(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリの放電電流域を電流値の大きさに応じた少なくとも２つの電流域に分類する第１の工程と、
前記複数の電流域の中で所定の電流値より低い低電流域において同期検出された電流・電圧サンプリングデータに基づいて前記低電流域のＩＶ特性直線を直線回帰演算する第２の工程と、
前記複数の電流域の中で前記所定の電流値より高い高電流域において同期検出された電流・電圧サンプリングデータ及び前記低電流域において同期検出された電流・電圧サンプリングデータに基づいて前記高電流域のＩＶ特性直線を直線回帰演算する第３の工程と、
前記低電流域のＩＶ特性直線の傾きから低電流域の仮想内部抵抗を算出する第４の工程と、
前記高電流域のＩＶ特性直線の傾きから高電流域の仮想内部抵抗を算出する第５の工程とを有し、
前記バッテリ放電時の放電電流と対応する電流域の仮想内部抵抗を前記バッテリ放電時の内部抵抗とすることを特徴とするバッテリの内部抵抗演算方法。
【請求項２】
請求項１に記載のバッテリの内部抵抗演算方法おいて、
前記第４工程は、
前記バッテリの温度に基づく温度劣化係数を用いて前記低電流域の仮想内部抵抗を補正する工程を含み、
前記第５工程は、
前記バッテリの温度に基づく温度劣化係数を用いて前記高電流域の仮想内部抵抗を補正する工程を含むことを特徴とするバッテリの内部抵抗演算方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のバッテリの内部抵抗演算方法おいて、
前記第４工程は、
前記バッテリの劣化に基づく内部抵抗劣化係数を用いて前記低電流域の仮想内部抵抗を補正する工程を含み、
前記第５工程は、
前記バッテリの劣化に基づく内部抵抗劣化係数を用いて前記高電流域の仮想内部抵抗を補正する工程を含むことを特徴とするバッテリの内部抵抗演算方法。
【請求項４】
バッテリの放電電流域を電流値の大きさに応じた複数の電流域に分類する第１の工程と、
連続する所定数の前記電流域から成る電流域群毎に、その電流域群において同期検出された電流・電圧サンプリングデータに基づいてＩＶ特性直線を直線回帰演算する第２の工程と、
前記電流域群毎に算出された複数のＩＶ特性直線の傾きに基づいて、バッテリのＩＶ特性が大きく変化する変局領域の第１仮想内部抵抗、前記変局領域よりも低電流域の第２仮想内部抵抗および前記変局領域よりも高電流域の第３仮想内部抵抗を算出する第３の工程とを有し、
前記バッテリ放電時の放電電流と対応する電流域の仮想内部抵抗を前記バッテリ放電時の内部抵抗とすることを特徴とするバッテリの内部抵抗演算方法。
【請求項５】
バッテリ放電時の端子電圧および放電電流と、前記放電電流の電流域に応じた仮想内部抵抗とに基づいて開放電圧を算出するバッテリの開放電圧演算方法おいて、
バッテリの放電電流域を電流値の大きさに応じた少なくとも２つの電流域に分類する第１の工程と、
前記複数の電流域の中で所定の電流値より低い低電流域において同期検出された電流・電圧サンプリングデータに基づいて前記低電流域のＩＶ特性直線を直線回帰演算する第２の工程と、
前記複数の電流域の中で前記所定の電流値より高い高電流域において同期検出された電流・電圧サンプリングデータ及び前記低電流域において同期検出された電流・電圧サンプリングデータに基づいて前記高電流域のＩＶ特性直線を直線回帰演算する第３の工程と、
前記低電流域のＩＶ特性直線の傾きから低電流域の仮想内部抵抗を算出する第４の工程と、
前記高電流域のＩＶ特性直線の傾きから高電流域の仮想内部抵抗を算出する第５の工程と、
バッテリ放電時の端子電圧および放電電流と、前記バッテリ放電時の放電電流に対応する電流域の前記仮想内部抵抗とから、バッテリの開放電圧を算出する第６の工程とを有することを特徴とするバッテリの開放電圧演算方法。
【請求項６】
請求項５に記載のバッテリの開放電圧演算方法おいて、
前記低電流域の仮想内部抵抗及び前記高電流域の仮想内部抵抗を補正する工程をさらに有し、
前記第６の工程は、前記バッテリ放電時の放電電流に対応する電流域の補正された仮想内部抵抗を用いて、バッテリの開放電圧を算出することを特徴とする
バッテリの開放電圧演算方法。
【請求項７】
請求項６に記載のバッテリの開放電圧演算方法おいて、
前記第６の工程は、
前記バッテリの温度に基づく温度劣化係数を用いて前記低電流域の仮想内部抵抗及び前記高電流域の仮想内部抵抗を補正することを特徴とする
バッテリの開放電圧演算方法。
【請求項８】
請求項６に記載のバッテリの開放電圧演算方法おいて、
前記第６の工程は、
前記バッテリの劣化に基づく内部抵抗劣化係数を用いて前記低電流域の仮想内部抵抗及び前記高電流域の仮想内部抵抗を補正することを特徴とする
バッテリの開放電圧演算方法。
【請求項９】
バッテリ放電時の端子電圧および放電電流と、前記放電電流の電流域に応じた仮想内部抵抗とに基づいて開放電圧を算出するバッテリの開放電圧演算方法おいて、
バッテリの放電電流域を電流値の大きさに応じた複数の電流域に分類する第１の工程と、
連続する所定数の前記電流域から成る電流域群毎に、その電流域群において同期検出された電流・電圧サンプリングデータに基づいてＩＶ特性直線を直線回帰演算する第２の工程と、
前記電流域群毎に算出された複数のＩＶ特性直線の傾きに基づいて、バッテリのＩＶ特性が大きく変化する変局領域の境界電流値、前記変局領域の第１仮想内部抵抗、前記変局領域よりも低電流域の第２仮想内部抵抗および前記変局領域よりも高電流域の第３仮想内部抵抗を算出する第３の工程と、
前記境界電流値、第１仮想内部抵抗、第２仮想内部抵抗及び第３仮想内部抵抗を用いて、前記電流域群毎にＩＶ特性直線関数を演算する第４の工程と、
バッテリ放電時の端子電圧および放電電流に対応する電流域の前記ＩＶ特性直線関数からバッテリの開放電圧を算出する第５の工程とを有することを特徴とするバッテリの開放電圧演算方法。
【請求項１０】
バッテリの開放電圧と充電量との相関を表す開放電圧−充電量相関と、請求項５〜９のいずれかに記載の開放電圧演算方法により算出される開放電圧とに基づいてバッテリの充電量を算出することを特徴とするバッテリの充電量演算方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はバッテリの内部抵抗演算方法、開放電圧演算方法および充電量演算方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車等におけるモータ駆動用二次電池（以下では、バッテリと称する）の充電量（ＳＯＣ）算出方法の一つとして、充放電時の電流値Ｉと端子電圧Ｖと積算値や電流値Ｉを積算して得られるＡｈ積算値と電池容量とに基づいて算出する方法がある。このような充電量算出方法では、電流・電圧検出誤差の累積により充電量の演算誤差が生じやすい。そこで、上記演算誤差が所定値に達した場合には、上記積算以外の方法で算出した補正用充電量を用いて充電量演算の補正を行う方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
補正用充電量の算出方法としては３種類あり、第１は無負荷時のバッテリの端子電圧に基づいて補正用充電量を算出するものである。第２は、充放電時のバッテリ端子電圧と電流値とに基づくパワー演算により開放電圧を算出して、その開放電圧に基づいて補正用充電量を算出するものである。第３は、充放電時のバッテリ端子電圧と電流値および内部抵抗値に基づいて開放電圧を算出し、その開放電圧に基づいて補正用充電量を算出するものである。短時間に充電と放電が切り替わるハイブリッド車における走行では、無負荷状態やパワー演算のタイミングが少ないため、第３の補正用充電量を用いた誤差補正が重要となる。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１５０００３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、バッテリから短時間に大電流を取り出す高出力システムでは、放電電流の急増に伴って内部抵抗が大きくなる傾向があることが分かった。すなわち、高電流領域側においてＩＶ特性に直線性がない領域が出てくる。このような直線性からのずれは、電流値が急増したり、ＳＯＣが低かったりという条件が重なると生じやすくなる。そのため、高電流域側になるにつれてＩＶ特性に直線性がないため開放電圧が正確に算出できず、その結果、正確な充電量を求めることができないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、バッテリ放電時の端子電圧および放電電流と、放電電流の電流域に応じた仮想内部抵抗とに基づいて開放電圧を算出するバッテリの開放電圧演算方法、又は、内部抵抗を演算するバッテリの内部抵抗演算方法に適用される。そして、バッテリの放電電流域を電流値の大きさに応じた少なくとも２つの電流域に分類し、複数の電流域の中で電流値の低い低電流域において同期検出された電流・電圧サンプリングデータと、放電電流が含まれる電流域において同期検出された電流・電圧サンプリングデータとに基づく直線回帰演算を行い、その直線回帰演算により得られるＩＶ特性直線の傾きから算出することを特徴とする。
また、本発明による充電量演算方法では、バッテリの開放電圧と充電量との相関を表す開放電圧−充電量相関と、請求項１〜３のいずれかに記載の開放電圧演算方法により算出される開放電圧とに基づいてバッテリの充電量を算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、電流域に応じた仮想内部抵抗とに基づいて開放電圧を算出しているので、ＩＶ特性に直線性がない場合であっても開放電圧を精度良く算出することができ、その開放電圧を用いて算出する充電量も精度向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。
−第１の実施の形態−
図１は電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＥＨＶ）に用いられる電力駆動系を示すブロック図である。１は走行用バッテリであり、モータ駆動時にはバッテリ１から出力される直流電力がインバータ２によって交流電力に変換され、走行用モータ３に供給される。回生制御の際には、車両の走行エネルギーがモータ３およびインバータ２を介して電気エネルギーに逆変換され、バッテリ１が充電されるとともに車両に回生ブレーキがかかる。
【０００９】
電圧センサ５はバッテリ１の両端電圧（総電圧）Ｖを検出し、電流センサ６はバッテリ１を流れる電流Ｉを検出する。７はバッテリ１の温度Ｔを検出する温度センサである。コントローラ４は、電圧センサ５および電流センサ６により検出された電圧値Ｖと電流値Ｉとに基づいてバッテリ１の電池状態を演算し、演算された電池状態に応じてインバータ２の出力制御や回生制御などを行なう。
【００１０】
次に、図１のコントローラ４で行われる充電量演算方法について説明する。図２は演算による充電量ＲＳＯＣと真の充電量ＳＯＣとを比較して示した概念図である。充電量ＲＳＯＣは、充放電時の電流値Ｉを積算して得られる電流積算値（以下ではＡｈ積算値と記す）に基づいて、次式（１）により算出される。式（１）においてＡｈはＡｈ積算値であり、Ａｈ０はバッテリ１の電池容量である。電池容量Ａｈ０としては、例えば、バッテリ１の定格容量が用いられる。
ＲＳＯＣ（％）＝［１−Ａｈ／Ａｈ０］×１００    …（１）
【００１１】
式（１）に示す充電量ＲＳＯＣでは、電流値に検出誤差があるとＡｈ積算値にその誤差が累積される。そのため、図２に示すように演算開始時の充電量ＲＳＯＣが真の充電量ＳＯＣと等しかったとしても、演算を行うにつれて真の充電量ＳＯＣに対する誤差が増大してしまう。ところで、バッテリ１として用いられるリチウムイオン電池等においては、バッテリ劣化やバッテリ温度にかかわらず開放電圧と充電量ＳＯＣとの間に一定の相関があり、再現性がとても良いことが知られている。そのため、図３の曲線Ｌ０で示すような開放電圧Ｅと充電量ＳＯＣとの相関を予めテーブルとして用意しておけば、算出された開放電圧Ｅ３から現時点の充電量ＳＯＣを求めることができる。
【００１２】
上述したように、検出誤差の累積によるＳＯＣ演算ずれが大きくなった場合には、図３の相関に開放電圧Ｅ３を当てはめて得られる充電量を補正用充電量（CAPSOC）として用いて、充電量ＲＳＯＣのリセットを行えば良い。本実施の形態では、補正用充電量（CAPSOC）の算出に用いる開放電圧Ｅ３の演算精度を高めることによって、充電量ＲＳＯＣの演算精度を向上させるようにした。
【００１３】
次いで、開放電圧Ｅ３を利用した充電量の算出方法について説明する。以下では、開放電圧Ｅ３を算出する際に用いられる仮想内部抵抗劣化係数の算出方法を最初に説明し、その後に開放電圧Ｅ３の算出および充電量（CAPSOC）の算出について説明する。
【００１４】
《仮想内部抵抗劣化係数γ１〜γ５の算出方法》
まず、図４に示すフローチャートを参照して、サンプリングデータに基づいた仮想内部抵抗劣化係数γ１〜γ５の算出手順を説明する。ステップＳ１では、電圧センサ５および電流センサ６により、放電中の電圧値Ｖと電流値Ｉとを同期してサンプリングする。このサンプリング処理は、ステップＳ３において放電電力量が所定値に達したと判定されるまで繰り返し行われることになる。ステップＳ２では、検出されたサンプリングデータを複数の電流域に分類してコントローラ４の記憶部（不図示）にストックする。
【００１５】
コントローラ４の記憶部には、放電電流値の電流域に応じて７つの格納部ＣＬ１〜ＣＬ３，ＣＨ１〜ＣＨ７が設けられている。図５に示すように、格納部ＣＬ１には電流値Ｉが電流域０＜Ｉ≦Ｉ１に含まれるデータ（電流値Ｉ，電圧値Ｖ）がストックされ、格納部ＣＬ２には電流域Ｉ１＜Ｉ≦Ｉ２のデータが、格納部ＣＬ３には電流域Ｉ２＜Ｉ≦Ｉ３のデータがそれぞれストックされる。また、格納部ＣＨ１〜ＣＨ４のそれぞれには、順に、電流域Ｉ３＜Ｉ≦Ｉ４のデータ、電流域Ｉ４＜Ｉ≦Ｉ５のデータ、電流域Ｉ５＜Ｉ≦Ｉ６のデータ、電流域Ｉ６＜Ｉ≦Ｉ７のデータがそれぞれストックされる。
【００１６】
本実施の形態では、格納部ＣＬ１〜ＣＬ３にストックされるデータの電流範囲０＜Ｉ≦Ｉ３を低電流域と設定し、格納部ＣＨ１〜ＣＨ７ストックされるデータの電流範囲Ｉ３＜Ｉ≦Ｉ７を高電流域と設定する。図５に示す例では、各格納部ＣＬ１〜ＣＬ３，ＣＨ１〜ＣＨ７に記憶可能なストック数はそれぞれ３である。例えば、格納部ＣＬ２には３組のサンプリングデータがストックされており、さらに４番目のサンプリングデータ（i10，v10）が検出された場合には、一番古いデータ（i5，v5）を消去して最新データ（i10，v10）をストックする。
【００１７】
このように、各格納部ＣＬ１〜ＣＬ３，ＣＨ１〜ＣＨ７には、サンプリングデータ数が３を超えてストックされることはないので、ある特定電流領域に偏ってサンプリングデータがたくさんストックされるのを防止できる。そのため、コントローラ４に膨大なメモリ容量を確保する必要がなく、さらに、サンプリングデータに基づくＩＶ特性直線の回帰演算の演算精度が高くなる。
【００１８】
ステップＳ３では、サンプリングを開始してから放電電力量が所定量に達したか否かを判定し、所定量に達していないと判定されるとステップＳ１へ戻ってサンプリングを継続する。一方、ステップＳ３で放電電力量が所定量に達したと判定されると、ステップＳ４へ進む。ステップＳ４では、格納部ＣＬ１〜ＣＬ３にストックされたデータが、ステップＳ５における低電流域での回帰演算に十分なデータ数で、かつ、データの分布に偏りがないか否かを判定する。
【００１９】
ステップＳ４における判定条件の一例としては、格納部ＣＬ１〜ＣＬ３にストックされているデータ総数が回帰演算に十分な数であって、かつ、全ての格納部ＣＬ１〜ＣＬ３にデータがストックされていることを条件とする。なお、データ分布がばらついていることを決める条件としては、全ての格納部ＣＬ１〜ＣＬ３にデータがストックされているという上記条件に代えて、格納部ＣＬ２を挟んで両側にある格納部ＣＬ１，ＣＬ３にデータがストックされているという条件を用いても良い。このような条件で判定することにより、狭い電流範囲内のサンプリングデータだけで回帰演算されるのを防止することができ、ＩＶ特性の演算精度を向上させることができる。
【００２０】
ステップＳ４でＹＥＳと判定されるとステップＳ５へ進み、ＮＯと判定された場合、すなわち、データストック数が少ない場合またはデータ分布に偏りがある場合にはステップＳ７に進む。ステップＳ５では、格納部ＣＬ１〜ＣＬ３にストックされた低電流域のサンプリングデータに基づいてＩＶ特性の直線回帰演算を行い、図５に示す回帰直線（ＩＶ特性直線）Ｌ１を求める。ＩＶ特性直線Ｌ１は式（２）のように表され、傾きの大きさが内部抵抗Ｒ１に、Ｖ切片が開放電圧Ｅ０に対応している。
Ｖ＝Ｅ０−Ｉ×Ｒ１    …（２）
【００２１】
ＩＶ特性直線Ｌ１は実測された電圧値および電流値に基づいて算出されたものであり、その傾きである内部抵抗Ｒ１はバッテリ１の状態（温度、劣化）を反映したものとなっている。ステップＳ５で算出された内部抵抗Ｒ１は、低電流域０＜Ｉ≦Ｉ３のサンプリングデータのみに基づいて算出されたものであり、低電流域０＜Ｉ≦Ｉ３における内部抵抗を表している。以下では、このような内部抵抗Ｒ１を仮想内部抵抗Ｒ１と称することにする。
【００２２】
図７は電流域と仮想内部抵抗初期値との関係を示したものである。上述した仮想内部抵抗Ｒ１にはバッテリ１の状態（温度、劣化）が反映されたものであるが、図７に示した仮想抵抗初期値Ｒint1〜Ｒint5は劣化の無い初期状態のバッテリ１における基準温度（例えば常温）時の仮想内部抵抗を表している。これらの仮想内部抵抗初期値Ｒint1〜Ｒint5はコントローラ４の記憶部に予め記憶されている。
【００２３】
図７に示す例では、５つの電流域毎に仮想内部抵抗初期値Ｒint1〜Ｒint5が設定されている。電流域の設定は、図６の電流値Ｉ１〜Ｉ７に関して０＜Ｉ≦Ｉ３、０＜Ｉ≦Ｉ４、０＜Ｉ≦Ｉ５、０＜Ｉ≦Ｉ６、０＜Ｉ≦Ｉ７の５つである。図６の下段の電流域ほど電流値が大きく、仮想内部抵抗初期値も下段になるほど大きくなっている。また、コントローラ４の記憶部には、図８に示すような電流域と後述する仮想内部抵抗劣化係数γとの相関も記憶されている。図７の場合と同様の各電流域に対して仮想内部抵抗劣化係数の設定値はγ１〜γ５となっている。
【００２４】
ステップＳ６では、ステップＳ５で算出された仮想内部抵抗Ｒ１と図６の仮想内部抵抗初期値Ｒint1と温度劣化係数αとを用いて、次式（３）により仮想内部抵抗劣化係数γ１(new)を算出する。温度劣化係数αは温度変化による内部抵抗変化を表すパラメータであり、バッテリ温度により異なる値を有し、予めコントローラ４の記憶部にテーブルとして記憶されている。
γ１(new)＝Ｒint1／（α×Ｒ１）    …（３）
【００２５】
さらに、算出された仮想内部抵抗劣化係数γ１(new)と既に記憶部に記憶されている同一電流域の仮想内部抵抗劣化係数γ１とを次式（４）のように加重平均して、仮想内部抵抗劣化係数γ１を算出する。そして、図８のγ１を式（４）で算出された仮想内部抵抗劣化係数γ１と置き換えて更新する。なお、式（４）では、既に記憶部に記憶されている現状の仮想内部抵抗劣化係数をγ１(old)と表記した。ｘは加重平均係数である。
γ１＝｛（ｘ−１）×γ１(old)＋γ１(new)｝／ｘ    …（４）
【００２６】
ステップＳ７では、格納部ＣＬ１と各格納部ＣＨ１〜ＣＨ４とにストックされたデータを用いて回帰演算を行う場合に、格納部ＣＬ１および各格納部ＣＨ１〜ＣＨ４に回帰演算に十分なデータ数がストックされているか否かを判定する。後述するステップＳ８では格納部ＣＬ１のサンプリングデータと格納部ＣＨ１〜ＣＨ４のいずれか一つのサンプリングデータとを用いて回帰演算を行うが、ステップＳ７の判定処理を行うことにより、高負荷時の高電流域（ＣＨ１〜ＣＨ４）だけでなく無負荷に近い低電流域（ＣＬ１）にもデータがあることを条件とすることで演算精度を向上させることができる。
【００２７】
ステップＳ７でＹＥＳと判定されるとステップＳ８へ進み、ＮＯと判定された場合、すなわち、データストック数が十分でない場合にはステップＳ１０へ進む。ステップＳ８では、格納部ＣＬ１および格納部ＣＨ１にストックされているサンプリングデータを用いて、すなわち、低電流域０＜Ｉ≦Ｉ１および高電流域Ｉ３＜Ｉ≦Ｉ４のサンプリングデータによりＩＶ特性の直線回帰演算を行い、図６に示すＩＶ特性直線Ｌ２を求める。ＩＶ特性直線Ｌ２は式（５）ように表され、傾きの大きさが仮想内部抵抗Ｒ２に対応している。
Ｖ＝Ｅ０−Ｉ×Ｒ２    …（５）
【００２８】
同様にして、格納部ＣＬ１および格納部ＣＨ２にストックされているサンプリングデータから直線回帰演算によりＩＶ特性直線Ｌ３を算出し、格納部ＣＬ１および格納部ＣＨ３にストックされているサンプリングデータからＩＶ特性直線Ｌ４を、格納部ＣＬ１および格納部ＣＨ４にストックされているサンプリングデータからＩＶ特性直線Ｌ５をそれぞれ算出する。そして、各ＩＶ特性直線Ｌ３〜Ｌ５の傾きから、各電流域における仮想内部抵抗Ｒ３〜Ｒ５を求める。図６に各ＩＶ特性直線Ｌ３〜Ｌ５を示す。
【００２９】
ステップＳ９では、ステップＳ８で算出した各仮想内部抵抗Ｒ２〜Ｒ５に基づいて、仮想内部抵抗劣化係数γ２〜γ５を算出し、図８の各仮想内部抵抗劣化係数γ２〜γ５を算出した仮想内部抵抗劣化係数γ２〜γ５でそれぞれ置き換える。算出方法は仮想内部抵抗Ｒ２〜Ｒ５のいずれの場合も同様であるので、以下では仮想内部抵抗劣化係数γ２の場合についてのみ説明する。
【００３０】
まず、算出された仮想内部抵抗Ｒ２と、図７の同一電流域の仮想内部抵抗初期値Ｒint2と温度劣化係数αとから、次式（６）により最新の仮想内部抵抗劣化係数γ２(new)を算出する。
γ２(new)＝Ｒint2／（α×Ｒ２）    …（６）
【００３１】
次に、算出された仮想内部抵抗劣化係数γ２(new)と既に記憶部に記憶されている同一電流域の仮想内部抵抗劣化係数γ２とを次式（７）のように加重平均して、仮想内部抵抗劣化係数γ２を算出する。式（７）のγ２(old)は図８の記憶されている仮想内部抵抗劣化係数γ２を表している。また、ｘは加重平均係数である。そして、図８のγ２を式（７）で算出された仮想内部抵抗劣化係数γ２と置き換える。
γ２＝｛（ｘ−１）×γ２(old)＋γ２(new)｝／ｘ    …（７）
【００３２】
次いで、ステップＳ１０では格納部ＣＬ１〜ＣＬ３，ＣＨ１〜ＣＨ４にストックしたサンプリングデータを全部消去し、その後、ステップＳ１へ戻る。このように、図４に示す一連の処理を行うことにより、各電流域における最新の仮想内部抵抗Ｒ１〜Ｒ５と仮想内部抵抗劣化係数γ１〜γ５が算出され、図８の各γ１〜γ５の値が更新される。
【００３３】
上述した仮想内部抵抗劣化係数γ１〜γ５の演算および更新は、常時行っても良いし、所定時間間隔毎に行っても良い。このようにして、開放電圧演算に用いられる仮想内部抵抗係数γ１〜γ５が予め算出される。後述する開放電圧演算では、検出される電圧値Ｖおよび電流値Ｉと、予め求められた電流域毎の仮想内部抵抗係数γ１〜γ５および仮想部抵抗初期値Ｒint1〜Ｒint5のテーブル（図７，８）、すなわち仮想内部抵抗Ｒｊとに基づいて開放電圧を算出する。
【００３４】
《充電量算出方法》
次に、開放電圧Ｅ３および充電量の算出について、図８のフローチャートを参照して説明する。ステップＳ１０１では、電圧センサ５および電流センサ６による電圧値Ｖおよび電流値Ｉを検知し、放電中の電圧値Ｖおよび電流値Ｉを同期してサンプリングする。ステップＳ１０２では、ステップＳ１０１でサンプリングされた電圧値Ｖおよび電流値Ｉを用いて次式（８）により開放電圧Ｅ３を算出する。
Ｅ３＝Ｖ＋Ｉ×Ｒ    …（８）
【００３５】
式（８）の内部抵抗Ｒは温度補正および劣化補正された後の内部抵抗であり、本実施の形態では電流値Ｉが含まれる電流域に応じた仮想内部抵抗Ｒｊ（ｊ＝１，２，３，４，５）を使用するものとする。すなわち、仮想内部抵抗Ｒｊは内部抵抗初期値Ｒintを温度劣化係数αおよび内部抵抗劣化係数γで補正したものとして表されるが、その場合、電流値Ｉが図６のどの電流域に含まれるかを判定し、その電流域の仮想内部抵抗初期値Ｒintj、仮想内部抵抗劣化係数γｊを用いて補正する。よって、開放電圧Ｅ３は次式（９）のように表される。
Ｅ３＝Ｖ＋Ｉ×Ｒintj／（α×γｊ）    …（９）
【００３６】
具体的には、電流値Ｉが電流域０＜Ｉ≦Ｉ３に含まれる場合には、Ｒint1およびγ１が仮想内部抵抗初期値および仮想内部抵抗劣化係数として用いられ、電流値Ｉが電流域Ｉ３＜Ｉ≦Ｉ４に含まれる場合には、Ｒint2およびγ２が仮想内部抵抗初期値および仮想内部抵抗劣化係数として用いられる。同様に、電流値Ｉが電流域Ｉ４＜Ｉ≦Ｉ５、Ｉ５＜Ｉ≦Ｉ６、Ｉ６＜Ｉ≦Ｉ７に含まれる場合には、それぞれ仮想内部抵抗初期値および仮想内部抵抗劣化係数として（Ｒint3、γ３）、（Ｒint4、γ４）、（Ｒint5、γ５）の組み合わせが用いられる。
【００３７】
図１０は、ステップＳ１０１で検出されたデータ（Ｉa、Ｖa）が電流域Ｉ５＜Ｉ≦Ｉ６に含まれる場合を示したものである。式（９）の内部抵抗初期値Ｒintjおよび内部抵抗劣化係数γｊとしては図７および図８のＲint4およびγ４が用いられ、開放電圧Ｅ３は次式（１０）で算出される。
Ｅ３＝Ｖa＋Ｉa×Ｒint4／（α×γ４）    …（１０）
続くステップＳ１０３では、図３に示した開放電圧−充電量特性を用いて、ステップＳ１０２で算出された開放電圧Ｅ３に対応する充電量（CAPSOC）を算出する。
【００３８】
従来は、図１１に示すように、開放電圧Ｅ３の演算に用いる電流値Ｉaの大きさに関わらず、全電流域のサンプリングデータを直線回帰演算して算出されたＩＶ特性直線から内部抵抗Ｒを求め、その内部抵抗Ｒを用いて式（８）により開放電圧Ｅ３が算出されていた。しかし、実際のＩＶ特性は、図１１に示すように高電流域において直線性が崩れていて内部抵抗が大きめになる傾向がある。そのため、全電流域のサンプリングデータから直線回帰演算を行うと、高電流域のデータの影響により開放電圧Ｅ３（演算値）が真値よりも大きくなる方向に誤差が生じやすく、その誤差による充電量算出の精度低下が問題となっていた。
【００３９】
一方、本実施の形態では、電流域毎のサンプリングデータに基づいた仮想内部抵抗初期値Ｒintjおよび仮想内部抵抗劣化係数γｊを算出しておき、開放電圧Ｅ３の演算に用いる電流値Ｉの電流域に応じた仮想内部抵抗初期値Ｒintjおよび仮想内部抵抗劣化係数γｊを用いるようにした。そのため、図１０に示すように、無負荷に近い低電流域のデータと実際の高電流域のデータを用いた回帰直線であるＩＶ特性に基づいて開放電圧Ｅ３を算出しているので、真値に非常に近い開放電圧Ｅ３（演算値）を算出することができる。すなわち、電流域に応じて変化する内部抵抗が反映された精度良い開放電圧演算を行うことができ、充電量の算出精度の向上を図ることができる。
【００４０】
−第２の実施の形態−
図１２は第２の実施の形態における仮想内部抵抗演算処理を説明する図であり、上述した図４に代わるフローチャートを示したものである。図１２のステップＳ２０１からステップＳ２０３までの処理は、図４のステップＳ１からステップＳ３までの処理と同様の処理である。すなわち、ステップＳ２０１で放電中の電圧値Ｖおよび電流値Ｉを同期してサンプリングし、ステップＳ２０２において図５に示すようにサンプリングデータをストックする。ステップＳ２０３ではサンプリング開始から所定電力の放電が完了したか否かを判定し、完了していないと判定されるとステップＳ２０１へ戻りサンプリングを継続し、完了したと判定されるとステップＳ２０４へ進む。
【００４１】
ステップＳ２０４では格納部ＣＬ１〜ＣＬ３，ＣＨ１〜ＣＨ４にストックされたダンプリングデータが、後述するステップＳ２０５での直線回帰演算が可能な程度ストックされているか否かを判定する。なお、ステップＳ２０５での直線回帰演算では、連続する３つの電流領域を合わせた領域のサンプリングデータを用いて直線回帰演算を行っている。そこで、ステップＳ２０４の判定では単にデータがストックされているか否かだけではなく、連続する３つの電流領域あるいは１領域を挟んだ２領域にデータがストックされているかも判定条件とする。その結果、狭い電流範囲のサンプリングデータによる直線回帰演算を防止でき、演算精度の向上を図ることができる。
【００４２】
ステップＳ２０４においてＹＥＳと判定されるとステップＳ２０５へ進み、ＮＯと判定されるとステップＳ２０７へ進んでストックしたサンプリングデータを消去する。ステップＳ２０５では、電流域０＜Ｉ≦Ｉ３のサンプリングデータに基づいて直線回帰演算を行い、ＩＶ特性直線Ｌ１１を算出して仮想内部抵抗Ｒ１１を算出する。同様に、電流域Ｉ１＜Ｉ≦Ｉ４，Ｉ２＜Ｉ≦Ｉ５，Ｉ３＜Ｉ≦Ｉ６，Ｉ４＜Ｉ≦Ｉ７の各データを用いて直線回帰演算を各々行い、ＩＶ特性直線Ｌ１２，Ｌ１３，Ｌ１４，Ｌ１５および仮想内部抵抗Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１４，Ｒ１５をそれぞれ算出する（図１３参照）。
【００４３】
ステップＳ２０６では、仮想内部抵抗Ｒ１１〜Ｒ１５において隣り合う仮想内部抵抗同士の変化幅を比較し、最も変化するところを探す。そして、最も変化した仮想内部抵抗をＲｂとした場合、その仮想内部抵抗Ｒｂを算出した際の電流域にＩＶ特性の変局があると判断できる。図１４に示す例では、仮想内部抵抗Ｒ１３の電流域Ｉ２＜Ｉ≦Ｉ５に変局があった場合であり、その変局領域の電流しきい値をＩa、Ｉbとする。
【００４４】
電流しきい値をＩa、Ｉbの求め方としては、例えば、ＩＶ特性直線Ｌ１３とＩＶ特性直線Ｌ１２との交点に近い電流域境界値を電流しきい値Ｉaとし、ＩＶ特性直線Ｌ１３とＩＶ特性直線Ｌ１４との交点に近い電流域境界値を電流しきい値Ｉbとする。図４の場合、Ｉa＝Ｉ３、Ｉb＝Ｉ５となる。そして、電流域Ｉa＜Ｉ≦Ｉbの仮想内部抵抗をＲｂ、電流域０＜Ｉ≦Ｉaの仮想内部抵抗をＲａ、電流域Ｉ＞Ｉbの仮想内部抵抗をＲｃとする。図１４では、Ｒａ＝Ｒ１１、Ｒｂ＝Ｒ１３、Ｒｃ＝Ｒ１５とした。
【００４５】
ステップＳ２０７では、格納部ＣＬ１〜ＣＬ３，ＣＨ１〜ＣＨ４にストックしたサンプリングデータを全て消去し、ステップＳ２０１へと戻る。このようにして算出された仮想内部抵抗Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃおよび電流しきい値Ｉa、Ｉbを用いて開放電圧Ｅ３を算出し、開放電圧−充電量ＳＯＣの相関から充電量（CAPSOC）を求める。
【００４６】
ここでは、図１５〜１７を参照して開放電圧Ｅ３の算出方法について説明する。まず、第１の実施の形態の場合と同様に、放電中の電圧値Ｖおよび電流値Ｉを同期してサンプリングする。そして、このデータを用いて開放電圧Ｅ３を算出する際に、電流値Ｉの大きさに応じて算出方法を変える。
【００４７】
《Ｉ≦Ｉaの場合》
図１５に示すように電流値ＩがＩ≦Ｉaの場合には、電流域０＜Ｉ≦Ｉaの仮想内部抵抗Ｒａを用いて、次式（１１）により開放電圧Ｅ３を算出する。
Ｅ３＝Ｖ＋Ｉ×Ｒａ    …（１１）
【００４８】
《Ｉa＜Ｉ≦Ｉbの場合》
図１６に示すように電流値ＩがＩa＜Ｉ≦Ｉbの場合には、ＩＶ特性直線Ｌ１３は次式（１２）のように表され、点Ｐ１（Ｉ，Ｖ）はこのＩＶ特性直線Ｌ１３上にある。なお、Ｅ’は直線Ｌ１３のＶ切片である。また、ＩＶ特性直線Ｌ１３において、電流値Ｉaのときの電圧値Ｖ’は次式（１３）で表される。
Ｖ＝Ｅ’−Ｉ×Ｒｂ      …（１２）
Ｖ’＝Ｅ’−Ｉa×Ｒｂ
＝Ｖ＋（Ｉ−Ｉa）×Ｒｂ    …（１３）
【００４９】
一方、ＩＶ特性直線Ｌ１１は次式（１４）で表され、直線Ｌ１１上の点Ｐ３の値（Ｉa、Ｅa）を用いると開放電圧Ｅ３は次式（１５）で算出される。
Ｖ＝Ｅ３−Ｉ×Ｒa    …（１４）
Ｅ３＝Ｅa＋Ｉa×Ｒa  …（１５）
【００５０】
ＩＶ特性直線Ｌ１３上の点Ｐ２（Ｉa、Ｖ’）とＩＶ特性直線Ｌ１１上の点Ｐ３（Ｉa、Ｅa）は非常に接近しているので、ここではＥaの値を次式（１６）のようにＶ’と等しいとみなす。その結果、開放電圧Ｅ３は次式（１７）で算出することができる。
Ｅa＝Ｖ’
＝Ｖ＋（Ｉ−Ｉa）×Ｒｂ  …（１６）
Ｅ３＝Ｖ＋（Ｉ−Ｉa）×Ｒｂ＋Ｉa×Ｒa  …（１７）
【００５１】
《Ｉb＜Ｉの場合》
図１７において、ＩＶ特性直線Ｌ１５は次式（１８）のように表されるので、点Ｐ４（Ｉb、Ｖ’）の電圧値Ｖ’は次式（１９）で表される。なお、Ｅ’は直線Ｌ１５のＶ切片である。
Ｖ＝Ｅ’−Ｉ×Ｒｃ      …（１８）
Ｖ’＝Ｅ’−Ｉb×Ｒｃ
＝Ｖ＋（Ｉ−Ｉb）×Ｒｃ    …（１９）
【００５２】
ＩＶ特性直線Ｌ１３上の点Ｐ５（Ｉb、Ｅb）は点Ｐ４と非常に接近しているので、ここでは電圧値Ｅbは電圧値Ｅ’と等しいとみなし、次式（２０）が成り立つとする。このとき、点Ｐ３（Ｉa、Ｅa）の電圧値Ｅaは図１６の場合と同様に求められ、次式（２１）で算出することができる。
Ｅb＝Ｖ＋（Ｉ−Ｉb）×Ｒｃ    …（２０）
Ｅa＝Ｅb＋（Ｉ−Ｉa）×Ｒｂ  …（２１）
【００５３】
よって、式（２０）、（２１）から、開放電圧Ｅ３が次式（２２）により算出されることがわかる。このようにして得られた開放電圧Ｅ３と図３に示す開放電圧−充電量ＳＯＣの相関から充電量（CAPSOC）が算出される。
Ｅ３＝Ｅa＋Ｉa×Ｒa
＝Ｅb＋（Ｉ−Ｉa）×Ｒｂ＋Ｉa×Ｒa
＝Ｖ＋（Ｉ−Ｉb）×Ｒｃ＋（Ｉ−Ｉa）×Ｒｂ＋Ｉa×Ｒa  …（２２）
【００５４】
以上説明した実施の形態と特許請求の範囲の要素との対応において、電流しきい値Ｉa、Ｉbは変局領域の境界電流値を、仮想内部抵抗Ｒｂは第１仮想内部抵抗を、仮想内部抵抗Ｒａは第２仮想内部抵抗を、仮想内部抵抗Ｒｃは第３仮想内部抵抗をそれぞれ構成する。また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＥＨＶ）に用いられる電力駆動系を示すブロック図である。
【図２】充電量ＲＳＯＣと真の充電量ＳＯＣとを示す概念図である。
【図３】開放電圧Ｅと充電量ＳＯＣとの相関関係を示す図である。
【図４】仮想内部抵抗劣化係数γ１〜γ５の算出方法を説明するためのフローチャートである。
【図５】格納部ＣＬ１〜ＣＬ３，ＣＨ１〜ＣＨ４を説明する図である。
【図６】ＩＶ特性直線Ｌ１〜Ｌ５を示す図である。
【図７】電流域と仮想内部抵抗初期値との相関を示す図である。
【図８】電流域と仮想内部抵抗劣化係数γとの相関を示す図である。
【図９】開放電圧Ｅ３および充電量の算出手順を示すフローチャートである。
【図１０】第１の実施の形態の開放電圧Ｅ３の特徴を説明する図である。
【図１１】従来の開放電圧演算方法による開放電圧Ｅ３を説明する図である。
【図１２】第２の実施の形態における仮想内部抵抗演算処理を説明するフローチャートである。
【図１３】第２の実施の形態におけるＩＶ特性直線Ｌ１〜Ｌ５を示す図である。
【図１４】変局領域の電流しきい値をＩa、Ｉbを説明する図である。
【図１５】電流値ＩがＩ≦Ｉaの場合の開放電圧Ｅ３の算出方法を説明する図である。
【図１６】電流値ＩがＩa＜Ｉ≦Ｉbの場合の開放電圧Ｅ３の算出方法を説明する図である。
【図１７】電流値ＩがＩb＜Ｉの場合の開放電圧Ｅ３の算出方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００５６】
１  バッテリ
２  インバータ
３  モータ
４  コントローラ
５  電圧センサ
６  電流センサ
７  温度センサ
【図１】
0004682509.tif 000002
【図２】
0004682509.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0004682509.tif 000006
【図６】
0004682509.tif 000007
【図７】
0004682509.tif 000008
【図８】
0004682509.tif 000009
【図９】
0004682509.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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