(57)【要約】【課題】低コストでありながら、充電池の電池残量の高精度な予測が可能なバッテリパックを提供する。【解決手段】電池の電池電圧及び電池温度を測定する電圧検出部と、電池残量を予測計算する演算部と、演算部を制御する制御部を備え、電池残量を回帰的に算出する電池残量予測フローと、電池電流が定電流状態にある場合を利用して電池特性の経年変化を推計する経年変化推計フローと、を備えた。【選択図】図１
2016176780.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池の電圧及び温度を計測して、電池の残量を予測する電池残量予測装置であって、
前記電池の電池電圧及び電池温度を測定する電圧検出部と、
前記電池電圧及び前記電池温度に基づき電池残量を予測計算する演算部と、
前記電池残量予測装置の動作及び前記演算部を制御する制御部と、を備え、
前記電池残量予測装置は、
測定した前記電池電圧及び電池温度と、電池等価回路における電池の内部インピーダンスと、に基づいて電池残量を回帰的に算出する、電池の残量を予測計算する電池残量予測フローと、
電池電流が定電流状態にある場合を利用して電池特性の経年変化を推計する経年変化推計フローと、
を具備していることを特徴とする電池残量予測装置。
【請求項２】
前記電池等価回路は、
電池開回路電圧を出力する電圧源と、
前記電圧源に直列に接続された第１の抵抗と、
前記第１の抵抗に直列接続された、抵抗とコンデンサが並列接続されたインピーダンス素子を備えた内部インピーダンスと、を備えた
ことを特徴とする請求項１記載の電池残量予測装置。
【請求項３】
前記経年変化推計フローは、
電池特性が計測可能状態にあるか判断し、
前記電池が充電状態にあることを判断し、
第１の時刻の電池電圧及び電池温度と前記第１の時刻から単位時間後の電池電圧及び電池温度とを計測し、
計測した前記第１の時刻の電池電圧及び電池温度と前記第１の時刻から単位時間後の電池電圧及び電池温度と、前記第１の時刻から前記単位時間前の電池残量と、前記インピーダンス素子に掛かる電圧と、を基に前記第１の時刻における電池残量を回帰的に算出し、
前記電池残量を用いて電池特性の経年変化係数を推計し、
前記経年変化係数の推計を所定の回数を実行したか判断し、
前記経年変化係数の平均値を算出し、
前記経年変化係数の平均値から電池特性の経年変化を算出し、前記電池特性の経年変化の推計値を更新する、
ことを特徴とする請求項２記載の電池残量予測装置。
【請求項４】
前記電池残量予測装置において、
電池負荷としての定電流源を具備し、電池で動作するシステムの動作電流が所定の電流以下の状態にあると判定された時、前記定電流源を活性化し前記電池電流が定電流状態になった後に、前記電池電圧及び電池温度を測定し、前記電池特性の経年変化を推計する、
ことを特徴とする請求項２記載の電池残量予測装置。
【請求項５】
前記経年変化推計フローは、
電池特性が計測可能状態にあるか判断し、
計測可能状態にあった場合に、前記定電流源を電池負荷とし、
所定の時間の経過を計測し、
所定の時間の経過後に、第１の時刻の電池電圧及び電池温度と前記第１の時刻から単位時間後の電池電圧及び電池温度とを計測し、
計測した前記第１の時刻の電池電圧及び電池温度と前記第１の時刻から単位時間後の電池電圧及び電池温度と、前記第１の時刻から前記単位時間前の電池残量と、前記インピーダンス素子に掛かる電圧と、を基に前記第１の時刻における電池残量を回帰的に算出し、
前記電池残量を用いて電池特性の経年変化係数を推計し、
前記経年変化係数の推計を所定の回数を実行したか判断し、
前記所定の回数を実行した場合に、前記定電流源を前記電池から切り離し、
前記経年変化係数の平均値を算出し、
前記経年変化係数の平均値から電池特性の経年変化を算出し、前記電池特性の経年変化の推計値を更新する、
ことを特徴とする請求項４記載の電池残量予測装置。
【請求項６】
前記電池等価回路の内部インピーダンスは、
前記インピーダンス素子を複数直列接続した
ことを特徴とする請求項１記載の電池残量予測装置。
【請求項７】
前記経年変化推計フローは、
電池特性が計測可能状態にあるか判断し、
前記電池が充電状態にあることを判断し、
第１の時刻の電池電圧及び電池温度と前記第１の時刻から単位時間後の電池電圧及び電池温度とを計測し、
計測した前記第１の時刻の電池電圧及び電池温度と前記第１の時刻から単位時間後の電池電圧及び電池温度と、前記第１の時刻から前記単位時間前の電池残量と、を基に前記第１の時刻における電池残量を回帰的に算出し、
前記電池残量を用いて電池特性の経年変化係数を推計し、
前記経年変化係数の推計を所定の回数を実行したか判断し、
前記経年変化係数の平均値を算出し、
前記経年変化係数の平均値から電池特性の経年変化を算出し、前記電池特性の経年変化の推計値を更新する、
ことを特徴とする請求項６記載の電池残量予測装置。
【請求項８】
前記電池残量予測装置において、
電池負荷としての定電流源を具備し、電池で動作するシステムの動作電流が所定の電流以下の状態にあると判定された時、前記定電流源を活性化し前記電池電流が定電流状態になった後に、前記電池電圧及び電池温度を測定し、前記電池特性の経年変化を推計する、
ことを特徴とする請求項６記載の電池残量予測装置。
【請求項９】
前記経年変化推計フローは、
電池特性が計測可能状態にあるか判断し、
計測可能状態にあった場合に、前記定電流源を電池負荷とし、
所定の時間の経過を計測し、
所定の時間の経過後に、第１の時刻の電池電圧及び電池温度と前記第１の時刻から単位時間後の電池電圧及び電池温度とを計測し、
計測した前記第１の時刻の電池電圧及び電池温度と前記第１の時刻から単位時間後の電池電圧及び電池温度と、前記第１の時刻から前記単位時間前の電池残量と、を基に前記第１の時刻における電池残量を回帰的に算出し、
前記電池残量を用いて電池特性の経年変化係数を推計し、
前記経年変化係数の推計を所定の回数を実行したか判断し、
前記所定の回数を実行した場合に、前記定電流源を前記電池から切り離し、
前記経年変化係数の平均値を算出し、
前記経年変化係数の平均値から電池特性の経年変化を算出し、前記電池特性の経年変化の推計値を更新する、
ことを特徴とする請求項８記載の電池残量予測装置。
【請求項１０】
電池残量予測演算を行う時間間隔は、２Ｎ（Ｎは整数）秒とすることを特徴とする請求項１から９のいずれか記載の電池残量予測装置。
【請求項１１】
負荷が接続される第一及び第二の外部端子の間に直列に接続された電池及び負荷電流制御用のＭＯＳＦＥＴと、
前記電池の両端に接続され、前記電池の状態を監視し前記ＭＯＳＦＥＴを制御する制御回路と、
前記電池の両端に接続され、前記電池の残量を予測する請求項１から１０のいずれか記載の電池残量予測装置と、
を備えたことを特徴とするバッテリパック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリパックに関係し、特にＬｉイオン充電池等の電池残量を予測する電池残量予測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
充電池は、携帯機器を始めとして、多くの装置に使われていて、充放電を管理するバッテリ管理システムが必須である。特に機器稼動時には稼動時間をより正確に知ることが必要であり、そのために電池残量予測装置が使われている。
【０００３】
従来の電池残量予測装置を備えたバッテリパックを図７に示す。従来の電池残量予測装置２０は、信号処理演算を行うＣＰＵ２１と、信号処理演算の際に用いるＲＡＭ２２と、充電池７の１セル分の電池電圧をレベル変換器２６で変換された電池電圧を検出するためのＡＤＣ２３と、充電池７の電流を検出する電流センス抵抗６で発生する電圧を検出するためのＡＤＣ２４と、電池の特性データ等を予め保持しておく不揮発性メモリ２５と、を備えている。電池残量予測装置は、充電池７の電圧と、電流センス抵抗６を用いて計測された充電池７の電流値よりクーロンカウンタで求められた移動電荷量等とから、電池残量が求められている。高精度な残量予測には、充電池７の電圧及び電流の高精度な計測が必須である。
特に電流計測に注目すると、電流センス抵抗６は抵抗値が高精度なことが求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第６７８９０２６号明細書
【特許文献２】米国特許第６８３２１７１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電池残量予測装置は、電池電圧、電池電流等を計測することで、電池残量予測計算が行われている。電池残量予測計算に於いては、電池の開回路電圧と電池の電池残量を表す充電状態ＳＯＣの電池固有の相関関係が利用されている。さらに、電池電流を計測し、電池からの流出電荷量を算出（クーロンカウント）することでも残量予測が行われている。アプリケーションシステムが電池で駆動されている場合、電池の内部インピーダンスの影響により、電池出力電圧は電池開回路電圧とは異なる電圧が出力される。
【０００６】
従って、駆動時には正確な電池開回路電圧を計測することが出来ないため、電池開回路電圧を推計する幾つか手法が採られている。並行して、流出電荷量の総量を計測することで残量予測がなされている。このためには、電池電流の高精度な計測が必須で、高精度電流計測のために高精度で電流許容量大の高価なセンス抵抗が必要とされている。
【０００７】
また、電池特性である電池の最大電池容量、電池内部インピーダンスは使用するに従い経年変化して、使える電池容量が漸減して行く。正確な電池残量予測計算を行うためには、最大電池容量、電池内部インピーダンスの変化を計算に反映させる必要があり、最大電池容量、電池内部インピーダンスの経年変化を計測、或いは推計する手法が提案されている。
【０００８】
計測する手法では、電池電流の計測が必須となっている。従って、電池端子電圧値のみから残量予測を行う残量予測装置では、電池特性の充放電サイクル数依存性とかを利用した劣化モデルを用いられたりしている。しかしながら、経年変化の状況は、電池使用方法に大きく依存することから、正確な劣化を予測することが困難で、電池残量予測計算誤差が使用して行くに従い大きくなって行くと言う課題がある。
本発明は、電池電圧値を基にした残量予測装置において、電池電流計測を行わずとも電池特性の経年変化を正確に推計できる高精度残量予測装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の電池残量予測装置は、消費電流が定電流時に電池特性を測定し、電池特性の経年変化の推計フローを具備する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の電池残量予測装置によれば、電流センス抵抗は不要となり、検出された電池電圧に基づき正確な電池特性の経年変化を推計でき、高精度電池残量予測を永続的に可能とする。従って、サイズが小さく、かつ低コストでバッテリパックを提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態の電池残量予測装置を備えたバッテリパックのブロック図である。
【図２】電池の等価回路モデルの一例を示す回路図である。
【図３】本実施形態の電池残量予測装置における電池特性の経年変化推計フローである。
【図４】本実施形態の電池残量予測装置における電池特性の経年変化推計フローの他の例である。
【図５】電池の簡略化した等価回路モデルを示す回路図である。
【図６】本実施形態の電池残量予測装置における電池の簡略化した等価回路モデルに対応する電池特性の経年変化推計フローの計測及び算出部分のフローである。
【図７】従来の電池残量予測装置を備えたバッテリパックのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本実施形態の電池残量予測装置を備えたバッテリパックのブロック図である。  本実施形態のバッテリパックは、電池残量予測装置１と、充電池７と、充放電制御用のＭＯＳＦＥＴ８と、充放電制御回路１５と、外部端子１８及び１９と、を備えている。
電池残量予測装置１は、電圧検出部１１と、制御部１６と、電池残量予測計算等を行う演算部１２と、定電流源４と、スイッチ５を備えている。
【００１３】
本実施形態のバッテリパックは、以下のように接続されている。電池残量予測装置１は、充電池７の両端に接続される。ＭＯＳＦＥＴ８は、外部端子１９に設けられる。充放電制御回路１５は、充電池７の両端に接続され、出力端子はＭＯＳＦＥＴ８に接続される。外部端子１８及び１９には、負荷３となるアプリケーションシステムが接続される。電圧検出部１１は、入力端子に充電池７が接続され、出力端子が制御部１６に接続される。制御部は演算部に接続される。定電流源４は、スイッチ５を介して電池７に接続される。
【００１４】
定電流源４は、スイッチ５を介して電池７の負荷として接続される。電圧検出部１１は、充電池７の端子電圧を検出して、制御部１６に出力する。制御部１６と演算部１２は、電圧検出部１１から得られた情報に基づき充電池７の電池残量を高精度に予測計算を行う。制御部１６と演算部１２において、高精度電池残量予測演算が実行される。さらに、高精度残量予測のための電池特性経年変化の推計フローを実行する。
【００１５】
本発明は、電池の電池残量（充電状態ＳＯＣ）を高精度に予測する為に、電池特性の経年変化を正確に推計する手法を有する電池残量予測装置１を提供する。
図２は、充電池７の等価回路モデルを示す回路図である。本モデルは、最大電池容量Ｑｍａｘが規定され、充電状態や電池温度に依存して電池開回路電圧を出力する電圧源３１と、電池内部インピーダンスの等価回路を構成する抵抗ＲｋとコンデンサＣｋが並列接続され、このＣ−Ｒ並列回路がＭ組直列接続され、更に直列接続された抵抗Ｒ０とから構成されている。
【００１６】
Ｃ−Ｒ並列回路は、充電池７の出力電圧の過渡応答特性を示す。Ｃ−Ｒ並列回路の接続個数は、求めるモデル精度に依存し、接続個数を増やすほど高精度化が容易となる。最大電池容量や電池内部インピーダンスは電池が使用されるにつれて変化する。一般的に、最大電池容量は減少し、電池内部インピーダンスは増大する。このため、電池残量予測計算を行う際、これらの経年変化が考慮されないと、電池残量予測の誤差が電池使用経過時間と共に大きくなる。従って、これらの電池特性変化の計測や推計することが必須となる。
【００１７】
先ず、充電池７の等価回路を基にして電池開回路電圧Ｖｏｃｖと電池端子電圧ＶＢの関係を示す関係式を導出する。負荷電流をｉＬとして、微分方程式を立式する。Ｃ−Ｒの並列回路を構成するＲｋとＣｋに掛かる電圧をΔｋ（ｋ≧１）とすると、Ｒ１〜ＲＭまでの各抵抗に流れる電流をｉＲｋとして、式１となる。
【００１８】
【数１】
2016176780.tif 000003
【００１９】
また、Ｃ１〜ＣＭまでの各コンデンサに流れる電流をｉＣｋとして、式２と表される。
【００２０】
【数２】
2016176780.tif 000004
【００２１】
これらの電流の合計は、負荷電流ｉＬ＝ｉＲｋ＋ｉＣｋ  に等しいことから、以下の２式を得る。
【００２２】
【数３】
2016176780.tif 000005
【００２３】
【数４】
2016176780.tif 000006
【００２４】
電池特性が経年変化するとして、これら等価回路パラメータ、Ｑｍａｘ、Ｒｋ、Ｃｋの経年変化係数をそれぞれ、ＣＱｄｇ、ＣＲｄｇ，ＣＣｄｇ、とすると、式３と式４は以下の２式となる。
【００２５】
【数５】
2016176780.tif 000007
【００２６】
【数６】
2016176780.tif 000008
【００２７】
尚、経年変化係数“１”は、経年変化が無い事を意味する。
負荷電流ｉＬは、電池の充電状態ＳＯＣの変化と、最大電池容量Ｑｍａｘと、最大電池容量の経年変化係数ＣＱｄｇとで、次式で表すことが出来る。充電状態ＳＯＣは、ある時点における電池容量と最大電池容量Ｑｍａｘの比で表したものである。従って、電池が正常状態にある場合、０≦ＳＯＣ  ≦１である。負の場合は過放電状態を、“１”を超える場合は過充電状態に相当する。尚、電流は放電方向を正として、下記式で表すことが出来る。
【００２８】
【数７】
2016176780.tif 000009
【００２９】
式７に式５と式６に代入すると、式８と式９を得る。
【００３０】
【数８】
2016176780.tif 000010
【００３１】
【数９】
2016176780.tif 000011
【００３２】
ここで、経年変化係数ＣＲｄｇとＣＱｄｇの積をＣｄｇとし、また、電池内部インピーダンスの時定数  Ｒｋ・Ｃｋの経年変化は小さいと仮定すると、ＣＲｄｇ・ＣＣｄｇ〜１と近似できる。以上を考慮すると式８、式９は次式に簡略化される。
【００３３】
【数１０】
2016176780.tif 000012
【００３４】
【数１１】
2016176780.tif 000013
【００３５】
本微分方程式を解くにあたり、微分方程式を時刻ｎと、単位時間をｔＣとして１時刻前をｎ−１と表記した差分方程式で近似すると、式１０は、式１２となる。
【００３６】
【数１２】
2016176780.tif 000014
【００３７】
式１２からΔｋ、ｎを求めると、式１３となる。
【００３８】
【数１３】
2016176780.tif 000015
【００３９】
他方、式１１を差分方程式近似すると、式１４となる。
【００４０】
【数１４】
2016176780.tif 000016
【００４１】
式１３を式１４に代入すると、式１５が求まる。
【００４２】
【数１５】
2016176780.tif 000017
【００４３】
式１５を１時刻前時刻ｎ−１の充電状態ＳＯＣｎ−１とΔｋ，ｎ−１と、時刻ｎでの電池端子電圧ＶＢｎを基に、時刻ｎの充電状態ＳＯＣｎを求めることにより、残量予測を行うことが出来る。計算に当っては、経年変化係数Ｃｄｇが既知であることが必要である。最大電池容量、電池内部抵抗の個々の経年変化係数が未知でも、これらの積の経年変化係数を知る事が出来れば、経年変化を反映した電池残量予測計算が出来る。
次時刻ｎ＋１での式１５に対応するものとして、式１６が求まる。
【００４４】
【数１６】
2016176780.tif 000018
【００４５】
式１６は、Δｋ、ｎに式１３を代入すると式１７と表される。
【００４６】
【数１７】
2016176780.tif 000019
【００４７】
時刻ｎに於ける式１５、時刻ｎ＋１での式１７を用いて、経年変化係数を求める事を考える。ここで、電流値は未知あっても電池電流が一定の状態にあることを仮定する。この仮定により、時刻ｎと時刻ｎ＋１での電池残量の変化は等しいとすることができる。即ち、ＳＯＣｎ＋１−ＳＯＣｎ＝ＳＯＣｎ−ＳＯＣｎ−１となる。
これにより、式１７は、式１８となる。
【００４８】
【数１８】
2016176780.tif 000020
【００４９】
式１５と式１８は、それぞれ変形すると式１９を式２０となる。
【００５０】
【数１９】
2016176780.tif 000021
【００５１】
【数２０】
2016176780.tif 000022
【００５２】
式１９を式２０で除すると、式２１となる。
【００５３】
【数２１】
2016176780.tif 000023
【００５４】
定電流の仮定により、ＳＯＣｎ＋１＝２・ＳＯＣｎ−ＳＯＣｎ−１となる。この関係を式２１に適用して、ＳＯＣｎに関して解くことにより、時刻ｎでの充電状態ＳＯＣｎが求まる。式１６に戻ってＣｄｇに関して解くと、式２２で表される。
【００５５】
【数２２】
2016176780.tif 000024
【００５６】
経年変化係数Ｃｄｇは、式２２に式２１でＳＯＣｎとして求められた値を代入することで求まる。
最大電池容量Ｑｍａｘ及び電池内部抵抗Ｒｋの個々の経年変化係数が未知であるが、これらの積である経年変化係数Ｃｄｇは求まり、正確な残量予測が可能となる。
【００５７】
最大電池容量、電池内部抵抗の個々の経年変化係数を知るためには、電池電流として定電流性に加えて電流値を知る必要がある。この電流値がｉＣとして既知であれば、最大電池容量とその経年変化係数は、式２３で表される。
【００５８】
【数２３】
2016176780.tif 000025
【００５９】
本式から、最大電池容量の経年変化係数ＣＱｄｇを式２４から求めることが出来る。
【００６０】
【数２４】
2016176780.tif 000026
【００６１】
他方、電池内部抵抗の経年変化係数は、式２５に従い求めることが出来る。
【００６２】
【数２５】
2016176780.tif 000027
【００６３】
以上の通り、電池電流が定電流である場合を利用することで、経年変化を知ることが出来る。加えて電流値が既知であれば、最大電池容量、電池内部抵抗のそれぞれの経年変化を知ることが出来る。
【００６４】
電池電流が一定であることが必要であることから、この状態を設定可能とすることで経年変化係数を求める。設定するために、先ず、アプリケーションシステムが停止やスタンバイ状態、即ちアプリケーションシステムの電流が〜“０”に近い状態にある事を判定し、この状態で、電池残量予測装置１に内蔵した既知の定電流源を活かすことで、電流値が既知の定電流放電状態にすることが出来、上記で述べた手法で経年変化係数を求めることが出来る。
【００６５】
次に、電池の充電状態を考察すると、電池を充電する場合、充電期間の殆どが定電流充電状態である。満充電に近い状態でのみ定電流充電と異なるが、少なくとも、定電流充電状態にあることは、電池残量の増減変化と電池電圧値が所期の電圧範囲にあるか否かで容易に知る事ができる。この状態にあることを検知して、前記で述べた手法で経年変化係数を求めることが出来る。充電電流値は、充電装置により異なるが、充電電流値は規定されている。その場合、電池残量予測計算上から算出される電流値と比較することで、どの規定電流値で充電されているかを知ることが可能であり、この充電電流値を用いて最大電池容量、電池内部抵抗の個々の経年変化係数を求めることが出来る。
【００６６】
以上の手法を図３に示す。図３、本実施形態の電池残量予測装置１における電池特性の経年変化推計フローである。
ステップＳ１では、電池の経年変化を知るための電池特性推計フローを実施するか否かをフラグＦｌａｇ＿ａで判定する。Ｆｌａｇ＿ａは、電池残量予測装置１外からの制御によって、或いは、電池残量予測装置１内に設けた各種の条件、例えば前回からの特性推計経過時間や充放電サイクル数とかが条件を満たすかどうかでフラグＦｌａｇ＿ａを自動的に立てることが考えられる。Ｆｌａｇ＿ａが立った場合（本例では“１”としている）、ステップＳ２に進む。
【００６７】
ステップＳ２では、電池電流が略“０”であるか否かを判定する。電池残量予測計算から算出される電池開回路電圧ＯＣＶｊとその時の電池端子電圧ＶＢｊの差電圧から判定する。この差電圧が所期の電圧δより小さいか否かで判定する。この差電圧がδより小さくなると、ステップＳ３に進む。
【００６８】
ステップＳ３では、電池残量予測装置１に内蔵している定電流源（電流ｉＣ）を電池負荷として接続、或いは活性化する。
ステップＳ４では、定電流源が活性化後、定電流源等の動作が安定するまで、所期の時間待機する。尚、場合によっては、待機時間は無くても良い。
ステップＳ５では、時刻ｎ、及びｎ＋１に於ける電池電圧ＶＢｎ、ＶＢｎ＋１、電池温度Ｔｎ、Ｔｎ＋１を計測する。
【００６９】
ステップＳ６では、ステップＳ５で得られた電池電圧と電池温度に加えて、電池残量予測計算から得られている時刻ｎ−１に於ける充電状態ＳＯＣｎ−１と電池等価回路モデル内内部電圧Δｋ、ｎ−１を基に経年変化係数の算出に用いる時刻ｎに於ける充電状態ＳＯＣｎを回帰的に算出する。この算出には、式２１を用いる。
【００７０】
この計算を実行するに当って、電池特性式として予め用意した関係式を仮定する。電池開回路電圧の充電状態ＳＯＣ及び電池温度Ｔ依存性、電池等価回路の電池インピーダンスの充電状態ＳＯＣ及び電池温度Ｔ依存性を、Ｖｏｃｖ＝ｆｏｃｖ（ＳＯＣ，Ｔ）、Ｒｋ＝ｆＲｋ（ＳＯＣ，Ｔ）  （ｋ≧０）、Ｃｋ＝ｆＣｋ（ＳＯＣ，Ｔ）  （ｋ≧１）で仮定する。
これらの式は代数的に表せない場合は、数値テーブルとして定義する。これらを式２１に適用すると、式２６で表される。
【００７１】
【数２６】
2016176780.tif 000028
【００７２】
ここで、τｋ（ＳＯＣｎ，Ｔｎ）≡ｆｃｋ（ＳＯＣｎ，Ｔｎ）・ｆＲｋ（ＳＯＣｎ，Ｔｎ）とする。
本式をＳＯＣｎ＋１＝２・ＳＯＣｎ−ＳＯＣｎ−１を条件として、充電状態ＳＯＣｎを回帰的に算出する。
【００７３】
ステップＳ７では、ステップＳ６で求められた充電状態ＳＯＣｎを基に、電池特性のそれぞれの経年変化係数Ｃｄｇ、ＣＱｄｇ、ＣＲｄｇを算出する。算出の際に用いる電池電流は、電池残量予測装置１に内蔵した既知の定電流源４の電流ｉＣである。
【００７４】
ステップＳ８では、ステップＳ５からステップＳ７までのフローを繰返す回数Ｎまでカウントする。
ステップＳ９では、電池残量予測装置１に内蔵した定電流源４を電池７から切断、或いは、非活性化する。
ステップＳ１０では、各経年変化係数の平均値を算出する。
【００７５】
ステップＳ１１では、電池残量予測計算に用いる最大電池容量、電池内部インピーダンスを更新する。
最後のステップＳ１２では、電池特性推計Ｆｌａｇ＿ａをクリア（本例では“０”）して、本フローは終了する。
【００７６】
以上説明したように、本発明の定電流源４の電流ｉＣを利用して電池特性の経年変化を正確に推計する手法によれば、電池残量を高精度に予測可能な電池残量予測装置１を提供することが出来る。
【００７７】
なお、以上説明したフローは、定電流源４を備え、その電流ｉＣを利用して電池特性の経年変化係数を求める。以下に定電流源４を備えない電池残量予測装置１の電池特性の経年変化係数を求める手法について、図４の電池特性の経年変化推計フローを用いて説明する。即ち、電池残量予測装置１は、定電流源４及び５を備えていない。
【００７８】
ステップＳ１では、充電池７の経年変化を知るための電池特性推計を実施するか否かをフラグＦｌａｇ＿ｂで判定する。Ｆｌａｇ＿ｂは電池残量予測装置１外からの制御によって、或いは、電池残量予測装置１内に設けた各種の条件、例えば前回からの特性推計時間や充放電サイクル数とかが条件をクリアしたかどうかでＦｌａｇ＿ｂを自動的に立てることが考えられる。Ｆｌａｇ＿ｂが立った場合（本例では“１”としている）、ステップＳ２に進む。
【００７９】
ステップ２では、充電状態にあるかを判定する。充電状態ＳＯＣは電池残量予測計算から求められているが、充電状態にある場合には、充電状態ＳＯＣは増加して行くことから、充電状態ＳＯＣの変化から充電状態にあるか否かを判定することができる。或いは、電池残量予測装置１の外部からの制御によっても設定することも可能である。充電状態と判定されると、ステップＳ３に進む。
【００８０】
ステップＳ３では、充電電流の定電流値を選択する。充電電流には、充電装置によって異なる場合があるが、充電装置毎に規定されている。電池残量予測計算過程に於いて求められる電流を複数ある充電装置の規定電流値と比較し、近い規定電流値を充電電流ｉＣとして選択することが考えられる。
【００８１】
ステップＳ４〜Ｓ７は、図３のステップＳ５〜Ｓ８と同様なので、説明は省略する。
ステップＳ８では、電池特性の経年変化係数の平均値を算出する。
ステップＳ９では、電池残量予測計算に用いる最大電池容量、電池内部インピーダンスを更新する。
ステップＳ１０では、フラグＦｌａｇ＿ｂをクリア（本例では、Ｆｌａｇ＿ｂ＝“０”）してフローを終了する。
【００８２】
以上説明したように、本発明の充電電流を利用して電池特性の経年変化を正確に推計する手法によっても、電池残量を高精度に予測可能な電池残量予測装置１を提供することが出来る。
【００８３】
なお、これまでのフローは、図２に示した一般的な電池等価回路モデルを元にして推測計算をしたが、図５に示す簡略化した電池等価回路モデルを用いても、電池特性の経年変化を示す経年変化係数を推計するが出来る。簡略化した電池等価回路モデルは、並列接続されたＣ−Ｒ回路を一組のみとした。
式５と式６に於いて、Ｍ＝１とすると、式２７と式２８を得る。
【００８４】
【数２７】
2016176780.tif 000029
【００８５】
【数２８】
2016176780.tif 000030
【００８６】
式２８からΔ１について求め、式２７に代入して整理すると、式２９となる。
【００８７】
【数２９】
2016176780.tif 000031
【００８８】
式２９の微分方程式を時刻ｎと時刻ｎ−１で差分近似すると、式３０で表すことが出来る。
【００８９】
【数３０】
2016176780.tif 000032
【００９０】
式３０を基に電池特性の経年変化係数を求めるために、先に仮定したと同様に定電流放電或いは定電流充電を仮定する。この仮定により、ｉＬ，ｎ＝ｉＬ，ｎ−１とすることができるので、式３１となる。
【００９１】
【数３１】
2016176780.tif 000033
【００９２】
式３２で表される電流ｉＬ，ｎを式３１に代入すると式３３となる。
【００９３】
【数３２】
2016176780.tif 000034
【００９４】
【数３３】
2016176780.tif 000035
【００９５】
上記式を基に時刻ｎ＋１に於いても立式すると、式３４で表すことが出来る。
【００９６】
【数３４】
2016176780.tif 000036
【００９７】
定電流の仮定により、ＳＯＣｎ−ＳＯＣｎ−１＝ＳＯＣｎ＋１−ＳＯＣｎとして、式３３を式３４で除すると、
【００９８】
【数３５】
2016176780.tif 000037
【００９９】
となり、定電流の仮定から  式３６が成立する。
【０１００】
【数３６】
2016176780.tif 000038
【０１０１】
以上の式３５と式３６を用いて時刻ｎに於ける、充電状態ＳＯＣｎを回帰的手法により算出する。求められた充電状態ＳＯＣｎを用いて、電池特性の経年変化係数をＣｄｇ、ＣＱｄｇ、ＣＲｄｇをそれぞれ下記式で求めることが出来る。
【０１０２】
【数３７】
2016176780.tif 000039
【０１０３】
【数３８】
2016176780.tif 000040
【０１０４】
【数３９】
2016176780.tif 000041
【０１０５】
以上の手法を図６に示す。図６のステップＳａ〜Ｓｃは、図３におけるステップＳ４〜Ｓ７に、図４におけるステップＳ４〜Ｓ６に対応する。
このフローの特徴は、ステップＳｂに於いて、時刻ｎ及び時刻ｎ＋１に於ける電池電圧ＶＢｎ、ＶＢｎ＋１と電池温度Ｔｎ、Ｔｎ＋１と、時刻ｎ−１での充電状態ＳＯＣｎ−１を基に時刻ｎに於ける充電状態ＳＯＣｎを求めることとしていることである。
以上のようなフローによれば、簡略化した電池等価回路モデルを用いても、電池特性の経年変化を示す経年変化係数を推計するが出来る。
【０１０６】
以上説明したように、本発明の電池特性の経年変化を正確に推計する手法によれば、電池残量を高精度に予測可能な電池残量予測装置１を提供することが出来る。
また、電池残量予測計算並びに電池特性の経年変化推計計算は、２進数計算で行うことから、演算時間間隔を２Ｎ（Ｎ：整数）秒とすることで、計算の論理規模の低減を図ることが容易となり、集積回路化した際には、集積回路のチップサイズの低減に効果がある。
【符号の説明】
【０１０７】
１  電池残量予測装置
４  定電流源
７  充電池
１１  電圧検出部
１２  演算部
１５  充放電制御回路
１６  制御部
３０、４０  電池等価回路
【図１】
2016176780.tif 000042
【図２】
2016176780.tif 000043
【図３】
2016176780.tif 000044
【図４】
2016176780.tif 000045
【図５】
2016176780.tif 000046
【図６】
2016176780.tif 000047
【図７】
2016176780.tif 000048