JP3936542B2 - Battery capacity calculation method and apparatus - 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】
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、推定電圧を求めるのに用いた放電中のバッテリの端子電圧が、前回の充電や放電による電圧上昇や電圧降下の完全に解消していない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。
【0035】
【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6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7乃至請求項12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。
【0036】
そして、請求項1に記載した本発明のバッテリ容量演算方法は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、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、平衡状態の前記バッテリによる定負荷放電の放電電流が、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から減少している間の、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ておいた、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、推定した、前記所定の大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の値と、該推定電圧の値を推定するのに用いた前記定負荷放電の開始前における平衡状態の前記バッテリの端子電圧である開回路電圧の値との差値を、前記バッテリ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として予め求めておき、以後、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、該定負荷放電中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、この電圧−電流特性を表わす式に前記仮想電流値を代入して前記バッテリの現在の推定電圧を推定し、前記推定した前記バッテリの現在の推定電圧の値に、前記残存電圧降下値を加算することで、前記バッテリの現在の充電容量を演算するようにした、ことを特徴とする。
【0037】
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、平衡状態の前記バッテリの端子電圧の値を予め測定して該測定値を前記開回路電圧の値に設定しておき、該開回路電圧の設定に続いて、平衡状態の前記バッテリが、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る定負荷放電を行った際、該定負荷放電の放電電流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、この電圧−電流特性を表わす式に前記仮想電流値を代入して、平衡状態からの、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時における前記バッテリの推定電圧を推定し、該推定した、前記バッテリの推定電圧の値を、前記設定した前記開回路電圧の値から差し引くことで、前記残存電圧降下値を予め求めておくようにしたことを特徴とする。
【0038】
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、前記バッテリが平衡状態となる毎に、前記開回路電圧の値を、当該平衡状態において測定した前記バッテリの端子電圧の値に更新設定するようにした。
【0039】
また、請求項4に記載した本発明のバッテリ容量演算方法は、請求項1,2又は3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、この電圧−電流特性を表わす式に仮想電流値を代入して、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。
【0040】
さらに、請求項5に記載した本発明のバッテリ容量演算方法は、請求項1、2、3又は4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、前記バッテリの放電電流値が、前記所定の大電流値から減少し始めてから、該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、前記所定の大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のに用いる電圧−電流特性を表わす式を求めるようにした。
【0041】
また、請求項6に記載した本発明のバッテリ容量演算方法は、請求項1、2、3、4又は5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前記バッテリの推定電圧を推定する毎に、該推定時点における前記バッテリの周辺温度と、前記開回路電圧を求めた時点における前記バッテリの周辺温度との差の有無を確認し、差がある場合は、その温度差に応じて、前記残存電圧降下値を補正し、該補正した残存電圧降下値を用いて前記バッテリの現在の充電容量を演算するようにした。
【0042】
さらに、請求項7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、少なくとも放電直前に該バッテリ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、この定負荷放電時におけるバッテリ13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−電流特性を表わす式を求め、この電圧−電流特性を表わす式を用いて前記バッテリ13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13の充電容量を演算するバッテリ13容量演算装置において、平衡状態の前記バッテリ13による定負荷放電の放電電流が、少なくとも放電直前に該バッテリ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減少している間の、前記電圧−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13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ておいた、前記充電容量の変化に対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、推定した、少なくとも放電直前に該バッテリ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前記バッテリ13の推定電圧の値と、該推定電圧の値を推定するのに用いた前記定負荷放電の開始前における平衡状態の前記バッテリ13の端子電圧である開回路電圧の値との差値を、前記バッテリ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として記憶する残存電圧降下値記憶手段27を備えており、前記残存電圧降下値記憶手段に記憶された前記残存電圧降下値を、前記推定した前記バッテリ13の推定電圧の値に加算することで、前記バッテリ13の現在の充電容量を演算するものとした。
【0043】
また、請求項8に記載した本発明のバッテリ容量演算装置は、請求項7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による前記バッテリ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Aと、前記バッテリ13の放電電流が最大電流値から減少し始めたことを前記放電電流減少開始検出手段Aが検出した後に、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−電流特性を表わす式を求める特性割出手段23Aと、該特性割出手段23Aが求めた前記電圧−電流特性を表わす式を用いて、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による定負荷放電時における前記バッテリ13の推定電圧を推定する推定電圧推定手段23Bとをさらに備えており、該推定電圧推定手段23Bが推定した前記バッテリ13の推定電圧の値に、前記残存電圧降下値記憶手段27に記憶された前記残存電圧降下値を加算することで、前記バッテリ13の現在の充電容量を演算するものとした。
【0044】
さらに、請求項9に記載した本発明のバッテリ容量演算装置は、請求項8に記載した本発明のバッテリ容量演算装置において、前記開回路電圧の値を記憶する開回路電圧値記憶手段25と、前記バッテリ13が平衡状態にあるか否かを判別する平衡状態判別手段23Cと、該平衡状態判別手段23Cにより平衡状態にあると判別された前記バッテリ13からの、少なくとも放電直前に該バッテリ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、前記推定電圧推定手段23Bが推定した前記バッテリ13の推定電圧の値を、前記開回路電圧値記憶手段25に記憶された前記開回路電圧の値から差し引いて前記残存電圧降下値を求める残存電圧降下値割出手段23Dとをさらに備えており、前記残存電圧降下値記憶手段27が、前記残存電圧降下値割出手段23Dが求めた前記残存電圧降下値を記憶するものとした。
【0045】
また、請求項10に記載した本発明のバッテリ容量演算装置は、請求項9に記載した本発明のバッテリ容量演算装置において、前記平衡状態判別手段23Cにより平衡状態にあると判別された状態において前記バッテリ13の端子電圧を測定する平衡状態端子電圧測定手段Bと、前記開回路電圧値記憶手段25に記憶された前記開回路電圧の値を、前記平衡状態端子電圧測定手段Bが測定した前記バッテリ13の端子電圧の値に更新する開回路電圧更新手段23Eとをさらに備えているものとした。
【0046】
さらに、請求項11に記載した本発明のバッテリ容量演算装置は、請求項10に記載した本発明のバッテリ容量演算装置において、前記バッテリ13の周辺温度を検出する温度検出手段19と、前記バッテリ13の推定電圧を前記推定電圧推定手段23Bが推定した時点において、前記温度検出手段19が検出した前記バッテリ13の周辺温度と、前記バッテリ13の端子電圧を前記平衡状態端子電圧測定手段Bが測定した時点において、前記温度検出手段19が検出した前記バッテリ13の周辺温度との差の有無を確認し、差がある場合は、その温度差に応じて、前記残存電圧降下値記憶手段27に記憶された前記残存電圧降下値を補正する補正手段23Fとをさらに備えており、該補正手段23Fにより前記残存電圧降下値が補正された場合は、補正後の前記残存電圧降下値を、前記推定電圧推定手段23Bが推定した前記バッテリ13の推定電圧の値に加算することで、前記バッテリ13の現在の充電容量を演算するものとした。
【0047】
また、請求項12に記載した本発明のバッテリ容量演算装置は、請求項8、9、10又は11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おり、該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−電流特性を表わす式を求めるものとした
【0048】
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。
【0049】
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。
【0050】
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−電流特性を表わす式により推定されるバッテリの推定電圧は、同じ値となる。
【0051】
そして、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の開始前にバッテリが平衡状態にあったか否かに拘わらず、その定負荷放電をバッテリが開始した後に推定される推定電圧の値は、定負荷放電を開始する前のバッテリが平衡状態にあったと仮定した場合の、その平衡状態におけるバッテリの端子電圧に当たる開回路電圧に対して、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として予め求められている残存電圧降下値の分だけ、低い値を示すことになる。
【0052】
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、平衡状態のバッテリが、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、まず、定負荷放電の開始前にバッテリの端子電圧の値を測定することで開回路電圧の値が設定され、続いて、定負荷放電の放電電流値が、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と、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求めた電圧−電流特性を表わす式に仮想電流値を代入して推定電圧が推定されて、この推定電圧の値と、先に設定された開回路電圧の値との差分が、残存電圧降下値として求められて、以後、バッテリの現在の充電容量を演算するために行われる、バッテリが定負荷放電を行う毎に推定されるバッテリの現在の推定電圧への加算に供されることになる。
【0053】
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、放電に伴う充電状態の変化に応じて変化するバッテリの開回路電圧が、バッテリが平衡状態となる度に、最新の端子電圧の値に更新設定されることになる。
【0054】
また、請求項4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、2又は3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、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の端子電圧と放電電流とから求めた電圧−電流特性を表わす式に仮想電流値を代入して、バッテリの現在の推定電圧が推定され、この推定電圧の値と残存電圧降下値とから、バッテリの現在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方法によれば、請求項1、2、3又は4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。
【0056】
一方、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。
【0057】
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−電流特性を表わす式を求めると、この電圧−電流特性を表わす式に仮想電流値を代入して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。
【0058】
また、請求項6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、2、3、4又は5に記載した本発明のバッテリ容量演算方法において、バッテリの周辺温度が変化すると、バッテリの容量が変化してバッテリの端子に現れる端子電圧も変化するので、平衡状態のバッテリの開回路電圧を求めた時点と、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時におけるバッテリの推定電圧の推定時点とで、バッテリの周辺温度が異なると、バッテリの周辺温度に応じて開回路電圧に反映されている端子電圧成分と、バッテリの周辺温度に応じて推定電圧に反映されている端子電圧成分とが、各々相違することになる。
【0059】
しかし、平衡状態のバッテリの開回路電圧を求めた時点におけるバッテリの周辺温度と、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時におけるバッテリの推定電圧の推定時点におけるバッテリの周辺温度とに応じて補正した、補正後の残存電圧降下値を用いて、バッテリの現在の充電容量を演算すると、バッテリの周辺温度に応じた端子電圧成分が同じ条件で反映された開回路電圧と推定電圧とを用いて、バッテリの周辺温度の相違による端子電圧の変動成分が排除された状態で、バッテリの現在の充電状態が演算されることになる。
【0060】
さらに、請求項7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。
【0061】
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。
【0062】
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−電流特性を表わす式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。
【0063】
そして、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の開始前にバッテリ13が平衡状態にあったか否かに拘わらず、その定負荷放電をバッテリ13が開始した後に推定される推定電圧の値は、定負荷放電を開始する前のバッテリ13が平衡状態にあったと仮定した場合の、その平衡状態におけるバッテリ13の端子電圧に当たる開回路電圧に対して、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ってバッテリ13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として予め求められて、残存電圧降下値記憶手段27に記憶されている、残存電圧降下値の分だけ、低い値を示すことになる。
【0064】
また、請求項8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7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、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−電流特性を表わす式が特性割出手段23Aにより求められ、この特性割出手段23Aにより求められた電圧−電流特性を表わす式に仮想電流値を代入して、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と、残存電圧降下値記憶手段27に記憶されている残存電圧降下値とから、バッテリ13の現在の充電状態が演算されることになる。
【0065】
さらに、請求項9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8に記載した本発明のバッテリ容量演算装置において、平衡状態判別手段23Cにより平衡状態にあると判別されたバッテリ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、残存電圧降下値割出手段23Dによって、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が放電電流減少開始検出手段Aにより検出された後に推定電圧推定手段23Bにより推定された推定電圧の値が、開回路電圧値記憶手段25に記憶された開回路電圧の値から差し引かれて、残存電圧降下値が求められ、この求められた残存電圧降下値が残存電圧降下値記憶手段27に記憶されることになる。
【0066】
また、請求項10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9に記載した本発明のバッテリ容量演算装置において、放電に伴う充電状態の変化に応じてバッテリ13の開回路電圧が変化しても、バッテリ13が平衡状態にあると平衡状態判別手段23Cにより判別される毎に、開回路電圧値記憶手段25に記憶された開回路電圧の値が、平衡状態端子電圧測定手段Bにより測定された平衡状態のバッテリ13の端子電圧の最新値に更新されることになる。
【0067】
さらに、請求項11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10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の周辺温度が変化すると、バッテリ13の容量が変化してバッテリ13の端子に現れる端子電圧も変化するので、開回路電圧値記憶手段25に記憶させた開回路電圧を求めた時点と、平衡状態判別手段23Cにより平衡状態にあると判別されたバッテリ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が検出した後に、バッテリ13の推定電圧を推定電圧推定手段23Bが推定した時点とで、温度検出手段19により検出されたバッテリ13の周辺温度が異なると、バッテリ13の周辺温度に応じて開回路電圧に反映されている端子電圧成分と、バッテリ13の周辺温度に応じて推定電圧に反映されている端子電圧成分とが、各々相違することになる。
【0068】
しかし、開回路電圧値記憶手段25に記憶させた開回路電圧を求めた時点で温度検出手段19により検出されたバッテリ13の周辺温度と、平衡状態判別手段23Cにより平衡状態にあると判別されたバッテリ13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が検出した後に、バッテリ13の推定電圧を推定電圧推定手段23Bが推定した時点で、温度検出手段19により検出されたバッテリ13の周辺温度とが、互いに異なっていても、残存電圧降下値記憶手段27に記憶された残存電圧降下値を両周辺温度に応じて補正手段23Fにより補正して、この補正手段23Fにより補正された後の残存電圧降下値を用いてバッテリ13の現在の充電容量を演算することで、バッテリ13の周辺温度に応じた端子電圧成分が同じ条件で反映された開回路電圧と推定電圧とを用いて、バッテリ13の周辺温度の相違による端子電圧の変動成分が排除された状態で、バッテリ13の現在の充電状態が演算されることになる。
【0069】
また、請求項12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8、9、10又は11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、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13の端子電圧に発生した状態に至っていることになる。
【0070】
そして、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。
【0071】
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−電流特性を表わす式を求めると、この電圧−電流特性を表わす式に仮想電流値を代入して推定電圧推定手段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。
【0072】
【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。
【0073】
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。
【0074】
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。
【0075】
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。
【0076】
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。
【0077】
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。
【0078】
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。
【0079】
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。
【0080】
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。
【0081】
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(温度検出手段に相当)とを備えている。
【0082】
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。
【0083】
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。
【0084】
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。
【0085】
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。
【0086】
前記NVM25(開回路電圧値記憶手段に相当)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。
【0087】
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。
【0088】
前記NVM27(残存電圧降下値記憶手段に相当)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。
【0089】
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。
【0090】
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。
【0091】
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)。
【0092】
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。
【0093】
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。
【0094】
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)。
【0095】
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。
【0096】
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)。
【0097】
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)。
【0098】
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。
【0099】
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。
【0100】
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。
【0101】
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。
【0102】
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)。
【0103】
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)。
【0104】
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)。
【0105】
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。
【0106】
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)。
【0107】
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)。
【0108】
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。
【0109】
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。
【0110】
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。
【0111】
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。
【0112】
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と共に、図7中のステップS5jが、請求項中の残存電圧降下値割出手段23Dに対応する処理となっている。
【0113】
また、本実施形態のバッテリ容量演算装置1では、図5のフローチャートにおけるステップS3aが、請求項中の平衡状態判別手段23Cに対応する処理となっており、図5中のステップS3dが、請求項中の開回路電圧更新手段23Eに対応する処理となっていると共に、図7中のステップS5Bが、請求項中の補正手段23Fに対応する処理となっている。
【0114】
さらに、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が構成されていると共に、電圧センサ17と、図5中のステップS3bとにより、請求項中の平衡状態端子電圧測定手段Bが構成されている。
【0115】
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。
【0116】
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。
【0117】
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。
【0118】
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。
【0119】
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。
【0120】
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。
【0121】
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。
【0122】
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。
【0123】
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。
【0124】
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。
【0125】
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。
【0126】
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。
【0127】
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。
【0128】
また、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は、本実施形態のバッテリ容量演算装置1のように、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、その放電電流Iが250A(アンペア)から35A(アンペア)に減少する間に限らなくても良い。
【0129】
しかし、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。
【0130】
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。
【0131】
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、その特性差がよほど僅かな誤差程度の影響しか及ぼさないという状況が確保されていない限り、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を求める方が、好ましいと言える。
【0132】
そして、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−電流特性を表わす式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。
【0133】
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。
【0134】
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。
【0135】
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。
【0136】
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。
【0137】
【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−電流特性を表わす式を求め、この電圧−電流特性を表わす式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、
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、平衡状態の前記バッテリによる定負荷放電の放電電流が、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から減少している間の、前記電圧−電流特性を表わす式に仮想電流値を代入して推定した、前記所定の大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の値と、該推定電圧の値を推定するのに用いた前記定負荷放電の開始前における平衡状態の前記バッテリの端子電圧である開回路電圧の値との差値を、前記バッテリ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として予め求めておき、以後、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、該定負荷放電中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−電流特性を表わす式を求め、この電圧−電流特性を表わす式に前記仮想電流値を代入して前記バッテリの現在の推定電圧を推定し、前記推定した前記バッテリの現在の推定電圧の値に、前記残存電圧降下値を加算することで、前記バッテリの現在の充電容量を演算するようにした。
【0138】
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−電流特性を表わす式や、この電圧−電流特性を表わす式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、車両の負荷への最大供給電力値に相当する所定の大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。
【0139】
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、平衡状態の前記バッテリの端子電圧の値を予め測定して該測定値を前記開回路電圧の値に設定しておき、該開回路電圧の設定に続いて、平衡状態の前記バッテリが、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った際、該定負荷放電の放電電流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、この電圧−電流特性を表わす式に前記仮想電流値を代入して、平衡状態からの、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時における前記バッテリの推定電圧を推定し、該推定した、平衡状態からの、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時における、前記バッテリの推定電圧の値を、前記設定した前記開回路電圧の値から差し引くことで、前記残存電圧降下値を予め求めておくようにした。
【0140】
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、平衡状態のバッテリが、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た際に、開回路電圧の値が取得されて設定されると共に、この取得された開回路電圧から、後に推定される推定電圧を差し引くことで残存電圧降下値が取得されるので、予め開回路電圧や残存電圧降下値を認識しておいてこれを自ら設定しておく必要をなくすことができる。
【0141】
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、前記バッテリが平衡状態となる毎に、前記開回路電圧の値を、当該平衡状態において測定した前記バッテリの端子電圧の値に更新設定するようにした。
【0142】
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、バッテリが平衡状態となる毎に開回路電圧の値を最新のものに更新設定させて、残存電圧降下値についても、開回路電圧の値が最新のものに更新設定される毎に、最新のものを予め求めておくことができるようにして、バッテリの現在の推定電圧に残存電圧降下値を加算して演算されるバッテリの充電状態を、バッテリの充電状態等の変化による開回路電圧の変動に対応して常に正確に演算することができる。
【0143】
また、請求項4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、2又は3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、該定負荷放電時の放電電流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−電流特性を表わす式を求め、この電圧−電流特性を表わす式に仮想電流値を代入して、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。
【0144】
このため、請求項1、2又は3に記載した本発明のバッテリ容量演算方法において、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。
【0145】
さらに、請求項5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、2、3又は4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、前記バッテリの放電電流値が、前記所定の大電流値から減少し始めてから、該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、前記所定の大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のに用いる前記電圧−電流特性を表わす式を求めるようにした。
【0146】
このため、請求項1、2、3又は4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。
【0147】
また、請求項6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、2、3、4又は5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毎に、該推定時点における前記バッテリの周辺温度と、前記開回路電圧を求めた時点における前記バッテリの周辺温度との差の有無を確認し、差がある場合は、その温度差に応じて、前記残存電圧降下値を補正し、該補正した残存電圧降下値を用いて前記バッテリの現在の充電容量を演算するようにした。
【0148】
このため、請求項1、2、3、4又は5に記載した本発明のバッテリ容量演算方法において、バッテリの周辺温度が変化してバッテリの容量が変化し、その容量に応じてバッテリの開回路電圧が、残存電圧降下値を予め求める際に用いた開回路電圧に対して変化しても、残存電圧降下値を補正することで温度補償して、現在のバッテリ周辺温度に応じたバッテリの現在の充電容量を精度良く演算することができる。
【0149】
さらに、請求項7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−電流特性を表わす式を求め、この電圧−電流特性を表わす式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、平衡状態の前記バッテリによる定負荷放電の放電電流が、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から減少している間の、前記電圧−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13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ておいた、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、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時における前記バッテリの推定電圧の値と、該推定電圧の値を推定するのに用いた前記定負荷放電の開始前における平衡状態の前記バッテリの端子電圧である開回路電圧の値との差値を、前記バッテリ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として記憶する残存電圧降下値記憶手段を備えており、前記残存電圧降下値記憶手段に記憶された前記残存電圧降下値を、前記推定した前記バッテリの推定電圧の値に加算することで、前記バッテリの現在の充電容量を演算する構成とした。
【0150】
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−電流特性を表わす式や、この電圧−電流特性を表わす式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。
【0151】
また、請求項8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7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による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−電流特性を表わす式を求める特性割出手段と、該特性割出手段が求めた前記電圧−電流特性を表わす式に仮想電流値を代入して、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さらに備えており、該推定電圧推定手段が推定した前記バッテリの推定電圧の値に、前記残存電圧降下値記憶手段に記憶された前記残存電圧降下値を加算することで、前記バッテリの現在の充電容量を演算する構成とした。
【0152】
このため、請求項7に記載した本発明のバッテリ容量演算装置において、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、所定の大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−電流特性を表わす式を特性割出手段により求め、この特性割出手段が求めた電圧−電流特性を表わす式に仮想電流値を代入して得た推定電圧推定手段が推定したバッテリの現在の推定電圧を用いて、バッテリの充電状態を演算するようにして、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。
【0153】
さらに、請求項9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8に記載した本発明のバッテリ容量演算装置において、前記開回路電圧の値を記憶する開回路電圧値記憶手段と、前記バッテリが平衡状態にあるか否かを判別する平衡状態判別手段と、該平衡状態判別手段により平衡状態にあると判別された前記バッテリからの、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時に、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の値を、前記開回路電圧値記憶手段に記憶された前記開回路電圧の値から差し引いて前記残存電圧降下値を求める残存電圧降下値割出手段とをさらに備えており、前記残存電圧降下値記憶手段が、前記残存電圧降下値割出手段が求めた前記残存電圧降下値を記憶する構成とした。
【0154】
このため、請求項8に記載した本発明のバッテリ容量演算装置において、平衡状態判別手段により平衡状態にあると判別されたバッテリが、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た際に、推定電圧推定手段が推定した推定電圧の値を用いて、残存電圧降下値記憶手段に記憶させる残存電圧降下値が残存電圧降下値割出手段により求められるようにして、予め残存電圧降下値を認識しておいてこれを自ら設定しておく必要をなくすことができる。
【0155】
また、請求項10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9に記載した本発明のバッテリ容量演算装置において、前記平衡状態判別手段により平衡状態にあると判別された状態において前記バッテリの端子電圧を測定する平衡状態端子電圧測定手段と、前記開回路電圧値記憶手段に記憶された前記開回路電圧の値を、前記平衡状態端子電圧測定手段が測定した前記バッテリの端子電圧の値に更新する開回路電圧更新手段とをさらに備えている構成とした。
【0156】
このため、請求項9に記載した本発明のバッテリ容量演算装置において、平衡状態判別手段によりバッテリが平衡状態にあると判別される毎に、開回路電圧値記憶手段に記憶された開回路電圧の値が、平衡状態端子電圧測定手段により測定されるバッテリの端子電圧の値に、開回路電圧更新手段によって更新されるようにして、開回路電圧値記憶手段に記憶される開回路電圧の値を常に最新のものに更新させて、バッテリの現在の推定電圧に残存電圧降下値を加算して演算されるバッテリの充電状態を、バッテリの充電状態等の変化による開回路電圧の変動に対応して常に正確に演算することができる。
【0157】
さらに、請求項11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10に記載した本発明のバッテリ容量演算装置において、前記バッテリの周辺温度を検出する温度検出手段と、前記バッテリの推定電圧を前記推定電圧推定手段が推定した時点において、前記温度検出手段が検出した前記バッテリの周辺温度と、前記バッテリの端子電圧を前記平衡状態端子電圧測定手段が測定した時点において、前記温度検出手段が検出した前記バッテリの周辺温度との差の有無を確認し、差がある場合は、その温度差に応じて、前記残存電圧降下値記憶手段に記憶された前記残存電圧降下値を補正する補正手段とをさらに備えており、該補正手段により前記残存電圧降下値が補正された場合は、補正後の前記残存電圧降下値を、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の値に加算することで、前記バッテリの現在の充電容量を演算する構成とした。
【0158】
このため、請求項10に記載した本発明のバッテリ容量演算装置において、温度検出手段が検出したバッテリの周辺温度が変化してバッテリの容量が変化し、その容量に応じてバッテリの開回路電圧が、残存電圧降下値割出手段によって残存電圧降下値を求める際に用いる、開回路電圧値記憶手段に記憶されている開回路電圧に対して変化しても、補正手段により残存電圧降下値を補正することで温度補償して、現在のバッテリ周辺温度に応じたバッテリの現在の充電容量を精度良く演算することができる。
【0159】
また、請求項12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8、9、10又は11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おり、該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−電流特性を表わす式を求める構成とした。
【0160】
このため、請求項8、9、10又は11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−電流特性を表わす式と推定電圧とを、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
19 温度検出手段
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
23C 平衡状態判別手段
23D 残存電圧降下値割出手段
23E 開回路電圧更新手段
23F 補正手段
25 開回路電圧値記憶手段
27 残存電圧降下値記憶手段
A 放電電流減少開始検出手段
B 平衡状態端子電圧測定手段
C 放電電流低下検出手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and an apparatus for calculating a charging capacity of a battery that supplies power to a vehicle load, and more particularly, a voltage-current characteristic obtained from a battery terminal voltage and a discharge current measured periodically. The present invention relates to a method and apparatus for estimating an estimated voltage, which is an estimated terminal voltage in a constant load discharge state of a battery, and calculating a charge capacity of the battery using this estimated voltage.
[0002]
[Prior art]
Engines that use gasoline or light oil as the fuel are the mainstream propulsion drive sources in conventional vehicles, but in recent years, electric motors that do not directly discharge combustion gas have been used as the sole or auxiliary propulsion drive source. In vehicles equipped with such an electric motor, it is important to know the charge capacity of the battery that supplies power to the electric motor in order to determine the travelable distance, etc. .
[0003]
Therefore, the current integration method and the power integration method for obtaining the current charge capacity by subtracting the integrated power consumption calculated by using the integrated value of the discharge current from the full charge capacity of the battery are conventionally used. In the method, the original full charge capacity changes depending on the individual difference of the battery, the degree of progress of deterioration, and the like, and thus the current charge capacity of the battery cannot be accurately determined.
[0004]
In addition, since there is a certain linear correlation between the electrolyte specific gravity and the state of charge of the battery, it should be possible to grasp the state of charge of the battery by measuring the electrolyte specific gravity. In a battery that is being charged / discharged or just after the end of charge / discharge, the specific gravity of the electrolyte becomes uneven due to the chemical reaction that occurs between the electrolyte and the electrode. The state of charge of the battery cannot be accurately grasped.
[0005]
In addition, it is conceivable to measure the battery terminal voltage to determine the battery charge capacity, but the terminal voltage will not be stable unless the discharge current is stabilized. It cannot be expected from measurement.
[0006]
Moreover, as shown in the characteristic diagram of FIG. 12, when the battery is discharged at a constant current of 10 to 80 (A) in increments of 10 A, the discharge time (horizontal axis) and the terminal voltage of the battery (V: vertical axis) Is different from the point that the discharge time is longer as the discharge current is smaller, but is common in that the terminal voltage of the battery rapidly decreases as the discharge time elapses.
[0007]
Here, the horizontal axis of the characteristic diagram of FIG. 12 is time, but considering that it is constant current discharge and that the battery capacity is expressed in terms of electricity (Ah), this horizontal axis represents the battery capacity. You can think that it is good to see.
[0008]
Therefore, when the characteristic diagram of FIG. 12 is viewed as a correlation between the battery capacity on the horizontal axis and the terminal voltage on the vertical axis during constant current discharge, the smaller the discharge current, the larger power can be taken out, and the vertical axis side It can be seen that the capacity drop is slow in the vicinity of the fully charged state of the battery close to, and the capacity drops sharply as it moves away from the vertical axis to the right side in FIG.
[0009]
From the above, even if the discharge current can be stabilized, the charge capacity cannot be obtained from the battery terminal voltage because there is no linear correlation between the battery charge capacity and the terminal voltage. I understand that.
[0010]
Therefore, attention is paid to the relationship between the electrolyte specific gravity of the battery having a substantially linear correlation and the open circuit voltage (terminal voltage in the open circuit state of the battery in an equilibrium state), and the battery having the same linear correlation. This is a capacity calculation method that uses the relationship between the state of charge of the battery and the open circuit voltage, where a linear correlation should be established from the relationship between the electrolyte specific gravity and the state of charge.
[0011]
However, the only weakness of this capacity calculation method is that the open circuit voltage of the battery can be measured only during non-discharge when there is no change in charge state except for natural discharge, in other words, it changes to charge state. It is impossible to measure the open circuit voltage of the battery at the time of discharging.
[0012]
Therefore, the most important point in using the capacity calculation method using the relationship between the state of charge of the battery and the open circuit voltage is how to find the open circuit voltage when the battery is discharged.
[0013]
By the way, what can be measured at the time of battery discharge is the battery terminal voltage and discharge current. From the characteristic diagram of FIG. 12, the battery terminal voltage decreases if the discharge current increases even if the battery charge state does not change. Therefore, there is a voltage-current characteristic (IV characteristic) showing a negative correlation between the terminal voltage and the discharge current, and the voltage-current characteristic showing the negative correlation is It turns out that it changes when the state of charge changes.
[0014]
Therefore, in order to obtain a plurality of voltage-current characteristics of the battery according to the state of charge of the battery, the following measurement is performed.
[0015]
First, a certain current I a And this current I a Lower current I b The battery is continuously discharged by a pulsed current that alternately appears periodically, and a set of battery terminal voltage and discharge current (I a , V 1 ), (I b , V 2 ), (I a , V Three ), (I b , V Four ,... Are sampled in a predetermined number (for example, 100 samples) continuously in synchronization with the pulse period (for example, 1 ms) of the discharge current.
[0016]
Then, a set of battery terminal voltage and discharge current (I a , V 01 ), (I b , V 02 ), (I a , V 03 ), (I b , V 04 ),... By the least square method, V = a 1 I + b 1 The coefficient a in the linear voltage-current characteristic equation of the battery 1 , B 1 To obtain this equation V = a 1 I + b 1 Is defined as the voltage-current characteristic of the battery corresponding to the capacity during the above sampling.
[0017]
Next, a pulse current I a , I a The battery terminal voltage and the discharge current (I) appearing in the opposite phase to the discharge current at that time. a , V 11 ), (I b , V 12 ), (I a , V 13 ), (I b , V 14 ),... Are continuously sampled, and from these, V = a by the least square method. 2 I + b 2 The coefficient a in the linear voltage-current characteristic equation of the battery 2 , B 2 To obtain this equation V = a 2 I + b 2 Is defined as the voltage-current characteristic of the battery corresponding to the capacity during the above sampling.
[0018]
Thereafter, in the same manner, V = a n I + b n The coefficient a in the linear voltage-current characteristic equation of the battery n , B n To obtain this equation V = a n I + b n Is defined as a voltage-current characteristic corresponding to different capacities of the battery that gradually decrease, thereby obtaining a voltage-current characteristic of the battery corresponding to each capacity from 100% to 0%.
[0019]
It should be noted that each predetermined number of samples of battery terminal voltage and discharge current (I a , V n1 ), (I b , V n2 ), (I a , V n3 ), (I b , V n4 ),..., And a linear voltage-current characteristic equation V = a obtained by applying the least square method thereto n I + b n The relationship between and is schematically shown in FIG.
[0020]
Here, the virtual current value Is, which is a virtual constant current value, is substituted into the voltage-current characteristic equation of the battery corresponding to each capacity obtained as described above, and V obtained thereby is determined as the constant load of the battery. When defined as an estimated voltage Vn that is an estimated terminal voltage in a discharged state, a constant current discharge characteristic as shown in the graph of FIG. 14 is obtained.
[0021]
Even if any positive value is substituted as the virtual current value Is, the constant current discharge characteristic by the virtual current value Is is estimated voltage as the capacity taken on the horizontal axis advances to the right side in FIG. It can be seen that the constant current discharge characteristic shows the same characteristic even in the case of the virtual current value Is = 0A which should theoretically indicate an open circuit voltage, in which Vn decreases rapidly.
[0022]
However, according to the graph of FIG. 14, the smaller the virtual current value Is, the smaller the degree that the estimated voltage Vn decreases as the capacity approaches 0. When a negative value is substituted as the virtual current value Is in the voltage-current characteristic equation of the battery corresponding to each capacity obtained in this way, and the constant current discharge characteristic by the negative virtual current value Is is shown in the graph. As shown in FIG. 15, in this case, the characteristic change of the estimated voltage Vn in the region close to the
[0023]
Therefore, theoretically, assuming that the virtual current value Is is −10 A, the estimated voltage Vn in constant current discharge shows a linear characteristic with respect to the battery capacity.
[0024]
Therefore, in the graph of FIG. 16, the voltage-current characteristics of the battery corresponding to each capacity obtained as described above are developed on the same plane with the discharge current I on the vertical axis and the terminal voltage V on the horizontal axis. Let us verify that the estimated voltage Vn in constant current discharge exhibits a linear characteristic with respect to the capacity of the battery.
[0025]
First, a coefficient a representing the slope of each voltage-current characteristic equation 1 , A 2 , ..., a n Are different from each other, and the coefficient b representing the intercept of each voltage-current characteristic equation 1 , B 2 , ..., b n Therefore, in the positive discharge current region that actually exists in FIG. 16, there is no discharge current value I in which the terminal voltage V changes linearly with respect to the change in battery capacity.
[0026]
However, in the negative discharge current region, which is an imaginary region in FIG. 16, the terminal voltage V changes linearly with respect to the battery capacity when the discharge current value is I = −10 A. Thus, the terminal voltage V of the battery corresponding to each capacity at the discharge current value I = −10 A is the estimated voltage Vn.
[0027]
Therefore, when the relationship between the battery capacity at the virtual current value Is = −10 A and the estimated voltage Vn having a linear correlation with the virtual current value Is = −10 A is shown in a graph, as shown in FIG. The estimated voltage Vn exists between the open circuit voltage Vs of the battery and the open circuit voltage Ve at the end of discharge, and the value on the capacity on the horizontal axis corresponding to the estimated voltage Vn is the remaining capacity of the battery, that is, That is, the state of charge (SOC).
[0028]
Therefore, it can be said that the estimated voltage Vn is an alternative to the open circuit voltage of the battery, and even during a discharge when the open circuit voltage cannot be measured, the discharge is a constant load discharge in which the load supplying power does not change during the discharge. If so, by measuring the battery terminal voltage and discharge current that fluctuate slightly during the discharge, find the voltage-current characteristics that are the correlation between the battery terminal voltage and the discharge current in the constant load discharge. Then, by substituting the virtual current value Is = −10 A into the characteristic equation (V = aI + b) to obtain the estimated voltage Vn, the state of charge SOC of the battery can be obtained from the estimated voltage Vn.
[0029]
Then, when converted to the ratio of the estimated voltage Vn on the vertical axis of FIG. 17 to the open circuit voltage Vs at the time of full charge, the current state of charge SOC with respect to the full charge capacity is obtained.
SOC = {(Vn−Ve) / (Vs−Ve)} × 100 (%)
It becomes.
[0030]
However, for the sake of accuracy, when converting the ratio of power (V × Ah) to obtain the current state of charge SOC for the full charge capacity,
It becomes.
[0031]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, during battery discharge, as shown in FIG. 18, a voltage drop due to the effect of pure resistance (battery ohmic resistance), that is, an IR drop obtained by multiplying the pure resistance by the discharge current, or a voltage drop due to discharge side polarization. Conversely, while the battery is being charged, a voltage increase due to the effect of these pure resistances and a voltage increase due to charge side polarization occur.
[0032]
In particular, as shown in FIG. 18, the activation polarization for advancing the redox reaction on the surface of the electrode included in the discharge-side polarization that occurs during battery discharge, and the electrode surface and the solution bulk as a result of mass transfer. The concentration polarization due to the difference in concentration of reactants and products generated during the reaction does not show a linear correlation proportional to the value of the discharge current because it reacts with a slight delay with respect to the increase or decrease of the discharge current.
[0033]
Therefore, as described above, when the estimated voltage Vn is obtained instead of the open circuit voltage of the battery that cannot be measured at the time of discharge in order to obtain the state of charge SOC of the battery, the terminal voltage and the discharge current are being discharged as the preceding stage. When the voltage-current characteristics of the battery are determined by measuring the voltage, the terminal voltage includes a voltage drop due to polarization at the time of discharge. Therefore, the estimated voltage-current characteristics of the battery and the estimation estimated from the voltage-current characteristics The voltage Vn reflects not only the state of charge SOC of the battery but also a voltage drop due to polarization. Therefore, if the estimated voltage Vn is used as it is, the state of charge SOC of the battery cannot be accurately obtained. .
[0034]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is an estimated terminal voltage in a constant load discharge state of a battery, which is obtained from a correlation between a battery terminal voltage and a discharge current that can be measured during discharging. When the estimated voltage is used to determine the state of charge of the battery, the terminal voltage of the battery being discharged used to determine the estimated voltage is not completely eliminated from the voltage rise or voltage drop due to the previous charge or discharge Even in such a case, it is an object of the present invention to provide a battery capacity calculation method capable of accurately calculating the state of charge of the battery and a battery capacity calculation device suitable for use in carrying out this method.
[0035]
[Means for Solving the Problems]
The present invention according to
[0036]
The battery capacity calculation method according to the first aspect of the present invention periodically measures the terminal voltage and the discharge current of the battery that supplies power to the vehicle load, and shows the correlation between the terminal voltage and the discharge current. A voltage-current characteristic is obtained, an estimated voltage that is an estimated terminal voltage in a constant load discharge state of the battery is estimated using the voltage-current characteristic, and a charge capacity of the battery is calculated using the estimated voltage. Hitting Based on an expression representing the voltage-current characteristics of the battery in various charge capacities, a current value giving a voltage that linearly changes in response to the change in the charge capacity is obtained in advance as a virtual current value, A voltage-current characteristic is obtained while the discharge current of the constant load discharge by the battery in the equilibrium state is decreased from a current value sufficient to eliminate the charge side polarization generated in the battery at least immediately before the discharge. Expression In The current that gives the estimated voltage, which is a voltage that changes linearly in response to the change in the charge capacity, obtained in advance based on the expression representing the voltage-current characteristics of the battery at various charge capacities, is used as the virtual current value. Substitute The estimated value of the estimated voltage of the battery at the time of constant load discharge with the predetermined large current value, and the state of the battery in the equilibrium state before the start of the constant load discharge used to estimate the value of the estimated voltage A difference value from the value of the open circuit voltage, which is a terminal voltage, is obtained in advance as a residual voltage drop value that is a residual voltage drop amount due to the influence of residual polarization at the end of discharge of the battery. The battery terminal voltage and discharge current measured periodically during the constant load discharge every time constant load discharge is performed with a current value sufficient to eliminate the charge side polarization generated in the battery immediately before the discharge. Voltage-current characteristics from Represents the expression Find this voltage-current characteristic Substituting the virtual current value into the expression for The current estimated voltage of the battery is estimated, and the current charge capacity of the battery is calculated by adding the remaining voltage drop value to the estimated current voltage value of the battery. It is characterized by that.
[0037]
The battery capacity calculation method of the present invention described in
[0038]
Furthermore, the battery capacity calculation method of the present invention described in
[0039]
The battery capacity calculation method of the present invention described in claim 4 is the battery capacity calculation method of the present invention described in
[0040]
Furthermore, the battery capacity calculation method of the present invention described in
[0041]
Further, the battery capacity calculation method of the present invention described in claim 6 is the battery capacity calculation method of the present invention described in
[0042]
Further, the battery capacity calculation device according to the present invention described in
[0043]
Further, the battery capacity calculation device of the present invention described in claim 8 is the battery capacity calculation device of the present invention described in
[0044]
Furthermore, the battery capacity calculation device of the present invention described in
[0045]
Further, the battery capacity calculation device of the present invention described in
[0046]
Furthermore, the battery capacity calculation device of the present invention described in
[0047]
A battery capacity calculation apparatus according to a twelfth aspect of the present invention is the battery capacity calculation apparatus according to the eighth, ninth, tenth or eleventh aspect of the present invention. The current value sufficient to eliminate the side polarization is a predetermined large current value required at the time of starting the cell motor of the vehicle, and the discharge current decrease start detecting means detects the battery in constant load discharge of the battery. The battery is configured to detect that the discharge current starts to decrease from the predetermined large current value, and the battery in which the discharge current decrease start detecting means detects that the discharge current starts to decrease from the predetermined large current value. Discharge current reduction that detects that the discharge current of the vehicle has decreased to a target current value that is greater than or equal to the maximum discharge current value when the vehicle load other than the cell motor is being driven And a target current value after the discharge current decrease start detecting means detects that the discharge current of the battery has started to decrease from the predetermined large current value. The voltage-current characteristic is calculated from the terminal voltage and discharge current of the battery measured periodically until the discharge current drop detecting means detects Represents the expression Wanted
[0048]
According to the battery capacity calculation method of the present invention described in
[0049]
On the other hand, even if a battery in an equilibrium state performs constant load discharge with a current value sufficient to eliminate the charge-side polarization that occurred in the battery at least immediately before the discharge, The discharge side polarization having a magnitude corresponding to the current value is generated.
[0050]
Therefore, if the battery performs a constant load discharge with a current value sufficient to eliminate the charge side polarization that occurred in the battery immediately before the discharge, whether the battery was in an equilibrium state before the start of the constant load discharge, Or at least to eliminate the charge-side polarization that occurred in the battery just before the discharge, regardless of whether the discharge-side or charge-side polarization state that occurred in the previous discharge was not completely eliminated. The voltage-current characteristics obtained from the battery terminal voltage and discharge current while the discharge current is decreasing from a sufficient current value Expression The estimated voltage of the battery estimated by is the same value.
[0051]
Regardless of whether or not the battery is in an equilibrium state before the start of constant load discharge with a current value sufficient to eliminate the charge side polarization that occurred in the battery at least immediately before the discharge, the constant load discharge is discharged to the battery. The estimated voltage value estimated after the start of is at least relative to the open circuit voltage corresponding to the terminal voltage of the battery in the equilibrium state, assuming that the battery before starting the constant load discharge was in an equilibrium state. Residual voltage determined in advance as the amount of residual voltage drop due to the effect of residual polarization at the end of constant-load discharge performed by the battery with a current value sufficient to eliminate the charge-side polarization that occurred in the battery immediately before discharge The lower value is shown by the amount of the drop value.
[0052]
Further, according to the battery capacity calculation method of the present invention described in
[0053]
Furthermore, according to the battery capacity calculation method of the present invention as set forth in
[0054]
According to the battery capacity calculation method of the present invention described in claim 4, in the battery capacity calculation method of the present invention described in
[0055]
Furthermore, according to the battery capacity calculation method of the present invention described in
[0056]
On the other hand, if the discharge current value of the battery decreases from a predetermined large current value and falls to a target current value that is equal to or greater than the maximum discharge current value when a vehicle load other than the cell motor is being driven, the battery terminal in that state In the voltage drop due to the discharge side polarization remaining in the voltage, the voltage drop component due to the discharge side polarization generated by supplying electric power to the vehicle load other than the cell motor does not appear on the surface, and the discharge due to a predetermined large current value Only the remaining components of the voltage drop caused by the discharge-side polarization generated by performing the above steps except for the amount eliminated by the discharge current being reduced to the target current value will appear on the surface.
[0057]
Therefore, the terminal voltage and discharge measured periodically until the discharge current value of the battery that has been subjected to constant load discharge with a predetermined large current value decreases from the predetermined large current value to the target current value. Battery voltage-current characteristics Represents the expression To obtain this voltage-current characteristic. Substituting the virtual current value into the expression The estimated voltage is the target current value of the voltage drop due to the discharge-side polarization generated by discharging with a predetermined large current value, even if the vehicle load other than the cell motor is still driven. Therefore, only the remaining components excluding the portion eliminated by the decrease in the amount of pure water are reflected purely.
[0058]
Moreover, according to the battery capacity calculation method of the present invention described in claim 6, in the battery capacity calculation method of the present invention described in
[0059]
However, the battery at the time of constant load discharge with the battery ambient temperature at the time of obtaining the open circuit voltage of the battery in an equilibrium state and at least a current value sufficient to eliminate the charge side polarization generated in the battery immediately before the discharge When the current charge capacity of the battery is calculated using the corrected remaining voltage drop value corrected according to the ambient temperature of the battery at the estimated time of the estimated voltage, the terminal voltage component corresponding to the ambient temperature of the battery is calculated. Using the open circuit voltage and the estimated voltage reflected under the same conditions, the current charge state of the battery is calculated in a state in which the fluctuation component of the terminal voltage due to the difference in the ambient temperature of the battery is eliminated.
[0060]
Furthermore, according to the battery capacity calculation apparatus of the present invention as set forth in
[0061]
On the other hand, even if the battery 13 in an equilibrium state performs a constant load discharge with a current value sufficient to eliminate the charge side polarization generated in the battery 13 at least immediately before the discharge, when the discharge current value is reached, The discharge side polarization having a magnitude corresponding to the discharge current value is generated.
[0062]
Therefore, when the battery 13 performs a constant load discharge with a current value sufficient to eliminate the charge side polarization generated in the battery 13 at least immediately before the discharge, the battery 13 is in an equilibrium state before the start of the constant load discharge. Or at least the charge side polarization generated in the battery 13 immediately before the discharge, regardless of whether the polarization state on the discharge side or the charge side generated in the previous discharge was not completely eliminated. Voltage-current characteristics obtained from the terminal voltage of the battery 13 and the discharge current while the discharge current is decreasing from the current value sufficient to eliminate Expression The estimated voltage of the battery 13 estimated by the above is the same value.
[0063]
The constant load discharge is performed regardless of whether or not the battery 13 is in an equilibrium state before the start of the constant load discharge with a current value sufficient to eliminate the charge side polarization that occurred in the battery 13 at least immediately before the discharge. The estimated voltage value estimated after the battery 13 is started is the open circuit voltage corresponding to the terminal voltage of the battery 13 in the equilibrium state when the battery 13 before starting the constant load discharge is assumed to be in the equilibrium state. On the other hand, as a residual voltage drop due to the influence of the residual polarization at the end of the constant load discharge performed by the battery 13 with a current value sufficient to eliminate the charge side polarization generated in the battery 13 at least immediately before the discharge The lower value is obtained by the amount of the remaining voltage drop value obtained in advance and stored in the remaining voltage drop value storage means 27.
[0064]
According to the battery capacity calculation device of the present invention described in claim 8, in the battery capacity calculation device of the present invention described in
[0065]
Further, according to the battery capacity calculation device of the present invention as set forth in
[0066]
According to the battery capacity calculation device of the present invention described in
[0067]
Furthermore, according to the battery capacity calculation device of the present invention described in
[0068]
However, when the open circuit voltage stored in the open circuit voltage value storage means 25 is obtained, the ambient temperature of the battery 13 detected by the temperature detection means 19 and the equilibrium state determination means 23C are determined to be in an equilibrium state. After the discharge current decrease start detecting means A detects that the discharge current of the battery 13 has started to decrease from a current value sufficient to eliminate the charge side polarization generated in the battery 13 at least immediately before discharging, the battery Even if the ambient temperature of the battery 13 detected by the temperature detection means 19 is different from each other when the estimated voltage estimation means 23B estimates the estimated voltage 13, the remaining voltage stored in the residual voltage drop value storage means 27. The voltage drop value is corrected by the correcting
[0069]
According to the battery capacity calculation device of the present invention described in
[0070]
Then, the discharge current value is reduced when the discharge current value of the battery 13 is decreased from a predetermined large current value and the target current value is not less than the maximum discharge current value when the vehicle load other than the
[0071]
Accordingly, after the discharge current decrease start detecting means A detects that the discharge current of the battery 13 has started to decrease from a predetermined large current value, until the discharge current decrease detecting means C detects that the discharge current has decreased to the target current value. The characteristic indexing means 23A determines the voltage-current characteristics of the battery 13 from the terminal voltage and the discharge current measured periodically. Represents the expression Finding this voltage-current characteristic Substituting the virtual current value into the expression The estimated voltage estimated by the estimated voltage estimating means 23B is a voltage drop caused by the discharge-side polarization generated by discharging with a predetermined large current value even if the vehicle load other than the
[0072]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a battery capacity calculation method according to the present invention will be described together with a battery capacity calculation apparatus according to the present invention with reference to the drawings.
[0073]
FIG. 2 is an explanatory diagram showing, in partial block form, a schematic configuration of a battery capacity calculation apparatus according to an embodiment of the present invention to which the battery capacity calculation method of the present invention is applied. This embodiment indicated by
[0074]
In this hybrid vehicle, normally, only the output of the
[0075]
In addition, this hybrid vehicle is configured to cause the
[0076]
The
[0077]
Incidentally, in the hybrid vehicle of this embodiment, although the starter switch is off, an accessory switch (not shown), an ignition switch, or a switch (not shown) for electrical components (loads) other than the
[0078]
Conversely, when the accessory switch is turned on and then the starter switch is turned on to operate the
[0079]
Therefore, in the battery
[0080]
When the
[0081]
Returning to the description of the configuration, the battery
[0082]
Further, in the battery
[0083]
The
[0084]
The RAM 23b has a data area for storing various data and a work area used for various processing operations. The ROM 23c has a control program for causing the CPU 23a to perform various processing operations, and the
[0085]
The residual voltage drop value e stored in the ROM 23c 0 As shown in the graph of FIG. 3, the correction data represents a correction coefficient at each temperature from 0 ° C. to 55 ° C. when the correction coefficient at a temperature of 0 ° C. is “1”. In other words, it is like a table of temperature vs. correction coefficient.
[0086]
In the NVM 25 (corresponding to the open circuit voltage value storage means), the equilibrium state of the battery 13 that changes in accordance with the change of the charge capacity, that is, the voltage rise and voltage drop due to the polarization at the time of charge / discharge are completely eliminated. The terminal voltage V in the state where it does not remain is stored and stored as the open circuit voltage OCV of the battery 13, and the temperature of the engine room detected by the
[0087]
Note that, at the initial time when the hybrid vehicle was manufactured, the terminal voltage V of the battery 13 separately measured at the time of mounting is stored and stored in advance in the
[0088]
In the NVM 27 (corresponding to the residual voltage drop value storage means), when the battery 13 instantaneously performs a constant load discharge in order to start the
[0089]
Note that the outputs of the current sensor 15,
[0090]
Next, processing performed by the CPU 23a according to the control program stored in the ROM 23c will be described with reference to the flowcharts of FIGS.
[0091]
When the
[0092]
In the initial setting in step S1, a flag in the flag area provided in the work area of the RAM 23b is reset, a timer area is reset to zero, and a time count is started.
[0093]
If the initial setting in step S1 has been completed, then, after continuously performing the open circuit voltage update process (step S3) and the charge state calculation process (step S5), whether or not the power supply from the battery 13 has been cut off (Step S7), if not cut (N in step S7), return to step S3, if cut (Y in step S7), after performing the end process (step S9) Then, a series of processing is completed.
[0094]
In the open circuit voltage update process of step S3, as shown in the flowchart of the subroutine in FIG. 5, the timer value T in the timer area of the RAM 23b exceeds the predetermined time Th necessary for eliminating the polarization from the maximum polarization occurrence state. (Step S3a), if the predetermined time Th has not been exceeded (N in Step S3a), the open circuit voltage update process is terminated and the process returns to the main routine of FIG. (Y in step S3a), the A / D conversion value of the terminal voltage V of the battery 13 detected by the
[0095]
Subsequently, the open circuit voltage OCV of the battery 13 stored and stored in the
[0096]
Further, in the charging state calculation process in step S5, as shown in the flowchart of the subroutine in FIG. 6, it is confirmed whether or not the state of the switches other than the starter switch has shifted from OFF to ON (step S5a). If not (N in Step S5a), the process proceeds to Step S5f to be described later. If the process is shifted (Y in Step S5a), the battery 13 detected by the current sensor 15 obtained as an A / D conversion value from the I / F 21 is detected. It is confirmed whether or not the discharge current I is 0 A (ampere) (step S5b).
[0097]
When the discharge current I of the battery 13 is not 0 A (ampere) (N in step S5b), the time count in the timer area of the RAM 23b is terminated and the timer value T is reset to zero (step S5c), and the flag in the equilibrium state flag area After F is set to “0” (step S5d), the charging state calculation process is terminated and the process returns to the main routine of FIG. 4. When the discharge current I of the battery 13 is 0 A (ampere) (in step S5b) Y) It is confirmed whether or not the starter switch is turned on (step S5e).
[0098]
If the starter switch is not turned on (N in step S5e), the charging state calculation process is terminated and the process returns to the main routine of FIG. 4. If turned on (Y in step S5e), the process proceeds to step S5j described later. move on.
[0099]
On the other hand, if the state of the switches other than the starter switch is not shifted from OFF to ON in step S5a, the process proceeds to (N). In step S5f, it is confirmed whether the state of the switches other than the starter switch has shifted from ON to OFF. If not shifted (N in Step S5f), the process proceeds to Step S5h to be described later. If shifted (Y in Step S5f), time counting in the timer area of the RAM 23b is started (Step S5g). The charging state calculation process is terminated and the process returns to the main routine of FIG.
[0100]
Further, in step S5h, the process proceeds to (N) when the state of the switches other than the starter switch is not shifted from on to off in step S5f. In step S5h, whether or not the starter switch is turned on is checked (step S5h). If not (N in step S5h), the charging state calculation process is terminated and the process returns to the main routine of FIG. 4. If turned on (Y in step S5h), the process proceeds to step S5j.
[0101]
In step S5j that proceeds when the starter switch is turned on in step S5e and step S5h (Y), detection of the current sensor 15 acquired as an A / D conversion value from the I / F 21 as shown in the flowchart of FIG. It is confirmed whether or not the discharge current I of the battery 13 has started to decrease from 250 A (ampere) after reaching 250 A (ampere).
[0102]
If the discharge current I of the battery 13 has not started to decrease from 250A (ampere) after reaching 250A (ampere) (N in step S5j), step S5j is repeated until it reaches 250A (ampere). If the current starts to decrease from 250 A (Ampere) (Y in Step S5j), the A / D conversion value of the discharge current I of the battery 13 detected by the current sensor 15 and the terminal of the battery 13 detected by the
[0103]
If the discharge current I of the battery 13 has not decreased to 35 A (Ampere) (N in Step S5m), the process returns to Step S5k, and if it has decreased (Y in Step S5m), until then in Step S5k Using the A / D conversion values of the terminal voltages V and the discharge currents I of the plurality of sets of batteries 13 obtained in pairs, a correlation coefficient r for confirming the correlation of the data is calculated and It is confirmed whether or not the value is within an allowable range of −0.9 ≧ r ≧ −1.0 (step S5n).
[0104]
If the correlation coefficient r is within the allowable range and the correlation is OK (Y in step S5n), the process proceeds to step S5t described later, and if the correlation coefficient r is not within the allowable range and the correlation is not OK (step After discarding the A / D conversion value pair of the discharge current I of the battery 13 detected by the current sensor 15 and the terminal voltage V of the battery 13 detected by the
[0105]
If the flag F is “0” (Y in step S5r), the charging state calculation process is terminated and the process returns to the main routine of FIG. 4. If not “0” (N in step S5r), the flag F is set. After setting to “0” (step S5s), the charging state calculation process is terminated and the process returns to the main routine of FIG.
[0106]
Further, in step S5t, the process proceeds to (Y) when the correlation coefficient r is within the allowable range and the correlation is OK in step S5n, and the discharge current I of the battery 13 detected by the current sensor 15 acquired in step S5k. The least square method is applied to a pair of A / D conversion values with the terminal voltage V of the battery 13 detected by the
[0107]
At the same time, the A / D conversion value of the temperature h of the engine room (not shown) detected by the
[0108]
When the flag F is “0” (Y in step S5x), the process proceeds to step S5B described later, and when it is not “0” (N in step S5x), the open circuit voltage OCV stored and stored in the
[0109]
In step S5B, which proceeds to (Y) when the flag F in the equilibrium flag area is “0” in step S5x, the battery 13 itself or the surrounding temperature h at the estimated time of the estimated voltage Vn acquired in step S5v. 2 And the battery 13 itself or the ambient temperature h when the open circuit voltage OCV of the battery 13 stored and stored in the
[0110]
In step S5D, which proceeds after obtaining the corrected estimated voltage Vn ′ in step S5A or step S5C, the corrected estimated voltage Vn ′ obtained in step S5A or step S5C is calculated using a voltage ratio calculation formula,
SOC = {(Vn′−Ve) / (Vs−Ve)} × 100 (%)
Or a calculation formula by power ratio,
(Where Vs is the open circuit voltage at full charge, Ve is the open circuit voltage at the end of discharge)
By substituting into any of the equations, the state of charge SOC of the battery 13 is obtained.
[0111]
Subsequently, it is confirmed whether or not the flag F in the equilibrium state flag area is “0” (step S5E). If the flag F is “0” (Y in step S5E), the charge state calculation process is terminated and FIG. 4 is returned to the main routine, and if it is not “0” (N in step S5E), after setting the equilibrium state flag F to “0” (step S5F), the charging state calculation process is terminated and the main routine of FIG. Return to routine.
[0112]
As is clear from the above description, in the battery
[0113]
Further, in the battery
[0114]
Furthermore, in the battery
[0115]
Further, in the battery
[0116]
Next, the operation (action) of the battery
[0117]
First, an electrical component (load) other than the
[0118]
Next, when the starter switch is turned on, the
[0119]
The battery 13 itself or the surrounding temperature h at the estimated time of the estimated voltage Vn 2 And the battery 13 itself or the ambient temperature h when the open circuit voltage OCV of the battery 13 stored and stored in the
[0120]
In this case, in order to obtain the voltage-current characteristic equation V = aI + b of the battery 13 used to estimate the estimated voltage Vn, the discharge current I and the terminal voltage V of the battery 13 collected periodically as a pair are , 250 A (ampere), collected at the time of discharging to the
[0121]
For this reason, even if the power of the battery 13 is supplied to a load other than the
[0122]
Further, in the battery
[0123]
For this reason, even if the open circuit voltage OCV fluctuates due to the change in capacity of the battery 13, the open circuit voltage OCV stored and stored in the
[0124]
Similarly, in the battery
[0125]
For this reason, the remaining voltage drop value e as the state of the battery 13 changes. 0 The remaining voltage drop value e stored and stored in the
[0126]
Further, in the battery
[0127]
Incidentally, the above-described residual voltage drop value e employed in the present embodiment. 0 For temperature compensation, open circuit voltage OCV and / or residual voltage drop value e 0 A part or all of the configuration for updating may be omitted as long as there is no problem in relation to the required accuracy.
[0128]
In addition, in order to obtain the voltage-current characteristic equation V = aI + b of the battery 13 used for estimating the estimated voltage Vn, the period in which the discharge current I and the terminal voltage V of the battery 13 are periodically collected is When the battery 13 performs a constant load discharge exceeding 250 A (ampere) as in the battery
[0129]
However, generally, the voltage-current characteristics during discharge of the battery 13 are different between when the discharge current I increases and when the discharge current I increases, and the battery 13 actually has a constant load exceeding 250 A (ampere). When the discharge current I and the terminal voltage V are measured when the discharge is performed, the voltage drop due to the polarization generated in the battery 13 due to the discharge decreases with the decrease of the discharge current I as shown in the graph of FIG. Since the pace of elimination is delayed with respect to the pace of occurrence accompanying the increase in the discharge current I, the terminal voltage V becomes lower with respect to the discharge current I when the discharge current I is decreasing than when the discharge current I is increasing.
[0130]
Moreover, when the discharge of the battery 13 is started in a state where the voltage increase or voltage drop due to the previous charge / discharge remains, the voltage − during the increase of the discharge current I as shown in the graph of FIG. The current characteristic is different from the voltage-current characteristic during the increase of the discharge current I when the discharge is started from the equilibrium state described above with reference to the graph of FIG.
[0131]
Therefore, the voltage-current characteristics of the battery 13 are not the same when the discharge current I is increasing and decreasing, and the voltage-current characteristics when the discharge current I is increasing are the same as those of the battery 13 before the start of discharge. Is considered to be different depending on whether or not the battery is in an equilibrium state, at least the battery
[0132]
In the battery
[0133]
In this embodiment, the voltage-current characteristic of the battery 13 at the time of constant load discharge is approximated to the primary voltage-current characteristic equation V = aI + b, but the influence of the nonlinear characteristic of the polarization resistance component As shown in FIG. 11, instead of the primary voltage-current characteristic equation V = aI + b, the least square method is used to obtain the discharge current I and the terminal voltage V of the battery 13 during constant load discharge. V = aI 2 You may make it approximate to the quadratic curve formula of + bI + c.
[0134]
In such a case, this approximate curve formula V = aI 2 The estimated voltage Vn is estimated by substituting the virtual current value Is = −10 A (ampere) into + bI + c, and the latest remaining voltage drop value e is estimated using the estimated voltage Vn. 0 To update or set the estimated voltage Vn to the estimated voltage drop value e. 0 Is added to calculate the open circuit voltage OCV of the battery 13.
[0135]
Thus, if the voltage-current characteristic of the battery 13 is a quadratic approximate curve equation, the discharge current I with respect to the pace of increase / decrease in the voltage drop amount of the terminal voltage V generated in the battery 13 due to polarization due to discharge. The slowness in the pace of increase / decrease is reflected more accurately than the first-order voltage-current characteristic equation V = aI + b, and this approximate curve equation V = aI 2 This is advantageous because the accuracy of the estimated voltage Vn estimated using + bI + c and the accuracy of the open circuit voltage OCV calculated using the estimated voltage Vn can be further increased.
[0136]
Further, in the present embodiment, polarization is performed using the discharge current I and the terminal voltage V of the battery 13 at the time of constant load discharge exceeding 250 A (ampere) when the
[0137]
【The invention's effect】
As described above, according to the battery capacity calculation method of the present invention described in
Based on an expression representing the voltage-current characteristics of the battery in various charge capacities, a current value giving a voltage that linearly changes in response to the change in the charge capacity is obtained in advance as a virtual current value, The voltage-current characteristic while the discharge current of the constant load discharge by the battery in the equilibrium state is decreasing from a current value sufficient to eliminate the charge side polarization generated in the battery immediately before the discharge. Substituting the virtual current value into the expression The estimated value of the estimated voltage of the battery at the time of constant load discharge with the predetermined large current value, and the state of the battery in the equilibrium state before the start of the constant load discharge used to estimate the value of the estimated voltage A difference value from the value of the open circuit voltage, which is a terminal voltage, is obtained in advance as a residual voltage drop value that is a residual voltage drop amount due to the influence of residual polarization at the end of discharge of the battery. The battery terminal voltage and discharge current measured periodically during the constant load discharge every time constant load discharge is performed with a current value sufficient to eliminate the charge side polarization generated in the battery immediately before the discharge. And the voltage-current characteristics Represents the expression The voltage-current characteristics Substituting the virtual current value into the expression The current estimated voltage of the battery is estimated, and the current charge capacity of the battery is calculated by adding the remaining voltage drop value to the estimated current estimated voltage value of the battery.
[0138]
Therefore, the battery terminal voltage measured periodically during the constant load discharge together with the discharge current includes a voltage drop due to the discharge, and the voltage-current characteristic of the battery obtained using this terminal voltage is obtained. Expression And this voltage-current characteristic Expression Even if the current estimated voltage of the battery estimated from the above reflects the voltage drop due to discharge, it corresponds to the maximum power supply value to the vehicle load equivalent to the voltage drop component reflected in the estimated voltage Estimated by adding the residual voltage drop value, which is the amount of residual voltage drop due to the effect of residual polarization at the end of the constant load discharge performed by the battery at a predetermined large current value, to the current estimated voltage value of the battery The voltage drop component reflected in the voltage is canceled by the remaining voltage drop value, and the state of charge of the battery can be accurately calculated.
[0139]
According to the battery capacity calculation method of the present invention described in
[0140]
Therefore, in the battery capacity calculation method according to the first aspect of the present invention, the constant-load discharge is performed with a current value sufficient for the battery in an equilibrium state to eliminate the charge-side polarization that has occurred in the battery immediately before the discharge. Since the value of the open circuit voltage is acquired and set, and the residual voltage drop value is acquired by subtracting the estimated voltage estimated later from the acquired open circuit voltage, It is possible to eliminate the need to recognize the open circuit voltage and the residual voltage drop value and set them by themselves.
[0141]
Furthermore, according to the battery capacity calculation method of the present invention described in
[0142]
For this reason, in the battery capacity calculation method of the present invention described in
[0143]
According to the battery capacity calculation method of the present invention described in claim 4, in the battery capacity calculation method of the present invention described in
[0144]
For this reason, in the battery capacity calculation method according to the first, second, or third aspect of the present invention, an increase or decrease in voltage drop due to discharge-side polarization is delayed with respect to an increase or decrease in discharge current in constant load discharge. Therefore, the voltage-current characteristics of the battery are different between the increase and decrease of the discharge current, and the battery terminal voltage rise and voltage drop due to the polarization generated by the previous charge and discharge remain, Even if the battery is subjected to constant load discharge with a current value sufficient to eliminate the charge side polarization that occurred in the battery just before the discharge, the voltage that always appears as the same characteristics without being affected by it- The current estimated voltage of the battery is estimated using the current characteristic part, and the battery charge state is calculated by the voltage change due to the polarization generated by the previous charge / discharge. It can be performed with high accuracy without being of influence.
[0145]
Further, according to the battery capacity calculation method of the present invention described in
[0146]
For this reason, in the battery capacity calculation method of the present invention described in
[0147]
According to the battery capacity calculation method of the present invention described in claim 6, in the battery capacity calculation method of the present invention described in
[0148]
Therefore, in the battery capacity calculation method according to the first, second, third, fourth, or fifth aspect of the present invention, the battery ambient temperature changes to change the battery capacity, and the battery open circuit is changed according to the capacity. Even if the voltage changes with respect to the open circuit voltage used to obtain the remaining voltage drop value in advance, temperature compensation is performed by correcting the remaining voltage drop value, so that the current battery Can be calculated with high accuracy.
[0149]
Furthermore, according to the battery capacity calculation device of the present invention as set forth in
[0150]
Therefore, the battery terminal voltage measured periodically during the constant load discharge together with the discharge current includes a voltage drop due to the discharge, and the voltage-current characteristic of the battery obtained using this terminal voltage is obtained. Expression And this voltage-current characteristic Expression Even if the current estimated voltage of the battery estimated from the above reflects the voltage drop due to the discharge, it is equivalent to the voltage drop component reflected in the estimated voltage, at least the charge that occurred in the battery immediately before the discharge The residual voltage drop value stored in the residual voltage drop value storage means, which is the residual voltage drop amount due to the influence of the residual polarization at the end of the constant load discharge performed by the battery with a current value sufficient to eliminate the side polarization, By adding to the current estimated voltage value of the battery, the voltage drop component reflected in the estimated voltage is offset by the remaining voltage drop value, and the battery charge state is accurately calculated
Can do.
[0151]
According to the battery capacity calculation apparatus of the present invention described in claim 8, in the battery capacity calculation apparatus of the present invention described in
[0152]
For this reason, in the battery capacity calculation device of the present invention described in
[0153]
Furthermore, according to the battery capacity calculation device of the present invention described in
[0154]
For this reason, in the battery capacity calculation device according to the present invention as set forth in claim 8, the battery determined to be in the equilibrium state by the equilibrium state determination means eliminates the charge side polarization generated in the battery immediately before discharging. The residual voltage drop value stored in the residual voltage drop value storage means is calculated by using the estimated voltage value estimated by the estimated voltage estimation means when the constant load discharge is performed with a current value sufficient for the residual voltage drop value assignment. As required by the output means, it is possible to eliminate the need to recognize the residual voltage drop value in advance and set it.
[0155]
According to the battery capacity calculation device of the present invention as set forth in
[0156]
For this reason, in the battery capacity calculation device according to the ninth aspect of the present invention, the open circuit voltage stored in the open circuit voltage value storage means is determined each time the battery is determined to be in an equilibrium state by the equilibrium state determination means. The value of the open circuit voltage stored in the open circuit voltage value storage means is set such that the value is updated by the open circuit voltage update means to the value of the battery terminal voltage measured by the equilibrium terminal voltage measurement means. The battery charge state calculated by always updating to the latest voltage and adding the remaining voltage drop value to the current estimated voltage of the battery corresponds to fluctuations in the open circuit voltage due to changes in the battery charge state, etc. It can always be calculated accurately.
[0157]
Furthermore, according to the battery capacity calculation device of the present invention described in
[0158]
For this reason, in the battery capacity calculation device of the present invention described in
[0159]
According to the battery capacity calculation device of the present invention described in
[0160]
For this reason, in the battery capacity calculation device according to the present invention as set forth in
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a basic configuration diagram of a battery capacity calculation device of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram partially showing a schematic configuration of a battery capacity calculation apparatus according to an embodiment of the present invention to which the battery capacity calculation method of the present invention is applied.
3 is a graph showing an example of correction data for a residual voltage drop value stored in a ROM of the microcomputer of FIG. 2;
4 is a flowchart showing a main routine of processing performed by a CPU in accordance with a control program stored in a ROM of the microcomputer of FIG. 2. FIG.
5 is a flowchart of a subroutine showing an open circuit voltage update process of FIG. 4. FIG.
6 is a flowchart of a subroutine showing charge state calculation processing of FIG. 4;
7 is a flowchart of a subroutine showing charge state calculation processing of FIG. 4;
FIG. 8 is a graph showing a general voltage-current characteristic difference between an increase and a decrease in discharge current in constant load discharge performed by a battery in an equilibrium state.
9 is a graph showing a voltage-current characteristic difference between when the discharge current is increased and when the discharge current is increased in a 250 A constant load discharge performed from the equilibrium state of the battery of FIG. 2;
FIG. 10 is a graph showing a general voltage-current characteristic difference between an increase and a decrease in discharge current in a constant load discharge performed by a battery that is not in an equilibrium state.
FIG. 11 shows an example of a voltage-current characteristic of a battery expressed by a quadratic approximation obtained by applying the least square method to a set of a predetermined number of terminal voltages and discharge currents sampled during constant current discharge of the battery. It is a graph to show.
FIG. 12 is a graph showing a correlation between terminal voltage and discharge time in constant current discharge of a battery.
FIG. 13 is a schematic diagram showing a relationship between a set of a predetermined number of terminal voltages and discharge currents sampled during constant current discharge of a battery and a linear voltage-current characteristic equation obtained by applying the least square method thereto. It is a graph shown in.
14 is a graph showing a plurality of constant current discharge characteristics obtained from an estimated voltage estimated from the voltage-current characteristics shown in FIG.
15 is a graph showing a plurality of hypothetical constant current discharge characteristics obtained from an estimated voltage estimated from the voltage-current characteristics shown in FIG.
FIG. 16 is a graph in which voltage-current characteristics of a battery corresponding to each capacity are developed on the same plane.
17 is a graph showing the relationship between the capacity of the battery at the virtual discharge current value showing the linear characteristic in the graph of FIG. 15 and the estimated voltage estimated from the voltage-current characteristic shown in FIG.
FIG. 18 is a graph showing the content of a voltage drop that occurs during battery discharge.
[Explanation of symbols]
5 Cell motor
13 battery
19 Temperature detection means
23 Microcomputer
23a CPU
23b RAM
23c ROM
23A Characteristic indexing means
23B Estimated voltage estimation means
23C Equilibrium state determination means
23D Residual voltage drop value indexing means
23E open circuit voltage update means
23F Correction means
25 Open circuit voltage value storage means
27 Residual voltage drop value storage means
A Discharge current decrease start detection means
B Balanced terminal voltage measurement means
C Discharge current drop detection means
Claims (12)
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、
平衡状態の前記バッテリによる定負荷放電の放電電流が、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から減少している間の、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ておいた、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、推定した、前記所定の大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の値と、該推定電圧の値を推定するのに用いた前記定負荷放電の開始前における平衡状態の前記バッテリの端子電圧である開回路電圧の値との差値を、前記バッテリ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として予め求めておき、
以後、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、該定負荷放電中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、この電圧−電流特性を表わす式に前記仮想電流値を代入して前記バッテリの現在の推定電圧を推定し、
前記推定した前記バッテリの現在の推定電圧の値に、前記残存電圧降下値を加算することで、前記バッテリの現在の充電容量を演算するようにした、ことを特徴とするバッテリ容量演算方法。A terminal voltage and a discharge current of a battery that supplies power to a vehicle load are periodically measured to obtain a voltage-current characteristic indicating a correlation between the terminal voltage and the discharge current, and the voltage-current characteristic is used to determine the voltage-current characteristic. In estimating the estimated voltage which is the terminal voltage on the assumption in the constant load discharge state of the battery, in calculating the charge capacity of the battery using this estimated voltage,
Based on an expression representing the voltage-current characteristics of the battery in various charge capacities, a current value giving a voltage that linearly changes in response to the change in the charge capacity is obtained in advance as a virtual current value,
A voltage-current characteristic is obtained while the discharge current of the constant load discharge by the battery in the equilibrium state is decreased from a current value sufficient to eliminate the charge side polarization generated in the battery at least immediately before the discharge. In the expression
The current that gives the estimated voltage, which is a voltage that changes linearly in response to the change in the charge capacity, obtained in advance based on the expression representing the voltage-current characteristics of the battery at various charge capacities, is used as the virtual current value. Substituted and estimated value of the estimated voltage of the battery at the time of constant load discharge with the predetermined large current value, and the equilibrium state before the start of the constant load discharge used to estimate the value of the estimated voltage A difference value from the value of the open circuit voltage that is the terminal voltage of the battery is determined in advance as a residual voltage drop value that is a residual voltage drop amount due to the effect of residual polarization at the end of discharge of the battery,
Thereafter, each time the battery performs constant load discharge with a current value sufficient to eliminate the charge side polarization that occurred in the battery at least immediately before the discharge, the battery was periodically measured during the constant load discharge. An expression representing voltage-current characteristics is obtained from the terminal voltage and discharge current of the battery, and the current estimated voltage of the battery is estimated by substituting the virtual current value into the expression representing the voltage-current characteristics .
A battery capacity calculation method, wherein the current charge capacity of the battery is calculated by adding the remaining voltage drop value to the estimated current voltage value of the battery.
該開回路電圧の設定に続いて、平衡状態の前記バッテリが、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った際、該定負荷放電の放電電流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、
この電圧−電流特性を表わす式に前記仮想電流値を代入して、平衡状態からの、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時における前記バッテリの推定電圧を推定し、
該推定した、前記バッテリの推定電圧の値を、前記設定した前記開回路電圧の値から差し引くことで、前記残存電圧降下値を予め求めておくようにした請求項1記載のバッテリ容量演算方法。Preliminarily measure the terminal voltage value of the battery in an equilibrium state and set the measured value to the open circuit voltage value;
Following the setting of the open circuit voltage, when the battery in an equilibrium state performs a constant load discharge with a current value sufficient to eliminate the charge side polarization generated in the battery at least immediately before the discharge, the discharge current of the constant load discharge was periodically measured during the decrease from the maximum current value, the terminal voltage of the battery and the discharge current, voltage - determine the equation representative of the current characteristics,
By substituting the virtual current value into this voltage-current characteristic expression, constant load discharge with a current value sufficient to eliminate the charge side polarization generated in the battery at least immediately before the discharge from the equilibrium state Estimate the estimated voltage of the battery at the time,
The battery capacity calculation method according to claim 1, wherein the remaining voltage drop value is obtained in advance by subtracting the estimated value of the estimated voltage of the battery from the set value of the open circuit voltage.
平衡状態の前記バッテリによる定負荷放電の放電電流が、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から減少している間の、前記電圧−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ておいた、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、推定した、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時における前記バッテリの推定電圧の値と、該推定電圧の値を推定するのに用いた前記定負荷放電の開始前における平衡状態の前記バッテリの端子電圧である開回路電圧の値との差値を、前記バッテリ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として記憶する残存電圧降下値記憶手段を備えており、
前記残存電圧降下値記憶手段に記憶された前記残存電圧降下値を、前記推定した前記バッテリの推定電圧の値に加算することで、前記バッテリの現在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。The terminal voltage of the battery at the time of constant load discharge of the battery that supplies power to the vehicle load at the time of constant load discharge at a current value sufficient to eliminate the charge side polarization generated in the battery at least immediately before the discharge And a discharge current are periodically measured to obtain an expression representing a voltage-current characteristic indicating a correlation between the terminal voltage and the discharge current, and the constant load discharge state of the battery is calculated using the expression representing the voltage-current characteristic. In a battery capacity calculation device that estimates an estimated voltage that is an estimated terminal voltage in and calculates the charge capacity of the battery using the estimated voltage,
The voltage-current characteristic while the discharge current of the constant load discharge by the battery in the equilibrium state is decreasing from a current value sufficient to eliminate the charge side polarization generated in the battery immediately before the discharge. In the expression
The current that gives the estimated voltage, which is a voltage that changes linearly in response to the change in the charge capacity, obtained in advance based on the expression representing the voltage-current characteristics of the battery at various charge capacities, is used as the virtual current value. Substituting and estimating the estimated voltage value of the battery at the time of constant load discharge with a current value sufficient to eliminate the charge side polarization that occurred in the battery immediately before discharging, and the estimated voltage value The difference value from the value of the open circuit voltage that is the terminal voltage of the battery in the equilibrium state before the start of the constant load discharge used to estimate the residual voltage due to the influence of the residual polarization at the end of the discharge of the battery A residual voltage drop value storage means for storing the residual voltage drop value as a drop amount;
The current charge capacity of the battery is calculated by adding the remaining voltage drop value stored in the remaining voltage drop value storage means to the estimated value of the estimated voltage of the battery. Battery capacity calculation device.
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、
該特性割出手段が求めた前記電圧−電流特性を表わす式を用いて、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、
をさらに備えており、該推定電圧推定手段が推定した前記バッテリの推定電圧の値に、前記残存電圧降下値記憶手段に記憶された前記残存電圧降下値を加算することで、前記バッテリの現在の充電容量を演算する請求項7記載のバッテリ容量演算装置。Detects that the discharge current of the battery starts to decrease from the maximum current value in the constant load discharge of the battery at a current value sufficient to eliminate the charge-side polarization occurring in the battery at least immediately before the discharge. Discharge current decrease start detecting means;
After the discharge current decrease start detecting means detects that the discharge current of the battery starts to decrease from the maximum current value, a voltage-current characteristic is expressed from the terminal voltage and discharge current of the battery measured periodically. A characteristic indexing means for obtaining an expression ;
Using the formula representing the voltage-current characteristics obtained by the characteristic indexing means, the constant load discharge at the time of constant load discharge with a current value sufficient to eliminate the charge side polarization generated in the battery immediately before the discharge is performed. An estimated voltage estimating means for estimating an estimated voltage of the battery;
And further adding the remaining voltage drop value stored in the remaining voltage drop value storage means to the estimated voltage value of the battery estimated by the estimated voltage estimation means, The battery capacity calculating device according to claim 7, wherein the battery capacity is calculated.
前記バッテリが平衡状態にあるか否かを判別する平衡状態判別手段と、
該平衡状態判別手段により平衡状態にあると判別された前記バッテリからの、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時に、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の値を、前記開回路電圧値記憶手段に記憶された前記開回路電圧の値から差し引いて前記残存電圧降下値を求める残存電圧降下値割出手段と、
をさらに備えており、前記残存電圧降下値記憶手段は前記残存電圧降下値割出手段が求めた前記残存電圧降下値を記憶する請求項8記載のバッテリ容量演算装置。Open circuit voltage value storage means for storing the value of the open circuit voltage;
Equilibrium state determining means for determining whether or not the battery is in an equilibrium state;
At the time of constant load discharge from the battery determined to be in an equilibrium state by the equilibrium state determination means at a current value sufficient to eliminate the charge side polarization generated in the battery at least immediately before the discharge, the estimation A residual voltage drop value calculating means for subtracting the estimated voltage value of the battery estimated by the voltage estimating means from the open circuit voltage value stored in the open circuit voltage value storage means to obtain the residual voltage drop value; ,
The battery capacity calculation device according to claim 8, further comprising: the remaining voltage drop value storing unit that stores the remaining voltage drop value obtained by the remaining voltage drop value calculating unit.
前記開回路電圧値記憶手段に記憶された前記開回路電圧の値を、前記平衡状態端子電圧測定手段が測定した前記バッテリの端子電圧の値に更新する開回路電圧更新手段と、
をさらに備えている請求項9記載のバッテリ容量演算装置。Balanced state terminal voltage measuring means for measuring the terminal voltage of the battery in a state determined to be in an equilibrium state by the equilibrium state determining means;
An open circuit voltage update means for updating the value of the open circuit voltage stored in the open circuit voltage value storage means to the value of the terminal voltage of the battery measured by the balanced terminal voltage measurement means;
The battery capacity calculating device according to claim 9, further comprising:
前記バッテリの推定電圧を前記推定電圧推定手段が推定した時点において、前記温度検出手段が検出した前記バッテリの周辺温度と、前記バッテリの端子電圧を前記平衡状態端子電圧測定手段が測定した時点において、前記温度検出手段が検出した前記バッテリの周辺温度との差の有無を確認し、差がある場合は、その温度差に応じて、前記残存電圧降下値記憶手段に記憶された前記残存電圧降下値を補正する補正手段と、
をさらに備えており、該補正手段により前記残存電圧降下値が補正された場合は、補正後の前記残存電圧降下値を、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の値に加算することで、前記バッテリの現在の充電容量を演算する請求項10記載のバッテリ容量演算装置。Temperature detecting means for detecting the ambient temperature of the battery;
At the time when the estimated voltage estimating means estimates the estimated voltage of the battery, the ambient temperature of the battery detected by the temperature detecting means, and the time when the balanced terminal voltage measuring means measures the terminal voltage of the battery, The presence or absence of a difference with the ambient temperature of the battery detected by the temperature detection means is confirmed, and if there is a difference, the residual voltage drop value stored in the residual voltage drop value storage means according to the temperature difference Correction means for correcting
And when the residual voltage drop value is corrected by the correcting means, the corrected residual voltage drop value is added to the estimated voltage value of the battery estimated by the estimated voltage estimating means. The battery capacity calculating device according to claim 10, wherein the current charging capacity of the battery is calculated.
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