(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリの充電状態であるＳＯＣと起電圧の関係を示すＳＯＣ−起電圧特性を予め求めておき、検出したバッテリの起電圧と前記ＳＯＣ−起電圧特性とに基づいてバッテリのＳＯＣを検出するバッテリ充電状態検出装置であって、
バッテリのＳＯＣが所定以上の高ＳＯＣまたは所定以下の低ＳＯＣになると、特定の高ＳＯＣまたは低ＳＯＣに対するバッテリの電圧と電流の関係が特定されることを利用して、検出したバッテリの電流と電圧の関係に基づいて、バッテリのＳＯＣが特定の高ＳＯＣまたは特定の低ＳＯＣに至ったことを検出するＩＶ判定手段と、
このＩＶ判定手段によりバッテリのＳＯＣが前記特定の高ＳＯＣまたは低ＳＯＣに至ったことを検出したときに、そのときの特定の高ＳＯＣまたは特定の低ＳＯＣを初期値とし、その後のバッテリ電流の積算値に基づきバッテリのＳＯＣを求めるとともに対応する起電圧を検出することで新しいＳＯＣ−起電圧特性を求め、この新しいＳＯＣ−起電圧特性により予め求められている前記ＳＯＣ−起電圧特性を補正する補正手段と、
を有することを特徴とするバッテリ充電状態検出装置。
【請求項２】
バッテリの充電状態であるＳＯＣと起電圧の関係を示すＳＯＣ−起電圧特性を予め求めておき、検出したバッテリの起電圧とＳＯＣ−起電圧特性とに基づいてバッテリのＳＯＣを検出するバッテリ充電状態検出装置であって、
充電時のバッテリ温度に基づいて、バッテリの満充電を検出する満充電検出手段と、
この満充電検出手段により満充電を検出したときに、そのときの満充電状態を初期値とし、その後のバッテリ電流の積算値に基づきバッテリのＳＯＣを求めるとともに対応する起電圧を検出することで新しいＳＯＣ−起電圧特性を求め、この新しいＳＯＣ−起電圧特性により予め求められている前記ＳＯＣ−起電圧特性を補正する補正手段と、
を有することを特徴とするバッテリ充電状態検出装置。
【請求項３】
バッテリの充電状態であるＳＯＣと起電圧の関係を示すＳＯＣ−起電圧特性を予め求めておき、検出したバッテリの起電圧とＳＯＣ−起電圧特性とに基づいてバッテリのＳＯＣを検出するバッテリ充電状態検出装置であって、
バッテリの起電圧の変化量ΔＶ0とバッテリの放電量ΔＡＨの比であるΔＶ0／ΔＡＨを求め、この値が所定値以上の大きさであった場合にバッテリのＳＯＣが特定の低ＳＯＣに至ったことを検出し、バッテリの起電圧の変化量ΔＶ0とバッテリの充電量ΔＡＨの比であるΔＶ0／ΔＡＨを求め、この値が所定値以上の大きさであった場合にバッテリのＳＯＣが特定の高ＳＯＣに至ったことを検出する検出手段と、
この検出手段によりバッテリのＳＯＣが前記特定の高ＳＯＣまたは低ＳＯＣに至ったことを検出したときに、そのときの特定の高ＳＯＣまたは特定の低ＳＯＣを初期値とし、その後のバッテリ電流の積算値に基づきバッテリのＳＯＣを求めるとともに対応する起電圧を検出することで新しいＳＯＣ−起電圧特性を求め、この新しいＳＯＣ−起電圧特性により予め求められている前記ＳＯＣ−起電圧特性を補正する補正手段と、
を有することを特徴とするバッテリ充電状態検出装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置において、
前記高ＳＯＣは８０％であり、前記低ＳＯＣは２０％であることを特徴とするバッテリ充電状態検出装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の装置において、
前記補正手段により、ＳＯＣ−起電圧特性を補正した後、所定期間経過した後は、補正手段による補正を禁止することを特徴とするバッテリ充電状態検出装置。
【請求項６】
バッテリの充電状態であるＳＯＣと起電圧の関係を示すＳＯＣ−起電圧特性を予め求めておき、検出したバッテリの起電圧とＳＯＣ−起電圧特性とに基づいてバッテリのＳＯＣを検出するバッテリ充電状態検出装置であって、
検出した起電圧と前記ＳＯＣ−起電圧特性に基づいてバッテリのＳＯＣが第１低レベルＳＯＣ値に至ったことを検出する第１低レベル検出手段と、
その後のバッテリの放電電流積算値を検出する低レベル時放電電流検出手段と、
バッテリのＳＯＣが低レベルの時において、バッテリの放電電流積算値の変化に対するバッテリ起電圧の変化である傾きが所定値であることを検出したときにバッテリのＳＯＣが第２低レベルＳＯＣ値に到達したと検出する第２低レベル検出手段と、
前記第１低レベルＳＯＣ値と第２低レベルＳＯＣ値の差と、前記第１低レベル検出手段において第１低レベルＳＯＣ値を検出した後、第２低レベル検出手段において第２低レベルＳＯＣ値を検出するまでの放電電流積算値と、これら第１低レベルＳＯＣ値および第２低レベルＳＯＣ値に対応する起電圧の変化量と、に基づいて、新しいＳＯＣ−起電圧特性を求め、この新しいＳＯＣ−起電圧特性によって予め求められているＳＯＣ−起電圧特性を補正する補正手段と、
を有することを特徴とするバッテリ充電状態検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バッテリの充電状態と起電圧の関係を示すＳＯＣ−起電圧特性を予め求めておき、検出したバッテリの起電圧と前記ＳＯＣ−起電圧特性とに基づいてバッテリの充電状態を検出するバッテリ充電状態検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、バッテリの充電状態を検出する充電状態（ＳＯＣ）検出装置が知られている。例えば、電気自動車のバッテリについてのＳＯＣ検出装置は、通常バッテリの電流（充放電電流）を積算し、ＳＯＣを検出している。電気自動車においては、回生制動による充電は期待できるが、走行中は基本的にバッテリは放電する。そして、走行しないときに充電器によってバッテリを満充電にすることで充電状態を回復する。従って、ＳＯＣ検出装置は、基本的に満充電からの放電電流を積算し、ＳＯＣを検出している。携帯型のパーソナルコンピュータなど各種機器においても、基本的に同様であり、満充電からの放電量を積算することでバッテリのＳＯＣを検出している。
【０００３】
エンジン発電機を搭載するハイブリッド車においても、そのバッテリのＳＯＣ検出には、バッテリ電流の積算を利用する場合が多い。ところが、ハイブリッド車においては、バッテリＳＯＣが５０％程度に維持されるように、充放電を制御する。従って、長期間バッテリが満充電とならず、バッテリの充放電電流を長期間積算し、ＳＯＣを検出することになる。充放電電流の検出の精度はそれ程悪くはないが、長期間充放電電流の検出を繰り返すと、その誤差がかなり大きくなってしまう。
【０００４】
一方、バッテリの起電圧と、ＳＯＣには一応の関係がある。ＳＯＣが５０％に近い範囲では、起電圧の変化は小さいが、ＳＯＣがかなり小さくなったり、大きくなった場合には、バッテリ起電圧に変化が生じる。そこで、このバッテリ起電圧とＳＯＣの関係を予め調べておき、検出したバッテリ電圧に基づいてＳＯＣを検出することも行われている。
【０００５】
なお、ニッケル水素バッテリなどでは、ＳＯＣが５０％からかなり離れないと、バッテリ起電圧に変化がないが、他の検出方法と組み合わせることでバッテリ起電圧からのＳＯＣ検出が利用される場合も多い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ニッケル水素バッテリなどでは、バッテリの充放電を繰り返しているうちに、同じＳＯＣであってもバッテリの起電圧が低下してくる現象がある。この現象は、バッテリのメモリ効果として知られている。図２にメモリ効果の例を示す。このメモリ効果は、予め予測することが難しく、一方これを考慮しないと、検出電圧値から求められるＳＯＣが大きく異なるものになってしまう。
【０００７】
本発明は、このメモリ効果の影響を排除して検出したバッテリ電圧に基づいて適切なＳＯＣ検出が行えるバッテリ充電状態検出装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、バッテリの充電状態であるＳＯＣと起電圧の関係を示すＳＯＣ−起電圧特性を予め求めておき、検出したバッテリの起電圧と前記ＳＯＣ−起電圧特性とに基づいてバッテリのＳＯＣを検出するバッテリ充電状態検出装置であって、バッテリのＳＯＣが所定以上の高ＳＯＣまたは所定以下の低ＳＯＣになると、特定の高ＳＯＣまたは低ＳＯＣに対するバッテリの電圧と電流の関係が特定されることを利用して、検出したバッテリの電流と電圧の関係に基づいて、バッテリのＳＯＣが特定の高ＳＯＣまたは特定の低ＳＯＣに至ったことを検出するＩＶ判定手段と、このＩＶ判定手段によりバッテリのＳＯＣが前記特定の高ＳＯＣまたは低ＳＯＣに至ったことを検出したときに、そのときの特定の高ＳＯＣまたは特定の低ＳＯＣを初期値とし、その後のバッテリ電流の積算値に基づきバッテリのＳＯＣを求めるとともに対応する起電圧を検出することで新しいＳＯＣ−起電圧特性を求め、この新しいＳＯＣ−起電圧特性により予め求められている前記ＳＯＣ−起電圧特性を補正する補正手段と、を有することを特徴とする。
【０００９】
このように、検出するＳＯＣによっては、ＩＶ判定により、ＳＯＣを検出すると、メモリ効果の影響を受けないＳＯＣを検出することができる。そして、このメモリ効果の影響を受けないＳＯＣ検出の後、電流積算により求められたＳＯＣとそのときの電圧の関係（ＳＯＣ−起電圧特性）を検出することで、メモリ効果の影響によるＳＯＣ−起電圧特性のずれを解消できる。そこで、その後は、補正されたＳＯＣ−起電圧特性を利用し、バッテリ電圧の測定に基づいて、正しいＳＯＣの推定が行える。
【００１０】
また、本発明は、バッテリの充電状態であるＳＯＣと起電圧の関係を示すＳＯＣ−起電圧特性を予め求めておき、検出したバッテリの起電圧とＳＯＣ−起電圧特性とに基づいてバッテリのＳＯＣを検出するバッテリ充電状態検出装置であって、充電時のバッテリ温度に基づいて、バッテリの満充電を検出する満充電検出手段と、この満充電検出手段により満充電を検出したときに、そのときの満充電状態を初期値とし、その後のバッテリ電流の積算値に基づきバッテリのＳＯＣを求めるとともに対応する起電圧を検出することで新しいＳＯＣ−起電圧特性を求め、この新しいＳＯＣ−起電圧特性により予め求められている前記ＳＯＣ−起電圧特性を補正する補正手段と、を有することを特徴とする。
【００１１】
満充電の際には、温度が急激に上昇する。そこで、温度計測に基づいて、満充電を正確に測定できる。そこで、その後の放電の際に電流積算（放電量の積算）によるＳＯＣの算出及びそのときのバッテリ電圧計測に基づき、メモリ効果の影響によるずれを考慮したＳＯＣ−起電圧特性を検出することができる。
【００１２】
また、本発明は、バッテリの充電状態であるＳＯＣと起電圧の関係を示すＳＯＣ−起電圧特性を予め求めておき、検出したバッテリの起電圧とＳＯＣ−起電圧特性とに基づいてバッテリのＳＯＣを検出するバッテリ充電状態検出装置であって、バッテリの起電圧の変化量ΔＶ0とバッテリの放電量ΔＡＨの比であるΔＶ0／ΔＡＨを求め、この値が所定値以上の大きさであった場合にバッテリのＳＯＣが特定の低ＳＯＣに至ったことを検出し、バッテリの起電圧の変化量ΔＶ0とバッテリの充電量ΔＡＨの比であるΔＶ0／ΔＡＨを求め、この値が所定値以上の大きさであった場合にバッテリのＳＯＣが特定の高ＳＯＣに至ったことを検出する検出手段と、この検出手段によりバッテリのＳＯＣが前記特定の高ＳＯＣまたは低ＳＯＣに至ったことを検出したときに、そのときの特定の高ＳＯＣまたは特定の低ＳＯＣを初期値とし、その後のバッテリ電流の積算値に基づきバッテリのＳＯＣを求めるとともに対応する起電圧を検出することで新しいＳＯＣ−起電圧特性を求め、この新しいＳＯＣ−起電圧特性により予め求められている前記ＳＯＣ−起電圧特性を補正する補正手段と、を有することを特徴とする。
【００１３】
電流量の変化に対する電圧の変化は、所定の高ＳＯＣ及び低ＳＯＣの際に大きくなる。そして、この測定によりメモリ効果の影響を受けないＳＯＣ判定が行える。そこで、その後の電流量積算及び電圧計測によりメモリ効果の影響によるずれを解消したＳＯＣ−起電圧特性を得ることができる。
【００１４】
また、前記補正手段により、ＳＯＣ−起電圧特性を補正した後、所定期間経過した後は、補正手段による補正を禁止することが好適である。このように、ＳＯＣ−起電圧特性の補正を行う時間を限定することで、電流量積算に基づく誤差による精度低下を防止することができる。
【００１６】
また、本発明は、バッテリの充電状態であるＳＯＣと起電圧の関係を示すＳＯＣ−起電圧特性を予め求めておき、検出したバッテリの起電圧とＳＯＣ−起電圧特性とに基づいてバッテリのＳＯＣを検出するバッテリ充電状態検出装置であって、検出した起電圧と前記ＳＯＣ−起電圧特性に基づいてバッテリのＳＯＣが第１低レベルＳＯＣ値に至ったことを検出する第１低レベル検出手段と、その後のバッテリの放電電流積算値を検出する低レベル時放電電流検出手段と、バッテリのＳＯＣが低レベルの時において、バッテリの放電電流積算値の変化に対するバッテリ起電圧の変化である傾きが所定値であることを検出したときにバッテリのＳＯＣが第２低レベルＳＯＣ値に到達したと検出する第２低レベル検出手段と、前記第１低レベルＳＯＣ値と第２低レベルＳＯＣ値の差と、前記第１低レベル検出手段において第１低レベルＳＯＣ値を検出した後、第２低レベル検出手段において第２低レベルＳＯＣ値を検出するまでの放電電流積算値と、これら第１低レベルＳＯＣ値および第２低レベルＳＯＣ値に対応する起電圧の変化量と、に基づいて、新しいＳＯＣ−起電圧特性を求め、この新しいＳＯＣ−起電圧特性によって予め求められているＳＯＣ−起電圧特性を補正する補正手段と、を有することを特徴とする。
【００１７】
電流量変化に対する電圧変化が所定値に至ったことで、メモリ効果の影響を受けないＳＯＣを計測できる。そこで、その後の放電の際に電流積算（放電量の積算）によるＳＯＣの算出及びそのときのバッテリ電圧計測に基づき、メモリ効果の影響によるずれを考慮したＳＯＣ−起電圧特性を検出することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）について、図面に基づいて説明する。
【００２３】
「第１実施形態」
図１は、本発明のバッテリ充電状態検出装置をハイブリッド車に適用したシステムの構成を示すブロック図である。バッテリ１０は、多数のバッテリセルからなっている。本実施形態では、このバッテリ１０は、ニッケル水素バッテリであり、２０個のバッテリセルをまとめて１ブロックとして、このブロックを１２個接続して、２４０個のバッテリセルを直列接続した３００Ｖ程度の出力電圧を有している。
【００２４】
バッテリ１０の各ブロック毎の電圧及び全体の電圧は、電圧検出器１２で計測され、電池ＥＣＵ１４に供給される。また、この電池ＥＣＵ１４には、バッテリ温度を検出する温度センサ１６、およびバッテリ電流を検出する電流検出器１８が接続されており、バッテリ温度及びバッテリ電流が電池ＥＣＵ１４に供給される。
【００２５】
そして、この電池ＥＣＵ１４は、供給される各種データに基づいて、バッテリ１０の蓄電量（ＳＯＣ）を検出し、これをＨＶＥＣＵ２０に供給する。なお、電池ＥＣＵ１４は、電圧検出器１２から供給されるブロック毎の電圧値に基づいて、バッテリセルにおける過放電を検出する。
【００２６】
このＨＶＥＣＵ２０は、アクセル開度、ブレーキ踏み込み量、車速などの情報に基づいて決定されたトルク指令に基づき、負荷２２を制御する。負荷２２は、インバータ、モータなどからなり、バッテリ１０からの直流電力をインバータにより、交流電流に変換してモータを駆動するものである。そして、ＨＶＥＣＵ２０からの制御信号によりインバータの動作が制御されることで、モータよりトルク指令に合致したトルクを出力する。また、インバータのスイッチングによって回生制動も行う。なお、本実施形態は、ＨＶ車であるため、エンジン及びエンジン駆動のジェネレータを有しており、ジェネレータの発電電力によりバッテリ１０の充電ができると共に、エンジンによりモータ出力軸を回転できるようになっている。また、モータとジェネレータは、モータジェネレータとして１つの装置として構成してもよい。
【００２７】
そして、ＨＶＥＣＵ２０は、電池ＥＣＵ１４から供給されるバッテリ１０のＳＯＣの値に従って、モータ出力、エンジン出力などを制御して、バッテリ１０のＳＯＣが５０％付近になるように制御している。なお、バッテリセルの過放電が検出された場合には、バッテリ１０からの放電を禁止する。
【００２８】
ここで、電池ＥＣＵ１４においては、電流検出器１８の出力値の積算によって、バッテリ１０の充放電電流量の積算値を計算し、ＳＯＣを検出している。しかし、このＳＯＣ算出では、上述のように長期間の積算によりＳＯＣ検出についての誤差が大きくなる。
【００２９】
そこで、電池ＥＣＵ１４においては、電圧検出器１２において検出したバッテリ１０の電圧値に基づいたＳＯＣの推定も行う。これは、バッテリ１０のＳＯＣと起電圧の関係（ＳＯＣ−起電圧特性）を予め求めておき、そのときの起電圧に応じて、ＳＯＣを推定するものである。
【００３０】
ここで、起電圧とは、バッテリ１０の出力電圧から、バッテリ１０における内部抵抗に起因する電圧降下を減算し、そのときのバッテリ電流の影響を排除した電圧を意味する。すなわち、図３に示すように、バッテリ電圧Ｖは、電流の増加に伴い減少する。この増減分は、バッテリ内部抵抗Ｒ×電流Ｉで決定される内部抵抗に伴う電圧降下分であり、電流Ｉに対するバッテリ電圧Ｖの傾きは内部抵抗値Ｒに等しくなる。このバッテリ電流が０の時のバッテリ電圧を起電圧Ｖ0という。従って、Ｖ0＝Ｖ＋ＲＩにより起電圧を算出できる。なお、内部抵抗Ｒは、温度によって変化するため、温度センサ１６により検出したバッテリ温度に応じて補正するとよい。すなわち、内部抵抗値Ｒを温度Ｔの関数としてマップとして持っておき、検出温度に応じて内部抵抗Ｒを求めることが好ましい。
【００３１】
そして、図２のように、メモリ効果が発生すると、この起電圧Ｖ0が図３に示すように低くなる。そこで、起電圧Ｖ0により、ＳＯＣを推定しようとしても、同一のＳＯＣに対する起電圧が変化してしまうため、正確な推定が行えなくなってしまう。
【００３２】
一方、バッテリ１０のＳＯＣの算出には、ＩＶ判定という手法がある。このＩＶ判定は、ＳＯＣが２０％や８０％となったときには、内部抵抗および起電圧がＳＯＣの変化につれて大きく変化することを利用する。すなわち、図４に示すように、ＳＯＣが非常に小さくなると、ＳＯＣが小さくなるにつれて内部抵抗は増加し、非常に大きくなった場合には、ＳＯＣが大きくなるにつれて内部抵抗は増加する。また、図２に示すように、ＳＯＣが非常に小さくなると、ＳＯＣが小さくなるにつれて起電圧は減少し、ＳＯＣが非常に大きくなった場合には、ＳＯＣが大きくなるにつれて起電圧は増加する。これは、一方の電極活物質の量が減少し、電気化学反応が進みにくくなるためと考えられる。
【００３３】
従って、電流と電圧の関係を判定（ＩＶ判定）すること、すなわち、図２，４に示すように、ＳＯＣに応じて変化する内部抵抗や起電圧に基づいて、ＳＯＣが２０％や８０％に至ったことを判定することができる。すなわち、図５に示すように、ＳＯＣがＳＯＣ0に至ったことをＩＶ判定によって知ることができる。
【００３４】
ここで、メモリ効果は、ＳＯＣがある程度低い状態においてのみ生じ、ＩＶ判定により検出するＳＯＣ８０％のようなＳＯＣが高い状態では、バッテリ起電力はメモリ効果の影響を受けない。
【００３５】
そこで、その後の放電の際の電流積算量及びそのときのバッテリ起電圧を記憶しておくことで、そのときのメモリ効果の影響も含めたバッテリ起電圧Ｖ0を検出することができる。図５の例であれば、ＳＯＣ1の時の起電圧Ｖ01、ＳＯＣ2の時の起電圧Ｖ02、ＳＯＣ3の時の起電圧Ｖ03を記憶しておくことで、メモリ効果を考慮したＳＯＣ−起電圧特性を記憶することができる。
【００３６】
そこで、この得られたＳＯＣ−起電圧特性を利用して、その後のバッテリ１０の検出電圧から起電圧を求めることで、そのときのＳＯＣを推定することができ、これをバッテリ１０のＳＯＣ検出に利用することができる。
【００３７】
また、ほぼ満充電まで充電した場合には、温度が急激に上昇する。そこで、充電時の温度変化を検出していれば、満充電を検出することができる。すなわち、図６に示すように、温度変化（ｄＴ／ｄｔ：Ｔはバッテリ温度、ｔは時間）を検出しておき、この変化が所定値となったことでＳＯＣを１００％と判定する。そして、その後の放電電流量を積算するとともに、そのときのバッテリ起電圧を検出することで、メモリ効果の影響を考慮したＳＯＣ−起電圧特性を得ることができる。
【００３８】
このように、メモリ効果の影響を受けない点におけるＳＯＣを検出できたときに、その後の放電量とバッテリ起電圧を検出することでＳＯＣ−起電圧特性を得る。これによって、メモリ効果を考慮したＳＯＣ−起電圧特性を得ることができ、その後において、バッテリ電圧から算出したバッテリ起電圧を得ることによって、メモリ効果を考慮したＳＯＣを推定することができる。なお、駐車中等問題が生じない状況において、強制的に充電を行い、ＳＯＣ８０％や、満充電の状態にし、その後の走行における放電によって、ＳＯＣ−起電圧特性を取得することも好適である。
【００３９】
図７に、上述のようなＳＯＣ−起電圧特性の検出についてのフローチャートを示す。まず、ＩＶ上限判定またはｄＴ／ｄｔ判定により、ＳＯＣ８０％または満充電判定が行われたかを判定する（Ｓ１１）。ＩＶ上限判定またはｄＴ／ｄｔが行われなければ、基本となるＳＯＣが決定されないため、Ｓ１１の判定を繰り返す。ＩＶ上限判定またはｄＴ／ｄｔが行われた場合には、積算ＳＯＣを判定値にセットする（Ｓ１２）。ＩＶ判定の場合には、ＳＯＣ８０％、ｄＴ／ｄｔ判定の場合にはＳＯＣ１００％にセットする。また、これから積算を行うため積算時間Ｔｓを０にセットする（Ｓ１３）。
【００４０】
このような初期設定が終了した場合には、電流積算によるＳＯＣと、起電力Ｖ0の関係の検出記憶の動作に入る。まず、そのときのバッテリ１０の電圧及びバッテリ電流から起電圧Ｖ0を算出する（Ｓ１４）。次に、バッテリ電流（放電電流）Ｉにその電流が流れた時間Δｔを乗算して時間Δｔにおける電流の積算値を求め、これをＳＯＣから減算することで電流量の積算によるＳＯＣの更新を行う（Ｓ１５）。ここで、Δｔは、このフローチャートにおける処理の１サイクルの時間であり、この時間の間はバッテリ電圧、バッテリ電流は一定であると仮定している。
【００４１】
このようにして、ＳＯＣが得られたため、別に検出したその時のＶ0と得られたＳＯＣを対として、記憶する（Ｓ１６）。次に、積算時間Ｔｓが所定値をオーバーしたかを判定し（Ｓ１７）、していなければＳ１４に戻り、Ｖ0とＳＯＣの関係の取得を続ける。そして、積算時間Ｔｓが所定値をオーバーした場合には、このＶ0とＳＯＣの関係取得の処理を終了する。このＳ１７において使用する所定値としては、例えば４時間程度が採用される。これは、あまり時間が長くなると、電流積算の精度が悪化し、正確なＶ0とＳＯＣの関係が得られなくなるからである。また、ある程度のＳＯＣ範囲でのＶ0とＳＯＣの関係が得られればＴｓが所定値に至らなくても処理を終了してもよい。また、Ｔｓが所定値に至ったときに、ＳＯＣの範囲として十分なものが得られなければ、得られている範囲のデータからその他の領域について推定することも好適である。
【００４２】
「第２実施形態」
第２実施形態においては、バッテリ電圧の絶対値を検出して判定するのではなく、バッテリ起電圧の充放電に対する変動量を基に、ＳＯＣを検出する。
【００４３】
システムの全体構成は、第１実施形態と同一である。
【００４４】
電池ＥＣＵ１４は、電圧検出器１２において検出したバッテリ電圧及び電流検出器１８において検出した電流値に基づき起電圧Ｖ0を検出する。また、電池ＥＣＵ１４は、バッテリ電流Ｉを積算し、電流量ＡＨを順次算出する。そして、ｄＶ0／ｄＡＨを随時算出する。
【００４５】
図８に示すように、バッテリ起電圧Ｖ0とＳＯＣの関係において、低ＳＯＣまたは高ＳＯＣの部分において、ＳＯＣに対する起電圧が大きく変化する。従って、低ＳＯＣ及び高ＳＯＣの部分において、ｄＶ0／ｄＡＨは大きくなっているはずであり、ｄＶ0／ｄＡＨは、図９に示すように変化する。そこで、このｄＶ0／ｄＡＨを調べることで、そのときのＳＯＣを検出することができる。特に、電圧の絶対値は、メモリ効果によって大きく変化するが、ｄＶ0／ｄＡＨにはメモリ効果の影響はほとんどない。そこで、このｄＶ0／ｄＡＨが所定値となったことを検出することで、そのときの電圧に基づいた正確なＳＯＣ検出が行える。
【００４６】
ここで、図４に示すように、内部抵抗Ｒも低ＳＯＣ及び高ＳＯＣにおいて大きく変化するので、これに基づいてＳＯＣを判定することもできる。しかし、内部抵抗Ｒは、同一ＳＯＣにおいて、電流量が変化した際の電圧から求められるものであり、一定電流の充放電では算出できない。そこで、ｄＶ0／ｄＡＨに基づいて、ＳＯＣを算出する方が優れている。
【００４７】
この第２実施形態の動作について、図１０に基づいて説明する。この図においては、低ＳＯＣ値の検出を示す。まず、電流積算量（放電量）ΔＡＨを０にセットする（Ｓ２１）。次に、そのときのバッテリ１０の起電圧Ｖ01を算出する（Ｓ２２）。これは、そのときの検出電圧Ｖに内部抵抗Ｒに起因する電圧降下Ｉ×Ｒ（Ｉはそのときのバッテリ電流値）を加算して算出する（Ｖ01＝Ｖ＋ＩＲ）。この際、内部抵抗Ｒは上述のように、温度の影響を考慮する。
【００４８】
次に、電流積算量ΔＡＨとして、バッテリ電流ＩのΔｔの時間の放電による放電量を減算する（Ｓ２３）。ここで、ΔＡＨは放電側を正、バッテリ電流も放電側を正としている。そこで、ΔＡＨ−Ｉ×Δｔは放電によって、マイナスの値になる。
【００４９】
そして、このようにして算出した新しいΔＡＨが所定値−αより負か（ΔＡＨ＜−α）を判定する（Ｓ２４）。すなわち、放電量が所定量を超えたかを判定する。この判定で、ＮＯであれば、Ｓ２３に戻りΔＡＨを更新して所定値を超えたか否かの判定を繰り返す。
【００５０】
Ｓ２４において、ＹＥＳとなり、所定量の放電がなされたときには、その段階でのバッテリ起電圧Ｖ02を算出する（Ｓ２５）。次に、このΔＡＨの放電量に対応して変化した起電圧ΔＶ0＝Ｖ01−Ｖ02を算出する（Ｓ２６）。そして、このようにして得たΔＶ0を所定の放電量ΔＡＨで除算して得た起電圧の変化量ΔＶ0／ΔＡＨ＝ｄＶ0／ｄＡＨを算出し、これが所定値−βより負か（ΔＶ0／ΔＡＨ＝ｄＶ0／ｄＡＨ＜−β）を判定する（Ｓ２７）。このβは、所定ＳＯＣ（例えばＳＯＣ２０％）の時のｄＶ0／ｄＡＨから予め求めておく。
【００５１】
Ｓ２７の判定においてＮＯであれば、Ｓ２１に戻り、上述の処理を繰り返す。これによって、ｄＶ0／ｄＡＨが所定値−βより負になった時にＳ２７の判定がＹＥＳになる。そこで、このＳ２７の判定において、ＹＥＳとなったときに、予め決定されている低ＳＯＣ値であると判定する（Ｓ２８）。
【００５２】
このように、所定の放電量毎の傾きｄＶ0／ｄＡＨの判定により、この傾きが所定値以上になったことにより、そのときのＳＯＣを判定することができる。従って、バッテリ電圧および電流の計測に基づいて、確実なＳＯＣ検出を行うことができる。特に、このｄＶ0／ｄＡＨによるＳＯＣの判定は、メモリ効果によらず行える。
【００５３】
なお、上述のフローチャートでは、α＞０とし、低ＳＯＣ時において、電圧が低下することにより、低ＳＯＣであることを判定した。しかし、これに限ることなく、ΔＡＨ＞αとすることで、高ＳＯＣ時に充電により電圧が上昇することにより高ＳＯＣであることを判定することもできる。
【００５４】
「第３実施形態」
第３実施形態においては、第２実施形態において検出したＳＯＣを基に、ＳＯＣ−起電圧特性を得る。
【００５５】
すなわち、図１１に示すように、ｄＶ0／ｄＡＨが所定値になることによって、そのときのＳＯＣ値がわかる。このＳＯＣ値はメモリ効果の影響を受けず検出できる。そのときのＳＯＣをＳＯＣ0、起電圧をＶ00とし、その後の電流量を積算しながら、ＳＯＣ1，ＳＯＣ2，ＳＯＣ3の時の起電圧Ｖ01，Ｖ02，Ｖ03を順次対応付けて記憶することで、ＳＯＣ−起電圧特性を得ることができる。
【００５６】
そこで、得られたＳＯＣ−起電圧特性を用いて、検出したバッテリ電圧からそのときのＳＯＣを検出することができる。
【００５７】
また、ある特定の電圧に至った時から、所定のｄＶ0／ｄＡＨに至るまでの放電量からＳＯＣ−起電圧特性を求めることもできる。
【００５８】
すなわち、図１２に示すように、起電圧がＶ0ａに至った場合に、そのときのＳＯＣａを記憶しているＳＯＣ−起電圧特性から求める。一方、ｄＶ0／ｄＡＨが所定値に至った時のＳＯＣは、ＳＯＣ0であり、そこに至るまでの放電量は、ＳＯＣａ−ＳＯＣ0＝ΔＳＯＣａのはずである。
【００５９】
一方、実際の放電が起こった場合のＳＯＣ0までの放電量を測定しておき、それがΔＳＯＣｂであった場合、起電圧ＶOａの時のＳＯＣは、ＳＯＣｂ＝ＳＯＣ0＋ΔＳＯＣｂであり、これによってＳＯＣ−起電圧特性を得ることができる。
【００６０】
なお、上述のように、ｄＶ0／ｄＡＨにより、所定の高ＳＯＣの検出ができる。そこで、この所定の高ＳＯＣに基づいて、ＳＯＣ−起電圧特性を検出することも同様に行える。
【００６１】
「第４実施形態」
第４実施形態においては、放電電流の積算値に基づくバッテリＳＯＣの変化量と、これに対応するＳＯＣ−起電圧特性から求めたバッテリＳＯＣの変化量の比較に基づきＳＯＣ−起電圧特性を補正する。
【００６２】
システムの全体構成は、上述の第１実施形態と同一である。電池ＥＣＵ１４は、電圧検出器１２において検出したバッテリ電圧及び電流検出器１８において検出した電流値に基づき起電圧Ｖ0を検出する。また、電池ＥＣＵ１４は、バッテリ電流Ｉを積算し電流量ＡＨを算出し、この電流量ＡＨに基づいてＳＯＣの変化を検出する。
【００６３】
例えば、走行中の時間ｔ１〜ｔ２のΔｔの期間の積算による放電量が予め設定したＳＯＣの変化量ΔＳＯＣ（積算）に至ったとする。一方、時間ｔ１、ｔ２における起電圧Ｖ01、Ｖ02から求めたＳＯＣはそれぞれＳＯＣ１、ＳＯＣ２であれば、ＳＯＣ−起電圧特性から求めたＳＯＣ変化ΔＳＯＣ（起電圧）＝ＳＯＣ２−ＳＯＣ１が求まる。例えば、ＳＯＣ−起電圧特性から求めたＳＯＣ変化が図１３に示すような特性であれば、積算から求めたＳＯＣ変化も理論的には同一である。
【００６４】
ここで、放電量から求めるバッテリＳＯＣは、短期間ではかなり正しい。そこで、放電量から求めたＳＯＣの変化量は、かなり正しい値である。一方、ＳＯＣ−起電圧特性から求めたＳＯＣはメモリ効果などによって、誤差が生じている場合もある。そこで、電池ＥＣＵ１４において、両ＳＯＣ変化、すなわちΔＳＯＣ（積算）とΔＳＯＣ（起電圧）を比較する。
【００６５】
ＳＯＣ−起電圧特性から求めたΔＳＯＣ（起電圧）が正しければ、両ＳＯＣは同一であり、図１４に示す理想線に乗る。しかし、ΔＳＯＣ（起電圧）に誤差が生じていた場合には、図１４における現実線のように、両者の関係がずれる。
【００６６】
本実施形態では、このようなずれが生じた場合に、電池ＥＣＵ１４は、ＳＯＣ−起電圧特性から求めたＳＯＣが放電量から求めたＳＯＣに近づくように補正する。これによって、より正しいＳＯＣ−起電圧特性を利用して、ＳＯＣの検出が行える。
【００６７】
上述の実施形態のように、絶対的なＳＯＣが計測できる時点からの積算値との比較によれば、ＳＯＣ−起電圧特性をそのまま訂正できる。しかし、本実施形態では、ＳＯＣの変化量のみが補正の対象になる。しかし、変化量の正しい値に近づけるように現在のＳＯＣを訂正し、ＳＯＣ−起電圧特性を補正することで、ＳＯＣ−起電圧特性を正しいものに近づける補正が行え、ＳＯＣ−起電圧特性の学習が行える。
【００６８】
なお、上述の説明においては、放電電流の積算を利用した。これは、放電電流はバッテリの充電状態に１００％反映されるが、充電電流はそれに効率を乗算したものが充電状態に反映されるからである。このため、放電量の積算値を利用することが好ましい。また、連続した放電によって、所定量の放電が行われた場合には、最も正しい積算値による充電状態の変化が計測でき、これに基づいてＳＯＣ−起電圧特性を補正することが好ましい。一方、充電効率を正しく推定できれば、充電電流の積算をΔＳＯＣ（積算）に利用することができる。
【００６９】
なお、本実施形態のようなＳＯＣ−起電圧特性の学習を随時行うことで、ＳＯＣ−起電圧特性を利用したＳＯＣの検出の精度はかなり向上する。従って、バッテリＳＯＣの検出は、基本的にＳＯＣ−起電圧特性の検出に基づいて行い、電流積算はこのＳＯＣ−起電圧特性を学習補正するために利用することができる。
【００７０】
また、放電電流の積算値に基づく充電状態の変化量と、ＳＯＣ−起電圧特性に基づく充電状態の変化量の比率に基づいて、ＳＯＣ−起電圧特性を補正することが好適である。これによって、ＳＯＣ−起電圧特性の誤差が大きな時にそれだけ大きく補正することができ、より正しい補正が行える。
【００７１】
また、ＳＯＣ−起電圧特性は、図２に示すように、メモリ効果が発生した場合に、初期特性に対し、起電圧が低くなる特性とわかっている。そこで、所定量の放電の際のＳＯＣ−起電圧特性から求めた放電量が少ない場合に、ＳＯＣ−起電圧特性をメモリ効果による影響と判断し、少しずつ下方側へ補正するとよい。この補正の程度は、上述のように比率に応じて行ってもよいし、一定量ずつ移動させてもよい。さらに、この補正については、メモリ効果により変化したＳＯＣ−起電圧特性について記憶しておきこの中から選択してもよいし、これを模擬する関数によって決定してもよい。
【００７２】
次に、図１５に基づいて、本実施形態における電池ＥＣＵにおけるＳＯＣ−起電圧特性学習の動作について、説明する。まず、ＳＯＣ１として、検出したその時に起電圧から求めたＳＯＣを取り込む（Ｓ３１）。次に、電流量の積算値を示す変数Ｑを０にセットする（Ｓ３２）。
【００７３】
このようにして、初期設定を行った場合には、そのときに検出したバッテリ１０の電流電圧値から起電力を求め、ＳＯＣを推定するとともに（Ｓ３３）、前回の電流量積算値Ｑから今回の電流Ｉに制御サイクルΔｔ乗算して得た前回制御サイクルから今回制御サイクルまでの放電量を減算し、電流量積算値Ｑを積算する（Ｓ３４）。なお、この例では電流量積算値Ｑは、充電量を正の値としている。そして、電流量積算値Ｑの絶対値（例えば、放電量）が所定量以上となったかを判定する（Ｓ３５）。例えば、図１３におけるＳＯＣ２−ＳＯＣ１に対応する放電量であり、システムに応じて適切な量に設定する。そして、このＳ３５の判定でＮＯであれば、Ｓ３３に戻り、ＳＯＣの推定及び電流量の積算を繰り返す。なお、上述したように、充電量については、そのときのバッテリ１０の状態に応じて、充電効率を乗算した値を充電電流量の積算値とする。
【００７４】
Ｓ３５において、電流量積算値Ｑの大きさが所定量以上になった場合には、そのときのＳＯＣをＳＯＣ２として取り込み（Ｓ３６）、ＳＯＣ２−ＳＯＣ１と、Ｑとを比較する（Ｓ３７）。電流量積算値Ｑは、短期間において正しいと推定され、両者が異なっている場合には、ＳＯＣ−起電力特性が誤っていると考えられる。そこで、両者の比較結果に基づいて、学習が必要か否かを判定する（Ｓ３８）。すなわち、両者の差が所定以上であった場合には、ＳＯＣ−起電力特性を学習し（Ｓ３９）、処理を終了する。一方、Ｓ３７の比較において、有意の差がない場合には、Ｓ３８においてＮＯとなり、そのまま処理を終了する。
【００７５】
このように、適当な期間における積算電気量とＳＯＣ−起電力特性とを比較し、この比較結果に基づいて、ＳＯＣ−起電力特性を補正する。これによって、ＳＯＣ−起電力特性を常に正しいものに維持することができる。
【００７６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、メモリ効果の影響を受けないＳＯＣ検出が行える。そして、このようにしてＳＯＣを検出した時点からの電流量の積算と電圧計測に基づいて、ＳＯＣ−起電圧特性を補正すれば、バッテリ起電圧から誤差の少ないＳＯＣの推定が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】  システムの構成を示すブロック図である。
【図２】  メモリ効果を示す図である。
【図３】  バッテリ起電圧を示す図である。
【図４】  ＳＯＣとバッテリ内部抵抗Ｒの関係を示す図である。
【図５】  ＩＶ判定からの電流量積算を示す図である。
【図６】  温度変化（ｄＴ／ｄｔ）とＳＯＣの関係を示す図である。
【図７】  第１実施形態の動作を示すフローチャートである。
【図８】  ＳＯＣと起電圧の変化の関係を示す図である。
【図９】  ＳＯＣと起電圧の放電量に対する変化（ｄＶ0／ｄＡＨ）の関係を示す図である。
【図１０】  第２実施形態の動作を示すフローチャートである。
【図１１】  電流量積算と起電圧の関係を示す図である。
【図１２】  電流量積算と起電圧の関係を示す図である。
【図１３】  ＳＯＣの変化の例を示す図である。
【図１４】  電流積算と、起電力特性から求めたＳＯＣの関係を示す図である。
【図１５】  第４実施形態の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０  バッテリ、１２  電圧検出器、１４  電池ＥＣＵ、１６  温度センサ、１８  電流検出器、２０  ＨＶＥＣＵ、２２  負荷。
【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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