JP4572518B2

JP4572518B2 - 電池状態検知方法

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Publication number: JP4572518B2
Application number: JP2003313817A
Authority: JP
Inventors: 惠造山田
Original assignee: Shin Kobe Electric Machinery Co Ltd
Current assignee: Shin Kobe Electric Machinery Co Ltd
Priority date: 2003-09-05
Filing date: 2003-09-05
Publication date: 2010-11-04
Anticipated expiration: 2023-09-05
Also published as: JP2005083798A

Description

本発明は、電池状態検知方法に係り、特に、電池の二重層容量と電池状態との関係から電池状態を検知する電池状態検知方法に関する。

従来、電池の内部抵抗、放電電圧、開回路電圧などは、劣化状態や充電状態などの電池状態の判断材料として用いられ、自動車、携帯機器などの高性能化に伴ってそれらに使用される電池の負荷が大きくなるに従い、近年、電池状態監視や電池状態制御の重要性がますます大きくなってきている。

自動車用の電池においては、排ガスの削減のために行われているアイドルストップ・スタートやエネルギー効率を高めるため行われている回生充電などに対応するため、これらの用途に適した電池状態に電池を保つ技術が望まれている。電気二重層容量は、電池の充電状態（ＳＯＣ）や劣化状態（ＳＯＨ）に依存するため、ＳＯＣやＳＯＨが電池状態の指標として用いられる。鉛電池はこれらの用途に応用できる電池の代表的なもののひとつである。

電気二重層容量を電池状態検知に利用する場合には、交流法で電気二重層容量を測定する方法が一般的である（例えば、特許文献１参照）。このような交流法では、電流に正弦波などの規則的な波形を重畳し、その応答を解析する。

特開２００１−２３５５２５号公報

しかしながら、交流法を電池に適用して電気二重層容量を求めると、電流依存性が大いことが分かる。これは、電流が大きくなると電極反応が起こる有効電極面積が狭くなることに起因する。特に電池の劣化が進行すると、有効電極面積の電流依存性は大きくなる。また、電池状態検知に使用されている交流法の装置では、コストなどの制約のため、通常、重畳される電流波の振幅は１０Ａ以下の小さい電流である。実際に、例えば、車両で問題となるのはエンジン始動時のような大電流（例えば、５００Ａ）での電池の出力特性であり、小さい電流で電気二重層容量を測定したとしても、正確な電池状態を検知（推定）することはできない。

本発明は、上記事案に鑑み、正確に電池状態を検知可能な電池状態検知方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は、電池から供給される直流パルス電流及び電池電圧から前記電池の二重層容量を求め、予め求めていた二重層容量と電池状態との関係から前記電池の電池状態を検出する電池状態検知方法において、前記直流パルス電流及び電池電圧から前記電池の内部抵抗を求め、前記内部抵抗をＲ、前記直流パルス電流をＩ、前記電池電圧をＥ、ファラデー電流を表す（Ｅ−ＩＲ）の関数をｆ、前記二重層容量をＣ、時間をｔとしたときに、下式（１）に複数組のデータ（Ｉ、ｄＥ／ｄｔ、ｄＩ／ｄｔ）と前記内部抵抗Ｒとを代入して前記二重層容量を求めることを特徴とする。

本発明では、直流パルス電流及び電池電圧から電池の内部抵抗を求め、内部抵抗をＲ、直流パルス電流をＩ、電池電圧をＥ、ファラデー電流を表す（Ｅ−ＩＲ）の関数をｆ、二重層容量をＣ、時間をｔとしたときに、式（１）に複数組のデータ（Ｉ、ｄＥ／ｄｔ、ｄＩ／ｄｔ）と内部抵抗Ｒとを代入して二重層容量を求めるため、すなわち、二重層容量を測定するために電池から供給される直流パルス電流及び電池電圧を用いるため、電池の二重層容量を求めるときに、例えば、エンジン始動時のような大電流特性が二重層容量の計算に反映されるので、電池状態に拘わらず電池の二重層容量を正確に求めることができると共に、交流電源を必要としないため、小型化、低コスト化を図ることができる。

この場合に関数ｆが既知であるとき、（Ｅ−ＩＲ）の値が同じ２組のデータ（Ｉ、ｄＥ／ｄｔ、ｄＩ／ｄｔ）と内部抵抗Ｒとを式（１）に代入して第１二重層容量を求め、（Ｅ−ＩＲ）の値が同じ別の２組のデータ（Ｉ、ｄＥ／ｄｔ、ｄＩ／ｄｔ）と内部抵抗Ｒとを式（１）に代入して第２二重層容量を求め、第１、第２二重層容量の差の絶対値が所定値未満のときに、第１二重層容量、第２二重層容量又は第１、第２二重層容量間の任意の値を電池の二重層容量として求めるようにしてもよい。このような任意の値の例として、（第１二重層容量＋第２二重層容量）／２で求まる中間値を挙げることができる。

また、本発明において、時間が一定の異なる時刻で測定した２つの電池電圧の差から電池の電圧変化量を求め、電圧変化量の絶対値が所定値以上かつ所定時間以上持続したときに電圧変化量を所定時間での電流変化量で除すことで電池の内部抵抗を求めて直流パルス電流の積算を開始し、所定時間経過後の別の異なる時刻で測定した２つの電池電圧の差から電池の電圧変化量を求め、該電圧変化量の絶対値が所定値未満かつ所定時間以上持続したときに直流パルス電流の積算を終了し、積算した積算電流値を積算時間での電圧変化量で除して電池の二重層容量を求めるようにしてもよい。なお、２つの電池電圧の差から電池の電圧変化量を求めるときに、電圧低下速度（＝電圧変化量／異なる時刻間の時間）を用いるようにしてもよい。

本発明によれば、直流パルス電流及び電池電圧から電池の内部抵抗を求め、内部抵抗をＲ、直流パルス電流をＩ、電池電圧をＥ、ファラデー電流を表す（Ｅ−ＩＲ）の関数をｆ、二重層容量をＣ、時間をｔとしたときに、式（１）に複数組のデータ（Ｉ、ｄＥ／ｄｔ、ｄＩ／ｄｔ）と内部抵抗Ｒとを代入して二重層容量を求めるため、すなわち、電池の二重層容量を求めるときに、例えば、エンジン始動時のような大電流特性が二重層容量の計算に反映されるので、電池状態に拘わらず電池の二重層容量を正確に求めることができると共に、交流電源を必要としないため、小型化、低コスト化を図ることができる、という効果を得ることができる。

本発明は、（１）電池から供給される直流パルス電流及び電池電圧から電池の電気二重層容量（以下、二重層容量という。）を測定し、（２）予め求めていた二重層容量と電池状態との関係から電池の電池状態を検知する。

（１）二重層容量の測定
電圧は電気二重層に充電される時間だけ電流よりも遅れる傾向にあるため、この遅延時間から電池の二重層容量を算出する。非線形抵抗と二重層容量との等価回路を仮定すると、電池を流れる直流電流Ｉと電池電圧Ｅとには下式（１）の関係が成り立つ。ここで、Ｒは電池の内部抵抗、ｆはファラデー電流を表す（Ｅ−ＩＲ）の関数、Ｃは正負極合わせた電池として観察される電気二重層容量、ｔは時間である。電流Ｉは充電電流を正、放電電流を負として表す。なお、式（１）は、電圧Ｅを電池の分極ΔＥに置き換えても成立する。

実測パラメータは、Ｉ、ｄＥ／ｄｔ、ｄＩ／ｄｔであり、これらによって関数ｆ、内部抵抗Ｒ、二重層容量Ｃを算出する。関数ｆは予めＩＶ測定など別の方法で求めることが可能なため、予め関数ｆを用意しておいてもよい。式（１）では、例えば電圧Ｅが同じ値のデータを３組用意する必要があるが、予め関数ｆが与えられている場合には求めるパラメータが減るので、電圧Ｅが同じ値の２組のデータを用意するだけでよい。

遅延時間を正確に求めるには、ピーク電流値が大きく電流の変化速度の絶対値の大きいパルス電流波形が適している（図３参照）。従って、エンジン始動時は二重層容量を求めるのに適したタイミングの一つである。エンジン始動時以外にも好適なタイミングが考えられ、例えば、モータ補助の機能のある車両では発進時のモータ負荷電流の立上りや立下りのタイミングの波形を構成するデータを二重層容量の算出に利用するようにしてもよい。

また、電流Ｉ、電圧Ｅの測定タイミングを限定し、内部抵抗Ｒを他のパラメータから独立して測定するようにしてもよい。パルス放電開始後の電気量が二重層容量Ｃよりも十分小さいとき、すなわち、パルス放電の電圧の立下り始めのタイミングでは、内部抵抗Ｒは下式（２）により計算することができる。

電流Ｉが電気二重層の充放電電流の殆どの場合に、二重層容量Ｃは、下式（３）により計算することができる。このような条件の厳格な判断は簡単ではないが、通常観察される二重層容量Ｃとエンジン始動波形を構成するデータとから、観察される電圧パルスのピーク手前の時間までは、式（３）が成立する。

（２）電池状態の検知
電池状態の検知対象となる電池と同一仕様・型式の電池の電池状態と二重層容量Ｃとの対応関係は、例えば、図５、図７に示すように、予め求めておくことができる。図５に示す対応関係は劣化状態（ＳＯＨ）と二重層容量Ｃ（Ｃｄ）との関係を示し、図７に示す対応関係は充電状態（ＳＯＣ）と二重層容量Ｃ（Ｃｄ）との関係を示したものである。実際にこのような対応を得るには、新品状態から劣化した状態へ移行する電池の電池状態（ＳＯＨ、ＳＯＣ等）を公知の方法で測定し、その電池状態での二重層容量Ｃをエンジン始動時等の直流電流、電圧データから演算して（後述する図２のステップ１１２、図４のステップ１６６参照）、ＳＯＨ−Ｃ又はＳＯＣ−Ｃの対応を図ればよい。ここで、ＳＯＨは、その劣化状態での満充電容量の初期満充電容量に対する割合である。

なお、図５には、ＳＯＨ−Ｃの対応関係の他に、二重層容量Ｃを測定したときのＳＯＨに対応する内部抵抗Ｒについても測定（演算）結果を示している。ＳＯＨが高い領域で内部抵抗ＲのＳＯＨ依存性は低く電池のＳＯＨ検知（演算）に使用することが困難なのに対し、直流パルスでの電流・電圧データから演算した二重層容量Ｃは広い範囲でＳＯＨ依存性が大きく、ＳＯＨ検知に適している。また、図７には、ＳＯＣ−Ｃの対応関係の他に、二重層容量Ｃを測定したときのＳＯＣに対応する内部抵抗Ｒについても測定結果を示している。この方法では電圧が立ち下がる最初の部分から内部抵抗Ｒを求めることができ、このようにして求まる内部抵抗ＲはＳＯＣ依存性が高く電池のＳＯＣ検出に利用できる。図７では、同じ二重層容量Ｃの値で２つのＳＯＣ状態が存在しうるが、例えば、別途電池の開回路電圧を測定して充電状態が高い領域にあるか低い領域にあるかを限定すれば、二重層容量ＣもＳＯＣ検出に利用できる。二重層容量Ｃの大きさやＳＯＣ依存性は測定時間スケール、電流や電池の設計によって異なり、電池や搭載車両の型式によってはＳＯＣに対して二重層容量Ｃが単調増加や単調減少の傾向を示す場合がある。その場合は開回路電圧によって充電状態が高い領域か低い領域かを限定する必要はない。

このような対応関係は、例えばマップ（テーブル）又は関係式として、電池状態の検知対象となる電池や当該電池を制御する制御システムに、ハードウエア（例えば、複数の抵抗及びツェナーダイオードを含む記憶回路）又はソフトウエア（例えば、ＲＯＭへの書き込み）として構成することができる。

電池状態を検知するには、上述した二重層容量Ｃの計算値を、マイクロコンピュータ等により電池の電池状態と二重層容量Ｃとの対応関係に当てはめて検知対象となる電池のＳＯＨやＳＯＣ等の電池状態を検出する。

なお、本実施形態の電池状態検知方法は汎用性のある二重層容量測定方法であり、鉛電池のほか、リチウム電池等の各種電池の電池状態検知に利用したり、工業電解用電極などの電気化学装置の評価に用いることも可能である。

以下、上記実施形態に従って、本発明を車両のアイドルストップ・スタート（ＩＳＳ）を制御するＩＳＳ制御システムに適用した実施例について説明する。実施例の車両の始動電流は約５００Ａである。なお、比較のために比較例についても併記する。

（実施例１）
図１に示すように、本実施例のＩＳＳ制御システム１１は、６セル直列のベント式鉛電池１に流れる電流を検出するホール素子等の電流センサ７及び鉛電池１の劣化状態（ＳＯＨ）を演算するマイクロコンピュータ（以下、マイコンと略称する。）８を有した電池状態検知ユニット６を備えている。

鉛電池１には公称１２Ｖ５５Ａｈのものを用いた。鉛電池１の上蓋には、電池外部へ電力を供給するためのロッド状正極端子及び負極端子が立設されている。電池状態検知ユニット６は、ベント栓から離れた側の鉛電池１の側面に固着されている。

鉛電池１の正極端子は、電流センサ７を介してイグニッションスイッチ（以下、ＩＧＮスイッチという。）９の中央端子に接続されている。ＩＧＮスイッチ９は中央端子とは別にＯＦＦ端子、ＯＮ／ＡＣＣ端子及びＳＴＡＲＴ端子を有しており、ロータリー式に切り替え接続が可能である。

マイコン８は、中央演算処理装置として機能するＣＰＵ、電池状態検知ユニット６の基本制御プログラム、図５に示したＳＯＣと二重層容量Ｃとの関係マップ等を記憶したＲＯＭ、ＣＰＵのワークエリアとして働くＲＡＭ等を含んで構成されている。なお、マイコン８は、Ｉ／Ｏを介して上位の車両側マイコン１０と通信可能である。

電流センサ７の出力端子はマイコン８に内蔵されたＡ／Ｄコンバータに接続されており、電流センサ７から出力されたホール電圧はＡ／Ｄコンバータでデジタル値に変換され、マイコン８は鉛電池１に流れる電流Ｉをデジタル値として取り込むことができる。また、鉛電池１の正負極端子はマイコン８に内蔵された別のＡ／Ｄコンバータに接続されており、マイコン８は鉛電池１の電圧をデジタル値で取り込むことができる。なお、電池状態検知ユニット６はこのような配線を含んで構成されている。

一方、車両側には、図示しないクラッチ機構を介してエンジン４の回転軸に回転駆動力を伝達させエンジン４を始動させるスタータ３が配されている。また、エンジン４の回転軸は、不図示のクラッチ機構を介して発電機２に動力の伝達が可能であり、エンジン４が回転状態にあるときは、このクラッチ機構を介して発電機２が作動し発電機２からの電力がエアコン、ラジオ等の補機５乃至鉛電池１に供給（充電）される。このようなエンジン制御は車両側マイコン１０により実行される。

ＩＧＮスイッチ９のＯＮ／ＡＣＣ端子は、補機５及び一方向への電流の流れを許容する整流素子を介して発電機２の一端に接続されている。また、ＳＴＡＲＴ端子はスタータ３の一端に接続されている。更に、発電機２、スタータ３及び補機５の他端、鉛電池１の負極端子及びマイコン８は、それぞれグランドに接続されている。

次に、電池状態検知ユニット６を構成するマイコン８のＣＰＵ（以下、単にＣＰＵという。）の動作を中心にＩＳＳ制御システム１１の動作について説明する。

ＣＰＵは、まず、電流センサ７に流れる電流Ｉが所定値（例えば、０．１Ａ）以上か否かを判断することにより、ＩＧＮスイッチ９がＳＴＡＲＴ位置に位置するか否かを判断する。否定判断のときは電流センサ７に流れる電流Ｉが０．１Ａ以上となるまで待機し、肯定判断のときは図２に示す電池状態検知ルーチンを実行する。

図３は、エンジン始動時の電流Ｉについての測定結果を模式的に示したものである。エンジン始動時の鉛電池１の電流波形は、ＩＧＮスイッチ９がＳＴＡＲＴ位置に位置したエンジン始動電流通電開始時（時刻ｔｓ）の後、スタータ３への急激な１段目のパルス放電が行われ、電流波形は急激な立下りとなり約５０ｍｓ経過後にピークが現れる（時刻ｔｐ）。その後、減衰する数回の増減を経てエンジン始動が完了する。電流波形は、エンジン４の構造、エンジン４とスタータ３とを繋ぐクラッチの摩擦等に影響されるが、概ね図３に示すような波形となる。

図２に示すように、電池状態検知ルーチンでは、ステップ１０２において、電流センサ７から出力されたホール電圧及び鉛電池１の両端電圧をデジタル値として取り込みＲＡＭに記憶することで、エンジン始動時のパルス全体の電流Ｉ、電圧Ｅの経時変化を測定する。

次のステップ１０４で、抵抗Ｒ１、最大抵抗Ｒｍａｘを、Ｒ１＝Ｒｍａｘ＝（パルス前電圧−ピーク電圧）／（パルス前電流−ピーク電流）により演算する。次にステップ１０６で（Ｅ−ＩＲ１）が同じ値の２組のデータを下式（１ａ）に代入して二重層容量Ｃ１を演算し、ステップ１０８で（Ｅ−ＩＲ１）が同じ値の別の２組のデータを下式（１ｂ）に代入して二重層容量Ｃ２を演算する。

次にステップ１１０において、（二重層容量Ｃ１−二重層容量Ｃ２）の絶対値が所定値ΔＣ（例えば、０．１（Ｆ））より小さいか否かを判断する。否定判断のときはステップ１１４へ進み、肯定判断のときは次のステップ１１２で、鉛電池１の内部抵抗Ｒを抵抗Ｒ１、電気二重層容量Ｃを二重層容量Ｃ１、所定値ΔＣを（二重層容量Ｃ１−二重層容量Ｃ２）として記憶してステップ１１４へ進む。

ステップ１１４では抵抗Ｒ１＝｛抵抗Ｒ１−（最大抵抗Ｒｍａｘ）／１０００｝を演算し、次のステップ１１６で抵抗Ｒ１が０より小さいか否かを判断する。否定判断のときはステップ１０６に戻り、肯定判断のときは、ステップ１１８において、ステップ１１２で記憶（測定）した二重層容量Ｃを、図５に示したように、予め求めておいた（ＲＯＭに格納され初期設定処理でＲＡＭに展開された）ＳＯＨ−Ｃの対応関係に当てはめ、測定した二重層容量Ｃに対応する鉛電池１の劣化状態（ＳＯＨ）を演算し、次のステップ１２０で演算したＳＯＨの値を車両側マイコン１０に報知する。

ＣＰＵから鉛電池１のＳＯＨの値について報知を受けた車両側マイコン１０は、エンジン４を停止させても鉛電池１がエンジン４を再始動させる最低限必要な出力を供給可能な最小劣化状態ＳＯＨｍｉｎより大きいか否かを判断する。否定判断のときはエンジン４を停止させる（アイドルストップする）と再始動（ＩＳＳ）が不能となるので、エンジン４の駆動を維持すると共に、インストルメンタルパネルに鉛電池１の劣化が進んだ旨を表示させ、肯定判断のときはエンジン４を停止しても再始動が可能なためエンジン４の駆動を停止させる。なお、最小劣化状態ＳＯＨｍｉｎは、鉛電池１が交換される場合等に備え、例えば、マイコン８の初期設定時等に通信によりマイコン８から車両側マイコン１０が取得することが好ましい。

（実施例２）
実施例２のＩＳＳ制御システム１１は、実施例１と同様に電池状態検知ユニット６を備えている。本実施例では、マイコン８のＲＯＭに、実施例１のＳＯＨ−Ｃの対応関係に代えて、ＳＯＣ−Ｃの対応関係が書き込まれており、初期設定時にＲＡＭに展開されている。なお、本実施例において実施例１と同一構成部材には同一符号を付してその説明を省略し、以下、異なる点についてのみ説明する。

図４は、実施例２のマイコン８が実行する電池状態検知ルーチンを示している。電池状態検知ルーチンでは、まず、ステップ１５２で、鉛電池１の電流Ｉ、電圧Ｅを測定し、ステップ１５４において、−１００Ｖ／ｓより小さい電圧低下速度のときは、鉛電池１からＩＧＮスイッチ９を介してスタータ３に電力が供給されているものとみなし、−１００Ｖ／ｓより小さい電圧低下速度が１ｍｓ以上持続したか否かを判断する。

ステップ１５４での判断が否定のときはステップ１５２へ戻り、肯定のときは次のステップ１５６で電圧立下りの最初の１ｍｓの内部抵抗Ｒの値を上述した式（２）により演算し、次のステップ１５８において鉛電池１から流出する電流Ｉの積算を開始すると共に、このときの（Ｅ−ＩＲ）を演算してＲＡＭに記憶する。

次にステップ１６０では、鉛電池１の電流Ｉ、電圧Ｅを測定し、ステップ１６２において、−１００Ｖ／ｓより大きい電圧低下速度が１ｍｓ以上持続したか否かを判断する。否定判断のときはステップ１６０へ戻り、肯定判断のときは次のステップ１６４において電流積算を終了すると共に、このときの（Ｅ−ＩＲ）を演算してＲＡＭに記憶する。次いで、ステップ１６６で、式（３）により二重層容量Ｃを演算する。なお、式（３）において、流れた電気量には電流Ｉの積算値を用いる。

次のステップ１６８では、図７に示したように、予め求めておいた（ＲＯＭに格納され初期設定処理でＲＡＭに展開された）ＳＯＣ−Ｃの対応関係に当てはめ、二重層容量Ｃに対応する鉛電池１の充電状態（ＳＯＣ）を演算し、次のステップ１７０で演算したＳＯＣの値を車両側マイコン１０に報知する。

報知を受けた車両側マイコン１０は、エンジン４を停止させても鉛電池１がエンジン４を再始動させる最低限必要な出力を供給可能な最小劣化状態ＳＯＣｍｉｎより大きいか否かを判断する。否定判断のときはエンジン４を停止させると再始動が不能となるので、エンジン４の駆動を維持すると共に、インストルメンタルパネルに鉛電池１の劣化が進んだ旨を表示させ、肯定判断のときはエンジン４を停止しても再始動が可能なためエンジン４の駆動を停止させる。

（比較例１）
比較例１では、実施例１の電池状態検知ユニット６に代えて、通常のインピーダンスアナライザを使用した交流インピーダンス法で、周波数１Ｈｚから１ｋＨｚ、１０Ａで放電中に振幅５Ａの正弦波を重畳させて試験を行い、Ｃｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットへのフィッティング法により、各種ＳＯＨでの満充電の内部抵抗Ｒと二重層容量Ｃとを求めた。この結果を図６に示す。図５と比較すると明らかなように、二重層容量Ｃは実施例１に対しＳＯＨによる変動が小さかった。従って、比較例１より実施例１の方が精度よくＳＯＨを検知することができることが分かる。

（比較例２）
比較例２では、実施例２の電池状態検知ユニット６に代えて、比較例１と同様の方法で、各種ＳＯＣでの内部抵抗Ｒと二重層容量Ｃとを求めた。この結果を図８に示す。実施例２と比べると（図７参照）、ＳＯＣに対する変動量が小さかった。従って、比較例２より実施例２の方が精度よくＳＯＣを検知することができることが分かる。

従って、実施例１、２が電池状態検知に有利であることが判明した。また、実施例１、２では、交流電源が不要なため交流法を用いる場合より電池状態検知ユニット６の小型化、低コスト化を図ることができる。

本発明に係る電池状態検知方法よれば、正確に電池状態を検知可能であり、本発明が具現乃至適用される装置の製造、販売に寄与するため、産業上の利用可能性を有する。

本発明が適用可能な実施例１のＩＳＳ制御システムのブロック構成図である。実施例１の電池状態検知ユニットのマイコンのＣＰＵが実行する電池状態検知ルーチンのフローチャートである。エンジン始動時の鉛電池に流れる電流の波形を模式的に示す説明図である。実施例２の電池状態検知ユニットのマイコンのＣＰＵが実行する電池状態検知ルーチンのフローチャートである。実施例１の電池状態検知ユニットのマイコンのＲＯＭに格納されたＳＯＨ−Ｃの対応マップを模式的に示すと共に、内部抵抗のＳＯＨ依存性を併せて示す説明図である。比較例１で測定された内部抵抗、二重層容量のＳＯＨ依存性を示す説明図である。実施例２の電池状態検知ユニットのマイコンのＲＯＭに格納されたＳＯＣ−Ｃの対応マップを模式的に示すと共に、内部抵抗のＳＯＣ依存性を併せて示す説明図である。比較例２で測定された内部抵抗、二重層容量のＳＯＣ依存性を示す説明図である。

符号の説明

１鉛電池（電池）
６電池状態検知ユニット
７電流センサ
８マイコン

Claims

電池から供給される直流パルス電流及び電池電圧から前記電池の二重層容量を求め、予め求めていた二重層容量と電池状態との関係から前記電池の電池状態を検出する電池状態検知方法において、前記直流パルス電流及び電池電圧から前記電池の内部抵抗を求め、前記内部抵抗をＲ、前記直流パルス電流をＩ、前記電池電圧をＥ、ファラデー電流を表す（Ｅ−ＩＲ）の関数をｆ、前記二重層容量をＣ、時間をｔとしたときに、下式（１）に複数組のデータ（Ｉ、ｄＥ／ｄｔ、ｄＩ／ｄｔ）と前記内部抵抗Ｒとを代入して前記二重層容量を求めることを特徴とする電池状態検知方法。
前記関数ｆが既知であるときに、前記（Ｅ−ＩＲ）の値が同じ２組のデータ（Ｉ、ｄＥ／ｄｔ、ｄＩ／ｄｔ）と前記内部抵抗Ｒとを前記式（１）に代入して第１二重層容量を求め、前記（Ｅ−ＩＲ）の値が同じ別の２組のデータ（Ｉ、ｄＥ／ｄｔ、ｄＩ／ｄｔ）と前記内部抵抗Ｒとを前記式（１）に代入して第２二重層容量を求め、前記第１、第２二重層容量の差の絶対値が所定値未満のときに、前記第１二重層容量、第２二重層容量又は前記第１、第２二重層容量間の任意の値を前記電池の二重層容量として求めることを特徴とする請求項１に記載の電池状態検知方法。
時間が一定の異なる時刻で測定した２つの前記電池電圧の差から前記電池の電圧変化量を求め、前記電圧変化量の絶対値が所定値以上かつ所定時間以上持続したときに前記電圧変化量を前記所定時間での電流変化量で除すことで前記電池の内部抵抗を求めて前記直流パルス電流の積算を開始し、前記所定時間経過後の別の前記異なる時刻で測定した２つの前記電池電圧の差から前記電池の電圧変化量を求め、該電圧変化量の絶対値が前記所定値未満かつ前記所定時間以上持続したときに前記直流パルス電流の積算を終了し、前記積算した積算電流値を前記積算時間での電圧変化量で除して前記電池の二重層容量を求めることを特徴とする請求項１に記載の電池状態検知方法。