JP2001086604A - 組電池及び残容量検出装置 - Google Patents
組電池及び残容量検出装置Info
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Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- 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
-
- Y—GENERAL 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
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
- Hybrid Electric Vehicles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 残容量の検出精度の向上を図った組電池およ
び、残容量検出装置を提供する。 【解決手段】 開放電圧―残容量の変化特性の小さい複
数の電池セルからなるバッテリ１に、開放電圧−残容量
の変化特性が大きく、且つ、前記電池セルと同等の容量
を有する残容量検知用電池セル３２を直列に接続する。
残容量検知回路３１は、所定のタイミングで残容量検知
用電池セル３２の電圧Ｖｉ、電流Ｉｂａｔｔを検知し、
これらの値から開放電圧を求める。そして、残容量検知
用電池セル３２の、開放電圧−残容量特性から、求めた
開放電圧に対応する残容量を検出する。このようにして
残容量検知用電池セル３２の残容量を検出すると、残容
量検知回路３１は、この残容量をバッテリ１の残容量と
して、バッテリ制御装置へ出力する。
び、残容量検出装置を提供する。 【解決手段】 開放電圧―残容量の変化特性の小さい複
数の電池セルからなるバッテリ１に、開放電圧−残容量
の変化特性が大きく、且つ、前記電池セルと同等の容量
を有する残容量検知用電池セル３２を直列に接続する。
残容量検知回路３１は、所定のタイミングで残容量検知
用電池セル３２の電圧Ｖｉ、電流Ｉｂａｔｔを検知し、
これらの値から開放電圧を求める。そして、残容量検知
用電池セル３２の、開放電圧−残容量特性から、求めた
開放電圧に対応する残容量を検出する。このようにして
残容量検知用電池セル３２の残容量を検出すると、残容
量検知回路３１は、この残容量をバッテリ１の残容量と
して、バッテリ制御装置へ出力する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の電池セルで
構成される組電池に係り、特に、異なる特性を持つ電池
セルが直列接続されて構成された組電池に関する。
構成される組電池に係り、特に、異なる特性を持つ電池
セルが直列接続されて構成された組電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、車両走行用の駆動源としてエ
ンジンの他にモータを備えたハイブリッド車両が知られ
ている。このハイブリッド車両の一種に、モータをエン
ジンの出力を補助する補助駆動源として使用するパラレ
ルハイブリッド車がある。このパラレルハイブリッド車
は、例えば、加速時においてはモータによってエンジン
の出力をアシストし、減速時においては、減速回生によ
ってバッテリ等への充電を行うなど、様々な制御を行
い、バッテリの残容量を確保しつつ運転者の要求を満足
できるようになっている。
ンジンの他にモータを備えたハイブリッド車両が知られ
ている。このハイブリッド車両の一種に、モータをエン
ジンの出力を補助する補助駆動源として使用するパラレ
ルハイブリッド車がある。このパラレルハイブリッド車
は、例えば、加速時においてはモータによってエンジン
の出力をアシストし、減速時においては、減速回生によ
ってバッテリ等への充電を行うなど、様々な制御を行
い、バッテリの残容量を確保しつつ運転者の要求を満足
できるようになっている。
【０００３】このバッテリの残容量を検出する方法とし
て、バッテリの放電電流を積算して残容量を算出する方
法がある。これは、所定のタイミングでバッテリの放電
電流を検知して、この値を積算して残容量を検出する方
法である。しかし、バッテリの放電電流を検知する電流
センサの精度が悪い場合、検知された電流値には誤差が
生じることとなる。上述したように、バッテリの残容量
はこの電流値を積算して得られるものであるから、電流
値とともに誤差をも積算することとなり、この結果、算
出される残容量の値には大きな誤差が含まれることとな
る。このように、電流積算によって残容量を算出する
と、算出された残容量の値に誤差が生じてしまうため、
残容量の検出精度が低いという欠点がある。
て、バッテリの放電電流を積算して残容量を算出する方
法がある。これは、所定のタイミングでバッテリの放電
電流を検知して、この値を積算して残容量を検出する方
法である。しかし、バッテリの放電電流を検知する電流
センサの精度が悪い場合、検知された電流値には誤差が
生じることとなる。上述したように、バッテリの残容量
はこの電流値を積算して得られるものであるから、電流
値とともに誤差をも積算することとなり、この結果、算
出される残容量の値には大きな誤差が含まれることとな
る。このように、電流積算によって残容量を算出する
と、算出された残容量の値に誤差が生じてしまうため、
残容量の検出精度が低いという欠点がある。
【０００４】また、バッテリの残容量を求める他の方法
として、開放電圧、即ち無負荷状態における電圧値を推
定することにより、残容量を求める方法がある。具体的
には、所定のタイミングでバッテリ電流と、バッテリ電
圧とを複数サンプリングして、これらのサンプリングデ
ータを元にバッテリの開放電圧を推定し、即ち、無負荷
状態における電圧値を推定し、この推定開放電圧から残
容量を検出する。この方法は、前述した放電電流を積算
して残容量を求める方法に比べ残容量の検出精度が高
く、正確な残容量の値を得ることができる。
として、開放電圧、即ち無負荷状態における電圧値を推
定することにより、残容量を求める方法がある。具体的
には、所定のタイミングでバッテリ電流と、バッテリ電
圧とを複数サンプリングして、これらのサンプリングデ
ータを元にバッテリの開放電圧を推定し、即ち、無負荷
状態における電圧値を推定し、この推定開放電圧から残
容量を検出する。この方法は、前述した放電電流を積算
して残容量を求める方法に比べ残容量の検出精度が高
く、正確な残容量の値を得ることができる。
【０００５】しかし、この方法は、開放電圧から残容量
を検出するため、図３に示すように、残容量の変化に伴
う開放電圧の変化が少ない、即ち開放電圧―残容量の変
化特性が小さい電池セルには適用することができなかっ
た。そして、ハイブリッド車両のバッテリのセル電池と
して使用頻度の高いＮｉ−ＭＨ（ニッケル水素電池）
や、負極グラファイト系リチウム電池などは、図３に示
すような電圧−残容量の変化特性が小さい特性を有する
ため、上述した検出方法即ち、開放電圧から残容量を検
出する方法では、残容量を検出することができなかっ
た。
を検出するため、図３に示すように、残容量の変化に伴
う開放電圧の変化が少ない、即ち開放電圧―残容量の変
化特性が小さい電池セルには適用することができなかっ
た。そして、ハイブリッド車両のバッテリのセル電池と
して使用頻度の高いＮｉ−ＭＨ（ニッケル水素電池）
や、負極グラファイト系リチウム電池などは、図３に示
すような電圧−残容量の変化特性が小さい特性を有する
ため、上述した検出方法即ち、開放電圧から残容量を検
出する方法では、残容量を検出することができなかっ
た。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】この結果、Ｎｉ−ＭＨ
（ニッケル水素電池）や、負極グラファイト系リチウム
電池などの、残容量に伴う電圧の変化が少ない特性を有
する電池セルで構成されるバッテリにおいては、検出精
度が少々低下する電流積算によって残容量を検出してい
た。この結果、残容量の検出精度は低く、正確な残容量
を検出することが困難であった。
（ニッケル水素電池）や、負極グラファイト系リチウム
電池などの、残容量に伴う電圧の変化が少ない特性を有
する電池セルで構成されるバッテリにおいては、検出精
度が少々低下する電流積算によって残容量を検出してい
た。この結果、残容量の検出精度は低く、正確な残容量
を検出することが困難であった。
【０００７】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、Ｎｉ―ＭＨや負極グラファイト系リチウム電池
のように、残容量に応じて電圧値が変化しない特性を持
つ電池セルを有する組電池において、残容量の検出精度
の向上を図った組電池および、残容量検出装置を提供す
ることを目的とする。
もので、Ｎｉ―ＭＨや負極グラファイト系リチウム電池
のように、残容量に応じて電圧値が変化しない特性を持
つ電池セルを有する組電池において、残容量の検出精度
の向上を図った組電池および、残容量検出装置を提供す
ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、開放電圧−残容量の変化
特性が小さい複数の第１の電池セル（実施形態では、バ
ッテリ１を構成する電池セルであり、例えばＮｉ−ＭＨ
（ニッケル水素電池）や負極グラファイト系リチウム電
池等）と、開放電圧−残容量の変化特性が大きく、且
つ、前記第１の電池セルと同等の容量を有する少なくと
も１つの第２の電池セル（実施形態では、残容量検出用
電池セル３２であり、例えば負極ハードカーボン系リチ
ウム電池等）とを直列に接続して構成されることを特徴
とする。
に、請求項１に記載の発明は、開放電圧−残容量の変化
特性が小さい複数の第１の電池セル（実施形態では、バ
ッテリ１を構成する電池セルであり、例えばＮｉ−ＭＨ
（ニッケル水素電池）や負極グラファイト系リチウム電
池等）と、開放電圧−残容量の変化特性が大きく、且
つ、前記第１の電池セルと同等の容量を有する少なくと
も１つの第２の電池セル（実施形態では、残容量検出用
電池セル３２であり、例えば負極ハードカーボン系リチ
ウム電池等）とを直列に接続して構成されることを特徴
とする。
【０００９】このように、開放電圧―残容量の変化特性
が大きい電池セルを、複数の開放電圧−残容量の変化特
性が小さい電池セルに直列接続されているため、全ての
セルの残容量は、組電池の残容量であるとみなすことが
できる。この結果、残容量の検出が簡単である開放電圧
−残容量の変化特性が大きい電池セルの残容量を検出す
ることにより、この検出した残容量を組電池（実施形態
ではバッテリ１）の残容量として扱うことができる。
が大きい電池セルを、複数の開放電圧−残容量の変化特
性が小さい電池セルに直列接続されているため、全ての
セルの残容量は、組電池の残容量であるとみなすことが
できる。この結果、残容量の検出が簡単である開放電圧
−残容量の変化特性が大きい電池セルの残容量を検出す
ることにより、この検出した残容量を組電池（実施形態
ではバッテリ１）の残容量として扱うことができる。
【００１０】また、請求項２に記載の発明は、開放電圧
―残容量の変化特性の小さい複数の第１の電池セルと、
開放電圧−残容量の変化特性が大きく、且つ、前記第１
の電池セルと同等の容量を有する少なくとも１つの第２
の電池セルとを直列に接続して構成される組電池の残容
量を検出する残容量検出装置において、前記何れかの第
２の電池セルの開放電圧から前記第２の電池セルの残容
量を前記組電池の残容量として検出することを特徴とす
る。
―残容量の変化特性の小さい複数の第１の電池セルと、
開放電圧−残容量の変化特性が大きく、且つ、前記第１
の電池セルと同等の容量を有する少なくとも１つの第２
の電池セルとを直列に接続して構成される組電池の残容
量を検出する残容量検出装置において、前記何れかの第
２の電池セルの開放電圧から前記第２の電池セルの残容
量を前記組電池の残容量として検出することを特徴とす
る。
【００１１】このように、組電池を構成する電池セルは
すべて直列接続されているため、開放電圧―残容量の変
化特性の大きい第２の電池セルの残容量を求めれば、こ
の残容量を組電池の残容量とみなすことができる。ま
た、開放電圧―残容量の変化特性の大きい電池セルであ
れば、その開放電圧と、開放電圧―残容量特性とから残
容量を検出することができるため、残容量を正確に検出
することができる。この結果、残容量の検出精度の向上
を実現することができる。
すべて直列接続されているため、開放電圧―残容量の変
化特性の大きい第２の電池セルの残容量を求めれば、こ
の残容量を組電池の残容量とみなすことができる。ま
た、開放電圧―残容量の変化特性の大きい電池セルであ
れば、その開放電圧と、開放電圧―残容量特性とから残
容量を検出することができるため、残容量を正確に検出
することができる。この結果、残容量の検出精度の向上
を実現することができる。
【００１２】なお、組電池を構成する全てのセルを、残
容量に伴って開放電圧が大きく変化する特性を持つ電池
セルに交換するという方法も考えられるが、このような
特性を持つ電池セルは、他の電池セルに比べ高額であ
る。このため、特に、多くの電池セルが接続されて構成
される組電池（例えば、ハイブリッド車両におけるバッ
テリ等）においては、コストがかかり実用的ではない。
容量に伴って開放電圧が大きく変化する特性を持つ電池
セルに交換するという方法も考えられるが、このような
特性を持つ電池セルは、他の電池セルに比べ高額であ
る。このため、特に、多くの電池セルが接続されて構成
される組電池（例えば、ハイブリッド車両におけるバッ
テリ等）においては、コストがかかり実用的ではない。
【００１３】従って、組電池を構成する大部分の電池セ
ルに低コストである電池セル、即ち、開放電圧−残容量
の変化特性が小さい電池セルを複数使用し、その一部に
残容量の検出精度を向上させるための電池セル、即ち、
開放電圧―残容量の変化特性が大きい電池セルを組み込
むことにより、安価で、且つ、残容量の検出精度が高い
組電池及び残容量検出装置を実現することができる。
ルに低コストである電池セル、即ち、開放電圧−残容量
の変化特性が小さい電池セルを複数使用し、その一部に
残容量の検出精度を向上させるための電池セル、即ち、
開放電圧―残容量の変化特性が大きい電池セルを組み込
むことにより、安価で、且つ、残容量の検出精度が高い
組電池及び残容量検出装置を実現することができる。
【００１４】また、請求項３に記載の発明は、請求項１
に記載の組電池において、前記第２の電池セルは、電気
二重層コンデンサであることを特徴とする。
に記載の組電池において、前記第２の電池セルは、電気
二重層コンデンサであることを特徴とする。
【００１５】このように、電気二重層コンデンサを開放
電圧―残容量（電気蓄積量）の変化特性の大きい電池セ
ルとして用いる。この電気二重層コンデンサは、容量が
大きいため電気蓄積量も大きく、バッテリに変わる電気
蓄積手段として注目（開発）されており、コンデンサと
しての特性を有するため、電気蓄電量（バッテリで言う
ところの残容量）と電圧が比例関係である。そして、こ
のような特性を持つため、電気二重層コンデンサの両端
の電圧を検出することによって電気二重層コンデンサの
残容量を簡単に且つ正確に、算出することが可能とな
る。この結果、残容量検出精度が向上し、より正確な残
容量を得ることができる。
電圧―残容量（電気蓄積量）の変化特性の大きい電池セ
ルとして用いる。この電気二重層コンデンサは、容量が
大きいため電気蓄積量も大きく、バッテリに変わる電気
蓄積手段として注目（開発）されており、コンデンサと
しての特性を有するため、電気蓄電量（バッテリで言う
ところの残容量）と電圧が比例関係である。そして、こ
のような特性を持つため、電気二重層コンデンサの両端
の電圧を検出することによって電気二重層コンデンサの
残容量を簡単に且つ正確に、算出することが可能とな
る。この結果、残容量検出精度が向上し、より正確な残
容量を得ることができる。
【００１６】なお、小容量の電気二重層コンデンサにお
いては、これを並列接続することで、全体としての電気
二重層コンデンサの容量を大きくすることが可能とな
る。これにより、組電池を構成する電池セルの容量が大
きい場合においても、電気二重層コンデンサの並列合成
容量と上述の電池セルの容量とを等価にすることで大容
量の電池セルにおいても適用することができる。
いては、これを並列接続することで、全体としての電気
二重層コンデンサの容量を大きくすることが可能とな
る。これにより、組電池を構成する電池セルの容量が大
きい場合においても、電気二重層コンデンサの並列合成
容量と上述の電池セルの容量とを等価にすることで大容
量の電池セルにおいても適用することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面と
共に説明する。図１はパラレルハイブリッド車両におい
て適応した実施形態を示している。この図において、符
号１は高圧系のバッテリであり、複数の電池セルを直列
に接続したモジュールを１単位として、更に複数個のモ
ジュールを直列に接続して構成されている。これら電池
セルは、Ｎｉ―ＭＨ（ニッケル水素電池）あるいは、グ
ラファイト系のリチウム電池であり、図３に示すような
開放電圧ＯＣＶ―残容量ＳＯＣ特性を示す。図３におい
て、横軸は残容量ＳＯＣであり単位は（％）である。ま
た縦軸は開放電圧ＯＣＶ、即ち無負荷状態における電圧
値である。このようにＮｉ―ＭＨ、及びグラファイト系
のリチウム電池の特性は、残容量ＳＯＣに伴う開放電圧
ＯＣＶの変化が少ない。
共に説明する。図１はパラレルハイブリッド車両におい
て適応した実施形態を示している。この図において、符
号１は高圧系のバッテリであり、複数の電池セルを直列
に接続したモジュールを１単位として、更に複数個のモ
ジュールを直列に接続して構成されている。これら電池
セルは、Ｎｉ―ＭＨ（ニッケル水素電池）あるいは、グ
ラファイト系のリチウム電池であり、図３に示すような
開放電圧ＯＣＶ―残容量ＳＯＣ特性を示す。図３におい
て、横軸は残容量ＳＯＣであり単位は（％）である。ま
た縦軸は開放電圧ＯＣＶ、即ち無負荷状態における電圧
値である。このようにＮｉ―ＭＨ、及びグラファイト系
のリチウム電池の特性は、残容量ＳＯＣに伴う開放電圧
ＯＣＶの変化が少ない。
【００１８】符号２はパワードライブユニットであり、
スイッチング素子が２つ直列接続されたものが３つ並列
接続されて構成されている。符号３は燃料の燃焼エネル
ギーで作動するエンジンであり、符号４はエンジン３と
併用して用いられ、電気エネルギーで作動するモータで
ある。エンジン３及びモータ４の両方の駆動力は、オー
トマチックトランスミッションあるいはマニュアルトラ
ンスミッションよりなるトランスミッション（図示せ
ず）を介して駆動輪（図示せず）に伝達される。また、
ハイブリッド車両の減速時には、駆動輪からモータ４に
駆動力が伝達され、モータ４は発電機として機能してい
わゆる回生制動力を発生し、バッテリ１の充電を行う。
なお、駆動用のモータ４とは別に、バッテリ１の充電用
の発電機を備える構成としてもよい。
スイッチング素子が２つ直列接続されたものが３つ並列
接続されて構成されている。符号３は燃料の燃焼エネル
ギーで作動するエンジンであり、符号４はエンジン３と
併用して用いられ、電気エネルギーで作動するモータで
ある。エンジン３及びモータ４の両方の駆動力は、オー
トマチックトランスミッションあるいはマニュアルトラ
ンスミッションよりなるトランスミッション（図示せ
ず）を介して駆動輪（図示せず）に伝達される。また、
ハイブリッド車両の減速時には、駆動輪からモータ４に
駆動力が伝達され、モータ４は発電機として機能してい
わゆる回生制動力を発生し、バッテリ１の充電を行う。
なお、駆動用のモータ４とは別に、バッテリ１の充電用
の発電機を備える構成としてもよい。
【００１９】モータ４の駆動及び回生は、モータ制御装
置６からの制御指令を受けてパワードライブユニット２
により行われる。具体的には、パワードライブユニット
２内部のスイッチング素子がモータ制御装置６によって
オン、オフされることにより、バッテリ１からの電力が
三相線を介してモータ２に供給されたり、あるいは、モ
ータ２の回生電力がバッテリ１に供給される。
置６からの制御指令を受けてパワードライブユニット２
により行われる。具体的には、パワードライブユニット
２内部のスイッチング素子がモータ制御装置６によって
オン、オフされることにより、バッテリ１からの電力が
三相線を介してモータ２に供給されたり、あるいは、モ
ータ２の回生電力がバッテリ１に供給される。
【００２０】符号５はバッテリ制御装置であり、バッテ
リ電圧Ｖｂａｔｔ、バッテリ電流Ｉｂａｔｔ、バッテリ
温度Ｔｂａｔｔを所定のタイミングで検知しており、ま
た、残容量検知システム３０からバッテリ１の残容量Ｓ
ＯＣを受取り、モータ制御装置６へ出力する。符号７
は、エンジン制御装置であり、エンジン回転数ＮＥ、車
速等を所定期間毎にモニタして、モータ回生や、アシス
ト、減速などのモードを判断する。また同時に、エンジ
ン制御装置７は、上述のモード判定の結果と、バッテリ
制御装置５から送信された残容量ＳＯＣからアシスト／
回生量の決定を行う。なお、バッテリ制御装置５、モー
タ制御装置６、エンジン制御装置７は、ＣＰＵ（中央演
算装置）およびメモリにより構成され、制御装置の機能
を実現するためのプログラムを実行することによりその
機能を実現させる。
リ電圧Ｖｂａｔｔ、バッテリ電流Ｉｂａｔｔ、バッテリ
温度Ｔｂａｔｔを所定のタイミングで検知しており、ま
た、残容量検知システム３０からバッテリ１の残容量Ｓ
ＯＣを受取り、モータ制御装置６へ出力する。符号７
は、エンジン制御装置であり、エンジン回転数ＮＥ、車
速等を所定期間毎にモニタして、モータ回生や、アシス
ト、減速などのモードを判断する。また同時に、エンジ
ン制御装置７は、上述のモード判定の結果と、バッテリ
制御装置５から送信された残容量ＳＯＣからアシスト／
回生量の決定を行う。なお、バッテリ制御装置５、モー
タ制御装置６、エンジン制御装置７は、ＣＰＵ（中央演
算装置）およびメモリにより構成され、制御装置の機能
を実現するためのプログラムを実行することによりその
機能を実現させる。
【００２１】次に、残容量検知システム３０は、図２に
示すように構成されている。図２において、符号３１は
残容量検知回路であり、符号３２は残容量検知用電池セ
ルである。残容量検知回路３１には、残容量検知用電池
セル３２の温度Ｔｉ、電圧Ｖｉ、及びバッテリ電流Ｉｂ
ａｔｔの信号が入力される。なお、バッテリ１内の電池
セル及び残容量検知用電池セル３２は、全て直列に接続
されているため、バッテリ電流Ｉｂａｔｔの値と、残容
量検知用電池セル３２に流れている電流は等価である。
したがって、残容量検知回路３１に入力されるバッテリ
電流Ｉｂａｔｔの値は、残容量検知用電池セル３２に流
れている電流値とみなすことができる。
示すように構成されている。図２において、符号３１は
残容量検知回路であり、符号３２は残容量検知用電池セ
ルである。残容量検知回路３１には、残容量検知用電池
セル３２の温度Ｔｉ、電圧Ｖｉ、及びバッテリ電流Ｉｂ
ａｔｔの信号が入力される。なお、バッテリ１内の電池
セル及び残容量検知用電池セル３２は、全て直列に接続
されているため、バッテリ電流Ｉｂａｔｔの値と、残容
量検知用電池セル３２に流れている電流は等価である。
したがって、残容量検知回路３１に入力されるバッテリ
電流Ｉｂａｔｔの値は、残容量検知用電池セル３２に流
れている電流値とみなすことができる。
【００２２】また、残容量検知用電池セル３２は、例え
ば負極ハードカーボン系リチウム電池であり、図４に示
すような開放電圧−残容量特性を持つ。図４において、
横軸は残容量ＳＯＣであり単位は（％）であり、縦軸は
開放電圧ＯＣＶである。図４に示すように、残容量検知
用電池セル３２は、残容量ＳＯＣと、開放電圧ＯＣＶと
の相関性が高く、残容量ＳＯＣの変化に伴い開放電圧Ｏ
ＣＶが大きく変化する特性を持っている。これにより、
開放電圧ＯＣＶが決定すれば、この特性から残容量ＳＯ
Ｃを検出することができる。
ば負極ハードカーボン系リチウム電池であり、図４に示
すような開放電圧−残容量特性を持つ。図４において、
横軸は残容量ＳＯＣであり単位は（％）であり、縦軸は
開放電圧ＯＣＶである。図４に示すように、残容量検知
用電池セル３２は、残容量ＳＯＣと、開放電圧ＯＣＶと
の相関性が高く、残容量ＳＯＣの変化に伴い開放電圧Ｏ
ＣＶが大きく変化する特性を持っている。これにより、
開放電圧ＯＣＶが決定すれば、この特性から残容量ＳＯ
Ｃを検出することができる。
【００２３】上述した構成からなる本発明の第１の実施
形態によるバッテリ１の残容量の検出について図２、図
４、図５を参照して詳細に説明する。先ず、ハイブリッ
ド車両が走行している場合における、バッテリ１の残容
量検出方法について説明する。
形態によるバッテリ１の残容量の検出について図２、図
４、図５を参照して詳細に説明する。先ず、ハイブリッ
ド車両が走行している場合における、バッテリ１の残容
量検出方法について説明する。
【００２４】車両走行中においては、バッテリ電流Ｉｂ
ａｔｔは流れている。したがって、残容量検知用電池セ
ル３２から検知される電圧Ｖｉは開放電圧ではないこと
となる。このため、開放電圧をまず推定する処理が残容
量検出回路３１によって行われる。残容量検出回路３１
は、所定のタイミングでバッテリ１の放電電流Ｉｂａｔ
ｔ、電圧Ｖｉを所定の間隔で複数個サンプリングする。
そして、サンプリングされた放電電流Ｉｂａｔｔ、電圧
Ｖｉは、図５に示す電流―電圧の２次元のグラフにプロ
ットされる。即ち、図５のグラフ上に（Ｉｂａｔｔ、Ｖ
ｉ）の点がプロットされる。また、図５において、横軸
は放電電流Ｉｂａｔｔであり、縦軸は電圧Ｖｉである。
そして、残容量検知回路３１によってサンプリングされ
た複数のバッテリ電流Ｉｂａｔｔと、その時の残容量検
知用電池セルの電圧Ｖｉは、順次、（Ｉｂａｔｔ、Ｖ
ｉ）の点として、このグラフ上にプロットされていく。
ａｔｔは流れている。したがって、残容量検知用電池セ
ル３２から検知される電圧Ｖｉは開放電圧ではないこと
となる。このため、開放電圧をまず推定する処理が残容
量検出回路３１によって行われる。残容量検出回路３１
は、所定のタイミングでバッテリ１の放電電流Ｉｂａｔ
ｔ、電圧Ｖｉを所定の間隔で複数個サンプリングする。
そして、サンプリングされた放電電流Ｉｂａｔｔ、電圧
Ｖｉは、図５に示す電流―電圧の２次元のグラフにプロ
ットされる。即ち、図５のグラフ上に（Ｉｂａｔｔ、Ｖ
ｉ）の点がプロットされる。また、図５において、横軸
は放電電流Ｉｂａｔｔであり、縦軸は電圧Ｖｉである。
そして、残容量検知回路３１によってサンプリングされ
た複数のバッテリ電流Ｉｂａｔｔと、その時の残容量検
知用電池セルの電圧Ｖｉは、順次、（Ｉｂａｔｔ、Ｖ
ｉ）の点として、このグラフ上にプロットされていく。
【００２５】また、このサンプリング数は、予め設定さ
れている値であり、残容量検知回路３１は、サンプリン
グ数が設定値に達するまで所定の間隔で電流Ｉｂａｔ
ｔ、電圧Ｖｉのサンプリングを続ける。次に、放電電流
Ｉｂａｔｔ、電圧Ｖｉのサンプリング数が、設定された
値に達すると、残容量検知回路３１は、プロットした複
数の（電流Ｉｂａｔｔ、電圧Ｖｉ）点から、図５に示す
ような漸近線Ｂを求める。そして、求めた漸近線Ｂにお
けるＩ＝０の点、即ちＹ切片Ｅ０を検出する。このＹ切
片Ｅ０は、電流Ｉｂａｔｔが流れていないときのバッテ
リＶｉの値、即ち、残容量検知用電池セル３２の推定開
放電圧ＯＣＶとみなすことができる。
れている値であり、残容量検知回路３１は、サンプリン
グ数が設定値に達するまで所定の間隔で電流Ｉｂａｔ
ｔ、電圧Ｖｉのサンプリングを続ける。次に、放電電流
Ｉｂａｔｔ、電圧Ｖｉのサンプリング数が、設定された
値に達すると、残容量検知回路３１は、プロットした複
数の（電流Ｉｂａｔｔ、電圧Ｖｉ）点から、図５に示す
ような漸近線Ｂを求める。そして、求めた漸近線Ｂにお
けるＩ＝０の点、即ちＹ切片Ｅ０を検出する。このＹ切
片Ｅ０は、電流Ｉｂａｔｔが流れていないときのバッテ
リＶｉの値、即ち、残容量検知用電池セル３２の推定開
放電圧ＯＣＶとみなすことができる。
【００２６】最後に、このようにして求められた推定開
放電圧ＯＣＶと、図４に示されている残容量検知用電池
セルの開放電圧ＯＣＶ−残容量ＳＯＣ特性から現在の残
容量検知用電池セル３２の残容量ＳＯＣを検出する。即
ち、推定開放電圧ＯＣＶに対応する残容量ＳＯＣの値を
図４のグラフから検出する。そして、このようにして求
められた残容量検知用電池セル３２の残容量ＳＯＣは、
バッテリ１の残容量ＳＯＣとして、残容量検知回路３１
からバッテリ制御装置５へ出力される。
放電圧ＯＣＶと、図４に示されている残容量検知用電池
セルの開放電圧ＯＣＶ−残容量ＳＯＣ特性から現在の残
容量検知用電池セル３２の残容量ＳＯＣを検出する。即
ち、推定開放電圧ＯＣＶに対応する残容量ＳＯＣの値を
図４のグラフから検出する。そして、このようにして求
められた残容量検知用電池セル３２の残容量ＳＯＣは、
バッテリ１の残容量ＳＯＣとして、残容量検知回路３１
からバッテリ制御装置５へ出力される。
【００２７】次に、車両停車中における、バッテリ１の
残容量検出方法について説明する。車両停車中において
は、バッテリ１の放電電流Ｉｂａｔｔは流れていない。
従って、残容量検知用電池セル３２の電圧は、開放電圧
ＯＣＶとなる。従って、この開放電圧ＯＣＶの値と、図
４に示した残容量検知用電池セル３２の開放電圧ＯＣＶ
−残容量ＳＯＣ特性を示すグラフとから残容量ＳＯＣを
求めることができる。具体的には、図４に示したグラフ
上で、残容量検知用電池セル３２の開放電圧ＯＣＶに対
応する残容量ＳＯＣを求めれば良い。そして、検出され
た残容量ＳＯＣの値は、残容量検知回路３１からバッテ
リ制御装置５へ出力され、モータ制御等を行うための重
要なパラメータとして扱われる。
残容量検出方法について説明する。車両停車中において
は、バッテリ１の放電電流Ｉｂａｔｔは流れていない。
従って、残容量検知用電池セル３２の電圧は、開放電圧
ＯＣＶとなる。従って、この開放電圧ＯＣＶの値と、図
４に示した残容量検知用電池セル３２の開放電圧ＯＣＶ
−残容量ＳＯＣ特性を示すグラフとから残容量ＳＯＣを
求めることができる。具体的には、図４に示したグラフ
上で、残容量検知用電池セル３２の開放電圧ＯＣＶに対
応する残容量ＳＯＣを求めれば良い。そして、検出され
た残容量ＳＯＣの値は、残容量検知回路３１からバッテ
リ制御装置５へ出力され、モータ制御等を行うための重
要なパラメータとして扱われる。
【００２８】尚、この発明は上記実施形態に限られるも
のではなく、例えば、残容量検知用電池セル３２の代わ
りに電気二重層コンデンサを電池セルに直列接続して、
電気二重層コンデンサの残容量を検出し、バッテリ１の
残容量としてみなし、バッテリ制御装置５に出力しても
良い。この場合、電池セルと同容量の電気二重層コンデ
ンサを用いることを前提とする。なお、電気二重層コン
デンサが小容量であって、電池セルと同じ容量を得られ
なかった場合は、小容量の電気二重層コンデンサを電池
セルと同容量となるまで複数並列接続し、これを一つの
電気二重層コンデンサとみなし、電池セルに直列に接続
すればよい。
のではなく、例えば、残容量検知用電池セル３２の代わ
りに電気二重層コンデンサを電池セルに直列接続して、
電気二重層コンデンサの残容量を検出し、バッテリ１の
残容量としてみなし、バッテリ制御装置５に出力しても
良い。この場合、電池セルと同容量の電気二重層コンデ
ンサを用いることを前提とする。なお、電気二重層コン
デンサが小容量であって、電池セルと同じ容量を得られ
なかった場合は、小容量の電気二重層コンデンサを電池
セルと同容量となるまで複数並列接続し、これを一つの
電気二重層コンデンサとみなし、電池セルに直列に接続
すればよい。
【００２９】また、図４に示したような残容量ＳＯＣと
開放電圧ＯＣＶとの相関性が高く、残容量ＳＯＣの変化
に伴い開放電圧ＯＣＶが大きく変化する特性と持った素
子であれば、残容量検知用電池３２や、上述の電気二重
層コンデンサに代わって採用することが可能である。
開放電圧ＯＣＶとの相関性が高く、残容量ＳＯＣの変化
に伴い開放電圧ＯＣＶが大きく変化する特性と持った素
子であれば、残容量検知用電池３２や、上述の電気二重
層コンデンサに代わって採用することが可能である。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による組電
池によれば、開放電圧―残容量の変化特性の小さい複数
の第１の電池セルと、開放電圧−残容量の変化特性が大
きく、且つ、第１の電池セルと同等の容量を有する第２
の電池セルを少なくとも１つ有し、複数の第１の電池セ
ルと、第２の電池セルとを直列に接続して組電池を構成
する。
池によれば、開放電圧―残容量の変化特性の小さい複数
の第１の電池セルと、開放電圧−残容量の変化特性が大
きく、且つ、第１の電池セルと同等の容量を有する第２
の電池セルを少なくとも１つ有し、複数の第１の電池セ
ルと、第２の電池セルとを直列に接続して組電池を構成
する。
【００３１】このように、開放電圧―残容量の変化特性
が大きい電池セル、即ち、負極ハードカーボン系リチウ
ム電池を、複数の開放電圧−残容量の変化特性が小さい
電池セル、即ち、ニッケル系の電池セル等に直列接続す
ることで、開放電圧―残容量の変化特性が大きい電池セ
ルの残容量を蓄電池全体の残容量としてみなすことが可
能となる。
が大きい電池セル、即ち、負極ハードカーボン系リチウ
ム電池を、複数の開放電圧−残容量の変化特性が小さい
電池セル、即ち、ニッケル系の電池セル等に直列接続す
ることで、開放電圧―残容量の変化特性が大きい電池セ
ルの残容量を蓄電池全体の残容量としてみなすことが可
能となる。
【００３２】また、請求項２の発明によれば、開放電圧
−残容量の変化特性が小さい複数の電池セルと、開放電
圧−残容量の変化特性が大きく、且つ、前記電池セルと
同等の容量を有する電池セルとを直列に接続して構成
し、開放電圧−残容量の変化特性が大きい電池セルの残
容量を検出し、この検出した残容量を組電池の残容量と
する。このように、開放電圧―残容量の変化特性が大き
い電池セルは、開放電圧を検出すれば、開放電圧―残容
量特性から残容量を求める事ができる。これにより、残
容量の検出精度が向上し、正確な残容量を検出すること
が可能となる。
−残容量の変化特性が小さい複数の電池セルと、開放電
圧−残容量の変化特性が大きく、且つ、前記電池セルと
同等の容量を有する電池セルとを直列に接続して構成
し、開放電圧−残容量の変化特性が大きい電池セルの残
容量を検出し、この検出した残容量を組電池の残容量と
する。このように、開放電圧―残容量の変化特性が大き
い電池セルは、開放電圧を検出すれば、開放電圧―残容
量特性から残容量を求める事ができる。これにより、残
容量の検出精度が向上し、正確な残容量を検出すること
が可能となる。
【００３３】また、請求項３に記載の発明によれば、残
容量と電圧値が比例関係である特性を持つ電気二重層コ
ンデンサを、複数の開放電圧−残容量の変化特性が小さ
い電池セル、即ち、残容量に伴う開放電圧変化が小さい
電池セルに直列接続する。このように、電気二重層コン
デンサと、全ての電池セルとを直列に接続することによ
って、電気二重層コンデンサの残容量を組電池の残容量
とみなすことが可能となる。
容量と電圧値が比例関係である特性を持つ電気二重層コ
ンデンサを、複数の開放電圧−残容量の変化特性が小さ
い電池セル、即ち、残容量に伴う開放電圧変化が小さい
電池セルに直列接続する。このように、電気二重層コン
デンサと、全ての電池セルとを直列に接続することによ
って、電気二重層コンデンサの残容量を組電池の残容量
とみなすことが可能となる。
【００３４】また、電気二重層コンデンサの残容量は、
電気二重層コンデンサの両端電圧を検出することによ
り、両端電圧と、残容量の関係から、残容量を容易に算
出することができる。これにより、残容量検出精度も向
上し、正確な値の残容量を得ることができる。また、小
容量である電気二重層コンデンサにおいては、これらを
並列接続することで、全体の電気二重層コンデンサの容
量を大きくすることが可能となる。これにより、組電池
を構成する電池セルの容量が大きい場合においても、電
気二重層コンデンサセルの並列合成容量と上述の電池セ
ルの容量とを等価になるまで電気二重層コンデンサセル
を並列に接続することで、大容量の電池セルにおいても
適用することができる。
電気二重層コンデンサの両端電圧を検出することによ
り、両端電圧と、残容量の関係から、残容量を容易に算
出することができる。これにより、残容量検出精度も向
上し、正確な値の残容量を得ることができる。また、小
容量である電気二重層コンデンサにおいては、これらを
並列接続することで、全体の電気二重層コンデンサの容
量を大きくすることが可能となる。これにより、組電池
を構成する電池セルの容量が大きい場合においても、電
気二重層コンデンサセルの並列合成容量と上述の電池セ
ルの容量とを等価になるまで電気二重層コンデンサセル
を並列に接続することで、大容量の電池セルにおいても
適用することができる。
【００３５】この結果、この電気二重層コンデンサの両
端電圧を検出することにより、両端電圧と、残容量の関
係から、残容量を算出することが可能となる。この結
果、残容量検出精度も向上し、正確な値の残容量を得る
ことができる。
端電圧を検出することにより、両端電圧と、残容量の関
係から、残容量を算出することが可能となる。この結
果、残容量検出精度も向上し、正確な値の残容量を得る
ことができる。
【図１】 ハイブリッド車両の全体構成図である。
【図２】 本発明の一実施形態における組電池の構成を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図３】 ニッケル水素電池、負極グラファイト系リチ
ウム電池の開放電圧―残容量特性を示す図である。
ウム電池の開放電圧―残容量特性を示す図である。
【図４】 負極ハードカーボン系リチウム電池の開放電
圧―残容量特性を示す図である。
圧―残容量特性を示す図である。
【図５】 車両走行中における電流―電圧特性を示す図
である。
である。
１ バッテリ（組電池） ２ パワードライブユニット ３０ 残容量検知システム ３１ 残容量検知回路（残容量検出装置） ３２ 残容量検知用電池セル（第２の電池セル）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G016 CA03 CB11 CB12 CC01 CC04 CC27 5H030 AA08 AS08 FF44 5H115 PG04 PI14 PI16 PI29 PO17 PU01 PU25 QE10 QI04 QN03 QN12 TB01 TE02 TI02 TI05 TI06 TI10 TR19
Claims (3)
- 【請求項１】 開放電圧−残容量の変化特性が小さい複
数の第１の電池セルと、 開放電圧−残容量の変化特性が大きく、且つ、前記第１
の電池セルと同等の容量を有する少なくとも１つの第２
の電池セルと、 を直列に接続して構成されることを特徴とする組電池。 - 【請求項２】 開放電圧−残容量の変化特性が小さい複
数の第１の電池セルと、開放電圧−残容量の変化特性が
大きく、且つ、前記第１の電池セルと同等の容量を有す
る少なくとも１つの第２の電池セルとを直列に接続して
構成される組電池の残容量を検出する残容量検出装置に
おいて、 前記何れかの第２の電池セルの開放電圧から前記第２の
電池セルの残容量を前記組電池の残容量として検出する
ことを特徴とする残容量検出装置。 - 【請求項３】 前記第２の電池セルは、電気二重層コン
デンサであることを特徴とする請求項１記載の組電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26124499A JP2001086604A (ja) | 1999-09-14 | 1999-09-14 | 組電池及び残容量検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26124499A JP2001086604A (ja) | 1999-09-14 | 1999-09-14 | 組電池及び残容量検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001086604A true JP2001086604A (ja) | 2001-03-30 |
Family
ID=17359151
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26124499A Pending JP2001086604A (ja) | 1999-09-14 | 1999-09-14 | 組電池及び残容量検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001086604A (ja) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1999
- 1999-09-14 JP JP26124499A patent/JP2001086604A/ja active Pending
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