JP4780045B2

JP4780045B2 - 二次電池の残存容量算出装置

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Publication number: JP4780045B2
Application number: JP2007154118A
Authority: JP
Inventors: 昌利内田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-06-11
Filing date: 2007-06-11
Publication date: 2011-09-28
Anticipated expiration: 2027-06-11
Also published as: JP2008304423A

Description

本発明は、二次電池の残存容量算出装置に係り、特に、車両のバッテリ電圧と、充電状態を示すＳＯＣ値との関係を示す電圧−ＳＯＣマップに基づいて二次電池の残存容量を算出する二次電池の残存容量算出装置に関する。

車両の二次電池、例えばニッケル・水素電池などの残存容量は、ＳＯＣ検出装置により検出されたＳＯＣ値（ＳｔａｔｅｏｆＣｈａｒｇｅ）により判断される。そして、このＳＯＣ値は、５段階の残存容量モニタにより車両内の表示装置に表示される。このＳＯＣ値は二次電池の起電力との間に一応の関係がある。この関係を利用し、車両のバッテリ電圧とＳＯＣ値との関係を予め調べて電圧−ＳＯＣマップを作成し、計測されたバッテリ電圧に基づいてこの電圧−ＳＯＣマップからバッテリ電圧に対応するＳＯＣ値として電池の残存容量を算出する方法が一般的に行われている。

この車両の二次電池において、二次電池の充放電を繰り返すうちに、同じＳＯＣ値であっても二次電池の起電力が低下してくる現象があり、二次電池のメモリ効果として知られている。この二次電池のメモリ効果は、一般的には、強制的に充電させた後に再度充電させるリフレッシュ充電を行うことで解消される。このメモリ効果は予め予測することが難しく、一方このメモリ効果を考慮しないと、計測された電圧から算出されたＳＯＣ値に誤差が発生する。また、この二次電池のメモリ効果は、車両が走行する地域の外気温、及び車両が走行する地域における平地、山岳地といった走行環境などの走行条件により影響の度合いが異なるという特性を有する。

図６に、バッテリ電圧のメモリ効果による影響を上下限電圧マップにより示す。上下限電圧マップ２０とは、二次電池の充電時から放電時までの車両走行の間に計測されたバッテリ電圧の履歴をいい、二次電池のバッテリ電圧の上限値（Ｖｍａｘ）及び下限値（Ｖｍｉｎ）が示される。本マップの横軸は計測時間（Ｔ）であり、縦軸はバッテリ電圧（Ｖ）である。図６に示すように、二次電池の充電時にはバッテリ電圧（Ｖ）はほぼ上限値（Ｖｍａｘ）で推移し、二次電池の放電時にはバッテリ電圧（Ｖ）はほぼ下限値（Ｖｍｉｎ）となる。本マップでは長時間走行されたハイブリッド車両の二次電池について、メモリ効果の影響を受けていない初期のバッテリ電圧（Ｖ）の上下限値に対し、メモリ効果の影響により変動した自走後のバッテリ電圧（Ｖ）の上下限値が示されている。すなわち、上下限電圧マップ２０上の実線（Ｐ）は車両の自走前に計測された初期のバッテリ電圧（Ｖ１）の実測値であり、上下限電圧マップ２０上の破線（Ｑ）は車両の自走後に計測されたバッテリ電圧（Ｖ２）の実測値を示す。

図６から明らかなように、自走後のバッテリ電圧（Ｖ２）は、二次電池の充電時には自走前のバッテリ電圧（Ｖ１）に対して降下し、二次電池の放電時には自走前のバッテリ電圧（Ｖ１）に対して上昇する。すなわち、自走後のバッテリ電圧（Ｖ２）の上限値（Ｖ２ｍａｘ）と下限値（Ｖ２ｍｉｎ）の範囲は、二次電池のメモリ効果により、自走前のバッテリ電圧（Ｖ１）の上限値（Ｖ１ｍａｘ）と下限値（Ｖ１ｍｉｎ）との範囲よりも狭まる傾向を示す。

図７に、車両のバッテリ電圧と、充電状態を示すＳＯＣ値との関係を示す電圧−ＳＯＣマップを示す。本電圧−ＳＯＣマップ３０の横軸はＳＯＣ値（％）であり、縦軸はバッテリ電圧（Ｖ）である。上述したように、バッテリ電圧（Ｖ）とＳＯＣ値（Ｓ）とには一応の関係があることから、電圧とＳＯＣ値とは、バッテリ電圧（Ｖ）の下限値（Ｖｍｉｎ）でのＳＯＣ値（Ｓｍｉｎ）を示す点とバッテリ電圧（Ｖ）の上限値（Ｖｍａｘ）でのＳＯＣ値（Ｓｍａｘ）を示す点とを結ぶ直線で近似する。上述したように、電池の残存容量は、自走前の初期のバッテリ電圧（Ｖ１）の上限値（Ｖ１ｍａｘ）と下限値（Ｖ１ｍｉｎ）とにより設定された電圧−ＳＯＣマップ３０に基づき、車両の自走後に計測されたバッテリ電圧（ＶΑ）に対するＳＯＣ値（Ｓ_０）を算出するのが一般的である。

そして、ハイブリッド車両のＥＣＵは、算出された二次電池のＳＯＣ値に従って、モータ出力、エンジン出力などに指令し、二次電池のＳＯＣ値が適正な範囲の値となるように制御する。

一方、特許文献１には、充放電電流と温度とに基づいて補正値を設定し、起動力特性−ＳＯＣマップを補正して電池のメモリ効果の影響を排除する二次電池の残存容量推定装置及び二次電池の残存容量算出方法が開示されている。

また、特許文献２には、電池の抵抗値や温度に関する情報とメモリ効果との関係がマップ化され、このマップを用いることで電池に生じたメモリ効果の程度を判断する二次電池のメモリ効果判定装置及び二次電池の残存容検出定装置が開示されている。

さらに、特許文献３には、ＩＶ判定、温度変化、起電圧の電流量の変化に応じた変化率などのメモリ効果の影響を受けないＳＯＣ値の検出を行い、その後の電流量の積算及び電圧計測に基づいてＳＯＣ−起電力特性を補正する電池充電状態検出装置が開示されている。

特開２００４−２２３２２号公報特開２００１−１９６１００号公報特開２０００−２２１２４９号公報

上述したように、ハイブリッド車両のＥＣＵはこの二次電池のＳＯＣ値に従ってエンジンの駆動等を制御するが、そのＳＯＣ値は自走前の初期のバッテリ電圧の上限値及び下限値に基づき算出された値である。従って、自走後においてバッテリ電圧の上限値及び下限値が二次電池のメモリ効果により変動すると、後述する理由によりＳＯＣ値の算出に誤差が発生する。そして、ハイブリッド車両のＥＣＵは誤差を含んだＳＯＣ値によりエンジンの駆動等を制御してしまう虞がある。

車両の自走後のバッテリ電圧の上限値の下降により、計測されたバッテリ電圧に対するＳＯＣ値はより低く評価される。この算出されたＳＯＣ値に対する低めの評価により、ハイブリッド車両のＥＣＵはエンジンをより駆動させて電池を充電させる制御を行い、ハイブリッド車両の燃費を悪化させる場合がある。

また、車両の自走後のバッテリ電圧の下限値の上昇により、計測されたバッテリ電圧に対するＳＯＣ値はより高く評価される。この算出されたＳＯＣ値に対する高めの評価により、ハイブリッド車両のＥＣＵはエンジンの駆動をより制限する制御を行い、二次電池の残存容量をより低下させる場合がある。

さらに、バッテリ電圧の上限値の下降の程度が、バッテリ電圧の下限値の上昇の程度に比べて大きい場合には、計測されたバッテリ電圧に対するＳＯＣ値は全体的により低く評価される。このＳＯＣ値に対する低めの評価により、ＥＣＵは、計測されたバッテリ電圧の値にかかわらずエンジンをより駆動させて二次電池を充電させる制御を行い、ハイブリッド車両の燃費を悪化させる場合がある。

本願の目的は、かかる課題を解決し、二次電池に発生するメモリ効果を考慮した電圧―ＳＯＣマップから適正なＳＯＣ値を算出する二次電池の残存容量算出装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明に係る二次電池の残存容量算出装置は、車両のバッテリ電圧と、二次電池の残存容量を示すＳＯＣ値との関係を示す電圧−ＳＯＣマップに基づいて二次電池の残存容量を算出する二次電池の残存容量算出装置において、車両の走行条件を予め分類された所定条件に基づいて判定する走行条件判定手段と、二次電池の放電制限及び充電制限の到達頻度により車両の走行負荷を判定する走行負荷判定手段と、初期の上下限電圧マップと、その上下限電圧マップに基づく初期の電圧―ＳＯＣマップと、車両の走行条件及び走行負荷の組合せごとに予め設定された自走後の上下限電圧マップと、を記憶する電圧マップ記憶手段と、自走後に、走行条件判定手段が判定した走行条件、及び走行負荷判定手段が判定した走行負荷から、電圧マップ記憶手段に記憶された該当する自走後の上下限電圧マップを抽出する上下限電圧マップ抽出部と、初期の電圧―ＳＯＣマップ、及び抽出された上下限電圧マップに基づく自走後の電圧―ＳＯＣマップに基づき、計測されたバッテリ電圧に対するＳＯＣ値を算出する残存容量算出部と、算出されたＳＯＣ値を表示する残存容量表示部と、を備える。

また、二次電池の残存容量算出装置は、残存容量算出部が、初期の電圧−ＳＯＣマップ、及び自走後の電圧−ＳＯＣマップにおける上限電圧及び下限電圧の関係から、計測されたバッテリ電圧に対するＳＯＣ値を算出することが好ましい。

また、二次電池の残存容量算出装置は、残存容量算出部が、計測されたバッテリ電圧について、自走後の電圧−ＳＯＣマップの上限電圧と下限電圧との範囲内での位置を、初期の電圧−ＳＯＣマップの上限電圧と下限電圧との範囲内での位置に置き換え、初期の電圧−ＳＯＣマップでのバッテリ電圧の値からＳＯＣ値を算出することが好ましい。

また、二次電池の残存容量算出装置は、残存容量算出部が、計測されたバッテリ電圧について、自走後の電圧−ＳＯＣマップの上限電圧と下限電圧とから定まるバッテリ電圧に対する縮尺を、初期の電圧−ＳＯＣマップの上限電圧と下限電圧とから定まるバッテリ電圧に対する縮尺に変換し、変換された自走後の電圧−ＳＯＣマップのバッテリ電圧の値からＳＯＣ値を算出することが好ましい。

また、二次電池の残存容量算出装置は、走行条件判定手段が、少なくとも車両の走行環境及び外気温に基づき走行条件を判定することが好ましい。

また、二次電池の残存容量算出装置は、走行条件判定手段が、車両に搭載されたカーナビゲーションから車両が走行する地域に関する情報を入手し、その地域に関する情報から車両の走行環境を判断して走行条件を判定することが好ましい。

また、二次電池の残存容量算出装置は、走行条件判定手段が、車両に搭載された温度センサから気温に関する情報を入手し、その気温に関する情報から外気温を判断して走行条件を判定することが好ましい。

さらに、二次電池の残存容量算出装置は、走行負荷判定手段が、所定期間での電池の放電制限の到達回数と充電制限の到達回数とを合算した回数により車両の走行負荷を判定することが好ましい。

上記構成により、二次電池の残存容量算出装置は、二次電池のメモリ効果の程度に影響する走行条件及び走行負荷を影響因子とした上下限電圧マップを予め作成しておく。そして、車両自走後に判定した走行条件及び走行負荷から、該当する上下限電圧マップが抽出され、その上下限電圧マップにより二次電池のメモリ効果による上下限電圧の変動を評価することができる。また、その上下限電圧の変動から自走後の電圧―ＳＯＣマップを作成し、初期の電圧―ＳＯＣマップ及び自走後の電圧―ＳＯＣマップに基づき、計測されたバッテリ電圧に対するメモリ効果を考慮したＳＯＣ値を算出することができる。

以上のように、本発明に係る二次電池の残存容量算出装置によれば、二次電池に発生するメモリ効果を考慮した電圧―ＳＯＣマップから適正なＳＯＣ値を算出することが可能となる。

以下に、図面を用いて本発明に係る二次電池の残存容量算出装置の実施の形態につき、詳細に説明する。本実施形態では、本発明の二次電池の残存容量算出装置をハイブリッド車両に適用した場合について説明する。

図１に、二次電池の残存容量算出装置の１つの実施形態の概略構成を示す。ハイブリッド車両の二次電池１０の各バッテリセル１６の電圧、及び全体の電圧は電圧検出計１１で計測され、またバッテリ電流は電流検出計１３で計測される。計測されたバッテリ電圧及びバッテリ電流のデータは電池ＥＣＵ１４に出力される。電池ＥＣＵ１４は、二次電池の残存容量算出装置１により算出された電池１０のＳＯＣ値をＨＶＥＣＵ１５に出力する。また、電池ＥＣＵ１４は、電圧検出器１１から出力された各バッテリセル１６の電圧値に基づき、バッテリセル１６での過放電及び過充電を検出する。そして、ＨＶＥＣＵ１５は、アクセル開度、ブレーキ踏み込み量、車速などの情報に基づいて決定されたトルク指令により負荷１２を制御する。負荷１２は、インバータ（図示せず）、モータ（図示せず）からなり二次電池１０からの直流電力をインバータにより交流電力に変換してモータを駆動させる。

ＨＶＥＣＵ１５は、電池ＥＣＵ１４から出力される二次電池１０のＳＯＣ値に従って、モータ出力、エンジン出力などを制御して二次電池１０のＳＯＣ値が適正な値となるように制御する。また、バッテリセル１６の過放電及び過充電が検出された場合には、二次電池１０からの放電及び二次電池１０への充電を禁止する制御を行う。

従来、電池ＥＣＵ１４は、バッテリ電圧とＳＯＣ値との関係を示す初期の電圧−ＳＯＣマップ３０を予め求めておき、自走後に電圧検出計１１で計測された電圧に応じてＳＯＣ値を算出していた。本発明に係る二次電池の残存容量算出装置１は、電池ＥＣＵ１４に対して、二次電池１０に発生する電圧のメモリ効果を考慮した電圧―ＳＯＣマップ３０から適正なＳＯＣ値を算出して供給する装置である。そして、この二次電池の残存容量算出装置１は、走行条件判定手段２、走行負荷判定手段３、電圧マップ記憶手段４、上下限電圧マップ抽出部５、残存容量算出部６、及び残存容量表示部７から構成される。

走行条件判定手段２は、ハイブリッド車両の走行条件を予め分類された所定条件に基づいて判定する。すなわち、二次電池１０のメモリ効果は、ハイブリッド車両が走行する地域の走行環境により影響されることから、この地域ごとの走行環境を所定条件として分類する。この走行環境は、例えば、交通渋滞の多い都市部、交通渋滞の少ない市街地、平坦な走行の多い平坦部、高低差のある走行の多い山岳部などである。また、二次電池１０のメモリ効果は、ハイブリッド車両が走行する地域の外気温により影響されることから、この地域ごとの外気温を所定条件として分類する。この外気温による地域の分類とは、例えば、高温地域、常温地域、低温地域などである。そして、走行条件判定手段２は、これらの走行環境及び外気温を、例えば、高温地域・山岳部、常温地域・都市部などのように組み合わせて分類する。或いは、この所定条件は、上記走行環境及び外気温の双方を考慮して、例えば、沖縄・市街地、長野・山岳地、札幌・平地といったその地域ごとの走行条件の分類であっても良い。さらに、例えば、北米、南欧、南米、東南アジアなどの世界の都市ごとの分類を加えても良い。

走行条件判定手段２は、車両に搭載されたＧＰＳ（全地球測位システム）を利用したカーナビゲーションからその車両が走行する地域に関する情報を入手する。そして、入手した情報から車両の走行環境を判断する。例えば、カーナビゲーションにより認識された車両が走行する地域名から、予め地域名ごとに定められた走行環境を判断する。或いは、車両の走行スピードや停止・発進の頻度、道路渋滞情報、車両走行の高低さなどから予め分類された所定条件に基づいて走行条件を判定する。

また、走行条件判定手段２は、車両に搭載された温度センサ１７から気温に関する情報を入手し、入手した情報から外気温を判断し、予め分類された、例えば、高温地域、常温地域、低温地域といったその地域の外気温の分類に基づいて走行条件を判定する。

走行負荷判定手段３は、電池ＥＣＵ１４からの二次電池１０のバッテリセル１６の放電制限の到達頻度及び充電制限の到達頻度に関する情報に基づいて車両の走行負荷を判定する。すなわち、電池ＥＣＵ１４は、二次電池１０の各バッテリセル１６が充電時において過負荷になった場合には制御周期（１００μｓ）ごとに充電制限の指令を発信する。これは、大電流が流れることで発生するジュール熱による電池温度の上昇を回避するためである。二次電池１０の各バッテリセル１６への放電時においても同様である。これらの充電時及び放電時の過負荷は、その車両の走行負荷が過大となると発生する場合が多い。従って、一定期間内での電池ＥＣＵ１４による放電制限及び充電制限の発生頻度は、その車両における走行負荷を示す。本実施の形態では、走行負荷判定手段３は、１日当りの充電制限の指令回数（Ｗｉｎ）と１日当りの放電制限の指令回数（Ｗｏｕｔ）とを合算した回数（Ｗｉｎ＋Ｗｏｕｔ）により走行負荷の状態を設定する。或いは、充電制限の指令回数Ｗｉｎと放電制限の指令回数Ｗｏｕｔとをそれぞれ独立して計測し、それぞれの回数により走行負荷の状態を設定しても良い。

上述した地域ごとの走行環境や外気温などの所定条件と、走行負荷との組合せごとに、予めモデル化された上下限電圧マップ２０が設定される。図２及び図３に、この上下限電圧マップ２０の一つの実施例を示す。図２は、平坦部における上下限電圧マップ２０であり、図２（ａ）は常温地域の上下限電圧マップ２０ａ、図２（ｂ）は高温地域の上下限電圧マップ２０ｂの例である。図３は、山岳部における上下限電圧マップ２０であり、図３（ａ）は常温地域の上下限電圧マップ２０ｃ、図３（ｂ）は高温地域の上下限電圧マップ２０ｄの例である。ここに、本マップの横軸は計測時間（Ｔ）であり、縦軸はバッテリ電圧（Ｖ）である。二次電池１０の充電時にはバッテリ電圧（Ｖ）はほぼ上限値（Ｖｍａｘ）で推移し、二次電池１０の放電時にはバッテリ電圧（Ｖ）はほぼ下限値（Ｖｍｉｎ）となる。また、マップ上の破線（Ｐ）は自走前に計測された初期のバッテリ電圧（Ｖ１）を示し、マップ上の実線（Ｑ）は自走後に計測されたバッテリ電圧（Ｖ２）を示す。これらのバッテリ電圧（Ｖ２）は、ハイブリッド車両の試験走行試験や実走行試験からの計測結果、或いは廃車などから回収された二次電池１０を用いた計測結果からモデル化されたものである。

図２（ａ）の走行条件は、平坦地・常温地域、Ｗｉｎ＋Ｗｏｕｔ頻度が１回／日の場合であり、この走行条件の場合には、メモリ効果により自走後の値を示す実線（Ｑ）は所期の値を示す破線（Ｐ）に比べて上限値では１０％下降し、下限値では１０％上昇する。また、図２（ｂ）の走行条件は、平坦地・高温地域、Ｗｉｎ＋Ｗｏｕｔ頻度が２回／日の場合であり、この走行条件の場合には、メモリ効果により自走後の値を示す実線（Ｑ）は所期の値を示す破線（Ｒ）に比べて上限値では１５％下降し、下限値では１５％上昇する。また、図３（ａ）の走行条件は、山岳地・常温地域、Ｗｉｎ＋Ｗｏｕｔ頻度が３回／日の場合であり、この走行条件の場合には、メモリ効果により自走後の値を示す実線（Ｑ）は所期の値を示す破線（Ｐ）に比べて上限値では１８％下降し、下限値では１５％上昇する。さらに、図３（ｂ）の走行条件は、山岳地・高温地域、Ｗｉｎ＋Ｗｏｕｔ頻度が４回／日の場合であり、この走行条件の場合にはメモリ効果により自走後の値を示す実線（Ｑ）は所期の値を示す破線（Ｐ）に比べて上限値では１８％下降し、下限値では１８％上昇する。これらの上下限電圧マップ２０から、車両の走行条件が異なるとメモリ効果も異なることが分かる。また、メモリ効果による、上限値の下降の程度と下限値の上昇の程度とはほぼ同程度ではあるが、上下限電圧マップ２０ｃのように必ずしも一致しない場合もあることが分かる。

図４に、初期の電圧―ＳＯＣマップ３０及びメモリ効果により変動した自走後の電圧―ＳＯＣマップ３０を示す。本マップの横軸はＳＯＣ値（％）であり、縦軸はバッテリ電圧（Ｖ）である。実線（Ｎ）は、自走後のバッテリ電圧―ＳＯＣ値の関係を示し、破線（Ｍ）は自走前の初期のバッテリ電圧―ＳＯＣ値の関係を示す。自走前の値を示す破線（Ｍ）のバッテリ電圧の上限値（Ｖｍａｘ）は自走後にはメモリ効果により下降し、その下限値（Ｖｍｉｎ）は自走後にはメモリ効果により上昇する。従って、自走後の値を示す実線（Ｎ）は、自走前の値を示す破線（Ｍ）と交差する。

電圧マップ記憶手段４は、初期の上下限電圧マップ２０と、この初期の上下限電圧マップ２０に基づく初期の電圧―ＳＯＣマップ３０と、車両の走行条件及び走行負荷の組合せごとにモデル化された上下限電圧マップ２０とを記憶する。すなわち、電圧マップ記憶手段４は、図２及び図３に示す初期の上下限電圧マップ２０の値を示す破線（Ｐ）と自走後の上下限電圧マップ２０の値を示す実線（Ｑ）とを記憶し、さらに、図４に示す初期の電圧―ＳＯＣマップ３０の値を示す破線（Ｍ）を記憶する。或いは、電圧マップ記憶手段４は、車両の走行条件及び走行負荷の組合せごとにモデル化された上下限電圧マップ２０の上限値（Ｖｍａｘ）及び下限値（Ｖｍｉｎ）に関するデータのみを記憶しても良い。

上下限電圧マップ抽出部５は、車両自走後に、走行条件判定手段２が判定した走行条件、及び走行負荷判定手段３が判定した走行負荷から、電圧マップ記憶手段４に記憶された該当する上下限電圧マップ２０を抽出する。例えば、図２及び図３に示すような上下限電圧マップ２０ａ〜２０ｄから、走行条件及び走行負荷が共に一致する上下限電圧マップ２０を検索して抽出する。

図５に、自走前の初期の上下限電圧マップ２０と、上下限電圧マップ抽出部５により抽出された上下限電圧マップ２０との比較を示す。車両の自走前においては、計測されたバッテリ電圧（Ｖ_０）は、メモリ効果の影響のないバッテリ電圧（Ｖ_０）の上限値（Ｖ１ｍａｘ）及び下限値（Ｖ１ｍｉｎ）間の電圧の幅（Ｖａ）となる。一方、車両の自走後においては、計測されたバッテリ電圧（Ｖ_０）は、メモリ効果により狭まったバッテリ電圧（Ｖ_０）の上限値（Ｖ２ｍａｘ）及び下限値（Ｖ２ｍｉｎ）の間の電圧の幅（Ｖｂ）となる。つまり、自走後のバッテリ電圧（Ｖ_０）の値は、メモリ効果により異なる縮尺による値となる。従って、バッテリ電圧（Ｖ_０）の値をそのままＳＯＣ値の算出に用いると算出されたＳＯＣ値（Ｓ_０）に誤差が発生する。

例えば、バッテリ電圧の上限値（Ｖｍａｘ）の下降により、計測されたバッテリ電圧（Ｖ_０）に対するＳＯＣ値（Ｓ_０）はより低く評価されてしまう。例えば、図５において、自走後に計測された電圧（Ｖ_１）は、電圧の幅（Ｖｂ）での位置に対する電圧の幅（Ｖａ）での位置は、その値自体は変わらないにもかかわらず、より低い位置となる。このＳＯＣ値（Ｓ_０）に対する低めの評価により、電池ＥＣＵ１４はエンジンをより駆動させて二次電池１０を充電させようとし、ハイブリッド車両の燃費を悪化させる場合がある。また、バッテリ電圧（Ｖ）の下限値（Ｖｍｉｎ）の上昇により、計測されたバッテリ電圧（Ｖ_０）に対するＳＯＣ値（Ｓ_０）はより高く評価される。例えば、図５において、自走後に計測された電圧（Ｖ_２）は、電圧の幅（Ｖｂ）での位置に対する電圧の幅（Ｖａ）での位置は、その値自体は変わらないにもかかわらず、より高い位置となる。このＳＯＣ値（Ｓ_０）に対する高めの評価により、ＥＣＵはエンジンの駆動をより制限する制御を行い、二次電池１０の残存容量をより低下させる場合がある。

さらに、図３（ａ）に示すように、バッテリ電圧の上限値（Ｖｍａｘ）の下降の程度が、バッテリ電圧の下限値（Ｖｍｉｎ）の上昇の程度に比べて大きい場合には、計測されたバッテリ電圧（Ｖ_０）に対するＳＯＣ値（Ｓ_０）は全体的により低く評価される。このＳＯＣ値（Ｓ_０）に対する低めの評価により、電池ＥＣＵ１４は、計測されたバッテリ電圧（Ｖ_０）の値の如何にかかわらずエンジンをより駆動させて電池を充電させようとし、ハイブリッド車両の燃費を悪化させる場合がある。

残存容量算出部６は、初期の電圧―ＳＯＣマップ３０、及び上下限電圧マップ抽出部５が抽出した上下限電圧マップ２０から作成された自走後の電圧―ＳＯＣマップ３０に基づき、自走後に計測されたバッテリ電圧（Ｖ_０）に対応する適切なＳＯＣ値（Ｓ_０´）を算出する。

図４に、残存容量算出部６による適切なＳＯＣ値（Ｓ_０´）の算出方法を示す。残存容量算出部６は、まず自走後の値を示す実線（Ｎ）上の計測されたバッテリ電圧（Ｖ_０）に対応するＳＯＣ値（Ｓ_０）を示すＰ_１点を求める。次に図４（ｂ）に示すように、自走後の実線（Ｎ）の上限値（Ｖ２ｍａｘ）と下限値（Ｖ２ｍｉｎ）との間の位置、例えば、ｘ／（ｘ＋ｙ）或いはｙ／（ｘ＋ｙ）を算出し、自走前の初期の破線（Ｍ）の線上において、ｘ´／（ｘ´＋ｙ´）＝ｘ／（ｘ＋ｙ）となるＰ_２点、或いはｙ´／（ｘ´＋ｙ´）＝ｙ／（ｘ＋ｙ）となるＰ_２点を求める。そして、Ｐ_２のＳＯＣ値（Ｓ_０´）を算出する。

つまり、計測されたバッテリ電圧（Ｖ_０）について、自走後の値を示す実線（Ｎ）上の位置を自走前の値を示す破線（Ｍ）の位置に変換させる。バッテリ電圧の上限値（Ｖｍａｘ）の下降により、より低く評価されてしまうＳＯＣ値（Ｓ_０）は適正なＳＯＣ値（Ｓ_０´）となる。また、バッテリ電圧（Ｖ）の下限値（Ｖｍｉｎ）の上昇により、計測されたバッテリ電圧（Ｖ_０）に対するＳＯＣ値（Ｓ_０）はより高く評価されてしまうＳＯＣ値（Ｓ_０）は適正なＳＯＣ値（Ｓ_０´）となる。

残存容量算出部６は、他の実施形態として、自走後に計測されたバッテリ電圧（Ｖ_０）について、自走後の実線（Ｎ）の上限電圧（Ｖ２ｍａｘ）と下限電圧（Ｖ２ｍｉｎ）とから定まる各電圧（Ｖ_０）に対する縮尺を、自走前の初期の値を示す破線（Ｍ）の上限電圧（Ｖ１ｍａｘ）と下限電圧（Ｖ１ｍｉｎ）とから定まる各電圧に対する縮尺に変換し、変換された自走後の電圧−ＳＯＣマップ３０の縮尺上のバッテリ電圧（Ｖ_０´）の位置からＳＯＣ値（Ｓ_０´）を算出する。つまり、図５に示す電圧の幅（Ｖｂ）を破線で示す電圧の幅（Ｖａ）にその縮尺を拡張する。これを式で表すと、Ｖ_０´＝Ｖ_０×（Ｖ１ｍａｘ−Ｖ１ｍｉｎ）／（Ｖ２ｍａｘ−Ｖ２ｍｉｎ）となる。

そして、残存容量表示部７は、算出されたＳＯＣ値（Ｓ_０´）を表示する。車内に設けられた残存容量表示部７は、ＳＯＣ値（Ｓ_０´）を５段階に分け、液晶を点滅させて表示する。図４の電圧−ＳＯＣマップ３０から明らかなように、自走後の値を示す実線（Ｎ）は、メモリ効果により自走前の初期の値を示す破線（Ｍ）に対して、その勾配が緩やかとなる。このため、バッテリ電圧（Ｖ_０）の変化（δＶ_０）に対してＳＯＣ値（Ｓ_０）はより大きな変化（δＳ_０）をする。すなわち、ＳＯＣ値（Ｓ_０）の変化に対する感度が敏感になる。従って、本二次電池の残存容量算出装置１によると、メモリ効果により敏感になった残存容量表示部７の液晶の点滅を適正な感度とすることができる。

本発明に係る二次電池の残存容量算出装置の１つの実施形態の概略構成を示すブロック図である。平坦地における上下限電圧マップの一つの実施例を示す説明図である。山岳地における上下限電圧マップの一つの実施例を示す説明図である。初期の電圧―ＳＯＣマップ及びメモリ効果により変動した自走後の電圧―ＳＯＣマップを示す説明図である。初期の上下限電圧マップと、上下限電圧マップ抽出部により抽出された上下限電圧マップとの比較を示す説明図である。車両のバッテリ電圧のメモリ効果による影響を示した上下限電圧マップの説明図である。車両のバッテリ電圧とＳＯＣ値との関係を示した電圧−ＳＯＣマップの説明図である。

符号の説明

１二次電池の残存容量算出装置、２走行条件判定手段、３走行負荷判定手段、４電圧マップ記憶手段、５上下限電圧マップ抽出部、６残存容量算出部、７残存容量表示部、１０二次電池、１１電圧検出計、１２負荷、１３電流検出計、１４電池ＥＣＵ、１５ＨＶＥＣＵ、１６バッテリセル、１７温度センサ、１８カーナビゲーション、２０上下限電圧マップ、３０電圧―ＳＯＣマップ、Ｍ自走前のバッテリ電圧―ＳＯＣ値の関係を示す破線、Ｎ自走後のバッテリ電圧―ＳＯＣ値の関係を示す実線、Ｐ自走前のバッテリ電圧を示す破線、Ｑ自走後のバッテリ電圧を示す実線、ＳＳＯＣ値、Ｖ電圧。

Claims

車両のバッテリ電圧と、二次電池の残存容量を示すＳＯＣ値との関係を示す電圧−ＳＯＣマップに基づいて二次電池の残存容量を算出する二次電池の残存容量算出装置において、
車両の走行条件を予め分類された所定条件に基づいて判定する走行条件判定手段と、
二次電池の放電制限及び充電制限の到達頻度により車両の走行負荷を判定する走行負荷判定手段と、
初期の上下限電圧マップと、その上下限電圧マップに基づく初期の電圧―ＳＯＣマップと、車両の走行条件及び走行負荷の組合せごとに予め設定された自走後の上下限電圧マップと、を記憶する電圧マップ記憶手段と、
自走後に、走行条件判定手段が判定した走行条件、及び走行負荷判定手段が判定した走行負荷から、電圧マップ記憶手段に記憶された該当する自走後の上下限電圧マップを抽出する上下限電圧マップ抽出部と、
初期の電圧―ＳＯＣマップ、及び抽出された上下限電圧マップに基づく自走後の電圧―ＳＯＣマップに基づき、計測されたバッテリ電圧に対するＳＯＣ値を算出する残存容量算出部と、
算出されたＳＯＣ値を表示する残存容量表示部と、
を備えることを特徴とする二次電池の残存容量算出装置。
請求項１に記載の二次電池の残存容量算出装置において、残存容量算出部は、初期の電圧−ＳＯＣマップ、及び自走後の電圧−ＳＯＣマップにおける上限電圧及び下限電圧の関係から、計測されたバッテリ電圧に対するＳＯＣ値を算出することを特徴とする二次電池の残存容量算出装置。
請求項２に記載の二次電池の残存容量算出装置において、残存容量算出部は、計測されたバッテリ電圧について、自走後の電圧−ＳＯＣマップの上限電圧と下限電圧との範囲内での位置を、初期の電圧−ＳＯＣマップの上限電圧と下限電圧との範囲内での位置に置き換え、初期の電圧−ＳＯＣマップでのバッテリ電圧の値からＳＯＣ値を算出することを特徴とする二次電池の残存容量算出装置。
請求項２に記載の二次電池の残存容量算出装置において、残存容量算出部は、計測されたバッテリ電圧について、自走後の電圧−ＳＯＣマップの上限電圧と下限電圧とから定まるバッテリ電圧に対する縮尺を、初期の電圧−ＳＯＣマップの上限電圧と下限電圧とから定まるバッテリ電圧に対する縮尺に変換し、変換された自走後の電圧−ＳＯＣマップのバッテリ電圧の値からＳＯＣ値を算出することを特徴とする二次電池の残存容量算出装置。
請求項１乃至４のいずれか１に記載の二次電池の残存容量算出装置において、走行条件判定手段は、少なくとも車両の走行環境及び外気温に基づき走行条件を判定することを特徴とする二次電池の残存容量算出装置。
請求項５に記載の二次電池の残存容量算出装置において、走行条件判定手段は、車両に搭載されたカーナビゲーションから車両が走行する地域に関する情報を入手し、その地域に関する情報から車両の走行環境を判断して走行条件を判定することを特徴とする二次電池の残存容量算出装置。
請求項５に記載の二次電池の残存容量算出装置において、走行条件判定手段は、車両に搭載された温度センサから気温に関する情報を入手し、その気温に関する情報から外気温を判断して走行条件を判定することを特徴とする二次電池の残存容量算出装置。
請求項１乃至７のいずれか１に記載の二次電池の残存容量算出装置において、走行負荷判定手段は、所定期間での電池の放電制限の到達回数と充電制限の到達回数とを合算した回数により車両の走行負荷を判定することを特徴とする二次電池の残存容量算出装置。