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【発明の名称】 電気自動車用バッテリの充電容量状態検出方法及びその装置
【発明者】 【氏名】西郷 勉
【要約】 【課題】バッテリの劣化が進行した場合に、バッテリの放電電流と端子電圧とからそれらの高い相関を得られなくても正確な充電容量状態を得ること。

【解決手段】周期的に測定する充放電電流と端子電圧との間に高い相関がない場合に行う、高い相関のある充放電電流と端子電圧とから求めた電圧−電流特性を用いて検出した、バッテリ１３の直前の充電容量に関する状態を示す値に、充放電電流の時間積算値に応じた値を加減算するに当たり、満充電状態検出手段２３Ａが満充電状態であることを検出したバッテリ１３について満充電電圧測定手段２３Ｂが測定した満充電電圧を基に劣化度割出手段２３Ｃが求めた、バッテリ１３の劣化の度合いに応じて、バッテリ１３の直前の充電容量に関する状態を示す値に加減算する、充放電電流の時間積算値に応じた値を、補正手段２３Ｅにより補正する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 電気自動車に搭載されたバッテリの充電中や放電中に該バッテリの充電電流や放電電流と端子電圧とを周期的に測定してこれら充電電流や放電電流と端子電圧との相関を示す電圧−電流特性を求め、この電圧−電流特性を用いて、前記バッテリの充電容量に関する状態を示す値を検出する際に、前記電圧−電流特性を求めることのできる相関を有する前記バッテリの充電電流や放電電流と端子電圧とを、それらの周期的な測定により取得できない期間中には、該期間の直前において前記電圧−電流特性を用いて検出した前記バッテリの充電容量に関する状態を示す値に対して、該バッテリの充電電流や放電電流の時間積算値に応じた値を加減算することにより、前記バッテリの充電容量に関する状態を示す値を検出するに当たり、前記バッテリが満充電状態であることを検出し、前記バッテリが満充電状態であることを検出する毎に、該満充電状態であることを検出した前記バッテリの平衡状態における開回路電圧である満充電電圧を測定し、予め定められた前記バッテリの新品時における満充電電圧及び放電終止電圧と、前記バッテリの前記測定した満充電電圧との差から、前記バッテリの劣化の度合いを求め、前記バッテリの劣化の度合いを求めた以後、前記期間においては、該期間の直前において前記電圧−電流特性を用いて検出した前記バッテリの充電容量に関する状態を示す値に対して、前記期間中における前記バッテリの充電電流や放電電流の時間積算値に応じた値を、前記バッテリの劣化の度合いに応じて補正した上で加減算することにより、前記バッテリの充電容量に関する状態を示す値を検出するようにした、ことを特徴とする電気自動車用バッテリの充電容量状態検出方法。
【請求項２】 前記期間における前記バッテリの充電電流や放電電流の時間積算値が基準値に達する毎に、前記期間の直前において前記電圧−電流特性を用いて検出した前記バッテリの充電容量に関する状態を示す値に対して所定の調整値を加減算するようにし、かつ、前記バッテリの劣化の度合いに応じて前記基準値を補正するようにした請求項１記載の電気自動車用バッテリの充電容量状態検出方法。
【請求項３】 電気自動車に搭載されたバッテリの充電中や放電中に該バッテリの充電電流や放電電流と端子電圧とを周期的に測定してこれら充電電流や放電電流と端子電圧との相関を示す電圧−電流特性を求め、この電圧−電流特性を用いて、前記バッテリの充電容量に関する状態を示す値を検出する際に、前記電圧−電流特性を求めることのできる相関を有する前記バッテリの充電電流や放電電流と端子電圧とを、それらの周期的な測定により取得できない期間中には、該期間の直前において前記電圧−電流特性を用いて検出した前記バッテリの充電容量に関する状態を示す値に対して、前記期間中の前記バッテリの充電電流や放電電流の時間積算値に応じた値を加減算することにより、前記バッテリの充電容量に関する状態を示す値を検出する電気自動車用バッテリの充電容量状態検出装置であって、前記バッテリが満充電状態であることを検出する満充電状態検出手段と、前記満充電状態検出手段が満充電状態であることを検出した前記バッテリの平衡状態における開回路電圧である満充電電圧を測定する満充電電圧測定手段と、予め定められた前記バッテリの新品時における満充電電圧及び放電終止電圧と、前記バッテリの前記測定した満充電電圧との差から、前記バッテリの劣化の度合いを求める劣化度割出手段と、前記バッテリの充電中や放電中に周期的に測定した該バッテリの充電電流や放電電流と端子電圧とから、前記期間であるか否かを判別する判別手段と、前記期間であると前記判別手段が判別している間において、該判別手段が前記期間であると判別する直前に前記電圧−電流特性を用いて検出した前記バッテリの充電容量に関する状態を示す値に対して加減算する、前記期間であると前記判別手段が判別している間の前記バッテリの充電電流や放電電流の時間積算値に応じた値を、前記期間であると前記判別手段が判別する直前に前記劣化度割出手段が求めた前記バッテリの劣化の度合いに応じて補正する補正手段と、を備えることを特徴とする電気自動車用バッテリの充電容量状態検出装置。
【請求項４】 前記期間であると前記判別手段が判別している間における前記バッテリの充電電流や放電電流の時間積算値が基準値に達する毎に、前記期間の直前において前記電圧−電流特性を用いて検出した前記バッテリの充電容量に関する状態を示す値に対して所定の調整値が加減算されるように構成されており、前記補正手段は、前記期間であると前記判別手段が判別する直前に前記劣化度割出手段が求めた前記バッテリの劣化の度合いに応じて、前記基準値を補正する請求項３記載の電気自動車用バッテリの充電容量状態検出装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気自動車に搭載される電源としてのバッテリの、充電可能容量や残存容量（放電可能容量）、充電状態等の、充電容量状態を検出する方法とその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般にバッテリというのは、負荷及び温度に応じた様々な放電特性を有している。また、バッテリは、負荷の変動に伴って放電電流と端子電圧とは激しく変動している。
【０００３】このため、バッテリの充電可能容量や残存容量、充電状態等の充電容量状態を特定することは容易ではない。そこで、一般には、電気自動車に搭載されたバッテリの残存容量を、以下に説明するようにして求めていた。
【０００４】即ち、まず、走行中におけるバッテリの放電電流と端子電圧とを一定時間毎に収集し、収集した複数の放電電流と複数の端子電圧との相関係数を求める。そして、この相関係数が強い負の相関係数、即ち、高い相関を示しているとき、収集した放電電流と端子電圧とに基づいた近似直線を、電流軸と電圧軸とからなる座標系に求める。
【０００５】次に、予め設定されている基準電流と近似直線との交点を現在のバッテリの残存容量として表示していた。
【０００６】しかしながら、電気自動車というのは、登り坂や下り坂も走行しなければならない。
【０００７】特に、傾斜が大きい急な登り坂においては、フルアクセル走行状態、つまり、高負荷状態で走行し続けることがある。このような状態においては、バッテリの放電電流と端子電圧はほとんど変化しないで図４に示すように一点に集中する傾向にある。
【０００８】このため、放電電流と端子電圧とからなる座標系において、高い相関を得るためのデータを得ることができないので残存容量を求めることができない。
【０００９】高い相関を得るためのデータとは、図５に示すように、収集した放電電流と端子電圧が電流軸と電圧軸とからなる座標系においてちりばめられているようになることが重要となる。
【００１０】従って、図４に示すように放電電流と端子電圧とが一点に集中している場合は、上記のような従来の方式は、高い相関が得られるまで、表示の更新を停止し、この間は前回の残存容量を表示していた。
【００１１】従って、フルアクセル走行状態においては、前回の残存容量を表示し続けることになるので、ドライバーは正確なバッテリの残存容量を知ることができないという問題点があった。
【００１２】すなわち、フルアクセル状態での残存容量は前回の残存容量を表示し続けるため、図６に示すように走行距離が増加しているのにも係わらず残存容量が変化しない区間があることになる。
【００１３】従って、フルアクセル走行状態において残存容量を表示した場合は、実際の残存容量と相違するという問題点があった。
【００１４】そこで本出願人は、特開平９−３１８７１７号公報において、バッテリの放電電流と端子電圧とからそれらの高い相関を得ることのできないフルアクセル走行状態のような状況において、電流積算方式によって求めた充放電量を、フルアクセル状態に入る直前の残存容量に対して加減算することで、フルアクセル状態のような状況においても残存容量を正確に表示することのできる電気自動車の電池残存容量測定装置を、過去に既に提案している。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】かかる本出願人による過去の提案は、フルアクセル走行状態における残存容量の表示を正確にする上で非常に有用なものであるが、充放電の繰り返しに伴うバッテリの劣化によって計算上の残存容量と実際の残存容量との間にギャップが生じることについては、対策がなされていなかった。
【００１６】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、本発明の目的は、バッテリの劣化が進行しても、バッテリの放電電流と端子電圧とからそれらの高い相関を得ることのできない、フルアクセル走行状態等での走行中に、正確な充電容量状態を得ることができる電気自動車用バッテリの充電容量状態検出方法と、この方法を実施する際に用いて好適な電気自動車用バッテリの充電容量状態検出装置とを提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため、請求項１に記載した本発明の電気自動車用バッテリの充電容量状態検出方法は、電気自動車に搭載されたバッテリの充電中や放電中に該バッテリの充電電流や放電電流と端子電圧とを周期的に測定してこれら充電電流や放電電流と端子電圧との相関を示す電圧−電流特性を求め、この電圧−電流特性を用いて、前記バッテリの充電容量に関する状態を示す値を検出する際に、前記電圧−電流特性を求めることのできる相関を有する前記バッテリの充電電流や放電電流と端子電圧とを、それらの周期的な測定により取得できない期間中には、該期間の直前において前記電圧−電流特性を用いて検出した前記バッテリの充電容量に関する状態を示す値に対して、該バッテリの充電電流や放電電流の時間積算値に応じた値を加減算することにより、前記バッテリの充電容量に関する状態を示す値を検出するに当たり、前記バッテリが満充電状態であることを検出し、前記バッテリが満充電状態であることを検出する毎に、該満充電状態であることを検出した前記バッテリの平衡状態における開回路電圧である満充電電圧を測定し、予め定められた前記バッテリの新品時における満充電電圧及び放電終止電圧と、前記バッテリの前記測定した満充電電圧との差から、前記バッテリの劣化の度合いを求め、前記バッテリの劣化の度合いを求めた以後、前記期間においては、該期間の直前において前記電圧−電流特性を用いて検出した前記バッテリの充電容量に関する状態を示す値に対して、前記期間中における前記バッテリの充電電流や放電電流の時間積算値に応じた値を、前記バッテリの劣化の度合いに応じて補正した上で加減算することにより、前記バッテリの充電容量に関する状態を示す値を検出するようにしたことを特徴とする。
【００１８】また、請求項２に記載した本発明の電気自動車用バッテリの充電容量状態検出方法は、請求項１に記載した本発明の電気自動車用バッテリの充電容量状態検出方法において、前記期間における前記バッテリの充電電流や放電電流の時間積算値が基準値に達する毎に、前記期間の直前において前記電圧−電流特性を用いて検出した前記バッテリの充電容量に関する状態を示す値に対して所定の調整値を加減算するようにし、かつ、前記バッテリの劣化の度合いに応じて前記基準値を補正するようにした。
【００１９】さらに、請求項３に記載した本発明の電気自動車用バッテリの充電容量状態検出装置は、図１に基本構成図で示すように、電気自動車に搭載されたバッテリ１３の充電中や放電中に該バッテリ１３の充電電流や放電電流と端子電圧とを周期的に測定してこれら充電電流や放電電流と端子電圧との相関を示す電圧−電流特性を求め、この電圧−電流特性を用いて、前記バッテリ１３の充電容量に関する状態を示す値を検出する際に、前記電圧−電流特性を求めることのできる相関を有する前記バッテリ１３の充電電流や放電電流と端子電圧とを、それらの周期的な測定により取得できない期間中には、該期間の直前において前記電圧−電流特性を用いて検出した前記バッテリ１３の充電容量に関する状態を示す値に対して、前記期間中の前記バッテリ１３の充電電流や放電電流の時間積算値に応じた値を加減算することにより、前記バッテリ１３の充電容量に関する状態を示す値を検出する電気自動車用バッテリの充電容量状態検出装置であって、前記バッテリ１３が満充電状態であることを検出する満充電状態検出手段２３Ａと、前記満充電状態検出手段２３Ａが満充電状態であることを検出した前記バッテリ１３の平衡状態における開回路電圧である満充電電圧を測定する満充電電圧測定手段２３Ｂと、予め定められた前記バッテリ１３の新品時における満充電電圧及び放電終止電圧と、前記バッテリ１３の前記測定した満充電電圧との差から、前記バッテリ１３の劣化の度合いを求める劣化度割出手段２３Ｃと、前記バッテリ１３の充電中や放電中に周期的に測定した該バッテリ１３の充電電流や放電電流と端子電圧とから、前記期間であるか否かを判別する判別手段２３Ｄと、前記期間であると前記判別手段２３Ｄが判別している間において、該判別手段２３Ｄが前記期間であると判別する直前に前記電圧−電流特性を用いて検出した前記バッテリ１３の充電容量に関する状態を示す値に対して加減算する、前記期間であると前記判別手段２３Ｄが判別している間の前記バッテリ１３の充電電流や放電電流の時間積算値に応じた値を、前記期間であると前記判別手段２３Ｄが判別する直前に前記劣化度割出手段２３Ｃが求めた前記バッテリ１３の劣化の度合いに応じて補正する補正手段２３Ｅとを備えることを特徴とする。
【００２０】また、請求項４に記載した本発明の電気自動車用バッテリの充電容量状態検出装置は、請求項３に記載した本発明の電気自動車用バッテリの充電容量状態検出装置において、前記期間であると前記判別手段２３Ｄが判別している間における前記バッテリ１３の充電電流や放電電流の時間積算値が基準値に達する毎に、前記期間の直前において前記電圧−電流特性を用いて検出した前記バッテリ１３の充電容量に関する状態を示す値に対して所定の調整値が加減算されるように構成されており、前記補正手段２３Ｅが、前記期間であると前記判別手段２３Ｄが判別する直前に前記劣化度割出手段２３Ｃが求めた前記バッテリ１３の劣化の度合いに応じて、前記基準値を補正するものとした。
【００２１】請求項１に記載した本発明の電気自動車用バッテリの充電容量状態検出方法によれば、電圧−電流特性を求めることのできる相関を有するバッテリの充電電流や放電電流と端子電圧とを、それらの周期的な測定により取得できる期間中については、求めた電圧−電流特性を用いて、バッテリの充電容量に関する状態を示す値が検出され、電圧−電流特性を求めることのできる相関を有するバッテリの充電電流や放電電流と端子電圧とを、それらの周期的な測定により取得できない期間中には、直前に電圧−電流特性を用いて検出された、バッテリの充電容量に関する状態を示す値に、バッテリの充電量や放電量の時間積算値に応じた値を、バッテリ１３の劣化の度合いに応じて補正した上で加減算することで、充電容量に関する状態を示す値が検出されることになる。
【００２２】請求項２に記載した本発明の電気自動車用バッテリの充電容量状態検出方法によれば、請求項１に記載した本発明の電気自動車用バッテリの充電容量状態検出方法において、バッテリの充電容量に関する状態を示す値に対して所定の調整値を加減算するのは、バッテリの充電電流や放電電流の時間積算値が基準値に達する毎であるが、その基準値が、直前に求められたバッテリの劣化の度合いに応じて補正されることから、バッテリの劣化が進行して基準値が補正により変化すると、電圧−電流特性を求めることのできる相関を有するバッテリの充電電流や放電電流と端子電圧とをそれらの周期的な測定により取得できない期間中に、その直前に電圧−電流特性を用いて検出されたバッテリの充電容量に関する状態を示す値に対して所定の調整値を加減算するタイミングが、バッテリの劣化の進行に応じて次第に変化することになる。
【００２３】請求項３に記載した本発明の電気自動車用バッテリの充電容量状態検出装置によれば、電圧−電流特性を求めることのできる相関を有するバッテリの充電電流や放電電流と端子電圧とを、それらの周期的な測定により取得できない期間であると判別手段２３Ｄが判別していない間は、求めた電圧−電流特性を用いて、バッテリの充電容量に関する状態を示す値が検出され、電圧−電流特性を求めることのできる相関を有するバッテリの充電電流や放電電流と端子電圧とを、それらの周期的な測定により取得できない期間であると判別手段２３Ｄが判別している間は、その期間中のバッテリ１３の充電電流や放電電流の時間積算値に応じた値を、その期間の直前に、満充電状態検出手段２３Ａが満充電状態であることを検出したバッテリ１３について満充電電圧測定手段２３Ｂが測定した満充電電圧を基に劣化度割出手段２３Ｃが求めた、バッテリ１３の劣化の度合いに応じて、補正手段２３Ｅにより補正した上で、その期間の直前に電圧−電流特性を用いて検出したバッテリ１３の充電容量に関する状態を示す値に対して加減算することにより、バッテリ１３の充電容量に関する状態を示す値を検出することになる。
【００２４】請求項４に記載した本発明の電気自動車用バッテリの充電容量状態検出装置によれば、請求項３に記載した本発明の電気自動車用バッテリの充電容量状態検出装置において、バッテリ１３の充電容量に関する状態を示す値に対して所定の調整値を加減算するのは、バッテリ１３の充電電流や放電電流の時間積算値が基準値に達する毎であるが、その基準値が、直前に劣化度割出手段２３Ｃが求めたバッテリ１３の劣化の度合いに応じて、補正手段２３Ｅにより補正されることから、バッテリ１３の劣化が進行して基準値が補正手段２３Ｅの補正により変化すると、電圧−電流特性を求めることのできる相関を有するバッテリ１３の充電電流や放電電流と端子電圧とをそれらの周期的な測定により取得できない期間中に、その直前に電圧−電流特性を用いて検出されたバッテリ１３の充電容量に関する状態を示す値に対して所定の調整値を加減算するタイミングが、バッテリ１３の劣化の進行に応じて次第に変化することになる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明による電気自動車用バッテリの充電容量状態検出方法を、図２及び図３を参照して本発明による電気自動車用バッテリの充電容量状態検出装置の一実施形態と共に説明する。
【００２６】図２は本発明の電気自動車用バッテリの充電容量状態検出方法を適用した本発明の一実施形態に係る電気自動車用バッテリの充電容量状態検出装置（以下、「充電状態検出装置」と略記する。）の概略構成を一部ブロックにて示す説明図であり、図中符号１で示す本実施形態の充電状態検出装置は、バッテリ１３からの電力により作動するモータ３を推進源とする電気自動車に搭載されている。
【００２７】そして、この電気自動車は、モータ３の出力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るように構成されている。
【００２８】また、この電気自動車は、減速時や制動時にモータ３に発生する逆起電力を回生電流（充電電流）としてバッテリ１３に供給して、バッテリ１３の充電を行うと共に、夜間の車庫での駐車中等、長時間走行を行わないときに、商用電源等の外部電源を用い、充電状態検出装置１と共に電気自動車に搭載された不図示の充電制御回路による例えば２段階（高→低）の定電流制御の下で、バッテリ１３のフル充電を行わせるように構成されている。
【００２９】なお、モータ３は、図示しないスタータスイッチのオン後、不図示のアクセルペダルの操作により始動されて定常動作に入るが、急な上り坂等の重力負荷の高い状況での走行時等、アクセルを目一杯踏み込んだフルアクセル操作が行われるその場合には、バッテリ１３からモータ３に大きな電流が連続して流される。
【００３０】本実施形態の充電状態検出装置１は、モータ３等、電装品に対するバッテリ１３の放電電流や、逆起電力の発生したモータ３からのバッテリ１３に対する回生電流（充電電流）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。
【００３１】また、本実施形態の充電状態検出装置１は、上述した電流センサ１５及び電圧センサ１７の出力がインタフェース回路（以下、「Ｉ／Ｆ」と略記する。）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」と略記する。）２３をさらに備えている。
【００３２】そして、前記マイコン２３は、ＣＰＵ２３ａ、ＲＡＭ２３ｂ、及び、ＲＯＭ２３ｃを有しており、このうち、ＣＰＵ２３ａには、ＲＡＭ２３ｂ及びＲＯＭ２３ｃの他、前記Ｉ／Ｆ２１及び不揮発性メモリ（以下、「ＮＶＭ」と略記する。）２５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と共に、不図示の充電制御回路がバッテリ１３の満充電までの充電完了に伴い出力する充電完了信号を取り込むために、充電制御回路も接続されている。
【００３３】前記ＲＡＭ２３ｂは、各種データ記憶用のデータエリア及び各種処理作業に用いるワークエリアを有しており、前記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。
【００３４】また、前記ＮＶＭ２５には、バッテリ１３の新品時の満充電電圧Ｖso及び放電終止電圧Ｖｅが格納されている。
【００３５】なお、上述した電流センサ１５及び電圧センサ１７の出力である電流値及び電圧値は、Ｉ／Ｆ２１を介してマイコン２３のＣＰＵ２３ａに取り込まれる。
【００３６】次に、前記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。
【００３７】バッテリ１３からの給電を受けてマイコン２３は起動しているものとし、マイコン２３は、不図示のイグニッションスイッチがオフになったかどうかを判定する（ステップＳ０）。この判定の結果、イグニッションスイッチがオフになったときには（ステップＳ０のＹ）、スリープ状態のマイコン２３を周期的にウェイクアップさせて、その都度、不図示の充電制御回路からの充電完了信号が入力されたか否かを確認する（ステップＳ１）。
【００３８】充電完了信号が入力されていなければ（ステップＳ１のＮ）、ステップＳ０に戻り、入力された場合は（ステップＳ１のＹ）、不図示のイグニッションスイッチがオンになったかどうかを判定する（ステップＳ２）。この判定の結果、イグニッションスイッチがオンになっていないときには（ステップＳ２のＮ）、イグニッションスイッチのオフからの経過時間が、充電によってバッテリ１３に生じているはずの充電側分極の解消に十分な時間に達したかを確認し（ステップＳ３）、達していなければ（ステップＳ３のＮ）、電圧センサ１７の出力によりバッテリ１３の端子電圧を満充電電圧ＶｓとしてサンプリングしてこれをＲＡＭ２３ｂのデータエリアに格納、記憶する（ステップＳ４）。
【００３９】そして、ＮＶＭ２５に格納されたバッテリ１３の新品時の満充電電圧Ｖso及び放電終止電圧Ｖｅと、サンプリングされたバッテリ１３の満充電電圧Ｖｓとから、次式、Ｋ＝（Ｖso−Ｖｅ）／（Ｖｓ−Ｖｅ）
の計算を行って劣化度係数Ｋを求め、ＲＡＭ２３ｂに格納、記憶されている劣化度係数Ｋの値を更新した後（ステップＳ５）、ステップＳ１に戻る。
【００４０】また、先の、イグニッションスイッチがオフになっていないないときと（ステップＳ０のＮ）、不図示の充電制御回路からの充電完了信号が入力されないまま再びイグニッションスイッチがオンになったときは（ステップＳ２のＹ）、一定周期毎に電圧センサ１７の出力によりバッテリ１３の端子電圧をサンプリングし、かつ、電流センサ１５の出力によりバッテリ１３の充放電電流をサンプリングし、これらをＲＡＭ２３ｂのデータエリアに格納、記憶する（ステップＳ６）。そして、このサンプリングが一定回数繰り返されるまでは、ステップＳ１、ステップＳ６、ステップＳ７のＮを繰り返し、一定回数繰り返したならば（ステップＳ７のＹ）、その間にＲＡＭ２３ｂに格納、記憶されたバッテリ１３の端子電圧と充放電電流とが高い負の相関を示しているかを判定する（ステップＳ８）。
【００４１】バッテリ１３の端子電圧と充放電電流とが高い負の相関を示していれば（ステップＳ８のＹ）、これらからバッテリ１３の端子電圧と充放電電流との散布の傾向を最も特徴づけた近似直線を、Ｉ＝ａＶ＋ｂとして求め（ステップＳ９）、これに予め定めた基準電流値Ｉｏ（Ｉｏ＝−１０Ａ）を代入したときのＶを、現在のバッテリ１３の端子電圧として算出し（ステップＳ１０）、この端子電圧Ｖに基づいて現在のバッテリ１３の残存容量を、新品時のバッテリ１３の満充電容量に対する百分率として求めて（ステップＳ１１）、ＲＡＭ２３ｂに格納、記憶された残存容量（％）を更新すると共に（ステップＳ１２）、表示部１４の残存容量表示を更新させた後（ステップＳ１３）、ステップＳ１に戻る。
【００４２】一方、バッテリ１３の端子電圧と充放電電流とが高い負の相関を示していなければ（ステップＳ８のＮ）、ＲＡＭ２３ｂに格納、記憶されたバッテリ１３の充放電電流にサンプリング周期を乗じて、充放電電流の時間積算値を求める（ステップＳ１４）。
【００４３】ＲＡＭ２３ｂに格納、記憶されたバッテリ１３の充放電電流の符号が充電電流を示していれば、その値を、既にＲＡＭ２３ｂに格納、記憶されている直前の充放電電流の時間積算値に加算し、反対に、ＲＡＭ２３ｂに格納、記憶されたバッテリ１３の充放電電流の符号が放電電流を示していれば、その値を、既にＲＡＭ２３ｂに格納、記憶されている直前の充放電電流の時間積算値から減算して、累計処理する（ステップＳ１５）。
【００４４】そして、その積算値の絶対値が、新品時のバッテリ１３の満充電容量の１％に相当する基準値に、ＲＡＭ２３ｂに格納、記憶されている劣化度係数Ｋを乗じた値を超えるまでは（ステップＳ１６のＮ）、ステップＳ１、ステップＳ６、ステップＳ７のＹ、ステップＳ８のＮ、ステップＳ１４、ステップＳ１５、ステップＳ１６のＮを繰り返す。
【００４５】積算値の絶対値が、基準値に劣化度係数Ｋを乗じた値を超えた場合には（ステップＳ１６でＹ）、積算値が充電量を示す符号ならば、ＲＡＭ２３ｂに格納、記憶された残存容量（％）に「１」加算し、積算値が放電量を示す符号ならば、ＲＡＭ２３ｂに格納、記憶された残存容量（％）を「１」減算して、現在のバッテリ１３の残存容量を、新品時のバッテリ１３の満充電容量に対する百分率として求め（ステップＳ１７）、その値にＲＡＭ２３ｂの格納、記憶値を更新する（ステップＳ１８）。
【００４６】そして、ステップＳ１５の累計処理によってＲＡＭ２３ｂに格納、記憶されている充放電電流の時間積算値をゼロリセットして（ステップＳ１９）、表示部１４の残存容量表示を更新させた後（ステップＳ１３）、ステップＳ１に戻る。
【００４７】尚、本実施形態では、不図示のイグニッションスイッチのオフ中には基本的にスリープ状態となるマイコン２３が、不図示の充電制御回路による制御の下でバッテリ１３の充電が行われている間は、その状況をウォッチングするためにウェイクアップし、その状況で、充電完了に伴い充電制御回路が出力する充電完了信号を取り込むことになる。
【００４８】そして、充電完了信号を取り込んだ後のマイコン２３は、バッテリ１３の分極状態が解消するのに必要な分極解消時間の間、不図示のイグニッションスイッチがオフである限り、連続したスリープ状態を維持し、分極解消時間の経過後、イグニッションスイッチがオフであってもウェイクアップして、バッテリ１３の満充電電圧Ｖｓの取得や劣化度係数Ｋの割り出し、更新を行った後に、再びスリープ状態に移行し、その後、イグニッションスイッチがオンに切り替わるのを待ち受けることになる。
【００４９】したがって、ステップＳ０の処理とステップＳ２及びステップＳ３の処理は、イグニッションスイッチのオフに伴うマイコン２３のスリープ状態中に行われるが、その間のステップＳ１の処理と、ステップＳ３のＹを経た後のステップＳ４及びステップＳ５の処理は、イグニッションスイッチのオフ中であっても、バッテリ１３の充電に伴うマイコン２３のアクティブ状態中に行われ、ステップＳ６以降の処理は、イグニッションスイッチのオンに伴うマイコン２３のアクティブ状態中に行われる。
【００５０】以上の説明からも明らかなように、本実施形態の充電状態検出装置１では図３のフローチャートにおけるステップＳ１が請求項中の満充電状態検出手段２３Ａに対応する処理となっており、ステップＳ４が請求項中の満充電電圧測定手段２３Ｂに対応する処理となっており、ステップＳ５が請求項中の劣化度割出手段２３Ｃに対応する処理となっている。
【００５１】また、本実施形態の充電状態検出装置１では図３のフローチャートにおけるステップＳ８が請求項中の判別手段２３Ｄに対応する処理となっており、ステップＳ１６が請求項中の補正手段２３Ｅに対応する処理となっている。
【００５２】次に、本実施形態の充電容量状態検出動作（作用）について説明する。
【００５３】まず、電気自動車を夜間に車庫に駐車している間等、電気自動車の走行を長時間行わないときには、商用電源等の外部電源を用い、不図示の充電制御回路による例えば２段階（高→低）の定電流制御の下で、バッテリ１３のフル充電が行われる。
【００５４】そして、バッテリ１３が満充電まで充電されて不図示の充電制御回路から充電完了信号が入力されると、その後、充電によってバッテリ１３に生じているはずの充電側分極の解消に十分な時間だけ連続してイグニッションスイッチがオフであったことが確認された上で、バッテリ１３の端子電圧が満充電電圧Ｖｓとして測定され、測定された満充電電圧Ｖｓと、ＮＶＭ２５に格納されたバッテリ１３の新品時の満充電電圧Ｖso及び放電終止電圧Ｖｅとを用いて、次式、Ｋ＝（Ｖso−Ｖｅ）／（Ｖｓ−Ｖｅ）
の計算により、最新の劣化度係数Ｋが求められる。
【００５５】また、イグニッションスイッチがオンされると、バッテリ１３の端子電圧と充放電電圧が、一定周期毎に測定され、一定回数分だけ測定される毎に、それら一定回数分の端子電圧と充放電電圧の間に強い負の相関があるかどうかが確認される。
【００５６】そして、端子電圧と充放電電圧の間に強い負の相関がある期間においては、それら一定回数分の端子電圧と充放電電圧から、それらの相関を示すＩ＝ａＶ＋ｂなる近似直線が求められて、この近似直線式に基準電流値Ｉｏを代入したときのＶが、現在のバッテリ１３の端子電圧として算出され、この端子電圧に基づいて現在のバッテリ１３の残存容量が、新品時のバッテリ１３の満充電容量に対する百分率として求められて、表示部１４に残存容量として表示される。
【００５７】一方、端子電圧と充放電電圧の間に強い負の相関がない期間においては、一定回数分の充放電電圧に、充放電電圧の測定周期を各々乗じることで、充放電電流の時間積算値が求められ、新品時のバッテリ１３の満充電容量の１％に相当する基準値に、フル充電後のイグニッションスイッチのオン時に求められた劣化度係数Ｋを乗じた値を、その求めた時間積算値の累計値が超えると、表示部１４に表示されている残存容量が充電の場合は１％増やされ、放電の場合は１％減らされる。
【００５８】尚、一定周期毎に測定された一定回数分の端子電圧と充放電電圧の間に強い負の相関がない状態からある状態に変移すると、それまで充放電電流の時間積算値に基づいて表示部１４に表示されていた残存容量が、近似直線式を用いて算出された端子電圧から求められた残存容量に更新される。
【００５９】上述した本実施形態の充電状態検出装置１では、一定周期毎に測定された一定回数分の端子電圧と充放電電圧の間に強い負の相関がなく、それら端子電圧と充放電電圧の相関を示す近似直線式を求められないときに、充放電電流の時間積算値の累計値に応じて、百分率によって表示部１４に表示されるバッテリ１３の残存容量を、１％ずつ増減変化させるに当たり、直前のバッテリ１３の満充電状態時に測定した満充電電圧Ｖｓと、ＮＶＭ２５に格納されたバッテリ１３の新品時の満充電電圧Ｖso及び放電終止電圧Ｖｅとを用いて、バッテリ１３の最新の劣化度係数Ｋ、即ち、Ｋ＝（Ｖso−Ｖｅ）／（Ｖｓ−Ｖｅ）
を求め、充放電電流の時間積算値の累計値が、新品時のバッテリ１３の満充電容量の１％に相当する基準値に劣化度係数Ｋを乗じた値に達する毎に、表示部１４に表示させるバッテリ１３の残存容量を１％ずつ増減させるようにした。
【００６０】よって、モータ３を唯一の推進駆動源とする電気自動車において、バッテリ１３の劣化が進行しても、バッテリの放電電流と端子電圧とからそれらの高い相関を得ることのできない、フルアクセル走行状態等での走行中に、正確な残存容量を得て表示部１４に表示させることができる。
【００６１】なお、本実施形態では、バッテリ１３の充電容量に関する状態として、バッテリ１３の残存容量（＝放電可能容量）の値を求める場合について説明したが、充電可能容量や充電状態ＳＯＣ等を、バッテリ１３の充電容量に関する状態として求めるようにしてもよく、求める値も、実際の値そのものや完全状態に対する現在状態を表す百分率の値であってもよい。
【００６２】また、バッテリ１３の充電容量に関する状態を示す実際の値そのものを求める場合、一定周期毎に測定された一定回数分の端子電圧と充放電電圧の間に強い負の相関がなく、それら端子電圧と充放電電圧の相関を示す近似直線式を求められないときに、フル充電後のイグニッションスイッチのオン時に求められた劣化度係数Ｋを乗じるのは、充放電電流の時間積算値の累計値ということになる。
【００６３】
【発明の効果】以上に説明したように請求項１に記載した本発明の電気自動車用バッテリの充電容量状態検出方法によれば、電気自動車に搭載されたバッテリの充電中や放電中に該バッテリの充電電流や放電電流と端子電圧とを周期的に測定してこれら充電電流や放電電流と端子電圧との相関を示す電圧−電流特性を求め、この電圧−電流特性を用いて、前記バッテリの充電容量に関する状態を示す値を検出する際に、前記電圧−電流特性を求めることのできる相関を有する前記バッテリの充電電流や放電電流と端子電圧とを、それらの周期的な測定により取得できない期間中には、該期間の直前において前記電圧−電流特性を用いて検出した前記バッテリの充電容量に関する状態を示す値に対して、該バッテリの充電電流や放電電流の時間積算値に応じた値を加減算することにより、前記バッテリの充電容量に関する状態を示す値を検出するに当たり、前記バッテリが満充電状態であることを検出し、前記バッテリが満充電状態であることを検出する毎に、該満充電状態であることを検出した前記バッテリの平衡状態における開回路電圧である満充電電圧を測定し、予め定められた前記バッテリの新品時における満充電電圧及び放電終止電圧と、前記バッテリの前記測定した満充電電圧との差から、前記バッテリの劣化の度合いを求め、前記バッテリの劣化の度合いを求めた以後、前記期間においては、該期間の直前において前記電圧−電流特性を用いて検出した前記バッテリの充電容量に関する状態を示す値に対して、前記期間中における前記バッテリの充電電流や放電電流の時間積算値に応じた値を、前記バッテリの劣化の度合いに応じて補正した上で加減算することにより、前記バッテリの充電容量に関する状態を示す値を検出するようにした。
【００６４】また、請求項３に記載した本発明の電気自動車用バッテリの充電容量状態検出装置によれば、電気自動車に搭載されたバッテリの充電中や放電中に該バッテリの充電電流や放電電流と端子電圧とを周期的に測定してこれら充電電流や放電電流と端子電圧との相関を示す電圧−電流特性を求め、この電圧−電流特性を用いて、前記バッテリの充電容量に関する状態を示す値を検出する際に、前記電圧−電流特性を求めることのできる相関を有する前記バッテリの充電電流や放電電流と端子電圧とを、それらの周期的な測定により取得できない期間中には、該期間の直前において前記電圧−電流特性を用いて検出した前記バッテリの充電容量に関する状態を示す値に対して、前記期間中の前記バッテリの充電電流や放電電流の時間積算値に応じた値を加減算することにより、前記バッテリの充電容量に関する状態を示す値を検出する電気自動車用バッテリの充電容量状態検出装置であって、前記バッテリが満充電状態であることを検出する満充電状態検出手段と、前記満充電状態検出手段が満充電状態であることを検出した前記バッテリの平衡状態における開回路電圧である満充電電圧を測定する満充電電圧測定手段と、予め定められた前記バッテリの新品時における満充電電圧及び放電終止電圧と、前記バッテリの前記測定した満充電電圧との差から、前記バッテリの劣化の度合いを求める劣化度割出手段と、前記バッテリの充電中や放電中に周期的に測定した該バッテリの充電電流や放電電流と端子電圧とから、前記期間であるか否かを判別する判別手段と、前記期間であると前記判別手段が判別している間において、該判別手段が前記期間であると判別する直前に前記電圧−電流特性を用いて検出した前記バッテリの充電容量に関する状態を示す値に対して加減算する、前記期間であると前記判別手段が判別している間の前記バッテリの充電電流や放電電流の時間積算値に応じた値を、前記期間であると前記判別手段が判別する直前に前記劣化度割出手段が求めた前記バッテリの劣化の度合いに応じて補正する補正手段とを備える構成とした。
【００６５】このため、請求項１に記載した本発明の電気自動車用バッテリの充電容量状態検出方法と、請求項３に記載した本発明の電気自動車用バッテリの充電容量状態検出装置とのいずれによっても、バッテリの劣化が進行しても、バッテリの放電電流と端子電圧とからそれらの高い相関を得ることのできない、フルアクセル走行状態等での走行中に、正確な充電容量状態を得ることができる。
【００６６】さらに、請求項２に記載した本発明の電気自動車用バッテリの充電容量状態検出方法によれば、請求項１に記載した本発明の電気自動車用バッテリの充電容量状態検出方法において、前記期間における前記バッテリの充電電流や放電電流の時間積算値が基準値に達する毎に、前記期間の直前において前記電圧−電流特性を用いて検出した前記バッテリの充電容量に関する状態を示す値に対して所定の調整値を加減算するようにし、かつ、前記バッテリの劣化の度合いに応じて前記基準値を補正するようにした。
【００６７】また、請求項４に記載した本発明の電気自動車用バッテリの充電容量状態検出装置によれば、請求項３に記載した本発明の電気自動車用バッテリの充電容量状態検出装置において、前記期間であると前記判別手段が判別している間における前記バッテリの充電電流や放電電流の時間積算値が基準値に達する毎に、前記期間の直前において前記電圧−電流特性を用いて検出した前記バッテリの充電容量に関する状態を示す値に対して所定の調整値が加減算されるように構成されており、前記補正手段が、前記期間であると前記判別手段が判別する直前に前記劣化度割出手段が求めた前記バッテリの劣化の度合いに応じて、前記基準値を補正するものとした。
【００６８】このため、請求項２に記載した本発明の電気自動車用バッテリの充電容量状態検出方法によれば、請求項１に記載した本発明の電気自動車用バッテリの充電容量状態検出方法において、また、請求項４に記載した本発明の電気自動車用バッテリの充電容量状態検出装置によれば、請求項３に記載した本発明の電気自動車用バッテリの充電容量状態検出装置において、いずれも、バッテリの放電電流と端子電圧とからそれらの高い相関を得ることのできない、フルアクセル走行状態等での走行中に、充電容量状態が調整値ずつ増減するタイミングを、バッテリの劣化が進行に合わせて調整して、正確な充電容量状態を得ることができる。
【出願人】 【識別番号】０００００６８９５
【氏名又は名称】矢崎総業株式会社
【出願日】 平成１３年２月２７日（２００１．２．２７）
【代理人】 【識別番号】１０００６０６９０
【弁理士】
【氏名又は名称】瀧野 秀雄 （外３名）
【公開番号】 特開２００２−２６２４０３（Ｐ２００２−２６２４０３Ａ）
【公開日】 平成１４年９月１３日（２００２．９．１３）
【出願番号】 特願２００１−５２９３１（Ｐ２００１−５２９３１）