JP5170851B2 - 蓄電池充電状態検知方法および蓄電池充電状態検知装置 - Google Patents

Description

本発明は、蓄電池充電状態検知方法および蓄電池充電状態検知装置に関し、より詳しくは、開回路電圧の測定値に基づいて蓄電池の充電状態を検知する方法およびその装置に関する。

蓄電池の充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge) の検知方法として、蓄電池の安定時の開回路電圧（ＯＣＶ：Open Circuit Voltate）を測定し、その測定値をＯＣＶとＳＯＣの関係式に代入してＳＯＣを算出する方法がある。
例えば、下記の特許文献１には、ＯＣＶとＳＯＶ関係が比例していることが記載されており、ＯＣＶを測定することによりＳＯＣを検知することが可能になる。
特表２００４−５３０８８０号公報

しかし、蓄電池のＯＣＶとＳＯＣの関係は電池の劣化の進行にともなって変化するので、電池の使用期間が長くなるほど、ＯＣＶとＳＯＣの関係式から求められたＳＯＣの誤差が大きくなる。
そのような検知誤差が生じると、算出された蓄電池の残存容量が実際の残存容量よりも下回ることがあるので、例えば車両用電源システムにおいて使用される蓄電池から必要に応じて最適な出力が得られなくなるおそれがある。

本発明の目的は、蓄電池の劣化状態の如何にかかわらずに精度良く蓄電池の充電状態を検知する方法とその装置を提供することにある。

上記の課題を解決するための本発明の第１の態様は、蓄電池の内部インピーダンスを測定し、前記蓄電池の安定時電池電圧を測定し、前記内部インピーダンスの前記測定値に基づいて設定された前記安定時電池電圧と充電状態の関係を示す関数を用いて、前記安定時電池電圧の前記測定値から前記蓄電池の充電状態を求めることを特徴とする蓄電池充電状態検知方法である。
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記内部インピーダンスの測定値の大きさに応じて前記安定時電池電圧の測定値を嵩上げ補正し、前記安定時電池電圧の補正値を、前記安定時電池電圧と前記充電状態の関係を示す関数に代入することにより前記充電状態を求めることを特徴とする。

本発明の第３の態様は、第１又は第２の態様において、前記安定時電池電圧と前記充電状態の関係を示す前記関数の係数、定数の少なくとも一方を前記内部インピーダンスの前記測定値に応じて補正することを特徴とする。
本発明の第４の態様は、第１乃至第３の態様において、前記関数は線形関数であることを特徴とする。
本発明の第５の態様は、第４の態様において、前記線形関数は、前記充電状態をｙ、前記安定時電池電圧をｘとしてｙ＝ａｘ＋ｂ（但し、ａは係数、ｂは定数）で表されることを特徴とする。

本発明の第６の態様は、第１乃至第５のいずれか１つの態様において、前記内部インピーダンスは、測定時の前記蓄電池の温度における実測値を所定温度における値に換算されることを特徴とする。
本発明の第７の態様は、第６の態様において、前記内部インピーダンスは、前記所定温度における前記値を前記充電状態に基づいてさらに補正されることを特徴とする。

本発明の第８の態様は、蓄電池の内部インピーダンスを測定する内部インピーダンス測定手段と、前記蓄電池の安定時電池電圧を測定する電圧測定手段と、前記内部インピーダンスの前記測定値に基づいて設定された前記安定時電池電圧と充電状態の関係を示す関数を用いて、前記安定時電池電圧の前記測定値から前記蓄電池の充電状態を求める充電状態演算手段とを有することを特徴とする蓄電池充電状態検知装置である。
本発明の第９の態様は、第８の態様において、前記充電状態演算手段は、前記安定時電池電圧の補正値を、前記安定時電池電圧と前記充電状態の関係を示す関数に代入することにより前記充電状態を求める演算手段を有していることを特徴とする。

本発明の第１０の態様は、第９の態様において、前記安定時電池電圧と前記充電状態の関係を示す前記関数の係数、定数の少なくとも一方を前記内部インピーダンス測定手段により測定された値に応じて補正する係数設定手段を有することを特徴とする。

本発明の第１１の態様は、第９乃至第１０のいずれかの態様において、前記関数は線形関数であることを特徴とする。
本発明の第１２の態様は、第１１の態様において、前記線形関数は、前記充電状態をｙ、前記安定時電池電圧をｘとしてｙ＝ａｘ＋ｂ（但し、ａは係数、ｂは定数）で表されることを特徴とする。

本発明の第１３の態様は、第８乃至第１２のいずれかの態様において、前記内部インピーダンス測定手段は、前記内部インピーダンス測定手段による測定値と前記蓄電池の温度の測定値とに基づいて、前記内部インピーダンスの前記測定値を所定温度における値に換算して出力することを特徴とする。

本発明の第１４の態様は、第１３の態様において、前記内部インピーダンス測定手段は、前記充電状態算出手段により求められた前記充電状態に基づいて、前記内部インピーダンスの前記所定温度における前記値をさらに補正して出力することを特徴とする。
本発明の第１５の態様は、第１３又は第１４の態様において、前記蓄電池には、前記蓄電池の前記温度を検出して前記内部インピーダンス測定手段に温度データを送る温度センサが取り付けられていることを特徴とする。

本発明によれば、蓄電池の充電状態を検知する場合に、内部インピーダンスと安定時電池電圧を測定し、その内部インピーダンスの測定値に基づいて設定された安定時電池電圧と充電状態の関係を示す関数を用いて、安定時電池電圧の測定値から充電状態を算出するようにしている。ここで、内部インピーダンスは、蓄電池の劣化に伴って上昇するので、内部インピーダンスの測定により蓄電池の劣化に合わせて充電状態を精度良く測定できる。
これにより、電池の劣化により変化する内部インピーダンスの値に基づいて、蓄電池がどの充電レベルにあるのかを精度良く知ることができる。

また、内部インピーダンスは蓄電池の温度の相違によって誤差が生じるので、蓄電池の温度と内部インピーダンスを測定した後に、その内部インピーダンスの測定値を所定温度に換算することによりさらに精度よく充電状態を検知することができる。
内部インピーダンスは、蓄電池の充電状態によっても変化するので、蓄電池の充電状態を検知した後にその充電状態により内部インピーダンスを補正し、その補正値を用いて充電状態を求めることによりさらに精度よく充電状態を検知することができる。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る蓄電池の充電状態検知装置の構成図である。
図１において、蓄電池１には、蓄電池１から負荷２に供給される電流を制御する放電回路３と、充電電力供給用の充電回路４と、開回路時の充電状態を測定するための充電状態検知部１０とが接続されている。
充電状態検知部１０は、蓄電池１の正電極と負電極に接続されて蓄電池１の内部インピーダンスを測定する内部インピーダンス測定手段１１と、蓄電池１の両電極に接続されて開回路電圧（ＯＣＶ）を測定するＯＣＶ測定手段１２と、内部インピーダンス測定手段１１から出力された内部インピーダンス値およびＯＣＶ測定手段１２から出力された開回路電圧値に基づいてその開回路電圧値を補正してその補正値を出力するＯＣＶ補正手段１３と、開回路電圧の補正値をＯＣＶ補正手段１３から入力して蓄電池１の充電状態（ＳＯＣ）を判定するＳＯＣ値算出手段１６とを有している。なお、開回路電圧は安定時電圧とも言われる。

ＯＣＶ補正手段１３は、補正用データメモリ１４に格納された補正用データを取り込むとともに、その補正用データと内部インピーダンス測定手段１１及びＯＣＶ測定手段１２の出力値とに基づいてＯＣＶの実測データを補正するように構成されている。
また、ＳＯＣ値算出手段１６は、新品状態の蓄電池１のＯＣＶ−ＳＯＣ特性を示す関数にＯＣＶ補正手段１３から出力された開回路電圧の補正値を代入することによりＳＯＣを演算し、その演算結果を表示装置その他の処理装置６に出力する構成を有している。なお、ＳＯＣは、例えばフル充電の状態が１００％となる充電率で示される。

次に、ＯＣＶ補正手段１３による開回路電圧の補正について説明する。
新品の蓄電池１のＯＣＶとＳＯＣの関係は、例えば図２に示すような線形関数で示される。図２において、ＳＯＣの値をｙ（％）、ＯＣＶの値をｘ（Ｖ）とすれば、ｙ＝ａｘ＋ｂ（ａ：係数（傾き）、ｂ：定数（切片））という関係にあり、蓄電池１のＯＣＶの値をＯＣＶ測定手段１２により測定してその値を関数に代入すればＳＯＣの値が算出される。
しかし、蓄電池１の劣化が進行すると、図２に示す関数にＯＣＶの実測値を代入してＳＯＣの値を算出しても、算出された値は実際のＳＯＣの値からずれてしまう。このため、ＳＯＣの算出値と実測値に例えば図３に示すような誤差が生じることがある。

一方、蓄電池１は、劣化の進行に伴って蓄電池１の内部インピーダンスが増加し、さらに図４に例示するように内部インピーダンスの増加に伴って放電時の電池電圧が低下するという性質がある。
また、蓄電池１の内部インピーダンスとＯＣＶの関係は、ＳＯＣをパラメータとして示すと例えば図５に示すような関係にある。即ち、新品状態の蓄電池１と劣化した蓄電池１のそれぞれのＳＯＣが同じ値Ｎ（０＜Ｎ≦１００）であっても、劣化した蓄電池１のＯＣＶの値Ｖ₁は新品状態の蓄電池の値Ｖ₀よりも低く、しかも、劣化した蓄電池１の内部インピーダンスの値Ｒは新品状態の蓄電池１の値Ｒ₀から増加するという特徴がある。
従って、劣化の進んだ蓄電池１についてＳＯＣの値を算出しようとする場合には、ＯＣＶの測定値をそのまま図２に示す関数に代入しても実状からズレた値で算出されることになるので、内部インピーダンスとＯＣＶの関係から、内部インピーダンスの測定値Ｒ₁を用いてＯＣＶの実測値Ｖ₁を新品状態のＯＣＶの値Ｖ₀に嵩上げ補正し、その補正値Ｖ₀を図２に示す関数に代入してＳＯＣすると、ＳＯＣの検知精度を高めることができる。

そこで、新品の蓄電池１について、その内部インピーダンスを測定するとともに、その測定値を図２に例示するようなＯＣＶ−ＳＯＣ特性の関数と予め関連付けておく。これにより、ＳＯＣをパラメータとしてＯＣＶと内部インピーダンスの関係から図５に示すような特性が蓄電池１の種類毎に得られるので、そのデータ又はそのデータに基づいて求めた関数を補正用データメモリ１４に格納する。

次に、図６に示すフローチャートに基づいて蓄電池充電状態検知部１０のＳＯＣ検知方法を説明する。
まず、ＳＯＣの検知対象となる蓄電池１を充電状態検知部１０に接続して内部インピーダンス測定手段１１及びＯＣＶ測定手段１２により測定された内部インピーダンスの値Ｒ₁とＯＣＶの値Ｖ₁をＯＣＶ補正手段１３に入力する（図６のイ、ロ）。

ＯＣＶ補正手段１３は、補正データメモリ１４のデータ、例えば図５に示す関係となるデータにおいてＲ₁とＶ₁の交点に相当するＳＯＣの値Ｎ％となる新品時の値Ｖ₀ を求め、実測値Ｖ₁ を補正値Ｖ₀に嵩上げ補正する（図６のハ）。なお、ＯＣＶの補正は、そのような方法に限られるものではなく、蓄電池１の内部インピーダンス及びＯＣＶの実測値に基づいて実測時のＯＣＶの値を新品時のＯＣＶの値に補正できる関数を用いてもよい。

そのようなＯＣＶの補正値は、ＯＣＶ補正手段１３からＳＯＣ値算出手段１６に出力され、その補正値を入力したＳＯＣ値算出手段１６は例えば図２に示すような線形関数にその補正値を代入してＳＯＣの値Ｎ％を算出し（図６のニ）、その算出値をＳＯＣ値出力手段１７に出力する。その算出値Ｎ％は、ＳＯＣ値出力手段１７から処理装置６に出力される。
これにより、蓄電池１の劣化の進行の程度のいかんにかかわらずに高精度のＳＯＣ値が検知される。

（第２の実施の形態）
図７は、本発明の第２実施形態に係る蓄電池残存容量推定装置の構成図であり、図１と同じ符号は同じ要素を示している。
図７において、蓄電池１に接続される充電状態検知部２０は、蓄電池１の両電極に接続されてその内部インピーダンスを測定して測定データを出力する内部インピーダンス測定手段１１と、蓄電池１の両電極間の開回路電圧（ＯＣＶ）を測定して測定データを出力するＯＣＶ測定手段１２と、蓄電池１が持つＳＯＣ−ＯＣＶ特性の関数に基づいて演算を行うプログラムを格納するＳＯＣ−ＯＣＶ特性メモリ部２６と、ＳＯＣ特性メモリ部２６からプログラムを取り込むとともにＯＣＶ測定手段１２から入力したＯＣＶの測定値を用いてそのプログラムを実行することによりＳＯＣの値を算出するＳＯＣ値演算手段２７と、ＳＯＣ値算出手段２７により算出されたＳＯＣの値を表示装置その他の処理装置６に出力するためのＳＯＣ値出力手段１７とを有している。

また、内部インピーダンス測定手段１１の出力端には、図１１に例示するような温度依存性のある蓄電池１の内部インピーダンスの実測値を所定温度の値に変換補正する内部インピーダンス補正手段２１が接続されている。内部インピーダンス補正手段２１は、蓄電池１に取り付けられた温度センサ５により測定された温度と内部インピーダンス測定手段１１による測定値とを入力するとともに、図８に示す関係から蓄電池１の実測温度Ｔ₁ における内部インピーダンスの実測値Ｒ₁₁を所定温度Ｔ₀における値Ｒ₀₁に変換し、その変換値を係数設定手段２５に出力するように構成されている。所定温度Ｔ₀ として、例えば室温、常温、あるいはそれよりも低い又は高い予め定めた温度を用いる。

内部インピーダンス補正手段２１とＳＯＣ−ＯＣＶ特性メモリ２６の間には、ＳＯＣ−ＯＣＶ特性メモリ２６に格納された関数の係数、定数を設定する係数設定手段２５が接続されている。係数設定手段２５は、ＳＯＣ−ＯＣＶ特性メモリ２６に格納された関数が例えばｙ＝ａｘ＋ｂで示される線形関数である場合に、内部インピーダンス補正手段２１から出力された内部インピーダンスの値に応じてその傾きａと切片ｂを変更するように構成されている。その傾きａと切片ｂを変更するのは次のような理由による。

新品状態の電池のＳＯＣ−ＯＣＶ特性は、図９の破線に示すようになるが、劣化に伴ってＳＯＣ−ＯＣＶ特性が図９の実線のように変化し、ｙ＝ａｘ＋ｂで示される線形関数の傾きａ、切片ｂが変化する。そこで、蓄電池１の劣化に伴う傾きａの変化と切片ｂの変化が予測できれば、蓄電池１の劣化に伴う正確なＳＯＣ−ＯＣＶ特性が得られるので、実測されたＯＣＶの値に基づいて正確なＳＯＣが求められる。

また、第１実施形態でも説明したように、ＳＯＣとＯＣＶの関係は、蓄電池１の劣化、即ち内部インピーダンスの変化に応じて変わり、ＳＯＣが例えば１００％、９０％、７０％、５０％の場合の各々について、蓄電池１のＯＣＶと内部インピーダンスとの関係を実測により求めると例えば図１０に示すようになり、同じＳＯＣであっても内部インピーダンスの増加に伴いＯＣＶが低下することがわかる。なお、図１０における内部インピーダンスは所定温度に変換された値で示されている。

また、図１０のような内部インピーダンス、ＯＣＶおよびＳＯＣの関係に基づいて、内部インピーダンスの値毎にＯＣＶとＳＯＣの線形関数の傾きａと切片ｂの関係を求めると例えば図１１に示すようになる。
このように、内部インピーダンスとＯＣＶの実測値に基づいてＳＯＣを精度良く算出するためには、検知対象となる蓄電池１のＯＣＶとＳＯＣの関係を示す関数を蓄電池１の劣化に応じて設定することが必要である。

例えば、所定温度での蓄電池１の内部インピーダンスの実測値が１１０ｍΩであってＯＣＶの実測値が１２．７２Ｖの場合に、図１０によればＳＯＣは９０％となるが、そのＯＣＶの実測値１２．７２Ｖを図９の破線に示す関数に当てはめればＳＯＣは７５％となって実際のＳＯＣとは約１５％の大きな誤差が生じることになる。

そこで、蓄電池１の内部インピーダンスの変化に応じてＳＯＣ−ＯＣＶ特性の関数の係数、定数を変化させることにより、関数から求めるＳＯＣの値を実測値とほぼ同じにすることができる。
例えば、図９の実線で示したＯＣＶ（ｘ）とＳＯＣ（ｙ）の関係を表す線形関数がｙ＝ａｘ＋ｂの場合に、傾きａと内部インピーダンスの関係は例えば図１１の符号ａに示すように一次線形関数Ｆa(x’)＝Ａｘ’＋Ｂとなり、また、切片ｂと内部インピーダンスの関係は図１１の符号ｂに示すように一次線形関数Ｆb (x')＝Ｃｘ’＋Ｄとして表せる。但し、ｘ’は内部インピーダンスの値であり、Ａ，Ｃは係数、また、Ｂ、Ｄは定数であって、それらは蓄電池１の構造などによって相違する。

図１１に示した例によれば、内部インピーダンスの実測値x’が１１０ｍΩの場合に、傾きはＦa(x’)＝８３、切片はＦb (x')＝−９６６となり、ＯＣＶとＳＯＣの関係を示す線形関数は図１２のようになり、この線形関数の式はｙ＝８３ｘ−９６６となる。従って、ＯＣＶの値を示すｘが１２．８５Ｖの場合にＳＯＣの値を示すｙは約１００％となり、図１０に示す結果と一致することが確認される。また、ＳＯＣ−ＯＣＶ特性を示す関数の傾きと切片を内部インピーダンスの実測値に基づいて設定し、その関数により算出したＳＯＣの値とＳＯＣの実測値を比較すると図１３に示すような結果が得られ、ＳＯＣの算出値と実測値がほぼ一致するので、内部インピーダンスとＯＣＶの実測値に基づいて精度の高いＳＯＣを算出することが確認できる。

以上のような充電状態検知部２０により蓄電池１の充電状態を検出する方法を図１４のフローチャートに基づいて説明する。
まず、蓄電池１の開回路状態において、内部インピーダンス測定手段１１により蓄電池１の内部インピーダンスを測定し、また、ＯＣＶ測定手段１２によって蓄電池１の開回路電圧（ＯＣＶ）を測定し、さらに温度センサ５により蓄電池１の温度を測定する（図１４のイ、ロ、ハ）。

内部インピーダンス測定手段１１と温度センサ５により測定された値Ｒ₁₁、Ｔ₁ は内部インピーダンス補正手段２１に出力され、内部インピーダンス補正手段２１は図８に示すような特性に基づいて実測温度Ｔ₁ における内部インピーダンスの実測値Ｒ₁₁を所定温度Ｔ₀ における値に変換してＲ₀₁とし、変換した内部インピーダンスの値Ｒ₀₁を係数設定手段２５に出力する（図１４のニ）。

係数設定手段２５は、所定温度Ｔ₀ に変換された内部インピーダンスの値Ｒ₀₁に基づいて、ＳＯＣ−ＯＣＶ特性メモリ２６内のＳＯＣ−ＯＣＶ特性の線形関数の傾き（係数）、切片（定数）を設定する（図１４のホ）。その傾き、切片の値は例えば図１１に示す関数を用いて定められる。

一方、ＳＯＣ値算出手段２７は、ＳＯＣ−ＯＣＶ特性メモリ２６内の関数の演算を実行するプログラムを取り込むとともに、ＯＣＶ測定手段１２から出力されたＯＣＶ実測データに基づいてプログラムを実行してＯＣＶの値を算出する（図１４のヘ）。
なお、ＳＯＣ−ＯＣＶ特性を示す線形関数の係数、定数は、図１１に示したような線形関数で表されるとは限らず、他の関数で表されることもある。

ところで、蓄電池１の内部インピーダンスは温度の違いによって変化するだけでなく、図１５、図１６に示すように、ＳＯＣの大きさによっても変化する。図１５は、ＳＯＣの値をパラメータとして内部インピーダンスと温度の関係を示し、また図１６は温度をパラメータとしてＳＯＣと内部インピーダンスの関係を示している。
従って、内部インピーダンス補正手段２１は、所定温度での内部インピーダンスの変換だけでなく、ＳＯＣ値算出手段２７によって算出されたＳＯＣの値に基づいて内部インピーダンスをさらに変換、補正する構成としてもよい。

例えば、図７における蓄電池充電状態検知部２０の破線に示すように、ＳＯＣ値算出手段２７の出力信号を内部インピーダンス補正手段２１に入力する構成を採用してもよい。これにより、内部インピーダンス補正手段２１は、実測温度とともにＳＯＣ値算出手段２７の算出結果に基づいて内部インピーダンスを補正する構成となる。

従って、内部インピーダンス測定手段１１により測定された内部インピーダンスの値は内部インピーダンス補正手段２１により所定温度での値Ｒ’に変換され、さらに、値Ｒ’はＳＯＣの値Ｎ₁ に基づいてさらに補正され値Ｒ’’となる。これにより、さらに精度の高いＳＯＣ値を検知することが可能になる。
なお、内部インピーダンスについての温度による補正や、温度及びＳＯＣ値による補正は、第１実施形態や後述の実施形態においても採用してもよい。

（第３の実施の態様）
図１７は、本発明の第３実施形態に係る蓄電池残存容量推定装置の構成図であり、図１と同じ符号は同じ要素を示している。
図１７において蓄電池１に接続される充電状態検出部３０は、蓄電池１の両電極に接続される内部インピーダンス測定手段１１と、蓄電池１の両電極に接続されるＯＣＶ測定手段１２と、蓄電池１の内部インピーダンスとＯＣＶの関係を示すマトリクスのデータを複数のＳＯＣのレベル範囲に分けて格納するデータメモリ部３１と、データメモリ部３１に格納されたデータを取り込むとともに内部インピーダンス測定手段１１とＯＣＶ測定手段１２のそれぞれの測定データに基づいて蓄電池１のＳＯＣのレベル範囲を算出するＳＯＣレベル算出手段３２と、ＳＯＣレベル算出手段３２により算出されたＳＯＣの値を外部の処理装置６に送信するＳＯＣレベル出力手段３３とを有している。
上記のデータメモリ部３１に格納されるデータとして、例えば図１８に示すようなマトリクスデータを用いる。

図１８において、蓄電池１のＳＯＣの値は、４０％以上６０％未満の範囲、６０％以上８０％未満の範囲、８０％以上１００％以下の範囲のように、低、中、高の３つの範囲に分けられ、蓄電池１の新品状態から劣化が進行している状態におけるそれぞれの範囲ではＯＣＶ、内部インピーダンスのそれぞれの実測値の多数のデータが取られて各範囲毎にマトリックスデータとして予め設定されている。

そして、実際の蓄電池１のＳＯＣを検知する場合には、まず、内部インピーダンス測定手段１１とＯＣＶ測定手段１２は蓄電池１の内部インピーダンスとＯＣＶをそれぞれ測定し、その測定値をＳＯＣレベル算出手段３２に出力する（図１９のイ、ロ）。

ついで、ＳＯＣレベル算出手段３２は、内部インピーダンスとＯＣＶの各測定データをデータメモリ３１内のマトリクスデータに対応させて、ＯＣＶ及び内部インピーダンスの測定値が高レベル範囲Ｉにプロットされる場合にはＳＯＣを高値Ｑ_Hと算出し、また、ＯＣＶ及び内部インピーダンスの測定値が中レベル範囲IIにプロットされる場合にはＳＯＣを中値Ｑ_Mと算出し、さらにＯＣＶ及び内部インピーダンスの測定値が低レベル範囲IIIにプロットされる場合にはＳＯＣを低値Ｑ_Lと算出して、その算出値をＳＯＣレベル出力手段３３に出力する（図１９のハ）。

これにより、蓄電池１のＳＯＣの値を詳細な充電率ではなく、低充電状態、中充電状態、高充電状態のようにいくつかのレベルに分けて表示等の処理をすることができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る蓄電池充電状態検知装置を示す構成図である。 図２は、本発明の第１実施形態に係る蓄電池充電状態検知装置による検知対象となる蓄電池の充電状態と開回路電圧の関係を示す特性図である。 図３は、本発明の第１実施形態に係る蓄電池充電状態検知装置による検知対象となる蓄電池の実測による充電状態と演算により算出した充電状態の誤差を示す図である。 図４は、本発明の第１実施形態に係る蓄電池充電状態検知装置による検知対象となる蓄電池における所定温度に変換された内部インピーダンスと放電時電池電圧の関係を示す特性図である。 図５は、本発明の第１実施形態に係る蓄電池充電状態検知装置の検知対象となる蓄電池の内部インピーダンスと開回路電圧との関係を示す特性図である。 図６は、本発明の第１実施形態に係る蓄電池充電状態検知方法を示すフローチャートである。 図７は、本発明の第２実施形態に係る蓄電池充電状態検知装置を示す構成図である。 図８は、蓄電池の温度と内部インピーダンスの関係を示す特性図である。 図９は、充電池の開回路電圧と充電状態の関係の一例を示す特性図である。 図１０は、本発明の第２実施形態に係る蓄電池充電状態検知装置の検知対象となる蓄電池の所定温度下の内部インピーダンスと開回路電圧の関係を示し、充電状態をパラメータとして示した特性図である。 図１１は、本発明の第２実施形態に係る蓄電池充電状態検知装置の検知対象となる充電池における開回路電圧と充電状態の関係を示す線形関数の傾きと切片のそれぞれの内部インピーダンス依存性を示す図である。 図１２は、本発明の第２実施形態に係る蓄電池充電状態検知装置において、図１１の特性図を用いて設定された回路電圧と充電状態の関係を示す線形関数である。 図１３は、本発明の第２実施形態に係る蓄電池充電状態検知装置による検知対象となる蓄電池の実測による充電状態と演算により算出した充電状態の誤差を示す図である。 図１４は、本発明の第２実施形態に係る蓄電池充電状態検知方法を示すフローチャートである。 図１５は、本発明の実施形態に係る蓄電池充電状態検知装置又は方法による検知対象となる内部インピーダンスと温度の関係を示す特性図である。 図１６は、本発明の実施形態に係る蓄電池充電状態検知装置又は方法による検知対象となる内部インピーダンスと充電状態の関係を示す特性図である。 図１７は、本発明の第３実施形態に係る蓄電池充電状態検知装置を示す構成図である。 図１８は、本発明の第３実施形態に係る蓄電池充電状態検知装置の検知対象となる蓄電池の内部インピーダンスと開回路電圧との関係を示す特性図であって、充電状態の範囲を複数に分けて、それらの範囲に含まれる内部インピーダンスと開回路電圧のマトリクスを示す特性図である。 図１９は、本発明の第３実施形態に係る蓄電池充電状態検知方法であって図１８に示す特性図を用いるＳＯＣ検知方法を示すフローチャートである。

符号の説明

１：蓄電池
２：負荷
１０：蓄電池充電状態検知部
１１：内部インピーダンス測定手段
１２：ＯＣＶ測定手段
１３：ＯＣＶ補正手段
１４：補正用データメモリ部
１６：ＳＯＣ値算出手段
１７：ＳＯＣ値出力手段
２１：内部インピーダンス補正手段
２５：係数設定手段
２６：ＳＯＣ−ＯＣＶ特性メモリ部
３１：データメモリ部
３２：ＳＯＣレベル算出手段
３３：ＳＯＣレベル出力手段

Claims (15)

1. 蓄電池の内部インピーダンスを測定し、
   前記蓄電池の安定時電池電圧を測定し、
   前記内部インピーダンスの前記測定値に基づいて設定された前記安定時電池電圧と充電状態の関係を示す関数を用いて、前記安定時電池電圧の前記測定値から前記蓄電池の充電状態を求める
   ことを特徴とする蓄電池充電状態検知方法。
2. 前記内部インピーダンスの測定値の大きさに応じて前記安定時電池電圧の測定値を嵩上げ補正し、
   前記安定時電池電圧の補正値を、前記安定時電池電圧と前記充電状態の関係を示す関数に代入することにより前記充電状態を求めることを特徴とする請求項１に記載の蓄電池充電状態検知方法。
3. 前記安定時電池電圧と前記充電状態の関係を示す前記関数の係数、定数の少なくとも一方を前記内部インピーダンスの前記測定値に応じて補正することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の蓄電池充電状態検知方法。
4. 前記関数は線形関数であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の蓄電池充電状態検知方法。
5. 前記線形関数は、前記充電状態をｙ、前記安定時電池電圧をｘとしてｙ＝ａｘ＋ｂ（但し、ａは係数、ｂは定数）で表されることを特徴とする請求項４に記載の蓄電池充電状態検知方法。
6. 前記内部インピーダンスは、測定時の前記蓄電池の温度における実測値を所定温度における値に換算されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一つに記載の蓄電池充電状態検知方法。
7. 前記内部インピーダンスは、前記所定温度における前記値を前記充電状態に基づいてさらに補正されることを特徴とする請求項６に記載の蓄電池充電状態検知方法。
8. 蓄電池の内部インピーダンスを測定する内部インピーダンス測定手段と、
   前記蓄電池の安定時電池電圧を測定する電圧測定手段と、
   前記内部インピーダンスの前記測定値に基づいて設定された前記安定時電池電圧と充電状態の関係を示す関数を用いて、前記安定時電池電圧の前記測定値から前記蓄電池の充電状態を求める充電状態演算手段と
   を有することを特徴とする蓄電池充電状態検知装置。
9. 前記内部インピーダンス測定手段により測定された前記内部インピーダンスの測定値の大きさに応じて前記安定時電池電圧の測定値を嵩上げ補正する安定時電池電圧補正手段を更に有し、
   前記充電状態演算手段は、前記安定時電池電圧の補正値を、前記安定時電池電圧と前記充電状態の関係を示す関数に代入することにより前記充電状態を求める演算手段を有していることを特徴とする請求項８に記載の蓄電池充電状態検知装置。
10. 前記安定時電池電圧と前記充電状態の関係を示す前記関数の係数、定数の少なくとも一方を前記内部インピーダンス測定手段により測定された値に応じて補正する係数設定手段を有することを特徴とする請求項９に記載の蓄電池充電状態検知装置。
11. 前記関数は線形関数であることを特徴とする請求項９乃至請求項１０のいずれか１つに記載の蓄電池充電状態検知装置。
12. 前記線形関数は、前記充電状態をｙ、前記安定時電池電圧をｘとしてｙ＝ａｘ＋ｂ（但し、ａは係数、ｂは定数）で表されることを特徴とする請求項１１に記載の蓄電池充電状態検知装置。
13. 前記内部インピーダンス測定手段は、前記内部インピーダンス測定手段による測定値と前記蓄電池の温度の測定値とに基づいて、前記内部インピーダンスの前記測定値を所定温度における値に換算して出力することを特徴とする請求項８乃至請求項１２のいずれか１つに記載の蓄電池充電状態検知装置。
14. 前記内部インピーダンス測定手段は、前記充電状態算出手段により求められた前記充電状態に基づいて、前記内部インピーダンスの前記所定温度における前記値をさらに補正して出力することを特徴とする請求項１３に記載の蓄電池充電状態検知装置。
15. 前記蓄電池には、前記蓄電池の前記温度を検出して前記内部インピーダンス測定手段に温度データを送る温度センサが取り付けられていることを特徴とする請求項１３又は請求項１４に記載の蓄電池状態検知装置。

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