JP6722036B2 - Rechargeable battery remaining amount detection circuit, electronic device using the same, automobile and charge state detection method - Google Patents
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Description
本発明は、バッテリ管理システムに関する。 The present invention relates to a battery management system.
携帯電話端末、デジタルカメラ、タブレット端末、携帯音楽プレイヤ、携帯ゲーム機器、ノート型コンピュータをはじめとするさまざまな電池駆動型の電子機器は、充電式のバッテリ(2次電池)を内蔵しており、システム制御や信号処理を行うCPU(Central Processing Unit)、液晶パネル、無線通信モジュール、その他のアナログ、デジタル回路などの電子回路は、バッテリからの電力供給を受けて動作する。 Various battery-driven electronic devices such as mobile phone terminals, digital cameras, tablet terminals, portable music players, portable game devices, and notebook computers have a built-in rechargeable battery (secondary battery). Electronic circuits such as a CPU (Central Processing Unit) that performs system control and signal processing, a liquid crystal panel, a wireless communication module, and other analog and digital circuits operate by being supplied with power from a battery.
図1は、電池駆動型の電子機器のブロック図である。電子機器500は、バッテリ502と、バッテリ502を充電する充電回路504と、を備える。充電回路504は、外部の電源アダプタやUSB(Universal Serial Bus)からの電源電圧VADPを受け、バッテリ502を充電する。 FIG. 1 is a block diagram of a battery-driven electronic device. The electronic device 500 includes a battery 502 and a charging circuit 504 that charges the battery 502. The charging circuit 504 receives the power supply voltage V ADP from an external power supply adapter or USB (Universal Serial Bus) and charges the battery 502.
バッテリ502には、負荷508が接続される。バッテリ502に流れる電流BATは、充電回路504からの充電電流ICHGと負荷508に流れる負荷電流(放電電流)ILOADの差分となる。 A load 508 is connected to the battery 502. The current BAT flowing through the battery 502 is the difference between the charging current I CHG from the charging circuit 504 and the load current (discharge current) I LOAD flowing through the load 508.
電池駆動型の電子機器では、バッテリの残量(充電状態:SOC)の検出が欠かせない機能となっており、電子機器500には、残量検出回路506が設けられる。残量検出回路506は、ヒューエルゲージIC(Integrated Circuit)とも称される。残量検出回路506によるバッテリの残量の検出方法としては、(1)電圧法と、(2)クーロンカウント法(電荷積算法)の2つが主流となっている。残量検出回路506は、充電回路504に内蔵される場合もある。 In a battery-driven electronic device, detection of the remaining amount of the battery (state of charge: SOC) is an essential function, and the electronic device 500 is provided with a remaining amount detection circuit 506. The remaining amount detection circuit 506 is also referred to as a fuel gauge IC (Integrated Circuit). There are two main methods of detecting the remaining amount of the battery by the remaining amount detecting circuit 506: (1) voltage method and (2) Coulomb counting method (charge integration method). The remaining amount detection circuit 506 may be incorporated in the charging circuit 504.
電圧法では、開放状態(無負荷状態)においてバッテリの開放電圧(OCV:Open Circuit Voltage)を測定し、OCVとSOCの対応関係から残量を推定する。OCVは、バッテリが無負荷であり、かつ緩和状態でなければ測定することができず、したがって充放電中にそれを正確に測定することはできない。 In the voltage method, the open circuit voltage (OCV: Open Circuit Voltage) of the battery is measured in the open state (no-load state), and the remaining amount is estimated from the correspondence between OCV and SOC. OCV cannot be measured unless the battery is unloaded and in the relaxed state, and therefore cannot be accurately measured during charging and discharging.
クーロンカウント法では、バッテリに流れ込む充電電流およびバッテリから流れ出る放電電流(以下、充放電電流と総称する)を積算し、バッテリへの充電電荷量、放電電荷量を計算することで残量を推定する。クーロンカウント法によれば、電圧法と異なり、開放電圧が得られないバッテリの使用期間においても、残量を推定することができる。 In the Coulomb counting method, the charge current flowing into the battery and the discharge current flowing out from the battery (hereinafter, collectively referred to as charge/discharge current) are integrated, and the remaining charge is estimated by calculating the charge charge amount and the discharge charge amount to the battery. .. According to the Coulomb counting method, unlike the voltage method, the remaining amount can be estimated even during the period of use of the battery in which the open circuit voltage cannot be obtained.
図1の残量検出回路506は、クーロンカウント法によって、バッテリ502の残量を推定する。残量検出回路506は、クーロンカウンタ回路510と、SOC演算部512と、を備える。クーロンカウンタ回路510は、バッテリ502の電流IBATを検出し、それを積算する。クーロンカウンタ回路510が生成するクーロンカウント値CCは、以下の式で表される。
CC=∫IBATdt
厳密にはバッテリ電流IBATは時間的に離散的にサンプリングされ、以下の式で計算される。Δtはサンプリング周期を示す。
CC=Σ(Δt×IBAT)
この積算(積分)は、たとえばバッテリ502から流れ出る方向の電流IBATを正、バッテリ502に流れ込む方向の電流IBATを負として行われる。
The remaining amount detection circuit 506 of FIG. 1 estimates the remaining amount of the battery 502 by the Coulomb counting method. The remaining amount detection circuit 506 includes a Coulomb counter circuit 510 and an SOC calculation unit 512. Coulomb counter circuit 510 detects the current I BAT of battery 502 and integrates it. The coulomb count value CC generated by the coulomb counter circuit 510 is expressed by the following equation.
CC=∫I BAT dt
Strictly speaking, the battery current I BAT is discretely sampled in time and calculated by the following formula. Δt indicates a sampling period.
CC=Σ(Δt×I BAT )
This integration is performed with the current I BAT flowing out of the battery 502 being positive and the current I BAT flowing in the battery 502 being negative.
SOC演算部512は、クーロンカウント値CCにもとづいて、バッテリ502のSOCを演算する。SOCの演算には以下の式が用いられる。
SOC[%]=(CCFULL−CC)/CCFULL×100
CCFULLは、満充電状態においてバッテリ502に蓄えられる電荷量(クーロンカウント値)を示す。
The SOC calculation unit 512 calculates the SOC of the battery 502 based on the Coulomb count value CC. The following formula is used for the calculation of SOC.
SOC [%]=(CC FULL −CC)/CC FULL ×100
CC FULL indicates the amount of electric charge (coulomb count value) stored in the battery 502 in the fully charged state.
本発明者は、図1の残量検出回路506について検討した結果、以下の課題を認識するに至った。ここでは充電については考えず、放電時の現象を説明する。図2は、OCVとSOCの対応関係(SOC−OCV特性)ならびにバッテリ電圧VBATの変化を示す図である。 As a result of examining the remaining amount detecting circuit 506 of FIG. 1, the present inventor has come to recognize the following problems. Here, the phenomenon at the time of discharging will be described without considering charging. FIG. 2 is a diagram showing a correspondence relationship between OCV and SOC (SOC-OCV characteristic) and a change in battery voltage V BAT .
ここではリチウムイオンセルを例とすると、OCV=4.2Vのときが満充電状態であり、すなわちSOC=100%である。また負荷508を含むシステムが動作可能な最低動作電圧をVBAT_MINとするとき、OCV=VBAT_MINのときにSOC=0%である。中間的なSOCについても、OCVと1対1で対応付けられる。 Here, taking a lithium ion cell as an example, when OCV=4.2V, it is in a fully charged state, that is, SOC=100%. Further , when the minimum operating voltage at which the system including the load 508 can operate is V BAT_MIN , SOC=0% when OCV=V BAT_MIN . The intermediate SOC is also associated with the OCV on a one-to-one basis.
いま、満充電状態から負荷電流ILOADが連続的、あるいは不連続的に流れると、図中、矢印で示す方向にOCVが低下していく。このときの放電電流IBATが積算され、クーロンカウント値CCにもとづいてSOCが計算され、時間の経過とともにゼロに近づいていく。 Now, when the load current I LOAD flows continuously or discontinuously from the fully charged state, the OCV decreases in the direction shown by the arrow in the figure. The discharge current I BAT at this time is integrated, the SOC is calculated based on the Coulomb count value CC, and approaches zero as time passes.
図2には、OCVに加えて、バッテリ502から外部に取り出されるバッテリ電圧VBATが示される。バッテリ電圧VBATは、OCVよりもドロップしている。このドロップ量(電圧降下)VDROPは、現在の負荷電流ILOAD(すなわち瞬時値)に比例する成分に加えて、過去の負荷電流ILOADの履歴にもとづく成分を含む。したがって負荷電流ILOADがゼロとなった後も、直ちにゼロとなるわけではない。電圧降下VDROPは、無負荷状態において、長い緩和時間(数時間のオーダー)を経てゼロに近づいていく。 FIG. 2 shows the battery voltage V BAT taken out from the battery 502 in addition to the OCV. Battery voltage V BAT is dropping more than OCV. This drop amount (voltage drop) V DROP includes a component based on the history of the past load current I LOAD , in addition to a component proportional to the current load current I LOAD (that is, an instantaneous value). Therefore, even after the load current I LOAD becomes zero, it does not immediately become zero. The voltage drop V DROP approaches zero after a long relaxation time (on the order of several hours) in the unloaded state.
図2に示すように、電圧降下VDROPに起因して、OCVがVBAT_MINまで低下するより前に、バッテリ電圧VBATがVBAT_MINまで低下すると、システムがシャットダウンする。このとき、クーロンカウント法にもとづいて計算されるSOCは、0よりも大きい値Xである。つまり電子機器500のユーザは、残りX(%)と表示されていたにもかかわらず、システムがシャットダウンするという状況に遭遇する。 As shown in FIG. 2, due to the voltage drop V DROP, prior OCV decreases to V BAT_MIN, the battery voltage V BAT drops to V BAT_MIN, the system shuts down. At this time, the SOC calculated based on the Coulomb counting method is a value X larger than 0. That is, the user of the electronic device 500 encounters a situation in which the system shuts down although the remaining X (%) is displayed.
本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、バッテリの充電状態の検出精度を改善可能な方法および残量検出回路の提供にある。 The present invention has been made in view of the above problems, and one of the exemplary objects of an aspect thereof is to provide a method and a remaining amount detection circuit capable of improving the detection accuracy of the charge state of a battery.
本発明のある態様は、充電式のバッテリのSOC(State Of Charge)を検出する方法に関する。この方法は、以下の処理を含む。
(1)バッテリの充放電電流を積算することによりクーロンカウント値CCを生成する。
(2)SOCの値SOC1を、
SOC1=(CCFULL−CC)/CCFULL×100 …(1)
にもとづいて生成する。ただし、CCFULLは満充電に相当するクーロンカウント容量値である。
さらにこの方法では、以下の(3)補正処理が行われる。
(3−1)バッテリに関してあらかじめ規定されたSOCとOCV(Open Circuit Voltage)の対応関係(SOC−OCV特性)にもとづき、値SOC1に対応するOCVの値OCV1を生成する。
(3−2)バッテリの電圧VBAT1を検出する。
(3−3)値OCV1とバッテリの電圧VBATの検出値VBAT1との差分VDROP1を生成する。
(3−4)システムの最低動作電圧VBAT_MINより差分VDROP1に応じた電圧幅ΔV、高い値OCV2を生成する。
(3−5)SOC−OCV特性にもとづいて、値OCV2に対応するSOCの値SOC2を生成する。
(3−6)値SOC2が残量ゼロ(0%)に相当するものとして、値SOC1、CC、CC FULLおよびSOC−OCV特性の少なくともひとつを修正する。
An aspect of the present invention relates to a method for detecting SOC (State Of Charge) of a rechargeable battery. This method includes the following processes.
(1) The Coulomb count value CC is generated by integrating the charge/discharge current of the battery.
(2) SOC value SOC1,
SOC1=(CC FULL -CC)/CC FULL ×100 (1)
It is generated based on. However, CC FULL is a Coulomb count capacity value corresponding to full charge.
Further, with this method, the following correction processing (3) is performed.
(3-1) A value OCV1 of OCV corresponding to the value SOC1 is generated based on the correspondence relationship (SOC-OCV characteristic) between SOC and OCV (Open Circuit Voltage) that is defined in advance for the battery.
(3-2) Detect the battery voltage V BAT1 .
(3-3) The difference V DROP1 between the value OCV1 and the detected value V BAT1 of the battery voltage V BAT is generated.
(3-4) A voltage width ΔV corresponding to the difference V DROP1 and a high value OCV2 are generated from the minimum operating voltage V BAT_MIN of the system.
(3-5) Based on the SOC-OCV characteristic, the SOC value SOC2 corresponding to the value OCV2 is generated.
(3-6) At least one of the values SOC1, CC, CC FULL, and SOC-OCV characteristics is corrected assuming that the value SOC2 corresponds to the remaining amount of zero (0%).
この態様によると、その時々で変化する電圧降下VDROPを考慮し、実際のバッテリ電圧VBATが最低動作電圧VBAT_MINまで低下したとき、すなわち、システムがシャットダウンするときにSOCがゼロとなるように、クーロンカウント法にもとづく残量検出処理を補正することができ、SOCの検出精度を改善できる。 According to this aspect, in consideration of the voltage drop V DROP which changes from time to time, when the actual battery voltage V BAT drops to the minimum operating voltage V BAT — MIN , that is, when the system shuts down, the SOC becomes zero. The remaining amount detection process based on the Coulomb counting method can be corrected, and the SOC detection accuracy can be improved.
ΔV=VDROP1であってもよい。OCVとバッテリ電圧の差分の、SOC依存性が小さい場合に有効である。 It may be ΔV=V DROP1 . This is effective when the SOC dependency of the difference between the OCV and the battery voltage is small.
OCVとバッテリ電圧の差分VDROPのSOC依存性をあらかじめ保持しておいてもよく、ルックアップテーブルに保持してもよいし、演算式として保持してもよい。
補正処理は、以下の処理をさらに含んでもよい。
OCVの暫定値OCV3=VBAT_MIN+VDROP1を計算する。
OCVの暫定値OCV3に対応するSOCの暫定値SOC3を生成する。
値SOC1における前記差分VDROP1および前記差分のSOC依存性にもとづいて、暫定値SOC3における電圧降下ΔVを計算する。
これにより精度を高めることができる。
The SOC dependency of the difference V DROP between the OCV and the battery voltage may be held in advance, may be held in a lookup table, or may be held as an arithmetic expression.
The correction process may further include the following process.
The provisional value of OCV OCV3= VBAT_MIN + VDROP1 is calculated.
The provisional value SOC3 of SOC corresponding to the provisional value OCV3 of OCV is generated.
The voltage drop ΔV at the provisional value SOC3 is calculated based on the difference V DROP1 at the value SOC1 and the SOC dependency of the difference.
This can improve accuracy.
電圧降下VDROPのSOC依存性に加えて、温度依存性を保持してもよい。これによりさらに精度を高めることができる。 In addition to the SOC dependence of the voltage drop V DROP , the temperature dependence may be maintained. This can further improve the accuracy.
修正処理(3−6)において、クーロンカウント容量値CCFULLを、式(2)により得られる新たな値CCFULL’に修正してもよい。
CCFULL’=CCFULL×(100−SOC2)/100 …(2)
In the correction process (3-6), the Coulomb count capacity value CC FULL may be corrected to a new value CC FULL ′ obtained by the equation (2).
CC FULL '=CC FULL x (100-SOC2)/100 (2)
修正処理(3−6)において、クーロンカウント値CCを、式(3)により得られる新たな値CC’に修正してもよい。
CC’=CC−(CCFULL−CCFULL’) …(3)
In the correction process (3-6), the Coulomb count value CC may be corrected to a new value CC′ obtained by the equation (3).
CC'=CC-(CC FULL -CC FULL ') (3)
修正処理(3−6)において、クーロンカウント値CCを、式(4)により得られる新たな値CC’に修正してもよい。
CC’=CC−CCFULL×SOC2/100 …(4)
In the correction process (3-6), the Coulomb count value CC may be corrected to a new value CC′ obtained by the equation (4).
CC′=CC-CC FULL ×SOC2/100 (4)
修正処理(3−6)において、式(5)により得られる新たな値SOC’を、修正後のSOCとしてもよい。
SOC’=SOC1×100/(100−SOC2) …(5)
In the correction process (3-6), the new value SOC′ obtained by the equation (5) may be the corrected SOC.
SOC′=SOC1×100/(100−SOC2) (5)
修正処理(3−6)において、クーロンカウント値CCは修正しなくてもよい。 In the correction process (3-6), the Coulomb count value CC may not be corrected.
修正処理(3−6)において、式(6)により得られる新たな値SOC’を、修正後のSOCとしてもよい。
SOC’={CCFULL−CC×100/(100−SOC2)}/CCFULL×100 …(6)
In the correction process (3-6), the new value SOC′ obtained by the equation (6) may be the corrected SOC.
SOC′={CC FULL −CC×100/(100−SOC2)}/CC FULL ×100 (6)
修正処理(3−6)において、クーロンカウント容量値CCFULLを修正せず、クーロンカウント値CCを、式(7)により得られる新たな値CC’に修正してもよい。
CC’=CC×100/(100−SOC2) …(7)
In the correction process (3-6), the Coulomb count capacity value CC FULL may not be modified and the Coulomb count value CC may be modified to a new value CC′ obtained by the equation (7).
CC′=CC×100/(100−SOC2) (7)
修正処理(3−6)において、クーロンカウント値CCを式(8)により得られる新たな値CC’に修正してもよい。
CC’=CC×(100−SOC2)/100 …(8)
In the correction process (3-6), the Coulomb count value CC may be corrected to a new value CC′ obtained by the equation (8).
CC′=CC×(100−SOC2)/100 (8)
上述のSOC−OCV特性は、システムの最低動作電圧より低いOCVの範囲を負のSOCと対応付けてもよい。
これにより、実効的な残量が増える場合にも対応できる。
The SOC-OCV characteristics described above may associate a range of OCV below the lowest operating voltage of the system with a negative SOC.
This makes it possible to deal with the case where the effective remaining amount increases.
補正処理(3)は、バッテリの電圧が所定の電圧値より低いときに有効となってもよい。あるいは補正処理(3)はSOCが所定値より低いときに有効となってもよい。
バッテリ残量が大きいときには補正を行わないことにより、補正にともなう消費電力の増加を抑制できる。
The correction process (3) may be enabled when the voltage of the battery is lower than a predetermined voltage value. Alternatively, the correction process (3) may be effective when the SOC is lower than a predetermined value.
By not performing the correction when the battery level is large, it is possible to suppress an increase in power consumption due to the correction.
補正処理(3)は、所定の周期ごとに間欠的に有効となってもよい。
補正を常時有効とすると、消費電力が増大するところ、補正処理を所定の周期で間欠的に行うことで、補正にともなう消費電力の増加を抑制できる。
The correction process (3) may be intermittently enabled in every predetermined cycle.
When the correction is always enabled, the power consumption increases. However, by performing the correction process intermittently at a predetermined cycle, it is possible to suppress the increase in the power consumption due to the correction.
所定の周期は、1秒より長く60秒より短くてもよい。補正をこの周期で行うことにより、リーズナブルな消費電力の増加の範囲で、十分なSOCの精度の改善の効果が得られる。 The predetermined period may be longer than 1 second and shorter than 60 seconds. By performing the correction in this cycle, the effect of sufficiently improving the accuracy of SOC can be obtained within the range of reasonable increase in power consumption.
本発明の別の態様は、充電式のバッテリのSOC(State Of Charge)を検出する残量検出回路に関する。残量検出回路は、バッテリの充放電電流を積算することによりクーロンカウント値CCを生成するクーロンカウンタ回路と、バッテリの電圧VBATを検出する電圧検出回路と、式(1)にもとづいて、SOCの値SOC1を計算するSOC演算部と、値SOC1、CC、CC FULLおよびSOC−OCV特性の少なくともひとつを補正する補正回路と、を備える。
SOC1=(CCFULL−CC)/CCFULL×100 …(1)
ただし、CCFULLは満充電に相当するクーロンカウント容量値
補正回路は、バッテリに関してあらかじめ規定されたSOCとOCV(Open Circuit Voltage)の対応関係であるSOC−OCV特性にもとづき、値SOC1に対応するOCVの値OCV1を生成するステップと、値OCV1と電圧検出回路が検出した電圧の検出値VBAT1との差分VDROP1を生成するステップと、システムの最低動作電圧より差分VDROP1に応じた電圧幅ΔV、高い値OCV2を生成するステップと、SOC−OCV特性にもとづいて、値OCV2に対応するSOCの値SOC2を生成するステップと、値SOC2が残量ゼロ(0%)に相当するものとして、値SOC1、CC、CC FULLおよびSOC−OCV特性の少なくともひとつを修正するステップと、を実行する。
Another aspect of the present invention relates to a remaining amount detection circuit that detects SOC (State Of Charge) of a rechargeable battery. The remaining amount detection circuit is based on equation (1), a coulomb counter circuit that generates a coulomb count value CC by accumulating charge/discharge current of the battery, a voltage detection circuit that detects the voltage V BAT of the battery, and an SOC based on equation (1). And a correction circuit that corrects at least one of the values SOC1, CC, CC FULL and SOC-OCV characteristics.
SOC1=(CC FULL -CC)/CC FULL ×100 (1)
However, CC FULL is equivalent to full charge Coulomb count capacity value correction circuit is based on the SOC-OCV characteristic which is a correspondence relationship between SOC and OCV (Open Circuit Voltage) which is defined in advance for the battery, and the OCV corresponding to the value SOC1. And a step of generating a difference V DROP1 between the value OCV1 and the detected value V BAT1 of the voltage detected by the voltage detection circuit, and a voltage width ΔV corresponding to the difference V DROP1 from the lowest operating voltage of the system. , A step of generating a high value OCV2, a step of generating a SOC value SOC2 corresponding to the value OCV2 based on the SOC-OCV characteristic, and a value SOC2 corresponding to a remaining amount of zero (0%). Modifying at least one of SOC1, CC, CC FULL and SOC-OCV characteristics.
本発明の別の態様は電子機器である。電子機器は、充電式のバッテリと、バッテリの状態を検出する上述の残量検出回路と、を備える。 Another aspect of the present invention is an electronic device. The electronic device includes a rechargeable battery and the above-described remaining amount detection circuit that detects the state of the battery.
本発明の別の態様は自動車である。自動車は、充電式のバッテリと、バッテリの状態を検出する上述の残量検出回路と、を備える。 Another aspect of the present invention is an automobile. The automobile includes a rechargeable battery and the above-described remaining amount detection circuit that detects the state of the battery.
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。 It should be noted that any combination of the above constituent elements and constituent elements and expressions of the present invention that are mutually replaced among methods, devices, systems, etc. are also effective as an aspect of the present invention.
本発明によれば、バッテリの充電状態の検出精度を改善できる。 According to the present invention, it is possible to improve the detection accuracy of the charge state of the battery.
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described based on preferred embodiments with reference to the drawings. The same or equivalent constituent elements, members, and processes shown in each drawing are denoted by the same reference numerals, and duplicated description will be omitted as appropriate. Further, the embodiments are merely examples and do not limit the invention, and all features and combinations thereof described in the embodiments are not necessarily essential to the invention.
本明細書において、「部材Aが、部材Bと接続された状態」とは、部材Aと部材Bが物理的に直接的に接続される場合や、部材Aと部材Bが、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。
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。
In the present specification, “the state in which the member A is connected to the member B” means that the member A and the member B are physically directly connected or that the member A and the member B are electrically connected to each other. It also includes the case of being indirectly connected via another member that does not substantially affect the connection state or does not impair the function and effect exerted by their connection.
Similarly, "the state in which the member C is provided between the member A and the member B" means that the members A and C or the members B and C are directly connected and their electrical It also includes a case where they are indirectly connected through other members that do not substantially affect the general connection state or do not impair the functions and effects achieved by their connection.
また本明細書において、電圧信号、電流信号、あるいは抵抗に付された符号は、必要に応じてそれぞれの電圧値、電流値、あるいは抵抗値を表すものとする。 Further, in the present specification, the symbols attached to the voltage signal, the current signal, or the resistance represent the respective voltage value, current value, or resistance value as necessary.
図3は、実施の形態に係る残量検出回路を備えるバッテリ管理システム100のブロック図である。バッテリ管理システム100は、バッテリ102、充電回路104、負荷108および残量検出回路200を備える。バッテリ102は、ひとつ、あるいは複数のセルを含む。セルの種類は特に限定されず、リチウムイオンセル、リチウム空気セル、リチウム金属ベースのセル、ニッケル水素セル、ニッケルカドミウムセル、ニッケル亜鉛セルなどが例示される。セルの個数は、バッテリ管理システム100の用途に依存するが、ポータブルの電子機器の場合、1セル〜数セル、車載バッテリや産業機器、産業機械の用途では数十〜数百セルのオーダーとなる。本発明の用途としてバッテリ102の構成は特に限定されない。 FIG. 3 is a block diagram of the battery management system 100 including the remaining amount detection circuit according to the embodiment. The battery management system 100 includes a battery 102, a charging circuit 104, a load 108, and a remaining amount detection circuit 200. The battery 102 includes one or a plurality of cells. The type of cell is not particularly limited, and examples thereof include a lithium ion cell, a lithium air cell, a lithium metal-based cell, a nickel hydrogen cell, a nickel cadmium cell, and a nickel zinc cell. The number of cells depends on the application of the battery management system 100, but in the case of a portable electronic device, it is in the order of one cell to several cells, and in the application of in-vehicle batteries, industrial equipment, and industrial machines, it is on the order of several tens to several hundred cells. .. The configuration of the battery 102 is not particularly limited as the application of the present invention.
負荷108には、バッテリ102からのバッテリ電圧VBATが供給される。負荷108の種類は特に限定されない。たとえばバッテリ管理システム100が電子機器に搭載される場合、負荷108は、電池電圧VBATを昇圧あるいは降圧し、電源電圧VDDを生成する電源回路や、電源電圧VDDを受けて動作する各種電子回路を含みうる。バッテリ管理システム100が自動車や産業機械に搭載される場合、負荷108は、モータと、電池電圧VBATを交流に変換し、モータを駆動するインバータと、を含みうる。 The battery voltage V BAT from the battery 102 is supplied to the load 108. The type of the load 108 is not particularly limited. For example, if the battery management system 100 is mounted on an electronic device, the load 108 boosts or steps down the battery voltage V BAT, and a power supply circuit for generating a supply voltage V DD, various electronic operating by receiving power supply voltage V DD Circuitry may be included. When the battery management system 100 is installed in an automobile or an industrial machine, the load 108 may include a motor and an inverter that converts the battery voltage V BAT into alternating current and drives the motor.
充電回路104は、外部の電源アダプタやUSB(Universal Serial Bus)、充電ステーションなどからの電源電圧VEXTを受け、バッテリ102を充電する。 The charging circuit 104 receives a power supply voltage V EXT from an external power supply adapter, a USB (Universal Serial Bus), a charging station, etc., and charges the battery 102.
残量検出回路200は、バッテリ102の充電状態(SOC:State Of Charge)を検出する。なお本明細書では理解の容易化のために、SOCを、最小値が0、最大値が100である百分率(%)として説明するが、本発明はそれには限定されない。たとえばSOCを10ビットで表す場合、デジタル信号処理の過程においては、SOCは、0〜1023の1024階調で表されることに留意されたい。 The remaining amount detection circuit 200 detects the state of charge (SOC) of the battery 102. Note that, in this specification, for ease of understanding, the SOC is described as a percentage (%) in which the minimum value is 0 and the maximum value is 100, but the present invention is not limited thereto. For example, when the SOC is represented by 10 bits, it should be noted that the SOC is represented by 1024 gradations of 0 to 1023 in the process of digital signal processing.
残量検出回路200は、クーロンカウンタ回路202、電圧検出回路204、SOC演算部206、補正回路208、ルックアップテーブル210を備える。クーロンカウンタ回路202は、バッテリ102の充放電電流(IBAT)を積算することにより、クーロンカウント値CCを生成する。クーロンカウント値CCは、以下の式で表される。
CC=∫IBATdt
クーロンカウンタ回路202は、バッテリ電流IBATを所定のサンプリング周期Δtでサンプリングする。クーロンカウント値CCは、各サンプリング時刻におけるバッテリ電流IBATiを用いて、以下の式で計算される。
CC=Σi=1(Δt×IBATi)
この積算(積分)は、たとえばバッテリ102から流れ出る方向の電流IBATを正、バッテリ502に流れ込む方向の電流IBATを負として行われる。
The remaining amount detection circuit 200 includes a Coulomb counter circuit 202, a voltage detection circuit 204, an SOC calculation unit 206, a correction circuit 208, and a lookup table 210. The coulomb counter circuit 202 generates a coulomb count value CC by integrating the charge/discharge current (I BAT ) of the battery 102. The coulomb count value CC is represented by the following formula.
CC=∫I BAT dt
The Coulomb counter circuit 202 samples the battery current I BAT at a predetermined sampling period Δt. The coulomb count value CC is calculated by the following equation using the battery current I BATi at each sampling time.
CC=Σ i=1 (Δt×I BATi ).
This integration is performed with the current I BAT flowing out of the battery 102 being positive and the current I BAT flowing in the battery 502 being negative.
電流IBATの検出方法は特に限定されない。たとえば電流IBATの経路上に、バッテリ102と直列にセンス抵抗RSを挿入し、センス抵抗RSの電圧降下を検出してもよい。センス抵抗RSは、バッテリ102の正極側に挿入されてもよいし、負極側に挿入されてもよい。クーロンカウンタ回路202は、センス抵抗RSの電圧降下VCS(もしくは電圧降下VCSを増幅した電圧)をサンプリングするA/Dコンバータと、A/Dコンバータの出力データを積算する積算器と、を含んでもよい。 The method of detecting the current I BAT is not particularly limited. For example, the sense resistor R S may be inserted in series with the battery 102 on the path of the current I BAT to detect the voltage drop of the sense resistor R S. The sense resistor R S may be inserted on the positive electrode side or the negative electrode side of the battery 102. The Coulomb counter circuit 202 includes an A/D converter that samples the voltage drop V CS (or a voltage obtained by amplifying the voltage drop V CS ) of the sense resistor R S , and an integrator that integrates the output data of the A/D converter. May be included.
電圧検出回路204は、バッテリ102の電圧VBATを監視し、バッテリ電圧VBAT1を示すデータ(電圧データ)DVBATを生成する。電圧検出回路204は、バッテリ電圧VBATあるいはそれを所定係数倍した電圧をサンプリングし、デジタル化するA/Dコンバータを含んでもよい。 The voltage detection circuit 204 monitors the voltage V BAT of the battery 102 and generates data (voltage data) DV BAT indicating the battery voltage V BAT1 . The voltage detection circuit 204 may include an A/D converter that samples and digitizes the battery voltage V BAT or a voltage obtained by multiplying the battery voltage V BAT by a predetermined coefficient.
SOC演算部206は、クーロンカウンタ回路202からのクーロンカウント値CCを受ける。SOC演算部206は、式(1)にもとづいて、SOCの値SOC1を計算する。
SOC1=(CCFULL−CC)/CCFULL×100 …(1)
ただし、CCFULLは満充電に相当するクーロンカウント容量値
SOC calculation unit 206 receives coulomb count value CC from coulomb counter circuit 202. The SOC calculator 206 calculates the SOC value SOC1 based on the equation (1).
SOC1=(CC FULL -CC)/CC FULL ×100 (1)
However, CC FULL is the coulomb count capacity value equivalent to full charge.
補正回路208には、値SOC1および電圧データDVBATが供給される。補正回路208は、これらの値にもとづいて、値SOC1、CC、CC FULLおよびSOC−OCV特性の少なくともひとつを補正する。 The correction circuit 208 is supplied with the value SOC1 and the voltage data DV BAT . The correction circuit 208 corrects at least one of the values SOC1, CC, CC FULL, and SOC-OCV characteristics based on these values.
以下、補正回路208による補正処理を説明する。
バッテリ102に関して、SOCとOCV(Open Circuit Voltage)の対応関係(SOC−OCV特性)があらかじめ測定されている。図4は、SOC−OCV特性の一例を示す図である。SOC−OCV特性は、たとえば図3のルックアップテーブル210に格納される。ルックアップテーブル210に格納されない中間値については、線形補間などの演算手段により生成することができる。あるいは補正回路208は、SOC−OCV特性を、演算式(たとえば多項式)の形式で保持してもよい。
Hereinafter, the correction processing by the correction circuit 208 will be described.
Regarding the battery 102, the correspondence between SOC and OCV (Open Circuit Voltage) (SOC-OCV characteristic) is measured in advance. FIG. 4 is a diagram showing an example of SOC-OCV characteristics. The SOC-OCV characteristic is stored in the look-up table 210 of FIG. 3, for example. Intermediate values that are not stored in the look-up table 210 can be generated by calculation means such as linear interpolation. Alternatively, the correction circuit 208 may hold the SOC-OCV characteristic in the form of an arithmetic expression (for example, polynomial).
補正回路208は、SOC−OCV特性にもとづいて、値SOC1に対応するOCVの値OCV1を生成する。続いて、値OCV1と電圧検出回路204が検出したバッテリ電圧VBAT1の差分VDROP1を生成する。
VDROP1=OCV1−VBAT1
The correction circuit 208 generates a value OCV1 of OCV corresponding to the value SOC1 based on the SOC-OCV characteristic. Then , the difference V DROP1 between the value OCV1 and the battery voltage V BAT1 detected by the voltage detection circuit 204 is generated.
V DROP1 =OCV1-V BAT1
負荷508を含むシステムの最低動作電圧をVBAT_MINとする。補正回路208は、最低動作電圧VBAT_MINよりも差分VDROP1に応じた電圧幅ΔV、高い値OCV2を生成する。
OCV2=VBAT_MIN+ΔV
ΔV=VDROP1とした場合、
OCV2=VBAT_MIN+VDROP1
となる。あるいはΔV=VDROP1×α(αは定数)とした場合、
OCV2=VBAT_MIN+VDROP1×α
となる。あるいはΔV=VDROP1+β(βは定数)とした場合、
OCV2=VBAT_MIN+VDROP1+β
となる。あるいは、
OCV2=VBAT_MIN+α×VDROP1+β
としてもよい。より一般化すると、所定の関数f()を定義しておき、ΔV=f(VDROP1)にもとづいて電圧幅ΔVを計算してもよい。
Let the minimum operating voltage of the system including the load 508 be V BAT — MIN . The correction circuit 208 generates a voltage width ΔV corresponding to the difference V DROP1 and a value OCV2 higher than the lowest operating voltage V BAT_MIN .
OCV2=V BAT_MIN +ΔV
When ΔV=V DROP1 ,
OCV2=V BAT_MIN +V DROP1
Becomes Alternatively, when ΔV=V DROP1 ×α (α is a constant),
OCV2=V BAT_MIN +V DROP1 ×α
Becomes Or if ΔV=V DROP1 +β (β is a constant),
OCV2=V BAT_MIN +V DROP1 +β
Becomes Alternatively,
OCV2=V BAT_MIN +α×V DROP1 +β
May be More generalized, a predetermined function f() may be defined and the voltage width ΔV may be calculated based on ΔV=f(V DROP1 ).
補正回路208は、SOC−OCV特性にもとづいて、値OCV2に対応するSOCの値SOC2を生成する。そして補正回路208は、値SOC2がバッテリ102の残量ゼロ(0%)に相当するものとして、値SOC1、CC、CC FULLおよびSOC−OCV特性の少なくともひとつを修正する。 The correction circuit 208 generates the SOC value SOC2 corresponding to the value OCV2 based on the SOC-OCV characteristic. Then, the correction circuit 208 corrects at least one of the values SOC1, CC, CC FULL and SOC-OCV characteristics, assuming that the value SOC2 corresponds to the remaining amount of the battery 102 of zero (0%).
クーロンカウンタ回路202および電圧検出回路204は、ハードウェアのみで実装することができ、それらを単一のICに集積化してもよい。SOC演算部206、補正回路208およびルックアップテーブル210は、マイコンなどのソフトウェア制御可能なプロセッサで実装してもよい。あるいは残量検出回路200全体を、単一のチップに集積化してもよい。 The Coulomb counter circuit 202 and the voltage detection circuit 204 can be implemented only by hardware, and they may be integrated in a single IC. The SOC calculation unit 206, the correction circuit 208, and the look-up table 210 may be implemented by a software-controllable processor such as a microcomputer. Alternatively, the entire remaining amount detection circuit 200 may be integrated on a single chip.
残量検出回路200が生成したSOCは、数字として、あるいは残量を示すアイコンとしてディスプレイ装置に表示され、あるいはアラートとして使用される。 The SOC generated by the remaining amount detection circuit 200 is displayed on the display device as a numeral or as an icon indicating the remaining amount, or is used as an alert.
以上が実施の形態に係る残量検出回路200の構成である。続いてその動作を説明する。図5は、実施の形態に係る残量検出のフローチャートである。たとえば満充電状態から処理がスタートする。なお、フローチャートは、各処理(ステップ)の順序を限定するものではなく、各処理の順序は、処理が破綻しない限りにおいて任意に入れ換えることが可能である。また、このフローチャートは、各処理が行われる頻度(周波数、周期)が同じであることを示すものではない。 The above is the configuration of the remaining amount detection circuit 200 according to the embodiment. Next, the operation will be described. FIG. 5 is a flowchart of remaining amount detection according to the embodiment. For example, the process starts from the fully charged state. Note that the flowchart does not limit the order of each process (step), and the order of each process can be arbitrarily changed as long as the process does not fail. Further, this flowchart does not show that the frequency (frequency, cycle) at which each process is performed is the same.
クーロンカウンタ回路202は、クーロンカウント値CCを計算する(S100)。SOC演算部206は、クーロンカウント値CCを利用し、式(1)にもとづいて値SOC1を演算する(S102)。たとえば、クーロンカウンタ回路202は、数十〜数百Hzの周期でクーロンカウント値CCを更新する一方、SOC演算部206は、それより低い周波数、たとえば1秒〜60秒程度の周期で、SOC1を演算してもよい。 The coulomb counter circuit 202 calculates the coulomb count value CC (S100). The SOC calculation unit 206 uses the Coulomb count value CC to calculate the value SOC1 based on the equation (1) (S102). For example, the coulomb counter circuit 202 updates the coulomb count value CC at a cycle of several tens to several hundreds of Hz, while the SOC computing unit 206 updates the SOC1 at a lower frequency, for example, a cycle of about 1 second to 60 seconds. You may calculate.
電圧検出回路204はVBATを測定する(S104)。消費電力の増加が問題とならない場合、電圧検出回路204は、高い周波数(たとえばクーロンカウンタ回路202と同じ周波数)で、バッテリ電圧VBATを測定しても構わない。 The voltage detection circuit 204 measures V BAT (S104). When the increase in power consumption is not a problem, the voltage detection circuit 204 may measure the battery voltage V BAT at a high frequency (for example, the same frequency as the Coulomb counter circuit 202).
続いて、補正処理S110が行われる。補正処理S110は、SOC1の演算毎に行ってもよいし、それより低い周期で行ってもよい。図6は、電圧とSOCの関係を利用した補正処理S110を示す図である。各値は、それに付した番号(i)〜(v)の順序で生成される。 Then, the correction process S110 is performed. The correction process S110 may be performed for each calculation of SOC1, or may be performed in a cycle shorter than that. FIG. 6 is a diagram showing a correction process S110 using the relationship between the voltage and the SOC. Each value is generated in the order of the numbers (i) to (v) attached to it.
補正回路208は、SOC−OCV特性にもとづいて、SOC1からOCV1に変換する(S112)。続いて、電圧降下VDROP1を計算する(S114)。そして、電圧降下VDROP1および最低動作電圧VBAT_MINにもとづいて、バッテリ電圧VBATの測定値VBAT1が最低動作電圧VBAT_MINに達するときのOCVの値OCV2を推定する(S116)。そして、SOC−OCV特性にもとづいて、値OCV2からそれに対応するSOCの値SOC2に逆変換する(S118)。 The correction circuit 208 converts SOC1 to OCV1 based on the SOC-OCV characteristic (S112). Then, the voltage drop V DROP1 is calculated (S114). Then, based on the voltage drop V DROP1 and minimum operating voltage V BAT_MIN, it estimates the OCV value OCV2 of when the measured value V BAT1 a battery voltage V BAT reaches the minimum operating voltage V BAT_MIN (S116). Then, based on the SOC-OCV characteristic, the value OCV2 is inversely converted to the corresponding SOC value SOC2 (S118).
値SOC2は、システムがシャットダウンしうるSOCを表す。すなわち、SOC演算部206が計算するSOC1が、値SOC2まで低下すると、バッテリ電圧VBATが最低動作電圧VBAT_MINまで低下してシャットダウンする可能性があることを表す。 The value SOC2 represents the SOC at which the system can shut down. That is, when the SOC1 calculated by the SOC calculation unit 206 decreases to the value SOC2, the battery voltage V BAT may decrease to the minimum operating voltage V BAT_MIN and shut down may occur.
そこで修正処理S120では、値SOC2にもとづいて、値SOC2が残量ゼロ(0%)に相当するものとして、値SOC1、CC、CC FULLおよびSOC−OCV特性の少なくともひとつを修正する。 Therefore, in the correction process S120, at least one of the values SOC1, CC, CC FULL, and SOC-OCV characteristics is corrected based on the value SOC2, assuming that the value SOC2 corresponds to the remaining amount of zero (0%).
以上が実施の形態に係る残量検出処理である。ここで説明した残量検出回路200(および残量検出方法)によれば、その時々で変化する電圧降下VDROPを考慮し、実際のバッテリ電圧VBATが最低動作電圧VBAT_MINまで低下したとき、すなわち、システムがシャットダウンするときにSOCがゼロとなるように、クーロンカウント法にもとづく残量検出処理を補正することができる。これによりSOCの検出精度を改善できる。 The above is the remaining amount detection processing according to the embodiment. According to the remaining amount detecting circuit 200 (and the remaining amount detecting method) described here, when the actual battery voltage V BAT drops to the minimum operating voltage V BAT_MIN in consideration of the voltage drop V DROP which changes from time to time, That is, the remaining amount detection process based on the Coulomb counting method can be corrected so that the SOC becomes zero when the system shuts down. This can improve the SOC detection accuracy.
なお、実施の形態に係る残量検出方法を、電圧法にもとづくSOCと混同してはならない。本実施の形態では、SOC−OCV特性を利用する点において電圧法と共通するが、OCVを測定する処理は必要とせず、したがって緩和時間の経過を待つ必要はない。 The remaining amount detecting method according to the embodiment should not be confused with the SOC based on the voltage method. Although this embodiment is common to the voltage method in that the SOC-OCV characteristic is used, the process of measuring the OCV is not required, and therefore, it is not necessary to wait for the relaxation time to elapse.
本発明は、図3のブロック図、図5のフローチャートとして把握され、あるいは上述の説明から導かれるさまざまな装置、回路、システム、方法に及ぶものであり、特定の構成や方法に限定されるものではない。以下、本発明の範囲を狭めるためではなく、発明の本質や回路動作の理解を助け、またそれらを明確化するために、より具体的な構成や方法を説明する。 The present invention extends to various devices, circuits, systems and methods understood as the block diagram of FIG. 3, the flowchart of FIG. 5 or derived from the above description, and is limited to particular configurations and methods. is not. Hereinafter, more specific configurations and methods will be described in order to help understanding of the essence of the invention and circuit operation and to clarify them, not to narrow the scope of the invention.
続いて、図5のフローチャートにおける修正処理S120について説明する。修正処理には、以下で説明するように様々な方法が存在する。 Next, the correction process S120 in the flowchart of FIG. 5 will be described. There are various methods for the correction process as described below.
(第1の修正方法)
図7は、第1の修正方法を模式的に示す図である。クーロンカウント容量値CCFULLは、式(2)により得られる新たな値CCFULL’に修正される。
CCFULL’=CCFULL×(100−SOC2)/100 …(2)
つまり、SOC2が残量ゼロ(SOC=0%)となるように、CCFULLをスケーリングする。K=(100−SOC2)/100をスケーリングファクタと呼ぶとき、式(2)は式(2’)に書き直すことができる。
CCFULL’=CCFULL×K …(2’)
(First correction method)
FIG. 7 is a diagram schematically showing the first correction method. The coulomb count capacity value CC FULL is modified to a new value CC FULL ′ obtained by equation (2).
CC FULL '=CC FULL x (100-SOC2)/100 (2)
That is, CC FULL is scaled so that SOC2 is zero (SOC=0%). When K=(100−SOC2)/100 is called a scaling factor, equation (2) can be rewritten as equation (2′).
CC FULL '=CC FULL ×K (2')
また、クーロンカウント値CCは、式(3)により得られる新たな値CC’に修正される。
CC’=CC−(CCFULL−CCFULL’)
=CC−CCFULL×SOC2/100 …(3)
つまり、CCFULLを修正によって減らした分ΔCC(=CCFULL−CCFULL’)、CCも減らす。
Further, the Coulomb count value CC is modified to a new value CC′ obtained by the equation (3).
CC'=CC-(CC FULL -CC FULL ')
=CC-CC FULL ×SOC2/100 (3)
That is, minute ΔCC with reduced by modifying the CC FULL (= CC FULL -CC FULL '), CC also reduced.
修正後のクーロンカウント値CC’は、図3のクーロンカウンタ回路202の内部の、クーロンカウント値CCを格納するレジスタに書き込まれる。また、クーロンカウント容量値CCFULL’は、図3のSOC演算部206が保持するクーロンカウント容量値CCFULLと置き換えられる。 The corrected coulomb count value CC' is written in the register for storing the coulomb count value CC inside the coulomb counter circuit 202 in FIG. Further, the coulomb count capacity value CC FULL ′ is replaced with the coulomb count capacity value CC FULL held by the SOC computing unit 206 of FIG.
クーロンカウント値CCを、式(4)により得られる新たな値CC’に修正してもよい。
CC’=CC−CCFULL×SOC2/100 …(4)
なお、式(3)は、式(4)と等価である。
The coulomb count value CC may be modified to a new value CC′ obtained by the equation (4).
CC′=CC-CC FULL ×SOC2/100 (4)
The expression (3) is equivalent to the expression (4).
CCおよびCCFULLを修正すると、その後、SOC演算部206が生成するSOC1’は、以下の式で表される。
SOC1’=(CCFULL’−CC’)/CCFULL’×100
={(CCFULL−CCFULL×SOC2/100)−(CC−CCFULL×SOC2/100)}/{CCFULL×K}×100
=(CCFULL−CC)/CCFULL×100×1/K
ここで(CCFULL−CC)/CCFULL×100は、式(1)のSOC1に相当するから、補正後のSOC’は、式(5)で表される。
SOC’=SOC1×1/K
=SOC1×100/(100−SOC2) …(5)
After correcting CC and CC FULL , SOC1′ generated by the SOC calculation unit 206 after that is expressed by the following equation.
SOC1 '= (CC FULL' -CC ') / CC FULL' × 100
= {(CC FULL -CC FULL × SOC2 / 100) - (CC-CC FULL × SOC2 / 100)} / {CC FULL × K} × 100
=(CC FULL -CC)/CC FULL ×100×1/K
Here, (CC FULL −CC)/CC FULL ×100 corresponds to SOC1 in Expression (1), and thus the corrected SOC′ is expressed by Expression (5).
SOC'=SOC1×1/K
=SOC1*100/(100-SOC2) (5)
第1の修正方法では、1回の補正で、クーロンカウント値CCおよびクーロンカウント容量値CCFULLが修正され、それ以降、修正後のクーロンカウント値CC’を初期値として充放電電流IBATが積算されていく。つまり、修正が反映されたまま、クーロンカウント法によるSOC検出が行われる。つまり必ずしもSOC演算部206のSOC1の演算ごとに、補正回路208の補正を行う必要はない。 In the first correction method, the coulomb count value CC and the coulomb count capacity value CC FULL are corrected by one correction, and thereafter, the charge/discharge current I BAT is integrated with the corrected coulomb count value CC′ as an initial value. Will be done. That is, the SOC detection by the Coulomb counting method is performed while the correction is reflected. That is, it is not always necessary to correct the correction circuit 208 for each calculation of SOC1 of the SOC calculation unit 206.
(第2の修正方法)
第2の修正方法は、第1の修正方法と実質的に同一であるが、値CCおよびCCFULLの修正は行なわずに、式(5)にもとづいて演算される値SOC’を、修正後の改善されたSOCとする。第2の修正方法は、SOC演算部206がSOC1を演算するたびに、補正処理を行う場合に用いることができる。
(Second correction method)
The second modification method is substantially the same as the first modification method, but without modifying the values CC and CC FULL , the value SOC′ calculated based on the equation (5) is corrected. The SOC is improved. The second correction method can be used when the correction processing is performed every time the SOC calculation unit 206 calculates SOC1.
(第3の修正方法)
第3の修正方法では、CCFULLを式(2)にもとづいて修正する一方、クーロンカウント値CCは修正しない。
(Third correction method)
In the third modification method, CC FULL is modified based on the equation (2), but the Coulomb count value CC is not modified.
この場合、式(6)により得られる新たな値SOC’が、修正後のSOCとして使用される。
SOC’=(CCFULL’−CC)/CCFULL’×100
=(CCFULL×K−CC)/(CCFULL×K)×100
=(CCFULL−CC×1/K)/CCFULL×100
={CCFULL−CC×100/(100−SOC2)}/CCFULL×100 …(6)
In this case, the new value SOC′ obtained by equation (6) is used as the corrected SOC.
SOC '= (CC FULL' -CC ) / CC FULL '× 100
=(CC FULL ×K-CC)/(CC FULL ×K)×100
=(CC FULL -CC×1/K)/CC FULL ×100
={CC FULL -CC×100/(100-SOC2)}/CC FULL ×100 (6)
(第4の修正方法)
第4の修正方法では、クーロンカウント容量値CCFULLを修正せず、クーロンカウント値CCを、式(7)により得られる新たな値CC’に修正してもよい。
CC’=CC×100/(100−SOC2) …(7)
(Fourth correction method)
In the fourth correction method, the Coulomb count capacity value CC FULL may not be modified and the Coulomb count value CC may be modified to a new value CC′ obtained by the equation (7).
CC′=CC×100/(100−SOC2) (7)
第4の修正方法は、第3の修正方法と同じSOC’を与えるため等価といえる。 It can be said that the fourth correction method is equivalent because it gives the same SOC' as that of the third correction method.
(第5の修正方法)
第5の修正方法では、クーロンカウント容量値CCFULLを式(2)にもとづいて補正する。またクーロンカウント値CCを式(8)により得られる新たな値CC’に修正する。つまり、CCFULLとCCを同じスケーリングファクタKでスケーリングする。
CC’=CC×(100−SOC2)/100
=CC×K …(8)
(Fifth correction method)
In the fifth correction method, the Coulomb count capacity value CC FULL is corrected based on the equation (2). Further, the Coulomb count value CC is corrected to a new value CC' obtained by the equation (8). That is, CC FULL and CC are scaled by the same scaling factor K.
CC′=CC×(100−SOC2)/100
=CC×K (8)
第5の修正方法では、修正直後のSOCは、
SOC’=(CCFULL’−CC)/CCFULL’×100
=(CCFULL×K−CC×K)/(CCFULL×K)×100
=(CCFULL−CC)/CCFULL×100
=SOC1
となり、修正直前と同じ値が維持される。ただし、クーロンカウント値CCとクーロンカウント容量値CCFULLは補正されているため、その後、カウントが進んで演算されるSOC1は、修正が反映されたものとなる。SOCの不連続が好ましくない場合、第5の修正方法を採用するとよい。
In the fifth correction method, the SOC immediately after the correction is
SOC '= (CC FULL' -CC ) / CC FULL '× 100
=(CC FULL xK -CC xK )/(CC FULL xK ) x100
= (CC FULL -CC) / CC FULL × 100
=SOC1
And the same value as it was just before the correction is maintained. However, since the coulomb count value CC and the coulomb count capacity value CC FULL are corrected, the SOC1 calculated after the count is advanced after that is the one in which the correction is reflected. When the discontinuity of SOC is not preferable, the fifth correction method may be adopted.
(第6の修正方法)
第1〜第5の修正方法では、値CC,CCFULL,SOCの少なくともひとつを修正するものであった。これに対して第6の修正方法では、SOC−OCV特性が修正される。より詳しくは、第6の修正方法では、SOC2が、残量ゼロ(0%)となるように、SOC−OCV特性が修正される。たとえば、修正前のSOC(%)と、修正後のSOC’(%)は、以下の式(9)を満たしてもよい。
SOC’=100−(100−SOC)×1/K
=100−(100−SOC)×100/(100−SOC2) …(9)
図8および図9は、SOC−OCV特性の修正の一例を示す図である。
(Sixth correction method)
In the first to fifth correction methods, at least one of the values CC, CC FULL and SOC is corrected. On the other hand, in the sixth modification method, the SOC-OCV characteristic is modified. More specifically, in the sixth modification method, the SOC-OCV characteristic is modified so that the SOC2 becomes zero (0%) in the remaining amount. For example, the SOC (%) before correction and the SOC′ (%) after correction may satisfy the following Expression (9).
SOC′=100−(100−SOC)×1/K
=100−(100−SOC)×100/(100−SOC2) (9)
8 and 9 are diagrams showing an example of correction of the SOC-OCV characteristic.
なお第6の修正方法はこれには限定されず、式(9)と異なる演算式を用いてもよい。あるいは、SOCの値を修正する代わりに、各SOCに対応するOCVの値を修正してもよいし、両方を補正してもよい。SOC−OCV特性の修正は、上述の第1〜第5の修正方法に相当するバリエーションが存在しうる。 The sixth correction method is not limited to this, and an arithmetic expression different from Expression (9) may be used. Alternatively, instead of modifying the SOC value, the OCV value corresponding to each SOC may be modified, or both may be corrected. The SOC-OCV characteristic correction may have variations corresponding to the above-described first to fifth correction methods.
以上、修正方法のバリエーションについて説明した。当業者によれば、第1〜第6の修正方法の他にも、さまざまな修正方法が存在すること、またそれらが本発明の範囲に含まれることが理解される。 The variations of the correction method have been described above. It will be understood by those skilled in the art that there are various correction methods other than the first to sixth correction methods and those are included in the scope of the present invention.
また、いずれの修正方法を採用すべきかは、バッテリ管理システム100の用途に応じて選択すればよい。
たとえば、第1、第2の修正方法では、K<1の場合に、補正によってSOC値は大きくなる。反対に、第3、第4の修正方法では、K<1の場合に、補正によってSOC値は小さくなる。第5の修正方法では、補正の前後でSOC値は維持される。
K<1は絶対的な残量の低下を表す。一方、SOCは相対残量を示す。相対残量の観点からは、第1、第2の修正方法が正しいと言える。しかしながら多くのユーザは間隔的に、%表示のSOCを相対残量とは捉えておらず、絶対残量として捉えている場合もある。この場合、残量が減っている(つまり残りの使用可能時間が減っている)にも関わらず、SOC(%)が増えることに違和感を覚える場合もあろう。この場合、第3〜第5の修正方法を用いればよい。
Further, which correction method should be adopted may be selected according to the application of the battery management system 100.
For example, in the first and second correction methods, when K<1, the SOC value is increased by the correction. On the contrary, in the third and fourth correction methods, when K<1, the SOC value becomes smaller due to the correction. In the fifth correction method, the SOC value is maintained before and after the correction.
K<1 represents an absolute decrease in the remaining amount. On the other hand, SOC indicates the relative remaining amount. From the viewpoint of the relative remaining amount, it can be said that the first and second correction methods are correct. However, many users do not perceive the SOC in% display as the relative remaining amount, but sometimes as the absolute remaining amount. In this case, it may be uncomfortable for the SOC (%) to increase even though the remaining amount has decreased (that is, the remaining usable time has decreased). In this case, the third to fifth correction methods may be used.
以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。 The present invention has been described above based on the embodiment. This embodiment is merely an example, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications can be made to the combinations of the respective constituent elements and the respective processing processes, and that such modifications are also within the scope of the present invention. is there. Hereinafter, such modified examples will be described.
(第1変形例)
SOC−OCV特性は、システムの最低動作電圧より低いOCVの範囲を負のSOCと対応付けてもよい。図10は、第1変形例におけるSOC−OCV特性の一例を示す図である。これまでの説明では、バッテリの実効的な残量(絶対値)が減少する場合について説明したが、電圧降下VDROPが負になると、逆に残量が増加することとなる。負のSOC値を導入することにより、他に特別な処理を追加することなく、実効的な残量が増える場合にも対応することができる。図11は、図10のSOC−OCV特性を用いたときの、補正処理を示す図である。
(First modification)
The SOC-OCV characteristic may associate a range of OCV below the lowest operating voltage of the system with a negative SOC. FIG. 10 is a diagram showing an example of SOC-OCV characteristics in the first modification. Although the case where the effective remaining amount (absolute value) of the battery decreases has been described above, when the voltage drop V DROP becomes negative, the remaining amount increases conversely. By introducing a negative SOC value, it is possible to deal with a case where the effective remaining amount increases without adding any special processing. FIG. 11 is a diagram showing a correction process when the SOC-OCV characteristic of FIG. 10 is used.
(第2変形例)
図5のフローチャートにおける処理S116において、OCV2を生成するときに、
OCV2=VBAT_MIN+ΔV …(10)
なる計算式を用いた。図2に示すように、OCVとVBATの差分VDROPは、SOCに依存する。したがって処理S116において、ΔV=VDROP1を用いると、SOC1とSOC2の差が大きいときの誤差が大きくなる。
(Second modified example)
In step S116 in the flowchart of FIG. 5, when OCV2 is generated,
OCV2=V BAT_MIN +ΔV (10)
The following formula was used. As shown in FIG. 2, the difference V DROP between OCV and V BAT depends on the SOC. Therefore, if ΔV=V DROP1 is used in process S116, the error increases when the difference between SOC1 and SOC2 is large.
そこでこの第2変形例では、電圧降下VDROPのSOC依存性が考慮される。具体的には、電圧降下VDROPのSOC依存性が、ルックアップテーブルあるは演算式として規定される。図12は、電圧降下VDROPのSOC依存性を示すルックアップテーブルである。このテーブルは、複数のSOCにおける電圧降下を相対的な比率を表しており、たとえば所定の基準SOC(ここでは100%)における電圧降下を基準として、各SOCでの電圧降下を比率(Voltage Drop Ratio:VDRと記す)で表したものである。
VDR(x)=VDROP(x)/VDROP(100)
Therefore, in this second modification, the SOC dependence of the voltage drop V DROP is considered. Specifically, the SOC dependence of the voltage drop V DROP is defined as a look-up table or an arithmetic expression. FIG. 12 is a look-up table showing the SOC dependence of the voltage drop V DROP . This table represents the relative ratio of the voltage drop at a plurality of SOCs. For example, the voltage drop at each SOC is taken as a ratio (Voltage Drop Ratio) with reference to the voltage drop at a predetermined reference SOC (here, 100%). : VDR).
VDR(x)=V DROP (x)/V DROP (100)
したがって、あるSOC(=x1)における電圧降下がVDROP1であったときに、別のSOC(=x2)における電圧降下VDROP2は、以下の式から計算できる。
VDROP2=VDROP1×VDR(x2)/VDR(x1)
Therefore, when the voltage drop at a certain SOC (= x 1) was V DROP1, the voltage drop V DROP2 in another SOC (= x 2) it can be calculated from the following equation.
V DROP2 =V DROP1 ×VDR(x 2 )/VDR(x 1 ).
図13は、第2変形例に係る残量検出のフローチャートである。このフローチャートは図5のフローチャートの処理S116の前に、ΔV計算ルーチンS115が追加される。図14は、ΔV計算ルーチンS115を示すフローチャートである。 FIG. 13 is a flowchart of remaining amount detection according to the second modification. In this flowchart, a ΔV calculation routine S115 is added before the processing S116 of the flowchart of FIG. FIG. 14 is a flowchart showing the ΔV calculation routine S115.
はじめに、電圧降下VDROP1および最低動作電圧VBAT_MINにもとづいて、バッテリ電圧VBATの測定値VBAT1が最低動作電圧VBAT_MINに達するときのOCVの暫定値OCV3を計算する(S130)。
OCV3=VBAT_MIN+VDROP1
そしてSOC−OCV特性にもとづいて、暫定値OCV3からそれに対応するSOCの値SOC3に逆変換する(S132)。
First , the provisional value OCV3 of OCV when the measured value V BAT1 of the battery voltage V BAT reaches the minimum operating voltage V BAT_MIN is calculated based on the voltage drop V DROP1 and the minimum operating voltage V BAT_MIN (S130).
OCV3=V BAT_MIN +V DROP1
Then, based on the SOC-OCV characteristic, the provisional value OCV3 is inversely converted to the corresponding SOC value SOC3 (S132).
続いて図12のルックアップテーブルにもとづいて、SOC1、SOC3におけるVDRの値VDR1,VDR3を取得する(S134)。そして、
ΔV=VDROP1×VDR3/VDR1
にもとづいて、ΔVを計算する(S136)。こうして得られたΔVを利用して、図13の処理S116においてOCV2が計算される。
Then, based on the look-up table of FIG. 12, the values VDR1 and VDR3 of VDR in SOC1 and SOC3 are acquired (S134). And
ΔV=V DROP1 ×VDR3/VDR1
Based on this, ΔV is calculated (S136). Using the thus obtained ΔV, OCV2 is calculated in step S116 of FIG.
図15は、第2変形例に係る残量検出におけるSOCの推定結果を示す図である。バッテリを一定負荷(0.35C)で放電したときの、SOCの推定値が示される。(i)は理想のSOCであり一定負荷のときに直線となる。(ii)は図5のフローチャートにもとづくSOCの推定値を、(iii)は第2変形例のフローチャートにもとづくSOCの推定値を示す。また図15には、各SOC推定値と理想SOCとの誤差が示される。図15から分かるように、第2変形例によれば、電圧降下VDROPのSOC依存性を考慮することにより、誤差を小さくでき、推定精度を高めることができる。 FIG. 15 is a diagram showing an SOC estimation result in remaining amount detection according to the second modification. The estimated SOC is shown when the battery is discharged at a constant load (0.35C). (I) is an ideal SOC, which becomes a straight line at a constant load. (Ii) shows the estimated SOC value based on the flowchart of FIG. 5, and (iii) shows the estimated SOC value based on the flowchart of the second modification. Further, FIG. 15 shows the error between each SOC estimated value and the ideal SOC. As can be seen from FIG. 15, according to the second modification, the error can be reduced and the estimation accuracy can be improved by considering the SOC dependence of the voltage drop V DROP .
(第3変形例)
第2変形例では、電圧降下VDROPのSOC依存性をルックアップテーブルを用いて補正したが、これを以下のような演算式で近似してもよい。
VDR(SOC) = 10^α*ln(log10(β*SOC))+θ
α、β、θは劣化・温度係数
(Third modification)
In the second modified example, the SOC dependence of the voltage drop V DROP is corrected using a look-up table, but this may be approximated by the following arithmetic expression.
VDR(SOC) = 10^α*ln(log 10 (β*SOC))+θ
α, β, θ are deterioration and temperature coefficient
(第4変形例)
第4変形例は、第2変形例の精度をさらに高めたものである。第4変形例では、VDRの温度依存性をさらに考慮する。図16は、拡張されたVDRルックアップテーブルを示す図である。図16に示すように、VDRルックアップテーブルは、いくつかの温度ごとに設けられる。図14のルーチンを実行する際には、温度を測定し、温度に応じたルックアップテーブルにもとづいてVDRの値を取得する。図17は、第4変形例に係る残量検出におけるSOCの推定結果を示す図である。第4変形例によれば、電圧降下VDROPの温度依存性を考慮することにより、さらに誤差を小さくでき、推定精度を高めることができる。
(Fourth modification)
The fourth modified example is one in which the accuracy of the second modified example is further improved. In the fourth modified example, the temperature dependence of VDR is further considered. FIG. 16 is a diagram showing an expanded VDR lookup table. As shown in FIG. 16, the VDR lookup table is provided for every several temperatures. When the routine of FIG. 14 is executed, the temperature is measured and the value of VDR is acquired based on the lookup table corresponding to the temperature. FIG. 17 is a diagram showing an SOC estimation result in remaining amount detection according to the fourth modification. According to the fourth modification, the error can be further reduced and the estimation accuracy can be improved by considering the temperature dependence of the voltage drop V DROP .
第4変形例において、温度ごとのVDRテーブルを、演算式で近似してもよい。
(第5変形例)
補正処理を常に行うと、補正回路208の演算量が増え、消費電力が増加する。そこで補正処理は、バッテリ102の電圧VBATが所定の電圧値VTHより低いときに有効となってもよい。電圧値VTHは、システム毎に適切な値を選択すればよい。多くの場合、ユーザがバッテリ102の残量(SOC)に関心を寄せるのは、SOCが低下したとき、つまりVBATが低下したときである。変形例2によれば、ユーザが関心のある状況において、補正処理を有効とすることで、消費電力の増加を要請できる。なお、補正処理はSOCが所定値より低いときに有効となってもよい。
In the fourth modification, the VDR table for each temperature may be approximated by an arithmetic expression.
(Fifth Modification)
If the correction process is always performed, the amount of calculation of the correction circuit 208 increases and power consumption increases. Therefore, the correction process may be enabled when the voltage V BAT of the battery 102 is lower than the predetermined voltage value V TH . As the voltage value V TH , an appropriate value may be selected for each system. In many cases, the user is interested in the remaining charge (SOC) of the battery 102 when the SOC decreases, that is, when V BAT decreases. According to the second modification, it is possible to request an increase in power consumption by enabling the correction process in a situation where the user is interested. The correction process may be valid when the SOC is lower than a predetermined value.
(第6変形例)
補正処理は、所定の周期ごとに間欠的に有効となってもよい。補正を常時有効とすると、消費電力が増大する。そこで補正処理を所定の周期で間欠的に行うことで、補正にともなう消費電力の増加を抑制できる。
(Sixth Modification)
The correction process may be enabled intermittently at predetermined intervals. If the correction is always enabled, power consumption will increase. Therefore, by performing the correction process intermittently at a predetermined cycle, it is possible to suppress an increase in power consumption due to the correction.
所定の周期は、1秒より長く60秒より短くてもよい。補正をこの周期で行うことにより、リーズナブルな消費電力の増加の範囲で、十分なSOCの精度の改善の効果が得られる。電圧降下VDROPが変化する時間スケールが60秒より長い用途では、所定の周期はさらに長くすることができる。 The predetermined period may be longer than 1 second and shorter than 60 seconds. By performing the correction in this cycle, the effect of sufficiently improving the accuracy of SOC can be obtained within the range of reasonable increase in power consumption. In applications where the time scale over which the voltage drop V DROP changes is longer than 60 seconds, the predetermined period can be longer.
(第7変形例)
補正処理は、SOCが所定量(n%、nは任意の実数)変化する毎に有効となってもよい。この変形例によれば、補正にともなう消費電力の増加を抑制できる。
(Seventh modification)
The correction process may be enabled each time the SOC changes by a predetermined amount (n%, n is an arbitrary real number). According to this modification, it is possible to suppress an increase in power consumption due to the correction.
(第8変形例)
実施の形態では、バッテリ502の電圧VBATを監視する専用の電圧検出回路204を設けたが、本発明はそれに限定されない。バッテリ管理システム100において、すでにバッテリ電圧VBATを検出する回路が存在する場合には、その回路が検出したバッテリ電圧の値VBAT1を用いればよい。また、バッテリ電圧VBATは、バッテリ102の正極(+)の電圧を監視してもよいが、その限りではなく、別のノード(ライン)の電圧を監視してもよい。たとえば、バッテリ102と負荷108の間にロードスイッチが設けられるシステムでは、ロードスイッチよりも負荷108側のノード(ライン)の電圧を監視してもよい。これは、ロードスイッチの電圧降下が大きい場合に有効である。
(8th modification)
In the embodiment, the dedicated voltage detection circuit 204 that monitors the voltage V BAT of the battery 502 is provided, but the present invention is not limited thereto. In the battery management system 100, if a circuit for detecting the battery voltage V BAT already exists, the battery voltage value V BAT1 detected by the circuit may be used. Further, the battery voltage V BAT may monitor the voltage of the positive electrode (+) of the battery 102, but not limited to this, the voltage of another node (line) may be monitored. For example, in a system in which a load switch is provided between the battery 102 and the load 108, the voltage of a node (line) closer to the load 108 than the load switch may be monitored. This is effective when the voltage drop of the load switch is large.
(第9変形例)
SOC−OCV特性の修正と、値CC,CCFULL,SOCの修正は併用してもよい。
(Ninth Modification)
The correction of the SOC-OCV characteristic and the correction of the values CC, CC FULL and SOC may be used together.
最後に、バッテリ管理システム100の用途を説明する。図18は、バッテリ管理システム100を備える自動車300を示す図である。自動車300は、電気自動車(EV)、プラグインハイブリッド自動車(PHV)、ハイブリッド自動車(HV)、などである。インバータ302は、バッテリ管理システム100からの電圧VBATを受け、交流に変換してモータ304に供給し、モータ304を回転させる。またブレーキが踏まれた場合などの減速時には、インバータ302は回生動作を行い、モータ304が発生する電流をバッテリ管理システム100のバッテリ102に回収する。PHVやEVでは、そのほかにバッテリ管理システム100のバッテリ102を充電する充電回路を備える。 Finally, the usage of the battery management system 100 will be described. FIG. 18 is a diagram showing an automobile 300 including the battery management system 100. The vehicle 300 is an electric vehicle (EV), a plug-in hybrid vehicle (PHV), a hybrid vehicle (HV), or the like. The inverter 302 receives the voltage V BAT from the battery management system 100, converts it into an alternating current, supplies it to the motor 304, and rotates the motor 304. In addition, during deceleration such as when the brake is depressed, the inverter 302 performs a regenerative operation and collects the current generated by the motor 304 in the battery 102 of the battery management system 100. PHVs and EVs additionally include a charging circuit that charges the battery 102 of the battery management system 100.
図19は、バッテリ管理システム100を備える電子機器400を示す図である。電子機器400は、バッテリ管理システム100に加えて、PMIC(パワーマネージメントIC)402、プロセッサ404、その他図示しない電子回路を含む。PMIC402は統合された複数の電源回路であり、プロセッサ404やその他の電子回路に、適切な電源電圧を供給する。 FIG. 19 is a diagram showing an electronic device 400 including the battery management system 100. The electronic device 400 includes a PMIC (power management IC) 402, a processor 404, and other electronic circuits (not shown) in addition to the battery management system 100. The PMIC 402 is an integrated plurality of power supply circuits that provide the processor 404 and other electronic circuits with appropriate power supply voltages.
そのほか、バッテリ管理システム100は、産業機器、産業機械、家庭用/工場用の蓄電システム、エレベータシステムの電源などに用いることができる。 In addition, the battery management system 100 can be used for an industrial device, an industrial machine, a home/factory power storage system, a power supply for an elevator system, and the like.
実施の形態にもとづき、具体的な用語を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。 Although the present invention has been described based on the embodiments using specific terms, the embodiments merely show the principle and application of the present invention, and the embodiments define the scope of claims. Many modifications and changes in arrangement are possible without departing from the concept of the present invention.
500…電子機器、502…バッテリ、504…充電回路、506…残量検出回路、508…負荷、510…クーロンカウンタ回路、512…SOC演算部、100…バッテリ管理システム、102…バッテリ、104…充電回路、108…負荷、200…残量検出回路、202…クーロンカウンタ回路、204…電圧検出回路、206…SOC演算部、208…補正回路、210…ルックアップテーブル、300…自動車、302…インバータ、304…モータ、400…電子機器、402…PMIC、404…プロセッサ。 Reference numeral 500... Electronic device, 502... Battery, 504... Charging circuit, 506... Remaining amount detection circuit, 508... Load, 510... Coulomb counter circuit, 512... SOC calculation section, 100... Battery management system, 102... Battery, 104... Charging Circuits, 108... Loads, 200... Remaining amount detection circuits, 202... Coulomb counter circuits, 204... Voltage detection circuits, 206... SOC calculation section, 208... Correction circuits, 210... Lookup tables, 300... Automobiles, 302... Inverters, 304... Motor, 400... Electronic device, 402... PMIC, 404... Processor.
Claims (36)
(1)前記バッテリの充放電電流を積算することによりクーロンカウント値CCを生成するステップと、
(2)SOCの値SOC1を、
SOC1=(CCFULL−CC)/CCFULL×100 …(1)
ただし、CCFULLは満充電に相当するクーロンカウント容量値
にもとづいて生成するステップと、
(3)補正ステップと、
を備え、
(3)前記補正ステップは、
(3−1)前記バッテリに関してあらかじめ規定されたSOCとOCV(Open Circuit Voltage)の対応関係を示すSOC−OCV特性にもとづき、前記値SOC1に対応するOCVの値OCV1を生成するステップと、
(3−2)前記バッテリの電圧VBATを検出するステップと、
(3−3)前記値OCV1と前記バッテリの電圧VBATの検出値VBAT1との差分VDROP1を生成するステップと、
(3−4)システムの最低動作電圧VBAT_MINより前記差分VDROP1に応じた電圧幅ΔV、高い値OCV2を生成するステップと、
(3−5)前記SOC−OCV特性にもとづいて、前記値OCV2に対応するSOCの値SOC2を生成するステップと、
(3−6)前記値SOC2が残量ゼロに相当するものとして、値SOC1、CC、CC FULL、前記SOC−OCV特性の少なくともひとつを修正するステップと、
を含むことを特徴とする方法。 A method for detecting SOC (State Of Charge) of a rechargeable battery,
(1) a step of generating a Coulomb count value CC by accumulating charge/discharge currents of the battery,
(2) SOC value SOC1,
SOC1=(CC FULL -CC)/CC FULL ×100 (1)
However, CC FULL has a step of generating based on the Coulomb count capacity value corresponding to full charge,
(3) Correction step,
Equipped with
(3) The correction step is
(3-1) generating a value OCV1 of OCV corresponding to the value SOC1 based on an SOC-OCV characteristic indicating a correspondence relationship between SOC and OCV (Open Circuit Voltage) which is defined in advance for the battery,
(3-2) detecting the voltage V BAT of the battery,
(3-3) generating a difference V DROP1 between the value OCV1 and the detected value V BAT1 of the battery voltage V BAT ,
(3-4) Generating a voltage width ΔV and a high value OCV2 corresponding to the difference V DROP1 from the minimum operating voltage V BAT_MIN of the system,
(3-5) generating a value SOC2 of SOC corresponding to the value OCV2 based on the SOC-OCV characteristic,
(3-6) Correcting at least one of the values SOC1, CC, CC FULL , and the SOC-OCV characteristic on the assumption that the value SOC2 corresponds to the remaining amount of zero.
A method comprising:
OCVの暫定値OCV3=VBAT_MIN+VDROP1を計算するステップと、
OCVの暫定値OCV3に対応するSOCの暫定値SOC3を生成するステップと、
値SOC1における前記差分VDROP1および前記差分VDROPのSOC依存性にもとづいて、値SOC3における電圧降下ΔVを計算するステップと、
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。 A step of preliminarily retaining the SOC dependence of the difference V DROP between the OCV and the battery voltage;
Calculating a provisional value of OCV OCV3= VBAT_MIN + VDROP1 ;
Generating a provisional value SOC3 of SOC corresponding to the provisional value OCV3 of OCV;
Calculating a voltage drop ΔV at a value SOC3 based on the SOC dependence of the difference V DROP1 and the difference V DROP at the value SOC1;
The method of claim 1, further comprising:
CCFULL’=CCFULL×(100−SOC2)/100 …(2)
により得られる新たな値CCFULL’に修正することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の方法。 (3-6) In the correcting step, the Coulomb count capacity value CC FULL is CC FULL '=CC FULL ×(100-SOC2)/100 (2)
4. A method as claimed in any one of claims 1 to 3, characterized in that it is modified to a new value CC FULL ' obtained by
CC’=CC−(CCFULL−CCFULL’) …(3)
により得られる新たな値CC’に修正することを特徴とする請求項4に記載の方法。 (3-6) In the correcting step, the Coulomb count value CC is CC′=CC−(CC FULL −CC FULL ′) (3)
Method according to claim 4, characterized in that it is modified to a new value CC' obtained by
CC’=CC−CCFULL×SOC2/100 …(4)
により得られる新たな値CC’に修正することを特徴とする請求項4に記載の方法。 (3-6) In the step of correcting, the Coulomb count value CC is
CC′=CC-CC FULL ×SOC2/100 (4)
Method according to claim 4, characterized in that it is modified to a new value CC' obtained by
SOC’=SOC1×100/(100−SOC2) …(5)
により得られる新たな値SOC’を、修正後のSOCとすることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の方法。 (3-6) The correction step is
SOC′=SOC1×100/(100−SOC2) (5)
7. The method according to claim 1, wherein the new value SOC′ obtained by the above is used as the corrected SOC.
SOC’={CCFULL−CC×100/(100−SOC2)}/CCFULL×100 …(6)
により得られる値SOC’を、修正後のSOCとすることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の方法。 (3-6) The correction step is
SOC′={CC FULL −CC×100/(100−SOC2)}/CC FULL ×100 (6)
The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the value SOC' obtained by the above is used as the corrected SOC.
前記クーロンカウント容量値CCFULLを修正せず、
前記クーロンカウント値CCを、
CC’=CC×100/(100−SOC2) …(7)
により得られる新たな値CC’に修正することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の方法。 (3-6) The correction step is
Without modifying the coulomb count capacity value CC FULL ,
The coulomb count value CC is
CC′=CC×100/(100−SOC2) (7)
4. The method according to claim 1, wherein the method is modified to a new value CC′ obtained by
CC’=CC×(100−SOC2)/100 …(8)
により得られる新たな値CC’に修正することを特徴とする請求項4に記載の方法。 (3-6) In the correcting step, the Coulomb count value CC is CC′=CC×(100−SOC2)/100 (8)
Method according to claim 4, characterized in that it is modified to a new value CC' obtained by
SOC’=100−(100−SOC)×100/(100−SOC2) …(9)
にしたがって補正することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の方法。 (3-6) In the correcting step, the SOC-OCV characteristic is
SOC′=100−(100−SOC)×100/(100−SOC2) (9)
4. The method according to claim 1, wherein the correction is performed according to
前記バッテリの充放電電流を積算することによりクーロンカウント値CCを生成するクーロンカウンタ回路と、
前記バッテリの電圧VBATを検出する電圧検出回路と、
式(1)にもとづいて、SOCの値SOC1を計算するSOC演算部と、
SOC1=(CCFULL−CC)/CCFULL×100 …(1)
ただし、CCFULLは、満充電に相当するクーロンカウント容量値
補正回路と、
を備え、
前記補正回路は、
前記バッテリに関してあらかじめ規定されたSOCとOCV(Open Circuit Voltage)の対応関係を示すSOC−OCV特性にもとづき、前記値SOC1に対応するOCVの値OCV1を生成するステップと、
前記値OCV1と前記電圧検出回路が検出した前記電圧の検出値VBAT1との差分VDROP1を生成するステップと、
システムの最低動作電圧VBAT_MINより前記差分VDROP1に応じた電圧幅ΔV、高い値OCV2を生成するステップと、
前記SOC−OCV特性にもとづいて、前記値OCV2に対応するSOCの値SOC2を生成するステップと、
前記値SOC2が残量ゼロに相当するものとして、値SOC1、CC、CC FULLおよび前記SOC−OCV特性の少なくともひとつを修正するステップと、
を実行することを特徴とする残量検出回路。 A remaining amount detection circuit for detecting SOC (State Of Charge) of a rechargeable battery,
A coulomb counter circuit for generating a coulomb count value CC by integrating charge/discharge current of the battery;
A voltage detection circuit for detecting the voltage V BAT of the battery,
An SOC calculation unit that calculates the SOC value SOC1 based on the equation (1),
SOC1=(CC FULL -CC)/CC FULL ×100 (1)
However, CC FULL is a coulomb count capacity value correction circuit equivalent to full charge,
Equipped with
The correction circuit is
Generating a value OCV1 of OCV corresponding to the value SOC1 based on an SOC-OCV characteristic indicating a correspondence relationship between SOC and OCV (Open Circuit Voltage) which is defined in advance for the battery;
Generating a difference V DROP1 between the value OCV1 and the detected value V BAT1 of the voltage detected by the voltage detection circuit;
A step of generating a voltage width ΔV corresponding to the difference V DROP1 and a value OCV2 higher than the lowest operating voltage V BAT_MIN of the system;
Generating a value SOC2 of SOC corresponding to the value OCV2 based on the SOC-OCV characteristic;
Correcting at least one of the values SOC1, CC, CC FULL and the SOC-OCV characteristic, wherein the value SOC2 corresponds to a remaining amount of zero;
A remaining amount detection circuit for executing the following.
OCVとバッテリ電圧の差分VDROPのSOC依存性を保持するステップと、
OCVの暫定値OCV3=VBAT_MIN+VDROP1を計算するステップと、
OCVの暫定値OCV3に対応するSOCの値SOC3を生成するステップと、
値SOC1における前記差分VDROP1および前記差分VDROPのSOC依存性にもとづいて、値SOC3における電圧降下ΔVを計算するステップと、
をさらに実行することを特徴とする請求項18に記載の残量検出回路。 The correction circuit is
Holding the SOC dependence of the difference V DROP between OCV and battery voltage;
Calculating a provisional value of OCV OCV3= VBAT_MIN + VDROP1 ;
Generating a SOC value SOC3 corresponding to the OCV provisional value OCV3;
Calculating a voltage drop ΔV at a value SOC3 based on the SOC dependence of the difference V DROP1 and the difference V DROP at the value SOC1;
19. The remaining amount detection circuit according to claim 18, further comprising:
CCFULL’=CCFULL×(100−SOC2)/100 …(2)
により得られる新たな値CCFULL’に修正することを特徴とする請求項18から20のいずれかに記載の残量検出回路。 In the correcting step, the Coulomb count capacity value CC FULL is CC FULL '=CC FULL ×(100−SOC2)/100 (2)
21. The remaining amount detecting circuit according to claim 18, wherein the remaining amount detecting circuit is modified to a new value CC FULL ′ obtained by
CC’=CC−(CCFULL−CCFULL’) …(3)
により得られる新たな値CC’に修正することを特徴とする請求項21に記載の残量検出回路。 In the correcting step, the coulomb count value CC is CC'=CC-(CC FULL -CC FULL ') (3).
22. The remaining amount detecting circuit according to claim 21, wherein the remaining amount detecting circuit is modified to a new value CC' obtained by
CC’=CC−CCFULL×SOC2/100 …(4)
により得られる新たな値CC’に修正することを特徴とする請求項21に記載の残量検出回路。 In the step of correcting, the Coulomb count value CC is
CC′=CC-CC FULL ×SOC2/100 (4)
22. The remaining amount detecting circuit according to claim 21, wherein the remaining amount detecting circuit is modified to a new value CC' obtained by
SOC’=SOC1×100/(100−SOC2) …(5)
により得られる新たな値SOC’に修正することを特徴とする請求項18から23のいずれかに記載の残量検出回路。 In the step of correcting, the SOC1 is
SOC′=SOC1×100/(100−SOC2) (5)
24. The remaining amount detecting circuit according to claim 18, wherein the remaining amount detecting circuit is corrected to a new value SOC′ obtained by
SOC’={CCFULL−CC×100/(100−SOC2)}/CCFULL×100 …(6)
により得られる値SOC’を、修正後のSOCとすることを特徴とする請求項18から20のいずれかに記載の残量検出回路。 The modifying step includes
SOC′={CC FULL −CC×100/(100−SOC2)}/CC FULL ×100 (6)
21. The remaining amount detection circuit according to claim 18, wherein the value SOC′ obtained by the above is set as the corrected SOC.
前記クーロンカウント容量値CCFULLを修正せず、
前記クーロンカウント値CCを、
CC’=CC×100/(100−SOC2) …(7)
により得られる新たな値CC’に修正することを特徴とする請求項18から20のいずれかに記載の残量検出回路。 The modifying step includes
Without modifying the coulomb count capacity value CC FULL ,
The coulomb count value CC is
CC′=CC×100/(100−SOC2) (7)
21. The remaining amount detection circuit according to claim 18, which is modified to a new value CC′ obtained by
CC’=CC×(100−SOC2)/100 …(8)
により得られる新たな値CC’に修正することを特徴とする請求項21に記載の残量検出回路。 In the step of correcting, the Coulomb count value CC is CC′=CC×(100−SOC2)/100 (8)
22. The remaining amount detecting circuit according to claim 21, wherein the remaining amount detecting circuit is modified to a new value CC' obtained by
SOC’=100−(100−SOC)×100/(100−SOC2) …(9)
にしたがって補正することを特徴とする請求項18から20のいずれかに記載の残量検出回路。 (3-6) In the correcting step, the SOC-OCV characteristic is
SOC′=100−(100−SOC)×100/(100−SOC2) (9)
21. The remaining amount detection circuit according to claim 18, wherein the remaining amount detection circuit is corrected in accordance with the following.
前記バッテリの状態を検出する請求項18から34のいずれかに記載の残量検出回路と、
を備えることを特徴とする電子機器。 Rechargeable battery,
35. The remaining amount detection circuit according to claim 18, which detects the state of the battery,
An electronic device comprising:
前記バッテリの状態を検出する請求項18から34のいずれかに記載の残量検出回路と、
を備えることを特徴とする自動車。 Rechargeable battery,
35. The remaining amount detection circuit according to claim 18, which detects the state of the battery,
An automobile comprising:
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