電池的滿充電容量檢測方法

2023-10-10 04:32:24 1

專利名稱：電池的滿充電容量檢測方法
技術領域：
本發明涉及將隨著充放電而變小的電池的滿充電容量修正的同時正 確地檢測的方法。
背景技術：
電池隨著反覆充放電，能夠滿充電的容量即滿充電容量Ahf經時性地 減少。滿充電容量Ahf由電流A和時間h之積來表示。滿充電容量Ahf 是將滿充電的電池完全放電為止所能夠放電的容量。若滿充電的電池放 電，則能夠放電的電流A和時間h之積減小。即，殘留容量Ahr變為比滿 充電容量Ahf小。相對於滿充電容量Ahf的殘留容量Ahr表示為殘留容量 SOC[%]。電池的殘留容量SOCp/。]可以由電池的無負荷電壓Voc:v判斷。 這是因為電池的殘留容量SOC[。/。]由無負荷電壓確定。殘留容量SOC[%] 由於是相對於滿充電容量Ahf的殘留容量Ahr，因此，即使殘留容量SOC[。/。] 相同，實際上能夠放電的電流A和時間h之積也會變化。電池的滿充電容 量Ahf隨著充放電而減少，因此，為了正確地檢測電池的殘留容量Ahr， 需要正確地檢測減少的滿充電容量Ahf。這是因為滿充電容量Ahf減少為 一半的電池即使殘留容量SOC[。/。]相同，實際上能夠放電的電流A和時間 h之積也會變為一半。電池的滿充電容量Ahf可以將完全放電後的電池滿充電為止的充電容 量通過進行累計而檢測。另外，將滿充電的電池完全放電為止的放電容量 通過進行計算也能夠檢測滿充電容量Ahf。但是，對電池來說，在從完全 放電的狀態滿充電、從滿充電的狀態完全放電的狀態下使用的情況較少。 大部分的情況下，在電池完全放電之前充電，另外，從滿充電的狀態不完 全放電。對於未完全放電的電池，即使充電，也不能運算滿充電容量Ahf。 為了檢測該電池的滿充電容量Ahf，需要在充電之前將電池完全放電，然後進行滿充電。該方法不僅需要將電池充電的長時間，而且在備用電池等 運算機會少的用途中不能使用。作為消除這種缺陷的方法，開發了如下所述的方法，即由電池的充 電容量檢測電池劣化的程度，檢測滿充電容量Ahf減少的值(參照專利文 獻1)。進而，在專利文獻1中還記載了將電池的保存溫度和殘留容量作為 參數檢測滿充電容量的減少率的方法。專利文獻1特開2002—236154號公報在專利文獻1的方法中，可以在將電池不完全放電且未滿充電的情況 下檢測滿充電容量。然而，該方法由充電容量的累積值或保存溫度及殘留 容量，推測滿充電容量減少的程度，因此，難以始終正確地檢測電池的滿 充電容量。這是因為電池的劣化根據各種外界條件而複雜地變化。發明內容本發明是為了解決上述缺陷而開發的。本發明的重要目的在於提供能 夠在不使電池完全放電或滿充電的情況下正確地檢測電池的滿充電容量 的電池的滿充電容量檢測方法。本發明的第一方面的電池的滿充電容量檢測方法包括無負荷電壓檢測工序，檢測在電池成為無負荷的第一無負荷定時(timing)的電池的第 一無負荷電壓Vocvl、和在第二無負荷定時的電池的第二無負荷電壓 V0CV2;殘留容量判斷工序，判斷在該無負荷電壓檢測工序中檢測的第一 無負荷電壓Voc^是否在規定的電壓範圍內，當第一無負荷電壓Vcx:v,在 規定的電壓範圍內時，根據第一無負荷電壓Vocv,來判斷電池的第一殘留容量SOd[。/。]，並且根據第二無負荷電壓Vocv2來判斷電池的第二殘留容量SOC2[。/。];殘留容量變化率運算工序，根據在該殘留容量判斷工序中判 斷的第一殘留容量SOC,[y。]與第二殘留容量SOC2[M]之差，對殘留容量的 變化率SS[。/。]進行運算；容量變化檢測工序，在第一無負荷定時與第二無 負荷定時之間，根據進行充放電的電池的充電電流和放電電流的累計值，對電池的容量變化值5Ah進行運算；和滿充電容量運算工序，根據殘留容量的變化率SS[。/。]和容量變化值SAh，利用下式對電池的滿充電容量Ahf 進行運算，Ahf=5Ah/ (SS/簡)。本發明的第二方面的電池的滿充電容量檢測方法，其中，判斷在容量 變化檢測工序中檢測的容量變化值SAh是否比設定值大，當容量變化值 5Ah比設定值大時，在滿充電容量運算工序中，根據殘留容量的變化率5S[。/。]和容量變化值5Ah，對電池的滿充電容量Ahf進行運算。本發明的第三方面的電池的滿充電容量檢測方法，其中，將第二無負荷定時設為從第一無負荷定時經過設定時間後的定時。本發明的第四方面的電池的滿充電容量檢測方法，其中，將電池被充電之前的無負荷狀態作為第一無負荷定時，將電池的充電停止後的無負荷狀態作為第二無負荷定時。本發明的第五方面的電池的滿充電容量檢測方法，其中，第二無負荷定時在電池達到滿充電之前，在殘留容量判斷工序中，判斷在無負荷電壓檢測工序中檢測的第二無負荷電壓Vocv2是否在規定的電壓範圍內，當第二無負荷電壓Vcx:v2在規定的電壓範圍內時，根據第二無負荷電壓Voc:v2 來判斷電池的第二殘留容量SOC2[%]。本發明的第六方面的電池的滿充電容量檢測方法，其中，電池是鋰離 子二次電池或鋰聚合物電池。進而，本發明的第七方面的電池的滿充電容 量檢測方法，其中，電池為三成分正極的鋰離子二次電池。本發明的第八方面的電池的滿充電容量檢測方法，其中，基於存儲的 函數或表格，根據第一無負荷電壓V0CV1來判斷電池的第一殘留容量 SOC,[Q/。]，並且根 據第二無負荷電壓V0CV2來判斷電池的第二殘留容量soc2[%]。在本說明書中，電池的滿充電容量Ahf、殘留容量Ahr、殘留容量 SOC[。/。]的含義如下所述。滿充電容量Ahf是將被滿充電的電池完全放電為止的容量，表示由電 流A和時間h之積表示的容量。另外，殘留容量Ahr是指將電池完全放電為止的能夠放電的電流A和 時間h之積。進而，殘留容量SOC[n/。]是指相對於電池的滿充電容量Ahf的殘留容 量Ahr的比率。 (發明效果)本發明的特徵在於，能夠在不使電池完全放電或滿充電的情況下正確地檢測電池的滿充電容量Ahr。這是因為，在本發明的滿充電容量檢測方法中，檢測在電池成為無負荷的第一無負荷定時的電池的第一無負荷電壓VoCV1、第二無負荷定時的電池的第二無負荷電壓V0CV2，判斷檢測的第一無負荷電壓Vocv,是否在規定的電壓範圍內，當第一無負荷電壓Vcx;v,在 規定的電壓範圍內時，根據檢測的第一無負荷電壓VooM來判斷電池的第一殘留容量SOC,[。/c]，並且根據第二無負荷電壓Vcx:v2來判斷電池的第二 殘留容量SOC2[%]，根據第一殘留容量SOd[。/。]與第二殘留容量SOC2[%]之差，運算殘留容量的殘留容量的變化率ssp/。]，進而，在第一無負荷定時和第二無負荷定時之間，根據進行充放電的電池的充電電流和放電電流 的累計值，運算電池的容量變化值SAh，由殘留容量SOC[。/。]的變化率SS[%] 和容量變化值SAh，正確地運算電池的基本上滿充電容量Ahf。尤其是，本發明的方法的特徵在於，判斷電池的第一無負荷電壓VoCV1 是否在規定的電壓範圍內，僅限於檢測的第一無負荷電壓V(x:v,在規定的 電壓範圍內時，根據檢測的第一無負荷電壓Vocv,來判斷電池的第一殘留 容量SOC,[%]，並且根據第二無負荷電壓Vocv2來判斷電池的第二殘留容 量SOC2[。/。]，檢測電池的滿充電容量Ahf，因此，能夠由電池的無負荷電 壓Vocv，更正確地判斷殘留容量SOC[。/。]，能夠更正確地判斷滿充電容量 Ahf。進而，在本發明中，能夠正確地運算電池的滿充電容量Ahf，因此， 基於檢測到的滿充電容量Ahf，還能夠正確地判斷電池的劣化度。進而，本發明的第二方面的滿充電容量檢測方法的特徵除了第一方面 的構成之外，判斷在容量變化檢測工序中檢測的容量變化值5Ah是否比設 定值大，若容量變化值5Ah比設定值大，則在滿充電容量運算工序中，運 算電池的滿充電容量，因此，能夠正確地檢測電池的滿充電容量。這是因 為由於將容量變化值SAh設為規定的大小，能夠在減少測定誤差的情況 下檢測滿充電容量。另外，本發明的第三方面的滿充電容量檢測方法除了第一方面的構成 之外，將第二無負荷定時設為從第一無負荷定時經過設定時間後的定時。 該方法能夠在每經過一定時間正確地檢測電池的滿充電容量。進而，本發明的第四方面的滿充電容量檢測方法除了第一方面的構成 之外，將電池充電之前的無負荷狀態作為第一無負荷定時，將電池的充電 停止後的無負荷狀態作為第二無負荷定時，運算滿充電容量Ahf而檢測， 因此，能夠在每次將電池充電時正確地檢測電池的滿充電容量。本發明的第五方面的電池的滿充電容量檢測方法的特徵在於，將第二 無負荷定時設在電池達到滿充電之前，在殘留容量判斷工序中，判斷在無 負荷電壓檢測工序中檢測的第二無負荷電壓Vocv2是否在規定的電壓範圍 內，當第二無負荷電壓Vocv2在規定的電壓範圍內時，由第二無負荷電壓 Vocv2判斷電池的第二殘留容量SOC2[%]，因此，根據電池的第二無負荷電壓Vocv2能更正確地判斷殘留容量SOC[%]，從而能正確地判斷滿充電 容量Ahf。另外，本發明的第六方面的電池的滿充電容量檢測方法的特徵除了第 一方面的構成之外，電池是鋰離子二次電池或鋰聚合物電池。就這些電池來說，相對於殘留容量SOC[。/。]的電壓的變化大。因此，能夠由無負荷電 壓Vocv正確地檢測殘留容量SOC[°/。]，從而能夠正確地檢測滿充電容量 Ahf。尤其，本發明的第七方面的滿充電容量檢測方法的特徵在於，將電 池作為三成分正極的鋰離子二次電池，因此，能夠更正確地檢測相對於無 負荷電壓Vocv的殘留容量SOC[%]。進而，本發明的第八方面的電池的滿充電容量檢測方法除了第一方面 的構成之外，基於存儲的函數或表格，由第一無負荷電壓Vocv,判斷電池的第一殘留容量SOd[%]，並且由第二無負荷電壓V(x;v2判斷電池的第二殘留容量SOC2[%]，因此，能夠由無負荷電壓Vocv正確地檢測殘留容量 SOC[%]，從而能夠正確地檢測滿充電容量。


圖1是本發明的一實施例中所述的電池的滿充電容量檢測方法中使用的組電池的電路圖。圖2是表示電池的殘留容量一開放電壓特性的圖表。圖3是表示本發明的一實施例中所述的電池的滿充電容量檢測方法的示意圖。圖4是表示本發明的一實施例中所述的電池的滿充電容量檢測方法的 流程圖。圖5是表示本發明的另一實施例中所述的電池的滿充電容量檢測方法 的示意圖。圖6是表示本發明的另一實施例中所述的電池的滿充電容量檢測方法 的流程圖。圖7是表示本發明的另一實施例中所述的電池的滿充電容量檢測方法 的流程圖。圖中l一電池；2—電流檢測部；3—電壓檢測部；4一溫度檢測部； 5 —容量運算部；6 —殘留容量檢測部；7 —滿充電容量檢測部；8 —殘留容 量修正電路；9一通信處理部；IO—電流檢測電阻；ll一存儲器；13 —通信線路。
具體實施方式
以下，基於附圖，說明本發明的實施例。其中，以下所示的實施例用 於例示將本發明的技術思想具體化的電池的滿充電容量檢測方法，本發明 將滿充電容量檢測方法並不限定於以下方法。進而，該說明書並非將權利 要求書中所示的部件限定為實施例的部件。圖l是檢測向行動電話供給電力的組電池的殘留容量的電路圖。該組 電池具備能夠充電的電池l;檢測電池1的充放電的電流的電流檢測部 2;檢測電池1的電壓的電壓檢測部3;檢測電池1的溫度的溫度檢測部4; 運算電流檢測部2的輸出信號，累計使電池1充放電的電流，檢測電池1 的容量Ah的容量運算部5;根據由電壓檢測部3檢測的電池1的無負荷電壓來判斷電池1的殘留容量SOC[y。]的殘留容量檢測部6;用該殘留容 量檢測部6和容量運算部5的輸出信號，檢測電池1的滿充電容量Ahf的 滿充電容量檢測部8;通過由滿充電容量檢測部8檢測的滿充電容量Ahf， 檢測電池的殘留容量Ahr的殘留容量修正電路；向將電池1作為電源使用 的行動裝置傳送電池信息的通信處理部9。電池1是三成分正極的鋰離子二次電池。該鋰離子二次電池的正極中， 代替以往的鈷酸鋰，混合使用Li一Ni—Mn—Co複合氧化物和鈷酸鋰。該鋰離子二次電池的正極除了鋰之外，使用由三成分構成的Ni—Mn—Co， 因此，在高壓下充電而熱穩定性高，使充電最大電壓高達4.3V，能夠增大 容量。由於能夠增大滿充電容量電壓，相對於殘留容量的無負荷電壓的變 化大，由無負荷電壓能夠更正確地判斷殘留容量SOC[M]。在電池1中， 尤其可以採用在規定的電壓範圍內，如圖2所示，無負荷電壓Vocv和殘 留容量SOC[o/。]的關係表示為大致直線的電池。但是，本發明的電池不限 定於三成分正極的鋰離子二次電池，也可以利用如下所述的電池，§卩通 過分別利用鈷酸鋰、鎳酸鋰、錳酸鋰，或按各種的混合比利用它們的混合 物，從而在如上所述的規定的電壓範圍內，如圖2所示，無負荷電壓和殘 留容量SOC[。/。]的關係為大致直線的電池。也可以使用殘留容量SOC[%] 相對於無負荷電壓變化的所有的電池，例如，其他鋰離子二次電池或鋰聚 合物電池、及鎳氫電池或鎳鎵電池等。電池1中， 一個或多個二次電池串 聯或並聯連接。檢測電池1的充放電的電流的電流檢測部2通過檢測與電池1串聯連 接的電流檢測電阻10的兩端產生的電壓而檢測充電電流和放電電流。電 流檢測部2利用放大器(未圖示)放大在電流檢測電阻10的兩端感應的 電壓，將作為放大器的輸出信號的模擬信號用A/D轉換器(未圖示)轉換 為數位訊號後輸出。電流檢測電阻IO產生正比於電池1中流過的電流的 電壓，因此，能夠用電壓檢測電流。放大器是能夠放大+—信號的運算放 大器，用輸出電壓的+—識別充電電流和放電電流。電流檢測部2向容量 運算部5、殘留容量檢測部6、和通信處理部9輸出電池1的電流信號。電壓檢測部3檢測電池1的電壓，將檢測的模擬信號用A/D轉換器(未 圖示)轉換為數位訊號後輸出。電壓檢測部3向殘留容量檢測部6和通信 處理部9輸出檢測的電池1的電壓信號。對於串聯連接多個單電池的組電 池，也可以檢測各自的電池電壓而輸出其平均值。溫度檢測部4檢測電池1的溫度，將檢測的信號用A/D轉換器(未圖 示)轉換為數位訊號後輸出。溫度檢測部4向容量運算部5、殘留容量檢 測部6、殘留容量修正電路8、和通信處理部9輸出溫度信號。容量運算部5運算從電流檢測部2輸入的數位訊號的電流信號，運算 電池1的容量Ah。該容量運算部5由電池1的充電容量減去放電容量後，將電池1的容量Ah運算為電流的累計值Ah。充電容量是電池1的充電電 流的累計值，或其乘上充電效率而運算。放電容量由放電電流的累計值運算。容量運算部5可以利用從溫度檢測部4輸出的信號，修正充電容量和放電容量的累計值而正確地運算容量。另外，不積分數位訊號而用放大部 將模擬信號積分也可。殘留容量檢測部6由在電壓檢測部3檢測的電池1的無負荷電壓 vocv，判斷電池1的殘留容量SOC[。/q]。從而，殘留容量檢測部6將電池i的相對於無負荷電壓vocv的殘留容量socp/。]作為函數或表格存儲於存儲器11中。圖2是表示電池的相對於無負荷電壓VoCV的殘留容量SOC[%] 的圖表。存儲器11將該圖表中所示的無負荷電壓一殘留容量的特性作為 函數或表格存儲。殘留容量檢測部6由存儲於存儲器11的函數或表格， 判斷相對於無負荷電壓Vocv的殘留容量SOC[%]。殘留容量檢測部6檢測從電壓檢測部3輸入的電池1的電壓信號、和 從電流檢測部2輸入的電流信號，檢測電池1的無負荷電壓Vocv。殘留容 量檢測部6在從電流檢測部2輸入的充放電的電流值為0的無負荷狀態下， 將從電壓檢測部3輸入的電壓值作為無負荷電壓Vcx:v檢測。殘留容量檢 測部6在電池1成為無負荷狀態的第一無負荷定時和第二無負荷定時，檢 測第一無負荷電壓Vocv,和第二無負荷電壓V0CV2。進而，殘留容量檢測 部6判斷檢測的第一無負荷電壓V(x:v,是否在規定的電壓範圍內，若第一 無負荷電壓Vocv,在規定的電壓範圍內，則由第一無負荷電壓Vocw判斷 電池的第一殘留容量SOQ[y。]，並且，由第二無負荷電壓Vocv2判斷電池的第二殘留容量SOC2[n/。]。在此，判斷第一無負荷電壓Vocvn是否在規定的電壓範圍內是為了由檢測的第一無負荷電壓Vocv,精度良好地判斷電池 1的殘留容量SOdp/。]。殘留容量檢測部6判斷如圖2所示，例如，第 一無負荷電壓Vocv,是否在電池1的殘留容量SOC[。/。]為10% 90%的範 圍，優選20% 80%的範圍的設定範圍內。這樣，通過判斷第一無負荷電 壓Vocv,是否在規定的電壓範圍內，判斷第一殘留容量SOC^/。]，從而更 正確地判斷殘留容量SOC[%]，能夠更正確地判斷滿充電容量Ahf。進而，殘留容量檢測部6將第二無負荷定時設為電池1滿充電之前，判斷檢測的第二無負荷電壓Vocv2是否在規定的電壓範圍內，若第二無負荷電壓Vcx:v2在規定的電壓範圍內，則也能夠由第二無負荷電壓Vck:v2， 判斷電池的第二殘留容量SOC2P/。]。該殘留容量檢測部6也判斷例如， 第二無負荷電壓Vocv2是否在電池的殘留容量SOC[。/。]為10% 90%的範 圍、優選20% 80%的範圍的設定範圍內，由第二無負荷電壓Vocv2判斷 第二殘留容量SOC2[%]。滿充電容量檢測部7根據由殘留容量檢測部6檢測的電池1的殘留容 量SOC[。/。]的變化即殘留容量SOC[。/。]的變化率SS[%]、和由容量運算部5 檢測的電池1的容量Ah的變化即容量變化值SAh，利用下述式檢測電池 1的滿充電容量Ahf。Ahf=5Ah/ (5S/簡)電池1被充放電而使殘留容量Ahr和殘留容量SOC[n/。]變化。放電的 電池的殘留容量Ahr和殘留容量SOC[y。]減小，充電的電池的殘留容量Ahr 和殘留容量SOC[。/。]增加。用容量運算部5檢測變化的電池的容量Ah。容 量運算部5將電池1的充電電流和放電電流累計後對容量Ah進行運算。 另一方面，用殘留容量部6檢測變化的電池的殘留容量SOC[n/。]。殘留容 量檢測部6由電池1的電壓確定殘留容量SOC[%]。容量運算部5檢測變化的電池的容量Ah，殘留容量檢測部6檢測變 化的電池的殘留容量SOC[。/。]。滿充電容量檢測部7由變化的電池的容量 變化值SAh、和殘留容量的變化率SS[%]，運算滿充電容量Ahf。滿充電 容量檢測部7為了檢測電池1的容量變化值SAh和殘留容量的變化率 SS[°/。]，在第一無負荷定時和第二無負荷定時之間，運算充放電的電池1 的容量變化值SAh和殘留容量的變化率5S[%]。滿充電容量檢測部7如圖3所示，在第一無負荷定時至第二無負荷定 時之間，根據進行充放電的電流的累計值，運算容量變化值5Ah，或者如 圖5所示，由在第一無負荷定時檢測的電池的第一容量Ah,和在第二無負 荷定時檢測的電池的第二容量Ah2之差運算容量變化值SAh。另外，滿充 電容量檢測部7由在第一無負荷定時檢測的殘留容量SOQ[。/。]和在第二無 負荷定時檢測的殘留容量SOC2Jy。]之差運算殘留容量的變化率SS[%]。還有，在圖3及圖5中，上方的圖表示滿充電容量Ahf大的電池，換 而言之，表示在使用初期，檢測未劣化的電池的滿充電容量Ahf的狀態，下方的圖表示檢測劣化進展，導致滿充電容量Ahf減少的電池的滿充電容 量Ahf的狀態。第一無負荷定時和第二無負荷定時如下所述，即將對電池l充電前 的無負荷狀態設為第一無負荷定時，將充電結束後的無負荷狀態設為第二 無負荷定時。第一無負荷定時例如可以設為電池l成為充電的狀態後，開 始電池1的充電之前的無負荷狀態。第二無負荷定時作為結束電池1的充 電，待電池電壓穩定後的定時、例如結束電池1的充電後例如經過15分 鍾後的定時，從而能夠由無負荷定時更正確地檢測殘留容量SOC[%]。但是，第二無負荷定時也可以設為結束電池1的充電後經過5分鐘至1小時後。但是，也可以將第一無負荷定時和第二無負荷定時設為一定的時間間 隔。例如，第二無負荷定時也可以設為從第一無負荷定時經過幾分鐘至幾 小時後，電池l成為無負荷的定時。另外，第二無負荷定時也可以設為如下在第一無負荷定時之後，容量變化值5Ah成為規定值例如成為比額定容量的10%大後，電池1成為無負荷狀態的定時。殘留容量修正電路8根據由滿充電容量檢測部7檢測的電池1的滿充 電容量Ahf、和根據無負荷電壓Vocv檢測的電池1的殘留容量SOC[%]， 運算殘留容量Ahr。 g卩，根據由滿充電容量檢測部7檢測的電池1的滿充電容量Ahf、和根據無負荷電壓Vcx;v檢測的殘留容量SOCT/。]，利用以下式運算殘留容量Ahr。殘留容量AhF滿充電容量Ahfx殘留容量SOC[%]在此，根據無負荷電壓Vcx:v檢測的殘留容量SOC[n/。]例如可以設為在 第二無負荷定時檢測的第二殘留容量SOC2[。/。]。另外，在電池l的殘留容 量SOC2[。/。]為100[%]的情況即將電池1滿充電的情況下，運算的滿充電容 量Ahf為該時刻的電池1的殘留容量Ahr。但是，殘留容量修正電路8也可以與上述不同的方法運算殘留容量 Ahr。殘留容量修正電路8例如可以基於在滿充電容量檢測部7檢測的電 池1的滿充電容量Ahf，考慮電池溫度等其他參數而運算。通信處理部9經由通信線路13，向裝配了組電池的行動電話傳送由殘 留容量修正電路8運算的殘留容量Ahr、由滿充電容量檢測部7檢測的滿充電容量Ahf、由殘留容量檢測部6檢測的殘留容量soqy。]、由電壓檢測部3檢測的電池電壓、由電流檢測部2檢測的電流值、由溫度檢測部4檢測的溫度等電池信息。進而，組電池也可以基於運算出的滿充電容量Ahf，判斷電池l的劣 化度。組電池通過運算出的滿充電容量Ahf相對於電池的額定容量(Ahs) 減少的程度，判斷電池l的劣化度。該組電池存儲有根據電池的滿充電容 量Ahf或相對於額定容量的比率(Ahf/Ahs)來檢測電池的劣化度的函數 或表格，並基於所存儲的函數或表格來檢測電池的劣化度。以上的組電池通過以下所示的工序檢測電池的滿充電容量。[無負荷電壓檢測工序]檢測電池成為無負荷的第一無負荷定時的電池的第一無負荷電壓 V0CV1和第二無負荷定時的電池的第二無負荷電壓VoCV2。 [殘留容量判斷工序]判斷在無負荷電壓檢測工序中檢測的第一無負荷電壓V(x;V1是否在規 定的電壓範圍內，若第一無負荷電壓Vocv,在規定的電壓範圍內，則根據 第一無負荷電壓Vocv,判斷電池的第一殘留容量SOd[。/。]，並且根據第二 無負荷電壓Vocv2判斷電池的第二殘留容量SOC2[%]。[殘留容量變化率運算工序]根據在殘留容量判斷工序中判斷的第一殘留容量SOd[。/。]和第二殘留 容量SOC2P/。]之差，對殘留容量的變化率5S[c/。]進行運算。 [容量變化檢測工序]在第一無負荷定時和第二無負荷定時之間，根據進行充放電的電池的 充電電流和放電電流的累計值來運算電池的容量變化值5Ah。 [滿充電容量運算工序]根據殘留容量的變化率SSp/。]和容量變化值SAh，利用下式對電池的 滿充電容量Ahf進行運算。 Ah&5Ah/ (5S/100)對於以上的組電池來說，通過以下步驟，基於圖4的流程圖，檢測電 池的滿充電容量。 [n=l的步驟]判斷電池1是否處於充電的狀態。循環執行該步驟直至電池1成為充 電的狀態。[n=2的步驟]若電池l成為充電的狀態，則在電池1的充電開始之前，將電池l設 為無負荷狀態，將該定時設為第一無負荷定時，檢測電池l的第一無負荷 電壓V。cvi。[n=3 5的步驟]殘留容量檢測部6判斷檢測的第一無負荷電壓Vcx:v,是否在規定的電 壓範圍內。第一無負荷電壓Vocv,不在規定的範圍內時，判斷為電池l的 充電初期的殘留容量SOC[n/。]的範圍在規定的範圍外，中止滿充電容量的 運算。若第一無負荷電壓Vocv,在設定的範圍內，則根據檢測的第一無負 荷電壓Vocv,，利用函數或表格判斷電池1的第一殘留容量SOC,[。/。]。然 後，開始電池1的充電。[n=6、 7的步驟]在電池1被充電的狀態下，容量運算部5累計電池1的充放電的電流， 運算容量變化值5Ah。在該步驟中，運算電池1被滿充電為止的容量變化 值5Ah。在此，在鋰離子電池中，如公知的技術一樣，恆定電流充電後， 進行恆壓充電，若充電電流成為規定值以下，則判斷為滿充電。[n=8的步驟]若電池l被滿充電，則將電池1設為無負荷狀態。該定時設為第二無 負荷定時，檢測第二無負荷電壓V(x:v2。 [n=9的步驟]殘留容量檢測部6由檢測的第二無負荷電壓Vcx:V2，利用函數或表格 判斷電池1的第二殘留容量SOC2[。/。]。此時，由於電池1被滿充電，因此， 電池1的第二殘留容量SOC2[。/。]成為100[%]。[n-lO的步驟]滿充電容量檢測部7根據電池1的第一殘留容量SOQ[。/。]與第二殘留 容量SOC2[。/。]之差，運算殘留容量的變化率5S[%]。 [n=ll的步驟]進而，滿充電容量檢測部7根據運算的容量變化值5Ah和殘留容量的變化率5S[。/。]，利用下式運算電池l的滿充電容量。Ah卜5Ah/ (SS/100)以上的方法如圖3所示，將對電池充電之前設為第一無負荷定時，將 對電池滿充電後設為第二無負荷定時，因此，在每次對電池滿充電時，能 夠檢測修正的電池的滿充電容量Ahf。但是，本發明的滿充電容量檢測方 法不需要一定要將電池滿充電，如圖5的示意圖所示，將電池滿充電之前 的定時設為第二無負荷定時就可以運算電池的滿充電容量。在該方法中， 將以下所述的定時作為第二無負荷定時來運算電池的滿充電容量Ahf，即 檢測電池的無負荷狀態，確定第一無負荷定時，然後經過規定的時間或容 量變化值5Ah達到規定的容量後，電池再次成為無負荷狀態的定時。圖6的流程圖表示將第二無負荷定時設為從第一無負荷定時經過設定 時間後，在電池被滿充電之前，檢測電池1的滿充電容量的方法。[n=l的步驟]判斷電池1是否處於充電的狀態。循環執行該步驟直至電池1成為充 電的狀態。[n=2的步驟]若電池l成為充電的狀態，則在電池1的充電開始之前，將電池l設 為無負荷狀態，將該定時設為第一無負荷定時，檢測電池l的第一無負荷 電壓Voc:V1。[n=3 5的步驟]殘留容量檢測部6判斷檢測的第一無負荷電壓V0CV1是否在規定的範 圍內。第一無負荷電壓Vcv,不在規定的設定範圍內時，判斷為電池l的充電初期的殘留容量socp/。]的範圍在規定的範圍外，中止滿充電容量的運算。若第一無負荷電壓Vocv,在設定的範圍內，則根據檢測到的第一無 負荷電壓V0CV1，利用函數或表格判斷電池1的第一殘留容量SOC,[。/。]。 然後，開始電池1的充電。 [n=6的步驟]滿充電容量檢測部7檢測第一無負荷定時的電池1的第一容量Ah,。 滿充電容量檢測部7可以例如在上次檢測的電池1的滿充電容量Ahf乘上 在n=4中判斷的電池1的第一殘留容量SOd[%]，運算電池1的第一容量Ah,來進行檢測。[n=7的步驟]判斷是否從第一無負荷定時經過了設定時間。循環執行該步驟直至經 過規定的設定時間為止。 [n=8的步驟]若從第一無負荷定時經過了設定時間，則切斷向電池1流過的電流， 將電池l設為無負荷狀態，將該定時設為第二無負荷定時，檢測電池l的 第二無負荷電壓V0CV2。[11=9的步驟]殘留容量檢測部6由檢測的第二無負荷電壓V0CV2，利用函數和表格 判斷電池1的殘留容量SOC2[%]。 [n=10的步驟]滿充電容量檢測部7檢測第二無負荷定時的電池1的第二容量Ah2。 電池1的第二容量Ah2通過容量運算部5，由充放電的電池1的充電電流 和放電電流的累計值進行運算。[n=ll的步驟]滿充電容量檢測部7如圖5所示，由第一無負荷定時的電池1的第一 容量Ah，與第二無負荷定時的電池1的第二容量Ah2之差，運算容量變化 值SAh。[n=12的步驟]滿充電容量檢測部7如圖5所示，由電池1的第一殘留容量SOCf/。] 和第二殘留容量SOC2[c/。]之差運算殘留容量的變化率SS[%]。 [n=13的步驟]進而，滿充電容量檢測部7由運算的容量變化值SAh和殘留容量的變 化率5S[。/。]，利用下式，運算電池l的滿充電容量。 Ahf=5Ah/ (5S/100)進而，將第二無負荷定時設為容量變化值SAh成為比規定值大之後， 在電池被滿充電之前，檢測電池1的滿充電容量的方法示出在圖7的流程 圖中。[n-l的步驟]判斷電池1是否處於充電的狀態。循環執行該步驟直至電池1成為充 電的狀態。[n=2的步驟]若電池1成為充電的狀態，則在電池1的充電開始之前，將電池1設 為無負荷狀態，將該定時設為第一無負荷定時，檢測電池l的第一無負荷 電壓V0CV1 。[n=3 5的步驟]殘留容量檢測部6判斷檢測的第一無負荷電壓VoCV1是否在規定的範 圍內。第一無負荷電壓Vocv,不在規定的設定範圍內時，判斷為電池l的 充電初期的殘留容量SOC[。/。]的範圍在規定的範圍外，中止滿充電容量的 運算。若第一無負荷電壓Voc^在設定的範圍內，則由檢測的第一無負荷 電壓Vocvp利用函數或表格判斷電池l的第一殘留容量SOC『/。]。然後， 開始電池1的充電。[n=6的步驟]在電池1被充電的狀態下，容量運算部5累計電池1的充放電的電流， 運算容量變化值SAh。 [n=7的步驟]判斷容量變化值5Ah是否變為比設定值大。循環執行該步驟直至容量 變化值5Ah成為比設定值大。 [n=8的步驟]若容量變化值5Ah變為比設定值大，則切斷向電池l流過的電流，將 電池1設為無負荷狀態，將該定時設為第二無負荷定時，檢測電池1的第二無負荷電壓Vocv2。[n=9的步驟]殘留容量檢測部6由檢測到的第二無負荷電壓V0CV2，利用函數和表 格判斷電池1的殘留容量SOC2[%]。此時，殘留容量檢測部6判斷檢測到的第二無負荷電壓Vocv2是否在規定的範圍內，若第二無負荷電壓Vcx:v2在規定的設定範圍內，則由檢測 到的第二無負荷電壓VoCV2，利用函數或表格，判斷電池l的第二殘留容量SOC2[。/。]，若第二無負荷電壓Vocv2不在規定的設定範圍內，則中止滿充電容量的運算也可。[n-lO的步驟]滿充電容量檢測部7由電池1的第一殘留容量SOCip/。]與第二殘留容 量SOC2[。/。]之差，運算殘留容量的變化率5S[M]。 [n=ll的步驟]進而，滿充電容量檢測部7由運算的容量變化值SAh和殘留容量的變 化率SS[。/。]，利用下式運算電池1的滿充電容量。 Ah卜5Ah/ (5S/100)進而，在圖6及圖7所示的方法中，殘留容量修正電路8可以以由滿 充電容量檢測部7檢測的電池1的滿充電容量Ahf為基準，在將電池1設 為無負荷狀態的狀態下檢測無負荷電壓Vocv，由檢測出的無負荷電壓 Vocv來檢測殘留容量SOC[%]，由檢測出的殘留容量SOC[。/。]和滿充電容 量Ahf之積運算殘留容量Ahr。
權利要求
1. 一種電池的滿充電容量檢測方法，包括無負荷電壓檢測工序，檢測在電池成為無負荷的第一無負荷定時的電池的第一無負荷電壓VOCV1、和在第二無負荷定時的電池的第二無負荷電壓VOCV2；殘留容量判斷工序，判斷在該無負荷電壓檢測工序中檢測的第一無負荷電壓VOCV1是否在規定的電壓範圍內，當第一無負荷電壓VOCV1在規定的電壓範圍內時，根據第一無負荷電壓VOCV1來判斷電池的第一殘留容量SOC1[％]，並且根據第二無負荷電壓VOCV2來判斷電池的第二殘留容量SOC2[％]；殘留容量變化率運算工序，根據在該殘留容量判斷工序中判斷的第一殘留容量SOC1[％]與第二殘留容量SOC2[％]之差，對殘留容量的變化率δS[％]進行運算；容量變化檢測工序，在第一無負荷定時與第二無負荷定時之間，根據進行充放電的電池的充電電流和放電電流的累計值，對電池的容量變化值δAh進行運算；和滿充電容量運算工序，根據殘留容量的變化率δS[％]和容量變化值δAh，利用下式對電池的滿充電容量Ahf進行運算，Ahf＝δAh/(δS/100)。
2、 根據權利要求l所述的電池的滿充電容量檢測方法，其中， 判斷在容量變化檢測工序中檢測的容量變化值5Ah是否比設定值大，當容量變化值5Ah比設定值大時，在滿充電容量運算工序中，根據殘留容 量的變化率SS[y。]和容量變化值5Ah，對電池的滿充電容量Ahf進行運算。
3、 根據權利要求l所述的電池的滿充電容量檢測方法，其中， 將第二無負荷定時設為從第一無負荷定時經過設定時間後的定時。
4、 根據權利要求l所述的電池的滿充電容量檢測方法，其中， 將電池被充電之前的無負荷狀態作為第一無負荷定時，將電池的充電停止後的無負荷狀態作為第二無負荷定時。
5、 根據權利要求1 4中任一項所述的電池的滿充電容量檢測方法， g巾，第二無負荷定時在電池達到滿充電之前，在殘留容量判斷工序中，判 斷在無負荷電壓檢測工序中檢測的第二無負荷電壓Vocv2是否在規定的電 壓範圍內，當第二無負荷電壓Vocv2在規定的電壓範圍內時，根據第二無負荷電壓Vocv2來判斷電池的第二殘留容量SOC2[%]。
6、 根據權利要求l所述的電池的滿充電容量檢測方法，其中，電池是鋰離子二次電池或鋰聚合物電池。
7、 根據權利要求5所述的電池的滿充電容量檢測方法，其中， 電池為三成分正極的鋰離子二次電池。
8、 根據權利要求l所述的電池的滿充電容量檢測方法，其中， 基於存儲的函數或表格，根據第一無負荷電壓Vocv,來判斷電池的第一殘留容量SOC,[n/。]，並且根據第二無負荷電壓Vocv2來判斷電池的第二殘留容量soc2[%]。
全文摘要
本發明提供一種電池的滿充電容量檢測方法，在不使電池完全放電或滿充電的情況下正確地檢測滿充電容量。在電池的滿充電容量檢測方法中，檢測在第一無負荷定時的電池的第一無負荷電壓(VOCV1)、和在第二無負荷定時的電池的第二無負荷電壓(VOCV2)，當第一無負荷電壓(VOCV1)在規定的電壓範圍內時，由第一無負荷電壓(VOCV1)判斷電池的第一殘留容量(SOC1[％])，並且由第二無負荷電壓(VOCV2)判斷電池的第二殘留容量(SOC2[％])，進而通過根據第一殘留容量(SOC1[％])和第二殘留容量(SOC2[％])之差運算的殘留容量的變化率(δS[％])、和根據在第一無負荷定時和第二無負荷定時之間充放電的電池的充電電流和放電電流的累計值運算的電池的容量變化值(δAh)，運算電池的滿充電容量(Ahf)。
文檔編號H01M10/48GK101285874SQ20081009089
公開日2008年10月15日 申請日期2008年4月9日 優先權日2007年4月10日
發明者玉井幹隆 申請人:三洋電機株式會社