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電池充電容量推定方法および電池充電容量推定装置 新技術説明会

国内特許コード P160013349
整理番号 S2015-0317-N0/DP1690
掲載日 2016年10月5日
出願番号 特願2015-033943
公開番号 特開2016-157565
出願日 平成27年2月24日(2015.2.24)
公開日 平成28年9月1日(2016.9.1)
発明者
  • 長岡 直人
  • 山本 雄斗
  • 成田 直哉
出願人
  • 学校法人同志社
発明の名称 電池充電容量推定方法および電池充電容量推定装置 新技術説明会
発明の概要 【課題】リチウムイオン二次電池を含む二次電池の充電容量を、比較的容易に推定することが可能な電池充電容量推定方法を提供する。
【解決手段】二次電池の充電容量を推定する電池充電容量推定方法であって、二次電池を第1充電率から第2充電率まで充電する充電ステップと、二次電池を第2充電率から第1充電率まで放電する放電ステップと、充電ステップおよび放電ステップにおいて発生した二次電池の総発熱を算出する総発熱算出ステップと、総発熱を分極熱と反応熱に分離して反応熱を算出する反応熱算出ステップと、反応熱に基づいて二次電池の充電容量を推定する充電容量推定ステップとを含む。
【選択図】図18
従来技術、競合技術の概要


二次電池、特にリチウムイオン二次電池は、携帯電話やノートパソコンを始めとしたモバイル機器から電気自動車や家庭用蓄電システムといった大型機器にまで、幅広く使用されている。リチウムイオン二次電池の実用性を更に高めるには、正確な充電容量の推定と劣化の診断が必要である。



劣化を診断する方法としては、交流重畳法による専用機器を用いた電池劣化診断方法が知られている。しかしながら、この電池劣化診断方法は、専用機器が高価であり、しかもリチウムイオン二次電池を使用機器から取り外して専用機器に接続する必要があるため、汎用性が低い。



劣化を診断する別の方法としては、リチウムイオン二次電池稼働中の電圧・電流波形から内部インピーダンスを導出し、内部インピーダンスに基づいて電池の劣化を診断する電池劣化診断方法が知られている(例えば、非特許文献1参照)。しかしながら、この電池劣化診断方法は、充電率(SOC)の依存性が大で、精度等に問題があるため、実用化には至っていない。



また、充電容量を推定する方法としては、電池端子間電圧(開放電圧)に基づいて充電容量を推定する電池充電容量推定方法が知られている。この電池充電容量推定方法は、電池端子間電圧が充電容量の増加に応じて高くなる二次電池に対しては、有効である。しかしながら、リチウムイオン二次電池の場合、電池端子間電圧が充電率(SOC)50%前後でほぼ一定になるので、この電池充電容量推定方法では、電池端子間電圧から充電率を知ることは困難であり、正確な充電容量を推定するためには、電池電流を積分する等の煩雑な処理が必要となる。

産業上の利用分野


本発明は、二次電池の充電容量を推定するための電池充電容量推定方法および電池充電容量推定装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
二次電池の充電容量を推定する電池充電容量推定方法であって、
前記二次電池を第1充電率から前記第1充電率よりも大きい第2充電率まで充電する充電ステップと、
前記二次電池を前記第2充電率から前記第1充電率まで放電する放電ステップと、
前記充電ステップおよび前記放電ステップにおいて発生した前記二次電池の総発熱を算出する総発熱算出ステップと、
前記総発熱を分極熱と反応熱に分離して前記反応熱を算出する反応熱算出ステップと、
前記反応熱に基づいて前記二次電池の充電容量を推定する充電容量推定ステップと、
を含むことを特徴とする電池充電容量推定方法。

【請求項2】
前記充電ステップおよび前記放電ステップでは、前記二次電池の表面温度および周囲温度を測定し、
前記総発熱算出ステップでは、前記表面温度および前記周囲温度から熱等価回路を用いて、前記総発熱を算出する
ことを特徴とする請求項1に記載の電池充電容量推定方法。

【請求項3】
前記充電容量推定ステップで推定した前記第2充電率における充電容量に基づいて前記二次電池の劣化を診断する劣化診断ステップを、さらに含む
ことを特徴とする請求項1または2に記載の電池充電容量推定方法。

【請求項4】
前記第2充電率を、前記二次電池の満充電時における充電率とする
ことを特徴とする請求項3に記載の電池充電容量推定方法。

【請求項5】
二次電池の充電容量を推定する電池充電容量推定装置であって、
前記二次電池が第1充電率から前記第1充電率よりも大きい第2充電率まで充電された充電時、および前記二次電池が前記第2充電率から前記第1充電率まで放電された放電時に発生した前記二次電池の総発熱を算出する総発熱算出部と、
前記総発熱を分極熱と反応熱に分離して前記反応熱を算出する反応熱算出部と、
前記反応熱の充電容量特性に関する第1データが格納された記憶部と、
前記反応熱算出部で算出された前記反応熱と、前記記憶部に格納された前記第1データとに基づいて、前記二次電池の充電容量を推定する充電容量推定部と、
を含むことを特徴とする電池充電容量推定装置。

【請求項6】
前記記憶部には、熱等価回路に関する第2データが格納されており、
前記総発熱算出部は、前記充電時および前記放電時に取得した前記二次電池の表面温度および周囲温度から前記第2データを用いて、前記総発熱を算出する
ことを特徴とする請求項5に記載の電池充電容量推定装置。

【請求項7】
前記充電容量推定部は、前記第2充電率における充電容量に基づいて前記二次電池の劣化を診断する
ことを特徴とする請求項5または6に記載の電池充電容量推定装置。

【請求項8】
前記第2充電率を、前記二次電池の満充電時における充電率とする
ことを特徴とする請求項7に記載の電池充電容量推定装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2015033943thum.jpg
出願権利状態 公開
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