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1. WO2020196366 - DISPOSITIF DE STOCKAGE ÉLECTRIQUE, ET PROCÉDÉ ET PROGRAMME D'ESTIMATION DE CAPACITÉ D'ÉLÉMENT DE STOCKAGE ÉLECTRIQUE

Document

明 細 書

発明の名称 蓄電装置、蓄電素子の容量推定方法、蓄電素子の容量推定プログラム

技術分野

0001  

背景技術

0002  

先行技術文献

特許文献

0003  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0004   0005  

課題を解決するための手段

0006   0007  

発明の効果

0008  

図面の簡単な説明

0009  

発明を実施するための形態

0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087   0088   0089   0090   0091   0092   0093   0094   0095   0096  

符号の説明

0097  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15  

明 細 書

発明の名称 : 蓄電装置、蓄電素子の容量推定方法、蓄電素子の容量推定プログラム

技術分野

[0001]
 本発明は、蓄電素子の容量を推定する技術に関する。

背景技術

[0002]
 蓄電装置には、蓄電素子の電流や電圧を計測する計測部や、蓄電素子を管理する管理部を備えたものがある。下記特許文献1には、計測部や管理部に対して、蓄電素子から電力を供給する点が記載されている。

先行技術文献

特許文献

[0003]
特許文献1 : 特開2017-184534号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0004]
 蓄電素子が計測部に電力を供給する場合、蓄電素子の電圧が計測部の最低動作電圧以下になると、計測部は停止して計測不能となる。計測部が計測不能になると、蓄電素子の電流や電圧が計測できなくなり、蓄電素子の容量が不定となる。
[0005]
 本発明は、蓄電素子の電圧が計測部の最低動作以下になっても、蓄電素子の容量を推定することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0006]
 本発明の一局面に係る蓄電装置は、外部端子と、蓄電素子と、前記蓄電素子から前記外部端子への電流経路に位置するスイッチと、前記蓄電素子の電流及び電圧を計測する計測部と、管理部と、を備える。前記計測部と前記管理部は、前記蓄電素子から電力の供給を受ける。前記管理部の最低動作電圧は、前記計測部の最低動作電圧より低い。前記管理部は、前記蓄電素子の電圧が前記計測部の最低動作電圧以上の閾値電圧を下回った場合、前記スイッチの制御により前記外部端子を通じた外部への放電を遮断し、前記蓄電素子の電圧が前記閾値電圧から前記計測部の最低動作電圧まで低下する第1期間の任意時点からの経過時間に基づいて、前記蓄電素子の前記任意時点以降の容量を推定する。
[0007]
 本技術は、蓄電装置の容量推定方法、容量推定プログラム、容量推定プログラムを記録した記録媒体に適用することが出来る。

発明の効果

[0008]
 本技術により、蓄電素子の電圧が計測部の最低動作以下になっても、蓄電素子の容量を推定することができる。

図面の簡単な説明

[0009]
[図1] 実施形態における車両の側面図
[図2] バッテリの分解斜視図
[図3] 二次電池の平面図
[図4] 図3のA-A線断面図
[図5] 車両の電気的構成を示すブロック図
[図6] バッテリの電気的構成を示すブロック図
[図7] 充電検出回路のブロック図
[図8] 監視処理のフローチャート
[図9] 容量推定処理のフローチャート
[図10] 駐車後における組電池の電圧推移を示すグラフ
[図11] 充電制御フローチャート
[図12] 二次電池の再使用可能領域と再使用禁止領域を示す図
[図13] 経過時間Tと二次電池の容量Cのデータテーブル
[図14] スイッチの回路図
[図15] 駐車後における組電池の電圧推移を示すグラフ

発明を実施するための形態

[0010]
 蓄電装置は、外部端子と、蓄電素子と、前記蓄電素子から前記外部端子への電流経路に位置するスイッチと、前記蓄電素子の電流及び電圧を計測する計測部と、管理部と、を備える。前記計測部と前記管理部は、前記蓄電素子から電力の供給を受ける。前記管理部の最低動作電圧は、前記計測部の最低動作電圧より低い。前記管理部は、前記蓄電素子の電圧が前記計測部の最低動作電圧以上の閾値電圧を下回った場合、前記スイッチの制御により前記外部端子を通じた外部への放電を遮断し、前記蓄電素子の電圧が前記閾値電圧から前記計測部の最低動作電圧まで低下する第1期間の任意時点からの経過時間に基づいて、前記蓄電素子の前記任意時点以降の容量を推定する。
[0011]
 蓄電素子の電圧が計測部の最低動作電圧以上の閾値電圧を下回った場合、管理部は、外部への放電を遮断する。外部への放電を遮断すると、蓄電素子から外部への電流の持ち出しは無くなる。蓄電素子は、蓄電装置内部で消費される電流や自己放電電流など一定の電流を放電する状態となるため、容量低下量は経過時間にほぼ比例する。蓄電素子の容量を、経過時間に基づいて推定することで、計測部の停止後でも、容量が推定できる。
[0012]
 前記管理部は、前記経過時間に基づいて前記蓄電素子の任意時点以降の容量低下量を算出し、前記蓄電素子の前記任意時点の容量から前記容量低下量を減算することで、前記蓄電素子の前記任意時点以降の容量を推定してもよい。組電池の電圧が計測部の最低動作電圧以上の場合、計測部による電圧、電流の計測が可能である。そのため、蓄電素子の任意時点の容量は、計測部の計測値に基づいて、誤差少なく推定できる。推定誤差の小さい任意時点の容量から、経過時間に応じた容量低下量を減算して蓄電素子の任意時点以降の容量を推定するため、容量の推定精度が高い。
[0013]
 前記管理部は、前記任意時点以降に充電を検出した場合、前記蓄電素子の容量が再使用可能領域内であれば、前記スイッチの制御により前記蓄電素子への充電を許可してもよい。
[0014]
 容量が再使用可能領域内である場合、充電を受け入れることで、蓄電素子を再使用できる。そのため、蓄電素子の使用性が高まる。
[0015]
 前記管理部は、前記任意時点以降に充電を検出した場合、前記蓄電素子の容量が再使用禁止領域内であれば、前記スイッチの制御により前記蓄電素子への充電を禁止してもよい。
[0016]
 容量が再使用禁止領域内である場合、充電の受け入れを禁止することで、蓄電素子が再使用されることを抑制できる。再使用の禁止により、安全性を確保することが出来る。
[0017]
 前記蓄電装置は車両用であってもよく、前記管理部は、前記車両の駐車中において、前記蓄電素子の電圧が前記計測部の最低動作電圧以上の閾値電圧を下回った場合、前記スイッチの制御により前記外部端子を通じた外部への放電を遮断し、前記蓄電素子の電圧が前記閾値電圧から前記計測部の最低動作電圧まで低下する第1期間の任意時点からの経過時間に基づいて、前記蓄電素子の前記任意時点以降の容量を推定してもよい。
[0018]
 駐車中、エンジンは停止するため、車両発電機は発電しない。蓄電素子は、充電されず、放電を続けるため、蓄電素子の電圧が計測部の最低動作電圧を下回って、計測不能に陥り易い。計測不能に陥り易い駐車中に、本技術を適用することで、蓄電素子の電圧が計測部の最低動作電圧を下回った以降でも、蓄電素子の容量推定が可能となる。
[0019]
 <実施形態1>
1.バッテリ50の説明
 図1は車両の側面図、図2はバッテリの分解斜視図である。車両10は、エンジン駆動車であり、エンジン20とバッテリ50を備えている。図1では、エンジン20、バッテリ50のみ図示し、車両10を構成する他の部品は省略している。バッテリ50は、「蓄電装置」の一例である。
[0020]
 バッテリ50は、図2に示すように、組電池60と、回路基板ユニット65と、収容体71を備える。
[0021]
 収容体71は、合成樹脂材料からなる本体73と蓋体74とを備えている。本体73は有底筒状である。本体73は、底面部75と、4つの側面部76とを備えている。4つの側面部76によって上端部分に上方開口部77が形成されている。
[0022]
 収容体71は、組電池60と回路基板ユニット65を収容する。組電池60は12個の二次電池62を有する。12個の二次電池62は、3並列で4直列に接続されている。回路基板ユニット65は、組電池60の上部に配置されている。図6のブロック図では、並列に接続された3つの二次電池62を1つの電池記号で表している。二次電池62は「蓄電素子」の一例である。
[0023]
 蓋体74は、本体73の上方開口部77を閉鎖する。蓋体74の周囲には外周壁78が設けられている。蓋体74は、平面視略T字形の突出部79を有する。蓋体74の前部のうち、一方の隅部に正極の外部端子51が固定され、他方の隅部に負極の外部端子52が固定されている。
[0024]
 図3及び図4に示すように、二次電池62は、直方体形状のケース82内に電極体83を非水電解質と共に収容したものである。二次電池62は一例としてリチウムイオン二次電池である。ケース82は、ケース本体84と、その上方の開口部を閉鎖する蓋85とを有している。
[0025]
 電極体83は、詳細については図示しないが、銅箔からなる基材に活物質を塗布した負極要素と、アルミニウム箔からなる基材に活物質を塗布した正極要素との間に、多孔性の樹脂フィルムからなるセパレータを配置したものである。これらはいずれも帯状で、セパレータに対して負極要素と正極要素とを幅方向の反対側にそれぞれ位置をずらした状態で、ケース本体84に収容可能となるように扁平状に巻回されている。
[0026]
 正極要素には正極集電体86を介して正極端子87が、負極要素には負極集電体88を介して負極端子89がそれぞれ接続されている。正極集電体86及び負極集電体88は、平板状の台座部90と、この台座部90から延びる脚部91とからなる。台座部90には貫通孔が形成されている。脚部91は正極要素又は負極要素に接続されている。正極端子87及び負極端子89は、端子本体部92と、その下面中心部分から下方に突出する軸部93とからなる。そのうち、正極端子87の端子本体部92と軸部93とは、アルミニウム(単一材料)によって一体成形されている。負極端子89においては、端子本体部92がアルミニウム製で、軸部93が銅製であり、これらを組み付けたものである。正極端子87及び負極端子89の端子本体部92は、蓋85の両端部に絶縁材料からなるガスケット94を介して配置され、このガスケット94から外方へ露出されている。
[0027]
 蓋85は、圧力開放弁95を有している。圧力開放弁95は、図3に示すように、正極端子87と負極端子89の間に位置している。圧力開放弁95は、ケース82の内圧が制限値を超えた時に、開放して、ケース82の内圧を下げる。
[0028]
 図5は車両10の電気的構成を示すブロック図である。
 車両10は、駆動装置であるエンジン20、エンジン制御部21、エンジン始動装置23、車両発電機であるオルタネータ25、電装機器27、車両ECU(電子制御装置:Electronic Control Unit)30、バッテリ50などを備えている。
[0029]
 バッテリ50は、電力線37に接続されている。バッテリ50には、電力線37を介して、エンジン始動装置23、オルタネータ25、電装機器27が接続されている。
[0030]
 エンジン始動装置23は、セルモータである。イグニッションスイッチ24がオンすると、バッテリ50からクランキング電流が流れ、エンジン始動装置23が駆動する。エンジン始動装置23の駆動により、クランクシャフトが回転し、エンジン20を始動することがきる。
[0031]
 電装機器27は、定格12Vであり、エアコン、オーディオ、カーナビゲーション、補機類などを例示することができる。エンジン始動装置23、電装機器27は、「電気負荷」の一例である。
[0032]
 オルタネータ25は、エンジン20の動力により発電する車両発電機である。オルタネータ25の発電量が車両10の電気負荷量を上回っている場合、オルタネータ25によりバッテリ50は充電される。オルタネータ25の発電量が車両10の電気負荷量よりも小さい場合、バッテリ50は放電し、発電量の不足を補う。
[0033]
 車両ECU30は、通信線L1を介してバッテリ50と通信可能に接続されており、通信線L2を介してオルタネータ25と通信可能に接続されている。車両ECU30は、バッテリ50からSOCや容量Cの情報を受け、オルタネータ25の発電量を制御することで、バッテリ50のSOCや容量Cをコントロールする。
[0034]
 車両ECU30は、通信線L3を介してエンジン制御部21と通信可能に接続されている。エンジン制御部21は、車両10に搭載されており、エンジン20の動作状態を監視する。エンジン制御部21は、速度計測器などの計器類の計測値から、車両10の走行状態を監視する。車両ECU30は、エンジン制御部21から、イグニッションスイッチ24の入り切りの情報、エンジン20の動作状態の情報及び車両10の走行状態(走行中、走行停止、アイドリングストップなど)の情報を得ることが出来る。
[0035]
 図6はバッテリ50の電気的構成を示すブロック図である。バッテリ50は、組電池60と、抵抗器54と、スイッチ53と、管理部130と、計測部150と、温度センサと、充電検出回路200を備える。組電池60は、直列接続された複数の二次電池62から構成されている。バッテリ50は、定格12Vである。
[0036]
 組電池60、スイッチ53及び抵抗器54は、パワーライン55P、55Nを介して、直列に接続されている。
[0037]
 パワーライン55Pは、正極の外部端子51と組電池60の正極とを接続するパワーラインである。パワーライン55Nは、負極の外部端子52と組電池60の負極とを接続するパワーラインである。パワーライン55P及びパワーライン55Nは電流経路である。
[0038]
 スイッチ53は、組電池60の正極側に位置し、正極側のパワーライン55Pに設けられている。スイッチ53は、FETなどの半導体スイッチ又はリレーである。スイッチ53をオープンすることで、バッテリ50の電流を遮断することが出来る。スイッチ53は、正常時、クローズに制御される。
[0039]
 抵抗器54は、組電池60の負極に位置し、負極側のパワーライン55Nに設けられている。
[0040]
 計測部150は、回路基板100上に実装されており、電流計測部160と、電圧計測部170と、を備える。計測部150は、正極側のパワーライン55Pに分岐線57を介して接続されている。分岐線57は、パワーライン55P上のC点に接続されている。C点は、組電池60から見てスイッチ53よりも近点に位置しており、計測部150は、スイッチ53の入り切りによらず、分岐線57を通じて組電池60から電力の供給を受ける。計測部150は、降圧回路155を有している。降圧回路155は、組電池60の電圧Vabを降圧して、電流計測部160、電圧計測部170に電力供給する。
[0041]
 電流計測部160は、アンプ161と、ADコンバータ163とを含む。アンプ161は、抵抗器54の両端電圧Vrを増幅する。ADコンバータ163は、アンプ161の出力値をアナログ信号からディジタル信号に変換して出力する。電流計測部160は、2つの入力端子161A、161Bの電圧差Vrから、バッテリ50の電流Iを検出する。
[0042]
 電圧計測部170は、マルチプレクサ171と、ADコンバータ173とを含む。マルチプレクサ171は、5つの入力端子171A~171Eを有する。5つの入力端子171A~171Eは、各二次電池62の電極にそれぞれ電気的に接続される。
[0043]
 マルチプレクサ171は、測定対象の二次電池62を切り換えつつ、各二次電池62の電圧Vを順に検出して出力する。ADコンバータ173は、マルチプレクサ171の出力値を、アナログ信号からディジタル信号に変換して出力する。
[0044]
 電流計測部160、電圧計測部170は、バス180を介して管理部130と接続されており、両計測部160、170の出力(計測値)は、管理部130に対して入力される。
[0045]
 管理部130は、図6に示すように、回路基板100上に実装されている。管理部130は、CPU131と、メモリ133と、計時部135を備える。管理部130は、正極側のパワーライン55Pに分岐線58を介して接続されている。分岐線58は、パワーライン55P上のC点に接続されている。C点は、組電池60から見てスイッチ53よりも近点に位置しており、管理部130は、スイッチ53の入り切りによらず、分岐線58を通じて組電池60から電力の供給を受ける。分岐線58には、レギュレータ59が設けられている。レギュレータ59は、組電池60の電圧Vabを降圧して、管理部130に電力供給する。
[0046]
 管理部130は、車両10が駐車中か走行中であるかなど、車両10の状態に関する情報を車両ECU30から得ることが出来る。
[0047]
 管理部130は、電流計測部160、電圧計測部170、温度センサにより、組電池60の電流I、各二次電池62の電圧V、組電池60の電圧Vab及び組電池60の温度を、所定の計測周期Nで計測し、バッテリ50の状態を監視する。メモリ133には、バッテリ50の監視処理(図8のフローチャート)を実行する監視プログラムや、バッテリ50の容量推定処理(図9のフローチャート)を実行する容量推定プログラムが記憶されている。
[0048]
 充電検出回路200は、図7に示すように、2つの検出抵抗R1、R2と、コンパレータ210と、を備える。2つの検出抵抗R1、R2は、2つの外部端子51、52間において、直列に接続されている。
[0049]
 コンパレータ210は、2つの検出抵抗R1、R2の接続点Prの電圧を基準電圧と比較する。コンパレータ210は、接続点Prの電圧が基準電圧より高い場合(充電時)、充電検出信号Scを出力する。管理部130は、充電検出信号Scにより、バッテリ50に対する充電の有無を検知することが出来る。
[0050]
 2.バッテリ50の監視処理
 図8はバッテリ50の監視処理のフローチャートである。バッテリ50の監視処理は、車両10の状態に関係なく、管理部130の起動中は、所定の計測周期Nで常に実行される。
[0051]
 バッテリ50の監視処理はS10~S60により構成されている。監視処理がスタートすると、管理部130は、電流計測部160を用いて、組電池60の電流Iを計測する(S10)。管理部130は、電圧計測部170を用いて、各二次電池62の電圧V及び組電池60の電圧Vabを計測し、温度センサを用いて組電池60の温度Tを計測する(S20、S30)。組電池60の電圧Vabは、図6のA点-B点間の電圧であり、4つの二次電池62の合計電圧(総電圧)である。
[0052]
 その後、管理部130は各計測値をメモリ133に一時記憶すると共に、計測値に異常があるか、判定する処理を行う(S40)。
[0053]
 計測値に異常がない場合(S40:YES)、管理部130は、下記の(1)式で示すように、電流計測部160により計測される電流Iの時間に対する積分値に基づいて、各二次電池62の容量Cを算出する(S50)。+は充電、-は放電である。
[0054]
 C=Cf±(∫Idt)   (1)
 Cfは、各二次電池62の容量Cの初期値(満充電容量)、Iは電流である。
[0055]
 容量Cは、電流Iの積算値に限らず、電圧Vabとの相関性から算出してもよい。つまり、電圧Vabの計測値から、電圧Vab-容量Cの相関性を用いて、容量Cを算出してもよい。
[0056]
 計測値に異常がない場合(S40:YES)、S10~S50の各処理が、所定の計測周期Nで繰り返し行われ、計測周期Nごとに、各二次電池62の容量Cが算出される。
 計測値に異常がある場合(S40:NO)、管理部130は、車両ECU30に異常を報知する処理を行う(S60)。
[0057]
3.計測不能時の容量推定
 管理部130と計測部150は、組電池60を電源としており、組電池60から電力の供給を受ける。最低動作電圧は、管理部130や計測部150が動作停止をせずに、継続的に動作し続けることが可能な最低の電圧である。
[0058]
 計測部150は、最低動作電圧がV1であり、組電池60の電圧Vabが最低動作電圧V1以上の場合に限り、動作することが出来る。
[0059]
 管理部130は、最低動作電圧がV2であり、組電池60の電圧Vabが最低動作電圧V2以上の場合に限り、動作することが出来る。
[0060]
 管理部130の最低動作電圧V2は、計測部150の最低動作電圧V1よりも低い。つまり、V1>V2である。一例として、V1=5[V]、V2=3.3[V]である。
[0061]
 最低動作電圧V2が最低動作電圧V1より小さい場合(V1>V2)、組電池60の電圧Vabが放電に伴って次第に下降すると、最低動作電圧V1まで低下した時点で、まず計測部150が停止し、その後、最低動作電圧V2まで低下した時点で、管理部130が停止する。つまり、組電池60の電圧Vabが最低動作電圧V1から最低動作電圧V2まで低下する期間W12、計測部150は停止するが、管理部130は動作を続ける(図10参照)。
[0062]
 管理部130は、下記の容量推定処理を実行することにより、計測部150が停止して計測不能となる期間W12について、各二次電池62の容量Cを推定する。
[0063]
 図9は、容量推定処理のフローチャートである。容量推定処理は、S100~S170の8つのステップから構成されており、車両10の駐車後に実行される。
[0064]
 管理部130は、車両ECU30から通信で、車両10が駐車中である情報を受けると、計測部150により計測される組電池60の電圧Vabを、閾値電圧V0と比較する処理を行う(S100)。閾値電圧V0は、計測部150の最低動作電圧V1以上の電圧であり、一例として6Vである。閾値電圧V0は最低動作電圧V1と等しくてもよい(V0=V1)。
[0065]
 図10は、駐車後について、時間に対する組電池60の電圧推移を示すグラフである。組電池60が正常であれば、スイッチ53はクローズしており、駐車後、バッテリ50から車両10に対して暗電流が流れるから、駐車開始時点tp以降、組電池60の電圧Vabは低下する。暗電流は、駐車中に車両10が消費する電流である。
[0066]
 組電池60の電圧Vabが閾値電圧V0以下になると、管理部130は、スイッチ53をクローズからオープンに切り替える(S110)。図10のグラフでは、組電池60の電圧Vabが閾値電圧V0以下になる時刻t0にて、スイッチ53がオープンする。
[0067]
 スイッチ53をオープンすることで、バッテリ50から車両10への放電、つまり外部端子51、52に接続された電装機器27への放電を遮断できる。
[0068]
 放電の遮断後、管理部130は、計測部150により計測される組電池60の電圧Vabを、計測部150の最低動作電圧V1と比較する処理を行う(S120)。
[0069]
 組電池60の電圧Vabが最低動作電圧V1以下まで低下した場合、管理部130は、各二次電池62について、組電池60の電圧Vabが最低動作電圧V1になる直前の容量C1をメモリ133に記憶する(S130)。
[0070]
 図10のグラフでは、第1時刻t1にて、組電池60の電圧Vabが最低動作電圧V1まで低下しており、各二次電池62について、第1時刻t1の直前に監視処理(S50)にて算出した容量C1が、メモリ133に記憶される。
[0071]
 第1時刻t1以降、組電池60の電圧Vabは最低動作電圧V1以下のため、計測部150は停止する(S140)。従って、組電池60の電流や電圧の計測値を用いて、各二次電池62の容量Cを算出することは出来ない。
[0072]
 管理部130は、第1時刻t1以降、計時部135を用いて、第1時刻t1からの経過時間Tをカウントする。管理部130は、経過時間Tから、容量低下量ΔCを求める。例えば、(2)式で示すように、電流値Iaと経過時間Tの積により、容量低下量ΔCを求める。
[0073]
 電流値Iaは、第1時刻t1以降に、各二次電池62が放電する電流である。電流値Iaは、管理部130の消費電流、計測部150の消費電流、充電検出回路200の消費電流、各二次電池62の自己放電電流の合計値である。電流値Iaは、理論値や経験値を用いることが出来、固定値である。
[0074]
 管理部130は、(3)式で示すように、第1時刻t1の直前の容量C1から容量低下量ΔCを減算することで、第1時刻t1以降、各二次電池62の容量Cを推定する(S150)。
[0075]
 ΔC=Ia×T       (2)
 C=C1-ΔC       (3)
[0076]
 容量Cの推定処理は、組電池60の電圧Vabが、最低動作電圧V1から最低動作電圧V2まで低下する期間W12、所定の間隔で実行される。そして、組電池60の電圧VabがV2まで低下すると(S160:YES)、管理部130は停止する(S170)。
[0077]
 図11は、充電制御フローチャートであり、期間W12に充電検出回路200が充電を検出した場合に行われる。充電は、オルタネータからの充電でもいいし、車両外部の外部充電器からの充電でもいい。
[0078]
 管理部130は、充電検出回路200の出力から充電を検出すると、S150で推定した各二次電池62の容量Cを再使用禁止領域H2と比較する。
[0079]
 図12に示すように、二次電池62は、容量Cの大きさにより、再使用可能領域H1と再使用禁止領域H2とが設けられている。再使用可能領域H1は、充電による再使用が可能な領域Cb~Caである。再使用禁止領域H2は、過放電など、再使用時に安全性の確保が出来ず、充電による再使用を禁止する領域Cc~Cbである。Cc<Cb<Caである。
[0080]
 管理部130は、組電池60を構成する4つの二次電池62のいずれかが、再使用禁止領域H2に含まれている場合、スイッチ53をオープンに維持する(S220)。スイッチ53をオープンに維持することで、組電池60は、外部端子51から切り離された状態を維持する。そのため、充電を禁止して、バッテリ50が再使用されることを抑制できる。
[0081]
 管理部130は、全ての二次電池62が再使用禁止領域H2に含まれていない場合(再使用可能領域に含まれている場合)、スイッチ53をオープンからクローズに切り換える(S230)。スイッチ53をオープンからクローズに切り換えることで、組電池60は、外部端子51と導通する。そのため、充電を受け入れて、バッテリ50を再使用することが出来る。
[0082]
4.効果
 管理部130は、車両の駐車中、組電池60の電圧Vabが閾値電圧V0まで低下した場合、スイッチ53をオープンして、バッテリ50から車両10への放電を遮断する。放電遮断後、車両10への放電はなくなるので、それ以降、二次電池62は、バッテリ内部で消費される電流や自己放電電流のみ放電する状態となり、容量低下量ΔCは、経過時間Tにほぼ比例する。
[0083]
 そのため、各二次電池62の計測部停止後の容量Cを、経過時間Tに基づいて、推定することが出来る。計測部停止後の容量Cから、バッテリ50の計測部停止後の再使用可否判断が可能となる。
[0084]
 計測部150の停止後、二次電池62の容量が推定不能である場合、バッテリ50の状態が不確定であるとして再使用を一律禁止することが考えられる。しかしこの場合、実際はまだ使用できるバッテリ50の再使用を禁止することがある。本技術の利用することで、バッテリ50を使用限度まで使い切ることが可能であり、バッテリ50の使用性が高い。
[0085]
 <他の実施形態>
 本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
[0086]
 (1)上記実施形態では、蓄電素子の一例として、二次電池62を例示した。蓄電素子は、二次電池62に限らず、キャパシタでもよい。二次電池62は、リチウムイオン二次電池に限らず他の非水電解質二次電池でもよい。鉛蓄電池などを使用することも出来る。蓄電素子は、複数に限らず、単数(単セル)の構成でもよい。
[0087]
 (2)上記実施形態では、バッテリ50をエンジン始動用とした。バッテリ50の使用用途は、特定の用途に限定されない。バッテリ50は、移動体用(車両用や船舶用、AGVなど)や、産業用(無停電電源システムや太陽光発電システムの蓄電装置)など、種々の用途に使用してもよい。
[0088]
 (3)上記実施形態では、上記実施形態では、第1時刻t1の直前の容量C1を、電流計測値から算出した。容量Cは電圧Vとの相関がある。時刻t1の容量C1は、最低動作電圧V1との相関値である。従って、時刻t1の容量C1は、電流計測値から求める場合に限らず、固定値(最低動作電圧V1の相関値)としてもよい。つまり、固定値(最低動作電圧V1の相関値)から、容量低下量ΔCを減算することで、二次電池62の第1時刻t1以降の容量Cを推定してもよい。
[0089]
 また、二次電池62の第1時刻t1以降の容量Cは、経過時間Tにほぼ比例して低下するから、図13に示すように、経過時間Tと容量Cを対応付けたデータテーブルを用いて、二次電池62の第1時刻t1以降の容量Cを推定してもよい。
[0090]
 (4)上記実施形態では、図9の容量推定処理を行ったが、車両の駐車中に行ったが、組電池60の電圧Vabが閾値電圧V0を下回る場合、いつ行ってもよい。駐車中以外のタイミングで行ってもよい。
[0091]
 (5)スイッチ53は、図14に示すように、バックツーバック接続された2つのFET310、320より構成してもよい。FET310は、Pチャンネルであり、ソースを正極の外部端子51に接続する。FET320は、Pチャンネルであり、ソースを組電池60の正極に接続する。FET310のドレンは、FET320のドレンに接続されている。
[0092]
 2つのFET310、320をオンすることで、充電と放電の双方が可能となる。2つのFET310、320をオフすることで、充電と放電の双方を遮断できる。FET310をオンし、FET320をオフすることで、放電を遮断して充電のみ可能となり、FET310をオフし、FET320をオンすることで、充電を遮断して放電のみ可能となる。
[0093]
 管理部130は、駐車後、組電池60の電圧が閾値電圧V0を下回った場合、FET310をオンし、FET320をオフすることにより、放電のみ遮断してもよい。第1時刻t1以降に充電を検出した場合、二次電池のいずれかが再使用禁止領域に含まれている場合、2つのFET310、320をオフしてバッテリ50の再使用を禁止してもよい。全ての二次電池が再使用禁止領域に含まれていない場合、2つのFET310、320をオンしてバッテリ50の再使用を可能としてもよい。
[0094]
 (6)上記実施形態では、放電の遮断後、管理部130は、計時部135を用いて、第1時刻t1からの経過時間Tを計時し、各二次電池62の第1時刻t1以降の容量Cを、経過時間Tに基づいて推定した(S150)。容量Cの推定処理(S150)は、時刻t0から時刻t1までのどの時点で開始してもよい。例えば、図15の時刻taで開始してもよい。
[0095]
 つまり、管理部130は、第1期間W01の任意時点taから経過時間Tを計時し、任意時点taからの経過時間Tに基づいて、二次電池62の任意時点ta以降の容量Cを推定してもよい。容量Cの推定は、組電池60の電圧Vabが管理部130の最低動作電圧V2まで低下する時刻t2まで行ってもよい。任意時点ta以降に充電を検出した場合、管理部130は、図11の充電制御フローを行って、スイッチ53を、オープンに維持するかクローズするかを判断してもよい。
[0096]
 (8)本技術は、蓄電素子の容量推定プログラムに適用することが出来る。蓄電素子の容量推定プログラムは、コンピュータに、蓄電素子の電圧が計測部の最低動作電圧以上の閾値電圧を下回った場合、スイッチの制御により前記外部端子を通じた外部への放電を遮断する処理(S110)と、放電遮断後、蓄電素子の電圧が閾値電圧から計測部の最低動作電圧まで低下する第1期間の任意時点からの経過時間に基づいて、蓄電素子の前記任意時点以降の容量を推定する処理(S150)とを、実行させるプログラムである。本技術は、蓄電素子の容量推定プログラムを記録した記録媒体に適用することが出来る。コンピュータは、一例として、管理部130である。蓄電素子は、一例として、二次電池62である。容量推定プログラムは、ROMなどの記録媒体に記録することが出来る。

符号の説明

[0097]
 10 車両
 50 バッテリ(蓄電装置)
 53 スイッチ
 60 組電池
 62 二次電池(蓄電素子)
 130 管理部
 150 計測部
 160 電流計測部
 170 電圧計測部
 V1、V2 最低動作電圧
 t1 第1時刻
 T 経過時間

請求の範囲

[請求項1]
 蓄電装置であって、
 外部端子と、
 蓄電素子と、
 前記蓄電素子から前記外部端子への電流経路に位置するスイッチと、
 前記蓄電素子の電流及び電圧を計測する計測部と、
 管理部と、を備え、
 前記計測部と前記管理部は、前記蓄電素子から電力の供給を受け、
 前記管理部の最低動作電圧は、前記計測部の最低動作電圧より低く、
 前記管理部は、
 前記蓄電素子の電圧が前記計測部の最低動作電圧以上の閾値電圧を下回った場合、前記スイッチの制御により前記外部端子を通じた外部への放電を遮断し、
 前記蓄電素子の電圧が前記閾値電圧から前記計測部の最低動作電圧まで低下する第1期間の任意時点からの経過時間に基づいて、前記蓄電素子の前記任意時点以降の容量を推定する、蓄電装置。
[請求項2]
 請求項1に記載の蓄電装置であって、
 前記管理部は、
 前記経過時間に基づいて前記蓄電素子の任意時点以降の容量低下量を算出し、
 前記蓄電素子の前記任意時点の容量から前記容量低下量を減算することで、前記蓄電素子の前記任意時点以降の容量を推定する、蓄電装置。
[請求項3]
 請求項1又は請求項2に記載の蓄電装置であって、
 前記管理部は、前記任意時点以降に充電を検出した場合、前記蓄電素子の容量が再使用可能領域内であれば、前記スイッチの制御により前記蓄電素子への充電を許可する、蓄電装置。
[請求項4]
 請求項1~請求項3のいずれか一項に記載の蓄電装置であって、
 前記管理部は、前記任意時点以降に充電を検出した場合、前記蓄電素子の容量が再使用禁止領域内であれば、前記スイッチの制御により前記蓄電素子への充電を禁止する、蓄電装置。
[請求項5]
 請求項1~請求項4のいずれか一項に記載の蓄電装置であって、
 前記蓄電装置は車両用であり、
 前記管理部は、前記車両の駐車中において、前記蓄電素子の電圧が前記計測部の最低動作電圧以上の閾値電圧を下回った場合、前記スイッチの制御により前記外部端子を通じた外部への放電を遮断し、
 前記蓄電素子の電圧が前記閾値電圧から前記計測部の最低動作電圧まで低下する第1期間の任意時点からの経過時間に基づいて、前記蓄電素子の前記任意時点以降の容量を推定する、蓄電装置。
[請求項6]
 蓄電装置に設けられた蓄電素子の容量推定方法であって、
 前記蓄電素子の電圧が計測部の最低動作電圧以上の閾値電圧を下回った場合、外部端子を通じた外部への放電を遮断し、
前記蓄電素子の電圧が前記閾値電圧から前記計測部の最低動作電圧まで低下する第1期間の任意時点からの経過時間に基づいて、前記蓄電素子の前記任意時点以降の容量を推定する、蓄電素子の容量推定方法。
[請求項7]
 蓄電素子の容量推定プログラムであって、
 前記蓄電素子の電圧が計測部の最低動作電圧以上の閾値電圧を下回った場合、外部端子を通じた外部への放電を遮断し、
前記蓄電素子の電圧が前記閾値電圧から前記計測部の最低動作電圧まで低下する第1期間の任意時点からの経過時間に基づいて、前記蓄電素子の前記任意時点以降の容量を推定する、
 処理をコンピュータに実行させるプログラム。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]

[ 図 10]

[ 図 11]

[ 図 12]

[ 図 13]

[ 図 14]

[ 図 15]