(57)【要約】  【課題】負荷変動の影響を回避し、蓄電デバイスの開放電圧に基づいて常に安定した高精度な残存容量を求める。  【解決手段】開放電圧に基づく基準残存容量ＳＯＣＶと、１演算周期前の最終的な残存容量ＳＯＣとの容量誤差ＥＳＯＣを算出する。そして、この容量誤差ＥＳＯＣを用いた比例積分制御によって比例補正量及び積分補正量を算出し、これらの補正量に電流積算に基づく残存容量ＳＯＣＩを加えることにより、最終的な残存容量ＳＯＣを算出する。これにより、バッテリ開放電圧に基づく残存容量を主体としつつ、負荷変動の影響を回避して常に安定した高精度な残存容量を求めることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電デバイスの開放電圧に基づく残存容量を基準残存容量として算出する基準残存容量算出手段と、
上記基準残存容量算出手段で算出した基準残存容量と上記蓄電デバイスの残存容量として最終的に算出された残存容量との容量誤差を算出する容量誤差算出手段と、
上記容量誤差に基づいて上記基準残存容量を目標値とする比例積分制御の比例補正量及び積分補正量を算出する比例積分制御手段と、
上記比例積分制御手段で算出した比例補正量及び積分補正量に基づいて、上記蓄電デバイスの最終的な残存容量を算出する残存容量算出手段とを備えたことを特徴とする蓄電デバイスの残存容量演算装置。
【請求項２】
上記残存容量算出手段は、
上記比例補正量及び積分補正量に、上記蓄電デバイスの充放電電流の積算値に基づく残存容量を加えて上記蓄電デバイスの最終的な残存容量を算出することを特徴とする請求項１記載の蓄電デバイスの残存容量演算装置。
【請求項３】
上記比例積分制御手段は、
上記比例補正量を、上記容量誤差に上記蓄電デバイスの充放電電流の電流変化率及び温度に基づく係数を乗算して算出することを特徴とする請求項１又は２記載の蓄電デバイスの残存容量演算装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池や電気化学キャパシタ等の蓄電デバイスの残存容量を演算する蓄電デバイスの残存容量演算装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の二次電池、電気二重層キャパシタ等の電気化学キャパシタといった蓄電デバイスの小型軽量化・高エネルギー密度化が進み、携帯型の情報通信機器から電気自動車やハイブリッド自動車等の電源として活発に利用されている。
【０００３】
このような蓄電デバイスを有効に活用するには、その残存容量を正確に把握することが重要であり、従来から、蓄電デバイスの充放電電流を積算して残存容量を求める技術や、開放電圧に基づいて残存容量を求める技術が知られている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、電気自動車の車両停止時の電池電圧から求めた開放電圧により停止時残存容量を求めると共に、電池の放電電流の積算値に基づいて放電電気容量を検出し、この放電電気容量と停止時残存容量とから満充電容量を算出し、この満充電容量と放電電気容量とから残存容量を求める技術が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、リチウムイオン電池のような電池容量と電池電圧とに直線的な比例関係があるものにおいて、任意の時間のあいだ放電または充電したときの電流積算量と、放電または充電前の電圧、放電または充電後の電圧より、残存容量を求める技術が開示されている。
【０００６】
更に、特許文献３には、電池の充放電電流を積分して求めた残存容量と、電池の開放端子電圧に基づいて推定した残存容量との差の変化率に基づいて、残存容量の演算方法を補正する技術が開示されている。
【特許文献１】特開平６−２４２１９３号公報
【特許文献２】特開平８−１７９０１８号公報
【特許文献３】特開平１１−２２３６６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、充放電電流を積算して残存容量を求める技術と開放電圧に基づいて残存容量を求める技術とは、それぞれに一長一短がある。前者は、突入電流等の負荷変動に強く、安定した残存容量が得られる反面、誤差が累積し易い（特に、高負荷継続時には誤差が大きくなる）という欠点があり、また、後者は、電流が安定している領域では、正確な値を求めることができる反面、短時間で負荷が大きく変動した場合に演算値が変動しやすいという欠点がある。
【０００８】
従って、特許文献１，２，３のように、単に、両者の技術を組合わせただけでは、電流積算による誤差の累積を排除することは困難である。特に、ハイブリッド車等のように充放電が連続する状態では、残存容量の演算精度が低下したり、残存容量の演算値が急激に変化するといった事態が生じる虞があり、安定した精度を確保することは困難である。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、負荷変動の影響を回避し、蓄電デバイスの開放電圧に基づいて常に安定した高精度な残存容量を求めることのできる蓄電デバイスの残存容量演算装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明による蓄電デバイスの残存容量演算装置は、蓄電デバイスの開放電圧に基づく残存容量を基準残存容量として算出する基準残存容量算出手段と、上記基準残存容量算出手段で算出した基準残存容量と上記蓄電デバイスの残存容量として最終的に算出された残存容量との容量誤差を算出する容量誤差算出手段と、上記容量誤差に基づいて上記基準残存容量を目標値とする比例積分制御の比例補正量及び積分補正量を算出する比例積分制御手段と、上記比例積分制御手段で算出した比例補正量及び積分補正量に基づいて、上記蓄電デバイスの最終的な残存容量を算出する残存容量算出手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
その際、蓄電デバイスの最終的な残存容量は、比例補正量及び積分補正量に蓄電デバイスの充放電電流の積算値に基づく残存容量を加えて算出することが望ましい。また、比例積分制御における比例補正量は、基準残存容量と蓄電デバイスの最終的な残存容量との容量誤差に、蓄電デバイスの充放電電流の電流変化率及び温度に基づく係数を乗算して算出することが望ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の蓄電デバイスの残存容量演算装置は、負荷変動の影響を回避し、蓄電デバイスの開放電圧に基づいて常に安定した高精度な残存容量を求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１〜図１０は本発明の実施の一形態に係わり、図１はハイブリッド車への適用例を示すシステム構成図、図２はバッテリ残存容量の推定アルゴリズムを示すブロック図、図３はバッテリ容量と温度との関係を示す説明図、図４はバッテリの等価回路モデルを示す回路図、図５は基準残存容量と開放電圧との関係を示す説明図、図６は比例係数の特性を示す説明図、図７は残存容量算出処理のフローチャート、図８はインピーダンステーブルの説明図、図９は基準残存容量テーブルの説明図、図１０は定常的な電流誤差を含む残存容量と基準残存容量に基づく最終的な残存容量とを示す説明図である。
【００１４】
図１は、本発明をエンジンとモータとを併用して走行するハイブリッド車両（ＨＥＶ）に適用した例を示し、同図において、符号１は、ＨＥＶの電源ユニットである。この電源ユニット１には、蓄電デバイスとして例えば複数のセルを封止した電池パックを複数個直列に接続して構成されるバッテリ２と、バッテリ２の残存容量の演算、バッテリ２の冷却や充電の制御、異常検出及び異常検出時の保護動作等のエネルギーマネージメントを行う演算ユニット（演算ＥＣＵ）３とが１つの筐体内にパッケージされている。
【００１５】
尚、本形態においては、蓄電デバイスとしてリチウムイオン二次電池を例に取って説明するが、本発明による残存容量の演算手法は、電気化学キャパシタやその他の二次電池にも適用可能である。
【００１６】
演算ＥＣＵ３は、マイクロコンピュータ等から構成され、電圧センサ４で測定したバッテリ２の端子電圧ＶＢ、電流センサ５で測定したバッテリ２の充放電電流ＩＢ、温度センサ６で測定したバッテリ２の温度（セル温度）温度ＴＢに基いて、バッテリ２の充電状態(State of charge;SOC）で示される残存容量ＳＯＣを所定時間毎に演算する。この残存容量ＳＯＣは、電源ユニット１の演算ＥＣＵ３から、例えばＣＡＮ（Controller Area Network）通信等を介してＨＥＶ制御用電子制御ユニット（ＨＥＶ制御用ＥＣＵ）１０に出力され、車両制御用の基本データ、バッテリ残量や警告用の表示用データ等として使用される。
【００１７】
ＨＥＶ制御用ＥＣＵ１０は、同様にマイクロコンピュータ等から構成され、運転者からの指令に基づいて、ＨＥＶの運転、その他、必要な制御を行う。すなわち、ＨＥＶ制御用ＥＣＵ１０は、電源ユニット１からの信号や図示しないセンサ・スイッチ類からの信号により、車両の状態を検出し、バッテリ２の直流電力を交流電力に変換してモータ１５を駆動するインバータ２０を初めとして、図示しないエンジンや自動変速機等を、専用の制御ユニットを介して或いは直接的に制御する。
【００１８】
演算ＥＣＵ３における残存容量ＳＯＣの演算は、図２のブロック図に示す推定アルゴリズムに従って実行される。この推定アルゴリズムは、バッテリの開放電圧ＶＯＣに基づいて演算される残存容量ＳＯＣＶを主体とするものであり、この残存容量ＳＯＣＶを目標値とする比例積分制御によりバッテリ２の最終的な残存容量ＳＯＣを算出する。尚、以下では、バッテリの開放電圧に基づく残存容量を、適宜、「基準残存容量」と称する。
【００１９】
一般的に、バッテリの残存容量を算出する技術としては、バッテリ電流の積算値に基づて残存容量を求める技術と、バッテリの開放電圧に基づいて残存容量を求める技術とがあり、それぞれに一長一短がある。前者は、突入電流等の負荷変動に強く、安定した残存容量が得られる反面、電流誤差が累積し易い（特に、高負荷継続時には誤差が大きくなる）という欠点がある。また、後者は、電流が安定している領域では、正確な値を求めることができる反面、短時間で負荷が大きく変動した場合には、バッテリの開放電圧を推定する際のインピーダンスを正確に求めることができず、残存容量の算出値が振動し易いという欠点がある。
【００２０】
従って、演算ＥＣＵ３は、バッテリ開放電圧ＶＯＣに基づく基準残存容量ＳＯＣＶと最終的な残存容量ＳＯＣとの誤差を比例積分制御によってフィードバックすることにより、電流が安定している領域での精度を確保しつつ、負荷が変動した場合にも安定した残存容量を求めるようにしている。本形態においては、基準残存容量ＳＯＣＶの比例積分制御を主体として電流積算に基づく残存容量をフィードフォワード的に加えることにより、負荷変化に対する応答性を確保している。
【００２１】
このため、演算ＥＣＵ３には、ＳＯＣ推定アルゴリズムを形成する各機能として、電流積算に基づく残存容量ＳＯＣＩを算出する電流積算残存容量算出部３ａ、開放電圧ＶＯＣに基づく基準残存容量ＳＯＣＶを算出する基準残存容量算出手段としての基準残存容量算出部３ｂ、基準残存容量ＳＯＣＶを目標値として、この目標値と最終的な残存容量ＳＯＣとの容量誤差ＥＳＯＣを算出する容量誤差算出手段としての容量誤差算出部３ｃ、容量誤差ＥＳＯＣに基づいて比例積分制御の比例補正量及び積分補正量を算出する比例積分制御手段としての比例積分制御部３ｄ、バッテリ２の最終的な残存容量ＳＯＣを算出する残存容量算出手段としての残存容量算出部３ｅが備えられている。
【００２２】
詳細には、電流積算に基づく残存容量ＳＯＣＩは、バッテリ電流ＩＢにより、初期値ＳＯＣＩ(0)をベース値として以下の（１）式によって求めることができる。  
ＳＯＣＩ＝ＳＯＣＩ(0)−∫[(１００×η×ＩＢ／ＡＨ)＋ＳＤ]ｄｔ／３６００…（１）
但し、η  ：電流効率
ＡＨ：電流容量（温度による変数）
ＳＤ：自己放電率
【００２３】
電流効率η及び自己放電率ＳＤは、本形態のリチウムイオン電池では、それぞれ定数と見なすことができ、実用上、η＝１、ＳＤ＝０とすることができる。更に、連続時間系で表現される（１）式を、周期的な演算処理で算出するため、サンプル時間ｋ毎の演算周期ＤＬＴＴで離散化し、以下の（１’）式に簡略化する。但し、初期値ＳＯＣＩ(0)は、システム起動時に読込んだ基準残存容量ＳＯＣＶとする。  
ＳＯＣＩ(k)＝ＳＯＣＩ(k-1)−ＩＢ(k)／(ＡＨ×３６００)×ＤＬＴＴ…（１’）
【００２４】
ここで、バッテリの電流容量ＡＨは、図３に示すように、温度に依存して変化し、低温になる程、バッテリ容量が減少する。従って、電流容量ＡＨは、例えば、温度ＴＢをパラメータとするテーブルを作成しておき、このテーブルを参照して算出する。
【００２５】
一方、バッテリの開放電圧ＶＯＣに基づく基準残存容量ＳＯＣＶは、電池理論に基づいてバッテリ内部状況を電気化学的に把握することにより、高精度の演算値を取得する。この基準残存容量ＳＯＣＶを求めるには、先ず、図４に示す等価回路モデルを用いてバッテリの内部インピーダンスＺを求める。
【００２６】
図４に示す等価回路は、抵抗分Ｒ１〜Ｒ３、容量分Ｃ１，ＣＰＥ１，ＣＰＥ２（但し、ＣＰＥ１，ＣＰＥ２は二重層容量分）の各パラメータを、直列及び並列に組合わせた等価回路モデルであり、交流インピーダンス法における周知のCole-Coleプロットをカーブフィッティングすることにより、各パラメータを決定する。
【００２７】
これらのパラメータから求められるインピーダンスＺは、バッテリの温度や電気化学的な反応速度、充放電電流の周波数成分によって大きく変化する。従って、バッテリの充放電状態を反映するパラメータとして、電流の変化率を用いてインピーダンスＺを決定する。電流変化率は、バッテリの負荷変動を直接的に反映しているが、単なる電流変化率では、スパイク的に発生する電流の急激な変化の影響を受けてしまう。このスパイク的な電流の影響は、所定のサンプリング数の単純平均、移動平均、加重平均等の処理により軽減することができるが、特に、電流の遅れを考慮した場合、バッテリの充放電状態の変化に対して、過去の履歴を過剰となることなく適切に反映することのできる移動平均を用いることが望ましい。
【００２８】
従って、バッテリ電流の移動平均値をＩＭとすると、この移動平均値ＩＭの時間ｔにおける電流変化率ΔＩＭ／Δｔを周波数成分の置き換えとして採用し、電流変化率ΔＩＭ／Δｔとバッテリ温度ＴＢとを条件とするインピーダンス測定を行ってデータを蓄積した後、温度ＴＢと電流変化率ΔＩＭ／Δｔとに基づいてインピーダンスＺのテーブル（後述する図８のインピーダンステーブル）を作成し、このテーブルを利用してインピーダンスＺを求める。
【００２９】
尚、バッテリの内部インピーダンスＺは、詳細には、低温になるほど増加し、これに伴って電流変化率が小さくなることから、後述するように、直接的には、電流変化率ΔＩＭ／Δｔを温度補正した補正後電流変化率ＴＫΔＩＭ／Δｔを用いてインピーダンスＺを決定する。
【００３０】
そして、テーブルから求めたインピーダンスＺと、電圧センサ４によって測定した端子電圧ＶＢと、電流センサ５によって測定した電流ＩＢとを、開放電圧ＶＯＣとの関係を表現した以下の（２）式に適用し、開放電圧ＶＯＣの推定値を求める。  
ＶＯＣ＝ＶＢ＋ＩＢ×Ｚ…（２）
【００３１】
開放電圧ＶＯＣの推定後は、バッテリ内の電気化学的な関係に基づいて基準残存容量ＳＯＣＶを演算する。具体的には、平衡状態での電極電位とイオンの活量との関係を記述した周知のネルンストの式を適用し、開放電圧ＶＯＣと基準残存容量ＳＯＣＶとの関係を表すと、以下の（３）式を得ることができる。  
ＶＯＣ＝Ｅ＋[(Ｒｇ×ＴＢ／Ｎｅ×Ｆ)×ｌｎＳＯＣＶ／(１００−ＳＯＣＶ)]＋Ｙ…（３）
但し、Ｅ  ：標準電極電位（本形態のリチウムイオン電池では、Ｅ＝３．７４５）
Ｒｇ：気体定数（８．３１４Ｊ／ｍｏｌ−Ｋ）
ＴＢ：バッテリ温度（絶対温度Ｋ）
Ｎｅ：イオン価数（本形態のリチウムイオン電池では、Ｎｅ＝１）
Ｆ  ：ファラデー定数（９６４８５Ｃ／ｍｏｌ）
【００３２】
尚、（３）式におけるＹは補正項であり、常温における電圧−残存容量の特性を残存容量の関数で表現したものである。ＳＯＣＶ＝Ｘとすると、以下の（４）式に示すように、ＳＯＣＶの三次関数で表すことができる。  
Ｙ＝−１０-6Ｘ3＋９・１０-5Ｘ2＋０．０１３Ｘ−０．７３１１…（４）
【００３３】
以上の（３）式で表現される開放電圧ＶＯＣと基準残存容量ＳＯＣＶとの具体的な相関関係は、電池の種類や特性によって異なり、例えば、リチウムイオン電池では、図５に示すような曲線で表すことができる。図５に示す開放電圧ＶＯＣと基準残存容量ＳＯＣＶとの関係は、開放電圧ＶＯＣの変化に対して基準残存容量ＳＯＣＶの変化が平坦となることなく、単調変化する曲線によって表される相関関係であり、開放電圧ＶＯＣの値を知ることで基準残存容量ＳＯＣＶの値を明確に把握することができる。
【００３４】
また、基準残存容量ＳＯＣＶは、開放電圧ＶＯＣのみならずバッテリ温度ＴＢとの間にも強い相関性があり、図５に示すように、開放電圧ＶＯＣが同じ値であっても、バッテリ温度ＴＢが下がると基準残存容量ＳＯＣＶが減少する。この場合、開放電圧ＶＯＣとバッテリ温度ＴＢとをパラメータとして、直接、（３）式を用いて基準残存容量ＳＯＣＶを算出することも可能であるが、実際には使用する電池特有の充放電特性や使用条件等に対する考慮が必要となる。
【００３５】
従って、以上の（３）式の関係から実際の電池の状態を把握する場合には、常温でのＳＯＣＶ−ＶＯＣ特性を基準として、各温度域での充放電試験或いはシミュレーションを行い、実測データを蓄積する。そして、蓄積した実測データから開放電圧ＶＯＣとバッテリ温度ＴＢとをパラメータする基準残存容量ＳＯＣＶのテーブル（後述する図９の基準残存容量テーブル）を作成しておき、このテーブルを利用して基準残存容量ＳＯＣＶを求める。
【００３６】
基準残存容量ＳＯＣＶを求めた後は、この基準残存容量ＳＯＣＶを目標値として比例積分制御を行う。このため、以下の（５）式に示すように、所定の演算周期における基準残存容量ＳＯＣＶ(K)と１演算周期前の残存容量ＳＯＣ(k)との容量誤差ＥＳＯＣ(k)を算出する。  
ＥＳＯＣ(k)＝ＳＯＣＶ(k)−ＳＯＣ(k-1)…（５）
【００３７】
そして、（５）式から算出した容量誤差ＥＳＯＣ(k)を用い、以下の（６）式に示すように、比例係数ＫＰによる比例補正量（ＫＰ×ＥＳＯＣ）と積分係数ＫＩによる積分補正量（ＫＩ×ＳＩＳＯＣ）とを算出し、これらの補正量に上述の（１’）式による電流積算に基づく残存容量ＳＯＣＩ(k)を加えることにより、最終的な残存容量ＳＯＣ(k)を算出する。  
ＳＯＣ(k)＝ＫＰ×ＥＳＯＣ(K)＋ＫＩ×ＳＩＳＯＣ(K)＋ＳＯＣＩ(k)…（６）
但し、ＳＩＳＯＣ(k)＝ＳＩＳＯＣ(k-1)＋ＥＳＯＣ(k)×ＤＬＴＴ
【００３８】
比例係数ＫＰ及び積分係数ＫＩは、負荷変動に対する安定性と応答性とを考慮して決定され、電流が安定している領域では、最終的な残存容量ＳＯＣが基準残存容量ＳＯＣＶに追従するように比例係数ＫＰによる補正量を主体とし、電流変化の大きい領域では、積分係数ＫＩによる補正量を主体とすることにより、負荷変動によって変動しやすい基準残存容量ＳＯＣＶの影響を抑制し、安定性を確保する。
【００３９】
これらの比例係数ＫＰ及び積分係数ＫＩは、バッテリの充放電状態を反映するパラメータを用いて設定することが可能であり、特に、比例係数ＫＰは、前述の移動平均による電流変化率ΔＩＭ／Δｔ及びバッテリ温度ＴＢを用いて設定することができる。例えば、比例係数ＫＰは、電流変化率ΔＩＭ／Δｔ及びバッテリ温度ＴＢに基づいて予め実験或いはシミュレーション等を実施してテーブルを作成しておき、このテーブルを参照して求めることができる。
【００４０】
図６は、移動平均による電流変化率ΔＩＭ／Δｔとバッテリ温度ＴＢとに依存して変化する比例係数ＫＰの特性を示している。バッテリの負荷変動が小さく安定している状態（ΔＩＭ／Δｔが小さく、電流変化が小さい状態）では、容量誤差ＥＳＯＣに基づく補正量を大きくして最終的に算出される残存容量ＳＯＣが電圧ベースの基準残存容量ＳＯＣＶに良好に追従するよう、比例係数ＫＰが大きい値に設定される。
【００４１】
逆に、負荷変動が大きい状態（ΔＩＭ／Δｔが大きく、電流変化が大きい状態）では、基準残存容量ＳＯＣＶの振動を抑制するよう、比例係数ＫＰは小さい値に設定され、負荷変動時にも正確且つ追従性の良い残存容量を算出可能とする。また、同じ電流変化率ΔＩＭ／Δｔに対しては、バッテリ温度ＴＢが低くなる程、相対的にインピーダンスＺが増加することによる開放電圧ＶＯＣの上昇を補償するため、比例係数ＫＰが小さくされる。
【００４２】
これにより、バッテリの充放電状態をより的確に把握して開放電圧に基づく基準残存容量ＳＯＣＶの利点を生かした正確な残存容量ＳＯＣを得ることができ、電流積算による誤差の累積を回避すると共に、外乱が発生した場合にも安定性を確保することができる。
【００４３】
次に、以上の基準残存容量ＳＯＣＶに対する比例積分制御による残存容量ＳＯＣの算出処理について、図７のフローチャートを用いて説明する。
【００４４】
図７のフローチャートは、電源ユニット１の演算ＥＣＵ３における残存容量演算の基本的な処理を示すものであり、所定時間毎（例えば、０．１ｓｅｃ毎）に実行される。この処理がスタートすると、先ず、ステップＳ１において、バッテリ２の端子電圧ＶＢ、電流ＩＢ、温度ＴＢ、及び、前回の演算処理時に算出した１演算周期前の残存容量ＳＯＣのデータを読込む。尚、端子電圧ＶＢは複数の電池パックの平均値、電流ＩＢは複数の電池パックの電流の総和を取り、それぞれ、例えば０．１ｓｅｃ毎にデータを取得するものとする。また、温度ＴＢは、例えば１０ｓｅｃ毎に取得するものとする。
【００４５】
次に、ステップＳ２へ進み、電流ＩＢを移動平均して単位時間当りの電流変化率ΔＩＭ／Δｔを取得する。電流ＩＢの移動平均は、例えば、電流ＩＢのサンプリングを０．１ｓｅｃ毎、電流積算の演算周期を０．５ｓｅｃ毎とした場合、５個のデータを移動平均する。更に、ステップＳ３において、バッテリ２のインピーダンスＺを、図８に示すインピーダンステーブルを参照して算出する。
【００４６】
図８のインピーダンステーブルは、電流変化率ΔＩＭ／Δｔを温度補正した補正後電流変化率ＴＫΔＩＭ／Δｔと温度ＴＢとをパラメータとして、等価回路のインピーダンスＺを格納したものであり、概略的には、補正後電流変化率ＴＫΔＩＭ／Δｔが同じ場合には、温度ＴＢが低くなる程、インピーダンスＺが増加し、同じ温度では、補正後電流変化率ＴＫΔＩＭ／Δｔが小さくなる程、インピーダンスＺが増加する傾向を有している。
【００４７】
ステップＳ３に続くステップＳ４では、算出したインピーダンスＺを用い、前述の（２）式に従って、バッテリ２の開放電圧ＶＯＣを算出する。そして、ステップＳ５で、バッテリ温度ＴＢと開放電圧ＶＯＣとをパラメータとして、図９に示す基準残存容量テーブルを参照し、基準残存容量ＳＯＣＶを算出する。
【００４８】
図９に示す基準残存容量テーブルは、前述したように、ネルンストの式に基づいてバッテリ内の電気化学的な状態を把握して作成したテーブルであり、概略的には、温度ＴＢ及び開放電圧ＶＯＣが低くなる程、基準残存容量ＳＯＣＶが小さくなり、温度ＴＢ及び開放電圧ＶＯＣが高くなる程、基準残存容量ＳＯＣＶが大きくなる傾向を有している。尚、図８，９においては、通常の条件下で使用される範囲のデータを示し、他の範囲のデータは記載を省略してある。
【００４９】
その後、ステップＳ６へ進み、前述の（１’）式に従ってバッテリ電流ＩＢを演算周期ＤＬＴＴ毎に積算し、電流積算に基づく残存容量ＳＯＣＩを算出する。更に、ステップＳ７で、基準残存容量ＳＯＣＶと１制御周期前の残存容量ＳＯＣとの容量誤差ＥＳＯＣを算出し（（５）式参照）、ステップＳ８で、比例係数ＫＰ及び積分係数ＫＩを用いた比例積分制御により比例補正量（ＫＰ×ＥＳＯＣ）と積分補正量（ＫＩ×ＳＩＳＯＣ）とを算出する。そして、ステップＳ９で、前述の（６）式に従って、最終的な残存容量ＳＯＣを算出し、１サイクルの本処理を終了する。
【００５０】
以上の比例積分制御による残存容量ＳＯＣは、バッテリの開放電圧ＶＯＣに基づく基準残存容量ＳＯＣＶ、バッテリ電流ＩＢを積算した残存容量ＳＯＣＩと共に、図１０に示される。同図中に破線で示す残存容量ＳＯＣＩは、電流誤差が累積してゆき、基準残存容量ＳＯＣＶとのずれが大きくなって行くが、最終的な残存容量ＳＯＣは、比例積分制御により基準残存容量ＳＯＣＶの振動の影響を抑制しつつ基準残存容量ＳＯＣＶに良好に追従しており、良好な演算精度と安定性とを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】ハイブリッド車への適用例を示すシステム構成図
【図２】バッテリ残存容量の推定アルゴリズムを示すブロック図
【図３】バッテリ容量と温度との関係を示す説明図
【図４】バッテリの等価回路モデルを示す回路図
【図５】基準残存容量と開放電圧との関係を示す説明図
【図６】比例係数の特性を示す説明図
【図７】残存容量算出処理のフローチャート
【図８】インピーダンステーブルの説明図
【図９】基準残存容量テーブルの説明図
【図１０】定常的な電流誤差を含む残存容量と基準残存容量に基づく最終的な残存容量とを示す説明図
【符号の説明】
【００５２】
２  バッテリ
３  演算ユニット
３ａ  電流積算残存容量算出部
３ｂ  基準残存容量算出部（基準残存容量算出手段）
３ｃ  容量誤差算出部（容量誤差算出手段）
３ｄ  比例積分制御部（比例積分制御手段）
３ｅ  残存容量算出部（残存容量算出手段）
ＶＯＣ  バッテリ開放電圧
ＴＢ  バッテリ温度
ＩＢ  バッテリ電流
ＳＯＣＶ  開放電圧に基づく残存容量（基準残存容量）
ＳＯＣＩ  電流積算に基づく残存容量
ＳＯＣ  残存容量（最終的な残存容量）
ＥＳＯＣ  容量誤差
ＫＰ  比例係数
ＫＩ  積分係数
代理人      弁理士      伊    藤      進
【図１】
2006275797.tif 000003
【図２】
2006275797.tif 000004
【図３】
2006275797.tif 000005
【図４】
2006275797.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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