JP2007171205A - バッテリーのｓｏｃ補正方法、これを用いたバッテリー管理システム、そしてこれを備えたハイブリッド自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリーのＳＯＣ補正方法、これを用いたバッテリー管理システム、そしてこれを含むハイブリッド自動車を提供する。
【解決手段】バッテリー管理システムで使われるバッテリーのＳＯＣを補正する方法は次の各段階を含む。段階ａ）は第１ＳＯＣを検出し、第１ＳＯＣに対応する第１ＯＣＶを算出する。段階ｂ）はバッテリーのパック電流およびパック電圧を測定し、内部抵抗を用いて第２ＯＣＶを計算し、第２ＯＣＶに対応する第２ＳＯＣを算出する。段階ｃ）は、第１ＳＯＣの範囲は少なくとも二つの区間を含み、第１ＯＣＶが第２ＯＣＶに比べて、第１基準値よりさらに大きい場合、第１ＳＯＣに対応する第１補正値を用いて、第１ＯＣＶ値を補正する。そして段階ｄ）は、第１ＯＣＶが第２ＯＣＶに比べて、第２基準値よりさらに小さな場合、第１ＳＯＣに対応する第２補正値を用いて、第１ＯＣＶ値を補正する。
【選択図】図４

Description

本発明は、バッテリー管理システムに係り、特に、電気エネルギーを用いる自動車に使用できるバッテリーの充電状態管理値（ＳＯＣ）補正方法およびこれを用いたバッテリー管理システムに関する。

ガソリンや重油を主燃料とした内燃機関を動力機構に用いる自動車は大気汚染など公害発生に深刻な影響を与えている。したがって最近は、公害発生を減らすために、電気自動車またはハイブリッド自動車の開発に多くの努力をしている。
電気自動車は、バッテリーから出力される電気エネルギーによって動作するバッテリー動力を動力機構に用いる自動車である。このような電気自動車は充放電が可能な多数の２次電池が一つのパックとして纏められたバッテリーを主エネルギー源として用いるので排気ガスが全くなく、騒音がとても小さい長所がある。

一方、ハイブリッド自動車とは、内燃機関を用いる自動車と電気自動車の中間段階の自動車であって、２種以上の動力源、例えば内燃機関（ガソリンエンジン、液化ガスエンジン、ディーゼルエンジン）およびバッテリー動力（電気モーター、発電機兼用モーター）を動力機構に使う自動車である。現在は、内燃機関と、水素及び酸素を連続的に供給しながら化学反応により直接電気エネルギーを得る燃料電池とを用いるか、或いは更に、バッテリーを用いるなど混合形態のハイブリッド自動車が開発されている。

このように動力機構に電気エネルギーを用いる自動車は、バッテリーの性能が自動車の性能に直接的な影響を及ぼすので、各電池セルの性能に優れるだけでなく、各電池セルの電圧、バッテリー全体の電圧および電流などを測定して、各電池セルの充放電を効率的に管理できるバッテリー管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ；以下、‘ＢＭＳ’という。）が切実に要求されている。

特に、バッテリーの充電状態管理値（パック電流、パック電圧、内部抵抗：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ；以下、‘ＳＯＣ’という。）を検出するために電流積算を用いる場合には累積誤差が発生し易い。累積誤差が発生したＳＯＣはバッテリー管理システムの信頼性を低下させ、これによって自動車運行において深刻な問題が発生する。

そこで、本発明の目的は、正確なバッテリーのＳＯＣを算出できるＳＯＣ補正方法、バッテリー管理システムおよびこれを含むハイブリッド自動車を提供することにある。

本発明の一つの特徴によるバッテリー管理システムのＳＯＣ補正方法は、ａ）第１ＳＯＣを検出し、前記第１ＳＯＣに対応する第１ＯＣＶ（開放回路電圧＝起電力）を算出する段階;ｂ）前記バッテリーのパック電流およびパック電圧を測定し、内部抵抗を用いて第２ＯＣＶを計算し、前記第２ＯＣＶに対応する第２ＳＯＣを算出する段階;ｃ）前記第１ＳＯＣの範囲は少なくとも二つの区間を含み、前記第１ＯＣＶと第２ＯＣＶを比較して、前記第１ＯＣＶが第２ＯＣＶに比べて、第１基準値よりさらに大きい場合、前記少なくとも二つの区間にそれぞれ対応する少なくとも二つの第１補正値の中の前記第１ＳＯＣに対応する第１補正値を用いて、前記第１ＳＯＣ値を補正する段階;そしてｄ）前記第１ＯＣＶと第２ＯＣＶを比較して、前記第１ＯＣＶが第２ＯＣＶに比べて、第２基準値よりさらに小さな場合、前記少なくとも二つの区間にそれぞれ対応する少なくとも二つの第２補正値の中の前記第１ＳＯＣに対応する第２補正値を用いて、前記第１ＳＯＣ値を補正する段階を含む。

本発明の一つの特徴による複数の電池セルが一つのパックで構成されるバッテリーに連結されるバッテリー管理システムは、バッテリーのパック電流を用いて、推定ＳＯＣを算出する推定ＳＯＣ算出部;前記推定ＳＯＣに対応するＯＣＶに関するデータを貯蔵したデータベース;前記バッテリーのパック電流およびパック電圧を測定し、内部抵抗を用いて基準ＯＣＶを計算して、前記データベースを用いて、前記基準ＯＣＶに対応する基準ＳＯＣを算出する基準ＳＯＣ算出部;そして前記データベースを用いて、前記推定ＳＯＣに対応するＯＣＶを検出して、前記基準ＯＣＶと前記検出されたＯＣＶの差を用いて、補正の可否を判断し、前記推定ＳＯＣが属する区間により補正値を異にして、前記推定ＳＯＣを補正するＳＯＣ補正部を含む。

本発明の他の特徴による自動車のＥＣＵ（動力機構制御部）にバッテリーのＳＯＣを出力するバッテリー管理システムは、前記バッテリーのパック電流、パック電圧および内部抵抗を測定するセンシング部;前記センシング部から伝達された前記パック電流、パック電圧および内部抵抗を用いて、前記ＳＯＣを判断し、バッテリーの充放電を制御するＭＣＵ（主制御部）を含み、前記ＭＣＵは、前記バッテリーのパック電流を用いて、推定ＳＯＣを算出する推定ＳＯＣ算出部;前記バッテリーのパック電流およびパック電圧を測定し、内部抵抗を用いて基準ＯＣＶを計算し、前記基準ＯＣＶに対応する基準ＳＯＣを算出する基準ＳＯＣ算出部;そして前記推定ＳＯＣに対応するＯＣＶを検出し、前記基準ＯＣＶと前記検出されたＯＣＶの差を用いて、補正の可否を判断し、前記推定ＳＯＣが属する区間により補正値を異ならせて、前記推定ＳＯＣを補正するＳＯＣ補正部を含む。

この時、前記ＳＯＣ補正部は、前記基準ＯＣＶと前記検出されたＯＣＶの差が第１基準値より大きい場合、前記推定ＳＯＣが属する区間を検出して、複数の第１補正値の中の前記検出された区間に対応する第１補正値を前記推定ＳＯＣから差し引きし、前記基準ＯＣＶと前記検出されたＯＣＶの差が第２基準値より小さい場合、前記推定ＳＯＣが属する区間を検出して、複数の第２補正値の中の前記検出された区間に対応する第２補正値を前記推定ＳＯＣから増加させて補正する。そして前記第１基準値および第２基準値それぞれは、前記推定ＳＯＣの許容される誤差範囲により決定される。また、前記第１および第２基準値は同一絶対値を有して符号が異なる。

前記推定ＳＯＣが属する区間は、前記推定ＳＯＣに対応するＯＣＶに関するデータで、前記ＯＣＶの変量に対応する前記推定ＳＯＣの変量の大きさにより少なくとも二つの区間の中のいずれか一つである。また、前記複数の第１および第２補正値それぞれは、前記少なくとも二つの区間の中のいずれか一つに対応し、前記ＯＣＶの変量に対応する前記推定ＳＯＣの変量の大きさにより値が決定される。そして前記少なくとも二つの区間の中の同一ないずれか一つの区間に対応する前記第１および第２補正値は同一な値を有する。
前記推定ＳＯＣ算出部は、時間に対して充電または放電される前記パック電流を積算して、前記推定ＳＯＣを算出する。前記基準ＳＯＣ算出部は、前記パック電流と内部抵抗の積の値に前記パック電圧を加えて、前記基準ＳＯＣを算出する。

本発明のまた他の特徴による自動車の動力機構を制御するＥＣＵにバッテリーのＳＯＣに関する情報を伝達するバッテリー管理システムを含むハイブリッド自動車は、前記バッテリーのパック電流、パック電圧および内部抵抗を測定するセンシング部;前記センシング部から伝達された前記パック電流、パック電圧および内部抵抗を用いて前記ＳＯＣを判断し、バッテリーの充放電を制御するＭＣＵ（主制御部）;そして前記ＭＣＵから出力されるＳＯＣを前記ＥＣＵに伝達する通信部を含み、前記ＭＣＵは、前記バッテリーのパック電流を用いて、推定ＳＯＣを算出する推定ＳＯＣ算出部;前記バッテリーのパック電流およびパック電圧を測定し、内部抵抗を用いて基準ＯＣＶを計算し、前記基準ＯＣＶに対応する基準ＳＯＣを算出する基準ＳＯＣ算出部;そして前記推定ＳＯＣに対応するＯＣＶを検出し、前記基準ＯＣＶと前記検出されたＯＣＶの差を用いて、補正の要否を判断し、補正が必要な場合、前記推定ＳＯＣが属する区間により補正値を異ならせて、前記推定ＳＯＣを補正して出力し、補正が不要な場合前記推定ＳＯＣを出力するＳＯＣ補正部を含む。

この時、前記ＳＯＣ補正部は、前記基準ＯＣＶと前記検出されたＯＣＶの差が第１基準値より大きい場合、前記推定ＳＯＣを区分した２つ以上の区間の中に属する第１区間を検出して、２つ以上の第１補正値の中の前記第１区間に対応する第１補正値を前記推定ＳＯＣから差し引きし、前記基準ＯＣＶと前記検出されたＯＣＶの差が第２基準値より小さい場合、前記２つ以上の区間の中に属する第２区間を検出して、複数の第２補正値の中の前記第２区間に対応する第２補正値を前記推定ＳＯＣに加えて補正する。そして前記バッテリー管理システムは、前記推定ＳＯＣに対応するＯＣＶに関するデータを貯蔵したデータベースをさらに含む。

本発明によれば、積算ＳＯＣに対応するＯＣＶと現在バッテリーパックのパック電圧、パック電流および内部抵抗を用いて算出したＯＣＶを比較して、積算ＳＯＣの誤差程度を判断し、許容範囲を超える場合現在積算ＳＯＣが含まれる区間により補正値を異ならせて、補正することによって一層正確なＳＯＣを算出できる。したがってバッテリー管理システムは正確なバッテリー制御が可能であり、積算ＳＯＣ誤差によって、発生する誤作動を低減できる。

以下、添付した図面を参照して、本発明の好ましい実施形態について当業者が容易に実施することができるように詳細に説明する。しかしながら、本発明は多様に異なる形態で実現できるので、ここで説明する実施形態に限定されるものではない。図面で本発明を明確に説明するために説明と関係ない部分は省略し、明細書全体を通じて同一または類似した構成要素に関しては同じ参照符号で示すものとする。

明細書全体で、或る部分が他の部分と“連結”されているという時、これは“直接的に連結”されている場合だけでなく、その中間に他の素子を間において“電気的に連結”されている場合も含む。また、或る部分が或る構成要素を“含む”とする時、これは特に反対になる記載がない限り他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。

図１は、本発明の第１実施例によるバッテリー管理システムを使うハイブリッド自動車システムを概略的に示す図面である。
図１に示すように、自動車システムは、ＢＭＳ１、バッテリー２、電流センサー３、冷却ファン４、ヒュ−ズ５、メインスイッチ６、ＥＣＵ７、インバータ８およびモータジェネレータ９を含む。

まず、バッテリー２は複数の電池セルが互いに直列に連結された複数のサブパック（２ａ〜２ｈ）、出力端子（２＿ＯＵＴ１）、出力端子（２＿ＯＵＴ２）およびサブパック（２ｄ）とサブパック（２ｅ）の間に備えられる安全スイッチ（２＿ＳＷ）を含む。
ここで、サブパック（２ａ〜２ｈ）は例示的に８個に表示され、サブパックは複数の電池セルを一つのグループで表示したに過ぎず、これに限定されるものではない。

また、安全スイッチ（２＿ＳＷ）はサブパック（２ｄ）とサブパック（２ｅ）の間に備えられるスイッチとしてバッテリーを交替するか、或いはバッテリーに対する作業を遂行する時作業者の安全のために受動的にオンオフできるスイッチである。本第１実施例ではサブパック（２ｄ）とサブパック（２ｅ）の間に安全スイッチ（２＿ＳＷ）を含んでいるが、本発明はこれに限定されるものではない。出力端子（２＿ＯＵＴ１）および出力端子（２＿ＯＵＴ２）はインバータ８に連結される。

電流センサー３は、バッテリー２の出力電流量を測定してＢＭＳ１のセンシング部１０に出力する。具体的には、電流センサー３はホール効果を利用した素子を用いて電流を測定し、測定された電流に対応するアナログ電流信号として出力するにはＨａｌｌＣＴ（Ｈａｌｌ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）を使えばよい。

冷却ファン４は、ＢＭＳ１の制御信号に基づいて、バッテリー２の充放電によって、発生することもある熱を冷却して、温度上昇によるバッテリー２の劣化および充放電効率の低下を軽減する。
ヒュ−ズ５は、バッテリー２の断線または短絡によって、過電流がバッテリー２に伝わることを防止する。つまり、過電流が発生すればヒュ−ズ５は断線して、過電流がバッテリー２に伝わることを防止する。

メインスイッチ６は過電圧、過電流、高温など異常現象が発生すればＢＭＳ１または自動車のＥＣＵ７の制御信号に基づいて、バッテリー２をオン／オフする。
ＢＭＳ１はセンシング部１０、ＭＣＵ２０、内部電源供給部３０、セルバランシング部４０、貯蔵部５０、通信部６０、保護回路部７０、パワ−オンリセット部８０および外部インターフェース９０を含む。
センシング部１０はバッテリー全体パック電流、バッテリー全体パック電圧、各電池セル電圧、セル温度および周辺温度を測定してＭＣＵ２０に伝達する。

ＭＣＵ２０は、センシング部１０から伝達されたバッテリー全体パック電流、バッテリー全体パック電圧、各電池セル電圧、セル温度および周辺温度に基づいて、バッテリー２の充電状態（ＳＯＣ）、健康状態（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ；以下、‘ＳＯＨ’という。）等を推定して、バッテリー２の状態を知らせる情報を生成する。また、ＭＣＵ２０はバッテリーのＯＣＶを用いてＳＯＣの区間毎の状態により補正を行い、一層正確なＳＯＣを算出する。

内部電源供給部３０は、一般に補助バッテリーを用いてＢＭＳ１に電源を供給する装置である。セルバランシング部４０は各セルの充電状態の均衡を合わせる。つまり、充電状態が比較的高いセルは放電させ、充電状態が比較的低いセルは充電させることができる。貯蔵部５０は、ＢＭＳ１の電源がオフされる時、現在のＳＯＣ、ＳＯＨなどのデータを貯蔵する。

ここで貯蔵部５０は、電気的に書き込み／消去可能な不揮発性貯蔵装置のＥＥＰＲＯＭで構成できる。通信部６０は、自動車のＥＣＵ７と通信を行う。保護回路部７０はファームウエアを用いて、外部の衝撃、過電流、低電圧などからバッテリー２を保護するための回路である。パワ−オンリセット部８０は、ＢＭＳ１の電源が点灯されれば全体システムをリセットする。外部インターフェース９０は冷却ファン４、メインスイッチ６等ＢＭＳの補助装置をＭＣＵ２０に連結するための装置である。本実施形態では冷却ファン４およびメインスイッチ６だけが図示されたが、これに限定されるものではない。

ＥＣＵ７は、車両のアクセレレーター、ブレーキ、車両速度などの情報に基づいて、トルク負荷の程度を決め、モータジェネレータ９の出力がトルク情報に合うように制御する。
つまり、ＥＣＵ７はインバータ８のスイッチングを制御して、モータジェネレータ９の出力がトルク情報に合うように制御する。またＥＣＵ７は、ＢＭＳ１の通信部６０を通じてＭＣＵ２０から伝えられるバッテリー２のＳＯＣが伝達されて、バッテリー２のＳＯＣが目標値（例えば５５％）になるように制御する。例えば、ＭＣＵ２０から伝えられたＳＯＣが５５％以下であればインバータ８のスイッチを制御して、電力がバッテリー１０方向に出力されるようにしてバッテリー２を充電させ、この時パック電流（Ｉ）は‘−（マイナス）’値になる。一方、ＳＯＣが５５％以上であればインバータ８のスイッチを制御して、電力がモータジェネレータ９方向に出力されるようにしてバッテリー２を放電させ、この時パック電流（Ｉ）は‘＋（プラス）’値になる。

インバータ８は、ＥＣＵ７の制御信号に基づいて、バッテリー２が充電または放電されるようにする。
モータジェネレータ９は、バッテリー２の電気エネルギーを用いてＥＣＵ７から伝えられるトルク情報に基づいて、自動車を駆動する。

結局ＥＣＵ７はＳＯＣに基づいて、充放電できるパワーだけ充放電することによって、バッテリー２が過充電や過放電されることを防止して、バッテリー２を効率的に長時間使うことができるようにする。しかしながら、バッテリー２が自動車に装着された後には、バッテリー２の実際のＳＯＣを測定しにくいので、ＢＭＳ１はセンシング部１０で検知したパック電流、パック電圧などを用いてＳＯＣを正確に推定してＥＣＵ７に伝達しなければならない。

以下、さらに正確にＳＯＣを出力できるＭＣＵ２０に対して詳細に説明する。
図２は、本発明の実施形態によるＢＭＳ１のＭＣＵ２０を概略的に示す図面である。
図２に示すように、ＭＣＵ２０は、推定ＳＯＣ算出部２１、基準ＳＯＣ算出部２２、ＳＯＣ補正部２３、データベース２４およびＳＯＣ出力部２５を含む。

まず、ＳＯＣ出力部２５はＳＯＣ補正部２３から出力されるＳＯＣをＢＭＳ１の通信部６０に出力する。
データベース２４は、積算ＳＯＣとその時の起電力（ＯＣＶ）を実験的に測定して記録したデータテーブルを貯蔵する。

推定ＳＯＣ算出部２１はセンシング部１０から伝達されたパック電流（Ｉ）および充電効率に基づいて推定ＳＯＣを算出する。具体的に定められたバッテリー２の実際充電効率（η）を用いて、下記の数式１のように推定ＳＯＣを算出する。

ここで、上記数式１において、ｉは充放電電流としてセンシング部１０から出力されたパック電流（Ｉｐ）であり、ηはバッテリー２の実際充電効率であり、ＴＡＧ（Ｔｏｔａｌ Ａｍｏｕｎｔ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）はバッテリー総容量である。

基準ＳＯＣ算出部２２は、ＯＣＶを計算し、計算されたＯＣＶに対応する積算ＳＯＣを基準ＳＯＣに算出する。一般にＯＣＶはＢＭＳ１が開放回路状態時のパック電圧、つまり、無負荷状態のパック電圧を意味する。例えば、ＢＭＳ１のキーオン時の電圧を意味する。ＯＣＶ測定はパック電圧、パック電流および内部抵抗を受信して、数式２を使ってＯＣＶを計算する。

ＳＯＣ補正部２３は、基準ＳＯＣ算出部２２で計算されたＯＣＶ（Ｖｏｃｖ）と推定ＳＯＣに対応するＯＣＶ（Ｖｏｃｖｓ）を比較して、比較結果により算出された積算ＳＯＣを補正してＳＯＣ出力部２５に出力するか、或いは補正が不要な場合入力された積算ＳＯＣ値をそのままＳＯＣ出力部２５に出力する。まず、基準ＳＯＣ算出部２２で計算されたＯＣＶ（Ｖｏｃｖ）と推定ＳＯＣに対応するＯＣＶ（Ｖｏｃｖｓ）を比較して、その差に相当する電圧（△Ｖ）を算出する。電圧（△Ｖ）は数式３のように定義できる。

電圧（△Ｖ）が（＋）の場合、基準ＳＯＣに比べて、現在積算ＳＯＣが低いものとして、電圧（△Ｖ）と基準値（ａ）を比較し、比較結果により現在積算ＳＯＣに対応する補正値を用いて、現在積算ＳＯＣを増加させる補正を行う。また、電圧（△Ｖ）が（−）の場合、基準ＳＯＣに比べて、現在積算ＳＯＣが高いものとして、電圧（△Ｖ）と基準値（−ａ）を比較して、比較結果により現在積算ＳＯＣに対応する補正値を用いて、現在積算ＳＯＣを減少させる補正を行う。積算ＳＯＣはＯＣＶに対応して、一定した関係を保って変化するが、本発明の実施形態による積算ＳＯＣはＳＯＣ４０％〜ＳＯＣ６０％である時はＯＣＶの変化量により積算ＳＯＣ変化量が他の領域に比べて一番大きい。このようにＯＣＶの変化量対積算ＳＯＣ変化量の比率により領域を区分して、各領域ごとに補正値を異ならせることができる。つまり、現在積算ＳＯＣがどの領域に含まれるか判断して、各領域に対応する補正値を使って、現積算ＳＯＣを補正する。ＳＯＣ補正部２３は△Ｖが所定範囲を満足できない場合に補正を遂行するが、所定範囲とはＯＣＶ（Ｖｏｃｖ）とＯＣＶ（Ｖｏｃｖｓ）の差が小さくて、これによって発生する積算ＳＯＣと基準ＳＯＣの誤差が許容される範囲であることを言う。つまり、△Ｖの差により発生するＳＯＣの誤差が無視できるほど小さい範囲であれば、補正を行わず、この時、△Ｖが有する範囲が誤差範囲である。

具体的には、図３を参照して、積算ＳＯＣの領域により補正値を異にして、積算ＳＯＣを補正することについて説明する。
図３は、積算ＳＯＣと実験的に各積算ＳＯＣに対応するＯＣＶのデータテーブルをグラフに変換したことを示した図面である。

図３に示すように、本発明の実施形態ではＯＣＶ（Ｖｏｃｖｓ）対積算ＳＯＣの変化率を基準として、積算ＳＯＣをＳＯＣ４０％〜６０％（Ｔ１）、ＳＯＣ３０％〜４０％および６０％〜７０％（Ｔ２）、ＳＯＣ２０％〜３０％および７０％〜８０％（Ｔ３）、およびＳＯＣ０％〜２０および８０％〜１００％（Ｔ４）である区間に区分した。各区間（Ｔ１−Ｔ４）に対応する補正値（Ａ１−Ａ４）は変化率が大きい区間に対応する補正値であるほど更に大きい値に設定できる。

現在積算ＳＯＣに対応するＯＣＶ（Ｖｏｃｖｓ）と基準ＳＯＣ算出部２２で計算されたＯＣＶ（Ｖｏｃｖ）の差を求めた結果△Ｖだけの差が発生した場合、図３のグラフで現在積算ＳＯＣ（Ｐ２）が対応する区間はＴ１であり、補正値はＡ１として設定される。したがって、現在積算ＳＯＣ（Ｐ２）地点で補正値Ａ１だけ減少した補正ＳＯＣ（Ｐ`２）を生成する。

△Ｖとして許容される範囲が−ａ<△Ｖ<＋ａである場合、各補正値（Ａ１-Ａ４）は各区間（Ｔ１−Ｔ４）で△Ｖが＋ａまたは−ａである時、対応する積算ＳＯＣと基準ＳＯＣの差の中で一番小さい値よりさらに小さな値に設定できる。具体的には、区間（Ｔ１）内で△Ｖが＋ａである時、対応する積算ＳＯＣと基準ＳＯＣの差は互いに異なってもよいが、その中で積算ＳＯＣと基準ＳＯＣの差が一番小さい値を算出する。そして補正値（Ａ１）をこの算出された値以下の値に設定できる。この時、ａは△Ｖとして許容される誤差範囲内に属するか否かを判断する基準値として、基準値（ａ）は任意に定めることができる。積算ＳＯＣの補正で要求される誤差範囲が小さければ、さらに小さな基準値（ａ）を設定して比較判断できる。本発明の実施形態では同一な区間（Ｔ１−Ｔ４）に対応する場合、積算ＳＯＣを差し引きするか、或いは増加させる補正で同一な補正値（Ａ１−Ａ４）を使ったが、推定ＳＯＣが同一な区間に属する場合でも、減少補正または増加補正により他の補正値を使って補正できる。また、基準値（＋ａ）と基準値（−ａ）は同一な絶対値を保って符号が反対の値を使ったが、必要に応じて他の絶対値を有する基準値をそれぞれ使うことができる。

以下、図４を参照して本発明の実施形態による積算ＳＯＣ補正方法について説明する。
図４は、本発明の実施形態による積算ＳＯＣ補正方法を示したフローチャートである。推定ＳＯＣ算出部２１は、センシング部１０から入力されるパック電流（Ｉｐ）を用いて前述した数式１の方式で積算ＳＯＣを算出する（Ｓ１００）。基準ＳＯＣ算出部２２は、センシング部から入力されるパック電流（Ｉｐ）、パック電圧（Ｖｐ）および内部抵抗（Ｒｉ）を用いて、数式２の方式で基準ＯＣＶ（Ｖｏｃｖ）を算出して、積算ＳＯＣと、これに対応するＯＣＶのデータテーブルでＯＣＶ（Ｖｏｃｖ）に対応する基準ＳＯＣを検出する（Ｓ２００）。ＳＯＣ補正部２３は、推定ＳＯＣ算出部２１から積算ＳＯＣおよび基準ＳＯＣ算出部２２から基準ＳＯＣおよびＯＣＶ（Ｖｏｃｖ）を受信する。ＳＯＣ補正部２３は、入力された積算ＳＯＣに対応するＯＣＶ（Ｖｏｃｖｓ）をデータベース２４のデータテーブルから検出する（Ｓ３００）。そして、基準ＯＣＶ（Ｖｏｃｖ）とＯＣＶ（Ｖｏｃｖｓ）の電圧差（△Ｖ）を算出する（Ｓ４００）。

ＳＯＣ補正部２３は、電圧差（△Ｖ）の大きさと基準値（ａ）を比較判断する（Ｓ５００）。比較判断の結果、電圧差（△Ｖ）の大きさが基準値（ａ）より大きい場合、実際ＳＯＣより積算ＳＯＣがさらに小さく、その程度が許容誤差範囲を超えるものであるため補正が必要である。したがって、現在積算ＳＯＣがどの区間に属するか判断する（Ｓ６００）。現在積算ＳＯＣが区間Ｔ１に属する場合、積算ＳＯＣに補正値Ａ１を加える（Ｓ６１０）。このような方式で現在積算ＳＯＣがどの区間（Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４）に属するか判断されれば、各区間に対応する補正値（Ａ２、Ａ３、Ａ４）を加えて、現在積算ＳＯＣを補正する（Ｓ６２０−Ｓ６４０）。

ＳＯＣ補正部２３は、電圧差（△Ｖ）の大きさと基準値（ａ）を比較判断した結果（Ｓ５００）、大きくない場合、基準値（ａ）の負の値（−ａ）と比較する（Ｓ７００）。比較の結果、陰の基準値（−ａ）より小さい場合、実際ＳＯＣより積算ＳＯＣがさらに大きく、その程度が許容誤差範囲を超えるものであるため補正が必要である。したがって、現在積算ＳＯＣがどの区間に属するか判断する（Ｓ８００）。現在積算ＳＯＣが区間Ｔ１に属する場合、積算ＳＯＣから補正値Ａ１を減算する（Ｓ８１０）。このような方式で現在積算ＳＯＣがどの区間（Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４）に属するか判断されれば、各区間に対応する補正値（Ａ２、Ａ３、Ａ４）を減算して、現在積算ＳＯＣを補正する（Ｓ８２０−Ｓ８４０）。

このように、積算ＳＯＣに対応するＯＣＶと、現在バッテリーパックのパック電圧、パック電流および内部抵抗を用いて算出したＯＣＶと、を比較して、積算ＳＯＣの誤差程度を判断し、許容範囲を超える場合現在積算ＳＯＣが含まれる区間により補正値を異ならせて、補正することによって、一層正確なＳＯＣを算出できる。したがってバッテリー管理システムは正確なバッテリー制御が可能であり、積算ＳＯＣ誤差によって、発生する誤作動を低減できる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲と発明の詳細な説明及び添付した図面の範囲内で多様に変形して実施することが可能であり、これもまた本発明の範囲に属することは当然である。

本発明によれば、ＳＯＣ補正方法において、ＳＯＣにより補正値を異ならせることによって、バッテリーの一層正確なＳＯＣを得ることができるＳＯＣ補正方法およびこれを用いるバッテリー管理システムを提供する。
本発明の他の特徴によれば、補正された推定ＳＯＣを通して、誤作動を低減できるバッテリー管理システムを提供する。
本発明のまた他の特徴によれば、ＳＯＣ補正方法において、ＳＯＣにより補正値を異ならせることによって、バッテリーの一層正確なＳＯＣを得ることができるハイブリッド自動車を提供する。

本発明の実施形態による電気を用いるハイブリッド自動車システムを概略的に示す図面である。 本発明の実施形態によるＢＭＳのＭＣＵを概略的に示す図面である。 本発明の実施形態によるＯＣＶと積算ＳＯＣの対応関係を示すグラフである。 本発明の実施形態による積算ＳＯＣの補正方法を示すフローチャートである。

符号の説明

１ ＢＭＳ
２ バッテリー
３ 電流センサー
４ 冷却ファン
５ ヒュ−ズ
６ メインスイッチ
７ ＥＣＵ
８ インバータ
９ モータジェネレータ
１０ センシング部
２０ ＭＣＵ
２１ 推定ＳＯＣ算出部
２２ 基準ＳＯＣ算出部
２３ ＳＯＣ補正部
２４ データベース
３０ 内部電源供給部
４０ セルバランシング部
５０ 貯蔵部
６０ 通信部
７０ 保護回路部
８０ パワ−オンリセット部
９０ 外部インターフェース

Claims (20)

1. バッテリー管理システムで使われるバッテリーのＳＯＣを補正する方法であって、
   ａ）第１ＳＯＣを検出し、前記第１ＳＯＣに対応する第１ＯＣＶを算出する段階;
   ｂ）前記バッテリーのパック電流およびパック電圧を測定し、内部抵抗を用いて第２ＯＣＶを計算し、前記第２ＯＣＶに対応する第２ＳＯＣを算出する段階;
   ｃ）前記第１ＳＯＣの範囲は、少なくとも二つの区間を含み、前記第１ＯＣＶと第２ＯＣＶを比較して、前記第１ＯＣＶが第２ＯＣＶに比べて、第１基準値よりさらに大きい場合、前記少なくとも二つの区間にそれぞれ対応する少なくとも二つの第１補正値中前記第１ＳＯＣに対応する第１補正値を用いて、前記第１ＳＯＣ値を補正する段階;そして
   ｄ）前記第１ＯＣＶと第２ＯＣＶを比較して、前記第１ＯＣＶが第２ＯＣＶに比べて、第２基準値よりさらに小さな場合、前記少なくとも二つの区間にそれぞれ対応する少なくとも二つの第２補正値中前記第１ＳＯＣに対応する第２補正値を用いて、前記第１ＳＯＣ値を補正する段階を含むことを特徴とする、バッテリー管理システムのＳＯＣ補正方法。
2. 前記段階ｃ）で、
   前記第１ＳＯＣが前記少なくとも二つの区間中第１区間に属するか判断する段階;
   前記第１ＳＯＣが前記少なくとも二つの区間中前記第１区間と異なる第２区間に属するか判断する段階を含み、
   前記第１区間に属する場合、前記複数の第１補正値中前記第１区間に対応する第１補正値だけ前記第１ＳＯＣを減少させ、前記第２区間に属する場合前記第２区間に対応する他の第１補正値だけ前記第１ＳＯＣを減少させ、前記第１および第２区間に属しない場合さらに他の第１補正値だけ前記第１ＳＯＣを減少させることを特徴とする、請求項１に記載のバッテリー管理システムのＳＯＣ補正方法。
3. 前記段階ｄ）で、
   前記第１ＳＯＣが前記少なくとも二つの区間中第１区間に属するか判断する段階;
   前記第１ＳＯＣが前記少なくとも二つの区間中前記第１区間と異なる第２区間に属するか判断する段階を含み、
   前記第１区間に属する場合、前記複数の第２補正値中前記第１区間に対応する第２補正値だけ前記第１ＳＯＣを増加させ、前記第２区間に属する場合、前記第２区間に対応する他の第２補正値だけ前記第１ＳＯＣを増加させ、前記第１および第２区間に属しない場合、さらに他の第２補正値だけ前記第１ＳＯＣを増加させることを特徴とする、請求項１に記載のバッテリー管理システムのＳＯＣ補正方法。
4. 前記少なくとも二つの区間それぞれは前記第１ＯＣＶ値の変量に対応する前記第１ＳＯＣ値の変量がそれぞれ異なることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のうちいずれか一項に記載のバッテリー管理システムのＳＯＣ補正方法。
5. 前記複数の第１補正値それぞれは、前記第１ＯＣＶ値の変量に対応する前記第１ＳＯＣ値の変量の大きさに対応して決定されることを特徴とする、請求項４に記載のバッテリー管理システムのＳＯＣ補正方法。
6. 前記複数の第２補正値それぞれは、前記第１ＯＣＶ値の変量に対応する前記第１ＳＯＣ値の変量の大きさに対応して決定されることを特徴とする、請求項４に記載のバッテリー管理システムのＳＯＣ補正方法。
7. 前記第１基準値の絶対値と前記第２基準値の絶対値が同一なことを特徴とする、請求項４に記載のバッテリー管理システムのＳＯＣ補正方法。
8. 前記少なくとも二つの区間それぞれに対応する第１および第２補正値は同一な値を有することを特徴とする、請求項４に記載のバッテリー管理システムのＳＯＣ補正方法。
9. 複数の電池セルが一つのパックとして構成されるバッテリーに連結されるバッテリー管理システムであって、
   バッテリーのパック電流を用いて、推定ＳＯＣを算出する推定ＳＯＣ算出部;
   前記推定ＳＯＣに対応するＯＣＶに関するデータを貯蔵したデータベース;
   前記バッテリーのパック電流およびパック電圧を測定し、内部抵抗を用いて基準ＯＣＶを計算し、前記データベースを用いて前記基準ＯＣＶに対応する基準ＳＯＣを算出する基準ＳＯＣ算出部;そして
   前記データベースを用いて、前記推定ＳＯＣに対応するＯＣＶを検出して、前記基準ＯＣＶと前記検出されたＯＣＶの差を用いて、補正の要否を判断し、前記推定ＳＯＣが属する区間により補正値を異ならせて、前記推定ＳＯＣを補正するＳＯＣ補正部を含むことを特徴とする、バッテリー管理システム。
10. 前記ＳＯＣ補正部は、
    前記基準ＯＣＶと前記検出されたＯＣＶの差が第１基準値より大きい場合、前記推定ＳＯＣが属する区間を検出して、複数の第１補正値中前記検出された区間に対応する第１補正値を前記推定ＳＯＣから減算し、
    前記基準ＯＣＶと前記検出されたＯＣＶの差が第２基準値より小さい場合、前記推定ＳＯＣが属する区間を検出して、複数の第２補正値中前記検出された区間に対応する第２補正値を前記推定ＳＯＣから増加させて補正することを特徴とする、請求項９に記載のバッテリー管理システム。
11. 前記第１基準値および第２基準値それぞれは、前記推定ＳＯＣの許容される誤差範囲により決定されることを特徴とする、請求項１０に記載のバッテリー管理システム。
12. 前記第１および第２基準値は、同一な絶対値を保って符号が異なることを特徴とする、請求項１１に記載のバッテリー管理システム。
13. 前記推定ＳＯＣが属する区間は、
    前記推定ＳＯＣに対応するＯＣＶに関するデータで、前記ＯＣＶの変量に対応する前記推定ＳＯＣの変量の大きさにより少なくとも二つの区間中のいずれか一つであることを特徴とする、請求項１０に記載のバッテリー管理システム。
14. 前記複数の第１および第２補正値それぞれは、
    前記少なくとも二つの区間中のいずれか一つに対応し、前記ＯＣＶの変量に対応する前記推定ＳＯＣの変量の大きさにより値が決定されることを特徴とする、請求項１３に記載のバッテリー管理システム。
15. 前記少なくとも二つの区間中で同一ないずれか一つの区間に対応する前記第１および第２補正値は同一な値を有することを特徴とする、請求項１４に記載のバッテリー管理システム。
16. 前記推定ＳＯＣ算出部は、
    時間に対して充電または放電される前記パック電流を積算して、前記推定ＳＯＣを算出することを特徴とする、請求項９乃至請求項１５のうちいずれか一項に記載のバッテリー管理システム。
17. 前記基準ＳＯＣ算出部は、
    前記パック電流と内部抵抗の積に前記パック電圧を加えて、前記基準ＳＯＣを算出することを特徴とする、請求項１６に記載のバッテリー管理システム。
18. 自動車の動力機構を制御するＥＣＵにバッテリーのＳＯＣに対する情報を伝達するバッテリー管理システムを含むハイブリッド自動車であって、
    前記バッテリーのパック電流、パック電圧および内部抵抗を測定するセンシング部;
    前記センシング部から伝達された前記パック電流、パック電圧および内部抵抗を用いて、前記ＳＯＣを判断し、バッテリーの充放電を制御するＭＣＵ;そして
    前記ＭＣＵから出力されるＳＯＣを前記ＥＣＵに伝達する通信部を含み、
    前記ＭＣＵは、
    前記バッテリーのパック電流を用いて、推定ＳＯＣを算出する推定ＳＯＣ算出部;
    前記バッテリーのパック電流およびパック電圧を測定し、内部抵抗を用いて基準ＯＣＶを計算して、前記基準ＯＣＶに対応する基準ＳＯＣを算出する基準ＳＯＣ算出部;そして
    前記推定ＳＯＣに対応するＯＣＶを検出して、前記基準ＯＣＶと前記検出されたＯＣＶの差を用いて補正の要否を判断し、補正が必要な場合、前記推定ＳＯＣが属する区間により補正値を異ならせて、前記推定ＳＯＣを補正して出力し、補正が不要な場合前記推定ＳＯＣを出力するＳＯＣ補正部を含むことを特徴とする、ハイブリッド自動車。
19. 前記ＳＯＣ補正部は、
    前記基準ＯＣＶと前記検出されたＯＣＶの差が第１基準値より大きい場合、前記推定ＳＯＣを区分した２つ以上の区間中属する第１区間を検出して、２つ以上の第１補正値中前記第１区間に対応する第１補正値を前記推定ＳＯＣから減算し、
    前記基準ＯＣＶと前記検出されたＯＣＶの差が第２基準値より小さい場合、前記２つ以上の区間中属する第２区間を検出して、複数の第２補正値中前記第２区間に対応する第２補正値を前記推定ＳＯＣに加えて補正することを特徴とする、請求項１８に記載のハイブリッド自動車。
20. 前記バッテリー管理システムは、
    前記推定ＳＯＣに対応するＯＣＶに関するデータを貯蔵したデータベースをさらに含むことを特徴とする、請求項１８に記載のハイブリッド自動車。

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