(57)【要約】  電圧に基づいて蓄電池の残存容量を算出する方式と電流積算により蓄電池の残容量を算出する方式とを組み合わせたとしても、残容量を精度良く測定する。蓄電池の第１時刻における電圧と電流とから電圧推定方式で算出した上記第１時刻の蓄電池の残容量を示す第１の残容量と、第２時刻における蓄電池からの電圧と電流とから電圧推定方式で算出した上記第２時刻の蓄電池の残容量と、の差分値を第１の差分残容量として算出する。そして、上記第１時刻と上記第２時刻との間の期間の電流の積算量に基づいて、電流積算方式で上記第１時刻の蓄電池の残容量と上記第２時刻の蓄電池の残容量との差分値を示す第２の差分残容量を算出する。そして、上記第１時刻の電流と上記第２時刻の電流から電流の増減を表す電流増減幅を算出し、該電流増減幅に基づいて上記第１の差分残容量または上記第２の差分残容量を切替えて差分残容量とし、上記第１の残容量と切替えた上記差分残容量との和を上記第２時刻の蓄電池の残容量として出力する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電池から所定の時間周期で電圧及び電流を取得する電池残容量演算装置であって、
蓄電池の第１時刻における電圧と電流とから電圧推定方式で算出した前記第１時刻の前記蓄電池の残容量を示す第１の残容量と、第２時刻における前記蓄電池からの電圧と電流とから電圧推定方式で算出した前記第２時刻の前記蓄電池の残容量と、の差分値を第１の差分残容量として算出する第１の演算手段と、
前記第１時刻と前記第２時刻との間の期間の電流の積算量に基づいて、電流積算方式で前記第１時刻の前記蓄電池の残容量と前記第２時刻の前記蓄電池の残容量との差分値を示す第２の差分残容量を算出する第２の演算手段と、
前記第１時刻の電流と前記第２時刻の電流から電流の増減を表す電流増減幅を算出し、該電流増減幅に基づいて前記第１の差分残容量または前記第２の差分残容量を切替えて差分残容量とし、前記第１の残容量と切替えた前記差分残容量との和を前記第２時刻の前記蓄電池の残容量として出力する第３の演算手段と、を備えることを特徴とする電池残容量演算装置。
【請求項２】
前記時間周期で前記蓄電池から取得した電流と温度とから前記電流増減幅を算出し、該電流増減幅と前記温度との所定の相関関係に基づいて、前記第２の差分残容量の使用割合を示す荷重率を算出する荷重率算出手段をさらに備え、
前記第３の演算手段は、前記第１の差分残容量と前記第２の差分残容量とを前記荷重率により重みづけ配分して当該周期分の差分残容量として第３の差分残容量を算出し、前記第１の残容量に前記第３の差分残容量を加算して前記第２時刻の前記蓄電池の残容量として出力することを特徴とする請求項１に記載の電池残容量演算装置。
【請求項３】
前記荷重率算出手段は、前記電流増減幅と温度との所定の相関関係から前記荷重率が求まるグラフ、マップ、および該グラフまたはマップに相当する関数計算手段のいずれかを備えることを特徴とする請求項２に記載の電池残容量演算装置。
【請求項４】
前記荷重率算出手段が出力する前記荷重率を入力し、該荷重率が所定の規定値以上の第１の荷重率から、別の所定の規定値以下の第２の荷重率に変化した場合には、前記第１の荷重率に基づいて所定の時間間隔を算出し、前記第１の荷重率と前記第２の荷重率との差分値を前記所定の時間間隔で除算した各周期での減算量を算出し、前記第１の荷重率から前記減算量を周期ごとに逐次累積減算した調整荷重率を算出し、該調整荷重率を前記荷重率として出力する荷重率調整手段をさらに備えることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の電池残容量演算装置。
【請求項５】
前記所定の規定値は前記電圧推定方式の残容量算出精度が悪化すると見なされる第１の電流増減幅に基づいて算出された荷重率であって、前記別の規定値は前記電圧推定方式の残容量算出が適正に実行されると見なされる第２の電流増減幅に基づいて算出された荷重率であって、前記所定の時間間隔は前記第１の荷重率の算出に用いた電流増減幅に起因して悪化した前記電圧推定方式の残容量算出精度の回復に必要な収束時間であることを特徴とする請求項４に記載の電池残容量演算装置。
【請求項６】
前記収束時間は、前記第１の荷重率の算出に用いた電流増減幅に起因する前記電圧推定方式におけるゲイン収束時間および等価回路のパラメータの誤差から生じる過渡応答時の誤差の収束時間であって、前記荷重率調整手段は、前記第１の荷重率と温度との所定の相関関係から前記収束時間が求まるグラフ、マップ、および該グラフまたはマップに相当する関数計算手段のいずれかを備えることを特徴とする請求項５に記載の電池残容量演算装置。
【請求項７】
蓄電池から所定の時間周期で電圧及び電流を取得する電池残容量演算方法であって、
前記蓄電池の第１時刻における電圧と電流とから電圧推定方式で算出した前記第１時刻の前記蓄電池の残容量を示す第１の残容量と、前記蓄電池の第２時刻における電圧と電流とから電圧推定方式で算出した前記第２時刻の前記蓄電池の残容量と、の差分値を第１の差分残容量として算出し、
前記第１時刻と前記第２時刻との間の期間の電流の積算量に基づいて、電流積算方式で前記第１時刻の前記蓄電池の残容量と前記第２時刻の前記蓄電池の残容量との差分値を示す第２の差分残容量を算出し、
前記第１時刻の電流と前記第２時刻の電流から電流の増減を表す電流増減幅を算出し、該電流増減幅に基づいて前記第１の差分残容量または前記第２の差分残容量を切替えて差分残容量とし、前記第１の残容量と切替えた前記差分残容量との和を前記第２時刻の前記蓄電池の残容量として出力する、ことを特徴とする電池残容量演算方法。
【請求項８】
前記時間周期で前記蓄電池から取得した電流と温度とから前記電流増減幅を算出し、該電流増減幅と前記温度との所定の相関関係に基づいて、前記第２の差分残容量の使用割合を示す荷重率を算出し、
前記第１の差分残容量と前記第２の差分残容量とを前記荷重率により重みづけ配分して当該周期分の差分残容量として第３の差分残容量を算出し、前記第１の残容量に前記第３の差分残容量を加算して前記第２時刻の前記蓄電池の残容量として出力する、ことを特徴とする請求項７に記載の電池残容量演算方法。
【請求項９】
蓄電池から所定の時間周期で電圧及び電流を取得する電池残容量演算プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
コンピュータを、
前記蓄電池の第１時刻における電圧と電流とから電圧推定方式で算出した前記第１時刻の前記蓄電池の残容量を示す第１の残容量と、前記蓄電池の第２時刻における電圧と電流とから電圧推定方式で算出した前記第２時刻の前記蓄電池の残容量と、の差分値を第１の差分残容量として算出する第１の演算機能手段と、
前記第１時刻と前記第２時刻との間の期間の電流の積算量に基づいて、電流積算方式で前記第１時刻の前記蓄電池の残容量と前記第２時刻の前記蓄電池の残容量との差分値を示す第２の差分残容量を算出する第２の演算機能手段と、
前記第１時刻の電流と前記第２時刻の電流から電流の増減を表す電流増減幅を算出し、該電流増減幅に基づいて前記第１の差分残容量または前記第２の差分残容量を切替えて差分残容量とし、前記第１の残容量と切替えた前記差分残容量との和を前記第２時刻の前記蓄電池の残容量として出力する第３の演算機能手段として機能させるための電池残容量演算プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項１０】
コンピュータを、
前記時間周期で前記蓄電池から取得した電流と温度とから前記電流増減幅を算出し、該電流増減幅と前記温度との所定の相関関係に基づいて、前記第２の差分残容量の使用割合を示す荷重率を算出する荷重率算出機能手段としてさらに機能させ、
前記第３の演算機能手段は、前記第１の差分残容量と前記第２の差分残容量とを前記荷重率により重みづけ配分して当該周期分の差分残容量として第３の差分残容量を算出し、前記第１の残容量に前記第３の差分残容量を加算して前記第２時刻の前記蓄電池の残容量として出力することを特徴とする請求項９に記載の電池残容量演算プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池残容量演算装置、方法および記録媒体に関し、特に、蓄電池の残容量を測定する電池残容量演算装置、方法および記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、二次電池のエネルギー密度の向上により、様々なところでリチウムイオン電池などの蓄電池が活用されている。蓄電池の単位体積あたりのエネルギー密度を高めた高エネルギー体積密度化および装置の低消費電力化により携帯電話などのポータブルデバイスの小型高性能化が達成されている。また、蓄電池の単位重量あたりのエネルギー密度を高めた高エネルギー重量密度化により電気自動車などの移動距離の延長が実現された。また安価な夜間電力により充電を行う事で昼間の電力を蓄電池でまかなうなど定置型蓄電池として一般家庭でも利用され始めている。【０００３】
一般的に蓄電池は放電を行うと電池容量が減少し、充電を行うと電池容量が増加する。電気自動車で例えるならば、走行と同時に蓄電池の残容量が減り、それに合わせて残りの走行可能距離が少なくなる。また、家庭用蓄電池の例で言えば、掃除機、洗濯機、テレビ等を蓄電池の電力で賄うに従い蓄電池の残容量が減る。【０００４】
蓄電池の残容量は、蓄電池が有する電気容量に対して充電している電気量を比率で表したＳＯＣ（State Of Charge）で表される。家庭用蓄電池の場合は、インジケータのＬＥＤ（Light Emitting Diode）がＳＯＣの減少に合わせて消灯していく事でユーザーに蓄電池の残量を知らせている。また自動車では、ＳＯＣから走行可能な距離等を算出し、ユーザーに知らせている。【０００５】
一般的に蓄電池のＳＯＣを算出する際は、蓄電池から流れるもしくは受け入れる電流を電流センサー等で計測しその時間分を積算したものを、蓄電池の満充電容量で除算する事でＳＯＣを出している。近年では、電池を模擬した等価回路モデルや適応デジタルフィルタを用いて、端子電圧（電池電圧）から開放電圧を推定し、推定された開放電圧からＳＯＣを算出する手法（例えば等価回路法）もある。また、前者の方法における電流積算時に誤差が累積される課題や、後者の方法における過渡電流時にＳＯＣ精度が悪化する課題を解決する技術も提案されている。この解決技術によれば、電流積算による方法と等価回路法の二つの方法で算出されるＳＯＣを場合によって使い分ける事でＳＯＣの精度を高める方法を提案している。【０００６】
特許文献１は、電流積算による方法と等価回路法の二つの方法で算出されるＳＯＣを所定のタイミングで切り替えて使用する方法において課題となる、その切り替えのタイミングを明確にした技術を開示する。特許文献１では、バッテリに大電流が流れているときや、急激な電流変動が生じた際に、等価回路法で算出されるＳＯＣから、電流積算法で算出されるＳＯＣに切り替える。当該技術によれば、等価回路法による電圧推定値と電圧センサーから取得される実電圧との誤差が所定値以下であること、および実電流、所定期間内の実電流変動値が所定値以下で、電池温度が所定値以上であるという条件のときに切り替えるとしている。【０００７】
特許文献２は、蓄電デバイスの充放電状態と蓄電デバイスに接続される電気負荷との双方の状態を考慮して、電流積算に基づく残存容量と等価回路法による開放電圧の推定値に基づく残存容量との双方の利点を生かして精度よく残存容量を求める技術を開示する。当該技術によれば、電流積算に基づく残存容量と開放電圧の推定値に基づく残存容量とを重みづけ合成して最終的な残存容量として算出している。この重みとしては、蓄電デバイスの充放電電流の電流変化率と蓄電デバイスに接続される電気負荷の使用状況とのうちの何れかを使用するものとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−１０６９５２号公報
【特許文献２】特許第４６３８２１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１は、バッテリに大電流が流れているときや、急激な電流変動が生じた際に、等価回路法で算出されるＳＯＣから電流積算法で算出されるＳＯＣに切り替えることによりＳＯＣ検出精度を良好に保つことを目的としている。一般的に、急激な電流変動は等価回路法によるＳＯＣ算出精度を悪化させる事はよく知られている。しかし、電流積算法の場合は、電流センサーの誤差を電流積算の期間にわたって累積してしまうので積算誤差が大きい。このため特許文献１を用いたのでは、電流積算法で算出されるＳＯＣに切り替える時点までに積み重なった積算誤差をそのままＳＯＣが含むため、ＳＯＣ精度が十分ではない。そのため、極力、等価回路法によるＳＯＣを使用することが好ましい。例えば、電流の絶対値に関して言えば、急激な電流変動は内部抵抗による電圧降下に関与があるものの、等価回路のパラメータ推定や、ゲイン調整が適確に行われていれば、等価回路法によるＳＯＣ精度は、電流積算法で算出したＳＯＣより精度が良い。【００１０】
特許文献２は、電流積算法に基づく残存容量と、内部インピーダンスから推測した開放電圧の推定値に基づく残存容量とを重みづけ合成している。この重みづけ合成において、過渡的な電流の変化の量に応じて電流積算法による残存容量の割合を柔軟に加えるように構成している。これは、過渡的な電流の急激な変化による開放電圧に基づく残存容量の算出の精度悪化を抑えることを目的としている。しかし、電流積算法による残存容量には電流センサーの読み取り誤差やオフセット誤差が累積されて多量に誤差を含んでいる場合が多い。そのため、そのような誤差を多量に含んでいる残存容量に重みづけした値を用いることは、最終的な残存容量の算出の精度を悪化させてしまう恐れがある。【００１１】
本発明の目的は、電圧に基づいて蓄電池の残存容量を算出する方式と電流積算により蓄電池の残容量を算出する方式とを組み合わせたとしても、残容量を精度良く測定することができる電池残容量演算装置、方法および記録媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を実現するために、本発明の一形態である電池残容量演算装置は、蓄電池から所定の時間周期で電圧及び電流を取得する電池残容量演算装置であって、
蓄電池の第１時刻における電圧と電流とから電圧推定方式で算出した前記第１時刻の前記蓄電池の残容量を示す第１の残容量と、第２時刻における前記蓄電池からの電圧と電流とから電圧推定方式で算出した前記第２時刻の前記蓄電池の残容量と、の差分値を第１の差分残容量として算出する第１の演算手段と、
前記第１時刻と前記第２時刻との間の期間の電流の積算量に基づいて、電流積算方式で前記第１時刻の前記蓄電池の残容量と前記第２時刻の前記蓄電池の残容量との差分値を示す第２の差分残容量を算出する第２の演算手段と、
前記第１時刻の電流と前記第２時刻の電流から電流の増減を表す電流増減幅を算出し、該電流増減幅に基づいて前記第１の差分残容量または前記第２の差分残容量を切替えて差分残容量とし、前記第１の残容量と切替えた前記差分残容量との和を前記第２時刻の前記蓄電池の残容量として出力する第３の演算手段と、を含むことを特徴とする。【００１３】
また、本発明の他の形態である電池残容量演算方法は、蓄電池から所定の時間周期で電圧及び電流を取得する電池残容量演算方法であって、
前記蓄電池の第１時刻における電圧と電流とから電圧推定方式で算出した前記第１時刻の前記蓄電池の残容量を示す第１の残容量と、前記蓄電池の第２時刻における電圧と電流とから電圧推定方式で算出した前記第２時刻の前記蓄電池の残容量と、の差分値を第１の差分残容量として算出し、
前記第１時刻と前記第２時刻との間の期間の電流の積算量に基づいて、電流積算方式で前記第１時刻の前記蓄電池の残容量と前記第２時刻の前記蓄電池の残容量との差分値を示す第２の差分残容量を算出し、
前記第１時刻の電流と前記第２時刻の電流から電流の増減を表す電流増減幅を算出し、該電流増減幅に基づいて前記第１の差分残容量または前記第２の差分残容量を切替えて差分残容量とし、前記第１の残容量と切替えた前記差分残容量との和を前記第２時刻の前記蓄電池の残容量として出力する、ことを特徴とする。【００１４】
また、本発明の別の形態である電池残容量演算プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、蓄電池から所定の時間周期で電圧及び電流を取得する電池残容量演算プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
コンピュータを、
前記蓄電池の第１時刻における電圧と電流とから電圧推定方式で算出した前記第１時刻の前記蓄電池の残容量を示す第１の残容量と、前記蓄電池の第２時刻における電圧と電流とから電圧推定方式で算出した前記第２時刻の前記蓄電池の残容量と、の差分値を第１の差分残容量として算出する第１の演算機能手段と、
前記第１時刻と前記第２時刻との間の期間の電流の積算量に基づいて、電流積算方式で前記第１時刻の前記蓄電池の残容量と前記第２時刻の前記蓄電池の残容量との差分値を示す第２の差分残容量を算出する第２の演算機能手段と、
前記第１時刻の電流と前記第２時刻の電流から電流の増減を表す電流増減幅を算出し、該電流増減幅に基づいて前記第１の差分残容量または前記第２の差分残容量を切替えて差分残容量とし、前記第１の残容量と切替えた前記差分残容量との和を前記第２時刻の前記蓄電池の残容量として出力する第３の演算機能手段として機能させるための電池残容量演算プログラムが記録されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、電圧に基づいて蓄電池の残存容量を算出する方式と電流積算により蓄電池の残容量を算出する方式とを組み合わせたとしても、残容量を精度良く測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態の電池残容量演算装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の電池残容量演算方法の処理の流れを示すフロー図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の電池残容量演算装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施形態のプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体が実現する機能手段の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第２の実施形態の電池残容量演算装置の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第２の実施形態の電池残容量演算方法の処理の流れを示すフロー図である。
【図７】本発明の第２の実施形態のプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体が実現する機能手段の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第３の実施形態の電池残容量演算装置の構成を示すブロック図である。
【図９】ΔＳＯＣｉの荷重率を求めるための電流増減幅と温度との所定の相関関係を示すグラフである。
【図１０】残容量測定の放電パターンの例を示す図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態の電池残容量演算方法の処理の流れを示すフロー図である。
【図１２】電流積算方式、電圧推定方式、関連技術の方式による電池残容量演算と本発明の第３の実施形態による電池残容量演算とのＳＯＣの真値に対する誤差の相違を示す図である。
【図１３】本発明の第４の実施形態の電池残容量演算装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明の第４の実施形態の電池残容量演算方法の処理の流れを示すフロー図である。
【図１５】電圧推定方式における電流の急激な変動による精度悪化が収束するまでの収束時間を求めるための１周期前の荷重率と温度との所定の相関関係を示すグラフである。
【図１６】電流積算方式、電圧推定方式、関連技術の方式による電池残容量演算と本発明の第４の実施形態による電池残容量演算とのＳＯＣの真値に対する誤差の相違を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
【００１８】
尚、実施の形態は例示であり、開示の装置等は、以下の実施の形態の構成には限定されない。また、図面中の矢印の向きは、一例を示すものであり、ブロック間の信号の向きを限定するものではない。
【００１９】
また、実施形態の説明の蓄電池のＳＯＣを算出する方法において、充電直後の満充電の状態のＳＯＣを初期値とし、充放電電流を積算してＳＯＣを推定する方法を電流積算方式と称する。また、電流積算方式以外のＳＯＣ算出方法であって、蓄電池の端子電圧（電池電圧）に基づいてＳＯＣを算出する方法を電圧推定方式と称する。
【００２０】
電圧推定方式は、端子電圧とＳＯＣを対応させたマップからＳＯＣを算出する方法や、端子電圧から無負荷状態の開放電圧を推定して、その推定した開放電圧からＳＯＣを算出する方法を含む。さらに、開放電圧を推定する方法として、端子電圧と電流から内部抵抗を算出し、算出した内部抵抗から電流を流した際の電圧降下分を加減して開放電圧を推定する方法や、電池の等価回路モデルや適応デジタルフィルタを用いて開放電圧を推定する方法を含む。
【００２１】
（用語の定義）
本件明細書の「時間周期」とは、主に、蓄電池から電圧と電流を取得する複数のタイミング（時刻、時点など）の間隔の最小値を示すものとする。例えば、第１時刻、第２時刻、第３時刻、……、など一定間隔で電圧と電流を取得する場合、第１時刻と第２時刻との間隔、第２時刻と第３時刻との間隔、……などを示すものとする。なお、本件明細書では後述するように、タイミング（時刻、時点など）を、第１時刻、第２時刻、時刻ｋ、時刻ｋ−１、時刻ｋ＋１などと、表記する。
【００２２】
本件明細書の「１周期前」とは、一定間隔で電圧と電流を取得しているような場合、例えば時刻ｋ−１、時刻ｋ、時刻ｋ＋１、……、の各時刻で電圧と電流を取得しているような場合には、時刻ｋ＋１から見た時刻ｋのことを指しているものとする。或いは、時刻ｋから見た時刻ｋ−１のことを指しているものとする。
【００２３】
本件明細書の「直近１周期分」とは、電圧と電流を取得するタイミング（時刻、時点など）のうち、最新の取得タイミングと、最新の取得タイミングから見て１周期前の取得タイミングとの間の相当分を示すものとする。例えば、最新の取得タイミングが時刻ｋ＋１の場合には、時刻ｋ＋１と、時刻ｋ＋１から見て１周期前の時刻ｋとの間の相当分を示すものとする。
【００２４】
本発明の実施形態は、電池残容量の演算に関する。本発明の実施形態では、蓄電池の第１時刻における電圧と電流とから電圧推定方式で、上記第１時刻の蓄電池の残容量を示す第１の残容量を算出する。この第１の残容量と、蓄電池の第２時刻における電圧と電流とから電圧推定方式で算出した上記第２時刻の蓄電池の残容量と、の差分値を第１の差分残容量として算出する。さらに、上記第１時刻と上記第２時刻との間の期間の電流の積算量に基づいて、電流積算方式で上記第１時刻の蓄電池の残容量と上記第２時刻の蓄電池の残容量との差分値を示す第２の差分残容量を算出する。
【００２５】
さらに、上記第１時刻の電流と上記第２時刻の電流から電流の増減を表す電流増減幅を算出する。こうして算出された電流増減幅に基づいて、上記第１の差分残容量または上記第２の差分残容量を切替えて差分残容量とする。例えば、上記第１時刻と上記第２時刻との間の期間の電流増減幅が小さいときは、第１の差分残容量に切替えられ、差分残容量とする。例えば、上記第１時刻と上記第２時刻との間の期間の電流増減幅が大きいときは、第２の差分残容量に切替えられ、差分残容量とする。そして、上記第１の残容量と切替えた上記差分残容量との和を上記第２時刻の蓄電池の残容量として出力する。
【００２６】
例えば、上記第１時刻と上記第２時刻との間の期間の電流増減幅が大きい場合は、第２の差分残容量に切替えられ、差分残容量とする。そして、上記第１時刻と上記第２時刻との間の期間の電流増減幅が小さい場合は、第１の差分残容量に切替えられ、差分残容量とする。これにより、電圧に基づいて蓄電池の残存容量を算出する方式と電流積算により蓄電池の残容量を算出する方式とを組み合わせたとしても、電池残容量を精度良く演算することができる。以下、本発明のより具体的な実施形態について図面を参照しながら、説明する。
【００２７】
（第１の実施形態）
第１の実施形態の電池残容量演算装置の構成を説明する。
【００２８】
図１は、本発明の第１の実施形態の電池残容量演算装置の構成を示すブロック図である。
【００２９】
第１の実施形態の電池残容量演算装置１は、蓄電池３から所定の時間周期で電圧および電流を取得する。電池残容量演算装置１は、電圧推定方式で蓄電池３の残容量を算出する第１の演算手段１１と電流積算方式で蓄電池３の残容量を算出する第２の演算手段１２を含む。そして、電池残容量演算装置１は、電圧推定方式で算出した残容量と電流積算方式で算出した残容量を適宜切り替えて最終的な残容量として出力する第３の演算手段１３をさらに含んで構成される。
【００３０】
第１の演算手段１１は、所定の時間周期で蓄電池３から取得した電圧と電流とを入力し、電圧推定方式で蓄電池３の残容量を第１の残容量として算出する。例えば、蓄電池３の第１時刻における電圧と電流とから電圧推定方式で上記第１時刻の蓄電池３の残容量を示す第１の残容量を算出する。そして、第２時刻における蓄電池３からの電圧と電流とから電圧推定方式で上記第２時刻の蓄電池３の残容量を算出する。そして、１周期前に取得した電圧と電流とに基づいて電圧推定方式で算出した第１の残容量との差分値を第１の差分残容量として算出する。より具体的には、上記第１の残容量と、上記第２時刻における蓄電池３からの電圧と電流とから電圧推定方式で算出した上記第２時刻の蓄電池３の残容量と、の差分値を第１の差分残容量として算出する。
【００３１】
第２の演算手段１２は、上記の時間周期で蓄電池３から取得した電流を入力し、直近１周期分の電流の積算量に基づいて、電流積算方式で蓄電池３の残容量を第２の差分残容量として算出する。より具体的には、上記第１時刻と上記第２時刻との間の期間の電流の積算量に基づいて、電流積算方式で上記第１時刻の蓄電池３の残容量と上記第２時刻の蓄電池３の残容量との差分値を示す第２の差分残容量として算出する。
【００３２】
第３の演算手段１３は、上記の時間周期で蓄電池３から取得した電流を入力し、直近１周期分の電流の増減を表す電流増減幅を算出する。ここで直近１周期分とは、例えば上記第１時刻と上記第２時刻との間の期間に相当する分を指す。第３の演算手段１３は、該電流増減幅に基づいて第１の差分残容量または第２の差分残容量を切り替えて当該周期分の差分残容量とする。そして、第３の演算手段１３は、１周期前に出力した蓄電池３の残容量に当該周期分の差分残容量を加算して当該周期の蓄電池３の残容量として出力する。より具体的には、上記第１の残容量と切替えた上記差分残容量との和を、上記第２時刻の蓄電池３の残容量として出力する。
【００３３】
第１の実施形態の電池残容量演算方法を説明する。
【００３４】
図２は、本発明の第１の実施形態の電池残容量演算方法の処理の流れを示すフロー図である。
【００３５】
第１の実施形態の電池残容量演算方法は、第１の差分残容量算出ステップ（Ｓ１０１）、第２の差分残容量算出ステップ（Ｓ１０２）および蓄電池残容量算出ステップ（Ｓ１０３）を含んで処理される。
【００３６】
第１の差分残容量算出ステップは、所定の時間周期で蓄電池から取得した電圧と電流とを入力し、電圧推定方式で蓄電池の残容量を第１の残容量として算出する。そして、１周期前に取得した電圧と電流とに基づいて電圧推定方式で算出した第１の残容量との差分値を第１の差分残容量として算出する（Ｓ１０１）。
【００３７】
第１の差分残容量算出ステップでは、より具体的には例えば、蓄電池の第１時刻における電圧と電流とから電圧推定方式で上記第１時刻の蓄電池の残容量を示す第１の残容量として算出する。そして、第２時刻における蓄電池からの電圧と電流とから電圧推定方式で上記第２時刻の蓄電池の残容量を算出する。そして、上記第１の残容量と、上記第２時刻における蓄電池からの電圧と電流とから電圧推定方式で算出した上記第２時刻の蓄電池の残容量と、の差分値を第１の差分残容量として算出する。
【００３８】
第２の差分残容量算出ステップは、上記時間周期で蓄電池から取得した電流を入力し、直近１周期分の電流の積算量に基づいて、電流積算方式で蓄電池の残容量を第２の差分残容量として算出する（Ｓ１０２）。
【００３９】
第２の差分残容量算出ステップでは、より具体的には、上記第１時刻と上記第２時刻との間の期間の電流の積算量に基づいて、電流積算方式で上記第１時刻の蓄電池の残容量と上記第２時刻の蓄電池の残容量との差分値を示す第２の差分残容量として算出する。
【００４０】
蓄電池残容量算出ステップは、上記時間周期で蓄電池から取得した電流を入力し、直近１周期分の電流の増減を表す電流増減幅を算出し、該電流増減幅に基づいて第１の差分残容量または第２の差分残容量を切り替えて当該周期分の差分残容量とする。そして、１周期前の蓄電池の残容量に当該周期分の差分残容量を加算して直近の蓄電池の残容量として出力する（Ｓ１０３）。なおここで、直近の蓄電池の残容量とは、１周期前の蓄電池の残容量から見て、１周期後の蓄電池の残容量である。
【００４１】
蓄電池残容量算出ステップでは、より具体的には、上記第１時刻の電流と上記第２時刻の電流から電流の増減を表す電流増減幅を算出する。さらに、上記電流増減幅に基づいて第１の差分残容量または第２の差分残容量を切替えて、差分残容量とする。そして、上記第１の残容量と切替えた上記差分残容量との和を上記第２時刻の蓄電池の残容量として出力する。
【００４２】
なお、上記のステップＳ１０１、Ｓ１０２のそれぞれの処理に関しては相関がないので、処理の順序は規定されない。
【００４３】
第１の実施形態のプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体を説明する。
【００４４】
図３は、本発明の第１の実施形態の電池残容量演算装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
【００４５】
図３を参照すると、電池残容量演算装置１は、一般的なコンピュータ装置と同様のハードウェア構成によって実現することができ、次の構成を備える。
【００４６】
ハードウェア構成として、制御部であるＣＰＵ（Central Processing Unit）２１、主記憶部２２、補助記憶部２３を含む。主記憶部２２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）等で構成され、補助記憶部２３は、磁気ディスク、半導体メモリ等の不揮発メモリから構成されるハードディスク装置を含む。
【００４７】
また、ハードウェア構成として、外部からの情報を取り込む外部インタフェース部２４、ディスプレイによる表示部２５、キー操作を行う入力部２６、上記各構成要素を相互に接続するシステムバス２７等を含む。
【００４８】
本実施形態の電池残容量演算装置１は、その動作を、電池残容量演算装置１の内部に各機能を実現するプログラムを組み込んだＬＳＩ（Large Scale Integration）等のハードウェア部品からなる回路部品を実装して実現してもよい。なお、このプログラムは、ＣＦ（Compact Flash（登録商標））及びＳＤ（Secure Digital）等の汎用的な半導体記録デバイス、フレキシブルディスク（Flexible Disk）等の磁気記録媒体、又はＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory）などの光学記録媒体などの形態で、流通され得る。このような記録媒体に記録された電池残容量演算プログラムを読み込んで、コンピュータ処理装置上のＣＰＵ２１で実行することにより、本実施形態の電池残容量演算装置１の機能をソフトウェア的に実現してもよい。また、本実施形態の電池残容量演算装置１は、各構成要素の各機能を提供するプログラムを、コンピュータ処理装置上のＣＰＵ２１で実行することにより、ソフトウェア的に実現してもよい。
【００４９】
すなわち、ＣＰＵ２１は、補助記憶部２３に格納されているプログラムを、主記憶部２２にロードして実行し、あるいは補助記憶部２３上で直接実行し、電池残容量演算装置１の動作を制御することにより、各機能をソフトウェア的に実現する。
【００５０】
本発明の第１の実施形態のプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体が実現する機能手段の構成を図４に示す。
【００５１】
本実施形態の記録媒体に記録されたプログラムは、コンピュータを、第１の演算機能手段３１、第２の演算機能手段３２および第３の演算機能手段３３として機能させる。
【００５２】
第１の演算機能手段３１は、所定の時間周期で蓄電池から取得した電圧と電流とを入力し、電圧推定方式で蓄電池の残容量を第１の残容量として算出する。そして、１周期前に取得した電圧と電流とに基づいて電圧推定方式で算出した第１の残容量との差分値を第１の差分残容量として算出する。
【００５３】
第１の演算機能手段３１は、より具体的には例えば、蓄電池の第１時刻における電圧と電流とから電圧推定方式で上記第１時刻の蓄電池の残容量を示す第１の残容量として算出する。そして、第２時刻における蓄電池からの電圧と電流とから電圧推定方式で上記第２時刻の蓄電池の残容量を算出する。そして、上記第１の残容量と、上記第２時刻における蓄電池からの電圧と電流とから電圧推定方式で算出した上記第２時刻の蓄電池の残容量と、の差分値を第１の差分残容量として算出する。
【００５４】
第２の演算機能手段３２は、上記時間周期で蓄電池から取得した電流を入力し、直近１周期分の電流の積算量に基づいて、電流積算方式で蓄電池の残容量を第２の差分残容量として算出する。
【００５５】
第２の演算機能手段３２は、より具体的には、上記第１時刻と上記第２時刻との間の期間の電流の積算量に基づいて、電流積算方式で上記第１時刻の蓄電池の残容量と上記第２時刻の蓄電池の残容量との差分値を示す第２の差分残容量として算出する。
【００５６】
第３の演算機能手段３３は、上記時間周期で蓄電池から取得した電流を入力し、直近１周期分の電流の増減を表す電流増減幅を算出し、該電流増減幅に基づいて第１の差分残容量または第２の差分残容量を切り替えて当該周期分の差分残容量とする。そして、１周期前の蓄電池の残容量に当該周期分の差分残容量を加算して直近の蓄電池の残容量として出力する。なおここで、直近の蓄電池の残容量とは、１周期前の蓄電池の残容量から見て、１周期後の蓄電池の残容量である。
【００５７】
第３の演算機能手段３３は、より具体的には、上記第１時刻の電流と上記第２時刻の電流から電流の増減を表す電流増減幅を算出する。さらに、上記電流増減幅に基づいて第１の差分残容量または第２の差分残容量を切替えて、差分残容量とする。そして、上記第１の残容量と切替えた上記差分残容量との和を上記第２時刻の蓄電池の残容量として出力する。
【００５８】
以上に説明したように、本実施形態では、電流増減幅に基づいて電圧推定方式で算出された第１の差分残容量または電流積算方式で算出された第２の差分残容量を切り替えて、当該周期分の差分残容量として使用する。このことは、電流増減幅が大きいような場合は、残容量の算出精度が悪化する電圧推定方式で算出された第１の差分残容量を用いることなく、電流積算方式で算出された第２の差分残容量を使用する。逆に、電流増減幅が小さく、安定しているような場合は、残容量の算出精度が良い電圧推定方式で算出された第１の差分残容量を用いるようにしている。また、電流積算方式で残容量を算出する場合であっても、直近１周期分の電流の積算量のみに基づいて差分残容量を算出するので、電流積算方式での残容量算出の精度の悪化を防ぐことができる。つまり、電流積算方式の欠点となっている積算誤差は、所定の時間周期ごとに区切った直近１周期分の積算誤差のみに抑えられる。
【００５９】
したがって、本実施形態では、電圧に基づいて蓄電池の残存容量を算出する方式と電流積算により蓄電池の残容量を算出する方式とを組み合わせたとしても、残容量を精度良く測定することができる。
【００６０】
（第２の実施形態）
第２の実施形態を説明する。
【００６１】
図５は、本発明の第２の実施形態の電池残容量演算装置の構成を示すブロック図である。
【００６２】
第２の実施形態の電池残容量演算装置２は、荷重率算出手段１４をさらに含むことで第１の実施形態の電池残容量演算装置１と異なる。また、第３の演算手段１５の機能内容が第１の実施形態の第３の演算手段１３と異なる。
【００６３】
第１の実施形態との相違について以下に説明する。
【００６４】
荷重率算出手段１４は、所定の時間周期で蓄電池３から取得した電流と温度とを入力し、直近１周期分の電流の増減を表す電流増減幅を算出する。より具体的には、荷重率算出手段１４は、所定の時間周期で蓄電池３から取得した電流と温度とを入力し、例えば、上記第１時刻の電流と上記第２時刻の電流から電流の増減を表す電流増減幅を算出する。そして、算出した該電流増減幅と温度との所定の相関関係に基づいて、第２の差分残容量の使用割合を示す荷重率を算出する。
【００６５】
第３の演算手段１５は、第１の差分残容量と第２の差分残容量とを荷重率により重みづけ配分して当該周期分の残容量として第３の差分残容量を算出する。そして、１周期前の蓄電池３の残容量に第３の差分残容量を加算して、直近の蓄電池３の残容量として出力する。
【００６６】
より具体的には第３の演算手段１５は、蓄電池３の第１時刻における電圧と電流とから電圧推定方式で算出された上記第１の残容量と、第３の差分残容量との和を上記第２時刻の蓄電池３の残容量として出力する。
【００６７】
なお、第１の差分残容量と第２の差分残容量とを荷重率により重みづけ配分するとは、荷重率の最大値を１とすると、荷重率に相当する割合の第２の差分残容量と、１から荷重率を減算した割合の第１の差分残容量を加算することを意味する。以下の説明においても同様である。
【００６８】
図６は、本発明の第２の実施形態の電池残容量演算方法の処理の流れを示すフロー図である。
【００６９】
第２の実施形態の電池残容量演算方法は、荷重率算出ステップ（Ｓ２０３）をさらに含むことで第１の実施形態の電池残容量演算方法と異なる。また、蓄電池残容量算出ステップの処理内容が第１の実施形態と異なる。ステップＳ２０１とＳ２０２は、第１の実施形態のステップＳ１０１とＳ１０２の処理と同じである。
【００７０】
第１の実施形態との相違について以下に説明する。
【００７１】
荷重率算出ステップは、所定の時間周期で蓄電池から取得した電流と温度とを入力し、直近１周期分の電流の増減を表す電流増減幅を算出し、該電流増減幅と温度との所定の相関関係に基づいて、第２の差分残容量の使用割合を示す荷重率を算出する（Ｓ２０３）。
【００７２】
荷重率算出ステップは、より具体的には、所定の時間周期で蓄電池から取得した電流と温度とを入力し、例えば、上記第１時刻の電流と上記第２時刻の電流から電流の増減を表す電流増減幅を算出する。そして電流増減幅と温度との所定の相関関係に基づいて、第２の差分残容量の使用割合を示す荷重率を算出する。
【００７３】
蓄電池残容量算出ステップは、第１の差分残容量と第２の差分残容量とを荷重率により重みづけ配分して当該周期分の残容量として第３の差分残容量を算出する。そして、１周期前の蓄電池の残容量に第３の差分残容量を加算して、直近の蓄電池の残容量として出力する（Ｓ２０４）。なおここで、直近の蓄電池の残容量とは、１周期前の蓄電池の残容量から見て、１周期後の蓄電池の残容量である。
【００７４】
図７は、本発明の第２の実施形態のプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体が実現する機能手段の構成を示すブロック図である。
【００７５】
第２の実施形態の電池残容量演算プログラムは、荷重率算出機能手段３４をさらに含むことで第１の実施形態の電池残容量演算プログラムと異なる。また、第３の演算機能手段３５の機能内容が、第１の実施形態の第３の演算機能手段３３と異なる。
【００７６】
第１の実施形態との相違について以下に説明する。
【００７７】
荷重率算出機能手段３４は、所定の時間周期で蓄電池から取得した電流と温度とを入力し、直近１周期分の電流の増減を表す電流増減幅を算出する。より具体的には、荷重率算出機能手段３４は、所定の時間周期で蓄電池から取得した電流と温度とを入力し、例えば、上記第１時刻の電流と上記第２時刻の電流から電流の増減を表す電流増減幅を算出する。そして、該電流増減幅と温度との所定の相関関係に基づいて、第２の差分残容量の使用割合を示す荷重率を算出する。
【００７８】
第３の演算機能手段３５は、第１の差分残容量と第２の差分残容量とを荷重率により重みづけ配分して当該周期分の残容量として第３の差分残容量を算出する。そして、１周期前の蓄電池の残容量に第３の差分残容量を加算して、直近の蓄電池の残容量として出力する。
【００７９】
より具体的には演算機能手段３５は、蓄電池の第１時刻における電圧と電流とから電圧推定方式で算出された上記第１の残容量と、第３の差分残容量との和を上記第２時刻の蓄電池の残容量として出力する。
【００８０】
以上に説明したように、本実施形態では、当該周期分の差分残容量となる第３の差分残容量を、第１の差分残容量と第２の差分残容量とを荷重率により最適に重みづけ配分して算出する。つまり、本実施形態では、電流積算方式で算出した第２の差分残容量の使用割合を示す荷重率を、直近１周期分の電流増減幅と温度との所定の相関関係に基づいて算出する。これは、電流増減幅が小さい場合は、極力、電圧推定方式により蓄電池の残容量を精度良く算出することを目的としている。また、電流増減幅が大きくなったときには、電流積算方式で蓄電池の残容量を算出する割合を大きくして、電圧推定方式による蓄電池の残容量算出の精度の悪化を補完するようにしている。
【００８１】
さらに、電流積算方式で蓄電池の残容量を算出する場合であっても、第１の実施形態と同様に、直近１周期分の電流の積算量のみに基づいて算出するので、電流積算方式での残容量算出の精度の悪化を防ぐことができる。
【００８２】
したがって、本実施形態では、電圧に基づいて蓄電池の残存容量を算出する方式と電流積算により蓄電池の残容量を算出する方式とを組み合わせたとしても、残容量を精度良く測定することができる。
【００８３】
（第３の実施形態）
第３の実施形態を説明する。
【００８４】
図８は、本発明の第３の実施形態の電池残容量演算装置の構成を示すブロック図である。
【００８５】
第３の実施形態は、第２の実施形態をより詳細に示す実施形態である。
【００８６】
第３の実施形態の電池残容量演算装置１０は、所定の時間周期（例えば１秒周期）で蓄電部４の状態情報（電圧、電流、温度）を取得し、蓄電部４が有する電気容量に対して充電している電気量を比率で表した残容量であるＳＯＣを算出して出力する。
【００８７】
蓄電部４は例えば、リチウムイオン電池、鉛蓄電池、ニッケル水素電池といった各種の二次電池または電気二重層キャパシタなど、様々な電力貯蔵デバイスである。蓄電部４には、１つの電力貯蔵デバイス、または、直列あるいは並列に接続された複数の電力貯蔵デバイスが含まれ得る。
【００８８】
電池残容量演算装置１０は、蓄電部４の状態情報を取得する構成として、電圧取得部１０１、電流取得部１０２および温度取得部１０３を含む。
【００８９】
また、電池残容量演算装置１０は、ＳＯＣを算出する構成として、ＳＯＣｖ演算部１０４、ΔＳＯＣｖ演算部１０５、ΔＳＯＣｉ演算部１０６、バランス演算部１０７、ΔＳＯＣ演算部１０８およびＳＯＣ演算部１０９を含む。
【００９０】
電圧取得部１０１は、例えばセル監視ＩＣ（Integrated Circuit）等の電圧測定器により蓄電部４のセル電圧または総電圧を測定する。
【００９１】
電流取得部１０２は、例えばホール素子や、シャント抵抗器等の電流測定器により蓄電部４から放電時の放電電流、および充電時の充電電流を測定する。電流取得部１０２は、ノイズ除去の為のローパスフィルタなどを有してもよい。
【００９２】
温度取得部１０３は、例えばサーミスターや熱電対などの温度測定器により蓄電部４の温度を測定する。
【００９３】
ＳＯＣｖ演算部１０４は、例えばマイコン等で構成される。時刻ｋで電圧取得部１０１で測定した電圧（端子電圧）と電流取得部１０２で測定した電流とから開放電圧を推定し、その推定した開放電圧に基づいてＳＯＣｖｋを算出する。ＳＯＣｖｋは、時刻ｋで測定された電圧と電流とから、電圧推定方式により算出されたＳＯＣを意味する。なお、開放電圧を推定する方法としては、前述したように、端子電圧と電流とから算出された内部抵抗に電流を流した際の電圧降下分を加減して開放電圧を推定する方法や、電池の等価回路モデルや適応デジタルフィルタを用いて開放電圧を推定する方法を含む。
【００９４】
つまり、ＳＯＣｖ演算部１０４は、所定の時間周期（例えば１秒間隔）で取得した蓄電部４の電圧と電流とに基づいて電圧推定方式で蓄電部４のＳＯＣｖｋを算出する。なお、以降の説明において、当該時刻ｋに対する１周期前の時刻を時刻ｋ−１、１周期後の時刻を時刻ｋ＋１と表す。時刻ｋ−１で取得した蓄電部４の電圧と電流とに基づいて電圧推定方式で算出された蓄電部４のＳＯＣを、ＳＯＣｖｋ−１と記載する。時刻ｋ＋１で取得した蓄電部４の電圧と電流とに基づいて電圧推定方式で算出された蓄電部４のＳＯＣを、ＳＯＣｖｋ＋１と記載する。
【００９５】
ΔＳＯＣｖ演算部１０５は、例えばマイコン等で構成される。ΔＳＯＣｖ演算部１０５は、ＳＯＣｖｋとＳＯＣｖｋ−１との差分値であるΔＳＯＣｖｋを算出する。
【００９６】
時刻ｋ−１に取得した蓄電部４の電圧と電流とに基づいてＳＯＣｖ演算部１０４が算出したＳＯＣｖｋ−１は、ＳＯＣｖ演算部１０４で記憶しておいても良いし、ΔＳＯＣｖ演算部１０５で記憶しておいても良い。
【００９７】
なお、ＳＯＣｖ演算部１０４とΔＳＯＣｖ演算部１０５が第２の実施形態の第１の演算手段１１に相当し、ΔＳＯＣｖｋが第１の差分残容量に相当する。
【００９８】
ΔＳＯＣｉ演算部１０６は、例えばマイコン等で構成され、電流取得部１０２で測定した電流から電流積算方式で、時間周期の１周期分の電流の積算量に基づいてΔＳＯＣｉを算出する。より具体的には例えば、時刻ｋ−１と時刻ｋとの間の期間の電流の積算量に基づいてΔＳＯＣｉを算出する。つまり、ΔＳＯＣｉは下記の式により算出される。
【００９９】
ΔＳＯＣｉ＝｛（時刻ｋと１周期前の時刻ｋ−１の間に流れた電流の積算量）／満充電量｝×１００
つまり、本実施形態では、ΔＳＯＣｉは直近１周期分の１秒間に流れた電流の積算量に基づいて算出される。
【０１００】
なお、ΔＳＯＣｉ演算部１０６が第２の実施形態の第２の演算手段１２に相当し、ΔＳＯＣｉが第２の差分残容量に相当する。
【０１０１】
バランス演算部１０７は、例えばマイコン等で構成され、電流取得部１０２で取得した電流と温度取得部１０３で取得した蓄電部４の温度とを入力して、ΔＳＯＣｉに対する荷重率Ａを算出する。この荷重率Ａは、後述するように、ΔＳＯＣｉの使用割合を重みづけする際に用いる値である。
【０１０２】
バランス演算部１０７は、直近１周期分である１秒前の電流と当該時刻の電流とから電流増減幅を算出する。そして、電流増減幅と温度との所定の相関関係から荷重率Ａを求める。
【０１０３】
図９は、ΔＳＯＣｉの荷重率Ａを求めるための電流増減幅と温度との所定の相関関係を示すグラフである。このような電流増減幅と温度との所定の相関関係に基づいて荷重率Ａを求める。なお、低温になるほど、または電流増減幅が大きくなるほど荷重率Ａは大きくなる。
【０１０４】
バランス演算部１０７は、電流増減幅と温度との所定の相関関係から荷重率Ａが求まるグラフやマップを格納しており、電流増減幅と温度を入力することで、該グラフやマップを参照して荷重率Ａを求める。また、該グラフやマップの代わりに、該グラフやマップに相当する関数計算手段が格納されていてもよい。
【０１０５】
なお、バランス演算部１０７が第２の実施形態の荷重率演算手段１４に相当する。
【０１０６】
ΔＳＯＣ演算部１０８は、ΔＳＯＣｖ演算部１０５で算出したΔＳＯＣｖｋとΔＳＯＣｉ演算部１０６で算出したΔＳＯＣｉとを、バランス演算部１０７で算出したΔＳＯＣｉの荷重率Ａにより、下記の式のように重みづけ配分してΔＳＯＣｋを算出する。なお、ΔＳＯＣｋは当該周期分の差分残容量で、第２の実施形態の第３の差分残容量に相当する。
【０１０７】
ΔＳＯＣｋ＝（ΔＳＯＣｉ×Ａ）＋｛ΔＳＯＣｖｋ×（１−Ａ）｝
前述のように、低温になるほど、または電流増減幅が大きくなるほど荷重率Ａは大きくなるので、電流増減幅が大きいほど積算電流方式で算出したΔＳＯＣｉの使用割合が大きくなる。例えば、図９を参照すると、蓄電部４の温度が５℃以下の場合は、電流増減幅が約２０Ａであれば１００％の割合で、積算電流方式で算出したΔＳＯＣｉがΔＳＯＣｋとして使用される。また、逆に、電流増減幅が約５Ａまでであれば、荷重率は０％となり、積算電流方式で算出したΔＳＯＣｉではなく、電圧推定方式で算出したΔＳＯＣｖｋがΔＳＯＣｋとして使用される。
【０１０８】
ＳＯＣ演算部１０９は、１周期前（１秒前）に出力した蓄電部４の残容量であるＳＯＣｋ−１に、ΔＳＯＣ演算部１０８で算出した当該周期分のΔＳＯＣｋを加算して、当該周期における蓄電部４の残容量であるＳＯＣｋとして出力する。言い換えるとここでは、ＳＯＣｋ−１とΔＳＯＣｋとの和を、時刻ｋの蓄電部４の残容量ＳＯＣｋとして出力する。つまり、ＳＯＣ演算部１０９は下記の式でＳＯＣｋを算出して出力する。
【０１０９】
ＳＯＣｋ＝（ＳＯＣｋ−１）＋（ΔＳＯＣｋ）
そして、ＳＯＣ演算部１０９は当該周期で算出したＳＯＣｋを、次周期のＳＯＣｋ＋１の算出に使用するように記憶する。
【０１１０】
なお、ΔＳＯＣ演算部１０８とＳＯＣ演算部１０９が、第２の実施形態の第３の演算手段１５に相当する。
【０１１１】
以上のように構成された第３の実施形態の電池残容量演算装置１０が動作して実行される電池残容量演算方法を、図１０および図１１を参照して説明する。
【０１１２】
図１０は、残容量測定の放電パターンの例を示す図である。
【０１１３】
本実施形態で用いた電池残容量測定の外部環境は、図１０の最上部の点線で示すように蓄電部温度を２５℃で一定とし、図１０の最下部の実線で示すようなパターンで電流が変化するものとした。
【０１１４】
最初の区間１では−１０Ａの定電流で放電を行い、次の区間２では−６０Ａの定電流で放電を行い、最後の区間３では−３０Ａの定電流で放電を行った。なお、図示していないが、充電電流の場合は＋表示される。
【０１１５】
上記の放電パターンに伴う蓄電部４の端子電圧の変化が、図１０の中間の点線として示されている。
【０１１６】
図１１は、本実施形態の電池残容量演算方法の処理の流れを示すフロー図である。この処理は所定の周期で繰り返される。
【０１１７】
まず、蓄電部４の電圧、電流および温度を、電圧取得部１０１、電流取得部１０２および温度取得部１０３により１秒間隔で取得する（Ｓ３０１）。
【０１１８】
取得した電圧、電流および温度に基づいて、ステップＳ３０２とＳ３０３、ステップＳ３０４、およびステップＳ３０５の処理を実行する。これらステップＳ３０２及びＳ３０３による処理と、ステップＳ３０４による処理と、ステップＳ３０５による処理に関してはお互いに相関がないので、処理の順序は規定されない。
【０１１９】
ステップＳ３０２では、ＳＯＣｖ演算部１０４が、時刻ｋで取得した電圧と電流とから電圧推定方式で、開放電圧を推定し、推定された開放電圧から時刻ｋにおけるＳＯＣｖｋを算出する。そして、ステップＳ３０３で、ΔＳＯＣｖ演算部１０５が、時刻ｋにおけるＳＯＣｖｋと時刻ｋの１周期前である時刻ｋ−１におけるＳＯＣｖｋ−１との差分値であるΔＳＯＣｖｋを算出する。
【０１２０】
ステップＳ３０４では、ΔＳＯＣｉ演算部１０６が、電流積算方式により直近１周期分（１秒間）の電流の積算量にもとづいてΔＳＯＣｉを算出する。より具体的には例えば、時刻ｋ−１と時刻ｋとの間の期間の電流の積算量に基づいてΔＳＯＣｉを算出する。
【０１２１】
ステップＳ３０５では、バランス演算部１０７が、当該周期の電流と１周期前の電流との差分から電流増減幅を算出し、電流増減幅と蓄電部４の温度とからΔＳＯＣｉの荷重率Ａを算出する。より具体的には、時刻ｋ−１の電流と時刻ｋの電流との差分から、電流の増減を表す電流増減幅を算出し、電流増減幅と蓄電部４の温度とからΔＳＯＣｉの荷重率Ａを算出する。
【０１２２】
ΔＳＯＣｖｋ、ΔＳＯＣｉおよび荷重率Ａが算出されると、ΔＳＯＣ演算部１０８が、ΔＳＯＣｖｋおよびΔＳＯＣｉを荷重率Ａで重みづけ配分して、当該周期分の差分残容量としてΔＳＯＣｋを算出する（Ｓ３０６）。
【０１２３】
ΔＳＯＣｋが算出されると、ＳＯＣ演算部１０９が、時刻ｋ−１の蓄電部４の残容量であるＳＯＣｋ−１に、そのΔＳＯＣｋを加算して、時刻ｋの蓄電部４の残容量であるＳＯＣｋとして出力する（Ｓ３０７）。
【０１２４】
本実施形態による電池残容量演算の効果について図１２を参照して説明する。
【０１２５】
図１２は、電流積算方式、電圧推定方式、関連技術の方式による電池残容量演算と本発明の第３の実施形態による電池残容量演算とのＳＯＣの真値に対する誤差の相違を示す図である。
【０１２６】
図１２において、横軸は時間経過を示し、縦軸はＳＯＣの真値に対する誤差の割合を示す。なお、ＳＯＣの真値とは、オフセットやノイズを含まない理想電流を積算したシミュレーション値である。
【０１２７】
図１２において、電流積算方式で算出した場合の誤差の変化を符号１の点線、電圧推定方式で算出した場合の誤差の変化を符号２の点線、関連技術の方式で算出した場合の誤差の変化を符号３の一点鎖線で示している。そして、本実施形態の方式で算出した場合の誤差の変化を符号４の実線で示している。
【０１２８】
また、評価に使用した電流の変化パターンは、図１２の下部の符号５の実線に示すとおりである。
【０１２９】
なお、関連技術の方式とは、特許文献１が開示するように、バッテリに対して急激な電流変動が生じた際に、電圧推定方式で算出されるＳＯＣから、電流積算方式で算出したＳＯＣに切り替える方式を想定した。つまり、電流の急激な変化の発生を識別できる時刻ｋまでは電圧推定方式で算出されたＳＯＣを使い、時刻ｋにおいて電流積算方式で算出されたＳＯＣに切り替える。そして、電流が安定したことを識別できる時刻ｋ＋１で再度、電圧推定方式で算出されたＳＯＣに切り替える。
【０１３０】
まず、電流積算方式を単独で使用した場合（符号１の点線）は、電流積算時の積算誤差が時間の経過とともに積み重なって大きくなって行く。
【０１３１】
また、電圧推定方式を単独で使用した場合（符号２の点線）は、電流の急激な変化が発生した時点（時刻ｋ）で精度が悪化する。区間１と区間２の間の時刻ｋと、区間２と区間３の間の時刻ｋで精度が悪化し、前者の場合は電流増減幅５０Ａに対する精度の悪化となり、後者の場合は電流増減幅３０Ａに対する精度の悪化となっている。
【０１３２】
関連技術の方式の場合（符号３の一点鎖線）は、電流の急激な変化が発生した時点（時刻ｋ）で電流積算方式により算出したＳＯＣに切り替えるが、その時点までに積み重なった積算誤差をそのまま含んだＳＯＣとなってしまう。区間２と区間３の間の時刻ｋで切り替えられた電流積算方式によるＳＯＣは、区間１と区間２の間の時刻ｋでのＳＯＣと比べて、時間経過が進んでいるので積算誤差がより大きくなっている。
【０１３３】
一方、本実施形態の方式を使用した場合（符号４の実線）は、電流の急激な変化が発生した時点（時刻ｋ）で電流積算方式により算出したＳＯＣに切り替える。しかし、そのときに算出されるＳＯＣには、直近１周期分（時刻ｋ−１から時刻ｋまでの１秒間）の電流積算による積算誤差が含まれるだけである。そのため、たとえ電流積算方式に切り替えたとしても、その誤差は小さく抑えられる。また、電流が安定した時点（時刻ｋ＋１）では、電圧推定方式で算出されたＳＯＣに再度切り替えられる。
【０１３４】
なお、時刻ｋ＋１で電圧推定方式によるＳＯＣに切り替えた場合、電流の急激な変化が発生した時刻ｋでの精度悪化が完全に収束していないので、所定の収束時間の間は精度の悪化が継続する。この課題については第４の実施形態で後述する。
【０１３５】
このように、本実施形態では、電圧推定方式で算出したΔＳＯＣｖｋと電流積算方式で算出したΔＳＯＣｉとを、荷重率Ａにより重みづけ配分して当該周期分のΔＳＯＣｋを算出する。そして、１周期前に出力された蓄電部４の残容量ＳＯＣｋ−１にΔＳＯＣｋを加算して当該周期の蓄電部４のＳＯＣｋを算出する。言い換えるとここでは、ＳＯＣｋ−１とΔＳＯＣｋとの和を、時刻ｋの蓄電部４の残容量ＳＯＣｋとして出力する。
【０１３６】
そして、電流積算方式で算出したΔＳＯＣｉの使用割合を示す荷重率Ａは、直近１周期分（１秒間）の電流増減幅と温度との所定の相関関係に基づいて算出される。
【０１３７】
これは、電流増減幅が小さい場合は、極力、電圧推定方式により蓄電部４のＳＯＣを精度良く算出することを目的としている。また、電流増減幅が大きくなったときには、電流積算方式で蓄電部４のＳＯＣを算出する割合を大きくして、電圧推定方式による蓄電部４のＳＯＣ算出の精度の悪化を補完するようにしている。
【０１３８】
さらに、電流積算方式で蓄電部４のＳＯＣを算出する場合であっても、直近１周期分の電流の積算量のみに基づいて算出するので、電流積算方式でのＳＯＣ算出の精度の悪化を防ぐことができる。つまり、電流積算方式の欠点となっている積算誤差は、所定の時間周期ごとに区切った直近１周期分（１秒間）の積算誤差のみに抑えられる。
【０１３９】
したがって、本実施形態では、電圧に基づいて蓄電池の残存容量を算出する方式と電流積算により蓄電池の残容量を算出する方式とを組み合わせたとしても、残容量を精度良く測定することができる。
【０１４０】
（第４の実施形態）
第４の実施形態を説明する。
【０１４１】
第４の実施形態は、第３の実施形態では考慮されていない、電流の急激な変動によりＳＯＣの算出精度が悪化し、それが収束するまでに時間がかかるという電圧推定方式の欠点を補完する構成を含む実施形態である。
【０１４２】
図１３は、本発明の第４の実施形態の電池残容量演算装置の構成を示すブロック図である。
【０１４３】
第４の実施形態の電池残容量演算装置２０は、所定の時間周期（例えば１秒周期）で蓄電部４の状態情報（電圧、電流、温度）を取得する電圧取得部２０１、電流取得部２０２および温度取得部２０３を含む構成になっている。なお、電圧取得部２０１、電流取得部２０２および温度取得部２０３は、図８に示した第３の実施形態の電池残容量演算装置１０における対応する構成と同じなので説明を省略する。
【０１４４】
電池残容量演算装置２０は取得した蓄電部４の状態情報に基づいて、蓄電部４が有する電気容量に対して充電している電気量を比率で表した残容量であるＳＯＣを算出して出力する。
【０１４５】
電池残容量演算装置２０は、ＳＯＣを算出する構成として、ＳＯＣｖ演算部２０４、ΔＳＯＣｖ演算部２０５、ΔＳＯＣｉ演算部２０６、バランス演算部２０７、ΔＳＯＣ演算部２０８およびＳＯＣ演算部２０９に加えて荷重率調整部２１０を含む。なお、ＳＯＣｖ演算部２０４、ΔＳＯＣｖ演算部２０５およびΔＳＯＣｉ演算部２０６は、図８に示した第３の実施形態の電池残容量演算装置１０における対応する構成と同じなので、説明を省略する。なお、バランス演算部２０７、ΔＳＯＣ演算部２０８およびＳＯＣ演算部２０９は、図８に示した第３の実施形態の電池残容量演算装置１０における対応する構成と同じなので、説明を省略する。
【０１４６】
第４の実施形態の電池残容量演算装置２０は、第３の実施形態の電池残容量演算装置１０に荷重率調整部２１０が付加された構成になっている。
【０１４７】
荷重率調整部２１０は、例えばマイコン等で構成され、電圧推定方式で算出したＳＯＣを用いる場合、電流の急激な変動によるＳＯＣの精度悪化が収束するまでの収束時間Ｇｔを考慮した調整荷重率Ａ’を算出してΔＳＯＣ演算部２０８に出力する。
【０１４８】
電流の急激な変動が生じた場合には前述のように電流積算方式で算出したΔＳＯＣｉが用いられる。そして、電流変動が収まると電圧推定方式により算出したΔＳＯＣｖｋが用いられる。この電流変動が収まったときに、即座に電圧推定方式により算出したΔＳＯＣｖｋに切り替えることなく、電流の急激な変動によりＳＯＣの精度が悪化した状態が収束するまでの収束時間Ｇｔは電流積算方式で算出したΔＳＯＣｉも加味するように制御する。このとき使われる荷重率が調整荷重率Ａ’である。
【０１４９】
荷重率調整部２１０は、バランス演算部２０７が出力する荷重率を入力して荷重率の変化状況を監視している。荷重率が所定の規定値以上の第１の荷重率から、別の所定の規定値以下の第２の荷重率に変化した場合には、第１の荷重率に基づいて所定の時間間隔が算出される。そして、荷重率調整部２１０は、第１の荷重率がその所定の時間間隔内に第２の荷重率となるように各周期での減算量を算出する。つまり、第１の荷重率と第２の荷重率との差分値を所定の時間間隔で除算することで各周期での減算量を算出する。そして、第１の荷重率から該減算量を周期ごとに逐次累積減算した値を調整荷重率Ａ’として算出して出力する。
【０１５０】
第１の荷重率として判別するための所定の規定値は、電圧推定方式のＳＯＣ算出精度が悪化すると見なされる第１の電流増減幅に基づいて算出された荷重率である。そして、第２の荷重率として判別するための別の所定の規定値は、電圧推定方式のＳＯＣ算出が適正に実行されると見なされる第２の電流増減幅に基づいて算出された荷重率である。また、第１の荷重率に基づいて算出する所定の時間間隔は、第１の荷重率の算出に用いた電流増減幅に起因して悪化した電圧推定方式のＳＯＣ算出精度の回復に必要な収束時間である。なお、第１の電流増減幅および第２の電流増減幅は、実験等による過去の知見により予め求められているものとする。
【０１５１】
図１４と図１５を参照して荷重率調整部２１０が実行する処理を説明する。
【０１５２】
図１４は、本発明の第４の実施形態の電池残容量演算方法の処理の流れを示すフロー図である。
【０１５３】
図１４において、ステップＳ４０１からステップＳ４０５の処理は、図１１を参照して説明した第３の実施形態の電池残容量演算方法の処理のステップＳ３０１からステップＳ３０５と同じなので説明を省略する。
【０１５４】
また、図１４において、ステップＳ４１４とステップＳ４１５の処理は、図１１を参照して説明した第３の実施形態の電池残容量演算方法の処理のステップＳ３０６とステップＳ３０７と同じなので説明を省略する。
【０１５５】
ここでは、図１４のステップＳ４０６からステップＳ４１３までの荷重率調整部２１０が実行する処理を説明する。
【０１５６】
荷重率調整部２１０は、バランス演算部２０７がステップＳ４０５で算出して出力した荷重率Ａと、１周期前にステップＳ４０５で算出されて記憶している荷重率Ａｚとに基づいて、調整荷重率Ａ’の算出の要否を判定する（Ｓ４０６）。
【０１５７】
ステップＳ４０６では、荷重率Ａの直近の１周期での変化が、所定の規定値以上の第１の荷重率であったものが別の所定の規定値以下の第２の荷重率に変化したか否かが判定される。つまり、１周期前にステップＳ４０５で算出された荷重率Ａｚが第１の荷重率で、当該周期のステップＳ４０５で算出して出力した荷重率Ａが第２の荷重率に相当するか否かが判定される。
【０１５８】
このことは、電流の急激な変動が生じて電流積算方式で算出したΔＳＯＣｉが使われた状態から、電流の変動が安定して、主として電圧推定方式で算出したΔＳＯＣｖｋが使われるような状態に戻ったことを監視している。例えば、１周期前に算出された荷重率が９５％以上であったものが、当該周期の算出では荷重率が５％以下に変化したような場合が想定される。
【０１５９】
前述したように、第１の荷重率とは、電圧推定方式のＳＯＣ算出精度が悪化すると見なされる第１の電流増減幅に基づいて算出された規定値以上の荷重率である。そして、第２の荷重率とは、電圧推定方式のＳＯＣ算出が適正に実行されると見なされる第２の電流増減幅に基づいて算出された規定値以下の荷重率である。なお、当該周期での荷重率Ａの算出に使用した電流増減幅がほとんどないような安定した状態では第２の荷重率は０となり得る。
【０１６０】
このように、１周期での荷重率の変化が急激な場合、電流増減幅が安定したことを意味する第２の荷重率が算出されたとしても、この状態で即座に電圧推定方式で算出したΔＳＯＣｖｋの使用割合を大きくすることはしない。それは、１周期前の電流の急激な変動により電圧推定方式においてＳＯＣの算出精度が悪化した状態がまだ収束しておらず、精度の悪いＳＯＣが多く含まれることが懸念されるからである。
【０１６１】
ステップＳ４０６の判定で、荷重率Ａの変化が、前述した第１の荷重率であったものが第２の荷重率に変化したことを判定すると（Ｓ４０６、Ｙ）、荷重率調整部２１０は、前述した収束時間Ｇｔを求める処理を開始する。
【０１６２】
荷重率調整部２１０は、１周期前に算出された荷重率Ａｚ（第１の荷重率）と温度を入力して（Ｓ４０７）、該荷重率Ａｚと温度との相関関係に基づいて、電圧推定方式における精度の悪化が収まるまでの収束時間Ｇｔを求める（Ｓ４０８）。この収束時間Ｇｔは、電圧推定方式におけるフィードバック制御等によるゲイン収束時間や等価回路のパラメータの誤差から生じる過渡応答時の誤差を収束するために必要な時間である。
【０１６３】
図１５は、電圧推定方式における電流の急激な変動による精度悪化が収束するまでの収束時間Ｇｔを求めるための、１周期前の荷重率Ａｚ（第１の荷重率）と温度との所定の相関関係を示すグラフである。図１５によれば、低温になるほど、また、１周期前の荷重率Ａｚ（第１の荷重率）が大きいほど、収束時間Ｇｔが長くなっている。
【０１６４】
なお、１周期前の荷重率Ａｚ（第１の荷重率）に基づいて求めた収束時間Ｇｔは、１周期前の荷重率Ａｚ（第１の荷重率）の算出に用いた電流増減幅に起因して悪化した電圧推定方式のＳＯＣ算出精度の回復に必要な収束時間と言い換えることもできる。
【０１６５】
荷重率調整部２１０は、１周期前の荷重率Ａｚと温度との所定の相関関係から収束時間Ｇｔが求まるグラフやマップを格納しており、１周期前の荷重率Ａｚと温度を入力することで、該グラフまたはマップを参照して収束時間Ｇｔを求める。また、該グラフまたはマップの代わりに、該グラフまたはマップに相当する関数計算手段が格納されていてもよい。
【０１６６】
収束時間Ｇｔを算出した荷重率調整部２１０は、この収束時間Ｇｔから電圧推定方式で算出したＳＯＣの精度が回復するまでに必要な周期を算出し、１周期前の荷重率Ａｚ（第１の荷重率）を１周期ごとに減算するための減算量Ｇｗを算出する（Ｓ４０９）。
【０１６７】
この処理は、収束時間Ｇｔを１周期の時間間隔ｄｔで除算して、電流の急激な変動が生じた際に算出された１周期前の荷重率Ａｚ（第１の荷重率）を、安定状態で算出された第２の荷重率に下げるまでに必要な周期数Ｓｎを求める（下記式参照）。
【０１６８】
Ｓｎ＝Ｇｔ／ｄｔ
そして、各周期の処理で、電流の急激な変動が生じた際に算出された１周期前の荷重率Ａｚ（第１の荷重率）を第２の荷重率まで減算するための減算量Ｇｗを算出する（下記式参照）。
【０１６９】
Ｇｗ＝｛１周期前の荷重率Ａｚ（第１の荷重率）−第２の荷重率｝／Ｓｎ
そして、１周期前の荷重率Ａｚ（第１の荷重率）から減算量Ｇｗを減算した荷重率を調整荷重率Ａ’として出力し、当該処理を１周期前の荷重率Ａｚ（第１の荷重率）が第２の荷重率に等しくなるまで繰り返す。そのため、１周期前の電流の急激な変動が生じた際に算出された荷重率Ａｚ（第１の荷重率）を、以降の説明においては調整対象荷重率Ａｚと称する。
【０１７０】
一方、ステップＳ４０６の判定で、荷重率Ａの１周期での変化がステップＳ４０６の判定条件に合致しなかった場合には、上記のステップＳ４０７からステップＳ４０９の処理は行われない（Ｓ４０６、Ｎ）。
【０１７１】
次に、当該周期に算出された荷重率Ａに基づいて、当該周期における調整対象荷重率Ａｚから減算量Ｇｗを減算する処理の継続の要否が判定される（Ｓ４１０）。つまり、調整対象荷重率Ａｚが第２の荷重率に等しくなるまで繰り返される調整荷重率Ａ’の算出処理の過程で、当該処理の継続の要否が判定される。
【０１７２】
ここでは、当該周期に算出された荷重率Ａが電流増減の安定状態を示す値であることと、その時点での調整対象荷重率Ａｚがまだ第２の荷重率に達していないことが判定される。
【０１７３】
前者は、電流増減の安定状態が継続しており、当該周期に算出された荷重率Ａが前述の第２の電流増減幅に基づいて算出された規定値以下（第２の荷重率）であることが判定される。そして、後者は、調整対象荷重率Ａｚが第２の荷重率に達していないこと、言い換えれば、電圧推定方式で算出したＳＯＣ精度の悪化が収まるまでの収束時間Ｇｔに達していないことが判定される。
【０１７４】
ステップＳ４１０の条件に合致しない場合は（Ｓ４１０、Ｎ）、これまで通り、当該周期のステップＳ４０５で算出された荷重率Ａが荷重率調整部２１０から出力される。
【０１７５】
一方、ステップＳ４１０の条件に合致する場合は（Ｓ４１０、Ｙ）、その時点での調整対象荷重率Ａｚから減算量Ｇｗを減算して、その減算された荷重率を調整荷重率Ａ’として出力する必要がある。しかし、その前に当該周期に算出された荷重率Ａが、その時点での調整対象荷重率Ａｚを上回っていないかどうかが判定される（Ｓ４１１）。
【０１７６】
ステップＳ４０５で当該周期に算出された荷重率Ａが、その時点での調整対象荷重率Ａｚを上回って増大している場合は（Ｓ４１１、Ｎ）、電流積算方式で算出したＳＯＣの使用割合が大きくなった状態を意味する。また、ステップＳ４０５で当該周期に算出された荷重率Ａが増大していない場合は（Ｓ４１１、Ｙ）、調整対象荷重率Ａｚを減算する処理をそのまま継続する状態であることを意味する。
【０１７７】
前者の場合は、当該周期のステップＳ４０５で算出された荷重率Ａが荷重率調整部２１０から出力される。このとき、以降の周期の処理では調整対象荷重率Ａｚは使用しないので、調整対象荷重率Ａｚを初期化して０にして記憶する（Ｓ４１３）。
【０１７８】
また、後者の場合、その時点での調整対象荷重率Ａｚから減算量Ｇｗを減算した値を当該周期の調整荷重率Ａ’として出力する。そして、この調整荷重率Ａ’を次の周期の処理で使用する調整対象荷重率Ａｚとして記憶する（Ｓ４１３）。
【０１７９】
このように、調整対象荷重率Ａｚから減算量Ｇｗを周期ごとに逐次累積減算した調整荷重率Ａ’を算出し、該調整荷重率Ａ’を荷重率として出力する。ΔＳＯＣｋの算出（Ｓ４１４）、ＳＯＣｋの算出（Ｓ４１５）の後、次の周期で電圧、電流および温度の取得（Ｓ４０１）から図１４のステップを繰り返す。こうして、収束時間Ｇｔ内の各周期で、荷重率Ａｚを減算量Ｇｗだけ減算して調整荷重率Ａ’を算出し、この調整荷重率Ａ’でΔＳＯＣｉの使用割合を重みづけしながら、ＳＯＣｋの算出を行う。なお、ステップＳ４０８とＳ４０９は毎周期行う必要はなく、第４の実施形態が想定している、電流の急激な変化が発生した後の、最初の周期にだけ行えばよい。
【０１８０】
以上に説明したように、第４の実施形態では、荷重率Ａの変化が前述した第１の荷重率であったものが第２の荷重率に変化したような場合には、即座に電圧推定方式で算出したＳＯＣの使用割合を大きくすることがないように制御する。つまり、電流変動が収まったときに、即座に電圧推定方式により算出したＳＯＣの使用割合を大きくすることなく、電流の急激な変動によりＳＯＣの精度が悪化した状態が収束するまでの収束時間Ｇｔは電流積算方式で算出したＳＯＣも加味するように制御する。
【０１８１】
そのため、第４の実施形態による電池残容量演算は、電流の急激な変動によりＳＯＣの精度が悪化する電圧推定方式の欠点を補完している。
【０１８２】
本実施形態による電池残容量演算の効果について図１６を参照して説明する。
【０１８３】
図１６は、電流積算方式、電圧推定方式、関連技術の方式による電池残容量演算と本発明の第４の実施形態による電池残容量演算とのＳＯＣの真値に対する誤差の相違を示す図である。
【０１８４】
図１６における諸条件は下記のとおりである。これらは図１２において説明した諸条件と同じである。
【０１８５】
図１６において、横軸は時間経過を示し、縦軸はＳＯＣの真値に対する誤差の割合を示す。なお、ＳＯＣの真値とは、オフセットやノイズを含まない理想電流を積算したシミュレーション値である。
【０１８６】
図１６において、電流積算方式で算出した場合の誤差の変化を符号１の点線、電圧推定方式で算出した場合の誤差の変化を符号２の点線、関連技術の方式で算出した場合の誤差の変化を符号３の一点鎖線で示している。そして、本実施形態の方式で算出した場合の誤差の変化を符号４の実線で示している。
【０１８７】
また、評価に使用した電流の変化パターンは、図１６の下部の符号５の実線に示すとおりである。
【０１８８】
関連技術の方式とは、特許文献１が開示するように、バッテリに対して急激な電流変動が生じた際に、電圧推定方式で算出されるＳＯＣから、電流積算方式で算出したＳＯＣに切り替える方式を想定した。つまり、電流の急激な変化が発生した時刻ｋまでは電圧推定方式で算出されたＳＯＣを使い、時刻ｋにおいて電流積算方式で算出されたＳＯＣに切り替える。そして、電流が安定した時刻ｋ＋１で再度、電圧推定方式で算出されたＳＯＣに切り替える。
【０１８９】
まず、電流積算方式を単独で使用した場合（符号１の点線）は、電流積算時の積算誤差が時間の経過とともに積み重なって大きくなって行く。
【０１９０】
また、電圧推定方式を単独で使用した場合（符号２の点線）は、電流の急激な変化が発生した時点で精度が悪化する。
【０１９１】
関連技術の方式の場合（符号３の一点鎖線）は、電流の急激な変化が発生した時刻ｋで電流積算方式により算出したＳＯＣに切り替えるが、その時点までに積み重なった積算誤差をそのまま含んだＳＯＣとなってしまう。
【０１９２】
以上の状況は、図１２を参照して説明した第３の実施形態と同じである。
【０１９３】
一方、本実施形態の方式を使用した場合（符号４の実線）は、電流の急激な変化が発生した時点（時刻ｋ）で電流積算方式により算出したＳＯＣに切り替える。
【０１９４】
そのときに算出されるＳＯＣには、直近１周期分（時刻ｋ−１から時刻ｋまでの１秒間）の電流積算による積算誤差が含まれるだけである。これは、第１の実施形態乃至第３の実施形態に説明したとおりである。そのため、たとえ電流積算方式に切り替えたとしても、その誤差は小さく抑えられる。
【０１９５】
また、電流が安定した時点（時刻ｋ＋１）では、電圧推定方式で算出されたＳＯＣに再度切り替えるべきであるが、電圧推定方式では電流の急激な変化が発生した時点である時刻１や時刻２において悪化したＳＯＣ精度が収束するまでには時間がかかる。
【０１９６】
そのため、時刻ｋ＋１からＳＯＣ精度の悪化が収束するまでの時間は、電流積算方式により算出したＳＯＣと電圧推定方式により算出したＳＯＣとの割合を最適化して使用している。特に、時刻ｋ＋１では電流積算方式によるＳＯＣの割合が大きく、電流変化の安定状態が続く限り、収束時間内で時間経過とともに電圧推定方式によるＳＯＣの割合を大きくするようにしている。
【０１９７】
したがって、本実施形態の方式による電池残容量演算は、図１２を参照して説明した第３の実施形態による電池残容量演算よりもさらにＳＯＣの算出精度が向上している。
【０１９８】
このように、本実施形態では、電流の急激な変動が収まった場合に、即座に電圧推定方式により算出したＳＯＣに切り替えることなく、電流の急激な変動によりＳＯＣの精度が悪化した状態が収束するまでの収束時間を考慮した制御を行う。この場合、１周期前の電流の急激な変動が生じた際に算出された荷重率を調整対象荷重率と定義して、該調整対象荷重率が収束時間内に安定状態を示す荷重率となるように各周期における減算量を算出する。そして、該調整対象荷重率から減算量を周期ごとに逐次累積減算した調整荷重率を算出し、該調整荷重率を荷重率として出力する。
【０１９９】
このように、本実施形態では、電圧推定方式によるＳＯＣ精度の悪化が収束するまでは、電流積算方式により算出したＳＯＣと電圧推定方式により算出したＳＯＣとの割合を最適化して使用している。
【０２００】
以上に説明したように、本実施形態では、電圧に基づいて蓄電池の残存容量を算出する方式と電流積算により蓄電池の残容量を算出する方式とを組み合わせたとしても、残容量を精度良く測定することができる。
【０２０１】
なお、第３の実施形態および第４の実施形態の電池残容量演算装置のハードウェア構成は、図３を参照して説明したブロック図と同様の構成を備える。
【０２０２】
第３の実施形態および第４の実施形態の電池残容量演算装置は、その動作を、電池残容量演算装置の内部に各機能を実現するプログラムを組み込んだＬＳＩ等のハードウェア部品からなる回路部品を実装して実現してもよい。このプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体の形態で、流通され得る。
【０２０３】
また、第３の実施形態および第４の実施形態の電池残容量演算装置は、各構成要素の各機能を提供するプログラムを、コンピュータ処理装置上のＣＰＵで実行することにより、ソフトウェア的に実現してもよい。そして、各実施形態のプログラムは、コンピュータを、上述した各実施形態における各機能部として機能させるためのプログラムである。
【０２０４】
なお、上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）  蓄電池から所定の時間周期で電圧及び電流を取得する電池残容量演算装置であって、
蓄電池の第１時刻における電圧と電流とから電圧推定方式で算出した前記第１時刻の前記蓄電池の残容量を示す第１の残容量と、第２時刻における前記蓄電池からの電圧と電流とから電圧推定方式で算出した前記第２時刻の前記蓄電池の残容量と、の差分値を第１の差分残容量として算出する第１の演算手段と、
前記第１時刻と前記第２時刻との間の期間の電流の積算量に基づいて、電流積算方式で前記第１時刻の前記蓄電池の残容量と前記第２時刻の前記蓄電池の残容量との差分値を示す第２の差分残容量を算出する第２の演算手段と、
前記第１時刻の電流と前記第２時刻の電流から電流の増減を表す電流増減幅を算出し、該電流増減幅に基づいて前記第１の差分残容量または前記第２の差分残容量を切替えて差分残容量とし、前記第１の残容量と切替えた前記差分残容量との和を前記第２時刻の前記蓄電池の残容量として出力する第３の演算手段と、を備えることを特徴とする電池残容量演算装置。
（付記２）  前記時間周期で前記蓄電池から取得した電流と温度とから前記電流増減幅を算出し、該電流増減幅と前記温度との所定の相関関係に基づいて、前記第２の差分残容量の使用割合を示す荷重率を算出する荷重率算出手段をさらに備え、前記第３の演算手段は、前記第１の差分残容量と前記第２の差分残容量とを前記荷重率により重みづけ配分して当該周期分の差分残容量として第３の差分残容量を算出し、前記第１の残容量に前記第３の差分残容量を加算して前記第２時刻の前記蓄電池の残容量として出力することを特徴とする付記１に記載の電池残容量演算装置。
（付記３）  前記荷重率算出手段は、前記電流増減幅と温度との所定の相関関係から前記荷重率が求まるグラフ、マップ、および該グラフまたはマップに相当する関数計算手段のいずれかを備えることを特徴とする付記２に記載の電池残容量演算装置。
（付記４）  前記荷重率算出手段が出力する前記荷重率を入力し、該荷重率が所定の規定値以上の第１の荷重率から、別の所定の規定値以下の第２の荷重率に変化した場合には、前記第１の荷重率に基づいて所定の時間間隔を算出し、前記第１の荷重率と前記第２の荷重率との差分値を前記所定の時間間隔で除算した各周期での減算量を算出し、前記第１の荷重率から前記減算量を周期ごとに逐次累積減算した調整荷重率を算出し、該調整荷重率を前記荷重率として出力する荷重率調整手段をさらに備えることを特徴とする付記２または付記３に記載の電池残容量演算装置。
（付記５）  前記所定の規定値は前記電圧推定方式の残容量算出精度が悪化すると見なされる第１の電流増減幅に基づいて算出された荷重率であって、前記別の規定値は前記電圧推定方式の残容量算出が適正に実行されると見なされる第２の電流増減幅に基づいて算出された荷重率であって、前記所定の時間間隔は前記第１の荷重率の算出に用いた電流増減幅に起因して悪化した前記電圧推定方式の残容量算出精度の回復に必要な収束時間であることを特徴とする付記４に記載の電池残容量演算装置。
（付記６）  前記収束時間は、前記第１の荷重率の算出に用いた電流増減幅に起因する前記電圧推定方式におけるゲイン収束時間および等価回路のパラメータの誤差から生じる過渡応答時の誤差の収束時間であって、前記荷重率調整手段は、前記第１の荷重率と温度との所定の相関関係から前記収束時間が求まるグラフ、マップ、および該グラフまたはマップに相当する関数計算手段のいずれかを備えることを特徴とする付記５に記載の電池残容量演算装置。
（付記７）  蓄電池から所定の時間周期で電圧及び電流を取得する電池残容量演算方法であって、
前記蓄電池の第１時刻における電圧と電流とから電圧推定方式で算出した前記第１時刻の前記蓄電池の残容量を示す第１の残容量と、前記蓄電池の第２時刻における電圧と電流とから電圧推定方式で算出した前記第２時刻の前記蓄電池の残容量と、の差分値を第１の差分残容量として算出する第１の差分残容量算出ステップと、
前記第１時刻と前記第２時刻との間の期間の電流の積算量に基づいて、電流積算方式で前記第１時刻の前記蓄電池の残容量と前記第２時刻の前記蓄電池の残容量との差分値を示す第２の差分残容量を算出する第２の差分残容量算出ステップと、
前記第１時刻の電流と前記第２時刻の電流から電流の増減を表す電流増減幅を算出し、該電流増減幅に基づいて前記第１の差分残容量または前記第２の差分残容量を切替えて差分残容量とし、前記第１の残容量と切替えた前記差分残容量との和を前記第２時刻の前記蓄電池の残容量として出力する蓄電池残容量算出ステップと、を有することを特徴とする電池残容量演算方法。
（付記８）  前記時間周期で前記蓄電池から取得した電流と温度とから前記電流増減幅を算出し、該電流増減幅と前記温度との所定の相関関係に基づいて、前記第２の差分残容量の使用割合を示す荷重率を算出する荷重率算出ステップをさらに備え、前記蓄電池残容量算出ステップは、前記第１の差分残容量と前記第２の差分残容量とを前記荷重率により重みづけ配分して当該周期分の差分残容量として第３の差分残容量を算出し、前記第１の残容量に前記第３の差分残容量を加算して前記第２時刻の前記蓄電池の残容量として出力することを特徴とする付記７に記載の電池残容量演算方法。
（付記９）  前記荷重率は、前記電流増減幅と温度との所定の相関関係から前記荷重率が求まるグラフ、マップ、および該グラフまたはマップに相当する関数計算手段のいずれかにより算出することを特徴とする付記８に記載の電池残容量演算方法。
（付記１０）  前記荷重率算出手段が出力する前記荷重率を入力し、該荷重率が所定の規定値以上の第１の荷重率から、別の所定の規定値以下の第２の荷重率に変化した場合には、前記第１の荷重率に基づいて所定の時間間隔を算出し、前記第１の荷重率と前記第２の荷重率との差分値を前記所定の時間間隔で除算した各周期での減算量を算出し、前記第１の荷重率から前記減算量を周期ごとに逐次累積減算した調整荷重率を算出し、該調整荷重率を前記荷重率として出力する調整荷重率算出ステップをさらに有することを特徴とする付記８または付記９に記載の電池残容量演算方法。
（付記１１）  前記所定の規定値は前記電圧推定方式の残容量算出精度が悪化すると見なされる第１の電流増減幅に基づいて算出された荷重率であって、前記別の規定値は前記電圧推定方式の残容量算出が適正に実行されると見なされる第２の電流増減幅に基づいて算出された荷重率であって、前記所定の時間間隔は前記第１の荷重率の算出に用いた電流増減幅に起因して悪化した前記電圧推定方式の残容量算出精度の回復に必要な収束時間であることを特徴とする付記１０に記載の電池残容量演算方法。
（付記１２）  前記収束時間は、前記第１の荷重率の算出に用いた電流増減幅に起因する前記電圧推定方式におけるゲイン収束時間および等価回路のパラメータの誤差から生じる過渡応答時の誤差の収束時間であって、該収束時間は、前記第１の荷重率と温度との所定の相関関係から前記収束時間が求まるグラフ、マップ、および該グラフまたはマップに相当する関数計算手段のいずれかにより算出することを特徴とする付記１１に記載の電池残容量演算方法。
（付記１３）  蓄電池から所定の時間周期で電圧及び電流を取得する電池残容量演算プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
コンピュータを、
前記蓄電池の第１時刻における電圧と電流とから電圧推定方式で算出した前記第１時刻の前記蓄電池の残容量を示す第１の残容量と、前記蓄電池の第２時刻における電圧と電流とから電圧推定方式で算出した前記第２時刻の前記蓄電池の残容量と、の差分値を第１の差分残容量として算出する第１の演算機能手段と、
前記第１時刻と前記第２時刻との間の期間の電流の積算量に基づいて、電流積算方式で前記第１時刻の前記蓄電池の残容量と前記第２時刻の前記蓄電池の残容量との差分値を示す第２の差分残容量を算出する第２の演算機能手段と、
前記第１時刻の電流と前記第２時刻の電流から電流の増減を表す電流増減幅を算出し、該電流増減幅に基づいて前記第１の差分残容量または前記第２の差分残容量を切替えて差分残容量とし、前記第１の残容量と切替えた前記差分残容量との和を前記第２時刻の前記蓄電池の残容量として出力する第３の演算機能手段として機能させるための電池残容量演算プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
（付記１４）  コンピュータを、前記時間周期で前記蓄電池から取得した電流と温度とから前記電流増減幅を算出し、該電流増減幅と前記温度との所定の相関関係に基づいて、前記第２の差分残容量の使用割合を示す荷重率を算出する荷重率算出機能手段としてさらに機能させ、前記第３の演算機能手段は、前記第１の差分残容量と前記第２の差分残容量とを前記荷重率により重みづけ配分して当該周期分の差分残容量として第３の差分残容量を算出し、前記第１の残容量に前記第３の差分残容量を加算して前記第２時刻の前記蓄電池の残容量として出力することを特徴とする付記１３に記載の電池残容量演算プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
（付記１５）  前記荷重率算出機能手段は、前記電流増減幅と温度との所定の相関関係から前記荷重率が求まるグラフ、マップ、および該グラフまたはマップに相当する関数計算機能手段のいずれかを備えることを特徴とする付記１４に記載の電池残容量演算プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
（付記１６）  コンピュータを、前記荷重率算出機能手段が出力する前記荷重率を入力し、該荷重率が所定の規定値以上の第１の荷重率から、別の所定の規定値以下の第２の荷重率に変化した場合には、前記第１の荷重率に基づいて所定の時間間隔を算出し、前記第１の荷重率と前記第２の荷重率との差分値を前記所定の時間間隔で除算した各周期での減算量を算出し、前記第１の荷重率から前記減算量を周期ごとに逐次累積減算した調整荷重率を算出し、該調整荷重率を前記荷重率として出力する荷重率調整機能手段をさらに備えることを特徴とする付記１４または付記１５に記載の電池残容量演算プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
（付記１７）  前記所定の規定値は前記電圧推定方式の残容量算出精度が悪化すると見なされる第１の電流増減幅に基づいて算出された荷重率であって、前記別の規定値は前記電圧推定方式の残容量算出が適正に実行されると見なされる第２の電流増減幅に基づいて算出された荷重率であって、前記所定の時間間隔は前記第１の荷重率の算出に用いた電流増減幅に起因して悪化した前記電圧推定方式の残容量算出精度の回復に必要な収束時間であることを特徴とする付記１６に記載の電池残容量演算プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
（付記１８）  前記収束時間は、前記第１の荷重率の算出に用いた電流増減幅に起因する前記電圧推定方式におけるゲイン収束時間および等価回路のパラメータの誤差から生じる過渡応答時の誤差の収束時間であって、前記荷重率調整機能手段は、前記第１の荷重率と温度との所定の相関関係から前記収束時間が求まるグラフ、マップ、および該グラフまたはマップに相当する関数計算機能手段のいずれかを備えることを特徴とする付記１７に記載の電池残容量演算プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【０２０５】
以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。
【０２０６】
この出願は、２０１４年９月１１日に出願された日本出願特願２０１４−１８５０３９号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【０２０７】
１、２、１０、２０    電池残容量演算装置
３    蓄電池
４    蓄電部
１１    第１の演算手段
１２    第２の演算手段
１３、１５    第３の演算手段
１４    荷重率算出手段
２１    ＣＰＵ
２２    主記憶部
２３    補助記憶部
２４    外部インタフェース部
２５    表示部
２６    入力部
２７    システムバス
３１    第１の演算機能手段
３２    第２の演算機能手段
３３、３５    第３の演算機能手段
３４    荷重率算出機能手段
１０１、２０１    電圧取得部
１０２、２０２    電流取得部
１０３、２０３    温度取得部
１０４、２０４    ＳＯＣｖ演算部
１０５、２０５    ΔＳＯＣｖ演算部
１０６、２０６    ΔＳＯＣｉ演算部
１０７、２０７    バランス演算部
１０８、２０８    ΔＳＯＣ演算部
１０９、２０９    ＳＯＣ演算部
２１０    荷重率調整部
【図１】
2016038880.tif 000003
【図２】
2016038880.tif 000004
【図３】
2016038880.tif 000005
【図４】
2016038880.tif 000006
【図５】
2016038880.tif 000007
【図６】
2016038880.tif 000008
【図７】
2016038880.tif 000009
【図８】
2016038880.tif 000010
【図９】
2016038880.tif 000011
【図１０】
2016038880.tif 000012
【図１１】
2016038880.tif 000013
【図１２】
2016038880.tif 000014
【図１３】
2016038880.tif 000015
【図１４】
2016038880.tif 000016
【図１５】
2016038880.tif 000017
【図１６】
2016038880.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成29年3月7日(2017.3.7)
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、電池残容量演算装置、方法およびプログラムに関し、特に、蓄電池の残容量を測定する電池残容量演算装置、方法およびプログラムに関する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明の目的は、電圧に基づいて蓄電池の残存容量を算出する方式と電流積算により蓄電池の残容量を算出する方式とを組み合わせたとしても、残容量を精度良く測定することができる電池残容量演算装置、方法およびプログラムを提供することにある。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
また、本発明の別の形態である電池残容量演算プログラムは、蓄電池から所定の時間周期で電圧及び電流を取得する電池残容量演算プログラムであって、
コンピュータを、
前記蓄電池の第１時刻における電圧と電流とから電圧推定方式で算出した前記第１時刻の前記蓄電池の残容量を示す第１の残容量と、前記蓄電池の第２時刻における電圧と電流とから電圧推定方式で算出した前記第２時刻の前記蓄電池の残容量と、の差分値を第１の差分残容量として算出する第１の演算機能手段と、
前記第１時刻と前記第２時刻との間の期間の電流の積算量に基づいて、電流積算方式で前記第１時刻の前記蓄電池の残容量と前記第２時刻の前記蓄電池の残容量との差分値を示す第２の差分残容量を算出する第２の演算機能手段と、
前記第１時刻の電流と前記第２時刻の電流から電流の増減を表す電流増減幅を算出し、該電流増減幅に基づいて前記第１の差分残容量または前記第２の差分残容量を切替えて差分残容量とし、前記第１の残容量と切替えた前記差分残容量との和を前記第２時刻の前記蓄電池の残容量として出力する第３の演算機能手段として機能させるための電池残容量演算プログラムであることを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２０４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２０４】
なお、上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）  蓄電池から所定の時間周期で電圧及び電流を取得する電池残容量演算装置であって、
蓄電池の第１時刻における電圧と電流とから電圧推定方式で算出した前記第１時刻の前記蓄電池の残容量を示す第１の残容量と、第２時刻における前記蓄電池からの電圧と電流とから電圧推定方式で算出した前記第２時刻の前記蓄電池の残容量と、の差分値を第１の差分残容量として算出する第１の演算手段と、
前記第１時刻と前記第２時刻との間の期間の電流の積算量に基づいて、電流積算方式で前記第１時刻の前記蓄電池の残容量と前記第２時刻の前記蓄電池の残容量との差分値を示す第２の差分残容量を算出する第２の演算手段と、
前記第１時刻の電流と前記第２時刻の電流から電流の増減を表す電流増減幅を算出し、該電流増減幅に基づいて前記第１の差分残容量または前記第２の差分残容量を切替えて差分残容量とし、前記第１の残容量と切替えた前記差分残容量との和を前記第２時刻の前記蓄電池の残容量として出力する第３の演算手段と、を備えることを特徴とする電池残容量演算装置。
（付記２）  前記時間周期で前記蓄電池から取得した電流と温度とから前記電流増減幅を算出し、該電流増減幅と前記温度との所定の相関関係に基づいて、前記第２の差分残容量の使用割合を示す荷重率を算出する荷重率算出手段をさらに備え、前記第３の演算手段は、前記第１の差分残容量と前記第２の差分残容量とを前記荷重率により重みづけ配分して当該周期分の差分残容量として第３の差分残容量を算出し、前記第１の残容量に前記第３の差分残容量を加算して前記第２時刻の前記蓄電池の残容量として出力することを特徴とする付記１に記載の電池残容量演算装置。
（付記３）  前記荷重率算出手段は、前記電流増減幅と温度との所定の相関関係から前記荷重率が求まるグラフ、マップ、および該グラフまたはマップに相当する関数計算手段のいずれかを備えることを特徴とする付記２に記載の電池残容量演算装置。
（付記４）  前記荷重率算出手段が出力する前記荷重率を入力し、該荷重率が所定の規定値以上の第１の荷重率から、別の所定の規定値以下の第２の荷重率に変化した場合には、前記第１の荷重率に基づいて所定の時間間隔を算出し、前記第１の荷重率と前記第２の荷重率との差分値を前記所定の時間間隔で除算した各周期での減算量を算出し、前記第１の荷重率から前記減算量を周期ごとに逐次累積減算した調整荷重率を算出し、該調整荷重率を前記荷重率として出力する荷重率調整手段をさらに備えることを特徴とする付記２または付記３に記載の電池残容量演算装置。
（付記５）  前記所定の規定値は前記電圧推定方式の残容量算出精度が悪化すると見なされる第１の電流増減幅に基づいて算出された荷重率であって、前記別の規定値は前記電圧推定方式の残容量算出が適正に実行されると見なされる第２の電流増減幅に基づいて算出された荷重率であって、前記所定の時間間隔は前記第１の荷重率の算出に用いた電流増減幅に起因して悪化した前記電圧推定方式の残容量算出精度の回復に必要な収束時間であることを特徴とする付記４に記載の電池残容量演算装置。
（付記６）  前記収束時間は、前記第１の荷重率の算出に用いた電流増減幅に起因する前記電圧推定方式におけるゲイン収束時間および等価回路のパラメータの誤差から生じる過渡応答時の誤差の収束時間であって、前記荷重率調整手段は、前記第１の荷重率と温度との所定の相関関係から前記収束時間が求まるグラフ、マップ、および該グラフまたはマップに相当する関数計算手段のいずれかを備えることを特徴とする付記５に記載の電池残容量演算装置。
（付記７）  蓄電池から所定の時間周期で電圧及び電流を取得する電池残容量演算方法であって、
前記蓄電池の第１時刻における電圧と電流とから電圧推定方式で算出した前記第１時刻の前記蓄電池の残容量を示す第１の残容量と、前記蓄電池の第２時刻における電圧と電流とから電圧推定方式で算出した前記第２時刻の前記蓄電池の残容量と、の差分値を第１の差分残容量として算出する第１の差分残容量算出ステップと、
前記第１時刻と前記第２時刻との間の期間の電流の積算量に基づいて、電流積算方式で前記第１時刻の前記蓄電池の残容量と前記第２時刻の前記蓄電池の残容量との差分値を示す第２の差分残容量を算出する第２の差分残容量算出ステップと、
前記第１時刻の電流と前記第２時刻の電流から電流の増減を表す電流増減幅を算出し、該電流増減幅に基づいて前記第１の差分残容量または前記第２の差分残容量を切替えて差分残容量とし、前記第１の残容量と切替えた前記差分残容量との和を前記第２時刻の前記蓄電池の残容量として出力する蓄電池残容量算出ステップと、を有することを特徴とする電池残容量演算方法。
（付記８）  前記時間周期で前記蓄電池から取得した電流と温度とから前記電流増減幅を算出し、該電流増減幅と前記温度との所定の相関関係に基づいて、前記第２の差分残容量の使用割合を示す荷重率を算出する荷重率算出ステップをさらに備え、前記蓄電池残容量算出ステップは、前記第１の差分残容量と前記第２の差分残容量とを前記荷重率により重みづけ配分して当該周期分の差分残容量として第３の差分残容量を算出し、前記第１の残容量に前記第３の差分残容量を加算して前記第２時刻の前記蓄電池の残容量として出力することを特徴とする付記７に記載の電池残容量演算方法。
（付記９）  前記荷重率は、前記電流増減幅と温度との所定の相関関係から前記荷重率が求まるグラフ、マップ、および該グラフまたはマップに相当する関数計算手段のいずれかにより算出することを特徴とする付記８に記載の電池残容量演算方法。
（付記１０）  前記荷重率算出手段が出力する前記荷重率を入力し、該荷重率が所定の規定値以上の第１の荷重率から、別の所定の規定値以下の第２の荷重率に変化した場合には、前記第１の荷重率に基づいて所定の時間間隔を算出し、前記第１の荷重率と前記第２の荷重率との差分値を前記所定の時間間隔で除算した各周期での減算量を算出し、前記第１の荷重率から前記減算量を周期ごとに逐次累積減算した調整荷重率を算出し、該調整荷重率を前記荷重率として出力する調整荷重率算出ステップをさらに有することを特徴とする付記８または付記９に記載の電池残容量演算方法。
（付記１１）  前記所定の規定値は前記電圧推定方式の残容量算出精度が悪化すると見なされる第１の電流増減幅に基づいて算出された荷重率であって、前記別の規定値は前記電圧推定方式の残容量算出が適正に実行されると見なされる第２の電流増減幅に基づいて算出された荷重率であって、前記所定の時間間隔は前記第１の荷重率の算出に用いた電流増減幅に起因して悪化した前記電圧推定方式の残容量算出精度の回復に必要な収束時間であることを特徴とする付記１０に記載の電池残容量演算方法。
（付記１２）  前記収束時間は、前記第１の荷重率の算出に用いた電流増減幅に起因する前記電圧推定方式におけるゲイン収束時間および等価回路のパラメータの誤差から生じる過渡応答時の誤差の収束時間であって、該収束時間は、前記第１の荷重率と温度との所定の相関関係から前記収束時間が求まるグラフ、マップ、および該グラフまたはマップに相当する関数計算手段のいずれかにより算出することを特徴とする付記１１に記載の電池残容量演算方法。
（付記１３）  蓄電池から所定の時間周期で電圧及び電流を取得する電池残容量演算プログラムであって、
コンピュータを、
前記蓄電池の第１時刻における電圧と電流とから電圧推定方式で算出した前記第１時刻の前記蓄電池の残容量を示す第１の残容量と、前記蓄電池の第２時刻における電圧と電流とから電圧推定方式で算出した前記第２時刻の前記蓄電池の残容量と、の差分値を第１の差分残容量として算出する第１の演算機能手段と、
前記第１時刻と前記第２時刻との間の期間の電流の積算量に基づいて、電流積算方式で前記第１時刻の前記蓄電池の残容量と前記第２時刻の前記蓄電池の残容量との差分値を示す第２の差分残容量を算出する第２の演算機能手段と、
前記第１時刻の電流と前記第２時刻の電流から電流の増減を表す電流増減幅を算出し、該電流増減幅に基づいて前記第１の差分残容量または前記第２の差分残容量を切替えて差分残容量とし、前記第１の残容量と切替えた前記差分残容量との和を前記第２時刻の前記蓄電池の残容量として出力する第３の演算機能手段として機能させるための電池残容量演算プログラム。
（付記１４）  コンピュータを、前記時間周期で前記蓄電池から取得した電流と温度とから前記電流増減幅を算出し、該電流増減幅と前記温度との所定の相関関係に基づいて、前記第２の差分残容量の使用割合を示す荷重率を算出する荷重率算出機能手段としてさらに機能させ、前記第３の演算機能手段は、前記第１の差分残容量と前記第２の差分残容量とを前記荷重率により重みづけ配分して当該周期分の差分残容量として第３の差分残容量を算出し、前記第１の残容量に前記第３の差分残容量を加算して前記第２時刻の前記蓄電池の残容量として出力することを特徴とする付記１３に記載の電池残容量演算プログラム。
（付記１５）  前記荷重率算出機能手段は、前記電流増減幅と温度との所定の相関関係から前記荷重率が求まるグラフ、マップ、および該グラフまたはマップに相当する関数計算機能手段のいずれかを備えることを特徴とする付記１４に記載の電池残容量演算プログラム。
（付記１６）  コンピュータを、前記荷重率算出機能手段が出力する前記荷重率を入力し、該荷重率が所定の規定値以上の第１の荷重率から、別の所定の規定値以下の第２の荷重率に変化した場合には、前記第１の荷重率に基づいて所定の時間間隔を算出し、前記第１の荷重率と前記第２の荷重率との差分値を前記所定の時間間隔で除算した各周期での減算量を算出し、前記第１の荷重率から前記減算量を周期ごとに逐次累積減算した調整荷重率を算出し、該調整荷重率を前記荷重率として出力する荷重率調整機能手段をさらに備えることを特徴とする付記１４または付記１５に記載の電池残容量演算プログラム。
（付記１７）  前記所定の規定値は前記電圧推定方式の残容量算出精度が悪化すると見なされる第１の電流増減幅に基づいて算出された荷重率であって、前記別の規定値は前記電圧推定方式の残容量算出が適正に実行されると見なされる第２の電流増減幅に基づいて算出された荷重率であって、前記所定の時間間隔は前記第１の荷重率の算出に用いた電流増減幅に起因して悪化した前記電圧推定方式の残容量算出精度の回復に必要な収束時間であることを特徴とする付記１６に記載の電池残容量演算プログラム。
（付記１８）  前記収束時間は、前記第１の荷重率の算出に用いた電流増減幅に起因する前記電圧推定方式におけるゲイン収束時間および等価回路のパラメータの誤差から生じる過渡応答時の誤差の収束時間であって、前記荷重率調整機能手段は、前記第１の荷重率と温度との所定の相関関係から前記収束時間が求まるグラフ、マップ、および該グラフまたはマップに相当する関数計算機能手段のいずれかを備えることを特徴とする付記１７に記載の電池残容量演算プログラム。
【手続補正６】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電池から所定の時間周期で電圧及び電流を取得する電池残容量演算装置であって、
蓄電池の第１時刻における電圧と電流とから電圧推定方式で算出した前記第１時刻の前記蓄電池の残容量を示す第１の残容量と、第２時刻における前記蓄電池からの電圧と電流とから電圧推定方式で算出した前記第２時刻の前記蓄電池の残容量と、の差分値を第１の差分残容量として算出する第１の演算手段と、
前記第１時刻と前記第２時刻との間の期間の電流の積算量に基づいて、電流積算方式で前記第１時刻の前記蓄電池の残容量と前記第２時刻の前記蓄電池の残容量との差分値を示す第２の差分残容量を算出する第２の演算手段と、
前記第１時刻の電流と前記第２時刻の電流から電流の増減を表す電流増減幅を算出し、該電流増減幅に基づいて前記第１の差分残容量または前記第２の差分残容量を切替えて差分残容量とし、前記第１の残容量と切替えた前記差分残容量との和を前記第２時刻の前記蓄電池の残容量として出力する第３の演算手段と、を備えることを特徴とする電池残容量演算装置。
【請求項２】
前記時間周期で前記蓄電池から取得した電流と温度とから前記電流増減幅を算出し、該電流増減幅と前記温度との所定の相関関係に基づいて、前記第２の差分残容量の使用割合を示す荷重率を算出する荷重率算出手段をさらに備え、
前記第３の演算手段は、前記第１の差分残容量と前記第２の差分残容量とを前記荷重率により重みづけ配分して当該周期分の差分残容量として第３の差分残容量を算出し、前記第１の残容量に前記第３の差分残容量を加算して前記第２時刻の前記蓄電池の残容量として出力することを特徴とする請求項１に記載の電池残容量演算装置。
【請求項３】
前記荷重率算出手段は、前記電流増減幅と温度との所定の相関関係から前記荷重率が求まるグラフ、マップ、および該グラフまたはマップに相当する関数計算手段のいずれかを備えることを特徴とする請求項２に記載の電池残容量演算装置。
【請求項４】
前記荷重率算出手段が出力する前記荷重率を入力し、該荷重率が所定の規定値以上の第１の荷重率から、別の所定の規定値以下の第２の荷重率に変化した場合には、前記第１の荷重率に基づいて所定の時間間隔を算出し、前記第１の荷重率と前記第２の荷重率との差分値を前記所定の時間間隔で除算した各周期での減算量を算出し、前記第１の荷重率から前記減算量を周期ごとに逐次累積減算した調整荷重率を算出し、該調整荷重率を前記荷重率として出力する荷重率調整手段をさらに備えることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の電池残容量演算装置。
【請求項５】
前記所定の規定値は前記電圧推定方式の残容量算出精度が悪化すると見なされる第１の電流増減幅に基づいて算出された荷重率であって、前記別の規定値は前記電圧推定方式の残容量算出が適正に実行されると見なされる第２の電流増減幅に基づいて算出された荷重率であって、前記所定の時間間隔は前記第１の荷重率の算出に用いた電流増減幅に起因して悪化した前記電圧推定方式の残容量算出精度の回復に必要な収束時間であることを特徴とする請求項４に記載の電池残容量演算装置。
【請求項６】
前記収束時間は、前記第１の荷重率の算出に用いた電流増減幅に起因する前記電圧推定方式におけるゲイン収束時間および等価回路のパラメータの誤差から生じる過渡応答時の誤差の収束時間であって、前記荷重率調整手段は、前記第１の荷重率と温度との所定の相関関係から前記収束時間が求まるグラフ、マップ、および該グラフまたはマップに相当する関数計算手段のいずれかを備えることを特徴とする請求項５に記載の電池残容量演算装置。
【請求項７】
蓄電池から所定の時間周期で電圧及び電流を取得する電池残容量演算方法であって、
前記蓄電池の第１時刻における電圧と電流とから電圧推定方式で算出した前記第１時刻の前記蓄電池の残容量を示す第１の残容量と、前記蓄電池の第２時刻における電圧と電流とから電圧推定方式で算出した前記第２時刻の前記蓄電池の残容量と、の差分値を第１の差分残容量として算出し、
前記第１時刻と前記第２時刻との間の期間の電流の積算量に基づいて、電流積算方式で前記第１時刻の前記蓄電池の残容量と前記第２時刻の前記蓄電池の残容量との差分値を示す第２の差分残容量を算出し、
前記第１時刻の電流と前記第２時刻の電流から電流の増減を表す電流増減幅を算出し、該電流増減幅に基づいて前記第１の差分残容量または前記第２の差分残容量を切替えて差分残容量とし、前記第１の残容量と切替えた前記差分残容量との和を前記第２時刻の前記蓄電池の残容量として出力する、ことを特徴とする電池残容量演算方法。
【請求項８】
前記時間周期で前記蓄電池から取得した電流と温度とから前記電流増減幅を算出し、該電流増減幅と前記温度との所定の相関関係に基づいて、前記第２の差分残容量の使用割合を示す荷重率を算出し、
前記第１の差分残容量と前記第２の差分残容量とを前記荷重率により重みづけ配分して当該周期分の差分残容量として第３の差分残容量を算出し、前記第１の残容量に前記第３の差分残容量を加算して前記第２時刻の前記蓄電池の残容量として出力する、ことを特徴とする請求項７に記載の電池残容量演算方法。
【請求項９】
蓄電池から所定の時間周期で電圧及び電流を取得する電池残容量演算プログラムであって、
コンピュータを、
前記蓄電池の第１時刻における電圧と電流とから電圧推定方式で算出した前記第１時刻の前記蓄電池の残容量を示す第１の残容量と、前記蓄電池の第２時刻における電圧と電流とから電圧推定方式で算出した前記第２時刻の前記蓄電池の残容量と、の差分値を第１の差分残容量として算出する第１の演算機能手段と、
前記第１時刻と前記第２時刻との間の期間の電流の積算量に基づいて、電流積算方式で前記第１時刻の前記蓄電池の残容量と前記第２時刻の前記蓄電池の残容量との差分値を示す第２の差分残容量を算出する第２の演算機能手段と、
前記第１時刻の電流と前記第２時刻の電流から電流の増減を表す電流増減幅を算出し、該電流増減幅に基づいて前記第１の差分残容量または前記第２の差分残容量を切替えて差分残容量とし、前記第１の残容量と切替えた前記差分残容量との和を前記第２時刻の前記蓄電池の残容量として出力する第３の演算機能手段として機能させるための電池残容量演算プログラム。
【請求項１０】
コンピュータを、
前記時間周期で前記蓄電池から取得した電流と温度とから前記電流増減幅を算出し、該電流増減幅と前記温度との所定の相関関係に基づいて、前記第２の差分残容量の使用割合を示す荷重率を算出する荷重率算出機能手段としてさらに機能させ、
前記第３の演算機能手段は、前記第１の差分残容量と前記第２の差分残容量とを前記荷重率により重みづけ配分して当該周期分の差分残容量として第３の差分残容量を算出し、前記第１の残容量に前記第３の差分残容量を加算して前記第２時刻の前記蓄電池の残容量として出力することを特徴とする請求項９に記載の電池残容量演算プログラム。
【国際調査報告】
2016038880.tif 000019
2016038880.tif 000020