JP2009210284A - 組電池の残存容量表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリの残存容量を正確に表示することができる組電池の残存容量表示装置を提供する。
【解決手段】組電池１の残存容量表示装置１００は、組電池１を構成する各セル１１ｎのセル電圧Ｖｃｎを検出するセル電圧検出部７４と、組電池１の総電圧Ｖｔを検出する電圧センサ７３と、放電終止電圧に至るまでに各セル１１ｎが放電可能な第２ＳＯＣと最低保証出力発揮終止電圧に至るまでに組電池１が放電可能な第４ＳＯＣとを比較し、小さい値を示すＳＯＣに基づいて組電池１の残存容量を演算するＣＰＵ４とを、備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、組電池の残存容量表示装置に関する。

複数のセルを直列に接続してなる組電池を各種バッテリに使用することが行われている。そして、このバッテリの劣化状態や出力可能な容量をバッテリの平均値として把握することで、バッテリの残存容量を表示する技術が知られている（特許文献１）。

特開平８−１０６９２８

しかしながら、上述した従来技術では、バッテリを構成する各セルの劣化状態を考慮しないため、残存容量がある旨の表示がされているにもかかわらず、バッテリが放電できなくなるという問題を生じることがあった。

本発明が解決しようとする課題は、バッテリの残存容量を正確に表示することができる組電池の残存容量表示装置を提供することである。

本発明は、放電終止電圧に至るまでに各セルが放電可能な充電容量と最低保証出力発揮終止電圧に至るまでに組電池が放電可能な充電容量とに基づいて、組電池の残存容量を演算することによって、上記課題を解決する。

本発明によれば、放電終止電圧に至るまでに各セルが放電可能な充電容量と最低保証出力発揮終止電圧に至るまでに組電池が放電可能な充電容量とに基づいて、組電池の残存容量を演算するので、バッテリの残存容量を正確に表示することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

《装置》
図１は本実施形態に係る組電池の残存容量表示装置を示すブロック図である。

図１に示す本例の組電池１の残存容量表示装置１００は、電気自動車、ハイブリッド車両、エンジン車両のバッテリのほか、車両以外の装置に用いられるバッテリに適用することができる。本例では、残存容量表示装置１００を車両に適用する場合を例示する。

本例の組電池１は、二次電池であるセル（単電池）１１を３２個直列に接続した一組の直列セルブロック１１Ａで構成されている。各セル１１１〜１１３２（以下、代表して１１ｎともいう。ｎはｎ番目のセル１１を意味する。）は、例えば鉛電池、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等で構成することができる。

なお、残存容量の表示対象たる組電池１の直列接続数は、本例に限定されるものではない。また組電池１は、上述した直列セルブロック１１Ａを任意の数で並列に接続した直並列セルブロックで構成してもよい。

組電池１は、電流センサ２とメインリレー３を介してインバータ４に接続され、インバータ４へ直流電力を供給する。インバータ４は、組電池１の直流電力を交流電力に変換して走行駆動用交流モータ５に印加し、モータ５を駆動して車両を走行させる。インバータ４はまた、車両の制動時にモータ５で発生する交流回生電力を直流電力に変換し、組電池１を充電する。

なお、メインリレー３はＣＰＵ７１により開閉され、組電池１とモータ５との間の接続と開放を行う。また、電流センサ２は、組電池１からインバータ４へ流れる放電電流と、インバータ４から組電池１へ流れる充電電流とを検出し、ＣＰＵ６へ出力する。

表示部６（表示手段）は、バッテリーコントローラ７からの出力を受けて組電池１の残量を表示する表示盤である。表示部６では、例えば液晶セグメントによる図形表示がなされる。本例では、例えば図７に示すように、放電完了（残存容量が組電池１の再充電が必要となる量まで減少したとき）から満充電までを１０個の液晶セグメント６１で構成する場合を例示する。そして、全てのセグメント６１が点灯し、残存容量が満充電のときをＦ（Ｆｕｌｌ）、全てのセグメント６１が消灯し、放電完了のときをＥ（Ｅｍｐｔｙ）としてメータ表示する。

なお、表示部６では、上述したセグメント６１による残量表示に代え、走行可能距離として、数字で表示する構成であってもよい。また、本例の表示部６は、コーションランプなどの警告表示部６２を備えている。

図１に戻り、バッテリーコントローラ７は、ＣＰＵ７１（第１の容量算出手段、第２の容量算出手段、残存容量演算手段）、メモリ（ＲＡＭ）７２、電圧センサ７３（第２の検出手段）、セル電圧検出部７４（第１の検出手段）を備える。

本例のバッテリーコントローラ７は、少なくとも、組電池１の残存容量の演算を行う。

セル電圧検出部７４は、組電池１のセル１１ｎの端子電圧Ｖｃ１〜Ｖｃ３２（以下、代表してＶｃｎともいう。Ｖｃｎはｎ番目のセル１１の電圧を意味する。）を検出し、ＣＰＵ７１へ出力する。

電圧センサ７３は、本例ではセル電圧検出部７４による検出と同じタイミングで、組電池１の総電圧Ｖｔ、つまり組電池１全体の端子電圧を検出し、ＣＰＵ７１へ出力する。

なお、本例では、組電池１の総電圧Ｖｔの検出に、必ずしも電圧センサ７３を使用することを要しない。すなわち、電圧センサ７３を介さず、セル電圧検出部７４からの出力に基づきセル１１ｎ毎の端子電圧Ｖｃｎを積算し、これを組電圧１の総電圧Ｖｔとしてもよい。

ＣＰＵ７１は、セル電圧検出部７４で検出された各セル１１ｎの電圧Ｖｃｎと、電圧センサ７３で検出された組電池１の総電圧Ｖｔとに基づいて、所定の処理（残存容量演算処理）を実行する。その詳細は後述する。

本例では、バッテリーコントローラ７は、温度センサ８、容量調整部９（容量調整手段）などをさらに備えてもよく、組電池１の残存容量の演算の他に、組電池１の充放電と容量調整を制御するものであってもよい。

この場合、温度センサ８は、組電池１の温度を検出し、ＣＰＵ７１へ出力する。

容量調整部９は、セル電圧検出部７４で検出したセル１１ｎの端子電圧Ｖｃｎに基づいて各セル１１ｎ間の充電容量（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）のバラツキを補正する。容量調整部９は、組電池１の各セル１１ｎ単位で容量調整を行い、いずれかのセル１１ｎが過充電状態または過放電状態になって組電池１の容量が十分に利用できなくなることを防止する。

なお、各セル１１ｎのＳＯＣバラツキを補正するには、ＳＯＣの大きな任意のセル１１ｎを放電させて平準化する場合と、ＳＯＣの小さな任意のセル１１ｎを充電して平準化する場合とがあるが、本例においては、ＳＯＣの大きなセルを放電させる場合を例示する。

本例の容量調整部９は、抵抗器とトランジスタ（いずれも図示省略）の直列回路で構成される。この直列回路は、各セル１１に対してそれぞれ並列に接続されており、各セル１１のＳＯＣを放電するための回路である。抵抗器は放電抵抗であり、トランジスタは放電と停止を行うためのスイッチング素子である。なお、スイッチング素子として、トランジスタに代えてＦＥＴなどの半導体スイッチング素子や、リレーなどを用いることもできる。

容量調整部９を備える場合のＣＰＵ７１は、後述する組電池１の残存容量の演算の他に、トランジスタのベースへ信号を送り、トランジスタのオン（導通）とオフ（非導通）を制御する。トランジスタがオンすると、指定されたセル１１ｎの充電電力が抵抗器を介して放電し、放電分だけ充電容量ＳＯＣが減少する。ＣＰＵ７１は、トランジスタのオンとオフを繰り返してデューティー制御を行う。このデューティー比は、指定されたセル１１ｎの放電容量と放電時間（容量調整時間）とに基づいて決定する。

また、トランジスタのコレクターとエミッター間には、電圧センサ（図示省略）が接続されている。トランジスタがオンするとコレクター〜エミッター間電圧がほぼ０Ｖになり、オフするとコレクター〜エミッター間電圧が各セル１１のセル両端電圧になる。ＣＰＵ７１は、不図示の電圧センサによりトランジスタのコレクター〜エミッター間電圧をモニターし、トランジスタの動作状況、つまり各セル１１ｎの容量調整状況を確認しながら各セル１１ｎ間のＳＯＣバラツキを調整する。

《演算処理》
次に、本例に係る残存容量演算処理を説明する。

図２は本実施形態に係る残存容量演算処理を示すフローチャートである。

図２に示すように、まずステップＳ１にて、セル電圧検出部７４は、図示省略のイグニッションキースイッチ（ＩＧＮ）がオンされた後に、各セル１１ｎのセル電圧Ｖｃｎ（本例では開放電圧）を取得し、ＣＰＵ７１へ出力する。セル電圧Ｖｃｎの取得順序は、特に限定されず、取得順序を決めて１つずつ取得してもよいし、あるいは全てのセル１１ｎの電圧を同時に取得することもできる。なお、セル電圧Ｖｃｎの取得するに際し、本例では各セル１１ｎがすべて満充電の場合を例示する。

次にステップＳ２にて、ＣＰＵ７１は、セル電圧検出部７４が取得したセル電圧Ｖｃｎに基づいて、セル１１ｎ毎の充電容量（残存容量ＳＯＣ。以下「第１ＳＯＣ」という。）を算出する。ステップＳ２で算出する第１ＳＯＣは、各セル１１ｎの劣化を考慮しておらず、いわば「見掛けＳＯＣ」である。すなわちステップＳ２では、各セル１１ｎが、放電終止電圧に至るまでに放電可能な見掛けＳＯＣを算出する。なお、「放電終止電圧」とは、放電中のセルの端子電圧がこの電圧以下に低下した場合、放電を強制的に停止すべき電圧の値を意味する。

ステップＳ２で実行する第１ＳＯＣの算出は、メモリ（ＲＡＭ）７２に予め格納されるセル１１ｎ毎の、セル電圧Ｖｃｎ−残存容量ＳＯＣ相関図（例えば図３参照）に基づいて行うことができる。

図３は、任意のセル１１ｎのセル電圧Ｖｃｎ（単位：「Ｖ」）と残存容量ＳＯＣ（単位：「％」）の関係を一点鎖線で示す相関図である。なお、本来ならば、図３の縦軸を可能出力（単位：「ｋＷ」）で表すべきであるが、理解を容易にするために図３では縦軸をセル電圧Ｖｃｎとしたものである。セル１１ｎが満充電のとき、セル電圧Ｖｃｎは４．２Ｖと最高電圧を示す（Ｐ１点）。この満充電のセル１１ｎが放電するとセル電圧Ｖｃｎは低下し、やがては放電終止電圧の２．０Ｖに至る（Ｐ２点）。なお、残存容量ＳＯＣ（満充電の場合、１００％）については、放電深度（ＤＯＤ：Ｄｅｐｔｈ ｏｆ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ。満充電の場合、０％）、あるいは積算容量（単位：「ｋＷｈ」）と同様に考えることができるので、図３では横軸に残存容量ＳＯＣともに放電深度ＤＯＤと積算容量を併記したものである。例えば図３のＰ１での第１ＳＯＣは１００％であり、Ｐ１からＰ２に至る途中のＰ３点での第１ＳＯＣは６０％である。

図２に戻り、次にステップＳ３にて、ＣＰＵ７１は、メモリ（ＲＡＭ）７２に予め格納されるセル１１ｎ毎の容量劣化係数（単位：「％」）ｋ１１〜ｋ１３２（以下、代表してｋ１ｎともいう。ｎはｎ番目のセル１１の容量劣化係数を意味する。）を取得する。セル１１ｎ毎の容量劣化係数ｋ１ｎは、例えば引用文献１などの公知技術に基づいて算出することができるので、ここでの詳細な説明は割愛する。

次にステップＳ４にて、ＣＰＵ７１は、ステップＳ２で算出したセル１１ｎ毎の第１ＳＯＣ（見掛けＳＯＣ）に、ステップＳ３で取得したセル１１ｎ毎の容量劣化係数ｋ１ｎを乗じて、放電終止電圧に至るまでに各セル１１ｎが放電可能な充電容量（残存容量ＳＯＣ。以下「第２ＳＯＣ」という。）を算出する。この第２ＳＯＣが本発明の「第１の充電容量」に相当する。ステップＳ４で算出する第２ＳＯＣは、セル１１ｎ毎の劣化を考慮した「実際ＳＯＣ」である。すなわちステップＳ４では、各セル１１ｎが、放電終止電圧に至るまでに放電可能な実際ＳＯＣを算出する。

図４はセル１１ｎ毎の第２ＳＯＣの算出例を示す図である。

本例では、図４に示すように、ステップＳ２で算出されたセル１１ｎ毎の見掛けＳＯＣに、セル１１ｎ毎の容量劣化係数ｋ１ｎを乗じることにより、劣化を考慮した実際ＳＯＣをセル１１ｎ毎に算出することができる。

図２に戻り、次にステップＳ５にて、電圧センサ７３は、組電池１の総電圧Ｖｔ（ここでは開放電圧）を取得し、ＣＰＵ７１へ出力する。総電圧Ｖｔの取得タイミングは、上述したステップＳ１と同じタイミングで行うことが望ましい。

次にステップＳ６にて、ＣＰＵ７１は、電圧センサ７３が取得した組電池１の総電圧Ｖｔに基づいて、組電池１の充電容量（残存容量ＳＯＣ。以下「第３ＳＯＣ」という。）を算出する。ステップＳ６で算出する第３ＳＯＣは、組電池１の劣化を考慮しておらず、いわば「見掛けＳＯＣ」であり、本例では最低保証出力発揮終止電圧に至るまでに組電池１が放電可能な充電容量を意味する。すなわちステップＳ６では、組電池１が、最低保証出力発揮終止電圧に至るまでに放電可能な見掛けＳＯＣを算出する。なお、「最低保証出力発揮終止電圧」とは、放電中の組電池１の端子電圧がこの電圧以下に低下した場合、目的とする所定の出力を発揮することができなくなる電圧の値を意味する。この最低保証出力発揮終止電圧は、例えば組電池１を構成する各セル１１ｎの平均端子電圧Ｖａｖｅで表すことができる。Ｖａｖｅの値は、次式に示すように、ステップＳ１で取得したセル１１ｎ毎のセル電圧Ｖｃｎを積算し、これをセル数ｎで除算して算出することができる。

［数１］ Ｖａｖｅ＝（Ｖｃ１＋Ｖｃ２＋・・・＋Ｖｃｎ−１＋Ｖｃｎ）／ｎ
ステップＳ６で実行する第３ＳＯＣの算出は、メモリ（ＲＡＭ）７２に予め格納される組電池１の可能出力−残存容量ＳＯＣ相関図（例えば図５参照）に基づいて行うことができる。

図５は、組電池１の可能出力（単位：「ｋＷ」）と残存容量ＳＯＣ（単位：「％」）の関係を実線で示す相関図である。なお、図５中、可能出力が２０ｋＷの下に括弧書きで記載した「２．５Ｖ」とは、組電池１の可能出力が２０ｋＷのときの、組電池１を構成する各セル１１ｎの平均端子電圧Ｖａｖｅを示している。

組電池１が満充電のとき、可能出力は最高可能出力を示す（Ｐ４点）。これとともにＰ４では、各セル１１ｎの平均端子電圧Ｖａｖｅも最高平均端子電圧を示す。この満充電の組電池１が放電すると、組電池１の可能出力は低下し、やがては組電池１の最低保証出力を発揮できなくなる終止電圧に至る（Ｐ５点）。これとともにＰ５では、各セル１１ｎの平均端子電圧Ｖａｖｅが２．５Ｖに至る。すなわち、組電池１の可能出力と各セル１１ｎの平均端子電圧Ｖａｖｅとは、残存容量ＳＯＣが減少するにつれて同じ傾向の減少パターンを辿る関係にある。なお、図３に示す場合と同様に、残存容量ＳＯＣ（満充電の場合、１００％）については、放電深度ＤＯＤ（満充電の場合、０％）、あるいは積算容量（単位：「ｋＷｈ」）と同様に考えることができるので、図５では横軸に残存容量ＳＯＣともに放電深度ＤＯＤと積算容量を併記したものである。例えば図５のＰ４での第３ＳＯＣは１００％であり、Ｐ４からＰ５に至る途中のＰ６点での第３ＳＯＣは６０％である。

図２に戻り、次にステップＳ７にて、ＣＰＵ７１は、メモリ（ＲＡＭ）７２に予め格納される組電池１の容量劣化係数ｋ２を取得する。組電池１の容量劣化係数ｋ２は、ステップＳ３における場合と同様に、例えば引用文献１などの公知技術に基づいて算出することができるので、ここでの詳細な説明は割愛する。なお、ステップＳ７にて取得する組電池１の容量劣化係数ｋ２は、組電池１を構成するセル１１ｎ毎の容量劣化係数ｋ１ｎの平均値に概ね等しいものと考えられる。このため、ここでは、ステップＳ３で取得したセル１１ｎ毎の容量劣化係数ｋ１ｎの平均値を算出して取得してもよい。

次にステップＳ８にて、ＣＰＵ７１は、ステップＳ６で算出した組電池１の第３ＳＯＣ（見掛けＳＯＣ）に、ステップＳ７で取得した組電池１の容量劣化係数ｋ２を乗じて、最低保証出力発揮終止電圧に至るまでに組電池１が放電可能な充電容量（残存容量ＳＯＣ。以下「第４ＳＯＣ」という。）を算出する。この第４ＳＯＣが本発明の「第２の充電容量」に相当する。ここで算出される第４ＳＯＣは、組電池１の劣化を考慮した「実際ＳＯＣ」である。すなわちステップＳ８では、組電池１が、最低保証出力発揮終止電圧に至るまでに放電可能な実際ＳＯＣを算出する。ここでの実際ＳＯＣの算出は、第２ＳＯＣの算出と同様の方法で算出することが可能である（図４参照）。

次にステップＳ９にて、ＣＰＵ７１は、ステップＳ４で算出したセル１１ｎ毎の第２ＳＯＣの中から、最小の第２ＳＯＣ（以下、「第２ＳＯＣｍｉｎ」という。）を抽出し、この抽出した第２ＳＯＣｍｉｎと、ステップＳ８で算出した第４ＳＯＣとを比較する。その結果、第２ＳＯＣｍｉｎ≧第４ＳＯＣの場合には（Ｓ９にてＮｏ）、ステップＳ１２にて第４ＳＯＣ、すなわち組電池１が最低保証出力発揮終止電圧に至るまでに放電可能な充電容量に基づいて、組電池１の残存容量を決定する。

図６は第２ＳＯＣｍｉｎ≧第４ＳＯＣの場合を示す説明図である。図６の実線は、組電池１の可能出力と残存容量ＳＯＣ（第４ＳＯＣ）の関係を示している。図６の一点鎖線は、１８番目のセル１１８が最小の第２ＳＯＣを持つ場合の当該１８番セルの可能出力と残存容量ＳＯＣ（第２ＳＯＣ）の関係を示している。なお、図６中、可能出力が２０ｋＷの下に括弧書きで記載した「２．５Ｖ」は、図５と同様に、組電池１の可能出力が２０ｋＷのときの、組電池１を構成する各セル１１ｎの平均端子電圧Ｖａｖｅを示している。また上記２．５Ｖの下に括弧書きで記載した「２．０Ｖ」は、組電池１を構成する各セル１１ｎの放電終止電圧を示している。

組電池１が満充電のとき、可能出力は最高可能出力を示す（Ｐ７点）。この満充電の組電池１が放電すると、組電池１の可能出力は低下し、やがては組電池１の最低保証出力を発揮できなくなる終止電圧に至る（Ｐ８点）。これに対し、組電池１が満充電のとき、組電池１とともに１８番セル１１１８のセル電圧Ｖｃ１８も最高電圧を示す（Ｐ９点）。組電池１の放電が進み、組電池１の可能出力が低下していくことに連動して１８番セルのセル電圧も低下し、やがては放電終止電圧に至る（Ｐ１０点）。

図６のごとき「第２ＳＯＣｍｉｎ≧第４ＳＯＣ」の場合に、第２ＳＯＣｍｉｎ（ＳＯＣ＝９５％）に基づいて組電池１の残存容量ＳＯＣを決定すると、ＳＯＣが９０％の時点（Ｐ８）から９５％の時点（Ｐ１１）までの間、所定の出力（最低保証出力）を発揮できず、例えば車両であれば、車両の残存容量表示計で走行可能な状態を示しているにもかかわらず、車両が十分な駆動力を出せなくなるおそれがある。

そこで、本例では、「第２ＳＯＣｍｉｎ≧第４ＳＯＣ」の場合（Ｓ９にてＮｏ）に、第４ＳＯＣ（Ｐ８点。ＳＯＣ＝９０％）に基づいて組電池１の残存容量ＳＯＣを決定する。そして、本例では、この決定に基づいた残量表示を行うよう表示部６に対して指令信号を送出する。

図７は第４ＳＯＣに基づいて決定された表示部６の表示例を示す図である。上述したように本例では、組電池１の残量表示は、第４ＳＯＣ（ＳＯＣ＝９０％）に基づいて決定する。組電池１が満充電の場合（図６のＰ７点）、表示部６の液晶セグメント６１は全てが点灯している満充電（Ｆｕｌｌ）を表示するが、本例の場合、ＳＯＣ＝９０％（９ｋＷｈ）なので、各セグメント６１当り０．９％（０．９ｋＷｈ）での表示となる。

図２に戻り、これに対し、第２ＳＯＣｍｉｎ＜第４ＳＯＣの場合には（Ｓ９にてＹｅｓ）、ステップＳ１０にて第２ＳＯＣｍｉｎ、すなわちステップＳ４で算出したセル１１ｎ毎の第２ＳＯＣの中から抽出された、任意のセル１１ｎが放電終止電圧に至るまでに放電可能な充電容量に基づいて、組電池１の残存容量を決定する。

図８は第２ＳＯＣｍｉｎ＜第４ＳＯＣの場合を示す説明図である。図８の実線は、組電池１の可能出力と残存容量ＳＯＣ（第４ＳＯＣ）の関係を示している。図８の一点鎖線は、１８番目のセル１１８が最小の第２ＳＯＣを持つ場合の当該１８番セルの可能出力と残存容量ＳＯＣ（第２ＳＯＣ）の関係を示している。なお、図８中、可能出力が２０ｋＷの下に括弧書きで記載した「２．５Ｖ」は、図５と同様に、組電池１の可能出力が２０ｋＷのときの、組電池１を構成する各セル１１ｎの平均端子電圧Ｖａｖｅを示している。また上記２．５Ｖの下に括弧書きで記載した「２．０Ｖ」は、組電池１を構成する各セル１１ｎの放電終止電圧を示している。

図８に示すように、組電池１が満充電のとき、その可能出力は最高可能出力を示す（Ｐ１２点）。この満充電の組電池１が放電すると、組電池１の可能出力は低下し、やがては組電池１の最低保証出力を発揮できなくなる終止電圧に至る（Ｐ１３点）。これに対し、組電池１が満充電のとき、組電池１とともに１８番セル１１１８のセル電圧Ｖｃ１８も最高電圧を示す（Ｐ１４点）。組電池１の放電が進み、組電池１の可能出力が低下していくことに連動して１８番セルのセル電圧も低下し、やがては放電終止電圧に至る（Ｐ１５点）。

図８のごとき「第２ＳＯＣｍｉｎ＜第４ＳＯＣ」の場合に、第４ＳＯＣ（ＳＯＣ＝９０％）に基づいて組電池１の残存容量ＳＯＣを決定した場合を考える。組電池１の放電が進んでＰ１６点に達した時点では、未だＰ１３点以下にはなっていないので、目的とする所定出力を発揮できる。しかしながら、組電池１の放電が点Ｐ１６を過ぎると、１８番セルのセル電圧Ｖｃ１８が放電終止電圧を下回り、当該１８番セルの劣化が急激に進んでしまう。この場合、例えば車両であれば、車両の残量表示計で走行可能な状態を示しているにもかかわらず、車両が十分な駆動力を出せなくなるおそれがある。残量表示計としては信頼性が高くなく、運転者にとって不便な表示である。

そこで、本例では、「第２ＳＯＣｍｉｎ＜第４ＳＯＣ」の場合（Ｓ９にてＹｅｓ）に、第２ＳＯＣｍｉｎ（Ｐ１６点。ＳＯＣ＝８０％）に基づいて組電池１の残存容量ＳＯＣを決定する。そして、本例では、この決定に基づいた残量表示を行うよう表示部６に対して指令信号を送出する。

図９は第２ＳＯＣｍｉｎに基づいて決定された表示部６の表示例を示す図である。上述したように本例では、組電池１の残量表示は、第２ＳＯＣｍｉｎ（ＳＯＣ＝８０％）に基づいて決定する。組電池１が満充電の場合（図８のＰ１２点）、表示部６の液晶セグメント６１は全てが点灯している満充電（Ｆｕｌｌ）を表示するが、本例の場合、ＳＯＣ＝８０％（８ｋＷｈ）なので、各セグメント６１当り０．８％（０．８ｋＷｈ）での表示となる。

図２に戻り、ステップＳ１０にて第２ＳＯＣｍｉｎに基づいて、表示部６に指令信号を送出する場合、組電池１を構成する各セル１１ｎのいずれかに不具合（著しい劣化など）を生じている場合がある。

そこで本例では、ステップＳ１１にて、表示部６の警告表示部６２を点灯させる指令信号を表示部６に対して送出することが好ましい。出力を受けた表示部６は、警告表示部６２を点灯させ、ユーザに対して組電池１に不具合が起きていることを知らせる。

本例では、ＩＧＮがオンされる毎に、上記ステップＳ１〜ステップＳ１２までを実施する。そして、前回のＩＧＮがオンされた際に、ステップＳ９にてＹｅｓと判定され、ステップＳ１１にて表示部６の警告表示部６２を点灯させた場合でも、組電池１自体が有する容量自己調整機能などにより、次のＩＧＮがオンされた際に、ステップＳ９にてＮｏと判定されることがある。

この場合には、ＣＰＵ７１は、第４ＳＯＣ、すなわち組電池１が最低保証出力発揮終止電圧に至るまでに放電可能な充電容量に基づいて、組電池１の残存容量を決定し、この決定に基づいた残量表示を行うよう表示部６に対して指令信号を送出する。そして、前回点灯させた表示部６の警告表示部６２は点灯させないように制御することができる（消灯させる）。

なお、「組電池１自体が有する容量自己調整機能」とは、複数のセルを並列に接続した並列ブロックをさらに複数直列に接続することで組電池１を構成した場合であって、各セル１１ｎに容量のバラツキがある場合、容量が高い側、すなわち端子電圧が高い側のセル１１の容量が、容量の低い側、すなわち端子電圧が低い側のセル１１（本例では１８番セル）へ徐々に移動し、各セル１１ｎはそれぞれ等容量になろうとする性質のことである。この性質は、容量差（セル開放電圧の差）が大きいほど等容量に近い状態になるまでの容量の変化速度が速く、容量差が小さくなって等容量に近い状態になると容量変化速度は遅くなる。

以上説明してきたように、本例の組電池１の残存容量表示装置１００によれば、セル１１ｎ毎の第２ＳＯＣの中から抽出された、任意のセル１１ｎが放電終止電圧に至るまでに放電可能な充電容量（第２ＳＯＣｍｉｎ）と、組電池１が最低保証出力発揮終止電圧に至るまでに放電可能な充電容量（第４ＳＯＣ）とに基づき、小さい方（先に制限がかかる方）を基準に、組電池１の残存容量を決定し、この決定に基づいて表示部６で表示させるので、容量計の残存容量の表示が残っているにもかかわらず、車両が十分な駆動力を発生できなくなるといった問題を解消することができる。

図１は本実施形態に係る組電池の残存容量表示装置を示すブロック図である。 図２は本実施形態に係る残存容量演算処理を示すフローチャートである。 図３はセル電圧Ｖｃｎと残存容量ＳＯＣの関係を示す相関図である。 図４は各セルの第２ＳＯＣの算出例を示す図である。 図５は組電池の可能出力と残存容量ＳＯＣの関係を示す相関図である。 図６は第２ＳＯＣｍｉｎ≧第４ＳＯＣの場合を示す説明図である。 図７は第４ＳＯＣに基づき決定された表示部の表示例を示す図である。 図８は第２ＳＯＣｍｉｎ＜第４ＳＯＣの場合を示す説明図である。 図９は第２ＳＯＣｍｉｎに基づき決定された表示部の表示例を示す図である。

符号の説明

１００…残存容量表示装置
１…組電池
１１１〜１１３２（１１ｎ）…セル
２…電流センサ
３…メインリレー
４…インバータ
５…モータ
６…表示部（表示手段）
６１…液晶セグメント
６２…警告表示部
７…バッテリーコントローラ
７１…ＣＰＵ（第１の容量算出手段、第２の容量算出手段、残存容量演算手段）
７２…メモリ
７３…電圧センサ（第２の検出手段）
７４…セル電圧検出部（第１の検出手段）
８…温度センサ
９…容量調整部（容量調整手段）

Claims (7)

1. 複数のセルを直列に接続して構成される組電池の残存容量を演算して表示する装置であって、
   前記組電池を構成する各セルの端子電圧を検出する第１の電圧検出手段と、
   前記組電池全体の端子電圧である総電圧を検出する第２の電圧検出手段と、
   放電終止電圧に至るまでに前記各セルが放電可能な第１の充電容量を算出する第１の容量算出手段と、
   最低保証出力発揮終止電圧に至るまでに前記組電池が放電可能な第２の充電容量を算出する第２の容量算出手段と、
   前記第１の充電容量と前記第２の充電容量とに基づいて、前記組電池の残存容量を演算する残存容量演算手段とを、有する組電池の残存容量表示装置。
2. 請求項１記載の組電池の残存容量表示装置であって、
   前記残存容量演算手段は、前記第１の充電容量と前記第２の充電容量を比較し、小さい値を示す充電容量に基づいて、前記組電池の残存容量を演算することを特徴とする組電池の残存容量表示装置。
3. 請求項１又は２記載の組電池の残存容量表示装置であって、
   前記組電池の残存容量を表示する表示手段を有し、
   前記残存容量演算手段が、前記第１の充電容量に基づいて前記組電池の残存容量を演算した場合に、前記表示手段に対して警告灯を点灯させる指令を送出することを特徴とする組電池の残存容量表示装置。
4. 請求項３記載の組電池の残存容量表示装置であって、
   前記残存容量演算手段が、前記表示手段に対して警告灯を表示させる指令を送出した後に、前記第２の充電容量に基づいて前記組電池の残存容量を演算した場合に、前記表示手段に対して前記警告灯を消灯させる指令を送出することを特徴とする組電池の残存容量表示装置。
5. 請求項４記載の組電池の残存容量表示装置であって、
   前記各セルの端子電圧のバラツキを補正する容量調整手段を有することを特徴とする組電池の残存容量表示装置。
6. 請求項１〜５の何れか一項記載の組電池の残存容量表示装置であって、
   前記第１の充電容量は、前記各セル毎の容量劣化係数を考慮して算出されることを特徴とする組電池の残存容量表示装置。
7. 請求項１〜６の何れか一項記載の組電池の残存容量表示装置であって、
   前記第２の充電容量は、前記組電池の容量劣化係数を考慮して算出されることを特徴とする組電池の残存容量表示装置。

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