(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリの放電時に周期的に測定した端子電圧と放電電流とが、これらの相関を示す電圧−電流特性を求めるのに適した値である場合に、この電圧−電流特性を用いて前記バッテリの放電状態における推定上の端子電圧である推定電圧を推定し、この推定電圧を用いて前記バッテリの現在の充電状態を示す値を演算するバッテリ充電状態演算方法において、
前記推定電圧を用いて前記バッテリの現在の充電状態を示す値を演算する毎に、該バッテリの前記推定電圧及び前記充電状態を示す値のうち少なくとも一方の、前回の放電時における値及び今回の放電時における値の差値と、今回の放電時における前記バッテリの前記周期的に測定した放電電流に該放電電流の測定周期を乗じた積算電流値との相関を求め、
前記周期的に測定した前記バッテリの端子電圧と放電電流とが、前記電圧−電流特性を求めるのに適した値でない場合に、前記バッテリの積算電流値を求め、該求めた積算電流値を、直近に求めた前記差値と前記積算電流値との相関を用いて、前記バッテリの前記推定電圧及び前記現在の充電状態を示す値のうち少なくとも一方の、今回の放電時における変化量に換算し、該換算した変化量を用いて、前記バッテリの現在の充電状態を示す値を演算するようにした、
ことを特徴とするバッテリ充電状態演算方法。
【請求項２】
直近に求めた前記差値と前記積算電流値との相関、及び、前記バッテリの満充電電圧と放電終始電圧とを用いて、前記今回の放電時における前記バッテリの積算電流値の単位電気量当たりの変化量を求め、該バッテリの積算電流値の単位電気量当たりの変化量と、前記換算した変化量とを用いて、前記バッテリの満充電状態に対する現在の充電の度合いを示す値を、該バッテリの現在の充電状態を示す値として演算するようにした請求項１記載のバッテリ充電状態演算方法。
【請求項３】
バッテリの放電時に周期的に測定した端子電圧と放電電流とが、これらの相関を示す電圧−電流特性を求めるのに適した値である場合に、この電圧−電流特性を用いて前記バッテリの放電状態における推定上の端子電圧である推定電圧を推定し、この推定電圧を用いて前記バッテリの現在の充電状態を示す値を演算するバッテリ充電状態演算装置において、
前記バッテリの放電時に周期的に測定した前記放電電流に、該放電電流の測定周期を乗じた積算電流値を求める積算電流値算出手段と、
前記推定電圧を用いて前記バッテリの現在の充電状態を示す値を演算する毎に、該バッテリの前記推定電圧及び前記現在の充電状態を示す値のうち少なくとも一方の、前回の放電時における値及び今回の放電時における値の差値を求める差値算出手段と、
前記推定電圧を用いて前記バッテリの現在の充電状態を示す値を演算する毎に、今回の放電時について前記積算電流値算出手段が求めた前記積算電流値と、今回の放電時について前記差値算出手段が求めた前記差値との相関を求める相関割出手段と、
前記積算電流値算出手段が求めた前記積算電流値を、前記相関割出手段が直近に求めた前記積算電流値と前記差値との相関を用いて、前記バッテリの前記推定電圧及び前記現在の充電状態を示す値のうち少なくとも一方の、今回の放電時における変化量に換算する換算手段とを備えており、
前記周期的に測定した前記バッテリの端子電圧と放電電流とが、前記電圧−電流特性を求めるのに適した値でない場合に、前記換算手段が換算した変化量を用いて、前記バッテリの現在の充電状態を示す値を演算する、
ことを特徴とするバッテリ充電状態演算装置。
【請求項４】
前記相関割出手段が直近に求めた前記積算電流値と前記差値との相関、及び、前記バッテリの満充電電圧と放電終始電圧とを用いて、前記今回の放電時における前記バッテリの積算電流値の単位電気量当たりの変化量を求める単位変化量算出手段をさらに備えており、該単位変化量算出手段が求めた前記バッテリの積算電流値の単位電気量当たりの変化量と、前記換算手段が換算した変化量とを用いて、前記バッテリの満充電状態に対する現在の充電の度合いを示す値を、該バッテリの現在の充電状態を示す値として演算する請求項３記載のバッテリ充電状態演算装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、負荷に電力を供給するバッテリの充電状態を示す値を演算する方法及びその装置に係り、詳しくは、基本的に、周期的に測定されるバッテリの端子電圧と放電電流とから求めた電圧−電流特性を用いてバッテリの放電状態における推定上の端子電圧である推定電圧を推定し、この推定電圧を用いてバッテリの充電状態を示す値を演算するバッテリ充電状態演算方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両に搭載されるバッテリは、特にモータを唯一の推進駆動源とする電気自動車においては、一般のエンジンを推進駆動源とする車両におけるガソリンに相当するものであることから、ＳＯＣ（State of charge ）等、バッテリがどの程度充電されているのかを認識しておくことは、車両の正常な走行を確保する上で非常に重要である。
【０００３】
また、近年、エンジンを推進動力源とする一般車や、エンジンの発生するパワーの不足分をモータによりアシストするハイブリッド車両においては、環境保護の観点から、交差点の信号待ち等による停車時にエンジンを停止させるアイドルストップ機能の搭載が進められている。
【０００４】
この機能を搭載した車両においては、エンジンの再始動時に、セルモータやセルモータを兼ねたパワーアシスト用のモータに対してかなりの大電流放電を行うことから、逆に、エンジン再始動のための大電流放電に耐え得るだけの放電可能容量がバッテリに残っていないと、迂闊にアイドルストップさせるわけには行かなくなる。
【０００５】
そのため、上述したＳＯＣや、バッテリにあとどのくらい放電可能な容量が残っているかを示す放電可能容量等、車両に搭載されるバッテリの充電状態を正確に把握することは、先に述べた電気自動車では勿論のこと、一般車やハイブリッド車両においても、非常に重要となる。
【０００６】
そこで、バッテリの充放電電流を時間で積算した充電電流積算値や放電電流積算値を充放電前のバッテリの放電可能容量に対して加算、減算することで、バッテリの現在の放電可能容量を求める電流積算方式や電力積算方式が、既に提案されている。
【０００７】
ところが、バッテリ（乃至その周辺）の温度に変化があると、バッテリの内部抵抗が変化し、これに起因してバッテリの放電可能容量が変化してしまうし、放電電流の値によってもバッテリの内部抵抗、或は、放電によって生じる電圧降下量が変化して、これらに起因してバッテリの放電可能容量が変化してしまうので、上記した電流積算方式や電力積算方式では、バッテリの充電状態を正確に把握することができない。
【０００８】
そこで注目されるのは、ほぼ直線的な相関があるバッテリの電解液比重と開回路電圧（平衡状態にあるバッテリの開回路状態における端子電圧）との関係と、同じく直線的な相関があるバッテリの電解液比重と充電状態との関係から、直線的な相関が成り立つはずの、バッテリの充電状態と開回路電圧との関係を利用する容量演算方式である。
【０００９】
但し、この容量演算方式の唯一の弱点は、バッテリの開回路電圧を測定できるのが、自己放電を除くと充電状態に変化のない非放電時に限られることであり、換言すると、充電状態に変化の生じる放電時にはバッテリの開回路電圧を測定することができないことである。
【００１０】
したがって、バッテリの充電状態と開回路電圧との関係を利用する容量演算方式を用いる上での最大のポイントは、バッテリの放電時に如何にして精度良く開回路電圧を推定するか、ということになる。
【００１１】
ところで、バッテリの放電時に測定できるのは、バッテリの端子電圧と放電電流であるが、図６の特性図から、バッテリの充電状態が変わらなくても放電電流が上がればバッテリの端子電圧が下がるのは明らかであるから、端子電圧と放電電流との間には、負の相関を示す電圧−電流特性（Ｉ−Ｖ特性）があり、また、この負の相関を示す電圧−電流特性は、バッテリの充電状態が変わると変化することが判る。
【００１２】
そこで、バッテリの電圧−電流特性をバッテリの充電状態に応じて複数求めるために、次のような測定を行う。
【００１３】
まず、或る電流Ｉa とこの電流Ｉa よりも低い電流Ｉb とが周期的に交互に現れるパルス状の電流によるバッテリの放電を連続して行い、そのときに放電電流とは逆位相で現れるバッテリの端子電圧と放電電流との組（Ｉa ，Ｖ1 ）、（Ｉb ，Ｖ2 ）、（Ｉa ，Ｖ3 ）、（Ｉb ，Ｖ4 ），…を、放電電流のパルス周期（例えば１ｍｓ）に同期し連続して所定数（例えば１００サンプル）サンプリングする。
【００１４】
そして、所定数サンプリングしたバッテリの端子電圧と放電電流との組（Ｉa ，Ｖ01）、（Ｉb ，Ｖ02）、（Ｉa ，Ｖ03）、（Ｉb ，Ｖ04），…から、最小二乗法により、Ｖ＝ａ1 Ｉ＋ｂ1 なるバッテリの直線的な電圧−電流特性式における係数ａ1 ，ｂ1 を得て、この式Ｖ＝ａ1 Ｉ＋ｂ1 を、上記したサンプリングの間における容量に対応したバッテリの電圧−電流特性として位置づける。
【００１５】
次に、上記と同様の放電によって、パルス状の電流Ｉa ，Ｉa によるバッテリの放電を連続して行い、そのときに放電電流とは逆位相で現れるバッテリの端子電圧と放電電流との組（Ｉa ，Ｖ11）、（Ｉb ，Ｖ12）、（Ｉa ，Ｖ13）、（Ｉb ，Ｖ14），…を連続して所定数サンプリングし、これらから、最小二乗法により、Ｖ＝ａ2 Ｉ＋ｂ2 なるバッテリの直線的な電圧−電流特性式における係数ａ2 ，ｂ2 を得て、この式Ｖ＝ａ2 Ｉ＋ｂ2 を、上記したサンプリングの間における容量に対応したバッテリの電圧−電流特性として位置づける。
【００１６】
以後、同様にして、Ｖ＝ａn Ｉ＋ｂn なるバッテリの直線的な電圧−電流特性式における係数ａn ，ｂn を得て、この式Ｖ＝ａn Ｉ＋ｂn を、バッテリの徐々に減少する互いに異なる容量に対応した電圧−電流特性として位置づけることで、１００％から０％までの各容量に対応したバッテリの電圧−電流特性を得る。
【００１７】
尚、各所定数サンプリングしたバッテリの端子電圧と放電電流との組（Ｉa ，Ｖn1）、（Ｉb ，Ｖn2）、（Ｉa ，Ｖn3）、（Ｉb ，Ｖn4），…と、これらに最小二乗法を適用して得られる直線的な電圧−電流特性式Ｖ＝ａn Ｉ＋ｂn との関係を、図７に模式的に示した（以上、例えば特許文献１参照。）。
【００１８】
ここで、上述のようにして得た各容量に応じたバッテリの電圧−電流特性式に、仮想の電流値である仮想電流値Ｉｓを各々代入し、それによって求まるＶを、バッテリの放電状態における推定上の端子電圧である推定電圧Ｖｎと定義すると、図８のグラフに示すような放電特性が得られる。
【００１９】
そして、仮想電流値Ｉｓとして正のいずれの値を代入しても、その仮想電流値Ｉｓによる放電特性は、横軸に取った容量が図８中右側に進んで０に近づくにつれて推定電圧Ｖｎが急激に低下するという、非直線的な特性となり、理論上開回路電圧を示すはずの仮想電流値Ｉｓ＝０Ａの場合においても、放電特性は同様の特性を示すことが判る。
【００２０】
但し、図８のグラフによれば、仮想電流値Ｉｓが小さければ小さいほど、容量が０に近づくにつれて推定電圧Ｖｎが低下する度合いが小さくなっているため、あくまで仮想の領域であるが、上述のようにして得た各容量に応じたバッテリの電圧−電流特性式に仮想電流値Ｉｓとして負の値を代入して、その負の値の仮想電流値Ｉｓによる放電特性をグラフに示すと、図９に示すように、この場合においては、仮想電流値Ｉｓ＝−１０Ａを境に、容量０に近い領域の推定電圧Ｖｎの特性変化が変極する。
【００２１】
したがって、理論上では、仮想電流値Ｉｓを−１０Ａとすると、放電状態における推定電圧Ｖｎがバッテリの容量に対して直線的な特性を示すことになる。
【００２２】
そこで、上述のようにして得た各容量に応じたバッテリの電圧−電流特性を、縦軸を放電電流Ｉとし横軸を端子電圧Ｖとした同一平面上に展開した、図１０のグラフ上において、その放電における推定電圧Ｖｎがバッテリの容量に対して直線的な特性を示すことを検証してみる。
【００２３】
まず、各電圧−電流特性式の傾きを表す係数ａ1 ，ａ2 ，…，ａn が各々異なり、かつ、各電圧−電流特性式の切片を表す係数ｂ1 ，ｂ2 ，…，ｂn も各々異なることから、図１０中の現実に存在する正の放電電流領域においては、バッテリ容量の変化に対して端子電圧Ｖが直線的に変化する放電電流値Ｉは存在しない。
【００２４】
しかし、図１０中の想像上の領域である負の放電電流領域においては、放電電流値Ｉ＝−１０Ａの時に、バッテリの容量に対して端子電圧Ｖが直線的に変化する特性を示すことになり、この放電電流値Ｉ＝−１０Ａにおける各容量に対応するバッテリの端子電圧Ｖが、推定電圧Ｖｎであるということになる。
【００２５】
そこで、この仮想電流値Ｉｓ＝−１０Ａにおけるバッテリの容量とこれに対して直線的な相関を有する推定電圧Ｖｎとの関係をグラフに表すと、図１１に示すように、縦軸の満充電時の開回路電圧Ｖｓと放電終止時の開回路電圧Ｖｅとの間に推定電圧Ｖｎが存在することになり、この推定電圧Ｖｎに対応する横軸の容量上の値が、バッテリの残存容量、つまり、充電状態ＳＯＣということになる。
【００２６】
したがって、推定電圧Ｖｎはバッテリの開回路電圧に代わるものであるということができ、開回路電圧が測定できない放電時においても、その放電中に微妙に変動するバッテリの端子電圧と放電電流とを測定することで、放電状態におけるバッテリの端子電圧と放電電流との相関である電圧−電流特性を求めて、その特性式（Ｖ＝ａＩ＋ｂ）に仮想電流値Ｉｓ＝−１０Ａを代入して推定電圧Ｖｎを求めることで、この推定電圧Ｖｎからバッテリの充電状態ＳＯＣを求めることができる。
【００２７】
そして、図１１の縦軸上における推定電圧Ｖｎと満充電時の開回路電圧Ｖｓとの比に換算して、満充電容量に対する現在の充電状態ＳＯＣを求めると、
ＳＯＣ＝｛（Ｖｎ−Ｖｅ）／（Ｖｓ−Ｖｅ）｝×１００（％）
となる。
【００２８】
しかし、正確を期して、電力（Ｖ×Ａｈ）の比に換算して満充電容量に対する現在の充電状態ＳＯＣを求めると、
0003930786.tif 000002
となる。
【００２９】
【特許文献１】
特開平８−６２３１０号公報
【００３０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した容量演算方式は、バッテリの放電時に周期的に測定した端子電圧と放電電流とから電圧−電流特性を求められることが前提となるが、例えば電気自動車において定速走行している場合等、負荷に対するバッテリの放電電流に時間的変動がない場合には、周期的に測定したバッテリの放電電流が一点に集中してしまうため、その周期的に測定した端子電圧と放電電流とから電圧−電流特性を求めることができなくなる。
【００３１】
したがって、そのような場合には、否応なしに、電流積算方式や電力積算方式によってバッテリの現在の充電状態を割り出さざるを得ない。
【００３２】
しかし、冒頭に説明したように、電流積算方式や電力積算方式では、周辺の温度や負荷に対する放電電流の大小等によってバッテリの放電可能容量が変化して、バッテリの充電状態を正確に把握することができない、という欠点があるので、容量演算方式によりバッテリの充電状態を求めることができない場合に電流積算方式や電力積算方式を採用するとなると、電流積算方式や電力積算方式の欠点に対する対策を別途講じる必要がある。
【００３３】
本発明は、車載用のバッテリに見られる前記事情に代表される、負荷に電力を供給するバッテリ一般について想定される事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、放電時に測定できるバッテリの端子電圧と放電電流との相関から求められる、バッテリの放電状態における推定上の端子電圧である推定電圧を用いて、バッテリのＳＯＣや充電可能容量値、放電可能容量値といった充電状態を示す値を求めることができない場合に、電流積算方式や電力積算方式を採用しつつ、周辺の温度や負荷に対する放電電流の大小等によるバッテリの放電可能容量の変化があっても、バッテリの充電状態を示す値を正確に演算することのできるバッテリ充電状態演算方法と、この方法を実施する際に用いて好適なバッテリ充電状態演算装置とを提供することにある。
【００３４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成する請求項１及び請求項２記載の本発明は、バッテリ充電状態演算方法に関するものであり、請求項３及び請求項４記載の本発明は、バッテリ充電状態演算装置に関するものである。
【００３５】
そして、請求項１に記載した本発明のバッテリ充電状態演算方法は、バッテリの放電時に周期的に測定した端子電圧と放電電流とが、これらの相関を示す電圧−電流特性を求めるのに適した値である場合に、この電圧−電流特性を用いて前記バッテリの放電状態における推定上の端子電圧である推定電圧を推定し、この推定電圧を用いて前記バッテリの現在の充電状態を示す値を演算するバッテリ充電状態演算方法において、前記推定電圧を用いて前記バッテリの現在の充電状態を示す値を演算する毎に、該バッテリの前記推定電圧及び前記充電状態を示す値のうち少なくとも一方の、前回の放電時における値及び今回の放電時における値の差値と、今回の放電時における前記バッテリの前記周期的に測定した放電電流に該放電電流の測定周期を乗じた積算電流値との相関を求め、前記周期的に測定した前記バッテリの端子電圧と放電電流とが、前記電圧−電流特性を求めるのに適した値でない場合に、前記バッテリの積算電流値を求め、該求めた積算電流値を、直近に求めた前記差値と前記積算電流値との相関を用いて、前記バッテリの前記推定電圧及び前記現在の充電状態を示す値のうち少なくとも一方の、今回の放電時における変化量に換算し、該換算した変化量を用いて、前記バッテリの現在の充電状態を示す値を演算するようにしたことを特徴とする。
【００３６】
また、請求項２に記載した本発明のバッテリ充電状態演算方法は、請求項１に記載した本発明のバッテリ充電状態演算方法において、直近に求めた前記差値と前記積算電流値との相関、及び、前記バッテリの満充電電圧と放電終始電圧とを用いて、前記今回の放電時における前記バッテリの積算電流値の単位電気量当たりの変化量を求め、該バッテリの積算電流値の単位電気量当たりの変化量と、前記換算した変化量とを用いて、前記バッテリの満充電状態に対する現在の充電の度合いを示す値を、該バッテリの現在の充電状態を示す値として演算するようにした。
【００３７】
さらに、請求項３に記載した本発明のバッテリ充電状態演算装置は、図１の基本構成図に示すように、バッテリ１３の放電時に周期的に測定した端子電圧と放電電流とが、これらの相関を示す電圧−電流特性を求めるのに適した値である場合に、この電圧−電流特性を用いて前記バッテリ１３の放電状態における推定上の端子電圧である推定電圧を推定し、この推定電圧を用いて前記バッテリ１３の現在の充電状態を示す値を演算するバッテリ充電状態演算装置において、前記バッテリ１３の放電時に周期的に測定した前記放電電流に、該放電電流の測定周期を乗じた積算電流値を求める積算電流値算出手段２３Ａと、前記推定電圧を用いて前記バッテリ１３の現在の充電状態を示す値を演算する毎に、該バッテリ１３の前記推定電圧及び前記現在の充電状態を示す値のうち少なくとも一方の、前回の放電時における値及び今回の放電時における値の差値を求める差値算出手段２３Ｂと、前記推定電圧を用いて前記バッテリ１３の現在の充電状態を示す値を演算する毎に、今回の放電時について前記積算電流値算出手段２３Ａが求めた前記積算電流値と、今回の放電時について前記差値算出手段２３Ｂが求めた前記差値との相関を求める相関割出手段２３Ｃと、前記積算電流値算出手段２３Ａが求めた前記積算電流値を、前記相関割出手段２３Ｃが直近に求めた前記積算電流値と前記差値との相関を用いて、前記バッテリ１３の前記推定電圧及び前記現在の充電状態を示す値のうち少なくとも一方の、今回の放電時における変化量に換算する換算手段２３Ｄとを備えており、前記周期的に測定した前記バッテリ１３の端子電圧と放電電流とが、前記電圧−電流特性を求めるのに適した値でない場合に、前記換算手段２３Ｄが換算した変化量を用いて、前記バッテリ１３の現在の充電状態を示す値を演算することを特徴とする。
【００３８】
また、請求項４に記載した本発明のバッテリ充電状態演算装置は、請求項３に記載した本発明のバッテリ充電状態演算装置において、前記相関割出手段２３Ｃが直近に求めた前記積算電流値と前記差値との相関、及び、前記バッテリ１３の満充電電圧と放電終始電圧とを用いて、前記今回の放電時における前記バッテリ１３の積算電流値の単位電気量当たりの変化量を求める単位変化量算出手段２３Ｅをさらに備えており、該単位変化量算出手段２３Ｅが求めた前記バッテリ１３の積算電流値の単位電気量当たりの変化量と、前記換算手段２３Ｄが換算した変化量とを用いて、前記バッテリ１３の満充電状態に対する現在の充電の度合いを示す値を、該バッテリ１３の現在の充電状態を示す値として演算するものとした。
【００３９】
請求項１に記載した本発明のバッテリ充電状態演算方法によれば、バッテリの電圧−電流特性を求めるのに適した端子電圧と放電電流とがバッテリの放電時に周期的に測定されると、周期的に測定した端子電圧と放電電流とから求めた電圧−電流特性を用いて、バッテリの放電状態における推定上の端子電圧である推定電圧が推定され、この推定電圧を用いて、周辺の温度や負荷に対する放電電流の大小等によるバッテリの放電可能容量の変化の影響を受けない、バッテリの現在の充電状態を示す正確な値が演算される。
【００４０】
これと共に、バッテリの電圧−電流特性を求めるのに適した端子電圧と放電電流とがバッテリの放電時に周期的に測定されると、バッテリの推定電圧及び充電状態を示す値のうち少なくとも一方の、前回の放電時における値及び今回の放電時における値の差値と、今回の放電時におけるバッテリの周期的に測定した放電電流にその測定周期を乗じた積算電流値との相関が、求められる。
【００４１】
一方、バッテリの電圧−電流特性を求めるのに適していない端子電圧と放電電流とがバッテリの放電時に周期的に測定されると、バッテリの推定電圧及び充電状態を示す値のうち少なくとも一方の、前回の放電時における値及び今回の放電時における値の差値と、バッテリの積算電流値との、過去に求められた相関のうち、周辺の温度や負荷に対する放電電流の大小等によるバッテリの放電可能容量の変化が現在と近い、直近に求められた相関を用いて、今回の放電時におけるバッテリの周期的に測定した放電電流にその測定周期を乗じた積算電流値が、バッテリの推定電圧及び現在の充電状態を示す値のうち少なくとも一方の、今回の放電時における変化量に換算される。
【００４２】
そして、この換算された変化量を用いて、バッテリの現在の充電状態を示す値が、周辺の温度や負荷に対する放電電流の大小等によるバッテリの放電可能容量の変化の影響を排除した値として演算されることになる。
【００４３】
また、請求項２に記載した本発明のバッテリ充電状態演算方法によれば、請求項１に記載した本発明のバッテリ充電状態演算方法において、バッテリの電圧−電流特性を求めるのに適していない端子電圧と放電電流とがバッテリの放電時に周期的に測定された場合、その周期的に測定された放電電流に測定周期を乗じた積算電流値から換算される、バッテリの推定電圧及び現在の充電状態を示す値のうち少なくとも一方の変化量が、今回の放電時におけるバッテリの積算電流値の単位電気量当たりの変化量に達すると、バッテリの現在の充電状態を示す値として演算される、バッテリの満充電状態に対する現在の充電の度合いを示す値が、単位電気量ずつ変化することになる。
【００４４】
さらに、請求項３に記載した本発明のバッテリ充電状態演算装置によれば、バッテリ１３の電圧−電流特性を求めるのに適した端子電圧と放電電流とがバッテリ１３の放電時に周期的に測定されると、周期的に測定した端子電圧と放電電流とから求めた電圧−電流特性を用いて、バッテリ１３の放電状態における推定上の端子電圧である推定電圧が推定され、この推定電圧を用いて、周辺の温度や負荷に対する放電電流の大小等によるバッテリ１３の放電可能容量の変化の影響を受けない、バッテリ１３の現在の充電状態を示す正確な値が演算される。
【００４５】
これと共に、バッテリ１３の電圧−電流特性を求めるのに適した端子電圧と放電電流とがバッテリの放電時に周期的に測定されると、今回の放電時について差値算出手段２３Ｂが求めた、バッテリ１３の推定電圧及び充電状態を示す値のうち少なくとも一方の、前回の放電時における値及び今回の放電時における値の差値と、今回の放電時について積算電流値算出手段２３Ａが求めた、バッテリ１３の周期的に測定した放電電流にその測定周期を乗じた積算電流値との相関が、相関割出手段２３Ｃによって求められる。
【００４６】
一方、バッテリ１３の電圧−電流特性を求めるのに適していない端子電圧と放電電流とがバッテリ１３の放電時に周期的に測定されると、相関割出手段２３Ｃによって過去に求められた積算電流値と差値との相関のうち、周辺の温度や負荷に対する放電電流の大小等によるバッテリ１３の放電可能容量の変化が現在と近い、直近に求められた相関を用いて、今回の放電時について積算電流値算出手段２３Ａが求めた積算電流値が、換算手段２３Ｄによって、バッテリ１３の推定電圧及び現在の充電状態を示す値のうち少なくとも一方の、今回の放電時における変化量に換算される。
【００４７】
そして、この換算手段２３Ｄによって換算された変化量を用いて、バッテリ１３の現在の充電状態を示す値が、周辺の温度や負荷に対する放電電流の大小等によるバッテリ１３の放電可能容量の変化の影響を排除した値として演算されることになる。
【００４８】
また、請求項４に記載した本発明のバッテリ充電状態演算装置によれば、請求項３に記載した本発明のバッテリ充電状態演算装置において、バッテリ１３の電圧−電流特性を求めるのに適していない端子電圧と放電電流とがバッテリ１３の放電時に周期的に測定された場合、積算電流値算出手段２３Ａが求めた積算電流値から換算手段２３Ｄによって換算される、バッテリ１３の推定電圧及び現在の充電状態を示す値のうち少なくとも一方の変化量が、単位変化量算出手段２３Ｅが求めた今回の放電時におけるバッテリ１３の積算電流値の単位電気量当たりの変化量に達すると、バッテリ１３の現在の充電状態を示す値として演算される、バッテリ１３の満充電状態に対する現在の充電の度合いを示す値が、単位電気量ずつ変化することになる。
【００４９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるバッテリ充電状態演算方法を、本発明によるバッテリ充電状態演算装置と共に、車両に搭載されたバッテリの場合を例に取って、図面を参照して説明する。
【００５０】
図２は本発明のバッテリ充電状態演算方法を適用した本発明の一実施形態に係るバッテリ充電状態演算装置の概略構成を一部ブロックにて示す説明図であり、図２中引用符号１で示す本実施形態のバッテリ充電状態演算装置は、エンジン３に加えてモータジェネレータ５を有するハイブリッド車両に搭載されている。
【００５１】
そして、このハイブリッド車両は、通常時はエンジン３の出力のみをドライブシャフト７からディファレンシャルケース９を介して車輪１１に伝達して走行させ、高負荷時には、バッテリ１３からの電力によりモータジェネレータ５をモータとして機能させて、エンジン３の出力に加えてモータジェネレータ５の出力をドライブシャフト７から車輪１１に伝達し、アシスト走行を行わせるように構成されている。
【００５２】
また、このハイブリッド車両は、減速時や制動時にモータジェネレータ５をジェネレータ（発電機）として機能させ、運動エネルギを電気エネルギに変換してバッテリ１３を充電させるように構成されている。
【００５３】
本実施形態のバッテリ充電状態演算装置１は、上述したバッテリ１３の充電状態を演算するもので、アシスト走行用のモータやセルモータとして機能するモータジェネレータ５等、電装品に対するバッテリ１３の放電電流Ｉを検出する電流センサ１５と、バッテリ１３に並列接続した無限大抵抗を有し、バッテリ１３の端子電圧Ｖを検出する電圧センサ１７とを備えている。
【００５４】
また、本実施形態のバッテリ充電状態演算装置１は、上述した電流センサ１５及び電圧センサ１７の出力がインタフェース回路（以下、「Ｉ／Ｆ」と略記する。）２１におけるＡ／Ｄ変換後に取り込まれるマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」と略記する。）２３と、このマイコン２３に接続された不揮発性メモリ（以下、「ＮＶＭ」と略記する。）２５，２７と、不図示のコンビネーションメータ等に設けられてバッテリ１３の充電状態ＳＯＣを百分率等により表示する充電状態表示部２９等をさらに備えている。
【００５５】
そして、前記マイコン２３は、ＣＰＵ２３ａ、ＲＡＭ２３ｂ、及び、ＲＯＭ２３ｃを有しており、このうち、ＣＰＵ２３ａには、ＲＡＭ２３ｂ及びＲＯＭ２３ｃの他、前記Ｉ／Ｆ２１及びＮＶＭ２５，２７が各々接続されており、また、上述した不図示のスタータスイッチ、イグニッションスイッチやアクセサリスイッチ、モータジェネレータ５以外の電装品（負荷）のスイッチ等が、さらに接続されている。
【００５６】
前記ＲＡＭ２３ｂは、各種データ記憶用のデータエリア及び各種処理作業に用いるワークエリアを有しており、前記ＲＯＭ２３ｃには、ＣＰＵ２３ａに各種処理動作を行わせるための制御プログラムが格納されている。
【００５７】
前記ＮＶＭ２５には、充電状態の変化に応じて変化する前記バッテリ１３の平衡状態、即ち、充放電時の分極による電圧上昇や電圧降下が解消した状態における端子電圧Ｖが、バッテリ１３の開回路電圧ＯＣＶとして、最新値に順次更新されつつ格納、記憶される。
【００５８】
尚、ハイブリッド車両が製造された当初の時点では、実装時に別途計測されたバッテリ１３の端子電圧Ｖが、開回路電圧ＯＣＶとしてＮＶＭ２５に予め格納、記憶されている。
【００５９】
また、前記ＮＶＭ２５には、不図示のイグニッションスイッチのオンに伴って、モータジェネレータ５によりエンジン３を始動させるためにバッテリ１３が瞬時的に放電を行った際に、その放電中に電流センサ１５や電圧センサ１７により検出されたバッテリ１３の端子電圧Ｖと放電電流Ｉとの相関を基にして、後述する処理によって推定される、放電状態における推定上のバッテリ１３の端子電圧Ｖである推定電圧Ｖｎに基づいて、やはり後述する処理によって求められる、バッテリ１３の充電状態ＳＯＣ（満充電容量に対する現在の充電状態を％で示す値）が、最新値に順次更新されつつ格納、記憶される。
【００６０】
前記ＮＶＭ２７には、バッテリ１３の充電状態ＳＯＣが推定電圧Ｖｎに基づいて求められる毎に割り出される、直前に求められた充電状態ＳＯＣとの差値ΔＳＯＣと、直前の充電状態ＳＯＣが求められてから今回の充電状態ＳＯＣが求められるまでの間にバッテリ１３から流れた電流の積算値である電流積算値Ａｈとが、対〔（Ｘn ，Ｙn ）＝（ΔＳＯＣn ，Ａｈn ）〕にして格納、記憶されると共に、格納、記憶された充電状態ＳＯＣの差値ΔＳＯＣと電流積算値Ａｈとの対がｎ組（ｎ≧２）以上集まると、それらを用いて、充電状態ＳＯＣの差値ΔＳＯＣと電流積算値Ａｈとの対が格納、記憶される毎に割り出される、充電状態ＳＯＣの差値ΔＳＯＣと電流積算値Ａｈとの相関を示す相関係数が、最新値に順次更新されつつ格納、記憶される。
【００６１】
ちなみに、ＮＶＭ２７に格納、記憶される充電状態ＳＯＣの差値ΔＳＯＣと電流積算値Ａｈとの相関係数は、本実施形態では、ＮＶＭ２５に格納、記憶されている充電状態ＳＯＣの１％（増減）当たりの電流積算値Ａｈの変化量である。
【００６２】
尚、上述した電流センサ１５及び電圧センサ１７の出力は、Ｉ／Ｆ２１を介して常時マイコン２３のＣＰＵ２３ａに取り込まれる。
【００６３】
次に、前記ＲＯＭ２３ｃに格納された制御プログラムに従いＣＰＵ２３ａが行う処理を、図３及び図４のフローチャートを参照して説明する。
【００６４】
バッテリ１３からの給電を受けてマイコン２３が起動しプログラムがスタートすると、ＣＰＵ２３ａは、まず、図３にメインルーチンのフローチャートで示すように、初期設定を実行する（ステップＳ１）。
【００６５】
このステップＳ１における初期設定では、ＲＡＭ２３ｂのワークエリアに設けられたフラグエリアのフラグのリセット等を行う。
【００６６】
ステップＳ１の初期設定が済んだならば、次に、Ｉ／Ｆ２１からＡ／Ｄ変換値として取得される電流センサ１５の検出したバッテリ１３の放電電流Ｉを基に、バッテリ１３が充放電中であるか否かを確認する（ステップＳ３）。
【００６７】
バッテリ１３が充放電中でない場合は（ステップＳ３でＮ）、充放電が終了してからの経過時間が、最大分極発生状態からの分極解消に必要な所定時間を超えていることを確認した上で、電圧センサ１７の検出したバッテリ１３の端子電圧ＶのＡ／Ｄ変換値をＩ／Ｆ２１から取得して、ＮＶＭ２５に格納、記憶されているバッテリ１３の開回路電圧ＯＣＶを、取得したバッテリ１３の端子電圧ＶのＡ／Ｄ変換値に更新する開回路電圧更新処理を行った上で（ステップＳ５）、後述するステップＳ１３に進む。
【００６８】
一方、ステップＳ３においてバッテリ１３が充放電中である場合（Ｙ）は、Ｉ／Ｆ２１からＡ／Ｄ変換値として取得される電流センサ１５の検出したバッテリ１３の放電電流Ｉを基に、バッテリ１３が充電中であるか否かを確認する（ステップＳ７）。
【００６９】
バッテリ１３が充電中である場合は（ステップＳ７でＹ）、Ｉ／Ｆ２１からＡ／Ｄ変換値として取得される電圧センサ１７の検出したバッテリ１３の端子電圧Ｖを基に、或は、これと、Ｉ／Ｆ２１からＡ／Ｄ変換値として取得される電流センサ１５の検出したバッテリ１３の放電電流Ｉとを基に、充電中におけるバッテリ１３の推定電圧Ｖｎ又は開回路電圧ＯＣＶを求め、さらに、これを基にしてバッテリ１３の充電状態ＳＯＣを求めて、充電状態表示部２９の表示を更新する充電時充電状態演算処理を行った上で（ステップＳ９）、ステップＳ１３に進む。
【００７０】
一方、ステップＳ７においてバッテリ１３が充電中でない場合（Ｎ）は、放電時充電状態演算処理を行う（ステップＳ１１）。
【００７１】
このステップＳ１１の放電時充電状態演算処理では、図４にサブルーチンのフローチャートで示すように、Ｉ／Ｆ２１からＡ／Ｄ変換値として取得される電流センサ１５の検出したバッテリ１３の放電電流ＩのＡ／Ｄ変換値と、電圧センサ１７の検出したバッテリ１３の端子電圧ＶのＡ／Ｄ変換値とを、対にしてＩ／Ｆ２１から取得し（ステップＳ１１ａ）、バッテリ１３の放電電流Ｉと端子電圧Ｖとの相関を示す、直線的な電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂを求めるのに必要な数の放電電流ＩのＡ／Ｄ変換値と端子電圧ＶのＡ／Ｄ変換値とが収集されたか否かを確認する（ステップＳ１１ｂ）。
【００７２】
必要数の放電電流ＩのＡ／Ｄ変換値と端子電圧ＶのＡ／Ｄ変換値とが収集されていない場合は（ステップＳ１１ｂでＮ）、Ｉ／Ｆ２１からＡ／Ｄ変換値として取得される電流センサ１５の検出したバッテリ１３の放電電流Ｉを基に、バッテリ１３が放電中であるか否かを確認し（ステップＳ１１ｃ）、放電中でない場合は（ステップＳ１１ｃでＮ）、放電時充電状態演算処理を終了して図３のメインルーチンにリターンし、放電中である場合は（ステップＳ１１ｃでＹ）、ステップＳ１１ａにリターンする。
【００７３】
一方、ステップＳ１１ｂにおいて必要数の放電電流ＩのＡ／Ｄ変換値と端子電圧ＶのＡ／Ｄ変換値とが収集されている場合（Ｙ）は、それまでの間にステップＳ１１ａにおいて対にして取得された、複数組のバッテリ１３の端子電圧Ｖと放電電流ＩとのＡ／Ｄ変換値が、直線的な電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂを求めるのに適したものであるか否かを確認する（ステップＳ１１ｄ）。
【００７４】
尚、ステップＳ１１ｄにおける、直線的な電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂを求めるのに適したものであるか否かの判断は、例えば次のようにして行われる。
【００７５】
即ち、ステップＳ１１ｄに至るまでの間にステップＳ１１ａにおいて対にして取得された、複数組のバッテリ１３の端子電圧Ｖと放電電流ＩとのＡ／Ｄ変換値を利用し、そのデータの相関性を確認するための相関係数ｒを算出してその値が−０．９≧ｒ≧−１．０の許容範囲内にあるか否かを確認し、許容範囲内にない場合は、直線的な電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂを求めるのに適していないと判断し、許容範囲内にある場合は、直線的な電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂを求めるのに適していると判断する。
【００７６】
そして、直線的な電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂを求めるのに適したものでない場合は（ステップＳ１１ｄでＮ）、後述するステップＳ１１ｋに進み、適したものである場合は（ステップＳ１１ｄでＹ）、ステップＳ１１ｄに至るまでの間にステップＳ１１ａにおいて対にして取得した、電流センサ１５の検出したバッテリ１３の放電電流Ｉと電圧センサ１７の検出したバッテリ１３の端子電圧ＶとのＡ／Ｄ変換値の対に、最小二乗法を適用して、直線的な電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂを割り出す（ステップＳ１１ｅ）。
【００７７】
次に、放電状態における推定電圧Ｖｎがバッテリ１３の容量に対して直線的な特性を示すようになる仮想電流値Ｉｓ＝−１０Ａ（アンペア）を、ステップＳ１１ｅで割り出した電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂに代入して、推定電圧Ｖｎを推定した後（ステップＳ１１ｆ）、この推定電圧Ｖｎに基づいてバッテリ１３の充電状態ＳＯＣを求めて、ＮＶＭ２５に格納、記憶されているバッテリ１３の充電状態ＳＯＣの値を更新する（ステップＳ１１ｇ）。
【００７８】
ステップＳ１１ｆで求めた推定電圧Ｖｎに基づいたバッテリ１３の充電状態ＳＯＣの算出は、推定電圧Ｖｎを、電圧比による算出式、
ＳＯＣ＝｛（Ｖｎ−Ｖｅ）／（Ｖｓ−Ｖｅ）｝×１００（％）
又は、電力比による算出式、
0003930786.tif 000003
（但し、Ｖｓは満充電時の開回路電圧、Ｖｅは放電終止時の開回路電圧）
のいずれかの式に代入することで求める。
【００７９】
ステップＳ１１ｇにおいてバッテリ１３の充電状態ＳＯＣを求めたならば、次に、直線的な電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂを求めるのに適したものであるか否かをステップＳ１１ｅにおいて判断するために、ステップＳ１１ｄに至るまでの間にステップＳ１１ａにおいて取得された、複数の放電電流ＩのＡ／Ｄ変換値の合計に、その複数の放電電流ＩのＡ／Ｄ変換値をＩ／Ｆ２１により取得する間に経過した時間（Ａ／Ｄ変換値の数×サンプリング周期）を乗じて、放電電流Ｉの電流積算値Ａｈを割り出し（ステップＳ１１ｈ）、この割り出した電流積算値Ａｈと、ステップＳ１１ｇにおける更新前後の充電状態ＳＯＣの差値ΔＳＯＣとの相関の割り出し処理を行う（ステップＳ１１ｊ）。
【００８０】
このステップＳ１１ｊにおける相関の割り出し処理では、ステップＳ１１ｈにおいて割り出した電流積算値Ａｈと、ステップＳ１１ｇにおいて更新する前と更新した後の充電状態ＳＯＣの差値ΔＳＯＣとの対〔（Ｘn ，Ｙn ）＝（ΔＳＯＣn ，Ａｈn ）〕を、ＮＶＭ２７に格納、記憶し、このＮＶＭ２７に格納、記憶されているｎ組（ｎ≧２）以上の充電状態ＳＯＣの差値ΔＳＯＣと電流積算値Ａｈとの対から、充電状態ＳＯＣの１％減少当たりの電流積算値Ａｈの変化量を、差値ΔＳＯＣと電流積算値Ａｈとの相関係数として求めて、ＮＶＭ２７に格納、記憶されている差値ΔＳＯＣと電流積算値Ａｈとの相関係数の値を、ここで求めた最新値に更新することが、行われる。
【００８１】
このようにしてこのステップＳ１１ｊにおける相関の割り出し処理が済んだならば、後述するステップＳ１１ｐに進む。
【００８２】
これに対して、ステップＳ１１ｄにおいて、直線的な電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂを求めるのに適したものでないと判定された場合（Ｎ）に進むステップＳ１１ｋでは、直線的な電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂを求めるのに適したものであるか否かをステップＳ１１ｅにおいて判断するために、ステップＳ１１ｄに至るまでの間にステップＳ１１ａにおいて取得された、複数の放電電流ＩのＡ／Ｄ変換値の合計に、その複数の放電電流ＩのＡ／Ｄ変換値をＩ／Ｆ２１により取得する間に経過した時間（Ａ／Ｄ変換値の数×サンプリング周期）を乗じて、放電電流Ｉの電流積算値Ａｈを割り出す。
【００８３】
そして、ステップＳ１１ｄにおいて割り出した電流積算値Ａｈに、ＮＶＭ２７に格納、記憶されている差値ΔＳＯＣと電流積算値Ａｈとの相関係数の値を乗じて、ステップＳ１１ｄにおいて割り出した電流積算値Ａｈが、充電状態ＳＯＣを何％減らすのに見合う値であるかを割り出し（ステップＳ１１ｍ）、この割り出した電流積算値Ａｈからの％換算値を、ＮＶＭ２５に格納、記憶されているバッテリ１３の充電状態ＳＯＣの値から減じて、その減じた後の充電状態ＳＯＣの値（％）に、ＮＶＭ２５に格納、記憶されているバッテリ１３の充電状態ＳＯＣの値を更新した後（ステップＳ１１ｎ）、ステップＳ１１ｐに進む。
【００８４】
ステップＳ１１ｊにおける相関の割り出し処理が済んだ後と、ステップＳ１１ｎにおけるＮＶＭ２５の充電状態ＳＯＣの格納値の更新が済んだ後とに各々進むステップＳ１１ｐでは、充電状態表示部２９における充電状態ＳＯＣの百分率表示を、ステップＳ１１ｇやステップＳ１１ｎにおいて更新した後のＮＶＭ２５に格納、記憶されているバッテリ１３の充電状態ＳＯＣの値に更新し、この表示更新が済んだならば、放電時充電状態演算処理を終了して図３のメインルーチンにリターンする。
【００８５】
ステップＳ１の初期設定が済んだならば、次に、図３に示すように、バッテリ１３からの給電が断たれたか否かを確認し（ステップＳ１３）、断たれていない場合は（ステップＳ１３でＮ）、ステップＳ３にリターンし、断たれた場合は（ステップＳ１３でＹ）、終了処理を行った後（ステップＳ１５）、一連の処理を終了する。
【００８６】
以上の説明からも明らかなように、本実施形態のバッテリ充電状態演算装置１では、図４のフローチャートにおけるステップＳ１１ｈ及びステップＳ１１ｍが、請求項中の積算電流値算出手段２３Ａに対応する処理となっており、図４中のステップＳ１１ｊが、請求項中の差値算出手段２３Ｂ及び相関割出手段２３Ｃに対応する処理となっていると共に、図４中のステップＳ１１ｍが、請求項中の換算手段２３Ｄ及び単位変化量算出手段２３Ｅに対応する処理となっている。
【００８７】
次に、上述のように構成された本実施形態のバッテリ充電状態演算装置１の動作（作用）について説明する。
【００８８】
まず、本実施形態のバッテリ充電状態演算装置１では、バッテリ１３が充放電を行っていない時間が連続して、最大分極発生状態からの分極解消に必要な所定時間Ｔｈを超えると、前回にバッテリ１３が充放電を行った際に発生した分極による電圧変動（電圧上昇又は電圧降下）が完全に解消して平衡状態となっているものとして、ＮＶＭ２５に格納、記憶されているバッテリ１３の開回路電圧ＯＣＶが、この時点で検出されたバッテリ１３の端子電圧Ｖに更新される。
【００８９】
このため、バッテリ１３の充電状態変化によって開回路電圧ＯＣＶが変動しても、バッテリ１３が平衡状態となる毎に、ＮＶＭ２５に格納、記憶される開回路電圧ＯＣＶを最新の値に更新して、バッテリ１３の充電状態ＳＯＣの演算精度が高く維持される。
【００９０】
次に、モータジェネレータ５以外の電装品（負荷）が作動しておらず、或は、作動しているもののその消費電力がジェネレータとして機能するモータジェネレータ５による発電電力量に満たず、バッテリ１３が充電されている間は、その間に検出されたバッテリ１３の端子電圧Ｖ、或は、端子電圧Ｖ及び放電電流Ｉから、バッテリ１３の推定電圧Ｖｎ又は開回路電圧ＯＣＶが求められ、さらにこれに基づいてバッテリ１３の充電状態ＳＯＣが求められて、表示部２９の表示内容が、求められた充電状態ＳＯＣに更新される。
【００９１】
一方、ハイブリッド車両のモータジェネレータ５以外の電装品（負荷）が作動したり、モータジェネレータ５がモータとして機能するように作動していて、それに伴いバッテリ１３が放電を行っている状態では、電流センサ１５及び電圧センサ１７により検出されたバッテリ１３の放電電流Ｉ及び端子電圧Ｖが、対となって周期的に収集される。
【００９２】
そして、収集された複数対の放電電流Ｉ及び端子電圧Ｖが、直線的な電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂを求めるのに適した、一定の相関関係を満たすものであった場合には、これらに最小二乗法を適用して、バッテリ１３の直線的な電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂが割り出され、放電状態における推定電圧Ｖｎがバッテリ１３の容量に対して直線的な特性を示すようになる仮想電流値Ｉｓ＝−１０Ａ（アンペア）を、この電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂに代入することで、推定電圧Ｖｎが推定される。
【００９３】
さらに、推定された推定電圧Ｖｎを、電圧比又は電力比のいずれかの算出式に代入することで、バッテリ１３の充電状態ＳＯＣが演算されて、充電状態表示部２９の表示内容が、演算された充電状態ＳＯＣに更新される。
【００９４】
これに対して、バッテリ１３の放電中に収集された複数対の放電電流Ｉ及び端子電圧Ｖが、直線的な電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂを求めるのに適した、一定の相関関係を満たすものではない場合には、これらのうち複数の放電電流Ｉに収集時間間隔（電流センサ１５の出力のＡ／Ｄ変換値のＩ／Ｆ２１によるサンプリング周期）を乗じた積算電流値Ａｈが割り出される。
【００９５】
そして、この積算電流値Ａｈが、推定電圧Ｖｎから充電状態ＳＯＣが求められた際に併せて求められた、充電状態ＳＯＣの１％減少当たりの電流積算値Ａｈの変化量の最新値を、割り出された積算電流値Ａｈに乗じることで、電流積算値Ａｈが充電状態ＳＯＣの減少量（％）に換算され、換算された減少量（％）分だけ、充電状態表示部２９の充電状態ＳＯＣの表示値が減少される。
【００９６】
このように本実施形態のバッテリ充電状態演算装置１によれば、バッテリ１３が放電を行っている状態で周期的に収集された、電流センサ１５及び電圧センサ１７によるバッテリ１３の複数対の放電電流Ｉ及び端子電圧Ｖが、直線的な電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂを求めるのに適した、一定の相関関係を満たすものであった場合に、これらから割り出された電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂを用いて、バッテリ１３の放電状態における推定上の端子電圧Ｖである推定電圧Ｖｎを求め、この推定電圧Ｖｎからバッテリ１３の充電状態ＳＯＣを演算するのに当たり、バッテリ１３の放電中に収集された複数対の放電電流Ｉ及び端子電圧Ｖが、直線的な電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂを求めるのに適した、一定の相関関係を満たすものではない場合に、収集された複数の放電電流Ｉから求めた積算電流値Ａｈを、推定電圧Ｖｎを直前に求めた際に併せて求めた相関係数によって、積算電流値Ａｈから充電状態ＳＯＣの減少量（％）に換算する構成とした。
【００９７】
このため、バッテリ１３の放電電流Ｉ及び端子電圧Ｖの相関を示す電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂから推定電圧Ｖｎを求めて、バッテリ１３の充電状態ＳＯＣを演算することが、バッテリ１３の放電中に周期的に収集された複数対の放電電流Ｉ及び端子電圧Ｖからでは行えない場合に、周辺の温度や負荷に対する放電電流の大小等によるバッテリの放電可能容量の変化の影響を受ける積算電流値Ａｈから、それらの影響を排除した正確なバッテリ１３の充電状態ＳＯＣを演算することができる。
【００９８】
しかも、積算電流値Ａｈから充電状態ＳＯＣの減少量（％）に換算するのに用いられる相関係数が、充電状態ＳＯＣの１％減少当たりの電流積算値Ａｈの変化量であることから、充電状態ＳＯＣを百分率表示する充電状態表示部２９の表示単位に合わせて、バッテリ１３の積算電流値Ａｈを充電状態ＳＯＣの減少量（％）に換算することができ、充電状態表示部２９の表示更新処理を容易に行うことができる分だけ、他の内容の相関係数を用いる場合に比べて有利である。
【００９９】
ちなみに、本実施形態では、バッテリ１３の放電時に求めた複数対の放電電流Ｉ及び端子電圧Ｖが、直線的な電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂを求めるのに適した、一定の相関関係を満たすものではない場合に、収集された複数の放電電流Ｉから求めた積算電流値Ａｈを充電状態ＳＯＣの変化量に換算するために用いる、推定電圧Ｖｎを直前に求めた際に併せて求めた相関係数を、バッテリ１３の充電状態ＳＯＣの１％（増減）当たりの電流積算値Ａｈの変化量としたが、推定電圧Ｖｎを直前に求めた際にその推定電圧Ｖｎから割り出したバッテリ１３の今回の充電状態ＳＯＣの値と前回の値との差値ΔＳＯＣと、推定電圧Ｖｎを直前に求めた際に併せて求めた電流積算値Ａｈとの相関を示すものであれば、バッテリ１３の充電状態ＳＯＣの１％（増減）当たりの電流積算値Ａｈの変化量以外のものを相関係数としてもよい。
【０１００】
また、本実施形態では、推定電圧Ｖｎを直前に求めた際に併せて求めた電流積算値Ａｈに対する相関を求める相手を、その推定電圧Ｖｎから割り出したバッテリ１３の今回の充電状態ＳＯＣの値と前回の値との差値ΔＳＯＣとしたが、この充電状態ＳＯＣを求める際の基となる推定電圧Ｖｎの今回の値と前回の値との差値ΔＶｎを、推定電圧Ｖｎを直前に求めた際に併せて求めた電流積算値Ａｈに対する相関を求める相手としてもよい。
【０１０１】
そして、そのようにする場合には、バッテリ１３の充電状態ＳＯＣの最新値に代えて推定電圧Ｖｎの最新値をＮＶＭ２５に格納、記憶させ、バッテリ１３の放電時に求めた複数対の放電電流Ｉ及び端子電圧Ｖが、直線的な電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂを求めるのに適した、一定の相関関係を満たすものではない場合に、収集された複数の放電電流Ｉから求めた積算電流値Ａｈを、相関係数により推定電圧Ｖｎの変化量に換算し、この推定電圧Ｖｎの変化量を、ＮＶＭ２５に格納、記憶された推定電圧Ｖｎの最新値から減じて、現在の推定電圧Ｖｎの値を求め、この推定電圧Ｖｎの値を、段落００７７において説明した電圧比又は電力比による算出式に代入して、充電状態ＳＯＣを求めるように、ＲＯＭ２３ｃに格納された制御プログラムの内容と、それに従いＣＰＵ２３ａが行う処理の内容とを、変更することになる。
【０１０２】
ちなみに、本実施形態では、バッテリ１３のＳＯＣを充電状態として検出する場合について説明したが、充電可能容量値や放電可能容量値等を、バッテリ１３の充電状態として検出するようにしてもよい。
【０１０３】
そこで、推定電圧Ｖｎを直前に求めた際に併せて求めた電流積算値Ａｈに対する相関を求める相手は、バッテリ１３の充電状態として検出するのを何にするのかに応じて、バッテリ１３の今回の充電状態ＳＯＣの値と前回の値との差値ΔＳＯＣと、推定電圧Ｖｎの今回の値と前回の値との差値ΔＶｎとのうち都合のよいものを選択すればよく、必要に応じて電流積算値Ａｈに対する両方の相関を求めるものとしてもよい。
【０１０４】
また、本実施形態では、放電時におけるバッテリ１３の電圧−電流特性を、１次の電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂに近似させているが、分極抵抗成分の非直線形の特性の影響も考慮して、１次の電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂに代えて、図５に示すように、放電時におけるバッテリ１３の放電電流Ｉ及び端子電圧Ｖの対から最小二乗法によって得られる、Ｖ＝ａＩ2 ＋ｂＩ＋ｃなる２次の曲線式に近似させるようにしてもよい。
【０１０５】
そして、そのようにした場合は、この近似曲線式Ｖ＝ａＩ2 ＋ｂＩ＋ｃに仮想電流値Ｉｓ＝−１０Ａ（アンペア）を代入することで推定した推定電圧Ｖｎを基に、バッテリ１３の充電状態ＳＯＣを演算することになる。
【０１０６】
このように、バッテリ１３の電圧−電流特性を２次の近似曲線式とすれば、放電による分極に起因してバッテリ１３に生じる端子電圧Ｖの電圧降下量の増減のペースに対する、放電電流Ｉの増減のペースの鈍さが、１次の電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂよりも一層正確に反映されて、この近似曲線式Ｖ＝ａＩ2 ＋ｂＩ＋ｃを用いて推定される推定電圧Ｖｎの精度や、この推定電圧Ｖｎを用いて演算されるバッテリ１３の充電状態ＳＯＣの精度を、より高めることができるので、有利である。
【０１０７】
尚、発明の実施の形態の冒頭でも述べたように、本実施形態では車両に搭載されたバッテリの充電状態を演算するバッテリ充電状態演算装置１を例に取って説明したが、本発明は車両に搭載されたバッテリに限らず、負荷に電力を供給するバッテリ一般についてその充電状態を演算する際に広く適用可能であることは、言うまでもない。
【０１０８】
【発明の効果】
以上に説明したように請求項１に記載した本発明のバッテリ充電状態演算方法によれば、バッテリの放電時に周期的に測定した端子電圧と放電電流とが、これらの相関を示す電圧−電流特性を求めるのに適した値である場合に、この電圧−電流特性を用いて前記バッテリの放電状態における推定上の端子電圧である推定電圧を推定し、この推定電圧を用いて前記バッテリの現在の充電状態を示す値を演算するバッテリ充電状態演算方法において、前記推定電圧を用いて前記バッテリの現在の充電状態を示す値を演算する毎に、該バッテリの前記推定電圧及び前記充電状態を示す値のうち少なくとも一方の、前回の放電時における値及び今回の放電時における値の差値と、今回の放電時における前記バッテリの前記周期的に測定した放電電流に該放電電流の測定周期を乗じた積算電流値との相関を求め、前記周期的に測定した前記バッテリの端子電圧と放電電流とが、前記電圧−電流特性を求めるのに適した値でない場合に、前記バッテリの積算電流値を求め、該求めた積算電流値を、直近に求めた前記差値と前記積算電流値との相関を用いて、前記バッテリの前記推定電圧及び前記現在の充電状態を示す値のうち少なくとも一方の、今回の放電時における変化量に換算し、該換算した変化量を用いて、前記バッテリの現在の充電状態を示す値を演算するようにした。
【０１０９】
また、請求項３に記載した本発明のバッテリ充電状態演算装置によれば、バッテリの放電時に周期的に測定した端子電圧と放電電流とが、これらの相関を示す電圧−電流特性を求めるのに適した値である場合に、この電圧−電流特性を用いて前記バッテリの放電状態における推定上の端子電圧である推定電圧を推定し、この推定電圧を用いて前記バッテリの現在の充電状態を示す値を演算するバッテリ充電状態演算装置において、前記バッテリの放電時に周期的に測定した前記放電電流に該放電電流の測定周期を乗じた積算電流値を求める積算電流値算出手段と、前記推定電圧を用いて前記バッテリの現在の充電状態を示す値を演算する毎に、該バッテリの前記推定電圧及び前記現在の充電状態を示す値のうち少なくとも一方の、前回の放電時における値及び今回の放電時における値の差値を求める差値算出手段と、前記推定電圧を用いて前記バッテリの現在の充電状態を示す値を演算する毎に、今回の放電時について前記積算電流値算出手段が求めた前記積算電流値と、今回の放電時について前記差値算出手段が求めた前記差値との相関を求める相関割出手段と、前記積算電流値算出手段が求めた前記積算電流値を、前記相関割出手段が直近に求めた前記積算電流値と前記差値との相関を用いて、前記バッテリの前記推定電圧及び前記現在の充電状態を示す値のうち少なくとも一方の、今回の放電時における変化量に換算する換算手段とを備えており、前記周期的に測定した前記バッテリの端子電圧と放電電流とが、前記電圧−電流特性を求めるのに適した値でない場合に、前記換算手段が換算した変化量を用いて、前記バッテリの現在の充電状態を示す値を演算する構成とした。
【０１１０】
このため、請求項１に記載した本発明のバッテリ充電状態演算方法と、請求項３に記載した本発明のバッテリ充電状態演算装置のいずれによっても、バッテリの電圧−電流特性を求めるのに適していない端子電圧と放電電流とがバッテリの放電時に周期的に測定された場合に、今回の放電時におけるバッテリの積算電流値を、バッテリの推定電圧及び充電状態を示す値のうち少なくとも一方の、前回の放電時における値及び今回の放電時における値の差値と、バッテリの積算電流値との最新の相関を用いて、周辺の温度や負荷に対する放電電流の大小等によるバッテリの放電可能容量の変化の影響を排除した、今回の放電時における、バッテリの推定電圧及び現在の充電状態を示す値のうち少なくとも一方の変化量に換算して、バッテリの現在の充電状態を正確に演算することができる。
【０１１１】
さらに、請求項２に記載した本発明のバッテリ充電状態演算方法によれば、請求項１に記載した本発明のバッテリ充電状態演算方法において、直近に求めた前記差値と前記積算電流値との相関、及び、前記バッテリの満充電電圧と放電終始電圧とを用いて、前記今回の放電時における前記バッテリの積算電流値の単位電気量当たりの変化量を求め、該バッテリの積算電流値の単位電気量当たりの変化量と、前記換算した変化量とを用いて、前記バッテリの満充電状態に対する現在の充電の度合いを示す値を、該バッテリの現在の充電状態を示す値として演算するようにした。
【０１１２】
また、請求項４に記載した本発明のバッテリ充電状態演算装置によれば、請求項３に記載した本発明のバッテリ充電状態演算装置において、前記相関割出手段が直近に求めた前記積算電流値と前記差値との相関、及び、前記バッテリの満充電電圧と放電終始電圧とを用いて、前記今回の放電時における前記バッテリの積算電流値の単位電気量当たりの変化量を求める単位変化量算出手段をさらに備えており、該単位変化量算出手段が求めた前記バッテリの積算電流値の単位電気量当たりの変化量と、前記換算手段が換算した変化量とを用いて、前記バッテリの満充電状態に対する現在の充電の度合いを示す値を、該バッテリの現在の充電状態を示す値として演算する構成とした。
【０１１３】
このため、請求項２に記載した本発明のバッテリ充電状態演算方法によれば、請求項１に記載した本発明のバッテリ充電状態演算方法において、また、請求項４に記載した本発明のバッテリ充電状態演算装置によれば、請求項３に記載した本発明のバッテリ充電状態演算装置において、いずれも、バッテリの現在の充電状態を、バッテリの満充電状態に対する現在の充電の度合いによって示す場合に、今回の放電時におけるバッテリの積算電流値がバッテリの電気量の何単位分の変化量に当たるかに換算して、積算電流値を用いたバッテリの満充電状態に対する現在の充電の度合いの演算を、容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のバッテリ充電状態演算装置の基本構成図である。
【図２】本発明のバッテリ充電状態演算方法を適用した本発明の一実施形態に係るバッテリ充電状態演算装置の概略構成を一部ブロックにて示す説明図である。
【図３】図２のマイクロコンピュータのＲＯＭに格納された制御プログラムに従いＣＰＵが行う処理のメインルーチンを示すフローチャートである。
【図４】図４の放電時充電状態演算処理を示すサブルーチンのフローチャートである。
【図５】バッテリの放電中にサンプリングした所定数の端子電圧及び放電電流の組に最小二乗法を適用して得られる、２次近似式で表したバッテリの電圧−電流特性の一例を示すグラフである。
【図６】バッテリの放電状態における端子電圧と放電時間との相関を示すグラフである。
【図７】バッテリの放電中にサンプリングした所定数の端子電圧及び放電電流の組と、これらに最小二乗法を適用して得られる直線的な電圧−電流特性式との関係を模式的に示すグラフである。
【図８】図７に示す電圧−電流特性から推定した推定電圧により得られる複数の放電特性を示すグラフである。
【図９】図７に示す電圧−電流特性から推定した推定電圧により得られる複数の仮想上の放電特性を示すグラフである。
【図１０】各容量に応じたバッテリの電圧−電流特性を同一平面上に展開したグラフである。
【図１１】図９のグラフにおいて直線的特性を示す仮想上の放電電流値におけるバッテリの容量と図７に示す電圧−電流特性から推定した推定電圧との関係を示すグラフである。
【図１２】バッテリの放電中に発生する電圧降下の内容を示すグラフである。
【符号の説明】
１３  バッテリ
２３  マイクロコンピュータ
２３ａ  ＣＰＵ
２３ｂ  ＲＡＭ
２３ｃ  ＲＯＭ
２３Ａ  積算電流値算出手段
２３Ｂ  差値算出手段
２３Ｃ  相関割出手段
２３Ｄ  換算手段
２３Ｅ  単位変化量算出手段
【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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