特許 7316970 バッテリの充電率を推定する方法、装置、プログラムおよび記録媒体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-07-20

(45)【発行日】2023-07-28

(54)【発明の名称】バッテリの充電率を推定する方法、装置、プログラムおよび記録媒体

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/3828 20190101AFI20230721BHJP

   G01R 31/367 20190101ALI20230721BHJP

   G01R 31/388 20190101ALI20230721BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20230721BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20230721BHJP

【ＦＩ】

G01R31/3828

G01R31/367

G01R31/388

H01M10/48 P

H02J7/00 X

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020060252

(22)【出願日】2020-03-30

(65)【公開番号】P2021156849

(43)【公開日】2021-10-07

【審査請求日】2022-10-24

(73)【特許権者】

【識別番号】000005290

【氏名又は名称】古河電気工業株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】391045897

【氏名又は名称】古河ＡＳ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(74)【代理人】

【識別番号】100143959

【弁理士】

【氏名又は名称】住吉 秀一

(72)【発明者】

【氏名】温田 透

【審査官】田口 孝明

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－２０７７９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０１６５２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１４５３４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０４５０２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１２０１９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第６０５５９６０（ＪＰ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

ＩＰＣ Ｇ０１Ｒ ３１／３６－３１／４４、

１９／００－１９／３２、

３１／３２－３１／３６、

Ｈ０１Ｍ １０／４２－１０／４８、

Ｈ０２Ｊ ７／００－７／１２、

７／３４－７／３６、

Ｂ６０Ｌ １／００－３／１２、

７／００－１３／００、

１５／００－５８／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

バッテリの充電率を推定する方法であって、
前記バッテリを含む電源システムの起動時の電圧、および、電圧と充電率との相関から推定する起動時の充電率を、起動後の累積充放電電気量により順次更新することにより充電率を推定する第１の充電率推定方法と、
前記電源システムの直近の停止時のバッテリの充電率を、起動後の累積充放電電気量により順次更新することにより充電率を推定する第２の充電率推定方法と、
前記バッテリの電圧から推定される開回路電圧、および、開回路電圧と充電率との前記相関から充電率を推定する第３の充電率推定方法と
のなかから選択した充電率推定方法を用いて推定したベース充電率を、選択後の累積充放電電気量により順次更新して現在の充電率を推定するステップと、
前記ベース充電率に基づいて推定した現在の充電率の基準誤差、前記第１の充電率推定方法により推定される現在の充電率の第１の誤差、前記第２の充電率推定方法により推定される現在の充電率の第２の誤差、および、前記第３の充電率推定方法により推定される現在の充電率の第３の誤差を推定するステップと、
前記基準誤差と、前記第１の誤差、前記第２の誤差、および前記第３の誤差のうちの少なくとも１つとの比較に基づいて、新たな充電率推定方法を選択し、ベース充電率を決定するステップと、
を含む、方法。

【請求項2】

前記決定するステップは、
前記第３の誤差が前記基準誤差より小さい場合には、前記第３の充電率推定方法を前記新たな充電率推定方法として選択するステップと、
前記第３の誤差が前記基準誤差以上で、かつ、前記第２の誤差が前記基準誤差より小さい場合には、前記第２の充電率推定方法を前記新たな充電率推定方法として選択するステップと、
前記第３の誤差および前記第２の誤差が前記基準誤差以上で、かつ、前記第１の誤差が前記基準誤差より小さい場合には、前記第１の充電率推定方法を前記新たな充電率推定方法として選択するステップと、
を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記決定するステップは、
前記第１の誤差、前記第２の誤差、および前記第３の誤差のうち最小の誤差と、前記基準誤差とを比較するステップと、
前記最小の誤差が前記基準誤差より小さい場合には、前記最小の誤差に対応する充電率推定方法を前記新たな充電率推定方法として選択するステップと、
を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記決定するステップは、
前記新たな充電率推定方法により推定される充電率を求めるステップと、
前記新たな充電率推定方法により推定される充電率と、前記ベース充電率に基づいて推定した現在の充電率との差が、所定量よりも小さい場合には、前記新たな充電率推定方法により推定される充電率を新たなベース充電率と決定し、前記所定量以上の場合には、現在のベース充電率を維持するステップと、
をさらに含む、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。

【請求項5】

バッテリの充電率を推定する装置であって、
前記バッテリの電圧を測定する電圧測定部と、
前記バッテリの充放電電流を測定する電流測定部と、
前記バッテリの開回路電圧と充電率との相関が格納された記憶部と、
前記電圧測定部、前記電流測定部、および前記記憶部と通信可能な制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記バッテリを含む電源システムの起動時に前記電圧測定部により測定した電圧、および、電圧と充電率との前記相関から推定する起動時の充電率を、前記電流測定部により測定した充放電電流に基づいて求めた起動後の累積充放電電気量により順次更新することにより充電率を推定する第１の充電率推定方法と、
前記電源システムの直近の停止時のバッテリの充電率を、前記電流測定部により測定した充放電電流に基づいて求めた前記起動後の累積充放電電気量により順次更新することにより充電率を推定する第２の充電率推定方法と、
前記電圧測定部により測定した前記バッテリの電圧から推定される開回路電圧、および、開回路電圧と充電率との前記相関から充電率を推定する第３の充電率推定方法と
のなかから選択した充電率推定方法を用いて推定したベース充電率を、前記電流測定部により測定した充放電電流に基づいて求めた選択後の累積充放電電気量により順次更新して、現在の充電率を推定し、
前記ベース充電率に基づいて推定した現在の充電率の基準誤差、前記第１の充電率推定方法により推定される現在の充電率の第１の誤差、前記第２の充電率推定方法により推定される現在の充電率の第２の誤差、および、前記第３の充電率推定方法により推定される現在の充電率の第３の誤差を推定し、
前記基準誤差と、前記第１の誤差、前記第２の誤差、および前記第３の誤差のうちの少なくとも１つとの比較に基づいて、新たな充電率推定方法を選択し、ベース充電率を決定する
ように構成されている
装置。

【請求項6】

バッテリの電圧を測定する電圧測定部と、
前記バッテリの充放電電流を測定する電流測定部と、
前記バッテリの開回路電圧と充電率との相関が格納された記憶部と、
プロセッサを備え、前記電圧測定部、前記電流測定部、および前記記憶部と通信可能な制御部と、
を備える、前記バッテリの充電率を推定する装置の制御プログラムであって、
前記プロセッサに、
前記バッテリを含む電源システムの起動時に前記電圧測定部により測定した電圧、および、電圧と充電率との前記相関から推定する起動時の充電率を、前記電流測定部により測定した充放電電流に基づいて求めた起動後の累積充放電電気量により順次更新することにより充電率を推定する第１の充電率推定方法と、
前記電源システムの直近の停止時のバッテリの充電率を、前記電流測定部により測定した充放電電流に基づいて求めた前記起動後の累積充放電電気量により順次更新することにより充電率を推定する第２の充電率推定方法と、
前記電圧測定部により測定した前記バッテリの電圧から推定される開回路電圧、および、開回路電圧と充電率との前記相関から充電率を推定する第３の充電率推定方法と
のなかから選択した充電率推定方法を用いて推定したベース充電率を、前記電流測定部により測定した充放電電流に基づいて求めた選択後の累積充放電電気量により順次更新して、現在の充電率を推定し、
前記ベース充電率に基づいて推定した現在の充電率の基準誤差、前記第１の充電率推定方法により推定される現在の充電率の第１の誤差、前記第２の充電率推定方法により推定される現在の充電率の第２の誤差、および、前記第３の充電率推定方法により推定される現在の充電率の第３の誤差を推定し、
前記基準誤差と、前記第１の誤差、前記第２の誤差、および前記第３の誤差のうちの少なくとも１つとの比較に基づいて、新たな充電率推定方法を選択し、ベース充電率を決定する
機能を実行させる、
プログラム。

【請求項7】

請求項６に記載されたプログラムが記録された、コンピュータ読み取り可能な記録媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バッテリ状態を推定する方法、装置、プログラムおよび記録媒体に関し、特に、複数の充電率推定方法のなかから、誤差の少ない最適な充電率推定方法を選択して、バッテリの充電率を推定する方法等に関する。

【背景技術】

【0002】

ハイブリッド自動車や再生可能エネルギーなどの普及にともない、さまざまな分野でバッテリが利用されるようになってきている。バッテリは蓄積できる電気容量があるため、使用時にはバッテリの充電率を正確に把握することが求められている。バッテリの充電率を推定する方法はさまざまな方法が提案されているが、いずれの方法も使用環境や時間の経過などにともなって誤差の大きさが変化する。

【0003】

このため、複数の充電率推定方法で求めた充電率を利用して、最終的な充電率を推定する方法が提案されている。例えば、引用文献１には、バッテリを含む電源システムの起動時における充電率を推定する方法が開示されており、複数の充電率推定方法で求めた充電率に、充放電停止時間の長さに応じて重みづけすることにより、充電率を推定する方法が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００８－１４５３４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１で提案された方法では、充放電停止時間のみに基づいて重みづけが決まるため、重みづけにより決定された充電率の誤差を把握することができず、時間の経過とともに変化する誤差を把握することができない。また、起動時に精度の高い充電率を推定できたとしても、誤差は時間の経過とともに変化することから、起動後も引き続いて精度の高い充電率を推定できるとは限らない。このため、時間の経過とともに変化する推定誤差を把握しつつ、最適な充電率推定方法を選択して充電率を推定する方法、装置、プログラムおよび該プログラムを記録した記録媒体が求められていた。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題は、バッテリ（１）の充電率を推定する方法（１００、２００）であって、 バッテリ（１）を含む電源システム（１５）の起動時の電圧、および、その電圧と充電率との相関から推定する起動時の充電率を、起動後の累積充放電電気量により順次更新することにより充電率を推定する第１の充電率推定方法（２０）と、電源システム（１５）の直近の停止時のバッテリ（１）の充電率を、起動後の累積充放電電気量により順次更新することにより充電率を推定する第２の充電率推定方法（３０）と、バッテリ（１）の電圧から推定される開回路電圧、および、開回路電圧と充電率との相関から充電率を推定する第３の充電率推定方法（４０）とのなかから選択した充電率推定方法を用いて推定したベース充電率（ＳＯＣｂ）を、選択後の累積充放電電気量により順次更新して現在の充電率（ＳＯＣ）を推定するステップ（１０３、２０３）と、ベース充電率（ＳＯＣｂ）に基づいて推定した現在の充電率（ＳＯＣ）の基準誤差（Ｅ０）、第１の充電率推定方法により推定される現在の充電率の第１の誤差（Ｅ１）、第２の充電率推定方法により推定される現在の充電率の第２の誤差（Ｅ２）、および、第３の充電率推定方法により推定される現在の充電率の第３の誤差（Ｅ３）を推定するステップ（１０４、２０４）と、基準誤差（Ｅ０）と、第１の誤差（Ｅ１）、第２の誤差（Ｅ２）、および第３の誤差（Ｅ３）のうちの少なくとも１つとの比較に基づいて、新たな充電率推定方法を選択し、べース充電率（ＳＯＣｂ）を決定するステップ（１０５～１１３、２０５～２１３）とを含む方法により解決することができる。

【0007】

すなわち、現在の充電率の基準誤差と、３つの異なる充電率推定方法で求めた充電率の誤差を比較し、比較結果に戻づいて最適な充電率推定方法を新たな充電率推定方法を選択し、以降の充電率推定の基準となるベース充電率（ＳＯＣｂ）を決定することにより、充電率の推定誤差を把握しつつ、最適な充電率推定方法で充電率の推定を行うことができる。

【0008】

ここで、決定するステップは、第３の誤差（Ｅ３）が基準誤差（Ｅ０）より小さい場合には、第３の充電率推定方法を前記新たな充電率推定方法として選択するステップ（１０５、１０６）と、第３の誤差（Ｅ３）が基準誤差（Ｅ０）以上で、かつ、第２の誤差（Ｅ２）が基準誤差（Ｅ０）より小さい場合には、第２の充電率推定方法を前記新たな充電率推定方法として選択するステップ（１０７、１０８）と、第３の誤差（Ｅ３）および第２の誤差（Ｅ２）が基準誤差（Ｅ０）以上で、かつ、第１の誤差（Ｅ１）が基準誤差（Ｅ０）より小さい場合には、第１の充電率推定方法を前記新たな充電率推定方法として選択するステップ（１０９、１１０）とを含むことが望ましい。

【0009】

すなわち、一般的に、第１の充電率推定方法よりも第２の充電率推定方法の方が、さらに第２の充電率推定方法よりも第３の充電率推定方法の方が精度が高い推定を行うことが期待できることから、第３の充電率推定方法による誤差、第２の充電率推定方法による誤差、第１の充電率推定方法による誤差の順で、基準誤差との比較を行い、基準誤差よりも小さな誤差が発見された場合には、小さな誤差に対応する充電率推定方法を選択することにより、プロセスを簡素化し、迅速な選択を行うことができる。

【0010】

また、決定するステップは、第１の誤差（Ｅ１）、第２の誤差（Ｅ２）、および第３の誤差（Ｅ３）のうち最小の誤差と、基準誤差（Ｅ０）とを比較するステップ（２０５）と、最小の誤差が基準誤差（Ｅ０）より小さい場合には、最小の誤差に対応する充電率推定方法を選択するステップ（２０６）とを含んでもよい。

【0011】

すなわち、予め第１の誤差、第２の誤差および第３の誤差のなかから最小の誤差を判別し、最小の誤差と基準誤差を比較して、最小の誤差が基準誤差より小さい場合には、最小の誤差に対応する充電率推定方法を前記新たな充電率推定方法として選択することにより、最も誤差が少ない充電率推定方法を効率よく発見することができる。

【0012】

さらに、決定するステップは、新たな充電率推定方法により推定される充電率（ＳＯＣｎ）を求めるステップ（１１１、２１１）と、新たな充電率推定方法により推定される充電率（ＳＯＣｎ）と、ベース充電率（ＳＯＣｂ）に基づいて推定した現在の充電率（ＳＯＣ）との差が、所定量よりも小さい場合には、新たな充電率推定方法により推定される充電率（ＳＯＣｎ）を新たなベース充電率（ＳＯＣｂ）と決定し、所定量以上の場合には、現在のベース充電率（ＳＯＣｂ）を維持するステップ（１１２、１１３、２１２、２１３）とをさらに含むことが望ましい。

【0013】

すなわち、新しいベース充電率の決定により、推定される充電率が大幅に、かつ、不連続に変化する可能性がある。充電率は本来、連続的に変化する物理量であることから、充電率が急激に変化すると、充電率を利用して制御を行っている機器の制御に支障をきたすおそれがある。そこで、新たな充電率推定方法による推定した充電率による充電率の変化が所定量以上の場合には、現在のベース充電率を維持することにより、推定される充電率の急変を避けることができる。

【0014】

さらに、上記課題は、上述した方法を実施する装置、プログラム、および該プログラムを記録した記録媒体によっても解決することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明に係る第１の実施態様であるバッテリの充電率を推定する方法およびプログラムのフローチャートである。

【図2】本発明に係る第２の実施態様であるバッテリの充電率を推定する方法およびプログラムのフローチャートである。

【図3】第１の充電率推定方法のフローチャートである。

【図4】第２の充電率推定方法のフローチャートである。

【図5】第３の充電率推定方法のフローチャートである。

【図6】本発明に係るバッテリの充電率を推定する装置の概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本発明の実施態様であるバッテリ充電率推定装置１０の概略構成図を図６に示す。バッテリ充電率推定装置１０は、バッテリ１と充電回路２とに接続されて、バッテリ１と充電回路２とともに電源システム（１５）を構成している。バッテリ１は、例えば、車両用の鉛蓄電池である。充電回路２は、バッテリ１に接続され、充電電流を供給する電源回路である。また、バッテリ１は負荷３に、例えばモータ、制御回路、照明装置などの車載の電気機器に接続されている。バッテリ１、充電回路２、負荷３、およびバッテリ充電率推定装置１０は車両（図示しない）に搭載されている。

【0017】

バッテリ充電率推定装置１０は、電圧測定部１１と、電流測定部１２、記憶部１３と、制御部１４とを備える。電圧測定部１１、電流測定部１２、および記憶部１３は、制御部１４と電気的に接続され、データや信号により相互に通信することができる。電圧測定部１１、電流測定部１２、記憶部１３および制御部１４は、ＡＳＩＣのように１チップに統合されていてもよい。

【0018】

電圧測定部１１は、バッテリ１の端子間に接続され、端子間電圧を周期的に、および／または制御部１４からの要求に応じて測定し、測定した電圧を制御部１４に送出する。電流測定部１２は、バッテリ１と充電回路２との間であって、バッテリ１および電流測定部１２と負荷３とが並列に接続されるように、接続され、バッテリ１に流れる充放電電流、すなわちバッテリ１に流入する充電電流やバッテリ１から負荷３に流れる放電電流を、周期的に、および／または制御部１４からの要求に応じて測定し、測定された電圧を制御部１４に送出する。

【0019】

制御部１４は、プロセッサを備え、電圧測定部１１や電流測定部１２から測定信号や測定データを取得し、バッテリ１の充電率ＳＯＣを推定するための処理を実行・制御する。さらに、制御部１４は、電圧測定部１１や電流測定部１２が測定を行うタイミングを制御するように構成してもよい。

【0020】

記憶部１３は、ＲＡＭ、ＳＳＤ、フラッシュメモリなどの半導体メモリやＨＤＤなどの磁気的メモリなどで構成されるコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。記憶部１３は、制御部１４のプロセッサにより実行されるプログラムや、プログラムによる情報処理で用いられる各種パラメータ、バッテリ１の開回路電圧ＯＣＶと充電率ＳＯＣとの相関、制御部１４が電圧測定部１１及び電流測定部１２から取得した測定値などを格納する。

【0021】

次に、本発明で使用する３つの充電率推定方法２０、３０、４０について、図３～５のフローチャートを参照しながら説明する。

【0022】

第１の充電率推定方法２０は、バッテリ１を含む電源システム１５の起動時の電圧、および、その電圧と充電率との相関から推定する起動時の充電率ＳＯＣｏを、起動後の累積充放電電気量ΔＱにより順次更新することにより充電率ＳＯＣを推定する方法である。第１の充電率推定方法のフローチャートを図３に示す。第１の充電率推定方法２０は、バッテリ１を含む電源システム１５の起動時に実行され、その後、第１の充電率推定方法２０が選択される度に実行される。

【0023】

第１の充電率推定方法２０は、バッテリ１を含む電源システム１５の起動時に初期設定（ステップ２２～２７）を行う。このため、制御部１４は、まずバッテリ１を含む電源システム１５が起動時か否かを判定する（ステップ２１）。起動時の場合には、電圧測定部１１にバッテリ１の端子間電圧を測定するよう要求して、電圧測定部１１が測定した電圧を取得し、または、電圧測定部１１が周期的に測定している最新の電圧を記憶部１３から取得し（ステップ２２）、その取得した測定電圧を開回路電圧ＯＣＶとみなす。
なお、本発明において、「電源システムの起動時」とは、電源システム１５がパワーオンされた時に限定されず、電源システムがアクティブな状態になる時を意味する。例えば、スタンバイ状態から立ち上がった時なども含む。スタンバイ状態などのように、電源システム１５の起動しているか否かにかかわらず電圧測定部１１を作動させるための電力を供給可能な場合には、スタンバイの状態の間にも周期的にバッテリ１の端子間電圧を測定するように構成してもよい。この場合には、電源システム１５の起動時に最も近いタイミングで測定された端子間電圧、すなわち電源システム１５の起動直前に測定された端子間電圧に基づいて、電源システム１５の起動時の電圧を求めてもよい。

【0024】

次に、制御部１４は、記憶部１３に格納されている開回路電圧ＯＣＶと充電率ＳＯＣとの相関を参照して、求めた開回路電圧ＯＣＶに対応する起動時充電率ＳＯＣｏを推定する（ステップ２３）。また、起動後の累積充放電電気量ΔＱを０にリセットする（ステップ２４）。以上により初期設定が完了する。バッテリ１を含む電源システム１５の起動時でない場合には、初期設定（ステップ２１～２７）をスキップする。

【0025】

次に、制御部１４は、電流測定部１２にバッテリ１の充放電電流を測定するよう要求して、電流測定部１２が測定した電流の大きさを取得し、または、電流測定部１２が周期的に測定している最新の電流の大きさを記憶部１３から取得する（ステップ２５）。取得した電流に、直前の測定電流の取得からの時間間隔（例えば、測定周期）を乗じて、測定間に変化したバッテリ１の電気量を求めて、ΔＱに加算することによりΔＱを更新する（ステップ２６）。このように、測定した電流から求めた電気量を積算することにより、バッテリ１を含む電源システム１５の起動時から現時点までの累積充放電電気量ΔＱを求めることができる。

【0026】

最後に、制御部１４は、求めた電気量変化量ΔＱを、バッテリ１の満充電容量ＳＯＨで除して、バッテリ１を含む電源システム１５の起動時から現時点までの充電率変化量ΔＳＯＣを求め、起動時充電率ＳＯＣｏに充電率変化量ΔＳＯＣを加算することにより、充電率ＳＯＣを推定する（ステップ２７）。推定した充電率ＳＯＣは、記憶部１３に格納される。

【0027】

続いて、第２の充電率推定方法３０を図４のフローチャートを参照しながら説明する。第２の充電率推定方法３０は、電源システム１５の直近の停止時におけるバッテリ１の充電率を、起動後の累積充放電電気量により順次更新することにより充電率を推定する方法である。第２の充電率推定方法３０は、バッテリ１を含む電源システム１５の起動時に実行され、その後、第２の充電率推定方法３０が選択される度に実行される。

【0028】

第２の充電率推定方法３０は、バッテリ１を含む電源システム１５の起動時に初期設定（ステップ３２、３３）を行う。このため、制御部１４は、まずバッテリ１を含む電源システム１５の起動時か否かを判定する（ステップ３１）。起動時の場合には、制御部１４は、直近に推定された充電率ＳＯＣｏを記憶部１３から取得する（ステップ３２）。一般に、バッテリ１を含む電源システム１５の起動中は継続して充電率の推定が行われるため、記憶部１３には直近の起動時の最後に推定された充電率、すなわち直近の停止時におけるバッテリ１の充電率が格納されている。制御部１４は、この格納されている直近の停止時の充電率を初期充電率ＳＯＣｏとして記憶部１３から読み込む。また、起動後の累積充放電電気量ΔＱを０にリセットする（ステップ３３）。以上により初期設定が完了する。バッテリ１を含む電源システム１５の起動時でない場合には、初期設定（ステップ３２、３３）をスキップする。

【0029】

次に、制御部１４は、第１の充電率推定方法２０のステップ２５～２７と同様な方法で、充電率ＳＯＣを推定する。すなわち、制御部１４は、電流測定部１２が測定した電流の大きさを取得し（ステップ３４）、取得した電流に基づいて起動後の累積充放電電気量ΔＱを更新し（ステップ３５）し、直近の停止時の充電率を初期充電率ＳＯＣｏと求めた累積充放電電気量ΔＱを加算して、充電率ＳＯＣを推定する（ステップ３６）。推定した充電率ＳＯＣは、記憶部１３に格納される。

【0030】

最後に、第３の充電率推定方法４０を図５のフローチャートを参照しながら説明する。第３の充電率推定方法４０は、バッテリ１の電圧から推定される開回路電圧ＯＣＶ、および、開回路電圧と充電率との前記相関から充電率を推定する方法である。第３の充電率推定方法４０は、第３の充電率推定方法４０が選択される度に実行される。

【0031】

まず、制御部１４は、電圧測定部１１にバッテリ１の端子間電圧を測定するよう要求して、電圧測定部１１が測定した電圧を取得し、または、電圧測定部１１が周期的に測定している最新の電圧を記憶部１３から取得する（ステップ４１）。そして、取得した電圧から、開回路電圧ＯＣＶを求める（ステップ４２）。充放電による分極が十分解消して電圧が安定している場合には、取得した測定電圧を開回路電圧ＯＣＶとみなすことができる。これに対して、電圧が安定していない場合には、時系列的に複数の電圧をサンプリングし、近似式を用いて電圧の収束値を推定するなどの方法により、開回路電圧ＯＣＶを求めることができる。

【0032】

続いて、制御部１４は、記憶部１３に格納されている開回路電圧ＯＣＶと充電率ＳＯＣとの相関を参照して、求めた開回路電圧ＯＣＶに対応する充電率ＳＯＣｏを求める求める。次に、制御部１４は、開回路電圧ＯＣＶを求めた時点から現在までの累積充放電電気量ΔＱを求める（ステップ４３）。ΔＱを求める方法は、図３のステップ２４～２６と同様である。開回路電圧ＯＣＶを求めた時点が現在である場合には、ΔＱ＝０となる。また、開回路電圧ＯＣＶを求めた時点が直近の電圧安定時の場合には、測定時点にΔＱをリセット（ΔＱ＝０）して、測定した充放電電流に基づいて現在までの累積充放電電気量ΔＱを求める。最後に、制御部１４は、求めた電気量変化量ΔＱから充電率変化量ΔＳＯＣを求めて、充電率ＳＯＣｏに加算することにより、充電率ＳＯＣを推定する（ステップ４４）。推定した充電率ＳＯＣは、記憶部１３に格納される。

【0033】

次に、本願発明の第１の実施態様であるバッテリの充電率を推定する方法１００を、図１のフローチャートを参照しながら説明する。バッテリの充電率を推定する方法１００は、バッテリ充電率推定装置１０により実施される。バッテリの充電率を推定する方法１００は、まずバッテリ１を含む電源システム１５の起動時に実行され、その後は、周期的にまたは必要に応じて不定期に繰り返し実行される。

【0034】

はじめに、制御部１４は、初期設定をおこなうため、バッテリ１を含む電源システム１５の起動時か否かを判定する（ステップ１０１）。起動時の場合には、第１の充電率推定方法２０を選択する（ステップ１０２）。制御部１４は、選択された第１の充電率推定方法２０により充電率を推定し、推定したベース充電率ＳＯＣｂとする（ステップ１１４）。ベース充電率ＳＯＣｂは、現在の充電率ＳＯＣを推定するためのベースとなる充電率で、ベース充電率ＳＯＣｂに、選択後の累積充放電電気量ΔＱを加算することにより現在の充電率ＳＯＣを推定する。あわせて、ベース充電率ＳＯＣｂの推定に際して見込まれる誤差を求め、求めた誤差をベース誤差Ｅｂとする。誤差の要因としては、電圧測定誤差や、バッテリ個体差による誤差（例えば、電圧と充電率ＳＯＣの関係、車両暗電流の影響など）があり、評価式や過去のデータなどを利用して推定を行う。起動時の場合には、以上でプロセスが終了する。

【0035】

一方、起動時でない場合には、制御部１４は、ベース充電率ＳＯＣｂに基づいて、充電率ＳＯＣを推定する（ステップ１０３）。具体的には、第１の充電率推定方法２０のステップ２４～２７と同様な方法で、充電率ＳＯＣを推定する。すなわち、制御部１４は、ベース充電率ＳＯＣｂの選択時に累積充放電電気量ΔＱをリセットし、電流測定部１２が測定した電流の大きさを取得し、取得した電流に基づいて選択後の累積充放電電気量ΔＱを順次更新し、ベース充電率ＳＯＣｂと求めた累積充放電電気量ΔＱを加算して、現在の充電率ＳＯＣを推定する。ここで、現在の充電率ＳＯＣを推定するための累積充放電電気量は、ベース充電率ＳＯＣｂの選択時からの累積充放電電気量であり、第１の充電率推定方法２０や第２の充電率推定方法３０における、電源システム１５起動時からの累積充放電電気量とは異なる累積電気量である。推定した充電率ＳＯＣは、記憶部１３に格納される。現在の充電率ＳＯＣの推定（ステップ１０３）は、時系列的に複数回実行してもよい。

【0036】

その後、制御部１４は、ベース充電率ＳＯＣｂに基づいて推定した現在の充電率ＳＯＣの基準誤差Ｅ０、第１の充電率推定方法により推定される現在の充電率の第１の誤差Ｅ１、第２の充電率推定方法により推定される現在の充電率の第２の誤差Ｅ２、および、第３の充電率推定方法により推定される現在の充電率の第３の誤差Ｅ３を推定する（ステップ１０４）。

【0037】

基準誤差Ｅ０は、ベース充電率ＳＯＣｂ推定時の誤差であるベース誤差Ｅｂに、累積充放電電気量ΔＱを求める際の積算誤差を加えたものである。累積充放電電気量ΔＱを求める際の誤差要因としては、電流測定誤差やＡ／Ｄ変換による量子化誤差などがあり、誤差評価式や過去のデータなどを利用して推定を行う。

【0038】

第１の誤差Ｅ１は、第１の充電率推定方法２０により現在の充電率を推定する際に見込まれる誤差である。誤差の要因としては、電圧測定誤差や、バッテリ個体差による誤差（例えば、電圧と充電率ＳＯＣの関係、車両暗電流の影響など）があり、評価式や過去のデータなどを利用して推定を行う。第１の誤差Ｅ１の推定とあわせて、第１の充電率推定方法２０を用いて現在の充電率の推定を行ってもよい。

【0039】

第２の誤差Ｅ２は、第２の充電率推定方法３０により現在の充電率を推定する際に見込まれる誤差である。誤差の要因としては、電流測定誤差やバッテリ個体差による誤差(充電受け入れ性、充電効率など)があり、評価式や過去のデータなどを利用して推定を行う。第２の誤差Ｅ２の推定とあわせて、第２の充電率推定方法３０を用いて現在の充電率の推定を行ってもよい。

【0040】

第３の誤差Ｅ３は、第３の充電率推定方法４０により現在の充電率を推定する際に見込まれる誤差である。誤差の要因としては、電圧測定誤差やバッテリ個体差による誤差(電圧と充電率ＳＯＣの関係、車両暗電流・分極・成層化の影響など)があり、評価式や過去のデータなどを利用して推定を行う。第３の誤差Ｅ３の推定とあわせて、第３の充電率推定方法４０を用いて現在の充電率の推定を行ってもよい。

【0041】

基準誤差Ｅ０および誤差Ｅ１～Ｅ３を求めた後に、制御部１４は、まず基準誤差Ｅ０と第３の誤差Ｅ３とを比較する（ステップ１０５）。第３の誤差Ｅ３が基準誤差Ｅ０より小さい場合には、第３の充電率推定方法４０を新たな充電率推定方法として選択する（ステップ１０６）。ここで、「新たな充電率推定方法」とは、新たなベース充電率ＳＯＣｂを推定する充電率推定方法（乃至はその候補）という意味である。すなわち、現在のベース充電率ＳＯＣｂに基づいて推定した現在の充電率よりも、第３の充電率推定方法４０に基づいて推定した現在の充電率のほうが誤差が小さいときには、ベース充電率ＳＯＣｂを新たに第３の充電率推定方法により推定された充電率に置き換えたほうがより精度の高い推定結果をえることができる。このため、新たなベース充電率ＳＯＣｂを推定する充電率推定方法（乃至はその候補）として、第３の充電率推定方法４０を選択する。

【0042】

一方、第３の誤差Ｅ３が基準誤差Ｅ０以上の場合には、制御部１４は、第２の誤差Ｅ２と基準誤差Ｅ０とを比較する（ステップ１０７）。第２の誤差Ｅ２が基準誤差Ｅ０より小さい場合には、第２の充電率推定方法３０を新たな充電率推定方法として選択する（ステップ１０８）。一方、第２の誤差Ｅ２が基準誤差Ｅ０以上の場合、すなわち第３の誤差Ｅ３および第２の誤差Ｅ２がともに基準誤差Ｅ０以上の場合には、制御部１４は、第１の誤差Ｅ１と基準誤差Ｅ０とを比較する（ステップ１０９）。第１の誤差Ｅ１が基準誤差Ｅ０より小さい場合には、第１の充電率推定方法２０を新たな充電率推定方法として選択する（ステップ１１０）。第１の誤差Ｅ１が基準誤差Ｅ０以上の場合、すなわち誤差Ｅ１～Ｅ３がいずれも基準誤差Ｅ０以上の場合には、制御部１４は、新たな充電率推定方法の選択は行わずに終了する。

【0043】

新たな充電率推定方法の選択（ステップ１０６、１０８、１１０）があった場合には、制御部１４は、新たな充電率推定方法により推定した現在の充電率を、ベース充電率候補値ＳＯＣｎとする（ステップ１１１）。あわせて、制御部１４は、ベース充電率候補値ＳＯＣｎの推定に際して見込まれる誤差を求め、求めた誤差をベース誤差候補Ｅｎとする。

【0044】

次に、制御部１４は、現在のベース充電率ＳＯＣｂに基づいて推定した現在の充電率ＳＯＣと、ベース充電率候補値ＳＯＣｎと差をとり、差が所定量よりも小さいか否かを判定する（ステップ１１２）。差が所定量よりも小さい場合には、新たな充電率推定方法により推定したベース充電率候補値ＳＯＣｎを、新たなベース充電率ＳＯＣｂとする（ステップ１１３）。あわせて、ベース誤差候補Ｅｎを新たなベース誤差Ｅｂとする。一方、差が所定量以上の場合には、現在のベース充電率ＳＯＣｂを維持する。これにより、ベース充電率ＳＯＣｂの変更に起因して、推定される現在の充電率ＳＯＣが急変することを避けることができる。

【0045】

以上により、時間の経過とともに変化する充電率ＳＯＣの推定誤差（基準誤差Ｅ０）を把握しつつ、基準誤差Ｅ０よりも誤差が小さな充電率推定方法がある場合には、当該充電率推定方法によりベース充電率ＳＯＣｂを適宜更新して、最適な充電率推定方法で充電率の推定を行うことができる。特に、本願発明が車両用のバッテリの充電率の推定に用いられた場合、正確な充電率の推定により、燃費向上に寄与することができる。また、一般的に高い推定精度が期待できる第３の充電率推定方法から、第２の充電率推定方法、第１の充電率推定方法の順で、当該方法による推定誤差と基準誤差との比較を行うことで、プロセスを簡素化し、迅速な選択を行うことができる。さらに、新たな充電率推定方法の選択により、推定される充電率が所定量以上の場合には、現在のベース充電率を維持することにより、推定される充電率の急変を避けることができる。

【0046】

続いて、本願発明の第２の実施態様であるバッテリの充電率を推定する方法２００を、図２のフローチャートを参照しながら説明する。バッテリの充電率を推定する方法２００は、バッテリ充電率推定装置１０により実施される。バッテリの充電率を推定する方法２００は、バッテリ１を含む電源システム１５の起動時に実行され、その後は、周期的にまたは必要に応じて不定期に繰り返し実行される。

【0047】

起動時の初期設定プロセス（ステップ２０１、２０２、２１４）と、現在の充電率ＳＯＣの推定プロセス（ステップ２０３）と、基準誤差Ｅ０および第１～３のそれぞれの充電率推定方法により推定される充電率の誤差Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３の推定プロセス（ステップ２０４）は、バッテリの充電率を推定する方法１００の対応するステップ１０１、１０２、１１４、１０３、１０４と同様であるため、説明を省略する。

【0048】

バッテリの充電率を推定する方法２００は、ベース充電率ＳＯＣｂを決定するステップ（２０５～２１３）のうち、求めた基準誤差Ｅ０と誤差Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３との比較（ステップ２０５）および新たな充電率の選択（ステップ２０６）が、バッテリ充電率を推定する方法１００が異なる。

【0049】

すなわち、基準誤差Ｅ０および誤差Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３の推定（ステップ２０４）後、制御部１４は、第１の誤差Ｅ１、第２の誤差Ｅ２、および第３の誤差Ｅ３のうち最小の誤差と、基準誤差Ｅ０とを比較する（ステップ２０５）。すなわち、まず、３つの誤差Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３を相互に比較して最小の誤差ｍｉｎ（Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３）を判別することによって、３つのバッテリ充電率推定方法２０、３０、４０のうち、現在の充電率を推定する際の誤差が最も小さい充電率推定方法を判別することができる。そして、最小の誤差ｍｉｎ（Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３）と基準誤差Ｅ０とを比較する。

【0050】

比較の結果、最小の誤差ｍｉｎ（Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３）が基準誤差Ｅ０より小さい場合には、制御部１４は、最小の誤差に対応する充電率推定方法を新たな充電率推定方法として選択する（ステップ２０６）。すなわち、ベース充電率ＳＯＣｂに基づいて推定した現在の充電率の誤差Ｅ０よりも、判別した最小の誤差ｍｉｎ（Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３）が小さいときには、ベース充電率ＳＯＣｂを、最小の誤差に対応する充電率推定方法により推定された充電率に置き換えたほうが精度の高い充電率の推定を行うことができる。このため、最小の誤差に対応する充電率推定方法を、新たなベース充電率ＳＯＣｂを推定する充電率推定方法（乃至はその候補）として選択する。一方、最小の誤差ｍｉｎ（Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３）と基準誤差Ｅ０との比較の結果、基準誤差Ｅ０の方が小さい場合には、新たな選択は行わずに終了する。

【0051】

新たな充電率推定方法の選択（ステップ２０６）があった場合には、制御部１４は、新たな充電率推定方法によりベース充電率候補値ＳＯＣｎとベース誤差候補Ｅｎを求め（ステップ２１１）、現在のベース充電率ＳＯＣｂに基づいて推定した現在の充電率ＳＯＣと、ベース充電率候補値ＳＯＣｎとを比較する（ステップ２１２）。差が所定量よりも小さい場合には、新たな充電率推定方法により推定したベース充電率候補値ＳＯＣｎを、新たなベース充電率ＳＯＣｂとし（ステップ２１３）、差が所定量以上の場合には、現在のベース充電率ＳＯＣｂを維持する。これらのステップ２１１～２１３の処理は、バッテリの充電率を推定する方法１００の対応するステップ１１１～１１３と同様であるため、説明を省略する。

【0052】

以上により、時間の経過とともに変化する充電率ＳＯＣの推定誤差（基準誤差Ｅ０）を把握しつつ、基準誤差Ｅ０よりも誤差が小さな充電率推定方法がある場合には、当該充電率推定方法によりベース充電率ＳＯＣｂを適宜更新することにより、最適な充電率推定方法で充電率の推定を行うことができる。特に、本願発明が車両用のバッテリの充電率の推定に用いられた場合、正確な充電率の推定により、燃費向上に寄与することができる。また、予め第１の誤差、第２の誤差および第３の誤差のなかから最小の誤差を判別し、最小の誤差と基準誤差を比較して、最小の誤差が基準誤差より小さい場合には、最小の誤差に対応する充電率推定方法を前記新たな充電率推定方法として選択することにより、最も誤差が少ない充電率推定方法を効率よく発見することができる。さらに、新たな充電率推定方法の選択により、推定される充電率が所定量以上の場合には、現在のベース充電率を維持することにより、推定される充電率の急変を避けることができる。

【0053】

以上、本発明にかかるバッテリの充電率を推定する方法、装置、プログラム、および該プログラムを記録した記録媒体ついて説明を行ったが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の概念及び特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含む。例えば、上述した実施態様では、車載用の鉛バッテリの充電率を推定する方法を例として説明したが、太陽光発電などで発電された電気を蓄積しておくバッテリなどの車載以外の、また鉛蓄電池以外のバッテリの状態推定にも適用することが可能である。

【符号の説明】

【0054】

１ バッテリ
２ 充電回路
３ 負荷
１０ バッテリ充電率推定装置
１１ 電圧測定部
１２ 電流測定部
１３ 記憶部
１４ 制御部
１５ 電源システム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】