JP2007322398A - Battery pack and method for detecting fully-charge capacity - Google Patents
Battery pack and method for detecting fully-charge capacity Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007322398A JP2007322398A JP2006156635A JP2006156635A JP2007322398A JP 2007322398 A JP2007322398 A JP 2007322398A JP 2006156635 A JP2006156635 A JP 2006156635A JP 2006156635 A JP2006156635 A JP 2006156635A JP 2007322398 A JP2007322398 A JP 2007322398A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- capacity
- battery
- full charge
- calculated
- battery pack
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
Description
この発明は、劣化状態に応じた満充電容量を検出する電池パックおよび満充電容量検出方法に関する。 The present invention relates to a battery pack for detecting a full charge capacity corresponding to a deteriorated state and a full charge capacity detection method.
近年、様々な電子機器において、二次電池が広く使用され、これらの電子機器においては、二次電池の残容量や使用可能時間等の情報を画面等の表示領域に表示できるようなっている。残容量や使用可能時間の表示は、電子機器を使用する上で目安となるが、特に、放送機器などの業務用として使用される電子機器においては、取材中などに使用不可となるのを防ぐため、正確な表示が要求されている。 In recent years, secondary batteries are widely used in various electronic devices, and in these electronic devices, information such as the remaining capacity of the secondary battery and the usable time can be displayed on a display area such as a screen. The display of remaining capacity and available time is a guideline for using electronic devices, but it is especially useful for electronic devices used for business purposes such as broadcasting devices to prevent them from becoming unusable during coverage. Therefore, accurate display is required.
このような残容量や使用可能時間等の情報は、二次電池の満充電容量に基づき、所定の算出方法を用いて算出されている。しかしながら、二次電池は、使用するにしたがって劣化してしまい、満充電容量が減少してしまう。そのため、常に新品時の二次電池の満充電容量に基づいて残容量や使用可能時間の算出を行っている場合には、二次電池を使用するにしたがって残容量や使用可能時間の表示に誤差が生じてしまう。 Such information such as remaining capacity and usable time is calculated using a predetermined calculation method based on the full charge capacity of the secondary battery. However, the secondary battery deteriorates as it is used, and the full charge capacity decreases. Therefore, if the remaining capacity and usable time are always calculated based on the full charge capacity of the secondary battery when it is new, an error will occur in the display of the remaining capacity and usable time as the secondary battery is used. Will occur.
そこで、従来の二次電池においては、充電回数やサイクルカウントが進むにつれて電池セルの容量がどの程度劣化するかについて予め試験を行うことによりデータを取得し、そのデータに基づき充電回数やサイクルカウントに応じて満充電容量を更新するようにしている。そして、更新された満充電容量に基づき残容量や使用可能時間を算出している。こうすることにより、残容量や使用可能時間の誤差を従来に比べて小さくすることができる。 Therefore, in a conventional secondary battery, data is obtained by conducting a test in advance as to how much the capacity of the battery cell deteriorates as the number of times of charge and cycle count progresses, and the number of times of charge and cycle count are calculated based on the data. The full charge capacity is updated accordingly. Then, the remaining capacity and usable time are calculated based on the updated full charge capacity. By doing so, errors in the remaining capacity and the usable time can be reduced as compared with the conventional case.
しかしながら、二次電池の劣化の度合いは、ユーザの使用頻度や環境条件、負荷条件等により様々であるため、上述の方法を用いて充電回数やサイクルカウントだけでは正確な満充電容量を算出することは困難である。 However, since the degree of deterioration of the secondary battery varies depending on the user's usage frequency, environmental conditions, load conditions, etc., the accurate full charge capacity can be calculated only by the number of times of charging and the cycle count using the above method. It is difficult.
また、一旦、二次電池の残容量が0となるまで放電し、さらに二次電池を満充電状態とすることにより、正確な満充電容量を測定する方法がある。しかしながら、この場合、ユーザが意図的に二次電池を放電し、充電する必要がある。また、二次電池の放電および充電に時間がかかるため、満充電容量を算出するのに手間がかかってしまう。 In addition, there is a method of measuring the full charge capacity accurately by discharging until the remaining capacity of the secondary battery becomes 0, and then setting the secondary battery to a fully charged state. However, in this case, the user needs to intentionally discharge and charge the secondary battery. Further, since it takes time to discharge and charge the secondary battery, it takes time to calculate the full charge capacity.
このような問題を解決するために、ある組電池を一旦休止状態においた後、一定電流で短時間放電または充電して、その放電または充電前後の端子電圧の変化から内部抵抗を求め、この内部抵抗の値に基づき満充電容量を推定する方法が下記の特許文献1に記載されている。
In order to solve such problems, an assembled battery is temporarily put into a resting state, then discharged or charged for a short time with a constant current, and the internal resistance is obtained from the change in the terminal voltage before and after the discharging or charging. A method for estimating the full charge capacity based on the resistance value is described in
しかしながら、上述の特許文献1に記載された満充電容量を推定する方法では、短時間であっても充放電を行う必要があり、手間がかかるという問題点があった。また、二次電池の満充電容量を推定するために特別な回路等を設ける必要があり、二次電池を作製する際のコストが増大してしまうという問題点があった。
However, in the method for estimating the full charge capacity described in
したがって、この発明の目的は、劣化状態に応じて自動的に満充電容量を算出することができる電池パックおよび満充電容量検出方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a battery pack and a full charge capacity detection method capable of automatically calculating a full charge capacity in accordance with a deterioration state.
上述した課題を解決するために、第1の発明は、二次電池の電池パックであって、二次電池の電圧、温度および外部に接続された放電負荷を所定時間毎に検出する検出部と、所定量放電した際に、電圧に基づき初期の電池容量に対する現時点の電池容量の割合を示す容量保持率を算出し、算出された容量保持率と初期の電池容量とに基づき二次電池における充電可能な最大電池容量を示す満充電容量を算出する演算部と、初期の電池容量を記憶するとともに、算出された満充電容量を記憶する記憶部とを有することを特徴とする電池パックである。 In order to solve the above-described problem, a first invention is a battery pack of a secondary battery, and a detection unit that detects a voltage, a temperature of the secondary battery, and an externally connected discharge load every predetermined time; When a predetermined amount is discharged, a capacity retention ratio indicating a ratio of the current battery capacity to the initial battery capacity is calculated based on the voltage, and charging in the secondary battery is performed based on the calculated capacity retention ratio and the initial battery capacity. A battery pack comprising: a calculation unit that calculates a full charge capacity indicating a maximum possible battery capacity; and a storage unit that stores an initial battery capacity and stores the calculated full charge capacity.
また、第2の発明は、二次電池の電圧、温度および外部に接続された放電負荷を所定時間毎に検出する検出ステップと、所定量放電した際に、電圧に基づき、予め記憶部に記憶された初期の電池容量に対する現時点の電池容量の割合を示す容量保持率を算出し、算出された容量保持率と初期の電池容量とに基づき二次電池における充電可能な最大電池容量を示す満充電容量を算出する演算ステップと、算出された満充電容量を記憶する記憶ステップとを有することを特徴とする満充電容量検出方法である。 The second aspect of the invention also includes a detection step for detecting the voltage and temperature of the secondary battery and a discharge load connected to the outside at predetermined time intervals, and the storage unit stores in advance based on the voltage when discharging a predetermined amount. A capacity retention ratio indicating the ratio of the current battery capacity to the calculated initial battery capacity is calculated, and a full charge indicating a maximum rechargeable battery capacity in the secondary battery is calculated based on the calculated capacity retention ratio and the initial battery capacity. A full charge capacity detection method comprising: a calculation step for calculating a capacity; and a storage step for storing the calculated full charge capacity.
上述したように、第1および第2の発明では、所定量放電した際に、所定時間毎に検出された電圧に基づき初期の電池容量に対する現時点の電池容量の割合を示す容量保持率を算出し、算出された容量保持率と初期の電池容量とに基づき二次電池における充電可能な最大電池容量を示す満充電容量を算出するようにしているため、自動的に満充電容量が算出される。 As described above, according to the first and second aspects of the present invention, when a predetermined amount is discharged, a capacity retention ratio indicating the ratio of the current battery capacity to the initial battery capacity is calculated based on the voltage detected every predetermined time. Since the full charge capacity indicating the maximum battery capacity that can be charged in the secondary battery is calculated based on the calculated capacity retention rate and the initial battery capacity, the full charge capacity is automatically calculated.
この発明は、所定時間毎に検出される二次電池の電圧に基づき満充電容量を算出するようにしているため、ユーザが特別な操作を実施することなく、自動的に満充電容量を算出することができるという効果がある。 In the present invention, since the full charge capacity is calculated based on the voltage of the secondary battery detected every predetermined time, the full charge capacity is automatically calculated without any special operation by the user. There is an effect that can be.
以下、この発明の実施の一形態について、図面を参照して説明する。図1は、この発明の実施の一形態による電池パック20の一例の構成を示す。この電池パック20は、電子機器使用時には正極端子1および負極端子2がそれぞれ電子機器の正極端子および負極端子に接続され、放電が行われる。また、充電時には充電器に装着され、電気機器使用時と同様に、正極端子1および負極端子2がそれぞれ充電器の正極端子および負極端子に接続され、充電が行われる。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an exemplary configuration of a
電池パック20は主に、電池セル7、マイクロコンピュータ10、測定回路11、保護回路12、スイッチ回路4および通信端子3aおよび3bで構成されている。電池セル7は、例えば、リチウムイオン電池の二次電池であり、1または複数の二次電池を直列に接続したものである。
The
測定回路11は、電池パック20内の電池セル7の各セルの電圧を測定し、マイクロコンピュータ10に測定値を供給する。また、測定回路11は、電流検出抵抗9を使用して電流の大きさおよび向きを測定し、マイクロコンピュータ10に測定値を送る。さらに、測定回路11は、電池セル7の電圧を安定化して電源電圧を発生するレギュレータとしての機能も有する。
The
マイクロコンピュータ10は、測定回路11から入力された電圧値および電流値と、サーミスタ等の温度検出素子8で測定した電池温度に基づき電池セル7の満充電容量の算出を行う。算出された満充電容量値や測定値等は、不揮発性メモリEEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory)13に記憶される。また、EEPROM13には、初期の満充電容量値として、未使用時の満充電容量値が予め記憶されている。さらに、マイクロコンピュータ10は、測定回路11から入力された電圧値、電流値を使用して電圧値の測定や電流値の積算を行う。なお、満充電容量の検出方法については、後述する。
The
保護回路12は、電池セル7のいずれかのセルの電圧が過充電検出電圧になったときや、電池セル7の電圧が過放電検出電圧以下になったとき、スイッチ回路4に制御信号を送ることにより、過充電、過放電を防止する。ここで、リチウムイオン電池の場合、過充電検出電圧が例えば4.2V±0.5Vと定められ、過放電検出電圧が2.4V±0.1Vと定められる。
The
スイッチ回路4は、充電制御FET(Field Effect Transistor)5と、放電制御FET6とから構成されている。電池電圧が過充電検出電圧となったときは、充電制御FET5をOFFとし、充電電流が流れないように制御される。なお、充電制御FET5のOFF後は、寄生ダイオード5aを介することによって放電のみが可能となる。
The switch circuit 4 includes a charge control FET (Field Effect Transistor) 5 and a
また、電池電圧が過放電検出電圧となったときは、放電制御FET6をOFFとし、放電電流が流れないように制御される。なお、放電制御FET6のOFF後は、寄生ダイオード6aを介することによって充電のみが可能となる。
Further, when the battery voltage becomes the overdischarge detection voltage, the
通信端子3aおよび3bは、カムコーダ(Camcorder: Camera and recorderの略)等の電子機器に装着された際に、満充電容量や電池残容量に関する情報を機器に送信する。この情報を受け取った電子機器側では、液晶等の表示部に満充電容量や残容量率、残り使用可能時間等を表示する。
When the
次に、この発明の実施の一形態による電池パック20における、満充電容量の検出方法について説明する。電池パック20の満充電容量は、電池パック20を使用して電池セル7が劣化するにしたがって減少する。そして、電池セル7が劣化すると、所定量放電した場合の電池電圧は、新品の電池パックの電池電圧と比べて低下する。また、この場合の電池電圧は、電池セル7の劣化の度合いに応じて異なる。
Next, a full charge capacity detection method in the
そこで、この発明の実施の一形態では、この劣化の度合いに応じた電池セル7の電圧の違いに基づき、電池パック20の容量保持率を算出し、算出された容量保持率に基づき電池パック20の満充電容量を算出するようにした。
Therefore, in the embodiment of the present invention, the capacity retention rate of the
以下、満充電容量の検出方法について、具体的な例を挙げて、より詳細に説明する。ここでは、4個のリチウムイオン二次電池を直列に接続した電池セル7を用いた場合を例にとって説明する。なお、この説明で用いられる電池パックの新品の際の電池電圧および満充電容量は、それぞれ16.8[V]および6600[mAh]とし、残量が0となる電圧を11000[mV]とする。
Hereinafter, the full charge capacity detection method will be described in more detail with a specific example. Here, the case where the
図2は、劣化の度合いが異なる電池パック20の放電容量と電圧との関係を示す。横軸は、電池セル7を満充電容量まで充電した後の放電容量を示し、縦軸は、電池セル7の電圧を示す。なお、この結果は、電池パック20の周囲の温度を25℃とし、電池パックに30[W]の放電負荷を接続した場合のそれぞれの電池パック20を測定した結果である。
FIG. 2 shows the relationship between the discharge capacity and voltage of the
図2に示すように、参照符号31a〜31dに示す特性は、参照符号31a、31b、31cおよび31dの順に劣化の度合いが大きい電池パックの特性を示し、劣化の度合いが大きくなるにしたがって、所定量放電した際の電池セル7の電圧値が低下する。また、満充電状態からの放電可能容量は、劣化の度合いが大きくなるにしたがって減少する。さらに、それぞれの電池セル7において、放電末期では、放電容量の変化に対して電圧の変化が大きい。
As shown in FIG. 2, the characteristics indicated by
このように、満充電状態からの放電可能容量および所定量放電した際の電池セル7の電圧値は、電池セルの劣化の度合いに応じて異なることが認められる。
Thus, it is recognized that the dischargeable capacity from the fully charged state and the voltage value of the
図2に示す結果に基づき、所定量放電した場合の電池セル7の電圧と、電池パック20の容量保持率との関係について考える。図3は、一例として、劣化の度合いが異なるそれぞれの電池セル7に30[W]の放電負荷を接続し、1000[mAh]放電した場合の電池セル7の電圧値とそれぞれの電池パック20の容量保持率との関係を示す。横軸は、電池セル7の電圧を示し、縦軸は、電池パック20の容量保持率を示す。
Based on the results shown in FIG. 2, the relationship between the voltage of the
この場合、図3に示すように、電池セル7の電圧と容量保持率との間には、線形関係があることが認められる。この線形関係を近似式で表すことにより、電池セル7の電圧から電池パック20の容量保持率を算出することができる。具体的には、例えば電池セル7の電圧をV[mV]とした場合の容量保持率R’[%]は、数式(1)に基づき算出される。
R’=0.0451V−609・・・(1)
In this case, as shown in FIG. 3, it is recognized that there is a linear relationship between the voltage of the
R ′ = 0.0451V−609 (1)
なお、電池セル7の電圧と容量保持率との間の線形関係を示す近似式を導出するために、満充電状態からの放電容量が1000[mAh]である場合としたのは、放電末期では、放電容量の変化に対するそれぞれの電池セル7の電圧の変化が大きく、また、満充電付近では、電池パック20の劣化の度合いに対するそれぞれの電池セル7の電圧の差が小さいためである。
In order to derive an approximate expression showing a linear relationship between the voltage of the
また、この例では、満充電状態からの放電容量が1000[mAh]である場合について、数式(1)に示す近似式を導出するよう説明したが、これはこの例に限られず、放電容量の変化に対して電池セル7の電圧の変化が小さい領域であればどの領域でもよい。
Further, in this example, the case where the discharge capacity from the fully charged state is 1000 [mAh] has been described so as to derive the approximate expression shown in Expression (1). However, this is not limited to this example. Any region may be used as long as the change in the voltage of the
ところで、電池セル7の電圧Vは、電池セル7の温度および接続される放電負荷によって変化する。そのため、上述の数式(1)を用いて容量保持率を算出した場合、電池パック20を使用する環境条件や負荷条件により、算出される容量保持率と実際の容量保持率との間に誤差が生じてしまう。
Incidentally, the voltage V of the
そこで、算出された容量保持率に対して温度および放電負荷による補正を行い、基準となる環境条件や負荷条件における容量保持率を算出する。こうすることにより、容量保持率をより正確に算出することができる。 Therefore, the calculated capacity retention rate is corrected by the temperature and the discharge load, and the capacity retention rate under the standard environmental conditions and load conditions is calculated. By doing so, the capacity retention rate can be calculated more accurately.
図4は、劣化の度合いが異なる電池パック20について、電池セル7の温度と容量保持率との関係を示す。横軸は、電池セル7の温度を示し、縦軸は、電池パック20の容量保持率を示す。参照符号32a〜32cに示す特性は、参照符号32a、32bおよび32cの順に劣化の度合いが大きい電池パックの特性を示し、劣化の度合いが大きくなるにしたがって、容量保持率が低下する。
FIG. 4 shows the relationship between the temperature of the
また、この場合、図4に示すように、それぞれの電池パック20において、電池セル7の温度が上昇するにしたがって容量保持率が高くなり、線形関係があることが認められる。この線形関係を、それぞれの電池パック20について平均化し、近似式で表すことにより、電池セル7の温度による補正値を算出することができる。
In this case, as shown in FIG. 4, in each
具体的には、例えば電池セル7の温度が30℃である場合を基準とし、電池セル7の温度をT℃とした場合の温度補正値は、数式(2)に基づき算出される。
温度補正値=1.4×(30−T[℃])・・・(2)
Specifically, for example, the temperature correction value when the temperature of the
Temperature correction value = 1.4 × (30−T [° C.]) (2)
なお、この例では、電池パック20の環境温度が25℃であることと、電池セル7の温度が30℃であることとは、同等の温度であるものとする。これは、電池パック20の環境温度が25℃である場合には、電池セル7の温度が30℃程度であるためである。そのため、この例では、電池セル7の温度が30℃である場合を基準として補正値を算出している。
In this example, it is assumed that the environmental temperature of the
図5は、劣化の度合いが異なるそれぞれの電池パック20について、接続される放電負荷と容量保持率との関係を示す。横軸は、電池パック20に接続される放電負荷を示し、横軸は、電池パック20の容量保持率を示す。参照符号33a〜33cに示す特性は、参照符号33a、33bおよび33cの順に劣化の度合いが大きい電池パックの特性を示し、劣化の度合いが大きくなるにしたがって、容量保持率が低下する。
FIG. 5 shows the relationship between the connected discharge load and the capacity retention rate for each
また、この場合、図5に示すように、それぞれの電池パック20において、接続された放電負荷が増加するにしたがって容量保持率が低くなり、線形関係があることが認められる。この線形関係をそれぞれの電池パック20について平均化し、近似式で表すことにより、電池セル7の放電負荷による補正値を算出することができる。
Further, in this case, as shown in FIG. 5, in each
具体的には、例えば接続される放電負荷が30[W]である場合を基準とし、電池パック20に接続される放電負荷をL[W]とした場合の負荷補正値は、数式(3)に基づき算出される。
負荷補正値=1.7×(L[W]−30)・・・(3)
Specifically, for example, the load correction value when the connected discharge load is 30 [W] and the discharge load connected to the
Load correction value = 1.7 × (L [W] −30) (3)
上述のようにして算出された容量保持率R’と温度補正値と負荷補正値とにより、環境温度が25℃であり、放電負荷が30[W]である場合に換算した電池パック20の容量保持率Rは、数式(4)に基づき算出される。
容量保持率R[%]=R’+温度補正値+負荷補正値・・・(4)
The capacity of the
Capacity retention ratio R [%] = R ′ + temperature correction value + load correction value (4)
なお、この例では、上述の数式(4)で算出した容量保持率Rが100%以上となる場合には、電池パック20の容量保持率Rを100%とし、40%以下となる場合には、容量保持率Rを40%として算出する。
In this example, when the capacity retention rate R calculated by the above equation (4) is 100% or more, the capacity retention rate R of the
したがって、容量保持率Rと新品の電池パック20の満充電容量である6600[mAh]とから、環境温度25℃、放電負荷30[W]の場合に換算した満充電容量は、数式(5)に基づき算出される。
満充電容量[mAh]=6600[mAh]×R[%]/100・・・(5)
Therefore, the full charge capacity converted from the capacity retention ratio R and the full charge capacity 6600 [mAh] of the
Full charge capacity [mAh] = 6600 [mAh] × R [%] / 100 (5)
なお、上述した満充電容量の検出方法は、環境温度が15℃から35℃まで(電池セル7の温度の場合、20℃から45℃まで)の範囲、および、放電負荷が20[W]から50[W]までの範囲の場合について適用すると好ましい。これは、上述のようにして算出された満充電容量の算出精度を±15%以内とするためである。また、これらの範囲をさらに狭くすることにより、算出された満充電容量の精度をより高めることができる。
In the above-described full charge capacity detection method, the environmental temperature ranges from 15 ° C. to 35 ° C. (in the case of the
このように、測定された電池セル7の電圧に基づき容量保持率を算出し、算出された容量保持率に基づき満充電容量を算出することができる。また、容量保持率を算出する際に、環境条件および負荷条件に応じて容量保持率を算出するようにしているため、算出される満充電容量の精度を高めることができる。
In this way, the capacity retention rate can be calculated based on the measured voltage of the
なお、満充電容量を算出するための数式に用いられる数値は、電池セル7として二次電池を4個直列に接続した場合についてのみ適用可能な値であり、例えば、直列に接続される二次電池の個数が異なるような別の構成の電池パックに対しては、数式に用いられる数値を適宜変更して上述の数式を適用することできる。
In addition, the numerical value used for the mathematical formula for calculating the full charge capacity is a value that can be applied only when four secondary batteries are connected in series as the
次に、この発明の実施の一形態による電池パック20における満充電容量の検出方法について説明する。図6は、この発明の実施の一形態による電池パック20において、マイクロコンピュータ10における満充電容量の検出方法の処理の流れを示すフローチャートである。なお、ここでは、電圧、充放電電流、電池温度の測定および残容量の算出が継続的に行われるものとし、図6のフローチャートの処理は、所定の時間毎に巡回的に繰り返されるものとする。例えば、所定時間毎に、図6のフローチャートの処理が繰り返される。このフローチャートの処理は、例えば、残容量を算出するタイミングである250ms毎に繰り返すと好ましい。
Next, a method for detecting the full charge capacity in
ステップS1において、測定回路11では、電池セル7の各セルの電圧および充放電電流が測定され、マイクロコンピュータ10に供給される。また、温度検出素子8によって検出された電池温度がマイクロコンピュータ10に供給される。
In step S <b> 1, the
次に、ステップS2において、マイクロコンピュータ10は、ステップS1で測定された電圧、充放電電流および電池温度に基づき電池パック20の残容量を算出する。なお、残容量の検出方法については、後述する。
Next, in step S2, the
ステップS3では、マイクロコンピュータ10は、電池パック20が放電中であるか否かを判断する。判断の結果、電池パック20が放電中であると判断した場合には、処理がステップS4に移行し、電池パック20が放電中でないと判断した場合には、処理がステップS1に移行する。
In step S3, the
ステップS4において、マイクロコンピュータ10は、EEPROM13に記憶されている満充電容量の値に基づき、満充電状態から1000mAh放電したかどうかを判断する。判断の結果、1000mAh放電したと判断した場合には、処理がステップS5に移行し、1000mAh放電していないと判断した場合には、処理がステップS1に移行する。
In step S4, the
ステップS5において、マイクロコンピュータ10は、温度検出素子8から供給された電池温度に基づき、電池セル7の温度が19[℃]から45[℃]の範囲にあるか否かを判断する。判断の結果、電池セル7の温度が19[℃]から45[℃]の範囲であると判断した場合には、処理がステップS6に移行し、電池セル7の温度が19[℃]から45[℃]の範囲でないと判断した場合には、処理がステップS1に移行する。
In step S <b> 5, the
ステップS6において、マイクロコンピュータ10は、電池パック20に接続されている放電負荷が20[W]から50[W]の範囲であるか否かを判断する。判断の結果、放電負荷が20[W]から50[W]の範囲であると判断した場合には、処理がステップS7に移行し、放電負荷が20[W]から50[W]の範囲でないと判断した場合には、処理がステップS1に移行する。なお、放電負荷量は、測定回路11で測定された充放電電流と電圧とに基づき算出される。具体的には、例えば、充放電電流の値と電圧の値との積により算出される。
In step S6, the
ステップS7において、マイクロコンピュータ10は、ステップS1で測定した電圧、電池セル7の温度および放電負荷に基づき満充電容量を算出する。そして、処理は、ステップS8に移行する。
In step S7, the
ステップS8において、マイクロコンピュータ10は、現在設定されている満充電容量の値と、ステップS7で算出された満充電容量の値とを比較し、それぞれの満充電容量の値の差が±990mAh以上あるか否かを判断する。判断の結果、満充電容量の値の差が±990mAh以上あると判断した場合には、処理がステップS9に移行し、満充電容量の値の差が±990mAh以上でないと判断した場合には、処理がステップS1に移行する。
In step S8, the
なお、ステップS8において、算出された満充電容量が容量保持率40%である2640[mAh]となった場合には、満充電容量の算出を終了する。 In step S8, when the calculated full charge capacity reaches 2640 [mAh], which is a capacity retention rate of 40%, the calculation of the full charge capacity ends.
ステップS9において、マイクロコンピュータ10は、算出された満充電容量の値をEEPROM13に記憶し、満充電容量の値を更新する。そして、処理は、ステップS1に戻る。
In step S9, the
つぎに、電池パック20の残容量の検出方法について、図7を参照して概略的に説明する。なお、残容量の検出方法は、この発明の実施の一形態による満充電容量検出方法と直接関係がないため、詳細な説明は省略する。ここでは、一例として、積算法および電圧法を用いた残容量の検出方法について説明する。
Next, a method for detecting the remaining capacity of the
図7に示すように、放電開始時には積算法による残容量率を用い、徐々に電圧法による残容量率に変化させている。また、放電終止付近では、電圧法による残容量率検出を行い、放電終止時には、確実にカットオフ電圧と残容量率0%とが一致するようにするため、完全に電圧法に切り替わるようになされている。 As shown in FIG. 7, at the start of discharge, the remaining capacity rate by the integration method is used and gradually changed to the remaining capacity rate by the voltage method. In addition, the remaining capacity ratio is detected by the voltage method in the vicinity of the end of the discharge, and when the discharge is terminated, the cut-off voltage and the remaining capacity ratio of 0% are surely matched to completely switch to the voltage method. ing.
残容量率検出の際の電圧法および積算法(電流積算または電圧積算)の切り替えは、電圧法信頼度と呼ばれる、環境条件や負荷条件によって電圧法での測定値をどの割合で信頼し、検出に用いるかを判定するパラメータに基づいて行われる。そして、この電圧法信頼度に応じて、電圧法により得られた残容量率と積算法により得られた残容量率とを重み付け加算することにより、最終的な残容量率が求められる。このような電圧法残容量率を使用した重み付け加算により、残容量率が急激に変化することなく、安定した検出が行われる。 Switching between the voltage method and the integration method (current integration or voltage integration) when detecting the remaining capacity ratio is called the voltage method reliability. It is performed based on a parameter for determining whether to use for the above. Then, according to the voltage method reliability, the final remaining capacity rate is obtained by weighted addition of the remaining capacity rate obtained by the voltage method and the remaining capacity rate obtained by the integration method. By such weighted addition using the voltage method remaining capacity ratio, stable detection is performed without the remaining capacity ratio changing rapidly.
なお、上述では、電池パック20の残容量の検出方法について、積算法と電圧法とを併用する方法について説明したが、これはこの例に限られない。例えば、積算法のみまたは電圧法のみにより、電池パック20の残容量を算出するようにしてもよい。
In the above description, the method for using the integration method and the voltage method together has been described as the method for detecting the remaining capacity of the
上述したように、この発明の実施の一形態では、所定の時間毎に自動的に測定される電池セル7の電圧に基づき電池パック20の容量保持率を算出し、算出された容量保持率に基づき満充電容量を算出するようにしている。そのため、ユーザが特別な操作を実施することなく、自動的に電池パック20の満充電容量を算出することができる。
As described above, in the embodiment of the present invention, the capacity retention rate of the
また、容量保持率を算出する際に、電池セル7の温度や、電池パック20に接続された放電負荷に基づき容量保持率の補正を行っているため、算出された満充電容量の誤差を少なくして精度をより高めることができる。
Moreover, since the capacity retention rate is corrected based on the temperature of the
さらに、所定の時間毎に満充電容量を更新するようにしているため、電子機器を使用している際に、電池パックが容量不足となり電子機器を使用できなくなる等の不具合を未然に防ぐことができる。 Furthermore, since the full charge capacity is updated every predetermined time, it is possible to prevent problems such as the battery pack becoming insufficient and the electronic device being unable to be used when using the electronic device. it can.
さらにまた、電池パック20の残容量を検出する際に、所定の時間毎に測定される電池セル7の電圧に基づき満充電容量を算出するようにしているため、満充電容量を算出するための特別な回路を設ける必要がない。
Furthermore, when the remaining capacity of the
また、通信端子3aおよび3bを介して算出した満充電容量を電子機器側に送信し、電子機器側で満充電容量を表示等することができるようにしているため、ユーザは、その表示に基づき電池パック20の劣化状態を判断することができる。
In addition, the full charge capacity calculated via the
さらに、電池セル7の劣化の度合いに応じて満充電容量を更新するようにしているため、電池パックの満充電容量と電子機器等に表示される満充電容量との誤差を少なくすることができ、電池パックが故障しているか、または寿命であるかの判断を容易に行うことができる。
Furthermore, since the full charge capacity is updated according to the degree of deterioration of the
以上、この発明の実施の一形態について説明したが、この発明は、上述したこの発明の実施の一形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。例えば、上述の実施の一形態において挙げた数値は、あくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値を用いてもよい。 The embodiment of the present invention has been described above. However, the present invention is not limited to the embodiment of the present invention described above, and various modifications and applications can be made without departing from the gist of the present invention. Is possible. For example, the numerical values given in the above-described embodiment are merely examples, and different numerical values may be used as necessary.
1 正極端子
2 負極端子
3a、3b 通信端子
4 スイッチ回路
5a、6a 寄生ダイオード
5 充電制御FET
6 放電制御FET
7 電池セル
8 温度検出素子
9 電流検出抵抗
10 マイクロコンピュータ
11 測定回路
12 保護回路
13 EEPROM
20 電池パック
DESCRIPTION OF
6 Discharge control FET
7
20 Battery pack
Claims (8)
上記二次電池の電圧、温度および外部に接続された放電負荷を所定時間毎に検出する検出部と、
所定量放電した際に、上記電圧に基づき初期の電池容量に対する現時点の電池容量の割合を示す容量保持率を算出し、該算出された容量保持率と上記初期の電池容量とに基づき上記二次電池における充電可能な最大電池容量を示す満充電容量を算出する演算部と、
上記初期の電池容量を記憶するとともに、上記算出された満充電容量を記憶する記憶部と
を有することを特徴とする電池パック。 A secondary battery pack,
A detection unit for detecting the voltage, temperature and discharge load connected to the outside of the secondary battery every predetermined time;
When a predetermined amount is discharged, a capacity retention ratio indicating a ratio of a current battery capacity to an initial battery capacity is calculated based on the voltage, and the secondary capacity is calculated based on the calculated capacity retention ratio and the initial battery capacity. A calculation unit for calculating a full charge capacity indicating a maximum chargeable battery capacity in the battery;
A battery pack that stores the initial battery capacity and a storage unit that stores the calculated full charge capacity.
上記演算部は、
上記二次電池の温度に基づき上記容量保持率を補正して上記満充電容量を算出する
ことを特徴とする電池パック。 The battery pack according to claim 1,
The arithmetic unit is
A battery pack, wherein the full charge capacity is calculated by correcting the capacity retention rate based on the temperature of the secondary battery.
上記演算部は、
上記放電負荷に対する放電量に基づき上記容量保持率を補正して上記満充電容量を算出する
ことを特徴とする電池パック。 The battery pack according to claim 1,
The arithmetic unit is
A battery pack, wherein the full charge capacity is calculated by correcting the capacity retention rate based on a discharge amount with respect to the discharge load.
上記記憶部は、
上記演算部で算出された満充電容量が上記初期の満充電容量と比べて所定の割合以上となった場合に、上記算出された満充電容量を記憶する
ことを特徴とする電池パック。 The battery pack according to claim 1,
The storage unit
A battery pack, wherein the calculated full charge capacity is stored when the full charge capacity calculated by the calculation unit is equal to or greater than a predetermined ratio compared to the initial full charge capacity.
上記記憶部は、
上記演算部で算出された満充電容量が上記記憶部に記憶された満充電容量に対して所定の割合の範囲内となった場合に、上記算出された満充電容量を記憶する
ことを特徴とする電池パック。 The battery pack according to claim 1,
The storage unit
Storing the calculated full charge capacity when the full charge capacity calculated by the arithmetic unit is within a predetermined ratio with respect to the full charge capacity stored in the storage unit; Battery pack to play.
上記演算部は、
上記検出部で検出された温度が所定の範囲内である場合に上記満充電容量を算出する
ことを特徴とする電池パック。 The battery pack according to claim 1,
The arithmetic unit is
The battery pack, wherein the full charge capacity is calculated when the temperature detected by the detection unit is within a predetermined range.
上記演算部は、
上記検出部で検出された放電負荷が所定の範囲内である場合に上記満充電容量を算出する
ことを特徴とする電池パック。 The battery pack according to claim 1,
The arithmetic unit is
The battery pack, wherein the full charge capacity is calculated when a discharge load detected by the detection unit is within a predetermined range.
所定量放電した際に、上記電圧に基づき、予め記憶部に記憶された初期の電池容量に対する現時点の電池容量の割合を示す容量保持率を算出し、該算出された容量保持率と上記初期の電池容量とに基づき上記二次電池における充電可能な最大電池容量を示す満充電容量を算出する演算ステップと、
上記算出された満充電容量を記憶する記憶ステップと
を有することを特徴とする満充電容量検出方法。 A detection step of detecting the voltage, temperature and discharge load connected to the outside of the secondary battery every predetermined time;
When a predetermined amount is discharged, a capacity retention ratio indicating the ratio of the current battery capacity to the initial battery capacity stored in the storage unit in advance is calculated based on the voltage, and the calculated capacity retention ratio and the initial capacity A calculation step of calculating a full charge capacity indicating a maximum rechargeable battery capacity in the secondary battery based on the battery capacity;
And a storage step for storing the calculated full charge capacity.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006156635A JP2007322398A (en) | 2006-06-05 | 2006-06-05 | Battery pack and method for detecting fully-charge capacity |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006156635A JP2007322398A (en) | 2006-06-05 | 2006-06-05 | Battery pack and method for detecting fully-charge capacity |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007322398A true JP2007322398A (en) | 2007-12-13 |
Family
ID=38855341
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006156635A Pending JP2007322398A (en) | 2006-06-05 | 2006-06-05 | Battery pack and method for detecting fully-charge capacity |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007322398A (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009254053A (en) * | 2008-04-02 | 2009-10-29 | Ntt Facilities Inc | Charging system of lithium-ion secondary battery, and charging method of lithium-ion secondary battery |
JP2010166752A (en) * | 2009-01-19 | 2010-07-29 | Sony Corp | Battery pack and method of controlling charging and discharging |
JP2010272365A (en) * | 2009-05-21 | 2010-12-02 | Gs Yuasa Corp | Method of diagnosing deterioration in secondary battery and device for diagnosing deterioration in secondary battery |
JP2015059816A (en) * | 2013-09-18 | 2015-03-30 | カヤバ工業株式会社 | Battery capacity estimation device and battery capacity estimation method |
WO2018051442A1 (en) | 2016-09-14 | 2018-03-22 | 株式会社東芝 | Electric storage capacity estimation device, method and program |
CN112649750A (en) * | 2020-12-22 | 2021-04-13 | 欣旺达电动汽车电池有限公司 | Method for testing available capacity and capacity retention rate of battery module |
-
2006
- 2006-06-05 JP JP2006156635A patent/JP2007322398A/en active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009254053A (en) * | 2008-04-02 | 2009-10-29 | Ntt Facilities Inc | Charging system of lithium-ion secondary battery, and charging method of lithium-ion secondary battery |
JP2010166752A (en) * | 2009-01-19 | 2010-07-29 | Sony Corp | Battery pack and method of controlling charging and discharging |
JP2010272365A (en) * | 2009-05-21 | 2010-12-02 | Gs Yuasa Corp | Method of diagnosing deterioration in secondary battery and device for diagnosing deterioration in secondary battery |
JP2015059816A (en) * | 2013-09-18 | 2015-03-30 | カヤバ工業株式会社 | Battery capacity estimation device and battery capacity estimation method |
WO2018051442A1 (en) | 2016-09-14 | 2018-03-22 | 株式会社東芝 | Electric storage capacity estimation device, method and program |
US11054475B2 (en) | 2016-09-14 | 2021-07-06 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Electric storage capacity estimation apparatus and method for operating the same |
CN112649750A (en) * | 2020-12-22 | 2021-04-13 | 欣旺达电动汽车电池有限公司 | Method for testing available capacity and capacity retention rate of battery module |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9172261B2 (en) | Battery pack, method of charging secondary battery and battery charger | |
JP5368038B2 (en) | Battery state detection device and battery pack incorporating the same | |
US8643331B1 (en) | Enhanced voltage-based fuel gauges and methods | |
US8749204B2 (en) | Battery condition detector, battery pack including same, and battery condition detecting method | |
CN106257737B (en) | State estimation device and state estimation method | |
KR100818519B1 (en) | Method and apparatus of controlling battery | |
KR20060086024A (en) | Battery monitoring system and its method | |
JP2005049216A (en) | Residual capacity calculation method of secondary battery, and battery pack | |
JP2010019758A (en) | Battery state detection device | |
JP2010272365A (en) | Method of diagnosing deterioration in secondary battery and device for diagnosing deterioration in secondary battery | |
JP2005315597A (en) | Remaining capacity calculation method and battery pack of secondary battery | |
JP2017009577A (en) | State estimation device and state estimation method | |
KR20070091554A (en) | Battery pack, and residual capacity information feeding device therefor | |
JP2009097954A (en) | Battery pack and residual capacity correction method of secondary battery | |
JP3925507B2 (en) | Secondary battery charging method and battery pack | |
JP2007322398A (en) | Battery pack and method for detecting fully-charge capacity | |
JP2009133676A (en) | Battery pack and charge/discharge method | |
US11543457B2 (en) | Methods and apparatus for reporting a relative state of charge of a battery | |
JP4086008B2 (en) | Secondary battery remaining capacity ratio calculation method and battery pack | |
JP2009052975A (en) | Circuit for calculating residual battery capacity, and battery pack using the same | |
JP2005195388A (en) | Instrument for measuring residual level of battery | |
JP3868711B2 (en) | Secondary battery unit and measuring method of electric capacity in secondary battery unit | |
KR20090052557A (en) | System for estimating life time of a secondary battery and methode for estmating life time of a secondary battery | |
JP2008060032A (en) | Battery pack, and detecting method | |
TWI707151B (en) | Methods and apparatus for calculating a route resistance of a battery system |