專利名稱：二次電池的剩余容量算出方法以及組式電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基于串聯(lián)連接多個的二次電池的開路電壓(開路端子電壓、無負載電壓)來算出剩余容量的二次電池的剩余容量算出方法、以及執(zhí)行該剩余容量算出方法來生成剩余容量的數(shù)據(jù)的組式電池。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，搭載于個人計算機(PC)等的電子設(shè)備中的二次電池的剩余容量(RC=Remaining Capacity)通過對滿充電容量(FCC = Full ChargeCapacity)即滿充電狀態(tài)下的二次電池的電量(電流值X時間)或者電能(功率值X時間)的每一個值加上/減去充電/放電電流或充電/放電功率的累計值(下面稱作充放電量)來算出。所謂的剩余容量還能表征為相對于FCC的相對剩余容量(RSOC = Relative State Of Charge)。如此，就算成為RC的算出的基礎(chǔ)的FCC與伴隨二次電池的使用的劣化相應(yīng)地減少，但由于在二次電池的實際的使用狀態(tài)下幾乎沒有從滿充電狀態(tài)(下面也僅稱作滿充電)放電到放電終止狀態(tài)為止(或從放電終止狀態(tài)充電到成為滿充電狀態(tài)為止)的情況，因此存在缺乏算出正確的FCC的機會這樣的實際情況。因此，使用如下方法:在二次電池的電池電壓低于與規(guī)定的RSOC對應(yīng)的低電壓(表示RSOCS N%的已知的電壓；N為整數(shù))的情況下，利用將RSOC補正到N%的技術(shù)(例如參照專利文獻I)，從滿充電時直到檢測到上述已知的電壓為止，將用累計的“放電量-充電量”除以“ 1-N/100”而得到的容量當作二次電池的FCC，由此來進行學習的方法。另外，在專利文獻2中，公開了如下技術(shù):基于在二次電池的充電中中斷充電而檢測出的開路端子電壓(下面稱作開路電壓)、之后直到滿充電為止進行再充電的期間中的充電量、和滿充電后檢測 出的開路電壓，來算出(學習)二次電池的FCC。另外，在專利文獻3中，公開了如下技術(shù):根據(jù)基于第I以及第2時間點下的二次電池的無負載電壓(開路電壓)而算出的RSOC的變化量、和第I以及第2時間點之間的充放電量的變化量，來算出(學習)二次電池的FCC。將如此算出(學習)的FCC乘以算出(或檢測出)的RS0C，來算出RC，進而，通過對RC加上/減去從算出RC時起的充放電量，來算出新的RC。但是，通過恒流/恒壓充電而被充電的二次電池，例如在電壓最大的電池單元的電池電壓為滿充電的檢測開始電壓以上、且充電電流成為規(guī)定值以下的狀態(tài)持續(xù)一定時間以上時，被判定為滿充電。在該判定的期間，在電壓最大的電池單元的電池電壓變得高于滿充電的檢測電壓的情況下，在該時間點判定為滿充電。專利文獻專利文獻I JP特開平5-87896號公報專利文獻2 JP特開2011-43460號公報專利文獻3 JP特開2008-261669號公報但是，在串聯(lián)連接多個二次電池的情況下，由于充電前的各二次電池的自身放電量的偏差等的理由，即使任意的二次電池的電池電壓變得高于滿充電的判定電壓，其它的二次電池實際上也未達到滿充電，這種情況較普遍。并且，在之后的放電時，充電的充電量小的所述其它的二次電池的電池電壓先降低。因此，存在如下問題:到了檢測出所述其它的二次電池的低電壓并補正RSOC時，才檢測出二次電池整體的RC或RSOC的值降低到了無法將PC移轉(zhuǎn)到休止(hibernation)(保存了存儲器內(nèi)容的休止狀態(tài))的值。另外，就算在各二次電池的自身放電量中不存在偏差的情況下，在由于劣化等的偏差而使得各二次電池的可充放電的容量間存在差的情況下，也會引起同樣的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于相關(guān)情況而提出，其目的在于，提供一種二次電池的剩余容量算出方法以及組式電池，即使在串聯(lián)連接多個的二次電池的放電進行而剩余容量(Re)或相對剩余容量(RSOC)成為一定的小的容量以下的情況下，也能適宜地繼續(xù)放電。本發(fā)明所涉及的二次電池的剩余容量算出方法，算出串聯(lián)連接的多個二次電池的滿充電容量，基于所算出的滿充電容量來算出所述多個二次電池的剩余容量，所述二次電池的剩余容量算出方法的特征在于，算出每個二次電池的滿充電容量，檢測各二次電池的開路電壓，基于表示所述二次電池的開路電壓與相對于滿充電容量的相對剩余容量之間的關(guān)系的放電特性、以及檢測出的開路電壓，來算出各個二次電池的相對剩余容量，通過將所算出的相對剩余容量與各個二次電池的滿充電容量相乘，來算出各二次電池的剩余容量，將所算出的剩余容量中的最小的剩余容量作為所述多個二次電池的剩余容量。本發(fā)明所涉及的二次電池的剩余容量算出方法的特征在于，按照時間序列來判定所述二次電池的充電電流以及放電電流是否小于規(guī)定電流，判定所述二次電池的充電電流以及放電電流被判定為小于規(guī)定電流的狀態(tài)是否持續(xù)了規(guī)定時間以上，在判定為持續(xù)了規(guī)定時間以上的情況下，檢測各二次電池的開路電壓。本發(fā)明所涉及的二次電池的剩余容量算出方法的特征在于，確定具有所算出的剩余容量中的最小的剩余容量的二次電池，存儲對所確定的二次電池進行識別的信息，將根據(jù)所存儲的信息而識別的二次電池的剩余容量作為所述多個二次電池的剩余容量。本發(fā)明所涉及的二次電池的剩余容量算出方法的特征在于，判定所述二次電池是否處于滿充電狀態(tài)，在判定為處于滿充電狀態(tài)后，更新對所述二次電池進行識別的信息。本發(fā)明所涉及的組式電池具備:串聯(lián)連接的多個二次電池；第I算出單元，其算出該二次電池的滿充電容量；和生成單元，其基于所算出的滿充電容量來生成所述多個二次電池的剩余容量的數(shù)據(jù)；所述組式電池的特征在于，所述第I算出單元檢測每個二次電池的滿充電容量，所述組式電池還具備:檢測單元，其檢測各二次電池的開路電壓；第2算出單元，其基于表示所述二次電池的開路電壓與相對于滿充電容量的相對剩余容量之間的關(guān)系的放電特性、以及所述檢測單元所檢測出的開路電壓，來算出各個二次電池的相對剩余容量；和第3算出單元，其通過將該第2算出單元所算出的相對剩余容量與各個二次電池的滿充電容量相乘，來算出各二次電池的剩余容量；所述生成單元生成所述第3算出單元所算出的剩余容量中的最小的剩余容量的數(shù)據(jù)。本發(fā)明所涉及的組式電池的特征在于，所述組式電池還具備:按照時間序列來判定所述二次電池的充電電流以及放電電流是否小于 規(guī)定電流的單元；和第I判定單元，其判定該進行判定的單元判定為所述二次電池的充電電流以及放電電流小于規(guī)定電流的狀態(tài)是否持續(xù)了規(guī)定時間以上；在所述第I判定單元判定為持續(xù)了規(guī)定時間以上的情況下，所述檢測單元檢測各二次電池的開路電壓。本發(fā)明所涉及的組式電池的特征在于，所述組式電池還具備:確定具有所述第3算出單元所算出的剩余容量中的最小的剩余容量的二次電池的單元；和存儲單元，其存儲對該進行確定的單元所確定的二次電池進行識別的信息；所述生成單元生成根據(jù)所述存儲單元所存儲的信息而識別的二次電池的剩余容量的數(shù)據(jù)。本發(fā)明所涉及的組式電池的特征在于，所述組式電池還具備第2判定單元，該第2判定單元判定所述二次電池是否處于滿充電狀態(tài)；在所述第2判定單元判定為處于滿充電狀態(tài)的情況下，所述存儲單元更新對所述二次電池進行識別的信息。在本發(fā)明中，通過公知的方法(例如基于任意的2個時間點的RSOC的變化量和在所述2個時間點間的充放電量的變化量來學習二次電池的FCC的技術(shù)；專利文獻2詳述)來算出串聯(lián)連接的多個二次電池的各自的滿充電容量(FCC)，另一方面，檢測各二次電池的開路電壓(OCV)，將檢測出的OCV與表示二次電池的OCV和RSOC之間的關(guān)系的放電特性進行對照來算出各二次電池的RS0C。然后，將算出的RSOC與各個二次電池的FCC相乘來算出各二次電池的RC，將算出的RC中的最小的RC作為多個二次電池整體的剩余容量。由此，個別地算出串聯(lián)連接的多個二次電池的RC，用算出的RC中的最小的RC來代表多個二次電池整體的剩余容量。由此，自身放電量大于其它的二次電池(或可充放電的容量小于其它的二次電池)的I個二次電池在成為高于放電終止電壓的低電壓的狀態(tài)前，在實際確保直到成為放電終止的狀態(tài)為止的適量的放電量的基礎(chǔ)上，對二次電池整體算出適當小的剩余容量。在本發(fā)明中，在按照時間序列而檢測出的二次電池的充電電流以及放電電流(下面也稱作充放電電流)小于規(guī)定電流的狀態(tài)、即不進行充放電的狀態(tài)持續(xù)了規(guī)定時間以上的情況下，檢測各二次電池的開路電壓。

由此，能在除去充電以及放電對二次電池的影響的狀態(tài)下，更正確地檢測開路電壓。在本發(fā)明中，由于暫且確定為RC最小的二次電池的RC持續(xù)為最小的可能性高，因此，存儲用于確定具有個別算出的二次電池的RC中的最小RC的二次電池的信息，將根據(jù)存儲的信息而識別的二次電池的RC作為多個二次電池整體的剩余容量。由此，由于直到更新所述信息為止，決定多個二次電池整體的剩余容量的二次電池都固定，因此能防止剩余容量不連續(xù)地變化。另外，在所述信息更新的期間，通過對根據(jù)前次更新的信息確定的二次電池的RC加上/減去充放電量，能適時算出新的剩余容量。在本發(fā)明中，在電池電壓最高的二次電池成為滿充電狀態(tài)后，更新用于確定RC最小的二次電池的信息。由此，在最顯著出現(xiàn)RC的差的電壓狀態(tài)下適當?shù)卮_定RC為最小的二次電池。另夕卜，能在滿充電狀態(tài)的檢測后確定存在剩余容量不連續(xù)變化的可能性的點。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，由于個別地算出串聯(lián)連接的二次電池的RC，用算出的RC中的最小的RC來代表多個二次電池整體的剩余容量，因此，在I個二次電池成為高于放電終止電壓的低電壓的狀態(tài)前，在確保直到實際成為放電終止的狀態(tài)為止的適量的放電量的基礎(chǔ)上，對二次電池整體算出適當小的剩余容量。因此，即使在串聯(lián)連接多個的二次電池的放電進行而剩余容量(RC)或相對剩余容量(RSOC)成為一定的小的容量以下的情況下，也能繼續(xù)適宜的放電。另外，在二次電池的電池電壓降低而接近于與規(guī)定的RSOC對應(yīng)的低電壓時，能防止比規(guī)定的RSOC大的RSOC被突然地補正，從而降低到數(shù)值大不相同的規(guī)定的RS0C。


圖1是表示本發(fā)明所涉及的組式電池的構(gòu)成例的框圖。圖2是例示了電池塊的開路電壓(OCV)與相對剩余容量(RSOC)之間的關(guān)系的放電特性的圖表。圖3是用于說明伴隨電池塊的放電的RSOC的變化的說明圖。圖4是表示算出二次電池的剩余容量的CPU的處理順序的流程圖。

圖5是表示算出二次電池的剩余容量的CPU的處理順序的流程圖。符號的說明I 二次電池11、12、13 電池塊10組式電池2電流檢測器4 A/D 變換部5控制部51 CPU52 ROM53 RAM54計時器71、72 MOSFET9通信部20電氣設(shè)備21控制/電源部
具體實施例方式下面，基于表示該實施方式的附圖來詳述本發(fā)明。圖1是表示本發(fā)明所涉及的組式電池的構(gòu)成例的框圖。圖10是組式電池，組式電池10能拆裝地安裝在個人計算機(PC)、便攜式終端等的電氣設(shè)備20上。組式電池10例如具備二次電池I，所述二次電池I如下地構(gòu)成:將由鋰離子電池構(gòu)成的電池單元111、112、113、121、122、123、131、132、133三個三個地按順序并聯(lián)連接而成的電池塊11、12、13按照該順序串聯(lián)連接。二次電池I使電池塊13的正極以及電池塊11的負極分別成為正極端子以及負極端子。電池塊11、12、13的電壓被各自獨立地給出至A/D變換部4的模擬輸入端子，在被變換為數(shù)字的電壓值后，從A/D變換部4的數(shù)字輸出端子提供給由微型計算機構(gòu)成的控制部5。對A/D變換部4的模擬輸入端子給出:通過與二次電池I緊貼配置并包含熱敏電阻在內(nèi)的電路來檢測二次電池I的電池溫度的溫度檢測器3的檢測輸出；和由裝在二次電池I的負極端子側(cè)的充放電路徑中并檢測二次電池I的充電電流以及放電電流的電阻器構(gòu)成的電流檢測器2的檢測輸出。這些檢測輸出被變換為數(shù)字的檢測值后，從A/D變換部4的數(shù)字輸出端子給出給控制部5。在二次電池I的正極端子側(cè)的充放電路徑中，裝有由分別斷路充電電流以及放電電流的P溝道型的M0SFET71、72構(gòu)成的斷路器7。M0SFET7U72使漏極電極彼此相對地串聯(lián)連接。在M0SFET71、72的各自的漏極電極以及源極電極間并聯(lián)連接的二極管是寄生二極管(體二極管)。M0SFET71、72也可以是N溝道型?？刂撇?具有CPU51，CPU51經(jīng)由總線而與存儲程序等的信息的R0M52、存儲暫時性發(fā)生的信息的RAM53、并行地對各種時間進行計時的計時器54、以及對組式電池10內(nèi)的各部進行輸入輸出的I/O端口 55相互連接。I/O端口 55與A/D變換部4的數(shù)字輸出端子、M0SFET7U72的各自的柵極電極以及通信部9連接。通信部9與電氣設(shè)備20所具有的控制/電源部(充電部)21進行通信。R0M52是由閃速存儲器構(gòu)成的非易失性存儲器。在R0M52中，除了程序以外，還存儲例如滿充電容量的學習值(學習容量)、以及充電電流的初始值(即設(shè)定電流)。CPU51按照預先保存在R0M52中的控制程序來執(zhí)行運算以及輸入輸出等的處理。例如，CPU51以250ms周期來取入電池塊11、12、13的電壓值、二次電池I的充放電電流的檢測值，基于取入的電壓值以及檢測值，來對二次電池I的充電電流或充電功率、或者放電電流或放電功率進行累計，將通過累計而算出的充電量或放電量存儲在RAM53中。分別累計了充放電電流、充放電功率的情況下的充放電量的單位成為Ah、Wh。電壓值以及充放電電流的檢測值的取入周期并不限定于250ms。CPU51還生成剩余容量、相對剩余容量、充電電流等的數(shù)據(jù)，經(jīng)由通信部9將所生成的數(shù)據(jù)發(fā)送給電氣設(shè)備20。斷路器7通過在通常的充放電時，從I/O端口 55向M0SFET71、72的柵極電極給出L(低)電平的導通信號，使M0SFET71`、72各自的漏極電極以及源極電極之間導通。在使二次電池I的充電電流斷路的情況下，通過從I/O端口 55向M0SFET71的柵極電極給出H(高)電平的斷開信號，來使M0SFET71的漏極電極以及源極電極間斷路。同樣地，在使二次電池I的放電電流斷路的情況下，通過從I/O端口 55向M0SFET72的柵極電極給出H(高)電平的斷開信號，來使M0SFET72的漏極電極以及源極電極之間的導通斷路。在M0SFET71、72都是N溝道型的情況下，將上述的L/H電平反轉(zhuǎn)后得到的H/L電平的導通信號/斷開信號給出至柵極電極即可。在二次電池I處于被適當?shù)爻潆姷臓顟B(tài)中，斷路器7的M0SFET71、72都導通，二次電池I成為能進行放電以及充電的狀態(tài)。電氣設(shè)備20具備與控制/電源部21連接的終端部22?？刂?電源部21通過未圖示的商用電源來被供電，從而驅(qū)動終端部22，并且將充電電流提供給二次電池I的充放電路徑?？刂?電源部21還在來自商用電源的供電斷絕的情況下，通過從二次電池I的充放電路徑提供的放電電流來驅(qū)動終端部22。在控制/電源部21進行充電的二次電池I是鋰離子電池的情況下，例如，以恒電流(MAX電流0.5 IC程度)/恒電壓(MAX4.2 4.4V/電池單元程度)來進行充電。在電壓最大的電池塊的電池電壓為滿充電檢測開始電壓以上、且充電電流為規(guī)定值以下的狀態(tài)持續(xù)了一定時間以上時，CPU51判定為二次電池I處于滿充電狀態(tài)(下面還僅稱作滿充電)。另外，例如在電壓最大的電池塊中，在電池電壓成為一定電壓以上時，使M0SFET71斷開一定期間(例如60分鐘，或15 90分鐘)，來檢測開路電壓(OCV = Open Circuit Voltage),在檢測出的開路電壓為一定電壓以上的情況下,判定為滿充電。也可以取代基于開路電壓的滿充電的判定，在充電中的電壓為最大的電池塊中電池電壓為規(guī)定電壓以上的情況下，判定為滿充電。在控制/電源部21以及通信部9之間，以控制/電源部21為主機，以包含通信部9在內(nèi)的控制部5為子機,來進行基于SMBus (SystemManagement Bus)方式等的通信方式的通信。在SMBus方式的情況下，從控制/電源部21提供串行時鐘(SCL)，在控制/電源部21以及通信部9之間雙向收發(fā)串行數(shù)據(jù)(SDA)。在本實施方式中，控制/電源部21以2秒周期來對通信部9進行輪詢(polling)，讀取通信部9要發(fā)送的數(shù)據(jù)的內(nèi)容。輪詢周期的2秒在控制/電源部21側(cè)設(shè)定。通過該輪詢，例如二次電池I的剩余容量以及相對剩余容量的數(shù)據(jù)經(jīng)由通信部9，以2秒周期而交接給控制/電源部21，在電氣設(shè)備20所具有的未圖示的顯示器上顯示為相對剩余容量的值(％)。另外，由控制部5設(shè)定的充電電流的初始值、即充電電流的數(shù)據(jù)與剩余容量的數(shù)據(jù)相同地，經(jīng)由通信部9而發(fā)送給控制/電源部21。在控制/電源部21中，基于從控制部5發(fā)送來的充電電流來對二次電池I進行恒電流/恒電壓充電。接下來，說明算出(學習)構(gòu)成二次電池I的I個電池塊的滿充電容量(FCC)的方法。圖2是例示電池塊11、12、13的開路電壓(OCV)與相對剩余容量(RSOC)之間的關(guān)系的放電特性的圖表。圖中橫軸表示定義為剩余容量(RC)相對于滿充電容量(FCC)的比的相對剩余容量)，縱軸表示開路電壓(V)。在本實施方式中，電池塊11、12、13成為滿充電狀態(tài)的電壓為4.2V，放電終止電壓為3V。FCC例如通過專利 文獻2的詳細的公知的方法來算出。即，將圖2所示的圖表作為函數(shù)或表而存儲在R0M52或RAM53中，將在任意的2個時間點檢測出的I個電池塊的OCV應(yīng)用在所存儲的函數(shù)或表中，來個別地算出RS0C，將算出的RSOC的差分(ARSOC)、和所述時間點之間的剩余容量的變化量(ARC)應(yīng)用在以下的式(I)中來算出FCC。通過適時地反復基于式⑴的算出，能學習FCC。FCC= Δ RC/( ARSOC/100)......(I)在此，在將在時間點1、時間點2檢測出的I個電池塊的OCV設(shè)為0CV1、0CV2時，根據(jù)圖2將八1^0(:算出為“1 0(:1-1 (0”。另外，所述時間點1、時間點2之間的Λ RC通過累計其間的充放電電流而算出。其中，在此的充電電流以及放電電流作為符號彼此不同的值而被檢測出。接下來，說明基于針對各電池塊11、12、13而算出(學習)的FCC來算出剩余容量的本發(fā)明所涉及的方法。在剩余容量的算出前，首先個別地檢測二次電池I的電池塊11、12、13的0CV。這種情況下，為了更正確地檢測各0CV，在未對二次電池I進行充電和放電的期間持續(xù)了規(guī)定時間(例如I個小時)以上時檢測0CV。要確認未對二次電池I進行充電和放電，只要確認充放電電流(的絕對值)小于規(guī)定電流即可。通過將如以上那樣檢測出的電池塊11、12、13的OCV如上述那樣應(yīng)用到存儲在R0M52或RAM53中的函數(shù)或表中，來個別地算出電池塊11、12、13的RSOC。通過將算出的各RSOC應(yīng)用在以下的式(2)中，來個別地算出電池塊11、12、13的RC。RC = RSOC X FCC......(2)在此，F(xiàn)CC是通過式(I)，針對各電池塊11、12、13算出(學習)的值?；谕ㄟ^式⑵算出的各RC中的哪個RC來作為二次電池I的剩余容量成為問題，在本實施方式中將值最小 的RC作為二次電池I的剩余容量。如此選擇的理由，使用下面所示的圖3來進行說明。圖3是用于說明伴隨著電池塊11、12、13的放電的RSOC的變化的說明圖。圖中橫軸表示相對剩余容量(％)，縱軸表示開路電壓(V)。圖3中的實線與圖2所示的實線相同，都是例示電池塊11、12、13的OCV與RSOC之間的關(guān)系的線。即使在電池塊11、12、13中可充放電的容量大致一致的情況下，也有在電池塊11、12、13之間在自身放電量中出現(xiàn)差的情況。例如，在電池塊11、13的自身放電量為最小、最大的情況下，即使如圖3的點Al所示那樣電池塊11的電池電壓成為4.2V的滿充電狀態(tài)，電池塊12、13的電池電壓也如點B1、點Cl所示那樣停留在低于4.2V的狀態(tài)。就算在這樣的情況下，也會判定為二次電池I處于滿充電狀態(tài)。另一方面，只要在電池塊11、12、13中可充放電的容量大致相同，不管自身放電量的大小如何，通過式⑴算出的電池塊11、12、13的各自的FCC都會大致恒定。然后，將二次電池I成為滿充電狀態(tài)時的剩余容量作為上述FCC，通過在FCC上加上/減去此時起的充放電量，來適時算出二次電池I的剩余容量，這是現(xiàn)有的方法。作為更具體的示例，想定如下情況:二次電池I成為滿充電狀態(tài)時的電池塊11、12、13的RSOC為100%、96%、92%，之后，直到電池塊11的RSOC降低到11%為止都讓二次電池I進行放電。在電池塊11、12、13中可充放電的容量大致相同，這種情況下，在電池塊11在圖3所示的實線上從點Al移動到點A2的期間，電池塊12、13分別從點B1、點Cl移動到點B2、點C2。點B2、C2下的RSOC成為7%、3%?！悖陔姵貕K11、12、13中的電壓最小的電池塊的電池電壓降低到與點B2 (或點C2)對應(yīng)的電壓的情況下，將二次電池I的剩余容量補正為7% (或3% )。即，根據(jù)現(xiàn)有的方法，在電池塊13的電池電壓到達相當于RSOC的7% (或3% )的低電壓的情況下，電壓最大的電池塊11的RSOC從滿充電狀態(tài)的100%減去放電電流(或放電功率)的量后而成為11 %，但作為二次電池I整體的RS0C，從該11 %被突然地補正為數(shù)值大不相同的7 % (或3% )。由此，在檢測出電池塊13的低電壓時，表示作為二次電池I整體的剩余容量已經(jīng)只剩下VA (或3% )。與此相對，在本實施方式中，由于從二次電池I成為滿充電狀態(tài)時起基于電池模塊13的RC來算出二次電池I的剩余容量，因此要防止如上所述那樣到此為止為11%以上的剩余容量突然間成為7% (或3%)的情況。另外，由于針對電池塊11、12、13個別地算出FCC，因此即使在電池塊11、12、13中可充放電的容量中存在大小的差的情況下，在新算出剩余容量時，也基于RC最小的電池塊的RC來算出二次電池I的剩余容量。另外，在本實施方式中，在未進行充電和放電的期間持續(xù)了 I個小時以上的情況下，新算出二次電池I的剩余容量，但也可以限定在檢測出二次電池I處于滿充電狀態(tài)之后，新算出二次電池I的剩余容量。
下面，使用表示上述組式電池的控制部5的動作的流程圖來對其進行說明。以下所示的處理由CPU51按照預先保存在R0M52中的控制程序來執(zhí)行。圖4、5是表示算出二次電池I的剩余容量的CPU51的處理順序的流程圖。起動圖4的處理的周期例如為250毫秒，但并不限定于此。在圖4、5的處理中使用的計時中標記以及滿充電標記存儲在RAM53中，通過規(guī)定的初始化處理而被清零。計時中標記是表示已經(jīng)開始計時的標記，滿充電標記是表示在與圖4、5不同的未圖示的處理中，檢測到二次電池I的滿充電狀態(tài)的標記。其它的運算過程的數(shù)據(jù)也適宜地存儲在RAM53中。此外，在R0M52或RAM53中還存儲與圖2所示的圖表對應(yīng)的表的值、和在未圖示的其它的處理中算出的各電池塊11、12、13的FCC。在起動圖4的處理的情況下，CPU51經(jīng)由A/D變換部4來取入電流檢測器2的電壓，將取入的電壓換算為電流從而檢測出充放電電流(Sll)。實際上，也可以基于多次取入的電壓來檢測充放電電流。之后，CPU51判定檢測出的充放電電流是否大于例如-5mA(放電電流的區(qū)域)、且小于20mA(充電電流的區(qū)域)(S12)，在不處于該范圍內(nèi)的情況下(S12:否)，之后不執(zhí)行任何步驟而結(jié)束圖4的處理。

在此，考慮在A/D變換部4中存在變換誤差這一點、和在組式電池10內(nèi)部存在成為表面上的充電電流的電流這一點，不將小于20mA的充電電流以及絕對值小于5mA的放電電流檢測為充放電電流。但是，在步驟S12中應(yīng)與充放電電流比較的電流值并不限定于20mA 以及-5mA。由于在檢測出的充放電電流大于_5mA且小于20mA的情況下(步驟S12:是)判定為不進行充放電也無妨，因此CPU51為了確認是否已經(jīng)在計時中，判定計時中標記是否被置為I (S13)。在未被置為I的情況下(S13:否)，CPU51使用計時器54來開始計時(S14)，并且將計時中標記置為I (S15)，并結(jié)束圖4的處理。在步驟S13中計時中標記被置為I的情況下(S13:是)，即已經(jīng)開始了計時的情況下，CPU51判定從計時開始起是否經(jīng)過了 I個小時(S16)，在未經(jīng)過的情況下(S16:否)，暫且結(jié)束圖4的處理。在經(jīng)過了 I個小時的情況下(S16:是)，CPU51在為了準備下一次的計時而將計時中標記清零(S17)后，經(jīng)由A/D變換部4來檢測各電池塊11、12、13的0CV(S18)。之后，CPU51通過將檢測出的OCV應(yīng)用在存儲于R0M52或RAM53中的表中，由此算出各電池塊11、12、13的RSOC (S19)。然后，如上述那樣，在獲得在2個時間點檢測出的各電池塊11、12、13的OCV時，通過利用式(I)來算出各電池塊11、12、13的FCC。進而，CPU51通過將算出的RS0C、和存儲于R0M52或RAM53中的各電池塊11、12、13的FCC應(yīng)用在式(2)中，來算出各電池塊11、12、13的RC (S20)，將算出的各RC暫時性地存儲在RAM53中(S21)。接下來移轉(zhuǎn)到圖5，CPU51判定滿充電標記是否被置為1(S22)，在未被置為I的情況下(S22:否)，將處理移轉(zhuǎn)到后述的步驟S26。在滿充電標記被置為I的情況下(S22:是)，即在未圖示的其它的處理中檢測到二次電池I處于滿充電狀態(tài)的情況下，CPU51為了準備下一次的滿充電狀態(tài)的檢測而將滿充電標記清零(S23)。之后，CPU51確定存儲在RAM53中的電池塊11、12、13的RC中的RC最小的電池塊(S24)，將確定的電池塊的連續(xù)編號(例如1、2、3)存儲到RAM53中(S25)。在此的連續(xù)編號是用于識別電池塊11、12、13的信息，也可以使用連續(xù)編號以外的信息來識別電池塊11、
12、13。
接下來，CPU51讀取存儲在RAM53中的電池塊的連續(xù)編號(S26)，從RAM53中讀取根據(jù)所讀取的連續(xù)編號而識別的電池塊的RC(S27)。進而，CPU51根據(jù)所讀取的RC來生成通信數(shù)據(jù)(S28)，在將所生成的圖像數(shù)據(jù)經(jīng)由通信部9而發(fā)送給控制/電源部21 (S29)后，結(jié)束圖5的處理。在以上的流程圖中，通過未圖示的處理來算出每個電池塊的FCC的公知的手段與權(quán)利要求中記載的“第I算出單元”對應(yīng)，步驟S28與權(quán)利要求中記載的“生成單元”對應(yīng)，步驟S18與權(quán)利要求中記載的“檢測單元”對應(yīng)，步驟S19與權(quán)利要求中記載的“第2算出單元”對應(yīng)，步驟S20與權(quán)利要求中記載的“第3算出單元”對應(yīng)。另外，步驟S12與權(quán)利要求中記載的“按照時間序列來判定的單元”對應(yīng)，步驟S16與權(quán)利要求中記載的“第I判定單元”對應(yīng)，步驟S24與權(quán)利要求中記載的“確定二次電池的單元”對應(yīng)，步驟S25以及RAM53與權(quán)利要求中記載的“存儲單元”對應(yīng)，步驟S22與權(quán)利要求中記載的“第2判定單元”對應(yīng)。另外，在本實施方式中，在圖5所示的步驟S22中判定滿充電標記是否被置為I，但也可以不進行該判定，每次都執(zhí)行步驟S24、S25。這種情況下，不管二次電池I是否處于滿充電狀態(tài)，都進行剩余容量的算出。另外，在本實施方式中，在未進行二次電池I的充放電的期間算出剩余容量，但也可以通過對如此算出的剩余容量加上/減去之后的充放電量，由此算出隨時剩余容量。進而，在本實施方式中僅生成剩余容量的通信數(shù)據(jù)，但也可以通過將算出的剩余容量除以FCC來算出RS0C，根據(jù)算出的RSOC來生成并發(fā)送RSOC的通信數(shù)據(jù)。如以上那樣，根據(jù)本實施方式，通過公知的方法來算出(學習)串聯(lián)連接的3個電池塊的各自的FCC自身，另一方面，檢測各電池塊的0CV，將檢測出的OCV與表示電池塊的OCV和RSOC之間的關(guān)系的放電特性進行對照，從而算出各電池塊的RS0C。然后，將算出的RSOC與各個電池塊的FCC相乘來算出各電池塊的RC，將算出的RC中的最小的RC作為二次電池的整體的剩余容量。由此，個別地算出串聯(lián)連接的多個電池塊的RC，用算出的RC中的最小的RC來代表二次電池整體的剩余容量。因此，自身放電量大于其它的電池塊(或可充放電的容量小于其它的電池塊)的I個電池塊在成為相當于RSOC的7%或3%的低電壓狀態(tài)前，例如算出為二次電池整體的RSOC為11%以上，且確保直到成為3V放電終止的狀態(tài)為止的適量的放電量。因此，即使在串聯(lián)連接多個的電池塊的放電進行而剩余容量(RC)或相對剩余容量(RSOC)成為一定的小的容量以下的情況下，也能繼續(xù)適宜的放電。另外，在每隔250毫秒檢測出的二次電池的充放電電流為小于20mA且大于_5mA的狀態(tài)、即不進行充放電的狀態(tài)持續(xù)了 I個小時以上的情況下，檢測各電池塊的0CV。因此，能以除去了充電以及放電對電池塊的影響的狀態(tài)來更正確地檢測0CV。進而，由于暫且確定為RC最小的電池塊的RC持續(xù)為最小的可能性高，因此，將確定具有個別算出的電池塊的RC中的最小RC的電池塊的連續(xù)編號存儲在RAM中，將根據(jù)存儲的連續(xù)編號而識別的電池塊的RC作為二次電池整體的剩余容量。

因此，直到更新連續(xù)編號為止，決定二次電池整體的剩余容量的電池塊都固定，因此能防止剩余容量不連續(xù)地變化。另外，在連續(xù)編號更新的期間，通過對根據(jù)前次更新的連續(xù)編號確定的電池塊的RC加上/減去充放電量，能適時算出新的剩余容量。進而，另外，在電池電壓最聞的電池塊成為滿充電狀態(tài)后，更新確定RC為最小的電池塊的連續(xù)編號。因此，能在最顯著出現(xiàn)RC的差的電壓狀態(tài)下適當?shù)卮_定RC為最小的電池塊。另夕卜，能在滿充電狀態(tài)的檢測后確定存在剩余容量不連續(xù)變化的可能性的點。在本次公開的實施方式中，全部點都是例示，并應(yīng)認為不是限定。本發(fā)明的范圍并非上述的意義，是被權(quán)利要求的范圍所表示，還包含與權(quán)利要求的范圍等同的意義以及范圍內(nèi)的全部 的變更。
權(quán)利要求
1.一種二次電池的剩余容量算出方法，算出串聯(lián)連接的多個二次電池的滿充電容量，基于所算出的滿充電容量來算出所述多個二次電池的剩余容量，所述二次電池的剩余容量算出方法的特征在于， 算出每個二次電池的滿充電容量， 檢測各二次電池的開路電壓， 基于表示所述二次電池的開路電壓與相對于滿充電容量的相對剩余容量之間的關(guān)系的放電特性、以及檢測出的開路電壓，來算出各個二次電池的相對剩余容量， 通過將所算出的相對剩余容量與各個二次電池的滿充電容量相乘，來算出各二次電池的剩余容量， 將所算出的剩余容量中的最小的剩余容量作為所述多個二次電池的剩余容量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次電池的剩余容量算出方法，其特征在于， 按照時間序列來判定所述二次電池的充電電流以及放電電流是否小于規(guī)定電流，判定所述二次電池的充電電流以及放電電流被判定為小于規(guī)定電流的狀態(tài)是否持續(xù)了規(guī)定時間以上， 在判定為持續(xù)了規(guī)定時間以上的情況下，檢測各二次電池的開路電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的二次電池的剩余容量算出方法，其特征在于， 確定具有所算出的剩余容量中的最小的剩余容量的二次電池， 存儲對所確定的二次電池進行識別的信息， 將根據(jù)所存儲的信息而識別的二次電池的剩余容量作為所述多個二次電池的剩余容量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的二次電池的剩余容量算出方法，其特征在于， 判定所述二次電池是否處于滿充電狀態(tài)， 在判定為處于滿充電狀態(tài)后，更新對所述二次電池進行識別的信息。
5.一種組式電池，具備:串聯(lián)連接的多個二次電池；第I算出單元，其算出該二次電池的滿充電容量；和生成單元，其基于所算出的滿充電容量來生成所述多個二次電池的剩余容量的數(shù)據(jù)，所述組式電池的特征在于， 所述第I算出單元檢測每個二次電池的滿充電容量， 所述組式電池還具備: 檢測單元，其檢測各二次電池的開路電壓； 第2算出單元，其基于表示所述二次電池的開路電壓與相對于滿充電容量的相對剩余容量之間的關(guān)系的放電特性、以及所述檢測單元所檢測出的開路電壓，來算出各個二次電池的相對剩余容量；和 第3算出單元，其通過將該第2算出單元所算出的相對剩余容量與各個二次電池的滿充電容量相乘，來算出各二次電池的剩余容量， 所述生成單元生成所述第3算出單元所算出的剩余容量中的最小的剩余容量的數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的組式電池，其特征在于， 所述組式電池還具備: 按照時間序列來判定所述二次電池的充電電流以及放電電流是否小于規(guī)定電流的單元；和第I判定單元，其判定該進行判定的單元判定為所述二次電池的充電電流以及放電電流小于規(guī)定電流的狀態(tài)是否持續(xù)了規(guī)定時間以上， 在所述第I判定單元判定為持續(xù)了規(guī)定時間以上的情況下，所述檢測單元檢測各二次電池的開路電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的組式電池，其特征在于， 所述組式電池還具備: 確定具有所述第3算出單元所算出的剩余容量中的最小的剩余容量的二次電池的單元；和 存儲單元，其存儲對該進行確定的單元所確定的二次電池進行識別的信息， 所述生成單元生成根據(jù)所述存儲單元所存儲的信息而識別的二次電池的剩余容量的數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的組式電池，其特征在于， 所述組式電池還具備第2判定單元，該第2判定單元判定所述二次電池是否處于滿充電狀態(tài)， 在所述第2判定單元判定為處于滿充電狀態(tài)的情況下，所述存儲單元更新對所述二次電池進行識別的信息 。
全文摘要
本發(fā)明提供即使在串聯(lián)連接多個的二次電池的放電進行而剩余容量(RC)或相對剩余容量(RSOC)成為一定的小的容量以下的情況下也能繼續(xù)適宜的放電的二次電池的剩余容量算出方法以及組式電池。提供由公知的方法算出(學習)串聯(lián)連接的3個電池塊的各自的FCC自身，另一方面，檢測各電池塊的OCV，將檢測出的OCV與表示電池塊的OCV和RSOC之間的關(guān)系的圖3的放電特性進行對照來算出各電池塊的RSOC。然后，將算出的RSOC與各個電池塊的FCC相乘來算出各電池塊的RC，將算出的RC中的最小的RC作為二次電池整體的剩余容量。
文檔編號H01M10/48GK103226183SQ201210500828
公開日2013年7月31日 申請日期2012年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月31日
發(fā)明者貝野友美 申請人:三洋電機株式會社