JP3634077B2

JP3634077B2 - 電池残量計

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Publication number: JP3634077B2
Application number: JP21433396A
Authority: JP
Inventors: 昭治堺; 利幸河合; 常幸江上
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 1996-07-24
Filing date: 1996-07-24
Publication date: 2005-03-30
Anticipated expiration: 2016-07-24
Also published as: JPH1038985A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電池の残量計に関し、特に電気自動車等の電池残量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電池残量計は電池に残っている電気量（以下、電池残量という）を測定するもので、電気自動車ではガソリン車における燃料計のように電気自動車の走行可能距離を知るための重要な装置である。かかる電池残量計の一般的な方式のものは、基準の放電特性をマップとしてメモリに記憶するとともに、電池の端子電圧および放電電流を検出して、これより所定の放電電流下における電圧を推定して、推定した電圧とマップに基づいて電池残量を求めるようになっている。かかる方式の電池残量計として、例えば特開平６−３４７２７号公報には放電電流が所定値以上であり、かつ放電電流が増加しているときの、端子電圧および放電電流と電池の残量間に高い相関があることに着目し、放電電流が所定値以上であり、かつ放電電流が増加しているという電池状態のときにのみ電池の残量を求めることにより、電池残量の測定精度の向上を図った電池残存容量計が開示されている。
【０００３】
ところで上記電池残存容量計は鉛蓄電池に適用されているが、近年、電気自動車用の電源として満充電からの放電量が鉛蓄電池よりも大きいＮｉ−ＭＨ電池等のＮｉ系電池が採用され始めており、Ｎｉ系電池に上記電池残存容量計を適用することが考えられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらＮｉ系電池に特開平６−３４７２７号公報記載の電池残存容量計を用いると測定前の電池の充放電履歴が充電休止、高電流放電、低電流放電、回生充電等、様々に変化することにより電池残量の測定精度が低下するという問題がある。
【０００５】
また上記電池残存容量計では、測定可能な電池状態が限定されるため、電池の容量が大きい場合や、高速道路を一定の速度で走行するときには、電池残量を求める機会が無くなるおそれがある。
【０００６】
そこで本発明は、Ｎｉ系電池に適用しても電池残量の測定精度のよい、しかも測定可能な電池状態が限定されない電池残量計を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明はＮｉ系電池等では数十秒前の充放電状態が現在の電池状態に影響を与え、その影響の程度が直前の充放電状態ほど大きいという発明者らの知見に基づくもので、請求項１記載の発明では、電池残量計は、予め設定した所定時間内の複数の時点に電流検出手段で検出された充放電電流を記憶する第１の記憶手段と、該記憶手段に記憶された充放電電流により上記所定時間内における充放電状態を示す評価値を逐次算出して、評価値の大きさにより現在の電池状態を複数に分類する分類手段とを具備している。かつ該分類手段で分類された電池状態ごとに、上記電流検出手段で検出された充放電電流と上記電圧検出手段で検出された電圧とよりなる検出データを記憶する第２の記憶手段と、同じ放電状態とみなせる放電状態において上記第２の記憶手段で分類して記憶した複数個の充放電電流と電圧とを分類毎に一次関数に回帰せしめる回帰手段と、一次関数より基準の放電電流における基準放電電圧を得る基準放電電圧演算手段と、基準放電電圧と、予め設定した放電電力もしくは放電電流下における、上記電池の基準の放電特性とに基づいて電池残量を算出する残量演算手段とを具備している。
【０００８】
これにより過去の充放電状態が反映した評価値により分類された電池状態ごとに上記回帰手段および上記基準放電電圧演算手段により基準放電電圧が求められるから、過去の充放電状態の影響が現在の電池状態に及ぶＮｉ系電池に用いた場合でも得られる基準放電電圧は正確である。この基準放電電圧に基づいて電池残量が算出されるから電池残量の測定精度が向上する。しかも複数の電池状態について基準放電電圧が得られるから測定の機会が限定されることがない。
【０００９】
請求項２記載の発明では、電池残量計は、上記分類手段が所定時間内における充放電電流を、その検出時からの経過時間に応じて単調減少する重み係数で重みを付けて平均する重み平均手段を具備することを特徴とする。所定時間の終点の電池状態に与える影響の程度は上記検出時からの経過時間に応じて単調減少するから評価値を充放電電流の重み付き平均値とすることにより、電池状態を正確に判ずることができる。この重み係数は請求項３記載の発明のように所定時間の始点から上記充放電電流の検出時までの時間に比例した重み係数とし得る。
【００１０】
請求項４記載の発明では、上記分類手段が所定時間内における充放電電流を平均する平均手段を具備し上記評価値を充放電電流の平均値とすることにより評価値の計算時間を短縮することができる。
【００１１】
請求項５記載の発明では、上記残量演算手段が上記電池状態ごとに上記基準の放電特性を設定することにより、電池が偏った放電状態、例えば高電流の放電を続けた場合でも正確に残量が算出される。
【００１２】
請求項６記載の発明では、上記残量演算手段が一つの電池状態における基準の放電特性のみを記憶し、かつこの基準の放電特性と他の電池状態における基準の放電特性間の電圧方向のシフト量を設定することを特徴とする。電池状態が異なる基準の放電特性はプロファイルが一様で電圧方向に平行移動すると略一致するから、基準の放電特性を電池状態ごとに記憶する必要がなく、記憶容量が少なくできる。
【００１３】
請求項７記載の発明では、上記基準放電電圧演算手段が、満充電からの放電量を充放電電流の積算により演算し、上記回帰手段において充放電電流と電圧の一次関数の演算に使用された検出データの検出時点での放電量の平均値を演算する平均放電量演算手段と、電池状態ごとに演算された平均放電量を比較して一の電池状態と他の電池状態とで平均放電量が略等しいとき、一の電池状態と他の電池状態の基準放電電圧の差を演算する電圧差演算手段とを具備し、上記シフト量を上記基準放電電圧の差とすることにより、電池の放電特性が経時劣化等で変化してもこれに追随して、基準の放電特性間の電圧方向のシフト量を自己学習するから電池残量の測定誤差が抑えられる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の電池残量計の全体ブロック図を示す。電池１は、例えば公称容量１００（Ａｈ）（以後の説明では便宜上、適宜記号Ｑで表すものとする）のＮｉ−ＭＨ電池を直列に２４個、合計２４０セル接続したもので、その両端子には、電気自動車のモータを駆動するインバータ等の負荷２が接続してある。電池１に付設される検出器ユニット４は、電流検出手段たる電流検出器５、電圧検出手段たる電圧検出器６、温度検出器７で構成してある。電流検出器５は電池１と負荷２とを接続する給電線の途中に設けてあり、電池１の充放電電流を検出するようになっている。電圧検出器６は電池の両端子間に接続してあり、電池１の端子電圧を検出するようになっている。温度検出器７は熱電対７ａが電池１のケースの表面に接着してあり、熱電対７ａからの温度の検出信号が入力するようになっている。
【００１５】
検出器ユニット４からの充放電電流、端子電圧、電池表面温度の各検出信号を入力としてマイクロコンピュータ３が設けてある。マイクロコンピュータ３はＣＰＵ３ａとメモリ３ｂとを具備し、充放電電流等に基づいて電池１の残量を演算するようになっている。メモリ３ｂには、電池１の基準の放電特性すなわち電池残量と基準の放電電圧が１対１に対応するマップが格納してある。ここでメモリ３ｂに格納されるマップは、車両に搭載される電池１と同一仕様の電池を使って満充電から完全放電までの間、１５モード走行等の市街地走行を模した電力指令による連続充放電試験を実施し、そのときの電池残量と放電電圧より得たものである。またマップは、上記連続充放電試験を試験雰囲気温度を変更して行うことにより異なる電池表面温度についてのものが格納してある。
【００１６】
マイクロコンピュータ３で演算された電池１の残量を入力として表示装置８が設けてある。表示装置８はスピードメータ等とともに運転者前方に配置され、マイクロコンピュータ３が演算した電池１の残量を運転者に表示するようになっている。
【００１７】
図２、図３、図４はマイクロコンピュータ３の処理フローを示すもので、これにより上記電池残量計の作動を説明する。電池１の満充電が完了し、図略の充電器から満充電完了信号がＣＰＵ３ａに入力するとＣＰＵ３ａ内部の、タイマーｎの値を０、基準放電量Ｑ_ｂを２（Ａｈ）に設定し、満充電からの放電量Ｑ_ｎ、放電量補正値β（Ａｈ）、電圧補正値ΔＶ（Ｖ／ｃｅｌｌ）等をリセットする。そして車両のイグニションキーがＯＮすると本フローチャートがスタートする。
【００１８】
ステップ１０１ではタイマーｎが１増加する。タイマーｎは後述する所定の時間たるｎ_ｅｎｄ（秒）までの時間をカウントするもので、１カウントが１秒に相当している。
【００１９】
ステップ１０２では０．１秒ごとに電流検出器５、電圧検出器６、温度検出器７がそれぞれ電池１の充放電電流、端子電圧、電池表面温度を検出し、ＣＰＵ３ａに出力する。なお電池１の端子電圧はＣＰＵ３ａにおいて１セルあたりの値に換算されて演算に用いられる。ＣＰＵ３ａはこれら検出値について１秒間の平均値Ｉ_ｎ（ＣＡ）、Ｖ_ｎ（Ｖ／ｃｅｌｌ）、Ｔ_ｎ（°Ｃ）を算出する。
【００２０】
ステップ１０３は充放電電流の積算により放電量Ｑ_ｎを算出する。すなわち１秒あたりの放電量はＩ_ｎ×Ｑ／３６００（Ａｈ）で表されるから、これを放電量Ｑ_ｎに加算して放電量Ｑ_ｎを更新する。ステップ１０３はまた平均放電量演算手段としての一部の作動でもある。なお平均放電量演算手段としての残りの作動は後述するステップ１１１（もしくは１１２），１１４で実行される。
【００２１】
次いで電池１の満充電量に対する残量の百分率を電池残量ＳＯＣ（％）として、式（１）により算出する。算出された電池残量ＳＯＣは表示装置８に出力され、表示装置８が電池残量ＳＯＣを表示する（ステップ１０４）。
ＳＯＣ＝（Ｑ−β−Ｑ_ｎ）／（Ｑ−β）×１００（％）・・・・（１）
【００２２】
次いでＩ_ｎ（ＣＡ）を第１の記憶手段たるメモリ３ｂ内の配列Ｉ（ｎ）に格納し一時記憶する（ステップ１０５）。ｎをｎ_ｅｎｄと比較し、ｎがｎ_ｅｎｄに達していなければ図４のステップ１３２に進む。走行継続であれば（ステップ１３２）、図２のステップ１０１に戻る。したがってタイマｎがｎ_ｅｎｄに達するまではステップ１０１〜１０６が繰り返され、表示装置８に表示される電池残量ＳＯＣが１秒ごとに更新される。そしてタイマｎがｎ_ｅｎｄに達する（ステップ１０６）と、メモリ３ｂには、配列Ｉ（ｎ）に装置起動後、最初の所定時間であるｎ_ｅｎｄ秒間のＩ_ｎ（ＣＡ）が一時記憶される。この後は、図３のステップ１０７にステップ１０１〜１０６が実行された後、１秒ごとに進む。
【００２３】
続く図３のステップ１０７〜１１０は分類手段としての作動で、そのうちステップ１０７〜１０９は重み平均手段としての作動である。まずカウント変数ｔ、評価値Ｉ_ａｖをリセットする（ステップ１０７）。カウント変数ｔは現時点を終点とする所定時間（ｎ_ｅｎｄ秒）の始点からの時間で１カウントが１秒に相当している。次いでカウント変数ｔを１増加するとともにＩ_ａｖにＩ（ｎ−ｔ_ｐ） ×σを加算して評価値Ｉ_ａｖを更新する（ステップ１０８）。σは式（２）により表される重み係数で、Ｉ（ｎ−ｔ_ｐ）の検出時点からの経過時間ｔ_ｐに応じて単調減少する。ここでｔ_ｐ＝ｎ_ｅｎｄ−ｔであり、σはｎ_ｅｎｄの始点からの時間ｔに比例する。
【００２４】
【数１】

【００２５】
ステップ１０９ではｔをｎ_ｅｎｄと比較し、ｔがｎ_ｅｎｄに達していなければステップ１０８に戻りステップ１０８〜１０９を繰り返す。しかしてｔがｎ_ｅｎｄに達すると、評価値Ｉ_ａｖは現時点を遡るｎ_ｅｎｄ秒間における充放電電流Ｉ（ｎ−ｔ_ｐ）を、その検出時からの経過時間で重みを付けて平均した重み付き平均値となる。
【００２６】
ｎ_ｅｎｄは車両に搭載される電池１と同一仕様の電池について予め以下の手順で実験を行い設定する。まず電池を２ＣＡの電流で５分以上放電せしめた後、放電電流を０．２ＣＡに変更する。そして放電電流を変更してから端子電圧がほぼ一定値に収束するまでの時間を測定し、この収束時間を所定時間ｎ_ｅｎｄとして設定する。図５はかかる実験における充放電電流と端子電圧の経時変化を示すもので、端子電圧は、電流が２ＣＡから０．２ＣＡに変更された後収束するまでに、６０秒要している。このようにＮｉ系電池では数十秒前の充放電状態が現在の電池状態に影響を与え、その影響の程度が直前の充放電状態ほど大きいことを発明者らは確認したので、所定時間における充放電電流の重み付き平均値を電池状態を判ずる評価値として用い本発明の完成に到ったのである。
【００２７】
ステップ１１０では評価値Ｉ_ａｖにより電池１の状態を判定する。すなわち０．４＜Ｉ_ａｖ＜０．６のとき電池状態は普通放電状態と判じ、０．９＜Ｉ_ａｖ＜１．１のとき高放電状態と判じる。
【００２８】
電池状態が普通放電状態もしくは高放電状態と判じられた場合にはＶ_ｎ，Ｉ_ｎよりなる検出データを第２の記憶手段たるメモリ３ｂ内の配列に格納し一時記憶する。配列は２種類用意され、電池状態の分類結果により検出データが振り分けられる。すなわち普通放電状態の場合、ステップ１１１に進み、カウント数ｓ_ｌｏｗを１増加させる。そして配列Ｖ_ｌｏｗ（ｓ_ｌｏｗ）にＶ_ｎを格納し、配列Ｉ_ｌｏｗ（ｓ_ｌｏｗ）にＩ_ｎを格納する。高放電状態の場合、ステップ１１２に進み、カウント数ｓ_ｈｉを１増加させる。そして配列Ｖ_ｈｉ（ｓ_ｈｉ）にＶ_ｎを格納し、配列Ｉ_ｈｉ（ｓ_ｈｉ）にＩ_ｎを格納する。なおステップ１１０において電池状態が普通放電状態、高放電状態のいずれとも判じられなかった場合にはＶ_ｎ，Ｉ_ｎは記憶されない。
【００２９】
またステップ１１１もしくは１１２では、ステップ１０３に続く平均放電量演算手段としての後半の作動もしている。すなわち満充電からの放電量Ｑ_ｎを、普通放電状態の場合にはＱ_{ｌｏｗ−ａｖ}に加算し（ステップ１１１）、高放電状態の場合にはＱ_{ｈｉ−ａｖ}に加算する。このようにＱ_ｎをＱ_{ｌｏｗ−ａｖ}，Ｑ_{ｈｉ−ａｖ}に加算するのは後で電池状態ごとに平均化するためである。
【００３０】
そしてステップ１１１もしくは１１２からステップ１１３に進む。なおステップ１１０において電池状態が普通放電状態、高放電状態いずれにも分類されなかった場合もステップ１１３に進む。ステップ１１３ではＱ_ｎを基準放電量Ｑ_ｂと比較する。Ｑ_ｎがＱ_ｂを越えていなければ図４のステップ１３２に進み走行継続であれば再びステップ１０１（図２）に戻る。したがって放電量Ｑ_ｎがＱ_ｂを越えるまでは１秒ごとに評価値Ｉ_ａｖが求められ、その大きさによって電池状態が分類され、普通放電状態、高放電状態の場合にはその電池状態ごとに検出データが配列Ｖ_ｌｏｗ（ｓ_ｌｏｗ），Ｉ_ｌｏｗ（ｓ_ｌｏｗ），Ｖ_ｈｉ（ｓ_ｈｉ），Ｉ_ｈｉ（ｓ_ｈｉ）に順次格納される。基準放電量Ｑ_ｂは２Ａｈの初期値から後述するステップ１３０において２Ａｈずつすなわち公称容量の２％ずつ増加する放電量の標準値である。したがって配列Ｖ_ｌｏｗ（ｓ_ｌｏｗ），Ｉ_ｌｏｗ（ｓ_ｌｏｗ），Ｖ_ｈｉ（ｓ_ｈｉ），Ｉ_ｈｉ（ｓ_ｈｉ）に格納されるデータは、各データに対応する放電量Ｑ_ｎのばらつきが２パーセント以内したがって放電量Ｑ_ｎが略等しいとみなせる放電状態におけるデータである。
【００３１】
Ｑ_ｎがＱ_ｂを越えると（ステップ１１３）、Ｑ_{ｌｏｗ−ａｖ}およびＱ_{ｈｉ−ａｖ}をそれぞれｓ_ｌｏｗおよびｓ_ｈｉで除し、あらためてＱ_{ｌｏｗ−ａｖ}およびＱ_{ｈｉ−ａｖ}とする（ステップ１１４）。すなわち電池状態ごとに、配列Ｖ_ｌｏｗ（ｓ_ｌｏｗ），Ｉ_ｌｏｗ（ｓ_ｌｏｗ），Ｖ_ｈｉ（ｓ_ｈｉ），Ｉ_ｈｉ（ｓ_ｈｉ）に格納されたデータの検出時点における放電量の平均値Ｑ_{ｌｏｗ−ａｖ}およびＱ_{ｈｉ−ａｖ}が求められる。
【００３２】
続く図４のステップ１１５以降の手順は回帰手段としての作動で、配列Ｖ_ｌｏｗ（ｓ_ｌｏｗ），Ｉ_ｌｏｗ（ｓ_ｌｏｗ）およびＶ_ｈｉ（ｓ_ｈｉ），Ｉ_ｈｉ（ｓ_ｈｉ）に格納された検出データＶ_ｎ，Ｉ_ｎを一次関数に回帰せしめて一次関数を得、基準の放電電流１（ＣＡ）における基準放電電圧Ｖ_ｃを求めるようになっており、以下に詳説する。
【００３３】
まずｓ_ｌｏｗを２０と比較し（ステップ１１５）、ｓ_ｌｏｗが２０よりも大きければＱ_{ｌｏｗ−ａｖ}をＱ_ａｖとする（ステップ１１７）。次いでＶ_ｌｏｗ（ｓ_ｌｏｗ），Ｉ_ｌｏｗ（ｓ_ｌｏｗ）に格納されたＶ_ｎ，Ｉ_ｎすなわち普通放電状態として分類されたＶ_ｎ，Ｉ_ｎより最小自乗法を用いて一次関数たる回帰直線Ｖ＝ａ_ｌｏｗ×Ｉ＋ｂ_ｌｏｗ（Ｖ：端子電圧、Ｉ：充放電電流）の傾きａ_ｌｏｗ、切片ｂ_ｌｏｗを算出する（ステップ１１８）。次いでこの回帰直線に基づいてＩ＝１（ＣＡ）における端子電圧Ｖを算出し、算出した端子電圧Ｖを基準放電電圧Ｖ_ｃとする（ステップ１１９）。そしてステップ１２０に進む。なおステップ１１５でｓ_ｌｏｗが２０よりも小さければ普通放電状態と分類された電池状態のＶ_ｎ，Ｉ_ｎによる回帰演算は行わない。回帰直線の確度が充分ではないからである。この場合はｆｌａｇを１にして（ステップ１１６）、ステップ１２０に進む。
【００３４】
ステップ１２０ではｓ_ｈｉを２０と比較し、ｓ_ｈｉが２０よりも大きければＶ_ｈｉ（ｓ_ｈｉ），Ｉ_ｈｉ（ｓ_ｈｉ）に格納されたＶ_ｎ，Ｉ_ｎすなわち高放電状態と分類された電池状態のＶ_ｎ，Ｉ_ｎにより、ステップ１１８，１１９と同様の手順により回帰直線Ｖ＝ａ_ｈｉ×Ｉ＋ｂ_ｈｉの傾きａ_ｈｉ、切片ｂ_ｈｉを算出し（ステップ１２２）、この回帰直線に基づいてＶ_ｃ−ｈｉ（Ｉ＝１（ＣＡ））を算出する（ステップ１２３）。なおステップ１２０でｓ_ｈｉが２０よりも小さければ上記ステップ１１６と同様の趣旨により高放電状態と分類された電池状態のＶ_ｎ，Ｉ_ｎによる回帰演算は行わない。
【００３５】
Ｖ_ｃ−ｈｉ算出（ステップ１２３）に続くステップ１２４〜１２９は残量演算手段としての作動で、ステップ１２４ではｆｌａｇが０かどうかを判定する。ｆｌａｇが１の場合すなわち高放電状態と分類された電池状態のＶ_ｎ，Ｉ_ｎによる回帰演算のみが行われた場合は、Ｑ_{ｈｉ−ａｖ}をＱ_ａｖとし（ステップ１２５）、Ｖ_ｃ−ｈｉに電圧補正値ΔＶを加算して、これを基準放電電圧Ｖ_ｃとする（ステップ１２６）。放電電流が４ＣＡ以下の連続放電では、横軸をＳＯＣとした放電特性が電圧方向に平行移動したプロファイルを示す特徴がある。したがって普通放電状態における放電特性と高放電状態における放電特性間の電圧差ΔＶを電圧補正値ΔＶとしてＶ_ｃを算出することにより、メモリ３ｂには一つの電池状態における放電特性のマップを記憶しておくだけで異なる電池状態に対応できる。なお電圧補正値ΔＶについては後述するステップ１２８において算出する。
【００３６】
ｆｌａｇが０の場合（ステップ１２４）すなわち普通放電状態と分類された電池状態のＶ_ｎ，Ｉ_ｎによる回帰演算および高放電状態として分類されたＶ_ｎ，Ｉ_ｎによる回帰演算が行われた場合は、ステップ１２７に進む。ステップ１２７，１２８は電圧差演算手段としての作動で、普通放電状態と分類された電池状態における平均放電量Ｑ_ａｖと高放電状態と分類された電池状態における平均放電量Ｑ_{ｈｉ−ａｖ}の差を１Ａｈと比較する（ステップ１２７）。Ｑ_ａｖとＱ_{ｈｉ−ａｖ}の差が１Ａｈよりも小さい場合はＱ_ａｖとＱ_{ｈｉ−ａｖ}とが略等しいと判断し、式（３）により基準放電電圧Ｖ_ｃとＶ_ｃ−ｈｉの差を算出し、その電圧差をシフト量たる電圧補正値ΔＶとする（ステップ１２８）。ここで得られた電圧補正値ΔＶは以降の作動フローにおけるステップ１２６で用いられる。このように電圧補正値ΔＶを更新することにより電池１が経時劣化等により放電特性が変化しても、それに基準放電電圧が追随していくから電池残量ＳＯＣの精度が高く保たれる。
ΔＶ＝Ｖ_ｃ−Ｖ_ｃ−ｈｉ・・・・（３）
【００３７】
次いでステップ１２９に進む。なおステップ１２７でＱ_ａｖとＱ_{ｈｉ−ａｖ}の差が１Ａｈよりも大きい場合はステップ１２８は実行せずにステップ１２９に進む。
【００３８】
なおステップ１２０でｓ_ｈｉが２０に達していなければステップ１２１に進み、ｆｌａｇが０すなわち普通放電状態と分類された電池状態のＶ_ｎ，Ｉ_ｎによる回帰演算のみが行われた場合はステップ１２９に進む。
【００３９】
しかして普通放電状態と分類された電池状態のＶ_ｎ，Ｉ_ｎによる回帰演算と高放電状態と分類された電池状態のＶ_ｎ，Ｉ_ｎによる回帰演算の少なくとも一方が行われた場合は、ステップ１２９で放電量補正値βを更新する。更新は現行のβにｋ×（Ｖ_ｍａｐ−Ｖ_ｃ）を加算した値に更新する。ここでｋは定数である。Ｖ_ｍａｐはメモリ３ｂに格納された、現在の電池表面温度Ｔ_ｎにおけるマップを検索して電池の残存量に対応する基準の放電電圧として読みだされるデータである。なお電池の残存量は現時点での放電量Ｑ_ｎより求められる。
【００４０】
次いでステップ１３０に進む。なおステップ１２１でｆｌａｇが１の場合、すなわち普通放電状態と分類された電池状態のＶ_ｎ，Ｉ_ｎによる回帰演算と高放電状態と分類された電池状態のＶ_ｎ，Ｉ_ｎによる回帰演算のいずれも行われなかった場合もステップ１３０に進む。
【００４１】
ステップ１３０では基準放電量Ｑ_ｂを２（Ａｈ）増加せしめ、ｆｌａｇ，配列Ｖ_ｌｏｗ（ｓ_ｌｏｗ），Ｉ_ｌｏｗ（ｓ_ｌｏｗ），Ｖ_ｈｉ（ｓ_ｈｉ），Ｉ_ｈｉ（ｓ_ｈｉ），ｓ_ｌｏｗ，ｓ_ｈｉ，Ｑ_ａｖ，Ｑ_{ｌｏｗ−ａｖ}，Ｑ_{ｈｉ−ａｖ}の初期設定を行ってステップ１３２に進む。走行継続であれば再びステップ１０１（図２）に戻って以上の手順が繰り返される。このようにＮｉ系電池に適用しても所定時間（ｎ_ｅｎｄ）内の充放電状態を示す評価値により電池状態が分類されて基準放電電圧が演算されるから精度よく電池残量が測定できる。しかも電池状態ごとに基準放電電圧Ｖ_ｃが算出されるから測定の機会が失われることがない。走行終了であれば本作動フローも終了する。なお本作動フローが終了する場合、現行のＱ_ｎ，β，ΔＶはメモリ３ｂに保持される。
【００４２】
本発明の電池残量計を従来の、予め記憶した放電特性（理想値）との比較により電池残量を検出する電池残量計と比較するため次の試験を行った。電池を満充電状態とした電気自動車を、端子電圧が放電終止電圧となるまで市街地を走行させ、その間の充放電電流、端子電圧、電池表面温度を検出してそのデータを０．１秒ごとにパーソナルコンピュータに記録した。次いで記録したデータを、実走行の場合と同様に本発明の電池残量計および従来の電池残量計のマイクロコンピュータに入力し、基準放電電流１Ｃ放電時の基準放電電圧を得た。
【００４３】
図６はその試験結果を示すもので、横軸は試験終了後に電池の放電量から算出した電池残量ＳＯＣである。縦軸は所定電流１Ｃ放電時の基準放電電圧である。図中、○は本発明の電池残量計の場合を示し、●は従来の電池残量計の場合を示す。なお実線は理想値を示している。図より本発明の電池残量計で得られた基準放電電圧は、電池残量によらず理想値との誤差が従来の電池残量計で得られた基準放電電圧に比して小さく、理想値とよく一致しており、予め記憶した放電特性（理想値）との比較により電池残量を検出する電池残量計において、本発明の電池残量計が極めて精度のよいものであることがわかる。
【００４４】
なお上記実施形態では、電池残量ＳＯＣを式（１）により算出したが、メモリ３ｂに格納した基準の放電特性から、走行中に算出された基準放電電圧に対応する電池残量を読み出すようにしてもよい。
【００４５】
電圧補正値ΔＶ、放電量補正値βはＣＰＵ３ａが満充電完了信号を受け取るとリセットするようにしたが、電池を充電する前、最後に設定された値を保持しておき、これを使用してもよい。
【００４６】
ステップ１１３を設けて２Ａｈ（公称容量の２％）放電ごとに回帰演算を実行したが、放電量の略等しいとみなせる範囲（例えば上記実施形態のごとく公称容量の２％）で、検出データが配列Ｖ_ｌｏｗ（ｓ_ｌｏｗ），Ｉ_ｌｏｗ（ｓ_ｌｏｗ），Ｖ_ｈｉ（ｓ_ｈｉ），Ｉ_ｈｉ（ｓ_ｈｉ）に回帰演算に必要な数（例えば２０）が格納され次第、回帰演算を実行するようにしてもよい。
【００４７】
基準放電電圧は所定放電電流における端子電圧としたが、所定の放電電力における端子電圧とし得る。また基準放電電圧を電圧補正値により補正することにより異なる電池状態に対応するようにしたが、電池状態ごとの基準の放電特性をメモリに記憶しておいてもよい。電圧補正値ΔＶは更新されていくようにしたが要求される精度によっては一定値としてもよい。
【００４８】
Ｖ_ｍａｐを読みだすマップは、現在の電池表面温度Ｔ_ｎのマップとしたが、電池表面温度の変動の大きさによっては所定時間内における平均温度のマップとするのがよい。またマップの数を間引きしてメモリに記憶されるデータ量を減らす場合は、相隣れる温度のマップを直線補間して所望の温度のマップとし得る。
【００４９】
所定時間ｎ_ｅｎｄについても車両の諸元により設定する必要があり、実施形態で説明した試験により個々に設定するのが望ましい。
【００５０】
評価値Ｉ_ａｖによる電池状態の判定基準は普通放電状態と高放電状態の区別が明確なように車両の諸元により個々に設定する必要がある。なお検出データの回帰演算が多く行われるように普通放電状態および高放電状態と分類される頻度が高いのが望ましい。上記実施形態記載の基準の設定にあたっては、発明者らは実走行を模擬した数種のランダム充放電試験データを用いて分類ができることを確認した。また電池状態は普通放電状態と高放電状態の２種類としたがそれ以上としてもよい。
【００５１】
評価値Ｉ_ａｖは検出データの検出時からの経過時間に応じて直線的に減少する重み係数で重みを付けて平均したものとしたが、他の単調減少する重み係数で重みを付けて重み付き平均したものとし得る。この場合の重み係数は、例えば図５の電圧が収束するときのごときプロファイルを示す指数関数でもよい。また重み平均手段に代えて所定時間ｎ_ｅｎｄ秒内の充放電電流Ｉ_ｎを平均し評価値を充放電電流Ｉ_ｎの平均値とする平均手段とし得る。この場合、上記実施形態のものに比し精度の点でやや劣るが評価値の計算時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電池残量計のブロック図である。
【図２】本発明の電池残量計の作動を説明する第１のフローチャートである。
【図３】本発明の電池残量計の作動を説明する第２のフローチャートである。
【図４】本発明の電池残量計の作動を説明する第３のフローチャートである。
【図５】本発明の電池残量計の作動を説明するグラフである。
【図６】本発明の電池残量計を従来の一つの電池残量計と比較するグラフである。
【符号の説明】
１電池
３ａマイクロコンピュータ（分類手段、重み平均手段、回帰手段、基準放電電圧演算手段、残量演算手段、平均放電量演算手段、電圧差演算手段）
３ｂメモリ（第１の記憶手段、第２の記憶手段）
５電流検出器（電流検出手段）
６電圧検出器（電圧検出手段）

Claims

電池の充放電電流を検出する電流検出手段と、上記電池の端子間の電圧を検出する電圧検出手段と、予め設定した所定時間内の複数の時点にて上記電流検出手段で検出された充放電電流を記憶する第１の記憶手段と、該記憶手段に記憶された充放電電流により上記所定時間内における充放電状態を示す評価値を逐次算出して評価値の大きさにより現在の電池状態を複数に分類する分類手段と、該分類手段で分類された電池状態ごとに、上記電流検出手段で検出された充放電電流と上記電圧検出手段で検出された電圧とよりなる検出データを記憶する第２の記憶手段と、同じ放電状態とみなせる放電状態において上記第２の記憶手段で分類して記憶した複数個の充放電電流と電圧とを分類毎に一次関数に回帰せしめる回帰手段と、該回帰手段で得た一次関数より基準放電電力もしくは基準放電電流における電圧を演算し、これを基準放電電圧とする基準放電電圧演算手段と、該基準放電電圧演算手段で演算された基準放電電圧と、基準放電電力もしくは基準放電電流下における上記電池の基準の放電特性とに基づいて電池残量を算出する残量演算手段とを具備することを特徴とする電池残量計。
請求項１記載の電池残量計において、上記分類手段は上記所定時間内における充放電電流を、その検出時からの経過時間に応じて単調減少する重み係数で重みを付けて平均する重み平均手段を具備し、上記評価値を充放電電流の重み付き平均値とした電池残量計。
請求項２記載の電池残量計において、上記分類手段は上記重み係数を所定時間の始点から上記充放電電流の検出時までの時間に比例する重み係数とした電池残量計。
請求項１記載の電池残量計において、上記分類手段は上記所定時間内における充放電電流を平均する平均手段を具備し、上記評価値を充放電電流の平均値とした電池残量計。
請求項１ないし４いずれか記載の電池残量計において、上記残量演算手段は、上記電池状態ごとに上記基準の放電特性が設定された電池残量計。
請求項５記載の電池残量計において、上記残量演算手段は、電池状態の異なる基準の放電特性のうち、一の電池状態における基準の放電特性を記憶し、かつ該基準の放電特性と他の電池状態における基準の放電特性間の電圧方向のシフト量を設定した電池残量計。
請求項６記載の電池残量計において、上記残量演算手段は、満充電からの放電量を充放電電流の積算により演算し、上記回帰手段において充放電電流と電圧の一次関数の演算に使用された検出データの検出時点での放電量の平均値を演算する平均放電量演算手段と、電池状態ごとに演算された平均放電量を比較して一の電池状態と他の電池状態とで放電量が略等しいとき、一の電池状態と他の電池状態の基準放電電圧の差を演算する電圧差演算手段とを具備し、上記シフト量を上記電圧差演算手段で演算された基準放電電圧の差とした電池残量計。