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公開番号
2025016196
公報種別
公開特許公報(A)
公開日
2025-01-31
出願番号
2023119317
出願日
2023-07-21
発明の名称
電源システム、バッテリパック、及びバッテリセルの異常判定方法
出願人
株式会社マキタ
代理人
名古屋国際弁理士法人
主分類
G01R
31/392 20190101AFI20250124BHJP(測定;試験)
要約
【課題】バッテリセルの熱安定性が低下している場合に、バッテリセルを適切に扱うことが可能な技術を提供する。
【解決手段】電源システムは、判定用電源発生部と、第1測定部と、判定部と、を備える。判定用電源発生部は、第1周波数を有する第1成分と、第2周波数を有する第2成分とを含む第1信号をバッテリセルに印加する。第1測定部は、第1成分に対応した第1電流値及び第1電圧値と、第2成分に対応した第2電流値及び第2電圧値と、を測定する。判定部は、第1電流値と第1電圧値とに基づいて、第1インピーダンスを算出し、第2電流値と第2電圧値とに基づいて、第2インピーダンスを算出し、第1インピーダンスと第2インピーダンスとに基づいて、バッテリセルが異常であることを判定する。
【選択図】図1
特許請求の範囲
【請求項1】
バッテリセルを含むバッテリパックと、前記バッテリパックに接続されるように構成された電源ユニットと、を備える電源システムであって、
前記バッテリパック又は前記電源ユニットに配置され、第1周波数を有する第1成分と、前記第1周波数と異なる第2周波数を有する第2成分とを含む信号を、前記バッテリセルに印加するように構成された判定用電源発生部と、
前記バッテリパック又は前記電源ユニットに配置され、前記バッテリセルへの前記第1成分の印加に対応した前記バッテリセルへ流れる第1電流値及び前記バッテリセルの第1電圧値と、前記バッテリセルへの前記第2成分の印加に対応した前記バッテリセルへ流れる第2電流値及び前記バッテリセルの第2電圧値と、を測定するように構成された第1測定部と、
前記バッテリパック又は前記電源ユニットに配置された判定部であって、
前記第1測定部により測定された前記第1電流値と前記第1電圧値とに基づいて、第1インピーダンスを算出し、
前記第1測定部により測定された前記第2電流値と前記第2電圧値とに基づいて、第2インピーダンスを算出し、
算出された前記第1インピーダンス及び算出された前記第2インピーダンスに基づいて、前記バッテリセルが異常であることを判定するように構成された、判定部と、を備える、
電源システム。
続きを表示(約 1,200 文字)
【請求項2】
前記第1成分は、第1信号に相当し、
前記第2成分は、前記第1信号と個別の第2信号に相当し、
前記判定用電源発生部は、前記第1信号と、前記第2信号とを順番に前記バッテリセルに印加するように構成されている、
請求項1に記載の電源システム。
【請求項3】
前記判定部は、算出された前記第1インピーダンスと算出された前記第2インピーダンスとの比較結果に基づいて、前記バッテリセルが異常であることを判定するように構成されている、
請求項2に記載の電源システム。
【請求項4】
前記第1インピーダンス及び前記第2インピーダンスを、前記バッテリセルの異常又は正常に対応づけたマップを記憶している記憶部を更に備え、
前記判定部は、算出された前記第1インピーダンスと、算出された前記第2インピーダンスと、前記マップと、に基づいて、前記バッテリセルが異常であることを判定するように構成されている、
請求項2に記載の電源システム。
【請求項5】
前記第1周波数は、前記第2周波数よりも高く、
前記判定部は、前記第2インピーダンスに対する前記第1インピーダンスの比率である第1比率が、第1閾値以上である場合に、前記バッテリセルが異常であることを判定するように構成されている、
請求項3に記載の電源システム。
【請求項6】
前記判定部は、前記第1比率が前記第1閾値未満であり、且つ、前記第1インピーダンスが第2閾値以上である場合に、前記バッテリセルが異常であると判定するように構成されている、
請求項5に記載の電源システム。
【請求項7】
前記第1周波数は、前記第2周波数よりも高く、
前記判定部は、前記第2インピーダンスから前記第1インピーダンスを差し引いた差分が、第3閾値以下である場合に、前記バッテリセルが異常であると判定するように構成されている、
請求項3、5、6のいずれか1項に記載の電源システム。
【請求項8】
前記判定部は、前記差分が前記第3閾値よりも大きく、且つ、前記第1インピーダンスが第4閾値以上である場合に、前記バッテリセルが異常であると判定するように構成されている、
請求項7に記載の電源システム。
【請求項9】
前記第1周波数は前記第2周波数よりも高く、
前記判定部は、前記第1インピーダンスが第5閾値以上、且つ、前記第2インピーダンスが第6閾値以下である場合に、前記バッテリセルが異常であると判定するように構成されている、
請求項3~8のいずれか1項に記載の電源システム。
【請求項10】
前記第1信号及び前記第2信号の各々は、交流信号である、
請求項2~9のいずれか1項に記載の電源システム。
(【請求項11】以降は省略されています)
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本開示は、バッテリセルの熱安定性が低下していることを判定する技術に関する。
続きを表示(約 2,200 文字)
【背景技術】
【0002】
特許文献1に記載のバッテリパックは、二次電池の直流抵抗成分と分極抵抗成分とを算出し、直流抵抗成分と分極抵抗成分とに基づいて、工場出荷時の満充電容量に対する容量の劣化度を算出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2011-103291号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
バッテリセルは、使用環境によって、バッテリセルの熱安定性が低下することなく容量が劣化する場合と、バッテリセルの熱安定性が低下しつつ容量が劣化する場合とがある。バッテリセルの熱安定性が低下している場合に、バッテリセルを使用続けると、バッテリセルに問題が生じる可能性がある。上記バッテリパックは、バッテリセルの熱安定性が低下しているか否かを判定できないため、バッテリセルの熱安定性が低下しているときに、バッテリセルを適切に扱うことができない。
【0005】
本開示の1つの局面は、バッテリセルの熱安定性が低下している場合に、バッテリセルを適切に扱うことが可能な技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の1つの局面の電源システムは、バッテリセルを含むバッテリパックと、バッテリパックに接続されるように構成された電源ユニットと、を備える。バッテリパック又は電源ユニットは、判定用電源発生部と、第1測定部と、判定部と、を備える。判定用電源発生部は、第1周波数を有する第1成分と、第1周波数と異なる第2周波数を有する第2成分とを含む信号を、バッテリセルに印加する。第1測定部は、バッテリセルへの第1成分の印加に対応したバッテリセルへ流れる第1電流値及びバッテリセルの第1電圧値と、バッテリセルへの第2成分の印加に対応したバッテリセルへ流れる第2電流値及びバッテリセルの第2電圧値と、を測定する。判定部は、第1測定部により測定された第1電流値と第1電圧値とに基づいて、第1インピーダンスを算出し、第1測定部により測定された第2電流値と第2電圧値とに基づいて、第2インピーダンスを算出し、算出された第1インピーダンス及び算出された第2インピーダンスに基づいて、バッテリセルが異常であることを判定する。
【0007】
本開示の1つの局面の電源システムは、互いに異なる2つの周波数成分を含む信号をバッテリセルに印加することで、バッテリセルの正極のインピーダンスと負極のインピーダンスとを算出することができる。バッテリセルは、正極のインピーダンスが大きいと熱安定性が高い傾向がある。また、バッテリセルは、負極のインピーダンスが大きいと熱安定性が低く、負極のインピーダンスが小さいと熱安定性が高い傾向がある。したがって、バッテリセルに熱安定性の低下がある容量劣化が生じた場合における正極及び負極のインピーダンスが取り得る値の範囲は、バッテリセルに熱安定性の低下がない容量劣化が生じた場合における正極及び負極のインピーダンスが取り得る値の範囲と異なる。したがって、上記電源システムは、第1インピーダンス及び第2インピーダンスに基づいて、バッテリセルが、熱安定性の低下している異常状態であることを判定することができる。ひいては、バッテリセルの熱安定性が低下している場合に、バッテリセルを適切に扱うことができる。
【0008】
本開示の別の1つの局面のバッテリセルの異常を判定する方法は、バッテリセルに第1周波数を有する第1成分と第1周波数と異なる第2周波数を有する第2成分とを含む信号を印加することと、バッテリセルへの第1成分の印加に対応したバッテリセルへ流れる第1電流値及びバッテリセルの第1電圧値と、バッテリセルへの第2成分の印加に対応したバッテリセルへ流れる第2電流値及びバッテリセルの第2電圧値と、を測定することと、第1電流値と第1電圧値とに基づいて、第1インピーダンスを算出することと、第2電流値と第2電圧値とに基づいて、第2インピーダンスを算出することと、算出された第1インピーダンスと算出された第2インピーダンスとに基づいて、バッテリセルが異常であることを判定することと、を備える。
【0009】
上記方法によれば、上記電源システムと同様の効果を奏する。
【0010】
本開示の別の1つの局面のバッテリパックは、バッテリセルと、判定用電源発生部と、測定部と、判定部と、を備える。判定用電源発生部は、第1周波数を有する第1成分と、第1周波数と異なる第2周波数を有する第2成分とを含む信号を、バッテリセルに印加する。測定部は、バッテリセルへの第1成分の印加に対応したバッテリセルへ流れる第1電流値及びバッテリセルの第1電圧値と、バッテリセルへの第2成分の印加に対応したバッテリセルへ流れる第2電流値及びバッテリセルの第2電圧値と、を測定する。判定部は、測定部により測定された第1電流値と第1電圧値とに基づいて、第1インピーダンスを算出し、測定部により測定された第2電流値と第2電圧値とに基づいて、第2インピーダンスを算出し、算出された第1インピーダンスと算出された第2インピーダンスとに基づいて、バッテリセルが異常であることを判定する。
(【0011】以降は省略されています)
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