JP2016075515A

JP2016075515A - 最大出力電流推定装置

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Publication number: JP2016075515A
Application number: JP2014204818A
Authority: JP
Inventors: 荘田　隆博; Takahiro Shoda; 隆博荘田
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2014-10-03
Filing date: 2014-10-03
Publication date: 2016-05-12

Abstract

【課題】二次電池の最大出力電流を高精度に推定することができる最大出力電流推定装置を提供すること。【解決手段】差分電圧ΔＶを測定し、この差分電圧ΔＶと差分電流ΔＩとによって直線Ｌの傾きｒを求めることによって、独立に測定した２点を結ぶことにより直線の傾きを求める方法と比較して、傾きｒの誤差を小さくすることができる。また、直線Ｌを決定するために点Ｍの座標を求める、即ち、二次電池Ｂの両電極間の電圧Ｖ０を測定しなければならないものの、この測定は１回でよく、最大出力電流Ｉｍを高精度に推定することができる。【選択図】図３

Description

本発明は、二次電池の最大出力電流を推定する最大出力電流推定装置に関するものである。

例えば、電動モータを用いて走行する電気自動車（ＥＶ）や、エンジンと電動モータとを併用して走行するハイブリッド自動車（ＨＥＶ）などの各種車両には、電動モータの動力源として、リチウムイオン充電池やニッケル水素充電池などの二次電池が搭載されている。

このような車両では、二次電池によって駆動に利用可能な最大出力電流を把握する必要がある。なお、最大出力電流は、充電（例えば回生時の充電）の際に受け入れ可能な最大入力電流に等しい。最大出力電流は二次電池の状態（例えば劣化度、充電容量、使用温度等）に応じて変動してしまうため、逐次推定しなければならない。二次電池は、両電極間の電圧Ｖが予め定められた放電終止電圧ＶＬよりも大きくなるように使用され、かつ、負荷電流が大きくなると内部抵抗によって両電極間の電圧が低下していくため、最大出力電流Ｉｍは、放電終止電圧ＶＬと内部抵抗とによって決まる。

そこで、特許文献１に電池の内部抵抗を推定する方法が提案されている。特許文献１に記載の内部抵抗の測定方法では、複数の電池セルが直列に接続された二次電池において、測定対象の１個の電池セルの両電極間に、電圧計と、負荷が直列に接続された電流計と、をそれぞれ接続するとともに、直列に接続された他の電池セルとの間にチョークコイルを設けている。他の電池セルによって流れる電流をチョークコイルで遮ることにより、測定対象の電池セルの内部抵抗の測定精度の向上が図られている。

特開平９−５４１４７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、直列に接続された電池セルの間にチョークコイルを設けるため、二次電池の充放電時に内部抵抗を推定しようとすると、チョークコイルによって負荷電流又は充電電流を遮ってしまう。したがって、このような方法では、二次電池による充放電時に内部抵抗を測定することができず、内部抵抗に基づいて最大出力電流を推定することは困難であった。

そこで、充放電時に二次電池の最大出力電流Ｉｍを推定する方法の一例として、以下のような方法が考えられる。まず、充放電時に二次電池に互いに異なる２つの電流Ｉ０１、Ｉ０２が流れた際の電圧Ｖ０１、Ｖ０２を測定する。さらに、図４に示すように、横軸を電流、縦軸を電圧とする座標系において第１測定点Ｍ０１（Ｉ０１，Ｖ０１）と第２測定点Ｍ０２（Ｉ０２，Ｖ０２）とをプロットし、この二点を結ぶ直線Ｌ０を求める。この直線Ｌ０は傾きｒ０が二次電池の内部抵抗に対応し、この直線Ｌ０と、縦軸において放電終止電圧ＶＬを示すとともに横軸に平行な直線ＬＶＬと、の交点の座標から最大出力電流Ｉｍを推定することができる。

しかしながら、測定した電圧には誤差が生じる可能性があり、図４に示すエラーバーの誤差範囲内の電圧が測定値となり得る。第１測定点Ｍ０１及び第２測定点Ｍ０２がともに誤差を含み得るため、これらに基づいて最大出力電流Ｉｍを推定すると精度が低くなってしまう。特に、一方の電圧の測定値が誤差範囲の最大値となるとともに他方の電圧の測定値が最小値となってしまうと、傾きｒ０に大きな誤差が生じてしまい、最大出力電流Ｉｍの推定精度が低くなってしまう。

本発明の目的は、二次電池の最大出力電流を高精度に推定することができる最大出力電流推定装置を提供することにある。

前記課題を解決し目的を達成するために、請求項１に記載された発明は、二次電池の最大出力電流を推定する最大出力電流推定装置であって、第１入力端子及び第２入力端子を有し、該第１入力端子及び該第２入力端子のそれぞれに入力された電圧の差分値に応じた差分電圧を出力する差分電圧出力手段と、前記二次電池の一方の電極を前記第１入力端子及び前記第２入力端子に排他的に接続する切換スイッチと、前記第１入力端子と前記二次電池の他方の電極との間の電圧を保持可能な第１電圧保持手段と、前記第２入力端子と前記二次電池の他方の電極との間の電圧を保持可能な第２電圧保持手段と、前記二次電池に第１電流が流れる際に当該二次電池の一方の電極と前記第１入力端子とを接続し、前記二次電池に前記第１電流と大きさが異なる第２電流が流れる際に当該二次電池の一方の電極と前記第２入力端子とを接続するように、前記切換スイッチを制御する接続切換制御手段と、前記一方の電極と前記他方の電極との間の電圧を測定する電圧測定手段と、前記第１電流、前記第２電流、前記差分電圧、前記電圧測定手段による電圧測定時に前記二次電池に流れる測定時電流、前記電圧測定手段の測定電圧、及び、前記二次電池の放電終止電圧に基づいて当該二次電池の前記最大出力電流を推定する推定手段と、を備えることを特徴とする最大出力電流推定装置である。

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載の発明において、前記推定手段が、電流を一方の軸とするとともに電圧を他方の軸とする座標系において、前記第１電流と前記第２電流との差分電流と、前記差分電圧と、の比に基づいて傾きを算出するとともに、前記測定時電流及び前記測定電圧を示す座標を通るとともに該傾きを有する直線を求め、当該直線に前記放電終止電圧を当てはめた際の電流を前記最大出力電流として推定することを特徴とするものである。

請求項３に記載された発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記推定手段が、前記最大出力電流と前記放電終止電圧とによって前記二次電池の最大出力電力を推定することを特徴とするものである。

請求項４に記載された発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、前記第１電流及び前記第２電流が、放電時に前記二次電池に流れる電流であることを特徴とするものである。

請求項５に記載された発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明において、前記測定時電流が、前記第１電流又は前記第２電流に等しいことを特徴とするものである。

請求項６に記載された発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の発明において、前記差分電圧出力手段が、前記差分電圧として前記差分値を所定の増幅率で増幅した電圧を出力するように構成されていることを特徴とするものである。

請求項１に記載された発明によれば、差分電圧出力手段が、第１入力端子及び第２入力端子を有し、これら第１入力端子及び第２入力端子のそれぞれに入力された電圧の差分値に応じた差分電圧を出力する。切換スイッチが、二次電池の一方の電極を第１入力端子及び第２入力端子に排他的に接続する。第１電圧保持手段が、第１入力端子と二次電池の他方の電極との間の電圧を保持する。第２電圧保持手段が、第２入力端子と二次電池の他方の電極との間の電圧を保持する。接続切換制御手段が、二次電池に第１電流が流れる際に二次電池の一方の電極と第１入力端子とを接続し、かつ、二次電池に第２電流が流れる際に二次電池の一方の電極と第２入力端子とを接続するように、切換スイッチを制御する。電圧測定手段が、二次電池に任意の電流（測定時電流）が流れた際に、二次電池の一方の電極と他方の電極との間の電圧（測定電圧）を測定する。そして、推定手段が、第１電流、前記第２電流、差分電圧、測定時電流、測定電圧、及び、放電終止電圧に基づいて最大出力電流を推定する。

このようにしたことから、二次電池に第１電流が流れた際の両電極間の電圧を第１電圧保持手段によって保持し、第２電流が流れた際の両電極間の電圧を第２電圧保持手段によって保持することができ、この２つの電圧の差分値が差分電圧出力手段によって差分電圧として出力される。これに対し、例えば、二次電池の両電極間の電圧を直接測定する構成とした場合には、二次電池の最低使用電圧から最高使用電圧の間でしか電圧が変化しないにもかかわらず、測定器（例えばアナログ−デジタル変換器）の入力レンジを０以上最高電圧以下に合わせる必要があり、最低使用電圧がオフセット電圧として含まれてしまう。即ち、測定器の分解能の一部しか利用することができない。一方、差分電圧は、このようなオフセット電圧を含まず絶対電圧と比較して非常に小さい値となることから、適宜に増幅して測定器の入力レンジに合わせることにより、測定器の分解能を最大限に利用して高精度で検出することができる。この差分電圧を高精度で検出することにより、電圧と電流との関係を表す直線の傾きを高精度で求めることができる。このように直線の傾きを高精度で求めることによって、最大出力電流を高精度に推定することができる。

請求項２に記載された発明によれば、推定手段が、電流を一方の軸とするとともに電圧を他方の軸とする座標系において、差分電流と差分電圧との比に基づく傾きを有するとともに測定時電流及び測定電圧を示す座標を通る直線を求め、この直線に放電終止電圧を当てはめることによって最大出力電流を推定するように構成されている。このようにしたことから、例えば、電流Ｉを横軸とするとともに電圧Ｖを縦軸とする直交座標系において、差分電流ΔＩと差分電流ΔＶとにより定まる傾きをｒ（＝ΔＶ／ΔＩ）とし、測定時電流Ｉ０及び測定電圧Ｖ０を示す座標（Ｉ０，Ｖ０）を通る直線、即ち、Ｖ＝ｒ・（Ｉ−Ｉ０）＋Ｖ０で表される直線が求められる。この直線にＶ＝ＶＬを代入して求められる電流Ｉ＝Ｉ０＋（ＶＬ−Ｖ０）／ｒに基づいて最大出力電流Ｉｍを推定することができる。

請求項３に記載された発明によれば、推定手段が最大出力電流と放電終止電圧とに基づいて最大出力電力を推定することから、二次電池が搭載される機器の動作に利用可能な最大電力を推定することができる。

請求項４に記載された発明によれば、第１電流及び第２電流が放電時に二次電池に流れる電流である。このようにしたことから、二次電池に接続された負荷の大きさの変動に応じて適宜に第１電流及び第２電流を設定することができる。さらに、放電時に最大出力電流を推定することから、推定時と実際の出力時とにおいて二次電池の状態が変化することにより生じる最大出力電流の誤差を小さくすることができる。

請求項５に記載された発明によれば、測定時電流が、第１電流又は第２電流に等しい。このようにしたことから、電圧保持手段による電圧の保持と略同時に電圧測定手段が電圧を測定することができ、測定に要する時間を短くすることができる。さらに、第１電流Ｉ１及び第２電流Ｉ２を測定する電流測定手段が設けられる場合には、電流の測定回数を減らすことができる。

請求項６に記載された発明によれば、差分電圧出力手段が、差分電圧として前記差分値を所定の増幅率で増幅した電圧を出力するように構成されている。このようにしたことから、差分電圧をより大きな値として得ることができ、最大出力電流をより一層高精度に推定することができる。

本発明の実施形態に係る最大出力電流推定装置を示す概略構成図である。図１の最大出力電流推定装置が備えるマイクロコンピュータのＣＰＵによって実行される最大出力電流推定処理の一例を示すフローチャートである。図２の最大出力電流推定処理によって二次電池の最大出力電流を求める様子を示すグラフである。従来の最大出力電流推定方法を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態の最大出力電流推定装置について、図１〜３を参照して説明する。図１は、本実施形態の最大出力電流推定装置の概略構成を示す図である。図２は、図１の最大出力電流推定装置が備えるマイクロコンピュータのＣＰＵによって実行される最大出力電流推定処理の一例を示すフローチャートである。図３は、図２の最大出力電流推定処理によって二次電池の最大出力電流を求める様子を示すグラフである。

本実施形態の最大出力電流推定装置は、例えば、走行用モータとガソリンエンジンとを備えたハイブリッド自動車に搭載され、当該ハイブリッド自動車が備える二次電池の電極間に接続されて、当該二次電池の最大出力電流、最大出力率、及び、最大出力電力を推定するものである。勿論ハイブリッド自動車以外の二次電池を備えた装置、システムなどに適用してもよい。

このような二次電池（図中、符号Ｂで示す）は、電圧を生じる起電力部ｅと内部抵抗ｒとを有している。二次電池Ｂは、両電極（正極Ｂｐ及び負極Ｂｎ）間に電圧Ｖを生じ、この電圧Ｖは、起電力部ｅによる起電力によって生じる電圧Ｖｅと内部抵抗ｒに電流が流れることにより生じる電圧Ｖｒとによって決定される（Ｖ＝Ｖｅ＋Ｖｒ）。二次電池Ｂの負極Ｂｎは、基準電位Ｇに接続されている。

図１に示すように、本実施形態の最大出力電流推定装置（図中、符号１で示す）は、増幅器１１と、切換スイッチ１２と、第１電圧保持手段としての第１コンデンサ１３と、第２電圧保持手段としての第２コンデンサ１４と、充放電手段１５と、電圧測定手段１６と、第１アナログ−デジタル変換器２１と、第２アナログ−デジタル変換器２２と、マイクロコンピュータ４０（以下、「μＣＯＭ４０」という）と、を有している。

増幅器１１は、例えば、オペアンプなどで構成されており、２つの入力端子（第１入力端子Ｉｎ１及び第２入力端子Ｉｎ２）と１つの出力端子（出力端子Ｏｕｔ）を備え、これら２つの入力端子に入力された電圧の差分値を所定の増幅率Ａｖで増幅した増幅電圧Ｖｍを出力端子から出力する。増幅器１１は、差分電圧出力手段に相当する。

切換スイッチ１２は、例えば、アナログスイッチなどで構成された１回路２接点（ＳＰＤＴ（単極双投））のスイッチである。切換スイッチ１２は、２つの切換端子ａ、ｂのうちの一方の切換端子ａが、増幅器１１の第１入力端子Ｉｎ１に接続され、他方の切換端子ｂが、増幅器１１の第２入力端子Ｉｎ２に接続されている。また、切換スイッチ１２は、共通端子ｃが、二次電池Ｂの正極Ｂｐ（二次電池の一方の端子）に接続されている。切換スイッチ１２は、後述するμＣＯＭ４０に接続されており、μＣＯＭ４０からの制御信号に応じて、２つの切換端子ａ、ｂと共通端子ｃとの接続を切り替えて、二次電池Ｂの正極Ｂｐを第１入力端子Ｉｎ１及び第２入力端子Ｉｎ２に排他的に接続する。

第１コンデンサ１３は、増幅器１１の第１入力端子Ｉｎ１と基準電位Ｇとの間に接続されており、つまり、第１コンデンサ１３は、第１入力端子Ｉｎ１と二次電池Ｂの負極Ｂｎとの間に設けられている。これにより、第１コンデンサ１３には、第１入力端子Ｉｎ１と二次電池Ｂの負極Ｂｎとの間の電圧が保持される。

第２コンデンサ１４は、増幅器１１の第２入力端子Ｉｎ２と基準電位Ｇとの間に接続されており、つまり、第２コンデンサ１４は、第２入力端子Ｉｎ２と二次電池Ｂの負極Ｂｎとの間に設けられている。これにより、第２コンデンサ１４には、第２入力端子Ｉｎ２と二次電池Ｂの負極Ｂｎとの間の電圧が保持される。

充放電手段１５は、二次電池Ｂの正極Ｂｐと基準電位Ｇ（即ち、二次電池Ｂの負極Ｂｎ）との間に接続されており、二次電池Ｂの充電時には、当該二次電池Ｂの正極Ｂｐを図示しない充電部に接続して充電電流を流すように設けられ、放電時には、図示しない負荷（例えば、走行用モータや暖房用の電気ヒータ）に接続するとともに、二次電池Ｂから当該負荷に流れる負荷電流の大きさを調節可能に設けられている。充放電手段１５は、後述するμＣＯＭ４０に接続されており、μＣＯＭ４０からの制御信号に応じて、二次電池Ｂの充放電を切り換える。

電圧測定手段１６は、二次電池Ｂの正極Ｂｐと基準電位Ｇ（即ち、二次電池Ｂの負極Ｂｎ）との間に接続されており、二次電池Ｂに充電電流又は負荷電流が流れた際に両電極間の電圧Ｖを測定可能に構成されている。電圧測定手段１６は、後述するμＣＯＭ４０に接続されており、μＣＯＭ４０からの制御信号に応じて、電圧Ｖを測定する。

第１アナログ−デジタル変換器２１（以下、「第１ＡＤＣ２１」という）は、電圧測定手段１６によって測定された二次電池Ｂの両電極間の電圧を量子化して、当該電圧に対応するデジタル値を示す信号を出力する。第２アナログ−デジタル変換器２２（以下、「第２ＡＤＣ２２」という）は、増幅器１１から出力された増幅電圧Ｖｍを量子化して、当該増幅電圧Ｖｍに対応するデジタル値を示す信号を出力する。本実施形態において、第１ＡＤＣ２１及び第２ＡＤＣ２２は、個別の電子部品として実装されているが、これに限定されるものではなく、例えば、後述するμＣＯＭ４０に内蔵されたアナログ−デジタル変換部などを用いて、各電圧を量子化してもよい。

μＣＯＭ４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを内蔵して構成されており、最大出力電流推定装置１全体の制御を司る。ＲＯＭには、ＣＰＵを接続切換制御手段及び推定手段などの各種手段として機能させるための制御プログラムが予め記憶されており、ＣＰＵは、この制御プログラムを実行することにより上記各種手段として機能する。

μＣＯＭ４０は、切換スイッチ１２に接続された第１出力ポートＰＯ１、及び、充放電手段１５に接続された第２出力ポートＰＯ２を備えている。μＣＯＭ４０のＣＰＵは、第１出力ポートＰＯ１を通じて切換スイッチ１２に制御信号を送信して、二次電池Ｂに充電電流又は負荷電流として第１電流Ｉ１が流れる際に二次電池Ｂの正極Ｂｐと第１入力端子Ｉｎ１とを接続し、かつ、二次電池Ｂに充電電流又は負荷電流として第２電流Ｉ２が流れる際に二次電池Ｂの正極Ｂｐと第２入力端子Ｉｎ２とを接続するように、切換スイッチ１２を制御する。また、μＣＯＭ４０のＣＰＵは、第２出力ポートＰＯ２を通じて充放電手段１５に制御信号を送信して、二次電池Ｂの充電と放電とを切り換えるとともに、二次電池Ｂに適宜な充電電流又は負荷電流が流れるように充放電手段１５を制御する。

μＣＯＭ４０は、第１ＡＤＣ２１から出力された信号が入力される第１入力ポートＰＩ１、及び、第２ＡＤＣ２２から出力された信号が入力される第２入力ポートＰＩ２を有している。これら第１入力ポートＰＩ１及び第２入力ポートＰＩ２に入力された信号は、μＣＯＭ４０のＣＰＵが認識できる形式の情報に変換されて当該ＣＰＵに送られる。μＣＯＭ４０のＣＰＵは、当該情報に基づいて、二次電池Ｂの両電極間の電圧Ｖ及び増幅電圧Ｖｍを検出する。ＣＰＵは、後述するように増幅電圧Ｖｍ、二次電池Ｂに流れた電流の差分値である差分電流、電圧測定手段１５の測定電圧、そのときの測定時電流、及び、二次電池Ｂの放電終止電圧ＶＬに基づいて二次電池Ｂの最大出力電流Ｉｍを推定し、推定した最大出力電流Ｉｍと、理想的な最大出力電流である基準出力電流Ｉｒｅｆと、に基づいて二次電池Ｂの最大出力率ＳＯＦを推定する。また、ＣＰＵは、最大出力電流Ｉｍと放電終止電圧ＶＬとに基づいて最大出力電力Ｐｍを推定する。

μＣＯＭ４０は、図示しない通信ポートを有している。この通信ポートは、図示しない車両内ネットワーク（例えば、ＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）など）に接続されており、当該車両内ネットワークを通じて車両駆動用及び制動用の制御手段に接続される。μＣＯＭ４０のＣＰＵは、通信ポート及び車両内ネットワークを通じて、推定した最大出力率ＳＯＦ及び最大出力電力Ｐｍを示す信号を制御手段に送信し、この制御手段において当該信号に基づき、走行用モータに利用可能な次電池Ｂの最大電力と、発生する回生エネルギーのうち二次電池に受け入れ可能な最大電力と、を算出する。即ち、制御手段が、ハイブリット自動車の走行時における走行用モータとガソリンエンジンとの出力割合を決定するとともに、機械ブレーキと回生ブレーキとの使用割合を決定する。

次に、上述した最大出力電流推定装置１が備えるμＣＯＭ４０における最大出力電流推定処理の一例について、図２のフローチャートを参照して説明するとともに、最大出力電流推定処理においてμＣＯＭ４０で行われる計算について図３を参照して説明する。

μＣＯＭ４０のＣＰＵ（以下、単に「ＣＰＵ」という）は、例えば、車両の走行開始時や加速時に、車両に搭載された電子制御装置から通信ポートを通じて二次電池Ｂの放電開始命令を受信すると、第２出力ポートＰＯ２を通じて充放電手段１５に対し放電開始の制御信号を送信する。充放電手段１５はこの制御信号に応じて、二次電池Ｂを走行用モータに接続し、二次電池Ｂの放電が開始される。そして、図２に示す最大出力電流推定処理に進む。

最大出力電流推定処理において、ＣＰＵは、走行用モータに接続された二次電池Ｂに負荷電流として第２電流Ｉ２が流れると、第１出力ポートＰＯ１を通じて切換スイッチ１２に対して他方の切換端子ｂと共通端子ｃとを接続する制御信号を送信する（Ｓ１１０）。切換スイッチ１２は、この制御信号に応じて他方の切換端子ｂと共通端子ｃとを接続することにより、二次電池Ｂの正極Ｂｐと増幅器１１の第２入力端子Ｉｎ２とを接続する。これにより、第２コンデンサ１４が二次電池Ｂの正極Ｂｐ及び負極Ｂｎの間に接続されて、第２コンデンサ１４に、二次電池Ｂから電荷が流れ込む。

次に、ＣＰＵは、二次電池Ｂに第２電流Ｉ２が流れるまで待機する（Ｓ１２０）。そして、ある程度時間が経過すると、第２コンデンサ１４には、第２電流Ｉ２が流れる際の二次電池Ｂの両電極間の電圧が保持される。なお、第２電流Ｉ２は、測定してもよいし負荷の大きさから推定してもよく、例えば、負荷電流を測定する電流測定手段が設けられるとともに測定結果がμＣＯＭ４０に入力されることで、第２電流Ｉ２が流れたことをＣＰＵが判断してもよいし、μＣＯＭ４０に負荷の大きさと負荷電流との関係を予め記憶させておき、負荷の大きさが所定値となったら第２電流Ｉ２が流れたとＣＰＵが判断してもよい。また、第２電流Ｉ２の大きさは予め定められていなくてもよく、例えば、ＣＰＵが、二次電池Ｂの放電開始直後や所定時間経過後に流れる負荷電流を第２電流Ｉ２と判断し、電流測定手段によってこの電流の大きさを測定してもよい。

次に、ＣＰＵは、二次電池Ｂに第２電流Ｉ２が流れて所定時間が経過すると、第２コンデンサ１４への電荷の蓄積が完了したと判断し、第１出力ポートＰＯ１を通じて切換スイッチ１２に対して一方の切換端子ａと共通端子ｃとを接続する制御信号を送信する（Ｓ１３０）。切換スイッチ１２は、ＣＰＵからの制御信号に応じて、一方の切換端子ａと共通端子ｃとを接続することにより、二次電池Ｂの正極Ｂｐと増幅器１１の第１入力端子Ｉｎ１とを接続する。これにより、第１コンデンサ１３が二次電池Ｂの正極Ｂｐ及び負極Ｂｎの間に接続されて、第１コンデンサ１３に、二次電池Ｂから電荷が流れ込む。

次に、ＣＰＵは、負荷に接続された二次電池Ｂに第２電流Ｉ２と大きさの異なる第１電流Ｉ１が流れるまで待機する（Ｓ１４０）。本実施形態においては、第１電流Ｉ１を０とし、即ち、二次電池Ｂに負荷電流が流れない状態まで待機する。そして、負荷電流が０になってある程度時間が経過すると、第１コンデンサ１３には、負荷電流が流れない際の二次電池Ｂの両電極間の電圧（即ち、開放電圧ＯＣＶ）が保持される。なお、第１電流Ｉ１は、第２電流Ｉ２と略同様に、測定してもよいし負荷の大きさから推定してもよい。また、第１電流Ｉ１は、０以外の値であってもよいし、予め定められていなくてもよく、第２電流Ｉ２との差分電流の大きさが予め定められてもよい。

次に、ＣＰＵは、第２入力ポートＰＩ２に入力された信号から得られた情報に基づいて増幅器１１から出力された増幅電圧Ｖｍを検出するとともに、第１入力ポートＰＩ１に入力された信号から得られた情報に基づいて電圧測定手段１６から出力された測定電圧Ｖ０を検出する（Ｓ１５０）。このとき、二次電池Ｂには負荷電流が流れていないことから、測定電圧Ｖ０は、二次電池Ｂの開放電圧ＯＣＶに等しい。

次に、ＣＰＵは、検出した増幅電圧Ｖｍを増幅器１１の増幅率Ａｖで除することで、第１コンデンサ１３の両端間の電圧Ｖ１（＝ＯＣＶ）と第２コンデンサ１４の両端間の電圧Ｖ２との差分電圧ΔＶ（＝Ｖ１−Ｖ２）を求め、さらにこの差分電圧ΔＶを第１電流Ｉ１と第２電流Ｉ２との差分電流ΔＩ（＝Ｉ１−Ｉ２）で除する（Ｓ１６０）。即ち、図３に示すように電流Ｉを横軸として電圧Ｖを縦軸とする直交座標系において、負荷電流と二次電池Ｂの両電極間の電圧Ｖ（＝Ｖｅ＋Ｖｒ）との関係を表す直線の傾きｒを算出する。

次に、ＣＰＵは、測定電圧Ｖ０（＝ＯＣＶ）と、そのときの測定時電流Ｉ０（＝０）と、を示す座標を決定する（Ｓ１７０）。即ち図３に示す直交座標系において、点Ｍ（０，ＯＣＶ）の位置を決定する。

次に、ＣＰＵは、図３に示す点Ｍを通るとともに傾きｒを有する直線Ｌを求め、この直線Ｌと、放電終止電圧ＶＬを示すとともに横軸に平行な直線ＬＶＬと、の交点の座標を求める（Ｓ１８０）。即ち、直線Ｌを表す関係式として、Ｖ＝ｒ・（Ｉ−Ｉ１）＋Ｖ１を求め、この式にＶ＝ＶＬを代入し、最大出力電流Ｉｍ＝（ＶＬ−Ｖ１）／ｒ＋Ｉ１を推定する。

次に、ＣＰＵは、最大出力電流Ｉｍを基準出力電流Ｉｒｅｆで除して最大出力率ＳＯＦを推定するとともに、最大出力電流Ｉｍと放電終止電圧ＶＬとを乗じて最大出力電力Ｐｍを推定し（Ｓ１９０）、最大出力電流推定処理を終了する。そして、最大出力電流推定処理の終了後、ＣＰＵは、通信ポートを通じて、この最大出力率ＳＯＦ及び最大出力電力Ｐｍを他の装置等に送信する。

図２のフローチャートにおけるステップＳ１１０及びＳ１３０の処理を実行するＣＰＵが、接続切換制御手段に相当し、Ｓ１６０〜Ｓ１９０の処理を実行するＣＰＵが、推定手段に相当する。

このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。即ち、増幅器１１によって増幅された増幅電圧Ｖｍから差分電圧ΔＶを求めることにより、この差分電圧ΔＶと差分電流ΔＩとによって直線Ｌの傾きｒを高精度に求めることができ、独立に測定した２点を結ぶことにより直線の傾きを求める方法と比較して、傾きｒの誤差を小さくすることができる。また、直線Ｌを決定するためには傾きｒだけでなく点Ｍの座標を求める必要があり、点Ｍには図３にエラーバーで示すような誤差が生じうるものの、直線Ｌはこの誤差範囲内で上下に平行移動するだけであり、傾きに生じる誤差が大きい従来の方法と比較して、最大出力電流Ｉｍを高精度に推定することができる。

さらに、二次電池Ｂの放電時の負荷電流である第１電流Ｉ１及び第２電流Ｉ２に基づいて最大出力電流Ｉｍを推定することにより、二次電池Ｂに接続された負荷の大きさの変動に応じて適宜に第１電流及び第２電流を設定することができる。さらに、放電時に最大出力電流Ｉｍを高精度に推定することにより、推定時と実際の出力時とにおいて二次電池Ｂの状態が変化することにより生じる最大出力電流Ｉｍの誤差を小さくすることができる。

さらに、二次電池Ｂに第１電流Ｉ１が流れたときに電圧測定手段１６が二次電池Ｂの両電極間の電圧を測定して測定電圧Ｖ０とすることから、測定時電流Ｉ０が第１電流Ｉ１に等しく、第１コンデンサ１３の充電完了直後に測定電圧Ｖ０を測定することができ、測定に要する時間を短くすることができる。さらに、第１電流Ｉ１及び第２電流Ｉ２を測定する電流測定手段が設けられる場合には、電流の測定回数を減らすことができる。

なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的が達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。

例えば、前記実施形態では、二次電池Ｂを走行用モータに接続して放電する際の負荷電流である第１電流Ｉ１及び第２電流Ｉ２に基づいて最大出力電流Ｉｍを推定するものとしたが、第１電流及び第２電流は、二次電池をその他の負荷に接続した際の負荷電流であってもよいし、充電時に二次電池に流れる電流であってもよいし、放電時の電流と充電時の電流とが組み合わされてもよい。

また、前記実施形態では、二次電池Ｂに第１電流Ｉ１（＝０）が流れる際に電圧測定手段１６が二次電池Ｂの両電極間の電圧を測定するものとしたが、電圧測定手段は、任意の電流が流れる際に電圧を測定すればよく、第２電流Ｉ２が流れる際に測定してもよい。また、二次電池Ｂの負荷電流を測定する電流測定手段が設けられ、電流測定手段によって負荷電流を測定し、略同時に電圧測定手段によって電圧を測定する構成であってもよい。

その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、且つ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部、もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

１最大出力電流推定装置
１１増幅器（差分電圧出力手段）
１２切換スイッチ
１３第１コンデンサ（第１電圧保持手段）
１４第２コンデンサ（第２電圧保持手段）
１６電圧測定手段
４０マイクロコンピュータ（接続切換制御手段、推定手段）
Ｂ二次電池

Claims

二次電池の最大出力電流を推定する最大出力電流推定装置であって、
第１入力端子及び第２入力端子を有し、該第１入力端子及び該第２入力端子のそれぞれに入力された電圧の差分値に応じた差分電圧を出力する差分電圧出力手段と、
前記二次電池の一方の電極を前記第１入力端子及び前記第２入力端子に排他的に接続する切換スイッチと、
前記第１入力端子と前記二次電池の他方の電極との間の電圧を保持可能な第１電圧保持手段と、
前記第２入力端子と前記二次電池の他方の電極との間の電圧を保持可能な第２電圧保持手段と、
前記二次電池に第１電流が流れる際に当該二次電池の一方の電極と前記第１入力端子とを接続し、前記二次電池に前記第１電流と大きさが異なる第２電流が流れる際に当該二次電池の一方の電極と前記第２入力端子とを接続するように、前記切換スイッチを制御する接続切換制御手段と、
前記一方の電極と前記他方の電極との間の電圧を測定する電圧測定手段と、
前記第１電流、前記第２電流、前記差分電圧、前記電圧測定手段による電圧測定時に前記二次電池に流れる測定時電流、前記電圧測定手段の測定電圧、及び、前記二次電池の放電終止電圧に基づいて当該二次電池の前記最大出力電流を推定する推定手段と、を備えることを特徴とする最大出力電流推定装置。
前記推定手段が、電流を一方の軸とするとともに電圧を他方の軸とする座標系において、前記第１電流と前記第２電流との差分電流と、前記差分電圧と、の比に基づいて傾きを算出するとともに、前記測定時電流及び前記測定電圧を示す座標を通るとともに該傾きを有する直線を求め、当該直線に前記放電終止電圧を当てはめた際の電流を前記最大出力電流として推定することを特徴とする請求項１に記載の最大出力電流推定装置。
前記推定手段が、前記最大出力電流と前記放電終止電圧とによって前記二次電池の最大出力電力を推定することを特徴とする請求項１又は２に記載の最大出力電流推定装置。
前記第１電流及び前記第２電流が、放電時に前記二次電池に流れる電流であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の最大出力電流推定装置。
前記測定時電流が、前記第１電流又は前記第２電流に等しいことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の最大出力電流推定装置。
前記差分電圧出力手段が、前記差分電圧として前記差分値を所定の増幅率で増幅した電圧を出力するように構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の最大出力電流推定装置。