(57)【要約】【課題】二次電池の完全放電を不要としつつ、二次電池の満充電容量を推定可能な技術を提供する。【解決手段】時間計測部７４は、二次電池のＳＯＣ（状態値）が、零を除いた所定の範囲の一方端から、その所定の範囲の他方端まで変化するのに要する経過時間ｔを計測する。電圧変化量算出部７８は、その経過時間ｔにおける二次電池１０の放電電圧の変化量ΔＶを算出する。放電電圧の変化量ΔＶは、二次電池の満充電容量および、計測された経過時間ｔに応じて変化する。記憶部８０は、放電電圧の変化量ΔＶと、満充電容量と、経過時間ｔとの間の所定の相関関係を記憶する。推定部は、時間計測部７４により計測された経過時間ｔと、電圧変化量算出部７８により算出された電圧変化量ΔＶと、記憶部８０に記憶された所定の相関関係とに基づいて、二次電池の満充電容量を推定する。【選択図】図２
2010217070.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷との間で電力を授受可能に構成された二次電池の満充電容量を推定するための容量推定装置であって、
前記二次電池の電流値を検出するための電流検出部と、
前記二次電池の電圧値を検出するための電圧検出部と、
前記電流値および前記電圧値のうちの少なくとも前記電流値に基づいて、前記二次電池の充電状態を示す状態値を算出するための状態値算出部と、
前記状態値算出部により算出された前記状態値が、零を除いた所定の範囲の一方端から前記所定の範囲の他方端まで変化するのに要する経過時間を計測するための時間計測部と、
前記電流検出部により検出された前記電流値、および前記電圧検出部により検出された前記電圧値のいずれか一方に基づいて、前記満充電容量および前記経過時間に応じて変化する所定のパラメータを算出するためのパラメータ算出部と、
前記所定のパラメータと、前記満充電容量と、前記経過時間との間の所定の相関関係を記憶するための記憶部と、
前記時間計測部により計測された前記経過時間と、前記パラメータ算出部により算出された前記所定のパラメータと、前記記憶部に記憶された前記所定の相関関係とに基づいて、前記満充電容量を推定するための推定部とを備える、容量推定装置。
【請求項２】
前記所定の範囲の前記一方端に対応する前記状態値は、前記所定の範囲の前記他方端に対応する前記状態値よりも大きく、
前記容量推定部は、
前記二次電池から前記負荷に電力が供給されるように前記負荷を制御するための負荷制御部をさらに備え、
前記負荷制御部は、前記状態値が、前記所定の範囲の前記一方端から前記所定の範囲の前記他方端まで変化するように、前記負荷を制御する、請求項１に記載の容量推定装置。
【請求項３】
前記パラメータ算出部は、前記時間計測部により計測された前記経過時間における、前記電圧検出部により検出された前記電圧値の変化量を、前記所定のパラメータとして算出する、請求項１または２に記載の容量推定装置。
【請求項４】
前記所定の相関関係は、
前記電流値が互いに異なるという条件下で、前記電圧値の前記変化量と、前記満充電容量と、前記経過時間との間の関係が定義された複数のマップとして、前記記憶部に記憶され、
前記複数のマップの各々において、前記経過時間の間における前記電流値は一定であると定義され、
前記容量推定装置は、
前記時間計測部により計測された前記経過時間における前記電流値の平均値を算出する平均電流算出部をさらに備え、
前記推定部は、前記記憶部に記憶される複数のマップの中から、前記平均電流算出部により算出された前記平均値に対応するマップを選択する、請求項３に記載の容量推定装置。
【請求項５】
前記複数のマップの各々において、前記電圧値の前記変化量の絶対値は、前記満充電容量が低下するほど大きくなるように定義される、請求項４に記載の容量推定装置。
【請求項６】
前記パラメータ算出部は、前記時間計測部により計測された前記経過時間における前記電流値の平均値を、前記所定のパラメータとして算出し、
前記所定の相関関係は、前記満充電容量が一定という条件下では、前記電流値の前記平均値が大きいほど前記経過時間が小さくなるよう定義され、かつ、前記電流値の前記平均値が一定という条件下では、前記満充電容量の低下に応じて前記経過時間が小さくなるよう定義される、請求項１または２に記載の容量推定装置。
【請求項７】
前記二次電池は、車両に搭載され、
前記負荷は、前記車両に搭載され、かつ前記二次電池からの電力によって前記車両の駆動力を発生可能に構成される、請求項１から６のいずれか１項に記載の容量推定装置。
【請求項８】
前記二次電池は、リチウムイオン電池である、請求項１から７のいずれか１項に記載の容量推定装置。
【請求項９】
二次電池と、
前記二次電池からの電力によって車両の駆動力を発生可能に構成された負荷と、
請求項１から８のいずれか１項に記載の容量推定装置とを備える、車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池の満充電容量を推定するための容量推定装置、およびその容量推定装置を搭載する車両に関する。本発明は、特に、車両の駆動力を発生可能な負荷に供給可能な電力を蓄える二次電池の満充電容量を推定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００５−２６５８０１号公報（特許文献１）は、二次電池の満充電容量を検出するための装置を開示する。この検出装置においては、二次電池が定電圧充電方式に従って充電される際における、所定の中間放電状態から満充電状態に達するまでの充電時間が検出される。この検出された時間と予め定義された充電特性とに基づいて、二次電池の満充電容量が算出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２６５８０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
二次電池の満充電容量を把握するために、完全放電試験が行なわれることが多い。しかし二次電池を完全放電させた場合、一般的に、二次電池の性能が大きく低下する。
【０００５】
特開２００５−２６５８０１号公報（特許文献１）に記載の技術によれば、二次電池の満充電容量を算出するために二次電池が満充電状態にされるので、完全放電試験が不要と考えられる。しかし、二次電池に頻繁に電力が入出力されるような使用状況では、二次電池が満充電状態になる機会が生じにくいと考えられる。つまり、上記のような使用状況では、満充電容量の推定の機会が少なくなる可能性が考えられる。
【０００６】
本発明の目的は、二次電池の完全放電を不要としつつ、二次電池の満充電容量を推定可能な技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は要約すれば、負荷との間で電力を授受可能に構成された二次電池の満充電容量を推定するための容量推定装置である。容量推定装置は、二次電池の電流値を検出するための電流検出部と、二次電池の電圧値を検出するための電圧検出部と、電流値および電圧値のうちの少なくとも電流値に基づいて、二次電池の充電状態を示す状態値を算出するための状態値算出部と、状態値算出部により算出された状態値が、零を除いた所定の範囲の一方端から所定の範囲の他方端まで変化するのに要する経過時間を計測するための時間計測部と、電流検出部により検出された電流値、および電圧検出部により検出された電圧値のいずれか一方に基づいて、満充電容量および経過時間に応じて変化する所定のパラメータを算出するためのパラメータ算出部と、所定のパラメータと、満充電容量と、経過時間との間の所定の相関関係を記憶するための記憶部と、時間計測部により計測された経過時間と、パラメータ算出部により算出された所定のパラメータと、記憶部に記憶された所定の相関関係とに基づいて、満充電容量を推定するための推定部とを備える。
【０００８】
上記構成によれば、二次電池の状態値が、零を除いた所定の範囲の一方端から所定の範囲の他方端まで変化する時間（経過時間）が時間計測部により計測される。記憶部は、所定のパラメータと、満充電容量と、経過時間との間の所定の相関関係を定義する。推定部は、時間計測部により計測された経過時間と、パラメータ算出部により算出された所定のパラメータと、記憶部に記憶された相関関係とに基づいて、満充電容量を推定する。状態値が零であるということは二次電池が完全放電状態であることを意味する。上記構成によれば、満充電容量の推定時には、状態値を、零を除いた所定の範囲の一方端から他方端まで変化させればよいので、満充電容量の推定のために二次電池を完全放電させる必要はない。よって、上記構成によれば、二次電池の完全放電を不要としつつ、二次電池の満充電容量を推定することができる。
【０００９】
好ましくは、所定の範囲の一方端に対応する状態値は、所定の範囲の他方端に対応する状態値よりも大きい。容量推定装置は、二次電池から負荷に電力が供給されるように負荷を制御するための負荷制御部をさらに備える。負荷制御部は、状態値が、所定の範囲の一方端から所定の範囲の他方端まで変化するように、負荷を制御する。
【００１０】
上記構成によれば、二次電池から負荷に電力が供給されるよう負荷制御部が負荷を制御することによって二次電池の状態値が低下する。すなわち二次電池が放電される。このときに、二次電池の状態値は、零を除いた所定の範囲の一方端から他方端まで変化する。「所定の範囲」は０を除いた範囲であるので、二次電池が完全放電状態となることを回避できる。よって、上記構成によれば、二次電池の完全放電を不要としつつ、二次電池の満充電容量を推定することができる。
【００１１】
好ましくは、パラメータ算出部は、時間計測部により計測された経過時間における、電圧検出部により検出された電圧値の変化量を、所定のパラメータとして算出する。
【００１２】
上記構成によれば、電圧検出部により検出された電圧値の変化量が所定のパラメータとして算出される。状態値が、所定の範囲の一方端から他方端まで変化した場合、二次電池の電圧値（閉路電圧の値、たとえば放電電圧値）が変化する。さらに、電圧値の変化量は、電流値が一定であるとすると、満充電容量が低下するほど大きくなる。上記構成によれば、電圧値の変化量を所定のパラメータに用いることによって、二次電池の満充電容量の推定が可能になる。
【００１３】
好ましくは、所定の相関関係は、電流値が互いに異なるという条件下で、電圧値の変化量と、満充電容量と、経過時間との間の関係が定義された複数のマップとして、記憶部に記憶される。複数のマップの各々において、経過時間の間における電流値は一定であると定義される。容量推定部は、時間計測部により計測された経過時間における電流値の平均値を算出する平均電流算出部をさらに備える。推定部は、記憶部に記憶される複数のマップの中から、平均電流算出部により算出された平均値に対応するマップを選択する。
【００１４】
上記構成によれば、記憶部には、経過時間と電圧値の変化量と満充電容量との間の関係が定義された複数のマップが記憶される。各マップにおいては、二次電池の電流が一定であるときの経過時間と電圧値の変化量と満充電容量との関係が定義される。しかしながら二次電池の使用時には、電流値が頻繁に変化する。したがって、平均電流算出部によって、電流値の平均値が算出される。この平均値は、経過時間中の電流値を平均化したものであるので、一定値である。つまり、平均値は、電流値が経過時間中において一定であると仮定した場合における、その定電流の値に対応する。推定部は、平均電流算出部により算出された平均値に基づいて、記憶部に記憶される複数のマップの中から対応するマップを選択する。これにより推定部は、複数のマップの中から適切なマップを選択することができるので、二次電池の満充電容量の推定精度を高めることができる。
【００１５】
好ましくは、複数のマップの各々において、電圧値の変化量の絶対値は、満充電容量が低下するほど大きくなるように定義される。上記構成によれば、電圧値の変化量を所定のパラメータに用いることによって、二次電池の満充電容量の推定が可能になる。
【００１６】
好ましくは、パラメータ算出部は、時間計測部により計測された経過時間における電流値の平均値を、所定のパラメータとして算出する。所定の相関関係は、満充電容量が一定という条件下では、電流値の平均値が大きいほど経過時間が小さくなるよう定義される。所定の相関関係は、電流値の平均値が一定という条件下では、満充電容量の低下に応じて経過時間が小さくなるよう定義される。
【００１７】
上記構成によれば、記憶部に記憶される相関関係では、経過時間における電流値の平均値と経過時間との関係が定められる。この関係は、満充電容量に依存する。したがって、経過時間における電流値の平均値および、経過時間の計測結果から二次電池の満充電容量の推定が可能になる。
【００１８】
好ましくは、二次電池は、車両に搭載される。負荷は、車両に搭載され、かつ二次電池からの電力によって車両の駆動力を発生可能に構成される。
【００１９】
上記構成によれば、車両の使用時に、車両に搭載される二次電池の満充電容量を推定することが可能になる。
【００２０】
好ましくは、二次電池は、リチウムイオン電池である。
上記構成によれば、リチウムイオン電池を完全放電させることなく、満充電容量を推定することが可能になる。
【００２１】
本発明の他の局面に従うと、車両であって、二次電池と、二次電池からの電力によって車両の駆動力を発生可能に構成された負荷と、上記のいずれかに記載の容量推定装置とを備える。
【００２２】
上記構成によれば、車両に搭載される二次電池の満充電容量を推定することが可能になる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、二次電池の完全放電を不要としつつ、二次電池の満充電容量を推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態による車両のパワートレーンに関する構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１に係るＥＣＵの構成を示す機能ブロック図である。
【図３】実施の形態１に係る放電特性を説明する図である。
【図４】記憶部に記憶される放電特性の一形態を示す図である。
【図５】実施の形態１に係るＥＣＵによる満充電容量の推定処理を説明するフローチャートである。
【図６】実施の形態２に係るＥＣＵの構成を示す機能ブロック図である。
【図７】ＯＣＶ算出部に記憶されるマップの一例を示した図である。
【図８】実施の形態２に係る放電特性を説明するための図である。
【図９】実施の形態２に係るＥＣＵによる満充電容量の推定処理を説明するフローチャートである。
【図１０】ＳＯＣが３０％から２０％まで変化したときの電流積算値と満充電容量との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２６】
図１は、本発明の実施の形態による車両のパワートレーンに関する構成を示すブロック図である。図１を参照して、車両１００は、二次電池１０と、インバータ２０と、モータジェネレータ３０と、駆動輪４０と、ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）５０と、電圧センサ６２と、電流センサ６４と、温度センサ６６とを備える。本発明の実施の形態によれば、ＥＣＵ５０と、電圧センサ６２と、電流センサ６４とによって、二次電池１０の満充電容量を推定するための容量推定装置が実現される。また、インバータ２０と、モータジェネレータ３０とは、本発明における「負荷」を構成する。
【００２７】
二次電池１０は、再充電可能な直流電源である。二次電池１０は、正極線ＰＬおよび負極線ＮＬを介してインバータ２０へ直流電圧を出力する。また、二次電池１０は、モータジェネレータ３０の回生発電時、正極線ＰＬおよび負極線ＮＬを介してインバータ２０から回生電力を受けることによって充電される。
【００２８】
二次電池１０は、たとえばニッケル水素電池、リチウムイオン電池等を適用することができる。ただし以下に説明する実施の形態では、二次電池１０にはリチウムイオン電池が適用される。
【００２９】
電圧センサ６２は、正極線ＰＬと負極線ＮＬとの間の電圧Ｖｂを検出して、その検出値をＥＣＵ５０へ出力する。電流センサ６４は、正極線ＰＬに流れる電流Ｉｂを検出して、その検出値をＥＣＵ５０へ出力する。電流センサ６４は、二次電池１０から出力される電流（放電電流）を正値として検出し、二次電池１０に入力される電流（充電電流）を負値として検出する。なお、電流センサ６４は、負極線ＮＬに流れる電流を検出することによって電流Ｉｂを検出してもよい。
【００３０】
温度センサ６６は、二次電池１０の温度Ｔｂを検出して、その検出値をＥＣＵ５０へ出力する。
【００３１】
インバータ２０は、三相ブリッジ回路から成る。そして、インバータ２０は、ＥＣＵ５０からの信号ＰＷＩに基づいて、二次電池１０から出力される直流電圧を三相交流電圧に変換する。インバータ２０は、その交流電圧をモータジェネレータ３０へ出力することによりモータジェネレータ３０を駆動する。
【００３２】
インバータ２０は、モータジェネレータ３０の回生発電時には、モータジェネレータ３０からの回生電力を信号ＰＷＩに基づき直流電圧に変換して正極線ＰＬおよび負極線ＮＬへ出力する。この直流電圧により二次電池１０が充電される。
【００３３】
モータジェネレータ３０は、三相交流電動機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを有する永久磁石型同期電動機から成る。モータジェネレータ３０は、インバータ２０から三相交流電圧を受けてトルクを発生する。このトルクにより駆動輪４０が駆動される。また、モータジェネレータ３０は、車両１００の制動時には、車両の運動エネルギーを駆動輪４０から受けることによって発電するとともに、その発電された回生電力をインバータ２０へ出力する。
【００３４】
ＥＣＵ５０は、モータジェネレータ３０のトルク目標値、回転数目標値、モータ電流およびモータ回転角に基づいて、モータジェネレータ３０を駆動するためのＰＷＭ（Pulse  Width  Modulation）信号を生成し、その生成したＰＷＭ信号を信号ＰＷＩとしてインバータ２０へ出力する。なお、モータ電流およびモータ回転角は、図示されないセンサによって検出される。
【００３５】
モータジェネレータ３０がトルクを発生するときには、二次電池１０が放電される。一方、モータジェネレータ３０が発電するときには、二次電池１０が充電される。したがって車両１００の使用時には、二次電池の充電状態が変化する。ＥＣＵ５０は、二次電池の充放電を制御するために、二次電池１０の充電状態を示す状態値を算出する。
【００３６】
本実施の形態では、この状態値は、二次電池の容量に対する、二次電池に蓄えられている電気量の比を百分率により表したものである。以後において、この状態値を「ＳＯＣ」と記載する。たとえば二次電池１０が満充電状態であるときのＳＯＣは１００（％）と定義される。一方、二次電池１０が完全放電状態であるときのＳＯＣは０（％）と定義される。
【００３７】
ＥＣＵ５０は、車両１００の使用時（車両１００の走行時）に、二次電池１０のＳＯＣを目標制御範囲内で推移させる。さらに、ＥＣＵ５０は、ＳＯＣが目標範囲内で推移するようインバータ２０（およびモータジェネレータ３０）を制御しつつ二次電池１０の満充電容量を推定する。具体的には、ＥＣＵ５０は、車両１００の使用時（車両１００の走行時）において、モータジェネレータ３０がトルクを発生する（二次電池１０からインバータ２０に電力が供給される）ようにインバータ２０（およびモータジェネレータ３０）を制御しつつ、二次電池１０の満充電容量を推定する。このときには、二次電池１０のＳＯＣが所定範囲の一方端から他方端まで変化する。
【００３８】
この「所定範囲」は、上記の目標範囲に含まれる範囲であり、二次電池１０の完全放電状態のときのＳＯＣ（すなわち０）を除いた範囲である。具体的には「所定範囲」は、３０％から２０％までの範囲と定められる。すなわち所定範囲の一方端に対応するＳＯＣが３０％であり、所定範囲の他方端に対応するＳＯＣが２０％である。
【００３９】
なお、以後の説明においては、目標範囲は所定範囲と同一であるとする。ただし目標範囲は所定範囲よりも広い範囲（たとえば１８％から３２％までの範囲）でもよい。
【００４０】
ＥＣＵ５０は、電圧センサ６２、電流センサ６４および温度センサ６６からそれぞれ二次電池１０の電圧Ｖｂ、電流Ｉｂおよび温度Ｔｂの各検出値を受ける。そして、ＥＣＵ５０は、温度Ｔｂがほぼ一定の条件のもとで、後述の方法により、電圧Ｖｂおよび電流Ｉｂを用いて、二次電池１０の満充電容量を推定する。次に、図１に示したＥＣＵ５０の構成および満充電容量の推定について、実施の形態ごとに詳細に説明する。
【００４１】
［実施の形態１］
図２は、実施の形態１に係るＥＣＵの構成を示す機能ブロック図である。なお図２に示した構成は、ハードウェアおよびソフトウェアのいずれによっても実現可能である。
【００４２】
図２を参照して、ＥＣＵ５０は、電流積算部７０と、ＳＯＣ算出部７２と、時間計測部７４と、平均電流算出部７６と、電圧変化量算出部７８と、記憶部８０と、容量推定部８２と、モータ制御部８４とを含む。
【００４３】
電流積算部７０は、電流Ｉｂの検出値を受けることにより電流Ｉｂの積算値を算出する。ＳＯＣ算出部７２は、電流積算部７０により算出された電流Ｉｂの積算値に基づいてＳＯＣを算出する。
【００４４】
時間計測部７４は、ＳＯＣ算出部７２により算出されたＳＯＣが上記所定の範囲（３０％から２０％までの範囲）を通過するのに要する時間を計測する。時間計測部７４は、二次電池１０の放電時に上記計測処理を実行するよう構成される。二次電池１０の放電時とは、時間計測部７４に入力される電流Ｉｂの値が正であるときである。
【００４５】
平均電流算出部７６は、時間計測部７４により計測された時間ｔにおける平均電流を算出する。具体的には、平均電流算出部７６は、時間計測部７４により計測された時間ｔ、電流積算部７０により算出された電流Ｉｂの積算値、およびＳＯＣ算出部７２により算出されたＳＯＣを受ける。平均電流算出部７６は、ＳＯＣ算出部７２により算出されたＳＯＣおよび電流積算部７０により算出された電流積算値に基づいて、ＳＯＣが３０％のときの電流積算値と、ＳＯＣが２０％のときの電流積算値との差分を算出する。そして平均電流算出部７６は、電流積算値の差分を、時間計測部７４により計測された時間ｔで除算することにより、時間ｔにおける電流Ｉｂの平均値（すなわち平均電流の値）を算出する。
【００４６】
電圧変化量算出部７８は、ＳＯＣが３０％であるときの電圧Ｖｂの検出値を取得するとともに、その値を保持する。さらに、電圧変化量算出部７８は、ＳＯＣが２０％であるときの電圧Ｖｂの検出値を取得するとともに、保持された電圧値からその検出値までの変化量を算出する。これにより電圧変化量算出部７８は、ＳＯＣが３０％から２０％まで変化したときの電圧Ｖｂの変化量ΔＶを算出する。
【００４７】
記憶部８０は、ＳＯＣの３０％から２０％まで変化するのに要する時間ｔと、電圧変化量ΔＶとの間の相関関係を記憶する。この相関関係は、電流Ｉｂの値が所定値であるという条件下における、電圧Ｖｂと放電時間との関係（放電特性）である。この相関関係は、二次電池１０の劣化による満充電容量の変化に応じて変化するように予め定義されたものである。
【００４８】
図３は、実施の形態１に係る放電特性を説明する図である。図３を参照して、曲線Ｃ１〜Ｃ３の各々は、放電電流（電流Ｉｂ）が一定である場合における、電圧Ｖｂと放電時間との関係（放電特性）を示す。曲線Ｃ１に対応する満充電容量はＡ１であり、曲線Ｃ２に対応する満充電容量はＡ２であり、曲線Ｃ３に対応する満充電容量はＡ３である。満充電容量Ａ１，Ａ２，Ａ３の間には、Ａ１＞Ａ２＞Ａ３という関係が成立する。
【００４９】
二次電池の劣化が進行するにつれて、二次電池の満充電容量が低下する。すなわち二次電池の劣化が進行するにつれて、放電特性は、曲線Ｃ１、曲線Ｃ２、曲線Ｃ３の順に変化する。
【００５０】
図３では、時刻Ａから時刻Ｂまでにおける電圧Ｖｂの変化量が、ＳＯＣが３０％から２０％まで変化した時の電圧Ｖｂの変化量ΔＶに対応する。満充電容量が低下する（二次電池が劣化する）ほど電圧変化量ΔＶの絶対値が大きくなる。図３は、電流Ｉｂの値が同じであり、かつ、放電時間が同じという条件では、満充電容量が低下するほど電圧変化量ΔＶの低下量の絶対値が大きくなることを示している。電圧変化量ΔＶをパラメータとすると、曲線Ｃ１〜Ｃ３によって示される放電特性は、そのパラメータと、時間ｔと、満充電容量との相関関係を表わしている。
【００５１】
図３に示した放電特性は、たとえば以下の方法によって予め準備される。まず、劣化状態の異なる複数の二次電池が用意される。次に、各電池を定電流で放電するとともに、ＳＯＣが３０％から２０％まで変化するのに要した時間を計測する。このときに放電電流値と放電時間との積も算出する。これにより、劣化状態の異なる複数のバッテリの各々に対応する放電特性が得られる。さらにＳＯＣが３０％から２０％まで変化するときの放電電流値と放電時間との積も予め算出される。
【００５２】
図３に示した放電特性は、たとえば関数として記憶部に記憶されてもよいし、マップとして記憶部に記憶されてもよい。図４は、記憶部に記憶される放電特性の一形態を示す図である。図４を参照して、電圧変化量ΔＶと、時間ｔと、満充電容量との相関関係は、複数のマップ（図４では３つのマップＭ１〜Ｍ３を示す）として記憶部８０に記憶される。マップＭ１〜Ｍ３の各々は、電圧Ｖｂと時間ｔとの関係を定義するものである。マップ間では電流Ｉｂの値が互いに異なる。なお、１つのマップにおいては、電流Ｉｂは、放電特性を示す曲線にかかわらず同じである。
【００５３】
各マップにおける経過時間と電圧値の変化量と満充電容量との間の関係は、電流値と放電時間とが同じであれば、満充電容量が低下するほど電圧値の低下量が大きくなるよう定義される。また、異なるマップ間では、満充電容量が同じであれば、電流値が大きいほど経過時間が短くなるように経過時間と電圧値の変化量と満充電容量との間の関係が定義される。
【００５４】
図２に戻り、容量推定部８２は、記憶部８０に予め記憶される相関関係（放電特性）と、電圧変化量算出部７８により算出された電圧変化量ΔＶと、時間計測部７４によって計測された時間ｔと、平均電流算出部７６により算出された平均電流とに基づいて、二次電池の現在の満充電容量を推定する。
【００５５】
具体的には、容量推定部８２は、記憶部８０に記憶される複数のマップ（図４参照）の中から、算出された平均電流に対応するマップ（たとえばマップＭ１）を選択する。そして容量推定部８２は、その選択されたマップにおいて定義される複数の放電特性（図３の曲線Ｃ１〜Ｃ３に対応）の中から、現在の二次電池１０に対応する放電特性を推定する。
【００５６】
具体的には、容量推定部８２は、複数の放電特性のうち、時間計測部７４によって計測された時間ｔと電圧変化量算出部７８により算出された電圧変化量ΔＶとに対応する放電特性を特定する。たとえば、容量推定部８２は、時間計測部７４によって計測された時間ｔと、電圧変化量算出部７８により算出された電圧変化量ΔＶとに基づいて、時間ｔにおける電圧変化量ΔＶの変化率（ΔＶ／ｔ）を算出する。そして、容量推定部８２は、複数の放電特性の中から、電圧変化量ΔＶの変化率が同じであるものを特定する。そして、容量推定部８２は、その推定された放電特性によって定義される満充電容量を、二次電池１０の現在の満充電容量と推定する。
【００５７】
モータ制御部８４は、ＳＯＣ算出部７２により算出されたＳＯＣ、および図示しない各種の値（たとえばモータジェネレータ３０のトルク目標値、回転数目標値、モータ電流およびモータ回転角）に基づいて、ＰＷＭ信号ＰＷＩを生成し、その生成したＰＷＭ信号ＰＷＩをインバータ２０に出力する。これにより、車両の使用時に、二次電池１０のＳＯＣが所定範囲（３０％から２０％までの範囲）で推移する。
【００５８】
図５は、実施の形態１に係るＥＣＵによる満充電容量の推定処理を説明するフローチャートである。なお、このフローチャートの処理は、一定時間毎または所定の条件が成立する毎にメインルーチンから呼び出されて実行される。
【００５９】
図５を参照して、ＥＣＵ５０は、まず二次電池１０のＳＯＣが３０％に達したか否かを判定する（ステップＳ１）。二次電池１０のＳＯＣが３０％より大きいと判定された場合（ステップＳ１においてＮＯ）、全体の処理はメインルーチンに戻される。一方、二次電池１０のＳＯＣが３０％に達したと判定された場合（ステップＳ１においてＹＥＳ）、ＥＣＵ５０（時間計測部７４）は時間の計測を開始する（ステップＳ２）。さらにＥＣＵ５０（電圧変化量算出部７８）は、電圧センサ６２から電圧Ｖｂの値を取得する（ステップＳ３）。この電圧値はＥＣＵ５０（電圧変化量算出部７８）に記憶される。
【００６０】
次にＥＣＵ５０（電流積算部７０）は、電流センサ６４から電流Ｉｂの値を取得するとともに、その電流Ｉｂの値を積算する（ステップＳ４）。ＥＣＵ５０（ＳＯＣ算出部７２）は、その電流積算値に基づいて二次電池１０のＳＯＣを算出する（ステップＳ５）。
【００６１】
ＥＣＵ５０は、ステップＳ４，Ｓ５の処理を実行した後に、ＳＯＣが２０％に達したか否かを判定する（ステップＳ６）。二次電池１０のＳＯＣが２０％より大きいと判定された場合（ステップＳ６においてＮＯ）、処理はステップＳ４に戻される。一方、二次電池１０のＳＯＣが２０％に達したと判定された場合（ステップＳ６においてＹＥＳ）、ＥＣＵ５０（時間計測部７４）は時間の計測を終了する（ステップＳ７）。
【００６２】
続いてＥＣＵ５０（平均電流算出部７６）は二次電池１０のＳＯＣが３０％から２０％まで変化する間における平均電流を算出する（ステップＳ８）。さらにＥＣＵ５０（電圧変化量算出部７８）は、電圧センサ６２から電圧Ｖｂの値を取得する（ステップＳ９）。そして、ＥＣＵ５０（電圧変化量算出部７８）は、ステップＳ２において取得した電圧値から、ステップＳ９において取得した電圧値を減算することにより、電圧変化量ΔＶを算出する（ステップＳ１０）。
【００６３】
ＥＣＵ５０（容量推定部８２）は、予め記憶された放電特性と、平均電流の値と、電圧変化量ΔＶと、ＳＯＣが３０％から２０％まで変化するのに要した時間ｔとに基づいて、二次電池の満充電容量を推定する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１の処理が終了すると、全体の処理は、メインルーチンに戻される。
【００６４】
二次電池の劣化時における満充電容量は、その二次電池の寿命を把握するための１つの重要な要素である。多くの場合、二次電池の満充電容量は、完全放電試験によって求められる。しかしながら、二次電池を完全放電させることが不可能な使用環境では、二次電池の使用条件から満充電容量を推定することが必要となる。
【００６５】
本発明の実施の形態に係る車両は、二次電池を完全放電させることが不可能な使用環境に該当する。本発明の実施の形態では、二次電池の使用条件は、走行距離、走行時間等により定まる。
【００６６】
実施の形態１によれば、ＳＯＣの所定範囲の変化に対応する電圧変化量ΔＶ、および、ＳＯＣがその所定範囲の一方端から他方端まで変化するのに要した時間ｔに基づいて、二次電池の満充電容量を推定することができる。その所定範囲は、二次電池の完全放電時のＳＯＣ（０％）を除く範囲である。したがって、実施の形態１によれば、二次電池を完全放電させずとも満充電容量を推定することができる。
【００６７】
さらに、実施の形態１によれば、ＳＯＣの所定範囲とは、車両の使用条件に従って定められる範囲（車両の使用時におけるＳＯＣの目標範囲）である。したがって実施の形態１によれば、車両に搭載される二次電池の満充電容量を推定できる。さらに実施の形態１によれば、車両の使用時に満充電容量を推定することができる。
【００６８】
なお、実施の形態１によれば、電圧変化量算出部７８によって、電圧Ｖｂの変化量ΔＶが算出される。電圧変化量ΔＶは、二次電池の満充電容量、およびＳＯＣが所定の範囲の一方端から他方端まで変化するのに要した経過時間に応じて変化する所定のパラメータに相当する。電圧変化量ΔＶは、満充電容量および経過時間に応じて変化する。したがって電圧変化量ΔＶと、満充電容量と、経過時間との間の相関関係を予め定義することによって、実際の電圧変化量ΔＶおよび実際の経過時間から満充電容量を推定できる。実施の形態１では、その相関関係が記憶部に予め記憶される。よって実施の形態１によれば、算出された電圧変化量ΔＶ、計測された経過時間ｔおよび、予め定義された相関関係により二次電池の満充電容量を推定できる。
【００６９】
［実施の形態２］
図６は、実施の形態２に係るＥＣＵの構成を示す機能ブロック図である。なお図６に示した構成は、ハードウェアおよびソフトウェアのいずれによっても実現可能である。
【００７０】
図６および図２を参照して、実施の形態２に係るＥＣＵ５０は、ＯＣＶ算出部８６が追加されている点、および、電圧変化量算出部７８を備えていない点において、実施の形態１に係るＥＣＵ５０（図２参照）と異なる。
【００７１】
ＯＣＶ算出部８６は、二次電池１０の開路電圧（Open Circuit Voltage；ＯＣＶ）を算出する。具体的には、ＯＣＶ算出部８６は、ＳＯＣ算出部７２によって算出されたＳＯＣと、ＯＣＶ算出部８６に予め記憶されるマップとに基づいて、ＯＣＶを算出する。マップには、ＳＯＣとＯＣＶとの関係が定義される。
【００７２】
図７は、ＯＣＶ算出部に記憶されるマップの一例を示した図である。図７を参照して、グラフの横軸はＳＯＣ（％）を示し、グラフの縦軸はＯＣＶ（Ｖ）を示す。このマップは、たとえば実験結果に基づいて予め準備されたものである。ＳＯＣが２０％のときのＯＣＶはＶ１である。ＳＯＣが３０％のときのＯＣＶはＶ２である。なお、電圧Ｖ１，Ｖ２の間には、Ｖ２＞Ｖ１の関係が成立する。
【００７３】
図６に戻り、時間計測部７４は、ＯＣＶ算出部８６により算出されたＯＣＶを受ける。時間計測部７４は、そのＯＣＶが、ＳＯＣが３０％であることを示す場合に、時間の計測を開始する。そして時間計測部７４は、そのＯＣＶが、ＳＯＣが２０％であることを示す場合に、時間の計測を終了する。
【００７４】
ＯＣＶとＳＯＣとの関係は二次電池の劣化によらず変化しないので、上記方法により計測された時間は、ＳＯＣが３０％から２０％までの範囲の一方端（３０％）から他方端（２０％）まで変化するのに要した時間に対応する。なお、以後の説明ではＳＯＣが３０％であるときのＯＣＶをＯＣＶ（ＳＯＣ３０）と記載し、ＳＯＣが２０％であるときのＯＣＶをＯＣＶ（ＳＯＣ２０）と記載する。
【００７５】
容量推定部８２は、時間計測部７４によって計測された時間ｔと、平均電流算出部７６により算出された平均電流と、記憶部８０に記憶される放電特性とに基づいて、二次電池１０の満充電容量を算出する。
【００７６】
図８は、実施の形態２に係る放電特性を説明するための図である。図８を参照して、グラフの横軸は、平均電流値を示し、グラフの縦軸は、ＯＣＶがＯＣＶ（ＳＯＣ３０）からＯＣＶ（ＳＯＣ２０）まで変化するのに要する二次電池１０の放電時間を示す。この放電時間は、ＳＯＣが、所定の範囲（３０％から２０％までの範囲）の一方端（３０％）から他方端（２０％）まで変化するのに要する時間である。
【００７７】
実施の形態２では、放電特性として平均電流値と放電時間との相関関係が示される。曲線Ｃａ〜Ｃｃは、この相関関係を示す。なお、二次電池が劣化するにつれて、放電特性は、曲線Ｃａ、曲線Ｃｂ、曲線Ｃｃの順に変化する。図８に示すように、たとえば平均電流の値を所定値Ｉａとすると、二次電池が劣化するほど放電時間が短くなる。これは二次電池の劣化により満充電容量が低下するためである。
【００７８】
実施の形態２では、平均電流値と放電時間との関係が満充電容量に応じて変化するように、放電特性が定義される。これにより電流積算値（平均電流値と放電時間との積）と満充電容量との関係が定義される。
【００７９】
容量推定部８２は、時間計測部７４によって計測された時間ｔと平均電流算出部７６により算出された平均電流との関係が、図８に示す曲線Ｃａ〜Ｃｃのいずれに対応する関係であるかを判断する。図８に示すように、時間計測部７４によって計測された時間ｔと平均電流算出部７６により算出された平均電流との関係を曲線Ｃｂ上の点Ｐによって表すことが可能な場合には、容量推定部８２は、二次電池１０の現在の満充電容量が曲線Ｃｂによって定義される容量であると推定する。
【００８０】
図９は、実施の形態２に係るＥＣＵによる満充電容量の推定処理を説明するフローチャートである。
【００８１】
図９および図５を参照して、実施の形態２に係る満充電容量の推定処理では、ステップＳ１，Ｓ６の処理に代えてステップＳ１Ａ，Ｓ６Ａの処理がそれぞれ実行される。さらに実施の形態２に係る満充電容量の推定処理では、ステップＳ５Ａの処理が追加される。さらに、実施の形態２に係る満充電容量の推定処理では、図５に示したステップＳ３，Ｓ９，Ｓ１０の処理は実行されない。これらの点において実施の形態２に係る満充電容量の推定処理は実施の形態１に係る満充電容量の推定処理と異なる。なお、図９のフローチャートの他のステップの処理は、図５のフローチャートの対応するステップの処理と同様である。
【００８２】
ステップＳ１Ａにおいて、ＥＣＵ５０は、まず二次電池１０のＯＣＶがＯＣＶ（ＳＯＣ３０）に達したか否かを判定する（ステップＳ１Ａ）。二次電池１０のＯＣＶがＯＣＶ（ＳＯＣ３０）より大きいと判定された場合（ステップＳ１ＡにおいてＮＯ）、全体の処理はメインルーチンに戻される。一方、二次電池１０のＯＣＶがＯＣＶ（ＳＯＣ３０）に達したと判定された場合（ステップＳ１ＡにおいてＹＥＳ）、ＥＣＵ５０（時間計測部７４）は時間の計測を開始する（ステップＳ２）。
【００８３】
ＥＣＵ５０（ＯＣＶ算出部８６）は、ステップＳ４，Ｓ５の処理を実行した後に、現在のＳＯＣに対応する二次電池１０のＯＣＶを算出する（ステップＳ５Ａ）。そして、ＥＣＵ５０（ＯＣＶ算出部８６）は、ＯＣＶがＯＣＶ（ＳＯＣ２０）に達したか否かを判定する（ステップＳ６Ａ）。二次電池１０のＯＣＶがＯＣＶ（ＳＯＣ２０）より大きいと判定された場合（ステップＳ６ＡにおいてＮＯ）、処理はステップＳ４に戻される。一方、二次電池１０のＯＣＶがＯＣＶ（ＳＯＣ２０）に達したと判定された場合（ステップＳ６ＡにおいてＹＥＳ）、ＥＣＵ５０（時間計測部７４）は時間の計測を終了する（ステップＳ７）。
【００８４】
続いてＥＣＵ５０（平均電流算出部７６）は二次電池１０のＯＣＶがＯＣＶ（ＳＯＣ３０）からＯＣＶ（ＳＯＣ２０）まで変化する間における平均電流を算出する（ステップＳ８）。ＥＣＵ５０（容量推定部８２）は、予め記憶された放電特性と、平均電流の値と、ＯＣＶがＯＣＶ（ＳＯＣ３０）からＯＣＶ（ＳＯＣ２０）まで変化するのに要した時間ｔとに基づいて、二次電池の満充電容量を推定する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１の処理が終了すると、全体の処理は、メインルーチンに戻される。
【００８５】
実施の形態１によれば、記憶部には、電流Ｉｂの値が互いに異なる複数のマップが記憶される。容量推定部８２は、複数のマップの中から、算出された平均電流値に対応するマップを選択する。実施の形態１によれば、複数のマップの中から特定のマップを選択するための処理が必要になるため、容量推定部の推定処理が複雑化する可能性が考えられる。
【００８６】
実施の形態２では、放電特性として電流Ｉｂの平均値と放電時間との相関関係が定義される。さらに、この相関関係は、二次電池の満充電容量に応じて変化するように予め定められる。そして記憶部８０は、上記のように定義された放電特性を記憶する。したがって、実施の形態２によれば、容量推定部が複数のマップを参照する必要がなくなる。したがって実施の形態２によれば満充電容量の推定処理が複雑化するのを回避できる。
【００８７】
（変形例）
実施の形態２では、二次電池１０のＯＣＶがＯＣＶ（ＳＯＣ３０）からＯＣＶ（ＳＯＣ２０）に達するまでの時間が計測される。ただし、実施の形態１と同様に、時間計測部７４は、ＳＯＣ算出部により算出されたＳＯＣが３０％から２０％まで変化するまでの時間を計測してもよい。この場合にも、図９に示した処理と同様の処理を実行することにより、満充電容量を検出することができる。また、記憶部に記憶される放電特性は、平均電流値と、ＳＯＣが３０％から２０％まで変化するのに要する経過時間（二次電池１０の放電時間）との相関関係に対応する。この関係を示すグラフは、図８のグラフにおいて、縦軸を、ＳＯＣが３０％から２０％まで変化するのに要する経過時間に置き換えたものと同様である。
【００８８】
図１０は、ＳＯＣが３０％から２０％まで変化したときの電流積算値と満充電容量との関係を示す図である。図１０を参照して、満充電容量が小さいほど、ＳＯＣが３０％から２０％まで変化したときの電流積算値は小さくなる。この変形例ではＳＯＣ算出部により算出されたＳＯＣが３０％から２０％まで変化するまでの時間を計測するとともに、その時間における平均電流が算出される。さらに、その計測時間と平均電流と、記憶部に記憶される放電特性（図８参照）によって、満充電容量を推定することができる。
【００８９】
なお、本実施の形態では、二次電池の放電時に満充電容量を推定するものとしたが、二次電池の充電時に満充電容量を推定してもよい。
【００９０】
また、上記の実施の形態では、二次電池の電流Ｉｂの積算値に基づいてＳＯＣが算出される。ただしＳＯＣは、電流Ｉｂの積算値および電圧Ｖｂに基づいて算出されてもよい。本実施の形態では、ＳＯＣは電流Ｉｂのみによって算出されるよう限定されるものではない。
【００９１】
また、本実施の形態に係る満充電容量の推定は、リチウムイオン電池に対して好適に適用できる。一般にリチウムイオン電池の場合にはＳＯＣの推定精度を高くすることが可能であるので、満充電容量の推定精度も高めることが可能になる。
【００９２】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明でなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００９３】
１０  二次電池、２０  インバータ、３０  モータジェネレータ、４０  駆動輪、６２  電圧センサ、６４  電流センサ、６６  温度センサ、７０  電流積算部、７２  ＳＯＣ算出部、７４  時間計測部、７６  平均電流算出部、７８  電圧変化量算出部、８０  記憶部、８２  容量推定部、８４  モータ制御部、８６  ＯＣＶ算出部、１００  車両、Ａ，Ｂ  時刻、Ｃ１〜Ｃ３，Ｃａ〜Ｃｃ  曲線、Ｍ１〜Ｍ３  マップ、ＮＬ  負極線、Ｐ  点、ＰＬ  正極線。
【図１】
2010217070.tif 000003
【図２】
2010217070.tif 000004
【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】
2010217070.tif 000009
【図８】
2010217070.tif 000010
【図９】
2010217070.tif 000011
【図１０】
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