JPH0678463A - 二次電池装置とその残存容量検出方法 - Google Patents
二次電池装置とその残存容量検出方法Info
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- JPH0678463A JPH0678463A JP4250372A JP25037292A JPH0678463A JP H0678463 A JPH0678463 A JP H0678463A JP 4250372 A JP4250372 A JP 4250372A JP 25037292 A JP25037292 A JP 25037292A JP H0678463 A JPH0678463 A JP H0678463A
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- H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
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- Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 電池の残存容量が明確に検知できる使い勝手
のよい二次電池装置と残存容量の検出方法を提供するこ
と。 【構成】 二次電池、電流変換部、充放電制御部を有す
る二次電池装置において、上記の二次電池の主要部分を
占める主電池７と該主電池と並列の回路に容量の小さな
二次電池からなる副電池８を配置したものであり、そし
て、該副電池の充電状態を監視９すること、すなわち、
該副電池の電圧又は電解液濃度を測定することにより主
電池の残存容量を検出１０するものである。
のよい二次電池装置と残存容量の検出方法を提供するこ
と。 【構成】 二次電池、電流変換部、充放電制御部を有す
る二次電池装置において、上記の二次電池の主要部分を
占める主電池７と該主電池と並列の回路に容量の小さな
二次電池からなる副電池８を配置したものであり、そし
て、該副電池の充電状態を監視９すること、すなわち、
該副電池の電圧又は電解液濃度を測定することにより主
電池の残存容量を検出１０するものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、二次電池装置に係り、
特にその残存容量を検知表示する手段を備えた装置に関
する。
特にその残存容量を検知表示する手段を備えた装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】二次電池は、ＯＡ機器、ＡＶ機器、電動
工具、玩具、通信機器などのコードレス機器、あるいは
電気自動車などの電気エネルギー源として広く利用され
ている。二次電池の利用が拡大するとともに、各種の技
術的課題の解決が強く望まれている。それらの中で電池
の残存容量の検出表示は、メーカー側からは比較的軽微
な課題ととらえられがちであるものの、ユーザー側にと
っては重要な課題である。つまり、機器の使用可能時間
を正確に把握できれば、使用上の不便さ、不都合さが回
避できるからである。この課題は、特に電気自動車にと
って重要な課題となる。現在までに提案されている電池
の残存容量の検出表示方式には、電池電圧、開路電圧、
放電電気量、電解液比重などを検出する容量計がこれま
で主として用いられてきた。（財団法人日本電動車両協
会刊、“電気自動車用電池残存容量計の調査研究報告
書”ｐ．８，ｐ．１９（昭和６３年）．）
工具、玩具、通信機器などのコードレス機器、あるいは
電気自動車などの電気エネルギー源として広く利用され
ている。二次電池の利用が拡大するとともに、各種の技
術的課題の解決が強く望まれている。それらの中で電池
の残存容量の検出表示は、メーカー側からは比較的軽微
な課題ととらえられがちであるものの、ユーザー側にと
っては重要な課題である。つまり、機器の使用可能時間
を正確に把握できれば、使用上の不便さ、不都合さが回
避できるからである。この課題は、特に電気自動車にと
って重要な課題となる。現在までに提案されている電池
の残存容量の検出表示方式には、電池電圧、開路電圧、
放電電気量、電解液比重などを検出する容量計がこれま
で主として用いられてきた。（財団法人日本電動車両協
会刊、“電気自動車用電池残存容量計の調査研究報告
書”ｐ．８，ｐ．１９（昭和６３年）．）
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の項に示
したような電池残存容量計を用いる方式がこれまで提案
されてきた。しかし、それらの方式も、それぞれに問題
点を有しており、実用的に十分なものとはいえない。電
池電圧検知方式では、電池電圧が電池の放電電流の大き
さに依存して変化する、開路状態と閉路状態とで電圧が
大きく異なる、電圧平坦性の良い電池への適用が難しい
などの問題点がある。開路電圧検知方式は、鉛電池の開
路電圧が放電量と共に変化するという鉛電池の特性を利
用した方法であるが、ニッケル／カドミウム電池、ニッ
ケル／水素電池、ニッケル／金属水素化物電池、ニッケ
ル／亜鉛電池、空気／亜鉛電池などの放電電圧平坦性に
優れる電池には適用できない、また閉路から開路に切り
替えた後の電圧変化が開路中の放電電流の大きさに依存
するため、電池の使用中の測定値が不正確になるなどの
問題点がある。
したような電池残存容量計を用いる方式がこれまで提案
されてきた。しかし、それらの方式も、それぞれに問題
点を有しており、実用的に十分なものとはいえない。電
池電圧検知方式では、電池電圧が電池の放電電流の大き
さに依存して変化する、開路状態と閉路状態とで電圧が
大きく異なる、電圧平坦性の良い電池への適用が難しい
などの問題点がある。開路電圧検知方式は、鉛電池の開
路電圧が放電量と共に変化するという鉛電池の特性を利
用した方法であるが、ニッケル／カドミウム電池、ニッ
ケル／水素電池、ニッケル／金属水素化物電池、ニッケ
ル／亜鉛電池、空気／亜鉛電池などの放電電圧平坦性に
優れる電池には適用できない、また閉路から開路に切り
替えた後の電圧変化が開路中の放電電流の大きさに依存
するため、電池の使用中の測定値が不正確になるなどの
問題点がある。
【０００４】放電電気量検知方式では、自己放電、放電
温度、回生充電などの影響が考慮されにくい、さらに基
準となるべき電池の放電容量が電池の充放電サイクルの
進行と共に低減するなどの問題点があった。電解液比重
検知方式は、鉛電池の電解液中の硫酸濃度が放電量と共
に減少するという鉛電池の特性を利用した方法であるた
め、自由な電解液の存在しない密閉型鉛電池、あるいは
鉛電池以外の電池に適用できない。本発明の目的は、上
記従来技術の問題点を解消した、電池の充填状態が明確
に検知表示される手段を備えた二次電池装置とその残存
容量検出方法を提供することにある。
温度、回生充電などの影響が考慮されにくい、さらに基
準となるべき電池の放電容量が電池の充放電サイクルの
進行と共に低減するなどの問題点があった。電解液比重
検知方式は、鉛電池の電解液中の硫酸濃度が放電量と共
に減少するという鉛電池の特性を利用した方法であるた
め、自由な電解液の存在しない密閉型鉛電池、あるいは
鉛電池以外の電池に適用できない。本発明の目的は、上
記従来技術の問題点を解消した、電池の充填状態が明確
に検知表示される手段を備えた二次電池装置とその残存
容量検出方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、二次電池、電流変換部、充放電制御部
を有する二次電池装置において、上記の二次電池の主要
部分を占める主電池と該主電池と並列の回路に容量の小
さな二次電池からなる副電池を配置することとしたもの
である。また、上記のもう一つの目的を達成するため
に、本発明では、二次電池、電流変換部、充放電制御部
を有する二次電池を電気エネルギー源として用いる二次
電池装置の残存容量検出方法において、上記の二次電池
の主要部分を占める主電池と並列の回路に、容量の小さ
な二次電池からなる副電池を配置し、その充電状態を監
視することにより主電池の残存容量を検出することとし
たものである。
に、本発明では、二次電池、電流変換部、充放電制御部
を有する二次電池装置において、上記の二次電池の主要
部分を占める主電池と該主電池と並列の回路に容量の小
さな二次電池からなる副電池を配置することとしたもの
である。また、上記のもう一つの目的を達成するため
に、本発明では、二次電池、電流変換部、充放電制御部
を有する二次電池を電気エネルギー源として用いる二次
電池装置の残存容量検出方法において、上記の二次電池
の主要部分を占める主電池と並列の回路に、容量の小さ
な二次電池からなる副電池を配置し、その充電状態を監
視することにより主電池の残存容量を検出することとし
たものである。
【０００６】上記のように、本発明は、二次電池装置の
電気エネルギーを負担する主電池である二次電池とは別
に、残存容量を検知するための副電池を備えたものであ
る。この場合、副電池は残存容量の検知が容易であるこ
とが必要であり、電池の種類の選定が重要である。ま
た、主電池と比較的類似した自己放電特性、温度特性を
有することも必要であり、そのことがよりよく反映され
るためには、主電池の近傍に副電池を設置するのが好ま
しい。副電池は、主電池より容量の小さなもの例えば１
／３以下位のもので十分である。そうすれば、副電池を
設置することによる重量、体積の増加を抑制できる。
電気エネルギーを負担する主電池である二次電池とは別
に、残存容量を検知するための副電池を備えたものであ
る。この場合、副電池は残存容量の検知が容易であるこ
とが必要であり、電池の種類の選定が重要である。ま
た、主電池と比較的類似した自己放電特性、温度特性を
有することも必要であり、そのことがよりよく反映され
るためには、主電池の近傍に副電池を設置するのが好ま
しい。副電池は、主電池より容量の小さなもの例えば１
／３以下位のもので十分である。そうすれば、副電池を
設置することによる重量、体積の増加を抑制できる。
【０００７】より具体的には、主電池に対して並列に主
電池と同じ電圧の副電池を接続し、副電池を主電池と並
行して充放電させる。ただし、副電池は主電池よりも充
放電深度を浅くして作動させるようにする。副電池の容
量が小さいため、必然的に電池内部抵抗が増加し副電池
に流れる電流量が制限されることになり、副電池にかか
る負荷も小さくなり、開路電圧に近い電圧が容易に検出
でき、副電池の充放電が浅いので副電池の劣化も抑制で
きるという利点がある。副電池に流れる電流量の制限を
十分にするために副電池に対して直列に適当な大きさの
抵抗を接続することも可能である。長時間の使用による
電池の実容量と表示容量の差を解消するために、主電池
と副電池とを別個に放電し、両者の充電量の水準を一致
させるリフレッシュ機能を備えると、検知測定精度の経
時的低下を防止できる。
電池と同じ電圧の副電池を接続し、副電池を主電池と並
行して充放電させる。ただし、副電池は主電池よりも充
放電深度を浅くして作動させるようにする。副電池の容
量が小さいため、必然的に電池内部抵抗が増加し副電池
に流れる電流量が制限されることになり、副電池にかか
る負荷も小さくなり、開路電圧に近い電圧が容易に検出
でき、副電池の充放電が浅いので副電池の劣化も抑制で
きるという利点がある。副電池に流れる電流量の制限を
十分にするために副電池に対して直列に適当な大きさの
抵抗を接続することも可能である。長時間の使用による
電池の実容量と表示容量の差を解消するために、主電池
と副電池とを別個に放電し、両者の充電量の水準を一致
させるリフレッシュ機能を備えると、検知測定精度の経
時的低下を防止できる。
【０００８】また、二次電池が充放電しない時には主電
池と副電池の並列回路を切離し並列回路によるループの
形成とそれによる電池の劣化も防止する必要がある。残
存容量を検知するための方式としては、電圧測定が最も
簡便であるが、電解液比重などのその他の方式の適用も
もちろん可能である。本発明の適用に適した主電池は、
ニッケル／カドミウム電池、ニッケル／水素電池、ニッ
ケル／金属水素化物電池、ニッケル／亜鉛電池、空気／
亜鉛電池などの放電電圧平坦性に優れる電池である。副
電池は、残存容量の検知方式により異なるが、電圧測定
であれば、鉛蓄電池、リチウム二次電池などの放電電圧
平坦性が劣る電池が適している。電解液比重方式であれ
ば、鉛蓄電池が適している。
池と副電池の並列回路を切離し並列回路によるループの
形成とそれによる電池の劣化も防止する必要がある。残
存容量を検知するための方式としては、電圧測定が最も
簡便であるが、電解液比重などのその他の方式の適用も
もちろん可能である。本発明の適用に適した主電池は、
ニッケル／カドミウム電池、ニッケル／水素電池、ニッ
ケル／金属水素化物電池、ニッケル／亜鉛電池、空気／
亜鉛電池などの放電電圧平坦性に優れる電池である。副
電池は、残存容量の検知方式により異なるが、電圧測定
であれば、鉛蓄電池、リチウム二次電池などの放電電圧
平坦性が劣る電池が適している。電解液比重方式であれ
ば、鉛蓄電池が適している。
【０００９】
【作用】本発明では、検知しにくい主電池の残存容量を
比較的検知しやすい副電池の残存容量から推定すること
ができる。また、残存容量が放電条件、放置条件などに
より変化することを考慮に入れて、主電池の近傍に副電
池を設置している。
比較的検知しやすい副電池の残存容量から推定すること
ができる。また、残存容量が放電条件、放置条件などに
より変化することを考慮に入れて、主電池の近傍に副電
池を設置している。
【００１０】
【実施例】以下、本発明を実施例により図面を用いて具
体的に説明する。 実施例１ 図３において、１は二次電池部であり、２は二次電池部
１へ入出力する電流を直流または交流へ変換する電流変
換部、３は二次電池部の状態を監視しながら入出力を制
御する充放電制御部であり、４は本発明になる二次電池
装置、５は二次電池装置４の負荷、６は外部電源であ
る。図１は図３の二次電池部１の詳細図であり、図１に
おいて、７は主電池、８は主電池７の残存容量を検出す
るための副電池であり、９は副電池から検知した情報に
より残存容量を算出する演算部であり、１０は演算部９
で算出した残存容量を表示する表示部であり、１１は主
電池７が充放電しない時に副電池８と主電池７の並列回
路を切離すためのスイッチである。図２は、図１の変形
例であり、主電池回路と副電池回路に分岐する電流値の
バランスを調節するためのバランス抵抗１２を副電池回
路に加えた点が異なっている。
体的に説明する。 実施例１ 図３において、１は二次電池部であり、２は二次電池部
１へ入出力する電流を直流または交流へ変換する電流変
換部、３は二次電池部の状態を監視しながら入出力を制
御する充放電制御部であり、４は本発明になる二次電池
装置、５は二次電池装置４の負荷、６は外部電源であ
る。図１は図３の二次電池部１の詳細図であり、図１に
おいて、７は主電池、８は主電池７の残存容量を検出す
るための副電池であり、９は副電池から検知した情報に
より残存容量を算出する演算部であり、１０は演算部９
で算出した残存容量を表示する表示部であり、１１は主
電池７が充放電しない時に副電池８と主電池７の並列回
路を切離すためのスイッチである。図２は、図１の変形
例であり、主電池回路と副電池回路に分岐する電流値の
バランスを調節するためのバランス抵抗１２を副電池回
路に加えた点が異なっている。
【００１１】実施例２ 定格容量１２００ｍＡｈのニッケル／カドミウム電池を
５個直列に接続した６Ｖの電池パックと並列に２００ｍ
Ａｈのフィルムパック型小型シール鉛電池を３個直列に
接続した６Ｖの副電池を接続し、副電池の電圧の変化を
測定して、あらかじめシール鉛電池の電圧と残存容量の
関係を入力しておいた演算部において残存容量を算出し
た。電池パックの充放電の各段階において副電池の電圧
から残存容量を測定算出し、同時にまた、それぞれの場
合に電池を０．２ＣｍＡのレートで放電して実際の残存
容量を測定した。結果を表１に示す。
５個直列に接続した６Ｖの電池パックと並列に２００ｍ
Ａｈのフィルムパック型小型シール鉛電池を３個直列に
接続した６Ｖの副電池を接続し、副電池の電圧の変化を
測定して、あらかじめシール鉛電池の電圧と残存容量の
関係を入力しておいた演算部において残存容量を算出し
た。電池パックの充放電の各段階において副電池の電圧
から残存容量を測定算出し、同時にまた、それぞれの場
合に電池を０．２ＣｍＡのレートで放電して実際の残存
容量を測定した。結果を表１に示す。
【００１２】
【表１】 表より算出値と測定値はよい対応を示しており、本発明
が有効な技術であることが明らかになった。
が有効な技術であることが明らかになった。
【００１３】実施例３ 定格容量１７００ｍＡｈのニッケル／金属水素化物電池
を６個直列に接続した７．２Ｖの電池パックと、並列に
４００ｍＡｈの単三型リチウム−炭素／二酸化コバルト
電池２個直列に接続した副電池を接続し、副電池の電圧
の変化を測定して、あらかじめリチウム−炭素／二酸化
コバルト電池の電圧と残存容量の関係を入力しておいた
演算部において残存容量を算出した。電池パックの充放
電の各段階において副電流の電圧から残存容量を測定算
出し、同時にまた、それぞれの場合に電池を０．２Ｃｍ
Ａのレートで放電して実際の残存容量を測定した。結果
を表２に示す。
を６個直列に接続した７．２Ｖの電池パックと、並列に
４００ｍＡｈの単三型リチウム−炭素／二酸化コバルト
電池２個直列に接続した副電池を接続し、副電池の電圧
の変化を測定して、あらかじめリチウム−炭素／二酸化
コバルト電池の電圧と残存容量の関係を入力しておいた
演算部において残存容量を算出した。電池パックの充放
電の各段階において副電流の電圧から残存容量を測定算
出し、同時にまた、それぞれの場合に電池を０．２Ｃｍ
Ａのレートで放電して実際の残存容量を測定した。結果
を表２に示す。
【００１４】
【表２】 表より算出値と測定値はよい対応を示しており本実施例
においても、実施例１と同様に本発明が有効な技術であ
ることが明らかになった。
においても、実施例１と同様に本発明が有効な技術であ
ることが明らかになった。
【００１５】
【発明の効果】本発明により、確度の高い電池残存容量
計が可能となり、二次電池を内蔵した各種機器の使い勝
手の向上に寄与することができる。
計が可能となり、二次電池を内蔵した各種機器の使い勝
手の向上に寄与することができる。
【図１】本発明になる電池の残存容量計の構成を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図２】本発明になる電池の残存容量計の変形例の構成
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図３】本発明になる二次電池装置の構成を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
１：二次電池部、２：電流変換部、３：充放電制御部、
４：二次電池装置、５：負荷、６：外部電源、７：主電
池、８：副電池、９：残存容量算出演算部、１０：残存
容量表示部、１１：スイッチ、１２：バランス抵抗
４：二次電池装置、５：負荷、６：外部電源、７：主電
池、８：副電池、９：残存容量算出演算部、１０：残存
容量表示部、１１：スイッチ、１２：バランス抵抗
Claims (7)
- 【請求項１】 二次電池、電流変換部、充放電制御部を
有する二次電池装置において、上記の二次電池の主要部
分を占める主電池と該主電池と並列の回路に容量の小さ
な二次電池からなる副電池を配置したことを特徴とする
二次電池装置。 - 【請求項２】 前記副電池の設置された並列回路に抵抗
を設置したことを特徴とする請求項１記載の二次電池装
置。 - 【請求項３】 前記主電池が、放電電圧平坦性に優れる
電池であり、副電池が、放電電圧平坦性に劣る電池であ
ることを特徴とする請求項１又は２記載の二次電池装
置。 - 【請求項４】 前記主電池が、ニッケル／カドミウム電
池、ニッケル／水素電池、ニッケル／金属水素化物電
池、ニッケル／亜鉛電池、空気／亜鉛電池から選ばれる
ことを特徴とする請求項３記載の二次電池装置。 - 【請求項５】 前記副電池が、鉛蓄電池又はリチウム二
次電池であることを特徴とする請求項３記載の二次電池
装置。 - 【請求項６】 二次電池、電流変換部、充放電制御部を
有する二次電池を電気エネルギー源として用いる二次電
池装置の残存容量検出方法において、上記の二次電池の
主要部分を占める主電池と並列の回路に、容量の小さな
二次電池からなる副電池を配置し、その充電状態を監視
することにより主電池の残存容量を検出することを特徴
とする二次電池装置の残存容量検出方法。 - 【請求項７】 前記主電池の残存容量の検出は、副電池
の電圧又は電解液濃度を測定することにより行うことを
特徴とする請求項６記載の二次電池装置の残存容量検出
方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25037292A JP3251657B2 (ja) | 1992-08-27 | 1992-08-27 | 二次電池装置 |
| US08/111,307 US5537390A (en) | 1992-08-27 | 1993-08-24 | Device for detecting residual capacity of secondary battery |
| DE4328953A DE4328953A1 (de) | 1992-08-27 | 1993-08-27 | Kontrollvorrichtung für eine Sekundärbatterie |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25037292A JP3251657B2 (ja) | 1992-08-27 | 1992-08-27 | 二次電池装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0678463A true JPH0678463A (ja) | 1994-03-18 |
| JP3251657B2 JP3251657B2 (ja) | 2002-01-28 |
Family
ID=17206945
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25037292A Expired - Fee Related JP3251657B2 (ja) | 1992-08-27 | 1992-08-27 | 二次電池装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5537390A (ja) |
| JP (1) | JP3251657B2 (ja) |
| DE (1) | DE4328953A1 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1632781A1 (en) * | 2004-09-02 | 2006-03-08 | Delphi Technologies, Inc. | Method and apparatus for battery capacity detection |
| JP2014066568A (ja) * | 2012-09-25 | 2014-04-17 | Toyota Industries Corp | 蓄電池システム、及び充電量算出方法 |
| JP2016067143A (ja) * | 2014-09-25 | 2016-04-28 | 日立化成株式会社 | 電源システムおよび自動車 |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5627472A (en) * | 1995-01-26 | 1997-05-06 | Duracell Inc. | Condition tester for a battery |
| JPH08233916A (ja) * | 1995-02-28 | 1996-09-13 | Sanyo Electric Co Ltd | 電池検査方法 |
| JP3746886B2 (ja) * | 1997-09-29 | 2006-02-15 | 三菱自動車工業株式会社 | 蓄電装置 |
| JP4759795B2 (ja) * | 2000-09-28 | 2011-08-31 | 株式会社Ｇｓユアサ | 二次電池の残存容量検知方法 |
| JP2002262476A (ja) * | 2001-03-02 | 2002-09-13 | Toyo System Co Ltd | 携帯機器用の補助バッテリー |
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