JPH11317243A - 自動車用電池交換時の容量演算方法 - Google Patents
自動車用電池交換時の容量演算方法Info
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- JPH11317243A JPH11317243A JP10120503A JP12050398A JPH11317243A JP H11317243 A JPH11317243 A JP H11317243A JP 10120503 A JP10120503 A JP 10120503A JP 12050398 A JP12050398 A JP 12050398A JP H11317243 A JPH11317243 A JP H11317243A
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
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- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】電気自動車の電池交換直後でも正しい容量を計
測表示し、車両を直ちに走行可能にできる電池交換時の
容量演算方法を提供する。 【解決手段】複数個のセルからなるモジュールを複数個
接続した組電池を搭載した電気自動車において、上記組
電池の全部または一部を交換した場合に、各セル毎に所
定時間のあいだ所定電流で放電させ、放電時における電
圧降下と、放電電流の値と、電池温度とに基づいて放電
可能出力を算出し、予め求められた組電池の新品時にお
ける放電可能出力と放電容量との関係（図５の特性）か
ら上記の算出した放電可能出力に相当した組電池の放電
容量を算出するように構成した容量演算方法。電池交換
後に直ちに組電池の容量を表示することが出来るので、
電池交換後車両を直ちに走行可能に出来る。
測表示し、車両を直ちに走行可能にできる電池交換時の
容量演算方法を提供する。 【解決手段】複数個のセルからなるモジュールを複数個
接続した組電池を搭載した電気自動車において、上記組
電池の全部または一部を交換した場合に、各セル毎に所
定時間のあいだ所定電流で放電させ、放電時における電
圧降下と、放電電流の値と、電池温度とに基づいて放電
可能出力を算出し、予め求められた組電池の新品時にお
ける放電可能出力と放電容量との関係（図５の特性）か
ら上記の算出した放電可能出力に相当した組電池の放電
容量を算出するように構成した容量演算方法。電池交換
後に直ちに組電池の容量を表示することが出来るので、
電池交換後車両を直ちに走行可能に出来る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気自動車用の組
電池の全部、あるいは一部を交換した際に、交換後の電
池の容量を正しく計測して表示させる容量演算方法に関
する。なお、この場合における電気自動車とは、二次電
池のみで走行するものに限らず、電池の電力を車両駆動
用に用いるものであれば、いわゆるハイブリッド形式の
自動車等でもよい。
電池の全部、あるいは一部を交換した際に、交換後の電
池の容量を正しく計測して表示させる容量演算方法に関
する。なお、この場合における電気自動車とは、二次電
池のみで走行するものに限らず、電池の電力を車両駆動
用に用いるものであれば、いわゆるハイブリッド形式の
自動車等でもよい。
【０００２】
【従来の技術】電気自動車用の電池は、一般にセルと呼
ばれる単電池を複数個（例えば６〜８個）直列接続して
１ブロックにしたモジュールを、必要な電圧になる個数
だけ直列に接続した組電池が用いられる。このような組
電池を交換する場合には、一般に、車両から組電池全体
を取り外し、一部あるいは全部のモジュールを交換した
後、再度車両に搭載する。このように組電池を交換する
方法としては、組電池全体を交換する方法と、一部のモ
ジュールを交換する方法とがある。そして組電池を交換
した場合に、組電池全体が新品の電池に交換された場合
以外は、電池電圧を検出しただけでは搭載された電池の
残存容量が判らない。すなわち、モジュールが交換され
た場合に、ー部のみが交換されたのか、あるいは全部が
交換されたのか、また、交換されたモジュールが新品な
のか使用済なのかというような情報が判らないので、交
換後の電池の残存容量を交換直後に判断することができ
なかった。そのため、交換後は一旦満充電にすることよ
って容量計をリセットし、容量計に正しい表示をさせる
という方法を用いていた。
ばれる単電池を複数個（例えば６〜８個）直列接続して
１ブロックにしたモジュールを、必要な電圧になる個数
だけ直列に接続した組電池が用いられる。このような組
電池を交換する場合には、一般に、車両から組電池全体
を取り外し、一部あるいは全部のモジュールを交換した
後、再度車両に搭載する。このように組電池を交換する
方法としては、組電池全体を交換する方法と、一部のモ
ジュールを交換する方法とがある。そして組電池を交換
した場合に、組電池全体が新品の電池に交換された場合
以外は、電池電圧を検出しただけでは搭載された電池の
残存容量が判らない。すなわち、モジュールが交換され
た場合に、ー部のみが交換されたのか、あるいは全部が
交換されたのか、また、交換されたモジュールが新品な
のか使用済なのかというような情報が判らないので、交
換後の電池の残存容量を交換直後に判断することができ
なかった。そのため、交換後は一旦満充電にすることよ
って容量計をリセットし、容量計に正しい表示をさせる
という方法を用いていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記のように従来の方
法では、一度必ず満充電にしないと正しい容量表示がさ
れないため、交換直後には車両が走行できず、特に交換
時の電池電圧が低い場合には、充電時間が長くなるの
で、走行できる状態になるまでに非常に時間がかかると
いう問題があった。
法では、一度必ず満充電にしないと正しい容量表示がさ
れないため、交換直後には車両が走行できず、特に交換
時の電池電圧が低い場合には、充電時間が長くなるの
で、走行できる状態になるまでに非常に時間がかかると
いう問題があった。
【０００４】本発明は上記のごとき従来技術の問題を解
決するためになされたものであり、電池交換直後でも正
しい容量を計測表示し、車両を直ちに走行可能とするこ
との出来る電池交換時の容量演算方法を提供することを
目的とする。
決するためになされたものであり、電池交換直後でも正
しい容量を計測表示し、車両を直ちに走行可能とするこ
との出来る電池交換時の容量演算方法を提供することを
目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明においては、特許請求の範囲に記載するよう
に構成している。すなわち請求項１に記載の発明におい
ては、各セル毎に所定時間のあいだ所定電流で放電さ
せ、放電時における電圧降下と、放電電流の値と、電池
温度とに基づいて放電可能出力を算出し、予め求められ
た組電池の新品時における放電可能出力と放電容量との
関係から上記の算出した放電可能出力に相当した組電池
の放電容量を算出するように構成している。上記のよう
に構成したことにより、電池交換後に直ちに組電池の容
量を表示することが出来るので、電池交換後車両を直ち
に走行可能とすることが出来る。なお、上記放電可能出
力とは負荷に電力を供給した場合に端子電圧が総電圧下
限値まで低下する限界の電力を意味する。また、請求項
１の構成は、例えば図３のステップＳ６までの構成に相
当する。
め、本発明においては、特許請求の範囲に記載するよう
に構成している。すなわち請求項１に記載の発明におい
ては、各セル毎に所定時間のあいだ所定電流で放電さ
せ、放電時における電圧降下と、放電電流の値と、電池
温度とに基づいて放電可能出力を算出し、予め求められ
た組電池の新品時における放電可能出力と放電容量との
関係から上記の算出した放電可能出力に相当した組電池
の放電容量を算出するように構成している。上記のよう
に構成したことにより、電池交換後に直ちに組電池の容
量を表示することが出来るので、電池交換後車両を直ち
に走行可能とすることが出来る。なお、上記放電可能出
力とは負荷に電力を供給した場合に端子電圧が総電圧下
限値まで低下する限界の電力を意味する。また、請求項
１の構成は、例えば図３のステップＳ６までの構成に相
当する。
【０００６】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
の構成に加えて、予め求められた組電池の新品時におけ
るセルの開放電圧と放電容量との関係とから平均セル開
放電圧値に相当した組電池の放電容量Ｃ ｎｅｗを算出
し、前記の放電可能出力に相当した組電池の放電容量Ｃ
ｃａｌと上記のＣ ｎｅｗとを比較することにより、電
池の劣化の有無を判断し、劣化がない場合には上記放電
容量Ｃｃａｌを現時点の放電容量とし、劣化ありの場合
には上記放電可能出力に電池交換前の劣化係数を乗じた
値に相当する放電容量Ｃｃａｌ ｄと同じく放電容量Ｃ
ｎｅｗ ｄとを求め、両者の大小関係に応じてＣｃａｌ
ｄまたはＣ ｎｅｗ ｄを現時点の放電容量とするように
演算するものである。電池が劣化している場合には、放
電可能出力が小さくなるので、それを新品時の特性に当
てはめると見掛け上、放電容量が大きくなる。それに対
して、開放電圧は劣化による変化が非常に小さい。した
がって放電可能出力から算出した放電容量Ｃｃａｌと開
放電圧から算出した放電容量Ｃ ｎｅｗとを比較すれ
ば、電池の劣化の程度を検出することが出来、それによ
って正確な容量を検出することが出来る。なお、上記構
成は、例えば図３、図４のフローチャートに記載の実施
の形態に相当する。
の構成に加えて、予め求められた組電池の新品時におけ
るセルの開放電圧と放電容量との関係とから平均セル開
放電圧値に相当した組電池の放電容量Ｃ ｎｅｗを算出
し、前記の放電可能出力に相当した組電池の放電容量Ｃ
ｃａｌと上記のＣ ｎｅｗとを比較することにより、電
池の劣化の有無を判断し、劣化がない場合には上記放電
容量Ｃｃａｌを現時点の放電容量とし、劣化ありの場合
には上記放電可能出力に電池交換前の劣化係数を乗じた
値に相当する放電容量Ｃｃａｌ ｄと同じく放電容量Ｃ
ｎｅｗ ｄとを求め、両者の大小関係に応じてＣｃａｌ
ｄまたはＣ ｎｅｗ ｄを現時点の放電容量とするように
演算するものである。電池が劣化している場合には、放
電可能出力が小さくなるので、それを新品時の特性に当
てはめると見掛け上、放電容量が大きくなる。それに対
して、開放電圧は劣化による変化が非常に小さい。した
がって放電可能出力から算出した放電容量Ｃｃａｌと開
放電圧から算出した放電容量Ｃ ｎｅｗとを比較すれ
ば、電池の劣化の程度を検出することが出来、それによ
って正確な容量を検出することが出来る。なお、上記構
成は、例えば図３、図４のフローチャートに記載の実施
の形態に相当する。
【０００７】また、請求項３に記載の発明は、請求項１
または請求項２に記載の演算方法を、電気自動車に設け
られているセルコントローラやバッテリコントローラ、
および組電池の各セル毎に設けられている容量放電回路
を用いて、上記の放電や各数値の計測および演算を行な
わせるものである。このように構成することにより、制
御装置自体（ハードウエア）は従来と同様で、演算方法
（ソフトウエア）を多少変更するのみで、本発明を簡単
に実現できる。
または請求項２に記載の演算方法を、電気自動車に設け
られているセルコントローラやバッテリコントローラ、
および組電池の各セル毎に設けられている容量放電回路
を用いて、上記の放電や各数値の計測および演算を行な
わせるものである。このように構成することにより、制
御装置自体（ハードウエア）は従来と同様で、演算方法
（ソフトウエア）を多少変更するのみで、本発明を簡単
に実現できる。
【０００８】
【発明の効果】この発明によれば、組電池を交換した
際、満充電にしなくても直ちに正しい容量が容量計に表
示されるので、電池交換後車両を直ちに走行可能とする
ことが出来る、という効果が得られる。また、一部のモ
ジュールが新品に交換された際、各モジュールの放電可
能出力を演算しているので、他のモジュールに比して、
放電可能出力が大幅に小さい、あるいは大幅に大きいモ
ジュールの番号を記憶しておくことにより、交換の履歴
が判り、次回の交換時に利用できる、という効果が得ら
れる。
際、満充電にしなくても直ちに正しい容量が容量計に表
示されるので、電池交換後車両を直ちに走行可能とする
ことが出来る、という効果が得られる。また、一部のモ
ジュールが新品に交換された際、各モジュールの放電可
能出力を演算しているので、他のモジュールに比して、
放電可能出力が大幅に小さい、あるいは大幅に大きいモ
ジュールの番号を記憶しておくことにより、交換の履歴
が判り、次回の交換時に利用できる、という効果が得ら
れる。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の演算方法に用い
るコントローラの構成の一例を示す模式図である。図１
の構成は電気自動車の組電池の充放電等を制御するコン
トローラであり、この実施の形態では電気自動車の組電
池制御用として既設のコントローラを用いて、電池交換
時の容量演算を行なうものである。
るコントローラの構成の一例を示す模式図である。図１
の構成は電気自動車の組電池の充放電等を制御するコン
トローラであり、この実施の形態では電気自動車の組電
池制御用として既設のコントローラを用いて、電池交換
時の容量演算を行なうものである。
【００１０】図１において、１はセル（単電池）、２は
抵抗、３はトランジスタ、４はモジュール毎に一つ設置
された電池温度センサ、５は入力された各種信号に応じ
た演算を行なって制御信号を出力する制御部、破線で囲
まれた部分６はモジュール内の各セルを制御するセルコ
ントローラ、７は組電池全体を制御するバッテリコント
ローラ、８はモジュール内の他のセルへ接続される電圧
計測線、９はモジュール内の各トランジスタヘの信号
線、１０はバッテリコントローラと各セルコントローラ
との通信線、破線で囲まれた部分１１は容量放電回路、
１８は容量放電回路１１を流れる電流を検出するための
信号線である。
抵抗、３はトランジスタ、４はモジュール毎に一つ設置
された電池温度センサ、５は入力された各種信号に応じ
た演算を行なって制御信号を出力する制御部、破線で囲
まれた部分６はモジュール内の各セルを制御するセルコ
ントローラ、７は組電池全体を制御するバッテリコント
ローラ、８はモジュール内の他のセルへ接続される電圧
計測線、９はモジュール内の各トランジスタヘの信号
線、１０はバッテリコントローラと各セルコントローラ
との通信線、破線で囲まれた部分１１は容量放電回路、
１８は容量放電回路１１を流れる電流を検出するための
信号線である。
【００１１】セル１の両端の矢印Ａ、Ｂは、この部分で
前後のセル（図示せず）に直列に接続され、複数のセル
で一つのモジュールを形成し、一つのモジュールごとに
一つのセルコントローラ６が設けられている。そして全
てのモジュールのセルコントローラ６がバッテリコント
ローラ７と通信線１０を介して接続され、各セルの充放
電が制御される。また、容量放電回路１１は抵抗２とト
ランジスタ３との直列回路で構成される。そして、各セ
ルの電圧計測線８を介して検出した各セルの端子電圧な
どに基づいて、例えば電池充電時に当該セルが過充電に
なった場合や他のセルに対して過電圧である場合などを
制御部５が判断し、信号線９を介して当該セルのトラン
ジスタ３をオンにすることにより、抵抗２を介して当該
セルから電流を流し、電荷を放電する。
前後のセル（図示せず）に直列に接続され、複数のセル
で一つのモジュールを形成し、一つのモジュールごとに
一つのセルコントローラ６が設けられている。そして全
てのモジュールのセルコントローラ６がバッテリコント
ローラ７と通信線１０を介して接続され、各セルの充放
電が制御される。また、容量放電回路１１は抵抗２とト
ランジスタ３との直列回路で構成される。そして、各セ
ルの電圧計測線８を介して検出した各セルの端子電圧な
どに基づいて、例えば電池充電時に当該セルが過充電に
なった場合や他のセルに対して過電圧である場合などを
制御部５が判断し、信号線９を介して当該セルのトラン
ジスタ３をオンにすることにより、抵抗２を介して当該
セルから電流を流し、電荷を放電する。
【００１２】次に、図２は、全体の組電池の構成の一例
を示す模式図である。図２において、１２は複数のセル
からなるモジュールであり、各モジュールごとにセルコ
ントローラ６が設けられている。破線で囲まれた部分１
３は組電池、１４は組電池１３を収納する電池ケースで
ある。１５は制御系配線であり、組電池の充放電等を制
御する制御信号や組電池の電圧や容量等の情報を車両の
制御系との間で伝送する。１６は電源系高電圧配線であ
り、組電池の電力を車両の駆動系へ送電したり、回生制
動時の充電電流などを車両側から受電するのに用いられ
る。また１７は組電池１３が搭載される車両である。
を示す模式図である。図２において、１２は複数のセル
からなるモジュールであり、各モジュールごとにセルコ
ントローラ６が設けられている。破線で囲まれた部分１
３は組電池、１４は組電池１３を収納する電池ケースで
ある。１５は制御系配線であり、組電池の充放電等を制
御する制御信号や組電池の電圧や容量等の情報を車両の
制御系との間で伝送する。１６は電源系高電圧配線であ
り、組電池の電力を車両の駆動系へ送電したり、回生制
動時の充電電流などを車両側から受電するのに用いられ
る。また１７は組電池１３が搭載される車両である。
【００１３】次に作用を説明する。図３および図４は、
本発明における容量演算方法の一実施の形態を示すフロ
ーチャートであり、図３のが図４のに続いている。
まず、ステップＳ１では、モジュール交換後、例えばリ
セットスイッチ等を押しながらイグニッションスイッチ
をオンにすることによって容量の演算が開始される。
本発明における容量演算方法の一実施の形態を示すフロ
ーチャートであり、図３のが図４のに続いている。
まず、ステップＳ１では、モジュール交換後、例えばリ
セットスイッチ等を押しながらイグニッションスイッチ
をオンにすることによって容量の演算が開始される。
【００１４】ステップＳ２では、セルコントローラ６を
起動し、ステップＳ３では、まずセルの開放電圧と電池
温度とを検出すると共に、容量放電回路１１を用いて、
全セルで一定時間、一定電流で放電させる。なお、容量
放電回路１１に流れる電流値は、例えば図１の信号線１
８を用いて抵抗２の両端の電圧降下を計測することによ
って求めることが出来る。また、放電電流の制御はトラ
ンジスタ３を制御して行なう。上記の一定時間は、計測
用なので、極めて短時間（数秒程度、例えば１〜５秒）
でよい。
起動し、ステップＳ３では、まずセルの開放電圧と電池
温度とを検出すると共に、容量放電回路１１を用いて、
全セルで一定時間、一定電流で放電させる。なお、容量
放電回路１１に流れる電流値は、例えば図１の信号線１
８を用いて抵抗２の両端の電圧降下を計測することによ
って求めることが出来る。また、放電電流の制御はトラ
ンジスタ３を制御して行なう。上記の一定時間は、計測
用なので、極めて短時間（数秒程度、例えば１〜５秒）
でよい。
【００１５】ステップＳ４では、まず、上記放電時にお
けるモジュール単位（各セルの値を加算した値、以下同
じ）の電圧降下Ｖｄ（Ｖｄ＝開放電圧−放電時端子電
圧）と、放電電流Ｉｄの値を用いて各モジュールの内部
抵抗Ｒｍ ｎ（Ｒｍ ｎ＝Ｖｄ／Ｉｄ）を算出する。そし
て上記の内部抵抗Ｒｍ ｎとモジュール単位の開放電圧
Ｅ０ ｎとを用いて、下記（数１）式に示す放電可能出
力Ｐｍ ｍａｘ ｎを演算する。 Ｐｍ ｍａｘ ｎ＝｛（Ｅ０ ｎ−ＶＬｍ）／Ｒｍ ｎ｝×ＶＬｍ …（数１） ただし、ＶＬｍ：総電圧下限値のモジュール相当値 なお、総電圧下限値とは組電池が使用できる下限の電圧
であり、モジュール相当値ＶＬｍは組電池全体の総電圧
下限値をモジュールの数で割った値である。また、放電
可能出力とは負荷に電力を供給した場合に端子電圧が総
電圧下限値まで低下する限界の電力（ｋＷ）である。
けるモジュール単位（各セルの値を加算した値、以下同
じ）の電圧降下Ｖｄ（Ｖｄ＝開放電圧−放電時端子電
圧）と、放電電流Ｉｄの値を用いて各モジュールの内部
抵抗Ｒｍ ｎ（Ｒｍ ｎ＝Ｖｄ／Ｉｄ）を算出する。そし
て上記の内部抵抗Ｒｍ ｎとモジュール単位の開放電圧
Ｅ０ ｎとを用いて、下記（数１）式に示す放電可能出
力Ｐｍ ｍａｘ ｎを演算する。 Ｐｍ ｍａｘ ｎ＝｛（Ｅ０ ｎ−ＶＬｍ）／Ｒｍ ｎ｝×ＶＬｍ …（数１） ただし、ＶＬｍ：総電圧下限値のモジュール相当値 なお、総電圧下限値とは組電池が使用できる下限の電圧
であり、モジュール相当値ＶＬｍは組電池全体の総電圧
下限値をモジュールの数で割った値である。また、放電
可能出力とは負荷に電力を供給した場合に端子電圧が総
電圧下限値まで低下する限界の電力（ｋＷ）である。
【００１６】次に、ステップＳ５では、Ｐｍａｘを演算
する。すなわち、各モジュールごとのＰｍ ｍａｘ ｎの
うち最も小さい値を用い、その値にモジュール数を乗算
することによって組電池相当の値に換算し、それに温度
係数を乗じた値をＰｍａｘとする。それと共に上記最も
小さい値のモジュール番号を記憶する。
する。すなわち、各モジュールごとのＰｍ ｍａｘ ｎの
うち最も小さい値を用い、その値にモジュール数を乗算
することによって組電池相当の値に換算し、それに温度
係数を乗じた値をＰｍａｘとする。それと共に上記最も
小さい値のモジュール番号を記憶する。
【００１７】ここで、図５は新品時におけるＰｍａｘと
放電容量Ｃｗｈ（単位はｋＷｈ、放電容量：満充電状態
から放電した容量）との関係を示す特性図、図６は新品
時におけるセルの開放電圧と放電容量との関係を示す特
性図である。これらのデータはバッテリコントローラ７
に記憶されている。また、バッテリコントローラ７に
は、それまでの走行によって電池が劣化していた場合の
劣化状態を表す劣化係数Ｋｄも記憶されている。なお、
Ｋｄ＝（使用品の満充電時の放電可能出力／新品時の満
充電時の放電可能出力）×１００％である。
放電容量Ｃｗｈ（単位はｋＷｈ、放電容量：満充電状態
から放電した容量）との関係を示す特性図、図６は新品
時におけるセルの開放電圧と放電容量との関係を示す特
性図である。これらのデータはバッテリコントローラ７
に記憶されている。また、バッテリコントローラ７に
は、それまでの走行によって電池が劣化していた場合の
劣化状態を表す劣化係数Ｋｄも記憶されている。なお、
Ｋｄ＝（使用品の満充電時の放電可能出力／新品時の満
充電時の放電可能出力）×１００％である。
【００１８】次に、ステップＳ６では、ステップＳ５で
求めたＰｍａｘの値を用いて、図５の特性から、その時
点における組電池の放電容量Ｃｃａｌを求める。次に、
ステップＳ７では、既に検出されているセル開放電圧か
ら上記の最も小さい値のモジュールにおける平均セル開
放電圧（モジュールのセル開放電圧の合計値Ｅ０ ｎを
セル数で割った値）を求め、その値に温度係数を乗じた
値を用いて、図６の特性からＡｈ放電容量を求め、それ
をＷｈ放電容量に換算した値Ｃ ｎｅｗを算出する。
求めたＰｍａｘの値を用いて、図５の特性から、その時
点における組電池の放電容量Ｃｃａｌを求める。次に、
ステップＳ７では、既に検出されているセル開放電圧か
ら上記の最も小さい値のモジュールにおける平均セル開
放電圧（モジュールのセル開放電圧の合計値Ｅ０ ｎを
セル数で割った値）を求め、その値に温度係数を乗じた
値を用いて、図６の特性からＡｈ放電容量を求め、それ
をＷｈ放電容量に換算した値Ｃ ｎｅｗを算出する。
【００１９】上記のように、Ｃｃａｌは放電可能出力の
最も小さいモジュールにおける放電可能出力値を組電池
相当の値に換算し、その値と新品時の特性から求めた現
時点の放電容量であり、また、Ｃ ｎｅｗは放電可能出
力の最も小さいモジュールにおける平均セル開放電圧の
値と新品時の特性から求めた放電容量である。電池が劣
化している場合には、放電可能出力が小さくなるので、
それを新品時の特性に当てはめると見掛け上、放電容量
が大きくなる。それに対して、開放電圧は劣化による変
化が非常に小さい。したがって放電可能出力から算出し
た放電容量Ｃｃａｌと開放電圧から算出した放電容量Ｃ
ｎｅｗとを比較すれば、電池の劣化の程度を検出する
ことが出来る。図４のステップＳ８以下の手順はその演
算を示すものである。
最も小さいモジュールにおける放電可能出力値を組電池
相当の値に換算し、その値と新品時の特性から求めた現
時点の放電容量であり、また、Ｃ ｎｅｗは放電可能出
力の最も小さいモジュールにおける平均セル開放電圧の
値と新品時の特性から求めた放電容量である。電池が劣
化している場合には、放電可能出力が小さくなるので、
それを新品時の特性に当てはめると見掛け上、放電容量
が大きくなる。それに対して、開放電圧は劣化による変
化が非常に小さい。したがって放電可能出力から算出し
た放電容量Ｃｃａｌと開放電圧から算出した放電容量Ｃ
ｎｅｗとを比較すれば、電池の劣化の程度を検出する
ことが出来る。図４のステップＳ８以下の手順はその演
算を示すものである。
【００２０】まず、図４のステップＳ８では、上記のＣ
ｃａｌとＣ ｎｅｗとを比較し、ＣｃａｌがＣ ｎｅｗよ
りも所定値Ｃｋ（Ｃｋは例えば新品時の満充電時残存容
量の５％程度の値）以上大きいか否かを判断する。ステ
ップＳ８で“Ｎｏ”の場合は、ステップＳ９へ行き、Ｃ
ｃａｌとＣ ｎｅｗがほぼ等しいか否かを判断する。ス
テップＳ９で“Ｙｅｓ”の場合、すなわち、Ｃ ｎｅｗ
がＣｃａｌと同等であれば、全てのモジュールが新品に
交換されたものと判断し、ステップＳ１０で、このとき
のＣｃａｌを現状の容量として容量計に表示する。な
お、一般に容量計は満充電時の値を基準として放電容量
に相当する位置を指針で表示すれば、残りが使用可能な
残存容量になる。したがって現時点の放電容量Ｃｃａｌ
を表示すれば残存容量を表示することが出来る。勿論、
満充電時の値からＣｃａｌを減算した値を残存容量とし
て表示してもよい。
ｃａｌとＣ ｎｅｗとを比較し、ＣｃａｌがＣ ｎｅｗよ
りも所定値Ｃｋ（Ｃｋは例えば新品時の満充電時残存容
量の５％程度の値）以上大きいか否かを判断する。ステ
ップＳ８で“Ｎｏ”の場合は、ステップＳ９へ行き、Ｃ
ｃａｌとＣ ｎｅｗがほぼ等しいか否かを判断する。ス
テップＳ９で“Ｙｅｓ”の場合、すなわち、Ｃ ｎｅｗ
がＣｃａｌと同等であれば、全てのモジュールが新品に
交換されたものと判断し、ステップＳ１０で、このとき
のＣｃａｌを現状の容量として容量計に表示する。な
お、一般に容量計は満充電時の値を基準として放電容量
に相当する位置を指針で表示すれば、残りが使用可能な
残存容量になる。したがって現時点の放電容量Ｃｃａｌ
を表示すれば残存容量を表示することが出来る。勿論、
満充電時の値からＣｃａｌを減算した値を残存容量とし
て表示してもよい。
【００２１】また、ステップＳ９で“Ｎｏ”の場合、す
なわち、ＣｃａｌよりもＣ ｎｅｗの方がかなり大きい
ような場合は、計測が異常であったか、或いは端子電圧
が異常に高いなどの場合と考えられるので、ステップＳ
１１で警告表示を行なう。
なわち、ＣｃａｌよりもＣ ｎｅｗの方がかなり大きい
ような場合は、計測が異常であったか、或いは端子電圧
が異常に高いなどの場合と考えられるので、ステップＳ
１１で警告表示を行なう。
【００２２】上記のように、ＣｃａｌとＣ ｎｅｗがほ
ぼ等しい場合は、電池に劣化がない状態、すなわち全て
のモジュールが新品に交換されたものと判断されるの
で、このときのＣｃａｌが現時点の放電容量となる。
ぼ等しい場合は、電池に劣化がない状態、すなわち全て
のモジュールが新品に交換されたものと判断されるの
で、このときのＣｃａｌが現時点の放電容量となる。
【００２３】一方、ステップＳ８で“Ｙｅｓ”の場合、
すなわちＣｃａｌがＣ ｎｅｗよりも所定値Ｃｋ以上大
きい場合には、少なくとも１つ以上の劣化したモジュー
ルが使用されていると判断し、ステップＳ１２へ行く。
そしてバッテリコントローラ７に記憶されていた過去の
劣化係数ＫｄをＰｍａｘに乗じた値と図５の特性からＣ
ｃａｌ ｄを求め、同様に、Ｃ ｎｅｗに劣化係数Ｋｄと
補正係数Ｋｄ ｒ（開放電圧は出力に対して劣化による
変化が非常に小さいため、それを補正するための係数）
を乗じた値Ｃ ｎｅｗ ｄを求める。
すなわちＣｃａｌがＣ ｎｅｗよりも所定値Ｃｋ以上大
きい場合には、少なくとも１つ以上の劣化したモジュー
ルが使用されていると判断し、ステップＳ１２へ行く。
そしてバッテリコントローラ７に記憶されていた過去の
劣化係数ＫｄをＰｍａｘに乗じた値と図５の特性からＣ
ｃａｌ ｄを求め、同様に、Ｃ ｎｅｗに劣化係数Ｋｄと
補正係数Ｋｄ ｒ（開放電圧は出力に対して劣化による
変化が非常に小さいため、それを補正するための係数）
を乗じた値Ｃ ｎｅｗ ｄを求める。
【００２４】次に、ステップＳ１３では、上記のＣｃａ
ｌ ｄとＣ ｎｅｗ ｄとを比較し、Ｃｃａｌ ｄがＣ ｎ
ｅｗ ｄよりも所定値Ｃｋ以上大きいか否かを判断す
る。ステップＳ１３で“Ｎｏ”の場合は、ステップＳ１
６で両者がほぼ等しいか否かを判断し、両者が同等であ
れば、これまで使用していたモジュールの一部が比較的
新しいモジュールと交換されたものと判断し、ステップ
Ｓ１７で、Ｃｃａｌ ｄを現時点の放電容量として、そ
れに対応した値を容量計に表示する。なお、この場合の
容量計の表示方法も前記Ｃｃａｌの場合と同様である。
また、ステップＳ１６で“Ｎｏ”の場合には、前記ステ
ップＳ１１の場合と同様に警告表示を行なう。
ｌ ｄとＣ ｎｅｗ ｄとを比較し、Ｃｃａｌ ｄがＣ ｎ
ｅｗ ｄよりも所定値Ｃｋ以上大きいか否かを判断す
る。ステップＳ１３で“Ｎｏ”の場合は、ステップＳ１
６で両者がほぼ等しいか否かを判断し、両者が同等であ
れば、これまで使用していたモジュールの一部が比較的
新しいモジュールと交換されたものと判断し、ステップ
Ｓ１７で、Ｃｃａｌ ｄを現時点の放電容量として、そ
れに対応した値を容量計に表示する。なお、この場合の
容量計の表示方法も前記Ｃｃａｌの場合と同様である。
また、ステップＳ１６で“Ｎｏ”の場合には、前記ステ
ップＳ１１の場合と同様に警告表示を行なう。
【００２５】一方、ステップＳ１３で“Ｙｅｓ”の場
合、すなわちＣｃａｌ ｄがＣ ｎｅｗ ｄより所定値Ｃｋ
以上大きい場合には、過去の記憶されている劣化よりも
交換後の劣化の方が大きいので、それまで搭載していた
モジュールよりも劣化したモジュールが組み込まれたも
のと判断する。この場合には、開放電圧の方が劣化によ
る変化が大きくないことから、当座の値としてＣ ｎｅ
ｗ ｄを現時点の放電容量として、ステップＳ１４で、
対応する値を容量計に表示する。そしてステップＳ１５
で、Ｃｃａｌ ｄ＝Ｃ ｎｅｗ ｄとなる劣化係数Ｋｄを
演算して今後の走行における劣化係数の初期値とする。
合、すなわちＣｃａｌ ｄがＣ ｎｅｗ ｄより所定値Ｃｋ
以上大きい場合には、過去の記憶されている劣化よりも
交換後の劣化の方が大きいので、それまで搭載していた
モジュールよりも劣化したモジュールが組み込まれたも
のと判断する。この場合には、開放電圧の方が劣化によ
る変化が大きくないことから、当座の値としてＣ ｎｅ
ｗ ｄを現時点の放電容量として、ステップＳ１４で、
対応する値を容量計に表示する。そしてステップＳ１５
で、Ｃｃａｌ ｄ＝Ｃ ｎｅｗ ｄとなる劣化係数Ｋｄを
演算して今後の走行における劣化係数の初期値とする。
【００２６】上記のように、組電池を交換した際、満充
電にしなくても直ちに正しい容量が容量計に表示される
ので、電池交換後車両を直ちに走行可能とすることが出
来る。また、一部のモジュールが新品に交換された際、
各モジュールの放電可能出力を演算しているので、他の
モジュールに比して、放電可能出力が大幅に小さい、あ
るいは大幅に大きいモジュールの番号を記憶しておくこ
とにより、交換の履歴が判り、次回の交換時に利用でき
る。
電にしなくても直ちに正しい容量が容量計に表示される
ので、電池交換後車両を直ちに走行可能とすることが出
来る。また、一部のモジュールが新品に交換された際、
各モジュールの放電可能出力を演算しているので、他の
モジュールに比して、放電可能出力が大幅に小さい、あ
るいは大幅に大きいモジュールの番号を記憶しておくこ
とにより、交換の履歴が判り、次回の交換時に利用でき
る。
【００２７】なお、図３、図４に示したフローチャート
では、放電可能出力に基づいて算出した放電容量Ｃｃａ
ｌと、平均セル開放電圧値に基づいて放電容量Ｃ ｎｅ
ｗとの両方を求め、両者の比較によって電池の劣化の程
度を判断し、それに応じて容量の表示を変える場合を示
したが、単に、放電可能出力に基づいて算出した放電容
量Ｃｃａｌに相当する容量を表示するように構成しても
よい。すなわち、図３のステップＳ６で求めたＣｃａｌ
自体をそのままその時点の放電容量としてもよい。
では、放電可能出力に基づいて算出した放電容量Ｃｃａ
ｌと、平均セル開放電圧値に基づいて放電容量Ｃ ｎｅ
ｗとの両方を求め、両者の比較によって電池の劣化の程
度を判断し、それに応じて容量の表示を変える場合を示
したが、単に、放電可能出力に基づいて算出した放電容
量Ｃｃａｌに相当する容量を表示するように構成しても
よい。すなわち、図３のステップＳ６で求めたＣｃａｌ
自体をそのままその時点の放電容量としてもよい。
【図１】本発明の演算方法に用いるコントローラの構成
の一例を示す模式図。
の一例を示す模式図。
【図２】全体の組電池の構成の一例を示す模式図。
【図３】本発明の演算方法の一実施の形態を示すフロー
チャートの一部。
チャートの一部。
【図４】本発明の演算方法の一実施の形態を示すフロー
チャートの他の一部。
チャートの他の一部。
【図５】新品時におけるＰｍａｘと放電容量Ｃｗｈとの
関係を示す特性図。
関係を示す特性図。
【図６】新品時におけるセルの開放電圧と放電容量との
関係を示す特性図。
関係を示す特性図。
１…セル（単電池） ２…抵抗 ３…トランジスタ ４…電池温度セン
サ ５…制御部 ６…セルコントロ
ーラ ７…バッテリコントローラ ８…電圧計測線 ９…信号線 １０…通信線 １１…容量放電回路 １２…モジュール １３…組電池 １４…電池ケース １５…制御系配線 １６…電源系高電
圧配線 １７…車両 １８…信号線
サ ５…制御部 ６…セルコントロ
ーラ ７…バッテリコントローラ ８…電圧計測線 ９…信号線 １０…通信線 １１…容量放電回路 １２…モジュール １３…組電池 １４…電池ケース １５…制御系配線 １６…電源系高電
圧配線 １７…車両 １８…信号線
Claims (3)
- 【請求項１】複数個のセルからなるモジュールを複数個
接続した組電池を搭載した自動車における上記組電池の
全部または一部を交換した場合の上記組電池の容量演算
方法であって、 上記各セル毎に所定時間のあいだ所定電流で放電させ、
上記放電時における電圧降下と、上記放電電流の値と、
電池温度とに基づいて放電可能出力を算出し、予め求め
られた組電池の新品時における放電可能出力と放電容量
との関係から上記算出した放電可能出力に相当した組電
池の放電容量を算出することを特徴とする自動車用電池
交換時の容量演算方法。 - 【請求項２】複数個のセルからなるモジュールを複数個
接続した組電池を搭載した自動車における上記組電池の
全部または一部を交換した場合の上記組電池の容量演算
方法であって、 上記各セル毎に所定時間のあいだ所定電流で放電させ、
上記放電時における電圧降下と、上記放電電流の値と、
電池温度とに基づいて放電可能出力を算出し、予め求め
られた組電池の新品時における放電可能出力と放電容量
との関係から上記算出した放電可能出力に相当した組電
池の放電容量Ｃｃａｌを求め、また、予め求められた組
電池の新品時におけるセルの開放電圧と放電容量との関
係とから平均セル開放電圧値に相当した組電池の放電容
量Ｃ ｎｅｗを算出し、上記ＣｃａｌとＣ ｎｅｗとを比
較することにより、電池の劣化の有無を判断し、劣化が
ない場合には上記放電容量Ｃｃａｌを現時点の放電容量
とし、劣化ありの場合には上記放電可能出力に電池交換
前の劣化係数を乗じた値に相当する放電容量Ｃｃａｌ
ｄと同じく放電容量Ｃ ｎｅｗ ｄとを求め、両者の大小
関係に応じてＣｃａｌ ｄまたはＣ ｎｅｗ ｄを現時点
の放電容量とするように演算することを特徴とする自動
車用電池交換時の容量演算方法。 - 【請求項３】組電池の各セル毎に設けられている容量放
電回路を用いて上記各セル毎の放電を行なわせ、かつ電
池制御装置として設けられているセルコントローラおよ
びバッテリコントローラを用いて上記各数値の計測およ
び演算を行なわせることを特徴とする請求項１または請
求項２に記載の自動車用電池交換時の容量演算方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10120503A JPH11317243A (ja) | 1998-04-30 | 1998-04-30 | 自動車用電池交換時の容量演算方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10120503A JPH11317243A (ja) | 1998-04-30 | 1998-04-30 | 自動車用電池交換時の容量演算方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11317243A true JPH11317243A (ja) | 1999-11-16 |
Family
ID=14787816
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10120503A Pending JPH11317243A (ja) | 1998-04-30 | 1998-04-30 | 自動車用電池交換時の容量演算方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11317243A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006138750A (ja) * | 2004-11-12 | 2006-06-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電池監視装置 |
| KR100911522B1 (ko) | 2007-12-12 | 2009-08-10 | 현대자동차주식회사 | 연료 전지 차량의 슈퍼 캡 시스템 방전 장치 및 방전 방법 |
| US7998609B2 (en) | 2002-05-30 | 2011-08-16 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Secondary cell replacing method |
| JP2011193592A (ja) * | 2010-03-12 | 2011-09-29 | Toyota Motor Corp | 車両状態制御装置及び車両状態制御方法 |
| JP2012057956A (ja) * | 2010-09-06 | 2012-03-22 | Calsonic Kansei Corp | バッテリの劣化度推定装置 |
| US20160233693A1 (en) * | 2013-12-18 | 2016-08-11 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Electric storage system |
-
1998
- 1998-04-30 JP JP10120503A patent/JPH11317243A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7998609B2 (en) | 2002-05-30 | 2011-08-16 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Secondary cell replacing method |
| JP2006138750A (ja) * | 2004-11-12 | 2006-06-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電池監視装置 |
| KR100911522B1 (ko) | 2007-12-12 | 2009-08-10 | 현대자동차주식회사 | 연료 전지 차량의 슈퍼 캡 시스템 방전 장치 및 방전 방법 |
| JP2011193592A (ja) * | 2010-03-12 | 2011-09-29 | Toyota Motor Corp | 車両状態制御装置及び車両状態制御方法 |
| JP2012057956A (ja) * | 2010-09-06 | 2012-03-22 | Calsonic Kansei Corp | バッテリの劣化度推定装置 |
| US20160233693A1 (en) * | 2013-12-18 | 2016-08-11 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Electric storage system |
| US9973018B2 (en) * | 2013-12-18 | 2018-05-15 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Electric storage system |
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