JPH09304490A - 電池の残容量推定方法 - Google Patents
電池の残容量推定方法Info
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- JPH09304490A JPH09304490A JP8114874A JP11487496A JPH09304490A JP H09304490 A JPH09304490 A JP H09304490A JP 8114874 A JP8114874 A JP 8114874A JP 11487496 A JP11487496 A JP 11487496A JP H09304490 A JPH09304490 A JP H09304490A
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- Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電池の放電時における放電電流と出力電圧を
測定し、その各測定値より求めた放電電流及び出力電圧
の変化特性に基づいて電池の最大出力値を算出し、その
算出値に基づいて電池の残容量を推定するようにした、
電池の残容量推定方法において、急激な負荷変動直後の
電池の不安定な電圧情報を取り込むことなく、電池の残
容量を的確に推定できるようにして、その残容量の推定
精度を高める。 【解決手段】 放電時における電池の負荷変動が所定の
限界レベルを超えた急激な負荷変動状態では、前記推定
方法による残容量の推定を禁止する。
測定し、その各測定値より求めた放電電流及び出力電圧
の変化特性に基づいて電池の最大出力値を算出し、その
算出値に基づいて電池の残容量を推定するようにした、
電池の残容量推定方法において、急激な負荷変動直後の
電池の不安定な電圧情報を取り込むことなく、電池の残
容量を的確に推定できるようにして、その残容量の推定
精度を高める。 【解決手段】 放電時における電池の負荷変動が所定の
限界レベルを超えた急激な負荷変動状態では、前記推定
方法による残容量の推定を禁止する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電池、特に鉛蓄電
池、ニッケルカドミウムバッテリ、リチウムイオンバッ
テリ等の二次電池の残容量をリアルタイムで推定するの
に好適な、電池の残容量推定方法に関する。
池、ニッケルカドミウムバッテリ、リチウムイオンバッ
テリ等の二次電池の残容量をリアルタイムで推定するの
に好適な、電池の残容量推定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】電池の残容量計に用いられる残容量推定
方法としては、例えば電池の放電時における放電特性、
即ち電流−電圧特性が電池の残容量に応じて変化するこ
とに着目した最大出力推定法が知られている。この方法
は、電池の放電時において変動する負荷に対する電池の
放電電流と出力電圧をそれぞれ測定し、その各測定値よ
り電流−電圧特性の関係式（一般にその特性Ｌは図１に
示すように放電電流の増加に伴って出力電圧が略直線的
に減少変化する、即ち一次関数式に近似できる）を算出
して、その関係式より電池の最大出力値ＰMAX を算出
し、その最大出力値ＰMAX の算出値と、予め実験的に作
られた最大出力値及び残容量の相関マップとを照合する
ことにより、実際の電池の残容量を推定しようとするも
のである。
方法としては、例えば電池の放電時における放電特性、
即ち電流−電圧特性が電池の残容量に応じて変化するこ
とに着目した最大出力推定法が知られている。この方法
は、電池の放電時において変動する負荷に対する電池の
放電電流と出力電圧をそれぞれ測定し、その各測定値よ
り電流−電圧特性の関係式（一般にその特性Ｌは図１に
示すように放電電流の増加に伴って出力電圧が略直線的
に減少変化する、即ち一次関数式に近似できる）を算出
して、その関係式より電池の最大出力値ＰMAX を算出
し、その最大出力値ＰMAX の算出値と、予め実験的に作
られた最大出力値及び残容量の相関マップとを照合する
ことにより、実際の電池の残容量を推定しようとするも
のである。
【０００３】そして斯かる最大出力推定法を開示する先
行技術文献としては、例えば特公平１−３９０６９号公
報や特開平７−２０２１６号公報がある。
行技術文献としては、例えば特公平１−３９０６９号公
報や特開平７−２０２１６号公報がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の最
大出力推定法では、放電時における電池の出力電圧が負
荷の急激な変動に対して過渡的な変化状態を経てから安
定するということが何も考慮されていない。即ち、急激
な負荷変動の直後には、例えば図２に例示するように電
池の出力電圧Ｅは安定しておらず、これが、前述の放電
電流と出力電圧との関係式（電流−電圧特性）を求める
際のばらつきを大きくする要因となってしまい（例えば
図５の（Ａ）のデータのばらつき具合を参照）、それだ
け関係式から算出される電池の最大出力値ＰMAX の算出
精度が低下し、延いては残容量の推定精度が低下するの
である。
大出力推定法では、放電時における電池の出力電圧が負
荷の急激な変動に対して過渡的な変化状態を経てから安
定するということが何も考慮されていない。即ち、急激
な負荷変動の直後には、例えば図２に例示するように電
池の出力電圧Ｅは安定しておらず、これが、前述の放電
電流と出力電圧との関係式（電流−電圧特性）を求める
際のばらつきを大きくする要因となってしまい（例えば
図５の（Ａ）のデータのばらつき具合を参照）、それだ
け関係式から算出される電池の最大出力値ＰMAX の算出
精度が低下し、延いては残容量の推定精度が低下するの
である。
【０００５】また特に電池の負荷が比較的低い放電領域
では高い放電領域に比べて、負荷変動直後に電池の出力
電圧が安定するまでに長い時間を要し、これも前記ばら
つきや精度に影響を与える。
では高い放電領域に比べて、負荷変動直後に電池の出力
電圧が安定するまでに長い時間を要し、これも前記ばら
つきや精度に影響を与える。
【０００６】更に電池の負荷変動率が比較的大きい場合
には小さい場合に比べて、負荷変動直後に電池の出力電
圧が安定するまでに長い時間を要し、これも前記ばらつ
きや精度に影響を与える。
には小さい場合に比べて、負荷変動直後に電池の出力電
圧が安定するまでに長い時間を要し、これも前記ばらつ
きや精度に影響を与える。
【０００７】また一般に電池が急激な負荷変動を吸収し
得る能力は、その電池の残容量が小さいほど低下する傾
向があるため、電池が急激な負荷変動状態にあるか否か
を判断するに際しては、その判断基準となる負荷変動の
限界レベル（例えば限界変動率）を電池の残容量に応じ
て変更することが望ましい。
得る能力は、その電池の残容量が小さいほど低下する傾
向があるため、電池が急激な負荷変動状態にあるか否か
を判断するに際しては、その判断基準となる負荷変動の
限界レベル（例えば限界変動率）を電池の残容量に応じ
て変更することが望ましい。
【０００８】本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたも
のであり、前記問題を解決することができる、電池の残
容量推定方法を提供することを目的としている。
のであり、前記問題を解決することができる、電池の残
容量推定方法を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１の発明は、電池の放電時における放電電流と
出力電圧を測定し、その各測定値より求めた放電電流及
び出力電圧の変化特性に基づいて電池の最大出力値を算
出し、その算出値に基づいて電池の残容量を推定するよ
うにした、電池の残容量推定方法において、放電時にお
ける電池の負荷変動が所定の限界レベルを超えた急激な
負荷変動状態では前記残容量の推定を禁止することを特
徴とする。
に請求項１の発明は、電池の放電時における放電電流と
出力電圧を測定し、その各測定値より求めた放電電流及
び出力電圧の変化特性に基づいて電池の最大出力値を算
出し、その算出値に基づいて電池の残容量を推定するよ
うにした、電池の残容量推定方法において、放電時にお
ける電池の負荷変動が所定の限界レベルを超えた急激な
負荷変動状態では前記残容量の推定を禁止することを特
徴とする。
【００１０】また請求項２は、請求項１の発明の特徴に
加えて、前記急激な負荷変動状態が解消されても、該急
激な負荷変動状態から所定禁止時間が経過するまでの間
は前記残容量の推定を禁止することを特徴とし、更に請
求項３の発明は、請求項２の発明の特徴に加えて、前記
所定禁止時間が電池の負荷の高低に応じて設定されるこ
とを特徴とし、更に請求項４の発明は、請求項２又は３
の発明の特徴に加えて、前記所定禁止時間が電池の負荷
変動率に応じて設定されることを特徴とする。
加えて、前記急激な負荷変動状態が解消されても、該急
激な負荷変動状態から所定禁止時間が経過するまでの間
は前記残容量の推定を禁止することを特徴とし、更に請
求項３の発明は、請求項２の発明の特徴に加えて、前記
所定禁止時間が電池の負荷の高低に応じて設定されるこ
とを特徴とし、更に請求項４の発明は、請求項２又は３
の発明の特徴に加えて、前記所定禁止時間が電池の負荷
変動率に応じて設定されることを特徴とする。
【００１１】更にまた請求項５の発明は、請求項１〜４
の何れかの発明の特徴に加えて、前記限界レベルが電池
の残容量に応じて設定されることを特徴とする。
の何れかの発明の特徴に加えて、前記限界レベルが電池
の残容量に応じて設定されることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、添付図面
に例示した本発明の一実施例に基づいて以下に具体的に
説明する。
に例示した本発明の一実施例に基づいて以下に具体的に
説明する。
【００１３】添付図面において、図１は電池放電時の電
流−電圧の変化特性の一例を示すグラフ、図２は、負荷
（電池電流）の急激な変動に対する電池電圧の経時的変
化の一例を示すグラフ、図３は、本発明方法の一実施例
の要部を示すフローチャート、図４は、前記フローチャ
ートの各サイクルにおけるデータの取扱いを示す簡略説
明図、図５は、電池放電時の電流−電圧の変化特性を実
測データより算出した一例を示すグラフであって、
（Ａ）は従来方法を、（Ｂ），（Ｃ）は本発明方法の第
１，第２実施例をそれぞれ示す。また図６は、負荷（電
池出力又は電流）の高低に応じて所定禁止時間を設定し
た一例を示すマップ、図７は、負荷変動率（電池出力又
は電流の変動率）の大小に応じて所定禁止時間を設定し
た一例を示すマップ、図８は、電池の残容量の大小に応
じて負荷の限界レベル（電池出力又は電流の限界変動
率）を設定した一例を示すマップである。
流−電圧の変化特性の一例を示すグラフ、図２は、負荷
（電池電流）の急激な変動に対する電池電圧の経時的変
化の一例を示すグラフ、図３は、本発明方法の一実施例
の要部を示すフローチャート、図４は、前記フローチャ
ートの各サイクルにおけるデータの取扱いを示す簡略説
明図、図５は、電池放電時の電流−電圧の変化特性を実
測データより算出した一例を示すグラフであって、
（Ａ）は従来方法を、（Ｂ），（Ｃ）は本発明方法の第
１，第２実施例をそれぞれ示す。また図６は、負荷（電
池出力又は電流）の高低に応じて所定禁止時間を設定し
た一例を示すマップ、図７は、負荷変動率（電池出力又
は電流の変動率）の大小に応じて所定禁止時間を設定し
た一例を示すマップ、図８は、電池の残容量の大小に応
じて負荷の限界レベル（電池出力又は電流の限界変動
率）を設定した一例を示すマップである。
【００１４】先ず、通常の自動車あるいは電気自動車に
搭載される二次電池の残容量計に用いられる残容量推定
方法（最大出力推定法）の一例を説明する。
搭載される二次電池の残容量計に用いられる残容量推定
方法（最大出力推定法）の一例を説明する。
【００１５】この方法は、図示しない電流・電圧測定手
段を以て、二次電池の放電時に電池の放電電流Ｉ及び出
力電圧Ｅの組を適当な時間をおいて複数組測定する測定
工程と、それらの測定値の各組から従来知られた数学的
手法を用いて、電流−電圧特性の関係を表す一次回帰式
を演算し（この式は、図１に例示する如く横軸を電流
Ｉ、縦軸を電圧Ｅとしたグラフにおいて、プロットされ
た測定点群を通る直線Ｌに対応した一時関数式とな
る）、この式から放電電流の最大値ＩMAX （前記式にお
いて出力電圧Ｅが「０」の場合の電流値）と、出力電圧
の最大値ＥMAX （前記式において放電電流Ｉが「０」の
場合の電圧値）とを算出し、それらの算出値から電池の
最大出力値ＰMAX （＝ＩMAX ・ＥMAX ／４ ………図１
のグラフにおけるハッチング部分の面積に相当）を算出
し、その最大出力値ＰMAX の算出値から二次電池の放電
深度ＤＯＤ、即ち残容量を推定する演算工程とから構成
される。その演算工程においては、最大出力値ＰMAX の
算出値と、予め実験的に作られた最大出力値及び残容量
の相関マップとを照合することにより、実際の二次電池
の残容量の推定が行われる。
段を以て、二次電池の放電時に電池の放電電流Ｉ及び出
力電圧Ｅの組を適当な時間をおいて複数組測定する測定
工程と、それらの測定値の各組から従来知られた数学的
手法を用いて、電流−電圧特性の関係を表す一次回帰式
を演算し（この式は、図１に例示する如く横軸を電流
Ｉ、縦軸を電圧Ｅとしたグラフにおいて、プロットされ
た測定点群を通る直線Ｌに対応した一時関数式とな
る）、この式から放電電流の最大値ＩMAX （前記式にお
いて出力電圧Ｅが「０」の場合の電流値）と、出力電圧
の最大値ＥMAX （前記式において放電電流Ｉが「０」の
場合の電圧値）とを算出し、それらの算出値から電池の
最大出力値ＰMAX （＝ＩMAX ・ＥMAX ／４ ………図１
のグラフにおけるハッチング部分の面積に相当）を算出
し、その最大出力値ＰMAX の算出値から二次電池の放電
深度ＤＯＤ、即ち残容量を推定する演算工程とから構成
される。その演算工程においては、最大出力値ＰMAX の
算出値と、予め実験的に作られた最大出力値及び残容量
の相関マップとを照合することにより、実際の二次電池
の残容量の推定が行われる。
【００１６】前記演算工程の実施のために従来公知のコ
ンピュータが用いられる。即ち、残容量計（図示せず）
に内蔵されたコンピュータは、前記演算処理を所定のプ
ログラムに基づいて実行することにより、放電電流Ｉ及
び出力電圧Ｅの測定値の複数の組から二次電池の残容量
の推定値に対応した信号を自動的に出力し得るようにな
っており、その出力信号に対応して残容量計の表示が行
なわれる。またその出力信号は、必要に応じて充電器、
それを駆動する原動機、その他の機器に送られて、それ
ら機器の制御に用いるようにしてもよい。
ンピュータが用いられる。即ち、残容量計（図示せず）
に内蔵されたコンピュータは、前記演算処理を所定のプ
ログラムに基づいて実行することにより、放電電流Ｉ及
び出力電圧Ｅの測定値の複数の組から二次電池の残容量
の推定値に対応した信号を自動的に出力し得るようにな
っており、その出力信号に対応して残容量計の表示が行
なわれる。またその出力信号は、必要に応じて充電器、
それを駆動する原動機、その他の機器に送られて、それ
ら機器の制御に用いるようにしてもよい。
【００１７】以上の残容量推定方法（最大出力推定法）
の概要は従来公知であり、その詳細については、前記先
行技術文献にも開示されているので、これ以上の説明は
省略する。
の概要は従来公知であり、その詳細については、前記先
行技術文献にも開示されているので、これ以上の説明は
省略する。
【００１８】ところでこのような従来の最大出力推定法
では、放電時における電池の出力電圧が負荷の急激な変
動に対して過渡的な変化状態を経てから安定するという
現象が何も考慮されていない。即ち、急激な負荷変動の
直後には、図２に示すように電池の出力電圧Ｅは安定し
ておらず、これが、前述の放電電流Ｉと出力電圧Ｅとの
関係式（電流−電圧特性）を求める際のばらつきを大き
くし、延いては残容量の推定精度を低下させる大きな要
因となっている。
では、放電時における電池の出力電圧が負荷の急激な変
動に対して過渡的な変化状態を経てから安定するという
現象が何も考慮されていない。即ち、急激な負荷変動の
直後には、図２に示すように電池の出力電圧Ｅは安定し
ておらず、これが、前述の放電電流Ｉと出力電圧Ｅとの
関係式（電流−電圧特性）を求める際のばらつきを大き
くし、延いては残容量の推定精度を低下させる大きな要
因となっている。
【００１９】このような問題を解決するために、本発明
による残容量推定方法では、放電時における電池の負荷
変動が所定の限界レベルを超えた急激な負荷変動状態で
は残容量の推定を禁止するようにしている。本発明を実
施するに際しては、例えば図３のフローチャートに例示
したような処理手順が採用される。
による残容量推定方法では、放電時における電池の負荷
変動が所定の限界レベルを超えた急激な負荷変動状態で
は残容量の推定を禁止するようにしている。本発明を実
施するに際しては、例えば図３のフローチャートに例示
したような処理手順が採用される。
【００２０】即ち、ステップＳ１では、バックアップデ
ータとしてストアした前回の放電電流Ｉ及び出力電圧Ｅ
の各測定データが読み出され、次いでステップＳ２で
は、放電電流Ｉ及び出力電圧Ｅの各測定が行なわれて、
それらの測定データが今回のデータとして読み込まれ
る。次いでステップＳ３では、今回測定されたデータが
放電時のデータか否かが判断され、放電時のデータでな
ければスタートへ戻り、放電時のデータであればステッ
プＳ４に移る。ステップ４では、前回と今回のデータ比
較に基づいて、負荷変動が所定の限界レベル（図示例で
は所定の限界変動率）を超えた急激な負荷変動状態であ
るか否かが判断され、急激な負荷変動状態であると判断
された場合は、ステップＳ５によりタイマーをリセット
後作動開始（即ち計時開始）させてスタートに戻る。一
方、急激な負荷変動状態ではないと判断された場合には
ステップ６に移って、タイマーが設定する所定禁止時間
Ｔを経過したか否かが判断され、経過していなければス
タートへ戻り、経過していればステップＳ７により、先
に詳述した一連の残容量推定のための処理が実行されて
からスタートへ戻る。
ータとしてストアした前回の放電電流Ｉ及び出力電圧Ｅ
の各測定データが読み出され、次いでステップＳ２で
は、放電電流Ｉ及び出力電圧Ｅの各測定が行なわれて、
それらの測定データが今回のデータとして読み込まれ
る。次いでステップＳ３では、今回測定されたデータが
放電時のデータか否かが判断され、放電時のデータでな
ければスタートへ戻り、放電時のデータであればステッ
プＳ４に移る。ステップ４では、前回と今回のデータ比
較に基づいて、負荷変動が所定の限界レベル（図示例で
は所定の限界変動率）を超えた急激な負荷変動状態であ
るか否かが判断され、急激な負荷変動状態であると判断
された場合は、ステップＳ５によりタイマーをリセット
後作動開始（即ち計時開始）させてスタートに戻る。一
方、急激な負荷変動状態ではないと判断された場合には
ステップ６に移って、タイマーが設定する所定禁止時間
Ｔを経過したか否かが判断され、経過していなければス
タートへ戻り、経過していればステップＳ７により、先
に詳述した一連の残容量推定のための処理が実行されて
からスタートへ戻る。
【００２１】以上のような処理手順が極短い一定時間置
きに繰り返し実行されて、二次電池の残容量が推定され
る。
きに繰り返し実行されて、二次電池の残容量が推定され
る。
【００２２】而してこの実施例では、ステップＳ３によ
り放電中（アシスト中）のデータのみを残容量の推定に
用いるようにしているから、回生中やクルーズ充電中の
ものは推定データより除去され、従って通常の自動車や
電気自動車は勿論のこと、所謂ハイブリッド車両でも問
題なく使用できる。
り放電中（アシスト中）のデータのみを残容量の推定に
用いるようにしているから、回生中やクルーズ充電中の
ものは推定データより除去され、従って通常の自動車や
電気自動車は勿論のこと、所謂ハイブリッド車両でも問
題なく使用できる。
【００２３】またステップＳ４においては、電池の負荷
変動が所定の限界レベル（図示例では限界変動率）を超
えた急激な負荷変動状態にあるか否かを、電池負荷に応
じて変化する電池出力Ｐ（＝Ｉ・Ｅ ……電力と同義）
の単位時間当りの変化率、即ち出力変動率ΔＰ（＝ΔＩ
・ΔＥ）が予め設定された所定の限界変動率ΔＰX を超
えたか否かによって判断するようにしているが、この手
法に代えて、電池負荷に応じて変化する放電電流Ｉの単
位時間当りの変化率、即ち電流変動率ΔＩが予め設定さ
れた所定の限界変動率ΔＩX を超えたか否かによって判
断するようにしてもよい。また、ステップＳ６でタイマ
ーが経過判断を行う所定禁止時間Ｔは、急激な負荷変動
直後の電池電圧Ｅが安定するまでの時間を考慮して予め
設定されており、この設定値は、回路の簡素化を図るべ
く一定値に固定してもよいし、後述する如く電池負荷の
高低や変動率に応じて変化させるようにしてもよい。
変動が所定の限界レベル（図示例では限界変動率）を超
えた急激な負荷変動状態にあるか否かを、電池負荷に応
じて変化する電池出力Ｐ（＝Ｉ・Ｅ ……電力と同義）
の単位時間当りの変化率、即ち出力変動率ΔＰ（＝ΔＩ
・ΔＥ）が予め設定された所定の限界変動率ΔＰX を超
えたか否かによって判断するようにしているが、この手
法に代えて、電池負荷に応じて変化する放電電流Ｉの単
位時間当りの変化率、即ち電流変動率ΔＩが予め設定さ
れた所定の限界変動率ΔＩX を超えたか否かによって判
断するようにしてもよい。また、ステップＳ６でタイマ
ーが経過判断を行う所定禁止時間Ｔは、急激な負荷変動
直後の電池電圧Ｅが安定するまでの時間を考慮して予め
設定されており、この設定値は、回路の簡素化を図るべ
く一定値に固定してもよいし、後述する如く電池負荷の
高低や変動率に応じて変化させるようにしてもよい。
【００２４】かくして、ステップＳ４で急激な負荷変動
状態であると判断された場合には、ステップＳ５に移行
して、ステップＳ７における残容量の推定が実行されな
いようにしたので、その急激な負荷変動直後の電池の不
安定な情報（即ち出力電圧Ｅの過渡的な変化）を取り込
むことなく、電池の残容量を的確に推定できるようにな
り、その推定精度が高められる。
状態であると判断された場合には、ステップＳ５に移行
して、ステップＳ７における残容量の推定が実行されな
いようにしたので、その急激な負荷変動直後の電池の不
安定な情報（即ち出力電圧Ｅの過渡的な変化）を取り込
むことなく、電池の残容量を的確に推定できるようにな
り、その推定精度が高められる。
【００２５】また急激な負荷変動状態が解消された場合
でも、該急激な負荷変動状態から所定禁止時間Ｔが経過
したか否かがステップＳ６により判断され、その禁止時
間Ｔが経過するまではステップＳ７における残容量の推
定禁止が継続されるようにしている。斯かる所定禁止時
間Ｔを設定することにより、急激な負荷変動直後の電池
電圧Ｅが安定するまでの時間を考慮して推定禁止期間を
定めることができるため、ばらつきの少ない電圧データ
を検出できるようになり、残容量の推定精度の一層の向
上が図られる。
でも、該急激な負荷変動状態から所定禁止時間Ｔが経過
したか否かがステップＳ６により判断され、その禁止時
間Ｔが経過するまではステップＳ７における残容量の推
定禁止が継続されるようにしている。斯かる所定禁止時
間Ｔを設定することにより、急激な負荷変動直後の電池
電圧Ｅが安定するまでの時間を考慮して推定禁止期間を
定めることができるため、ばらつきの少ない電圧データ
を検出できるようになり、残容量の推定精度の一層の向
上が図られる。
【００２６】このようなデータの取扱いを判り易く説明
するために、図４には、負荷の急激な変動があった場合
におけるデータの採否の一例が示される。この図におい
て、放電電流Ｉの急激な変化によって認知される急激な
負荷変動状態の認知から、所定禁止時間Ｔが経過するま
での間の電圧データは、ばらつきの大きい不必要なデー
タであるため消去され（図では黒丸で表示）、所定禁止
時間Ｔの経過後で且つ次の急激な負荷変動が発生するま
での間のデータ（図では白丸で表示）は必要なデータと
して推定に用いられる。例えば図４の場合、負荷変動直
前の「前回のデータ」即ちバックアップデータと、「今
回のデータ」との比較により急激な負荷変動状態である
ことが認知され、その「今回のデータ」は、「次回のデ
ータ」との比較のためにバックアップ（データストア）
される。「前回のデータ」は放電深度、即ち残容量の推
定に用いるのでストックしておき、また「今回のデー
タ」は急激な負荷変動直後のばらつきの大きいデータで
あるため、「次回の検出データ」と比較した後で消去さ
れる。
するために、図４には、負荷の急激な変動があった場合
におけるデータの採否の一例が示される。この図におい
て、放電電流Ｉの急激な変化によって認知される急激な
負荷変動状態の認知から、所定禁止時間Ｔが経過するま
での間の電圧データは、ばらつきの大きい不必要なデー
タであるため消去され（図では黒丸で表示）、所定禁止
時間Ｔの経過後で且つ次の急激な負荷変動が発生するま
での間のデータ（図では白丸で表示）は必要なデータと
して推定に用いられる。例えば図４の場合、負荷変動直
前の「前回のデータ」即ちバックアップデータと、「今
回のデータ」との比較により急激な負荷変動状態である
ことが認知され、その「今回のデータ」は、「次回のデ
ータ」との比較のためにバックアップ（データストア）
される。「前回のデータ」は放電深度、即ち残容量の推
定に用いるのでストックしておき、また「今回のデー
タ」は急激な負荷変動直後のばらつきの大きいデータで
あるため、「次回の検出データ」と比較した後で消去さ
れる。
【００２７】図５には、実車にて計測した電流−電圧の
測定データのばらつき具合を比較検証するために、
（Ａ）において従来方法（即ち急激な負荷変動直後のデ
ータ全部を残容量推定に用いる場合）を、また（Ｂ）に
おいて本発明方法の第１実施例（即ち急激な負荷変動
後、所定禁止時間２００ｍＳが経過するまでの間のデー
タを削除した場合）を、更に（Ｃ）において本発明方法
の第２実施例（即ち急激な負荷変動後、所定禁止時間３
００ｍＳが経過するまでの間のデータを削除した場合）
をそれぞれ示す。これらの比較からも、（Ａ）の従来方
法では電圧データのばらつきが大であることが明白であ
る。即ち、本発明方法（Ｂ），（Ｃ）を実施することに
より、ばらつきの少ない電圧データの検出が可能となっ
て、電流−電圧特性の直線式、延いては電池の最大出力
値ＰMAX を精度よく算出できるようになる。
測定データのばらつき具合を比較検証するために、
（Ａ）において従来方法（即ち急激な負荷変動直後のデ
ータ全部を残容量推定に用いる場合）を、また（Ｂ）に
おいて本発明方法の第１実施例（即ち急激な負荷変動
後、所定禁止時間２００ｍＳが経過するまでの間のデー
タを削除した場合）を、更に（Ｃ）において本発明方法
の第２実施例（即ち急激な負荷変動後、所定禁止時間３
００ｍＳが経過するまでの間のデータを削除した場合）
をそれぞれ示す。これらの比較からも、（Ａ）の従来方
法では電圧データのばらつきが大であることが明白であ
る。即ち、本発明方法（Ｂ），（Ｃ）を実施することに
より、ばらつきの少ない電圧データの検出が可能となっ
て、電流−電圧特性の直線式、延いては電池の最大出力
値ＰMAX を精度よく算出できるようになる。
【００２８】ところで電池の負荷が比較的低い領域では
高い領域に比べて、負荷変動直後に電池の出力電圧が安
定するまでに長い時間を要し、これも前記ばらつきや精
度に影響を与える。そこで図６に例示したように、前記
所定禁止時間Ｔを電池負荷としての電池出力Ｐ又は放電
電流Ｉの高低に応じて（図示例では電池出力Ｐ又は放電
電流Ｉが小さくなればなるほど所定禁止時間Ｔが長くな
るように）可変設定した場合には、急激な負荷変動直後
において電池の出力電圧Ｅが安定するまでの時間が負荷
（電池出力Ｐ又は放電電流Ｉ）の高低により変化して
も、その負荷の高低に応じて前記所定禁止時間Ｔを変更
することができるため、負荷の高低に影響されずに精度
の高い残容量の推定を行うことが可能となる。
高い領域に比べて、負荷変動直後に電池の出力電圧が安
定するまでに長い時間を要し、これも前記ばらつきや精
度に影響を与える。そこで図６に例示したように、前記
所定禁止時間Ｔを電池負荷としての電池出力Ｐ又は放電
電流Ｉの高低に応じて（図示例では電池出力Ｐ又は放電
電流Ｉが小さくなればなるほど所定禁止時間Ｔが長くな
るように）可変設定した場合には、急激な負荷変動直後
において電池の出力電圧Ｅが安定するまでの時間が負荷
（電池出力Ｐ又は放電電流Ｉ）の高低により変化して
も、その負荷の高低に応じて前記所定禁止時間Ｔを変更
することができるため、負荷の高低に影響されずに精度
の高い残容量の推定を行うことが可能となる。
【００２９】また電池の負荷変動率が比較的大きい場合
には小さい場合に比べて、負荷変動直後に電池の出力電
圧が安定するまでに長い時間を要し、これも前記ばらつ
きや精度に影響を与える。そこで図７に例示したよう
に、前記所定禁止時間Ｔを負荷変動率としての電池出力
変動率ΔＰ又は電流変動率ΔＩに応じて（図示例では前
記変動率ΔＰ又はΔＩが大きくなればなるほど所定禁止
時間Ｔが長くなるように）可変設定した場合には、負荷
変動直後において電池の出力電圧Ｅが安定するまでの時
間が負荷変動率（前記変動率ΔＰ又はΔＩ）により変化
しても、その負荷変動率に応じて前記所定禁止時間Ｔを
変更することができるため、負荷変動率に影響されずに
精度の高い残容量の推定を行なうことが可能となる。
には小さい場合に比べて、負荷変動直後に電池の出力電
圧が安定するまでに長い時間を要し、これも前記ばらつ
きや精度に影響を与える。そこで図７に例示したよう
に、前記所定禁止時間Ｔを負荷変動率としての電池出力
変動率ΔＰ又は電流変動率ΔＩに応じて（図示例では前
記変動率ΔＰ又はΔＩが大きくなればなるほど所定禁止
時間Ｔが長くなるように）可変設定した場合には、負荷
変動直後において電池の出力電圧Ｅが安定するまでの時
間が負荷変動率（前記変動率ΔＰ又はΔＩ）により変化
しても、その負荷変動率に応じて前記所定禁止時間Ｔを
変更することができるため、負荷変動率に影響されずに
精度の高い残容量の推定を行なうことが可能となる。
【００３０】また一般に電池が急激な負荷変動を吸収し
得る能力は、その電池の残容量が小さいほど低くなる傾
向がある。従って電池が急激な負荷変動状態か否かの判
断基準となる、負荷変動の限界レベル（図示例では電池
出力又は電流の限界変動率ΔＰX 又はΔＩX ）を電池の
残容量に関係なく一定レベルに設定したような場合に
は、電池の残容量が比較的小さい領域では前記ばらつき
や精度低下の原因となる不必要な電圧データを多く取り
込んで推定を行なうことになり、一方、電池の残容量が
比較的大きい領域では本来必要な電圧データが多く除去
されて推定を行なうことになり、何れにせよ、前記ばら
つきや精度に影響を与える。
得る能力は、その電池の残容量が小さいほど低くなる傾
向がある。従って電池が急激な負荷変動状態か否かの判
断基準となる、負荷変動の限界レベル（図示例では電池
出力又は電流の限界変動率ΔＰX 又はΔＩX ）を電池の
残容量に関係なく一定レベルに設定したような場合に
は、電池の残容量が比較的小さい領域では前記ばらつき
や精度低下の原因となる不必要な電圧データを多く取り
込んで推定を行なうことになり、一方、電池の残容量が
比較的大きい領域では本来必要な電圧データが多く除去
されて推定を行なうことになり、何れにせよ、前記ばら
つきや精度に影響を与える。
【００３１】そこで図８に例示したように、急激な負荷
変動状態か否かの判断基準となる、負荷変動の限界レベ
ルを電池の残容量に応じて（図示例では、電池の残容量
が大きくなるほど限界レベルとしての、電池出力Ｐの限
界変動率ΔＰX 又は放電電流Ｉの限界変動率ΔＩX が大
きくなるように）可変設定した場合には、その残容量に
応じて変化する電池の負荷変動吸収能力に応じて、負荷
変動の前記限界レベル（前記変動率ΔＰX 又はΔＩX ）
を変更することができるため、残容量の推定精度を低下
させる不必要な電圧データを取り込むことなく、その推
定に必要な電圧データのみを効率よく集めることが可能
となる。
変動状態か否かの判断基準となる、負荷変動の限界レベ
ルを電池の残容量に応じて（図示例では、電池の残容量
が大きくなるほど限界レベルとしての、電池出力Ｐの限
界変動率ΔＰX 又は放電電流Ｉの限界変動率ΔＩX が大
きくなるように）可変設定した場合には、その残容量に
応じて変化する電池の負荷変動吸収能力に応じて、負荷
変動の前記限界レベル（前記変動率ΔＰX 又はΔＩX ）
を変更することができるため、残容量の推定精度を低下
させる不必要な電圧データを取り込むことなく、その推
定に必要な電圧データのみを効率よく集めることが可能
となる。
【００３２】以上、本発明の実施例について説明した
が、本発明はこれら実施例に限定されることなく本発明
の範囲内で種々の実施例が可能である。例えば前記実施
例では、電池負荷に応じて変化する電池の放電電流Ｉ又
は電池出力Ｐを、電池負荷を代表する物理量として用い
たが、電池負荷に応じて変化する他の物理量を電池負荷
として用いるようにしてもよい。
が、本発明はこれら実施例に限定されることなく本発明
の範囲内で種々の実施例が可能である。例えば前記実施
例では、電池負荷に応じて変化する電池の放電電流Ｉ又
は電池出力Ｐを、電池負荷を代表する物理量として用い
たが、電池負荷に応じて変化する他の物理量を電池負荷
として用いるようにしてもよい。
【００３３】
【発明の効果】以上のように各請求項の発明によれば、
急激な負荷変動直後の電池の不安定な情報（即ち出力電
圧の過渡的変化）を取り込むことなく、電池の残容量を
推定することができるので、その残容量の推定精度を高
めることができ、従って検出精度の高い残容量計が得ら
れる。
急激な負荷変動直後の電池の不安定な情報（即ち出力電
圧の過渡的変化）を取り込むことなく、電池の残容量を
推定することができるので、その残容量の推定精度を高
めることができ、従って検出精度の高い残容量計が得ら
れる。
【００３４】また特に請求項２の発明によれば、急激な
負荷変動状態が解消されても所定禁止時間が経過するま
での間は残容量の推定を禁止するようにしたので、急激
な負荷変動直後の電池電圧が安定するまでの時間を考慮
して推定禁止期間を定めることができ、従って、ばらつ
きの少ない電圧データを検出可能となり、残容量の推定
精度向上に寄与することができる。
負荷変動状態が解消されても所定禁止時間が経過するま
での間は残容量の推定を禁止するようにしたので、急激
な負荷変動直後の電池電圧が安定するまでの時間を考慮
して推定禁止期間を定めることができ、従って、ばらつ
きの少ない電圧データを検出可能となり、残容量の推定
精度向上に寄与することができる。
【００３５】また請求項３の発明によれば、前記所定禁
止時間は、電池の負荷の高低に応じて設定されるので、
負荷変動直後において電池の出力電圧が安定するまでの
時間が負荷の高低により変化しても、その負荷の高低に
応じて前記所定禁止時間を変更することができ、従って
負荷の高低に影響されずに精度の高い残容量の推定を行
なうことができる。
止時間は、電池の負荷の高低に応じて設定されるので、
負荷変動直後において電池の出力電圧が安定するまでの
時間が負荷の高低により変化しても、その負荷の高低に
応じて前記所定禁止時間を変更することができ、従って
負荷の高低に影響されずに精度の高い残容量の推定を行
なうことができる。
【００３６】更に請求項４の発明によれば、前記所定禁
止時間は、電池の負荷変動率に応じて設定されるので、
負荷変動直後において電池の出力電圧が安定するまでの
時間が負荷変動率により変化しても、その負荷変動率に
応じて前記所定禁止時間を変更することができ、従って
負荷変動率に影響されずに精度の高い残容量の推定を行
なうことができる。
止時間は、電池の負荷変動率に応じて設定されるので、
負荷変動直後において電池の出力電圧が安定するまでの
時間が負荷変動率により変化しても、その負荷変動率に
応じて前記所定禁止時間を変更することができ、従って
負荷変動率に影響されずに精度の高い残容量の推定を行
なうことができる。
【００３７】更にまた請求項５の発明によれば、急激な
負荷変動状態か否かの判断基準となる、負荷変動の限界
レベルを電池の残容量に応じて設定するようにしたの
で、その残容量に応じて変化する電池の負荷変動吸収能
力に応じて、負荷変動の前記限界レベルを変更すること
ができ、従って残容量の推定精度を低下させる不必要な
電圧データを取り込むことなく、その推定に必要な電圧
データを効率よく集めることができるから、残容量の推
定精度向上に寄与することができる。
負荷変動状態か否かの判断基準となる、負荷変動の限界
レベルを電池の残容量に応じて設定するようにしたの
で、その残容量に応じて変化する電池の負荷変動吸収能
力に応じて、負荷変動の前記限界レベルを変更すること
ができ、従って残容量の推定精度を低下させる不必要な
電圧データを取り込むことなく、その推定に必要な電圧
データを効率よく集めることができるから、残容量の推
定精度向上に寄与することができる。
【図１】電池放電時の電流−電圧の変化特性の一例を示
すグラフ
すグラフ
【図２】負荷の急激な変動に対する電池電圧の経時的変
化の一例を示すグラフ
化の一例を示すグラフ
【図３】本発明方法の一実施例の要部を示すフローチャ
ート
ート
【図４】前記フローチャートの各サイクルにおけるデー
タの取扱いを示す簡略説明図
タの取扱いを示す簡略説明図
【図５】電池放電時の電流−電圧の変化特性を実測デー
タより算出した一例を示すグラフであって、（Ａ）は従
来方法を、（Ｂ），（Ｃ）は本発明方法の第１，第２実
施例をそれぞれ示す。
タより算出した一例を示すグラフであって、（Ａ）は従
来方法を、（Ｂ），（Ｃ）は本発明方法の第１，第２実
施例をそれぞれ示す。
【図６】負荷（電池出力又は電流）の高低に応じて所定
禁止時間を設定した一例を示すマップ
禁止時間を設定した一例を示すマップ
【図７】負荷変動率（電池出力又は電流の変動率）の大
小に応じて所定禁止時間を設定した一例を示すマップ
小に応じて所定禁止時間を設定した一例を示すマップ
【図８】電池の残容量の大小に応じて負荷の限界レベル
（電池出力又は電流の限界変動率）を設定した一例を示
すマップ
（電池出力又は電流の限界変動率）を設定した一例を示
すマップ
Ｉ………………放電電流（電池負荷としての電流） ΔＩ……………負荷変動率としての電流変動率 ΔＩX …………限界レベルとしての、放電電流の限界変
動率 Ｅ………………出力電圧 ΔＥ……………負荷変動率としての電圧変動率 ΔＥX …………限界レベルとしての、出力電圧の限界変
動率 Ｐ………………電池負荷としての電池出力（＝Ｉ・Ｅ） ＰMAX …………電池の最大出力値（＝ＩMAX ・ＥMAX ／
４） Ｔ………………所定禁止時間
動率 Ｅ………………出力電圧 ΔＥ……………負荷変動率としての電圧変動率 ΔＥX …………限界レベルとしての、出力電圧の限界変
動率 Ｐ………………電池負荷としての電池出力（＝Ｉ・Ｅ） ＰMAX …………電池の最大出力値（＝ＩMAX ・ＥMAX ／
４） Ｔ………………所定禁止時間
Claims (5)
- 【請求項１】 電池の放電時における放電電流（Ｉ）と
出力電圧（Ｅ）を測定し、その各測定値より求めた放電
電流（Ｉ）及び出力電圧（Ｅ）の変化特性に基づいて電
池の最大出力値（ＰMAX ）を算出し、その算出値に基づ
いて電池の残容量を推定するようにした、電池の残容量
推定方法において、 放電時における電池の負荷変動が所定の限界レベル（Δ
ＰX ，ΔＩX ）を超えた急激な負荷変動状態では前記残
容量の推定を禁止することを特徴とする、電池の残容量
推定方法。 - 【請求項２】 前記急激な負荷変動状態が解消されて
も、該急激な負荷変動状態から所定禁止時間（Ｔ）が経
過するまでの間は前記残容量の推定を禁止することを特
徴とする、請求項１に記載の電池の残容量推定方法。 - 【請求項３】 前記所定禁止時間（Ｔ）は、電池の負荷
（Ｐ，Ｉ）の高低に応じて設定されることを特徴とす
る、請求項２に記載の電池の残容量推定方法。 - 【請求項４】 前記所定禁止時間（Ｔ）は、電池の負荷
変動率（ΔＰ，ΔＩ）に応じて設定されることを特徴と
する、請求項２又は３に記載の電池の残容量推定方法。 - 【請求項５】 前記限界レベル（ΔＰX ，ΔＩX ）は、
電池の残容量に応じて設定されることを特徴とする、請
求項１〜４の何れかに記載の電池の残容量推定方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08114874A JP3111405B2 (ja) | 1996-05-09 | 1996-05-09 | 電池の残容量推定方法 |
| US08/853,219 US5898292A (en) | 1996-05-09 | 1997-05-09 | Process for evaluating remaining capacity of battery |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08114874A JP3111405B2 (ja) | 1996-05-09 | 1996-05-09 | 電池の残容量推定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09304490A true JPH09304490A (ja) | 1997-11-28 |
| JP3111405B2 JP3111405B2 (ja) | 2000-11-20 |
Family
ID=14648853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08114874A Expired - Lifetime JP3111405B2 (ja) | 1996-05-09 | 1996-05-09 | 電池の残容量推定方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5898292A (ja) |
| JP (1) | JP3111405B2 (ja) |
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