JP3975801B2 - 蓄電池システム - Google Patents
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- 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
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通常使用状態において、完全充電状態ではなく、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ：充電状態）を下げた状態で使用される蓄電池の充電方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
蓄電池の用途としては、一般的に民生用途と呼ばれる移動体通信、電動工具、ＰＣ等用の電源や、産業用途と呼ばれる非常用バックアップ電源、また電気自動車や無人搬送車等の車両駆動用等がある。従来のこれらの蓄電池の使用方法は、蓄電池の容量を生かしたものであり、基本的に充電状態（ＳＯＣ）が１００％である満充電を基準として使用した電気量を使用後に充電し、満充電に戻すという方法が一般的であった。
【０００３】
また、これとは別にパラレルハイブリット型電気自動車（ＨＥＶ）が開発されている。ＨＥＶは、発進時や加速時等に組電池の電気エネルギーをモーターを介して運動エネルギーに変換し、エンジンの出力を補助する。この反対に、減速時に車の運動エネルギーを電気エネルギーに変換することによって、ＨＥＶに搭載されている組電池を充電する。この充電を回生充電と呼び、ＨＥＶが車両外部からの充電なく継続して走行できる要因である。この場合、基準となる充電状態は１００％ではなく、常に回生充電が行なわれる余裕を持つ必要があり、一般的には５０〜８０％程度とされている。
【０００４】
このような充放電を繰り返すうちに、組電池を構成するセル毎に異なるＳＯＣとなってしまうばらつきが発生してしまう。この現象は、基本的に充電状態（ＳＯＣ）が１００％である満充電を基準として使用した電気量を使用後に充電し、満充電に戻すという使用法では出にくく、ＨＥＶ用の電池では顕著に現れる。
【０００５】
このばらつきを解消するためには、決められた頻度で完全充電する、均等充電を行う方法が以前より知られている。この均等充電とは充電状態をＳＯＣの一番低いセルに合わせる事により他のセルを過充電状態とし、組電池内の各セルのＳＯＣをそろえる方法である。この均等充電は、従来車両の経過日数や走行距離、積算電気量などに応じて一定間隔で設定されていた。均等充電を行うことにより、セル間のＳＯＣの格差が解消され、ひいては電池の長寿命化を図ることが出来る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし不完全なＳＯＣで組電池を使用し続けると、個々の電池特性のバラツキによって各セル毎でＳＯＣの違いが大きくなり、電池パック中のセルによっては過放電・過充電が発生してしまい、そのセル１つが機能しなくなったとしても電池特性や寿命特性をパックとして発揮できないという問題点があった。
【０００７】
また、均等充電を必要以上に行うと回生エネルギーを充分に回収できない、また過充電量が多くなりかえって短寿命になる、などの悪影響を及ぼしていた。
【０００８】
本発明は上記従来の問題点を解消するために、電池のバラツキを矯正し、最適なタイミングで均等充電を行なう事により、電池の寿命特性を改善する方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、複数のセルが電気的に直列に接続された組電池と、前記セルを通常使用状態に於いては充電状態が１００％未満の状態に充放電を制御する充放電制御手段と、外気温を測定する温度センサと、前記温度センサにより測定された所定時間毎の温度を記憶するメモリと、前記メモリに記憶された所定時間毎の温度に基づいて状況を判断する状況判断手段と、前記状況判断手段により判断された状況に応じて均等充電する頻度を決定する頻度決定手段と、前記頻度決定手段により決定された頻度により前記組電池を均等充電する均等充電制御手段とを備えた構成である。
【００１０】
また、複数のセルが電気的に直列に接続された組電池と、前記セルを通常使用状態に於いては充電状態が１００％未満の状態に充放電を制御する充放電制御手段と、日付から季節を判断する状況判断手段と、
前記状況判断手段により判断された状況に応じて均等充電する頻度を決定する頻度決定手段と、前記頻度決定手段により決定された頻度により前記組電池を均等充電する均等充電制御手段とを備えた構成としても良い。
【００１１】
本発明はこれらの構成により、均等充電の頻度を気温（＝一日毎の気温）＝季節によって変化させることにより、必要以上の均等充電頻度となることなく、寿命特性の優れた蓄電池システムを提供することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態として、ＨＥＶに用いた場合を説明する。ＨＥＶは屋外に放置される事が多く、電池に対する環境温度も厳しい。
【００１３】
図１は、毎日正午になったときの、温度センサの出力である。これらの測定された温度をコンピュータのメモリに記憶する。過去一週間前から今日までの７日間のうち、気温が３０℃より高い日が４日以上あれば「夏」と状況判断手段が判断する。過去一週間前から今日までの７日間のうち、気温が３０℃から１０℃の範囲にある日が４日間以上あれば「春または秋」と状況判断手段が判断する。過去一週間前から今日までの７日間のうち、気温が１０℃未満である日が４日以上あれば「冬」と状況判断手段が判断する。
【００１４】
これらの状況に応じて「夏」であれば均等充電の頻度を「高頻度（５日に一度）」に、「春または秋」であれば均等充電頻度を「中程度（７日に一度）」に、「冬」であれば「低頻度（１０日に一度）」に均等充電制御手段は設定される。最後に均等充電した日から今日の日付の差が、設定された均等充電の頻度以上であれば、次回の運転で均等充電を行う。逆にその差が均等充電頻度よりも短い場合は、均等充電しない。
【００１５】
次に、記憶されている月日から、７から８月を「夏」、３月から６月および９月から１１月を「春または秋」、１２月から２月を「冬」と状況判断手段が判断する。「夏」であれば均等充電の頻度を「高頻度（５日に一度）」に、「春または秋」であれば均等充電頻度を「中程度（７日に一度）」に、「冬」であれば「低頻度（１０日に一度）」に均等充電制御手段が設定する。その後、最後に均等充電した日から今日の日付の差が、設定された均等充電の頻度以上であれば、その直後の運転中に均等充電を行う。逆にその差が均等充電頻度よりも短い場合は、均等充電しないこともある。
【００１６】
さらに、毎日決まった時間に気温を測定できない場合、運転開始時に気温とそのときの時刻を測定する。測定した気温が、午前１０時から午後４時までで気温が３０℃（午後４時から翌１０時までで２５℃）より高い場合は「夏」、３０℃から１０℃（２５℃から５℃）の範囲であれば「春または秋」、１０℃（５℃）未満であるときは「冬」と判断する。夏であれば均等充電の頻度を「高頻度（１２０時間に一度）」、春または秋であれば「中頻度（１６８時間に一度）」、冬であれば「低頻度（２４０時間に一度）」に設定する。最後に均等充電が終了してから運転開始時までの時間が設定された均等充電の頻度以上であれば、そのときの運転で均等充電を開始し、頻度よりも低い場合は均等充電しないこととする事も良いものである。
【００１７】
ここで、季節とは春夏秋冬に限定されず、これをもっと細かく分け、気温が所定の範囲に入っている時期が続く期間、例えば「早春」「春そのもの」「晩春」「立夏」「夏そのもの」…等々、「季節」は５段階以上にも分けることができる。
【００１８】
なお、これらの実施例では頻度を日数や時間で設定しているが、走行距離、充電もしくは放電の積算電気量で設定しても同等の効果を得ることができる。
【００１９】
均等充電は頻度が高いほど電池間のバラツキが少なくなり、硫酸鉛が蓄積・固定化されにくいが、その分燃費が悪くなり、また過充電量が多く短寿命になる。よって、本発明は特に鉛蓄電池に用いた場合に大きな効果を奏する。
【００２０】
【発明の効果】
本発明は、ＳＯＣを下げた不完全充電状態で主に使用する蓄電池の均等充電において、状況によりその頻度を適正化し必要最小限にすることで、長寿命の優れた蓄電池システムを実現するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】２０ＸＸ年７月の気温を示す図
【図２】本発明の一実施例によるフローチャート
【図３】本発明の別の実施例によるフローチャート
【図４】本発明の別の実施例によるフローチャート
【発明の属する技術分野】
本発明は、通常使用状態において、完全充電状態ではなく、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ：充電状態）を下げた状態で使用される蓄電池の充電方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
蓄電池の用途としては、一般的に民生用途と呼ばれる移動体通信、電動工具、ＰＣ等用の電源や、産業用途と呼ばれる非常用バックアップ電源、また電気自動車や無人搬送車等の車両駆動用等がある。従来のこれらの蓄電池の使用方法は、蓄電池の容量を生かしたものであり、基本的に充電状態（ＳＯＣ）が１００％である満充電を基準として使用した電気量を使用後に充電し、満充電に戻すという方法が一般的であった。
【０００３】
また、これとは別にパラレルハイブリット型電気自動車（ＨＥＶ）が開発されている。ＨＥＶは、発進時や加速時等に組電池の電気エネルギーをモーターを介して運動エネルギーに変換し、エンジンの出力を補助する。この反対に、減速時に車の運動エネルギーを電気エネルギーに変換することによって、ＨＥＶに搭載されている組電池を充電する。この充電を回生充電と呼び、ＨＥＶが車両外部からの充電なく継続して走行できる要因である。この場合、基準となる充電状態は１００％ではなく、常に回生充電が行なわれる余裕を持つ必要があり、一般的には５０〜８０％程度とされている。
【０００４】
このような充放電を繰り返すうちに、組電池を構成するセル毎に異なるＳＯＣとなってしまうばらつきが発生してしまう。この現象は、基本的に充電状態（ＳＯＣ）が１００％である満充電を基準として使用した電気量を使用後に充電し、満充電に戻すという使用法では出にくく、ＨＥＶ用の電池では顕著に現れる。
【０００５】
このばらつきを解消するためには、決められた頻度で完全充電する、均等充電を行う方法が以前より知られている。この均等充電とは充電状態をＳＯＣの一番低いセルに合わせる事により他のセルを過充電状態とし、組電池内の各セルのＳＯＣをそろえる方法である。この均等充電は、従来車両の経過日数や走行距離、積算電気量などに応じて一定間隔で設定されていた。均等充電を行うことにより、セル間のＳＯＣの格差が解消され、ひいては電池の長寿命化を図ることが出来る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし不完全なＳＯＣで組電池を使用し続けると、個々の電池特性のバラツキによって各セル毎でＳＯＣの違いが大きくなり、電池パック中のセルによっては過放電・過充電が発生してしまい、そのセル１つが機能しなくなったとしても電池特性や寿命特性をパックとして発揮できないという問題点があった。
【０００７】
また、均等充電を必要以上に行うと回生エネルギーを充分に回収できない、また過充電量が多くなりかえって短寿命になる、などの悪影響を及ぼしていた。
【０００８】
本発明は上記従来の問題点を解消するために、電池のバラツキを矯正し、最適なタイミングで均等充電を行なう事により、電池の寿命特性を改善する方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、複数のセルが電気的に直列に接続された組電池と、前記セルを通常使用状態に於いては充電状態が１００％未満の状態に充放電を制御する充放電制御手段と、外気温を測定する温度センサと、前記温度センサにより測定された所定時間毎の温度を記憶するメモリと、前記メモリに記憶された所定時間毎の温度に基づいて状況を判断する状況判断手段と、前記状況判断手段により判断された状況に応じて均等充電する頻度を決定する頻度決定手段と、前記頻度決定手段により決定された頻度により前記組電池を均等充電する均等充電制御手段とを備えた構成である。
【００１０】
また、複数のセルが電気的に直列に接続された組電池と、前記セルを通常使用状態に於いては充電状態が１００％未満の状態に充放電を制御する充放電制御手段と、日付から季節を判断する状況判断手段と、
前記状況判断手段により判断された状況に応じて均等充電する頻度を決定する頻度決定手段と、前記頻度決定手段により決定された頻度により前記組電池を均等充電する均等充電制御手段とを備えた構成としても良い。
【００１１】
本発明はこれらの構成により、均等充電の頻度を気温（＝一日毎の気温）＝季節によって変化させることにより、必要以上の均等充電頻度となることなく、寿命特性の優れた蓄電池システムを提供することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態として、ＨＥＶに用いた場合を説明する。ＨＥＶは屋外に放置される事が多く、電池に対する環境温度も厳しい。
【００１３】
図１は、毎日正午になったときの、温度センサの出力である。これらの測定された温度をコンピュータのメモリに記憶する。過去一週間前から今日までの７日間のうち、気温が３０℃より高い日が４日以上あれば「夏」と状況判断手段が判断する。過去一週間前から今日までの７日間のうち、気温が３０℃から１０℃の範囲にある日が４日間以上あれば「春または秋」と状況判断手段が判断する。過去一週間前から今日までの７日間のうち、気温が１０℃未満である日が４日以上あれば「冬」と状況判断手段が判断する。
【００１４】
これらの状況に応じて「夏」であれば均等充電の頻度を「高頻度（５日に一度）」に、「春または秋」であれば均等充電頻度を「中程度（７日に一度）」に、「冬」であれば「低頻度（１０日に一度）」に均等充電制御手段は設定される。最後に均等充電した日から今日の日付の差が、設定された均等充電の頻度以上であれば、次回の運転で均等充電を行う。逆にその差が均等充電頻度よりも短い場合は、均等充電しない。
【００１５】
次に、記憶されている月日から、７から８月を「夏」、３月から６月および９月から１１月を「春または秋」、１２月から２月を「冬」と状況判断手段が判断する。「夏」であれば均等充電の頻度を「高頻度（５日に一度）」に、「春または秋」であれば均等充電頻度を「中程度（７日に一度）」に、「冬」であれば「低頻度（１０日に一度）」に均等充電制御手段が設定する。その後、最後に均等充電した日から今日の日付の差が、設定された均等充電の頻度以上であれば、その直後の運転中に均等充電を行う。逆にその差が均等充電頻度よりも短い場合は、均等充電しないこともある。
【００１６】
さらに、毎日決まった時間に気温を測定できない場合、運転開始時に気温とそのときの時刻を測定する。測定した気温が、午前１０時から午後４時までで気温が３０℃（午後４時から翌１０時までで２５℃）より高い場合は「夏」、３０℃から１０℃（２５℃から５℃）の範囲であれば「春または秋」、１０℃（５℃）未満であるときは「冬」と判断する。夏であれば均等充電の頻度を「高頻度（１２０時間に一度）」、春または秋であれば「中頻度（１６８時間に一度）」、冬であれば「低頻度（２４０時間に一度）」に設定する。最後に均等充電が終了してから運転開始時までの時間が設定された均等充電の頻度以上であれば、そのときの運転で均等充電を開始し、頻度よりも低い場合は均等充電しないこととする事も良いものである。
【００１７】
ここで、季節とは春夏秋冬に限定されず、これをもっと細かく分け、気温が所定の範囲に入っている時期が続く期間、例えば「早春」「春そのもの」「晩春」「立夏」「夏そのもの」…等々、「季節」は５段階以上にも分けることができる。
【００１８】
なお、これらの実施例では頻度を日数や時間で設定しているが、走行距離、充電もしくは放電の積算電気量で設定しても同等の効果を得ることができる。
【００１９】
均等充電は頻度が高いほど電池間のバラツキが少なくなり、硫酸鉛が蓄積・固定化されにくいが、その分燃費が悪くなり、また過充電量が多く短寿命になる。よって、本発明は特に鉛蓄電池に用いた場合に大きな効果を奏する。
【００２０】
【発明の効果】
本発明は、ＳＯＣを下げた不完全充電状態で主に使用する蓄電池の均等充電において、状況によりその頻度を適正化し必要最小限にすることで、長寿命の優れた蓄電池システムを実現するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】２０ＸＸ年７月の気温を示す図
【図２】本発明の一実施例によるフローチャート
【図３】本発明の別の実施例によるフローチャート
【図４】本発明の別の実施例によるフローチャート
Claims (4)
- 複数のセルが電気的に直列に接続された組電池と、前記セルを通常使用状態に於いては充電状態が１００％未満の状態に充放電を制御する充放電制御手段と、外気温を測定する温度センサと、前記温度センサにより測定された所定時間毎の温度を記憶するメモリと、前記メモリに記憶された所定時間毎の温度に基づいて状況を判断する状況判断手段と、前記状況判断手段により判断された状況に応じて均等充電する頻度を決定する頻度決定手段と、最後に均等充電された時と現在との差が前記頻度決定手段により決定された頻度以上である場合は前記組電池を均等充電する均等充電制御手段とを備えた蓄電池システム。
- 複数のセルが電気的に直列に接続された組電池と、前記セルを通常使用状態に於いては充電状態が１００％未満の状態に充放電を制御する充放電制御手段と、日付から季節を判断する状況判断手段と、前記状況判断手段により判断された状況に応じて均等充電する頻度を決定する頻度決定手段と、最後に均等充電された日付と現在の日付との差が頻度決定手段により決定された頻度以上である場合は前記組電池を均等充電する均等充電制御手段とを備えた蓄電池システム。
- 複数のセルが電気的に直列に接続された組電池と、前記セルを通常使用状態に於いては充電状態が１００％未満の状態に充放電を制御する充放電制御手段と、外気温を測定する温度センサと、前記温度センサにより測定された温度と測定した時間を記憶するメモリと、前記メモリに記憶された温度と測定した時間に基づいて状況を判断する状況判断手段と、前記状況判断手段により判断された状況に応じて均等充電する頻度を決定する頻度決定手段と、前記頻度決定手段により決定された頻度により前記組電池を均等充電する均等充電制御手段とを備えた蓄電池システム。
- 最後に均等充電された日付と現在の日付との差が頻度決定手段により決定された頻度以上である場合は、前記組電池を均等充電する均等充電制御手段とを備えた請求項３に記載の蓄電池システム。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2002087862A JP3975801B2 (ja) | 2002-03-27 | 2002-03-27 | 蓄電池システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002087862A JP3975801B2 (ja) | 2002-03-27 | 2002-03-27 | 蓄電池システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003288947A JP2003288947A (ja) | 2003-10-10 |
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Family
ID=29233905
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002087862A Expired - Fee Related JP3975801B2 (ja) | 2002-03-27 | 2002-03-27 | 蓄電池システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11616257B2 (en) | 2018-10-19 | 2023-03-28 | Lg Energy Solution, Ltd. | Battery management device |
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|---|---|---|---|---|
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| CN103918120B (zh) | 2011-10-11 | 2016-07-06 | 新神户电机株式会社 | 铅蓄电池系统 |
| JP6984460B2 (ja) * | 2018-02-06 | 2021-12-22 | 昭和電工マテリアルズ株式会社 | 蓄電制御装置、蓄電制御方法、および蓄電制御プログラム |
-
2002
- 2002-03-27 JP JP2002087862A patent/JP3975801B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11616257B2 (en) | 2018-10-19 | 2023-03-28 | Lg Energy Solution, Ltd. | Battery management device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2003288947A (ja) | 2003-10-10 |
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