WO2020175667A1

WO2020175667A1 - 充電可能電池状態検出装置および充電可能電池状態検出方法

Info

Publication number: WO2020175667A1
Application number: PCT/JP2020/008287
Authority: WO
Inventors: 岩根　典靖; 佐藤　悦蔵; 勇一渡辺; 佐藤　和義
Original assignee: 古河電気工業株式会社; 古河As株式会社
Priority date: 2019-02-28
Filing date: 2020-02-28
Publication date: 2020-09-03
Also published as: US20210389383A1; JPWO2020175667A1; CN113508488B; EP3923396B1; JP7394110B2; EP3923396A4; CN113508488A; EP3923396A1

Abstract

暗電流の影響によらず、開回路電圧を正確に推定すること。充電可能電池の状態を検出する充電可能電池状態検出装置は、１または複数のプロセッサと、１または複数の前記プロセッサと通信可能に接続された１または複数のメモリと、を有し、１または複数のプロセッサは、１または複数のメモリに格納された命令群を読み取り、電圧測定部１１および電流測定部１２から出力される信号に基づいて充電可能電池の電圧および電流を検出する検出処理、充電可能電池の充放電の停止後に、検出処理によって異なる時間に検出される複数の電圧値を記憶する記憶処理、記憶処理によって記憶された複数の電圧値に対して、所定の関数の係数を調整することでフィッティングするフィッティング処理、フィッティング処理によって係数が調整された関数に基づいて開回路電圧を算出する算出処理、検出された電流値または電圧値が所定の閾値以上変動した場合には、記憶処理によって記憶されている複数の電圧値の少なくとも一部を棄却する棄却処理、を実行する。

Description

明細書

発明の名称：

充電可能電池状態検出装置および充電可能電池状態検出方法

技術分野

[0001 ] 本発明は、充電可能電池状態検出装置および充電可能電池状態検出方法に関するものである。

背景技術

[0002] 特許文献 1 には、充電可能電池に対する充放電が停止された後に、充電可能電池の電圧を複数回測定し、所定の関数を用いてフィッティングすることで、比較的短時間の間に開回路電圧 ( S〇V : Open C i rcu i t Vo ltage) を推定し、推定した開回路電圧に基づいて、充電率 ( S O C : State of Charge) を推定する技術が開示されている。

先行技術文献

特許文献

[0003] 特許文献 1 :特開 2 0 0 5 _ 4 3 3 3 9号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0004] ところで、電子機器を多数搭載した昨今の車両等の場合、これら複数の電子機器がそれぞれ独自に動作するため、車両が停止した状態であっても暗電流の値が時間に応じて変動する。このような場合、本来の分極の時間に応じた電圧変化挙動以外に、電流による電圧変動が重畳されてしまい、開回路電圧を正しく推定することが困難になるという問題がある。

[0005] 本発明は、以上のような状況に鑑みてなされたものであり、暗電流の影響によらず、開回路電圧を正確に推定することが可能な充電可能電池状態検出装置および充電可能電池状態検出方法を提供することを目的としている。課題を解決するための手段 \¥0 2020/175667 2 卩（：171? 2020 /008287

[0006] 上記課題を解決するために、本発明は、充電可能電池の状態を検出する充電可能電池状態検出装置において、 1 または複数のプロセッサと、 1 または複数の前記プロセッサと通信可能に接続された 1 または複数のメモリと、を有し、 1 または複数のプロセッサは、 1 または複数の前記メモリに格納された命令群を読み取り、電圧検出部および電流検出部から出力される信号に基づいて前記充電可能電池の電圧および電流を検出する検出処理、前記充電可能電池の充放電の停止後に、前記検出処理によって異なる時間に検出される複数の電圧値を記憶する記憶処理と、前記記憶処理に記憶された複数の電圧値に対して、所定の関数の係数を調整することでフィッティングするフィッティング処理、前記フィッティング処理によって係数が調整された関数に基づいて開回路電圧を算出する算出処理、前記検出処理によって検出された電流値または電圧値が所定の閾値以上変動した場合には、前記記憶処理によって記憶されている複数の電圧値の少なくとも一部を棄却する棄却処理、を実行することを特徴とする。

暗電流の影響によらず、開回路電圧を正確に推定することが可能となる。

[0007] また、本発明は、前記関数は、 1 または複数の項を有する指数減衰関数または反比例関数であることを特徴とする。

このような構成によれば、簡単な計算で精度よく開回路電圧を求めることができる。

[0008] また、本発明は、前記棄却処理は、前記検出処理によって検出された電流値または電圧値が所定の閾値以上変動した場合には、前記記憶処理によって記憶されている複数の電圧値の全てを棄却することを特徴とする。

このような構成によれば、全ての電圧値を棄却することで、補間処理等を必要としないため、処理を簡易化することができる。

[0009] また、本発明は、前記関数は、 1 または複数の項を有する指数減衰関数であり、前記棄却処理によって電圧値の全てが棄却された後に電圧値の記憶を再開する場合には、その時点の経過時間に応じて、指数減衰関数の項数を減少させることを特徴とする。 \¥0 2020/175667 3 卩（：171? 2020 /008287

このような構成によれば、再開されたタイミングに応じて、適切な項数を設定することができる。

[0010] また、本発明は、前記棄却処理による棄却が実行されたことで、所定の期間以上前記開回路電圧の算出ができない場合には、前記棄却処理の前記閾値が大きくなるように調整することを特徴とする。

このような構成によれば、適切な閾値を選択することができる。

[001 1 ] また、前記開回路電圧に基づいて前記充電可能電池の充電率を計算し、得られた充電率に基づいて前記充電可能電池の充電制御を自身が実行するか、または、外部の巳〇 IIに実行させることを特徴とする。

このような構成によれば、開回路電圧に基づいて計算された充電率に基づいて正確な充放電制御を実行することができる。

[0012] また、前記記憶処理は、前記充電可能電池の充放電の停止後に前記検出処理によって検出される電圧値の検出回数を記録し、前記棄却処理による棄却が実行される場合には、前記検出回数がゼロリセットされることを特徴とする。

このような構成によれば、棄却処理を実施した場合にも適正に開回路電圧を計算可能となる。

[0013] また、前記フィッティング処理は、所定の個数以上の電圧値に対して行われ、前記棄却処理によって棄却される電圧値は前記所定の個数に含まれないことを特徴とする。

このような構成によれば、棄却処理を実施した場合にも電圧のデータ数が減少することなく開回路電圧計算の精度を維持することが可能となる。

[0014] また、前記記憶処理によって記憶されている電圧値が所定の個数以上になる前に、電圧値の所定の閾値以上の変動が所定の回数以上繰り返された場合には、前記充電可能電池の状態の検出を停止することを特徴とする。

このような構成によれば、棄却処理の繰り返しによる無駄な処理の発生を最小限とすることができる。

[0015] また、本発明は、充電可能電池の状態を検出する充電可能電池状態検出方 \¥0 2020/175667 4 卩（：171? 2020 /008287

法において、電圧検出部および電流検出部から出力される信号に基づいて前記充電可能電池の電圧および電流を検出する検出ステップと、前記充電可能電池の充放電の停止後に、前記検出ステップにおいて異なる時間に検出される複数の電圧値をメモリに記憶させる記憶ステップと、前記メモリに記憶された複数の電圧値に対して、所定の関数の係数を調整することでフィッティングするフィッティングステップと、前記フィッティングによって係数が調整された関数に基づいて開回路電圧を算出する算出ステップと、前記検出ステップにおいて検出された電流値または電圧値が所定の閾値以上変動した場合には、前記メモリに記憶されている複数の電圧値の少なくとも一部を棄却する棄却ステップと、を有することを特徴とする。

このような方法によれば、暗電流の影響によらず、開回路電圧を正確に推定することが可能となる。

発明の効果

［0016］本発明によれば、暗電流の影響によらず、開回路電圧を正確に推定することが可能な充電可能電池状態検出装置および充電可能電池状態検出方法を提供することができる。

図面の簡単な説明

［0017］［図 1］本発明の実施形態に係る充電可能電池状態検出装置の構成例を示す図である。

［図 2］図 1の制御部の詳細な構成例を示すブロック図である。

［図 3］充放電停止後における充電可能電池の電圧および電流の変化を示す図である。

［図 4］本発明の実施形態において、エンジンが停止された場合に実行される処理の一例を説明するためのフローチヤートである。

［図 5］図 4に示す端子電圧 V ( 11 ) の測定処理の一例を説明するためのフローチヤートである。

［図 6］電圧測定タイミングと指数減衰関数の項数との関係を示す図である。発明を実施するための形態 [0018] 次に、本発明の実施形態について説明する。

[0019] ( A ) 本発明の実施形態の構成の説明

図 1は、本発明の実施形態に係る充電可能電池状態検出装置を有する車両の電源系統を示す図である。この図において、充電可能電池状態検出装置 1 は、制御部 1 〇を主要な構成要素とし、電圧検出部である電圧測定部 1 1、電流検出部である電流測定部 1 2、温度検出部である温度測定部 1 3、および、放電回路 1 5が外部に接続され、充電可能電池 1 4の状態を検出する。なお、制御部 1 0、電圧測定部 1 1、電流測定部 1 2、温度測定部 1 3、および、放電回路 1 5を別々の構成とするのではなく、これらの一部または全てをまとめた構成としてもよい。

[0020] ここで、制御部 1 0は、電圧測定部 1 1、電流測定部 1 2、および、温度測定部 1 3からの出力を参照し、充電可能電池 1 4の状態を検出して検出結果の情報を外部に出力するとともに、オルタネータ 1 6の発電電圧を制御することで充電可能電池 1 4の充電状態を制御する。なお、制御部 1 0がオルタネータ 1 6の発電電圧を制御することで充電可能電池 1 4の充電状態を制御するのではなく、例えば、図示しない E C U (E lect r i c Cont ro l Un i t) ( 外部の制御部) が制御部 1 〇からの情報に基づいて充電状態を制御するようにしてもよい。

[0021 ] 電圧測定部 1 1は、充電可能電池 1 4の端子電圧を検出し、制御部 1 0に電圧信号として供給する。電流測定部 1 2は、充電可能電池 1 4に流れる電流を検出し、制御部 1 〇に電流信号として供給する。

[0022] 温度測定部 1 3は、充電可能電池 1 4の電解液または充電可能電池 1 4の周囲の温度 (例えば、絶対温度) を検出し、制御部 1 〇に温度信号として供給する。温度測定部 1 3としては、例えば、サーミスタ、測温抵抗体、熱電対、丨 C (Integ rated C i rcu i t) 温度測定部を使用することができる。なお、赤外線を感知する赤外線測定部を用いるようにしてもよい。

[0023] 放電回路 1 5は、例えば、直列接続された半導体スイッチおよび抵抗素子等によって構成され、制御部 1 0の制御に応じて半導体スイッチをオン/才フすることで、充電可能電池 1 4を所望の波形にて放電させることができる

[0024] オルタネータ 1 6は、エンジン 1 7によって駆動され、交流電力を発生して整流回路によって直流電力に変換し、充電可能電池 1 4を充電する。オルタネータ 1 6は、制御部 1 0によって制御され、発電電圧を調整することが可能とされている。

[0025] エンジン 1 7は、例えば、ガソリンエンジンおよびディーゼルエンジン等のレシプロエンジンまたは口ータリーエンジン等によって構成され、スタータモータ 1 8によって始動され、トランスミッションを介して駆動輪を駆動し、車両に推進力を与えるとともに、オルタネータ 1 6を駆動して電力を発生させる。スタータモータ 1 8は、例えば、直流電動機によって構成され、充電可能電池 1 4から供給される電力によって回転力を発生し、エンジン 1 7を始動する。なお、エンジン 1 7の代わりに、電気モータを使用するようにしてもよい。

[0026] 負荷 1 9は、例えば、電動ステアリングモータ、デフォッガ、シートヒー夕、イグニッションコイル、力ーオーディオ、および、力ーナビゲーション等によって構成され、充電可能電池 1 4から供給される電力によって動作する。なお、図 1の例では、エンジン 1 7のみが駆動力を出力する構成としたが、例えば、エンジン 1 7をアシストする電動モータを具備したハイブリッド車であってもよい。ハイブリッド車の場合、充電可能電池 1 4は、リチウム電池等によって構成される高圧システム (電動モータを駆動するシステム ) を起動し、高圧システムがエンジン 1 7を始動する。

[0027] 図 2は、図 1 に示す制御部 1 0の詳細な構成例を示す図である。この図に示すように、制御部 1 0は、例えば、 1チップのマイコンであり、プロセッサとしての C P U (Central Processing Unit) 1 0 a、 ROM (Read Only Memory) 1 0 b、 RAM (Random Access Memory) 1 0 c、通信部 1 0 d、 l /F (Interface) 1 0 e、および、バス 1 O f を有している。ここで、 C P U 1 0 aは、 R OM 1 0 bに格納されているプログラム 1 0 b aに基づいて各部を制御する。 R〇M 1 0 bは、半導体メモリ等によって構成され、プログラム 1 0 b a等を格納している。 RAM 1 0 cは、半導体メモリ等によって構成され、プログラム 1 〇 b aを実行する際に生成されるデータや、テ —ブル等のデータ 1 〇 c _aを格納する。通信部 1 0 dは、上位の装置である E C U等との間で通信を行い、検出した情報または制御情報を上位装置に通知する。丨 /F 1 O eは、電圧測定部 1 1、電流測定部 1 2、および、温度測定部 1 3から供給される電圧信号、電流信号、および、温度信号をデジタル信号に変換して取り込むとともに、放電回路 1 5、オルタネータ 1 6、および、スタータモータ 1 8等に駆動電流を供給してこれらを制御する。バス 1 0 f は、 C P LM O a、 R〇M 1 0 b、 RAM I O c、通信部 1 0 d、および、丨 /F 1 0 eを相互に接続し、これらの間で情報の授受を可能とするための信号線群である。なお、オルタネータ 1 6、および、スタータモータ 1 8等の制御は、 EC Uが実行するようにしてもよい。図 1 の構成には限定されない。

[0028] なお、図 2の例では、 C P LM O a、 R〇M 1 0 b、および、 RAM 1 0 cをそれぞれ 1 つずつ有するようにしたが、これらを複数有するようにしてもよい。また、 1 または複数の C P U 1 O aが、 1 または複数の ROM 1 0 b、及び、 R AM 1 0 cに格納された命令群を読み取るようにしてもよい。また、複数の C P Uによって分散処理を実行するようにしてもよい。また、

C P U 1 0 aの代わりに、 D S P (Digital Signal Processor) 、 F P G A (Field Programmable Gate Array) 、または、 AS I C (Application Spec ific Integrated Circuit) 等によって構成するようにしてもよい。あるいは、ソフトウェアプログラムを読み込むことで機能を実行する汎用プロセッサまたはクラウドコンピューテイングによりサーバー上のコンビュータで処理が行われるようにしてもよい。また、図 2では、 R〇M 1 0 bおよび RAM 1 0 cを有するようにしているが、例えば、これら以外の記憶装置 (例えば、磁気記憶装置である H D D (Hard Disk Drive) ) を用いるようにしてもよい。 \¥0 2020/175667 8 卩（：171? 2020 /008287

[0029] （6）本発明の実施形態の動作の説明

つぎに、本発明の実施形態の動作について説明する。なお、以下では、本発明の実施形態の動作について説明した後、このような動作を実現するためのフローチヤートの処理について説明する。

[0030] まず、本発明の実施形態の動作の概略について説明する。充電可能電池 1 4の充電状態を制御する場合、充電率である 3〇〇に基づいてオルタネータ 1 6を制御する必要がある。このため、充電可能電池 1 4が過充電になったり、過放電になったりしないように適切な状態に保つためには、正確な 3〇〇を知る必要がある。

[0031 ] 3〇〇は、開回路電圧である〇〇との相関があることから、〇〇を正確に求めることで、正確な 3〇〇を得ることができる。ところで、車両が動作している場合には、充電および放電が繰り返されることから分極が生じ、この分極の影響で正確な〇（3 を求めることが困難となる。分極が解消するには、エンジン 1 7が停止されてから、例えば、十数時間から数日という極めて長い期間を要することから、車両が毎日使用されるような使用態様においては、正確な〇〇 Vを測定することが困難である。

[0032] そこで、本実施形態では、車両のエンジン 1 7が停止されて、充電可能電池 1 4が安定状態になった場合に、充電可能電池 1 4の電圧を複数回測定し、測定した電圧を所定の関数でフィッティング（係数を調整）することで、〇〇を推定する。そして、推定した〇〇と 3〇〇との相関関係から、正確な 3 0〇を求め、求めた正確な 3 0〇に基づいて充電可能電池 1 4の充放電制御を実行する。

[0033] ところで、車両に搭載される充電可能電池 1 4では、エンジン 1 7の停止後も、負荷 1 9に、いわゆる、暗電流が流れる場合がある。すなわち、負荷 1 9は、エンジン 1 7が停止されると同時に電力の供給が遮断されるのではなく、例えば、負荷 1 9の終了動作を待って電力の供給が停止される。このため、図 3に示すように、時刻丁 0でエンジン 1 7が停止された後、一点鎖線で示すように、充電可能電池 1 4に流れる電流は、徐々に減少（図 3では \¥0 2020/175667 9 卩（：171? 2020 /008287

段階的に減少）する。なお、図 3において、横軸は時間（秒）を示し、左側の縦軸は電流（八）を示し（マイナスは充電可能電池 1 4からの放電を示し）、右側の縦軸は電圧（V）を示す。

[0034] このため、図 3に実線で示すように、充電可能電池 1 4の電圧が、電流の変化に応じて不連続に変化することになる。このように、電圧が不連続に変化すると、関数を用いたフィッティングを精度良く行うことができなくなる

[0035] そこで、本実施形態では、電圧を複数回測定する際に、電流も併せて測定し、所定の閾値以上の電流（暗電流）が流れた場合には、電圧の連続性が担保できなくなるので、そこまでに得られた測定データ（電圧値）は廃棄し、電圧の測定を最初から実行する。そして、一定量の測定データに基づいてフィッティングを実行し、〇〇を計算する。これにより、より正確な〇〇を推定することができる。

[0036] つぎに、より具体的な動作について説明する。本実施形態においては、フィッティング関数として、 4次以上の指数減衰関数を使用する。もちろん、これ以外の関数を用いることも可能である。以下の式（1）は、门次の指数減衰関数を示している。但し、 3 1 , 3 2 , - - ₃门，匕 1 , b 2 , -

- b n , 〇は係数を示す。

[0037] [数 1 ]

[0038] 前述した式（1）において、入力 Xを経過時間とし、出力丫を開回路電圧とした場合に、充電可能電池 1 4の電圧の実測値と、式（1）の値が一致するように各係数の値を定める（フィッティングする）ことで、任意の時点における開回路電圧を求めることができる。

[0039] なお、実験により、式（1）において、

= 4以上に設定すれば、十分な精度が得られることが判明した。そこで、以下では、门 = 4の場合を例に挙 \¥02020/175667 10 卩（：171? 2020 /008287

げて説明する。

[0040] 図 4は、本実施形態において実行される処理の一例を説明するためのフロ —チヤートである。図 4に示すフローチヤートの処理が開始されると、以下のステップが実行される。

[0041] ステップ 31 0では、制御部

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、充電可能電池 1 4の電圧サンプル値を取得する際のサンプリング間隔△丁 3、サンプル取得数 N 3、および、充電可能電池 1 4の開回路電圧が安定するまでに要する安定時間丁 Xがある。一例として、八丁 3 = 1 0 （秒）、 N 3 = 60 （個）、丁父= 1 00000 （秒）等の値を設定することができる。充電可能電池 1 4の特性に応じた固定的な初期設定値を予め定めておくことができるが、動作状況などに応じて初期設定値を適宜に変更できるようにしてもよい。

[0042] ステップ 31 1では、 0911 ] 03は、充電可能電池 1 4の端子電圧を測定する処理を実行する。より詳細には、前述した初期設定値に基づき、サンプリング間隔△丁 3で測定される 3個の電圧サンプル値が順次測定されることになる。〇 111

は、測定された各電圧サンプル値及び測定回数を [¾八1\/11 0〇にデータ 1 0〇 3として格納し、必要に応じて読み出す。以下では、ステップ 31 1で取得された门番目 4 = 1 , 2, 3 . . . 3）の電圧サンプル値を V （〇）と表すものとする。なお、ステップ 31 1の処理の詳細については、図 5を参照して後述する。

[0043] ステップ 31 2では、 0911 ] 03は、充電可能電池 1 4の開放電圧特性を近似するための 4次の指数減衰関数に対応する係数の初期設定を行う。ここで、図 4の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、以下の式（2）に示すように、時間丁に対する（丁）を用いるものとする。より詳細には、式（2）に含まれる係数八 1 ~八 9について、 [¾八1\/11 0〇に予め記憶されている初期値を読み出して設定する。これらの係数 1〜八9 は、フィッティングにより、最小二乗法に基づく最適解を導き出すために用 \¥02020/175667 11 卩(：171? 2020 /008287

いられ、後述するように計算の過程で値が順次更新されていく。なお、各係数八 1 ~八 9の初期値としては、予め実験的に得られた値を用いることができる。

[0044] [数 2]

+ .42

） + 3 6 （八7 丁） + 4.6 卩〇\8 丁） + \9 ⑵

[0045] ステップ 31 3では、

式（2）に示す、指数減衰関数（丁）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、以下に示す式（3）で表される（n）を計算する。この結果、（n ）について全部で 3個の計算値が得られることになる。

[0046] [数 3]

(3)

[0047] ステップ 31 4では、〇 111 〇 3は、ステップ 31 3で求めた（门）と、ステップ 31 1で測定した電圧サンプル値 V （〇）との差である

（11 ）を、各サンプルタイミングについて計算する。すなわち、以下の式（4）で表される

（门）を求める。

[0048] [数 4]

（11） = （_!1）— ¥（11）（4）

[0049] ステップ 31 5では、 0 9 11 ] 03は、最小二乗法の適用に際しての各係数八 1〜 9に対応する偏微分項を計算する。より詳細には、以下の式（5 ）で表される各係数八 1〜八 9に対応する偏微分項を各サンプルタイミングについて求める。

[0050] \¥02020/175667 12 卩(：171? 2020 /008287

[数 5]

（5）

[0051] ステップ 31 6では、 0 111 〇 8は、ステップ 31 5で計算した各偏微分項を用いて最小二乗法の連立方程式に適合する行列巳を計算する。具体的には、以下の式（6）で表される行列巳を求める。

[0052] [数 6]

8(9,9) :- ñ {dDFA9(n)}² 6

[0053] なお、式（6）に示す行列巳は、 9X9の正方行列であり、また、巳（ X , ソ） =巳（ソ， X）の対称行列である。

[0054] ステップ 31 7では、〇 111 〇 3は、ステップ 31 4で得られた [¾ （门）と、ステップ 31 5で得られた偏微分項とを用いて、以下の式（7）で表されるを計算する。

[0055] \¥02020/175667 13 卩(：17 2020 /008287

[数 7]

(7)

[0056] ステップ 31 8では、 091\ ^ 03は、ステップ 31 7で得られた行列巳と、ステップ 31 8で得られた ¢1 とを用いて、次の (8) 式で表される差分を計算する。この結果、

のそれぞれに対応する 9個の差分 1〜 9が得られ、これらに基づき最小二乗法の最適解を評価することができる。

[0057] \¥0 2020/175667 14 卩(：17 2020 /008287

[数 8]

8

[0058] ステップ 3 1 9では、 0 9 1\ ^ 0 3は、ステップ 3 1 8で求めた 9個の差分 1〜 9について、つぎの式（9）を満たすか否かを判定し、満たすと判定した場合（ステップ 3 1 9 : 丫）

ゼロに近いため、その時点で最小二乗法の最適解が得られたものとしてステップ 3 2 1 に進み、それ以外の場合（ステップ 3 1 9 : 1\!）には各差分 1〜〇1 ¢1 9が大きく最小二乗法の最適解が得られていないものとしてステップ3 2 0に進む。なお、式（9）の右辺は、 1 〇- ^{1 2}には限定されず、ゼロに近いと判断し得る所定の値を用いることができる。

[0059] [数 9]

（9）

[0060] ステップ 3 2 0では、〇 II 1 0 3は、各差分 1〜 9が大きく、最小二乗法の最適解が得られていないものとして、以下の式（1 0）に基づき、各々の係数八 1 ~八 9を更新する。なお、ステップ 3 2 0において、係数八 1 ~八9が更新されると、再びステップ 3 1 3に移行して、新しい係数八 1 ~八 9を用いて最小二乗法を適用したステップ 3 1 3 ~ 3 1 9の処理を繰り返し実行する。 \¥02020/175667 15 卩(：171? 2020 /008287

[数 10]

[0061] ステップ 32 1では、 091\ ^ 03は、開回路電圧〇〇 Vが長期的に十分安定するときの収束値 V 0を、以下の式 (1 1 ) により計算する。

[0062] [数 11]

[0063] ステップ 322では、〇 111 〇 3は、ステップ 322で求めた開回路電圧〇⁽3 の収束値〇と、その時点の係数八 1 ~八9を [¾八1\/11 0〇にデー夕 1 0〇 ₃として格納する。これにより、安定状態の開回路電圧〇 <3 Vが推定されたことになり、必要に応じて [¾八1\/11 0〇から読み出して利用することができる。

[0064] ステップ 323では、〇 111 〇 3は、ステップ 322で求めた開回路電圧〇⁽3 Vの収束値 V 0に基づき、充電可能電池 1 4の充電率を計算する。一般に、充電可能電池 1 4の充電率は、開回路電圧の収束値 V 0およ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、充電可能電池 1 4に適合する関数を予め求めておき、ステップ 323で計算を行うことにより、充電可能電池 1 4の充電率 3〇〇を推定することができる。

[0065] つぎに、図 5を参照して、図 4に示す端子電圧 V (_n) の測定処理の詳細 \¥0 2020/175667 16 卩（：171? 2020 /008287

について説明する。図 5に示すフローチヤートの処理が開始されると、以下のステップが実行される。

[0066] ステップ 3 3 0では、〇 II 1 0 3は、処理回数をカウントする変数门に対して、初期値 1 を代入する。

[0067] ステップ3 3 1では、 0 9 1\ ^ 0 3は、所定の時間が経過するまで待機する。より詳細には、サンプリング間隔八丁 3が経過するまで待機する。なお、サンプリング間隔△丁 3は、例えば、前述のように 1 0秒とすることができる。もちろん、これ以外の値を設定してもよい。

[0068] ステップ3 3 2では、

電流測定部 1 2からの出力信号を参照して、充電可能電池 1 4に流れる電流を検出する。

[0069] ステップ 3 3 3では、 0 9 11 ] 0 3は、電流の変動値を計算する。例えば、今回の測定値と前回の測定値の差分値から変動値を求める。なお、 2回分の測定値から変動値を求めるのではなく、複数回分の測定値の平均値と、同じく複数回分の測定値の平均値の差分値から求めるようにしてもよい。なお、このように平均値を用いるのは、突発的なノイズ（フィッティング処理に影響を与えない短い時間に生じる電圧変動）の影響を排除するためである。また、これ以外にも、例えば、複数回の測定値の標準偏差を求め、当該標準偏差を電流の測定値の平均値で除することで、変動値を求めるようにしてもよい。このステップ 3 3 3の目的は、図 3に実線で示す電圧波形の不連続に変化する部分を、電圧変化の原因となる電流波形の不連続変化から検出することである。

[0070] ステップ 3 3 4では、〇 II 1 0 3は、ステップ 3 3 3で求めた電流の変動値と、所定の閾値丁 IIとを比較し、変動値が所定の閾値丁 II以上である場合（ステップ 3 3 4 : 丫）の場合にはステップ 3 3 5に進み、それ以外の場合（ステップ 3 3 4 : 1\1）にはステップ 3 3 7に進む。一例として、電流の変動値が〇. 0 5〜〇. 5八以上である場合には、丫と判定してステップ 3 3 5に進む。もちろん、閾値は、車両の種類、負荷 1 9の種類、外部温度等によって変化するので、前述した以外の値であってもよい。具体例として、 \¥02020/175667 17 卩（：171? 2020 /008287

図 3の例では、時刻丁 1からフィッティングを開始した場合に、時刻丁 2において一点鎖線で示す電流が 0. 1 八程度変動している。また、時刻丁 3でも〇. 1 八程度変動している。このため、時刻丁 1および時刻丁 2では丫と判定されてステップ335に進む。

［0071］ステップ 335では、〇 111 〇 3は、電圧サンプル値 V (n) のデータを棄却する。すなわち、電圧サンプル値 V (n) として［¾八1\/11 0〇のデー夕 1 0〇 3に格納されている全データを棄却する。

［0072］ステップ 336では、〇 II 1 03は、処理回数をカウントする変数门に、 1 を代入する。これにより、電圧サンプリング値が、 V (1 ) から再度格納されることになる。即ち、電圧サンプル値 V ( 〇) のデータの棄却が判定されると、電圧サンプル値 V (n) の処理回数はゼロリセットされる。なお、処理回数の情報は〇 II 1 03に格納される。

［0073］ステップ 337では、〇 111 〇 3は、電圧サンプル値 V (n) のサンプリングを実行する。より詳細には、〇 II 1 03は、電圧測定部 1 1から出力される信号を参照し、充電可能電池 1 4の端子電圧を測定し、 V (n) に格納する。

［0074］ステップ 338では、〇 111 〇 3は、処理回数をカウントする変数门の値を 1インクリメントする。

［0075］ステップ 339では、〇 II 1 03は、処理回数をカウントする変数门の値が定数 3よりも小さいか否かを判定し、 n<N 3が成立すると判定した場合 (ステップ 339 : 丫) にはステップ 330に戻って前述の場合と同様の処理を繰り返し、それ以外の場合 (ステップ 339 : 1\!) には元の処理に復帰 (リターン) する。即ち、本実施形態では、所定の個数以上の電圧サンプル値 V (n) に対してフィッティング処理が行われ、〇〇 Vが計算される。なお、電圧サンプル値 V (n) の棄却が実行された場合には、棄却した電圧サンプル値 V (n) は所定の個数に含まれない。

［0076］以上に説明したように、本発明の実施形態では、電圧サンプル値 V (_n) のサンプリングを実行する際に、電流値も併せてサンプリングし、電圧の変 \¥0 2020/175667 18 卩（：171? 2020 /008287

動値が所定の閾値以上である場合には、それまでの電圧サンプル値 V ( n ) を棄却するようにした。これにより、例えば、図 3に示すように、電流値が変動する場合には、電圧値もそれに応じて変動する。このため、例えば、時刻丁 2 , 丁 3において、電流値が変動すると、電圧値も変動し、図 3に実線で示すように、電圧値が不連続に変化する状態となる。このような場合に、関数を用いてフィツティングを実行しても、正確なフィツティングを行うことができない。そこで、本実施形態では、電流の変動値が所定の閾値以上である場合には、それまでに測定した電圧サンプル値 V ( n ) を棄却することで、このような不具合を回避できる。

[0077] 図 3の例では、時刻丁 1からサンプリングが開始されるが、時刻丁 2において電流の変動値が閾値よりも大きいことから電圧サンプル値が棄却され、 n = 1 に再設定されて、電圧サンプル値 V ( n ) が最初から測定される。図 3の例では、時刻丁 3でも電流の変動値が閾値よりも大きいことから電圧サンプル値が棄却され、 n = 1 に再設定されて、電圧サンプル値 V ( n ) が最初から測定される。この結果、図 3の例では、時刻丁 3の直後から丁 4までサンプリングが実行されて、開回路電圧〇〇 Vを求めることができる。

[0078] (〇変形実施形態の説明

以上の実施形態は一例であって、本発明が上述したような場合のみに限定されるものでないことはいうまでもない。例えば、以上の実施形態では、指数減衰関数として 4次の関数を用いるようにしたが、 3次以下または 5次以上の指数減衰関数を用いるようにしてもよい。

[0079] また、測定を開始するタイミングに応じて、指数減衰関数の次数を変更するようにしてもよい。具体的には、図 6に示すように、測定開始のタイミングが〇〜 1 0秒の場合には、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次の指数減衰関数を適用して演算を行う必要があるためである。

[0080] これに対し、演算処理の開始時点から 1 0秒経過したタイミングでは、指 \¥0 2020/175667 19 卩（：171? 2020 /008287

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 6 0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から 6 0 0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。

[0081 ] このため、例えば、図 5に示す処理により、電流の変動値 >丁と判定されて V ( n ) データが棄却された場合、最初から測定を行うことになるため、図 6に示す表に応じて、指数減衰関数の項数を減少させるようにしてもよい。例えば、図 3に示すように、時刻丁 2において、 V ( データが棄却され、演算開始から 8 0 0秒後に、測定が再開された場合には、第 4項だけを用いるようにしてもよい。

[0082] また、以上の実施形態では、指数減衰関数を用いるようにしたが、これ以外にも、例えば、反比例曲線等を用いるようにしてもよい。

[0083] また、以上の実施形態では、図 5のステップ 3 3 4において、電流の変動値が閾値よりも大きくなった場合には、電圧サンプル V ( _n ) を全て棄却するようにしたが、全て棄却するのではなく、変動が大きい付近のデータのみを棄却するようにしてもよい。

[0084] また、棄却することで、フィッティングに必要な十分なデータが測定できなくなる場合には、ステップ 3 3 4の閾値丁 IIを変更するようにしてもよい。例えば、棄却が繰り返されて、開回路電圧〇 <3 Vの測定が所望の頻度 (例えば、 1 日または 2日に 1回) で実行できない場合には、所望の頻度で実行できるようになるまで閾値丁 IIの値を大きくするようにしてもよい。また、所望の頻度で実行されている場合には、閾値丁 IIの値を小さくし、精度を高めるようにしてもよい。

[0085] また、以上の実施形態では、図 5のフローチヤートでは、電流の変動値と \¥0 2020/175667 20 卩（：171? 2020 /008287

閾値を比較して棄却の要否を判断するようにしたが、電圧の変動値に基づいて棄却の要否を判定するようにしてもよい。例えば、電圧の変動値が所定の閾値よりも大きい場合にはそれまでの測定データを棄却するようにしたり、電圧の変動値と電流の変動値がともに所定の閾値よりも大きい場合には棄却したりするようにしてもよい。

[0086] また、 0 II 1 0 3に格納されている電圧値が所定の個数以上になる前に、電圧値の所定の閾値以上の変動が所定の回数以上繰り返された場合には、充電可能電池の状態の検出を停止してもよい。

[0087] また、以上の実施形態では、開回路電圧〇〇から 3〇〇を求めるまでについて説明したが、このようにして求めた 3〇〇に基づいて、オルタネータ 1 6の発電電圧を制御し、充電可能電池 1 4が過放電または過充電にならないように、所定の 3〇〇になるように制御するようにしてもよい。このような制御によれば、エンジン 1 7の再始動が不能になることを防止できるので、例えば、車両のアイドリング時にエンジン 1 7を停止させるいわゆるアイドリングストップにより、燃費効率を改善することができる。また、過充電を防ぐことで、エンジン 1 7の負荷を低減させ、同様に燃費効率を改善することができる。なお、図 1の例では、制御部 1 〇が充放電の制御を行うようにしたが、図示しない巳〇 IIが制御部 1 0から 3〇〇または〇〇 V等のデー夕を受信し、これらの値に基づいて巳（3 IIが制御するようにしてもよい。

[0088] また、以上の実施形態では、温度による影響については説明していないが、温度測定部 1 3によって検出される温度も考慮して、〇 <3 Vを測定するようにしてもよい。例えば、測定された電圧を標準温度における電圧に補正し、補正の結果得られた電圧に基づいて、〇〇を計算するようにしてもよい

[0089] また、以上の実施形態では、充電可能電池状態検出装置 1が放電回路 1 5 を有する形態を示したが、放電回路 1 5を備えない構成としてもよい。充電可能電池状態検出装置 1が放電回路 1 5を備えない場合であっても、上述のように〇〇 Vを計算することができる。 \¥02020/175667 21 卩（：17 2020 /008287

[0090] また、図 4および図 5に示すフローチヤートは一例であって、本発明がこれらのフローチヤートの処理のみに限定されるものではない。

符号の説明

[0091] 1 充電可能電池状態検出装置

1 0 制御部

1 0 通信部

1 1 電圧検出部（電圧測定部）

1 2 電流検出部（電流測定部）

1 3 温度検出部（温度測定部）

1 4 充電可能電池

1 5 放電回路

1 6 オルタネータ

1 7 エンジン

1 8 スタ ^_タモ ^_夕

1 9 負荷

Claims

\¥0 2020/175667 22 ?＜：17 2020 /008287 請求の範囲

[請求項 1 ] 充電可能電池の状態を検出する充電可能電池状態検出装置において

1 または複数のプロセッサと、

1 または複数の前記プロセッサと通信可能に接続された 1 または複数のメモリと、を有し、

1 または複数のプロセッサは、 1 または複数の前記メモリに格納された命令群を読み取り、

電圧検出部および電流検出部から出力される信号に基づいて前記充電可能電池の電圧および電流を検出する検出処理、前記充電可能電池の充放電の停止後に、前記検出処理によって異なる時間に検出される複数の電圧値を記憶する記憶処理、

前記記憶処理によって記憶された複数の電圧値に対して、所定の関数の係数を調整することでフィッティングするフィッティング処理、前記フィッティングによって係数が調整された関数に基づいて開回路電圧を算出する算出処理、

前記検出処理によって検出された電流値または電圧値が所定の閾値以上変動した場合には、前記記憶処理によって記憶されている複数の電圧値の少なくとも一部を棄却する棄却処理、を実行することを特徴とする充電可能電池状態検出装置。

[請求項 2] 前記関数は、 1 または複数の項を有する指数減衰関数または反比例関数であることを特徴とする請求項 1 に記載の充電可能電池状態検出装置。

[請求項 3] 前記棄却処理は、前記検出処理によって検出された電流値または電圧値が所定の閾値以上変動した場合には、前記記憶処理によって記憶されている複数の電圧値の全てを棄却することを特徴とする請求項 1 または 2に記載の充電可能電池状態検出装置。

[請求項 4] 前記関数は、 1 または複数の項を有する指数減衰関数であり、前記 \¥0 2020/175667 23 卩（：171? 2020 /008287

棄却処理によって電圧値の全てが棄却された後に電圧値の記憶を再開する場合には、その時点の経過時間に応じて、指数減衰関数の項数を減少させることを特徴とする請求項 3に記載の充電可能電池状態検出装置。

[請求項 5] 前記棄却処理による棄却が実行されたことで、所定の期間以上前記開回路電圧の算出ができない場合には、前記棄却処理の前記閾値が大きくなるように調整することを特徴とする請求項 1乃至 4のいずれか 1項に記載の充電可能電池状態検出装置。

[請求項 6] 前記開回路電圧に基づいて前記充電可能電池の充電率を計算し、得られた充電率に基づいて前記充電可能電池の充電制御を自身が実行するか、または、外部の巳（3 IIに実行させることを特徴とする請求項 1 乃至 5のいずれか 1項に記載の充電可能電池状態検出装置。

[請求項 7] 前記記憶処理は、前記充電可能電池の充放電の停止後に前記検出処理によって検出される電圧値の検出回数を記録し、

前記棄却処理による棄却が実行される場合には、前記検出回数がゼロリセツトされることを特徴とする請求項 1乃至 6のいずれか 1項に記載の充電可能電池状態検出装置。

[請求項 8] 前記フィツティング処理は、所定の個数以上の電圧値に対して行われ、

前記棄却処理によって棄却される電圧値は前記所定の個数に含まれないことを特徴とする請求項 1乃至 7のいずれか 1項に記載の充電可能電池状態検出装置。

[請求項 9] 前記記憶処理によって記憶されている電圧値が前記所定の個数以上になる前に、電圧値の所定の閾値以上の変動が所定の回数以上繰り返された場合には、前記充電可能電池の状態の検出を停止することを特徴とする請求項 8に記載の充電可能電池状態検出装置。

[請求項 10] 充電可能電池の状態を検出する充電可能電池状態検出方法において \¥0 2020/175667 24 卩（：171? 2020 /008287

電圧検出部および電流検出部から出力される信号に基づいて前記充電可能電池の電圧および電流を検出する検出ステップと、

前記充電可能電池の充放電の停止後に、前記検出ステップにおいて異なる時間に検出される複数の電圧値をメモリに記憶させる記憶ステップと、

前記メモリに記憶された複数の電圧値に対して、所定の関数の係数を調整することでフィッティングするフィッティングステップと、前記フィッティングによって係数が調整された関数に基づいて開回路電圧を算出する算出ステップと、

前記検出ステップにおいて検出された電流値または電圧値が所定の閾値以上変動した場合には、前記メモリに記憶されている複数の電圧値の少なくとも一部を棄却する棄却ステップと、

を有することを特徴とする充電可能電池状態検出方法。