Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

JP4660367B2 - 二次電池の残存容量検出方法 - Google Patents

二次電池の残存容量検出方法 Download PDF

Info

Publication number
JP4660367B2
JP4660367B2 JP2005349221A JP2005349221A JP4660367B2 JP 4660367 B2 JP4660367 B2 JP 4660367B2 JP 2005349221 A JP2005349221 A JP 2005349221A JP 2005349221 A JP2005349221 A JP 2005349221A JP 4660367 B2 JP4660367 B2 JP 4660367B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
battery
remaining capacity
capacity
secondary battery
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2005349221A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2007155434A (ja
Inventor
高広 村上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP2005349221A priority Critical patent/JP4660367B2/ja
Publication of JP2007155434A publication Critical patent/JP2007155434A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4660367B2 publication Critical patent/JP4660367B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Description

本発明は、二次電池の残存容量検出方法に関する。
ノートパソコンや携帯電話等の携帯型電子機器においては、その電源として充放電可能な二次電池が用いられている。こうした場合、電源の供給が突然に途絶えて、データが失われたり使用できなくなってしまうことがないように、二次電池の残存容量を検出して表示するようにしている。
斯る残存容量の検出は、通常、二次電池の放電電流を積算し、この積算量を二次電池の電池容量から減算することにより行っている。しかし、この方法では、二次電池の劣化や使用環境の変化により、二次電池の容量が変化するため、実際の残存容量と検出した残存容量との間に誤差が生じてしまう。
斯る誤差を補正して正確な残存容量を表示する技術が、下記特許文献1に開示されている。同公報によれば、二次電池の満充電電圧、LOWバッテリ電圧、デッドバッテリ電圧などの複数の所定電圧に対応して予め求めておいた実際の二次電池の残存容量に基づいて、放電電流の積算結果から検出した残存容量を補正することにより、正確な残存容量を検出する技術が示されている。
また、特許文献2には、劣化した電池においても残存容量を補正できる技術が開示されている。即ち、同公報の図2において、放電時の二次電池(具体的にはニッケルカドミウム電池)の電池電圧の変化を示すグラフであり、実線は初期状態の二次電池の放電カーブを、破線は所定回数の放電サイクルが経過した後の二次電池の放電カーブを、夫々示している。
同グラフから明らかなように、二次電池の放電カーブは、二次電池の放電サイクルが進むに従って降下する。このため、所定電圧(例えば、図2の第1電圧V1)に対応して予め求めておいた二次電池の残存容量によって、検出した残存容量を補正すると、二次電池の放電サイクルが進むにつれて、大きなずれが生じてしまう。
即ち、破線で示された放電カーブを示す二次電池において、その電池電圧が第1電圧V1に到達した時点での残存容量は、同図から明らかなように、実線で示す二次電池の残存容量よりも多いにも係わらず、第1電圧V1に対応して予め求められた残存容量に補正されてしまうことから、実際の容量よりも少ない残存容量となってしまう。
この問題を解決するために、特許文献2においては、二次電池の放電中に電池電圧が第1電圧及び当該電圧より低い第2電圧に達すると、これらの電圧に対応して予め設定されている第1の設定残存容量及び第2の設定残存容量により、前記第1電圧に達した時点で算出された第1の算出残存容量及び前記第2電圧に達した時点で算出された第2の算出残存容量の各々を、前記第1の設定残存容量及び第2の設定残存容量に補正する工程と、前記第1電圧及び第2電圧に達した時点で算出された第1の算出残存容量と第2の算出残存容量との第1の差と、前記第1の設定残存容量と第2の設定残存容量との第2の差とを比較する工程と、次回の二次電池の放電時において前記第1の差が第2の差に等しくなるように、前記第1電圧を変更する工程とを備えている。これにより、二次電池の残存容量を正確に検出している。
特開平5−87896号 特開平10−213638号
しかしながら、特許文献2においては、変更された第1電圧においては、第1の設定残存容量である実際の残存容量に対応した電圧ではないので、残存容量が適切でないことがある。
本発明は、このような問題点を解決するために成されたものであり、より適切、正確な残存容量を検出する方法を提供することを目的とする。
本発明は、二次電池の放電電流又は充電電流を積算して前記二次電池の総容量を得る工程と、放電電流を積算した積算量より前記二次電池の残存容量を算出する工程と、前記積算量に対応した前記二次電池の電池電圧を検出、保存する工程と、前記二次電池の放電中に電池電圧が第1電圧に達すると、この電圧に対応して予め設定されている設定残存容量により、前記第1電圧に達した時点で算出された残存容量を、前記設定残存容量率に補正する工程と、前記総容量を得る工程以降の二次電池の放電時において、(総容量−積算量)/(総容量)=設定残存容量率の関係式より、前記積算量を演算し、この演算した積算量に近い前記保存された前記積算量並びにこれに対応した前記二次電池の電池電圧を選択し、この選択された電池電圧を更新された前記第1電圧として前記補正する工程を行うことを特徴とする。
本発明においては、前記総容量を得る工程以降の二次電池の放電時において、(総容量−積算量)/(総容量)=設定残存容量率の関係式より、前記積算量を演算し、この演算した積算量に近い前記保存された前記積算量並びにこれに対応した前記二次電池の電池電圧を選択し、この選択された電池電圧を更新された第1電圧として補正するので、設定残存容量に対応した電池電圧を適切に変更し、正確な残存容量を得ることができる。
つまり、電池が劣化して総容量が低下したり、特性が変化しても、(総容量−積算量)/(総容量)=設定残存容量率となる積算量を、保存された積算量より選び、この積算量に対応した電池電圧を得ることにより、劣化した電池での正確な設定残存容量に対応した電池電圧を得ることができる。
本発明の実施例を、図を用いて詳細に説明する。図1に示すように、本実施例においては、パック電池Aと、これを充電する電源を備える電子機器である携帯機器PCとを備えている。携帯機器PCは、ノート型のような携帯型パーソナルコンピュータである。パック電池Aは、通常、携帯機器PCに着脱自在に装着される構造である。携帯機器PCには、コンセントからの交流商用電力を直流電力に変換するアダプター(図示せず)から出力される直流電力が供給され、この電力を制御し、供給するマイコンを内蔵する制御・電源手段Sを備えている。制御・電源手段Sからの電力出力は、パック電池Aを充電するのに利用されたり、携帯機器PCの負荷Lに電力供給される。また、商用電力より電力供給がない場合は、パック電池Aより電力が供給され、電源回路S及び負荷Lを駆動させる。
パック電池Aにおいては、リチウムイオン電池又はニッケル水素電池等の二次電池1と、電池1の充放電時の電流を検出する抵抗等からなる電流検出部2と、電池1の充放電を監視、制御するマイクロプロセッサーユニット(以下、MPUと記す)とを備えている。また、パック電池A内には、電池1に密接して配置されたサーミスタを含む温度検出部3が設けられている。
MPUにおいては、電池電圧(測定箇所d)、電流検出部2からの出力、温度検出部3からの出力のアナログ電圧が入力され、デジタル変換し、実電圧[mV]や実電流値[mA]等に換算するA/D変換部4が設けられている。そして、A/D変換部4からの出力が、充放電制御・演算部5に入力されて、演算、比較、判定等が行われて、この制御・演算部5からの信号で、スイッチングトランジスタ等からなる制御素子7をオンオフ制御する。
つまり、制御・演算部5においては、充放電電流を積算して残容量を演算処理したり、電池1の満充電を検出したり、異常電流、異常温度、異常電圧の検出時等に、充放電を制御する。そして、スイッチングトランジスタ等からなる制御素子7は、オンオフ制御され、異常電流、異常温度、異常電圧の検出時に、制御・演算部5からの制御信号で電流を遮断する。周知技術を利用して、制御・演算部5においては、A/D変換部4によって変換された充放電電流に測定単位時間(例えば、250msec)を掛け算した値を積算し、放電時においては満充電から積算量を引き算し、或いは、充電時においては充電開始時の残容量より積算量を加算する。このような演算により、電池1の残容量を算出している。また、制御・演算部5においては、充各種データをメモリーに記録している。
また、制御・演算部5において、満充電の検出については、電池1がニッケル水素電池等の場合は、ピーク電圧を検出したり、電池電圧の−ΔV(=電圧低下)を検出したり、演算された残容量を利用したり等の周知の方法にて検出している。電池1がリチウムイオン電池の場合は、電流、電圧を規制した定電流・定電圧充電を利用し、電圧が所定値以上、電流が所定値以下の条件のとき、満充電とする。満充電を検出したとき、制御・演算部5は残容量を100%とする情報を出力する。満充電の情報は、通信ラインを介して、電子機器Pに送信されることもできる。
また、MPUにおいては、電池電圧、残容量、充放電電流値等の各種の電池情報、各種指令の情報を、携帯機器PCの制御・電源手段Sに伝送する通信部9を備えている。パック電池Aと携帯機器PCとの通信処理は、以下のように、通信部9にて行われる。通信部9は、電池電圧、残容量、充放電電流値等の各種の電池情報を携帯機器PCが受信できる信号データに作成する通信データ作成部と、実際に通信を行うためのドライバ部と備え、残容量を算出するための各種パラメータの記憶や諸々のデータを記憶する為の制御・演算部5内メモリを利用する。また、電子機器からバッテリパックの各種情報の送信要求をドライバ部にて受け、通信データ作成部にて作成されたデータをドライバ部から電子機器に送信する。通信方式としては、周知技術であるSMBus方式等が利用でき、2つの通信ラインであるデータラインSDA、クロックラインSCLを介して、データ信号等を送信、受信する機能を備えている。
パック電池Aは、携帯時等の商用電力を利用できないときに利用されるので、通常、電池1は満充電に近い状態で保管される。また、停電の発生は、通常、非常に少ないので、電池1の残容量の低下は、電池の自己放電及びパック電池A内の電力消費より発生する。充放電制御・演算部5で、電池1の残容量が、自己放電、回路の電力消費等により、再充電容量に到達したら再充電を開始する。そして、再充電容量は、満充電容量から所定時間あたりの電流値の積算を減算して求めても良く、また、再充電容量に対応した電池電圧より求めても良い。また、再充電容量は、再充電容量を90%としている。
本実施例においては、制御・演算部5では、以下のように処理を行う。制御・演算部5は、電池1を放電して、後述する電池1の総容量である総放電量(=学習容量)から放電容量を減算して、電池1の残量を電流の積算量又は積算量(Ah)として演算する。また、制御・演算部5においては、放電中、(総容量−積算量)/(総容量)=残存容量率の関係式より、電池1の残存容量率(%)を演算する。充電容量は、電池1の充電電流の積算量で、あるいはこれに充電効率をかけて演算される。放電容量は、放電電流の積算量、あるいは放電効率を考慮して演算される。積算部5は、電流の積算に代わって、電力の積算量(Wh)で残量を演算することもできる。電力の積算値は、充電電力から放電電力を減算して演算される。
ここでは、その時点での電池の総容量(=学習容量)としては、満充電した状態から完全に放電されるまでの放電の積算容量(Ah又はWh)でも、電池1を完全に放電した状態から満充電されるまでの充電の積算容量(Ah又はWh)でもよい。 また、これ以外の方法でも、総容量が得られるのであれば、その時点での電池の総容量としても良い。
また、制御・演算部5は、放電中において、一定放電量又は一定時間毎に、その時点での放電電流の積算量と、これに対応したその時点での電池電圧値を検出、メモリーに保存する。
放電が進んで、制御・演算部5は、A/D変換部4から入力される電圧信号で、残量を補正する。A/D変換部4から、電池1の電圧が第1電圧に到達、低下したことを示す信号が入力されると、制御・演算部5は第1電圧(例えば、リチウムイオン電池3.6V/セル)に対応して予め設定されている第1残存容量(率)Ya1(例えば、8%)により、算出した残存容量率を補正する。
即ち、第1残存容量Ya1を残存容量8%とすると、制御・演算部5は、算出した残存容量が9%になると、二次電池1 の電池電圧が第1電圧V1に低下するまで、残存容量として9%を保持する。一方、算出した残存容量が9%以上の場合に、二次電池1の電池電圧が第1電圧V1に低下すると、その時点で、制御・演算部5は、算出した残存容量の値を8%に補正する。
さらに、放電が進んで、電池1の電圧が所定の放電終止電圧に低下したことを示す信号が入力されると、制御・演算部5は演算した残量を0に補正する。電池電圧が放電終止電圧まで低下すると、電池1の実際の容量は、下限容量として、0になるからである。そして、制御・演算部5は、放電開始から放電終止電圧までの放電電流積算量を、総放電量(=総容量)として演算、保存する。
そして、制御・演算部5は、総放電量(=学習容量)の得た後、次の総放電量が得られるまで、この総放電量を利用する。
制御・演算部5は、総容量(=学習容量)を得て、総容量を更新するときは、(総容量−積算量)/(総容量)=設定残存容量率の関係式より、積算量を演算し、この演算した積算量に近い上述のメモリーに保存された積算量並びにこれに対応した二次電池の電池電圧を選択する。そして、この選択された電池電圧を更新された第1電圧として補正する。よって、劣化した電池での正確な設定残存容量に対応した電池電圧を得ることができる。これにより、電池が劣化して容量が低下したときでも、特性が変化しても、(正確に設定残存容量率に対応した電池電圧を得ることできる。従って、本実施例では、正確な残存容量、残存容量率を得ることができる。制御・演算部5は、以上の処理を繰り返すことになる。
このような制御・演算部5での処理について、図2の放電時間と、電池電圧、放電積算量との関係で説明する。図2においては、制御・演算部5は、放電中において、一定放電量又は一定時間毎に、その時点での放電電流の積算量と、これに対応したその時点での電池電圧値を検出、メモリーに保存していく。そして、電池1の電圧が所定の放電終止電圧に低下したとき放電を終了して、満充電状態からの総放電容量として総容量が1000mAhと測定して、得られる。そして、(総容量−積算量)/(総容量)=8%(=設定残存容量率)の関係式より、積算量を920mAhと演算する。メモリーに保存されたデータより、積算量920mAhに近いものを選択し、この選択した積算量と共に保存されている電池電圧値を得ることができる。これにより、総容量が1000mAhのときの、残存容量8%の電池電圧を、実測により得ることができる。
なお、更新される第1電圧と、事前の第1電圧との差が、所定値以下のときは、第1電圧を更新することなく、事前の第1電圧を再度利用しても良い。また、第1残存容量(率)に対応した第1電圧に加えて、これより少ない容量(例えば、3%)での第2残存容量(率)に対応した第2電圧でも、算出した残存容量率を補正し、上述の更新した総容量、第1電圧と同じように、更新した総容量、第2電圧を利用することも可能である。
また、上述の残存容量(率)に対応した第1電圧、放電終止電圧等については、電流、温度に依存するので、使用時において電流、温度を基に補正した電圧を利用することも可能である。
本発明の電池パックの回路ブロック図である。 本発明の電池パックの放電のグラフである。
符号の説明
A 電池パック
PC 携帯機器(=電子機器)
S 制御・電源手段
L 負荷
MPU マイクロプロセッサユニット
1 電池
2 抵抗(電流検出部)
3 温度検出部
4 A/D変換部
5 制御・演算部
7 制御素子
9通信部

Claims (1)

  1. 二次電池の放電電流又は充電電流を積算して前記二次電池の総容量を得る工程と、
    放電電流を積算した積算量より前記二次電池の残存容量を算出する工程と、
    前記積算量に対応した前記二次電池の電池電圧を検出、保存する工程と、
    前記二次電池の放電中に電池電圧が第1電圧に達すると、この電圧に対応して予め設定されている設定残存容量により、前記第1電圧に達した時点で算出された残存容量を、前記設定残存容量率に補正する工程と、
    前記総容量を得る工程以降の二次電池の放電時において、(総容量−積算量)/(総容量)=設定残存容量率の関係式より、前記積算量を演算し、この演算した積算量に近い前記保存された前記積算量並びにこれに対応した前記二次電池の電池電圧を選択し、この選択された電池電圧を更新された前記第1電圧として前記補正する工程を行うことを特徴とする二次電池の残存容量検出方法。
JP2005349221A 2005-12-02 2005-12-02 二次電池の残存容量検出方法 Expired - Fee Related JP4660367B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005349221A JP4660367B2 (ja) 2005-12-02 2005-12-02 二次電池の残存容量検出方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005349221A JP4660367B2 (ja) 2005-12-02 2005-12-02 二次電池の残存容量検出方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007155434A JP2007155434A (ja) 2007-06-21
JP4660367B2 true JP4660367B2 (ja) 2011-03-30

Family

ID=38240014

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005349221A Expired - Fee Related JP4660367B2 (ja) 2005-12-02 2005-12-02 二次電池の残存容量検出方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4660367B2 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009052974A (ja) * 2007-08-24 2009-03-12 Panasonic Corp 電池容量推定回路、及び電池パック
CN104714185B (zh) * 2015-03-12 2017-12-19 惠州Tcl移动通信有限公司 一种基于移动终端的电池电量自动校正方法及系统
CN112731187B (zh) * 2020-12-25 2024-10-08 广西宁达汽车科技有限公司 电池容量修正方法和电池管理系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10213638A (ja) * 1997-01-30 1998-08-11 Sanyo Electric Co Ltd 二次電池の残存容量検出方法
JPH10268985A (ja) * 1997-03-27 1998-10-09 Toshiba Corp 電源制御装置および電源制御方法
JP2001281306A (ja) * 2000-03-28 2001-10-10 Mitsubishi Electric Corp 充電型電池残容量検出装置
JP2002236155A (ja) * 2001-02-07 2002-08-23 Sanyo Electric Co Ltd 電池の残容量演算方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10213638A (ja) * 1997-01-30 1998-08-11 Sanyo Electric Co Ltd 二次電池の残存容量検出方法
JPH10268985A (ja) * 1997-03-27 1998-10-09 Toshiba Corp 電源制御装置および電源制御方法
JP2001281306A (ja) * 2000-03-28 2001-10-10 Mitsubishi Electric Corp 充電型電池残容量検出装置
JP2002236155A (ja) * 2001-02-07 2002-08-23 Sanyo Electric Co Ltd 電池の残容量演算方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2007155434A (ja) 2007-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8587254B2 (en) Rechargeable battery charging method and battery pack capable of suppressing deterioration degree
US8319479B2 (en) Method of estimating battery recharge time and related device
JP4691140B2 (ja) 充放電システムおよび携帯式コンピュータ
US6294894B1 (en) Rechargeable battery arrangement
US8502504B1 (en) Model-based battery fuel gauges and methods
US20130080094A1 (en) Device for Depth of Energy Prediction of a Battery and a Method for the Same
JP5119307B2 (ja) バッテリーパックの充電制御方法
CN101807802A (zh) 电池组和电池容量计算方法
WO2011048471A1 (ja) 電力供給装置
JP4997358B2 (ja) 満充電容量補正回路、充電システム、電池パック、及び満充電容量補正方法
JP2006208377A (ja) バッテリパックのモニタリング装置及びその方法
JP4764971B2 (ja) 電池の残量計測装置
JP5153380B2 (ja) 二次電池の充放電方法。
JP3925507B2 (ja) 二次電池の充電方法および電池パック
CN111557067A (zh) 蓄电装置、蓄电系统、电源系统及蓄电装置的控制方法
JP2009052975A (ja) 電池残量算出回路、及びこれを用いる電池パック
JP4016881B2 (ja) 電池の残量計測装置
JP2009052974A (ja) 電池容量推定回路、及び電池パック
JP4086008B2 (ja) 二次電池の残容量率算出方法および電池パック
JP2009112180A (ja) パック電池及びその制御方法
JP4846755B2 (ja) 携帯型電子機器
KR20140025652A (ko) 배터리 팩 및 이의 제어 방법
JP2014219332A (ja) 二次電池の表示用の相対容量の算出方法
JP5084394B2 (ja) 電池の残容量の算出方法
JP2011038878A (ja) 二次電池の劣化度判定方法および二次電池装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080821

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20101005

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20101105

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20101130

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20101228

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140107

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140107

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees