JP5242997B2 - バッテリ状態管理方法及びバッテリ状態管理装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジン始動の際に取得した車載バッテリの電圧値に基づき、バッテリの状態を管理するバッテリ状態管理方法、及びバッテリ状態管理装置に関する。

従来、劣化度合（以下、ＳＯＨ：State Of Health という）、及び充電率（以下、ＳＯＣ：State Of Charge という）等のバッテリの状態の検出を、エンジン始動時等の放電時におけるバッテリの電圧降下特性に基づいて行う、特許文献１等の技術がある。ＳＯＨは、バッテリの満充電容量の基準満充電容量に対する割合で表され、ＳＯＣは、バッテリの充電残容量の満充電容量に対する割合で表される。前記電圧降下特性はバッテリ放電時の車両固有の負荷と密接に関係するため、この種の従来技術では、バッテリの状態評価のための各種のパラメータを車種ごとに個別に設定するようになっていた。
しかし、上述の従来技術では、バッテリの状態評価のための各種のパラメータを車種ごとに個別に設定するため、パラメータの設定のための人的及び装置的コストが増大するとともに、同一車種内の車両個体差によるばらつきには対応できないという問題があった。

そこで、特許文献２には、新品のバッテリが満充電状態である場合の開放電圧値である基準開放電圧値と、前記バッテリに所定の負荷を接続し、放電した場合の出力電圧値である基準下限電圧値と、該バッテリの開放電圧の変化に対する内部抵抗変化率に関する情報とを用いて、車輌固有のエンジン始動時の負荷に対する該バッテリの基準放電特性を導出し、該基準放電特性を用いてバッテリの状態を管理する方法の発明が開示されている。
特開２００４−１９０６０４号公報 特開２００６−２８０１９４号公報

特許文献１、及び特許文献２等の従来のバッテリ状態管理方法においては、ＳＯＨの算出値の誤差は、ＳＯＣに依存するため、ＳＯＣの大きさによって、ＳＯＨの精度が変化するという問題があった。
図７は、ＳＯＣの真値と、各測定点において、特許文献２のバッテリ状態管理方法により求めたＳＯＨの誤差との関係を調べた結果を示すグラフである。なお、この図においては、ＳＯＣの真値、ＳＯＨの誤差ともに、百分率ではなく、１に対する比率で示してある。また、ＳＯＨの誤差はＳＯＨの真値に対する絶対値で示してある。
図７より、ＳＯＣの真値が０．５以下である場合は、誤差が略１５％以下であるが、ＳＯＣの真値が０．６を超える場合、ＳＯＨの誤差が２０％を超える場合があることが分かる。すなわち、図７の場合の測定点数では、ＳＯＨの経時的変化は小さいのに対し、各測定点におけるＳＯＨの算出値の誤差が大きいことが分かる。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、複数回のＳＯＨの算出値を統計処理してＳＯＨの補正値を求めることにより、ＳＯＨの算出値の誤差が低減され、良好にバッテリの状態を管理することができるバッテリ状態管理方法、及びバッテリ状態管理装置を提供することを目的とする。

さらに、本発明は、指数平滑法における係数αを充電率の値に対応させて変更することにより、充電率が高い場合に誤差が大きくなっていたＳＯＨの算出値を、誤差が低減するように補正することができるバッテリ状態管理方法を提供することを目的とする。

また、本発明は、指数平滑法における係数αを、ＳＯＣの関数に基づいて、α′に補正することにより、ＳＯＣの全域において、ＳＯＨの算出値の誤差が良好に低減されるバッテリ状態管理方法、及びバッテリ状態管理装置を提供することを目的とする。

そして、本発明は、パラメータの数が少なく、同一車種内の車両個体差によるばらつきを考慮した状態で、ＳＯＨ及びＳＯＣを容易に算出することができるバッテリ状態管理方法を提供することを目的とする。

第１発明に係るバッテリ状態管理方法は、エンジンに連動して発電する車載発電機によって充電されるバッテリの満充電容量の、基準満充電容量に対する割合で表される前記バッテリの劣化度合、及び前記バッテリの充電残容量の、満充電容量に対する割合で表される前記バッテリの充電率をエンジンの始動に際し算出して、バッテリの状態を管理するバッテリ状態管理方法において、前記充電率と前記劣化度合の誤差との関係に基づいて求められた前記充電率の関数Ｆ(soc) を記憶しておき、複数回の前記劣化度合の算出値を統計処理して、前記劣化度合の補正値を求め、前記統計処理は、次の式（1）により前記補正値を求める処理であることを特徴とする。
Ｙ _n ＝Ｙ _an ×α′＋Ｙ _n-1 ×（１−α′） ・・・（１）
但し、Ｙ _n ：第ｎ回目の劣化度合の補正値（ｎは自然数）
Ｙ _an ：第ｎ回目の劣化度合の算出値
α：充電率と劣化度合の誤差との関係に基づいて決定される係数
α′：係数、α′＝α／｛１＋Ｆ(soc) ｝
soc ：充電率の算出値

第２発明に係るバッテリ状態管理方法は、第１発明において、基準のバッテリが満充電状態である場合の開放電圧値である基準開放電圧値Ｖ_OIF 、基準内部抵抗値Ｒ_BIF 、前記バッテリに所定の負荷を接続し、放電した場合の出力電圧値である基準下限電圧値Ｖ_LIF 、及び前記バッテリの充電残容量が所定値（例えば０）である場合の開放電圧値である最低基準開放電圧値Ｖ_OIE とを計測して記憶し、前記バッテリの充電残容量が低下した場合の開放電圧値Ｖ_OIにおける内部抵抗値Ｒ_BIの前記基準内部抵抗値Ｒ_BIF に対する変化率（Ｒ_BI／Ｒ_BIF ）を計測し、前記変化率（Ｒ_BI／Ｒ_BIF ）を前記開放電圧値Ｖ_OIの関数Ｆ（Ｖ_OI）として記憶し、前記関数Ｆ（Ｖ_OI）と、前記基準開放電圧値Ｖ_OIF 及び前記基準下限電圧値Ｖ_LIF と、次の式（２）
Ｖ_LI＝Ｖ_LK・Ｖ_OI／｛（Ｖ_OI−Ｖ_LK）・Ｆ（Ｖ_OI）＋Ｖ_LK｝ ・・・（２）
但し、Ｖ_LK＝Ｖ_LIF ・Ｖ_OI／Ｖ_OIF とを用いて、前記開放電圧値Ｖ_OIと、前記バッテリに所定の負荷を接続し、放電した場合の出力電圧値である下限電圧値Ｖ_LIとの関係を表す情報を導出しておき、使用開始後の前記バッテリにおける使用後開放電圧値Ｖ_ORと、前記バッテリにおける使用後下限電圧値Ｖ_LRとを計測し、前記情報によって与えられる前記開放電圧値Ｖ_OIと前記下限電圧値Ｖ_LIとの関係において、該下限電圧値Ｖ_LIが前記使用後下限電圧値Ｖ_LRと等しい値である場合の開放電圧値を対応開放電圧値Ｖ_OSとして導出し、前記基準開放電圧値Ｖ_OIF と前記使用後開放電圧値Ｖ_ORとの差である第１差分値の、前記基準開放電圧値Ｖ_OIF と前記対応開放電圧値Ｖ_OSとの差である第２差分値に対する割合として前記劣化度合の算出値を求め、使用開始後のバッテリの充電残容量が所定値（例えば０）である場合の開放電圧値である最低使用後開放電圧値Ｖ_ORE を、前記基準開放電圧値Ｖ_OIF と前記最低使用後開放電圧値Ｖ_ORE との差である第３差分値の、前記基準開放電圧値Ｖ_OIF と前記最低基準開放電圧値Ｖ_OIE との差である第４差分値に対する比が、前記第１差分値の前記第２差分値に対する比と等しくなるようにして導出し、前記使用後開放電圧値Ｖ_ORと前記最低使用後開放電圧値Ｖ_ORE との差である第５差分値の、前記基準開放電圧値Ｖ_OIF と前記最低使用後開放電圧値Ｖ_ORE との差である第６差分値に対する割合として前記充電率の算出値を求めることを特徴とする。

第３発明に係るバッテリ状態管理装置は、エンジンに連動して発電する車載発電機によって充電されるバッテリの満充電容量の、基準満充電容量に対する割合で表される前記バッテリの劣化度合、及び前記バッテリの充電残容量の、満充電容量に対する割合で表される前記バッテリの充電率をエンジンの始動に際し算出して、前記バッテリの状態を管理するバッテリ状態管理装置において、前記充電率と前記劣化度合の誤差との関係に基づいて求められた前記充電率の関数Ｆ(soc) を記憶する手段と、エンジン始動に際しての前記バッテリの開放電圧値と、該バッテリに所定の負荷を接続し、放電した場合の出力電圧値である下限電圧値とを計測する手段と、該手段により計測された前記開放電圧値、及び前記下限電圧値に基づき、前記劣化度合、及び前記充電率を算出する手段と、該手段により算出された複数回の前記劣化度合の算出値を統計処理して劣化度合の補正値を求める補正手段と、該補正手段により得られた前記補正値を記憶する手段とを備え、前記補正手段は、次の式（３）により前記補正値を求める手段であることを特徴とする。
Ｙ _n ＝Ｙ _an ×α′＋Ｙ _n-1 ×（１−α′） ・・・（３）
但し、Ｙ _n ：第ｎ回目の劣化度合の補正値（ｎは自然数）
Ｙ _an ：第ｎ回目の劣化度合の算出値
α：充電率と劣化度合の誤差との関係に基づいて決定される係数
α′：係数、α′＝α／｛１＋Ｆ(soc) ｝
soc ：充電率の算出値

ＳＯＨの経時的変化は緩やかであるのに対し、各エンジン始動時点間のＳＯＨの算出値の誤差は大きい。第１発明及び第３発明によれば、複数の前記時点で算出されたＳＯＨの算出値を統計処理して補正するので、ＳＯＨの算出値の誤差が低減し、バッテリの状態を良好に管理することができる。

第１発明及び第３発明によれば、指数平滑法によりＳＯＨの算出値を補正するので、今回のＳＯＨの算出値と前回のＳＯＨの補正値との差に、係数α′を乗じて得た修正値を前回のＳＯＨの補正値に加算して今回のＳＯＨの補正値を導出することになり、今回のＳＯＨの算出値の影響が低減される。α′は、ＳＯＣとＳＯＨの誤差との相関関係の蓄積されたデータによりシミュレートする等して、補正値と算出値との補正誤差が小さくなるように決定されるαを、ＳＯＣとＳＯＨの誤差との関係に基づいて決定したＳＯＣの関数に基づき補正してなるので、ＳＯＣの算出値の全域において、ＳＯＨの算出値の誤差が良好に低減される。
従って、バッテリの状態を良好に管理することができる。

第２発明によれば、パラメータの数が少なく、同一車種内の車両個体差によるばらつきを考慮した状態で、ＳＯＨ、及びＳＯＣを容易に、良好に算出することができ、バッテリの状態を良好に管理することができる。

以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき説明する。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るバッテリ状態管理装置２を備える電源制御装置１の概略構成を示すブロック図である。
電源制御装置１は、バッテリ（車載バッテリ）５と、バッテリ５の状態を管理するバッテリ状態管理装置２と、バッテリ５の出力電圧値（端子電圧値）を検出してバッテリ状態管理装置２に与える電圧センサ６とを備えている。バッテリ状態管理装置２は、マイクロコンピュータを用いてなり、記憶部３１及びタイマ３２を有する処理部３と、出力部４とを備えている。出力部４は、例えば液晶表示装置によって構成されており、バッテリ状態管理装置２の処理部３が推定したＳＯＣ、及びＳＯＨを表示することで、ユーザに警告を行う。

イグニッションスイッチ（以下、ＩＧ−ＳＷという）７をオンにすることにより、バッテリ５と点火装置８とが導通され、エンジン９の始動動作が開始される。
エンジン９が回転している場合、オルタネータ（交流発電機）１０によってエンジン９の回転力が電力エネルギーに変換され、発生した電力が負荷１１に供給されるとともに、余剰の電力を用いてバッテリ５の充電が行われる。

以下に、上述の構成のバッテリ状態管理装置２の処理部３の動作を、それを示す図２のフローチャートを参照しながら説明する。
まず、処理部３は、ＩＧ−ＳＷ７がオンされたか否かを判定する（Ｓ１）。処理部３は、ＩＧ−ＳＷ７がオンされていないと判定した場合、処理をステップＳ１へ戻す。
処理部３は、ＩＧ−ＳＷ７がオンされたと判定した場合、使用後開放電圧値Ｖ_OR、及び負荷Ｌ_s （バッテリ５の内部抵抗以外の負荷であって、負荷１１、スタータ、その他の抵抗要素等を含む）がバッテリ５に接続された場合の下限電圧値である使用後下限電圧値Ｖ_LRを電圧センサ６を介して取得し、記憶部３１に記憶させる（Ｓ２）。本実施の形態においては、使用後開放電圧値Ｖ_ORとして、ＩＧ−ＳＷ７のオン直前に取得された電圧値を用いるが、これに限定されるものではない。

次に、処理部３は、ＳＯＣ、ＳＯＨを算出する（Ｓ３）。
処理部３の記憶部３１には、以下の基準放電特性が記憶されている。
記憶部３１には、工場における車両組立完成時、出荷時、車両がエンドユーザに引き渡されたとき、又はエンドユーザに引き渡し後の一定期間内等のバッテリ５が新品、かつ満充電の状態にある場合の開放電圧値である基準開放電圧値Ｖ_OIF 、基準内部抵抗値Ｒ_BIF 、及びバッテリ５に所定負荷を接続し、放電した場合の出力電圧値である基準下限電圧値Ｖ_LIF 、及びバッテリ５の充電残容量が略０である場合の開放電圧値である最低基準開放電圧値Ｖ_OIE の計測値が記憶されている。

そして、記憶部３１には、新品のバッテリの充電残容量が低下した場合の開放電圧値Ｖ_OIにおける内部抵抗値Ｒ_BIの前記基準内部抵抗値Ｒ_BIF に対する変化率（Ｒ_BI／Ｒ_BIF ）の計測値が記憶され、次の式（４）に示す前記開放電圧値Ｖ_OIの関数Ｆ（Ｖ_OI）として記憶されている。
Ｆ（Ｖ_OI）＝Ｒ_BI／Ｒ_BIF ・・・（４）
前記関数Ｆ（Ｖ_OI）と、前記基準開放電圧値Ｖ_OIF 及び前記基準下限電圧値Ｖ_LIF と、上述の式（２）とを用いて、前記開放電圧値Ｖ_OIに対する下限電圧値Ｖ_LIの関係を示すグラフＧ1 が記憶されている。
図３に、前記開放電圧値Ｖ_OIに対する下限電圧値Ｖ_LIの関係を表すグラフＧ1 を示す。

上述の式（２）は、以下のようにして導出される。
エンジン始動時に新品のバッテリ５に接続されるエンジン始動時の負荷Ｌ_s の抵抗値をＲ_S とし、バッテリ５の内部抵抗値をＲ_B とし、バッテリ５の開放電圧値をＶ_OIとし、バッテリ５に負荷Ｌ_s を接続して放電を行わせた場合の出力電圧の最低値である下限電圧値をＶ_LIとすると、これらのパラメータＲ_S 、Ｒ_BI、Ｖ_OI、Ｖ_LIの間には、次の式（５）が成立する。
Ｒ_S ／Ｒ_BI＝Ｖ_LI／（Ｖ_OI−Ｖ_LI） ・・・（５）
ここで、式（４）よりＲ_BI＝Ｆ（Ｖ_OI）・Ｒ_BIF であるので、次の式（６）が得られる。
Ｒ_S ／（Ｆ（Ｖ_OI）・Ｒ_BIF ）＝Ｖ_LI／（Ｖ_OI−Ｖ_LI） ・・・（６）
また、パラメータＲ_S 、前記基準開放電圧値がＶ_OIF である場合の内部抵抗値Ｒ_BIF 、
Ｖ_OIF 、Ｖ_LIF の間には、次の式（７）が成立する。
Ｒ_S ／Ｒ_BIF ＝Ｖ_LIF ／（Ｖ_OIF −Ｖ_LIF ） ・・・（７）
式（７）の右辺を式（６）のパラメータＲ_S ／Ｒ_BIF に代入したものをパラメータＶ_LIについて解くことで、前記式（２）が得られる。

処理部３は、記憶部３１に記憶された前記使用後開放電圧値Ｖ_OR、使用後下限電圧値Ｖ_LR、及び前記グラフＧ1 を用いて、ＳＯＣ、及びＳＯＨを求める。なお、図３には、使用後のバッテリ５の放電特性を表すグラフＧ2 も示してある。
まず、ＳＯＨの算出処理について説明する。処理部３は、記憶部３１に記憶されている前記グラフＧ1 上における下限電圧値が使用後下限電圧値Ｖ_LRと等しい値である場合の開放電圧値を対応開放電圧値Ｖ_OSとして導出する。又は、前記式（２）における変数Ｖ_LIに使用後下限電圧値Ｖ_LRを代入した場合の変数Ｖ_OIの値を対応開放電圧値Ｖ_OSとして導出する。

次に、基準開放電圧値Ｖ_OIF と使用後開放電圧値Ｖ_ORとの差である第１差分値Ｄ11の、基準開放電圧値Ｖ_OIF と対応開放電圧値Ｖ_OSとの差である第２差分値Ｄ12に対する割合を求めることにより、その時点におけるバッテリ５のＳＯＨが求められる。

次に、ＳＯＣの算出処理について説明する。この算出処理は、ＳＯＨの算出処理において取得された使用後下限電圧値Ｖ_LR及び対応開放電圧値Ｖ_OSを用いて行われる。
その時点におけるバッテリ５の充電残容量が０である場合の開放電圧値である最低使用後開放電圧値Ｖ_ORE が、次のようにして導出される。すなわち、予め取得された基準開放電圧値Ｖ_OIF と最低使用後開放電圧値Ｖ_ORE との差である第３差分値Ｄ13の、基準開放電圧値Ｖ_OIF と最低基準開放電圧値Ｖ_OIE との差である第４差分値Ｄ14に対する比が、前記第２差分値Ｄ12に対する前記第１差分値Ｄ11の比と等しくなるようにして、最低使用後開放電圧値Ｖ_ORE が導出される。

そして、使用後開放電圧値Ｖ_ORと最低使用後開放電圧値Ｖ_ORE との差である第５差分値Ｄ15の、基準開放電圧値Ｖ_OIF と最低使用後開放電圧値Ｖ_ORE との差である第６差分値Ｄ16に対する割合を求めることにより、その時点におけるバッテリ５のＳＯＣが求められる。

処理部３は、次の式（８）に従い、上述のようにして求めたＳＯＨの補正値Ｙ_n を算出する（Ｓ４）。
Ｙ_n ＝（Ｙ_a(n-9)＋Ｙ_a(n-8)＋Ｙ_a(n-7)＋Ｙ_a(n-6)＋Ｙ_a(n-5)＋Ｙ_a(n-4)＋Ｙ_a(n-3)＋Ｙ_a(n-2)＋Ｙ_a(n-1)＋Ｙ_an）／１０ ・・・（８）
但し、Ｙ_n ：第ｎ回目のＳＯＨの補正値
Ｙ_an：第ｎ回目のＳＯＨの算出値
処理部３は、今回の算出値を含む、過去１０回の算出値を相加平均して、Ｙ_n を求める。
そして、処理部３は、ステップＳ５により得られたＳＯＨの補正値Ｙ_n を記憶部３１に記憶させる（Ｓ５）。

上述の図７のグラフについて説明したように、ＳＯＣが０．７（７０％）を超える場合、誤差が２０％を超えるので、ＳＯＣの算出値が０．７を超える場合、該算出値を相加平均により補正した場合においても、誤差が大きくなると考えられる。よって、この相加平均によりＳＯＨの算出値を補正する方法は、ＳＯＣの算出値が０．７（７０％）以下である場合に適用するのが好ましく、ＳＯＣの算出値が０．６（６０％）以下である場合に適用するのがより好ましく、０．５（５０％）以下である場合に適用するのがさらに好ましい。

本実施の形態においては、ＳＯＨの算出値のばらつきが容易に均され、ＳＯＨの算出値の誤差が低減され、バッテリの状態を良好に管理することができる。
なお、今回の算出値を含む、過去１０回の算出値を相加平均する場合には限定されない。

実施の形態２．
実施の形態２においては、実施の形態１に係る電源制御装置１を用いる。そして、本実施の形態においては、処理部３が上述した処理手順のステップＳ４において、ＳＯＨの補正値Ｙ_n を求める場合の算出式が前記式（８）と異なる。処理部３は、次の式（９）によりＳＯＨの補正値Ｙ_n を求める。
Ｙ_n ＝Ｙ_an×α＋Ｙ_n-1 ×（１−α） ・・・（９）
但し、Ｙ_n ：第ｎ回目のＳＯＨの補正値（ｎは自然数）
Ｙ_an：第ｎ回目のＳＯＨの算出値
Ｙ_n-1 ：第（ｎ−１）回目のＳＯＨの補正値

係数αは、ＳＯＣとＳＯＨの誤差との相関関係に基づいて決定される。係数αの一例として１／１６が挙げられる。
Ｙ_n-1に第（ｎ−１）回目のＳＯＨの補正値を代入する代わりに、第（ｎ−１）回目以前のｍ回（例えばｍ＝１０）のＳＯＨの算出値の平均値を代入することにしてもよい。これにより、ＳＯＨの誤差がさらに低減する。

式（９）は、次の式（１０）のように変形できる。
Ｙ_n ＝α×（Ｙ_an−Ｙ_n-1 ）＋Ｙ_n-1 ・・・（１０）
本実施の形態においては、指数平滑法によりＳＯＨの算出値Ｙ_anを補正するので、式（１０）に示されるように、今回のＳＯＨの算出値Ｙ_anと前回のＳＯＨの補正値Ｙ_n-1 との差に、ＳＯＣとＳＯＨの誤差との相関関係から求まる係数αを乗じて得た修正値を、前回のＳＯＨの補正値Ｙ_n-1 に加算して今回のＳＯＨの補正値Ｙ_n を導出することになり、今回のＳＯＨの算出値Ｙ_anの影響が低減される。
従って、ＳＯＨの算出値の誤差が良好に低減され、バッテリの状態を良好に管理することができる。

図７に示したように、ＳＯＣが０．７（７０％）を超える場合、誤差が２０％を超えるので、ＳＯＣの算出値が０．７を超える場合、ＳＯＨの算出値を指数平滑法により補正する場合であっても、誤差が大きくなることがあると考えられる。従って、本実施の形態に係る指数平滑化法によりＳＯＨの算出値を補正する方法は、ＳＯＣの算出値が０．７（７０％）以下である場合に適用するのが好ましい。

実施の形態３．
本発明の実施の形態３においては、実施の形態１に係る電源制御装置１を用いる。そし
て、本実施の形態においては、処理部３が上述した処理手順のステップＳ４において、ＳＯＨの補正値Ｙ_n を求める場合の算出式が前記式（９）と異なる。処理部３は、次の式（１１）によりＳＯＨの補正値Ｙ_n を求める。
Ｙ_n ＝Ｙ _an ×α′＋Ｙ_n-1 ×（１−α′） ・・・（１１）
但し、α′：係数、α′＝α／｛１＋Ｆ(soc) ｝
Ｆ(soc) ：ＳＯＣとＳＯＨの誤差との関係に基づいて決定したＳＯＣの関数
soc ：ＳＯＣの算出値

図４に、ＳＯＣの真値とＳＯＨの算出値の誤差との関係を調べた結果に基づいて求められた関数Ｆ(soc) を表すグラフＧ3 を示す。図４において、横軸はＳＯＣの算出値であり、縦軸はＦ(soc)である。図４中、点プロットにより、ＳＯＣの真値とＳＯＨの算出値の誤差との関係を示してある。
記憶部３１には、この関数Ｆ(soc) が記憶されている。関数Ｆ(soc) は、次の式（１２）で示される。
Ｆ(soc) ＝0.7414×(soc)² −0.1484×(soc) ・・・（１２）
本実施の形態においては、式（１２）のsoc に、ステップＳ３で求めたＳＯＣの算出値を代入し、得られたＦ(soc) を式（１１）に代入して、Ｙ_n を求める。

本実施の形態においては、α′をＳＯＣの値に対応させて変化させている。すなわち、誤差が大きくなる高ＳＯＣ側においては、α′が小さくなり、今回のＳＯＣの算出値の寄与度を小さくしている。従って、高ＳＯＣ側でＳＯＨの算出値の誤差が小さくなり、ＳＯＣの算出値の全域において、ＳＯＨの算出値の誤差が良好に低減され、バッテリの状態を良好に管理することができる。

なお、実施の形態２と同様に、Ｙ_n-1に第（ｎ−１）回目以前のｍ回のＳＯＨの算出値の平均値を代入することにしてもよい。
また、本実施の形態においては、Ｆ(soc) の値はＳＯＨの誤差の値と一致しているがこれに限定されるものではなく、Ｆ(soc) は、ＳＯＣとＳＯＨの誤差との関係に基づいて設定されるものであればよい。

実施の形態４．
本発明の実施の形態４においては、実施の形態１に係る電源制御装置１を用いる。そして、本実施の形態においては、実施の形態３と同様に、ＳＯＣの算出値に対応させてα′を変更させるが、α′に係る関数Ｆ(soc) が実施の形態３と異なる。
図５に、ＳＯＣの真値とＳＯＨの算出値の誤差との関係を調べた結果に基づいて求められた関数Ｆ(soc) を表すグラフＧ4 を示す。図５において、横軸はＳＯＣの算出値であり、縦軸はＦ(soc) である。

図５のグラフＧ4 に示したように、算出したＳＯＣが０．５（５０％）以下である場合、Ｆ(soc) は一定である。Ｆ(soc) の一例として、１／１６が挙げられる。前記式（１１）において、Ｆ(soc) ＝１／１６と一定にした状態でＹ_n が算出される。
ＳＯＣが０．５（５０％）を超える場合、Ｆ(soc) は次の式（１３）で示される。
Ｆ(soc) ＝ｃ×(soc) ＋ｄ ・・・（１３）
但し、ｃ、ｄ：定数
ＳＯＣが０．５を超える場合、式（１３）のsoc に、ステップＳ４で求めたＳＯＣの算出値を代入し、得られたＦ(soc) を式（１１）に代入して、Ｙ_n を求める。
なお、算出したＳＯＣが０．５（５０％）以下である場合、前記式（１１）ではなく、前記式（１０）を用い、式（１０）のαに１／１６を代入することにしてもよい。

本実施の形態においては、指数平滑法における係数α′をＳＯＣの値に対応させて変更するので、ＳＯＣが高い場合に誤差が大きくなっていたＳＯＨの算出値を、誤差が低減するように補正することができる。従って、バッテリの状態を良好に管理することができる。

以下、実施例に基づき具体的に説明する。
［実施例１］
前記実施の形態１に係るバッテリ状態管理方法に従い、前記式（８）を用いて、今回のＳＯＨの算出値を含む、過去１０回の算出値の平均値（１０点移動平均）をＳＯＨの補正値Ｙ_n とした。ＳＯＣは５０％未満である。

［実施例２］
前記実施の形態２に係るバッテリ状態管理方法に従い、前記式（９）を用いて、ＳＯＨの補正値Ｙ_n を得た。

［比較例１］
実施の形態１に係るバッテリ状態管理方法と同様にして、ＳＯＨの算出値を求めたが、ＳＯＨの算出値の補正はしなかった。

図６は、測定回数と、実施例１、実施例２、及び比較例１により得られたＳＯＨの値との関係を示したグラフである。横軸は測定回数であり、縦軸はＳＯＨの値（実施例１及び２はＳＯＨの補正値、比較例１はＳＯＨの算出値）である。
図６のグラフにおける測定回数では、ＳＯＨの経時的変化は小さく、ＳＯＨの値のばらつきは、測定誤差と考えられる。

図６より、実施例１及び２は、比較例１と比較して誤差が１０％以内と小さくなっており、特に実施例２の場合、測定回数の値が大きくなるに従い、誤差が数％以内に収まっていることが分かる。
以上より、ＳＯＨの算出値を相加平均、指数平滑法等の統計処理により補正する本発明のバッテリ状態管理方法によれば、ＳＯＨの誤差が低減し、バッテリの状態を良好に管理することができることが確認された。

なお、前記実施の形態１乃至４においては、ＳＯＨの算出値を相加平均、又は指数平滑法により補正した場合につき説明しているが、これに限定されるものではなく、得られた複数回のＳＯＨの算出値の中央値、最頻値等を補正値として用いる等、他の統計処理によりＳＯＨの算出値を補正することにしてもよい。
さらに、ＳＯＨ、ＳＯＣの算出方法も前記実施の形態１乃至４において説明した方法に限定されない。

また、前記実施の形態１乃至４においては、処理部３のステップＳ３の処理で、ＩＧ−ＳＷ７のオンに際して取得した使用後開放電圧値Ｖ_ORを用いてＳＯＣ、ＳＯＨを算出する場合につき説明しているがこれに限定されるものではない。使用後開放電圧値Ｖ_ORから、該使用後開放電圧値Ｖ_ORを取得した時点における分極分の電圧値を減じて、使用後開放電圧値Ｖ_ORを補正し、これを用いてＳＯＣ、ＳＯＨを算出することにしてもよい。

実施の形態１に係るバッテリ状態管理装置を備える電源制御装置の概略構成を示すブロック図である。 バッテリ状態管理装置の処理部の動作を示すフローチャートである。 開放電圧値に対する下限電圧値の関係を示すグラフである。 ＳＯＣの真値とＳＯＨの算出値の誤差との関係を調べた結果に基づいて求められた関数Ｆ(soc) を示すグラフである。 ＳＯＣの真値とＳＯＨの算出値の誤差との関係を調べた結果に基づいて求められた関数Ｆ(soc) を表すグラフである。 測定回数と、実施例１、実施例２、及び比較例１により得られたＳＯＨの値との関係を示したグラフである。 ＳＯＣの真値と、各測定点において、特許文献２のバッテリ状態管理方法により求めたＳＯＨの誤差との関係を調べた結果を示すグラフである。

符号の説明

１ 電源制御装置
２ バッテリ状態管理装置
３ 処理部
３１ 記憶部
３２ タイマ
４ 出力部
５ バッテリ
６ 電圧センサ
７ イグニッションスイッチ
８ 点火装置
９ エンジン
１０ オルタネータ
１１ 負荷

Claims (3)

1. エンジンに連動して発電する車載発電機によって充電されるバッテリの満充電容量の、基準満充電容量に対する割合で表される前記バッテリの劣化度合、及び前記バッテリの充電残容量の、満充電容量に対する割合で表される前記バッテリの充電率をエンジンの始動に際し算出して、バッテリの状態を管理するバッテリ状態管理方法において、
   前記充電率と前記劣化度合の誤差との関係に基づいて求められた前記充電率の関数Ｆ(soc) を記憶しておき、
   複数回の前記劣化度合の算出値を統計処理して、前記劣化度合の補正値を求め、
   前記統計処理は、次の式（1）により前記補正値を求める処理であることを特徴とするバッテリ状態管理方法。
   Ｙ _n ＝Ｙ _an ×α′＋Ｙ _n-1 ×（１−α′） ・・・（１）
   但し、Ｙ _n ：第ｎ回目の劣化度合の補正値（ｎは自然数）
   Ｙ _an ：第ｎ回目の劣化度合の算出値
   α：充電率と劣化度合の誤差との関係に基づいて決定される係数
   α′：係数、α′＝α／｛１＋Ｆ(soc) ｝
   soc ：充電率の算出値
2. 基準のバッテリが満充電状態である場合の開放電圧値である基準開放電圧値Ｖ_OIF 、基準内部抵抗値Ｒ_BIF 、前記バッテリに所定の負荷を接続し、放電した場合の出力電圧値である基準下限電圧値Ｖ_LIF 、及び前記バッテリの充電残容量が所定値（例えば０）である場合の開放電圧値である最低基準開放電圧値Ｖ_OIE とを計測して記憶し、
   前記バッテリの充電残容量が低下した場合の開放電圧値Ｖ_OIにおける内部抵抗値Ｒ_BIの前記基準内部抵抗値Ｒ_BIF に対する変化率（Ｒ_BI／Ｒ_BIF ）を計測し、前記変化率（Ｒ_BI／Ｒ_BIF ）を前記開放電圧値Ｖ_OIの関数Ｆ（Ｖ_OI）として記憶し、
   前記関数Ｆ（Ｖ_OI）と、前記基準開放電圧値Ｖ_OIF 及び前記基準下限電圧値Ｖ_LIF と、
   次の式（２）
   Ｖ_LI＝Ｖ_LK・Ｖ_OI／｛（Ｖ_OI−Ｖ_LK）・Ｆ（Ｖ_OI）＋Ｖ_LK｝ ・・・（２）
   但し、Ｖ_LK＝Ｖ_LIF ・Ｖ_OI／Ｖ_OIF と
   を用いて、前記開放電圧値Ｖ_OIと、前記バッテリに所定の負荷を接続し、放電した場合の出力電圧値である下限電圧値Ｖ_LIとの関係を表す情報を導出しておき、
   使用開始後の前記バッテリにおける使用後開放電圧値Ｖ_ORと、前記バッテリにおける使用後下限電圧値Ｖ_LRとを計測し、
   前記情報によって与えられる前記開放電圧値Ｖ_OIと前記下限電圧値Ｖ_LIとの関係において、該下限電圧値Ｖ_LIが前記使用後下限電圧値Ｖ_LRと等しい値である場合の開放電圧値を対応開放電圧値Ｖ_OSとして導出し、
   前記基準開放電圧値Ｖ_OIF と前記使用後開放電圧値Ｖ_ORとの差である第１差分値の、前記基準開放電圧値Ｖ_OIF と前記対応開放電圧値Ｖ_OSとの差である第２差分値に対する割合として前記劣化度合の算出値を求め、
   使用開始後のバッテリの充電残容量が所定値（例えば０）である場合の開放電圧値である最低使用後開放電圧値Ｖ_ORE を、前記基準開放電圧値Ｖ_OIF と前記最低使用後開放電圧値Ｖ_ORE との差である第３差分値の、前記基準開放電圧値Ｖ_OIF と前記最低基準開放電圧値Ｖ_OIE との差である第４差分値に対する比が、前記第１差分値の前記第２差分値に対する比と等しくなるようにして導出し、
   前記使用後開放電圧値Ｖ_ORと前記最低使用後開放電圧値Ｖ_ORE との差である第５差分値の、前記基準開放電圧値Ｖ_OIF と前記最低使用後開放電圧値Ｖ_ORE との差である第６差分値に対する割合として前記充電率の算出値を求める請求項１に記載のバッテリ状態管理方法。
3. エンジンに連動して発電する車載発電機によって充電されるバッテリの満充電容量の、基準満充電容量に対する割合で表される前記バッテリの劣化度合、及び前記バッテリの充電残容量の、満充電容量に対する割合で表される前記バッテリの充電率をエンジンの始動に際し算出して、前記バッテリの状態を管理するバッテリ状態管理装置において、
   前記充電率と前記劣化度合の誤差との関係に基づいて求められた前記充電率の関数Ｆ(soc) を記憶する手段と、
   エンジン始動に際しての前記バッテリの開放電圧値と、該バッテリに所定の負荷を接続し、放電した場合の出力電圧値である下限電圧値とを計測する手段と、
   該手段により計測された前記開放電圧値、及び前記下限電圧値に基づき、前記劣化度合、及び前記充電率を算出する手段と、
   該手段により算出された複数回の前記劣化度合の算出値を統計処理して劣化度合の補正値を求める補正手段と、
   該補正手段により得られた前記補正値を記憶する手段と
   を備え、
   前記補正手段は、次の式（３）により前記補正値を求める手段であることを特徴とするバッテリ状態管理装置。
   Ｙ _n ＝Ｙ _an ×α′＋Ｙ _n-1 ×（１−α′） ・・・（３）
   但し、Ｙ _n ：第ｎ回目の劣化度合の補正値（ｎは自然数）
   Ｙ _an ：第ｎ回目の劣化度合の算出値
   α：充電率と劣化度合の誤差との関係に基づいて決定される係数
   α′：係数、α′＝α／｛１＋Ｆ(soc) ｝
   soc ：充電率の算出値

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