JP2000137062A - 二次電池の残存容量検出方法及び残存容量検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電流検出手段を高分解能化することなく高精
度で残存容量の検出を行う。 【解決手段】 演算装置は、イグニッションスイッチが
オフとなると（Ｓ８；Ｙ）、所定時間経過後に、電流検
出回路によりオフセット電流値Ｉ0 を一定時間サンプリ
ングし、その合計値ΣＩo をサンプリング回数ｘで除算
して商（オフセット値SIB ）と余り（オフセット補正値
SSIB）を不揮発性メモリに記憶する（Ｓ９〜Ｓ１２）。
更に電圧検出回路により電池開放電圧ＯＣＶを検出し、
不揮発性メモリに記憶する（Ｓ１３）。演算装置は、イ
グニッションスイッチのオン時において（Ｓ１；Ｙ）、
電池開放電圧ＯＣＶから残存容量の初期値Ａ0 を求め
（Ｓ４）、二次電池に流れる充放電電流Ｉc を電流検出
回路により検出し、その検出電流値Ｉc をオフセット値
SIB 及びオフセット補正値SSIBを用いて補正し、補正さ
れた電流値ＩB を積算し、その積算値ΣＩB と初期値Ａ
0 とに基づいて残存容量Ａを算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば電気自動車
あるいはハイブリッド電気自動車のモータ電源等に用い
られる二次電池の残存容量を検出する二次電池の残存容
量検出方法及び残存容量検出装置に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】近年、ガソリンエンジ
ンとモータとを効率良く併用するハイブリッド電気自動
車が供されてきており、前記モータの電源（バッテリ）
としては例えばニッケル水素電池やリチウム系二次電池
が考えられている。また、前記バッテリをモータの電源
として使用する際には、バッテリの状態（残存容量）を
常時算出するバッテリＥＣＵが必要とされ、バッテリＥ
ＣＵにて算出された残存容量をドライバーに視覚的に知
らせるような制御が行われている。

【０００３】ここで、従来より、二次電池の残存容量を
検出する手法としては、例えば特開平６−１７６７９８
号公報に示されるような、充放電電流値を検出しこれを
積算して残存容量を求める技術や、特開平９−２４３７
１７号公報に示されるような、二次電池の端子電圧と放
電電流の積算値とに基づいて残存容量を検出する技術が
あった。

【０００４】しかしながら、そのうち前者の電流値を積
算するものでは、二次電池の充放電停止状態における電
流値（オフセット電流）をも正確に検出し、積算しなけ
れば、残存容量の検出が高精度で行えない事情がある。
この場合、微小なオフセット電流値を高精度で検出して
積算するには、電流検出回路に高分解能のＡＤコンバー
タを用いなければならず、大幅なコストアップを招くこ
とになる。これに対し、例えば比較的安価な１０bit の
ＡＤコンバータを用い、電流測定範囲を４００Ａ（充電
０〜２００Ａ、放電−２００Ａ〜０）とすると、検出電
流の最小単位が例えば０．４Ａという大きな値となり、
検出電流値の積算値に誤差が累積し、ひいては算出され
た残存容量の精度が大幅に低下する不具合が生ずる。

【０００５】また、後者ような電流積算と電圧検出とを
併用する技術では、やはり電流検出回路が高価となると
共に、高精度な電圧検出を要するために電圧検出回路が
高価なものとなる不具合がある、即ち、電圧検出回路
は、図６に示すように、オペアンプ１と、例えば０．１
％の精度の４個の高精度抵抗２〜５とが必要となり、一
般的な抵抗の７０〜８０倍も高価な高精度抵抗２〜５を
４個も用いているため、大幅なコストアップを招いてし
まうことになる。また、この電圧検出回路では、同相電
圧に制限があり、入力電圧の上限が例えば１００Ｖに限
定されるといった不具合もあった。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、電流検出手段を高分解能化することな
く高精度で残存容量の検出を行うことができる二次電池
の残存容量検出方法及び残存容量検出装置を提供するに
ある。また、本発明の別の目的は、電池開放電圧を検出
するための電圧検出手段の構成を安価に済ませ得る二次
電池の残存容量検出装置を提供するにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１の二次
電池の残存容量検出方法は、二次電池に流れる電流の積
算値と、電池開放電圧から求められた容量の初期値とに
基づいて二次電池の残存容量を算出するものであって、
二次電池が充放電停止状態であることを判断するステッ
プと、二次電池の充放電停止状態で電流検出手段により
オフセット電流値を一定時間サンプリングするステップ
と、サンプリングされたオフセット電流値の合計値をサ
ンプリング回数で除算して商と余りを算出し記憶手段に
記憶するステップとを含むと共に、電流検出工程におけ
る検出電流値を、記憶手段に記憶された商と余りとを用
いて補正するようにしたところに特徴を有する。

【０００８】ここで、二次電池の充放電停止状態で電流
検出手段によりサンプリングされた複数個のオフセット
電流値の合計値を、そのサンプリング回数で除算するこ
とにより、平均的なオフセット値が求められ、そのオフ
セット値によって充放電電流検出時の検出電流値を補正
するようにすれば、オフセット電流を除いた正規の充放
電電流の検出が行われるちょうになり、オフセット電流
値及びその積算値を考慮する必要なく、オフセット電流
の影響を排除した高精度の電流値の検出及び積算を行う
ことが可能となる。

【０００９】ところが、単純にオフセット電流値の合計
値をサンプリング回数で除算した商をオフセット値とす
る場合、電流検出手段（ＡＤコンバータ）の分解能が比
較的低いものでは、細かい桁までオフセット値を得るこ
とができず、オフセット値の誤差が大きくなってしま
い、一方、高精度にオフセット値を求めようとすれば、
電流検出手段（ＡＤコンバータ）の高分解能化が必要と
なる。

【００１０】これに対し、上記した請求項１の二次電池
の残存容量検出方法では、サンプリングされたオフセッ
ト電流値の合計値をサンプリング回数で除算した商と余
りを記憶手段に記憶しておくものであるから、電流検出
工程における検出電流値の補正時に、その商による補正
に加え、余りをサンプリング回数で除算した値を更に補
正値として補正することにより、電流検出手段（ＡＤコ
ンバータ）の分解能が比較的低いものであっても、実質
的には、平均的なオフセット電流値を正確に求めておく
ことができる。この結果、請求項１の発明によれば、電
流検出手段を高分解能化することなく電流値の積算を正
確に行うことができ、ひいては残存容量の検出を高精度
で行うことができるという実用的効果を奏する。

【００１１】この場合、二次電池の充放電特性は、周囲
温度の影響を受けることが知られており、二次電池の周
囲温度を検出する温度検出手段を設け、電流検出工程に
おける検出電流値またはその積算値をその検出温度によ
り補正するようにすれば（請求項２の発明）、残存容量
の検出をより一層高精度で行うことができるようにな
る。

【００１２】また、残存容量の算出のためには容量の初
期値が必要となり、その容量の初期値は、二次電池の電
池開放電圧から求めることができるのであるが、二次電
池の開放電圧は、充放電が停止してからある程度の時間
が経過しないと、安定した値とならない事情がある。そ
こで、充放電停止状態となって所定時間経過後に、電圧
検出手段により電池開放電圧を検出して記憶手段に記憶
し、その記憶手段に記憶されている電池開放電圧から容
量の初期値を求めるようにすれば（請求項３の発明）、
正確な電池開放電圧を検出することができる。

【００１３】この際、充放電が停止してから二次電池の
開放電圧が安定化するまでの時間は、二次電池の温度に
よって変動する事情があり、二次電池の周囲温度を検出
する温度検出手段を設け、所定時間を温度により変化さ
せるようにすれば（請求項４の発明）、より正確に電池
開放電圧を検出することができる。

【００１４】ところで、仮に、記憶手段に記憶された商
と余りの値に異常があると、残存容量の検出を高精度に
行えなくなることはいうまでもない。そこで、電流検出
工程の実行前に、記憶手段に記憶された商と余りの値に
異常がないかどうかを判断し、異常があると判断された
ときには、充放電が開始される前に、電流検出手段によ
りオフセット電流値を一定時間サンプリングするステッ
プと、サンプリングされたオフセット電流値の合計値を
サンプリング回数で除算して商と余りを算出するステッ
プとを実行し、その商と余りとを用いて前記電流検出工
程における検出電流値を補正するように構成しても良い
（請求項５の発明）。これにより、記憶手段に記憶され
た商と余りの値の異常に起因する不具合を未然に防止す
ることができる。

【００１５】そして、本発明は、電気自動車あるいはハ
イブリッド電気自動車のモータ電源として用いられる二
次電池に好適し、このとき、イグニッションスイッチが
オフ状態となっているときに充放電停止状態と判断する
ように構成することができる（請求項６の発明）。これ
により、二次電池が充放電停止状態となったことを確実
に判断することができ、また、イグニッションスイッチ
のオン時における電流検出に基づいて、二次電池の残存
容量を高精度に検出することが可能となる。

【００１６】本発明の請求項７の二次電池の残存容量検
出装置は、二次電池に流れる電流の積算値と、電池開放
電圧から求められた容量の初期値とに基づいて二次電池
の残存容量を算出するものであって、二次電池が充放電
停止状態であることを判断する判断手段と、二次電池の
充放電停止状態で電流検出手段によりオフセット電流値
を一定時間サンプリングするサンプリング手段と、この
サンプリング手段によりサンプリングされたオフセット
電流値の合計値をサンプリング回数で除算して商と余り
を算出して記憶手段に記憶させる補正値算出手段と、検
出電流値を記憶手段に記憶された商と余りとを用いて補
正する補正手段とを具備するところに特徴を有する。

【００１７】これによれば、サンプリング手段及び補正
値算出手段により、平均的なオフセット値が求められ、
補正手段により、そのオフセット値に基づいて充放電電
流検出時の検出電流値が補正されるので、上述のよう
に、オフセット電流を除いた正規の充放電電流の検出を
行うことができ、二次電池の充放電停止状態のオフセッ
ト電流値及びその積算値を考慮する必要なく、オフセッ
ト電流の影響を排除した高精度の電流値の検出及び積算
を行うことが可能となる。これと共に、記憶手段には、
商と余りが記憶されるので、電流検出手段（ＡＤコンバ
ータ）の分解能が比較的低いものであっても、実質的に
は、平均的なオフセット電流値を正確に求めておくこと
ができる。この結果、請求項７の発明によれば、電流検
出手段を高分解能化することなく電流値の積算を正確に
行うことができ、ひいては残存容量の検出を高精度で行
うことができるという実用的効果を奏する。

【００１８】このとき、電池開放電圧を検出するための
電圧検出手段を、電池電圧を電流信号に変換する第１の
抵抗と、この第１の抵抗に電池電圧を印加する負帰還回
路と、前記電流信号を電圧信号に変換する第２の抵抗と
を含んで構成することができる（請求項８の発明）。

【００１９】これによれば、電池電圧を第１の抵抗によ
り一旦電流に変換することで同相電圧の制限をなくすこ
とができ、しかも第２の抵抗により再度電圧に変換する
ことにより、複雑な増幅計算が不要となる。そして、第
１及び第２の抵抗を高精度のものとすれば高精度な電圧
検出が可能となるので、高価な高精度抵抗の数を少なく
済ませることができ、この結果、電池開放電圧を検出す
るための電圧検出検出手段の構成を安価に済ませ得ると
いう効果を得ることができる。

【００２０】また、この場合、前記電圧検出手段の駆動
電源を、二次電池から直接供給するように構成すれば
（請求項９の発明）、別途の駆動電源が不要となり構成
を簡単に済ませることができる。さらには、電池開放電
圧の検出時のみに電圧検出手段を動作させるためのスイ
ッチを設けるようにしても良く（請求項１０の発明）、
これにより、必要時にのみ電圧検出手段を動作させるこ
とができ、低暗電流化を図ることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明をハイブリッド電気
自動車のモータ電源として用いられる二次電池に適用し
た一実施例について、図１ないし図５を参照しながら説
明する。まず、図２は、本実施例に係る残存容量検出装
置１１の電気的構成を概略的に示している。

【００２２】ここで、モータ電源となる二次電池（バッ
テリ）１２は、具体的には、リチウム系二次電池からな
る単位セル１３（図３に３個のみ図示）を、多数個（例
えば約８０個）直列に接続して構成されている。この二
次電池１２の両端に接続された母線１４は、図示はしな
いが、インバータ回路を介して駆動モータ及び充電装置
に接続されている。

【００２３】残存容量検出装置１１は、二次電池１２
（母線１４）に流れる電流を検出する電流検出手段たる
電流センサ１５及び電流検出回路１６、二次電池１２の
電圧を検出する電圧検出手段たる電圧検出回路１７、二
次電池１２の周囲温度を検出する温度検出手段たる温度
検出回路１８、マイクロコンピュータを主体としてなる
演算装置１９を備えて構成されている。また、前記演算
装置１９には、車両のイグニッションスイッチ２０のオ
ン，オフ信号が入力されるようになっている。

【００２４】詳しく図示はしないが、前記電流検出回路
１６は、例えば１０bit のＡＤコンバータを含んで構成
され、例えばカレントトランスからなる電流センサ１５
の検出電流を電圧信号に変換して前記演算装置１９に入
力するようになっている。また、前記温度検出回路１８
は、サーミスタ等から構成されその温度検出信号が前記
演算装置１９に入力されるようになっている。

【００２５】前記電圧検出回路１７は、より具体的に
は、二次電池１２の全体の端子電圧を検出する回路及び
前記各単位セル１３の端子電圧を検出する回路の複数の
回路を備えて構成されている。図３には、１個（ｎ番
目）の単位セル１３の端子電圧を検出する電圧検出回路
１７を示しており、本実施例では、電圧検出回路１７
は、電圧−電流変換用の第１の抵抗２１、電流−電圧変
換用の第２の抵抗２２、負帰還回路を構成するオペアン
プ２３、トランジスタ２４を備えて構成される。

【００２６】即ち、前記第１の抵抗２１は、例えば０．
１％の精度を備える高精度抵抗からなり、前記単位セル
１３の正側の端子と前記トランジスタ２４のエミッタ端
子との間に接続されている。また、第１の抵抗２１とト
ランジスタ２４のエミッタ端子との接続点が、オペアン
プ２３の反転入力端子に接続されるようになっている。
前記単位セル１３の負側の端子がオペアンプ２３の非反
転入力端子に接続されている。

【００２７】このオペアンプ２３の出力端子は、トラン
ジスタ２４のベース端子に接続されている。そして、前
記第２の抵抗２２は、やはり例えば０．１％の精度を備
える高精度抵抗からなり、前記トランジスタ２４のコレ
クタ端子とグランドとの間に接続されている。この第２
の抵抗２２とトランジスタ２４のコレクタ端子との接続
点の電圧が、電圧検出信号Ｖout として、図示しないマ
ルチプレクサ及びＡＤコンバータを介して前記演算装置
１９に入力されるようになっている。

【００２８】また、本実施例では、前記オペアンプ２３
の駆動電源は、二次電池１２から直接供給されるように
なっており、正側の電源が、一段上（ｎ＋１番目）の単
位セル１３の正側端子から与えられ、負側の電源が、一
段下（ｎ−１番目）の単位セル１３の負側端子から与え
られるようになっている。さらに、本実施例では、正側
の電源線にはスイッチ２５が挿設されており、このスイ
ッチ２５は前記演算装置１９（ＣＰＵ）によりオン，オ
フされるようになっている。

【００２９】さて、前記演算装置１９は、図示しないＣ
ＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を備えると共に、記憶手段とし
て機能する不揮発性メモリ２６を内蔵している。この演
算装置１９は、そのソフトウエア構成により、本実施例
に係る残存容量検出方法を実行するようになっている。

【００３０】即ち、演算装置１９は、イグニッションス
イッチ２０のオン時において、二次電池１２に流れる充
放電電流を前記電流センサ１５及び電流検出回路１６に
より検出する電流検出工程を実行し、その検出電流値の
積算値を求め、予め不揮発性メモリ２６に記憶された電
池開放電圧（電流が流れていないときの二次電池１２の
電圧）から二次電池１２の容量の初期値を求め、それら
積算値と容量の初期値とから二次電池１２の残存容量を
算出する残存容量算出工程を実行する。

【００３１】従って、演算装置１９が、残存容量算出手
段として機能するのである。さらに、演算装置１９は、
現在の二次電池１２の残存容量を車内のインパネ部分に
設けられた表示装置に表示したり、二次電池１２の残存
容量が充電を必要とするまで低下したときに、強制的に
充電を行わせる制御を行うようになっている。

【００３２】このとき、詳しくは後の作用説明にて述べ
るように、本実施例では、演算装置１９は、更にそのソ
フトウエア構成により、前記イグニッションスイッチ２
０がオフとなったことをもって、二次電池１２の充放電
停止状態と判断し、その充放電停止状態で、前記電流セ
ンサ１５及び電流検出回路１６によりオフセット電流値
を一定時間サンプリングし、サンプリングされたオフセ
ット電流値の合計値をサンプリング回数で除算して商
（オフセット値）と余り（オフセット補正値）を算出し
不揮発性メモリ２６に記憶させるようになっている。

【００３３】そして、演算装置１９は、上記した電流検
出工程における検出電流値を、前記不揮発性メモリ２６
に記憶された商と余りとを用いて補正するようになって
いる。従って、演算装置１９は、判断手段、サンプリン
グ手段、補正値算出手段、補正手段としても機能するよ
うになっている。尚、温度検出回路１８による検出温度
に基づいて、補正された検出電流値を更に温度補正する
ように構成しても良く、この場合、温度が高いときに
は、検出電流値がより高い方に補正され、温度が低いと
きには、より低い方に補正される。

【００３４】また、上記した電池開放電圧の検出は、イ
グニッションスイッチ２０のオフ時に、前記電圧検出回
路１７により行われるようになっているのであるが、本
実施例では、充放電停止状態となったと判断されたとき
から所定時間（例えば１０分）経過後に行われ、検出さ
れた電池開放電圧が不揮発性メモリ２６に記憶されるよ
うになっている。尚、この際の所定時間についても、温
度検出回路１８により検出された温度により変化させる
ようにしても良い。

【００３５】さらに、特に本実施例では、演算装置１９
は、前記電流検出工程の実行前に、不揮発性メモリ２６
に記憶された商と余りの値に異常がないかどうかを判断
し、異常があると判断したときには、充放電が開始され
る前に、オフセット電流値を一定時間サンプリングし、
サンプリングされたオフセット電流値の合計値をサンプ
リング回数で除算して商と余りを算出し、その商と余り
とを用いて電流検出工程における検出電流値を補正する
ように構成されている。

【００３６】次に、上記構成の作用について、図１及び
図４，図５も参照して説明する。図１のフローチャート
は、演算装置１９が実行する二次電池１２の残存容量検
出の処理手順を示している。残存容量検出の処理が開始
されると、ステップＳ１にて、イグニッションスイッチ
２０がオンしているかどうかが判断され、イグニッショ
ンスイッチ２０のオン時においては（Ｙｅｓ）、残存容
量検出が行われるのであるが、ここでは、説明順序を前
後させて、まず、イグニッションスイッチ２０がオン状
態からオフされたとき（ステップＳ８にてＹｅｓ）の処
理について先に説明する。

【００３７】イグニッションスイッチ２０がオフされて
二次電池１２が充放電停止状態となったと判断されると
（ステップＳ８にてＹｅｓ）、次のステップＳ９にて、
所定時間（例えば１０分間）の経過後に、電流センサ１
５及び電流検出回路１６の検出するオフセット電流値Ｉ
o を一定時間サンプリングするステップが実行される。
このサンプリングは、例えば１ｍｓ毎に電流検出回路１
６からの検出電流値Ｉo の読込むことにより行われ、例
えば１分間実行される。

【００３８】そして、ステップＳ１０では、そのサンプ
リングされたオフセット電流値Ｉoの合計値ΣＩ0 が算
出され、次のステップＳ１１では、その合計値ΣＩ0 を
サンプリング回数ｘで除算することにより商と余りとが
算出され、そのうち商がオフセット値SIB 、余りがオフ
セット補正値SSIBとされる。そして、ステップＳ１２に
てそれらオフセット値SIB 及びオフセット補正値SSIB
が、不揮発性メモリ２６に記憶（更新）される。

【００３９】ここで、二次電池１２の充放電停止状態で
サンプリングされた複数個のオフセット電流値Ｉo の合
計値を、そのサンプリング回数ｘで除算することによ
り、平均のオフセット電流値を求めることができるので
あるが、電流検出回路１７（ＡＤコンバータ）の分解能
が比較的低い場合、細かい桁まで正確なオフセット電流
値を得ることができない。ところが、ここでは、商と余
りを求めるようにしているので、実質的に、平均のオフ
セット電流値を正確に求めておくことができるのであ
る。

【００４０】次のステップＳ１３では、電圧検出回路１
７による電池開放電圧ＯＣＶの検出が実行され、検出さ
れた電池開放電圧ＯＣＶが前記不揮発性メモリ２６に記
憶（更新）される。この電池開放電圧ＯＣＶの検出は、
電圧検出回路１７のスイッチ２５をオンさせ、電圧検出
回路１７からの電圧検出信号を読込むことにより行われ
る。

【００４１】ここで、図５は、二次電池１２の充放電
（放電）の停止後の時間経過に伴う電流（ａ）と電池電
圧（ｂ）との関係を示しており、二次電池１２の開放電
圧ＯＣＶは、充放電が停止してからある程度の時間ｔ
（例えば１０分）が経過しないと、安定した値とならな
い事情がある。ここでは、イグニッションスイッチ２０
のオフから１０分が経過した後に検出を行っているの
で、正確な電池開放電圧ＯＣＶを検出することができ
る。

【００４２】またこのとき、前記電圧検出回路１７にお
いては、電池電圧を第１の抵抗２１により一旦電流に変
換することで同相電圧の制限をなくすことができ、しか
も第２の抵抗２２により再度電圧に変換することによ
り、複雑な増幅計算が不要となる。そして、第１及び第
２の抵抗２１及び２２が高精度のものとされているので
高精度な電圧検出が可能となる。さらには、オペアンプ
２３の駆動電源を二次電池１２から直接供給するように
構成すると共に、スイッチ２５により電池開放電圧ＯＣ
Ｖの検出時のみに電圧検出回路１７を動作させるように
しているので、駆動電源に係る構成を簡単に済ませるこ
とができると共に、低暗電流化を図ることができる。

【００４３】以上のようにして、オフセット値SIB 及び
オフセット補正値SSIBの検出、並びに電池開放電圧ＯＣ
Ｖの検出が行われ、それらが不揮発性メモリ２６に記憶
（更新）されると、演算装置１９の処理が停止される
（ステップＳ１４）。尚、ここでは、上記オフセット電
流値Ｉo のサンプリング（ステップＳ９）を、電池開放
電圧ＯＣＶの検出（ステップＳ１３）に合わせるよう
に、イグニッションスイッチ２０がオフして所定時間経
過後に行うようにしているが、イグニッションスイッチ
２０のオフの直後に行うようにしても良い。

【００４４】さて、フローチャートの初めに戻って、イ
グニッションスイッチ２０のオン時の残存容量の検出
は、以下のようにして行われる。即ち、イグニッション
スイッチ２０がオンされて二次電池１２の充放電が可能
な状態とされると（ステップＳ１にてＹｅｓ）、ステッ
プＳ２にて、不揮発性メモリ２６に記憶されている、オ
フセット値SIB 、オフセット補正値SSIB、電池開放電圧
ＯＣＶのデータが読込まれる。

【００４５】ステップＳ３では、それらオフセット値SI
B 、オフセット補正値SSIB、電池開放電圧ＯＣＶの値が
正常かどうかが判断される。この判断は、それらの値が
例えば予め設定された範囲内にあるかどうかにより行わ
れる。データが正常であると判断されたときには（ステ
ップＳ３にてＹｅｓ）、次のステップＳ４にて、まず読
込まれた電池開放電圧ＯＣＶから二次電池１２の残存容
量の初期値Ａ0 が算出される。詳しい説明は省略する
が、ここで、演算装置１９には、図４に示すような、単
位セル１３の電池開放電圧ＯＣＶと残存容量（Ｓ０Ｃ；
単位％）との関係が予め記憶されており、この関係に基
づいて電池開放電圧ＯＣＶから残存容量の初期値Ａ0 が
求められるようになっている。

【００４６】そして、ステップＳ５〜Ｓ７にて、電流検
出回路１６により検出された検出電流値Ｉc を補正し、
補正された電流値ＩB を積算し、その積算値ΣＩB と前
記初期値Ａ0 とに基づいて残存容量Ａを算出することが
行われる。ここでは、ステップＳ５にて、電流検出回路
１６からの検出電流値Ｉc が読込まれると、ステップＳ
６にて、その検出電流値Ｉc が前記オフセット値SIB 及
びオフセット補正値SSIB並びに上記サンプリング回数ｘ
を用いて補正される。

【００４７】補正電流値ＩB の計算式は、次の通りであ
る。 ＩB ＝Ｉc −（SIB ＋SSIB／ｘ） ここで、（SIB ＋SSIB／ｘ）は、平均オフセット電流値
であるから、補正電流値ＩB はオフセット電流を除いた
正規の電流値となるのである。

【００４８】次のステップＳ７では、その補正された電
流値ＩB が積算され、残存容量（ＳＯＣ）Ａが算出され
る。この残存容量Ａは、電流値ＩB の積算値ΣＩB と、
上記残存容量の初期値Ａ0 と、二次電池１２の公称（定
格）容量Cap （例えば６Ａｈ）とから次の式により算出
される。 Ａ＝Ａ0 ＋ΣＩB ／Cap

【００４９】このような電流検出、補正、積算、残存容
量の算出の処理（ステップＳ５〜Ｓ７）は、イグニッシ
ョンスイッチ２０がオンしている限りは（ステップＳ８
にてＮｏ）、継続的に繰返されるようになっている。イ
グニッションスイッチ２０がオフされると（ステップＳ
８にてＹｅｓ）、上述したようなステップＳ９からの処
理が実行される。

【００５０】一方、上記ステップＳ３にて、データに異
常があると判断されたときには（Ｎｏ）、二次電池１２
に対する充放電が開始される前であることを条件に、電
流検出回路１６からのオフセット電流値Ｉo を一定時間
サンプリングするステップ（ステップＳ１５）と、サン
プリングされたオフセット電流値Ｉo の合計値ΣＩoを
サンプリング回数ｘで除算して商（オフセット値SIB ）
と余り（オフセット補正値SSIB）を算出するステップ
（ステップＳ１６）と、電圧検出回路１７により電池開
放電圧ＯＣＶを検出するステップ（ステップＳ１７）と
が順に実行されるようになっている。

【００５１】これらステップＳ１５〜Ｓ１７の処理内容
は、上記したステップＳ９〜Ｓ１３と同様であるため詳
しい説明を省略する。これにて、上記したステップＳ４
〜Ｓ７の処理が、ステップＳ１５〜Ｓ１７にて新たに求
められたオフセット値SIB 、オフセット補正値SSIB、電
池開放電圧ＯＣＶを用いて行われるようになるのであ
る。

【００５２】このように本実施例によれば、二次電池１
２の充放電停止状態で、サンプリングにより平均的なオ
フセット電流値を求め、これを用いて検出電流値ＩB を
補正するようにしたので、オフセット電流の影響を排除
した高精度の電流検出及び積算を行うことができる。し
かもこのとき、サンプリングされたオフセット電流値Ｉ
o の合計値ΣＩo をサンプリング回数ｘで除算した商
（オフセット値SIB ）と余り（オフセット補正値SSIB）
とを用いるようにしたので、電流検出回路１６（ＡＤコ
ンバータ）が、分解能が比較的低く（１０ｂｉｔ）比較
的安価なものであっても、正確な補正を行うことが可能
となった。この結果、本実施例によれば、電流検出手段
を高分解能化することなく高精度で残存容量の検出を行
うことができるという優れた効果を得ることができるも
のである。

【００５３】そして、本実施例では、電池開放電圧ＯＣ
Ｖを検出するための電圧検出回路１７として、電池電圧
を電流信号に変換する第１の抵抗２１と、この第１の抵
抗２１に電池電圧を印加する負帰還回路（オペアンプ２
３）と、電流信号を電圧信号に変換する第２の抵抗２２
とを含んで構成したので、図６に示した従来のような高
価な高精度抵抗２〜５を４個必要としたものと異なり、
高価な高精度抵抗２１，２２の数を少なく済ませること
ができ、電圧検出手段の構成を安価に済ませ得るという
効果も得ることができる。

【００５４】またこのとき、オペアンプ２３の駆動電源
を二次電池１２から直接供給するように構成すると共
に、スイッチ２５により電池開放電圧ＯＣＶの検出時の
みにオペアンプ２３を動作させるようにしているので、
構成をより一層簡単に済ませることができると共に、低
暗電流化を図ることができるものである。

【００５５】さらに、特に本実施例では、充放電停止状
態となって所定時間経過後に、電池開放電圧ＯＣＶを検
出して不揮発性メモリ２６に記憶するようにしたので、
正確な電池開放電圧ＯＣＶを検出することができ、ま
た、不揮発性メモリ２６に記憶されたオフセット値SIB
及びオフセット補正値SSIBに異常がないかどうかを判断
し、異常があるときには、充放電が開始される前に、再
度オフセット値SIB 、オフセット補正値SSIB、電池開放
電圧ＯＣＶを求めるようにしたので、不揮発性メモリ２
６に記憶されたデータの異常に起因する不具合を未然に
防止することができるといったメリットも得ることがで
きるものである。

【００５６】尚、本発明は上記した実施例に限定される
ものではなく、例えば、電圧検出回路１７により、所定
個数の単位セル１３を１単位として電圧検出を行うよう
にしても良く、また、ハイブリッド電気自動車の二次電
池に限らず、電気自動車に適用するようにしても良く、
あるいは携帯電話や携帯型パソコン等のコードレス電気
機器に適用するようにしても良い等、要旨を逸脱しない
範囲内で適宜変更して実施し得るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すもので、残存容量検出
の手順を示すフローチャート

【図２】残存容量検出装置の電気的構成を概略的に示す
ブロック図

【図３】電圧検出手段の回路構成を示す図

【図４】残存容量と電池開放電圧との関係を示す図

【図５】充放電が停止して後の電池電圧の変動の様子を
示す図

【図６】従来例を示す図３相当図

【符号の説明】

図面中、１１は残存容量検出装置、１２は二次電池、１
５は電流センサ、１６は電流検出回路（電流検出手
段）、１７は電圧検出回路（電圧検出手段）、１８は温
度検出回路（温度検出手段）、１９は演算装置（残存容
量算出手段、判断手段、サンプリング手段、補正値算出
手段、補正手段）、２０はイグニッションスイッチ、２
１は第１の抵抗、２２は第２の抵抗、２３はオペアンプ
（負帰還回路）、２５はスイッチ、２６は不揮発性メモ
リ（記憶手段）を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G016 CA03 CB11 CB12 CB13 CB21 CB22 CB31 CB32 CC01 CC03 CC04 CC06 CC10 CC12 CC13 CC15 CC16 CC24 CC27 CC28 CD02 CD03 CD14 CE08 5H030 AA08 AS08 FF27 FF42 FF44 FF52 5H115 PG04 PI16 PI29 PU01 QN03 QN12 TI02 TI05 TI06 TI10

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 二次電池に流れる充放電電流を電流検出
   手段により検出する電流検出工程と、その検出電流値の
   積算値及び電池開放電圧から求められた容量の初期値に
   基づいて前記二次電池の残存容量を算出する残存容量算
   出工程とを実行するようにした二次電池の残存容量検出
   方法であって、 前記二次電池が充放電停止状態であることを判断するス
   テップと、 前記二次電池の充放電停止状態で前記電流検出手段によ
   りオフセット電流値を一定時間サンプリングするステッ
   プと、 サンプリングされたオフセット電流値の合計値をサンプ
   リング回数で除算して商と余りを算出し記憶手段に記憶
   するステップとを含み、 前記電流検出工程における検出電流値を、前記記憶手段
   に記憶された商と余りとを用いて補正することを特徴と
   する二次電池の残存容量検出方法。
2. 【請求項２】 前記二次電池の周囲温度を検出する温度
   検出手段を備え、前記電流検出工程における検出電流値
   またはその積算値を検出温度により補正することを特徴
   とする請求項１記載の二次電池の残存容量検出方法。
3. 【請求項３】 充放電停止状態となって所定時間経過後
   に、電圧検出手段により電池開放電圧を検出して記憶手
   段に記憶し、その記憶手段に記憶されている電池開放電
   圧から容量の初期値を求めることを特徴とする請求項１
   又は２記載の二次電池の残存容量検出方法。
4. 【請求項４】 前記二次電池の周囲温度を検出する温度
   検出手段を備え、前記所定時間を温度により変化させる
   ことを特徴とする請求項３記載の二次電池の残存容量検
   出方法。
5. 【請求項５】 前記電流検出工程の実行前に、前記記憶
   手段に記憶された商と余りの値に異常がないかどうかを
   判断し、異常があると判断されたときには、充放電が開
   始される前に、前記電流検出手段によりオフセット電流
   値を一定時間サンプリングするステップと、サンプリン
   グされたオフセット電流値の合計値をサンプリング回数
   で除算して商と余りを算出するステップとを実行し、そ
   の商と余りとを用いて前記電流検出工程における検出電
   流値を補正することを特徴とする請求項１ないし４のい
   ずれかに記載の二次電池の残存容量検出方法。
6. 【請求項６】 前記二次電池は、電気自動車あるいはハ
   イブリッド電気自動車のモータ電源として用いられるも
   のであって、イグニッションスイッチがオフ状態となっ
   ているときに充放電停止状態と判断することを特徴とす
   る請求項１ないし５のいずれかに記載の二次電池の残存
   容量検出方法。
7. 【請求項７】 二次電池に流れる充放電電流を検出する
   電流検出手段と、電池開放電圧を検出する電圧検出手段
   と、前記電流検出手段の検出電流値の積算値及び電池開
   放電圧から求められた容量の初期値に基づいて前記二次
   電池の残存容量を算出する残存容量算出手段とを備えて
   なる二次電池の残存容量検出装置であって、 前記二次電池が充放電停止状態であることを判断する判
   断手段と、 前記二次電池の充放電停止状態で前記電流検出手段によ
   りオフセット電流値を一定時間サンプリングするサンプ
   リング手段と、 このサンプリング手段によりサンプリングされたオフセ
   ット電流値の合計値をサンプリング回数で除算して商と
   余りを算出して記憶手段に記憶させる補正値算出手段
   と、 前記検出電流値を前記記憶手段に記憶された商と余りと
   を用いて補正する補正手段とを具備することを特徴とす
   る二次電池の残存容量検出装置。
8. 【請求項８】 前記電圧検出手段は、電池電圧を電流信
   号に変換する第１の抵抗と、この第１の抵抗に電池電圧
   を印加する負帰還回路と、前記電流信号を電圧信号に変
   換する第２の抵抗とを含んでなることを特徴とする請求
   項７記載の二次電池の残存容量検出装置。
9. 【請求項９】 前記電圧検出手段の駆動電源を、二次電
   池から直接供給することを特徴とする請求項８記載の二
   次電池の残存容量検出装置。
10. 【請求項１０】 電池開放電圧の検出時のみに前記電圧
    検出手段を動作させるためのスイッチを設けたことを特
    徴とする請求項８又は９記載の二次電池の残存容量検出
    装置。