JPH08160112A - バッテリ残存容量検出装置 - Google Patents

バッテリ残存容量検出装置

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JPH08160112A
JPH08160112A JP6297294A JP29729494A JPH08160112A JP H08160112 A JPH08160112 A JP H08160112A JP 6297294 A JP6297294 A JP 6297294A JP 29729494 A JP29729494 A JP 29729494A JP H08160112 A JPH08160112 A JP H08160112A
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JP
Japan
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battery
current
voltage
time
remaining capacity
Prior art date
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Pending
Application number
JP6297294A
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English (en)
Inventor
Kiyotsugu Oba
清嗣 大庭
Kazuya Akashi
一弥 明石
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Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
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Publication date
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Publication of JPH08160112A publication Critical patent/JPH08160112A/ja
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 比較的簡単な構成により、特に残存容量が低
減した時の検出精度を向上し得るバッテリ残存容量検出
装置を提供する。 【構成】 電流検出回路3および電圧検出回路7でそれ
ぞれバッテリ1の放電電流および電圧を検出して、その
電圧−時間特性および電流−時間特性をそれぞれ電圧−
時間特性算出部9および電流−時間特性算出部11で算
出し、これによりバッテリ1の放電電流が所定値以上変
化したことを検出した時点から、バッテリ1の電圧が前
記所定値以上変化した時の電流値にほぼ対応する安定電
圧に戻った時までの遅れ時間を遅れ時間算出部13で算
出し、この遅れ時間、すなわち第1の時間に基づいてバ
ッテリの残存容量を残存容量算出部15で算出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば電気自動車の動
力用として使用されるバッテリの残存容量を検出するバ
ッテリ残存容量検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】この種のバッテリ残存容量検出装置は、
従来、バッテリの出力電圧を測定し、この測定結果から
残存容量を推定したり、またはバッテリの放電電流を積
算し、この積算結果に基づいて残存容量を推定するもの
等があるが、このようにバッテリの出力電圧や放電電流
の積算結果のみからバッテリの残存容量を推定する方法
は正確ではないため、このように算出した残存容量を補
正して精度を向上する方法が提案されている。
【0003】例えば、特開平6−6901号公報に開示
されているバッテリの残存容量検出方法では、満充電に
近い状態から完全放電に近い状態までのトータル的な精
度を向上するために、バッテリの温度、充電回数、電解
液の比重等を検出し、これらの検出した温度、充電回
数、電解液の比重の変化により適切な補正を行い、これ
により残存容量の検出精度を向上している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の放電電
流積算タイプの残存容量検出方法では、バッテリの持つ
電流容量から実際に使用した電流量を減算して、残りの
電流容量を求めているため、どうしても満充電に近い状
態から使用した電流量を連続的に検出しなければなら
ず、そのため満充電に近い状態から完全放電に近い状態
までのトータル的な精度を向上するために、種々の補正
を行っているが、そのために装置構成が複雑になるとと
もに、補正用の計算データが多く、その記憶領域も増大
し、算出過程も複雑になるという問題がある。
【0005】更に、このような種々の補正を行ったとし
ても、その残存容量の検出には、±5%程度の誤差は残
る。また、この従来の方法では、満充電に近い状態から
完全放電までのトータル的な精度を向上させているが、
満充電に近い状態の残存容量の検出精度はそれ程重要で
なく、真に必要なのは、例えば電気自動車の場合には走
行可能限界付近のバッテリがかなり消耗してきた状態に
おける残存容量の検出精度である。
【0006】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、比較的簡単な構成により、特
に残存容量が低減した時の検出精度を向上し得るバッテ
リ残存容量検出装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のバッテリ残存容量検出装置は、バッテリの
放電電流が所定値以上変化したことを検出する電流変化
検出手段と、該電流変化検出手段が電流の変化を検出し
た時点から計時動作を開始する計時手段と、バッテリの
電圧を監視し、該電圧が前記所定値以上変化した時の電
流値にほぼ対応する安定電圧に戻ったことを検出したと
き、前記計時手段の計時動作を停止させる計時停止手段
と、該計時停止手段で停止された前記計時手段の計数値
に基づいてバッテリの残存容量を算出する算出手段とを
有することを要旨とする。
【0008】また、本発明のバッテリ残存容量検出装置
は、前記放電電流の変化が増大変化、低減変化または両
変化を組み合わせたものであることを要旨とする。
【0009】
【作用】本発明のバッテリ残存容量検出装置では、バッ
テリの放電電流が所定値以上変化したことを検出した時
点から計時動作を開始し、バッテリの電圧が前記所定値
以上変化した時の電流値にほぼ対応する安定電圧に戻っ
たとき、計時動作を停止し、この計数値に基づいてバッ
テリの残存容量を算出する。
【0010】また、本発明のバッテリ残存容量検出装置
では、前記放電電流の変化が増大変化、低減変化または
両変化を組み合わせたものである。
【0011】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。
【0012】図1は、本発明の一実施例に係るバッテリ
残存容量検出装置の構成を示すブロック図である。同図
に示すバッテリ残存容量検出装置は、例えば電気自動車
の動力用のバッテリの残存容量を検出するものであり、
バッテリ1は電流検出回路3を介して車両負荷5に動作
電圧を供給している。また、バッテリ1の両端には該バ
ッテリ1の電圧を検出するための電圧検出回路7が接続
されている。
【0013】電圧検出回路7で検出されたバッテリ1の
電圧は、電圧−時間特性算出部9に供給され、ここで例
えば図2に示すような電圧−時間特性が算出される。ま
た、電流検出回路3で検出されたバッテリ1の電流は、
電流−時間特性算出部11に供給され、ここで時間に対
する電流の変化を示す特性が算出される。
【0014】前記電圧−時間特性算出部9および電流−
時間特性算出部11でそれぞれ算出されたバッテリ1の
電圧−時間特性および電流−時間特性は、遅れ時間算出
部13に供給され、ここで以下において詳述する遅れ時
間を算出し、この遅れ時間を残存容量算出部15に供給
する。残存容量算出部15は、この遅れ時間に基づいて
バッテリ1の残存容量を算出し、この算出した残存容量
を残存容量表示回路17で表示する。
【0015】更に詳細には、本実施例のバッテリ残存容
量検出装置は、バッテリ1の放電電流が比較的小さく一
定な定常電流から比較的大きく一定の過負荷電流に変化
した時のバッテリ1の電圧の変化(バッテリ電圧の立ち
下がり初期時から電圧の低下が一定になるまでの過渡状
態の時間)とバッテリの残存容量との間の関係、特に残
存容量が少ない場合には良好な関係があることを利用し
て、残存容量を算出しようとするものである。
【0016】すなわち、図2は、バッテリ1を一定の放
電電流(0.25C)で放電中に30分毎に1Cの放電
電流を1秒間ずつ流した場合の時間に対するバッテリ電
圧の変化を示すグラフである。同図において、A〜Hで
示す点が1Cの放電電流を流した点を示している。
【0017】図3(a)〜(d)および図4(a)〜
(d)は、上述した図2のA〜Hで示す各点における電
圧変化を示しているものである。すなわち、図3(a)
〜図4(d)は、それぞれ図2のA〜Hの各点において
バッテリ1の放電電流を0.25Cの一定の放電電流か
ら1Cの放電電流に1秒間変化させた場合のバッテリ1
の電圧変化を示しているが、この電圧変化はまず急激な
低減を行った後、上昇して、1Cの放電電流に対応する
電圧近くまで戻った後、1Cの放電電流に対応する電圧
に落ち着き、それから0.25Cの放電電流に戻ること
で、元の電圧近くまで戻った後、元の電圧に戻ってい
る。
【0018】ここで、図3(a)〜図4(d)におい
て、時間t1 〜t8 で示す「急激な低減から1Cの放電
電流に対応する電圧近くまで戻るまでの第1の時間」お
よび時間t9 〜t16で示す「0.25Cの放電電圧への
戻りから元の電圧近くまで戻るまでの第2の時間」に着
目すると、これらの第1および第2の時間はバッテリ1
の残存容量が少なくなるにつれて、長くなっていること
がわかるが、本発明のバッテリ残存容量検出装置は、こ
の第1および第2の時間に基づいてバッテリ1の残存容
量を推定しようとするものである。前記遅れ時間算出部
13で検出される遅れ時間は、この第1および第2の時
間を示しているものであり、これは図2〜図4に示すグ
ラフから明らかなように前記電圧−時間特性算出部9お
よび電流−時間特性算出部11で算出した電圧−時間特
性および電流−時間特性から遅れ時間算出部13で算出
し得るものである。
【0019】なお、バッテリ1に対する前記第1および
第2の時間は、上述したように、前記電圧−時間特性算
出部9および電流−時間特性算出部11からの電圧−時
間特性および電流−時間特性に基づいて遅れ時間算出部
13において遅れ時間として算出し得るものであるが、
この第1および第2の時間からバッテリの残存容量を算
出するために、該第1および第2の時間とバッテリの残
存容量との関係を予め実験等で測定し、これをテーブル
として図示しないメモリ等に記憶しておく。そして、前
記遅れ時間算出部13が算出した遅れ時間、すなわち第
1および第2の時間で前記テーブルをルックアップする
ことにより、該第1および第2の時間に対応する残存容
量を算出することができる。
【0020】なお、上記説明では、第1および第2の時
間の両方を使用するように説明しているが、第1の時間
のみを使用して、残存容量を算出してもよいし、また第
2の時間のみを使用して残存容量を算出してもよいし、
両方の第1および第2の時間を使用して残存容量を算出
することもでき、両者を組み合わせた場合に高精度を得
ることができる。
【0021】次に、図5に示すフローチャートを参照し
て、本実施例の作用を説明する。
【0022】なお、図5に示す処理では、前記第1の時
間を使用して、バッテリの残存容量を推定している。
【0023】図5では、まず前記電流検出回路3により
バッテリ1からの放電電流I1 を検出し(ステップS1
1)、この電流I1 が所定の定常電流より大きいか否か
をチェックする(ステップS12)。該電流I1 が所定
の定常電流より大きい場合には、該電流I1 をI′とし
て保存し、それから同様にバッテリ1の放電電流I2
検出し、該電流I2 と前記保存した電流I′(I1 )と
の差ΔI(=I2 −I1 )を算出する(ステップS1
3)。
【0024】すなわち、上述した処理は、ステップS1
1で検出したバッテリ1の電流I1が図6(a)に示す
ように電流I2 に増大変化し、その差がΔIであること
を示している。
【0025】そして、この電流差ΔIが所定値以上であ
るか否かをチェックする(ステップS14)。該電流差
ΔIが所定値以上でない場合には、ステップS15で前
記電流I1 がクリアされ、ステップS11に戻って、同
じ処理を繰り返すが、所定値以上の場合には、電流I2
をI″として保存し、前記電圧検出回路7によってバッ
テリ1の両端の電圧V1 を検出し、タイマをスタートさ
せる(ステップS16)。
【0026】この電圧V1 は、図6(b)に示すもので
あるが、この図6(b)に示す電圧は、前述した図3お
よび図4に示す電圧変化と同じものであり、図6(a)
に示すようにバッテリ1の電流が急激に変化した場合、
例えばバッテリ1の電流が定常放電電流から過負荷放電
電流のように急激に変化した場合の、バッテリ1の電圧
を変化を示しているものである。
【0027】すなわち、図6(a)に示すように、バッ
テリ1の放電電流が電流I1 から急激に電流I2 に変化
すると、この電流変化に応じてバッテリ1の両端の電圧
は、図3および図4で示したと同様に図6(b)に示す
ように、まず急激な低減を行って、電圧V1 になった
後、上昇して、電流I2 に対応する電圧に近い電圧V2
まで戻った後、電流I2 に対応する電圧に落ち着く。本
発明のバッテリ残存容量検出装置では、上述したよう
に、バッテリ1の電圧が急激な低減を行って、電圧V1
になった後、上昇して、電流I2 に対応する電圧に近い
電圧V2 まで戻るまでの前記第1の時間Tに基づいてバ
ッテリの残存容量を推定するものであるため、本処理で
は、これらの電圧V1 ,V2 および第1の時間Tを算出
している。
【0028】すなわち、前記ステップS16では、電流
の急激な変化に対応する電圧V1 を検出すると、この時
点から前記第1の時間Tを計測するためにタイマをスタ
ートさせているのである。
【0029】このようにタイマがスタートすると、前記
電圧検出回路7はバッテリ1の電圧V2 を検出し、この
電圧V2 と前記電圧V1 との差ΔV(=V2 −V1 )を
算出する(ステップS17)。そして、この電圧差ΔV
が所定値以下であるか否かをチェックする(ステップS
18)。電圧差ΔVが所定値以下でない場合には、ステ
ップS17に戻って、電圧V2 が所定値以下になるまで
同じ処理を繰り返すが、所定値以下になった場合には、
前記タイマをストップさせ、この時のタイマ値を前記第
1の時間Tとして保存する(ステップS19)。
【0030】以上のようにして、第1の時間Tを算出す
ると、前記電流I1 ,I2 および該第1の時間Tに基づ
いて前記残存容量算出部15においてバッテリ1の残存
容量を推定し(ステップS20)、この推定したバッテ
リの残存容量を前記残存容量表示回路17で表示する
(ステップS21)。それから、以上のように測定した
各電流I1 ,I2 および第1の時間Tをクリアして(ス
テップS22)、ステップS11に戻り、同じ動作を繰
り返す。
【0031】なお、上述した処理において、前記残存容
量算出部15は、前記電流I1 ,I2 および第1の時間
Tに基づいてバッテリ1の残存容量を推定するが、これ
は、上述したように、予め実験等で求めておいた電流I
1 ,I2 および第1の時間Tに対する残存容量をメモリ
等にテーブルとして記憶しておき、この記憶されたテー
ブルを前記測定した電流I1 ,I2 および第1の時間T
でルックアップして、対応する残存容量を求めることに
より得られるものである。なお、この場合、バッテリの
残存容量は、電流I1 ,I2 および第1の時間Tのみに
よって一意に決められるばかりでなく、前記第1の時間
Tのみによっても一意に決められるし、また前記電圧V
1 ,V2 および第1の時間Tのみによっても一意に決め
られるし、更にはこれに電流を加えて、電流I1
2 、電圧V1 ,V2 および第1の時間Tによって決め
ることもできる。
【0032】また更に、既に上述したように、前記第1
の時間Tの代わりに、前記第2の時間を利用してもよい
し、あるいは第1の時間と第2の時間とを組み合わせて
使用してもよい。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
バッテリの放電電流が所定値以上変化したことを検出し
た時点から、バッテリの電圧が前記所定値以上変化した
時の電流値にほぼ対応する安定電圧に戻ったときまでの
時間に基づいてバッテリの残存容量を算出するので、比
較的簡単な構成でバッテリの残存容量を適確に検出する
ことができる。特に、バッテリがかなり消耗してきた状
態において、残存容量を精度よく検出することができ、
実用的である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るバッテリ残存容量検出
装置の構成を示すブロック図である。
【図2】バッテリの電圧−時間特性を示す図である。
【図3】図2に示す各点A〜Dにおける各電圧波形をそ
れぞれ示す図であり、特にこれらの各点においてバッテ
リの放電電流を一時的に一定の定常電流から過負荷電流
に増大変化させた場合の電圧波形を示す図である。
【図4】図3と同様に、図2に示す各点E〜Hにおける
各電圧波形をそれぞれ示す図であり、特にこれらの各点
においてバッテリの放電電流を一時的に一定の定常電流
から過負荷電流に増大変化させた場合の電圧波形を示す
図である。
【図5】図1に示すバッテリ残存容量検出装置の作用を
示すフローチャートである。
【図6】図5の作用を説明するための波形図である。
【符号の説明】
1 バッテリ 3 電流検出回路 7 電圧検出回路 9 電圧−時間特性算出部 11 電流−時間特性算出部 13 遅れ時間算出部 15 残存容量算出部 17 残存容量表示回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バッテリの放電電流が所定値以上変化し
    たことを検出する電流変化検出手段と、 該電流変化検出手段が電流の変化を検出した時点から計
    時動作を開始する計時手段と、 バッテリの電圧を監視し、該電圧が前記所定値以上変化
    した時の電流値にほぼ対応する安定電圧に戻ったことを
    検出したとき、前記計時手段の計時動作を停止させる計
    時停止手段と、 該計時停止手段で停止された前記計時手段の計数値に基
    づいてバッテリの残存容量を算出する算出手段とを有す
    ることを特徴とするバッテリ残存容量検出装置。
  2. 【請求項2】 前記放電電流の変化は、増大変化、低減
    変化または両変化を組み合わせたものであることを特徴
    とする請求項1記載のバッテリ残存容量検出装置。
JP6297294A 1994-11-30 1994-11-30 バッテリ残存容量検出装置 Pending JPH08160112A (ja)

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