JP2012251922A

JP2012251922A - 充電率検知装置

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Publication number: JP2012251922A
Application number: JP2011126001A
Authority: JP
Inventors: Shohei Tsukamoto; 尚平塚本; Chikafumi Hara; 京史原; Takuma Kimura; 卓磨木村
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-06-06
Filing date: 2011-06-06
Publication date: 2012-12-20
Anticipated expiration: 2031-06-06
Also published as: JP5220164B2

Abstract

【課題】実装面積が小さくかつ安価で、しかも、長期に亘って高精度に充電率を算出する充電率検知装置を提供することを目的とする。
【解決手段】信号線Ａを介して入力した、制御装置１２の制御用クロック２４からの時間情報と充電率検知装置１３内の内蔵クロック１５からの時間情報とを比較して補正係数を演算する比較部２０、および内蔵クロック１５からの時間情報により算出される経過時間に前記補正係数を乗算して補正経過時間を出力することで、制御用クロック２４からの時間情報を基準に内蔵クロック１５からの時間情報を補正する時間補正部１７を備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、二次電池に流れる電流を検出し、検出した電流値を時間積算することによって二次電池の充電率を算出する充電率検知装置に関わるもので、特に、二次電池を充電する発電機あるいは二次電池により電源駆動される電気負荷を制御する制御装置と接続され、算出した充電率を当該制御装置へ出力する方式の充電率検知装置に関するものである。

二次電池を電圧源とし電気負荷を駆動する電源システムでは、二次電池の充電状態、特にはその残容量あるいは、満充電容量に対する残容量の割合、即ち、充電率を検知することが重要である。通常、二次電池を電圧源とする電源システムでは、二次電池の残容量あるいは充電率を検知し、残容量が少ないあるいは充電率が低い場合には電気負荷の動作を停止あるいは消費電力を低下させることにより二次電池の容量低下を抑制したり、逆に、発電機あるいは充電機器などを動作させることにより二次電池の容量を増加させる制御が行われる。

内燃機関を動力源とする自動車の場合、各種ライト、アクチュエータ、カーナビゲーションなどの電気負荷が二次電池で駆動され、オルタネータで代表される発電機によって二次電池が充電される。これら自動車での電源システムでは、車両全体での燃料消費率を改善するために二次電池の状態制御が行われる場合がある。例えば、減速時に発電機を動作させ、二次電池を充電することにより、従来廃棄されていた車両運動エネルギーを回収する減速回生制御が挙げられる。この場合、減速エネルギーにより二次電池を充電するためには二次電池が充電可能、即ち、満充電から放電した状態でなければならない。一般に、二次電池は充電率が低い程、より大きな充電電流を受け入れることができる。一方で、充電率が低い状態で常用すると二次電池の劣化を促進するケースがある。自動車で多用される鉛蓄電池では特にその傾向が顕著である。従って、二次電池の劣化を抑え、回収エネルギーを大きくするには、二次電池の充電率を精度よく検知し、目標とする充電率に細かく制御する必要がある。

二次電池の充電率を検知する方法として、二次電池に流れる電流を検出し、この検出電流を時間積算して初期の電池容量に加算、残容量を算出し、充電率を計算する手法がある。例えば、電流検出部で検出した電流値に基づき信号線を通して別体の電流積算部に伝達し、時間積算する構成例があるが、この場合には、信号伝達時にノイズが重畳し、電流の時間積算精度が低下する場合がある。そこでより精度良く充電率を算出するために、電流検出部と、電流積算部を含む充電率演算部とを内蔵し、算出した充電率を外部に出力する充電率検知装置が製品化されている。この充電率検知装置を使用する場合には、充電率検知装置の出力信号を制御装置に伝達し、伝達された充電率情報に基づき制御装置によって発電機あるいは電気負荷を制御し、二次電池を所定の充電率に管理している（例えば、特許文献１〜３参照）。
詳細は割愛するが、アイドリングストップシステム、ハイブリッド車両、電動車両などにもこの方式の充電率検知装置は有用である。

ＷＯ２００５／１１６６７５号公報ＵＳ２００７／００６９７３５号公報ＵＳ２００９／０１５３１４３号公報

このように二次電池に流れる電流の時間積算に基づき充電率を算出する方式では、電流の検出精度とともにその時間積算の元となる時間認識の精度が重要となる。時間認識の誤差は、積算により次々と蓄積されることになり、算出した充電率に大きな誤差を誘発する。そして、この電流の時間積算を含む充電率の演算部は、デジタルＩＣあるいはマイクロプロセッサで構成されるが、いずれの場合でも時間認識は、何らかのクロック信号をもとに形成される。

ところで、充電率検知装置と制御装置とを接続する通信手段は、ノイズ等の影響でその通信機能が停止する場合が起こり得る。しかし、この場合も、通信機能が回復すると、直ちに、充電率検知装置から制御装置に充電率を出力することが要請される。このため、充電率検知装置では、通信停止時も、電流の時間積分演算を継続しておく必要があり、この演算に必要なクロック信号を発振する信号源を内蔵している。

この信号源となる発振クロックとしては、水晶振動子、セラミック発振子、ＣＲあるいはＬＣ発振回路などが挙げられ、例えば、それぞれ、０．００１％、０．５％、２％程度の発振周波数初期精度を有している。必要とされる充電率の精度に応じて、これらの中から適切な発振クロックを選定する必要がある。ＣＲあるいはＬＣ発振回路は、充電率演算部を構成するデジタルＩＣあるいはマイクロプロセッサと同じ半導体プロセスで製造できるので、これらデジタルＩＣあるいはマイクロプロセッサと一体形成可能で、非常に安価に製造できるが、発振精度と長期安定性が劣る特徴がある。一方、水晶振動子は、高精度で長期安定性にも優れるが高価格である。また、セラミック発振子は両者の中間に位置付けされる。

要求される充電率検知精度が低い場合には、ＣＲあるいはＬＣ発振回路などをデジタルＩＣあるいはマイクロプロセッサで構成される演算部に内蔵し、この発振信号をもとに時間を計測、計測された時間に基づき電流を時間積算すれば安価な充電率検知装置を実現できる。一方で、自動車での減速回生、アイドリングストップシステムなどでは、二次電池の充電率検知精度が燃費低減効果に直結し、より大きな燃費低減を実現するためには非常に高い精度の充電率検知精度が要求される。このような高い検知精度が要求される場合には、充電率検知装置内に演算部とは別に高精度の水晶振動子などの発振クロックを搭載する必要があり、充電率検知装置が高価となる問題があった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、実装面積が小さくかつ安価で、しかも、長期に亘って高精度に充電率を算出する充電率検知装置を提供することを目的とする。

本発明に係る充電率検知装置は、二次電池に流れる充放電電流を検出する電流検出部、および内蔵クロックからの時間情報と電流検出部からの電流検出値とによる電流積算演算に基づき二次電池の充電率を出力する演算部を備え、発振する時間情報の精度が内蔵クロックより高い制御用クロックを備えた制御装置に、通信手段を介して演算部で演算した二次電池の充電率を出力する充電率検知装置において、
制御用クロックからの時間情報を通信手段を介して入力し当該制御用クロックからの時間情報を基準に内蔵クロックからの時間情報を補正する時間情報補正手段を備えたものである。

本発明に係る充電率検知装置は、以上のように、制御装置内の、発振する時間情報の精度が内蔵クロックより高い制御用クロックからの時間情報を通信手段を介して入力し当該制御用クロックからの時間情報を基準に内蔵クロックからの時間情報を補正する時間情報補正手段を備えたので、例えば、水晶振動子などの高精度であるが高価なクロックを充電率検知装置内に追加することなく、小形かつ安価で、長期安定性の高い高精度の充電率検知装置を実現することができる。

本発明の実施の形態１および実施の形態２に係る、充電率検知装置および同装置を含む電源システムの構成の一例を示すブロック図である。本発明の実施の形態１および実施の形態２に係る、充電率検知装置および同装置を含む電源システムの制御手順の一例を示すフローチャートである。本発明の実施の形態１に係る、時間の比較方法を表した一例を示す図である。信号線Ａを介して伝達される、経過時間算出部で算出された経過時間と制御用クロックの発振信号に基づく経過時間とを同一時間軸上で表した一例を示す図である。本発明の実施の形態２に係る、時間の比較方法を表した一例を示す図である。本発明の実施の形態３に係る、充電率検知装置および同装置を含む電源システムの構成の一例を示すブロック図である。本発明の実施の形態３に係る、充電率検知装置の制御手順の一例を示すフローチャートである。本発明の実施の形態３に係る、補正係数を算出するタイミングの一例を示すグラフである。本発明の実施の形態４に係る、充電率検知装置および同装置を含む電源システムにおいて、信号線Ａによる通信が成立している場合の一例を示すブロック図である。本発明の実施の形態４に係る、充電率検知装置および同装置を含む電源システムにおいて、通信線Ａによる通信が停止している場合の一例を示すブロック図である。本発明の実施の形態４に係る、充電率検知装置の制御手順の一例を示すフローチャートである。本発明の実施の形態４に係る、温度−補正係数蓄積データの一例を示す図である。本発明の実施の形態５に係る、充電率検知装置および同装置を含む電源システムの構成の一例を示すブロック図である。本発明の実施の形態５に係る、充電率検知装置および同装置を含む電源システムの制御手順の一例を示すフローチャートである。本発明の実施の形態５に係る、時間を補正するタイミングの一例を示すグラフである。

実施の形態１．
図１を参照して、本発明の実施の形態１に係る、充電率検知装置および同装置を含む二次電池に関する電源システムの構成について説明する。
この図１に示すように、二次電池に関する電源システムは、電気負荷２２と、その電気負荷２２に電力を供給する二次電池１１と、その二次電池１１または電気負荷２２に電力を供給する発電機２３と、電気負荷２２および発電機２３を制御する制御装置１２と、二次電池１１の電流を検出し、二次電池１１の充電率を算出する充電率検知装置１３とから構成されている。

二次電池１１の電極は、電気負荷２２に電力を供給できるように電気負荷２２と接続されており、また、発電機２３は、二次電池１１または電気負荷２２に電力を供給できるように二次電池１１および電気負荷２２と接続されている。更に、電気負荷２２と発電機２３とは、二次電池１１に対して並列に接続されており、二次電池１１から電気負荷２２に供給される放電電流、発電機２３から二次電池１１に供給される充電電流、または、両者の合成電流を検出できるように、充電率検知装置１３には、電流検出部１４が設けられている。

充電率検知装置１３と制御装置１２とは、通信手段である信号線Ａで接続されており、充電率検知装置１３から制御装置１２へ充電率出力を伝達し、また、制御装置１２から充電率検知装置１３へ時間情報を伝達している。制御装置１２は、充電率検知装置１３から伝達された充電率に基づき、信号線Ｂを用いて電気負荷２２の電力消費を制御するとともに、信号線Ｃを用いて発電機２３の発電量を制御して、二次電池１１を適切な充電率に制御している。なお、図１では、信号線Ａは１本で示しているが、複数本で構成し、充電率検知装置１３から制御装置１２への通信を行う通信線と、制御装置１２から充電率検知装置１３への通信を行う通信線とを個々に設けても良い。

充電率検知装置１３は、時間情報であるクロック信号を発振する内蔵クロック１５、経過時間算出部１６、時間補正部１７、電流積算部１８、充電率演算部１９、比較部２０を有する演算部２１および電流検出部１４を備えている。制御装置１２は、時間情報であるクロック信号を発振する制御用クロック２４を備えている。

そして、内蔵クロック１５は、ＣＲあるいはＬＣ発振回路などの、演算部２１を構成するデジタルＩＣあるいはマイクロプロセッサと同じ半導体プロセスで製造でき、これらデジタルＩＣあるいはマイクロプロセッサと一体形成可能で、小形で安価な発振デバイスで構成されている。一方、制御用クロック２４は、水晶振動子などの高価であるが高精度な発振デバイスが用いられている。

比較部２０は、制御用クロック２４からのクロック信号に基づき、内蔵クロック１５の発振周期のずれを補正するための補正係数を生成する役割として設けられている。経過時間算出部１６は、内蔵クロック１５の発振クロック信号をカウントすることにより、電流を時間積算するための経過時間を生成する役割として設けられている。時間補正部１７は、経過時間算出部１６より伝達された経過時間を、比較部２０より伝達された補正係数により補正し、正確な補正経過時間を算出する役割として設けられている。電流積算部１８は、電流検出部１４で検出された電流と時間補正部１７で生成された補正経過時間とから二次電池１１に流れる充放電電流の時間積算値を算出する役割として設けられている。充電率演算部１９は、電流積算部１８で算出された電流の時間積算値から二次電池１１の充電率を算出する役割として設けられている。
比較部２０と時間補正部１７とにより、本願特許請求の範囲の時間情報補正手段を構成する。

図２を参照して、本発明の実施形態１に係る制御手順について説明する。
Ｓ１０段階において、充電率検知装置１３の電流検出部１４が二次電池１１に流れる充放電電流を検出する。電流値は、電流検出部１４から電流積算部１８へ出力されている。
Ｓ１１段階では、内蔵クロック１５において発振クロック信号が生成され、このクロック信号が経過時間算出部１６および比較部２０へ出力されている。
Ｓ１２段階では、経過時間算出部１６において、Ｓ１１段階で生成した発振クロック信号のパルス数をカウントし、経過時間を算出、その結果が時間補正部１７へ出力される。
Ｓ１３段階では、制御装置１２の中で、制御用クロック２４の発振クロック信号に基づいた時間情報が生成され、その結果が信号線Ａを通して、比較部２０へ伝達されている。

Ｓ１４段階では、経過時間を補正するための補正係数の更新が必要か否かを判定し、必要と判定された場合にはＳ１５段階へ、不要と判定された場合にはＳ１６段階へ移行する。ここでは、補正係数の更新要否を判定する条件を特定しないが、時間、温度、電流値、二次電池の充電率などに基づき判定することができる。また、補正係数の更新要否を判定する必要がない場合には、常に更新する構成でも良い。

Ｓ１５段階では、比較部２０において、Ｓ１１段階で内蔵クロック１５により生成した発振クロック信号とＳ１３段階で制御装置１２から伝達された時間情報とを比較し補正係数を算出、その結果を図示していない補正係数メモリへ格納し更新する。

比較部２０での時間比較方法を、図３を参照して説明する。このケースでは、制御装置１２から伝達される時間情報は、制御装置１２の中で、制御用クロック２４の発振クロック信号に基づき、内蔵クロック１５の発振クロック信号の設計周期と同じ周期ｔ０に形成されたパルス信号としている。制御用クロック２４と内蔵クロック１５の発振周期設計値が同じ場合には、制御用クロック２４の発振クロック信号をそのまま伝達しても良い。制御用クロック２４は、水晶振動子などの高精度発振デバイスで構成されているので、この発振クロック信号を基に形成されたパルス信号の周期ｔ０は非常に精度が高い。この制御用クロック２４の発振クロック信号に基づくパルス信号の周期ｔ０と内蔵クロック１５の実際の発振クロック信号の周期ｔ１とを比較し、補正係数Ｃ０を（１）式で計算し、補正係数メモリへ格納する。

Ｃ０＝ｔ０／ｔ１・・・（１）

なお、周期ｔ０、ｔ１の計測は、例えば、制御用クロック２４からのクロック信号を分周したパルス信号をカウントすることにより行えば良い。

Ｓ１６段階では、時間補正部１７において、補正係数メモリより補正係数を読み出し、Ｓ１２段階で経過時間算出部１６より伝達された経過時間を、読み出した補正係数Ｃ０により補正し、正確な補正経過時間を算出、結果を電流積算部１８へ出力する。この例では（２）式により補正経過時間を計算する。

補正経過時間＝経過時間×Ｃ０・・・（２）

次のＳ１７段階では、電流積算部１８において電流の時間積算値が計算される。ここでは、Ｓ１６段階で時間補正部１７により算出された補正経過時間が予め設定された積算時間になる毎に、Ｓ１０段階で電流検出部１４より伝達された電流値を積算して、電流の時間積算値（電流値×時間）を算出する。
Ｓ１８段階では、Ｓ１７段階で電流積算部１８により算出した電流の時間積算値と前回算出した充電率から新しく二次電池の充電率を算出し、制御装置１２に伝達する。

この実施の形態例では、図４に示すように、充電率演算部１９で算出した充電率情報の伝達と、前記Ｓ１３段階での時間情報の伝達を、時分割で交互にデジタル通信で実施することにより、信号伝達を信号線Ａの１本のみで実現している。

Ｓ１９段階では、制御装置１２が、電気負荷２２または発電機２３の動作を制御している。制御装置１２では、充電率演算部１９で算出した充電率に基づき、二次電池１１の充電率が所定の範囲となるように電気負荷２２または発電機２３の動作を決定し、信号線ＢまたはＣを通して電気負荷２２または発電機２３へ制御信号を出力している。Ｓ１９段階を実施した後、図２のフローチャートは終了して、再び開始へ戻る。

このように、本発明の実施の形態１に係る、充電率検知装置では、内蔵クロック１５の発振クロック信号による時間情報を、制御装置１２に設置された高精度の制御用クロック２４より生成した時間情報に基づき補正することにより、高精度に充電率を検知しながら従来技術で必要であった水晶振動子などの高精度クロックを充電率検知装置１３内に追加することなく、小形安価に充電率検知装置１３を実現することができる。
また、充電率の伝達と時間情報の伝達を共通の信号線Ａで実施することで、電源システムを簡略化でき、安価に実現することができる。

実施の形態２．
この実施の形態２では、制御装置１２から比較部２０へ伝達される時間情報の伝達方法と、比較部２０での補正係数の算出方法とが、先の実施の形態１と異なる。以下、図１、図２および図５を参照して、本発明の実施の形態２での時間情報の伝達方法について説明する。このケースでは、制御装置１２の中で、制御用クロック２４の発振クロック信号のパルス数をカウントして時間ｔｐ０を生成し、このｔｐ０の時間長で、制御装置１２から信号が伝達されている。制御用クロック２４は、水晶振動子などの高精度発振デバイスで構成されているので、この発振クロック信号を基に生成された時間長ｔｐ０は非常に精度が高い。比較部２０では、制御装置１２から伝達された信号の時間長ｔｐ０と同一時間長における、内蔵クロック１５から伝達された発振クロック信号のパルス数をカウントし、ずれを含んだ時間ｔｐ１を求める。このずれを含んだ時間長ｔｐ１と正確な時間長ｔｐ０とを比較し、補正係数Ｃ１を（３）式で計算、その結果を図示していない補正係数メモリへ格納し更新する。

Ｃ１＝ｔｐ０／ｔｐ１・・・（３）

なお、Ｓ１６段階の動作は、先の実施の形態１の場合と同じであるが、時間補正部１７での補正経過時間の算出は（４）式により計算される。

補正経過時間＝経過時間×Ｃ１・・・（４）

このように、本発明の実施の形態２に係る充電率検知装置でも、高精度に充電率を検知しながら従来技術で必要であった水晶振動子などの高精度クロックを充電率検知装置１３内に追加することなく、小形安価に高精度の充電率検知装置１３を実現することができる。

実施の形態３．
図６は、本発明の実施の形態３に係る、充電率検知装置を含む電源システムの構成を示すブロック図である。ここでは、図１の構成に加えて、温度検出部２５を設けている。この温度検出部２５は、充電率検知装置１３の温度を検出する役割として設けられている。この実施の形態３では、温度検出部２５より検出した温度検出値に基づき補正係数の更新要否のフラグを立てて、図２のＳ１４段階で設定されたフラグに基づいて補正係数の更新タイミングを決定している。

以下、図７を参照して、補正係数の更新要否の判定手順を説明する。
Ｓ３０段階では、充電率検知装置１３の温度検出部２５が充電率検知装置１３の温度を検出し、比較部２０へ出力する。
Ｓ３１段階では、温度検出部２５で検出した温度検出値に基づき補正係数の更新要否を判断している。比較部２０には予め所定の温度判定値Ｔｔｈｎ（ｎ＝１、２、・・・）が設定されている。比較部２０において、Ｓ３０段階で温度検出部２５が検出した温度を判定し、温度判定値Ｔｔｈｎを通過したと判断するとＳ３２段階へ移行する。一方、Ｓ３１段階にて、温度検出部２５が検出した温度が温度判定値Ｔｔｈｎを通過していないと判断された場合にはＳ３３段階へ移行する。

Ｓ３２段階では、補正係数の更新が必要であるフラグをたてる。この場合、図２に示した制御手順のＳ１４段階で、経過時間を補正するための補正係数の更新が必要と判断され、Ｓ１５段階で更新が実施される。
Ｓ３３段階では、補正係数の更新が不要であるフラグをたてる。この場合、図２に示した制御手順のＳ１４段階で、経過時間を補正するための補正係数の更新が不要と判断され、Ｓ１５段階の更新は実施されず、Ｓ１６段階に移行する。

具体例として、図８を参照して温度判定方法を説明する。温度検出部２５で検出される温度がＴｔｈ１を通過すると、補正係数の更新が必要と判断し、Ｓ１５段階で補正係数０から補正係数１に更新する。以降の経過時間補正は、温度検出値が温度判定値Ｔｔｈ２を通過するまでの期間は補正係数１のまま継続される。温度検出値がＴｔｈ２を通過すると、再度、補正係数の更新が必要と判断し、Ｓ１５段階で、補正係数１から補正係数２に更新する。以上の手順を以降も継続し、内蔵クロック１５を含む充電率検知装置１３の温度検出値に応じて補正係数を更新する。

内蔵クロック１５が、ＣＲあるいはＬＣ発振回路で構成された場合、この内蔵クロック１５の発振周波数は周囲温度によって変化しやすく、経過時間の精度が悪化する。しかしながら、本発明の実施の形態３に係る充電率検知装置では、以上のように、内蔵クロック１５の周囲温度に応じて補正係数を更新することで、内蔵クロック１５をより適切に補正することが可能となる。

実施の形態４．
図９および図１０は、本発明の実施の形態４に係る充電率検知装置を含む電源システムの構成を示し、それぞれ、信号線Ａによる制御装置１２と充電率検知装置１３との通信が成立している場合と通信が停止した場合で、ここでは、先の実施の形態３の図６に更にデータ蓄積部２６を設けている。

以下、このデータ蓄積部２６の役割を説明する。先の実施の形態３の説明では、充電率検知装置１３の温度に応じて補正係数の更新タイミングを決定し、制御装置１２からの時間情報に基づき経過時間を補正しているが、この場合には、制御装置１２と充電率検知装置１３との通信が成立していることが前提となる。データ蓄積部２６は、制御装置１２と充電率検知装置１３との通信が停止した場合でも、経過時間算出部１６で算出した経過時間を正確な値に補正するための補正係数データを記憶する役割を持っている。

以下、データ蓄積部２６への補正係数データの記憶手順について説明する。補正係数データの記憶は、信号線Ａによる制御装置１２と充電率検知装置１３との通信が成立している場合（図９）に実施される。温度検出部２５で検出した温度が予め設定した温度になると、この検出温度と比較部２０で算出された補正係数とのデータ対をデータ蓄積部２６へ記憶する。これを複数の設定温度において実施することで、データ蓄積部２６には、図１２にプロットした温度−補正係数マップが記憶される。

なお、補正係数を蓄積する温度を予め設定するのは以下の理由による。即ち、温度値と補正係数との関係が直線状であれば、この温度を比較的粗い一定の間隔で設定すればよいが、両者の関係が曲線状の場合も考えられ、この場合、補正係数が大きく変化する温度帯では、比較的細かい間隔で補正係数を蓄積すべき温度を設定するのが望ましいからである。

次に、これらの蓄積データを利用することになる、信号線Ａによる通信が停止した場合（図１０）の動作を説明する。通信が停止すると、制御装置１２からの時間情報が得られないので、比較部２０において補正係数を算出することができない。代替えとして、データ蓄積部２６に記憶された補正係数を用いて経過時間の補正を実施する。
具体的な動作を、図１１および図１２を参照して説明する。ここでは、図２に示す、実施の形態１での手順との相違点について説明する。図１１では、図２のＳ１３、Ｓ１５段階に替わってＳ４４、Ｓ４５段階が設定されている。

なお、Ｓ４３段階での更新タイミングの判定は、実施の形態３の温度検出部２５からの温度検出値に基づいて行う場合もあるが、これに限らず、先の実施の形態１で説明した通り、時間、電流値、二次電池の充電率などに基づき判定する場合もある。

Ｓ４４段階において、温度検出部２５で充電率検知装置１３の温度を検出し、検出結果をデータ蓄積部２６へ出力する。
Ｓ４５段階では、データ蓄積部２６において、温度検出部２５から出力された温度検出値とデータ蓄積部２６に記憶されている温度−補正係数マップより、当該温度検出値に対応する補正係数データを選定し、推定補正係数として、図示していない補正係数メモリへ更新する。

以下、補正係数データの選定方法の具体例を説明する。データ蓄積部２６には全ての温度に対して補正係数が記憶されているとは限らない。例えば、図１２のプロット点のように、不連続な温度点に対してのみ補正係数が記録されているのが普通である。そこで温度検出値ＴＤ１に対応する補正係数が記録されていない場合には、温度検出値ＴＤ１に対する補正係数ＣＤ１を線形補間により計算し、このＣＤ１を推定補正し、補正係数メモリへ格納する。

Ｓ４６段階以降は図２と同じであるが、制御装置１２との通信が成立していないので、Ｓ１９段階の電気負荷２２または発電機２３の制御に相当する処理は実施されない。このように、通信が停止している間も、図１１の処理を繰返すことで充電率の更新を絶えず継続し、通信が回復成立したタイミングで、最新の充電率を直ちに制御装置１２へ出力することができる。

このように、本発明の実施の形態４に係る、充電率検知装置では、制御装置１２との通信が停止した場合でも二次電池１１の充電率を精度良く検知し、通信回復後直ちに制御装置１２に出力することができる、小形で安価な充電率検知装置１３を実現することができる。この発明は、制御装置１２が停止中でも電気負荷２２または発電機２３が動作する電源システム、例えば、自動車の停車中などに特に有効である。更には、通信トラブル、制御装置１２の動作不具合などの異常発生時にも効果が期待できる。

実施の形態５．
図１３は、本発明の実施の形態５に係る充電率検知装置を含む電源システムの構成を示すブロック図で、ここでは、電流検出部１４での電流検出値を比較部２０へ出力し、この電流検出値に基づき時間補正の要否を判断している。
次に、図１４および図１５を参照して、その時間補正の実施要否の判断手順を説明する。図１４の制御手順では、先の実施の形態１の図２のＳ１４段階に相当するＳ５５段階の手前に、Ｓ５４段階が新たに挿入されている。

このＳ５４段階では、比較部２０において、Ｓ５０段階で電流検出部１４が検出した電流検出値を判定し、この値が予め設定した所定の電流判定値Ｉｔｈ以上と判断すると、Ｓ５５段階へ移行する。Ｓ５５段階以降は図２と同じとなる。
一方、Ｓ５４段階にて、Ｓ５０段階で電流検出部１４が検出した電流検出値が、電流判定値Ｉｔｈ未満と判断された場合には、Ｓ５８段階へ移行する。この場合、比較部２０での補正係数の更新を停止する。更に、時間補正部１７の機能を停止するとともに、Ｓ５２段階で経過時間算出部１６より算出した経過時間算出値を、時間補正部１７を経由せず、直接、電流積算部１８へ出力する。

二次電池１１を流れる充放電電流が、電流判定値Ｉｔｈ未満となる微少な値である場合には、電流を時間積算するための認識時間の精度が低くても、電流の時間積算値の絶対精度の低下は軽微であり、時間情報による誤差が問題とならない場合が多い。従って、このような場合には、経過時間の補正を実施する必要はない。一方で、充電率検知装置１３が二次電池１１から電力供給されている場合には、充電率検知装置１３の不必要な機能を停止し、消費電力を低下させることが電源システムとして有用である。

このように、本発明の実施の形態５に係る、充電率検知装置では、電流検出値が所定の電流判定値未満の場合に時間補正機能を停止させ、消費電力を低減することで、二次電池の充電率低下を抑制する効果が期待でき、しかも、時間補正をしないことによる誤差も問題になることはない。

なお、実施の形態３、４および５における比較部２０は、先の実施の形態１と同様、内蔵クロック１５の発振クロック信号の周期と制御用クロック２４の発振クロック信号の周期とを比較して補正係数を演算しているが、先の実施の形態２と同様に、同一時間長における、制御用クロック２４からの発振クロック信号のパルス数と内蔵クロック１５からの発振クロック信号のパルス数とを比較して補正係数を演算する構成としても良い。

１１二次電池、１２制御装置、１３充電率検知装置、１４電流検出部、
１５内蔵クロック、１６経過時間算出部、１７時間補正部、１８電流積算部、
１９充電率演算部、２０比較部、２１演算部、２２電気負荷、２３発電機、
２４制御用クロック、２５温度検出部、２６データ蓄積部、Ａ信号線。

Claims

二次電池に流れる充放電電流を検出する電流検出部、および内蔵クロックからの時間情報と前記電流検出部からの電流検出値とによる電流積算演算に基づき前記二次電池の充電率を出力する演算部を備え、発振する時間情報の精度が前記内蔵クロックより高い制御用クロックを備えた制御装置に、通信手段を介して前記演算部で演算した前記二次電池の充電率を出力する充電率検知装置において、
前記制御用クロックからの時間情報を通信手段を介して入力し当該制御用クロックからの時間情報を基準に前記内蔵クロックからの時間情報を補正する時間情報補正手段を備えたことを特徴とする充電率検知装置。
前記時間情報補正手段は、前記制御用クロックからの時間情報と前記内蔵クロックからの時間情報とを比較して補正係数を演算する比較部、および前記内蔵クロックからの時間情報により算出される経過時間に前記補正係数を乗算して補正経過時間を出力する時間補正部を備えたことを特徴とする請求項１記載の充電率検知装置。
前記比較部は、前記制御用クロックからの時間情報である発振クロック信号の周期と前記内蔵クロックからの時間情報である発振クロック信号の周期とを比較して前記補正係数を演算することを特徴とする請求項２記載の充電率検知装置。
前記比較部は、同一時間長における、前記制御用クロックからの時間情報である発振クロック信号のパルス数と前記内蔵クロックからの時間情報である発振クロック信号のパルス数とを比較して前記補正係数を演算することを特徴とする請求項２記載の充電率検知装置。
前記比較部は、前記補正係数を常時更新するようにしたことを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１項に記載の充電率検知装置。
前記比較部は、前記補正係数を所定の更新タイミングで更新するようにしたことを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１項に記載の充電率検知装置。
前記充電率検知装置の温度を検出する温度検出部を備え、前記比較部は、前記温度検出部からの温度検出値が、予め設定した所定の温度判定値を通過したタイミングを前記更新タイミングとして前記補正係数を更新するようにしたことを特徴とする請求項６記載の充電率検知装置。
前記充電率検知装置の温度を検出する温度検出部、および前記充電率検知装置と前記制御装置との通信が成立している期間中に、前記更新タイミングで更新された前記補正係数と前記温度検出部からの温度検出値とのデータ対を蓄積するデータ蓄積部を備え、
前記充電率検知装置と前記制御装置との通信が停止している期間における前記更新タイミングにおいては、前記温度検出部からの温度検出値と前記データ蓄積部から読み取った前記データ対群とから推定補正係数を演算し、前記時間補正部は、前記推定補正係数を前記補正係数として前記補正経過時間を出力するようにしたことを特徴とする請求項６または７に記載の充電率検知装置。
前記時間情報補正手段は、前記電流検出部からの電流検出値が、予め設定した所定の電流判定値未満のときは動作を停止し、前記演算部は、前記時間情報の補正をすることなく前記二次電池の充電率を出力するようにしたことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の充電率検知装置。
前記充電率検知装置から前記制御装置への前記充電率の通信と前記制御装置から前記充電率検知装置への前記制御クロックの時間情報の通信とを共通の通信線を使って時分割で行うものであることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の充電率検知装置。
前記内蔵クロックは、ＣＲまたはＬＣ発振回路で構成され、前記制御用クロックは、水晶振動子で構成されていることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の充電率検知装置。