JP4878470B2 - バッテリの開回路電圧推定方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、負荷に電力を供給するバッテリの開回路電圧を推定するバッテリの開回路電圧推定方法および装置に関する。

バッテリの開回路電圧は、一般的には、充放電終了後、ほぼ平衡状態になるであろう時間、たとえば２４時間が経過したときの開放電圧を測定して開回路電圧とみなすことが行われている。

しかし、このような方法では、開放電圧を開回路電圧とみなして測定できるには、充放電終了から平衡状態とみなせる状態になるまで待たなければならず、このような時間が経過する前に、充放電が再開されたときには、次の充放電終了から再度一定の時間が経過するまで測定する機会がなく、開回路電圧を知ることのできる機会が極めて少ないという問題があった。

一般に、車両に搭載したバッテリ（鉛酸バッテリ）の充電が終了した場合、バッテリの開放状態での端子電圧は、濃度分極によって上昇していた分が時間とともに解消するため、図５に示すように、徐々に減少し、たとえば充電終了から２４時間経過後のバッテリの平衡状態における端子電圧である開回路電圧ＯＣＶ（＝Ｅ₀ ）に漸近するように変化する漸近曲線の特性を表す。

同様に、バッテリの放電が終了した場合、バッテリの開放状態での端子電圧は、濃度分極によって下降していた分が時間とともに解消するため、図８に示すように、徐々に増加し、たとえば放電終了から２４時間経過後のバッテリの平衡状態における端子電圧である開回路電圧ＯＣＶ（＝Ｅ₀ ）に漸近するように変化する漸近曲線の特性を表す。

そこで、図５および図８に示すように、バッテリの充放電終了後の電圧推移が、充電後は単調減少を示し、放電後は単調増加を示すような場合は、２４時間経過を待つことなく、充放電終了から比較的短時間の内にバッテリの開回路電圧を比較的正確に推定できる方法が、たとえば、特開２００２−２３４４０８号公報等で提案されている。以下、この方法について説明する。

前述のように、車両に搭載したバッテリの充電が終了した場合、バッテリの開放状態での端子電圧は、濃度分極によって上昇していた分が時間とともに解消して徐々に減少し、図５に示すように、例えば２４時間後のバッテリの平衡状態における端子電圧である開回路電圧ＯＣＶ（＝Ｅ₀ ）に漸近するように変化し、このような漸近曲線は、一般に累乗式で表される。

よって、今、開回路電圧ＯＣＶ（＝Ｅ₀ ）が未知であるとき、図６に示すように、想定した開回路電圧ＯＣＶ′（＝Ｅ）を定め、この想定した想定開回路電圧Ｅを端子電圧Ｖ（ｔ）から減算すると、図７に示すように、横軸に漸近する累乗近似式α・ｔ^D で表されるようになる。また、拡散現象を累乗近似式α・ｔ^D で近似すると、べき数Ｄが−０．５付近になるとされている。

そこで、バッテリの充電が終了後、図７に示すように、例えば５分の予め定めた時間Ｔａを経過してから、例えば１５分の予め定めた時間Ｔｂまでの間のバッテリの開放電圧を測定し、この測定した開放電圧より、想定した想定開回路電圧Ｅを減算し累乗近似式α・ｔ^D を算出する。

一般的に、拡散現象を累乗近似式α・ｔ^D で近似すると、べき数Ｄが−０．５付近になるとされている。充電終了後の開回路電圧の変化は、電解液の拡散によって生じる電圧変化によるものであるとすることができるので、べき数Ｄが−０．５になるような累乗近似式α・ｔ^D が得られたときの想定開回路電圧Ｅを開回路電圧Ｅ₀ とみなすことができる。

これに対して、バッテリの放電が終了した場合、図８に示すように、バッテリの開放状態での端子電圧は、濃度分極によって下降していた分が時間とともに解消して徐々に増加し、例えば２４時間後のバッテリの平衡状態における端子電圧である開回路電圧Ｅ₀ に漸近する。なお、放電の場合、想定開回路電圧Ｅの方が累乗近似式α・ｔ^D より常に大きいので、測定した開放電圧より、想定した想定開回路電圧Ｅを減算した値が負となるので、開放電圧より想定開回路電圧Ｅを減算した値の絶対値を利用して累乗近似式α・ｔ^D を算出する。

一般的に、充電または放電が終了した後、予め定めた時間を経過してから一定の時間の間にバッテリの開放電圧を複数回測定し、この測定した開放電圧から、想定した想定開回路電圧を減算した値により、べき数が負である予め定めた累乗近似式を決定し、この決定した累乗近似式のべき数が−０．５となるまで、累乗近似式の決定を想定開回路電圧を更新して繰り返し実行し、べき数が−０．５となったときの想定開回路電圧を開回路電圧と推定すればよい。

なお、想定開回路電圧を予め定めた回数更新して繰り返し実行しても、べき数が−０．５とならないことがあるときには、予め定めた回数が実行されたことによってべき数が略−０．５になったと判断し、このときの想定開回路電圧を開回路電圧と推定し、必要以上に累乗近似式を決定する処理を繰り返すことをなくすことができる。

このように、バッテリの充放電終了後の電圧推移が、充電後は単調減少を示し、放電後は単調増加を示すような場合、上述の推定方法を用いて比較的正確に開回路電圧を推定することができる。
特開２００２−２３４４０８号公報

しかしながら、車両使用中の実際の鉛酸バッテリの開回路電圧変動は、車両の走行状態の変化や停止等による充放電が繰り返される結果として、図５に示す単調減少の特性（パターンＡとする）や図８に示す単調増加（パターンＢとする）のパターンと異なる場合がある。

たとえば、図９に示すように、充電終了後、図５に示す漸近曲線よりも早期に電圧推移がほぼ一定となる特性（パターンＣとする）を示したり、図１０に示すように、放電終了後、図８に示す漸近曲線とまったく異なり、いったん増加した電圧が再び図５に示す漸近曲線にほぼ近い推移で減少する特性（パターンＤとする）を示したりすることがある。その結果として、このパターンＣやパターンＤのような異なる特性を示す場合にも、上述の従来の開回路電圧の推定方法を適用すると、開回路電圧の推定精度悪化や検出エラーを招くこととなる問題があった。

そこで、本発明は、上述の従来の課題に鑑み、充放電終了後のバッテリの種々のパターンの電圧変化特性に対して開回路電圧を精度良く推定することができるバッテリの開回路電圧推定方法および装置を提供することを課題としている。

請求項１記載の発明のバッテリの開回路電圧推定方法は、負荷に電力を供給するバッテリの開回路電圧を推定するバッテリの開回路電圧推定方法であって、放電が終了した後、バッテリの開放電圧を所定のサンプリング周期で所定期間の間測定する開放電圧測定ステップと、開放電圧測定ステップで測定した開放電圧を収集する開放電圧収集ステップと、開放電圧収集ステップで収集した開放電圧の推移を判定する開放電圧推移判定ステップと、開放電圧推移判定ステップでの判定結果が、増加後減少の場合は、最大電圧到達後から電圧減少している区間で、充電後の開回路電圧推定処理を実行して開回路電圧を推定する開回路電圧推定ステップとを含み、前記開回路電圧推定処理は、測定した開放電圧と、想定した想定開回路電圧との差値により、べき数が負である予め定めた累乗近似式を決定し、該決定した累乗近似式のべき数が−０．５となるか、または、略−０．５となるまで、前記累乗近似式の決定を前記想定開回路電圧を更新しながら繰り返し実行し、前記べき数が−０．５となるか、または、略−０．５となったときの前記想定開回路電圧を開回路電圧と推定する処理を行うことを特徴とする。

請求項２記載の発明のバッテリの開回路電圧推定方法は、負荷に電力を供給するバッテリの開回路電圧を推定するバッテリの開回路電圧推定方法であって、充電または放電が終了した後、バッテリの開放電圧を所定のサンプリング周期で所定期間の間測定する開放電圧測定ステップと、開放電圧測定ステップで測定した開放電圧を収集する開放電圧収集ステップと、開放電圧収集ステップで収集した開放電圧の推移を判定する開放電圧推移判定ステップと、開放電圧推移判定ステップでの判定結果が、連続減少の場合は、充電後の開回路電圧推定処理を実行して開回路電圧を推定する第１の開回路電圧推定ステップと、開放電圧推移判定ステップでの判定結果が、減少後一定の場合は、サンプリングの最終電圧を開回路電圧と推定する第２の開回路電圧推定ステップと、開放電圧推移判定ステップでの判定結果が、連続増加の場合は、放電後の開回路電圧推定処理を実行して開回路電圧を推定する第３の開回路電圧推定ステップと、開放電圧推移判定ステップでの判定結果が、増加後減少の場合は、最大電圧到達後から電圧減少している区間で、充電後の開回路電圧推定処理を実行して開回路電圧を推定する第４の開回路電圧推定ステップとを含み、前記開回路電圧推定処理は、測定した開放電圧と、想定した想定開回路電圧との差値により、べき数が負である予め定めた累乗近似式を決定し、該決定した累乗近似式のべき数が−０．５となるか、または、略−０．５となるまで、前記累乗近似式の決定を前記想定開回路電圧を更新しながら繰り返し実行し、前記べき数が−０．５となるか、または、略−０．５となったときの前記想定開回路電圧を開回路電圧と推定する処理を行うことを特徴とする。

請求項３記載の発明のバッテリの開回路電圧推定装置は、図１（Ａ）のブロック図に示すように、負荷に電力を供給するバッテリの開回路電圧を推定するバッテリの開回路電圧推定装置であって、放電が終了した後、バッテリ１３の開放電圧を所定のサンプリング周期で所定期間の間測定する開放電圧測定手段２３ａ−１と、開放電圧測定手段２３ａ−１で測定した開放電圧を収集する開放電圧収集手段２３ｂと、開放電圧収集手段２３ｂで収集した開放電圧の推移を判定する開放電圧推移判定手段２３ａ−２と、開放電圧推移判定手段２３ａ−２での判定結果が、増加後減少の場合は、最大電圧到達後から電圧減少している区間で、充電後の開回路電圧推定処理を実行して開回路電圧を推定する開回路電圧推定手段２３ａ−３とを備え、前記開回路電圧推定処理は、測定した開放電圧と、想定した想定開回路電圧との差値により、べき数が負である予め定めた累乗近似式を決定し、該決定した累乗近似式のべき数が−０．５となるか、または、略−０．５となるまで、前記累乗近似式の決定を前記想定開回路電圧を更新しながら繰り返し実行し、前記べき数が−０．５となるか、または、略−０．５となったときの前記想定開回路電圧を開回路電圧と推定する処理を行うことを特徴とする。

請求項４記載の発明のバッテリの開回路電圧推定装置は、図１（Ｂ）のブロック図に示すように、負荷に電力を供給するバッテリの開回路電圧を推定するバッテリの開回路電圧推定装置であって、充電または放電が終了した後、バッテリ１３の開放電圧を所定のサンプリング周期で所定期間の間測定する開放電圧測定手段２３ａ−１と、開放電圧測定手段２３ａ−１で測定した開放電圧を収集する開放電圧収集手段２３ｂと、開放電圧収集手段２３ｂで収集した開放電圧の推移を判定する開放電圧推移判定手段２３ａ−２と、開放電圧推移判定手段２３ａ−２での判定結果が、連続減少の場合は、充電後の開回路電圧推定処理を実行して開回路電圧を推定する第１の開回路電圧推定手段２３ａ−４と、開放電圧推移判定手段２３ａ−２での判定結果が、減少後一定の場合は、サンプリングの最終電圧を開回路電圧と推定する第２の開回路電圧推定手段２３ａ−５と、開放電圧推移判定手段２３ａ−２での判定結果が、連続増加の場合は、放電後の開回路電圧推定処理を実行して開回路電圧を推定する第３の開回路電圧推定手段２３ａ−６と、開放電圧推移判定手段２３ａ−２での判定結果が、増加後減少の場合は、最大電圧到達後から電圧減少している区間で、充電後の開回路電圧推定処理を実行して開回路電圧を推定する第４の開回路電圧推定手段２３ａ−７とを備え、前記開回路電圧推定処理は、測定した開放電圧と、想定した想定開回路電圧との差値により、べき数が負である予め定めた累乗近似式を決定し、該決定した累乗近似式のべき数が−０．５となるか、または、略−０．５となるまで、前記累乗近似式の決定を前記想定開回路電圧を更新しながら繰り返し実行し、前記べき数が−０．５となるか、または、略−０．５となったときの前記想定開回路電圧を開回路電圧と推定する処理を行うことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項４記載のバッテリの開回路電圧推定装置において、前記測定した開放電圧が充電終了後のものであるとき、時間をｔ、未知の係数をα、未知の負のべき数をＤとしたとき、前記累乗近似式がα・ｔD で表されることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項３または４記載のバッテリの開回路電圧推定装置において、前記測定した開放電圧が放電終了後のものであるとき、前記累乗近似式を決定するための前記差値は、前記測定した開放電圧から前記想定した想定開回路電圧を減算した値の絶対値であり、時間をｔ、未知の係数をα、未知の負のべき数をＤとすると、前記累乗近似式がα・ｔD で表されることを特徴とする。

請求項１および３記載の発明によれば、バッテリの放電終了後に増加後減少となるパターンの電圧変化特性に対して、開回路電圧を精度良く推定することができ、検出エラーを軽減することができる。

請求項２および４記載の発明によれば、充放電終了後のバッテリの種々のパターンの電圧変化特性に対して、従来より開回路電圧を精度良く推定することができ、検出エラーを軽減することができる。

請求項５記載の発明によれば、バッテリの充電が終了した後、比較的短い時間内に測定したバッテリの開放電圧の測定によって、累乗近似式の漸近線を求めて、これを開回路電圧として推定できるので、バッテリの開回路電圧を、充電の終了から比較的短時間の内に推定することができる。

請求項６記載の発明によれば、バッテリの放電が終了した後、比較的短い時間内に測定したバッテリの開放電圧の測定によって、累乗近似式の漸近線を求めて、これを開回路電圧として推定できるので、バッテリの開回路電圧を、放電の終了から比較的短時間の内に推定することができる。

図２は、本発明のバッテリの開回路電圧推定方法を適用した本発明の一実施形態に係るバッテリの開回路電圧推定装置の概略構成を一部ブロックにて示す説明図であり、本実施形態のバッテリの開回路電圧推定装置は、エンジン３に加えてモータジェネレータ５を有するハイブリッド車両に搭載されている。

そして、このハイブリッド車両は、通常時はエンジン３の出力のみをドライブシャフト７からディファレンシャルケース９を介して車輪１１に伝達して走行させ、高負荷時には、バッテリ１３からの電力によりモータジェネレータ５をモータとして機能させて、エンジン３の出力に加えてモータジェネレータ５の出力をドライブシャフト７から車輪１１に伝達し、アシスト走行を行わせるように構成されている。

また、このハイブリッド車両は、減速時や制動時にモータジェネレータ５をジェネレータ（発電機）として機能させ、運動エネルギを電気エネルギに変換してバッテリ１３を充電させるように構成されている。

なお、モータジェネレータ５はさらに、図示しないスタータスイッチのオンに伴うエンジン３の始動時に、エンジン３のフライホイールを強制的に回転させるセルモータとして用いられるが、その場合にモータジェネレータ５には、短時間に大きな電流が流される。スタータスイッチのオンによりモータジェネレータ５によってエンジン３が始動されると、イグニッションキー（図示しない）の操作解除に伴って、スタータスイッチがオフになってイグニッションスイッチやアクセサリスイッチのオン状態に移行し、これに伴ってバッテリ１３から流れる放電電流は、定常電流に移行する。

本実施形態のバッテリの開回路電圧推定装置は、アシスト走行用のモータやセルモータとして機能するモータジェネレータ５等、電装品に対するバッテリ１３の放電電流Ｉや、ジェネレータとして機能するモータジェネレータ５からのバッテリ１３に対する充放電電流を検出する電流センサ１５と、バッテリ１３に並列接続した１Ｍオーム程度の抵抗を有し、バッテリ１３の端子電圧Ｖを検出する電圧センサ１７とを備えている。

また、本実施形態のバッテリの開回路電圧推定装置は、上述した電流センサ１５および電圧センサ１７の出力がインタフェース回路（以下、「Ｉ／Ｆ」と略記）２１におけるＡ／Ｄ変換後に取り込まれるマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」と略記）２３をさらに備えている。

そして、マイコン２３は、ＣＰＵ２３ａ、ＲＡＭ２３ｂおよびＲＯＭ２３ｃを有しており、このうち、ＣＰＵ２３ａには、ＲＡＭ２３ｂおよびＲＯＭ２３ｃの他、Ｉ／Ｆ２１が接続されており、また、上述した図示しないスタータスイッチ、イグニッションスイッチやアクセサリスイッチ、モータジェネレータ５以外の電装品（負荷）のスイッチ等が、さらに接続されている。ＣＰＵ２３ａは、特許請求の範囲における開放電圧測定手段２３ａ−１、開放電圧推移判定手段２３ａ−２、開回路電圧推定手段２３ａ−３、第１の開回路電圧推定手段２３ａ−４、第２の開回路電圧推定手段２３ａ−５、第３の開回路電圧推定手段２３ａ−６および第４の開回路電圧推定手段２３ａ−７として働く。

ＲＡＭ２３ｂは、各種データ記憶用のデータエリアおよび各種処理作業に用いるワークエリアを有しており、ＲＯＭ２３ｃには、ＣＰＵ２３ａに各種処理動作を行わせるための制御プログラムが格納されている。ＲＡＭ２３ｂは、特許請求の範囲における開放電圧収集手段として働く。

なお、上述した電流センサ１５および電圧センサ１７の出力である電流値および電圧値は、Ｉ／Ｆ２１を介してマイコン２３のＣＰＵ２３ａに取り込まれる。

次に、ＲＯＭ２３ｃに格納された制御プログラムに従いＣＰＵ２３ａが行うバッテリの開回路電圧推定処理を、図３を参照して説明する。

まず、車両停止状態（イグニッション オフ）を検出し（ステップＳ１）、次に、一定期間の間（たとえば、９０分間）一定時間毎（たとえば、１分毎）に、電圧センサ１７の出力によりバッテリの端子電圧を開放電圧としてサンプリングして測定し、測定した開放電圧Ｖ（ｔ）を収集してＲＡＭ２３ｂのデータエリア（記憶手段に相当する）に格納、記憶する（ステップＳ２）。次に、９０分間測定した開放電圧Ｖ（ｔ）のデータの推移において、車両停止後から所定の第１の判定期間における電圧推移が上昇したかまたは減少したかを判定する（ステップＳ３）。

車両停止後から所定の第１の判定期間における電圧推移が減少していれば、次いで、所定の第１の判定期間に続く所定の第２の判定期間における電圧推移が減少し続けているかまたは電圧推移がほぼ一定になっているかどうかを判定する（ステップＳ４）。電圧が減少し続けていれば、次いで、パターンＡに相当する特性に対応する充電後の開回路電圧推定処理を実行する（ステップＳ５）。この充電後の開回路電圧推定処理は、前述の特開２００２−２３４４０８号公報に開示されているように、図４に示すサブルーチンが実行される。

すなわち、測定した開放電圧Ｖ（ｔ）と、想定した想定開回路電圧Ｅとの差値、即ち、充電後の場合は、測定した開放電圧Ｖ（ｔ）から想定した想定開回路電圧Ｅを減算した値ｆ（ｔ）を求め（ステップＳ１１）、求めた値ｆ（ｔ）について累乗近似処理を行って、べき数が負である予め定めた累乗近似式α・ｔ^D を決定する（ステップＳ１２）。累乗近似式が決定したら、次に、決定した累乗近似式α・ｔ^D のべき数Ｄが−０．５（＝Ｋ）に等しいかどうかを判断し（ステップＳ１３）、この判断の結果、べき数Ｄが−０．５となっていないときには（ステップＳ１３のＮ）、想定開回路電圧Ｅを更新し（ステップＳ１４）、この更新した想定開回路電圧について、上記ステップＳ１１に戻って、測定した開放電圧Ｖ（ｔ）から、想定した想定開回路電圧Ｅを減算する処理を行う。べき数Ｄが−０．５となったときには（ステップＳ１３のＹ）、べき数Ｄが−０．５となったときの想定開回路電圧Ｅを開回路電圧Ｅ₀ と推定し、一連の処理動作を終了する。

なお、フローチャートには記載はないが、決定した累乗近似式のべき数がなかなか−０．５とならないときには、図のフローチャートには示していないが、累乗近似式の決定が予め定めた回数行われた時点での想定開回路電圧Ｅを開回路電圧Ｅ₀ と推定し、一連の処理動作を終らせることもできる。

次に、図３のフローチャートに戻って、ステップＳ４の判定結果が、第２の判定期間では電圧推移がほぼ一定になっていれば、次いで、パターンＣに対応する特性に対応して、ステップＳ２でサンプリングした最終電圧を開回路電圧Ｅ₀ と推定し、処理を終了する（ステップＳ６）。なお、電圧推移がほぼ一定になっているとの判定は、たとえば、電圧推移が許容誤差範囲内に入る程度の変化しか示していない場合にそのように決定される。たとえば、バッテリの満充電電圧が３８Ｖの場合、許容誤差範囲は±１０ｍＶと設定される。

一方、ステップＳ３において、車両停止後から所定の第１の判定期間における電圧推移が上昇していると判定された場合は、次いで、所定の第１の判定期間に続く所定の第２の判定期間において、電圧推移が上昇し続けているかまたは最大電圧到達後減少しているかどうかを判定する（ステップＳ７）。電圧が上昇し続けていれば、次いで、パターンＢに相当する特性に対応する放電後の開回路電圧推定処理を実行する（ステップＳ８）。この放電後の開回路電圧推定処理は、ステップＳ５と同様に、図４に示すサブルーチンが実行される。

すなわち、測定した開放電圧Ｖ（ｔ）と、想定した想定開回路電圧Ｅとの差値、即ち、放電後の場合は、測定した開放電圧Ｖ（ｔ）から想定した想定開回路電圧Ｅを減算した値の絶対値を求め（ステップＳ１１）、求めた値ｆ（ｔ）について累乗近似処理を行って、べき数が負である予め定めた累乗近似式α・ｔ^D を決定する（ステップＳ１２）。累乗近似式が決定したら、次に、決定した累乗近似式α・ｔ^D のべき数Ｄが−０．５（＝Ｋ）に等しいかどうかを判断し（ステップＳ１３）、この判断の結果、べき数Ｄが−０．５となっていないときには（ステップＳ１３のＮ）、想定開回路電圧Ｅを更新し（ステップＳ１４）、この更新した想定開回路電圧について、上記ステップＳ１１に戻って、測定した開放電圧Ｖ（ｔ）から、想定した想定開回路電圧Ｅを減算する処理を行う。べき数Ｄが−０．５となったときには（ステップＳ１３のＹ）、べき数Ｄが−０．５となったときの想定開回路電圧Ｅを開回路電圧Ｅ₀ と推定し、一連の処理動作を終了する。

次に、図３のフローチャートに戻って、ステップＳ７の判定結果が、第２の判定期間では電圧推移が最大電圧到達後ほぼ一定になっていれば、次いで、パターンＤの特性に対応して、最大電圧到達後から電圧減少している区間で、充電後の開回路電圧推定処理を実行する（ステップＳ９）。この開回路電圧推定処理は、たとえば、ステップＳ２で９０分間サンプリングされた電圧データの内、後半の６０分〜９０分の間にサンプリングされた電圧データを用いて、図４のサブルーチンによって行われる。すなわち、前述のステップＳ５の場合と同様の処理により、想定開回路電圧Ｅを開回路電圧Ｅ₀ と推定し、一連の処理動作を終了する。

このように、本発明においては、車両停止後、一定時間の間電圧推移をサンプリングし、開回路電圧の挙動が（１）連続減少時（すなわち、パターンＡに相当）、（２）減少後一定（すなわち、パターンＣに相当）、（３）連続増加時（すなわち、パターンＢに相当）、（４）増加後減少（すなわち、パターンＤに相当）のいずれかのパターンになっていることを判定して、各パターンに対して
（１）連続減少時→充電後のＯＣＶ推定処理実施により、想定開回路電圧Ｅを開回路電圧Ｅ₀ と推定、
（２）減少後一定→最終電圧値を開回路電圧Ｅ₀ と推定、
（３）連続増加時→放電後のＯＣＶ推定処理実施により、想定開回路電圧Ｅを開回路電圧Ｅ₀ と推定、
（４）増加後減少→電圧最大値から減少する区間にて充電後のＯＣＶ推定処理実施により、想定開回路電圧Ｅを開回路電圧Ｅ₀ と推定、
する開回路電圧推定処理を行うことにより、充放電終了後の開回路電圧変動が、単純増加や単純減少でない場合でも、平衡状態の開回路電圧を精度良く推定することができる。

以上の通り、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限らず、種々の変形、応用が可能である。

（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、本発明のバッテリの開回路電圧推定装置の第１および第２の基本構成を示すブロック図である。 本発明のバッテリの開回路電圧推定方法を適用した本発明の一実施形態に係るバッテリの開回路電圧推定装置の概略構成を一部ブロックにて示す説明図である。 図２中のマイコンがバッテリの開回路電圧推定のため予め定めたプログラムに従って行う処理を示すフローチャートである。 図３のフローチャート中のステップＳ５，Ｓ８，Ｓ９で実行されるサブルーチンを示すフローチャートである。 充電終了後のバッテリの開放電圧の変化（パターンＡ）を示すグラフである。 従来の開回路電圧推定方法を説明するために使用するグラフである。 従来の開回路電圧推定方法を説明するために使用する他のグラフである。 放電終了後のバッテリの開放電圧の変化（パターンＢ）を示すグラフである。 充電終了後のバッテリの開放電圧の他の変化（パターンＣ）を示すグラフである。 放電終了後のバッテリの開放電圧の他の変化（パターンＤ）を示すグラフである。

符号の説明

２３ａ−１ 開放電圧測定手段（ＣＰＵ）
２３ａ−２ 開放電圧推移判定手段（ＣＰＵ）
２３ａ−３ 開回路電圧推定手段（ＣＰＵ）
２３ａ−４ 第１の開回路電圧推定手段（ＣＰＵ）
２３ａ−５ 第２の開回路電圧推定手段（ＣＰＵ）
２３ａ−６ 第３の開回路電圧推定手段（ＣＰＵ）
２３ａ−７ 第４の開回路電圧推定手段（ＣＰＵ）
２３ｂ 開放電圧収集手段（ＲＡＭ）

Claims (6)

1. 負荷に電力を供給するバッテリの開回路電圧を推定するバッテリの開回路電圧推定方法であって、
   放電が終了した後、バッテリの開放電圧を所定のサンプリング周期で所定期間の間測定する開放電圧測定ステップと、
   開放電圧測定ステップで測定した開放電圧を収集する開放電圧収集ステップと、
   開放電圧収集ステップで収集した開放電圧の推移を判定する開放電圧推移判定ステップと、
   開放電圧推移判定ステップでの判定結果が、増加後減少の場合は、最大電圧到達後から電圧減少している区間で、充電後の開回路電圧推定処理を実行して開回路電圧を推定する開回路電圧推定ステップとを含み、
   前記開回路電圧推定処理は、測定した開放電圧と、想定した想定開回路電圧との差値により、べき数が負である予め定めた累乗近似式を決定し、該決定した累乗近似式のべき数が−０．５となるか、または、略−０．５となるまで、前記累乗近似式の決定を前記想定開回路電圧を更新しながら繰り返し実行し、前記べき数が−０．５となるか、または、略−０．５となったときの前記想定開回路電圧を開回路電圧と推定する処理を行う
   ことを特徴とするバッテリの開回路電圧推定方法。
2. 負荷に電力を供給するバッテリの開回路電圧を推定するバッテリの開回路電圧推定方法であって、
   充電または放電が終了した後、バッテリの開放電圧を所定のサンプリング周期で所定期間の間測定する開放電圧測定ステップと、
   開放電圧測定ステップで測定した開放電圧を収集する開放電圧収集ステップと、
   開放電圧収集ステップで収集した開放電圧の推移を判定する開放電圧推移判定ステップと、
   開放電圧推移判定ステップでの判定結果が、連続減少の場合は、充電後の開回路電圧推定処理を実行して開回路電圧を推定する第１の開回路電圧推定ステップと、
   開放電圧推移判定ステップでの判定結果が、減少後一定の場合は、サンプリングの最終電圧を開回路電圧と推定する第２の開回路電圧推定ステップと、
   開放電圧推移判定ステップでの判定結果が、連続増加の場合は、放電後の開回路電圧推定処理を実行して開回路電圧を推定する第３の開回路電圧推定ステップと、
   開放電圧推移判定ステップでの判定結果が、増加後減少の場合は、最大電圧到達後から電圧減少している区間で、充電後の開回路電圧推定処理を実行して開回路電圧を推定する第４の開回路電圧推定ステップとを含み、
   前記開回路電圧推定処理は、測定した開放電圧と、想定した想定開回路電圧との差値により、べき数が負である予め定めた累乗近似式を決定し、該決定した累乗近似式のべき数が−０．５となるか、または、略−０．５となるまで、前記累乗近似式の決定を前記想定開回路電圧を更新しながら繰り返し実行し、前記べき数が−０．５となるか、または、略
   −０．５となったときの前記想定開回路電圧を開回路電圧と推定する処理を行う
   ことを特徴とするバッテリの開回路電圧推定方法。
3. 負荷に電力を供給するバッテリの開回路電圧を推定するバッテリの開回路電圧推定装置であって、
   放電が終了した後、バッテリの開放電圧を所定のサンプリング周期で所定期間の間測定する開放電圧測定手段と、
   開放電圧測定手段で測定した開放電圧を収集する開放電圧収集手段と、
   開放電圧収集手段で収集した開放電圧の推移を判定する開放電圧推移判定手段と、
   開放電圧推移判定手段での判定結果が、増加後減少の場合は、最大電圧到達後から電圧減少している区間で、充電後の開回路電圧推定処理を実行して開回路電圧を推定する開回路電圧推定手段とを備え、
   前記開回路電圧推定処理は、測定した開放電圧と、想定した想定開回路電圧との差値により、べき数が負である予め定めた累乗近似式を決定し、該決定した累乗近似式のべき数が−０．５となるか、または、略−０．５となるまで、前記累乗近似式の決定を前記想定開回路電圧を更新しながら繰り返し実行し、前記べき数が−０．５となるか、または、略−０．５となったときの前記想定開回路電圧を開回路電圧と推定する処理を行う
   ことを特徴とするバッテリの開回路電圧推定装置。
4. 負荷に電力を供給するバッテリの開回路電圧を推定するバッテリの開回路電圧推定装置であって、
   充電または放電が終了した後、バッテリの開放電圧を所定のサンプリング周期で所定期間の間測定する開放電圧測定手段と、
   開放電圧測定手段で測定した開放電圧を収集する開放電圧収集手段と、
   開放電圧収集手段で収集した開放電圧の推移を判定する開放電圧推移判定手段と、
   開放電圧推移判定手段での判定結果が、連続減少の場合は、充電後の開回路電圧推定処理を実行して開回路電圧を推定する第１の開回路電圧推定手段と、
   開放電圧推移判定手段での判定結果が、減少後一定の場合は、サンプリングの最終電圧を開回路電圧と推定する第２の開回路電圧推定手段と、
   開放電圧推移判定手段での判定結果が、連続増加の場合は、放電後の開回路電圧推定処理を実行して開回路電圧を推定する第３の開回路電圧推定手段と、
   開放電圧推移判定手段での判定結果が、増加後減少の場合は、最大電圧到達後から電圧減少している区間で、充電後の開回路電圧推定処理を実行して開回路電圧を推定する第４の開回路電圧推定手段とを備え、
   前記開回路電圧推定処理は、測定した開放電圧と、想定した想定開回路電圧との差値により、べき数が負である予め定めた累乗近似式を決定し、該決定した累乗近似式のべき数が−０．５となるか、または、略−０．５となるまで、前記累乗近似式の決定を前記想定開回路電圧を更新しながら繰り返し実行し、前記べき数が−０．５となるか、または、略−０．５となったときの前記想定開回路電圧を開回路電圧と推定する処理を行う
   ことを特徴とするバッテリの開回路電圧推定装置。
5. 請求項４記載のバッテリの開回路電圧推定装置において、
   前記測定した開放電圧が充電終了後のものであるとき、時間をｔ、未知の係数をα、未知の負のべき数をＤとしたとき、前記累乗近似式がα・ｔD で表される
   ことを特徴とするバッテリの開回路電圧推定装置。
6. 請求項３または４記載のバッテリの開回路電圧推定装置において、
   前記測定した開放電圧が放電終了後のものであるとき、前記累乗近似式を決定するための前記差値は、前記測定した開放電圧から前記想定した想定開回路電圧を減算した値の絶対値であり、時間をｔ、未知の係数をα、未知の負のべき数をＤとすると、前記累乗近似式が α・ｔD で表される
   ことを特徴とするバッテリの開回路電圧推定装置。

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