JP3009023B2 - 電池残存容量測定方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電池残存容量測定方法及
びその装置に関し、特に、残存容量の表示に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に電気自動車のバッテリーの現在の
残存容量を求める場合は、現在の容量を算出し、予め予
測したバッテリーの総容量からこの現在の容量を減算し
て求める。このため、バッテリーの総容量の算出は重要
であり、バッテリーの劣化、温度、バッテリーの種類に
よる放電のばらつき等を考慮する必要がある。

【０００３】この総容量を算出する方法においては、走
行中の現在の電圧及び電流等から容量が０になるまでの
放電特性を予測し、この予測した放電特性に基づいてバ
ッテリーの総容量を求める方法もある。

【０００４】しかしこの方法は総容量を、回帰直線等を
用いて推定しているため算出精度に疑問があるし、例
え、それを補正しようとしても学習機能等の複雑な演算
が必要となる。

【０００５】そこで、概略、図５のフローチャートに示
すように、１ｍｓｅｃ毎にバッテリーからの放電電流値
Ｉと電圧値Ｖを測定して読み（Ｓ５０１）、１ｍｓｅｃ
の放電電流値と電圧値からなるデータを１００個集めて
平均して記憶し（Ｓ５０３）、この平均化された電圧と
電流（以下ちりばりデータという）を１００個集めて相
関係数を求め、強い負の相関を示しているとき、１００
個のちりばりデータに基づいた近似直線（Ｙ＝ａＸ＋ｂ
Ｙ：電流 Ｘ：電圧）を求め、この式のＹに任意の値
を代入することによって、電圧Ｘを特定し、この電圧を
現在の残存容量に対応する値として表示していた。

【０００６】また、走行中において、電圧の変化量が容
量によって大きく変化した状態が必要な場合は、大きい
電流値に設定し、また放電終止電圧に達したかどうかを
知りたいときは、例えば７Ａ程度をＹとして設定してい
た。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ドライ
バーにとっては、バッテリーの電圧よりも、残存容量で
示されたほうが、後どのくらい走行可能かを知る上で感
覚的に分かりやすいものである。

【０００８】ところが、バッテリーの総容量が分からな
いため、例え電圧が特定できたとしても残存容量を知る
ことが困難であるという問題点があった。

【０００９】また、残存容量の算出においては、放電の
ばらつき、劣化、温度等による影響を考慮しなければな
らないので、プログラムが複雑化するとい問題点があっ
た。

【００１０】さらに、相関関係は、一般にバッテリーの
電流と電圧の不要成分を除去するフィルタの設定値によ
るところが大きいものであるから、この設定値がばらつ
いたりした場合は得られた電圧の精度はよくないし、数
値で表示した場合においては精度に問題がある値である
上に過去の状況が分からないので、表示された残存容量
から確かな残存容量をドライバーが推定するのは困難で
あるという問題点があった。

【００１１】本発明は以上の問題点を解決するためにな
されたもので、簡単な構成で残存容量を知らせることが
できる電池残存容量測定方法及びその装置を得ることを
目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる電池残存
容量測定方法は、電源の供給に伴って、負荷に接続され
ている電池から流れる電流及び電圧を収集し、収集した
複数の電流と電圧とから近似直線関数を求めて、前記電
池の容量電圧を求める電池残存容量測定方法において、
電流、電圧及びその収集時間に基づいて、収集時間まで
の電池の放出量を求め、この放出量が所定量になったと
き、容量電圧を求めさせた後に、この容量電圧と所定量
になったときの時間に対応する表示器のドット座標を点
滅させる。

【００１３】本発明に係わる電池残存容量測定装置は、
図１に示すように、負荷１に接続されている電池２から
流れる電流を検出する電流センサ３及び電圧を検出する
電圧センサ４を有し、電源が供給されたとき電流及び電
圧を収集し、収集した複数の電流と電圧とから近似直線
関数を求めて、電池の容量電圧を求めて表示器１２に表
示する電池残存容量測定装置において、電流、電圧及び
その収集時間に基づいて、収集時間までの電池の放出量
を求め、放出量が負荷が変動していると判定できる所定
量になったとき、容量電圧を求めさせる放出量判定部７
と、容量電圧が求められる毎に、表示器１２の座標軸に
対応する座標を求め、求めた座標のドットを点滅させる
座標変換部１０とを備えたものである。

【００１４】また、表示器１２のドットが点滅される毎
に、表示器１２の電圧軸の電圧を読み、終止電圧のとき
は、表示器１２に零を表示させる放電終止判定部１１と
を備えたものである。

【００１５】

【作用】本発明の電池残存容量測定方法においては、電
源の供給に伴って所定時間当たりの電池から負荷に流れ
る放出量が求められ、この放出量が所定量になったと
き、複数収集した電池の電流と電圧に基づいた近似直線
から電池の容量電圧が特定される。そして、この容量電
圧と、所定量になったときの時間に対応する表示器のド
ット座標が点滅されるので、電池の放電特性が自動的に
プロットされていくことになる。

【００１６】本発明に係わる電池残存容量測定装置は、
電源が供給されたとき、電圧−電流変化傾向算出部５が
電流センサ３及び電圧センサ４からの電流及び電圧を収
集する。 このとき、放出量算出部７により、その収集
時間に基づいた電池の放出量が求められ、放出量が負荷
が変動していると判定できる所定量になったとき、電圧
−電流近似直線算出部に近似直線を求めさせ、残存容量
算出部９により、この近似直線に基づいた容量電圧が求
められ、座標変換部１０により、表示器の座標軸に対応
する容量電圧の座標が求められて、その座標のドットが
点滅させる。

【００１７】また、放電終止判定部１１により、表示器
１２のドットが点滅される毎に、表示器１２の電圧軸の
電圧が読込まれ、この電圧が終止電圧のときは、表示器
１２に零が表示される。

【００１８】

【実施例】実施例では、電気自動車に搭載されたバッテ
リーの残存容量を測定する場合に本発明の電池残存容量
測定装置を用いた例とし、開路とは、負荷が閉じられて
いない状態として説明する。

【００１９】図２は実施例の概略構成図である。図にお
いて、１〜１２は図１と同様なものであるが、説明をさ
らに加える。１はバッテリー３に接続された電気自動車
負荷（例えばモータ）、２は電気自動車負荷１に接続さ
れたメインバッテリー、３は電気自動車負荷（以下単に
負荷という）に流れる電流を非接触で検出する電流セン
サ、４はメインバッテリー２の端子電圧を非接触で検出
する電圧センサーである。

【００２０】１２はＬＣＤである。ＬＣＤ１２は横軸に
総放電電力量又は総電流量とし、縦軸を残存電圧（近似
直線から求められた電圧）とされたものである。

【００２１】２０は電流センサ３からの電流を入力する
入力回路であり、例えばアンプ等が用いられる。２１は
電圧センサ４からの電圧を入力する入力回路である。

【００２２】２３及び２４はローパスフィルタ（以下Ｌ
ＰＦという）であり、本自動車のバッテリに応じた設定
値にされて、この設定値に基づいた信号が通過する。

【００２３】２５はＡ／Ｄ変換器である。Ａ／Ｄ変換器
２５は、電圧と電流とを入力し、１ｍｓｅｃ毎にサンプ
リングしたデジタル値を出力する。

【００２４】２６はマイクロコンピュータ（以下ＭＰＵ
という）である。ＭＰＵ２６はイグニッションの投入に
伴うサブバッテリからの電力により動作し、そのプログ
ラム構成は、電圧−電流変化傾向算出部５、放出量判定
部７、電圧−電流近似直線算出部８、残存容量算出部
９、ＬＣＤ座標変換部１０、放電終止判定部１１等を備
えている。

【００２５】電圧−電流変化傾向算出部５は、入力する
検出電流及び電圧を、そのサンプリング時間に対応させ
てメモリ６に記憶する。

【００２６】放出量判定部７はメモリ６の電流Ｉ、電圧
Ｖ、時間Ｈとを積算して、時間Ｈまでの放出量を求め、
この放出量が自車量が走行中であると判定できる一定量
になる毎に電圧−電流近似直線算出部８に一定放出量に
なったことを知らせる。電圧−電流近似直線算出部８
は、一定放出量になる毎に、メモリ６の複数の電流と電
圧値の近似直線関数（Ｙ＝ａＸ＋ｂ）を求める。

【００２７】残存容量算出部９は近似直線関数が求めら
れる毎に、基準電流ＩｏをＹとして近似直線関数に代入
し、現在のメインバッテリ２の端子電圧（容量電圧）を
特定する。

【００２８】ＬＣＤ座標変換部１０は、容量電圧が求め
られる毎に、ＬＣＤ１２の電圧軸上の座標と総放電電力
量軸の座標を求めてＬＣＤ１２に出力して対応するドッ
トを表示させる。この総放電電力量軸の座標は、一定量
になったときの時間Ｈに対応する総放電電力量軸上の座
標を求める。

【００２９】放電終止判定部１１は、ＬＣＤ１２にドッ
ト表示される毎に、この電圧が終止電圧になったかどう
かを判定し、終止電圧になったときは、ドット表示を停
止して０を表示する。

【００３０】次に動作を説明する。図３は実施例の動作
を説明するフローチャートである。例えば、イグニッシ
ョンがオンにされて走行が開始されると、メインバッテ
リー２から負荷に流れる電流とが、それぞれの入力回路
２０、２１によってそれぞれのＬＰＦ２３、２４に入力
され、このＬＰＦ２３、２４の設定値に基づいた信号の
みがＡ／Ｄ２５を介してＭＰＵに入力する。

【００３１】ＭＰＵ２６は入力する電流及び電圧並びに
入力時間をサンプリングしてメモリに記憶する（Ｓ３０
１）。このサンプリングタイムは例えば１ｍｓｅｃ経過
したときに、サンプリングする。

【００３２】次に、サンプリングした電圧と電流と時間
を積算し、このときまでの放電量を求める（Ｓ３０
３）。そして、この放電量が一定量放電したかどうかを
判断する（Ｓ３０５）。

【００３３】また、一定量の放電量でなければ制御をス
テップＳ３０１に移して上記の処理を実施させる。

【００３４】次に、一定量の放電量となったときは、メ
モリの複数の電流、電圧からなるちりばりデータから近
似直線（Ｙ＝ａＸ＋ｂ）を数１に示す式に基づいて求
め、予め設定している基準電流をＹに代入して電圧を特
定する（Ｓ３０７）。

【００３５】

【数１】 そして、この電圧を上記のＬＣＤ座標に対応するドット
座標に変換し、ＬＣＤに出力して表示させる（Ｓ３０
９）。

【００３６】次に、この表示したドットが放電終止電圧
に到達したかを判定するために、上記式のＹに例えば、
実際の走行時において、最も平均的な電流を設定する
（Ｓ３１１）。例えば５時間率、３５Ａｈのバッテリの
ときは７Ａ程度とする。

【００３７】そして、この判定結果が放電終止電圧とな
ったかを判定し（Ｓ３１３）、放電終止電圧になったと
きはＬＣＤ１２に残存容量０を表示させる（Ｓ３１
５）。これにより、ドライバーは残存容量がなくなった
ことを確実に分かる。

【００３８】また放電終止電圧になっていないときは制
御をステップＳ３０３に移して上記の残存容量電圧のプ
ロットを行わせる。

【００３９】従って、ＬＣＤには求められた電圧がプロ
ットされていくため、この描画の状態から後どのくらい
の残存容量かを視覚的に把握できる。つまり、バッテリ
ーの総容量を求めなくとも、電気自動車においては、重
要な残存容量をドライバーに容易な構成で知らせてい
る。

【００４０】次に、放電終止電圧に到達したと判定した
ときは、例えばドット表示を停止し、代わりに残存容量
０を表示して（Ｓ３１５）、制御をステップＳ３０１に
移す。

【００４１】なお、上記実施例では電気自動車に搭載さ
れるバッテリーの残存容量を求める場合について説明し
たが他の装置に用いられるバッテリーの残存容量を求め
るときに適用させてもよい。

【００４２】

【発明の効果】以上のように本発明の電池残存容量測定
方法によれば、電源の供給に伴って所定時間当たりの電
池から負荷に流れる放出量を求め、この放出量が負荷が
動作していると判定できる所定量になったとき、複数収
集した電池の電流と電圧に基づいた近似直線から電池の
容量電圧を特定し、この容量電圧と、所定量になったと
きの時間に対応する表示器のドット座標を点滅させるよ
うにしたことにより、電池の放電特性が自動的にプロッ
トされていくので、相関係数を求めなくとも、かつ電池
の総容量が分からなくとも残存容量を視覚的に把握させ
ることができるという効果が得られている。

【００４３】本発明の電池残存容量測定装置によれば、
電源が供給されたとき、電流センサ及び電圧センサから
の電流及び電圧を収集させたとき、放出量算出部がその
収集時間に基づいて、収集時間までの電池の放出量を求
め、放出量が負荷が変動していると判定できる所定量に
なったとき、近似直線を求めさせて容量電圧を求めさ
せ、座標変換部がこの容量電圧が求められる毎に、表示
器の座標軸に対応する座標を求め、求めた座標のドット
を点滅させるようにしたので、簡単な構成で電池の放電
特性が自動的にプロットされていくので、相関係数を求
めなくとも、かつ電池の総容量が分からなくとも残存容
量を視覚的に把握させることができるという効果が得ら
れている。

【００４４】また、表示器のドットが点滅される毎に、
表示器の電圧軸の電圧を読み、終止電圧のときは、表示
器に零を表示させるようにしたので、残存容量が無くな
ったことを確実に知らせることができるという効果が得
られている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を示す概念図である。

【図２】実施例のブロック図である。

【図３】実施例の動作を説明するフローチャートであ
る。

【図４】実施例の残存容量を示すドット表示の説明図で
ある。

【図５】従来の概略動作を説明するフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１ 電気自動車負荷 ２ バッテリ ３ 電流センサ ４ 電圧センサ ５ 電圧−電流変化傾向算出部 ７ 放電量判定部 ８ 電圧−電流近似直線算出部 ９ 残存容量算出部 １０ 座標変換部 １１ 放電終止判定部 １２ ＬＣＤ ２３ ＬＰＦ ２４ ＬＰＦ ２５ Ａ／Ｄ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−59003（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−162275（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−115084（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01R 31/36

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電源の供給に伴って、負荷に接続されて
   いる電池から流れる電流及び電圧を収集し、収集した複
   数の電流と電圧とから近似直線関数を求めて、前記電池
   の容量電圧を求める電池残存容量測定方法において、 前記電流、電圧及びその収集時間に基づいて、前記収集
   時間までの前記電池の放出量を求め、この放出量が所定
   量になったとき、前記容量電圧を求めさせた後に、この
   容量電圧と所定量になったときの時間に対応する表示器
   のドット座標を点滅させる電池残存容量測定方法。
2. 【請求項２】 負荷に接続されている電池から流れる電
   流を検出する電流センサ及び電圧を検出する電圧センサ
   を有し、電源が供給されたとき前記電流及び電圧を収集
   し、収集した複数の電流と電圧とから近似直線関数を求
   めて、前記電池の容量電圧を求めて表示器に表示する電
   池残存容量測定装置において、 前記電流、電圧及びその収集時間に基づいて、前記収集
   時間までの前記電池の放出量を求め、該放出量が前記負
   荷が変動していると判定できる所定量になったとき、前
   記容量電圧を求めさせる放出量判定部と、 前記容量電圧が求められる毎に、前記表示器の座標軸に
   対応する座標を求め、該求めた座標のドットを点滅させ
   る座標変換部とを有することを特徴とする電池残存容量
   測定装置。
3. 【請求項３】 前記表示器のドットが点滅される毎に、
   表示器の電圧軸の電圧を読み、終止電圧のときは、前記
   表示器に零を表示させる放電終止判定部とを有すること
   を特徴とする電池残存容量測定装置。