(57)【要約】【課題】電池の残容量をより正確に検出可能な電池の残容量検出方法等を提供する。【解決手段】電池の残容量検出方法は、電池電流及び電池電圧を検出し、検出された電池電流の積算に基づいて電池の残容量を第１残容量として演算し、一方電池電圧に基づいて電池の残容量を第２残容量として演算し、第１残容量および第２残容量を加重平均した合成残容量を電池の残容量として演算すると共に、電池容量が高くなる領域および低くなる領域では第２残容量の重み付けを大きくし、それ以外の領域では第１残容量の重み付けを大きくするように加重平均の重み付けを行う。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源装置に接続された接続機器に、電源装置に含まれる電池から電力を供給する際に電池の残容量を検出する電池の残容量検出方法であって、
電池電流及び電池電圧を検出し、
検出された電池電流の積算に基づいて電池の残容量を第１残容量として演算し、一方電池電圧に基づいて電池の残容量を第２残容量として演算し、
第１残容量および第２残容量を加重平均した合成残容量を電池の残容量として演算することを特徴とする電池の残容量検出方法。
【請求項２】
請求項１に記載の電池の残容量検出方法であって、
電池容量が高くなる領域および低くなる領域では第２残容量の重み付けを大きくし、それ以外の領域では第１残容量の重み付けを大きくするように加重平均の重み付けを行うことを特徴とする電池の残容量検出方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電池の残容量検出方法であって、
さらに電池電流の測定時間と電池温度を検出すると共に、
前記第１残容量が、電池電流値に測定時間を乗じて求める電気量に、電池温度と過去の残容量によって決定される充電効率を乗じた値を累積して演算されることを特徴とする電池の残容量検出方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の電池の残容量検出方法であって、
前記第２残容量が、予め作成された電池電圧と残容量の関係を示すテーブルを参照して決定されることを特徴とする電池の残容量検出方法。
【請求項５】
請求項４に記載の電池の残容量検出方法であって、
さらに電池温度を検出すると共に、
前記第２残容量を決定するテーブルが、電池温度及び／又は充放電電流値に応じて異なる複数のテーブルを用意してなることを特徴とする電池の残容量検出方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の電池の残容量検出方法であって、
合成残容量が、以下の式で加重平均して演算されることを特徴とする電池の残容量検出方法。
合成残容量＝（（第１残容量＊第１重み）＋（第２残容量＊第２重み））／（第１重み＋第２重み）
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の電池の残容量検出方法であって、
接続機器が車載用モータであり、車両用モータを駆動する電源装置に含まれる電池の残容量を検出することを特徴とする電池の残容量検出方法。
【請求項８】
複数の二次電池を備える電池ユニット(20)と、
前記電池ユニット(20)に含まれる二次電池の電圧を検出するための電圧検出部(12)と、
前記電池ユニット(20)に含まれる二次電池の温度を検出するための温度検出部(14)と、
前記電池ユニット(20)に含まれる二次電池に流れる電流を検出するための電流検出部(16)と、
前記電圧検出部(12)と温度検出部(14)と電流検出部(16)から入力される信号を演算して二次電池の残容量を検出するための残容量演算部(18)と、
前記残容量演算部(18)で演算された残容量を接続機器に伝送する通信処理部(19)とを備えており、
前記残容量演算部(18)は、前記電流検出部(16)で検出された充放電電流を積算して第１残容量を演算し、一方前記電圧検出部(12)で検出された電池電圧に基づいて第２残容量を演算し、第１残容量および第２残容量を加重平均して合成残容量を電池の残容量として演算する際に、残容量が高くなる領域および低くなる領域では第２残容量の重み付けを大きくし、それ以外の領域では第１残容量の重み付けを大きくすることを特徴とする電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池の残容量を検出する方法及び電源装置に関し、例えば車両走行用モータを駆動する電源装置に含まれる電池の残容量を検出する残容量検出方法及び電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電源装置は、電池又は素電池を直列又は並列に接続した電源モジュールの個数を多くして出力電流を大きくでき、また、直列に接続する直列の個数で出力電圧を高くできる。特に、大出力が要求される用途、例えば自動車等の車両、自転車、工具等に使用される電源装置においては、複数の電池を直列に接続して出力を大きくする構造がとることができる。例えば、ハイブリッドカーや燃料電池車等のようにモータで走行される車両用の電源装置に使用される大電流、大出力用の電源は、複数の電池を直列に連結した電源モジュールをさらに直列に接続して出力電圧を高くしている。駆動モータの出力を大きくするためである。
【０００３】
このような電源装置においては、電池を安全な状態で使用するよう出力を制限することが、電池を信頼性高く使用し続けるために重要である。例えば過放電や過充電が生じると、電池の寿命が低下される。そこで電池の残容量（state-of-charge(SOC)）を検出し、これに応じて電池の放電時や充電時において使用可能な電力量を制限する。電池の残容量は、一般に満充電した状態から放電容量を減算して検出される。放電容量は放電電流を積算して演算される。電池の残容量は、電流と時間の積、すなわちＡｈで表示され、又は満充電した容量（Ａｈ）を１００％とし、満充電容量に対する比率（％）で表すことができる。いずれの状態で残容量を表示するにしても、満充電された状態から放電した容量を減算して検出される。ただ、放電電流の積算値で検出される残容量は、常に電池の正しい残容量と一致するとは限らない。放電電流の大きさや温度が残容量検出の誤差の原因となるからである。
【０００４】
また、電池電圧を測定して電池の残容量を検出する方法もあるが、この方法でも一意に残容量を決定することはできない。同じ残容量であっても、それまでの充放電履歴等によって異なる電圧を示すことが知られており、電池電圧のみから残容量を正確に推定することは困難であった。
【０００５】
このように電池の残容量を正確に検出することは困難であり、同じ電流、電圧値であっても残容量や電池温度などによって使用可能な電力量は異なる。特にいわゆるメモリ効果が発生すると、実質的に電池の容量が低下するため、その残容量検出はさらに困難となる。メモリ効果とは、ニッケル−カドミウム電池やニッケル水素電池等を浅い放電深度でサイクル充放電した場合に、深い放電時に一時的に放電電圧が低下する現象である。メモリ効果によって電池の残容量が変化するため、正確な電池の残容量を推定することができない。残容量の検出を誤ると、電池の充放電の際に過大な負荷がかかる動作を行ってしまうことがあり、電池の寿命を著しく低下させる原因となる。また一方で、電池が自己放電することによっても残容量が変化する。これらの要因によって電池の残容量の推測は困難となり、正確な残容量を把握することは極めて困難であった。
【特許文献１】特開昭５６−１２６７７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものである。本発明の主な目的は、電池の残容量をより正確に検出可能な電池の残容量検出方法及び電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の側面に係る電池の残容量検出方法は、電源装置に接続された接続機器に、電源装置に含まれる電池から電力を供給する際に電池の残容量を検出する電池の残容量検出方法であって、電池電流及び電池電圧を検出し、検出された電池電流の積算に基づいて電池の残容量を第１残容量として演算し、一方電池電圧に基づいて電池の残容量を第２残容量として演算し、第１残容量および第２残容量を加重平均した合成残容量を電池の残容量として演算する。これによって、電池電流に基づく第１残容量と電池電圧に基づく第２残容量を合成して電池の残容量を推定でき、より正確な残容量の推定が可能となる。
【０００８】
また、本発明の第２の側面に係る電池の残容量検出方法は、さらに電池容量が高くなる領域および低くなる領域では第２残容量の重み付けを大きくし、それ以外の領域では第１残容量の重み付けを大きくするように加重平均の重み付けを行う。これによって、充電時の残容量が高い領域や放電時の残容量が低い領域では、電圧に基づいて比較的精度良く残容量を推定でき、一方残容量が５０％付近においては、電圧による残容量検出よりも電流積算による残容量推定の方が精度が維持できるという特性を利用し、それぞれ残容量推定の精度の高い領域では重み付けを大きくして、全域で精度よく残容量を推定できるという優れた特徴が実現できる。
【０００９】
さらに、本発明の第３の側面に係る電池の残容量検出方法は、さらに電池電流の測定時間と電池温度を検出すると共に、前記第１残容量が、電池電流値に測定時間を乗じて求める電気量に、電池温度と過去の残容量によって決定される充電効率を乗じた値を累積して演算される。これによって、過去の残容量と電池電流を考慮した精度の高い電池電流に基づく第１残容量を演算できる。
【００１０】
さらに、本発明の第４の側面に係る電池の残容量検出方法は、第２残容量が、予め作成された電池電圧と残容量の関係を示すテーブルを参照して決定される。
【００１１】
さらにまた、本発明の第５の側面に係る電池の残容量検出方法は、さらに電池温度を検出すると共に、前記第２残容量を決定するテーブルが、電池温度及び／又は充放電電流値に応じて異なる複数のテーブルを用意している。
【００１２】
さらにまた、本発明の第６の側面に係る電池の残容量検出方法は、合成残容量が、以下の式で加重平均して演算される。
【００１３】
合成残容量＝（（第１残容量＊第１重み）＋（第２残容量＊第２重み））／（第１重み＋第２重み）
【００１４】
これにより、充電時の残容量が高い領域や放電時の残容量が低い領域では、電圧に基づいて比較的精度良く残容量を推定でき、一方残容量が５０％付近においては、電圧による残容量検出よりも電流積算による残容量推定の方が精度が維持できるという特性を利用し、それぞれ残容量推定の精度の高い領域では重み付けを大きくして、全域で精度よく残容量を推定できるという優れた特徴が実現できる。
【００１５】
さらにまた、本発明の第７の側面に係る電池の残容量検出方法は、接続機器が車載用モータであり、車両用モータを駆動する電源装置に含まれる電池の残容量を検出する。これにより、車載用の電源装置における電池の残容量検出に好適に利用できる。
【００１６】
さらにまた、本発明の第８の側面に係る電源装置は、複数の二次電池を備える電池ユニット２０と、前記電池ユニット２０に含まれる二次電池の電圧を検出するための電圧検出部１２と、前記電池ユニット２０に含まれる二次電池の温度を検出するための温度検出部１４と、前記電池ユニット２０に含まれる二次電池に流れる電流を検出するための電流検出部１６と、前記電圧検出部１２と温度検出部１４と電流検出部１６から入力される信号を演算して二次電池の残容量を検出するための残容量演算部１８と、前記残容量演算部１８で演算された残容量を接続機器に伝送する通信処理部１９とを備えており、前記残容量演算部１８は、前記電流検出部１６で検出された充放電電流を積算して第１残容量を演算し、一方前記電圧検出部１２で検出された電池電圧に基づいて第２残容量を演算し、第１残容量および第２残容量を加重平均して合成残容量を電池の残容量として演算する際に、残容量が高くなる領域および低くなる領域では第２残容量の重み付けを大きくし、それ以外の領域では第１残容量の重み付けを大きくする。これにより、充電時の残容量が高い領域や放電時の残容量が低い領域では、電圧に基づいて比較的精度良く残容量を推定でき、一方残容量が５０％付近においては、電圧による残容量検出よりも電流積算による残容量推定の方が精度が維持できるという特性を利用し、それぞれ残容量推定の精度の高い領域では重み付けを大きくして、全域で精度よく残容量を推定できるという優れた特徴が実現できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の電池の残容量検出方法及び電源装置は、電池容量の全域にわたって精度よく電池の残容量を検出できるという優れた特長を実現する。それは本発明が、電流積算による残容量推定に加えて、電池電圧に基づいて残容量を推定し、これらを合成して残容量を決定しているからである。特に、電池電圧に基づいて残容量を推定する方法は、電池容量が低い領域や高い領域では高精度である。一方、容量５０％といった中間の領域では電流積算に基づく残容量推定の方が精度が高くなる。そこで、電池容量に応じてこれらの重み付けを変更し、容量の高い領域及び低い領域では電圧に基づく容量推定の比重を高く、中間の領域では電流積算に基づく容量推定の比重を高くするように加重平均を求めることにより、電池容量の全域にわたって高精度に電池の残容量を演算できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための電池の残容量検出方法及び電源装置を例示するものであって、本発明は電池の残容量検出方法及び電源装置を以下のものに特定しない。また特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。
（電源装置１００）
【００１９】
図１に、本発明の一実施の形態に係る電源装置の構成を示すブロック図を示す。この図に示す電源装置１００は、二次電池２２を含む電池ユニット２０と、残容量検出装置１０とを備える。残容量検出装置１０は、電池の電圧を検出する電圧検出部１２と、電池の温度を検出する温度検出部１４と、電池に流れる電流を検出する電流検出部１６と、電圧検出部１２と温度検出部１４と電流検出部１６から入力される信号を演算して電池の残容量を検出すると共に、残容量や電池温度から電池ユニット２０の最大制限電流値を検出する残容量演算部１８と、演算された残容量や最大制限電流値を接続機器に伝送する通信処理部１９とを備えている。通信処理部１９は接続機器通信端子３０に接続している。通信処理部１９は、接続機器通信端子３０を介して接続機器に接続されて、残容量や最大制限電流値を示す信号を接続機器に伝送する。この例では、接続機器として自動車等の車両を用い、電源装置１００を車両に搭載して車両を走行させるモータＭを駆動する。通信処理部１９は車両に設けられた車両側制御部と接続されて通信を行う。以下、車両用の電源装置について説明する。
【００２０】
電池ユニット２０に内蔵される二次電池２２は、ニッケル水素電池である。ただし、電池はニッケルカドミウム電池やリチウムイオン二次電池とすることもできる。また、電池は一つ又は複数を直列、または並列あるいは直列と並列を組み合わせて接続している。電池は複数の電池を連結したモジュールで構成され、複数のモジュールを連結して電池ユニット２０を構成している。
【００２１】
電圧検出部１２は、電池ユニット２０に内蔵される二次電池２２の電圧を検出する。図の電池ユニット２０は、複数の二次電池２２を直列に接続しているので、電圧検出部１２は直列に接続している電池のトータル電圧を検出している。ただ、電池ユニット２０を構成する電池モジュール毎に電圧を検出することもできる。電圧検出部１２は、検出した電圧をアナログ信号として残容量演算部１８に出力し、あるいはＡ／Ｄコンバータでアナログ信号をデジタル信号に変換して残容量演算部１８に出力する。電圧検出部１２は、一定のサンプリング周期で、あるいは連続的に電池電圧を検出して、検出した電圧を残容量演算部１８に出力する。
【００２２】
温度検出部１４は、電池ユニット２０に内蔵される電池の温度を検出する温度センサ１７を備える。温度センサ１７は、電池の表面に接触し、あるいは熱伝導材を介して電池に接触し、あるいはまた電池の表面に接近して電池に熱結合されて電池温度を検出する。温度センサ１７はサーミスタである。ただし、温度センサ１７には、ＰＴＣやバリスタ等、温度を電気抵抗に変換できる全ての素子を使用できる。また、温度センサ１７には、電池から放射される赤外線を検出して電池に非接触な状態で温度を検出できる素子も使用できる。温度検出部１４も、検出した電池温度をアナログ信号で残容量演算部１８に出力し、あるいはＡ／Ｄコンバータでアナログ信号をデジタル信号に変換して残容量演算部１８に出力する。温度検出部１４は一定のサンプリング周期で、あるいは連続的に電池温度を検出して、検出した電池温度を残容量演算部１８に出力する。
【００２３】
電流検出部１６は、電池と直列に抵抗素子を接続し、この抵抗素子の両端に誘導される電圧を検出して、電池に流れる放電電流を検出する。抵抗素子は低抵抗な抵抗器である。ただ抵抗素子には、トランジスタやＦＥＴ等の半導体も使用できる。電池の充電電流と放電電流は電流が流れる方向が逆であるから、抵抗素子に誘導される正負の極性が反転する。したがって、抵抗素子の極性で放電電流と判定して、抵抗素子に誘導される電圧で電流を検出できる。電流が抵抗素子に誘導される電圧に比例するからである。この電流検出部１６は電池の放電電流を正確に検出できる。ただし、電流検出部１６には、リード線に流れる電流で外部に漏れる磁束を検出して電流を検出する構造とすることもできる。電流検出部１６も、検出した放電電流をアナログ信号で残容量演算部１８に出力し、あるいはＡ／Ｄコンバータでアナログ信号をデジタル信号に変換して残容量演算部１８に出力する。電流検出部１６は、一定のサンプリング周期で、あるいは連続的に放電電流を検出して、検出した放電電流を残容量演算部１８に出力する。
【００２４】
電圧検出部１２と温度検出部１４と電流検出部１６から、一定のサンプリング周期でデジタル値の信号を残容量演算部１８に出力する装置は、各々の検出部から残容量演算部１８にデジタル信号を出力するタイミングをずらせて、順番にデジタル信号を残容量演算部１８に出力する。
（電池の残容量検出方法）
【００２５】
電源装置で車両を駆動するには、電池の残容量を正確に検出することが必要となる。電池の残容量は、一般には充電電流と放電電流を検出し、検出した電流を積算して演算される。この方法は、充電電流から放電電流を減算して残容量を演算する。充電容量は充電電流を積算して演算される。放電容量は放電電流を積算して演算される。充電容量と放電容量から残容量を演算する方式は、二次電池２２をリチウムイオン電池とし、あるいはニッケル水素電池又はニッケルカドミウム電池とする場合も残容量を演算できる。ただ、残容量は放電電流や電池温度によって誤差が生じる。したがって、正確に把握することが重要となる。
【００２６】
本実施の形態においては、電流積算によって計算される第１残容量（ＳＯＣ１）と、電圧によって推定される第２残容量（ＳＯＣ２）の、２つのＳＯＣの合成によってＳＯＣを決定する。これらの演算は、残容量演算部１８にて行われる。
【００２７】
残容量演算部１８は、電池の放電電流を積算して放電容量を検出し、検出した放電容量を減算して第１残容量を演算すると共に、後述するように電池電圧から第２残容量を演算し、第１残容量と第２残容量を合成して合成残容量を算出する。例えば、満充電容量を１０００ｍＡｈとする電池が５００ｍＡｈ放電されると、残容量は５０％となる。したがって、満充電された電池が放電されるに従って、残容量は次第に低下する。また残容量演算部１８は、第１残容量及び第２残容量の演算に必要な値やデータ、設定等を、残容量演算部１８に接続しているメモリ１１に記憶している。メモリ１１はＥ２ＰＲＯＭ等の不揮発性メモリやＲＡＭなどの揮発性メモリが利用できる。
（第１残容量）
【００２８】
第１残容量は、電流積算で求める残容量である。残容量演算部１８は、所定の時間間隔（サンプリング時間）で電池の電流値、電圧値、温度を測定し、これらに基づいて残容量を演算する。この例では、電流検出部で測定した電流値に、測定時間（サンプリング時間）を乗じて求める電気量を基に、さらに電池温度と直前のＳＯＣ値によって決まる充電効率を乗じた値を累積して第１残容量を計算する。
【００２９】
ＳＯＣ１＝（直前のＳＯＣ１）＋（（測定電流値）＊（電流測定時間）＊（充電効率））
【００３０】
充電効率は、本実施の形態では放電時は１、充電時も、低ＳＯＣ領域および低温時は１とし、高ＳＯＣ領域あるいは高温時は１よりも小さな値としている。
（第２残容量）
【００３１】
一方第２残容量は、電圧から推定する残容量である。この例では第２残容量は、電池電圧とＳＯＣの関係を示したＬＵＴ（Look Up Table）を用いて、電圧検出部で測定する電池電圧から求める。そして、第１残容量の各種データの測定時期と同じくして、第２残容量に関する電池電圧が、測定されることになる。
【００３２】
ＬＵＴは、放電側はＳＯＣ０％，１０％，２０％，３０％，５０％の電圧を持ち、これ以上の電池電圧では、ＳＯＣ５０％としている。これは以下の理由による。本実施例の車両用の電源装置の駆動において、電池のＳＯＣが５０％付近となるように、充放電が制御されることになる。電池電圧とＳＯＣとの関係は、放電状態が長い時間継続した場合、充電状態が長い時間継続した場合に、精度が比較的高い。通常は、ＳＯＣが５０％付近に制御されることより、放電時のＳＯＣが０〜３０％ということは、放電が長時間続いていることになるから、電池電圧とＳＯＣとの関係の精度が高いことになる。放電時におけるＳＯＣ５０％を超える電池電圧については、充放電状態としては、充電の後に放電を行っていることより、放電状態が短く、電池電圧とＳＯＣとの関係の精度が低くなるので、一律にＳＯＣ５０％としている。そして、このような場合、第２残容量が、一律ＳＯＣ５０％としても、第２残容量の重みが小さいので、実際の残容量と大きな差は発生しにくい。
【００３３】
また充電側は、ＳＯＣ５０％，７０％，８０％，９０％，１００％の電圧を持ち、これ以下の電池電圧では、ＳＯＣ５０％としている。これは、上記と同様であって、通常は、ＳＯＣが５０％付近に制御されることより、充電時のＳＯＣが７０〜８０％ということは、充電が長時間続いていることになるから、電池電圧とＳＯＣとの関係の精度が高いことになる。充電時におけるＳＯＣ５０％未満の電池電圧については、充放電状態としては、放電の後に充電を行っていることより、充電状態が短く、電池電圧とＳＯＣとの関係の精度が低くなるので、一律にＳＯＣ５０％としている。そして、このような場合、第２残容量が、一律ＳＯＣ５０％としても、第２残容量の重みが小さいので、実際の残容量と大きな差は発生しにくい。このように、放電電流測定時には放電側のＬＵＴ、充電電流測定時には充電側のＬＵＴを用いて、電圧からＳＯＣを推定する。また同ＳＯＣにおいても、電池温度、充放電電流値によって異なる電池電圧を示すことから、各ＬＵＴについて、電池温度および電流値によって異なるＬＵＴを複数用いて、ＳＯＣ２を求める。
【００３４】
図２は、電池電圧と残容量の関係を示すグラフである。図２で示す各ポイントの電圧テーブルを、温度、電流別に持つ。また表１は、所定の電池電圧毎の残容量の推定値の対応を示したテーブルの一例である。テーブルは温度毎に用意しており、表１は一例として電池温度＝０℃における充電電流値と残容量との対応関係を示している。例えば、電池温度０℃で充電電流１５Ａ、電池電圧７．９２Ｖであれば、第２残容量ＳＯＣ２＝９０％となる。そして、表における各データを、直線補間して使用する。
【００３５】
また、このような電池電圧と残容量のグラフ、電圧テーブル、電池電圧と残容量のテーブルは、累積使用時間に応じたものを利用しても良い。ニッケル水素電池においては、累積使用時間が進むと、同じＳＯＣでも、電圧が高くなる。
【００３６】
【表１】
2006112786.tif 000003
【００３７】
以上のようにして電流積算によって計算されるＳＯＣ１と、電圧によって推定されるＳＯＣ２の、２つのＳＯＣの合成によって決定する合成ＳＯＣは、各ＳＯＣの加重平均によって求める。
【００３８】
電池は一般に、電圧で一意にＳＯＣを決定することはできない。すなわち、同じＳＯＣにおいても、それまでの充放電履歴等によって、異なる電圧を示すことが知られている。ただ、充電時の高ＳＯＣ領域、すなわち残容量１００％に近い領域や、放電時の低ＳＯＣ領域、すなわち残容量０％に近い領域では、比較的精度良く、電圧からＳＯＣを推定することができる。一方残容量５０％付近においては、電圧によるＳＯＣ推定は信頼性が低く、電流積算によって残容量を増減するよう補正して演算する方法の方が精度が高い。そこで、図３に波線の楕円で示すように、ＳＯＣの中間領域では、電流積算によるＳＯＣ１の重み付けを大きくし、実線の楕円で示すようにＳＯＣの高い領域および低い領域においては、電圧によるＳＯＣ２の重み付けを大きくした重み付け平均によって、電池容量の全域において精度のよいＳＯＣ推定を行うことが可能となる。またこの方法であれば、電池容量の高い領域及び低い領域では、電圧によって過充電・過放電を防止する必要があるため、電流積算のみに依存して演算するよりも、安全性にも有利である。
（重み係数）
【００３９】
図３は、第１残容量と第２残容量が合成残容量の演算において影響する領域を示したグラフである。このグラフは、電池電圧と残容量の関係を模式的に示している。この図に示すように、電圧に基づく第２残容量が、残容量推定に支配的な領域においては、第２残容量に関する重み係数である第２重みを大きくすると共に、電圧積算に基づく第１残容量に関する重み係数である第１重みを小さくしている。逆に、第１残容量が残容量推定において支配的な領域では、第１重みを大きくすると共に第２重みを小さくしている。図４に、合成残容量を求める際の第１重み、第２重みと残容量との関係を表したグラフを示す。この図では、第１重みを凸状、第２重みを凹状の波形として、第１重みと第２重みのカーブがほぼ反転した形となっており、電圧に基づく第２残容量が、残容量推定に支配的な領域においては、第２残容量に関する重み係数である第２重みを大きくすると共に、電圧積算に基づく第１残容量に関する重み係数である第１重みを小さくしている。ただ図４は一例であって、第１重みと第２重みは独立して設定することもできる。一般には、第１重みは第１残容量に応じて、第２重みは第２残容量に応じて決定される。図５に他の例として、第２残容量に対する第１重みと第２重みとの関係を表したグラフを示す。この例では第１重みは一定値（この例では一律９８％）とし、一方第２重みは第２残容量と対応して決定されるよう予め設定されたテーブルに基づいて、演算された第２残容量でテーブルを参照して決定される。図５においても、第1重みと第2重みとの相対関係について、電圧に基づく第２残容量が、残容量推定に支配的な領域においては、第２残容量に関する重み係数である第２重みを大きくすると共に、電圧積算に基づく第１残容量に関する重み係数である第１重みを小さくしている。
（合成残容量）
【００４０】
合成残容量は、第１残容量と第２残容量の大きさに応じて重み付けされ、それぞれに比重を掛けて加算することで演算される。電圧での残容量推定が信頼できると思われる領域、すなわち電池容量が高い又は低い領域では第２残容量への比重を大きくし、それ以外の領域では電流積算による第１残容量で合成残容量の演算を制御するよう第２残容量の比重を下げ第１残容量への比重が上がるようにしている。一例として合成容量は、以下の式で演算できる。
【００４１】
合成残容量＝（（第１残容量＊第１重み）＋（第２残容量＊第２重み））／（第１重み＋第２重み）
【００４２】
ここで第１重みは、図４のような関係において、ＳＯＣ１によって決定する第１残容量の重み係数である。また第２重みは、図４のような関係において、ＳＯＣ２によって決定するＳＯＣ２の重み係数である。
【００４３】
合成残容量にはスルーレートを設け、演算によって残容量が大きく変動しないように制御することもできる。スルーレートは放電時と充電時で個別に設定することもできる。例えば、前回の合成残容量より放電時１％以上、充電時０．５％以上の変化があった場合は、それぞれ変化を１％、０．５％に抑えるよう制御する。
（第１残容量の補正）
【００４４】
なお演算された合成残容量と第１残容量との差が所定値開いている場合、言い換えると第２残容量の重み係数が高いまま継続し、第１残容量が合成残容量にあまり反映されない場合には、第１残容量の値を合成残容量に近づけるように第１残容量を補正することもできる。
【００４５】
さらに、電池ユニット２０を構成する電池モジュール毎に合成残容量を演算し、この内で最小の合成残容量を電池ユニット２０の残容量として利用することもできる。得られた残容量は、通信処理部１９を介して接続機器通信端子３０から車両側制御部に送信する。
【００４６】
このようにして電池の残容量を正確に把握することにより、充放電中の各時点において利用可能な電力量が正確に予測できるので、的確に電力量を制御して電池を安全にかつ効率的に利用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明の電池の残容量検出方法及び電源装置は、ハイブリッドカーや電気自動車等の車両用電源装置など、高出力、大電流の電源装置として好適に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施の形態に係る電源装置の構成を示すブロック図である。
【図２】電池電圧と残容量の関係を示すグラフである。
【図３】第１残容量と第２残容量が合成残容量の演算において影響する領域を説明するグラフである。
【図４】合成残容量を求める際の第１重み、第２重みと残容量との関係を表したグラフである。
【図５】第２残容量に対する第１重みと第２重みとの関係を表したグラフである。
【符号の説明】
【００４９】
１００…電源装置
１０…残容量検出装置
１１…メモリ
１２…電圧検出部
１４…温度検出部
１６…電流検出部
１７…温度センサ
１８…残容量演算部
１９…通信処理部
２０…電池ユニット
２２…二次電池
３０…接続機器通信端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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