JP6185321B2 - 二次電池パックの管理方法および電源管理システム、電子機器 - Google Patents
二次電池パックの管理方法および電源管理システム、電子機器 Download PDFInfo
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Description
同様に、「部材Cが、部材Aと部材Bの間に設けられた状態」とは、部材Aと部材C、あるいは部材Bと部材Cが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
図3は、実施の形態に係る電源管理システム101を備える電子機器のブロック図である。
電子機器100は、電池駆動型デバイスであり、二次電池パック200に加えて、バッテリマネージメント回路300、システムコントローラ400、パワーマネージメント回路500を備える。二次電池パック200、バッテリマネージメント回路300、システムコントローラ400、パワーマネージメント回路500により構成される電子機器100における電力制御に関するシステム全体を、電源管理システム101と称する。
実施の形態に係る図3の電源管理システム101によれば、バッテリマネージメント回路300の中に、充電回路302と、電池の状態を計測する装置すなわち、電池モニタ部304、電池計測部306、クーロンカウンタ308、を一体に構成することにより、A/D変換器、アンプ、抵抗、コンパレータなどのハードウェア資源を共用化することができ、重複する機能ブロックを削減することができる。
はじめに、この推定演算処理に使用可能な、二次電池のモデルについて説明する。
RINT = RF + RV
固定成分RFは、電池の動作条件に依存しない、電池本来の持つ固定的な抵抗成分すなわち、電極活物質と集電体との接触抵抗や、電極金属自身の電気抵抗などを含む。また、変動成分RVは、電池の動作条件に依存する抵抗値変動、すなわち電池の温度、負荷電流変動、充電状態(SOC)に依存する電池の特性変化を含む。
RV = RI + RT
なおこの等価回路モデルを、公知技術として認識してはならず、本発明者らが独自に考案したものである。
OCV = VBAT + IBAT * RINT=VBAT + IBAT×(RF + RI + RT)
BATCAP=BATCAP_max×(VCHG_term - VBAT_low)/(VBAT_max - VBAT_low) …(1)
ZBAT1_init = (VBAT1 - VBAT0) / IBAT0 - ZBAT2_pre(T) …(2)
α = (ZBAT1_init - ZBAT1_pre) / ZBAT1_pre …(3)
VDROP_init = IBAT_init × (ZBAT1_init + ZBAT2_pre(T) + ZBAT3_pre(CCNTS_var)) …(4)
インピーダンスの項(ZBAT1_init + ZBAT2_pre(T) + ZBAT3_pre(CCNTS_var))は図5の内部抵抗算出部604により計算され、電圧降下VDROP_initは図5の電圧降下算出部606により計算される。
OCV_init = VBAT_init + VDROP_init …(5)
CCNT_init = SOC_ocv_init [%]/100 × BATCAP …(6)
CCNTS_var(n)=Σp=0:m[{CCNT(n-p)-CCNT(n-p-1)}* K_dec(p)] …(7)
図5の内部抵抗算出部604の取得部604bは、各時刻nにおいて、影響度CCNTS_var(n)を演算し、その結果にもとづいて過渡応答成分ZBAT2を取得する。
K_dec(p)= 2-p
VDROP(n) = IBAT(n)×(ZBAT1_pre + ZBAT2_pre(T) + ZBAT3_pre(CCNTS_var(n)) …(8)
この演算処理は、図5の電圧降下算出部606により実行される。
OCV(n) = VBAT(n) + VDROP(n) …(9)
SOC_cc(n)[%] = CCNT(n) / BATCAP …(10)
Claims (7)
- 二次電池パックの管理方法であって、
劣化前の前記二次電池パックについて、内部抵抗値を予め測定しておき、基準内部抵抗ZBAT1_preとして保持しておくステップと、
二次電池パックを検出するステップと、
前記二次電池パックが検出されると、前記二次電池パックを無負荷とした状態で電池電圧VBAT1を測定するステップと、
前記二次電池パックにダミーロードを接続した状態で、電池電圧VBAT0および負荷電流IBAT0を測定するステップと、
前記二次電池パックの初期内部抵抗値ZBAT_initを、ZBAT_init=(VBAT1-VBAT0)/IBAT0により計算するステップと、
前記初期内部抵抗値ZBAT_initとその基準内部抵抗値ZBAT_preの関係にもとづいて、前記二次電池パックの劣化度αを評価するステップと、
前記劣化度にもとづいて、前記二次電池パックの容量BATCAPを補正するステップと、
を備え、
前記補正するステップは、前記二次電池パックの容量BATCAPを、(1-α)倍するステップを含むことを特徴とする方法。 - 前記内部抵抗値が温度依存性を有する場合、前記初期内部抵抗値ZBAT_initおよび前記基準内部抵抗値ZBAT_preそれぞれから温度依存の項を除去するステップをさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記劣化度αは
α = (ZBAT_init - ZBAT_pre) / ZBAT_pre
で定義されることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。 - 二次電池パックと、
前記二次電池パックの電池電圧VBAT、充放電電流IBATを測定する電池計測部であって、前記二次電池パックが検出されると、前記二次電池パックを無負荷とした状態で電池電圧VBAT1を測定するとともに、前記二次電池パックにダミーロードを接続した状態で、電池電圧VBAT0および負荷電流IBAT0を測定可能に構成された電池計測部と、
前記電池電圧VBAT、前記充放電電流IBATにもとづいて、前記二次電池パックの内部抵抗の初期値ZBAT_initを、ZBAT_init=(VBAT1-VBAT0)/IBAT0にもとづいて算出する初期抵抗算出部と、
劣化前の前記二次電池パックについて予め取得された内部抵抗の基準値ZBAT_preを保持しており、前記初期値ZBAT_initと前記基準値ZBAT_preの関係にもとづいて、前記二次電池パックの劣化度を評価する劣化評価部と、
前記劣化度にもとづいて、前記二次電池パックの容量BATCAPを補正する電池容量補正部と、
を備え、
前記電池容量補正部は、前記二次電池パックの容量BATCAPを、(1-α)倍することを特徴とする電源管理システム。 - 前記内部抵抗が温度依存性を有する場合、前記初期値ZBAT_initおよび前記基準値ZBAT_preそれぞれからは、温度依存の項が除去されていることを特徴とする請求項4に記載の電源管理システム。
- 前記劣化評価部は、
α = (ZBAT_init - ZBAT_pre) / ZBAT_pre
にもとづいて前記劣化度αを算出することを特徴とする請求項4または5に記載の電源管理システム。 - 請求項4から6のいずれかに記載の電源管理システムを備える電子機器。
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