JP4865523B2

JP4865523B2 - バッテリ充電率推定方法、バッテリ充電率推定装置及びバッテリ電源システム

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Publication number: JP4865523B2
Application number: JP2006334901A
Authority: JP
Inventors: 典靖岩根
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 2006-12-12
Filing date: 2006-12-12
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2026-12-12
Also published as: JP2008145349A

Description

本発明は、バッテリの起動時の充電率である充電率初期値を推定するバッテリ充電率推定方法等の技術分野に関するものである。

近年電子機器における携帯化、自動車におけるハイブリッド化、アイドルストップ化等により、搭載されるバッテリ電源の充電率あるいは残容量を正確に推定することが益々強く要求されるようになりつつある。この充電率あるいは残容量を推定する方法として、バッテリから充放電される電力量を追跡計算していく方法がある。すなわち、バッテリの初期の充電量に対し、充電された電力量を加算していく一方、放電された電力量を減算していく方法である。

前記方法ではまず別の方法で充電率の初期値を求め、その後充放電電流が流れ始めた後に充放電電流を測定し充電率の変化を補正計算いくこととなる。

この充電率の初期値を求める最も一般的な方法として、バッテリの安定開回路電圧（ＯＣＶ）に基づいて推定する方法がある。これは、バッテリの安定開回路電圧と充電率との間に所定の相関があることを用いたものであり、安定開回路電圧をまず求め、これから所定の相関式等を用いて充電率を算出するようにした方法である。

安定開回路電圧は、バッテリからの充放電がなく、かつバッテリの状態が安定しているときの端子間電圧であるが、バッテリは通常、頻繁に充放電電流が流されているため安定した状態はほとんど実現されず、そのため安定開回路電圧を測定することはほとんど期待できない。

バッテリから充放電されるとバッテリの内部では分極が発生すが、この分極が解消して安定するまでに、通常十数時間から数日といった極めて長時間を要している。そのため、充放電が行われていない期間でも、バッテリ電圧には分極電圧が重畳されていることが多く、バッテリ電圧が安定開回路電圧に一致している状態はほとんど期待できない。

そこで、このような分極を受けた後のバッテリ電圧が安定開回路電圧へ収束していく時間変化を適当な時間関数を用いて近似し、この近似式から安定開回路電圧を推定する方法が、例えば特許文献１等に開示されている。特許文献１では、開回路電圧の時間変化を、次式のような指数関数を用いて表現している。
［数１］
Ｖ(ｔ)＝Ａ１・ｅｘｐ（Ｂ１／ｔ）＋Ａ２・ｅｘｐ（Ｂ２・ｔ）
＋・・・＋Ｖ０（式１）

ここで、Ｖ(ｔ)が時間ｔに対するバッテリの電圧変化を表わしており、係数Ａｉ、Ｂｉ、Ｖ０は、電圧測定値で学習させるフィッティングパラメータである。この係数を充放電停止後の比較的短時間に測定した電圧測定値を用いて学習させている。このようなバッテリの開回路電圧を記述する時間関数を用いることで、長時間経過後の安定開回路電圧を予測する技術が提案されている。
特開２００５−４３３３９号

しかしながら、上記従来のバッテリの充電率を推定する方法では、以下のような問題があった。バッテリから充放電される電力量を追跡計算していく方法では、まずこの方法を適用する前段階として正確に充電率の初期値を求める必要がある。もし充電率初期値に大きな誤差を有していた場合、その後の変化分をいかに正確に予測できたとしても充電率全体としては大きな誤差を含むものになってしまう。

特に起動初期にバッテリ電圧を安定開回路電圧とみなして安定開回路電圧と充電率の相関を基に充電率初期値を決定する方法では、前回起動時の充放電による分極が十分に解消する休止時間を経た後であれば精度良く充電率初期値を推定できるが、前記の通りその休止時間は数十時間におよび、数時間以下の短期間休止で再度起動するような場合は大きな予測誤差をもたらしてしまう。

前回起動時の電流累算による計算結果の最終値をそのまま次回起動時の初期値として用いる場合には、一度発生した誤差をリセットすることが非常に困難であるばかりか、長期間休止したときの自己放電にも対応できない。

また、休止後のバッテリ電圧を所定の期間測定し、分極が解消する挙動を時間関数を用いて表現し、この関数から安定開回路電圧を予測し、この安定開回路電圧から次回の充電率初期値を推定する方法では、前記の方法と比べて比較的問題は少ないが、例えば所定のバッテリ電圧測定期間に再度起動されるような場合には計算が実行できず、初期値が不定となってしまう。また長期間休止したときの自己放電にも対応しきれない。また計算誤差の存在も無視できない場合も考えられる。

そこで、本発明はこれらの問題を解決するためになされたものであり、どのようなバッテリの充放電状態に対しても、安定して高い精度で充電率初期値を推定できるバッテリ充電率推定方法、バッテリ充電率推定装置及びバッテリ電源システムを提供することを目的とする。

この発明のバッテリ充電率推定方法の第１の態様は、バッテリを備える電源システムの起動時の充電率を充電率初期値として、第１の重み係数と第２の重み係数と第３の重み係数とを用いて推定するバッテリ充電率推定方法であって、前記電源システムの停止時点において、前記電源システムが前回起動したときに推定された前記充電率初期値に稼働中の前記バッテリの電流測定値から算出した充放電量累算値を用いて順次更新した前記充電率の最後の値を第２の充電率初期値に設定し、前記電源システムの停止から所定時間経過した時点において、前記所定時間の期間に測定された前記バッテリの電圧から安定開回路電圧を予測計算して安定開回路電圧と充電率との相関から前記充電率を算出して第３の充電率初期値に設定し、前記電源システムの起動時点において、前記バッテリの電圧を測定し、前記測定された電圧を前記安定開回路電圧とみなして前記安定開回路電圧と充電率との相関から前記充電率を算出して第１の充電率初期値に設定し、前記電源システムが最後に停止してから前記起動時点までの経過時間が第１の停止時間以下のときは前記第３の重み係数を０として前記第２の重み係数を前記経過時間に応じて略１から逓減させた値とする一方前記第１の重み係数を前記経過時間に応じて略０から逓増させた値とし、前記経過時間が前記第１の停止時間より長く第２の停止時間以下のときは前記第２の重み係数を小さくする一方前記第３の重み係数を大きくした後前記経過時間に応じて逓減させた値とするとともに前記第１の重み係数を前記経過時間に応じて逓増させた値とし、さらに前記経過時間が前記第２の停止時間より長いときは前記第１の重み係数を１にするとともに前記第２の重み係数及び前記第３の重み係数を０に設定し、前記充電率初期値を、前記第１の充電率初期値と前記第２の充電率初期値と前記第３の充電率初期値のそれぞれに前記第１の重み係数と前記第２の重み係数と前記第３の重み係数をそれぞれ乗じたものを加算して算出することを特徴とする。

この発明のバッテリ充電率推定装置の第１の態様は、バッテリの起動時の充電率である充電率初期値を、第１の重み係数と第２の重み係数と第３の重み係数とを用いて推定するバッテリ充電率推定装置であって、前記バッテリの電圧を測定する電圧センサと、前記バッテリの電流を測定する電流センサと、前記充電率初期値を推定するための演算を実行制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記バッテリの停止時点において、前記バッテリが前回起動したときに推定された前記充電率初期値に稼働中の前記バッテリの電流測定値から算出した充放電量累算値を用いて順次更新した前記充電率の最後の値を第２の充電率初期値に設定し、前記バッテリの停止から所定時間経過した時点において、前記所定時間の期間に測定された前記バッテリの電圧から安定開回路電圧を予測計算して安定開回路電圧と充電率との相関から前記充電率を算出して第３の充電率初期値に設定し、前記バッテリの起動時点において、前記バッテリの電圧を測定し、前記測定された電圧を前記安定開回路電圧とみなして前記安定開回路電圧と充電率との相関から前記充電率を算出して第１の充電率初期値に設定し、前記バッテリが最後に停止してから前記起動時点までの経過時間が第１の停止時間以下のときは前記第３の重み係数を０として前記第２の重み係数を前記経過時間に応じて略１から逓減させた値とする一方前記第１の重み係数を前記経過時間に応じて略０から逓増させた値とし、前記経過時間が前記第１の停止時間より長く第２の停止時間以下のときは前記第２の重み係数を小さくする一方前記第３の重み係数を大きくした後前記経過時間に応じて逓減させた値とするとともに前記第１の重み係数を前記経過時間に応じて逓増させた値とし、さらに前記経過時間が前記第２の停止時間より長いときは前記第１の重み係数を１にするとともに前記第２の重み係数及び前記第３の重み係数を０に設定し、前記充電率初期値を、前記第１の充電率初期値と前記第２の充電率初期値と前記第３の充電率初期値のそれぞれに前記第１の重み係数と前記第２の重み係数と前記第３の重み係数をそれぞれ乗じたものを加算して算出することを特徴とする。

この発明のバッテリ電源システムの第１の態様は、上記いずれかの態様のバッテリ充電率推定装置と、前記バッテリとを備えることを特徴とする。

本発明によれば、バッテリの充放電停止期間の長さに応じて、好適な充電率初期値の推定方法を選択して用いることにより、バッテリ電源システムがどのような休止時間から再起動されても安定して高精度に充電率初期値を推定できるバッテリ充電率推定方法等を提供することが可能となる。

図面を参照して本発明の好ましい実施の形態におけるバッテリ充電率推定方法、バッテリ充電率推定装置及びバッテリ電源システムの構成について詳細に説明する。なお、同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。

本発明のバッテリ充電率推定方法は、バッテリの充電率初期値を推定する３種類の基本的な方法を組み合わせることで、バッテリ電源システムがどのような起動／休止動作を行なっても安定して高精度のバッテリの充電率初期値を推定可能な方法を提供するものである。

図２は、本発明の実施の形態に係るバッテリ充電率推定装置及びバッテリ電源システムの概略の構成を示すブロック図である。本実施形態のバッテリ電源システム１００は、バッテリ１１０と、充電回路１２０と、本実施形態のバッテリ充電率推定装置２００とを含んで構成されており、バッテリ１１０には負荷１０が接続されている。

また、バッテリ充電率推定装置２００は、制御部２１０と、記憶部２２０と電圧センサ２３０と電流センサ２４０とから構成されるものとしている。制御部２１０は、本発明のバッテリ充電率推定方法の一実施形態を用いて充電率を推定するための演算を実行制御するものであり、さらにバッテリ電源システム１００全体の動作を制御するように構成することも可能である。図２では、制御部２１０が充電回路１２０を制御してバッテリ１１０の充電を行わせる構成としている。

電圧センサ２３０及び電流センサ２４０は、それぞれバッテリ１１０の端子間電圧及び電流を測定しており、検出された電圧測定値及び電流測定値を制御部２１０に送出している。記憶部２２０は、制御部２１０で処理される充電率の推定演算等に用いられる各種パラメータや、電圧センサ２３０及び電流センサ２４０で検出された電圧測定値及び電流測定値等を保存している。

本実施形態のバッテリ電源システム１００を車両用の電源システムに適用した場合には、バッテリ１１０として車両用の鉛蓄電池を用い、車両に搭載されるモータ等の負荷１０に電源を供給するシステムとなる。車両用の鉛蓄電池では、充電回路１２０としてオールタネータが備えられている。

次に、本実施形態のバッテリ電源システム１００において、本実施形態のバッテリ充電率推定方法を用いて、バッテリ１１０の起動時の充電率を推定する方法について説明する。本実施形態のバッテリ充電率推定方法では、バッテリ１１０の起動前の充放電停止期間に応じて、３種類のバッテリ充電率初期値推定方法を選択して用いている。

まず、第１のバッテリ充電率初期値推定方法は、バッテリ１１０の起動時に電圧センサ２３０でバッテリ電圧を測定し、この電圧測定値を用いて起動時の充電率初期値を推定する方法がある。この方法では、起動時の電圧測定値を安定開回路電圧とみなし、上記の安定開回路電圧と充電率との所定の相関式から充電率初期値を推定するものである。これに用いる電圧測定値は、できるだけ無負荷の状態での電圧である必要があることから、バッテリ１１０の起動を予告するドアの解錠時やイグニッション・オン直後エンジン始動前の状態のときに電源システムを起動させるとともにバッテリ電圧を測定するのがよい。この第１の充電率初期値は長い休止時間の後に電源システムが起動されたときに用いることができる。

本発明の充電率初期値決定方法の一つの特徴として電源システムの制御部は、電源システムが起動状態にありバッテリに充放電電流が流れているときはこの充放電電流を測定し、決定された充電率初期値から充放電による変化分を算出することによって充電率を補正計算するように構成されていることにある。

本実施例ではバッテリ１１０のそれまでの充放電量を逐次累算していくように構成されており、充放電が行われている間、常に充電率が追跡計算されている。電流センサ２４０で測定されたバッテリ１１０の電流測定値を用いて、充放電量を算出することができる。

第２のバッテリ充電率初期値推定方法は、前回の停止直前まで累算された充電率最終値を、次に起動したときの充電率初期値とするものであり、これは電源システムの停止期間が極短い場合に用いることができる。

本発明の充電率初期値決定方法のもう一つの特徴として電源システムの制御部は、電源システムが停止し充放電電流が流れなくなった後のバッテリ電圧を所定の期間測定し、この測定されたバッテリ電圧から長時間休止後の安定開回路電圧を推定するように構成されていることにある。

本実施例ではシステム停止後のバッテリ１１０の電圧を数十分間の比較的短時間測定し、この測定値から長時間休止した後の安定開回路電圧を推定する。安定開回路電圧を推定するために、次式のようなバッテリ１１０の分極が解消していく電圧挙動を近似する時間関数を用いることができる。
［数２］
Ｖ(ｔ)＝Ｆ（ｔ）（式２）
ここで、Ｖ（ｔ）はバッテリ１１０の電圧を表わしており、近似式Ｆ（ｔ）には複数のフィッティングパラメータが含まれている。

近似式Ｆ（ｔ）として、例えば特許文献１に記載の（式１）を用いてもよい。近似式Ｆ（ｔ）に含まれる複数のフィッティングパラメータは、バッテリ１１０の充放電停止後に電圧センサ２３０で測定した電圧測定値をもとに、最小二乗法又はカルマンフィルタ演算等によって最適値を求めることができる。このパラメータの最適値を代入した近似式Ｆ（ｔ）から長時間休止した後のバッテリ１１０の安定開回路電圧を推定することができる。

第３のバッテリ充電率初期値初期値推定方法は、システム休止時に上記方法で推定した電圧を安定開回路電圧とみなし、安定開回路電圧と充電率との所定の相関式から充電率を算出し、この値を次回起動したときの充電率初期値とするものであり、計算終了から実際のバッテリ１１０の電圧の分極が十分に解消する前に電源システムが起動したときに用いることができる。

上記説明の３種類の充電率推定方法を用いて、バッテリ１１０の充放電停止状態に応じて、バッテリ１１０の充電率を高精度に推定する本実施形態のバッテリ充電率推定方法を以下に説明する。以下では、上記第１のバッテリ充電率初期値推定方法で推定された充電率初期値をＳＯＣ１、第２の方法で推定された充電率初期値をＳＯＣ２、及び第３の方法で推定された充電率初期値をＳＯＣ３として説明する。

充電率初期値ＳＯＣ１、ＳＯＣ２、及びＳＯＣ３は、電源システム１００の停止期間によってそれぞれの精度が異なってくる。電源システム１００の停止期間と充電率初期値ＳＯＣ１、ＳＯＣ２、及びＳＯＣ３のそれぞれの精度との関係を、模式的に図３に示す。以下では、図３を用いて電源システム１００の停止期間と各方法で推定した充電率初期値の誤差との関係を説明する。

まず、ＳＯＣ１は休止時間が短い状態から再起動された場合は非常に大きな誤差を生じる。しかし休止時間の経過とともに徐々に誤差が少なくなっていき、十分な休止時間Ｔ２経過後では最も精度良くなる。

また、ＳＯＳ２は前回起動中に蓄積された誤差を多く含んでいるが、Ｔ１経過まで（＝ＳＯＣ３が算出されるまで）は、ＳＯＣ１よりは誤差が少ないため、相対的に最も誤差が少なくなる。

さらに、ＳＯＣ３の場合は、電源システム１００の停止直後は、開回路電圧の近似式の学習に必要な電圧測定値が十分に取得できていないため、ＳＯＣ３を推定することはできない。その後、学習に必要な電圧測定値の数が得られるとＳＯＣの推定が可能となる。通常、一定期間の電圧測定値を用いて学習を行うことから、誤差も一定となる。

上記のＳＯＣ１〜ＳＯＣ３の特性より、バッテリ停止からＳＯＣ３が算出されるまで（図３のＡ時点）はＳＯＣ２の精度が最も高く、その後はＳＯＣ３の精度が最も高くなる。バッテリ停止後の時間がさらに長くなってバッテリ１１０が安定してくると、バッテリ電圧が安定開回路電圧に近づいてＳＯＣ１の精度が最も高くなる。以下では、ＳＯＣ３が算出されるまで時間を第１の停止時間Ｔ１とし、ＳＯＣ１の精度がＳＯＣ３の精度より高くなる時間を第２の停止時間Ｔ２として説明する。

上記のような時間Ｔ１、Ｔ２を用いた場合、第１の時間Ｔ１まではＳＯＣ２の精度が最も高く、第１のＴ１から次の第２の時間Ｔ２まではＳＯＣ３の精度が最も高く、さらに第２の時間Ｔ２以降はＳＯＣ１の精度が最も高くなる。一例として、図３に示すＡ時点で電源システム１００を起動した場合には、起動時の充電率としてＳＯＣ２を用いるのがよい。また、Ｂ時点で電源システム１００を起動した場合には、起動時の充電率としてＳＯＣ３を用いるのがよい。また、Ｃ時点で電源システム１００を起動した場合には、起動時の充電率としてＳＯＣ１を用いるのが好ましい。

本実施形態のバッテリ充電率推定方法は、上記のＳＯＣ１〜ＳＯＣ３のそれぞれの特性を反映して、バッテリの停止期間の長さに応じて最も高精度な充電率推定方法を提供する。本実施形態のバッテリ充電率推定方法を、図１の流れ図を用いて以下に説明する。図１の流れ図に示す処理は、制御部２１０において所定の周期ΔＴで実行されるものである。

まず、ステップＳ１においてバッテリ電源システム１００が停止状態にあるか否かを判定し、電源システム１００が停止中の場合にはステップＳ２へ、停止中でない場合はステップ４へ進む。

ステップＳ２においては、バッテリ停止時間Ｔｘの累算を行う。すなわち、前回までに累算された停止時間Ｔｘに今回の周期ΔＴを加算する。停止時間Ｔｘを算出した後は、ステップＳ３へ進む。

ステップＳ３では、バッテリ電源システム１００の起動状態への移行が行なわれたどうかを確認する。行なわれていなければ、周期ΔＴ経過後ステップＳ１に戻り、起動状態へ移行した場合にはステップＳ９へ進む。

一方、ステップＳ１の判定において電源システム１００が停止状態でない、つまり起動中であると場合にはステップＳ４に進むが、ステップＳ４では電源システム１００の休止中への移行が行なわれたかどうかを判断する。休止中へ移行された場合は、ステップＳ５へ進み、休止中へ移行されなかった場合はステップＳ８へ進む。

休止中へ移行されてステップＳ５へ進んだ場合、ステップＳ５でまず休止時間Ｔｘのゼロリセットを行ない、処理終了後はステップＳ６へ進む。

ステップＳ６では、休止状態へ移行する直前の充電率ＳＯＣを、次回起動時に使用する充電率初期値ＳＯＣ２として記憶する。処理終了後はステップＳ７へ進む。

ステップＳ７では休止状態へ移行後のバッテリ１１０の電圧を所定の時間測定し、測定されたバッテリ電圧から安定開回路電圧を推定する。更に推定された安定開回路電圧から次回起動時に使用するもう一つの充電率初期値ＳＯＣ３を計算し、この値を記憶する。処理終了後はステップＳ２へ進む。ステップＳ２以降の処理は前述の通り。

ステップＳ４で休止中へ移行されなかった場合、すなわち起動状態が継続する場合はステップＳ８へ進み、バッテリに流れる充放電電流を電流センサ２４０を用いて測定し、ΔＴの間の充電率ＳＯＣの変化分で更新する。処理終了後はΔＴ経過後にステップＳ１へ戻る。

またステップＳ３で電源システム１００が休止状態から起動状態へ移行した場合には、ステップＳ９へ進み、バッテリ１１０の電圧を測定し、測定したバッテリ電圧から充電率初期値ＳＯＣ１を算出する。処理終了後はステップＳ１０へ進む。

ステップＳ１０では停止時間Ｔｘと最初の停止時間閾値Ｔ１を比較する。停止時間ＴｘがＴ１未満のときはステップＳ１１へ進み、充電率ＳＯＣの最初の値を、記憶されていた充電率初期値ＳＯＣ２とする。そうでないときはステップＳ１２へ進み、休止時間Ｔｘを第２の停止時間初期値Ｔ２と比較する。停止時間ＴｘがＴ２未満のときはステップＳ１３へ進み、充電率ＳＯＣの最初の値を、記憶されていた充電率初期値ＳＯＣ３とする。そうでないときはステップＳ１４で計算されたＳＯＣ１を充電率ＳＯＣの最初の値とする。

上記の手順で休止間Ｔｘに従って充電率ＳＯＣの起動後最初の値が決定されたら、ΔＴ経過後のステップＳ１へ戻る。

上記説明の通り、本実施形態のバッテリ充電率推定方法によれば、バッテリの起動時に、バッテリの停止時間に応じて最も精度の高い充電率初期値の推定値を選択して用いることが可能となる。

本発明のバッテリ充電率初期値推定方法の別の実施形態について、以下に説明する。本実施形態でも、上記説明の３種類の充電率初期値推定値を用いて安定的に高精度に充電率初期値を推定するものである。本実施形態では、ＳＯＣ１〜ＳＯＣ３を変数とした次式のような充電率初期値算出式を設定し、この充電率初期値算出式を用いてバッテリ１１０の充電率を推定するようにしている。
［数３］

ＳＯＣ＝Ｇ（ＳＯＣ１、ＳＯＣ２、ＳＯＣ３）（式３）

充電率初期値算出式Ｇは、好適な形態のものを事前に作成して用いるようにすることができる。バッテリ１１０の起動時にＳＯＣ１を推定し、前回起動時に記憶されていたＳＯＣ２及びＳＯＣ３を読み出し、各推定値を上記の関数Ｇに代入することによって、起動時のバッテリ１１０の充電率初期値を安定的に高精度に推定することが可能となる。

充電率初期値算出式Ｇの実施例として、例えば下記のような式を用いることができる。
［数４］

ＳＯＣ＝ｗ１・ＳＯＣ１＋ｗ２・ＳＯＣ２＋ｗ３・ＳＯＣ３（式４）

充電率初期値算出式Ｇを上記のように設定したとき、係数ｗ１、ｗ２、ｗ３は、それぞれＳＯＣ１、ＳＯＣ２、ＳＯＣ３の重み係数に相当することになる。すなわち、（式４）はＳＯＣ１、ＳＯＣ２、ＳＯＣ３に重み付けして充電率ＳＯＣを算出する式になる。このように、ＳＯＣ１、ＳＯＣ２、ＳＯＣ３に適切に重み付けして充電率ＳＯＣの初期値を算出することにより、バッテリ１１０の充電率初期値を安定的に高精度に推定することが可能となる。

（式４）に用いられる重み係数ｗ１、ｗ２、ｗ３は、バッテリ１１０の停止時間Ｔｘに応じて設定するようにするのがより好ましい。重み係数ｗ１、ｗ２、ｗ３の決定方法を、図３を用いて以下に説明する。

電源システム１００が停止された直後のＡ時点では、ＳＯＣ２の重み係数ｗ２を最も大きくし（例えばｗ２＝１）、ＳＯＣ１及びＳＯＣ３に対する重み係数は小さくする（例えば、ｗ１＝０、ｗ３＝０）。その後、電圧測定が完了しＳＯＣ３が算出されるまでは、ｗ３を小さくしたままとし、ｗ２を徐々に小さくする一方、ｗ１を徐々に大きくしていく。

ＳＯＣ３が算出された後は、ｗ２を大幅に小さくしていく一方、ｗ３を大幅に大きくし、ｗ１は徐々に大きくする。その後、バッテリ１１０が安定状態に近づいてくると、ｗ２及びｗ３を更に小さくする一方、ＳＯＣ１の重みｗ１を大きくしていく。そして、バッテリ１１０が十分安定状態になると、例えばｗ１＝１とする一方、ｗ２＝０、ｗ３＝０として、ＳＯＣ１のみを用いるようにするのが好ましい。

上記のような充電率初期値算出式Ｇ又は重み係数ｗ１、ｗ２、ｗ３を用いた本実施形態では、バッテリ起動時の充電率ＳＯＣの初期値を安定的な精度で推定することが可能となる。上記の第１の停止時間Ｔ１及び第２の停止時間Ｔ２では、それぞれの時間でＳＯＣの初期値推定方法を切り替えることになり、ＳＯＣの推定値が急変する恐れがある。これに対し、本実施形態では、充電率の推定値が停止時間に応じて連続的に変化することになり、誤差のばらつきを小さくすることができる。

なお、本実施の形態における記述は、本発明に係るバッテリ充電率推定方法、バッテリ充電率推定装置及びバッテリ電源システムの一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態におけるバッテリ充電率推定方法等の細部構成及び詳細な動作等に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

本発明の第１の実施の形態に係るバッテリ充電率推定方法の処理の流れを示す流れ図である。第１の実施形態に係るバッテリ充電率推定装置及びバッテリ電源システムを示すブロック図である。バッテリの停止期間と充電率ＳＯＣ１、ＳＯＣ２、ＳＯＣ３の各精度との関係を模式的に示す図である。

符号の説明

１０負荷
１００バッテリ電源システム
１１０バッテリ
１２０充電回路
２００バッテリ充電率推定装置
２１０制御部
２２０記憶部
２３０電圧センサ

Claims

バッテリを備える電源システムの起動時の充電率を充電率初期値として、第１の重み係数と第２の重み係数と第３の重み係数とを用いて推定するバッテリ充電率推定方法であって、
前記電源システムの停止時点において、
前記電源システムが前回起動したときに推定された前記充電率初期値に稼働中の前記バッテリの電流測定値から算出した充放電量累算値を用いて順次更新した前記充電率の最後の値を第２の充電率初期値に設定し、
前記電源システムの停止から所定時間経過した時点において、
前記所定時間の期間に測定された前記バッテリの電圧から安定開回路電圧を予測計算して安定開回路電圧と充電率との相関から前記充電率を算出して第３の充電率初期値に設定し、
前記電源システムの起動時点において、
前記バッテリの電圧を測定し、前記測定された電圧を前記安定開回路電圧とみなして前記安定開回路電圧と充電率との相関から前記充電率を算出して第１の充電率初期値に設定し、
前記電源システムが最後に停止してから前記起動時点までの経過時間が第１の停止時間以下のときは前記第３の重み係数を０として前記第２の重み係数を前記経過時間に応じて略１から逓減させた値とする一方前記第１の重み係数を前記経過時間に応じて略０から逓増させた値とし、前記経過時間が前記第１の停止時間より長く第２の停止時間以下のときは前記第２の重み係数を小さくする一方前記第３の重み係数を大きくした後前記経過時間に応じて逓減させた値とするとともに前記第１の重み係数を前記経過時間に応じて逓増させた値とし、さらに前記経過時間が前記第２の停止時間より長いときは前記第１の重み係数を１にするとともに前記第２の重み係数及び前記第３の重み係数を０に設定し、
前記充電率初期値を、前記第１の充電率初期値と前記第２の充電率初期値と前記第３の充電率初期値のそれぞれに前記第１の重み係数と前記第２の重み係数と前記第３の重み係数をそれぞれ乗じたものを加算して算出する
ことを特徴とするバッテリ充電率推定方法。
バッテリの起動時の充電率である充電率初期値を、第１の重み係数と第２の重み係数と第３の重み係数とを用いて推定するバッテリ充電率推定装置であって、
前記バッテリの電圧を測定する電圧センサと、
前記バッテリの電流を測定する電流センサと、
前記充電率初期値を推定するための演算を実行制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記バッテリの停止時点において、
前記バッテリが前回起動したときに推定された前記充電率初期値に稼働中の前記バッテリの電流測定値から算出した充放電量累算値を用いて順次更新した前記充電率の最後の値を第２の充電率初期値に設定し、
前記バッテリの停止から所定時間経過した時点において、
前記所定時間の期間に測定された前記バッテリの電圧から安定開回路電圧を予測計算して安定開回路電圧と充電率との相関から前記充電率を算出して第３の充電率初期値に設定し、
前記バッテリの起動時点において、
前記バッテリの電圧を測定し、前記測定された電圧を前記安定開回路電圧とみなして前記安定開回路電圧と充電率との相関から前記充電率を算出して第１の充電率初期値に設定し、
前記バッテリが最後に停止してから前記起動時点までの経過時間が第１の停止時間以下のときは前記第３の重み係数を０として前記第２の重み係数を前記経過時間に応じて略１から逓減させた値とする一方前記第１の重み係数を前記経過時間に応じて略０から逓増させた値とし、前記経過時間が前記第１の停止時間より長く第２の停止時間以下のときは前記第２の重み係数を小さくする一方前記第３の重み係数を大きくした後前記経過時間に応じて逓減させた値とするとともに前記第１の重み係数を前記経過時間に応じて逓増させた値とし、さらに前記経過時間が前記第２の停止時間より長いときは前記第１の重み係数を１にするとともに前記第２の重み係数及び前記第３の重み係数を０に設定し、
前記充電率初期値を、前記第１の充電率初期値と前記第２の充電率初期値と前記第３の充電率初期値のそれぞれに前記第１の重み係数と前記第２の重み係数と前記第３の重み係数をそれぞれ乗じたものを加算して算出する
ことを特徴とするバッテリ充電率推定装置。
請求項２に記載のバッテリ充電率推定装置と、バッテリとを備える
ことを特徴とするバッテリ電源システム。