JP2008256673A - 電池制御方法及びそのシステム - Google Patents
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Abstract
二次電池の使用に伴い、二次電池の状態(充電量,温度)が大きく変化する場合では、内部抵抗値は電池状態に依存するため、誤差により算出した劣化度(内部抵抗の上昇率)が変化し、安定して求めることが困難であった。
【解決手段】
内部抵抗は特に温度に依存して大きくなることから、測定データから求めた内部抵抗値を温度ごとに管理し、温度ごとにサンプルデータを増やし、その内部抵抗値を平均した後、温度全体で平均した内部抵抗を基準内部抵抗と比較することで、センサ誤差やテーブル誤差などの影響を抑え、安定した劣化度を求めることが実現できる。
【選択図】図1
Description
なお、各組電池10の劣化状態を{SOHk}、全体の充放電電流をIとし、各組電池10を流れる充放電電流{Ik}は各組電池10の内部抵抗比で分配されることから、求められる。
各電池制御システム1000における劣化度の精度向上処理であり、各電池制御システム1000内の電池状態推定装置20は、図1で説明した測定内部抵抗値保管手段2120や、基準抵抗値保管手段2130を持ち、前回の電源OFF時に、算出した劣化度(SOH)を保管する機能を持つ。
直列制御装置5000は、劣化度の推定誤差も加味し、各電池制御システム1000から来る劣化度の情報を比較、所定の値(たとえば20%以上)より大きい場合、上記のセンサ誤差やセンサの故障・異常の影響で、推定誤差が発生していると判断することが出来る。
a)すべて+ならば、全SOHkを増加
b)すべて−ならば、全SOHkを減少
これを、何周期か繰り返し、電圧差分の判定結果が、a)b)の条件以外になるまで、繰り返し、各直列のSOHkを一様に調整する。
+−(電圧差分結果+,電流差分結果−)ならば、当該直列のSOHkを増加
−+(電圧差分結果−,電流差分結果+)ならば、当該直列のSOHkを減少
を行い、直列間のSOHkの調整し、ステップ1)に戻る。
最大の直列のSOHkを減少
最小の直列のSOHkを増加
ステップ2) 各電池制御システムに属する電圧センサ102の出力が、所定の範囲外となる直列が存在したら、すべてのSOHkを増加させ、ステップ1)に戻る。
2 電池制御装置
10 組電池
100 センサ
201 劣化推定装置
210 内部抵抗値テーブル
1000 電池制御システム
2000 内部抵抗計算手段
2110 内部抵抗値保持手段
2200 劣化推定計算手段
Claims (33)
- 少なくとも1つ以上の電池と、
制御回路とを備えた電池制御システムにおいて、
前記電池の電池状態情報を検出するセンサと、
前記センサからの電池状態情報から内部抵抗値を算出する内部抵抗計算手段と、
該内部抵抗値を前記電池の温度域毎に保持する内部抵抗保持手段と、
前記電池の温度域毎の基準内部抵抗値と算出した内部抵抗値とを比較する劣化判定手段とを備えて、
前記電池の劣化度を判定することを特徴とする電池制御システム。 - 請求項1において、
前記劣化判定手段は、前記内部抵抗保持手段により内部抵抗値を温度領域毎に演算した後に、全ての温度領域で演算して前記電池の内部抵抗値を求めて、基準内部抵抗値と比較することで、劣化度を求めることを特徴とする電池制御システム。 - 請求項2において、
全ての温度領域に対応した前記基準内部抵抗値を記憶する基準内部抵抗値テーブルを備えて、
該基準内部抵抗値テーブルの基準内部抵抗値を用いることを特徴とする電池制御システム。 - 請求項2において、
前記劣化判定手段は、前記内部抵抗保持手段により内部抵抗値を温度領域毎に演算した後に、全ての温度領域で演算して前記電池の測定内部抵抗値の代表値と、基準内部抵抗値の代表値とを求めて、測定内部抵抗値の代表値と基準内部抵抗代表値を比較して、劣化度
を判定することを特徴とする電池制御システム。 - 請求項2,3において、
前記内部抵抗保持手段は、各温度領域に更新された測定内部抵抗値の時間を保持することを特徴とする電池制御システム。 - 請求項4において、
前記劣化判定手段は、前記内部抵抗保持手段の測定内部抵抗値から温度領域毎に複数の温度領域代表値を求める温度領域代表値関数、及び、該温度領域代表値関数の出力から内部抵抗値の代表値を求める代表値関数を備えたことを特徴とする電池制御システム。 - 請求項6において、
前記温度領域代表値関数及び、前記代表値関数は、平均値を求める関数であることを特徴とする電池制御システム。 - 請求項6において、
前記代表値関数は、前記内部抵抗保持手段の各温度領域に登録された内部抵抗値の個数に応じ、重み付け平均で求める関数であることを特徴とする電池制御システム。 - 請求項8において、
前記代表値関数は、前記内部抵抗保持手段の各温度領域に登録された測定内部抵抗値の更新時間に応じ、古い内部抵抗値の重みを軽くする重み付け平均で求める関数であることを特徴とする電池制御システム。 - 請求項1において、
前記内部抵抗保持手段の温度領域中のある温度域の抵抗値が、他の温度域に比べ差が大きい場合には、その旨を表示する機能を有することを特徴とする電池制御システム。 - 少なくとも1つ以上の電池を備え、
該電池を制御する電池制御方法において、
前記電池の電池状態情報をセンサにより検出すること、
前記電池状態情報から内部抵抗値を算出すること、
該内部抵抗値を前記電池の温度域毎に保持すること、
前記電池の温度域毎の基準内部抵抗値と算出した内部抵抗値とを比較して劣化状態を判定することを特徴とする電池制御方法。 - 請求項11において、
内部抵抗値を温度領域毎に演算した後に、全ての温度領域で演算して前記電池の内部抵抗値を求めて、基準内部抵抗値と比較することで、劣化状態を判定することを特徴とする電池制御方法。 - 請求項12において、
全ての温度領域に対応した前記基準内部抵抗値を記憶した基準内部抵抗値テーブルを備えること、
該基準内部抵抗値テーブルの基準内部抵抗値を用いることを特徴とする電池制御方法。 - 請求項12において、
内部抵抗値を温度領域毎に演算した後に、全ての温度領域で演算して前記電池の測定内部抵抗値の代表値と、基準内部抵抗値の代表値とを求めて、測定内部抵抗値の代表値と基準内部抵抗代表値を比較して、劣化度を判定することを特徴とする電池制御方法。 - 請求項12,13において、
各温度領域に更新された測定内部抵抗値の時間を保持することを特徴とする電池制御方法。 - 請求項14において、
測定内部抵抗値から温度領域毎に複数の温度領域代表値を求める温度領域代表値関数、及び、該温度領域代表値関数の出力から内部抵抗値の代表値を求める代表値関数を用いたこと特徴とする電池制御方法。 - 少なくとも1つ以上の電池と、
制御回路とを備えた電池制御システムにおいて、
前記電池の電池状態情報を検出するセンサと、
前記センサからの電池状態情報から内部抵抗値を算出する内部抵抗計算手段と、
該内部抵抗値を前記電池の温度域毎に保持する内部抵抗保持手段とを備え、
前記電池の温度域毎の基準内部抵抗値と算出した内部抵抗値とを比較し、劣化推定値を求める劣化判定手段とを備え、
ある温度域の劣化推定値が、他の温度域の推定値に比べ差が大きい場合には警告信号を出力することを特徴とする電池制御システム。 - 請求項17において、
ある温度域の劣化推定値が、他の温度域の推定値に比べ差が大きい場合には、前記組電池の温度が、当該温度域にならないように動作することを特徴とする電池制御システム。 - 少なくとも1つ以上の電池からなる組電池と制御回路との組を2つ以上接続された電池制御システムにおいて、
前記電池の電池状態情報を検出するセンサと、
前記センサからの電池状態情報から内部抵抗値を算出する内部抵抗計算手段と、
予め記憶された基準内部抵抗値と算出された内部抵抗値とを比較して、前記電池の劣化度を判定する劣化判定手段と、を有することを特徴とする電池制御システム。 - 請求項19において、
前記組電池は、直列に接続された少なくとも2つ以上の電池を有し、
前記劣化判定手段で判定された前記電池の劣化度の分布に対し、平均より一定範囲外にある劣化度が存在する場合、前記劣化度を判定した前記劣化判定手段に対し、劣化度の再計算をさせることを特徴とする電池制御システム。 - 請求項20において、
前記再計算を行った結果の劣化度が、再度、前記劣化度の平均より一定範囲外の劣化度を判定した場合、前記劣化判定手段、又は前記センサに対して、再調整をさせることを特徴とする電池制御システム。 - 請求項21において、
前記再調整後の前記劣化判定手段が判定した劣化度が、再度、前記劣化度の平均より一定範囲外の劣化度を判定した場合、前記電池の異常、又は前記センサの異常と判定することを特徴とする電池制御システム。 - 請求項19において、
前記組電池は、直列に接続された少なくとも2つ以上の電池を有し、
前記劣化判定手段が判定した前記電池の劣化度の分布に対し、平均より一定範囲外にある劣化度が存在する場合、前記劣化度を一定範囲内に修正することを特徴とする電池制御システム。 - 請求項23において、
前記センサは、前記組電池の電圧を検知する電圧センサを有し、
前記電圧センサの検知結果として、電圧が所定の範囲外となった場合には、前記組電池の劣化度を増加させることを特徴とする電池制御システム。 - 請求項19において、
前記組電池は、並列に接続された少なくとも2つ以上の電池を有し、
前記センサは、前記組電池の電圧を検知する電圧センサと、前記組電池の電流を検知する電流センサと、を有し、
前記劣化判定手段は、劣化度及び前記組電池の充電量を判定し、
判定された前記劣化度及び前記充電量に基づいて算出された前記組電池の電圧及び電流の予測値と、前記電圧センサ及び前記電流センサで検知された測定値とを比較し、比較した結果に基づいて前記劣化度を調整することを特徴とする電池制御システム。 - 請求項25において、
前記予測値と前記測定値の差が、予め定められた所定値以上の場合は、前記予測値と前記測定値との大小関係で、劣化度を調整することを特徴とする電池制御システム。 - 請求項26において、
電圧において、前記予測値が前記測定値より大きい場合は、前記劣化度を減少させ、前記予測値が前記測定値より小さい場合は、前記劣化度を増加させることを特徴とする電池制御システム。 - 請求項26において、
電流において、前記予測値が前記測定値より大きい場合は、前記劣化度を増加させ、前記予測値が前記測定値より小さい場合は、前記劣化度を減少させることを特徴とする電池制御システム。 - 少なくとも1つ以上の電池と制御回路との組を2つ以上並列に接続した電池制御システムにおいて、
前記制御回路は、前記電池の劣化度及び充放電可能な許容充放電電流量を推定し、推定された前記劣化度及び前記許容充放電電流量とに基づいて、電池制御システム全体の充放電可能な電流を算出することを特徴とする電池制御システム。 - 請求項29において、
前記制御回路は、推定された前記劣化度から各電池に流れる充放電電流比を算出し、算出された前記充放電電流比と前記各電池の前記許容充放電電流に基づいて、各電池に対して前記電池制御システム全体の充放電可能な電流を算出し、算出された電流の最小値を前記電池制御システム全体の充放電可能な電流とすることを特徴とする電池制御システム。 - 少なくとも1つ以上の電池と制御回路との組を2つ以上並列に接続した電池制御システムにおいて、
前記電池の電池状態情報を検出するセンサと、
前記センサで検出された電池状態情報の電力変換を行う電力変換装置と、を有し、
前記電力変換装置は、前記電池の電圧を異なる電圧に変換し、且つ前記電池に流れる電流を制御することを特徴とする電池制御システム。 - 請求項31において、
前記制御回路は、前記電池に流れる電流を、前記電力変換装置を介して、前記電池制御システム全体の前記電池の発熱量と同じくなるように調整することを特徴とする電池制御システム。 - 請求項31において、
前記制御回路は、前記電池に流れる電流を、前記電力変換装置を介して、前記電池制御システム全体の前記電池の発熱量の最大値と同じくなるように調整することを特徴とする電池制御システム。
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