JPH1092475A - 非水系二次電池の特性演算装置 - Google Patents
非水系二次電池の特性演算装置Info
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- JPH1092475A JPH1092475A JP8247863A JP24786396A JPH1092475A JP H1092475 A JPH1092475 A JP H1092475A JP 8247863 A JP8247863 A JP 8247863A JP 24786396 A JP24786396 A JP 24786396A JP H1092475 A JPH1092475 A JP H1092475A
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- Secondary Cells (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
- Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】電流変化のない場合でも非水系二次電池の使用
中の内部抵抗や開放電圧を算出できる特性演算装置を提
供する。 【解決手段】端子電圧Ｖ、Ｖの時間微分値、電流Ｉ、Ｉ
の時間微分値および電流の積算値ｑを入力し、初期の放
電量Ｑとｑとの関係をｑ＝ηＱと表した際のηと、内部
抵抗Ｒとの初期値を設定し、そのηとＲの値を用いて、
ｑの関数としての開放電圧Ｅ(ｑ）を第１のマップから
求め、その微分値Ｅ(ｑ）／ｄｑを第２のマップから求
め、そのＥ(ｑ）とＥ(ｑ）／ｄｑの値が検出したＶ、Ｉ
に適合するように、ηとＲの値を変化させながら下記の
残差δ1、δ2の平方和Ｓが判定収束値以下になるように
フィティング演算を行なうことによってＲを算出する。 δ1＝Ｖ−Ｅ(ｑ）−Ｉ×Ｒ δ2＝(ｄＶ／ｄｔ)−Ｉ×〔ｄＥ(ｑ）／ｄｑ〕−Ｒ×
(ｄＩ／ｄｔ) Ｓ＝δ1 2＋δ2 2
中の内部抵抗や開放電圧を算出できる特性演算装置を提
供する。 【解決手段】端子電圧Ｖ、Ｖの時間微分値、電流Ｉ、Ｉ
の時間微分値および電流の積算値ｑを入力し、初期の放
電量Ｑとｑとの関係をｑ＝ηＱと表した際のηと、内部
抵抗Ｒとの初期値を設定し、そのηとＲの値を用いて、
ｑの関数としての開放電圧Ｅ(ｑ）を第１のマップから
求め、その微分値Ｅ(ｑ）／ｄｑを第２のマップから求
め、そのＥ(ｑ）とＥ(ｑ）／ｄｑの値が検出したＶ、Ｉ
に適合するように、ηとＲの値を変化させながら下記の
残差δ1、δ2の平方和Ｓが判定収束値以下になるように
フィティング演算を行なうことによってＲを算出する。 δ1＝Ｖ−Ｅ(ｑ）−Ｉ×Ｒ δ2＝(ｄＶ／ｄｔ)−Ｉ×〔ｄＥ(ｑ）／ｄｑ〕−Ｒ×
(ｄＩ／ｄｔ) Ｓ＝δ1 2＋δ2 2
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、非水系電解質を用
いた二次電池（例えばリチウムイオン電池）の使用中に
おける各種特性、すなわち放電時等における開放電圧、
内部抵抗等を演算する装置に関する。
いた二次電池（例えばリチウムイオン電池）の使用中に
おける各種特性、すなわち放電時等における開放電圧、
内部抵抗等を演算する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】二次電池の内部抵抗の値は、二次電池の
放電容量（放電可能な残存容量）等を求める際に必要な
数値であり、また内部抵抗を求めるには開放電圧を求め
る必要がある。すなわち、或る時点ｔ1における電流と
端子電圧をＩ1、Ｖ1とし、開放電圧をＥ、内部抵抗をＲ
とすれば、 Ｉ1×Ｒ＝Ｅ−Ｖ1 ∴ Ｒ＝（Ｅ−Ｖ1）／Ｉ1 となるので、電流Ｉ1、端子電圧Ｖ1、開放電圧Ｅから内
部抵抗Ｒを演算で求めることが出来る。
放電容量（放電可能な残存容量）等を求める際に必要な
数値であり、また内部抵抗を求めるには開放電圧を求め
る必要がある。すなわち、或る時点ｔ1における電流と
端子電圧をＩ1、Ｖ1とし、開放電圧をＥ、内部抵抗をＲ
とすれば、 Ｉ1×Ｒ＝Ｅ−Ｖ1 ∴ Ｒ＝（Ｅ−Ｖ1）／Ｉ1 となるので、電流Ｉ1、端子電圧Ｖ1、開放電圧Ｅから内
部抵抗Ｒを演算で求めることが出来る。
【０００３】しかし、使用中（放電中や充電中）の開放
電圧Ｅは放電量や充電量に応じて変化するので、予め求
めておいた値を用いることは出来ず、かつ二次電池の放
電中や充電中には、開放電圧を計測することは出来ない
ので、他の方法を用いて内部抵抗を算出している。
電圧Ｅは放電量や充電量に応じて変化するので、予め求
めておいた値を用いることは出来ず、かつ二次電池の放
電中や充電中には、開放電圧を計測することは出来ない
ので、他の方法を用いて内部抵抗を算出している。
【０００４】従来の非水系二次電池の開放電圧および内
部抵抗の演算装置としては、例えば電流変化に対する電
圧変化で内部抵抗を演算するものがある。すなわち、時
点ｔ1における電流、電圧をＩ1、Ｖ1とし、その後の時
点ｔ2における電圧、電流をＩ2、Ｖ2とし、内部抵抗を
Ｒとした場合、 （Ｉ2−Ｉ1）Ｒ＝Ｖ1−Ｖ2 ∴ Ｒ＝（Ｖ1−Ｖ2）／（Ｉ2−Ｉ1） となるので、異なった二つの時点ｔ1とｔ2における端子
電圧と電流を計測することによって内部抵抗Ｒの値を演
算することが出来る。そして内部抵抗Ｒが求まれば、 Ｅ＝（Ｉ1×Ｒ）＋Ｖ1 によって開放電圧Ｅを算出することが出来る。また、放
電容量は、例えば内部抵抗と放電容量との相関関係を記
憶したマップから、その時の内部抵抗に応じた値を読み
出すことによって求められる。
部抵抗の演算装置としては、例えば電流変化に対する電
圧変化で内部抵抗を演算するものがある。すなわち、時
点ｔ1における電流、電圧をＩ1、Ｖ1とし、その後の時
点ｔ2における電圧、電流をＩ2、Ｖ2とし、内部抵抗を
Ｒとした場合、 （Ｉ2−Ｉ1）Ｒ＝Ｖ1−Ｖ2 ∴ Ｒ＝（Ｖ1−Ｖ2）／（Ｉ2−Ｉ1） となるので、異なった二つの時点ｔ1とｔ2における端子
電圧と電流を計測することによって内部抵抗Ｒの値を演
算することが出来る。そして内部抵抗Ｒが求まれば、 Ｅ＝（Ｉ1×Ｒ）＋Ｖ1 によって開放電圧Ｅを算出することが出来る。また、放
電容量は、例えば内部抵抗と放電容量との相関関係を記
憶したマップから、その時の内部抵抗に応じた値を読み
出すことによって求められる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、一定電流で放
電や充電をする場合には、上記のＩ2−Ｉ1＝０となるた
め、上記の方法では使用中の内部抵抗Ｒを演算すること
が出来ず、したがって他の諸特性も演算できない、とい
う問題があった。
電や充電をする場合には、上記のＩ2−Ｉ1＝０となるた
め、上記の方法では使用中の内部抵抗Ｒを演算すること
が出来ず、したがって他の諸特性も演算できない、とい
う問題があった。
【０００６】本発明は、上記のごとき問題を解決するた
めになされたものであり、一定電流放電時のように電流
変化のない場合でも非水系二次電池の使用中における内
部抵抗や開放電圧等の特性を算出することの出来る演算
装置を提供することを目的とする。
めになされたものであり、一定電流放電時のように電流
変化のない場合でも非水系二次電池の使用中における内
部抵抗や開放電圧等の特性を算出することの出来る演算
装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明においては、特許請求の範囲に記載するよう
に構成している。すなわち、請求項１に記載の発明にお
いては、初期の放電量Ｑと開放電圧Ｅとの関係を記憶し
た第１のマップと、初期の放電量Ｑと開放電圧Ｅの放電
量微分値ｄＥ(ｑ）／ｄｑとの関係を記憶した第２のマ
ップと、を用い、端子電圧Ｖと、端子電圧の時間微分値
ｄＶ／ｄｔと、電流Ｉと、電流の時間微分値ｄＩ／ｄｔ
と、電流の積算値ｑとを入力し、初期の放電量Ｑと電流
積算値ｑとの関係をｑ＝ηＱと表した際のηおよび非水
系二次電池の内部抵抗Ｒの初期値を設定し、上記の設定
したηの値を用いて、上記積算値ｑの関数としての開放
電圧Ｅ(ｑ）を上記第１のマップから求め、上記Ｅ(ｑ）
の放電量微分値Ｅ(ｑ）／ｄｑを上記第２のマップから
求め、その求めたＥ(ｑ）の値とＥ(ｑ）／ｄｑの値が実
際に検出した電圧Ｖ、電流Ｉに適合するように、上記η
とＲの値を変化させながら下記の残差δ1、δ2の平方和
Ｓが所定の判定収束値以下になるようにフィティング演
算を行ない、その結果として求められた内部抵抗Ｒの値
を上記非水系二次電池の内部抵抗とするものである。
め、本発明においては、特許請求の範囲に記載するよう
に構成している。すなわち、請求項１に記載の発明にお
いては、初期の放電量Ｑと開放電圧Ｅとの関係を記憶し
た第１のマップと、初期の放電量Ｑと開放電圧Ｅの放電
量微分値ｄＥ(ｑ）／ｄｑとの関係を記憶した第２のマ
ップと、を用い、端子電圧Ｖと、端子電圧の時間微分値
ｄＶ／ｄｔと、電流Ｉと、電流の時間微分値ｄＩ／ｄｔ
と、電流の積算値ｑとを入力し、初期の放電量Ｑと電流
積算値ｑとの関係をｑ＝ηＱと表した際のηおよび非水
系二次電池の内部抵抗Ｒの初期値を設定し、上記の設定
したηの値を用いて、上記積算値ｑの関数としての開放
電圧Ｅ(ｑ）を上記第１のマップから求め、上記Ｅ(ｑ）
の放電量微分値Ｅ(ｑ）／ｄｑを上記第２のマップから
求め、その求めたＥ(ｑ）の値とＥ(ｑ）／ｄｑの値が実
際に検出した電圧Ｖ、電流Ｉに適合するように、上記η
とＲの値を変化させながら下記の残差δ1、δ2の平方和
Ｓが所定の判定収束値以下になるようにフィティング演
算を行ない、その結果として求められた内部抵抗Ｒの値
を上記非水系二次電池の内部抵抗とするものである。
【０００８】上記の残差δ1、δ2およびその平方和Ｓ
は、下記の数式で示される。 δ1＝Ｖ−Ｅ(ｑ）−Ｉ×Ｒ δ2＝(ｄＶ／ｄｔ)−Ｉ×〔ｄＥ(ｑ）／ｄｑ〕−Ｒ×
(ｄＩ／ｄｔ) Ｓ＝δ1 2＋δ2 2 なお、上記「初期の放電量Ｑ」の「初期」とは、第１お
よび第２のマップ作成時から非水系二次電池の劣化がな
い場合、すなわち一般的には電池が新品の場合を意味す
る。また、端子電圧や電流の時間微分値とは、端子電圧
や電流を時間について微分した値ｄＶ／ｄｔ、ｄＩ／ｄ
ｔを意味し、同様に、開放電圧Ｅの放電量微分値とは開
放電圧Ｅを放電量Ｑについて微分した値ｄＥ／ｄＱを意
味する。そして開放電圧Ｅは電流積算値ｑの関数として
Ｅ(ｑ）と表すことができ、かつｑ＝ηＱであるから、
Ｅ(ｑ）＝Ｅ(ηＱ）であり、置換微分によってｄＥ
(ｑ）／ｄｑ＝（１／η)〔ｄＥ(Ｑ）／ｄＱ〕であるの
で、第１のマップからＥ(ｑ）を、第２のマップからｄ
Ｅ(ｑ）／ｄｑを求めることが出来る。
は、下記の数式で示される。 δ1＝Ｖ−Ｅ(ｑ）−Ｉ×Ｒ δ2＝(ｄＶ／ｄｔ)−Ｉ×〔ｄＥ(ｑ）／ｄｑ〕−Ｒ×
(ｄＩ／ｄｔ) Ｓ＝δ1 2＋δ2 2 なお、上記「初期の放電量Ｑ」の「初期」とは、第１お
よび第２のマップ作成時から非水系二次電池の劣化がな
い場合、すなわち一般的には電池が新品の場合を意味す
る。また、端子電圧や電流の時間微分値とは、端子電圧
や電流を時間について微分した値ｄＶ／ｄｔ、ｄＩ／ｄ
ｔを意味し、同様に、開放電圧Ｅの放電量微分値とは開
放電圧Ｅを放電量Ｑについて微分した値ｄＥ／ｄＱを意
味する。そして開放電圧Ｅは電流積算値ｑの関数として
Ｅ(ｑ）と表すことができ、かつｑ＝ηＱであるから、
Ｅ(ｑ）＝Ｅ(ηＱ）であり、置換微分によってｄＥ
(ｑ）／ｄｑ＝（１／η)〔ｄＥ(Ｑ）／ｄＱ〕であるの
で、第１のマップからＥ(ｑ）を、第２のマップからｄ
Ｅ(ｑ）／ｄｑを求めることが出来る。
【０００９】上記のように、請求項１の発明において
は、予め判っている初期の放電量Ｑの特性から劣化によ
ってηだけ変化した特性における値を、ηとＲの値を仮
決めして求め、その値を実際に測定した端子電圧や電流
に一致させるようにηとＲの値を順次変更してフィティ
ング演算を行なうことにより、正しいηとＲの値を求め
るものである。
は、予め判っている初期の放電量Ｑの特性から劣化によ
ってηだけ変化した特性における値を、ηとＲの値を仮
決めして求め、その値を実際に測定した端子電圧や電流
に一致させるようにηとＲの値を順次変更してフィティ
ング演算を行なうことにより、正しいηとＲの値を求め
るものである。
【００１０】また、請求項２に記載の発明においては、
電流の積算値ｑと上記のフィティング演算の結果として
求められたηからそのときの放電量Ｑ＝ｑ／ηを求め、
その値に対応した開放電圧Ｅを上記第１のマップから求
めるものである。
電流の積算値ｑと上記のフィティング演算の結果として
求められたηからそのときの放電量Ｑ＝ｑ／ηを求め、
その値に対応した開放電圧Ｅを上記第１のマップから求
めるものである。
【００１１】また、請求項３に記載の発明は、検出した
電流Ｉが０になる毎に、検出した端子電圧Ｖに応じて上
記第１のマップから放電量Ｑを逆算し、前回の放電時に
おける演算結果で求めたηを用いて、ｑ＝ηＱから電流
積算値ｑを算出し、実測した電流積算値に代えて上記の
算出した電流積算値を用いるようにリセットするもので
ある。このように構成することにより、Ｉ＝０すなわち
放電を停止する毎に、実際の電流積算値をリセットして
演算値と置換するので、電流積算によって生じる誤差を
無くすことが出来る。
電流Ｉが０になる毎に、検出した端子電圧Ｖに応じて上
記第１のマップから放電量Ｑを逆算し、前回の放電時に
おける演算結果で求めたηを用いて、ｑ＝ηＱから電流
積算値ｑを算出し、実測した電流積算値に代えて上記の
算出した電流積算値を用いるようにリセットするもので
ある。このように構成することにより、Ｉ＝０すなわち
放電を停止する毎に、実際の電流積算値をリセットして
演算値と置換するので、電流積算によって生じる誤差を
無くすことが出来る。
【００１２】また、請求項４に記載の発明においては、
電圧センサと電圧微分手段との間、および電流センサと
電流微分手段との間にローパスフィルタを設け、ノイズ
を除去するようにしたものである。
電圧センサと電圧微分手段との間、および電流センサと
電流微分手段との間にローパスフィルタを設け、ノイズ
を除去するようにしたものである。
【００１３】
【発明の効果】上記のように本発明によれば、一定電流
放電時のように電流変化が無い場合でも、二次電池使用
中における内部抵抗や開放電圧を正確に計測できる、と
いう効果が得られる。
放電時のように電流変化が無い場合でも、二次電池使用
中における内部抵抗や開放電圧を正確に計測できる、と
いう効果が得られる。
【００１４】また、請求項３に記載のように、電流積算
値のリセットロジックを設けた場合には、電流積算値が
ズレてしまった場合にも、電流Ｉが０になる度、すなわ
ち電池の使用が停止される毎に電流積算値を計算値と置
換することにより、正確に内部抵抗や開放電圧を求める
ことができる、という効果が得られる。
値のリセットロジックを設けた場合には、電流積算値が
ズレてしまった場合にも、電流Ｉが０になる度、すなわ
ち電池の使用が停止される毎に電流積算値を計算値と置
換することにより、正確に内部抵抗や開放電圧を求める
ことができる、という効果が得られる。
【００１５】また、請求項４に記載のように、ローパス
フィルタを挿入した場合には、ノイズを低下させるよっ
て電圧微分手段や電流微分手段の出力が安定し、正確に
内部抵抗や開放電圧を求めることが出来る、という効果
が得られる。
フィルタを挿入した場合には、ノイズを低下させるよっ
て電圧微分手段や電流微分手段の出力が安定し、正確に
内部抵抗や開放電圧を求めることが出来る、という効果
が得られる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、この発明を図面に基づいて
説明する。図１は、この発明の第１の実施の形態を示す
ブロック図である。図１において、１は非水系二次電池
（例えばリチウムイオン電池、以下、単に電池と記
す）、２は電池１の端子電圧（以下、単に電圧と記す）
を計測する電圧センサ、３は電圧センサ２の出力の時間
微分を求める電圧微分手段、４は電池１を流れる電流を
計測する電流センサ、５は電流センサ４の出力の時間微
分を求める電流微分手段、６は電流センサ４の出力すな
わち電池１を流れる電流値を積算する電流積算手段、７
は電池１における初期の放電量Ｑと開放電圧Ｅとの関係
を示すマップ、８は電池１における初期の放電量Ｑと開
放電圧Ｅの放電量微分ｄＥ／ｄＱとの関係を示すマッ
プ、９はフィティング演算およびその他の演算を行なう
演算手段、１０は演算手段９の演算内容を出力する出力
端子、１１と１１’は電池１の端子である。この端子１
１、１１’には図示しない負荷（例えば電動機や駆動制
御回路等）や充電機が接続される。
説明する。図１は、この発明の第１の実施の形態を示す
ブロック図である。図１において、１は非水系二次電池
（例えばリチウムイオン電池、以下、単に電池と記
す）、２は電池１の端子電圧（以下、単に電圧と記す）
を計測する電圧センサ、３は電圧センサ２の出力の時間
微分を求める電圧微分手段、４は電池１を流れる電流を
計測する電流センサ、５は電流センサ４の出力の時間微
分を求める電流微分手段、６は電流センサ４の出力すな
わち電池１を流れる電流値を積算する電流積算手段、７
は電池１における初期の放電量Ｑと開放電圧Ｅとの関係
を示すマップ、８は電池１における初期の放電量Ｑと開
放電圧Ｅの放電量微分ｄＥ／ｄＱとの関係を示すマッ
プ、９はフィティング演算およびその他の演算を行なう
演算手段、１０は演算手段９の演算内容を出力する出力
端子、１１と１１’は電池１の端子である。この端子１
１、１１’には図示しない負荷（例えば電動機や駆動制
御回路等）や充電機が接続される。
【００１７】なお、上記の初期の放電量Ｑの「初期」と
は、マップ７、８の作成時から非水系二次電池の劣化が
ない場合、すなわち一般的には電池が新品の場合を意味
する。マップ７に示すように、放電量Ｑが大きくなる
（放電が進む）と開放電圧Ｅは低下する特性となる。ま
た、マップ８に示すように、放電量Ｑと開放電圧Ｅの放
電量微分ｄＥ／ｄＱとの関係は、放電量Ｑが非常に大き
い場合（放電終了直前）を除いて、Ｑの値によらずほぼ
一定になる。また、上記の電圧微分手段３、電流微分手
段５、電流積算手段６および演算手段９の部分は、例え
ばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力装置等からなるコン
ピュータで構成することが出来る。
は、マップ７、８の作成時から非水系二次電池の劣化が
ない場合、すなわち一般的には電池が新品の場合を意味
する。マップ７に示すように、放電量Ｑが大きくなる
（放電が進む）と開放電圧Ｅは低下する特性となる。ま
た、マップ８に示すように、放電量Ｑと開放電圧Ｅの放
電量微分ｄＥ／ｄＱとの関係は、放電量Ｑが非常に大き
い場合（放電終了直前）を除いて、Ｑの値によらずほぼ
一定になる。また、上記の電圧微分手段３、電流微分手
段５、電流積算手段６および演算手段９の部分は、例え
ばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力装置等からなるコン
ピュータで構成することが出来る。
【００１８】次に作用を説明する。開放電圧Ｅは放電量
（電流の積算値にほぼ対応）に応じて変化するので、電
流の積算値をｑとした場合に、その関数形Ｅ(ｑ）とし
て表すことが出来る。そして電圧Ｖ、開放電圧Ｅ
(ｑ）、電流Ｉおよび内部抵抗Ｒには、下記（数１）式
の関係が成り立つ。 Ｖ＝Ｅ(ｑ）＋Ｉ×Ｒ …（数１） また、上記（数１）式を微分した下記（数２）式も成立
する。
（電流の積算値にほぼ対応）に応じて変化するので、電
流の積算値をｑとした場合に、その関数形Ｅ(ｑ）とし
て表すことが出来る。そして電圧Ｖ、開放電圧Ｅ
(ｑ）、電流Ｉおよび内部抵抗Ｒには、下記（数１）式
の関係が成り立つ。 Ｖ＝Ｅ(ｑ）＋Ｉ×Ｒ …（数１） また、上記（数１）式を微分した下記（数２）式も成立
する。
【００１９】 （ｄＶ／ｄｔ）＝Ｉ×〔ｄＥ(ｑ）／ｄｑ〕＋Ｒ×(ｄＩ／ｄｔ）…（数２） ただし、ｄＥ(ｑ）／ｄｔ＝〔ｄＥ(ｑ）／ｄｑ〕×（ｄｑ／ｄｔ） ＝〔ｄＥ(ｑ）／ｄｑ〕×Ｉ また、初期（電池の劣化がない場合、すなわち電池が新
品の場合）の放電量Ｑと開放電圧Ｅとの関係（マップ
７）は図２の曲線Ａで示すようになる。しかし、電池が
劣化するにつれて開放電圧Ｅの低下の程度が急になり、
曲線Ｂで示すようになる。したがって計測した電流の積
算値ｑをそのまま放電量Ｑとしてマップ７を用いると、
電池の劣化に応じた誤差が生じることになる。そのため
初期の放電量Ｑと電流積算値ｑとの関係を次のように設
定する。
品の場合）の放電量Ｑと開放電圧Ｅとの関係（マップ
７）は図２の曲線Ａで示すようになる。しかし、電池が
劣化するにつれて開放電圧Ｅの低下の程度が急になり、
曲線Ｂで示すようになる。したがって計測した電流の積
算値ｑをそのまま放電量Ｑとしてマップ７を用いると、
電池の劣化に応じた誤差が生じることになる。そのため
初期の放電量Ｑと電流積算値ｑとの関係を次のように設
定する。
【００２０】図２に示した開放電圧の放電量依存性は、
横軸を伸縮して表すことが出来るので、この伸縮率をη
とし、初期の放電量Ｑと電流積算値ｑとの関係を、下記
（数３）式に示すように置く。 ｑ＝ηＱ …（数３） 上記のηの値が適正であれば、図２の曲線Ｂに適合する
ことになり、電池の劣化程度を含めた正確な値を求める
ことが出来る。
横軸を伸縮して表すことが出来るので、この伸縮率をη
とし、初期の放電量Ｑと電流積算値ｑとの関係を、下記
（数３）式に示すように置く。 ｑ＝ηＱ …（数３） 上記のηの値が適正であれば、図２の曲線Ｂに適合する
ことになり、電池の劣化程度を含めた正確な値を求める
ことが出来る。
【００２１】上記のように変数変換することに伴い、ｄ
Ｅ(ｑ）／ｄｑは置換微分により初期の放電量Ｑと開放
電圧Ｅの放電量微分ｄＥ／ｄＱのマップ８に置き換えら
れ、ｄＥ(ｑ）／ｄｑは下記（数４）式で示される。 ｄＥ(ｑ）／ｄｑ＝（１／η）×〔ｄＥ(Ｑ）／ｄＱ〕 …（数４） 上記（数４）式に示すように、開放電圧Ｅ(ｑ）の微分
値ｄＥ(ｑ）／ｄｑは伸縮率ηと初期の開放電圧Ｅの微
分値とで表すことが出来る。したがって、適当な伸縮率
ηと内部抵抗Ｒの初期値を定め、上記ηを用いてマップ
７からＥ(ｑ）を求め、マップ８からｄＥ(ｑ）／ｄｑを
求め、それと上記のＲと電圧Ｖ、電流Ｉおよびそれらの
微分値とを用いて前記（数１）式、（数２）式のフィテ
ィング演算（詳細後述）を行なうことにより、電池の劣
化程度を加味した実際の値に適合した伸縮率ηと内部抵
抗Ｒの値を求めることが出来る。そして、開放電圧Ｅ
(ｑ）は、前記（数３）式からＱ＝ｑ／ηであるから、
電流の積算値ｑと上記の求めたηからそのときの放電量
Ｑを求め、その値に対応してマップ７から求めることが
出来る。
Ｅ(ｑ）／ｄｑは置換微分により初期の放電量Ｑと開放
電圧Ｅの放電量微分ｄＥ／ｄＱのマップ８に置き換えら
れ、ｄＥ(ｑ）／ｄｑは下記（数４）式で示される。 ｄＥ(ｑ）／ｄｑ＝（１／η）×〔ｄＥ(Ｑ）／ｄＱ〕 …（数４） 上記（数４）式に示すように、開放電圧Ｅ(ｑ）の微分
値ｄＥ(ｑ）／ｄｑは伸縮率ηと初期の開放電圧Ｅの微
分値とで表すことが出来る。したがって、適当な伸縮率
ηと内部抵抗Ｒの初期値を定め、上記ηを用いてマップ
７からＥ(ｑ）を求め、マップ８からｄＥ(ｑ）／ｄｑを
求め、それと上記のＲと電圧Ｖ、電流Ｉおよびそれらの
微分値とを用いて前記（数１）式、（数２）式のフィテ
ィング演算（詳細後述）を行なうことにより、電池の劣
化程度を加味した実際の値に適合した伸縮率ηと内部抵
抗Ｒの値を求めることが出来る。そして、開放電圧Ｅ
(ｑ）は、前記（数３）式からＱ＝ｑ／ηであるから、
電流の積算値ｑと上記の求めたηからそのときの放電量
Ｑを求め、その値に対応してマップ７から求めることが
出来る。
【００２２】以下、上記の演算を、図３に示すフローチ
ャートに基づいて説明する。 （ステップＳ１）電圧センサ２で検出した電圧Ｖと、電
圧微分手段３で求めた電圧Ｖの時間微分値ｄＶ／ｄｔ
と、電流センサ４で検出した電流Ｉと、電流微分手段５
で求めた電流の時間微分値ｄＩ／ｄｔと、電流積算手段
６で求めた電流の積算値ｑとを、それぞれ読み込む。
ャートに基づいて説明する。 （ステップＳ１）電圧センサ２で検出した電圧Ｖと、電
圧微分手段３で求めた電圧Ｖの時間微分値ｄＶ／ｄｔ
と、電流センサ４で検出した電流Ｉと、電流微分手段５
で求めた電流の時間微分値ｄＩ／ｄｔと、電流積算手段
６で求めた電流の積算値ｑとを、それぞれ読み込む。
【００２３】（ステップＳ２）伸縮率ηと内部抵抗Ｒの
値を初期化する。なお、η、Ｒの初期値は前回の演算結
果（前回の放電時における値）を利用する。
値を初期化する。なお、η、Ｒの初期値は前回の演算結
果（前回の放電時における値）を利用する。
【００２４】（ステップＳ３）前記の（数３）式に基づ
いて放電量ｑと放電量Ｑの変換を行なう。そして変数変
換後のＱに対応して、マップ７からＥ(ｑ）＝Ｅ(ηＱ）
を求め、マップ８からＥ(ｑ）／ｄｑ＝（１／η）×
〔ｄＥ(Ｑ）／ｄＱ〕を求める。
いて放電量ｑと放電量Ｑの変換を行なう。そして変数変
換後のＱに対応して、マップ７からＥ(ｑ）＝Ｅ(ηＱ）
を求め、マップ８からＥ(ｑ）／ｄｑ＝（１／η）×
〔ｄＥ(Ｑ）／ｄＱ〕を求める。
【００２５】（ステップＳ４）設定したη、Ｒの値を用
いて演算したＥ(ｑ）の値とＥ(ｑ）／ｄｑの値が実際に
検出した電圧Ｖ、電流Ｉに適合しているか否かの判定を
行なう。この判定は残差δ1、δ2の平方和Ｓが所定の判
定収束値以下か否かで判定する。まず、残差δ1は、前
記（数１）式から求めた下記（数５）式で示される。 δ1＝Ｖ−Ｅ(ｑ）−Ｉ×Ｒ …（数５） また、残差δ2は前記（数２）式から求めた下記（数
６）式で示される。 δ2＝(ｄＶ／ｄｔ)−Ｉ×〔ｄＥ(ｑ）／ｄｑ〕−Ｒ×(ｄＩ／ｄｔ) …(数６) 上記（数５）式および（数６）式の各数値において、
Ｖ、Ｉ、ｄＶ／ｄｔおよびｄＩ／ｄｔは、前記電圧セン
サ２、電圧微分手段３、電流センサ４、電流微分手段５
から読み込んだ値を用い、Ｒは前記の設定した値を用
い、Ｅ(ｑ）とｄＥ(ｑ）／ｄｑは前記の設定したηとマ
ップ７、マップ８から上記ステップＳ３で求めた値を用
いる。また、残差の平方和Ｓは下記（数７）式で示され
る。 Ｓ＝δ1 2＋δ2 2 …（数７） 上記の残差の平方和Ｓが予め定めた判定収束値Ｓminを
下回ったか否かを判定する。下回った場合には収束した
ものとして演算を終了し、上回った場合には収束途上と
いうことでη、Ｒを微増または微減してステップＳ３へ
戻る。例えば微増してＳが低下した場合には続けて微増
し、微増してＳが増加した場合には微減することによ
り、漸次、Ｓを減少させることが出来る。
いて演算したＥ(ｑ）の値とＥ(ｑ）／ｄｑの値が実際に
検出した電圧Ｖ、電流Ｉに適合しているか否かの判定を
行なう。この判定は残差δ1、δ2の平方和Ｓが所定の判
定収束値以下か否かで判定する。まず、残差δ1は、前
記（数１）式から求めた下記（数５）式で示される。 δ1＝Ｖ−Ｅ(ｑ）−Ｉ×Ｒ …（数５） また、残差δ2は前記（数２）式から求めた下記（数
６）式で示される。 δ2＝(ｄＶ／ｄｔ)−Ｉ×〔ｄＥ(ｑ）／ｄｑ〕−Ｒ×(ｄＩ／ｄｔ) …(数６) 上記（数５）式および（数６）式の各数値において、
Ｖ、Ｉ、ｄＶ／ｄｔおよびｄＩ／ｄｔは、前記電圧セン
サ２、電圧微分手段３、電流センサ４、電流微分手段５
から読み込んだ値を用い、Ｒは前記の設定した値を用
い、Ｅ(ｑ）とｄＥ(ｑ）／ｄｑは前記の設定したηとマ
ップ７、マップ８から上記ステップＳ３で求めた値を用
いる。また、残差の平方和Ｓは下記（数７）式で示され
る。 Ｓ＝δ1 2＋δ2 2 …（数７） 上記の残差の平方和Ｓが予め定めた判定収束値Ｓminを
下回ったか否かを判定する。下回った場合には収束した
ものとして演算を終了し、上回った場合には収束途上と
いうことでη、Ｒを微増または微減してステップＳ３へ
戻る。例えば微増してＳが低下した場合には続けて微増
し、微増してＳが増加した場合には微減することによ
り、漸次、Ｓを減少させることが出来る。
【００２６】上記の演算により、最初はステップＳ２で
設定したη、Ｒの初期値に応じて求められた値であった
ものが、次第に残差δ1、δ2の平方和Ｓが小さくなるよ
うにη、Ｒの値が変更され、最終的には残差の平方和Ｓ
が予め定めた判定収束値Ｓmin以下になるように、すな
わち、ηとＲの値が最も適合した値になるように決定さ
れる。内部抵抗Ｒの値は、上記の演算結果の値そのもの
である。また、開放電圧Ｅ(ｑ）は、前記（数３）式か
らＱ＝ｑ／ηであるから、電流の積算値ｑと上記の求め
たηからそのときの放電量Ｑを求め、その値に対応した
開放電圧Ｅをマップ７から求める。
設定したη、Ｒの初期値に応じて求められた値であった
ものが、次第に残差δ1、δ2の平方和Ｓが小さくなるよ
うにη、Ｒの値が変更され、最終的には残差の平方和Ｓ
が予め定めた判定収束値Ｓmin以下になるように、すな
わち、ηとＲの値が最も適合した値になるように決定さ
れる。内部抵抗Ｒの値は、上記の演算結果の値そのもの
である。また、開放電圧Ｅ(ｑ）は、前記（数３）式か
らＱ＝ｑ／ηであるから、電流の積算値ｑと上記の求め
たηからそのときの放電量Ｑを求め、その値に対応した
開放電圧Ｅをマップ７から求める。
【００２７】上記のようにして求められたηとＲの値
は、出力端子１０から出力され、後続の演算、例えば放
電容量の演算や、充放電制御等に利用される。なお、放
電容量は、例えば内部抵抗Ｒと放電容量との相関関係を
記憶したマップから、その時の内部抵抗Ｒに応じた値を
読み出すことによって求められる。
は、出力端子１０から出力され、後続の演算、例えば放
電容量の演算や、充放電制御等に利用される。なお、放
電容量は、例えば内部抵抗Ｒと放電容量との相関関係を
記憶したマップから、その時の内部抵抗Ｒに応じた値を
読み出すことによって求められる。
【００２８】次に、図４は、本発明の第２の実施の形態
を示すフローチャートである。この実施の形態は、前記
図３のフローチャートに、ステップＳ５とＳ６に示す電
流積算値ｑのリセットロジックを加えたものである。図
４において、ステップＳ１〜Ｓ４は前記図３と同じなの
で、ステップＳ５とＳ６のみを説明する。
を示すフローチャートである。この実施の形態は、前記
図３のフローチャートに、ステップＳ５とＳ６に示す電
流積算値ｑのリセットロジックを加えたものである。図
４において、ステップＳ１〜Ｓ４は前記図３と同じなの
で、ステップＳ５とＳ６のみを説明する。
【００２９】（ステップＳ５）電流Ｉ＝０であるか否か
を判断し、Ｉ≠０（電池使用中）ではステップＳ２へ進
む。Ｉ＝０（電池不使用中）ならばステップＳ６へ進
む。
を判断し、Ｉ≠０（電池使用中）ではステップＳ２へ進
む。Ｉ＝０（電池不使用中）ならばステップＳ６へ進
む。
【００３０】（ステップＳ６）電池が不使用の時は、そ
れまでに実測した電流積算値ｑの値を、演算したｑの値
と置換する。すなわち、電池不使用時には電流Ｉ＝０で
あって端子電圧Ｖ＝開放電圧Ｅであるから、検出した電
圧Ｖ＝Ｅに応じてマップ７から放電量Ｑを逆算し、前回
の演算結果で求めたηを用いて、ｑ＝ηＱからを電流積
算値ｑを算出し、それを実測した値と置換する。
れまでに実測した電流積算値ｑの値を、演算したｑの値
と置換する。すなわち、電池不使用時には電流Ｉ＝０で
あって端子電圧Ｖ＝開放電圧Ｅであるから、検出した電
圧Ｖ＝Ｅに応じてマップ７から放電量Ｑを逆算し、前回
の演算結果で求めたηを用いて、ｑ＝ηＱからを電流積
算値ｑを算出し、それを実測した値と置換する。
【００３１】上記のように、電流Ｉ＝０になる毎に、実
測した電流積算値ｑをリセットして算出した値に代える
ことにより、積算の過程で電流積算値に生じる誤差を無
くし、正確な計算を行なうことが出来る。例えば、電気
自動車用のモータ駆動用電池の場合には、使用（モータ
駆動時）と不使用とが繰り返されるので、不使用になる
毎に電流積算値ｑをリセットして算出した値に代えるこ
とにより、常に正確な値に保つことが出来る。
測した電流積算値ｑをリセットして算出した値に代える
ことにより、積算の過程で電流積算値に生じる誤差を無
くし、正確な計算を行なうことが出来る。例えば、電気
自動車用のモータ駆動用電池の場合には、使用（モータ
駆動時）と不使用とが繰り返されるので、不使用になる
毎に電流積算値ｑをリセットして算出した値に代えるこ
とにより、常に正確な値に保つことが出来る。
【００３２】次に、図５は、本発明の第３の実施の形態
を示すブロック図である。この実施の形態は、図１の構
成に加えて、電圧センサ２と電圧微分手段３との間にロ
ーパスフィルタ１２を、電流センサ４と電流微分手段５
との間にローパスフィルタ１３を接続したものである。
なお、ローパスフィルタのカットオフ周波数は、電圧、
電流の通常の変化速度以上の変化を遮断する値に設定す
る。
を示すブロック図である。この実施の形態は、図１の構
成に加えて、電圧センサ２と電圧微分手段３との間にロ
ーパスフィルタ１２を、電流センサ４と電流微分手段５
との間にローパスフィルタ１３を接続したものである。
なお、ローパスフィルタのカットオフ周波数は、電圧、
電流の通常の変化速度以上の変化を遮断する値に設定す
る。
【００３３】このように電圧検出値および電流検出値を
ローパスフィルタに通してノイズを低下させることによ
り、電圧微分手段３や電流微分手段５の出力が安定し、
正確に内部抵抗や開放電圧を求めることが出来る。
ローパスフィルタに通してノイズを低下させることによ
り、電圧微分手段３や電流微分手段５の出力が安定し、
正確に内部抵抗や開放電圧を求めることが出来る。
【図１】本発明の第１の実施の形態を示すブロック図。
【図２】開放電圧と放電量との関係を示す特性図。
【図３】第１の実施の形態における演算処理を示すフロ
ーチャート。
ーチャート。
【図４】本発明の第２の実施の形態における演算処理を
示すフローチャート。
示すフローチャート。
【図５】本発明の第３の実施の形態を示すブロック図。
１…非水系二次電池 ２…電圧セン
サ ３…電圧微分手段 ４…電流セン
サ ５…電流微分手段 ６…電流積算
手段 ７…電池１における初期の放電量Ｑと開放電圧Ｅとの関
係を示すマップ ８…電池１における初期の放電量Ｑと開放電圧Ｅの放電
量微分ｄＥ／ｄＱとの関係を示すマップ ９…演算手段 １０…演算手段
９の出力端子 １１、１１’…電池１の端子 １２、１３…ローパ
スフィルタ
サ ３…電圧微分手段 ４…電流セン
サ ５…電流微分手段 ６…電流積算
手段 ７…電池１における初期の放電量Ｑと開放電圧Ｅとの関
係を示すマップ ８…電池１における初期の放電量Ｑと開放電圧Ｅの放電
量微分ｄＥ／ｄＱとの関係を示すマップ ９…演算手段 １０…演算手段
９の出力端子 １１、１１’…電池１の端子 １２、１３…ローパ
スフィルタ
Claims (4)
- 【請求項１】非水系二次電池の端子電圧Ｖを検出する電
圧センサと、 上記端子電圧の時間微分値ｄＶ／ｄｔを求める電圧微分
手段と、 上記非水系二次電池に流れる電流Ｉを検出する電流セン
サと、 上記電流の時間微分値ｄＩ／ｄｔを求める電流微分手段
と、 上記電流の積算値ｑを求める電流積算手段と、 初期の放電量Ｑと開放電圧Ｅとの関係を記憶した第１の
マップと、 初期の放電量Ｑと開放電圧Ｅの放電量微分値ｄＥ／ｄＱ
との関係を記憶した第２のマップと、 上記端子電圧Ｖと、上記端子電圧の時間微分値ｄＶ／ｄ
ｔと、上記電流Ｉと、上記電流の時間微分値ｄＩ／ｄｔ
と、上記電流の積算値ｑとを入力し、上記初期の放電量
Ｑと電流積算値ｑとの関係をｑ＝ηＱと表した際のηお
よび上記非水系二次電池の内部抵抗Ｒの初期値を設定
し、上記の設定したηの値を用いて、上記積算値ｑの関
数としての開放電圧Ｅ(ｑ）を上記第１のマップから求
め、上記Ｅ(ｑ）の放電量微分値Ｅ(ｑ）／ｄｑを上記第
２のマップから求め、その求めたＥ(ｑ）の値とＥ(ｑ）
／ｄｑの値が実際に検出した電圧Ｖ、電流Ｉに適合する
ように、上記ηとＲの値を変化させながら下記の数式に
示す残差δ1、δ2の平方和Ｓが所定の判定収束値以下に
なるようにフィティング演算を行ない、その結果として
求められた内部抵抗Ｒの値を上記非水系二次電池の内部
抵抗として算出する演算手段と、 を備えたことを特徴とする非水系二次電池の特性演算装
置。 δ1＝Ｖ−Ｅ(ｑ）−Ｉ×Ｒ δ2＝(ｄＶ／ｄｔ)−Ｉ×〔ｄＥ(ｑ）／ｄｑ〕−Ｒ×
(ｄＩ／ｄｔ) Ｓ＝δ1 2＋δ2 2 - 【請求項２】請求項１に記載の非水系二次電池の特性演
算装置において、 電流の積算値ｑと上記のフィティング演算の結果として
求められたηからそのときの放電量Ｑ＝ｑ／ηを求め、
その値に対応した開放電圧Ｅを上記第１のマップから求
める手段を備えたことを特徴とする非水系二次電池の特
性演算装置。 - 【請求項３】上記の電流Ｉが０になる毎に、検出した端
子電圧Ｖに応じて上記第１のマップから放電量Ｑを逆算
し、前回の放電時における演算結果で求めたηを用い
て、ｑ＝ηＱから電流積算値ｑを算出し、実測した電流
積算値に代えて上記の算出した電流積算値を用いるよう
にリセットする手段を備えたことを特徴とする請求項１
または請求項２に記載の非水系二次電池の特性演算装
置。 - 【請求項４】上記電圧センサで検出した端子電圧を第１
のローパスフィルタを介して上記電圧微分手段に与え、
上記電流センサで検出した電流を第２のローパスフィル
タを介して上記電流微分手段に与えることを特徴とする
請求項１乃至請求項３の何れかに記載の非水系二次電池
の特性演算装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8247863A JPH1092475A (ja) | 1996-09-19 | 1996-09-19 | 非水系二次電池の特性演算装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8247863A JPH1092475A (ja) | 1996-09-19 | 1996-09-19 | 非水系二次電池の特性演算装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1092475A true JPH1092475A (ja) | 1998-04-10 |
Family
ID=17169766
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8247863A Pending JPH1092475A (ja) | 1996-09-19 | 1996-09-19 | 非水系二次電池の特性演算装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1092475A (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 |
| WO2000062086A1 (en) * | 1999-04-08 | 2000-10-19 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Method of and device for determining the charge condition of a battery |
| JP2003516618A (ja) * | 1999-12-08 | 2003-05-13 | 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 | エネルギー蓄積部の状態の検出に関する方法 |
| WO2006106681A1 (ja) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Pcn Corporation | 車載バッテリー管理装置 |
| CN102084262A (zh) * | 2008-07-11 | 2011-06-01 | 三美电机株式会社 | 电池状态监视装置 |
| CN103827684A (zh) * | 2011-09-28 | 2014-05-28 | 丰田自动车株式会社 | 非水二次电池的控制装置和控制方法 |
-
1996
- 1996-09-19 JP JP8247863A patent/JPH1092475A/ja active Pending
Cited By (8)
| 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 |
| WO2000062086A1 (en) * | 1999-04-08 | 2000-10-19 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Method of and device for determining the charge condition of a battery |
| JP2003516618A (ja) * | 1999-12-08 | 2003-05-13 | 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 | エネルギー蓄積部の状態の検出に関する方法 |
| WO2006106681A1 (ja) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Pcn Corporation | 車載バッテリー管理装置 |
| US7898263B2 (en) | 2005-03-30 | 2011-03-01 | Pcn Corporation | Onboard battery management device |
| CN102084262A (zh) * | 2008-07-11 | 2011-06-01 | 三美电机株式会社 | 电池状态监视装置 |
| CN103827684A (zh) * | 2011-09-28 | 2014-05-28 | 丰田自动车株式会社 | 非水二次电池的控制装置和控制方法 |
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