JP2013217899A - バッテリの残存容量算出装置及びバッテリの残存容量算出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電池異常等により満充電容量が低下した場合にも、残存容量を精度よく算出する。
【解決手段】バッテリ１の充放電電流を検出する電流検出手段６と、バッテリ１の端子電圧を検出する電圧検出手段７と、バッテリ１の充放電電流の積算値に基づいて第１残存容量を算出する第１残存容量演算手段１００と、バッテリ１の開放電圧に基づいて第２残存容量を算出する第２残存容量演算手段１０１と、第１残存容量と第２残存容量の偏差に応じて第２残存容量のブレンド率を決定するブレンド率設定手段１０３と、ブレンド率を用いて第１残存容量と第２残存容量を重み付け合成した合成後残存容量を算出する第３残存容量演算手段１０４を備え、ブレンド率設定手段１０３は、第１残存容量と第２残存容量の偏差が大きいほどブレンド率を大きくする。
【選択図】図２

Description

本発明は、バッテリの残存容量の演算に関する。

バッテリの残存容量を求める方法として、充放電電流（以下、単に電流と言う）を検出して、検出した電流を積算した電流積算値に基づいて算出する方法と、開放電圧に基づいて算出する方法が知られている。電流積算値に基づく方法は、負荷の急激な変動等があっても安定した残存容量が得られる反面、電流の検出誤差が累積しやすい。一方、開放電圧に基づく方法は、正確な残存容量を求めることができる反面、負荷の急激な変動等があった場合に演算値が大きく変動してしまう。

そこで、特許文献１の残存容量演算装置では、残存容量の推定精度を高めるために、電流積算値から求めた残存容量と、内部抵抗に基づいて推定した開放電圧に基づいて求めた残存容量とを、電流変化速度に応じて設定したウェイトを用いて重み付け合成している。

これにより、電流積算値に基づく算出方法と開放電圧に基づく算出方法の利点を生かして、残存容量の演算精度を高めようとしている。

特開２００６−３８４９５号公報

ところで、電流積算値に基づく算出方法は、起動時のように開放電圧を計測できるタイミングで推定した残存容量（ＳＯＣ）を基点とし、電流積算値を満充電容量推定値で除算して求めた残存容量変化量（ＳＯＣ変化量）を用いて残存容量を算出する。したがって、例えば、電池の異常により満充電容量が低下すると、真の満充電容量より大きな満充電容量推定値を用いて演算することとなり、残存容量変化量は真の変化量より小さい値が算出されてしまう。その結果、真の残存容量よりも大きな残存容量を算出することとなり、充放電を続けるほど真の残存容量に対する誤差が大きくなる。

しかしながら、特許文献１の残存容量演算装置では、電流変化速度に応じて設定したウェイト用いて重み付け合成しているため、電池の異常等による満充電容量の低下が有った場合、残存容量の推定誤差が大きくなってしまう。

そこで、本発明では、電池の異常等により満充電容量の低下があっても、残存容量の推定誤差を抑制することを目的とする。

本発明のバッテリの残存容量算出装置は、バッテリの充放電電流を検出する電流検出手段と、バッテリの端子電圧を検出する電圧検出手段を備える。また、バッテリの充放電電流の積算値に基づいて第１残存容量を算出する第１残存容量演算手段と、バッテリの開放電圧に基づいて第２残存容量を算出する第２残存容量演算手段を備える。さらに、第１残存容量と第２残存容量の偏差に応じて第２残存容量のブレンド率を決定するブレンド率設定手段と、ブレンド率を用いて第１残存容量と第２残存容量を重み付け合成する第３残存容量演算手段とを備える。そして、ブレンド率設定手段は、第１残存容量と第２残存容量の偏差が大きいほどブレンド率を大きくする。

本発明によれば、第１残存容量と第２残存容量の偏差が大きくなるほど、大きなブレンド率が設定されるので、第１残存容量の誤差が大きくなるほど、真の残存容量への追従性に優れる第２残存容量の重みが増した重み付け合成が行われる。これにより、精度の高い残存容量を算出することができる。

図１は本発明の実施形態による車両システムの構成図である。 図２は、ＳＯＣ演算アルゴリズムの一例を示す制御ブロック図である。 図３は、開放電圧ＯＣＶとＳＯＣの関係を示すマップの一例である。 図４は、放電中に満充電容量が急激に低下した場合のタイムチャートである。 図５は、放電中用のブレンド率マップの一例を示す図である。 図６は、充電中用のブレンド率マップの一例を示す図である。 図７は、ＳＯＣ演算アルゴリズムのフローチャートである。 図８は、バッテリ正常時のタイムチャートである。 図９は、満充電容量が途中で急低下した場合のタイムチャートである。 図１０は、電流積算値に基づく推定値の制限範囲について説明するための図である。 図１１は、満充電容量を推定するアルゴリズムを示すブロック図である。 図１２は、電流積算値に基づく推定値に制限範囲を設けた場合のタイムチャートである。

以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明を電気自動車へ適用した場合のシステム構成図である。本システムは、バッテリ１と、バッテリ１から供給される電力で稼働する負荷５と、バッテリ１の残存容量（満充電容量に対する残存容量割合であり、以下、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）という）を推定するバッテリコントローラ（以下、バッテリＥＣＵという）２と、ＳＯＣの推定値に基づいて負荷５を制御する車両制御コントローラ（以下、車両制御ＥＣＵという）３を含む。負荷５は、例えば車両の駆動源としての駆動モータである。

バッテリ１は、複数の単電池を含んで構成されており、例えば、複数の単電池を直並列に接続（複数の電池を並列接続した並列体を、複数直列接続）して構成されている。

バッテリＥＣＵ２は、バッテリ１の端子電圧ＣＣＶを検出する電圧センサ７と、バッテリ１の充放電電流を検出する電流センサ８の検出信号に基づいて、ＳＯＣ推定値を演算する。具体的な演算内容については後述する。

なお、バッテリＥＣＵ２は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。バッテリＥＣＵ２を複数のマイクロコンピュータで構成することも可能である。後述する車両制御ＥＣＵ３についても同様である。

バッテリＥＣＵ２で算出されたＳＯＣ推定値は、バッテリＥＣＵ２とＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）通信等により車両制御ＥＣＵ３やメータ４へ送信される。

車両制御ＥＣＵ３は、バッテリＥＣＵ２から送信されたＳＯＣ推定値に基づいてＳＯＣが足りているか否かの判定を行ない、ＳＯＣが不足している場合には、例えば負荷５の消費電力を制限する。メータ４は、ＳＯＣ推定値を運転者に対して表示するものである。

また、バッテリＥＣＵ２は、バッテリ１の端子電圧を許容範囲内に収めるために、車両制御ＥＣＵ３が設定する消費電力の上限値を設定する。

図２は、バッテリＥＣＵ２内でのＳＯＣ演算アルゴリズムの一例を示す制御ブロック図である。本アルゴリズムは、電圧に基づくＳＯＣ推定値ＳＯＣｖと、電流積算値に基づくＳＯＣ推定値ＳＯＣｉとを演算し、両者の差に基づいて設定したブレンド率α[％]を用いて重み付け合成したものをＳＯＣ推定値ＳＯＣ＿ＦＩＮとするものである。なお、ブレンド率αは、重み付け合成における、電圧に基づくＳＯＣ推定値ＳＯＣｖの重みである。以下、本アルゴリズムの第１実施例について説明する。なお、本明細書中においてブレンド率とは、電圧に基づくＳＯＣ推定値ＳＯＣｖと電流積算値に基づくＳＯＣ推定値ＳＯＣｉとを重み付け合成する際の両者の比率（ウェイト）を意味する。

ＳＯＣｉ演算部１００では、以下の手順で電流積算値に基づくＳＯＣ推定値ＳＯＣｉを演算する。

まず、起動時や低電流継続後等といった、電流値が略０の状態が所定時間継続した（電流と内部抵抗によって発生する電圧が無視できるほど小さい値の状態が、分極が解消される程度の時間継続した）後であって端子電圧ＣＣＶが略開放電圧に等しくなるタイミングを、開放電圧を計測できるタイミングとして、該タイミングで端子電圧ＣＣＶを計測することで開放電圧を計測し、開放電圧に基づくＳＯＣ推定値を演算しておく。また、満充電容量も予め演算しておく。満充電容量は、例えば前回開放電圧を計測した時点から今回開放電圧を計測した時点までの電流積算値[Ａｈ]の変化量△Ａｈと、開放電圧の変化から演算したＳＯＣ変化量△ＳＯＣを用いて、式（１）から演算する。

満充電容量推定値＝△Ａｈ／△ＳＯＣ ・・・（１）

そして、今回計測した開放電圧に基づいて推定したＳＯＣを基点とし、電流積算値を満充電容量推定値で除算して得られるＳＯＣ変化量を用いて推定したＳＯＣを電流積算に基づくＳＯＣ推定値ＳＯＣｉとする。

ここで、電流積算に基づくＳＯＣ推定値ＳＯＣｉの算出方法は上記に限定されない。例えば、上記と同様に開放電圧を計測して開放電圧に基づくＳＯＣ推定値を演算し、ＳＯＣ推定値を演算した時点から現在までの電流積算値に対応したＳＯＣ変化量を減算して、ＳＯＣｉを算出しても良い。なお、電流積算値に対応したＳＯＣ変化量は例えば、予め実験等によって求めた電流積算値とＳＯＣ変化量との相関関係を表すマップから算出することができる。

ここで、バッテリの劣化度（満充電容量の減少量）はバッテリの内部抵抗と相関が有ることが知られている。このため、バッテリの内部抵抗に応じた、電流積算値とＳＯＣ変化量との関係をマップとして予め記憶しておき、実際に検出された電流積算値に基づいて予め記憶したマップを参照すれば、電流積算値に対応したＳＯＣ変化量を求めることができる。すなわちＳＯＣ推定値ＳＯＣｉの算出には、必ずしも直接的に満充電容量を用いる必要は無く、電流積算値と満充電容量を表すパラメータ（上記の例では内部抵抗、すなわち劣化度）を用いれば、満充電容量に応じたＳＯＣ推定値ＳＯＣｉを算出することができる。なお、バッテリの内部抵抗は充放電時の電流変化に対する電圧変化から容易に算出することが可能である。

この推定値ＳＯＣｉの変化速度は、真のＳＯＣ変化速度との乖離が小さいので、メータ４に表示した場合に運転者に与える違和感が小さい。

しかし、推定値ＳＯＣｉの演算では、基点を設定した後に次回開放電圧が計測できるタイミングとなるまでは開放電圧を計測することなく、電流積算値と予め設定した満充電容量（基点を設定した際の満充電容量）に基づいた推定値ＳＯＣｉを演算しているので、例えば並列体を構成する電池のうちの一部の電池の接続が解除された等、放電中にバッテリ１の満充電容量の低下があっても、低下前の満充電容量を用いて演算することになる。その結果、例えば放電中の電流積算値の変化をＳＯＣの変化に換算する際に、ＳＯＣ変化量を真のＳＯＣ変化量より小さく演算することになり、真のＳＯＣ低下に追従できなくなる。このため、推定値ＳＯＣｉをメータ４に表示すると、真のＳＯＣより大きい値を表示することになる。

図４は、バッテリ１の放電中に、タイミングＴ１で満充電容量が低下した場合のタイムチャートである。タイミングＴ１までは、推定値ＳＯＣｉは真のＳＯＣに追従できているが、タイミングＴ１以降は、推定値ＳＯＣｉの変化量が真のＳＯＣ変化量よりも小さくなり、時間が経過するほど推定値ＳＯＣｉと真のＳＯＣとの乖離が大きくなっている。

また、充電中もＳＯＣ変化量を真のＳＯＣ変化量より小さく演算することになり、推定値ＳＯＣｉをメータ４に表示すると、真のＳＯＣより小さい値を表示することになる。

一方、ＳＯＣｖ演算部１０１では、以下の手順で電圧に基づいたＳＯＣ推定値ＳＯＣｖを演算する。

まず、端子電圧ＣＣＶ及び電流Ｉを読み込み、さらに端子電圧ＣＣＶ及び電流Ｉから内部抵抗推定値Ｒを推定する。次に、式（２）を用いて開放電圧ＯＣＶを推定する。なお、本実施例において、電流Ｉの値は放電方向を正、充電方向を負としている。

ＯＣＶ＝ＣＣＶ＋Ｒ×Ｉ ・・・（２）

推定した開放電圧ＯＣＶを、開放電圧ＯＣＶとＳＯＣの関係を示すマップを用いて推定値ＳＯＣｖに変換する。開放電圧ＯＣＶとＳＯＣの関係は電池の特性により定まるので、予め実験等により求めてマップ化し、ＳＯＣｖ演算部１０１に記憶しておく。図３は開放電圧ＯＣＶとＳＯＣの関係を示すマップの一例である。

推定値ＳＯＣｖの演算には端子電圧ＣＣＶを用いており、端子電圧ＣＣＶは、真のＳＯＣが低下すれば、それに伴って低下する。したがって、推定値ＳＯＣｖは真のＳＯＣ変化に精度良く追従する。ただし、端子電圧ＣＣＶの計測結果にノイズが乗った場合等に値が変動する（真値を中心に振動的になる）。このため、推定値ＳＯＣｖをメータ４に表示すると、例えば、走行し続けている（バッテリ１が放電している）にもかかわらず、ノイズによる変動によって表示されているＳＯＣが一時的に大きくなる場合が生じ、運転者に違和感を与えるおそれがある。

上記のようにして算出された推定値ＳＯＣｉと推定値ＳＯＣｖは、偏差演算部１０２に読み込まれる。

偏差演算部１０２では、推定値ＳＯＣｉから推定値ＳＯＣｖを減算することで偏差（以下、推定値偏差という）を演算し、演算結果をブレンド率α設定部１０３に出力する。

ブレンド率α設定部１０３では、予め作成し記憶しておいた図５、図６のブレンド率α設定マップを用いて、推定値ＳＯＣｖのブレンド率αを設定する。図５は放電中に用いるマップ、図６は充電中に用いるマップである。いずれも縦軸がブレンド率α、横軸が推定値偏差である。

ここで、ブレンド率α設定マップについて説明する。

放電中は、推定値ＳＯＣｉが推定値ＳＯＣｖに対して大きく、かつ推定値偏差が大きくなるほど、急激な満充電容量の低下により推定値ＳＯＣｉが真のＳＯＣの変化に追従できなくなって、推定値ＳＯＣｉが真のＳＯＣより大きい値を示している可能性が高まる。

一方、推定値偏差が小さい場合は、推定値ＳＯＣｉが真のＳＯＣに対して大きい値を示している可能性は低い。なお、「推定値偏差が小さい場合」には推定値ＳＯＣｉが推定値ＳＯＣｖより小さい場合も含む。

そこで、ブレンド率αを、図５に示すように推定値偏差がＤ１以下ではブレンド率αはゼロ[％]、Ｄ１からＤ２の間では推定値偏差が大きくなるほど推定値ＳＯＣｖのブレンド率αも大きくなり、Ｄ２以上ではブレンド率αは１００[％]と設定する。これにより、推定値ＳＯＣｉが真のＳＯＣから大きく乖離している可能性が高まるほどブレンド率αは高まり、最終的には１００[％]となるので、重み付け合成後のＳＯＣを真のＳＯＣに追従させることができる。また、推定値ＳＯＣｉが真のＳＯＣより高い値となっている可能性が低い場合はブレンド率αを上げずに重み付け合成することになるので、運転者がメータ４の表示対して違和感を覚えることがない。

なお、推定値偏差Ｄ１、Ｄ２及び後述するＤ３、Ｄ４については、使用するバッテリ１に応じて予め設定しておく。

充電中には、推定値ＳＯＣｉが推定値ＳＯＣｖに対して小さく、かつ推定値偏差が負の方向に大きくなるほど、急激な満充電容量の低下により推定値ＳＯＣｉが真のＳＯＣの変化に追従できなくなって、推定値ＳＯＣｉが真のＳＯＣより小さい値を示している可能性が高まる。一方、推定値偏差が小さい場合、または推定値ＳＯＣｉが推定値ＳＯＣｖより大きい場合には、推定値ＳＯＣｉが真のＳＯＣに対して小さい値を示している可能性は低い。

そこで、ブレンド率αを、図６に示すように推定値偏差がＤ３以上ではブレンド率αはゼロ[％]、Ｄ３からＤ４の間では推定値偏差が負の方向に大きくなるほど推定値ＳＯＣｖのブレンド率αは高まり、Ｄ４以下ではブレンド率αは１００[％]と設定する。これにより、放電中と同様に重み付け合成後のＳＯＣを真のＳＯＣに追従させることができる。

上述したように算出されたブレンド率αは、推定値ＳＯＣｉ、推定値ＳＯＣｖとともにブレンド演算部１０４に読み込まれる。

ブレンド演算部１０４は、式（３）により合成後推定値ＳＯＣ＿ＦＩＮを演算する。

ＳＯＣ＿ＦＩＮ＝ＳＯＣｖ×α＋ＳＯＣｉ×（１−α） ・・・（３）

なお、充電中か放電中かによらず、単に電流積算値に基づく推定値ＳＯＣｉと電圧値に基づく推定値ＳＯＣｖの偏差が大きくなるほど、ブレンド率αを大きくするようにして、ブレンド率α設定マップを１つにして演算負荷を軽減することもできる。これによると、放電中に推定値ＳＯＣｉが真のＳＯＣより低い値となっている場合や、充電中に推定値ＳＯＣｉが真のＳＯＣより高い値となっている場合、つまりブレンド率αを増大させなくても支障が少ない場合にもブレンド率αを増大させることになる。しかしながら、充放電中に満充電容量が増大することは考え難く、上記のような状況は単にノイズ等によって一時的に推定値ＳＯＣｉと推定値ＳＯＣｖとに偏差が発生した状況であり、このような状況においては推定値ＳＯＣｉと推定値ＳＯＣｖとの偏差は比較的小さく、ブレンド率αを増大させても大きな問題は発生しない。

図７は、上述したＳＯＣ演算アルゴリズムのフローチャートである。本フローチャートは、バッテリＥＣＵ２により例えば１０ミリ秒程度の短い間隔で繰り返し実行される。

バッテリＥＣＵ２は、ステップＳ１０でＳＯＣｖ演算部１０１において推定値ＳＯＣｖを演算し、ステップＳ２０でＳＯＣｉ演算部１００において推定値ＳＯＣｉを演算する。なお、ステップＳ１０とＳ２０は順不同である。

そして、ステップＳ３０で偏差演算部１０２において推定値偏差を演算し、ステップＳ４０でブレンド率α設定部１０３において推定値偏差に基づいてブレンド率αを演算し、ステップＳ５０でブレンド演算部１０４において重み付け合成を行なう。

図８、図９は放電中に図７のフローチャートを実行した場合のタイムチャートであり、図８はバッテリ１が正常な場合、図９はバッテリ１の満充電容量が急激に低下した場合を示している。図中の実線が合成後推定値ＳＯＣ＿ＦＩＮ、破線が推定値ＳＯＣｖ、一点鎖線が推定値ＳＯＣｉを示している。なお、図８では推定値偏差は図５のＤ１を超えないものとし、図９では推定値偏差はタイミングＴ１でＤ１、タイミングＴ２でＤ２になるものとする。

バッテリ１が正常な場合は、図８に示すように、推定値ＳＯＣｖはノイズ等の影響で増減を繰り返しつつも、全体として見ると推定値ＳＯＣｉと同様の傾きで低下している。このため推定値偏差は図５のＤ１を超えず、ブレンド率αはゼロ[％]のままとなるので、合成後推定値ＳＯＣ＿ＦＩＮは推定値ＳＯＣｉに等しくなる。したがってメータ４の表示が運転者に違和感を与えることはない。

一方、バッテリ１の異常により満充電容量が低下した場合は、図９に示すように、推定値ＳＯＣｉの傾きが推定値ＳＯＣｖの傾きより小さくなるので、時間の経過に伴って推定値偏差が増大する。推定値偏差はＤ１となるタイミングＴ１からＤ２となるタイミングＴ２の間は、ブレンド率αが徐々に大きくなり、タイミングＴ２で１００[％]となる。その結果、合成後推定値ＳＯＣ＿ＦＩＮは、タイミングＴ１以前は推定値ＳＯＣｉと等しく、タイミングＴ１からタイミングＴ２の間で徐々に推定値ＳＯＣｖに近づき、タイミングＴ２で推定値ＳＯＣｖと等しくなる。これにより、合成後推定値ＳＯＣ＿ＦＩＮを真のＳＯＣに追従させることができる。

なお、図５、図６のブレンド率α設定マップには、ブレンド率αが徐々に変化する領域があるが、所定の推定値偏差を境界としてブレンド率αがステップ的に変化するようにしてもよい。これによると、合成後推定値ＳＯＣ＿ＦＩＮは、推定値偏差が所定値以下では推定値ＳＯＣｉであり、推定値偏差が所定値を超えると推定値ＳＯＣｖに切り替わる。

また、タイミングＴ１からタイミングＴ２の間には、推定値ＳＯＣｖがノイズの影響等により増加している区間があり、この区間ではブレンド率αが低下するので、合成後推定値ＳＯＣ＿ＦＩＮは厳密には図９のように直線にはならない。しかし、推定値ＳＯＣｖは振動的に増減を繰り返しつつ、全体としては低下しているので、ここでは推定値ＳＯＣｉから推定値ＳＯＣｖへの移行をわかり易くするため直線で表している。

次に、ＳＯＣ演算アルゴリズムの第２実施例について説明する。本実施例は、ＳＯＣｉ演算部１００における電流積算値に基づく推定値ＳＯＣｉの算出方法のみが第１実施例と相違するので、相違点について説明する。

本実施例では、電流積算値に基づく推定値ＳＯＣｉの取り得る値を制限することにより、満充電容量の急激な低下が有った場合でも、推定値ＳＯＣｉと真のＳＯＣとの乖離を小さくするものである。なお、本実施例では、温度センサによりバッテリ温度を検出する。

図１０に示すように、電流積算値に基づく推定値ＳＯＣｉは、充放電開始時のＳＯＣ（図１０においてはＳＯＣ１００％）を基点とし、電流積算値∫Ｉを満充電容量ＦｕｌｌＡｈで除算して求まるＳＯＣ変化量を用いて求めるものである。

ここで、満充電容量ＦｕｌｌＡｈの推定方法について説明する。なお、この満充電容量ＦｕｌｌＡｈは、上記式（1）を用いて推定した満充電容量推定値であっても良いが、ここでは下記の方法で推定する。

図１１は満充電容量ＦｕｌｌＡｈを推定するアルゴリズムを示すブロック図である。

まず、内部抵抗演算部にて、充放電時の電流、電圧の検出値に基づいて内部抵抗Ωを算出する。そして、低下係数演算部にて、内部抵抗Ωとバッテリ温度を読み込み、予め作成し記憶しておいたマップを用いて、新品時と現在の当該温度における内部抵抗Ωの比を求め、この比を満充電容量の低下率（すなわち劣化率）を表す低下係数に変換する。ここで用いるマップは、新品時におけるバッテリ温度に対する内部抵抗の特性を示すものである。そして、内部抵抗の比に応じた低下係数を予め設定しておき、これに基づいて比を低下係数に変換する。

このようにして算出した低下係数を、工場出荷時等に測定しておいた新品時の満充電容量に乗算することで、満充電容量ＦｕｌｌＡｈを算出する。例えば、新品時の満充電容量が６０［Ａｈ］であり、内部抵抗Ω及びバッテリ温度に基づいて算出した低下係数が０．９であれば、現在の満充電容量ＦｕｌｌＡｈは６０×０．９＝５４［Ａｈ］と推定される。

電流積算値に基づく推定値ＳＯＣｉの算出方法の説明に戻る。推定値ＳＯＣｉの前回値ＳＯＣｉ（ｎ−１）に対して、前回から今回までの電流積算値∫Ｉと満充電容量ＦｕｌｌＡｈに基づくＳＯＣ変化量△ＳＯＣＡｈを用いて、今回の推定値ＳＯＣｉを演算すると、ＳＯＣｉ’（ｎ）となる。そして、電流センサ６の誤差による電流積算値∫Ｉの誤差や、満充電容量ＦｕｌｌＡｈの推定誤差等に基づくＳＯＣ変化量△ＳＯＣＡｈの誤差を考慮すると、今回の推定値ＳＯＣｉが取り得る範囲は図中網掛けした範囲（以下、変化範囲という）となる。つまり、前回から今回までの１演算周期における推定値ＳＯＣｉの変化量がとり得る値は、最小で前回値ＳＯＣｉ（ｎ−１）から変化範囲の上限まで、最大で前回値ＳＯＣｉ（ｎ−１）から変化範囲の下限までとなる。

このようにして定まる、１演算周期での推定値ＳＯＣｉの変化量が取り得る範囲（変化範囲）を、前回推定値ＳＯＣｉ（ｎ−１）を基準として設定する。そうすると、前回推定値ＳＯＣｉ（ｎ−１）からＳＯＣ変化量△ＳＯＣＡｈだけ低下した推定値ＳＯＣｉ’（ｎ）を中心として、変化範囲と同じ幅をもつ推定値制限範囲を設定することができる。そして、本演算方法では、電圧から求めた推定値ＳＯＣｖ（ｎ）を、電流積算値に基づく推定値ＳＯＣｉが今回の演算で取り得る値である推定値制限範囲内の値に制限して、推定値ＳＯＣｉの今回値である推定値ＳＯＣｉ（ｎ）を算出する。

つまり、前回推定値ＳＯＣｉ（ｎ−１）を基準として電流積算値に基づいて算出した今回推定値ＳＯＣｉ’（ｎ）を中心とした推定値制限範囲を設定し、電圧から求めた推定値ＳＯＣｖ（ｎ）を推定値制限範囲に制限して、今回の最終的な推定値ＳＯＣｉ（ｎ）とする。言い換えれば、電流積算値に基づいて算出した今回推定値ＳＯＣｉ’（ｎ）を中心とした推定値制限範囲内において、開放電圧から求めた推定値ＳＯＣｖ（ｎ）を用いて今回の最終的な推定値ＳＯＣｉ（ｎ）を決定する。すなわちこれは、電流積算値に基づいて推定した推定値ＳＯＣｉを基準としたＳＯＣの範囲（推定値制限範囲）を設定し、そのＳＯＣの範囲内において、開放電圧から求めた推定値ＳＯＣｖ（ｎ）を用いて今回の最終的な推定値ＳＯＣｉ（ｎ）を設定するものであり、基本的には最終的な推定値ＳＯＣｉ（ｎ）の値は電流積算値に基づいて制限された値であり、電流積算値に基づいて推定したＳＯＣと言える。

図１０を用いて更に具体的に説明する。なお、図中ｔ２が今回推定タイミング、ｔ１が前回推定タイミングとし、今回推定タイミングにおける推定値ＳＯＣｉ（ｎ）の演算内容に関して説明する。

前回推定タイミング（ｔ１）における最終的な推定値ＳＯＣｉ（ｎ）に対し、前回（ｔ１）から今回（ｔ２）までの電流積算値に基づいて推定したＳＯＣ変化量△ＳＯＣＡｈを減算（ここでは放電方向の容量変化であるので減算）して今回の推定値ＳＯＣｉ’（ｎ）を算出する。そして、算出した今回推定値ＳＯＣｉ’（ｎ）に基づいて推定値制限範囲を設定し、開放電圧から求めた推定値ＳＯＣｖ（ｎ）を上記推定制限範囲内に制限して今回の最終的な推定値ＳＯＣｉ（ｎ）とする。ここで、開放電圧から求めた推定値ＳＯＣｖ（ｎ）が推定制限範囲よりも大きい値である場合は推定制限範囲の上限値を最終的な推定値ＳＯＣｉ（ｎ）とし、開放電圧から求めた推定値ＳＯＣｖ（ｎ）が推定制限範囲よりも小さい値である場合は推定制限範囲の下限値を最終的な推定値ＳＯＣｉ（ｎ）とし、開放電圧から求めた推定値ＳＯＣｖ（ｎ）が推定制限範囲内の値である場合は推定値ＳＯＣｖ（ｎ）を最終的な推定値ＳＯＣｉ（ｎ）とする。

同様に、次回推定タイミングｔ３においては、今回推定タイミングｔ２において算出された最終的な推定値ＳＯＣｉ（ｎ）に対し、今回（ｔ２）から次回（ｔ３）までの電流積算値に基づいて推定したＳＯＣ変化量△ＳＯＣＡｈを加算（ここでは充電方向の容量変化であるので加算）して推定値ＳＯＣｉ’（ｎ+１）を算出し、算出した推定値ＳＯＣｉ’（ｎ+１）に基づいて推定制限範囲を設定し、開放電圧から求めた推定値ＳＯＣｖ（ｎ＋１）を推定制限範囲内に制限して次回の最終的な推定値ＳＯＣｉ（ｎ＋１）としている。

本実施例においては、推定値ＳＯＣｉの推定タイミング毎に上記のような演算を繰り返して推定値ＳＯＣｉを求めている。

これにより、図１２に示すように、電流積算値に基づいて算出した推定値ＳＯＣｉは第１実施例に比較して、電圧から求めた推定値ＳＯＣｖに追従するように推移するので、推定値ＳＯＣｉと推定値ＳＯＣｖが乖離し難くなる。

しかしながら、本演算方法でも、電池の異常等により真の満充電容量が急激に低下した場合には満充電容量ＦｕｌｌＡｈが真の値から乖離するため、電流積算値に基づく推定値ＳＯＣｉも真の値から乖離することになるが、上述したブレンド率αの制御によって、真の値に対して過剰に大きいＳＯＣをメータ４に表示することを回避できる。

次に、ＳＯＣ演算アルゴリズムの第３実施例について説明する。本実施例は、ＳＯＣｖ演算部１０１における電圧値に基づく推定値ＳＯＣｖの算出方法のみが第１実施例、第２実施例と相違するので、相違点について説明する。

本実施例では、第１実施例と同様の方法で算出した推定値ＳＯＣｖに対してフィルタ処理を施すことにより、ブレンド率αが増加した場合にメータ４に表示される合成後推定値ＳＯＣ＿ＦＩＮの変動を抑制する。

フィルタ処理は、後述する移動平均、加重平均、または変化速度を制限したレートリミッタ等を適用することができる。

移動平均の場合は、第１実施例と同様に推定値ＳＯＣｖを演算した後、例えば、今回演算値を含めた過去３回の演算値の平均を今回の推定値ＳＯＣｖとする。加重平均の場合は、第１実施例と同様に推定値ＳＯＣｖを演算した後、前回値と今回値にそれぞれ重み付けをして加算したものを今回の推定値ＳＯＣｖとする。

レートリミッタとは、前回の推定値ＳＯＣｖからの変化量に制限を設け、今回の演算で得られた推定値ＳＯＣｖの前回値からの変化量が制限を超えている場合には、制限範囲内の値を今回の推定値ＳＯＣｖとするフィルタ処理である。

これらのフィルタ処理により推定値ＳＯＣｖの変動を抑制することで、ＳＯＣｖのブレンド率αが増大した合成後推定値ＳＯＣ＿ＦＩＮをメータ４に表示した際に運転者に与える違和感を抑制することができる。

以上説明した実施形態の作用効果についてまとめると、次のようになる。

電流積算値に基づく推定値ＳＯＣｉを算出するＳＯＣｉ演算部１００と、電圧値に基づく推定値ＳＯＣｖを算出するＳＯｖ演算部１０１と、推定値ＳＯＣｉと推定値ＳＯＣｖの偏差に応じて推定値ＳＯＣｖのブレンド率αを決定するブレンド率α設定部１０３を備える。そして、ブレンド率αを用いて重み付け合成後推定値ＳＯＣ＿ＦＩＮを算出するブレンド演算部１０４を備え、ブレンド率α設定部１０３は、推定値ＳＯＣｉと推定値ＳＯＣｖの偏差が大きいほど大きいブレンド率αを設定する。これにより、推定値ＳＯＣｉの誤差が大きい場合には、真のＳＯＣへの追従性に優れる推定値ＳＯＣｖにより重みがつけられた重み付け合成後推定値ＳＯＣ＿ＦＩＮ、つまり真のＳＯＣ変化との乖離が小さい残存容量が算出される。その結果、運転者に対して精度の高い残存容量を表示することができる。

ブレンド率α設定部は、放電中に推定値ＳＯＣｉが推定値ＳＯＣｖに対して大きくなるほど、または充電中に推定値ＳＯＣｖが推定値ＳＯＣｉに対して大きくなるほど、大きいブレンド率αを設定する。これにより、運転者に対して精度の高いＳＯＣを表示する必要性が高い場合に、確実に精度の高いＳＯＣを表示することができる。

電流センサ６の検出値と、電流センサ６の誤差見込み値と、満充電容量ＦｕｌｌＡｈと、満充電容量ＦｕｌｌＡｈの誤差見込み値とに基づいて、１演算周期での前記第１残存容量の変化範囲を算出する。そして、前回演算時の推定値ＳＯＣｖに対して変化範囲を設定した推定値制限範囲を設定し、推定値ＳＯＣｉを推定値制限範囲の値に制限する。これにより、推定値ＳＯＣｉが推定値ＳＯＣｖに追従するようになるので、制限をしない場合に比べてブレンド率αが増大する機会が減少する。その結果、ノイズ等に起因して細かく変動する推定値ＳＯＣｖを表示することで運転者へ違和感を与える機会を減少させることができる。

なお、複数の単電池を直並列接続した場合について説明したが、少なくとも２つの単電池が並列接続された構成であれば同様の効果が得られる。

また、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。

１ バッテリ
２ バッテリコントローラ（バッテリＥＣＵ）
３ 車両制御コントローラ（車両制御ＥＣＵ）
４ メータ
５ 負荷
６ 電流センサ
７ 電圧センサ
１００ ＳＯＣｉ演算部（第１残存容量演算手段）
１０１ ＳＯＣｖ演算部（第２残存容量演算手段）
１０３ ブレンド率α設定部（ブレンド率設定手段）
１０４ ブレンド演算部（第３残存容量演算手段）

Claims (4)

1. バッテリの充放電電流を検出する電流検出手段と、
   前記バッテリの端子電圧を検出する電圧検出手段と、
   前記バッテリの充放電電流の積算値に基づいて第１残存容量を算出する第１残存容量演算手段と、
   前記バッテリの開放電圧に基づいて第２残存容量を算出する第２残存容量演算手段と、
   前記第１残存容量と前記第２残存容量の偏差に応じて前記第２残存容量のブレンド率を決定するブレンド率設定手段と、
   前記ブレンド率を用いて前記第１残存容量と前記第２残存容量を重み付け合成した合成後残存容量を算出する第３残存容量演算手段と、
   を備えるバッテリの残存容量算出装置において、
   前記ブレンド率設定手段は、前記第１残存容量と前記第２残存容量の偏差が大きいほど前記ブレンド率を大きくするバッテリの残存容量算出装置。
2. 請求項１に記載のバッテリの残存容量算出装置において、
   前記ブレンド率設定手段は、放電中に前記第１残存容量が前記第２残存容量に対して大きくなるほど、または充電中に前記第２残存容量が前記第１残存容量に対して大きくなるほど、前記ブレンド率を大きくするバッテリの残存容量算出装置。
3. 請求項１または２に記載のバッテリの残存容量算出装置において、
   前記第１残存容量演算手段は、
   １演算周期での前記充放電電流の検出値の積算値と、予め求めた満充電容量と、前記電流検出手段の検出誤差もしくは前記満充電容量の誤差のいずれかを含む誤差見込み値とに基づいて、１演算周期での前記第１残存容量の変化範囲を算出し、
   前記第２残存容量を前記推定値制限範囲の値に制限した値を第１残存容量として算出するバッテリの残存容量算出装置。
4. バッテリの充放電電流を検出する電流検出手段と、
   前記バッテリの端子電圧を検出する電圧検出手段と、
   を備えるバッテリの残存容量算出方法において、
   前記バッテリの充放電電流の積算値に基づいて第１残存容量を算出する第１残存容量演算ステップと、
   前記バッテリの開放電圧に基づいて第２残存容量を算出する第２残存容量演算ステップと、
   前記第１残存容量と前記第２残存容量の偏差が大きいほど前記ブレンド率を大きく設定するステップと、
   前記ブレンド率を用いて前記第１残存容量と前記第２残存容量を重み付け合成した合成後残存容量を算出する第３残存容量演算ステップと、
   を備えるバッテリの残存容量算出方法。