JP2020183908A

JP2020183908A - 充電率推定装置

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Publication number: JP2020183908A
Application number: JP2019088470A
Authority: JP
Inventors: 誉幸赤石; Yoshiyuki Akaishi
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2019-05-08
Filing date: 2019-05-08
Publication date: 2020-11-12
Also published as: JP7473056B2; US11150306B2; EP3736586A1; JP2023116546A; US20200355748A1; CN111913119B; EP3736586B1; CN111913119A

Abstract

【課題】停車後の車両起動時における車載電池の充電率の推定精度を高めることができる充電率推定装置を得る。【解決手段】充電率推定装置３０は、記憶部５２と、測定部５４と、計時部５６と、推定部５８とを有する。記憶部５２は、停車中において補機バッテリに流れる電流としての設定暗電流Ｉと、車両起動前の最後の停車時の第１充電率Ｓａと、を記憶する。測定部５４は、ＯＣＶを測定する。計時部５６は、停車時から車両起動時までの経過時間Δｔを計測する。推定部５８は、ＯＣＶが第２領域Ａ２内の値をとる場合に、第２充電率Ｓｂが、第３充電率Ｓｃに近づくように、記憶部５２に記憶された設定暗電流Ｉを更新する。さらに、推定部５８は、次回以降の車両起動時において、ＯＣＶが第１領域Ａ１内の値をとる場合に、補機バッテリ２４の充電率を、第１充電率、設定暗電流、及び経過時間に基づいて推定する。【選択図】図３

Description

本発明は、充電率推定装置に関する。

特許文献１には、記憶部と演算処理部とを備えた蓄電素子の監視装置が開示されている。特許文献１の蓄電素子の監視装置では、二次電池の充放電電流を計測し、その時のＳＯＣに積算することで、次の時点のＳＯＣを推定している。

特開２０１７−１５６１８７号公報

ところで、特許文献１のＳＯＣ推定方法では、電流センサを用いて車載電池の充放電電流を計測しているが、充放電電流の計測のために計測部で電力が消費されるので、この電力消費に相当する分の誤差が生じることになる。さらに、電流センサ自体の計測誤差があるので、この計測誤差が充放電電流に含まれてしまう。これらの理由により、特許文献１のようなＳＯＣ推定方法では、停車後の車両起動時における車載電池の充電率の推定精度を高めることが難しくなるので、改善の余地がある。

本発明は上記事実を考慮し、停車後の車両起動時における車載電池の充電率の推定精度を高めることができる充電率推定装置を得ることが目的である。

本発明の第１態様の充電率推定装置は、充電率と開回路電圧との相関特性において、該充電率に対する該開回路電圧の変化率が所定の第１領域と、該第１領域よりも該変化率が大きい第２領域とを有する車載電池について、車両起動時の充電率を推定する充電率推定装置であって、停車中において前記車載電池に流れる電流として設定された設定暗電流と、車両起動前の最後の停車時の第１充電率と、を記憶する記憶部と、前記開回路電圧を測定する測定部と、停車時から車両起動時までの経過時間を計測する計時部と、車両起動時において、前記測定部で測定された前記開回路電圧が前記第２領域内の値をとる場合に、前記第１充電率、前記設定暗電流、及び前記経過時間に基づいて得られた第２充電率が、前記相関特性と前記開回路電圧とに基づいて得られた第３充電率に近づくように、前記記憶部に記憶された前記設定暗電流を更新し、且つ次回以降の車両起動時において、前記測定部で測定された前記開回路電圧が前記第１領域内の値をとる場合に、前記車載電池の充電率を前記第１充電率、前記設定暗電流、及び前記経過時間に基づいて推定する推定部と、を有する。

第１態様の充電率推定装置において充電率が推定される車載電池は、充電率と開回路電圧との相関特性において、該充電率に対する該開回路電圧の変化率が所定の第１領域と、該第１領域よりも該変化率が大きい第２領域とを有する。ここで、車両起動時において、開回路電圧が第２領域内の値をとる場合に、推定部は、第２充電率が第３充電率に近づくように、記憶部に記憶された設定暗電流を更新する。換言すると、開回路電圧から一義的に充電率を決めることが可能となる第２領域の相関特性に基づいて、設定暗電流が補正される。

そして、次回以降の車両起動時において、開回路電圧が、変化率が所定の第１領域内の値をとる場合に、推定部は、車載電池の充電率を第１充電率、更新された設定暗電流、及び経過時間に基づいて推定する。このように、第２領域の相関特性に基づいて設定暗電流を補正しておき、開回路電圧が第１領域内の値をとる場合に、補正した設定暗電流を用いて車載電池の充電率を推定する。これにより、放電電流の計測に電力が消費されることがなくなり、且つ電流の計測誤差が含まれなくなるので、停車後の車両起動時における車載電池の充電率の推定精度を高めることができる。

本発明の第２態様の充電率推定装置の前記推定部は、前記第３充電率と前記第２充電率との差に基づいて得られる補正変数Δｄ、定数ｋとして、前記設定暗電流をΔｄ^２×ｋの補正項を用いて補正する。

第２態様の充電率推定装置では、補正変数Δｄのみを用いて設定暗電流を一度に補正した場合に比べて、補正１回当たりの補正量は小さくなるものの、複数回の補正が行われた場合の補正値の変動を小さく抑えることができる。つまり、補正が複数回行われた場合に、設定暗電流が徐々に補正されていくので、推定された充電率の変動を抑制することができる。

本発明によれば、停車後の車両起動時における車載電池の充電率の推定精度を高めることができる充電率推定装置を得ることができる。

本実施形態に係る充電率推定装置が適用された車両の主な構成を示すブロック図である。図１に示される充電率推定装置、給電部及び補機部の具体的な構成を示すブロック図である。図１に示される充電率推定装置の機能構成の例を示すブロック図である。図１に示される給電部におけるＳＯＣとＯＣＶとの関係を示すグラフである。図１に示される充電率推定装置を用いたＳＯＣ推定処理の前半部分の流れを示すフローチャートである。図１に示される充電率推定装置を用いたＳＯＣ推定処理の後半部分の流れを示すフローチャートである。図１に示される車両１０における前回停車時から今回起動時までの各時点及び各期間における各パラメータの値を示す表である。図７に示された各時点におけるＳＯＣを示すグラフである。

〔全体構成〕
図１には、本実施形態に係る充電率推定装置３０が適用された車両１０の一部の構成がブロック図として示されている。車両１０は、補機部１２と、モニタ１８と、給電部２０と、充電率推定装置３０とを含んで構成されている。給電部２０に対しては、図示されない充電スタンドからの充電が可能となっている。

以後の説明において、「ＥＣＵ」とは、Electronic Control Unitを意味する。「ＤＤＣ」とは、ＤＣ／ＤＣコンバータを意味しており、直流電圧を異なる大きさの直流電圧に変換するものである。「ＣＰＵ」とは、Central Processing Unitを意味する。「ＲＯＭ」とは、Read Only Memoryを意味する。「ＲＡＭ」とは、Random Access Memoryを意味する。「ＡＣＴ」とは、actuatorを意味する。

「ＳＯＣ」とは、後述する補機バッテリ２４（図２参照）の充電率（State of Charge）を意味する。ＳＯＣは、測定時点の充電容量Ｑａ〔単位Ａｈ（アンペアアワー）〕とし、最大の充電容量を満充電容量Ｑｆ〔単位Ａｈ〕として、以下の（１）式を用いて算出される。ＳＯＣ（充電率）の単位は％である。放電容量ΔＱ〔単位Ａｈ〕は、消費された（減少した）電気容量を意味しており、消費された電流量×放電された時間で求められる。

「ＯＣＶ」とは、補機バッテリ２４の開回路電圧（Open Circuit Voltage）を意味する。つまり、ＯＣＶは、対象となる回路に通電されていない状態における補機バッテリ２４の端子間電圧を意味する。

＜補機部＞
図２に示される補機部１２は、一例として、ＡＣＴ部１３と、灯火部１４と、空調部１５とを含んで構成されており、車両１０の走行を間接的に補助する。ＡＣＴ部１３は、図示されないモータやソレノイドを含んで構成されている。灯火部１４は、図示されないランプや室内灯を含んで構成されている。空調部１５は、ヒータ及びクーラとしての機能を有する。

＜モニタ＞
図１に示されるモニタ１８は、一例として、図示されないタッチパネルを含んで構成されており、車両１０の各種の情報が表示されるように構成されている。また、モニタ１８では、タッチパネルが操作されることで、車両１０の各種の設定が可能となっている。

＜給電部＞
図２に示される給電部２０は、高圧バッテリ２２と、車載電池の一例としての補機バッテリ２４と、ＤＤＣ２６とを含んで構成されている。また、給電部２０における給電は、一例として、後述するＥＣＵ３２により制御されるようになっている。

高圧バッテリ２２とＤＤＣ２６とは、配線２３を介して接続されている。ＤＤＣ２６は、配線２７を介して補機部１２、モニタ１８（図１参照）及び充電率推定装置３０に接続されている。補機バッテリ２４は、配線２７に接続されている。ＤＤＣ２６では、高圧バッテリ２２から供給される電力が降圧される。ＤＤＣ２６により降圧された電力、あるいは補機バッテリ２４から供給された電力は、補機部１２、モニタ１８及び充電率推定装置３０に給電されるようになっている。高圧バッテリ２２と補機バッテリ２４との切り替えは、図示されないリレースイッチが切り替えられることで行われる。

（補機バッテリにおける相関特性）
図４には、補機バッテリ２４（図２参照）のＳＯＣ（充電率）とＯＣＶ（開回路電圧）との相関特性の一例として、グラフＧが示されている。グラフＧは、横軸をＳＯＣ〔単位％〕、縦軸をＯＣＶ〔単位Ｖ〕として示されている。また、グラフＧは、ＳＯＣに対するＯＣＶの変化率（以後、変化率Ｒと称する）が所定の第１領域Ａ１と、第１領域Ａ１よりも変化率Ｒが大きい第２領域Ａ２とを有する。なお、変化率Ｒ〔単位Ｖ／％〕の図示は省略する。

本実施形態では、一例として、０＜Ｒ≦２〔ｍＶ／％〕となる領域が、変化率Ｒが所定の第１領域Ａ１として、後述するＥＣＵ３２（図２参照）に設定されている。さらに、２＜Ｒ〔ｍＶ／％〕となる領域が、変化率Ｒの大きい第２領域Ａ２として、ＥＣＵ３２に設定されている。

第１領域Ａ１は、一例として、第１領域Ａ１ａ及び第１領域Ａ１ｂを有する。第２領域Ａ２は、一例として、第２領域Ａ２ａ、第２領域Ａ２ｂ及び第２領域Ａ２ｃを有する。そして、これらは、ＳＯＣの小さい側から大きい側へ向けて、第２領域Ａ２ａ、第１領域Ａ１ａ、第２領域Ａ２ｂ、第１領域Ａ１ｂ、第２領域Ａ２ｃの順で並んでいる。グラフＧでは、一例として、第１領域Ａ１ａがＳＯＣ＝４０％からＳＯＣ＝６０％までの領域となっており、第１領域Ａ１ｂがＳＯＣ＝７０％からＳＯＣ＝９２％程度までの領域となっている。なお、第１領域Ａ１におけるＳＯＣの境界値は、本実施形態とは異なる値となっていてもよい。

グラフＧにおいて、第１領域Ａ１ａと対応するＯＣＶをＶ０〔Ｖ〕とする。また、第１領域Ａ１ｂと対応するＯＣＶをＶ１〔Ｖ〕とする。Ｖ０＜Ｖ１となっている。換言すると、グラフＧを用いてＯＣＶからＳＯＣを求める場合において、第１領域Ａ１では、１つのＯＣＶ（Ｖ０又はＶ１）から、１つのＳＯＣが一義的に定まらないようになっている。一方、第２領域Ａ２では、１つのＯＣＶから１つのＳＯＣが一義的に定まるようになっている。

〔要部構成〕
次に、充電率推定装置３０について説明する。

図１に示される充電率推定装置３０は、ＥＣＵ３２と、イグニッションセンサ３８と、タイマ３９と、監視部４２とを有する。そして、充電率推定装置３０は、車両１０の車両起動時の充電率を推定する。

＜ＥＣＵ＞
ＥＣＵ３２は、ＣＰＵ３３、ＲＯＭ３４、ＲＡＭ３５、ストレージ３６を有する。そして、ＥＣＵ３２、イグニッションセンサ３８、タイマ３９、監視部４２、補機部１２、モニタ１８及び給電部２０は、バス３１を介して相互に通信可能に接続されている。

ＣＰＵ３３は、一例として、充電率推定プログラムを含む各種プログラムを実行したり、給電部２０の各部の作動を制御する。即ち、ＣＰＵ３３は、ＲＯＭ３４又はストレージ３６からプログラムを読み出し、ＲＡＭ３５を作業領域としてプログラムを実行する。そして、ＣＰＵ３３は、ＲＯＭ３４又はストレージ３６に記録されているプログラムに従って、上記各構成の制御及び各種の演算処理等を行う。

ＲＯＭ３４は、各種プログラム及び各種データを格納する。ＲＡＭ３５は、作業領域として一時的にプログラム又はデータを記憶する。ストレージ３６は、一例として、ｆｌａｓｈＲＯＭにより構成され、オペレーティングシステムを含む各種プログラム、及び各種データを格納する。

＜イグニッションセンサ＞
イグニッションセンサ３８は、図示されないイグニッションスイッチのＯＮ状態及びＯＦＦ状態を検出する。つまり、イグニッションセンサ３８は、車両１０の起動（ＯＮ）及び停車（ＯＦＦ）を検出する車両状態検出部の一例である。イグニッションセンサ３８において検出された車両１０の起動及び停車の情報は、ＥＣＵ３２に送られるようになっている。

＜タイマ＞
タイマ３９は、イグニッションセンサ３８において、車両１０の停車が検出された時点から、車両１０の次回の起動が検出される時点までの経過時間Δｔ〔単位：時間〕を計測する。タイマ３９において計時された経過時間Δｔの情報は、ＥＣＵ３２に送られるようになっている。

＜監視部＞
図２に示されるように、監視部４２は、一例として、電圧センサ４４と、温度センサ４６とを有する。電圧センサ４４は、補機バッテリ２４の図示されない端子間のＯＣＶを測定する。電圧センサ４４によって測定されたＯＣＶの情報は、ＥＣＵ３２に送られるようになっている。なお、電圧センサ４４による測定が行われる時点は、ＥＣＵ３２によって決定される。温度センサ４６は、補機バッテリ２４の温度を測定する。温度センサ４６によって測定された温度の情報は、ＥＣＵ３２に送られるようになっている。

〔機能構成〕
充電率推定装置３０におけるＥＣＵ３２は、補機バッテリ２４のＳＯＣを推定する充電率推定プログラムを実行する際に、上記のハードウェア資源を用いて、各種の機能を実現する。ＥＣＵ３２が実現する機能構成について説明する。なお、既述の各構成については、図１又は図２を参照するものとして、個別の図番の記載を省略する。

図３に示されるように、ＥＣＵ３２は、機能構成として、記憶部５２、測定部５４、計時部５６及び推定部５８を有する。各機能構成は、ＥＣＵ３２のＣＰＵ３３が、ＲＯＭ３４又はストレージ３６に記憶されたプログラム、情報（データ）を読み出し、実行することにより実現される。

＜記憶部＞
記憶部５２は、ストレージ３６を含んで構成されている。また、記憶部５２は、車両１０の停車中において補機バッテリ２４に流れる電流として設定された設定暗電流Ｉ〔単位Ａ（アンペア）〕と、車両起動前の最後の停車時の第１充電率Ｓａ（ＳＯＣ）とを記憶する。なお、設定暗電流Ｉ及び第１充電率Ｓａの図示は省略する。

車両１０の停車中とは、イグニッションセンサ３８においてＯＦＦ（停車）が検出された時点から、イグニッションセンサ３８においてＯＮ（起動）が検出された時点までの期間を意味する。車両起動前の最後の停車時とは、車両１０の起動検出時よりも前の期間中において、該起動検出時と車両１０の停車時との時間差が最も短い停車時を意味する。設定暗電流Ｉの初期値は、車両１０の出荷前に予め設定された設計値とされている。また、設定暗電流Ｉは、後述する推定部５８によって更新（書き替え）される。

＜測定部＞
測定部５４は、電圧センサ４４を含んで構成されている。そして、測定部５４は、イグニッションセンサ３８においてＯＮが検出された時点の補機バッテリ２４のＯＣＶを測定する。つまり、測定部５４は、車両１０が起動される度に、起動時のＯＣＶを測定するようになっている。測定されたＯＣＶの情報は、記憶部５２に記憶されるようになっている。

＜計時部＞
計時部５６は、タイマ３９を含んで構成されている。そして、計時部５６は、車両１０の停車時（時点ｔａとする）から車両１０の起動時（車両起動時：時点ｔｂとする）までの経過時間Δｔを計測する。Δｔ〔時間〕＝ｔｂ−ｔａで求められる。計時された経過時間Δｔの情報は、記憶部５２に記憶されるようになっている。

＜推定部＞
推定部５８は、第２充電率Ｓｂ及び第３充電率Ｓｃを求めるように構成されている。以下、第２充電率Ｓｂ及び第３充電率Ｓｃの求め方について説明する。なお、第２充電率Ｓｂ及び第３充電率Ｓｃの図示は省略する。

第２充電率Ｓｂは、第１充電率Ｓａ、設定暗電流Ｉ、及び経過時間Δｔに基づいて得られるＳＯＣである。具体的には、第２充電率Ｓｂは、補機バッテリ２４の満充電容量をＱｆとして、以下の（２）式を用いて算出される。

第３充電率Ｓｃは、グラフＧ（図４参照）とＯＣＶとに基づいて得られるＳＯＣである。具体的には、グラフＧにおいて、該ＯＣＶに対応するＳＯＣを得る。なお、第３充電率Ｓｃが１つのＯＣＶに対して一義的に決まるのは、ＯＣＶがグラフの第２領域Ａ２（図４参照）内に存在する場合である。

ここで、推定部５８は、車両１０の車両起動時において、測定部５４で測定されたＯＣＶがグラフＧの第２領域Ａ２内の値をとる場合に、第２充電率Ｓｂが第３充電率Ｓｃに近づくように、記憶部５２に記憶された設定暗電流Ｉを更新するように構成されている。換言すると、差分ΔＳ（＝Ｓｂ−Ｓｃ）が０に近づくように、設定暗電流Ｉが補正される。なお、差分ΔＳを電流値に換算したものを、設定暗電流Ｉを補正するための補正変数Δｄと称する。つまり、補正変数Δｄは、（３）式を用いて算出される。補正変数Δｄの単位はＡ（アンペア）である。

本実施形態では、一例として、推定部５８が、補正変数Δｄ及び予め設定された定数ｋ〔単位１／Ａ（アンペア分の１）〕からなる補正項を用いて、設定暗電流Ｉを（４）式又は（５）式により補正した設定暗電流Ｉｚとしてから、記憶部５２の設定暗電流Ｉを新しい設定暗電流Ｉｚ〔単位Ａ（アンペア）〕に更新するように構成されている。また、本実施形態では、一例として、（６）式により得られる誤差ΔＥ〔単位％〕が＋５％以上の場合に（４）式が用いられ、誤差ΔＥが−５％以下の場合に（５）式が用いられるようになっている。なお、（６）式において、ΔＱ１＝（Ｓａ−Ｓｃ）×Ｑｆ／１００で求められる。また、ΔＱ２＝Ｉ×Δｔで求められる。

さらに、推定部５８は、次回以降の車両起動時において、測定部５４で測定されたＯＣＶが第１領域Ａ１内の値をとる場合に、補機バッテリ２４の充電率Ｓｄを第１充電率Ｓａ、設定暗電流Ｉ、及び経過時間Δｔに基づいて推定するように構成されている。具体的には、（２）式においてＳｂ＝Ｓｄとして演算することで、充電率Ｓｄを推定するように構成されている。

〔作用及び効果〕
次に、本実施形態の充電率推定装置３０の作用について説明する。

図７には、車両１０（図１参照）の前回停車時ｔ１、前回停車期間、前回起動時ｔ２、今回停車時ｔ３、今回停車期間、及び今回起動時ｔ４の各時点及び各期間について、各パラメータの値がまとめて示されている。各パラメータは、一例として、記憶されたＳＯＣ、測定されたＯＣＶ、グラフ上のＳＯＣ、設定暗電流、停車から起動までの経過時間、及び演算による推定ＳＯＣとなっている。

記憶されたＳＯＣとは、記憶部５２（図３参照）に記憶されたＳＯＣを意味する。記憶されたＳＯＣの一例として、Ｓ１、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５〔％〕が示されている。測定されたＯＣＶとは、測定部５４（図３参照）によって測定されたＯＣＶを意味する。測定されたＯＣＶの一例として、前回起動時ｔ２におけるＶ１〔Ｖ〕と、今回起動時ｔ４におけるＶ２〔Ｖ〕とが示されている。グラフ上のＳＯＣとは、グラフＧ（図４参照）とＯＣＶとから求められる（算出される）ＳＯＣを意味する。グラフＧ上のＳＯＣの一例として、前回起動時ｔ２におけるＳ３〔％〕が示されている。

設定暗電流とは、記憶部５２に記憶（設定）された補機バッテリ２４（図１参照）の暗電流を意味する。設定暗電流の一例として、Ｉａ〔Ａ〕及びＩｂ〔Ａ〕が示されている。設定暗電流Ｉａから設定暗電流Ｉｂへの更新は、前回起動時ｔ２において行われている。前回停車時ｔ１から前回起動時ｔ２までの経過時間はΔｔ１〔時間〕となっており、今回停車時ｔ３から今回起動時ｔ４までの経過時間はΔｔ２〔時間〕となっている。演算による推定ＳＯＣとは、既述の（２）式を用いた演算によって推定されるＳＯＣを意味する。前回起動時ｔ２の推定ＳＯＣはＳ２〔％〕となっており、今回起動時ｔ４の推定ＳＯＣはＳ５〔％〕となっている。

図８には、前回停車時ｔ１から今回起動時ｔ４までの各時点におけるＳＯＣ（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５）が示されている。なお、図８に示されたＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４及びＳ５は、一例であり、これらの大小関係が本実施形態とは異なっていてもよい。

図７に示されるように、充電率推定装置３０（図２参照）では、前回停車時ｔ１から前回起動時ｔ２までの間に得られた各パラメータを用いて前回起動時ｔ２に設定暗電流ＩａがＩｂに更新される。さらに、充電率推定装置３０では、該更新された設定暗電流Ｉｂを用いて、今回起動時ｔ４のＳＯＣ（Ｓ５）が推定される。なお、前回起動時ｔ２において、測定されたＯＣＶ（Ｖ１）は、第２領域Ａ２（図４参照）内の値をとっているものとする。また、今回起動時ｔ４において、測定されたＯＣＶ（Ｖ２）は、第１領域Ａ１（図４参照）内の値をとっているものとする。

次に、充電率推定装置３０の具体的な作用を説明する。なお、車両１０及び充電率推定装置３０の各構成については、図１又は図２を参照するものとして、個別の図番の記載を省略する。また、グラフＧについては、図４を参照する。さらに、各時点における各パラメータについては、図７及び図８を参照する。

図５及び図６は、ＥＣＵ３２による充電率推定処理の流れを示すフローチャートである。図５には、フローチャートの前半部分が示されている。図６には、フローチャートの後半部分が示されている。ＥＣＵ３２では、ＣＰＵ３３がＲＯＭ３４又はストレージ３６から充電率推定処理プログラムを読み出して、ＲＡＭ３５に展開して実行することにより、補機バッテリ２４の充電率推定処理が行われる。

ステップＳ１０において、ＣＰＵ３３は、イグニッションセンサ３８のＯＮ、ＯＦＦを判定する。イグニッションセンサ３８がＯＮの場合（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）、ステップＳ１２に移行する。イグニッションセンサ３８がＯＦＦの場合（ステップＳ１０：Ｎｏ）、ステップＳ１０を繰り返す。

ステップＳ１２において、タイマ３９が、イグニッションセンサＯＦＦからイグニッションセンサＯＮまでの経過時間Δｔを計測する。この経過時間Δｔの情報は、ＣＰＵ３３によって取得される。なお、この時点でのΔｔをΔｔ１とする。そして、ステップＳ１４に移行する。

ステップＳ１４において、ＣＰＵ３３は、記憶部５２に記憶された設定暗電流Ｉを読み出す。なお、この時点での設定暗電流Ｉを設定暗電流Ｉａとする。そして、ステップＳ１６に移行する。

ステップＳ１６において、ＣＰＵ３３は、イグニッションセンサ３８がＯＦＦとされた時点ｔ１（車両１０の起動前の最後の停車時）のＳＯＣ（＝Ｓ１）を記憶部５２から読み出す。充電率Ｓ１は、第１充電率Ｓａに相当する。そして、ステップＳ１８に移行する。

ステップＳ１８において、ＣＰＵ３３は、測定部５４において測定されたＯＣＶ（＝Ｖ１）を取得する。なお、ＯＣＶの取得は、測定部５４から直接行ってもよいし、記憶部５２から行ってもよい。そして、ステップＳ２０に移行する。

ステップＳ２０において、ＣＰＵ３３は、ＯＣＶ（＝Ｖ１）がグラフＧの第２領域Ａ２内の値をとるか否かを判定する。ＯＣＶが第２領域Ａ２内の値をとる場合（ステップＳ２０：Ｙｅｓ）、ステップＳ２２に移行する。ＯＣＶが第１領域Ａ１内の値をとる場合（ステップＳ２０：Ｎｏ）、ステップＳ４６に移行する。

ステップＳ２２において、ＣＰＵ３３は、ＯＣＶ（＝Ｖ１）とグラフＧとからＳＯＣ（＝Ｓ３）を算出する。充電率Ｓ３は、第３充電率Ｓｃに相当する。算出されたＳＯＣの値は、記憶部５２に記憶される。そして、ステップＳ２４に移行する。

ステップＳ２４において、ＣＰＵ３３は、（２）式を用いて、Ｓａ＝Ｓ１、Ｓｂ＝Ｓ２、Ｉ＝Ｉａ、Δｔ＝Δｔ１として、充電率Ｓ２を算出する。充電率Ｓ２は、第２充電率Ｓｂに相当する。さらに、ＣＰＵ３３は、経過時間Δｔ１の期間中の補機バッテリ２４の放電容量ΔＱ１〔Ａｈ〕を算出する。具体的には、ΔＱ１＝（Ｓ２−Ｓ３）×Ｑｆ／１００の演算式を用いて、ΔＱ１が算出される。そして、ステップＳ２６に移行する。

ステップＳ２６において、ＣＰＵ３３は、経過時間Δｔ１の期間中の補機バッテリ２４の推定放電容量ΔＱ２〔Ａｈ〕を算出する。具体的には、ΔＱ２＝Ｉａ×Δｔ１の演算式を用いて、ΔＱ２が算出される。そして、ステップＳ２８に移行する。

ステップＳ２８において、ＣＰＵ３３は、ΔＱ１、ΔＱ２及び既述の（６）式を用いて誤差ΔＥ〔％〕を算出すると共に、誤差ΔＥが＋５％以上であるか否かを判定する。誤差ΔＥが＋５％以上の場合（ステップＳ２８：Ｙｅｓ）、ステップＳ３０に移行する。誤差ΔＥが＋５％よりも小さい場合（ステップＳ２８：Ｎｏ）、ステップＳ３４に移行する。

ステップＳ３０において、ＣＰＵ３３は、（３）式を用いて、Ｓｂ＝Ｓ２、Ｓｃ＝Ｓ３、Δｔ＝Δｔ１として、補正変数Δｄを算出する。なお、この場合の補正変数Δｄを、補正変数Δｄ（＋）として区別する。そして、ステップＳ３２に移行する。

ステップＳ３２において、ＣＰＵ３３は、（４）式を用いて、Δｄ＝Δｄ（＋）、Ｉ＝Ｉａ、Ｉｚ＝Ｉｂとして、設定暗電流Ｉｂを算出する。換言すると、ＣＰＵ３３は、設定暗電流Ｉａを設定暗電流Ｉｂに補正する。そして、ステップＳ４０に移行する。

ステップＳ３４において、ＣＰＵ３３は、得られた誤差ΔＥが−５％以下であるか否かを判定する。誤差ΔＥが−５％以下の場合（ステップＳ３４：Ｙｅｓ）、ステップＳ３６に移行する。誤差ΔＥが−５％よりも大きい場合（ステップＳ３４：Ｎｏ）、ステップＳ４２に移行する。つまり、−５％＜ΔＥ＜＋５％の場合は、ステップＳ４２に移行する。

ステップＳ３６において、ＣＰＵ３３は、（３）式を用いて、Ｓｂ＝Ｓ２、Ｓｃ＝Ｓ３、Δｔ＝Δｔ１として、補正変数Δｄを算出する。なお、この場合の補正変数Δｄを、補正変数Δｄ（−）として区別する。そして、ステップＳ３８に移行する。

ステップＳ３８において、ＣＰＵ３３は、（５）式を用いて、Δｄ＝Δｄ（−）、Ｉ＝Ｉａ、Ｉｚ＝Ｉｂとして、設定暗電流Ｉｂを算出する。換言すると、ＣＰＵ３３は、設定暗電流Ｉａを設定暗電流Ｉｂに補正する。そして、ステップＳ４０に移行する。

ステップＳ４０において、ＣＰＵ３３は、誤差ΔＥが目標範囲（絶対値で５％よりも小さい範囲）に入っていないと判断して、目標精度達成フラグをＯＦＦとする。目標達成フラグＯＦＦの情報は、記憶部５２に記憶される。そして、ステップＳ４４に移行する。

ステップＳ４２において、ＣＰＵ３３は、誤差ΔＥが目標範囲（絶対値で５％よりも小さい範囲）に入っていると判断して、目標精度達成フラグをＯＮとする。目標達成フラグＯＮの情報は、記憶部５２に記憶される。そして、ステップＳ４４に移行する。

ステップＳ４４において、ＣＰＵ３３は、得られた設定暗電流Ｉｂを記憶部５２に記憶させる。換言すると、ＣＰＵ３３は、設定暗電流Ｉａを設定暗電流Ｉｂ〔Ａ〕に更新する。そして、ステップＳ４８に移行する。

ステップＳ４６において、Ｓａ＝Ｓ４〔％〕であり、Δｔ＝Δｔ２〔時間〕であったとする。ここで、ＣＰＵ３３は、（２）式を用いて、Ｓｂ＝Ｓ５〔％〕、Ｉ＝Ｉｂとして、推定ＳＯＣとしての充電率Ｓ５を算出する。そして、ステップＳ４８に移行する。

ステップＳ４８において、ＣＰＵ３３は、イグニッションセンサ３８のＯＮ、ＯＦＦを判定する。イグニッションセンサ３８がＯＮの場合（ステップＳ４８：Ｙｅｓ）、ステップＳ５０に移行する。イグニッションセンサ３８がＯＦＦの場合（ステップＳ４８：Ｎｏ）、ステップＳ４８を繰り返す。

ステップＳ５０において、ＣＰＵ３３は、得られた充電率Ｓ５を記憶部５２に記憶させる。そして、プログラムを終了する。

以上、説明したように、充電率推定装置３０において充電率（ＳＯＣ）が推定される補機バッテリ２４は、ＳＯＣとＯＣＶとのグラフＧにおいて、第１領域Ａ１と、第２領域Ａ２とを有する。ここで、車両起動時において、ＯＣＶが第２領域Ａ２内の値をとる場合に、推定部５８は、第２充電率Ｓｂが第３充電率Ｓｃに近づくように、記憶部５２に記憶された設定暗電流Ｉを更新する。換言すると、ＯＣＶから一義的に充電率を決めることが可能となる第２領域Ａ２の相関特性に基づいて、設定暗電流Ｉが補正される。

そして、次回以降の車両起動時において、ＯＣＶが第１領域Ａ１内の値をとる場合に、推定部５８は、補機バッテリ２４の充電率を、第１充電率Ｓａ、更新（補正）された設定暗電流Ｉ、及び経過時間Δｔに基づいて推定する。このように、第２領域Ａ２の相関特性に基づいて設定暗電流Ｉを補正しておき、ＯＣＶが第１領域Ａ１内の値をとる場合に、補正した設定暗電流Ｉを用いて補機バッテリ２４の充電率を推定する。これにより、放電電流の計測に補機バッテリ２４の電力が消費されることがなくなり、且つ電流の計測誤差が含まれなくなるので、停車後の車両起動時における補機バッテリ２４の充電率の推定精度を高めることができる。

また、充電率推定装置３０では、補正変数Δｄのみを用いて設定暗電流Ｉを一度に補正した場合に比べて、補正１回当たりの補正量は小さくなるものの、複数回の補正が行われた場合の補正値の変動を小さく抑えることができる。例えば、Δｄがミリアンペアのオーダ（桁数）の場合には、設定暗電流ＩからΔｄを引いた場合の補正量よりも、設定暗電流ＩからΔｄ^２に定数ｋを乗じたものを引いた場合の補正量の方が小さくなる。つまり、補正が複数回行われた場合に、設定暗電流Ｉが徐々に補正されていくので、推定された充電率の変動を抑制することができる。

＜変形例＞
本発明は、上記の実施形態に限定されない。以下、変形例について説明する。なお、上記の実施形態の構成と基本的に同一の構成については、同一の符号を付与してその説明を省略する。

充電率推定装置３０は、各種の情報を受け付ける受付部を１つの構成部位として有していてもよい。また、充電率推定装置３０は、定数ｋ及び補正変数Δｄからなる補正項を用いて設定暗電流Ｉを補正するものに限らず、Ｉｚ＝Ｉ−Δｄの演算式を用いて補正を行うものであってもよい。換言すると、ΔＳ＝０となる設定暗電流Ｉを求めてもよい。

温度センサ４６により測定された温度に対応する補正係数の表を予め記憶部５２に設定しておき、上記の各パラメータを該補正係数を用いて補正してもよい。

ステップＳ４０の目標達成フラグＯＦＦの工程、及びステップＳ４２の目標達成フラグＯＮの工程は、省略してもよい。

誤差ΔＥの目標精度範囲は、絶対値で０％以上且つ５％よりも小さい範囲に限らない。換言すると、誤差ΔＥの目標精度範囲の境界値は、５％に限らず、他の値であってもよい。

グラフＧを用いて得られたＳＯＣ、推定により得られたＳＯＣを、モニタ１８に表示させてもよい。つまり、モニタ１８を、車両１０の乗員に対してＳＯＣの状態を報知する報知部として利用してもよい。該報知部の他の例としては、スピーカを用いた音声による報知がある。

ＳＯＣとＯＣＶの相関特性としてのグラフにおいて、第１領域Ａ１は、１つ、あるいは３つ以上の複数あってもよい。該グラフにおいて、第２領域Ａ２は、１つ、２つ、あるいは４つ以上の複数あってもよい。

変化率Ｒの境界値は、２〔ｍＶ／％〕以外の値で設定されていてもよい。

停車中に補機バッテリ２４が交換されて、ＳＯＣが満充電状態となった場合には、次回停車時から改めて補正を行えばよい。

なお、上記各実施形態でＣＰＵ３３がソフトウェア（プログラム）を読み込んで実行した電力制御処理を、ＣＰＵ３３以外の各種のプロセッサが実行してもよい。この場合のプロセッサとしては、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等の製造後に回路構成を変更可能なＰＬＤ（Programmable Logic Device）、及びＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路等が例示される。また、電力制御処理を、これらの各種のプロセッサのうちの１つで実行してもよいし、同種又は異種の２つ以上のプロセッサの組み合わせ（例えば、複数のＦＰＧＡ、及びＣＰＵとＦＰＧＡとの組み合わせ等）で実行してもよい。これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造は、より具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路である。

また、上記各実施形態では、充電率推定プログラムがＲＯＭ３４またはストレージ３６に予め記憶（インストール）されている態様を説明したが、これに限定されない。プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory）、ＤＶＤ−ＲＯＭ（Digital Versatile Disk Read Only Memory）、及びＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ等の記録媒体に記録された形態で提供されてもよい。また、電力制御プログラムは、ネットワークを介して外部装置からダウンロードされる形態としてもよい。

１０車両
２４補機バッテリ（車載電池の一例）
３０充電率推定装置
５２記憶部
５４測定部
５６計時部
５８推定部
Ａ１第１領域
Ａ２第２領域
Ｇグラフ（相関特性の一例）
Ｉ設定暗電流
ｋ定数
ＯＣＶ開回路電圧
Ｒ変化率
Ｓａ第１充電率
Ｓｂ第２充電率
Ｓｃ第３充電率
ＳＯＣ充電率
Δｄ補正変数

Claims

充電率と開回路電圧との相関特性において、該充電率に対する該開回路電圧の変化率が所定の第１領域と、該第１領域よりも該変化率が大きい第２領域とを有する車載電池について、車両起動時の充電率を推定する充電率推定装置であって、
停車中において前記車載電池に流れる電流として設定された設定暗電流と、車両起動前の最後の停車時の第１充電率と、を記憶する記憶部と、
前記開回路電圧を測定する測定部と、
停車時から車両起動時までの経過時間を計測する計時部と、
車両起動時において、前記測定部で測定された前記開回路電圧が前記第２領域内の値をとる場合に、前記第１充電率、前記設定暗電流、及び前記経過時間に基づいて得られた第２充電率が、前記相関特性と前記開回路電圧とに基づいて得られた第３充電率に近づくように、前記記憶部に記憶された前記設定暗電流を更新し、且つ次回以降の車両起動時において、前記測定部で測定された前記開回路電圧が前記第１領域内の値をとる場合に、前記車載電池の充電率を前記第１充電率、前記設定暗電流、及び前記経過時間に基づいて推定する推定部と、
を有する前記充電率推定装置。
前記推定部は、前記第３充電率と前記第２充電率との差に基づいて得られる補正変数Δｄ、定数ｋとして、前記設定暗電流をΔｄ^２×ｋの補正項を用いて補正する請求項１に記載の充電率推定装置。