JPWO2017195253A1 - 複合電池の放電特性計算装置 - Google Patents

Abstract

性質の異なる２種類の二次電池を組み合わせた複合電池全体の放電特性を簡便かつ高精度に計算することが可能な複合電池の放電特性計算装置を提供する。複合電池の放電特性計算装置１０は、複合電池部２０と、電圧検出部３０と、電流検出部４０と、充電率検出部５０と、特性計算部６０と、を有する。複合電池部２０は、リチウムイオン二次電池２２と水溶性電解液を用いる水溶液系二次電池２４とを並列接続してなる。電圧検出部３０は、複合電池部２０の電圧値を検出し、電流検出部４０は、複合電池部２０に流れる電流値を検出する。充電率検出部５０は、リチウムイオン二次電池２２に出入りする電気量、およびリチウムイオン二次電池２２の電圧値の少なくとも一方を検出し、リチウムイオン二次電池２２の充電率を計算する。特性計算部６０は、電圧検出部３０、電流検出部４０および充電率検出部５０が検出または計算した値を用いて複合電池の放電特性を計算する。

Description

本発明は、異種電池が並列に接続された複合電池の放電特性計算装置に関する。

化石燃料を駆動エネルギの主体とする従来の自動車は、その排気ガスによって地球環境に悪影響を与えている。これに対して、排気ガスを出さない電気自動車、もしくは著しくその排出量を低減したハイブリッド自動車をより多く使用することが、環境改善の点から大きく期待され、また、夜間の余剰電力の有効利用の点からも推奨されている。さらに、電力供給の安定化のために分散型の電力貯蔵システムを備えることが望まれている。

一方、従来の鉛蓄電池は、非常に重いため重量あたりの保有エネルギが小さいという課題があり、また、従来のリチウムイオン二次電池は、高価な保護スイッチや保護回路が必要であるなどの課題があり、これらの課題を解決するために、性質の異なる２種類の二次電池を組み合わせた複合電池が開示されている。例えば、特許文献１には、鉛蓄電池とリチウムイオン二次電池とを並列接続することによって、重量あたりの保有エネルギを大きくしつつ、高価な保護スイッチや保護回路を不要とし、複合電池全体のコストダウンを図ることができると共に、特に低温パワー性能を向上させることができる複合電池が開示されている。

複合電池を構成する二次電池は、一般に使用期間に伴って性能が低下する。具体的には、例えば、放電容量や、所定電流を流した場合の電圧などが、使用期間に伴って徐々に低下する。そのため、複合電池が求められる性能を維持しているか否かを示すために、そのときどきの放電特性を簡便かつ高精度に計算することが重要である。しかしながら、特許文献１では、複合電池の放電特性の計算について十分に検討されていなかった。

特許文献２には、リチウムイオン二次電池がスイッチを介して鉛蓄電池と並列に接続された複合電池において、リチウムイオン二次電池の放電特性の計算を、リチウムイオン二次電池と鉛蓄電池の電流値や内部抵抗値に基づいて行う技術が開示されている。また、特許文献３には、ニッケル水素二次電池が鉛蓄電池と並列に接続された複合電池において、鉛蓄電池の放電特性の計算を、ホール効果型電流センサを用いて行う技術が開示されている。

特許第５３７３９９９号 特許第５５７８０１４号 特開２０１６−２３９７９

特許文献２は、リチウムイオン二次電池の放電特性の計算を行っているが、鉛蓄電池および複合電池全体の放電特性の計算について十分に検討されていないという問題があった。また、特許文献３は、鉛蓄電池の放電特性の計算を行っているが、ニッケル水素二次電池および複合電池全体の放電特性の計算について十分に検討されていないという問題があった。特許文献２、３のいずれも複合電池全体の放電特性の計算について十分に検討されていないのは、複合電池を構成する２種類の二次電池の劣化速度がそれぞれ異なるため、複合電池全体としての劣化状態を把握することが困難だからである。

本発明は、従来のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、性質の異なる２種類の二次電池を組み合わせた複合電池全体の放電特性を簡便かつ高精度に計算することが可能な複合電池の放電特性計算装置を提供することにある。

本発明者は、上記目的を達成するために、鋭意研究を重ねた結果、まず、複合電池部を構成するリチウムイオン二次電池の充電率と複合電池の放電容量の関係を示す第１関数、および複合電池の放電容量と開放電圧の関係を示す第２関数を予め測定しておき、次に、リチウムイオン二次電池に出入りする電気量に基づいて計算したリチウムイオン二次電池の充電率を第１関数に当てはめて、複合電池の放電容量を計算し、その値と第２関数と複合電池の電圧と複合電池に流れる電流とを用いて、所定の電流で継続的に放電した場合の複合電池の放電残容量を計算することによって、複合電池全体の放電特性を簡便かつ高精度に計算することができることを見出した。

また、本発明者は、リチウムイオン二次電池と鉛蓄電池との間でやり取りされる電流が小さくて、電池状態がほとんど変化していない時に上記一連の計算を行うことによって、複合電池全体の放電特性をさらに高精度に計算することができることを見出し、本発明に至ったものである。

即ち、本発明は、リチウムイオン二次電池と水溶性電解液を用いる水溶液系二次電池とを並列接続してなる複合電池部と、複合電池部の電圧値を検出する電圧検出部と、複合電池部に流れる電流値を検出する電流検出部と、リチウムイオン二次電池に出入りする電気量、およびリチウムイオン二次電池の電圧値の少なくとも一方を検出し、リチウムイオン二次電池の充電率を計算する充電率検出部と、電圧検出部、電流検出部および充電率検出部が検出または計算した値を用いて複合電池の放電特性を計算する特性計算部と、を有する複合電池の放電特性計算装置を提供するものである。

ここで、上記においては、水溶液系二次電池は、鉛蓄電池であるのが好ましい。
リチウムイオン二次電池の充電率は、充電率検出部によって検出されたリチウムイオン二次電池に出入りする電気量に基づく電流積分方式、および充電率検出部によって検出されたリチウムイオン二次電池の電圧値に基づく電圧参照方式の少なくとも一方によって計算されるのが好ましい。
さらに、検出判定部を備え、検出判定部は、リチウムイオン二次電池または水溶液系二次電池に流れる電流値を検出し、その検出値と電流検出部によって検出された複合電池部に流れる電流値の両方が、予め定められた各閾値以下であるか否かを判定し、閾値以下である場合に、特性計算部は、閾値以下であると判定された後に電圧検出部、電流検出部および充電率検出部が検出した値を用いて複合電池の放電特性を計算するのが好ましい。
さらに、検出判定部を備え、検出判定部は、複合電池部が最後に充放電を行ってからの経過時間を検出し、その検出値が予め定められた閾値以上であるか否かを判定し、閾値以上である場合に、特性計算部は、閾値以上であると判定された後に電圧検出部、電流検出部および充電率検出部が検出した値を用いて複合電池の放電特性を計算するのが好ましい。
さらに、検出判定部を備え、検出判定部は、リチウムイオン二次電池に備わる保護スイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態を検出し、特性計算部は、保護スイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態に基づいて複合電池の放電特性を計算するのが好ましい。
特性計算部は、自身が計算した放電特性を外部機器に対して送信するための通信部を備えるのが好ましい。
特性計算部は、自身が計算した放電特性を時系列で記憶するための記憶部を備えるのが好ましい。

本発明によれば、性質の異なる２種類の二次電池を組み合わせた複合電池全体の放電特性を簡便かつ高精度に計算することができる。

図１は、本発明の第１の実施形態の複合電池の放電特性計算装置を示すブロック図である。 図２は、図１の複合電池の放電特性計算装置の計算方法を示すブロック図である。 図３は、図１の複合電池の放電容量―電圧特性を模式的に示すグラフである。 図４は、本発明の第２の実施形態の複合電池の放電特性計算装置を示すブロック図である。 図５は、図４の複合電池の放電特性計算装置の計算方法を示すブロック図である。 図６は、本発明の第３の実施形態の複合電池の放電特性計算装置を示すブロック図である。 図７は、図６の複合電池の放電特性計算装置の計算方法を示すブロック図である。 図８は、本発明の第４の実施形態の複合電池の放電特性計算装置を示すブロック図である。 図９は、図８の複合電池の放電特性計算装置の計算方法を示すブロック図である。

以下に、本発明の複合電池の放電特性計算装置を添付の図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
まず、本発明の第１の実施形態の複合電池の放電特性計算装置について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態の複合電池の放電特性計算装置を示すブロック図である。

本発明の複合電池の放電特性計算装置１０は、複合電池部２０と、電圧検出部３０と、電流検出部４０と、充電率検出部５０と、特性計算部６０と、を有する。複合電池部２０は、リチウムイオン二次電池２２と水溶性電解液を用いる水溶液系二次電池２４とを並列接続してなるものである。電圧検出部３０は、複合電池部２０の電圧値を検出し、電流検出部４０は、複合電池部２０に流れる電流値を検出するものである。充電率検出部５０は、リチウムイオン二次電池２２に出入りする電気量、およびリチウムイオン二次電池２２の電圧値の少なくとも一方を検出し、リチウムイオン二次電池２２の充電率を計算するものである。特性計算部６０は、電圧検出部３０、電流検出部４０および充電率検出部５０が検出または計算した値を用いて複合電池の放電特性を計算するものである。

即ち、電圧検出部３０は、例えば電圧センサとＡ／Ｄ変換器で構成され、電圧センサによって検出された複合電池部２０の電圧値をＡ／Ｄ変換して得られたデジタル値の電圧を特性計算部６０に出力する。電流検出部４０は、例えば電流センサとＡ／Ｄ変換器で構成され、電流センサによって検出された複合電池部２０の電流値をＡ／Ｄ変換して得られたデジタル値の電流を特性計算部６０に出力する。電流センサは、例えば、変流器（ＣＴ）やホール効果型電流センサに代表されるクランプ電流計であり、シャント抵抗器と電圧計から構成されたものでも良い。

充電率検出部５０は、例えばクーロンカウンタ５２と充電率計算部とＡ／Ｄ変換器で構成され、クーロンカウンタ５２によって検出されたリチウムイオン二次電池２２に出入りする電気量からリチウムイオン二次電池２２の充電率を計算し、その値をＡ／Ｄ変換して得られたデジタル値の充電率を特性計算部６０に出力する。なお、充電率検出部５０は、クーロンカウンタ５２の代わりに、矢印５４のように電圧検出部３０から出力された複合電池部２０の電圧値からリチウムイオン二次電池２２の充電率を計算し、その値を特性計算部６０に出力しても良い。この場合には、複合電池部２０の電圧とリチウムイオン二次電池２２の充電率の関係式を予め測定して定め、その関係式に基づいてリチウムイオン二次電池２２の充電率を計算する。

特性計算部６０は、電圧検出部３０によって検出された複合電池部２０の電圧値と、電流検出部４０によって検出された複合電池部２０に流れる電流値と、充電率検出部５０によって計算されたリチウムイオン二次電池２２の充電率と、を用いて複合電池の放電特性を計算するものである。特性計算部６０によって計算された複合電池の放電特性は、所定の目的を達成するために稼働する外部機器９０に出力される。

本発明の複合電池の放電特性計算装置１０は、例えば自動車アイドルストップシステム、据置型蓄電システム、無停電電源システム、バックアップ用電源システムに組み込んで使用することができる。負荷８０は、複合電池部２０に並列接続され、例えば自動車アイドルストップシステムにおけるＩＳＧ(Integrated Starter Generator)、据置型蓄電システムにおけるパワーコンディショナ、無停電電源負荷における非保護負荷、バックアップ用電源装置におけるパワーコンディショナである。リチウムイオン二次電池２２は、複数のリチウムイオン二次電池が直並列に接続されたものでも良く、また、水溶液系二次電池２４は、複数の水溶液系二次電池が直並列に接続されたものでも良い。

本発明の複合電池の放電特性計算装置１０の水溶液系二次電池２４は、鉛蓄電池であっても良い。また、本発明の複合電池の放電特性計算装置１０のリチウムイオン二次電池２２の充電率は、充電率検出部５０によって検出されたリチウムイオン二次電池２２に出入りする電気量に基づく電流積分方式、および充電率検出部５０によって検出されたリチウムイオン二次電池２２の電圧値に基づく電圧参照方式の少なくとも一方によって計算されても良い。さらに、リチウムイオン二次電池２２の充電率は、リチウムイオン二次電池２２の放電特性や温度特性を予め測定して記憶しておき、これらを用いて計算しても良く、また、稼働中の電圧、電流、温度をモニタすることによって得られたリチウムイオン二次電池２２のインピーダンスの値を用いて計算しても良い。

特性計算部６０は、通信部６２を備えても良い。通信部６２は、特性計算部６０が計算した放電特性を外部機器９０に対して送信するものである。即ち、通信部６２は、有線または無線によってデジタル情報を送信するものであれば、特に限定されない。また、特性計算部６０は、記憶部６４を備えても良い。記憶部６４は、特性計算部６０が計算した放電特性を時系列で記憶するものである。即ち、記憶部６４は、デジタル情報を一定期間、一定容量保持するものであれば、特に限定されない。通信部６２は、記憶部６４が記憶している過去の放電特性を外部機器９０に対して送信しても良い。

外部機器９０は、負荷８０と有線または無線で接続され、かつ通信部６２が送信した放電特性に基づいて負荷８０の動作を制御する制御機器であっても良い。また、外部機器９０は、負荷８０自体であっても良い。この場合には、負荷８０は、通信部６２が送信した放電特性を表示する表示機器、またはその放電特性に基づいて自身の動作を制御する制御機器であっても良い。

次に、第１の実施形態の複合電池の放電特性計算装置の計算方法について、計算例を参照しながら説明する。図２は、図１の複合電池の放電特性計算装置の計算方法を示すブロック図であり、図３は、図１の複合電池の放電容量―電圧特性を模式的に示すグラフである。

複合電池部２０は、リチウムイオン二次電池２２と水溶液系二次電池２４とが並列接続されたものであるが、水溶液系二次電池２４の充電率の測定精度は、リチウムイオン二次電池２２と比較して低い。これは、水溶液系二次電池２４の充放電中に常に副反応である水分解反応が起こることによって水溶液系二次電池２４に流れる電流値を積分してその充電率を算出することが困難であるため、および、水溶液系二次電池２４の充放電反応が不均一反応であるために、本質的に充放電電圧が平坦であり、水溶液系二次電池２４の電圧からその充電率を算出することが困難であるためである。従って、複合電池の放電容量Ｑ１は、複合電池部２０の電圧値や複合電池部２０に流れる電流値を検出するのみでは、高精度に計算することができない。

本発明の第１の実施形態では、ステップＳ１０において、複合電池部２０を構成するリチウムイオン二次電池２２の充電率と複合電池の放電容量の関係を示す第１関数を予め測定して計算部が記憶しておく。また、この前または後に、ステップＳ１２において、複合電池の放電容量と開放電圧の関係を示す第２関数（曲線Ａ）を予め測定して計算部が記憶しておく。なお、ステップＳ１０とステップＳ１２の順序は、逆でも良い。

次に、ステップＳ２０において、充電率検出部５０がリチウムイオン二次電池２２の充電率を計算する。次に、ステップＳ２２において、特性計算部６０がリチウムイオン二次電池２２の充電率を第１関数に当てはめて、複合電池の放電容量Ｑ１を計算する。次に、ステップＳ２４において、特性計算部６０が複合電池の放電容量Ｑ１を第２関数に当てはめて、複合電池の放電容量Ｑ１における複合電池の開放電圧Ｖ１Ａの値を求める。

次に、ステップＳ２６において、電圧検出部３０が複合電池部２０の電圧値Ｖ０を検出し、電流検出部４０が複合電池部２０に流れる電流値Ｉ０を検出し、特性計算部６０が複合電池の開放電圧Ｖ１Ａの値から内部抵抗による電圧降下分の値、即ちＩ１・Ｖ０／Ｉ０の値をマイナスして、複合電池部２０を放電容量Ｑ１の状態から電流値Ｉ１で放電した場合の複合電池部２０の電圧Ｖ１Ｂの値を求める。次に、ステップＳ２８において、特性計算部６０が第２関数からＩ１・Ｖ０／Ｉ０の値をマイナスして、複合電池部２０を放電容量Ｑ１の状態から電流値Ｉ１で放電した場合の放電容量―電圧特性の関数（曲線Ｂ）を計算する。

次に、ステップＳ３０において、電流値Ｉ１で継続的に放電した場合に、複合電池部２０の電圧が放電終止電圧Ｖｍｉｎに到達する放電容量Ｑ２を計算する。次に、ステップＳ３２において、電流値Ｉ１で継続的に放電した場合の複合電池部２０の放電残容量Ｑ２−Ｑ１を計算する。特性計算部６０は、さらに、この放電残容量Ｑ２−Ｑ１、および電流値Ｉ１で放電を開始した直後の複合電池部２０の電圧Ｖ１Ｂに基づいて、複合電池部２０の劣化を判定するものであっても良い。

本発明の第１の実施形態の複合電池の放電特性計算装置およびその計算方法は、基本的に以上のように構成される。このような構成とすることで、本発明の複合電池の放電特性計算装置は、性質の異なる２種類の二次電池を組み合わせた複合電池全体の放電特性を簡便かつ高精度に計算することができる。

次に、本発明の第２の実施形態の複合電池の放電特性計算装置について説明する。図４は、本発明の第２の実施形態の複合電池の放電特性計算装置を示すブロック図である。
第２の実施形態の複合電池の放電特性計算装置１１０は、本発明の複合電池の放電特性計算装置１０に対して、検出判定部１７０を有する点、検出判定部１７０の判定結果を含めて計算する特性計算部１６０を有する点以外は同一の構成を有するものであるので、同一の構成要素の説明を省略する。また、特性計算部１６０が備える通信部および記憶部は、特性計算部６０の通信部６２および記憶部６４と同一であるので、説明を省略する。

本発明の複合電池の放電特性計算装置１１０は、さらに、検出判定部１７０を備えても良い。検出判定部１７０は、リチウムイオン二次電池２２または水溶液系二次電池２４に流れる電流値を検出し、その検出値と電流検出部４０によって検出された複合電池部２０に流れる電流値の両方が、予め定められた各閾値以下であるか否かを判定するものである。閾値以下である場合に、特性計算部１６０は、閾値以下であると判定された後に電圧検出部３０、電流検出部４０および充電率検出部５０が検出した値を用いて複合電池の放電特性を計算する。

次に、第２の実施形態の複合電池の放電特性計算装置の計算方法について説明する。図５は、図４の複合電池の放電特性計算装置の計算方法を示すブロック図である。

複合電池部２０では、負荷８０に対する充放電を行っていない場合であっても、複合電池部２０を構成するリチウムイオン二次電池２２と水溶液系二次電池２４との間で電流のやり取りが発生し、電池状態がわずかに変化する。従って、電池状態が変化している間に上記ステップＳ２０の計算を行っても、リチウムイオン二次電池２２の充電率の計算精度は悪くなる。これに対して、このやり取りされる電流が小さくて、電池状態がほとんど変化していない時に上記ステップＳ２０の計算を行えば、リチウムイオン二次電池２２の充電率をより高精度に計算することができる。

検出判定部１７０は、例えば電流センサ１７２と判定計算部で構成され、ステップＳ１１４において、電流センサ１７２によって検出されたリチウムイオン二次電池２２に流れる電流値をＡ／Ｄ変換して得られたデジタル値の電流と、電流検出部４０によって検出された複合電池部２０に流れるデジタル値の電流と、を予め定められた各閾値と比較し、両方共に各閾値以下である場合に、電池状態がほとんど変化していないと判定する。次に、ステップＳ２０〜Ｓ３２において、この状態で電圧検出部３０、電流検出部４０および充電率検出部５０が検出した値を用いて特性計算部１６０が複合電池の放電特性を計算する。電流センサ１７２は、例えば、変流器（ＣＴ）やホール効果型電流センサに代表されるクランプ電流計であり、シャント抵抗器と電圧計から構成されたものでも良い。

本発明の第２の実施形態の複合電池の放電特性計算装置およびその計算方法は、基本的に以上のように構成される。このような構成とすることで、本発明の複合電池の放電特性計算装置は、性質の異なる２種類の二次電池を組み合わせた複合電池全体の放電特性をより高精度に計算することができる。

次に、本発明の第３の実施形態の複合電池の放電特性計算装置について説明する。図６は、本発明の第３の実施形態の複合電池の放電特性計算装置を示すブロック図である。
第３の実施形態の複合電池の放電特性計算装置２１０は、本発明の複合電池の放電特性計算装置１０に対して、検出判定部２７０を有する点、検出判定部２７０の判定結果を含めて計算する特性計算部２６０を有する点以外は同一の構成を有するものであるので、同一の構成要素の説明を省略する。また、特性計算部２６０が備える通信部および記憶部は、特性計算部６０の通信部６２および記憶部６４と同一であるので、説明を省略する。

本発明の複合電池の放電特性計算装置２１０は、さらに、検出判定部２７０を備えても良い。検出判定部２７０は、複合電池部２０が最後に充放電を行ってからの経過時間を検出し、その検出値が予め定められた閾値以上であるか否かを判定するものである。閾値以上である場合に、特性計算部２６０は、閾値以上であると判定された後に電圧検出部３０、電流検出部４０および充電率検出部５０が検出した値を用いて複合電池の放電特性を計算する。

次に、第３の実施形態の複合電池の放電特性計算装置の計算方法について説明する。図７は、図６の複合電池の放電特性計算装置の計算方法を示すブロック図である。

複合電池部２０では、上述のように、負荷８０に対する充放電を行っていない場合であっても、電池状態がわずかに変化するので、電池状態が変化している間に上記ステップＳ２０の計算を行っても、リチウムイオン二次電池２２の充電率の計算精度は悪くなる。これに対して、複合電池部２０の休止時間が長ければ電池状態がほとんど変化しなくなるので、その時に上記ステップＳ２０の計算を行えば、リチウムイオン二次電池２２の充電率をより高精度に計算することができる。

検出判定部２７０は、例えば複合電池部２０が最後に充放電を行ってからの経過時間を検出するための稼働率計２７２と判定計算部で構成され、ステップＳ２１４において、稼働率計２７２によって検出された経過時間をＡ／Ｄ変換して得られたデジタル値の経過時間を予め定められた閾値と比較し、閾値以上である場合に、電池状態がほとんど変化していないと判定する。次に、ステップＳ２０〜Ｓ３２において、この状態で電圧検出部３０、電流検出部４０および充電率検出部５０が検出した値を用いて特性計算部２６０が複合電池の放電特性を計算する。

本発明の第３の実施形態の複合電池の放電特性計算装置およびその計算方法は、基本的に以上のように構成される。このような構成とすることで、本発明の複合電池の放電特性計算装置は、性質の異なる２種類の二次電池を組み合わせた複合電池全体の放電特性をより高精度に計算することができる。

次に、本発明の第４の実施形態の複合電池の放電特性計算装置について説明する。図８は、本発明の第４の実施形態の複合電池の放電特性計算装置を示すブロック図である。
第４の実施形態の複合電池の放電特性計算装置３１０は、本発明の複合電池の放電特性計算装置１０に対して、検出判定部３７０を有する点、検出判定部３７０の判定結果を含めて計算する特性計算部３６０を有する点以外は同一の構成を有するものであるので、同一の構成要素の説明を省略する。また、特性計算部３６０が備える通信部および記憶部は、特性計算部６０の通信部６２および記憶部６４と同一であるので、説明を省略する。

本発明の複合電池の放電特性計算装置３１０は、さらに、検出判定部３７０を備えても良い。検出判定部３７０は、リチウムイオン二次電池２２に備わる保護スイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態を検出するものである。特性計算部３６０は、保護スイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態に基づいて複合電池の放電特性を計算する。リチウムイオン二次電池２２に備わる保護スイッチは、例えばＦＥＴ、ＩＧＢＴ、ＧＴＯなどの半導体スイッチング素子の他、リレー、電磁開閉器、ブレーカ等であっても良く、また、例えば電流ヒューズ、温度ヒューズ、サーミスタ、セルフコントロールプロテクタ（ＳＣＰ）のように、一旦作動すると交換しない限り電気的な接続が自動的に回復しないものであっても良い。

次に、第４の実施形態の複合電池の放電特性計算装置の計算方法について説明する。図９は、図８の複合電池の放電特性計算装置の計算方法を示すブロック図である。

複合電池部２０では、リチウムイオン二次電池２２の保護機能が作動することによって、リチウムイオン二次電池２２が水溶液系二次電池２４および負荷８０から電気的に切り離された状態になると、電池状態が大きく変化する。従って、リチウムイオン二次電池２２の保護機能の作動状態を考慮すれば、複合電池全体の放電特性をより高精度に計算することができる。

検出判定部３７０は、例えばリチウムイオン二次電池２２のＦＥＴスイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態を検出するための導通センサ３７２と判定計算部で構成され、ステップＳ３１４において、導通センサ３７２によって検出されたＯＮ／ＯＦＦ状態を、例えばＦＥＴスイッチがＯＮであれば１、ＯＦＦであれば０に二値化する。次に、検出判定部３７０は、検出値が１、即ちＦＥＴスイッチがＯＮであり、リチウムイオン二次電池２２が水溶液系二次電池２４および負荷８０に電気的に接続されている場合には、その状態を踏まえて複合電池全体の放電特性を計算するように、特性計算部３６０に指示する。または、検出判定部３７０は、検出値が０、即ちＦＥＴスイッチがＯＦＦであり、リチウムイオン二次電池２２が水溶液系二次電池２４および負荷８０から電気的に切り離されている場合には、その状態を踏まえて複合電池全体の放電特性を計算するように、特性計算部３６０に指示しても良い。

本発明の第４の実施形態の複合電池の放電特性計算装置およびその計算方法は、基本的に以上のように構成される。このような構成とすることで、本発明の複合電池の放電特性計算装置は、性質の異なる２種類の二次電池を組み合わせた複合電池全体の放電特性をより高精度に計算することができる。

以上、本発明の複合電池の放電特性計算装置について詳細に説明したが、本発明は上記記載に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしても良いのはもちろんである。

本発明の複合電池の放電特性計算装置は、性質の異なる２種類の二次電池を組み合わせた複合電池全体の放電特性を簡便かつ高精度に計算することができるという効果があるので、産業上有用である。

１０、１１０、２１０、３１０ 複合電池の放電特性計算装置
２０ 複合電池部
２２ リチウムイオン二次電池
２４ 水溶液系二次電池
３０ 電圧検出部
４０ 電流検出部
５０ 充電率検出部
５２ クーロンカウンタ
５４ 矢印
６０、１６０、２６０、３６０ 特性計算部
６２ 通信部
６４ 記憶部
８０ 負荷
９０ 外部機器
１７０、２７０、３７０ 検出判定部
１７２ 電流センサ
２７２ 稼働率計
３７２ 導通センサ

Claims (8)

1. リチウムイオン二次電池と水溶性電解液を用いる水溶液系二次電池とを並列接続してなる複合電池部と、
   前記複合電池部の電圧値を検出する電圧検出部と、
   前記複合電池部に流れる電流値を検出する電流検出部と、
   前記リチウムイオン二次電池に出入りする電気量、および前記リチウムイオン二次電池の電圧値の少なくとも一方を検出し、前記リチウムイオン二次電池の充電率を計算する充電率検出部と、
   前記電圧検出部、前記電流検出部および前記充電率検出部が検出または計算した値を用いて複合電池の放電特性を計算する特性計算部と、を有する複合電池の放電特性計算装置。
2. 前記水溶液系二次電池は、鉛蓄電池である請求項１に記載の複合電池の放電特性計算装置。
3. 前記リチウムイオン二次電池の充電率は、前記充電率検出部によって検出された前記リチウムイオン二次電池に出入りする電気量に基づく電流積分方式、および前記充電率検出部によって検出された前記リチウムイオン二次電池の電圧値に基づく電圧参照方式の少なくとも一方によって計算される請求項１または２に記載の複合電池の放電特性計算装置。
4. さらに、検出判定部を備え、前記検出判定部は、前記リチウムイオン二次電池または前記水溶液系二次電池に流れる電流値を検出し、その検出値と前記電流検出部によって検出された前記複合電池部に流れる電流値の両方が、予め定められた各閾値以下であるか否かを判定し、前記閾値以下である場合に、前記特性計算部は、前記閾値以下であると判定された後に前記電圧検出部、前記電流検出部および前記充電率検出部が検出した値を用いて前記複合電池の放電特性を計算する請求項１〜３のいずれか１項に記載の複合電池の放電特性計算装置。
5. さらに、検出判定部を備え、前記検出判定部は、前記複合電池部が最後に充放電を行ってからの経過時間を検出し、その検出値が予め定められた閾値以上であるか否かを判定し、前記閾値以上である場合に、前記特性計算部は、前記閾値以上であると判定された後に前記電圧検出部、前記電流検出部および前記充電率検出部が検出した値を用いて前記複合電池の放電特性を計算する請求項１〜３のいずれか１項に記載の複合電池の放電特性計算装置。
6. さらに、検出判定部を備え、前記検出判定部は、前記リチウムイオン二次電池に備わる保護スイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態を検出し、前記特性計算部は、前記保護スイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態に基づいて前記複合電池の放電特性を計算する請求項１〜３のいずれか１項に記載の複合電池の放電特性計算装置。
7. 前記特性計算部は、自身が計算した前記放電特性を外部機器に対して送信するための通信部を備える請求項１〜６のいずれか１項に記載の複合電池の放電特性計算装置。
8. 前記特性計算部は、自身が計算した前記放電特性を時系列で記憶するための記憶部を備える請求項１〜７のいずれか１項に記載の複合電池の放電特性計算装置。