JP2000338201A - 組電池の寿命及び残容量判定装置 - Google Patents
組電池の寿命及び残容量判定装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 組電池を構成するセルのバラツキを考慮し、
組電池の劣化度を正確に判断できる電池の寿命及び残容
量判定装置を提供すること。 【解決手段】 電圧検出手段４と、電流検出手段３と、
温度検出手段５と、演算手段６と、バラツキ判断手段
と、劣化判断手段とを有し、バラツキ判断手段は、組電
池の開回路電圧の変化に対する組電池の内部抵抗の変化
率が大きいほど内部抵抗のバラツキが大きいと判断し、
劣化判断手段は、内部抵抗のバラツキが大きいほど基準
値が小さくなるように補正する構成とする。
組電池の劣化度を正確に判断できる電池の寿命及び残容
量判定装置を提供すること。 【解決手段】 電圧検出手段４と、電流検出手段３と、
温度検出手段５と、演算手段６と、バラツキ判断手段
と、劣化判断手段とを有し、バラツキ判断手段は、組電
池の開回路電圧の変化に対する組電池の内部抵抗の変化
率が大きいほど内部抵抗のバラツキが大きいと判断し、
劣化判断手段は、内部抵抗のバラツキが大きいほど基準
値が小さくなるように補正する構成とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の電池から構
成される組電池の劣化状態を判断して電池の取り換え時
期を正確に認識できるようにした組電池の寿命及び残容
量判定装置に関する。
成される組電池の劣化状態を判断して電池の取り換え時
期を正確に認識できるようにした組電池の寿命及び残容
量判定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、組電池の寿命及び残容量を判定す
る装置としては、特公平６−５０３４０号公報や特開平
７−７２２２５号公報などに記載されているような、電
池の端子電圧と電池への充電電流・電池の放電電流を測
定し、測定した電圧及び電流から電池の内部抵抗を算出
し、更に電池の温度を検出し、電池温度に基づいて算出
した電池の内部抵抗を補正して電池の劣化度を判断する
寿命判定装置が知られている。
る装置としては、特公平６−５０３４０号公報や特開平
７−７２２２５号公報などに記載されているような、電
池の端子電圧と電池への充電電流・電池の放電電流を測
定し、測定した電圧及び電流から電池の内部抵抗を算出
し、更に電池の温度を検出し、電池温度に基づいて算出
した電池の内部抵抗を補正して電池の劣化度を判断する
寿命判定装置が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の寿命及び残容量
判定装置においては、判断の対象である電池が複数の単
電池（以下、これをセルと記す）を直列に接続して構成
したような組電池であることを想定しておらず、組電池
全体の劣化度を判断する構成となっていた。
判定装置においては、判断の対象である電池が複数の単
電池（以下、これをセルと記す）を直列に接続して構成
したような組電池であることを想定しておらず、組電池
全体の劣化度を判断する構成となっていた。
【０００４】一方、組電池を構成する個々のセルの各特
性はバラツキをもっているのが通常であり、各セルの内
部抵抗が異なり、セルの劣化度も一様ではない。このた
め、従来の組電池全体の劣化度を判断する装置では、各
セルの正確な劣化度を判断することができないという問
題があった。
性はバラツキをもっているのが通常であり、各セルの内
部抵抗が異なり、セルの劣化度も一様ではない。このた
め、従来の組電池全体の劣化度を判断する装置では、各
セルの正確な劣化度を判断することができないという問
題があった。
【０００５】上記の問題を回避する方法として、各セル
毎に劣化度を判断することも考えらえるが、高電圧（例
えば約４００Ｖ）を必要とする電気自動車用の組電池の
ように、使用するセルの数が多くなる（セル電圧が約４
Ｖのセルを用いると約１００個のセルが必要）と電圧や
温度を検出するセンサもその分だけ必要となり、現実的
な解決策ではない。
毎に劣化度を判断することも考えらえるが、高電圧（例
えば約４００Ｖ）を必要とする電気自動車用の組電池の
ように、使用するセルの数が多くなる（セル電圧が約４
Ｖのセルを用いると約１００個のセルが必要）と電圧や
温度を検出するセンサもその分だけ必要となり、現実的
な解決策ではない。
【０００６】本発明は、上記の問題点に鑑みてなされた
もので、組電池を構成するセルのバラツキを考慮し、組
電池の劣化度を正確に判断できる電池の寿命及び残容量
判定装置を提供することを目的とする。
もので、組電池を構成するセルのバラツキを考慮し、組
電池の劣化度を正確に判断できる電池の寿命及び残容量
判定装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決するために、請求項１に記載の第１の発明は、複数の
セルより構成される組電池の劣化度を判断する電池の寿
命判定装置であって、前記組電池の端子電圧を検出する
電圧検出手段と、前記組電池に流れる電流を検出する電
流検出手段と、前記組電池の温度を検出する温度検出手
段と、検出した端子電圧と電流と温度に基づいて前記組
電池の内部抵抗を演算する演算手段と、前記組電池の開
回路電圧の変化に対する前記組電池の内部抵抗の変化率
を算出し、当該変化率から前記セルの内部抵抗のバラツ
キの大きさを判断するバラツキ判断手段と、予め定めら
れた基準値を前記バラツキ判断手段の判断結果に基づい
て補正し、補正した基準値を演算した内部抵抗が上回っ
た場合に前記組電池が劣化したと判断する劣化判断手段
と、を有する構成とした。
決するために、請求項１に記載の第１の発明は、複数の
セルより構成される組電池の劣化度を判断する電池の寿
命判定装置であって、前記組電池の端子電圧を検出する
電圧検出手段と、前記組電池に流れる電流を検出する電
流検出手段と、前記組電池の温度を検出する温度検出手
段と、検出した端子電圧と電流と温度に基づいて前記組
電池の内部抵抗を演算する演算手段と、前記組電池の開
回路電圧の変化に対する前記組電池の内部抵抗の変化率
を算出し、当該変化率から前記セルの内部抵抗のバラツ
キの大きさを判断するバラツキ判断手段と、予め定めら
れた基準値を前記バラツキ判断手段の判断結果に基づい
て補正し、補正した基準値を演算した内部抵抗が上回っ
た場合に前記組電池が劣化したと判断する劣化判断手段
と、を有する構成とした。
【０００８】また、請求項２に記載の第２の発明は、第
１の発明による組電池の寿命判定装置において、前記バ
ラツキ判断手段は、前記組電池の開回路電圧の変化に対
する前記組電池の内部抵抗の変化率が大きいほど内部抵
抗のバラツキが大きいと判断し、前記劣化判断手段は、
内部抵抗のバラツキが大きいほど前記基準値が小さくな
るように補正する構成とした。
１の発明による組電池の寿命判定装置において、前記バ
ラツキ判断手段は、前記組電池の開回路電圧の変化に対
する前記組電池の内部抵抗の変化率が大きいほど内部抵
抗のバラツキが大きいと判断し、前記劣化判断手段は、
内部抵抗のバラツキが大きいほど前記基準値が小さくな
るように補正する構成とした。
【０００９】また、請求項３に記載の第３の発明は、複
数のセルより構成される組電池の劣化度を判断する電池
の寿命判定装置であって、前記組電池の端子電圧を検出
する電圧検出手段と、前記組電池に流れる電流を検出す
る電流検出手段と、前記組電池の温度を検出する温度検
出手段と、検出した端子電圧と電流と温度に基づいて前
記組電池の内部抵抗を演算する演算手段と、前記組電池
の温度の変化に対する前記組電池の内部抵抗の変化率を
算出し、当該変化率から前記セルの内部抵抗のバラツキ
の大きさを判断するバラツキ判断手段と、予め定められ
た基準値を前記バラツキ判断手段の判断結果に基づいて
補正し、補正した基準値を演算した内部抵抗が上回った
場合に前記組電池が劣化したと判断する劣化判断手段
と、を有する構成とした。
数のセルより構成される組電池の劣化度を判断する電池
の寿命判定装置であって、前記組電池の端子電圧を検出
する電圧検出手段と、前記組電池に流れる電流を検出す
る電流検出手段と、前記組電池の温度を検出する温度検
出手段と、検出した端子電圧と電流と温度に基づいて前
記組電池の内部抵抗を演算する演算手段と、前記組電池
の温度の変化に対する前記組電池の内部抵抗の変化率を
算出し、当該変化率から前記セルの内部抵抗のバラツキ
の大きさを判断するバラツキ判断手段と、予め定められ
た基準値を前記バラツキ判断手段の判断結果に基づいて
補正し、補正した基準値を演算した内部抵抗が上回った
場合に前記組電池が劣化したと判断する劣化判断手段
と、を有する構成とした。
【００１０】また、請求項４に記載の第４の発明は、第
３の発明による組電池の寿命判定装置において、前記バ
ラツキ判断手段は、前記組電池の温度の変化に対する前
記組電池の内部抵抗の変化率が大きいほど内部抵抗のバ
ラツキが大きいと判断し、前記劣化判断手段は、内部抵
抗のバラツキが大きいほど前記基準値が小さくなるよう
に補正する構成とした。
３の発明による組電池の寿命判定装置において、前記バ
ラツキ判断手段は、前記組電池の温度の変化に対する前
記組電池の内部抵抗の変化率が大きいほど内部抵抗のバ
ラツキが大きいと判断し、前記劣化判断手段は、内部抵
抗のバラツキが大きいほど前記基準値が小さくなるよう
に補正する構成とした。
【００１１】また、請求項５に記載の第５の発明は、複
数のセルより構成される組電池の残容量を判断する電池
の残容量判定装置であって、前記組電池の端子電圧を検
出する電圧検出手段と、前記組電池に流れる電流を検出
する電流検出手段と、検出した端子電圧と電流に基づい
て前記組電池の内部抵抗を演算する演算手段と、前記組
電池の開回路電圧の変化に対する前記組電池の内部抵抗
の変化率を算出し、当該変化率から前記セルの内部抵抗
のバラツキの大きさを判断するバラツキ判断手段と、前
記バラツキ判断手段の判断結果に基づいて電池の残容量
を補正する補正手段と、を有する構成とした。
数のセルより構成される組電池の残容量を判断する電池
の残容量判定装置であって、前記組電池の端子電圧を検
出する電圧検出手段と、前記組電池に流れる電流を検出
する電流検出手段と、検出した端子電圧と電流に基づい
て前記組電池の内部抵抗を演算する演算手段と、前記組
電池の開回路電圧の変化に対する前記組電池の内部抵抗
の変化率を算出し、当該変化率から前記セルの内部抵抗
のバラツキの大きさを判断するバラツキ判断手段と、前
記バラツキ判断手段の判断結果に基づいて電池の残容量
を補正する補正手段と、を有する構成とした。
【００１２】また、請求項６に記載の第６の発明は、第
５の発明による組電池の残容量判定装置において、前記
補正手段は、前記バラツキ判断手段の判断結果に基づい
て放電を停止させる放電停止電圧を補正する構成とし
た。
５の発明による組電池の残容量判定装置において、前記
補正手段は、前記バラツキ判断手段の判断結果に基づい
て放電を停止させる放電停止電圧を補正する構成とし
た。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明による組電池の寿命
及び残容量判定装置の実施の形態を添付図面を参照して
詳細に説明する。
及び残容量判定装置の実施の形態を添付図面を参照して
詳細に説明する。
【００１４】（第１の実施の形態）図１は、本発明によ
る組電池の寿命及び残容量判定装置の第１の実施の形態
の構成を示す。１は組電池であり、例えばリチウムイオ
ン電池である。電池１は、電流検出回路３及び電圧検出
回路４を介して電池負荷２に接続されている。電気自動
車の場合は、電池負荷はモータに相当する。５は電池温
度を検出する検出手段である。６は演算手段（詳細後
述）であり、例えば記憶装置を有するコンピュータやア
ナログ回路等で構成されている。なお、電流検出手段３
及び電圧検出手段４は、単に電流や電圧を演算手段６に
送る抵抗と結線からなる回路とし、演算手段６において
入力した電流値や電圧値を判断するようにしてもよい。
また、７は演算手段６で求めた推定寿命を表示する表示
手段である。この他に、電池が寿命になっているとき
は、電池寿命を報知する報知手段を設けてもよい。
る組電池の寿命及び残容量判定装置の第１の実施の形態
の構成を示す。１は組電池であり、例えばリチウムイオ
ン電池である。電池１は、電流検出回路３及び電圧検出
回路４を介して電池負荷２に接続されている。電気自動
車の場合は、電池負荷はモータに相当する。５は電池温
度を検出する検出手段である。６は演算手段（詳細後
述）であり、例えば記憶装置を有するコンピュータやア
ナログ回路等で構成されている。なお、電流検出手段３
及び電圧検出手段４は、単に電流や電圧を演算手段６に
送る抵抗と結線からなる回路とし、演算手段６において
入力した電流値や電圧値を判断するようにしてもよい。
また、７は演算手段６で求めた推定寿命を表示する表示
手段である。この他に、電池が寿命になっているとき
は、電池寿命を報知する報知手段を設けてもよい。
【００１５】図２に、電池の内部抵抗の経時的変化を示
す。内部抵抗の値は放電開始５秒後の電流と電圧値より
算出している。図より電池の内部抵抗は時間の経過と共
に増加することがわかる。従来技術では、この内部抵抗
がその電池における寿命線に到達した時点を寿命と判定
した。しかしながら、従来技術においては各セルの内部
抵抗バラツキが考慮されていなかったため、内部抵抗が
一番大きなセルの内部抵抗が、そのセルの寿命線に達
し、組電池としてまだ寿命線に達していなくても寿命に
なるという問題があった。内部抵抗の一番大きなセルの
内部抵抗がそのセルの寿命線に達するとは、各セルの内
部抵抗を測定しなくてもセルが過放電することにより判
定できる。
す。内部抵抗の値は放電開始５秒後の電流と電圧値より
算出している。図より電池の内部抵抗は時間の経過と共
に増加することがわかる。従来技術では、この内部抵抗
がその電池における寿命線に到達した時点を寿命と判定
した。しかしながら、従来技術においては各セルの内部
抵抗バラツキが考慮されていなかったため、内部抵抗が
一番大きなセルの内部抵抗が、そのセルの寿命線に達
し、組電池としてまだ寿命線に達していなくても寿命に
なるという問題があった。内部抵抗の一番大きなセルの
内部抵抗がそのセルの寿命線に達するとは、各セルの内
部抵抗を測定しなくてもセルが過放電することにより判
定できる。
【００１６】この問題を解決するために、各セルの内部
抵抗がばらついていると思われるときは寿命線を下げ、
ばらついていない時よりも早く寿命に達したと判定す
る。図３に、演算手段６の演算方法を示すフローチャー
トを示す。
抵抗がばらついていると思われるときは寿命線を下げ、
ばらついていない時よりも早く寿命に達したと判定す
る。図３に、演算手段６の演算方法を示すフローチャー
トを示す。
【００１７】ステップＳ１１では、組電池が負荷に対し
て電力を供給をしていない時の電圧を開回路電圧として
検出し、検出した電流値及び電圧値から内部抵抗を算出
する。ステップＳ１２では、ステップＳ１１で求めた２
点以上の開回路電圧と内部抵抗の値より、開回路電圧変
化（ΔＶ）及び内部抵抗変化（ΔＲ）の関係を求める。
この時の開回路電圧変化の値は大きければ大きいほど好
ましいが、ＤＯＤ１０％以上の変化があれば判定可能で
ある。また、リチウムイオン電池の場合は、内部抵抗の
値が安定しているＤＯＤ３０％から７０％までを使用す
ると、より精度よく寿命判定をすることが可能となる。
ステップＳ１３では、開回路電圧変化（ΔＶ）に対する
内部抵抗変化（ΔＲ）の値を算出する。この値はリチウ
ムイオン組電池の場合、各セルの内部抵抗バラツキがな
ければ一定の値を示す。ステップＳ１４では、ΔＲ／Δ
Ｖの値と劣化を判断する基準値を示す寿命線の関係よ
り、寿命線の値を減少させる方向に修正する。
て電力を供給をしていない時の電圧を開回路電圧として
検出し、検出した電流値及び電圧値から内部抵抗を算出
する。ステップＳ１２では、ステップＳ１１で求めた２
点以上の開回路電圧と内部抵抗の値より、開回路電圧変
化（ΔＶ）及び内部抵抗変化（ΔＲ）の関係を求める。
この時の開回路電圧変化の値は大きければ大きいほど好
ましいが、ＤＯＤ１０％以上の変化があれば判定可能で
ある。また、リチウムイオン電池の場合は、内部抵抗の
値が安定しているＤＯＤ３０％から７０％までを使用す
ると、より精度よく寿命判定をすることが可能となる。
ステップＳ１３では、開回路電圧変化（ΔＶ）に対する
内部抵抗変化（ΔＲ）の値を算出する。この値はリチウ
ムイオン組電池の場合、各セルの内部抵抗バラツキがな
ければ一定の値を示す。ステップＳ１４では、ΔＲ／Δ
Ｖの値と劣化を判断する基準値を示す寿命線の関係よ
り、寿命線の値を減少させる方向に修正する。
【００１８】図４に、２５℃におけるΔＲ／ΔＶの値と
寿命線の関係を示す。ΔＲ／ΔＶの値が初期の値と変わ
らなければ寿命線の値はそのままである。ΔＲ／ΔＶの
値が初期に比べ大きくなれば、寿命線の値を小さい値に
変更する。例えば新品時のΔＲ／ΔＶの値を５ｍΩ／Ｖ
に設定したリチウムイオン電池の場合は、ΔＲ／ΔＶの
値が２０％増加して６ｍΩ／Ｖになったら、寿命線の値
を３００ｍΩから約１０％低下させて約２７０ｍΩとす
る。
寿命線の関係を示す。ΔＲ／ΔＶの値が初期の値と変わ
らなければ寿命線の値はそのままである。ΔＲ／ΔＶの
値が初期に比べ大きくなれば、寿命線の値を小さい値に
変更する。例えば新品時のΔＲ／ΔＶの値を５ｍΩ／Ｖ
に設定したリチウムイオン電池の場合は、ΔＲ／ΔＶの
値が２０％増加して６ｍΩ／Ｖになったら、寿命線の値
を３００ｍΩから約１０％低下させて約２７０ｍΩとす
る。
【００１９】ステップＳ１５では、ステップＳ１１で算
出した内部抵抗の値と寿命線の値を比較する。内部抵抗
の値が寿命線に到達している場合はステップＳ１６で寿
命と判定し、ステップＳ１７で判定結果を表示する。
出した内部抵抗の値と寿命線の値を比較する。内部抵抗
の値が寿命線に到達している場合はステップＳ１６で寿
命と判定し、ステップＳ１７で判定結果を表示する。
【００２０】以上、説明してきたように、第１の実施の
形態を用いることにより、寿命予測が従来技術に比べ精
度よくできるようになり、組電池が急に使えなくなるこ
とを防止することが可能である。
形態を用いることにより、寿命予測が従来技術に比べ精
度よくできるようになり、組電池が急に使えなくなるこ
とを防止することが可能である。
【００２１】（第２の実施の形態）次に、本発明による
組電池の寿命及び残容量判定装置の第２の実施の形態を
示す。第１の実施の形態では電池を使用していた場合
（充放電をしＤＯＤが変化した場合）の寿命判定方法を
示した。第２の実施の形態では、電池をあまり充放電せ
ず、ＤＯＤの変化が少ない場合の寿命判定方法について
示す。この場合は電池の温度変化を利用する。
組電池の寿命及び残容量判定装置の第２の実施の形態を
示す。第１の実施の形態では電池を使用していた場合
（充放電をしＤＯＤが変化した場合）の寿命判定方法を
示した。第２の実施の形態では、電池をあまり充放電せ
ず、ＤＯＤの変化が少ない場合の寿命判定方法について
示す。この場合は電池の温度変化を利用する。
【００２２】図５に、演算手段６の演算方法を示すフロ
ーチャートを示す。ステップＳ２１では、組電池の電池
温度と内部抵抗を算出する。ステップＳ２２では、ステ
ップＳ２１で求めた２点以上の電池温度と内部抵抗の値
より、電池温度変化（ΔＴ）及び内部抵抗変化（ΔＲ）
の関係を求める。この時の電池温度変化の値は大きけれ
ば大きいほど好ましいが、５℃以上の変化があれば判定
可能である。ステップＳ２３では、電池温度変化（Δ
Ｔ）に対する内部抵抗変化（ΔＲ）の値を算出する。こ
の値はリチウムイオン組電池の場合、電池温度により異
なる値を示す。ステップＳ２４では、ΔＲ／ΔＴの値と
寿命線の関係より、寿命線の値を減少させる方向に修正
する。ΔＲ／ΔＴの値と寿命線の関係は電池温度により
異なるため、各温度による関係を記憶しておく必要があ
る。
ーチャートを示す。ステップＳ２１では、組電池の電池
温度と内部抵抗を算出する。ステップＳ２２では、ステ
ップＳ２１で求めた２点以上の電池温度と内部抵抗の値
より、電池温度変化（ΔＴ）及び内部抵抗変化（ΔＲ）
の関係を求める。この時の電池温度変化の値は大きけれ
ば大きいほど好ましいが、５℃以上の変化があれば判定
可能である。ステップＳ２３では、電池温度変化（Δ
Ｔ）に対する内部抵抗変化（ΔＲ）の値を算出する。こ
の値はリチウムイオン組電池の場合、電池温度により異
なる値を示す。ステップＳ２４では、ΔＲ／ΔＴの値と
寿命線の関係より、寿命線の値を減少させる方向に修正
する。ΔＲ／ΔＴの値と寿命線の関係は電池温度により
異なるため、各温度による関係を記憶しておく必要があ
る。
【００２３】図６に、ＰＤ５０％におけるΔＲ／ΔＴの
値と寿命線の関係を示す。ΔＲ／ΔＴの値が初期の値と
変わらなければ寿命線の値はそのままである。ΔＲ／Δ
Ｔの値が初期に比べ大きくなれば、寿命線の値を小さい
値に変更する。例えば新品時のΔＲ／ΔＴの値を１０ｍ
Ω／℃に設定したリチウムイオン電池の場合は、ＤＯＤ
５０％においてΔＲ／ΔＴの値が１０％増加して１１ｍ
Ω／℃になったら、寿命線の値を３００ｍΩから約１０
％低下させて約２７０ｍΩとする。
値と寿命線の関係を示す。ΔＲ／ΔＴの値が初期の値と
変わらなければ寿命線の値はそのままである。ΔＲ／Δ
Ｔの値が初期に比べ大きくなれば、寿命線の値を小さい
値に変更する。例えば新品時のΔＲ／ΔＴの値を１０ｍ
Ω／℃に設定したリチウムイオン電池の場合は、ＤＯＤ
５０％においてΔＲ／ΔＴの値が１０％増加して１１ｍ
Ω／℃になったら、寿命線の値を３００ｍΩから約１０
％低下させて約２７０ｍΩとする。
【００２４】ステップＳ２５では、ステップＳ２１で算
出した内部抵抗の値と寿命線の値を比較する。内部抵抗
の値が寿命線に到達している場合はステップＳ２６で寿
命と判定し、ステップＳ２７で判定結果を表示する。
出した内部抵抗の値と寿命線の値を比較する。内部抵抗
の値が寿命線に到達している場合はステップＳ２６で寿
命と判定し、ステップＳ２７で判定結果を表示する。
【００２５】以上説明してきたように、第２の実施の形
態によれば、電池の充放電をあまりせずＤＯＤ変化が少
ない場合も、電池温度と内部抵抗を測定することによ
り、寿命予測が従来技術に比べ精度よくできるようにな
り、組電池が急に使えなくなること防止することが可能
である。
態によれば、電池の充放電をあまりせずＤＯＤ変化が少
ない場合も、電池温度と内部抵抗を測定することによ
り、寿命予測が従来技術に比べ精度よくできるようにな
り、組電池が急に使えなくなること防止することが可能
である。
【００２６】（第３の実施の形態）図７は、本発明によ
る組電池の寿命及び残容量判定装置の第３の実施の形態
の構成を示す。１は組電池であり、例えばリチウムイオ
ン電池である。電池１は、電流検出回路３及び電圧検出
回路４を介して電池負荷２に接続されている。電気自動
車の場合は、電池負荷はモータに相当する。６は演算手
段（詳細後述）であり、例えば記憶装置を有するコンピ
ュータやアナログ回路等で構成されている。なお、電流
検出手段３及び電圧検出手段４は、単に電流や電圧を演
算手段６に送る抵抗と結線からなる回路とし、演算手段
６において入力した電流値や電圧値を判断するようにし
てもよい。また、８は演算手段６で求めた残容量を表示
する表示手段である。この他に、電池の容量が少なくな
っているときは、電池残容量を報知する報知手段を設け
てもよい。
る組電池の寿命及び残容量判定装置の第３の実施の形態
の構成を示す。１は組電池であり、例えばリチウムイオ
ン電池である。電池１は、電流検出回路３及び電圧検出
回路４を介して電池負荷２に接続されている。電気自動
車の場合は、電池負荷はモータに相当する。６は演算手
段（詳細後述）であり、例えば記憶装置を有するコンピ
ュータやアナログ回路等で構成されている。なお、電流
検出手段３及び電圧検出手段４は、単に電流や電圧を演
算手段６に送る抵抗と結線からなる回路とし、演算手段
６において入力した電流値や電圧値を判断するようにし
てもよい。また、８は演算手段６で求めた残容量を表示
する表示手段である。この他に、電池の容量が少なくな
っているときは、電池残容量を報知する報知手段を設け
てもよい。
【００２７】図８に、演算手段６の演算方法を示すフロ
ーチャートを示す。ステップＳ３１では、組電池の開回
路電圧と内部抵抗を算出する。開回路電圧と内部抵抗の
算出方法は、ある期間電流値と電圧値をサンプリング
し、それを直線回帰することにより求める。図９に、あ
る状態における電流と電圧の関係の一例を示す。図の切
片がその状態における開回路電圧であり、傾きが内部抵
抗に相当する。
ーチャートを示す。ステップＳ３１では、組電池の開回
路電圧と内部抵抗を算出する。開回路電圧と内部抵抗の
算出方法は、ある期間電流値と電圧値をサンプリング
し、それを直線回帰することにより求める。図９に、あ
る状態における電流と電圧の関係の一例を示す。図の切
片がその状態における開回路電圧であり、傾きが内部抵
抗に相当する。
【００２８】ステップＳ３２では、ステップＳ３１で求
めた２点以上の開回路電圧と内部抵抗の値より、開回路
電圧変化（ΔＶ）及び内部抵抗変化（ΔＲ）の関係を求
める。
めた２点以上の開回路電圧と内部抵抗の値より、開回路
電圧変化（ΔＶ）及び内部抵抗変化（ΔＲ）の関係を求
める。
【００２９】図１０に、開回路電圧と内部抵抗の関係を
示す。また、この図に放電終止と判断する開回路電圧と
内部抵抗の関係を示す。各セルにバラツキが無い場合
は、この線上に開回路電圧と内部抵抗の値が達したら、
放電終了と判断する。この直線の関係は、電池が一定出
力値を出力するときの関係である。
示す。また、この図に放電終止と判断する開回路電圧と
内部抵抗の関係を示す。各セルにバラツキが無い場合
は、この線上に開回路電圧と内部抵抗の値が達したら、
放電終了と判断する。この直線の関係は、電池が一定出
力値を出力するときの関係である。
【００３０】ステップＳ３３では、開回路電圧変化（Δ
Ｖ）に対する内部抵抗変化（ΔＲ）の値を算出する。こ
の値はリチウムイオン組電池の場合、各セルの内部抵抗
バラツキがなければ一定の値を示す。
Ｖ）に対する内部抵抗変化（ΔＲ）の値を算出する。こ
の値はリチウムイオン組電池の場合、各セルの内部抵抗
バラツキがなければ一定の値を示す。
【００３１】ステップＳ３４では、ΔＲ／ΔＶの値と放
電終止と判断する開回路電圧の補正値の関係より、放電
終止と判断する開回路電圧の補正値を求める。図１１
に、ΔＲ／ΔＶの値と放電終止と判断する開回路電圧の
補正値の関係の一例を示す。図１２に、放電終止と判断
する開回路電圧の補正する前と後の関係を示す。
電終止と判断する開回路電圧の補正値の関係より、放電
終止と判断する開回路電圧の補正値を求める。図１１
に、ΔＲ／ΔＶの値と放電終止と判断する開回路電圧の
補正値の関係の一例を示す。図１２に、放電終止と判断
する開回路電圧の補正する前と後の関係を示す。
【００３２】ステップＳ３５では、放電電力量と開放電
圧の関係より、放電終止までの放電電力量を求める。図
１３に、放電電力量と開放電圧の関係を示す。放電終止
と判断する開放電圧の値は、図１０及び図１２で示した
ように、開回路電圧と内部抵抗の関係を１次回帰するこ
とにより求める。
圧の関係より、放電終止までの放電電力量を求める。図
１３に、放電電力量と開放電圧の関係を示す。放電終止
と判断する開放電圧の値は、図１０及び図１２で示した
ように、開回路電圧と内部抵抗の関係を１次回帰するこ
とにより求める。
【００３３】ステップＳ３６では、図１３より求めた放
電電力量から、現在までの放電電力量を引くことにより
残容量を求める。ステップＳ３７では、ステップＳ３６
で求めた残容量を表示する。
電電力量から、現在までの放電電力量を引くことにより
残容量を求める。ステップＳ３７では、ステップＳ３６
で求めた残容量を表示する。
【００３４】以上説明してきたように、第３の実施の形
態によれば、その構成を、開回路電圧と内部抵抗の関係
より、残容量が０の状態（残容量が０における開回路電
圧）を補正する構成としたため、各セルのバラツキを考
慮でき、精度よく残容量を検出できる、という効果が得
られる。
態によれば、その構成を、開回路電圧と内部抵抗の関係
より、残容量が０の状態（残容量が０における開回路電
圧）を補正する構成としたため、各セルのバラツキを考
慮でき、精度よく残容量を検出できる、という効果が得
られる。
【００３５】第３の実施の形態は、さらに以下のような
効果がある。放電電力量と開回路電圧の関係より残容量
を算出しているため、温度を測定せずにこの関係のマッ
プを一枚持つだけで算出が可能である。
効果がある。放電電力量と開回路電圧の関係より残容量
を算出しているため、温度を測定せずにこの関係のマッ
プを一枚持つだけで算出が可能である。
【００３６】また、開回路電圧と内部抵抗の関係より、
その１次回帰で放電終止と判断する開回路電圧を求める
ことができるため、検出誤差が小さい。よって、精度よ
く残容量が算出可能である。
その１次回帰で放電終止と判断する開回路電圧を求める
ことができるため、検出誤差が小さい。よって、精度よ
く残容量が算出可能である。
【００３７】ただし、本発明は、放電電力量と開回路電
圧の関係から残容量を求めるものに限定したものではな
い。
圧の関係から残容量を求めるものに限定したものではな
い。
【００３８】
【発明の効果】請求項１、２に記載の発明においては、
複数のセルより構成される組電池の劣化度を判断する電
池の寿命判定装置であって、前記組電池の端子電圧を検
出する電圧検出手段と、前記組電池に流れる電流を検出
する電流検出手段と、前記組電池の温度を検出する温度
検出手段と、検出した端子電圧と電流と温度に基づいて
前記組電池の内部抵抗を演算する演算手段と、前記組電
池の開回路電圧の変化に対する前記組電池の内部抵抗の
変化率を算出し、当該変化率から前記セルの内部抵抗の
バラツキの大きさを判断するバラツキ判断手段と、予め
定められた基準値を前記バラツキ判断手段の判断結果に
基づいて補正し、補正した基準値を演算した内部抵抗が
上回った場合に前記組電池が劣化したと判断する劣化判
断手段とを有し、また、前記バラツキ判断手段は、前記
組電池の開回路電圧の変化に対する前記組電池の内部抵
抗の変化率が大きいほど内部抵抗のバラツキが大きいと
判断し、前記劣化判断手段は、内部抵抗のバラツキが大
きいほど前記基準値が小さくなるように補正する構成で
あるために、開回路電圧の変化と内部抵抗の変化の関係
から組電池の内部抵抗のバラツキを大きさを判断し、バ
ラツキの大きさを考慮して組電池の劣化度を判断してい
るために、組電池の寿命を正確に判断できる。
複数のセルより構成される組電池の劣化度を判断する電
池の寿命判定装置であって、前記組電池の端子電圧を検
出する電圧検出手段と、前記組電池に流れる電流を検出
する電流検出手段と、前記組電池の温度を検出する温度
検出手段と、検出した端子電圧と電流と温度に基づいて
前記組電池の内部抵抗を演算する演算手段と、前記組電
池の開回路電圧の変化に対する前記組電池の内部抵抗の
変化率を算出し、当該変化率から前記セルの内部抵抗の
バラツキの大きさを判断するバラツキ判断手段と、予め
定められた基準値を前記バラツキ判断手段の判断結果に
基づいて補正し、補正した基準値を演算した内部抵抗が
上回った場合に前記組電池が劣化したと判断する劣化判
断手段とを有し、また、前記バラツキ判断手段は、前記
組電池の開回路電圧の変化に対する前記組電池の内部抵
抗の変化率が大きいほど内部抵抗のバラツキが大きいと
判断し、前記劣化判断手段は、内部抵抗のバラツキが大
きいほど前記基準値が小さくなるように補正する構成で
あるために、開回路電圧の変化と内部抵抗の変化の関係
から組電池の内部抵抗のバラツキを大きさを判断し、バ
ラツキの大きさを考慮して組電池の劣化度を判断してい
るために、組電池の寿命を正確に判断できる。
【００３９】請求項３、４に記載の発明においては、複
数のセルより構成される組電池の劣化度を判断する電池
の寿命判定装置であって、前記組電池の端子電圧を検出
する電圧検出手段と、前記組電池に流れる電流を検出す
る電流検出手段と、前記組電池の温度を検出する温度検
出手段と、検出した端子電圧と電流と温度に基づいて前
記組電池の内部抵抗を演算する演算手段と、前記組電池
の温度の変化に対する前記組電池の内部抵抗の変化率を
算出し、当該変化率から前記セルの内部抵抗のバラツキ
の大きさを判断するバラツキ判断手段と、予め定められ
た基準値を前記バラツキ判断手段の判断結果に基づいて
補正し、補正した基準値を演算した内部抵抗が上回った
場合に前記組電池が劣化したと判断する劣化判断手段と
を有し、また、前記バラツキ判断手段は、前記組電池の
温度の変化に対する前記組電池の内部抵抗の変化率が大
きいほど内部抵抗のバラツキが大きいと判断し、前記劣
化判断手段は、内部抵抗のバラツキが大きいほど前記基
準値が小さくなるように補正する構成であるために、温
度の変化と内部抵抗の変化の関係から組電池の内部抵抗
のバラツキを大きさを判断し、バラツキの大きさを考慮
して組電池の劣化度を判断しているために、組電池の寿
命を正確に判断できる。
数のセルより構成される組電池の劣化度を判断する電池
の寿命判定装置であって、前記組電池の端子電圧を検出
する電圧検出手段と、前記組電池に流れる電流を検出す
る電流検出手段と、前記組電池の温度を検出する温度検
出手段と、検出した端子電圧と電流と温度に基づいて前
記組電池の内部抵抗を演算する演算手段と、前記組電池
の温度の変化に対する前記組電池の内部抵抗の変化率を
算出し、当該変化率から前記セルの内部抵抗のバラツキ
の大きさを判断するバラツキ判断手段と、予め定められ
た基準値を前記バラツキ判断手段の判断結果に基づいて
補正し、補正した基準値を演算した内部抵抗が上回った
場合に前記組電池が劣化したと判断する劣化判断手段と
を有し、また、前記バラツキ判断手段は、前記組電池の
温度の変化に対する前記組電池の内部抵抗の変化率が大
きいほど内部抵抗のバラツキが大きいと判断し、前記劣
化判断手段は、内部抵抗のバラツキが大きいほど前記基
準値が小さくなるように補正する構成であるために、温
度の変化と内部抵抗の変化の関係から組電池の内部抵抗
のバラツキを大きさを判断し、バラツキの大きさを考慮
して組電池の劣化度を判断しているために、組電池の寿
命を正確に判断できる。
【００４０】請求項５、６に記載の発明においては、複
数のセルより構成される組電池の残容量を判断する電池
の残容量判定装置であって、前記組電池の端子電圧を検
出する電圧検出手段と、前記組電池に流れる電流を検出
する電流検出手段と、検出した端子電圧と電流に基づい
て前記組電池の内部抵抗を演算する演算手段と、前記組
電池の開回路電圧の変化に対する前記組電池の内部抵抗
の変化率を算出し、当該変化率から前記セルの内部抵抗
のバラツキの大きさを判断するバラツキ判断手段と、前
記バラツキ判断手段の判断結果に基づいて電池の残容量
を補正する補正手段とを有し、また、前記補正手段は、
前記バラツキ判断手段の判断結果に基づいて放電を停止
させる放電停止電圧を補正する構成であるために、開回
路電圧の変化と内部抵抗の変化の関係から組電池の内部
抵抗のバラツキの大きさを判断し、バラツキの大きさを
考慮して組電池の残容量を判断しているために、組電池
の残容量を正確に判断できる。
数のセルより構成される組電池の残容量を判断する電池
の残容量判定装置であって、前記組電池の端子電圧を検
出する電圧検出手段と、前記組電池に流れる電流を検出
する電流検出手段と、検出した端子電圧と電流に基づい
て前記組電池の内部抵抗を演算する演算手段と、前記組
電池の開回路電圧の変化に対する前記組電池の内部抵抗
の変化率を算出し、当該変化率から前記セルの内部抵抗
のバラツキの大きさを判断するバラツキ判断手段と、前
記バラツキ判断手段の判断結果に基づいて電池の残容量
を補正する補正手段とを有し、また、前記補正手段は、
前記バラツキ判断手段の判断結果に基づいて放電を停止
させる放電停止電圧を補正する構成であるために、開回
路電圧の変化と内部抵抗の変化の関係から組電池の内部
抵抗のバラツキの大きさを判断し、バラツキの大きさを
考慮して組電池の残容量を判断しているために、組電池
の残容量を正確に判断できる。
【図１】本発明による組電池の寿命及び残容量判定装置
の第１の実施の形態を示す図である。
の第１の実施の形態を示す図である。
【図２】内部抵抗増加率の経時変化を示す図である。
【図３】第１の実施の形態の電池のＤＯＤ変化がある場
合の寿命判定を示すフローチャートである。
合の寿命判定を示すフローチャートである。
【図４】開回路電圧変化における内部抵抗変化の値と寿
命線の関係を示す図である。
命線の関係を示す図である。
【図５】第２の実施の形態の電池に温度変化がある場合
の寿命判定方法を示すフローチャートである。
の寿命判定方法を示すフローチャートである。
【図６】電池温度変化における内部抵抗変化の値と寿命
線の関係を示す図である。
線の関係を示す図である。
【図７】本発明による組電池の寿命及び残容量判定装置
の第３の実施の形態を示す図である。
の第３の実施の形態を示す図である。
【図８】第３の実施の形態の残容量を算出するフローチ
ャートである。
ャートである。
【図９】電池の放電Ｉ−Ｖ特性を示す図である。
【図１０】電池の開回路電圧と内部抵抗の関係を示す図
である。
である。
【図１１】開回路電圧変化における内部抵抗変化の割合
と電池の補正値の関係を示す図である。
と電池の補正値の関係を示す図である。
【図１２】放電終止と判断する開回路電圧の補正方法を
示す図である。
示す図である。
【図１３】放電電力量と開回路電圧の関係を示す図であ
る。
る。
１ 組電池 ２ 電池負荷（モータなど） ３ 電流検出手段 ４ 電圧検出手段 ５ 温度検出手段 ６ 演算手段 ７ 寿命表示手段 ８ 残容量表示手段
フロントページの続き (72)発明者 安部 孝昭 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 嶋村 修 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 福沢 達弘 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 大澤 康彦 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 Ｆターム(参考） 2G016 CA03 CB06 CB11 CB12 CB13 CB31 CC01 CC04 CC06 CC27 CE00
Claims (6)
- 【請求項１】 複数のセルより構成される組電池の劣化
度を判断する電池の寿命判定装置であって、 前記組電池の端子電圧を検出する電圧検出手段と、 前記組電池に流れる電流を検出する電流検出手段と、 前記組電池の温度を検出する温度検出手段と、 検出した端子電圧と電流と温度に基づいて前記組電池の
内部抵抗を演算する演算手段と、 前記組電池の開回路電圧の変化に対する前記組電池の内
部抵抗の変化率を算出し、当該変化率から前記セルの内
部抵抗のバラツキの大きさを判断するバラツキ判断手段
と、 予め定められた基準値を前記バラツキ判断手段の判断結
果に基づいて補正し、補正した基準値を演算した内部抵
抗が上回った場合に前記組電池が劣化したと判断する劣
化判断手段と、を有することを特徴とする組電池の寿命
判定装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の組電池の寿命判定装置
において、 前記バラツキ判断手段は、前記組電池の開回路電圧の変
化に対する前記組電池の内部抵抗の変化率が大きいほど
内部抵抗のバラツキが大きいと判断し、 前記劣化判断手段は、内部抵抗のバラツキが大きいほど
前記基準値が小さくなるように補正することを特徴とす
る組電池の寿命判定装置。 - 【請求項３】 複数のセルより構成される組電池の劣化
度を判断する電池の寿命判定装置であって、 前記組電池の端子電圧を検出する電圧検出手段と、 前記組電池に流れる電流を検出する電流検出手段と、 前記組電池の温度を検出する温度検出手段と、 検出した端子電圧と電流と温度に基づいて前記組電池の
内部抵抗を演算する演算手段と、 前記組電池の温度の変化に対する前記組電池の内部抵抗
の変化率を算出し、当該変化率から前記セルの内部抵抗
のバラツキの大きさを判断するバラツキ判断手段と、 予め定められた基準値を前記バラツキ判断手段の判断結
果に基づいて補正し、補正した基準値を演算した内部抵
抗が上回った場合に前記組電池が劣化したと判断する劣
化判断手段と、を有することを特徴とする組電池の寿命
判定装置。 - 【請求項４】 請求項３に記載の組電池の寿命判定装置
において、 前記バラツキ判断手段は、前記組電池の温度の変化に対
する前記組電池の内部抵抗の変化率が大きいほど内部抵
抗のバラツキが大きいと判断し、 前記劣化判断手段は、内部抵抗のバラツキが大きいほど
前記基準値が小さくなるように補正することを特徴とす
る組電池の寿命判定装置。 - 【請求項５】 複数のセルより構成される組電池の残容
量を判断する電池の残容量判定装置であって、 前記組電池の端子電圧を検出する電圧検出手段と、 前記組電池に流れる電流を検出する電流検出手段と、 検出した端子電圧と電流に基づいて前記組電池の内部抵
抗を演算する演算手段と、 前記組電池の開回路電圧の変化に対する前記組電池の内
部抵抗の変化率を算出し、当該変化率から前記セルの内
部抵抗のバラツキの大きさを判断するバラツキ判断手段
と、 前記バラツキ判断手段の判断結果に基づいて電池の残容
量を補正する補正手段と、を有することを特徴とする組
電池の残容量判定装置。 - 【請求項６】 請求項５に記載の組電池の残容量判定装
置において、 前記補正手段は、前記バラツキ判断手段の判断結果に基
づいて放電を停止させる放電停止電圧を補正することを
特徴とする組電池の残容量判定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14616399A JP3721853B2 (ja) | 1999-05-26 | 1999-05-26 | 組電池の寿命及び残容量判定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14616399A JP3721853B2 (ja) | 1999-05-26 | 1999-05-26 | 組電池の寿命及び残容量判定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000338201A true JP2000338201A (ja) | 2000-12-08 |
| JP3721853B2 JP3721853B2 (ja) | 2005-11-30 |
Family
ID=15401565
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14616399A Expired - Fee Related JP3721853B2 (ja) | 1999-05-26 | 1999-05-26 | 組電池の寿命及び残容量判定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3721853B2 (ja) |
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