することがわかる。
【0020】
図4は、各充電電流値における充電量Ahと電圧変化率dV/dAhとの関係を示す。
図4から、充電電流が変動すると電圧変化率dV/dtが変動することがわかる。
(満充電判定動作)
次に、この実施例の要旨である満充電判定動作を含む充電制御動作について図5のフローチャートを参照して以下に説明する。
【0021】
まず、外部からの充電信号の入力によりこの充電制御動作が開始され、最初に各部の初期化が行われ、充電器9に所定の定電流(10A)での充電を開始させ、内蔵タイマーのカウントを開始する(S1)。
次に、検出回路5〜7から、端子電圧VB、充電電流IB、電池温度TBを読み込み(S2)、充電開始からの時間を内蔵タイマから読み込む(S3)。
【0022】
なお、割り込みルーチンを用いて所定間隔(たとえば100msec)ごとに端子電圧VB、充電電流IB、電池温度TBを読み込んでもよいことはもちろんである。
次に、充電異常判定を行い(S4)、異常であればアラーム発報、充電中止などの充電以上処理を行って(S5)、ルーチンを終了する。なお、この実施例における充電異常は、充電時間が異常に長く所定の基準時間を超えた場合、又は、電池温度が異常に高温で所定の基準温度を超え、正ピーク値の検出が期待できない場合を指定するものとする。
【0023】
S4において充電異常と判定されない場合には、満充電であることを示すフラグFlagが立っている(ON)かどうかを調べ、立っていれば、均等充電処理を行って(S7)、ルーチンを終了する。
フラグがオフであれば、内蔵タイマの前回のカウント時間と今回のカウント時間との時間差を算出し、この時間差に読み込み済みの充電電流IBを掛けて今回の充電量を算出し、この充電量を前回の充電量に累算して充電量Qgを求める(S8)。
【0024】
(定電流換算電圧Vs算出処理)、
次に、定電流換算電圧Vs算出処理を行う。この処理を図6を参照して以下に説明する。
(データサンプリング)
まず、満充電判定中を示すフラグF2が0(オフ)かどうかを調べ(S90)、オフであればフラグF2を1(オン)にして(S91)、S92に進む。
【0025】
S92では、満充電判定期間となったかどうかを判定し、なったならS93に進み、なっていなければS2へ戻る。なお、満充電判定期間となったかどうかは、前回のS9以下の満充電判定動作から累算した充電量ΔQg(=現時点の充電量Qgから前回の満充電判定動作開始時点の充電量Qg’を差し引いた量)を求め、差ΔQgが所定の単位充放電量Ahxに達した場合にS93以下の満充電判定を行い、そうでなければ満充電判定には時期尚早であるとしてS2へリターンする。
【0026】
S93では、電圧・電流データをサンプリングするタイミングを決定する単位充電量差ΔAhが所定しきい値Ahyに達したかどうかを調べ、達しなければS2へ戻り、達したら、電圧・電流データVB、IB、充電量Qgを読み込んで記憶し、単位充電量差ΔAhを0にリセットするデータサンプリング・ルーチンを12回繰り返す。
【0027】
次に、最初の3回分の電圧・電流データVB、IBから平均の電圧・電流データVBM1、IBM1(前期平均電圧・電流データという)を求め、次の6回分の電圧・電流データVB、IBから平均の電圧・電流データVBM2、IBM2(中期平均電圧・電流データという)を求め、最後の3回分の電圧・電流データVB、IBから平均の電圧・電流データVBM3、IBM3(後期平均電圧・電流データという)を求める。
【0028】
なお、このデータサンプリング・ルーチンは最初の3回が終了したら、充電器9に指令して充電電流を、前期平均電流データIBM1からΔI(ここでは3A)だけ低下させる。その後、この充電電流(ばらつきがなければ7A)で上記データサンプリング・ルーチンを6回実施し、その後、再度、充電器9に指令して中期平均電流データIBM2からからΔI(ここでは3A)だけ増加させ、その後、この充電電流(ばらつきがなければ10A)で上記データサンプリング・ルーチンを3回実施する。
【0029】
結局、この連続して実施される12回のデータサンプリング・ルーチンにより、12組の電圧・電流データVB、IB、充電量Qgが得られ、それらから、前期平均電圧・電流データVBM1、IBM1、中期平均電圧・電流データVBM2、IBとM2、後期平均電圧・電流データVBM3、IBM3を求めることができる。なお、各充電量Qgのデータは単位充電量差ΔAhずつ異なっていることになる。
【0030】
図7は上記データサンプリングタイミングを示すタイミングチャートである。101〜103は最初の3回のデータサンプリングタイミングを示し、108〜110は最後の3回のデータサンプリングタイミングを示す。
(内部抵抗r算出)
次に、前期平均電圧・電流データVBM1、IBM1、中期平均電圧・電流データVBM2、IBとM2、後期平均電圧・電流データVBM3、IBM3より、内部抵抗rの算出を行う(S94)。
【0031】
まず、前期平均電圧・電流データVBM1、IBM1と後期平均電圧・電流データVBM3、IBM3より、平均電圧Vm1と平均電流im1を求める。この平均電圧Vm1と平均電流im1と中期平均電圧・電流データVBM2、IBM2とから次式で電池1の内部抵抗rを算出する(S94)。
r=ΔVm/Δm
なお、ΔVmはVm1−VBM2の式で算出され、ΔImはim1−IBM2の式で算出される。
【0032】
(定電流換算電圧Vs算出)
次に、求めた内部抵抗に基づいて定電流換算電圧Vsを次の式で算出する(S95)。
Vs=−(基準定電流(ここでは10A)−平均電流)×r+平均電圧
なお、平均電流とは直前の3回分の電流データIBの平均値、平均電圧とは直前の3回分の電圧データVBの平均値である。
【0033】
なお、基準定電流(ここでは10A)は任意の値とすることができ、0としてもよい。この場合、定電流換算電圧Vsは開放電圧となる。
次に、フラグF2を0にリセットしてS10へ進む。
S10では、算出した定電流換算電圧Vsから電圧変化率dV/dAhを算出する。
【0034】
この実施例では、前回のルーチンのS9で算出した定電流換算電圧Vs(以下、定電流換算電圧Vsの前回値という)及び充電量Qgの値(定電流換算電圧Vsを算出するための期間の中央の時点での充電量とする。この実施例では、前回のルーチンのS9の6回目のデータサンプリング時点における充電量Qgの値であり、充電量Qgの前回値という)と、今回のルーチンのS9で算出した定電流換算電圧Vs(以下、定電流換算電圧Vsの前回値という)及び充電量Qgの値(今回のルーチンのS9の6回目のデータサンプリング時点における充電量Qgの値であり、充電量Qgの今回値という)とから次式で求める。
【0035】
電圧変化率dVs/dAh=(定電流換算電圧Vsの今回値−定電流換算電圧Vsの前回値)/(充電量Qgの今回値−充電量Qgの前回値)
(放電量以上充電したかどうかの判別)
次に、今回の充電開始からの累計の充電量Qgが直前の放電における累計の放電量Qsよりも大きいかどうかを判定し(S11)、大きければS12へ、大きくなければS13へ進む。これは、充電ロスなどを考慮すれば少なくとも直前の放電量Qs以上の充電がなされない限り、通常では満充電にはならないことを利用して誤満充電判定の確率を減らすためである。
【0036】
(正ピーク値による常温時満充電判定)
次に、求めた電圧変化率dVs/dAhが正ピーク値かどうかを判定する(S12)。なお、この実施例では、この正ピーク値かどうかの判定は、電圧変化率dVs/dAhが増加傾向になった後、減少傾向になったかどうかで判定するものとする。
【0037】
このステップS12を図8に示すフローチャートを参照して更に詳しく説明する。
(正のしきい値の設定及び増加傾向の判定)
この実施例では、増加傾向になったかどうかは、電圧変化率dVs/dAhがしきい値Vthより正方向に大きいかどうかで判定する。この実施例ではしきい値VtHを可変値とするので、上記判定の前にしきい値VtHを次の式で算出する(S121)。
【0038】
Vth=K・ΔI・r+Voffset+ΔV
なお、Kは内部抵抗による補正係数であり、0〜1の間の所定値たとえば0.5に設定される。ΔIは想定される上記平均電流の変動幅である。したがって、K・ΔI・rは充電電流の変動による定電流換算電圧Vsの変化幅に比例する値である。Voffsetは電流変化検出系のオフセット電圧などで決定される値であり、電流変化がない場合における定電流換算電圧Vsの変動量に関連する量である。ΔVは、定電流充電時の定電流換算電圧Vsの通常の電圧増加量であり、ここでは常温時の充電中期における電圧変化率dVs/dAhに等しい値とする。
【0039】
次のS121では、電圧変化率dVs/dAhがしきい値Vthより大きい場合に電圧が増加傾向にあると判定してS123へ進み、そうでなければS13へ進む。
(減少傾向の判定)
増加傾向になったかどうかは、ノイズ誤差を減らすために、電圧変化率dVs/dAhの直前の5回の移動平均値を求め(S123)、この移動平均値が3回連続して直前の移動平均値から小さくなったかどうかを調べ(S124)、なった場合に減少傾向になったと判定してS15へ進み、そうでなければS13へ進んで高温時の満充電判定を行う。
【0040】
(高温時満充電判定)
次に、高温時での満充電判定のために電圧変化率dVs/dAhが2回続けて0以下かどうか(又は所定の負値以下)かどうかを判定し(S13)、そうでなければ満充電を示すフラグFlagをOFF(すなわち0)とし(S14)、そうであれば満充電を示すフラグFlagをON(すなわち1)とし(S15)、S2へリターンする。
【0041】
なお、S11において、充電量QgがQsより小さい場合にS13へ進むのは、電池が高温の状態では電池の蓄電能力が低下し、早期に満充電となる可能性があるので早期にS13による満充電判定を行う必要があるからである。
なお、S15では、満充電と判定して満充電を示すフラグFlagを立ててS2へ戻る。
【0042】
(実施例効果)
上記説明したこの実施例の満充電判定動作では、従来のように電圧の単位時間当たりの変化率ではなく、単位充電量当たりのそれらの変化量により満充電を判定するので、充電電流がばらついてもピークの大きさは変わらないため、正確に満充電を判定することができる。
【0043】
また、端子電圧や温度の絶対値ではなく、その変化量ににより満充電を判定するので、センサ誤差や電池特性のばらつきによる検出精度の低下を回避することができる。
また、単位充電量当たりの電圧変化率が所定の正のしきい値より大きい領域にあり、かつ、電圧変化率が略正ピークとなる場合に満充電と判定し、電圧変化率が正のしきい値より小さい正の領域で満充電と判定しないので、上記説明した充電電流の変化により電池の端子電圧が変動し、これにより電圧変化率dV/dAhが正ピーク値をもち、その結果として満充電と誤判定するという問題を解決することができる。
【0044】
また、充電電流の変動が電池の内部抵抗に関連して電圧変動となり、電圧変化率dV/dAhが変動し、電圧変化率dV/dAhによる満充電判定の信頼性を低下させるという問題を、複数組の電圧・電流データから定電流換算電圧Vsを求め、この定電流換算電圧Vsの電圧変化率dVs/dAhで満充電判定を行うという補償処理によりキャンセルしているので高精度の満充電判定を行うことができる。
【0045】
また、この実施例では、充電器9が変更されたりして、充電電流が変動してもそれと無関係に定電流換算電圧Vsを算出することができるので、たとえば複数の充電ステーションを利用しても満充電判定の信頼性が低下しないなどの効果も奏する。
また、電圧変化率dV/dAhが0又は所定の負値となる場合に満充電と判定するので、高温時にも満充電判定できるとともに、常温時において万一、正ピーク値判定の見逃しにより満充電と判定できず過充電状態に移行しても、その後、電圧変化率dV/dAhが0又は負値となる場合に満充電と再判定できるので、早期に過充電を防止することができる。
【0046】
(変形態様)
しきい値Vthを、電池の満充電容量の85%〜95%の容量における電圧変化率dV/dAhの値に等しく設定することができる。このようにすれば、正しい正ピーク値を確実に満充電と判定するとともに、電流変動による偽の正ピーク値を良好に排除することができる。
【0047】
ただし、電池の満充電容量の85%〜95%の容量における電圧変化率dV/dAhの値は電池温度により変動するので、予めマップに電池温度としきい値Vthとの関係を記憶しておき、検出した電池温度をこのマップに代入してしきい値を求めてもよい。
また、電池の充電電流の10%×電池の満充電容量の10%〜80%の容量における内部抵抗との積よりも大きく正のしきい値を設定するので、充電電流が10%変化しても正確に満充電判定を行うことができる。
【0048】
また、上記所定の正のしきい値とは、一定値でもよく、今回の充電時の電圧変化率dV/dAhの最小値に正の一定値を加えた値としてもよく、前回充電時の電圧変化率dV/dAhの正ピーク値と最小値との間の差に所定割合を掛けたものでもよい。更に、温度により電圧変化率dV/dAhの正ピーク値が変化することから検出温度により正ピーク値を変更してもよい。電圧変化率dVs/dAhの正ピーク値の大きさと温度との関係を予めマップに記憶しておき、検出した温度に基づいて正ピーク値の大きさを予想し、この大きさと電圧変化率dVs/dAhの最小値との差に所定の係数を掛けて、正のしきい値Vthとしてもよい。
しきい値Vthを、予想される満充電時の電圧変化率dVs/dAhの正ピーク値)と、非満充電時の予想される最大の正ピーク値との差の半分程度としてもよい。前回の満充電時の正ピーク値の大きさを記憶しておき、この記憶値を前回と今回との温度差で補正して今回の正ピーク値とし、この正ピーク値から今回の電圧変化率dVs/dAhの最小値を差し引いた値に所定の係数(たとえば0.5)を掛けて今回のしきい値Vthとしてもよい。
【0049】
また、上記実施例では、図7に示す電流パターンで内部抵抗rを算出したが、単純に単位充電量ΔAhごとに充電電流値を周期的かつ段階的に変化させ、互いに充電電流が異なる隣接する2つの期間の端子電圧VBを検出すれば内部抵抗rを検出することができる。
(他の電圧・電流データのサンプリング方式1)
更に、上記実施例では、単位充電量ΔAhごとに12回のデータサンプリングを行い、かつ、最初3回のデータサンプリングを所定の充電電流値ip1(10A)での充電を行う充電期間T1に行い、次の6回のデータサンプリングを所定の充電電流値ip2(7A)での充電を行う充電期間T2に行い、最後の3回のデータサンプリングを所定の充電電流値ip1(10A)での充電を行う充電期間T3に行い、充電期間T1における各電圧・電流データの平均値と充電期間T3における電圧・電流データの平均値とから定電流換算電圧Vsを求めている。
【0050】
しかし、更に次のようにして内部抵抗算出のための各電圧・電流データをサンプリングしてもよい。
すなわち、まず充電電流を所定の充電電流値ip1(ここでは10A)にセットし、このセットから所定時間経過後又は所定充電量充電後、第一回目の電圧・電流データのサンプリングを行う。次に、充電電流をip1と異なる所定の充電電流値ip2(ここでは7A)にセットし、このセットから所定時間経過後又は所定充電量充電後、第二回目の次の電圧・電流データのサンプリングを行う。次に、求めた両電圧・電流データVB、IBから上述の方法で内部抵抗の算出及び定電流換算電圧Vsの算出を行う。
【0051】
このようにすれば、充電電流値のセットから実際に充電電流がその値に落ち着くまでの間の電圧値、電流値のばらつきをなくすことができ、より正確な電圧・電流データVB、IBを得ることができる。
(他の電圧・電流データのサンプリング方式2)
更に、上記他の電圧・電流データのサンプリング方式1において、第二回目の電圧・電流データのサンプリングを行った後、再び充電電流を元のip1に再セットし、この再セットから所定時間経過後又は所定充電量充電後、第三回目の次の電圧・電流データのサンプリングを行う。次に、求めた第一回目の電圧・電流と第三回目の次の電圧・電流データとの補間の電圧・電流データVB、IBを求め、この補間の電圧・電流データVB、IBと第二回目の電圧・電流データVB、IBとから上述の方法で内部抵抗の算出及び定電流換算電圧Vsの算出を行う。
【0052】
このようにすれば、充電の進行によるパラメータ変化を上記補間処理によりキャンセルできるので、一層正確な電圧・電流データVB、IBを得ることができる。
(他の電圧変化率dVs/dAhの算出法)
また、上記した電圧変化率dVs/dAhは次のように求めてもよい。
【0053】
まず、上記した他の電圧・電流データのサンプリング方式1又は2によって得た電圧・電流データVB、IBを用いて第一回目の定電流換算電圧Vsの第一回値を求め、この定電流換算電圧Vsの第一回値の算出の基礎となる電圧・電流データVB、IBのサンプリング時点から所定の充電量値dAh遅れた時点にて、再度、上記した他の電圧・電流データのサンプリング方式1又は2によって次の電圧・電流データVB、IBのサンプリングを行い、得た電圧・電流データVB、IBを用いて定電流換算電圧Vsの第二回値を求め、これら定電流換算電圧Vsの第一回値と第二回値との差を上記所定の充電量値dAhで除算することによって、電圧変化率dVs/dAhを求める。
【0054】
なお、電圧・電流データVB、IBのサンプリングに上記した他の電圧・電流データのサンプリング方式1を用いる場合には、定電流換算電圧Vsの第一回値、第二回値の算出の基礎となる電圧・電流データVB、IBのサンプリング時点としては、上記した他の電圧・電流データのサンプリング方式1における充電電流値ip2(ここでは7A)での上記第二回目の電圧・電流データのサンプリング時点を選択することが好ましい。
【0055】
また、電圧・電流データVB、IBのサンプリングに上記した他の電圧・電流データのサンプリング方式2を用いる場合には、定電流換算電圧Vsの第一回値、第二回値の算出の基礎となる電圧・電流データVB、IBのサンプリング時点としては、上記した他の電圧・電流データのサンプリング方式2における充電電流値ip1(ここでは10A)での上記第三回目の電圧・電流データのサンプリング時点を選択することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例1で用いた充電装置のブロック図である。
【図2】 電池モジュール2の定電流充電時における充電容量(充電量)とモジュール電圧との関係を示す特性図である。
【図3】 電池モジュール2の定電流充電時における充電容量(充電量)とモジュール電圧変化率との関係を示す特性図である。
【図4】 電池モジュール2の種々の充電電流値での充電時における充電容量(充電量)とモジュール電圧変化率との関係を示す特性図である。
【図5】 この実施例の満充電判定方式を示すフローチャートである。
【図6】 図5に示す満充電判定方式の一部を示すフローチャートである。
【図7】 図6におけるデータサンプリングタイミング及び充電電流の強制変更状態を示すタイミングチャートである。
【図8】 図5に示す満充電判定方式の一部を示すフローチャートである。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a battery full charge determination method, and more particularly to the full charge determination thereof.
[0002]
[Prior art]
In recent years, for example, high-performance and long-life Ni-MH battery batteries have been used for batteries used in electric vehicles. As a method for determining the full charge of a Ni-MH battery, Japanese Patent Laid-Open No. 7-14612 proposes a method for determining a full charge when the voltage change rate dV / dt per unit time drops from the previous time.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the full charge determination method using the voltage change rate, when the charging current I fluctuates, the resistance voltage drop ΔVr of the battery, which is a value obtained by multiplying the charging current I by the internal resistance r of the battery, changes, and thus the voltage In some cases, the rate of change dropped and it was erroneously determined to be fully charged.
[0004]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a battery full charge determination method capable of determining full charge with high accuracy.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
According to the battery full charge determination method of the present invention described in
[0006]
In this way, the full charge can be accurately determined even if the charging current varies. In addition, since the fluctuation of the output current of the charging device can be allowed, the circuit configuration of the charging device can be simplified. Furthermore, various charging devices with variable output current values can be used. For example, even if the charging station is changed, no problem occurs.
Furthermore, although the internal resistance of the battery changes depending on the battery temperature, even if the terminal voltage V fluctuates due to the internal resistance change due to this temperature change, it can be compensated at the same time. It is also possible to compensate for fluctuations in the relationship with the charging current I.
[0007]
The voltage / current data means a pair of the terminal voltage V and the charging current value i at a predetermined simultaneous point.
According to the configuration of claim 2, in the battery full charge determination method according to
[0008]
More specifically, in an alkaline secondary battery such as a nickel metal hydride battery, the remaining capacity has a large voltage change rate in a low level region, and this voltage change rate rapidly decreases with charge. In the middle level region of the remaining capacity, the voltage change rate becomes a small and substantially constant value (the terminal voltage V increases at a substantially constant increase rate). When the remaining capacity is in a high level region, the charge is less likely to be absorbed (charged) by the battery electrode, or the internal resistance increases due to the start of electrolysis of the electrolytic solution. As the drop increases, the voltage change rate increases rapidly. Thereafter, in the vicinity of the full charge, the charge is no longer absorbed (accumulated) by the battery electrode, so the increase in the internal resistance is saturated. As a result, the increase in the internal voltage drop of the battery due to the increase in the internal resistance is stopped. Causes a decrease in voltage change rate. Finally, the battery voltage decreases due to a decrease in the electrolysis voltage due to heat generation, and the voltage change rate becomes negative.
[0009]
Therefore, full charge exists near the positive peak value of the voltage change rate.
According to the configuration of the third aspect, in the battery full charge determination method according to the first aspect, the voltage change rate is a voltage change rate per unit charge amount.
In this way, full charge can be determined more accurately.
More specifically, when the charging current I varies at the voltage change rate dV / dt per unit time, not only the variation of the terminal voltage V due to the fluctuation of the charging current I as described above, but also the charging amount Ah after the unit time varies. It will be. That is, since the internal resistance r varies depending on the state of the charge amount Ah, eventually, the voltage change rate dV / dt per unit time varies with the charge amount Ah due to the variation in the charge current I, thereby varying the internal resistance r. There is a problem that it appears in the terminal voltage V.
[0010]
On the other hand, at the voltage change rate dV / dAh per unit charge amount, the unit charge amount dAh, which is the denominator, is actually measured by current integration, so this problem does not occur. In contrast, dV / dAh has less fluctuation and higher accuracy than dV / dt.
According to the configuration of the fourth aspect, in the battery full charge determination method according to any one of the first to third aspects, the voltage / current data is periodically sampled.
[0011]
In the present configuration, the plurality of pairs of voltage / current data are obtained by changing the charging current I during the sampling period. In this way, the constant current conversion voltage Vs can be easily obtained for each sampling period.
According to the configuration of
For each sampling period, charging periods T1, T2, and T3 that are at least three sub-sampling periods are provided in time order, voltage / current data is obtained for each charging period T1, T2, and T3, and before and after the charging period T2. The constant current conversion voltage Vs is obtained from the interpolated voltage / current data and the voltage / current data in the charging period T2 by interpolating the voltage / current data in the charging periods T1, T3.
[0012]
In this way, the voltage variation based on the difference in the charge amount Ah during the plurality of charge periods due to the progress of the charge during the sampling period (based on the change in the internal voltage drop caused by the change in the internal resistance due to the change in the charge amount Ah). ) Can be reduced from causing an error in the constant current converted voltage Vs. According to the configuration of
[0013]
In this way, since the number of data is large, the SN ratio can be improved.
According to the configuration of
[0014]
In this way, the problem that the charging state changes in each voltage / current data sampling period due to the fluctuation of the charging current I and is reflected in the internal resistance is solved.
According to the configuration of
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a preferred embodiment when the battery full charge determination method of the present invention is applied to a nickel-metal hydride battery mounted on an electric vehicle will be described in detail with reference to the following examples.
[0016]
【Example】
FIG. 1 is a block diagram of a charging device for an electric vehicle.
(Overall configuration of the device)
[0017]
8 is a charge control circuit with a built-in microcomputer for receiving a signal from each of the
[0018]
(Characteristics of nickel metal hydride battery)
FIG. 2 shows the relationship between the charging capacity (charge amount) and the module voltage at the time of constant current (10 A) charging of the battery module 2 having a rated capacity of 100 Ah. The module voltage V increases consistently with an increase in charge capacity (also referred to as charge amount) Ah, the rate of change (increase rate) in voltage V increases immediately before full charge (100 Ah), and then decreases. I understand. 2 is the temperature of the outer surface of the case of the battery module 2 (environmental temperature), and is different from the temperature detected by the
[0019]
FIG. 3 shows the relationship between the charge amount Ah and the voltage change rate dV / dAh in the battery charge of FIG.
From FIG. 3, it can be seen that the voltage change rate rises significantly immediately before full charge, reaches a positive peak at full charge, then the voltage change rate decreases rapidly, and then the voltage change rate becomes negative. It can also be seen that as the temperature increases, the positive peak becomes smaller, and when the temperature exceeds 40 ° C., the positive peak becomes considerably smaller. At 50 ° C., the voltage V decreases conversely before reaching full charge (100 Ah).
[0020]
FIG. 4 shows the relationship between the charge amount Ah and the voltage change rate dV / dAh at each charge current value.
FIG. 4 shows that the voltage change rate dV / dt varies as the charging current varies.
(Full charge judgment operation)
Next, the charge control operation including the full charge determination operation, which is the gist of this embodiment, will be described below with reference to the flowchart of FIG.
[0021]
First, this charging control operation is started by the input of an external charging signal. Initialization of each part is performed first, charging the
Next, the terminal voltage VB, the charging current IB, and the battery temperature TB are read from the
[0022]
Of course, the terminal voltage VB, the charging current IB, and the battery temperature TB may be read at predetermined intervals (for example, 100 msec) using an interrupt routine.
Next, charge abnormality determination is performed (S4), and if it is abnormal, processing more than charging such as alarm notification and charge stop is performed (S5), and the routine is terminated. The charging abnormality in this embodiment is when the charging time is abnormally long and exceeds a predetermined reference time, or when the battery temperature is abnormally high and exceeds the predetermined reference temperature, and detection of a positive peak value cannot be expected. Shall be specified.
[0023]
If it is not determined that charging is abnormal in S4, it is checked whether or not the flag Flag indicating full charge is set (ON). If it is set, equal charge processing is performed (S7), and the routine is terminated. To do.
If the flag is off, the time difference between the previous count time of the built-in timer and the current count time is calculated, and the current charge amount is calculated by multiplying this time difference by the read charging current IB. The charge amount Qg is obtained by accumulating the previous charge amount (S8).
[0024]
(Constant current conversion voltage Vs calculation process),
Next, a constant current conversion voltage Vs calculation process is performed. This process will be described below with reference to FIG.
(Data sampling)
First, it is checked whether the flag F2 indicating that the full charge is being determined is 0 (off) (S90). If it is off, the flag F2 is set to 1 (on) (S91), and the process proceeds to S92.
[0025]
In S92, it is determined whether or not the full charge determination period is reached. If YES, the process proceeds to S93, and if not, the process returns to S2. Whether or not the full charge determination period has been reached is determined by calculating the charge amount ΔQg accumulated from the previous full charge determination operation of S9 or less (= the charge amount Qg ′ at the start of the previous full charge determination operation from the current charge amount Qg). When the difference ΔQg reaches a predetermined unit charge / discharge amount Ahx, a full charge determination of S93 or less is performed. Otherwise, the full charge determination is premature and the process returns to S2.
[0026]
In S93, it is checked whether or not the unit charge amount difference ΔAh for determining the timing for sampling the voltage / current data has reached the predetermined threshold value Ahy. If not, the process returns to S2, and if reached, the voltage / current data VB, IB The data sampling routine for reading and storing the charge amount Qg and resetting the unit charge amount difference ΔAh to 0 is repeated 12 times.
[0027]
Next, average voltage / current data VBM1 and IBM1 (referred to as previous term average voltage / current data) are obtained from the first three voltage / current data VB and IB, and from the next six voltage / current data VB and IB. Average voltage / current data VBM2 and IBM2 (referred to as medium-term average voltage / current data) are obtained, and average voltage / current data VBM3 and IBM3 (late-term average voltage / current data) from the last three voltage / current data VB and IB. Ask).
[0028]
When the first three times of this data sampling routine are completed, the
[0029]
Eventually, 12 sets of voltage / current data VB, IB and charge amount Qg are obtained by the 12 data sampling routines executed in succession, from which the previous average voltage / current data VBM1, IBM1, Average voltage / current data VBM2, IB and M2, and late average voltage / current data VBM3, IBM3 can be obtained. Note that the data of each charge amount Qg is different by unit charge amount difference ΔAh.
[0030]
FIG. 7 is a timing chart showing the data sampling timing. 101 to 103 indicate the first three data sampling timings, and 108 to 110 indicate the last three data sampling timings.
(Internal resistance r calculation)
Next, the internal resistance r is calculated from the previous period average voltage / current data VBM1, IBM1, the middle period average voltage / current data VBM2, IB and M2, and the latter period average voltage / current data VBM3, IBM3 (S94).
[0031]
First, the average voltage Vm1 and the average current im1 are obtained from the previous period average voltage / current data VBM1, IBM1 and the latter period average voltage / current data VBM3, IBM3. The internal resistance r of the
r = ΔVm / Δm
ΔVm is calculated by the formula of Vm1-VBM2, and ΔIm is calculated by the formula of im1-IBM2.
[0032]
(Constant current conversion voltage Vs calculation)
Next, the constant current conversion voltage Vs is calculated by the following formula based on the obtained internal resistance (S95).
Vs = − (reference constant current (here 10 A) −average current) × r + average voltage
The average current is the average value of the current data IB for the last three times, and the average voltage is the average value of the voltage data VB for the last three times.
[0033]
Note that the reference constant current (here, 10 A) can be an arbitrary value, and may be zero. In this case, the constant current converted voltage Vs is an open circuit voltage.
Next, the flag F2 is reset to 0 and the process proceeds to S10.
In S10, a voltage change rate dV / dAh is calculated from the calculated constant current converted voltage Vs.
[0034]
In this embodiment, the constant current conversion voltage Vs calculated in S9 of the previous routine (hereinafter referred to as the previous value of the constant current conversion voltage Vs) and the value of the charge amount Qg (the period for calculating the constant current conversion voltage Vs). In this embodiment, the amount of charge Qg at the time of the sixth data sampling in S9 of the previous routine is referred to as the previous value of the amount of charge Qg). The constant current converted voltage Vs calculated in S9 (hereinafter referred to as the previous value of the constant current converted voltage Vs) and the charge amount Qg (the value of the charge amount Qg at the time of the sixth data sampling of S9 in this routine) (Referred to as the current value of the charge amount Qg).
[0035]
Voltage change rate dVs / dAh = (current value of constant current conversion voltage Vs−previous value of constant current conversion voltage Vs) / (current value of charge amount Qg−previous value of charge amount Qg)
(Determination of whether the battery has been charged more than the discharge amount)
Next, it is determined whether or not the cumulative charge amount Qg from the start of the current charge is larger than the cumulative discharge amount Qs in the previous discharge (S11). This is to reduce the probability of erroneous full charge determination by taking advantage of the fact that the battery is not normally fully charged unless at least the previous discharge amount Qs is charged in consideration of the charge loss.
[0036]
(Full charge judgment at normal temperature by positive peak value)
Next, it is determined whether or not the obtained voltage change rate dVs / dAh is a positive peak value (S12). In this embodiment, whether or not the peak value is positive is determined based on whether or not the voltage change rate dVs / dAh tends to increase and then decreases.
[0037]
This step S12 will be described in more detail with reference to the flowchart shown in FIG.
(Positive threshold setting and judgment of increasing tendency)
In this embodiment, whether or not the tendency has been increased is determined by whether or not the voltage change rate dVs / dAh is larger in the positive direction than the threshold value Vth. In this embodiment, since the threshold value VtH is a variable value, the threshold value VtH is calculated by the following equation before the above determination (S121).
[0038]
Vth = K · ΔI · r + Voffset + ΔV
K is a correction coefficient due to internal resistance, and is set to a predetermined value between 0 and 1, for example 0.5. ΔI is an assumed fluctuation range of the average current. Therefore, K · ΔI · r is a value proportional to the change width of the constant current conversion voltage Vs due to the fluctuation of the charging current. Voffset is a value determined by the offset voltage of the current change detection system and the like, and is an amount related to the fluctuation amount of the constant current conversion voltage Vs when there is no current change. ΔV is a normal voltage increase amount of the constant current conversion voltage Vs at the time of constant current charging, and here is a value equal to the voltage change rate dVs / dAh in the middle of charging at normal temperature.
[0039]
In the next S121, when the voltage change rate dVs / dAh is larger than the threshold value Vth, it is determined that the voltage tends to increase, and the process proceeds to S123. Otherwise, the process proceeds to S13.
(Determining a decreasing trend)
In order to reduce the noise error, the moving average value of 5 times immediately before the voltage change rate dVs / dAh is obtained (S123), and this moving average value is the 3rd consecutive moving average. It is checked whether or not the value has become smaller (S124). If it has become smaller, it is determined that there is a decreasing tendency, and the process proceeds to S15. If not, the process proceeds to S13 to determine full charge at high temperature.
[0040]
(Full charge judgment at high temperature)
Next, for full charge determination at high temperature, it is determined whether the voltage change rate dVs / dAh is continuously 0 or less (or less than a predetermined negative value) (S13). The flag Flag indicating charging is set to OFF (that is, 0) (S14). If so, the flag Flag indicating full charge is set to ON (that is, 1) (S15), and the process returns to S2.
[0041]
In S11, if the charge amount Qg is smaller than Qs, the process proceeds to S13 because the storage capacity of the battery is reduced when the battery is at a high temperature, and the battery may be fully charged early. This is because it is necessary to make a charge determination.
In S15, it is determined that the battery is fully charged, a flag Flag indicating full charge is set, and the process returns to S2.
[0042]
(Example effect)
In the full charge determination operation of this embodiment described above, since full charge is determined not by the rate of change per unit time of voltage as in the prior art but by the amount of change per unit charge amount, the charging current varies. However, since the peak size does not change, full charge can be accurately determined.
[0043]
Further, since full charge is determined not by the absolute value of the terminal voltage or temperature but by the amount of change thereof, a decrease in detection accuracy due to variations in sensor error or battery characteristics can be avoided.
In addition, when the voltage change rate per unit charge amount is in a region larger than a predetermined positive threshold and the voltage change rate reaches a substantially positive peak, it is determined that the battery is fully charged, and the voltage change rate is positive. Since it is not determined that the battery is fully charged in a positive region smaller than the threshold value, the terminal voltage of the battery fluctuates due to the change in the charging current described above. As a result, the voltage change rate dV / dAh has a positive peak value. The problem of erroneous determination as charging can be solved.
[0044]
Further, there are a plurality of problems that the fluctuation of the charging current becomes a voltage fluctuation related to the internal resistance of the battery, the voltage change rate dV / dAh fluctuates, and the reliability of the full charge determination by the voltage change rate dV / dAh is lowered. Since the constant current conversion voltage Vs is obtained from the voltage / current data of the set and the full charge determination is performed at the voltage change rate dVs / dAh of the constant current conversion voltage Vs, it is canceled by the compensation process. It can be carried out.
[0045]
In this embodiment, even if the
In addition, when the voltage change rate dV / dAh is 0 or a predetermined negative value, it is determined that the battery is fully charged. Therefore, the battery can be fully charged even at a high temperature. Even if the state is shifted to the overcharged state, the full charge can be redetermined when the voltage change rate dV / dAh becomes 0 or a negative value, so that overcharge can be prevented at an early stage.
[0046]
(Modification)
The threshold value Vth can be set equal to the voltage change rate dV / dAh at a capacity of 85% to 95% of the full charge capacity of the battery. In this way, it is possible to reliably determine that the correct positive peak value is fully charged, and to favorably eliminate false positive peak values due to current fluctuations.
[0047]
However, since the value of the voltage change rate dV / dAh in the capacity of 85% to 95% of the full charge capacity of the battery varies depending on the battery temperature, the relationship between the battery temperature and the threshold value Vth is stored in advance in the map, The threshold value may be obtained by substituting the detected battery temperature into this map.
In addition, a positive threshold value is set larger than the product of 10% of the battery charging current × 10% to 80% of the battery full charging capacity and the internal resistance, so that the charging current changes by 10%. Can accurately determine full charge.
[0048]
The predetermined positive threshold value may be a constant value, or may be a value obtained by adding a positive constant value to the minimum value of the voltage change rate dV / dAh at the time of current charging. The difference between the positive peak value and the minimum value of the change rate dV / dAh may be multiplied by a predetermined ratio. Furthermore, since the positive peak value of the voltage change rate dV / dAh changes depending on the temperature, the positive peak value may be changed depending on the detected temperature. The relationship between the magnitude of the positive peak value of the voltage change rate dVs / dAh and the temperature is stored in advance in the map, the magnitude of the positive peak value is predicted based on the detected temperature, and the magnitude and the voltage change rate dVs / The positive threshold value Vth may be obtained by multiplying the difference from the minimum value of dAh by a predetermined coefficient.
The threshold value Vth may be about half of the difference between the expected positive peak value of the voltage change rate dVs / dAh at full charge) and the expected maximum positive peak value at non-full charge. The magnitude of the positive peak value at the time of the last full charge is stored, and this stored value is corrected by the temperature difference between the previous time and the current time to obtain the current positive peak value. From this positive peak value to the current voltage change rate The current threshold value Vth may be obtained by multiplying a value obtained by subtracting the minimum value of dVs / dAh by a predetermined coefficient (for example, 0.5).
[0049]
In the above embodiment, the internal resistance r is calculated using the current pattern shown in FIG. 7, but the charging current value is simply changed periodically and stepwise for each unit charging amount ΔAh, and the charging currents are adjacent to each other. If the terminal voltage VB in two periods is detected, the internal resistance r can be detected.
(Other voltage / current data sampling method 1)
Further, in the above-described embodiment, data sampling is performed 12 times for each unit charge amount ΔAh, and the data sampling is initially performed 3 times during the charging period T1 in which charging is performed with a predetermined charging current value ip1 (10A). The next six data samplings are performed during the charging period T2 in which charging is performed at a predetermined charging current value ip2 (7A), and the last three data samplings are performed at a predetermined charging current value ip1 (10A). In the charging period T3, the constant current conversion voltage Vs is obtained from the average value of each voltage / current data in the charging period T1 and the average value of the voltage / current data in the charging period T3.
[0050]
However, each voltage / current data for calculating the internal resistance may be sampled as follows.
That is, first, the charging current is set to a predetermined charging current value ip1 (here, 10A), and after a predetermined time has elapsed from this setting or after charging a predetermined amount of charge, the first voltage / current data sampling is performed. Next, the charging current is set to a predetermined charging current value ip2 (in this case, 7A) different from ip1, and after the predetermined time has elapsed from this setting or after charging a predetermined amount of charge, sampling of the next voltage / current data for the second time is performed. I do. Next, the internal resistance and the constant current converted voltage Vs are calculated from the obtained voltage / current data VB and IB by the above-described method.
[0051]
By doing this, it is possible to eliminate variations in voltage value and current value from when the charging current value is set until the charging current actually settles to that value, and to obtain more accurate voltage / current data VB and IB. be able to.
(Other voltage / current data sampling method 2)
Furthermore, in the other voltage / current
[0052]
In this way, parameter changes due to the progress of charging can be canceled by the interpolation process, so that more accurate voltage / current data VB and IB can be obtained.
(Other voltage change rate dVs / dAh calculation methods)
The voltage change rate dVs / dAh described above may be obtained as follows.
[0053]
First, the first value of the first constant current converted voltage Vs is obtained using the voltage / current data VB, IB obtained by the other voltage / current
[0054]
When the above-described
[0055]
In addition, when using the other voltage / current data sampling method 2 described above for sampling the voltage / current data VB and IB, the basis for calculating the first and second values of the constant current conversion voltage Vs The sampling time of the voltage / current data VB and IB is the third sampling time of the voltage / current data at the charging current value ip1 (here, 10A) in the other voltage / current data sampling method 2 described above. Is preferably selected.
[Brief description of the drawings]
1 is a block diagram of a charging device used in Example 1. FIG.
FIG. 2 is a characteristic diagram showing the relationship between the charge capacity (charge amount) and the module voltage during constant current charging of the battery module 2;
FIG. 3 is a characteristic diagram showing a relationship between a charge capacity (charge amount) and a module voltage change rate during constant current charging of the battery module 2;
FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between the charging capacity (charge amount) and the module voltage change rate when the battery module 2 is charged with various charging current values.
FIG. 5 is a flowchart showing a full charge determination method of this embodiment.
6 is a flowchart showing a part of the full charge determination method shown in FIG. 5; FIG.
7 is a timing chart showing a data sampling timing and a charging current forcibly changing state in FIG. 6; FIG.
FIG. 8 is a flowchart showing a part of the full charge determination method shown in FIG. 5;
Claims (8)
前記端子電圧Vのデータ及び充電電流Iのデータの対からなる電圧・電流データを複数対検出して、前記複数対の電圧・電流データに基づいて前記充電電流Iの所定値における前記端子電圧又はそれと所定の相関関係をもつ電圧である定電流換算電圧Vsを演算し、単位充電量又は単位時間当たりの前記定電流換算電圧Vsの変化率(dVs/dAh又はdVs/dt)を求めて前記電圧変化率とすることを特徴とする電池の満充電判定方式。The terminal voltage V and the charging current I of the battery at the time of charging are detected to calculate the battery voltage change rate per unit charge amount or unit time, and the full charge of the battery is determined based on the calculated voltage change rate. A battery full charge determination method,
A plurality of voltage / current data consisting of a pair of data of the terminal voltage V and data of the charging current I are detected, and the terminal voltage at a predetermined value of the charging current I based on the plurality of pairs of voltage / current data or A constant current conversion voltage Vs that is a voltage having a predetermined correlation with the voltage is calculated, and a rate of change (dVs / dAh or dVs / dt) of the constant current conversion voltage Vs per unit charge amount or unit time is obtained. A battery full charge determination method characterized by a rate of change.
前記電圧変化率が正ピークとなる場合に満充電と判定することを特徴とする電池の満充電判定方式。The battery full charge determination method according to claim 1,
A battery full charge determination method, wherein the battery is determined to be fully charged when the voltage change rate has a positive peak.
前記電圧変化率は、単位充電量当たりの電圧変化率からなることを特徴とする電池の満充電判定方式。The battery full charge determination method according to claim 1,
The battery full charge determination method, wherein the voltage change rate comprises a voltage change rate per unit charge amount.
前記電圧・電流データのサンプリング期間中に前記充電電流Iを変更することにより前記複数対の電圧・電流データを得ることを特徴とする電池の満充電判定方式。In the battery full charge determination method according to any one of claims 1 to 3,
A battery full-charge determination method, wherein the plurality of pairs of voltage / current data are obtained by changing the charging current I during the sampling period of the voltage / current data.
所定の充電電流値ip1での充電を行う充電期間T1、前記充電電流値ip1と異なる所定の充電電流値ip2での充電を行う充電期間T2、前記充電電流値ip1での充電を行う充電期間T3を前記サンプリング期間に順次に設け、
前記充電期間T1における前記電圧・電流データ、前記充電期間T2における前記電圧・電流データ、前記充電期間T3における前記電圧・電流データを求め、
前記充電期間T1における前記電圧・電流データと前記充電期間T3における前記電圧・電流データとの補間データである充電期間T1、T3における電圧・電流データと、前記充電期間T2における前記電圧・電流データとに基づいて、前記定電流換算電圧Vsを求めることを特徴とする電池の満充電判定方式。In the battery full charge determination method according to claim 4,
A charging period T1 in which charging is performed at a predetermined charging current value ip1, a charging period T2 in which charging is performed at a predetermined charging current value ip2 different from the charging current value ip1, and a charging period T3 in which charging is performed at the charging current value ip1. Are sequentially provided in the sampling period,
Obtaining the voltage / current data in the charging period T1, the voltage / current data in the charging period T2, and the voltage / current data in the charging period T3;
Voltage / current data in charging periods T1 and T3, which are interpolation data of the voltage / current data in the charging period T1 and the voltage / current data in the charging period T3, and the voltage / current data in the charging period T2 Based on the above, the full current determination method for the battery, wherein the constant current converted voltage Vs is obtained.
各前記充電期間T1、T2、T3ごとにそれぞれ複数対の前記電圧・電流データを求め、
求めた前記電圧・電流データに基づいて前記各充電期間T1、T2、T3ごとにそれぞれ平均の電圧・電流データを求め、
求めた前記平均の電圧・電流データを前記各充電期間T1、T2、T3の前記電圧・電流データとすることを特徴とする電池の満充電判定方式。In the battery full charge determination method according to claim 5,
A plurality of pairs of the voltage / current data are obtained for each of the charging periods T1, T2, and T3,
Based on the obtained voltage / current data, average voltage / current data is obtained for each of the charging periods T1, T2, and T3,
A battery full-charge determination method, wherein the obtained average voltage / current data is used as the voltage / current data of the charging periods T1, T2, and T3.
各前記充電期間T2、T3の開始時点及び終了時点は、前記充電期間T1の開始時点の充電量Ahを0とした場合の充電量Ahが所定値に達する時点に設定されることを特徴とする電池の満充電判定方式。In the battery full charge determination method according to claim 6,
The start time and end time of each of the charging periods T2 and T3 are set to the time when the charge amount Ah reaches a predetermined value when the charge amount Ah at the start time of the charge period T1 is 0. Battery full charge judgment method.
所定充電期間T1における前記充電電流値ip1は、前記充電期間T1における現状の充電電流値iであり、その変更を行わないことを特徴とする電池の満充電判定方式。In the battery full charge determination method according to any one of claims 5 to 7,
The charging current value ip1 in the predetermined charging period T1 is the current charging current value i in the charging period T1, and is not changed.
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