JPH07128416A - 電気自動車用バッテリ残存容量計 - Google Patents
電気自動車用バッテリ残存容量計Info
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- JPH07128416A JPH07128416A JP5275416A JP27541693A JPH07128416A JP H07128416 A JPH07128416 A JP H07128416A JP 5275416 A JP5275416 A JP 5275416A JP 27541693 A JP27541693 A JP 27541693A JP H07128416 A JPH07128416 A JP H07128416A
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- G01R31/3644—Constructional arrangements
- G01R31/3648—Constructional arrangements comprising digital calculation means, e.g. for performing an algorithm
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- G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
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- Y10S320/18—Indicator or display
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- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、電気自動車用バッテリ残存容量計
に関し、電気自動車用バッテリの残存容量を常に精度良
く推定できるようにすることを目的とする。 【構成】 バッテリが満充電状態になったか否かを検出
する満充電検出手段11Aと、満充電検出手段11Aで
満充電が検出されると残存容量を満充電時容量に設定す
る残存容量設定手段11Bと、残存容量設定手段11B
で設定された残存容量に対して該バッテリの放電・充電
電流を積算しながら該残存容量を補正する放電・充電補
正手段11Cとをそなえ、残存容量設定手段11Bにお
ける満充電時容量を、該バッテリの充電回数と該充電時
の温度とに応じた劣化補正量で補正する劣化補正手段1
1Eが設けられている。
に関し、電気自動車用バッテリの残存容量を常に精度良
く推定できるようにすることを目的とする。 【構成】 バッテリが満充電状態になったか否かを検出
する満充電検出手段11Aと、満充電検出手段11Aで
満充電が検出されると残存容量を満充電時容量に設定す
る残存容量設定手段11Bと、残存容量設定手段11B
で設定された残存容量に対して該バッテリの放電・充電
電流を積算しながら該残存容量を補正する放電・充電補
正手段11Cとをそなえ、残存容量設定手段11Bにお
ける満充電時容量を、該バッテリの充電回数と該充電時
の温度とに応じた劣化補正量で補正する劣化補正手段1
1Eが設けられている。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電気自動車用バッテリ
残存容量計に関する。
残存容量計に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、地球環境を保護しようとする動き
が強まっているが、特に、化石燃料を大量消費すること
による大気の汚染は深刻な問題となっており、大気汚染
の防止は、地球環境を保護する上で極めて重要な課題で
ある。自動車においても、現在はガソリンや軽油等の化
石燃料によるエンジンが主流となっており、これらのエ
ンジンの排出ガスの浄化が推進されている。この一方
で、直接には排出ガスを出さないので、所謂電気自動車
が注目されつつある。
が強まっているが、特に、化石燃料を大量消費すること
による大気の汚染は深刻な問題となっており、大気汚染
の防止は、地球環境を保護する上で極めて重要な課題で
ある。自動車においても、現在はガソリンや軽油等の化
石燃料によるエンジンが主流となっており、これらのエ
ンジンの排出ガスの浄化が推進されている。この一方
で、直接には排出ガスを出さないので、所謂電気自動車
が注目されつつある。
【0003】この電気自動車は、現時点では、実用上種
々の課題が残されており、一部の分野で実用化されてい
るものの一般に普及するまでには至っていない。そこ
で、電気自動車をより実用的なものにすべく、現在、電
気自動車に関して、様々な技術が提案されている。とこ
ろで、電気自動車の重要な構成要素に、バッテリ(以
下、主バッテリという)があるが、この主バッテリの残
存容量は、残存燃料に相当するもので、ドライバはこの
残存容量を常に把握しておきたい。
々の課題が残されており、一部の分野で実用化されてい
るものの一般に普及するまでには至っていない。そこ
で、電気自動車をより実用的なものにすべく、現在、電
気自動車に関して、様々な技術が提案されている。とこ
ろで、電気自動車の重要な構成要素に、バッテリ(以
下、主バッテリという)があるが、この主バッテリの残
存容量は、残存燃料に相当するもので、ドライバはこの
残存容量を常に把握しておきたい。
【0004】そこで、このような電気自動車用バッテリ
の残存容量を求めてこれを表示するようにした電気自動
車用バッテリ残存容量計(以下、残存容量計という)が
開発されている。一般に、バッテリの残存容量は、バッ
テリの開放端子電圧と相関があることが知られており、
例えば実公平3−33121号公報に開示されたものな
ど、この特性を利用したバッテリの残存容量を求める装
置も提案されている。
の残存容量を求めてこれを表示するようにした電気自動
車用バッテリ残存容量計(以下、残存容量計という)が
開発されている。一般に、バッテリの残存容量は、バッ
テリの開放端子電圧と相関があることが知られており、
例えば実公平3−33121号公報に開示されたものな
ど、この特性を利用したバッテリの残存容量を求める装
置も提案されている。
【0005】しかし、バッテリの使用時には開放端子電
圧が変動するので、バッテリの開放端子電圧からバッテ
リの残存容量を単純に求めることはできない。一方、バ
ッテリを充電する際には、充分な時間充電することで、
最大容量(即ち、満充電容量)まで充電することができ
る。そこで、従来の残存容量を求める手段としては、満
充電時の容量から、バッテリの放電電流及び充電電流を
積算することが一般に行なわれている。
圧が変動するので、バッテリの開放端子電圧からバッテ
リの残存容量を単純に求めることはできない。一方、バ
ッテリを充電する際には、充分な時間充電することで、
最大容量(即ち、満充電容量)まで充電することができ
る。そこで、従来の残存容量を求める手段としては、満
充電時の容量から、バッテリの放電電流及び充電電流を
積算することが一般に行なわれている。
【0006】ところで、このような電気自動車用バッテ
リでは、モータに電力を供給することによる放電の他、
モータの停止時にバッテリを使用しないにも係わらず自
己放電によったり暗電流によったりして、放電を行なう
ので、残存容量を求める場合にはこれも考慮する必要が
ある。特に、自己放電は、バッテリの放置時間やバッテ
リの温度状態にも依存するので、暗電流による放電量を
予測するとともにバッテリの温度を加味して自己放電量
を予測して残存容量を求める手段も、例えば実開昭61
−102976号公報で提案されている。
リでは、モータに電力を供給することによる放電の他、
モータの停止時にバッテリを使用しないにも係わらず自
己放電によったり暗電流によったりして、放電を行なう
ので、残存容量を求める場合にはこれも考慮する必要が
ある。特に、自己放電は、バッテリの放置時間やバッテ
リの温度状態にも依存するので、暗電流による放電量を
予測するとともにバッテリの温度を加味して自己放電量
を予測して残存容量を求める手段も、例えば実開昭61
−102976号公報で提案されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に、バ
ッテリでは、充電と放電とを繰り返すうちに次第に劣化
して、満充電時の容量自体も次第に低下していく特性が
ある。一般には、このような充電と放電とのサイクル数
に依存して劣化するものとされているが、電気自動車用
バッテリとして用いられるニッケル系電池の場合には、
このような満充電容量の劣化のばらつきが大きく、バッ
テリの正しい残存容量を予測することが困難である。
ッテリでは、充電と放電とを繰り返すうちに次第に劣化
して、満充電時の容量自体も次第に低下していく特性が
ある。一般には、このような充電と放電とのサイクル数
に依存して劣化するものとされているが、電気自動車用
バッテリとして用いられるニッケル系電池の場合には、
このような満充電容量の劣化のばらつきが大きく、バッ
テリの正しい残存容量を予測することが困難である。
【0008】これは、ニッケル系電池の場合、バッテリ
の温度に応じて劣化状態が異なることに起因している。
例えば、図4は、バッテリの充電・放電のサイクル数と
に対する満充電時の容量劣化を、バッテリの温度毎に示
すグラフであり、図示するように、バッテリの温度が高
くなる程、劣化が激しいことがわかる。本発明は、上述
の課題に鑑み創案されたもので、電気自動車用バッテリ
の残存容量を常に精度良く推定することができるように
した、電気自動車用バッテリ残存容量計を提供すること
を目的とする。
の温度に応じて劣化状態が異なることに起因している。
例えば、図4は、バッテリの充電・放電のサイクル数と
に対する満充電時の容量劣化を、バッテリの温度毎に示
すグラフであり、図示するように、バッテリの温度が高
くなる程、劣化が激しいことがわかる。本発明は、上述
の課題に鑑み創案されたもので、電気自動車用バッテリ
の残存容量を常に精度良く推定することができるように
した、電気自動車用バッテリ残存容量計を提供すること
を目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】このため、請求1記載の
本発明の電気自動車用バッテリ残存容量計は、電気自動
車用バッテリの残存容量を検出する電気自動車用バッテ
リ残存容量計において、該バッテリが満充電状態になっ
たか否かを検出する満充電検出手段と、該満充電検出手
段で満充電が検出されると、該残存容量を満充電時容量
に設定する残存容量設定手段と、該残存容量設定手段で
設定された残存容量に対して、該バッテリの放電・充電
電流を積算しながら該残存容量を補正する放電・充電補
正手段と、該残存容量設定手段における満充電時容量
を、該バッテリの充電回数と該充電時の温度とに応じた
劣化補正量で補正する劣化補正手段が設けられているこ
とを特徴としている。
本発明の電気自動車用バッテリ残存容量計は、電気自動
車用バッテリの残存容量を検出する電気自動車用バッテ
リ残存容量計において、該バッテリが満充電状態になっ
たか否かを検出する満充電検出手段と、該満充電検出手
段で満充電が検出されると、該残存容量を満充電時容量
に設定する残存容量設定手段と、該残存容量設定手段で
設定された残存容量に対して、該バッテリの放電・充電
電流を積算しながら該残存容量を補正する放電・充電補
正手段と、該残存容量設定手段における満充電時容量
を、該バッテリの充電回数と該充電時の温度とに応じた
劣化補正量で補正する劣化補正手段が設けられているこ
とを特徴としている。
【0010】また、請求2記載の本発明の電気自動車用
バッテリ残存容量計は、請求項1記載の構成において、
該残存容量設定手段が、該残存容量の初期値を、該バッ
テリの端子電圧に基づいて設定することを特徴としてい
る。また、請求3記載の本発明の電気自動車用バッテリ
残存容量計は、請求項1又は2記載の構成において、該
電気自動車の運転停止時の該バッテリの自己放電量を、
バッテリ放置時間と、該バッテリ放置時の温度とから予
測し、該自己放電量で該残存容量を補正する自己放電補
正手段が設けられていることを特徴としている。
バッテリ残存容量計は、請求項1記載の構成において、
該残存容量設定手段が、該残存容量の初期値を、該バッ
テリの端子電圧に基づいて設定することを特徴としてい
る。また、請求3記載の本発明の電気自動車用バッテリ
残存容量計は、請求項1又は2記載の構成において、該
電気自動車の運転停止時の該バッテリの自己放電量を、
バッテリ放置時間と、該バッテリ放置時の温度とから予
測し、該自己放電量で該残存容量を補正する自己放電補
正手段が設けられていることを特徴としている。
【0011】
【作用】上述の請求1記載の本発明の電気自動車用バッ
テリ残存容量計では、満充電検出手段がバッテリが満充
電状態になったことを検出すると、残存容量設定手段が
残存容量を満充電時容量に設定する。このとき、満充電
時容量は、劣化補正手段により、バッテリの充電回数と
該充電時の温度とに応じた劣化補正量で補正されたもの
が用いられる。
テリ残存容量計では、満充電検出手段がバッテリが満充
電状態になったことを検出すると、残存容量設定手段が
残存容量を満充電時容量に設定する。このとき、満充電
時容量は、劣化補正手段により、バッテリの充電回数と
該充電時の温度とに応じた劣化補正量で補正されたもの
が用いられる。
【0012】放電・充電補正手段では、この残存容量設
定手段で設定された残存容量に対して、バッテリの放電
・充電電流を積算しながら残存容量を補正する。また、
上述の請求2記載の本発明の電気自動車用バッテリ残存
容量計では、該残存容量設定手段が、該残存容量の初期
値を、該バッテリの端子電圧に基づいて設定する。
定手段で設定された残存容量に対して、バッテリの放電
・充電電流を積算しながら残存容量を補正する。また、
上述の請求2記載の本発明の電気自動車用バッテリ残存
容量計では、該残存容量設定手段が、該残存容量の初期
値を、該バッテリの端子電圧に基づいて設定する。
【0013】さらに、上述の請求3記載の本発明の電気
自動車用バッテリ残存容量計では、自己放電補正手段
が、電気自動車の運転停止時の該バッテリの自己放電量
を、バッテリ放置時間と、バッテリ放置時の温度とから
予測して、この自己放電量で該残存容量を補正する。
自動車用バッテリ残存容量計では、自己放電補正手段
が、電気自動車の運転停止時の該バッテリの自己放電量
を、バッテリ放置時間と、バッテリ放置時の温度とから
予測して、この自己放電量で該残存容量を補正する。
【0014】
【実施例】以下、図面により、本発明の一実施例として
の電気自動車用バッテリ残存容量計について説明する
と、図1は本電気自動車用バッテリ残存容量計をそなえ
た電気自動車用バッテリ(主バッテリ)の系統を示す模
式的な構成図、図2は本残存容量計の機能構成を示す模
式的なブロック図、図3はその残存容量の算出過程を示
すフローチャート、図4はバッテリの充電・放電のサイ
クル数とに対する満充電時の容量劣化をバッテリの温度
毎に示すグラフである。
の電気自動車用バッテリ残存容量計について説明する
と、図1は本電気自動車用バッテリ残存容量計をそなえ
た電気自動車用バッテリ(主バッテリ)の系統を示す模
式的な構成図、図2は本残存容量計の機能構成を示す模
式的なブロック図、図3はその残存容量の算出過程を示
すフローチャート、図4はバッテリの充電・放電のサイ
クル数とに対する満充電時の容量劣化をバッテリの温度
毎に示すグラフである。
【0015】この電気自動車用バッテリ残存容量計は、
図1に示すような主バッテリ系統にそなえられている。
図1,2において、1は駆動用モータ、2はモータ1に
電力を供給すべく車両に搭載された電気自動車用バッテ
リ(以下、主バッテリという)であり、例えば多数の小
型バッテリが直列に接続されて所定の電圧が得られるよ
うになっている。この主バッテリ2には、ニッケル・カ
ドミウム電池が採用されている。
図1に示すような主バッテリ系統にそなえられている。
図1,2において、1は駆動用モータ、2はモータ1に
電力を供給すべく車両に搭載された電気自動車用バッテ
リ(以下、主バッテリという)であり、例えば多数の小
型バッテリが直列に接続されて所定の電圧が得られるよ
うになっている。この主バッテリ2には、ニッケル・カ
ドミウム電池が採用されている。
【0016】4はモータコントローラ(電動機コントロ
ーラ)であり、主バッテリ2とモータ1との間に介装さ
れており、例えばアクセラレータ8を通じて読み取るこ
とができるアクセルペダル9の操作量や、その時点で電
動機回転検出器3などにより読み取ることができるモー
タ1の作動状態に基づいて、主バッテリ2からモータ1
への供給電流を制御する。
ーラ)であり、主バッテリ2とモータ1との間に介装さ
れており、例えばアクセラレータ8を通じて読み取るこ
とができるアクセルペダル9の操作量や、その時点で電
動機回転検出器3などにより読み取ることができるモー
タ1の作動状態に基づいて、主バッテリ2からモータ1
への供給電流を制御する。
【0017】また、6は車両に搭載された発電機又は充
電器(以下、総称して充電手段という)であり、この電
気自動車はシリーズ式ハイブリッド車として構成されて
いる。なお、発電機6は発電コントローラ7で作動を制
御されるようになっている。また、充電器6には、例え
ば車外の電圧200Vの交流電源と接続する端子がそな
えられ、走行後における充電が行なわれるようになって
いる。
電器(以下、総称して充電手段という)であり、この電
気自動車はシリーズ式ハイブリッド車として構成されて
いる。なお、発電機6は発電コントローラ7で作動を制
御されるようになっている。また、充電器6には、例え
ば車外の電圧200Vの交流電源と接続する端子がそな
えられ、走行後における充電が行なわれるようになって
いる。
【0018】このような主バッテリ系統にそなえられた
本電気自動車用バッテリ残存容量計10は、残存容量を
計算する演算部分であるコントローラ11と、このコン
トローラ11に接続された電流センサ12,電圧センサ
13,温度センサ14,タイマ15及び残存容量の表示
部20等から構成されている。このうち、電流センサ1
2は、主バッテリ2とモータコントローラ4と発電機又
は充電手段6とを接続する電流回路に設けられ、主バッ
テリ2からモータコントローラ4を通じてモータ1に供
給される電流(即ち、放電電流)と、発電機又は充電手
段6から主バッテリ2に送られる電流(即ち、充電電
流)とを検出しうるようになっている。また、電圧セン
サ13は主バッテリ2の端子に接続され端子電圧を測定
するもので、温度センサ14は主バッテリ2の温度を測
定するものである。
本電気自動車用バッテリ残存容量計10は、残存容量を
計算する演算部分であるコントローラ11と、このコン
トローラ11に接続された電流センサ12,電圧センサ
13,温度センサ14,タイマ15及び残存容量の表示
部20等から構成されている。このうち、電流センサ1
2は、主バッテリ2とモータコントローラ4と発電機又
は充電手段6とを接続する電流回路に設けられ、主バッ
テリ2からモータコントローラ4を通じてモータ1に供
給される電流(即ち、放電電流)と、発電機又は充電手
段6から主バッテリ2に送られる電流(即ち、充電電
流)とを検出しうるようになっている。また、電圧セン
サ13は主バッテリ2の端子に接続され端子電圧を測定
するもので、温度センサ14は主バッテリ2の温度を測
定するものである。
【0019】そして、コントローラ11は、図示しない
が、マイクロコンピュータ,入力インタフェース回路,
出力インタフェース回路等をそなえており、主バッテリ
2を電源としている。また、作動スイッチ16をオン入
力されることで、表示部20に残存容量を表示するよう
になっている。このコントローラ11の機能構成を示す
と、図2に示すようになっており、コントローラ11に
は、満充電検出手段11Aと、残存容量設定手段11B
と、放電・充電補正手段11Cと、自己放電補正手段1
1Dと、劣化補正手段11Eとがそなえられている。
が、マイクロコンピュータ,入力インタフェース回路,
出力インタフェース回路等をそなえており、主バッテリ
2を電源としている。また、作動スイッチ16をオン入
力されることで、表示部20に残存容量を表示するよう
になっている。このコントローラ11の機能構成を示す
と、図2に示すようになっており、コントローラ11に
は、満充電検出手段11Aと、残存容量設定手段11B
と、放電・充電補正手段11Cと、自己放電補正手段1
1Dと、劣化補正手段11Eとがそなえられている。
【0020】満充電検出手段11Aは、電圧センサ13
で検出された開放端子電圧と電流センサ12で検出され
た充電電流とから、定電圧充電に移行して充電電流が小
さくなりある所定時間充電した時点で(例えばNi系バ
ッテリの場合2〜3時間)、満充電になったと判断す
る。残存容量設定手段11Bでは、起動と同時に、電圧
センサ13で検出された開放端子電圧から残存容量の初
期値を推定してセットする。この推定は、予め記憶され
たバッテリの開放端子電圧とバッテリの残存容量との相
関関係に基づいて行なうことができる。そして、この残
存容量設定手段11Bでは、満充電検出手段11Aで満
充電であることが検出されると、これと同時或いは更に
所定時間充電を継続したうえで、残存容量Qとして満充
電時の容量Qmax を設定する(即ち、Q=Qmax とす
る)。なお、ここでは、電池の容量をAh(=アンペア
時)単位とする。
で検出された開放端子電圧と電流センサ12で検出され
た充電電流とから、定電圧充電に移行して充電電流が小
さくなりある所定時間充電した時点で(例えばNi系バ
ッテリの場合2〜3時間)、満充電になったと判断す
る。残存容量設定手段11Bでは、起動と同時に、電圧
センサ13で検出された開放端子電圧から残存容量の初
期値を推定してセットする。この推定は、予め記憶され
たバッテリの開放端子電圧とバッテリの残存容量との相
関関係に基づいて行なうことができる。そして、この残
存容量設定手段11Bでは、満充電検出手段11Aで満
充電であることが検出されると、これと同時或いは更に
所定時間充電を継続したうえで、残存容量Qとして満充
電時の容量Qmax を設定する(即ち、Q=Qmax とす
る)。なお、ここでは、電池の容量をAh(=アンペア
時)単位とする。
【0021】放電・充電補正手段11Cでは、残存容量
設定手段11Bで設定された残存容量Qに対して、電気
自動車の運転時に主バッテリ2の放電・充電電流を積算
しながらその残存容量を補正する。つまり、電気自動車
の運転時には、モータ1への電力供給により主バッテリ
2の放電が行なわれ、この際の放電電流i1 を電流セン
サ12で検出しながら、この放電電流で失われた電気容
量Q2を残存容量Qから減算補正することで、放電量に
応じて減少していく残存容量Qを推定できる。この補正
は、次式のように示すこともできる。
設定手段11Bで設定された残存容量Qに対して、電気
自動車の運転時に主バッテリ2の放電・充電電流を積算
しながらその残存容量を補正する。つまり、電気自動車
の運転時には、モータ1への電力供給により主バッテリ
2の放電が行なわれ、この際の放電電流i1 を電流セン
サ12で検出しながら、この放電電流で失われた電気容
量Q2を残存容量Qから減算補正することで、放電量に
応じて減少していく残存容量Qを推定できる。この補正
は、次式のように示すこともできる。
【0022】Q=Q−∫i1 dt ただし、放電継続中ならば、放電開始時点(時点0とす
る)から現時点(例えば時点t1 とする)までの定積
分、放電終了後ならば、放電開始時点(時点0とする)
から終了時点(例えば時点t2 とする)までの定積分と
なる。また、この電気自動車では、走行時にも車載の発
電機6で発電しながら走行できるが、この際に、発電電
力により主バッテリ2に充電された電気容量Q3は、充
電電流i2 を電流センサ12で検出しながら、この充電
電流で失われた電気容量Q3を残存容量Qに加算補正す
ることで、充電量に応じて増加していく残存容量Qを推
定できる。この補正は、次式のように示すこともでき
る。
る)から現時点(例えば時点t1 とする)までの定積
分、放電終了後ならば、放電開始時点(時点0とする)
から終了時点(例えば時点t2 とする)までの定積分と
なる。また、この電気自動車では、走行時にも車載の発
電機6で発電しながら走行できるが、この際に、発電電
力により主バッテリ2に充電された電気容量Q3は、充
電電流i2 を電流センサ12で検出しながら、この充電
電流で失われた電気容量Q3を残存容量Qに加算補正す
ることで、充電量に応じて増加していく残存容量Qを推
定できる。この補正は、次式のように示すこともでき
る。
【0023】Q=Q+∫i2 dt ただし、充電継続中ならば、充電開始時点(時点0とす
る)から現時点(例えば時点t1 とする)までの定積
分、充電終了後ならば、充電開始時点(時点0とする)
から終了時点(例えば時点t2 とする)までの定積分と
なる。自己放電補正手段11Dでは、電気自動車の運転
停止時の主バッテリ2の自己放電量Q4を推測して、残
存容量Qをこの自己放電量Q4の分だけ減算補正するも
のである。自己放電量Q4は、主バッテリ2の放置時間
tB とバッテリの温度TB に依存するので、自己放電補
正手段11Dでは、タイマ15から放置時間t B を得る
とともに温度センサ14から適当な周期でバッテリの温
度TB を得ながら、自己放電量Q4を推定する。即ち、
単位時間当たりの自己放電量QQはこの温度TB の関数
として例えばQQ=f(TB )として表すことができ、
この値QQ=f(TB )を放置時間tB の間だけ時間積
分することで自己放電量Q4を求めることができる。こ
のようにして求めた自己放電量Q4の分だけ残存容量Q
を減算補正することで、自己放電量に応じて減少してい
く残存容量Qを推定できる。
る)から現時点(例えば時点t1 とする)までの定積
分、充電終了後ならば、充電開始時点(時点0とする)
から終了時点(例えば時点t2 とする)までの定積分と
なる。自己放電補正手段11Dでは、電気自動車の運転
停止時の主バッテリ2の自己放電量Q4を推測して、残
存容量Qをこの自己放電量Q4の分だけ減算補正するも
のである。自己放電量Q4は、主バッテリ2の放置時間
tB とバッテリの温度TB に依存するので、自己放電補
正手段11Dでは、タイマ15から放置時間t B を得る
とともに温度センサ14から適当な周期でバッテリの温
度TB を得ながら、自己放電量Q4を推定する。即ち、
単位時間当たりの自己放電量QQはこの温度TB の関数
として例えばQQ=f(TB )として表すことができ、
この値QQ=f(TB )を放置時間tB の間だけ時間積
分することで自己放電量Q4を求めることができる。こ
のようにして求めた自己放電量Q4の分だけ残存容量Q
を減算補正することで、自己放電量に応じて減少してい
く残存容量Qを推定できる。
【0024】なお、上述の放電・充電補正手段11C及
び自己放電補正手段11Dでは、放電量や充電量を放電
時間や充電時間で積分することで、補正量を求めて補正
を行なうように説明しているが、実際の演算過程では、
演算周期に対応した補正量を加算又は減算して残存容量
Qを求める。つまり、モータ1への電力供給による放電
時には、放電電流i1 に対して演算周期に応じた重み付
けを与えた量q2を演算周期毎に減算することで残存容
量Qを求め、充電時には、充電電流i2 に対して演算周
期に応じた重み付けを与えた量q3を演算周期毎に加算
することで残存容量Qを求める。また、自己放電時に
は、演算周期毎に得られるバッテリの温度TB に対して
演算周期に応じた重み付けを与えた量q4を演算周期毎
に減算することで残存容量Qを求める。
び自己放電補正手段11Dでは、放電量や充電量を放電
時間や充電時間で積分することで、補正量を求めて補正
を行なうように説明しているが、実際の演算過程では、
演算周期に対応した補正量を加算又は減算して残存容量
Qを求める。つまり、モータ1への電力供給による放電
時には、放電電流i1 に対して演算周期に応じた重み付
けを与えた量q2を演算周期毎に減算することで残存容
量Qを求め、充電時には、充電電流i2 に対して演算周
期に応じた重み付けを与えた量q3を演算周期毎に加算
することで残存容量Qを求める。また、自己放電時に
は、演算周期毎に得られるバッテリの温度TB に対して
演算周期に応じた重み付けを与えた量q4を演算周期毎
に減算することで残存容量Qを求める。
【0025】このような残存容量Qの推定値の基礎とな
るのは、前述のように満充電時の容量Qmax である(即
ち、Q=Qmax )が、この満充電時の容量Qmax は、主
バッテリ2の劣化に応じて減少する。そこで、劣化補正
手段11Eが、このバッテリ劣化に対応して、満充電時
の容量Qmax を補正するようになっている。特に、この
バッテリの劣化は、図4に示すように、バッテリの温度
が高くなる程激しくなる。なお、図4における横軸は、
放充電サイクル数であり、放電後に満充電を行なうとこ
れを1サイクルとしている。そこで、この劣化補正手段
11Eでは、満充電検出手段11Aからの情報と温度セ
ンサ14からの情報とに基づいて、各放充電サイクル毎
に、バッテリの温度に応じてバッテリの劣化即ち満充電
時の容量Qmax の低下量(劣化補正量)q(T)を推測
して、前回の満充電時の容量Qmax からこの劣化補正量
q(T)を減算するようになっている。
るのは、前述のように満充電時の容量Qmax である(即
ち、Q=Qmax )が、この満充電時の容量Qmax は、主
バッテリ2の劣化に応じて減少する。そこで、劣化補正
手段11Eが、このバッテリ劣化に対応して、満充電時
の容量Qmax を補正するようになっている。特に、この
バッテリの劣化は、図4に示すように、バッテリの温度
が高くなる程激しくなる。なお、図4における横軸は、
放充電サイクル数であり、放電後に満充電を行なうとこ
れを1サイクルとしている。そこで、この劣化補正手段
11Eでは、満充電検出手段11Aからの情報と温度セ
ンサ14からの情報とに基づいて、各放充電サイクル毎
に、バッテリの温度に応じてバッテリの劣化即ち満充電
時の容量Qmax の低下量(劣化補正量)q(T)を推測
して、前回の満充電時の容量Qmax からこの劣化補正量
q(T)を減算するようになっている。
【0026】なお、この劣化補正は、バッテリの温度に
応じてバッテリの劣化即ち満充電時の容量Qmax が初期
の容量に対してどの程度の割合になっているかその率
(残存容量率)Qrを推測して、前回の満充電時の容量
Qmax に対してこの残存容量率Qrを乗算して、バッテ
リの劣化に応じて満充電時の容量Qmax を補正するよう
にしてもよい。
応じてバッテリの劣化即ち満充電時の容量Qmax が初期
の容量に対してどの程度の割合になっているかその率
(残存容量率)Qrを推測して、前回の満充電時の容量
Qmax に対してこの残存容量率Qrを乗算して、バッテ
リの劣化に応じて満充電時の容量Qmax を補正するよう
にしてもよい。
【0027】そして、このコントローラ11で推定され
た残存容量Qの値に応じた出力信号が、残存容量計の表
示部20及び発電コントローラ7に送られるようになっ
ている。発電コントローラ7では、推定された残存容量
Qが予め設定された下限値以下になったら、発電機6を
作動させるような指令信号を出力し、残存容量Qが予め
設定された上限値以上になったら、発電機6を停止させ
るような指令信号を出力するようになっている。
た残存容量Qの値に応じた出力信号が、残存容量計の表
示部20及び発電コントローラ7に送られるようになっ
ている。発電コントローラ7では、推定された残存容量
Qが予め設定された下限値以下になったら、発電機6を
作動させるような指令信号を出力し、残存容量Qが予め
設定された上限値以上になったら、発電機6を停止させ
るような指令信号を出力するようになっている。
【0028】残存容量計の表示部20は、例えば車室内
のコンビネーションメータに納められ、図1に示すよう
に、多数のセグメントのLED20Aからなり、バーグ
ラフ表示するようになっている。ここでは、LED20
Aのうち下部の数個のセグメントは赤色表示部になって
いて、これより上部のセグメントは緑色表示部になって
おり、最下部のセグメントから、容量の大きさに応じた
高さのセグメントまでが連続して点灯するようになって
いる。なお、この表示部20においては、残存容量の値
0のときにも最下部のセグメントのみを点灯表示させる
ように設定されており、残存容量が増大する毎に、1つ
ずつ上方のセグメントまで点灯するようになっている。
そして、容量が最大(100%)であれば全セグメント
が点灯し、逆に容量が減少するにしたがって、上方のセ
グメントから消灯していく。緑色表示部が点灯している
際には、走行可能であるが、容量が減少して赤色表示部
のみの点灯状態になったら、充電が必要となる。このよ
うに、ドライバはセグメントの表示高さを見ながら容量
を認識でき、且つ、セグメントの点灯色により、走行可
能か充電が必要かを判断できるようになっている。
のコンビネーションメータに納められ、図1に示すよう
に、多数のセグメントのLED20Aからなり、バーグ
ラフ表示するようになっている。ここでは、LED20
Aのうち下部の数個のセグメントは赤色表示部になって
いて、これより上部のセグメントは緑色表示部になって
おり、最下部のセグメントから、容量の大きさに応じた
高さのセグメントまでが連続して点灯するようになって
いる。なお、この表示部20においては、残存容量の値
0のときにも最下部のセグメントのみを点灯表示させる
ように設定されており、残存容量が増大する毎に、1つ
ずつ上方のセグメントまで点灯するようになっている。
そして、容量が最大(100%)であれば全セグメント
が点灯し、逆に容量が減少するにしたがって、上方のセ
グメントから消灯していく。緑色表示部が点灯している
際には、走行可能であるが、容量が減少して赤色表示部
のみの点灯状態になったら、充電が必要となる。このよ
うに、ドライバはセグメントの表示高さを見ながら容量
を認識でき、且つ、セグメントの点灯色により、走行可
能か充電が必要かを判断できるようになっている。
【0029】なお、この実施例の表示部20は、通常時
には単純に連続点灯して容量を表示するが、適当なセグ
メントを点滅させることで、種々の警告を発することが
できるようになっている。例えば、最上端のセグメント
と最下端のセグメントとを点滅表示することで、主バッ
テリが劣化してきていることを知らせたり、全セグメン
トを点滅表示することで、主バッテリ系統に故障が生じ
たことを知らせるようになっている。
には単純に連続点灯して容量を表示するが、適当なセグ
メントを点滅させることで、種々の警告を発することが
できるようになっている。例えば、最上端のセグメント
と最下端のセグメントとを点滅表示することで、主バッ
テリが劣化してきていることを知らせたり、全セグメン
トを点滅表示することで、主バッテリ系統に故障が生じ
たことを知らせるようになっている。
【0030】本発明の一実施例としての電気自動車用バ
ッテリ残存容量計は、上述のように構成されているの
で、例えは図3に示すような手順でバッテリの残存容量
が算出されて、表示される。つまり、図3に示すよう
に、まず残存容量及び各データをイニシャライズし、タ
イマ15もリセットされる(ステップS1)。このイニ
シャライズは、主バッテリを車両に設置して、車両の駆
動回路へ接続した時に行なわれる。即ち、コントローラ
11では、主バッテリ2を電源としているので、主バッ
テリ2を車両の駆動回路へ接続した時に起動する。そし
て、この起動時には、電池残存容量のデータがないの
で、起動時の残存容量の値としてまず0を設定する。
ッテリ残存容量計は、上述のように構成されているの
で、例えは図3に示すような手順でバッテリの残存容量
が算出されて、表示される。つまり、図3に示すよう
に、まず残存容量及び各データをイニシャライズし、タ
イマ15もリセットされる(ステップS1)。このイニ
シャライズは、主バッテリを車両に設置して、車両の駆
動回路へ接続した時に行なわれる。即ち、コントローラ
11では、主バッテリ2を電源としているので、主バッ
テリ2を車両の駆動回路へ接続した時に起動する。そし
て、この起動時には、電池残存容量のデータがないの
で、起動時の残存容量の値としてまず0を設定する。
【0031】そして、起動と同時に、主バッテリ2の開
放端子から主バッテリの開放端子電圧が測定され(ステ
ップS2)、コントローラ11では、この主バッテリ電
圧信号(開放端子電圧信号)に基づいて主バッテリ2の
残存容量を推測する(ステップS3)。コントローラ1
1では、このように推測された残存容量Qを初期値とし
て、ステップS4以下の動作を繰り返しながら、周期的
に残存容量を更新する。即ち、まず、電圧センサ13,
電流センサ12,温度センサ14により、周期的に、電
池端子電圧,充放電電流,電池温度を検出する(ステッ
プS4)。ついで、車両が作動スイッチ16がオンか否
かを判断する(ステップS5)。
放端子から主バッテリの開放端子電圧が測定され(ステ
ップS2)、コントローラ11では、この主バッテリ電
圧信号(開放端子電圧信号)に基づいて主バッテリ2の
残存容量を推測する(ステップS3)。コントローラ1
1では、このように推測された残存容量Qを初期値とし
て、ステップS4以下の動作を繰り返しながら、周期的
に残存容量を更新する。即ち、まず、電圧センサ13,
電流センサ12,温度センサ14により、周期的に、電
池端子電圧,充放電電流,電池温度を検出する(ステッ
プS4)。ついで、車両が作動スイッチ16がオンか否
かを判断する(ステップS5)。
【0032】作動スイッチ16がオンでなければ、モー
タ1は停止中であり、ステップS12に進んで、充電中
であるか否かが判断される。この場合の充電は一般には
外部充電器による充電である。充電中であれば、残存容
量Qに充電電流i2 から得られる充電電流量q1を加算
する(ステップS13)。
タ1は停止中であり、ステップS12に進んで、充電中
であるか否かが判断される。この場合の充電は一般には
外部充電器による充電である。充電中であれば、残存容
量Qに充電電流i2 から得られる充電電流量q1を加算
する(ステップS13)。
【0033】さらに、満充電検出手段11Aで満充電か
どうかを判断して(ステップS14)、満充電でなけれ
ば、ステップS13で設定した残存容量Qがこの制御周
期における残存容量Qとなる。満充電であれば、ステッ
プS15に進んで、サイクル劣化補正量q(T)をバッ
テリ温度に基づいて設定し、さらに、ステップS16
で、前回の満充電容量Qmax からこのサイクル劣化補正
量q(T)を減算して、今回の満充電容量Qmaxを得
る。そして、残存容量Qとして、この今回の満充電容量
Qmax を設定する(ステップS17)。
どうかを判断して(ステップS14)、満充電でなけれ
ば、ステップS13で設定した残存容量Qがこの制御周
期における残存容量Qとなる。満充電であれば、ステッ
プS15に進んで、サイクル劣化補正量q(T)をバッ
テリ温度に基づいて設定し、さらに、ステップS16
で、前回の満充電容量Qmax からこのサイクル劣化補正
量q(T)を減算して、今回の満充電容量Qmaxを得
る。そして、残存容量Qとして、この今回の満充電容量
Qmax を設定する(ステップS17)。
【0034】充電中でない場合には、自己放電量q4を
推定して、残存容量Qからこの自己放電量q4を減算す
ることで、自己放電補正を行なう。自己放電量q4の推
定は、温度センサ14で検出されたバッテリ温度Tとタ
イマ15でカウントされたバッテリ放置時間tとに基づ
いて行なわれる。一方、作動スイッチ16がオンであれ
ば、モータ1が作動中であり、ステップS6に進んで、
充電中であるか否かが判断される(ステップS6)。こ
の場合の充電は車載の発電機を通じた充電である。
推定して、残存容量Qからこの自己放電量q4を減算す
ることで、自己放電補正を行なう。自己放電量q4の推
定は、温度センサ14で検出されたバッテリ温度Tとタ
イマ15でカウントされたバッテリ放置時間tとに基づ
いて行なわれる。一方、作動スイッチ16がオンであれ
ば、モータ1が作動中であり、ステップS6に進んで、
充電中であるか否かが判断される(ステップS6)。こ
の場合の充電は車載の発電機を通じた充電である。
【0035】充電中であれば、残存容量Qに充電電流i
2 から得られる充電電流量q3を加算する(ステップS
7)。さらに、満充電検出手段11Aで満充電かどうか
を判断して(ステップS8)、満充電でなければ、ステ
ップS6で設定した残存容量Qをこの制御周期における
残存容量Qとして、対応する信号を発電コントローラ7
へ出力し(ステップS20)、表示部20にバーグラフ
表示用信号を出力する(ステップS21)。
2 から得られる充電電流量q3を加算する(ステップS
7)。さらに、満充電検出手段11Aで満充電かどうか
を判断して(ステップS8)、満充電でなければ、ステ
ップS6で設定した残存容量Qをこの制御周期における
残存容量Qとして、対応する信号を発電コントローラ7
へ出力し(ステップS20)、表示部20にバーグラフ
表示用信号を出力する(ステップS21)。
【0036】また、満充電であれば、ステップS8から
ステップS9に進んで、サイクル劣化補正量q(T)を
バッテリ温度に基づいて設定し、さらに、ステップS1
0で、前回の満充電容量Qmax からこのサイクル劣化補
正量q(T)を減算して、今回の満充電容量Qmax を得
る。そして、残存容量Qとして、この今回の満充電容量
Qmax を設定する(ステップS11)。そして、この残
存容量Qに対応する信号を発電コントローラ7へ出力し
(ステップS20)、表示部20にバーグラフ表示用信
号を出力する(ステップS21)。
ステップS9に進んで、サイクル劣化補正量q(T)を
バッテリ温度に基づいて設定し、さらに、ステップS1
0で、前回の満充電容量Qmax からこのサイクル劣化補
正量q(T)を減算して、今回の満充電容量Qmax を得
る。そして、残存容量Qとして、この今回の満充電容量
Qmax を設定する(ステップS11)。そして、この残
存容量Qに対応する信号を発電コントローラ7へ出力し
(ステップS20)、表示部20にバーグラフ表示用信
号を出力する(ステップS21)。
【0037】充電中でなければ、ステップS5からステ
ップS19へ進んで、モータ1の駆動で消費される放電
電流量q2を電流センサ12で検出された放電電流i1
から算出して、この残存容量Qに対応する信号を発電コ
ントローラ7へ出力し(ステップS20)、表示部20
にバーグラフ表示用信号を出力する(ステップS2
1)。
ップS19へ進んで、モータ1の駆動で消費される放電
電流量q2を電流センサ12で検出された放電電流i1
から算出して、この残存容量Qに対応する信号を発電コ
ントローラ7へ出力し(ステップS20)、表示部20
にバーグラフ表示用信号を出力する(ステップS2
1)。
【0038】このようにして、特に、バッテリのサイク
ル劣化をバッテリ温度に応じて、適切に推定することが
できるので、ベースとなる満充電時の残存容量Qを適切
な値に設定でき、主バッテリ2の残存容量Qを常に精度
良く求めることができる。これにより、主バッテリ2の
残存容量Qを適切に表示でき、ドライバにとっては表示
された残存容量Qに基づいて、車両の走行を行なえるか
や充電を行なうべきかを適切に判断することができる。
また、この実施例のように発電機搭載のシリーズ式ハイ
ブリッド車にあっては、発電機の作動や停止を適切に制
御できるようになる。
ル劣化をバッテリ温度に応じて、適切に推定することが
できるので、ベースとなる満充電時の残存容量Qを適切
な値に設定でき、主バッテリ2の残存容量Qを常に精度
良く求めることができる。これにより、主バッテリ2の
残存容量Qを適切に表示でき、ドライバにとっては表示
された残存容量Qに基づいて、車両の走行を行なえるか
や充電を行なうべきかを適切に判断することができる。
また、この実施例のように発電機搭載のシリーズ式ハイ
ブリッド車にあっては、発電機の作動や停止を適切に制
御できるようになる。
【0039】なお、この実施例では主バッテリとしてニ
ッケル・カドミウム電池を用いているが、本電気自動車
用バッテリ残存容量計を適用しうるバッテリはこれに限
るものでない。一般にサイクル劣化が温度により異なる
ようなバッテリに本バッテリ残存容量計を採用すること
で、本実施例と同様に残存容量を精度良く求めることが
できる効果がある。
ッケル・カドミウム電池を用いているが、本電気自動車
用バッテリ残存容量計を適用しうるバッテリはこれに限
るものでない。一般にサイクル劣化が温度により異なる
ようなバッテリに本バッテリ残存容量計を採用すること
で、本実施例と同様に残存容量を精度良く求めることが
できる効果がある。
【0040】
【発明の効果】以上詳述したように、請求項1記載の本
発明の電気自動車用バッテリ残存容量計によれば、電気
自動車用バッテリの残存容量を検出する電気自動車用バ
ッテリ残存容量計において、該バッテリが満充電状態に
なったか否かを検出する満充電検出手段と、該満充電検
出手段で満充電が検出されると、該残存容量を満充電時
容量に設定する残存容量設定手段と、該残存容量設定手
段で設定された残存容量に対して、該バッテリの放電・
充電電流を積算しながら該残存容量を補正する放電・充
電補正手段と、該残存容量設定手段における満充電時容
量を、該バッテリの充電回数と該充電時の温度とに応じ
た劣化補正量で補正する劣化補正手段が設けられるとい
う構成により、バッテリの残存容量を常に精度良く推定
することができ、ドライバがバッテリの残存容量を確実
に把握できるようになる。また、発電機搭載のシリーズ
式ハイブリッド車にあっては、発電機の作動や停止を適
切に制御できるようになる。
発明の電気自動車用バッテリ残存容量計によれば、電気
自動車用バッテリの残存容量を検出する電気自動車用バ
ッテリ残存容量計において、該バッテリが満充電状態に
なったか否かを検出する満充電検出手段と、該満充電検
出手段で満充電が検出されると、該残存容量を満充電時
容量に設定する残存容量設定手段と、該残存容量設定手
段で設定された残存容量に対して、該バッテリの放電・
充電電流を積算しながら該残存容量を補正する放電・充
電補正手段と、該残存容量設定手段における満充電時容
量を、該バッテリの充電回数と該充電時の温度とに応じ
た劣化補正量で補正する劣化補正手段が設けられるとい
う構成により、バッテリの残存容量を常に精度良く推定
することができ、ドライバがバッテリの残存容量を確実
に把握できるようになる。また、発電機搭載のシリーズ
式ハイブリッド車にあっては、発電機の作動や停止を適
切に制御できるようになる。
【0041】また、請求2記載の本発明の電気自動車用
バッテリ残存容量計によれば、請求項1記載の構成にお
いて、該残存容量設定手段が、該残存容量の初期値を、
該バッテリの端子電圧に基づいて設定するという構成に
より、バッテリを設置した当初から残存容量を適切に求
めることができる。また、請求3記載の本発明の電気自
動車用バッテリ残存容量計によれば、請求項1又は2記
載の構成において、該電気自動車の運転停止時の該バッ
テリの自己放電量を、バッテリ放置時間と、該バッテリ
放置時の温度とから予測し、該自己放電量で該残存容量
を補正する自己放電補正手段が設けられるという構成に
より、バッテリの残存容量をより精度良く推定すること
ができる。
バッテリ残存容量計によれば、請求項1記載の構成にお
いて、該残存容量設定手段が、該残存容量の初期値を、
該バッテリの端子電圧に基づいて設定するという構成に
より、バッテリを設置した当初から残存容量を適切に求
めることができる。また、請求3記載の本発明の電気自
動車用バッテリ残存容量計によれば、請求項1又は2記
載の構成において、該電気自動車の運転停止時の該バッ
テリの自己放電量を、バッテリ放置時間と、該バッテリ
放置時の温度とから予測し、該自己放電量で該残存容量
を補正する自己放電補正手段が設けられるという構成に
より、バッテリの残存容量をより精度良く推定すること
ができる。
【図1】本発明の一実施例としての電気自動車用バッテ
リ残存容量計をそなえた電気自動車用バッテリ(主バッ
テリ)の系統を示す模式的な構成図である。
リ残存容量計をそなえた電気自動車用バッテリ(主バッ
テリ)の系統を示す模式的な構成図である。
【図2】本発明の一実施例としての電気自動車用バッテ
リ残存容量計の機能構成を示す模式的なブロック図であ
る。
リ残存容量計の機能構成を示す模式的なブロック図であ
る。
【図3】本発明の一実施例としての電気自動車用バッテ
リ残存容量計における残存容量の算出過程を示すフロー
チャートである。
リ残存容量計における残存容量の算出過程を示すフロー
チャートである。
【図4】バッテリの充電・放電のサイクル数とに対する
満充電時の容量劣化をバッテリの温度毎に示すグラフで
ある。
満充電時の容量劣化をバッテリの温度毎に示すグラフで
ある。
1 駆動用モータ 2 電気自動車用バッテリ(主バッテリ) 3 電動機回転検出器 4 モータコントローラ 6 発電機又は充電器(充電手段) 7 発電コントローラ 8 アクセラレータ 9 アクセルペダル 10 電気自動車用バッテリ残存容量計 11 コントローラ 11A 満充電検出手段 11B 残存容量設定手段 11C 放電・充電補正手段 11D 自己放電補正手段 11E 劣化補正手段 12 電流センサ 13 電圧センサ 14 温度センサ 15 タイマ 20 表示部
フロントページの続き (72)発明者 古賀 久光 東京都港区芝五丁目33番8号 三菱自動車 工業株式会社内 (72)発明者 加藤 正朗 東京都港区芝五丁目33番8号 三菱自動車 工業株式会社内 (72)発明者 古川 信也 東京都港区芝五丁目33番8号 三菱自動車 工業株式会社内
Claims (3)
- 【請求項1】 電気自動車用バッテリの残存容量を検出
する電気自動車用バッテリ残存容量計において、 該バッテリが満充電状態になったか否かを検出する満充
電検出手段と、 該満充電検出手段で満充電が検出されると、該残存容量
を満充電時容量に設定する残存容量設定手段と、 該残存容量設定手段で設定された残存容量に対して、該
バッテリの放電・充電電流を積算しながら該残存容量を
補正する放電・充電補正手段とをそなえ、 該残存容量設定手段における該満充電時容量を、該バッ
テリの充電回数と該充電時の温度とに応じた劣化補正量
で補正する劣化補正手段が設けられていることを特徴と
する、電気自動車用バッテリ残存容量計。 - 【請求項2】 該残存容量設定手段が、該残存容量の初
期値を、該バッテリの端子電圧に基づいて設定すること
を特徴とする、請求項1記載の電気自動車用バッテリ残
存容量計。 - 【請求項3】 該電気自動車の運転停止時の該バッテリ
の自己放電量を、バッテリ放置時間と、該バッテリ放置
時の温度とから予測し、該自己放電量で該残存容量を補
正する自己放電補正手段が設けられていることを特徴と
する、請求項1又は2記載の電気自動車用バッテリ残存
容量計。
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