JP3274287B2 - 電池残存容量測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電池残存容量測定装置に
関し、特に負荷の変動が激しくても、正確に電池の残存
容量を求めて表示できる電池残存容量測定装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般にバッテリというのは、接続されて
いる負荷の変動、周囲の温度、経年変化等によって放電
特性が異なるものである。従って、バッテリの残存容量
も負荷の変動、周囲の温度、経年変化等によって異な
る。

【０００３】例えば、図１４に示すように、バッテリの
場合は、温度Ｔが２０度と一定であっても、１０Ａ放
電、２０Ａ放電、…８０Ａ放電とでは放電特性がそれぞ
れ相違し、使用できる電圧範囲を２５Ｖ〜２０Ｖと仮定
すると１０Ａ放電では、１６０分、３０Ａ放電では、４
０分で使用できなくなる。つまり、バッテリというのは
負荷の変動によって、放電率が相違し、バッテリの残存
容量も相違する。

【０００４】特に、電気自動車は、バッテリによって動
くため、バッテリの残存容量については正確な予測が要
求される。この、バッテリの残存容量を測定する方式は
以下のような方式がある。 （１） 実際にバッテリから負荷側に供給される電力量
を測定して積算し、この電力積算値と充電時の電力量か
ら残存容量を予測する方式。 （２） バッテリの端子から負荷側に放電電流が流れた
ときの端子電圧を測定することにより残存容量を予測す
る方式。 （３） バッテリ内の電解液の比重を測定することによ
り残存容量を予測する方式。 （４） バッテリを負荷より解放し、開回路状態におけ
る端子電圧を測定することにより残存容量を予測する方
式。等がある。

【０００５】しかし、（４）の方式は、負荷とバッテリ
を電気的に切離して測定しなければならないため、電気
自動車等のようなシステムには適用できない。また、
（３）の方式は、放電することによって電解液の比重が
小さくなることを利用するものであるが、一般にはバッ
テリ内に比重センサを設けなければならないため、電解
槽の改良が必要となるため、電気自動車には不向きであ
る。

【０００６】そこで、一般には、上記（１）又は（２）
の方式が電気自動車においては主流である。このよう
な、方式を採用した特開平６−３４７２７号公報の電池
残存容量計を例にして説明する。

【０００７】図１５は従来の電池残存容量計の概略構成
図である。同図に示すように、従来の電池残存容量計１
０はスイッチ２の投入に伴って、電圧計９及び電流計７
により主電池３からの電流が所定以上あるときに、Ｖ−
Ｉ特性算出手段１０ａにおいて、その時の電流と電圧を
温度センサ４からの検知データを取り入れて、Ｖ−Ｉ特
性を求める。

【０００８】そして、このような状態で求めたＶ−Ｉ特
性と電池の残存容量には良好な相関関係がある。そこ
で、両者の関係を予め求めて記憶しておき、実際に求め
られたＶ−Ｉ特性と記憶されている関係とから主電池の
残存容量を残存容量算出手段１０ｂが求めて表示部１１
に表示するものであった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電圧と
電流の変化は、その変化の度合いが、常に相関があると
は限らない。例えば、図１６の（ａ）、（ｂ）の電圧と
電流の波形を比較すると、図１６の（ｃ）のＡに示すよ
うに電圧と電流の関係は相関していない箇所がある。

【００１０】これは、負荷の急激な変動があると、バッ
テリの放電電流の急激な変化に対して、バッテリの端子
電圧が追従していないためであると考えられる。

【００１１】従って、負荷が激しく変動すると、電流と
電圧の変化の度合は相関がないことになる。

【００１２】ところが、Ｖ−Ｉ特性と電池の残存容量に
は良好な相関関係があるとして、両者の関係を予め求め
て記憶しておき、実際に求められたＶ−Ｉ特性と記憶さ
れている関係とから主電池の残存容量を求めているた
め、負荷が激しく変動すると、正確なバッテリの残存容
量を求めることができないという問題点があった。

【００１３】従って、負荷が激しく変動したときに表示
されたバッテリの残存容量は信頼できないという問題点
があった。

【００１４】本発明は以上の問題点を解決するためにな
されたもので、負荷の変動が急激であっても、正確にバ
ッテリの残存容量を求めることができる電池残存容量測
定装置を得ることを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の電池残存容量測
定装置は、負荷に接続された電池の端子電圧を検出する
電圧センサと前記負荷に流れる電流を検出する電流セン
サとよりなる検出部を有して、求められた前記電池の残
存容量を表示する電池残存容量測定装置において、前記
検出電圧及び検出電流を一定時間経過する毎に、サンプ
リングし、それぞれが一定数になる毎に、平均化し、該
平均化した検出電圧と平均化した検出電流とが前記所定
数収集される毎に、前記ちらばりデータとして出力する
電圧−電流変化傾向算出部と、前記ちらばりデータを読
み、そのちらばりデータに基づいて、前記平均化した検
出電圧と前記平均化した検出電流が前記所定数収集され
た期間における電圧−電流近似直線関数を求める電圧−
電流近似直線算出部と、前記電圧−電流近似直線関数が
求められる毎に、その電圧−電流近似直線関数より得ら
れる電圧−電流特性に基づいて、前記電池残存容量を求
める電池残存容量算出部とを備えたことを要旨とする。

【００１６】また、前記平均化した検出電圧と前記平均
化した検出電流とが前記所定数集まる毎に、相関係数を
求め、この相関係数が第１の基準負相関係数及び第２の
基準負相関係数（相関の大小では、第１の基準負相関係
数＞第２の基準負相関係数：数値的には第１の基準負相
関係数＜第２の基準負相関係数）に対してどのような範
囲にあるかを判定し、該判定結果に基づいて前記電池、
前記負荷の状況を知らせる判定部とを備えたことを要旨
とする。

【００１７】また、前記判定部は、前記求めた相関係数
が数値的に、前記第１の基準負相関係数と第２の基準負
相関係数との間にあるときは、前記電池の残存容量の低
下を表示器によって知らせることを要旨とする。

【００１８】さらに、前記判定部は、前記求めた相関係
数が数値的に、前記第１の基準負相関係数と第２の基準
負相関係数との間にあるときは、前記電池の残存容量の
低下を表示器によって知らせ、また、前記求めた相関係
数が前記第１の基準負相関係数より数値的に小さいとき
は前記負荷が所定動作中と判定し、さらに、前記求めた
相関係数が前記第２の基準負相関係数より数値的に大き
いときは、前記負荷が停止中と判定することを要旨とす
る。

【００１９】

【作用】本発明においては、電圧センサが負荷に接続さ
れた電池の端子電圧を検出し、電流センサが負荷側に流
れる電流を検出する。

【００２０】そして、電圧−電流変化傾向算出部によ
り、一定時間経過する毎に収集された検出電圧と検出電
流とを平均化し、これらの平均化データを所定数集め
る。

【００２１】そして、このちらばりデータに基づいて、
電圧−電流近似直線算出部が所定数収集された期間にお
ける電圧−電流近似直線関数を求める。つまり、負荷が
激しく急激に変動すればするほど相関度の高い電圧−電
流近似直線関数が得られることになる。

【００２２】次に、電圧−電流近似直線関数が求められ
る毎に、電池残存容量算出部により、その電圧−電流近
似直線関数により得られる電圧−電流特性に基づいて残
存容量が求められる。

【００２３】また、請求項２においては、負荷が所定動
作中においては、検出電流及び検出電圧を平均化し、こ
の平均化データを所定数集めた後に、相関係数を求め
る。つまり、一定時間当たりのばらつきを平均化した所
定数の電圧、電流に対する相関係数が求められ、この相
関係数が第１の基準負相関係数及び第２の基準相関係数
に対して大きいか或いは小さいか若しくは両方の相関係
数の間にあるかが判定され、この判定結果が知らせられ
る。

【００２４】従って、相関係数によって電池の残存容量
がどのような状況になっているかが分かる。

【００２５】また、バッテリというのは一般に、電池の
残存容量がある程度になると、電圧及び電流は変動が少
し低下する。

【００２６】これを、請求項３、４においては第１、第
２の基準負相関係数によって判定している。

【００２７】

【００２８】また、第１、第２の基準負相関係数の間
に、求めた相関係数が存在しているときは表示器を用い
て表示させている。

【００２９】

【００３０】

【実施例】実施例では、電気自動車に搭載されたバッテ
リーの残存容量を測定する場合に本発明の電池残存容量
測定装置を用いた例を説明する。

【００３１】実施例１ 図１は実施例１の概略構成図である。図において、１〜
１１は上記図１５と同様なものである。１２は検出値入
力回路部である。検出値入力回路部１２は、Ｉ／Ｏ１
３、ＬＰＦ１５、Ａ／Ｄ１７より構成され、電圧センサ
９及び電流センサ７からバッテリーの放電電流及び端子
電圧を検出電圧及び検出電流として入力し、ノイズを除
去してデジタル変換する。

【００３２】１９はコンピュータである。コンピュータ
１９のプログラム構成は、電圧−電流変化傾向算出部２
１、バッテリ残存容量算出部２３、電圧−電流近似直線
算出部２９等よりなり、イグニションキーの操作に伴っ
て、サブバッテリーからの電力によって動作状態とな
る。

【００３３】電圧−電流変化傾向算出部２１は、平均個
数判定手段２７、電圧−電流平均化手段２５よりなって
いる。

【００３４】電圧ー電流平均化手段２５は、検出値入力
回路部１１からバッテリー３のデジタルの検出電流及び
電圧を入力し、第１の出力信号が平均個数判定手段２７
から出力される毎に、検出電流及び検出電圧をサンプリ
ングし、サンプリング毎にそれぞれ前回の値と加算し、
それぞれ電圧データ及び電流データの総和としてメモリ
３１に記憶し、また第２の出力信号が平均個数判定手段
２７から出力される毎に、メモリ３１の電圧データの総
和及び電流データの総和をそれぞれ加算回数に基づいて
平均化し、平均化毎にそれぞれ分けてメモリ３３に記憶
する。また、第３の出力信号が出力される毎に、メモリ
３１及びメモリ３３の記憶値をクリアする。

【００３５】平均個数判定手段２７は、電気自動車が運
転中であることを示す負荷動作中信号が出力されている
間は、１００ｍｓ毎に、第１の出力信号を電圧ー電流平
均化手段２５に出力し、また検出電流及び電圧の加算数
が１００個になる毎（１０ｓになる毎に）に、第２の出
力信号を電圧ー電流平均化手段２５に出力する。さら
に、メモリ３３に平均電流値及び平均電圧値が１００個
になったとき、つまり約１６分になったときに、第３の
出力信号を電圧−電流平均化手段２５及び電圧−電流近
似直線算出部２９に出力する。

【００３６】すなわち、電圧−電流平均化手段２５と平
均個数判定手段２７は、所定期間内毎にバッテリ３の放
電電流と電圧とのちらばりデータを得ている。

【００３７】電圧−電流近似直線算出部２９は、１６分
経過したときの第３の出力信号が出力される毎に、メモ
リ３３から複数の平均電圧値と平均電流値とを読み、両
方の誤差の二乗総和をとり、誤差を最小にするための
ａ、ｂを求め、このａ、ｂに基づいて、１６分間の電圧
ー電流近似直線関数（Ｙ＝ａＸ＋ｂ）を求める。

【００３８】バッテリ残存容量算出部２３は、電圧−電
流近似直線算出部２９で電圧ー電流近似直線関数が求め
られる毎に、予め決められている放電電流値Ｙから一次
式（Ｙ＝ａＸ＋ｂ）に基づいて、電圧軸−電流軸上の電
圧値Ｘを特定し、この電圧値Ｘを表示部１１に表示す
る。

【００３９】上記のように構成された電池残存容量測定
装置について以下に動作を説明する。図２は実施例１の
動作を説明するフローチャートである。

【００４０】初めに、コンピュータはイグニッションキ
ーの操作に伴うサブバッテリからの電力の供給に伴っ
て、各部をチェックし、ＲＯＭのプログラムをＲＡＭに
記憶する等の初期設定をする（Ｓ２０１）。そして、平
均個数判定手段２７が負荷動作中信号に基づいて、電気
自動車が停車中かどうかを判断する（Ｓ２０３）。

【００４１】この、負荷動作中信号は、例えばアクセル
の操作量、スピードパルス量、ワイパーの回転量等が所
定以上のとき、又はエアコンのコンプレッサ等がスイッ
チング動作をしているときに、出力されるものであり、
この負荷動作中信号があったときに、電気自動車が動作
中と判断し、出力がなければ停止中と判断するものであ
る。

【００４２】また、この動作中か停止中かの判定を相関
によって判定して負荷動作中信号を出力する場合もあ
る。この例については後述する実施例４で説明する。

【００４３】次に、停車中でないとき、つまり動作中と
判断したときは、平均個数判定手段２７は１００ｍｓ経
過したかどうかを判断し（Ｓ２０５）、１００ｍｓ経過
したときは、第１の出力信号を電圧−電流平均化算出手
段２５に出力し、電圧−電流平均化算出手段２５が検出
値入力回路部１２からのバッテリー電圧（ＶＯＬＴ）、
放電電流（ＣＵＲＲ）を読み（Ｓ２０７）、１００ｍｓ
のときのサンプリングデータ（放電電流、電圧）をそれ
ぞれ前回の値と加算し、電圧データの総和値、電流デー
タの総和値としてメモリ３１に記憶し、平均個数判定手
段２７は加算回数をカウントする（Ｓ２０９）。

【００４４】次に、平均個数判定手段２７はカウント値
Ｎが１００か、つまり１０ｓｅｃ経過したかどうかを判
断し（Ｓ２１１）、１０ｓ経過していないときは、制御
をステップＳ２０３に移して上記のように、電流−電圧
平均化算出手段２５により、１００ｍｓ間毎の放電電流
と電圧とを加算させて、加算回数をカウントする。次
に、平均個数判定手段２７は１０ｓ経過したとき、つま
り、検出電流と検出電圧との加算回数が１００個になっ
たときは、第２の出力信号を電流−電圧平均化手段２５
に出力して、この１０ｓの間の１００個の検出電流（電
流データの総和）と電圧（電圧データの総和）とをそれ
ぞれ平均化させてメモリ３３に記憶させる（Ｓ２１
３）。そして、ステップＳ２１３での平均値がそれぞれ
１００個になったかどうか、つまり約１６分経過したか
どうかを判断し（Ｓ２１５）、約１６分経過していない
ときは、制御をステップＳ２０３に移して、上記のよう
に１０ｓの間の１００個の検出電流と電圧とを加算し、
加算回数に基づいた平均値を１００個求めさせる。

【００４５】従って、電圧ー電流平均化手段２５と平均
個数判定手段２７は、１６分の間に、図１４に示すよう
な、負荷変動に応じた複数の放電特性における複数の電
圧と電流のちらばったデータを、図３に示すように、電
圧と電流軸上に得たことになる。

【００４６】また、図３に示すように、時間の経過に伴
って、バッテリー３の電流と電圧とは、電圧が低下した
特性となっている。このようなことから、電圧−電流近
似直線算出部２９を用いて以下の処理をする。

【００４７】ステップＳ２１５で平均個数判定手段２７
が約１６分になったと判定したときは、第３の出力信号
を電圧ー電流平均化手段２５及び電圧−電流近似直線算
出部２９に出力する。電圧−電流近似直線算出部２９は
メモリ３３から１００個の平均電圧値と平均電流値とを
読み、両方の誤差の二乗総和（最小二乗方）をとった一
次式（Ｙ＝ａＸ＋ｂ）のａ、ｂを求める。

【００４８】そして、バッテリ残存容量算出部２３が、
この一次式（Ｙ＝ａＸ＋ｂ）と予め決められている放電
電流値とから電圧値を特定する（Ｓ２１７）。

【００４９】これは、図３に示すように、電圧軸と電流
軸上における放電電流値Ｙに対応する電圧−電流近似直
線関数の電圧を特定していることになる。

【００５０】このときの放電電流を１０Ａとすると、図
３にしめす電圧は一次式Ｙ＝ａＸ＋ｂに基づいて求める
と２４Ｖよりわずかに高い電圧値となっている。

【００５１】ここで、近似直線の求めかたについて、多
少説明する。例えば電流と電圧の両方の誤差の二乗の総
和をＳとすると、

【数１】 次に、特定した電圧値を求める毎に、バッテリ残存容量
算出部２３は、その特定した電圧値を表示部３５に表示
させる（Ｓ２１９）。

【００５２】次に、終了かどうか、つまりイグニッショ
ンＯＦＦかどうかを判断し、終了でないときは制御をス
テップＳ２０３に移して上記と同様に、運転中の間は、
所定時間内毎の電圧と電流とのちらばりデータが求めら
れる毎に、このちらばりデータから電流と電圧との両方
の誤差が最も小さくなるＶ−Ｉ近似直線が求められ、こ
のＶ−Ｉ近似直線とあらかじめ決められた基準放電電流
値に基づいて、電圧が特定されて表示される。

【００５３】従って、運転中に求めらる各Ｖ−Ｉ近似直
線は、電圧と電流の変動を十分に考慮した近似直線関数
であるから、Ｖ−Ｉ近似直線が求められる毎に特定した
電圧値は一定の基準放電電流における端子電圧を代表す
る値となる。

【００５４】また、変動が激しくて電圧と電流の変化の
割合が激しくなると、より多くのちらばりデータを得ら
れるため、その変化傾向を顕著に捕らえることができ
る。

【００５５】実施例２ 一般にバッテリというのは、温度によって、Ｖ−Ｉ特性
は急激に変化したりする。実施例１では、電圧値そのも
のが温度変化を含んだ値であるから、長期間に渡って運
転していれば、電圧を表示することで残りが検討がつく
が、さらに分かり安くするために、温度変化を考慮して
バッテリの残存容量を求めて表示するのが実施例２であ
る。

【００５６】図５は実施例２の概略構成図である。図に
おいて、１〜３３は上記図１と同様なものである。４は
バッテリ３に設けら、温度を検出する温度センサであ
る。コンピュータ４１のプログラム構成は図１と同様な
電圧ー電流変化傾向算出部２１とバッテリ残存容量算出
部４４から構成されている。

【００５７】バッテリ残存容量算出部４４は、電圧−電
流近似直線算出部２９の近似直線関数に基づいて、バッ
テリ３の端子電圧を特定したとき、温度センサ４のバッ
テリの検出温度を読み、この温度と特定電圧に対応する
残存容量をメモリ４４から読込んで表示部１１に出力す
る。

【００５８】メモリ４４には、図６に示すようにバッテ
リ３の温度とバッテリ３の端子電圧に応じた残存容量が
記憶されている。この図６の対応表は、テーブルとして
いるがバッテリ３の温度とバッテリ３の端子電圧に応じ
た残存容量を示す関数として記憶してもよい。

【００５９】上記のように構成された実施例２の電池残
存容量測定装置について以下に動作を説明する。図７は
実施例２の動作を説明するフローチャートである。

【００６０】図７に示すようにステップＳ７０１〜ステ
ップＳ７１７は図２のステップＳ２０１〜ステップＳ２
１７と同様な処理であり、電圧−電流変化傾向算出部２
１の電圧−電流平均化手段２５、平均個数判定手段２７
と電圧−電流近似直線算出部２９が上記と同様に、電圧
センサ９及び電流センサ７からのバッテリー３の端子電
圧及び負荷に流れる電流を１００ｍｓ間毎に読み、１０
ｓ経過する毎まで加算して平均化し、この平均化された
電圧と電流を１００個得て、電圧−電流のちらばりのデ
ータを得て、このちらばりデータに基づいて、電圧−電
流近似直線関数を求め、電圧−電流近似直線関数と基準
放電電流とよりバッテリ３の端子電圧Ｘを特定する（Ｓ
７０１〜Ｓ７１７）。

【００６１】そして、バッテリ残存容量算出処理部４４
は、特定電圧Ｘが入力すると、検出値入力回路部１２よ
り、温度センサ４のバッテリ温度を読み（Ｓ７１９）、
特定電圧Ｘとバッテリ温度に対応する残存容量をメモリ
４２から読み（Ｓ７２１）、表示部１１に表示させる
（Ｓ７２３）。

【００６２】次に、終了かどうかを判断し（Ｓ７２
５）、終了でないときは、制御をステップＳ７０３に移
して、上記と同様な処理させる。

【００６３】従って、バッテリ残存容量算出処理部４４
は、近似直線関数によって得た特定電圧より、メモリ４
２の温度と電圧と残存容量比率に対応する比率を残存容
量として表示するので、装置の構成が簡単になると共に
安価で、かつ精度の高い残存容量を表示している。

【００６４】また、温度と電圧とに基づいた、残存容量
であるため、運転者が表示された電圧値に基づいて、残
存容量を推定しなくともよいので、初めて乗車した運転
者でも正確に残存容量を知ることができる。

【００６５】実施例３ 図８は実施例３の概略構成図である。図において、１〜
３３は上記図１と同様なものである。５２はバッテリ残
存容量算出部である。バッテリ残存容量算出部５２は起
動判定手段５４を備え、負荷動作中信号が入力したとき
に、電圧−電流変化傾向算出部２１と電圧−電流近似直
線算出部２９を動作させて、上記と同様に近似直線関数
を求めて電圧を特定し、この電圧に基づいて残存容量を
求める。

【００６６】また、負荷が動作していないときは、電圧
−電流変化傾向算出部２１と電圧−電流近似直線算出部
２９とを停止させ、検出電圧と検出電流とに基づいてバ
ッテリの残存容量を求めて表示させる。また、負荷動作
中というのは、負荷の変化が所定以上のときに出力され
るものであり、負荷動作停止は負荷の変化が所定以下の
とき（ただし装置がＯＮ状態にされているとき）の状態
である。

【００６７】この起動判定手段５２を設けるのは、電圧
−電流近似直線関数というのは、ある程度、電圧と電流
のばらつきがあって初めて、精度の高い電圧−電流近似
直線が求められるものである。しかし、例えば電気自動
車が停車中（但し、イグニションキーがＯＮ状態）のと
きは、負荷の変化はほとんどないので、図９の（ａ）及
び（ｂ）に示すように、バッテリ３の電圧及び電流も変
化しないため、Ｖ−Ｉ特性は図９の（ｃ）に示すように
ほとんどばらついてはいない。

【００６８】このため、電圧−電流変化傾向算出部２１
と電圧−電流近似直線算出部２９とを停止させるように
するためである。

【００６９】次に、動作を説明する。図１０は実施例３
の動作を説明するフローチャートである。バッテリ残存
容量算出処理部に関しては、バッテリ温度と電圧値に基
づいて残存容量を算出する実施例２のものであってもよ
いが本例では、実施例１のバッテリ残存容量算出処理部
にしている場合を説明する。

【００７０】図１０に示すようにステップＳ１００１〜
ステップＳ１０２１は図２のステップＳ２０１〜ステッ
プＳ２２１と同様な処理であり、電圧−電流変化傾向算
出部２１の電圧−電流平均化手段２５、平均個数判定手
段２７と電圧−電流近似直線算出部２９が上記と同様
に、電圧センサ９及び電流センサ７からのバッテリー３
の端子電圧及び負荷に流れる電流を１００ｍｓ間毎に読
み、１０ｓ経過するまで加算して平均化し、この平均化
された電圧と電流を１００個得て、電圧−電流のちらば
りデータを得て、このちらばりデータに基づいて、電圧
−電流近似直線関数を求め、電圧−電流近似直線関数と
基準放電電流とよりバッテリ３の端子電圧Ｘを特定して
残存容量を求める（Ｓ１００１〜Ｓ１０２１）。

【００７１】また、ステップＳ１００３で起動判定手段
５２が電気自動車が停車中と判断した場合、つまり負荷
動作停止信号が出力されているときは、起動判定手段５
２は電圧−電流変化傾向算出部２１と電圧−電流近似直
線算出部２９とを停止させ、そして、バッテリ残存容量
算出部５２は検出値入力回路部１２からの電流及び電圧
をサンプリングし、この両方の値に基づいて残存容量を
求めて表示する（Ｓ１０２３）。従って、バッテリの端
子電圧及び放電電流が著しく変動している場合も、逆に
安定している場合でも、常に正確な残存容量を得ること
ができる。

【００７２】実施例４ 図１１は実施例４の概略構成図である。図において、１
〜５４は上記と同様なものである。コンピュータ５６は
電圧−電流変化傾向算出部２１と、電圧−電流近似直線
算出部２９と、バッテリ残存容量算出部５４と判定部５
８とよりなっている。判定部５８は、第３の出力信号の
入力に伴って起動し、メモリ３３に記憶されている検出
電圧と検出電流のちらばりデータより、相関係数を求
め、この相関係数と第１の基準負相関係数と第２の基準
負相関係数とに基づいて、負荷が所定以上変動している
か又は所定以下かどうかを判定し、その判定結果をバッ
テリ残存容量算出部５４に出力する。また、求めた相関
係数が両方の基準負相関係数の間にあるときは、バッテ
リ３の残存容量が所定以下になっていることを示す信号
を表示部１１に出力する。この第１及び第２の基準負相
関係数は図１３に示すように、例えば第１の基準負相関
係数を−０．９とし、第２の基準負相関係数を−０．８
としている。

【００７３】これらの基準負相関係数は、図１３に示す
ように、バッテリというのは、負荷がある程度変動して
いるときは負の相関を示しており、時間の経過に伴っ
て、電圧と電流の相関分布は、図１３に示すようにな
る。そこで、第１の基準負相関係数は強い負の相関に近
い値（例えば−０．９）とし、また変動が小さいときは
図１３に示すように、相関係数は弱い負の相関に近い値
（例えば−０．８）となる。 つまり、両方の基準負相
関係数は、相関の大小では第１の基準負相関係数＞第２
の基準負相関係数であり、数値的には第２の基準負相関
係数（例えば−０．８）＞第１の基準負相関係数（例え
ば−０．９）となる。

【００７４】次に動作を説明する。図１２は実施例２の
動作を説明するフローチャートである。図１２に示すよ
うにステップＳ１２０１〜ステップＳ１２１３は図２の
ステップＳ２０１〜ステップＳ２１５と同様な処理であ
り、電圧−電流変化傾向算出部２１の電圧−電流平均化
手段２５、平均個数判定手段２７が、電圧センサ９及び
電流センサ７からのバッテリー３の端子電圧及び負荷に
流れる電流を１００ｍｓ間毎に読み、１０ｓ経過するま
で加算して平均化し、この平均化された電圧と電流を１
００個得て、電圧−電流のちらばりの散布表を作成す
る。そして、第３の出力信号を判定部５８に出力して起
動させる（Ｓ１２０１〜Ｓ１２１３）。

【００７５】次に、判定部５８はメモリ３３の電圧−電
流のちらばりデータより相関係数を求める（Ｓ１２１
５）。

【００７６】この相関係数ｒの求め方は、相関係数算出
部がメモリ３３から１００個の１０ｓの間の複数の平均
電圧値と平均電流値とを読み、両方の相関係数ｒを下記
の式に基づいて求める（Ｓ２１７）。

【００７７】

【数２】 次に、相関係数ｒが数値的に−０．９以下かどうかを判
断する（Ｓ１２１７）。数値的に−０．９以下（−０．
９より数値的に小さい）と判断したときは、車両が動作
中であると判定して（Ｓ１２１９）、電圧−電流近似直
線算出部２９を起動させて、最小二乗法により電流−電
圧近似直線関数を求めさせる（Ｓ１２２１）。

【００７８】次に、バッテリ残存容量算出部５４に車両
が動作中であることを知らせて、電流−電圧近似直線関
数により上記のようにバッテリ残存容量を算出させる
（Ｓ１２２３）。そして、コンピュータ５６はイグニッ
ションキーのＯＦＦかどうかを判断し（Ｓ１２２５）、
ＯＦＦでないときは、制御をステップＳ１２０３に移し
て上記の動作を実施させる。

【００７９】また、ステップＳ１２１７で−０．９よ
り、求めた相関関数ｒが数値的に大きいとき（相関の大
小では−０．９以下のとき）、例えばｒが−０．８５の
ときは、数値的に−０．８以下（数値的に−０．８より
小さい）かどうかを判定する（Ｓ１２２７）。

【００８０】数値的に−０．８以下（数値的に−０．８
より小さい）と判定したときは、求めた相関係数が数値
的に−０．９と−０．８の間にあると判定し（Ｓ１２２
９）、残存容量低下のウォーニングを表示部１１にさせ
て、制御をステップＳ１２２５に移す（Ｓ１２２５）。

【００８１】また、ステップＳ１２２７で求めた相関係
数ｒが−０．８より数値的に大きいと判定したとき、例
えば−０．７のときは、車両が停止中と判定し（Ｓ１２
３３）、電圧−電流近似直線算出部２９を停止させ、バ
ッテリ残存容量算出部５４に車両が停止中であることを
知らせる。

【００８２】そして、バッテリ残存容量算出部５４に、
電圧、電流安定状態での残存容量を算出させる（Ｓ１２
３５）。

【００８３】つまり、実施例４では図１３に示すよう
に、イグニッションキーの操作があると、時間の経過に
伴った相関係数を求め、相関係数が、無相関に近い値
（第２の基準負相関係数）になったときに、停車したと
判定して、警告等の処理は行わない。

【００８４】また、求めた相関係数が統計的に求められ
ている第１の基準負相関係数以下（相関の大小では第１
の基準負相関係数以下：数値的には第１の基準負相関係
数より大きな値）になったときにバッテリー低下の警告
を表示部１１に出力するのである。

【００８５】従って、温度センサが無くとも、かつ例え
ばアクセルの操作量、スピードパルス量、ワイパーの回
転量、放電電流が所定以上流れたか等を検出しなくとも
バッテリー低下を正確に検出できる共に、バッテリ低下
を判定するのための放電特性等のマップ等をＲＯＭに記
憶しなくとも判定できる。

【００８６】また、マップを用いなくとも、簡単にバッ
テリー低下を正確に検出できるので、例えバッテリが交
換されても又は測定する負荷が代わったとしても、何等
ＲＯＭの内容を変える必要がない。

【００８７】また、本実施例４の判定部は実施例１、実
施例２又は実施例３の電池残存容量測定装置に備えても
よい。

【００８８】なお、上記各実施例では電気自動車のバッ
テリの残存容量を例にして説明したが携帯用パソコン、
携帯電話等に本発明の電池残存容量測定装置を用いても
よい。

【００８９】また、上記各実施例では、電圧−電流近似
直線を得るのに、平均をとって求めたが、あらかじめ決
められた近似直線式に代入して加算、積算、除算等を実
施して求めてもよい。

【００９０】また、上記実施例では、収集時間を１６分
としたが、取り付ける装置によっては、より短くとも又
は長くともよい。

【００９１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、一定時間
経過する毎に集まった検出電圧及び検出電流を平均化
し、この平均化データが所定数集まったときのちらばり
データに基づいて、電圧−電流近似直線関数を求めて残
存容量を求めるようにしたことにより、運転中に求めら
れる近似直線は、電圧と電流の変動を十分に考慮した近
似直線関数となる。

【００９２】このため、例え負荷の変動が激しくとも正
確な残存容量を得ることが可能となる。

【００９３】つまり、近似直線が求められる毎に特定し
た電圧値は一定の基準放電電流における端子電圧を代表
する値となり、例え検出した電圧と電流との変化の割合
に相関がなくとも、求められた電圧は精度が高いという
効果が得られている。

【００９４】また、本発明によれば、検出電圧及び検出
電流の相関係数を求め、この相関係数が第１、第２の基
準負相関係数に対してどの範囲にあるかを判定してい
る。つまり、電気自動車が停止しているかを相関係数に
よって容易に判定できているという効果が得られてい
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の概略構成図である。

【図２】実施例１の動作を説明するフローチャートであ
る。

【図３】バッテリのＶ−Ｉ特性の傾向を説明する説明図
である。

【図４】バッテリの端子電圧の傾向を説明する説明図で
ある。

【図５】実施例２の概略構成図である。

【図６】メモリ４２の温度と電圧と残存容量との関係を
示す説明図である。

【図７】実施例２の動作を説明するフローチャートであ
る。

【図８】実施例３の概略構成図である。

【図９】負荷の変化が非常に小さいときの電圧と電流と
相関を説明する説明図である。

【図１０】実施例３の動作を説明するフローチャートで
ある。

【図１１】実施例４の概略構成図である。

【図１２】実施例４の動作を説明するフローチャートで
ある。

【図１３】実施例３の相関係数の判定を説明する説明図
である。

【図１４】バッテリの放電特性を説明する説明図であ
る。

【図１５】従来の電池残存容量計の概略構成図である。

【図１６】電圧と電流の相関がないときの説明図であ
る。

【符号の説明】

１ 自動車負荷 ３ バッテリ ７ 電流センサ ９ 電圧センサ １２ 検出値入力回路部 ２１ 電圧−電流変化傾向算出部 ２３ バッテリ残存容量算出部 ２５ 電圧−電流平均化手段 ２７ 平均個数判定手段 ２９ 電圧−電流近似直線算出部 ５２ 起動判定手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 下山 憲一 静岡県裾野市御宿1500 矢崎総業株式会 社内 (72)発明者 熊谷 了 静岡県裾野市御宿1500 矢崎総業株式会 社内 (72)発明者 高田 良秀 静岡県裾野市御宿1500 矢崎総業株式会 社内 (56)参考文献 特開 平６−59003（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−162275（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−115084（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01R 31/36 H02J 7/00 H01M 10/42 - 10/48 B60L 3/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 負荷に接続された電池の端子電圧を検出
   する電圧センサと前記負荷に流れる電流を検出する電流
   センサとよりなる検出部を有して、求められた前記電池
   の残存容量を表示する電池残存容量測定装置において、 前記検出電圧及び検出電流を一定時間経過する毎に、サ
   ンプリングし、それぞれが一定数になる毎に、平均化
   し、該平均化した検出電圧と平均化した検出電流とが前
   記所定数収集される毎に、前記ちらばりデータとして出
   力する電圧−電流変化傾向算出部と、 前記ちらばりデータを読み、そのちらばりデータに基づ
   いて、前記平均化した検出電圧と前記平均化した検出電
   流が前記所定数収集された期間における電圧−電流近似
   直線関数を求める電圧−電流近似直線算出部と、 前記電圧−電流近似直線関数が求められる毎に、その電
   圧−電流近似直線関数より得られる電圧−電流特性に基
   づいて、前記電池残存容量を求める電池残存容量算出部
   とを有することを特徴とする電池残存容量測定装置。
2. 【請求項２】 前記平均化した検出電圧と前記平均化し
   た検出電流とが前記所定数集まる毎に相関係数を求め、
   この相関係数が、第１の基準負相関係数及び第２の基準
   負相関係数（相関の大小では、第１の基準負相関係数＞
   第２の基準負相関係数：数値的には第１の基準負相関係
   数＜第２の基準負相関係数）に対してどのような範囲に
   あるかを判定し、該判定結果に基づいて前記電池、前記
   負荷の状況を知らせる判定部とを有することを特徴とす
   る請求項１記載の電池残存容量測定装置。
3. 【請求項３】 前記判定部は、前記求めた相関係数が数
   値的に、前記第１の基準負相関係数と第２の基準負相関
   係数との間にあるときは、前記電池の残存容量の低下を
   表示器によって知らせることを特徴とする請求項２記載
   の電池残存容量測定装置。
4. 【請求項４】 前記判定部は、前記求めた相関係数が数
   値的に、前記第１の基準負相関係数と第２の基準負相関
   係数との間にあるときは、前記電池の残存容量の低下を
   表示器によって知らせ、 また、前記求めた相関係数が前記第１の基準負相関係数
   より数値的に小さいときは前記負荷が所定動作中と判定
   し、 さらに、前記求めた相関係数が前記第２の基準負相関係
   数より数値的に大きいときは、前記負荷が停止中と判定
   することを特徴とする請求項３記載の電池残存容量測定
   装置。