JP4094187B2 - 蓄電装置の残容量検出装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓄電装置の残容量を検出する蓄電装置の残容量検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、車両走行用の駆動源としてエンジンの他にモータを備えたハイブリッド車両が知られている。
このハイブリッド車両の一種に、モータをエンジンの出力を補助する補助駆動源として使用するパラレルハイブリッド車がある。このパラレルハイブリッド車は、例えば、加速時においてはモータによってエンジンの出力をアシストし、減速時においては、減速回生によってバッテリ等への充電を行うなど、様々な制御を行い、バッテリの残容量を確保しつつ運転者の要求を満足できるようになっている。
【０００３】
このバッテリの残容量を検出する方法として、バッテリ電流を積算して残容量を算出する方法がある。これは、所定のタイミングでバッテリ電流を検知して、この値を積算して残容量を検出する方法である。
しかし、バッテリ電流を検知する電流センサの精度が悪い場合、検知された電流値には誤差が生じることとなる。上述したように、本方法ではバッテリの残容量はこの電流値を積算して得られるものであるから、電流値と共に誤差をも積算することとなり、この結果、算出される残容量の値には大きな誤差が含まれることとなる。このように、電流積算による残容量の算出は、算出された残容量の値に誤差が生じてしまうため、残容量の検出精度が悪い。
【０００４】
また、上述した電流積算によるバッテリ残容量検出方法の他に、バッテリの開放電圧からバッテリ残容量を検出する方法がある。
具体的には、バッテリ電流、バッテリ電圧を所定の間隔で複数サンプリングし、これらのサンプリングデータをもとに、バッテリ電流＝０の時のバッテリ電圧、即ち開放電圧を求める。そして、バッテリ固有の残容量―開放電圧特性から、上述の開放電圧に対応する残容量を検出する。
この残容量検出方法は、前述した電流積算による残容量検出に比べ、残容量検出精度が高いという利点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述したバッテリの開放電圧からバッテリ残容量を検出する方法は、バッテリ電流の変化量が大きい期間、例えば図７の時刻Ｔ１〜Ｔ２、Ｔ３〜Ｔ４の期間においては、開放電圧を正確に検出することができ、残容量検出に有効に活用することができるが、一方、バッテリ電流が一定である期間、例えば図７の時刻Ｔ２〜Ｔ３の期間においては、開放電圧の推定が困難となり、残容量を検出することが不可能となる。この結果、バッテリ電流が一定である期間においては、残容量の検出ができないという問題があった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、残容量の検出精度を向上させた蓄電装置の残容量検出装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は、蓄電装置（実施形態では、バッテリ１）の電流（実施形態では、バッテリ電流Ｉｂａｔｔ）、電圧（実施形態では、バッテリ電圧Ｖｂａｔｔ）を、所定の間隔でサンプリングするサンプリング手段（実施形態では、ステップＳ１）と、前記サンプリング手段によってサンプリングされた前記蓄電装置の電流、電圧から、前記蓄電装置の開放電圧（実施形態では、バッテリ１の開放電圧ＯＣＶ）を推定する開放電圧推定手段（実施形態では、ステップＳ４）と、前記開放電圧推定手段によって推定された前記開放電圧から前記蓄電装置の残容量を検出する第１の残容量検出手段（実施形態では、ステップＳ５）と、前記サンプリングされた電流を積算して前記蓄電装置の残容量を検出する第２の残容量検出手段（実施形態では、ステップＳ１０）と、前記サンプリング手段によってサンプリングされた前記蓄電装置の電流の時間変化量が第1の基準値以上であった場合（実施形態では、電流の変化量が０．５（Ａ）よりも小さいサンプリング数Ｐが、全サンプリング数ｎに対して占める割合Ｍが、５０％以下であった場合）に、前記第1の残容量検出手段を選択し、前記蓄電装置の電流の時間変化量が前記第１の基準値よりも小さかった場合（実施形態では、電流の変化量が０．５（Ａ）よりも小さいサンプリング数Ｐが、全サンプリング数ｎに対して占める割合Ｍが、５０％より大きかった場合）に、前記第２の残容量検出手段を選択する選択手段（実施形態では、ステップＳ６）とを具備することを特徴とする。
【０００７】
このように、バッテリ電流の変化量が小さく、バッテリ電圧、バッテリ電流のサンプリングデータから開放電圧の推定が不可能となる領域では、開放電圧によって残容量を検出する第１の残容量検出手段から、電流積算によって残容量を検出する第２の残容量検出手段へと残容量検出手段を切り替える。
これにより、バッテリ電流の変化量に応じて、適切な残容量検出手段によって残容量の検出が行われるため、蓄電装置の残容量の検出精度を向上させることができる。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、蓄電装置（実施形態では、バッテリ１）の電流（実施形態では、バッテリ電流Ｉｂａｔｔ）、電圧（実施形態では、バッテリ電圧Ｖｂａｔｔ）を、所定の間隔でサンプリングするサンプリング手段（実施形態では、ステップＳ１）と、前記サンプリング手段によってサンプリングされた前記蓄電装置の電流、電圧から、前記蓄電装置の開放電圧（実施形態では、バッテリ１の開放電圧ＯＣＶ）を推定する開放電圧推定手段と、前記開放電圧推定手段によって推定された前記開放電圧から前記蓄電装置の残容量を検出する残容量検出手段（実施形態では、ステップＳ５）とを有する蓄電装置の残容量検出装置であって、更に、前記開放電圧推定手段は、前回推定された開放電圧が存在する場合においては、前回推定された該開放電圧をサンプリングされた電圧の一つとして、サンプリングされた前記蓄電装置の電流、電圧とから前記蓄電装置の開放電圧を推定する（実施形態では、ステップＳ７及びステップＳ８）ことを特徴とする。
【０００９】
このように、前回蓄電装置の残容量を検出するのに用いた開放電圧を、前記サンプリングデータに加えることにより、バッテリ電流の変化が少ない領域においても開放電圧を推定することが可能となり、この推定開放電圧に対応する残容量の値を、残容量―開放電圧特性のグラフより検出することができる。
これにより、バッテリ電流の変化量に応じて、適切な残容量検出手段によって残容量の検出が行われるため、蓄電装置の残容量の検出精度を向上させることができる。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明は、蓄電装置（実施形態では、バッテリ１）の電流（実施形態では、バッテリ電流Ｉｂａｔｔ）、電圧（実施形態では、バッテリ電圧Ｖｂａｔｔ）を、所定の間隔でサンプリングするサンプリング手段（実施形態では、ステップＳ１）と、前記サンプリング手段によってサンプリングされた前記蓄電装置の電流の時間変化量が第１の基準値以上（実施形態では、電流の変化量が０．５（Ａ）よりも小さいサンプリング数Ｐが、全サンプリング数ｎに対して占める割合Ｍが、２０％以下）であった場合に、前記サンプリング手段によってサンプリングされた前記蓄電装置の電流、電圧から、前記蓄電装置の開放電圧を推定する第１の開放電圧推定手段（実施形態では、ステップＳ４）と、前記第１の開放電圧推定手段によって推定された前記開放電圧から、前記蓄電装置の残容量を検出する第1の残容量検出手段（実施形態では、ステップＳ５）と、前記蓄電装置の電流の時間変化量が前記第１の基準値未満（実施形態では、電流の変化量が０．５（Ａ）よりも小さいサンプリング数Ｐが、全サンプリング数ｎに対して占める割合Ｍが、２０％より大きく）であり、第２の基準値以上（実施形態では、電流の変化量が０．５（Ａ）よりも小さいサンプリング数Ｐが、全サンプリング数ｎに対して占める割合Ｍが、５０％以下）であった場合に、前記サンプリング手段によってサンプリングされた前記蓄電装置の電流、電圧と、前回推定された開放電圧とから、開放電圧を推定する第２の開放電圧推定手段（実施形態では、ステップＳ７及びステップＳ８）と、前記第２の開放電圧推定手段によって推定された前記開放電圧から前記蓄電装置の残容量を検出する第３の残容量検出手段（実施形態では、ステップＳ９）と、前記サンプリング手段によってサンプリングされた前記蓄電装置の電流の時間変化量が前記第２の基準値未満（実施形態では、電流の変化量が０．５（Ａ）よりも小さいサンプリング数Ｐが、全サンプリング数ｎに対して占める割合Ｍが、５０％より大きい）であった場合に、前記サンプリング手段によってサンプリングされた前記蓄電装置の電流を積算して前記蓄電装置の残容量を検出する第２の残容量検出手段（実施形態ではステップＳ１０）とを具備することを特徴とする。
【００１１】
このように、蓄電装置の電流変化に応じて、適切な残容量検出手段によって残容量の検出が行われるため、蓄電装置の残容量の検出精度を向上させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１はパラレルハイブリッド車両において適応した実施形態を示している。この図において、符号１は高圧系のバッテリであり、複数のセルを直列に接続したモジュールを１単位として、更に複数個のモジュールを直列に接続して構成されている。
符号２はパワードライブユニットであり、スイッチング素子が２つ直列接続されたものが３つ並列接続されて構成されている。
【００１３】
符号３は燃料の燃焼エネルギーで作動するエンジンであり、符号４はエンジン３と併用して用いられ、電気エネルギーで作動するモータである。エンジン３及びモータ４の両方の駆動力は、オートマチックトランスミッションあるいはマニュアルトランスミッションよりなるトランスミッション（図示せず）を介して駆動輪（図示せず）に伝達される。また、ハイブリッド車両の減速時には、駆動輪からモータ４に駆動力が伝達され、モータ４は発電機として機能していわゆる回生制動力を発生し、バッテリ１の充電を行う。なお、駆動用のモータ４とは別に、バッテリ１の充電用の発電機を備える構成としてもよい。
【００１４】
モータ４の駆動及び回生は、モータ制御装置６からの制御指令を受けてパワードライブユニット２により行われる。具体的には、パワードライブユニット２内部のスイッチング素子がモータ制御装置６によってオン、オフされることにより、バッテリ１からの電力が三相線を介してモータ２に供給されたり、あるいは、モータ２の回生電力がバッテリ１に供給される。
【００１５】
符号５はバッテリ制御装置であり、バッテリ電圧Ｖｂａｔｔ、バッテリ電流Ｉｂａｔｔ、バッテリ温度Ｔｂａｔｔを所定のタイミングで検知しており、これらの値からバッテリ１の残容量ＳＯＣの検出を行う。
【００１６】
符号７は、エンジン制御装置であり、エンジン回転数ＮＥ、車速等を所定期間毎にモニタして、モータ回生や、アシスト、減速などのモードを判断する。また同時に、エンジン制御装置７は、上述のモード判定の結果と、バッテリ制御装置５から送信された残容量ＳＯＣからアシスト／回生量の決定を行う。
なお、バッテリ制御装置５、モータ制御装置６、エンジン制御装置７は、ＣＰＵ（中央演算装置）およびメモリにより構成され、制御装置の機能を実現するためのプログラムを実行することによりその機能を実現させる。
【００１７】
また、符号８はノイズカットフィルタであり、バッテリ１の電圧を検知する電圧センサ及びバッテリ１の電流を検知する電流センサの近傍に設置されている。このノイズカットフィルタ８によって、外部からのノイズをカットすることができ、これにより上述の電圧センサ、電流センサは正確な電圧、電流を検知することができる。
【００１８】
次に、上述した構成からなる本発明の第１の実施形態によるバッテリ1の残容量検出について図４を参照して詳細に説明する。なお、以下に述べる各処理は、全てバッテリ制御装置５が行うものとする。
【００１９】
まず図４のステップＳ１において、図１におけるバッテリ制御装置５は、バッテリ電圧Ｖｂａｔｔ、バッテリ電流Ｉｂａｔｔ、バッテリ温度Ｔｂａｔｔとを所定の間隔でｎ個サンプリングする。ここで、サンプリング数ｎは予めバッテリ制御装置５に設定されている値であり、任意に決定できる。
次にバッテリ制御装置５は、バッテリ電圧Ｖｂａｔｔ、バッテリ電流Ｉｂａｔｔ、バッテリ温度Ｔｂａｔｔのサンプリングデータが任意に設定されているサンプリング数ｎに達すると、ステップＳ２に移行する。
【００２０】
ステップＳ２では、検知されたバッテリ電流Ｉｂａｔｔの変化量が０．５（Ａ）以下であるサンプリングデータの個数Ｐを抽出する。具体的には、Ｎ番目（Ｎ：任意の整数）に検知されたバッテリ電流ＩｂａｔｔからＮ−１番目に検知されたバッテリ電流Ｉｂａｔｔとの電流差が、０．５（Ａ）以内であるサンプリングデータ数Ｐを抽出する。
【００２１】
次にステップＳ３において、電流変化量の小さいサンプリングデータ数Ｐが全体のサンプリング数ｎにおける割合Ｍを算出し、算出された値が第２の基準値よりも大きいか否かを判別する。具体的には以下に示した式によって判別される。
Ｍ＝（Ｐ／ｎ）＊１００＞２０（％） （１）
【００２２】
（１）式において、ＰはステップＳ２において検出されたバッテリ電流Ｉｂａｔｔの変化量が０．５（Ａ）以下であるサンプリングデータ数である。また、ｎは、ステップＳ１において、予め設定されているサンプリング数である。
そして、ステップＳ２で検出したサンプリングデータ数Ｐを、全体のサンプリング数ｎで割ることにより、電流変化量ΔＩの小さいサンプリングデータ数Ｐが全体のサンプリング数ｎにおける割合Ｍ、即ち電流値安定度Ｍを算出する。
【００２３】
なお、この電流値安定度Ｍの値が大きいほど、バッテリ電流Ｉｂａｔｔの時間変化量が小さいことを示している。
そして、このように算出された電流値安定度Ｍの値が第２の基準値の２０（％）以下であった場合、即ち、バッテリ電流Ｉｂａｔｔの時間変化量が比較的大きかった場合は、ステップＳ４に移行し、電流値安定度Ｍの値が２０（％）より大きかった場合、即ち、バッテリ電流Ｉｂａｔｔの変化量が比較的小さかった場合は、ステップＳ６に移行する。
【００２４】
ステップＳ４では、ステップＳ１で検知されたバッテリ電流Ｉｂａｔｔ、バッテリ電圧Ｖｂａｔｔを電流―電圧グラフにプロットする。即ち、同時刻に検知したバッテリ電流Ｉｂａｔｔとバッテリ電圧Ｖｂａｔｔを一組の座標として、（Ｉｂａｔｔ，Ｖｂａｔｔ）とし、Ｘ軸をバッテリ電流Ｉｂａｔｔ、Ｙ軸をバッテリ電圧Ｖｂａｔｔとした電流―電圧特性のグラフ（図２参照）にプロットする。
【００２５】
そして、全てのサンプリングデータについてプロットが完了すると、プロットした座標の漸近線Ｂを求め、この漸近線ＢがＹ軸と接する点、即ちＹ切片の値Ｅ０を検出する。このＹ切片の値Ｅ０は、バッテリ電流Ｉｂａｔｔ＝０におけるバッテリ電圧Ｖｂａｔｔの値、即ち、バッテリ１の開放電圧ＯＣＶを意味する。
このように、漸近線ＢのＹ切片を開放電圧ＯＣＶとして検出する。
【００２６】
次に、ステップＳ５では、ステップＳ４において検出した開放電圧ＯＣＶに対応する残容量ＳＯＣを、残容量―開放電圧特性から検出する。図５にバッテリ１の残容量―開放電圧特性を示す。この図において、Ｘ軸は残容量ＳＯＣであり、単位は（％）である。また、Ｙ軸は開放電圧ＯＣＶであり、単位は（Ｖ）である。そして、エンジン制御装置５は、ステップＳ４において検出された開放電圧ＯＣＶに対応する残容量ＳＯＣを図５に示したグラフから検出する。
【００２７】
なお、この残容量―開放電圧特性は、バッテリ１の温度によって異なるため、バッテリ制御装置５は各温度におけるこの残容量―開放電圧特性を記憶している。そして、ステップＳ１において検知されたバッテリ温度Ｔｂａｔｔに対応する残容量―開放電圧特性を選択する。
【００２８】
ステップＳ５によって残容量ＳＯＣが検出されると、バッテリ制御装置５は検出された残容量ＳＯＣを、モータ制御装置６に出力する。そして、検出されたバッテリ１の残容量ＳＯＣはハイブリッド車両を制御するための重要なパラメータの一つとして、各制御装置で参照される。
【００２９】
一方、ステップＳ３において、電流値安定度Ｍが２０（％）よりも大きかった場合は、ステップＳ６へ移行する。
ステップＳ６では、更に、上述の電流値安定度Ｍが５０（％）より大きいか否かを判断する。そして、電流値安定度Ｍが５０（％）以下の場合は、ステップＳ７に移行し、電流値安定度Ｍが５０（％）より大きかった場合は、ステップＳ１０へ移行する。
【００３０】
ステップＳ７では、ステップＳ４の処理同様に、ステップＳ１で検知されたバッテリ電流Ｉｂａｔｔ、バッテリ電圧Ｖｂａｔｔを電流―電圧グラフにプロットする処理が行われる。このとき、ステップＳ７においては、ステップＳ１において検知されたバッテリ電流Ｉｂａｔｔ、バッテリ電圧Ｖｂａｔｔのデータに、前回の残容量検出に使用された開放電圧ＯＣＶの値がサンプリングデータの一つとして加えられる。
【００３１】
そして、全てのサンプリングデータについてプロットが完了すると、ステップＳ８に移行し、ステップＳ７でプロットした座標の漸近線Ｂを求め、この漸近線ＢがＹ軸と接する点、即ちＹ切片の値Ｅ０を検出する。なお、このＹ切片の値Ｅ０は、前回の残容量検出に使用された開放電圧ＳＯＣの値とは、少々異なる値となる。これは、前回の開放電圧ＳＯＣと、今回検知したサンプリングデータとから漸近線Ｂを新たに求めたためである。
そして、新たに求められた漸近線がＹ軸に接する点、即ちＹ切片Ｅ０が、今回の開放電圧ＯＣＶとして検出される。
【００３２】
そして、ステップＳ９において、ステップＳ８で検出した開放電圧ＯＣＶに対応する残容量ＳＯＣを、上述したステップＳ５の処理と同様に、図５に示すバッテリ１の残容量―開放電圧特性から検出する。
【００３３】
一方、ステップＳ６において、電流値安定度Ｍが５０（％）よりも大きかった場合は、ステップＳ１０へ移行する。
ステップＳ９では、ステップＳ１で検知されたバッテリ電流Ｉｂａｔｔを積算することにより単位時間あたりの残容量ΔＳＯＣを算出し、この値に温度係数αを乗ずる。この温度係数αは、例えば図６に示すような曲線で描かれ、ある所定の温度を超えると、温度係数αの値は一定となる。従って、ステップＳ１で検知されたバッテリ温度Ｔｂａｔｔから、対応する温度係数αを求め、その値を前述で求めた単位時間あたりの残容量ΔＳＯＣに乗ずる。
【００３４】
更に、単位時間あたりの残容量ΔＳＯＣに対応する温度係数αを乗じたものを、前回検出されたバッテリ１の残容量ＳＯＣに加算する。これにより、現在のバッテリ１の残容量を算出する。
なお、電流積算によって残容量を検出する場合は、例えば図３に示すようなサンプリングデータが得られた時である。図３において、バッテリ電流Ｉｂａｔｔの値は、ほとんど変化していない。このような、電流―電圧プロットでは、漸近線は無限大となってしまい、このため漸近線からＹ切片の値、即ち開放電圧ＯＣＶの値を検出することができない。
【００３５】
このような場合は、上述したように電流積算により残容量を検出する。なお、本実施形態では、電流値安定度Ｍが５０（％）より大きな値となれば、図２に示したような状態であるとみなし、電流積算による残容量検出を行うように設定している。
【００３６】
上述したように、電流値安定度Ｍの値に応じて残容量ＳＯＣの検出方法をかえることにより、その電流変化の状態に最も適した検出方法を選択することができる。これにより、最も誤差の少ない正確な残容量を検出することができる。
【００３７】
次に、車両が停車中で、バッテリ電流Ｉｂａｔｔが流れていない状態におけるバッテリ１の残容量検出について説明する。
まず、車両の走行中と同様に、バッテリ制御装置５は所定のタイミングでバッテリ電流Ｉｂａｔｔ、バッテリ電圧Ｖｂａｔｔ、バッテリ温度Ｔｂａｔｔを検知する。しかし、車両の停車中はバッテリ電流Ｉｂａｔｔの値はゼロとなる。したがって、検知されたバッテリ電圧Ｖｂａｔｔは開放電圧ＯＣＶである。バッテリ制御装置５は、このバッテリ電圧Ｖｂａｔｔ、即ち開放電圧ＯＣＶに対応する残容量ＳＯＣを、図５に示した残容量―開放電圧特性から検出し、残容量を決定する。
【００３８】
上述したように、車両の停車中においては、バッテリ電流Ｉｂａｔｔはゼロを示すため、同時に検知されたバッテリ電圧Ｖｂａｔｔから残容量ＳＯＣを決定することができる。
なお、車両の停車中でなくても、バッテリ電流Ｉｂａｔｔ＝ゼロの状態が所定の期間以上続いた場合においても、同様に残容量を検出することが可能となる。
【００３９】
次に、車両の状態に対応するバッテリ電圧Ｖｂａｔｔ、バッテリ電流Ｉｂａｔｔの推移を図７に示す。この図において、時刻０〜Ｔ１は車両停止中、Ｔ１〜Ｔ４までは車両走行中、時刻Ｔ４以降は車両停車中である。このような車両の各状態において、先ず、車両停車中、即ち時刻０〜Ｔ１、及び時刻Ｔ４以降では、バッテリ電流Ｉｂａｔｔはゼロを示し、バッテリ電圧Ｖｂａｔｔは一定である。このため、バッテリ電圧Ｖｂａｔｔ＝開放電圧ＯＣＶとなり、バッテリ制御装置５は、図５に示したバッテリ１の残容量―開放電圧特性から、残容量を容易に検出することができる。
【００４０】
次に、車両走行中であり、且つバッテリ電流Ｉｂａｔｔの時間変化が大きい期間、即ち時刻Ｔ１〜Ｔ２、及びＴ３〜Ｔ４の期間では、バッテリ制御装置５は複数サンプリングしたバッテリ電流Ｉｂａｔｔ、バッテリ電圧Ｖｂａｔｔから開放電圧ＯＣＶを求めることが可能となる。そして、開放電圧ＯＣＶを求めると、図５に示したバッテリ１の残容量―開放電圧特性から開放電圧ＯＣＶに対応する残容量ＳＯＣを検出する（図４のステップＳ４及びステップＳ５）。
【００４１】
一方、時刻Ｔ２〜Ｔ３の期間では、バッテリ電流Ｉｂａｔｔは一定であり、変化量が小さい。即ち、バッテリ制御装置５によってサンプリングされるバッテリ電流Ｉｂａｔｔ、バッテリ電圧Ｖｂａｔｔは、例えば図３に示すようになる。このようにバッテリ電流Ｉｂａｔｔが一定である場合は、電流―電圧特性の漸近線はＹ軸と平行になってしまうため、Ｙ切片Ｅ０、即ち、開放電圧ＯＣＶを検出することができない。
このような場合、バッテリ制御装置５は、電流の積算によってバッテリ１の残容量ＳＯＣを算出する（図４におけるステップＳ１０）。
【００４２】
なお、バッテリ電流Ｉｂａｔｔが時刻Ｔ２〜Ｔ３に示されたほど一定ではなく、少々変動があるような場合は、即ち、電流値安定度Ｍが２０（％）より大きく、５０（％）以下であるような場合は、図４のステップＳ７〜ステップＳ９に示したように、サンプリングデータに前回バッテリ１の残容量検出に用いた開放電圧ＯＣＶの値を加えて、現在の開放電圧ＯＣＶを求めることにより、残容量ＳＯＣを検出する。
【００４３】
なお、上述した実施形態において、バッテリ電流Ｉｂａｔｔの変化を時間変化ΔＩを基準に判断しているが、この他に、バッテリ電流Ｉｂａｔｔの変化幅を電流変化を判断する基準にしてもよい。
具体的には、バッテリ電流Ｉｂａｔｔの変化幅が所定の値近傍にある割合や、電流の変化幅を任意に設定し、設定した下限基準値から上限基準値の範囲をバッテリ電圧Ｉｂａｔｔが変化した割合や、あるいは、所定の時間内にサンプリングした電流データの最小値と最大値の幅などで判断しても良い。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による蓄電装置の残容量検出装置よれば、蓄電装置の電流の変化量が第1の基準値以上の場合は、蓄電装置の電流、電圧のプロットにより開放電圧を求め、残容量―開放電圧特性から、この開放電圧に対応する残容量を求める。一方、蓄電装置の電流の変化量が第１の基準値より小さい場合は、電流積算によってバッテリの残容量を算出する。
【００４５】
このように、蓄電装置の電流の変化量が小さく、蓄電装置の電流、電圧のサンプリングデータから開放電圧の推定が不可能となる領域でのみ、電流積算によって残容量を検出する。
これにより、蓄電装置の電流変化量に応じて、適切な残容量検出手段によって残容量の検出が行われるため、蓄電装置の残容量の検出精度を向上させることができる。
【００４６】
また、請求項２に記載の発明によれば、サンプリングした蓄電装置の電流、電圧の値に、前回蓄電装置の残容量を検出する時に用いた開放電圧を加え、これらの値から開放電圧を検出する。そして、検出された開放電圧に対応する残容量を、残容量―開放電圧特性から検出する。
これにより、蓄電装置の電流変化が小さい場合においても、開放電圧からの残容量の検出が可能となり、残容量の検出精度をより向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ハイブリッド車両の全体構成図である。
【図２】 車両走行中におけるバッテリの電流―電圧特性を示す図である。
【図３】 車両走行中におけるバッテリの電流―電圧特性を示す図である。
【図４】 本発明の一実施形態を示す残容量検出装置が行う処理を示すフローチャートである。
【図５】 図１におけるバッテリ１の残容量―開放電圧特性を示す図である。
【図６】 図１におけるバッテリ１の温度係数の推移を示す図である。
【図７】 車両の各状態におけるバッテリ電圧及びバッテリ電流の変移を示す図である。
【符号の説明】
１ バッテリ
５ バッテリ制御装置
６ モータ制御装置
７ エンジン制御装置
Ｓ１ サンプリング手段
Ｓ３、Ｓ６ 選択手段
Ｓ４、Ｓ８ 開放電圧推定手段
Ｓ５ 第１の残容量検出手段
Ｓ１０ 第２の残容量検出手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓄電装置の残容量を検出する蓄電装置の残容量検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、車両走行用の駆動源としてエンジンの他にモータを備えたハイブリッド車両が知られている。
このハイブリッド車両の一種に、モータをエンジンの出力を補助する補助駆動源として使用するパラレルハイブリッド車がある。このパラレルハイブリッド車は、例えば、加速時においてはモータによってエンジンの出力をアシストし、減速時においては、減速回生によってバッテリ等への充電を行うなど、様々な制御を行い、バッテリの残容量を確保しつつ運転者の要求を満足できるようになっている。
【０００３】
このバッテリの残容量を検出する方法として、バッテリ電流を積算して残容量を算出する方法がある。これは、所定のタイミングでバッテリ電流を検知して、この値を積算して残容量を検出する方法である。
しかし、バッテリ電流を検知する電流センサの精度が悪い場合、検知された電流値には誤差が生じることとなる。上述したように、本方法ではバッテリの残容量はこの電流値を積算して得られるものであるから、電流値と共に誤差をも積算することとなり、この結果、算出される残容量の値には大きな誤差が含まれることとなる。このように、電流積算による残容量の算出は、算出された残容量の値に誤差が生じてしまうため、残容量の検出精度が悪い。
【０００４】
また、上述した電流積算によるバッテリ残容量検出方法の他に、バッテリの開放電圧からバッテリ残容量を検出する方法がある。
具体的には、バッテリ電流、バッテリ電圧を所定の間隔で複数サンプリングし、これらのサンプリングデータをもとに、バッテリ電流＝０の時のバッテリ電圧、即ち開放電圧を求める。そして、バッテリ固有の残容量―開放電圧特性から、上述の開放電圧に対応する残容量を検出する。
この残容量検出方法は、前述した電流積算による残容量検出に比べ、残容量検出精度が高いという利点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述したバッテリの開放電圧からバッテリ残容量を検出する方法は、バッテリ電流の変化量が大きい期間、例えば図７の時刻Ｔ１〜Ｔ２、Ｔ３〜Ｔ４の期間においては、開放電圧を正確に検出することができ、残容量検出に有効に活用することができるが、一方、バッテリ電流が一定である期間、例えば図７の時刻Ｔ２〜Ｔ３の期間においては、開放電圧の推定が困難となり、残容量を検出することが不可能となる。この結果、バッテリ電流が一定である期間においては、残容量の検出ができないという問題があった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、残容量の検出精度を向上させた蓄電装置の残容量検出装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は、蓄電装置（実施形態では、バッテリ１）の電流（実施形態では、バッテリ電流Ｉｂａｔｔ）、電圧（実施形態では、バッテリ電圧Ｖｂａｔｔ）を、所定の間隔でサンプリングするサンプリング手段（実施形態では、ステップＳ１）と、前記サンプリング手段によってサンプリングされた前記蓄電装置の電流、電圧から、前記蓄電装置の開放電圧（実施形態では、バッテリ１の開放電圧ＯＣＶ）を推定する開放電圧推定手段（実施形態では、ステップＳ４）と、前記開放電圧推定手段によって推定された前記開放電圧から前記蓄電装置の残容量を検出する第１の残容量検出手段（実施形態では、ステップＳ５）と、前記サンプリングされた電流を積算して前記蓄電装置の残容量を検出する第２の残容量検出手段（実施形態では、ステップＳ１０）と、前記サンプリング手段によってサンプリングされた前記蓄電装置の電流の時間変化量が第1の基準値以上であった場合（実施形態では、電流の変化量が０．５（Ａ）よりも小さいサンプリング数Ｐが、全サンプリング数ｎに対して占める割合Ｍが、５０％以下であった場合）に、前記第1の残容量検出手段を選択し、前記蓄電装置の電流の時間変化量が前記第１の基準値よりも小さかった場合（実施形態では、電流の変化量が０．５（Ａ）よりも小さいサンプリング数Ｐが、全サンプリング数ｎに対して占める割合Ｍが、５０％より大きかった場合）に、前記第２の残容量検出手段を選択する選択手段（実施形態では、ステップＳ６）とを具備することを特徴とする。
【０００７】
このように、バッテリ電流の変化量が小さく、バッテリ電圧、バッテリ電流のサンプリングデータから開放電圧の推定が不可能となる領域では、開放電圧によって残容量を検出する第１の残容量検出手段から、電流積算によって残容量を検出する第２の残容量検出手段へと残容量検出手段を切り替える。
これにより、バッテリ電流の変化量に応じて、適切な残容量検出手段によって残容量の検出が行われるため、蓄電装置の残容量の検出精度を向上させることができる。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、蓄電装置（実施形態では、バッテリ１）の電流（実施形態では、バッテリ電流Ｉｂａｔｔ）、電圧（実施形態では、バッテリ電圧Ｖｂａｔｔ）を、所定の間隔でサンプリングするサンプリング手段（実施形態では、ステップＳ１）と、前記サンプリング手段によってサンプリングされた前記蓄電装置の電流、電圧から、前記蓄電装置の開放電圧（実施形態では、バッテリ１の開放電圧ＯＣＶ）を推定する開放電圧推定手段と、前記開放電圧推定手段によって推定された前記開放電圧から前記蓄電装置の残容量を検出する残容量検出手段（実施形態では、ステップＳ５）とを有する蓄電装置の残容量検出装置であって、更に、前記開放電圧推定手段は、前回推定された開放電圧が存在する場合においては、前回推定された該開放電圧をサンプリングされた電圧の一つとして、サンプリングされた前記蓄電装置の電流、電圧とから前記蓄電装置の開放電圧を推定する（実施形態では、ステップＳ７及びステップＳ８）ことを特徴とする。
【０００９】
このように、前回蓄電装置の残容量を検出するのに用いた開放電圧を、前記サンプリングデータに加えることにより、バッテリ電流の変化が少ない領域においても開放電圧を推定することが可能となり、この推定開放電圧に対応する残容量の値を、残容量―開放電圧特性のグラフより検出することができる。
これにより、バッテリ電流の変化量に応じて、適切な残容量検出手段によって残容量の検出が行われるため、蓄電装置の残容量の検出精度を向上させることができる。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明は、蓄電装置（実施形態では、バッテリ１）の電流（実施形態では、バッテリ電流Ｉｂａｔｔ）、電圧（実施形態では、バッテリ電圧Ｖｂａｔｔ）を、所定の間隔でサンプリングするサンプリング手段（実施形態では、ステップＳ１）と、前記サンプリング手段によってサンプリングされた前記蓄電装置の電流の時間変化量が第１の基準値以上（実施形態では、電流の変化量が０．５（Ａ）よりも小さいサンプリング数Ｐが、全サンプリング数ｎに対して占める割合Ｍが、２０％以下）であった場合に、前記サンプリング手段によってサンプリングされた前記蓄電装置の電流、電圧から、前記蓄電装置の開放電圧を推定する第１の開放電圧推定手段（実施形態では、ステップＳ４）と、前記第１の開放電圧推定手段によって推定された前記開放電圧から、前記蓄電装置の残容量を検出する第1の残容量検出手段（実施形態では、ステップＳ５）と、前記蓄電装置の電流の時間変化量が前記第１の基準値未満（実施形態では、電流の変化量が０．５（Ａ）よりも小さいサンプリング数Ｐが、全サンプリング数ｎに対して占める割合Ｍが、２０％より大きく）であり、第２の基準値以上（実施形態では、電流の変化量が０．５（Ａ）よりも小さいサンプリング数Ｐが、全サンプリング数ｎに対して占める割合Ｍが、５０％以下）であった場合に、前記サンプリング手段によってサンプリングされた前記蓄電装置の電流、電圧と、前回推定された開放電圧とから、開放電圧を推定する第２の開放電圧推定手段（実施形態では、ステップＳ７及びステップＳ８）と、前記第２の開放電圧推定手段によって推定された前記開放電圧から前記蓄電装置の残容量を検出する第３の残容量検出手段（実施形態では、ステップＳ９）と、前記サンプリング手段によってサンプリングされた前記蓄電装置の電流の時間変化量が前記第２の基準値未満（実施形態では、電流の変化量が０．５（Ａ）よりも小さいサンプリング数Ｐが、全サンプリング数ｎに対して占める割合Ｍが、５０％より大きい）であった場合に、前記サンプリング手段によってサンプリングされた前記蓄電装置の電流を積算して前記蓄電装置の残容量を検出する第２の残容量検出手段（実施形態ではステップＳ１０）とを具備することを特徴とする。
【００１１】
このように、蓄電装置の電流変化に応じて、適切な残容量検出手段によって残容量の検出が行われるため、蓄電装置の残容量の検出精度を向上させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１はパラレルハイブリッド車両において適応した実施形態を示している。この図において、符号１は高圧系のバッテリであり、複数のセルを直列に接続したモジュールを１単位として、更に複数個のモジュールを直列に接続して構成されている。
符号２はパワードライブユニットであり、スイッチング素子が２つ直列接続されたものが３つ並列接続されて構成されている。
【００１３】
符号３は燃料の燃焼エネルギーで作動するエンジンであり、符号４はエンジン３と併用して用いられ、電気エネルギーで作動するモータである。エンジン３及びモータ４の両方の駆動力は、オートマチックトランスミッションあるいはマニュアルトランスミッションよりなるトランスミッション（図示せず）を介して駆動輪（図示せず）に伝達される。また、ハイブリッド車両の減速時には、駆動輪からモータ４に駆動力が伝達され、モータ４は発電機として機能していわゆる回生制動力を発生し、バッテリ１の充電を行う。なお、駆動用のモータ４とは別に、バッテリ１の充電用の発電機を備える構成としてもよい。
【００１４】
モータ４の駆動及び回生は、モータ制御装置６からの制御指令を受けてパワードライブユニット２により行われる。具体的には、パワードライブユニット２内部のスイッチング素子がモータ制御装置６によってオン、オフされることにより、バッテリ１からの電力が三相線を介してモータ２に供給されたり、あるいは、モータ２の回生電力がバッテリ１に供給される。
【００１５】
符号５はバッテリ制御装置であり、バッテリ電圧Ｖｂａｔｔ、バッテリ電流Ｉｂａｔｔ、バッテリ温度Ｔｂａｔｔを所定のタイミングで検知しており、これらの値からバッテリ１の残容量ＳＯＣの検出を行う。
【００１６】
符号７は、エンジン制御装置であり、エンジン回転数ＮＥ、車速等を所定期間毎にモニタして、モータ回生や、アシスト、減速などのモードを判断する。また同時に、エンジン制御装置７は、上述のモード判定の結果と、バッテリ制御装置５から送信された残容量ＳＯＣからアシスト／回生量の決定を行う。
なお、バッテリ制御装置５、モータ制御装置６、エンジン制御装置７は、ＣＰＵ（中央演算装置）およびメモリにより構成され、制御装置の機能を実現するためのプログラムを実行することによりその機能を実現させる。
【００１７】
また、符号８はノイズカットフィルタであり、バッテリ１の電圧を検知する電圧センサ及びバッテリ１の電流を検知する電流センサの近傍に設置されている。このノイズカットフィルタ８によって、外部からのノイズをカットすることができ、これにより上述の電圧センサ、電流センサは正確な電圧、電流を検知することができる。
【００１８】
次に、上述した構成からなる本発明の第１の実施形態によるバッテリ1の残容量検出について図４を参照して詳細に説明する。なお、以下に述べる各処理は、全てバッテリ制御装置５が行うものとする。
【００１９】
まず図４のステップＳ１において、図１におけるバッテリ制御装置５は、バッテリ電圧Ｖｂａｔｔ、バッテリ電流Ｉｂａｔｔ、バッテリ温度Ｔｂａｔｔとを所定の間隔でｎ個サンプリングする。ここで、サンプリング数ｎは予めバッテリ制御装置５に設定されている値であり、任意に決定できる。
次にバッテリ制御装置５は、バッテリ電圧Ｖｂａｔｔ、バッテリ電流Ｉｂａｔｔ、バッテリ温度Ｔｂａｔｔのサンプリングデータが任意に設定されているサンプリング数ｎに達すると、ステップＳ２に移行する。
【００２０】
ステップＳ２では、検知されたバッテリ電流Ｉｂａｔｔの変化量が０．５（Ａ）以下であるサンプリングデータの個数Ｐを抽出する。具体的には、Ｎ番目（Ｎ：任意の整数）に検知されたバッテリ電流ＩｂａｔｔからＮ−１番目に検知されたバッテリ電流Ｉｂａｔｔとの電流差が、０．５（Ａ）以内であるサンプリングデータ数Ｐを抽出する。
【００２１】
次にステップＳ３において、電流変化量の小さいサンプリングデータ数Ｐが全体のサンプリング数ｎにおける割合Ｍを算出し、算出された値が第２の基準値よりも大きいか否かを判別する。具体的には以下に示した式によって判別される。
Ｍ＝（Ｐ／ｎ）＊１００＞２０（％） （１）
【００２２】
（１）式において、ＰはステップＳ２において検出されたバッテリ電流Ｉｂａｔｔの変化量が０．５（Ａ）以下であるサンプリングデータ数である。また、ｎは、ステップＳ１において、予め設定されているサンプリング数である。
そして、ステップＳ２で検出したサンプリングデータ数Ｐを、全体のサンプリング数ｎで割ることにより、電流変化量ΔＩの小さいサンプリングデータ数Ｐが全体のサンプリング数ｎにおける割合Ｍ、即ち電流値安定度Ｍを算出する。
【００２３】
なお、この電流値安定度Ｍの値が大きいほど、バッテリ電流Ｉｂａｔｔの時間変化量が小さいことを示している。
そして、このように算出された電流値安定度Ｍの値が第２の基準値の２０（％）以下であった場合、即ち、バッテリ電流Ｉｂａｔｔの時間変化量が比較的大きかった場合は、ステップＳ４に移行し、電流値安定度Ｍの値が２０（％）より大きかった場合、即ち、バッテリ電流Ｉｂａｔｔの変化量が比較的小さかった場合は、ステップＳ６に移行する。
【００２４】
ステップＳ４では、ステップＳ１で検知されたバッテリ電流Ｉｂａｔｔ、バッテリ電圧Ｖｂａｔｔを電流―電圧グラフにプロットする。即ち、同時刻に検知したバッテリ電流Ｉｂａｔｔとバッテリ電圧Ｖｂａｔｔを一組の座標として、（Ｉｂａｔｔ，Ｖｂａｔｔ）とし、Ｘ軸をバッテリ電流Ｉｂａｔｔ、Ｙ軸をバッテリ電圧Ｖｂａｔｔとした電流―電圧特性のグラフ（図２参照）にプロットする。
【００２５】
そして、全てのサンプリングデータについてプロットが完了すると、プロットした座標の漸近線Ｂを求め、この漸近線ＢがＹ軸と接する点、即ちＹ切片の値Ｅ０を検出する。このＹ切片の値Ｅ０は、バッテリ電流Ｉｂａｔｔ＝０におけるバッテリ電圧Ｖｂａｔｔの値、即ち、バッテリ１の開放電圧ＯＣＶを意味する。
このように、漸近線ＢのＹ切片を開放電圧ＯＣＶとして検出する。
【００２６】
次に、ステップＳ５では、ステップＳ４において検出した開放電圧ＯＣＶに対応する残容量ＳＯＣを、残容量―開放電圧特性から検出する。図５にバッテリ１の残容量―開放電圧特性を示す。この図において、Ｘ軸は残容量ＳＯＣであり、単位は（％）である。また、Ｙ軸は開放電圧ＯＣＶであり、単位は（Ｖ）である。そして、エンジン制御装置５は、ステップＳ４において検出された開放電圧ＯＣＶに対応する残容量ＳＯＣを図５に示したグラフから検出する。
【００２７】
なお、この残容量―開放電圧特性は、バッテリ１の温度によって異なるため、バッテリ制御装置５は各温度におけるこの残容量―開放電圧特性を記憶している。そして、ステップＳ１において検知されたバッテリ温度Ｔｂａｔｔに対応する残容量―開放電圧特性を選択する。
【００２８】
ステップＳ５によって残容量ＳＯＣが検出されると、バッテリ制御装置５は検出された残容量ＳＯＣを、モータ制御装置６に出力する。そして、検出されたバッテリ１の残容量ＳＯＣはハイブリッド車両を制御するための重要なパラメータの一つとして、各制御装置で参照される。
【００２９】
一方、ステップＳ３において、電流値安定度Ｍが２０（％）よりも大きかった場合は、ステップＳ６へ移行する。
ステップＳ６では、更に、上述の電流値安定度Ｍが５０（％）より大きいか否かを判断する。そして、電流値安定度Ｍが５０（％）以下の場合は、ステップＳ７に移行し、電流値安定度Ｍが５０（％）より大きかった場合は、ステップＳ１０へ移行する。
【００３０】
ステップＳ７では、ステップＳ４の処理同様に、ステップＳ１で検知されたバッテリ電流Ｉｂａｔｔ、バッテリ電圧Ｖｂａｔｔを電流―電圧グラフにプロットする処理が行われる。このとき、ステップＳ７においては、ステップＳ１において検知されたバッテリ電流Ｉｂａｔｔ、バッテリ電圧Ｖｂａｔｔのデータに、前回の残容量検出に使用された開放電圧ＯＣＶの値がサンプリングデータの一つとして加えられる。
【００３１】
そして、全てのサンプリングデータについてプロットが完了すると、ステップＳ８に移行し、ステップＳ７でプロットした座標の漸近線Ｂを求め、この漸近線ＢがＹ軸と接する点、即ちＹ切片の値Ｅ０を検出する。なお、このＹ切片の値Ｅ０は、前回の残容量検出に使用された開放電圧ＳＯＣの値とは、少々異なる値となる。これは、前回の開放電圧ＳＯＣと、今回検知したサンプリングデータとから漸近線Ｂを新たに求めたためである。
そして、新たに求められた漸近線がＹ軸に接する点、即ちＹ切片Ｅ０が、今回の開放電圧ＯＣＶとして検出される。
【００３２】
そして、ステップＳ９において、ステップＳ８で検出した開放電圧ＯＣＶに対応する残容量ＳＯＣを、上述したステップＳ５の処理と同様に、図５に示すバッテリ１の残容量―開放電圧特性から検出する。
【００３３】
一方、ステップＳ６において、電流値安定度Ｍが５０（％）よりも大きかった場合は、ステップＳ１０へ移行する。
ステップＳ９では、ステップＳ１で検知されたバッテリ電流Ｉｂａｔｔを積算することにより単位時間あたりの残容量ΔＳＯＣを算出し、この値に温度係数αを乗ずる。この温度係数αは、例えば図６に示すような曲線で描かれ、ある所定の温度を超えると、温度係数αの値は一定となる。従って、ステップＳ１で検知されたバッテリ温度Ｔｂａｔｔから、対応する温度係数αを求め、その値を前述で求めた単位時間あたりの残容量ΔＳＯＣに乗ずる。
【００３４】
更に、単位時間あたりの残容量ΔＳＯＣに対応する温度係数αを乗じたものを、前回検出されたバッテリ１の残容量ＳＯＣに加算する。これにより、現在のバッテリ１の残容量を算出する。
なお、電流積算によって残容量を検出する場合は、例えば図３に示すようなサンプリングデータが得られた時である。図３において、バッテリ電流Ｉｂａｔｔの値は、ほとんど変化していない。このような、電流―電圧プロットでは、漸近線は無限大となってしまい、このため漸近線からＹ切片の値、即ち開放電圧ＯＣＶの値を検出することができない。
【００３５】
このような場合は、上述したように電流積算により残容量を検出する。なお、本実施形態では、電流値安定度Ｍが５０（％）より大きな値となれば、図２に示したような状態であるとみなし、電流積算による残容量検出を行うように設定している。
【００３６】
上述したように、電流値安定度Ｍの値に応じて残容量ＳＯＣの検出方法をかえることにより、その電流変化の状態に最も適した検出方法を選択することができる。これにより、最も誤差の少ない正確な残容量を検出することができる。
【００３７】
次に、車両が停車中で、バッテリ電流Ｉｂａｔｔが流れていない状態におけるバッテリ１の残容量検出について説明する。
まず、車両の走行中と同様に、バッテリ制御装置５は所定のタイミングでバッテリ電流Ｉｂａｔｔ、バッテリ電圧Ｖｂａｔｔ、バッテリ温度Ｔｂａｔｔを検知する。しかし、車両の停車中はバッテリ電流Ｉｂａｔｔの値はゼロとなる。したがって、検知されたバッテリ電圧Ｖｂａｔｔは開放電圧ＯＣＶである。バッテリ制御装置５は、このバッテリ電圧Ｖｂａｔｔ、即ち開放電圧ＯＣＶに対応する残容量ＳＯＣを、図５に示した残容量―開放電圧特性から検出し、残容量を決定する。
【００３８】
上述したように、車両の停車中においては、バッテリ電流Ｉｂａｔｔはゼロを示すため、同時に検知されたバッテリ電圧Ｖｂａｔｔから残容量ＳＯＣを決定することができる。
なお、車両の停車中でなくても、バッテリ電流Ｉｂａｔｔ＝ゼロの状態が所定の期間以上続いた場合においても、同様に残容量を検出することが可能となる。
【００３９】
次に、車両の状態に対応するバッテリ電圧Ｖｂａｔｔ、バッテリ電流Ｉｂａｔｔの推移を図７に示す。この図において、時刻０〜Ｔ１は車両停止中、Ｔ１〜Ｔ４までは車両走行中、時刻Ｔ４以降は車両停車中である。このような車両の各状態において、先ず、車両停車中、即ち時刻０〜Ｔ１、及び時刻Ｔ４以降では、バッテリ電流Ｉｂａｔｔはゼロを示し、バッテリ電圧Ｖｂａｔｔは一定である。このため、バッテリ電圧Ｖｂａｔｔ＝開放電圧ＯＣＶとなり、バッテリ制御装置５は、図５に示したバッテリ１の残容量―開放電圧特性から、残容量を容易に検出することができる。
【００４０】
次に、車両走行中であり、且つバッテリ電流Ｉｂａｔｔの時間変化が大きい期間、即ち時刻Ｔ１〜Ｔ２、及びＴ３〜Ｔ４の期間では、バッテリ制御装置５は複数サンプリングしたバッテリ電流Ｉｂａｔｔ、バッテリ電圧Ｖｂａｔｔから開放電圧ＯＣＶを求めることが可能となる。そして、開放電圧ＯＣＶを求めると、図５に示したバッテリ１の残容量―開放電圧特性から開放電圧ＯＣＶに対応する残容量ＳＯＣを検出する（図４のステップＳ４及びステップＳ５）。
【００４１】
一方、時刻Ｔ２〜Ｔ３の期間では、バッテリ電流Ｉｂａｔｔは一定であり、変化量が小さい。即ち、バッテリ制御装置５によってサンプリングされるバッテリ電流Ｉｂａｔｔ、バッテリ電圧Ｖｂａｔｔは、例えば図３に示すようになる。このようにバッテリ電流Ｉｂａｔｔが一定である場合は、電流―電圧特性の漸近線はＹ軸と平行になってしまうため、Ｙ切片Ｅ０、即ち、開放電圧ＯＣＶを検出することができない。
このような場合、バッテリ制御装置５は、電流の積算によってバッテリ１の残容量ＳＯＣを算出する（図４におけるステップＳ１０）。
【００４２】
なお、バッテリ電流Ｉｂａｔｔが時刻Ｔ２〜Ｔ３に示されたほど一定ではなく、少々変動があるような場合は、即ち、電流値安定度Ｍが２０（％）より大きく、５０（％）以下であるような場合は、図４のステップＳ７〜ステップＳ９に示したように、サンプリングデータに前回バッテリ１の残容量検出に用いた開放電圧ＯＣＶの値を加えて、現在の開放電圧ＯＣＶを求めることにより、残容量ＳＯＣを検出する。
【００４３】
なお、上述した実施形態において、バッテリ電流Ｉｂａｔｔの変化を時間変化ΔＩを基準に判断しているが、この他に、バッテリ電流Ｉｂａｔｔの変化幅を電流変化を判断する基準にしてもよい。
具体的には、バッテリ電流Ｉｂａｔｔの変化幅が所定の値近傍にある割合や、電流の変化幅を任意に設定し、設定した下限基準値から上限基準値の範囲をバッテリ電圧Ｉｂａｔｔが変化した割合や、あるいは、所定の時間内にサンプリングした電流データの最小値と最大値の幅などで判断しても良い。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による蓄電装置の残容量検出装置よれば、蓄電装置の電流の変化量が第1の基準値以上の場合は、蓄電装置の電流、電圧のプロットにより開放電圧を求め、残容量―開放電圧特性から、この開放電圧に対応する残容量を求める。一方、蓄電装置の電流の変化量が第１の基準値より小さい場合は、電流積算によってバッテリの残容量を算出する。
【００４５】
このように、蓄電装置の電流の変化量が小さく、蓄電装置の電流、電圧のサンプリングデータから開放電圧の推定が不可能となる領域でのみ、電流積算によって残容量を検出する。
これにより、蓄電装置の電流変化量に応じて、適切な残容量検出手段によって残容量の検出が行われるため、蓄電装置の残容量の検出精度を向上させることができる。
【００４６】
また、請求項２に記載の発明によれば、サンプリングした蓄電装置の電流、電圧の値に、前回蓄電装置の残容量を検出する時に用いた開放電圧を加え、これらの値から開放電圧を検出する。そして、検出された開放電圧に対応する残容量を、残容量―開放電圧特性から検出する。
これにより、蓄電装置の電流変化が小さい場合においても、開放電圧からの残容量の検出が可能となり、残容量の検出精度をより向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ハイブリッド車両の全体構成図である。
【図２】 車両走行中におけるバッテリの電流―電圧特性を示す図である。
【図３】 車両走行中におけるバッテリの電流―電圧特性を示す図である。
【図４】 本発明の一実施形態を示す残容量検出装置が行う処理を示すフローチャートである。
【図５】 図１におけるバッテリ１の残容量―開放電圧特性を示す図である。
【図６】 図１におけるバッテリ１の温度係数の推移を示す図である。
【図７】 車両の各状態におけるバッテリ電圧及びバッテリ電流の変移を示す図である。
【符号の説明】
１ バッテリ
５ バッテリ制御装置
６ モータ制御装置
７ エンジン制御装置
Ｓ１ サンプリング手段
Ｓ３、Ｓ６ 選択手段
Ｓ４、Ｓ８ 開放電圧推定手段
Ｓ５ 第１の残容量検出手段
Ｓ１０ 第２の残容量検出手段
Claims (3)
- 蓄電装置の電流、電圧を所定の間隔でサンプリングするサンプリング手段と、前記サンプリング手段によってサンプリングされた前記蓄電装置の電流、電圧から、前記蓄電装置の開放電圧を推定する開放電圧推定手段と、前記開放電圧推定手段によって推定された前記開放電圧から前記蓄電装置の残容量を検出する第１の残容量検出手段と、前記サンプリングされた電流を積算して前記蓄電装置の残容量を検出する第２の残容量検出手段と、前記サンプリング手段によってサンプリングされた前記蓄電装置の電流の時間変化量が第１の基準値以上であった場合に、前記第１の残容量検出手段を選択し、前記蓄電装置の電流の時間変化量が第１の基準値よりも小さかった場合に、前記第２の残容量検出手段を選択する選択手段と、を具備することを特徴とする蓄電装置の残容量検出装置。
- 蓄電装置の電流、電圧を所定の間隔でサンプリングするサンプリング手段と、前記サンプリング手段によってサンプリングされた前記蓄電装置の電流、電圧から、前記蓄電装置の開放電圧を推定する開放電圧推定手段と、前記開放電圧推定手段によって推定された前記開放電圧から前記蓄電装置の残容量を検出する残容量検出手段と、を有する蓄電装置の残容量検出装置であって、更に、前記開放電圧推定手段は、前回推定された開放電圧が存在する場合においては、前回推定された該開放電圧をサンプリングされた電圧の一つとして、サンプリングされた前記蓄電装置の電流、電圧とから前記蓄電装置の開放電圧を推定することを特徴とする蓄電装置の残容量検出装置。
- 蓄電装置の電流、電圧を所定の間隔でサンプリングするサンプリング手段と、前記サンプリング手段によってサンプリングされた前記蓄電装置の電流の変化量が第１の基準値以上であった場合に、前記サンプリング手段によってサンプリングされた前記蓄電装置の電流、電圧から、前記蓄電装置の開放電圧を推定する第１の開放電圧推定手段と、前記第１の開放電圧推定手段によって推定された前記開放電圧から、前記蓄電装置の残容量を検出する第１の残容量検出手段と、前記蓄電装置の電流の時間変化量が前記第１の基準値未満であり、第２の基準値以上であった場合に、前記サンプリング手段によってサンプリングされた前記蓄電装置の電流、電圧と、前回推定された開放電圧とから、開放電圧を推定する第２の開放電圧推定手段と、前記第２の開放電圧推定手段によって推定された前記開放電圧から前記蓄電装置の残容量を検出する第３の残容量検出手段と、前記サンプリング手段によってサンプリングされた前記蓄電装置の電流の時間変化量が前記第２の基準値未満であった場合に、前記サンプリング手段によってサンプリングされた前記蓄電装置の電流を積算して前記蓄電装置の残容量を検出する第２の残容量検出手段と、を具備することを特徴とする蓄電装置の残容量検出装置。
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