JP3876252B2 - バッテリー定常状態端子電圧算出方法 - Google Patents
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Description
本発明はバッテリーの定常状態端子電圧を算出する方法に関する。
車両のエンジンのエネルギー効率を向上させて汚染物質の排出を減らすためにハイブリッド電気自動車が開発されたが、ハイブリッド電気自動車は車両制動時に発生するエネルギーを回生して電気エネルギーとして再使用する。
ハイブリッド電気自動車のバッテリーは、エンジン最適動作のための不足パワーを供給し、剰余パワー及び回生制動時発生エネルギーを貯蔵するための、重要な構成品である。
ハイブリッド電気自動車のバッテリーは、エンジン最適動作のための不足パワーを供給し、剰余パワー及び回生制動時発生エネルギーを貯蔵するための、重要な構成品である。
しかし、バッテリーは作動温度、充電状態(SOC)、老朽化などによって使用可能なパワーが一定にならず、ハイブリッド電気自動車に適用することは容易ではない。
バッテリー充電が持続しているとバッテリー端子電圧が上昇し、バッテリー放電が持続しているとバッテリー端子電圧が減少する。また、充/放電負荷によってバッテリー端子電圧が一定でないためバッテリーの電圧特性をモデリングすることは容易でない。
バッテリー充電が持続しているとバッテリー端子電圧が上昇し、バッテリー放電が持続しているとバッテリー端子電圧が減少する。また、充/放電負荷によってバッテリー端子電圧が一定でないためバッテリーの電圧特性をモデリングすることは容易でない。
図1に示す電気化学的バッテリーセルのバッテリーセル電圧(battery cell terminal voltage,Ucell)は次の数9で示すことができる。
ここで、Uocvは無負荷電圧であり、Ucは負荷履歴による電圧、Cはキャパシタンスであり、Iavgは平均電流であり、Udは電気化学反応に起因する電圧降下であり、Raは電解液抵抗であり、Rcは導体抵抗であり、TBATはバッテリー温度である。電解液抵抗は充電状態、温度、及び老朽化によって変わる値であり、導体抵抗は老朽化によって変わる値である。
これら各要因を図示すると図1のようになり、電気化学的バッテリー特性を表現する電気等価回路は図2に示した通りである。
図2の電気等価回路で、端子電圧(Vt)は次の数10のような時間の関数で表現できる。
ここで、Vocは有効無負荷電圧であり、Itは充電(放電)電流であり、Rhは瞬時抵抗であり、Rdは遅延抵抗であり、Cpは並列キャパシタンスである。
図2の電気等価回路で、端子電圧(Vt)は次の数10のような時間の関数で表現できる。
図1の正極/負極端子及び電流コレクターなどによる導体抵抗は瞬時抵抗で表現され、バッテリー電気化学特性である電解液抵抗と拡散電圧、双極子電圧などは遅延抵抗に並列接続されたコンデンサー(Cp)によって表現される。また、無負荷電圧と電流を時間に対して積分して発生する電圧変化値は有効無負荷電圧、瞬時抵抗、遅延抵抗などをバッテリー充電状態に依存する変数と定義して数10のように表現される。
しかし、時間の関数で表現されるバッテリーの電気等価モデルを利用して過渡状態を含む動特性のバッテリー電圧を計算するためにはキャパシタ値を正確に知らなければならないが、負荷条件及び動作環境によって変動するキャパシタ値を測定及び反映することは容易でない。
特開平11−103505号公報
本発明は上述したような問題点を解決するために創出されたものであって、バッテリーの端子電圧を算出できるバッテリー定常状態端子電圧算出方法を提供することをその目的とする。
前記目的を達成するための本発明の実施例によるバッテリー定常状態端子電圧算出方法は、設定された充電電流区間別に設定されたバッテリー温度及び設定された充電状態での充電等価抵抗データを算出する充電等価抵抗データ算出段階;前記算出された充電等価抵抗データに基づいて前記設定された充電電流区間別に前記設定されたバッテリー温度及び前記設定された充電状態での有効無負荷電圧データを算出する有効無負荷電圧データ算出段階;前記充電等価抵抗データに基づいて現在充電電流、現在バッテリー温度及び現在充電状態での充電等価抵抗値を算出する充電等価抵抗算出段階;前記有効無負荷電圧データに基づいて前記現在充電電流、前記現在バッテリー温度及び前記現在充電状態での有効無負荷電圧値を算出する有効無負荷電圧算出段階;及び前記算出された充電等価抵抗値と有効無負荷電圧値に基づいて前記現在充電電流、前記現在バッテリー温度及び前記現在充電状態でのバッテリー定常状態端子電圧値を算出するバッテリー端子電圧算出段階を含み、前記設定バッテリー温度は、各試料毎に、温度による電気化学反応の非線形性による誤差を最少化するように選定し、前記放電電流区間は、放電電流の大きさによるバッテリー電気化学反応の非線形性による誤差を最少化できるように設定する、ことを特徴とする。
前記充電等価抵抗データ算出段階は、前記それぞれの設定された充電電流区間に属する第1充電電流(I1)を利用して前記それぞれの設定されたバッテリー温度でバッテリーを定電流充電しながら前記設定された充電状態での第1バッテリー端子電圧(V1)を検出する段階;前記それぞれの設定された充電電流区間に属する第2充電電流(I2)を利用して前記それぞれの設定されたバッテリー温度で前記バッテリーを定電流充電しながら前記設定された充電状態での第2バッテリー端子電圧(V2)を検出する段階;及び前記第1充電電流(I1)、前記第1バッテリー端子電圧(V1)、前記第2充電電流(I2)、及び前記第2バッテリー端子電圧(V2)に基づいて、前記設定された充電電流区間別に前記設定されたバッテリー温度及び前記設定された充電状態での前記充電等価抵抗データを算出する段階を含むことが好ましい。
前記充電等価抵抗データ(Rcha_e_data)は次の数1から算出することが好ましい。
ここで、I1は第1充電電流であり、I2は第2充電電流であり、V1は第1バッテリー端子電圧であり、V2は第2バッテリー端子電圧であり、‘@SOC’は前記それぞれの設定された充電状態で充電等価抵抗が算出されることを意味する。
前記有効無負荷電圧データ(Vcha_e_data)は次の数2、数3のいずれか一つにより算出されることが好ましい。
ここで、‘@SOC’は前記それぞれの設定された充電状態で有効無負荷電圧が算出されることを意味する。
ここで、‘@SOC’は前記それぞれの設定された充電状態で有効無負荷電圧が算出されることを意味する。
前記充電等価抵抗算出段階では、前記現在充電電流、前記現在バッテリー温度及び前記現在充電状態での充電等価抵抗値を、前記現在充電電流の属する前記設定された充電電流区間の前記設定されたバッテリー温度及び前記設定された充電状態での充電等価抵抗データに基づいて算出することが好ましい。
前記充電等価抵抗算出段階では、算出法として補間法を用い、前記現在充電電流、前記現在バッテリー温度及び前記現在充電状態での充電等価抵抗値を、前記現在充電電流の属する前記設定された充電電流区間の前記設定されたバッテリー温度及び前記設定された充電状態での充電等価抵抗データを利用して算出することが好ましい。
前記有効無負荷電圧算出段階では、前記現在充電電流、前記現在バッテリー温度及び前記現在充電状態での有効無負荷電圧値を、前記現在充電電流の属する前記設定された充電電流区間の前記設定されたバッテリー温度及び前記設定された充電状態での有効無負荷電圧データ、に基づいて算出することが好ましい。
前記有効無負荷電圧算出段階では、算出法として補間法を用い、前記現在充電電流、前記現在バッテリー温度及び前記現在充電状態での有効無負荷電圧値を、前記現在充電電流の属する前記設定された充電電流区間の前記設定されたバッテリー温度及び前記設定された充電状態での有効無負荷電圧データを利用して算出することが好ましい。
前記バッテリー端子電圧算出段階で、前記現在充電電流、前記現在バッテリー温度及び前記現在充電状態での前記バッテリー端子電圧値Vcha_tは、数4により算出するのが好ましい。
ここで、Vcha_ocは充電有効無負荷電圧値であり、Icha_tは前記現在充電電流であり、Rcha_eは充電等価抵抗値である。
前記設定された充電電流区間は、充電電流の大きさが1Cより小さい区間、充電電流の大きさが1C以上5C以下である区間、及び充電電流の大きさが5Cより大きい区間を含むことが好ましい。
本発明の他の実施例によるバッテリー定常状態端子電圧算出方法は、
設定された各充電電流区間で設定されたバッテリー温度と設定された充電状態別に設定された充電等価抵抗データに基づいて、現在充電電流、現在バッテリー温度、及び現在充電状態での充電等価抵抗を算出する充電等価抵抗算出段階;
前記設定された各充電電流区間で前記設定されたバッテリー温度と前記設定された充電状態別に設定された有効無負荷電圧データに基づいて、前記現在充電電流、前記現在バッテリー温度、及び前記現在充電状態での有効無負荷電圧を算出する有効無負荷電圧算出段階;及び
前記算出された充電等価抵抗と前記算出された有効無負荷電圧に基づいて、前記現在充電電流、前記現在バッテリー温度、及び前記現在充電状態でのバッテリー定常状態端子電圧を算出する定常状態バッテリー端子電圧算出段階を含み、前記設定バッテリー温度は、各試料毎に、温度による電気化学反応の非線形性による誤差を最少化するように選定し、前記放電電流区間は、放電電流の大きさによるバッテリー電気化学反応の非線形性による誤差を最少化できるように設定する、ことが好ましい。
設定された各充電電流区間で設定されたバッテリー温度と設定された充電状態別に設定された充電等価抵抗データに基づいて、現在充電電流、現在バッテリー温度、及び現在充電状態での充電等価抵抗を算出する充電等価抵抗算出段階;
前記設定された各充電電流区間で前記設定されたバッテリー温度と前記設定された充電状態別に設定された有効無負荷電圧データに基づいて、前記現在充電電流、前記現在バッテリー温度、及び前記現在充電状態での有効無負荷電圧を算出する有効無負荷電圧算出段階;及び
前記算出された充電等価抵抗と前記算出された有効無負荷電圧に基づいて、前記現在充電電流、前記現在バッテリー温度、及び前記現在充電状態でのバッテリー定常状態端子電圧を算出する定常状態バッテリー端子電圧算出段階を含み、前記設定バッテリー温度は、各試料毎に、温度による電気化学反応の非線形性による誤差を最少化するように選定し、前記放電電流区間は、放電電流の大きさによるバッテリー電気化学反応の非線形性による誤差を最少化できるように設定する、ことが好ましい。
前記充電等価抵抗算出段階では、前記充電等価抵抗を、前記設定された各充電電流区間の中で前記現在充電電流が属する区間の前記設定されたバッテリー温度と前記設定された充電状態別に設定された充電等価抵抗データと、前記現在バッテリー温度と前記現在充電状態に基づいて、算出することが好ましい。
前記充電等価抵抗は、前記充電等価抵抗データを利用する補間法によって前記現在バッテリー温度と前記現在充電状態に相当する値として算出されるのが好ましい。
前記有効無負荷電圧算出段階では、前記有効無負荷電圧を、前記設定された各充電電流区間の中で前記現在充電電流が属する区間の前記設定されたバッテリー温度と前記設定された充電状態別に設定された有効無負荷電圧データと、前記現在バッテリー温度と前記現在充電状態に基づいて、算出することが好ましい。
前記有効無負荷電圧は、前記有効無負荷電圧データを利用する補間法によって前記現在バッテリー温度と前記現在充電状態に相当する値として算出されるのが好ましい。
前記定常状態バッテリー端子電圧算出段階で、前記現在充電電流、前記現在バッテリー温度及び前記現在充電状態での前記バッテリー端子電圧値Vcha_tは、数4により算出するのが好ましい。
ここで、Vcha_ocは充電有効無負荷電圧値であり、Icha_tは前記現在充電電流であり、Rcha_eは充電等価抵抗値である。
本発明の他の実施例によるバッテリー定常状態端子電圧算出方法は、設定された放電電流区間別に設定されたバッテリー温度及び設定された放電状態(放電の程度)での放電等価抵抗データを算出する放電等価抵抗データ算出段階;前記算出された放電等価抵抗データに基づいて前記設定された放電電流区間別に前記設定されたバッテリー温度及び前記設定された放電状態での有効無負荷電圧データを算出する有効無負荷電圧データ算出段階;前記放電等価抵抗データに基づいて現在放電電流、現在バッテリー温度及び現在放電状態での放電等価抵抗値を算出する放電等価抵抗算出段階;前記有効無負荷電圧データに基づいて前記現在放電電流、前記現在バッテリー温度及び前記現在放電状態での有効無負荷電圧値を算出する有効無負荷電圧算出段階;及び前記算出された放電等価抵抗値と有効無負荷電圧値に基づいて前記現在放電電流、前記現在バッテリー温度及び前記現在放電状態でのバッテリー定常状態端子電圧値を算出するバッテリー端子電圧算出段階を含み、前記設定バッテリー温度は、各試料毎に、温度による電気化学反応の非線形性による誤差を最少化するように選定し、前記放電電流区間は、放電電流の大きさによるバッテリー電気化学反応の非線形性による誤差を最少化できるように設定する、ことを特徴とする。
前記放電等価抵抗データ算出段階は、前記それぞれの設定された放電電流区間に属する第1放電電流(I1)を利用して前記それぞれの設定されたバッテリー温度でバッテリーを定電流放電しながら前記設定された放電状態での第1バッテリー端子電圧(V1)を検出する段階;前記それぞれの設定された放電電流区間に属する第2放電電流(I2)を利用して前記それぞれの設定されたバッテリー温度で前記バッテリーを定電流放電しながら前記設定された放電状態での第2バッテリー端子電圧(V2)を検出する段階;及び前記第1放電電流(I1)、前記第1バッテリー端子電圧(V1)、前記第2放電電流(I2)、及び前記第2バッテリー端子電圧(V2)に基づいて、前記設定された放電電流区間別に前記設定されたバッテリー温度及び前記設定された放電状態での前記放電等価抵抗データを算出する段階を含むことが好ましい。
前記放電等価抵抗データ(Rdch_e_data)は次の数5より算出するのが好ましい。
ここで、‘@DOD’は前記それぞれの設定された放電状態(DOD:放電の程度)で放電等価抵抗データが算出されることを意味する。
前記有効無負荷電圧データ(Vdch_oc_data)は次の数6、数7のうちのいずれか1つにより算出するのが好ましい。
ここで、‘@DOD’は前記それぞれの設定された放電状態(DOD)で有効無負荷電圧が算出されることを意味する。
前記放電等価抵抗算出段階では、前記現在放電電流、前記現在バッテリー温度及び前記現在放電状態での放電等価抵抗値を、前記現在放電電流の属する前記設定された放電電流区間の前記設定されたバッテリー温度及び前記設定された放電状態での放電等価抵抗データに基づいて算出することが好ましい。
前記放電等価抵抗算出段階では、算出法として補間法を用い、前記現在放電電流、前記現在バッテリー温度及び前記現在放電状態での放電等価抵抗値を、前記現在放電電流の属する前記設定された放電電流区間の前記設定されたバッテリー温度及び前記設定された放電状態での放電等価抵抗データを利用して算出することが好ましい。
前記有効無負荷電圧算出段階では、前記現在放電電流、前記現在バッテリー温度及び前記現在放電状態での有効無負荷電圧値を、前記現在放電電流の属する前記設定された放電電流区間の前記設定されたバッテリー温度及び前記設定された放電状態での有効無負荷電圧データに基づいて算出することが好ましい。
前記有効無負荷電圧算出段階では、算出法として補間法を用い、前記現在放電電流、前記現在バッテリー温度及び前記現在放電状態での有効無負荷電圧値を、前記現在放電電流の属する前記設定された放電電流区間の前記設定されたバッテリー温度及び前記設定された放電状態での有効無負荷電圧データを利用して算出することが好ましい。
前記バッテリー端子電圧算出段階で、前記現在放電電流、前記現在バッテリー温度及び前記現在放電状態での前記バッテリー端子電圧値Vdch_tは、次式数8により算出することが好ましい。
ここで、Vdch_ocは放電有効無負荷電圧値であり、Idch_tは前記現在放電電流であり、Rdch_eは放電等価抵抗値である。
前記設定された放電電流区間は、放電電流の大きさが5Cより小さい区間、放電電流の大きさが5C以上10C以下である区間、及び放電電流の大きさが10Cより大きい区間を含むことが好ましい。
本発明の他の実施例によるバッテリー定常状態端子電圧算出方法は、
設定された各放電電流区間で設定されたバッテリー温度と設定された放電状態別に設定された放電等価抵抗データに基づいて、現在放電電流、現在バッテリー温度、及び現在放電状態での放電等価抵抗を算出する放電等価抵抗算出段階;前記設定された各放電電流区間で前記設定されたバッテリー温度と前記設定された放電状態別に設定された有効無負荷電圧データに基づいて、前記現在放電電流、前記現在バッテリー温度、及び前記現在放電状態での有効無負荷電圧を算出する有効無負荷電圧算出段階;及び前記算出された放電等価抵抗と前記算出された有効無負荷電圧に基づいて、前記現在放電電流、前記現在バッテリー温度、及び前記現在放電状態でのバッテリー定常状態端子電圧を算出する定常状態バッテリー端子電圧算出段階を含み、前記設定バッテリー温度は、各試料毎に、温度による電気化学反応の非線形性による誤差を最少化するように選定し、前記放電電流区間は、放電電流の大きさによるバッテリー電気化学反応の非線形性による誤差を最少化できるように設定する、ことが好ましい。
設定された各放電電流区間で設定されたバッテリー温度と設定された放電状態別に設定された放電等価抵抗データに基づいて、現在放電電流、現在バッテリー温度、及び現在放電状態での放電等価抵抗を算出する放電等価抵抗算出段階;前記設定された各放電電流区間で前記設定されたバッテリー温度と前記設定された放電状態別に設定された有効無負荷電圧データに基づいて、前記現在放電電流、前記現在バッテリー温度、及び前記現在放電状態での有効無負荷電圧を算出する有効無負荷電圧算出段階;及び前記算出された放電等価抵抗と前記算出された有効無負荷電圧に基づいて、前記現在放電電流、前記現在バッテリー温度、及び前記現在放電状態でのバッテリー定常状態端子電圧を算出する定常状態バッテリー端子電圧算出段階を含み、前記設定バッテリー温度は、各試料毎に、温度による電気化学反応の非線形性による誤差を最少化するように選定し、前記放電電流区間は、放電電流の大きさによるバッテリー電気化学反応の非線形性による誤差を最少化できるように設定する、ことが好ましい。
前記放電等価抵抗算出段階で、前記放電等価抵抗は、前記設定された各放電電流区間の中で前記現在放電電流が属する区間の前記設定されたバッテリー温度と前記設定された放電状態別に設定された放電等価抵抗データと、前記現在バッテリー温度と前記現在放電状態に基づいて算出することが好ましい。
前記放電等価抵抗は、前記放電等価抵抗データを利用する補間法によって前記現在バッテリー温度と前記現在放電状態に相当する値として算出することが好ましい。
前記有効無負荷電圧算出段階で、前記有効無負荷電圧は、前記設定された各放電電流区間の中で前記現在放電電流が属する区間の前記設定されたバッテリー温度と前記設定された放電状態別に設定された有効無負荷電圧データと、前記現在バッテリー温度と前記現在放電状態に基づいて算出することが好ましい。
前記有効無負荷電圧は、前記有効無負荷電圧データを利用する補間法によって前記現在バッテリー温度と前記現在放電状態に相当する値として算出することが好ましい。
本発明のバッテリー定常状態端子電圧算出方法は、定電流充電(または定電流放電)過程で得られる端子電圧を利用することによって、充電電流(または放電電流)、バッテリー温度、及び充電状態(または放電状態)でのバッテリー定常状態端子電圧が算出できる。
以下、本発明の好ましい実施例を添付した図面を参照して説明する。
本発明の実施例による定常状態のバッテリーの端子電圧を算出するための方法は、図3に示すような定常状態でのバッテリーの電気等価回路を利用する。
定常状態でのバッテリー端子電圧(Vt)は次の数11により計算する。
ここで、Vocは充電有効無負荷電圧(または放電有効無負荷電圧)であり、Itは充電電流(または放電電流)であり、Reは充電等価抵抗(または放電等価抵抗)である。
定常状態でのバッテリー端子電圧(Vt)は次の数11により計算する。
つまり、バッテリー充電時には数11は数4のようになる。
ここで、Vcha_tは定常状態バッテリー端子電圧であり、Vcha_ocは充電有効無負荷電圧であり、Icha_tは現在充電電流であり、Rcha_eは充電等価抵抗である。
同様に、バッテリー放電時には数3は数8のようになる。
ここで、Vdch_tは定常状態バッテリー端子電圧であり、Vdch_ocは放電有効無負荷電圧であり、Idch_tは現在放電電流であり、Rdch_eは放電等価抵抗値である。
バッテリーの内部抵抗は、正極/負極端子及び電流コレクターによる導体抵抗と、バッテリー充電状態または放電状態(DOD)による化学反応及び電解液による電気化学的抵抗で構成される。電気化学的抵抗はバッテリーの充電状態(または放電状態)及び反応温度(バッテリー温度)によって固有な値を有する。
したがって、本発明の実施例によるバッテリー定常状態端子電圧算出方法では、設定された温度(バッテリー温度)において、試料毎に異なる電流値に設定した定電流充電(または放電)を行ないながら、試料毎に設定された充電(放電)状態で端子電圧を検出し、使用された充電(放電)電流と検出された端子電圧を用いて各試料の設定温度及び充電(放電)状態でのバッテリーの定常状態充電(放電)等価抵抗を算出する。
また、本発明の実施例によるバッテリー定常状態端子電圧算出方法では、有効無負荷電圧を実測することが困難であるから、前記のように算出された充電等価抵抗(または放電等価抵抗)を理論的な電圧電流関係式に適用して充電有効無負荷電圧(または放電有効無負荷電圧)を算出する。
本発明の実施例によるバッテリー定常状態端子電圧算出方法は、このような方式で算出された充電(放電)等価抵抗値を含む充電(放電)等価抵抗データと、充電(放電)有効無負荷電圧値を含む充電有効無負荷電圧データ(または放電有効無負荷電圧データ)を利用して数3からバッテリーの定常状態端子電圧を算出する。
図4を参照して充電等価抵抗データ及び充電有効無負荷電圧データの算出方法について説明する。
まず、バッテリー11に対する定格容量試験を行ってバッテリー定格容量(Ah)を算出する(S401)。
そして、バッテリー温度は設定されたバッテリー温度に維持する(S403)。
バッテリーの特性値はその温度によって変わるので、2段階以上のバッテリー温度に対して充電等価抵抗データと充電有効無負荷電圧データを取得することが好ましい。
まず、バッテリー11に対する定格容量試験を行ってバッテリー定格容量(Ah)を算出する(S401)。
そして、バッテリー温度は設定されたバッテリー温度に維持する(S403)。
バッテリーの特性値はその温度によって変わるので、2段階以上のバッテリー温度に対して充電等価抵抗データと充電有効無負荷電圧データを取得することが好ましい。
本発明の好ましい実施例によるバッテリー定常状態端子電圧算出方法では、設定されたバッテリー温度は0℃、25℃、及び40℃を含むことが好ましい。設定されたバッテリー温度はバッテリー特性に応じて異なる温度に設定できるのは当然のことである。
設定するバッテリー温度は、各試料毎に、温度による電気化学反応の非線形性による誤差を最少化するように選定することが好ましい。
設定するバッテリー温度は、各試料毎に、温度による電気化学反応の非線形性による誤差を最少化するように選定することが好ましい。
また、充電等価抵抗は充電電流の大きさによってその値が変わるので、計算機メモリ内に2区間以上設定された充電電流区間に対して、各々充電等価抵抗データを算出することが好ましい。これらのデータは、搭載バッテリによって決定されるので、バッテリ搭載時に、要点を一括して計算機メモリに設定しておき、計算時に読み出して補間すると便利である。
本発明の実施例によるバッテリー定常状態端子電圧算出方法では、設定する充電電流区間として3個の区間を用いる。つまり、設定する充電電流区間は、電池容量で正規化された充電電流が1Cより小さい区間、充電電流が1Cと5Cの間(両端を含む)である区間、及び充電電流が5Cより大きい区間を含む。但し、本実施例では、バッテリー温度が0℃の場合には、設定する充電電流区間として、充電電流が1Cより小さい区間と充電電流が1Cより大きい区間を含む。
しかし、設定する充電電流区間は、バッテリー特性によって上の例と違うものを設定できるのは当然のことである。
しかし、設定する充電電流区間は、バッテリー特性によって上の例と違うものを設定できるのは当然のことである。
充電電流区間は、充電電流の大きさによるバッテリー電気化学反応の非線形性による誤差を最少化できるように設定するのが好ましい。
‘1C’はバッテリーの定格容量を1時間で定電流放電したり定電流充電するための電流の大きさである。
設定されたバッテリー温度が維持される状態で、設定された特定充電電流区間に属する第1定電流(I1)で充電する(S405)。
‘1C’はバッテリーの定格容量を1時間で定電流放電したり定電流充電するための電流の大きさである。
設定されたバッテリー温度が維持される状態で、設定された特定充電電流区間に属する第1定電流(I1)で充電する(S405)。
バッテリー11を第1定電流で充電する過程で、設定された充電状態を維持しつつ第1バッテリー端子電圧(V1)を検出する(S407)。
例えば、充電状態が10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%になる時点でのバッテリーの端子電圧が検出される。設定する充電状態はバッテリーの特性によって変化してもよく、また、異った状態に設定できることは当然である。
例えば、充電状態が10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%になる時点でのバッテリーの端子電圧が検出される。設定する充電状態はバッテリーの特性によって変化してもよく、また、異った状態に設定できることは当然である。
次に、充電電流値を同一区間内の異なる値を持つ第2定電流値に変化させるため、設定されたバッテリー温度が維持される状態で、バッテリー11に設定された充電電流区間に属する第2定電流(I2)で充電する(S409)。
バッテリー11が第2定電流で充電される過程において、設定された充電状態で第2バッテリー端子電圧(V2)を検出する(S411)。
その後、それぞれの設定された充電状態で検出された第1バッテリー端子電圧と第2バッテリー端子電圧に基づいて、充電等価抵抗データを算出する(S413)。
バッテリー11が第2定電流で充電される過程において、設定された充電状態で第2バッテリー端子電圧(V2)を検出する(S411)。
その後、それぞれの設定された充電状態で検出された第1バッテリー端子電圧と第2バッテリー端子電圧に基づいて、充電等価抵抗データを算出する(S413)。
充電等価抵抗データ(Rcha_e_data)は各充電状態別に算出した充電等価抵抗を含み、充電等価抵抗データは次の数1より算出する。
ここで、‘@SOC’はそれぞれの充電状態で充電等価抵抗が算出されることを意味する。
そして、算出した充電等価抵抗データに基づいて、充電有効無負荷電圧データを算出する(S415)。
そして、算出した充電等価抵抗データに基づいて、充電有効無負荷電圧データを算出する(S415)。
充電有効無負荷電圧データ(Vcha_oc_data)は各充電状態別に算出された充電有効無負荷電圧を含み、充電有効無負荷電圧データは次の数2または数3より算出する。
ここで、‘@SOC’はそれぞれの充電状態で充電有効無負荷電圧が算出されることを意味する。
設定したバッテリー温度が維持される状態で、それぞれの充電電流区間に対して、その区間に属する充電電流を利用してS405乃至S415過程が反復遂行されると、該当設定されたバッテリー温度での充電等価抵抗データと充電有効無負荷電圧データが算出される。
そして、それぞれ設定したバッテリー温度別にS403乃至S415過程が反復遂行されると、それぞれ設定したバッテリー温度別に充電等価抵抗データと充電有効無負荷電圧データが算出される。
設定したバッテリー温度が維持される状態で、それぞれの充電電流区間に対して、その区間に属する充電電流を利用してS405乃至S415過程が反復遂行されると、該当設定されたバッテリー温度での充電等価抵抗データと充電有効無負荷電圧データが算出される。
そして、それぞれ設定したバッテリー温度別にS403乃至S415過程が反復遂行されると、それぞれ設定したバッテリー温度別に充電等価抵抗データと充電有効無負荷電圧データが算出される。
図8乃至図15には特定仕様のバッテリー(Panasonic EV Energy Ni−MH 6.5Ahバッテリー、商品名)を利用して算出した充電等価抵抗データと充電有効無負荷電圧データを例として示している。
図8乃至図10は設定されたバッテリー温度が25℃の場合であり、図11乃至図13は設定されたバッテリー温度が40℃の場合であり、図14及び図15は設定されたバッテリー温度が0℃の場合である。
図8乃至図10は設定されたバッテリー温度が25℃の場合であり、図11乃至図13は設定されたバッテリー温度が40℃の場合であり、図14及び図15は設定されたバッテリー温度が0℃の場合である。
図8には、設定したバッテリー温度が25℃であり、充電電流が1Cより小さい区間(つまり、第1定電流と第2定電流が1Cより小さい区間)に属する場合の、それぞれ設定した充電状態での充電等価抵抗データと充電有効無負荷電圧データを示す。
図9には、設定したバッテリー温度が25℃であり、充電電流が1Cより大きく、5Cより小さい区間(つまり、第1定電流と第2定電流が1Cより大きくて5Cより小さい区間)に属する場合の、それぞれ設定した充電状態での充電等価抵抗データと充電有効無負荷電圧データを示す。
図9には、設定したバッテリー温度が25℃であり、充電電流が1Cより大きく、5Cより小さい区間(つまり、第1定電流と第2定電流が1Cより大きくて5Cより小さい区間)に属する場合の、それぞれ設定した充電状態での充電等価抵抗データと充電有効無負荷電圧データを示す。
図10には、設定したバッテリー温度が25℃であり充電電流が5Cより大きい区間(つまり、第1定電流と第2定電流が5Cより大きい区間)に属する場合の、それぞれ設定した充電状態での充電等価抵抗データと充電有効無負荷電圧データを示す。
一方、図11には、設定したバッテリー温度が40℃であり、充電電流が1Cより小さい区間(つまり、第1定電流と第2定電流が1Cより小さい区間)に属する場合の、それぞれ設定した充電状態での充電等価抵抗データと充電有効無負荷電圧データを示す。
一方、図11には、設定したバッテリー温度が40℃であり、充電電流が1Cより小さい区間(つまり、第1定電流と第2定電流が1Cより小さい区間)に属する場合の、それぞれ設定した充電状態での充電等価抵抗データと充電有効無負荷電圧データを示す。
図12には、設定したバッテリー温度が40℃であり、充電電流が1Cより大きく、5Cより小さい区間(つまり、第1定電流と第2定電流が1Cより大きくて5Cより小さい区間)に属する場合の、それぞれ設定した充電状態での充電等価抵抗データと充電有効無負荷電圧データを示す。
図13には、設定したバッテリー温度が40℃であり、充電電流が5Cより大きい区間(つまり、第1定電流と第2定電流が5Cより大きい区間)に属する場合の、それぞれ設定した充電状態での充電等価抵抗データと充電有効無負荷電圧データを示す。
図13には、設定したバッテリー温度が40℃であり、充電電流が5Cより大きい区間(つまり、第1定電流と第2定電流が5Cより大きい区間)に属する場合の、それぞれ設定した充電状態での充電等価抵抗データと充電有効無負荷電圧データを示す。
そして、図14には、設定したバッテリー温度が0℃であり、充電電流が1Cより小さい区間(つまり、第1定電流と第2定電流が1Cより小さい区間)に属する場合の、それぞれ設定した充電状態での充電等価抵抗データと充電有効無負荷電圧データを示す。
図15には、設定したバッテリー温度が0℃であり、充電電流が1Cより大きい区間(つまり、第1定電流と第2定電流が1Cより大きい区間)に属する場合の、それぞれ設定した充電状態での充電等価抵抗データと充電有効無負荷電圧データを示す。
図8及び図15に示すように、バッテリー温度、充電状態、充電電流区間によって充電等価抵抗と充電有効無負荷電圧が変わることが分かる。
充電状態値の増加とともに、多くの場合充電等価抵抗の増加することが分かる。充電有効無負荷電圧値は数2又は3により算出した値である。
図15には、設定したバッテリー温度が0℃であり、充電電流が1Cより大きい区間(つまり、第1定電流と第2定電流が1Cより大きい区間)に属する場合の、それぞれ設定した充電状態での充電等価抵抗データと充電有効無負荷電圧データを示す。
図8及び図15に示すように、バッテリー温度、充電状態、充電電流区間によって充電等価抵抗と充電有効無負荷電圧が変わることが分かる。
充電状態値の増加とともに、多くの場合充電等価抵抗の増加することが分かる。充電有効無負荷電圧値は数2又は3により算出した値である。
図5を参照して放電等価抵抗データ及び放電有効無負荷電圧データの算出方法について説明する。
まず、バッテリー11に対する定格容量試験を通じてバッテリー定格容量(Ah)を算出する(S501)。
そして、バッテリー温度は設定されたバッテリー温度に維持される(S503)。
充電の場合と同様に、放電等価抵抗データ及び放電有効無負荷電圧データは設定されたバッテリー温度別に設定された放電電流区間別に算出することが好ましい。
設定されたバッテリー温度は0℃、25℃、及び40℃を含むのが好ましい。設定されたバッテリー温度はバッテリー特性によって異なる温度に設定できるのは当然のことである。
まず、バッテリー11に対する定格容量試験を通じてバッテリー定格容量(Ah)を算出する(S501)。
そして、バッテリー温度は設定されたバッテリー温度に維持される(S503)。
充電の場合と同様に、放電等価抵抗データ及び放電有効無負荷電圧データは設定されたバッテリー温度別に設定された放電電流区間別に算出することが好ましい。
設定されたバッテリー温度は0℃、25℃、及び40℃を含むのが好ましい。設定されたバッテリー温度はバッテリー特性によって異なる温度に設定できるのは当然のことである。
設定されたバッテリー温度はバッテリー温度によるバッテリー電気化学反応の非線形性による誤差を最少化することができるように設定することが好ましい。
また、放電等価抵抗は放電電流の大きさによってその値が変わるので、2以上の設定された放電電流区間に対して各々放電等価抵抗データが算出されることが好ましい。
また、放電等価抵抗は放電電流の大きさによってその値が変わるので、2以上の設定された放電電流区間に対して各々放電等価抵抗データが算出されることが好ましい。
本発明の実施例によるバッテリー定常状態端子電圧算出方法では、設定された放電電流区間が3個の区間を含む。つまり、設定された放電電流区間は、放電電流が5Cより小さい区間、放電電流が5Cと10Cの間である区間、及び放電電流が10Cより大きい区間を含む。但し、本実施例では、バッテリー温度が0℃の場合には、設定された放電電流区間は、放電電流が1Cより小さい区間と放電電流が1Cより大きい区間を含む。しかし、設定された放電電流区間はバッテリーの特性によってこれと異なる区間に設定できるのは当然のことである。
放電電流区間は放電電流の大きさによるバッテリー電気化学反応の非線形性による誤差を最少化することができるように設定されることが好ましい。
設定されたバッテリー温度が維持される状態で、バッテリー11が設定された放電電流区間に属する第1定電流(I1)で放電される(S505)。
バッテリー11が第1定電流で放電される過程で、設定された放電状態(DOD)で第1バッテリー端子電圧(V1)が検出される(S507)。
放電状態(DOD)は‘100−充電状態’による値で算出される。
設定されたバッテリー温度が維持される状態で、バッテリー11が設定された放電電流区間に属する第1定電流(I1)で放電される(S505)。
バッテリー11が第1定電流で放電される過程で、設定された放電状態(DOD)で第1バッテリー端子電圧(V1)が検出される(S507)。
放電状態(DOD)は‘100−充電状態’による値で算出される。
例えば、放電状態が10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%である時点でのバッテリーの端子電圧が検出される。設定された放電状態はバッテリーの特性によって異なる状態に設定できるのは当然のことである。
また、設定されたバッテリー温度が維持される状態で、バッテリー11は設定された放電電流区間に第2定電流(I2)で放電される(S509)。
バッテリー11が第2定電流で放電される過程において、設定された放電状態(DOD)で第2バッテリー端子電圧(V2)が検出される(S511)。
その後、それぞれの設定された放電状態で検出された第1バッテリー端子電圧と第2バッテリー端子電圧に基づいて、放電等価抵抗データが算出される(S513)。
また、設定されたバッテリー温度が維持される状態で、バッテリー11は設定された放電電流区間に第2定電流(I2)で放電される(S509)。
バッテリー11が第2定電流で放電される過程において、設定された放電状態(DOD)で第2バッテリー端子電圧(V2)が検出される(S511)。
その後、それぞれの設定された放電状態で検出された第1バッテリー端子電圧と第2バッテリー端子電圧に基づいて、放電等価抵抗データが算出される(S513)。
放電等価抵抗データ(Rdch_e_data)は各放電状態別に算出された放電等価抵抗を含み、放電等価抵抗データは次の数5により算出される。
ここで、‘@DOD’はそれぞれの放電状態(DOD)で放電等価抵抗が算出されることを意味する。
そして、算出された放電等価抵抗データに基づいて、放電有効無負荷電圧データが算出される(S515)。
そして、算出された放電等価抵抗データに基づいて、放電有効無負荷電圧データが算出される(S515)。
放電有効無負荷電圧データ(Vdch_oc_data)は各放電状態別に算出された放電有効無負荷電圧を含み、放電有効無負荷電圧データは次の数6または数7により算出する。
ここで、‘@DOD’はそれぞれの放電状態(DOD)で放電有効無負荷電圧が算出されることを意味する。
設定されたバッテリー温度が維持される状態でそれぞれの放電電流区間に対してその区間に属する放電電流を利用してS505乃至S515過程が反復遂行されると、該当設定されたバッテリー温度での放電等価抵抗データと放電有効無負荷電圧データが算出される。
そして、それぞれ設定されたバッテリー温度別にS503乃至S515過程が反復遂行されると、それぞれの設定されたバッテリー温度別に放電等価抵抗データと放電有効無負荷電圧データが算出される。
設定されたバッテリー温度が維持される状態でそれぞれの放電電流区間に対してその区間に属する放電電流を利用してS505乃至S515過程が反復遂行されると、該当設定されたバッテリー温度での放電等価抵抗データと放電有効無負荷電圧データが算出される。
そして、それぞれ設定されたバッテリー温度別にS503乃至S515過程が反復遂行されると、それぞれの設定されたバッテリー温度別に放電等価抵抗データと放電有効無負荷電圧データが算出される。
図16乃至図23は特定仕様のバッテリー(Panasonic EV Energy Ni−MH 6.5Ahバッテリー、商品名)を利用して算出した放電等価抵抗データと放電有効無負荷電圧データを例として示している。
図16乃至図18は設定されたバッテリー温度が25℃の場合であり、図19乃至図21は設定されたバッテリー温度が40℃の場合であり、図22及び図23は設定されたバッテリー温度が0℃の場合である。
図16及び図23に示すように、バッテリー温度、放電状態(DOD)、及び放電電流区間によって、放電等価抵抗と放電有効無負荷電圧が変わることが分かる。
放電状態値が増加すると多くの場合放電等価抵抗の増加することが分かる。放電有効無負荷電圧値は数7により算出された値である。
図16乃至図18は設定されたバッテリー温度が25℃の場合であり、図19乃至図21は設定されたバッテリー温度が40℃の場合であり、図22及び図23は設定されたバッテリー温度が0℃の場合である。
図16及び図23に示すように、バッテリー温度、放電状態(DOD)、及び放電電流区間によって、放電等価抵抗と放電有効無負荷電圧が変わることが分かる。
放電状態値が増加すると多くの場合放電等価抵抗の増加することが分かる。放電有効無負荷電圧値は数7により算出された値である。
図6は本発明の実施例による充電時のバッテリー定常状態端子電圧算出方法を示すフローチャートである。
まず、充電等価抵抗データと充電有効無負荷電圧データが算出される(S601、S603)。
充電等価抵抗データと充電有効無負荷電圧データは図4に示した過程によって算出されることが好ましい。
算出された充電等価抵抗データに基づいて現在の充電電流、現在のバッテリー温度、及び現在の充電状態での充電等価抵抗が算出される(S605)。
この時、充電等価抵抗を算出するに当たり、現在の充電電流が属する設定された充電電流区間の充電等価抵抗データを利用する。
そして、該当する充電電流区間の充電等価抵抗データを利用して、充電状態とバッテリー温度に対して補間法を用いて、現在の充電電流、現在のバッテリー温度、及び現在の充電状態での充電等価抵抗が算出できる。
まず、充電等価抵抗データと充電有効無負荷電圧データが算出される(S601、S603)。
充電等価抵抗データと充電有効無負荷電圧データは図4に示した過程によって算出されることが好ましい。
算出された充電等価抵抗データに基づいて現在の充電電流、現在のバッテリー温度、及び現在の充電状態での充電等価抵抗が算出される(S605)。
この時、充電等価抵抗を算出するに当たり、現在の充電電流が属する設定された充電電流区間の充電等価抵抗データを利用する。
そして、該当する充電電流区間の充電等価抵抗データを利用して、充電状態とバッテリー温度に対して補間法を用いて、現在の充電電流、現在のバッテリー温度、及び現在の充電状態での充電等価抵抗が算出できる。
例えば、現在の充電電流が3Cであり、現在の充電状態が0.45(つまり、定格の45%まで充電済み)であり、現在のバッテリー温度が30℃の場合であれば、現在の充電電流が属する区間である充電電流が1Cより大きく、5Cより小さい区間の充電等価抵抗データの中で設定されたバッテリー温度が25℃である図9の充電等価抵抗データと、図12の充電等価抵抗データを利用して充電等価抵抗が算出される。
より具体的には、図9で充電状態が0.4に相当する充電等価抵抗値と充電状態が0.5に相当する充電等価抵抗値を利用して充電状態に対する補間法を用いて、バッテリー温度が25℃で充電状態が0.45の場合に相当する充電等価抵抗値を算出する。同様に、図12で充電状態が0.4に相当する充電等価抵抗値と充電状態が0.5に相当する充電等価抵抗値を利用して充電状態に対する補間法を用いて、バッテリー温度が40℃で充電状態が0.45の場合に相当する充電等価抵抗値を算出する。その後、バッテリー温度が25℃で充電状態が0.45の場合に相当する充電等価抵抗値と、バッテリー温度が40℃で充電状態が0.45の場合に相当する充電等価抵抗値を利用して、温度に対する補間法を用いて、バッテリー温度が30℃で充電状態が0.45の場合に相当する充電等価抵抗を算出することができる。
そして、算出された充電有効無負荷電圧データに基づいて現在の充電電流、現在のバッテリー温度、及び現在の充電状態での充電有効無負荷電圧が算出される(S607)。
充電有効無負荷電圧は充電等価抵抗の算出と同様な方式で算出できる。
即ち、充電有効無負荷電圧を算出するに当たっては、現在の充電電流が属する設定された充電電流区間の充電有効無負荷電圧データを利用する。
充電有効無負荷電圧は充電等価抵抗の算出と同様な方式で算出できる。
即ち、充電有効無負荷電圧を算出するに当たっては、現在の充電電流が属する設定された充電電流区間の充電有効無負荷電圧データを利用する。
そして、相当する充電電流区間の充電有効無負荷電圧データを利用して、充電状態とバッテリー温度に対して補間法を用いて現在の充電電流、現在のバッテリー温度、及び現在の充電状態での充電有効無負荷電圧が算出できる。
その後、算出された充電等価抵抗と充電有効無負荷電圧に基づいてバッテリー定常状態端子電圧が算出される(S609)。
この時、算出された充電等価抵抗(Rcha_e)と充電有効無負荷電圧(Vcha_oc)と現在の充電電流(Icha_t)を(数3)に代入することによって、バッテリー定常状態端子電圧が算出できる。
その後、算出された充電等価抵抗と充電有効無負荷電圧に基づいてバッテリー定常状態端子電圧が算出される(S609)。
この時、算出された充電等価抵抗(Rcha_e)と充電有効無負荷電圧(Vcha_oc)と現在の充電電流(Icha_t)を(数3)に代入することによって、バッテリー定常状態端子電圧が算出できる。
一方、図7は本発明の実施例による放電時のバッテリー定常状態端子電圧算出方法を示すフローチャートである。
まず、放電等価抵抗データと放電有効無負荷電圧データが算出される(S701、S703)。
放電等価抵抗データと放電有効無負荷電圧データは図5に示した過程によって算出されることが好ましい。
算出された放電等価抵抗データに基づいて現在の放電電流、現在のバッテリー温度、及び現在の放電状態での放電等価抵抗が算出される(S705)。
まず、放電等価抵抗データと放電有効無負荷電圧データが算出される(S701、S703)。
放電等価抵抗データと放電有効無負荷電圧データは図5に示した過程によって算出されることが好ましい。
算出された放電等価抵抗データに基づいて現在の放電電流、現在のバッテリー温度、及び現在の放電状態での放電等価抵抗が算出される(S705)。
この時、放電等価抵抗を算出するに当たって、現在の放電電流が属する設定された放電電流区間の放電等価抵抗データを利用する。
そして、該当する放電電流区間の放電等価抵抗データを利用して、放電状態とバッテリー温度に対して補間法を用いて現在の放電電流、現在のバッテリー温度、及び現在の放電状態での放電等価抵抗が算出できる。
補間法を利用した放電等価抵抗の算出は前記充電等価抵抗の算出と同様であるので、これについての具体的な説明は省略する。
そして、該当する放電電流区間の放電等価抵抗データを利用して、放電状態とバッテリー温度に対して補間法を用いて現在の放電電流、現在のバッテリー温度、及び現在の放電状態での放電等価抵抗が算出できる。
補間法を利用した放電等価抵抗の算出は前記充電等価抵抗の算出と同様であるので、これについての具体的な説明は省略する。
そして、算出された放電有効無負荷電圧データに基づいて現在の放電電流、現在のバッテリー温度、及び現在の放電状態での放電有効無負荷電圧が算出される(S707)。
放電有効無負荷電圧は放電等価抵抗の算出と同一方式で算出できる。
即ち、放電有効無負荷電圧を算出するに当たって、現在の放電電流が属する設定された放電電流区間の放電有効無負荷電圧データを利用する。
放電有効無負荷電圧は放電等価抵抗の算出と同一方式で算出できる。
即ち、放電有効無負荷電圧を算出するに当たって、現在の放電電流が属する設定された放電電流区間の放電有効無負荷電圧データを利用する。
そして、該当する放電電流区間の放電有効無負荷電圧データを利用して、放電状態とバッテリー温度に対して補間法を用いて現在の放電電流、現在のバッテリー温度、及び現在の放電状態での放電有効無負荷電圧が算出できる。
その後、算出された放電等価抵抗と放電有効無負荷電圧に基づいてバッテリー定常状態端子電圧が算出される(S709)。
この時、算出された放電等価抵抗(Rdch_e)及び放電有効無負荷電圧(Vdch_oc)と現在放電電流(Idch_t)を数11に代入することによって、バッテリー定常状態端子電圧が算出される。
その後、算出された放電等価抵抗と放電有効無負荷電圧に基づいてバッテリー定常状態端子電圧が算出される(S709)。
この時、算出された放電等価抵抗(Rdch_e)及び放電有効無負荷電圧(Vdch_oc)と現在放電電流(Idch_t)を数11に代入することによって、バッテリー定常状態端子電圧が算出される。
図24乃至図31には本発明実施例のバッテリー定常状態端子電圧算出方法によるバッテリー定常状態端子電圧のシミュレーション結果が示されている。
図24乃至図26は充電時のバッテリー定常状態端子電圧を示しており、図24はバッテリー温度が0℃の場合であり、図25はバッテリー温度が25℃の場合であり、図26はバッテリー温度が40℃の場合である。
図24乃至図26に示すように、充電状態が高くなるほどバッテリー端子電圧が大きくなることが分かり、バッテリー温度が高くなるほどバッテリー端子電圧が減少していることが分かる。
図24乃至図26は充電時のバッテリー定常状態端子電圧を示しており、図24はバッテリー温度が0℃の場合であり、図25はバッテリー温度が25℃の場合であり、図26はバッテリー温度が40℃の場合である。
図24乃至図26に示すように、充電状態が高くなるほどバッテリー端子電圧が大きくなることが分かり、バッテリー温度が高くなるほどバッテリー端子電圧が減少していることが分かる。
図27乃至図29は放電時のバッテリー定常状態端子電圧を示しており、図27はバッテリー温度が0℃の場合であり、図28はバッテリー温度が25℃の場合であり、図29はバッテリー温度が40℃の場合である。
図27乃至図29に示すように、温度が低いほど、また、放電状態(DOD)が高いほど同一放電電流に対するバッテリー端子電圧が低くなることが分かる。
一方、図30と図31は1Cの電流で充電及び放電する場合にバッテリー温度変化によるバッテリー端子電圧の変化を示している。
図27乃至図29に示すように、温度が低いほど、また、放電状態(DOD)が高いほど同一放電電流に対するバッテリー端子電圧が低くなることが分かる。
一方、図30と図31は1Cの電流で充電及び放電する場合にバッテリー温度変化によるバッテリー端子電圧の変化を示している。
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明は前記実施例に限定されず、その技術的範囲内において本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば容易に変更し得るであろう。
11 バッテリー
Claims (32)
- 設定された充電電流区間別に設定されたバッテリー温度及び設定された充電状態での充電等価抵抗データを算出する充電等価抵抗データ算出段階;
前記算出された充電等価抵抗データに基づいて前記設定された充電電流区間別に前記設定されたバッテリー温度及び前記設定された充電状態での有効無負荷電圧データを算出する有効無負荷電圧データ算出段階;
前記充電等価抵抗データに基づいて現在充電電流、現在バッテリー温度及び現在充電状態での充電等価抵抗値を算出する充電等価抵抗算出段階;
前記有効無負荷電圧データに基づいて前記現在充電電流、前記現在バッテリー温度及び前記現在充電状態での有効無負荷電圧値を算出する有効無負荷電圧算出段階;及び
前記算出された充電等価抵抗値と有効無負荷電圧値に基づいて前記現在充電電流、前記現在バッテリー温度及び前記現在充電状態でのバッテリー定常状態端子電圧値を算出するバッテリー端子電圧算出段階;
を含み、
前記設定バッテリー温度は、各試料毎に、温度による電気化学反応の非線形性による誤差を最少化するように選定し、前記充電電流区間は、充電電流の大きさによるバッテリー電気化学反応の非線形性による誤差を最少化できるように設定する、
ことを特徴とするバッテリー定常状態端子電圧算出方法。 - 前記充電等価抵抗データ算出段階は、
前記それぞれの設定された充電電流区間に属する第1充電電流を利用して前記それぞれの設定されたバッテリー温度でバッテリーを定電流充電しながら前記設定された充電状態での第1バッテリー端子電圧を検出する段階;
前記それぞれの設定された充電電流区間に属する第2充電電流を利用して前記それぞれの設定されたバッテリー温度で前記バッテリーを定電流充電しながら前記設定された充電状態での第2バッテリー端子電圧を検出する段階;及び
前記第1充電電流、前記第1バッテリー端子電圧、前記第2充電電流及び前記第2バッテリー端子電圧に基づいて、前記設定された充電電流区間別に前記設定されたバッテリー温度及び前記設定された充電状態での前記充電等価抵抗データを算出する段階;
を含むことを特徴とする請求項1に記載のバッテリー定常状態端子電圧算出方法。 - 前記充電等価抵抗算出段階で、前記現在充電電流、前記現在バッテリー温度及び前記現在充電状態での充電等価抵抗は、前記現在充電電流が属する前記設定された充電電流区間に相当する前記充電等価抵抗データに基づいて算出されることを特徴とする、請求項1に記載のバッテリー定常状態端子電圧算出方法。
- 前記充電等価抵抗算出段階において、前記充電等価抵抗は、補間法によって算出されることを特徴とする請求項5に記載のバッテリー定常状態端子電圧算出方法。
- 前記有効無負荷電圧算出段階において、前記現在充電電流、前記現在バッテリー温度及び前記現在充電状態での有効無負荷電圧は、前記現在充電電流が属する前記設定された充電電流区間に相当する前記有効無負荷電圧データに基づいて算出されることを特徴とする請求項1に記載のバッテリー定常状態端子電圧算出方法。
- 前記有効無負荷電圧算出段階において、前記有効無負荷電圧は、補間法によって算出されることを特徴とする請求項7に記載のバッテリー定常状態端子電圧算出方法。
- 前記設定された充電電流区間は、充電電流の大きさが1Cより小さい区間、充電電流の大きさが1C以上、5C以下である区間及び充電電流の大きさが5Cより大きい区間を含むことを特徴とする、請求項1に記載のバッテリー定常状態端子電圧算出方法。
- 設定された充電電流区間で設定されたバッテリー温度と設定された充電状態別に設定された充電等価抵抗データに基づいて、現在充電電流、現在バッテリー温度、及び現在充電状態での充電等価抵抗を算出する充電等価抵抗算出段階;
前記設定された充電電流区間で前記設定されたバッテリー温度と前記設定された充電状態別に設定された有効無負荷電圧データに基づいて、前記現在充電電流、前記現在バッテリー温度、及び前記現在充電状態での有効無負荷電圧を算出する有効無負荷電圧算出段階;及び
前記算出された充電等価抵抗と前記算出された有効無負荷電圧に基づいて、前記現在充電電流、前記現在バッテリー温度、及び前記現在充電状態でのバッテリー定常状態端子電圧を算出する定常状態バッテリー端子電圧算出段階;
を含み、
前記設定バッテリー温度は、各試料毎に、温度による電気化学反応の非線形性による誤差を最少化するように選定し、前記充電電流区間は、充電電流の大きさによるバッテリー電気化学反応の非線形性による誤差を最少化できるように設定する、
ことを特徴とするバッテリー定常状態端子電圧算出方法。 - 前記充電等価抵抗算出段階で、前記充電等価抵抗は、
記現在充電電流が属する区間に相当する前記充電等価抵抗データと、
前記現在バッテリー温度と、
前記現在充電状態と、
に基づいて算出されることを特徴とする請求項11に記載のバッテリー定常状態端子電圧算出方法。 - 前記充電等価抵抗は補間法によって算出されることを特徴とする請求項12に記載のバッテリー定常状態端子電圧算出方法。
- 前記有効無負荷電圧算出段階において前記有効無負荷電圧は、
記現在充電電流が属する区間に相当する前記有効無負荷電圧データと
前記現在バッテリー温度と、
前記現在充電状態と、
に基づいて算出されることを特徴とする請求項11に記載のバッテリー定常状態端子電圧算出方法。 - 前記有効無負荷電圧は補間法によって算出されることを特徴とする請求項14に記載のバッテリー定常状態端子電圧算出方法。
- 設定された放電電流区間別に設定されたバッテリー温度及び設定された放電状態での放電等価抵抗データを算出する放電等価抵抗データ算出段階;
前記算出された放電等価抵抗データに基づいて前記設定された放電電流区間別に前記設定されたバッテリー温度及び前記設定された放電状態での有効無負荷電圧データを算出する有効無負荷電圧データ算出段階;
前記放電等価抵抗データに基づいて現在放電電流、現在バッテリー温度及び現在放電状態での放電等価抵抗値を算出する放電等価抵抗算出段階;
前記有効無負荷電圧データに基づいて前記現在放電電流、前記現在バッテリー温度及び前記現在放電状態での有効無負荷電圧値を算出する有効無負荷電圧算出段階;及び
前記算出された放電等価抵抗値と有効無負荷電圧値に基づいて前記現在放電電流、前記現在バッテリー温度及び前記現在放電状態でのバッテリー定常状態端子電圧値を算出するバッテリー端子電圧算出段階;
を含み、
前記設定バッテリー温度は、各試料毎に、温度による電気化学反応の非線形性による誤差を最少化するように選定し、前記放電電流区間は、放電電流の大きさによるバッテリー電気化学反応の非線形性による誤差を最少化できるように設定する、
ことを特徴とするバッテリー定常状態端子電圧算出方法。 - 前記放電等価抵抗データ算出段階は、
前記それぞれの設定された放電電流区間に属する第1放電電流を利用して前記それぞれの設定されたバッテリー温度でバッテリーを定電流放電しながら前記設定された放電状態での第1バッテリー端子電圧を検出する段階;
前記それぞれの設定された放電電流区間に属する第2放電電流を利用して前記それぞれの設定されたバッテリー温度で前記バッテリーを定電流放電しながら前記設定された放電状態での第2バッテリー端子電圧を検出する段階;及び
前記第1放電電流、前記第1バッテリー端子電圧、前記第2放電電流、及び前記第2バッテリー端子電圧に基づいて、前記設定された放電電流区間別に前記設定されたバッテリー温度及び前記設定された放電状態での前記放電等価抵抗データを算出する段階;
を含むことを特徴とする請求項17に記載のバッテリー定常状態端子電圧算出方法。 - 前記放電等価抵抗算出段階において、前記現在放電電流、前記現在バッテリー温度及び前記現在放電状態での放電等価抵抗は、前記現在放電電流が属する前記設定された放電電流区間に相当する前記放電等価抵抗データに基づいて算出されることを特徴とする、請求項17に記載のバッテリー定常状態端子電圧算出方法。
- 前記放電等価抵抗算出段階において、前記放電等価抵抗は、補間法によって算出されることを特徴とする請求項21に記載のバッテリー定常状態端子電圧算出方法。
- 前記有効無負荷電圧算出段階において、前記現在放電電流、前記現在バッテリー温度及び前記現在放電状態での有効無負荷電圧は、前記現在放電電流が属する前記設定された放電電流区間に相当する前記有効無負荷電圧データに基づいて算出されることを特徴とする請求項17に記載のバッテリー定常状態端子電圧算出方法。
- 前記有効無負荷電圧算出段階において、前記有効無負荷電圧は、補間法によって算出されることを特徴とする請求項23に記載のバッテリー定常状態端子電圧算出方法。
- 前記設定された放電電流区間は、放電電流の大きさが5Cより小さい区間、放電電流の大きさが5C以上、10C以下である区間、及び放電電流の大きさが10Cより大きい区間を含むことを特徴とする請求項17に記載のバッテリー定常状態端子電圧算出方法。
- 設定された放電電流区間で設定されたバッテリー温度と設定された放電状態別に設定された放電等価抵抗データに基づいて、現在放電電流、現在バッテリー温度、及び現在放電状態での放電等価抵抗を算出する放電等価抵抗算出段階;
前記設定された放電電流区間で前記設定されたバッテリー温度と前記設定された放電状態別に設定された有効無負荷電圧データに基づいて、前記現在放電電流、前記現在バッテリー温度、及び前記現在放電状態での有効無負荷電圧を算出する有効無負荷電圧算出段階;及び
前記算出された放電等価抵抗と前記算出された有効無負荷電圧に基づいて、前記現在放電電流、前記現在バッテリー温度、及び前記現在放電状態でのバッテリー定常状態端子電圧を算出する定常状態バッテリー端子電圧算出段階;
を含み、
前記設定バッテリー温度は、各試料毎に、温度による電気化学反応の非線形性による誤差を最少化するように選定し、前記放電電流区間は、放電電流の大きさによるバッテリー電気化学反応の非線形性による誤差を最少化できるように設定する、
ことを特徴とするバッテリー定常状態端子電圧算出方法。 - 前記放電等価抵抗算出段階で、前記放電等価抵抗は、
前記現在放電電流が属する区間に相当する前記放電等価抵抗データと、
前記現在バッテリー温度と、
前記現在放電状態と、
に基づいて算出されることを特徴とする請求項27に記載のバッテリー定常状態端子電圧算出方法。 - 前記放電等価抵抗は、補間法によって算出されることを特徴とする請求項28に記載のバッテリー定常状態端子電圧算出方法。
- 前記有効無負荷電圧算出段階で、前記有効無負荷電圧は、
前記現在放電電流が属する区間に相当する前記有効無負荷電圧データと、
前記現在バッテリー温度と、
前記現在放電状態と、
に基づいて算出されることを特徴とする請求項27に記載のバッテリー定常状態端子電圧算出方法。 - 前記有効無負荷電圧は、補間法によって算出されることを特徴とする請求項30に記載のバッテリー定常状態端子電圧算出方法。
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