JP2012108139A - 電池の残存容量検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電流積算または電力積算によって求められる電池の残存容量を精度良く補正する。
【解決手段】電池制御装置７は、電池の充放電電流の積算および充放電電力の積算のうちのいずれか一方に基づいて、電池の残存容量を算出する。また、電池制御装置７は、第１の所定条件が成立すると、第１の補正残存容量の算出を行うとともに、第１の所定条件より成立頻度が多い第２の所定条件が成立すると、第１の補正残存容量の算出精度より低い算出精度で、第２の補正残存容量の算出を行う。そして、第１の所定条件が成立すると、補正量が第１の補正上限量以下の範囲で、電流積算または電力積算による残存容量を第１の補正残存容量に基づいて補正するとともに、第２の所定条件が成立すると、補正量が第１の補正上限量より小さい第２の補正上限量以下の範囲で、電流積算または電力積算による残存容量を第２の補正残存容量に基づいて補正する。
【選択図】図８

Description

本発明は、電池の残存容量を検出する装置に関する。

従来、電池の電流が定電流状態である時の電池電圧に基づいて、電池の残存容量を算出し、この算出した残存容量に基づいて、充放電電流を積算することによって求めた電池の残存容量を補正する技術が知られている（特許文献１参照）。

特開２００２−１７０６００号公報

しかしながら、従来の技術では、電池の電流が定電流状態である時の電池電圧に基づいて、補正用の残存容量を求めているので、電流積算によって求めた残存容量を補正する機会が少ないという問題があった。

本発明による電池の残存容量検出装置は、電池の充放電電流の積算および充放電電力の積算のうちのいずれか一方に基づいて算出する電池の残存容量を補正する装置であって、第１の所定条件が成立すると、残存容量を補正するための第１の補正残存容量を算出するととともに、第１の所定条件より成立頻度が多い第２の所定条件が成立すると、第１の補正残存容量の算出精度より低い算出精度の方法で、第２の補正残存容量を算出し、第１の所定条件が成立すると、補正量が第１の補正上限量以下の範囲で、残存容量を第１の補正残存容量に基づいて補正するとともに、第２の所定条件が成立すると、補正量が第１の補正上限量より小さい第２の補正上限量以下の範囲で、残存容量を第２の補正残存容量に基づいて補正することを特徴とする。

本発明による電池の残存容量検出装置によれば、第１の補正残存容量だけではなく、第１の補正残存容量の算出頻度より算出頻度の多い第２の補正残存容量にも基づいて、電池の残存容量を補正するので、補正回数を多くすることができる。また、第１の補正残存容量より算出精度の低い第２の補正残存容量に基づいて補正を行う場合には、第１の補正上限量より小さい第２の補正上限量の範囲内で補正を行うので、補正精度を悪化させることもない。

一実施の形態における電池の残存容量検出装置を搭載した電気自動車の駆動システムを示す図 組電池の開放電圧とＳＯＣとの関係の一例を示す図 組電池の内部抵抗とＳＯＣとの関係の一例を示す図 組電池の内部抵抗と電池温度との関係の一例を示す図 組電池を構成するセルの内部構成を等価回路で示した図 組電池に一定の負荷をかけた後、負荷開放を行った際の端子間電圧の時間変化を示す図 電圧検出値および電流検出値の複数のデータに基づいて求めた回帰直線の一例を示す図 一実施の形態における電池の残存容量検出装置によって行われる処理内容を示すフローチャート

図１は、一実施の形態における電池の残存容量検出装置を搭載した電気自動車の駆動システムを示す図である。組電池１は、例えば、リチウムイオン二次電池であり、複数のセルＣ１〜Ｃｎを直列に接続して構成されている。組電池１の直流電圧は、インバータ２において、３相交流電圧に変換されて、電気自動車の走行駆動源である３相交流モータ３に印加される。組電池１と、インバータ２との間を結ぶ強電ハーネス９には、強電リレー８ａおよび８ｂが設けられている。強電リレー８ａ，８ｂのオン／オフは、電池制御装置７によって制御される。

電圧センサ４は、組電池１の総電圧ＢＡＴＶＯＬを検出する。電流センサ５は、組電池１の充電電流および放電電流（以下、まとめて充放電電流ＢＡＴＣＵＲと記載する）を検出する。ここでは、充電電流検出時に負の値が検出され、放電電流検出時に正の値が検出されるものとする。サーミスタ６は、組電池１の温度を検出する。

電池制御装置７は、ＣＰＵ７ａ、メモリ７ｂ、および、タイマ７ｃを備えており、電圧センサ４によって検出される電圧ＢＡＴＶＯＬ、電流センサ５によって検出される充放電電流ＢＡＴＣＵＲ、および、サーミスタ６によって検出される電池温度を所定のサンプリング周期で取得する。メモリ７ｂには、組電池１の開放電圧とＳＯＣ（残存容量）との関係を示すデータ、組電池１の内部抵抗とＳＯＣとの関係を示すデータ、および、組電池１の温度と内部抵抗を補正するための補正係数との関係を示すデータが記憶されている。図２は、組電池１の開放電圧とＳＯＣとの関係の一例を示す図、図３は、組電池１の内部抵抗とＳＯＣとの関係の一例を示す図、図４は、組電池１の内部抵抗と電池温度との関係の一例を示す図である。

電池制御装置７は、また、組電池１の充放電時に検出される充放電電流ＢＡＴＣＵＲを積算することによって、組電池１のＳＯＣを常時算出するとともに、算出したＳＯＣを後述する方法によって、補正（リセット）する処理を行う。電池制御装置７と車内ＬＡＮで接続されている車両制御装置１０は、車両全般の制御を行う。

充放電電流ＢＡＴＣＵＲの積算値に基づいてＳＯＣを算出する方法について説明する。組電池１の電流積算容量（充放電電流を積算することによって求めた残容量）の最新値ＡＨＣＡＰ_new（Ａｈ）は、電流積算容量の前回演算値をＡＨＣＡＰ_old（Ａｈ）、電流検出のサンプリング周期をＲＵＮＡＲＡＴＥ（ｓ）とすると、次式（１）により求めることができる。なお、上述したように、充放電電流ＢＡＴＣＵＲは、充電電流検出時の値を負の値とし、放電電流検出時の値を正の値とする。
ＡＨＣＡＰ_new
＝ＡＨＣＡＰ_old−（ＢＡＴＣＵＲ×ＲＵＮＡＲＡＴＥ）／３６００ （１）
ただし、ＡＨＣＡＰ_oldの初期値は、組電池１が無負荷状態の時（リレー８ａ，８ｂがオフの時）の開放電圧と、メモリ７ｂに記憶されている開放電圧−ＳＯＣデータとに基づいてＳＯＣを求め、求めたＳＯＣと次式（２）より算出する。

上式（１）により求められた電流積算容量ＡＨＣＡＰ_newから、次式（２）により、組電池１のＳＯＣを求める。ここでは、電流積算により求めるＳＯＣをＡＨＳＯＣと表記する。
ＡＨＳＯＣ（％）＝ＡＨＣＡＰ_new／ＡＨＦＵＬＬ（Ａｈ）×１００ （２）
ただし、ＡＨＦＵＬＬは、組電池１の満充電時の容量（Ａｈ）である。

充放電電流ＢＡＴＣＵＲの積算値に基づいて求めたＳＯＣを補正するための目標ＳＯＣを算出する方法について説明する。一実施の形態における電池の残存容量検出装置では、補正用の目標ＳＯＣとして、第１の目標ＳＯＣ、第２の目標ＳＯＣ、および、第３の目標ＳＯＣの３つのＳＯＣを算出する。

＝第１の目標ＳＯＣ＝
第１の目標ＳＯＣは、３つの目標ＳＯＣの中で算出頻度（算出条件の成立頻度）が最も少ないが、ＳＯＣの算出精度が最も高いＳＯＣであり、組電池1の開放電圧に基づいて求める。ここでは、組電池１の充放電電流ＢＡＴＣＵＲの絶対値が所定電流Ｉ１未満となってから所定時間Ｔａ経過後の組電池１の端子間電圧と、メモリ７ｂに記憶されている開放電圧−ＳＯＣデータとに基づいて、ＳＯＣを求める。このＳＯＣを第１目標ＳＯＣとする。なお、所定電流Ｉ１は、組電池が非充放電状態（無負荷状態）とみなせるくらいの小さな値とする。

組電池１の充放電電流ＢＡＴＣＵＲの絶対値が所定値未満となってから所定時間Ｔａ経過後の組電池１の端子間電圧を開放電圧として用いる理由について説明する。図５は、組電池１を構成するセルの内部構成を等価回路で示した図である。セルは、図５に示すように、化学反応によって生じる発電要素２１と、内部抵抗要素２２とに分類することができ、内部抵抗要素２２は、溶液抵抗２３、二重層容量２４、電荷移動抵抗２５、および、ワールブルグインピーダンス２６に分類することができる。

図６は、組電池１に一定の負荷をかけた後、負荷開放を行った際の端子間電圧の時間変化を示す図である。時刻ｔ１において、放電電流Ｉｄで放電を開始すると、組電池１の端子間電圧は低下する。時刻ｔ２において、放電を停止すると、端子間電圧は上昇するが、電池内部の内部抵抗要素２２が存在することによって、所定期間Ｔａを経過しなければ、開放電圧Ｅ０付近の値まで回復しない。従って、組電池１の充放電電流ＢＡＴＣＵＲの絶対値が所定値未満となってから所定時間Ｔａ経過後の端子間電圧を開放電圧として用いる。

なお、第１の目標ＳＯＣを算出できる条件、すなわち、組電池１の充放電電流ＢＡＴＣＵＲの絶対値が所定電流Ｉ１未満となった状態で所定時間Ｔａ経過するという条件をリセット１条件と呼ぶ。

＝第２の目標ＳＯＣ＝
第２の目標ＳＯＣは、３つの目標ＳＯＣの中で算出頻度（算出条件の成立頻度）が２番目に高く、かつ、ＳＯＣの算出精度が２番目に高いＳＯＣである。第２の目標ＳＯＣの算出方法について説明する。まず、電流積算値に基づいて求めたＳＯＣと、メモリ７に記憶されている内部抵抗−ＳＯＣデータとに基づいて、組電池１の内部抵抗ＲＥＳＴを求める。ただし、内部抵抗は、組電池１の温度に応じて変化するため、求めた内部抵抗を、温度補正係数を用いて補正する。温度補正係数は、サーミスタ６によって検出される組電池１の温度と、メモリ７に記憶されている電池温度−温度補正係数データに基づいて求める。

続いて、組電池１が放電を開始してから所定時間（例えば、５秒）経過し、かつ、放電電流が所定電流Ｉ２以下の時に、電圧センサ４によって検出される電圧ＢＡＴＶＯＬ、および、電流センサ５によって検出される放電電流ＢＡＴＣＵＲと、上述した方法によって求めた内部抵抗ＲＥＳＴとに基づいて、次式（３）により、組電池１の開放電圧ＥＺＥＲＯを求める。なお、一般に、放電電流が大きすぎると内部抵抗が急激に上昇し、下記式（３）で求めた開放電圧ＥＺＥＲＯと実際の内部抵抗との誤差が大きくなる。このため、下記式（３）で開放電圧ＥＺＥＲＯが精度良く求められる範囲の電流値を所定電流Ｉ２とし、所定電流Ｉ２以下の場合にのみ、下記式（３）に基づいて、開放電圧ＥＺＥＲＯを求める。
ＥＺＥＲＯ＝ＢＡＴＶＯＬ＋ＢＡＴＣＵＲ×ＲＥＳＴ （３）

最後に、式（３）により求めた開放電圧ＥＺＥＲＯと、メモリ７ｂに記憶されている開放電圧−ＳＯＣデータとに基づいて、ＳＯＣを求める。このＳＯＣを第２目標ＳＯＣとする。

なお、第２の目標ＳＯＣを算出できる条件、すなわち、組電池１が放電を開始してから所定時間経過し、かつ、放電電流が所定電流Ｉ２以下となっている条件をリセット２条件と呼ぶ。このリセット２条件における所定時間とは、電流検出時の条件を後述するリセット３条件と合わせるために設定される値であり、適宜変更可能な時間である。

＝第３の目標ＳＯＣ＝
第３の目標ＳＯＣは、３つの目標ＳＯＣの中で算出頻度（算出条件の成立頻度）が最も多いが、ＳＯＣの算出精度が最も低いＳＯＣである。第３の目標ＳＯＣの算出方法について説明する。まず、組電池１の充放電を行っている間に、リセット２条件と同様に放電開始から所定時間（例えば、５秒）経過した時点で電圧センサ４によって検出される電圧ＢＡＴＶＯＬ、および、電流センサ５によって検出される放電電流ＢＡＴＣＵＲのデータを複数取得して回帰直線（ＩＶ直線）を求める。図７は、電圧検出値および電流検出値の複数のデータに基づいて求めた回帰直線７０の一例を示す図である。図７において、放電電流が０となる直線と、回帰直線７０との交点７１は、組電池１の開放電圧となる。従って、求めた回帰直線から組電池１の開放電圧を求め、求めた開放電圧と、メモリ７ｂに記憶されている開放電圧−ＳＯＣデータとに基づいて、ＳＯＣを求める。このＳＯＣを第３目標ＳＯＣとする。

なお、第３の目標ＳＯＣの算出条件、すなわち、回帰直線を演算するために必要なデータ数が集まるという条件をリセット３条件と呼ぶ。

図８は、一実施の形態における電池の残存容量検出装置によって行われる処理内容を示すフローチャートである。車両が起動して、電池制御装置７に電力が供給されると、電池制御装置７のＣＰＵ７ａは、ステップＳ１０の処理を開始する。ステップＳ１０では、タイマ７ｃによる計時を開始して、ステップＳ２０に進む。

ステップＳ２０では、上述したリセット１条件が成立しているか否かを判定する。リセット１条件が成立していると判定するとステップＳ３０に進む。ステップＳ３０では、上述した方法により、第１の目標ＳＯＣを算出する。ここでは、算出した第１の目標ＳＯＣをＥＣＡＰＳＯＣと表す。第１の目標ＳＯＣを算出すると、ステップＳ４０に進む。

ステップＳ４０では、電流積算によって求めた残存容量ＡＨＳＯＣを、第１の目標ＳＯＣに基づいて補正する際の補正上限量を求める。まず初めに、タイマ７ｃによって計測されている時間ＴＩＭＲＳＴ（ｓ）に基づいて、次式（４）より、前回リセット時からの電流積算誤差の最大値ＳＯＣＲＳＴＭＡＸを求める。
ＳＯＣＲＳＴＭＡＸ＝ＭＡＸＤＳＯＣ×ＴＩＭＲＳＴ （４）
ただし、ＭＡＸＤＳＯＣは、電池制御装置７が取得する電流検出値と実際の電流値との誤差を予め実験などにより求め、求めた誤差に基づいて予め設定された、単位時間あたりの電流積算誤差の最大値である。

続いて、式（４）により求めたＳＯＣＲＳＴＭＡＸと、第１の補正上限量ＳＯＣＲＳＴ１とを比較して、小さい方の値を補正上限量ＳＯＣＲＳＴに設定する。すなわち、ＳＯＣＲＳＴＭＡＸ＜ＳＯＣＲＳＴ１が成り立つ場合には、ＳＯＣＲＳＴ＝ＳＯＣＲＳＴＭＡＸとし、ＳＯＣＲＳＴ１≦ＳＯＣＲＳＴＭＡＸが成り立つ場合には、ＳＯＣＲＳＴ＝ＳＯＣＲＳＴ１とする。なお、第１の補正上限量ＳＯＣＲＳＴ１については、後述する。

ステップＳ４０に続くステップＳ５０では、電流積算により求めた残存容量ＡＨＳＯＣを、ステップＳ３０で求めた第１の目標ＳＯＣ（ＥＣＡＰＳＯＣ）に基づいて補正（リセット）する。ここでは、ＥＣＡＰＳＯＣと、電流積算により求めた残存容量ＡＨＳＯＣとの差の絶対値がステップＳ４０で求めた補正上限量ＳＯＣＲＳＴ以下であるか否かに基づいて、リセット処理を行う。
（ａ）｜ＥＣＡＰＳＯＣ−ＡＨＳＯＣ｜≦ＳＯＣＲＳＴの場合
この場合には、電流積算により求めた残存容量ＡＨＳＯＣの値を、ＥＣＡＰＳＯＣ、すなわち、第１の目標ＳＯＣの値に置き換える。
（ｂ）｜ＥＣＡＰＳＯＣ−ＡＨＳＯＣ｜＞ＳＯＣＲＳＴ、かつ、ＥＣＡＰＳＯＣ＞ＡＨＳＯＣの場合
この場合には、次式（５）より、補正処理を行う。
ＡＨＳＯＣ（最新）＝ＡＨＳＯＣ（前回）＋ＳＯＣＲＳＴ （５）
（ｃ）｜ＥＣＡＰＳＯＣ−ＡＨＳＯＣ｜＞ＳＯＣＲＳＴ、かつ、ＥＣＡＰＳＯＣ＜ＡＨＳＯＣの場合
この場合には、次式（６）より、補正処理を行う。
ＡＨＳＯＣ（最新）＝ＡＨＳＯＣ（前回）−ＳＯＣＲＳＴ （６）

すなわち、電流積算により求めた残存容量ＡＨＳＯＣを、第１の目標ＳＯＣであるＥＣＡＰＳＯＣを目標値として補正する際に、補正量が補正上限量ＳＯＣＲＳＴ以下となるように、補正を行う。

ステップＳ５０に続くステップＳ６０では、タイマ７ｃの時間計測値をクリア（０にセット）して、ステップＳ１７０に進む。

一方、ステップＳ２０において、リセット１条件が成立していないと判定するとステップＳ７０に進む。ステップＳ７０では、上述したリセット２条件が成立しているか否かを判定する。リセット２条件が成立していると判定するとステップＳ８０に進む。ステップＳ８０では、上述した方法により、第２の目標ＳＯＣを算出する。ここでは、算出した第２の目標ＳＯＣをＥＣＡＰＳＯＣとする。第２の目標ＳＯＣを算出すると、ステップＳ９０に進む。

ステップＳ９０では、電流積算によって求めた残存容量ＡＨＳＯＣを、第２の目標ＳＯＣに基づいて補正する際の補正上限量を求める。ここでも、タイマ７ｃによって計測されている時間ＴＩＭＲＳＴ（ｓ）に基づいて、上式（４）より、電流検出誤差の最大値ＳＯＣＲＳＴＭＡＸを求め、求めたＳＯＣＲＳＴＭＡＸと、第２の補正上限量ＳＯＣＲＳＴ２とを比較して、小さい方の値を補正上限量ＳＯＣＲＳＴに設定する。第２の補正上限量ＳＯＣＲＳＴ２は、第１の補正上限量ＳＯＣＲＳＴ１よりは小さい所定の値に設定されている。

ステップＳ９０に続くステップＳ１００では、電流積算により求めた残存容量ＡＨＳＯＣを、ステップＳ８０で求めた第２の目標ＳＯＣ（ＥＣＡＰＳＯＣ）に基づいて補正（リセット）する。残存容量ＡＨＳＯＣの補正方法は、ステップＳ５０で行う補正方法と同じであるため、ここでは詳しい説明を省略する。ステップＳ１００に続くステップＳ１１０では、タイマ７ｃの時間計測値をクリア（０にセット）して、ステップＳ１７０に進む。

ステップＳ７０において、リセット２条件が成立していないと判定するとステップＳ１２０に進む。ステップＳ１２０では、上述したリセット３条件が成立しているか否かを判定する。リセット３条件が成立していないと判定するとステップＳ２０に戻り、成立していると判定するとステップＳ１３０に進む。ステップＳ１３０では、上述した方法により、第３の目標ＳＯＣを算出する。ここでは、算出した第３の目標ＳＯＣをＥＣＡＰＳＯＣとする。第３の目標ＳＯＣを算出すると、ステップＳ１４０に進む。

ステップＳ１４０では、電流積算によって求めた残存容量ＡＨＳＯＣを、第３の目標ＳＯＣに基づいて補正する際の補正上限量を求める。ここでも、タイマ７ｃによって計測されている時間ＴＩＭＲＳＴ（ｓ）に基づいて、上式（３）より、電流検出誤差の最大値ＳＯＣＲＳＴＭＡＸを求め、求めたＳＯＣＲＳＴＭＡＸと、第３の補正上限量ＳＯＣＲＳＴ３とを比較して、小さい方の値を補正上限量ＳＯＣＲＳＴに設定する。第３の補正上限量ＳＯＣＲＳＴ３は、第２の補正上限量ＳＯＣＲＳＴ２よりは小さい所定の値である。すなわち、第１の補正上限量ＳＯＣＲＳＴ１、第２の補正上限量ＳＯＣＲＳＴ２、および、第３の補正上限量ＳＯＣＲＳＴ３の間には、次式（7）の関係が成り立つ。
ＳＯＣＲＳＴ３＜ＳＯＣＲＳＴ２＜ＳＯＣＲＳＴ１ （7）

ステップＳ１４０に続くステップＳ１５０では、電流積算により求めたＡＨＳＯＣを、ステップＳ１３０で求めた第３の目標ＳＯＣ（ＥＣＡＰＳＯＣ）に基づいて補正（リセット）する。ＡＨＳＯＣのリセット方法は、ステップＳ５０で行うリセット方法と同じであるため、ここでは詳しい説明を省略する。ステップＳ１５０に続くステップＳ１６０では、タイマ７ｃの時間計測値をクリア（０にセット）して、ステップＳ１７０に進む。

ステップＳ１７０では、シャットダウン要求を受信したか否かを判定する。ドライバが図示しないキースイッチをオフにすると、電池制御装置７にシャットダウン要求が入力される。シャットダウン要求を受信していないと判定すると、ステップＳ１０に戻り、シャットダウン要求を受信したと判定すると、組電池１のＳＯＣを算出する処理を終了する。

一実施の形態における電池の残存容量検出装置によれば、電池の充放電電流の積算に基づいて電池の残存容量を算出し、第１の所定条件が成立すると、電流積算によって算出される残存容量を補正するための第１の補正残存容量の算出を行うとともに、第１の所定条件より成立頻度が多い第２の所定条件が成立すると、第１の補正残存容量の算出精度より低い算出精度の方法を用いて、第２の補正残存容量の算出を行う。そして、第１の所定条件が成立すると、補正量が第１の補正上限量以下の範囲で、電流積算によって算出される残存容量を第１の補正残存容量に基づいて補正するとともに、第２の所定条件が成立すると、補正量が第１の補正上限量より小さい第２の補正上限量以下の範囲で、電流積算によって算出される残存容量を第２の補正残存容量に基づいて補正する。これにより、残存容量の補正頻度および補正精度のバランスが取れた補正を行うことができる。すなわち、第１の補正残存容量のみに基づいて補正を行う場合には、補正回数が少なくなるが、第２の補正残存容量も用いて補正することにより、補正回数が多くなる。また、算出精度の低い第２の補正残存容量に基づいて補正を行う場合には、第１の補正残存容量に基づいて補正を行う際の補正上限量より小さい補正上限量の範囲内で補正を行うので、補正後の残存容量が補正前の残存容量に比べて急激に変化することはない。従って、第１の補正残存容量より算出精度の低い第２の補正残存容量に基づいて補正を行う場合でも、補正精度が極端に低下するのを防ぐことができる。

また、一実施の形態における電池の残存容量検出装置によれば、第１の補正上限量および第２の補正上限量が残存容量を求める際の最大誤差以下となるように補正するので、必要な補正量を超えて残存容量の補正が行われるのを防ぐことができる。特に、充放電電流の積算値の演算を開始してから経過した時間を測定し、測定した時間と充放電電流の積算値を求める際の単位時間あたりの最大誤差とに基づいて、残存容量を求める際の最大誤差を求めるので、電流積算によって残存容量を求める際の最大算出誤差を適切に求めることができる。

さらに、一実施の形態における電池の残存容量検出装置によれば、第２の所定条件より成立頻度が多い第３の所定条件が成立すると、第２の補正残存容量の算出精度より低い算出精度の方法で、電流積算によって求める残存容量を補正するための第３の補正残存容量を算出し、第３の所定条件が成立すると、補正量が第２の補正上限量より小さい第３の補正上限量以下の範囲で、電流積算によって求める残存容量を第２の補正残存容量に基づいて補正する。これにより、さらに、残存容量の補正頻度および補正精度のバランスが取れた補正を行うことができる。すなわち、第３の補正残存容量に基づいて補正を行うことにより、補正回数をさらに増やすことができ、また、補正量が第２の補正上限量より小さい第３の補正上限量以下の範囲で補正を行うので、残存容量が急激に変化することはない。

本発明は、上述した一実施の形態に限定されることはない。例えば、ＳＯＣは、組電池１の充放電電流を積算することによって常時算出するものとして説明したが、組電池１の充放電電力を積算することによって算出することもできる。

上述した一実施の形態では、充放電電流ＢＡＴＣＵＲの積算値に基づいて求めたＳＯＣを補正するための目標ＳＯＣとして、第１の目標ＳＯＣ、第２の目標ＳＯＣ、および、第３の目標ＳＯＣの３つのＳＯＣを算出したが、例えば、第１の目標ＳＯＣと第２の目標ＳＯＣ、第１の目標ＳＯＣと第３の目標ＳＯＣ、第２の目標ＳＯＣと第３の目標ＳＯＣの２つだけを算出するようにしてもよい。また、電流積算によって求めたＳＯＣを補正するための目標ＳＯＣの算出方法は、上述した方法に限られることはない。

第２の目標ＳＯＣを求めるために、組電池１が放電を開始してから所定時間経過し、かつ、放電電流が所定電流Ｉ２以下の時に、電圧センサ４によって検出される電圧ＢＡＴＶＯＬ、および、電流センサ５によって検出される放電電流ＢＡＴＣＵＲと、内部抵抗ＲＥＳＴとに基づいて、開放電圧ＥＺＥＲＯを求めたが、組電池の充電時に、同様の手法によって開放電圧ＥＺＥＲＯを求めることもできる。

ＳＯＣの算出精度が最も高い第１の目標ＳＯＣに基づいて、電流積算によって求めたＳＯＣを補正する場合には、補正量に制限を設けないようにしてもよい。すなわち、上述した第１の補正上限量ＳＯＣＲＳＴ１を∞（無限大）のように大きい値に設定すれば、第１の目標ＳＯＣに基づいて補正を行う際の補正量が制限されることはない。

上述した一実施の形態では、電池の残存容量検出装置を電気自動車に適用した例を挙げて説明したが、ハイブリッド自動車や燃料電池車に適用することもできるし、車両以外の電池を用いるシステムに適用することもできる。

特許請求の範囲の構成要素と一実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、電池制御装置７が残存容量算出手段、第１の補正残存容量算出手段、第２の補正残存容量算出手段、第３の補正残存容量算出手段、残存容量補正手段、補正上限量補正手段、最大誤差算出手段、および、内部抵抗算出手段を、タイマ７ｃが計時手段をそれぞれ構成する。なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する上で、上記の実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係に何ら限定されるものではない。

１…組電池
２…インバータ
３…３相交流モータ
４…電圧センサ
５…電流センサ
６…サーミスタ
７…電池制御装置
７ａ…ＣＰＵ
７ｂ…メモリ
７ｃ…タイマ
８ａ，８ｂ…強電リレー
９…強電ハーネス
１０…車両制御装置

本発明による電池の残存容量検出装置は、電池の充放電電流の積算および充放電電力の積算のうちのいずれか一方に基づいて、電池の残存容量を補正する装置であって、所定条件が成立すると、残存容量算出手段によって算出される残存容量を補正するための補正残存容量を算出し、所定条件が成立すると、補正量が補正上限量以下の範囲で、残存容量算出手段によって算出される残存容量を補正残存容量に基づいて補正し、補正上限量を、残存容量算出手段が前記残存容量を求める際に生じる誤差の最大値以下となるように補正することを特徴とする。

本発明による電池の残存容量検出手段によれば、補正上限量が残存容量を求める際の最大誤差以下となるように補正するので、補正回数を多くした場合でも、必要な補正量を超えて残存容量の補正が行われるのを防ぐことができ、補正精度が低下するのを防ぐことができる。

Claims (8)

1. 電池の充放電電流の積算および充放電電力の積算のうちのいずれか一方に基づいて、電池の残存容量を算出する残存容量算出手段と、
   第１の所定条件が成立すると、前記残存容量算出手段によって算出される残存容量を補正するための第１の補正残存容量を算出する第１の補正残存容量算出手段と、
   前記第１の所定条件より成立頻度が多い第２の所定条件が成立すると、前記第１の補正残存容量算出手段の算出精度より低い算出精度の方法で、前記残存容量算出手段によって算出される残存容量を補正するための第２の補正残存容量を算出する第２の補正残存容量算出手段と、
   前記第１の所定条件が成立すると、補正量が第１の補正上限量以下の範囲で、前記残存容量算出手段によって算出される残存容量を前記第１の補正残存容量に基づいて補正するとともに、前記第２の所定条件が成立すると、補正量が前記第１の補正上限量より小さい第２の補正上限量以下の範囲で、前記残存容量算出手段によって算出される残存容量を前記第２の補正残存容量に基づいて補正する残存容量補正手段とを備えることを特徴とする電池の残存容量検出装置。
2. 請求項１に記載の電池の残存容量検出装置において、
   前記第１の補正上限量および前記第２の補正上限量を、前記残存容量算出手段が前記残存容量を求める際に生じる誤差の最大値以下となるように補正する補正上限量補正手段をさらに備えることを特徴とする電池の残存容量検出装置。
3. 請求項２に記載の電池の残存容量検出装置において、
   前記充放電電流の積算値および前記充放電電力の積算値のうちのいずれか一方の演算を開始してから経過した時間を測定する計時手段と、
   前記充放電電流の積算値および前記充放電電力の積算値のうちのいずれか一方を求める際の単位時間あたりの最大誤差と、前記計時手段によって測定される時間とに基づいて、前記残存容量算出手段が前記残存容量を求める際に生じる誤差の最大値を求める最大誤差算出手段とをさらに備え、
   前記補正上限量補正手段は、前記最大誤差算出手段によって算出される誤差の最大値に基づいて、前記第１の補正上限量および前記第２の補正上限量を補正することを特徴とする電池の残存容量検出装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電池の残存容量検出装置において、
   前記第２の所定条件より成立頻度が多い第３の所定条件が成立すると、前記第２の補正残存容量算出手段の算出精度より低い算出精度の方法で、前記残存容量算出手段によって算出される残存容量を補正するための第３の補正残存容量を算出する第３の補正残存容量算出手段をさらに備え、
   前記残存容量補正手段は、さらに、前記第３の所定条件が成立すると、補正量が前記第２の補正上限量より小さい第３の補正上限量以下の範囲で、前記残存容量算出手段によって算出される残存容量を前記第３の補正残存容量に基づいて補正することを特徴とする電池の残存容量検出装置。
5. 請求項４に記載の電池の残存容量検出装置において、
   前記第３の補正残存容量算出手段は、前記電池の電流−電圧特性を示すＩＶ直線を求め、求めたＩＶ直線から得られる前記電池の開放電圧に基づいて、第３の補正残存容量を算出することを特徴とする電池の残存容量検出装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の電池の残存容量検出装置において、
   前記第１の補正残存容量算出手段は、前記電池が無負荷状態とみなせる時の開放電圧に基づいて、前記第１の補正残存容量を算出することを特徴とする電池の残存容量検出装置。
7. 請求項６に記載の電池の残存容量検出装置において、
   前記第１の補正残存容量算出手段は、前記電池の充放電電流の絶対値が所定値未満となってから所定時間経過後の端子間電圧を前記開放電圧として、前記第１の補正残存容量を算出することを特徴とする電池の残存容量検出装置。
8. 請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の電池の残存容量検出装置において、
   前記電池の内部抵抗を算出する内部抵抗算出手段と、
   前記第２の補正残存容量算出手段は、前記内部抵抗算出手段によって算出される内部抵抗と、前記電池の端子間電圧および充放電電流とに基づいて、前記電池の開放電圧を求め、求めた開放電圧に基づいて、前記第２の目標ＳＯＣを算出することを特徴とする電池の残存容量検出装置。

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