(57)【要約】【課題】二次電池の充電状態を簡易に求められる充電状態算出装置を提供する。【解決手段】第１の巻線と第２の巻線の巻線比と二次電池を流れる電流とに応じて第２の巻線の他方の端子から出力される電流を決めるトランスと、二次電池の両端の電圧を計測する第１の電圧計と、抵抗の両端の電圧値を計測する第２の電圧計と、第１の電圧計と第２の電圧計により計測される、二次電池の両端の第１の電圧値と抵抗の両端の第２の電圧値と、を外部充電装置を用いた充電終了から次の外部充電装置を用いた充電開始までの期間の単位時間ごとに取得し、予め記憶部に記録されている抵抗の抵抗値とトランスの巻き線比により決まる設定値とを乗算した値で第１の電圧値を除算して電流値を求め、第２の電圧値と電流値を乗算して電力を単位時間ごとに求め、期間において求めた電力を積算して二次電池の充電状態を求める演算部と、を備える充電状態算出装置である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次側コイル巻線の一方の端子がモータに駆動電力を供給する変換部の一方の端子に接続され、前記１次側コイル巻線の他方の端子が二次電池の正極端子に接続され、２次側コイル巻線の一方の端子が電圧検出用の抵抗の一方の端子に接続され、前記２次側コイル巻線の他方の端子が前記抵抗の他方の端子に接続され、前記１次側コイル巻線と前記２次側コイル巻線との巻線比と、前記二次電池への充電電流または前記二次電池からの放電電流と、に応じて前記トランスの２次側コイル巻線の他方の端子から出力される電流を決めるトランスと、
前記変換部の他方の端子に接続される前記二次電池の両端の電圧を計測する第１の電圧計と、
前記抵抗の両端の電圧値を計測する第２の電圧計と、
前記第１の電圧計と前記第２の電圧計により計測される、前記二次電池の両端の第１の電圧値と前記抵抗の両端の第２の電圧値と、を外部充電装置を用いた充電終了から次の前記外部充電装置を用いた充電開始までの期間の単位時間ごとに取得し、予め記憶部に記録されている前記抵抗の抵抗値と前記トランスの巻き線比により決まる設定値とを乗算した値で前記第１の電圧値を除算して電流値を求め、前記第２の電圧値と前記電流値を乗算して電力を前記単位時間ごとに求め、前記期間において求めた前記電力を積算し、前記二次電池の充電状態を求める演算部と、
を備えることを特徴とする充電状態算出装置。
【請求項２】
前記演算部で求めた前記充電状態を表示部に表示させる制御部を備えることを特徴とする請求項１に記載の充電状態算出装置。
【請求項３】
前記２次側コイル巻線の一方の端子と前記抵抗の一方の端子との間に充放電可能なバイアス用の直流電源を接続することを特徴とする請求項１または２に記載の充電状態算出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池の充電状態を算出する充電状態算出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、比較的低速で走行し、かつ充電機会が多い電気車両、例えば、フォークリフトなどを含む産業用車両などは、搭載する二次電池の充電状態を簡単に算出する方法が求められている。ハイブリット車や電気自動車などの車両に搭載された二次電池の充電状態は、例えば、ＳＯＣ（State of charge）などを用いて表している。ところが、ハイブリット車や電気自動車などの車両の場合、ＳＯＣを高精度で算出する必要があるため、二次電池の充放電時の電流値や温度特性などを加味した複雑な計算が必要になる。しかし、フォークリフトなどは、低速で走行し、かつ充電機会が多いので、充電状態を高精度に知るよりもむしろ簡単に算出できればよい。
【０００３】
関連する技術として、二次電池の充電量を充電電力として、正確に算出する技術が知られている。この技術によれば、二次電池への充電電流の供給を中断して二次電池の内部インピーダンスＲを算出する。そして、二次電池Ｒへの充電電流の供給時の電池電圧から内部インピーダンスＲと充電電流Ｉｃとの積を減算して無負荷電圧Ｖｏを算出する。この無負荷電圧Ｖｏと充電電流Ｉｃとを乗算し、充電電力Ｗを算出する。こうして算出された充電電力Ｗを積算することによって、二次電池の充電量Ｗｓｕｍを算出するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２５７８８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、二次電池の充電状態を簡易に求められる充電状態算出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本実施の態様のひとつである充電状態算出装置は、トランス、第１の電圧計、第２の電圧計、演算部を備える。トランスの１次側コイル巻線の一方の端子がモータに駆動電力を供給する変換部の一方の端子に接続され、上記１次側コイル巻線の他方の端子が二次電池の正極端子に接続される。また、トランスの２次側コイル巻線の一方の端子が電圧検出用の抵抗の一方の端子に接続され、上記２次側コイル巻線の他方の端子が前記抵抗の他方の端子に接続される。また、トランスは上記１次側コイル巻線と上記２次側コイル巻線との巻線比と上記二次電池への充電電流または上記二次電池からの放電電流とに応じて上記トランスの２次側コイル巻線の他方の端子から出力される参照電流を決める。
【０００７】
第１の電圧計は、上記変換部の他方の端子に接続される上記二次電池の両端の電圧を計測する。
第２の電圧計は、上記抵抗の両端の電圧値を計測する。
【０００８】
演算部は、上記第１の電圧計と上記第２の電圧計により計測される、上記二次電池の両端の第１の電圧値と上記抵抗の両端の第２の電圧値と、を外部充電装置を用いた充電終了から次の前記外部充電装置を用いた充電開始までの期間の単位時間ごとに取得する。そして、予め記憶部に記録されている上記抵抗の抵抗値と上記トランスの巻き線比により決まる設定値とを乗算した値で上記第１の電圧値を除算して電流値を求める。続いて、上記第２の電圧値と上記電流値を乗算して電力を上記単位時間ごとに求め、上記期間において求めた上記電力を積算し、上記二次電池の充電状態を求める。
【発明の効果】
【０００９】
本実施の形態によれば、二次電池の充電状態を簡易に求められるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、充電状態算出装置の一実施例を示す図である。
【図２】図２は、充電状態算出処理の一実施例を示すフロー図である。
【図３】図３は、電圧値Ｖｍ、Ｖｂと時間との関係の一例を示すタイムチャートを示す図である。
【図４】図４は、充電状態算出装置に充放電可能なバイアス用の直流電源部を接続した一実施例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下図面に基づいて、実施形態について詳細を説明する。
実施形態について説明する。
図１は、充電状態算出装置の一実施例を示す図である。図１には充電状態算出装置が有する二次電池１、電圧計２、電圧計３、制御部４、トランスＴ１、抵抗Ｒ１と、充電状態算出装置に接続されるモータ８に駆動電力を供給する変換部９（インバータを含むモータ負荷）が示されている。二次電池１は、例えば、リチウム電池、ニッケル水素電池、鉛蓄電池などが考えられる。インバータを含む負荷は、本例ではモータ８と変換部９が示されている。変換部９は、例えば、インバータなどであり直流を交流に変換する回路と交流を直流に変換する回路を備えている。
【００１２】
制御部４は演算部６と記憶部５を備えている。制御部４は、例えば、車両に搭載される電池ＥＣＵ（Electronic Control Unit）などが考えられる。なお、制御部４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やプログラマブルなデバイスＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）などを用いることが考えられる。
【００１３】
記憶部５は、制御部４が実行するプログラムや各種テーブルなどのデータが記憶されている。また、記憶部５はＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などのメモリやハードディスクなどが考えられる。なお、記憶部５にはパラメータ値、変数値などのデータを記録してもよいし、実行時のワークエリアとして用いてもよい。なお、記憶部５は制御部４の外部に設けられていてもよい。
【００１４】
トランスＴ１は、トランスの一次側の巻線（第１の巻線）と二次側の巻線（第２の巻線）の巻線比と二次電池１を流れる電流とに応じて二次側の巻線の他方の端子から出力される参照する電流Ｉｍが決まる。
【００１５】
充電状態算出装置の構成について説明する。
トランスＴ１の一次側の巻線（第１の巻線）の一方の端子が変換部８の一方の端子に接続され、一次側の巻線の他方の端子が二次電池１の正極端子に接続されている。また、トランスＴ１の二次側の巻線（第２の巻線）の一方の端子が電圧検出用の抵抗の一方の端子に接続され、二次側の巻線の他方の端子が抵抗Ｒ１の他方の端子に接続されている。二次電池１の負極端子は変換部８の他方の端子に接続される。電圧計２（第１の電圧計）は二次電池１の両端に接続され、計測した電圧値は制御部４に出力される。電圧計３（第２の電圧計）は抵抗Ｒ１の両端に接続され、計測した電圧値は制御部４に出力される。また、図１では充電状態を表示するための表示部７が制御部４に接続されている。
【００１６】
演算部６は、電圧計２と電圧計３により計測される二次電池１の両端の電圧値Ｖb（第１の電圧値）と、抵抗Ｒ１の両端の電圧値Ｖｍ（第２の電圧値）と、を外部充電装置を用いた充電終了から次の外部充電装置を用いた充電開始までの期間（図３のｔ０〜ｔｓ）の単位時間ごとに取得する。外部充電装置は、チャージステーションの給電装置などから供給される電力である。
【００１７】
続いて、演算部６は予め記憶部５に記憶されている抵抗Ｒ１の抵抗値ＲｍとトランスＴ１の巻き線比により決まる設定値αとを乗算した値で、二次電池１の両端の電圧値Ｖｂを除算して電流値Ｉｍを求める。そして、抵抗Ｒ１の両端の電圧値Ｖｍと電流値Ｉｍを乗算して充電電力を単位時間ごとに求める。そして、演算部６は該期間において求めた電力を積算して二次電池１の積算した電力を求める。積算した電力は式１を用いて求める。
【００１８】
積算した電力  ＝Σ（Ｖｍ×（Ｖｂ／（αＲｍ）））            （式１）
電池容量＝Ｉｂ×Ｖｂ
＝Ｖｍ×Ｖｂ／（αＲｍ）
Ｖｍ：抵抗Ｒ１の両端の電圧値
Ｖｂ：二次電池の両端の電圧値
Ｉｍ：抵抗Ｒ１に流れる電流値（充電時Ｉｍ１、放電時Ｉｍ２）
Ｉｂ：二次電池に流れる電流値（充電時Ｉｂ１、放電時Ｉｂ２）
Ｒｍ：抵抗Ｒ１の抵抗値
α  ：設定値（Ｉｍ／Ｉｂ）
制御部の動作について説明する。
【００１９】
図２は、制御部の動作の一実施例を示す図である。図３は、計測した電圧値の関係を示す図である。ステップＳ１では、制御部４が初期の抵抗Ｒ１の両端の電圧値Ｖｍおよび初期の二次電池の両端の電圧値Ｖｂを取得する。ここで、初期の電圧値とは図３に示す表の時間ｔ０の電圧値を示している。また、時間ｔ０は二次電池１が外部充電装置を用いて充電が完了した時間を示している。
【００２０】
ステップＳ２では、制御部４が計測した電圧値Ｖｍを取得する。ステップＳ３では、制御部４が計測した電圧値Ｖｂを取得する。ただし、電圧値Ｖｍと電圧値Ｖｂの取得の順番は限定されるものではい。電圧値Ｖｍと電圧値Ｖｂを取得する間隔は、一定であることが望ましい。本例では、図３に示す時間ｔ０〜ｔ４とｔｎ〜ｔｓにおいてインバータを含むモータ負荷側の回生電流を用いた充電時間を示している。図３の回生充電を参照。また、時間ｔ５〜ｔｎ−１において二次電池１からモータ負荷側に放電を行っている。図３の電池放電を参照。上記時間ｔ０〜ｔｓにおいて電圧値Ｖｍと電圧値Ｖｂを取得する。
【００２１】
ステップＳ４では制御部４の演算部６が積算した電力を式１に従って求める。本例は、ｔ０〜ｔｓにおいて取得した電圧値Ｖｍと電圧値Ｖｂを用いて積算した電力を求める。
ステップＳ５で制御部４は外部充電装置により充電が開始されたか否かを判定し、充電が開始された場合には処理を終了（Ｙｅｓ）し、充電が開始されていない場合にはステップＳ２（Ｎｏ）に移行する。ただし、充電が終了し満充電になると再度ステップＳ１に移行し、上記ステップＳ２〜Ｓ４の処理を決められた周期で行う。その後、制御部４は表示部７に充電状態として充電量を表示させる。
【００２２】
実施形態１によれば、二次電池の充電状態を簡易に求められるという効果を奏する。
なお、図４に示すようにトランスＴ１の２次側コイル巻線の一方の端子と抵抗Ｒ１の一方の端子との間に充放電可能なバイアス用の直流電源部１０を接続してもよい。図４は、充電状態算出装置に充放電可能なバイアス用の直流電源部を接続した一実施例を示す図である。直流電源を用いることにより電圧値Ｖｍの計測値を大きくすることができる。なお、二次電池１が放電をするときは直流電源部が充電される方向に電流（Ｉｍ２）が流れることになる。
【００２３】
また、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。
【符号の説明】
【００２４】
１  二次電池、
２  電圧計、
３  電圧計、
４  制御部、
５  記憶部、
６  演算部、
７  表示部、
８  変換器、
９  モータ、
１０  直流電源部、
Ｒ１  抵抗、
Ｔ１  トランス、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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