JP3006298B2 - 電池残存容量計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電気自動車用電池の電池
残存容量計、特に電池の劣化度を利用した放電電流量積
算方式の充電状態検出の補正に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気自動車においては、駆動用のモータ
のエネルギー源として電池を搭載することが必要であ
り、この電池としては、充電可能な二次電池が利用され
る。鉛電池はその二次電池の代表的なものであって以下
のような構成を有している。

【０００３】ＰｂＯ₂ ｜Ｈ₂ ＳＯ_4aq ｜Ｐｂ この鉛電池は現在では最も広く使われている蓄電池であ
って、基本的な反応は次の通りである。

【０００４】 ＰｂＯ₂ ＋Ｈ₂ ＳＯ₄ ＋Ｐｂ → ２ＰｂＳＯ₄ ＋２Ｈ₂ Ｏ ＰｂＯ₂ ＋Ｈ₂ ＳＯ₄ ＋Ｐｂ ← ２ＰｂＳＯ₄ ＋２Ｈ₂ Ｏ 上記反応式において、右に進む場合が放電反応であり、
左に進む反応が充電反応である。この式から明らかなよ
うに、正極側活物質であるＰｂＯ₂ も、負極活物質であ
るＰｂも、放電によってＰｂＳＯ₄ （固体）となり、充
電によってそれぞれ元の状態に戻る。そして、この鉛電
池においては、充電によりほぼ完全に元の状態に戻るた
めに、多数回（約1000回程度）の充放電を繰り返すこと
も可能である。

【０００５】ところで、電池を電気自動車のエネルギー
源として用いる場合に問題となるのが充電状態である。
エネルギー源である電池の残りの放電能力が判らなけれ
ば、電気自動車の可能な走行距離がつかめず、最悪の場
合には充電施設がないところで車がストップしてしまう
などという事態も生ずることとなってしまうからであ
る。

【０００６】ここで、電池の残存容量を測定する方法と
して、電気量積算方式による測定方法がある。電気量積
算方式では、満充電状態から使用した電気量を減じてい
くことにより電池の充電状態を算出する。

【０００７】ところが、多数回の充放電が可能な鉛電池
であっても、充放電を繰り返すことによって劣化する。
電池が劣化すると、満充電状態での電池の容量が減少
し、この状態で電気量積算方式を用いると測定精度に誤
差が生じる。この誤差は、劣化度の増大に伴い増大して
いく。

【０００８】一方、例えば特開昭６３−２６１１７９号
公報においては、大電流時の電池の微分内部抵抗（電流
変化と電圧変化の関係）が残存容量と相関のあることを
利用して、電池の残存容量を求めるとともに、充電状態
と相関のある設定電圧到達時の平均充電電流を組み合わ
せて電池の劣化度および充電状態を検出している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、充電時の電圧
が一定になるのは、充電を定電流−定電圧方式で行った
としても充電の末期である。したがって上記従来方法
は、充電末期の状態が頻繁に生じる自動車の補機電池に
適用することはできるが、電気自動車のエネルギー源と
しての電池に適用することはできない。さらに、上記従
来例では、大電流時をエンジン始動時としているが、こ
れも電気自動車には適用できない。

【００１０】本発明の目的は、上記課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、電気自動車に好適な電池残存
容量計を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】以上のような課題を解決
するために、本発明に係る電気自動車用の電池残存容量
計であって、電池の放電電流を検出する電流検出手段
と、この電流検出手段で検出された放電電流の変化状態
を検出する変化状態検出手段と、電池の放電時における
放電電圧を検出する電圧検出手段と、前記電流検出手段
および変化状態検出手段の検出結果より、放電電流が所
定値以上であり、かつ放電電流が増加しているという条
件が満足されているか否かを判定する条件判定手段と、
この条件判定手段により前記条件が満足されていると判
定された時に、そのときの電流および電圧と、予め設け
られている放電電流および放電電圧に対する残存容量を
示すマップに基づいて高負荷時残存容量を算出する高負
荷時残存容量検出手段と、満充電時から放電された電気
量を積算することにより使用中の電池の充電状態を算出
する充電状態検出手段と、前記高負荷時残存容量検出手
段により算出された高負荷時残存容量と、前記充電状態
検出手段により算出された充電状態から該電池の満充電
状態の電池容量を推定する電池容量算出手段と、算出さ
れた電池容量と公称容量とを比較することにより、該電
池の劣化度を算出する劣化度算出手段と、を含むことを
特徴とする。

【００１２】また、劣化度算出手段によって算出された
劣化度に基づいて前記充電状態検出手段で検出された充
電状態を補正する補正手段を含むことを特徴とする。

【００１３】更に、前記劣化度算出手段は、前記使用中
の電池の充電状態が８０％〜２０％のときの電池の充電
状態と高負荷時残存容量とを用いて電池の劣化度を算出
することを特徴とする。

【００１４】そして、電池の劣化度が一定とみなせる所
定の短期間中における高負荷時残存容量の変化状態に基
づいて前記充電状態検出手段の検出結果を補正する補正
手段を含むことを特徴とする。

【００１５】

【作用】以上のような構成を有する本発明の電池残存容
量計においては、高負荷時残存容量検出手段により、後
述するように、所定のタイミングにおいて高負荷時残存
容量が検出される。一方、その高負荷時残存容量が検出
された時点の電池の充電状態は、充電状態検出手段によ
り、電気量積算方式によって算出される。次に、ある時
点の電池の充電状態と高負荷時残存容量が算出されるこ
とにより、電池容量算出手段において、該電池の満充電
時の容量が算出される。そして、劣化度算出手段によ
り、この容量と公称容量とが比較されて電池の劣化度が
求められることになる。

【００１６】そして、充電状態検出手段で使用される満
充電時の電池容量を、劣化度算出手段によって算出され
た劣化度に基づいて補正することにより、劣化度が算出
される度に、電気量積算方式で生じる誤差が補正される
こととなる。よって、電気量積算方式で常時計測する充
電状態についての誤差の発生を防止することができる。

【００１７】また、電池の充電状態が８０％〜２０％の
ときの電池の充電状態と高負荷時残存容量とを、電池の
劣化度を算出するためのデータとして用いることで、電
池放置時の自己放電等により生じるズレを修正する補正
を行う必要がなくなる。

【００１８】更に、電池の劣化度が一定の間は、そのと
きの高負荷時残存容量の変化を使用して電池の充電状態
を補正する手段により、充電状態の方を補正する。これ
により、電池の劣化度の算出が、電気量積算方式で生じ
る誤差に基づいて行われることがなくなり、また、電気
量積算方式で生じた誤差が実測データ（電池の高負荷時
残存容量）に基づいて適宜修正されることとなる。

【００１９】ここで、電池の高負荷時残存容量を検出す
るにあたっては、条件判定手段において、放電電流が所
定値以上であり、かつ放電電流が増加しているという条
件が満足されているか否かが判定される。そして、この
判定結果により、条件が満足されている時に、予め設け
てある放電電圧と残存容量のマップに基づいて、検出電
圧および電流から電池高負荷時残存容量を算出する。こ
れにより、電圧と電池残存容量の間によい相関関係があ
る状態になった時に、電池高負荷時残存容量が算出され
ることとなり、正確な残存容量の測定が行える。

【００２０】特に、本発明においては、放電電流が増加
している時にのみ高負荷残存容量の測定を行う。これ
は、放電電流が所定値以上でありかつ放電電流が増加し
ている場合には、電圧電流特性と残存容量の関係に良好
な相関が存在するという知見に基づいている。そして、
この条件によって、残存容量の測定の精度が向上されて
いる。なお、放電電流が減少している条件下では、電圧
電流特性と残存容量の間の良好な相関は維持されない。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例について図に基
づいて説明する。

【００２２】・装置の構成 図１は、本発明の好適な一実施例に係る電池残存容量計
の構成を示すブロック図である。図に示されているよう
に、本実施例に係る電池残存容量計１０は、電気自動車
の駆動用モータ等の車両負荷１１にスイッチ１２を介し
電力を供給する主電池１３の両端の電位差を検出する電
圧計１５と、主電池１３から流れる電流を測定する電流
計ｌ６と、主電池１３の温度を監視する温度センサ１７
と、に接続されている。そして、電池残存容量計１０
は、電圧計１５と電流計ｌ６とからデータを取り込む電
気量積算手段１８及びＶ−Ｉ特性算出手段１９を含み、
電気量積算手段１８はＳＯＣ算出手段２０に接続されて
おり、Ｖ−Ｉ特性算出手段１９は高負荷時残存容量算出
手段２１に接続されている。ここで、ＳＯＣ算出手段２
０は、電気量積算手段１８から出力されるデータを取り
入れて主電池１３の充電状態（ＳＯＣ）を算出し、高負
荷時残存容量算出手段２１は、Ｖ−Ｉ特性算出手段１９
から出力されたデータを取り入れて電池の高負荷時残存
容量を算出する。

【００２３】ＳＯＣ算出手段２０と高負荷時残存容量算
出手段２１は、共に劣化度算出手段２３に接続されてお
り、この劣化度算出手段２３において、ＳＯＣ算出手段
２０で算出され出力された主電池１３の充電状態と、高
負荷時残存容量算出手段２１で算出され出力された主電
池１３の高負荷時残存容量とを基にして主電池１３の劣
化度が算出される。劣化度算出手段２３には、有効デー
タ判定手段２５が接続されており、ここでＳＯＣ算出手
段２０及び高負荷時残存容量算出手段２１から出力され
るデータの内で劣化度の算出に有効なデータが判定され
選択されるようになっている。劣化度算出手段２３は、
ＳＯＣ算出手段２０で用いられるパラメータ（満充電状
態での電池容量）の補正を行う補正手段２７に接続され
ており、これによりＳＯＣ算出手段２０で充電状態の算
出に用いられるパラメータが、劣化度算出手段２３で算
出された劣化度に基づいて補正されるようになってい
る。

【００２４】ＳＯＣ算出手段２０或いは劣化度算出手段
２３で得られたＳＯＣ、残存容量、劣化度等の情報は、
表示装置２９で表示される。

【００２５】・電池の充電状態の算出 主電池１３の充電状態（ＳＯＣ）は、電気量積算手段１
８及びＳＯＣ算出手段２０において、電池放電電流の積
算に基づく電気量積算方式により算出される。算出され
た充電状態（ＳＯＣ）は、必要に応じて表示装置２９に
表示される。なお、この充電状態の算出の詳細について
は、後述する。

【００２６】・電池の高負荷時残存容量の算出 図２は、主電池１３の残存容量が一定の時の電池電圧と
放電電流の関係を示すグラフである。このグラフにおい
ては、一定の残存容量として１２０Ａｈ（ＳＯＣ＝８０
％）と７５Ａｈ（ＳＯＣ＝５０％）の場合を例として挙
げている。

【００２７】この図２に示されているように、加速時で
あり、しかも主電池１３から流れ出る電流の大きさが
０．７５Ｃ以上の場合には、電池の残存容量が一定であ
れば、電池電圧と電流との間には非常に良好な相関関係
がある。一方、主電池１３からの電流の大きさが０．７
５Ｃ以下である場合やコースティング時には、電池電圧
と電流との間に十分な相関関係がみられない。ここで、
加速中は駆動用のモータの出力トルクを上昇させるた
め、時間の経過に伴って電流が増加していく。従って、
主電池１３から流れ出る電流の大きさが０．７５Ｃ以上
でかつそれが増加している高負荷時には、その時の電池
電圧と電流の値を測定すれば、電池の残存容量が求めら
れることになる。このようにして測定された残存容量を
高負荷時残存容量とすれば、これは電池の残存容量を正
確に表しているといえる。

【００２８】Ｖ−Ｉ特性算出手段１９は、電流計ｌ６で
検出される電流の値が所定値以上であり、かつ主電池１
３から流れる電流が増加しているか否かを判断する。ま
た、高負荷時残存容量算出手段２１は、電圧および電流
と電池の残存容量の相関関係を示すマップを備え、所定
の放電電流で放電されたときの主電池１３の放電電圧か
ら主電池１３の高負荷時残存容量を算出する。

【００２９】ここで、図３は、図１に示す本実施例の高
負荷時残存容量算出手段２１の動作を示すフローチャー
トである。図に示されているように、まず、Ｖ−Ｉ特性
算出手段１９は電流計ｌ６から出力される放電電流Ｉを
取り込む（Ｓ１０１）。次に、放電電流Ｉが所定値以上
であるかを判断する（Ｓ１０２）。この所定値として
は、例えば０．７５Ｃ（この０．７５Ｃは満充電状態の
主電池１３を１／０．７５＝１．３３時間で放電してし
まう電流を意味する）が採用され、これはかなり高い電
流値である。Ｓ１０２で所定値以下であった場合には、
このデータは利用できないため、データをクリアし（Ｓ
１０３）、Ｓ１０１に戻る。

【００３０】一方、Ｓ１０２において、主電池１３の放
電電流が所定値以上であると判断された場合には、その
ときの主電池１３の電圧を電圧計１５から取り込む（Ｓ
１０４）。そして、所定時間（図示の例では、２秒、通
常の加速はこの程度の時間継続されるものであり、また
所定値以上の電流上昇のためにはこの程度の時間が必要
だからである）経過したか否かを判定し（Ｓ１０５）、
経過していなかった場合にはＳ１０１に戻り、これを繰
り返す。従って、この２秒の間に電流値が０．７５Ｃを
下回った場合には、データはＩ，Ｖ共にクリアされる。
そして、放電電流Ｉが０．７５Ｃを下回らず２秒を経過
した場合には、この２秒間の電流変化ｄＩ／ｄｔを計算
する（Ｓ１０６）。そして、この電流変化が、所定値以
上か（例えば２秒間で０．７５Ｃ→１．２Ｃの増加があ
ったか）否かを判定する（Ｓ１０７）、電流Ｉの増加量
が所定値以上でなかった場合には、取り込んだデータ
Ｖ，Ｉをクリアし（Ｓ１０８）、Ｓ１０１に戻る。これ
は、後述するように、電気自動車における主電池１３の
Ｖ−Ｉ特性と残存容量の関係を調べたところ、放電電流
Ｉが大きいだけでなく、これが増加しているときに、特
に良い相関が得られるという知見に基づいている。な
お、Ｓ１０６、１０７の処理は、２秒後の電流量が所定
値例えば１．２Ｃを上回っているか否かの判定によって
もよい。

【００３１】放電電流が所定値以上の増加率であった場
合には、放電電流Ｉと電池電圧Ｖの関係（Ｖ−Ｉ）特性
を基にして主電池の残存容量（高負荷時残存容量）を算
出する（Ｓ１０９）。すなわち、放電電流Ｉが所定値以
上であり、かつ放電電流の増加率ｄＩ／ｄｔが所定値以
上である高負荷加速時においては、電圧電流特性（Ｖ−
Ｉ特性）と、電池の残存容量には良好な相関がある。こ
のため、放電電流の変化に対する電池電圧の変化を示す
直線の勾配と電池残存容量の関係を予めマップとして記
憶しておき、測定データから求められた勾配からマップ
をひき電池の残存容量を求めたり、特定の放電電流値に
おける電圧値と残存容量の関係をマップとして記憶して
おき、測定データから得られた電圧値からマップを引き
高負荷時残存容量を算出することができる。この時、残
存容量計１０には温度センサｌ７からの電池の温度も供
給されている。なお、電池電圧と残存容量の相関関係
は、温度依存性を有する。このため、高負荷時残存容量
算出の際に、このような温度依存特性を利用し、温度セ
ンサｌ７により検出された温度に基づいて算出された高
負荷時残存容量を補正すればよい。

【００３２】図４は、以上のような条件を満足する場合
（高負荷時）の電池電圧と電池の残存容量関係を示す図
である。なお、このときの主電池１３の放電電流は１．
３Ｃである。このように、所定電流時の電圧と電池の残
存容量には良い相関がある。したがって、例えば、電流
１．３Ｃの時の電池電圧と残存容量の関係をマップに記
憶しておき、実際の走行における電流１．３Ｃの際の電
圧を求めれば、マップを基に電池の残存容量を求めるこ
とができる（上記Ｓ１０５）。そして、このようにし
て、残存容量を求めるのは、上述のように、Ｖ−Ｉ特性
と残存容量に良好な相関があるときだけなので、求めら
れた残存容量は信頼性の高いものとなる。

【００３３】そして、上述のような条件は、発進時、高
速走行における加速時、登坂時等通常の走行時において
生じるため、電池の高負荷時残存容量を適当な頻度で計
測できる。

【００３４】さらに、本実施例では、所定時間における
電流値および電圧値を記憶している。このため、任意の
電流値における電圧値はこの記憶している値から推定
（または補間）により求めることができる。そこで、実
際には１．３Ｃにおける電圧値を測定していなくても
１．３Ｃの時の電圧値を求め、求められた値から高負荷
時残存容量を算出することができる。さらに、測定され
た電圧、電流値から両者の相関を求め、相関が所定値以
下であった場合には、高負荷時残存容量の算出を中止し
ても良い。

【００３５】・劣化度算出 主電池１３の充電状態と高負荷時残存容量とが検出され
ると、これらの値を用いて電池の劣化度を検出すること
が可能になる。すなわち、図５に示されるように、高負
荷時残存容量に対応する充電状態のデータをいくつか集
めそれらをプロットすることにより、充電状態１００％
のときの主電池１３の残存容量（実際の満充電時の残存
容量、つまり主電池１３の放電容量）を推定することが
できる。そして、この主電池１３が満充電時の残存容量
を当該主電池１３の公称容量で割ることにより、使用中
の主電池１３の劣化度が算出される。この算出動作は、
劣化度算出手段２３が、ＳＯＣ算出手段２０から出力さ
れた主電池１３の充電状態と、高負荷時残存容量検出手
段２１から出力された主電池１３の高負荷時残存容量と
を入力して行う。ここで、高負荷時残存容量を算出でき
るタイミングは限られているので、この劣化度の算出
は、高負荷時残存容量が算出できる条件下においてのみ
行われることになる。

【００３６】図６は、異なる充電状態の電池を放置した
場合の電池電圧の変化を示したものである。この図６に
おいては、主電池１３が１時間放置された場合と５時間
放置された場合の電池電圧の変化を示している。なお、
この場合において外気温とは３０℃であり、電池電圧と
は１．３Ｃの電流で放電したときの電池電圧である。と
ころで、放電電流が一定であるにもかかわらず電池電圧
が変化するということは、主電池１３の残存容量が正確
に算出されないということになるが、この図６から明ら
かなように、充電状態（ＳＯＣ）が８０％以下の場合に
は、１時間放置後も５時間放置後も電池電圧に変化が生
じない。そこで、本実施例においては、有効データ判定
手段２５により、充電状態が８０％以下のときのデータ
で劣化度が算出されるように、取り込まれるデータの範
囲を制限している。従って、本実施例に係る電池残存容
量計１０においては、有効データ判定手段２５により、
充電状態が８０％以上の場合のデータが排除され、充電
状態が８０％以下のデータのみが劣化度の算出に用いら
れるようになっている。これにより、電池の放置により
生じる誤差を排除し、劣化度算出の精度を向上させるこ
とができるようになっている。一方、電池の充電状態が
２０％以下になると、そのときの電池の内部の状態によ
る電流電圧の変化や積算電力の検出誤差等の影響が大き
くなり、正確に劣化度を測定できなくなる。そこで、本
実施例では、充電状態が２０％〜８０％のときのデータ
が劣化度の算出に用いられるようなっている。

【００３７】・電気量積算手段の補正 そして、このようにして算出された主電池１３の劣化度
は、補正手段２７に出力され、この補正手段２７は、主
電池１３の劣化度に基づいて、ＳＯＣ算出手段２０でＳ
ＯＣの算出に用いられる満充電時の電池容量の補正を行
う。これにより、主電池１３の劣化度に応じた充電状態
が算出されることになり、電気量積算式で算出される充
電状態の精度が向上するようになる。電気量積算方式は
検出が容易であり、かつ常時検出ができる一方で、電池
の劣化により誤差が生じやすい。本実施例に係る電池残
存容量計１０においては、主電池１３の高負荷時残存容
量が検出される度にこれを記憶しておき、適当な頻度
（例えば１０回の高負荷時残存容量とそのときのＳＯＣ
の測定）で、劣化度が算出されてＳＯＣ算出のための満
充電時の電池容量が補正されるので、電気量積算方式の
精度が維持されることとなる。そして、この補正された
ＳＯＣを基に電池の残存容量を常に正確に知ることがで
きる。

【００３８】なお、図７に示されるように、主電池１３
の容量は温度依存性がある。この図では、温度３０℃の
場合の検出残存容量を１００％とし、同一の残存容量を
他の温度で検出した場合の比を示している。そこで、温
度センサ１７からのデータに基づいて、検出した高負荷
時残存容量を補正し、それに基づいて主電池１３の劣化
度が算出されるようになっている。

【００３９】ここで、図８は主電池１３の劣化度を算出
するときの動作を示すフローチャートである。

【００４０】まず、主電池１３の放電電流や電池電圧の
データが入力され（Ｓ２０１）、主電池１３の温度が検
出されると（Ｓ２０２）、主電池１３の高負荷時残存容
量と充電状態が算出される（Ｓ２０３）。このＳ２０３
における充電状態の算出は、ＳＯＣ算出手段２０におけ
る電気量積算方式によって行われる。すなわち、残存容
量は、満充電時の電池容量から放電電気量を減算して算
出している。

【００４１】次に、キースイッチがオンであった場合に
（Ｓ２０４）、主電池１３の高負荷時残存容量は算出で
きるような状態、すなわち主電池１３から出力される電
流値が０．７５Ｃ以上でありかつそれが増加している場
合には（Ｓ２０５）、高負荷時残存容量算出手段２１が
そのときの電流量、電圧値に基づいてマップを参照する
ことにより高負荷時残存容量を算出する。この算出され
た高負荷時残存容量とＳ２０２において得られたＳＯＣ
より劣化度算出手段２３による劣化度の算出が行われる
（Ｓ２０７）。なお、有効データ判定手段２５による制
御によって劣化度が計測されるのは、主電池１３の充電
状態が２０％〜８０％の間にある場合に制限されている
（Ｓ２０６）。Ｓ２０５において、主電池１３の高負荷
時残存容量を算出しないと判断された場合には、Ｓ２０
３で算出された電気量積算方式により求められた残存容
量と充電状態と共に、前回以前の劣化度が表示される
が、主電池１３の高負荷時残存容量が高負荷時残存容量
算出手段２１で算出された場合には、劣化度算出手段２
３で算出された劣化度とが表示されることになる（Ｓ２
０８）。なお、劣化度の算出は、上述のように適当な頻
度で行うと良い。

【００４２】さらに、残存容量も高負荷時残存容量検出
手段２１において検出したもので更新しても良い。この
場合には、上述のＳ２０３で得られる残存容量をこの検
出結果により修正し、この修正された残存容量からその
後の放電電気量の積算値を減算することによって残存容
量を算出すると良い。また、ＳＯＣについても同様に修
正すると良い。

【００４３】これらの表示が行われた後、又はＳ２０４
においてキースイッチがオフであると判断された場合に
は、主電池１３が充電中か否かが判断され（Ｓ２０
９）、充電中であった場合には主電池１３が満充電にな
ったか否かが監視され（Ｓ２１０）、満充電となった場
合には電気量積算方式において電気量積算のカウント値
を満充電容量値にリセットする。（Ｓ２１１）。

【００４４】・充電状態の補正 ここで、主電池１３が満充電されれば、図８のＳ２１１
に示されるようなリセットが行われるが、満充電まで充
電が行われない場合にはリセットが行われない。従っ
て、比較的短期間の間に満充電まで行かない充放電を数
多く繰り返したような場合には、電気量積算方式による
誤差が累積する可能性がある。

【００４５】一方、電池の通常の使用状態において、電
池の劣化度は急激に変化するものではないため、一度劣
化度を測定したならば、その後暫くの間は劣化度を測定
する必要はない。また、上述のように短期間の間に細か
な充放電を繰り返した場合には電気量積算方式による誤
差が累積するため、この方式により算出されたＳＯＣに
基づいて劣化度の算出を行うのはむしろ妥当でない。こ
れよりもむしろ、ある時に測定され算出された劣化度と
この後短期間の間に測定され算出された劣化度との間に
食い違いが生じた場合には、電気量積算方式により算出
されたＳＯＣの方に誤差が発生していると判断するほう
が妥当である。

【００４６】そこで、本実施例においては、一度電池の
劣化度を測定してから短期間しか経過していない場合に
は、電池の劣化度に変化がないものと見なし、電池の劣
化度を固定し、これに基づいて電気量積算方式により算
出された充電状態（ＳＯＣ）のほうを補正するようにし
ている。これにより、充放電が繰り返され、満充電に至
るまでの期間が長く、電気積算方式に基づく誤差が累積
する条件下でも精度の高い、ＳＯＣ、残存容量の検出が
可能である。

【００４７】すなわち、満充電に至る充電が行われず
に、走行を長く続けていると、電気量積算と、実際の放
電量の差に基づく誤差が徐々に累積してくる。このた
め、測定されるＳＯＣと高負荷時残存容量測定手段２１
から得られる高負荷時残存容量から満充電時の電池容量
を算出すれば、実際とは異なったものになってしまう。
すなわち、そのときの算出されたＳＯＣと、高負荷時残
存容量測定手段２１から得られる残存容量の関係を示せ
ば、図９に破線で示すように、実際の両者の関係からず
れが発生している。そこで、本実施例では電気量積算を
このような補正は、図９に示されるように、電気量積算
方式により生じた誤差の累積に基づくずれを平行移動さ
せることにより行うようにしている。

【００４８】上記したような補正は、劣化度が一定と見
なされる場合に、主電池１３の高負荷時残存容量と充電
状態に基づく劣化度の算出を行わずに、この一定と見な
せる劣化度から主電池１３の充電状態を求め、これによ
り電気量積算方式で算出された充電状態を修正するもの
である。このような補正の動作の流れが、図１０のフロ
ーチャートに示されている。電気量積算方式によりＳＯ
Ｃの算出が行われた場合には（Ｓ３０１）、主電池１３
の劣化度が一定と見なせるかどうかが判断される（Ｓ３
０２）。ここで、主電池１３の劣化度が一定と見なせる
状態というのは、前述したように、前回の劣化度測定か
ら短期間しか経っていない場合や、前回の満充電からの
走行距離または時間がそれ程大きくないような場合であ
る。

【００４９】劣化度が一定と見なせる場合には、高負荷
時残存容量算出手段２１において主電池１３の残存容量
が測定され（Ｓ３０３）、この残存容量に基づいて主電
池１３の充電状態（ＳＯＣ）が求められ、このＳＯＣと
電気量積算方式により算出されたＳＯＣとが一致するか
否かが判断され（Ｓ３０４）、一致しなかった場合に
は、電気量積算方式により算出されたＳＯＣが補正され
ることになる（Ｓ３０５）。

【００５０】・ＳＯＣの算出 次に、図１１は、電気量積算方式により電池の充電状態
ＳＯＣを求めるときのデータの取り込みとデータの流れ
を示す説明図である。

【００５１】まず、Ｓ４０１において、放電電流Ｉ_d の
データが電流計１６から逐次取り込まれて、主電池１３
の放電量Ｑ_d が算出される。一方、Ｓ４０２においては
放置時間ｔ_sdが取り込まれて自己放電により損失した電
気量Ｑ_sdが算出される。このＳ４０２においては、自己
放電量Ｑ_sdを算出するにあたって自己放電率と温度の関
係を示すマップ５１が参照される。すなわち、そのとき
の温度における自己放電率ＳＤに放置時間ｔ_sdを乗算し
て自己放電電気量Ｑ_sdを算出する。温度のデータは温度
センサ１７から取り込まれる。

【００５２】Ｓ４０３においては、充電量Ｑ_c が求めら
れる。すなわち、充電電流Ｉ_c を充電時間で積分し、こ
れに充電効率η_c を乗算することによって充電量Ｑc を
算出する。このときには、充電効率η_c は電池の充電状
態ＳＯＣのデータと、温度のデータとからマップ５２を
参照して得ている。電池が実際に放電できる電気容量
（標準容量）は、自己放電量に依存する。そこで、Ｓ４
０５において、公称容量Ａｈ₀ から自己放電量Ｑ_sdを引
くことによって標準容量Ｑ_s 求められる。また、電池が
放電できる容量は、放電電流によって変化する。このた
め、Ｓ４０４においては、放電電流と容量の変化の関係
を示すマップ５３を参照して、前記標準容量Ｑ_s に容量
変化率Ｋを乗ずることによって主電池１３の有効容量が
求められる。また、Ｓ４０７では、上述の放電電流の電
流依存性を示すマップ５３を利用して、実際に利用可能
な電池の満充電容量である有効満充電容量が算出され
る。

【００５３】残存容量Ｑ_r は、有効容量Ｑ_e に、充電さ
れた充電量Ｑ_c を加算し、これから放電された電流量Ｑ
_d を減算することにより求められる（Ｓ４０８）。そし
て、この残存容量Ｑ_r を、有効満充電容量Ａｈ_e で割る
ことによって電池の充電状態が求められる（Ｓ４０
９）。なお、このようにして電気量積算による電池の充
電状態（ＳＯＣ）および残存容量を算出することができ
る。

【００５４】そして、ここで算出されたＳＯＣと、高負
荷時残存容量算出手段２１において得られた残存容量か
ら劣化度算出手段２３において劣化度を算出し、公称容
量を劣化度をによって補正し、Ｓ４０７の有効満充電容
量算出を行うことにより、正確なＳＯＣ算出を行うこと
ができる。

【００５５】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る電池残存容
量計においては、常時算出を行えるが電池の劣化の影響
が大きく誤差の累積が生じやすい電気量積算方式の欠点
と、電池の劣化の影響が小さく精度が良いが常時算出の
行えない残存容量測定方法の欠点を共に解消できる。す
なわち、本発明においては、電池の残存容量は電気量積
算方式により常に表示されるので、運転者は電池の残存
容量を常時知覚することができ、この一方で、所定のタ
イミングでこの電気量積算方式により生ずる誤差が、電
池の劣化の影響が小さく精度の良い残存容量測定方法に
より補正されるので、常時精度の良い残存容量を得るこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適な一実施例に係る電池残存容量計
の構成を示すブロック図である。

【図２】電池電圧と電流の間に良好な相関関係が存在す
ることを示すグラフである。

【図３】図１に示す電池残存容量計の動作の流れを示す
フローチャートである。

【図４】電池電圧と残存容量のマップの一例を示すグラ
フである。

【図５】劣化度の算出を行うときの動作を説明するグラ
フである。

【図６】電池放置後の電圧電流特性の変化を示すグラフ
である。

【図７】温度に対する電池容量の変化を示すグラフであ
る。

【図８】電池の劣化度を算出するときの動作を示すフロ
ーチャートである。

【図９】電気量積算方式により生じる充電状態の誤差を
補正するときの動作を説明する図である。

【図１０】電気量積算方式により生じた電池の充電状態
の誤差を補正するときの動作の流れを示すフローチャー
トである。

【図１１】電池の充電状態を算出するときの動作の流れ
を示す図である。

【符号の説明】

１０ 電池残存容量計 １３ 主電池 １５ 電圧計 １６ 電流計 １７ 温度センサ １８ 電気量積算手段 １９ Ｖ−Ｉ特性算出手段 ２０ ＳＯＣ算出手段 ２１ 高負荷時残存容量算出手段 ２３ 劣化度算出手段 ２５ 有効データ判定手段 ２７ 補正手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−341022（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−186179（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−288784（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−143984（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−34138（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−261179（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−237073（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−91276（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−34727（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−96665（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01R 31/36

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気自動車用の電池残存容量計であっ
   て、 電池の放電電流を検出する電流検出手段と、 この電流検出手段で検出された放電電流の変化状態を検
   出する変化状態検出手段と、 電池の放電時における放電電圧を検出する電圧検出手段
   と、 前記電流検出手段および変化状態検出手段の検出結果よ
   り、放電電流が所定値以上であり、かつ放電電流が増加
   しているという条件が満足されているか否かを判定する
   条件判定手段と、 この条件判定手段により前記条件が満足されていると判
   定された時に、そのときの電流および電圧と、予め設け
   られている放電電流および放電電圧に対する残存容量を
   示すマップに基づいて高負荷時残存容量を算出する高負
   荷時残存容量検出手段と、 満充電時から放電された電気量を積算することにより使
   用中の電池の充電状態を算出する充電状態検出手段と、 前記高負荷時残存容量検出手段により算出された高負荷
   時残存容量と、前記充電状態検出手段により算出された
   充電状態から該電池の満充電状態の電池容量を推定する
   電池容量算出手段と、 算出された電池容量と公称容量とを比較することによ
   り、該電池の劣化度を算出する劣化度算出手段と、 を含むことを特徴とする電池残存容量計。
2. 【請求項２】 請求項１記載の電池残存容量計におい
   て、更に、劣化度算出手段によって算出された劣化度に
   基づいて前記充電状態検出手段で検出された充電状態を
   補正する補正手段を含むことを特徴とする電池残存容量
   計。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の電池残存容量計に
   おいて、前記劣化度算出手段は、前記使用中の電池の充
   電状態が８０％〜２０％のときの電池の充電状態と高負
   荷時残存容量とを用いて電池の劣化度を算出することを
   特徴とする電池残存容量計。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の電池残
   存容量計において、電池の劣化度が一定とみなせる所定
   の短期間中における高負荷時残存容量の変化状態に基づ
   いて前記充電状態検出手段の検出結果を補正する補正手
   段を含むことを特徴とする電池残存容量計。