(57)【要約】  組電池制御部１５０には、単電池１１１のＳＯＣとＯＣＶとの関係を表す相関曲線上の２点を、それら２点における曲線の傾きの差が最小となるように選択する充電状態傾き判定部と、単電池１１１で選択された２点における開放電圧を充電停止電圧としてそれぞれ設定する充電停止電圧決定部とが設けられている。組電池制御部１５０は、充電中に、単電池管理部１２０で検出される電圧が充電停止電圧の各々と等しくなった時、充電をそれぞれ一時停止し、各一時停止毎に、該一時停止時における各単電池１１１のＳＯＣを相関曲線を用いてそれぞれ求める。そして、それら２つのＳＯＣの差分ΔＳＯＣを算出し、１回目の一時停止から２回目の一時停止までの積算容量値に基づくＳＯＣ変化、および、算出した差分ΔＳＯＣに基づいて、演算によるＳＯＣを補正する。
2012140776.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池の電圧を検出する電圧検出部と、
前記二次電池の電流を検出する電流検出部と、
前記電流検出部で検出される電流を積算して得られる積算容量値と前記二次電池の満充電容量値とに基づいて、前記二次電池のＳＯＣを演算する充電状態演算部と、
前記二次電池のＳＯＣと開放電圧との関係を表す相関曲線上の２点を、前記２点における曲線の傾きの差が最小となるように選択する選択部と、
前記選択部で選択された２点における開放電圧を充電一時停止電圧としてそれぞれ設定する充電停止電圧設定部と、
前記二次電池の充電中に、前記電圧検出部で検出される電圧が前記充電一時停止電圧の各々と等しくなった時、充電をそれぞれ一時停止する充電制御部と、
前記充電制御部による一時停止毎に、該一時停止時における前記電圧検出部の電圧検出値と前記相関曲線とに基づいてＳＯＣをそれぞれ求め、それら２つのＳＯＣの差分を算出する充電状態変化算出部と、
１回目の前記一時停止から２回目の前記一時停止までの前記積算容量値に基づくＳＯＣ変化、および、前記充電状態変化算出部で算出した差分に基づいて、前記充電状態演算部で演算されるＳＯＣを補正する補正部と、を備えた充電制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の充電制御装置において、
前記充電停止電圧設定部は、前記選択部により選択された２点の一方が充電開始点であった場合、他方の点のみに関して、該点における開放電圧を前記充電一時停止電圧として設定し、
前記充電状態変化算出部は、前記充電制御部による一時停止時に前記電圧検出部により検出される電圧と前記相関曲線とに基づくＳＯＣと、充電開始前に前記電圧検出部により検出される電圧と前記相関曲線とに基づくＳＯＣとをそれぞれ求めて、それら２つのＳＯＣの差分を算出し、
前記補正部は、充電開始から前記一時停止までの前記積算容量値に基づくＳＯＣ変化、および、前記充電状態変化算出部で算出した差分に基づいて、前記充電状態演算部で演算されるＳＯＣを補正する、充電制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の充電制御装置において、
前記充電停止電圧設定部は、前記選択部により選択された２点の一方が充電終了点であった場合、他方の点のみに関して、該点における開放電圧を前記充電一時停止電圧として設定し、
前記充電状態変化算出部は、前記充電制御部による一時停止時に前記電圧検出部により検出される電圧と前記相関曲線とに基づくＳＯＣと、充電終了後に前記電圧検出部により検出される電圧と前記相関曲線とに基づくＳＯＣとをそれぞれ求めて、それら２つのＳＯＣの差分を算出し、
前記補正部は、前記一時停止から充電終了までの前記積算容量値に基づくＳＯＣ変化、および、前記充電状態変化算出部で算出した差分に基づいて、前記充電状態演算部で演算されるＳＯＣを補正する、充電制御装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の充電制御装置において、
前記二次電池の温度を検出する温度検出部と、
前記一時停止から前記電圧検出部による電圧検出が行われるまでの休止時間を、少なくとも前記１点における充電状態および前記一次停止時の前記二次電池の温度に基づいて設定する休止時間設定部と、を備えた充電制御装置。
【請求項５】
請求項１または３に記載の充電制御装置において、
前記二次電池の温度を検出する温度検出部と、
前記二次電池の分極特性情報が予め記憶された記憶部と、
前記一時停止および前記充電終了から前記電圧検出部による電圧検出が行われるまでの各休止時間を、少なくとも前記一時停止および前記充電終了の時点におけるＳＯＣと前記時点の前記二次電池の温度と前記分極特性情報とに基づいて、前記一時停止および前記充電終了において前記電圧検出部により検出される電圧の分極誤差が同一となるように設定する休止時間設定部と、を備えた充電制御装置。
【請求項６】
二次電池が複数個直列に接続された二次電池群の、各二次電池の電圧をそれぞれ検出する電圧検出部と、
前記二次電池群を流れる電流を検出する電流検出部と、
前記二次電池に並列に接続されたバイパス抵抗およびバイパススイッチを、前記二次電池群の二次電池毎に有する放電回路と、
前記電流検出部で検出される電流を積算して得られる積算容量値と前記二次電池の満充電容量値とに基づいて、前記各二次電池のＳＯＣを演算する充電状態演算部と、
二次電池のＳＯＣと開放電圧との関係を表す相関曲線上の１点を、該１点における曲線の傾きと前記相関曲線上の充電開始点における曲線の傾きとの差が最小となるように選択する処理を、前記複数の二次電池のそれぞれに対して行う選択部と、
前記複数の二次電池に対して選択された前記１点における開放電圧を、対応する二次電池の充電一時停止電圧としてそれぞれ設定する充電停止電圧設定部と、
前記二次電池の充電中に、前記電圧検出部で検出される電圧が前記複数の充電一時停止電圧の内の最も高い充電一時停止電圧と等しくなった時、充電を一時停止する充電制御部と、
前記最も高い充電一時停止電圧が設定された二次電池を除く他の二次電池を、電池電圧が各々の二次電池に対して設定された充電一時停止電圧となるまで、前記放電回路により放電させる放電制御部と、
前記充電制御部による一時停止時および前記放電の終了時に前記電圧検出部により検出される電圧と前記相関曲線とに基づくＳＯＣと、充電開始前に前記電圧検出部により検出される電圧と前記相関曲線とに基づくＳＯＣとをそれぞれ求めて、それら２つのＳＯＣの差分を前記複数の二次電池毎に算出する充電状態変化算出部と、
充電開始から前記一時停止または放電終了までの前記積算容量値に基づくＳＯＣ変化、および、前記充電状態変化算出部で算出した差分に基づいて、前記充電状態演算部で演算されるＳＯＣを前記複数の二次電池毎に補正する補正部と、を備えた充電制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池の充電制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車(EV)やプラグインハイブリッド自動車(PHEV)、ハイブリッド自動車(HEV)に搭載する電池システムには、電池システムを構成する電池を安全に使用し、かつ電池の性能を最大限に引き出すために、電池の電圧や温度、電流を検出し、これらに基づいて電池の充電状態(State of Charge：SOC)を演算する電池制御装置を備えている。電池のSOCを演算する方式には、電池を流れる電流値を積算し、積算した容量値と電池の満充電容量に基づいてSOCを演算する電流積算方式がある。【０００３】
しかし、上述した電流積算方式でSOCを演算した場合、検出した電流値や電池の満充電容量の値に含まれる誤差により、SOC演算結果に誤差が生じる。そこで、電池のSOCと開放電圧(Open Circuit Voltage：OCV)との相関関係を利用して、SOCの演算結果に生じる誤差を補正する方式が提案されている(例えば、特許文献１参照)。具体的には、検出した電流値に基づいて演算したSOCから求めたOCVと、検出した無負荷時の電圧（つまりOCV）を比較し、この比較結果に基づいて誤差の補正を行うものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】日本国特開２００２−３６９３９１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、電池のSOCとOCVとの相関関係は、一般に非線形であってSOCとOCVとが比例関係にあるわけではない。従って、電流積算方式によるSOCの演算結果から求めたOCVの値と、無負荷時に検出したOCVの値との差（すなわち誤差）が同じであっても、そのOCV差に対応するSOC差は、OCVのレベル（またはSOCのレベル）によって異なることになる。そのため、上述した従来の方法では、SOC演算結果に生じる誤差を正確に抽出することが出来ない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様によると、充電制御装置は、二次電池の電圧を検出する電圧検出部と、二次電池の電流を検出する電流検出部と、電流検出部で検出される電流を積算して得られる積算容量値と二次電池の満充電容量値とに基づいて、二次電池のＳＯＣを演算する充電状態演算部と、二次電池のＳＯＣと開放電圧との関係を表す相関曲線上の２点を、それら２点における曲線の傾きの差が最小となるように選択する選択部と、選択部で選択された２点における開放電圧を充電一時停止電圧としてそれぞれ設定する充電停止電圧設定部と、二次電池の充電中に、電圧検出部で検出される電圧が充電一時停止電圧の各々と等しくなった時、充電をそれぞれ一時停止する充電制御部と、充電制御部による一時停止毎に、該一時停止時における電圧検出部の電圧検出値と相関曲線とに基づくＳＯＣをそれぞれ求めて、それら２つのＳＯＣの差分を算出する充電状態変化算出部と、１回目の一時停止から２回目の前記一時停止までの積算容量値に基づくＳＯＣ変化、および、充電状態変化算出部で算出した差分に基づいて、充電状態演算部で演算されるＳＯＣを補正する補正部と、を備えている。
本発明の第２の態様によると、第１の態様の充電制御装置において、充電停止電圧設定部は、選択部により選択された２点の一方が充電開始点であった場合、他方の点のみに関して、該点における開放電圧を充電一時停止電圧として設定し、充電状態変化算出部は、充電制御部による一時停止時に電圧検出部により検出される電圧と相関曲線とに基づくＳＯＣと、充電開始前に電圧検出部により検出される電圧と相関曲線とに基づくＳＯＣとをそれぞれ求めて、それら２つのＳＯＣの差分を算出し、補正部は、充電開始から一時停止までの積算容量値に基づくＳＯＣ変化、および、充電状態変化算出部で算出した差分に基づいて、充電状態演算部で演算されるＳＯＣを補正するようにしたものである。
本発明の第３の態様によると、第１の態様の充電制御装置において、充電停止電圧設定部は、選択部により選択された２点の一方が充電終了点であった場合、他方の点のみに関して、該点における開放電圧を充電一時停止電圧として設定し、充電状態変化算出部は、充電制御部による一時停止時に電圧検出部により検出される電圧と相関曲線とに基づくＳＯＣと、充電終了後に電圧検出部により検出される電圧と相関曲線とに基づくＳＯＣとをそれぞれ求めて、それら２つのＳＯＣの差分を算出し、補正部は、一時停止から充電終了までの積算容量値に基づくＳＯＣ変化、および、充電状態変化算出部で算出した差分に基づいて、充電状態演算部で演算されるＳＯＣを補正するようにしたものである。
本発明の第４の態様によると、第１乃至３のいずれか一の態様に記載の充電制御装置において、二次電池の温度を検出する温度検出部と、一時停止から電圧検出部による電圧検出が行われるまでの休止時間を、少なくとも１点における充電状態および一次停止時の二次電池の温度に基づいて設定する休止時間設定部と、を備えたものである。
本発明の第５の態様によると、第１または３の態様に記載の充電制御装置において、二次電池の温度を検出する温度検出部と、二次電池の分極特性情報が予め記憶された記憶部と、一時停止および充電終了から電圧検出部による電圧検出が行われるまでの各休止時間を、少なくとも一時停止および充電終了の時点におけるＳＯＣと前記時点の二次電池の温度および分極特性情報に基づいて、一時停止および充電終了において電圧検出部により検出される電圧に含まれる分極誤差が同一となるように設定する休止時間設定部と、を備えたものである。
本発明の第６の態様によると、充電制御装置は、二次電池が複数個直列に接続された二次電池群の、各二次電池の電圧をそれぞれ検出する電圧検出部と、二次電池群を流れる電流を検出する電流検出部と、二次電池に並列に接続されたバイパス抵抗およびバイパススイッチを、二次電池群の二次電池毎に有する放電回路と、電流検出部で検出される電流を積算して得られる積算容量値と二次電池の満充電容量値とに基づいて、各二次電池のＳＯＣを演算する充電状態演算部と、二次電池のＳＯＣと開放電圧との関係を表す相関曲線上の１点を、その１点における曲線の傾きと相関曲線上の充電開始点における曲線の傾きとの差が最小となるように選択する処理を、複数の二次電池のそれぞれに対して行う選択部と、複数の二次電池に対して選択された前記１点における開放電圧を、対応する二次電池の充電一時停止電圧としてそれぞれ設定する充電停止電圧設定部と、二次電池の充電中に、電圧検出部で検出される電圧が複数の充電一時停止電圧の内の最も高い充電一時停止電圧と等しくなった時、充電を一時停止する充電制御部と、最も高い充電一時停止電圧が設定された二次電池を除く他の二次電池を、電池電圧が各々の二次電池に対して設定された充電一時停止電圧となるまで、放電回路により放電させる放電制御部と、充電制御部による一時停止時および放電の終了時に電圧検出部により検出される電圧と相関曲線とに基づくＳＯＣと、充電開始前に電圧検出部により検出される電圧と相関曲線とに基づくＳＯＣとをそれぞれ求めて、それら２つのＳＯＣの差分を複数の二次電池毎に算出する充電状態変化算出部と、充電開始から一時停止または放電終了までの積算容量値に基づくＳＯＣ変化、および、充電状態変化算出部で算出した差分に基づいて、充電状態演算部で演算されるＳＯＣを複数の二次電池毎に補正する補正部と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、SOC演算における誤差をより低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】プラグインハイブリッド自動車の蓄電装置の構成例を示す図である。
【図２】組電池制御部１５０の構成を示す図である。
【図３】SOCとOCVとの相関関係を示す図である。
【図４】CCCV充電方式を説明する図である。
【図５】パルス充電方式を説明する図である。
【図６】電流値を積算してSOCを演算する方法を説明する図である。
【図７】SOC−OCV相関曲線およびdSOC/dOCVを示す図である。
【図８】電圧検出誤差と、その電圧検出誤差に対応して生じ得るSOC検出誤差との関係を示す図である。
【図９】SOCの差分を説明する図である。
【図１０】充電開始時のSOC（充電開始SOC）と充電停止時のSOC（充電停止SOC）との関係を示す図である。
【図１１】充電動作を説明するフローチャートである。
【図１２】充電制御を適用した場合の、実際の組電池電圧の変化を示す図である。
【図１３】SOC−OCV相関曲線上の２点の選び方を説明する図である。
【図１４】SOC−OCV相関曲線上の２点の選び方を説明する図である。
【図１５】SOC変化（ΔSOC）を検出する際に生じる誤差を説明する図である。
【図１６】満充電容量を演算した場合に生じる誤差を説明する図である。
【図１７】単電池制御部１２１ａ及び単電池制御部１２１ｂの構成を示す図である。
【図１８】第２の実施形態を説明する図である。
【図１９】第２の実施の形態における充電動作を示すフローチャートである。
【図２０】充電動作と放電動作とを説明する図である。
【図２１】単電池１１１−１、単電池１１１−２、単電池１１１−３の電圧変化を示す図である。
【図２２】放電回路による上記放電を利用した場合の充電動作を示すフローチャートである。
【図２３】第３の実施の形態における組電池制御部１５０の構成を示すブロック図である。
【図２４】充電停止後の電池電圧の変化の様子を示す図である。
【図２５】第３の実施の形態の充電動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図を参照して本発明を実施するための形態について説明する。なお、以下では、プラグインハイブリッド自動車(PHEV)の電源を構成する蓄電装置に対して本発明を適用した場合を例に説明するが、電気自動車(EV)などの乗用車や携帯電話を始めとした民生用機器等の電池システムにも適用することができる。
【００１０】
また、以下に説明する実施例では、電池システムを構成する電池にリチウムイオン電池を適用した場合を例に挙げて説明する。蓄電器としては、他にもニッケル水素電池や鉛電池などを用いることもできる。
【００１１】
−第１の実施形態−
本発明の第１実施例を図１から図１６に基づいて説明する。図１は、プラグインハイブリッド自動車の蓄電装置の構成例を示す図である。
【００１２】
まず、バッテリ１００の構成について説明する。バッテリ１００は、複数の単電池１１１から構成される組電池１１０と、単電池１１１の状態を監視する単電池管理部１２０と、バッテリ１００に流れる電流を検知する電流検知部１３０と、組電池１１０の総電圧を検知する電圧検知部１４０と、組電池１１０の制御を行う組電池制御部１５０と、を備えている。バッテリ１００はリレー３００を介してインバータ４００に接続され、リレー３１０を介して充電器４２０に接続されている。インバータ４００にはモータジェネレータ４１０が接続されており、組電池１１０のエネルギーによりモータジェネレータ４１０を駆動する。
【００１３】
組電池１１０は、電気エネルギーの蓄積及び放出（直流電力の充放電）が可能な複数の単電池１１１（リチウムイオン電池）を電気的に直列に接続して構成される。１つの単電池１１１は、出力電圧が３．０〜４．２Ｖ（平均出力電圧：３．６Ｖ）であり、以下では、単電池１１１の開放電圧OCV(Open Circuit Voltage)と充電状態SOC（State of Charge)との間に図３に示すような相関関係がある場合を例に挙げて説明するが、これ以外の電圧仕様のものでも構わない。
【００１４】
組電池１１０を構成する単電池１１１は、電池の状態の管理・制御を行う上で、所定の単位数にグループ分けが行われている。グループ分けされた単電池１１１は、電気的に直列に接続され、単電池群１１２を構成する。所定の単位数は、例えば１個、４個、６個・・・というような数で等区分とする場合もあれば、４個と６個とを組み合わせるような複合区分とする場合もある。本実施の形態では、説明を簡単にするために、組電池１１０は、４個の単電池１１１を電気的に直列に接続して単電池群１１２ａ及び１１２ｂを構成し、さらに単電池群１１２ａと単電池群１１２ｂとを電気的に直列に接続し、合計８個の単電池１１１を備えるものとした。
【００１５】
単電池管理部１２０は、組電池１１０を構成する単電池１１１の状態を監視する。単電池管理部１２０は複数の単電池制御部１２１ａ、１２１ｂから構成されており、単電池制御部１２１ａは単電池群１１２ａに割り当てられ、単電池制御部１２１ｂは単電池群１１２ｂに割り当てられている。各単電池制御部１２１ａ、１２１ｂは、各々が割り当てられている単電池群１１２ａ，１１２ｂからの電力を受けて動作し、各単電池制御部１２１ａ、１２１ｂを構成する各単電池１１１の状態を監視及び制御する。
【００１６】
組電池制御部１５０には、単電池管理部１２０から送信される単電池１１１の電池電圧や温度、電流検知部１３０から送信される電流値、電圧検知部１４０から送信される組電池１１０の総電圧値が、それぞれ入力される。組電池制御部１５０は、入力された情報をもとに組電池１１０の状態検知などを行う。また、組電池制御手段１５０で行われる処理の結果は、単電池管理部１２０や車両制御部２００に送信される。
【００１７】
車両制御部２００は、組電池制御部１５０からの情報に基づいてインバータ４００及び充電器４２０の制御を行う。車両走行中にはバッテリ１００はインバータ４００と接続され、組電池１１０が蓄えているエネルギーをもとに、モータジェネレータ４１０が駆動される。充電器４２０で充電を行う場合には、バッテリ１００がリレー３１０を介して充電器４２０と接続され、組電池制御部１５０からの充電終了電圧や充電電流の情報をもとに充電器４２０を制御し、外部電源によるバッテリ１００の充電が行われる。なお、詳細は後述するが、本発明では、車両制御部２００は、組電池制御部１５０が決定した充電停止電圧をもとに、充電器４２０による充電を一時停止させ、その後、再充電を行うように充電器４２０を制御する。
【００１８】
充電器４２０は、車両制御部２００から送信される情報をもとに、バッテリ１００の充電を行う。充電方式には、図４に示すようなCCCV充電（Constant-Current Constant-Voltage：定電流―定電圧充電）や図５に示すようなパルス充電方式が挙げられる。図４に示すCCCV充電方式は、充電開始から定電流モードで充電を行い、充電の目標とする電圧に到達したならば定電圧モードで充電を行う。また、図５のパルス充電では、ある所定の時間毎にパルス電流を入力し、充電の目標とする電圧まで充電を行う。
【００１９】
組電池制御部１５０と単電池管理部１２０は、フォトカプラのような絶縁素子１７０を介して、信号通信手段１６０により信号の送受信を行う。絶縁素子１７０を設けるのは、組電池制御部１５０と単電池管理部１２０とで、動作電源が異なるためである。すなわち、単電池管理部１２０は、組電池１１０からの電力で動作するのに対して、組電池制御部１５０は、不図示の車載補機用のバッテリ（例えば１４Ｖ系バッテリ）を電源として用いている。絶縁素子１７０は、単電池管理部１２０を構成する回路基板に実装しても良いし、組電池制御部１５０を構成する回路基板に実装しても良い。なお、システム構成によっては、絶縁素子１７０を省略することも可能である。
【００２０】
上述した単電池制御部１２１ａ，１２１ｂは、それぞれが監視する単電池群１１２ａ，１１２ｂの電位の高い順に従って直列に接続されている。組電池制御部１５０が送信した信号は、信号通信手段１６０および絶縁素子１７０を介して単電池制御部１２１ａに入力される。単電池制御部１２１ａの出力と単電池制御部１２１ｂの入力との間にも、同様に信号通信手段１６０が設けられ、信号通信手段１６０により信号の伝送が行われる。
【００２１】
尚、本実施形態では、単電池制御部１２１ａと単電池制御部１２１ｂとの間には絶縁素子１７０が設けられていないが、絶縁素子１７０を設けるようにしても良い。単電池制御部１２１ｂの出力は、絶縁素子１７０および信号通信手段１６０を介して、組電池制御部１５０の入力に伝送される。このように、組電池制御部１５０と単電池制御部１２１ａ，１２１ｂとは、信号通信手段１６０によりループ状に接続されている。このループ接続は、デイジーチェーン接続あるいは数珠繋ぎ接続もしくは芋づる式接続と呼ばれる。
【００２２】
組電池制御部１５０の構成について図２に基づいて説明する。組電池制御部１５０は、電池状態検知部１５１と充電状態傾き判定部１５２及び充電停止電圧決定部１５３を備えている。
【００２３】
電池状態検知部１５１には、単電池管理部１２０から出力される単電池１１１の電池電圧や温度の計測値、単電池１１１が過充電もしくは過放電であるかの診断結果や単電池管理部１２０に通信エラーなどが発生した場合に出力される異常信号、電流検知部１３０からの電流値、電圧検出部１４０から出力される組電池１１０の総電圧値、上位の制御装置である車両制御部２００から出力された信号などが入力される。電池状態検知部１５１は、入力された情報と、予め記憶されている単電池１１１の内部抵抗やSOCとOCVとの関係に基づいて、単電池１１１のＳＯＣ演算や電圧均等化制御を行うための演算、充放電量を制御するための演算などを実行する。そして、演算結果やこれに基づく指令を、単電池管理部１２０や車両制御部２００に出力する。
【００２４】
充電状態傾き判定部１５２は、後述するように、充電器４２０による充電が開始される前のSOCに応じたOCVの傾きを判定し、判定されたOCVに応じて、充電器４２０による充電を一時停止させるSOCを推定する。充電停止電圧決定部１５３は、充電状態傾き判定部１５２で推定されたSOCに基づいて、充電を一時停止させる充電停止電圧を決定する。
【００２５】
続いて、図２に示した電池状態検知部１５１、充電状態傾き判定部１５２、充電停止電圧決定部１５３の動作について説明する。
【００２６】
まず、電池状態検知部１５１でのSOC演算方法について説明する。単電池１１１のSOCは、次式（１）に示すように、組電池１１０に流れる電流値を積算することで演算する。式（１）において、SOC0は充放電開始時のSOCであり、充放電開始時に検出されたOCVとSOC−OCV相関関係（図３参照）に基づいて決定される。ここで、開始時のSOCとは、充放電を開始する直前の充放電が停止されているときのOCVに基づくSOCのことである。Icは充電電流[A]、Idは放電電流[Ａ]、Ｑmaxは単電池１１１の満充電容量[Ah]、ηは充電効率、∫は積分記号である。
SOC = SOC0 + (∫Ic×ηdt - ∫Id dt)/Ｑmax × 100 [%]     …（１）
【００２７】
図６（ａ）は図１の電流検知部１３０で検出される電流値の変化を示しており、縦軸は電流値で横軸は時間である。図６（ａ）では、充電の場合の電流値をプラスとし、放電の場合の電流値をマイナスとしている。また、図６（ｂ）は、充放電に伴うSOCの変化を示したものである。黒丸印は充放電開始時点を示しており、この時点から電流積分を開始する。
【００２８】
電流積算方式によるSOC演算において生じる誤差には、式（１）における、SOC0検出時の誤差や、満充電容量Ｑmaxの誤差、電流検知部１３０に起因する誤差（ゲイン誤差やオフセット誤差の影響）がある。SOC0検出時の誤差は、OCVとSOC−OCV相関関係（図３）とからSOCを推定する際において、単電池管理部１２０若しくは電圧検知部１４０の測定値に含まれる電圧計測誤差により生じる。式（１）の第２項には、Ｑmaxの誤差と、電流積算にかかわる誤差（電流検知部１３０の有するゲイン誤差やオフセット誤差の影響）とが含まれる。そして、式（１）の第２項において生じ得る誤差は、SOCの変化量や充放電時間（積分時間）に応じて変化する。そのため、SOCの変化量が大きい程、若しくは積分時間が長い程、SOCの検出誤差は大きくなる。
【００２９】
充電状態傾き判定部１５２について、図７〜１０を参照して説明する。図７において、曲線Ｌ１は単電池１１１のSOC−OCV相関関係（相関曲線）を示している。曲線Ｌ２は、SOC−OCV相関曲線Ｌ１における各SOCでの傾きの逆数、すなわち、SOCの変化量dSOCと電圧の変化量dOCVとの比であるdSOC/dOCVを表している。図７から分かるように、SOCが低い領域および満充電状態に近い領域ではdSOC/dOCVは小さく、それらの間の領域ではdSOC/dOCVは大きくなっている。
【００３０】
また、図８は、検出された電池電圧（OCV）に含まれる電圧検出誤差と、その電圧検出誤差に対応して生じ得るSOC検出誤差との関係を示したものである。図８に示すように、曲線Ｌ１のdSOC/dOCVが小さい範囲では、電圧検出誤差によるSOC検出誤差は小さいが、逆に、dSOC/dOCVが大きい範囲では電圧検出誤差によるSOC検出誤差は大きい。
【００３１】
しかし、図９に示すように、dSOC/dOCVが等しい範囲では、電圧検出時の検出誤差が等しければ、検出電圧（OCV）からSOCを推定した際のSOCに含まれる誤差は等しくなる。縦軸の白丸は誤差が無い場合の検出電圧であり、横軸の白丸は検出電圧に誤差が含まれていない場合のSOCである。実際には検出誤差に相当する誤差が推定されるSOCには含まれるが、推定された２つのSOCに含まれる誤差が等しい場合には、その２つのSOCの差分は誤差を含まないSOCの差分と等しくなる。すなわち、誤差の等しいSOC同士の差を取ることにより、SOCの変化（ΔSOC）を精度良く求めることが可能となる。
【００３２】
本実施の形態では、充電器４２０で組電池１１０を充電する際に、SOC−OCV相関曲線において傾きが等しい（すなわち、dSOC/dOCVが等しい）ところで充電を停止し、または、傾きの差が最小となるようなところで充電を停止し、そのときに得られるSOCの差を取ってSOCの変化ΔSOCを精度良く求めることで、例えば、そのΔSOCを用いて電流積算法によるSOC演算を精度良く行えるようにした。充電状態傾き判定部１５２では、傾きが等しくなるSOC、または傾きの差が最小となるSOCの判定が行われる。以下では、等しくなるSOCを判定する場合について説明する。
【００３３】
図１０は、充電開始時のSOC（充電開始SOC）と充電停止時のSOC（充電停止SOC）との関係を示す図である。充電開始SOCと充電停止SOCとの間の変化量（ΔSOC）を正確に求めるためには、充電開始時のdSOC/dOCVと充電停止時のdSOC/dOCVとが等しく（または、２つの差が小さく）なるようなSOCを充電停止SOCとして選択すれば良い。例えば、充電開始SOCがSOC1であった場合には、dSOC/dOCVがほぼ等しいSOC11を充電停止SOCに選択すれば良い。同様に、充電開始SOCがSOC2であった場合には図１０のSOC21を充電停止SOCに選択し、充電開始SOCがSOC3であった場合には図１０のSOC31を充電停止SOCに選択すれば良い。
【００３４】
充電状態傾き判定部１５２は、充電開始直前の無負荷時に取得された電圧（OCV）とSOC−OCV相関関係（図１０の曲線L１）とに基づいて、充電開始直前のSOC1を推定する。そして、このSOC1におけるdSOC/dOCVを図１０に示すdSOC/dOCV曲線Ｌ２に基づいて推定する。その後、推定したdSOC/dOCVと等しいdSOC/dOCVを有する点をdSOC/dOCV曲線Ｌ２から見つけ、その点のSOC11を充電停止時SOCに選択する。その後、選択したSOC（SOC11）を充電停止電圧決定部１５３に送信する。なお、SOCに応じたdSOC/dOCVの値については（すなわち、図１０の曲線Ｌ２で示すSOCとdSOC/dOCVとの相関関係）、予め組電池制御部１５０に設けられているEEPROMのような記憶手段に記憶しておいても良いし、SOCとOCVの関係を関数で近似し、これに基づいて、dSOC/dOCVを算出するようにしても良い。
【００３５】
充電停止電圧決定部１５３は、充電状態傾き判定部１５２により選択されたSOC11とSOC−OCV相関関係とに基づいて充電停止電圧（OCVt）を決定する。その後、充電器４２０による充電が開始され、組電池１１０の平均電圧（単電池１１１当たりの電圧）が上記決定された充電停止電圧OCVtに到達したら、充電器４２０を一時停止させる信号を車両制御部２００に送信する。車両制御部２００は、一時停止信号を受信したならば、充電器４２０による充電を一時停止させる。
【００３６】
なお、充電停止電圧OCVtの設定方法としては、上述した方法に加えて、OCVの値に単電池１１１の内部抵抗による電圧変化分を加算した値(OCV+I×R)に設定するようにしても良い。さらには、分極による電圧変化の分も考慮して充電停止電圧OCVtを決定するようにしても良い。
【００３７】
図１１は、充電開始から充電が終了されるまでの動作手順を説明するフローチャートである。図１１の動作について、図１０に示す相関関係および図１２に示す実際の組電池電圧の変化を参照しながら説明する。
【００３８】
まず、ステップＳ１００で、充電開始前の無負荷時における電圧（OCV）を電圧検知部１４０により検出して取得し、その電圧OCVと図１０に示すようなSOC−OCV相関関係とに基づいて、電圧OCVに対応するSOC1（充電開始時のSOC1）を推定する。ここでは、SOC1を例に説明する。ステップＳ１１０では、ステップＳ１００で推定されたSOC1に基づいて、充電状態傾き判定部１５２により、充電を一時停止させるSOC（充電停止電圧SOCt）を決定する。上述したように、SOC1と曲線Ｌ２とからSOC1におけるdSOC/dOCVを求め、そのdSOC/dOCVと等しいdSOC/dOCVを有する点を推定し、その点のSOC11を求める。このSOC11が充電停止電圧SOCtである。充電停止電圧SOCt（＝SOC11）は充電停止電圧決定手段１５３に送信される。
【００３９】
ステップＳ１２０では、充電停止電圧決定部１５３は、充電状態傾き判定手段１５２から送信された充電停止電圧SOCt（＝SOC11）とSOC−OCV相関関係（曲線Ｌ１）とに基づいて、充電停止電圧SOCtに対応する充電停止電圧（OCVt）を決定する。その後、ステップＳ１３０へ進み充電器４２０による充電を開始する。
【００４０】
ステップＳ１４０では、組電池１１０の平均電圧が充電停止電圧（OCVt）に到達したかどうかを判定する。充電停止電圧に到達したと判定するとステップＳ１５０に進んで充電を停止する。充電を停止すると、検出される電圧値は内部抵抗分だけ低下し、その後、分極分が徐々に低下する。充電停止後の電圧変化が落ち着く所定時間休止後、電圧（すなわち無負荷時の電圧OCV）を電圧検知部１４０で検出して取得し（図１２ではOCV'と記載）、図１０に示すSOC−OCV相関関係（曲線Ｌ１）に基づいて、OCV'に対応するSOC（図１２のSOC'）を推定する。
【００４１】
ステップＳ１６０では、充電器４２０による充電を再スタートして、充電が完了するまで充電を行う。ステップＳ１７０では、組電池１１０の充電が完了したかどうかを判定し、充電が完了していない場合は、充電を続行する。充電が完了していれば、充電器４２０による充電を停止する。
【００４２】
図１１、１２では図４に示すCCCV充電を例に説明を行ったが、図５に示すようなパルス充電による充電制御方法でも、図１１に示すフローチャートと同様の制御を行うことで、充電開始時から充電を一時停止するまでのSOC変化（＝ΔSOC）を精度良く検出することが可能である。なお、充電を一時停止させた後の休止時間は、電池の分極特性に基づいて決定される。具体的には、SOCや温度に応じた休止時間を予め測定により計測しておき、計測した結果に基づいて決定する。
【００４３】
図１１，１２に示した例では、SOC変化量（＝ΔSOC）を検出するための２点（SOC−OCV相関曲線上の２点）のSOCを、充電開始前のSOCと充電一時停止後のSOCとしたが、この２点に限定されるものではない。例えば、充電開始時のdSOC/dOCVと等しい傾きが曲線Ｌ２の充電開始以降になかった場合には、図１３のように、充電終了時のSOCを上記２点の内の一方に採用する。そして、他の１点は充電終了時のdSOC/dOCVと等しいdSOC/dOCVを有する点とし、その点のSOCに対応するOCVを充電停止電圧OCVtとする。
【００４４】
また、図１３に示すように行っても、充電終了時と同じdSOC/dOCVを有する点が見つからなかった場合には、図１４に示すような２点を採用しても良い。この場合、充電開始と充電終了との間からdSOC/dOCVが等しい２点を選び、それぞれのOCVを充電停止電圧とする。そのため、充電開始から充電終了までに一時的な充電停止を２回行うことになり、それぞれで得られたSOCを用いてSOC変化（＝ΔSOC）を算出する。
【００４５】
図１５（ａ）は、SOC−OCV相関関係と各SOCにおけるdSOC/dOCVを示した図である。図１５（ｂ）は、図１５（ａ）のような関係がある場合に、充電開始時のSOCを２０％、４０％、６０％と変化させ、充電開始時のdSOC/dOCVの値を基準として充電開始後のdSOC/dOCVの値がどのように変化するかを示した図である。横軸は充電開始からのSOC変化（ΔSOC）を表し、縦軸はΔSOCだけ変化したときのdSOC/dOCVの値と充電開始SOCのdSOC/dOCVとの差を表す。dSOC/dOCVの差が最も小さくなる時点で充電を一時停止すれば良い。SOC変化ΔSOCの検出誤差はdSOC/dOCVの差に比例するので、ΔSOC検出誤差を図示すると図１５（ｃ）のように、図１５（ｂ）と同様な傾向を有する図となる。
【００４６】
さらに、図１６（ａ）は、ΔSOCの真値に対するΔSOC誤差の割合を示す図である。この場合には、ΔSOC誤差をΔSOCの真値で割っているので、誤差の割合はΔSOCが大きくなるにつ入れて小さくなる傾向にあるが、充電開始時のSOCが４０％の場合には、ΔSOC＝３０％付近が最も小さくなっている。これは、図１５（ｂ）の３０％付近で値が小さくなっていることに対応している。
【００４７】
本実施の形態では、上述したようにSOC変化ΔSOCを非常に小さな誤差で精度良く求めることができる。そして、そのΔSOCを利用して、式（１）の電流積算方式で算出されるSOCの算出精度の向上を図ることができる。例えば、ΔSOCを用いて電池の満充電容量Ｑmaxを精度良く求めることができる。
【００４８】
電池の満充電容量Ｑmaxは、SOCの変化量（ΔSOC）と、その間に変化した電気量∫Idtとを用いて式（２）のように算出することができる。ここで用いるΔSOCは上述した２点間のSOC差であり、∫Idtは２点間の間に充電された電気量である。そのため、電気量∫Idtが精度良く検出されていれば、式（２）により満充電容量Ｑmaxを精度良く算出することができる。
Ｑmax＝（∫Idt/ΔSOC）× 100                    …（２）
【００４９】
図１６（ｂ）は、図１５（ｂ）に示す結果と式（２）とに基づいて算出された満充電容量Ｑmaxを示したものである。図１６（ａ）に示したように、ΔSOC中に含まれる誤差は、ΔSOCが大きくなればなるほど小さくなる傾向が見られるので、満充電容量の検出に生じる誤差も同様の傾向がある。すなわち、ΔSOCが大きく、かつ、dSOC/dOCVの差が小さくなるような２点を選択すれば、満充電容量の誤差を大幅に低減できる。
【００５０】
ここでは、誤差の小さなΔSOCを利用した満充電容量Ｑmaxの精度向上について説明したが、電流検知部１３０で生じる誤差や、電池の充電効率ηの誤差を補正することができる。
【００５１】
例えば、満充電容量Ｑmaxとして精度の良い値が記憶されている状態であれば、式（１）を用いたSOC演算で得られるSOCに基づくΔSOC1＝(∫Ic×ηdt )/Ｑmax × 100と、充電の一時停止によって得られるΔSOCとを比較することによって、電流検知部１３０で生じる誤差を補正することができる。この場合、ΔSOC/ΔSOC1をSOC演算における補正係数として用いることで、SOC演算に含まれる電流検出誤差を補正することができる。
【００５２】
また、充電効率ηについては、電流検知部１３０の検出誤差が無視できるぐらい小さければ、上述した補正係数ΔSOC/ΔSOC1は、充電効率ηの誤差に対する補正係数と考えることができる。
【００５３】
さらに、満充電容量の誤差や電流検知部１３０の誤差などが混在している場合でも、上述のようにして求めたΔSOCを、式（１）によるSOC演算のための補正係数として利用することができる。すなわち、式（１）により算出されるSOCに基づき、図１２の充電開始から充電を一時停止するまでのSOC変化（ΔSOC1とする）を求め、上述したΔSOCとΔSOC1との比ΔSOC／ΔSOC1を補正係数とする。そして、式（１）で算出されたSOCに補正係数ΔSOC／ΔSOC1を乗ずることで、補正されたSOCを得ることができる。
【００５４】
上述したように、本実施の形態によれば、SOC変化量を精度良く算出できる。そして、その精度良いSOC変化量を用いることによって、満充電容量や充電効率や電流検出誤差の補正を行うことが可能となり、SOC演算精度の高い電池システムを実現することができる。
【００５５】
第１の実施の形態では、複数の単電池１１１のそれぞれが同一の状態であることを仮定し、電圧検知部１４０で検出される総電圧を単電池１１１の数で割って得られる平均電圧を用いて充電を制御している。そのため、単電池１１１に関するSOC-OCV相関関係、SOC演算値、Ｑmax等を、組電池１１０に対応するものと置き換えて考えれば、組電池１１０の充電方法と考えることができる。逆に、一つの単電池１１１に的を絞って見れば、この平均電圧は単電池制御部１２１ａ，１２１ｂで取得される電池電圧に対応しており、上述した第１実施形態における充電制御を、一つの単電池１１１の充電制御と見なすこともできる。
【００５６】
−第２の実施の形態−
本発明における第２の実施例について、図１７から図２２に基づいて説明する。上述した第１の実施の形態では、電圧検知部１４０で検出された総電圧に基づく平均電圧（単電池１１１当たりの電圧）を用いて、充電を一時停止させるようにした。すなわち、複数の単電池１１１のSOCのばらつきを考慮せず充電制御を行った。一方、以下に説明する第２の実施の形態では、複数の単電池１１１のSOCばらつきを考慮して、充電制御を行うようにしている。
【００５７】
なお、本実施形態におけるプラグインハイブリッド自動車の蓄電装置の構成例は、図１と同様である。また、組電池制御部１５０の構成は、上述した図２と同様である。図１７は、単電池制御部１２１ａ及び単電池制御部１２１ｂの構成を示す図である。
【００５８】
各単電池制御部１２１ａ，１２１ｂは、バイパススイッチ１２３と、バイパススイッチ１２３を駆動するＢＳＷ駆動回路１２５と、管理対象とする複数の単電池１１１の電池電圧を計測する電圧検出回路１２４と、単電池制御部１２１ａ及び１２１ｂを動作させるための電源１２６と、組電池制御部１５０からの情報をもとに、単電池制御部１２１ａ及び１２１ｂの制御を行う制御回路１２７と、組電池制御部１５０または隣り合う単電池制御部１２１との信号の送受信を行う信号入出力回路１２８とを備えている。単電池制御部１２１ａ，１２１ｂの外部にはバイパス抵抗１２２が設けられ、このバイパス抵抗１２２とバイパススイッチ１２３とから放電回路が構成されている。
【００５９】
制御回路１２７は、組電池制御部１５０から送信された電圧取得命令や均等化制御に関する情報を、信号入出力回路１２８を介して受信し、電圧検出回路１２４で検出された電池電圧やこれに基づく情報を信号入出力回路１２８に出力する。
【００６０】
組電池１１０を構成する複数個の単電池１１１には、単電池１１１の個体差の影響によりSOCにばらつきが生じ得る。そのため、充電開始時SOCが図１０に示すSOC1であるような単電池１１１については、SOC11に対応したOCVを充電停止電圧とするのが好ましく、充電開始時SOCがSOC2である単電池１１１については、SOC21に対応したOCVを充電停止電圧とするのが好ましい。
【００６１】
そこで、本実施形態では、上述した電圧検知部１４０の検出電圧に代えて、充電開始時に各単電池制御部１２１ａ，１２１ｂが取得する各単電池１１１の電池電圧に基づき、充電器４２０を制御することを特徴としている。すなわち、各単電池１１１毎に充電停止電圧を設定し、充電開始後は各充電停止電圧において充電を一時停止し、対応する単電池１１１のSOCをおよびOCVを推定するようにした。これは、第１実施形態の図１２に示す充電制御を、単電池１１１毎に個別に適用したものと言いえる。なお、以下では、説明を簡単にするために、図１８に示すように組電池１１０を構成する単電池１１１の個数を２個とした。
【００６２】
ここでは、充電開始時に組電池１１０を構成する単電池１１１のうち、SOCの高い単電池１１１を単電池１１１−１とし、SOCの低い単電池１１１を単電池１１１−２とする。このとき、充電開始時のSOCは単電池１１１−１と単電池１１１−２とで異なるため、充電状態傾き判定部１５２及び充電停止電圧決定部１５３は、単電池１１１−１に対応する充電停止電圧（第１の充電停止電圧）と単電池１１１−２に対応する充電停止電圧（第２の充電停止電圧）をそれぞれ求める。
【００６３】
充電器４２０による充電を開始し、単電池１１１の電池電圧が求めた充電停止電圧に到達する度に、組電池制御部１５０から車両制御部２００に充電停止信号を送信する。車両制御部２００は、組電池制御部１５０から充電停止信号を受信したら、充電器４２０による充電を一時停止させる。そして、充電停止電圧に対応した単電池１１１のOCVを取得し、SOCに変換後、単電池１１１ごとにSOCの変化量を算出する。
【００６４】
図１８に示す例では、充電開始時のOCVは単電池１１１−２の方が高いので、その単電池１１１−２に関する第２の充電停止電圧の方が単電池１１１−１に関する第１の充電停止電圧よりも高くなっている。しかし、充電開始後、単電池１１１−２の電圧の方が先に充電停止電圧に達するため、単電池１１１−２の電圧が第２の充電停止電圧となったときに１回目の充電停止が実行される。この充電停止時に単電池１１１−２のOCV21およびSOC21が求まる。その後、充電を再開し、単電池１１１−１の電圧が第１の充電停止電圧となったときに２回目の充電停止が実行され、同様にして単電池１１１−１のOCV11およびSOC11を求める。その後、再び充電を再開し充電終了まで充電を行う。
【００６５】
そして、単電池１１１−１に関してはΔSOC＝SOC11−SOC1を誤差補正に使用し、単電池１１１−２に関してはΔSOC＝SOC21−SOC2を誤差補正に使用する。このように、単電池１１１ごとに充電停止電圧を設定して充電器４２０を制御することで、単電池１１１ごとにSOCの変化量を正確に抽出することができる。
【００６６】
なお、単電池１１１−１の充電停止電圧と単電池１１１−２の充電停止電圧とが等しい場合には、第１の実施形態の場合と同じように充電停止回数は１回となる。また、単電池１１１−１の充電停止電圧と単電池１１１−２の充電停止電圧とが所定の閾値以内におさまる場合は、充電器４２０による充電の停止回数を１回とし、そのときにOCV11,SOC11およびOCV21,SOC21を取得するようにしても良い。所定の閾値以内とは、得られるSOC変化に含まれる誤差が満足できる程度に小さくなる範囲に対応する範囲である。
【００６７】
また、単電池１１１の個数が１０個、２０個・・・と多い場合には、充電開始時に求めた各単電池１１１の充電停止電圧のヒストグラムをとり、単電池１１１の個数が多い充電停止電圧の値で充電器４２０を停止させるように設定しても良い。そうすることで、充電停止回数を減らすことができる。
【００６８】
なお、図１８では、第１実施形態の図１２に示す制御方法を単電池１１１の各々に適用したが、図１３や図１４に示す制御方法を適用しても良い。
【００６９】
図１９は、第２の実施の形態における充電動作を示すフローチャートである。まず、ステップＳ２００で、各単電池１１１の充電開始前の無負荷電圧（OCV）を取得し、SOC−OCV相関関係を用いてSOCに変換する。ステップＳ２０１では、ステップＳ２００で取得された各単電池１１１のSOCに基づいて、充電状態傾き判定部１５２により、充電を一時停止させるSOC（SOCt）を単電池１１１毎に決定し、充電停止電圧決定部１５３に送信する。ステップＳ２０２で、充電停止電圧決定部１５３は、充電状態傾き判定部１５２により送信されたSOCtとSOC−OCV相関関係とに基づいて、充電停止電圧（OCVt）を決定する。その後、ステップＳ２０３で充電器４２０による充電を開始する。
【００７０】
ステップＳ２０４では、各単電池制御部１２１ａ，１２１ｂで取得される各単電池１１１の電池電圧が、各単電池１１１毎に設定された充電停止電圧に到達したかを判定する。何れか一つの電圧が充電停止電圧に到達したら、ステップＳ２０５に進み、充電を一時停止させる。ステップＳ２０６では、到達した充電停止電圧に対応する単電池１１１のOCV’を取得し、SOC’に変換する。そして、充電開始前のSOCとの差（ΔSOC＝SOC’-SOC）を算出し、ステップＳ２０７で充電を再開する。
【００７１】
続いて、ステップＳ２０８では、組電池１１０を構成する全ての単電池１１１が、各単電池１１１ごとに設定された充電停止電圧に到達したかを判定する。到達していないと判定された場合は、ステップＳ２０４に戻り、ステップＳ２０７までの処理を繰り返す。全ての単電池１１１が各単電池１１１に対して設定された充電停止電圧に到達したら、ステップＳ２０９に進む。ステップＳ２０９では、充電が一時停止された後に、再スタートした充電により満充電まで到達したかどうかを判定する。ステップＳ２０９で満充電まで到達したと判定されれば、充電器４２０による充電を終了する。
【００７２】
なお、上述した例では、図１８に示すように充電開始から充電終了までの間に、複数の充電停止電圧のそれぞれにおいて充電を一時的に停止するように制御した。そのため、単電池１１１の数が多くなればなるほど充電停止回数が多くなり、充電時間が長くなることになる。そこで、以下に示す例では、単電池１１１の個数に関係なく充電停止回数が１回で済むような充電制御について説明する。
【００７３】
図１７に示したように、単電池制御部１２１ａ，１２１ｂは、バイパス抵抗１２２及びバイパススイッチ１２３からなる放電回路を備えている。この放電回路は、複数の単電池１１１の充電容量のばらつきを調整するために設けられているものである。ここでは、この放電回路を利用することにより、充電停止回数を１回とするような制御を実現している。以下、図２０〜図２２を用いて説明する。なお、簡単のため、図２０及び図２１では、組電池１１０を構成する単電池１１１の個数を３個とした。
【００７４】
まず、充電状態傾き判定部１５２および充電停止設定手段１５３により、充電開始時に組電池１１０を構成する複数個の単電池１１１−１〜１１１−３のOCV1,OCV2,OCV3を取得し、取得した各単電池１１１−１〜１１１−３のOCV1,OCV2,OCV3に基づいて、単電池１１１−１〜１１１−３の各充電停止電圧（第１の充電停止電圧、第２の充電停止電圧、第３の充電停止電圧）を求める。そして、充電器４２０による充電を開始し、充電中、各単電池１１１の電池電圧が全て、設定した充電停止電圧に到達したら、充電器４２０による充電を一時停止させる。
【００７５】
図２０に示す例では、図２０（ｂ）のように、単電池１１１−１〜１１１−３の充電停止SOC1,SOC2,SOC3に対するOCVは、OCV3,OCV2,OCV1の順に高くなっている。すなわち、第１の充電停止電圧が最も高く、順に第２の充電停止電圧、第３の充電停止電圧となっている。そのため、各単電池１１１の電池電圧が全て設定した充電停止電圧に到達するのは、図２０（ａ）に示すように単電池１１１−１の電圧が第１の充電停止電圧に達したときである。このとき、単電池１１１−２、１１１−３の電圧はそれぞれの充電停止電圧よりも高くなっている。そして、充電停止電圧に到達するのが一番遅い単電池１１１−１の電池電圧が、設定された充電停止電圧に到達したとき、充電器４２０による充電を一時停止させる。
【００７６】
その後、一番最後に充電停止電圧に到達した単電池１１１−１以外の単電池１１１−２，１１１−３を放電対象の単電池１１１とし、放電対象となった単電池１１１に対応するバイパススイッチ１２３をONし、放電回路へ放電させる（図２１）。この放電によって、単電池１１１−２及び単電池１１１−３のSOCは減少し、図２０（ｂ）のように、単電池１１１−２及び単電池１１１−３の電池電圧が、それぞれ第２の充電停止電圧、第３の充電停止電圧と等しい電圧となった時点で、放電を各々停止する。この放電は各単電池１１１ごとに行われ、図２１に示す例では、単電池１１１−２の放電が先に終了し、次いで単電池１１１−３の放電が終了する。
【００７７】
単電池１１１−３の放電が終了したならば、所定の休止時間を置いた後に、単電池１１１−１、単電池１１１−２、単電池１１１−３のOCV11，OCV21，OCV31を取得し、それぞれSOC11，SOC21，SOC31に変換する。その後、単電池１１１ごとにSOCの変化量を算出する。OCV11，OCV21，OCV31が取得されたならば、図２１に示すように充電を再開し、充電終了となるまで充電を行う。
【００７８】
図２２は、放電回路による上記放電を利用した場合の充電動作を示すフローチャートである。まず、ステップＳ２１０で、各単電池１１１の充電開始前の無負荷電圧(OCV)を取得し、SOCに変換する。ステップＳ２１１では、各単電池１１１のSOCに基づいて、充電状態傾き判定部１５２により、充電を一時停止させるSOC(SOCt)を単電池１１１毎に決定し、充電停止電圧決定部１５３に送信する。
【００７９】
ステップＳ２１２で、充電停止電圧決定部１５３は、充電状態傾き判定部１５２により送信されたSOCtとSOC−OCV相関関係とに基づいて、充電停止電圧(OCVt)を決定する。その後、ステップＳ２１３で充電器４２０による充電を開始する。ステップＳ２１４では、各単電池１１１の電池電圧が、各単電池１１１毎に設定された充電停止電圧に到達したかを判定する。組電池１１０を構成する全ての単電池１１１が各単電池１１１ごとに設定された充電停止電圧に到達したと判断された場合、ステップＳ２１５に進み、充電器４２０による充電を一時停止させる。
【００８０】
ステップＳ２１６では、充電停止電圧に到達するのが、一番遅い単電池１１１以外の単電池１１１をバイパス抵抗１２２及びバイパススイッチ１２３から構成される放電回路への放電対象とし、放電対象となる単電池１１１に並列に接続されているバイパススイッチをONにして放電を開始する。ステップＳ２１７では、放電対象となった全ての単電池１１１の放電が終了したかを判定する。放電が終了したと判定された場合は、ステップＳ２１８へ進む。
【００８１】
ステップＳ２１８では、到達した充電停止電圧に対応する単電池１１１のOCV’を全単電池分取得し、SOC’に変換する。そして、充電開始前のSOCとの差（ΔSOC＝SOC’−SOC）を算出後、ステップＳ２１９へ進み充電を再開する。ステップＳ２１９では、充電を再スタートし、ステップＳ２２０で再充電により満充電まで到達したかどうかを判定する。ステップＳ２２０で満充電まで到達したと判定されれば、充電器４２０による充電を終了する。
【００８２】
このような充電動作を行うことで、各単電池１１１ごとに誤差の少ないSOC変化ΔSOCを抽出することができる、そのため、第１の実施の形態で行った誤差補正と同様の補正を、組電池１１０を構成する単電池１１１ごとに行うことが可能となり、組電池１１０のSOC演算誤差を高精度に補正することができる。SOC変化量に基づいた満充電容量や充電効率の補正も、第１の実施の形態の場合と同様に行うことができる。
【００８３】
−第３の実施の形態−
次に、本発明の第３の実施の形態について、図２３から図２５に基づいて説明する。本実施の形態は、充電器４２０による充電を一時停止させた後の組電池１１０もしくは単電池１１１の電池電圧を取得するまでの時間（休止時間）を、一時停止後の電池電圧の変化（分極電圧の変化）を考慮に入れて決定することを特徴とする。
【００８４】
図２３に本実施形態における組電池制御部１５０の構成を示すブロック図を示す。本実施形態では、図２に示す組電池制御部１５０に、さらに休止時間設定部１５４を加える。休止時間設定部１５４は、停止期間中の電池電圧の変化を考慮に入れて、２点間のSOC差を算出することを特徴とする。
【００８５】
図２４、図２５に基づいて、本実施形態における充電停止後の休止時間の設定方法を説明する。図２４は、充電停止後の電池電圧の変化の様子を表している。電池の電圧は、充電停止後に図２４に示すように指数関数的に変化し、OCVの値へと近づいていく。OCVの値に到達するまでの時間は、電池の状態や電池の使われ方に応じて変化する。図２４では、一例としてSOCに応じた分極緩和時間の変化の様子を表しており、SOCが小さい程、分極緩和時間は長くなる傾向を表している。また、分極緩和時間は、電池の温度や入力電流値、電流印加時間に応じても変化する。図２４に示すような単電池１１１の分極特性については、予め実測することで取得することができ、それらの情報は予め組電池制御部１５０の記憶部に記憶されている。
【００８６】
上述した実施の形態では、SOC−OCV相関関係におけるdSOC/dOCVの差が小さくなるような２点のSOCを決定し、実施例１や実施例２で説明したように充電器４２０を制御し、充電が一時停止したのちの電圧からSOCを求め、充電中に変化したSOC変化量を抽出するようにしている。しかし、充電が一時停止した後の電池電圧には、図２４に示したような分極電圧による影響が残るため、分極電圧が緩和しきる前の電池電圧OCVを用いてSOCへの変換を行った場合、変換後のSOCには、緩和しきれずに残っている分極電圧分の誤差が生じてしまう。
【００８７】
そこで、本実施形態では、２点のSOCを求める際に、緩和しきれずに残っている分極電圧分が等しくなるように、充電器４２０の一時停止期間を設定する。つまり、図２５に示すように、ΔＶ1とΔＶ2が等しくなるような休止時間を設定すれば、２点のSOCの差を算出したときに、２点の分極電圧により生じ得る誤差が打ち消され、SOCの変化量を精度良く抽出できることになる。
【００８８】
休止時間は、充電状態傾き判定部１５２に基づいて判定された２点のSOCと、判定された２点のSOCに到達するまでの通電時間と、単電池１１１の温度とに基づいて決定される。設定される休止時間は、予め温度や通電時間に応じた分極電圧の測定結果に基づいて決定し、休止時間設定部１５４に記憶しておく。充電開始前に、充電状態傾き判定部１５２が決定した２点のSOCを、休止時間設定部１５４に送信する。そして、休止時間設定部１５４は、２点のSOCに基づいて通電時間を決定し、休止時間を決定する。
【００８９】
充電開始から充電停止電圧に到達するまでの時間を計測しておき、その充電停止電圧に到達するまでの時間を上述した２点のSOCに到達するまでの通電時間として決定するようにしても良いし、以下に示す式（３）から通電時間tを予測するようにしても良い。ここで、SOC1は通電開始前のSOC[%]、SOC2は充電目標SOC[%]、Ｑmaxは単電池１１１の満充電容量[Ah]、Icは充電電流[A]である。
t=(SOC2-SOC1)/100×Ｑmax/Ic            …（３）
【００９０】
上述したように、決定した休止時間、休止を置くことで分極の緩和を考慮に入れた充電器４２０の制御が可能となるため、SOC変化量を精度よく抽出することが可能となる。そして、そのSOC変化量を利用することで、上述した第１の実施形態及び第２の実施形態の場合と同様の効果を得ることができる。
【００９１】
以上説明したように、充電制御装置は、二次電池である単電池１１１の電圧を検出する単電池管理部１２０と、単電池１１１を流れる電流を検出する電流検知部１４０と、電流検知部１４０で検出される電流を積算して得られる積算容量値と単電池１１１の満充電容量値Ｑmaxとに基づいて、単電池１１１の充電状態SOCを演算する組電池制御部１５０と、単電池１１１の充電状態SOCと開放電圧OCVとの関係を表す相関曲線上の２点を、それら２点における曲線の傾きの差が最小となるように選択する充電状態傾き判定部１５２と、単電池１１１で選択された２点における開放電圧を充電停止電圧としてそれぞれ設定する充電停止電圧決定部１５３と、を備える。組電池制御部１５０は、単電池１１１の充電中に、単電池管理部１２０で検出される電圧が充電停止電圧の各々と等しくなった時、充電をそれぞれ一時停止し、各一時停止毎に、該一時停止時における単電池管理部１２０の電圧検出値と相関曲線とに基づく充電状態SOCをそれぞれ求めて、それら２つの充電状態SOCの差分ΔSOCを算出し、１回目の一時停止から２回目の前記一時停止までの積算容量値に基づく充電状態変化、および、算出した差分に基づいて、演算による充電状態SOCに含まれる誤差を補正する。
【００９２】
上述のように、曲線の傾きの差が最小となるように相関曲線上の２点を選択しているので、差分ΔSOCに含まれる誤差は非常に小さくなり、SOC演算を精度良く補正することができる。相関曲線上の２点としては、一方が充電開始点や重量終了点であっても良い。このような充電制御は、組電池１１０に含まれる単電池１１１毎に行っても良いし、組電池１１０を一つの二次電池とみなし、電圧検知部１４０で検出される電圧を用いて組電池１１０全体に対して上述の充電制御を適用しても良い。
【００９３】
また、少なくとも充電が一時停止される点での充電状態SOCと単電池管理部１２０で検出される単電池１１１の温度とに基づいて、一時停止から電圧検出が行われるまでの休止時間を設定することで、分極の影響が小さくなった時点で電圧測定を行うことができる。その結果、ΔSOCに含まれる分極による誤差を小さくすることができる。
【００９４】
さらに、単電池１１１の分極特性情報が予め組電池制御部１５０の記憶部（不図示）に記憶しておき、この分極特性情報に基づいて、一時停止および充電終了において検出される電圧に含まれる分極誤差が同一となるように休止時間を設定するようにしても良い。その結果、ΔSOCの演算を行うことで各々の分極誤差がキャンセルされ、ΔSOCの演算精度がより向上する。
【００９５】
単電池１１１が複数個直列に接続された電池群を含む組電池１１０の場合、単電池１１１に並列に接続されたバイパス抵抗１２２およびバイパススイッチ１２３を、単電池１１１毎に有する放電回路と、制御回路１２７とを備える。そして、組電池制御部１５０は、二次電池の充電中に、電圧検出部で検出される電圧が複数の充電停止電圧の内の最も高い充電停止電圧と等しくなった時、充電を一時停止する。その後、制御回路１２７は、最も高い充電停止電圧が設定された単電池１１１を除く他の単電池１１１を、電池電圧が各々の単電池１１１に対して設定された充電停止電圧となるまで、放電回路により放電させる。そのため、複数の単電池１１１に関して充電の一時停止を一回行うだけで、全ての単電池１１１に対して上記ΔSOCを得ることができる。
【００９６】
上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、各実施形態はそれぞれ単独に、あるいは組み合わせて用いても良い。それぞれの実施形態での効果を単独あるいは相乗して奏することができるからである。また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【国際調査報告】
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