(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池の温度に基づいて算出した温度補正係数α、電池の内部抵抗変化に関係する内部抵抗劣化補正係数γおよび電池容量変化に関係する容量劣化補正係数βにより、放電可能パワーＰと放電電力量Ｗｈとの相関関係で表される初期電池特性Ｗｈ（Ｐ）をＷｈ（Ｐ／αγ）×βのように補正することを特徴とする電池特性補正方法。
【請求項２】
請求項１に記載の電池特性補正方法において、
満充電時の放電電流および端子電圧に基づいて算出される満充電パワーと、電池温度および初期電池特性に基づいて算出される温度補正パワーとに基づいて前記内部抵抗劣化補正係数γを算出することを特徴とする電池特性補正方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電池特性補正方法において、
電池の容量変化および出力劣化に基づいて前記内部抵抗劣化補正係数γと前記容量劣化補正係数βとの相関を予め算出し、前記相関と前記内部抵抗劣化補正係数γとから前記容量劣化補正係数βを算出することを特徴とする電池特性補正方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の電池特性補正方法において、
前記初期電池特性の補正を行う際には、算出された内部抵抗劣化補正係数とそれ以前に算出された内部抵抗劣化補正係数とに基づいて補正を行うようにしたことを特徴とする電池特性補正方法。
【請求項５】
請求項４に記載の電池特性補正方法において、
算出された内部抵抗劣化補正係数とそれ以前に算出された内部抵抗劣化補正係数の規定回数の平均値とを用いて前記初期電池特性Ｗｈ（Ｐ）の補正を行うようにしたことを特徴とする電池特性補正方法。
【請求項６】
放電電流および端子電圧に基づき算出される放電電力積算値とパワー演算値とに基づいて内部抵抗劣化補正係数および容量劣化補正係数をそれぞれ複数算出し、前記複数の内部抵抗劣化補正係数から算出される処理後内部抵抗劣化補正係数γ’および前記複数の容量劣化補正係数から算出される処理後容量劣化補正係数β’に基づいて、放電可能パワーＰと放電電力量Ｗｈとの相関関係で表される初期電池特性Ｗｈ（Ｐ）をＷｈ（Ｐ／γ’）×β’のように補正することを特徴とする電池特性補正方法。
【請求項７】
請求項６に記載の電池特性補正方法において、
前記複数の内部抵抗劣化補正係数を電池の放電初期領域において算出し、前記複数の容量劣化補正係数を電池の放電末期領域において算出するようにしたことを特徴とする電池特性補正方法。
【請求項８】
請求項６または７に記載の電池特性補正方法において、
前記複数の内部抵抗劣化補正係数を平均して得られる処理後内部抵抗劣化補正係数γ’と、前記複数の容量劣化補正係数を平均して得られる処理後容量劣化補正係数β’とに基づいて前記初期電池特性Ｗｈ（Ｐ）を補正することを特徴とする電池特性補正方法。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれかに記載の電池特性補正方法により補正された電池特性から電池の放電可能量を算出し、算出された放電可能量および前記放電電力積算値に基づいて電池の残存容量を算出することを特徴とする残存容量推定方法。
【請求項１０】
請求項１〜５のいずれかに記載の電池特性補正方法により補正された電池特性と、放電中の放電電流および端子電圧に基づいて電池の残存容量を算出することを特徴とする残存容量推定方法。
【請求項１１】
請求項１〜５のいずれかに記載の電池特性補正方法により補正された電池特性から電池の放電可能量および放電電力量を算出し、算出された前記放電可能量および放電電力量から電池の残存容量を算出することを特徴とする残存容量推定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気自動車等の電気車に用いられる電池の電池特性補正方法および残存容量推定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気自動車の電池の残存容量計においては、従来の内燃機関自動車の燃料計の表示イメージを標準としてこれを踏襲したものが求められている。従来の残存容量計では、（残存容量）＝（電池容量）−（現在までの放電電力量）により残存容量を推定する際に、電池容量として電池のパワーが零となるまでの放電可能量あるいは定格の放電可能量が用いられる。例えば、図１１はパワーＰと放電量Ｗｈとの関係Ｗｈ（Ｐ）を示す図であり、この図を用いて残存容量を示すと、
【数１】
（残存容量）＝Ｗｈ（０）−ＩＷｈ  …（１）
と表される。ここで、Ｗｈ（０）が放電可能量で、ＩＷｈは現在までの放電電力積算値である。ただし、電池のＩ，Ｖを所定の方式で積算して現在までの放電電力積算値ＩＷｈが計算される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した残存容量の式（１）における放電可能量Ｗｈ（０）は、常温における電池の初期特性に基づいて算出されるものである。しかしながら、Ｗｈ（０）は電池の温度変化や劣化等によって変化するため、初期電値特性に基づいて求められたＷｈ（０）を用いて算出される残存容量と実際の残存容量との間の誤差が大きくなってしまい、残存容量計が正確な残存容量を示さなくなるという問題点があった。
【０００４】
また、現在までの放電電力量を電力積算値により求めているため、電池容量が大きいほどセンサ誤差等の積み上がりにより残存容量推定精度が悪くなり、残存容量が０となる前に走行不能となったり、残存容量に余裕があるのに残存容量計が０を指してしまうおそれがあった。
【０００５】
本発明の目的は、電池の劣化や温度を考慮することによってより正確な電池容量が推定できる電池特性補正方法、およびその電池特性補正を用いてより正確な残存容量推定方法や、残存容量計が零を示す前に電気車が走行不能とならない残存容量推定方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（１）請求項１の発明による電池特性補正方法は、電池の温度に基づいて算出した温度補正係数α、電池の内部抵抗変化に関係する内部抵抗劣化補正係数γおよび電池容量変化に関係する容量劣化補正係数βにより、放電可能パワーＰと放電電力量Ｗｈとの相関関係で表される初期電池特性Ｗｈ（Ｐ）をＷｈ（Ｐ／αγ）×βのように補正することを特徴とする。
（２）請求項２の発明は、請求項１に記載の電池特性補正方法において、満充電時の放電電流および端子電圧に基づいて算出される満充電パワーと、電池温度および初期電池特性に基づいて算出される温度補正パワーとに基づいて内部抵抗劣化補正係数γを算出する。
（３）請求項４の発明は、請求項１または請求項２に記載の電池特性補正方法において、電池の容量変化および出力劣化に基づいて内部抵抗劣化補正係数γと容量劣化補正係数βとの相関を予め算出し、その相関と内部抵抗劣化補正係数γとから容量劣化補正係数βを算出する。
（４）請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の電池特性補正方法において、初期電池特性の補正を行う際には、算出された内部抵抗劣化補正係数とそれ以前に算出された内部抵抗劣化補正係数とに基づいて補正を行うようにした。
（５）請求項５の発明は、請求項４に記載の電池特性補正方法において、算出された内部抵抗劣化補正係数とそれ以前に算出された内部抵抗劣化補正係数の規定回数の平均値とを用いて初期電池特性Ｗｈ（Ｐ）の補正を行うようにした。
（６）請求項６の発明は、放電電流および端子電圧に基づきリアルタイムに算出される放電電力積算値とパワー演算値とに基づいて内部抵抗劣化補正係数および容量劣化補正係数をそれぞれ複数算出し、複数の内部抵抗劣化補正係数から算出される処理後内部抵抗劣化補正係数γ’および複数の容量劣化補正係数から算出される処理後容量劣化補正係数β’に基づいて、放電可能パワーＰと放電電力量Ｗｈとの相関関係で表される初期電池特性Ｗｈ（Ｐ）をＷｈ（Ｐ／γ’）×β’のように補正することにより上述の目的を達成する。
（７）請求項７の発明は、請求項６に記載の電池特性補正方法において、複数の内部抵抗劣化補正係数を電池の放電初期領域において算出し、複数の容量劣化補正係数を電池の放電末期領域において算出するようにした。
（８）請求項８の発明は、請求項６または７に記載の電池特性補正方法において、複数の内部抵抗劣化補正係数を平均して得られる処理後内部抵抗劣化補正係数γ’と、複数の容量劣化補正係数を平均して得られる処理後容量劣化補正係数β’とに基づいて初期電池特性Ｗｈ（Ｐ）の補正を行う。
（９）請求項９の発明は、請求項６〜８のいずれかに記載の電池特性補正方法により補正された電池特性から電池の放電可能量を算出し、算出された放電可能量および前記放電電力積算値に基づいて電池の残存容量を算出することによって上述の目的を達成する。
（１０）請求項１０の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の電池特性補正方法により補正された電池特性と、放電中のリアルタイムな放電電流および端子電圧に基づいて電池の残存容量を算出することにより上述の目的を達成する。
（１１）請求項１１の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の電池特性補正方法により補正された電池特性から電池の放電可能量および放電電力量を算出し、算出された前記放電可能量および放電電力量から電池の残存容量を算出することにより上述の目的を達成する。
【０００７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１〜５の発明によれば電池の温度やそれまでの放電から得た劣化度合を考慮することにより補正された電池特性（パワー対放電電力量特性）を任意に設定することができるため、満充電の状態でも（通常は放電してみないと電池容量はわからない）正確な電池容量を推定することができる。
特に、請求項３の発明によれば、容量劣化補正係数を算出する際に、容量変化と出力劣化との関係から得られる内部抵抗劣化補正係数と容量劣化補正係数との相関を用い算出しているため、満充電時でもより正確な電池容量を推定することができる。
また、請求項４および５の発明によれば、放電電力量とパワーとの相関関係の補正を複数回行う際にそれ以前の劣化補正係数も考慮しているためさらに正確な電池容量を満充電時でも推定できる。
請求項６〜８の発明によれば、リアルタイムに算出される放電電力積算値およびパワーに基づいて内部抵抗劣化補正係数および容量劣化補正係数が演算され、その都度各係数が修正されて電池特性補正が行われるため、電池劣化時においてもより正確な電池容量を推定することができる。
請求項９の発明によれば、電池の放電可能量を算出する際に、電池特性補正に用いられる内部抵抗劣化補正係数および容量劣化補正係数はリアルタイムに算出される放電電力積算値およびパワーに基づいて求められ、算出の度に各補正係数が修正されるため、電池の劣化状態がリアルタイムに電池特性に反映され、正確な残存容量推定を行うことができる。
請求項１０の発明によれば、電池の温度やそれまでの放電から得た劣化度合を考慮しているため、満充電の状態であっても（通常は放電してみないと電池容量はわからない）正確な残存容量を推定できる。さらに、リアルタイムな放電電流，電圧，温度に基づいて（パワーなど）放電容量を算出するため、過去の演算誤差を引きずらず、特に重要な残存容量計の零を示す付近での演算精度を高めることができる。その結果として、電池の温度変化や劣化度合いによらず、規定モード走行時において走行距離に対して容量計表示がリニアに推移するとともに容量計の一目盛が常に同一距離を示すという性能を恒久的に維持することができる。
さらに、請求項１１の発明によれば、「現在までの放電電力量」と「電池の放電可能量」の双方を同一の特性を用いて算出するため、規定モード走行を保証可能な最低限のパワー以下では電池の変化によらず残存容量は必ず零以下となり、残存容量が零になる前に走行不能となることはない。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図１５を参照して本発明の実施の形態を説明する。
−第１の実施の形態−
図３（ａ）〜図３（ｃ）は本発明による残存容量推定方法における温度補正および劣化補正を説明する図であって、それぞれパワー特性対放電電力量の関係Ｗｈ（Ｐ）を示している。図３（ａ）の曲線Ｌ1は初期電池の特性から求められるＷｈ（Ｐ）の基本式を示す。ここで、通常、Ｗｈ（Ｐ）は走行時に測定可能なパワー演算値Ｐのｎ次式で近似することができる。以下、リチウムイオン電池の場合について説明すると、基本式は次式（２）で近似することができる。なお、パワー演算値Ｐそれ自体の測定方法もしくは演算方法は周知でありここでは説明を省略するが、パワー演算値Ｐは車両システムの最低電圧を保証できる電池の放電可能パワーを表す。
【数２】
Ｗｈ（Ｐ）＝ａＰ3＋ｂＰ2＋ｃＰ＋ｄ  …（２）
ここで、係数ａ，ｂ，ｃ，ｄは初期電池の特性から決定される。
【０００９】
次に、図３（ｂ）に示すように基本式（２）に対して温度補正を行う。基本式に対する温度補正係数をαとすると、温度補正後の式は次式（３）のように表され、
【数３】
0003918238.tif 000002
図３（ｂ）の曲線Ｌ2のようになる。図からも分かるようにαはパワーに対する比例分であって、温度補正式のＰ切片ＰrefはＰref＝Ｐ0×αとなる。なお、αは電池の内部抵抗変化を表すパラメータであり、温度に応じたテーブル参照値である。また、Ｐ0は基本式（２）のＰ切片である。
【００１０】
さらに、温度補正された式（３）に対して式（４）で表されるような劣化補正を行うことによって、温度補正および劣化補正が行われた関係式Ｗｈ（Ｐ）が求められる。
【数４】
0003918238.tif 000003
ここで、γは電池の内部抵抗変化を、βは電気容量変化を表すパラメータであり、β＝γを基本とするが、実際には温度に応じた補正係数η（テーブル参照値）を用いてβ＝γ×ηで与えられる。式（４）で表されるＷｈ（Ｐ）は図３（ｃ）の曲線Ｌ3のようになる。なお、上述した方法はパワー特性対放電電力量の関係に上記のようなパラメータで表現可能な相関があれば適用可能であり、鉛酸，Ｎｉ−ＭＨなどの電池種を問わず使用できる。ただし、温度補正，劣化補正をどの係数（α、β、γ）に当てはめるかについては各電池毎に検討をする必要がある。なお、必ずしもＷｈ（Ｐ）はＰのｎ次式で近似する必要はなく、例えば、ＰとＷｈの関係をテーブルとして持てば、補間計算用いることによって上述した計算手順と同様に解を求めることができる。
【００１１】
ここで、内部抵抗劣化補正係数γの算出方法について説明する。内部抵抗劣化補正係数γは、電池の満充電定義区間（残存容量計の満充電ランプ点灯条件が満たされる区間など、図３（ｃ）のＥで示す区間）においてパワー演算値が得られる度に次式（５）を用いて演算し、バックアップメモリ（例えば、ＥＥＰＲＯＭ）に蓄積しておく。
【数５】
γ＝Ｐful／Ｐref＝Ｐful／（Ｐ0×α）  …（５）
ここで、Ｐfulは満充電定義区間で得られたパワー演算値の平均値である。パワー演算誤差の影響を少なくするため、例えば蓄積したＮ個の演算値γの平均処理を行い、さらに前回劣化補正式を算出したときに得たγの値との平均を算出し更新する。すなわち、｛（前回得たγ）＋（蓄積されたＮ個のγの平均値）｝／２を算出する。
【００１２】
このように温度補正や劣化補正を行うと、低温時や劣化時の残存容量をより正確に推定することができる。図４は常温初期時（曲線Ｌ1）、低温時（曲線Ｌ2）、低温劣化時（曲線Ｌ3）における残存容量を説明する図である。図においてＷｈＲは現在までの放電電力量、Ｐminは車両として最低限必要な最低保証出力であり、温度，劣化によらず常に一定の値を与える。ここでは電池容量をパワーがＰminとなる放電電力量であるとして説明する。なお、電池容量の設定方法については後述する。各曲線Ｌ1〜Ｌ3においてＰminとなる放電電力量をそれぞれＷｈ1，Ｗｈ2，Ｗｈ3とすると、常温初期時の残存容量はＷｈ1−ＷｈＲ、低温時の残存容量はＷｈ2−ＷｈＲ、低温劣化時の残存容量はＷｈ3−ＷｈＲとなりそれぞれ異なることが分かる。
【００１３】
図５は電池容量の設定方法を説明する図であり、図５（ａ）は第１の設定方法を、図５（ｂ）は第２の設定方法をそれぞれ示す図である。従来は出力が零となるまでの放電可能量Ｗｈ（０）を電池容量としているが、実際にはパワーが最低保証出力Ｐmin以下となる所では使用することができないので、Ｗｈ（０）−Ｗｈ（Ｐmin）は実際には使用できない電力量となり、電池容量をＷｈ（０）と設定すると実用上不便であった。そこで、図５（ａ）に示す第１の設定方法では、パワーがＰminになるまでの放電可能電力量Ｗｈ（Ｐmin）を実用上の電池容量としている。図５（ｂ）に示す第２の設定方法では、ΔＷｈは最大出力がＰminの規定モード走行でｘ（ｋｍ）走行可能な電力量であり、実用上の電池容量としてＷｈ（Ｐmin）−ΔＷｈと設定する。このように設定することにより、走行途中で残存容量計のメモリがＥＭＰＴＹ、すなわち残存容量が零となった場合でも規定モード走行でさらにｘ（ｋｍ）走行可能であり、途中で走行不能となるおそれが無いという利点がある。なお、規定走行モードとは、例えば、実際に電気自動車が市街地を走行するときとほぼ同様のパターンで走行する走行モード等（１０モード、ＳＦＵＤＳなど）のことである。
【００１４】
図１はこのような残存容量演算を行って残存容量計を駆動するための残存容量演算装置の機能ブロック図、図２は残存容量計制御のフローチャートであり、これらの図を参照しながら上述した温度補正および劣化補正を含む残存容量計の制御について説明する。図１において、１は残存容量計制御演算部で放電容量演算部１１，温度補正係数α演算部１２，内部抵抗劣化補正係数γ演算部１３，容量劣化補正係数β演算部１４，電力積算容量演算部１５，最低保証パワーＰmin演算部１６，フル容量Ｗｈ（Ｐmin）演算部１７，残存容量演算部１８を備えている。２はパワー演算部、３は電圧検出部、４は電流検出部、５は温度検出部であり、６は残存容量計制御演算部１の演算結果に基づいて出力制限制御やメーター出力制御等を行う制御部である。
【００１５】
図２のフローチャートにおいて、ステップＳ１では電池の電流変化を捉えて電流Ｉおよび電圧Ｖをサンプリングしてストックする。そして、そのＩ，Ｖから図６のようにパワー演算部２によって規定の放電電流毎にＩＶ特性を一次回帰演算して、そのＩＶ特性と放電下限電圧（車両システムとしての使用下限電圧）Ｖminとの交点からその時の電池の最大出力Ｐmaxを算出する。
【００１６】
ここで最大出力Ｐmaxとは車両における放電可能パワー（パワー演算値）のことであり、電池単独での最大出力Ｐ’maxとは同義ではない。すなわち電池のパワーは、放電電流Ｉと放電電圧Ｖにより次式で表される。
【数６】
0003918238.tif 000004
ただし、Ｅは電池の開放電圧、Ｒは電池の内部抵抗である。
よって、電池単独の最大出力は、Ｖ＝Ｅ／２におけるパワーＰ’max＝Ｅ2／４Ｒで一義的に決定される。一方、車両での電池の使用電圧範囲はＶ＝Ｅ／２以上であるが電池の最大出力Ｐ’maxは使用しない。しかし、車両としての使用電圧の下限値Ｖminが以下の（ａ），（ｂ）の要因から決定されており、この電圧Ｖminに到達したときのパワーが車両としての最大出力Ｐmax＝Ｉmax×Ｖminとなる。ただし、ＩmaxはＶmin時の電流値である。
（ａ）電池の寿命を考慮した使用電圧範囲の下限電圧（放電終止電圧）
（ｂ）車両搭載ユニットの性能，機能を保証可能な使用電圧範囲の下限電圧
【００１７】
ステップＳ２では、満充電時パワーＰfulと、温度検出部５で検出した電池の温度Ｔに基づいて算出される温度補正パワーＰrefとに基づいて内部抵抗劣化補正係数γが演算部１３で算出される。なお、満充電時パワーＰfulは前述したように満充電定義区間で得られたパワー演算値の平均値であり、ステップＳ２のγの算出は満充電後の放電初期に行われる。
【００１８】
ステップＳ３では、（１）温度検出部５で検出した電池の温度Ｔに基づいて演算部１２により温度補正係数αを算出し、（２）温度Ｔに応じたテーブル参照値である劣化時温度補正係数ηおよび算出された内部抵抗劣化補正係数γに基づいて演算部１４により容量劣化補正係数βを算出する。ステップＳ４では、放電容量演算部１１により補正係数α，βおよびγに応じて放電電力量ＷｈとパワーＰの相関を示す特性式Ｗｈ（Ｐ）が算出される。
【００１９】
ステップＳ５では、演算部１６により最低保証パワーＰminが設定されるとともに、演算部１７によりＰminに到達するまでの電池容量Ｗｈ（Ｐmin）が算出される。ステップＳ６では、演算部１８により残存容量計のＥＭＰＴＹランプ点灯時の容量ＷｈＣを次式（７）のように算出する。
【数７】
ＷｈＣ＝Ｗｈ（Ｐmin）−ΔＷｈ  …（７）
ΔＷｈは前述したようにＥＭＰＴＹ点灯後に保証する電力量である。
【００２０】
ステップＳ７では、算出されたパワー演算値Ｐmaxと特性式Ｗｈ（Ｐ）とから現在までの放電電力量ＷｈＲ＝Ｗｈ（Ｐmax）を算出する。次いで、ステップＳ８では、演算部１８により電池の残存容量を次式（８）により算出する。
【数８】
（残存容量）＝ＷｈＣ−ＷｈＲ  …（８）
図７は上述したフローで算出される量（ＷｈＣ等）の関係をパワー特性対放電電力量の図で示したものである。なお、容量計の満充電ランプ点・消灯に関しては、普通充電制御の正常終了条件成立時（これを満充電と定義する）に放電電力量をＷｈＲ＝０にして満充電ランプを点灯し、ＷｈＲ＞規定放電電力量となった時に消灯する。
【００２１】
本実施の形態の方法のように電池の温度や劣化に応じて補正を行うことにより、容量計表示と放電電力量との関係は図８に示すようになる。すなわち、初期電池状態では直線Ｌ10のような関係にあったものが、低温時や劣化時には直線Ｌ11やＬ12のように変化するが各直線同士は平行であるため、規定モード走行時に走行距離に対して容量計表示がリニアに推移するとともに、容量計の一目盛は常に同一距離を示すことになる。図９は残存容量計のメータ表示の一例を説明する図であり、（ａ）はメータ表示、（ｂ）はメータ表示の動作を説明する図である。図９（ａ）のメータ表示では８個のＬＥＤで残存容量が表示され、ＬＥＤ１個当りの電力量が等しくなるように設定されている。図９（ａ）ではＬＥＤが６個点灯している。また、容量演算値の変動や回生充電による容量復帰によるＬＥＤ切り替わり点での点滅を防止するために、図９（ｂ）のようなヒステリシスを設定した。例えば、残存容量がＡからＢに変化するとＬＥＤの点灯個数が６から５になるが、回生充電等により残存容量が増加した場合においても残存容量がＢからＣまで変化しない限りは点灯数が５から６に変化しないように設定されている。なお、図９（ｂ）では、参考としてリチウムイオン電池の初期低温時容量と初期常温時容量を示した。
【００２２】
ところで、上述した劣化補正では、容量変化を表すパラメータβは補正係数ηを用いてβ＝γ×ηで与えられるとしたが、通常、βがγ（内部抵抗変化を表すパラメータ）とほぼ１対１の相関があるとしてβ＝γとされていた。しかしながら、実際にはβとγとでは劣化傾向が異なるため、容量計のリニアリティーが損われるという欠点があった。そこで、実験データに基づいて考察した結果、βとγとの間に以下に述べるような相関があることが解った。
【００２３】
図１０はβとγとの相関を示す図であり、この相関は電池の容量変化と出力劣化との関係から求めることができる。図１０において、縦軸はβを横軸はγをそれぞれ表し、数値は％を表している。図１０の破線Ｌ21は、β＝γと仮定したときのβとγの相関を示しており、実線Ｌ22は実験に基づいて得られた相関を示している。時間の経過とともにβ，γはＬ22上を矢印の方向に変化する。図から分かるように、初期状態ではβ＝γ＝１００％であって、時間の経過とともにγは減少するが、βはγが１００〜約８０％のときには１００％のまま一定に保たれる。γが約８０％より小さくなるとβも減少するようになる。図１０に示したような相関から相関係数δ（＝β／γ）を求めることができ、βはβ＝γ×δと算出することができる。このようにすることにより、容量計のリニアリティーを保つことができる。
【００２４】
−第２の実施の形態−
上述した第１の実施の形態では、電池特性を表す式（４）に含まれる劣化補正係数β，γを次のように決定していた。劣化による内部抵抗変化を表すパラメータγについては、満充電後に式（５）を用いて算出して前回に得られたγと平均するという方法により、満充電時に学習したものを用いていた。一方、劣化による容量変化を表すパラメータβに関しては、β＝γとするか、または、図１０に示すようなβとγとの相関δを予め求め記憶しておき、上記のようにして得られたγと相関δとから算出されたβを用いていた。
【００２５】
ところで、図１０のような相関を用いる場合、予め記憶された相関と実際の相関との間にズレが生じた場合、そのような相関に基づいて算出された電池の推定容量と実際の容量との間にもズレが生じることになる。図１１，１２は、相関δにズレが生じた場合の推定容量と実際の容量との関係を説明する図である。図１１はβとγの相関を示す図であり、δは実際の相関を、δ1，δ2は実験データ等から推定した相関を示しており、相関δ1は相関δに対して図の左方向にズレて推定した場合を、相関δ2は右方向にズレて推定した場合をそれぞれ示している。
【００２６】
先ず、相関δを用いて電池の劣化進行による特性の変化について説明する。電池の劣化が進行すると、β，γは図１１の相関δ上をＦ1→Ｆ2→Ｆ3→Ｆ4→Ｆ5→Ｆ6のように変化する。すなわち、初期状態Ｆ1ではβ＝γ＝１であるが、劣化の進行とともにγは１→０．８→０．６５→０．５→０．４→０．３のように変化し、そのときβは１→１→１→０．８→０．６５→０．５のように変化する。このような劣化進行による特性の変化を図１２に示した。図１２のＬ31は初期状態Ｆ1のときの電池特性を表しており、Ｆ2→Ｆ3→Ｆ4→Ｆ5→Ｆ6と劣化が進行するにつれて、特性曲線はＬ32→Ｌ33→Ｌ34→Ｌ35→Ｌ36のように変化する。なお、図１２では縦軸にパワーＰを取り、横軸に放電電力量Ｗｈを取った。
【００２７】
図１２の各特性曲線Ｌ31〜Ｌ36の図からも分るように、電池の劣化に伴う内部抵抗増加によりγが減少するとパワーを表すＰ軸の切片が小さくなり、電池容量変化によりβが減少すると放電電力量を表すＷｈ軸の切片が小さくなる。このとき、Ｗｈ軸の切片はパワーＰ＝０となるまでの放電可能量Ｗｈ（０）を表している。Ｆ２およびＦ３では、βの値は温度補正後の初期状態でＦ１と同じ１であるので放電可能量Ｗｈ（０）は変化することがなく全てＷｈ1である。一方、Ｆ４〜Ｆ６では順にβが減少しているため放電可能量Ｗｈ（０）もそれぞれＷｈ4〜Ｗｈ6と変化し、大きさはＷｈ1＞Ｗｈ4＞Ｗｈ5＞Ｗｈ6となっている。
【００２８】
次に、図１１のδ1，δ2のように推定相関が実際の相関δからズレた場合について説明する。γ＝０．４の場合について考えると、実際の相関δではＦ5の状態であるが、推定相関δ1およびδ2ではそれぞれ状態Ｆ15およびＦ25となる。状態Ｆ15におけるβの値はＦ5より大きいので特性曲線は図１３のＬ15のようになり、一方、状態Ｆ25のβはＦ5より小さいので特性曲線はＬ25のようになる。状態Ｆ5，Ｆ15，Ｆ25はいずれの場合もγが等しいので、特性曲線Ｌ35，Ｌ15，Ｌ25のＰ軸切片は同一となる。しかし、Ｆ5，Ｆ15，Ｆ25におけるβの値β5，β15，β25はβ25＜β5＜β15となっているので、特性曲線Ｌ5，Ｌ15，Ｌ25のＷｈ軸切片Ｗｈ5，Ｗｈ15，Ｗｈ25はＷｈ25＜Ｗｈ5＜Ｗｈ15となる。
【００２９】
そのため、推定相関δ2を用いた場合には、特性曲線Ｌ25から推定される容量は実際の容量より小さく算出されるので実際の残存容量は容量計の指示値より大きく、安全サイドの特性であると言える。しかし、推定相関δ1を用いた場合には、特性曲線Ｌ15から推定される容量は実際の容量より大きく算出されるため、例えば、残存容量計のＥＭＰＴＹ点灯前に走行不能となる可能性がある。
【００３０】
そこで、本実施の形態では、第１の実施の形態でγを満充電区間における放電データから算出したように、放電末期の放電データからβを算出し、そのようにして得られたβおよびγを用いて劣化補正した電池特性に基づいて電池の容量を算出する。
【００３１】
先ず、図１４を参照しながらγの算出方法について説明する。図１４では、電池の初期特性をＰ（Ｗｈ）の形で表すことにする。Ｌ41はＰ（Ｗｈ）で表される初期特性曲線を容量劣化補正係数βで補正した後の特性曲線であり、Ｌ42は実際の電池特性を表す曲線である。なお、βについては後述するが、ここでは満充電前のβを用いるとする。走行中にパワー演算を行い、そのときの放電電力積算値をＩＷＨn、算出されたパワーをＰnとすると、点Ｇ1（ＩＷＨｎ，Ｐn）は曲線Ｌ42上の点となる。曲線Ｌ41上の点Ｇ2はＷｈ座標が点Ｇ1と同一な点であり、曲線Ｐ（Ｗｈ）上の点Ｇ3はＰ座標が点Ｇ2と同一な点を示している。このとき、点Ｇ3のＷｈ座標はＩＷＨｎ／βとなり、そのときのＰ座標はＰ（ＩＷＨn／β）と表される。その結果、次式（９）で算出されるγnを用いて曲線Ｌ41を補正することにより曲線Ｌ42を得ることができる。
【数９】
γn＝Ｐn／Ｐ（ＩＷＨn／β）  …（９）
【００３２】
ところで、図１４からも分るように、放電末期においては点Ｇ1と点Ｇ2のＰ座標の差は小さくなるので、（９）式で算出されるγnの誤差に対する放電電力積算値ＩＷＨnおよびパワー演算値Ｐnの各誤差の影響が大きくなる。そこで、γnの算出は放電初期（例えば、放電深度ＤＯＤが０〜５０％の間）において行うことにする。例えば、満充電区間でγ1を、その後の放電深度ＤＯＤが０〜５０％の間で随時γ2〜γnをそれぞれ算出し、平均値γ’＝（γ1＋γ2＋…＋γn）／ｎを内部抵抗変化を表す内部抵抗劣化補正係数として用いる。
【００３３】
次いで、容量変化を表す容量劣化補正係数βの算出方法を図１５を参照しながら説明する。図１５では初期特性をＷｈ（Ｐ）と表し、Ｌ43はＷｈ（Ｐ）で表される初期特性曲線を上述の内部抵抗劣化補正係数γ’で補正した後の特性曲線であり、Ｌ42は実際の電池特性を表す曲線である。γ’の場合と同様に、放電電力積算値ＩＷＨnのときにパワーＰnが得られたとすると、点Ｇ1（ＩＷＨｎ，Ｐn）は曲線Ｌ42上の点となる。曲線Ｌ43上の点Ｇ4はＰ座標が点Ｇ1と同一な点であり、曲線Ｗｈ（Ｐ）上の点Ｇ5はＷｈ座標が点Ｇ4と同一な点を示している。このとき、曲線Ｌ43は曲線Ｗｈ（Ｐ）をγ’補正した曲線なので、点Ｇ5のＰ座標はＰn／γ’となり、そのときのＷｈ座標はＷｈ（Ｐn／γ’）と表される。その結果、次式（１０）で算出されるβnを用いて曲線Ｌ43を補正することにより曲線Ｌ42を得ることができる。
【数１０】
βn＝ＩＷＨn／Ｗｈ（Ｐn／γ’）  …（１０）
【００３４】
容量劣化補正係数βの場合には、点Ｇ1と点Ｇ4のＷｈ座標の差は放電初期においては小さいので、βnの誤差に対する放電電力積算値ＩＷＨnおよびパワー演算値Ｐnの各誤差の影響はγ’とは逆に放電初期において大きくなる。そこで、βnの算出は放電末期（例えば、放電深度ＤＯＤが５０〜１００％の間）において行うことにする。例えば、放電深度ＤＯＤが５０〜１００％の間で随時β1〜βnをそれぞれ算出し、平均値β’＝（β1＋β2＋…＋βn）／ｎを容量変化を表す容量劣化補正係数として用いる。なお、前述したγ’を求める際に用いたβには、このようにして得られたβ’が用いられる。
【００３５】
次の満充電後走行時には、このようにして得られたβ’を用いて放電初期時のγ’を算出する。なお、上述した例では、γ’、β’ともｎ個の値に対して平均を行ったが、次式（１１）のように最新の算出データと直近のデータとの平均を用いても良い。
【数１１】
γ’＝（γn-1＋γn）／２
β’＝（βn-1＋βn）／２  …（１１）
【００３６】
よって、内部抵抗の変化および容量の変化に対して劣化補正が施された最終的な特性Ｗｈ（Ｐ）’は、得られたγ’，β’および初期特性Ｗｈ（Ｐ）を用いて次式（１２）のように表すことができる。
【数１２】
Ｗｈ（Ｐ）’＝Ｗｈ（Ｐ／γ’）×β’  …（１２）
また、残存容量については、放電電力積算値ＩＷＨと特性Ｗｈ（Ｐ）’に基づいて推定される電池容量とを用いて次式（１３）のように算出される。
【数１３】
（残存容量）＝（推定電池容量）−（放電電力積算値）
＝｛Ｗｈ（Ｐmin）’−ΔＷｈ｝−ＩＷＨ  …（１３）
なお、式（１３）におけるＰminおよびΔＷｈは式（７）の場合と同様のものである。
【００３７】
上述したように、第２の実施の形態では、放電の最中にも劣化補正係数γおよびβを算出して修正を施しているのでより高精度に電池特性を算出することができ、特に容量算出精度が向上する。その結果、精度良く残存容量を推定することができ、特に、電池の劣化が進行した場合には効果的である。なお、上述した実施の形態では第１の実施の形態で出てきた温度補正係数αについて説明しなかったが、初期特性Ｗｈ（Ｐ）をγ’で補正した際に温度補正も含まれており、γ’は式（４）のαγに相当している。
【００３８】
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、相関係数δは内部抵抗劣化補正係数と容量劣化補正係数との相関に、関係Ｗｈ（Ｐ）は放電電力量とパワーとの相関関係にそれぞれ対応する。
【図面の簡単な説明】
【図１】残存容量演算装置の機能ブロック図。
【図２】残存容量計制御のフローチャート。
【図３】本発明による残存容量推定方法における温度補正および劣化補正を説明する図であり、（ａ）は基本式の場合、（ｂ）は温度補正をした場合、（ｃ）は（ｂ）に加えて劣化補正をした場合をそれぞれ示す。
【図４】常温初期時、低温時、低温劣化時の残存容量を説明する図。
【図５】電池容量の設定方法を説明する図であり、（ａ）は第１の設定方法、（ｂ）は第２の設定方法を示す図。
【図６】Ｐmaxを求める際の一次回帰演算を説明する図。
【図７】パワー特性対放電電力量を示す図。
【図８】容量計表示と放電電力量との関係を示す図。
【図９】残存容量計のメータ表示の一例を説明する図であり、（ａ）はメータ表示を示し、（ｂ）はメータ表示の動作を説明する図である。
【図１０】βとγの相関を示す図。
【図１１】推定容量と実際の容量との関係を説明する図であり、βとγの相関を示す図。
【図１２】電池の劣化進行に伴う特性の変化を示す図。
【図１３】推定相関δ1，δ2に対応する特性曲線を示す図。
【図１４】内部抵抗劣化補正係数γの算出方法を説明する図。
【図１５】容量劣化補正係数βの算出方法を説明する図。
【図１６】従来の残存容量を説明する図。
【符号の説明】
１  残存容量計制御演算部
２  パワー演算部
３  電圧検出部
４  電流検出部
５  温度検出部
６  制御部
１１  放電容量演算部
１２  温度補正係数α演算部
１３  内部抵抗劣化補正係数γ演算部
１４  容量劣化補正係数β演算部
１５  電力積算容量演算部
１６  最低保証パワーＰmin演算部
１７  フル容量Ｗｈ（Ｐmin）演算部
１８  残存容量演算部
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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