JPH07151841A - 電池残存容量計測装置 - Google Patents
電池残存容量計測装置Info
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- JPH07151841A JPH07151841A JP5297775A JP29777593A JPH07151841A JP H07151841 A JPH07151841 A JP H07151841A JP 5297775 A JP5297775 A JP 5297775A JP 29777593 A JP29777593 A JP 29777593A JP H07151841 A JPH07151841 A JP H07151841A
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- battery
- capacity
- current
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 電気自動車において、充電時にも電池の充電
可能な満充電容量を計測できる電池残存容量計測装置を
提供する。 【構成】 電池残存容量計測装置は電池電流検出部１０
１、電池電圧検出部１０２、電池温度検出部１０３、電
池容量として有効な充電電流値を演算する充電効率を設
定する充電効率設定部１０６と充電電流演算部１０５、
充電を制御する充電制御部１０７、充電終了時間を計る
タイマ１１３、電流を積算する電流積算部１０８、充電
終了時に充電電流積算値を基に満充電容量を演算する満
充電容量演算部１１２を備える。また平均放電電流を検
出する放電電流検出部１０４、温度・満充電容量積算結
果・平均放電電流から第１残存容量を演算する第１残存
容量検出部１０９、電流・電圧・温度・平均放電電流か
ら第２残存容量を演算する第２残存容量検出部１１０を
備え、第１残存容量と第２残存容量の差より満充電容量
を補正する。
可能な満充電容量を計測できる電池残存容量計測装置を
提供する。 【構成】 電池残存容量計測装置は電池電流検出部１０
１、電池電圧検出部１０２、電池温度検出部１０３、電
池容量として有効な充電電流値を演算する充電効率を設
定する充電効率設定部１０６と充電電流演算部１０５、
充電を制御する充電制御部１０７、充電終了時間を計る
タイマ１１３、電流を積算する電流積算部１０８、充電
終了時に充電電流積算値を基に満充電容量を演算する満
充電容量演算部１１２を備える。また平均放電電流を検
出する放電電流検出部１０４、温度・満充電容量積算結
果・平均放電電流から第１残存容量を演算する第１残存
容量検出部１０９、電流・電圧・温度・平均放電電流か
ら第２残存容量を演算する第２残存容量検出部１１０を
備え、第１残存容量と第２残存容量の差より満充電容量
を補正する。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電気自動車の電池残存容
量計測装置に関するものであり、特に電池の満充電容量
を演算する計測装置に関するものである。
量計測装置に関するものであり、特に電池の満充電容量
を演算する計測装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来鉛電池の残存容量を測定する方法と
して、電池の放電電流を積算し計測する方法が利用され
ている。この方法として例えば特開平５−８７８９６号
公報に開示された方法がある。これは、満充電容量から
消費した電流量をひいて残存容量を求めるものである。
しかしこの電池残存容量検出方法は、満充電容量を定格
容量として計算しており、電池は使用する毎に劣化する
という特性が全く考慮されていなかった。
して、電池の放電電流を積算し計測する方法が利用され
ている。この方法として例えば特開平５−８７８９６号
公報に開示された方法がある。これは、満充電容量から
消費した電流量をひいて残存容量を求めるものである。
しかしこの電池残存容量検出方法は、満充電容量を定格
容量として計算しており、電池は使用する毎に劣化する
という特性が全く考慮されていなかった。
【０００３】満充電容量を演算する装置として例えば特
開平５−１７２９１５号公報に開示された装置がある。
これは走行開始時にスタータ等に流れる電流とその時の
電池電圧を検出し、これにより満充電容量を計算するも
のである。
開平５−１７２９１５号公報に開示された装置がある。
これは走行開始時にスタータ等に流れる電流とその時の
電池電圧を検出し、これにより満充電容量を計算するも
のである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
５−１７２９１５号公報に開示された装置はガソリン自
動車等の電池の充放電電流がそれほど大きくない場合に
は有効であるが、電気自動車等の充放電電流の大きい電
池の場合には有効でない。すなわち、電池はその構造上
化学反応を利用しており、充電時には電池内の電極付近
で化学反応が活発となっている。そして電池内での希硫
酸の対流もそれほど行われないため、充電直後に上記の
装置で満充電容量を計測すると実際に充電された容量に
比べて非常に大きく見積もってしまい、計測誤差が大き
くなってしまうという問題があった。このような理由に
より従来の残存容量計測装置では、電気自動車用の電池
残存容量計測装置として要求されている残存容量計測精
度を満足できなかった。
５−１７２９１５号公報に開示された装置はガソリン自
動車等の電池の充放電電流がそれほど大きくない場合に
は有効であるが、電気自動車等の充放電電流の大きい電
池の場合には有効でない。すなわち、電池はその構造上
化学反応を利用しており、充電時には電池内の電極付近
で化学反応が活発となっている。そして電池内での希硫
酸の対流もそれほど行われないため、充電直後に上記の
装置で満充電容量を計測すると実際に充電された容量に
比べて非常に大きく見積もってしまい、計測誤差が大き
くなってしまうという問題があった。このような理由に
より従来の残存容量計測装置では、電気自動車用の電池
残存容量計測装置として要求されている残存容量計測精
度を満足できなかった。
【０００５】本発明は上記課題に鑑みなされたものであ
り、その目的は充電時において満充電容量を計測する電
気自動車に好適な電池残存容量計測装置を提供すること
にある。
り、その目的は充電時において満充電容量を計測する電
気自動車に好適な電池残存容量計測装置を提供すること
にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
に構成された本発明の電池残存容量計測装置は、充放電
可能な電池と、前記電池の充電電流を検出する電流検出
手段と、前記電池の温度を検出する温度検出手段と、前
記電池の充電可能な最大容量である満充電容量を検出す
る満充電容量検出手段と、前記満充電容量から前記電池
の残存容量を検出する残存容量検出手段を有する電池残
存容量計測装置において、前記満充電容量検出手段は、
充電時に少なくとも前記電流検出手段と前記温度検出手
段からの信号を受け、これらの信号に対応した充電効率
を決定する充電効率決定手段と、前記充電効率を基に前
記電流検出手段で検出された充電電流を積算し、充電電
流積算量を計算する充電電流積算手段とを備え、充電終
了時に、前記充電電流積算量を前記満充電容量として決
定することを特徴としている。
に構成された本発明の電池残存容量計測装置は、充放電
可能な電池と、前記電池の充電電流を検出する電流検出
手段と、前記電池の温度を検出する温度検出手段と、前
記電池の充電可能な最大容量である満充電容量を検出す
る満充電容量検出手段と、前記満充電容量から前記電池
の残存容量を検出する残存容量検出手段を有する電池残
存容量計測装置において、前記満充電容量検出手段は、
充電時に少なくとも前記電流検出手段と前記温度検出手
段からの信号を受け、これらの信号に対応した充電効率
を決定する充電効率決定手段と、前記充電効率を基に前
記電流検出手段で検出された充電電流を積算し、充電電
流積算量を計算する充電電流積算手段とを備え、充電終
了時に、前記充電電流積算量を前記満充電容量として決
定することを特徴としている。
【０００７】
【作用】以上のような構成を有する本発明の電池残存容
量計測装置においては、充電時、充電制御部は任意の充
電パターンによって充電する電圧、電流を制御する。そ
してこの間中、充電効率決定手段はこれら充電電流と電
池温度を入力し、これらの検出値に対応した充電効率を
決定する。充電電流積算手段はこの充電効率と充電電流
から、充電時に電池４に送り込まれる電流量の内、電池
の充電量として有効な電流量を積算する。そして満充電
容量演算手段はこの積算量から満充電容量を決定する。
量計測装置においては、充電時、充電制御部は任意の充
電パターンによって充電する電圧、電流を制御する。そ
してこの間中、充電効率決定手段はこれら充電電流と電
池温度を入力し、これらの検出値に対応した充電効率を
決定する。充電電流積算手段はこの充電効率と充電電流
から、充電時に電池４に送り込まれる電流量の内、電池
の充電量として有効な電流量を積算する。そして満充電
容量演算手段はこの積算量から満充電容量を決定する。
【０００８】
【発明の効果】本発明によれば、充電時に電池に流れる
充電電流を積算し、充電ごとに満充電容量を演算してい
る。これにより充電直後において正確な満充電容量を計
算できる。また電池の劣化等により充電可能な容量が変
化した場合や、定格の異なった電池に交換された場合に
おいても充電時に応答性良く満充電容量を知ることがで
きる。
充電電流を積算し、充電ごとに満充電容量を演算してい
る。これにより充電直後において正確な満充電容量を計
算できる。また電池の劣化等により充電可能な容量が変
化した場合や、定格の異なった電池に交換された場合に
おいても充電時に応答性良く満充電容量を知ることがで
きる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明
する。図１は、本発明の好適な一実施例に係る電池残存
容量計測装置の構成を示すブロック図である。図１に示
されているように、本実施例に係る電池残存容量計測装
置１は、電気自動車の駆動用モータ等の車両負荷２にス
イッチ３を介して電力を供給する電池４の両端の電圧を
検出する電圧計８の出力と、電池４の充放電電流を検出
する電流計７の出力と、電池４の温度を検出する温度セ
ンサ９の出力を入力し、表示部１０への電池４の残存容
量表示出力と、スイッチ５を介して電池４を充電する充
電器６への充電制御信号を出力する機能を有する。
する。図１は、本発明の好適な一実施例に係る電池残存
容量計測装置の構成を示すブロック図である。図１に示
されているように、本実施例に係る電池残存容量計測装
置１は、電気自動車の駆動用モータ等の車両負荷２にス
イッチ３を介して電力を供給する電池４の両端の電圧を
検出する電圧計８の出力と、電池４の充放電電流を検出
する電流計７の出力と、電池４の温度を検出する温度セ
ンサ９の出力を入力し、表示部１０への電池４の残存容
量表示出力と、スイッチ５を介して電池４を充電する充
電器６への充電制御信号を出力する機能を有する。
【００１０】電池残存容量計測装置１は、電流計７より
電池４の充放電電流を検出する電池電流検出部１０１
（電流検出手段）と、電圧計８より電池４の電圧を検出
する電池電圧検出部１０２（電圧検出手段）と、温度セ
ンサ９より電池４の温度を検出する電池温度検出部１０
３（温度検出手段）とを有する。そして電池電流検出部
１０１、電池電圧検出部１０２及び電池温度検出部１０
３の出力より充電器６の充電を制御する充電制御部１０
７と、充電制御部に接続され、充電終了時間を計るタイ
マ１１３と、充電中に電池電流検出部１０１，電池電圧
検出部１０２，電池温度検出部１０３の出力より時々刻
々の充電効率を内蔵した記憶装置（充電効率マップ）の
中から決定する充電効率決定部１０６（充電効率決定手
段）と、電池電流検出部１０１，充電効率決定部１０６
の出力より電池容量として有効な充電電流値を演算する
充電電流演算部１０５と、充電電流検出部１０５の出力
より充電電流を積算する充電電流積算部１０８ｂと（充
電電流演算部１０５と充電電流積算部１０８ｂは充電電
流積算手段に相当。）、充電終了時に充電電流積算部１
０８ｂの出力を受け、その値を電池温度検出部１０３に
よって検出された電池温度で補正し、電池の満充電容量
を演算する満充電容量演算部１１２とを備えている。こ
こで充電効率とは、充電時に電池４に送り込まれる電流
量の内、電池の充電量として有効な電流量の割合を示す
ものである。本実施例において、充電電流演算部１０
５，充電効率決定部１０６，充電電流積算部１０８ｂ，
満充電容量演算部１１２で満充電容量検出手段を構成し
ている。
電池４の充放電電流を検出する電池電流検出部１０１
（電流検出手段）と、電圧計８より電池４の電圧を検出
する電池電圧検出部１０２（電圧検出手段）と、温度セ
ンサ９より電池４の温度を検出する電池温度検出部１０
３（温度検出手段）とを有する。そして電池電流検出部
１０１、電池電圧検出部１０２及び電池温度検出部１０
３の出力より充電器６の充電を制御する充電制御部１０
７と、充電制御部に接続され、充電終了時間を計るタイ
マ１１３と、充電中に電池電流検出部１０１，電池電圧
検出部１０２，電池温度検出部１０３の出力より時々刻
々の充電効率を内蔵した記憶装置（充電効率マップ）の
中から決定する充電効率決定部１０６（充電効率決定手
段）と、電池電流検出部１０１，充電効率決定部１０６
の出力より電池容量として有効な充電電流値を演算する
充電電流演算部１０５と、充電電流検出部１０５の出力
より充電電流を積算する充電電流積算部１０８ｂと（充
電電流演算部１０５と充電電流積算部１０８ｂは充電電
流積算手段に相当。）、充電終了時に充電電流積算部１
０８ｂの出力を受け、その値を電池温度検出部１０３に
よって検出された電池温度で補正し、電池の満充電容量
を演算する満充電容量演算部１１２とを備えている。こ
こで充電効率とは、充電時に電池４に送り込まれる電流
量の内、電池の充電量として有効な電流量の割合を示す
ものである。本実施例において、充電電流演算部１０
５，充電効率決定部１０６，充電電流積算部１０８ｂ，
満充電容量演算部１１２で満充電容量検出手段を構成し
ている。
【００１１】また電池残存容量計測装置１はこの他に、
走行時に電池電流検出部１０１の出力より放電電流と所
定期間の平均放電電流を検出する放電電流検出部１０４
と、放電電流検出部１０４の出力より放電電流を積算す
る放電電流積算部１０８ａからと（放電電流積算部１０
８ａと充電電流積算部１０８ｂで電流積算部１０８を構
成。）、電池温度検出部１０３，満充電容量演算部１１
２，電流積算部１０８（回生制動制御のため充放電電流
の積算量を検出）の出力と放電電流検出部１０４の所定
期間の平均放電電流出力を入力し第１残存容量を演算・
検出する第１残存容量検出部１０９（第１残存容量検出
手段）と、電池電流検出部１０１，電池電圧検出部１０
２，電池温度検出部１０３の出力及び放電電流検出部１
０４の所定期間の平均放電電流出力を入力し第２残存容
量を演算・検出する第２残存容量検出部１１０（第２残
存容量検出手段）と、第１残存容量検出部１０９，第２
残存容量検出部１１０の出力により残存容量表示値を演
算して表示部１０へ出力し、同時にこれら第１，第２残
存容量の差から次回の充電時に満充電容量を補正する補
正信号を出力する残存容量補正部１１１（残存容量補正
手段）から構成されている。
走行時に電池電流検出部１０１の出力より放電電流と所
定期間の平均放電電流を検出する放電電流検出部１０４
と、放電電流検出部１０４の出力より放電電流を積算す
る放電電流積算部１０８ａからと（放電電流積算部１０
８ａと充電電流積算部１０８ｂで電流積算部１０８を構
成。）、電池温度検出部１０３，満充電容量演算部１１
２，電流積算部１０８（回生制動制御のため充放電電流
の積算量を検出）の出力と放電電流検出部１０４の所定
期間の平均放電電流出力を入力し第１残存容量を演算・
検出する第１残存容量検出部１０９（第１残存容量検出
手段）と、電池電流検出部１０１，電池電圧検出部１０
２，電池温度検出部１０３の出力及び放電電流検出部１
０４の所定期間の平均放電電流出力を入力し第２残存容
量を演算・検出する第２残存容量検出部１１０（第２残
存容量検出手段）と、第１残存容量検出部１０９，第２
残存容量検出部１１０の出力により残存容量表示値を演
算して表示部１０へ出力し、同時にこれら第１，第２残
存容量の差から次回の充電時に満充電容量を補正する補
正信号を出力する残存容量補正部１１１（残存容量補正
手段）から構成されている。
【００１２】次に上記のように構成された本実施例の残
存容量計測装置の充電モードにおける作動を、図２に示
す制御フローと図１に基づき説明する。まず、図示して
いない起動スイッチにて電池残存容量計測装置１を起動
すると、ステップ２０１にて充電モードか、走行モード
か判定する。充電モードの場合の充電例を図３に示す。
この充電例は、定電流・定電圧・定電流の３モードによ
り満充電まで充電することを目的とした充電パターンの
一つの例である。この充電例では、例えば電池４が定格
電圧１９２Ｖの場合、充電開始時は３０Ａの定電流充電
を行い、電池電圧が２４０Ｖに到達後２４０Ｖの定電圧
充電を行い、充電電流が７Ａまで減少すると定電流充電
を行うようにしている。また充電終了条件は、電池電圧
が２３０Ｖ到達時より３時間としている。図２の制御フ
ローはこの充電パターンを説明したものである。
存容量計測装置の充電モードにおける作動を、図２に示
す制御フローと図１に基づき説明する。まず、図示して
いない起動スイッチにて電池残存容量計測装置１を起動
すると、ステップ２０１にて充電モードか、走行モード
か判定する。充電モードの場合の充電例を図３に示す。
この充電例は、定電流・定電圧・定電流の３モードによ
り満充電まで充電することを目的とした充電パターンの
一つの例である。この充電例では、例えば電池４が定格
電圧１９２Ｖの場合、充電開始時は３０Ａの定電流充電
を行い、電池電圧が２４０Ｖに到達後２４０Ｖの定電圧
充電を行い、充電電流が７Ａまで減少すると定電流充電
を行うようにしている。また充電終了条件は、電池電圧
が２３０Ｖ到達時より３時間としている。図２の制御フ
ローはこの充電パターンを説明したものである。
【００１３】図２において、まずステップ２１４にて充
電効率決定部１０６は満充電容量演算部１１２より送ら
れて来る充電効率補正係数を読み込む。ここで充電効率
補正係数は、後述するように走行モードに設定される値
である。充電制御部１０７はステップ２０２にて電池電
圧検出部１０２からの信号を受け、電池４の電圧が第１
設定値（例えば、１９２Ｖ定格電池ならば２３０Ｖ程
度）以上か否かを判定する。電圧が第１設定値（２３０
Ｖ）以上であれば、ステップ２０３にてフラグαを１と
し、第１設定値以下ならばステップ２０４にてフラグα
を０とする。ステップ２０５でフラグαが１か否かを判
定する。充電制御部１０７はフラグαが１ならばステッ
プ２０６にて充電終了タイマ１１３を動作させ、フラグ
αが０ならばステップ２０７にて充電終了タイマ１１３
をリセットする。また充電制御部１０７は、ステップ２
０８にて充電終了タイマ１１３の時間が設定時間（３時
間）に到達したか否かを確認し、到達していなければス
テップ２０９にて電池４の温度・電流・電圧を読み込
み、ステップ２１０にて充電器６に充電電流値または充
電電圧値を指令する。例えば、図３の充電例では時間ｔ
２までは定電流充電領域であり電流値（例えば、３０
Ａ）を指令する。またｔ２の時点で電池電圧が２４０Ｖ
に到達すれば、この時点より定電圧充電を行い電圧値
（例えば、２４０Ｖ）を指令する。次にステップ２１１
にて、充電効率決定部１０６は電池電圧・温度・満充電
容量演算部１１２から送られた充電効率補正係数・後述
する走行モードのステップ２２６において、第１残存容
量検出部１０９で走行終了時に検出される第１残存容量
を入力し、個々の時点での充電効率を決定する。
電効率決定部１０６は満充電容量演算部１１２より送ら
れて来る充電効率補正係数を読み込む。ここで充電効率
補正係数は、後述するように走行モードに設定される値
である。充電制御部１０７はステップ２０２にて電池電
圧検出部１０２からの信号を受け、電池４の電圧が第１
設定値（例えば、１９２Ｖ定格電池ならば２３０Ｖ程
度）以上か否かを判定する。電圧が第１設定値（２３０
Ｖ）以上であれば、ステップ２０３にてフラグαを１と
し、第１設定値以下ならばステップ２０４にてフラグα
を０とする。ステップ２０５でフラグαが１か否かを判
定する。充電制御部１０７はフラグαが１ならばステッ
プ２０６にて充電終了タイマ１１３を動作させ、フラグ
αが０ならばステップ２０７にて充電終了タイマ１１３
をリセットする。また充電制御部１０７は、ステップ２
０８にて充電終了タイマ１１３の時間が設定時間（３時
間）に到達したか否かを確認し、到達していなければス
テップ２０９にて電池４の温度・電流・電圧を読み込
み、ステップ２１０にて充電器６に充電電流値または充
電電圧値を指令する。例えば、図３の充電例では時間ｔ
２までは定電流充電領域であり電流値（例えば、３０
Ａ）を指令する。またｔ２の時点で電池電圧が２４０Ｖ
に到達すれば、この時点より定電圧充電を行い電圧値
（例えば、２４０Ｖ）を指令する。次にステップ２１１
にて、充電効率決定部１０６は電池電圧・温度・満充電
容量演算部１１２から送られた充電効率補正係数・後述
する走行モードのステップ２２６において、第１残存容
量検出部１０９で走行終了時に検出される第１残存容量
を入力し、個々の時点での充電効率を決定する。
【００１４】ここで充電効率の決定方法を簡単に説明す
る。充電制御部１０７によって電池４に図３のような充
電が行われている間、充電電流と電池温度が監視されて
おりそのデータが充電効率決定部に入力されている。前
述のように充電効率決定手段は内部に記憶装置（充電効
率マップ）を備えており、入力したデータから任意の充
電効率をマップの中から読み出す。この際充電効率マッ
プは、充電電流と電池温度に対して充電効率を決定する
２次元的なマップとしても良いし、さらに細かい制御を
行うために充電電圧を取り入れた３次元的なマップとし
ても良い。また充電効率はマップ等のハードウェアを用
いず、任意の特性方程式を用いて計算する等の手段を用
いても良い。
る。充電制御部１０７によって電池４に図３のような充
電が行われている間、充電電流と電池温度が監視されて
おりそのデータが充電効率決定部に入力されている。前
述のように充電効率決定手段は内部に記憶装置（充電効
率マップ）を備えており、入力したデータから任意の充
電効率をマップの中から読み出す。この際充電効率マッ
プは、充電電流と電池温度に対して充電効率を決定する
２次元的なマップとしても良いし、さらに細かい制御を
行うために充電電圧を取り入れた３次元的なマップとし
ても良い。また充電効率はマップ等のハードウェアを用
いず、任意の特性方程式を用いて計算する等の手段を用
いても良い。
【００１５】次にステップ２１２において、満充電容量
演算部１１２にて電池電流と上記決定した充電効率より
残存容量を演算する。ステップ２０８にてタイマ時間が
設定時間に到達したと判断した場合、満充電容量演算部
１１２は、第１残存容量検出部１０９で保有している走
行モードで最後に演算される残存容量と、それまで演算
してきた残存容量より新しい満充電容量を演算する。そ
して充電制御部１０７は、ステップ２１５で充電を終了
させる。
演算部１１２にて電池電流と上記決定した充電効率より
残存容量を演算する。ステップ２０８にてタイマ時間が
設定時間に到達したと判断した場合、満充電容量演算部
１１２は、第１残存容量検出部１０９で保有している走
行モードで最後に演算される残存容量と、それまで演算
してきた残存容量より新しい満充電容量を演算する。そ
して充電制御部１０７は、ステップ２１５で充電を終了
させる。
【００１６】これにより、充電直後において正確な満充
電容量を計算でき、また電池の劣化等により充電可能な
容量が変化した場合や、定格の異なった電池に交換され
た場合においても充電時に応答性良く満充電容量を知る
ことができる。次に図１と図２に基づき、走行モード中
の作動を説明する。まずステップ２１７で電池温度・電
流・電圧を読み込む。通常走行時の電池４の放電電流は
放電電流検出部１０４でその電流を読み、また減速時の
回生制動制御による電池４の充電電流は充電電流演算部
１０５でその電流値を読み、ステップ２１８で放電効率
を演算・決定する。そして第１残存容量検出部１０９は
ステップ２１９において、電流積算部１０８からの充放
電電流積算量を受けて温度により補正し、満充電容量演
算部１１２からの満充電容量より補正後の充放電電流積
算量を加減算することで第１残存容量を演算する。この
場合、電池４の放電時は放電効率を特に演算せず一律に
効率１００％として計算しているが、より厳密な計測を
行うので有れば順次演算・設定しても良い。ステップ２
２０で放電電流検出部１０４は、所定時間内の平均放電
電流を演算し、満充電容量の演算および後述する電池容
量推定データマップの補正に用いる。また放電電流検出
部は、ステップ２２１において電池４の放電電流値が設
定値以上か否かを判定する。ここで、例えば電池４の定
格容量が１５０ＡＨの場合、設定値を１００Ａとする。
これは電池定格容量に対し、充分大きい放電電流が流れ
ているか否かの判定であり、後述第２残存容量を検出す
るタイミングを計るものである。第２残存容量検出部は
放電電流が設定値（１００Ａ）以上ならば、ステップ２
２２にて放電電流に対応する電池電圧・温度を収納（収
納数は単品でも複数での可）し、ステップ２２３にて第
２残存容量を演算する。図４は第２残存容量の設定値を
５０％と３０％時点の放電電流値としたデータマップ
（電池電圧特性）であり、この特性は電池温度Ｔおよび
データ収納以前の所定期間内（例えば、１０分間）の平
均放電電流値Ｉにより補正すれば、より精度は向上す
る。図４のデータマップを用いて、ステップ２２４およ
び２２５にて第２残存容量が設定値になったか否かを判
定し、成立すればステップ２２６にて第１残存容量を補
正すると共にステップ２２７にて満充電容量を演算・補
正する。図４において第２残存容量が４０１の点にある
時は設定値以上と判断され、第１残存容量の補正は行わ
れない。しかし４０２の点に来た時第１残存容量の５０
％における補正が行われる。そして４０３，４０４にお
いても同様なことが言え、第２残存容量が４０４に達し
た時、３０％における補正が行われる。
電容量を計算でき、また電池の劣化等により充電可能な
容量が変化した場合や、定格の異なった電池に交換され
た場合においても充電時に応答性良く満充電容量を知る
ことができる。次に図１と図２に基づき、走行モード中
の作動を説明する。まずステップ２１７で電池温度・電
流・電圧を読み込む。通常走行時の電池４の放電電流は
放電電流検出部１０４でその電流を読み、また減速時の
回生制動制御による電池４の充電電流は充電電流演算部
１０５でその電流値を読み、ステップ２１８で放電効率
を演算・決定する。そして第１残存容量検出部１０９は
ステップ２１９において、電流積算部１０８からの充放
電電流積算量を受けて温度により補正し、満充電容量演
算部１１２からの満充電容量より補正後の充放電電流積
算量を加減算することで第１残存容量を演算する。この
場合、電池４の放電時は放電効率を特に演算せず一律に
効率１００％として計算しているが、より厳密な計測を
行うので有れば順次演算・設定しても良い。ステップ２
２０で放電電流検出部１０４は、所定時間内の平均放電
電流を演算し、満充電容量の演算および後述する電池容
量推定データマップの補正に用いる。また放電電流検出
部は、ステップ２２１において電池４の放電電流値が設
定値以上か否かを判定する。ここで、例えば電池４の定
格容量が１５０ＡＨの場合、設定値を１００Ａとする。
これは電池定格容量に対し、充分大きい放電電流が流れ
ているか否かの判定であり、後述第２残存容量を検出す
るタイミングを計るものである。第２残存容量検出部は
放電電流が設定値（１００Ａ）以上ならば、ステップ２
２２にて放電電流に対応する電池電圧・温度を収納（収
納数は単品でも複数での可）し、ステップ２２３にて第
２残存容量を演算する。図４は第２残存容量の設定値を
５０％と３０％時点の放電電流値としたデータマップ
（電池電圧特性）であり、この特性は電池温度Ｔおよび
データ収納以前の所定期間内（例えば、１０分間）の平
均放電電流値Ｉにより補正すれば、より精度は向上す
る。図４のデータマップを用いて、ステップ２２４およ
び２２５にて第２残存容量が設定値になったか否かを判
定し、成立すればステップ２２６にて第１残存容量を補
正すると共にステップ２２７にて満充電容量を演算・補
正する。図４において第２残存容量が４０１の点にある
時は設定値以上と判断され、第１残存容量の補正は行わ
れない。しかし４０２の点に来た時第１残存容量の５０
％における補正が行われる。そして４０３，４０４にお
いても同様なことが言え、第２残存容量が４０４に達し
た時、３０％における補正が行われる。
【００１７】次に走行モードにおける残存容量検出およ
び表示制御を図５に基づき説明する。図５において５０
１は満充電の状態であり、充電モードのステップ２１３
で演算された値である。この時点より走行を行うと電池
４の残存容量が徐々に減少し、減速時には回生制動制御
により徐々に充電される。第１残存容量検出部１０９で
は、常時満充電容量から充放電電流積算量を加減算する
ことで第１残存容量変化をモニタし、第２残存容量検出
部１１０は電池温度・電流・電圧の関係より第２残存容
量をモニタする。また残存容量補正部１１１は第２残存
容量５０％と３０％の条件成立をモニタし、５０２の如
く第２残存容量検出部１１０が残存容量５０％と判断し
た時点で第１残存容量検出部１０９の検出値を５０％に
置き換える（５０３）と共にその差を記憶する。残存容
量表示は運転者に違和感を与えないように急激な変化を
抑制するように残存容量補正部１１１にて制御し表示部
１０にて表示する。また残存容量補正部１１１は５０４
にて第２残存容量検出部１１０が残存容量３０％と判断
した時点で第１の残存容量検出部１０９の検出値を３０
％に置き換える（５０５）と共にその差を記憶する。同
様に残存容量表示は運転者に違和感を与えないように急
激な変化を抑制するため残存容量補正部１１１にて制御
し表示部１０にて表示する。そしてその後、残存容量補
正部１１１は先の第１残存容量と第２残存容量の差に基
づき、満充電容量演算部１１２に補正信号を出力する。
前述したように、満充電容量演算部１１２では補正信号
を受け、この補正信号と従来の満充電容量値より充電効
率補正係数を演算し直し、充電時に充電効率設定部１０
６へ出力している。これにより、次回の第１残存容量検
出部１０９と第２残存容量検出部１１０の検出値の差を
縮小させることができる。
び表示制御を図５に基づき説明する。図５において５０
１は満充電の状態であり、充電モードのステップ２１３
で演算された値である。この時点より走行を行うと電池
４の残存容量が徐々に減少し、減速時には回生制動制御
により徐々に充電される。第１残存容量検出部１０９で
は、常時満充電容量から充放電電流積算量を加減算する
ことで第１残存容量変化をモニタし、第２残存容量検出
部１１０は電池温度・電流・電圧の関係より第２残存容
量をモニタする。また残存容量補正部１１１は第２残存
容量５０％と３０％の条件成立をモニタし、５０２の如
く第２残存容量検出部１１０が残存容量５０％と判断し
た時点で第１残存容量検出部１０９の検出値を５０％に
置き換える（５０３）と共にその差を記憶する。残存容
量表示は運転者に違和感を与えないように急激な変化を
抑制するように残存容量補正部１１１にて制御し表示部
１０にて表示する。また残存容量補正部１１１は５０４
にて第２残存容量検出部１１０が残存容量３０％と判断
した時点で第１の残存容量検出部１０９の検出値を３０
％に置き換える（５０５）と共にその差を記憶する。同
様に残存容量表示は運転者に違和感を与えないように急
激な変化を抑制するため残存容量補正部１１１にて制御
し表示部１０にて表示する。そしてその後、残存容量補
正部１１１は先の第１残存容量と第２残存容量の差に基
づき、満充電容量演算部１１２に補正信号を出力する。
前述したように、満充電容量演算部１１２では補正信号
を受け、この補正信号と従来の満充電容量値より充電効
率補正係数を演算し直し、充電時に充電効率設定部１０
６へ出力している。これにより、次回の第１残存容量検
出部１０９と第２残存容量検出部１１０の検出値の差を
縮小させることができる。
【００１８】なお以上は第１残存容量が第２残存容量よ
りも大きい場合を考えたが、第１残存容量が第２残存容
量よりも小さい場合は、５１１から５１５に示したよう
に５０％、３０％で表示を一定にする。これにより、一
端減少した表示値が再び上昇するといった不具合をなく
している。以上のように本実施例の電池残存容量計測装
置は構成されているため、電池の劣化等により充電可能
な容量が変化した場合や、定格の異なった電池に交換さ
れた場合においても充電時に応答性良く満充電容量を知
ることができる。また、放電時に、電池電圧と電池温度
を考慮して放電電流を積算、補正して第１残存容量を求
め、またこれとは別に、電池放電電流および電池温度に
対する電池電圧より第２残存容量を計測し、そしてこれ
ら第１残存容量と第２残存容量の差を記憶し、その差よ
り満充電容量を徐々に補正しているため、さらに誤差の
少ない満充電容量計測ができる。またこれにより車両の
長時間放置等の走行条件・電池の異常劣化等により電池
容量が急激に変化しても、充電時において正確に満充電
容量を検出することができる。
りも大きい場合を考えたが、第１残存容量が第２残存容
量よりも小さい場合は、５１１から５１５に示したよう
に５０％、３０％で表示を一定にする。これにより、一
端減少した表示値が再び上昇するといった不具合をなく
している。以上のように本実施例の電池残存容量計測装
置は構成されているため、電池の劣化等により充電可能
な容量が変化した場合や、定格の異なった電池に交換さ
れた場合においても充電時に応答性良く満充電容量を知
ることができる。また、放電時に、電池電圧と電池温度
を考慮して放電電流を積算、補正して第１残存容量を求
め、またこれとは別に、電池放電電流および電池温度に
対する電池電圧より第２残存容量を計測し、そしてこれ
ら第１残存容量と第２残存容量の差を記憶し、その差よ
り満充電容量を徐々に補正しているため、さらに誤差の
少ない満充電容量計測ができる。またこれにより車両の
長時間放置等の走行条件・電池の異常劣化等により電池
容量が急激に変化しても、充電時において正確に満充電
容量を検出することができる。
【００１９】また本実施例では以上のように制御するこ
とにより、残存容量５０％〜３０％程度の走行能力が低
下する直前での残存容量を電池の平均放電電流および温
度により補正した電池放電電流−電圧特性より求め、こ
の値を基準として、容量変化量および満充電容量を計測
することにより、電池４の残存容量をより正確に検出す
ることができる。これにより、使用条件の変化等により
急に電池容量が変化した場合にも電池残存容量計のずれ
がなく、走行中のバッテリ上がり防止することができ
る。
とにより、残存容量５０％〜３０％程度の走行能力が低
下する直前での残存容量を電池の平均放電電流および温
度により補正した電池放電電流−電圧特性より求め、こ
の値を基準として、容量変化量および満充電容量を計測
することにより、電池４の残存容量をより正確に検出す
ることができる。これにより、使用条件の変化等により
急に電池容量が変化した場合にも電池残存容量計のずれ
がなく、走行中のバッテリ上がり防止することができ
る。
【００２０】また電流積算による電池容量（一般的に１
５０ＡＨ定格容量の電池であれば、３時間率〜５時間率
容量にて演算）と、電池放電電流−電圧特性より求めた
電池容量（一般的に１００Ａ以上の大電流放電時に求め
た容量）の電池劣化等に起因するずれを、充電効率係数
を補正することで減少させたため、表示精度を高めるこ
とができる。
５０ＡＨ定格容量の電池であれば、３時間率〜５時間率
容量にて演算）と、電池放電電流−電圧特性より求めた
電池容量（一般的に１００Ａ以上の大電流放電時に求め
た容量）の電池劣化等に起因するずれを、充電効率係数
を補正することで減少させたため、表示精度を高めるこ
とができる。
【００２１】なお走行モードにおいて第２残存容量で第
１残存容量を補正するタイミングを第２残存容量が５０
％，３０％の時としたが本発明においてはこの設定値及
び数を任意に変更してもよい。しかし電池の残存容量が
比較的多い時は第１残存容量と第２残存容量の差はな
く、５０％付近から誤差が大きくなることが分かってい
る。また運転者にとって入手したい情報とは、電池の残
存容量が少なくなってからの残存容量である。従って本
実施例のように５０％以下で数個の設定値を設けるのが
好ましい。また本実施例において図５に示したような充
電方法を用いたが、充電方法はどのような方法でもよ
く、満充電を判定する手段も３時間という時間で区切る
のではなくそれ以外の時間または判定手段を用いてもよ
い。
１残存容量を補正するタイミングを第２残存容量が５０
％，３０％の時としたが本発明においてはこの設定値及
び数を任意に変更してもよい。しかし電池の残存容量が
比較的多い時は第１残存容量と第２残存容量の差はな
く、５０％付近から誤差が大きくなることが分かってい
る。また運転者にとって入手したい情報とは、電池の残
存容量が少なくなってからの残存容量である。従って本
実施例のように５０％以下で数個の設定値を設けるのが
好ましい。また本実施例において図５に示したような充
電方法を用いたが、充電方法はどのような方法でもよ
く、満充電を判定する手段も３時間という時間で区切る
のではなくそれ以外の時間または判定手段を用いてもよ
い。
【図１】本発明の一実施例である電池残存容量計測装置
の構成を示すブロック図である。
の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示した構成の電池残存容量計測装置の制
御フローを示す図である。
御フローを示す図である。
【図３】図１に示した構成の電池残存容量計測装置の充
電例を示す図である。
電例を示す図である。
【図４】図１に示した構成の電池残存容量計測装置の残
存容量５０％と３０％における放電電流−開放電圧特性
を示す図である。
存容量５０％と３０％における放電電流−開放電圧特性
を示す図である。
【図５】図１に示した構成の電池残存容量計測装置の制
御方法を示す図である。
御方法を示す図である。
１ 電池残存容量計測装置 ２ 車両負荷 ３ スイッチ ４ 電池 ５ スイッチ ６ 充電器 ７ 電流計 ８ 電圧計 ９ 温度センサ １０ 表示部 １０１ 電池電流検出部（電流検出手段） １０２ 電池電圧検出部（電圧検出手段） １０３ 電池温度検出部（温度検出手段） １０４ 放電電流検出部 １０５ 充電電流演算部（充電効率決定手段） １０６ 充電効率決定部（充電効率決定手段） １０７ 充電制御部 １０８ａ 放電電流積算部（放電電流積算手段） １０８ｂ 充電電流積算部（充電電流積算手段） １０９ 第１残存容量検出部（第１残存容量容量検出手
段） １１０ 第２残存容量検出部（第２残存容量容量検出手
段） １１１ 残存容量補正部（残存容量補正手段） １１２ 満充電容量演算部 １１３ タイマ
段） １１０ 第２残存容量検出部（第２残存容量容量検出手
段） １１１ 残存容量補正部（残存容量補正手段） １１２ 満充電容量演算部 １１３ タイマ
Claims (5)
- 【請求項１】 充放電可能な電池と、前記電池の充電電
流を検出する電流検出手段と、前記電池の温度を検出す
る温度検出手段と、前記電流検出手段と前記温度検出手
段からの信号より前記電池の充電可能な最大容量である
満充電容量を検出する満充電容量検出手段と、前記満充
電容量から前記電池の残存容量を検出する残存容量検出
手段を有する電池残存容量計測装置において、 前記満充電容量検出手段は、 充電時に少なくとも前記電流検出手段と前記温度検出手
段からの信号を受け、これらの信号に対応した充電効率
を決定する充電効率決定手段と、 前記充電効率を基に前記電流検出手段で検出された充電
電流を積算し、充電電流積算量を計算する充電電流積算
手段とを備え、 充電終了時に、前記充電電流積算量を前記満充電容量と
して決定することを特徴とする電池残存容量計測装置。 - 【請求項２】 前記充電効率決定手段は内部に記憶手段
を有し、充電時に少なくとも前記電流検出手段と前記温
度検出手段からの信号を受け、これらの信号に対応した
充電効率を前記記憶手段の記憶から決定することを特徴
とする請求項１記載の半導体装置。 - 【請求項３】 前記電池の充電電圧を検出する電圧検出
手段を有し、前記充電効率決定手段は充電時に少なくと
も前記電流検出手段、前記温度検出手段、前記電圧検出
手段からの信号を受け、前記充電効率を決定することを
特徴とする請求項１乃至請求項２記載の電池残存容量計
測装置。 - 【請求項４】 前記満充電容量検出手段は、充電終了時
に前記充電電流積算量を前記電池の温度に基づいて補正
し、その補正値を前記満充電容量として決定することを
特徴とする請求項１乃至請求項３記載の電池残存容量計
測装置。 - 【請求項５】 前記電池の放電電流を積算して放電電流
積算量を計算する放電電流積算手段と、 前記放電電流積算量を前記温度検出手段で検出した温度
で補正し、予め求められた満充電容量から補正後の放電
電流積算値を減算して第１残存容量を検出する第１残存
容量検出手段と、 前記電池の放電電圧を検出する電圧検出手段と、 前記電圧検出手段で検出した電圧を、放電電流と前記温
度検出手段からの検出値によって補正し、補正した電圧
から第２残存容量を検出する第２残存容量検出手段と、 前記第１残存容量検出手段と前記第２残存容量検出手段
からの信号を受け、前記第１残存容量と前記第２残存容
量の差を記憶し、この差より前記満充電容量演算手段に
補正信号を出力する残存容量補正手段とを備えることを
特徴とする請求項１乃至請求項４記載の電池残存容量計
測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29777593A JP3453821B2 (ja) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | 電池残存容量計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29777593A JP3453821B2 (ja) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | 電池残存容量計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07151841A true JPH07151841A (ja) | 1995-06-16 |
| JP3453821B2 JP3453821B2 (ja) | 2003-10-06 |
Family
ID=17851024
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29777593A Expired - Fee Related JP3453821B2 (ja) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | 電池残存容量計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3453821B2 (ja) |
Cited By (17)
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|---|---|---|---|---|
| JP5586219B2 (ja) * | 2009-12-25 | 2014-09-10 | 株式会社東芝 | 診断装置、電池パック及び電池価値指標の製造方法 |
-
1993
- 1993-11-29 JP JP29777593A patent/JP3453821B2/ja not_active Expired - Fee Related
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