JP5870590B2 - 電池状態計測方法及び電池状態計測装置 - Google Patents
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Description
二次電池の電池電圧を検出する電圧検出ステップと、
前記二次電池の充放電停止時の電池電圧と相対充電率との関係を定めた第1の電池特性に基づき、前記二次電池の単位時間前の相対充電率に対応する、前記二次電池の充放電停止時の電池電圧を算出する電圧算出ステップと、
前記電圧検出ステップで検出される電池電圧と前記電圧算出ステップで算出される電池電圧との電圧差を算出する電圧差算出ステップと、
前記二次電池の充放電停止時の電池電圧と前記電圧検出ステップで検出される電池電圧との電圧差と、前記二次電池の相対充電率の単位時間当たりの変化量との関係を定めた第2の電池特性に基づき、前記電圧差算出ステップで算出される電圧差に対応する、前記二次電池の相対充電率の単位時間当たりの変化量を算出する変化量算出ステップと、
前記二次電池の単位時間前の相対充電率と前記変化量算出ステップで算出される変化量とを用いて、前記二次電池の現在の相対充電率を算出する充電率算出ステップとを有し、
相対充電率は、そのときの温度及び電流値で、満充電状態から、ある特定の電圧に到達するまでに放電できる全容量を100%としたときの残容量の割合であり、
使用条件に係わらず、前記二次電池の電池電圧が電池使用機器の動作下限電圧に到達した時点で相対充電率を0%と推定する、ことを特徴とする。
二次電池の電池電圧を検出する電圧検出部と、
前記二次電池の充放電停止時の電池電圧と相対充電率との関係を定めた第1の電池特性に基づき、前記二次電池の単位時間前の相対充電率に対応する、前記二次電池の充放電停止時の電池電圧を算出する電圧算出部と、
前記電圧検出部で検出される電池電圧と前記電圧算出部で算出される電池電圧との電圧差を算出する電圧差算出部と、
前記二次電池の充放電停止時の電池電圧と前記電圧検出部で検出される電池電圧との電圧差と前記二次電池の相対充電率の単位時間当たりの変化量との関係を定めた第2の電池特性に基づき、前記電圧差算出部で算出される電圧差に対応する、前記二次電池の相対充電率の単位時間当たりの変化量を算出する変化量算出部と、
前記二次電池の単位時間前の相対充電率と前記変化量算出部で算出される変化量とを用いて、前記二次電池の現在の相対充電率を算出する充電率算出部とを有し、
相対充電率は、そのときの温度及び電流値で、満充電状態から、ある特定の電圧に到達するまでに放電できる全容量を100%としたときの残容量の割合であり、
使用条件に係わらず、前記二次電池の電池電圧が電池使用機器の動作下限電圧に到達した時点で相対充電率を0%と推定する、ことを特徴とする。
ΔRSOC={(係数A×温度T+係数B)×ΔV}+係数C
と表すことができる。上式は、あくまで一例であり、必要に応じて例えば2次以上の式であってよい。また、現在のRSOC値を変数に取り入れてもよい。係数A,B,Cが、温度Tに応じて変化する値でもよい。また、変数の数値の範囲に応じて、式または係数を変更してもよい。このように、二次電池201の種類毎に異なる電池特性等を考慮して、適当なモデル関数を選定すればよい。このような関数式の係数又はその係数を決定するための係数が、メモリ50に予め記憶されている。
1.現在の相対充電率と電池電圧値との関係から、電池の状態を充電中・無負荷・放電中の3種類のいずれかの状態であると判断できる。
2.現在の相対充電率と電池電圧値と温度の関係から、相対充電率の単位時間当たりのの増減量を算出し、単位時間後の相対充電率を予測し、これを単位時間毎に繰り返すことで常にそのときの相対充電率を推定することができる。
3.充電時と放電時で、現在の相対充電率から得られるゼロ基準電圧等の電池特性データを別々に持つことで、より高精度に相対充電率を推定することができる。
4.無負荷と判断する電池電圧にある程度の範囲を持たせることで、充放電停止後の電圧復帰に伴う相対充電率の変動を抑制することができる。
5.あらゆる使用条件(温度、負荷電流)においても、放電中の電池電圧が所定の電圧値に到達した時点で相対充電率が0%になるように推定することで、使用条件に係わらず常に電池使用機器が動作下限電圧に至るまでの相対充電率を推定することができる。
6.放電中の相対充電率の推定値が実際より高めにずれている場合は、放電レートの算出値も実際より高めに推定され、放電中の相対充電率の推定値が実際より低めにずれている場合は、放電レートの算出値も実際より低めに推定されるため、推定誤差は減少方向に収束する。
7.同様に、充電中の相対充電率の推定値が実際より高めにずれている場合は、充電レートの算出値は実際より低めに推定され、充電中の相対充電率の推定値が実際より低めにずれている場合は、充電レートの算出値は実際より高めに推定されるため、推定誤差は減少方向に収束する。
8. 推定されたRSOCとRSOCの単位時間当たりの増減量ΔRSOC[%/s]を用いて、次の式から残時間[s]を求めることができる
残時間[s]=RSOC[%]÷ΔRSOC[%/s]。
20 電圧検出部
30 ADC
40 電池残量管理部
41 電圧算出部
42 電圧差算出部
43 変化量算出部
44 充電率算出部
50 メモリ
60 通信部
100 計測回路
200 電池パック
201 二次電池
202 保護モジュール
203 保護回路
300 電子機器
Claims (13)
- 二次電池の電池電圧を検出する電圧検出ステップと、
前記二次電池の充放電停止時の電池電圧と相対充電率との関係を定めた第1の電池特性に基づき、前記二次電池の単位時間前の相対充電率に対応する、前記二次電池の充放電停止時の電池電圧を算出する電圧算出ステップと、
前記電圧検出ステップで検出される電池電圧と前記電圧算出ステップで算出される電池電圧との電圧差を算出する電圧差算出ステップと、
前記二次電池の充放電停止時の電池電圧と前記電圧検出ステップで検出される電池電圧との電圧差と、前記二次電池の相対充電率の単位時間当たりの変化量との関係を定めた第2の電池特性に基づき、前記電圧差算出ステップで算出される電圧差に対応する、前記二次電池の相対充電率の単位時間当たりの変化量を算出する変化量算出ステップと、
前記二次電池の単位時間前の相対充電率と前記変化量算出ステップで算出される変化量とを用いて、前記二次電池の現在の相対充電率を算出する充電率算出ステップとを有し、
相対充電率は、そのときの温度及び電流値で、満充電状態から、ある特定の電圧に到達するまでに放電できる全容量を100%としたときの残容量の割合であり、
使用条件に係わらず、前記二次電池の電池電圧が電池使用機器の動作下限電圧に到達した時点で相対充電率を0%と推定する、電池状態計測方法。 - 前記第1の電池特性は、
前記二次電池の充電停止時の電池電圧と相対充電率との関係を定めた第3の電池特性と、前記二次電池の放電停止時の電池電圧と相対充電率との関係を定めた第4の電池特性とを含み、
前記電圧算出ステップは、
前記第3の電池特性に基づき、前記二次電池の単位時間前の相対充電率に対応する、前記二次電池の充電停止時の電池電圧を算出し、
前記第4の電池特性に基づき、前記二次電池の単位時間前の相対充電率に対応する、前記二次電池の放電停止時の電池電圧を算出する、請求項1に記載の電池状態計測方法。 - 前記第2の電池特性は、
前記二次電池の充電停止時の電池電圧と前記電圧検出ステップで検出される電池電圧との電圧差と、前記二次電池の相対充電率の単位時間当たりの変化量との関係を定めた第5の電池特性と、
前記二次電池の放電停止時の電池電圧と前記電圧検出ステップで検出される電池電圧との電圧差と、前記二次電池の相対充電率の単位時間当たりの変化量との関係を定めた第6の電池特性とを含み、
前記電圧検出ステップで検出される電池電圧が、前記電圧算出ステップで算出される前記二次電池の充電停止時の電池電圧よりも高い場合、
前記電圧差算出ステップは、
前記電圧検出ステップで検出される電池電圧と前記電圧算出ステップで算出される前記二次電池の充電停止時の電池電圧との電圧差を算出し、
前記変化量算出ステップは、
前記第5の電池特性に基づき、前記電圧差算出ステップで算出される電圧差に対応する、前記二次電池の相対充電率の単位時間当たりの変化量を算出し、
前記電圧検出ステップで検出される電池電圧が、前記電圧算出ステップで算出される前記二次電池の放電停止時の電池電圧よりも低い場合、
前記電圧差算出ステップは、
前記電圧検出ステップで検出される電池電圧と前記電圧算出ステップで算出される前記二次電池の放電停止時の電池電圧との電圧差を算出し、
前記変化量算出ステップは、
前記第6の電池特性に基づき、前記電圧差算出ステップで算出される電圧差に対応する、前記二次電池の相対充電率の単位時間当たりの変化量を算出する、請求項2に記載の電池状態計測方法。 - 二次電池の電池電圧を検出する電圧検出ステップと、
前記二次電池の温度を検出する温度検出ステップと、
前記二次電池の充放電停止時の電池電圧と相対充電率との関係を定めた第1の電池特性に基づき、前記二次電池の単位時間前の相対充電率に対応する、前記二次電池の充放電停止時の電池電圧を算出する電圧算出ステップと、
前記電圧検出ステップで検出される電池電圧と前記電圧算出ステップで算出される電池電圧との電圧差を算出する電圧差算出ステップと、
前記二次電池の充放電停止時の電池電圧と前記電圧検出ステップで検出される電池電圧との電圧差と、前記二次電池の相対充電率の単位時間当たりの変化量と、前記二次電池の温度との関係を定めた第2の電池特性に基づき、前記電圧差算出ステップで算出される電圧差と前記温度検出ステップで検出される温度とに対応する、前記二次電池の相対充電率の単位時間当たりの変化量を算出する変化量算出ステップと、
前記二次電池の単位時間前の相対充電率と前記変化量算出ステップで算出される変化量とを用いて、前記二次電池の現在の相対充電率を算出する充電率算出ステップとを有し、
相対充電率は、そのときの温度及び電流値で、満充電状態から、ある特定の電圧に到達するまでに放電できる全容量を100%としたときの残容量の割合であり、
使用条件に係わらず、前記二次電池の電池電圧が電池使用機器の動作下限電圧に到達した時点で相対充電率を0%と推定する、電池状態計測方法。 - 前記第1の電池特性は、
前記二次電池の充電停止時の電池電圧と相対充電率との関係を定めた第3の電池特性と、前記二次電池の放電停止時の電池電圧と相対充電率との関係を定めた第4の電池特性とを含み、
前記電圧算出ステップは、
前記第3の電池特性に基づき、前記二次電池の単位時間前の相対充電率に対応する、前記二次電池の充電停止時の電池電圧を算出し、
前記第4の電池特性に基づき、前記二次電池の単位時間前の相対充電率に対応する、前記二次電池の放電停止時の電池電圧を算出する、請求項4に記載の電池状態計測方法。 - 前記第2の電池特性は、
前記二次電池の充電停止時の電池電圧と前記電圧検出ステップで検出される電池電圧との電圧差と、前記二次電池の相対充電率の単位時間当たりの変化量と、前記二次電池の温度との関係を定めた第5の電池特性と、
前記二次電池の放電停止時の電池電圧と前記電圧検出ステップで検出される電池電圧との電圧差と、前記二次電池の相対充電率の単位時間当たりの変化量と、前記二次電池の温度との関係を定めた第6の電池特性とを含み、
前記電圧検出ステップで検出される電池電圧が、前記電圧算出ステップで算出される前記二次電池の充電停止時の電池電圧よりも高い場合、
前記電圧差算出ステップは、
前記電圧検出ステップで検出される電池電圧と前記電圧算出ステップで算出される前記二次電池の充電停止時の電池電圧との電圧差を算出し、
前記変化量算出ステップは、
前記第5の電池特性に基づき、前記電圧差算出ステップで算出される電圧差と前記温度検出ステップで検出される温度とに対応する、前記二次電池の相対充電率の単位時間当たりの変化量を算出し、
前記電圧検出ステップで検出される電池電圧が、前記電圧算出ステップで算出される前記二次電池の放電停止時の電池電圧よりも低い場合、
前記電圧差算出ステップは、
前記電圧検出ステップで検出される電池電圧と前記電圧算出ステップで算出される前記二次電池の放電停止時の電池電圧との電圧差を算出し、
前記変化量算出ステップは、
前記第6の電池特性に基づき、前記電圧差算出ステップで算出される電圧差と前記温度検出ステップで検出される温度とに対応する、前記二次電池の相対充電率の単位時間当たりの変化量を算出する、請求項5に記載の電池状態計測方法。 - 前記電圧検出ステップで検出される電池電圧が、前記電圧算出ステップで算出される前記二次電池の放電停止時の電池電圧よりも高く且つ前記電圧算出ステップで算出される前記二次電池の充電停止時の電池電圧よりも低い場合、
前記変化量算出ステップは、前記二次電池の相対充電率の単位時間当たりの変化量をゼロにする、請求項3又は6に記載の電池状態計測方法。 - 前記電圧検出ステップと前記電圧算出ステップと前記電圧差算出ステップと前記変化量算出ステップと前記充電率算出ステップとを含むルーチンを単位時間毎に繰り返す、請求項1から3のいずれか一項に記載の電池状態計測方法。
- 二次電池の電池電圧を検出する電圧検出部と、
前記二次電池の充放電停止時の電池電圧と相対充電率との関係を定めた第1の電池特性に基づき、前記二次電池の単位時間前の相対充電率に対応する、前記二次電池の充放電停止時の電池電圧を算出する電圧算出部と、
前記電圧検出部で検出される電池電圧と前記電圧算出部で算出される電池電圧との電圧差を算出する電圧差算出部と、
前記二次電池の充放電停止時の電池電圧と前記電圧検出部で検出される電池電圧との電圧差と前記二次電池の相対充電率の単位時間当たりの変化量との関係を定めた第2の電池特性に基づき、前記電圧差算出部で算出される電圧差に対応する、前記二次電池の相対充電率の単位時間当たりの変化量を算出する変化量算出部と、
前記二次電池の単位時間前の相対充電率と前記変化量算出部で算出される変化量とを用いて、前記二次電池の現在の相対充電率を算出する充電率算出部とを有し、
相対充電率は、そのときの温度及び電流値で、満充電状態から、ある特定の電圧に到達するまでに放電できる全容量を100%としたときの残容量の割合であり、
使用条件に係わらず、前記二次電池の電池電圧が電池使用機器の動作下限電圧に到達した時点で相対充電率を0%と推定する、電池状態計測装置。 - 二次電池の電池電圧を検出する電圧検出部と、
前記二次電池の温度を検出する温度検出部と、
前記二次電池の充放電停止時の電池電圧と相対充電率との関係を定めた第1の電池特性に基づき、前記二次電池の単位時間前の相対充電率に対応する、前記二次電池の充放電停止時の電池電圧を算出する電圧算出部と、
前記電圧検出部で検出される電池電圧と前記電圧算出部で算出される電池電圧との電圧差を算出する電圧差算出部と、
前記二次電池の充放電停止時の電池電圧と前記電圧検出部で検出される電池電圧との電圧差と、前記二次電池の相対充電率の単位時間当たりの変化量と、前記二次電池の温度との関係を定めた第2の電池特性に基づき、前記電圧差算出部で算出される電圧差と前記温度検出部で検出される温度とに対応する、前記二次電池の相対充電率の単位時間当たりの変化量を算出する変化量算出部と、
前記二次電池の単位時間前の相対充電率と前記変化量算出部で算出される変化量とを用いて、前記二次電池の現在の相対充電率を算出する充電率算出部とを有し、
相対充電率は、そのときの温度及び電流値で、満充電状態から、ある特定の電圧に到達するまでに放電できる全容量を100%としたときの残容量の割合であり、
使用条件に係わらず、前記二次電池の電池電圧が電池使用機器の動作下限電圧に到達した時点で相対充電率を0%と推定する、電池状態計測装置。 - 前記二次電池を保護する保護回路と、請求項9又は10に記載の電池状態計測装置とを備える、電池保護装置。
- 前記二次電池と、請求項9又は10に記載の電池状態計測装置とを備える、電池パック。
- 請求項9又は10に記載の電池状態計測装置を備える、前記二次電池を電源とする機器。
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