JP2015008614A

JP2015008614A - 電池状態検出装置

Info

Publication number: JP2015008614A
Application number: JP2013133368A
Authority: JP
Inventors: 高橋　信之; Nobuyuki Takahashi; 信之高橋; 荘田　隆博; Takahiro Shoda; 隆博荘田
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2013-06-26
Filing date: 2013-06-26
Publication date: 2015-01-15
Also published as: CN105247758A; WO2014208546A1; US20160069964A1

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

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（ＳｔａｔｅｏｆＨｅａｌｔｈ）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。

特開２００７−２０５８８０号公報

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。本発明の第２の実施形態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２（電流積算）の一例を示すフローチャートである。劣化度合いの異なる複数の二次電池において、当該二次電池に流れた電流量と二次電池の両電極間の電圧との関係を示すグラフである。二次電池に与えた電力量と二次電池の劣化度合いとの関係を示すグラフである。二次電池に流れた電流量と二次電池の劣化度合いとの関係を示すグラフである。二次電池に流れた電流量と二次電池の両電極間の電圧との関係を模式的に示すグラフであって、（ａ）は劣化のない二次電池についてのグラフであり、（ｂ）は劣化のある二次電池についてのグラフである。

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。

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（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）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。

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

Claims

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。