(57)【要約】【課題】二次電池の開放電圧を高精度に推定することができる開放電圧推定装置を提供すること。【解決手段】二次電池Ｂに第１電流Ｉ１が流れる際の電圧Ｖ１と第二電流Ｉ２が流れる際の電圧Ｖ２との差分電圧ΔＶを測定し、この差分電圧ΔＶと差分電流ΔＩとによって直線Ｌの傾きｒを求めることによって、独立に測定した２点を結ぶことにより直線の傾きを求める方法と比較して、傾きｒの誤差を小さくすることができる。また、直線Ｌを決定するためには傾きｒだけでなく点Ｍの座標を求める必要があるものの、直線Ｌは点Ｍの誤差範囲内で上下に平行移動するだけであり、傾きに生じる誤差が大きい従来の方法と比較して、開放電圧ＯＣＶを高精度に推定することができる。【選択図】図３
2016075514.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池の開放電圧を推定する開放電圧推定装置であって、
第１入力端子及び第２入力端子を有し、該第１入力端子及び該第２入力端子のそれぞれに入力された電圧の差分値に応じた差分電圧を出力する差分電圧出力手段と、
前記二次電池の一方の電極を前記第１入力端子及び前記第２入力端子に排他的に接続する切換スイッチと、
前記第１入力端子と二次電池の他方の電極との間の電圧を保持可能な第１電圧保持手段と、
前記第２入力端子と前記他方の電極との間の電圧を保持可能な第２電圧保持手段と、
前記二次電池に第１電流が流れる際に当該二次電池の一方の電極と前記第１入力端子とを接続し、前記二次電池に前記第１電流と大きさが異なる第２電流が流れる際に当該二次電池の一方の電極と前記第２入力端子とを接続するように、前記切換スイッチを制御する接続切換制御手段と、
前記一方の電極と前記他方の電極との間の電圧を測定する電圧測定手段と、
前記第１電流、前記第２電流、前記差分電圧、前記電圧測定手段による電圧測定時に前記二次電池に流れる測定時電流、及び、前記電圧測定手段の測定電圧に基づいて前記開放電圧を推定する推定手段と、を備えることを特徴とする開放電圧推定装置。
【請求項２】
前記推定手段が、電流を一方の軸とするとともに電圧を他方の軸とする座標系において、前記第１電流と前記第２電流との差分電流と、前記差分電圧と、の比に基づいて傾きを算出するとともに、前記測定時電流及び前記測定電圧を示す座標を通るとともに該傾きを有する直線を求め、当該直線と前記他方の軸との交点に基づいて前記開放電圧を推定することを特徴とする請求項１に記載の開放電圧推定装置。
【請求項３】
前記第１電流及び前記第２電流が、放電時に前記二次電池に流れる電流であることを特徴とする請求項１又は２に記載の開放電圧推定装置。
【請求項４】
前記測定時電流が、前記第１電流又は前記第２電流に等しいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の開放電圧推定装置。
【請求項５】
前記差分電圧出力手段が、前記差分電圧として前記差分値を所定の増幅率で増幅した電圧を出力するように構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の開放電圧推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池の開放電圧を推定する開放電圧推定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、電動モータを用いて走行する電気自動車（ＥＶ）や、エンジンと電動モータとを併用して走行するハイブリッド自動車（ＨＥＶ）などの各種車両には、電動モータの動力源として、リチウムイオン充電池やニッケル水素充電池などの二次電池が搭載されている。
【０００３】
このような二次電池において、充電容量（即ち、残容量）であるＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）を推定する方法として、二次電池の開放電圧に基づいて推定する方法や、充放電時の電流の積算値に基づいて推定する方法が知られており、これらの方法を組み合わせて充電容量を推定する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された充電容量の推定方法では、二つの方法を適宜に組み合わせることにより推定値の精度の向上が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２５７２０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の方法のように開放電圧に基づいて充電容量を推定する際、二次電池は負荷電流や充電電流が流れると内部抵抗によって電圧降下してしまうため、充放電時に開放電圧を測定することは困難であった。そこで、充放電時に二次電池の開放電圧を推定する方法の一例として、以下のような方法が考えられる。まず、充放電時に二次電池に互いに異なる２つの電流Ｉ０１、Ｉ０２が流れる際の電圧Ｖ０１、Ｖ０２を測定する。さらに、図４に示すように、横軸を電流Ｉ、縦軸を電圧Ｖとする座標系において第１測定点Ｍ０１（Ｉ０１，Ｖ０１）と第２測定点Ｍ０２（Ｉ０２，Ｖ０２）とをプロットし、この二点を結ぶ直線Ｌ０を求める。この直線Ｌ０は、傾きｒ０が二次電池の内部抵抗に対応するとともに、縦軸との交点における電圧が、電流が０のときの電圧、即ち、開放電圧ＯＣＶとなる。
【０００６】
しかしながら、測定した電圧には誤差が生じる可能性があり、例えば図４に示すエラーバーの誤差範囲内の電圧が測定値となり得る。第１測定点Ｍ０１及び第２測定点Ｍ０２がともに誤差を含み得るため、これらに基づいて開放電圧ＯＣＶを推定すると精度が低くなってしまう。特に、一方の電圧の測定値が誤差範囲の最大値となるとともに他方の電圧の測定値が最小値となってしまうと、傾きｒ０に大きな誤差が生じてしまい、開放電圧ＯＣＶの推定精度が低くなってしまう。
【０００７】
本発明の目的は、二次電池の開放電圧を高精度に推定することができる開放電圧推定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決し目的を達成するために、請求項１に記載された発明は、二次電池の開放電圧を推定する開放電圧推定装置であって、第１入力端子及び第２入力端子を有し、該第１入力端子及び該第２入力端子のそれぞれに入力された電圧の差分値に応じた差分電圧を出力する差分電圧出力手段と、前記二次電池の一方の電極を前記第１入力端子及び前記第２入力端子に排他的に接続する切換スイッチと、前記第１入力端子と前記二次電池の他方の電極との間の電圧を保持可能な第１電圧保持手段と、前記第２入力端子と前記他方の電極との間の電圧を保持可能な第２電圧保持手段と、前記二次電池に第１電流が流れる際に当該二次電池の一方の電極と前記第１入力端子とを接続し、前記二次電池に前記第１電流と大きさが異なる第２電流が流れる際に当該二次電池の一方の電極と前記第２入力端子とを接続するように、前記切換スイッチを制御する接続切換制御手段と、前記一方の電極と前記他方の電極との間の電圧を測定する電圧測定手段と、前記第１電流、前記第２電流、前記差分電圧、前記電圧測定手段による電圧測定時に前記二次電池に流れる測定時電流、及び、前記電圧測定手段の測定電圧に基づいて前記開放電圧を推定する推定手段と、を備えることを特徴とする開放電圧推定装置である。
【０００９】
請求項２に記載された発明は、請求項１に記載の発明において、前記推定手段が、電流を一方の軸とするとともに電圧を他方の軸とする座標系において、前記第１電流と前記第２電流との差分電流と、前記差分電圧と、の比に基づいて傾きを算出するとともに、前記測定時電流及び前記測定電圧を示す座標を通るとともに該傾きを有する直線を求め、当該直線と前記他方の軸との交点に基づいて前記開放電圧を推定することを特徴とするものである。
【００１０】
請求項３に記載された発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記第１電流及び前記第２電流が、放電時に前記二次電池に流れる電流であることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項４に記載された発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、前記測定時電流が、前記第１電流又は前記第２電流に等しいことを特徴とするものである。
【００１２】
請求項５に記載された発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明において、前記差分電圧出力手段が、前記差分電圧として前記差分値を所定の増幅率で増幅した電圧を出力するように構成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載された発明によれば、差分電圧出力手段が、第１入力端子及び第２入力端子を有し、これら第１入力端子及び第２入力端子のそれぞれに入力された電圧の差分値に応じた差分電圧を出力する。切換スイッチが、二次電池の一方の電極を第１入力端子及び第２入力端子に排他的に接続する。第１電圧保持手段が、第１入力端子と二次電池の他方の電極との間の電圧を保持する。第２電圧保持手段が、第２入力端子と二次電池の他方の電極との間の電圧を保持する。接続切換制御手段が、二次電池に第１電流が流れる際に二次電池の一方の電極と第１入力端子とを接続し、かつ、二次電池に第２電流が流れる際に二次電池の一方の電極と第２入力端子とを接続するように、切換スイッチを制御する。電圧測定手段が、二次電池に任意の電流（測定時電流）が流れた際に、二次電池の一方の電極と他方の電極との間の電圧（測定電圧）を測定する。そして、推定手段が、第１電流、前記第２電流、差分電圧、測定時電流、及び、測定電圧に基づいて開放電圧を推定する。
【００１４】
このようにしたことから、二次電池に第１電流が流れた際の両電極間の電圧を第１電圧保持手段によって保持し、第２電流が流れた際の両電極間の電圧を第２電圧保持手段によって保持することができ、この２つの電圧の差分値が差分電圧出力手段によって差分電圧として出力される。これに対し、例えば、二次電池の両電極間の電圧を直接測定する構成とした場合には、二次電池の最低使用電圧から最高使用電圧の間でしか電圧が変化しないにもかかわらず、測定器（例えばアナログ−デジタル変換器）の入力レンジを０以上最高電圧以下に合わせる必要があり、最低使用電圧がオフセット電圧として含まれてしまう。即ち、測定器の分解能の一部しか利用することができない。一方、差分電圧は、このようなオフセット電圧を含まず絶対電圧と比較して非常に小さい値となることから、適宜に増幅して測定器の入力レンジに合わせることにより、測定器の分解能を最大限に利用して高精度で検出することができる。この差分電圧を高精度で検出することにより、電圧と電流との関係を表す直線の傾きを高精度で求めることができる。このように直線の傾きを高精度で求めることによって、開放電圧を高精度に推定することができる。
【００１５】
請求項２に記載された発明によれば、推定手段が、電流を一方の軸とするとともに電圧を他方の軸とする座標系において、差分電流と差分電圧との比に基づく傾きを有するとともに測定時電流及び測定電圧を示す座標を通る直線を求め、この直線と他方の軸との交点に基づいて開放電圧を推定するように構成されている。このようにしたことから、例えば、電流Ｉを横軸とするとともに電圧Ｖを縦軸とする直交座標系において、差分電流ΔＩと差分電流ΔＶとにより定まる傾きをｒ（＝ΔＶ／ΔＩ）とし、測定時電流Ｉ０及び測定電圧Ｖ０を示す座標（Ｉ０，Ｖ０）を通る直線、即ち、Ｖ＝ｒ・（Ｉ−Ｉ０）＋Ｖ０で表される直線が求められる。この直線と縦軸との交点、即ち、当該直線を表す関係式にＩ＝０を代入して求められる電圧Ｖ＝−ｒ・Ｉ０＋Ｖ０に基づいて開放電圧を推定することができる。
【００１６】
請求項３に記載された発明によれば、第１電流及び第２電流が放電時に二次電池に流れる電流である。このようにしたことから、二次電池に接続された負荷の大きさの変動に応じて適宜に第１電流及び第２電流を設定することができる。さらに、放電時に開放電圧を高精度に推定することにより、二次電池の残容量の推定精度を向上させることができ、充電が必要なタイミングを正確に判定することができる。
【００１７】
請求項４に記載された発明によれば、測定時電流が、第１電流又は第２電流に等しい。このようにしたことから、電圧保持手段による電圧の保持と略同時に電圧測定手段が電圧を測定することができ、測定に要する時間を短くすることができる。さらに、第１電流Ｉ１及び第２電流Ｉ２を測定する電流測定手段が設けられる場合には、電流の測定回数を減らすことができる。
【００１８】
請求項５に記載された発明によれば、差分電圧出力手段が、差分電圧として前記差分値を所定の増幅率で増幅した電圧を出力するように構成されている。このようにしたことから、差分電圧をより大きな値として得ることができ、開放電圧をより一層高精度に推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係る開放電圧推定装置を示す概略構成図である。
【図２】図１の開放電圧推定装置が備えるマイクロコンピュータのＣＰＵによって実行される開放電圧推定処理の一例を示すフローチャートである。
【図３】図２の開放電圧推定処理によって二次電池の開放電圧を求める様子を示すグラフである。
【図４】従来の開放電圧推定方法を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態の開放電圧推定装置について、図１〜３を参照して説明する。図１は、本実施形態の開放電圧推定装置の概略構成を示す図である。図２は、図１の開放電圧推定装置が備えるマイクロコンピュータのＣＰＵによって実行される開放電圧推定処理の一例を示すフローチャートである。図３は、図２の開放電圧推定処理によって二次電池の開放電圧を求める様子を示すグラフである。
【００２１】
本実施形態の開放電圧推定装置は、例えば、電気自動車に搭載され、当該電気自動車が備える二次電池の電極間に接続されて、当該二次電池の開放電圧を推定するものである。勿論、電気自動車以外の二次電池を備えた装置、システムなどに適用してもよい。
【００２２】
このような二次電池（図中、符号Ｂで示す）は、電圧を生じる起電力部ｅと内部抵抗ｒとを有している。二次電池Ｂは、両電極（正極Ｂｐ及び負極Ｂｎ）間に電圧Ｖを生じ、この電圧Ｖは、起電力部ｅによる起電力によって生じる電圧（即ち、開放電圧ＯＣＶ）と内部抵抗ｒに電流が流れることにより生じる電圧Ｖｒとによって決定される（Ｖ＝ＯＣＶ＋Ｖｒ）。即ち、二次電池Ｂを流れる電流が０となると、両電極間の電圧Ｖは開放電圧ＯＣＶに等しくなる。二次電池Ｂの負極Ｂｎは、基準電位Ｇに接続されている。
【００２３】
図１に示すように、本実施形態の開放電圧推定装置（図中、符号１で示す）は、増幅器１１と、切換スイッチ１２と、第１電圧保持手段としての第１コンデンサ１３と、第２電圧保持手段としての第２コンデンサ１４と、充放電手段１５と、電圧測定手段１６と、第１アナログ−デジタル変換器２１と、第２アナログ−デジタル変換器２２と、マイクロコンピュータ４０（以下、「μＣＯＭ４０」という）と、を有している。
【００２４】
増幅器１１は、例えば、オペアンプなどで構成されており、２つの入力端子（第１入力端子Ｉｎ１及び第２入力端子Ｉｎ２）と１つの出力端子（出力端子Ｏｕｔ）を備え、これら２つの入力端子に入力された電圧の差分値を所定の増幅率Ａｖで増幅した増幅電圧Ｖｍを出力端子から出力する。増幅器１１は、差分電圧出力手段に相当する。
【００２５】
切換スイッチ１２は、例えば、アナログスイッチなどで構成された１回路２接点（ＳＰＤＴ（単極双投））のスイッチである。切換スイッチ１２は、２つの切換端子ａ、ｂのうちの一方の切換端子ａが、増幅器１１の第１入力端子Ｉｎ１に接続され、他方の切換端子ｂが、増幅器１１の第２入力端子Ｉｎ２に接続されている。また、切換スイッチ１２は、共通端子ｃが、二次電池Ｂの正極Ｂｐ（二次電池の一方の端子）に接続されている。切換スイッチ１２は、後述するμＣＯＭ４０に接続されており、μＣＯＭ４０からの制御信号に応じて、２つの切換端子ａ、ｂと共通端子ｃとの接続を切り替えて、二次電池Ｂの正極Ｂｐを第１入力端子Ｉｎ１及び第２入力端子Ｉｎ２に排他的に接続する。
【００２６】
第１コンデンサ１３は、増幅器１１の第１入力端子Ｉｎ１と基準電位Ｇとの間に接続されており、つまり、第１コンデンサ１３は、第１入力端子Ｉｎ１と二次電池Ｂの負極Ｂｎとの間に設けられている。これにより、第１コンデンサ１３には、第１入力端子Ｉｎ１と二次電池Ｂの負極Ｂｎとの間の電圧が保持される。
【００２７】
第２コンデンサ１４は、増幅器１１の第２入力端子Ｉｎ２と基準電位Ｇとの間に接続されており、つまり、第２コンデンサ１４は、第２入力端子Ｉｎ２と二次電池Ｂの負極Ｂｎとの間に設けられている。これにより、第２コンデンサ１４には、第２入力端子Ｉｎ２と二次電池Ｂの負極Ｂｎとの間の電圧が保持される。
【００２８】
充放電手段１５は、二次電池Ｂの正極Ｂｐと基準電位Ｇ（即ち、二次電池Ｂの負極Ｂｎ）との間に接続されており、二次電池Ｂの充電時には、当該二次電池Ｂの正極Ｂｐを図示しない充電部に接続して充電電流を流すように設けられ、放電時には、図示しない負荷（例えば、電気自動車の走行用モータや暖房用の電気ヒータ）に接続するとともに、二次電池Ｂから当該負荷に流れる負荷電流の大きさを調節可能に設けられている。充放電手段１５は、後述するμＣＯＭ４０に接続されており、μＣＯＭ４０からの制御信号に応じて、二次電池Ｂの充放電を切り換える。
【００２９】
電圧測定手段１６は、二次電池Ｂの正極Ｂｐと基準電位Ｇ（即ち、二次電池Ｂの負極Ｂｎ）との間に接続されており、二次電池Ｂに充電電流又は負荷電流が流れた際に両電極間の電圧Ｖを測定可能に構成されている。電圧測定手段１６は、後述するμＣＯＭ４０に接続されており、μＣＯＭ４０からの制御信号に応じて、電圧Ｖを測定する。
【００３０】
第１アナログ−デジタル変換器２１（以下、「第１ＡＤＣ２１」という）は、電圧測定手段１６によって測定された二次電池Ｂの両電極間の電圧を量子化して、当該電圧に対応するデジタル値を示す信号を出力する。第２アナログ−デジタル変換器２２（以下、「第２ＡＤＣ２２」という）は、増幅器１１から出力された増幅電圧Ｖｍを量子化して、当該増幅電圧Ｖｍに対応するデジタル値を示す信号を出力する。本実施形態において、第１ＡＤＣ２１及び第２ＡＤＣ２２は、個別の電子部品として実装されているが、これに限定されるものではなく、例えば、後述するμＣＯＭ４０に内蔵されたアナログ−デジタル変換部などを用いて、各電圧を量子化してもよい。
【００３１】
μＣＯＭ４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを内蔵して構成されており、開放電圧推定装置１全体の制御を司る。ＲＯＭには、ＣＰＵを接続切換制御手段及び推定手段などの各種手段として機能させるための制御プログラムが予め記憶されており、ＣＰＵは、この制御プログラムを実行することにより上記各種手段として機能する。
【００３２】
μＣＯＭ４０は、切換スイッチ１２に接続された第１出力ポートＰＯ１、及び、充放電手段１５に接続された第２出力ポートＰＯ２を備えている。μＣＯＭ４０のＣＰＵは、第１出力ポートＰＯ１を通じて切換スイッチ１２に制御信号を送信して、二次電池Ｂに充電電流又は負荷電流として第１電流Ｉ１が流れる際に二次電池Ｂの正極Ｂｐと第１入力端子Ｉｎ１とを接続し、かつ、二次電池Ｂに充電電流又は負荷電流として第２電流Ｉ２が流れる際に二次電池Ｂの正極Ｂｐと第２入力端子Ｉｎ２とを接続するように、切換スイッチ１２を制御する。また、μＣＯＭ４０のＣＰＵは、第２出力ポートＰＯ２を通じて充放電手段１５に制御信号を送信して、二次電池Ｂの充電と放電とを切り換えるとともに、二次電池Ｂに適宜な充電電流又は負荷電流が流れるように充放電手段１５を制御する。
【００３３】
μＣＯＭ４０は、第１ＡＤＣ２１から出力された信号が入力される第１入力ポートＰＩ１、及び、第２ＡＤＣ２２から出力された信号が入力される第２入力ポートＰＩ２を有している。これら第１入力ポートＰＩ１及び第２入力ポートＰＩ２に入力された信号は、μＣＯＭ４０のＣＰＵが認識できる形式の情報に変換されて当該ＣＰＵに送られる。μＣＯＭ４０のＣＰＵは、当該情報に基づいて、二次電池Ｂの両電極間の電圧Ｖ及び増幅電圧Ｖｍを検出する。ＣＰＵは、後述するように増幅電圧Ｖｍ、二次電池Ｂに流れた電流の差分値である差分電流、電圧測定手段１５の測定電圧、及び、電圧測定手段１５による電圧測定時の電流（測定時電流）に基づいて二次電池Ｂの開放電圧を推定し、さらに当該開放電圧に基づいて二次電池Ｂの充電容量（残容量）を推定する。
【００３４】
μＣＯＭ４０は、図示しない通信ポートを有している。この通信ポートは、図示しない車両内ネットワーク（例えば、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）など）に接続されており、当該車両内ネットワークを通じて車両メンテナンス用の端末装置などの表示装置に接続される。μＣＯＭ４０のＣＰＵは、通信ポート及び車両内ネットワークを通じて、推定した充電容量を示す信号を表示装置に送信し、この表示装置において当該信号に基づき二次電池Ｂの充電容量を表示する。または、μＣＯＭ４０のＣＰＵは、通信ポート及び車両内ネットワークを通じて、推定した充電容量を示す信号を車両に搭載されたコンビネーションメータなどの表示装置に送信し、この表示装置において当該信号に基づき二次電池Ｂの充電容量を表示するようにしてもよい。
【００３５】
次に、上述した開放電圧推定装置１が備えるμＣＯＭ４０における開放電圧推定処理の一例について、図２のフローチャートを参照して説明するとともに、開放電圧推定処理においてμＣＯＭ４０で行われる計算について図３を参照して説明する。
【００３６】
μＣＯＭ４０のＣＰＵ（以下、単に「ＣＰＵ」という）は、例えば、車両の走行開始時や加速時に、車両に搭載された電子制御装置から通信ポートを通じて二次電池Ｂの放電開始命令を受信すると、第２出力ポートＰＯ２を通じて充放電手段１５に対し放電開始の制御信号を送信する。充放電手段１５はこの制御信号に応じて、二次電池Ｂを走行用モータに接続し、二次電池Ｂの放電が開始される。そして、図２に示す開放電圧推定処理に進む。
【００３７】
開放電圧推定処理において、ＣＰＵは、二次電池Ｂの放電が開始されると、第１出力ポートＰＯ１を通じて切換スイッチ１２に対して他方の切換端子ｂと共通端子ｃとを接続する制御信号を送信する（Ｓ１１０）。切換スイッチ１２は、この制御信号に応じて他方の切換端子ｂと共通端子ｃとを接続することにより、二次電池Ｂの正極Ｂｐと増幅器１１の第２入力端子Ｉｎ２とを接続する。これにより、第２コンデンサ１４が二次電池Ｂの正極Ｂｐ及び負極Ｂｎの間に接続されて、第２コンデンサ１４に、二次電池Ｂから電荷が流れ込む。
【００３８】
次に、ＣＰＵは、二次電池Ｂに第２電流Ｉ２が流れるまで待機する（Ｓ１２０）。そして、ある程度時間が経過すると、第２コンデンサ１４には、第２電流Ｉ２が流れる際の二次電池Ｂの両電極間の電圧が保持される。なお、第２電流Ｉ２は、測定してもよいし負荷の大きさから推定してもよく、例えば、負荷電流を測定する電流測定手段が設けられるとともに測定結果がμＣＯＭ４０に入力されることで、第２電流Ｉ２が流れたことをＣＰＵが判断してもよいし、μＣＯＭ４０に負荷の大きさと負荷電流との関係を予め記憶させておき、負荷の大きさが所定値となったら第２電流Ｉ２が流れたとＣＰＵが判断してもよい。また、第２電流Ｉ２の大きさは予め定められていなくてもよく、例えば、ＣＰＵが、二次電池Ｂの放電開始直後や所定時間経過後に流れる負荷電流を第２電流Ｉ２と判断し、電流測定手段によってこの電流の大きさを測定してもよい。
【００３９】
次に、ＣＰＵは、二次電池Ｂに第２電流Ｉ２が流れて所定時間が経過すると、第２コンデンサ１４への電荷の蓄積が完了したと判断し、第１出力ポートＰＯ１を通じて切換スイッチ１２に対して一方の切換端子ａと共通端子ｃとを接続する制御信号を送信する（Ｓ１３０）。切換スイッチ１２は、ＣＰＵからの制御信号に応じて、一方の切換端子ａと共通端子ｃとを接続することにより、二次電池Ｂの正極Ｂｐと増幅器１１の第１入力端子Ｉｎ１とを接続する。これにより、第１コンデンサ１３が二次電池Ｂの正極Ｂｐ及び負極Ｂｎの間に接続されて、第１コンデンサ１３に、二次電池Ｂから電荷が流れ込む。
【００４０】
次に、ＣＰＵは、二次電池Ｂに第２電流Ｉ２と大きさの異なる第１電流Ｉ１が流れるまで待機する（Ｓ１４０）。そして、第１電流Ｉ１が流れてある程度時間が経過すると、第１コンデンサ１３には、第１電流Ｉ１が流れた際の二次電池Ｂの両電極間の電圧が保持される。なお、第１電流Ｉ１は、第２電流Ｉ２と略同様に、測定してもよいし負荷の大きさから推定してもよい。また、第１電流Ｉ１の大きさは予め定められていなくてもよく、第２電流Ｉ２との差分電流の大きさが予め定められてもよい。
【００４１】
次に、ＣＰＵは、第２入力ポートＰＩ２に入力された信号から得られた情報に基づいて増幅器１１から出力された増幅電圧Ｖｍを検出するとともに、第１入力ポートＰＩ１に入力された信号から得られた情報に基づいて電圧測定手段１６から出力された測定電圧Ｖ０を検出する（Ｓ１５０）。このとき、二次電池Ｂには第１電流Ｉ１が流れていることから、測定電圧Ｖ０は、第１コンデンサ１３の両端間の電圧Ｖ１に等しい。
【００４２】
次に、ＣＰＵは、検出した増幅電圧Ｖｍを増幅器１１の増幅率Ａｖで除することで、第１コンデンサ１３の両端間の電圧Ｖ１と第２コンデンサ１４の両端間の電圧Ｖ２との差分電圧ΔＶ（＝Ｖ１−Ｖ２）を求め、さらにこの差分電圧ΔＶを第１電流Ｉ１と第２電流Ｉ２との差分電流ΔＩ（＝Ｉ１−Ｉ２）で除する（Ｓ１６０）。即ち、図３に示すように電流Ｉを横軸として電圧Ｖを縦軸とする直交座標系において、負荷電流と二次電池Ｂの両電極間の電圧Ｖ（＝ＯＣＶ＋Ｖｒ）との関係を表す直線の傾きｒを算出する。
【００４３】
次に、ＣＰＵは、測定電圧Ｖ０と、そのときの測定時電流Ｉ０（即ち、第１電流Ｉ１に等しい）と、を示す座標を決定する（Ｓ１７０）。即ち図３に示す直交座標系において、点Ｍ（Ｉ１，Ｖ１）の位置を決定する。
【００４４】
次に、ＣＰＵは、図３に示す点Ｍを通るとともに傾きｒを有する直線Ｌを求め、この直線と縦軸との交点の座標を求める（Ｓ１８０）。即ち、直線Ｌを表す関係式として、Ｖ＝ｒ・（Ｉ−Ｉ１）＋Ｖ１を求め、この式にＩ＝０を代入し、開放電圧ＯＣＶ＝−Ｉ１・ｒ＋Ｖ１を推定し、開放電圧推定処理を終了する。そして、開放電圧推定処理の終了後、ＣＰＵは、この開放電圧ＯＣＶと、予め記憶した開放電圧と充電容量との関係と、に基づいて、二次電池Ｂの充電容量を推定し、通信ポートを通じて、この充電容量を他の装置等に送信する。
【００４５】
図２のフローチャートにおけるステップＳ１１０及びＳ１３０の処理を実行するＣＰＵが、接続切換制御手段に相当し、Ｓ１６０〜Ｓ１８０の処理を実行するＣＰＵが、推定手段に相当する。
【００４６】
このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。即ち、増幅器１１によって増幅された増幅電圧Ｖｍから差分電圧ΔＶを求めることにより、この差分電圧ΔＶと差分電流ΔＩとによって直線Ｌの傾きｒを高精度に求めることができ、独立に測定した２点を結ぶことにより直線の傾きを求める方法と比較して、傾きｒの誤差を小さくすることができる。また、直線Ｌを決定するためには傾きｒだけでなく点Ｍの座標を求める必要があり、点Ｍには図３にエラーバーで示すような誤差が生じうるものの、直線Ｌはこの誤差範囲内で上下に平行移動するだけであり、傾きに生じる誤差が大きい従来の方法と比較して、開放電圧ＯＣＶを高精度に推定することができる。
【００４７】
さらに、二次電池Ｂの放電時の負荷電流である第１電流Ｉ１及び第２電流Ｉ２に基づいて開放電圧ＯＣＶを推定することにより、二次電池Ｂに接続された負荷の大きさの変動に応じて適宜に第１電流及び第２電流を設定することができる。さらに、放電時に開放電圧ＯＣＶを高精度に推定することにより、二次電池Ｂの残容量の推定精度を向上させることができ、充電が必要なタイミングを正確に判定することができる。
【００４８】
さらに、二次電池Ｂに第１電流Ｉ１が流れたときに電圧測定手段１６が二次電池Ｂの両電極間の電圧を測定して測定電圧Ｖ０とすることから、測定時電流Ｉ０が第１電流Ｉ１に等しく、第１コンデンサ１３の充電完了直後に測定電圧Ｖ０を測定することができ、測定に要する時間を短くすることができる。さらに、第１電流Ｉ１及び第２電流Ｉ２を測定する電流測定手段が設けられる場合には、電流の測定回数を減らすことができる。
【００４９】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的が達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
【００５０】
例えば、前記実施形態では、二次電池Ｂを走行用モータに接続して放電する際の負荷電流である第１電流Ｉ１及び第２電流Ｉ２に基づいて開放電圧ＯＣＶを推定するものとしたが、第１電流及び第２電流は、二次電池をその他の負荷に接続した際の負荷電流であってもよいし、充電時に二次電池に流れる電流であってもよいし、放電時の電流と充電時の電流とが組み合わされてもよい。
【００５１】
また、前記実施形態では、二次電池Ｂに第１電流Ｉ１が流れる際に電圧測定手段１６が二次電池Ｂの両電極間の電圧を測定するものとしたが、電圧測定手段は、任意の電流が流れる際に電圧を測定すればよく、第２電流Ｉ２が流れる際に測定してもよい。また、二次電池Ｂの負荷電流を測定する電流測定手段が設けられ、電流測定手段によって負荷電流を測定し、略同時に電圧測定手段によって電圧を測定する構成であってもよい。
【００５２】
その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、且つ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部、もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５３】
１          開放電圧推定装置
１１        増幅器（差分電圧出力手段）
１２        切換スイッチ
１３        第１コンデンサ（第１電圧保持手段）
１４        第２コンデンサ（第２電圧保持手段）
１６        電圧測定手段
４０        マイクロコンピュータ（接続切換制御手段、推定手段）
Ｂ          二次電池
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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