WO2006129802A1

WO2006129802A1 - 充電率／残存容量推定方法、電池の状態検知センサ及び電池電源システム

Info

Publication number: WO2006129802A1
Application number: PCT/JP2006/311115
Authority: WO
Inventors: Noriyasu Iwane; Yuichi Watanabe; Toshiyuki Sato; Atsushi Kimura; Fumikazu Iwahana
Original assignee: The Furukawa Electric Co., Ltd.
Priority date: 2005-06-03
Filing date: 2006-06-02
Publication date: 2006-12-07
Also published as: EP1887370A1; JPWO2006129802A1; EP1887370A4; US20090030626A1; JP5170876B2; US8078416B2; EP1887370B1

Abstract

　電池の充電率／残存容量を推定する方法において、電池の開回路電圧の収束値を高精度、短時間で求めること。　複数の時間の指数関数項と複数の係数を含む近似式を用い、所定の時間の間、充電あるいは放電の動作を停止させ、その間の電池電圧の時間変化を測定し、得られた電池電圧－時間の関係に基づき前記係数を決定する行程と、温度の関数として予め求め、前記各指数関数項の自然対数のうちの少なくとも一つのべき乗係数を所定箇所の温度に基づき決定する行程とを含む電圧予測行程を有している。

Description

明細書

充電率 Z残存容量推定方法、電池の状態検知センサ及び電池電源システム

技術分野

[oooi] 本発明は、負荷に電力を供給する電池の充電率 Z残存容量を推定する方法と、電池の状態を検知するセンサと、そのようなセンサを有する電池電源システムに関するものである。

背景技術

[0002] 従来から、各種装置のバックアップ用や各種装置の電源用等の二次電池、自動車等に搭載される鉛蓄電池等の二次電池に関し、残存する充電率を正確に知ることが要請されている。一般に、二次電池においては充電率と開回路電圧に相関があるため、開回路電圧を求めることにより充電率を推定することができる。しかし、二次電池の開回路電圧は充電又は放電を行っていない状態で行う必要があるとともに、充電又は放電の終了後に開回路電圧が安定するまでには長い時間を要する。そのため、所定の条件下で二次電池の開回路電圧を短時間内に測定し、開回路電圧の時間特性を近似する関数に基づき開回路電圧の収束

値を求める方法が種々提案されて!ヽる（例えば、特許文献 1〜3)。

[0003] 上記従来の方法で二次電池の開回路電圧の収束値を求める場合、その精度は近似計算に用いる関数の精度に依存する。例えば、多項式関数や対数関数などの時間特性を持つ関数に基づき開回路電圧の収束値を計算する方法が一般的である。しかし、これらの関数は、二次電池の開回路電圧の時間特性を高い精度で近似することは困難であり、求めた開回路電圧の収束値の誤差が大きくなつてしまう。よって、上記従来の方法により二次電池の充電率を推定する場合、近似計算に用いる関数の制約力高い精度を確保することは難しぐ正確な充電率を推定し得ないことが問題となる。

[0004] これに対し、下記の特許文献 4において、二次電池の充放電終了後の所定時間内に時間軸上で複数の電圧測定値を取得し、それによつて逐次計算を行、二次電池の開回路電圧の収束値を求めるとともに、二次電池の開回路電圧の時間特性を近似するために 4次以上の指数減衰関数を用いることが記載されて、る。

特許文献 1：特開平 7— 98367号公報

特許文献 2：特開 2002— 234408号公報

特許文献 3：特開 2003 - 75518号公報

特許文献 4:国際公開 2005Z006006号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] ところで、特許文献 4に記載の充電率推定方法によれば、多項式関数や対数関数を用いる場合に比べて開回路電圧の時間特性の近似の精度を向上させることができるが、精度の高い収束値を得るたには比較的長時間充放電を停止させ、その間の電池電圧変化を測定する必要があり、システム運用上の大きな制約となる。また、演算により算出する係数も多いため、演算負荷が高く高機能な CPUが要求される、という問題があった。

[0006] 本発明は、そのような課題を解決するためになされたものであり、二次電池の開回路電圧の収束値を高精度で、従来より短時間かつ低!、計算負荷で求めることができる充電率推定方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0007] 上記課題を解決するために、本発明は次のような構成をもって課題を解決するための手段としている。

[0008] すなわち、本発明の第 1の態様は、負荷に電力を供給する電池の充電率あるいは残存容量を推定する方法として、所望時間経過後の安定開回路電圧予測値を求める電圧予測行程を含み、前記電圧予測行程は、複数の時間の指数関数項と複数の係数を含む近似式を用い、所定の時間の間、充電あるいは放電の動作を停止させ、その間の電池電圧の時間変化を測定し、得られた電池電圧一時間の関係に基づき前記係数を決定する行程と、温度の関数として予め求め、前記各指数関数項の自然対数のうちの少なくとも一つのべき乗係数を所定箇所の温度に基づき決定する行程とを含むことを特徴とする電池の充電率 Z残存容量推定方法である。 [0009] また、本発明の第 2の態様は、上記第 1の態様の構成に加え、前記充電の動作を停止させて力前記電池電圧を取得開始するまでの時間を取ることによって、指数関数項の数を減らしていくことを特徴とする電池の充電率 Z残存容量推定方法である。

[0010] 本発明の第 3の態様は、負荷に電力を供給する電池の充電率あるいは残存容量を推定する方法として、所望時間経過後の安定開回路電圧予測値を求める電圧予測行程を含み、前記電圧予測行程は、時間の指数関数部と複数の係数を含む近似式を用い、所定の時間の間、充電あるいは放電の動作を停止させ、その間の電池電圧の時間変化を測定し、得られた電池電圧一時間の関係に基づき前記係数を決定する行程と、予め定めた関数として表した値から、前記各指数関数項のうちの少なくとも一つの自然対数のべき乗係数を決定する行程とを含むことを特徴とする電池の充電率 Z残存容量推定方法である。

[0011] また、本発明の第 4の態様は、上記第 3の態様の構成に加え、前記充電の動作を停止させて力前記電池電圧を取得開始するまでの時間を取ることによって、指数関数項の数を減らしていくことを特徴とする電池の充電率 Z残存容量推定方法である。

[0012] 本発明の第 5の態様は、負荷に電力を供給する電池の充電率あるいは残存容量を推定する回路を有する電池の状態検知センサは、所望時間経過後の安定開回路電圧予測値を求める電圧予測部を含み、前記電圧予測部は、複数の時間の指数関数項と複数の係数を含む近似式を用い、所定の時間の間、充電あるいは放電の動作を停止させ、その間の電池電圧の時間変化を測定し、得られた電池電圧一時間の関係に基づき前記係数を決定し、温度の関数として予め求め、前記各指数関数項の自然対数のうちの少なくとも一つのべき乗係数を所定箇所の温度に基づき決定することを特徴とする電池の状態検知センサである。

[0013] また、本発明の第 6の態様は、上記第 5の態様の構成に加え、前記電圧予測部は、前記充電の動作を停止させて力前記電池電圧を取得開始するまでの時間を取ることによって、指数関数項の数を減らしていくことを特徴とする電池の状態検知センサである。 [0014] 本発明の第 7の態様は、負荷に電力を供給する電池の充電率あるいは残存容量を推定する回路を有する電池の状態検知センサは、所望時間経過後の安定開回路電圧予測値を求める電圧予測部を含み、前記電圧予測部は、時間の指数関数部と複数の係数を含む近似式を用い、所定の時間の間、充電あるいは放電の動作を停止させ、その間の電池電圧の時間変化を測定し、得られた電池電圧一時間の関係に基づき前記係数を決定し、予め定めた関数として表した値から、前記各指数関数項のうちの少なくとも一つの自然対数のべき乗係数を決定することを特徴とする電池の状態検知センサである。

[0015] また、本発明の第 8の態様は、上記第 7の態様の構成に加え、前記電圧予測部は、前記充電の動作を停止させて力前記電池電圧を取得開始するまでの時間を取ることによって、指数関数項の数を減らしていくことを特徴とする電池の状態検知センサである。

[0016] 本発明の第 9の態様は、負荷に電力を供給する電池の充電率あるいは残存容量を推定する回路を有する電池電源システムは、所望時間経過後の安定開回路電圧予測値を求める電圧予測部を含み、前記電圧予測部は、複数の時間の指数関数項と複数の係数を含む近似式を用い、所定の時間の間、充電あるいは放電の動作を停止させ、その間の電池電圧の時間変化を測定し、得られた電池電圧一時間の関係に基づき前記係数を決定し、温度の関数として予め求め、前記各指数関数項の自然対数のうちの少なくとも一つのべき乗係数を所定箇所の温度に基づき決定することを特徴とする電池電源システムである。

[0017] また、本発明の第 10の態様は、上記第 9の態様の構成に加え、前記電圧予測部は、前記充電の動作を停止させて力前記電池電圧を取得開始するまでの時間を取ることによって、指数関数項の数を減らしていくことを特徴とする電池電源システムである。

[0018] 本発明の第 11の態様は、負荷に電力を供給する電池の充電率あるいは残存容量を推定する回路を有する電池電源システムは、所望時間経過後の安定開回路電圧予測値を求める電圧予測部を含み、前記電圧予測部は、時間の指数関数部と複数の係数を含む近似式を用い、所定の時間の間、充電あるいは放電の動作を停止させ、その間の電池電圧の時間変化を測定し、得られた電池電圧一時間の関係に基づき前記係数を決定し、予め定めた関数として表した値から、前記各指数関数項のうちの少なくとも一つの自然対数のべき乗係数を決定することを特徴とする電電池電源システムである。

[0019] また、本発明の第 12の態様は、上記第 11の態様の構成に加え、前記電圧予測部は、前記充電の動作を停止させて力前記電池電圧を取得開始するまでの時間を取ること〖こよって、指数関数項の数を減らしてヽくことを特徴とする電池電源システムである。

発明の効果

[0020] 上述したように本発明によれば、複数の時間の指数関数項と複数の係数を含む近似式を用い、所定の時間の間、充電あるいは放電の動作を停止させ、その間の電池電圧の時間変化を測定し、得られた電池電圧一時間の関係に基づき前記係数を決定する行程と、温度の関数として予め求め、前記各指数関数項の自然対数のうちの少なくとも一つのべき乗係数を所定箇所の温度に基づき決定する行程とにより、所望時間経過後の安定開回路の電圧予測値を求めている。

[0021] または、時間の指数関数部と複数の係数を含む近似式を用い、所定の時間の間、充電あるいは放電の動作を停止させ、その間の電池電圧の時間変化を測定し、得られた電池電圧一時間の関係に基づき前記係数を決定する行程と、予め定めた関数として表した値から、前記各指数関数項のうちの少なくとも一つの自然対数のべき乗係数を決定する行程とにより、所望時間経過後の安定開回路の電圧予測値を求めている。

[0022] これらにより、電池の充電率あるいは残存容量を推定の計算が正確で、短時間で推定することができる。

図面の簡単な説明

[0023] [図 1]図 1は、本実施形態に係る電池システムの概略の構成を示すブロック図である。

[図 2]図 2は、本実施形態に係る車両用電池システムの概略の構成を示すブロック図である。

[図 3]図 3は、二次電池の充電終了後における開回路電圧の時間特性を示す図であり、指数減衰関数を用いて開回路電圧を近似する場合の具体例を示す図である。

[図 4]図 4は、本実施形態で用いる指数減数関数により開回路電圧を近似する場合の次数と精度の関係につ、て示す図である。

[図 5]図 5は、本実施形態において、 4次の指数減衰関数に関し、緩和時間項を温度の関数として求めた開回路電圧の時間特性である。

[図 6]図 6は、本実施形態の変形例において、 4次の指数減衰関数に関し、第 1〜4 項の全ての成分を含む場合の開回路電圧の時間特性である。

[図 7]図 7は、本実施形態の変形例において、 4次の指数減衰関数に関し、第 1項の成分のみを含む場合の開回路電圧の時間特性である。

[図 8]図 8は、本実施形態の変形例において、 4次の指数減衰関数に関し、第 2項の成分のみを含む場合の開回路電圧の時間特性である。

[図 9]図 9は、本実施形態の変形例において、 4次の指数減衰関数に関し、第 3項の成分のみを含む場合の開回路電圧の時間特性である。

[図 10]図 10は、本実施形態の変形例において、 4次の指数減衰関数に関し、第 4項の成分のみを含む場合の開回路電圧の時間特性である。

[図 11]図 11は、本実施形態の変形例において、充電率推定結果等を表示させる構成である。

[図 12]図 12は、本実施形態の変形例において、蓄電池側と表示側が無線を介して充電率推定結果等を表示させる構成である。

[図 13]図 13は、本実施形態の変形例において、複数の蓄電池を測定する一例である。

[図 14]図 14は、本実施形態の変形例において、 1つの装置で複数の蓄電池を管理する例である。

符号の説明

10· ··二次電池

11…充電回路

12· ··電圧センサ

13…制御部 14…記憶部

4, 20…負荷

発明を実施するための最良の形態

[0025] 以下、本発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態においては、各種装置のバックアップ用や各種装置の電源用等の二次電池、あるいは、自動車等の車両に搭載される二次電池の充電率を推定する機能を備えた車両用電池システムに対して本発明を適用する場合を説明する。

[0026] 図 1は、本実施形態に係る各種装置のバックアップ用や各種装置の電源用等の二次電池システム、あるいは、車両用電池システムの概略の構成を示すブロック図である。この図 1では複数の電池、この図では 1つを主二次電池 3Aと残りを予備二次電池 3Bとを備えるものであり、少なくとも 1つの二次電池について充電率を推定するようにしたものである。また、電力制御装置 5には、例えば、太陽電池や車両用発電機等の電力源 2も接続されて、てよ、。

[0027] また、図 1において、電力制御装置 5や充電率推定装置 6には、二次電池の履歴を記録する記憶部 6aを有し、少なくとも充電して使用する又は継続して使用可能とする二次電池の履歴を保持、又は Z及び、継続して判定するプログラムを有する制御-判定部とを備えるものである。また、劣化状態を判定する劣化判定装置 7を備えていてちょい。

[0028] さらに、図 1において、少なくとも 2つの二次電池 3A, 3Bの充電率を推定し、二次電池 3A, 3Bの充電率、又は Zおよび、充電又は交換の要否の情報と、あるいは、継続使用可能の情報とを、図示しない電力制御装置 5や充電率推定装置 6のコネクタや無線を介して、あるいは、図示しない表示部等を通じてユーザー等へ伝えることが可能にできるものである。

[0029] このようにすれば、少なくとも 1つは常に使用可能な二次電池とすることが可能である。

[0030] また、図 2は、本実施形態に係る車両用電池システムの概略の構成を示すブロック図である。図 2においては、二次電池 10と、充電回路 11と、電圧センサ 12と、制御部 13と、記憶部 14とを含んで車両用電池システムが構成され、二次電池 10から車両の各種装置やモータ等の負荷 20に電力を供給する構成になっている。

[0031] 図 2の構成において、車両に搭載される負荷 20に電力を供給するための二次電池 10としては、例えば、車両用の鉛蓄電池が用いられる。充電回路 11は、制御部 13により充電動作を指示されたとき、所定の充電電流を供給して二次電池 10を充電する。電圧センサ 12は、二次電池 10の両端の電圧を検出して、制御部 13に電圧値を送出する。

[0032] また、制御部 13は、 CPU等により構成され、車両用電池システム全体の動作を制御するとともに、所定のタイミングで後述の充電率推定のための演算処理を実行し、求めた充電率を車両の制御装置等に送出する。そして、制御部 13に接続された記憶部 14は、制御プログラム等の各種プログラムを予め記憶する ROMや、制御部 13 による処理に必要なデータを一時的に記憶する RAMなどを含んでいる。

[0033] 次に、本実施形態に係る車両用電池システムにおいて、二次電池 10の充電率の推定原理について説明する。上述したように、二次電池 10の充電率は、二次電池 1 0の開回路電圧と強、相関関係があるため、二次電池 10の充電率を推定するには開回路電圧を求めればよい。しかし、二次電池 10は、多くの場合、絶えず充放電が繰り返され、二次電池 10の電圧はほとんどの場合、分極を含んでいる。正確な二次電池 10の充電率を推定するためには、分極の無い二次電池 10の電圧の収束値を知る必要がある力時間経過により分極が消えるまでには、十数時間から数日という極めて長い時間を要する。そのため、二次電池 10が安定した状態の開回路電圧を実際に測定するのは困難であるため、本実施形態においては、開回路電圧の時間的な変動を高い精度で近似し得る関数を用い、逐次計算によって前記関数の係数を決定し、少なくとも決定された係数に基づいて短時間で開回路電圧の収束値を推定する。

[0034] 本実施形態においては、二次電池 10の開回路電圧の時間特性を近似するための関数として、 4次以上の指数減衰関数を想定している。（1)式は、 4次の指数減衰関数を一般的に表現する数式である。

[0035] Y = alexp(-bl -X) + a2exp(-b2 -X)

+ a3exp(-b3 · X) + a4exp(-b4 · X) + c (1) ただし、 al、 a2、 a3、 a4、 bl、 b2、 b3、 b4、 cは係数である。

[0036] (1)式において、入力 Xを経過時間とし、出力 Yを開回路電圧とし、上記各係数を決定することにより、二次電池 10の任意の時点における開回路電圧を近似することができる。

[0037] さらに、本実施形態においては、二次電池 10の開回路電圧の時間特性を近似するための関数として、（2)式は、 n次の指数減衰関数を一般的に表現する数式である

[0038] Y = alexp(-bl -X) + a2exp(-b2 -X)

+ a3exp(-b3 -X) + a4exp(-b4-X)

+ · · · + an βχρ(-οη·Χ) + c (2)

†dt 、 (2)式【こお!ヽて、 al、 a2、 - "an, bl、 b2、•••bn, ciま、係数である。

[0039] (2)式において、入力 Xを経過時間とし、出力 Yを開回路電圧とし、上記各係数を決定することにより、二次電池 10の任意の時点における開回路電圧を高精度に近似することができる。

[0040] ここで、本実施形態において、（1)式に基づき開回路電圧を近似する場合、少なくとも nを 4以上に設定すればある程度の精度を確保できる。

[0041] さらに、（2)式に基づき開回路電圧を近似する場合、少なくとも nを 4以上に設定すれば十分に精度を確保できることが実験的に確認されている。そこで、以下では（2) 式で n=4とした場合の 4次の指数減衰関数を用いることを前提として説明を行う。

[0042] 図 3は、二次電池 10の充電終了後 60分間における開回路電圧の時間特性を示す図であり、 4次の指数減衰関数を用いて開回路電圧を近似する場合の具体例を示す図である。図 3においては、比較のために従来の方法として対数関数を用いる場合を示すとともに、実際に測定した二次電池 10の開放電圧の実測値をプロットしている。ここで、図 3における 4次の指数減衰関数については、充電終了後の 10分間の実測値を用いて各係数を逐次計算により求めることにより、次の（3)式を用いて計算を行つた o

[0043] Y = 1.80933exp(— X/4.65331) + 0.2895exp(— X/0.41691)

- 0.90055exp(— X/4.65129) + 0.9exp(— X/0.004) + 13.35703 (3)

[0044] また、図 3における従来の対数関数については、同様の条件下で最適な係数を決定した上で、次の (4)式を用いて計算を行った。

[0045] Y = -0.2517In(X) + 14.072 (4)

[0046] 図 3に示すように、従来の対数関数により求めた開回路電圧は、実測値のプロットと誤差があるのに対し、本実施形態の 4次の指数減衰関数により求めた開回路電圧は、ほぼ実測値のプロットに一致していることがわかる。なお、 4次の指数減衰関数により求めた開回路電圧においても、対数関数により求めた開回路電圧より誤差力、さくなっている。

[0047] 図 3に示すように、時間が経過するに従って従来の対数関数の場合の誤差は大きくなっていき、二次電池 10の電圧が収束する程度の時間になると、かなりの大きさになる。そして、従来の対数関数と、本実施形態の 4次の指数減衰関数について、それぞれ求めた開回路電圧と実測値との相関係数 Rを算出した。その結果、従来の対数関数の場合は、 R²=0. 9865が得られたのに対し、本実施形態の 4次の指数減衰関数の場合は、 R²=0. 99998が得られ、格段に精度が向上したことが確認された。このように、従来の対数関数に比べ、本実施形態の 4次の指数減衰は正確に開回路電圧を近似することができるため、充電率の推定精度を大きく向上させることができる。

[0048] 次に、上記の指数減数関数により開回路電圧を近似する場合の次数と精度の関係につ、て図 4を用いて説明する。上記（2)式で示される n次の指数減衰関数にぉ、て、 n= l〜5の範囲で変化させ、充電後 10分間の二次電池 10の電圧データにより、それぞれ適切な係数を定めた上で開回路電圧を算出した。そして、それぞれの次数に対応する経過時間 7日後の開回路電圧の誤差を計算し、図 4に示すように各誤差をプロットした。

[0049] 図 4からわ力るように、（2)式の指数減衰関数の次数が 1次の場合は比較的大きな誤差となる、 2次、 3次の場合は、許容範囲内程度の誤差となり、 4次、 5次では十分に誤差が小さくなる。よって、（2)式の指数減衰関数の次数が少なくとも 2以上にすればある程度の精度を確保でき、さらに 4次以上あれば、十分な精度を確保できる。一方、後述するように指数減衰関数を用いて逐次計算を実行する場合、できるだけ計算量を抑える必要があるので、本実施形態においては精度と計算量のバランスを考慮して 4次の指数減数関数を用いるものとする。

[0050] 計算が開始されると、制御部 13による演算処理に必要なパラメータの初期設定を行う。初期設定の対象となるパラメータとしては、二次電池 10の電圧サンプル値を取得する際のサンプリング間隔 ATsとサンプル取得数 Ns、及び二次電池 10の開回路路電圧が安定するまでに要する安定時間 Txがある。例えば、 ATs = 10 (秒）、 Ns = 60 (個）、 Tx= 100000 (秒)などの初期設定値を用いればよい。この場合、二次電池 10の特性に応じた適切な固定的な初期設定値を予め定めておくこともできるが、動作状況などに応じて初期設定地を適宜に変更できるようにしてもよい。

[0051] 次に、制御部 13が所定のタイミングで電圧センサ 12から出力される測定電圧値を順次読み取って、時間軸上で二次電池 10の複数の電圧サンプル値を取得する。上述の初期設定値に基づき、サンプリング間隔 ATsで測定される Ns個の電圧サンプル値が順次取得されることになる。制御部 13は、取得された各電圧サンプル値を順次記憶部 14に格納し必要に応じて読み出す。以下では、取得された n番目（n= l, 2, 3 - - -Ns)の電圧サンプル値を V (n)と表すものとする。

[0052] 次に、二次電池 20の開放電圧特性を近似するための 4次の指数減衰関数の係数を取得した V(n)力も算出する。ここで、演算処理における上述した 4次の指数減衰関数としては、次の（5)式で示すように、時間 Tに対する F (T)を用いるものとする。

[0053] F(T)=Alexp(A5 · T)+A2 · exp(A6 · T)+A3 · exp(A7 · T)+A4 · exp(A8 · T)+A9 (5)

[0054] 本発明の第一の形態の特徴としては（5)式の関数でフィッティングして安定開回路電圧を予測する場合に、（5)式における緩和時間係数、即ち自然対数の真数のうちの係数 A5、 A6、 A7、 A8のうちの少なくとも 1つを温度の関数 f (t)、 f (t)、 f (t)、 f (t)として

1 2 3 4 予め求めておき、各温度における緩和時間係数を固定値としてフィッティング計算を行うことにある。

本実施例では、係数 A5、 A6、 A7、 A8すべてが温度の関数として表されるものとして説明する。この場合の指数減衰関数は (6)式となり、関数 f (t)、 f (t)、 f (t)、 f (t)の tは温

1 2 3 4 度を示している。

[0055] F(T)=Alexp{f (t) · T}+A2 · exp{f (t) · T}+A3 · exp{f (t) · T}+ A4-exp{f (t)-T}+A9 (6)

[0056] (6)式の f (t)、 f (t)、 f (t)、 f (t)があらかじめ実験によって求められていればその時点での温度 tが取得されれば f (t)、 f (t)、 f (t)、 f (t)は定数として扱うことが出来る。この場合の指数減衰関数は (7)式となる。

[0057] F(T)=A1 ·Β1^Τ+Α2 ·Β2^Τ+Α3 ·Β3^Τ+Α4·Β4^Τ+Α5 (7)

[0058] 次に、上述の指数減ム衰関数 F (T)を、 n番目のサンプルタイミングのそれぞれに対し適用することにより、次の（8)式で表される F (n)を計算する。ここで、経過時間 Tは、

Τ=η· A Tsである。

F(n)= Al ·Β ^ATS+A2 · Β2^η' ^ATs+A3 · Β3^η' ^ATs+A4 · Β4^η' ^ATs+A5 (8)

[0059] (8)式において求めるべき係数は Al, A2, A3, A4, A5である。

取得した V(n)から最小二乗法によって前記係数 Al, A2, A3, A4, A5を求めるためには下記（9)式の線形連立方程式を解けば良い。

[0060] .

∑V(n)

(9)

[0061] (9)式は線形連立方程式であるため、非線形連立方程式のようにローカルアンサ一や発散の問題を生じることなく一意的に解析解を導出することが可能であり、数値の入れ替えによる繰り返し演算を必要としないため、非常に少ない計算負荷で係数を求めることができる。

[0062] なお、本実施例においては 4次指数関数式の係数決定を最小二乗法演算によって算出する例を示している力カルマンフィルタ演算あるいは適切に教育された-ユーラルネットワークを用いて算出しても一向に構わな、。

[0063] (8)式の係数 Al, A2, A3, A4, A5を-ユーラルネットワークを用いる場合は、多段パーセプトロンのような適切なネットワークを選択し、適切かつ十分な教師信号をノックプロパゲーションのような方法で適切に教育することによって、任意の V(n)および温度 tを入力として適切な Al, A2, A3, A4, A5を出力させることが可能となる。

[0064] また、（8)式はカルマンフィルタ演算に適した線形ガウスモデルであるので、状態べタトル Xn^T= (Al -Blⁿ' ^ATs, A2 'B2 ^Ts,A3 'B3 ^Ts,A4'B4ⁿ'^ATs,A5)とおき、さらに観測値 Yn=V(n), Η^τ= (1 , 1 , 1 , 1 , 1),ヤコビアン F=diag(Bl ^ATs,B2^ATs,B3 ^ATs,B4^ATs, 1)とおくことによって（10)式に示す状態空間表現が可能となる。

[0065] X =F-X _

Υ =Η·Χ

(10)

[0066] これにより、一期先予測→カルマンゲイン計算→フィルタリング計算を繰り返すカルマンフィルタ演算を行うことによって連続的に Χηすなはち係数 Al, Α2, A3, Α4, A 5が更新計算されていく。

[0067] 力かる演算手法によって算出された係数 A1,A2,A3,A4,A5をもとに、開回路電圧が長期的に十分安定するときの収束値 VOを次の（11)式により計算する。

[0068] νθ=Α1 ·Β1^Τχ+Α2 ·Β2^Τχ+Α3 ·Β3^Τχ+Α4·Β4^Τχ+Α5 (11)

[0069] また簡単のために VO= Α5としても全く問題な!/、。

[0070] 次に、得られた開回路電圧の収束値 VOに基づき、二次電池 10の充電率を計算する。一般に、二次電池 10の充電率は、開回路電圧の収束値 VO及び周囲温度から所定の関数に基づき一律に決定できる。よって、二次電池 10に適合する関数を予め求めておくことによって、二次電池 10の充電率が推定できることになる。

[0071] 本発明の第二の形態の特徴としては（5)式の関数でフィッティングして安定開回路電圧を予測する場合に、（5)式における緩和時間係数、即ち自然対数の真数間の相関関係をあら力じめもとめておき、例えば係数 A6、 A7、 A8のうちの少なくとも 1つを係数 A5の関数 g (A5)、 g (A5)、 g (A5)としてフィッティング計算を行うことにある。

1 2 3

[0072] 本実施例では、 A6、 A7、 A8すべてが係数 A5の関数 g (A5)、 g (A5)、 g (A5)として表

1 2 3

現され、また簡単のために Α6= α ·Α5, A7= j8 ·Α5, Α8= γ ·Α5の場合を例として説明する。この場合の指数減衰関数は（12)式となり、ここで α , β , yはあら力じめ実験等によって求めた定数である。 [0073] F(T)=Alexp(A5 · T) + A2exp( a A5 · T)+A3exp( β A5 · T) + A4exp( y A5 · T)+A6

(12)

[0074] 次に、上述の指数減衰関数 F (T)を、 η番目のサンプルタイミングのそれぞれに対し適用することにより、次の（13)式で表される F (n)を計算する。ここで、経過時間 Tは、 Τ=η· A Tsである。

F(n)=Alexp(A5 · η Δ Ts) + A2exp( α A5 · η Δ Ts)+A3exp( j8 Α5 · η Δ Ts) +

A4exp( y A5 - n A Ts)+A6

(13)

[0075] (12)式において求めるべき係数は Al, A2, A3, A4, A5, A6である。取得した V

(n)力最小二乗法によって前記係数 Al, A2, A3, A4, A5, A6を求めるためには下記（14)式の非線形連立方程式を解く。

[0076]

V [exp(A5- n ]Ts)-{V(n) - F(n)}]=0

[exp (ひ A5- nZ]Ts {V(n) - F(n)}]-0

[expGQ A5- n Ts)-{V(n) - F(n)}]-0

¾[exp(₇ A5,nZlTs)'{V(ii) - F(n)}]=0

^ [n jTs -{exp(A5- nZlTs) + exp(a Α5· nZlTs) + exp(i3 Α5· n lTs) + εχρ(γ Α5· nZlTs)}'{ V(n) - F(n)} ]=0 ¾ {V(n)-F(n)} =0

(14)

[0077] (14)式を解くためには、ガウス -ユートン法、レーベンベルグマルカート法等の逐次演算を行えば良い。この場合、第一の形態より若干煩雑な演算となるが、十分に低、計算負荷によって解を求めることができる。

[0078] また第一の形態同様拡張カルマンフィルタ、あるいは-ユーラルネットワーク等を用いて係数 Al, A2, A3, A4, A5, A6を求めても全く問題ない。

[0079] 以上説明したように、本実施形態に係る車両用電池システムにおいて、前記の演算処理により推定された二次電池 10の充電率は車両の制御装置等に送出され、多様な形態で利用することができる。例えば、充電率が所定値より小さい場合にアラームを表示したり、あるいはその時点の充電率を直接表示することができる。この場合、前記の演算処理にぉ、て高、精度が確保されて、ることから、常に正確な充電率を推定できるため、信頼性が高く使い勝手の良好な車両用電池システムを実現することがでさる。

[0080] 図 5に示す実線は、（8)式において温度 tを 0°C、 20°C又は 50°Cとした場合の時間特性を示し、破線は、実測の値を示しており、短時間で二次電池の開回路電圧の収束値が求められることがわかる。

[0081] 次に、本実施形態の第 3の形態について説明する。上述したように、本実施形態に係る車両用電池システムでは、逐次計算の精度を確保するため、開回路電圧を 4次以上の指数減衰関数で近似する場合を説明した。しカゝしながら、 4次以上の指数減衰関数を設定した場合であっても、車両用電池システムの状況によっては、低い次数の指数減衰関数を用いて逐次計算を行うような処理も可能である。以下、本実施形態の変形例においては、指数減衰関数の次数を実質的に低くすることにより演算量の低減を実現可能な演算処理の具体的方法を説明する。

[0082] 本発明の第 3の形態では、二次電池 10に対して前記の演算処理を開始後、時間軸上で所定時間が経過したときの上記複数の電圧サンプル値を取得するタイミング（以下、電圧測定タイミングと呼ぶ）に応じて、指数減衰関数における各項の影響の度合が異なることを利用し、時間経過に伴って十分に小さくなる項を除外した指数減衰関数を用いて演算処理を行うものである。ここで、本変形例の具体例として、二次電池 10として車両用鉛シール電池を想定した場合を説明する。このとき、二次電池 10 に適合する 4次の指数減衰関数を決定し、逐次計算に用いる近似式を次の（15)式で与えるものとする。

[0083] Y = 1.01707exp(-0.2328-T) + 0.38436exp(-0.02577-T)

+ 0.15783exp(-8.0717E - 4-T) + 0.12104exp(- 1.8876E - 5 -T) + 12.7216

(15)

[0084] そして、上記（15)式に関し、第 1〜4項に基づく開回路電圧の時間特性を検証した。その結果を、図 6〜10に示す。まず、図 6は、（15)式において、定数項のみを除いて、第 1〜第 4項の全ての成分を含む場合の時間特性であり、次の（16)式により算出したものである。

[0085] Y = 1.01707exp(-0.2328-T) + 0.38436exp(- 0.02577 ·Τ)

+ 0.15783exp(-8.0717E - 4·Τ) + 0.12104exp(- 1.8876E - 5 ·Τ)

(16)

[0086] 図 6に示すように、時間経過とともに各項は減衰していくので、開回路電圧がゼロに収束していく。しかし、処理開始後の短時間内では、（16)式の変化の影響が存在することがゎカゝる。

[0087] 次に、図 7は、（16)式において第 1項の成分のみを含む場合の時間特性であり、次の（17)式により算出したものである。

[0088] Y = 1.01707exp(-0.2328-T) (17)

[0089] 同様に、（16)式における第 2〜4項のいずれかの成分のみを含む場合として、図 8 は第 2項の成分のみを含む場合の時間特性であり、図 9は第 3項の成分のみを含む場合の時間特性であり、図 10は第 4項の成分のみを含む場合の時間特性である。そして、図 8の時間特性に対応する（18)式と、図 9の時間特性に対応する（19)式と、図 10の時間特性に対応する（20)式をそれぞれ以下に示す。

[0090] Y = 0.38436exp(-0.02577-T) (18)

[0091] Y = 0.15783exp(-8.0717E - 4·Τ) (19)

[0092] Υ = 0.12104exp(-1.8876E - 5 ·Τ) (20)

[0093] 図 7〜図 10に示すように、時間経過の初期段階での減衰の傾向は、（15)式の各項の成分ごとに異なり、長時間が経過するとゼロに収束していく。このとき、最も急峻に減衰するのは図 7に示す第 1項の場合であり、続いて第 2項、第 3項、第 4項の順で減衰の度合が緩やかになることがわかる。また、図 7〜図 10と、（17)〜（20)式を比較すると、時間 Τに対する係数が大きいほど、短時間で減衰する関係にある。

[0094] 本発明の第 3の形態では、指数減衰関数における各項の減衰の度合に相違があることに着目し、時間特性における電圧測定タイミングを遅らせて特定の項を含まない形で演算処理を行うことにより、演算量の削減を図るものである。そして、上述したように二次電池 10として車両用鉛シール電池を想定し、 4次の指数減衰関数を適用する場合の電圧測定タイミングとの関係の具体例を表 1に示す。 [0095] [表 1]

[0096] まず、表 1に示す適用条件において、第一の形態および第二の形態で述べた演算処理の開始時点から 10秒経過する前に電圧サンプル値を取得する場合、第 1〜4項の全てを含む形の指数減衰関数を適用する。このような初期段階では、指数減衰関数の各項の影響は比較的大きいため、演算精度を十分に確保するには、 4項全てを用いて本来の 4次に指数減数関数を適用して演算を行う必要がある。

[0097] これに対し、演算処理の開始時点から 10秒経過したタイミングでは、指数減衰関数の第 1項が無視できる程度に減衰するので、第 1項を除き第 2〜4項を含む形の指数減衰関数を適用する。また、演算処理の開始時点から 60秒経過したタイミングでは、指数減衰関数の第 1項に加えて第 2項も無視できる程度に減衰するので、第 1、 2項を除き第 3、 4項を含む形の指数減衰関数を適用する。さらに、演算処理の開始時点力も 600秒経過したタイミングでは、指数減衰関数の第 1、 2項に加えて第 3項も無視できる程度に減衰するので、第 1〜3項を除き第 4項のみを含む形の指数減衰関数を適用する。

[0098] このように、演算処理の開始時点力電圧測定タイミングまでに要する時間が長くなるほど、指数減衰関数の次数を実質的に減らすことができ、演算量を抑えることができる。このとき、逐次計算に対して確保すべき演算精度の要求に適合する範囲内で、指数減衰関数の各項についての適用の有無を判断する必要がある。例えば、許容誤差 5%などの基準を設定し、上述の各項のみ算出値を許容誤差よりも小さくなる場合、指数減数関数の該当する項を除外して演算を行うようにすればよい。

[0099] また、車両用電池システムにおけるシステム上の制約によって、演算処理の開始時点から電圧測定タイミングまでの時間が規定される場合がある。すなわち、車両用電池システムで、第一の形態および第二の形態で述べた処理を行う時間は、二次電池

10の通常の充電及び放電を停止することになるため、一定の時間範囲内で演算処理を完了させる必要があり、これにより電圧測定タイミングが制約を受ける可能性がある。従って、確保すべき演算精度とシステム上の制約の双方を考慮して、電圧測定タイミングと指数減衰関数の各項の適用条件を定めることが望ましい。

[0100] 第 3の形態における演算処理を行う場合、基本的な処理の流れは形態 1及び形態 2と共通する。ただし電圧サンプル値を取得するのに先立って、処理開始からの時間経過を計時し、予め設定された電圧測定タイミングの到来を監視する必要がある。そして、電圧測定タイミングにお、て取得した電圧サンプル値を用いて処理を実行する際、 4次の指数減衰関数に含まれる所定の項を除外する形で演算を行えばょ、。

[0101] なお、第 3の形態においては、二次電池 10として車両用鉛シール電池を想定した場合を説明したが、他の種類の二次電池を用いる場合であっても、本変形例を適用した演算処理を行うことが可能である。ただし、二次電池 10の種類、特性に応じて指数減衰関数の形が異なるので、それぞれに最適な適用方法を考慮する必要がある。

[0102] 以上説明したように、本実施形態においては、二次電池 10の開回路電圧の時間特性を近似するために 4次以上の指数減衰関数を用いる場合を説明したが、このような 4次以上の指数減衰関数に加えて多項式関数等の他の関数を複合的に用いるようにしてもよい。

[0103] また、本実施形態において、二次電池 10の開回路電圧の時間特性を近似する 4次以上の指数減衰関数を用いる場合を説明したが、このような 4次以上の指数減衰関数に加えて多項式関数等の他の関数を複合的に用いるようにしてもょ、。

[0104] また、本実施形態において、（5)式に示す 4次の指数減衰関数は、 9個の係数 A1 〜A9を含むものである力次の（21)式に示すように 10個の係数 A1〜A10を含む 4 次の指数減衰関数を用いてもょヽ。

[0105] F(T) = Alexp(A5 · T) + A2exp(A6 · T)

+ A3exp(A7 · T) + A4exp(A8 ·Τ) - Α9·Τ + Α10 (21)

[0106] 上記の（21)式において、—Α9 ·Τで表される項を想定したものである。力かる項は、充電終了後の二次電池 10から、例えば、制御部 13や記憶部 14に所定の電流を供給する場合の時間特性を考慮したものである。このような場合であっても、演算処理において（21)式の 10個の係数 A1〜A10を決定するようにすれば、本発明の効果を達成することができる。

[0107] 本実施形態は、負荷に電力を供給する電池の充電率あるいは残存容量を推定する方法の発明に基づくものであり、所望時間経過後の安定開回路電圧予測値を求める電圧予測行程を含み、その電圧予測行程は、複数の時間の指数関数項と複数の係数を含む近似式を用い、所定の時間の間、充電あるいは放電の動作を停止させ、その間の電池電圧の時間変化を測定し、得られた電池電圧一時間の関係に基づき前記係数を決定する行程と、温度の関数として予め求め、前記各指数関数項の自然対数のうちの少なくとも一つのべき乗係数を所定箇所の温度に基づき決定する行程とを含んでいる。

[0108] また、本実施形態は、負荷に電力を供給する電池の充電率あるいは残存容量を推定する方法の発明に基づくものであり、所望時間経過後の安定開回路電圧予測値を求める電圧予測行程を含み、その電圧予測行程は、時間の指数関数部と複数の係数を含む近似式を用い、所定の時間の間、充電あるいは放電の動作を停止させ、その間の電池電圧の時間変化を測定し、得られた電池電圧一時間の関係に基づき前記係数を決定する行程と、予め定めた関数として表した値から、前記各指数関数項のうちの少なくとも一つの自然対数のべき乗係数を決定する行程とを含んでいる。

[0109] また、本実施形態では、各種装置のバックアップ用や各種装置の電源用等の二次電池、あるいは、車両に搭載される車両二次電池の充電率を推定する構成を備えた車両用電池システムの場合を説明した力本発明はこれらの用途に限られることなく、一般的な二次電池を搭載した各種装置に対して広く適用することができる。

[0110] 例えば、図 11に示すように、二次電池の充電率判定を行うためのシステム 100は、二次電池である二次電池 Bの電流、電圧、抵抗、温度等のデータを取得する検知回路 101と、検知回路 101からデータを受取って二次電池 Bの充電率判定を行う制御' 判定装置 102と、判定結果を各種態様で表示する表示部 103と、を備えるようにしてもよい。この検知回路 101には、上記の充電率 Z残存容量推定方法を実行する電池の状態検知センサ 101 Aが組み込まれて、る。 [0111] このような構成とすることにより、検知回路 101は、二次電池である二次電池 Bの電流、電圧、抵抗、温度等のデータを取得し、測定したデータを制御 ·判定装置 102をやりとりする。

これにより制御'判定装置 102は、データを受取って二次電池 Bの充電率判定を行い、判定結果を各種態様で表示部 103に表示する。

この結果、ユーザーは、二次電池である二次電池 Bの状態を容易に把握することができる。

[0112] この場合において、表示部 103は、ランプの数や色、文字、音声等とそれらを 2つ以上組合せて、二次電池である二次電池 Bの状態、例えば、交換の必要の有無や、推奨される交換時期等を示すように構成することも可能である。

さらに、表示部 103は、テレビモニタ、コンピュータディスプレイ、 GPS装置（カーナピゲーシヨン等）の表示部等の画面での表示であってよ、。

なお、音声のみで伝える方式であってよい。

[0113] また、図 12に示すように、二次電池の状態を検知、判別するための検知回路 101、制御'判定装置 102を二次電池の設置側に配置し、表示部 103を所望の位置に設けるように構成することも可能である。

[0114] 具体的には、二次電池の状態を検知、判別するための検知回路 101、制御'判定装置 102を二次電池 Bの設置側に配置し、制御 ·判定装置 102は、検知回路 101からデータを受取って二次電池 Bの充電率判定を行、、判定結果データを無線装置 1

10を介して表示部 103側に送信する。

[0115] この結果、表示部 103側に設置された無線装置 111を介して、コンピュータ 112が判定結果データを受信し、表示部 103を制御して判定結果を各種態様で表示する。

[0116] なお、図 12の二次電池設置側に制御 ·判定装置 102が無くてもよぐ検知回路 101 にて得られる温度、電圧や抵抗等のデータにっヽて無線装置 110を介し表示側で受け、表示側に制御 ·判定装置を設ける、あるいは、コンピュータ 112にて充電率判定をするようにしてもよ、。

[0117] このように構成することにより、例えば、複数の表示部を設ける、又は、複数箇所（二次電池製造メーカ、保守 'メンテナンス拠点等）毎に設けた表示部から二次電池の状態を監視し、あるいは、 1箇所の表示部により、複数の二次電池の監視や管理を行える。それらの際、二次電池を区別するシリアル番号や ID番号等を付与しておけば、二次電池の個体識別が容易に行うことが可能となる。

[0118] また、図 11のような有線式、図 12のような無線式等の伝送路の形態に係らず、例えば、電話回線やインターネット等のネットワークを介して二次電池の充電率情報を電子データ (文字、画像、音声)として、携帯電話やコンピュータ等の情報端末等力も見られるようにしてちょい。

[0119] また、その他の実施例として、図 13のように複数の二次電池が離れた場所にあって、 1箇所の回路を切換える、又は Z及び回路制御することが可能な二次電池充電率判定装置 104において、二次電池 A, B, Cに回路を切換えて充電率判定をすることができる。その際、電気的情報 (電圧、電流、抵抗等）は離れた場所の二次電池充電率判定装置で判定可能であるが、温度測定は二次電池の近傍や二次電池 106毎に温度センサ 105を備えることが望ましい。このようにすれば、例えば、観測装置や通信装置毎に設置した複数の二次電池の充電率判定を行える。また、車両においても座席の下や前後の収納スペース等に複数個設置した場合に、少なくとも 1つの二次電池の充電率判定を行うことができる。さらに、 1箇所の二次電池充電率判定装置やコンピュータで管理することもできる。

[0120] また、その他の実施例として、図 14のように複数の二次電池 106のうち、 1つは二次電池充電率判定装置 107が二次電池 106aの近傍にある。他の 1つは二次電池充電率判定装置 108が二次電池 106bに取付けられるものである。なお、図 14では他方の二次電池 106cは充電率判定をしな、ものである。

[0121] また、図 14では、装置'電源制御装置 109には、 GPS (Global Positioning System) 装置 110、照明 111、稼動部 112等が接続される。装置 ·電源制御 1?〉葡1]109よつて電源を供給又は Z及び制御をする。例えば、照明 111の点灯 '消灯、稼動部 11 2の動作制御やエネルギ消費量の制御等をするものである。なお、 GPS装置 110は位置や標高の他に時間も検出できるので、装置'電源制御装置 109他の時刻合わせに利用することができる。このようにすれば、装置'電源制御装置 109によって複数の二次電池 106を管理し、表示部 103aに二次電池 106の充電率状態を表示することができる。さらに、装置 ·電源制御装置 109、二次電池充電率判定装置や図示しないコンピュータ等にはコネクタや無線 (赤外線等)を介して外部機器と情報の送受信ができ、充電率判定情報の授受や制御プログラムのインストールや更新ができるようにしてよい。

[0122] さらに、複数の二次電池の充電率を判定することにより、ほぼ同時期に交換や充電をした二次電池につ、て、負荷状況や環境等による充電率状況や寿命等を予測することも可能となり、予測される交換や充電時期をユーザーに報せることもできる。

[0123] さらに、図 11又は図 12のような表示部 103と、前記二次電池の履歴を記録する記憶部（図示しない）を有し、少なくとも充電して使用する又は継続して使用可能する二次電池の履歴を保持、又は Z及び、継続して判定するプログラムを有する制御，判定部（図 2の電力制御装置 5や二次電池充電率判定装置 6等）を備え、二次電池の充電率状態を判定することができる。

[0124] このようにすれば、少なくとも 1つは常に使用可能な二次電池とすることが可能である。従って、例えば、常時電源が活きている必要があるようなシステムや装置に本発明を取り入れると有効である。

[0125] 以上のような電池の検知センサ 101A、又はこれを含む電池電源システムは、所望時間経過後の安定開回路電圧予測値を求める電圧予測部を含んでいる。その電圧予測部は、複数の時間の指数関数項と複数の係数を含む近似式を用い、その指数関数項の自然対数部係数のうちの少なくとも 1つを温度の関数として予め求めておき、所定の時間の間、充電あるいは放電の動作を停止させ、その間の電池電圧の時間変化およびそのときの温度を測定し、前記指数関数の係数のうち温度の関数として表されるものは測定された温度力決定し、残る係数は得られた電池電圧一時間の関係に基づいて決定する。

[0126] また、電池の検知センサ 101A、又はこれを含む電池電源システムは、所望時間経過後の安定開回路電圧予測値を求める電圧予測部を含んでいる。その電圧予測部は、複数の時間の指数関数項と複数の係数を含む近似式を用い、その指数関数項の自然対数係数のうちの少なくとも 1つを代表される他の自然対数係数の関数として求めておき、所定の時間の間、充電あるいは放電の動作を停止させ、その間の電池電圧の時間変化およびそのときの温度を測定し、得られた電池電圧一時間の関係に基づ!、て前記指数関数の各係数を決定する。

本明糸田書 ίま、 2005年 6月 3日出願の特願 2005— 164112に基づく。この内容【ますべてここに含めておく。

Claims

請求の範囲

[1] 負荷に電力を供給する電池の充電率あるいは残存容量を推定する方法として、所望時間経過後の安定開回路電圧予測値を求める電圧予測行程を含み、

前記電圧予測行程は、

複数の時間の指数関数項と複数の係数を含む近似式を用い、所定の時間の間、充電あるいは放電の動作を停止させ、その間の電池電圧の時間変化を測定し、得られた電池電圧一時間の関係に基づき前記係数を決定する行程と、

温度の関数として予め求め、前記各指数関数項の自然対数のうちの少なくとも一つのべき乗係数を所定箇所の温度に基づき決定する行程とを含む

ことを特徴とする電池の充電率 Z残存容量推定方法。

[2] 前記充電の動作を停止させて力前記電池電圧を取得開始するまでの時間を取ることによって、指数関数項の数を減らしていくことを特徴とする請求項 1に記載の電池の充電率 Z残存容量推定方法。

[3] 負荷に電力を供給する電池の充電率あるいは残存容量を推定する方法として、所望時間経過後の安定開回路電圧予測値を求める電圧予測行程を含み、

前記電圧予測行程は、

時間の指数関数部と複数の係数を含む近似式を用い、所定の時間の間、充電あるいは放電の動作を停止させ、その間の電池電圧の時間変化を測定し、得られた電池電圧一時間の関係に基づき前記係数を決定する行程と、

予め定めた関数として表した値から、前記各指数関数項のうちの少なくとも一つの自然対数のべき乗係数を決定する行程とを含む

ことを特徴とする電池の充電率 Z残存容量推定方法。

[4] 前記充電の動作を停止させて力前記電池電圧を取得開始するまでの時間を取ることによって、指数関数項の数を減らしていくことを特徴とする請求項 3に記載の電池の充電率 Z残存容量推定方法。

[5] 負荷に電力を供給する電池の充電率あるいは残存容量を推定する回路を有する電池の状態検知センサは、所望時間経過後の安定開回路電圧予測値を求める電圧予測部を含み、前記電圧予測部は、

複数の時間の指数関数項と複数の係数を含む近似式を用い、所定の時間の間、充電あるいは放電の動作を停止させ、その間の電池電圧の時間変化を測定し、得られた電池電圧時間の関係に基づき前記係数を決定し、

温度の関数として予め求め、前記各指数関数項の自然対数のうちの少なくとも一つのべき乗係数を所定箇所の温度に基づき決定する

ことを特徴とする電池の状態検知センサ。

[6] 前記電圧予測部は、前記充電の動作を停止させてから前記電池電圧を取得開始するまでの時間を取ることによって、指数関数項の数を減らしていくことを特徴とする請求項 5に記載の電池の状態検知センサ。

[7] 負荷に電力を供給する電池の充電率あるいは残存容量を推定する回路を有する電池の状態検知センサは、所望時間経過後の安定開回路電圧予測値を求める電圧予測部を含み、

前記電圧予測部は、

時間の指数関数部と複数の係数を含む近似式を用い、所定の時間の間、充電あるいは放電の動作を停止させ、その間の電池電圧の時間変化を測定し、得られた電池電圧時間の関係に基づき前記係数を決定し、

予め定めた関数として表した値から、前記各指数関数項のうちの少なくとも一つの自然対数のべき乗係数を決定する

ことを特徴とする電池の状態検知センサ。

[8] 前記電圧予測部は、前記充電の動作を停止させてから前記電池電圧を取得開始するまでの時間を取ることによって、指数関数項の数を減らしていくことを特徴とする請求項 7に記載の電池の状態検知センサ。

[9] 負荷に電力を供給する電池の充電率あるいは残存容量を推定する回路を有する電池電源システムは、所望時間経過後の安定開回路電圧予測値を求める電圧予測部を含み、

前記電圧予測部は、

ことを特徴とする電池電源システム。

[10] 前記電圧予測部は、前記充電の動作を停止させてから前記電池電圧を取得開始するまでの時間を取ることによって、指数関数項の数を減らしていくことを特徴とする請求項 9に記載の電池電源システム。

[11] 負荷に電力を供給する電池の充電率あるいは残存容量を推定する回路を有する電池電源システムは、所望時間経過後の安定開回路電圧予測値を求める電圧予測部を含み、

前記電圧予測部は、

ことを特徴とする電池電源システム。

[12] 前記電圧予測部は、前記充電の動作を停止させてから前記電池電圧を取得開始するまでの時間を取ることによって、指数関数項の数を減らしていくことを特徴とする請求項 11に記載の電池電源システム。