JP2015008614A - 電池状態検出装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】製造コストの増加及び装置の大型化を効果的に抑制し、より短い時間で二次電池の状態を検出できる電池状態検出装置を提供する。
【解決手段】電池状態検出装置1は、μCOM40が、充電部15による充電中に二次電池Bの両電極間の電圧Vが当該二次電池Bの完全放電時の両電極間の電圧より高く設定された所定の計測開始電圧Vtlになったことを検出し、充電部15による充電中に二次電池Bの両電極間の電圧が計測開始電圧Vtlより高く設定された所定の計測終了電圧Vthになったことを検出する。そして、μCOM40が、計測開始電圧Vtlが検出されてから計測終了電圧Vthが検出されるまでに二次電池Bに与えられた積算電力量Psを計測し、積算電力量計測手段によって計測された積算電力量Psに基づいて、二次電池BのSOHを検出する。
【選択図】図2
【解決手段】電池状態検出装置1は、μCOM40が、充電部15による充電中に二次電池Bの両電極間の電圧Vが当該二次電池Bの完全放電時の両電極間の電圧より高く設定された所定の計測開始電圧Vtlになったことを検出し、充電部15による充電中に二次電池Bの両電極間の電圧が計測開始電圧Vtlより高く設定された所定の計測終了電圧Vthになったことを検出する。そして、μCOM40が、計測開始電圧Vtlが検出されてから計測終了電圧Vthが検出されるまでに二次電池Bに与えられた積算電力量Psを計測し、積算電力量計測手段によって計測された積算電力量Psに基づいて、二次電池BのSOHを検出する。
【選択図】図2
Description
本発明は、二次電池の状態を検出する電池状態検出装置に関するものである。
例えば、電動モータを用いて走行する電気自動車(EV)や、エンジンと電動モータとを併用して走行するハイブリッド自動車(HEV)などの各種車両には、電動モータの動力源として、リチウムイオン充電池やニッケル水素充電池などの二次電池が搭載されている。
このような二次電池は、充電及び放電を繰り返すことにより劣化が進み、蓄電可能容量(電流容量や電力容量など)が徐々に減少することが知られている。そして、二次電池を用いた電気自動車などにおいては、二次電池の状態として劣化の度合を検出することにより蓄電可能容量を求めて、二次電池によって走行可能な距離や二次電池の寿命などを算出している。
二次電池の劣化の度合を示す指標の一つとして、初期蓄電可能容量に対する現在蓄電可能容量の割合であるSOH(State of Health)がある。このような二次電池のSOHを検出する技術の一例が、特許文献1等に開示されている。特許文献1に開示された方法では、SOHの検出対象となる二次電池を一旦完全放電させた後、満充電に至るまで定電流充電を行い、この定電流充電の継続時間に基づいてSOHを検出するものであった。
しかしながら、特許文献1に開示された方法では、二次電池を完全放電させる必要があるので、放電手段などを設ける必要があり、そのため、製造コストの増加及び装置の大型化といった問題があった。また、二次電池を完全放電した後に満充電まで充電する必要があるので、SOHの検出に長時間かかるといった問題があった。
本発明は、かかる問題を解決することを目的としている。即ち、本発明は、製造コストの増加及び装置の大型化を効果的に抑制し、より短い時間で二次電池の状態を検出できる電池状態検出装置を提供することを目的としている。
本発明者らは、二次電池の蓄電可能容量について鋭意検討したところ、完全放電時から満充電時までの全期間の一部において当該二次電池に与えられた電力量、電流量と蓄電可能容量との間に相関関係があることを見出し、本発明に至った。
請求項1に記載された発明は、上記目的を達成するために、二次電池の状態を検出する電池状態検出装置であって、前記二次電池に所定の充電電流を流して充電する充電手段と、前記充電手段による充電中に前記二次電池の両電極間の電圧が当該二次電池の完全放電時の両電極間の電圧より高い所定の計測開始電圧になったことを検出する計測開始電圧検出手段と、前記充電手段による充電中に前記二次電池の両電極間の電圧が前記計測開始電圧より高い所定の計測終了電圧になったことを検出する計測終了電圧検出手段と、前記計測開始電圧が検出されてから前記計測終了電圧が検出されるまでに前記二次電池に与えられた積算電力量を計測する積算電力量計測手段と、前記積算電力量計測手段によって計測された前記積算電力量に基づいて、前記二次電池の状態を検出する電池状態検出手段と、を備えていることを特徴とする電池状態検出装置である。
請求項2に記載された発明は、上記目的を達成するために、二次電池の状態を検出する電池状態検出装置であって、前記二次電池に所定の充電電流を流して充電する充電手段と、前記充電手段による充電中に前記二次電池の両電極間の電圧が当該二次電池の完全放電時の両電極間の電圧より高い所定の計測開始電圧になったことを検出する計測開始電圧検出手段と、前記充電手段による充電中に前記二次電池の両電極間の電圧が前記計測開始電圧より高い所定の計測終了電圧になったことを検出する計測終了電圧検出手段と、前記計測開始電圧が検出されてから前記計測終了電圧が検出されるまでに前記二次電池に流れ込んだ積算電流量を計測する積算電流量計測手段と、前記積算電流量計測手段によって計測された前記積算電流量に基づいて、前記二次電池の状態を検出する電池状態検出手段と、を備えていることを特徴とする電池状態検出装置である。
請求項1に記載された発明によれば、充電手段が、二次電池に所定の充電電流を流して充電する。計測開始電圧検出手段が、充電手段による充電中に二次電池の両電極間の電圧が当該二次電池の完全放電時の両電極間の電圧より高い所定の計測開始電圧になったことを検出する。計測終了電圧検出手段が、充電手段による充電中に二次電池の両電極間の電圧が計測開始電圧より高い所定の計測終了電圧になったことを検出する。積算電力量計測手段が、計測開始電圧が検出されてから計測終了電圧が検出されるまでに二次電池に与えられた積算電力量を計測する。そして、電池状態検出手段が、積算電力量計測手段によって計測された積算電力量に基づいて、二次電池の状態を検出する。このようにしたことから、充電中の二次電池において、完全放電時から満充電時までの一部期間において当該二次電池に与えられた積算電力量を計測して、この積算電力量に基づいて二次電池の状態を検出するので、放電手段を設ける必要がなく、また、完全放電時から満充電時(それに近い充電状態時含む)までの全期間にわたって計測する必要がなく、そのため、製造コストの増加及び装置の大型化を効果的に抑制し、より短い時間で二次電池の状態を検出できる。
請求項2に記載された発明によれば、充電手段が、二次電池に所定の充電電流を流して充電する。計測開始電圧検出手段が、充電手段による充電中に二次電池の両電極間の電圧が当該二次電池の完全放電時の両電極間の電圧より高い所定の計測開始電圧になったことを検出する。計測終了電圧検出手段が、充電手段による充電中に二次電池の両電極間の電圧が前記計測開始電圧より高い所定の計測終了電圧になったことを検出する。積算電流量計測手段が、計測開始電圧が検出されてから計測終了電圧が検出されるまでに二次電池に流れ込んだ積算電流量を計測する。電池状態検出手段が、積算電流量計測手段によって計測された積算電流量に基づいて、二次電池の状態を検出する。このようにしたことから、充電中の二次電池において、完全放電時から満充電時までの一部期間において当該二次電池に与えられた積算電流量を計測して、この積算電流量に基づいて二次電池の状態を検出するので、放電手段を設ける必要がなく、また、完全放電時から満充電時(それに近い充電状態時含む)までの全期間にわたって計測する必要がなく、そのため、製造コストの増加及び装置の大型化を効果的に抑制し、より短い時間で二次電池の状態を検出できる。
本発明者らは、複数の二次電池(リチウムイオン電池)を用意し、一部の二次電池(リチウムイオン電池)に対して実際に充放電サイクルを繰り返し行って劣化させた。そして、これら複数の二次電池において、完全放電状態から完全充電状態まで充電を行い、実際に与えた電力量に基づいて各二次電池についてSOH(初期状態における蓄電可能電力容量に対する現在の蓄電可能電力容量の割合)を算出したところ、劣化なし(SOH=100%)、劣化小(SOH=94%)、劣化大(SOH=90%)の3つの劣化程度の二次電池となった。そして、これら二次電池に対して、完全放電状態から完全充電状態までの一部区間について、二次電池に与えた電力量、電流量とSOHとの関係を確認した。
具体的には、二次電池の両電極間の電圧が、完全放電時の電圧(3.0V)より高い所定の計測開始電圧Vtl(4.1V)から所定で計測終了電圧Vth(4.2V)になるまでに当該二次電池に流れた電流量を計測した。図4に二次電池に流れた電流量と二次電池の電圧との関係を示す。また、図5に計測開始電圧Vtlから計測終了電圧Vthになるまでに二次電池に与えた電力量(電力積分値、即ち積算電力量)とSOHとの関係を示す。また、図6に計測開始電圧Vtlから計測終了電圧Vthになるまでに二次電池に流れた電流量(電流積分値、即ち積算電流量)とSOHとの関係を示す。図5から、SOHが高いほど二次電池に与えた電力量が大きくなることが分かり、図6から、SOHが高いほど二次電池に流れた電流量が多くなることが分かる。
つまり、図7(a)、(b)に模式的に示すように、劣化のない二次電池において計測開始電圧Vtlから計測終了電圧Vthまでの区間Taで当該二次電池に与えた電力量及び当該二次電池に流れた電流量は、劣化のある二次電池において計測開始電圧Vtlから計測終了電圧Vthまでの区間Tbで当該二次電池に与えた電力量及び当該二次電池に流れた電流量より大きくなる。このことから、完全放電状態から完全充電状態までの一部区間において二次電池に与えた電力量(積算電力量)及び二次電池に流れた電流量(積算電流量)とSOHとは相関関係を有し、そのため、これら積算電力量及び積算電流量に基づいてSOHを求めることができる。
(第1の実施形態)
以下、本発明の第1の実施形態の電池状態検出装置について、図1、図2を参照して説明する。
以下、本発明の第1の実施形態の電池状態検出装置について、図1、図2を参照して説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態の電池状態検出装置の概略構成を示す図である。図2は、図1の電池状態検出装置が備えるマイクロコンピュータのCPUによって実行される電池状態検出処理1(電力積算)の一例を示すフローチャートである。
本実施形態の電池状態検出装置は、例えば、電気自動車に搭載され、当該電気自動車が備える二次電池の電極間に接続されて、当該二次電池の状態として二次電池のSOHを検出するものである。勿論、電気自動車以外の二次電池を備えた装置、システムなどに適用してもよい。
図1に示すように、本実施形態の電池状態検出装置(図中、符号1で示す)は、充電部15と、電流検出部21と、電圧検出部22と、第1アナログ−デジタル変換器23(以下、「第1ADC23」という)と、第2アナログ−デジタル変換器24(以下、「第2ADC24」という)と、マイクロコンピュータ40(以下、「μCOM40」という)と、を有している。
充電部15は、二次電池Bの正極Bpと基準電位G(即ち、二次電池Bの負極Bn)との間に接続されており、二次電池Bの充電に際して、当該二次電池Bに充電電流を流すことができるように設けられている。充電部15は、後述するμCOM40に接続されており、μCOM40からの制御信号に応じて、二次電池Bに充電電流を流して充電する。充電部15は、充電手段に相当する。
電流検出部21は、充電部15の一方の端子と二次電池Bの正極Bpとの間に直列に設けられており、二次電池Bに流れる電流値Iを検出して、当該電流の大きさに応じて電圧が変化する信号(電流信号)を出力する。
電圧検出部22は、二次電池Bの正極Bpと基準電位G(即ち、二次電池Bの負極Bn)との間の電圧に応じた信号(電圧信号)を出力する。本実施形態においては、例えば、後述する第2ADC24に入力可能な電圧範囲に適合するように、二次電池Bの両電極間の電圧を分圧する複数の固定抵抗器などで構成されている。
第1アナログ−デジタル変換器23(第1ADC23)は、電流検出部21から出力された信号を量子化して、当該信号の電圧値に対応するデジタル値を示す信号を出力する。同様に、第2アナログ−デジタル変換器24(第2ADC24)は、電圧検出部22から出力された信号を量子化して、当該信号の電圧値に対応するデジタル値を示す信号を出力する。本実施形態において、第1ADC23及び第2ADC24は、個別の電子部品として実装されているが、これに限定されるものではなく、例えば、後述するμCOM40に内蔵されたアナログ−デジタル変換部などを用いて各信号を量子化してもよい。
μCOM40は、CPU、ROM、RAM、タイマなどを内蔵して構成されており、電池状態検出装置1全体の制御を司る。ROMには、CPUを計測開始電圧検出手段、計測終了電圧検出手段、積算電力量計測手段、電池状態検出手段などの各種手段として機能させるための制御プログラムが予め記憶されており、CPUは、この制御プログラムを実行することにより上記各種手段として機能する。
また、μCOM40のROMには、二次電池Bの初期状態における蓄電可能容量としての初期電力容量Pf、計測開始電圧Vtl、計測終了電圧Vthなどの各種パラメータが記憶されている。計測開始電圧Vtlは、二次電池Bの完全放電時の両電極間の電圧より高い電圧値が設定されており、計測終了電圧Vthは、計測開始電圧Vtlより高い電圧値が設定されている。また、充電時の二次電池Bの両電極間の電圧は満充電時の電圧に近づくと変化が大きくなるため、計測開始電圧Vtl及び計測終了電圧Vthは、当該満充電時の電圧に近い値が設定されていることが望ましい。特に、計測開始電圧Vtlは、満充電時の電圧(Vfull)から完全放電時の電圧(Vempty)を差し引いた値の半分の値を、完全放電時の電圧に加えた値以上である(Vtl=Vempty+(Vfull−Vempty)×0.5)ことが望ましい。また、計測開始電圧Vtlは、満充電時の電圧(Vfull)から完全放電時の電圧(Vempty)を差し引いた値の80%の値を、完全放電時の電圧に加えた値以上である(Vtl=Vempty+(Vfull−Vempty)×0.8)ことがより望ましい。本実施形態においては、二次電池Bとしてリチウムイオン電池が用いられ、完全放電時の電圧が3.0V、満充電時の電圧が4.2V、計測開始電圧Vtlが4.1V、計測終了電圧Vthが4.2V、に設定されている。
μCOM40は、充電部15に接続された出力ポートPOを備えている。μCOM40のCPUは、出力ポートPOを通じて充電部15に制御信号を送信して、充電部15を制御する。
また、μCOM40は、第1ADC18からの信号が入力される入力ポートPI1、及び、第2ADC19からの信号が入力される入力ポートPI2を備えている。μCOM40において、入力ポートPI1及び入力ポートPI2に入力された信号は、CPUが認識できる形式の情報に変換されて当該CPUに送られる。CPUは、当該情報に基づいて、充電部15が充電電流を出力しているときの二次電池Bに流れる電流値I及び二次電池Bの両電極間の電圧Vを検出する。
また、μCOM40は、図示しない通信ポートを有している。この通信ポートは、図示しない車両内ネットワーク(例えば、CAN(Controller Area Network)など)に接続されており、当該車両内ネットワークを通じて車両メンテナンス用の端末装置などの表示装置に接続される。μCOM40のCPUは、通信ポート及び車両内ネットワークを通じて、検出したSOHを示す信号を表示装置に送信し、この表示装置において当該信号に基づきSOH等の二次電池Bの状態を表示する。
次に、上述した電池状態検出装置1が備えるμCOM40における電池状態検出処理1の一例について、図2のフローチャートを参照して説明する。
μCOM40のCPU(以下、単に「CPU」という)は、例えば、車両に搭載された電子制御装置から通信ポートを通じて二次電池Bの充電開始命令を受信すると、出力ポートPOを通じて充電部15に対して制御信号を送信する。充電部15はこの制御信号に応じて、二次電池Bに充電電流Icを流し始める。この充電電流Icは、一定の電流値となるものでもよく、充電状態などに応じて電流値が変化するものでもよい。これにより、二次電池Bの充電が開始される。そして、図2に示す電池状態検出処理に進む。
電池状態検出処理において、CPUは、二次電池Bに充電電流Icが流れて充電中になると、二次電池Bの両電極間の電圧が計測開始電圧Vtlになるのを待つ(S110でN)。具体的には、CPUは、周期的(例えば、1秒毎)に第2入力ポートPI2からの信号に基づいて、二次電池Bの両電極間の電圧Vを検出し、当該検出した電圧Vが予めROMに記憶された計測開始電圧Vtlと一致するまで待つ。
そして、二次電池Bの両電極間の電圧Vが計測開始電圧Vtlになると(S110でY)、二次電池Bに与えられた電力量を算出して積算する(S120)。具体的には、CPUは、第1入力ポートPI1からの信号に基づいて二次電池Bに流れる電流値Iを検出し、第2入力ポートPI2からの信号に基づいて二次電池Bの両電極間の電圧Vを検出し、これら電流値Iと電流値Vとを乗じて電力値Pを算出して、それ以前に算出した電力値Pに積算する。
そして、CPUは、二次電池Bの両電極間の電圧Vが計測終了電圧Vthになるまで算出した電力値Pの積算を繰り返す(S130でN)。具体的には、CPUは、周期的(例えば、1秒毎)に第2入力ポートPI2からの信号に基づいて、二次電池Bの両電極間の電圧Vを検出し、当該検出した電圧Vが予めROMに記憶された計測終了電圧Vthと一致するまで、電力値Pの算出及び積算(S120)を繰り返す。
そして、CPUは、二次電池Bの両電極間の電圧が計測終了電圧Vthになると(S130でY)、積算された電力値(積算電力量Ps)に基づいて、SOHを検出する(S140)。具体的には、CPUは、積算電力量Psを予めROMに記憶された初期電力容量Pfで除した値をSOHとして検出する。または、これ以外にも、積算電力量PsとSOHとの関係を示す情報テーブルをROMに予め記憶しており、積算電力量Psをこの情報テーブルに当てはめることによりSOHを検出するようにしてもよい。そして、CPUは、通信ポートを通じて、検出した二次電池BのSOHを他の装置に送信したのち、電池状態検出処理1を終了する。
μCOM40は、図2のフローチャートにおけるステップS110の処理を実行することにより、計測開始電圧検出手段として機能し、ステップS120の処理を実行することにより、積算電力量計測手段として機能し、ステップS130の処理を実行することにより、計測終了電圧検出手段として機能し、ステップS140の処理を実行することにより電池状態検出手段として機能する。
以上より、本実施形態によれば、充電部15が、二次電池Bに所定の充電電流Icを流して充電する。計測開始電圧検出手段が、充電部15による充電中に二次電池Bの両電極間の電圧Vが当該二次電池Bの完全放電時の両電極間の電圧より高く設定された所定の計測開始電圧Vtlになったことを検出する。計測終了電圧検出手段が、充電部15による充電中に二次電池Bの両電極間の電圧が計測開始電圧Vtlより高く設定された所定の計測終了電圧Vthになったことを検出する。積算電力量計測手段が、計測開始電圧Vtlが検出されてから計測終了電圧Vthが検出されるまでに二次電池Bに与えられた積算電力量Psを計測する。そして、電池状態検出手段が、積算電力量計測手段によって計測された積算電力量Psに基づいて、二次電池BのSOHを検出する。このようにしたことから、充電中の二次電池Bにおいて、完全放電時から満充電時までの一部期間において当該二次電池Bに与えられた積算電力量Psを計測して、この積算電力量Psに基づいて二次電池のSOHを検出するので、放電手段を設ける必要がなく、また、完全放電時から満充電時(それに近い充電状態時含む)までの全期間にわたって計測する必要がなく、そのため、製造コストの増加及び装置の大型化を効果的に抑制し、より短い時間で二次電池BのSOHを検出できる。
(第2の実施形態)
以下、本発明の第2の実施形態の電池状態検出装置について、図3を参照して説明する。
以下、本発明の第2の実施形態の電池状態検出装置について、図3を参照して説明する。
本実施形態の電池状態検出装置は、上述した第1の実施形態において、完全放電時から満充電時までの一部期間において二次電池Bに与えられた積算電力量Psを計測することに代えて、積算電流量Isを計測して当該積算電流量Isに基づいて二次電池BのSOHを検出するものである。具体的には、本実施形態の装置構成は、上述した電池状態検出装置1と同一であり、μCOM40のCPUは、図2に示す電池状態検出処理1に代えて、図3に示す電池状態検出処理2を実行する。そのため、本実施形態については、装置構成の説明を省略し、図3の電池状態検出処理2についてのみ説明する。
本実施形態の電池状態検出装置が備えるμCOM40における電池状態検出処理2の一例について、図3のフローチャートを参照して説明する。μCOM40のROMには、初期電力容量Pfに代えて、二次電池Bの初期状態における蓄電可能容量としての初期電流容量Ifが記憶されている。
μCOM40のCPU(以下、単に「CPU」という)は、例えば、車両に搭載された電子制御装置から通信ポートを通じて二次電池Bの充電開始命令を受信すると、出力ポートPOを通じて充電部15に対して制御信号を送信する。充電部15はこの制御信号に応じて、二次電池Bに充電電流Icを流し始める。この充電電流Icは、一定の電流値となるものでもよく、充電状態などに応じて電流値が変化するものでもよい。これにより、二次電池Bの充電が開始される。そして、図3に示す電池状態検出処理に進む。
電池状態検出処理において、CPUは、二次電池Bに充電電流Icが流れて充電中になると、二次電池Bの両電極間の電圧が計測開始電圧Vtlになるのを待つ(T110でN)。具体的には、CPUは、周期的(例えば、1秒毎)に第2入力ポートPI2からの信号に基づいて、二次電池Bの両電極間の電圧Vを検出し、当該検出した電圧Vが予めROMに記憶された計測開始電圧Vtlと一致するまで待つ。
そして、二次電池Bの両電極間の電圧Vが計測開始電圧Vtlになると(T110でY)、二次電池Bに流れ込んだ電流量を算出して積算する(T120)。具体的には、CPUは、第1入力ポートPI1からの信号に基づいて二次電池Bに流れる電流値Iを検出し、それ以前に検出した電流値Iに積算する。
そして、CPUは、二次電池Bの両電極間の電圧Vが計測終了電圧Vthになるまで検出した電流値Iの積算を繰り返す(T130でN)。具体的には、CPUは、周期的(例えば、1秒毎)に第2入力ポートPI2からの信号に基づいて、二次電池Bの両電極間の電圧Vを検出し、当該検出した電圧Vが予めROMに記憶された計測終了電圧Vthと一致するまで、電流値Iの検出及び積算(T120)を繰り返す。
そして、CPUは、二次電池Bの両電極間の電圧が計測終了電圧Vthになると(T130でY)、積算された電流値(積算電流量Is)に基づいて、SOHを検出する(T140)。具体的には、CPUは、積算電流量Isを予めROMに記憶された初期電流容量Ifで除した値をSOHとして検出する。または、これ以外にも、積算電流量IsとSOHとの関係を示す情報テーブルをROMに予め記憶しており、積算電流量Isをこの情報テーブルに当てはめることによりSOHを検出するようにしてもよい。そして、CPUは、通信ポートを通じて、検出した二次電池BのSOHを他の装置に送信したのち、電池状態検出処理2を終了する。
μCOM40は、図3のフローチャートにおけるステップT110の処理を実行することにより、計測開始電圧検出手段として機能し、ステップT120の処理を実行することにより、積算電流量計測手段として機能し、ステップT130の処理を実行することにより、計測終了電圧検出手段として機能し、ステップT140の処理を実行することにより電池状態検出手段として機能する。
以上より、本実施形態によれば、充電部15が、二次電池Bに所定の充電電流Icを流して充電する。計測開始電圧検出手段が、充電部15による充電中に二次電池Bの両電極間の電圧Vが当該二次電池Bの完全放電時の両電極間の電圧より高く設定された所定の計測開始電圧Vtlになったことを検出する。計測終了電圧検出手段が、充電部15による充電中に二次電池Bの両電極間の電圧Vが前記計測開始電圧より高く設定された所定の計測終了電圧Vthになったことを検出する。積算電流量計測手段が、計測開始電圧Vtlが検出されてから計測終了電圧Vthが検出されるまでに二次電池Bに流れ込んだ積算電流量Isを計測する。電池状態検出手段が、積算電流量計測手段によって計測された積算電流量Isに基づいて、二次電池Bの状態を検出する。このようにしたことから、充電中の二次電池Bにおいて、完全放電時から満充電時までの一部期間において当該二次電池Bに与えられた積算電流量Isを計測して、この積算電流量Isに基づいて二次電池Bの状態を検出するので、放電手段を設ける必要がなく、また、完全放電時から満充電時(それに近い充電状態時含む)までの全期間にわたって計測する必要がなく、そのため、製造コストの増加及び装置の大型化を効果的に抑制し、より短い時間で二次電池の状態を検出できる。
以上、本発明について、好ましい実施形態を挙げて説明したが、本発明の電池状態検出装置はこれらの実施形態の構成に限定されるものではない。
例えば、上述した各実施形態では、二次電池の状態として二次電池BのSOHを検出する構成であったが、これに限定されるものではなく、充電中の二次電池の電極間の電圧の上昇速度、即ち、上述した積算電力量Ps及び積算電流量Isは、二次電池の内部抵抗とも相関があるので、SOHにかえて二次電池の状態として内部抵抗を検出する構成としてもよい。
また、上述した各実施形態では、電池状態検出装置が1つの二次電池BのSOHを検出する構成であったが、これに限定されるものではない。例えば、電池状態検出装置の先にマルチプレクサを設けて、当該マルチプレクサを切り換えることにより、複数の二次電池Bと接続する構成としてもよい。
なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によってもなお本発明の電池状態検出装置の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。
1 電池状態検出装置
11 第1コンパレータ(計時開始電圧検出手段)
12 第2コンパレータ(計時終了電圧検出手段)
13 参照電圧生成部
15 充電部(充電手段)
40 マイクロコンピュータ(積算電力量計測手段、積算電流量計測手段、電池状態検出手段)
B 二次電池
Vtl 計時開始電圧
Vth 計時終了電圧
11 第1コンパレータ(計時開始電圧検出手段)
12 第2コンパレータ(計時終了電圧検出手段)
13 参照電圧生成部
15 充電部(充電手段)
40 マイクロコンピュータ(積算電力量計測手段、積算電流量計測手段、電池状態検出手段)
B 二次電池
Vtl 計時開始電圧
Vth 計時終了電圧
Claims (2)
- 二次電池の状態を検出する電池状態検出装置であって、
前記二次電池に所定の充電電流を流して充電する充電手段と、
前記充電手段による充電中に前記二次電池の両電極間の電圧が当該二次電池の完全放電時の両電極間の電圧より高い所定の計測開始電圧になったことを検出する計測開始電圧検出手段と、
前記充電手段による充電中に前記二次電池の両電極間の電圧が前記計測開始電圧より高い所定の計測終了電圧になったことを検出する計測終了電圧検出手段と、
前記計測開始電圧が検出されてから前記計測終了電圧が検出されるまでに前記二次電池に与えられた積算電力量を計測する積算電力量計測手段と、
前記積算電力量計測手段によって計測された前記積算電力量に基づいて、前記二次電池の状態を検出する電池状態検出手段と、
を備えていることを特徴とする電池状態検出装置。 - 二次電池の状態を検出する電池状態検出装置であって、
前記二次電池に所定の充電電流を流して充電する充電手段と、
前記充電手段による充電中に前記二次電池の両電極間の電圧が当該二次電池の完全放電時の両電極間の電圧より高い所定の計測開始電圧になったことを検出する計測開始電圧検出手段と、
前記充電手段による充電中に前記二次電池の両電極間の電圧が前記計測開始電圧より高い所定の計測終了電圧になったことを検出する計測終了電圧検出手段と、
前記計測開始電圧が検出されてから前記計測終了電圧が検出されるまでに前記二次電池に流れ込んだ積算電流量を計測する積算電流量計測手段と、
前記積算電流量計測手段によって計測された前記積算電流量に基づいて、前記二次電池の状態を検出する電池状態検出手段と、
を備えていることを特徴とする電池状態検出装置。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017127177A (ja) * | 2016-01-12 | 2017-07-20 | 立▲き▼科技股▲ふん▼有限公司Richtek Technology Corporation | モバイル装置充電器の適応型充電電圧発生装置 |
JP2017227535A (ja) * | 2016-06-22 | 2017-12-28 | 株式会社リコー | 状態出力装置、状態出力プログラム及び状態出力方法 |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20150054276A (ko) * | 2013-11-11 | 2015-05-20 | 삼성에스디아이 주식회사 | 전기 자전거의 주행 제어 장치 |
JP6875866B2 (ja) * | 2017-01-20 | 2021-05-26 | 矢崎総業株式会社 | 電池状態検出装置 |
JP6690584B2 (ja) * | 2017-03-10 | 2020-04-28 | トヨタ自動車株式会社 | 電池状態推定装置 |
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US11835584B2 (en) * | 2020-08-19 | 2023-12-05 | Analog Devices International Unlimited Company | Battery SOH determination circuit |
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EP4047380A1 (de) * | 2021-02-18 | 2022-08-24 | FRONIUS INTERNATIONAL GmbH | Verfahren und system zur analyse eines elektrischen energiespeichers sowie energieversorgungssystem |
CN113049977B (zh) * | 2021-02-24 | 2023-11-24 | 东风汽车集团股份有限公司 | 电池充放电功率限值测试方法及*** |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011135813A1 (ja) * | 2010-04-26 | 2011-11-03 | 日本電気株式会社 | 二次電池状態管理システム、充電器、二次電池状態管理方法及び電気特性測定方法 |
JP2013092429A (ja) * | 2011-10-25 | 2013-05-16 | Toyota Motor Corp | 蓄電システムおよび、蓄電装置の容量状態判定方法 |
Family Cites Families (1)
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---|---|---|---|---|
JP2009080938A (ja) * | 2007-09-25 | 2009-04-16 | Panasonic Corp | 電源システムおよび電池集合体の制御方法 |
-
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Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011135813A1 (ja) * | 2010-04-26 | 2011-11-03 | 日本電気株式会社 | 二次電池状態管理システム、充電器、二次電池状態管理方法及び電気特性測定方法 |
JP2013092429A (ja) * | 2011-10-25 | 2013-05-16 | Toyota Motor Corp | 蓄電システムおよび、蓄電装置の容量状態判定方法 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017127177A (ja) * | 2016-01-12 | 2017-07-20 | 立▲き▼科技股▲ふん▼有限公司Richtek Technology Corporation | モバイル装置充電器の適応型充電電圧発生装置 |
JP2017227535A (ja) * | 2016-06-22 | 2017-12-28 | 株式会社リコー | 状態出力装置、状態出力プログラム及び状態出力方法 |
US11035901B2 (en) | 2016-06-22 | 2021-06-15 | Ricoh Company, Ltd. | State output apparatus, state output method, and recording medium |
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