JP7039963B2 - 電池制御システム - Google Patents

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Description

本発明は、二次電池と、該二次電池の充放電を制御する制御部とを備える電池制御システムに関する。
従来から、二次電池と、該二次電池の充放電を制御する制御部とを備える電池制御システムが知られている（下記特許文献１参照）。二次電池（以下、単に「電池」とも記す）には、Ｌｉイオン電池やＮａイオン電池等、充放電を繰り返すと内部にガスが発生するものがある。この様な電池のケースには、発生したガスを放出するための弁を設けてある。充放電を繰り返してガスが発生し、ケース内の圧力が上昇した場合、弁が開いてガスが放出される。これにより、ガスの圧力によってケースが膨張する等の不具合を抑制している。
しかしながら、弁が開くと、異臭が発生したり、電解液が漏出したりする問題が発生しやすくなる。したがって上記電池制御システムでは、電池の弁が開く前に、充放電を停止するようにしている。そのための手段として、例えば以下の方法が採用されている。
まず、電池の温度や充電深度（ＳＯＣ：State Of Charge）等を長期間にわたって測定し、記録し続ける。電池は、使用環境の温度が高かったり、充電深度を高く維持し続けたりすると、ガスが発生しやすく、内圧が上昇しやすい。したがって、電池の温度や充電深度等の履歴と、内圧とには一定の関係がある。そのため、温度や充電深度等の、過去の履歴情報を用いて、現在の電池の内圧を推定することができる。この推定した内圧が、所定の高さに達したときに、電池の充放電を停止する判断を行う。
特開２０１６－９３０６６号公報
しかしながら、上記電池制御システムは、電池の充放電を停止する判断の信頼性が低いという問題がある。すなわち、上述したように、温度や充電深度等の履歴を用いる場合は、これら温度等の測定を長期間、行い続ける必要がある。そのため、この履歴情報が何らかの不具合によって消えてしまった場合、電池の内圧を推定できず、充放電の停止判断を行えなくなる。また、仮に長期間、温度等の測定を行い続けることができたとしても、その測定データは膨大であり、この測定データから内圧の正確な値を推定することは困難である。
そのため、上記電池制御システムは、内圧の推定値の精度が低く、電池の充放電を停止する判断の信頼性が低かった。例えば、電池の実際の内圧は高いのに、低いと誤って推定してしまい、電池の充放電を停止しなくなる場合があった。そのため、弁が開放してしまい、異臭が発生する等の問題が生じる可能性があった。逆に、電池の内圧は低いのに、高いと誤って推定してしまい、電池の充放電を停止してしまう場合もあった。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、電池の充放電を停止する判断の信頼性をより高めることができる電池制御システムを提供しようとするものである。
本発明の第１の態様は、使用に伴って内部にガスが発生する二次電池（２）と、
該二次電池の充放電を制御する制御部（３）とを備え、
該制御部は、使用によって劣化した上記二次電池の抵抗を測定する測定部（３１）と、測定した上記抵抗が予め定められた抵抗閾値より高くなった場合に上記二次電池の充放電を停止する停止指令部（３２）とを備え、
上記二次電池は、該二次電池の内圧が所定の開弁圧（Ｐ O ）に達すると開放される弁（２３）を備え、
上記抵抗閾値は、上記二次電池の内圧が上記開弁圧よりも低い所定の停止圧（Ｐ S ）となるときの上記二次電池の抵抗値であって、使用環境下における上記二次電池の温度および充電深度に関する情報を用いて算出されるものであり、
上記二次電池の温度および充電深度に関する上記情報は、上記二次電池が使用される地域と、二次電池が使用されるシステムの情報を含む、電池制御システム（１）にある。
また、本発明の第２の態様は、使用に伴って内部にガスが発生する二次電池（２）と、
該二次電池の充放電を制御する制御部（３）とを備え、
該制御部は、使用によって劣化した上記二次電池の抵抗および容量を測定する測定部（３１）と、測定した上記抵抗が予め定められた抵抗閾値より高くなった場合、又は上記容量が予め定められた容量閾値より低くなった場合に、上記二次電池の充放電を停止する停止指令部（３２）とを備え、
上記二次電池は、該二次電池の内圧が所定の開弁圧（Ｐ O ）に達すると開放される弁（２３）を備え、
上記抵抗閾値及び上記容量閾値は、上記二次電池の内圧が上記開弁圧よりも低い所定の停止圧（Ｐ S ）となるときの上記二次電池の抵抗値及び容量であって、使用環境下における上記二次電池の温度および充電深度に関する情報を用いて算出されるものであり、
上記二次電池の温度および充電深度に関する上記情報は、上記二次電池が使用される地域と、二次電池が使用されるシステムの情報を含む、電池制御システム（１）にある。
電池は、充放電を繰り返すと、電極に含まれる活物質が劣化して抵抗が高くなると共に、電解液が分解してガスが発生し、電池の内圧が上昇する。したがって、電池の抵抗と内圧には密接な相関関係がある（図１参照）。
上記第１の態様、及び第２の態様に係る電池制御システムでは、電池のこの特性を利用している。すなわち、電池の抵抗を測定し、その測定値が上記抵抗閾値より高くなった場合に、充放電を停止するようにしている。このようにすると、電池の抵抗は内圧と密接な関係があるため、充放電の停止判断を正確に行うことができる。すなわち、電池の抵抗が抵抗閾値より高くなったときは、内圧が所定の高さに達している可能性が高く、電池の充放電を停止すべきだと正確に判断できる。
また、上記第２の態様では、電池の抵抗に加えて、電池の容量をも測定している。そして、電池の抵抗が抵抗閾値より高くなったとき、又は容量が上記容量閾値より低くなった場合に、電池の充放電を停止している。
そのため、電池の充放電を停止すべきか否かの判断をより正確に行うことができる。すなわち、電池の充放電を繰り返すと、電解液が分解してガスが発生し、内圧が上昇すると共に、電池の容量が低下する。したがって、電池の容量と内圧には密接な相関関係がある（図１３参照）。電池の容量が容量閾値より低くなった場合は、内圧が所定の高さに達している可能性が高い。そのため、容量を用いると、電池の充放電を停止すべきか否かを正確に判断することができる。
また、上記第２の態様では、電池の抵抗と容量とを両方とも、充放電の停止判断に用いている。後述するように、電池の使用環境によって、抵抗の方が速く変化する場合と、容量の方が速く変化する場合とがある。そのため、抵抗と容量を両方とも用いることにより、電池の充放電を停止すべきか否かの判断を、より正確に行うことができる。
以上のごとく、上記態様によれば、電池の充放電を停止する判断の信頼性をより高めることができる電池制御システムを提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
実施形態１における、電池の抵抗と内圧との関係を表したグラフ。 実施形態１における、電池制御システムの概念図。 実施形態１における、制御部のフローチャート。 実施形態１における、電池を放電しつつ、抵抗を測定する方法の説明図。 実施形態１における、電池の斜視図。 実施形態２における、電池の抵抗と内圧との関係を表したグラフ。 実施形態２における、電池制御システムの概念図。 実施形態２における、制御部のフローチャート。 実施形態３における、電池制御システムの概念図。 実施形態３における、制御部のフローチャート。 図１０に続くフローチャート。 実施形態３における、温度の代表値の算出方法を説明するための図。 実施形態３における、充電深度を測定するタイミングを説明するための図。 実施形態３における、放電中の電池の電圧を用いて充電深度を算出する方法を説明するための図。 実施形態４における、電池の容量と内圧との関係を表したグラフ。 実施形態４における、制御部のフローチャート。 実施形態４における、電池の容量の測定方法を説明するための図。 実施形態４における、電池の容量劣化率と抵抗劣化率との関係を、充電深度ごとに分けてプロットしたグラフ。 実施形態５における、電池の容量と内圧との関係を表したグラフ。 実施形態５における、制御部のフローチャート。 実施形態６における、制御部のフローチャート。 図２１に続くフローチャート。 実施形態７における、温度及び充電深度の頻度分布を簡易的に表したグラフ。 実施形態７における、抵抗閾値の算出方法を説明するための概略図。 実施形態８における、容量閾値の算出方法を説明するための概略図。
上記電池制御システムは、電気自動車やハイブリッド車等に搭載するための、車載用電池制御システムとすることができる。
（実施形態１）
上記電池制御システムに係る実施形態について、図１～図５を参照して説明する。図２に示すごとく、本形態の電池制御システム１は、二次電池２と、制御部３とを備える。二次電池２は、Ｌｉイオン電池やＮａイオン電池等のように、使用に伴って内部にガスが発生する電池である。制御部３は、二次電池２の充放電を制御する。
制御部３は、測定部３１と、停止指令部３２とを備える。測定部３１は、使用によって劣化した二次電池２の抵抗を測定する。停止指令部３２は、測定された抵抗が予め定められた抵抗閾値よりも高くなった場合に、二次電池２の充放電を停止するよう構成されている。
図２に示すごとく、電池２には、充電装置４と、負荷５とが接続している。電池２と充電装置４との間には、充電用スイッチ４１が設けられている。また、負荷５と電池２との間には、負荷用スイッチ５１が設けられている。これら充電用スイッチ４１と負荷用スイッチ５１とは、制御部３によってオンオフ制御される。制御部３は、電池２を充電するときには、充電用スイッチ４１をオンする。また、負荷５を駆動する際には、負荷用スイッチ５１をオンする。
本形態の電池制御システム１は、電気自動車やハイブリッド車等に搭載するための、車載用電池制御システムである。また、負荷５は、車両用のインバータである。インバータは、車両を駆動するための三相交流モータに接続している。すなわち本形態では、上記インバータを用いて、電池２の直流電力を交流電力に変換し、上記三相交流モータを駆動している。これにより、車両を走行させている。
図５に示すごとく、電池２は、ケース２０と、一対の電極２１，２２と、ケース２０に形成された弁２３とを備える。電池２の充放電を長期間繰り返すと、電解液等が分解し、ガスが発生する。そのため、ケース２０の内圧が上昇する。内圧が開弁圧ＰOに達すると、弁２３が開放し、ガスが放出する。このとき、異臭が生じたり、電解液が漏れたりする問題が生じやすいため、本形態では、弁２３が開放する前に、電池２の充放電を停止するようにしている。
図１に、電池２の抵抗と、内圧との関係を示す。電池２の充放電を繰り返すと、電極を構成する活物質が劣化し、抵抗が徐々に上昇する。また、充放電を繰り返すと、電解液等が分解してガスが発生し、電池２の内圧が上昇する。上述したように、内圧が開弁圧ＰOに達すると、弁２３が開放する。本形態では、ばらつきΔＰを見込んで、開弁圧ＰOよりも低い停止圧ＰSを設定している。そして、内圧が停止圧ＰSに達したときに、電池２の充放電を停止するようにしている。開弁圧ＰOは、電池２の使用材料、容積、使用環境、使用方法により、一般的には設計されており、市販の電池の開弁圧ＰOの設定圧力および１個以上の電池を固定する電池パック部品の耐圧設計を鑑みて停止圧ＰSを設定するこができる。逆に、電池の使い方、内圧上昇の関係から、ケースの耐圧、電池の開弁圧ＰOを設計して、停止圧ＰSを設定することができる。
図１に示すごとく、電池の温度や充電深度が所定の条件においては、電池２の内圧は抵抗の一次関数として表される。そのため、この一次関数を予め調べておくことにより、停止圧ＰSに達するときの抵抗値を算出することができる。また、内圧と抵抗の関係は一次関数に限らず、他の関係式やマップを用いて、抵抗値を同様に算出することもできる。制御部３には、算出した抵抗値を上記抵抗閾値として設定してある。制御部３は、測定した抵抗が抵抗閾値より高くなったとき、内圧が停止圧ＰSに達したと判断して、電池２の充放電を停止する。
次に、抵抗の測定方法について説明する。図４に示すごとく、電池２を一定の電流Ｉで放電すると、電池２の電圧Ｖが次第に低下する。放電を開始してから所定時間経過したときの電圧変化量ΔＶと、電流Ｉとを用いて、下記式から、抵抗Ｒを算出することができる。
Ｒ＝ΔＶ／Ｉ
抵抗Ｒは、電池２の温度や充電深度によって値が変化する。そのため、抵抗の測定は、温度や充電深度を予め定められた値にしてから行う。または、温度や充電深度と、抵抗との関係を予め制御部３に記憶しておき、これらの関係を用いて正確な抵抗を算出する。
なお、本形態では、電池２を放電したときの電圧変化量ΔＶを用いて抵抗を測定したが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、電池２を充電したときに生じた電圧変化量ΔＶを用いて、抵抗を測定してもよい。
次に、制御部３のフローチャートについて説明する。図３に示すごとく、制御部３は、まずステップＳ１を行う。ここでは、一定期間（例えば数日）経過したか否かを判断する。ステップＳ１においてＹｅｓと判断された場合、ステップＳ２に進み、電池２の抵抗を測定する。電池２の抵抗は、上述したように、一定の電流Ｉで電池２を充電または放電したときに生じた電圧変化量ΔＶを用いて、算出することができる。
ステップＳ２の後、ステップＳ３に移る。ここでは、電池２の抵抗が、抵抗閾値より高くなったか否かを判断する。ここでＮｏと判断した場合は、ステップＳ１に戻る。また、Ｙｅｓと判断した場合は、ステップＳ４へ進む。ステップＳ４では、電池２の内圧が上記停止圧ＰSに達した可能性が高いため、電池２の充放電を停止する。
次に、本形態の作用効果について説明する。図１に示すごとく、充放電を繰り返して劣化した電池２の抵抗と、電池２の内圧との間には相関関係がある。使用して電池２の抵抗が高くなるほど、電池２の内圧は上昇する。
本発明では、電池２のこの特性を利用している。すなわち、測定部３１によって電池２の抵抗を測定し、その測定値が予め定められた抵抗閾値より高くなった場合に、停止指令部３２によって充放電を停止するようにしている。電池２の抵抗が抵抗閾値より高くなったときは、内圧が停止圧ＰSに達している可能性が高い。そのため、電池２の充放電を停止すべきだと正確に判断できる。
また、本形態では、電池２の最新の抵抗を測定し、その測定値だけを用いて、充放電の停止判断を行うことができる。そのため、従来のように温度等を長期間、測定し続ける必要がなく、充放電の停止判断を、簡素な制御部３によって行うことができる。
また、電池２の内圧を測定するために、電池２に圧力センサ等を設けることも考えられるが、この場合、電池２の体格が大きくなったり、重量化しやすくなったりする。また、電池２の製造コストが上昇する可能性も考えられる。これに対して、本形態の構成を採用すれば、電池２に圧力センサを設けなくてすむため、このような不具合が生じにくい。
また、電池の抵抗は、比較的短時間で正確に測定できる。また、電池２の抵抗を測定する際には電圧センサや電流センサが必要となるが、これらの部品は、電池２の充放電を行う際に必ず用いられる部品であるため、抵抗を測定するために、別途専用の部品を取り付ける必要はない。したがって、電池２の抵抗を用いれば、充放電の停止判断を、低コストで、短時間に、かつ正確に行うことができる。
以上のごとく、本形態によれば、電池の充放電を停止する判断の信頼性をより高めることができる電池制御システムを提供することができる。
なお、本形態では、電池２を車両用のインバータに接続しているが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、例えばＨＥＭＳ（Home Energy Management System）等の定置型の電源としたり、パソコンやスマートフォン等の電源として用いたりしてもよい。
以下の実施形態においては、図面に用いた符号のうち、実施形態１において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施形態１と同様の構成要素等を表す。
（実施形態２）
本形態は、制御部３を変更した例である。図７に示すごとく、本形態の制御部３は、上記測定部３１と停止指令部３２の他に、入力算出部３３を備える。入力算出部３３は、外部から入力された、使用環境下における電池２の温度および充電深度（ＳＯＣ：State Of Charge）に関する情報を用いて、抵抗閾値を算出する。ここで、「温度および充電深度に関する情報」とは、例えば、電池２が使用される地域や、使用されるシステムの情報とすることができる。これらの情報は、使用される電池２の温度や充電深度と密接な関係がある。
図６に、使用環境が互いに異なる複数の電池２について、抵抗と内圧との関係を調べたグラフを示す。図６のＡ条件は、電池２の充電深度（ＳＯＣ）を９０％とし、６５℃で放置したものであり、Ｂ条件は、充電深度を５０％と低くし、６５℃で放置したものである。これらのグラフから、停止圧ＰSに達したときの抵抗は、Ｂ条件の方が高いことが分かる。これは、Ｂ条件のように充電深度が低い（すなわち、電池２の電圧が低い）ほど、電極に含まれる活物質の電気抵抗が高くなりやすいからだと考えられる。例えば、電池２としてリチウムイオン電池を用いる場合、正極に含まれるＬｉＭｎ2Ｏ4からＭｎ2+が溶出して、負極の活物質に析出する。そのため、電池２の電気抵抗が高くなる。充電深度が低いほど（すなわち、電池２の電圧が低いほど）、この反応は進行しやすく、抵抗が高くなりやすい。したがって、充電深度が低い使い方をする場合は、抵抗閾値を高めに設定する必要がある。
また、Ｃ条件（充電深度はＡ条件と同じく９０％で、温度を５５℃と低くした条件）とＡ条件とを比較すると、停止圧ＰSに達したときの抵抗は、Ａ条件の方が低いことが分かる。これは、温度が高い方が、電池２の電解液が分解しやすく、ガスが発生しやすいからだと考えられる。したがって、温度が高い使用環境では、抵抗閾値を低めに設定する必要がある。
抵抗閾値の算出は、例えば、以下のようにして行うことができる。まず、電池２の温度や充電深度と、一次関数の傾き及び切片の関係を予め調べておく。そして、外部から電池２の使用地域やシステムの種類が入力された場合、この使用地域の平均温度や、充電深度の平均値を求め、これらの値を用いて、一次関数の傾き及び切片を決定する。すなわち、上記一次関数を決定する。そして、この一次関数を用いて、停止圧ＰSとなるときの抵抗を算出する。この値を抵抗閾値として設定する。
また、抵抗閾値を算出する方法として、以下の方法を採用することもできる。すなわち、まず、電池の温度や充電深度と、抵抗閾値との関係を予め調査し、これらの対応関係をマップとして記憶しておく。そして、外部から電池２の使用地域やシステムの種類が入力された場合、この使用地域の平均温度や、充電深度の平均値を求め、これらの値と上記マップとを用いて、抵抗閾値を算出する。
次に、本形態における制御部３のフローチャートの説明をする。図８に示すごとく、電池２の使用を開始する際、制御部３はまずステップＳ１１を行う。ここでは、電池制御システム１の販売者やユーザが入力した、電池２の使用地域やシステムの種類等（すなわち、使用温度および充電深度に関する情報）を用いて、抵抗閾値を算出し、設定する。
その後、ステップＳ１２に移る。ステップＳ１２では、一定期間経過したか否かを判断する。ここでＹｅｓと判断した場合は、ステップＳ１３に移り、電池２の抵抗を測定する。その後、ステップＳ１４に移る。ステップＳ１４では、測定した抵抗が抵抗閾値より高くなったか否かを判断する。ここでＮｏと判断した場合は、ステップＳ１２に戻る。また、ステップＳ１４でＹｅｓと判断した場合は、ステップＳ１５に移る。ここでは、電池２の内圧が停止圧ＰSに達した可能性が高いため、電池２の充放電を停止する。
次に、本形態の作用効果について説明する。本形態の制御部３は、上記入力算出部３３を備える。そのため、電池２の使用温度や充電深度に応じて、最適な抵抗閾値を設定することができる。したがって、電池２の充放電を停止すべきか否かを、より正確に判断することが可能になる。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。
（実施形態３）
本形態は、制御部３の構成を変更した例である。図９に示すごとく、本形態の制御部３は、上記測定部３１と停止指令部３２の他に、パラメータ測定部３４と、自動算出部３５とを備える。パラメータ測定部３４は、使用環境下における、電池２の、温度や充電深度等のパラメータを測定する。自動算出部３５は、測定されたパラメータを用いて、抵抗閾値を算出する。
上述したように、電池２の充電深度が低いほど、同じ内圧でも抵抗が高くなりやすい（図６参照）。また、温度が高いほど、同じ内圧でも抵抗が低くなりやすい。そのため、使用環境下における充電深度や温度に合せて、抵抗閾値を変えることが好ましい。本形態では、電池２の使用温度および充電深度に関する情報を外部から入力するのではなく、制御部３によって取得し、その取得した情報を用いて、内圧が停止圧ＰSに達するときの抵抗、すなわち抵抗閾値を算出する。
抵抗閾値の算出は、例えば、以下の方法を採用することができる。まず、電池２の使用温度や充電深度と、直線の傾きおよび切片との関係を予め調べておく。そして、ユーザが電池２を使用し始めた後、電池２の使用温度や充電深度を定期的に測定する。この、得られた測定値を用いて、直線の傾きおよび切片を決定する。すなわち、直線を決定する。そして、この直線から、電池の内圧が停止圧ＰSに達するときの抵抗、すなわち抵抗閾値を算出する。
抵抗閾値の算出方法について、より詳細に説明する。図９に示すごとく、本形態では、電池２に温度センサ２４を取り付けてある。この温度センサ２４を用いて、電池２の温度を定期的に測定する。この測定は、例えば３０分に一回程度行うことができる。そして図１２に示すごとく、温度の頻度分布および累積頻度を求め、例えば、累積頻度が９０％になったときの温度（すなわち、９０％カバー値）を代表値とする。
また、電池２の充電深度は、電池２のＯＣＶ（Open Circuit Voltage）を測定することにより、算出することができる。電池２のＯＣＶは、電池２を充放電した直後は正確に測定できない。そのため、電池２の充放電を停止してから暫く経過した後、電池２のＯＣＶを測定する。例えば電池２を車両用のインバータ等に使用する場合、図１３に示すごとく、車両を走行させると、電池２が放電したり、インバータから充電（すなわち回生）されたりする。そのため、車両が走行する間は電池２の電圧が安定しない。車両が停止して数時間経過すると、電池２の電圧が安定し、ＯＣＶを測定することが可能になる。例えば、ＯＣＶを一日に一回測定し、その測定値を用いて充電深度を算出することができる。また、充電深度を例えば１年程度測定し、温度の代表値と同様に（図１２参照）、例えば９０％カバー値を代表値として算出する。そして、これら温度と充電深度の代表値を用いて、上記直線（図６参照）を決定し、抵抗閾値を算出する。
次に、本形態における制御部３のフローチャートについて説明する。図１０に示すごとく、制御部３はまず、ステップＳ２１を行う。ここでは、所定時間ごとに、電池２の温度および充電深度（ＳＯＣ）を測定する。例えば、温度は３０分毎に測定し、充電深度は１日に１回程度測定する。
その後、ステップＳ２２に移る。ステップＳ２２では、一定期間経過したか否かを判断する。例えば、温度と充電深度の測定を１年以上行ったか否かを判断する。ステップＳ２２においてＮｏと判断された場合は、ステップＳ２１に戻る。また、ステップＳ２２においてＹｅｓと判断された場合は、ステップＳ２３に移る。
ステップＳ２３では、温度と充電深度の代表値を算出する。ここでは、温度と充電深度の測定値を用いて、例えば９０％カバー値（図１１参照）を求め、これを代表値とする。
その後、ステップＳ２４に移る。ここでは、電池２の抵抗閾値を算出する。具体的には、温度と充電深度の代表値を用いて、上記直線（図６参照）を決定し、この直線から、電池２の内圧が停止圧ＰSに達するときの抵抗、すなわち抵抗閾値を算出する。
その後、ステップＳ２５に移る。ここでは、電池２を一定期間使用したか否かを判断する。ここでＹｅｓと判断した場合は、ステップＳ２６に移る。ステップＳ２６では、電池２の抵抗を測定する。
次いで、ステップＳ２７に移る。ここでは、電池２の抵抗が抵抗閾値より高くなったか否かを判断する。ステップＳ２７でＮｏと判断された場合はステップＳ２５に戻る。また、ステップＳ２７でＹｅｓと判断された場合は、ステップＳ２８に移る。ステップＳ２８では、電池２の内圧が停止圧ＰSに達した可能性が高いため、充放電を停止する。
次に、本形態の作用効果について説明する。本形態の制御部３は、上記パラメータ測定部３４と、自動算出部３５とを備える。
そのため、パラメータ測定部３４によって、使用環境下における電池２のパラメータ（温度や充電深度等）を測定することができる。したがって、電池２の実際の使用状態を、抵抗閾値の算出に反映させることができる。そのため、抵抗閾値をより正確に算出でき、電池２の充放電を停止すべきか否かを、より正確に判断することが可能になる。
また、上記パラメータ測定部３４は、電池２の温度と充電深度とを上記パラメータとして定期的に測定するよう構成されている。自動算出部３５は、温度および充電深度の複数の測定値から代表値を定め、その代表値を用いて、抵抗閾値を算出する。
この場合には、抵抗閾値をより正確に算出できる。すなわち、温度および充電深度は抵抗閾値と相関関係がある（図６参照）ため、これら温度および充電深度を測定することにより、抵抗閾値をより正確に算出できる。また、本形態では、温度および充電深度を複数回測定し、得られた複数の測定値から代表値を定めて抵抗閾値を算出している。そのため、抵抗閾値の信頼性が高い。
なお、温度および充電深度の代表値は、測定値の少なくとも９０％をカバーする値とすることが好ましい。
このようにすると、温度および充電深度の代表値をより高くすることができる。そのため、算出される抵抗閾値がより低くなり、より早く、電池２の充放電を停止することができる。したがって、電池２の内圧が停止圧ＰSに到達しにくくなり、弁２３が開くおそれが低くなる。
また、本形態では、温度および充電深度を定期的に少なくとも一年間測定し、得られた測定値を用いて、上記代表値を算出している。
そのため、多くの測定値を得ることができ、代表値の信頼性を高めることができる。したがって、算出された抵抗閾値の信頼性を高くすることができる。
なお、本形態では、パラメータ測定部３４を用いて、電池２の温度および充電深度を測定しているが、これらの測定データが何らかの問題で消去されてしまった場合でも、特に大きな問題は生じない。すなわち、この場合、再び温度および充電深度を測定すれば、上記直線を決定でき、抵抗閾値を算出することができる。
その他、実施形態２と同様の構成および作用効果を備える。
なお、本形態では温度および充電深度の代表値として、測定値の９０％をカバーする値（すなわち９０％カバー値）を用いているが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、例えば５０％カバー値を用いてもよく、８０％カバー値や１００％カバー値を用いてもよい。
また、本形態では図１３に示すごとく、電池２の充放電を停止して所定時間経過してからＯＣＶを測定し、その測定値を用いて充電深度（ＳＯＣ）を算出しているが、本発明はこれに限るものではない。例えば図１４に示すごとく、電池２の放電を行っている間に電圧（すなわちＣＣＶ：Closed Circuit Voltage）を測定する。測定したＣＣＶと、放電電流Ｉと、電池２の内部抵抗ｒと、ＯＣＶとには、以下の関係がある。
ＯＣＶ＝ＣＣＶ＋Ｉ・ｒ
この式を用いてＯＣＶを算出し、得られた算出値から、さらに充電深度を算出することもできる。このようにすると、電池２を実際に使用しているときに、充電深度を算出することができる。したがって、充電深度の測定回数を増やすことができ、充電深度の代表値の信頼性をより高めることができる。
（実施形態４）
本形態は、電池２の充放電の停止判断をする方法を変更した例である。本形態の電池制御システム１は、実施形態１と同様に、二次電池２と、制御部３（図２参照）とを備える。制御部３は、測定部３１と、停止指令部３２とを備える。測定部３１は、使用によって劣化した二次電池２の抵抗と容量を測定する。停止指令部３２は、測定された抵抗が予め定められた抵抗閾値よりも高くなった場合、又は容量が予め定められた容量閾値よりも低くなった場合に、二次電池２の充放電を停止するよう構成されている。
図１５に、電池２の容量と、内圧との関係を示す。電池２の充放電を繰り返すと、内部の電解液等が分解し、容量が徐々に低下する。また、これに伴って、ガスが発生し、電池２の内圧が上昇する。本形態では、実施形態１と同様に、内圧が停止圧ＰSに達したときに、電池２の充放電を停止するようにしている。
図１に示すごとく、電池２の内圧は容量の一次関数として表される。そのため、この一次関数を予め調べておくことにより、停止圧ＰSに達するときの容量を算出することができる。また、内圧と容量の関係は一次関数に限らず、他の関係式やマップを用いて、容量を同様に算出することもできる。制御部３には、算出した容量を上記容量閾値として設定してある。
また、本形態の制御部３は、実施形態１と同様に、電池２の抵抗を測定する。制御部３は、測定した抵抗が上記抵抗閾値より高くなった場合、または電池２の容量が上記容量閾値より低くなった場合に、内圧が停止圧ＰSに達したと判断して、電池２の充放電を停止する。
次に、電池２の容量の測定方法について説明する。図１７に示すごとく、電池２を一定の電流で放電すると、電圧が徐々に低下する。電圧がＶ1からＶ2に下がるまでの時間を測定し、その時間（ｈ）と電流値（Ａ）とを乗じた値から、電池２の全体の容量（Ａｈ）を算出することができる。また、電池２を一定の電流で充電する場合も、同様にして、電池２の容量を算出することができる。
図１８に、充電深度をパラメータとして電池を保存した時の、電池２の容量劣化率と抵抗劣化率との関係を表したグラフを示す。上記容量劣化率は、未使用の電池２の容量Ｃ0と、劣化後の電池２の容量Ｃ1とから、下記式を用いて算出したものである。
容量劣化率＝（Ｃ0－Ｃ1）／Ｃ0×１００
同様に、抵抗劣化率は、未使用の電池２の抵抗Ｒ0と、劣化後の抵抗Ｒ1とから、下記式を用いて算出したものである。
抵抗劣化率＝（Ｒ1－Ｒ0）／Ｒ0×１００
図１８のグラフでは、上記容量劣化率と抵抗劣化率との関係をプロットしてある。また、これらの劣化率を、充電深度毎に分けてある。より詳しくは、充電深度が９０～１００％の場合と、７０％の場合と、３０～５０％の場合とに分けてプロットしてある。
図１８から、電池２の充電深度が９０～１００％と高い場合は、抵抗よりも容量の方が速く劣化する傾向があることが分かる。これは、充電深度が高い場合は、電池２の電圧が高いため、電解液が分解したり、電極の活物質の結晶構造が変化したりして、容量が低下しやすくなるからだと考えられる。また、充電深度が３０～５０％と低い場合は、容量よりも抵抗の方が速く劣化する傾向があることが分かる。これは、充電深度が低い場合は、上述したように、電極を構成する活物質からＭｎ等の金属元素が溶出して、この活物質の電気抵抗が高くなりやすいからだと考えられる。
このように、電池２の使用環境によって、容量が速く劣化する場合と、抵抗が速く劣化する場合とがある。本形態では、容量と抵抗を両方とも、充放電の停止判断に用いているため、どちらが先に劣化した場合でも、停止判断を確実に行うことができる。
次に、制御部３のフローチャートについて説明する。図１６に示すごとく、本形態の制御部３は、まずステップＳ３１を行う。ここでは、一定期間（例えば数日）経過したか否かを判断する。ステップＳ３１においてＹｅｓと判断された場合、ステップＳ３２に進む。ここでは、電池２の抵抗と容量を測定する。電池２の抵抗は、実施形態１と同様に、一定の電流Ｉで電池２を充電または放電したときに生じた電圧変化量ΔＶを用いて、算出することができる。また、電池２の容量は、上述したように、一定の電流Ｉで電池２を充電または放電したときに要した時間から、算出することができる。
ステップＳ３２の後、ステップＳ３３に移る。ここでは、電池２の抵抗が抵抗閾値より高くなったか、又は電池２の容量が容量閾値より低くなったか判断する。ここでＮｏと判断した場合は、ステップＳ３１に戻る。また、Ｙｅｓと判断した場合は、ステップＳ３４へ進む。ステップＳ３４では、電池２の内圧が上記停止圧ＰSに達している可能性が高いため、電池２の充放電を停止する。
次に、本形態の作用効果について説明する。本形態では、電池２の抵抗が抵抗閾値より高くなった場合、又は容量が容量閾値より低くなった場合に、電池２の充放電を停止している。
そのため、電池２の充放電を停止すべきか否かの判断をより正確に行うことができる。すなわち、電池２の充放電を繰り返すと、電解液が分解してガスが発生し、電池２の内圧が上昇すると共に、電池２の容量が低下する。したがって、電池２の容量と内圧には密接な相関関係がある（図１５参照）。電池２の容量が容量閾値より低くなった場合は、内圧が所定の高さに達している可能性が高い。そのため、容量を用いると、電池の充放電を停止すべきか否かを正確に判断することができる。
また、本形態では、電池２の抵抗と容量とを両方とも、充放電の停止判断に用いている。そのため、抵抗が速く変化した場合（図１８参照）と、容量が速く変化した場合との、どちらの場合でも、充放電の停止判断を行うことができる。そのため、充放電の停止判断をより確実に行うことができる。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。
（実施形態５）
本形態は、電池２の充放電の停止判断をする方法を変更した例である。本形態の制御部３は、実施形態２と同様に、測定部３１と、停止指令部３２と、入力算出部３３とを備える（図７参照）。本形態の入力算出部３３は、外部から入力された、使用環境下における電池２の温度および充電深度に関する情報を用いて、抵抗閾値と容量閾値を算出する。
図１９に、使用環境が互いに異なる複数の電池２について、容量と内圧との関係を調べたグラフを示す。図１９のＡ条件は、電池２の充電深度（ＳＯＣ）を９０％とし、６５℃で放置したものであり、Ｂ条件は、充電深度を５０％と低くし、６５℃で放置したものである。このグラフから、停止圧ＰSに達したときの容量は、Ａ条件の方が高いことが分かる。これは、Ａ条件のように充電深度が高い（すなわち、電池２の電圧が高い）ほど、電解液が分解してガスが発生しやすいからだと考えられる。したがって、充電深度が高い使用環境では、容量閾値を高く設定する必要がある。
また、Ｃ条件（充電深度はＡ条件と同じく９０％で、温度を５５℃と低くした条件）とＡ条件とを比較すると、停止圧ＰSに達したときの容量は、Ａ条件の方が高いことが分かる。これは、温度が高い方が、電解液が分解しやすく、ガスが発生しやすいからだと考えられる。したがって、温度が高い使用環境では、容量閾値を高めに設定する必要がある。
容量閾値の算出は、以下のようにして行うことができる。まず、電池２の温度や充電深度と、一次関数の傾き及び切片の関係を予め調べておく。そして、外部から電池２の使用地域やシステムの種類が入力された場合、この使用地域の平均温度や、充電深度の平均値を求め、これらの値を用いて、一次関数の傾き及び切片を決定する。すなわち、上記一次関数を決定する。そして、この一次関数を用いて、停止圧ＰSとなるときの容量を算出する。この値を容量閾値として設定する。
次に、本形態における制御部３のフローチャートの説明をする。図２０に示すごとく、電池２の使用を開始する際、制御部３はまずステップＳ４１を行う。ここでは、電池制御システム１の販売者やユーザが入力した、電池２の使用地域やシステムの種類等（すなわち、使用温度および充電深度に関する情報）を用いて、抵抗閾値および容量閾値を算出し、設定する。
その後、ステップＳ４２に移る。ステップＳ４２では、一定期間経過したか否かを判断する。ここでＹｅｓと判断した場合は、ステップＳ４３に移る。ここでは、電池２の抵抗及び容量を測定する。その後、ステップＳ４４に移る。ステップＳ４４では、測定した抵抗が抵抗閾値より高くなったか、又は容量が容量閾値より低くなったかを判断する。ここでＮｏと判断した場合は、ステップＳ４２に戻る。また、ステップＳ４４でＹｅｓと判断した場合は、ステップＳ４５に移る。ここでは、電池２の内圧が停止圧ＰSに達した可能性が高いため、電池２の充放電を停止する。
次に、本形態の作用効果について説明する。本形態の制御部３は、上記入力算出部３３を備える。そのため、電池２の使用温度や充電深度に応じて、最適な抵抗閾値、および容量閾値を設定することができる。したがって、電池２の充放電を停止すべきか否かを、より正確に判断することが可能になる。
その他、実施形態２と同様の構成および作用効果を備える。
（実施形態６）
本形態は、電池２の充放電の停止判断をする方法を変更した例である。本形態の制御部３は、実施形態３と同様に、測定部３１と、停止指令部３２と、パラメータ測定部３４と、自動算出部３５とを備える（図９参照）。パラメータ測定部３４は、使用環境下における、電池２の、温度や充電深度等のパラメータを測定する。自動算出部３５は、測定されたパラメータを用いて、抵抗閾値および容量閾値を算出する。
本形態では、電池２の使用温度および充電深度に関する情報を外部から入力するのではなく、制御部３によって取得し、その取得した情報を用いて、抵抗閾値及び容量閾値を算出する。そして、電池２の抵抗が抵抗閾値より高くなった場合、又は容量が容量閾値より低くなった場合に、充放電を停止する。
図２１、図２２に、本形態のフローチャートを示す。制御部３は、まず、ステップＳ５１を行う。ここでは、所定時間ごとに、電池２の温度および充電深度を測定する。その後、ステップＳ５２に進み、一定期間経過したか否かを判断する。ここでＹｅｓと判断した場合は、ステップＳ５３に移動する。そして、実施形態３と同様に、温度および充電深度の代表値を算出する。
次いで、ステップＳ５４に移る。ここでは、上記代表値を用いて、抵抗閾値、および容量閾値を算出する。その後、ステップＳ５５に進み、一定期間経過したか否かを判断する。ここでＹｅｓと判断した場合は、ステップＳ５６に進み、電池２の抵抗と容量を測定する。
その後、ステップＳ５７に進む。ここでは、測定した抵抗が抵抗閾値より高くなったか、又は容量が容量閾値より低くなったかを判断する。ここでＮｏと判断した場合は、ステップＳ５５に戻る。また、Ｙｅｓと判断した場合は、ステップＳ５８に進む。ここでは、電池２の内圧が停止圧ＰSに達している可能性が高いため、充放電を停止する。
本形態の作用効果について説明する。本形態の制御部３は、上記パラメータ測定部３４と、自動算出部３５とを備える。自動算出部３５は、電池２の、温度や充電深度等のパラメータを用いて、抵抗閾値と容量閾値を算出する。
そのため、電池２の実際の使用状態を、抵抗閾値および容量閾値の算出に反映させることができる。そのため、抵抗閾値および容量閾値をより正確に算出でき、電池２の充放電を停止すべきか否かを、より正確に判断することが可能になる
また、本形態のパラメータ測定部３４は、電池２の温度と充電深度とをパラメータとして定期的に測定する。自動算出部３５は、温度及び充電深度の複数の測定値から代表値を定め、その代表値を用いて、抵抗閾値及び容量閾値を算出する。
そのため、抵抗閾値及び容量閾値を、より正確に算出できる。すなわち、温度及び充電深度は、抵抗閾値及び容量閾値と相関関係があるため、これら温度および充電深度を測定することにより、抵抗閾値及び容量閾値をより正確に算出できる。また、本形態では、温度および充電深度を複数回測定し、得られた複数の測定値から代表値を定めて抵抗閾値及び容量閾値を算出している。そのため、これらの閾値の信頼性が高い。
また、本形態では、実施形態３と同様に、温度および充電深度を定期的に少なくとも一年間測定し、得られた測定値を用いて、上記代表値を算出している。
そのため、多くの測定値を得ることができ、代表値の信頼性を高めることができる。したがって、算出された抵抗閾値及び容量閾値の信頼性を高くすることができる。
その他、実施形態３と同様の構成および作用効果を備える。
（実施形態７）
本形態は、電池２の充放電の停止判断をする方法を変更した例である。本形態の制御部３は、実施形態３、実施形態６と同様に、測定部３１と、停止指令部３２と、パラメータ測定部３４と、自動算出部３５とを備える（図９参照）。パラメータ測定部３４は、電池２の温度と充電深度とをパラメータとして定期的に測定する。自動算出部３５は、温度と充電深度の測定値の組み合わせを複数の区間に分けると共に、上記測定値が各区間に属する頻度を算出する。そして、各区間における、電池２の抵抗と内圧の関係、及び上記頻度を用いて、抵抗閾値を算出する。
より詳しくは、自動算出部３５は、例えば下記表１のように、温度が０～１０℃であり充電深度が０～１０％となる第１の区間、温度が０～１０℃であり充電深度が１０～２０％となる第２の区間、・・・等のように、温度と充電深度の値を複数の区間に分ける。そして、温度および充電深度の測定値が各区間に属する頻度を算出する。また、各区間における、電池２の抵抗と内圧の関係を、予め記憶しておく。この関係は、図６のグラフで示したような関係となり、一次式等で数値化することができる。
Figure 0007039963000001
図２３に、頻度分布の簡略図を示す。同図に示すごとく、温度と充電深度の測定値を定期的に取得すると、その頻度分布を得ることができる。例えば、温度が２０℃～３０℃で充電深度が５０～６０％の区間は頻度が一番高く、温度が１０℃～２０℃で充電深度が６０～７０％の区間は頻度が２番目に高い、等の情報を取得することができる。
自動算出部３５は、得られた頻度情報から、図２４の簡略図に示すごとく、圧力関数Ｐを算出する。ここで、上記頻度をａ(mn)、上記頻度条件における抵抗に対する圧力の関数をｆ（r(mn)）、トータルの使用時間に相当する定数をαとした場合、圧力関数Ｐは、下記式によって表される。
Ｐ＝αΣａ(mn)・ｆ（r(mn)）
図２４において、圧力関数Ｐは、複数の温度と充電深度の条件における、抵抗に対する圧力の関係を、実際に使用している頻度を考慮して積算して求めている。各直線のＸ軸における長さが、頻度を考慮した抵抗上昇率の積算に相当し、Ｙ軸が内圧上昇率の積算に相当する。自動算出部３５は、圧力関数Ｐを求め、この圧力関数Ｐから求めた内圧が停止圧ＰSになるときの抵抗を、抵抗閾値として算出する。
本形態の作用効果について説明する。本形態では、温度と充電深度の頻度情報を用いて、抵抗閾値を算出する。そのため、頻度情報を抵抗閾値の算出に反映させることができ、抵抗閾値をより正確に算出できる。したがって、電池２の充放電の停止判断を、より正確に行うことができる。
その他、実施形態３、６と同様の構成および作用効果を備える。
（実施形態８）
本形態は、電池２の充放電の停止判断をする方法を変更した例である。本形態の制御部３は、実施形態７と同様に、測定部３１と、停止指令部３２と、パラメータ測定部３４と、自動算出部３５とを備える（図９参照）。自動算出部３５は、温度と充電深度の測定値の組み合わせを複数の区間に分けると共に、上記測定値が各区間に属する頻度を算出する。そして、各区間における電池２の容量と内圧との関係、及び上記頻度を用いて、抵抗閾値を算出する。
実施形態７と同様に、本形態の自動算出部３５は、例えば下記表２に示すごとく、温度が０～１０℃であり充電深度が０～１０％となる第１の区間、温度が０～１０℃であり充電深度が１０～２０％となる第２の区間、・・・等のように、温度と充電深度の値を複数の区間に分ける。そして、温度および充電深度の測定値が各区間に属する頻度を算出する。各区間における容量と内圧の関係を、予め記憶しておく。この関係は、図１９のグラフで示したような関係となり、一次式等で数値化することができる。
Figure 0007039963000002
自動算出部３５は、得られた頻度情報から、図２５の簡略図に示すごとく、圧力関数Ｐを算出する。ここで、上記頻度をａ(mn)、上記頻度条件における容量劣化率に対する圧力の関数をｆ（q(mn)）、トータルの使用時間に相当する定数αとした場合、圧力関数Ｐは、下記式によって表される。
Ｐ＝αΣａ(mn)・f（q(mn)）
自動算出部３５は、圧力関数Ｐを求め、この圧力関数Ｐから求めた内圧が停止圧ＰSになるときの容量を、容量閾値として算出する。
本形態の作用効果について説明する。本形態では、温度と充電深度の頻度情報を用いて、容量閾値を算出する。そのため、上記頻度情報を、容量閾値の算出に反映させることができ、容量閾値をより正確に算出できる。したがって、電池２の充放電の停止判断を、より正確に行うことができる。
その他、実施形態７と同様の構成および作用効果を備える。
本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。
１ 電池制御システム
２ 二次電池
３ 制御部
３１ 測定部
３２ 停止指令部

Claims (9)

  1. 使用に伴って内部にガスが発生する二次電池（２）と、
    該二次電池の充放電を制御する制御部（３）とを備え、
    該制御部は、使用によって劣化した上記二次電池の抵抗を測定する測定部（３１）と、測定した上記抵抗が予め定められた抵抗閾値より高くなった場合に上記二次電池の充放電を停止する停止指令部（３２）とを備え、
    上記二次電池は、該二次電池の内圧が所定の開弁圧（Ｐ O ）に達すると開放される弁（２３）を備え、

    上記抵抗閾値は、上記二次電池の内圧が上記開弁圧よりも低い所定の停止圧（Ｐ S ）となるときの上記二次電池の抵抗値であって、使用環境下における上記二次電池の温度および充電深度に関する情報を用いて算出されるものであり、
    上記二次電池の温度および充電深度に関する上記情報は、上記二次電池が使用される地域と、二次電池が使用されるシステムの情報を含む、電池制御システム（１）。
  2. 上記制御部は、外部から入力された、使用環境下における上記二次電池の温度および充電深度に関する上記情報を用いて、上記抵抗閾値を算出する入力算出部（３３）をさらに備える、請求項１に記載の電池制御システム。
  3. 上記制御部は、使用環境下における上記二次電池のパラメータを測定するパラメータ測定部（３４）と、測定された上記パラメータを用いて上記抵抗閾値を算出する自動算出部（３５）とをさらに備える、請求項１に記載の電池制御システム。
  4. 上記パラメータ測定部は、上記二次電池の温度と充電深度とを上記パラメータとして定期的に測定し、上記自動算出部は、上記温度及び上記充電深度の複数の測定値から代表値を定め、その代表値を用いて上記抵抗閾値を算出するよう構成されている、請求項３に記載の電池制御システム。
  5. 使用に伴って内部にガスが発生する二次電池（２）と、
    該二次電池の充放電を制御する制御部（３）とを備え、
    該制御部は、使用によって劣化した上記二次電池の抵抗および容量を測定する測定部（３１）と、測定した上記抵抗が予め定められた抵抗閾値より高くなった場合、又は上記容量が予め定められた容量閾値より低くなった場合に、上記二次電池の充放電を停止する停止指令部（３２）とを備え、
    上記二次電池は、該二次電池の内圧が所定の開弁圧（Ｐ O ）に達すると開放される弁（２３）を備え、
    上記抵抗閾値及び上記容量閾値は、上記二次電池の内圧が上記開弁圧よりも低い所定の停止圧（Ｐ S ）となるときの上記二次電池の抵抗値及び容量であって、使用環境下における上記二次電池の温度および充電深度に関する情報を用いて算出されるものであり、
    上記二次電池の温度および充電深度に関する上記情報は、上記二次電池が使用される地域と、二次電池が使用されるシステムの情報を含む、電池制御システム（１）。
  6. 上記制御部は、外部から入力された、使用環境下における上記二次電池の温度および充電深度に関する上記情報を用いて、上記抵抗閾値及び上記容量閾値を算出する入力算出部（３３）をさらに備える、請求項５に記載の電池制御システム。
  7. 上記制御部は、使用環境下における上記二次電池のパラメータを測定するパラメータ測定部（３４）と、測定された上記パラメータを用いて上記抵抗閾値及び上記容量閾値を算出する自動算出部（３５）とをさらに備える、請求項５に記載の電池制御システム。
  8. 上記パラメータ測定部は、上記二次電池の温度と充電深度とを上記パラメータとして定期的に測定し、上記自動算出部は、上記温度及び上記充電深度の複数の測定値から代表値を定め、その代表値を用いて上記抵抗閾値及び上記容量閾値を算出するよう構成されている、請求項７に記載の電池制御システム。
  9. 上記パラメータ測定部は、上記温度と上記充電深度とを定期的に、少なくとも一年間測定するよう構成されている、請求項４又は８に記載の電池制御システム。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6864536B2 (ja) * 2017-04-25 2021-04-28 株式会社東芝 二次電池システム、充電方法、プログラム、及び車両
US11221368B2 (en) * 2019-11-08 2022-01-11 Verifone, Inc. Systems and methods for determining battery capacity in portable electronic devices
JP6862010B1 (ja) * 2019-12-17 2021-04-21 東洋システム株式会社 状態出力システム
US20220085634A1 (en) * 2020-09-15 2022-03-17 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Method of controlling secondary battery and battery system
KR20220043640A (ko) * 2020-09-29 2022-04-05 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 진단 장치, 방법 및 시스템
KR20220048370A (ko) 2020-10-12 2022-04-19 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 진단 장치 및 방법
WO2024048033A1 (ja) * 2022-08-29 2024-03-07 株式会社日立ハイテク 容量劣化推定装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000299137A (ja) 1998-08-10 2000-10-24 Toyota Motor Corp 二次電池の状態判定方法及び状態判定装置、並びに二次電池の再生方法
JP2002042896A (ja) 2000-07-19 2002-02-08 Honda Motor Co Ltd バッテリの状態検出装置
JP2011239573A (ja) 2010-05-11 2011-11-24 Toyota Motor Corp 二次電池の充電制御方法及び充電制御装置
JP2013125713A (ja) 2011-12-16 2013-06-24 Hitachi Ltd 二次電池システムおよび二次電池システムの制御方法
JP2017125680A (ja) 2014-05-22 2017-07-20 株式会社東芝 電池制御装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102129039B (zh) * 2005-09-16 2013-01-16 古河电气工业株式会社 二次电池劣化判定方法、二次电池劣化判定装置、及电源系统
JP4930482B2 (ja) * 2008-09-30 2012-05-16 株式会社デンソー バッテリの充放電制御装置
JP6447029B2 (ja) 2014-11-11 2019-01-09 三菱自動車工業株式会社 二次電池の制御装置
KR101925002B1 (ko) * 2015-08-21 2018-12-04 주식회사 엘지화학 이차 전지의 충전 조건 조정 장치 및 방법
JP2017111860A (ja) 2015-12-14 2017-06-22 株式会社日立製作所 二次電池制御システム
WO2018051866A1 (ja) * 2016-09-14 2018-03-22 富士電機株式会社 鉛蓄電池装置、鉛蓄電池の制御装置、鉛蓄電池の制御方法
JP6729353B2 (ja) * 2016-12-26 2020-07-22 株式会社デンソー 電池制御システム

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000299137A (ja) 1998-08-10 2000-10-24 Toyota Motor Corp 二次電池の状態判定方法及び状態判定装置、並びに二次電池の再生方法
JP2002042896A (ja) 2000-07-19 2002-02-08 Honda Motor Co Ltd バッテリの状態検出装置
JP2011239573A (ja) 2010-05-11 2011-11-24 Toyota Motor Corp 二次電池の充電制御方法及び充電制御装置
JP2013125713A (ja) 2011-12-16 2013-06-24 Hitachi Ltd 二次電池システムおよび二次電池システムの制御方法
JP2017125680A (ja) 2014-05-22 2017-07-20 株式会社東芝 電池制御装置

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