(57)【要約】【課題】メモリー効果を有する二次電池の残存容量を精度よく推定する。【解決手段】メモリー効果に対する補正値が適用されるＳＯＣの範囲およびＯＣＶの範囲を記憶するメモリ６００と、ニッケル水素電池１００の温度を検知するサーミスタ１１０と、ニッケル水素電池１００の充放電電流を検知する電流計１２０と、検知した電池温度および充放電電流に基づいて補正値を算出して、その補正値を、メモリ６００に記憶されたＳＯＣの範囲およびＯＣＶの範囲においてのみ適用させた、ＯＣＶ−ＳＯＣマップを作成するＣＰＵ３００とを含む。【選択図】　　　　図１
2004022322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池のメモリー効果に対する補正値を用いて、前記二次電池の残存容量を推定する装置であって、
前記補正値が適用される残存容量の範囲を記憶するための第１の記憶手段と、
前記二次電池の状態量を検知するための検知手段と、
前記検知手段により検知された状態量に基づいて、補正値を算出するための算出手段と、
前記第１の記憶手段に記憶された範囲に基づいて、前記算出された補正値を反映させた、残存容量を推定するための情報を作成するための作成手段とを含む、二次電池の残存容量推定装置。
【請求項２】
前記検知手段は、前記二次電池への充放電がないときの前記二次電池の状態量を検知するための手段を含む、請求項１に記載の二次電池の残存容量推定装置。
【請求項３】
前記検知手段は、前記二次電池への充放電がないときの前記二次電池の温度を検知するための手段を含む、請求項２に記載の二次電池の残存容量推定装置。
【請求項４】
前記残存容量を推定するための情報は、二次電池の電圧と残存容量との関係を示す情報であって、
前記二次電池の残存容量推定装置は、
前記補正値が適用される電圧の範囲を記憶するための第２の記憶手段をさらに含み、
前記作成手段は、前記第１の記憶手段に記憶された残存容量の範囲および前記第２の記憶手段に記憶された電圧の範囲に基づいて、前記算出された補正値を反映させた、残存容量を推定するための情報を作成するための手段を含む、請求項１に記載の二次電池の残存容量推定装置。
【請求項５】
前記検知手段は、前記二次電池への充放電があるときの前記二次電池の状態量を検知するための手段を含む、請求項４に記載の二次電池の残存容量推定装置。
【請求項６】
前記検知手段は、前記二次電池への充放電があるときの前記二次電池の温度および充放電電流値を検知するための手段を含む、請求項５に記載の二次電池の残存容量推定装置。
【請求項７】
前記残存容量推定装置は、前記作成手段による補正値の反映を制限するための制限手段をさらに含む、請求項１〜６のいずれかに記載の二次電池の残存容量推定装置。
【請求項８】
二次電池のメモリー効果に対する補正値を用いて、前記二次電池の残存容量を推定する方法であって、
前記補正値が適用される残存容量の範囲を予め準備する第１の準備ステップと、
前記二次電池の状態量を検知する検知ステップと、
前記検知ステップにてに検知された状態量に基づいて、補正値を算出する算出ステップと、
前記第１の準備ステップにて準備された範囲に基づいて、前記算出された補正値を反映させた、残存容量を推定するための情報を作成する作成ステップとを含む、二次電池の残存容量推定方法。
【請求項９】
前記検知ステップは、前記二次電池への充放電がないときの前記二次電池の状態量を検知するステップを含む、請求項８に記載の二次電池の残存容量推定方法。
【請求項１０】
前記検知ステップは、前記二次電池への充放電がないときの前記二次電池の温度を検知するステップを含む、請求項９に記載の二次電池の残存容量推定方法。
【請求項１１】
前記残存容量を推定するための情報は、二次電池の電圧と残存容量との関係を示す情報であって、
前記二次電池の残存容量推定方法は、
前記補正値が適用される電圧の範囲を予め準備する第２の準備ステップをさらに含み、
前記作成ステップは、前記第１の準備ステップにて準備された残存容量の範囲および前記第２の記憶ステップにて準備された電圧の範囲に基づいて、前記算出された補正値を反映させた、残存容量を推定するための情報を作成するステップを含む、請求項８に記載の二次電池の残存容量推定方法。
【請求項１２】
前記検知ステップは、前記二次電池への充放電があるときの前記二次電池の状態量を検知するステップを含む、請求項１１に記載の二次電池の残存容量推定方法。
【請求項１３】
前記検知ステップは、前記二次電池への充放電があるときの前記二次電池の温度および充放電電流値を検知するステップを含む、請求項１２に記載の二次電池の残存容量推定方法。
【請求項１４】
前記残存容量推定方法は、前記作成ステップにおける補正値の反映を制限する制限ステップをさらに含む、請求項８〜１３のいずれかに記載の二次電池の残存容量推定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ニッケル水素電池やリチウム電池などの二次電池に関し、特に、車両に搭載されて駆動用電源として用いられる二次電池の充電容量を推定する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ニッケル水素電池やリチウム電池などの二次電池は、エネルギー密度、出力特性、サイクル寿命特性などの基本特性に優れているため、電気自動車等の車両の駆動モータの電源として実用化されている。このような二次電池を車両の駆動動力源としてとして用いる場合、二次電池の残存容量を推定し、その残量容量で走行可能な距離を正確に算出することが重要である。
【０００３】
残存容量を推定したり、充電容量を推定したりするために、二次電池から入出力される電流値の積算値が計測されたり、放電電圧と放電電流との関係が算出されたりしていた。さらに、精度を上げるために二次電池を放置した場合に放出する自己放電量を放置温度および放置時間から予測して、残存容量を補正することも考えられていた。
【０００４】
このような残存容量の推定値の精度を低下させる原因として自己放電以外に、部分充放電によるメモリー効果がある、このメモリー効果とは、二次電池を放電する際に、充分に電池電圧が低下する前、つまり容量をある程度残した状態で放電を中止して再度充放電を行なうと、初回に放電を中止した付近で少し電圧が低めに推移するようになる。特に、放電を毎回放電途中の同じ付近で中止していると、この傾向は顕著になってくる。その後、放電を止めずに継続すると、毎回放電を中止した付近においてくびれたような電圧挙動になる。このように二次電池が浅い深度の放電を受けた経歴を記憶していることからこの現象をメモリー効果現象といわれる。このようなメモリー効果を図を用いて説明する。図１１に、ＳＯＣとＯＣＶ（Ｏｐｅｎ　Ｃｉｒｃｕｉｔ　Ｖｏｌｔａｇｅ）との関係を示す。この図に示される二次電池は、中央付近のＳＯＣで繰返し使用され（すなわち、容量をある程度残した状態で放電を中止して再度充放電を行なった）、ＳＯＣの電圧特性が変化した。図１１に示すように、放電側の電圧下降と、充電側の電圧上昇とが発生している。このようなメモリー効果が蓄積されると、図１２に示すように、二次電池の使用年数の経過に伴い、算出したＳＯＣは、真実のＳＯＣから大きく乖離していく。
【０００５】
特開平９−１２９２６７号公報は、二次電池の正確な残存容量を推定する管理装置を開示する。この管理装置は、車両の駆動用電源として用いられる複数の二次電池を接続した組電池と、二次電池の状態情報を検出する検出ユニットと、検出ユニットからの情報により演算処理を行なう演算部と、演算結果に基づいて、二次電池の残存容量を判定する電池状態判別ユニットと、電池状態判別ユニットからの充電制御信号に従って組電池を充電する充電器と、電池状態判別ユニットから送られてきた情報を表示する表示部とを含む。演算部は、二次電池の充放電電流を時間に関して積算する回路と、二次電池が放置された時間および温度により計算される自己放電電気量によって残存容量を補正する回路と、二次電池が充放電された回数および電気量に基づいて電池の放電電圧、電池温度、放電電流より計算されたメモリー効果による残存容量の変動を補正する回路と、二次電池の放電電圧、電池温度、放電電流より残存容量を計算する回路とを含む。
【０００６】
この管理装置において、検出ユニットは、電池電圧、温度、充電電流、放電電流、電池内圧、および環境温度等の電池状態情報を検出する。得られた情報は演算部に送出され、演算部は、充放電された電流値を積算して、電池電圧と放電電流から残存容量を求める。演算部はさらに、求められた残存容量に補正を加えて、部分充放電を繰り返した場合のメモリー効果により開放電圧が変動してしまい残存容量を推定する精度が低下してしまうことを防止する。これにより、車両の駆動用電源として用いられる多数の二次電池を集合した組電池と、その組電池の管理装置とで、自己放電や電池保存、メモリー効果や寿命劣化の影響を受けにくいように残存容量を判定できる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の公報に開示された管理装置においては、メモリー効果に対する補正ができるが、部分充放電を繰返したサイクル数が多くなるほど、その補正値が大きくなる。一方、メモリー効果は、ある特定のＳＯＣの領域で発現する傾向や、部分充放電がある程度の回数繰返されると飽和する傾向がある。この傾向があるにもかかわらず、上述した公報に開示された管理装置では、全てのＳＯＣの領域で補正値が反映され、実情と一致しなくなる。
【０００８】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、精度良く、二次電池の残存容量を推定することができる、二次電池の残存容量推定装置および残存容量推定方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係る二次電池の残存容量推定装置は、補正値が適用される残存容量の範囲を記憶するための第１の記憶手段と、二次電池の状態量を検知するための検知手段と、検知手段により検知された状態量に基づいて、補正値を算出するための算出手段と、第１の記憶手段に記憶された範囲に基づいて、算出された補正値を反映させた、残存容量を推定するための情報を作成するための作成手段とを含む。
【００１０】
第１の発明によると、二次電池のメモリー効果に対する補正値を用いて、二次電池の残存容量を推定する場合において、第１の記憶手段に記憶された残存容量の範囲においてのみ補正が考慮される。メモリー効果は、たとえば、放電時におけるＳＯＣが１０〜５０％程度の領域と、充電時におけるＳＯＣが５０〜９０％程度の領域とで発現する傾向がある。この範囲を第１の記憶手段に記憶する。これらの領域においてのみメモリー効果に対する補正値を反映させた残存容量を推定するための情報である、たとえばＯＣＶ−ＳＯＣのマップを作成する。これにより、ある領域でのみ発現するメモリー効果に対して広域な範囲における補正が行なわれなくなる。その結果、精度良く、二次電池の残存容量を推定することができる、二次電池の残存容量推定装置を提供することができる。
【００１１】
第２の発明に係る二次電池の残存容量推定装置は、第１の発明の構成に加えて、検知手段は、二次電池への充放電がないときの二次電池の状態量を検知するための手段を含む。
【００１２】
第２の発明によると、たとえば、車両に搭載される二次電池の場合、車両が駐車されて、自然放電を除く二次電池への充放電がないときに、検知手段により検知された二次電池の状態量の１つである電池温度と、その電池温度であった時間とに基づいて、補正値が算出される。電池温度およびその温度であった時間がメモリー効果へ大きな影響を与える因子であるので、正確に補正値を算出して、予め定められたＳＯＣ領域においてのみその補正値を反映させることができる。
【００１３】
第３の発明に係る二次電池の残存容量推定装置は、第２の発明の構成に加えて、検知手段は、二次電池への充放電がないときの二次電池の温度を検知するための手段を含む。
【００１４】
第３の発明によると、検知手段により検知された二次電池の電池温度と、その電池温度であった時間とに基づいて、補正値が算出されるので、正確に補正値を算出して、予め定められたＳＯＣ領域においてのみその補正値を反映させることができる。
【００１５】
第４の発明に係る二次電池の残存容量推定装置は、第１の発明の構成に加えて、補正値が適用される電圧の範囲を記憶するための第２の記憶手段をさらに含む。作成手段は、第１の記憶手段に記憶された残存容量の範囲および第２の記憶手段に記憶された電圧の範囲に基づいて、算出された補正値を反映させた、残存容量を推定するための情報を作成するための手段を含む。
【００１６】
第４の発明によると、残存容量を推定するための情報は、二次電池の電圧と残存容量との関係を示す情報である。これは、たとえば、ＯＣＶ−ＳＯＣのマップで表わされる。二次電池のメモリー効果に対する補正値を用いて、二次電池の残存容量を推定する場合において、第１の記憶手段に記憶された残存容量の範囲であって、第２の記憶手段に記憶された電圧の範囲において、補正が考慮される。メモリー効果は、たとえば、放電時におけるＳＯＣが１０〜５０％程度の領域と、充電時におけるＳＯＣが５０〜９０％程度の領域とで発現する傾向、およびその電圧降下値および電圧上昇値は飽和する傾向がある。この範囲を第１の記憶手段に、この電圧飽和値を第２の記憶手段に記憶する。これらの領域においてのみメモリー効果に対する補正値を、その電圧飽和値を越えない範囲で反映させた残存容量を推定するための情報であるＯＣＶ−ＳＯＣのマップを作成する。これにより、ある領域で、ある程度で飽和するメモリー効果に対して過度の補正が行なわれなくなる。その結果、精度良く、二次電池の残存容量を推定することができる、二次電池の残存容量推定装置を提供することができる。
【００１７】
第５の発明に係る二次電池の残存容量推定装置は、第４の発明の構成に加えて、検知手段は、二次電池への充放電があるときの二次電池の状態量を検知するための手段を含む。
【００１８】
第５の発明によると、たとえば、車両に搭載される二次電池の場合、車両が運転されて、二次電池への充放電があるときに、検知手段により検知された二次電池の状態量の１つである電池温度および充放電電流値と、その電池温度および充放電電流値であった時間とに基づいて、補正値が算出される。電池温度、充放電電流値およびその温度および電流値であった時間がメモリー効果へ大きな影響を与える因子であるので、正確に補正値を算出して、予め定められたＳＯＣ領域においてのみ、予め定められた電圧飽和値を越えないように、補正値を反映させることができる。
【００１９】
第６の発明に係る二次電池の残存容量推定装置は、第５の発明の構成に加えて、検知手段は、二次電池への充放電があるときの二次電池の温度および充放電電流値を検知するための手段を含む。
【００２０】
第６の発明によると、検知手段により検知された二次電池の電池温度および充放電電流値と、その電池温度および充放電電流値であった時間とに基づいて、補正値が算出されるので、正確に補正値を算出して、予め定められたＳＯＣ領域においてのみ、予め定められた電圧飽和値を越えないように、その補正値を反映させることができる。
【００２１】
第７の発明に係る残存容量推定装置は、第１〜６のいずれかの発明の構成に加えて、作成手段による補正値の反映を制限するための制限手段をさらに含む。
【００２２】
第７の発明によると、メモリー効果が発現する電圧および残存容量、充電時と放電時とのメモリー効果の相違、メモリー効果の飽和電圧など、メモリー効果は限定的に発現する。このため、作成手段においてメモリー効果の補正値を反映させるにあたり、制限手段により一定の制限を設けることができる。この制限は、たとえば、特定の要因についての補正項を採用しないで、メモリー効果に対する補正値に反映させることを制限する。これにより、より限定的にメモリー効果の影響を反映させて、二次電池の残存容量を推定する装置を提供することができる。
【００２３】
第８の発明に係る二次電池の残存容量推定方法は、補正値が適用される残存容量の範囲を予め準備する第１の準備ステップと、二次電池の状態量を検知する検知ステップと、検知ステップにてに検知された状態量に基づいて、補正値を算出する算出ステップと、第１の準備ステップにて準備された範囲に基づいて、算出された補正値を反映させた、残存容量を推定するための情報を作成する作成ステップとを含む。
【００２４】
第８の発明によると、二次電池のメモリー効果に対する補正値を用いて、二次電池の残存容量を推定する場合において、第１の準備ステップにて準備された残存容量の範囲においてのみ補正が考慮される。メモリー効果は、たとえば、放電時におけるＳＯＣが１０〜５０％程度の領域と、充電時におけるＳＯＣが５０〜９０％程度の領域とで発現する傾向がある。この範囲を第１の準備ステップにて準備する。これらの領域においてのみメモリー効果に対する補正値を反映させた残存容量を推定するための情報である、たとえばＯＣＶ−ＳＯＣのマップを作成する。これにより、ある領域でのみ発現するメモリー効果に対して広域な範囲における補正が行なわれなくなる。その結果、精度良く、二次電池の残存容量を推定することができる、二次電池の残存容量推定方法を提供することができる。
【００２５】
第９の発明に係る二次電池の残存容量推定方法は、第８の発明の構成に加えて、検知ステップは、二次電池への充放電がないときの二次電池の状態量を検知するステップを含む。
【００２６】
第９の発明によると、たとえば、車両に搭載される二次電池の場合、車両が駐車されて、自然放電を除く二次電池への充放電がないときに、検知ステップにて検知された二次電池の状態量の１つである電池温度と、その電池温度であった時間とに基づいて、補正値が算出される。電池温度およびその温度であった時間がメモリー効果へ大きな影響を与える因子であるので、正確に補正値を算出して、予め定められたＳＯＣ領域においてのみその補正値を反映させることができる。
【００２７】
第１０の発明に係る二次電池の残存容量推定方法は、第９の発明の構成に加えて、検知ステップは、二次電池への充放電がないときの二次電池の温度を検知するステップを含む。
【００２８】
第１０の発明によると、検知ステップにて検知された二次電池の電池温度と、その電池温度であった時間とに基づいて、補正値が算出されるので、正確に補正値を算出して、予め定められたＳＯＣ領域においてのみその補正値を反映させることができる。
【００２９】
第１１の発明に係る二次電池の残存容量推定方法は、第８の発明の構成に加えて、補正値が適用される電圧の範囲を予め準備する第２の準備ステップをさらに含む。作成ステップは、第１の準備ステップにて準備された残存容量の範囲および第２の記憶ステップにて準備された電圧の範囲に基づいて、算出された補正値を反映させた、残存容量を推定するための情報を作成するステップを含む。
【００３０】
第１１の発明によると、残存容量を推定するための情報は、二次電池の電圧と残存容量との関係を示す情報である。これは、たとえば、ＯＣＶ−ＳＯＣのマップで表わされる。二次電池のメモリー効果に対する補正値を用いて、二次電池の残存容量を推定する場合において、第１の準備ステップにて準備された残存容量の範囲であって、第２の準備ステップにて準備された電圧の範囲において、補正が考慮される。メモリー効果は、たとえば、放電時におけるＳＯＣが１０〜５０％程度の領域と、充電時におけるＳＯＣが５０〜９０％程度の領域とで発現する傾向、およびその電圧降下値および電圧上昇値は飽和する傾向がある。この範囲を第１の準備ステップにて、この電圧飽和値を第２の準備ステップにて準備する。これらの領域においてのみメモリー効果に対する補正値を、その電圧飽和値を越えない範囲で反映させた残存容量を推定するための情報であるＯＣＶ−ＳＯＣのマップを作成する。これにより、ある領域で、ある程度で飽和するメモリー効果に対して過度の補正が行なわれなくなる。その結果、精度良く、二次電池の残存容量を推定することができる、二次電池の残存容量推定方法を提供することができる。
【００３１】
第１２の発明に係る二次電池の残存容量推定方法は、第１１の発明の構成に加えて、検知ステップは、二次電池への充放電があるときの二次電池の状態量を検知するステップを含む。
【００３２】
第１２の発明によると、たとえば、車両に搭載される二次電池の場合、車両が運転されて、二次電池への充放電があるときに、検知ステップにて検知された二次電池の状態量の１つである電池温度および充放電電流値と、その電池温度および充放電電流値であった時間とに基づいて、補正値が算出される。電池温度、充放電電流値およびその温度および電流値であった時間がメモリー効果へ大きな影響を与える因子であるので、正確に補正値を算出して、予め定められたＳＯＣ領域においてのみ、予め定められた電圧飽和値を越えないように、補正値を反映させることができる。
【００３３】
第１３の発明に係る二次電池の残存容量推定方法は、第１２の発明の構成に加えて、検知ステップは、二次電池への充放電があるときの二次電池の温度および充放電電流値を検知するステップを含む。
【００３４】
第１３の発明によると、検知ステップにて検知された二次電池の電池温度および充放電電流値と、その電池温度および充放電電流値であった時間とに基づいて、補正値が算出されるので、正確に補正値を算出して、予め定められたＳＯＣ領域においてのみ、予め定められた電圧飽和値を越えないように、その補正値を反映させることができる。
【００３５】
第１４の発明に係る残存容量推定方法は、第８〜１３のいずれかの発明の構成に加えて、作成ステップによる補正値の反映を制限する制限ステップをさらに含む。
【００３６】
第１４の発明によると、メモリー効果が発現する電圧および残存容量、充電時と放電時とのメモリー効果の相違、メモリー効果の飽和電圧など、メモリー効果は限定的に発現する。このため、作成ステップにてメモリー効果の補正値を反映させるにあたり、制限ステップにより一定の制限を設けることができる。この制限は、たとえば、特定の要因についての補正項を採用しないで、メモリー効果に対する補正値に反映させることを制限する。これにより、より限定的にメモリー効果の影響を反映させて、二次電池の残存容量を推定する方法を提供することができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
【００３８】
以下の説明では、車両の駆動用機器へ電力を供給する二次電池であって、たとえばニッケル水素電池に残存する電気容量を推定する残存容量推定装置について説明する。なお、本発明に係る推定装置は、ニッケル水素電池に限定されて適用されるものではなく、メモリー効果を有する点で、ＮｉＣｄ電池に適用することもできる。
【００３９】
図１を参照して、本発明の実施の形態に係る残存容量推定装置を実現する電池ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）２００を含む車両のパワーユニットについて説明する。図１に示すように、この車両のパワーユニットは、ニッケル水素電池１００と電池ＥＣＵ２００とを含む。ニッケル水素電池１００には、電池の温度を測定するためのサーミスタ１１０と、電池の電圧を測定する電圧計１３０とが取り付けられている。ニッケル水素電池１００と車両のパワーケーブルとを接続する出力ケーブルまたは入力ケーブルには、充放電電流を測定する電流計１２０が取り付けられている。電池ＥＣＵ２００は、サーミスタ１１０と、電流計１２０と、電圧計１３０と、イグニッションスイッチオン信号線に接続された入出力インターフェイス５００と、電池ＥＣＵ２００を制御するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）３００と、クロック４００と、各種データを記憶するメモリ６００とを含む。
【００４０】
ニッケル水素電池１００の電源端子は、車両パワーケーブルに接続され、この車両の走行モータ、補機電装品等に電力を供給する。ニッケル水素電池１００の温度を測定するサーミスタ１１０により検出された温度信号は、電池ＥＣＵ２００の入出力インターフェイス５００を介して、ＣＰＵ３００に送信される。ニッケル水素電池１００への充電電流およびニッケル水素電池１００からの放電電流を測定する電流計１２０により検出された電流値は、電池ＥＣＵ２００の入出力インターフェイス５００を介して、ＣＰＵ３００に送信される。この電流値を時間積算することにより、残存容量を算出することができる。ニッケル水素電池１００の電圧を測定する電圧計１３０により検出された電圧値は、電池ＥＣＵ２００の入出力インターフェイス５００を介して、ＣＰＵ３００に送信される。
【００４１】
電池ＥＣＵ２００は、クロック４００により計測されるクロック信号に従った時間の間隔で、ニッケル水素電池１００の温度および電流値を検知する。電池ＥＣＵ２００は、検知したニッケル水素電池１００の温度および電流値などに基づいて、ＯＣＶ−ＳＯＣマップのメモリー効果に対する補正値を算出する。なお、電圧値は補正されたＯＣＶ−ＳＯＣマップに基づいて、ＳＯＣの算出等に用いられる。
【００４２】
電池ＥＣＵ２００の内部においては、入出力インターフェイス５００、ＣＰＵ３００、クロック４００、メモリ６００およびフラッシュメモリ７００が、内部バス８００を介して接続され、互いにデータ通信を行なうことができる。
【００４３】
図２を参照して、本実施の形態に係る残存容量推定装置の電池ＥＣＵ２００のメモリ６００に記憶される、駐車中の経過時間と補正係数α、γとの関係について説明する。図２に示すように、補正係数αおよび補正係数γは、駐車中の経過時間の関数となっている。駐車中の経過時間が約３０００時間を超えるまでは補正係数αおよび補正係数γともに１．０であるが、それ以降駐車中の経過時間が長くなるのに伴い一様に補正係数αおよび補正係数γは低下する。駐車中の経過時間が１００００時間を超えると補正係数αおよび補正係数γは０となる。なお、図２に示した駐車中の経過時間に対する補正係数αおよび補正係数γの値は、一例であって、これに限定されるものではない。なお、補正係数αは放電側の係数であって、補正係数γは充電側の係数である。補正係数αおよび補正係数γの値は、同じ値でなくてもよい。
【００４４】
図３を参照して、本実施の形態に係る電池ＥＣＵ２００のメモリ６００に記憶される、ＳＯＣと補正係数Ｘの関係について説明する。図３に示すように、補正係数Ｘは、ＳＯＣが１０％から５０％の間において０より大きく１以下の値である。それ以外のＳＯＣの領域、すなわちＳＯＣが０％から１０％および５０％から１００％の領域においては、補正係数Ｘは０である。図３に示すＳＯＣと補正係数Ｘとの関係は、図１１を用いて説明したように、放電側のメモリー効果が、ＳＯＣが１０％から５０％の領域において発生することに対応している。
【００４５】
図４を参照して、電池ＥＣＵ２００のメモリ６００で記憶される、ＳＯＣと補正係数Ｙとの関係について説明する。図４に示すように、補正係数Ｙは、ＳＯＣが５０％から９０％の領域で０より大きく１以下の値である。それ以外の領域、すなわちＳＯＣが０％から５０％およびＳＯＣが９０％から１００％の領域においては補正係数Ｙは０である。図４に示すＳＯＣと補正係数Ｙとの関係は、図１１を用いて説明したように、充電側のメモリー効果が、ＳＯＣが５０％から９０％の領域において発生することに対応している。
【００４６】
なお、図３および図４に示すＳＯＣと補正係数Ｘおよび補正係数Ｙとの関係については、これらの図に限定されるものではない。
【００４７】
図５を参照して、放電側のメモリー効果による電圧降下について説明する。図５に示すように、時間の経過とともに、メモリー効果は飽和し、最大でも１セル当り０．０５ボルトしかメモリー効果による電圧降下が発生しない。図６を参照して、充電側のメモリー効果による電圧上昇について説明する。図６に示すように、時間の経過とともに、メモリー効果は飽和し、最大でも１セル当り０．０２ボルトしかメモリー効果による電圧上昇が発生しない。なお、複数の単電池からなる組電池の場合には、１セルあたりの電圧に組電池を構成するセル数を乗算して、組電池の変動電圧値を算出する。
【００４８】
図７に、電池ＥＣＵ２００のメモリ６００に記憶される、セル電圧に対する補正係数Ｗの関係を示す。図７に示すように、セル電圧が０ボルトから０．０２ボルトを超えるまでは、補正係数Ｗは１．０である。セル電圧が０．０２ボルトを超えると急激に補正係数Ｗは低下し、セル電圧が０．０３５ボルトを超えると低下の程度は緩やかになるが、セル電圧が０．０５ボルトになるまで一様に低下する。図７に示すセル電圧が０．０５ボルトのときに補正係数Ｗが０であるということと、図５に示すセル電圧の低下が０．０５ボルトで飽和していることとが対応している。
【００４９】
図８に、電池ＥＣＵ２００のメモリ６００に記憶される、セル電圧に対する補正係数Ｚの関係を示す。図８に示すように、セル電圧が０ボルトから０．０１ボルトを超えるまでは、補正係数Ｚは１．０である。セル電圧が０．０１ボルトを超えると、セル電圧が０．０２ボルトになるまで、補正係数Ｚは一様に低下する。図８に示すセル電圧が０．０２ボルトのときに補正係数Ｚが０であるということと、図６に示すセル電圧の上昇が０．０２ボルトで飽和していることとが対応している。
【００５０】
なお、図７および図８に示すセル電圧と補正係数Ｗおよび補正係数Ｚとの関係は、これらの図に限定されるものではない。
【００５１】
図９を参照して、本実施の形態に係る電池ＥＣＵ２００で実行されるＯＣＶマップ補正サブルーチンの制御構造について説明する。
【００５２】
ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、ＣＰＵ３００は、イグニッションスイッチがオン状態であるか否かを判断する。この判断は、入出力インターフェイス５００を介してＣＰＵ３００に入力されるイグニッションスイッチオン信号に基づいて行なわれる。イグニッションスイッチがオン状態であると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１４０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１００にてＮＯ）、処理はＳ１１０へ移される。
【００５３】
Ｓ１１０にて、ＣＰＵ３００は、駐車状態におけるニッケル水素電池１００の各種の状態量を検知する。このとき、ＣＰＵ３００は、駐車時間としてΔＨを、電池温度としてＴＢ（１）を検知する。
【００５４】
Ｓ１２０にて、ＣＰＵ３００は、ＯＣＶ補正値を算出する。このとき、放電側のＯＣＶ補正値が、Ａ＝β×α×（ＴＢ（１）／２５）×ΔＨ、充電側のＯＣＶ補正値が、Ｂ＝δ×γ×（ＴＢ（１）／２５）×ΔＨで算出される。このとき、補正係数αおよび補正係数γは、図２に示すように駐車中の経過時間の関数である。補正係数βおよび補正係数δは、ＯＣＶ値に換算するための補正係数であって、１／１０００〜１／１０００００程度である。
【００５５】
Ｓ１３０にて、ＣＰＵ３００は、ＯＣＶ補正値のマップへの書込を行なう。このとき、放電側においては、ＳＯＣ１０％から５０％でのみ反映されたマップＦが、充電側においては、ＳＯＣ５０％から９０％でのみ反映されたマップＧが作成される。すなわち、Ｓ１２０において算出されたＯＣＶ補正値ＡおよびＯＣＶ補正値Ｂに対して、図３に示す補正係数Ｘおよび図４に示す補正係数Ｙがそれぞれ乗算されて、マップＦおよびマップＧが作成される。このとき、放電側は電圧が下降するように、充電側は電圧が上昇するようにＯＣＶ補正値の符号が決定される。Ｓ１３０の処理後、処理はＳ１７０へ移る。
【００５６】
Ｓ１４０にて、ＣＰＵ３００は、運転状態におけるニッケル水素電池１００の各種の状態量を検知する。このとき、ＣＰＵ３００は、充放電電流としてＩを、電池温度としてＴＢ（２）を検知する。
【００５７】
Ｓ１５０にて、ＣＰＵ３００は、ＯＣＶ補正値を算出する。このとき、充電側ＯＣＶ補正値が、Ａ′＝μ×｜Ｉ｜×（ＴＢ（２）／２５）×ΔＴ、充電側のＯＣＶ補正値が、Ｂ′＝ψ×｜Ｉ｜×（ＴＢ（２）／２５）×ΔＴで算出される。
【００５８】
Ｓ１６０にて、ＣＰＵ３００は、ＯＣＶ補正値のマップへの書込を行なう。放電側においては、ＳＯＣが１０％から５０％でのみ反映させたマップＦが、充電側においては、ＳＯＣが５０％から９０％でのみ反映させたマップＧが作成される。このとき、前述のＳ１３０における処理と同様にして、放電側はＳ１５０にて算出したＯＣＶ補正値Ａ′に図３に示す補正係数Ｘを乗算することにより、充電側はＳ１５０にて算出したＯＣＶ補正値Ｂ′に図４に示す補正係数Ｙを乗算したものに基づいて、マップＦおよびマップＧが作成される。
【００５９】
Ｓ１７０にて、ＣＰＵ３００は、ＯＣＶマップを更新する。このとき、マップＦについては、補正加算制限係数Ｗで制限をかける。この補正加算制限係数Ｗは、図７に示した補正係数Ｗである。また、マップＧについては、補正加算制限係数Ｚで制限をかける。この補正加算制限係数Ｚは、図８における補正係数Ｚである。
【００６０】
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る残存容量推定装置の動作について説明する。
【００６１】
車両が停止していると（Ｓ１００にてＮＯ）、駐車状態におけるニッケル水と電池１００の各種の状態量が検知される（Ｓ１１０）。このとき、駐車時間をΔＨ、電池温度をＴＢ（１）とする。また、このΔＨは、たとえば１時間と設定される。電池温度ＴＢ（１）は、そのΔＨ（１時間）における平均の電池温度である。放電側のＯＣＶ補正値Ａおよび充電側のＯＣＶ補正値Ｂがそれぞれ算出される。このとき、係数αおよび係数δにより駐車中の経過時間が長くなるに従って、その影響が小さくなるように補正される。また、係数βおよび係数δにより、ＯＣＶ値に換算される。
【００６２】
放電側においてはＯＣＶ補正値Ａに、図３に示す補正係数Ｘを乗算したものの符号をマイナスとして、補正前のマップに反映させる。すなわち、放電側においては電圧降下が起こるため、ＯＣＶ補正値Ａに補正係数Ｘを乗算したものを、補正前のＯＣＶ−ＳＯＣマップから減算することになる。一方、充電側ＯＣＶ補正値Ｂに、図４に示す補正係数Ｙを乗算したものの符号をプラスにして、補正前のマップに反映させる。すなわち、充電側においては電圧上昇が起こるため、ＯＣＶ補正値Ａに補正係数Ｙを乗算したものを、補正前のＯＣＶ−ＳＯＣマップの値に加算することになる。
【００６３】
車両が走行していると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、運転状態における状態量が検知される。このとき、電池の充放電電流値ＩとＴＢ（２）が検出される。
【００６４】
放電側のＯＣＶ補正値Ａ′および充電側のＯＣＶ補正値Ｂ′がそれぞれ算出される。このとき、ΔＴはたとえば１秒と設定される。放電側においては、算出されたＯＣＶ補正値Ａ′に、図３に示す補正係数Ｘを乗算したものの符号をマイナスにして補正前のマップに反映させる。充電側については、ＯＣＶ補正値Ｂ′に、図４に示す補正係数Ｙを乗算したものの符号をプラスとして、補正前のマップに反映させる。
【００６５】
ＯＣＶ補正値のマップへの書込が完了すると、ＯＣＶマップの更新が行なわれる。放電側であるマップＦについては、補正加算制限係数Ｗ（図７）で制限をし、充電側マップＧについては、補正加算制限係数Ｚ（図８）で制限をして、ＯＣＶマップを更新させる。このようにして更新されたＯＣＶマップを用いて、このニッケル水素電池のＳＯＣを推定することができる。
【００６６】
以上のようにして、本実施の形態に係る残存容量推定装置によると、車両が停止している状態におけるメモリー効果に対する因子を検出し、ＯＣＶ補正値を算出する。このとき放電側と充電側とに分別して、ＯＣＶ補正値が算出される。算出されたＯＣＶ補正値については、放電側はＳＯＣが１０％から５０％の領域で、充電側についてはＳＯＣが５０％から９０％の領域でのみ反映されるようにＯＣＶ補正値の制限が実行される。ＯＣＶマップが更新される際には、メモリー効果による影響を過度に与えないために、補正加算制限係数によりＯＣＶマップ更新の際にも制限が加えられる。さらに、車両が走行中においても、ＯＣＶ補正値を算出した後、そのＯＣＶ補正値を反映させるＳＯＣの領域を制限し、さらにＯＣＶマップ更新の際には、補正加算制限係数で、ＯＣＶ補正値を制限する。このようにして、ＯＣＶ補正値が反映されるＳＯＣの領域およびＯＣＶ補正値そのものの絶対値を制限することにより、メモリー効果が発現しているＳＯＣの領域においてのみ、かつメモリー効果の飽和状態を考慮して、ＯＣＶマップを補正することができる。このようなＯＣＶマップを補正した後、電圧計で開放電圧を測定することにより、正しくニッケル水素電池のＳＯＣを算出することができる。
【００６７】
＜変形例＞
以下、本発明の実施の形態に係る残存容量推定装置の変形例について説明する。この変形例は、前述の実施の形態におけるサブルーチンの一部が異なるのみである。それ以外のハードウェア構成およびソフトウェア構成については同じである。したがって、それらのついての詳細な説明はここでは繰返さない。
【００６８】
図１０を参照して、本変形例に係る電池ＥＣＵ２００で実行されるＯＣＶマップ補正サブルーチンの制御構造について説明する。なお、図１０に示すフローチャートの中で、図９に示したフローチャートと同じ処理については同じステップ番号を付してある。それらについての処理も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。
【００６９】
Ｓ２００にて、ＣＰＵ３００は、放電側のＯＣＶ補正値Ａおよび充電側のＯＣＶ補正値Ｂをそれぞれ仮に反映させたマップＦおよびマップＧを作成する。Ｓ２１０にて、ＣＰＵ３００は、充電側のＯＣＶ補正値Ａ′および充電側のＯＣＶ補正値Ｂ′をそれぞれ仮に反映させたマップＦおよびマップＧを作成する。
【００７０】
このＳ２００およびＳ２１０における処理においては、ＳＯＣ１０％〜５０％またはＳＯＣ５０％〜９０％の領域でのみＯＣＶ補正値が仮に反映される。
【００７１】
Ｓ２２０にて、ＣＰＵ３００は、仮反映後のＯＣＶ補正値からＯＣＶ初期値を引いた値が、予め定められたしきい値よりも大きいか否かを判断する。仮反映後のＯＣＶ補正値からＯＣＶ初期値を引いた値が、しきい値よりも大きいと（Ｓ２２０にてＹＥＳ）、処理はＳ２３０へ移される。もしそうでないと（Ｓ２２０にてＮＯ）、処理はＳ１７０へ移される。
Ｓ２１０にて、ＣＰＵ０３００は、ＯＣＶ補正値の前回値メモリ６００に保持する。
【００７２】
以上のようにして、本変形例によると、前述の第１の実施の形態に係る残存容量推定装置による効果に加えて、仮反映後のＯＣＶ補正値とＯＣＶ初期値との間が予め定められたしきい値よりも大きくなった場合には、ＯＣＶ補正値の前回値を保持し、新しく算出されたＯＣＶ補正値を採用しない。
【００７３】
以上のようにして、本変形例に係る残存容量推定装置によると、予め定められたしきい値よりも大きくメモリー効果による補正値が反映されてしまう場合には、算出したＯＣＶ補正値を使うことなく、ＯＣＶ補正値の前回値を保持して、ＯＣＶマップを更新させる。これにより、現状に即した、メモリー効果を反映したマップを作成させることができる。
【００７４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る電池ＥＣＵを搭載した車両の制御ブロック図である。
【図２】メモリに記憶される、駐車中の経過時間と係数α、γの関係を示す図である。
【図３】メモリに記憶される、ＳＯＣと係数Ｘとの関係を示す図である。
【図４】メモリに記憶される、ＳＯＣと係数Ｙとの関係を示す図である。
【図５】経過時間とセル電圧値との関係を示す図（その１）である。
【図６】経過時間とセル電圧値との関係を示す図（その２）である。
【図７】メモリに記憶される、セル電圧と係数Ｗとの関係を示す図である。
【図８】メモリに記憶される、セル電圧と係数Ｚとの関係を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る電池ＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態の変形例に係る電池ＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。
【図１１】メモリー効果を示す図（ＯＣＶ−ＳＯＣマップ）である。
【図１２】経過年数とＳＯＣとの関係を示す図である。
【符号の説明】
１００　ニッケル水素電池、１１０　サーミスタ、１２０　電流計、１３０　電圧計、２００　電池ＥＣＵ、３００　ＣＰＵ、４００　クロック、５００　入出力インターフェイス、６００　メモリ、７００　フラッシュメモリ、８００　内部バス。
【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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【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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