(57)【要約】【課題】バッテリのＳＯＣの検出方法を改善する。【解決手段】残量検出回路２００は、再充電可能なバッテリ１０２のＳＯＣ（State Of Charge）を検出する。クーロンカウンタ回路２０２はバッテリ１０２の充放電電流ＩＢＡＴを積算してクーロンカウント値ＣＣを生成する。電圧検出回路２０４はバッテリ１０２の電圧ＶＢＡＴを検出する。ＳＯＣ演算部２０６はクーロンカウント値ＣＣにもとづいて、生のＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｃｃを計算する。放電時補正部２１０はバッテリ１０２の放電中に、生のＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｃｃをバッテリ１０２の電圧降下にもとづいて補正し、放電時ＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｄｉｓを生成する。充電時補正部２３０は、バッテリ１０２の直近の放電中に、放電時ＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｄｉｓが到達した最低値ＳＯＣ＿ｄｉｓ＿ｍｉｎを測定し、バッテリ１０２の充電中に、最低値ＳＯＣ＿ｄｉｓ＿ｍｉｎを利用して、充電時ＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｃｈｇを計算する。【選択図】図４
2018048916.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
再充電可能なバッテリのＳＯＣ（State Of Charge）を検出する方法であって、
前記バッテリの充放電電流を積算することによりクーロンカウント値ＣＣを生成するステップと、
前記クーロンカウント値ＣＣにもとづいて、生のＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｃｃを計算するステップと、
前記バッテリの放電中に、前記生のＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｃｃを前記バッテリの電圧降下にもとづいて補正し、放電時ＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｄｉｓを生成するステップと、
前記バッテリの放電中に、前記放電時ＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｄｉｓが到達した最低値ＳＯＣ＿ｄｉｓ＿ｍｉｎを取得するステップと、
前記バッテリの充電中に、前記最低値ＳＯＣ＿ｄｉｓ＿ｍｉｎを利用して、充電時ＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｃｈｇを計算するステップと、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
充電開始時の前記充電時ＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｃｈｇを、前記最低値ＳＯＣ＿ｄｉｓ＿ｍｉｎと一致させることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記バッテリの放電中に、前記生のＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｃｃが到達した最低値ＳＯＣ＿ｃｃ＿ｍｉｎを取得するステップをさらに備え、
充電中の前記充電時ＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｃｈｇは、
ＳＯＣ＿ｃｈｇ＝ＳＯＣ＿ｄｉｓ＿ｍｉｎ＋（ＳＯＣ＿ｃｃ−ＳＯＣ＿ｃｃ＿ｍｉｎ）×（１００−ＳＯＣ＿ｄｉｓ＿ｍｉｎ）／（ＳＯＣ−ｃｃ＿ｍｉｎ）  …（１）
にしたがって計算されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
充電中の前記バッテリの電圧とＳＯＣの関係を表すＳＯＣ−ＶＢＡＴ特性をあらかじめ規定しておくステップと、
前記バッテリの充電中に、前記バッテリの電圧を取得するステップと、
前記ＳＯＣ−ＶＢＡＴ特性にもとづいて、取得した前記バッテリの電圧に対応するＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｅｓｔを取得するステップと、
をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項５】
前記バッテリの放電中に、前記生のＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｃｃが到達した最低値ＳＯＣ＿ｃｃ＿ｍｉｎを取得するステップをさらに備え、
充電中の前記充電時ＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｃｈｇは、
ＳＯＣ＿ｃｈｇ＝ＳＯＣ＿ｄｉｓ＿ｍｉｎ＋（ＳＯＣ＿ｅｓｔ−ＳＯＣ＿ｃｃ＿ｍｉｎ）×（１００−ＳＯＣ＿ｄｉｓ＿ｍｉｎ）／（ＳＯＣ−ｃｃ＿ｍｉｎ）  …（２）
にしたがって計算されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
再充電可能なバッテリのＳＯＣ（State Of Charge）を検出する方法であって、
前記バッテリの放電中に、放電時ＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｄｉｓを生成するステップと、
前記バッテリの放電中に、前記放電時ＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｄｉｓが到達した最低値ＳＯＣ＿ｄｉｓ＿ｍｉｎを取得するステップと、
前記バッテリの充電中に、充電時ＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｃｈｇを、充電開始時の値が前記最低値ＳＯＣ＿ｄｉｓ＿ｍｉｎと一致するように生成するステップと、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項７】
前記放電時ＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｄｉｓを生成するステップは、
前記バッテリのＳＯＣとＯＣＶ（Open Circuit Voltage）の対応関係を示すＳＯＣ−ＯＣＶ特性にもとづき、前記生のＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｃｃに対応するＯＣＶの値ＯＣＶ１を生成するステップと、
前記バッテリの電圧ＶＢＡＴを検出するステップと、
前記ＯＣＶの値ＯＣＶ１と前記バッテリの電圧ＶＢＡＴの検出値ＶＢＡＴ１との差分ＶＤＲＯＰ１を生成するステップと、
システムの最低動作電圧ＶＢＡＴ＿ＭＩＮより前記差分ＶＤＲＯＰ１に応じた電圧幅ΔＶ、高い値ＯＣＶ２を生成するステップと、
前記ＳＯＣ−ＯＣＶ特性にもとづいて、前記ＯＣＶの値ＯＣＶ２に対応するＳＯＣの値ＳＯＣ２を生成するステップと、
前記ＳＯＣの値ＳＯＣ２が残量ゼロに相当するものとして、前記放電時ＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｄｉｓを生成するステップと、
を含むことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
ΔＶ＝ＶＤＲＯＰ１であることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
再充電可能なバッテリのＳＯＣ（State Of Charge）を検出する残量検出回路であって、
前記バッテリの充放電電流を積算することによりクーロンカウント値ＣＣを生成するクーロンカウンタ回路と、
前記バッテリの電圧ＶＢＡＴを検出する電圧検出回路と、
前記クーロンカウント値ＣＣにもとづいて、生のＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｃｃを計算するＳＯＣ演算部と、
前記バッテリの放電中に、前記生のＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｃｃを前記バッテリの電圧降下にもとづいて補正し、放電時ＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｄｉｓを生成する放電時補正部と、
前記バッテリの直近の放電中に、前記放電時ＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｄｉｓが到達した最低値ＳＯＣ＿ｄｉｓ＿ｍｉｎを測定し、前記バッテリの充電中に、前記最低値ＳＯＣ＿ｄｉｓ＿ｍｉｎを利用して、充電時ＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｃｈｇを計算する充電時補正部と、
を備えることを特徴とする残量検出回路。
【請求項１０】
充電開始時の前記充電時ＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｃｈｇが、前記最低値ＳＯＣ＿ｄｉｓ＿ｍｉｎと一致していることを特徴とする請求項９に記載の残量検出回路。
【請求項１１】
前記充電時補正部は、
前記バッテリの放電中に前記生のＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｃｃが到達した最低値ＳＯＣ＿ｃｃ＿ｍｉｎをさらに測定し、
充電中の前記充電時ＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｃｈｇを、
ＳＯＣ＿ｃｈｇ＝ＳＯＣ＿ｄｉｓ＿ｍｉｎ＋（ＳＯＣ＿ｃｃ−ＳＯＣ＿ｃｃ＿ｍｉｎ）×（１００−ＳＯＣ＿ｄｉｓ＿ｍｉｎ）／（ＳＯＣ−ｃｃ＿ｍｉｎ）  …（１）
にしたがって計算することを特徴とする請求項９または１０に記載の残量検出回路。
【請求項１２】
充電中における前記バッテリの電圧ＶＢＡＴとＳＯＣの関係を表すＳＯＣ−ＶＢＡＴ特性を保持する充電特性保持部をさらに備え、
前記充電時補正部は、前記ＳＯＣ−ＶＢＡＴ特性にもとづいて、前記電圧検出回路が検出した前記バッテリの電圧に対応するＳＯＣの値ＳＯＣ＿ｅｓｔを取得することを特徴とする請求項９または１０に記載の残量検出回路。
【請求項１３】
前記充電時補正部は、充電中の前記充電時ＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｃｈｇを、
ＳＯＣ＿ｃｈｇ＝ＳＯＣ＿ｄｉｓ＿ｍｉｎ＋（ＳＯＣ＿ｅｓｔ−ＳＯＣ＿ｃｃ＿ｍｉｎ）×（１００−ＳＯＣ＿ｄｉｓ＿ｍｉｎ）／（ＳＯＣ−ｃｃ＿ｍｉｎ）  …（２）
にしたがって計算することを特徴とする請求項１２に記載の残量検出回路。
【請求項１４】
再充電可能なバッテリのＳＯＣ（State Of Charge）を検出する残量検出回路であって、
前記バッテリの充放電電流を積算することによりクーロンカウント値ＣＣを生成するクーロンカウンタ回路と、
前記バッテリの電圧ＶＢＡＴを検出する電圧検出回路と、
前記クーロンカウント値ＣＣにもとづいて、生のＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｃｃを計算するＳＯＣ演算部と、
前記バッテリの放電中に、前記生のＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｃｃを前記バッテリの電圧降下にもとづいて補正し、放電時ＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｄｉｓを生成する放電時補正部と、
前記バッテリの直近の放電中に、前記放電時ＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｄｉｓが到達した最低値ＳＯＣ＿ｄｉｓ＿ｍｉｎを測定し、前記バッテリの充電中に、充電時ＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｃｈｇを、充電開始時の値が前記最低値ＳＯＣ＿ｄｉｓ＿ｍｉｎとなるように計算する充電時補正部と、
を備えることを特徴とする残量検出回路。
【請求項１５】
前記放電時補正部は、
前記バッテリのＳＯＣとＯＣＶ（Open Circuit Voltage）の対応関係を示すＳＯＣ−ＯＣＶ特性にもとづき、前記生のＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｃｃに対応するＯＣＶの値ＯＣＶ１を生成するステップと、
前記値ＯＣＶ１と前記電圧検出回路が検出した前記バッテリの電圧の検出値ＶＢＡＴ１との差分ＶＤＲＯＰ１を生成するステップと、
システムの最低動作電圧ＶＢＡＴ＿ＭＩＮより前記差分ＶＤＲＯＰ１に応じた電圧幅ΔＶ、高い値ＯＣＶ２を生成するステップと、
前記ＳＯＣ−ＯＣＶ特性にもとづいて、前記値ＯＣＶ２に対応するＳＯＣの値ＳＯＣ２を生成するステップと、
前記ＳＯＣの値ＳＯＣ２が残量ゼロに相当するものとして、前記放電時ＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｄｉｓを生成するステップと、
を実行することを特徴とする請求項９から１４のいずれかに記載の残量検出回路。
【請求項１６】
ΔＶ＝ＶＤＲＯＰ１であることを特徴とする請求項１５に記載の残量検出回路。
【請求項１７】
再充電可能なバッテリと、
前記バッテリのＳＯＣを検出する請求項９から１６のいずれかに記載の残量検出回路と、
を備えることを特徴とする電子機器。
【請求項１８】
再充電可能なバッテリと、
前記バッテリのＳＯＣを検出する請求項９から１６のいずれかに記載の残量検出回路と、
を備えることを特徴とする自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリ管理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話端末、デジタルカメラ、タブレット端末、携帯音楽プレイヤ、携帯ゲーム機器、ノート型コンピュータをはじめとするさまざまな電池駆動型の電子機器は、再充電可能なバッテリ（２次電池）を内蔵しており、システム制御や信号処理を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、液晶パネル、無線通信モジュール、その他のアナログ、デジタル回路などの電子回路は、バッテリからの電力供給を受けて動作する。
【０００３】
図１は、電池駆動型の電子機器のブロック図である。電子機器５００は、バッテリ５０２と、バッテリ５０２を充電する充電回路５０４と、を備える。充電回路５０４は、外部の電源アダプタやＵＳＢ（Universal Serial Bus）からの電源電圧ＶＡＤＰを受け、バッテリ５０２を充電する。
【０００４】
バッテリ５０２には、負荷５０８が接続される。バッテリ５０２に流れる電流ＢＡＴは、充電回路５０４からの充電電流ＩＣＨＧと負荷５０８に流れる負荷電流（放電電流）ＩＬＯＡＤの差分となる。
【０００５】
電池駆動型の電子機器では、バッテリの残量（充電状態：ＳＯＣ）の検出が欠かせない機能となっており、電子機器５００には、残量検出回路５０６が設けられる。残量検出回路５０６は、ヒューエルゲージＩＣ（Integrated Circuit）とも称される。残量検出回路５０６によるバッテリの残量の検出方法としては、（１）電圧法と、（２）クーロンカウント法（電荷積算法）の２つが主流となっている。残量検出回路５０６は、充電回路５０４に内蔵される場合もある。
【０００６】
電圧法では、開放状態（無負荷状態）においてバッテリの開放電圧（ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）を測定し、ＯＣＶとＳＯＣの対応関係から残量を推定する。ＯＣＶは、バッテリが無負荷であり、かつ緩和状態でなければ測定することができず、したがって充放電中にそれを正確に測定することはできない。
【０００７】
クーロンカウント法では、バッテリに流れ込む充電電流およびバッテリから流れ出る放電電流（以下、充放電電流と総称する)を積算し、バッテリへの充電電荷量、放電電荷量を計算することで残量を推定する。クーロンカウント法によれば、電圧法と異なり、開放電圧が得られないバッテリの使用期間においても、残量を推定することができる。
【０００８】
図１の残量検出回路５０６は、クーロンカウント法によって、バッテリ５０２の残量を推定する。残量検出回路５０６は、クーロンカウンタ回路５１０と、ＳＯＣ演算部５１２と、を備える。クーロンカウンタ回路５１０は、バッテリ５０２の電流ＩＢＡＴを検出し、それを積算する。クーロンカウンタ回路５１０が生成するクーロンカウント値ＣＣは、以下の式で表される。
ＣＣ＝∫ＩＢＡＴｄｔ
厳密にはバッテリ電流ＩＢＡＴは時間的に離散的にサンプリングされ、以下の式で計算される。Δｔはサンプリング周期を示す。
ＣＣ＝Σ（Δｔ×ＩＢＡＴ）
この積算（積分）は、たとえばバッテリ５０２から流れ出る方向の電流ＩＢＡＴを正、バッテリ５０２に流れ込む方向の電流ＩＢＡＴを負として行われる。
【０００９】
ＳＯＣ演算部５１２は、クーロンカウント値ＣＣにもとづいて、バッテリ５０２のＳＯＣを演算する。ＳＯＣの演算には以下の式が用いられる。
ＳＯＣ［％］＝（ＣＣＦＵＬＬ−ＣＣ）／ＣＣＦＵＬＬ×１００
ＣＣＦＵＬＬは、満充電状態においてバッテリ５０２に蓄えられる電荷量（クーロンカウント値）を示す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第９，０３５，６１６Ｂ２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明者は、図１の残量検出回路５０６について検討した結果、以下の課題を認識するに至った。ここでは充電については考えず、放電時の現象を説明する。図２は、ＯＣＶとＳＯＣの対応関係（ＳＯＣ−ＯＣＶ特性）ならびにバッテリ電圧ＶＢＡＴの変化を示す図である。横軸は、クーロンカウント法にもとづくＳＯＣを表す。
【００１２】
ここではリチウムイオンセルを例とすると、ＯＣＶ＝４．２Ｖのときが満充電状態であり、すなわちＳＯＣ＝１００％である。また負荷５０８を含むシステムが動作可能な最低動作電圧をＶＢＡＴ＿ＭＩＮとするとき、ＯＣＶ＝ＶＢＡＴ＿ＭＩＮのときにＳＯＣ＝０％である。中間的なＳＯＣについても、ＯＣＶと１対１で対応付けられる。
【００１３】
いま、満充電状態から負荷電流ＩＬＯＡＤが連続的、あるいは不連続的に流れると、図中、矢印で示す方向にＯＣＶが低下していく。このときの放電電流ＩＢＡＴが積算され、クーロンカウント値ＣＣにもとづいてＳＯＣが計算され、時間の経過とともにゼロに近づいていく。
【００１４】
図２には、ＯＣＶに加えて、バッテリ５０２から外部に取り出されるバッテリ電圧ＶＢＡＴ（破線）が示される。バッテリ電圧ＶＢＡＴは、バッテリの内部抵抗ｒの影響で、ＯＣＶよりもドロップしている。このドロップ量（電圧降下）ＶＤＲＯＰは、現在の負荷電流ＩＬＯＡＤ（すなわち瞬時値）に比例する成分に加えて、過去の負荷電流ＩＬＯＡＤの履歴にもとづく成分を含み、したがって負荷電流ＩＬＯＡＤがゼロとなった後も、直ちにゼロとなるわけではない。電圧降下ＶＤＲＯＰは、無負荷状態において、長い緩和時間（数時間のオーダー）を経てゼロに近づいていく。また電圧降下ＶＤＲＯＰは、温度等にも依存する。
【００１５】
図２に示すように、電圧降下ＶＤＲＯＰに起因して、ＯＣＶがＶＢＡＴ＿ＭＩＮまで低下するより前に、バッテリ電圧ＶＢＡＴがＶＢＡＴ＿ＭＩＮまで低下すると、システムがシャットダウンする。このとき、クーロンカウント法にもとづいて計算されるＳＯＣは、０よりも大きい値Ｘである。つまり電子機器５００のユーザは、残りＸ（％）と表示されていたにもかかわらず、システムがシャットダウンするという状況に遭遇する。
【００１６】
本発明者は、この問題を解決するために、電圧降下ＶＤＲＯＰを考慮してＳＯＣを補正する技術について検討した。すなわち、現在の電圧降下ＶＤＲＯＰを推定し、バッテリ電圧ＶＢＡＴがシステムの最低動作電圧をＶＢＡＴ＿ＭＩＮに到達するときにＳＯＣがゼロとなるように、現在のＳＯＣを補正する。なおこの補正技術を公知技術として認定してはならず、本発明者らが独自に考案したものである。
【００１７】
この補正処理によれば、システムがシャットダウンするときに、ＳＯＣがゼロ％となるため、ユーザの感覚に沿ったものとなる。しかしながら本発明者は、この補正処理によってさらに別の問題が生ずることを認識するに至った。図３は、ＳＯＣの補正処理によって生ずる問題を説明する図である。
【００１８】
横軸には、クーロンカウント法にもとづく生のＳＯＣ＿ｃｃと、補正処理を施したＳＯＣ＿ｃｏｒｒが示される。放電の過程において、ＳＯＣ＿ｃｃが１００％から２０％に減少していく。バッテリ電圧ＶＢＡＴは、ＯＣＶに対して電圧降下ＶＤＲＯＰ＿ＤＩＳ、低くなっている。補正後のＳＯＣ＿ｃｏｒｒは、バッテリ電圧ＶＢＡＴが最低動作電圧ＶＢＡＴに到達するときがゼロとなるようにスケーリングされている。
【００１９】
ＳＯＣ＿ｃｃが２０％まで低下した段階で、充電を開始したとする。充電状態では、バッテリの内部抵抗ｒに流れる電流が放電時と反対となるため、バッテリ電圧ＶＢＡＴはＯＣＶよりも高くなる。充電時のバッテリ電圧ＶＢＡＴとＯＣＶの差をＶＤＲＯＰ＿ＣＨＧとする。すなわち、放電から充電に切り替わるとバッテリ電圧ＶＢＡＴとＯＣＶの差ＶＤＲＯＰが急激に小さくなる。
【００２０】
充電時においてはＶＤＲＯＰ＝０とみなし、すなわちＳＯＣの補正処理を行わないとする。この場合、放電から充電に切りかえたタイミングで、ユーザに提示されるＳＯＣは、ＳＯＣ＿ｃｏｒｒの９％からＳＯＣ＿ｃｃの２０％に一瞬で跳ね上がり、その後、充電が進むと、１００％に近づいていく。
【００２１】
このように電圧降下ＶＤＲＯＰにもとづくＳＯＣの補正を行うと、放電から充電時の切りかえに際して、ユーザに提示されるＳＯＣがジャンプし、あるいは急速に変化するため違和感となる。
【００２２】
本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、ＳＯＣの検出方法の改善にある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明のある態様の方法は、再充電可能なバッテリのＳＯＣ（State Of Charge）を検出する方法に関する。この方法は、バッテリの充放電電流を積算することによりクーロンカウント値ＣＣを生成するステップと、クーロンカウント値ＣＣにもとづいて、生（ｒａｗ）のＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｃｃを計算するステップと、バッテリの放電中に、生のＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｃｃをバッテリの電圧降下にもとづいて補正し、放電時ＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｄｉｓを生成するステップと、直近のバッテリの放電中に、放電時ＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｄｉｓが到達した最低値ＳＯＣ＿ｄｉｓ＿ｍｉｎを取得するステップと、バッテリの充電中に、最低値ＳＯＣ＿ｄｉｓ＿ｍｉｎを利用して、充電時ＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｃｈｇを計算するステップと、を備える。
【００２４】
この態様によると、直近のバッテリ放電中にＳＯＣの最低値を監視することにより、充電開始後に、充電時ＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｃｈｇが不自然に上昇しないように補正することができる。
【００２５】
充電開始時の充電時ＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｃｈｇを、最低値ＳＯＣ＿ｄｉｓ＿ｍｉｎと一致させてもよい。これにより、充電開始時のＳＯＣの不連続なジャンプを防止できる。
【００２６】
この方法は、バッテリの放電中に、生のＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｃｃが到達した最低値ＳＯＣ＿ｃｃ＿ｍｉｎを取得するステップをさらに備えてもよい。充電中の充電時ＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｃｈｇは、
ＳＯＣ＿ｃｈｇ＝ＳＯＣ＿ｄｉｓ＿ｍｉｎ＋（ＳＯＣ＿ｃｃ−ＳＯＣ＿ｃｃ＿ｍｉｎ）×（１００−ＳＯＣ＿ｄｉｓ＿ｍｉｎ）／（ＳＯＣ−ｃｃ＿ｍｉｎ）  …（１）
にしたがって計算されてもよい。これにより、充電中の充電時ＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｃｈｇを、ＳＯＣ＿ｄｉｓ＿ｍｉｎから１００％に向かって、連続的に増加させることができる。
【００２７】
ある態様の方法は、充電中のバッテリの電圧とＳＯＣの関係を表すＳＯＣ−ＶＢＡＴ特性をあらかじめ規定しておくステップと、バッテリの充電中に、バッテリの電圧を取得するステップと、ＳＯＣ−ＶＢＡＴ特性にもとづいて、取得したバッテリの電圧に対応するＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｅｓｔを取得するステップと、をさらに備えてもよい。
放電電流（バッテリの負荷電流）と異なり、充電電流は一定で既知であるため、充電中のバッテリの電圧とＳＯＣの関係は一意に決まる場合がある。この関係をＳＯＣ−ＶＢＡＴ特性として保持しておくことにより、充電中はクーロンカウント値にもとづく生のＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｃｃに代えて、ＳＯＣ−ＶＢＡＴ特性から得られるＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｅｓｔを利用することができる。
【００２８】
充電中の充電時ＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｃｈｇは、
ＳＯＣ＿ｃｈｇ＝ＳＯＣ＿ｄｉｓ＿ｍｉｎ＋（ＳＯＣ＿ｅｓｔ−ＳＯＣ＿ｃｃ＿ｍｉｎ）×（１００−ＳＯＣ＿ｄｉｓ＿ｍｉｎ）／（ＳＯＣ−ｃｃ＿ｍｉｎ）  …（２）
にしたがって計算されてもよい。
これにより、充電中の充電時ＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｃｈｇを、ＳＯＣ＿ｄｉｓ＿ｍｉｎから１００％に向かって、連続的に増加させることができる。
【００２９】
本発明の別の態様もまた、再充電可能なバッテリのＳＯＣ（State Of Charge）を検出する方法に関する。この方法は、バッテリの充放電電流を積算することによりクーロンカウント値ＣＣを生成するステップと、クーロンカウント値ＣＣにもとづいて、生のＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｃｃを計算するステップと、バッテリの放電中に、生のＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｃｃをバッテリの電圧降下にもとづいて補正し、放電時ＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｄｉｓを生成するステップと、直近のバッテリの放電中に、放電時ＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｄｉｓが到達した最低値ＳＯＣ＿ｄｉｓ＿ｍｉｎを取得するステップと、バッテリの充電中に、充電時ＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｃｈｇを、充電開始時の値が最低値ＳＯＣ＿ｄｉｓ＿ｍｉｎと一致するよう生成するステップと、を備える。
【００３０】
この態様によると、充電開始時のＳＯＣの不連続なジャンプを防止できる。
【００３１】
放電時ＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｄｉｓを生成するステップは、バッテリのＳＯＣとＯＣＶ（Open Circuit Voltage）の対応関係を示すＳＯＣ−ＯＣＶ特性にもとづき、生のＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｃｃに対応するＯＣＶの値ＯＣＶ１を生成するステップと、バッテリの電圧ＶＢＡＴを検出するステップと、ＯＣＶの値ＯＣＶ１とバッテリの電圧ＶＢＡＴの検出値ＶＢＡＴ１との差分ＶＤＲＯＰ１を生成するステップと、システムの最低動作電圧ＶＢＡＴ＿ＭＩＮより差分ＶＤＲＯＰ１に応じた電圧幅ΔＶ、高い値ＯＣＶ２を生成するステップと、ＳＯＣ−ＯＣＶ特性にもとづいて、ＯＣＶの値ＯＣＶ２に対応するＳＯＣの値ＳＯＣ２を生成するステップと、ＳＯＣの値ＳＯＣ２が残量ゼロに相当するものとして、放電時ＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｄｉｓを生成するステップと、を含んでもよい。
【００３２】
本発明のさらに別の態様は、再充電可能なバッテリのＳＯＣ（State Of Charge）を検出する残量検出回路に関する。この残量検出回路は、バッテリの充放電電流を積算することによりクーロンカウント値ＣＣを生成するクーロンカウンタ回路と、バッテリの電圧ＶＢＡＴを検出する電圧検出回路と、クーロンカウント値ＣＣにもとづいて、生のＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｃｃを計算するＳＯＣ演算部と、バッテリの放電中に、生のＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｃｃをバッテリの電圧降下にもとづいて補正し、放電時ＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｄｉｓを生成する放電時補正部と、直近のバッテリの放電中に、放電時ＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｄｉｓが到達した最低値ＳＯＣ＿ｄｉｓ＿ｍｉｎを測定し、バッテリの充電中に、最低値ＳＯＣ＿ｄｉｓ＿ｍｉｎを利用して、充電時ＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｃｈｇを計算する充電時補正部と、を備える。
【００３３】
この態様によると、バッテリ放電中にＳＯＣの最低値を監視することにより、充電開始後に、充電時ＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｃｈｇが不自然に上昇しないように補正することができる。
【００３４】
残量検出回路は、充電中におけるバッテリの電圧ＶＢＡＴとＳＯＣの関係を表すＳＯＣ−ＶＢＡＴ特性を保持する充電特性保持部をさらに備えてもよい。充電時補正部は、ＳＯＣ−ＶＢＡＴ特性にもとづいて、電圧検出回路が検出したバッテリの電圧に対応するＳＯＣの値ＳＯＣ＿ｅｓｔを取得してもよい。
【００３５】
充電時補正部は、充電中の充電時ＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｃｈｇを、
ＳＯＣ＿ｃｈｇ＝ＳＯＣ＿ｄｉｓ＿ｍｉｎ＋（ＳＯＣ＿ｅｓｔ−ＳＯＣ＿ｃｃ＿ｍｉｎ）×（１００−ＳＯＣ＿ｄｉｓ＿ｍｉｎ）／（ＳＯＣ−ｃｃ＿ｍｉｎ）  …（２）
にしたがって計算してもよい。
【００３６】
本発明のさらに別の態様もまた、残量検出回路である。この残量検出回路は、バッテリの充放電電流を積算することによりクーロンカウント値ＣＣを生成するクーロンカウンタ回路と、バッテリの電圧ＶＢＡＴを検出する電圧検出回路と、クーロンカウント値ＣＣにもとづいて、生のＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｃｃを計算するＳＯＣ演算部と、バッテリの放電中に、生のＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｃｃをバッテリの電圧降下にもとづいて補正し、放電時ＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｄｉｓを生成する放電時補正部と、直近のバッテリの放電中に、放電時ＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｄｉｓが到達した最低値ＳＯＣ＿ｄｉｓ＿ｍｉｎを測定し、バッテリの充電中に、充電時ＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｃｈｇを、充電開始時の値が最低値ＳＯＣ＿ｄｉｓ＿ｍｉｎと一致するように計算する充電時補正部と、を備える。
【００３７】
本発明の別の態様は、電子機器に関する。電子機器は、再充電可能なバッテリと、バッテリのＳＯＣを検出する上述のいずれかの残量検出回路と、を備えてもよい。
【００３８】
本発明の別の態様は、自動車に関する。自動車は、再充電可能なバッテリと、バッテリのＳＯＣを検出する上述のいずれかの残量検出回路と、を備えてもよい。
【００３９】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、バッテリのＳＯＣの検出を改善できる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】電池駆動型の電子機器のブロック図である。
【図２】ＯＣＶとＳＯＣの対応関係（ＳＯＣ−ＯＣＶ特性）ならびにバッテリ電圧ＶＢＡＴの変化を示す図である。
【図３】ＳＯＣの補正処理によって生ずる問題を説明する図である。
【図４】第１の実施の形態に係る残量検出回路を備えるバッテリ管理システムのブロック図である。
【図５】図４の残量検出回路の動作波形図である。
【図６】第２の実施の形態に係る残量検出回路を備えるバッテリ管理システムのブロック図である。
【図７】ＳＯＣ−ＶＢＡＴ特性の一例を示す図である。
【図８】ＳＯＣ−ＯＣＶ特性の一例を示す図である。
【図９】実施の形態に係る残量検出のフローチャートである。
【図１０】電圧とＳＯＣの関係を利用した補正処理を示す図である。
【図１１】バッテリ管理システムを備える自動車を示す図である。
【図１２】バッテリ管理システムを備える電子機器を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【００４３】
本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合や、部材Ａと部材Ｂが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
【００４４】
また本明細書において、電圧信号、電流信号、あるいは抵抗に付された符号は、必要に応じてそれぞれの電圧値、電流値、あるいは抵抗値を表すものとする。
【００４５】
（第１の実施の形態）
図４は、第１の実施の形態に係る残量検出回路２００を備えるバッテリ管理システム１００のブロック図である。バッテリ管理システム１００は、再充電可能なバッテリ（二次電池）１０２、充電回路１０４、負荷１０８および残量検出回路２００を備える。バッテリ１０２は、ひとつ、あるいは複数のセルを含む。セルの種類は特に限定されず、リチウムイオンセル、リチウム空気セル、リチウム金属ベースのセル、ニッケル水素セル、ニッケルカドミウムセル、ニッケル亜鉛セルなどが例示される。セルの個数は、バッテリ管理システム１００の用途に依存するが、ポータブルの電子機器の場合、１セル〜数セル、車載バッテリや産業機器、産業機械の用途では数十〜数百セルのオーダーとなる。本発明の用途としてバッテリ１０２の構成は特に限定されない。
【００４６】
負荷１０８には、バッテリ１０２からのバッテリ電圧ＶＢＡＴが供給される。負荷１０８の種類は特に限定されない。たとえばバッテリ管理システム１００が電子機器に搭載される場合、負荷１０８は、電池電圧ＶＢＡＴを昇圧あるいは降圧し、電源電圧ＶＤＤを生成する電源回路や、電源電圧ＶＤＤを受けて動作する各種電子回路を含みうる。バッテリ管理システム１００が自動車や産業機械に搭載される場合、負荷１０８は、モータと、電池電圧ＶＢＡＴを交流に変換し、モータを駆動するインバータと、を含みうる。
【００４７】
充電回路１０４は、外部の電源アダプタやＵＳＢ（Universal Serial Bus）、充電ステーションなどからの電源電圧ＶＥＸＴを受け、バッテリ１０２を充電する。
【００４８】
残量検出回路２００は、バッテリ１０２の充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge）を検出する。なお本明細書では理解の容易化のために、ＳＯＣを、最小値が０、最大値が１００である百分率（％）として説明するが、本発明はそれには限定されない。たとえばＳＯＣを１０ビットで表す場合、デジタル信号処理の過程においては、ＳＯＣは、０〜１０２３の１０２４階調で表されることに留意されたい。
【００４９】
残量検出回路２００は、クーロンカウンタ回路２０２、電圧検出回路２０４、ＳＯＣ演算部２０６、放電時補正部２１０、充電時補正部２３０を備える。
【００５０】
クーロンカウンタ回路２０２は、バッテリ１０２の充放電電流（ＩＢＡＴ）を積算することにより、クーロンカウント値ＣＣを生成する。クーロンカウント値ＣＣは、以下の式で表される。
ＣＣ＝∫ＩＢＡＴｄｔ
クーロンカウンタ回路２０２は、バッテリ電流ＩＢＡＴを所定のサンプリング周期Δｔでサンプリングする。クーロンカウント値ＣＣは、各サンプリング時刻におけるバッテリ電流ＩＢＡＴｉを用いて、以下の式で計算される。
ＣＣ＝Σｉ＝１（Δｔ×ＩＢＡＴｉ）
この積算（積分）は、たとえばバッテリ１０２から流れ出る方向の電流ＩＢＡＴを正、バッテリ５０２に流れ込む方向の電流ＩＢＡＴを負として行われる。
【００５１】
電流ＩＢＡＴの検出方法は特に限定されない。たとえば電流ＩＢＡＴの経路上に、バッテリ１０２と直列にセンス抵抗ＲＳを挿入し、センス抵抗ＲＳの電圧降下を検出してもよい。センス抵抗ＲＳは、バッテリ１０２の正極側に挿入されてもよいし、負極側に挿入されてもよい。クーロンカウンタ回路２０２は、センス抵抗ＲＳの電圧降下ＶＣＳ（もしくは電圧降下ＶＣＳを増幅した電圧）をサンプリングするＡ／Ｄコンバータと、Ａ／Ｄコンバータの出力データを積算する積算器と、を含んでもよい。
【００５２】
電圧検出回路２０４は、バッテリ１０２の電圧ＶＢＡＴを監視し、バッテリ電圧ＶＢＡＴ１を示すデータ（電圧データ）ＤＶＢＡＴを生成する。電圧検出回路２０４は、バッテリ電圧ＶＢＡＴあるいはそれを所定係数倍した電圧をサンプリングし、デジタル化するＡ／Ｄコンバータを含んでもよい。
【００５３】
ＳＯＣ演算部２０６は、クーロンカウンタ回路２０２からのクーロンカウント値ＣＣを受ける。ＳＯＣ演算部２０６は、式（１）にもとづいて、生のＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｃｃを計算する。
ＳＯＣ＿ｃｃ＝（ＣＣＦＵＬＬ−ＣＣ）／ＣＣＦＵＬＬ×１００    …（１）
ただし、ＣＣＦＵＬＬは満充電に相当するクーロンカウント容量値
【００５４】
放電時補正部２１０には、値ＳＯＣ＿ｃｃおよび電圧データＤＶＢＡＴが供給される。放電時補正部２１０は、これらの値にもとづいて、放電時ＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｄｉｓを生成する。具体的には放電時補正部２１０は、バッテリ１０２の放電中に、生のＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｃｃを、バッテリ１０２の電圧降下ＶＤＲＯＰにもとづいて補正し、放電時ＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｄｉｓを生成する。放電時補正部２１０は、バッテリ電圧ＶＢＡＴがシステムの最低動作電圧ＶＢＡＴ＿ＭＩＮに到達したときに、ＳＯＣ＿ｄｉｓ＝０％となるように、ＳＯＣ＿ｃｃの値を補正する。
【００５５】
充電時補正部２３０は、バッテリ１０２の充電中に、ＳＯＣ演算部２０６からの生のＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｃｃを補正し、充電時ＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｃｈｇを生成する。充電時補正部２３０は、バッテリ１０２の直近の放電中（直近の放電サイクル）に、放電時ＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｄｉｓが到達した最低値ＳＯＣ＿ｄｉｓ＿ｍｉｎを測定する。そして、バッテリ１０２の充電中に、最低値ＳＯＣ＿ｄｉｓ＿ｍｉｎを利用して、充電時ＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｃｈｇを計算する。
【００５６】
クーロンカウンタ回路２０２および電圧検出回路２０４は、ハードウェアのみで実装することができ、それらを単一のＩＣに集積化してもよい。ＳＯＣ演算部２０６、放電時補正部２１０、充電時補正部２３０は、マイコンやＣＰＵなどのソフトウェア制御可能なプロセッサで実装してもよい。残量検出回路２００全体を、単一のチップに集積化してもよい。
【００５７】
残量検出回路２００が生成したＳＯＣ＿ｄｉｓおよびＳＯＣ＿ｃｈｇは、数字として、あるいは残量を示すアイコンとしてディスプレイ装置に表示され、ユーザに提示される。あるいはバッテリ管理システム１００は、検出されたＳＯＣを残量低下のアラートに使用する。
【００５８】
以上が残量検出回路２００の基本構成である。続いてその動作を説明する。図５は、図４の残量検出回路２００の動作波形図である。図５の上段には、ＯＣＶおよびバッテリ電圧ＶＢＡＴの時間波形が示され、下段にはＳＯＣ＿ｃｃ，ＳＯＣ＿ｄｉｓおよびＳＯＣ＿ｃｈｇが示される。
【００５９】
本明細書において参照する波形図やタイムチャートの縦軸および横軸は、理解を容易とするために適宜拡大、縮小したものであり、また示される各波形も、理解の容易のために簡略化され、あるいは誇張もしくは強調されている。
【００６０】
時刻ｔ０にバッテリの放電が開始する。ここでは理解の容易化のため、放電電流は一定とする。このときＳＯＣ演算部２０６が生成する生のＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｃｃは、一定の傾きで低下していく。またＯＣＶはバッテリの残量に応じて低下していく。バッテリ電圧ＶＢＡＴは、ＯＣＶよりも電圧降下ＶＤＲＯＰ分、低くなる。電圧降下ＶＤＲＯＰは、放電電流の量、温度、過去の放電の履歴などに依存する。放電時ＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｄｉｓはバッテリ電圧ＶＢＡＴが最低動作電圧３．４Ｖとなるときに０％となるように補正される。
【００６１】
時刻ｔ１に、放電が終了し、充電が開始する。充電電流が一定であるとき、ＳＯＣ＿ｃｃは一定の傾きで増加していく。また充電中は、ＯＣＶよりもバッテリ電圧ＶＢＡＴの方が高くなる。
【００６２】
充電中のＳＯＣ値として、ＳＯＣ＿ｃｃを採用すると、時刻ｔ１において、ＳＯＣ値が急激に増加することとなり、ユーザが違和感を覚える。
【００６３】
充電時補正部２３０は、直前の放電サイクル（期間ｔ０〜ｔ１）において、ＳＯＣ＿ｄｉｓが到達する最低値ＳＯＣ＿ｄｉｓ＿ｍｉｎを測定している。そして、放電サイクルから充電サイクルに切り替わったときに、最低値ＳＯＣ＿ｄｉｓ＿ｍｉｎからの乖離が大きくならないようにＳＯＣ＿ｃｈｇを生成する。これにより、放電から充電に切り替わったときに、ユーザに提示されるＳＯＣが、不自然に変動するのを防止できる。
【００６４】
より好ましくは充電時補正部２３０は、充電開始時（時刻ｔ１）の充電時ＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｃｈｇを、最低値ＳＯＣ＿ｄｉｓ＿ｍｉｎと一致させる。そして充電時補正部２３０は、その後、充電が進むにしたがいＳＯＣ＿ｃｈｇを１００％に近づけていけばよい。これにより、充電開始時のＳＯＣの不連続なジャンプを防止できる。
【００６５】
たとえば充電時補正部２３０は、直前の放電サイクル（期間ｔ０〜ｔ１）において、最低値ＳＯＣ＿ｄｉｓ＿ｍｉｎに加えて、ＳＯＣ＿ｃｃが到達した最低値ＳＯＣ＿ｃｃ＿ｍｉｎを測定する。そして充電時補正部２３０は、充電中の充電時ＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｃｈｇを、式（１）にしたがって計算する。
ＳＯＣ＿ｃｈｇ＝ＳＯＣ＿ｄｉｓ＿ｍｉｎ＋（ＳＯＣ＿ｃｃ−ＳＯＣ＿ｃｃ＿ｍｉｎ）×（１００−ＳＯＣ＿ｄｉｓ＿ｍｉｎ）／（ＳＯＣ−ｃｃ＿ｍｉｎ）  …（１）
【００６６】
式（１）で表されるＳＯＣ＿ｃｈｇは、時刻ｔ１においてＳＯＣ＿ｄｉｓ＿ｍｉｎを通過するようにＳＯＣ＿ｃｃをシフトし、さらに、ＳＯＣ＿ｃｃが１００％のときに、ＳＯＣ＿ｃｈｇが１００％となるように、傾きを補正したものと把握できる。この処理によれば、充電中の充電時ＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｃｈｇを、ＳＯＣ＿ｄｉｓ＿ｍｉｎから１００％に向かって、連続的に増加させることができる。
【００６７】
（第２の実施の形態）
図６は、第２の実施の形態に係る残量検出回路２００Ａを備えるバッテリ管理システム１００Ａのブロック図である。
【００６８】
残量検出回路２００Ａは、図４の残量検出回路２００に加えて、充電特性保持部２５０を備える。充電特性保持部２５０は、充電中におけるバッテリの電圧ＶＢＡＴとＳＯＣの関係を表すＳＯＣ−ＶＢＡＴ特性を保持する。
【００６９】
充電時補正部２３０Ａは、充電時において、充電特性保持部２５０が保持するＳＯＣ−ＶＢＡＴ特性にもとづいて、電圧検出回路２０４が検出したバッテリ電圧ＶＢＡＴに対応するＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｅｓｔを取得する。
【００７０】
たとえば充電特性保持部２５０は、ルックアップテーブルであってもよい。図７は、ＳＯＣ−ＶＢＡＴ特性の一例を示す図である。充電時補正部２３０Ａは、テーブル参照により、ＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｅｓｔを取得する。ルックアップテーブルに格納されない中間値については、線形補間などの演算手段により生成することができる。
【００７１】
あるいは充電特性保持部２５０は、ＳＯＣ−ＶＢＡＴ特性を近似式ＳＯＣ＝ｆ（ＶＢＡＴ）の形式で保持してもよい。ｆ（）は近似関数である。この場合、充電時補正部２３０Ａは、ｆ（ＶＢＡＴ）の値を計算してＳＯＣ＿ｅｓｔを求めてもよい。
【００７２】
充電時補正部２３０Ａは、ＳＯＣ＿ｃｃに代えてＳＯＣ＿ｅｓｔを利用して、式（２）にしたがいＳＯＣ＿ｃｈｇを生成する。
ＳＯＣ＿ｃｈｇ＝ＳＯＣ＿ｄｉｓ＿ｍｉｎ＋（ＳＯＣ＿ｅｓｔ−ＳＯＣ＿ｃｃ＿ｍｉｎ）×（１００−ＳＯＣ＿ｄｉｓ＿ｍｉｎ）／（ＳＯＣ−ｃｃ＿ｍｉｎ）  …（２）
【００７３】
バッテリの放電電流は負荷に応じて変動するが、バッテリの充電電流は、充電回路１０４による定電流（ＣＣ：Constant Current）充電によって、所定値に安定化される。このことは、充電サイクルにおけるＯＣＶとバッテリ電圧ＶＢＡＴの差が予測可能であることを意味しており、充電サイクルにおけるバッテリの電圧ＶＢＡＴとＳＯＣの関係を表すＳＯＣ−ＶＢＡＴ特性が一定であることを意味する。なお、充電電流が切りかえ可能なシステムにおいては、充電電流ごとに、ＳＯＣ−ＶＢＡＴ特性を用意すればよい。また温度依存性がある場合、温度ごとにＳＯＣ−ＶＢＡＴ特性を用意すればよい。
【００７４】
第２の実施の形態によれば第１の実施の形態と同様に、充電時に自然なＳＯＣを生成できる。
【００７５】
（放電時の補正処理）
本発明において放電時の補正方法は特に限定されるものではないが、以下にそのいくつかの例を説明する。
【００７６】
バッテリ１０２に関して、ＳＯＣとＯＣＶ（Open Circuit Voltage）の対応関係（ＳＯＣ−ＯＣＶ特性）があらかじめ測定されている。図８は、ＳＯＣ−ＯＣＶ特性の一例を示す図である。ＳＯＣ−ＯＣＶ特性は、たとえばルックアップテーブル（図４、図には不図示）に格納される。ルックアップテーブルに格納されない中間値については、線形補間などの演算手段により生成することができる。あるいは放電時補正部２１０は、ＳＯＣ−ＯＣＶ特性を、演算式（たとえば多項式）の形式で保持してもよい。
【００７７】
放電時補正部２１０は、ＳＯＣ−ＯＣＶ特性にもとづいて、値ＳＯＣ＿ｃｃに対応するＯＣＶの値ＯＣＶ１を生成する。続いて、値ＯＣＶ１と電圧検出回路２０４が検出したバッテリ電圧ＶＢＡＴ１の差分ＶＤＲＯＰ１を生成する。
ＶＤＲＯＰ１＝ＯＣＶ１−ＶＢＡＴ１
【００７８】
放電時補正部２１０は、最低動作電圧ＶＢＡＴ＿ＭＩＮよりも差分ＶＤＲＯＰ１に応じた電圧幅ΔＶ、高い値ＯＣＶ２を生成する。
ＯＣＶ２＝ＶＢＡＴ＿ＭＩＮ＋ΔＶ
ΔＶ＝ＶＤＲＯＰ１とした場合、
ＯＣＶ２＝ＶＢＡＴ＿ＭＩＮ＋ＶＤＲＯＰ１
となる。あるいはΔＶ＝ＶＤＲＯＰ１×α（αは定数）とした場合、
ＯＣＶ２＝ＶＢＡＴ＿ＭＩＮ＋ＶＤＲＯＰ１×α
となる。あるいはΔＶ＝ＶＤＲＯＰ１＋β（βは定数）とした場合、
ＯＣＶ２＝ＶＢＡＴ＿ＭＩＮ＋ＶＤＲＯＰ１＋β
となる。あるいは、
ＯＣＶ２＝ＶＢＡＴ＿ＭＩＮ＋α×ＶＤＲＯＰ１＋β
としてもよい。より一般化すると、所定の関数ｆ（）を定義しておき、ΔＶ＝ｆ（ＶＤＲＯＰ１）にもとづいて電圧幅ΔＶを計算してもよい。
【００７９】
放電時補正部２１０は、ＳＯＣ−ＯＣＶ特性にもとづいて、値ＯＣＶ２に対応するＳＯＣの値ＳＯＣ２を生成する。そして放電時補正部２１０は、値ＳＯＣ２がバッテリ１０２の残量ゼロ（０％）に相当するものとして、放電時のＳＯＣ＿ｄｉｓを計算する。
【００８０】
図９は、実施の形態に係る残量検出のフローチャートである。たとえば満充電状態から処理がスタートする。なお、フローチャートは、各処理（ステップ）の順序を限定するものではなく、各処理の順序は、処理が破綻しない限りにおいて任意に入れ換えることが可能である。また、このフローチャートは、各処理が行われる頻度（周波数、周期）が同じであることを示すものではない。
【００８１】
クーロンカウンタ回路２０２は、クーロンカウント値ＣＣを計算する（Ｓ１００）。ＳＯＣ演算部２０６は、クーロンカウント値ＣＣを利用し、式（１）にもとづいて値ＳＯＣ＿ｃｃを演算する（Ｓ１０２）。たとえば、クーロンカウンタ回路２０２は、数十〜数百Ｈｚの周期でクーロンカウント値ＣＣを更新する一方、ＳＯＣ演算部２０６は、それより低い周波数、たとえば１秒〜６０秒程度の周期で、ＳＯＣ＿ｃｃを演算してもよい。
￥
電圧検出回路２０４はＶＢＡＴを測定する（Ｓ１０４）。消費電力の増加が問題とならない場合、電圧検出回路２０４は、高い周波数（たとえばクーロンカウンタ回路２０２と同じ周波数）で、バッテリ電圧ＶＢＡＴを測定しても構わない。
【００８２】
続いて、補正処理Ｓ１１０が行われる。補正処理Ｓ１１０は、ＳＯＣ＿ｃｃの演算毎に行ってもよいし、それより低い周期で行ってもよい。
【００８３】
図１０は、電圧とＳＯＣの関係を利用した補正処理Ｓ１１０を示す図である。各値は、それに付した番号（i）〜（v）の順序で生成される。
【００８４】
放電時補正部２１０は、ＳＯＣ−ＯＣＶ特性にもとづいて、ＳＯＣ＿ｃｃからＯＣＶ１に変換する（Ｓ１１２）。続いて、電圧降下ＶＤＲＯＰ１を計算する（Ｓ１１４）。そして、電圧降下ＶＤＲＯＰ１および最低動作電圧ＶＢＡＴ＿ＭＩＮにもとづいて、バッテリ電圧ＶＢＡＴの測定値ＶＢＡＴ１が最低動作電圧ＶＢＡＴ＿ＭＩＮに達するときのＯＣＶの値ＯＣＶ２を推定する（Ｓ１１６）。そして、ＳＯＣ−ＯＣＶ特性にもとづいて、値ＯＣＶ２からそれに対応するＳＯＣの値ＳＯＣ２に逆変換する（Ｓ１１８）。
【００８５】
値ＳＯＣ２は、システムがシャットダウンしうるＳＯＣを表す。すなわち、ＳＯＣ演算部２０６が計算するＳＯＣ＿ｃｃが、値ＳＯＣ２まで低下すると、バッテリ電圧ＶＢＡＴが最低動作電圧ＶＢＡＴ＿ＭＩＮまで低下してシャットダウンする可能性があることを表す。
【００８６】
そこで修正処理Ｓ１２０では、値ＳＯＣ２にもとづいて、値ＳＯＣ２が残量ゼロ（０％）に相当するものとして、放電時ＳＯＣ値ＳＯＣ＿ｄｉｓを生成する。
【００８７】
このような放電時のＳＯＣ補正処理によれば、その時々で変化する電圧降下ＶＤＲＯＰを考慮し、実際のバッテリ電圧ＶＢＡＴが最低動作電圧ＶＢＡＴ＿ＭＩＮまで低下したとき、すなわち、システムがシャットダウンするときにＳＯＣがゼロとなるように、クーロンカウント法にもとづく残量検出処理を補正することができる。これによりＳＯＣの検出精度を改善できる。
【００８８】
なおここで説明した放電時のＳＯＣ補正処理を、電圧法にもとづくＳＯＣと混同してはならない。両者はＳＯＣ−ＯＣＶ特性を利用する点において電圧法と共通するが、ここでのＳＯＣ補正処理ではＯＣＶを測定する処理は必要とせず、したがって緩和時間の経過を待つ必要はない。
【００８９】
最後に、バッテリ管理システム１００の用途を説明する。図１１は、バッテリ管理システム１００を備える自動車３００を示す図である。自動車３００は、電気自動車（ＥＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＶ）、などである。インバータ３０２は、バッテリ管理システム１００からの電圧ＶＢＡＴを受け、交流に変換してモータ３０４に供給し、モータ３０４を回転させる。またブレーキが踏まれた場合などの減速時には、インバータ３０２は回生動作を行い、モータ３０４が発生する電流をバッテリ管理システム１００のバッテリ１０２に回収する。ＰＨＶやＥＶでは、そのほかにバッテリ管理システム１００のバッテリ１０２を充電する充電回路を備える。
【００９０】
図１２は、バッテリ管理システム１００を備える電子機器４００を示す図である。電子機器４００は、バッテリ管理システム１００に加えて、ＰＭＩＣ（パワーマネージメントＩＣ）４０２、プロセッサ４０４、その他図示しない電子回路を含む。ＰＭＩＣ４０２は統合された複数の電源回路であり、プロセッサ４０４やその他の電子回路に、適切な電源電圧を供給する。
【００９１】
そのほか、バッテリ管理システム１００は、産業機器、産業機械、家庭用／工場用の蓄電システム、エレベータシステムの電源などに用いることができる。
【００９２】
実施の形態にもとづき、具体的な用語を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。
【符号の説明】
【００９３】
５００…電子機器、５０２…バッテリ、５０４…充電回路、５０６…残量検出回路、５０８…負荷、５１０…クーロンカウンタ回路、５１２…ＳＯＣ演算部、１００…バッテリ管理システム、１０２…バッテリ、１０４…充電回路、１０８…負荷、２００…残量検出回路、２０２…クーロンカウンタ回路、２０４…電圧検出回路、２０６…ＳＯＣ演算部、３００…自動車、３０２…インバータ、３０４…モータ、４００…電子機器、４０２…ＰＭＩＣ、４０４…プロセッサ。
【図１】
2018048916.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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【図１１】
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【図１２】
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