JP2003207552A - バッテリ充電状態演算方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電流積算方式や電力積算方式を採用しつつ、
バッテリの充電状態を示す値を正確に演算すること。 【解決手段】 電圧−電流特性を求めるのに適したバッ
テリ１３の端子電圧と放電電流とが周期的に測定された
際に、差値算出手段２３Ｂが求めるバッテリ１３の推定
電圧及び現在の充電状態を示す値のうち少なくとも一方
の、前回の放電時における値及び今回の放電時における
値の差値と、積算電流値算出手段２３Ａが求めるバッテ
リ１３の積算電流値との、相関割出手段２３Ｃが求める
相関を、周期的に測定したバッテリ１３の端子電圧と放
電電流とが電圧−電流特性を求めるのに適した値でない
場合に用いて、積算電流値算出手段２３Ａが求めた積算
電流値からバッテリ１３の現在の充電状態を示す値を演
算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、負荷に電力を供給
するバッテリの充電状態を示す値を演算する方法及びそ
の装置に係り、詳しくは、基本的に、周期的に測定され
るバッテリの端子電圧と放電電流とから求めた電圧−電
流特性を用いてバッテリの放電状態における推定上の端
子電圧である推定電圧を推定し、この推定電圧を用いて
バッテリの充電状態を示す値を演算するバッテリ充電状
態演算方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両に搭載されるバッテリは、特にモー
タを唯一の推進駆動源とする電気自動車においては、一
般のエンジンを推進駆動源とする車両におけるガソリン
に相当するものであることから、ＳＯＣ（State of cha
rge ）等、バッテリがどの程度充電されているのかを認
識しておくことは、車両の正常な走行を確保する上で非
常に重要である。

【０００３】また、近年、エンジンを推進動力源とする
一般車や、エンジンの発生するパワーの不足分をモータ
によりアシストするハイブリッド車両においては、環境
保護の観点から、交差点の信号待ち等による停車時にエ
ンジンを停止させるアイドルストップ機能の搭載が進め
られている。

【０００４】この機能を搭載した車両においては、エン
ジンの再始動時に、セルモータやセルモータを兼ねたパ
ワーアシスト用のモータに対してかなりの大電流放電を
行うことから、逆に、エンジン再始動のための大電流放
電に耐え得るだけの放電可能容量がバッテリに残ってい
ないと、迂闊にアイドルストップさせるわけには行かな
くなる。

【０００５】そのため、上述したＳＯＣや、バッテリに
あとどのくらい放電可能な容量が残っているかを示す放
電可能容量等、車両に搭載されるバッテリの充電状態を
正確に把握することは、先に述べた電気自動車では勿論
のこと、一般車やハイブリッド車両においても、非常に
重要となる。

【０００６】そこで、バッテリの充放電電流を時間で積
算した充電電流積算値や放電電流積算値を充放電前のバ
ッテリの放電可能容量に対して加算、減算することで、
バッテリの現在の放電可能容量を求める電流積算方式や
電力積算方式が、既に提案されている。

【０００７】ところが、バッテリ（乃至その周辺）の温
度に変化があると、バッテリの内部抵抗が変化し、これ
に起因してバッテリの放電可能容量が変化してしまう
し、放電電流の値によってもバッテリの内部抵抗、或
は、放電によって生じる電圧降下量が変化して、これら
に起因してバッテリの放電可能容量が変化してしまうの
で、上記した電流積算方式や電力積算方式では、バッテ
リの充電状態を正確に把握することができない。

【０００８】そこで注目されるのは、ほぼ直線的な相関
があるバッテリの電解液比重と開回路電圧（平衡状態に
あるバッテリの開回路状態における端子電圧）との関係
と、同じく直線的な相関があるバッテリの電解液比重と
充電状態との関係から、直線的な相関が成り立つはず
の、バッテリの充電状態と開回路電圧との関係を利用す
る容量演算方式である。

【０００９】但し、この容量演算方式の唯一の弱点は、
バッテリの開回路電圧を測定できるのが、自己放電を除
くと充電状態に変化のない非放電時に限られることであ
り、換言すると、充電状態に変化の生じる放電時にはバ
ッテリの開回路電圧を測定することができないことであ
る。

【００１０】したがって、バッテリの充電状態と開回路
電圧との関係を利用する容量演算方式を用いる上での最
大のポイントは、バッテリの放電時に如何にして精度良
く開回路電圧を推定するか、ということになる。

【００１１】ところで、バッテリの放電時に測定できる
のは、バッテリの端子電圧と放電電流であるが、図６の
特性図から、バッテリの充電状態が変わらなくても放電
電流が上がればバッテリの端子電圧が下がるのは明らか
であるから、端子電圧と放電電流との間には、負の相関
を示す電圧−電流特性（Ｉ−Ｖ特性）があり、また、こ
の負の相関を示す電圧−電流特性は、バッテリの充電状
態が変わると変化することが判る。

【００１２】そこで、バッテリの電圧−電流特性をバッ
テリの充電状態に応じて複数求めるために、次のような
測定を行う。

【００１３】まず、或る電流Ｉ_a とこの電流Ｉ_a よりも
低い電流Ｉ_b とが周期的に交互に現れるパルス状の電流
によるバッテリの放電を連続して行い、そのときに放電
電流とは逆位相で現れるバッテリの端子電圧と放電電流
との組（Ｉ_a ，Ｖ₁ ）、（Ｉ _b ，Ｖ₂ ）、（Ｉ_a ，
Ｖ₃ ）、（Ｉ_b ，Ｖ₄ ），…を、放電電流のパルス周期
（例えば１ｍｓ）に同期し連続して所定数（例えば１０
０サンプル）サンプリングする。

【００１４】そして、所定数サンプリングしたバッテリ
の端子電圧と放電電流との組（Ｉ_a，Ｖ₀₁）、（Ｉ_b ，
Ｖ₀₂）、（Ｉ_a ，Ｖ₀₃）、（Ｉ_b ，Ｖ₀₄），…から、最
小二乗法により、Ｖ＝ａ₁ Ｉ＋ｂ₁ なるバッテリの直線
的な電圧−電流特性式における係数ａ₁ ，ｂ₁ を得て、
この式Ｖ＝ａ₁ Ｉ＋ｂ₁ を、上記したサンプリングの間
における容量に対応したバッテリの電圧−電流特性とし
て位置づける。

【００１５】次に、上記と同様の放電によって、パルス
状の電流Ｉ_a ，Ｉ_a によるバッテリの放電を連続して行
い、そのときに放電電流とは逆位相で現れるバッテリの
端子電圧と放電電流との組（Ｉ_a ，Ｖ₁₁）、（Ｉ_b ，Ｖ
₁₂）、（Ｉ_a ，Ｖ₁₃）、（Ｉ _b ，Ｖ₁₄），…を連続して
所定数サンプリングし、これらから、最小二乗法によ
り、Ｖ＝ａ₂ Ｉ＋ｂ₂ なるバッテリの直線的な電圧−電
流特性式における係数ａ ₂ ，ｂ₂ を得て、この式Ｖ＝ａ
₂ Ｉ＋ｂ₂ を、上記したサンプリングの間における容量
に対応したバッテリの電圧−電流特性として位置づけ
る。

【００１６】以後、同様にして、Ｖ＝ａ_n Ｉ＋ｂ_n なる
バッテリの直線的な電圧−電流特性式における係数
ａ_n ，ｂ_n を得て、この式Ｖ＝ａ_n Ｉ＋ｂ_n を、バッテ
リの徐々に減少する互いに異なる容量に対応した電圧−
電流特性として位置づけることで、１００％から０％ま
での各容量に対応したバッテリの電圧−電流特性を得
る。

【００１７】尚、各所定数サンプリングしたバッテリの
端子電圧と放電電流との組（Ｉ_a ，Ｖ_n1）、（Ｉ_b ，Ｖ
_n2）、（Ｉ_a ，Ｖ_n3）、（Ｉ_b ，Ｖ_n4），…と、これら
に最小二乗法を適用して得られる直線的な電圧−電流特
性式Ｖ＝ａ_n Ｉ＋ｂ_n との関係を、図７に模式的に示し
た（以上、例えば特許文献１参照。）。

【００１８】ここで、上述のようにして得た各容量に応
じたバッテリの電圧−電流特性式に、仮想の電流値であ
る仮想電流値Ｉｓを各々代入し、それによって求まるＶ
を、バッテリの放電状態における推定上の端子電圧であ
る推定電圧Ｖｎと定義すると、図８のグラフに示すよう
な放電特性が得られる。

【００１９】そして、仮想電流値Ｉｓとして正のいずれ
の値を代入しても、その仮想電流値Ｉｓによる放電特性
は、横軸に取った容量が図８中右側に進んで０に近づく
につれて推定電圧Ｖｎが急激に低下するという、非直線
的な特性となり、理論上開回路電圧を示すはずの仮想電
流値Ｉｓ＝０Ａの場合においても、放電特性は同様の特
性を示すことが判る。

【００２０】但し、図８のグラフによれば、仮想電流値
Ｉｓが小さければ小さいほど、容量が０に近づくにつれ
て推定電圧Ｖｎが低下する度合いが小さくなっているた
め、あくまで仮想の領域であるが、上述のようにして得
た各容量に応じたバッテリの電圧−電流特性式に仮想電
流値Ｉｓとして負の値を代入して、その負の値の仮想電
流値Ｉｓによる放電特性をグラフに示すと、図９に示す
ように、この場合においては、仮想電流値Ｉｓ＝−１０
Ａを境に、容量０に近い領域の推定電圧Ｖｎの特性変化
が変極する。

【００２１】したがって、理論上では、仮想電流値Ｉｓ
を−１０Ａとすると、放電状態における推定電圧Ｖｎが
バッテリの容量に対して直線的な特性を示すことにな
る。

【００２２】そこで、上述のようにして得た各容量に応
じたバッテリの電圧−電流特性を、縦軸を放電電流Ｉと
し横軸を端子電圧Ｖとした同一平面上に展開した、図１
０のグラフ上において、その放電における推定電圧Ｖｎ
がバッテリの容量に対して直線的な特性を示すことを検
証してみる。

【００２３】まず、各電圧−電流特性式の傾きを表す係
数ａ₁ ，ａ₂ ，…，ａ_n が各々異なり、かつ、各電圧−
電流特性式の切片を表す係数ｂ₁ ，ｂ₂ ，…，ｂ_n も各
々異なることから、図１０中の現実に存在する正の放電
電流領域においては、バッテリ容量の変化に対して端子
電圧Ｖが直線的に変化する放電電流値Ｉは存在しない。

【００２４】しかし、図１０中の想像上の領域である負
の放電電流領域においては、放電電流値Ｉ＝−１０Ａの
時に、バッテリの容量に対して端子電圧Ｖが直線的に変
化する特性を示すことになり、この放電電流値Ｉ＝−１
０Ａにおける各容量に対応するバッテリの端子電圧Ｖ
が、推定電圧Ｖｎであるということになる。

【００２５】そこで、この仮想電流値Ｉｓ＝−１０Ａに
おけるバッテリの容量とこれに対して直線的な相関を有
する推定電圧Ｖｎとの関係をグラフに表すと、図１１に
示すように、縦軸の満充電時の開回路電圧Ｖｓと放電終
止時の開回路電圧Ｖｅとの間に推定電圧Ｖｎが存在する
ことになり、この推定電圧Ｖｎに対応する横軸の容量上
の値が、バッテリの残存容量、つまり、充電状態ＳＯＣ
ということになる。

【００２６】したがって、推定電圧Ｖｎはバッテリの開
回路電圧に代わるものであるということができ、開回路
電圧が測定できない放電時においても、その放電中に微
妙に変動するバッテリの端子電圧と放電電流とを測定す
ることで、放電状態におけるバッテリの端子電圧と放電
電流との相関である電圧−電流特性を求めて、その特性
式（Ｖ＝ａＩ＋ｂ）に仮想電流値Ｉｓ＝−１０Ａを代入
して推定電圧Ｖｎを求めることで、この推定電圧Ｖｎか
らバッテリの充電状態ＳＯＣを求めることができる。

【００２７】そして、図１１の縦軸上における推定電圧
Ｖｎと満充電時の開回路電圧Ｖｓとの比に換算して、満
充電容量に対する現在の充電状態ＳＯＣを求めると、 ＳＯＣ＝｛（Ｖｎ−Ｖｅ）／（Ｖｓ−Ｖｅ）｝×１００
（％） となる。

【００２８】しかし、正確を期して、電力（Ｖ×Ａｈ）
の比に換算して満充電容量に対する現在の充電状態ＳＯ
Ｃを求めると、 ＳＯＣ＝｛〔（Ｖｎ＋Ｖｅ）／２〕×〔（Ｖｎ−Ｖｅ）／（Ｖｓ−Ｖｅ）〕 ×Ａｈ｝／｛〔（Ｖｓ＋Ｖｅ）／２〕×Ａｈ｝×１００（％） ＝｛（Ｖｎ² −Ｖｅ² ）／（Ｖｓ² −Ｖｅ² ）｝×１００（％） となる。

【００２９】

【特許文献１】特開平８−６２３１０号公報

【００３０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した容
量演算方式は、バッテリの放電時に周期的に測定した端
子電圧と放電電流とから電圧−電流特性を求められるこ
とが前提となるが、例えば電気自動車において定速走行
している場合等、負荷に対するバッテリの放電電流に時
間的変動がない場合には、周期的に測定したバッテリの
放電電流が一点に集中してしまうため、その周期的に測
定した端子電圧と放電電流とから電圧−電流特性を求め
ることができなくなる。

【００３１】したがって、そのような場合には、否応な
しに、電流積算方式や電力積算方式によってバッテリの
現在の充電状態を割り出さざるを得ない。

【００３２】しかし、冒頭に説明したように、電流積算
方式や電力積算方式では、周辺の温度や負荷に対する放
電電流の大小等によってバッテリの放電可能容量が変化
して、バッテリの充電状態を正確に把握することができ
ない、という欠点があるので、容量演算方式によりバッ
テリの充電状態を求めることができない場合に電流積算
方式や電力積算方式を採用するとなると、電流積算方式
や電力積算方式の欠点に対する対策を別途講じる必要が
ある。

【００３３】本発明は、車載用のバッテリに見られる前
記事情に代表される、負荷に電力を供給するバッテリ一
般について想定される事情に鑑みなされたもので、本発
明の目的は、放電時に測定できるバッテリの端子電圧と
放電電流との相関から求められる、バッテリの放電状態
における推定上の端子電圧である推定電圧を用いて、バ
ッテリのＳＯＣや充電可能容量値、放電可能容量値とい
った充電状態を示す値を求めることができない場合に、
電流積算方式や電力積算方式を採用しつつ、周辺の温度
や負荷に対する放電電流の大小等によるバッテリの放電
可能容量の変化があっても、バッテリの充電状態を示す
値を正確に演算することのできるバッテリ充電状態演算
方法と、この方法を実施する際に用いて好適なバッテリ
充電状態演算装置とを提供することにある。

【００３４】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する請求
項１及び請求項２記載の本発明は、バッテリ充電状態演
算方法に関するものであり、請求項３及び請求項４記載
の本発明は、バッテリ充電状態演算装置に関するもので
ある。

【００３５】そして、請求項１に記載した本発明のバッ
テリ充電状態演算方法は、バッテリの放電時に周期的に
測定した端子電圧と放電電流とが、これらの相関を示す
電圧−電流特性を求めるのに適した値である場合に、こ
の電圧−電流特性を用いて前記バッテリの放電状態にお
ける推定上の端子電圧である推定電圧を推定し、この推
定電圧を用いて前記バッテリの現在の充電状態を示す値
を演算するバッテリ充電状態演算方法において、前記推
定電圧を用いて前記バッテリの現在の充電状態を示す値
を演算する毎に、該バッテリの前記推定電圧及び前記充
電状態を示す値のうち少なくとも一方の、前回の放電時
における値及び今回の放電時における値の差値と、今回
の放電時における前記バッテリの前記周期的に測定した
放電電流に該放電電流の測定周期を乗じた積算電流値と
の相関を求め、前記周期的に測定した前記バッテリの端
子電圧と放電電流とが、前記電圧−電流特性を求めるの
に適した値でない場合に、前記バッテリの積算電流値を
求め、該求めた積算電流値を、直近に求めた前記差値と
前記積算電流値との相関を用いて、前記バッテリの前記
推定電圧及び前記現在の充電状態を示す値のうち少なく
とも一方の、今回の放電時における変化量に換算し、該
換算した変化量を用いて、前記バッテリの現在の充電状
態を示す値を演算するようにしたことを特徴とする。

【００３６】また、請求項２に記載した本発明のバッテ
リ充電状態演算方法は、請求項１に記載した本発明のバ
ッテリ充電状態演算方法において、直近に求めた前記差
値と前記積算電流値との相関、及び、前記バッテリの満
充電電圧と放電終始電圧とを用いて、前記今回の放電時
における前記バッテリの積算電流値の単位電気量当たり
の変化量を求め、該バッテリの積算電流値の単位電気量
当たりの変化量と、前記換算した変化量とを用いて、前
記バッテリの満充電状態に対する現在の充電の度合いを
示す値を、該バッテリの現在の充電状態を示す値として
演算するようにした。

【００３７】さらに、請求項３に記載した本発明のバッ
テリ充電状態演算装置は、図１の基本構成図に示すよう
に、バッテリ１３の放電時に周期的に測定した端子電圧
と放電電流とが、これらの相関を示す電圧−電流特性を
求めるのに適した値である場合に、この電圧−電流特性
を用いて前記バッテリ１３の放電状態における推定上の
端子電圧である推定電圧を推定し、この推定電圧を用い
て前記バッテリ１３の現在の充電状態を示す値を演算す
るバッテリ充電状態演算装置において、前記バッテリ１
３の放電時に周期的に測定した前記放電電流に、該放電
電流の測定周期を乗じた積算電流値を求める積算電流値
算出手段２３Ａと、前記推定電圧を用いて前記バッテリ
１３の現在の充電状態を示す値を演算する毎に、該バッ
テリ１３の前記推定電圧及び前記現在の充電状態を示す
値のうち少なくとも一方の、前回の放電時における値及
び今回の放電時における値の差値を求める差値算出手段
２３Ｂと、前記推定電圧を用いて前記バッテリ１３の現
在の充電状態を示す値を演算する毎に、今回の放電時に
ついて前記積算電流値算出手段２３Ａが求めた前記積算
電流値と、今回の放電時について前記差値算出手段２３
Ｂが求めた前記差値との相関を求める相関割出手段２３
Ｃと、前記積算電流値算出手段２３Ａが求めた前記積算
電流値を、前記相関割出手段２３Ｃが直近に求めた前記
積算電流値と前記差値との相関を用いて、前記バッテリ
１３の前記推定電圧及び前記現在の充電状態を示す値の
うち少なくとも一方の、今回の放電時における変化量に
換算する換算手段２３Ｄとを備えており、前記周期的に
測定した前記バッテリ１３の端子電圧と放電電流とが、
前記電圧−電流特性を求めるのに適した値でない場合
に、前記換算手段２３Ｄが換算した変化量を用いて、前
記バッテリ１３の現在の充電状態を示す値を演算するこ
とを特徴とする。

【００３８】また、請求項４に記載した本発明のバッテ
リ充電状態演算装置は、請求項３に記載した本発明のバ
ッテリ充電状態演算装置において、前記相関割出手段２
３Ｃが直近に求めた前記積算電流値と前記差値との相
関、及び、前記バッテリ１３の満充電電圧と放電終始電
圧とを用いて、前記今回の放電時における前記バッテリ
１３の積算電流値の単位電気量当たりの変化量を求める
単位変化量算出手段２３Ｅをさらに備えており、該単位
変化量算出手段２３Ｅが求めた前記バッテリ１３の積算
電流値の単位電気量当たりの変化量と、前記換算手段２
３Ｄが換算した変化量とを用いて、前記バッテリ１３の
満充電状態に対する現在の充電の度合いを示す値を、該
バッテリ１３の現在の充電状態を示す値として演算する
ものとした。

【００３９】請求項１に記載した本発明のバッテリ充電
状態演算方法によれば、バッテリの電圧−電流特性を求
めるのに適した端子電圧と放電電流とがバッテリの放電
時に周期的に測定されると、周期的に測定した端子電圧
と放電電流とから求めた電圧−電流特性を用いて、バッ
テリの放電状態における推定上の端子電圧である推定電
圧が推定され、この推定電圧を用いて、周辺の温度や負
荷に対する放電電流の大小等によるバッテリの放電可能
容量の変化の影響を受けない、バッテリの現在の充電状
態を示す正確な値が演算される。

【００４０】これと共に、バッテリの電圧−電流特性を
求めるのに適した端子電圧と放電電流とがバッテリの放
電時に周期的に測定されると、バッテリの推定電圧及び
充電状態を示す値のうち少なくとも一方の、前回の放電
時における値及び今回の放電時における値の差値と、今
回の放電時におけるバッテリの周期的に測定した放電電
流にその測定周期を乗じた積算電流値との相関が、求め
られる。

【００４１】一方、バッテリの電圧−電流特性を求める
のに適していない端子電圧と放電電流とがバッテリの放
電時に周期的に測定されると、バッテリの推定電圧及び
充電状態を示す値のうち少なくとも一方の、前回の放電
時における値及び今回の放電時における値の差値と、バ
ッテリの積算電流値との、過去に求められた相関のう
ち、周辺の温度や負荷に対する放電電流の大小等による
バッテリの放電可能容量の変化が現在と近い、直近に求
められた相関を用いて、今回の放電時におけるバッテリ
の周期的に測定した放電電流にその測定周期を乗じた積
算電流値が、バッテリの推定電圧及び現在の充電状態を
示す値のうち少なくとも一方の、今回の放電時における
変化量に換算される。

【００４２】そして、この換算された変化量を用いて、
バッテリの現在の充電状態を示す値が、周辺の温度や負
荷に対する放電電流の大小等によるバッテリの放電可能
容量の変化の影響を排除した値として演算されることに
なる。

【００４３】また、請求項２に記載した本発明のバッテ
リ充電状態演算方法によれば、請求項１に記載した本発
明のバッテリ充電状態演算方法において、バッテリの電
圧−電流特性を求めるのに適していない端子電圧と放電
電流とがバッテリの放電時に周期的に測定された場合、
その周期的に測定された放電電流に測定周期を乗じた積
算電流値から換算される、バッテリの推定電圧及び現在
の充電状態を示す値のうち少なくとも一方の変化量が、
今回の放電時におけるバッテリの積算電流値の単位電気
量当たりの変化量に達すると、バッテリの現在の充電状
態を示す値として演算される、バッテリの満充電状態に
対する現在の充電の度合いを示す値が、単位電気量ずつ
変化することになる。

【００４４】さらに、請求項３に記載した本発明のバッ
テリ充電状態演算装置によれば、バッテリ１３の電圧−
電流特性を求めるのに適した端子電圧と放電電流とがバ
ッテリ１３の放電時に周期的に測定されると、周期的に
測定した端子電圧と放電電流とから求めた電圧−電流特
性を用いて、バッテリ１３の放電状態における推定上の
端子電圧である推定電圧が推定され、この推定電圧を用
いて、周辺の温度や負荷に対する放電電流の大小等によ
るバッテリ１３の放電可能容量の変化の影響を受けな
い、バッテリ１３の現在の充電状態を示す正確な値が演
算される。

【００４５】これと共に、バッテリ１３の電圧−電流特
性を求めるのに適した端子電圧と放電電流とがバッテリ
の放電時に周期的に測定されると、今回の放電時につい
て差値算出手段２３Ｂが求めた、バッテリ１３の推定電
圧及び充電状態を示す値のうち少なくとも一方の、前回
の放電時における値及び今回の放電時における値の差値
と、今回の放電時について積算電流値算出手段２３Ａが
求めた、バッテリ１３の周期的に測定した放電電流にそ
の測定周期を乗じた積算電流値との相関が、相関割出手
段２３Ｃによって求められる。

【００４６】一方、バッテリ１３の電圧−電流特性を求
めるのに適していない端子電圧と放電電流とがバッテリ
１３の放電時に周期的に測定されると、相関割出手段２
３Ｃによって過去に求められた積算電流値と差値との相
関のうち、周辺の温度や負荷に対する放電電流の大小等
によるバッテリ１３の放電可能容量の変化が現在と近
い、直近に求められた相関を用いて、今回の放電時につ
いて積算電流値算出手段２３Ａが求めた積算電流値が、
換算手段２３Ｄによって、バッテリ１３の推定電圧及び
現在の充電状態を示す値のうち少なくとも一方の、今回
の放電時における変化量に換算される。

【００４７】そして、この換算手段２３Ｄによって換算
された変化量を用いて、バッテリ１３の現在の充電状態
を示す値が、周辺の温度や負荷に対する放電電流の大小
等によるバッテリ１３の放電可能容量の変化の影響を排
除した値として演算されることになる。

【００４８】また、請求項４に記載した本発明のバッテ
リ充電状態演算装置によれば、請求項３に記載した本発
明のバッテリ充電状態演算装置において、バッテリ１３
の電圧−電流特性を求めるのに適していない端子電圧と
放電電流とがバッテリ１３の放電時に周期的に測定され
た場合、積算電流値算出手段２３Ａが求めた積算電流値
から換算手段２３Ｄによって換算される、バッテリ１３
の推定電圧及び現在の充電状態を示す値のうち少なくと
も一方の変化量が、単位変化量算出手段２３Ｅが求めた
今回の放電時におけるバッテリ１３の積算電流値の単位
電気量当たりの変化量に達すると、バッテリ１３の現在
の充電状態を示す値として演算される、バッテリ１３の
満充電状態に対する現在の充電の度合いを示す値が、単
位電気量ずつ変化することになる。

【００４９】

【発明の実施の形態】以下、本発明によるバッテリ充電
状態演算方法を、本発明によるバッテリ充電状態演算装
置と共に、車両に搭載されたバッテリの場合を例に取っ
て、図面を参照して説明する。

【００５０】図２は本発明のバッテリ充電状態演算方法
を適用した本発明の一実施形態に係るバッテリ充電状態
演算装置の概略構成を一部ブロックにて示す説明図であ
り、図２中引用符号１で示す本実施形態のバッテリ充電
状態演算装置は、エンジン３に加えてモータジェネレー
タ５を有するハイブリッド車両に搭載されている。

【００５１】そして、このハイブリッド車両は、通常時
はエンジン３の出力のみをドライブシャフト７からディ
ファレンシャルケース９を介して車輪１１に伝達して走
行させ、高負荷時には、バッテリ１３からの電力により
モータジェネレータ５をモータとして機能させて、エン
ジン３の出力に加えてモータジェネレータ５の出力をド
ライブシャフト７から車輪１１に伝達し、アシスト走行
を行わせるように構成されている。

【００５２】また、このハイブリッド車両は、減速時や
制動時にモータジェネレータ５をジェネレータ（発電
機）として機能させ、運動エネルギを電気エネルギに変
換してバッテリ１３を充電させるように構成されてい
る。

【００５３】本実施形態のバッテリ充電状態演算装置１
は、上述したバッテリ１３の充電状態を演算するもの
で、アシスト走行用のモータやセルモータとして機能す
るモータジェネレータ５等、電装品に対するバッテリ１
３の放電電流Ｉを検出する電流センサ１５と、バッテリ
１３に並列接続した無限大抵抗を有し、バッテリ１３の
端子電圧Ｖを検出する電圧センサ１７とを備えている。

【００５４】また、本実施形態のバッテリ充電状態演算
装置１は、上述した電流センサ１５及び電圧センサ１７
の出力がインタフェース回路（以下、「Ｉ／Ｆ」と略記
する。）２１におけるＡ／Ｄ変換後に取り込まれるマイ
クロコンピュータ（以下、「マイコン」と略記する。）
２３と、このマイコン２３に接続された不揮発性メモリ
（以下、「ＮＶＭ」と略記する。）２５，２７と、不図
示のコンビネーションメータ等に設けられてバッテリ１
３の充電状態ＳＯＣを百分率等により表示する充電状態
表示部２９等をさらに備えている。

【００５５】そして、前記マイコン２３は、ＣＰＵ２３
ａ、ＲＡＭ２３ｂ、及び、ＲＯＭ２３ｃを有しており、
このうち、ＣＰＵ２３ａには、ＲＡＭ２３ｂ及びＲＯＭ
２３ｃの他、前記Ｉ／Ｆ２１及びＮＶＭ２５，２７が各
々接続されており、また、上述した不図示のスタータス
イッチ、イグニッションスイッチやアクセサリスイッ
チ、モータジェネレータ５以外の電装品（負荷）のスイ
ッチ等が、さらに接続されている。

【００５６】前記ＲＡＭ２３ｂは、各種データ記憶用の
データエリア及び各種処理作業に用いるワークエリアを
有しており、前記ＲＯＭ２３ｃには、ＣＰＵ２３ａに各
種処理動作を行わせるための制御プログラムが格納され
ている。

【００５７】前記ＮＶＭ２５には、充電状態の変化に応
じて変化する前記バッテリ１３の平衡状態、即ち、充放
電時の分極による電圧上昇や電圧降下が解消した状態に
おける端子電圧Ｖが、バッテリ１３の開回路電圧ＯＣＶ
として、最新値に順次更新されつつ格納、記憶される。

【００５８】尚、ハイブリッド車両が製造された当初の
時点では、実装時に別途計測されたバッテリ１３の端子
電圧Ｖが、開回路電圧ＯＣＶとしてＮＶＭ２５に予め格
納、記憶されている。

【００５９】また、前記ＮＶＭ２５には、不図示のイグ
ニッションスイッチのオンに伴って、モータジェネレー
タ５によりエンジン３を始動させるためにバッテリ１３
が瞬時的に放電を行った際に、その放電中に電流センサ
１５や電圧センサ１７により検出されたバッテリ１３の
端子電圧Ｖと放電電流Ｉとの相関を基にして、後述する
処理によって推定される、放電状態における推定上のバ
ッテリ１３の端子電圧Ｖである推定電圧Ｖｎに基づい
て、やはり後述する処理によって求められる、バッテリ
１３の充電状態ＳＯＣ（満充電容量に対する現在の充電
状態を％で示す値）が、最新値に順次更新されつつ格
納、記憶される。

【００６０】前記ＮＶＭ２７には、バッテリ１３の充電
状態ＳＯＣが推定電圧Ｖｎに基づいて求められる毎に割
り出される、直前に求められた充電状態ＳＯＣとの差値
ΔＳＯＣと、直前の充電状態ＳＯＣが求められてから今
回の充電状態ＳＯＣが求められるまでの間にバッテリ１
３から流れた電流の積算値である電流積算値Ａｈとが、
対〔（Ｘ_n ，Ｙ_n ）＝（ΔＳＯＣ_n ，Ａｈ_n ）〕にして
格納、記憶されると共に、格納、記憶された充電状態Ｓ
ＯＣの差値ΔＳＯＣと電流積算値Ａｈとの対がｎ組（ｎ
≧２）以上集まると、それらを用いて、充電状態ＳＯＣ
の差値ΔＳＯＣと電流積算値Ａｈとの対が格納、記憶さ
れる毎に割り出される、充電状態ＳＯＣの差値ΔＳＯＣ
と電流積算値Ａｈとの相関を示す相関係数が、最新値に
順次更新されつつ格納、記憶される。

【００６１】ちなみに、ＮＶＭ２７に格納、記憶される
充電状態ＳＯＣの差値ΔＳＯＣと電流積算値Ａｈとの相
関係数は、本実施形態では、ＮＶＭ２５に格納、記憶さ
れている充電状態ＳＯＣの１％（増減）当たりの電流積
算値Ａｈの変化量である。

【００６２】尚、上述した電流センサ１５及び電圧セン
サ１７の出力は、Ｉ／Ｆ２１を介して常時マイコン２３
のＣＰＵ２３ａに取り込まれる。

【００６３】次に、前記ＲＯＭ２３ｃに格納された制御
プログラムに従いＣＰＵ２３ａが行う処理を、図３及び
図４のフローチャートを参照して説明する。

【００６４】バッテリ１３からの給電を受けてマイコン
２３が起動しプログラムがスタートすると、ＣＰＵ２３
ａは、まず、図３にメインルーチンのフローチャートで
示すように、初期設定を実行する（ステップＳ１）。

【００６５】このステップＳ１における初期設定では、
ＲＡＭ２３ｂのワークエリアに設けられたフラグエリア
のフラグのリセット等を行う。

【００６６】ステップＳ１の初期設定が済んだならば、
次に、Ｉ／Ｆ２１からＡ／Ｄ変換値として取得される電
流センサ１５の検出したバッテリ１３の放電電流Ｉを基
に、バッテリ１３が充放電中であるか否かを確認する
（ステップＳ３）。

【００６７】バッテリ１３が充放電中でない場合は（ス
テップＳ３でＮ）、充放電が終了してからの経過時間
が、最大分極発生状態からの分極解消に必要な所定時間
を超えていることを確認した上で、電圧センサ１７の検
出したバッテリ１３の端子電圧ＶのＡ／Ｄ変換値をＩ／
Ｆ２１から取得して、ＮＶＭ２５に格納、記憶されてい
るバッテリ１３の開回路電圧ＯＣＶを、取得したバッテ
リ１３の端子電圧ＶのＡ／Ｄ変換値に更新する開回路電
圧更新処理を行った上で（ステップＳ５）、後述するス
テップＳ１３に進む。

【００６８】一方、ステップＳ３においてバッテリ１３
が充放電中である場合（Ｙ）は、Ｉ／Ｆ２１からＡ／Ｄ
変換値として取得される電流センサ１５の検出したバッ
テリ１３の放電電流Ｉを基に、バッテリ１３が充電中で
あるか否かを確認する（ステップＳ７）。

【００６９】バッテリ１３が充電中である場合は（ステ
ップＳ７でＹ）、Ｉ／Ｆ２１からＡ／Ｄ変換値として取
得される電圧センサ１７の検出したバッテリ１３の端子
電圧Ｖを基に、或は、これと、Ｉ／Ｆ２１からＡ／Ｄ変
換値として取得される電流センサ１５の検出したバッテ
リ１３の放電電流Ｉとを基に、充電中におけるバッテリ
１３の推定電圧Ｖｎ又は開回路電圧ＯＣＶを求め、さら
に、これを基にしてバッテリ１３の充電状態ＳＯＣを求
めて、充電状態表示部２９の表示を更新する充電時充電
状態演算処理を行った上で（ステップＳ９）、ステップ
Ｓ１３に進む。

【００７０】一方、ステップＳ７においてバッテリ１３
が充電中でない場合（Ｎ）は、放電時充電状態演算処理
を行う（ステップＳ１１）。

【００７１】このステップＳ１１の放電時充電状態演算
処理では、図４にサブルーチンのフローチャートで示す
ように、Ｉ／Ｆ２１からＡ／Ｄ変換値として取得される
電流センサ１５の検出したバッテリ１３の放電電流Ｉの
Ａ／Ｄ変換値と、電圧センサ１７の検出したバッテリ１
３の端子電圧ＶのＡ／Ｄ変換値とを、対にしてＩ／Ｆ２
１から取得し（ステップＳ１１ａ）、バッテリ１３の放
電電流Ｉと端子電圧Ｖとの相関を示す、直線的な電圧−
電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂを求めるのに必要な数の放電電
流ＩのＡ／Ｄ変換値と端子電圧ＶのＡ／Ｄ変換値とが収
集されたか否かを確認する（ステップＳ１１ｂ）。

【００７２】必要数の放電電流ＩのＡ／Ｄ変換値と端子
電圧ＶのＡ／Ｄ変換値とが収集されていない場合は（ス
テップＳ１１ｂでＮ）、Ｉ／Ｆ２１からＡ／Ｄ変換値と
して取得される電流センサ１５の検出したバッテリ１３
の放電電流Ｉを基に、バッテリ１３が放電中であるか否
かを確認し（ステップＳ１１ｃ）、放電中でない場合は
（ステップＳ１１ｃでＮ）、放電時充電状態演算処理を
終了して図３のメインルーチンにリターンし、放電中で
ある場合は（ステップＳ１１ｃでＹ）、ステップＳ１１
ａにリターンする。

【００７３】一方、ステップＳ１１ｂにおいて必要数の
放電電流ＩのＡ／Ｄ変換値と端子電圧ＶのＡ／Ｄ変換値
とが収集されている場合（Ｙ）は、それまでの間にステ
ップＳ１１ａにおいて対にして取得された、複数組のバ
ッテリ１３の端子電圧Ｖと放電電流ＩとのＡ／Ｄ変換値
が、直線的な電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂを求めるの
に適したものであるか否かを確認する（ステップＳ１１
ｄ）。

【００７４】尚、ステップＳ１１ｄにおける、直線的な
電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂを求めるのに適したもの
であるか否かの判断は、例えば次のようにして行われ
る。

【００７５】即ち、ステップＳ１１ｄに至るまでの間に
ステップＳ１１ａにおいて対にして取得された、複数組
のバッテリ１３の端子電圧Ｖと放電電流ＩとのＡ／Ｄ変
換値を利用し、そのデータの相関性を確認するための相
関係数ｒを算出してその値が−０．９≧ｒ≧−１．０の
許容範囲内にあるか否かを確認し、許容範囲内にない場
合は、直線的な電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂを求める
のに適していないと判断し、許容範囲内にある場合は、
直線的な電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂを求めるのに適
していると判断する。

【００７６】そして、直線的な電圧−電流特性式Ｖ＝ａ
Ｉ＋ｂを求めるのに適したものでない場合は（ステップ
Ｓ１１ｄでＮ）、後述するステップＳ１１ｋに進み、適
したものである場合は（ステップＳ１１ｄでＹ）、ステ
ップＳ１１ｄに至るまでの間にステップＳ１１ａにおい
て対にして取得した、電流センサ１５の検出したバッテ
リ１３の放電電流Ｉと電圧センサ１７の検出したバッテ
リ１３の端子電圧ＶとのＡ／Ｄ変換値の対に、最小二乗
法を適用して、直線的な電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂ
を割り出す（ステップＳ１１ｅ）。

【００７７】次に、放電状態における推定電圧Ｖｎがバ
ッテリ１３の容量に対して直線的な特性を示すようにな
る仮想電流値Ｉｓ＝−１０Ａ（アンペア）を、ステップ
Ｓ１１ｅで割り出した電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂに
代入して、推定電圧Ｖｎを推定した後（ステップＳ１１
ｆ）、この推定電圧Ｖｎに基づいてバッテリ１３の充電
状態ＳＯＣを求めて、ＮＶＭ２５に格納、記憶されてい
るバッテリ１３の充電状態ＳＯＣの値を更新する（ステ
ップＳ１１ｇ）。

【００７８】ステップＳ１１ｆで求めた推定電圧Ｖｎに
基づいたバッテリ１３の充電状態ＳＯＣの算出は、推定
電圧Ｖｎを、電圧比による算出式、 ＳＯＣ＝｛（Ｖｎ−Ｖｅ）／（Ｖｓ−Ｖｅ）｝×１００
（％） 又は、電力比による算出式、 ＳＯＣ＝｛〔（Ｖｎ＋Ｖｅ）／２〕 ×〔（Ｖｎ−Ｖｅ）／（Ｖｓ−Ｖｅ）〕×Ａｈ｝ ／｛〔（Ｖｓ＋Ｖｅ）／２〕×Ａｈ｝×１００（％） ＝｛（Ｖｎ² −Ｖｅ² ）／（Ｖｓ² −Ｖｅ² ）｝×１００（％） （但し、Ｖｓは満充電時の開回路電圧、Ｖｅは放電終止
時の開回路電圧）のいずれかの式に代入することで求め
る。

【００７９】ステップＳ１１ｇにおいてバッテリ１３の
充電状態ＳＯＣを求めたならば、次に、直線的な電圧−
電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂを求めるのに適したものである
か否かをステップＳ１１ｅにおいて判断するために、ス
テップＳ１１ｄに至るまでの間にステップＳ１１ａにお
いて取得された、複数の放電電流ＩのＡ／Ｄ変換値の合
計に、その複数の放電電流ＩのＡ／Ｄ変換値をＩ／Ｆ２
１により取得する間に経過した時間（Ａ／Ｄ変換値の数
×サンプリング周期）を乗じて、放電電流Ｉの電流積算
値Ａｈを割り出し（ステップＳ１１ｈ）、この割り出し
た電流積算値Ａｈと、ステップＳ１１ｇにおける更新前
後の充電状態ＳＯＣの差値ΔＳＯＣとの相関の割り出し
処理を行う（ステップＳ１１ｊ）。

【００８０】このステップＳ１１ｊにおける相関の割り
出し処理では、ステップＳ１１ｈにおいて割り出した電
流積算値Ａｈと、ステップＳ１１ｇにおいて更新する前
と更新した後の充電状態ＳＯＣの差値ΔＳＯＣとの対
〔（Ｘ_n ，Ｙ_n ）＝（ΔＳＯＣ _n ，Ａｈ_n ）〕を、ＮＶ
Ｍ２７に格納、記憶し、このＮＶＭ２７に格納、記憶さ
れているｎ組（ｎ≧２）以上の充電状態ＳＯＣの差値Δ
ＳＯＣと電流積算値Ａｈとの対から、充電状態ＳＯＣの
１％減少当たりの電流積算値Ａｈの変化量を、差値ΔＳ
ＯＣと電流積算値Ａｈとの相関係数として求めて、ＮＶ
Ｍ２７に格納、記憶されている差値ΔＳＯＣと電流積算
値Ａｈとの相関係数の値を、ここで求めた最新値に更新
することが、行われる。

【００８１】このようにしてこのステップＳ１１ｊにお
ける相関の割り出し処理が済んだならば、後述するステ
ップＳ１１ｐに進む。

【００８２】これに対して、ステップＳ１１ｄにおい
て、直線的な電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂを求めるの
に適したものでないと判定された場合（Ｎ）に進むステ
ップＳ１１ｋでは、直線的な電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ
＋ｂを求めるのに適したものであるか否かをステップＳ
１１ｅにおいて判断するために、ステップＳ１１ｄに至
るまでの間にステップＳ１１ａにおいて取得された、複
数の放電電流ＩのＡ／Ｄ変換値の合計に、その複数の放
電電流ＩのＡ／Ｄ変換値をＩ／Ｆ２１により取得する間
に経過した時間（Ａ／Ｄ変換値の数×サンプリング周
期）を乗じて、放電電流Ｉの電流積算値Ａｈを割り出
す。

【００８３】そして、ステップＳ１１ｄにおいて割り出
した電流積算値Ａｈに、ＮＶＭ２７に格納、記憶されて
いる差値ΔＳＯＣと電流積算値Ａｈとの相関係数の値を
乗じて、ステップＳ１１ｄにおいて割り出した電流積算
値Ａｈが、充電状態ＳＯＣを何％減らすのに見合う値で
あるかを割り出し（ステップＳ１１ｍ）、この割り出し
た電流積算値Ａｈからの％換算値を、ＮＶＭ２５に格
納、記憶されているバッテリ１３の充電状態ＳＯＣの値
から減じて、その減じた後の充電状態ＳＯＣの値（％）
に、ＮＶＭ２５に格納、記憶されているバッテリ１３の
充電状態ＳＯＣの値を更新した後（ステップＳ１１
ｎ）、ステップＳ１１ｐに進む。

【００８４】ステップＳ１１ｊにおける相関の割り出し
処理が済んだ後と、ステップＳ１１ｎにおけるＮＶＭ２
５の充電状態ＳＯＣの格納値の更新が済んだ後とに各々
進むステップＳ１１ｐでは、充電状態表示部２９におけ
る充電状態ＳＯＣの百分率表示を、ステップＳ１１ｇや
ステップＳ１１ｎにおいて更新した後のＮＶＭ２５に格
納、記憶されているバッテリ１３の充電状態ＳＯＣの値
に更新し、この表示更新が済んだならば、放電時充電状
態演算処理を終了して図３のメインルーチンにリターン
する。

【００８５】ステップＳ１の初期設定が済んだならば、
次に、図３に示すように、バッテリ１３からの給電が断
たれたか否かを確認し（ステップＳ１３）、断たれてい
ない場合は（ステップＳ１３でＮ）、ステップＳ３にリ
ターンし、断たれた場合は（ステップＳ１３でＹ）、終
了処理を行った後（ステップＳ１５）、一連の処理を終
了する。

【００８６】以上の説明からも明らかなように、本実施
形態のバッテリ充電状態演算装置１では、図４のフロー
チャートにおけるステップＳ１１ｈ及びステップＳ１１
ｍが、請求項中の積算電流値算出手段２３Ａに対応する
処理となっており、図４中のステップＳ１１ｊが、請求
項中の差値算出手段２３Ｂ及び相関割出手段２３Ｃに対
応する処理となっていると共に、図４中のステップＳ１
１ｍが、請求項中の換算手段２３Ｄ及び単位変化量算出
手段２３Ｅに対応する処理となっている。

【００８７】次に、上述のように構成された本実施形態
のバッテリ充電状態演算装置１の動作（作用）について
説明する。

【００８８】まず、本実施形態のバッテリ充電状態演算
装置１では、バッテリ１３が充放電を行っていない時間
が連続して、最大分極発生状態からの分極解消に必要な
所定時間Ｔｈを超えると、前回にバッテリ１３が充放電
を行った際に発生した分極による電圧変動（電圧上昇又
は電圧降下）が完全に解消して平衡状態となっているも
のとして、ＮＶＭ２５に格納、記憶されているバッテリ
１３の開回路電圧ＯＣＶが、この時点で検出されたバッ
テリ１３の端子電圧Ｖに更新される。

【００８９】このため、バッテリ１３の充電状態変化に
よって開回路電圧ＯＣＶが変動しても、バッテリ１３が
平衡状態となる毎に、ＮＶＭ２５に格納、記憶される開
回路電圧ＯＣＶを最新の値に更新して、バッテリ１３の
充電状態ＳＯＣの演算精度が高く維持される。

【００９０】次に、モータジェネレータ５以外の電装品
（負荷）が作動しておらず、或は、作動しているものの
その消費電力がジェネレータとして機能するモータジェ
ネレータ５による発電電力量に満たず、バッテリ１３が
充電されている間は、その間に検出されたバッテリ１３
の端子電圧Ｖ、或は、端子電圧Ｖ及び放電電流Ｉから、
バッテリ１３の推定電圧Ｖｎ又は開回路電圧ＯＣＶが求
められ、さらにこれに基づいてバッテリ１３の充電状態
ＳＯＣが求められて、表示部２９の表示内容が、求めら
れた充電状態ＳＯＣに更新される。

【００９１】一方、ハイブリッド車両のモータジェネレ
ータ５以外の電装品（負荷）が作動したり、モータジェ
ネレータ５がモータとして機能するように作動してい
て、それに伴いバッテリ１３が放電を行っている状態で
は、電流センサ１５及び電圧センサ１７により検出され
たバッテリ１３の放電電流Ｉ及び端子電圧Ｖが、対とな
って周期的に収集される。

【００９２】そして、収集された複数対の放電電流Ｉ及
び端子電圧Ｖが、直線的な電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋
ｂを求めるのに適した、一定の相関関係を満たすもので
あった場合には、これらに最小二乗法を適用して、バッ
テリ１３の直線的な電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂが割
り出され、放電状態における推定電圧Ｖｎがバッテリ１
３の容量に対して直線的な特性を示すようになる仮想電
流値Ｉｓ＝−１０Ａ（アンペア）を、この電圧−電流特
性式Ｖ＝ａＩ＋ｂに代入することで、推定電圧Ｖｎが推
定される。

【００９３】さらに、推定された推定電圧Ｖｎを、電圧
比又は電力比のいずれかの算出式に代入することで、バ
ッテリ１３の充電状態ＳＯＣが演算されて、充電状態表
示部２９の表示内容が、演算された充電状態ＳＯＣに更
新される。

【００９４】これに対して、バッテリ１３の放電中に収
集された複数対の放電電流Ｉ及び端子電圧Ｖが、直線的
な電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂを求めるのに適した、
一定の相関関係を満たすものではない場合には、これら
のうち複数の放電電流Ｉに収集時間間隔（電流センサ１
５の出力のＡ／Ｄ変換値のＩ／Ｆ２１によるサンプリン
グ周期）を乗じた積算電流値Ａｈが割り出される。

【００９５】そして、この積算電流値Ａｈが、推定電圧
Ｖｎから充電状態ＳＯＣが求められた際に併せて求めら
れた、充電状態ＳＯＣの１％減少当たりの電流積算値Ａ
ｈの変化量の最新値を、割り出された積算電流値Ａｈに
乗じることで、電流積算値Ａｈが充電状態ＳＯＣの減少
量（％）に換算され、換算された減少量（％）分だけ、
充電状態表示部２９の充電状態ＳＯＣの表示値が減少さ
れる。

【００９６】このように本実施形態のバッテリ充電状態
演算装置１によれば、バッテリ１３が放電を行っている
状態で周期的に収集された、電流センサ１５及び電圧セ
ンサ１７によるバッテリ１３の複数対の放電電流Ｉ及び
端子電圧Ｖが、直線的な電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂ
を求めるのに適した、一定の相関関係を満たすものであ
った場合に、これらから割り出された電圧−電流特性式
Ｖ＝ａＩ＋ｂを用いて、バッテリ１３の放電状態におけ
る推定上の端子電圧Ｖである推定電圧Ｖｎを求め、この
推定電圧Ｖｎからバッテリ１３の充電状態ＳＯＣを演算
するのに当たり、バッテリ１３の放電中に収集された複
数対の放電電流Ｉ及び端子電圧Ｖが、直線的な電圧−電
流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂを求めるのに適した、一定の相関
関係を満たすものではない場合に、収集された複数の放
電電流Ｉから求めた積算電流値Ａｈを、推定電圧Ｖｎを
直前に求めた際に併せて求めた相関係数によって、積算
電流値Ａｈから充電状態ＳＯＣの減少量（％）に換算す
る構成とした。

【００９７】このため、バッテリ１３の放電電流Ｉ及び
端子電圧Ｖの相関を示す電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂ
から推定電圧Ｖｎを求めて、バッテリ１３の充電状態Ｓ
ＯＣを演算することが、バッテリ１３の放電中に周期的
に収集された複数対の放電電流Ｉ及び端子電圧Ｖからで
は行えない場合に、周辺の温度や負荷に対する放電電流
の大小等によるバッテリの放電可能容量の変化の影響を
受ける積算電流値Ａｈから、それらの影響を排除した正
確なバッテリ１３の充電状態ＳＯＣを演算することがで
きる。

【００９８】しかも、積算電流値Ａｈから充電状態ＳＯ
Ｃの減少量（％）に換算するのに用いられる相関係数
が、充電状態ＳＯＣの１％減少当たりの電流積算値Ａｈ
の変化量であることから、充電状態ＳＯＣを百分率表示
する充電状態表示部２９の表示単位に合わせて、バッテ
リ１３の積算電流値Ａｈを充電状態ＳＯＣの減少量
（％）に換算することができ、充電状態表示部２９の表
示更新処理を容易に行うことができる分だけ、他の内容
の相関係数を用いる場合に比べて有利である。

【００９９】ちなみに、本実施形態では、バッテリ１３
の放電時に求めた複数対の放電電流Ｉ及び端子電圧Ｖ
が、直線的な電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂを求めるの
に適した、一定の相関関係を満たすものではない場合
に、収集された複数の放電電流Ｉから求めた積算電流値
Ａｈを充電状態ＳＯＣの変化量に換算するために用い
る、推定電圧Ｖｎを直前に求めた際に併せて求めた相関
係数を、バッテリ１３の充電状態ＳＯＣの１％（増減）
当たりの電流積算値Ａｈの変化量としたが、推定電圧Ｖ
ｎを直前に求めた際にその推定電圧Ｖｎから割り出した
バッテリ１３の今回の充電状態ＳＯＣの値と前回の値と
の差値ΔＳＯＣと、推定電圧Ｖｎを直前に求めた際に併
せて求めた電流積算値Ａｈとの相関を示すものであれ
ば、バッテリ１３の充電状態ＳＯＣの１％（増減）当た
りの電流積算値Ａｈの変化量以外のものを相関係数とし
てもよい。

【０１００】また、本実施形態では、推定電圧Ｖｎを直
前に求めた際に併せて求めた電流積算値Ａｈに対する相
関を求める相手を、その推定電圧Ｖｎから割り出したバ
ッテリ１３の今回の充電状態ＳＯＣの値と前回の値との
差値ΔＳＯＣとしたが、この充電状態ＳＯＣを求める際
の基となる推定電圧Ｖｎの今回の値と前回の値との差値
ΔＶｎを、推定電圧Ｖｎを直前に求めた際に併せて求め
た電流積算値Ａｈに対する相関を求める相手としてもよ
い。

【０１０１】そして、そのようにする場合には、バッテ
リ１３の充電状態ＳＯＣの最新値に代えて推定電圧Ｖｎ
の最新値をＮＶＭ２５に格納、記憶させ、バッテリ１３
の放電時に求めた複数対の放電電流Ｉ及び端子電圧Ｖ
が、直線的な電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂを求めるの
に適した、一定の相関関係を満たすものではない場合
に、収集された複数の放電電流Ｉから求めた積算電流値
Ａｈを、相関係数により推定電圧Ｖｎの変化量に換算
し、この推定電圧Ｖｎの変化量を、ＮＶＭ２５に格納、
記憶された推定電圧Ｖｎの最新値から減じて、現在の推
定電圧Ｖｎの値を求め、この推定電圧Ｖｎの値を、段落
００７７において説明した電圧比又は電力比による算出
式に代入して、充電状態ＳＯＣを求めるように、ＲＯＭ
２３ｃに格納された制御プログラムの内容と、それに従
いＣＰＵ２３ａが行う処理の内容とを、変更することに
なる。

【０１０２】ちなみに、本実施形態では、バッテリ１３
のＳＯＣを充電状態として検出する場合について説明し
たが、充電可能容量値や放電可能容量値等を、バッテリ
１３の充電状態として検出するようにしてもよい。

【０１０３】そこで、推定電圧Ｖｎを直前に求めた際に
併せて求めた電流積算値Ａｈに対する相関を求める相手
は、バッテリ１３の充電状態として検出するのを何にす
るのかに応じて、バッテリ１３の今回の充電状態ＳＯＣ
の値と前回の値との差値ΔＳＯＣと、推定電圧Ｖｎの今
回の値と前回の値との差値ΔＶｎとのうち都合のよいも
のを選択すればよく、必要に応じて電流積算値Ａｈに対
する両方の相関を求めるものとしてもよい。

【０１０４】また、本実施形態では、放電時におけるバ
ッテリ１３の電圧−電流特性を、１次の電圧−電流特性
式Ｖ＝ａＩ＋ｂに近似させているが、分極抵抗成分の非
直線形の特性の影響も考慮して、１次の電圧−電流特性
式Ｖ＝ａＩ＋ｂに代えて、図５に示すように、放電時に
おけるバッテリ１３の放電電流Ｉ及び端子電圧Ｖの対か
ら最小二乗法によって得られる、Ｖ＝ａＩ² ＋ｂＩ＋ｃ
なる２次の曲線式に近似させるようにしてもよい。

【０１０５】そして、そのようにした場合は、この近似
曲線式Ｖ＝ａＩ² ＋ｂＩ＋ｃに仮想電流値Ｉｓ＝−１０
Ａ（アンペア）を代入することで推定した推定電圧Ｖｎ
を基に、バッテリ１３の充電状態ＳＯＣを演算すること
になる。

【０１０６】このように、バッテリ１３の電圧−電流特
性を２次の近似曲線式とすれば、放電による分極に起因
してバッテリ１３に生じる端子電圧Ｖの電圧降下量の増
減のペースに対する、放電電流Ｉの増減のペースの鈍さ
が、１次の電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂよりも一層正
確に反映されて、この近似曲線式Ｖ＝ａＩ² ＋ｂＩ＋ｃ
を用いて推定される推定電圧Ｖｎの精度や、この推定電
圧Ｖｎを用いて演算されるバッテリ１３の充電状態ＳＯ
Ｃの精度を、より高めることができるので、有利であ
る。

【０１０７】尚、発明の実施の形態の冒頭でも述べたよ
うに、本実施形態では車両に搭載されたバッテリの充電
状態を演算するバッテリ充電状態演算装置１を例に取っ
て説明したが、本発明は車両に搭載されたバッテリに限
らず、負荷に電力を供給するバッテリ一般についてその
充電状態を演算する際に広く適用可能であることは、言
うまでもない。

【０１０８】

【発明の効果】以上に説明したように請求項１に記載し
た本発明のバッテリ充電状態演算方法によれば、バッテ
リの放電時に周期的に測定した端子電圧と放電電流と
が、これらの相関を示す電圧−電流特性を求めるのに適
した値である場合に、この電圧−電流特性を用いて前記
バッテリの放電状態における推定上の端子電圧である推
定電圧を推定し、この推定電圧を用いて前記バッテリの
現在の充電状態を示す値を演算するバッテリ充電状態演
算方法において、前記推定電圧を用いて前記バッテリの
現在の充電状態を示す値を演算する毎に、該バッテリの
前記推定電圧及び前記充電状態を示す値のうち少なくと
も一方の、前回の放電時における値及び今回の放電時に
おける値の差値と、今回の放電時における前記バッテリ
の前記周期的に測定した放電電流に該放電電流の測定周
期を乗じた積算電流値との相関を求め、前記周期的に測
定した前記バッテリの端子電圧と放電電流とが、前記電
圧−電流特性を求めるのに適した値でない場合に、前記
バッテリの積算電流値を求め、該求めた積算電流値を、
直近に求めた前記差値と前記積算電流値との相関を用い
て、前記バッテリの前記推定電圧及び前記現在の充電状
態を示す値のうち少なくとも一方の、今回の放電時にお
ける変化量に換算し、該換算した変化量を用いて、前記
バッテリの現在の充電状態を示す値を演算するようにし
た。

【０１０９】また、請求項３に記載した本発明のバッテ
リ充電状態演算装置によれば、バッテリの放電時に周期
的に測定した端子電圧と放電電流とが、これらの相関を
示す電圧−電流特性を求めるのに適した値である場合
に、この電圧−電流特性を用いて前記バッテリの放電状
態における推定上の端子電圧である推定電圧を推定し、
この推定電圧を用いて前記バッテリの現在の充電状態を
示す値を演算するバッテリ充電状態演算装置において、
前記バッテリの放電時に周期的に測定した前記放電電流
に該放電電流の測定周期を乗じた積算電流値を求める積
算電流値算出手段と、前記推定電圧を用いて前記バッテ
リの現在の充電状態を示す値を演算する毎に、該バッテ
リの前記推定電圧及び前記現在の充電状態を示す値のう
ち少なくとも一方の、前回の放電時における値及び今回
の放電時における値の差値を求める差値算出手段と、前
記推定電圧を用いて前記バッテリの現在の充電状態を示
す値を演算する毎に、今回の放電時について前記積算電
流値算出手段が求めた前記積算電流値と、今回の放電時
について前記差値算出手段が求めた前記差値との相関を
求める相関割出手段と、前記積算電流値算出手段が求め
た前記積算電流値を、前記相関割出手段が直近に求めた
前記積算電流値と前記差値との相関を用いて、前記バッ
テリの前記推定電圧及び前記現在の充電状態を示す値の
うち少なくとも一方の、今回の放電時における変化量に
換算する換算手段とを備えており、前記周期的に測定し
た前記バッテリの端子電圧と放電電流とが、前記電圧−
電流特性を求めるのに適した値でない場合に、前記換算
手段が換算した変化量を用いて、前記バッテリの現在の
充電状態を示す値を演算する構成とした。

【０１１０】このため、請求項１に記載した本発明のバ
ッテリ充電状態演算方法と、請求項３に記載した本発明
のバッテリ充電状態演算装置のいずれによっても、バッ
テリの電圧−電流特性を求めるのに適していない端子電
圧と放電電流とがバッテリの放電時に周期的に測定され
た場合に、今回の放電時におけるバッテリの積算電流値
を、バッテリの推定電圧及び充電状態を示す値のうち少
なくとも一方の、前回の放電時における値及び今回の放
電時における値の差値と、バッテリの積算電流値との最
新の相関を用いて、周辺の温度や負荷に対する放電電流
の大小等によるバッテリの放電可能容量の変化の影響を
排除した、今回の放電時における、バッテリの推定電圧
及び現在の充電状態を示す値のうち少なくとも一方の変
化量に換算して、バッテリの現在の充電状態を正確に演
算することができる。

【０１１１】さらに、請求項２に記載した本発明のバッ
テリ充電状態演算方法によれば、請求項１に記載した本
発明のバッテリ充電状態演算方法において、直近に求め
た前記差値と前記積算電流値との相関、及び、前記バッ
テリの満充電電圧と放電終始電圧とを用いて、前記今回
の放電時における前記バッテリの積算電流値の単位電気
量当たりの変化量を求め、該バッテリの積算電流値の単
位電気量当たりの変化量と、前記換算した変化量とを用
いて、前記バッテリの満充電状態に対する現在の充電の
度合いを示す値を、該バッテリの現在の充電状態を示す
値として演算するようにした。

【０１１２】また、請求項４に記載した本発明のバッテ
リ充電状態演算装置によれば、請求項３に記載した本発
明のバッテリ充電状態演算装置において、前記相関割出
手段が直近に求めた前記積算電流値と前記差値との相
関、及び、前記バッテリの満充電電圧と放電終始電圧と
を用いて、前記今回の放電時における前記バッテリの積
算電流値の単位電気量当たりの変化量を求める単位変化
量算出手段をさらに備えており、該単位変化量算出手段
が求めた前記バッテリの積算電流値の単位電気量当たり
の変化量と、前記換算手段が換算した変化量とを用い
て、前記バッテリの満充電状態に対する現在の充電の度
合いを示す値を、該バッテリの現在の充電状態を示す値
として演算する構成とした。

【０１１３】このため、請求項２に記載した本発明のバ
ッテリ充電状態演算方法によれば、請求項１に記載した
本発明のバッテリ充電状態演算方法において、また、請
求項４に記載した本発明のバッテリ充電状態演算装置に
よれば、請求項３に記載した本発明のバッテリ充電状態
演算装置において、いずれも、バッテリの現在の充電状
態を、バッテリの満充電状態に対する現在の充電の度合
いによって示す場合に、今回の放電時におけるバッテリ
の積算電流値がバッテリの電気量の何単位分の変化量に
当たるかに換算して、積算電流値を用いたバッテリの満
充電状態に対する現在の充電の度合いの演算を、容易に
行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のバッテリ充電状態演算装置の基本構成
図である。

【図２】本発明のバッテリ充電状態演算方法を適用した
本発明の一実施形態に係るバッテリ充電状態演算装置の
概略構成を一部ブロックにて示す説明図である。

【図３】図２のマイクロコンピュータのＲＯＭに格納さ
れた制御プログラムに従いＣＰＵが行う処理のメインル
ーチンを示すフローチャートである。

【図４】図４の放電時充電状態演算処理を示すサブルー
チンのフローチャートである。

【図５】バッテリの放電中にサンプリングした所定数の
端子電圧及び放電電流の組に最小二乗法を適用して得ら
れる、２次近似式で表したバッテリの電圧−電流特性の
一例を示すグラフである。

【図６】バッテリの放電状態における端子電圧と放電時
間との相関を示すグラフである。

【図７】バッテリの放電中にサンプリングした所定数の
端子電圧及び放電電流の組と、これらに最小二乗法を適
用して得られる直線的な電圧−電流特性式との関係を模
式的に示すグラフである。

【図８】図７に示す電圧−電流特性から推定した推定電
圧により得られる複数の放電特性を示すグラフである。

【図９】図７に示す電圧−電流特性から推定した推定電
圧により得られる複数の仮想上の放電特性を示すグラフ
である。

【図１０】各容量に応じたバッテリの電圧−電流特性を
同一平面上に展開したグラフである。

【図１１】図９のグラフにおいて直線的特性を示す仮想
上の放電電流値におけるバッテリの容量と図７に示す電
圧−電流特性から推定した推定電圧との関係を示すグラ
フである。

【図１２】バッテリの放電中に発生する電圧降下の内容
を示すグラフである。

【符号の説明】

１３ バッテリ ２３ マイクロコンピュータ ２３ａ ＣＰＵ ２３ｂ ＲＡＭ ２３ｃ ＲＯＭ ２３Ａ 積算電流値算出手段 ２３Ｂ 差値算出手段 ２３Ｃ 相関割出手段 ２３Ｄ 換算手段 ２３Ｅ 単位変化量算出手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G016 CA03 CB01 CB12 CB22 CB23 CC01 CC04 CC06 CC12 CC16 CC24 CC27 CC28 5G003 AA07 BA01 DA07 EA05 FA06 GC05 5H030 FF41 FF42 FF44

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バッテリの放電時に周期的に測定した端
   子電圧と放電電流とが、これらの相関を示す電圧−電流
   特性を求めるのに適した値である場合に、この電圧−電
   流特性を用いて前記バッテリの放電状態における推定上
   の端子電圧である推定電圧を推定し、この推定電圧を用
   いて前記バッテリの現在の充電状態を示す値を演算する
   バッテリ充電状態演算方法において、 前記推定電圧を用いて前記バッテリの現在の充電状態を
   示す値を演算する毎に、該バッテリの前記推定電圧及び
   前記充電状態を示す値のうち少なくとも一方の、前回の
   放電時における値及び今回の放電時における値の差値
   と、今回の放電時における前記バッテリの前記周期的に
   測定した放電電流に該放電電流の測定周期を乗じた積算
   電流値との相関を求め、 前記周期的に測定した前記バッテリの端子電圧と放電電
   流とが、前記電圧−電流特性を求めるのに適した値でな
   い場合に、前記バッテリの積算電流値を求め、該求めた
   積算電流値を、直近に求めた前記差値と前記積算電流値
   との相関を用いて、前記バッテリの前記推定電圧及び前
   記現在の充電状態を示す値のうち少なくとも一方の、今
   回の放電時における変化量に換算し、該換算した変化量
   を用いて、前記バッテリの現在の充電状態を示す値を演
   算するようにした、ことを特徴とするバッテリ充電状態
   演算方法。
2. 【請求項２】 直近に求めた前記差値と前記積算電流値
   との相関、及び、前記バッテリの満充電電圧と放電終始
   電圧とを用いて、前記今回の放電時における前記バッテ
   リの積算電流値の単位電気量当たりの変化量を求め、該
   バッテリの積算電流値の単位電気量当たりの変化量と、
   前記換算した変化量とを用いて、前記バッテリの満充電
   状態に対する現在の充電の度合いを示す値を、該バッテ
   リの現在の充電状態を示す値として演算するようにした
   請求項１記載のバッテリ充電状態演算方法。
3. 【請求項３】 バッテリの放電時に周期的に測定した端
   子電圧と放電電流とが、これらの相関を示す電圧−電流
   特性を求めるのに適した値である場合に、この電圧−電
   流特性を用いて前記バッテリの放電状態における推定上
   の端子電圧である推定電圧を推定し、この推定電圧を用
   いて前記バッテリの現在の充電状態を示す値を演算する
   バッテリ充電状態演算装置において、 前記バッテリの放電時に周期的に測定した前記放電電流
   に、該放電電流の測定周期を乗じた積算電流値を求める
   積算電流値算出手段と、 前記推定電圧を用いて前記バッテリの現在の充電状態を
   示す値を演算する毎に、該バッテリの前記推定電圧及び
   前記現在の充電状態を示す値のうち少なくとも一方の、
   前回の放電時における値及び今回の放電時における値の
   差値を求める差値算出手段と、 前記推定電圧を用いて前記バッテリの現在の充電状態を
   示す値を演算する毎に、今回の放電時について前記積算
   電流値算出手段が求めた前記積算電流値と、今回の放電
   時について前記差値算出手段が求めた前記差値との相関
   を求める相関割出手段と、 前記積算電流値算出手段が求めた前記積算電流値を、前
   記相関割出手段が直近に求めた前記積算電流値と前記差
   値との相関を用いて、前記バッテリの前記推定電圧及び
   前記現在の充電状態を示す値のうち少なくとも一方の、
   今回の放電時における変化量に換算する換算手段とを備
   えており、 前記周期的に測定した前記バッテリの端子電圧と放電電
   流とが、前記電圧−電流特性を求めるのに適した値でな
   い場合に、前記換算手段が換算した変化量を用いて、前
   記バッテリの現在の充電状態を示す値を演算する、こと
   を特徴とするバッテリ充電状態演算装置。
4. 【請求項４】 前記相関割出手段が直近に求めた前記積
   算電流値と前記差値との相関、及び、前記バッテリの満
   充電電圧と放電終始電圧とを用いて、前記今回の放電時
   における前記バッテリの積算電流値の単位電気量当たり
   の変化量を求める単位変化量算出手段をさらに備えてお
   り、該単位変化量算出手段が求めた前記バッテリの積算
   電流値の単位電気量当たりの変化量と、前記換算手段が
   換算した変化量とを用いて、前記バッテリの満充電状態
   に対する現在の充電の度合いを示す値を、該バッテリの
   現在の充電状態を示す値として演算する請求項３記載の
   バッテリ充電状態演算装置。