JP2005345134A

JP2005345134A - バッテリ充電状態演算装置

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Publication number: JP2005345134A
Application number: JP2004161984A
Authority: JP
Inventors: Motoji Kiribayashi; 基司桐林; Seiji Anzai; 清治安西; Shinji Fujiwara; 慎二藤原
Original assignee: Japan Storage Battery Co Ltd; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Japan Storage Battery Co Ltd; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2004-05-31
Filing date: 2004-05-31
Publication date: 2005-12-15

Abstract

【課題】分極の影響によるＳＯＣの誤判定を除去する。
【解決手段】第一の充電状態演算手段１０、バッテリの充放電電気量積算手段４１、第二の充電状態演算手段２０、第三の充電状態演算手段３０、第一〜第三の更新前の電池状態記憶手段１１〜１３を備え、第一の充電状態演算手段１０を実行した直後に、第二の充電状態演算手段２０で演算して求めたバッテリ残存容量と、第一の充電状態演算手段１０を実行する直前に、第二の充電状態演算手段２０で演算して求めたバッテリ残存容量とを比較した結果が所定の条件を満たしていなかった場合、第三の充電状態演算手段３０で求めるバッテリの充電状態は、第一〜第三の更新前の電池状態記憶手段１１〜１３に記憶された満充電状態の電池容量、残存容量、および充放電電気量をもとに演算するようにした。
【選択図】図１

Description

この発明は、車両などに用いられるバッテリの使用中の状態における充電状態を検知するバッテリ充電状態演算装置に関するものである。

従来のバッテリの残存容量の推定方法（即ち、バッテリの充電状態の推定方法）としては、バッテリ端子開放電圧から算出したバッテリの充電状態（ＳＯＣ：State of Charge）を初期値とし、バッテリ充放電電流の積算値で補正する方法が一般的に知られている。また、特許文献１には、バッテリの分極を考慮した正確なＩ‐Ｖ（電流‐電圧）近似直線を得ることで、ハイブリッドカーでも精度のよい充電状態を得ることのできる「分極を考慮した電池容量演算装置」が開示されている。

この特許文献１に開示されている分極を考慮した電池容量演算装置は、「車両の負荷に放電電流を流すバッテリの電圧・電流を収集して電圧‐電流特性を求め、この電圧‐電流特性を用いてバッテリの現在の電圧を推定し、この推定電圧からバッテリの現在の充電状態を求める一方、収集した電流がバッテリの最大の分極発生の大電流に最初に到達し、かつ該到達後に電流が大電流以下の所定電流値に最初に到達したとき、このときのバッテリの電圧を最大の分極の影響を残した状態の最大分極影響残存時の推定電圧とし、この最大分極影響残存時の推定電圧と走行開始時のバッテリの開回路電圧との差を用いて充電状態を補正する」ことが記載されている。

特開２００１−１７４５３５号公報

近年脚光を浴びている低排出ガス・低燃費を目的としたハイブリッド車両においては、アイドリング中にエンジン停止を行う機能が備わるため、エンジン停止後にエンジン再始動可能な電力をバッテリに蓄えておく必要があり、バッテリの使用中において、その充電状態（即ち、バッテリの残存容量）を正確に把握する必要がある。

しかしながら、最初のエンジン始動時の電流‐電圧（以下Ｉ‐Ｖと呼ぶ）特性を用いて充電状態判定をした結果は、その後アイドリングストップからの再始動時に判定した結果と大きく異なり、充電状態ＳＯＣの誤判定を起こすことがあった。この誤判定は、自動車運転の休止（バッテリは休止）をはさんでアイドリング状態（バッテリは充電状態）に移行した場合、上記休止時間が短いほど、実際の容量よりも高い方に誤判定を起こすという傾向があった。これはつまり、アイドリング時にバッテリは充電側に分極を起こしているが、バッテリの休止時間が短いと、この分極を含んだ状態のＩ‐Ｖ特性でバッテリの状態判定を行うため、バッテリの起電力が高い状態、すなわち残存容量が多いと判定する。この誤判定を除去するためには、バッテリの休止時間がどの程度であったかを監視すればよいが、自動車では、暗電流低減のためにエンジンキーＯＦＦのときはアクセサリ電源はカットされ、バッテリの監視はエンジンキーＯＮのときに限られるため、バッテリのＳＯＣを検出した結果がバッテリ休止時間の長短に基づく充電分極の影響を受けたものか否かの判断をすることはできなかった。

この発明はこのような問題を解決するためになされたもので、バッテリの休止時間の監視をすることなく、分極の影響によるＳＯＣの誤判定を除去し、より正確なＳＯＣ判定を可能にしたバッテリの充電状態演算装置を提供しようとするものである。

この発明に係るバッテリ充電状態演算装置は、バッテリの充放電電流および電圧を測定し、所定以上の放電電流が通電されたときに、測定した充放電電流および電圧から算出した電流（Ｉ）‐電圧（Ｖ）特性を用いてバッテリの残存容量および満充電状態の電池容量を演算する第一の充電状態演算手段、上記第一の充電状態演算手段を実行する度に、充放電電気量の積算結果を初期化する機能を有する充放電電気量積算手段、上記第一の充電状態演算手段から求められたバッテリの残存容量に、上記充放電電気量積算手段により求めた充放電の積算電気量を加算または減算して演算した結果をバッテリの残存容量として出力する機能を有する第二の充電状態演算手段、上記第二の充電状態演算手段から求められた残存容量と、上記第一の充電状態演算手段にて求めた満充電状態の電池容量から演算して求めた結果をバッテリの充電状態として出力する機能を有する第三の充電状態演算手段、上記第一の充電状態演算手段を実行する直前の満充電状態の電池容量を記憶する第一の更新前の電池状態記憶手段、上記第一の充電状態演算手段を実行する直前のバッテリの残存容量を記憶する第二の更新前の電池状態記憶手段、および上記第一の充電状態演算手段を実行する直前の充放電電気量積算値を記憶する第三の更新前の電池状態記憶手段を備え、上記第一の充電状態演算手段を実行した直後に、上記第二の充電状態演算手段で演算して求めたバッテリ残存容量と、上記第一の充電状態演算手段を実行する直前に、上記第二の充電状態演算手段で演算して求めたバッテリ残存容量とを比較した結果が所定の条件を満たしていなかった場合、上記第三の充電状態演算手段で求めるバッテリの充電状態は、上記第一〜第三の更新前の電池状態記憶手段に記憶された満充電状態の電池容量、残存容量、および充放電電気量をもとに演算するようにしたものである。

また、バッテリの充放電電流および電圧を測定し、所定以上の放電電流が通電されたときに、測定した充放電電流および電圧から算出した電流（Ｉ）‐電圧（Ｖ）特性を用いてバッテリの残存容量および満充電状態の電池容量を演算する第一の充電状態演算手段と、上記第一の充電状態演算手段を実行する度に、充放電電気量の積算結果を初期化する機能を有する充放電電気量積算手段と、上記第一の充電状態演算手段から求められたバッテリの残存容量に、上記充放電電気量積算手段により求めた充放電の積算電気量を加算または減算して演算した結果をバッテリの残存容量として出力する機能を有する第二の充電状態演算手段、上記第二の充電状態演算手段から求められた残存容量と、上記第一の充電状態演算手段にて求めた満充電状態の電池容量から演算して求めた結果をバッテリの充電状態として出力する機能を有する第三の充電状態演算手段、上記第一の充電状態演算手段を実行する直前の満充電状態の電池容量を記憶する第一の更新前の電池状態記憶手段、上記第一の充電状態演算手段を実行する直前のバッテリの残存容量を記憶する第二の更新前の電池状態記憶手段、および上記第一の充電状態演算手段を実行する直前の充放電電気量積算値を記憶する第三の更新前の電池状態記憶手段を備え、上記第一の充電状態演算手段を実行した直後に、上記第三の充電状態演算手段で演算して求めたバッテリ充電状態と、上記第一の充電状態演算手段を実行する直前に、上記第三の充電状態演算手段で演算して求めたバッテリ充電状態とを比較した結果が所定の条件を満たしていなかった場合、上記第三の充電状態演算手段で求めるバッテリの充電状態は、上記第一〜第三の更新前の電池状態記憶手段に記憶された満充電状態の電池容量、残存容量、および充放電電気量をもとに演算するようにしたものである。

また、バッテリの充放電電流および電圧を測定し、所定以上の放電電流が通電されたときに、測定した充放電電流および電圧から算出した電流（Ｉ）‐電圧（Ｖ）特性を用いてバッテリの残存容量および満充電状態の電池容量を演算する第一の充電状態演算手段、上記第一の充電状態演算手段を実行する度に、充放電電気量の積算結果を初期化する機能を有する充放電電気量積算手段、上記第一の充電状態演算手段から求められたバッテリの残存容量に、上記充放電電気量積算手段により求めた充放電の積算電気量を加算または減算して演算した結果をバッテリの残存容量として出力する機能を有する第二の充電状態演算手段、上記第二の充電状態演算手段から求められた残存容量と、上記第一の充電状態演算手段にて求めた満充電状態の電池容量から演算して求めた結果をバッテリの充電状態として出力する機能を有する第三の充電状態演算手段、上記第一の充電状態演算手段を実行する直前の満充電状態の電池容量を記憶する第一の更新前の電池状態記憶手段、上記第一の充電状態演算手段を実行する直前のバッテリの残存容量を記憶する第二の更新前の電池状態記憶手段、および上記第一の充電状態演算手段を実行する直前の充放電電気量積算値を記憶する第三の更新前の電池状態記憶手段を備え、上記第一の充電状態演算手段を実行した直後に、上記第一の充電状態演算手段で演算して求めた満充電状態の電池容量と、上記第一の充電状態演算手段を実行する直前に、上記第一の充電状態演算手段で演算して求めた満充電状態の電池容量とを比較した結果が所定の条件を満たしていなかった場合、上記第三の充電状態演算手段で求めるバッテリの充電状態は、上記第一〜第三の更新前の電池状態記憶手段に記憶された満充電状態の電池容量、残存容量、および充放電電気量をもとに演算するようにしたものである。

また、上記の装置において、バッテリが充電または放電のいずれかに分極しているかを判定する機能を有するバッテリ分極状態判定手段を有し、上記分極状態判定手段が、上記バッテリは充電側または放電側に分極していると判断した場合に、上記第一の充電状態演算手段を実行した直後に、上記第二の充電状態演算手段で演算して求めたバッテリ残存容量または上記第三の充電状態演算手段で演算して求めたバッテリ充電状態または上記第一の充電状態演算手段にて演算して求めた満充電状態の電池容量と、上記第一の充電状態演算手段を実行する直前に、上記第二の充電状態演算手段で演算して求めたバッテリ残存容量または上記第三の充電状態演算手段で演算して求めたバッテリ充電状態または上記第一の充電状態演算手段にて演算して求めた満充電状態の電池容量を比較した結果が所定の条件を満たしていなかった場合、上記第三の充電状態演算手段で求めるバッテリの充電状態は、上記第一〜第三の更新前の電池状態記憶手段に記憶された満充電状態の電池容量、残存容量、および充放電電気量をもとに演算するようにしたものである。

また、上記装置において、上記第一の充電状態演算手段を実行した直後に、上記第二の充電状態演算手段で演算して求めたバッテリ残存容量Ｃ２ａまたは上記第三の充電状態演算手段で演算して求めたバッテリ充電状態Ｃ２ｂまたは上記第一の充電状態演算手段にて演算して求めた満充電状態の電池容量Ｃ２ｃと、上記第一の充電状態演算手段を実行する直前に、上記第二の充電状態演算手段で演算して求めたバッテリ残存容量Ｃ１ａまたは上記第三の充電状態演算手段で演算して求めたバッテリ充電状態Ｃ１ｂまたは上記第一の充電状態演算手段にて演算して求めた満充電状態の電池容量Ｃ１ｃを比較した結果、Ｃ２ａ−Ｃ１ａ≧ｋまたはＣ２ｂ−Ｃ１ｂ≧ｋまたはＣ２ｃ−Ｃ１ｃ≧ｋ（ただしｋは定数）の関係を満たしていた場合、上記第三の充電状態演算手段で求めるバッテリの充電状態は、上記第一〜第三の更新前の電池状態記憶手段に記憶された満充電状態の電池容量、残存容量、および充放電電気量をもとに演算するようにしたものである。

この発明に係るバッテリの充電状態演算装置は、バッテリの充放電電流および電圧に基づいて算出したＩ-Ｖ特性からバッテリの充電状態を演算して求めるに際し、前回のＳＯＣの判定結果を得たときのバッテリ状態を記憶し、これと今回のＳＯＣの判定結果を得たときのバッテリ状態とを比較して、比較結果が所定の条件を満たしていないときは、前回のバッテリ状態のデータに基づいて今回のＳＯＣを演算するようにしているため、分極に起因する誤ったＳＯＣを簡単な手法で排除することができ、より正確なＳＯＣを得ることができる。

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。なお、各図間において、同一符号は同一あるいは相当する要素を表す。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１によるバッテリ充電状態演算装置の構成を示すブロック図である。また、図２は、本実施の形態によるバッテリ充電状態演算装置の動作を説明するための図である。図１および図２に基づいて、本実施の形態によるバッテリ充電状態演算装置の構成と動作を説明する。この発明に係るバッテリの充電状態演算装置は、バッテリの充放電電流Ｉと電圧ＶとからＩ‐Ｖ特性を求め、このＩ-Ｖ特性に基づいてバッテリの残存容量および満充電時の電池容量を演算し、出力する第一の充電状態演算手段１０を備えている。

第一の充電状態演算手段１０と並列に電流積算手段４１が設けられ、バッテリの充放電電流Ｉを積算して充放電電気量が取り出される。この電気量は第一の充電状態演算手段１０が演算を実行する度に初期化されるようになされている。また、第一の充電状態演算手段１０の出力であるバッテリの満充電状態の電池容量を記憶する第一の更新前の電池状態記憶手段１１、第一の充電状態演算手段１０の出力であるバッテリの残存容量を記憶する第二の更新前の電池状態記憶手段１２、および電流積算手段４１の出力である充放電電気量を記憶する第三の更新前の電池状態記憶手段１３を備えている。これら第一〜第三の更新前の電池状態記憶手段１１〜１３の記憶内容は、第一の充電状態演算手段１０が演算を実行する度に初期化されるようになされている。従って、第一〜第三の更新前の電池状態記憶手段１１〜１３には、第一の充電状態演算手段１０が実行される直前のデータ、つまり更新前の値が記憶されている。

第一の更新前の電池状態記憶手段１１の出力は切換手段４３を介して第三の充電状態演算手段３０へ、また、第二および第三の更新前の電池状態記憶手段１２および１３の出力は切換手段４３を介して第二の充電状態演算手段２０へそれぞれ供給される。切換手段４３は、それぞれ接点ａとｂを有する切換スイッチ４４、４５、４６を備えており、第一〜第三の更新前の電池状態記憶手段１１〜１３はそれぞれ切換スイッチ４４〜４６のｂ接点に接続されている。切換スイッチ４４〜４６は接点ａまたはｂと接触する可動片を有し、切換スイッチ４４の可動片は第三の充電状態演算手段３０に接続され、切換スイッチ４５および４６の可動片は第二の充電状態演算手段２０に接続されている。切換スイッチ４４〜４６は連動しており、全ての可動片は接点ａまたはｂに同時に切り換えられる。

第二の充電状態演算手段２０には、第一の充電状態演算手段１０の出力であるバッテリの残存容量がスイッチ４５を経由して入力されると同時に、電流積算手段４１の充放電電気量が加算手段４０を介して入力され、充放電電流量で補正されたバッテリの残存容量を出力として出す。第二の充電状態演算手段２０の出力端には、更新前の残存容量の記憶値と今回演算して求めた残存容量とを比較する充電状態更新判定手段２１が接続されている。充電状態更新判定手段２１はバッテリに所定値以上の電流が流れて、第一の充電状態演算手段１０が演算を行うタイミングでトリガ信号を出すトリガ回路４２の出力で判定出力を出し、切換手段４３を制御する。第三の充電状態演算手段３０は、第一の充電状態演算手段１０の出力である満充電状態の電池容量と第二の充電状態演算手段２０の出力である残存容量とにより、現在のバッテリ充電状態を示すＳＯＣを演算して出力する。

次に動作を説明する。先ず、第一の充電状態演算手段１０において残存容量および満充電状態の電池容量の求め方を図２により説明する。図２において、Ａはバッテリに所定の電流（例えばエンジン始動電流）Ｉｃが流れたときのＩ、Ｖをサンプリングして求めたＩ-Ｖ特性、Ｂはバッテリの満充電状態におけるＩ-Ｖ特性、Ｃはバッテリが劣化し、残存容量が少なくなり、使用不能近くまで放電している深放電状態のＩ-Ｖ特性であり、ＡはサンプリングされたＩ、Ｖから演算され、また、Ｂ、Ｃは予め記憶されている。図において、Ｖｏ、Ｖｏｍａｘはそれぞれバッテリ電流がゼロ（負荷開放時）のときのバッテリ電圧、Ｖｃ０、Ｖｃ、Ｖｃｍａｘはそれぞれバッテリに所定電流Ｉｃが流れているときのバッテリ電圧である。第一の充電状態演算手段１０では、図２に示すＩ‐Ｖ特性から、
ＳＯＣ＝（Ｖｃ−Ｖｃ０）／（Ｖｃｍａｘ−Ｖｃ０）×１００を求め、これから残存容量と満充電状態の電池容量を算出する。上記Ｉ‐Ｖ特性の演算は、エンジン始動時毎に更新される。

第一の更新前の電池状態記憶手段１１は、第一の充電状態演算手段１０が実行される直前の値、すなわち前回のデータに基づく満充電状態の電池容量を記憶している。また、第二の更新前の電池状態記憶手段１２は、第一の充電状態演算手段１０が実行される直前の値、すなわち前回のデータに基づく残存容量を記憶している。第一の充電状態演算手段１０の出力である残存容量は、切換手段４３のスイッチ４５を通して第二の充電状態演算手段２０に加えられる。第二の充電状態演算手段２０には、また、電流積算手段４１から充放電電気量が加えられる。第三の更新前の電池状態記憶手段１３には、第一の充電状態演算手段１０が実行される直前のデータによる充放電電気量が記憶されている。切換手段４３の各スイッチの可動片は、図示のように、全て端子ａ側に接続されている。

第二の充電状態演算手段２０では、第一の充電状態演算手段１０の出力として得られた残存容量を充放電電気量で補正して残存容量を出力する。Ｃ１ａは前回測定時の残存容量であり、この値が更新前の残存容量として第二の充電状態演算手段２０に記憶されている。Ｃ２ａは今回測定された残存容量である。従って、Ｃ１ａとＣ２ａは、バッテリが休止する前と後の残存容量を示すことになる。充電状態更新判定手段２１は、Ｃ２ａとＣ１ａとを比較し、その差が所定値以下のとき、つまり（Ｃ２ａ−Ｃ１ａ）＜ｋ（ｋは定数）のときは、切換手段４３に出力を出さない。従って、第三の充電状態演算手段３０は、入力された満充電状態の電池容量と残存容量との比をとることにより現在のバッテリの充電状態ＳＯＣを演算して出力する。このＳＯＣは、バッテリの休止時間が長く、分極の影響を受けていないＳＯＣと考えることができる。

充電状態更新判定手段２１は、第一の充電状態演算手段１０へ流れる所定値、例えばエンジン始動時の電流Ｉｃ以上のバッテリ電流をトリガ信号とするトリガ回路４２の出力をトリガとして、前回の残存容量Ｃ１ａと今回の残存容量Ｃ２ａとを比較し、その結果、両者の差が所定値を超えている場合、つまり（Ｃ２ａ−Ｃ１ａ）≧ｋ（ｋは定数）のときは切換手段４３に出力を出し、スイッチ４４〜４６の可動片を全て接点ｂへ接続する。その結果、第二の充電状態演算手段２０および第三の充電状態演算手段３０は今回のデータではなく、前回（更新前）のデータに基づいて演算を行うことになり、それに基づいたＳＯＣを出力する。前回の残存容量Ｃ１ａと今回の残存容量Ｃ２ａとの間に所定値を超える差が生じていることは、バッテリの休止時間が短く、分極による影響を受けている可能性が極めて高いことを意味するもので、今回のデータを元にしたＳＯＣ演算は大きな誤差を含んでいることになるが、このときのデータを破棄することにより、誤ったＳＯＣが出力されることを防ぐことができる。

第一〜第三の電池状態記憶手段１１〜１３および第二の充電状態演算手段２０が記憶している更新前の残存容量は第一の充電状態演算手段１０を実行する度に更新される。

実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２に係るバッテリ充電状態演算装置を示すブロック図である。図１に示す実施の形態１との違いは、図１の充電状態更新判定手段２１の代わりに、第三の充電状態演算手段３０の出力側に、充電状態更新判定手段３１を設けたものである。そして、この充電状態更新判定手段３１の出力により切換手段４３を制御する。その他、図１と同一の要素には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図１の充電状態更新判定手段２１を除く各部の動作は、図３にもそのまま当てはまるので詳細な説明は省略する。第三の充電状態演算手段３０は更新前の充電状態Ｃ１ｂを記憶している。今回、第三の充電状態演算手段３０から得られた充電状態Ｃ２ｂは、第三の充電状態演算手段３０で記憶されている前回の充電状態Ｃ１ｂと充電状態更新判定手段３１で比較されるが、その差が所定値以下、すなわち（Ｃ２ｂ−Ｃ１ｂ）＜ｋ（ｋは定数）であれば充電状態更新判定手段３１は出力を出さない。従って、切換手段４３の各スイッチ４４〜４６の可動片は全て接点ａに接続されており、第三の充電状態演算手段３０はそのまま充電状態Ｃ２ｂをＳＯＣとして出力する。

第三の充電状態演算手段３０から得られた充電状態Ｃ２ｂと、更新前の充電状態Ｃ１ｂとの充電状態更新判定手段３１における差が所定値以上の場合、すなわち（Ｃ２ｂ−Ｃ１ｂ）≧ｋ（ｋは定数）のとき充電状態更新判定手段３１は切換手段４３に出力を出し、各スイッチの可動片を端子ｂに切り換える。その結果、第二の充電状態演算手段２０および第三の充電状態演算手段３０はいずれも第一〜第三の更新前の電池状態記憶手段１１〜１３のデータに基づいて演算を行い、更新前のＳＯＣを出力することになる。

前回の充電状態Ｃ１ｂと今回の充電状態Ｃ２ｂとの間に所定値を超える差が生じていることは、バッテリの休止時間が短く、分極による影響を受けている可能性が極めて高いことを意味するもので、今回のデータを元にしたＳＯＣ演算は大きな誤差を含んでいることになるが、このときのデータを破棄することにより、誤ったＳＯＣが出力されることを防ぐことができる。

第一〜第三の電池状態記憶手段１１〜１３および第三の充電状態演算手段３０が記憶している更新前の充電状態Ｃ１ｂは第一の充電状態演算手段１０を実行する度に更新されること、および充電状態更新判定手段３１がトリガ回路４２のトリガ信号のタイミングで判定動作を行うことは実施の形態１と同様である。

実施の形態３．
図４はこの発明の実施の形態３に係るバッテリ充電状態演算装置を示すブロック図である。図１に示す実施の形態１との違いは、図１の充電状態更新判定手段２１の代わりに、第一の充電状態演算手段１０の満充電状態の電池容量を出力する出力側に、充電状態更新判定手段１４を設けたものである。そして、充電状態更新判定手段１４の出力により切換手段４３を制御する。

図１の充電状態更新判定手段２１を除く各部の動作は、図４にもそのまま当てはまるので詳細な説明は省略する。第一の充電状態演算手段１０は前回の満充電状態の電池容量Ｃ１ｃを記憶している。今回、第一の充電状態演算手段１０から得られた満充電状態の電池容量Ｃ２ｃは、第一の充電状態演算手段１０が記憶している前回の満充電状態の電池容量Ｃ１ｃと充電状態更新判定手段１４で比較されるが、その差が所定値以下、すなわち（Ｃ２ｃ−Ｃ１ｃ）＜ｋ（ｋは定数）であれば充電状態更新判定手段１４は出力を出さない。従って、切換手段４３の各スイッチ４４〜４６の可動片は全て接点ａに接続されており、第三の充電状態演算手段３０は今回のデータを元にＳＯＣを演算して出力する。

第一の充電状態演算装置１０から得られた満充電状態の電池容量Ｃ２ｃと、前回の満充電状態の電池容量Ｃ１ｃとの充電状態更新判定手段１４における差が所定値以上の場合、すなわち（Ｃ２ｃ−Ｃ１ｃ）≧ｋ（ｋは定数）のとき充電状態更新判定手段１４は切換手段４３に出力を出し、各スイッチの可動片を端子ｂに切り換える。その結果、第二の充電状態演算手段２０および第三の充電状態演算手段３０はいずれも第一〜第三の更新前の電池状態記憶手段１１〜１３のデータに基づいて演算を行い、更新前のＳＯＣを出力することになる。

前回の満充電状態の電池容量Ｃ１ｃと今回の満充電状態の電池容量Ｃ２ｃとの間に所定値を超える差が生じていることは、バッテリの休止時間が短く、分極による影響を受けている可能性が極めて高いことを意味するもので、今回のデータを元にしたＳＯＣ演算は大きな誤差を含んでいることになるが、このときのデータを破棄することにより、誤ったＳＯＣが出力されることを防ぐことができる。

第一〜第三の電池状態記憶手段１１〜１３および第一の充電状態演算手段１０が記憶している更新前の満充電状態の電池容量は、第一の充電状態演算手段１０を実行する度に更新されること、および充電状態更新判定手段１４がトリガ回路４２のトリガ信号のタイミングで判定動作を行うことは実施の形態１と同様である。

実施の形態４．
図５はこの発明の実施の形態４に係るバッテリ充電状態演算装置を示すブロック図である。本実施の形態４は、図１に示す実施の形態１のものに、バッテリ分極状態判定手段５０を追加したものであり、その他の構成は図１と同様である。バッテリ分極状態判定手段５０はバッテリ電流Ｉ、バッテリ電圧Ｖ、および時間ｔにより、バッテリが充電側または放電側に分極しているか否かを判定する機能を有し、その出力とトリガ回路４２の出力とを充電状態更新判定手段２１に加えている。

バッテリ分極状態判定手段５０における分極状態の判定方法としては、充放電を開始してからの電流値および充電または放電を継続した時間から分極状態を推定するか、または、バッテリの使用直前の起電力と、前回のバッテリの使用後の起電力との差から分極の影響を推定するなどである。

充電状態更新判定手段２１は、トリガ回路４２とバッテリ分極状態判定手段５０の出力をトリガとして動作し、実施の形態１で説明した動作を行う。なお、図示していないが、図３に示す充電状態更新判定手段３１、あるいは図4に示す充電状態更新判定手段１４を、トリガ回路４２とバッテリ分極状態判定手段５０の出力をトリガとして動作させるようにしても同様な結果を得ることは明らかである。

この実施の形態４によれば、バッテリ電流が所定値以上に達したとき、あるいは分極発生を検知したときにトリガを発して充電状態演算を動作を制御するようにしているので、より信頼性の高いバッテリの充電状態演算装置を得ることができる。

本発明は、車両などに用いられるバッテリの使用状態における充電状態を検出するバッテリ充電状態演算装置に使用される。

この発明の実施の形態１に係るバッテリ充電状態検出装置の構成を示すブロック図である。実施の形態１の動作を説明するための図である。この発明の実施の形態２に係るバッテリ充電状態検出装置の構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態３に係るバッテリ充電状態検出装置の構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態４に係るバッテリ充電状態検出装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０第一の充電状態演算手段、
１１第一の更新前の電池状態記憶手段、
１２第二の更新前の電池状態記憶手段、
１３第三の更新前の電池状態記憶手段、
１４、２１、３１充電状態更新判定手段、
２０第二の充電状態演算手段、
３０第三の充電状態演算手段、
４０加算手段、
４１電流積算手段、
４２トリガ回路、
４３切換手段、
４４、４５、４６スイッチ、
５０バッテリ分極状態判定手段。

Claims

バッテリの充放電電流および電圧を測定し、所定以上の放電電流が通電されたときに、測定した充放電電流および電圧から算出した電流（Ｉ）‐電圧（Ｖ）特性を用いてバッテリの残存容量および満充電状態の電池容量を演算する第一の充電状態演算手段、上記第一の充電状態演算手段を実行する度に、充放電電気量の積算結果を初期化する機能を有する充放電電気量積算手段、上記第一の充電状態演算手段から求められたバッテリの残存容量に、上記充放電電気量積算手段により求めた充放電の積算電気量を加算または減算して演算した結果をバッテリの残存容量として出力する機能を有する第二の充電状態演算手段、上記第二の充電状態演算手段から求められた残存容量と、上記第一の充電状態演算手段にて求めた満充電状態の電池容量から演算して求めた結果をバッテリの充電状態として出力する機能を有する第三の充電状態演算手段、上記第一の充電状態演算手段を実行する直前の満充電状態の電池容量を記憶する第一の更新前の電池状態記憶手段、上記第一の充電状態演算手段を実行する直前のバッテリの残存容量を記憶する第二の更新前の電池状態記憶手段、および上記第一の充電状態演算手段を実行する直前の充放電電気量積算値を記憶する第三の更新前の電池状態記憶手段を備え、上記第一の充電状態演算手段を実行した直後に、上記第二の充電状態演算手段で演算して求めたバッテリ残存容量と、上記第一の充電状態演算手段を実行する直前に、上記第二の充電状態演算手段で演算して求めたバッテリ残存容量とを比較した結果が所定の条件を満たしていなかった場合、上記第三の充電状態演算手段で求めるバッテリの充電状態は、上記第一〜第三の更新前の電池状態記憶手段に記憶された満充電状態の電池容量、残存容量、および充放電電気量をもとに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装置。
バッテリの充放電電流および電圧を測定し、所定以上の放電電流が通電されたときに、測定した充放電電流および電圧から算出した電流（Ｉ）‐電圧（Ｖ）特性を用いてバッテリの残存容量および満充電状態の電池容量を演算する第一の充電状態演算手段と、上記第一の充電状態演算手段を実行する度に、充放電電気量の積算結果を初期化する機能を有する充放電電気量積算手段と、上記第一の充電状態演算手段から求められたバッテリの残存容量に、上記充放電電気量積算手段により求めた充放電の積算電気量を加算または減算して演算した結果をバッテリの残存容量として出力する機能を有する第二の充電状態演算手段、上記第二の充電状態演算手段から求められた残存容量と、上記第一の充電状態演算手段にて求めた満充電状態の電池容量から演算して求めた結果をバッテリの充電状態として出力する機能を有する第三の充電状態演算手段、上記第一の充電状態演算手段を実行する直前の満充電状態の電池容量を記憶する第一の更新前の電池状態記憶手段、上記第一の充電状態演算手段を実行する直前のバッテリの残存容量を記憶する第二の更新前の電池状態記憶手段、および上記第一の充電状態演算手段を実行する直前の充放電電気量積算値を記憶する第三の更新前の電池状態記憶手段を備え、上記第一の充電状態演算手段を実行した直後に、上記第三の充電状態演算手段で演算して求めたバッテリ充電状態と、上記第一の充電状態演算手段を実行する直前に、上記第三の充電状態演算手段で演算して求めたバッテリ充電状態とを比較した結果が所定の条件を満たしていなかった場合、上記第三の充電状態演算手段で求めるバッテリの充電状態は、上記第一〜第三の更新前の電池状態記憶手段に記憶された満充電状態の電池容量、残存容量、および充放電電気量をもとに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装置。
バッテリの充放電電流および電圧を測定し、所定以上の放電電流が通電されたときに、測定した充放電電流および電圧から算出した電流（Ｉ）‐電圧（Ｖ）特性を用いてバッテリの残存容量および満充電状態の電池容量を演算する第一の充電状態演算手段、上記第一の充電状態演算手段を実行する度に、充放電電気量の積算結果を初期化する機能を有する充放電電気量積算手段、上記第一の充電状態演算手段から求められたバッテリの残存容量に、上記充放電電気量積算手段により求めた充放電の積算電気量を加算または減算して演算した結果をバッテリの残存容量として出力する機能を有する第二の充電状態演算手段、上記第二の充電状態演算手段から求められた残存容量と、上記第一の充電状態演算手段にて求めた満充電状態の電池容量から演算して求めた結果をバッテリの充電状態として出力する機能を有する第三の充電状態演算手段、上記第一の充電状態演算手段を実行する直前の満充電状態の電池容量を記憶する第一の更新前の電池状態記憶手段、上記第一の充電状態演算手段を実行する直前のバッテリの残存容量を記憶する第二の更新前の電池状態記憶手段、および上記第一の充電状態演算手段を実行する直前の充放電電気量積算値を記憶する第三の更新前の電池状態記憶手段を備え、上記第一の充電状態演算手段を実行した直後に、上記第一の充電状態演算手段で演算して求めた満充電状態の電池容量と、上記第一の充電状態演算手段を実行する直前に、上記第一の充電状態演算手段で演算して求めた満充電状態の電池容量とを比較した結果が所定の条件を満たしていなかった場合、上記第三の充電状態演算手段で求めるバッテリの充電状態は、上記第一〜第三の更新前の電池状態記憶手段に記憶された満充電状態の電池容量、残存容量、および充放電電気量をもとに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装置。
バッテリが充電または放電のいずれかに分極しているかを判定する機能を有するバッテリ分極状態判定手段を有し、上記分極状態判定手段が、上記バッテリは充電側または放電側に分極していると判断した場合に、上記第一の充電状態演算手段を実行した直後に、上記第二の充電状態演算手段で演算して求めたバッテリ残存容量または上記第三の充電状態演算手段で演算して求めたバッテリ充電状態または上記第一の充電状態演算手段にて演算して求めた満充電状態の電池容量と、上記第一の充電状態演算手段を実行する直前に、上記第二の充電状態演算手段で演算して求めたバッテリ残存容量または上記第三の充電状態演算手段で演算して求めたバッテリ充電状態または上記第一の充電状態演算手段にて演算して求めた満充電状態の電池容量を比較した結果が所定の条件を満たしていなかった場合、上記第三の充電状態演算手段で求めるバッテリの充電状態は、上記第一〜第三の更新前の電池状態記憶手段に記憶された満充電状態の電池容量、残存容量、および充放電電気量をもとに演算するようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のバッテリ充電状態演算装置。
上記第一の充電状態演算手段を実行した直後に、上記第二の充電状態演算手段で演算して求めたバッテリ残存容量Ｃ２ａまたは上記第三の充電状態演算手段で演算して求めたバッテリ充電状態Ｃ２ｂまたは上記第一の充電状態演算手段にて演算して求めた満充電状態の電池容量Ｃ２ｃと、上記第一の充電状態演算手段を実行する直前に、上記第二の充電状態演算手段で演算して求めたバッテリ残存容量Ｃ１ａまたは上記第三の充電状態演算手段で演算して求めたバッテリ充電状態Ｃ１ｂまたは上記第一の充電状態演算手段にて演算して求めた満充電状態の電池容量Ｃ１ｃを比較した結果、Ｃ２ａ−Ｃ１ａ≧ｋまたはＣ２ｂ−Ｃ１ｂ≧ｋまたはＣ２ｃ−Ｃ１ｃ≧ｋ（ただしｋは定数）の関係を満たしていた場合、上記第三の充電状態演算手段で求めるバッテリの充電状態は、上記第一〜第三の更新前の電池状態記憶手段に記憶された満充電状態の電池容量、残存容量、および充放電電気量をもとに演算するようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のバッテリ充電状態演算装置。