(57)【要約】【課題】蓄電素子のＳＯＣの推定精度を向上させる。【解決手段】本明細書によって開示される蓄電素子管理装置は、二次電池３０の充電状態を示すＳＯＣ範囲を決定する電池管理装置５０であって、電流積算法により決定されるＳＯＣ範囲（i）Ｒ１と、電流積算法によってＳＯＣ範囲（i）Ｒ１が決定される段階において電圧参照法により決定されるＳＯＣ範囲（ｖ）Ｒ２との重複範囲を新たなＳＯＣ範囲Ｒ３を決定する中央処理装置６１を備える構成とした。【選択図】図９
2020043084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電素子の充電状態を示すＳＯＣ範囲を決定する蓄電素子管理装置であって、
第１の方法により決定される第１ＳＯＣ範囲と、前記第１ＳＯＣ範囲が決定される段階において第２の方法により決定される第２ＳＯＣ範囲とに基づいてＳＯＣ範囲を決定する情報処理部を備える蓄電素子管理装置。
【請求項２】
前記情報処理部は、前記第１ＳＯＣ範囲と前記第２ＳＯＣ範囲とが重複する場合には、前記第１ＳＯＣ範囲と、前記第２ＳＯＣ範囲との重複範囲を前記ＳＯＣ範囲に決定する請求項１に記載の蓄電素子管理装置。
【請求項３】
前記第１の方法は、前回のＳＯＣ範囲から時間経過に伴う前記蓄電素子の状態に基づいて第１ＳＯＣ範囲を決定し、
前記第２の方法は、前記第１ＳＯＣ範囲が決定される段階の前記蓄電素子の状態に基づいて前記第２ＳＯＣ範囲を決定し、
前記第１ＳＯＣ範囲と前記第２ＳＯＣ範囲とが重複しない場合には、前記第２ＳＯＣ範囲を前記ＳＯＣ範囲として決定する請求項１または請求項２に記載の蓄電素子管理装置。
【請求項４】
前記第１ＳＯＣ範囲は、前記蓄電素子に流れる電流の時間積算により決定され、
前記第２ＳＯＣ範囲は、前記蓄電素子の電圧と、前記蓄電素子のＳＯＣ−Ｖ相関関係とにより決定される請求項３に記載の蓄電素子管理装置。
【請求項５】
前記情報処理部は、無電流状態の前記蓄電素子における開放電圧と充電状態との相関関係であるＳＯＣ−ＯＣＶ相関関係に基づいて第２ＳＯＣ範囲を決定する請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の蓄電素子管理装置。
【請求項６】
前記情報処理部は、前記蓄電素子の充電後におけるＳＯＣ−ＯＣＶ相関関係および前記蓄電素子の放電後における前記ＳＯＣ−ＯＣＶ相関関係に基づいて第２ＳＯＣ範囲を決定する請求項５に記載の蓄電素子管理装置。
【請求項７】
前記情報処理部は、前記蓄電素子の充電中における充電電圧と残存容量の相関関係であるＣ−Ｖ相関関係に基づいて第２ＳＯＣ範囲を決定するようになっており、
充電電流が所定の電流値よりも低く、かつ充電電圧が所定の電圧値よりも高い場合、前記第２ＳＯＣ範囲を、前記蓄電素子が満充電状態に近い状態である満充電ＳＯＣ範囲に決定する請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の蓄電素子管理装置。
【請求項８】
前記情報処理部は、充電電流が所定の電流値よりも高く、かつ充電電圧が所定の電圧値よりも低い場合、前記第２ＳＯＣ範囲を、前記満充電ＳＯＣ範囲とは異なる範囲である非満充電ＳＯＣ範囲に決定する請求項７に記載の蓄電素子管理装置。
【請求項９】
前記情報処理部は、前記蓄電素子の放電中における放電電圧と残存容量との相関関係であるＣ−Ｖ相関関係に基づいて第２ＳＯＣ範囲を決定するようになっており、
放電電流が所定の電流値よりも低く、かつ放電電圧が所定の電圧値よりも低い場合、前記第２ＳＯＣ範囲を、前記蓄電素子が放電終止状態に近い状態である放電終止ＳＯＣ範囲に決定する請求項１から請求項４、請求項７および請求項８のいずれか一項に記載の蓄電素子管理装置。
【請求項１０】
前記情報処理部は、放電電流が所定の電流値よりも高く、かつ放電電圧が所定の電圧値よりも高い場合、前記第２ＳＯＣ範囲を、前記放電終止ＳＯＣ範囲とは異なる範囲である非放電終止ＳＯＣ範囲に決定する請求項９に記載の蓄電素子管理装置。
【請求項１１】
前記情報処理部は、前記蓄電素子の蓄電状態を複数のＳＯＣ領域に区分し、前記複数のＳＯＣ領域のうちＳＯＣの変化量に対する電圧の変化量が他よりも小さいＳＯＣ領域を低変化領域としたとき、
前記第１ＳＯＣ範囲が、所定期間の間、前記低変化領域に属する場合には、前記蓄電素子を充放電し、前記第２ＳＯＣ範囲を前記第１ＳＯＣ範囲と異なる範囲となるように変化させる請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の蓄電素子管理装置。
【請求項１２】
前記情報処理部は、前記第２ＳＯＣ範囲を、現在属している前記低変化領域とは異なる領域に属するように変化させる請求項１１に記載の蓄電素子管理装置。
【請求項１３】
蓄電素子と、
前記蓄電素子に流れる電流を検出する電流計測部と、
前記蓄電素子の電圧を検出する電圧計測部と、
前記蓄電素子の電圧とＳＯＣとの相関関係の情報を記憶するメモリと、
請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の蓄電素子管理装置とを備えた蓄電素子モジュール。
【請求項１４】
請求項１３に記載の蓄電素子モジュールと、
前記蓄電素子モジュールからの電力供給される車両負荷と、
前記車両負荷を制御し、かつ前記蓄電素子モジュールと通信可能な車両側電子制御部とを有する車両。
【請求項１５】
蓄電素子の充電状態を示す値であるＳＯＣの推定値を決定するための蓄電素子管理方法であって、
第１の方法により決定される第１ＳＯＣ範囲と、第２の方法により決定される第２ＳＯＣ範囲とに基づいてＳＯＣ範囲を決定する蓄電素子管理方法。
【請求項１６】
前記ＳＯＣ範囲は、前記第１ＳＯＣ範囲と前記第２ＳＯＣ範囲とが重複する場合には、前記第１ＳＯＣ範囲と、前記第２ＳＯＣ範囲との重複範囲により決定される請求項１５に記載の蓄電素子管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書によって開示される技術は、蓄電素子管理装置、蓄電素子モジュール、車両および蓄電素子管理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、リチウムイオン二次電池などの二次電池における蓄電素子のＳＯＣ（State Of Charge）を推定する方法として、二次電池の開放電圧であるＯＣＶ（Open Circuit Voltage）とＳＯＣとの相関関係に基づいて決定されるＯＣＶ法や、蓄電素子の充放電電流を積算して決定される電流積算法がある。このような技術としては、特開２００７−１７８２１５号公報（下記特許文献１）に記載のものが知られている。
【０００３】
ところで、電流積算法においてＳＯＣを算出する場合、電流積算が長期継続されると、電流センサの計測誤差が蓄積してＳＯＣの推定誤差が大きくなる。そのため、電流積算が長期継続した場合には、ＯＣＶ法によりＳＯＣを推定して、誤差の蓄積をリセットする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１７８２１５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、蓄電素子のＳＯＣ−ＯＣＶ特性において、ＯＣＶの変化が小さいプラトー領域が存在する場合、このプラトー領域においてＯＣＶ法によりＳＯＣを推定すると、ＳＯＣの推定誤差が大きくなってしまう。このため、ＳＯＣ−ＯＣＶ特性においてＯＣＶの変化に傾きのある領域で、ＯＣＶ法によりＳＯＣ値を推定することが考えられる。ところが、このような場合、ＯＣＶ法の適用は、ＯＣＶの変化に傾きのある場合にのみ限られるため、ＯＣＶ法の適用頻度が低下し、結局、電流積算法の累積誤差が大きくなってしまう。
【０００６】
本明細書では、蓄電素子のＳＯＣの推定精度を向上させる技術を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書によって開示される技術は、蓄電要素の充電状態を示すＳＯＣ範囲を決定する蓄電要素管理装置であって、第１の方法により決定される第１ＳＯＣ範囲と、前記第１ＳＯＣ範囲が決定される段階において第２の方法により決定される第２ＳＯＣ範囲とに基づいてＳＯＣ範囲を決定する情報処理部を備える構成とした。
【発明の効果】
【０００８】
本明細書によって開示される技術によれば、蓄電素子のＳＯＣの推定誤差が低減され、ＳＯＣの推定精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態１における自動車を示す図
【図２】電池モジュールの斜視図
【図３】電池モジュールの斜視断面図
【図４】電池モジュールのブロック図
【図５】二次電池のＳＯＣ−ＯＣＶ相関関係を示す図
【図６】二次電池のＳＯＣ−ＯＣＶ相関関係における各領域のＳＯＣ範囲を示す図
【図７】ＳＯＣ決定処理を示すフローチャート図
【図８】電流積算法処理を示すフローチャート図
【図９】ＳＯＣ範囲の決定過程を示す図
【図１０】図９の（ａ）におけるＳＯＣ−ＯＣＶ相関関係を示す図
【図１１】図９の（ｂ）におけるＳＯＣ−ＯＣＶ相関関係を示す図
【図１２】図９の（ｃ）におけるＳＯＣ−ＯＣＶ相関関係を示す図
【図１３】図９の（ｄ）におけるＳＯＣ−ＯＣＶ相関関係を示す図
【図１４】ＳＯＣ領域変更処理を示すフローチャート図
【図１５】二次電池の放電ＳＯＣ−ＯＣＶ相関関係と充電ＳＯＣ−ＯＣＶ相関関係を示す図
【図１６】図１５の一部拡大図
【図１７】実施形態２における二次電池の充電中におけるＲＣ−Ｖ１相関関係を示す図
【図１８】二次電池の放電中におけるＲＣ−Ｖ２相関関係を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（本実施形態の概要）
初めに、本実施形態にて開示する蓄電素子管理装置および蓄電素子管理方法の概要について説明する。
本明細書により開示される蓄電素子管理装置は、例えばリチウムイオン電池等の蓄電要素の充電状態を示すＳＯＣ範囲を決定する蓄電要素管理装置であって、第１の方法により決定される第１ＳＯＣ範囲と、第１ＳＯＣ範囲が決定される段階において第２の方法により決定される第２ＳＯＣ範囲とに基づいて新たなＳＯＣ範囲を決定する情報処理部を備える。
【００１１】
また、本明細書により開示される蓄電素子モジュールは、蓄電素子と、前記蓄電素子に流れる電流を検出する電流計測部と、前記蓄電素子の電圧を検出する電圧計測部と、前記蓄電素子の電圧とＳＯＣとの相関関係の情報を記憶するメモリと、前記蓄電素子管理装置とを備える構成とした。
【００１２】
また、本明細書により開示される車両は、前記蓄電素子モジュールと、前記蓄電素子モジュールからの電力供給される車両負荷と、前記車両負荷を制御し、かつ前記蓄電素子モジュールと通信可能な車両側電子制御部とを有する構成とした。
【００１３】
また、本明細書により開示される蓄電素子管理方法は、蓄電素子の充電状態を示す値であるＳＯＣの推定値を決定するための蓄電素子管理方法であって、第１の方法により決定される第１ＳＯＣ範囲と、第２の方法により決定される第２ＳＯＣ範囲とに基づいてＳＯＣ範囲を決定する構成とした。
【００１４】
一方、各種の蓄電素子の中には、例えばリチウムイオン電池等のように、その電圧（Ｖ）と充電状態（ＳＯＣ）との間に比較的再現性が高い相関関係を有するものがある。そこで、そのような蓄電素子について予めその相関関係をＳＯＣ−Ｖ相関関係としてテーブル化してメモリに記憶させてある。そして、例えばＣＰＵと、所要の動作プログラムを記憶したメモリとを備えた情報処理部が設けられている。そして、情報処理部は、電流センサにより検出した電流の時間積算により充放電電力量を求めて蓄電素子のＳＯＣを決定する電流積算法と、電圧センサの検出結果から前記ＳＯＣ−Ｖ相関関係に基づきＳＯＣを決定するＯＣＶ法とが実行可能である。そして、情報処理部は、それぞれの方法によって決定された各ＳＯＣが、どのような関係にあるかによってＳＯＣ推定値を決定する。
【００１５】
しかしながら、蓄電素子のＳＯＣ−Ｖ相関関係において、ＯＣＶの変化が小さいプラトー領域が存在する場合、このプラトー領域においてＯＣＶ法によりＳＯＣを推定すると、ＳＯＣの推定誤差が大きくなってしまう問題があり、ＳＯＣ−Ｖ相関関係においてＯＣＶの変化に傾きのある領域でのみＯＣＶ法を適用する場合、適用頻度が低下するといった問題があった。
【００１６】
そこで、本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、従来は、機器の誤差範囲などを含む幅をもったＳＯＣ範囲内における特定の値(平均値など）をＳＯＣとして捉えていたところを、機器の誤差範囲などを含むＳＯＣのデータ範囲をＳＯＣ範囲として捉えることを試みた。
【００１７】
そして、発明者は、第１の方法により決定される第１ＳＯＣ範囲と、第２の方法により決定される第２ＳＯＣ範囲との双方のＳＯＣ範囲に基づいてＳＯＣ範囲を決定する着想に至り、プラトー領域を有する蓄電素子であっても、ＳＯＣ範囲の推定誤差が大きくなることを防ぎつつ、高頻度にＳＯＣ範囲を推定することができることを突き止めた。そして、蓄電素子におけるＳＯＣ範囲の推定精度を向上させることができることを見いだした。
【００１８】
本明細書によって開示される蓄電素子管理装置は、以下の構成としてもよい。
本明細書により開示される技術の一実施態様として、前記情報処理部は、前記第１ＳＯＣ範囲と前記第２ＳＯＣ範囲とが重複する場合には、前記第１ＳＯＣ範囲と、前記第２ＳＯＣ範囲との重複範囲を前記ＳＯＣ範囲に決定する構成にしてもよい。
【００１９】
このような構成によると、第１ＳＯＣ範囲と前記第２ＳＯＣ範囲とが重複する場合には、第１ＳＯＣ範囲と第２ＳＯＣ範囲との重複範囲をＳＯＣ範囲として絞り込んでＳＯＣ範囲に設定するから、ＳＯＣ範囲の推定誤差が大きくなることを防ぎつつ、高頻度にＳＯＣ範囲を推定することができ、蓄電素子におけるＳＯＣ範囲の推定精度を向上させることができる。
【００２０】
また、本明細書により開示される技術の一実施態様として、前記第１の方法は、前回のＳＯＣ範囲から時間経過に伴う前記蓄電素子の状態に基づいて第１ＳＯＣ範囲を決定し、前記第２の方法は、前記第１ＳＯＣ範囲が決定された段階の前記蓄電要素の状態に基づいて前記第２ＳＯＣ範囲を決定し、前記第１ＳＯＣ範囲と前記第２ＳＯＣ範囲とが重複しない場合には、前記第２ＳＯＣ範囲を前記ＳＯＣ範囲として決定する構成としてもよい。
【００２１】
このような構成によると、第１ＳＯＣ範囲と第２ＳＯＣ範囲とが重複しない場合には、第１ＳＯＣ範囲が決定される段階において決定される第２ＳＯＣ範囲がＳＯＣ範囲として決定される。つまり、第１ＳＯＣ範囲と第２ＳＯＣ範囲とが重複しない場合には、直近に得られた第２ＳＯＣ範囲をＳＯＣ範囲として採用することにより、蓄電素子におけるＳＯＣ範囲の推定誤差が大きくなることを防ぐことができる。
【００２２】
また、本明細書により開示される技術の一実施態様として、前記第１ＳＯＣ範囲は、前記蓄電素子に流れる電流の時間積算により決定され、前記第２ＳＯＣ範囲は、前記蓄電素子の電圧と、前記蓄電素子のＳＯＣ−Ｖ相関関係とにより決定される構成としてもよい。
【００２３】
また、前記情報処理部は、無電流状態の前記蓄電素子の開放電圧と充電状態との相関関係であるＳＯＣ−ＯＣＶ相関関係に基づいて第２ＳＯＣ範囲を決定する構成としてもよい。
すなわち、電流の時間積算に基づく第１の方法（電流積算法）により決定される第１ＳＯＣ範囲と、電圧とＳＯＣ−ＯＣＶ相関関係とに基づく第２の方法（ＯＣＶ法）により決定される第２ＳＯＣ範囲とが重複する場合には、その重複部分をＳＯＣ範囲として決定することで、ＳＯＣ範囲の推定誤差が大きくなることを防ぐことができる。
【００２４】
また、第１ＳＯＣ範囲と第２ＳＯＣ範囲とが重複しない場合には、第１の方法（電流積算法）による累積誤差などに問題があるとして、第２の方法（ＯＣＶ法）により得られた直近の第２ＳＯＣ範囲をＳＯＣ範囲として決定し、蓄電素子におけるＳＯＣ範囲の推定誤差が大きくなることを防ぐことができる。ここで、「第１ＳＯＣ範囲」の具体例としては、計測機器の誤差範囲や電流の時間積算による自己放電および暗電流などの累積など含むＳＯＣのデータ範囲をいい、「第２ＳＯＣ範囲」の具体例としては、計測機器の誤差などを含むＳＯＣのデータ範囲をいう。
【００２５】
また、本明細書により開示される技術の一実施態様として、前記情報処理部は、前記蓄電素子の充電後における充電ＳＯＣ−ＯＣＶ相関関係および前記蓄電素子の放電後における放電ＳＯＣ−ＯＣＶ関係に基づいて第２ＳＯＣ範囲を決定する構成にしてもよい。
【００２６】
ところで、蓄電素子において電圧とＳＯＣとの対応関係が、電圧の検出前における蓄電素子の充放電の履歴によって影響を受けることが知られている。具体的には、蓄電素子の電流が放電傾向であった場合の方が、充電傾向であった場合よりもＳＯＣに対する開放電圧が低くなる傾向にある。しかしながら、一般に、蓄電素子における充放電は、電流値や通電時間など様々な要因によって決定されるため、充放電の履歴を推定することは困難である。したがって、充放電の履歴の影響によっては、実際のＳＯＣが含まれないＳＯＣ範囲を推定してしまう虞がある。
【００２７】
ところが、上記のような構成によると、ＳＯＣ範囲の上限値を放電ＳＯＣ−ＯＣＶ関係、下限値を充電ＳＯＣ−ＯＣＶ関係から求めることで、ＳＯＣ範囲が実際のＳＯＣを含まない範囲に決定されることを防ぐことができる。
【００２８】
また、本明細書により開示される技術の一実施態様として、前記情報処理部は、前記蓄電要素の充電中における充電電圧と残存容量との相関関係であるＣ−Ｖ相関関係に基づいて第２ＳＯＣ範囲を決定するようになっており、充電電流が所定の電流値よりも低く、かつ充電電圧が所定の電圧値よりも高い場合、前記第２ＳＯＣ範囲を、前記蓄電素子が満充電状態に近い状態である満充電ＳＯＣ範囲に決定する構成としてもよい。
【００２９】
また、前記情報処理部は、充電電流が所定の電流値よりも高く、かつ充電電圧が所定の電圧値よりも低い場合、前記第２ＳＯＣ範囲を、前記満充電ＳＯＣ範囲とは異なる範囲である非満充電ＳＯＣ範囲に決定する構成としてもよい。
【００３０】
このような構成によると、充電中における蓄電素子の充電電圧および充電電流を検出し、充電電流が所定の電流値よりも低く、かつ充電電圧が所定の電圧値よりも高いか判定することにより、第２ＳＯＣ範囲が満充電ＳＯＣ範囲であるか否かを容易に決定することができる。また、充電電流が所定の電流値よりも高く、かつ充電電圧が所定の電圧値よりも低いか判定することにより、第２ＳＯＣ範囲が非満充電ＳＯＣ範囲であるか否かを決定することができる。これにより、充電中の蓄電素子であっても高頻度にＳＯＣ範囲を推定し、ＳＯＣ範囲の推定精度をさらに高めることができる。
【００３１】
また、本明細書により開示される技術の一実施態様として、前記情報処理部は、前記蓄電素子の放電中における放電電圧と残存容量の相関関係であるＣ−Ｖ相関関係に基づいて第２ＳＯＣ範囲を決定するようになっており、放電電流が所定の電流値よりも低く、かつ放電電圧が所定の電圧値よりも低い場合、前記第２ＳＯＣ範囲を、前記蓄電素子が放電終止状態に近い状態である放電終止ＳＯＣ範囲に決定する構成にしてもよい。
【００３２】
また、前記情報処理部は、放電電流が所定の電流値よりも高く、かつ放電電圧が所定の電圧値よりも高い場合、前記第２ＳＯＣ範囲を、前記放電終止ＳＯＣ範囲とは異なる範囲である非放電終止ＳＯＣ範囲に決定する構成にしてもよい。
【００３３】
このような構成によると、放電中における蓄電素子の放電電圧および放電電流を検出し、放電電流が所定の電流値よりも低く、かつ放電電圧が所定の電圧値よりも低いか判定することにより、第２ＳＯＣ範囲が放電終止ＳＯＣ範囲であるか否かを容易に決定することができる。また、放電電流が所定の電流値よりも高く、かつ放電電圧が所定の電圧値よりも高いか判定することにより、第２ＳＯＣ範囲が非放電終止ＳＯＣ範囲であるか否かを決定することができる。これにより、放電中の蓄電素子であっても高頻度にＳＯＣ範囲を推定し、ＳＯＣ範囲の推定精度をさらに高めることができる。
【００３４】
また、本明細書により開示される技術の一実施態様として、前記情報処理部は、前記蓄電素子の蓄電状態を複数のＳＯＣ領域に区分し、前記複数のＳＯＣ領域のうちＳＯＣの変化量に対する電圧の変化量が他よりも小さいＳＯＣ領域を低変化領域としたとき、前記第１ＳＯＣ範囲が、所定期間の間、前記低変化領域に属する場合には、前記蓄電素子を充放電し、前記第２ＳＯＣ範囲を前記第１ＳＯＣ範囲と異なる範囲となるように変化させる構成としてもよい。
このような構成によると、意図的に蓄電素子に対して充放電を行うことで、第１ＳＯＣ範囲から第２ＳＯＣ範囲に移動した分、新たなＳＯＣ範囲が絞り込まれることになり、ＳＯＣ範囲の推定精度を向上させることができる。
また、本明細書により開示される技術の一実施態様として、前記情報処理部は、前記第２ＳＯＣ範囲を、現在属している前記低変化領域とは異なる領域に属するように変化させる構成にしてもよい。
【００３５】
このような構成によると、意図的に蓄電素子に対して充放電を行うことで、電圧を、現在属している低変化領域とは異なる領域に変化させ、蓄電素子のＳＯＣ範囲を決定するから、ＳＯＣ範囲の推定精度をさらに向上させることができる。
【００３６】
＜実施形態１＞
本明細書で開示される技術を自動車１０などの車両に適用した実施形態１について図１から図１６を参照して説明する。
本実施形態の自動車１０は、図１に示すように、エンジンルーム１１に設置されるエンジン始動用のスターターモータや電装品などの車両負荷１２と、車両負荷１２に接続されたバッテリモジュール２０と、車両負荷１２およびバッテリモジュール２０に接続された図示しないオルターネータと、車両負荷１２の動作を制御する車両側電子制御部（以下、「ＥＣＵ」という）１３などを備えて構成されている。
【００３７】
車両負荷１２は、バッテリモジュール２０およびオルターネータから電力供給されることで動作するようになっており、オルターネータからの電力供給量が少ない場合にバッテリモジュール２０から電力供給を受けることで動作する。
オルターネータは、自動車１０のエンジンの駆動に伴って回転することで発電し、車両負荷１２およびバッテリモジュール２０に電力供給を行う。
【００３８】
車両側電子制御部１３は、車両負荷１２、オルターネータ、バッテリモジュール２０などと通信線Ｗによって接続されており、自動車１０の状態やバッテリモジュール２０の状態などに基づいてエンジンや車両負荷１２の動作制御を行う。
【００３９】
バッテリモジュール２０は、図２および図３に示すように、ブロック状の電池ケース２１を有しており、電池ケース２１内には、図３および図４に示すように、直列に接続された複数の二次電池（「蓄電素子」の一例）３０と、これら二次電池３０を管理する電池管理装置（以下、「ＢＭＵ」という）５０と、二次電池３０に流れる電流を検出する電流センサ４０などが収容されている。
【００４０】
なお、ＢＭＵ５０が「蓄電素子管理装置」の一例であり、図３では、電池ケース２１構成を分かりやすくするために、電流センサ４０を図示省略すると共に、電池ケース２１の内部構造を図示簡略化している。また、以下の説明において、図２および図３を参照する場合、電池ケース２１が設置面に対して傾きなく水平に置かれた時の電池ケース２１の上下方向をＹ方向とし、電池ケース２１の長辺方向に沿う方向をＸ方向とし、電池ケース２１の奥行き方向をＺ方向として説明する。
【００４１】
電池ケース２１は、合成樹脂製であって、電池ケース２１の上面壁２１Ａは、図２および図３に示すように、平面視略矩形状をなし、Ｙ方向に高低差を付けた形状とされている。上面壁２１Ａにおいて低い部分のＸ方向両端部には、図示しないハーネス端子が接続される一対の端子部２２が上面壁２１Ａに埋設された状態で設けられている。一対の端子部２２は、例えば、鉛合金等の金属からなり、一対の端子部２２のうち、一方が正極側端子部２２Ｐとされ、他方が負極側端子部２２Ｎとされている。そして、各端子部２２の下端部が、電池ケース２１内に収容された二次電池３０に接続されている。
【００４２】
また、電池ケース２１は、図３に示すように、上方に開口する箱型のケース本体２３と、複数の二次電池３０を位置決めする位置決め部材２４と、ケース本体２３の上部に装着される中蓋２５と、中蓋２５の上部に装着される上蓋２６とを備えて構成されている。
ケース本体２３内には、図３に示すように、複数の二次電池３０が個別に収容される複数のセル室２３ＡがＸ方向に並んで設けられている。
【００４３】
位置決め部材２４は、図３に示すように、複数のバスバー２７が上面に配置されており、位置決め部材２４がケース本体２３内に配置された複数の二次電池３０の上部に配置されることで、複数の二次電池３０が、位置決めされると共に複数のバスバー２７によって直列に接続されるようになっている。
中蓋２５は、図３に示すように、ＢＭＵ５０が内部に収容可能とされており、中蓋２５がケース本体２３に装着されることで、二次電池３０とＢＭＵ５０とが接続されるようになっている。
【００４４】
二次電池３０は、例えばグラファイト系材料の負極活物質と、ＬｉＦｅＰＯ４などのリン酸鉄系の正極活物質を使用したリチウムイオン電池であって、例えばその開放電圧（ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）と充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge）との間には図５に示す相関関係（以下、「ＳＯＣ−ＯＣＶ相関関係」という）がある。このＳＯＣ−ＯＣＶ相関関係では、図５および図６に示すように、二次電池３０の充電状態を次の５つの領域に分けて考えることができる。
【００４５】
これらの領域のうち３つの領域Ｉ，ＩＩＩ，Ｖは、二次電池３０のＯＣＶの変化がＳＯＣに対して所定値以上変化する右上がりの傾きを有する、すなわち、ＯＣＶの変化がＳＯＣに対して比較的大きい（以下、これらの領域を「電圧傾斜領域」Ｉ，ＩＩＩ，Ｖという）。具体的には、電圧傾斜領域は、例えば、ＳＯＣが１％変化するのに対して、ＯＣＶの変化が２〜６ｍＶ以上の領域である。
【００４６】
これに対して、領域ＩＩ、ＩＶ（電圧傾斜領域Ｉ，ＩＩＩ，Ｖ以外の領域）では、二次電池３０のＯＣＶの変化が、ＳＯＣに対して所定値未満の傾斜を有する、すなわち、ＯＣＶの変化がＳＯＣの変化に対して極めて小さい、（以下、これらの領域を「電圧平坦領域」ＩＩ，ＩＶという）。具体的には、電圧平坦領域は、例えば、ＳＯＣが１％変化するのに対して、ＯＣＶの変化が２〜６ｍＶ未満の領域である。
【００４７】
ＢＭＵ５０は、図４に示すように、制御部６０と、電圧計測部７０と、電流計測部８０とを備えて構成されている。制御部６０は、情報処理部としての中央処理装置（以下、「ＣＰＵ」という）６１と、メモリ６３とを有する。メモリ６３には、ＢＭＵ５０の動作を制御するための各種のプログラムが記憶されており、ＣＰＵ６１はメモリ６３から読み出したプログラムに従って、後述する「ＳＯＣ決定処理」、「電流積算法処理」、「電圧参照法処理」および「ＳＯＣ領域変更処理」等からなるＳＯＣ決定処理を実行する。
【００４８】
また、メモリ６３には、ＳＯＣ決定処理の実行に必要なデータ、例えば、二次電池３０のテーブル化したＳＯＣ−ＯＣＶ相関関係、各領域Ｉ〜Ｖの充電状態の上限値および下限値、二次電池３０の満充電容量等が記憶されている。
【００４９】
電圧計測部７０は、電圧検知線を介して二次電池３０の両端にそれぞれ接続されており、各二次電池３０の電圧Ｖを所定期間毎に測定する。
電流計測部８０は、電流センサ４０を介して二次電池３０に流れる電流を計測する。
【００５０】
さて、次に二次電池３０のＳＯＣを決定するＳＯＣ決定処理について図７を参照して説明する。
ＳＯＣ決定処理は、例えば、自動車１０が始動され、ＥＣＵ１３から出力された実行指令をＢＭＵ５０が受信することにより開始される。
【００５１】
処理開始後は、制御部６０の指令により、まず、測定機器の誤差範囲などを含む幅をもった初期のＳＯＣ範囲を決定する。
そして、図９に示すように、この初期のＳＯＣ範囲（ａ）を基に、電流の時間積算により二次電池のＳＯＣ範囲（ｂ）を決定する電流積算法と、電流積算法によってＳＯＣ範囲（ｂ）が決定された段階における二次電池のＳＯＣ範囲（ｃ）を決定する電圧参照法との２つの方法によって決定されたＳＯＣ範囲の重複範囲を新たなＳＯＣ範囲（ｄ）に決定する。
【００５２】
そして、この操作を繰り返すことにより、累積誤差や機器の計測誤差を含む幅を持ったＳＯＣ範囲を絞り込み、ＳＯＣ範囲の推定精度を向上させる。
【００５３】
以下にＳＯＣ決定処理を図７から図９を参照しつつ詳しく説明する。
初期のＳＯＣ範囲（ａ）を決定する場合、まず、制御部６０の指令により、前回決定されたＳＯＣ範囲がメモリに記憶されているか判定する（Ｓ１０）。
【００５４】
メモリにＳＯＣ範囲が記憶されていれば、メモリからＳＯＣ範囲を読み出し、初期のＳＯＣ範囲として決定する（Ｓ１１）。メモリにＳＯＣ範囲が記憶されていない場合、電圧参照法（ＯＣＶ法）により決定する。
【００５５】
以下に、電圧参照法（ＯＣＶ法）により初期のＳＯＣ範囲を決定する方法を説明する。
電圧参照法（ＯＣＶ法）では、まず、充放電が停止されて安定した状態の二次電池３０のＯＣＶ（電流が流れていない状態の開放電圧）を電圧計測部７０によって計測する（Ｓ１２）。ここで、電圧計測部７０の計測では、セル電圧計測誤差が生じるため、セル電圧計測誤差を考慮してＯＣＶ範囲を決定する。つまり、図５に示すＳＯＣ−ＯＣＶの相関関係を参照することにより、決定されたＯＣＶ範囲が領域ＩからＶのうちのどの領域に属するか判定し、判定された領域の上限から下限までの範囲を初期のＳＯＣ範囲Ｒ０として決定する（Ｓ１３）。つまり、図９に示すように、初期のＳＯＣ範囲Ｒ０を、ＳＯＣ推定誤差Ｍを含む幅をもったデータとして取り扱う。
【００５６】
具体的には、図１０に示すように、二次電池３０のＯＣＶが３．３１Ｖであり、セル電圧計測誤差が例えば、１０ｍＶだった場合、ＯＣＶ範囲の上限値は、３．３１Ｖ＋０．０１Ｖ＝３．３２Ｖとなり、ＯＣＶ範囲の下限値は、３．３１Ｖ−０．０１Ｖ＝３．３Ｖとなる。
【００５７】
そして、このＯＣＶ範囲の上限値および下限値をもとに、図１０に示すＳＯＣ−ＯＣＶの相関関係を参照することで、初期のＳＯＣ範囲Ｒ０は下限値が３５％、上限値が６５％（ＳＯＣ範囲３５−６５％）と決定される。また、このときの初期のＳＯＣ範囲Ｒ０の平均値は５０％、ＳＯＣ推定誤差は±１５％として決定される。そして、この初期のＳＯＣ範囲Ｒ０が、図９の（ａ）の状態に相当する。
【００５８】
次に、初期のＳＯＣ範囲Ｒ０が決定したところで、制御部６０は、初期のＳＯＣ範囲Ｒ０に基づいて電流積算法処理により電流積算ＳＯＣ範囲Ｒ１を決定する（Ｓ２０）。
電流積算法処理は、図８に示すように、Ｓ２１からＳ２３の動作を規定周期Ｔで繰り返し実行する。
【００５９】
電流積算法処理では、まず、制御部６０が、電流計測部８０に指令を与え、二次電池３０に流れる電流を電流センサ４０により検出して電流を計測する処理を実行する（Ｓ２１）。そして、電流計測部８０にて計測された電流値はメモリ６３に記憶される。
【００６０】
次に、制御部６０は、電流計測部８０で計測した電流値Ｉに規定周期Ｔを乗算して電流積算値ＺＩを算出する。
そして、この算出した電流積算値ＺＩを、放電をプラス、充電をマイナスとして、加算又は減算することで、累積充放電量Ｃを算出する（Ｓ２２）。このとき、累積充放電量Ｃには、電流計測部８０の誤差が累積することに起因した累積誤差ｍ１が含まれることになる。
【００６１】
次に、累積充放電量Ｃが算出されたところで、二次電池３０が放電もしくは充電により通電中であるか判定する（Ｓ２３）。そして、二次電池３０に対して放電もしくは充電が継続され、二次電池３０に対して所定値よりも大きな電流が流れている通電中の間は、規定周期Ｔで、Ｓ２１からＳ２３の動作を繰り返し実行する。
【００６２】
一方、例えば、自動車１０が停止するなど二次電池３０の充電もしくは放電が終了したことによって、制御部６０が、二次電池３０に流れる電流Ｉが所定値（電流が概ねゼロとみなせる値）よりも小さくなったと判定した場合、無電流状態になったとして経過時間のカウントを開始する（Ｓ２４）。
【００６３】
そして、制御部６０は、二次電池３０の放置により、予め設定された所定時間（安定時間）が経過したかどうか判定する（Ｓ２５）。ここで、安定時間は、二次電池３０のＯＣＶが安定するのを待つための時間であり、例えば、制御部６０は、メモリ６３に記憶された所定時間を安定時間として採用してもよく、二次電池３０の温度状況により、メモリ６３に記憶された温度と安定時間の相関関係から、安定時間を採用することもできる。
【００６４】
経過時間が安定時間に至ると、経過時間が安定時間に至るまでの間に、積算された暗電流（例えば、車両負荷１２による微弱な電力消費や自己放電などに基づいて積算された電流）を、累積充放電量Ｃに加え、暗電流を含んだ累積充放電量Ｃとして更新する（Ｓ２６）。
【００６５】
そして、累積充放電量Ｃが更新されたところで、累積充放電量Ｃを、メモリ６３に記憶された満充電容量Ｃｆで除算することにより、ＳＯＣの増減量ΔＳＯＣを算出（Ｃ／Ｃｆ＝ΔＳＯＣ）し（Ｓ２７）、このＳＯＣの増減量ΔＳＯＣを初期のＳＯＣ範囲Ｒ０に加えることで、電流積算法による電流積算ＳＯＣ範囲Ｒ１を決定する（Ｓ２８）。つまり、電流積算ＳＯＣ範囲Ｒ１は、図９に示すように、電流計測部８０による累積誤差ｍ１を含むと共に、ＳＯＣ推定誤差Ｍを含む幅をもったデータとなる。なお、電流積算ＳＯＣ範囲を、以後、「ＳＯＣ範囲（i）」と表記する。
【００６６】
具体的には、図１１に示すように、初期のＳＯＣ範囲Ｒ０の下限値が３５％、上限値が６５％であり、そのときのＳＯＣ範囲Ｒ０の平均値が５０％、ＳＯＣ推定誤差が±１５％であると、電流積算法により算出されたΔＳＯＣが１５％、電流積算法による累積誤差が±３％の場合、ＳＯＣ範囲（i）Ｒ１は、下限値が５０％±３％、上限値が８０％±３％となる。つまり、ＳＯＣ範囲（i）Ｒ１は、４７−８３％であり、平均値６５％、その時のＳＯＣ推定誤差は±１８％となる。そして、このＳＯＣ範囲（i）Ｒ１が、図９の（ｂ）の状態に相当する。
【００６７】
次に、制御部６０は、ＳＯＣ範囲（i）Ｒ１が決定された段階における二次電池３０の電圧参照ＳＯＣ範囲Ｒ２を電圧参照法処理（ＯＣＶ法処理）により決定する（Ｓ３０）。
電圧参照法処理では、初期のＳＯＣ範囲Ｒ０を求めるのと同様に、制御部６０の指令により、充放電が停止されて安定した状態の二次電池３０のＯＣＶを電圧計測部７０によって計測し、図５に示すＳＯＣ−ＯＣＶの相関関係を参照することによりＯＣＶ範囲を決定する。そして、ＯＣＶ範囲が領域ＩからＶのうちのどの領域に属するか判定し、判定された領域の上限から下限までの範囲を電圧参照ＳＯＣ範囲Ｒ２として決定する。なお、以後、電圧参照ＳＯＣ範囲Ｒ２を、「ＳＯＣ範囲（i）」と表記する。
【００６８】
具体的には、図１２に示すように、二次電池３０のＯＣＶが３．３４Ｖであり、セル電圧計測誤差が例えば、１０ｍＶだった場合、ＯＣＶ範囲の上限値は、３．３４Ｖ＋０．０１Ｖ＝３．３５Ｖとなり、ＯＣＶ範囲の下限値は、３．３４Ｖ−０．０１Ｖ＝３．３３Ｖとなる。
【００６９】
そして、このＯＣＶ範囲の上限値および下限値をもとに、図１２に示すＳＯＣ−ＯＣＶの相関関係を参照することで、ＳＯＣ範囲（ｖ）Ｒ２は、６７−９８％と決定され、ＳＯＣ範囲（ｖ）Ｒ２の平均値８２．５％、ＳＯＣ推定誤差±１５．５％と決定される。そして、このＳＯＣ範囲（ｖ）Ｒ２が、図９の（ｃ）の状態に相当する。
【００７０】
次に、ＳＯＣ範囲（i）Ｒ１と、ＳＯＣ範囲（ｖ）Ｒ２とが決定されたところで、これら２つのＳＯＣ範囲が重複するか判定する（Ｓ１４）。
【００７１】
ＳＯＣ範囲（i）Ｒ１と、ＳＯＣ範囲（ｖ）Ｒ２とが重複する場合、その重複部分を新たなＳＯＣ範囲Ｒ３として決定する（Ｓ１５）。つまり、図１３ＳＯＣ範囲（i）Ｒ１の４７−８３％と、ＳＯＣ範囲（ｖ）Ｒ２の６７−９８％との重複範囲は、図９および図１３に示すように、６７−８３％で、新たなＳＯＣ範囲Ｒ３の平均値は、７５％、推定誤差は±８％となる。そして、この新たなＳＯＣ範囲Ｒ３が、図９の（ｄ）の状態に相当する。
【００７２】
一方、例えば、ＳＯＣ決定処理の電流積算処理において、累積誤差ｍ１が大きくなるなどして、ＳＯＣ範囲（i）Ｒ１と、ＳＯＣ範囲（ｖ）Ｒ２が重複しない場合は、直近に得られた電圧参照ＳＯＣ範囲であるＳＯＣ範囲（ｖ）Ｒ２を新たなＳＯＣ範囲Ｒ３として決定する（Ｓ１６）。
【００７３】
そして、このようにして決定されたＳＯＣ範囲をメモリに記憶し、ＳＯＣ決定処理は終了する。そして、このＳＯＣ決定処理は、規定の周期で繰り返し実行される。
【００７４】
すなわち、例えば、電流積算による累積誤差をリセットするために、電圧参照法（ＯＣＶ法）を用いることで、ＳＯＣの値を、幅をもった範囲とせず、重複範囲を新たなＳＯＣ範囲として取り扱わない場合には、電圧参照法でリセットすると、新たなＳＯＣが８２．５％、推定誤差が±１５。５％（最大３１％）となってしまうところ、本実施形態によると、ＳＯＣ範囲が６７−８３％、平均値７５％でその推定誤差が±８％（最大１６％）となる。つまり、本実施形態によると、ＳＯＣの値を、幅を持ったＳＯＣ範囲として採用し、２つの方法によって得られたＳＯＣ範囲の重複部分を新たなＳＯＣ範囲として捉えているから、上記のケースの場合によると、電圧参照法（ＯＣＶ法）でリセットする場合に比べて、ＳＯＣの推定誤差を約半分にすることができ、ＳＯＣ推定精度を飛躍的に向上させることができる。
【００７５】
また、仮に、ＳＯＣ決定処理の電流積算処理において、累積誤差が大きくなるなどして、ＳＯＣ範囲（i）Ｒ１と、ＳＯＣ範囲（ｖ）Ｒ２とが重複しない場合には、ＳＯＣ範囲（ｖ）Ｒ２を新たなＳＯＣ範囲として決定することで、その累積誤差を解消することができる。
【００７６】
さらに、例えば、電圧参照法のみ用いてリセットする場合、電圧参照法を適用できる領域が、電圧傾斜領域Ｉ，ＩＩＩ，Ｖに限られてしまうところ、本実施形態によると、電圧傾斜領域Ｉ，ＩＩＩ，Ｖのみに限られず、電圧平坦領域ＩＩ，ＩＶを含む全ての領域においてＳＯＣ決定処理を実施することができるから、ＳＯＣ決定処理の実施頻度を向上させることができ、ＳＯＣ推定精度をさらに向上させることができる。
【００７７】
ところで、ＳＯＣ決定処理において、ＳＯＣ範囲（i）Ｒ１と、ＳＯＣ範囲（ｖ）Ｒ２との重複部分を新たなＳＯＣ範囲Ｒ３として決定する際に、電流積算法処理によって算出されるＳＯＣ範囲（i）Ｒ１と、電圧参照法処理によって算出するＳＯＣ範囲（ｖ）Ｒ２とがＳＯＣ−ＯＣＶ相関関係において、同一の電圧平坦領域に属する場合がある。このような場合、ＳＯＣ範囲（i）Ｒ１と、ＳＯＣ範囲（ｖ）Ｒ２とにより、新たなＳＯＣ範囲Ｒ３を絞り込むことができるものの、重複範囲が大きくなり、その結果、新たに決定されるＳＯＣ範囲Ｒ３が大きくなってしまう。
【００７８】
具体的には、ＳＯＣ決定処理の電流積算処理過程における二次電池３０のＯＣＶが電圧平坦領域ＩＩに属しており、例えば、オルターネータによる発電量と、車両負荷１２による電力消費とがほぼ同じ場合、ＳＯＣ範囲が長時間の間、同一の電圧平坦領域ＩＩに属することとなる。
そこで、本実施形態では、制御部６０は、ＳＯＣ領域変更処理を行うことができるようになっている。
【００７９】
以下に、ＳＯＣ領域変更処理について、図１４を参照しつつ、説明する。
ＳＯＣ領域変更処理は、電流積算法処理においてＳＯＣ範囲（i）Ｒ１が算出され、無電流状態になってからの経過時間が安定時間に至ったところで、制御部６０が、電圧計測部７０に指令を与え、電圧計測部７０が各二次電池３０の電圧を計測する処理を実行する（Ｓ３１）。
そして、電圧が所定の期間の間、同一の電圧平坦領域に属しているか判定し（Ｓ３２）、ＳＯＣ範囲（i）Ｒ１が、同一の電圧平坦領域に属していない場合には、ＳＯＣ領域変更処理を終了する。
【００８０】
一方、ＳＯＣ範囲（i）Ｒ１が、所定の期間の間、同一の電圧平坦領域に属している場合には、ＳＯＣ範囲を現在属している電圧平坦領域とは異なる領域に属するように二次電池３０を充放電させる（Ｓ３３）。
【００８１】
具体的には、ＳＯＣ決定処理の電流積算処理中に計測されたＯＣＶが、電圧平坦領域ＩＩに属しており、所定の期間の間、ＯＣＶが同一の電圧平坦領域ＩＩに属している場合には、制御部６０が、図示しない放電回路によって二次電池３０を放電させたり、ＥＣＵ１３を通じてオルターネータにより二次電池３０を充電したりする。
【００８２】
つまり、意図的に二次電池３０に対して充放電を行うことで、電圧を、現在属している低変化領域とは異なる領域に変化させ、異なる領域に変化した電圧を基に電圧参照法処理によってＳＯＣ範囲（ｖ）Ｒ２を決定するから、新たなＳＯＣ範囲がより絞り込まれることになり、ＳＯＣ範囲の推定精度をさらに向上させることができる。
なお、充放電した結果、異なる領域に変化しない場合においても、SOC範囲（i）R1は充放電により移動する。そのため、移動後のSOC範囲（i）R1とSOC範囲（v）R2は、同じ範囲を示すことはなく、SOC範囲（i）R1が移動した分、新たなSOC範囲がより絞り込まれる。すなわち、充放電によって必ずしも異なる領域に変化しなくても、SOC範囲の推定精度を向上させることができる。
【００８３】
ところで、二次電池における開放電圧（ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）と充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge）との間には、図５に示すＳＯＣ−ＯＣＶ相関関係があるものの、二次電池のＯＣＶとＳＯＣとの対応関係が、開放電圧の検出前における二次電池の充放電の履歴によって影響を受けることが知られている。
【００８４】
具体的には、図１５に示すように、二次電池３０の電流が放電傾向であった場合の放電ＳＯＣ−ＯＣＶ相関関係Ｌ２が、充電傾向であった場合の充電ＳＯＣ−ＯＣＶ相関関係Ｌ１よりもＯＣＶに対するＳＯＣが高くなる傾向にある。
【００８５】
しかしながら、一般に、二次電池における充放電が、電流値や通電時間など様々な要因によって決定されるため、本実施形態のように、車両などに搭載されるバッテリモジュールにおいて、充放電の履歴を推定することは困難であり、充放電の履歴によっては、実際のＳＯＣを含まない範囲に逸脱したＳＯＣ範囲を推定してしまう虞がある。
【００８６】
そこで、本実施形態は、図１５および図１６に示すように、二次電池３０の放電の傾向を示す放電ＳＯＣ−ＯＣＶ相関関係Ｌ２と、充電の傾向を示す充電ＳＯＣ−ＯＣＶ相関関係Ｌ１とを予めメモリに記憶しておく。そして、ＳＯＣ−ＯＣＶの相関関係を参照する際に、ＳＯＣ範囲の上限値は、放電の傾向を示す放電ＳＯＣ−ＯＣＶ関係を参照することで推定でき、ＳＯＣ範囲の下限値は、充電の傾向を示す充電ＳＯＣ−ＯＣＶ関係を参照することで推定できるようになっている。
【００８７】
つまり、例えば、二次電池３０のＯＣＶの傾向が放電側になっているにも関わらず、ＳＯＣ範囲が実際の値よりも低い値に決定されたり、二次電池３０のＯＣＶの傾向が充電側になっているにも関わらず、ＳＯＣ範囲が実際の値よりも高い値に決定されることを防ぐことができる。
【００８８】
具体的には、図１６に示すように、制御部６０の指令により、電圧計測部７０によって計測されたＯＣＶが３．２７Ｖで、セル電圧計測誤差が１０ｍＶの場合、ＯＣＶの上限値は、放電ＳＯＣ−ＯＣＶ相関関係により、３５％と決定され、ＯＣＶの下限値は、充電ＳＯＣ−ＯＣＶ相関関係により、１９％と決定される。
【００８９】
これにより、例えば、放電ＳＯＣ−ＯＣＶ相関関係と、充電ＳＯＣ−ＯＣＶ相関関係との平均値であるＳＯＣ−ＯＣＶ相関関係を参照する場合に比べて、ＳＯＣ範囲が実際のＳＯＣを含まない範囲に逸脱してしまうことを防ぐことができる。
【００９０】
＜実施形態２＞
次に、実施形態２について図１７および図１８を参照して説明する。
実施形態２のＳＯＣ決定処理における電圧参照ＳＯＣ範囲の決定方法は、実施形態１と異なり、二次電池３０の充電中もしくは放電中における電圧および電流に基づいてＳＯＣを決定するものであって、実施形態１と共通する構成、作用、および効果については重複するため、その説明を省略する。また、実施形態１と同じ構成については同一の符号を用いるものとする。
【００９１】
ところで、二次電池３０は、実施形態１に示す開放電圧（ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）と充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge）との間の相関関係以外にも、充電電圧Ｖ１と残存容量ＲＣとの間、放電電圧Ｖ２と残存容量ＲＣとの間に、図１７および図１８に示すように、Ｃ−Ｖ相関関係がある。ここで、残存容量ＲＣとは、二次電池３０が所定の放電終止電圧まで低下する間に電池から放電できる電気量であり、電流と時間の積からなるアンペア時[Ａｈ]で表される。
【００９２】
そこで、この充電電圧Ｖ１と残存容量ＲＣとの間のＲＣ−Ｖ１相関関係に対して、満充電状態に近い状態であるか否か判定するための基準となる電流閾値および電圧閾値を設定し、電流計測部７０において計測された電流および電圧を基に二次電池３０の残存容量ＲＣの状態を決定する。そして、決定された残存容量ＲＣを、満充電容量Ｃｆで除算することにより、二次電池３０のＳＯＣ範囲の状態を決定する。
【００９３】
以下に、充電中の二次電池３０におけるＳＯＣ範囲の決定方法ついて説明する。
二次電池３０の充電中において、電流計測部８０によって計測された電流が電流閾値よりも小さく、かつ、電圧計測部７０によって計測された電圧が電圧閾値よりも高い場合には、二次電池３０の残存容量ＲＣが満充電状態に近い状態であると決定し、二次電池３０のＳＯＣ範囲が満充電ＳＯＣ範囲であると決定する。
【００９４】
また、二次電池３０の充電中において、電流計測部８０によって計測された電流が電流閾値よりも大きく、かつ、電圧計測部７０によって計測された電圧が電圧閾値よりも低い場合には、二次電池３０の残存容量ＲＣが満充電状態ではないと決定し、二次電池３０のＳＯＣ範囲が満充電ＳＯＣ範囲とは異なる非満充電ＳＯＣ範囲であると決定する。
【００９５】
具体的には、図１７に示すように、２５℃における充電電圧Ｖ１と残存容量ＲＣとの間のＲＣ−Ｖ１相関関係において、電流閾値を６０[Ａ]、電圧閾値ＳＶを３．４５[Ｖ]とした場合、二次電池３０の電流が電流閾値よりも小さいにも関わらず、二次電池３０の電圧が電圧閾値よりも高い時には、二次電池３０の残存容量ＲＣが満充電状態から約８Ａｈ以内の満充電に近い状態Ｒ１０であると決定される。
【００９６】
つまり、例えば、充電中に計測した電流が５８[Ａ]で、かつ、電圧が３．４７[Ｖ]（二次電池３０の電流が電流閾値よりも小さいにも関わらず、二次電池３０の電圧が電圧閾値よりも高い）とすると、二次電池３０の残存容量ＲＣが満充電状態から約８Ａｈ以内の満充電に近い状態であると決定される。そして、二次電池３０のＳＯＣ範囲は、例えば９０％を超える満充電ＳＯＣ範囲であると決定される。
【００９７】
また、例えば、充電中に計測した電流が６２[Ａ]で、電圧が３．４０[Ｖ]（二次電池３０の電流が電流閾値よりも大きいにも関わらず、二次電池３０の電圧が電圧閾値よりも低い）とすると、二次電池３０の残存容量ＲＣが満充電状態とは異なる非満充電状態（満充電状態ではない）Ｒ１１であると決定し、二次電池３０のＳＯＣ範囲が満充電ＳＯＣ範囲とは異なる範囲である９０％以下の非満充電ＳＯＣ範囲であると決定される。
【００９８】
なお、充電中に計測された電流が電流閾値よりも小さく、かつ、計測された電圧が電圧閾値よりも低い場合や、充電中に計測された電流が電流閾値よりも大きく、かつ、計測された電圧が電圧閾値よりも高い場合は、ＯＣＶがいずれの状態であるか決定できず、ＳＯＣ範囲を決定することができないため、ＳＯＣ決定処理では、ＳＯＣ範囲（i）Ｒ１を新たなＳＯＣ範囲として決定する。
【００９９】
次に、放電中の二次電池３０におけるＳＯＣ範囲の決定方法ついて説明する。
二次電池３０が放電中の場合、電流計測部８０によって計測された電流が電流閾値よりも小さく、かつ、電圧計測部７０によって計測された電圧が電圧閾値よりも低い時には、二次電池３０の残存容量ＲＣが放電終止状態に近い状態であると決定し、二次電池３０のＳＯＣ範囲が放電終止ＳＯＣ範囲であると決定する。
【０１００】
また、二次電池３０の放電中において、電流計測部８０によって計測された電流が電流閾値よりも大きく、かつ、電圧計測部７０によって計測された電圧が電圧閾値よりも高い時には、二次電池３０の残存容量ＲＣが放電終止状態ではないと決定し、二次電池３０のＳＯＣ範囲が放電終止ＳＯＣ範囲とは異なる非放電終止ＳＯＣ範囲であると決定する。
【０１０１】
具体的には、図１８に示すように、０℃における放電電圧Ｖ２と残存容量ＲＣとの間のＲＣ−Ｖ２相関関係において、電流閾値を５５[Ａ]、電圧閾値ＳＶを２．８[Ｖ]とした場合、二次電池３０の電流が電流閾値よりも小さいにも関わらず、二次電池３０の電圧が電圧閾値よりも低い時には、二次電池３０の残存容量ＲＣが放電終止状態から約１３Ａｈ以内の放電終止状態Ｒ２０に近い状態であると決定される。
【０１０２】
つまり、例えば、放電中に計測した電流が５４[Ａ]で、電圧が２．６[Ｖ]（二次電池３０の電流が電流閾値よりも小さいにも関わらず、二次電池３０の電圧が電圧閾値よりも低い）とすると、二次電池３０の残存容量ＲＣが放電終止状態から約１３Ａｈ以内の放電終止状態に近い状態であると決定される。そして、二次電池３０のＳＯＣ範囲が、例えば１７％を下回る放電終止ＳＯＣ範囲であると決定される。
【０１０３】
そして、例えば、放電中に計測した電流が５７[Ａ]で、電圧が３．０[Ｖ]（二次電池３０の電流が電流閾値よりも大きいにも関わらず、二次電池３０の電圧が電圧閾値よりも高い）とすると、二次電池３０の残存容量ＲＣが放電終止状態とは異なる非放電終止状態（放電終止状態ではない）Ｒ２１と決定し、二次電池３０のＳＯＣ範囲が放電終止ＳＯＣ範囲とは異なる範囲である１７％以上の非放電終止ＳＯＣ範囲であると決定される。
【０１０４】
なお、放電中に計測された電流が電流閾値よりも小さく、かつ、計測された電圧が電圧閾値よりも高い場合や、充電中に計測された電流が電流閾値よりも大きく、かつ、計測された電圧が電圧閾値よりも低い場合は、ＯＣＶがいずれの状態であるか決定できず、ＳＯＣ範囲も決定することができないため、ＳＯＣ決定処理では、ＳＯＣ範囲（i）Ｒ１を新たなＳＯＣ範囲として決定する。
【０１０５】
すなわち、本実施形態によると、充電電圧Ｖ１と残存容量ＲＣとの間のＲＣ−Ｖ１相関関係に基づいて二次電池３０のＳＯＣ範囲の状態を決定しているものの、その基準は、電流閾値および電圧閾値となっているから、充電中の電流と電圧を計測するだけで、二次電池３０のＳＯＣ範囲が、満充電ＳＯＣ範囲や非満充電ＳＯＣ範囲であるか決定することができる。
【０１０６】
また、二次電池３０が放電中の場合においても、電流閾値および電圧閾値を基準に、放電中の電流と電圧を計測するだけで、二次電池３０のＳＯＣ範囲が、放電終止ＳＯＣ範囲や非放電終止ＳＯＣ範囲であるか決定することができる。
すなわち、満充電ＳＯＣ範囲、非満充電ＳＯＣ範囲、放電終止ＳＯＣ範囲または非放電終止ＳＯＣ範囲であるか決定できる場合には、ＳＯＣの推定誤差を解消し、ＳＯＣ推定精度を向上させることができる。
【０１０７】
＜他の実施形態＞
本明細書で開示される技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような種々の態様も含まれる。
【０１０８】
（１）上記実施形態では、蓄電素子の一例としてリン酸鉄系の正極活物質を使用したリチウムイオン二次電池を示した。しかしながら、これに限らず、蓄電素子としては、リチウムイオン二次電池以外の二次電池や、電気化学現象を伴うキャパシタ等でもよく、ＳＯＣ−Ｖ相関関係において電圧平坦領域を有するものに好適であり、その電圧平坦領域が二カ所にあるものに限らず、１種類の電圧平坦領域のみ有するタイプの蓄電素子であってもよいし、３種類以上の電圧平坦領域を有するタイプの蓄電素子であってもよい。
【０１０９】
（２）上記実施形態では、制御部６０の一例としてＣＰＵ６１を例示した。しかしながら、これに限らず、制御部は、複数のＣＰＵを備える構成や、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）などのハード回路でもよく、マイコン、ＦＰＧＡ、ＭＰＵ、また、それらが組み合わされた構成でもよい。つまり、制御部は、ＳＯＣ決定処理を、ソフトウェアまたはハード回路を利用して実行するものであればよい。
【０１１０】
（３）上記実施形態では、二次電池３０のＯＣＶがＳＯＣ−ＯＣＶ相関関係においてどの領域にあるかを判定する際に、測定したＯＣＶから領域を判断している。しかしながら、これに限らず、測定したＯＣＶからＳＯＣを求め、求めたＳＯＣから領域を判定する構成にしてもよい。
【０１１１】
（４）上記実施形態では、第１の方法として、計測した電流値Ｉから算出する電流積算法を用い、第２の方法として電圧参照法（ＯＣＶ法）や充放電中の電圧および電流を利用したＳＯＣ推定法を用いた構成とした。しかしながら、これに限らず、第１の方法として、電流値が一定と見なせる場合の時間積算法などを用いてもよく、第２の方法としては、カルマンフィルタを用いたＯＣＶ法などを用いてもよい。
【０１１２】
（５）上記実施形態では、ＳＯＣ範囲（i）Ｒ１とＳＯＣ範囲（ｖ）Ｒ２との２つのＳＯＣ範囲から新たなＳＯＣ範囲Ｒ３を決定する構成とした。しかしながら、これに限らず、２つのＳＯＣ範囲から新たなＳＯＣ範囲を決定し、新たなＳＯＣ範囲と、他の方法によって算出されたＳＯＣ範囲とから、さらに新たなＳＯＣ範囲を推定する構成にしてもよい。
【０１１３】
（６）上記実施形態では、２つのＳＯＣ範囲を決定し、それらの重複範囲を新たなＳＯＣ範囲Ｒ３とする構成とした。しかしながら、これに限らず、２つのＳＯＣ範囲とは異なる範囲を特定し、これら２つの異なる範囲ではない範囲を特定することにより、ＳＯＣ範囲を特定してもよい。
【符号の説明】
【０１１４】
１０：自動車（「車両」の一例）
１２：車両負荷
１３：車両側電子制御部
２０：バッテリモジュール（「蓄電素子モジュール」の一例）
３０：二次電池（「蓄電素子」の一例）
５０：電池管理装置（「蓄電素子管理装置」の一例）
６１：中央処理装置（「情報処理部」の一例）
６３：メモリ
７０：電圧計測部
８０：電流計測部
Ｒ１：ＳＯＣ範囲（i）（「第１ＳＯＣ範囲」の一例）
Ｒ２：ＳＯＣ範囲（ｖ）（「第２ＳＯＣ範囲」の一例）
Ｒ３：ＳＯＣ範囲
【図１】
2020043084.tif 000003
【図２】
2020043084.tif 000004
【図３】
2020043084.tif 000005
【図４】
2020043084.tif 000006
【図５】
2020043084.tif 000007
【図６】
2020043084.tif 000008
【図７】
2020043084.tif 000009
【図８】
2020043084.tif 000010
【図９】
2020043084.tif 000011
【図１０】
2020043084.tif 000012
【図１１】
2020043084.tif 000013
【図１２】
2020043084.tif 000014
【図１３】
2020043084.tif 000015
【図１４】
2020043084.tif 000016
【図１５】
2020043084.tif 000017
【図１６】
2020043084.tif 000018
【図１７】
2020043084.tif 000019
【図１８】
2020043084.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】令和1年12月6日(2019.12.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電素子の充電状態を示すＳＯＣ範囲を決定する蓄電素子管理装置であって、
電流積算法、電圧参照法、時間積算法、カルマンフィルタを用いたＯＣＶ法のうち、少なくとも２つの方法を用いて、前記ＳＯＣ範囲を決定する情報処理部を備える蓄電素子管理装置。
【請求項２】
前記情報処理部は、前記２つの方法のうち、第１の方法により決定される第１ＳＯＣ範囲と第２の方法により決定される第２ＳＯＣ範囲とが重複する場合には、前記第１ＳＯＣ範囲と、前記第２ＳＯＣ範囲との重複範囲を前記ＳＯＣ範囲に決定する請求項１又は請求項２に記載の蓄電素子管理装置。
【請求項３】
前記情報処理部は、前記２つの方法のうち、第１の方法により決定される第１ＳＯＣ範囲と第２の方法により決定される第２ＳＯＣ範囲とが重複しない場合には、前記第２ＳＯＣ範囲を前記ＳＯＣ範囲として決定する、請求項１又は請求項２に記載の蓄電素子管理装置。
【請求項４】
第１ＳＯＣ範囲は、前記２つの方法のうち、前記蓄電素子に流れる電流の時間積算による第１の方法で決定され、
第２ＳＯＣ範囲は、前記２つの方法のうち、前記蓄電素子の電圧と前記蓄電素子のＳＯＣ−Ｖ相関関係とによる第２の方法で決定される請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の蓄電素子管理装置。
【請求項５】
前記情報処理部は、前記２つの方法のうち、無電流状態の前記蓄電素子における開放電圧と充電状態との相関関係であるＳＯＣ−ＯＣＶ相関関係に基づく第２の方法により第２ＳＯＣ範囲を決定する請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の蓄電素子管理装置。
【請求項６】
前記情報処理部は、前記蓄電素子の充電後におけるＳＯＣ−ＯＣＶ相関関係および前記蓄電素子の放電後における前記ＳＯＣ−ＯＣＶ相関関係に基づいて前記第２ＳＯＣ範囲を決定する請求項５に記載の蓄電素子管理装置。
【請求項７】
前記２つの方法のうち、第２の方法は、前記蓄電素子の電圧と、前記蓄電素子のＳＯＣ−Ｖの相関関係よりＳＯＣを推定する方法であり、
前記情報処理部は、前記蓄電素子の電圧と電圧計測誤差とに基づいて、前記蓄電素子の電圧の上限値と下限値をそれぞれ求め、
求めた上限値と下限値をもとに、前記蓄電素子のＳＯＣ−Ｖの相関関係から第２ＳＯＣ範囲を決定する、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の蓄電素子管理装置。
【請求項８】
前記情報処理部は、前記２つの方法のうち、前記蓄電素子の充電中における充電電圧と残存容量の相関関係であるＣ−Ｖ相関関係に基づく第２の方法により第２ＳＯＣ範囲を決定するようになっており、
充電電流が所定の電流値よりも低く、かつ充電電圧が所定の電圧値よりも高い場合、前記第２ＳＯＣ範囲を、前記蓄電素子が満充電状態に近い状態である満充電ＳＯＣ範囲に決定する請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の蓄電素子管理装置。
【請求項９】
前記情報処理部は、充電電流が所定の電流値よりも高く、かつ充電電圧が所定の電圧値よりも低い場合、前記第２ＳＯＣ範囲を、前記満充電ＳＯＣ範囲とは異なる範囲である非満充電ＳＯＣ範囲に決定する請求項８に記載の蓄電素子管理装置。
【請求項１０】
前記情報処理部は、前記２つの方法のうち、前記蓄電素子の放電中における放電電圧と残存容量との相関関係であるＣ−Ｖ相関関係に基づく第２の方法により第２ＳＯＣ範囲を決定するようになっており、
放電電流が所定の電流値よりも低く、かつ放電電圧が所定の電圧値よりも低い場合、前記第２ＳＯＣ範囲を、前記蓄電素子が放電終止状態に近い状態である放電終止ＳＯＣ範囲に決定する請求項１から請求項４、請求項８および請求項９のいずれか一項に記載の蓄電素子管理装置。
【請求項１１】
前記情報処理部は、放電電流が所定の電流値よりも高く、かつ放電電圧が所定の電圧値よりも高い場合、前記第２ＳＯＣ範囲を、前記放電終止ＳＯＣ範囲とは異なる範囲である非放電終止ＳＯＣ範囲に決定する請求項１０に記載の蓄電素子管理装置。
【請求項１２】
前記情報処理部は、前記蓄電素子の蓄電状態を複数のＳＯＣ領域に区分し、前記複数のＳＯＣ領域のうちＳＯＣの変化量に対する電圧の変化量が他よりも小さいＳＯＣ領域を低変化領域としたとき、
前記２つの方法のうち、第１の方法により決定される第１ＳＯＣ範囲が、所定期間の間、前記低変化領域に属する場合には、前記蓄電素子を充放電し、前記２つの方法のうち、第２の方法により決定される第２ＳＯＣ範囲を前記第１ＳＯＣ範囲と異なる範囲となるように変化させる請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の蓄電素子管理装置。
【請求項１３】
前記情報処理部は、前記第２ＳＯＣ範囲を、現在属している前記低変化領域とは異なる領域に属するように変化させる請求項１２に記載の蓄電素子管理装置。
【請求項１４】
前記２つの方法のうち、第１の方法は、前記蓄電素子の電流積算値に基づいてＳＯＣを推定する電流積算法であり、
前記情報処理部は、前回のＳＯＣ範囲の上限値と下限値に対して、前記電流積算法により推定したＳＯＣの増減量と電流計測値の累積誤差をそれぞれ加算することによって、第１ＳＯＣ範囲を決定する、請求項１〜請求項１３のいずれか一項に記載の蓄電素子管理装置。
【請求項１５】
蓄電素子と、
前記蓄電素子に流れる電流を検出する電流計測部と、
前記蓄電素子の電圧を検出する電圧計測部と、
前記蓄電素子の電圧とＳＯＣとの相関関係の情報を記憶するメモリと、
請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載の蓄電素子管理装置とを備えた蓄電素子モジュール。
【請求項１６】
請求項１５に記載の蓄電素子モジュールと、
前記蓄電素子モジュールからの電力供給される車両負荷と、
前記車両負荷を制御し、かつ前記蓄電素子モジュールと通信可能な車両側電子制御部とを有する車両。
【請求項１７】
蓄電素子の充電状態を示す値であるＳＯＣ範囲を決定するための蓄電素子管理方法であって、
電流積算法、電圧参照法、時間積算法、カルマンフィルタを用いたＯＣＶ法のうち、少なくとも２つの方法を用いて、前記ＳＯＣ範囲を決定する蓄電素子管理方法。
【請求項１８】
前記ＳＯＣ範囲は、前記２つの方法のうち、第１の方法により決定される第１ＳＯＣ範囲と第２の方法により決定される第２ＳＯＣ範囲とが重複する場合には、前記第１ＳＯＣ範囲と、前記第２ＳＯＣ範囲との重複範囲により決定される請求項１７に記載の蓄電素子管理方法。
【請求項１９】
前記２つの方法のうち、第２の方法は、前記蓄電素子の電圧と、前記蓄電素子のＳＯＣ−Ｖの相関関係よりＳＯＣを推定する方法であり、
処理部は、前記蓄電素子の電圧と電圧計測誤差とに基づいて、前記蓄電素子の電圧の上限値と下限値をそれぞれ求め、求めた上限値と下限値をもとに、前記蓄電素子のＳＯＣ−Ｖの相関関係から第２ＳＯＣ範囲を決定する、請求項１７又は請求項１８に記載の蓄電素子管理方法。
【請求項２０】
前記２つの方法のうち、第１の方法は、前記蓄電素子の電流積算値に基づいてＳＯＣを推定する電流積算法であり、
前回のＳＯＣ範囲の上限値と下限値に対して、前記電流積算法により推定したＳＯＣの増減量と電流計測値の累積誤差をそれぞれ加算することによって、第１ＳＯＣ範囲を決定する、請求項１７〜請求項１９のいずれか一項に記載の蓄電素子管理方法。
【請求項２１】
前記蓄電素子の蓄電状態を複数のＳＯＣ領域に区分し、前記複数のＳＯＣ領域のうちＳＯＣの変化量に対する電圧の変化量が他よりも小さいＳＯＣ領域を低変化領域としたとき、
前記２つの方法のうち、第１の方法により決定される第１ＳＯＣ範囲が、所定期間の間、前記低変化領域に属する場合には、前記蓄電素子を充放電し、前記２つの方法のうち、第２の方法により決定される第２ＳＯＣ範囲を前記第１ＳＯＣ範囲と異なる範囲となるように変化させる請求項１７〜請求項２０のいずれか一項に記載の蓄電素子管理方法。
【請求項２２】
前記第２ＳＯＣ範囲を、現在属している前記低変化領域とは異なる領域に属するように変化させる請求項２１に記載の蓄電素子管理方法。