JP4774699B2 - 残存容量推定装置 - Google Patents

Description

本発明は、電源として用いられるバッテリやキャパシタの残存容量を正確に推定する残存容量推定装置に関する。

電気自動車等に搭載される走行用バッテリに関しては、車両加速時や登坂時等の高負荷の際にバッテリの放電電流が大電流となる場合が頻繁にあり、そのような大電流放電時のバッテリ端子電圧と電圧−残存容量相関とに基づいて、バッテリの残存容量を正確に推定することができる（例えば、特許文献１参照）。

特開平６−０３４７２７号公報

しかしながら、上述した従来技術は、電気自動車のように大電流が流れる負荷（モータ等）を有する電源システムへの適用に限られてしまう。例えば、エンジン車両の補機用バッテリ等のように、大電流を要する負荷を備えていない電源システムや、大電流負荷を備えていても大電流となる機会が少ない電源システムでは、上述した方法による残存容量推定ができなかったり、推定の頻度が非常に限られたものとなってしまう。そのため、電流積算による残存容量の推定を行わざるを得ず、残存容量推定誤差が大きくなってしまうという問題があった。

本発明は、負荷に電流を供給する第１および第２の電力貯蔵手段を備えた電源システムの残存容量推定装置に関するもので、推定手段は、第１の電力貯蔵手段の端子電圧に基づいて第１の電力貯蔵手段の残存容量を推定する。そして、その残存容量推定の時に第１の電力貯蔵手段の電流値が大電流放電を満たす所定放電電流値よりも大きい場合には、制御手段により、第２の電力貯蔵手段から第１の電力貯蔵手段へと電流を導いて、第１の電力貯蔵手段の電流値が所定放電電流値と等しくなるように制御する。

本発明によれば、第１の電力貯蔵手段の残存容量推定時に、第１の電力貯蔵手段の電流値が大電流放電を満たす所定放電電流値と等しくなるように制御するようにしたので、より正確な残存容量を推定することが可能となる。

以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。
−第１の実施の形態−
図１は本発明による残存容量推定装置の第１の実施の形態を示す図である。本実施の形態では、残存容量推定装置１４は、エンジン８を駆動動力として走行する車両に搭載されたバッテリ１８Ａ，１８Ｂの残存容量を推定する。図１は、残存容量推定装置１４と車両の電源系統とを示すブロック図である。図１に示す例では２台のバッテリ１８Ａ，１８Ｂを搭載しているが、本発明は３台以上搭載したものにも適用できる。

図１に示したバッテリ１８Ａ，１８Ｂは同一起電力（例えば、起電力１２Ｖ）の鉛電池であって、それぞれスイッチ１５Ａ，１５Ｂを介して発電機（以下ではＡＬＴと記す）１０と車載機器等で構成される負荷７とに接続されている。スイッチ１５Ａ，１５Ｂは通常は閉状態（以下では、オン状態と呼ぶ）とされ、後述する残存容量推定の際に必要に応じて開状態（以下では、オフ状態と呼ぶ）とされる。

エンジン８により回転駆動されて発電を行うＡＬＴ１０は、発電制御部２３によって制御される。発電制御部２３は、バッテリ１８Ａ，１８Ｂの容量が常にエンジン再始動が可能な最低電池容量から１Ｃ充電が可能な最高電池容量以内に維持されるように、ＡＬＴ１０の発電制御を行っている。発電制御部２３からは、電池残存容量推定の要求信号が定期的もしくは必要に応じて残存容量推定装置１４に出力される。残存容量推定装置１４はその要求信号により推定処理を実行し、発電制御部２３に対してＡＬＴ１０による発電を指示する信号や推定されたバッテリ１８Ａ，１８Ｂの電池残存容量情報を出力する。

各バッテリ１８Ａ，１８Ｂには、バッテリ電圧を計測する電圧計３Ａ，３Ｂ、バッテリ１８Ａ，１８Ｂに流入・流出する電流を計測する電流計２Ａ，２Ｂ、バッテリ温度を計測する温度計４Ａ，４Ｂがそれぞれ設けられている。そして、各計測器によって計測された電圧値ＶＡ，ＶＢ、電流値ＩＡ，ＩＢおよび温度ＴＡ，ＴＢは、それぞれ残存容量推定装置１４に入力される。また、バッテリ１８Ａの出力側とバッテリ１８Ｂの出力側との間には、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７が設けられている。

（残存容量推定方法の説明）
鉛電池等においては、大電流放電時の電圧値とバッテリの残存容量との間には非常に良い相関関係があることが知られている。図２は、バッテリ１８Ａ，１８Ｂを１Ｃ放電させたときの電圧値と電池残存容量との相関を示す図である。なお、１Ｃは満充電状態のバッテリ１８Ａまたは１８Ｂを１／１Ｃ＝１時間で放電してしまう電流値を表している。また、電池残存容量はＳＯＣ（state of charge）で表しており、満充電はＳＯＣ＝１００％、完全に放電した状態はＳＯＣ＝０％である。

電圧値と残存容量との相関はバッテリの温度に依存しており、曲線Ｌ１はバッテリ温度が０℃の場合の相関関係を表しており、曲線Ｌ２，Ｌ３はそれぞれ２０℃、４０℃の場合の相関関係を表している。例えば、電池温度が４０℃において１Ｃ放電時に電圧値Ｖ１が計測された場合、曲線Ｌ３から残存容量はＳＯＣ＝７５％であることが分る。

《残存容量推定の手順の説明》
次に、残存容量推定装置１４によるバッテリ１８Ａ，１８Ｂの残存容量推定の手順について、図３，４のフローチャートを用いて説明する。図３のフローチャートは、例えば、車両のイグニッションキースイッチがオンされるとスタートする。ステップＳ２０１では、バッテリ１８Ａの残存容量推定を要求する信号が発電制御部２３から入力されたか否かを判定する。ステップＳ２０１において要求信号が入力されたと判定されるとステップＳ２３１へと進み、バッテリ１８Ａに関する一連の残存容量推定処理が実行される。

一方、ステップＳ２０１において入力されていないと判定されるとステップＳ２０３に進み、ステップＳ２０３においてバッテリ１８Ｂに関する残存容量推定要求信号が発電制御部２３から入力されたか否かを判定する。ステップＳ２０３で要求信号が入力されたと判定されると、図４のステップＳ３０１へ進んでバッテリ１８Ｂに関する一連の残存容量推定処理が実行され、要求信号が入力されていないと判定されるとステップＳ２０１へ戻る。

（バッテリ１８Ａの残存容量推定処理）
まず、ステップＳ２０１からステップＳ２３１へ進んだ場合における、バッテリ１８Ａの残存容量推定処理について説明する。ステップＳ２３１では、電流計２Ａ，２Ｂによって計測されたバッテリ１８Ａ，１８Ｂの放電電流値の和＝ＩＡ＋ＩＢが１Ｃよりも大きいか否かを判定する。

ステップＳ２３１においてＩＡ＋ＩＢが１Ｃ以下であると判定された場合には、ステップＳ２３２に進んでＡＬＴ１０の発電停止の要求を発電制御部２３に送信し、その後ステップＳ２０２に進む。一方、ステップＳ２３１でＩＡ＋ＩＢが１Ｃよりも大きいと判定された場合には、ステップＳ２０２へ進む。本実施の形態では、バッテリ放電電流が大放電電流である１Ｃの状態における電圧値に基づいて残存容量推定を行うようにしているが、ＩＡ＋ＩＢが１Ｃ以下の場合には、ＡＬＴ１０による発電を停止することによりバッテリ１８Ａの放電電流を１Ｃに上昇させやすいようにする。

次いで、ステップＳ２０２では、残存容量推定の対象となっているバッテリ１８Ａの放電電流値ＩＡがＩＡ＝１Ｃであるか否かを判定する。ステップＳ２０２でＩＡ＝１Ｃと判定された場合には、放電電流値が残存容量推定の条件を満たしているのでステップＳ２０９に進んでＩＡ＝１Ｃの放電状態が２秒以上経過したか否かを判定する。ここで、図２に示す電圧と残存容量との相関関係を用いるためには、ＩＡ＝１Ｃの大電流放電が行われ、かつ、その状態が少なくとも２秒程度継続される必要がある。そのため、本実施の形態では、ステップＳ２０９のように１Ｃ放電が２秒以上継続した場合に残存容量を求めるようにしている。

そして、ステップＳ２０９で１Ｃ放電が２秒以上継続したと判定されるとステップＳ２１０へ進み、そのときのバッテリ１８Ａの電圧値ＶＡおよび温度ＴＡを取り込み、それらと図６の相関とに基づいて残存容量を求める。なお、図６に示す相関は、例えばテーブルとして残存容量推定装置１４に設けられた記憶部１４ａに記憶されている。

一方、ステップＳ２０２で放電電流値ＩＡがＩＡ＝１Ｃでないと判定されると、ステップＳ２０４へ進んでさらに電流値ＩＡがＩＡ＞１Ｃを満たしているか否かを判定する。ステップＳ２０４でＩＡ＞１Ｃと判定されるとステップＳ２０５へ進み、ＩＡ＞１Ｃでないと判定されると、すなわちＩＡ＜１Ｃと判定されるとステップＳ２０６に進む。本実施の形態のようにエンジン車両の電源システムの場合には、通常では負荷７を流れる電流は１Ｃよりも小さいが、スタータ始動時には放電電流値ＩＡが１Ｃ以上となり得る。

ＩＡ＞１Ｃと判定されてステップＳ２０４からステップＳ２０５へ進んだ場合、ステップＳ２０５においてスイッチ１５Ｂをオフする。そして、ステップＳ２０７において、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７によりバッテリ１８Ａ側電圧を昇圧させ、バッテリ１８Ｂからバッテリ１８Ａ側へと電流が流れるようにする。すなわち、バッテリ１８Ｂからバッテリ１８Ａ側に電流が供給されると、供給された分だけバッテリ１８Ａを流れる電流が減少するので、そのように制御することによりバッテリ１８Ａの電流を１Ｃに減少させる。

一方、ステップＳ２０４でＩＡ＜１Ｃと判定されてステップＳ２０６へ進んだ場合には、ステップＳ２０６でスイッチ１５Ｂをオフする。そして、ステップＳ２０８において、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７によりバッテリ１８Ｂ側電圧を上昇させ、バッテリ１８Ａからバッテリ１８Ｂへと電流が流れるようにする。すなわち、負荷７およびバッテリ１８Ｂの両方に電流が流れるようにしてバッテリ１８Ａの電流を増加させ、バッテリ１８Ａを流れる電流が１Ｃとなるように制御する。このとき、バッテリ１８Ｂは充電されることになる。

ステップＳ２０７またはステップＳ２０８が終了したならばステップＳ２０９へ進む。ステップＳ２０９以下の処理は、ステップＳ２０２からステップＳ２０９へ進んだ場合と同様なので説明を省略する。ステップＳ２１０の処理が終了したならば、図４のステップＳ２１９に進み、スイッチ１５Ａ，１５ＢおよびＤＣ−ＤＣコンバータ１７の動作状態をステップＳ２３１が処理される前の初期状態に戻し、一連の処理を終了する。

（バッテリ１８Ｂの残存容量推定処理）
一方、ステップＳ２０３から図４のステップＳ３０１へ進んだ場合には、バッテリ１８Ｂに関して、図３のバッテリ１８Ａに関する処理と同様の残存容量推定処理が実行される。すなわち、ステップＳ２４１において、バッテリ１８Ａ，１８Ｂの放電電流値の和＝ＩＡ＋ＩＢが１Ｃよりも大きいか否かを判定する。そして、ステップＳ２４１においてＩＡ＋ＩＢが１Ｃ以下であると判定された場合には、ステップＳ２４２に進んでＡＬＴ１０の発電停止の要求を発電制御部２３に送信し、その後ステップＳ２１１に進む。一方、ステップＳ２４１でＩＡ＋ＩＢが１Ｃよりも大きいと判定された場合には、ステップＳ２１１へ進む。

次いで、ステップＳ２１１において、バッテリ１８Ｂの放電電流値ＩＢがＩＢ＝１Ｃであるか否かを判定する。ステップＳ２１１でＩＢ＝１Ｃと判定された場合には、ステップＳ２１７に進んでＩＢ＝１Ｃの放電状態が２秒以上経過したか否かを判定する。そして、ステップＳ２１７で１Ｃ放電が２秒以上継続したと判定されるとステップＳ２１８へ進み、そのときのバッテリ１８Ｂの電圧値ＶＢおよび温度ＴＢを取り込み、それらと図６の相関とに基づいてバッテリ１８Ｂの残存容量を求める。

一方、ステップＳ２１１で放電電流値ＩＢがＩＢ＝１Ｃでないと判定されると、ステップＳ２１２へ進んでさらに電流値ＩＢがＩＢ＞１Ｃを満たしているか否かを判定する。ステップＳ２１２でＩＢ＞１Ｃと判定されるとステップＳ２１３へ進んでスイッチ１５Ａをオフし、ステップＳ２１５においてＤＣ−ＤＣコンバータ１７を動作させて、バッテリ１８Ａからバッテリ１８Ｂ側へと電流が流れるようにＤＣ−ＤＣコンバータ１７のバッテリ１８Ｂ側電圧を上昇させる。すなわち、バッテリ１８Ｂを流れる電流が減少するようにバッテリ１８Ａの電流をバッテリ１８Ｂ側へと供給し、それによってバッテリ１８Ｂを流れる電流が１Ｃとなるように制御する。

一方、ステップＳ２１２でＩＢ＜１Ｃと判定されてステップＳ２１４へ進んだ場合には、ステップＳ２１４でスイッチ１５Ａをオフし、ステップＳ２１６においてＤＣ−ＤＣコンバータ１７を動作させて、バッテリ１８Ｂからバッテリ１８Ａへと電流が流れるようにＤＣ−ＤＣコンバータ１７のバッテリ１８Ａ側電圧を上昇させる。すなわち、負荷７およびバッテリ１８Ａの両方に電流が流れるようにしてバッテリ１８Ｂの電流を増加させ、バッテリ１８Ｂを流れる電流が１Ｃとなるように制御する。このとき、バッテリ１８Ａは充電されることになる。

そして、ステップＳ２１５またはステップＳ２１６が終了したならばステップＳ２１７へ進む。ステップＳ２１７以下の処理は、ステップＳ２１１からステップＳ２１７へ進んだ場合と同様なので説明を省略する。

図５は、残存容量推定処理中における、スイッチ１５Ａ，１５Ｂのオン・オフ状態、バッテリ１８Ａ，１８Ｂおよび負荷７に流れる電流、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７のバッテリ１８Ａ側およびバッテリ１８Ｂ側電圧の時間的変化を示したタイムチャートである。なお、図５のタイムチャートは、図３のフローチャートにおいてＳ２０１→Ｓ２３１→Ｓ２３２→Ｓ２０２→Ｓ２０４→Ｓ２０６→Ｓ２０８→Ｓ２０９→Ｓ２１０と進んだ場合を示している。なお、バッテリ１８Ａ，１８Ｂの電流値は、プラスの場合が放電を表し、マイナスの場合が充電を表している。

（タイムチャートによる説明）
図５のタイムチャートの初期状態では、スイッチ１５Ａ，１５Ｂはオン状態となっており、バッテリ１８Ａ，１８Ｂには放電電流３０（Ａ）がそれぞれ流れている。ＡＬＴ１０は停止状態にあり、負荷には６０（Ａ）の電流が流れている。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７の両端の電圧は１２．３Ｖで等しくなっている。バッテリ１８Ａ，１８Ｂは起電力が１２Ｖの鉛電池であり、１Ｃ放電状態では８０（Ａ）の放電電流が流れるものとする。

ステップＳ２０１の処理においてバッテリ１８Ａの残存容量推定の要求があり、ステップＳ２０２まで処理が進む。図５に示す例では、バッテリ１８Ａ，１８Ｂの放電電流値はいずれも８０（Ａ）よりも小さいので、ステップＳ２０２→Ｓ２０４→Ｓ２０６の順に処理が進む。そして、ステップＳ２０６においてスイッチ１５Ｂがオフされると、バッテリ１８Ａのみが負荷７と接続されることになり、バッテリ１８Ａの放電電流は６０（Ａ）に増加し、バッテリ１８Ｂの放電電流はゼロとなる。

次いで、ステップＳ２０８においてＤＣ−ＤＣコンバータ１７を動作させて、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７のバッテリ１８Ｂ側の電圧を１４．５（Ｖ）に昇圧する。その結果、バッテリ１８Ａからバッテリ１８Ｂへと電流が流れ込んでバッテリ１８Ｂが充電され、その充電に要する電流分だけバッテリ１８Ａの放電電流が増加する。バッテリ１８Ｂ側の電圧を１４．５（Ｖ）とすると、バッテリ１８Ｂの充電電流は２０（Ａ）となり、負荷７を流れる６０（Ａ）の電流とバッテリ１８Ｂへの２０（Ａ）の電流との和である８０（Ａ）＝１Ｃの電流がバッテリ１８Ａに流れることになる。

そして、１Ｃ放電が２秒継続されるとステップＳ２１０の処理が実行され、１Ｃ放電状態における電圧値ＶＡおよび電池温度ＴＡの計測値を取り込んで、図６の相関に基づいて残存容量を求める。ステップＳ２１０の処理が終了すると、スイッチ１５ＢはオンとされるとともにＤＣ−ＤＣコンバータ１７の状態が図７の初期状態とされ、バッテリ１８Ａ，１８Ｂの放電電流は初期状態の６０（Ａ）に戻る。

上述したように、本実施の形態のようなエンジン車両に搭載された電源システムにおいては、１Ｃ以上の電池放電が生じるのはスタータ始動時以外はほとんどなく、例えば、図５のタイムチャートに示したように通常の場合には負荷７を流れる電流は１Ｃよりも小さい。しかしながら、本実施の形態による残存容量推定装置１４では、１Ｃ以上の大電流負荷を有しない電源システムであっても、スイッチ１５Ａ，１５ＢおよびＤＣ−ＤＣコンバータ１７を制御してバッテリ１８Ａ，１８Ｂの放電電流値が１Ｃとなるような状態を作り出すことにより、エネルギーロスを生じることなくバッテリ１８Ａ，１８Ｂの残存容量を正確に推定することができる。

その結果、加速・定常時などにおいて電池残存容量に応じてＡＬＴ１０を停止して燃費向上を狙ったＡＬＴ発電制御や、アイドルストップにおいて、ぎりぎりまで電池放電をする制御を行うことができ、燃費の大幅向上を図ることができる。また、電池残存容量を正確に把握できることから、電池残存容量が所定の閾値以下の場合には負荷のオン・オフをコントロールする等して車両負荷変動による電圧低下を未然に防止でき、バスワイヤー（電導ステアリングや電導ブレーキなど）関連の電装部品に対する電源信頼性が向上する。

なお、上述した実施の形態では２つのバッテリ１８ａ，１８Ｂを備える電源システムを例に説明したが、３以上のバッテリを有するものにも適用することができる。例えば、一つのバッテリを第１のバッテリとし、残りの複数のバッテリをひとまとめにして第２のバッテリとみなし、第１のバッテリと第２のバッテリとの間にＤＣ−ＤＣコンバータ１７を設けて、同様な制御を行えば良い。

［変形例］
図６は、上述した実施の形態の変形例を説明する図である。上述した実施の形態では、バッテリ１８Ａ，１８Ｂは同一の１２Ｖ鉛電池を２台備えていたが、図６に示すブロック図では、バッテリ１８Ｂの代わりにキャパシタやリチウムイオン電池などの種類の異なるバッテリ２０を備えている。このように電源種類が異なっていても、上述した残存容量推定の方法を同様に適用することができる。

なお、バッテリ２０にキャパシタやリチウムイオン電池を用いた場合には、図２に示すような相関と１Ｃ放電中の電圧を用いて残存容量を推定しなくても、電流積算を用いることにより精度の高い残存容量推定ができる。そのため、バッテリ２０に関しては、上述した残存容量の推定要求頻度が激減することになる。

−第２の実施の形態−
図７は第２の実施の形態を示すブロック図であり、電源システムは高電圧電源部３０と低電圧電源部３１とを備えている。高電圧電源部３０には起電力３６（Ｖ）のバッテリ２２が設けられており、低電圧電源部３１には起電力１２（Ｖ）のバッテリ１３が設けられている。ここでは、バッテリ２２，１３の起電力を３６（Ｖ），１２（Ｖ）としたが、これは一例を述べたものであり、起電力の異なるものであればどのような組み合わせでも良い。また、２組のバッテリに限らず３組以上のバッテリを備えるものであっても良い。

発電制御部２３は、高電圧電源部３０の電圧が約４２（Ｖ）となるようにＡＬＴ２１を制御するとともに、低電圧電源部３１の電圧が約１４（Ｖ）となるようにＤＣ−ＤＣコンバータ１７を制御している。７Ａ、７Ｂは負荷である。その他の構成については図１に示した電源システムと同様である。

《残存容量推定の手順の説明》
図８，９は残存容量推定の手順を示すフローチャートであり、上述した図３，４に示したフローチャートとほぼ同様のものである。なお、本実施の形態においても、バッテリ２２，１３の残存容量推定は、１Ｃ放電における各バッテリの電圧値に基づいて行うこととする。ステップＳ３０１では、バッテリ２２（３６Ｖ系）の残存容量推定を要求する信号が発電制御部２３から入力されたか否かを判定する。ステップＳ３０１において要求信号が入力されたと判定されるとステップＳ３０３へと進み、バッテリ２２に関する一連の残存容量推定処理が実行される。

一方、ステップＳ３０１において入力されていないと判定されるとステップＳ３０３に進み、ステップＳ３０３においてバッテリ１３（１２Ｖ系）に関する残存容量推定要求信号が発電制御部２３から入力されたか否かを判定する。ステップＳ３０３で要求信号が入力されたと判定されると、図９のステップＳ３１０へ進んでバッテリ１３に関する一連の残存容量推定処理が実行され、要求信号が入力されていないと判定されるとステップ３０１へ戻る。

（バッテリ２２（３６Ｖ系）の残存容量推定処理）
まず、ステップＳ３０１からステップＳ３０３へ進んだ場合における、バッテリ２２の残存容量推定処理について説明する。ステップＳ３０３では、電流計２Ａによって計測されたバッテリ２２の放電電流が１Ｃよりも大きいか否かを判定する。ステップＳ３０３においてＮＯと判定されると、ステップＳ３０４に進んでＡＬＴ２１の発電停止要求を発電制御部２３に送信し、その後ステップＳ３０５へ進む。すなわち、ＡＬＴ２１の発電を停止することにより、バッテリ２２の放電電流の増加を図る。一方、ステップＳ３０３でＹＥＳと判定されると、ステップＳ３０５へ進む。

次に、ステップＳ３０５において、残存容量推定の対象となっているバッテリ２２の放電電流値ＩＡがＩＡ＞１Ｃか否かを判定する。ステップＳ３０５でＹＥＳ（ＩＡ＞１Ｃ）と判定されると、ステップＳ３０６へ進んでＤＣ−ＤＣコンバータ１７によりバッテリ２２側電圧を昇圧し、バッテリ１３からバッテリ２２側に電流が流れるように制御する。すなわち、バッテリ１３からバッテリ２２側に電流が供給されると、供給された分だけバッテリ２２の放電電流が減少するので、そのように制御することによりバッテリ２２の電流を１Ｃに減少させる。

一方、ステップＳ３０５でＮＯと判定されてステップＳ３０７へ進んだ場合には、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７によりバッテリ１３側電圧を昇圧し、バッテリ２２からバッテリ１３側に電流が流れるように制御する。すなわち、バッテリ２２は負荷７Ａに電流を供給するとともに、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７を介してバッテリ１３にも電流を供給するようになる。その結果、バッテリ２２の放電電流が増加するので、バッテリ２２からバッテリ１３へ供給される電流量を制御することにより、バッテリ２２が１Ｃ放電となるようする。なお、バッテリ２２から電流が供給されるため、バッテリ１３の電流は減少する。

ステップＳ３０６またはステップＳ３０７が終了したならばステップＳ３０８へ進み、ＩＡ＝１Ｃの放電状態が２秒以上経過したか否かを判定する。ステップＳ３０８の判定は、上述した第１の実施の形態と同様の理由により実施されるものである。ステップＳ３０８で１Ｃ放電が２秒以上継続したと判定されるとステップＳ３０９へ進み、そのときのバッテリ２２の電圧値ＶＡおよび温度ＴＡを取り込み、それらと図１０の相関とに基づいて残存容量を求める。

図１０はバッテリ２２（３６Ｖ系）の電圧と残存容量との相関を示す図であり、縦軸は１Ｃ放電時の電圧値を表す。曲線Ｌ１１はバッテリ温度が０℃のときの電圧と残存容量との相関を示しており、曲線Ｌ１２，Ｌ１３はバッテリ温度がそれぞれ２０℃、４０℃のときの相関を示している。これらの相関は、例えばテーブルとして残存容量推定装置１４に設けられた記憶部１４ａに記憶されている。ステップＳ３０９の処理が終了したならば、図９のステップＳ３１７に進んでＤＣ−ＤＣコンバータ１７の動作状態をステップＳ３０３が処理される前の初期状態に戻し、一連の処理を終了する。

（バッテリ１３（１２Ｖ系）の残存容量推定処理）
次に、ステップＳ３０２からステップＳ３１０へ進んだ場合の、バッテリ１３の残存容量推定処理について説明する。ステップＳ３１０では、バッテリ１３の放電電流が１Ｃよりも大きいか否かを判定する。ステップＳ３１０でＹＥＳと判定された場合にはステップＳ３１２へ進み、ＮＯと判定された場合にはステップＳ３１１に進んでＡＬＴ２１の発電停止要求を発電制御部２３に送信し、その後ステップＳ３１２へ進む。

ステップＳ３１２では、残存容量推定の対象となっているバッテリ１３の放電電流値ＩＡがＩＡ＞１Ｃか否かを判定する。ステップＳ３１２でＹＥＳ（ＩＡ＞１Ｃ）と判定されると、ステップＳ３１３へ進んでＤＣ−ＤＣコンバータ１７によりバッテリ１３側電圧を昇圧し、バッテリ２２からバッテリ１３側に電流が流れるように制御してバッテリ１３を１Ｃ放電状態にする。

一方、ステップＳ３１２でＮＯと判定されてステップＳ３１４へ進んだ場合には、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７によりバッテリ２２側電圧を昇圧し、バッテリ１３からバッテリ２２側へと電流が流れるように制御する。すなわち、バッテリ１３は負荷７Ｂに電流を供給するとともに、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７を介してバッテリ２２にも電流を供給するようになる。その結果、バッテリ１３の電流が増加するので、バッテリ１３からバッテリ２２へ供給される電流量を制御することにより、バッテリ１３が１Ｃ放電となるようする。

ステップＳ３１３またはステップＳ３１４が終了したならばステップＳ３１５へ進み、ＩＡ＝１Ｃの放電状態が２秒以上経過したか否かを判定する。ステップＳ３１５で１Ｃ放電が２秒以上継続したと判定されるとステップＳ３１３へ進み、そのときのバッテリ１３の電圧値ＶＡおよび温度ＴＡを取り込み、それらと図６の相関とに基づいて残存容量を求める。その後、ステップＳ３１７に進んでＤＣ−ＤＣコンバータ１７の動作状態をステップＳ３１０が処理される前の初期状態に戻し、一連の処理を終了する。

上述したように、第２の実施の形態では、バッテリ２２の放電電流が１Ｃより小さい場合には、低電圧電源部３１へと電流を供給することにより放電電流を１Ｃとし、逆に、バッテリ２２の放電電流が１Ｃより大きい場合には、低電圧電源部３１から電流を供給することにより放電電流がＩＣとなるようにしている。低電圧電源部３１側のバッテリ１３についても全く同様である。その結果、通常はほとんど１Ｃ以上の放電を行わない電源システムであっても、１Ｃ放電という大電流放電における電圧に基づいた正確な電池残存容量推定を行うことができる。

なお、上述した実施の形態ではバッテリを１Ｃ放電させた時の電圧値に基づいて残存容量を推定したが、これは一例であってこの値はバッテリの種類によって異なる。さらに、本発明は、上述したようなエンジン車両の電源システムに限らず、大電流放電を行わない種々の電源システムに適用することができる。また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。

以上説明した実施の形態と特許請求の範囲の要素との対応において、バッテリ１８Ａ，１８Ｂのいずれか一方が第１の電力貯蔵手段に対応し、他方のバッテリが第２の電力貯蔵手段に対応する。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７および残存容量推定装置１４は制御手段を、残存容量推定装置１４は推定手段をそれぞれ構成する。

本発明による残存容量推定装置の第１の実施の形態を示す図である。 バッテリ１８Ａ，１８Ｂを１Ｃ放電させたときの電圧値と電池残存容量との相関を示す図である。 残存容量推定装置１４によるバッテリ１８Ａ，１８Ｂの残存容量推定の手順を示すフローチャートである。 図３の処理に続く手順を示すフローチャートである。 残存容量推定処理中における、スイッチ１５Ａ，１５Ｂのオン・オフ状態、バッテリ１８Ａ，１８Ｂおよび負荷７に流れる電流等の時間的変化を示したタイムチャートである。 変形例を示すブロック図である。 本発明による残存容量推定装置の第２の実施の形態を示すブロック図である。 第２の実施の形態における残存容量推定の手順を示すフローチャートである。 図８の処理に続く手順を示すフローチャートである。 バッテリ２２（３６Ｖ系）の電圧と残存容量との相関を示す図である。

符号の説明

２Ａ，２Ｂ 電流計
３Ａ，３Ｂ 電圧計
４Ａ，４Ｂ 温度計
７，７Ａ，７Ｂ 負荷
８ エンジン
１０，２１ 発電機（ＡＬＴ）
１３，２２，１８ａ，１８Ｂ バッテリ
１４ 残存容量推定装置
１４ａ 記憶部
１５Ａ，１５Ｂ スイッチ
１７ ＤＣ−ＤＣコンバータ
２０ キャパシタ
２３ 発電制御部
３０ 高電圧電源部
３１ 低電圧電源部

Claims (4)

1. 負荷に電流を供給する第１および第２の電力貯蔵手段を備えた電源システムの残存容量推定装置であって、
   前記第１の電力貯蔵手段の端子電圧に基づいて、前記第１の電力貯蔵手段の残存容量を推定する推定手段と、
   前記推定手段による残存容量推定時の前記第１の電力貯蔵手段の電流値が大電流放電を満たす所定放電電流値よりも大きい場合に、前記第２の電力貯蔵手段から前記第１の電力貯蔵手段へと電流を導いて前記第１の電力貯蔵手段の電流値が前記所定放電電流値と等しくなるように制御することを特徴とする残存容量推定装置。
2. 請求項１に記載の残存容量推定装置において、
   前記制御手段は、前記残存容量推定時に前記第１の電力貯蔵手段の電流値が前記放電電流値よりも小さい場合に、前記第１の電力貯蔵手段から前記第２の電力貯蔵手段へと電流を導いて、前記第１の電力貯蔵手段の電流値が前記所定放電電流値と等しくなるように制御する制御手段とを備えたことを特徴とする残存容量推定装置。
3. 請求項１または２に記載の残存容量推定装置において、
   前記第１および第２の電力貯蔵手段は、バッテリおよび／またはキャパシタで構成されていることを特徴とする残存容量推定装置。
4. 請求項３に記載の残存容量推定装置において、
   前記バッテリは、鉛電池および／またはリチウムイオン電池で構成されることを特徴とする残存容量推定装置。

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