JPH0862310A - 電池残存容量測定装置 - Google Patents

電池残存容量測定装置

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JPH0862310A
JPH0862310A JP6200953A JP20095394A JPH0862310A JP H0862310 A JPH0862310 A JP H0862310A JP 6200953 A JP6200953 A JP 6200953A JP 20095394 A JP20095394 A JP 20095394A JP H0862310 A JPH0862310 A JP H0862310A
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勉 西郷
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憲一 下山
Satoru Kumagai
了 熊谷
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 負荷の変動が急激であっても、正確にバッテ
リの残存容量を求めることができる電池残存容量測定装
置を得ることを目的とする。 【構成】 電圧センサ９と電流センサ７を用いて、電池
３の端子における検出電圧及び負荷に流れる検出電流を
検出し、電圧−電流変化傾向算出部２１が電池の検出電
圧及び検出電流を、一定時間経過する毎に読んで、その
ちりばりデータをメモリ３３に記憶し、電圧−電流近似
直線算出部２９がこの収集期間内のちりばりデータに基
づいて、検出電圧及び検出電流が所定数収集された期間
における電圧−電流近似直線関数を求め、バッテリ残存
容量算出部２３がその電圧−電流近似直線関数の電圧−
電流軸に対する位置関係と満充電で負荷を駆動したとき
の電圧−電流近似直線関数との位置関係に基づいて、残
存容量を求める。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電池残存容量測定装置に
関し、特に負荷の変動が激しくても、正確に電池の残存
容量を求めて表示できる電池残存容量測定装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】一般にバッテリというのは、接続されて
いる負荷の変動、周囲の温度、経年変化等によって放電
特性が異なるものである。従って、バッテリの残存容量
も負荷の変動、周囲の温度、経年変化等によって異な
る。
【０００３】例えば、図１４に示すように、バッテリの
場合は、温度Ｔが２０度と一定であっても、１０Ａ放
電、２０Ａ放電、…８０Ａ放電とでは放電特性がそれぞ
れ相違し、使用できる電圧範囲を２５Ｖ〜２０Ｖと仮定
すると１０Ａ放電では、１６０分、３０Ａ放電では、４
０分で使用できなくなる。つまり、バッテリというのは
負荷の変動によって、放電率が相違し、バッテリの残存
容量も相違する。
【０００４】特に、電気自動車は、バッテリによって動
くため、バッテリの残存容量については正確な予測が要
求される。この、バッテリの残存容量を測定する方式は
以下のような方式がある。 （１） 実際にバッテリから負荷側に供給される電力量
を測定して積算し、この電力積算値と充電時の電力量か
ら残存容量を予測する方式。 （２） バッテリの端子から負荷側に放電電流が流れた
ときの端子電圧を測定することにより残存容量を予測す
る方式。 （３） バッテリ内の電解液の比重を測定することによ
り残存容量を予測する方式。 （４） バッテリを負荷より解放し、開回路状態におけ
る端子電圧を測定することにより残存容量を予測する方
式。等がある。
【０００５】しかし、（４）の方式は、負荷とバッテリ
を電気的に切離して測定しなければならないため、電気
自動車等のようなシステムには適用できない。また、
（３）の方式は、放電することによって電解液の比重が
小さくなることを利用するものであるが、一般にはバッ
テリ内に比重センサを設けなければならないため、電解
槽の改良が必要となるため、電気自動車には不向きであ
る。
【０００６】そこで、一般には、上記（１）又は（２）
の方式が電気自動車においては主流である。このよう
な、方式を採用した特開平６−３４７２７号公報の電池
残存容量計を例にして説明する。
【０００７】図１５は従来の電池残存容量計の概略構成
図である。同図に示すように、従来の電池残存容量計１
０はスイッチ２の投入に伴って、電圧計９及び電流計７
により主電池３からの電流が所定以上あるときに、Ｖ−
Ｉ特性算出手段１０ａにおいて、その時の電流と電圧を
温度センサ４からの検知データを取り入れて、Ｖ−Ｉ特
性を求める。
【０００８】そして、このような状態で求めたＶ−Ｉ特
性と電池の残存容量には良好な相関関係がある。そこ
で、両者の関係を予め求めて記憶しておき、実際に求め
られたＶ−Ｉ特性と記憶されている関係とから主電池の
残存容量を残存容量算出手段１０ｂが求めて表示部１１
に表示するものであった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電圧と
電流の変化は、その変化の度合いが、常に相関があると
は限らない。例えば、図１６の（ａ）、（ｂ）の電圧と
電流の波形を比較すると、図１６の（ｃ）のＡに示すよ
うに電圧と電流の関係は相関していない箇所がある。
【００１０】これは、負荷の急激な変動があると、バッ
テリの放電電流の急激な変化に対して、バッテリの端子
電圧が追従していないためであると考えられる。
【００１１】従って、負荷が激しく変動すると、電流と
電圧の変化の度合は相関がないことになる。
【００１２】ところが、Ｖ−Ｉ特性と電池の残存容量に
は良好な相関関係があるとして、両者の関係を予め求め
て記憶しておき、実際に求められたＶ−Ｉ特性と記憶さ
れている関係とから主電池の残存容量を求めているた
め、負荷が激しく変動すると、正確なバッテリの残存容
量を求めることができないという問題点があった。
【００１３】従って、負荷が激しく変動したときに表示
されたバッテリの残存容量は信頼できないという問題点
があった。
【００１４】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、負荷の変動が急激であっても、正確にバ
ッテリの残存容量を求めることができる電池残存容量測
定装置を得ることを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明の電池残存容量測
定装置は、負荷に接続された電池の端子電圧を検出する
電圧センサと負荷に流れる電流を検出する電流センサと
よりなる検出部を有し、求められた電池の残存容量を表
示する電池残存容量測定装置において、検出電圧及び検
出電流を、一定時間経過する毎に読み、それぞれ所定数
収集される毎に、検出電圧及び検出電流のちりばりデー
タとして出力する電圧−電流変化傾向算出部と、ちりば
りデータを読み、そのちりばりデータに基づいて、検出
電圧及び検出電流が所定数収集された期間における電圧
−電流近似直線関数を求める電圧−電流近似直線算出部
と、電圧−電流近似直線関数が求められる毎に、その電
圧−電流近似直線関数より得られる電圧−電流特性に基
づいて、電池残存容量を求める電池残存容量算出部とを
備えたものである。
【００１６】また、電圧−電流変化傾向算出部は、検出
電圧及び検出電流を一定時間経過する毎に、サンプリン
グし、それぞれが一定数になる毎に、平均化し、平均化
した検出電圧と電流とが所定数収集される毎に、ちりば
りデータとして出力するものである。
【００１７】また、電圧−電流特性算出部は、ちりばり
データが出力される毎に、複数の電圧と電流との誤差を
最小二乗法によって、最小にした近似直線を、収集期間
内に負荷の変動に応じた電池の複数の放電特性を代表す
る電圧ー電流近似直線関数として求めるものである。
【００１８】また、電池残存容量算出部は、電圧−電流
近似直線関数が求められる毎に、その電圧−電流近似直
線関数より、予め決められた所定の放電電流圧に対応す
る電圧値を算出し、この電圧値を電池の残存容量として
表示させるものである。
【００１９】さらに、電池残存容量算出部は、電圧−電
流近似直線関数が求められる毎に、その電圧−電流近似
直線より得られる電圧−電流特性と、予め記憶された電
圧−電流特性に対する残存容量を示すデータテーブル又
は関数に基づいて、残存容量を求めるものである。
【００２０】さらに、検出部は、電圧センサ、電流セン
サに加えて前記電池の温度を検出する温度センサを備
え、電池残存容量算出部は、電圧−電流近似直線関数が
求められる毎に、その電圧−電流近似直線関数より、予
め決められた所定の放電電流値に対応する電圧値を算出
し、その電圧値と温度センサ４の温度と、予め記憶され
た所定放電電流時の電圧−温度−残存容量データテーブ
ル又は関数とに基づいて、残存容量を求めるものであ
る。
【００２１】さらに、電池残存容量算出部は、負荷の変
動が所定以下のときは、電圧−電流近似直線算出部を停
止させて、電圧センサ及び電流センサ７からの検出電圧
及び検出電流に基づいて、残存容量を求めるものであ
る。
【００２２】さらに、電圧−電流変化傾向算出部で求め
られたちりばりデータより、検出電圧と検出電流との相
関係数を求め、相関係数が負の相関を示し、かつ第２の
基準負相関係数より、弱い負の相関を示すときは、負荷
の変動が所定以下と判定し、また第１の基準負相関係数
（第１の基準負相関係数＜第２の基準負相関係数）以上
のときは、負荷の変動が所定以上と判定する判定部とを
備えたものである。
【００２３】さらに、判定部は、ちりばりデータより求
めた検出電圧と検出電流との相関係数が第１と第２の基
準負相関係数との間にあるときは、電池容量が所定以下
に低下していることを知らせる信号を表示部に出力する
ものである。
【００２４】
【作用】本発明においては、電圧センサが負荷に接続さ
れた電池の端子電圧を検出し、電流センサが負荷側に流
れる電流を検出する。
【００２５】そして、電圧−電流変化傾向算出部によ
り、一定時間経過する毎に検出電圧と検出電流とが読ま
れ、それぞれ所定数収集される毎に、検出電圧及び検出
電流のちりばりデータとして出力される。
【００２６】次に、電圧−電流近似直線算出部により、
この収集期間内のちりばりデータが読まれ、そのちりば
りデータに基づいて、検出電圧及び検出電流が所定数収
集された期間における電圧−電流近似直線関数が求めら
れる。つまり、例え負荷が激しく急激に変動すればする
ほど相関度の高い電圧−電流近似直線関数が得られるこ
とになる。
【００２７】次に、電圧−電流近似直線関数が求められ
る毎に、電池残存容量算出部により、その電圧−電流近
似直線関数により得られる電圧−電流特性に基づいて残
存容量が求められる。
【００２８】また、電圧−電流変化傾向算出部により、
検出電圧及び検出電流が一定時間経過する毎に、サンプ
リングされ、それぞれが一定数になる毎に平均化され
る。そして、平均化した検出電圧と電流とが所定数収集
される毎に、ちりばりデータとして出力される。
【００２９】また、ちりばりデータが出力される毎に、
電圧−電流特性算出部により、複数の電圧と電流との誤
差が最小二乗法によって、最小にした近似直線が求めら
れ、バッテリの残存容量に応じた電圧−電流近似直線関
数が求められる。
【００３０】また、電圧−電流近似直線関数が求められ
る毎に、電池残存容量算出部により、電圧−電流近似直
線関数から予め決められた所定の放電電流に対応する電
圧値が算出され、この電圧値が電池の残存容量として表
示される。
【００３１】さらに、電圧−電流近似直線関数が求めら
れる毎に、電池残存容量算出部により、その電圧−電流
近似直線より得られる電圧−電流特性と、予め記憶され
た電圧−電流特性に対する残存容量を示すデータテーブ
ル又は関数に基づいて、残存容量が求めれる。
【００３２】さらに、検出部は、電圧センサ、電流セン
サに加えて電池の温度を検出する温度センサを備えたと
きは、電圧−電流近似直線関数が求められる毎に、電池
残存容量算出部により、電圧−電流近似直線関数から予
め決められた所定の放電電流値に対応する電圧値が算出
され、その電圧値と温度センサの温度と、予め記憶され
た所定放電電流時の電圧−温度−残存容量データテーブ
ル又は関数とに基づいた残存容量が求められる。
【００３３】さらに、負荷の変動が所定以下のときは、
電池残存容量算出部により、電圧−電流近似直線算出部
が停止され、電圧センサ及び電流センサからの検出電圧
及び検出電流に基づいて、残存容量が求められる。
【００３４】さらに、判定部により、電圧−電流変化傾
向算出部で求められたちりばりデータに基づいて、検出
電圧と検出電流との相関係数が求められ、この相関係数
が負の相関を示し、かつ第２の基準負相関係数より、弱
い負の相関を示すときは、負荷の変動が所定以下と判定
され、また第１の基準負相関係数（第１の基準負相関係
数＜第２の基準負相関係数）以上のときは、負荷の変動
が所定以上と判定される。
【００３５】そして、負荷の変動が所定以下のときは、
電池残存容量算出部により、電圧−電流近似直線算出部
が停止され、電圧センサ及び電流センサからの検出電圧
及び検出電流に基づいて、残存容量が求められる。
【００３６】さらに、判定部により、検出電圧と検出電
流との相関係数が第１と第２の基準負相関係数との間に
あるときは、電池容量が所定以下に低下していることが
表示部に表示される。
【００３７】
【実施例】実施例では、電気自動車に搭載されたバッテ
リーの残存容量を測定する場合に本発明の電池残存容量
測定装置を用いた例を説明する。
【００３８】実施例１ 図１は実施例１の概略構成図である。図において、１〜
１１は上記図１５と同様なものである。１２は検出値入
力回路部である。検出値入力回路部１２は、Ｉ／Ｏ１
３、ＬＰＦ１５、Ａ／Ｄ１７より構成され、電圧センサ
９及び電流センサ７からバッテリーの放電電流及び端子
電圧を検出電圧及び検出電流として入力し、ノイズを除
去してデジタル変換する。
【００３９】１９はコンピュータである。コンピュータ
１９のプログラム構成は、電圧−電流変化傾向算出部２
１、バッテリ残存容量算出部２３、電圧−電流近似直線
算出部２９等よりなり、イグニションキーの操作に伴っ
て、サブバッテリーからの電力によって動作状態とな
る。
【００４０】電圧−電流変化傾向算出部２１は、平均個
数判定手段２７、電圧−電流平均化手段２５よりなって
いる。
【００４１】電圧ー電流平均化手段２５は、検出値入力
回路部１１からバッテリー３のデジタルの検出電流及び
電圧を入力し、第１の出力信号が平均個数判定手段２７
から出力される毎に、検出電流及び検出電圧をサンプリ
ングし、サンプリング毎にそれぞれ前回の値と加算し、
それぞれ電圧データ及び電流データの総和としてメモリ
３１に記憶し、また第２の出力信号が平均個数判定手段
２７から出力される毎に、メモリ３１の電圧データの総
和及び電流データの総和をそれぞれ加算回数に基づいて
平均化し、平均化毎にそれぞれ分けてメモリ３３に記憶
する。また、第３の出力信号が出力される毎に、メモリ
３１及びメモリ３３の記憶値をクリアする。
【００４２】平均個数判定手段２７は、電気自動車が運
転中であることを示す負荷動作中信号が出力されている
間は、１００ｍｓ毎に、第１の出力信号を電圧ー電流平
均化手段２５に出力し、また検出電流及び電圧の加算数
が１００個になる毎（１０ｓになる毎に）に、第２の出
力信号を電圧ー電流平均化手段２５に出力する。さら
に、メモリ３３に平均電流値及び平均電圧値が１００個
になったとき、つまり約１６分になったときに、第３の
出力信号を電圧−電流平均化手段２５及び電圧−電流近
似直線算出部２９に出力する。
【００４３】すなわち、電圧−電流平均化手段２５と平
均個数判定手段２７は、所定期間内毎にバッテリ３の放
電電流と電圧とのちりばりデータを得ている。
【００４４】電圧−電流近似直線算出部２９は、１６分
経過したときの第３の出力信号が出力される毎に、メモ
リ３３から複数の平均電圧値と平均電流値とを読み、両
方の誤差の二乗総和をとり、誤差を最小にするための
ａ、ｂを求め、このａ、ｂに基づいて、１６分間の電圧
ー電流近似直線関数（Ｙ＝ａＸ＋ｂ）を求める。
【００４５】バッテリ残存容量算出部２３は、電圧−電
流近似直線算出部２９で電圧ー電流近似直線関数が求め
られる毎に、予め決められている放電電流値Ｙから一次
式（Ｙ＝ａＸ＋ｂ）に基づいて、電圧軸−電流軸上の電
圧値Ｘを特定し、この電圧値Ｘを表示部１１に表示す
る。
【００４６】上記のように構成された電池残存容量測定
装置について以下に動作を説明する。図２は実施例１の
動作を説明するフローチャートである。
【００４７】初めに、コンピュータはイグニッションキ
ーの操作に伴うサブバッテリからの電力の供給に伴っ
て、各部をチェックし、ＲＯＭのプログラムをＲＡＭに
記憶する等の初期設定をする（Ｓ２０１）。そして、平
均個数判定手段２７が負荷動作中信号に基づいて、電気
自動車が停車中かどうかを判断する（Ｓ２０３）。
【００４８】この、負荷動作中信号は、例えばアクセル
の操作量、スピードパルス量、ワイパーの回転量等が所
定以上のとき、又はエアコンのコンプレッサ等がスイッ
チング動作をしているときに、出力されるものであり、
この負荷動作中信号があったときに、電気自動車が動作
中と判断し、出力がなければ停止中と判断するものであ
る。
【００４９】また、この動作中か停止中かの判定を相関
によって判定して負荷動作中信号を出力する場合もあ
る。この例については後述する実施例４で説明する。
【００５０】次に、停車中でないとき、つまり動作中と
判断したときは、平均個数判定手段２７は１００ｍｓ経
過したかどうかを判断し（Ｓ２０５）、１００ｍｓ経過
したときは、第１の出力信号を電圧−電流平均化算出手
段２５に出力し、電圧−電流平均化算出手段２５が検出
値入力回路部１２からのバッテリー電圧（ＶＯＬＴ）、
放電電流（ＣＵＲＲ）を読み（Ｓ２０７）、１００ｍｓ
のときのサンプリングデータ（放電電流、電圧）をそれ
ぞれ前回の値と加算し、電圧データの総和値、電流デー
タの総和値としてメモリ３１に記憶し、平均個数判定手
段２７は加算回数をカウントする（Ｓ２０９）。
【００５１】次に、平均個数判定手段２７はカウント値
Ｎが１００か、つまり１０ｓｅｃ経過したかどうかを判
断し（Ｓ２１１）、１０ｓ経過していないときは、制御
をステップＳ２０３に移して上記のように、電流−電圧
平均化算出手段２５により、１００ｍｓ間毎の放電電流
と電圧とを加算させて、加算回数をカウントする。
【００５２】次に、平均個数判定手段２７は１０ｓ経過
したとき、つまり、検出電流と検出電圧との加算回数が
１００個になったときは、第２の出力信号を電流−電圧
平均化手段２５に出力して、この１０ｓの間の１００個
の検出電流（電流データの総和）と電圧（電圧データの
総和）とをそれぞれ平均化させてメモリ３３に記憶させ
る（Ｓ２１３）。そして、ステップＳ２１３での平均値
がそれぞれ１００個になったかどうか、つまり約１６分
経過したかどうかを判断し（Ｓ２１５）、約１６分経過
していないときは、制御をステップＳ２０３に移して、
上記のように１０ｓの間の１００個の検出電流と電圧と
を加算し、加算回数に基づいた平均値を１００個求めさ
せる。
【００５３】従って、電圧ー電流平均化手段２５と平均
個数判定手段２７は、１６分の間に、図１４に示すよう
な、負荷変動に応じた複数の放電特性における複数の電
圧と電流のちらばったデータを、図３に示すように、電
圧と電流軸上に得たことになる。
【００５４】また、図３に示すように、時間の経過に伴
って、バッテリー３の電流と電圧とは、電圧が低下した
特性となっている。このようなことから、電圧−電流近
似直線算出部２９を用いて以下の処理をする。
【００５５】ステップＳ２１５で平均個数判定手段２７
が約１６分になったと判定したときは、第３の出力信号
を電圧ー電流平均化手段２５及び電圧−電流近似直線算
出部２９に出力する。電圧−電流近似直線算出部２９は
メモリ３３から１００個の平均電圧値と平均電流値とを
読み、両方の誤差の二乗総和（最小二乗方）をとった一
次式（Ｙ＝ａＸ＋ｂ）のａ、ｂを求める。
【００５６】そして、バッテリ残存容量算出部２３が、
この一次式（Ｙ＝ａＸ＋ｂ）と予め決められている放電
電流値とから電圧値を特定する（Ｓ２１７）。
【００５７】これは、図３に示すように、電圧軸と電流
軸上における放電電流値Ｙに対応する電圧−電流近似直
線関数の電圧を特定していることになる。
【００５８】このときの放電電流を１０Ａとすると、図
３にしめす電圧は一次式Ｙ＝ａＸ＋ｂに基づいて求める
と２４Ｖよりわずかに高い電圧値となっている。
【００５９】ここで、近似直線の求めかたについて、多
少説明する。例えば電流と電圧の両方の誤差の二乗の総
和をＳとすると、
【数１】 次に、特定した電圧値を求める毎に、バッテリ残存容量
算出部２３は、その特定した電圧値を表示部３５に表示
させる（Ｓ２１９）。
【００６０】次に、終了かどうか、つまりイグニッショ
ンＯＦＦかどうかを判断し、終了でないときは制御をス
テップＳ２０３に移して上記と同様に、運転中の間は、
所定時間内毎の電圧と電流とのちりばりデータが求めら
れる毎に、このちりばりデータから電流と電圧との両方
の誤差が最も小さくなるＶ−Ｉ近似直線が求められ、こ
のＶ−Ｉ近似直線とあらかじめ決められた基準放電電流
値に基づいて、電圧が特定されて表示される。
【００６１】従って、運転中に求めらる各Ｖ−Ｉ近似直
線は、電圧と電流の変動を十分に考慮した近似直線関数
であるから、Ｖ−Ｉ近似直線が求められる毎に特定した
電圧値は一定の基準放電電流における端子電圧を代表す
る値となる。
【００６２】また、変動が激しくて電圧と電流の変化の
割合が激しくなると、より多くのちりばりデータを得ら
れるため、その変化傾向を顕著に捕らえることができ
る。
【００６３】実施例２ 一般にバッテリというのは、温度によって、Ｖ−Ｉ特性
は急激に変化したりする。実施例１では、電圧値そのも
のが温度変化を含んだ値であるから、長期間に渡って運
転していれば、電圧を表示することで残りが検討がつく
が、さらに分かり安くするために、温度変化を考慮して
バッテリの残存容量を求めて表示するのが実施例２であ
る。
【００６４】図５は実施例２の概略構成図である。図に
おいて、１〜３３は上記図１と同様なものである。４は
バッテリ３に設けら、温度を検出する温度センサであ
る。
【００６５】コンピュータ４１のプログラム構成は図１
と同様な電圧ー電流変化傾向算出部２１とバッテリ残存
容量算出部４４から構成されている。
【００６６】バッテリ残存容量算出部４４は、電圧−電
流近似直線算出部２９の近似直線関数に基づいて、バッ
テリ３の端子電圧を特定したとき、温度センサ４のバッ
テリの検出温度を読み、この温度と特定電圧に対応する
残存容量をメモリ４４から読込んで表示部１１に出力す
る。
【００６７】メモリ４４には、図６に示すようにバッテ
リ３の温度とバッテリ３の端子電圧に応じた残存容量が
記憶されている。この図６の対応表は、テーブルとして
いるがバッテリ３の温度とバッテリ３の端子電圧に応じ
た残存容量を示す関数として記憶してもよい。
【００６８】上記のように構成された実施例２の電池残
存容量測定装置について以下に動作を説明する。図７は
実施例２の動作を説明するフローチャートである。
【００６９】図７に示すようにステップＳ７０１〜ステ
ップＳ７１７は図２のステップＳ２０１〜ステップＳ２
１７と同様な処理であり、電圧−電流変化傾向算出部２
１の電圧−電流平均化手段２５、平均個数判定手段２７
と電圧−電流近似直線算出部２９が上記と同様に、電圧
センサ９及び電流センサ７からのバッテリー３の端子電
圧及び負荷に流れる電流を１００ｍｓ間毎に読み、１０
ｓ経過する毎まで加算して平均化し、この平均化された
電圧と電流を１００個得て、電圧−電流のちりばりのデ
ータを得て、このちりばりデータに基づいて、電圧−電
流近似直線関数を求め、電圧−電流近似直線関数と基準
放電電流とよりバッテリ３の端子電圧Ｘを特定する（Ｓ
７０１〜Ｓ７１７）。
【００７０】そして、バッテリ残存容量算出処理部４４
は、特定電圧Ｘが入力すると、検出値入力回路部１２よ
り、温度センサ４のバッテリ温度を読み（Ｓ７１９）、
特定電圧Ｘとバッテリ温度に対応する残存容量をメモリ
４２から読み（Ｓ７２１）、表示部１１に表示させる
（Ｓ７２３）。
【００７１】次に、終了かどうかを判断し（Ｓ７２
５）、終了でないときは、制御をステップＳ７０３に移
して、上記と同様な処理させる。
【００７２】従って、バッテリ残存容量算出処理部４４
は、近似直線関数によって得た特定電圧より、メモリ４
２の温度と電圧と残存容量比率に対応する比率を残存容
量として表示するので、装置の構成が簡単になると共に
安価で、かつ精度の高い残存容量を表示している。
【００７３】また、温度と電圧とに基づいた、残存容量
であるため、運転者が表示された電圧値に基づいて、残
存容量を推定しなくともよいので、初めて乗車した運転
者でも正確に残存容量を知ることができる。
【００７４】実施例３ 図８は実施例３の概略構成図である。図において、１〜
３３は上記図１と同様なものである。５２はバッテリ残
存容量算出部である。バッテリ残存容量算出部５２は起
動判定手段５４を備え、負荷動作中信号が入力したとき
に、電圧−電流変化傾向算出部２１と電圧−電流近似直
線算出部２９を動作させて、上記と同様に近似直線関数
を求めて電圧を特定し、この電圧に基づいて残存容量を
求める。
【００７５】また、負荷が動作していないときは、電圧
−電流変化傾向算出部２１と電圧−電流近似直線算出部
２９とを停止させ、検出電圧と検出電流とに基づいてバ
ッテリの残存容量を求めて表示させる。また、負荷動作
中というのは、負荷の変化が所定以上のときに出力され
るものであり、負荷動作停止は負荷の変化が所定以下の
とき（ただし装置がＯＮ状態にされているとき）の状態
である。
【００７６】この起動判定手段５２を設けるのは、電圧
−電流近似直線関数というのは、ある程度、電圧と電流
のばらつきがあって初めて、精度の高い電圧−電流近似
直線が求められるものである。しかし、例えば電気自動
車が停車中（但し、イグニションキーがＯＮ状態）のと
きは、負荷の変化はほとんどないので、図９の（ａ）及
び（ｂ）に示すように、バッテリ３の電圧及び電流も変
化しないため、Ｖ−Ｉ特性は図９の（ｃ）に示すように
ほとんどばらついてはいない。
【００７７】このため、電圧−電流変化傾向算出部２１
と電圧−電流近似直線算出部２９とを停止させるように
するためである。
【００７８】次に、動作を説明する。図１０は実施例３
の動作を説明するフローチャートである。バッテリ残存
容量算出処理部に関しては、バッテリ温度と電圧値に基
づいて残存容量を算出する実施例２のものであってもよ
いが本例では、実施例１のバッテリ残存容量算出処理部
にしている場合を説明する。
【００７９】図１０に示すようにステップＳ１００１〜
ステップＳ１０２１は図２のステップＳ２０１〜ステッ
プＳ２２１と同様な処理であり、電圧−電流変化傾向算
出部２１の電圧−電流平均化手段２５、平均個数判定手
段２７と電圧−電流近似直線算出部２９が上記と同様
に、電圧センサ９及び電流センサ７からのバッテリー３
の端子電圧及び負荷に流れる電流を１００ｍｓ間毎に読
み、１０ｓ経過するまで加算して平均化し、この平均化
された電圧と電流を１００個得て、電圧−電流のちりば
りデータを得て、このちりばりデータに基づいて、電圧
−電流近似直線関数を求め、電圧−電流近似直線関数と
基準放電電流とよりバッテリ３の端子電圧Ｘを特定して
残存容量を求める（Ｓ１００１〜Ｓ１０２１）。
【００８０】また、ステップＳ１００３で起動判定手段
５２が電気自動車が停車中と判断した場合、つまり負荷
動作停止信号が出力されているときは、起動判定手段５
２は電圧−電流変化傾向算出部２１と電圧−電流近似直
線算出部２９とを停止させ、そして、バッテリ残存容量
算出部５２は検出値入力回路部１２からの電流及び電圧
をサンプリングし、この両方の値に基づいて残存容量を
求めて表示する（Ｓ１０２３）。従って、バッテリの端
子電圧及び放電電流が著しく変動している場合も、逆に
安定している場合でも、常に正確な残存容量を得ること
ができる。
【００８１】実施例４ 図１１は実施例４の概略構成図である。図において、１
〜５４は上記と同様なものである。コンピュータ５６は
電圧−電流変化傾向算出部２１と、電圧−電流近似直線
算出部２９と、バッテリ残存容量算出部５４と判定部５
８とよりなっている。判定部５８は、第３の出力信号の
入力に伴って起動し、メモリ３３に記憶されている検出
電圧と検出電流のちりばりデータより、相関係数を求
め、この相関係数と第１の基準負相関係数と第２の基準
負相関係数とに基づいて、負荷が所定以上変動している
か又は所定以下かどうかを判定し、その判定結果をバッ
テリ残存容量算出部５４に出力する。また、求めた相関
係数が両方の基準負相関係数の間にあるときは、バッテ
リ３の残存容量が所定以下になっていることを示す信号
を表示部１１に出力する。この第１及び第２の基準相関
係数は図１３に示すように、例えば第１の基準負相関係
数が−０．９で第２の基準負相関係数が−０．８として
いる。
【００８２】これらの基準負相関係数は、図１３に示す
ように、バッテリというのは、負荷がある程度変動して
いるときは負の相関を示しており、時間の経過に伴っ
て、電圧と電流の相関分布は、図１３に示すようにな
る。そこで、第１の基準相関係数は強い負の相関に近い
値（例えば−０．９）とし、また負かの変動が小さいと
きは図３に示すように、相関係数は弱い負の相関に近い
値（例えば−０．８）となる。つまり、両方の基準相関
係数は第１の基準相関係数＞第２の基準相関係数として
いる。
【００８３】次に動作を説明する。図１２は実施例２の
動作を説明するフローチャートである。図１２に示すよ
うにステップＳ１２０１〜ステップＳ１２１３は図２の
ステップＳ２０１〜ステップＳ２１５と同様な処理であ
り、電圧−電流変化傾向算出部２１の電圧−電流平均化
手段２５、平均個数判定手段２７が、電圧センサ９及び
電流センサ７からのバッテリー３の端子電圧及び負荷に
流れる電流を１００ｍｓ間毎に読み、１０ｓ経過するま
で加算して平均化し、この平均化された電圧と電流を１
００個得て、電圧−電流のちりばりの散布表を作成す
る。そして、第３の出力信号を判定部５８に出力して起
動させる（Ｓ１２０１〜Ｓ１２１３）。
【００８４】次に、判定部５８はメモリ３３の電圧−電
流のちりばりデータより相関係数を求める（Ｓ１２１
５）。
【００８５】この相関係数ｒの求め方は、相関係数算出
部がメモリ３３から１００個の１０ｓの間の複数の平均
電圧値と平均電流値とを読み、両方の相関係数ｒを下記
の式に基づいて求める（Ｓ２１７）。
【００８６】
【数２】 次に、相関係数ｒが−０．９以下かどうかを判断する
（Ｓ１２１７）。−０．９以下と判断したときは、車両
が動作中であると判定して（Ｓ１２１９）、電圧−電流
近似直線算出部２９を起動させて、最小二乗法により電
流−電圧近似直線関数を求めさせる（Ｓ１２２１）。
【００８７】次に、バッテリ残存容量算出部５４に車両
が動作中であることを知らせて、電流−電圧近似直線関
数により上記のようにバッテリ残存容量を算出させる
（Ｓ１２２３）。そして、コンピュータ５６はイグニッ
ションキーのＯＦＦかどうかを判断し（Ｓ１２２５）、
ＯＦＦでないときは、制御をステップＳ１２０３に移し
て上記の動作を実施させる。
【００８８】また、ステップＳ１２１７で−０．９より
求めた相関関数ｒが大きいとき、例えばｒが−０．８５
のときは、−０．８以下かどうかを判定する（Ｓ１２２
７）。
【００８９】−０．８以下のときは、求めた相関係数ｒ
が−０．９と−０．８の間にあると判定し（Ｓ１２２
９）、残存容量低下のウォーニングを表示部１１にさせ
て、制御をステップＳ１２２５に移す（Ｓ１２２５）。
【００９０】また、ステップＳ１２２７で求めた相関係
数ｒが−０．８より大きいと判定したとき、例えば−
０．７のときは、車両が停止中と判定し（Ｓ１２３
３）、電圧−電流近似直線算出部２９を停止させ、バッ
テリ残存容量算出部５４に車両が停止中であることを知
らせる。
【００９１】そして、バッテリ残存容量算出部５４に、
電圧、電流安定状態での残存容量を算出させる（Ｓ１２
３５）。
【００９２】つまり、実施例４では図１３に示すよう
に、イグニッションキーの操作があると、時間の経過に
伴った相関係数を求め、相関係数が無相関に近い値（第
２の基準相関値）になったときに、停車したと判定し
て、警告等の処理はせず、統計的に求めた第１の基準相
関値以下になったときにバッテリー低下の警告を表示部
１１に出力するのである。
【００９３】従って、温度センサが無くとも、かつ例え
ばアクセルの操作量、スピードパルス量、ワイパーの回
転量、放電電流が所定以上流れたか等を検出しなくとも
バッテリー低下を正確に検出できる共に、バッテリ低下
を判定するのための放電特性等のマップ等をＲＯＭに記
憶しなくとも判定できる。
【００９４】また、このようなマップを用いなくとも、
簡単にバッテリー低下を正確に検出できるので、例えバ
ッテリが交換されても又は測定する負荷が代わったとし
ても、何等ＲＯＭの内容を変える必要がない。
【００９５】また、本実施例４の判定部は実施例１、実
施例２又は実施例３の電池残存容量測定装置に備えても
よい。
【００９６】なお、上記各実施例では電気自動車のバッ
テリの残存容量を例にして説明したが携帯用パソコン、
携帯電話等に本発明の電池残存容量測定装置を用いても
よい。
【００９７】また、上記各実施例では、電圧−電流近似
直線を得るのに、平均をとって求めたが、あらかじめ決
められた近似直線式に代入して加算、積算、除算等を実
施して求めてもよい。
【００９８】また、上記実施例では、収集時間を１６分
としたが、取り付ける装置によっては、より短くとも又
は長くともよい。
【００９９】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、一定時間
経過する毎に、検出電圧及び検出電流のちりばりデータ
を得て、このちりばりデータに基づいて、検出電圧及び
検出電流が所定数収集された期間における電圧−電流近
似直線関数を求め、求められた電圧−電流近似直線関数
により得られる電圧−電流特性に基づいて残存容量を求
めるようにしたことにより、運転中に求められる近似直
線は、電圧と電流の変動を十分に考慮した近似直線関数
となると共に、近似直線が求められる毎に特定した電圧
値は一定の基準放電電流における端子電圧を代表する値
となり、例え検出した電圧と電流との変化の割合に相関
がなくとも、求められた電圧は精度が高いという効果が
得られている。
【０１００】また、検出電圧及び検出電流が一定時間経
過する毎に、サンプリングし、それぞれが一定数になる
毎に平均化して、平均化した検出電圧と電流とが所定数
収集される毎に、ちりばりデータとして出力して、電圧
−電流近似直線関数を求めるようにしたので、負荷の変
動が激しい程、電圧と電流と変化の特性を顕著に表す電
圧−電流近似直線関数を得ることができるという効果が
得られている。
【０１０１】また、ちりばりデータが出力される毎に、
電圧−電流特性算出部により、複数の電圧と電流との誤
差が最小二乗法によって近似直線を求めるようにしたの
で、例え、負荷の変動が激しくとも、求められた直線は
誤差が小さいという効果が得られている。
【０１０２】また、電圧−電流近似直線関数が求められ
る毎に、電圧−電流近似直線関数から予め決められた所
定の放電電流に対応する電圧値が算出され、この電圧値
が電池の残存容量として表示するようにしたので、この
表示された電圧の変化を見ていれば、残存容量が低下し
ていることが分かるという効果が得られている。
【０１０３】さらに、電圧−電流近似直線関数が求めら
れる毎に、その電圧−電流近似直線より得られる電圧−
電流特性と、予め記憶された電圧−電流特性に対する残
存容量を示すデータテーブル又は関数に基づいて、残存
容量を求めるようにしたことにより、温度等を考慮して
残存容量を求める必要がないので、計算が簡略できると
いう効果が得られている。
【０１０４】さらに、電圧センサ、電流センサに加えて
電池の温度を検出する温度センサを備えたときは、電圧
−電流近似直線関数が求められる毎に、電圧−電流近似
直線関数から予め決められた所定の放電電流値に対応す
る電圧値を求め、その電圧値と温度センサの温度と、予
め記憶された所定放電電流時の電圧−温度−残存容量デ
ータテーブル又は関数とに基づいた残存容量を求めるよ
うにしたので、温度センサがあっても、計算が簡略でき
るという効果が得られている。
【０１０５】さらに、負荷の変動が所定以下のときは、
近似直線関数によって残存容量をもとめないで、電圧セ
ンサ及び電流センサからの検出電圧及び検出電流に基づ
いて、残存容量を求めるようにしたので、負荷の変動具
合に関係なく、正確に残存容量を求めることができると
いう効果が得られている。
【０１０６】さらに、ちりばりデータに基づいて、検出
電圧と検出電流との相関係数が求められ、この相関係数
に基づいて、負荷の変動が所定以下か又は以上かを判定
するようにし、この判定結果に基づいて、近似直線関数
によって残存容量を求めさせたり、又は、電圧センサ及
び電流センサからの検出電圧及び検出電流に基づいて、
残存容量を求めるようにしたことにより、負荷が変動し
ているかの判定をアクセルの操作量、スピードパルス量
等により判定するプログラムを設ける必要がないという
効果が得られている。
【０１０７】さらに、相関係数の値に基づいて、残存容
量が低下しているかを判定し、低下しているときは、表
示部を用いて運転者に知らせるようにしたことにより、
バッテリ低下を判定するのための放電特性等のマップ等
をＲＯＭに記憶しなくとも判定できるので、例えバッテ
リが交換されても又は測定する負荷が代わったとして
も、ＲＯＭの内容を変更する必要がないという効果が得
られている。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の概略構成図である。
【図２】実施例１の動作を説明するフローチャートであ
る。
【図３】バッテリのＶ−Ｉ特性の傾向を説明する説明図
である。
【図４】バッテリの端子電圧の傾向を説明する説明図で
ある。
【図５】実施例２の概略構成図である。
【図６】メモリ４２の温度と電圧と残存容量との関係を
示す説明図である。
【図７】実施例２の動作を説明するフローチャートであ
る。
【図８】実施例３の概略構成図である。
【図９】負荷の変化が非常に小さいときの電圧と電流と
相関を説明する説明図である。
【図１０】実施例３の動作を説明するフローチャートで
ある。
【図１１】実施例４の概略構成図である。
【図１２】実施例４の動作を説明するフローチャートで
ある。
【図１３】実施例３の相関係数の判定を説明する説明図
である。
【図１４】バッテリの放電特性を説明する説明図であ
る。
【図１５】従来の電池残存容量計の概略構成図である。
【図１６】電圧と電流の相関がないときの説明図であ
る。
【符号の説明】
１ 自動車負荷 ３ バッテリ ７ 電流センサ ９ 電圧センサ １２ 検出値入力回路部 ２１ 電圧−電流変化傾向算出部 ２３ バッテリ残存容量算出部 ２５ 電圧−電流平均化手段 ２７ 平均個数判定手段 ２９ 電圧−電流近似直線算出部 ５２ 起動判定手段
フロントページの続き (72)発明者 下山 憲一 静岡県裾野市御宿1500 矢崎総業株式会社 内 (72)発明者 熊谷 了 静岡県裾野市御宿1500 矢崎総業株式会社 内 (72)発明者 高田 良秀 静岡県裾野市御宿1500 矢崎総業株式会社 内

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 負荷に接続された電池の端子電圧を検出
    する電圧センサと前記負荷に流れる電流を検出する電流
    センサとよりなる検出部を有し、求められた前記電池の
    残存容量を表示する電池残存容量測定装置において、 前記検出電圧及び検出電流を、一定時間経過する毎に読
    み、それぞれ所定数収集される毎に、前記検出電圧及び
    検出電流のちりばりデータとして出力する電圧−電流変
    化傾向算出部と、 前記ちりばりデータを読み、そのちりばりデータに基づ
    いて、前記検出電圧及び検出電流が所定数収集された期
    間における電圧−電流近似直線関数を求める電圧−電流
    近似直線算出部と、 前記電圧−電流近似直線関数が求められる毎に、その電
    圧−電流近似直線関数より得られる電圧−電流特性に基
    づいて、前記電池残存容量を求める電池残存容量算出部
    とを有することを特徴とする電池残存容量測定装置。
  2. 【請求項２】 前記電圧−電流変化傾向算出部は、前記
    検出電圧及び検出電流を一定時間経過する毎に、サンプ
    リングし、それぞれが一定数になる毎に、平均化し、該
    平均化した検出電圧と電流とが前記所定数収集される毎
    に、前記ちりばりデータとして出力することを特徴とす
    る請求項１記載の電池残存容量測定装置。
  3. 【請求項３】 前記電圧−電流近似直線算出部は、前記
    ちりばりデータが出力される毎に、複数の電圧と電流と
    の誤差を最小二乗法によって、最小にした近似直線を、
    前記収集期間内に前記負荷の変動に応じた前記電池の複
    数の放電特性を代表する電圧ー電流近似直線関数として
    求めることを特徴とする請求項１記載の電池残存容量測
    定装置。
  4. 【請求項４】 前記電池残存容量算出部は、前記電圧−
    電流近似直線関数が求められる毎に、その電圧−電流近
    似直線関数より、予め決められた所定の放電電流に対応
    する電圧値を算出し、この電圧値を前記電池の残存容量
    として表示させることを特徴とする請求項１記載の電池
    残存容量測定装置。
  5. 【請求項５】 前記電池残存容量算出部は、前記電圧−
    電流近似直線関数が求められる毎に、その電圧−電流近
    似直線より得られる電圧−電流特性と、予め記憶された
    電圧−電流特性に対する残存容量を示すデータテーブル
    又は関数に基づいて、前記残存容量を求めることを特徴
    とする請求項４記載の電池残存容量測定装置。
  6. 【請求項６】 前記検出部は、電圧センサ、電流センサ
    に加えて前記電池の温度を検出する温度センサを備え、 前記電池残存容量算出部は、前記電圧−電流近似直線関
    数が求められる毎に、その電圧−電流近似直線関数よ
    り、予め決められた所定の放電電流値に対応する電圧値
    を算出し、その電圧値と前記温度センサの温度と、予め
    記憶された前記所定放電電流時の電圧−温度−残存容量
    データテーブル又は関数とに基づいて、前記残存容量を
    求めることを特徴とする請求項１記載の電池残存容量測
    定装置。
  7. 【請求項７】 前記電池残存容量算出部は、前記負荷の
    変動が所定以下のときは、前記電圧−電流近似直線算出
    部を停止させて、前記電圧センサ及び電流センサからの
    検出電圧及び検出電流に基づいて、残存容量を求めるこ
    とを特徴とする請求項１記載の電池残存容量測定装置。
  8. 【請求項８】 前記電圧−電流変化傾向算出部で求めら
    れたちりばりデータより、検出電圧と検出電流との相関
    係数を求め、該相関係数が負の相関を示し、かつ第２の
    基準負相関係数より、弱い負の相関を示すときは、前記
    負荷の変動が所定以下と判定し、また第１の基準負相関
    係数（第１の基準負相関係数＜第２の基準負相関係数）
    以上のときは、前記負荷の変動が所定以上と判定する判
    定部とを有することを特徴とする請求項１、６又は７記
    載の電池残存容量測定装置。
  9. 【請求項９】 前記判定部は、ちりばりデータより求め
    た検出電圧と検出電流との相関係数が前記第１と第２の
    基準負相関係数との間にあるときは、前記電池容量が所
    定以下に低下していることを知らせる信号を前記表示部
    に出力することを特徴とする請求項８記載の電池残存容
    量測定装置。
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