JPH1082841A - 電気車用電池の残存容量推定方法 - Google Patents
電気車用電池の残存容量推定方法Info
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- JPH1082841A JPH1082841A JP8235374A JP23537496A JPH1082841A JP H1082841 A JPH1082841 A JP H1082841A JP 8235374 A JP8235374 A JP 8235374A JP 23537496 A JP23537496 A JP 23537496A JP H1082841 A JPH1082841 A JP H1082841A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電池の残存容量を精度良く算出することがで
きる残存容量推定方法の提供。 【解決手段】 電気車用電池の放電電力量とパワーＰma
xとの相関関係から算出された放電電力量Ｗｈ（Ｐmax）
と、電池の端子電圧値Ｖおよび電流値Ｉに基づいて積算
される放電電力量ＷｈＲとに基づいて電池の残存容量を
算出する。
きる残存容量推定方法の提供。 【解決手段】 電気車用電池の放電電力量とパワーＰma
xとの相関関係から算出された放電電力量Ｗｈ（Ｐmax）
と、電池の端子電圧値Ｖおよび電流値Ｉに基づいて積算
される放電電力量ＷｈＲとに基づいて電池の残存容量を
算出する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気自動車等の電
気車に用いられる電池の残存容量推定方法に関する。
気車に用いられる電池の残存容量推定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、電気自動車等の電池の残存容量を
推定する場合には、次式（１）により算出される。
推定する場合には、次式（１）により算出される。
【数１】 （残存容量）＝（推定電池容量）−（放電電力量） …（１） ここで、式（１）の放電電力量の推定には、Ｗｈ−Ｐ特
性から算出するパワー演算方式を用いる場合と、放電電
力を実測し積算するＷｈ積算方式を用いる場合とがあ
る。
性から算出するパワー演算方式を用いる場合と、放電電
力を実測し積算するＷｈ積算方式を用いる場合とがあ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、いずれ
の方式を用いても放電電力量の推定誤差が生じる。図１
０は電池の放電深度（ＤＯＤ）と放電電力量の推定誤差
との関係を定性的に示した図であり、Ｌ1はパワー演算
方式の場合を示し、Ｌ2はＷｈ積算方式の場合を示して
いる。パワー演算方式の場合、電流，電圧測定時の誤差
がパワー演算誤差を生じ、そのパワー演算誤差が推定放
電電力量に反映されて推定誤差となる。この誤差は電池
の内部抵抗が小さい（電池性能が良い）ほど大きくなる
とともに、図１０のように放電深度が浅いほど大きい。
一方、Ｗｈ積算方式の場合には、放電電力量が大きくな
るにつれて、すなわち放電深度が深くなるにつれて電
流，電圧測定時の誤差が累積するため、放電深度が深い
ほど誤差が大きくなる。その結果、パワー演算方式を用
いた場合には放電深度が浅い領域で、Ｗｈ積算方式を用
いた場合には放電深度が深い領域でそれぞれ所定の残存
容量指示精度より誤差が大きくなるという欠点があっ
た。
の方式を用いても放電電力量の推定誤差が生じる。図１
０は電池の放電深度（ＤＯＤ）と放電電力量の推定誤差
との関係を定性的に示した図であり、Ｌ1はパワー演算
方式の場合を示し、Ｌ2はＷｈ積算方式の場合を示して
いる。パワー演算方式の場合、電流，電圧測定時の誤差
がパワー演算誤差を生じ、そのパワー演算誤差が推定放
電電力量に反映されて推定誤差となる。この誤差は電池
の内部抵抗が小さい（電池性能が良い）ほど大きくなる
とともに、図１０のように放電深度が浅いほど大きい。
一方、Ｗｈ積算方式の場合には、放電電力量が大きくな
るにつれて、すなわち放電深度が深くなるにつれて電
流，電圧測定時の誤差が累積するため、放電深度が深い
ほど誤差が大きくなる。その結果、パワー演算方式を用
いた場合には放電深度が浅い領域で、Ｗｈ積算方式を用
いた場合には放電深度が深い領域でそれぞれ所定の残存
容量指示精度より誤差が大きくなるという欠点があっ
た。
【０００４】本発明の目的は、電池の残存容量を精度良
く算出することができる残存容量推定方法を提供するこ
とにある。
く算出することができる残存容量推定方法を提供するこ
とにある。
【０００５】
（１）請求項１の発明による電気車用電池の残存容量推
定方法は、電気車用電池の放電電力量とパワーとの相関
関係から算出された第１の放電電力量と、電池の端子電
圧値および電流値に基づいて積算される第２の放電電力
量とに基づいて電池の残存容量を算出することにより上
述の目的を達成する。 （２）請求項２の発明は、請求項１に記載の電気車用電
池の残存容量推定方法において、電池の放電深度に応じ
て第１の放電電力量と第２の放電電力量とを切り換えて
用いて残存容量を算出する。 （３）請求項３の発明は、請求項１に記載の電気車用電
池の残存容量推定方法において、第２の放電電力量と電
気車が走行可能な最低保証出力が保証可能な電力容量と
の比を放電深度ＣＡＰＤＯＤとしたとき、放電深度ＣＡ
ＰＤＯＤに基づいて第１の放電電力量と第２の放電電力
量との平均処理を行って第３の放電電力量を算出し、こ
の第３の放電電力量に基づいて残存容量を算出する。 （４）請求項４の発明は、請求項３に記載の電気車用電
池の残存容量推定方法において、第１の放電電力量をＷ
ｈ１、第２の放電電力量をＷｈ２、Ｍ（CAPDOD）を放電
深度ＣＡＰＤＯＤの関数としたとき、第３の放電電力量
Ｗｈ３をＷｈ３＝Ｗｈ１×Ｍ（CAPDOD）＋Ｗｈ１×｛１
−Ｍ（CAPDOD）｝で求める。
定方法は、電気車用電池の放電電力量とパワーとの相関
関係から算出された第１の放電電力量と、電池の端子電
圧値および電流値に基づいて積算される第２の放電電力
量とに基づいて電池の残存容量を算出することにより上
述の目的を達成する。 （２）請求項２の発明は、請求項１に記載の電気車用電
池の残存容量推定方法において、電池の放電深度に応じ
て第１の放電電力量と第２の放電電力量とを切り換えて
用いて残存容量を算出する。 （３）請求項３の発明は、請求項１に記載の電気車用電
池の残存容量推定方法において、第２の放電電力量と電
気車が走行可能な最低保証出力が保証可能な電力容量と
の比を放電深度ＣＡＰＤＯＤとしたとき、放電深度ＣＡ
ＰＤＯＤに基づいて第１の放電電力量と第２の放電電力
量との平均処理を行って第３の放電電力量を算出し、こ
の第３の放電電力量に基づいて残存容量を算出する。 （４）請求項４の発明は、請求項３に記載の電気車用電
池の残存容量推定方法において、第１の放電電力量をＷ
ｈ１、第２の放電電力量をＷｈ２、Ｍ（CAPDOD）を放電
深度ＣＡＰＤＯＤの関数としたとき、第３の放電電力量
Ｗｈ３をＷｈ３＝Ｗｈ１×Ｍ（CAPDOD）＋Ｗｈ１×｛１
−Ｍ（CAPDOD）｝で求める。
【０００６】
【発明の効果】以上説明したように、（１）請求項１の
発明によれば、第１の放電電力量の誤差特性と第２の放
電電力量の誤差特性の相違に着目して両放電電力量に基
づいて残存容量を求めるようにしたので、精度の向上し
た演算を行うことができる。 （２）請求項２の発明によれば、放電深度により第１お
よび第２の放電電力量を切り換えていずれか一方の放電
電力量により残存容量を求めるようにしたので、演算が
簡単になる。 （３）請求項３の発明によれば、残存容量を算出する際
に、第１および第２の放電電力量の誤差の小さい方に重
点を置いて第３の放電電力量を算出することができるた
め、算出される残存容量の誤差精度を向上させることが
できる。 （４）特に、請求項４の発明では、関数Ｍ（CAPDOD）を
変更することにより電池に応じた最適な第３の放電電力
量を算出することができる。
発明によれば、第１の放電電力量の誤差特性と第２の放
電電力量の誤差特性の相違に着目して両放電電力量に基
づいて残存容量を求めるようにしたので、精度の向上し
た演算を行うことができる。 （２）請求項２の発明によれば、放電深度により第１お
よび第２の放電電力量を切り換えていずれか一方の放電
電力量により残存容量を求めるようにしたので、演算が
簡単になる。 （３）請求項３の発明によれば、残存容量を算出する際
に、第１および第２の放電電力量の誤差の小さい方に重
点を置いて第３の放電電力量を算出することができるた
め、算出される残存容量の誤差精度を向上させることが
できる。 （４）特に、請求項４の発明では、関数Ｍ（CAPDOD）を
変更することにより電池に応じた最適な第３の放電電力
量を算出することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、図１〜図９を参照して本発
明の実施の形態を説明する。図３は放電電力演算値の誤
差を定性的に示す図であり、（ａ）はＷｈ積算方式を用
いた場合、（ｂ）はパワー演算方式を用いた場合を示
す。図では縦軸に放電電力演算値（Ｗｈ演算値）を、横
軸に放電電力Ｗｈの真値をそれぞれとり、ａ1，ａ2は誤
差範囲を示している。図３（ａ）に示すＷｈ積算方式で
は、上述したように放電電力測定時の電流，電圧誤差の
累積が誤差の要因であるため、Ｗｈ演算値が大きくなる
につれて誤差がおおきくなる。図の例ではＷｈ演算値が
大きいところ（放電深度がほぼ１００％となったとこ
ろ）では誤差が±８％程度となる。通常、この演算精度
は±５％程度が要求される。そのため、放電深度が深い
ところ、すなわち放電末期では要求精度を満たすことが
できない。一方、図３（ｂ）に示すパワー演算方式の場
合には、Ｗｈ演算値が小さい（放電深度が浅い）ところ
で誤差が大きく、Ｗｈ演算値が大きくなるにつれて誤差
が小さくなって行く。図の例ではＷｈ演算値がほぼ零の
所では誤差が±１０％程度となっており、放電深度の浅
いところでは要求精度を満たしていないことが分かる。
明の実施の形態を説明する。図３は放電電力演算値の誤
差を定性的に示す図であり、（ａ）はＷｈ積算方式を用
いた場合、（ｂ）はパワー演算方式を用いた場合を示
す。図では縦軸に放電電力演算値（Ｗｈ演算値）を、横
軸に放電電力Ｗｈの真値をそれぞれとり、ａ1，ａ2は誤
差範囲を示している。図３（ａ）に示すＷｈ積算方式で
は、上述したように放電電力測定時の電流，電圧誤差の
累積が誤差の要因であるため、Ｗｈ演算値が大きくなる
につれて誤差がおおきくなる。図の例ではＷｈ演算値が
大きいところ（放電深度がほぼ１００％となったとこ
ろ）では誤差が±８％程度となる。通常、この演算精度
は±５％程度が要求される。そのため、放電深度が深い
ところ、すなわち放電末期では要求精度を満たすことが
できない。一方、図３（ｂ）に示すパワー演算方式の場
合には、Ｗｈ演算値が小さい（放電深度が浅い）ところ
で誤差が大きく、Ｗｈ演算値が大きくなるにつれて誤差
が小さくなって行く。図の例ではＷｈ演算値がほぼ零の
所では誤差が±１０％程度となっており、放電深度の浅
いところでは要求精度を満たしていないことが分かる。
【０００８】よって、本発明による残存容量推定方法で
は、パワー演算方式とＷｈ積算方式とを併用して放電電
力量を算出する。一例として、図４に示すように放電深
度（ＤＯＤ）が５０％を境にＷｈ積算方式からパワー演
算方式に切り換える。すなわち、ＤＯＤが０〜５０％ま
でをＷｈ積算方式で算出し、ＤＯＤが５０〜１００％ま
ではパワー演算方式で算出する。図４のように算出方式
を切り換えることにより、Ｗｈ演算値の誤差を一番大き
いところでも目標とする±５％程度に抑えることができ
る。
は、パワー演算方式とＷｈ積算方式とを併用して放電電
力量を算出する。一例として、図４に示すように放電深
度（ＤＯＤ）が５０％を境にＷｈ積算方式からパワー演
算方式に切り換える。すなわち、ＤＯＤが０〜５０％ま
でをＷｈ積算方式で算出し、ＤＯＤが５０〜１００％ま
ではパワー演算方式で算出する。図４のように算出方式
を切り換えることにより、Ｗｈ演算値の誤差を一番大き
いところでも目標とする±５％程度に抑えることができ
る。
【０００９】図４ではＤＯＤ５０％を境にＷｈ積算方式
からパワー演算方式に切り換えたが、この２つの方式を
併用する際のそれぞれの重み付けは、各方式の誤差の状
況に応じて選択される。このとき、切り換えの要因とし
て以下の２つの要因が考えられる。１つ目の要因はパワ
ー演算方式を用いた場合の誤差に関係しており、図５を
用いて説明する。パワー演算方式では、電池の電流変化
を捉えて電流Ｉおよび電圧Ｖを測定し、測定した複数の
Ｉ，Ｖから図５（ａ）に示すようにＩＶ特性を一次回帰
演算してそのＩＶ特性と放電終止電圧Ｖminとの交点か
らその時の電池の最大出力Ｐmaxを算出する。そのた
め、電圧Ｖに±ΔＶの誤差が生じると図５（ｂ）のよう
に回帰直線から得られる電流Ｉmaxに誤差±ΔＩmaxが生
じることになり、その結果、最大出力Ｐmaxに誤差ΔＰ
＝Ｖmin×ΔＩmaxが生じる。図５（ｂ）において、直線
Ｂ１で示される電池の内部抵抗Ｒは、直線Ｂ２で示され
る電池の内部抵抗Ｒより小さく電池性能が良いが、図か
らもわかるように内部抵抗Ｒが小さいほど誤差±ΔＩma
xが大きくなる。誤差±ΔＩmaxが生じると、図５（ｃ）
に示すようにＷｈ−Ｐ特性から得られる放電電力にもΔ
Ｐに応じて誤差ΔＷｈが生じる。ここで、放電深度ＤＯ
Ｄが浅い領域Ｃ１でとＤＯＤが深い領域Ｃ２とを比較す
ると、ＤＯＤが浅い方が誤差ΔＷｈが大きいことが分か
る。
からパワー演算方式に切り換えたが、この２つの方式を
併用する際のそれぞれの重み付けは、各方式の誤差の状
況に応じて選択される。このとき、切り換えの要因とし
て以下の２つの要因が考えられる。１つ目の要因はパワ
ー演算方式を用いた場合の誤差に関係しており、図５を
用いて説明する。パワー演算方式では、電池の電流変化
を捉えて電流Ｉおよび電圧Ｖを測定し、測定した複数の
Ｉ，Ｖから図５（ａ）に示すようにＩＶ特性を一次回帰
演算してそのＩＶ特性と放電終止電圧Ｖminとの交点か
らその時の電池の最大出力Ｐmaxを算出する。そのた
め、電圧Ｖに±ΔＶの誤差が生じると図５（ｂ）のよう
に回帰直線から得られる電流Ｉmaxに誤差±ΔＩmaxが生
じることになり、その結果、最大出力Ｐmaxに誤差ΔＰ
＝Ｖmin×ΔＩmaxが生じる。図５（ｂ）において、直線
Ｂ１で示される電池の内部抵抗Ｒは、直線Ｂ２で示され
る電池の内部抵抗Ｒより小さく電池性能が良いが、図か
らもわかるように内部抵抗Ｒが小さいほど誤差±ΔＩma
xが大きくなる。誤差±ΔＩmaxが生じると、図５（ｃ）
に示すようにＷｈ−Ｐ特性から得られる放電電力にもΔ
Ｐに応じて誤差ΔＷｈが生じる。ここで、放電深度ＤＯ
Ｄが浅い領域Ｃ１でとＤＯＤが深い領域Ｃ２とを比較す
ると、ＤＯＤが浅い方が誤差ΔＷｈが大きいことが分か
る。
【００１０】なお、上述した最大出力Ｐmaxとは車両に
おける放電可能パワー（パワー演算値）のことであり、
電池単独での最大出力Ｐ’maxとは同義ではない。すな
わち電池のパワーは、放電電流Ｉと放電電圧Ｖにより次
式で表される。
おける放電可能パワー（パワー演算値）のことであり、
電池単独での最大出力Ｐ’maxとは同義ではない。すな
わち電池のパワーは、放電電流Ｉと放電電圧Ｖにより次
式で表される。
【数２】 Ｐ＝ＩＶ ＝Ｉ（Ｅ−Ｖ）／Ｒ ＝−（Ｖ2−ＥＶ）／Ｒ ＝｛−Ｉ（Ｖ−Ｅ／２）2／Ｒ｝＋Ｅ2／４Ｒ …（２） ただし、Ｅは電池の開放電圧、Ｒは電池の内部抵抗であ
る。よって、電池単独の最大出力は、Ｖ＝Ｅ／２におけ
るパワーＰ’max＝Ｅ2／４Ｒで一義的に決定される。一
方、車両での電池の使用電圧範囲はＶ＝Ｅ／２以上であ
って電池の最大出力Ｐ’maxを使用しない。しかし、車
両としての使用電圧の下限値Ｖminが以下の（ａ），
（ｂ）の要因から決定されており、この電圧Ｖminに到
達するパワーが車両としての最大出力Ｐmax＝Ｉmax×Ｖ
minとなる。ただし、ＩmaxはＶmin時の電流値である。 （ａ）電池の寿命を考慮した使用電圧範囲の下限電圧
（放電終止電圧） （ｂ）車両搭載ユニットの性能，機能を保証可能な使用
電圧範囲の下限電圧
る。よって、電池単独の最大出力は、Ｖ＝Ｅ／２におけ
るパワーＰ’max＝Ｅ2／４Ｒで一義的に決定される。一
方、車両での電池の使用電圧範囲はＶ＝Ｅ／２以上であ
って電池の最大出力Ｐ’maxを使用しない。しかし、車
両としての使用電圧の下限値Ｖminが以下の（ａ），
（ｂ）の要因から決定されており、この電圧Ｖminに到
達するパワーが車両としての最大出力Ｐmax＝Ｉmax×Ｖ
minとなる。ただし、ＩmaxはＶmin時の電流値である。 （ａ）電池の寿命を考慮した使用電圧範囲の下限電圧
（放電終止電圧） （ｂ）車両搭載ユニットの性能，機能を保証可能な使用
電圧範囲の下限電圧
【００１１】次に、切り換えに関する２つ目の要因は、
電池種によって電池特性が異なることに関係している。
図６は図５（ｃ）と同様のＷｈ−Ｐ特性Ｗｈ（Ｐ）を示
す図であるが、（ａ）はリチウムイオン電池の場合、
（ｂ）は鉛酸電池の場合を表したもである。なお、わか
りやすいように横軸をＤＯＤで示した。図６（ａ）のリ
チウムイオン電池の場合にはパワーＰと放電深度ＤＯＤ
（放電電力量Ｗｈ（Ｐ））とが一対一で対応している
が、図６（ｂ）の鉛酸電池の場合には、図のようなパワ
ーＰiでは二つの放電深度ＤＯＤ（放電電力量Ｗｈ
（Ｐ））が対応している。そのため、リチウムイオン電
池のような特性を有する電池では放電深度ＤＯＤの全域
でパワー演算方式が使用可能であるが、鉛酸電池のよう
に図６（ｂ）のような特性を有する電池ではＤＯＤが図
のＥより深くなったところ（Ｅより図示右側）でしかパ
ワー演算方式が使えない。
電池種によって電池特性が異なることに関係している。
図６は図５（ｃ）と同様のＷｈ−Ｐ特性Ｗｈ（Ｐ）を示
す図であるが、（ａ）はリチウムイオン電池の場合、
（ｂ）は鉛酸電池の場合を表したもである。なお、わか
りやすいように横軸をＤＯＤで示した。図６（ａ）のリ
チウムイオン電池の場合にはパワーＰと放電深度ＤＯＤ
（放電電力量Ｗｈ（Ｐ））とが一対一で対応している
が、図６（ｂ）の鉛酸電池の場合には、図のようなパワ
ーＰiでは二つの放電深度ＤＯＤ（放電電力量Ｗｈ
（Ｐ））が対応している。そのため、リチウムイオン電
池のような特性を有する電池では放電深度ＤＯＤの全域
でパワー演算方式が使用可能であるが、鉛酸電池のよう
に図６（ｂ）のような特性を有する電池ではＤＯＤが図
のＥより深くなったところ（Ｅより図示右側）でしかパ
ワー演算方式が使えない。
【００１２】よって、パワー演算方式とＷｈ積算方式を
併用する際には、放電深度が浅い領域ではパワー演算方
式による残存容量推定精度が要求される精度より悪くな
るため、放電電力量は両演算方式を用いる際にＷｈ積算
方式の割合を大きくし、逆に、放電深度ＤＯＤが深くな
る放電末期にはパワー演算方式の演算精度が十分得られ
るので、パワーによるＥＭＰＴＹ指示精度を重視してパ
ワー演算方式の割合を大きくする。
併用する際には、放電深度が浅い領域ではパワー演算方
式による残存容量推定精度が要求される精度より悪くな
るため、放電電力量は両演算方式を用いる際にＷｈ積算
方式の割合を大きくし、逆に、放電深度ＤＯＤが深くな
る放電末期にはパワー演算方式の演算精度が十分得られ
るので、パワーによるＥＭＰＴＹ指示精度を重視してパ
ワー演算方式の割合を大きくする。
【００１３】なお、ここで放電深度ＣＡＰＤＯＤを次式
（３）で定義し、以下の説明ではこの放電深度ＣＡＰＤ
ＯＤを用いて説明する。
（３）で定義し、以下の説明ではこの放電深度ＣＡＰＤ
ＯＤを用いて説明する。
【数３】 ＣＡＰＤＯＤ＝ＷｈＲ／Ｗｈ（Ｐmin） …（３） 式（３）において、ＷｈＲは放電電力積算量、Ｗｈ（Ｐ
min）は電池のフル容量であって車両として最低限必要
な最低保証出力Ｐminを保証できる絶対容量であり、Ｗ
ｈ（Ｐmin）はＷｈ−Ｐ特性を表す式Ｗｈ（Ｐ）にＰmin
を代入した値である。図７は、このＣＡＰＤＯＤと残存
容量計の原点（ＥＭＰＴＹ）との関係を示す図である。
放電電力量ＷｈＲが大きくなるにつれてＣＡＰＤＯＤは
０％から増加する。そして、ＣＡＰＤＯＤが１００％に
なる前に残存容量計はＥＭＰＴＹを表示する。この時点
で、車両は出力がＰminとなるＣＡＰＤＯＤ１００％ま
で走行可能である。すなわち、残存容量計がＥＭＰＴＹ
を表示しても図に示すΔＷｈだけの余裕を備えている。
min）は電池のフル容量であって車両として最低限必要
な最低保証出力Ｐminを保証できる絶対容量であり、Ｗ
ｈ（Ｐmin）はＷｈ−Ｐ特性を表す式Ｗｈ（Ｐ）にＰmin
を代入した値である。図７は、このＣＡＰＤＯＤと残存
容量計の原点（ＥＭＰＴＹ）との関係を示す図である。
放電電力量ＷｈＲが大きくなるにつれてＣＡＰＤＯＤは
０％から増加する。そして、ＣＡＰＤＯＤが１００％に
なる前に残存容量計はＥＭＰＴＹを表示する。この時点
で、車両は出力がＰminとなるＣＡＰＤＯＤ１００％ま
で走行可能である。すなわち、残存容量計がＥＭＰＴＹ
を表示しても図に示すΔＷｈだけの余裕を備えている。
【００１４】上述したように２つの方式へ加重した場
合、Ｗｈ積算方式で求められた放電電力量ＷｈＲとパワ
ー演算方式で算出されたＷｈ（Ｐmax）とを併用して算
出される放電電力量ＷｈＥは次式（４）のように表され
る。
合、Ｗｈ積算方式で求められた放電電力量ＷｈＲとパワ
ー演算方式で算出されたＷｈ（Ｐmax）とを併用して算
出される放電電力量ＷｈＥは次式（４）のように表され
る。
【数４】 ＷｈＥ＝ＷｈＲ×Ｍ（CAPDOD）＋Ｗｈ（Ｐmax）×｛１−Ｍ（CAPDOD）｝ …（４） ここで、重みＭ（CAPDOD）は放電深度ＣＡＰＤＯＤの関
数であり、Ｗｈ（Ｐmax）はパワー演算方式で算出され
た現在までの放電電力量である。例えば、
数であり、Ｗｈ（Ｐmax）はパワー演算方式で算出され
た現在までの放電電力量である。例えば、
【数５】Ｍ（CAPDOD）＝１−ＣＡＰＤＯＤ …（５） とすれば、図８（ａ）に示すように重みＭは放電深度Ｃ
ＡＰＤＯＤが深くなるにつれて１から零へと小さくな
り、図８（ｂ）のように放電電力量ＷｈＥはＷｈＲから
Ｗｈ（Ｐmax）へと移行する。図８（ｂ）において、縦
軸は放電電力量、横軸はパワーＰである。また、図８
（ｃ）は図４に示したように所定の放電深度ＣＡＰＤＯ
ＤでＷｈ積算方式からパワー演算方式に切り換えた場合
のＣＡＰＤＯＤとＭ（CAPDOD）の関係を示している。
ＡＰＤＯＤが深くなるにつれて１から零へと小さくな
り、図８（ｂ）のように放電電力量ＷｈＥはＷｈＲから
Ｗｈ（Ｐmax）へと移行する。図８（ｂ）において、縦
軸は放電電力量、横軸はパワーＰである。また、図８
（ｃ）は図４に示したように所定の放電深度ＣＡＰＤＯ
ＤでＷｈ積算方式からパワー演算方式に切り換えた場合
のＣＡＰＤＯＤとＭ（CAPDOD）の関係を示している。
【００１５】図１はこのような残存容量演算を行って残
存容量計を駆動するための残存容量演算装置の機能ブロ
ック図、図２は残存容量計制御のフローチャートであ
り、これらの図を参照しながら上述した残存容量計の制
御について説明する。図１において、１は残存容量計制
御演算部で放電容量演算部１１，電力積算容量演算部１
２，最低保証パワーＰmin演算部１３，フル容量Ｗｈ
（Ｐmin）演算部１４，放電深度ＣＡＰＤＯＤ演算部１
５，残存容量演算部１６を備えている。２はパワー演算
部、３は電圧検出部、４は電流検出部、５は温度検出部
であり、６は残存容量計制御演算部１の演算結果に基づ
いて出力制限制御やメーター出力制御等を行う制御部で
ある。
存容量計を駆動するための残存容量演算装置の機能ブロ
ック図、図２は残存容量計制御のフローチャートであ
り、これらの図を参照しながら上述した残存容量計の制
御について説明する。図１において、１は残存容量計制
御演算部で放電容量演算部１１，電力積算容量演算部１
２，最低保証パワーＰmin演算部１３，フル容量Ｗｈ
（Ｐmin）演算部１４，放電深度ＣＡＰＤＯＤ演算部１
５，残存容量演算部１６を備えている。２はパワー演算
部、３は電圧検出部、４は電流検出部、５は温度検出部
であり、６は残存容量計制御演算部１の演算結果に基づ
いて出力制限制御やメーター出力制御等を行う制御部で
ある。
【００１６】図２のフローチャートにおいて、ステップ
Ｓ１では電池の電流変化を捉えて電流Ｉおよび電圧Ｖを
サンプリングしてストックする。ステップＳ２では、サ
ンプリングしたＩ，Ｖから上述したように（図５（ａ）
参照）パワー演算部２によって電池の最大出力Ｐmaxを
算出する。ステップＳ３では、放電容量演算部１１によ
り電池特性に応じて放電電力Ｗｈのパワー演算値Ｐmax
に対する特性式Ｗｈ（Ｐmax）が算出される。なお、特
性式Ｗｈ（Ｐmax）算出の際には、電池の劣化や温度Ｔ
に応じて特性式の補正が行われるが説明は省略する。ス
テップＳ４では、演算部１３により最低保証パワーＰmi
nが算出されるとともに、演算部１４によりフル容量Ｗ
ｈ（Ｐmin）が算出される。ステップＳ５では、演算部
１６により残存容量計のＥＭＰＴＹランプ点灯時の容量
ＷｈＣを次式（６）のように算出する。
Ｓ１では電池の電流変化を捉えて電流Ｉおよび電圧Ｖを
サンプリングしてストックする。ステップＳ２では、サ
ンプリングしたＩ，Ｖから上述したように（図５（ａ）
参照）パワー演算部２によって電池の最大出力Ｐmaxを
算出する。ステップＳ３では、放電容量演算部１１によ
り電池特性に応じて放電電力Ｗｈのパワー演算値Ｐmax
に対する特性式Ｗｈ（Ｐmax）が算出される。なお、特
性式Ｗｈ（Ｐmax）算出の際には、電池の劣化や温度Ｔ
に応じて特性式の補正が行われるが説明は省略する。ス
テップＳ４では、演算部１３により最低保証パワーＰmi
nが算出されるとともに、演算部１４によりフル容量Ｗ
ｈ（Ｐmin）が算出される。ステップＳ５では、演算部
１６により残存容量計のＥＭＰＴＹランプ点灯時の容量
ＷｈＣを次式（６）のように算出する。
【数６】ＷｈＣ＝Ｗｈ（Ｐmin）−ΔＷｈ …（６） ΔＷｈは前述したようにＥＭＰＴＹ点灯後に保証する電
力量である。
力量である。
【００１７】ステップＳ６では、演算部１２により常時
ＩＶを実測積算して現在までの放電電力量ＷｈＲを積算
する。ステップＳ７では、新たなＰmax1が得られる毎に
特性式Ｗｈ（Ｐmax）に代入して現在までの放電電力量
Ｗｈ（Ｐmax1）を算出する。なお、放電電力量Ｗｈ（Ｐ
max）を算出する際には、電池の充電および回生充電の
場合を考慮して次式（７）により算出する。
ＩＶを実測積算して現在までの放電電力量ＷｈＲを積算
する。ステップＳ７では、新たなＰmax1が得られる毎に
特性式Ｗｈ（Ｐmax）に代入して現在までの放電電力量
Ｗｈ（Ｐmax1）を算出する。なお、放電電力量Ｗｈ（Ｐ
max）を算出する際には、電池の充電および回生充電の
場合を考慮して次式（７）により算出する。
【数７】 すなわち、充電前の最新の放電電力量Ｗｈ（Ｐmax1）を
基準値として、充電分を減算する。式（７）において第
２項の積分は充電電流積算であってＶecは放電電力換算
用電圧（放電深度に応じた定数）、φは充電効率（電流
に応じた定数）である。なお、充電時の放電電力量Ｗｈ
（Ｐmax）は暫定値であり、再度放電開始後パワー演算
が得られた時点で更新（リセット）される。また、満充
電条件を終了した場合には、Ｗｈ（Ｐmax）＝０として
残存容量計をリセットする。
基準値として、充電分を減算する。式（７）において第
２項の積分は充電電流積算であってＶecは放電電力換算
用電圧（放電深度に応じた定数）、φは充電効率（電流
に応じた定数）である。なお、充電時の放電電力量Ｗｈ
（Ｐmax）は暫定値であり、再度放電開始後パワー演算
が得られた時点で更新（リセット）される。また、満充
電条件を終了した場合には、Ｗｈ（Ｐmax）＝０として
残存容量計をリセットする。
【００１８】ステップＳ８では、上述した式（４）のよ
うに平均処理された放電電力量ＷｈＥが算出される。ス
テップＳ９では、演算部１６により電池の残存容量を次
式（８）により算出する。
うに平均処理された放電電力量ＷｈＥが算出される。ス
テップＳ９では、演算部１６により電池の残存容量を次
式（８）により算出する。
【数８】（残存容量）＝ＷｈＣ−ＷｈＥ …（８） 図９は上述したフローで算出される量（ＷｈＣ等）の関
係をパワー特性対放電電力量の図で示したものである。
なお、残存容量計の満充電ランプ点・消灯に関しては、
普通充電制御の正常終了条件成立時（これを満充電と定
義する）に放電電力量をＷｈＲ＝０にして満充電ランプ
を点灯し、ＷｈＲ＞規定放電電力量となった時に消灯す
る。ここでＷｈＲを用いる理由は、満充電に近い状態で
はパワー演算方式を用いるＷｈ（Ｐmax）では分解能不
足だからである。
係をパワー特性対放電電力量の図で示したものである。
なお、残存容量計の満充電ランプ点・消灯に関しては、
普通充電制御の正常終了条件成立時（これを満充電と定
義する）に放電電力量をＷｈＲ＝０にして満充電ランプ
を点灯し、ＷｈＲ＞規定放電電力量となった時に消灯す
る。ここでＷｈＲを用いる理由は、満充電に近い状態で
はパワー演算方式を用いるＷｈ（Ｐmax）では分解能不
足だからである。
【００１９】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、Ｗｈ（Ｐmax）は第１の放電
電力量Ｗｈ１を、ＷｈＲは第２の放電電力量Ｗｈ２を、
ＷｈＥは第３の放電電力量Ｗｈ３をそれぞれ構成する。
の要素との対応において、Ｗｈ（Ｐmax）は第１の放電
電力量Ｗｈ１を、ＷｈＲは第２の放電電力量Ｗｈ２を、
ＷｈＥは第３の放電電力量Ｗｈ３をそれぞれ構成する。
【図１】残存容量演算装置の機能ブロック図。
【図２】残存容量計制御のフローチャート。
【図３】放電電力演算値の誤差を定性的に示す図であ
り、（ａ）はＷｈ積算方式を用いた場合、（ｂ）はパワ
ー演算方式を用いた場合を示す。
り、（ａ）はＷｈ積算方式を用いた場合、（ｂ）はパワ
ー演算方式を用いた場合を示す。
【図４】パワー演算方式とＷｈ積算方式とを併用した放
電電力量を説明する図。
電電力量を説明する図。
【図５】パワー演算方式の誤差要因を説明する図であ
り、（ａ）はＩＶ特性の一次回帰直線を示す図、（ｂ）
は誤差ΔＰを説明する図、（ｃ）は誤差ΔＷｈを説明す
る図。
り、（ａ）はＩＶ特性の一次回帰直線を示す図、（ｂ）
は誤差ΔＰを説明する図、（ｃ）は誤差ΔＷｈを説明す
る図。
【図６】Ｗｈ−Ｐ特性を説明する図であり、（ａ）はリ
チウムイオン電池の場合を、（ｂ）は鉛酸電池の場合を
示す。
チウムイオン電池の場合を、（ｂ）は鉛酸電池の場合を
示す。
【図７】放電深度ＣＡＰＤＯＤと残存容量計の原点（Ｅ
ＭＰＴＹ）との関係を示す図。
ＭＰＴＹ）との関係を示す図。
【図８】平均処理を説明する図であり、（ａ）は放電深
度ＣＡＰＤＯＤと重みＭとの関係を示し、（ｂ）はＷｈ
Ｅの変化を定性的に示す図、（ｃ）は放電深度ＣＡＰＤ
ＯＤと重みＭとの関係の他の例を示す。
度ＣＡＰＤＯＤと重みＭとの関係を示し、（ｂ）はＷｈ
Ｅの変化を定性的に示す図、（ｃ）は放電深度ＣＡＰＤ
ＯＤと重みＭとの関係の他の例を示す。
【図９】パワー特性対放電電力量を示す図。
【図１０】放電深度ＤＯＤと誤差との関係を示す図。
１ 残存容量計制御演算部 ２ パワー演算部 ３ 電圧検出部 ４ 電流検出部 ５ 温度検出部 ６ 制御部 １１ 放電容量演算部 １２ 電力積算容量演算部 １３ 最低保証パワーＰmin演算部 １４ フル容量Ｗｈ（Ｐmin）演算部 １５ 放電深度ＣＡＰＤＯＤ演算部 １６ 残存容量演算部
Claims (4)
- 【請求項１】 電気車用電池の放電電力量とパワーとの
相関関係から算出された第１の放電電力量と、電池の端
子電圧値および電流値に基づいて積算される第２の放電
電力量とに基づいて前記電池の残存容量を算出すること
を特徴とする電気車用電池の残存容量推定方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の残存容量推定方法にお
いて、 前記電池の放電深度に応じて前記第１の放電電力量と前
記第２の放電電力量とを切り換えて用いて前記残存容量
を算出することを特徴とする電気車用電池の残存容量推
定方法。 - 【請求項３】 請求項１に記載の残存容量推定方法にお
いて、 前記第２の放電電力量と電気車が走行可能な最低保証出
力が保証可能な電力容量との比を放電深度ＣＡＰＤＯＤ
としたとき、前記放電深度ＣＡＰＤＯＤに基づいて前記
第１の放電電力量と前記第２の放電電力量との平均処理
を行って第３の放電電力量を算出し、この第３の放電電
力量に基づいて前記残存容量を算出することを特徴とす
る電気車用電池の残存容量推定方法。 - 【請求項４】 請求項３に記載の残存容量推定方法にお
いて、 前記第１の放電電力量をＷｈ１、前記第２の放電電力量
をＷｈ２、Ｍ（CAPDOD）を前記放電深度ＣＡＰＤＯＤの
関数としたとき、前記第３の放電電力量Ｗｈ３をＷｈ３
＝Ｗｈ２×Ｍ（CAPDOD）＋Ｗｈ１×｛１−Ｍ（CAPDO
D）｝で演算することを特徴とする電気車用電池の電気
車用電池の残存容量推定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23537496A JP3346182B2 (ja) | 1996-09-05 | 1996-09-05 | 電気車用電池の残存容量推定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23537496A JP3346182B2 (ja) | 1996-09-05 | 1996-09-05 | 電気車用電池の残存容量推定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1082841A true JPH1082841A (ja) | 1998-03-31 |
| JP3346182B2 JP3346182B2 (ja) | 2002-11-18 |
Family
ID=16985148
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23537496A Expired - Lifetime JP3346182B2 (ja) | 1996-09-05 | 1996-09-05 | 電気車用電池の残存容量推定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3346182B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0935858A (ja) * | 1995-07-14 | 1997-02-07 | Nichifu Co Ltd | 帯状発熱体の製造方法 |
| JP2002015780A (ja) * | 2000-04-28 | 2002-01-18 | Sony Corp | 電子機器 |
| WO2013128811A1 (ja) * | 2012-02-29 | 2013-09-06 | Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社 | 電池パックおよび電池パックの電力量算出方法 |
| KR101329915B1 (ko) * | 2011-10-28 | 2013-11-14 | 현대오트론 주식회사 | 하이브리드 전기 자동차용 배터리의 주행 중 최대 출력파워 예측 방법 및 장치 |
| CN104656029A (zh) * | 2014-12-25 | 2015-05-27 | 智慧城市系统服务（中国）有限公司 | 一种估算动力电池剩余容量的系统及方法 |
| WO2019023684A1 (en) * | 2017-07-28 | 2019-01-31 | Northstar Battery Company, Llc | SYSTEMS AND METHODS OF USING BATTERY OPERATING DATA AND EXOGENOUS DATA |
-
1996
- 1996-09-05 JP JP23537496A patent/JP3346182B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0935858A (ja) * | 1995-07-14 | 1997-02-07 | Nichifu Co Ltd | 帯状発熱体の製造方法 |
| JP2002015780A (ja) * | 2000-04-28 | 2002-01-18 | Sony Corp | 電子機器 |
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| US10670660B2 (en) | 2012-02-29 | 2020-06-02 | Envision Aesc Energy Devices Ltd. | Battery pack and method for calculating electric energy of battery pack |
| WO2013128811A1 (ja) * | 2012-02-29 | 2013-09-06 | Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社 | 電池パックおよび電池パックの電力量算出方法 |
| JPWO2013128811A1 (ja) * | 2012-02-29 | 2015-07-30 | Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社 | 電池パックおよび電池パックの電力量算出方法 |
| US10078116B2 (en) | 2012-02-29 | 2018-09-18 | Nec Energy Devices, Ltd. | Battery pack and method for calculating electric energy of battery pack |
| CN104656029A (zh) * | 2014-12-25 | 2015-05-27 | 智慧城市系统服务（中国）有限公司 | 一种估算动力电池剩余容量的系统及方法 |
| WO2019023684A1 (en) * | 2017-07-28 | 2019-01-31 | Northstar Battery Company, Llc | SYSTEMS AND METHODS OF USING BATTERY OPERATING DATA AND EXOGENOUS DATA |
| US10684330B2 (en) | 2017-07-28 | 2020-06-16 | Northstar Battery Company, Llc | Systems and methods for detecting thermal runaway of a battery |
| US10816607B2 (en) | 2017-07-28 | 2020-10-27 | Northstar Battery Company, Llc | Systems and methods for determining a state of charge of a battery |
| US10823786B2 (en) | 2017-07-28 | 2020-11-03 | Northstar Battery Company, Llc | Battery with internal monitoring system |
| US10830827B2 (en) | 2017-07-28 | 2020-11-10 | Northstar Battery Company, Llc | Operating conditions information system for an energy storage device |
| US10830826B2 (en) | 2017-07-28 | 2020-11-10 | Northstar Battery Company, Llc | Systems and methods for determning crank health of a battery |
| US10921381B2 (en) | 2017-07-28 | 2021-02-16 | Northstar Battery Company, Llc | Systems and methods for monitoring and presenting battery information |
| US11243260B2 (en) | 2017-07-28 | 2022-02-08 | Northstar Battery Company, Llc | Systems and methods for determining an operating mode of a battery |
| US11300624B2 (en) | 2017-07-28 | 2022-04-12 | Northstar Battery Company, Llc | System for utilizing battery operating data |
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|---|---|
| JP3346182B2 (ja) | 2002-11-18 |
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