JP2002298932A - 電池の残容量の演算方法 - Google Patents
電池の残容量の演算方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 記憶する定数を少なくしながら残容量を正確
に検出する。 【解決手段】 電池の残容量の演算方法は、放電レート
をパラメーターとして電池の放電効率を特定し、特定さ
れた放電効率に基づいて放電電流の積算値から電池の残
容量を演算する。この演算方法は、放電レートに対する
放電効率を２次以上のｎ次関数として記憶し、記憶する
ｎ次関数に基づいて放電レートをパラメーターとして放
電効率を算出し、算出された放電効率に基づいて電池の
残容量を演算している。
に検出する。 【解決手段】 電池の残容量の演算方法は、放電レート
をパラメーターとして電池の放電効率を特定し、特定さ
れた放電効率に基づいて放電電流の積算値から電池の残
容量を演算する。この演算方法は、放電レートに対する
放電効率を２次以上のｎ次関数として記憶し、記憶する
ｎ次関数に基づいて放電レートをパラメーターとして放
電効率を算出し、算出された放電効率に基づいて電池の
残容量を演算している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、放電している電池
の残容量を正確に検出する方法に関する。
の残容量を正確に検出する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】電池の残容量は、充電した容量から放電
容量を減算して算出できる。満充電された電池は、満充
電容量から放電容量を減算して算出される。放電容量
は、放電電流の積算値と放電効率の積から算出される。
放電効率は、温度や放電レートによって変化する。電池
の温度が低下すると、放電効率は低下する。また、大電
流放電させて放電レートが大きくなっても放電効率は低
下する。残容量を正確に算出するために、従来の演算方
法は、温度と放電レートから放電効率を特定し、特定さ
れた放電効率に基づいて放電容量を算出している。
容量を減算して算出できる。満充電された電池は、満充
電容量から放電容量を減算して算出される。放電容量
は、放電電流の積算値と放電効率の積から算出される。
放電効率は、温度や放電レートによって変化する。電池
の温度が低下すると、放電効率は低下する。また、大電
流放電させて放電レートが大きくなっても放電効率は低
下する。残容量を正確に算出するために、従来の演算方
法は、温度と放電レートから放電効率を特定し、特定さ
れた放電効率に基づいて放電容量を算出している。
【０００３】従来の演算方法が放電効率を特定する方法
を図１に示す。この図の方法は、複数の変極点を境界と
して放電レートを複数の領域に分割する。分割された領
域において、放電効率は一次直線関数として近似され
る。一次直線関数は、傾きを特定する第１の定数と切片
を特定する第２の定数からなるふたつの定数で特定され
る。したがって、特定温度におけるひとつの領域でふた
つの定数を記憶する必要がある。図は、放電レートを５
つの領域に分割している。したがって、特定の温度にお
いて１０の定数を記憶する必要がある。さらに、６つの
温度における放電効率を特定するには、６０の定数を記
憶する必要がある。
を図１に示す。この図の方法は、複数の変極点を境界と
して放電レートを複数の領域に分割する。分割された領
域において、放電効率は一次直線関数として近似され
る。一次直線関数は、傾きを特定する第１の定数と切片
を特定する第２の定数からなるふたつの定数で特定され
る。したがって、特定温度におけるひとつの領域でふた
つの定数を記憶する必要がある。図は、放電レートを５
つの領域に分割している。したがって、特定の温度にお
いて１０の定数を記憶する必要がある。さらに、６つの
温度における放電効率を特定するには、６０の定数を記
憶する必要がある。
【０００４】また、放電している電池の残容量が設定容
量となる最低電圧も、温度と放電レートで変化する。図
２は、電池の残容量が５％となる最低電圧が変化する特
性を示している。電池の残容量が５％となるときの最低
電圧は、この図に示すように、温度と放電レートで特定
して正確に検出できる。温度と放電レートで最低電圧を
特定するために、放電レートが複数の領域に分割され
る。分割された領域において、最低電圧は一次直線関数
として近似される。この一次直線関数は、放電効率と同
じように、傾きを特定する第１の定数と切片を特定する
第２の定数からなるふたつの定数で特定される。したが
って、特定温度におけるひとつの領域でふたつの定数を
記憶する必要がある。図は放電レートを５つの領域に分
割しているので、特定の温度において１０の定数を記憶
する必要がある。さらに、６つの温度における放電効率
を特定するので、６０の定数を記憶する必要がある。
量となる最低電圧も、温度と放電レートで変化する。図
２は、電池の残容量が５％となる最低電圧が変化する特
性を示している。電池の残容量が５％となるときの最低
電圧は、この図に示すように、温度と放電レートで特定
して正確に検出できる。温度と放電レートで最低電圧を
特定するために、放電レートが複数の領域に分割され
る。分割された領域において、最低電圧は一次直線関数
として近似される。この一次直線関数は、放電効率と同
じように、傾きを特定する第１の定数と切片を特定する
第２の定数からなるふたつの定数で特定される。したが
って、特定温度におけるひとつの領域でふたつの定数を
記憶する必要がある。図は放電レートを５つの領域に分
割しているので、特定の温度において１０の定数を記憶
する必要がある。さらに、６つの温度における放電効率
を特定するので、６０の定数を記憶する必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図１と図２に示すよう
に、放電レートを複数の領域に分割し、分割された領域
の放電効率や最低電圧を一次直線関数として記憶する方
法は、多数の定数を記憶する必要がある。とくに、正確
に放電効率や最低電圧を検出するには、放電レートをよ
り多くの領域に分割する必要があるので、記憶する定数
が極めて多くなる欠点がある。さらに、一次直線関数で
近似する方法は、変極点で不連続になるので、放電レー
トがわずかに変化すると放電効率や最低電圧が急激に変
化する。現実の電池の放電効率や最低電圧は、放電レー
トのいかなる値によっても急激に変化することはない。
このため、一次直線関数に基づいて放電効率や最低電圧
を検出する方法は、すべての放電レートにおいて、正確
に放電効率や最低電圧を特定することが難しい。このた
め、残容量を正確に算出することができない欠点があっ
た。
に、放電レートを複数の領域に分割し、分割された領域
の放電効率や最低電圧を一次直線関数として記憶する方
法は、多数の定数を記憶する必要がある。とくに、正確
に放電効率や最低電圧を検出するには、放電レートをよ
り多くの領域に分割する必要があるので、記憶する定数
が極めて多くなる欠点がある。さらに、一次直線関数で
近似する方法は、変極点で不連続になるので、放電レー
トがわずかに変化すると放電効率や最低電圧が急激に変
化する。現実の電池の放電効率や最低電圧は、放電レー
トのいかなる値によっても急激に変化することはない。
このため、一次直線関数に基づいて放電効率や最低電圧
を検出する方法は、すべての放電レートにおいて、正確
に放電効率や最低電圧を特定することが難しい。このた
め、残容量を正確に算出することができない欠点があっ
た。
【０００６】本発明は、このような欠点を解決すること
を目的に開発されたものである。本発明の重要な目的
は、記憶する定数を少なくしながら残容量を正確に検出
できる電池の残容量の演算方法を提供することにある。
を目的に開発されたものである。本発明の重要な目的
は、記憶する定数を少なくしながら残容量を正確に検出
できる電池の残容量の演算方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の電池の残容量の
演算方法は、放電レートをパラメーターとして電池の放
電効率を特定し、特定された放電効率に基づいて放電電
流の積算値から電池の残容量を演算する。この演算方法
は、放電レートに対する放電効率を２次以上のｎ次関数
として記憶し、記憶するｎ次関数に基づいて放電レート
をパラメーターとして放電効率を算出し、算出された放
電効率に基づいて電池の残容量を演算している。
演算方法は、放電レートをパラメーターとして電池の放
電効率を特定し、特定された放電効率に基づいて放電電
流の積算値から電池の残容量を演算する。この演算方法
は、放電レートに対する放電効率を２次以上のｎ次関数
として記憶し、記憶するｎ次関数に基づいて放電レート
をパラメーターとして放電効率を算出し、算出された放
電効率に基づいて電池の残容量を演算している。
【０００８】残容量の演算方法は、温度をパラメーター
として電池の放電効率を特定し、特定された放電効率に
基づいて放電電流の積算値から電池の残容量を演算する
こともできる。この演算方法は、温度に対する放電効率
を２次以上のｎ次関数として記憶し、記憶するｎ次関数
に基づいて温度をパラメーターとして放電効率を算出
し、算出された放電効率に基づいて電池の残容量を演算
する。
として電池の放電効率を特定し、特定された放電効率に
基づいて放電電流の積算値から電池の残容量を演算する
こともできる。この演算方法は、温度に対する放電効率
を２次以上のｎ次関数として記憶し、記憶するｎ次関数
に基づいて温度をパラメーターとして放電効率を算出
し、算出された放電効率に基づいて電池の残容量を演算
する。
【０００９】さらに、残容量の演算方法は、温度と放電
レートをパラメーターとして電池の放電効率を特定し、
特定された放電効率に基づいて充電電流の積算値から電
池の残容量を演算することもできる。この演算方法は、
温度と放電レートに対する放電効率を２次以上のｎ次関
数として記憶し、記憶するｎ次関数に基づいて温度と放
電レートをパラメーターとして放電効率を算出し、算出
された放電効率に基づいて電池の残容量を演算する。
レートをパラメーターとして電池の放電効率を特定し、
特定された放電効率に基づいて充電電流の積算値から電
池の残容量を演算することもできる。この演算方法は、
温度と放電レートに対する放電効率を２次以上のｎ次関
数として記憶し、記憶するｎ次関数に基づいて温度と放
電レートをパラメーターとして放電効率を算出し、算出
された放電効率に基づいて電池の残容量を演算する。
【００１０】本発明の請求項４の電池の残容量の演算方
法は、放電レートをパラメーターとして電池の最低電圧
を特定し、放電している電池の電圧が特定された最低電
圧になることを検出して電池の残容量を検出する。この
演算方法は、放電レートに対する最低電圧を２次以上の
ｎ次関数として記憶し、記憶するｎ次関数に基づいて放
電レートをパラメーターとして最低電圧を算出し、算出
された最低電圧に電池の電圧が低下すると、電池の残容
量が設定容量になったとする。
法は、放電レートをパラメーターとして電池の最低電圧
を特定し、放電している電池の電圧が特定された最低電
圧になることを検出して電池の残容量を検出する。この
演算方法は、放電レートに対する最低電圧を２次以上の
ｎ次関数として記憶し、記憶するｎ次関数に基づいて放
電レートをパラメーターとして最低電圧を算出し、算出
された最低電圧に電池の電圧が低下すると、電池の残容
量が設定容量になったとする。
【００１１】残容量の演算方法は、温度をパラメーター
として電池の最低電圧を特定し、放電している電池の電
圧が特定された最低電圧になることを検出して電池の残
容量を検出することもできる。この演算方法は、温度に
対する最低電圧を２次以上のｎ次関数として記憶し、記
憶するｎ次関数に基づいて温度をパラメーターとして最
低電圧を算出し、算出された最低電圧に電池の電圧が低
下すると、電池の残容量が設定容量になったとする。
として電池の最低電圧を特定し、放電している電池の電
圧が特定された最低電圧になることを検出して電池の残
容量を検出することもできる。この演算方法は、温度に
対する最低電圧を２次以上のｎ次関数として記憶し、記
憶するｎ次関数に基づいて温度をパラメーターとして最
低電圧を算出し、算出された最低電圧に電池の電圧が低
下すると、電池の残容量が設定容量になったとする。
【００１２】さらに、残容量の演算方法は、温度と放電
レートをパラメーターとして電池の最低電圧を特定し、
放電している電池の電圧が特定された最低電圧になるこ
とを検出して電池の残容量を検出することもできる。こ
の演算方法は、温度と放電レートに対する最低電圧を２
次以上のｎ次関数として記憶し、記憶するｎ次関数に基
づいて温度と放電レートをパラメーターとして最低電圧
を算出し、算出された最低電圧に電池の電圧が低下する
と、電池の残容量が設定容量になったとする。
レートをパラメーターとして電池の最低電圧を特定し、
放電している電池の電圧が特定された最低電圧になるこ
とを検出して電池の残容量を検出することもできる。こ
の演算方法は、温度と放電レートに対する最低電圧を２
次以上のｎ次関数として記憶し、記憶するｎ次関数に基
づいて温度と放電レートをパラメーターとして最低電圧
を算出し、算出された最低電圧に電池の電圧が低下する
と、電池の残容量が設定容量になったとする。
【００１３】電池の残容量の検出方法は、最低電圧を、
電池の残容量が０〜１０％となる電圧に設定することが
できる。
電池の残容量が０〜１０％となる電圧に設定することが
できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明
の技術思想を具体化するための残容量の演算方法を例示
するものであって、本発明は演算方法を以下に特定しな
い。
づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明
の技術思想を具体化するための残容量の演算方法を例示
するものであって、本発明は演算方法を以下に特定しな
い。
【００１５】図３は、電池１の残容量を演算する回路を
実装するパック電池の回路図である。このパック電池
は、電池１と、電池１や周囲の温度を検出するサーミス
タ等の温度センサー２と、温度センサー２から入力され
る信号と、電池１の電圧および電流を検出してデジタル
値に変換するＡ／Ｄコンバータ３と、Ａ／Ｄコンバータ
３から出力される信号を演算して電池１の残容量を算出
する積算処理部４と、積算処理部４が残容量の演算に使
用する放電効率や残容量を記憶している電池特性パラメ
ーター記憶部５と、積算処理部４で算出された残容量を
出力する電池残量出力部６とを備える。
実装するパック電池の回路図である。このパック電池
は、電池１と、電池１や周囲の温度を検出するサーミス
タ等の温度センサー２と、温度センサー２から入力され
る信号と、電池１の電圧および電流を検出してデジタル
値に変換するＡ／Ｄコンバータ３と、Ａ／Ｄコンバータ
３から出力される信号を演算して電池１の残容量を算出
する積算処理部４と、積算処理部４が残容量の演算に使
用する放電効率や残容量を記憶している電池特性パラメ
ーター記憶部５と、積算処理部４で算出された残容量を
出力する電池残量出力部６とを備える。
【００１６】電池１は、リチウムイオン二次電池１であ
る。ただ、電池は、ニッケル−水素電池やニッケル−カ
ドミウム電池とすることもできる。この図のパック電池
は、直列に接続している３個の電池１を内蔵する。本発
明の演算方法で残容量が算出されるパック電池は、１ま
たは２個、あるいは４個以上の電池を内蔵することもで
きる。
る。ただ、電池は、ニッケル−水素電池やニッケル−カ
ドミウム電池とすることもできる。この図のパック電池
は、直列に接続している３個の電池１を内蔵する。本発
明の演算方法で残容量が算出されるパック電池は、１ま
たは２個、あるいは４個以上の電池を内蔵することもで
きる。
【００１７】温度センサー２は、電池温度や電池１の周
囲温度を抵抗値の変化として検出する。電池温度を検出
するセンサーは、電池１の表面に接触し、あるいは接近
して配設される。電池温度で電池１の放電効率や最低電
圧を特定する方法は、正確に残容量を算出できる。た
だ、電池温度は、周囲温度で特定されるので、周囲温度
を検出して放電効率や最低電圧を特定することもでき
る。
囲温度を抵抗値の変化として検出する。電池温度を検出
するセンサーは、電池１の表面に接触し、あるいは接近
して配設される。電池温度で電池１の放電効率や最低電
圧を特定する方法は、正確に残容量を算出できる。た
だ、電池温度は、周囲温度で特定されるので、周囲温度
を検出して放電効率や最低電圧を特定することもでき
る。
【００１８】Ａ／Ｄコンバータ３は、温度センサー２か
ら入力される温度信号と、検出した電池電圧と、電池１
と直列に接続している電流検出抵抗７の両端に発生する
電圧をデジタル信号に変換して出力する。Ａ／Ｄコンバ
ータ３は、以上の３つの信号をデジタル信号に変換する
ために３組設けられ、あるいはタイミングを切り換え
て、時分割に３つの信号をデジタル信号に変換する。
ら入力される温度信号と、検出した電池電圧と、電池１
と直列に接続している電流検出抵抗７の両端に発生する
電圧をデジタル信号に変換して出力する。Ａ／Ｄコンバ
ータ３は、以上の３つの信号をデジタル信号に変換する
ために３組設けられ、あるいはタイミングを切り換え
て、時分割に３つの信号をデジタル信号に変換する。
【００１９】積算処理部４は、Ａ／Ｄコンバータ３から
入力される信号を演算して電池１の残容量を演算する。
残容量は、先述したように充電容量から放電容量を減算
して演算される。また、残容量は、放電される電池１の
電圧が最低電圧まで低下したことを検出して算出され
る。最低電圧は、電池１の残容量が設定容量となる電圧
である。最低電圧は、たとえば電池１の残容量が５％と
なる電圧に設定される。ただ、電池１の電圧が最低電圧
となるときの設定容量は０〜１０％とすることもでき
る。
入力される信号を演算して電池１の残容量を演算する。
残容量は、先述したように充電容量から放電容量を減算
して演算される。また、残容量は、放電される電池１の
電圧が最低電圧まで低下したことを検出して算出され
る。最低電圧は、電池１の残容量が設定容量となる電圧
である。最低電圧は、たとえば電池１の残容量が５％と
なる電圧に設定される。ただ、電池１の電圧が最低電圧
となるときの設定容量は０〜１０％とすることもでき
る。
【００２０】積算処理部４は、充電電流を積算して充電
容量を演算する。このとき、充電電流の積算値に充電効
率をかけるとより正確に充電容量を検出することができ
る。充電効率は、放電効率と同じように、温度や充電電
流をパラメーターとして特定される。通常の使用状態に
おいて、パック電池は、ほとんど例外なく満充電される
まで充電される。リチウムイオン二次電池の満充電は、
電池の電圧で検出される。ニッケル−水素電池やニッケ
ル−カドミウム電池の満充電は、ピーク電圧やピーク電
圧から電圧が低下するΔＶ低下で検出される。満充電さ
れた電池は、満充電容量となるので充電容量を正確に検
出できる。
容量を演算する。このとき、充電電流の積算値に充電効
率をかけるとより正確に充電容量を検出することができ
る。充電効率は、放電効率と同じように、温度や充電電
流をパラメーターとして特定される。通常の使用状態に
おいて、パック電池は、ほとんど例外なく満充電される
まで充電される。リチウムイオン二次電池の満充電は、
電池の電圧で検出される。ニッケル−水素電池やニッケ
ル−カドミウム電池の満充電は、ピーク電圧やピーク電
圧から電圧が低下するΔＶ低下で検出される。満充電さ
れた電池は、満充電容量となるので充電容量を正確に検
出できる。
【００２１】積算処理部４は、放電電流の積算値と放電
効率の積から放電容量を算出する。放電効率は、温度と
放電レートをパラメーターとして特定される。温度と放
電レートをパラメーターとして放電効率を算出するデー
タは、電池特性パラメーター記憶部５に記憶される。図
４は、温度と放電レートで特定される放電効率を示すグ
ラフである。電池特性パラメーター記憶部５は、放電レ
ートに対する放電効率を２次以上のｎ次関数とし算出す
る定数を記憶している。図４は、放電レートをパラメー
ターとする３次関数で放電効率を特定する様子を示して
いる。３次関数は以下の一般式で示される。 ｆ（ｘ）＝ａｘ３＋ｂｘ２＋ｃｘ＋ｄ この式において、ｆ（ｘ）は放電効率、ｘは放電レー
ト、ａ、ｂ、ｃ、ｄは定数である。この式は、ａ〜ｄか
らなる４つの定数を記憶して、放電レートから放電効率
を演算する。４つの定数は、電池特性パラメーター記憶
部５に記憶される。放電効率は、温度によって変化す
る。したがって、電池特性パラメーター記憶部５は、各
々の温度に対するａ〜ｄの定数を記憶している。図は、
０〜５０℃の温度範囲において、１０℃の間隔で各々の
温度に対する放電効率を特定する。したがって、電池特
性パラメーター記憶部５は、１０℃の温度の相違によ
り、６組のａ〜ｄの定数を記憶しており、温度によって
ａ〜ｄの定数の変化させる。温度が特定されるとａ〜ｄ
の定数が特定され、特定されたａ〜ｄの定数から放電レ
ートをパラメーターとする放電効率が算出される。
効率の積から放電容量を算出する。放電効率は、温度と
放電レートをパラメーターとして特定される。温度と放
電レートをパラメーターとして放電効率を算出するデー
タは、電池特性パラメーター記憶部５に記憶される。図
４は、温度と放電レートで特定される放電効率を示すグ
ラフである。電池特性パラメーター記憶部５は、放電レ
ートに対する放電効率を２次以上のｎ次関数とし算出す
る定数を記憶している。図４は、放電レートをパラメー
ターとする３次関数で放電効率を特定する様子を示して
いる。３次関数は以下の一般式で示される。 ｆ（ｘ）＝ａｘ３＋ｂｘ２＋ｃｘ＋ｄ この式において、ｆ（ｘ）は放電効率、ｘは放電レー
ト、ａ、ｂ、ｃ、ｄは定数である。この式は、ａ〜ｄか
らなる４つの定数を記憶して、放電レートから放電効率
を演算する。４つの定数は、電池特性パラメーター記憶
部５に記憶される。放電効率は、温度によって変化す
る。したがって、電池特性パラメーター記憶部５は、各
々の温度に対するａ〜ｄの定数を記憶している。図は、
０〜５０℃の温度範囲において、１０℃の間隔で各々の
温度に対する放電効率を特定する。したがって、電池特
性パラメーター記憶部５は、１０℃の温度の相違によ
り、６組のａ〜ｄの定数を記憶しており、温度によって
ａ〜ｄの定数の変化させる。温度が特定されるとａ〜ｄ
の定数が特定され、特定されたａ〜ｄの定数から放電レ
ートをパラメーターとする放電効率が算出される。
【００２２】電池１の温度は、必ずしも１０℃ピッチに
変化しない。たとえば、電池温度が１５℃となることも
ある。この温度における電池１の放電効率は、１０℃の
放電効率と２０℃の放電効率から比例配分で算出するこ
とができる。比例配分で放電効率を算出する方法は、ａ
〜ｄの定数が記憶されない電池温度においても放電効率
を算出することができる。
変化しない。たとえば、電池温度が１５℃となることも
ある。この温度における電池１の放電効率は、１０℃の
放電効率と２０℃の放電効率から比例配分で算出するこ
とができる。比例配分で放電効率を算出する方法は、ａ
〜ｄの定数が記憶されない電池温度においても放電効率
を算出することができる。
【００２３】図４は、温度によって異なる関数を選択し
て放電効率を算出する。すなわち、温度が特定されると
ａ〜ｄの定数が特定され、特定されたａ〜ｄの定数から
放電レートをパラメーターとして放電効率を算出する。
積算処理部４は、図５に示すように、放電レートによっ
て異なる関数を選択して放電効率を算出することもでき
る。このグラフは、放電レートが特定されるとａ１〜ｄ
１の定数が特定されて、特定されたａ１〜ｄ１の定数か
ら温度をパラメーターとして放電効率を算出する。
て放電効率を算出する。すなわち、温度が特定されると
ａ〜ｄの定数が特定され、特定されたａ〜ｄの定数から
放電レートをパラメーターとして放電効率を算出する。
積算処理部４は、図５に示すように、放電レートによっ
て異なる関数を選択して放電効率を算出することもでき
る。このグラフは、放電レートが特定されるとａ１〜ｄ
１の定数が特定されて、特定されたａ１〜ｄ１の定数か
ら温度をパラメーターとして放電効率を算出する。
【００２４】この方法は、温度をパラメーターとする３
次関数で放電効率を特定する。３次関数は以下の一般式
で示される。 ｆ（ｙ）＝ａ１ｙ３＋ｂ１ｙ２＋ｃ１ｙ＋ｄ１ この式において、ｆ（ｙ）は放電効率、ｙは温度、
ａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１は定数である。この式は、ａ１
〜ｄ１からなる４つの定数を記憶して、温度から放電効
率を演算する。４つの定数は、電池特性パラメーター記
憶部５に記憶される。放電効率は、放電レートによって
変化する。したがって、電池特性パラメーター記憶部５
は、各々の放電レートに対するａ１〜ｄ１の定数を記憶
している。図は、０〜１０００ｍＷの放電レート範囲に
おいて、２００ｍＷの間隔で各々の放電レートに対する
放電効率を特定する。したがって、電池特性パラメータ
ー記憶部５は、２００ｍＷの放電レートの相違により、
５組のａ１〜ｄ１の定数を記憶しており、放電レートに
よってａ１〜ｄ１の定数の変化させる。放電レートが特
定されるとａ１〜ｄ１の定数が特定され、特定されたａ
１〜ｄ１の定数から温度をパラメーターとする放電効率
が算出される。
次関数で放電効率を特定する。３次関数は以下の一般式
で示される。 ｆ（ｙ）＝ａ１ｙ３＋ｂ１ｙ２＋ｃ１ｙ＋ｄ１ この式において、ｆ（ｙ）は放電効率、ｙは温度、
ａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１は定数である。この式は、ａ１
〜ｄ１からなる４つの定数を記憶して、温度から放電効
率を演算する。４つの定数は、電池特性パラメーター記
憶部５に記憶される。放電効率は、放電レートによって
変化する。したがって、電池特性パラメーター記憶部５
は、各々の放電レートに対するａ１〜ｄ１の定数を記憶
している。図は、０〜１０００ｍＷの放電レート範囲に
おいて、２００ｍＷの間隔で各々の放電レートに対する
放電効率を特定する。したがって、電池特性パラメータ
ー記憶部５は、２００ｍＷの放電レートの相違により、
５組のａ１〜ｄ１の定数を記憶しており、放電レートに
よってａ１〜ｄ１の定数の変化させる。放電レートが特
定されるとａ１〜ｄ１の定数が特定され、特定されたａ
１〜ｄ１の定数から温度をパラメーターとする放電効率
が算出される。
【００２５】放電レートも、温度と同じように２００ｍ
Ｗピッチに変化しない。したがって、記憶される放電レ
ートの間の放電効率は、温度と同じように比例配分で算
出することができる。比例配分で放電効率を算出する方
法は、ａ１〜ｄ１の定数が記憶されない放電レートにお
いても放電効率を算出することができる。
Ｗピッチに変化しない。したがって、記憶される放電レ
ートの間の放電効率は、温度と同じように比例配分で算
出することができる。比例配分で放電効率を算出する方
法は、ａ１〜ｄ１の定数が記憶されない放電レートにお
いても放電効率を算出することができる。
【００２６】さらに、温度と放電レートをパラメーター
とする以下の３次関数で放電効率を特定することもでき
る。この３次関数は以下の一般式で示される。 ｆ＝ａ２ｘ３＋ｂ２ｘ２＋ｃ２ｘ＋ｄ２＋ａ３ｙ３＋ｂ
３ｙ２＋ｃ３ｙ この式において、ｆは放電効率、ｘは放電レート、ｙは
温度、ａ２、ｂ２、ｃ ２、ｄ２、ａ３、ｂ３、ｃ３は定
数である。この式は、７つの定数を記憶して、温度と放
電レートから放電効率を演算する。７つの定数は、電池
特性パラメーター記憶部５に記憶される。
とする以下の３次関数で放電効率を特定することもでき
る。この３次関数は以下の一般式で示される。 ｆ＝ａ２ｘ３＋ｂ２ｘ２＋ｃ２ｘ＋ｄ２＋ａ３ｙ３＋ｂ
３ｙ２＋ｃ３ｙ この式において、ｆは放電効率、ｘは放電レート、ｙは
温度、ａ２、ｂ２、ｃ ２、ｄ２、ａ３、ｂ３、ｃ３は定
数である。この式は、７つの定数を記憶して、温度と放
電レートから放電効率を演算する。７つの定数は、電池
特性パラメーター記憶部５に記憶される。
【００２７】積算処理部４は、放電される電池１の電圧
が最低電圧まで低下したことを検出して最低電圧を検出
する。最低電圧は、温度と放電レートをパラメーターと
して特定される。温度と放電レートをパラメーターとし
て最低電圧を算出するデータは、電池特性パラメーター
記憶部５に記憶される。図６は、温度と放電レートで特
定される最低電圧を示すグラフである。電池特性パラメ
ーター記憶部５は、放電レートに対する最低電圧を２次
以上のｎ次関数とし、算出する定数を記憶している。図
６は、放電レートをパラメーターとする３次関数で最低
電圧を特定する様子を示している。この図は、電池１の
残容量が５％となるときの最低電圧を示している。３次
関数は以下の一般式で示される。
が最低電圧まで低下したことを検出して最低電圧を検出
する。最低電圧は、温度と放電レートをパラメーターと
して特定される。温度と放電レートをパラメーターとし
て最低電圧を算出するデータは、電池特性パラメーター
記憶部５に記憶される。図６は、温度と放電レートで特
定される最低電圧を示すグラフである。電池特性パラメ
ーター記憶部５は、放電レートに対する最低電圧を２次
以上のｎ次関数とし、算出する定数を記憶している。図
６は、放電レートをパラメーターとする３次関数で最低
電圧を特定する様子を示している。この図は、電池１の
残容量が５％となるときの最低電圧を示している。３次
関数は以下の一般式で示される。
【００２８】Ｖmin＝Ａｘ３＋Ｂｘ２＋Ｃｘ＋ｄ この式において、Ｖminは最低電圧、ｘは放電レート、
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは定数である。この式は、Ａ〜Ｄからな
る４つの定数を記憶して、放電レートから最低電圧を演
算する。４つの定数は、電池特性パラメーター記憶部５
に記憶される。最低電圧は、温度によって変化する。し
たがって、電池特性パラメーター記憶部５は、各々の温
度に対するＡ〜Ｄの定数を記憶している。図は、０〜５
０℃の温度範囲において、１０℃の間隔で各々の温度に
対する最低電圧を特定する。したがって、電池特性パラ
メーター記憶部５は、１０℃の温度の相違により、６組
のＡ〜Ｄの定数を記憶しており、温度によってＡ〜Ｄの
定数の変化させる。温度が特定されるとＡ〜Ｄの定数が
特定され、特定されたＡ〜Ｄの定数から放電レートをパ
ラメーターとする最低電圧が算出される。
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは定数である。この式は、Ａ〜Ｄからな
る４つの定数を記憶して、放電レートから最低電圧を演
算する。４つの定数は、電池特性パラメーター記憶部５
に記憶される。最低電圧は、温度によって変化する。し
たがって、電池特性パラメーター記憶部５は、各々の温
度に対するＡ〜Ｄの定数を記憶している。図は、０〜５
０℃の温度範囲において、１０℃の間隔で各々の温度に
対する最低電圧を特定する。したがって、電池特性パラ
メーター記憶部５は、１０℃の温度の相違により、６組
のＡ〜Ｄの定数を記憶しており、温度によってＡ〜Ｄの
定数の変化させる。温度が特定されるとＡ〜Ｄの定数が
特定され、特定されたＡ〜Ｄの定数から放電レートをパ
ラメーターとする最低電圧が算出される。
【００２９】電池１の温度は、必ずしも１０℃ピッチに
変化しないので、電池温度が１５℃となることもある。
この温度における電池１の最低電圧は、１０℃の最低電
圧と２０℃の最低電圧から比例配分で算出することがで
きる。比例配分で最低電圧を算出する方法は、Ａ〜Ｄの
定数が記憶されない電池温度においても最低電圧を算出
することができる。
変化しないので、電池温度が１５℃となることもある。
この温度における電池１の最低電圧は、１０℃の最低電
圧と２０℃の最低電圧から比例配分で算出することがで
きる。比例配分で最低電圧を算出する方法は、Ａ〜Ｄの
定数が記憶されない電池温度においても最低電圧を算出
することができる。
【００３０】図６は、温度によって異なる関数を選択し
て最低電圧を算出する。すなわち、温度が特定されると
Ａ〜Ｄの定数が特定され、特定されたＡ〜Ｄの定数から
放電レートをパラメーターとして最低電圧を算出する。
積算処理部４は、図７に示すように、放電レートによっ
て異なる関数を選択して最低電圧を算出することもでき
る。このグラフは、放電レートが特定されるとＡ１〜Ｄ
１の定数が特定されて、特定されたＡ１〜Ｄ１の定数か
ら温度をパラメーターとして最低電圧を算出する。
て最低電圧を算出する。すなわち、温度が特定されると
Ａ〜Ｄの定数が特定され、特定されたＡ〜Ｄの定数から
放電レートをパラメーターとして最低電圧を算出する。
積算処理部４は、図７に示すように、放電レートによっ
て異なる関数を選択して最低電圧を算出することもでき
る。このグラフは、放電レートが特定されるとＡ１〜Ｄ
１の定数が特定されて、特定されたＡ１〜Ｄ１の定数か
ら温度をパラメーターとして最低電圧を算出する。
【００３１】この方法は、温度をパラメーターとする３
次関数で最低電圧を特定する。３次関数は以下の一般式
で示される。 Ｖmin＝Ａ１ｙ３＋Ｂ１ｙ２＋Ｃ１ｙ＋Ｄ１ この式において、Ｖminは最低電圧、ｙは温度、Ａ１、
Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１は定数である。この式は、Ａ１〜Ｄ１
からなる４つの定数を記憶して、温度から最低電圧を演
算する。４つの定数は、電池特性パラメーター記憶部５
に記憶される。最低電圧は、放電レートによって変化す
る。したがって、電池特性パラメーター記憶部５は、各
々の放電レートに対するＡ１〜Ｄ１の定数を記憶してい
る。図は、０〜１０００ｍＷの放電レート範囲におい
て、２００ｍＷの間隔で各々の放電レートに対する最低
電圧を特定する。したがって、電池特性パラメーター記
憶部５は、２００ｍＷの放電レートの相違により、５組
のＡ１〜Ｄ１の定数を記憶しており、放電レートによっ
てＡ１〜Ｄ１の定数の変化させる。放電レートが特定さ
れるとＡ１〜Ｄ１の定数が特定され、特定されたＡ１〜
Ｄ１の定数から温度をパラメーターとする最低電圧が算
出される。
次関数で最低電圧を特定する。３次関数は以下の一般式
で示される。 Ｖmin＝Ａ１ｙ３＋Ｂ１ｙ２＋Ｃ１ｙ＋Ｄ１ この式において、Ｖminは最低電圧、ｙは温度、Ａ１、
Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１は定数である。この式は、Ａ１〜Ｄ１
からなる４つの定数を記憶して、温度から最低電圧を演
算する。４つの定数は、電池特性パラメーター記憶部５
に記憶される。最低電圧は、放電レートによって変化す
る。したがって、電池特性パラメーター記憶部５は、各
々の放電レートに対するＡ１〜Ｄ１の定数を記憶してい
る。図は、０〜１０００ｍＷの放電レート範囲におい
て、２００ｍＷの間隔で各々の放電レートに対する最低
電圧を特定する。したがって、電池特性パラメーター記
憶部５は、２００ｍＷの放電レートの相違により、５組
のＡ１〜Ｄ１の定数を記憶しており、放電レートによっ
てＡ１〜Ｄ１の定数の変化させる。放電レートが特定さ
れるとＡ１〜Ｄ１の定数が特定され、特定されたＡ１〜
Ｄ１の定数から温度をパラメーターとする最低電圧が算
出される。
【００３２】放電レートも、温度と同じように２００ｍ
Ｗピッチに変化しない。したがって、記憶される放電レ
ートの間の最低電圧は、温度と同じように比例配分で算
出することができる。比例配分で最低電圧を算出する方
法は、Ａ１〜Ｄ１の定数が記憶されない放電レートにお
いても最低電圧を算出することができる。
Ｗピッチに変化しない。したがって、記憶される放電レ
ートの間の最低電圧は、温度と同じように比例配分で算
出することができる。比例配分で最低電圧を算出する方
法は、Ａ１〜Ｄ１の定数が記憶されない放電レートにお
いても最低電圧を算出することができる。
【００３３】さらに、温度と放電レートをパラメーター
とする以下の３次関数で最低電圧を特定することもでき
る。この３次関数は以下の一般式で示される。 Ｖmin＝Ａ２ｘ３＋Ｂ２ｘ２＋Ｃ２ｘ＋Ｄ２＋Ａ３ｙ３
＋Ｂ３ｙ２＋Ｃ３ｙ この式において、Ｖminは最低電圧、ｘは放電レート、
ｙは温度、Ａ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２、Ａ３、Ｂ３、Ｃ３
は定数である。この式は、７つの定数を記憶して、温度
と放電レートから最低電圧を演算する。７つの定数は、
電池特性パラメーター記憶部５に記憶される。
とする以下の３次関数で最低電圧を特定することもでき
る。この３次関数は以下の一般式で示される。 Ｖmin＝Ａ２ｘ３＋Ｂ２ｘ２＋Ｃ２ｘ＋Ｄ２＋Ａ３ｙ３
＋Ｂ３ｙ２＋Ｃ３ｙ この式において、Ｖminは最低電圧、ｘは放電レート、
ｙは温度、Ａ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２、Ａ３、Ｂ３、Ｃ３
は定数である。この式は、７つの定数を記憶して、温度
と放電レートから最低電圧を演算する。７つの定数は、
電池特性パラメーター記憶部５に記憶される。
【００３４】以上の方法は、放電効率と最低電圧を３次
関数で算出するが、４次以上の関数として算出すること
もでき、また２次の関数として算出することもできる。
４次の関数として算出する方法は、５つの定数から放電
効率や最低電圧を算出し、２次の関数は、３つの定数か
ら放電効率や最低電圧を算出する。放電効率や最低電圧
をｎ次の関数として算出する場合、電池特性パラメータ
ー記憶部５は、ｎ＋１個の定数を記憶する。放電効率と
最低電圧の算出をｎ次の関数で算出する方法において、
ｎの値は、誤差が少なくて簡単に算出できることから最
適値に特定される。
関数で算出するが、４次以上の関数として算出すること
もでき、また２次の関数として算出することもできる。
４次の関数として算出する方法は、５つの定数から放電
効率や最低電圧を算出し、２次の関数は、３つの定数か
ら放電効率や最低電圧を算出する。放電効率や最低電圧
をｎ次の関数として算出する場合、電池特性パラメータ
ー記憶部５は、ｎ＋１個の定数を記憶する。放電効率と
最低電圧の算出をｎ次の関数で算出する方法において、
ｎの値は、誤差が少なくて簡単に算出できることから最
適値に特定される。
【００３５】積算処理部４で算出された電池１の残容量
は、パック電池を装着しているマイコン等の電気機器に
電池残量出力部６から出力される。
は、パック電池を装着しているマイコン等の電気機器に
電池残量出力部６から出力される。
【００３６】
【発明の効果】本発明の電池の残容量の演算方法は、記
憶する定数を少なくしながら、残容量を正確に検出でき
る特長がある。それは、本発明の電池の残容量の演算方
法が、放電レートをパラメターとする放電効率や最低電
圧を２次以上のｎ次関数として記憶し、記憶するｎ次関
数に基づいて放電レートから放電効率や最低電圧を算出
し、算出された放電効率や最低電圧で電池の残容量を検
出するからである。たとえば、図１や図２で示す従来の
方法は、放電レートから放電効率を検出し、あるいは放
電レートから最低電圧を算出するためには６０の定数を
記憶する必要がある。これに対して、図４や図６に示す
本発明の方法にあっては、３次関数で放電効率や最低電
圧を算出するとすれば、ひとつの温度に対して４つの定
数となるので、６つの温度において２４の定数を記憶し
て放電効率や最低電圧を算出できる。さらに、本発明の
方法は、複数の直線で算出する従来の方法のように変極
点で不連続に変化することがなく、全体としてより正確
に放電効率や最低電圧を検出して、残容量を少ない誤差
で検出できる特長がある。
憶する定数を少なくしながら、残容量を正確に検出でき
る特長がある。それは、本発明の電池の残容量の演算方
法が、放電レートをパラメターとする放電効率や最低電
圧を２次以上のｎ次関数として記憶し、記憶するｎ次関
数に基づいて放電レートから放電効率や最低電圧を算出
し、算出された放電効率や最低電圧で電池の残容量を検
出するからである。たとえば、図１や図２で示す従来の
方法は、放電レートから放電効率を検出し、あるいは放
電レートから最低電圧を算出するためには６０の定数を
記憶する必要がある。これに対して、図４や図６に示す
本発明の方法にあっては、３次関数で放電効率や最低電
圧を算出するとすれば、ひとつの温度に対して４つの定
数となるので、６つの温度において２４の定数を記憶し
て放電効率や最低電圧を算出できる。さらに、本発明の
方法は、複数の直線で算出する従来の方法のように変極
点で不連続に変化することがなく、全体としてより正確
に放電効率や最低電圧を検出して、残容量を少ない誤差
で検出できる特長がある。
【図１】従来の演算方法で放電効率を特定する方法を示
すグラフ
すグラフ
【図２】従来の演算方法で電池の残容量が５％となる最
低電圧を特定する方法を示すグラフ
低電圧を特定する方法を示すグラフ
【図３】本発明の実施例にかかる電池の残容量を演算す
る回路を実装するパック電池の回路図
る回路を実装するパック電池の回路図
【図４】放電レートをパラメーターとして放電効率を特
定するグラフ
定するグラフ
【図５】温度をパラメーターとして放電効率を特定する
グラフ
グラフ
【図６】放電レートをパラメーターとして最低電圧を特
定するグラフ
定するグラフ
【図７】温度をパラメーターとして最低電圧を特定する
グラフ
グラフ
１…電池 ２…温度センサー ３…Ａ／Ｄコンバータ ４…積算処理部 ５…電池特性パラメーター記憶部 ６…電池残量出力部 ７…電流検出抵抗
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G016 CB12 CB22 CC01 CC03 CC04 CC16 CF06 5G003 BA01 DA02 EA05 5H030 AA04 AA06 AS06 AS18 BB21 FF22 FF26 FF41 FF42 FF44 FF64 FF68
Claims (7)
- 【請求項１】 放電レートをパラメーターとして電池の
放電効率を特定し、特定された放電効率に基づいて放電
電流の積算値から電池の残容量を演算する方法におい
て、 放電レートに対する放電効率を２次以上のｎ次関数とし
て記憶し、記憶するｎ次関数に基づいて放電レートをパ
ラメーターとして放電効率を算出し、算出された放電効
率に基づいて電池の残容量を演算することを特徴とする
残容量の演算方法。 - 【請求項２】 温度をパラメーターとして電池の放電効
率を特定し、特定された放電効率に基づいて放電電流の
積算値から電池の残容量を演算する方法において、 温度に対する放電効率を２次以上のｎ次関数として記憶
し、記憶するｎ次関数に基づいて温度をパラメーターと
して放電効率を算出し、算出された放電効率に基づいて
電池の残容量を演算することを特徴とする電池の残容量
の演算方法。 - 【請求項３】 温度と放電レートをパラメーターとして
電池の放電効率を特定し、特定された放電効率に基づい
て充電電流の積算値から電池の残容量を演算する方法に
おいて、 温度と放電レートに対する放電効率を２次以上のｎ次関
数として記憶し、記憶するｎ次関数に基づいて温度と放
電レートをパラメーターとして放電効率を算出し、算出
された放電効率に基づいて電池の残容量を演算すること
を特徴とする電池の残容量の演算方法。 - 【請求項４】 放電レートをパラメーターとして電池の
最低電圧を特定し、放電している電池の電圧が特定され
た最低電圧になることを検出して電池の残容量を検出す
る方法において、 放電レートに対する最低電圧を２次以上のｎ次関数とし
て記憶し、記憶するｎ次関数に基づいて放電レートをパ
ラメーターとして最低電圧を算出し、算出された最低電
圧に電池の電圧が低下すると、電池の残容量が設定容量
になったとすることを特徴とする電池の残容量の演算方
法。 - 【請求項５】 温度をパラメーターとして電池の最低電
圧を特定し、放電している電池の電圧が特定された最低
電圧になることを検出して電池の残容量を検出する方法
において、 温度に対する最低電圧を２次以上のｎ次関数として記憶
し、記憶するｎ次関数に基づいて温度をパラメーターと
して最低電圧を算出し、算出された最低電圧に電池の電
圧が低下すると、電池の残容量が設定容量になったとす
ることを特徴とする電池の残容量の演算方法。 - 【請求項６】 温度と放電レートをパラメーターとして
電池の最低電圧を特定し、放電している電池の電圧が特
定された最低電圧になることを検出して電池の残容量を
検出する方法において、 温度と放電レートに対する最低電圧を２次以上のｎ次関
数として記憶し、記憶するｎ次関数に基づいて温度と放
電レートをパラメーターとして最低電圧を算出し、算出
された最低電圧に電池の電圧が低下すると、電池の残容
量が設定容量になったとすることを特徴とする電池の残
容量の演算方法。 - 【請求項７】 最低電圧を電池の残容量が０〜１０％と
なる電圧に設定する請求項４〜６に記載される電池の残
容量の検出方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001098312A JP4380932B2 (ja) | 2001-03-30 | 2001-03-30 | 電池の残容量の演算方法 |
| US10/107,494 US6507194B2 (en) | 2001-03-30 | 2002-03-28 | Method of calculating remaining battery capacity |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001098312A JP4380932B2 (ja) | 2001-03-30 | 2001-03-30 | 電池の残容量の演算方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002298932A true JP2002298932A (ja) | 2002-10-11 |
| JP4380932B2 JP4380932B2 (ja) | 2009-12-09 |
Family
ID=18951971
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001098312A Expired - Lifetime JP4380932B2 (ja) | 2001-03-30 | 2001-03-30 | 電池の残容量の演算方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6507194B2 (ja) |
| JP (1) | JP4380932B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| KR101631154B1 (ko) * | 2015-01-14 | 2016-06-24 | (주) 유진에너팜 | 적응정격용량법을 이용한 배터리의 soh 추정 장치 및 그 방법 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US6727708B1 (en) | 2001-12-06 | 2004-04-27 | Johnson Controls Technology Company | Battery monitoring system |
| US7400149B2 (en) * | 2002-01-08 | 2008-07-15 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for assessment of the state of batteries in battery-supported power supply systems |
| DE10210516B4 (de) | 2002-03-09 | 2004-02-26 | Vb Autobatterie Gmbh | Verfahren und Einrichtung zum Ermitteln der Funktionsfähigkeit einer Speicherbatterie |
| DE10215071A1 (de) * | 2002-04-05 | 2003-10-30 | Vb Autobatterie Gmbh | Verfahren zur Bestimmung des Verschleißes eines elektrochemischen Energiespeichers sowie Energiespeicher |
| DE10224662C1 (de) * | 2002-06-03 | 2003-06-18 | Vb Autobatterie Gmbh | Ladezustandsanzeiger für eine Batterie |
| US20030236656A1 (en) * | 2002-06-21 | 2003-12-25 | Johnson Controls Technology Company | Battery characterization system |
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