JP3126591B2 - 蓄電池の残存容量推定方法 - Google Patents
蓄電池の残存容量推定方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電気自動車、電動車椅
子等の電動車両に用いられている蓄電池の残存容量推定
方法に関する。
子等の電動車両に用いられている蓄電池の残存容量推定
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気自動車、電動車椅子等では動力源と
してバッテリ（蓄電池）を用いており、バッテリが完全
放電すると路上で立ち往生することになるので、使用し
ているバッテリからあとどれだけエネルギを取りだすこ
とができるか（残存容量）を知ることはユ―ザにとって
重要である。
してバッテリ（蓄電池）を用いており、バッテリが完全
放電すると路上で立ち往生することになるので、使用し
ているバッテリからあとどれだけエネルギを取りだすこ
とができるか（残存容量）を知ることはユ―ザにとって
重要である。
【０００３】バッテリの残存容量の推定方法としては、
次のような方法が知られている。 推定方法（１）：バッテリを数時間以上休止させた後の
バッテリ無負荷電圧やバッテリ液の比重に基づく推定方
法、 推定方法（２）：バッテリがある程度の充放電電流を流
しているときのバッテリ電圧に基づく推定方法、 推定方法（３）：バッテリの充放電電流を積算する方
法、 推定方法（４）：無負荷電圧の時間変化に基づく推定方
法。
次のような方法が知られている。 推定方法（１）：バッテリを数時間以上休止させた後の
バッテリ無負荷電圧やバッテリ液の比重に基づく推定方
法、 推定方法（２）：バッテリがある程度の充放電電流を流
しているときのバッテリ電圧に基づく推定方法、 推定方法（３）：バッテリの充放電電流を積算する方
法、 推定方法（４）：無負荷電圧の時間変化に基づく推定方
法。
【０００４】推定方法（１）は、バッテリの充電率（完
全充電を 100パ―セント、終止電圧まで放電した完全放
電をゼロパ―セントとする）を正確に示す。バッテリの
容量は、使いはじめ初期にある程度増加し、バッテリ寿
命が近づくと急速に減少するが、バッテリの容量が安定
している大部分の期間については充電率イコ―ル残存容
量とみてよいので、推定方法（１）の結果を残存容量と
してよい。しかし、推定方法（１）は、バッテリを数時
間休止させなければならないので非実用的である。
全充電を 100パ―セント、終止電圧まで放電した完全放
電をゼロパ―セントとする）を正確に示す。バッテリの
容量は、使いはじめ初期にある程度増加し、バッテリ寿
命が近づくと急速に減少するが、バッテリの容量が安定
している大部分の期間については充電率イコ―ル残存容
量とみてよいので、推定方法（１）の結果を残存容量と
してよい。しかし、推定方法（１）は、バッテリを数時
間休止させなければならないので非実用的である。
【０００５】推定方法（２）は、どちらかといえば定電
流負荷向きであり、電気自動車などの変動負荷では正確
な結果は得られない。また、電流が流れているときのバ
ッテリ電圧は温度変化が大きいので定電流の場合でも、
あまり精度は高くない。この方法から推定されるのも、
正確にいえば残存容量というより充電率である。
流負荷向きであり、電気自動車などの変動負荷では正確
な結果は得られない。また、電流が流れているときのバ
ッテリ電圧は温度変化が大きいので定電流の場合でも、
あまり精度は高くない。この方法から推定されるのも、
正確にいえば残存容量というより充電率である。
【０００６】推定方法（３）は完全充電率のアンペアア
ワ―値から、その後の充放電のアンペアアワ―値を差し
引くことにより求めるので、バッテリに残っているエネ
ルギが求められるが、誤差が累積するので長時間の推定
には向いていない。また、推定方法（２）と同様に推定
結果がバッテリ温度の影響を受ける。
ワ―値から、その後の充放電のアンペアアワ―値を差し
引くことにより求めるので、バッテリに残っているエネ
ルギが求められるが、誤差が累積するので長時間の推定
には向いていない。また、推定方法（２）と同様に推定
結果がバッテリ温度の影響を受ける。
【０００７】推定方法（４）は比較的新しい推定方法
で、バッテリの無負荷電圧の変化に着目して、従来長時
間を要した無負荷電圧からの充電率推定を短時間で行な
うことを可能としたもので、”A Battery State-of-Cha
rge Indicator for Electric Wheelchairs”，James H.
Aylor et al,IEEE TRANSACTIO ON INDUSTRIAL ELECTRON
ICS,VOL.39，NO.5，OCTOBER 1992の文献で公知化されて
いる。
で、バッテリの無負荷電圧の変化に着目して、従来長時
間を要した無負荷電圧からの充電率推定を短時間で行な
うことを可能としたもので、”A Battery State-of-Cha
rge Indicator for Electric Wheelchairs”，James H.
Aylor et al,IEEE TRANSACTIO ON INDUSTRIAL ELECTRON
ICS,VOL.39，NO.5，OCTOBER 1992の文献で公知化されて
いる。
【０００８】この推定方法（４）について図４〜図６を
用いて説明する。説明の簡単のため、バッテリの充電率
測定の例を示す図４は前記文献に記載されている回路よ
り簡略化している。また、図６のフロ―チャ―トは前記
文献に記載されている内容をフロ―チャ―ト化したもの
である。図４において、１はバッテリ、２は電動機、３
は電動機を駆動する制御装置、４はホ―ルＣＴ等の電流
検出器、５は電流検出回路、６は電圧検出回路、７は充
電率を測定し残存容量を推定するマイクロコンピュ―
タ、８は充電率を表示する表示回路である。マイクロコ
ンピュ―タに付随するメモリ等の構成要素については周
知であるので省略し、単にマイクロコンピュ―タ７とし
た。バッテリの充放電電流を検出する電流検出器４の出
力値を電流検出回路５を介してマイクロコンピュ―タ７
に取りこむ。バッテリの端子電圧の値も電圧検出回路６
を介してマイクロコンピュ―タ７に取りこむ。この二つ
のデ―タからマイクロコンピュ―タ７は、バッテリの充
電率を推定し、その結果を表示回路８に出力する。
用いて説明する。説明の簡単のため、バッテリの充電率
測定の例を示す図４は前記文献に記載されている回路よ
り簡略化している。また、図６のフロ―チャ―トは前記
文献に記載されている内容をフロ―チャ―ト化したもの
である。図４において、１はバッテリ、２は電動機、３
は電動機を駆動する制御装置、４はホ―ルＣＴ等の電流
検出器、５は電流検出回路、６は電圧検出回路、７は充
電率を測定し残存容量を推定するマイクロコンピュ―
タ、８は充電率を表示する表示回路である。マイクロコ
ンピュ―タに付随するメモリ等の構成要素については周
知であるので省略し、単にマイクロコンピュ―タ７とし
た。バッテリの充放電電流を検出する電流検出器４の出
力値を電流検出回路５を介してマイクロコンピュ―タ７
に取りこむ。バッテリの端子電圧の値も電圧検出回路６
を介してマイクロコンピュ―タ７に取りこむ。この二つ
のデ―タからマイクロコンピュ―タ７は、バッテリの充
電率を推定し、その結果を表示回路８に出力する。
【０００９】図５はバッテリの負荷が無負荷になった時
の時間経過に伴うバッテリの電圧特性図である。放電停
止後のバッテリの電圧は図５のように変化する。図５に
おいて、縦軸は無負荷電圧、横軸は対数目盛りで示した
時間軸Ｘとして示している。従って、
の時間経過に伴うバッテリの電圧特性図である。放電停
止後のバッテリの電圧は図５のように変化する。図５に
おいて、縦軸は無負荷電圧、横軸は対数目盛りで示した
時間軸Ｘとして示している。従って、
【００１０】
【数１】 Ｘ＝ log10ｔ …（１） である。このように時間軸を対数目盛りでとると、バッ
テリ電圧曲線は２本の漸近線を持つ。すなわち放電停止
後の数分の間、バッテリ電圧曲線はほとんど直線的に変
化し、数時間経過すると、ＶOCV の一定値に落ち着く。
従って放電停止後、バッテリ電圧曲線が直線的に変化し
ている数分の間の二つの時点Ｘ0 （＝ log10ｔ0 ）、Ｘ
1 （＝ log10ｔ1 ）での無負荷電圧Ｖ0 とＶ1 とから、
長時間休止後の無負荷電圧ＶOCV は
テリ電圧曲線は２本の漸近線を持つ。すなわち放電停止
後の数分の間、バッテリ電圧曲線はほとんど直線的に変
化し、数時間経過すると、ＶOCV の一定値に落ち着く。
従って放電停止後、バッテリ電圧曲線が直線的に変化し
ている数分の間の二つの時点Ｘ0 （＝ log10ｔ0 ）、Ｘ
1 （＝ log10ｔ1 ）での無負荷電圧Ｖ0 とＶ1 とから、
長時間休止後の無負荷電圧ＶOCV は
【００１１】
【数２】 ＶOCV ＝｛（Ｖ1 −Ｖ0 ）／（Ｘ1 −Ｘ0 ）｝・Ｘp ＋Ｖ0 …（２） で求められる。前記文献では、種々の鉛バッテリのいろ
いろな使用条件下で、Ｘp の値として一定値 1.64 を用
いてバッテリの完全充電と完全放電のときのバッテリ電
圧差にたいするＶOCV の推定値の誤差が数パ―セント以
内に収まり、充電率を数パ―セント以内で推定できるこ
とが述べられている。特定のバッテリであればそのバッ
テリのＸp を求めればさらに正確な推定が可能になると
思われる。
いろな使用条件下で、Ｘp の値として一定値 1.64 を用
いてバッテリの完全充電と完全放電のときのバッテリ電
圧差にたいするＶOCV の推定値の誤差が数パ―セント以
内に収まり、充電率を数パ―セント以内で推定できるこ
とが述べられている。特定のバッテリであればそのバッ
テリのＸp を求めればさらに正確な推定が可能になると
思われる。
【００１２】図６はこの原理を用いてマイクロコンピュ
―タ７が行う処理内容をフロ―チャ―ト化したものであ
る。まずステップ１でタイマｔm の値をクリアする。ス
テップ２ではバッテリ電流Ｉb の絶対値が所定値Ｉmin
以下であるかどうかを調べる。Ｉmin 以上のバッテリ電
流が流れていれば、無負荷電圧に基づく推定は行なわれ
ず終了する。Ｉmin 以下であれば、ステップ３でタイマ
ｔm の値をサンプリングタイムｄt 分インクリメントす
る。ステップ４ではタイマｔm の値から測定時刻ｔ0 に
達したかどうかを調べ、達していなければステップ２に
戻る。測定時刻ｔ0 に達したらステップ５に進み、その
ときのバッテリ電圧を測定し、Ｖ0 にセ―ブする。ステ
ップ６〜ステップ９では、ステップ２〜ステップ５と同
様にして時刻ｔ1 におけるバッテリ電圧を測定し、Ｖ1
にセ―ブする。ステップ10では前記（２）式にしたがっ
て安定後の無負荷電圧ＶOCV を推定する。バッテリの充
電率ＣOCV はＶOCV と線形関係にあるので無負荷電圧推
定値ＶOCV から
―タ７が行う処理内容をフロ―チャ―ト化したものであ
る。まずステップ１でタイマｔm の値をクリアする。ス
テップ２ではバッテリ電流Ｉb の絶対値が所定値Ｉmin
以下であるかどうかを調べる。Ｉmin 以上のバッテリ電
流が流れていれば、無負荷電圧に基づく推定は行なわれ
ず終了する。Ｉmin 以下であれば、ステップ３でタイマ
ｔm の値をサンプリングタイムｄt 分インクリメントす
る。ステップ４ではタイマｔm の値から測定時刻ｔ0 に
達したかどうかを調べ、達していなければステップ２に
戻る。測定時刻ｔ0 に達したらステップ５に進み、その
ときのバッテリ電圧を測定し、Ｖ0 にセ―ブする。ステ
ップ６〜ステップ９では、ステップ２〜ステップ５と同
様にして時刻ｔ1 におけるバッテリ電圧を測定し、Ｖ1
にセ―ブする。ステップ10では前記（２）式にしたがっ
て安定後の無負荷電圧ＶOCV を推定する。バッテリの充
電率ＣOCV はＶOCV と線形関係にあるので無負荷電圧推
定値ＶOCV から
【００１３】
【数３】 ＣOCV ＝（ＶOCV −ＶOCV(0)）／（ＶOCV(100)−ＶOCV(0)）・100 …（３） によってＣOCV がパ―セント表示で求められる。ただ
し、ＶOCV(100)、ＶOCV(0)は充電率 100パ―セント、ゼ
ロパ―セントにおけるＶOCV である。
し、ＶOCV(100)、ＶOCV(0)は充電率 100パ―セント、ゼ
ロパ―セントにおけるＶOCV である。
【００１４】前記文献は、バッテリ電流が流れていると
きの、充電率推定方法も含むが、こちらは、推定方法
（３）と類似の方式で、サンプリングタイムごとに充放
電電流の大きさに応じて前記無負荷電圧から求めたＣOC
V の値を減少させていく方式である。ただし、バッテリ
の充電率の変化は、充放電電流と正確には比例関係にあ
るわけではないし、バッテリ温度の影響も受ける。この
ため、ＣOCV 測定毎に、前回走行中の平均電流と充電率
変化との比例定数を補正計算により修正して、誤差が少
なくなる工夫をしている。これにより、前回の走行とま
ったく同じ走行を行ない、かつ温度もほぼ飽和して前回
と同様であるとすると、かなり正確な推定が期待でき
る。前記文献では起伏の多いコ―スと平坦なコ―スでの
テストでいずれも好結果を得ている。
きの、充電率推定方法も含むが、こちらは、推定方法
（３）と類似の方式で、サンプリングタイムごとに充放
電電流の大きさに応じて前記無負荷電圧から求めたＣOC
V の値を減少させていく方式である。ただし、バッテリ
の充電率の変化は、充放電電流と正確には比例関係にあ
るわけではないし、バッテリ温度の影響も受ける。この
ため、ＣOCV 測定毎に、前回走行中の平均電流と充電率
変化との比例定数を補正計算により修正して、誤差が少
なくなる工夫をしている。これにより、前回の走行とま
ったく同じ走行を行ない、かつ温度もほぼ飽和して前回
と同様であるとすると、かなり正確な推定が期待でき
る。前記文献では起伏の多いコ―スと平坦なコ―スでの
テストでいずれも好結果を得ている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した方式
は走行パタ―ンが変わったとき、すなわち、起伏の多い
コ―スを走行した後平坦なコ―スを走ったときなどには
テスト結果が悪くなることが予想される。長い坂の登坂
前後で停止して無負荷電圧の時間変化に基づく推定を行
ない、その後平坦路走行をおこなう場合について考えて
みる。登坂後に停止したときの推定でそのときの充電率
は高精度に推定されるが、そのとき充放電電流と充電率
変化の比例定数が大きな値に補正される。このため、そ
の後の平坦路走行中は充電率の下がり方が早いかのよう
に表示される。これはバッテリの充電率の真の下がり方
と合致しない。登坂中の大電流放電によりバッテリ温度
が上昇していれば、いくらか登坂前よりも充電率の下が
り方は早くなる。しかし登坂中の大電流放電時に比べれ
ば充放電電流に対する充電率変化の比例定数は小さくな
るはずである。それなのに登坂中より、その後の平坦路
走行時のほうが充放電電流に対する充電率変化の比例定
数が大きくなるのはおかしい。走行時間が長く続くほど
このための誤差は大きくなる。つまり同様な走行パタ―
ンが続くときに精度をあげるための工夫が、走行パタ―
ンが変わった場合には裏目に出ているといえる。
は走行パタ―ンが変わったとき、すなわち、起伏の多い
コ―スを走行した後平坦なコ―スを走ったときなどには
テスト結果が悪くなることが予想される。長い坂の登坂
前後で停止して無負荷電圧の時間変化に基づく推定を行
ない、その後平坦路走行をおこなう場合について考えて
みる。登坂後に停止したときの推定でそのときの充電率
は高精度に推定されるが、そのとき充放電電流と充電率
変化の比例定数が大きな値に補正される。このため、そ
の後の平坦路走行中は充電率の下がり方が早いかのよう
に表示される。これはバッテリの充電率の真の下がり方
と合致しない。登坂中の大電流放電によりバッテリ温度
が上昇していれば、いくらか登坂前よりも充電率の下が
り方は早くなる。しかし登坂中の大電流放電時に比べれ
ば充放電電流に対する充電率変化の比例定数は小さくな
るはずである。それなのに登坂中より、その後の平坦路
走行時のほうが充放電電流に対する充電率変化の比例定
数が大きくなるのはおかしい。走行時間が長く続くほど
このための誤差は大きくなる。つまり同様な走行パタ―
ンが続くときに精度をあげるための工夫が、走行パタ―
ンが変わった場合には裏目に出ているといえる。
【００１６】また推定方法（４）から求まるのは充電率
であるが、完全充電におけるバッテリ容量は変化するの
で、たとえば100AH のバッテリでＣOCV が 100パ―セン
トであっても、100AH のエネルギを取り出せるとは限ら
ない。バッテリ寿命近くになると、容量は急激に減少す
る。このため、電動車椅子や電気自動車のユ―ザは、表
示されている充電率だけでなく、最近の充電率の下がり
方にも注意する必要がある。充電率の下がり方や、充電
に要した時間などから経験的に、その時点でのバッテリ
容量を推定しなければならないわけで、決して使いやす
いとは言えない。このためバッテリの充電を早めにおこ
なうことになり、寿命が近づいたバッテリの消耗をより
激しくすると思われる。バッテリ寿命にさらに近づき容
量減少が激しくなると、あとどれだけ走行できるかの把
握が困難となるので、バッテリ交換も早め早めにおこな
うことになり、ランニングコストを押しあげることにな
ると思われる。
であるが、完全充電におけるバッテリ容量は変化するの
で、たとえば100AH のバッテリでＣOCV が 100パ―セン
トであっても、100AH のエネルギを取り出せるとは限ら
ない。バッテリ寿命近くになると、容量は急激に減少す
る。このため、電動車椅子や電気自動車のユ―ザは、表
示されている充電率だけでなく、最近の充電率の下がり
方にも注意する必要がある。充電率の下がり方や、充電
に要した時間などから経験的に、その時点でのバッテリ
容量を推定しなければならないわけで、決して使いやす
いとは言えない。このためバッテリの充電を早めにおこ
なうことになり、寿命が近づいたバッテリの消耗をより
激しくすると思われる。バッテリ寿命にさらに近づき容
量減少が激しくなると、あとどれだけ走行できるかの把
握が困難となるので、バッテリ交換も早め早めにおこな
うことになり、ランニングコストを押しあげることにな
ると思われる。
【００１７】もしも、残存容量がアンペアアワ―（エネ
ルギ）で表示されていれば、ユ―ザは自分の通常の走行
スタイルであとどれだけ走行できるかを把握でき、通常
の走行距離を走れるだけのエネルギが残っていれば充電
不用であるし、通常の走行距離プラスアルファ―だけ走
行できるアンペアアワ―のエネルギが充電できるあいだ
はバッテリ交換も不用であることがわかる。充電率をア
ンペアアワ―に変換するにはバッテリの容量に充電率を
乗算すればよいが、バッテリ容量として公称容量のよう
な固定値を用いると、バッテリの寿命が近づき、容量が
減少したばあいに真の残存容量より推定値が大きくなる
ので、ユ―ザがこの推定値の表示を信用しているとバッ
テリ上がりにより立ち往生する危険がある。 （目的）本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので
短時間で高精度に残存エネルギを推定し、バッテリユ―
ザに好都合な蓄電池の残存容量推定方法を得ることを目
的とする。
ルギ）で表示されていれば、ユ―ザは自分の通常の走行
スタイルであとどれだけ走行できるかを把握でき、通常
の走行距離を走れるだけのエネルギが残っていれば充電
不用であるし、通常の走行距離プラスアルファ―だけ走
行できるアンペアアワ―のエネルギが充電できるあいだ
はバッテリ交換も不用であることがわかる。充電率をア
ンペアアワ―に変換するにはバッテリの容量に充電率を
乗算すればよいが、バッテリ容量として公称容量のよう
な固定値を用いると、バッテリの寿命が近づき、容量が
減少したばあいに真の残存容量より推定値が大きくなる
ので、ユ―ザがこの推定値の表示を信用しているとバッ
テリ上がりにより立ち往生する危険がある。 （目的）本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので
短時間で高精度に残存エネルギを推定し、バッテリユ―
ザに好都合な蓄電池の残存容量推定方法を得ることを目
的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、蓄電池の電流が所定値以下のとき、一定
期間における前記蓄電池の電圧変化から充電率を測定
し、前回測定した充電率と今回測定した充電率の差分値
とその間の前記蓄電池の電流の時間積分値とから完全充
電における蓄電池の容量を推定し、推定された完全充電
における蓄電池の容量と今回測定した充電率とから前記
蓄電池の残存容量を推定する。
め、本発明は、蓄電池の電流が所定値以下のとき、一定
期間における前記蓄電池の電圧変化から充電率を測定
し、前回測定した充電率と今回測定した充電率の差分値
とその間の前記蓄電池の電流の時間積分値とから完全充
電における蓄電池の容量を推定し、推定された完全充電
における蓄電池の容量と今回測定した充電率とから前記
蓄電池の残存容量を推定する。
【００１９】更に、前記残存容量を推定した後の前記蓄
電池の電流の時間積分値と前記残存容量とから充放電中
における蓄電池の残存容量を推定する。更に、前記蓄電
池の電流の時間積分値が所定値に満たないときは、完全
充電における蓄電池の容量の推定を行なわず、前回の残
存容量の推定値と該時間積分値とから蓄電池の残存容量
を推定する。
電池の電流の時間積分値と前記残存容量とから充放電中
における蓄電池の残存容量を推定する。更に、前記蓄電
池の電流の時間積分値が所定値に満たないときは、完全
充電における蓄電池の容量の推定を行なわず、前回の残
存容量の推定値と該時間積分値とから蓄電池の残存容量
を推定する。
【００２０】更に、前回測定した充電率と今回測定した
充電率の差分値が所定値に満たないときは、完全充電に
おける蓄電池の容量の推定を行なわず、それまでの容量
推定値を用いる。
充電率の差分値が所定値に満たないときは、完全充電に
おける蓄電池の容量の推定を行なわず、それまでの容量
推定値を用いる。
【００２１】
【作用】蓄電池の電流が所定値以下（無負荷状態）にな
ると蓄電池の電圧が徐徐に回復し一定期間における電圧
上昇値から収束する無負荷電圧を推定し充電率を測定す
る。そして前回測定した充電率と今回測定した充電率の
差分値てその間の蓄電池の電流の時間積分値を除算し、
完全充電における蓄電池の容量（アンペアアワ―）を推
定する。その後、推定された完全充電における蓄電池の
容量に今回測定した充電率を乗算し、無負荷状態におけ
る蓄電池の残存容量をアンペアアワ―で推定する。
ると蓄電池の電圧が徐徐に回復し一定期間における電圧
上昇値から収束する無負荷電圧を推定し充電率を測定す
る。そして前回測定した充電率と今回測定した充電率の
差分値てその間の蓄電池の電流の時間積分値を除算し、
完全充電における蓄電池の容量（アンペアアワ―）を推
定する。その後、推定された完全充電における蓄電池の
容量に今回測定した充電率を乗算し、無負荷状態におけ
る蓄電池の残存容量をアンペアアワ―で推定する。
【００２２】更に、前記無負荷状態における蓄電池の残
存容量を推定した後の蓄電池の電流の時間積分値を前記
残存容量から減算し、充放電状態における蓄電池の残存
容量を推定する。
存容量を推定した後の蓄電池の電流の時間積分値を前記
残存容量から減算し、充放電状態における蓄電池の残存
容量を推定する。
【００２３】
【実施例】図１〜図３に本発明の１実施例のフロ―チャ
―トを示す。図１及び図２は車両停止時の無負荷電圧の
時間変化に基づく残存容量推定フロ―であり、図３は走
行中の残存容量推定フロ―である。図１は図６のステッ
プ11までと同じであり、ステップ11で充電率Ｃocv が求
められ、図２へと続く。図２において、ステップ12では
前回求めたＣocv の値がＣnew としてセ―ブされてお
り、この内容をＣoldにセ―ブし、今回求めたＣOCV の
値をＣnew としてセ―ブする。前回ＣOCV を求めて以
降、今回のＣOCV 測定までの間にバッテリから充放電し
た電流の時間積分値ＡＨd の値とから、その時点でのバ
ッテリの完全充電でのアンペアアワ―値ＡＨfullはステ
ップ13にて
―トを示す。図１及び図２は車両停止時の無負荷電圧の
時間変化に基づく残存容量推定フロ―であり、図３は走
行中の残存容量推定フロ―である。図１は図６のステッ
プ11までと同じであり、ステップ11で充電率Ｃocv が求
められ、図２へと続く。図２において、ステップ12では
前回求めたＣocv の値がＣnew としてセ―ブされてお
り、この内容をＣoldにセ―ブし、今回求めたＣOCV の
値をＣnew としてセ―ブする。前回ＣOCV を求めて以
降、今回のＣOCV 測定までの間にバッテリから充放電し
た電流の時間積分値ＡＨd の値とから、その時点でのバ
ッテリの完全充電でのアンペアアワ―値ＡＨfullはステ
ップ13にて
【００２４】
【数４】 ＡＨfull＝ＡＨd ／｛（Ｃold −Ｃnew ）／100 ｝ …（４） で求められる。アンペアアワ―ＡＨfull、およびＡＨd
の符号は放電側を正としている。ステップ14では、次回
の充電率測定までの間の電流の時間積分値を求めるた
め、ＡＨd の値を零クリアする。ステップ15では、
（４）式で求めたバッテリの完全充電でのアンペアアワ
―値ＡＨfullと、今回測定した充電率ＣOCV （＝Ｃnew
）とから、バッテリの残存エネルギ量ＡＨOCV は
の符号は放電側を正としている。ステップ14では、次回
の充電率測定までの間の電流の時間積分値を求めるた
め、ＡＨd の値を零クリアする。ステップ15では、
（４）式で求めたバッテリの完全充電でのアンペアアワ
―値ＡＨfullと、今回測定した充電率ＣOCV （＝Ｃnew
）とから、バッテリの残存エネルギ量ＡＨOCV は
【００２５】
【数５】 ＡＨOCV ＝ＡＨfull×ＣOCV ／100 …（５） で求められる。（４）式、（５）式の 100という数値は
Ｃnew 、Ｃold の値をパ―セント表示するためのもの
で、完全充電を１、完全放電をゼロとする比率であらわ
す場合には不要である。（５）式で求めたＡＨOCV の値
を残存容量ＡＨr として表示回路に送って、停車時の残
存エネルギ測定および表示を終了する。
Ｃnew 、Ｃold の値をパ―セント表示するためのもの
で、完全充電を１、完全放電をゼロとする比率であらわ
す場合には不要である。（５）式で求めたＡＨOCV の値
を残存容量ＡＨr として表示回路に送って、停車時の残
存エネルギ測定および表示を終了する。
【００２６】走行中は、サンプリング時間ｄt 毎に、図
３のフロ―チャ―トにしたがって残存容量を推定する。
まず、ステップ21で、停車時の残存容量ＡＨOCV 測定以
降の、バッテリの充放電電流の時間積分値を
３のフロ―チャ―トにしたがって残存容量を推定する。
まず、ステップ21で、停車時の残存容量ＡＨOCV 測定以
降の、バッテリの充放電電流の時間積分値を
【００２７】
【数６】 ＡＨd ＝ＡＨd ＋Ｉ×ｄt …（６） で求める。Ｉはサンプリング時間ｄt 間の充放電電流の
平均値である。ステップ22では、停車時に求めたＡＨOC
V と（６）式で求めたＡＨd とから
平均値である。ステップ22では、停車時に求めたＡＨOC
V と（６）式で求めたＡＨd とから
【００２８】
【数７】 ＡＨr ＝ＡＨOCV −ＡＨd …（７） で残存容量ＡＨr を求め、表示回路に送る。（６）式で
求めたＡＨd の値は次回停車時の測定にも用いられる。
求めたＡＨd の値は次回停車時の測定にも用いられる。
【００２９】車両の停車時には無負荷電圧の時間変化と
充放電電流の時間積とに基づいて、短時間で高精度にバ
ッテリ残存エネルギを推定する。走行中には停車時に求
めた残存エネルギから、以降の走行で消費したエネルギ
を減算し、残存エネルギを求める。次回停車時には再び
無負荷電圧の時間変化と充放電電流の時間積とに基づい
て、残存エネルギを推定する。無負荷電圧の時間変化と
充放電電流の時間積とに基づいて求められるアンペアア
ワ―値は計算方法から、「前回停止時の測定から今回停
止時の測定までの間の走行においての充放電と同様な充
放電を今後も続けた場合にどれだけアンペアアワ―を取
り出せるか」である。すなわち、その後の走行が、前回
の走行と同様のパタ―ンであることを前提として残存容
量を推定していることになる。このため、同様の走行パ
タ―ンなら、高精度の推定値が得られ、走行パタ―ンが
異なる場合には精度が下がる。しかし、従来例とつぎの
点で相違している。
充放電電流の時間積とに基づいて、短時間で高精度にバ
ッテリ残存エネルギを推定する。走行中には停車時に求
めた残存エネルギから、以降の走行で消費したエネルギ
を減算し、残存エネルギを求める。次回停車時には再び
無負荷電圧の時間変化と充放電電流の時間積とに基づい
て、残存エネルギを推定する。無負荷電圧の時間変化と
充放電電流の時間積とに基づいて求められるアンペアア
ワ―値は計算方法から、「前回停止時の測定から今回停
止時の測定までの間の走行においての充放電と同様な充
放電を今後も続けた場合にどれだけアンペアアワ―を取
り出せるか」である。すなわち、その後の走行が、前回
の走行と同様のパタ―ンであることを前提として残存容
量を推定していることになる。このため、同様の走行パ
タ―ンなら、高精度の推定値が得られ、走行パタ―ンが
異なる場合には精度が下がる。しかし、従来例とつぎの
点で相違している。
【００３０】従来例と同様、長い坂を登る前後で停止し
て無負荷電圧の時間変化に基づく推定を行ない、その後
平坦路の走行をおこなった場合を考える。登坂後の推定
は、登坂中と同様の大電流放電を続けた場合に正確であ
る。したがってその後平坦路を走行する場合には残存エ
ネルギを少なく見積もってしまうことになる。しかしそ
の後走行中は、単に充放電電流の積算値を減算するだけ
であるから、単に初期値がずれているだけであり、従来
例のように平坦路走行中の減算量を大きくしてしまうこ
とがない。
て無負荷電圧の時間変化に基づく推定を行ない、その後
平坦路の走行をおこなった場合を考える。登坂後の推定
は、登坂中と同様の大電流放電を続けた場合に正確であ
る。したがってその後平坦路を走行する場合には残存エ
ネルギを少なく見積もってしまうことになる。しかしそ
の後走行中は、単に充放電電流の積算値を減算するだけ
であるから、単に初期値がずれているだけであり、従来
例のように平坦路走行中の減算量を大きくしてしまうこ
とがない。
【００３１】また、従来例の項で述べたように公称容量
のような固定値に充電率を乗算して残存容量を推定する
と、バッテリ容量が減少したとき誤差を生じバッテリ上
がりによる立ち往生の危険がある。これに対し、本実施
例によれば同一充電率でもバッテリ容量が小さければ表
示される値は小さくなる。また、同一のバッテリでも電
気自動車と電動車椅子は走パタ―ンが異なるし、同じ電
気自動車でもユ―ザによる運転の癖もあると思われる。
本実施例によれば、それらの走行の特徴に対しての補正
が自動的になされる。バッテリの温度変化による充放電
電流と残存容量の変化の関係も車両停止時の測定により
自動的に補正される。
のような固定値に充電率を乗算して残存容量を推定する
と、バッテリ容量が減少したとき誤差を生じバッテリ上
がりによる立ち往生の危険がある。これに対し、本実施
例によれば同一充電率でもバッテリ容量が小さければ表
示される値は小さくなる。また、同一のバッテリでも電
気自動車と電動車椅子は走パタ―ンが異なるし、同じ電
気自動車でもユ―ザによる運転の癖もあると思われる。
本実施例によれば、それらの走行の特徴に対しての補正
が自動的になされる。バッテリの温度変化による充放電
電流と残存容量の変化の関係も車両停止時の測定により
自動的に補正される。
【００３２】前記文献の推定方法では、バッテリの充電
率を求め残存容量としている。バッテリの容量のほぼ安
定した期間についてはそれでも実用上問題はない。しか
し、バッテリ寿命が近づいてバッテリ容量が減少しはじ
めると、充電率と残存エネルギの比例関係がくずれ、走
行可能距離の推定が困難になってくる。本実施例によれ
ば残存エネルギが求められるので、このような場合でも
走行可能距離の推定が容易である。また、前記文献の推
定方法では、走行中の充電率を求めるため、充放電電流
の積算値と、停車時の推定充電率とから、充放電電流に
よる充電率変化の係数を推定するなど複雑な補正計算を
行なっているが、本実施例のように停車時に残存エネル
ギの量に換算してしまえば、走行中は単に消費したエネ
ルギを減算するだけで残存エネルギが推定できる。ま
た、計算方法からバッテリのサイズにかかわらず推定が
可能である。
率を求め残存容量としている。バッテリの容量のほぼ安
定した期間についてはそれでも実用上問題はない。しか
し、バッテリ寿命が近づいてバッテリ容量が減少しはじ
めると、充電率と残存エネルギの比例関係がくずれ、走
行可能距離の推定が困難になってくる。本実施例によれ
ば残存エネルギが求められるので、このような場合でも
走行可能距離の推定が容易である。また、前記文献の推
定方法では、走行中の充電率を求めるため、充放電電流
の積算値と、停車時の推定充電率とから、充放電電流に
よる充電率変化の係数を推定するなど複雑な補正計算を
行なっているが、本実施例のように停車時に残存エネル
ギの量に換算してしまえば、走行中は単に消費したエネ
ルギを減算するだけで残存エネルギが推定できる。ま
た、計算方法からバッテリのサイズにかかわらず推定が
可能である。
【００３３】これらにより、ユ―ザは自分の通常の走行
スタイルであとどれだけ走行できるかを把握でき、通常
の走行距離を走れるだけのエネルギが残っていれば、充
電不用であることがわかるし、バッテリ交換も通常の走
行距離プラスアルファ―だけ走行できるアンペアアワ―
のエネルギが充電できるあいだは交換しないでよいこと
がわかる。
スタイルであとどれだけ走行できるかを把握でき、通常
の走行距離を走れるだけのエネルギが残っていれば、充
電不用であることがわかるし、バッテリ交換も通常の走
行距離プラスアルファ―だけ走行できるアンペアアワ―
のエネルギが充電できるあいだは交換しないでよいこと
がわかる。
【００３４】また、新品のバッテリは使いはじめて充放
電をしばらく繰りかえしていると、最初よりも容量が増
加する。注意深いユ―ザは、充電率表示の場合でも充電
率の変化がゆるやかになることから、容量が増加したこ
とを知ることができるかもしれない。しかし、どれだけ
増えたかの定量的把握は困難である。本発明によれば残
存エネルギを表示するので誰でも容量増加を定量的に把
握できる。したがってバッテリの残存容量増加をいかし
た運用が可能となる。たとえば、通常の使用で２日に一
回の充電が必要で、あと１日走行するにはわずかに容量
が不足であったのが、３日に一回の充電ですむというよ
うになったことをユ―ザは知ることができる。充電回数
が減ればバッテリ寿命は伸びるし、ユ―ザの充電の手間
も軽減される。
電をしばらく繰りかえしていると、最初よりも容量が増
加する。注意深いユ―ザは、充電率表示の場合でも充電
率の変化がゆるやかになることから、容量が増加したこ
とを知ることができるかもしれない。しかし、どれだけ
増えたかの定量的把握は困難である。本発明によれば残
存エネルギを表示するので誰でも容量増加を定量的に把
握できる。したがってバッテリの残存容量増加をいかし
た運用が可能となる。たとえば、通常の使用で２日に一
回の充電が必要で、あと１日走行するにはわずかに容量
が不足であったのが、３日に一回の充電ですむというよ
うになったことをユ―ザは知ることができる。充電回数
が減ればバッテリ寿命は伸びるし、ユ―ザの充電の手間
も軽減される。
【００３５】以上のように、本実施例によれば、ユ―ザ
のバッテリ状態の把握が容易になり、電動車両を使いや
すくなると同時に、ランニングコストを下げることがで
きる。
のバッテリ状態の把握が容易になり、電動車両を使いや
すくなると同時に、ランニングコストを下げることがで
きる。
【００３６】上記実施例では、無負荷電圧の時間変化に
基づく充電率推定値の走行前後における変化量と、走行
中の充放電電流の時間積分値に基づいて残存エネルギを
推定している。従って、それらの値がごく微小な場合に
は推定精度が下がる。これを避けるにはそれらの値が微
小な場合を避ければよく、それには例えば次のような方
法がある。
基づく充電率推定値の走行前後における変化量と、走行
中の充放電電流の時間積分値に基づいて残存エネルギを
推定している。従って、それらの値がごく微小な場合に
は推定精度が下がる。これを避けるにはそれらの値が微
小な場合を避ければよく、それには例えば次のような方
法がある。
【００３７】図２のフロ―チャ―トのステップ12の前に
充放電電流の時間積分値の大きさのチェックを行ない、
その値以下であれば図３の走行中の処理を行なわせる。
これにより、ごく短時間の走行後の停止で、充放電電流
の時間積分値が小さい場合に精度の低い値を表示するこ
とを避けることができる。
充放電電流の時間積分値の大きさのチェックを行ない、
その値以下であれば図３の走行中の処理を行なわせる。
これにより、ごく短時間の走行後の停止で、充放電電流
の時間積分値が小さい場合に精度の低い値を表示するこ
とを避けることができる。
【００３８】図２のフロ―チャ―トのステップ12の後で
Ｃold とＣnew の差の絶対値が所定値以下であればステ
ップ13をスキップしてステップ14以下の処理を行なわせ
る。ステップ13で求めているＡＨfullは完全充電におけ
る容量の変化に対する補正のためであるから、充電後や
長時間の走行後などにおこなえば充分であり、比較レベ
ルはかなり大きく選んでよい。これにより走行中に降板
を含み充電電流の時間積分値が放電側の時間積分値にた
いして無視できないなど精度の低い場合に完全充電容量
を更新するのを防くことができる。
Ｃold とＣnew の差の絶対値が所定値以下であればステ
ップ13をスキップしてステップ14以下の処理を行なわせ
る。ステップ13で求めているＡＨfullは完全充電におけ
る容量の変化に対する補正のためであるから、充電後や
長時間の走行後などにおこなえば充分であり、比較レベ
ルはかなり大きく選んでよい。これにより走行中に降板
を含み充電電流の時間積分値が放電側の時間積分値にた
いして無視できないなど精度の低い場合に完全充電容量
を更新するのを防くことができる。
【００３９】
【発明の効果】本発明によれば、短時間で高精度に残存
エネルギを推定し、バッテリユ―ザの使い勝手の良い蓄
電池の残存容量推定方法を提供することができる。
エネルギを推定し、バッテリユ―ザの使い勝手の良い蓄
電池の残存容量推定方法を提供することができる。
【図１】本発明の蓄電池の残存容量推定方法の実施例の
作用を説明するためのフロ―チャ―ト
作用を説明するためのフロ―チャ―ト
【図２】図１の続きのフロ―チャ―ト
【図３】本発明の蓄電池の残存容量推定方法の実施例の
作用を説明するためのフロ―チャ―ト
作用を説明するためのフロ―チャ―ト
【図４】蓄電池の残存容量推定装置のハ―ドウエア構成
図
図
【図５】バッテリの負荷が無負荷になったときの時間の
経過に伴う電圧回復特性図
経過に伴う電圧回復特性図
【図６】従来の蓄電池の残存容量推定方法を説明するた
めのフロ―チャ―ト
めのフロ―チャ―ト
１…バッテリ ５…電流検出回路 ２…電動機 ６…電圧検出回路 ３…制御装置 ７…マイクロコンピュ―タ ４…電流検出器 ８…表示回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01R 31/36 H02J 7/00
Claims (4)
- 【請求項１】 蓄電池の電流が所定値以下のとき、一定
期間における前記蓄電池の電圧変化から充電率を測定
し、前回測定した充電率と今回測定した充電率の差分値
とその間の前記蓄電池の電流の時間積分値とから完全充
電における蓄電池の容量を推定し、推定された完全充電
における蓄電池の容量と今回測定した充電率とから前記
蓄電池の残存容量を推定することを特徴とする蓄電池の
残存容量推定方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の蓄電池の残存容量推定
方法において、更に、前記残存容量を推定した後の前記
蓄電池の電流の時間積分値と前記残存容量とから充放電
中における蓄電池の残存容量を推定することを特徴とす
る蓄電池の残存容量推定方法。 - 【請求項３】 請求項１に記載の蓄電池の残存容量推定
方法において、前記蓄電池の電流の時間積分値が所定値
に満たないときは、完全充電における蓄電池の容量の推
定を行なわず、前回の残存容量の推定値と該時間積分値
とから蓄電池の残存容量を推定することを特徴とする蓄
電池の残存容量推定方法。 - 【請求項４】 請求項１に記載の蓄電池の残存容量推定
方法において、前回測定した充電率と今回測定した充電
率の差分値が所定値に満たないときは、完全充電におけ
る蓄電池の容量の推定を行なわず、それまでの容量推定
値を用いることを特徴とする蓄電池の残存容量推定方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06162568A JP3126591B2 (ja) | 1994-07-15 | 1994-07-15 | 蓄電池の残存容量推定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06162568A JP3126591B2 (ja) | 1994-07-15 | 1994-07-15 | 蓄電池の残存容量推定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0829505A JPH0829505A (ja) | 1996-02-02 |
| JP3126591B2 true JP3126591B2 (ja) | 2001-01-22 |
Family
ID=15757067
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06162568A Expired - Fee Related JP3126591B2 (ja) | 1994-07-15 | 1994-07-15 | 蓄電池の残存容量推定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3126591B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003157912A (ja) * | 2001-08-13 | 2003-05-30 | Hitachi Maxell Ltd | 電池容量検出方法および装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4144116B2 (ja) * | 1998-11-25 | 2008-09-03 | トヨタ自動車株式会社 | バッテリ充電状態検出装置 |
| EP1220413B1 (en) * | 1999-09-09 | 2009-03-04 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Apparatus for battery capacity measurement and for remaining capacity calculation |
| JP4764971B2 (ja) * | 2002-11-27 | 2011-09-07 | 富士電機株式会社 | 電池の残量計測装置 |
| JP4016881B2 (ja) * | 2002-11-27 | 2007-12-05 | 富士電機デバイステクノロジー株式会社 | 電池の残量計測装置 |
| US7317300B2 (en) | 2003-06-23 | 2008-01-08 | Denso Corporation | Automotive battery state monitor apparatus |
| EP1691209B1 (en) | 2005-02-14 | 2008-10-01 | Denso Corporation | Method and apparatus for detecting charged state of secondary battery based on neural network calculation |
| JP2008241358A (ja) | 2007-03-26 | 2008-10-09 | Sanyo Electric Co Ltd | 電池の満充電容量検出方法 |
| BR112012023275A2 (pt) | 2010-03-26 | 2016-05-17 | Mitsubishi Eletric Corp | aparelho de estimativa de estado de carga |
| JP2013156202A (ja) * | 2012-01-31 | 2013-08-15 | Sanyo Electric Co Ltd | 二次電池の残容量算出方法及びパック電池 |
| JP2013178166A (ja) * | 2012-02-28 | 2013-09-09 | Sanyo Electric Co Ltd | 二次電池の残容量補正方法、二次電池の残容量算出方法及びパック電池 |
| EP2963432A4 (en) * | 2013-02-28 | 2016-11-30 | Hitachi Automotive Systems Ltd | DEVICE FOR ASSESSING THE EXTENT OF DAMAGE IN A SECONDARY CELL |
| JP7460568B2 (ja) * | 2021-03-05 | 2024-04-02 | 株式会社日立製作所 | 移動体及び電力制御装置 |
-
1994
- 1994-07-15 JP JP06162568A patent/JP3126591B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003157912A (ja) * | 2001-08-13 | 2003-05-30 | Hitachi Maxell Ltd | 電池容量検出方法および装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0829505A (ja) | 1996-02-02 |
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