JP2005345135A - バッテリ充電状態演算方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
現在使用中のバッテリの充電状態ＳＯＣおよび劣化状態ＳＯＨを、温度変化を考慮した精度の高い状態で把握する。
【解決手段】
ある温度Ｔにおけるバッテリ電流およびバッテリ電圧からバッテリの電流‐電圧特性の一次近似式を求め、その傾きβおよび切片γを用いてバッテリの充電状態および／または劣化状態を推定するバッテリ充電状態演算方法において、上記温度Ｔにおいて求められたβおよびγを補正関数ｆ（β、Ｔ）およびｇ（γ、Ｔ）にて処理することにより予め設定された任意の温度Ｔｃにおけるβ_Ｔｃおよびγ_Ｔｃを求めて温度Ｔｃにおける電流-電圧特性を推定し、この温度Ｔｃにおける電流-電圧特性に基づいてバッテリの充電状態ＳＯＣおよび／またはバッテリの劣化状態ＳＯＨを判定するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両などに用いられるバッテリの使用中における充電状態を判定するバッテリ充電状態演算方法に関するものである。ここでバッテリ充電状態とは、いわゆるＳＯＣ（State Of Charge：充電状態）およびＳＯＨ（State Of Health：劣化状態）の両方を指しているものとする。

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ＳＯＣ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「分極を考慮したバッテリ容量演算装置」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バッテリ容量演算装置は、「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例えばアイドルストップ車両においては、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。

一般に、エンジンルームに搭載されるバッテリの温度は、エンジンから発する熱と、外気から流れる大気によって大きく変化し、例えば１０分間のアイドリングで１０℃程度上昇することがある。この温度変化によってバッテリの放電Ｉ‐Ｖ特性は大きく変化し、温度が下がるにつれてバッテリの電圧特性は低下する。

従って、ある温度下におけるＩ‐Ｖ特性から、予め定めた温度、例えば寿命判定温度下でのバッテリ劣化状態を推定することはきわめて重要になる。例えば、バッテリの寿命の定義として、−２０℃でのエンジン始動ができるかどうかを指標としたとき、実際に−２０℃になってからエンジン始動ができないと分かって、寿命であると判定したのでは困る。そこで、例えばバッテリ温度が３０℃のときでも−２０℃のバッテリ特性を何らかの方法で推定して寿命か否かを判定できることが求められる。

また、Ｉ‐Ｖ演算を行ってＳＯＣやＳＯＨを判定する場合、Ｉ‐Ｖ演算を行うのは通常、エンジン再始動時にバッテリが瞬間大電流放電をしたときのみと非常に限られたタイミングでしか行わない。これは瞬間大電流放電時のＩ‐Ｖ特性が非常に安定したＩ‐Ｖ特性を示すからである。そのため前回のＩ‐Ｖ演算から、次回のＩ‐Ｖ演算まで１時間空いてしまうという場合もある。その間にバッテリ温度が１０℃程度上昇することもまれではない。この場合、ＳＯＣやＳＯＨを判定するＩ‐Ｖ演算の誤差が大きくなってしまう。

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、所定アプリケーションの電流条件において、現在使用中のバッテリの残存容量の状態、言い換えれば、現在使用中のバッテリの充電状態（ＳＯＣ：Stateof Charge）およびバッテリの劣化状態（ＳＯＨ：State of Health）を温度変化を考慮した精度の高い状態で容易に把握（演算）することのできるバッテリ充電状態演算方法を提供することを目的とする。

この発明に係るバッテリ充電状態演算方法は、所定のアプリケーションに応じて、バッテリ寿命を判定する温度を予め設定しておき、上記温度におけるバッテリ特性を、現在のバッテリ特性から推定して劣化状態を判定するようにしたものである。

また、ある温度Ｔにおけるバッテリ電流およびバッテリ電圧からバッテリの電流-電圧特性の一次近似式を求め、その傾きβおよび切片γを用いてバッテリの充電状態および／または劣化状態を推定するバッテリ充電状態演算方法において、上記温度Ｔにおいて求められたβおよびγを補正関数ｆ（β、Ｔ）およびｇ（γ、Ｔ）にて処理することにより予め設定された任意の温度Ｔｃにおけるβ_Ｔｃおよびγ_Ｔｃを求めて温度Ｔｃにおける電流-電圧特性を推定し、この温度Ｔｃにおける電流‐電圧特性に基づいてバッテリの充電状態ＳＯＣおよび／またはバッテリの劣化状態ＳＯＨを判定するようにしたもんである。

また、アプリケーションごとに定めた負荷電流Ｉｃを記憶する負荷電流記憶装置を有し、バッテリの電流および電圧データを収集して求めたバッテリ電流-電圧特性の一次近似式を用いて、負荷開放時における電圧Ｖｏと、負荷電流Ｉｃにおける電圧Ｖｃとを求め、予め用意したＶｏ‐Ｖｃマップに、求めたＶｏとＶｃを参照することによりバッテリの劣化状態ＳＯＨを示すパラメータである性能レベルを求めてバッテリの劣化判定を行うバッテリ充電状態演算方法において、ある温度Ｔにおける上記電流-電圧特性の一次近似式の傾きβおよび切片γを補正関数ｆ（β、Ｔ）およびｇ（γ、Ｔ）にて処理することにより、予め設定した任意の温度Ｔｃにおけるβ_Ｔｃおよびγ_Ｔｃを求めて温度Ｔｃにおける電流‐電圧特性を推定し、この温度Ｔｃにおける電流-電圧特性から負荷電流ゼロにおける電圧Ｖｏ_Ｔｃと、負荷電流Ｉｃにおける電圧Ｖｃ_Ｔｃとを求め、予め用意しておいたＴｃにおけるＶｏ‐Ｖｃマップに、求めたＶｏＴｃおよびＶｃ_Ｔｃを参照することによりバッテリの劣化状態ＳＯＨを示すパラメータである性能レベルを求めてバッテリの劣化判定を行うようにしたものである。

また、ある温度Ｔにおけるバッテリ電流およびバッテリ電圧からバッテリの電流-電圧特性の一次近似式を求め、その傾きβおよび切片γを用いてバッテリの充電状態および劣化状態を推定するバッテリ充電状態演算方法において、上記温度Ｔにおいて求められたβおよびγをそれぞれ補正関数ｆ（β、Ｔ）およびｇ（γ、Ｔ）にて処理することにより、予め設定された任意の温度Ｔｃにおけるβ_Ｔｃおよびγ_Ｔｃを求め、さらにこのβ_Ｔｃおよびγ_Ｔｃをそれぞれ補正関数ｆ^−１（β、Ｔ）およびｇ^−１（γ、Ｔ）で処理することにより、現在の温度Ｔｎｏｗにおけるβ_Ｔｎｏｗおよびγ_Ｔｎｏｗを求め、温度Ｔｎｏｗにおける電流-電圧特性を推定するようにしたものである。

また、推定して求めた上記温度Ｔｎｏｗにおける電流-電圧特性に基づいて温度Ｔｎｏｗにおけるバッテリの劣化状態および充電状態を判定するようにしたものである。

この発明によるバッテリ充電状態演算方法は、所定のアプリケーションに応じてバッテリ寿命を判定する温度を予め設定しておき、上記温度におけるバッテリ特性を、現在のバ
ッテリ特性から推定して劣化状態を判定するようにしたので、バッテリ液量の変化、劣化、バッテリ温度などに影響されることなく、所定アプリケーションの電流条件において、現在使用中のバッテリの充電状態ＳＯＣおよびバッテリの劣化状態ＳＯＨを、容易、かつ、短時間に判断することができ、常時、充電状態の監視が必要なハイブリッドカーや電気自動車およびアイドルストップ車用のバッテリなどに応用できる効果がある。

実施の形態１．
この発明の一実施例を図面とともに説明する。図１は、実施の形態１に係るバッテリ充電状態演算方法を実施す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方法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方法を説明する。図１において、１はハイブリッドカーや電気自動車およびアイドルストップ車などに搭載されているバッテリ（図示せず）のバッテリ電圧を検出する電圧検出手段、２は該バッテリの充放電電流を検出する電流検出手段、１０は現在の温度を検出する温度検出手段である。

３はバッテリの第１の電流（Ｉ）‐電圧（Ｖ）特性記憶手段である。以降は、「電流−電圧」を「Ｉ‐Ｖ」と称することとする。第１のＩ‐Ｖ特性記憶手段３は、充電状態の演算対象である現在使用中のバッテリ（以下、単にバッテリあるいは当該バッテリと称す）のバッテリ電流（負荷電流）を所定負荷時（例えば、エンジン始動などのアプリケーションにおける最大負荷時）の電流からバッテリ負荷開放時の電流まで変化させた時に、電圧検出手段１および電流検出手段２が検出する複数のサンプリングポイント（図２中の●印で示した各ポイント）におけるバッテリ電圧Ｖおよびバッテリ電流Ｉを記憶する。ここで、現在使用中のバッテリの状態のことを「第一の状態」と称することとする。

そして、この第１のＩ−Ｖ特性記憶手段３は、記憶された複数のサンプリングポイントにおけるバッテリ電圧Ｖおよびバッテリ電流Ｉの値から、例えば、最小二乗法による一次近似によって、“Ｖ＝−βＩ＋γ”の式で表される当該バッテリの第一のＩ‐Ｖ特性（即ち、現在使用中の第一の状態におけるＩ−Ｖ特性）を演算して求め、記憶する。ここで、上記式の傾きβおよび切片γは正の定数である。なお、図２中の符号Ａで示した直線は、この第一のＩ‐Ｖ特性を示している。

４は第２のＩ‐Ｖ特性記憶手段であって、この第２のＩ‐Ｖ特性記憶手段４には、当該バッテリから取り出せるエネルギー量が少ない状態の第二の状態における“Ｖ＝−β′Ｉ＋γ′”の式で表される理論的な第二のＩ‐Ｖ特性が予め記憶されている。ここで、傾きβ′、切片γ′も正の定数である。図２中の符号Ｂで示した直線は、第二のＩ‐Ｖ特性を示している。

上述したバッテリの「第二の状態」とは、例えば、バッテリが劣化し、残存容量が少なくなり、使用不可近くまで放電している「深放電状態」の場合、あるいはこれに近い状態のように、バッテリから取り出せるエネルギー量か少ない状態のことである。なお、「深放電状態」における理論的な第二のＩ‐Ｖ特性とは、バッテリが劣化状態であり、所定負荷電流（例えば、エンジン始動に必要な電流）以上の放電電流を流した場合でも、必要とする所定電圧以上のバッテリ電圧を確保できる最低限ラインのＩ−Ｖ特性である。ここで図中に記載の「使用不可領域」との境界として用いられる最低限ラインのＩ‐Ｖ特性は、例えば、エンジンが始動可能な最低限の電圧、あるいは自動車に搭載されている制御ユニット（オーディオなど含む）の動作限界としての意味も兼ねている。つまり、ここでいうバッテリ充電状態とはバッテリとしての性能のみならず、接続される電気負荷を含めシステム全体が成立する最低限をＳＯＣ＝０とすることを意味し、それを示すラインが図２中の符号Ｂとなる。

５は各アプリケーション（例えば、エンジンの始動など）における所定電流値記憶手段であって、所定電流値記憶手段５には、例えば、エンジン始動に必要な電流値が記憶されている。６は所定負荷時のバッテリ電圧算出手段であって、この所定負荷時のバッテリ電圧算出手段６は、第１のＩ‐Ｖ特性記憶手段３に記憶されている第一のＩ‐Ｖ特性（即ち、現在使用中の状態におけるバッテリのＩ‐Ｖ特性）および所定電流値記憶手段５に記憶されている所定電流値（例えば、エンジン始動電流Ｉｃ）を用いて、バッテリ電流が所定電流値（エンジン始動電流Ｉｃ）のときのバッテリ電圧Ｖｃ（図２参照）を算出する。なお、第一のＩ‐Ｖ特性から得られる「バッテリが所定負荷（所定電流値）のときのバッテリ電圧」を第一のバッテリ電圧と称することとする。従って、上記の算出されたバッテリ電圧Ｖｃは、第一のバッテリ電圧ということになる。

また、所定負荷時のバッテリ電圧算出手段６は、第２のＩ‐Ｖ特性記憶手段４に記憶されている第二のＩ‐Ｖ特性および所定電流値記憶手段５に記憶されている所定電流値Ｉｃを用いて、バッテリ電流が所定電流値のときのバッテリ電圧Ｖｃ０（図１参照）を算出する。なお、第二のＩ‐Ｖ特性から得られる「バッテリが所定負荷（所定電流値）のときのバッテリ電圧」を第二のバッテリ電圧と称することとする。従って、上記の算出されたバッテリ電圧Ｖｃ０は、第二のバッテリ電圧ということになる。バッテリ電圧算出手段６は、また、Ｖｏを算出する。Ｖｏ、Ｖｏ０は、第一、第二のＩ‐Ｖ特性において、バッテリ電流がゼロ（負荷開放）時のバッテリ電圧である。

バッテリ電圧Ｖｃと、Ｉ‐Ｖ特性においてバッテリ電流がゼロ（負荷開放時）のときのバッテリ電圧Ｖｏとを元に、バッテリ性能レベル検出・算出手段８によって現在使用中のバッテリの性能レベルを検出する。バッテリは電圧Ｖｏを横軸に、電圧Ｖｃを縦軸にプロットした場合、劣化度合いが進むにつれてプロット値が右斜め下方向（図３でレベル１からレベル４の方向）に遷移する特性がある。例えばこれを利用して、Ｉ‐Ｖ特性において、バッテリ電流がゼロ（負荷開放時）のときのバッテリ電圧ＶｏをＸ軸に、バッテリ電圧ＶｃをＹ軸とする図３の二次元マップをバッテリ性能レベル検出・算出手段８内に予め用意し、性能レベルを検出する。この二次元マップは、劣化状態の異なる多数のバッテリのデータから予め測定して作成する。

バッテリのアプリケーションが「エンジン始動」である場合、バッテリ電流がエンジン始動電流Ｉｃのときにバッテリ電圧がＶｃ０以下になるまで劣化すると、このバッテリは使用不可ということになる。

７はＳＯＣ（充電状態）演算手段であって、ＳＯＣ（充電状態）演算手段７は所定負荷時のバッテリ電圧算出手段６が算出した第一のバッテリ電圧Ｖｃ、および第二のバッテリ電圧Ｖｃ０を用いて、バッテリの充電状態（Ａｈ）を求め、また、電流検出手段２の電流値を積算する電流積算手段９により求められた電流積算値ΣＩおよび上記性能レベル（すなわち劣化状態ＳＯＨ）により充電状態ＳＯＣを演算する。

ＳＯＣ（％）の演算は次のように行う。先ず、電圧ＶｃおよびＶｏから、性能レベル判定手段８が算出した性能レベル（すなわちＳＯＨ）に応じた残存容量を算出する。残存容量の算出は、電圧Ｖｏ、Ｖｃ、バッテリ温度、および性能レベルと、残存容量との関係を示したマップを参照するなどして算出する。次に、算出した残存容量を、電流積算手段９によって補正する。一方、性能レベル判定手段８が算出した性能レベルに応じて算出し、バッテリの満充電容量で、先に求めたバッテリ残存容量を除算することでＳＯＣ（％）を演算する。

この演算結果であるＳＯＣの指数が大きいほどバッテリの残存容量が多く、まだ十分にエネルギーが残存しており、この指数が小さいほど残存容量が少なく、劣化の状態に近いと判断できる。

本発明は、Ｉ、Ｖサンプリング時点の温度Ｔ（℃）の条件下で演算されたＩ‐Ｖ特性から、予め定めた任意の温度、例えば寿命判定温度の下でのＩ‐Ｖ特性を推定してバッテリのＳＯＣおよびＳＯＨを判定しようとするもので、上記バッテリ電圧算出手段６を次のように構成している。バッテリ電圧算定手段６は、第１のＩ‐Ｖ特性記憶手段１から得られた結果から、Ｉ‐Ｖ演算時のＴにおける各電圧を演算して出力するＩ‐Ｖ特性演算手段６１を有する。Ｉ‐Ｖ特性演算手段６１は、そのＩ‐Ｖ特性であるＶ＝−β_ＴＩ＋γ_Ｔから、バッテリ電流がＩｃの時の第一のバッテリ電圧Ｖｃおよびバッテリ負荷開放時のバッテリ電圧Ｖｏ、さらに第二のＩ‐Ｖ特性記憶手段４から得られるＶｃ_０を出力してＳＯＣ演算手段７に加えると同時に、Ｉ‐Ｖ演算時の温度Ｔにおける上記式の傾きβ_Ｔおよび切片γ_Ｔを出力する。

バッテリ電圧算出手段６は、β_Ｔの温度補正手段６２とγ_Ｔの温度補正手段６３とを備えている。β_Ｔの温度補正手段６２は、Ｉ‐Ｖデータサンプリング時の温度Ｔにおけるβ_Ｔを、補正関数ｆ（β_Ｔ、Ｔ）を用いて、予め定めた温度Ｔｃ（以下バッテリ寿命判定温度として説明する）におけるβ_Ｔｃに変換する。また、γの温度補正手段６３は、Ｉ‐Ｖデータサンプリング時の温度Ｔにおけるγ_Ｔを、補正関数ｇ（γ_Ｔ，Ｔ）を用いてバッテリ寿命判定温度Ｔｃにおけるγ_Ｔｃに変換する。なお、バッテリ寿命判定温度Ｔｃは、所定温度記憶手段１１に予め設定されている。６４は所定電流Ｉｃにおける電圧算出手段であり、ここでは上記のように推定により補正して求めたβ_Ｔｃとγ_Ｔｃ、バッテリ寿命判定温度Ｔｃを出力する所定温度記憶手段１１の出力、および電流Ｉｃを出力する所定電流値記憶手段５の出力から、バッテリ寿命判定温度Ｔｃにおいてバッテリ電流Ｉｃが流れた時の推定バッテリ電圧値Ｖｃ_Ｔｃと、バッテリ寿命判定温度Ｔｃにおけるバッテリ負荷開放時の推定バッテリ電圧値Ｖｏ_Ｔｃを算出する。

この推定バッテリ電圧Ｖｃ_Ｔｃおよびバッテリ負荷開放時電圧Ｖｏ_Ｔｃは性能レベル判定・算出手段８に加えられ、内蔵されているＶｏ‐Ｖｃマップ（図３参照）と照合してレベル１〜レベル４のレベル判定が行われ、このレベル判定に基づいてバッテリ寿命判定温度Ｔｃにおけるバッテリの性能劣化状態ＳＯＨを判定する。図３に示すＶｏ‐Ｖｃマップにおいて、ＶｏとしてＶｏ_Ｔｃを、ＶｃとしてＶｃ_Ｔｃをマップ上で照合する。

さらに、性能レベル判定・算出手段８から得られた劣化状態ＳＯＨを示す性能レベルおよび補正ゲインは、Ｉ‐Ｖ特性算定手段６１から得られた電圧Ｖｃｏ、Ｖｃ、Ｖｏ、および電流積算手段９の電流積算値ΣＩとともにＳＯＣ演算手段７に加えられ、ここで、バッテリ寿命判定温度ＴｃにおけるＳＯＣが演算により推定される。

以上説明したように、本実施の形態によるバッテリ充電状態演算方法は、現在使用中の状態である第一の状態におけるバッテリのＩ‐Ｖ特性（第一のＩ‐Ｖ特性）を近似的に求めて記憶する第１のＩ‐Ｖ特性記憶手段３と、第一の状態よりも取り出せるエネルギー量が少ない第二の状態におけるバッテリのＩ‐Ｖ特性（第二のＩ‐Ｖ特性）があらかじめ記憶されている第２のＩ‐Ｖ特性記憶手段４と、上記第一のＩ‐Ｖ特性を用いてバッテリ電流が上記所定負荷電流値のときの第一のバッテリ電圧を算出し、上記第二のＩ‐Ｖ特性を用いてバッテリ電流が上記所定負荷電流値のときの第二のバッテリ電圧を算出する所定負荷時のバッテリ電圧算出手段６と、算出される上記第一、第二のバッテリ電圧を用いて、上記第一の状態におけるバッテリの充電状態を演算するＳＯＣ演算手段７とを備えている。

さらに、所定負荷時のバッテリ電圧算出手段６は、寿命判定温度Ｔｃにおけるバッテリ電流がＩｃの時の第一のバッテリ電圧Ｖｃ_Ｔｃおよびバッテリ負荷開放時のバッテリ電圧Ｖｏ_Ｔｃを出力する電圧算出手段６４を備えている。

さらにバッテリ電圧Ｖｃ_ｃとバッテリ電圧Ｖｏ_ｃとから性能判定を行う性能レベル判定・算出手段８を備え、この性能レベル判定・算出手段で得られた性能レベル（ＳＯＨ）によりＳＯＣを修正して求めるので、バッテリ液量の変化、劣化、バッテリ温度などに影響されることなく、所定アプリケーションの電流条件において、現在使用中のバッテリの充電状態（ＳＯＣ）およびバッテリの劣化状態（ＳＯＨ）を、容易、かつ、短時間に把握（判断）することができ、常時、充電状態（残存容量）の監視が必要なハイブリッドカーや電気自動車およびアイドルストップ車用のバッテリなどに好適な充電状態演算装置を提供できる。

実施の形態２．
本実施の形態２は、Ｉ‐ＶデータサンプリングによるＩ-Ｖ演算時のバッテリ温度Ｔと現在のバッテリ温度Ｔｎｏｗとの差によるＳＯＣおよび／またはＳＯＨ判定の誤差をなくす方法に関するものである。上述したように、エンジンルームに搭載されるバッテリの温度は、エンジンから発する熱と、外気から流れる大気によって大きく変化し、例えば１０分間アイドリングしたときに１０℃程度上昇することがある。この温度変化によってバッテリの放電Ｉ‐Ｖ特性は大きく変化し、温度が下がるにつれてバッテリの電圧特性は低下する。

Ｉ‐Ｖ演算を行ってＳＯＣやＳＯＨを判定する場合、Ｉ‐Ｖ演算を行うのは通常、エンジン再始動時にバッテリが瞬間大電流放電をしたタイミングでしか行わない。そのため前回のＩ‐Ｖ演算から、次回のＩ‐Ｖ演算まで１時間近く空くという場合もある。その間にバッテリ温度が１０℃程度変化することもまれではなく、前回のＩ‐Ｖ特性をもとに行ったＳＯＣやＳＯＨの演算結果に大きな誤差が生じる。

本実施の形態２は上記誤差を抑えるためのバッテリ充電状態演算方法であり、図４により本実施の形態を説明する。図において、図１と同一の要素には同一符号を付して説明を省略する。６０は所定負荷時のバッテリ電圧算出手段であり、図１のバッテリ電圧算出手段６が備えている要素の他に、βの温度補正手段６５、γの温度補正手段６６、および現在の温度Ｔｎｏｗ下の所定電流における電圧算出手段６７を備えている。

βの温度補正手段６５は、βの温度補正手段６２で得られたバッテリ寿命判定温度ＴｃにおけるＩ-Ｖ特性の推定傾きβ_Ｔを関数ｆ^−１（β_Ｔｎｏｗ，Ｔ）で補正して、現在温度Ｔｎｏｗにおける傾きβ_Ｔｎｏｗを得る。同様に、γの温度補正手段６６は、γの温度補正手段６３で得られたバッテリ寿命判定温度ＴｃにおけるＩ‐Ｖ特性の推定切片γ_Ｔｃを関数ｇ^−１（γ_Ｔｎｏｗ，Ｔ）で補正して、現在温度Ｔｎｏｗにおける切片γ_Ｔｎｏｗを得る。電圧算出手段６７は、上記β_Ｔｎｏｗおよびγ_Ｔｎｏｗを用いて現在温度Ｔｎｏｗにおけるバッテリ電圧Ｖｃ_Ｔｎｏｗ、Ｖｏ_Ｔｎｏｗ、およびＶｃ０_Ｔｎｏｗを演算して出力する。

ＳＯＣ演算手段７は、上記バッテリ電圧Ｖｃ_Ｔｎｏｗ、Ｖｏ_Ｔｎｏｗ、およびＶｃ０_Ｔｎｏｗ、性能レベル判定・算出手段８から得られた性能レベル（ＳＯＨに相当する）および補正ゲイン、電流積算手段９で得られた電流積算値ΣＩをもとに現在使用中のバッテリの現在温度下におけるＳＯＣおよびＳＯＨを演算する。

本実施の形態２によれば、バッテリの充電状態ＳＯＣを得るに当たり、前回の演算時における温度ＴのＩ‐Ｖ特性を基にして、現在の温度Ｔｎｏｗ下でのＩ‐Ｖ特性を推定し、これに基づいてＳＯＣの判断を行うことができるため、前回と現在との温度差による誤差を修正でき、より精度の高い充電状態ＳＯＣおよび劣化状態ＳＯＨの判定を行うことができる。

本発明は、車両などに用いられるバッテリの使用中の状態における残存容量の状態を検知するバッテリ充電状態演算装置に適用して好適である。

この発明の実施の形態１に係るバッテリ充電状態検出方法を示す機能ブロック図である。 実施の形態１によるバッテリ充電状態検出方法を説明するための図である。 実施の形態１における性能レベル判定マップを示す図である。 この発明の実施の形態２に係るバッテリ充電状態検出方法を示す機能ブロック図である。

符号の説明

１ 電圧検出手段、
２ 電流検出手段、
３ 第１のＩ‐Ｖ特性（電流-電圧特性）記憶手段、
４ 第２のＩ‐Ｖ特性（電流-電圧特性）記憶手段、
５ 所定電流値記憶手段、
６ 所定負荷時のバッテリ電圧算出手段、
７ ＳＯＣ（充電状態）演算手段、
８ 性能レベル判定・補正手段、
９ 電流積算手段、
１０ 温度検出手段、
１１ 所定温度記憶手段、
６０ 所定負荷時のバッテリ電圧算出手段、
６１ サンプリング時温度ＴにおけるＩ-Ｖ特性演算手段、
６２ βの温度補正手段、
６３ γの温度補正手段、
６４ 所定電流における電圧算出手段、
６５ βの温度補正手段、
６６ γの温度補正手段、
６７ 現在温度下の所定電流における電圧算出手段。

Claims (5)

1. 所定のアプリケーションに応じて、バッテリ寿命を判定する温度を予め設定しておき、上記温度におけるバッテリ特性を、現在のバッテリ特性から推定して劣化状態を判定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. ある温度Ｔにおけるバッテリ電流およびバッテリ電圧からバッテリの電流‐電圧特性の一次近似式を求め、その傾きβおよび切片γを用いてバッテリの充電状態および／または劣化状態を推定するバッテリ充電状態演算方法において、上記温度Ｔにおいて求められたβおよびγを補正関数ｆ（β、Ｔ）およびｇ（γ、Ｔ）にて処理することにより予め設定された任意の温度Ｔｃにおけるβ_Ｔｃおよびγ_Ｔｃを求めて温度Ｔｃにおける電流-電圧特性を推定し、この温度Ｔｃにおける電流-電圧特性に基づいてバッテリの充電状態ＳＯＣおよび／またはバッテリの劣化状態ＳＯＨを判定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。
3. アプリケーションごとに定めた負荷電流Ｉｃを記憶する負荷電流記憶装置を有し、バッテリの電流および電圧データを収集して求めたバッテリ電流-電圧特性の一次近似式を用いて、負荷開放時における電圧Ｖｏと、負荷電流Ｉｃにおける電圧Ｖｃとを求め、予め用意したＶｏ‐Ｖｃマップに、求めたＶｏとＶｃを参照することによりバッテリの劣化状態ＳＯＨを示すパラメータである性能レベルを求めてバッテリの劣化判定を行うバッテリ充電状態演算方法において、ある温度Ｔにおける上記電流-電圧特性の一次近似式の傾きβおよび切片γを補正関数ｆ（β、Ｔ）およびｇ（γ、Ｔ）にて処理することにより、予め設定した任意の温度Ｔｃにおけるβ_Ｔｃおよびγ_Ｔｃを求めて温度Ｔｃにおける電流-電圧特性を推定し、この温度Ｔｃにおける電流-電圧特性から負荷電流ゼロにおける電圧Ｖｏ_Ｔｃと、負荷電流Ｉｃにおける電圧Ｖｃ_Ｔｃとを求め、予め用意しておいたＴｃにおけるＶｏ‐Ｖｃマップに、求めたＶｏ_ＴｃおよびＶｃ_Ｔｃを参照することによりバッテリの劣化状態ＳＯＨを示すパラメータである性能レベルを求めてバッテリの劣化判定を行う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。
4. ある温度Ｔにおけるバッテリ電流およびバッテリ電圧からバッテリの電流-電圧特性の一次近似式を求め、その傾きβおよび切片γを用いてバッテリの充電状態および劣化状態を推定するバッテリ充電状態演算方法において、上記温度Ｔにおいて求められたβおよびγをそれぞれ補正関数ｆ（β、Ｔ）およびｇ（γ、Ｔ）にて処理することにより、予め設定された任意の温度Ｔｃにおけるβ_Ｔｃおよびγ_Ｔｃを求め、さらにこのβ_Ｔｃおよびγ_Ｔｃをそれぞれ補正関数ｆ^−１（β、Ｔ）およびｇ^−１（γ、Ｔ）で処理することにより、現在の温度Ｔ_ｎｏｗにおけるβ_Ｔｎｏｗおよびγ_Ｔｎｏｗを求め、温度Ｔ_ｎｏｗにおける電流-電圧特性を推定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。
5. 推定して求めた上記温度Ｔ_ｎｏｗにおける電流-電圧特性に基づいて温度Ｔ_ｎｏｗにおけるバッテリの劣化状態および充電状態を判定するようにしたことを特徴とする請求項４に記載のバッテリ充電状態演算方法。

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