(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリの電圧を検出するバッテリ電圧検出手段と、
バッテリの電流を検出するバッテリ電流検出手段と、
複数のサンプリングポイントにおいて上記バッテリ電圧検出手段および上記バッテリ電流検出手段が検出する電圧値と電流値を用い、現在使用中の状態である第一の状態におけるバッテリの電流−電圧特性を近似的に求め、これを第一の電流−電圧特性として記憶する第１の電流−電圧特性記憶手段と、
上記第一の状態よりも取り出せるエネルギー量が多い第二の状態における第二の電流−電圧特性、および上記第一の状態よりも取り出せるエネルギー量が少ない第三の状態における第三の電流−電圧特性とをあらかじめ記憶している第２の電流−電圧特性記憶手段と、
上記バッテリの所定負荷電流値を記憶している所定電流値記憶手段と、
第１の電流−電圧特性記憶手段が記憶している上記第一の電流−電圧特性を用いてバッテリ電流が上記所定負荷電流値のときの第一のバッテリ電圧Ｖｃを算出し、上記第二の電流−電圧特性を用いてバッテリ電流が上記所定負荷電流値のときの第二のバッテリ電圧Ｖｃmaxを算出し、上記第三の電流−電圧特性を用いてバッテリ電流が上記所定負荷電流値のときの第三のバッテリ電圧Ｖｃminを算出する所定負荷時のバッテリ電圧算出手段と、
上記所定負荷時のバッテリ電圧算出手段によって算出される上記第一、第二および第三のバッテリ電圧Ｖｃ、Ｖｃmax、Ｖｃminを用いて、上記第一の状態におけるバッテリの充電状態ＳＯＣを、
ＳＯＣ＝［（Ｖｃ−Ｖｃmin）／（Ｖｃmax −Ｖｃmin）］×１００（％）
の式に基づいて演算する充電状態演算手段とを備えたことを特徴とするバッテリ充電状態演算装置。
【請求項２】
上記第二の状態は満充電状態であり、上記第三の状態は深放電状態であることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ充電状態演算装置。
【請求項３】
現在使用中のバッテリの温度を検出する温度検出手段を備え、上記第２の電流−電圧特性記憶手段は、上記第二の電流−電圧特性の候補としてバッテリ使用温度範囲の高温から低温までの間の複数の所定温度における電流−電圧特性を、また、上記第三の電流−電圧特性の候補として上記複数の所定温度における電流−電圧特性をあらかじめ記憶していると共に、記憶されている複数の上記第二の電流−電圧特性の候補および複数の第三の電流−電圧特性の候補から上記温度検出手段が検出するバッテリ温度に対応する特性を第二の電流−電圧特性および第三の電流−電圧特性としてそれぞれ選択することを特徴とする請求項１に記載のバッテリ充電状態演算装置。
【請求項４】
上記充電状態演算手段は、上記第一のバッテリ電圧と上記第三のバッテリ電圧の差分に対する上記第二のバッテリ電圧と第三のバッテリ電圧の差分の比を演算することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のバッテリ充電状態演算装置。
【請求項５】
上記バッテリの所定負荷電流値は、外部装置より上記所定負荷時のバッテリ電圧算出手段に直接入力されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のバッテリ充電状態演算装置。
【請求項６】
複数のサンプリングポイントにおいて、現在使用中の状態である第一の状態におけるバッテリの電圧値および電流値を検出するステップと、
検出された上記複数のサンプリングポイントにおけるバッテリの電圧値および電流値を用いて、上記第一の状態におけるバッテリの電流−電圧特性を近似的に求め、これを第一の電流−電圧特性として記憶するステップと、
上記第一の状態よりも取り出せるエネルギー量が多い第二の状態における上記第二の電流−電圧特性、および上記第一の状態よりも取り出せるエネルギー量が少ない第三の状態における上記第三の電流−電圧特性とをあらかじめ記憶しておくステップと、
上記バッテリの所定負荷電流値を記憶しておくステップと、
上記第一の電流−電圧特性を用いてバッテリ電流が上記所定負荷電流値のときの第一のバッテリ電圧Ｖｃを算出し、上記第二の電流−電圧特性を用いてバッテリ電流が上記所定負荷電流値のときの第二のバッテリ電圧Ｖｃmaxを算出し、上記第三の電流−電圧特性を用いてバッテリ電流が上記所定負荷電流値のときの第三のバッテリ電圧Ｖｃminを算出するステップと、
算出された上記第一、第二および第三のバッテリ電圧Ｖｃ、Ｖｃmax、Ｖｃminを用いて、上記第一の状態におけるバッテリの充電状態ＳＯＣを、
ＳＯＣ＝［（Ｖｃ−Ｖｃmin）／（Ｖｃmax −Ｖｃmin）］×１００（％）
の式に基づいて演算するステップとを備えたことを特徴とするバッテリ充電状態演算方法。
【請求項７】
上記第二の状態は満充電状態であり、上記第三の状態は深放電状態であることを特徴とする請求項６に記載のバッテリ充電状態演算方法。
【請求項８】
上記バッテリの充電状態を演算するステップは、上記第一のバッテリ電圧と上記第三のバッテリ電圧の差分に対する上記第二のバッテリ電圧と第三のバッテリ電圧の差分の比を演算することを特徴とする請求項６または請求項７に記載のバッテリ充電状態演算方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両などに用いられるバッテリの使用中の状態における残存容量の状態（即ち、充電状態）検知するバッテリ充電状態演算装置およびバッテリ充電状態演算方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のバッテリの残存容量の推定方法（即ち、バッテリの充電状態の推定方法）としては、バッテリ端子開放電圧をバッテリの充電状態（ＳＯＣ：State of  Charge）の初期値とし、バッテリ充放電電流の積算値で補正する方法が一般的に知られている。
また、特許文献１には、バッテリの分極を考慮した正確なＩ‐Ｖ（電流‐電圧）近似直線を得ることで、ハイブリッドカーでも精度のよい充電状態を得ることのできる「分極を考慮したバッテリ容量演算装置」が開示されている。
【０００３】
この特許文献１に開示されている分極を考慮したバッテリ容量演算装置は、「車両の負荷に放電電流を流すバッテリの電圧・電流を収集して電圧‐電流特性を求め、この電圧‐電流特性を用いてバッテリの現在の電圧を推定し、この推定電圧からバッテリの現在の充電状態を求める一方、収集した電流がバッテリの最大の分極発生の大電流に最初に到達し、かつ該到達後に電流が大電流以下の所定電流値に最初に到達したとき、このときのバッテリの電圧を最大の分極の影響を残した状態の最大分極影響残存時の推定電圧とし、この最大分極影響残存時の推定電圧と走行開始時のバッテリの開回路電圧との差を用いて充電状態を補正する」ことが記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１７４５３５号公報（図１および段落００３９）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年脚光を浴びている低排出ガス・低燃費を目的としたハイブリッド車両においては、アイドリング中にエンジン停止を行う機能が備わるため、エンジン停止後にエンジン再始動可能な電力をバッテリに蓄えておく必要があり、バッテリの使用中において、その充電状態（即ち、バッテリの残存容量）を正確に把握する必要がある。
しかしながら、バッテリ液量、劣化（軟化、腐食、サルフェーション、等）、バッテリ温度、分極の影響などにより、バッテリの開放電圧、バッテリ容量は変化するため、バッテリ残存容量を正確に推定することは困難であった。
【０００６】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、バッテリ液量の変化、劣化、バッテリ温度、分極の程度などに影響されることなく、所定アプリケーションの電流条件において、現在使用中のバッテリの残存容量の状態、言い換えれば、現在使用中のバッテリの充電状態（ＳＯＣ：State of Charge）を容易に把握（演算）することのできるバッテリ充電状態演算装置およびバッテリ充電状態演算方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るバッテリ充電状態演算装置は、バッテリの電圧を検出するバッテリ電圧検出手段と、バッテリの電流を検出するバッテリ電流検出手段と、複数のサンプリングポイントにおいて上記バッテリ電圧検出手段および上記バッテリ電流検出手段が検出する電圧値と電流値を用い、現在使用中の状態である第一の状態におけるバッテリの電流−電圧特性を近似的に求め、これを第一の電流−電圧特性として記憶する第１の電流−電圧特性記憶手段と、上記第一の状態よりも取り出せるエネルギー量が多い第二の状態における上記第二の電流−電圧特性、および上記第一の状態よりも取り出せるエネルギー量が少ない第三の状態における上記第三の電流−電圧特性とをあらかじめ記憶している第２の電流−電圧特性記憶手段と、上記バッテリの所定負荷電流値を記憶している所定電流値記憶手段と、上記第一の電流−電圧特性を用いてバッテリ電流が上記所定負荷電流値のときの第一のバッテリ電圧Ｖｃを算出し、上記第二の電流−電圧特性を用いてバッテリ電流が上記所定負荷電流値のときの第二のバッテリ電圧Ｖｃmaxを算出し、上記第三の電流−電圧特性を用いてバッテリ電流が上記所定負荷電流値のときの第三のバッテリ電圧Ｖｃminを算出する所定負荷時のバッテリ電圧算出手段と、上記所定負荷時のバッテリ電圧算出手段によって算出される上記第一、第二および第三のバッテリ電圧Ｖｃ、Ｖｃmax、Ｖｃminを用いて、上記第一の状態におけるバッテリの充電状態ＳＯＣを、
ＳＯＣ＝［（Ｖｃ−Ｖｃmin）／（Ｖｃmax −Ｖｃmin）］×１００（％）
の式に基づいて演算する充電状態演算手段とを備えたものである。
【０００８】
また、この発明に係るバッテリ充電状態演算装置の上記第二の状態は満充電状態であり、上記第三の状態は深放電状態であることを特徴とするものである。
【０００９】
また、この発明に係るバッテリ充電状態演算装置の上記充電状態演算手段は、上記第一のバッテリ電圧と上記第三のバッテリ電圧の差分に対する上記第二のバッテリと第三のバッテリ電圧の差分の比を演算するものである。
【００１０】
また、この発明に係るバッテリ充電状態演算方法は、複数のサンプリングポイントにおいて、現在使用中の状態である第一の状態におけるバッテリの電圧値および電流値を検出するステップと、検出された上記複数のサンプリングポイントにおけるバッテリの電圧値および電流値を用いて、上記第一の状態におけるバッテリの電流−電圧特性を近似的に求め、これを第一の電流−電圧特性として記憶するステップと、上記第一の状態よりも取り出せるエネルギー量が多い第二の状態における上記第二の電流−電圧特性、および上記第一の状態よりも取り出せるエネルギー量が少ない第三の状態における上記第三の電流−電圧特性とをあらかじめ記憶しておくステップと、上記バッテリの所定負荷電流値を記憶しておくステップと、上記第一の電流−電圧特性を用いてバッテリ電流が上記所定負荷電流値のときの第一のバッテリ電圧Ｖｃを算出し、上記第二の電流−電圧特性を用いてバッテリ電流が上記所定負荷電流値のときの第二のバッテリ電圧Ｖｃmaxを算出し、上記第三の電流−電圧特性を用いてバッテリ電流が上記所定負荷電流値のときの第三のバッテリ電圧Ｖｃminを算出するステップと、算出された上記第一、第二および第三のバッテリ電圧Ｖｃ、Ｖｃ max、Ｖｃ minを用いて、上記第一の状態におけるバッテリの充電状態ＳＯＣを、
ＳＯＣ＝［（Ｖｃ−Ｖｃmin）／（Ｖｃ max −Ｖｃmin）］×１００（％）
の式に基づいて演算を演算するステップとを備えたものである。
【００１１】
また、この発明に係るバッテリ充電状態演算方法の上記バッテリの充電状態を演算するステップは、上記第二のバッテリ電圧と上記第三のバッテリ電圧の差分に対する上記第二のバッテリと第三のバッテリ電圧の差分の比を演算するものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明の一実施の形態を説明する。
なお、各図間において、同一符号は同一あるいは相当のものを表す。
実施の形態１．
この発明の一実施例を図面とともに説明する。
図１は、実施の形態１によるバッテリ充電状態演算装置の構成を示すブロック図である。
また、図２は、本実施の形態によるバッテリ充電状態演算装置の動作を説明するための図である。
図１および図２に基づいて、本実施の形態によるバッテリ充電状態演算装置の構成と動作を説明する。
図１において、１はハイブリッドカーや電気自動車などに搭載されているバッテリ（図示なし）のバッテリ電圧を検出する電圧検出手段、２は該バッテリの充放電電流を検出する電流検出手段である。
【００１３】
３はバッテリの第１の電流（Ｉ）−電圧（Ｖ）特性記憶手段である。
以降は、「電流−電圧特性」のことを「Ｉ−Ｖ特性」と称することとする。
第１のＩ−Ｖ特性記憶手段３は、充電状態の演算対象である現在使用中のバッテリ（以下、単にバッテリあるいは当該バッテリと称す）のバッテリ電流（負荷電流）を所定負荷時（例えば、エンジン始動などのアプリケーションにおける最大負荷時）の電流からバッテリ負荷開放時の電流まで変化させた時に、電圧検出手段１および電流検出手段２が検出する複数のサンプリングポイント（図２中の●印で示した各ポイント）におけるバッテリ電圧Ｖおよびバッテリ電流Ｉを記憶する。
ここで、現在使用中のバッテリの状態のことを「第一の状態」と称することとする。
【００１４】
そして、この第１のＩ−Ｖ特性記憶手段３は、記憶された複数のサンプリングポイントにおけるバッテリ電圧Ｖおよびバッテリ電流Ｉの値から、例えば、最小二乗法による一次近似によって、“Ｖ＝−βＩ＋α”の式で表される当該バッテリの第一のＩ−Ｖ特性（即ち、現在使用中の第一の状態におけるＩ−Ｖ特性）を演算して求め、記憶する。ここで、αおよびβは正の定数である。
なお、図２中の符号Ａで示した直線は、この第一のＩ−Ｖ特性を示している。
【００１５】
４は第２のＩ−Ｖ特性記憶手段であって、この第２のＩ−Ｖ特性記憶手段４には、当該バッテリから取り出せるエネルギー量が多い状態である第二の状態における“Ｖ＝−β′Ｉ＋α′”の式で表される理論的な第二のＩ−Ｖ特性と、当該バッテリから取り出せるエネルギー量が少ない状態の第三の状態における“Ｖ＝−β″Ｉ＋α″”の式で表される理論的な第三のＩ−Ｖ特性があらかじめ記憶されている。
ここで、α′、α″、β′、β″、も正の定数である。
図２中の符号Ｂおよび符号Ｃで示した直線は、それぞれ第二のＩ−Ｖ特性および第三のＩ−Ｖ特性を示している。
【００１６】
上述したバッテリの「第二の状態」とは、例えば、バッテリが新品であって、フル（Full）に充電されている「満充電状態」の場合、あるいはこれに近い状態のように、バッテリから取り出せるエネルギー量が多い状態のことである。
また、バッテリの「第三の状態」とは、例えば、バッテリが劣化し、残存容量が少なくなり、使用不可近くまで放電している「深放電状態」の場合、あるいはこれに近い状態のように、バッテリから取り出せるエネルギー量か少ない状態のことである
なお、「深放電状態」における理論的な第三のＩ−Ｖ特性とは、バッテリが劣化状態であり、所定負荷電流（例えば、エンジン始動に必要に電流）以上の放電電流を流した場合でも、必要とする所定電圧以上のバッテリ電圧を確保できる最低限ラインのＩ−Ｖ特性である。
【００１７】
５は各アプリケーション（例えば、エンジンの始動など）における所定電流値記憶手段であって、所定電流値記憶手段５には、例えば、エンジン始動に必要な電流値が記憶されている。
６は所定負荷時のバッテリ電圧算出手段であって、所定負荷時のバッテリ電圧算出手段６は、第１のＩ−Ｖ特性記憶手段３に記憶されている第一のＩ−Ｖ特性（即ち、現在使用中の状態におけるバッテリのＩ−Ｖ特性）および所定電流値記憶手段５に記憶されている所定電流値（例えば、エンジン始動電流Ｉｃ）を用いて、バッテリ電流が所定電流値（エンジン始動電流Ｉｃ）のときのバッテリ電圧Ｖｃ（図２参照）を算出する。
なお、第一のＩ−Ｖ特性から得られる「バッテリが所定負荷（所定電流値）のときのバッテリ電圧」を第一のバッテリ電圧と称することとする。
従って、上記の算出されたバッテリ電圧Ｖｃは、第一のバッテリ電圧ということになる。
【００１８】
また、所定負荷時のバッテリ電圧算出手段６は、第２のＩ−Ｖ特性記憶手段３に記憶されている第二のＩ−Ｖ特性および所定電流値記憶手段５に記憶されている所定電流値を用いて、バッテリ電流が所定電流値のときのバッテリ電圧Ｖｃ max （図２参照）を算出する。
なお、第二のＩ−Ｖ特性から得られる「バッテリが所定負荷（所定電流値）のときのバッテリ電圧」を第二のバッテリ電圧と称することとする。
従って、上記の算出されたバッテリ電圧Ｖｃ maxは、第二のバッテリ電圧ということになる。
【００１９】
同様に、所定負荷時のバッテリ電圧算出手段６は、第２のＩ−Ｖ特性記憶手段３に記憶されている第三のＩ−Ｖ特性および所定電流値記憶手段５に記憶されている所定電流値を用いて、バッテリ電流が所定電流値のときのバッテリ電圧Ｖｃ min （図２参照）を算出する。
なお、第三のＩ−Ｖ特性から得られる「バッテリが所定負荷（所定電流値）のときのバッテリ電圧」を第三のバッテリ電圧と称することとする。
従って、上記の算出されたバッテリ電圧Ｖｃ min は、第三のバッテリ電圧ということになる。
また、図２において、Ｖｏ、Ｖｏ max 、Ｖｏ min は、それぞれ第一、第二、第三のＩ−Ｖ特性において、バッテリ電流がゼロ（負荷開放時）のときのバッテリ電圧である。
【００２０】
バッテリのアプリケーションが「エンジン始動」である場合、バッテリ電流がエンジン始動電流Ｉｃのときにバッテリ電圧がＶｃ min 以下になるまで劣化すると、このバッテリは使用不可ということになる。
７はＳＯＣ（充電状態）演算手段であって、ＳＯＣ（充電状態）演算手段７は所定負荷時のバッテリ電圧算出手段６が算出したバッテリ電圧Ｖｃ、バッテリ電圧Ｖｃ maxおよびバッテリ電圧Ｖｃ minを用いて、以下に示す式に基づいて、当該バッテリのＳＯＣ（充電状態）を演算する。
ＳＯＣ＝［（Ｖｃ−Ｖｃ min ）／（Ｖｃ max −Ｖｃ min）］×１００（％）
【００２１】
即ち、ＳＯＣ演算装置７は、第一のバッテリ電圧（Ｖｃ）と第三のバッテリ電圧（例えば、Ｖｃ min）の差分に対する第二のバッテリ電圧（例えば、Ｖｃ max）と第三のバッテリ電圧（例えば、Ｖｃ min）の差分の比を演算する。
そして、この演算結果の数値（％）は、当該バッテリの充電状態を表す指数となる。
従って、この演算結果を表す指数が大きいほどバッテリの残存容量が多く、まだ十分にエネルギーが残存しており、この指数が小さいほど残存容量が少なく、劣化の状態に近いと判断できる。
【００２２】
なお、第二のＩ−Ｖ特性と第三のＩ−Ｖ特性は、第２のＩ−Ｖ特性記憶手段にあらかじめ記憶されているので、第二のバッテリ電圧と第三のバッテリ電圧は短時間で容易に算出することができる。
また、ＳＯＣ（充電状態）演算手段は、第一のバッテリ電圧と第三のバッテリ電圧の差分に対する第二のバッテリと第三のバッテリ電圧の差分の比を演算するだけであるので、短時間の演算処理で演算結果を出すことができる。
【００２３】
以上説明したように、本実施の形態によるバッテリ充電状態演算装置は、現在使用中の状態である第一の状態におけるバッテリのＩ−Ｖ特性（第一のＩ−Ｖ特性）を近似的に求めて記憶する第１のＩ−Ｖ特性記憶手段と、第一の状態よりも取り出せるエネルギー量が多い第二の状態におけるバッテリのＩ−Ｖ特性（第二のＩ−Ｖ特性）、および第一の状態よりも取り出せるエネルギー量が少ない第三の状態におけるバッテリのＩ−Ｖ特性（第三のＩ−Ｖ特性）とがあらかじめ記憶されている第２のＩ−Ｖ特性記憶手段と、上記第一のＩ−Ｖ特性を用いてバッテリ電流が上記所定負荷電流値のときの第一のバッテリ電圧を算出し、上記第二のＩ−Ｖ特性を用いてバッテリ電流が上記所定負荷電流値のときの第二のバッテリ電圧を算出し、上記第三のＩ−Ｖ特性を用いてバッテリ電流が上記所定負荷電流値のときの第三のバッテリ電圧を算出する所定負荷時のバッテリ電圧算出手段と、算出される上記第一、第二および第三のバッテリ電圧を用いて、上記第一の状態におけるバッテリの充電状態を演算する充電状態演算手段とを備えるので、バッテリ液量の変化、劣化、バッテリ温度などに影響されることなく、所定アプリケーションの電流条件において、現在使用中のバッテリの充電状態（ＳＯＣ）を、容易、かつ、短時間に把握（判断）することができ、常時、充電状態（残存容量）の監視が必要なハイブリッドカー用のバッテリなどに好適な充電状態演算装置を提供できる。
【００２４】
実施の形態２．
図３は、実施の形態２によるバッテリ充電状態演算装置の構成を示すブロック図である。
図において、１はバッテリ電圧を検出する電圧検出手段、２はバッテリ電流を検出する電流検出手段、３は第１のＩ−Ｖ（電流−電圧）特性記憶手段、４０は第２のＩ−Ｖ（電流−電圧）特性記憶手段、５は所定電流値記憶手段、６は所定負荷時のバッテリ電圧算出手段、７はＳＯＣ（充電状態）演算手段、８はバッテリ温度を検出する温度検出手段である。
【００２５】
前述の実施の形態１によるバッテリ充電状態演算装置の第２のＩ−Ｖ特性記憶手段４には、取り出せるエネルギー量が多い第二の状態におけるバッテリの第二のＩ−Ｖ特性、および取り出せるエネルギー量が少ない第三の状態におけるバッテリの第三のＩ−Ｖ特性とがあらかじめ記憶されているが、この第二および第三のＩ−Ｖ特性は、現在使用中のバッテリの温度とは関係のない所定の温度におけるものであった。
バッテリは、その温度が低くなるとインピーダンスが増加するため、取り出せるエネルギーの量は少なくなる。
反対に、温度が高くなるとインピーダンスが低下するため、取り出せるエネルギーの量は多くなる。
【００２６】
そのため、本実施の形態によるバッテリ充電状態演算装置の第２のＩ−Ｖ特性記憶手段４０には、取り出せるエネルギー量が多い第二の状態におけるバッテリの第二のＩ−Ｖ特性の候補として、バッテリ使用温度範囲の高温から低温までの間の複数の所定温度における複数のＩ−Ｖ特性をあらかじめ記憶しておく。
同様に、第２のＩ−Ｖ特性記憶手段４０には、取り出せるエネルギー量が少ない第三の状態におけるバッテリの第三のＩ−Ｖ特性の候補として、バッテリ使用温度範囲の高温から低温までの間の複数の所定温度における複数のＩ−Ｖ特性をあらかじめ記憶しておく。
【００２７】
第１のＩ−Ｖ特性記憶手段３は、前述の実施の形態１の場合と同様に、複数のサンプリングポイントにおいて電圧検出手段１および電流検出手段２が検出するバッテリの電圧値と電流値を用い、現在使用中の状態である第一の状態におけるバッテリの第一のＩ−Ｖ特性を近似的に求めて、これを第一のＩ−Ｖ特性として記憶する。
従って、第１のＩ−Ｖ特性記憶手段３に記憶される第一の電流−電圧特性は、現在使用中のバッテリ温度におけるＩ−Ｖ特性である。
【００２８】
温度検出手段８は、現在使用中のバッテリの温度を検出し、検出した温度データを第２のＩ−Ｖ特性記憶手段４０に入力する。
第２のＩ−Ｖ特性記憶手段４０は、温度検出手段８が検出する温度データに基づいて、第二のＩ−Ｖ特性の候補としてあらかじめ記憶されている複数のＩ−Ｖ特性から、現在使用中のバッテリ温度に対応する（即ち、現在使用中のバッテリ温度に最も近い温度の）Ｉ−Ｖ特性を選択し、これを第二のＩ−Ｖ特性として所定負荷時のバッテリ電圧算出手段６に出力する。
また、第２のＩ−Ｖ特性記憶手段４０は、温度検出手段８が検出する温度データに基づいて、第三のＩ−Ｖ特性の候補としてあらかじめ記憶されている複数のＩ−Ｖ特性から、現在使用中のバッテリ温度に対応するＩ−Ｖ特性を選択し、これを第三のＩ−Ｖ特性として所定負荷時のバッテリ電圧算出手段６に出力する。
【００２９】
なお、現在使用中のバッテリ温度に対応する（即ち、現在使用中のバッテリ温度に最も近い温度の）Ｉ−Ｖ特性を選択する代わりに、現在使用中のバッテリ温度の上下２つの所定温度におけるＩ−Ｖ特性データを用いて直線近似補間などすることにより、第二あるいは第三のＩ−Ｖ特性を求めてもよい。
【００３０】
所定負荷時のバッテリ電圧算出手段６およびＳＯＣ（充電状態）算出手段７の動作は、実施の形態１の場合と基本的には同じである。
所定負荷時のバッテリ電圧算出手段６は、第１のＩ−Ｖ特性記憶手段に記憶されている第一のＩ−Ｖ特性を用いてバッテリ電流が所定負荷電流値のときのバッテリ電圧である第一のバッテリ電圧を算出し、第２のＩ−Ｖ特性記憶手段が選択する第二のＩ−Ｖ特性を用いてバッテリ電流が所定負荷電流値のときのバッテリ電圧である第二のバッテリ電圧を算出し、第２のＩ−Ｖ特性記憶手段が選択する第三のＩ−Ｖ特性を用いてバッテリ電流が所定負荷電流値のときのバッテリ電圧である第三のバッテリ電圧を算出する。
そして、ＳＯＣ（充電状態）演算手段７は、所定負荷時のバッテリ電圧算出手段６によって算出される第一、第二および第三のバッテリ電圧を用いて、第一の状態におけるバッテリの充電状態を演算する。
【００３１】
以上説明したように、本実施の形態によるバッテリ充電状態演算装置は、現在使用中のバッテリの温度を検出する温度検出手段８を備えている。
また、第２のＩ−Ｖ特性記憶手段４０は、第二のＩ−Ｖ圧特性の候補としてバッテリ使用温度範囲の高温から低温までの間の複数の所定温度におけるＩ−Ｖ特性を、また、第三のＩ−Ｖ特性の候補として複数の所定温度におけるＩ−Ｖ特性をあらかじめ記憶していると共に、記憶されている複数の第二のＩ−Ｖ特性の候補および複数の第三のＩ−Ｖ特性の候補から温度検出手段８が検出するバッテリ温度に対応する特性を第二のＩ−Ｖ特性および第三のＩ−Ｖ特性としてそれぞれ選択する。
従って、本実施の形態によれば、所定負荷時のバッテリ電圧算出手段６が用いる第二のＩ−Ｖ特性および第三のＩ−Ｖ特性は、現在使用中のバッテリ温度に対応する特性であり、より精度よくバッテリのＳＯＣ（充電状態）を演算することができる。
【００３２】
実施の形態３．
図４は、実施の形態３よるバッテリ充電状態演算装置の構成を示すブロック図である。
図１に示した前述の実施の形態１によるバッテリ充電状態演算装置では、装置内に所定電流記憶手段５を設け、これに記憶された所定電流値を用いて所定負荷時のバッテリ電圧を算出していたが、本実施の形態によるバッテリ充電状態演算装置は、所定電流記憶手段５に代えて、装置外部に設けた外部装置１０より所定電流値を設定するようにしたものである。
実施の形態１によるバッテリ充電状態演算装置のように、所定負荷時のバッテリ電圧を算出するための所定電流値を装置内部の所定電流記憶手段５に記憶させると、所定電流値が固定されるため、用途が制限される。
例えば、工場出荷時に記憶された所定電流値にあったアプリケーションのみに対応できるものとなる。
【００３３】
これに対して、本実施の形態によるバッテリ充電状態演算装置のように、外部装置から所定負荷時のバッテリ電圧算出手段６に所定電流値を入力できるようにすることにより、用途に汎用性を持たせることが可能となり、また、リアルタイムで所定電流値を切り換えることができるので、アプリケーション電流の変化にも容易に追従することができる。
なお、図４では、図１に示した実施の形態１によるバッテリ充電状態演算装置において、所定電流記憶手段５に代えて、装置外部に設けた外部装置１０より所定電流値を設定するようにした例を示しているが、図３に示した実施の形態２によるバッテリ充電状態演算装置において、所定電流記憶手段５に代えて、装置外部に設けた外部装置１０より所定電流値を設定するようにしてもよいことは言うまでもない。
【００３４】
【発明の効果】
この発明によるバッテリ充電状態演算装置は、バッテリの電圧を検出するバッテリ電圧検出手段と、バッテリの電流を検出するバッテリ電流検出手段と、複数のサンプリングポイントにおいてバッテリ電圧検出手段およびバッテリ電流検出手段が検出する電圧値と電流値を用い、現在使用中の状態である第一の状態におけるバッテリの電流−電圧特性を近似的に求め、これを第一の電流−電圧特性として記憶する第１の電流−電圧特性記憶手段と、第一の状態よりも取り出せるエネルギー量が多い第二の状態における第二の電流−電圧特性、および第一の状態よりも取り出せるエネルギー量が少ない第三の状態における第三の電流−電圧特性とをあらかじめ記憶している第２の電流−電圧特性記憶手段と、バッテリの所定負荷電流値を記憶している所定電流値記憶手段と、第１の電流−電圧特性記憶手段が記憶している第一の電流−電圧特性を用いてバッテリ電流が上記所定負荷電流値のときの第一のバッテリ電圧Ｖｃを算出し、第二の電流−電圧特性を用いてバッテリ電流が所定負荷電流値のときの第二のバッテリ電圧Ｖｃmaxを算出し、上記第三の電流−電圧特性を用いてバッテリ電流が上記所定負荷電流値のときの第三のバッテリ電圧Ｖｃminを算出する所定負荷時のバッテリ電圧算出手段と、所定負荷時のバッテリ電圧算出手段によって算出される上記第一、第二および第三のバッテリ電圧Ｖｃ、Ｖｃmax、Ｖｃminを用いて、第一の状態におけるバッテリの充電状態ＳＯＣを、
ＳＯＣ＝［（Ｖｃ−Ｖｃmin）／（Ｖｃmax −Ｖｃmin）］×１００（％）
の式に基づいて演算する充電状態演算手段とを備えたので、バッテリ液量の変化、劣化、バッテリ温度などに影響されることなく、所定アプリケーションの電流条件において、現在使用中のバッテリの充電状態（ＳＯＣ）を、容易、かつ、短時間に判断することができ、常時、充電状態の監視が必要なハイブリッドカー用のバッテリなどに好適な充電状態演算装置を提供できる。
【００３５】
また、この発明に係るバッテリ充電状態演算装置の第二の状態は満充電状態であり、第三の状態は深放電状態であるので、バッテリの仕様書などから理論的に第二の電流−電圧特性および第三の電流−電圧特性を容易に設定することができる。
【００３６】
また、この発明によるバッテリ充電状態演算装置の充電状態演算手段は、第一のバッテリ電圧と第三のバッテリ電圧の差分に対する第二のバッテリと第三のバッテリ電圧の差分の比を演算するので、簡単な演算処理により、短時間、かつ、容易に、現在使用中のバッテリのＳＯＣ（充電状態）を求めることができる。
【００３７】
また、この発明によるバッテリ充電状態演算方法は、複数のサンプリングポイントにおいて、現在使用中の状態である第一の状態におけるバッテリの電圧値および電流値を検出するステップと、検出された上記複数のサンプリングポイントにおけるバッテリの電圧値および電流値を用いて、第一の状態におけるバッテリの電流−電圧特性を近似的に求め、これを第一の電流−電圧特性として記憶するステップと、第一の状態よりも取り出せるエネルギー量が多い第二の状態における第二の電流−電圧特性、および第一の状態よりも取り出せるエネルギー量が少ない第三の状態における第三の電流−電圧特性とをあらかじめ記憶しておくステップと、バッテリの所定負荷電流値を記憶しておくステップと、第一の電流−電圧特性を用いてバッテリ電流が所定負荷電流値のときの第一のバッテリ電圧Ｖｃを算出し、第二の電流−電圧特性を用いてバッテリ電流が所定負荷電流値のときの第二のバッテリ電圧Ｖｃmaxを算出し、第三の電流−電圧特性を用いてバッテリ電流が所定負荷電流値のときの第三のバッテリ電圧Ｖｃminを算出するステップと、算出された第一、第二および第三のバッテリ電圧Ｖｃ、Ｖｃmax、Ｖｃminを用いて、第一の状態におけるバッテリの充電状態ＳＯＣを、
ＳＯＣ＝［（Ｖｃ−Ｖｃmin）／（Ｖｃmax −Ｖｃmin）］×１００（％）
の式に基づいて演算するステップとを備えるので、バッテリ液量の変化、劣化、バッテリ温度などに影響されることなく、所定アプリケーションの電流条件において、現在使用中のバッテリの充電状態（ＳＯＣ）を、容易、かつ、短時間に判断することができ、常時、充電状態の監視が必要なハイブリッドカー用のバッテリなどに好適なバッテリ充電状態演算方法を提供できる。
【００３８】
また、この発明によるバッテリ充電状態演算方法のバッテリの充電状態を演算するステップは、第二のバッテリ電圧と第三のバッテリ電圧の差分に対する第二のバッテリと第三のバッテリ電圧の差分の比を演算するので、簡単な演算処理により、短時間、かつ、容易に、現在使用中のバッテリのＳＯＣ（充電状態）を求めることができるバッテリ充電状態演算方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施の形態１によるバッテリ充電状態検出装置の構成を示すブロック図である。
【図２】  実施の形態１によるバッテリ充電状態検出装置の動作を説明するための図である。
【図３】  実施の形態２によるバッテリ充電状態検出装置の構成を示すブロック図である。
【図４】  実施の形態３によるバッテリ充電状態検出装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  電圧検出手段
２  電流検出手段
３  第１のＩ−Ｖ特性（電流−電圧特性）記憶手段
４  第２のＩ−Ｖ特性（電流−電圧特性）記憶手段
５  所定電流値記憶手段
６  所定負荷時のバッテリ電圧算出手段
７  ＳＯＣ（充電状態）演算手段
８  温度検出手段
１０  外部装置
【図１】
0003689084.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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