JPH0933622A - 電池残存容量計 - Google Patents
電池残存容量計Info
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- JPH0933622A JPH0933622A JP7207598A JP20759895A JPH0933622A JP H0933622 A JPH0933622 A JP H0933622A JP 7207598 A JP7207598 A JP 7207598A JP 20759895 A JP20759895 A JP 20759895A JP H0933622 A JPH0933622 A JP H0933622A
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- battery
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- capacity
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電池の残存容量を正確に予測する。
【解決手段】 電池の負荷電圧データおよび負荷電流デ
ータを取得するステップ（Ｓ１〜Ｓ２）と、負荷電圧デ
ータおよび負荷電流データに重みづけを行うステップ
（Ｓ３）と、重みづけを行った負荷電圧データおよび負
荷電流データから、内部抵抗を算出するステップ（Ｓ
４）と、負荷電流の代表値と内部抵抗の代表値を求める
ステップ（Ｓ６）と、内部抵抗の代表値と、内部抵抗対
残存容量の特性から残存容量を推定するステップ（Ｓ
７）とを有する。
ータを取得するステップ（Ｓ１〜Ｓ２）と、負荷電圧デ
ータおよび負荷電流データに重みづけを行うステップ
（Ｓ３）と、重みづけを行った負荷電圧データおよび負
荷電流データから、内部抵抗を算出するステップ（Ｓ
４）と、負荷電流の代表値と内部抵抗の代表値を求める
ステップ（Ｓ６）と、内部抵抗の代表値と、内部抵抗対
残存容量の特性から残存容量を推定するステップ（Ｓ
７）とを有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気自動車、電気
スクータ、電気自転車等の、電池をエネルギー源とし、
かつ時々刻々変動する負荷に最適な電池残存容量計に関
する。
スクータ、電気自転車等の、電池をエネルギー源とし、
かつ時々刻々変動する負荷に最適な電池残存容量計に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来の電池残存容量計としては、端子で
電圧をモニターするもの、充放電した電力量を積分する
もの、電池の容量に対する特性値を測定するものが公知
となっている。
電圧をモニターするもの、充放電した電力量を積分する
もの、電池の容量に対する特性値を測定するものが公知
となっている。
【０００３】端子で電圧をモニターするものでは、単に
端子電圧だけから残存容量を算出する。充放電した電力
量を積分するものでは、充電電力量を積分し、それから
放電電力量を積分した値を引いていくことで残存容量を
算出する。電池の容量に対する特性値を測定するもので
は、電池の容量に対する種々の特性値（電圧、内部抵抗
等）を測定し、様々な条件に対応した特性値のマップを
用意し、それを参照することで残存容量を求める。
端子電圧だけから残存容量を算出する。充放電した電力
量を積分するものでは、充電電力量を積分し、それから
放電電力量を積分した値を引いていくことで残存容量を
算出する。電池の容量に対する特性値を測定するもので
は、電池の容量に対する種々の特性値（電圧、内部抵抗
等）を測定し、様々な条件に対応した特性値のマップを
用意し、それを参照することで残存容量を求める。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の電池残存容量計
では、温度や電池の種類、個体のばらつき、使用条件の
変化などパラメータが多すぎて、残存容量の予測が難し
くなっている。即ち、温度などの条件変動の影響が大き
く、正確さに欠ける欠点がある。また、充電の電力量
と、放電の電力量とは一致せず、しかも回路が複雑化す
る欠点がある。マップを用意するタイプでは、大規模な
マップが必要になり、しかもマップが温度や個体差等で
必ずしもあてにならない欠点がある。更に、電池の種類
によってマップを書き直す必要がある。これ等の理由に
より、未だ実用に足る残存容量計は存在しない状態であ
った。
では、温度や電池の種類、個体のばらつき、使用条件の
変化などパラメータが多すぎて、残存容量の予測が難し
くなっている。即ち、温度などの条件変動の影響が大き
く、正確さに欠ける欠点がある。また、充電の電力量
と、放電の電力量とは一致せず、しかも回路が複雑化す
る欠点がある。マップを用意するタイプでは、大規模な
マップが必要になり、しかもマップが温度や個体差等で
必ずしもあてにならない欠点がある。更に、電池の種類
によってマップを書き直す必要がある。これ等の理由に
より、未だ実用に足る残存容量計は存在しない状態であ
った。
【０００５】本発明は、上記の問題点に鑑みてなされた
もので、電池の残存容量の正確な予測を目的とする。
もので、電池の残存容量の正確な予測を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の電池残存容量計は、電池の負荷電圧データ
および負荷電流データを取得するステップ（Ｓ１〜Ｓ
２）と、負荷電圧データおよび負荷電流データに重みづ
けを行うステップ（Ｓ３）と、重みづけを行った負荷電
圧データおよび負荷電流データから、内部抵抗を算出す
るステップ（Ｓ４）と、負荷電流の代表値と内部抵抗の
代表値を求めるステップ（Ｓ６）と、内部抵抗の代表値
と、内部抵抗対残存容量の特性から残存容量を推定する
ステップ（Ｓ７）とを有する。
に、本発明の電池残存容量計は、電池の負荷電圧データ
および負荷電流データを取得するステップ（Ｓ１〜Ｓ
２）と、負荷電圧データおよび負荷電流データに重みづ
けを行うステップ（Ｓ３）と、重みづけを行った負荷電
圧データおよび負荷電流データから、内部抵抗を算出す
るステップ（Ｓ４）と、負荷電流の代表値と内部抵抗の
代表値を求めるステップ（Ｓ６）と、内部抵抗の代表値
と、内部抵抗対残存容量の特性から残存容量を推定する
ステップ（Ｓ７）とを有する。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
に基づいて説明する。
【０００８】図１は、本発明による電池残存容量計の一
実施例を示すブロック結線図である。
実施例を示すブロック結線図である。
【０００９】図１において、電池１は、カレントセンサ
２を介して負荷回路３に接続されている。電池１の電圧
は、電圧モニタ４で検出され、Ａ／Ｄ変換回路５でデジ
タル信号に変換されてから、演算回路６に供給される。
Ａ／Ｄ変換回路５には、カレントセンサ２で検出された
負荷電流値も供給される。演算回路６は、これらの情報
を元にして、後述するようにして電池１の残存容量を算
出し、残存容量表示装置７に表示する。
２を介して負荷回路３に接続されている。電池１の電圧
は、電圧モニタ４で検出され、Ａ／Ｄ変換回路５でデジ
タル信号に変換されてから、演算回路６に供給される。
Ａ／Ｄ変換回路５には、カレントセンサ２で検出された
負荷電流値も供給される。演算回路６は、これらの情報
を元にして、後述するようにして電池１の残存容量を算
出し、残存容量表示装置７に表示する。
【００１０】図２は、演算回路６の動作プログラムを説
明するフローチャートである。プログラムがスタートす
ると、まずデータが取得される（ステップＳ１）。即
ち、電圧モニタ４で検出された電池１の電圧値と、カレ
ントセンサ２で検出された電池１の負荷電流値とが、Ａ
／Ｄ変換回路５を介してデジタル信号として取得され
る。次に、データの更新が行われる（ステップＳ２）。
即ち、過去の所定数（点数または時間で特定する）のデ
ータを残して、最新のデータに更新される。次に、重み
づけが行われる（ステップＳ３）。重みづけは、次のよ
うにして行われる。
明するフローチャートである。プログラムがスタートす
ると、まずデータが取得される（ステップＳ１）。即
ち、電圧モニタ４で検出された電池１の電圧値と、カレ
ントセンサ２で検出された電池１の負荷電流値とが、Ａ
／Ｄ変換回路５を介してデジタル信号として取得され
る。次に、データの更新が行われる（ステップＳ２）。
即ち、過去の所定数（点数または時間で特定する）のデ
ータを残して、最新のデータに更新される。次に、重み
づけが行われる（ステップＳ３）。重みづけは、次のよ
うにして行われる。
【００１１】まず、変動する負荷電流値の内の発生頻度
の高い値で、かつ電池１の内部抵抗を測定し易い電流値
（残存容量の変化に対する内部抵抗の変化の比が大きな
値）Ｉ0 を選択する。重みづけは、この電流値Ｉ0 に近
いほど大きな重みづけを行い。電流値Ｉ0 から離れてい
るほど小さな重みづけを行う。例えば、測定点Ｉm に対
して関数ｆ（Ｉm）で重みづけを行い、電流値ｆ（Ｉm）
・Ｉm が求まる。関数ｆ（ｘ）の例を図３に示す。この
電流値ｆ（Ｉm）・Ｉm が求まることにより、電池１の
電圧値と電流値とのグラフ（図４）が求まる。図４で
は、大きな重みづけを行った値を大きな黒丸で示し、小
さな重みづけを行った値を小さな黒丸で示してある。
の高い値で、かつ電池１の内部抵抗を測定し易い電流値
（残存容量の変化に対する内部抵抗の変化の比が大きな
値）Ｉ0 を選択する。重みづけは、この電流値Ｉ0 に近
いほど大きな重みづけを行い。電流値Ｉ0 から離れてい
るほど小さな重みづけを行う。例えば、測定点Ｉm に対
して関数ｆ（Ｉm）で重みづけを行い、電流値ｆ（Ｉm）
・Ｉm が求まる。関数ｆ（ｘ）の例を図３に示す。この
電流値ｆ（Ｉm）・Ｉm が求まることにより、電池１の
電圧値と電流値とのグラフ（図４）が求まる。図４で
は、大きな重みづけを行った値を大きな黒丸で示し、小
さな重みづけを行った値を小さな黒丸で示してある。
【００１２】ステップＳ４では、ステップＳ３で求めた
グラフ（図４）から、電池１の内部抵抗を算出する。内
部抵抗には、複数の定義が用いられる。即ち、数式１か
ら数式５で示すように、グラフ上の基準点（Ｖ1，Ｉ1）
と測定点（Ｖ，Ｉ）との差から定義される内部抵抗Ｒ1
と、測定点（Ｖ，Ｉ）の近傍でのグラフの傾きから定義
される内部抵抗Ｒ2 と、測定点（Ｖ，Ｉ）での時間変化
分から定義される内部抵抗Ｒ3 とが用いられる。これ以
外にも、ｎ次の時間微分で定義されるＲ4 や、前回の抵
抗値からの変化分Ｒ5 を用いることもできるし、更に他
の定義を用いることも可能である。 Ｒ5 ＝ Ｒn（ｔ−Δｔ）−Ｒn（ｔ） ・・・（５）
グラフ（図４）から、電池１の内部抵抗を算出する。内
部抵抗には、複数の定義が用いられる。即ち、数式１か
ら数式５で示すように、グラフ上の基準点（Ｖ1，Ｉ1）
と測定点（Ｖ，Ｉ）との差から定義される内部抵抗Ｒ1
と、測定点（Ｖ，Ｉ）の近傍でのグラフの傾きから定義
される内部抵抗Ｒ2 と、測定点（Ｖ，Ｉ）での時間変化
分から定義される内部抵抗Ｒ3 とが用いられる。これ以
外にも、ｎ次の時間微分で定義されるＲ4 や、前回の抵
抗値からの変化分Ｒ5 を用いることもできるし、更に他
の定義を用いることも可能である。 Ｒ5 ＝ Ｒn（ｔ−Δｔ）−Ｒn（ｔ） ・・・（５）
【００２７】ステップＳ５では、電流Ｉに対する内部抵
抗Ｒ1 〜Ｒ3 を求め、図５に示すグラフ化を行う。グラ
フ化は、最小二乗法を用いた直線近似またはスプライン
関数等の関数を用いて、各点を繋ぐことにより実現され
る。次のステップＳ６では、電流の代表値Ｉ0 に対する
内部抵抗の代表値Ｒn を求める。この代表値Ｒn が残存
容量を推定する代表値とされる。なお、電流の代表値Ｉ
0 は、発生頻度の高い値で、かつ電池１の内部抵抗を測
定し易い電流値（残存容量の変化に対する内部抵抗の変
化の比が大きな値）が選択される。電流の代表値Ｉ0
は、前述のＩ0 と必ずしも同一でなくても良い。また、
代表値Ｒn は、複数であっても良い。
抗Ｒ1 〜Ｒ3 を求め、図５に示すグラフ化を行う。グラ
フ化は、最小二乗法を用いた直線近似またはスプライン
関数等の関数を用いて、各点を繋ぐことにより実現され
る。次のステップＳ６では、電流の代表値Ｉ0 に対する
内部抵抗の代表値Ｒn を求める。この代表値Ｒn が残存
容量を推定する代表値とされる。なお、電流の代表値Ｉ
0 は、発生頻度の高い値で、かつ電池１の内部抵抗を測
定し易い電流値（残存容量の変化に対する内部抵抗の変
化の比が大きな値）が選択される。電流の代表値Ｉ0
は、前述のＩ0 と必ずしも同一でなくても良い。また、
代表値Ｒn は、複数であっても良い。
【００２８】ステップＳ７では、実験により予め求めら
れた内部抵抗と残存容量の特性図を元にして、ステップ
Ｓ１からステップＳ６で求めた内部抵抗から、対応する
残存容量を求める。図６に従来の内部抵抗の定義である
Ｒ1 を内部抵抗とした場合の、内部抵抗と残存容量の特
性図を示す。一般的に残存容量の５０％付近ではグラフ
の傾きが小さく、正確な残存容量を推定するには適さな
い。そこで数式７で示すｋn で重みづけを行って、複数
種類の内部抵抗の定義Ｒn から、より正確な残存容量を
推定できる内部抵抗Ｒを以下のように再定義して残存容
量を求める。
れた内部抵抗と残存容量の特性図を元にして、ステップ
Ｓ１からステップＳ６で求めた内部抵抗から、対応する
残存容量を求める。図６に従来の内部抵抗の定義である
Ｒ1 を内部抵抗とした場合の、内部抵抗と残存容量の特
性図を示す。一般的に残存容量の５０％付近ではグラフ
の傾きが小さく、正確な残存容量を推定するには適さな
い。そこで数式７で示すｋn で重みづけを行って、複数
種類の内部抵抗の定義Ｒn から、より正確な残存容量を
推定できる内部抵抗Ｒを以下のように再定義して残存容
量を求める。
【００３５】l は、n 以外の値であり、係数ｋn は、Ｒ
n の傾きを他のＲn の傾きの総和で正規化した値にな
る。即ち、ｘ％の残存容量付近で残存容量を推定すると
きに、ｄＲn（ｘ）／ｄｘが大きいものほど重く、小さ
いものほど軽く重みづけを行って残存容量を推定するよ
うにしている。
n の傾きを他のＲn の傾きの総和で正規化した値にな
る。即ち、ｘ％の残存容量付近で残存容量を推定すると
きに、ｄＲn（ｘ）／ｄｘが大きいものほど重く、小さ
いものほど軽く重みづけを行って残存容量を推定するよ
うにしている。
【００３６】なお、内部抵抗Ｒn を、その抵抗の値をそ
のまま使用するのではなく、満充電の時の抵抗値等で正
規化した値を使用して、同様にして残存容量を求めるこ
とができる。こうすることで、バッテリーの個体差、種
類による差によらず、より正確な残存容量を求めること
ができる。
のまま使用するのではなく、満充電の時の抵抗値等で正
規化した値を使用して、同様にして残存容量を求めるこ
とができる。こうすることで、バッテリーの個体差、種
類による差によらず、より正確な残存容量を求めること
ができる。
【００３７】
【発明の効果】以上のように、本発明の電池残存容量計
によれば、重みづけを行った負荷電圧データおよび負荷
電流データから内部抵抗を算出し、更に負荷電流の代表
値と内部抵抗の代表値を求めて、内部抵抗の代表値と内
部抵抗対残存容量の特性から残存容量を推定するように
したので、電池の残存容量を正確に予測することができ
る。
によれば、重みづけを行った負荷電圧データおよび負荷
電流データから内部抵抗を算出し、更に負荷電流の代表
値と内部抵抗の代表値を求めて、内部抵抗の代表値と内
部抵抗対残存容量の特性から残存容量を推定するように
したので、電池の残存容量を正確に予測することができ
る。
【図１】本発明による電池残存容量計の一実施例を示す
ブロック結線図である。
ブロック結線図である。
【図２】本発明による電池残存容量計の一実施例を示す
フローチャートである。
フローチャートである。
【図３】本発明による電池残存容量計の一実施例を示す
特性図である。
特性図である。
【図４】本発明による電池残存容量計の一実施例を示す
特性図である。
特性図である。
【図５】本発明による電池残存容量計の一実施例を示す
特性図である。
特性図である。
【図６】電池残存容量計の一例を示す特性図である。
【図７】本発明による電池残存容量計の一実施例を示す
特性図である。
特性図である。
１ 電池 ２ カレントセンサ ３ 負荷回路 ４ 電圧モニタ ５ Ａ／Ｄ変換回路 ６ 演算回路 ７ 残存容量表示装置
Claims (3)
- 【請求項１】電池の負荷電圧データおよび負荷電流デー
タを取得するステップと、 前記負荷電圧データおよび負荷電流データに重みづけを
行うステップと、 前記重みづけを行った負荷電圧データおよび負荷電流デ
ータから、内部抵抗を算出するステップと、 前記負荷電流の代表値と前記内部抵抗の代表値を求める
ステップと、 前記内部抵抗の代表値と、内部抵抗対残存容量の特性か
ら残存容量を推定するステップとを有する電池残存容量
計。 - 【請求項２】請求項１において、 前記内部抵抗を算出するステップにおいて、 算出される内部抵抗は、n 種類（n は整数）であること
を特徴とする電池残存容量計。 - 【請求項３】請求項２において、 前記残存容量を推定するステップでは、 前記内部抵抗対残存容量の特性からｘ％の残存容量付近
での残存容量を推定するときに、ｄＲn（ｘ）／ｄｘが
大きいものほど重く、小さいものほど軽く重みづけを行
ってから、残存容量を推定することを特徴とする電池残
存容量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7207598A JPH0933622A (ja) | 1995-07-21 | 1995-07-21 | 電池残存容量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7207598A JPH0933622A (ja) | 1995-07-21 | 1995-07-21 | 電池残存容量計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0933622A true JPH0933622A (ja) | 1997-02-07 |
Family
ID=16542432
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7207598A Pending JPH0933622A (ja) | 1995-07-21 | 1995-07-21 | 電池残存容量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0933622A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999061929A1 (en) * | 1998-05-28 | 1999-12-02 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Means for estimating charged state of battery and method for estimating degraded state of battery |
| JP2006250905A (ja) * | 2005-03-14 | 2006-09-21 | Fuji Heavy Ind Ltd | バッテリ管理システム |
| JP2008538608A (ja) * | 2005-04-20 | 2008-10-30 | サイオン パワー コーポレイション | リチウム硫黄再充電可能バッテリ燃料ゲージシステムおよび方法 |
| CN103513187A (zh) * | 2013-09-03 | 2014-01-15 | 苏州佳世达电通有限公司 | 一种电池容量的估算方法 |
| CN105044603A (zh) * | 2015-06-05 | 2015-11-11 | 福州瑞芯微电子有限公司 | 一种低功耗、低成本锂电池电压检测电路及检测方法 |
| JP2017516080A (ja) * | 2014-03-25 | 2017-06-15 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツングＲｏｂｅｒｔ Ｂｏｓｃｈ Ｇｍｂｈ | バッテリの内部抵抗を求めるための方法及び電気的なバッテリセンサ |
-
1995
- 1995-07-21 JP JP7207598A patent/JPH0933622A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999061929A1 (en) * | 1998-05-28 | 1999-12-02 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Means for estimating charged state of battery and method for estimating degraded state of battery |
| US6285163B1 (en) | 1998-05-28 | 2001-09-04 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Means for estimating charged state of battery and method for estimating degraded state of battery |
| JP2006250905A (ja) * | 2005-03-14 | 2006-09-21 | Fuji Heavy Ind Ltd | バッテリ管理システム |
| JP4570991B2 (ja) * | 2005-03-14 | 2010-10-27 | 富士重工業株式会社 | バッテリ管理システム |
| JP2008538608A (ja) * | 2005-04-20 | 2008-10-30 | サイオン パワー コーポレイション | リチウム硫黄再充電可能バッテリ燃料ゲージシステムおよび方法 |
| CN103513187A (zh) * | 2013-09-03 | 2014-01-15 | 苏州佳世达电通有限公司 | 一种电池容量的估算方法 |
| JP2017516080A (ja) * | 2014-03-25 | 2017-06-15 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツングＲｏｂｅｒｔ Ｂｏｓｃｈ Ｇｍｂｈ | バッテリの内部抵抗を求めるための方法及び電気的なバッテリセンサ |
| US10386417B2 (en) | 2014-03-25 | 2019-08-20 | Robert Bosch Gmbh | Electronic battery sensor and method for determining an internal resistance of a battery |
| CN105044603A (zh) * | 2015-06-05 | 2015-11-11 | 福州瑞芯微电子有限公司 | 一种低功耗、低成本锂电池电压检测电路及检测方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040210 |