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JPH01143984A - 電池状態モニタ装置 - Google Patents

電池状態モニタ装置

Info

Publication number
JPH01143984A
JPH01143984A JP62302443A JP30244387A JPH01143984A JP H01143984 A JPH01143984 A JP H01143984A JP 62302443 A JP62302443 A JP 62302443A JP 30244387 A JP30244387 A JP 30244387A JP H01143984 A JPH01143984 A JP H01143984A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
battery
value
voltage
current
temperature
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.)
Pending
Application number
JP62302443A
Other languages
English (en)
Inventor
Yukihiro Minesawa
峯沢 幸弘
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.)
Aisin AW Co Ltd
Shinsangyo Kaihatsu KK
Original Assignee
Aisin AW Co Ltd
Shinsangyo Kaihatsu KK
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 Aisin AW Co Ltd, Shinsangyo Kaihatsu KK filed Critical Aisin AW Co Ltd
Priority to JP62302443A priority Critical patent/JPH01143984A/ja
Priority to US07/274,569 priority patent/US4947123A/en
Publication of JPH01143984A publication Critical patent/JPH01143984A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/374Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC] with means for correcting the measurement for temperature or ageing
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G01R31/3842Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC combining voltage and current measurements
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/3644Constructional arrangements
    • G01R31/3648Constructional arrangements comprising digital calculation means, e.g. for performing an algorithm

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、充放電を繰り返して使用する電池の残量をモ
ニタする電池状態モニタ装置に関するものである。
〔従来の技術〕
充放電を繰り返して使用する電池は多くの用途に使われ
ており、特に自動車にとっては無くてはならないものに
なっている。
さて、このような電池を使用する装置においては電池の
残量を知ることが重要である。電池の残量を知ることに
より交換の時期あるいは使用量、充放電の切り換えの時
期を的確に知ることができるようになるからである。次
にこのような技術を適用した具体例を説明する。本出願
人は先に、前輪又は後輪の一方をエンジンで駆動し、他
方を電動機で駆動する電動機付車両に関する提案を行っ
た(特願昭62−25735号、特願昭62−3718
3号)。これらの提案は、例えば第15図に示すように
前輪側にエンジンと変速機60を搭載して前輪をエンジ
ン駆動とし、後輪側にモータ61、モータ用変速$16
2、バッテリ63を搭載して後輪をモータ駆動とし、フ
ロントバンパーの下部には路面センサ64を設けるもの
である。そして、特願昭62−25735号による提案
では、路面センサ64で前輪と後輪の駆動力限界値を求
めて該駆動力限界値を越えない範囲内でバッテリ63の
残量に応じて駆動力要求値をエンジンと電動機に配分し
ている。また、特願昭62−37183号による提案で
は、アクセル開度、車速、シフトレバ−の状態等の運転
状態をも検出し、運転状態よりエンジンと電動機の駆動
力の配分値を設定すると共に配分値をバッテリの残量に
応じて補正してエンジンと電動機の駆動力を制御してい
る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
このように電池の状態をモニタすることは重要な事項で
あるが、従来は電池の端子間電圧や鉛蓄電池の場合など
では電解液の比重を測定することで電池の状態をモニタ
していたに過ぎなかった。
ところが、第16図に示す各率放電特性を見ればわかる
ように、一つの電池をとってみても放電電流をいくら流
すかによって電池の端子間電圧は変わるし、また第17
図に示すように放TL後電解液の比重が安定する間に電
圧が変化するという現象があるために端子間電圧だけで
は残量、すなわち電池の状態を正確に知ることはできな
い。
また、第17図かられかるように電解液の比重が安定す
るまでにはある程度の時間がかかるので、電解液の比重
だけでも正しい電池残量を即座に求めることはできない
本発明は、上記の問題点を解決するものであって、電池
の端子間電圧、充放電電流及び電池の温度を測定し、こ
れらの値から電池の正しい残量を求めるようにした電池
状態モニタ装置を提供することを目的とするものである
C問題点を解決するための手段〕 そのために本発明の電池状態モニタ装置は、電池の端子
間電圧を測定する電圧測定部と、電池の充放電電流を測
定する電流測定部と、電池の温度を測定する温度測定部
と、上記電圧測定部、電流測定部及び温度測定部で測定
した測定値を入力し電池残量を演算する演算部と、上記
演算部で演算して得られた電池残量を表示する残量表示
装置とを備えたことを特徴とするものである。
〔作用及び発明の効果〕
本発明の電池状態モニタ装置では、上記電圧測定部、電
流測定部及び温度測定部でそれぞれ電池の端子間電圧、
充放Tl電流及び電池の温度を測定し、それを演算部に
入力し電池残量を演算するので、充放電特性や周囲の温
度環境を考慮することによって常に電池状態を正確に把
握し、その上で電池の有効活用を図ることができる。
〔実施例〕
以下、図面を参照しつつ実施例を説明する。
第1図は本発明に係る電池状態モニタ装置の1実施例構
成を示す図であり、1は電池、2は負荷、3は電圧測定
部、4は電圧入力回路、5は電流測定部、6は電流セン
サ、7は電流入力回路、8は温度測定部、9は温度セン
サ、10は温度入力回路、11は演算部、12はA/D
変換回路、13はMPU (マイクロプロセッシングユ
ニット)、14はROM、15は表示ドライバ、16は
残量表示装置を示す。
第1図において、電圧測定部3は電池1の端子間電圧を
測定するものであり、端子間電圧は電圧入力回路4でA
/D変換回路12に見合ったレンジに分圧されてA/D
変換回路12に入力される。
電流測定部5は電池1の充放電電流を測定し、電流入力
回路7を介してA/D変損回路12に測定値を入力する
。電流の測定にあたっては電池の子線に流れる電流によ
って発生する磁界の強さをホール素子から成る電流セン
サ6で測定することにより行う。なお、電流入力回路7
はホール素子への電流を供給する定電流回路及びホール
素子からの出力信号を増幅する増幅回路を備えている。
温度測定部8は、電池ケースに取り付けた温度センサ9
で測定した値を温度入力回路10を介してA/D変換回
路12に入力する。なお、温度センサ9はサーミスタと
することができるものである。
演算部11は、測定の結果得られた電圧値、電流値及び
温度値から電池の残量を演算し、その結果を表示ドライ
バ15に出力する。表示ドライバ15は残量表示装置1
6を駆動し、電池の残量をパーセントで表示する。ここ
で残量表示装置16は発光ダイオード、液晶その他の周
知の表示装置で構成することができる。
電圧、電流及び温度の測定値から電池残量を求める演算
は第2図に示す原理により行われる。まず電圧値から電
池残贋初期値設定回路21によりシステム立ち上げ時の
電池残量の初期値を設定する。次ぎに充放電検出回路2
2により所定時間毎に電圧値から電池が充電状態にある
か放電状態にあるかを判断し、充電状態にある場合には
切り換え回路23及び補正回路24により電流値に応じ
た値を求めて加算回路25で残量に加え、放電状態にあ
る場合には切り換え回路23及び補正回路24により@
、電流値応じた値を求めて減算回路26で残量から減算
する。この時、残量に加減算される値を温度値により補
正するのが補正回路24である。このようにして求めら
れた電池残量27は10ms e c毎に上述した処理
が繰り返されて更新される。充放電検出回路22の処理
において充電状態か放電状態かの判断は端子間電圧が2
゜IV/セルを越えていれば充電状態と判断し、2゜I
V/セル以下ならば放電状態と判断すればよい。
それは第3図の放電特性曲線かられかるように1セル当
たりでみると放電開始時の電圧は2.1vを少し下回る
値であり、また第4図の充電特性曲線かられかるように
1セル当たりの充電開始時の電圧は2.0■を少し上回
る値であるから、2゜1V/セルを境にして、それを越
える時は充電状態、それ以下なら放電状態とすることで
妥当性のある判断ができる。なお充電状態か放電状態か
の判断は電流の向きによっても判断できる。
また、減算回路26の処理において放電時に減算する値
は、放電率と容量の関係を示す第5図及び放電電流と容
量の関係を示す第6図から求められるし、加算回路25
の処理において充電時に加算する値は、放電時に減算す
る値の80%とするのが妥当である。更に、補正回路2
4の処理による温度補正は次のように行われる。第7図
に示すように温度と容量の関係は連続した曲線で表わさ
れるが、演算を簡単にするため第8図に示すように10
℃毎に区分けして係数を設定しておき、この係数を残量
に加減算する値に乗算することにより補正を行う。
以上電池の残量を求める演算の原理を説明したが、この
演算は第1図の演算部11のROM14に格納されてい
るプログラムにより行われる。なお、MPU13にはA
/D変換回路12でA/D変換された各測定値を格納す
るRAMも含まれている。
次ぎにMPU13で行われる処理の流れを第9図、第1
0図、第11図を用いて詳細に説明する。
まず第9図のステップ3oでシステムの初期設定を行っ
た後ステップ31で電流値のA/D変換を開始する。す
ると第10図のSC1割込み処理が開始されステップ4
5でA/D変換の結果が人力される。ステップ46で入
力された値が電流値かどうか判断され、即ち第1図でA
/D変換回路12の入力側に設けられているスイッチが
電流入力回路7に接続されているか否かが判断されて、
入力が電流値であればステップ47で電流値をストアし
てステップ48に移り、温度値のA/D変換を開始する
。ステップ46で入力が電流値でないと判断されるとス
テップ49に移り、入力が温度値か否かが判断される。
温度値ならステップ5゜で温度値をストアしてステップ
51で電圧値のA/D変換を開始し、そうでなければス
テップ52で入力が電圧値か否か判断される。ここで入
力が電圧値であればステップ53で電圧値をストアし、
更にステップ54でフラグFADをFAD=FFとして
割込み処理を終了する。ここで、フラグFADは電圧値
がストアされた否かを示すもので、ストアされれはFA
D=FFであり、ストアされていなければFAD=Oで
ある。こうしてステップ引きで電流値がA/D変換され
ると、ステップ32でフラグFADがOか否か、即ち電
圧値がストアされたか否か判断され、ストアされていな
ければストアされるまで待機する。第10図の801割
り込み処理のステップ54でFAD=FFとなるとステ
ップ33に移り、ステップ53 (第10図)でストア
された電圧値に基づいて電池の残量の初期値を設定する
。この初期値の設定は、第1図のROM14に格納され
ている電池の端子間電圧と残量初期値との関係を示すマ
ツプを参照して行われるが、そのマツプは第12図のよ
うになっている。つまりROM14にAD変換された端
子間電圧値、例えば“7C”が入力されると出力として
“317000”が出力され、これが残量初期値となる
。なお、第12図の容量の欄からこの“317000″
は90%の容量であることがわかる。このようにしてス
テップ33で残量初期値が設定されるとステップ34で
FAD−0となされる。これはFAD−FFの状態が続
いていると残量の初期値を設定するために利用した電圧
値がそのまま後の処理、卯ち充電状態にあるか放電状態
にあるかの判断に使用されることになってしまう不都合
を回避するために行われる処理であり、具体的には残量
初期値設定のために用いた電圧値をストアされていると
ころから消去することを意味する。次にステップ35で
再び電圧値がストアされたか否か判断される。ストアさ
れていなければ第10図のSC1割込み処理のステップ
54でFAD=FFになるまで待機し、FAD−FFに
なればステップ36に移る。このステップ35は、電池
が充電状態にあるか放電状態にあるかの判断を行うため
に電圧値が必要であるので、最新の電圧値がストアされ
たか否かを判断しているのである。ストアされた最新の
電圧値はステップ37の充電状態か否かの判断に用いら
れるが、その前にステップ36で一旦FAD=Oとなさ
れる。このステップ36が設けられる意味は前述したス
テップ34と同様である。ステップ37によりストアさ
れた電圧値で充電状態であると判断されるとス゛ テン
プ38で残量に加える値が決定され、放電状態であると
判断されるとステップ39で残量から引く値が決定され
る。これらの値は前述したように第5図及び第6図に示
す曲線から決定されるもので、それぞれ第13図、第1
4図のようなマツプにされて第1図のROM14に格納
されている。
ステップ38又はステップ39で決定されていた値はス
テップ40で温度補正される。温度補正は、第10図の
ステップ50でストアされた温度値に基づいて第8図の
マツプから係数を求め、その係数をステップ38又はス
テップ39で決定された値に乗算すことにより行われる
。この第8図のマツプもROM14に格納されているこ
とはいうまでもない、ステップ40で温度補正された値
は、充電状態ならステップ42で残量に加算され、放電
状態ならステップ43で残量から減算されて、ステップ
44で残量表示が行われる。この残量表示は第1図の表
示ドライバ■5及び減量表示装置16により行われる。
ステップ44が終了すると再びステップ35の処理に戻
る。これは第2図でも説明したように10m秒毎に定期
的に残量の訂正が行われるからであり、その処理は、第
11図の10ms e c割込み処理によって行われる
。ステップ55で割込みがセットされ、ステップ56で
電流値のA/D変換が開始される。すると第10図のS
C1割込み処理が開始し、前述した動作が行われる。と
してステップ54でFAD=FFとなるとステップ35
(第9図)から前述した動作がくり返され新しい残量が
表示されて再び次のサイクルに移ることになる。
以上、本発明の1実施例について説明したが、本発明は
上記の実施例に限定されるものではなく種々の変形が可
能である。例えば電流センサ、温度センサはそれぞれホ
ール素子、サーミスタに限られるものではない、また、
各マツプは1づつしか備えていないように思われるかも
しれないが、それぞれのマツプについて複数個ずつデー
タを備えて、使用する電池に応じて使用するデータをキ
ー人力等により指定するようにしてもよい。更に、電池
の経年変化による特性の変化をマツプとして備え、残量
の補正を行うようにしてもよいし、実施例では10m秒
毎に残量を更新したがあまり長くない適当な時間間隔で
更新してもよい。
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、端子
間電圧、充放電電流及び電池温度の測定値から電池残量
を求めるようにしたので常に電池状態を正確に把握した
上で使用でき、不意に電池残量が無くなるようなことは
回避できる。。このように本発明は電池を使用する機器
、装置にとって非常に有意義であり、特に第15図で説
明したようなエンジンとモータにより駆動可能なハイブ
リッド車両に用いた場合には、エンジンとモータの使い
分けを非常に効果的に行える。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係わる電池状態モニタ装置の1実施例
構成を示す図、第2図は電池残量の演算の原理を示す図
、第3図は電池の放電特性曲線を示す図、第4図は電池
の充電特性曲線を示す図、第5図は電池の放電率と容量
の関係を示す図、第6図は電池の放電電流と容量の関係
を示す図、第7図は電池の電解液温度と容量の関係を示
す図、第8図は温度補正のマツプを示す図、第9図は残
量表示のフローチャートを示す図、第10図はSC■割
込のフローチャートを示す図、第11図は10 m s
 e (割込のフローチャートを示す図、第12図は残
量初期値設定のマツプを示す図、第13図は充電時に残
量に加える値のマツプを示す図、第14図は放電時に残
量から引(値のマツプを示す図、第15図はハイブリッ
ド車両の1例を示す図、第16図は電池の各率放電特性
を示す図、第17図は放電時間と端子間電圧及び電解液
の比重の関係を示す図である。 1・・・電池、2・・・負荷、3・・・電圧測定部、4
・・・電圧入力回路、5・・・電流測定部、6・・・電
流センサ、7・・・電流入力回路、8・・・温度測定部
、9・・・温度センサ、10・・・温度入力回路、11
・・・演算部、12・・・A/D変換回路、13・・・
MPU (マイクロプロセンシングユニット)、14・
・・ROM、15・・・表示ドライバ、16・・・残量
表示装置。 出 願 人 アイシン・ワーナー株式会社(外1名y代
理人 弁理士 阿 部 龍 吉(外3名)第1図 第7図 第8図 第11図   第10図 第12図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)電池の端子間電圧を測定する電圧測定部と、電池
    の充放電電流を測定する電流測定部と、電池の温度を測
    定する温度測定部と、上記電圧測定部、電流測定部及び
    温度測定部で測定した測定値を入力し電池残量を演算す
    る演算部と、上記演算部で演算して得られた電池残量を
    表示する残量表示装置とを備えたことを特徴とする電池
    状態モニタ装置。
JP62302443A 1987-11-30 1987-11-30 電池状態モニタ装置 Pending JPH01143984A (ja)

Priority Applications (2)

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JP62302443A JPH01143984A (ja) 1987-11-30 1987-11-30 電池状態モニタ装置
US07/274,569 US4947123A (en) 1987-11-30 1988-11-23 Battery state monitoring apparatus

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