JP3936541B2 - バッテリ容量演算方法及びその装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の負荷に電力を供給するバッテリの充電容量を演算する方法及びその装置に係り、詳しくは、周期的に測定されるバッテリの端子電圧と放電電流とから求めた電圧−電流特性を用いてバッテリの定負荷放電状態における推定上の端子電圧である推定電圧を推定し、この推定電圧を用いてバッテリの充電容量を演算する方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
旧来の車両における推進駆動源は、ガソリンや軽油等を燃料とするエンジンが主流であるが、近年では、燃焼ガスを直接的には排出しない電動モータを唯一の又は補助的な推進駆動源として使用する車両が登場しており、そのような電動モータを搭載した車両においては、電動モータに電力を供給するバッテリの充電容量を把握しておくことが、走行可能距離等を割り出す上で重要となる。
【０００３】
そこで従来から用いられているのが、放電電流の積算値を用いて割り出した積算消費電力をバッテリの満充電容量から差し引いて現在の充電容量を求める電流積算方式や電力積算方式であるが、この方式では、バッテリの個体差や劣化の進行度合い等によって、元々の満充電容量が変化してしまうので、バッテリの現在の充電容量を正確に割り出すことができない。
【０００４】
また、バッテリの電解液比重と充電状態との間には一定の直線的な相関があるので、電解液比重を測定すればバッテリの充電状態を把握することができるはずであるが、実際には、充放電中や充放電の終了直後のバッテリにおいては、電解液と電極との間で発生した化学反応により電解液の比重が不均一となってしまうので、正確な電解液比重を測定してバッテリの充電状態を正確に把握することができない。
【０００５】
さらに、バッテリの端子電圧を測定してバッテリの充電容量を求めることも考えられるが、放電電流を安定させない限り端子電圧も安定しないので、現実には、バッテリの充電状態と相関のある端子電圧を測定により得ることは期待できない。
【０００６】
しかも、図１２の特性図に示すように、バッテリを１０Ａ刻みで１０〜８０（Ａ）の各定電流にて放電させると、放電時間（横軸）とバッテリの端子電圧（Ｖ：縦軸）との相関は、放電電流が小さいほど放電時間が長い点において相互に異なっているが、放電時間が経過するにつれてバッテリの端子電圧が急激に降下する点において共通している。
【０００７】
ここで、図１２の特性図の横軸は時間であるが、定電流放電であることと、バッテリ容量が電気量（Ａｈ）で表されることとを考慮すると、この横軸はバッテリ容量と見てよいと考えることができる。
【０００８】
そこで、図１２の特性図を、定電流放電時における横軸のバッテリ容量と縦軸の端子電圧との相関として見ると、放電電流が小さいほど大きな電力を取り出すことができ、かつ、縦軸側に近いバッテリの満充電状態の付近では容量降下が遅く、縦軸から図１２中右側に離れて放電終始電圧に近づくほど急激に容量が降下してしまうことが判る。
【０００９】
以上のことから、仮に放電電流を安定させることができたとしても、バッテリの充電容量と端子電圧との間には直線的な相関がないので、バッテリの端子電圧から充電容量を求めることはできないことが判る。
【００１０】
そこで注目されるのは、ほぼ直線的な相関があるバッテリの電解液比重と開回路電圧（平衡状態にあるバッテリの開回路状態における端子電圧）との関係と、同じく直線的な相関があるバッテリの電解液比重と充電状態との関係から、直線的な相関が成り立つはずの、バッテリの充電状態と開回路電圧との関係を利用する容量演算方式である。
【００１１】
但し、この容量演算方式の唯一の弱点は、バッテリの開回路電圧を測定できるのが、自然放電を除くと充電状態に変化のない非放電時に限られることであり、換言すると、充電状態に変化の生じる放電時にはバッテリの開回路電圧を測定することができないことである。
【００１２】
したがって、バッテリの充電状態と開回路電圧との関係を利用する容量演算方式を用いる上での最大のポイントは、バッテリの放電時に如何にして開回路電圧を見つけるか、ということになる。
【００１３】
ところで、バッテリの放電時に測定できるのは、バッテリの端子電圧と放電電流であるが、図１２の特性図から、バッテリの充電状態が変わらなくても放電電流が上がればバッテリの端子電圧が下がるのは明らかであるから、端子電圧と放電電流との間には、負の相関を示す電圧−電流特性（Ｉ−Ｖ特性）があり、また、この負の相関を示す電圧−電流特性は、バッテリの充電状態が変わると変化することが判る。
【００１４】
そこで、バッテリの電圧−電流特性をバッテリの充電状態に応じて複数求めるために、次のような測定を行う。
【００１５】
まず、或る電流Ｉa とこの電流Ｉa よりも低い電流Ｉb とが周期的に交互に現れるパルス状の電流によるバッテリの放電を連続して行い、そのときに放電電流とは逆位相で現れるバッテリの端子電圧と放電電流との組（Ｉa ，Ｖ1 ）、（Ｉb ，Ｖ2 ）、（Ｉa ，Ｖ3 ）、（Ｉb ，Ｖ4 ），…を、放電電流のパルス周期（例えば１ｍｓ）に同期し連続して所定数（例えば１００サンプル）サンプリングする。
【００１６】
そして、所定数サンプリングしたバッテリの端子電圧と放電電流との組（Ｉa ，Ｖ01）、（Ｉb ，Ｖ02）、（Ｉa ，Ｖ03）、（Ｉb ，Ｖ04），…から、最小二乗法により、Ｖ＝ａ1 Ｉ＋ｂ1 なるバッテリの直線的な電圧−電流特性式における係数ａ1 ，ｂ1 を得て、この式Ｖ＝ａ1 Ｉ＋ｂ1 を、上記したサンプリングの間における容量に対応したバッテリの電圧−電流特性として位置づける。
【００１７】
次に、上記と同様の放電によって、パルス状の電流Ｉa ，Ｉa によるバッテリの放電を連続して行い、そのときに放電電流とは逆位相で現れるバッテリの端子電圧と放電電流との組（Ｉa ，Ｖ11）、（Ｉb ，Ｖ12）、（Ｉa ，Ｖ13）、（Ｉb ，Ｖ14），…を連続して所定数サンプリングし、これらから、最小二乗法により、Ｖ＝ａ2 Ｉ＋ｂ2 なるバッテリの直線的な電圧−電流特性式における係数ａ2 ，ｂ2 を得て、この式Ｖ＝ａ2 Ｉ＋ｂ2 を、上記したサンプリングの間における容量に対応したバッテリの電圧−電流特性として位置づける。
【００１８】
以後、同様にして、Ｖ＝ａn Ｉ＋ｂn なるバッテリの直線的な電圧−電流特性式における係数ａn ，ｂn を得て、この式Ｖ＝ａn Ｉ＋ｂn を、バッテリの徐々に減少する互いに異なる容量に対応した電圧−電流特性として位置づけることで、１００％から０％までの各容量に対応したバッテリの電圧−電流特性を得る。
【００１９】
尚、各所定数サンプリングしたバッテリの端子電圧と放電電流との組（Ｉa ，Ｖn1）、（Ｉb ，Ｖn2）、（Ｉa ，Ｖn3）、（Ｉb ，Ｖn4），…と、これらに最小二乗法を適用して得られる直線的な電圧−電流特性式Ｖ＝ａn Ｉ＋ｂn との関係を、図１３に模式的に示した。
【００２０】
ここで、上述のようにして得た各容量に応じたバッテリの電圧−電流特性式に、仮想の定電流値である仮想電流値Ｉｓを各々代入し、それによって求まるＶを、バッテリの定負荷放電状態における推定上の端子電圧である推定電圧Ｖｎと定義すると、図１４のグラフに示すような定電流放電特性が得られる。
【００２１】
そして、仮想電流値Ｉｓとして正のいずれの値を代入しても、その仮想電流値Ｉｓによる定電流放電特性は、横軸に取った容量が図１４中右側に進んで０に近づくにつれて推定電圧Ｖｎが急激に低下するという、非直線的な特性となり、理論上開回路電圧を示すはずの仮想電流値Ｉｓ＝０Ａの場合においても、定電流放電特性は同様の特性を示すことが判る。
【００２２】
但し、図１４のグラフによれば、仮想電流値Ｉｓが小さければ小さいほど、容量が０に近づくにつれて推定電圧Ｖｎが低下する度合いが小さくなっているため、あくまで仮想の領域であるが、上述のようにして得た各容量に応じたバッテリの電圧−電流特性式に仮想電流値Ｉｓとして負の値を代入して、その負の値の仮想電流値Ｉｓによる定電流放電特性をグラフに示すと、図１５に示すように、この場合においては、仮想電流値Ｉｓ＝−１０Ａを境に、容量０に近い領域の推定電圧Ｖｎの特性変化が変極する。
【００２３】
したがって、理論上では、仮想電流値Ｉｓを−１０Ａとすると、定電流放電における推定電圧Ｖｎがバッテリの容量に対して直線的な特性を示すことになる。
【００２４】
そこで、上述のようにして得た各容量に応じたバッテリの電圧−電流特性を、縦軸を放電電流Ｉとし横軸を端子電圧Ｖとした同一平面上に展開した、図１６のグラフ上において、定電流放電における推定電圧Ｖｎがバッテリの容量に対して直線的な特性を示すことを検証してみる。
【００２５】
まず、各電圧−電流特性式の傾きを表す係数ａ1 ，ａ2 ，…，ａn が各々異なり、かつ、各電圧−電流特性式の切片を表す係数ｂ1 ，ｂ2 ，…，ｂn も各々異なることから、図１６中の現実に存在する正の放電電流領域においては、バッテリ容量の変化に対して端子電圧Ｖが直線的に変化する放電電流値Ｉは存在しない。
【００２６】
しかし、図１６中の想像上の領域である負の放電電流領域においては、放電電流値Ｉ＝−１０Ａの時に、バッテリの容量に対して端子電圧Ｖが直線的に変化する特性を示すことになり、この放電電流値Ｉ＝−１０Ａにおける各容量に対応するバッテリの端子電圧Ｖが、推定電圧Ｖｎであるということになる。
【００２７】
そこで、この仮想電流値Ｉｓ＝−１０Ａにおけるバッテリの容量とこれに対して直線的な相関を有する推定電圧Ｖｎとの関係をグラフに表すと、図１７に示すように、縦軸の満充電時の開回路電圧Ｖｓと放電終止時の開回路電圧Ｖｅとの間に推定電圧Ｖｎが存在することになり、この推定電圧Ｖｎに対応する横軸の容量上の値が、バッテリの残存容量、つまり、充電状態ＳＯＣ（State of charge ）ということになる。
【００２８】
したがって、推定電圧Ｖｎはバッテリの開回路電圧に代わるものであるということができ、開回路電圧が測定できない放電時においても、その放電が、電力を供給する負荷が放電中に変化しない定負荷放電であれば、その放電中に微妙に変動するバッテリの端子電圧と放電電流とを測定することで、その定負荷放電におけるバッテリの端子電圧と放電電流との相関である電圧−電流特性を求めて、その特性式（Ｖ＝ａＩ＋ｂ）に仮想電流値Ｉｓ＝−１０Ａを代入して推定電圧Ｖｎを求めることで、この推定電圧Ｖｎからバッテリの充電状態ＳＯＣを求めることができる。
【００２９】
そして、図１７の縦軸上における推定電圧Ｖｎと満充電時の開回路電圧Ｖｓとの比に換算して、満充電容量に対する現在の充電状態ＳＯＣを求めると、
ＳＯＣ＝｛（Ｖｎ−Ｖｅ）／（Ｖｓ−Ｖｅ）｝×１００（％）
となる。
【００３０】
しかし、正確を期して、電力（Ｖ×Ａｈ）の比に換算して満充電容量に対する現在の充電状態ＳＯＣを求めると、
となる。
【００３１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、バッテリの放電中には、図１８に示すように、純抵抗（バッテリのオーミック抵抗）の影響による電圧降下、つまり、純抵抗に放電電流を乗じたＩＲ降下や、放電側分極による電圧降下が生じ、逆に、バッテリの充電中には、これら純抵抗の影響による電圧上昇や充電側分極による電圧上昇が生じる。
【００３２】
特に、図１８に示すように、バッテリの放電時に生じる放電側分極に含まれる、電極の表面上で酸化還元反応を進行させるための活性化分極や、物質移動の結果として電極表面と溶液バルクとの間に生じた反応物や生成物の濃度差による濃度分極は、放電電流の増減に対して多少遅れて反応するため、放電電流の値に比例するような直線的相関を示さない。
【００３３】
そのため、上述したように、バッテリの充電状態ＳＯＣを求めるために、放電時に測定できないバッテリの開回路電圧に代わって推定電圧Ｖｎを求める場合、その前段階として、端子電圧と放電電流とを放電中に測定してバッテリの電圧−電流特性を求めると、その端子電圧が放電時の分極による電圧降下を含んでいることから、求めたバッテリの電圧−電流特性やその電圧−電流特性から推定した推定電圧Ｖｎが、バッテリの充電状態ＳＯＣだけでなく分極による電圧降下を反映したものとなってしまい、よって、この推定電圧Ｖｎをそのまま用いたのでは、バッテリの充電状態ＳＯＣを正確に求めることができない。
【００３４】
しかも、前回の充放電による分極に伴う電圧上昇や電圧降下が残った状態で放電が開始されると、充電側分極についてはこれを相殺するような放電側分極が発生しないと、また、放電側分極についてはこれを上回るような電圧降下を生じさせるだけの分極が新たに発生しないと、平衡状態から放電を開始したバッテリとは異なる電圧−電流特性を示す。
【００３５】
したがって、このような状況を考慮するとなおさら、バッテリの放電時の放電電流と端子電圧とから求める電圧−電流特性により、バッテリの開回路電圧に代わる推定電圧Ｖｎを推定して、この推定電圧Ｖｎを用いてバッテリの充電状態ＳＯＣを求める場合には、如何にして、同じ条件の下で電圧−電流特性を求めて推定電圧Ｖｎを推定するかが重要となる。
【００３６】
本発明は前記事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、放電時に測定できるバッテリの端子電圧と放電電流との相関から求められる、バッテリの定負荷放電状態における推定上の端子電圧である推定電圧を用いて、バッテリの充電状態を求めるに当たり、推定電圧を求める機会として利用するバッテリの放電が、前回の充放電による分極に伴う電圧上昇や電圧降下を解消しないまま行われたものである場合であっても、バッテリの充電状態を正確に演算することのできるバッテリ容量演算方法と、この方法を実施する際に用いて好適なバッテリ容量演算装置とを提供することにある。
【００３７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成する請求項１乃至請求項３記載の本発明は、バッテリ容量演算方法に関するものであり、請求項４乃至請求項６記載の本発明は、バッテリ容量演算装置に関するものである。
【００３８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載した本発明のバッテリ容量演算方法は各種の充電容量におけるバッテリの電圧―電流特性を表わす式に基づいて、前記充電容量の変化に対応して直線的に変化する電圧を与える電流の値を仮想電流として、あらかじめ、求めておき、前記バッテリが、少なくとも放電直前に該バッテリに発生していた充電側分極を解消するのに十分な電流値による定負荷放電を行う毎に、前記定負荷放電の放電電流値が最大電流値から減少する間に周期的に測定した、前記バッテリの端子電圧と放電電流とから電圧−電流特性を表わす式を求め、求められた前記電圧−電流特性を表わす式において前記仮想電流を代入して、推定電圧を算出し、この推定電圧を用いて前記バッテリの充電容量を演算することを特徴とする。この推定電圧は、バッテリの充電容量を反映した電圧として、平衡状態のバッテリの開回路電圧の代わりに、放電時のバッテリの充電状態を知る手がかりとするべく、あらかじめ求められた仮想電流を放電時の電圧―電流特性を表わす式へ代入することにより求められる。
【００３９】
また、請求項２に記載した本発明のバッテリ容量演算方法は、請求項１に記載した本発明のバッテリ容量演算方法において、少なくとも放電直前に前記バッテリに発生していた充電側分極を解消するのに十分な電流値を、前記車両のセルモータ始動時に必要とする所定の大電流値とした。
【００４０】
さらに、請求項３に記載した本発明のバッテリ容量演算方法は、請求項２に記載した本発明のバッテリ容量演算方法において、前記バッテリの放電電流値が前記所定の大電流値よりも低く、かつ、前記セルモータ以外の前記車両の負荷が駆動されている際における最大放電電流値以上の、目標電流値に低下するまでの間に、周期的に測定した前記バッテリの端子電圧と放電電流とから、前記電圧−電流特性を求めるようにした。
【００４１】
また、請求項４に記載した本発明のバッテリ容量演算装置は、図１の基本構成図に示すように、車両の負荷に電力を供給するバッテリ１３の、放電直前に前記バッテリに発生していた充電側分極を解消するのに十分な電流値による該バッテリの定負荷放電における前記バッテリの放電電流が、最大電流値から減少し始めたことを検出する放電電流減少開始検出手段と、前記バッテリの放電電流が最大電流値から減少し始めたことを前記放電電流減少開始検出手段が検出した後に、周期的に測定される前記バッテリの端子電圧と放電電流とから電圧−電流特性を表わす式を求める特性割出手段２３Ａと、前記特性割出手段により求められた電圧−電流特性を表わす式において、各種の充電容量におけるバッテリの電圧―電流特性を表わす式に基づいてあらかじめ求められた前記充電容量の変化に対応して直線的に変化する電圧である推定電圧を与える電流を、仮想電流値として代入して、前記バッテリの定負荷放電状態における充電側分極を解消するのに十分な電流値による定負荷放電時における前記バッテリの推定電圧Ｖｎを算出する推定電圧推定手段２３Ｂとを備えており、前記推定電圧推定手段が推定した前記バッテリの推定電圧を用いて前記バッテリ１３の充電容量を演算することを特徴とする。
【００４２】
さらに、請求項５に記載した本発明のバッテリ容量演算装置は、請求項４に記載した本発明のバッテリ容量演算装置において、少なくとも放電直前に前記バッテリ１３に発生していた充電側分極を解消するのに十分な電流値が、前記車両のセルモータ５始動時に必要とする所定の大電流値であり、前記放電電流減少開始検出手段Ａが、前記バッテリ１３の定負荷放電において、該バッテリ１３の放電電流が前記所定の大電流値から減少し始めたことを検出するように構成されているものとした。
【００４３】
また、請求項６に記載した本発明のバッテリ容量演算装置は、請求項５に記載した本発明のバッテリ容量演算装置において、前記所定の大電流値から減少し始めたことを前記放電電流減少開始検出手段Ａが検出した前記バッテリ１３の放電電流が、前記セルモータ５以外の前記車両の負荷が駆動されている際における最大放電電流値以上の、目標電流値に低下したことを検出する放電電流低下検出手段Ｃをさらに備えており、前記特性割出手段２３Ａが、前記バッテリ１３の放電電流が前記所定の大電流値から減少し始めたことを前記放電電流減少開始検出手段Ａが検出した後、前記目標電流値に低下したことを前記放電電流低下検出手段Ｃが検出するまでの間、前記周期的に測定される前記バッテリ１３の端子電圧と放電電流とから前記電圧−電流特性を求めるものとした。
【００４４】
請求項１に記載した本発明のバッテリ容量演算方法によれば、バッテリが行う定負荷放電の放電電流が、少なくとも放電直前にバッテリに発生していた充電側分極を解消するのに十分な電流値に達すると、前回の放電において発生した放電側や充電側の分極による電圧降下や電圧上昇が仮に放電開始前に残存していても、その残存する電圧降下を上回る、放電電流値に応じた大きさの放電側分極が発生した状態となり、或は、その残存する電圧上昇が解消した上で、放電電流値に応じた大きさの放電側分極が新たに発生した状態となる。
【００４５】
一方、平衡状態にあるバッテリが、少なくとも放電直前にバッテリに発生していた充電側分極を解消するのに十分な電流値による定負荷放電を行っても、その放電電流値に達すると、その放電電流値に応じた大きさの放電側分極が発生した状態となる。
【００４６】
したがって、バッテリが、少なくとも放電直前にバッテリに発生していた充電側分極を解消するのに十分な電流値による定負荷放電を行うと、その定負荷放電の開始前にバッテリが平衡状態にあったか、それとも、前回の放電において発生した放電側や充電側の分極状態が完全には解消しきれていない状態にあったかに拘わらず、少なくとも放電直前にバッテリに発生していた充電側分極を解消するのに十分な電流値から放電電流が減少している間のバッテリの端子電圧と放電電流とから求めた電圧−電流特性により推定されるバッテリの推定電圧は、同じ値となる。
【００４７】
そして、バッテリが、少なくとも放電直前にバッテリに発生していた充電側分極を解消するのに十分な電流値による定負荷放電を行うと、その度に、前回の放電において発生した放電側や充電側の分極による電圧降下や電圧上昇が仮に放電開始前に残存していても、その残存する電圧降下や電圧上昇の影響が排除された後の、放電電流値が、少なくとも放電直前にバッテリに発生していた充電側分極を解消するのに十分な電流値から減少する間に周期的に測定したバッテリの端子電圧と放電電流とから電圧−電流特性が求められ、この前回の放電において発生した分極の影響が排除された電圧−電流特性を用いて、バッテリの現在の推定電圧が推定され、この推定電圧の値から、バッテリの充電状態が演算されることになる。
【００４８】
また、請求項２に記載した本発明のバッテリ容量演算方法によれば、請求項１に記載した本発明のバッテリ容量演算方法において、車両のセルモータ始動時に必要とする所定の大電流値は、その車両の他の負荷に対してバッテリからの電力が仮に複数同時に供給されている場合であっても、その場合の電流値を上回ることから、このセルモータ始動時に必要とする所定の大電流値を、少なくとも放電直前にバッテリに発生していた充電側分極を解消するのに十分な電流値とすることで、放電電流が所定の大電流値に達した際に、前回の放電によって発生した放電側分極による電圧降下を上回る電圧降下がバッテリの端子電圧に発生した状態に至ることになる。
【００４９】
さらに、請求項３に記載した本発明のバッテリ容量演算方法によれば、請求項２に記載した本発明のバッテリ容量演算方法において、バッテリの放電電流値が所定の大電流値から減少して、セルモータ以外の車両の負荷が駆動されている際における最大放電電流値以上の目標電流値に低下すると、その状態でバッテリの端子電圧に残存している放電側分極による電圧降下には、セルモータ以外の車両の負荷に電力を供給することで発生した放電側分極による電圧降下成分は表面上現れず、所定の大電流値による放電を行ったことによって発生した放電側分極による電圧降下の、放電電流が目標電流値に低下したことにより解消した分を除く残存成分のみが、表面上現れた状態となる。
【００５０】
したがって、所定の大電流値による定負荷放電を行ったバッテリの放電電流値が、所定の大電流値から減少して目標電流値に低下するまでの間に、周期的に測定した端子電圧と放電電流とから、バッテリの電圧−電流特性を求めると、この電圧−電流特性から推定した推定電圧は、セルモータ以外の車両の負荷が今なお駆動されているとしても、所定の大電流値による放電を行ったことによって発生した放電側分極による電圧降下の、放電電流が目標電流値に低下したことにより解消した分を除く残存成分のみを、純粋に反映したものになることになる。
【００５１】
また、請求項４に記載した本発明のバッテリ容量演算装置によれば、図１に示すように、バッテリ１３が行う定負荷放電の放電電流が、少なくとも放電直前にバッテリ１３に発生していた充電側分極を解消するのに十分な電流値に達すると、前回の放電において発生した放電側や充電側の分極による電圧降下や電圧上昇が仮に放電開始前に残存していても、その残存する電圧降下を上回る、放電電流値に応じた大きさの放電側分極が発生した状態となり、或は、その残存する電圧上昇が解消した上で、放電電流値に応じた大きさの放電側分極が新たに発生した状態となる。
【００５２】
一方、平衡状態にあるバッテリ１３が、少なくとも放電直前にバッテリ１３に発生していた充電側分極を解消するのに十分な電流値による定負荷放電を行っても、その放電電流値に達すると、その放電電流値に応じた大きさの放電側分極が発生した状態となる。
【００５３】
したがって、バッテリ１３が、少なくとも放電直前にバッテリ１３に発生していた充電側分極を解消するのに十分な電流値による定負荷放電を行うと、その定負荷放電の開始前にバッテリ１３が平衡状態にあったか、それとも、前回の放電において発生した放電側や充電側の分極状態が完全には解消しきれていない状態にあったかに拘わらず、少なくとも放電直前にバッテリ１３に発生していた充電側分極を解消するのに十分な電流値から放電電流が減少している間のバッテリ１３の端子電圧と放電電流とから求めた電圧−電流特性により推定されるバッテリ１３の推定電圧は、同じ値となる。
【００５４】
そして、バッテリ１３が、少なくとも放電直前にバッテリ１３に発生していた充電側分極を解消するのに十分な電流値による定負荷放電を行うと、バッテリ１３の放電電流が最大電流値から減少し始めたことを放電電流減少開始検出手段Ａが検出する度に、前回の放電において発生した放電側や充電側の分極による電圧降下や電圧上昇が仮に放電開始前に残存していても、その残存する電圧降下や電圧上昇の影響が排除された後の、放電電流値が最大電流値から減少する間に周期的に測定したバッテリ１３の端子電圧と放電電流とから電圧−電流特性が特性割出手段２３Ａにより求められ、この前回の放電において発生した分極の影響を排除して特性割出手段２３Ａにより求められた電圧−電流特性を用いて、少なくとも放電直前にバッテリ１３に発生していた充電側分極を解消するのに十分な電流値による定負荷放電時におけるバッテリ１３の推定電圧が推定電圧推定手段２３Ｂにより推定され、この推定電圧推定手段２３Ｂにより推定された推定電圧の値から、バッテリ１３の充電状態が演算されることになる。
【００５５】
さらに、請求項５に記載した本発明のバッテリ容量演算装置によれば、請求項４に記載した本発明のバッテリ容量演算装置において、車両のセルモータ５始動時に必要とする所定の大電流値は、その車両の他の負荷に対してバッテリ１３からの電力が仮に複数同時に供給されている場合であっても、その場合の電流値を上回ることから、このセルモータ５始動時に必要とする所定の大電流値を、少なくとも放電直前にバッテリ１３に発生していた充電側分極を解消するのに十分な電流値とすることで、バッテリ１３による定負荷放電の放電電流が所定の大電流値から減少し始めたことを放電電流減少開始検出手段Ａが検出した時点では、それ以前に放電電流が所定の大電流値に一旦達していて、前回の充放電によって発生した分極を解消するのに十分な放電側分極がバッテリ１３に発生した状態に至っていることになる。
【００５６】
また、請求項６に記載した本発明のバッテリ容量演算装置によれば、請求項５に記載した本発明のバッテリ容量演算装置において、バッテリ１３の放電電流値が所定の大電流値から減少して、セルモータ５以外の車両の負荷が駆動されている際における最大放電電流値以上の目標電流値に低下したことを放電電流低下検出手段Ｃが検出した時点では、その状態でバッテリ１３の端子電圧に残存している放電側分極による電圧降下には、セルモータ５以外の車両の負荷に電力を供給することで発生した放電側分極による電圧降下成分は表面上現れず、所定の大電流値による放電を行ったことによって発生した放電側分極による電圧降下の、放電電流が目標電流値に低下したことにより解消した分を除く残存成分のみが、表面上現れた状態に至っていることになる。
【００５７】
したがって、バッテリ１３の放電電流が所定の大電流値から減少し始めたことを放電電流減少開始検出手段Ａが検出した後、目標電流値に低下したことを放電電流低下検出手段Ｃが検出するまでの間に、周期的に測定した端子電圧と放電電流とから特性割出手段２３Ａがバッテリ１３の電圧−電流特性を求めると、この電圧−電流特性から推定電圧推定手段２３Ｂが推定した推定電圧は、セルモータ５以外の車両の負荷が今なお駆動されているとしても、所定の大電流値による放電を行ったことによって発生した放電側分極による電圧降下の、放電電流が目標電流値に低下したことにより解消した分を除く残存成分のみを、純粋に反映したものになることになる。
【００５８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるバッテリ容量演算方法を、本発明によるバッテリ容量演算装置と共に、図面を参照して説明する。
【００５９】
図２は本発明のバッテリ容量演算方法を適用した本発明の一実施形態に係るバッテリ容量演算装置の概略構成を一部ブロックにて示す説明図であり、図２中引用符号１で示す本実施形態のバッテリ容量演算装置は、エンジン３に加えてモータジェネレータ５を有するハイブリッド車両に搭載されている。
【００６０】
そして、このハイブリッド車両は、通常時はエンジン３の出力のみをドライブシャフト７からディファレンシャルケース９を介して車輪１１に伝達して走行させ、高負荷時には、バッテリ１３からの電力によりモータジェネレータ５をモータとして機能させて、エンジン３の出力に加えてモータジェネレータ５の出力をドライブシャフト７から車輪１１に伝達し、アシスト走行を行わせるように構成されている。
【００６１】
また、このハイブリッド車両は、減速時や制動時にモータジェネレータ５をジェネレータ（発電機）として機能させ、運動エネルギを電気エネルギに変換してバッテリ１３を充電させるように構成されている。
【００６２】
尚、モータジェネレータ５はさらに、不図示のスタータスイッチのオンに伴うエンジン３の始動時に、エンジン３のフライホイールを強制的に回転させるセルモータとして用いられるが、その場合にモータジェネレータ５は、このハイブリッド車両に搭載された他の電動負荷が同時に複数動作している状態よりも多くの電力を単独で消費する。
【００６３】
ちなみに、本実施形態のハイブリッド車両においては、スタータスイッチはオフであるものの、不図示のアクセサリスイッチやイグニッションスイッチとか、モータジェネレータ５以外の電装品（負荷）のスイッチ（図示せず。）がオンであるために、エアコン、オーディオ機器、パワーウィンド、ヘッドライト、並びに、ルームランプ（いずれも図示せず。）等が作動している場合、バッテリ１３から流れる放電電流は、それらの電装品が同時に複数作動していても３５Ａ（アンペア）に満たない。
【００６４】
逆に、アクセサリスイッチがオンされ、その上でスタータスイッチがオンされて、エンジン３を始動させるためにモータジェネレータ５をセルモータとして作動させる際には、例え他の電装品が何も作動していなくても、およそ２５０Ａ（アンペア）に達する放電電流がバッテリ９から瞬時的に流れる。
【００６５】
したがって、本実施形態のバッテリ容量演算装置１においては、バッテリ１３の放電電流が目標電流値＝３５Ａ（下限）から最大電流値＝２５０Ａ（上限）までの間にあるかどうかが、モータジェネレータ５をセルモータとして作動させるための定負荷放電が行われていることを見分けるための目安となる。
【００６６】
尚、スタータスイッチのオンによりモータジェネレータ５によってエンジン３が始動されると、イグニッションキー（図示せず。）の操作解除に伴って、スタータスイッチがオフになってイグニッションスイッチやアクセサリスイッチのオン状態に移行する。
【００６７】
話を構成の説明に戻して、本実施形態のバッテリ容量演算装置１は、上述したバッテリ１３の充電状態を演算するもので、アシスト走行用のモータやセルモータとして機能するモータジェネレータ５等、電装品に対するバッテリ１３の放電電流Ｉや、ジェネレータとして機能するモータジェネレータ５からのバッテリ１３に対する充電電流を検出する電流センサ１５と、バッテリ１３に並列接続した無限大抵抗を有し、バッテリ１３の端子電圧Ｖを検出する電圧センサ１７と、エンジン３が配置されたエンジンルーム（図示せず）の温度ｈを検出する温度センサ１９とを備えている。
【００６８】
また、本実施形態のバッテリ容量演算装置１は、上述した電流センサ１５、電圧センサ１７、及び、温度センサ１９の出力がインタフェース回路（以下、「Ｉ／Ｆ」と略記する。）２１におけるＡ／Ｄ変換後に取り込まれるマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」と略記する。）２３と、このマイコン２３に接続された不揮発性メモリ（以下、「ＮＶＭ」と略記する。）２５，２７とをさらに備えている。
【００６９】
そして、前記マイコン２３は、ＣＰＵ２３ａ、ＲＡＭ２３ｂ、及び、ＲＯＭ２３ｃを有しており、このうち、ＣＰＵ２３ａには、ＲＡＭ２３ｂ及びＲＯＭ２３ｃの他、前記Ｉ／Ｆ２１及びＮＶＭ２５，２７が各々接続されており、また、上述した不図示のスタータスイッチ、イグニッションスイッチやアクセサリスイッチ、モータジェネレータ５以外の電装品（負荷）のスイッチ等が、さらに接続されている。
【００７０】
前記ＲＡＭ２３ｂは、各種データ記憶用のデータエリア及び各種処理作業に用いるワークエリアを有しており、前記ＲＯＭ２３ｃには、ＣＰＵ２３ａに各種処理動作を行わせるための制御プログラムと、前記ＮＶＭ２５にバッテリ１３の開回路電圧ＯＣＶが格納、記憶された時点のバッテリ１３自体又は周辺の温度ｈ1 と、後述する処理によって推定される、定負荷放電状態における推定上の端子電圧Ｖである推定電圧Ｖｎの推定時点におけるバッテリ１３自体又は周辺の温度ｈ2 とに応じて、前記ＮＶＭ２７に格納、記憶されている残存電圧降下値ｅ0 を補正するための補正データとが格納されている。
【００７１】
尚、ＲＯＭ２３ｃに格納されている残存電圧降下値ｅ0 の補正データは、図３に示すグラフのように、温度０゜Ｃの時の補正係数を「１」とした場合の、温度０゜Ｃ〜温度５５゜Ｃの各温度における補正係数を表した、いわば、温度対補正係数のテーブルのようなものである。
【００７２】
前記ＮＶＭ２５には、充電容量の変化に応じて変化する前記バッテリ１３の平衡状態、即ち、充放電時の分極による電圧上昇や電圧降下が完全に解消して残っていない状態における端子電圧Ｖが、バッテリ１３の開回路電圧ＯＣＶとして格納、記憶されると共に、その開回路電圧ＯＣＶが格納、記憶された時点で温度センサ１９が検出したエンジンルームの温度が、バッテリ１３自体又は周辺の温度ｈ1 として格納、記憶される。
【００７３】
尚、ハイブリッド車両が製造された当初の時点では、実装時に別途計測されたバッテリ１３の端子電圧Ｖが、開回路電圧ＯＣＶとしてＮＶＭ２５に予め格納、記憶されていると共に、その開回路電圧ＯＣＶが格納、記憶された時点のバッテリ１３自体又は周辺の温度が、バッテリ１３自体又は周辺の温度ｈ1 としてＮＶＭ２５に予め格納、記憶されている。
【００７４】
前記ＮＶＭ２７には、不図示のイグニッションスイッチのオンに伴って、モータジェネレータ５によりエンジン３を始動させるためにバッテリ１３が瞬時的に定負荷放電を行った際に、その定負荷放電中に電流センサ１５や電圧センサ１７により検出されたバッテリ１３の端子電圧Ｖと放電電流Ｉとの相関を基にして、後述する処理によって推定される、定負荷放電状態における推定上の端子電圧Ｖである推定電圧Ｖｎを、ＮＶＭ２５に格納、記憶されているバッテリ１３の開回路電圧ＯＣＶから差し引いた、バッテリ１３の放電終了時における残存分極の影響による残存電圧降下量である残存電圧降下値ｅ0 が、格納、記憶される。
【００７５】
尚、上述した電流センサ１５、電圧センサ１７、及び、温度センサ１９の出力は、Ｉ／Ｆ２１を介して常時マイコン２３のＣＰＵ２３ａに取り込まれる。
【００７６】
次に、前記ＲＯＭ２３ｃに格納された制御プログラムに従いＣＰＵ２３ａが行う処理を、図４乃至図７のフローチャートを参照して説明する。
【００７７】
バッテリ１３からの給電を受けてマイコン２３が起動しプログラムがスタートすると、ＣＰＵ２３ａは、まず、図４にメインルーチンのフローチャートで示すように、初期設定を実行する（ステップＳ１）。
【００７８】
このステップＳ１における初期設定では、ＲＡＭ２３ｂのワークエリアに設けられたフラグエリアのフラグのリセットやタイマエリアのゼロリセット及びタイムカウントの開始等を行う。
【００７９】
ステップＳ１の初期設定が済んだならば、次に、開回路電圧更新処理（ステップＳ３）と充電状態演算処理（ステップＳ５）とを続けて行った後、バッテリ１３からの給電が断たれたか否かを確認し（ステップＳ７）、断たれていない場合は（ステップＳ７でＮ）、ステップＳ３にリターンし、断たれた場合は（ステップＳ７でＹ）、終了処理を行った後（ステップＳ９）、一連の処理を終了する。
【００８０】
そして、ステップＳ３の開回路電圧更新処理においては、図５にサブルーチンのフローチャートで示すように、ＲＡＭ２３ｂのタイマエリアにおけるタイマ値Ｔが、最大分極発生状態からの分極解消に必要な所定時間Ｔｈを超えているか否かを確認し（ステップＳ３ａ）、所定時間Ｔｈを超えていない場合は（ステップＳ３ａでＮ）、開回路電圧更新処理を終了して図４のメインルーチンにリターンし、超えた場合は（ステップＳ３ａでＹ）、電圧センサ１７の検出したバッテリ１３の端子電圧ＶのＡ／Ｄ変換値をＩ／Ｆ２１から取得すると共に（ステップＳ３ｂ）、温度センサ１９の検出した不図示のエンジンルームの温度ｈのＡ／Ｄ変換値をＩ／Ｆ２１から取得する（ステップＳ３ｃ）。
【００８１】
続いて、ＮＶＭ２５に格納、記憶されているバッテリ１３の開回路電圧ＯＣＶと、その開回路電圧ＯＣＶが格納、記憶された時点のバッテリ１３自体又は周辺の温度ｈ1 を、ステップＳ３ｂ及びステップＳ３ｃで取得したバッテリ１３の端子電圧Ｖやエンジンルームの温度ｈのＡ／Ｄ変換値に更新し（ステップＳ３ｄ）、ＲＡＭ２３ｂの平衡状態フラグエリアのフラグＦを「１」に設定した後（ステップＳ３ｅ）、開回路電圧更新処理を終了して図４のメインルーチンにリターンする。
【００８２】
また、ステップＳ５の充電状態演算処理では、図６にサブルーチンのフローチャートで示すように、スタータスイッチ以外のスイッチの状態がオフからオンに移行したか否かを確認し（ステップＳ５ａ）、移行していない場合は（ステップＳ５ａでＮ）、後述するステップＳ５ｆに進み、移行した場合は（ステップＳ５ａでＹ）、Ｉ／Ｆ２１からＡ／Ｄ変換値として取得される電流センサ１５の検出したバッテリ１３の放電電流Ｉが０Ａ（アンペア）であるか否かを確認する（ステップＳ５ｂ）。
【００８３】
バッテリ１３の放電電流Ｉが０Ａ（アンペア）でない場合は（ステップＳ５ｂでＮ）、ＲＡＭ２３ｂのタイマエリアにおけるタイムカウントを終了させると共にタイマ値Ｔをゼロリセットし（ステップＳ５ｃ）、平衡状態フラグエリアのフラグＦを「０」に設定した後（ステップＳ５ｄ）、充電状態演算処理を終了して図４のメインルーチンにリターンし、バッテリ１３の放電電流Ｉが０Ａ（アンペア）である場合は（ステップＳ５ｂでＹ）、スタータスイッチがオンされたか否かを確認する（ステップＳ５ｅ）。
【００８４】
スタータスイッチがオンされていない場合は（ステップＳ５ｅでＮ）、充電状態演算処理を終了して図４のメインルーチンにリターンし、オンされた場合は（ステップＳ５ｅでＹ）、後述するステップＳ５ｊに進む。
【００８５】
一方、ステップＳ５ａにおいてスタータスイッチ以外のスイッチの状態がオフからオンに移行していない場合（Ｎ）に進むステップＳ５ｆでは、スタータスイッチ以外のスイッチの状態がオンからオフに移行したか否かを確認し、移行していない場合は（ステップＳ５ｆでＮ）、後述するステップＳ５ｈに進み、移行した場合は（ステップＳ５ｆでＹ）、ＲＡＭ２３ｂのタイマエリアにおけるタイムカウントを開始させた後（ステップＳ５ｇ）、充電状態演算処理を終了して図４のメインルーチンにリターンする。
【００８６】
また、ステップＳ５ｆにおいてスタータスイッチ以外のスイッチの状態がオンからオフに移行していない場合（Ｎ）に進むステップＳ５ｈでは、スタータスイッチがオンされたか否かを確認し（ステップＳ５ｈ）、オンされていない場合は（ステップＳ５ｈでＮ）、充電状態演算処理を終了して図４のメインルーチンにリターンし、オンされた場合は（ステップＳ５ｈでＹ）、ステップＳ５ｊに進む。
【００８７】
ステップＳ５ｅ及びステップＳ５ｈにおいてスタータスイッチがオンされた場合（Ｙ）に各々進むステップＳ５ｊでは、図７のフローチャートに示すように、Ｉ／Ｆ２１からＡ／Ｄ変換値として取得される電流センサ１５の検出したバッテリ１３の放電電流Ｉが２５０Ａ（アンペア）に達した後に２５０Ａ（アンペア）から減少し始めたか否かを確認する。
【００８８】
バッテリ１３の放電電流Ｉが２５０Ａ（アンペア）に達した後に２５０Ａ（アンペア）から減少し始めていない場合は（ステップＳ５ｊでＮ）、そのようになるまでステップＳ５ｊをリピートし、２５０Ａ（アンペア）に達した後に２５０Ａ（アンペア）から減少し始めた場合は（ステップＳ５ｊでＹ）、電流センサ１５の検出したバッテリ１３の放電電流ＩのＡ／Ｄ変換値と、電圧センサ１７の検出したバッテリ１３の端子電圧ＶのＡ／Ｄ変換値とを、対にしてＩ／Ｆ２１から取得し（ステップＳ５ｋ）、その取得した、電流センサ１５の検出したバッテリ１３の放電電流Ｉが３５Ａ（アンペア）まで低下した否かを確認する（ステップＳ５ｍ）。
【００８９】
バッテリ１３の放電電流Ｉが３５Ａ（アンペア）まで低下していない場合は（ステップＳ５ｍでＮ）、ステップＳ５ｋにリターンし、低下した場合は（ステップＳ５ｍでＹ）、それまでの間にステップＳ５ｋにおいて対にして取得された、複数組のバッテリ１３の端子電圧Ｖと放電電流ＩとのＡ／Ｄ変換値を利用し、そのデータの相関性を確認するための相関係数ｒを算出してその値が−０．９≧ｒ≧−１．０の許容範囲内にあるか否かを確認する（ステップＳ５ｎ）。
【００９０】
相関係数ｒが許容範囲内にあって相関がＯＫである場合は（ステップＳ５ｎでＹ）、後述するステップＳ５ｔに進み、相関係数ｒが許容範囲内になく相関がＯＫでない場合は（ステップＳ５ｎでＮ）、ステップＳ５ｋで取得した、電流センサ１５の検出したバッテリ１３の放電電流Ｉと電圧センサ１７の検出したバッテリ１３の端子電圧ＶとのＡ／Ｄ変換値の対を破棄した後（ステップＳ５ｐ）、平衡状態フラグエリアのフラグＦが「０」であるか否かを確認する（ステップＳ５ｒ）。
【００９１】
フラグＦが「０」である場合は（ステップＳ５ｒでＹ）、充電状態演算処理を終了して図４のメインルーチンにリターンし、「０」でない場合は（ステップＳ５ｒでＮ）、フラグＦを「０」に設定した後（ステップＳ５ｓ）、充電状態演算処理を終了して図４のメインルーチンにリターンする。
【００９２】
また、ステップＳ５ｎにおいて相関係数ｒが許容範囲内にあって相関がＯＫである場合（Ｙ）に進むステップＳ５ｔでは、ステップＳ５ｋで取得した、電流センサ１５の検出したバッテリ１３の放電電流Ｉと電圧センサ１７の検出したバッテリ１３の端子電圧ＶとのＡ／Ｄ変換値の対に、最小二乗法を適用して、直線的な電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂを割り出し、次に、定電流放電における推定電圧Ｖｎがバッテリ１３の容量に対して直線的な特性を示すようになる仮想電流値Ｉｓ＝−１０Ａ（アンペア）を、ステップＳ５ｔで割り出した電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂに代入して、推定電圧Ｖｎを推定する（ステップＳ５ｖ）。
【００９３】
これと共に、温度センサ１９の検出した不図示のエンジンルームの温度ｈのＡ／Ｄ変換値を、推定電圧Ｖｎの推定時点におけるバッテリ１３自体又は周辺の温度ｈ2 としてＩ／Ｆ２１から取得した後（ステップＳ５ｗ）、平衡状態フラグエリアのフラグＦが「０」であるか否かを確認する（ステップＳ５ｘ）。
【００９４】
フラグＦが「０」である場合は（ステップＳ５ｘでＹ）、後述するステップＳ５Ｂに進み、「０」でない場合は（ステップＳ５ｘでＮ）、ＮＶＭ２５に格納、記憶されている開回路電圧ＯＣＶからステップＳ５ｖで推定した推定電圧Ｖｎを差し引いて残存電圧降下値ｅ0 を求め（ステップＳ５ｙ）、ＮＶＭ２７に格納、記憶されている残存電圧降下値ｅ0 をステップＳ５ｙで求めた残存電圧降下値ｅ0 に更新し（ステップＳ５ｚ）、更新されたＮＶＭ２７の残存電圧降下値ｅ0 に、ステップＳ５ｖで推定した推定電圧Ｖｎを加算して、補正後推定電圧Ｖｎ´を求めた後（ステップＳ５Ａ）、後述するステップＳ５Ｄに進む。
【００９５】
また、ステップＳ５ｘにおいて平衡状態フラグエリアのフラグＦが「０」である場合（Ｙ）に進むステップＳ５Ｂでは、ステップＳ５ｖで取得した推定電圧Ｖｎの推定時点におけるバッテリ１３自体又は周辺の温度ｈ2 と、ＮＶＭ２５に格納、記憶されている、バッテリ１３の開回路電圧ＯＣＶがＮＶＭ２５に格納、記憶された時点のバッテリ１３自体又は周辺の温度ｈ1 とに基づいて、ＲＯＭ２３ｃに格納されている補正データの係数によって、ＮＶＭ２７に格納、記憶されている残存電圧降下値ｅ0 を補正して補正後残存電圧降下値ｅ0 ´を求め、続いて、この補正後残存電圧降下値ｅ0 ´をステップＳ５ｖで取得した推定電圧Ｖｎに加算して補正後推定電圧Ｖｎ´を求めた後（ステップＳ５Ｃ）、ステップＳ５Ｄに進む。
【００９６】
ステップＳ５ＡやステップＳ５Ｃにおいて補正後推定電圧Ｖｎ´を求めた後に各々進むステップＳ５Ｄでは、ステップＳ５ＡやステップＳ５Ｃにおいて求めた補正後推定電圧Ｖｎ´を、電圧比による算出式、
ＳＯＣ＝｛（Ｖｎ´−Ｖｅ）／（Ｖｓ−Ｖｅ）｝×１００（％）
又は、電力比による算出式、
（但し、Ｖｓは満充電時の開回路電圧、Ｖｅは放電終止時の開回路電圧）
のいずれかの式に代入して、バッテリ１３の充電状態ＳＯＣを求める。
【００９７】
続いて、平衡状態フラグエリアのフラグＦが「０」であるか否かを確認し（ステップＳ５Ｅ）、「０」である場合は（ステップＳ５ＥでＹ）、充電状態演算処理を終了して図４のメインルーチンにリターンし、「０」でない場合は（ステップＳ５ＥでＮ）、平衡状態フラグＦを「０」に設定した後（ステップＳ５Ｆ）、充電状態演算処理を終了して図４のメインルーチンにリターンする。
【００９８】
以上の説明からも明らかなように、本実施形態のバッテリ容量演算装置１では、図７のフローチャートにおけるステップＳ５ｔが、請求項中の特性割出手段２３Ａに対応する処理となっており、図７中のステップＳ５ｖが、請求項中の推定電圧推定手段２３Ｂに対応する処理となっている。
【００９９】
また、本実施形態のバッテリ容量演算装置１では、電流センサ１５と、図７中のステップＳ５ｊとにより、請求項中の放電電流減少開始検出手段Ａが構成されており、電流センサ１５と、図７中のステップＳ５ｍとにより、請求項中の放電電流低下検出手段Ｃが構成されている。
【０１００】
また、本実施形態のバッテリ容量演算装置１では、バッテリ１３の放電電流Ｉに関して、２５０Ａ（アンペア）が請求項中の所定の大電流値に相当しており、３５Ａ（アンペア）が請求項中の目標電流値に相当している。
【０１０１】
次に、上述のように構成された本実施形態のバッテリ容量演算装置１の動作（作用）について説明する。
【０１０２】
まず、ハイブリッド車両のモータジェネレータ５以外の電装品（負荷）が作動したり、モータジェネレータ５がモータとして機能するように作動していて、それに伴いバッテリ１３が放電を行っている状態、或は、モータジェネレータ５がジェネレータとして機能するように作動していて、それに伴いバッテリ１３が充電を行っている状態では、ＮＶＭ２５に格納、記憶されている開回路電圧ＯＣＶと、その開回路電圧ＯＣＶがＮＶＭ２５に格納、記憶された時点のバッテリ１３自体又は周辺の温度ｈ1 の更新や、ＮＶＭ２７に格納、記憶されている残存電圧降下値ｅ0 の更新は、いずれも行われず、また、推定電圧Ｖｎの推定とこれを用いた充電状態ＳＯＣの演算、更新も行われない。
【０１０３】
次に、スタータスイッチのオンに伴って、ハイブリッド車両のモータジェネレータ５がセルモータとして機能するように作動し、これに伴いバッテリ１３が２５０Ａ（アンペア）を超える所定の大電流値による定負荷放電を行うと、その放電におけるバッテリ１３の放電電流Ｉが３５Ａ（アンペア）という目標電流値に低下するまでの間、電流センサ１５及び電圧センサ１７により検出されたバッテリ１３の放電電流Ｉ及び端子電圧Ｖが、対となって周期的に収集され、一定の相関関係を満たすものであった場合には、これらに最小二乗法を適用して、バッテリ１３の直線的な電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂが割り出され、定電流放電における推定電圧Ｖｎがバッテリ１３の容量に対して直線的な特性を示すようになる仮想電流値Ｉｓ＝−１０Ａ（アンペア）を、この電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂに代入することで、推定電圧Ｖｎが推定される。
【０１０４】
そして、推定電圧Ｖｎの推定時点におけるバッテリ１３自体又は周辺の温度ｈ2 と、ＮＶＭ２５に格納、記憶されている、バッテリ１３の開回路電圧ＯＣＶがＮＶＭ２５に格納、記憶された時点のバッテリ１３自体又は周辺の温度ｈ1 とに差があれば、その差に応じて、ＮＶＭ２７に格納、記憶されている残存電圧降下値ｅ0 が温度補償のために補正され、この補正された補正後残存電圧降下値ｅ0 ´を、先に推定された推定電圧Ｖｎに加算することで、補正後推定電圧Ｖｎ´が求められ、この補正後推定電圧Ｖｎ´を、電圧比又は電力比のいずれかの算出式に代入することで、バッテリ１３の充電状態ＳＯＣが演算されて、その結果が、表示や容量管理のデータとして提供される。
【０１０５】
この場合、推定電圧Ｖｎを推定するのに用いるバッテリ１３の電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂを求めるために、対となって周期的に収集される、バッテリ１３の放電電流Ｉ及び端子電圧Ｖが、２５０Ａ（アンペア）という、ハイブリッド車両における最大の負荷であるセルモータとして機能させるモータジェネレータ５に対する放電の際に収集されたものであり、しかも、他の負荷に複数同時にバッテリ１３の電力が供給されていても到達しない３５Ａ（アンペア）を超える放電電流Ｉが流れている状態で収集されたものである。
【０１０６】
このため、モータジェネレータ５以外の負荷にバッテリ１３の電力が同時に供給されていて、それによる放電側分極による電圧降下が生じていても、モータジェネレータ５に対する放電の終了時における残存分極の影響による残存電圧降下量として求められた残存電圧降下値ｅ0 を、推定した推定電圧Ｖｎに加算することで、バッテリ１３の実際の充電状態ＳＯＣを正確に演算することができる。
【０１０７】
また、本実施形態のバッテリ容量演算装置１では、スタータスイッチのオンに伴って、バッテリ１３が２５０Ａ（アンペア）を超える定負荷放電を行った場合、その放電開始前の段階で、最大分極発生状態からの分極解消に必要な所定時間Ｔｈを超えて、バッテリ１３が充放電を行っていないと、前回にバッテリ１３が充放電を行った際に発生した分極による電圧変動（電圧上昇又は電圧降下）が完全に解消して平衡状態となっているものとして、ＮＶＭ２５に格納、記憶されているバッテリ１３の開回路電圧ＯＣＶが、この時点で検出されたバッテリ１３の端子電圧Ｖに更新される。
【０１０８】
このため、バッテリ１３の容量変化によって開回路電圧ＯＣＶが変動しても、バッテリ１３が平衡状態となる毎に、ＮＶＭ２５に格納、記憶される開回路電圧ＯＣＶを最新の値に更新して、バッテリ１３の充電状態ＳＯＣの演算精度を高く維持することができる。
【０１０９】
同様に、本実施形態のバッテリ容量演算装置１では、セルモータとして機能させるモータジェネレータ５に対するバッテリ１３の放電が、バッテリ１３が平衡状態にある状況から行われると、ＮＶＭ２７に格納、記憶されているバッテリ１３の残存電圧降下値ｅ0 が、放電開始前に更新されたＮＶＭ２５の開回路電圧ＯＣＶから、放電後に推定された推定電圧Ｖｎを差し引いた、最新の残存電圧降下値ｅ0 に更新される。
【０１１０】
このため、バッテリ１３の状態変化に伴って残存電圧降下値ｅ0 が変動しても、バッテリ１３が平衡状態となる毎に、ＮＶＭ２７に格納、記憶される残存電圧降下値ｅ0 を最新の値に更新して、バッテリ１３の充電状態ＳＯＣの演算精度を高く維持することができる。
【０１１１】
さらに、本実施形態のバッテリ容量演算装置１では、ＮＶＭ２５に開回路電圧ＯＣＶを格納、記憶した時点におけるバッテリ１３自体又は周辺の温度ｈ1 と、推定電圧Ｖｎの推定時点におけるバッテリ１３自体又は周辺の温度ｈ2 とが異なる場合に、その相違に応じた温度補償のための補正が残存電圧降下値ｅ0 に対して行われ、推定電圧Ｖｎに加算してバッテリ１３の充電状態ＳＯＣを演算するのに用いられるのが、補正後残存電圧降下値ｅ0 ´となることから、残存電圧降下値ｅ0 を求めた時点と、この残存電圧降下値ｅ0 を推定電圧Ｖｎに加算してバッテリ１３の充電状態ＳＯＣを演算する時点とで、開回路電圧ＯＣＶの値に変化を及ぼすバッテリ１３自体又は周辺の温度ｈの変化が生じていても、それを考慮に入れてバッテリ１３の充電状態ＳＯＣを精度良く演算することができる。
【０１１２】
ちなみに、本実施形態で採用した上述の、残存電圧降下値ｅ0 の温度補償のための構成や、開回路電圧ＯＣＶ及び（又は）残存電圧降下値ｅ0 の更新のための構成の一部又は全部は、必要とされる精度との関係において支障がない限り、省略しても良い。
【０１１３】
そして、本実施形態のバッテリ容量演算装置１では、推定電圧Ｖｎを推定するのに用いるバッテリ１３の電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂを求めるために、バッテリ１３の放電電流Ｉ及び端子電圧Ｖを対にして周期的に収集する期間を、バッテリ１３が２５０Ａ（アンペア）を超える定負荷放電を行った場合に、その放電電流Ｉが２５０Ａ（アンペア）から減少する間に限っており、２５０Ａ（アンペア）に向かって放電電流Ｉが増加する間を排除しているが、これは次の理由による。
【０１１４】
即ち、一般にバッテリ１３の放電時における電圧−電流特性は、図８のグラフに示すように、放電電流Ｉの増加時と減少時とで異なり、実際にバッテリ１３が２５０Ａ（アンペア）を超える定負荷放電を行った場合の放電電流Ｉと端子電圧Ｖとを測定してみると、図９のグラフに示すように、放電によりバッテリ１３に発生した分極による電圧降下が放電電流Ｉの減少に伴って解消するペースが、放電電流Ｉの増加に伴う発生のペースに対して遅れることから、放電電流Ｉの増加時よりも減少時の方が放電電流Ｉに対して端子電圧Ｖが低くなる。
【０１１５】
しかも、前回の充放電による電圧上昇や電圧降下が残った状態でバッテリ１３の放電が開始されると、図１０のグラフに一般的な傾向を示すように、放電電流Ｉの増加中における電圧−電流特性が、先に図８のグラフを参照して説明した、平衡状態から放電を開始した場合の放電電流Ｉの増加中における電圧−電流特性とは異なってしまう。
【０１１６】
したがって、放電電流Ｉの増加中と減少中とでバッテリ１３の電圧−電流特性が同じ特性とならず、しかも、放電電流Ｉの増加中における電圧−電流特性については、放電の開始前のバッテリ１３が平衡状態にあったか否かによっても異なることを考慮すると、少なくとも、本実施形態のバッテリ容量演算装置１のように、放電電流Ｉが減少している間に限って周期的に収集したバッテリ１３の放電電流Ｉ及び端子電圧Ｖのみを用いて、バッテリ１３の電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂを求めることが好ましい。
【０１１７】
ちなみに、本実施形態のバッテリ容量演算装置１では、ＮＶＭ２５に格納、記憶されているバッテリ１３の開回路電圧ＯＣＶが、図８中の放電電流Ｉの増加中における電圧−電流特性線の、放電電流Ｉ＝０Ａ（アンペア）上の点を示すことになり、放電電流Ｉが２５０Ａ（アンペア）から３５Ａ（アンペア）に減少する間に収集したバッテリ１３の放電電流Ｉ及び端子電圧Ｖのみを用いて求めた、バッテリ１３の電圧−電流特性から推定される推定電圧Ｖｎが、図８中の放電電流Ｉの減少中における電圧−電流特性線の、仮想電流値Ｉｓ＝−１０Ａ（アンペア）上の点を示すことになる。
【０１１８】
そして、バッテリ１３の電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂを求めるために、バッテリ１３の放電電流Ｉ及び端子電圧Ｖを対にして周期的に収集する期間を、バッテリ１３の放電電流Ｉが２５０Ａ（アンペア）から減少する間に限定するに当たって、本実施形態のバッテリ容量演算装置１のように、３５Ａ（アンペア）に至るまでの間に限る必要は、必ずしもない。
【０１１９】
しかし、本実施形態のバッテリ容量演算装置１のように、２５０Ａ（アンペア）から減少する放電電流Ｉが３５Ａ（アンペア）に至るまでの間に限って、バッテリ１３の放電電流Ｉ及び端子電圧Ｖを対にして周期的に収集するようにすれば、セルモータとして機能させるためのモータジェネレータ５以外の他の負荷にバッテリ１３からの電力が同時に供給されていたとしても、それら他の負荷に電力を供給するために発生するバッテリ１３の放電による放電側分極を上回る放電側分極が、３５Ａ（アンペア）の放電電流Ｉによるバッテリ１３の放電によって発生していることになる。
【０１２０】
このため、モータジェネレータ５以外の他の負荷に対する電力供給のための放電により発生する放電側分極が、収集されるバッテリ１３の放電電流Ｉやそれから求められるバッテリ１３の電圧−電流特性に反映されるのを防ぎ、モータジェネレータ５を作動させるために行った２５０Ａ（アンペア）の放電によって発生した放電側分極による電圧降下の、放電電流Ｉが３５Ａ（アンペア）に低下したことにより解消した分を除く残存成分のみを、純粋に反映したものとすることができるので、モータジェネレータ５以外の他の負荷に対する電力供給が行われていてもバッテリ１３の充電状態を正確に演算できるようにすることができる点で、有利である。
【０１２１】
また、本実施形態では、定負荷放電時におけるバッテリ１３の電圧−電流特性を、１次の電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂに近似させているが、分極抵抗成分の非直線形の特性の影響も考慮して、１次の電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂに代えて、図１１に示すように、定負荷放電時におけるバッテリ１３の放電電流Ｉ及び端子電圧Ｖの対から最小二乗法によって得られる、Ｖ＝ａＩ2 ＋ｂＩ＋ｃなる２次の曲線式に近似させるようにしてもよい。
【０１２２】
そして、そのようにした場合は、この近似曲線式Ｖ＝ａＩ2 ＋ｂＩ＋ｃに仮想電流値Ｉｓ＝−１０Ａ（アンペア）を代入することで、推定電圧Ｖｎを推定し、推定した推定電圧Ｖｎを用いて最新の残存電圧降下値ｅ0 を求めて更新設定したり、推定した推定電圧Ｖｎに残存電圧降下値ｅ0 を加算してバッテリ１３の開回路電圧ＯＣＶを演算することになる。
【０１２３】
このように、バッテリ１３の電圧−電流特性を２次の近似曲線式とすれば、放電による分極に起因してバッテリ１３に生じる端子電圧Ｖの電圧降下量の増減のペースに対する、放電電流Ｉの増減のペースの鈍さが、１次の電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂよりも一層正確に反映されて、この近似曲線式Ｖ＝ａＩ2 ＋ｂＩ＋ｃを用いて推定される推定電圧Ｖｎの精度や、この推定電圧Ｖｎを用いて演算される開回路電圧ＯＣＶの精度を、より高めることができるので、有利である。
【０１２４】
さらに、本実施形態では、単独で最も多くの電力を消費するモータジェネレータ５の作動時における、２５０Ａ（アンペア）を超える定負荷放電時のバッテリ１３の放電電流Ｉ及び端子電圧Ｖを用いて、分極の影響を含んだ電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂの割り出しを行ったが、少なくとも放電直前にバッテリ１３に発生していた充電側分極を解消するのに十分な電流値であれば、放電電流の最大値が２５０Ａ（アンペア）に遠く及ばないような、モータジェネレータ５以外の負荷の動作に伴うバッテリ１３の放電電流Ｉ及び端子電圧Ｖを用いて、分極の影響を含んだ電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂや、上述したＶ−Ｉ特性の２つの近似曲線式Ｍ１及びＭ２の割り出しを行ってもよい。
【０１２５】
【発明の効果】
以上に説明したように請求項１に記載した本発明のバッテリ容量演算方法によれば、車両の負荷に電力を供給するバッテリの端子電圧と放電電流とを周期的に測定してこれら端子電圧と放電電流との相関を示す電圧−電流特性を求め、この電圧−電流特性を用いて前記バッテリの定負荷放電状態における推定上の端子電圧である推定電圧を推定し、この推定電圧を用いて前記バッテリの充電容量を演算するに当たり、前記バッテリが、少なくとも放電直前に該バッテリに発生していた充電側分極を解消するのに十分な電流値による定負荷放電を行う毎に、該定負荷放電の放電電流値が最大電流値から減少する間に周期的に測定した、前記バッテリの端子電圧と放電電流とから、前記電圧−電流特性を求め、この電圧−電流特性を用いて、前記バッテリの現在の推定電圧の推定を行うようにした。
【０１２６】
このため、定負荷放電における放電電流の増加や減少に対して、放電側分極による電圧降下の増加や減少が遅れて生じるために、放電電流の増加中と減少中とでバッテリの電圧−電流特性が相違し、しかも、前回の充放電によって発生した分極によるバッテリの端子電圧の電圧上昇や電圧降下が残存した状態で、少なくとも放電直前に該バッテリに発生していた充電側分極を解消するのに十分な電流値によるバッテリの定負荷放電が行われる場合であっても、それらの影響を受けず常に同じ特性として現れる電圧−電流特性部分を用いてバッテリの現在の推定電圧が推定されるようにして、バッテリの充電状態の演算を、前回の充放電によって発生した分極による電圧変動の影響を受けずに精度良く行うことができる。
【０１２７】
また、請求項２に記載した本発明のバッテリ容量演算方法によれば、請求項１に記載した本発明のバッテリ容量演算方法において、少なくとも放電直前に前記バッテリに発生していた充電側分極を解消するのに十分な電流値を、前記車両のセルモータ始動時に必要とする所定の大電流値とした。
【０１２８】
このため、請求項１に記載した本発明のバッテリ容量演算方法において、前回の放電によって発生した放電側分極による電圧降下が残っていても、これを上回る電圧降下がバッテリの端子電圧に発生した状態に至らせて、前回の放電によって発生した放電側分極の影響を受けない高精度のバッテリ充電状態の演算を、確実に実現させることができる。
【０１２９】
さらに、請求項３に記載した本発明のバッテリ容量演算方法によれば、請求項２に記載した本発明のバッテリ容量演算方法において、前記バッテリの放電電流値が前記所定の大電流値よりも低く、かつ、前記セルモータ以外の前記車両の負荷が駆動されている際における最大放電電流値以上の、目標電流値に低下するまでの間に、周期的に測定した前記バッテリの端子電圧と放電電流とから、前記電圧−電流特性を求めるようにした。
【０１３０】
このため、請求項２に記載した本発明のバッテリ容量演算方法において、セルモータ以外の車両の負荷が今なお駆動されているとしても、所定の大電流値による放電を行ったことによって発生した放電側分極による電圧降下の、放電電流が目標電流値に低下したことにより解消した分を除く残存成分のみを、純粋に反映したバッテリの端子電圧と放電電流とから、セルモータ以外の車両の負荷に対する電力供給による影響を排除した電圧−電流特性と推定電圧とを取得して、バッテリの充電状態を精度良く演算することができる。
【０１３１】
また、請求項４に記載した本発明のバッテリ容量演算装置によれば、車両の負荷に電力を供給するバッテリの、少なくとも放電直前に前記バッテリに発生していた充電側分極を解消するのに十分な電流値による定負荷放電時に、この定負荷放電時におけるバッテリの端子電圧と放電電流とを周期的に測定してこれら端子電圧と放電電流との相関を示す電圧−電流特性を求め、この電圧−電流特性を用いて前記バッテリの定負荷放電状態における推定上の端子電圧である推定電圧を推定し、この推定電圧を用いて前記バッテリの充電容量を演算するバッテリ容量演算装置において、少なくとも放電直前に前記バッテリに発生していた充電側分極を解消するのに十分な電流値による該バッテリの定負荷放電における前記バッテリの放電電流が、最大電流値から減少し始めたことを検出する放電電流減少開始検出手段と、前記バッテリの放電電流が最大電流値から減少し始めたことを前記放電電流減少開始検出手段が検出した後に、周期的に測定される前記バッテリの端子電圧と放電電流とから前記電圧−電流特性を求める特性割出手段と、前記特性割出手段が求めた前記電圧−電流特性を用いて、少なくとも放電直前に前記バッテリに発生していた充電側分極を解消するのに十分な電流値による定負荷放電時における前記バッテリの推定電圧を推定する推定電圧推定手段とを備えており、前記推定電圧推定手段が推定した前記バッテリの推定電圧を用いて前記バッテリの充電容量を演算する構成とした。
【０１３２】
このため、放電電流と共に定負荷放電中に周期的に測定したバッテリの端子電圧が、放電による電圧降下を含んでいて、この端子電圧を用いて求めたバッテリの電圧−電流特性や、この電圧−電流特性から推定したバッテリの現在の推定電圧が、放電による電圧降下を反映したものとなったとしても、推定電圧に反映されている電圧降下成分と同等の、少なくとも放電直前に前記バッテリに発生していた充電側分極を解消するのに十分な電流値によってバッテリが行った定負荷放電の終了時における残存分極の影響による残存電圧降下量である、残存電圧降下値記憶手段に記憶された残存電圧降下値を、バッテリの現在の推定電圧の値に加算することで、推定電圧に反映されている電圧降下成分を残存電圧降下値により相殺し、バッテリの充電状態を正確に演算することができる。
【０１３３】
さらに、請求項５に記載した本発明のバッテリ容量演算装置によれば、請求項４に記載した本発明のバッテリ容量演算装置において、少なくとも放電直前に前記バッテリに発生していた充電側分極を解消するのに十分な電流値が、前記車両のセルモータ始動時に必要とする所定の大電流値であり、前記放電電流減少開始検出手段が、前記バッテリの定負荷放電において、該バッテリの放電電流が前記所定の大電流値から減少し始めたことを検出するように構成されているものとした。
【０１３４】
このため、請求項４に記載した本発明のバッテリ容量演算装置において、前回の充放電によって発生した分極を解消するのに十分な放電側電極がバッテリに発生した状態に確実に至らせて、前回の充放電による分極の影響を排除した高精度のバッテリ充電状態の演算を確実に実現させることができる。
【０１３５】
また、請求項６に記載した本発明のバッテリ容量演算装置によれば、請求項５に記載した本発明のバッテリ容量演算装置において、前記所定の大電流値から減少し始めたことを前記放電電流減少開始検出手段が検出した前記バッテリの放電電流が、前記セルモータ５以外の前記車両の負荷が駆動されている際における最大放電電流値以上の、目標電流値に低下したことを検出する放電電流低下検出手段をさらに備えており、前記特性割出手段が、前記バッテリの放電電流が前記所定の大電流値から減少し始めたことを前記放電電流減少開始検出手段が検出した後、前記目標電流値に低下したことを前記放電電流低下検出手段が検出するまでの間、前記周期的に測定される前記バッテリの端子電圧と放電電流とから前記電圧−電流特性を求める構成とした。
【０１３６】
このため、請求項５に記載した本発明のバッテリ容量演算装置において、セルモータ以外の車両の負荷が今なお駆動されているとしても、所定の大電流値による放電を行ったことによって発生した放電側分極による電圧降下のうち、バッテリの放電電流が所定の大電流値から減少し始めたことを放電電流減少開始検出手段が検出してから、放電電流が目標電流値に低下したことを放電電流低下検出手段が検出するまでの間に、その放電電流の低下によって解消した電圧降下分を除く残存成分のみを、純粋に反映したバッテリの端子電圧と放電電流とから、セルモータ以外の車両の負荷に対する電力供給による影響を排除した電圧−電流特性と推定電圧とを、特性割出手段と推定電圧推定手段とにより求めて、バッテリの充電状態を精度良く演算することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のバッテリ容量演算装置の基本構成図である。
【図２】本発明のバッテリ容量演算方法を適用した本発明の一実施形態に係るバッテリ容量演算装置の概略構成を一部ブロックにて示す説明図である。
【図３】図２のマイクロコンピュータのＲＯＭに格納されている残存電圧降下値の補正データの一例を示すグラフである。
【図４】図２のマイクロコンピュータのＲＯＭに格納された制御プログラムに従いＣＰＵが行う処理のメインルーチンを示すフローチャートである。
【図５】図４の開回路電圧更新処理を示すサブルーチンのフローチャートである。
【図６】図４の充電状態演算処理を示すサブルーチンのフローチャートである。
【図７】図４の充電状態演算処理を示すサブルーチンのフローチャートである。
【図８】平衡状態のバッテリが行う定負荷放電における放電電流の増加時と減少時との一般的な電圧−電流特性差を示すグラフである。
【図９】図２のバッテリが平衡状態から行った２５０Ａの定負荷放電における放電電流の増加時と減少時との電圧−電流特性差を示すグラフである。
【図１０】平衡状態でないバッテリが行う定負荷放電における放電電流の増加時と減少時との一般的な電圧−電流特性差を示すグラフである。
【図１１】バッテリの定電流放電中にサンプリングした所定数の端子電圧及び放電電流の組に最小二乗法を適用して得られる、２次近似式で表したバッテリの電圧−電流特性の一例を示すグラフである。
【図１２】バッテリの定電流放電における端子電圧と放電時間との相関を示すグラフである。
【図１３】バッテリの定電流放電中にサンプリングした所定数の端子電圧及び放電電流の組と、これらに最小二乗法を適用して得られる直線的な電圧−電流特性式との関係を模式的に示すグラフである。
【図１４】図１３に示す電圧−電流特性から推定した推定電圧により得られる複数の定電流放電特性を示すグラフである。
【図１５】図１３に示す電圧−電流特性から推定した推定電圧により得られる複数の仮想上の定電流放電特性を示すグラフである。
【図１６】各容量に応じたバッテリの電圧−電流特性を同一平面上に展開したグラフである。
【図１７】図１５のグラフにおいて直線的特性を示す仮想上の放電電流値におけるバッテリの容量と図１３に示す電圧−電流特性から推定した推定電圧との関係を示すグラフである。
【図１８】バッテリの放電中に発生する電圧降下の内容を示すグラフである。
【符号の説明】
５ セルモータ
１３ バッテリ
２３ マイクロコンピュータ
２３ａ ＣＰＵ
２３ｂ ＲＡＭ
２３ｃ ＲＯＭ
２３Ａ 特性割出手段
２３Ｂ 推定電圧推定手段
Ａ 放電電流減少開始検出手段
Ｃ 放電電流低下検出手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の負荷に電力を供給するバッテリの充電容量を演算する方法及びその装置に係り、詳しくは、周期的に測定されるバッテリの端子電圧と放電電流とから求めた電圧−電流特性を用いてバッテリの定負荷放電状態における推定上の端子電圧である推定電圧を推定し、この推定電圧を用いてバッテリの充電容量を演算する方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
旧来の車両における推進駆動源は、ガソリンや軽油等を燃料とするエンジンが主流であるが、近年では、燃焼ガスを直接的には排出しない電動モータを唯一の又は補助的な推進駆動源として使用する車両が登場しており、そのような電動モータを搭載した車両においては、電動モータに電力を供給するバッテリの充電容量を把握しておくことが、走行可能距離等を割り出す上で重要となる。
【０００３】
そこで従来から用いられているのが、放電電流の積算値を用いて割り出した積算消費電力をバッテリの満充電容量から差し引いて現在の充電容量を求める電流積算方式や電力積算方式であるが、この方式では、バッテリの個体差や劣化の進行度合い等によって、元々の満充電容量が変化してしまうので、バッテリの現在の充電容量を正確に割り出すことができない。
【０００４】
また、バッテリの電解液比重と充電状態との間には一定の直線的な相関があるので、電解液比重を測定すればバッテリの充電状態を把握することができるはずであるが、実際には、充放電中や充放電の終了直後のバッテリにおいては、電解液と電極との間で発生した化学反応により電解液の比重が不均一となってしまうので、正確な電解液比重を測定してバッテリの充電状態を正確に把握することができない。
【０００５】
さらに、バッテリの端子電圧を測定してバッテリの充電容量を求めることも考えられるが、放電電流を安定させない限り端子電圧も安定しないので、現実には、バッテリの充電状態と相関のある端子電圧を測定により得ることは期待できない。
【０００６】
しかも、図１２の特性図に示すように、バッテリを１０Ａ刻みで１０〜８０（Ａ）の各定電流にて放電させると、放電時間（横軸）とバッテリの端子電圧（Ｖ：縦軸）との相関は、放電電流が小さいほど放電時間が長い点において相互に異なっているが、放電時間が経過するにつれてバッテリの端子電圧が急激に降下する点において共通している。
【０００７】
ここで、図１２の特性図の横軸は時間であるが、定電流放電であることと、バッテリ容量が電気量（Ａｈ）で表されることとを考慮すると、この横軸はバッテリ容量と見てよいと考えることができる。
【０００８】
そこで、図１２の特性図を、定電流放電時における横軸のバッテリ容量と縦軸の端子電圧との相関として見ると、放電電流が小さいほど大きな電力を取り出すことができ、かつ、縦軸側に近いバッテリの満充電状態の付近では容量降下が遅く、縦軸から図１２中右側に離れて放電終始電圧に近づくほど急激に容量が降下してしまうことが判る。
【０００９】
以上のことから、仮に放電電流を安定させることができたとしても、バッテリの充電容量と端子電圧との間には直線的な相関がないので、バッテリの端子電圧から充電容量を求めることはできないことが判る。
【００１０】
そこで注目されるのは、ほぼ直線的な相関があるバッテリの電解液比重と開回路電圧（平衡状態にあるバッテリの開回路状態における端子電圧）との関係と、同じく直線的な相関があるバッテリの電解液比重と充電状態との関係から、直線的な相関が成り立つはずの、バッテリの充電状態と開回路電圧との関係を利用する容量演算方式である。
【００１１】
但し、この容量演算方式の唯一の弱点は、バッテリの開回路電圧を測定できるのが、自然放電を除くと充電状態に変化のない非放電時に限られることであり、換言すると、充電状態に変化の生じる放電時にはバッテリの開回路電圧を測定することができないことである。
【００１２】
したがって、バッテリの充電状態と開回路電圧との関係を利用する容量演算方式を用いる上での最大のポイントは、バッテリの放電時に如何にして開回路電圧を見つけるか、ということになる。
【００１３】
ところで、バッテリの放電時に測定できるのは、バッテリの端子電圧と放電電流であるが、図１２の特性図から、バッテリの充電状態が変わらなくても放電電流が上がればバッテリの端子電圧が下がるのは明らかであるから、端子電圧と放電電流との間には、負の相関を示す電圧−電流特性（Ｉ−Ｖ特性）があり、また、この負の相関を示す電圧−電流特性は、バッテリの充電状態が変わると変化することが判る。
【００１４】
そこで、バッテリの電圧−電流特性をバッテリの充電状態に応じて複数求めるために、次のような測定を行う。
【００１５】
まず、或る電流Ｉa とこの電流Ｉa よりも低い電流Ｉb とが周期的に交互に現れるパルス状の電流によるバッテリの放電を連続して行い、そのときに放電電流とは逆位相で現れるバッテリの端子電圧と放電電流との組（Ｉa ，Ｖ1 ）、（Ｉb ，Ｖ2 ）、（Ｉa ，Ｖ3 ）、（Ｉb ，Ｖ4 ），…を、放電電流のパルス周期（例えば１ｍｓ）に同期し連続して所定数（例えば１００サンプル）サンプリングする。
【００１６】
そして、所定数サンプリングしたバッテリの端子電圧と放電電流との組（Ｉa ，Ｖ01）、（Ｉb ，Ｖ02）、（Ｉa ，Ｖ03）、（Ｉb ，Ｖ04），…から、最小二乗法により、Ｖ＝ａ1 Ｉ＋ｂ1 なるバッテリの直線的な電圧−電流特性式における係数ａ1 ，ｂ1 を得て、この式Ｖ＝ａ1 Ｉ＋ｂ1 を、上記したサンプリングの間における容量に対応したバッテリの電圧−電流特性として位置づける。
【００１７】
次に、上記と同様の放電によって、パルス状の電流Ｉa ，Ｉa によるバッテリの放電を連続して行い、そのときに放電電流とは逆位相で現れるバッテリの端子電圧と放電電流との組（Ｉa ，Ｖ11）、（Ｉb ，Ｖ12）、（Ｉa ，Ｖ13）、（Ｉb ，Ｖ14），…を連続して所定数サンプリングし、これらから、最小二乗法により、Ｖ＝ａ2 Ｉ＋ｂ2 なるバッテリの直線的な電圧−電流特性式における係数ａ2 ，ｂ2 を得て、この式Ｖ＝ａ2 Ｉ＋ｂ2 を、上記したサンプリングの間における容量に対応したバッテリの電圧−電流特性として位置づける。
【００１８】
以後、同様にして、Ｖ＝ａn Ｉ＋ｂn なるバッテリの直線的な電圧−電流特性式における係数ａn ，ｂn を得て、この式Ｖ＝ａn Ｉ＋ｂn を、バッテリの徐々に減少する互いに異なる容量に対応した電圧−電流特性として位置づけることで、１００％から０％までの各容量に対応したバッテリの電圧−電流特性を得る。
【００１９】
尚、各所定数サンプリングしたバッテリの端子電圧と放電電流との組（Ｉa ，Ｖn1）、（Ｉb ，Ｖn2）、（Ｉa ，Ｖn3）、（Ｉb ，Ｖn4），…と、これらに最小二乗法を適用して得られる直線的な電圧−電流特性式Ｖ＝ａn Ｉ＋ｂn との関係を、図１３に模式的に示した。
【００２０】
ここで、上述のようにして得た各容量に応じたバッテリの電圧−電流特性式に、仮想の定電流値である仮想電流値Ｉｓを各々代入し、それによって求まるＶを、バッテリの定負荷放電状態における推定上の端子電圧である推定電圧Ｖｎと定義すると、図１４のグラフに示すような定電流放電特性が得られる。
【００２１】
そして、仮想電流値Ｉｓとして正のいずれの値を代入しても、その仮想電流値Ｉｓによる定電流放電特性は、横軸に取った容量が図１４中右側に進んで０に近づくにつれて推定電圧Ｖｎが急激に低下するという、非直線的な特性となり、理論上開回路電圧を示すはずの仮想電流値Ｉｓ＝０Ａの場合においても、定電流放電特性は同様の特性を示すことが判る。
【００２２】
但し、図１４のグラフによれば、仮想電流値Ｉｓが小さければ小さいほど、容量が０に近づくにつれて推定電圧Ｖｎが低下する度合いが小さくなっているため、あくまで仮想の領域であるが、上述のようにして得た各容量に応じたバッテリの電圧−電流特性式に仮想電流値Ｉｓとして負の値を代入して、その負の値の仮想電流値Ｉｓによる定電流放電特性をグラフに示すと、図１５に示すように、この場合においては、仮想電流値Ｉｓ＝−１０Ａを境に、容量０に近い領域の推定電圧Ｖｎの特性変化が変極する。
【００２３】
したがって、理論上では、仮想電流値Ｉｓを−１０Ａとすると、定電流放電における推定電圧Ｖｎがバッテリの容量に対して直線的な特性を示すことになる。
【００２４】
そこで、上述のようにして得た各容量に応じたバッテリの電圧−電流特性を、縦軸を放電電流Ｉとし横軸を端子電圧Ｖとした同一平面上に展開した、図１６のグラフ上において、定電流放電における推定電圧Ｖｎがバッテリの容量に対して直線的な特性を示すことを検証してみる。
【００２５】
まず、各電圧−電流特性式の傾きを表す係数ａ1 ，ａ2 ，…，ａn が各々異なり、かつ、各電圧−電流特性式の切片を表す係数ｂ1 ，ｂ2 ，…，ｂn も各々異なることから、図１６中の現実に存在する正の放電電流領域においては、バッテリ容量の変化に対して端子電圧Ｖが直線的に変化する放電電流値Ｉは存在しない。
【００２６】
しかし、図１６中の想像上の領域である負の放電電流領域においては、放電電流値Ｉ＝−１０Ａの時に、バッテリの容量に対して端子電圧Ｖが直線的に変化する特性を示すことになり、この放電電流値Ｉ＝−１０Ａにおける各容量に対応するバッテリの端子電圧Ｖが、推定電圧Ｖｎであるということになる。
【００２７】
そこで、この仮想電流値Ｉｓ＝−１０Ａにおけるバッテリの容量とこれに対して直線的な相関を有する推定電圧Ｖｎとの関係をグラフに表すと、図１７に示すように、縦軸の満充電時の開回路電圧Ｖｓと放電終止時の開回路電圧Ｖｅとの間に推定電圧Ｖｎが存在することになり、この推定電圧Ｖｎに対応する横軸の容量上の値が、バッテリの残存容量、つまり、充電状態ＳＯＣ（State of charge ）ということになる。
【００２８】
したがって、推定電圧Ｖｎはバッテリの開回路電圧に代わるものであるということができ、開回路電圧が測定できない放電時においても、その放電が、電力を供給する負荷が放電中に変化しない定負荷放電であれば、その放電中に微妙に変動するバッテリの端子電圧と放電電流とを測定することで、その定負荷放電におけるバッテリの端子電圧と放電電流との相関である電圧−電流特性を求めて、その特性式（Ｖ＝ａＩ＋ｂ）に仮想電流値Ｉｓ＝−１０Ａを代入して推定電圧Ｖｎを求めることで、この推定電圧Ｖｎからバッテリの充電状態ＳＯＣを求めることができる。
【００２９】
そして、図１７の縦軸上における推定電圧Ｖｎと満充電時の開回路電圧Ｖｓとの比に換算して、満充電容量に対する現在の充電状態ＳＯＣを求めると、
ＳＯＣ＝｛（Ｖｎ−Ｖｅ）／（Ｖｓ−Ｖｅ）｝×１００（％）
となる。
【００３０】
しかし、正確を期して、電力（Ｖ×Ａｈ）の比に換算して満充電容量に対する現在の充電状態ＳＯＣを求めると、
【００３１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、バッテリの放電中には、図１８に示すように、純抵抗（バッテリのオーミック抵抗）の影響による電圧降下、つまり、純抵抗に放電電流を乗じたＩＲ降下や、放電側分極による電圧降下が生じ、逆に、バッテリの充電中には、これら純抵抗の影響による電圧上昇や充電側分極による電圧上昇が生じる。
【００３２】
特に、図１８に示すように、バッテリの放電時に生じる放電側分極に含まれる、電極の表面上で酸化還元反応を進行させるための活性化分極や、物質移動の結果として電極表面と溶液バルクとの間に生じた反応物や生成物の濃度差による濃度分極は、放電電流の増減に対して多少遅れて反応するため、放電電流の値に比例するような直線的相関を示さない。
【００３３】
そのため、上述したように、バッテリの充電状態ＳＯＣを求めるために、放電時に測定できないバッテリの開回路電圧に代わって推定電圧Ｖｎを求める場合、その前段階として、端子電圧と放電電流とを放電中に測定してバッテリの電圧−電流特性を求めると、その端子電圧が放電時の分極による電圧降下を含んでいることから、求めたバッテリの電圧−電流特性やその電圧−電流特性から推定した推定電圧Ｖｎが、バッテリの充電状態ＳＯＣだけでなく分極による電圧降下を反映したものとなってしまい、よって、この推定電圧Ｖｎをそのまま用いたのでは、バッテリの充電状態ＳＯＣを正確に求めることができない。
【００３４】
しかも、前回の充放電による分極に伴う電圧上昇や電圧降下が残った状態で放電が開始されると、充電側分極についてはこれを相殺するような放電側分極が発生しないと、また、放電側分極についてはこれを上回るような電圧降下を生じさせるだけの分極が新たに発生しないと、平衡状態から放電を開始したバッテリとは異なる電圧−電流特性を示す。
【００３５】
したがって、このような状況を考慮するとなおさら、バッテリの放電時の放電電流と端子電圧とから求める電圧−電流特性により、バッテリの開回路電圧に代わる推定電圧Ｖｎを推定して、この推定電圧Ｖｎを用いてバッテリの充電状態ＳＯＣを求める場合には、如何にして、同じ条件の下で電圧−電流特性を求めて推定電圧Ｖｎを推定するかが重要となる。
【００３６】
本発明は前記事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、放電時に測定できるバッテリの端子電圧と放電電流との相関から求められる、バッテリの定負荷放電状態における推定上の端子電圧である推定電圧を用いて、バッテリの充電状態を求めるに当たり、推定電圧を求める機会として利用するバッテリの放電が、前回の充放電による分極に伴う電圧上昇や電圧降下を解消しないまま行われたものである場合であっても、バッテリの充電状態を正確に演算することのできるバッテリ容量演算方法と、この方法を実施する際に用いて好適なバッテリ容量演算装置とを提供することにある。
【００３７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成する請求項１乃至請求項３記載の本発明は、バッテリ容量演算方法に関するものであり、請求項４乃至請求項６記載の本発明は、バッテリ容量演算装置に関するものである。
【００３８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載した本発明のバッテリ容量演算方法は各種の充電容量におけるバッテリの電圧―電流特性を表わす式に基づいて、前記充電容量の変化に対応して直線的に変化する電圧を与える電流の値を仮想電流として、あらかじめ、求めておき、前記バッテリが、少なくとも放電直前に該バッテリに発生していた充電側分極を解消するのに十分な電流値による定負荷放電を行う毎に、前記定負荷放電の放電電流値が最大電流値から減少する間に周期的に測定した、前記バッテリの端子電圧と放電電流とから電圧−電流特性を表わす式を求め、求められた前記電圧−電流特性を表わす式において前記仮想電流を代入して、推定電圧を算出し、この推定電圧を用いて前記バッテリの充電容量を演算することを特徴とする。この推定電圧は、バッテリの充電容量を反映した電圧として、平衡状態のバッテリの開回路電圧の代わりに、放電時のバッテリの充電状態を知る手がかりとするべく、あらかじめ求められた仮想電流を放電時の電圧―電流特性を表わす式へ代入することにより求められる。
【００３９】
また、請求項２に記載した本発明のバッテリ容量演算方法は、請求項１に記載した本発明のバッテリ容量演算方法において、少なくとも放電直前に前記バッテリに発生していた充電側分極を解消するのに十分な電流値を、前記車両のセルモータ始動時に必要とする所定の大電流値とした。
【００４０】
さらに、請求項３に記載した本発明のバッテリ容量演算方法は、請求項２に記載した本発明のバッテリ容量演算方法において、前記バッテリの放電電流値が前記所定の大電流値よりも低く、かつ、前記セルモータ以外の前記車両の負荷が駆動されている際における最大放電電流値以上の、目標電流値に低下するまでの間に、周期的に測定した前記バッテリの端子電圧と放電電流とから、前記電圧−電流特性を求めるようにした。
【００４１】
また、請求項４に記載した本発明のバッテリ容量演算装置は、図１の基本構成図に示すように、車両の負荷に電力を供給するバッテリ１３の、放電直前に前記バッテリに発生していた充電側分極を解消するのに十分な電流値による該バッテリの定負荷放電における前記バッテリの放電電流が、最大電流値から減少し始めたことを検出する放電電流減少開始検出手段と、前記バッテリの放電電流が最大電流値から減少し始めたことを前記放電電流減少開始検出手段が検出した後に、周期的に測定される前記バッテリの端子電圧と放電電流とから電圧−電流特性を表わす式を求める特性割出手段２３Ａと、前記特性割出手段により求められた電圧−電流特性を表わす式において、各種の充電容量におけるバッテリの電圧―電流特性を表わす式に基づいてあらかじめ求められた前記充電容量の変化に対応して直線的に変化する電圧である推定電圧を与える電流を、仮想電流値として代入して、前記バッテリの定負荷放電状態における充電側分極を解消するのに十分な電流値による定負荷放電時における前記バッテリの推定電圧Ｖｎを算出する推定電圧推定手段２３Ｂとを備えており、前記推定電圧推定手段が推定した前記バッテリの推定電圧を用いて前記バッテリ１３の充電容量を演算することを特徴とする。
【００４２】
さらに、請求項５に記載した本発明のバッテリ容量演算装置は、請求項４に記載した本発明のバッテリ容量演算装置において、少なくとも放電直前に前記バッテリ１３に発生していた充電側分極を解消するのに十分な電流値が、前記車両のセルモータ５始動時に必要とする所定の大電流値であり、前記放電電流減少開始検出手段Ａが、前記バッテリ１３の定負荷放電において、該バッテリ１３の放電電流が前記所定の大電流値から減少し始めたことを検出するように構成されているものとした。
【００４３】
また、請求項６に記載した本発明のバッテリ容量演算装置は、請求項５に記載した本発明のバッテリ容量演算装置において、前記所定の大電流値から減少し始めたことを前記放電電流減少開始検出手段Ａが検出した前記バッテリ１３の放電電流が、前記セルモータ５以外の前記車両の負荷が駆動されている際における最大放電電流値以上の、目標電流値に低下したことを検出する放電電流低下検出手段Ｃをさらに備えており、前記特性割出手段２３Ａが、前記バッテリ１３の放電電流が前記所定の大電流値から減少し始めたことを前記放電電流減少開始検出手段Ａが検出した後、前記目標電流値に低下したことを前記放電電流低下検出手段Ｃが検出するまでの間、前記周期的に測定される前記バッテリ１３の端子電圧と放電電流とから前記電圧−電流特性を求めるものとした。
【００４４】
請求項１に記載した本発明のバッテリ容量演算方法によれば、バッテリが行う定負荷放電の放電電流が、少なくとも放電直前にバッテリに発生していた充電側分極を解消するのに十分な電流値に達すると、前回の放電において発生した放電側や充電側の分極による電圧降下や電圧上昇が仮に放電開始前に残存していても、その残存する電圧降下を上回る、放電電流値に応じた大きさの放電側分極が発生した状態となり、或は、その残存する電圧上昇が解消した上で、放電電流値に応じた大きさの放電側分極が新たに発生した状態となる。
【００４５】
一方、平衡状態にあるバッテリが、少なくとも放電直前にバッテリに発生していた充電側分極を解消するのに十分な電流値による定負荷放電を行っても、その放電電流値に達すると、その放電電流値に応じた大きさの放電側分極が発生した状態となる。
【００４６】
したがって、バッテリが、少なくとも放電直前にバッテリに発生していた充電側分極を解消するのに十分な電流値による定負荷放電を行うと、その定負荷放電の開始前にバッテリが平衡状態にあったか、それとも、前回の放電において発生した放電側や充電側の分極状態が完全には解消しきれていない状態にあったかに拘わらず、少なくとも放電直前にバッテリに発生していた充電側分極を解消するのに十分な電流値から放電電流が減少している間のバッテリの端子電圧と放電電流とから求めた電圧−電流特性により推定されるバッテリの推定電圧は、同じ値となる。
【００４７】
そして、バッテリが、少なくとも放電直前にバッテリに発生していた充電側分極を解消するのに十分な電流値による定負荷放電を行うと、その度に、前回の放電において発生した放電側や充電側の分極による電圧降下や電圧上昇が仮に放電開始前に残存していても、その残存する電圧降下や電圧上昇の影響が排除された後の、放電電流値が、少なくとも放電直前にバッテリに発生していた充電側分極を解消するのに十分な電流値から減少する間に周期的に測定したバッテリの端子電圧と放電電流とから電圧−電流特性が求められ、この前回の放電において発生した分極の影響が排除された電圧−電流特性を用いて、バッテリの現在の推定電圧が推定され、この推定電圧の値から、バッテリの充電状態が演算されることになる。
【００４８】
また、請求項２に記載した本発明のバッテリ容量演算方法によれば、請求項１に記載した本発明のバッテリ容量演算方法において、車両のセルモータ始動時に必要とする所定の大電流値は、その車両の他の負荷に対してバッテリからの電力が仮に複数同時に供給されている場合であっても、その場合の電流値を上回ることから、このセルモータ始動時に必要とする所定の大電流値を、少なくとも放電直前にバッテリに発生していた充電側分極を解消するのに十分な電流値とすることで、放電電流が所定の大電流値に達した際に、前回の放電によって発生した放電側分極による電圧降下を上回る電圧降下がバッテリの端子電圧に発生した状態に至ることになる。
【００４９】
さらに、請求項３に記載した本発明のバッテリ容量演算方法によれば、請求項２に記載した本発明のバッテリ容量演算方法において、バッテリの放電電流値が所定の大電流値から減少して、セルモータ以外の車両の負荷が駆動されている際における最大放電電流値以上の目標電流値に低下すると、その状態でバッテリの端子電圧に残存している放電側分極による電圧降下には、セルモータ以外の車両の負荷に電力を供給することで発生した放電側分極による電圧降下成分は表面上現れず、所定の大電流値による放電を行ったことによって発生した放電側分極による電圧降下の、放電電流が目標電流値に低下したことにより解消した分を除く残存成分のみが、表面上現れた状態となる。
【００５０】
したがって、所定の大電流値による定負荷放電を行ったバッテリの放電電流値が、所定の大電流値から減少して目標電流値に低下するまでの間に、周期的に測定した端子電圧と放電電流とから、バッテリの電圧−電流特性を求めると、この電圧−電流特性から推定した推定電圧は、セルモータ以外の車両の負荷が今なお駆動されているとしても、所定の大電流値による放電を行ったことによって発生した放電側分極による電圧降下の、放電電流が目標電流値に低下したことにより解消した分を除く残存成分のみを、純粋に反映したものになることになる。
【００５１】
また、請求項４に記載した本発明のバッテリ容量演算装置によれば、図１に示すように、バッテリ１３が行う定負荷放電の放電電流が、少なくとも放電直前にバッテリ１３に発生していた充電側分極を解消するのに十分な電流値に達すると、前回の放電において発生した放電側や充電側の分極による電圧降下や電圧上昇が仮に放電開始前に残存していても、その残存する電圧降下を上回る、放電電流値に応じた大きさの放電側分極が発生した状態となり、或は、その残存する電圧上昇が解消した上で、放電電流値に応じた大きさの放電側分極が新たに発生した状態となる。
【００５２】
一方、平衡状態にあるバッテリ１３が、少なくとも放電直前にバッテリ１３に発生していた充電側分極を解消するのに十分な電流値による定負荷放電を行っても、その放電電流値に達すると、その放電電流値に応じた大きさの放電側分極が発生した状態となる。
【００５３】
したがって、バッテリ１３が、少なくとも放電直前にバッテリ１３に発生していた充電側分極を解消するのに十分な電流値による定負荷放電を行うと、その定負荷放電の開始前にバッテリ１３が平衡状態にあったか、それとも、前回の放電において発生した放電側や充電側の分極状態が完全には解消しきれていない状態にあったかに拘わらず、少なくとも放電直前にバッテリ１３に発生していた充電側分極を解消するのに十分な電流値から放電電流が減少している間のバッテリ１３の端子電圧と放電電流とから求めた電圧−電流特性により推定されるバッテリ１３の推定電圧は、同じ値となる。
【００５４】
そして、バッテリ１３が、少なくとも放電直前にバッテリ１３に発生していた充電側分極を解消するのに十分な電流値による定負荷放電を行うと、バッテリ１３の放電電流が最大電流値から減少し始めたことを放電電流減少開始検出手段Ａが検出する度に、前回の放電において発生した放電側や充電側の分極による電圧降下や電圧上昇が仮に放電開始前に残存していても、その残存する電圧降下や電圧上昇の影響が排除された後の、放電電流値が最大電流値から減少する間に周期的に測定したバッテリ１３の端子電圧と放電電流とから電圧−電流特性が特性割出手段２３Ａにより求められ、この前回の放電において発生した分極の影響を排除して特性割出手段２３Ａにより求められた電圧−電流特性を用いて、少なくとも放電直前にバッテリ１３に発生していた充電側分極を解消するのに十分な電流値による定負荷放電時におけるバッテリ１３の推定電圧が推定電圧推定手段２３Ｂにより推定され、この推定電圧推定手段２３Ｂにより推定された推定電圧の値から、バッテリ１３の充電状態が演算されることになる。
【００５５】
さらに、請求項５に記載した本発明のバッテリ容量演算装置によれば、請求項４に記載した本発明のバッテリ容量演算装置において、車両のセルモータ５始動時に必要とする所定の大電流値は、その車両の他の負荷に対してバッテリ１３からの電力が仮に複数同時に供給されている場合であっても、その場合の電流値を上回ることから、このセルモータ５始動時に必要とする所定の大電流値を、少なくとも放電直前にバッテリ１３に発生していた充電側分極を解消するのに十分な電流値とすることで、バッテリ１３による定負荷放電の放電電流が所定の大電流値から減少し始めたことを放電電流減少開始検出手段Ａが検出した時点では、それ以前に放電電流が所定の大電流値に一旦達していて、前回の充放電によって発生した分極を解消するのに十分な放電側分極がバッテリ１３に発生した状態に至っていることになる。
【００５６】
また、請求項６に記載した本発明のバッテリ容量演算装置によれば、請求項５に記載した本発明のバッテリ容量演算装置において、バッテリ１３の放電電流値が所定の大電流値から減少して、セルモータ５以外の車両の負荷が駆動されている際における最大放電電流値以上の目標電流値に低下したことを放電電流低下検出手段Ｃが検出した時点では、その状態でバッテリ１３の端子電圧に残存している放電側分極による電圧降下には、セルモータ５以外の車両の負荷に電力を供給することで発生した放電側分極による電圧降下成分は表面上現れず、所定の大電流値による放電を行ったことによって発生した放電側分極による電圧降下の、放電電流が目標電流値に低下したことにより解消した分を除く残存成分のみが、表面上現れた状態に至っていることになる。
【００５７】
したがって、バッテリ１３の放電電流が所定の大電流値から減少し始めたことを放電電流減少開始検出手段Ａが検出した後、目標電流値に低下したことを放電電流低下検出手段Ｃが検出するまでの間に、周期的に測定した端子電圧と放電電流とから特性割出手段２３Ａがバッテリ１３の電圧−電流特性を求めると、この電圧−電流特性から推定電圧推定手段２３Ｂが推定した推定電圧は、セルモータ５以外の車両の負荷が今なお駆動されているとしても、所定の大電流値による放電を行ったことによって発生した放電側分極による電圧降下の、放電電流が目標電流値に低下したことにより解消した分を除く残存成分のみを、純粋に反映したものになることになる。
【００５８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるバッテリ容量演算方法を、本発明によるバッテリ容量演算装置と共に、図面を参照して説明する。
【００５９】
図２は本発明のバッテリ容量演算方法を適用した本発明の一実施形態に係るバッテリ容量演算装置の概略構成を一部ブロックにて示す説明図であり、図２中引用符号１で示す本実施形態のバッテリ容量演算装置は、エンジン３に加えてモータジェネレータ５を有するハイブリッド車両に搭載されている。
【００６０】
そして、このハイブリッド車両は、通常時はエンジン３の出力のみをドライブシャフト７からディファレンシャルケース９を介して車輪１１に伝達して走行させ、高負荷時には、バッテリ１３からの電力によりモータジェネレータ５をモータとして機能させて、エンジン３の出力に加えてモータジェネレータ５の出力をドライブシャフト７から車輪１１に伝達し、アシスト走行を行わせるように構成されている。
【００６１】
また、このハイブリッド車両は、減速時や制動時にモータジェネレータ５をジェネレータ（発電機）として機能させ、運動エネルギを電気エネルギに変換してバッテリ１３を充電させるように構成されている。
【００６２】
尚、モータジェネレータ５はさらに、不図示のスタータスイッチのオンに伴うエンジン３の始動時に、エンジン３のフライホイールを強制的に回転させるセルモータとして用いられるが、その場合にモータジェネレータ５は、このハイブリッド車両に搭載された他の電動負荷が同時に複数動作している状態よりも多くの電力を単独で消費する。
【００６３】
ちなみに、本実施形態のハイブリッド車両においては、スタータスイッチはオフであるものの、不図示のアクセサリスイッチやイグニッションスイッチとか、モータジェネレータ５以外の電装品（負荷）のスイッチ（図示せず。）がオンであるために、エアコン、オーディオ機器、パワーウィンド、ヘッドライト、並びに、ルームランプ（いずれも図示せず。）等が作動している場合、バッテリ１３から流れる放電電流は、それらの電装品が同時に複数作動していても３５Ａ（アンペア）に満たない。
【００６４】
逆に、アクセサリスイッチがオンされ、その上でスタータスイッチがオンされて、エンジン３を始動させるためにモータジェネレータ５をセルモータとして作動させる際には、例え他の電装品が何も作動していなくても、およそ２５０Ａ（アンペア）に達する放電電流がバッテリ９から瞬時的に流れる。
【００６５】
したがって、本実施形態のバッテリ容量演算装置１においては、バッテリ１３の放電電流が目標電流値＝３５Ａ（下限）から最大電流値＝２５０Ａ（上限）までの間にあるかどうかが、モータジェネレータ５をセルモータとして作動させるための定負荷放電が行われていることを見分けるための目安となる。
【００６６】
尚、スタータスイッチのオンによりモータジェネレータ５によってエンジン３が始動されると、イグニッションキー（図示せず。）の操作解除に伴って、スタータスイッチがオフになってイグニッションスイッチやアクセサリスイッチのオン状態に移行する。
【００６７】
話を構成の説明に戻して、本実施形態のバッテリ容量演算装置１は、上述したバッテリ１３の充電状態を演算するもので、アシスト走行用のモータやセルモータとして機能するモータジェネレータ５等、電装品に対するバッテリ１３の放電電流Ｉや、ジェネレータとして機能するモータジェネレータ５からのバッテリ１３に対する充電電流を検出する電流センサ１５と、バッテリ１３に並列接続した無限大抵抗を有し、バッテリ１３の端子電圧Ｖを検出する電圧センサ１７と、エンジン３が配置されたエンジンルーム（図示せず）の温度ｈを検出する温度センサ１９とを備えている。
【００６８】
また、本実施形態のバッテリ容量演算装置１は、上述した電流センサ１５、電圧センサ１７、及び、温度センサ１９の出力がインタフェース回路（以下、「Ｉ／Ｆ」と略記する。）２１におけるＡ／Ｄ変換後に取り込まれるマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」と略記する。）２３と、このマイコン２３に接続された不揮発性メモリ（以下、「ＮＶＭ」と略記する。）２５，２７とをさらに備えている。
【００６９】
そして、前記マイコン２３は、ＣＰＵ２３ａ、ＲＡＭ２３ｂ、及び、ＲＯＭ２３ｃを有しており、このうち、ＣＰＵ２３ａには、ＲＡＭ２３ｂ及びＲＯＭ２３ｃの他、前記Ｉ／Ｆ２１及びＮＶＭ２５，２７が各々接続されており、また、上述した不図示のスタータスイッチ、イグニッションスイッチやアクセサリスイッチ、モータジェネレータ５以外の電装品（負荷）のスイッチ等が、さらに接続されている。
【００７０】
前記ＲＡＭ２３ｂは、各種データ記憶用のデータエリア及び各種処理作業に用いるワークエリアを有しており、前記ＲＯＭ２３ｃには、ＣＰＵ２３ａに各種処理動作を行わせるための制御プログラムと、前記ＮＶＭ２５にバッテリ１３の開回路電圧ＯＣＶが格納、記憶された時点のバッテリ１３自体又は周辺の温度ｈ1 と、後述する処理によって推定される、定負荷放電状態における推定上の端子電圧Ｖである推定電圧Ｖｎの推定時点におけるバッテリ１３自体又は周辺の温度ｈ2 とに応じて、前記ＮＶＭ２７に格納、記憶されている残存電圧降下値ｅ0 を補正するための補正データとが格納されている。
【００７１】
尚、ＲＯＭ２３ｃに格納されている残存電圧降下値ｅ0 の補正データは、図３に示すグラフのように、温度０゜Ｃの時の補正係数を「１」とした場合の、温度０゜Ｃ〜温度５５゜Ｃの各温度における補正係数を表した、いわば、温度対補正係数のテーブルのようなものである。
【００７２】
前記ＮＶＭ２５には、充電容量の変化に応じて変化する前記バッテリ１３の平衡状態、即ち、充放電時の分極による電圧上昇や電圧降下が完全に解消して残っていない状態における端子電圧Ｖが、バッテリ１３の開回路電圧ＯＣＶとして格納、記憶されると共に、その開回路電圧ＯＣＶが格納、記憶された時点で温度センサ１９が検出したエンジンルームの温度が、バッテリ１３自体又は周辺の温度ｈ1 として格納、記憶される。
【００７３】
尚、ハイブリッド車両が製造された当初の時点では、実装時に別途計測されたバッテリ１３の端子電圧Ｖが、開回路電圧ＯＣＶとしてＮＶＭ２５に予め格納、記憶されていると共に、その開回路電圧ＯＣＶが格納、記憶された時点のバッテリ１３自体又は周辺の温度が、バッテリ１３自体又は周辺の温度ｈ1 としてＮＶＭ２５に予め格納、記憶されている。
【００７４】
前記ＮＶＭ２７には、不図示のイグニッションスイッチのオンに伴って、モータジェネレータ５によりエンジン３を始動させるためにバッテリ１３が瞬時的に定負荷放電を行った際に、その定負荷放電中に電流センサ１５や電圧センサ１７により検出されたバッテリ１３の端子電圧Ｖと放電電流Ｉとの相関を基にして、後述する処理によって推定される、定負荷放電状態における推定上の端子電圧Ｖである推定電圧Ｖｎを、ＮＶＭ２５に格納、記憶されているバッテリ１３の開回路電圧ＯＣＶから差し引いた、バッテリ１３の放電終了時における残存分極の影響による残存電圧降下量である残存電圧降下値ｅ0 が、格納、記憶される。
【００７５】
尚、上述した電流センサ１５、電圧センサ１７、及び、温度センサ１９の出力は、Ｉ／Ｆ２１を介して常時マイコン２３のＣＰＵ２３ａに取り込まれる。
【００７６】
次に、前記ＲＯＭ２３ｃに格納された制御プログラムに従いＣＰＵ２３ａが行う処理を、図４乃至図７のフローチャートを参照して説明する。
【００７７】
バッテリ１３からの給電を受けてマイコン２３が起動しプログラムがスタートすると、ＣＰＵ２３ａは、まず、図４にメインルーチンのフローチャートで示すように、初期設定を実行する（ステップＳ１）。
【００７８】
このステップＳ１における初期設定では、ＲＡＭ２３ｂのワークエリアに設けられたフラグエリアのフラグのリセットやタイマエリアのゼロリセット及びタイムカウントの開始等を行う。
【００７９】
ステップＳ１の初期設定が済んだならば、次に、開回路電圧更新処理（ステップＳ３）と充電状態演算処理（ステップＳ５）とを続けて行った後、バッテリ１３からの給電が断たれたか否かを確認し（ステップＳ７）、断たれていない場合は（ステップＳ７でＮ）、ステップＳ３にリターンし、断たれた場合は（ステップＳ７でＹ）、終了処理を行った後（ステップＳ９）、一連の処理を終了する。
【００８０】
そして、ステップＳ３の開回路電圧更新処理においては、図５にサブルーチンのフローチャートで示すように、ＲＡＭ２３ｂのタイマエリアにおけるタイマ値Ｔが、最大分極発生状態からの分極解消に必要な所定時間Ｔｈを超えているか否かを確認し（ステップＳ３ａ）、所定時間Ｔｈを超えていない場合は（ステップＳ３ａでＮ）、開回路電圧更新処理を終了して図４のメインルーチンにリターンし、超えた場合は（ステップＳ３ａでＹ）、電圧センサ１７の検出したバッテリ１３の端子電圧ＶのＡ／Ｄ変換値をＩ／Ｆ２１から取得すると共に（ステップＳ３ｂ）、温度センサ１９の検出した不図示のエンジンルームの温度ｈのＡ／Ｄ変換値をＩ／Ｆ２１から取得する（ステップＳ３ｃ）。
【００８１】
続いて、ＮＶＭ２５に格納、記憶されているバッテリ１３の開回路電圧ＯＣＶと、その開回路電圧ＯＣＶが格納、記憶された時点のバッテリ１３自体又は周辺の温度ｈ1 を、ステップＳ３ｂ及びステップＳ３ｃで取得したバッテリ１３の端子電圧Ｖやエンジンルームの温度ｈのＡ／Ｄ変換値に更新し（ステップＳ３ｄ）、ＲＡＭ２３ｂの平衡状態フラグエリアのフラグＦを「１」に設定した後（ステップＳ３ｅ）、開回路電圧更新処理を終了して図４のメインルーチンにリターンする。
【００８２】
また、ステップＳ５の充電状態演算処理では、図６にサブルーチンのフローチャートで示すように、スタータスイッチ以外のスイッチの状態がオフからオンに移行したか否かを確認し（ステップＳ５ａ）、移行していない場合は（ステップＳ５ａでＮ）、後述するステップＳ５ｆに進み、移行した場合は（ステップＳ５ａでＹ）、Ｉ／Ｆ２１からＡ／Ｄ変換値として取得される電流センサ１５の検出したバッテリ１３の放電電流Ｉが０Ａ（アンペア）であるか否かを確認する（ステップＳ５ｂ）。
【００８３】
バッテリ１３の放電電流Ｉが０Ａ（アンペア）でない場合は（ステップＳ５ｂでＮ）、ＲＡＭ２３ｂのタイマエリアにおけるタイムカウントを終了させると共にタイマ値Ｔをゼロリセットし（ステップＳ５ｃ）、平衡状態フラグエリアのフラグＦを「０」に設定した後（ステップＳ５ｄ）、充電状態演算処理を終了して図４のメインルーチンにリターンし、バッテリ１３の放電電流Ｉが０Ａ（アンペア）である場合は（ステップＳ５ｂでＹ）、スタータスイッチがオンされたか否かを確認する（ステップＳ５ｅ）。
【００８４】
スタータスイッチがオンされていない場合は（ステップＳ５ｅでＮ）、充電状態演算処理を終了して図４のメインルーチンにリターンし、オンされた場合は（ステップＳ５ｅでＹ）、後述するステップＳ５ｊに進む。
【００８５】
一方、ステップＳ５ａにおいてスタータスイッチ以外のスイッチの状態がオフからオンに移行していない場合（Ｎ）に進むステップＳ５ｆでは、スタータスイッチ以外のスイッチの状態がオンからオフに移行したか否かを確認し、移行していない場合は（ステップＳ５ｆでＮ）、後述するステップＳ５ｈに進み、移行した場合は（ステップＳ５ｆでＹ）、ＲＡＭ２３ｂのタイマエリアにおけるタイムカウントを開始させた後（ステップＳ５ｇ）、充電状態演算処理を終了して図４のメインルーチンにリターンする。
【００８６】
また、ステップＳ５ｆにおいてスタータスイッチ以外のスイッチの状態がオンからオフに移行していない場合（Ｎ）に進むステップＳ５ｈでは、スタータスイッチがオンされたか否かを確認し（ステップＳ５ｈ）、オンされていない場合は（ステップＳ５ｈでＮ）、充電状態演算処理を終了して図４のメインルーチンにリターンし、オンされた場合は（ステップＳ５ｈでＹ）、ステップＳ５ｊに進む。
【００８７】
ステップＳ５ｅ及びステップＳ５ｈにおいてスタータスイッチがオンされた場合（Ｙ）に各々進むステップＳ５ｊでは、図７のフローチャートに示すように、Ｉ／Ｆ２１からＡ／Ｄ変換値として取得される電流センサ１５の検出したバッテリ１３の放電電流Ｉが２５０Ａ（アンペア）に達した後に２５０Ａ（アンペア）から減少し始めたか否かを確認する。
【００８８】
バッテリ１３の放電電流Ｉが２５０Ａ（アンペア）に達した後に２５０Ａ（アンペア）から減少し始めていない場合は（ステップＳ５ｊでＮ）、そのようになるまでステップＳ５ｊをリピートし、２５０Ａ（アンペア）に達した後に２５０Ａ（アンペア）から減少し始めた場合は（ステップＳ５ｊでＹ）、電流センサ１５の検出したバッテリ１３の放電電流ＩのＡ／Ｄ変換値と、電圧センサ１７の検出したバッテリ１３の端子電圧ＶのＡ／Ｄ変換値とを、対にしてＩ／Ｆ２１から取得し（ステップＳ５ｋ）、その取得した、電流センサ１５の検出したバッテリ１３の放電電流Ｉが３５Ａ（アンペア）まで低下した否かを確認する（ステップＳ５ｍ）。
【００８９】
バッテリ１３の放電電流Ｉが３５Ａ（アンペア）まで低下していない場合は（ステップＳ５ｍでＮ）、ステップＳ５ｋにリターンし、低下した場合は（ステップＳ５ｍでＹ）、それまでの間にステップＳ５ｋにおいて対にして取得された、複数組のバッテリ１３の端子電圧Ｖと放電電流ＩとのＡ／Ｄ変換値を利用し、そのデータの相関性を確認するための相関係数ｒを算出してその値が−０．９≧ｒ≧−１．０の許容範囲内にあるか否かを確認する（ステップＳ５ｎ）。
【００９０】
相関係数ｒが許容範囲内にあって相関がＯＫである場合は（ステップＳ５ｎでＹ）、後述するステップＳ５ｔに進み、相関係数ｒが許容範囲内になく相関がＯＫでない場合は（ステップＳ５ｎでＮ）、ステップＳ５ｋで取得した、電流センサ１５の検出したバッテリ１３の放電電流Ｉと電圧センサ１７の検出したバッテリ１３の端子電圧ＶとのＡ／Ｄ変換値の対を破棄した後（ステップＳ５ｐ）、平衡状態フラグエリアのフラグＦが「０」であるか否かを確認する（ステップＳ５ｒ）。
【００９１】
フラグＦが「０」である場合は（ステップＳ５ｒでＹ）、充電状態演算処理を終了して図４のメインルーチンにリターンし、「０」でない場合は（ステップＳ５ｒでＮ）、フラグＦを「０」に設定した後（ステップＳ５ｓ）、充電状態演算処理を終了して図４のメインルーチンにリターンする。
【００９２】
また、ステップＳ５ｎにおいて相関係数ｒが許容範囲内にあって相関がＯＫである場合（Ｙ）に進むステップＳ５ｔでは、ステップＳ５ｋで取得した、電流センサ１５の検出したバッテリ１３の放電電流Ｉと電圧センサ１７の検出したバッテリ１３の端子電圧ＶとのＡ／Ｄ変換値の対に、最小二乗法を適用して、直線的な電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂを割り出し、次に、定電流放電における推定電圧Ｖｎがバッテリ１３の容量に対して直線的な特性を示すようになる仮想電流値Ｉｓ＝−１０Ａ（アンペア）を、ステップＳ５ｔで割り出した電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂに代入して、推定電圧Ｖｎを推定する（ステップＳ５ｖ）。
【００９３】
これと共に、温度センサ１９の検出した不図示のエンジンルームの温度ｈのＡ／Ｄ変換値を、推定電圧Ｖｎの推定時点におけるバッテリ１３自体又は周辺の温度ｈ2 としてＩ／Ｆ２１から取得した後（ステップＳ５ｗ）、平衡状態フラグエリアのフラグＦが「０」であるか否かを確認する（ステップＳ５ｘ）。
【００９４】
フラグＦが「０」である場合は（ステップＳ５ｘでＹ）、後述するステップＳ５Ｂに進み、「０」でない場合は（ステップＳ５ｘでＮ）、ＮＶＭ２５に格納、記憶されている開回路電圧ＯＣＶからステップＳ５ｖで推定した推定電圧Ｖｎを差し引いて残存電圧降下値ｅ0 を求め（ステップＳ５ｙ）、ＮＶＭ２７に格納、記憶されている残存電圧降下値ｅ0 をステップＳ５ｙで求めた残存電圧降下値ｅ0 に更新し（ステップＳ５ｚ）、更新されたＮＶＭ２７の残存電圧降下値ｅ0 に、ステップＳ５ｖで推定した推定電圧Ｖｎを加算して、補正後推定電圧Ｖｎ´を求めた後（ステップＳ５Ａ）、後述するステップＳ５Ｄに進む。
【００９５】
また、ステップＳ５ｘにおいて平衡状態フラグエリアのフラグＦが「０」である場合（Ｙ）に進むステップＳ５Ｂでは、ステップＳ５ｖで取得した推定電圧Ｖｎの推定時点におけるバッテリ１３自体又は周辺の温度ｈ2 と、ＮＶＭ２５に格納、記憶されている、バッテリ１３の開回路電圧ＯＣＶがＮＶＭ２５に格納、記憶された時点のバッテリ１３自体又は周辺の温度ｈ1 とに基づいて、ＲＯＭ２３ｃに格納されている補正データの係数によって、ＮＶＭ２７に格納、記憶されている残存電圧降下値ｅ0 を補正して補正後残存電圧降下値ｅ0 ´を求め、続いて、この補正後残存電圧降下値ｅ0 ´をステップＳ５ｖで取得した推定電圧Ｖｎに加算して補正後推定電圧Ｖｎ´を求めた後（ステップＳ５Ｃ）、ステップＳ５Ｄに進む。
【００９６】
ステップＳ５ＡやステップＳ５Ｃにおいて補正後推定電圧Ｖｎ´を求めた後に各々進むステップＳ５Ｄでは、ステップＳ５ＡやステップＳ５Ｃにおいて求めた補正後推定電圧Ｖｎ´を、電圧比による算出式、
ＳＯＣ＝｛（Ｖｎ´−Ｖｅ）／（Ｖｓ−Ｖｅ）｝×１００（％）
又は、電力比による算出式、
のいずれかの式に代入して、バッテリ１３の充電状態ＳＯＣを求める。
【００９７】
続いて、平衡状態フラグエリアのフラグＦが「０」であるか否かを確認し（ステップＳ５Ｅ）、「０」である場合は（ステップＳ５ＥでＹ）、充電状態演算処理を終了して図４のメインルーチンにリターンし、「０」でない場合は（ステップＳ５ＥでＮ）、平衡状態フラグＦを「０」に設定した後（ステップＳ５Ｆ）、充電状態演算処理を終了して図４のメインルーチンにリターンする。
【００９８】
以上の説明からも明らかなように、本実施形態のバッテリ容量演算装置１では、図７のフローチャートにおけるステップＳ５ｔが、請求項中の特性割出手段２３Ａに対応する処理となっており、図７中のステップＳ５ｖが、請求項中の推定電圧推定手段２３Ｂに対応する処理となっている。
【００９９】
また、本実施形態のバッテリ容量演算装置１では、電流センサ１５と、図７中のステップＳ５ｊとにより、請求項中の放電電流減少開始検出手段Ａが構成されており、電流センサ１５と、図７中のステップＳ５ｍとにより、請求項中の放電電流低下検出手段Ｃが構成されている。
【０１００】
また、本実施形態のバッテリ容量演算装置１では、バッテリ１３の放電電流Ｉに関して、２５０Ａ（アンペア）が請求項中の所定の大電流値に相当しており、３５Ａ（アンペア）が請求項中の目標電流値に相当している。
【０１０１】
次に、上述のように構成された本実施形態のバッテリ容量演算装置１の動作（作用）について説明する。
【０１０２】
まず、ハイブリッド車両のモータジェネレータ５以外の電装品（負荷）が作動したり、モータジェネレータ５がモータとして機能するように作動していて、それに伴いバッテリ１３が放電を行っている状態、或は、モータジェネレータ５がジェネレータとして機能するように作動していて、それに伴いバッテリ１３が充電を行っている状態では、ＮＶＭ２５に格納、記憶されている開回路電圧ＯＣＶと、その開回路電圧ＯＣＶがＮＶＭ２５に格納、記憶された時点のバッテリ１３自体又は周辺の温度ｈ1 の更新や、ＮＶＭ２７に格納、記憶されている残存電圧降下値ｅ0 の更新は、いずれも行われず、また、推定電圧Ｖｎの推定とこれを用いた充電状態ＳＯＣの演算、更新も行われない。
【０１０３】
次に、スタータスイッチのオンに伴って、ハイブリッド車両のモータジェネレータ５がセルモータとして機能するように作動し、これに伴いバッテリ１３が２５０Ａ（アンペア）を超える所定の大電流値による定負荷放電を行うと、その放電におけるバッテリ１３の放電電流Ｉが３５Ａ（アンペア）という目標電流値に低下するまでの間、電流センサ１５及び電圧センサ１７により検出されたバッテリ１３の放電電流Ｉ及び端子電圧Ｖが、対となって周期的に収集され、一定の相関関係を満たすものであった場合には、これらに最小二乗法を適用して、バッテリ１３の直線的な電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂが割り出され、定電流放電における推定電圧Ｖｎがバッテリ１３の容量に対して直線的な特性を示すようになる仮想電流値Ｉｓ＝−１０Ａ（アンペア）を、この電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂに代入することで、推定電圧Ｖｎが推定される。
【０１０４】
そして、推定電圧Ｖｎの推定時点におけるバッテリ１３自体又は周辺の温度ｈ2 と、ＮＶＭ２５に格納、記憶されている、バッテリ１３の開回路電圧ＯＣＶがＮＶＭ２５に格納、記憶された時点のバッテリ１３自体又は周辺の温度ｈ1 とに差があれば、その差に応じて、ＮＶＭ２７に格納、記憶されている残存電圧降下値ｅ0 が温度補償のために補正され、この補正された補正後残存電圧降下値ｅ0 ´を、先に推定された推定電圧Ｖｎに加算することで、補正後推定電圧Ｖｎ´が求められ、この補正後推定電圧Ｖｎ´を、電圧比又は電力比のいずれかの算出式に代入することで、バッテリ１３の充電状態ＳＯＣが演算されて、その結果が、表示や容量管理のデータとして提供される。
【０１０５】
この場合、推定電圧Ｖｎを推定するのに用いるバッテリ１３の電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂを求めるために、対となって周期的に収集される、バッテリ１３の放電電流Ｉ及び端子電圧Ｖが、２５０Ａ（アンペア）という、ハイブリッド車両における最大の負荷であるセルモータとして機能させるモータジェネレータ５に対する放電の際に収集されたものであり、しかも、他の負荷に複数同時にバッテリ１３の電力が供給されていても到達しない３５Ａ（アンペア）を超える放電電流Ｉが流れている状態で収集されたものである。
【０１０６】
このため、モータジェネレータ５以外の負荷にバッテリ１３の電力が同時に供給されていて、それによる放電側分極による電圧降下が生じていても、モータジェネレータ５に対する放電の終了時における残存分極の影響による残存電圧降下量として求められた残存電圧降下値ｅ0 を、推定した推定電圧Ｖｎに加算することで、バッテリ１３の実際の充電状態ＳＯＣを正確に演算することができる。
【０１０７】
また、本実施形態のバッテリ容量演算装置１では、スタータスイッチのオンに伴って、バッテリ１３が２５０Ａ（アンペア）を超える定負荷放電を行った場合、その放電開始前の段階で、最大分極発生状態からの分極解消に必要な所定時間Ｔｈを超えて、バッテリ１３が充放電を行っていないと、前回にバッテリ１３が充放電を行った際に発生した分極による電圧変動（電圧上昇又は電圧降下）が完全に解消して平衡状態となっているものとして、ＮＶＭ２５に格納、記憶されているバッテリ１３の開回路電圧ＯＣＶが、この時点で検出されたバッテリ１３の端子電圧Ｖに更新される。
【０１０８】
このため、バッテリ１３の容量変化によって開回路電圧ＯＣＶが変動しても、バッテリ１３が平衡状態となる毎に、ＮＶＭ２５に格納、記憶される開回路電圧ＯＣＶを最新の値に更新して、バッテリ１３の充電状態ＳＯＣの演算精度を高く維持することができる。
【０１０９】
同様に、本実施形態のバッテリ容量演算装置１では、セルモータとして機能させるモータジェネレータ５に対するバッテリ１３の放電が、バッテリ１３が平衡状態にある状況から行われると、ＮＶＭ２７に格納、記憶されているバッテリ１３の残存電圧降下値ｅ0 が、放電開始前に更新されたＮＶＭ２５の開回路電圧ＯＣＶから、放電後に推定された推定電圧Ｖｎを差し引いた、最新の残存電圧降下値ｅ0 に更新される。
【０１１０】
このため、バッテリ１３の状態変化に伴って残存電圧降下値ｅ0 が変動しても、バッテリ１３が平衡状態となる毎に、ＮＶＭ２７に格納、記憶される残存電圧降下値ｅ0 を最新の値に更新して、バッテリ１３の充電状態ＳＯＣの演算精度を高く維持することができる。
【０１１１】
さらに、本実施形態のバッテリ容量演算装置１では、ＮＶＭ２５に開回路電圧ＯＣＶを格納、記憶した時点におけるバッテリ１３自体又は周辺の温度ｈ1 と、推定電圧Ｖｎの推定時点におけるバッテリ１３自体又は周辺の温度ｈ2 とが異なる場合に、その相違に応じた温度補償のための補正が残存電圧降下値ｅ0 に対して行われ、推定電圧Ｖｎに加算してバッテリ１３の充電状態ＳＯＣを演算するのに用いられるのが、補正後残存電圧降下値ｅ0 ´となることから、残存電圧降下値ｅ0 を求めた時点と、この残存電圧降下値ｅ0 を推定電圧Ｖｎに加算してバッテリ１３の充電状態ＳＯＣを演算する時点とで、開回路電圧ＯＣＶの値に変化を及ぼすバッテリ１３自体又は周辺の温度ｈの変化が生じていても、それを考慮に入れてバッテリ１３の充電状態ＳＯＣを精度良く演算することができる。
【０１１２】
ちなみに、本実施形態で採用した上述の、残存電圧降下値ｅ0 の温度補償のための構成や、開回路電圧ＯＣＶ及び（又は）残存電圧降下値ｅ0 の更新のための構成の一部又は全部は、必要とされる精度との関係において支障がない限り、省略しても良い。
【０１１３】
そして、本実施形態のバッテリ容量演算装置１では、推定電圧Ｖｎを推定するのに用いるバッテリ１３の電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂを求めるために、バッテリ１３の放電電流Ｉ及び端子電圧Ｖを対にして周期的に収集する期間を、バッテリ１３が２５０Ａ（アンペア）を超える定負荷放電を行った場合に、その放電電流Ｉが２５０Ａ（アンペア）から減少する間に限っており、２５０Ａ（アンペア）に向かって放電電流Ｉが増加する間を排除しているが、これは次の理由による。
【０１１４】
即ち、一般にバッテリ１３の放電時における電圧−電流特性は、図８のグラフに示すように、放電電流Ｉの増加時と減少時とで異なり、実際にバッテリ１３が２５０Ａ（アンペア）を超える定負荷放電を行った場合の放電電流Ｉと端子電圧Ｖとを測定してみると、図９のグラフに示すように、放電によりバッテリ１３に発生した分極による電圧降下が放電電流Ｉの減少に伴って解消するペースが、放電電流Ｉの増加に伴う発生のペースに対して遅れることから、放電電流Ｉの増加時よりも減少時の方が放電電流Ｉに対して端子電圧Ｖが低くなる。
【０１１５】
しかも、前回の充放電による電圧上昇や電圧降下が残った状態でバッテリ１３の放電が開始されると、図１０のグラフに一般的な傾向を示すように、放電電流Ｉの増加中における電圧−電流特性が、先に図８のグラフを参照して説明した、平衡状態から放電を開始した場合の放電電流Ｉの増加中における電圧−電流特性とは異なってしまう。
【０１１６】
したがって、放電電流Ｉの増加中と減少中とでバッテリ１３の電圧−電流特性が同じ特性とならず、しかも、放電電流Ｉの増加中における電圧−電流特性については、放電の開始前のバッテリ１３が平衡状態にあったか否かによっても異なることを考慮すると、少なくとも、本実施形態のバッテリ容量演算装置１のように、放電電流Ｉが減少している間に限って周期的に収集したバッテリ１３の放電電流Ｉ及び端子電圧Ｖのみを用いて、バッテリ１３の電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂを求めることが好ましい。
【０１１７】
ちなみに、本実施形態のバッテリ容量演算装置１では、ＮＶＭ２５に格納、記憶されているバッテリ１３の開回路電圧ＯＣＶが、図８中の放電電流Ｉの増加中における電圧−電流特性線の、放電電流Ｉ＝０Ａ（アンペア）上の点を示すことになり、放電電流Ｉが２５０Ａ（アンペア）から３５Ａ（アンペア）に減少する間に収集したバッテリ１３の放電電流Ｉ及び端子電圧Ｖのみを用いて求めた、バッテリ１３の電圧−電流特性から推定される推定電圧Ｖｎが、図８中の放電電流Ｉの減少中における電圧−電流特性線の、仮想電流値Ｉｓ＝−１０Ａ（アンペア）上の点を示すことになる。
【０１１８】
そして、バッテリ１３の電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂを求めるために、バッテリ１３の放電電流Ｉ及び端子電圧Ｖを対にして周期的に収集する期間を、バッテリ１３の放電電流Ｉが２５０Ａ（アンペア）から減少する間に限定するに当たって、本実施形態のバッテリ容量演算装置１のように、３５Ａ（アンペア）に至るまでの間に限る必要は、必ずしもない。
【０１１９】
しかし、本実施形態のバッテリ容量演算装置１のように、２５０Ａ（アンペア）から減少する放電電流Ｉが３５Ａ（アンペア）に至るまでの間に限って、バッテリ１３の放電電流Ｉ及び端子電圧Ｖを対にして周期的に収集するようにすれば、セルモータとして機能させるためのモータジェネレータ５以外の他の負荷にバッテリ１３からの電力が同時に供給されていたとしても、それら他の負荷に電力を供給するために発生するバッテリ１３の放電による放電側分極を上回る放電側分極が、３５Ａ（アンペア）の放電電流Ｉによるバッテリ１３の放電によって発生していることになる。
【０１２０】
このため、モータジェネレータ５以外の他の負荷に対する電力供給のための放電により発生する放電側分極が、収集されるバッテリ１３の放電電流Ｉやそれから求められるバッテリ１３の電圧−電流特性に反映されるのを防ぎ、モータジェネレータ５を作動させるために行った２５０Ａ（アンペア）の放電によって発生した放電側分極による電圧降下の、放電電流Ｉが３５Ａ（アンペア）に低下したことにより解消した分を除く残存成分のみを、純粋に反映したものとすることができるので、モータジェネレータ５以外の他の負荷に対する電力供給が行われていてもバッテリ１３の充電状態を正確に演算できるようにすることができる点で、有利である。
【０１２１】
また、本実施形態では、定負荷放電時におけるバッテリ１３の電圧−電流特性を、１次の電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂに近似させているが、分極抵抗成分の非直線形の特性の影響も考慮して、１次の電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂに代えて、図１１に示すように、定負荷放電時におけるバッテリ１３の放電電流Ｉ及び端子電圧Ｖの対から最小二乗法によって得られる、Ｖ＝ａＩ2 ＋ｂＩ＋ｃなる２次の曲線式に近似させるようにしてもよい。
【０１２２】
そして、そのようにした場合は、この近似曲線式Ｖ＝ａＩ2 ＋ｂＩ＋ｃに仮想電流値Ｉｓ＝−１０Ａ（アンペア）を代入することで、推定電圧Ｖｎを推定し、推定した推定電圧Ｖｎを用いて最新の残存電圧降下値ｅ0 を求めて更新設定したり、推定した推定電圧Ｖｎに残存電圧降下値ｅ0 を加算してバッテリ１３の開回路電圧ＯＣＶを演算することになる。
【０１２３】
このように、バッテリ１３の電圧−電流特性を２次の近似曲線式とすれば、放電による分極に起因してバッテリ１３に生じる端子電圧Ｖの電圧降下量の増減のペースに対する、放電電流Ｉの増減のペースの鈍さが、１次の電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂよりも一層正確に反映されて、この近似曲線式Ｖ＝ａＩ2 ＋ｂＩ＋ｃを用いて推定される推定電圧Ｖｎの精度や、この推定電圧Ｖｎを用いて演算される開回路電圧ＯＣＶの精度を、より高めることができるので、有利である。
【０１２４】
さらに、本実施形態では、単独で最も多くの電力を消費するモータジェネレータ５の作動時における、２５０Ａ（アンペア）を超える定負荷放電時のバッテリ１３の放電電流Ｉ及び端子電圧Ｖを用いて、分極の影響を含んだ電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂの割り出しを行ったが、少なくとも放電直前にバッテリ１３に発生していた充電側分極を解消するのに十分な電流値であれば、放電電流の最大値が２５０Ａ（アンペア）に遠く及ばないような、モータジェネレータ５以外の負荷の動作に伴うバッテリ１３の放電電流Ｉ及び端子電圧Ｖを用いて、分極の影響を含んだ電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂや、上述したＶ−Ｉ特性の２つの近似曲線式Ｍ１及びＭ２の割り出しを行ってもよい。
【０１２５】
【発明の効果】
以上に説明したように請求項１に記載した本発明のバッテリ容量演算方法によれば、車両の負荷に電力を供給するバッテリの端子電圧と放電電流とを周期的に測定してこれら端子電圧と放電電流との相関を示す電圧−電流特性を求め、この電圧−電流特性を用いて前記バッテリの定負荷放電状態における推定上の端子電圧である推定電圧を推定し、この推定電圧を用いて前記バッテリの充電容量を演算するに当たり、前記バッテリが、少なくとも放電直前に該バッテリに発生していた充電側分極を解消するのに十分な電流値による定負荷放電を行う毎に、該定負荷放電の放電電流値が最大電流値から減少する間に周期的に測定した、前記バッテリの端子電圧と放電電流とから、前記電圧−電流特性を求め、この電圧−電流特性を用いて、前記バッテリの現在の推定電圧の推定を行うようにした。
【０１２６】
このため、定負荷放電における放電電流の増加や減少に対して、放電側分極による電圧降下の増加や減少が遅れて生じるために、放電電流の増加中と減少中とでバッテリの電圧−電流特性が相違し、しかも、前回の充放電によって発生した分極によるバッテリの端子電圧の電圧上昇や電圧降下が残存した状態で、少なくとも放電直前に該バッテリに発生していた充電側分極を解消するのに十分な電流値によるバッテリの定負荷放電が行われる場合であっても、それらの影響を受けず常に同じ特性として現れる電圧−電流特性部分を用いてバッテリの現在の推定電圧が推定されるようにして、バッテリの充電状態の演算を、前回の充放電によって発生した分極による電圧変動の影響を受けずに精度良く行うことができる。
【０１２７】
また、請求項２に記載した本発明のバッテリ容量演算方法によれば、請求項１に記載した本発明のバッテリ容量演算方法において、少なくとも放電直前に前記バッテリに発生していた充電側分極を解消するのに十分な電流値を、前記車両のセルモータ始動時に必要とする所定の大電流値とした。
【０１２８】
このため、請求項１に記載した本発明のバッテリ容量演算方法において、前回の放電によって発生した放電側分極による電圧降下が残っていても、これを上回る電圧降下がバッテリの端子電圧に発生した状態に至らせて、前回の放電によって発生した放電側分極の影響を受けない高精度のバッテリ充電状態の演算を、確実に実現させることができる。
【０１２９】
さらに、請求項３に記載した本発明のバッテリ容量演算方法によれば、請求項２に記載した本発明のバッテリ容量演算方法において、前記バッテリの放電電流値が前記所定の大電流値よりも低く、かつ、前記セルモータ以外の前記車両の負荷が駆動されている際における最大放電電流値以上の、目標電流値に低下するまでの間に、周期的に測定した前記バッテリの端子電圧と放電電流とから、前記電圧−電流特性を求めるようにした。
【０１３０】
このため、請求項２に記載した本発明のバッテリ容量演算方法において、セルモータ以外の車両の負荷が今なお駆動されているとしても、所定の大電流値による放電を行ったことによって発生した放電側分極による電圧降下の、放電電流が目標電流値に低下したことにより解消した分を除く残存成分のみを、純粋に反映したバッテリの端子電圧と放電電流とから、セルモータ以外の車両の負荷に対する電力供給による影響を排除した電圧−電流特性と推定電圧とを取得して、バッテリの充電状態を精度良く演算することができる。
【０１３１】
また、請求項４に記載した本発明のバッテリ容量演算装置によれば、車両の負荷に電力を供給するバッテリの、少なくとも放電直前に前記バッテリに発生していた充電側分極を解消するのに十分な電流値による定負荷放電時に、この定負荷放電時におけるバッテリの端子電圧と放電電流とを周期的に測定してこれら端子電圧と放電電流との相関を示す電圧−電流特性を求め、この電圧−電流特性を用いて前記バッテリの定負荷放電状態における推定上の端子電圧である推定電圧を推定し、この推定電圧を用いて前記バッテリの充電容量を演算するバッテリ容量演算装置において、少なくとも放電直前に前記バッテリに発生していた充電側分極を解消するのに十分な電流値による該バッテリの定負荷放電における前記バッテリの放電電流が、最大電流値から減少し始めたことを検出する放電電流減少開始検出手段と、前記バッテリの放電電流が最大電流値から減少し始めたことを前記放電電流減少開始検出手段が検出した後に、周期的に測定される前記バッテリの端子電圧と放電電流とから前記電圧−電流特性を求める特性割出手段と、前記特性割出手段が求めた前記電圧−電流特性を用いて、少なくとも放電直前に前記バッテリに発生していた充電側分極を解消するのに十分な電流値による定負荷放電時における前記バッテリの推定電圧を推定する推定電圧推定手段とを備えており、前記推定電圧推定手段が推定した前記バッテリの推定電圧を用いて前記バッテリの充電容量を演算する構成とした。
【０１３２】
このため、放電電流と共に定負荷放電中に周期的に測定したバッテリの端子電圧が、放電による電圧降下を含んでいて、この端子電圧を用いて求めたバッテリの電圧−電流特性や、この電圧−電流特性から推定したバッテリの現在の推定電圧が、放電による電圧降下を反映したものとなったとしても、推定電圧に反映されている電圧降下成分と同等の、少なくとも放電直前に前記バッテリに発生していた充電側分極を解消するのに十分な電流値によってバッテリが行った定負荷放電の終了時における残存分極の影響による残存電圧降下量である、残存電圧降下値記憶手段に記憶された残存電圧降下値を、バッテリの現在の推定電圧の値に加算することで、推定電圧に反映されている電圧降下成分を残存電圧降下値により相殺し、バッテリの充電状態を正確に演算することができる。
【０１３３】
さらに、請求項５に記載した本発明のバッテリ容量演算装置によれば、請求項４に記載した本発明のバッテリ容量演算装置において、少なくとも放電直前に前記バッテリに発生していた充電側分極を解消するのに十分な電流値が、前記車両のセルモータ始動時に必要とする所定の大電流値であり、前記放電電流減少開始検出手段が、前記バッテリの定負荷放電において、該バッテリの放電電流が前記所定の大電流値から減少し始めたことを検出するように構成されているものとした。
【０１３４】
このため、請求項４に記載した本発明のバッテリ容量演算装置において、前回の充放電によって発生した分極を解消するのに十分な放電側電極がバッテリに発生した状態に確実に至らせて、前回の充放電による分極の影響を排除した高精度のバッテリ充電状態の演算を確実に実現させることができる。
【０１３５】
また、請求項６に記載した本発明のバッテリ容量演算装置によれば、請求項５に記載した本発明のバッテリ容量演算装置において、前記所定の大電流値から減少し始めたことを前記放電電流減少開始検出手段が検出した前記バッテリの放電電流が、前記セルモータ５以外の前記車両の負荷が駆動されている際における最大放電電流値以上の、目標電流値に低下したことを検出する放電電流低下検出手段をさらに備えており、前記特性割出手段が、前記バッテリの放電電流が前記所定の大電流値から減少し始めたことを前記放電電流減少開始検出手段が検出した後、前記目標電流値に低下したことを前記放電電流低下検出手段が検出するまでの間、前記周期的に測定される前記バッテリの端子電圧と放電電流とから前記電圧−電流特性を求める構成とした。
【０１３６】
このため、請求項５に記載した本発明のバッテリ容量演算装置において、セルモータ以外の車両の負荷が今なお駆動されているとしても、所定の大電流値による放電を行ったことによって発生した放電側分極による電圧降下のうち、バッテリの放電電流が所定の大電流値から減少し始めたことを放電電流減少開始検出手段が検出してから、放電電流が目標電流値に低下したことを放電電流低下検出手段が検出するまでの間に、その放電電流の低下によって解消した電圧降下分を除く残存成分のみを、純粋に反映したバッテリの端子電圧と放電電流とから、セルモータ以外の車両の負荷に対する電力供給による影響を排除した電圧−電流特性と推定電圧とを、特性割出手段と推定電圧推定手段とにより求めて、バッテリの充電状態を精度良く演算することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のバッテリ容量演算装置の基本構成図である。
【図２】本発明のバッテリ容量演算方法を適用した本発明の一実施形態に係るバッテリ容量演算装置の概略構成を一部ブロックにて示す説明図である。
【図３】図２のマイクロコンピュータのＲＯＭに格納されている残存電圧降下値の補正データの一例を示すグラフである。
【図４】図２のマイクロコンピュータのＲＯＭに格納された制御プログラムに従いＣＰＵが行う処理のメインルーチンを示すフローチャートである。
【図５】図４の開回路電圧更新処理を示すサブルーチンのフローチャートである。
【図６】図４の充電状態演算処理を示すサブルーチンのフローチャートである。
【図７】図４の充電状態演算処理を示すサブルーチンのフローチャートである。
【図８】平衡状態のバッテリが行う定負荷放電における放電電流の増加時と減少時との一般的な電圧−電流特性差を示すグラフである。
【図９】図２のバッテリが平衡状態から行った２５０Ａの定負荷放電における放電電流の増加時と減少時との電圧−電流特性差を示すグラフである。
【図１０】平衡状態でないバッテリが行う定負荷放電における放電電流の増加時と減少時との一般的な電圧−電流特性差を示すグラフである。
【図１１】バッテリの定電流放電中にサンプリングした所定数の端子電圧及び放電電流の組に最小二乗法を適用して得られる、２次近似式で表したバッテリの電圧−電流特性の一例を示すグラフである。
【図１２】バッテリの定電流放電における端子電圧と放電時間との相関を示すグラフである。
【図１３】バッテリの定電流放電中にサンプリングした所定数の端子電圧及び放電電流の組と、これらに最小二乗法を適用して得られる直線的な電圧−電流特性式との関係を模式的に示すグラフである。
【図１４】図１３に示す電圧−電流特性から推定した推定電圧により得られる複数の定電流放電特性を示すグラフである。
【図１５】図１３に示す電圧−電流特性から推定した推定電圧により得られる複数の仮想上の定電流放電特性を示すグラフである。
【図１６】各容量に応じたバッテリの電圧−電流特性を同一平面上に展開したグラフである。
【図１７】図１５のグラフにおいて直線的特性を示す仮想上の放電電流値におけるバッテリの容量と図１３に示す電圧−電流特性から推定した推定電圧との関係を示すグラフである。
【図１８】バッテリの放電中に発生する電圧降下の内容を示すグラフである。
【符号の説明】
５ セルモータ
１３ バッテリ
２３ マイクロコンピュータ
２３ａ ＣＰＵ
２３ｂ ＲＡＭ
２３ｃ ＲＯＭ
２３Ａ 特性割出手段
２３Ｂ 推定電圧推定手段
Ａ 放電電流減少開始検出手段
Ｃ 放電電流低下検出手段
Claims (6)
- 各種の充電容量におけるバッテリの電圧―電流特性を表わす式に基づいて、前記充電容量の変化に対応して直線的に変化する電圧を与える電流の値を仮想電流値として、あらかじめ、求めておき、
前記バッテリが、少なくとも放電直前に該バッテリに発生していた充電側分極を解消するのに十分な電流値による定負荷放電を行う毎に、前記定負荷放電の放電電流値が最大電流値から減少する間に周期的に測定した、前記バッテリの端子電圧と放電電流とから電圧−電流特性を表わす式を求め、
求められた前記電圧−電流特性を表わす式において前記仮想電流値を代入して、推定電圧を算出し、
この推定電圧を用いて前記バッテリの充電容量を演算することを特徴とするバッテリ容量演算方法。 - 少なくとも放電直前に前記バッテリに発生していた充電側分極を解消するのに十分な電流値を、前記車両のセルモータ始動時に必要とする所定の大電流値とした請求項１記載のバッテリ容量演算方法。
- 前記バッテリの放電電流値が前記所定の大電流値よりも低く、かつ、前記セルモータ以外の前記車両の負荷が駆動されている際における最大放電電流値以上の、目標電流値に低下するまでの間に、周期的に測定した前記バッテリの端子電圧と放電電流とから、前記電圧−電流特性を求めるようにした請求項２記載のバッテリ容量演算方法。
- 放電直前に前記バッテリに発生していた充電側分極を解消するのに十分な電流値による該バッテリの定負荷放電における前記バッテリの放電電流が、最大電流値から減少し始めたことを検出する放電電流減少開始検出手段と、
前記バッテリの放電電流が最大電流値から減少し始めたことを前記放電電流減少開始検出手段が検出した後に、周期的に測定される前記バッテリの端子電圧と放電電流とから電圧−電流特性を表わす式を求める特性割出手段と、
前記特性割出手段により求められた電圧−電流特性を表わす式において、各種の充電容量におけるバッテリの電圧―電流特性を表わす式に基づいてあらかじめ求められた前記充電容量の変化に対応して直線的に変化する電圧である推定電圧を与える電流を、仮想電流値として代入して、前記バッテリの定負荷放電状態における充電側分極を解消するのに十分な電流値による定負荷放電時における前記バッテリの推定電圧を算出する推定電圧推定手段と
を備えており、前記推定電圧推定手段が推定した前記バッテリの推定電圧を用いて前記バッテリの充電容量を演算することを特徴とするバッテリ容量演算装置。 - 少なくとも放電直前に前記バッテリに発生していた充電側分極を解消するのに十分な電流値は、前記車両のセルモータ始動時に必要とする所定の大電流値であり、前記放電電流減少開始検出手段は、前記バッテリの定負荷放電において、該バッテリの放電電流が前記所定の大電流値から減少し始めたことを検出するように構成されている請求項４記載のバッテリ容量演算装置。
- 前記所定の大電流値から減少し始めたことを前記放電電流減少開始検出手段が検出した前記バッテリの放電電流が、前記セルモータ以外の前記車両の負荷が駆動されている際における最大放電電流値以上の、目標電流値に低下したことを検出する放電電流低下検出手段をさらに備えており、前記特性割出手段は、前記バッテリの放電電流が前記所定の大電流値から減少し始めたことを前記放電電流減少開始検出手段が検出した後、前記目標電流値に低下したことを前記放電電流低下検出手段が検出するまでの間、前記周期的に測定される前記バッテリの端子電圧と放電電流とから前記電圧−電流特性を求める請求項５記載のバッテリ容量演算装置。
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