JP5562433B2 - 蓄電デバイス放電装置 - Google Patents

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Description

この発明は、蓄電デバイス放電装置に関する。
蓄電デバイスの充電状態(SOC;State Of Charge)、すなわち残存容量を直接測定することは困難である。しかし、蓄電デバイスのSOCと開放電圧(開回路電圧)との間には、ある程度の相関関係が認められている。そこで、開放電圧を測定及び演算により求め、開放電圧(内部電圧)とSOCとの相関関係に基づいてSOCを求めることが従来から行われている。
ところで、開放電圧をEとし、蓄電デバイスの電圧及び電流をV、Iとすると、以下の式(1)が得られる。
E=V+I・r …(1)
rは、蓄電デバイスの内部抵抗である。式(1)において、内部抵抗rには、例えば、一定値(r0、例えばSOCが10%、電池温度20℃の時の値)が用いられる。
しかしながら、内部抵抗rは、電池温度やその時のSOCに依存して変化する。そこで、以下の式(2)を用いて、内部抵抗rを補正する方法が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
r=r0・A2・A1 …(2)
r0は、電池に関して予め与えられる所定の抵抗値である。A1は、電池温度Tに基づく第1の抵抗比である。また、A2は、所与の基準充電状態に基づく第2の抵抗比である。
このように、SOCと内部抵抗との間に相関が有ることは明らかである。そこで、内部抵抗の1つであり、残存容量と高い相関関係を有する電池内の内部物質移動支配の抵抗値に基づいて、蓄電池の劣化度を判定する電池残存容量検出装置が開示されている(例えば、特許文献2参照)。この電池残存容量検出装置は、スイッチを介して蓄電池に負荷抵抗を接続して放電させ、蓄電池の端子間電圧と放電電流とに基づいて、電池内の内部物質移動支配の抵抗値を算出する。
一方、スイッチを介して所定の周波数でオンオフして蓄電池に負荷抵抗を接続して放電させ、端子間電圧と放電回路の電流を検出することで、蓄電池の内部インピーダンスを計算するバッテリ検知ユニットが開示されている(例えば、特許文献3参照)。
さらに、複数の電池セルを直列につないで高電圧バッテリとして搭載する場合における蓄電デバイスのSOCのばらつきを均等化する残容量均等化装置が開示されている(例えば、特許文献4参照)。この残容量均等化装置は、セル毎に電圧センサやバイパス抵抗及びバイパススイッチを備えるバイパス回路を設定し、バイパススイッチをコントロールする。
より具体的には、この残容量均等化装置は、接続される複数の電池の電圧を揃えるために、例えば蓄電デバイスの動作が停止するタイミングで、電圧の高い電池のセルについて、所定の電圧値を目標に予め設置されている負荷抵抗に放電させる。このようにすることで、電池のセル間で、残容量を均等化させることができる。
上述の電池残存容量検出装置、バッテリ検知ユニット、残容量均等化装置は、いずれも蓄電池の状態を測定したり、蓄電デバイスのSOCのばらつきを均等化させるために、負荷抵抗に対して蓄電デバイスを放電させる放電装置である。
特許第3543662号公報 特開2007−017357号公報 特開2006−032184号公報 特開2003−189490号公報
このような電池残存容量検出装置や、バッテリ検知ユニットや、残容量均等化装置等の放電装置では、放電電流の大きさが、予め蓄電デバイス装置内に設置した所定の負荷抵抗値によって制限される。この制限により、最適な放電条件の下で、蓄電デバイスの内部抵抗を測定するのが困難になる場合がある。
最適な放電条件ではない場合とは、蓄電デバイスにおいて、測定に十分な分極を得られない場合である。蓄電デバイスが測定に十分な分極を得るためには、電池の両端に接続する負荷抵抗を抵抗値を、予め蓄電デバイスの内部抵抗の設計値に合わせて最適なものとする必要がある。
電池の内部抵抗は、温度環境や使用履歴によって高くなったり、低くなったりする。このため、上記特許文献2に開示された電池残存容量検出装置や、上記特許文献3に開示されたバッテリ検知ユニットにおいて、電池の初期性能に合わせて負荷抵抗の抵抗値を設定しても、電池を使用していくうちに、最適な抵抗値がシフトして、十分な放電状態を作り出すことができなくなり、SOCや電池の内部インピーダンス等が測定不能に陥る場合がある。
また、上記特許文献4に開示された残容量均等化装置においても、蓄電デバイスの動作停止時間が短すぎる場合や、電池間の残容量の不均等が大きくなりすぎた場合には、必要な放電を十分に行うことができなくなる。この結果、残容量の均等化を達成するのが困難になる。
この発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、電池の状態の測定やセルの均等化を行うために、電池の放電を電池の状態に応じて行うことができる蓄電デバイス放電装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、この発明に係る蓄電デバイス放電装置は、
蓄電デバイスの正極と負極との間に接続される負荷抵抗に放電電流を流すことにより、前記蓄電デバイスの放電を行って前記蓄電デバイスの状態を測定する蓄電デバイス放電装置であって、
前記負荷抵抗の抵抗値を切り替え可能な放電部と、
前記蓄電デバイスにおける電圧に応じて、前記蓄電デバイスの正極と負極との間に接続される前記負荷抵抗の抵抗値を切り替えることにより、放電電流を調整する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記蓄電デバイスの正極と負極との間の電圧を測定する電圧測定部
を備え、
前記電圧測定部で測定された電圧に基づいて、前記蓄電デバイスの分極曲線における分極値が所定の値より大きくなるような電流が流れるように、前記負荷抵抗の抵抗値を決定して自動的に切り替える。
この発明によれば、制御部により、放電回路の負荷抵抗の抵抗値を調整する。これにより、蓄電デバイスの内部抵抗の抵抗値が大きく変化したり、蓄電デバイスの動作停止時間が短すぎたり、電池間の残容量の不均等が大きくなりすぎたりしても、その変化に合わせて負荷抵抗の抵抗値を変更することができる。この結果、電池の状態の測定やセルの均等化を行うために、電池の放電を電池の状態に応じて行うことができる。
この発明の実施の形態1に係る蓄電デバイス放電装置(電池状態監視装置)の概略的な構成を示す回路図である。 分極曲線の一例を示すグラフである。 電池状態監視装置の動作の流れを示すフローチャートである。 この発明の参考例1に係る蓄電デバイス放電装置(電池残存量均等化装置)の概略的な構成を示す回路図である。 この発明の実施の形態に係る蓄電デバイス放電装置(電池状態監視装置)の概略的な構成を示す回路図である。 この発明の参考例2に係る蓄電デバイス放電装置(電池残存量均等化装置)の概略的な構成を示す回路図である。
この発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態1.
まず、この発明の実施の形態1について説明する。
図1には、この発明の実施の形態1に係る蓄電デバイス放電装置としての電池状態監視装置100の概略的な構成が示されている。図1に示すように、電池状態監視装置100は、蓄電デバイスとしての電池10の状態を監視する装置である。
電池10は、2次電池(蓄電池)であり、例えば、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等を採用することができる。
電池状態監視装置100は、電池10の放電を行うことにより、電池10の状態を監視する。電池10の状態には、例えばSOCや内部インピーダンス等がある。
図1に示すように、電池状態監視装置100は、放電部15を備えている。まず、放電部15の構成について説明する。
放電部15は、両端が電池10の正極と負極との間に接続されている。放電部15は、負荷抵抗1と、スイッチング素子2とが直列に接続された放電回路を有している。
この実施の形態では、放電部15は、複数の放電回路を有している。各放電回路は、並列である。
各負荷抵抗1は、その一端が電池10の正極と接続され、他端がスイッチング素子2のコレクタと接続されている。各放電回路では、負荷抵抗1の抵抗値は固定である。各負荷抵抗1の抵抗値は、R1、R2、・・・Rnと、それぞれ異なっている。
スイッチング素子2は、例えば、トランジスタである。スイッチング素子2は、コレクタが負荷抵抗1に接続され、エミッタが電池10に接続されている。また、スイッチング素子2のゲート電極は、放電制御装置3に接続されている。スイッチング素子2の開閉は、放電制御装置3により制御される。
電池10の正極及び負極には、電圧測定用の端子4が設けられている。また、電池10の一端には、電流計5が設けられている。
さらに、電池状態監視装置100は、制御部としての放電制御装置3を備えている。放電制御装置3の構成について説明する。
放電制御装置3は、電圧測定部20と、電流測定部21と、決定部22と、選択部23とを備えている。
電圧測定部20は、2つの端子4と接続されている。電圧測定部20は、端子4間の電圧、すなわち電池10の正極と負極との間の電圧(電源電圧)を測定する。
電流測定部21は、電流計5で検出される電流を測定する。すなわち電流測定部21は、電池10から流れる電流を測定する。
決定部22は、電圧測定部20で測定された電圧と、電流測定部21で測定された電流とに基づいて、負荷抵抗1の最適な抵抗値を決定する。より具体的には、決定部22は、放電状態で測定に必要な電池の分極が得られる抵抗値を決定する。
ここで、抵抗値を決定する方法について説明する。
決定部22は、電池10に流れる電流が所定の電流条件を満たすような負荷抵抗1の抵抗値を決定する。所定の電流条件は、例えば、内部物質移動抵抗が電池10の内部抵抗において支配的となるような高い電流であることとすることができる。
内部物質移動抵抗が電池10の内部抵抗において支配的となる電流は、図2に示すような測定対象の電池10の分極曲線に基づいて決定することができる。図2において、縦軸は電流(A)の対数であり、横軸は分極(mV)である。
図2に示す分極曲線は、電池10として、リチウムイオン電池を用い、その正極(コバルト酸リチウム電極)を用いた電気化学測定用の三極式電池を作成し、実用電池の使用域に準じてしかるべき充電状態とし、正極の還元方向への分極曲線を、一般的手法にて測定することにより得られる。
分極曲線は、分極値(分極幅)が大きくなるにつれて電流が大きくなる。分極値ηが所定のη0より大きくなると、電流と分極値との関係が線形関係から外れ始める。すなわち、この分極幅がη0より大きい領域では、内部抵抗が一般論で言う物質移動速度に依存するようになる。
そこで、この実施の形態では、決定部22は、この分極値がη0より大きくなるような、すなわち電流i0よりも大きい定電流が電池10に流れるように、測定される端子間電圧に基づいて、内部物質移動支配下での負荷抵抗1の抵抗値を決定する。
選択部23は、決定部22で決定された抵抗値に基づいて、複数のスイッチング素子2の開閉を制御する。より具体的には、選択部23は、電池10に接続される全体の負荷抵抗の抵抗値が、決定された抵抗値となるように、各スイッチング素子2の開閉を制御する。すなわち、選択部23は、抵抗値が異なる負荷抵抗1の中から、実際に負荷抵抗として用いるものを選択する選択部であるとすることができる。なお、複数のスイッチング素子2を閉状態として、複数の負荷抵抗1を組み合わせて、決定された抵抗値を設定するようにしてもよい。
すなわち、電池状態監視装置100は、電圧測定部20で測定される電圧と、電流測定部21で測定される電流とに基づいて、スイッチング素子2の開閉を制御して、放電部15の全体の負荷抵抗の抵抗値を調整することにより、放電電流の調整を可能とする。
次に、この実施の形態に係る電池状態監視装置100の動作について説明する。
図3には、電池状態監視装置100の動作の流れが示されている。図3に示すように、電池状態監視装置100では、放電制御装置3は、選択部23を用いて、放電部15の全てのスイッチング素子2をオフしている(ステップS1)。このようにして、モータ駆動時などでは、各負荷抵抗1は電池10から切り離され、モータがインバータを介して電池10に接続される。なお、電池状態監視装置100が、電池10とモータ及びインバータとの接続を制御する。
この状態で、電池10からの電力がインバータを介してモータに供給され、モータ減速時には、モータが発電機として機能し、得られた電力が電池10に回生される。このようにして、電池10は充放電を繰り返すこととなる。
続いて、放電制御装置3は、測定タイミングとなるまで待つ(ステップS2;No)。測定タイミングになると(ステップS2;Yes)、放電制御装置3は、電池10から、インバータやモータ等の通常の負荷を切り離す(ステップS3)。
続いて、放電制御装置3は、決定部22で、上述のようにして、抵抗値を決定する(ステップS4)。例えば、決定部22は、電圧測定部20で測定された電圧値を、所定の電流条件を満たす電流値で除算することにより、抵抗値を算出するようにしてもよい。
続いて、放電制御装置3は、選択部23で、上述のようにして、負荷抵抗1を選択する(ステップS5)。これにより、各スイッチング素子2の開閉が制御され、電池10に接続される負荷抵抗1の抵抗値が、決定部22で決定された抵抗値となる。このとき、放電制御装置3は、電流測定部21で測定される電流が、所定の電流条件を満たしているか否かを確認するようにしてもよい。
続いて、放電制御装置3は、測定対象の測定を行う(ステップS6)。ここで、例えば、電池10のSOCや内部インピーダンス等が測定される。これらの測定対象は、様々な手法を採用することができる。例えば、電圧測定部20で測定される電圧値と、電流測定部21で測定される電流値とに基づいて、測定対象を算出するようにしてもよい。
ステップS6を実行後、放電制御装置3は、ステップS1に戻る。この際、放電制御装置3は、電池10を、インバータやモータ等の通常の負荷に接続する。
この実施の形態に係る電池状態監視装置100によれば、負荷抵抗1の抵抗値を変更することにより、電池10の放電電流の大きさを変化させることができる。これにより、温度環境や、使用履歴によって電池の内部抵抗が高くなったり、低くなったりしても、測定に必要な電流で電池10を放電させることができるようになる。
このように、この実施の形態に係る電池状態監視装置100によれば、抵抗値の異なる2種類以上の負荷抵抗1を設けることにより、電池10の内部抵抗の大きな変化に関わらず、測定対象の測定が可能になる。この結果、電池10の状態の監視を円滑に行うことができる。
また、この実施の形態に係る電池状態監視装置100によれば、内部抵抗が大きく異なる電池10が用いられている場合や、温度や使用環境によって内部抵抗が大きく変化した場合であっても、その都度、必要な放電電流を設定し、円滑な測定を行うことができる。
以上詳細に説明したように、この実施の形態によれば、放電制御装置3により、放電回路の負荷抵抗1の抵抗値を調整する。これにより、電池1の内部抵抗の抵抗値が大きく変化した場合であっても、その変化に合わせて負荷抵抗1の抵抗値を変更することができる。この結果、電池1のSOCや内部インピーダンスを、安定した状態で測定することができる。
参考例1
次に、この発明の参考例1について説明する。
図4には、この発明の参考例1に係る蓄電デバイス放電装置としての電池残存量均等化装置101の回路構成が示されている。電池残存量均等化装置101は、複数の電池セルを直列につないで高電圧バッテリとして搭載する場合の蓄電デバイスの残容量(SOC)のばらつきを均等化する残容量均等化装置である。
図4に示すように、3つの電池10が直列に接続されている。この参考例1では、電池10の直列回路が、蓄電デバイスに相当する。この蓄電デバイスの直列回路の両端には、例えば、電気自動車やハイブリット自動車などの走行用のモータ及びインバータ等が接続されている。放電制御装置3は、蓄電デバイスとモータ及びインバータへの接続/遮断を制御する。
電池残存量均等化装置101は、電池10のセル毎に、放電部15を備えている。放電部15には、上記実施の形態1と同様に、複数の放電回路が設けられている。各放電回路は、抵抗値の異なる2種類以上の負荷抵抗1(R1、R2・・・Rn)とトランジスタ等のスイッチング素子2から成る。各放電回路は、複数個並列に接続されている。
また、放電制御装置3は、放電対象となる電池10のセル毎に、正極と負極との間の電圧と、流れる電流とを測定する。図4では図示しないが、この参考例1では、放電制御装置3は、電池10のセル毎に、電圧測定部20と、電流測定部21と、を備えている。
放電制御装置3は、蓄電デバイスとモータ及びインバータとの接続が遮断されているときに、必要に応じて電池10のセルに対応するスイッチング素子2をオン(閉)して、そのセルの放電を行う。放電時間は、電圧測定部20によって測定される電圧に応じた時間となる。すなわち、電圧値が高いセルほど、放電時間は長くなる。
このとき、放電制御装置3は、セル毎に構成された電圧測定部20の測定値と、電流測定部21の測定値とに基づいて、抵抗値が異なる負荷抵抗1の中から、負荷抵抗1を選択する。このようにすることで、蓄電デバイスの放電電流の大きさを変化させることができる。このため、温度環境や、使用履歴によって電池の内部抵抗が高くなったり、低くなったりしても、均等化に必要な電流で電池10のセルをそれぞれ放電させることができるようになる。
蓄電デバイスの動作停止時間が閾値よりも短くなった場合や、電圧値の不均等が閾値よりも大きくなりすぎた場合であっても、電圧が高い電池10のセルに対応する負荷抵抗1の抵抗値を大きくすることにより、電池10の残容量の均等化に必要な電流で電池10を放電させることができるようになる。
このように、セル毎に抵抗値の異なる2種類以上の負荷抵抗1の中から、最適な負荷抵抗1を選択することにより、電池の内部抵抗の変化等に関わらず、電池10の残容量の均等化を滞りなく行うことができる。これにより、蓄電デバイスを円滑に稼動させることができる。
以上詳細に説明したように、この参考例1によれば、放電制御装置3により、放電回路の負荷抵抗1の抵抗値を変更する。これにより、電池10の内部抵抗の抵抗値が大きく変化した場合であっても、その変化に合わせて負荷抵抗1の抵抗値を変更することができる。この結果、電池10を複数個接続した蓄電デバイスの残容量の均等化を安定に達成することができる。
実施の形態
次に、この発明の実施の形態について説明する。
図5には、この発明の実施の形態に係る蓄電デバイス放電装置としての電池状態監視装置102の回路構成が示されている。図5に示すように、この実施の形態では、放電部16の構成が、上記実施の形態1と異なる。
この実施の形態では、放電部16の放電回路は、可変抵抗6とスイッチング素子2との直列回路となっている。また、放電回路は1つしか設けられていない。
放電制御装置3は、可変抵抗6の抵抗値を変更する。
より具体的には、放電制御装置3は、電圧測定部20の測定値と電流測定部21の測定値とに基づいて、必要な可変抵抗6の抵抗値を決定し、可変抵抗6の抵抗値を調整する。抵抗値を決定する方法は、上記実施の形態1、参考例1と同じである。このようにすることで、蓄電デバイスの放電電流の大きさを変化させることができる。この結果、温度環境や、使用履歴によって電池の内部抵抗が高くなる場合や低くなる場合などに対応して、蓄電デバイスを、測定に必要な電流で放電させることができる。
このように、可変抵抗6を設けることにより、電池10の内部抵抗の変化に関わらず、内部抵抗の測定を滞りなく行うことができる。この結果、蓄電デバイスの状態監視を円滑に行うことができる。
また、上述のような構成により、電池状態監視装置102の回路構成を簡単にすることができる。この結果、回路基板を小さくすることができるので、装置を小型化することができる。
参考例2
次に、この発明の参考例2について説明する。
図6には、本発明の参考例2に係る蓄電デバイス放電装置としての電池残存量均等化装置103の回路構成が示されている。電池残存量均等化装置103は、複数の電池10のセルを直列につないで高電圧バッテリとして搭載する場合の蓄電デバイスの残容量(SOC)のばらつきを均等化する残容量均等化装置である。図6に示すように、この電池残存量均等化装置103では、放電部15の代わりに放電部16が設けられている点が、上記参考例1と異なる。
上述のように、放電部16の放電回路は、可変抵抗6とスイッチング素子2との直列回路となっている。放電回路は、1つの電池10のセルにつき1つしか設けられていない。
放電制御装置3は、可変抵抗である負荷抵抗1の抵抗値を調整する。
より具体的には、放電制御装置3は、電池10のセル毎に構成された電圧測定部4の測定値と電流測定部5の測定値とに基づいて、可変抵抗6の抵抗値を調整する。このようにすることで、蓄電デバイスの放電電流の大きさを変化させることができる。このため、温度環境や、使用履歴によって電池の内部抵抗が高くなったり低くなったりした場合であっても、放電可能かつ均等化に必要な電流で電池10のセルを放電させることができるようになる。また、電池残容量の均等化に必要な時間が極端に短くなったり、放電による発熱量が、許容される大きさを超えたりしたときでも。十分な放電が可能となる。
このように、電池10のセル毎に可変抵抗6を設けることにより、電池10の内部抵抗の大きな変化等に関わらず、電池10の残容量の均等化を滞りなく行うことができる。これにより、蓄電デバイスを円滑に稼動させることができる。
また、上述のような構成により、電池残存量均等化装置103の回路構成を簡単にすることができる。この結果、回路基板を小さくすることができるので、装置を小型化することができる。
なお、上述した電池状態監視装置100、102を用いれば、内部物質移動支配の抵抗値を利用することで、電池10におけるニッケル水素電池の場合のメモリ効果などの一時的特性変化を判定することもできる。さらに、回復不能な特性劣化の判定も可能である。
また、電池10の温度を測定する温度測定部を設けるようにしてもよい。そして、温度測定部によって測定された温度に基づいて、負荷抵抗1の選択や、可変抵抗6の抵抗値の調整を行うようにしてもよい。
この発明は、蓄電デバイスの状態(SOCや内部インピーダンス)を測定するのに好適である。また、この発明は、複数の2次電池が直列に接続された蓄電デバイスにおいて、各2次電池の残容量の均等化を図るのに好適である。このため、この発明は、蓄電デバイスを用いた電気車等のあらゆる電気駆動の機器に好適である。
1 負荷抵抗
2 スイッチング素子
3 放電制御装置
4 端子
5 電流計
6 可変抵抗
10 電池
15、16 放電部
20 電圧測定部
21 電流測定部
22 決定部
23 選択部
100 電池状態監視装置
101 電池残存量均等化装置
102 電池状態監視装置
103 電池残存量均等化装置

Claims (4)

  1. 蓄電デバイスの正極と負極との間に接続される負荷抵抗に放電電流を流すことにより、前記蓄電デバイスの放電を行って前記蓄電デバイスの状態を測定する蓄電デバイス放電装置であって、
    前記負荷抵抗の抵抗値を切り替え可能な放電部と、
    前記蓄電デバイスにおける電圧に応じて、前記蓄電デバイスの正極と負極との間に接続される前記負荷抵抗の抵抗値を切り替えることにより、放電電流を調整する制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、
    前記蓄電デバイスの正極と負極との間の電圧を測定する電圧測定部
    を備え、
    前記電圧測定部で測定された電圧に基づいて、前記蓄電デバイスの分極曲線における分極値が所定の値より大きくなるような電流が流れるように、前記負荷抵抗の抵抗値を決定して自動的に切り替える、
    蓄電デバイス放電装置。
  2. 前記放電部は、
    前記蓄電デバイスの正極と負極との間に直列に接続された負荷抵抗とスイッチとを有し、前記負荷抵抗の抵抗値が互いに異なる放電回路が複数設けられ、
    前記制御部は、
    前記複数の放電回路各々の前記スイッチの開閉により、前記負荷抵抗の抵抗値を調整する、
    請求項1に記載の蓄電デバイス放電装置。
  3. 前記負荷抵抗は、可変抵抗であり、
    前記制御部は、
    前記負荷抵抗の抵抗値を調整する、
    請求項1に記載の蓄電デバイス放電装置。
  4. 前記制御部は、
    前記蓄電デバイスから流れる電流を測定する電流測定部をさらに備え、
    前記電流測定部で測定される電流が、所定の電流条件を満たしているか否かを確認する、
    請求項1からのいずれか一項に記載の蓄電デバイス放電装置。
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Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2978064B1 (en) * 2013-03-18 2021-12-01 Mitsubishi Electric Corporation Apparatus and method for estimating electric storage device degradation
JP6197744B2 (ja) * 2014-05-27 2017-09-20 トヨタ自動車株式会社 充放電システム
CN104678153B (zh) * 2015-02-28 2018-05-29 杭州茂力半导体技术有限公司 电流检测电路与电流检测方法及电池电量检测电路
CN105277889A (zh) * 2015-03-28 2016-01-27 王瑞 一种间歇脉冲放电检测电池电量的电路装置
DE102015205725A1 (de) 2015-03-30 2016-10-06 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betrieb einer Batterieeinheit
JP6370740B2 (ja) * 2015-05-18 2018-08-08 エスペック株式会社 電源装置及び充放電試験装置
TR201516481A2 (tr) * 2015-12-21 2017-07-21 Istanbul Okan Ueniversitesi Süper kapasitörler için iç direnç ölçme yöntemi.
CN106921182A (zh) * 2015-12-25 2017-07-04 大连融科储能技术发展有限公司 一种提高液流电池电堆电压一致性的装置及方法
SE540739C2 (en) * 2016-06-02 2018-10-30 Megger Sweden Ab Device and method for loading a voltage source
EP3312967A1 (en) * 2016-10-24 2018-04-25 Lithium Energy and Power GmbH & Co. KG Discharge device, safety apparatus, battery unit and method for discharging an electric energy store element
KR101963888B1 (ko) * 2017-11-29 2019-07-31 엘아이지넥스원 주식회사 2차 전지를 검증하기 위한 장치 및 방법
US10444295B2 (en) * 2017-12-20 2019-10-15 National Chung Shan Institute Of Science And Technology Battery balance management circuit
CN111971871B (zh) * 2018-03-28 2024-04-30 松下知识产权经营株式会社 蓄电设备用的放电电路、蓄电系统以及具备其的车辆
KR20200131621A (ko) * 2019-05-14 2020-11-24 주식회사 엘지화학 배터리 관리 시스템
WO2021014482A1 (ja) * 2019-07-19 2021-01-28 三菱電機株式会社 蓄電池診断装置および充放電パターン設定方法
CN113169385B (zh) * 2019-08-16 2023-03-24 华为技术有限公司 电池包、测量电池电流的电路系统及测量电池电流的设备
CN110838602B (zh) * 2019-11-04 2024-10-18 湖南邦普循环科技有限公司 集成式单元块电阻放电托盘及具有其的放电装置
KR102397594B1 (ko) * 2020-05-08 2022-05-16 주식회사 마루온 전류제어방식 배터리 방전장치
CN111638460B (zh) * 2020-06-11 2022-07-26 宁德新能源科技有限公司 电池测试设备、系统和方法
US20240006672A1 (en) 2020-11-03 2024-01-04 Maroo On Inc. Battery discharge apparatus and discharging method thereof
KR102568054B1 (ko) * 2020-11-03 2023-08-22 주식회사 마루온 배터리 방전장치 및 그 방전방법
US20220393484A1 (en) * 2021-06-04 2022-12-08 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Battery cell rebalancing
KR200497857Y1 (ko) 2021-11-24 2024-03-15 주식회사 한국가스기술공사 축전지 방전용 부하기
KR102403450B1 (ko) * 2021-12-28 2022-05-30 한국전지연구조합 전지 방전 방법 및 전지 방전 시스템
KR102710919B1 (ko) * 2022-01-24 2024-09-27 주식회사 유토파즈 비회생형 건식 완전 방전장치
KR102464953B1 (ko) * 2022-03-14 2022-11-09 (주)동은전지 스마트 이동형 기기를 위한 배터리 급속 방전기 및 이를 이용한 방전 관리 시스템
KR102431726B1 (ko) * 2022-03-29 2022-08-10 이재협 배터리 방전 장치
WO2023224678A1 (en) * 2022-05-20 2023-11-23 Grasshoff Eric Paul Active cell balancing in batteries using switch mode dividers
KR102607356B1 (ko) * 2022-10-06 2023-11-29 주식회사 민테크 배터리 모듈 및 방전기의 연결 장치

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003189490A (ja) * 2001-12-14 2003-07-04 Honda Motor Co Ltd 蓄電装置の残容量均等化装置
JP2007017357A (ja) * 2005-07-08 2007-01-25 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 電池残存容量検出方法及び電池残存容量検出装置
JP2008306818A (ja) * 2007-06-06 2008-12-18 Komatsu Utility Co Ltd 放電装置

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5926660B2 (ja) * 1979-03-07 1984-06-29 株式会社東芝 無電解メツキ反応の測定方法
JPH07336905A (ja) * 1994-06-08 1995-12-22 Nissan Motor Co Ltd 組電池の充電装置
TW403863B (en) 1998-03-20 2000-09-01 Tsai Hung Li An adjusting method of automatic switching for the loading of the battery discharging machine
JP5079186B2 (ja) * 1998-07-20 2012-11-21 ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド 車両用バッテリを監視するシステム及び方法
JP3543662B2 (ja) 1999-03-09 2004-07-14 日産自動車株式会社 電気自動車用二次電池のsoc演算方法
US6573682B1 (en) * 2001-12-14 2003-06-03 Ballard Power Systems Inc. Fuel cell system multiple stage voltage control method and apparatus
US7144646B2 (en) * 2001-12-14 2006-12-05 Ballard Power Systems Inc. Method and apparatus for multiple mode control of voltage from a fuel cell system
JP4038456B2 (ja) * 2003-08-25 2008-01-23 株式会社豊田中央研究所 電池特性検出方法
JP4494895B2 (ja) 2004-07-20 2010-06-30 古河電気工業株式会社 バッテリ状態検知ユニット
CN1776445A (zh) * 2005-11-29 2006-05-24 陈欢 蓄电池容量快速检测仪
JP4692429B2 (ja) 2006-07-28 2011-06-01 トヨタ自動車株式会社 歩行者衝突判定システム、歩行者衝突判定方法
CN101207209B (zh) * 2006-12-20 2010-08-25 比亚迪股份有限公司 一种电子负载、评价燃料电池放电性能的系统及其方法
US7577536B1 (en) * 2007-06-08 2009-08-18 Superprotonic, Inc. Determination of ohmic losses in electrical devices
EP2249453B1 (en) * 2008-01-07 2018-04-25 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Electricity accumulating device
KR101091352B1 (ko) * 2008-05-28 2011-12-07 주식회사 엘지화학 과방전 방지 기능을 구비한 배터리 팩의 밸런싱 장치
JP5221468B2 (ja) * 2009-02-27 2013-06-26 株式会社日立製作所 電池監視装置
JP5187234B2 (ja) * 2009-02-27 2013-04-24 トヨタ自動車株式会社 車載二次電池の過充電検出装置
JP5133926B2 (ja) * 2009-03-26 2013-01-30 株式会社日立製作所 車両用電池システム
EP2413420B1 (en) * 2009-03-27 2018-11-21 Hitachi, Ltd. Electric storage device
JP2011130551A (ja) 2009-12-16 2011-06-30 Sanyo Electric Co Ltd 電源装置及びこれを備える車両
US8872478B2 (en) * 2010-03-09 2014-10-28 O2Micro Inc. Circuit and method for balancing battery cells

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003189490A (ja) * 2001-12-14 2003-07-04 Honda Motor Co Ltd 蓄電装置の残容量均等化装置
JP2007017357A (ja) * 2005-07-08 2007-01-25 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 電池残存容量検出方法及び電池残存容量検出装置
JP2008306818A (ja) * 2007-06-06 2008-12-18 Komatsu Utility Co Ltd 放電装置

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