(57)【要約】【課題】本発明は、推定方法が簡単で、低コストな電池健康状態の推定方法及びその推定装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の電池健康状態の推定方法は、電池の内部抵抗を測定するステップと、測定した内部抵抗に予め設定された下限電流を掛けて、内部抵抗による電池の電圧低下を計算するステップと、計算した電圧低下に基づいて、電池容量の下限開放電圧値を取得するステップと、開放電圧値と電池充電状態との関係表を作成し、開放電圧値と電池充電状態との関係表に基づいて、下限値ＳＯＣ＿１を取得するステップと、電池充電状態と電池充電状態の下限値ＳＯＣ＿１との関係式ＳＯＨ＝１００％−ＳＯＣ＿１によって、電池健康状態値を取得するステップと、を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池健康状態の推定方法において、
電池の内部抵抗を測定するステップと、
測定した前記内部抵抗に予め設定された下限電流を掛けて、前記内部抵抗による電池の電圧低下を計算するステップと、
計算した前記電圧低下に基づいて、電池容量の下限開放電圧値を取得するステップと、
開放電圧値と電池充電状態との関係表を作成し、前記開放電圧値と前記電池充電状態との関係表に基づいて、下限値ＳＯＣ＿１を取得するステップと、
前記電池充電状態と前記電池充電状態の下限値ＳＯＣ＿１との関係式ＳＯＨ＝１００％−ＳＯＣ＿１によって、電池健康状態値を取得するステップと、
を有することを特徴とする電池健康状態の推定方法。
【請求項２】
前記内部抵抗は、測定した電池の電圧値及び電流値に基づいて計算されることを特徴とする請求項１に記載の電池健康状態の推定方法。
【請求項３】
前記電圧低下と下限電圧とを足して、前記電池容量の下限開放電圧値を取得することを特徴とする請求項１に記載の電池健康状態の推定方法。
【請求項４】
電池健康状態の推定装置において、
開放電圧と電池充電状態との関係表を保存している記憶部と、
電池の電圧を測定する電圧測定ユニットと、
電流を測定する電流測定ユニットと、
制御器と、
プロセッサと、
を備え、
電池健康状態の推定要求を提出した場合、前記制御器は、前記電圧測定ユニット及び前記電流測定ユニットを介して、推定要求を提出した際の電池の電圧及び電流を測定し、測定した電池の電圧値及び電流値を前記プロセッサに送信し、同時に、前記記憶部に保存された情報を前記プロセッサに送信し、
前記プロセッサは、測定した電池の電圧及び電流のデータを分析し、且つ電池の内部抵抗を計算し、計算した電池の内部抵抗に基づいて、電池の内部抵抗により発生した電圧低下を計算し、計算した電池の電圧低下に基づいて、下限開放電圧値を計算し、前記記憶部から開放電圧と電池充電状態との対応関係を読み出し、且つ前記下限開放電圧値に基づいて、電池健康状態の下限値ＳＯＣ＿１を計算し、ＳＯＣ＿１に基づいて、電池充電状態値を計算することを特徴とする電池健康状態の推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池技術に関し、特に、電池健康状態の推定方法及びその推定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、人々は、環境保護及びエネルギーを効果的に利用するという意識が強くなっており、高効率、省エネルギー、環境に良い電気自動車が車産業において発展している。これに伴い、電気自動車のエネルギー保存装置としての電池が、車産業の研究の中心になっており、電池健康状態（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ，ＳＯＨ）を測定する技術が、電気自動車の全体制御ストラテジを実施する重要な技術となっている。
【０００３】
電気自動車の電池健康状態の標準を表明するために、電池健康状態の概念を利用している。電池健康状態は、電池の全体の機能及び一定の条件下で電気エネルギーを出力する機能のパラメータを表す。即ち、ある条件下で電池が放電する総電量の、新しい電池の総電量に対する比率を表す。電池は、長時間使用すると、様々な回復できない物理、化学的要因によって経年変化して、健康度も低下する。従来の電池健康状態は、電池の経年変化状態によって判断しており、その電池の経年変化状態を表す重要なパラメータとして、電池容量の低減及び電池抵抗の増加がある。電池抵抗は、電池健康状態に最も影響を与えるパラメータであるため、内部抵抗を測定して電池健康状態を推定する。研究者は、電池健康状態と複数の内部抵抗値、温度及び電池の充電率（ＳｔａｔｅＯｆ Ｃｈａｒｇｅ，ＳＯＣ）との関係を実験に基づいて表を作成し、該表から測定した電池抵抗値に対応する電池健康状態を探し出す。しかし、様々な要因と電池健康状態との関係によって作成された表は、大量の実験データが必要である。即ち、多くの設備、時間、人力を利用して、様々な要因と電池健康状態との関係のデータを収集しなければならないため、コストも高くなってしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
以上の問題点に鑑みて、本発明は、推定方法が簡単で、低コストな電池健康状態の推定方法及びその推定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、本発明の電池健康状態の推定方法は、電池の内部抵抗を測定するステップと、測定した内部抵抗に予め設定された下限電流を掛けて、内部抵抗による電池の電圧低下を計算するステップと、計算した電圧低下に基づいて、電池容量の下限開放電圧値を取得するステップと、開放電圧値と電池充電状態との関係表を作成し、開放電圧値と電池充電状態との関係表に基づいて、下限値ＳＯＣ＿１を取得するステップと、電池充電状態と電池充電状態の下限値ＳＯＣ＿１との関係式ＳＯＨ＝１００％−ＳＯＣ＿１によって、電池健康状態値を取得するステップと、を有する。
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明の電池健康状態の推定装置は、開放電圧と電池充電状態との関係表を保存している記憶部と、電池の電圧を測定する電圧測定ユニットと、電流を測定する電流測定ユニットと、制御器と、プロセッサと、を備え、電池健康状態の推定要求を提出した場合、制御器は、電圧測定ユニット及び電流測定ユニットを介して、推定要求を提出した際の電池の電圧及び電流を測定し、測定した電池の電圧値及び電流値をプロセッサに送信し、同時に、記憶部に保存された情報をプロセッサに送信し、プロセッサは、測定した電池の電圧及び電流のデータを分析し、且つ電池の内部抵抗を計算し、計算した電池の内部抵抗に基づいて、電池の内部抵抗により発生した電圧低下を計算し、計算した電池の電圧低下に基づいて、下限開放電圧値を計算し、記憶部から開放電圧と電池充電状態との対応関係を読み出し、且つ下限開放電圧値に基づいて、電池健康状態の下限値ＳＯＣ＿１を計算し、ＳＯＣ＿１に基づいて、電池充電状態値を計算する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の電池健康状態の推定方法及びその推定装置は、電池の内部抵抗を測定し、直接に内部抵抗と電池の開放電圧との関係に基づいて、電池健康状態を推定する。したがって、電池健康状態の推定方法及びその推定装置は、推定方法が簡単であり、電池の様々な要因と電池健康状態との関係表を作成する過程を省略し、測定時間を短縮し、且つコストを削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】電池が放電した際の電圧と電流との関係を示す曲線図である。
【図２】本発明に係る電池健康状態の推定方法のフローチャートである。
【図３】図２に示した電池健康状態の推定方法の電池開放電圧と電池充電状態との関係を示す表である。
【図４】本発明に係る電池健康状態の推定装置の構造図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１に示したように、電池容量は、電池が最大の電荷を維持する重要な要因である。新しい電池容量は、メーカーが表示している容量に近似する。したがって、充電した後の電池の使用容量を確定して、電池に予め設定した機能を実行させることが重要である。電池使用容量の設定において、基準下限電圧２０４は、電池充電状態が０％に達していることを表す。第一曲線２０１は、電池の開放電圧（ＯＣＶ）値と電流との関係を表す曲線であり、第二曲線２０２は、電池が特定電流を放電している状態下で出力される端子電圧と電流との関係を表す曲線であり、第三曲線２０３は、電池が経年変化した後、特定電流を放電している状態下で出力される端子電圧と電流との関係を表す曲線である。しかし、電池放電の過程において、消費電流の過大或いは電池内部抵抗の増加によって、電圧が基準下限電圧２０４に達して、使用電量が減少してしまう。電池が使用容量内に所望の効率を提供するためには、下限電流を設定する。即ち、下限電流より小さい或いは等しい電流を放電している状況下で、基準下限電圧２０４に達したということは、電池充電状態が０％に達したことを表す。本発明の電池健康状態の推定方法は、電池の開放電圧と電池充電状態との関係、及び電池の抵抗値を利用して電池健康状態を推定する。
【００１０】
図２に示したように、電池健康状態の推定方法は、以下のステップ（Ｓ１０１〜Ｓ１０６）を有する。ステップＳ１０１において、電池の内部抵抗Ｒを測定する。好ましくは、電圧測定ユニット及び電流測定ユニットを利用して電池の電圧値及び電流値を測定する。測定した電圧値及び電流値に基づいて、電池の内部抵抗Ｒを計算する。別の実施形態において、電池の内部抵抗Ｒは、交流抵抗法を利用して測定するが、この測定方法に限定されず、他の測定方法でもよい。
【００１１】
ステップＳ１０２において、取得した内部抵抗Ｒに予め設定された下限電流Ｉを掛けて、内部抵抗Ｒによる電池の電圧低下ΔＶを計算する。即ち、内部抵抗Ｒと電圧低下ΔＶとの関係式は、ΔＶ＝Ｒ×Ｉである。ステップＳ１０３において、取得した電圧低下ΔＶと下限電圧Ｖとを足して、電池容量下限開放電圧値を取得する。図３を併せて参照すると、ステップＳ１０４において、試験データによって、電池の開放電圧値と電池充電状態との関係表を作成する。ステップＳ１０５において、取得した下限開放電圧値を電池の開放電圧値と電池充電状態との関係表に導入して、下限電池充電状態値を取得する。即ち、下限電池充電状態値＝ＳＯＣ＿１値である。ステップＳ１０６において、１００％から下限電池充電状態値を引いて、対応する電池健康状態値を取得する。即ち、計算方式は、ＳＯＨ＝１００％−ＳＯＣ＿１である。以上により、電池健康状態の推定が完了する。
【００１２】
図４に示したように、電池健康状態の推定装置２００は、記憶部２１０、電圧測定ユニット２２０、電流測定ユニット２３０、制御器２４０及びプロセッサ２５０を備える。記憶部２１０は、開放電圧と電池充電状態との関係表を保存している。電圧測定ユニット２２０は、電池の電圧を測定し、電流測定ユニット２３０は、電流を測定する。通常、電池の内部抵抗Ｒは、直流抵抗、拡散抵抗等の抵抗の総和であり測定が難しい。したがって、単純な直流抵抗の分量を測定する。好ましくは、短時間内に、電池の内部抵抗Ｒを測定するが、ハードウェア及び他の情報の計算時間を考慮して、測定時間を１秒に設定する。
【００１３】
電池健康状態の推定要求を提出した場合、制御器２４０は、電圧測定ユニット２２０及び電流測定ユニット２３０を介して、提出した時の電池の電圧及び電流を測定し、測定した電池の電圧値及び電流値をプロセッサ２５０に送信する。同時に、制御器２４０は、記憶部２１０に保存された情報をプロセッサ２５０に送信する。
【００１４】
プロセッサ２５０は、測定した電池の電圧及び電流のデータを分析し、且つ電池の内部抵抗Ｒを計算する。確定した電池の内部抵抗Ｒに基づいて、電池の内部抵抗Ｒにより発生した電圧低下ΔＶを計算する。確定した電池の電圧低下ΔＶに基づいて、下限開放電圧値を計算する。記憶部２１０から開放電圧と電池充電状態との対応関係を読み出し、且つ下限開放電圧値に基づいて、電池健康状態の下限値ＳＯＣ＿１を計算する。また、ＳＯＣ＿１に基づいて、電池充電状態値を計算する。
【００１５】
図２及び図４を併せて参照すると、本発明の電池健康状態の推定方法は、電池健康状態の推定装置に応用される。電池健康状態を推定する場合、制御器２４０は、電圧測定ユニット２２０及び電流測定ユニット２３０を介して、電池の電圧及び電流を測定する。制御器２４０は、取得した電圧値及び電流値をプロセッサ２５０に送信する。プロセッサ２５０は、測定した電圧値及び電流値を利用して電池の内部抵抗Ｒを計算する。電池の内部抵抗Ｒを確定した後、プロセッサ２５０は、電池の電圧低下ΔＶを計算して、下限開放電圧値を計算する。同時に、制御器２４０は、記憶部２１０の開放電圧と電池充電状態との対応関係をプロセッサ２５０に送信する。プロセッサ２５０は、下限開放電圧値に基づいて、対応する下限電池充電状態値を計算する。したがって、プロセッサ２５０は、電池充電状態の下限値ＳＯＣ＿１を取得した後、電池健康状態の推定要求を受けた場合、計算式ＳＯＨ＝１００％−ＳＯＣ＿１によって、電池健康状態を推定する。
【００１６】
本発明の電池健康状態の推定方法及びその推定装置は、電池の内部抵抗Ｒを測定し、直接に内部抵抗Ｒと電池の開放電圧との関係に基づいて、電池健康状態を推定する。つまり、電池健康状態の推定方法及びその推定装置は、推定方法が簡単で、電池の様々な要因と電池健康状態との関係表を作成する過程を省略し、測定時間を短縮し、且つコストを削減することができる。
【符号の説明】
【００１７】
２００  電池健康状態の推定装置
２０１  第一曲線
２０２  第二曲線
２０３  第三曲線
２０４  基準下限電圧
２１０  記憶部
２２０  電圧測定ユニット
２３０  電流測定ユニット
２４０  制御器
２５０  プロセッサ
Ｒ  内部抵抗
Ｉ  下限電流
ΔＶ  電圧低下
Ｖ  下限電圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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