(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の走行中に二次電池の充放電電流の大きさが所定の閾値を超えてから前記閾値以下となるまでの期間を電流積算期間として前記二次電池の充放電電流を積算し、電流積算に基づく前記二次電池の充電率である電流積算充電率を算出する電流積算充電率算出手段と、
前記電流積算期間における前記電流積算充電率の変化量である電流積算充電率変化量を算出する電流積算充電率変化量算出手段と、
前記二次電池の状態量に基づいて前記電流積算期間の開始時および終了時の開放電圧を推定する開放電圧推定手段と、
前記電流積算期間の開始時および終了時の前記開放電圧に基づく前記二次電池の充電率である開放電圧充電率を算出する開放電圧充電率算出手段と、
前記電流積算期間の終了時の開放電圧充電率と前記電流積算期間の開始時の開放電圧充電率との差分である開放電圧充電率変化量を算出する開放電圧充電率変化量算出手段と、
前記開放電圧充電率変化量に対する前記電流積算充電率変化量の比である容量維持率を算出し、算出した容量維持率に基づき前記二次電池の電池容量を算出する電池容量算出手段と、を備え、
前記電流積算充電率変化量算出手段は、複数の電流積算期間で算出した電流積算充電率変化量を加算して最終的な電流積算充電率変化量を算出し、
前記開放電圧充電率変化量算出手段は、前記複数の電流積算期間で算出した開放電圧充電率変化量を加算して最終的な開放電圧充電率変化量を算出し、
前記電池容量算出手段は、前記最終的な電流積算充電率変化量と前記最終的な開放電圧充電率変化量とから前記容量維持率を算出する、
ことを特徴とする電池容量算出装置。
【請求項２】
請求項１に記載に電池容量算出装置において、
前記加算する電流積算充電率および前記加算する開放電圧変化量は、ともに絶対値である、
ことを特徴とする電池容量算出装置。
【請求項３】
車両の走行中に車両に搭載された二次電池の充放電電流の大きさが所定の閾値を超えてから前記閾値以下となるまでの期間を電流積算期間として前記充放電電流の絶対値の積算値を算出する電流積算手段と、
前記二次電池の状態量に基づいて前記電流積算期間の開始時および終了時の開放電圧を推定する開放電圧推定手段と、
前記電流積算期間の開始時および終了時の前記開放電圧に基づく前記二次電池の充電率である開放電圧充電率を算出する開放電圧充電率算出手段と、
複数の電流積算期間で算出した各積算値の和を初期電池容量で除算して電流積算充電率変化量を算出する電流積算充電率変化量算出手段と、
前記複数の電流積算期間における各電流積算期間の終了時の開放電圧充電率と当該電流積算期間の開始時の開放電圧充電率との差分である開放電圧充電率変化量をそれぞれ算出し、各開放電圧充電率変化量の絶対値を加算して最終的な開放電圧充電率変化量を算出する開放電圧充電率変化量算出手段と、
前記最終的な開放電圧充電率変化量に対する前記電流積算充電率変化量の比である容量維持率を算出し、算出した容量維持率に基づき前記二次電池の電池容量を算出する電池容量算出手段と、
を備えた、
ことを特徴とする電池容量算出装置。
【請求項４】
車両の走行中に車両に搭載された二次電池の充放電電流の大きさが所定の閾値を超えてから前記閾値以下となるまでの期間を電流積算期間とし、複数の電流積算期間における前記充放電電流の絶対値の積算値を算出する電流積算手段と、
前記二次電池の状態量に基づいて前記電流積算期間の開始時および終了時の開放電圧を推定する開放電圧推定手段と、
前記電流積算期間の開始時および終了時の前記開放電圧に基づく前記二次電池の充電率である開放電圧充電率を算出する開放電圧充電率算出手段と、
前記積算値を初期電池容量で除算して電流積算充電率変化量を算出する電流積算充電率変化量算出手段と、
前記複数の電流積算期間における各電流積算期間の終了時の開放電圧充電率と当該電流積算期間の開始時の開放電圧充電率との差分である開放電圧充電率変化量をそれぞれ算出し、各開放電圧充電率変化量の絶対値を加算して最終的な開放電圧充電率変化量を算出する開放電圧充電率変化量算出手段と、
前記最終的な開放電圧充電率変化量に対する前記電流積算充電率変化量の比である容量維持率を算出し、算出した容量維持率に基づき前記二次電池の電池容量を算出する電池容量算出手段と、
を備えた、
ことを特徴とする電池容量算出装置
【請求項５】
車両の走行中に二次電池の充放電電流の大きさが所定の閾値を超えてから前記閾値以下となるまでの期間を電流積算期間として前記二次電池の充放電電流を積算し、電流積算に基づく前記二次電池の充電率である電流積算充電率を算出し、
前記電流積算期間における前記電流積算充電率の変化量である電流積算充電率変化量を算出し、
前記二次電池の状態量に基づいて前記電流積算期間の開始時および終了時の開放電圧を推定し、
前記電流積算期間の開始時および終了時の前記開放電圧に基づく前記二次電池の充電率である開放電圧充電率を算出し、
前記電流積算期間の終了時の開放電圧充電率と前記電流積算期間の開始時の開放電圧充電率との差分である開放電圧充電率変化量を算出し、
前記開放電圧充電率変化量に対する前記電流積算充電率変化量の比である容量維持率を算出し、該算出した容量維持率に基づき前記二次電池の電池容量を算出する電池容量算出方法であって、
前記電流積算充電率変化量の算出は、複数の電流積算期間で算出した電流積算充電率変化量を加算して最終的な電流積算充電率変化量を算出し、
前記開放電圧充電率変化量の算出は、前記複数の電流積算期間で算出した開放電圧充電率変化量を加算して最終的な開放電圧充電率変化量を算出し、
前記電池容量の算出は、前記最終的な電流積算充電率変化量と前記最終的な開放電圧充電率変化量とから前記容量維持率を算出する、
ことを特徴とする電池容量算出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池容量算出装置および電池容量算出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、二次電池を一定電流で放電したときの電流センサの検出値を積算して電池容量を算出することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−５４８６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電気自動車やハイブリッド車両の強電バッテリに用いられる二次電池は、常用される電流レンジが大きいため、電流センサの誤差が大きくなる。よって、上記従来技術を強電バッテリに適用した場合、電流積算誤差が大きくなり、電池容量の算出精度が低下するという問題があった。
本発明の目的は、電池容量を高精度に算出できる電池容量算出装置および電池容量算出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明では、車両の走行中に二次電池の充放電電流の大きさが所定の閾値を超える期間を電流積算期間として、複数の電流積算期間での電流積算に基づく電流積算充電率変化量を算出すると共に、電流積算期間の開始時および終了時に推定した開放電圧から求めた開放電圧充電率変化量を算出し、開放電圧充電率変化量と電流積算充電率変化量とを用いて容量維持率を算出し、算出した容量維持率に基づき二次電池の電池容量を算出する。
【発明の効果】
【０００６】
二次電池の充放電電流が閾値を超える期間は電流積算に基づく充電率変化量に対して電流積算誤差の占める割合が小さくなる。つまり、電流積算に基づく充電率変化量と実際の充電率変化量との差が小さいため、センサ誤差の影響を小さくでき、電流積算に基づく充電率変化量を精度良く算出できる。よって、電流積算に基づく充電率変化量と開放電圧に基づく充電率変化量とから求まる容量維持率の算出精度を高めることができ、この結果、容量維持率から求まる電池容量を高精度に算出できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施例１のバッテリシステム1の構成図である。
【図２】実施例１のコントローラ2の制御ブロック図である。
【図３】バッテリ6の内部抵抗等価回路を示すバッテリモデルである。
【図４】逐次パラメータ推定の制御ブロック図である。
【図５】バッテリ6のバッテリ6のOCV-SOC特性図である。
【図６】実施例１の電流積算充電率変化量ΔSOC-iおよび開放電圧充電率変化量ΔSOC-vの算出方法を示すセンサ電流Iおよび開放電圧充電率SOC-vのタイムチャートである。
【図７】実施例１のコントローラ2で実行されるバッテリ容量算出処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】電流センサのオフセット誤差による充電率変化量の電流積算誤差を示す図である。
【図９】センサ電流の絶対値が閾値以下の一定値である場合の電流積算に基づく充電率変化量である。
【図１０】センサ電流の絶対値が閾値を超える一定値である場合の電流積算に基づく充電率変化量である。
【図１１】実施例２のコントローラ2の制御ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の電池容量算出装置および電池容量算出方法を実施するための形態を、実施例に基づいて説明する。
〔実施例１〕
まず、実施例１の構成を説明する。
図１は、実施例１のバッテリシステム1の構成図であり、実施例１のバッテリシステム1は、電気自動車に搭載されている。
バッテリシステム1は、コントローラ2、電圧センサ3、電流センサ4、温度センサ5、強電バッテリ（二次電池）6、負荷7および充電器8を備える。
電圧センサ3は、バッテリ6の端子電圧を検出し、対応するセンサ電圧Vを出力する。
電流センサ4は、バッテリ6の充放電電流を検出し、対応するセンサ電流Iを出力する。
温度センサ5は、バッテリ6の温度を検出し、対応するセンサ温度Tを出力する。
強電バッテリ（以下、バッテリ）6は、例えばリチウムイオン電池である。
負荷7は、駆動輪を駆動するモータジェネレータに電力を供給するインバータである。
充電器8は、車載に限らず、充電スタンド等の急速充電器としてもよい。
コントローラ2は、電圧センサ3で検出されたセンサ電圧Vと、電流センサ4で検出されたセンサ電流Iと、温度センサ5で検出されたセンサ温度Tとに基づいてバッテリ6の充電率SOC(State of charge)等を演算し、バッテリ6の充放電を制御する。また、コントローラ2は、各センサ値に基づいて現在のバッテリ6のバッテリ容量（電池容量）Chを算出し、バッテリ容量Chから予測される走行可能距離をドライバに提示する。
【０００９】
図２は、実施例１のコントローラ2の制御ブロック図である。
開放電圧推定部（開放電圧推定手段）11は、電圧センサ3および電流センサ4により検出されたバッテリ6の状態量（センサ電圧V、センサ電流I）に基づいてバッテリモデル（電池モデル）の各パラメータを逐次推定する。また、センサ電流Iの絶対値（大きさ）が閾値Ithを超えたとき、および閾値Ith以下となったとき、推定した各パラメータに基づいて開放電圧OCV(Open Circuit Voltage)を推定する。ここで、閾値Ithは、電流センサ4の検出誤差に対して十分に大きな電流値とする。
図３は、バッテリ6の内部抵抗等価回路を示すバッテリモデル18であり、バッテリモデル18は、電解液抵抗とオーム抵抗等の直流成分を設定する抵抗R0と、電荷移動過程における動的な振る舞いを表す反応抵抗として設定する抵抗R1と、電気二重層として設定するC1と、拡散過程における動的な振る舞いを表すものとして設定するR2,C2とにより構成される。ここでは、電荷移動過程で一次の並列回路、拡散過程で二次の並列回路の等価回路モデルで表しているが、状況に応じてそれぞれの次数は変化する。
【００１０】
図４は、逐次パラメータ推定の制御ブロック図であり、センサ電流Iをバッテリモデル18に入力したとき、バッテリ6の端子電圧とバッテリモデル18の端子電圧推定値V^との差分がなくなるように適応機構10によってバッテリモデル18の各パラメータR0,R1,R2,C1,C2を逐次修正することで、現在のバッテリ6の状態に合致したバッテリモデルを得ることができる。
開放電圧推定部11は、推定した各パラメータR0,R1,R2,C1,C2とセンサ電流Iから過電圧VRを算出し、センサ電圧（端子電圧）Vから過電圧VRを減算して開放電圧OCVを計算する。
【００１１】
OCV-SOC変換部（開放電圧充電率算出手段）12は、あらかじめ設定されたOCV-SOC変換テーブルを用いて開放電圧OCVを開放電圧に基づく充電率（以下、開放電圧充電率）SOC-vに変換する。図５は、バッテリ6のOCV-SOC特性図であり、開放電圧OCVと充電率SOCとの関係は、温度や劣化に依らず常に一定に保たれるため、あらかじめ実験によりバッテリ6のOCV-SOC特性を測定し、OCV-SOC変換テーブルを作成しておく。
電流積算SOC算出部（電流積算充電率算出手段）13は、センサ電流Iの絶対値が閾値Ithを超えてから閾値Ith以下となるまでの期間（電流積算期間）でセンサ電流Iを積算し、積算値を初期バッテリ容量（初期電池容量）Ahで除算することにより電流積算に基づく充電率（以下、電流積算充電率）SOC-iを算出する。
ΔSOC-v算出部（開放電圧充電率変化量算出手段）14は、電流積算期間の終了時に推定された開放電圧充電率SOC-v2と、電流積算期間の開始時に推定された開放電圧充電率SOC-v1との差分から開放電圧に基づく充電率変化量（以下、開放電圧充電率変化量）ΔSOC-vを算出する。ΔSOC-v算出部14は、図６(b)に示すように、車両の走行開始から走行終了までの間、センサ電流Iの絶対値が閾値Ithを超える電流積算期間で開放電圧充電率変化量ΔSOC-vxを算出する。そして、走行終了時、算出した各開放電圧充電率変化量ΔSOC-v1,ΔSOC-v2,ΔSOC-v3,…,ΔSOC-vn（nは正の整数）の絶対値|ΔSOC-v1|,|ΔSOC-v2|,|ΔSOC-v3|,…,|ΔSOC-vn|を加算して最終的な開放電圧充電率変化量ΔSOC-vとする。
【００１２】
ΔSOC-i算出部（電流積算充電率変化量算出手段）15は、電流積算期間における電流積算に基づく充電率変化量（以下、電流積算充電率変化量）ΔSOC-ixを算出する。ΔSOC-i算出部15は、図６(a)に示すように、車両の走行開始から走行終了までの間、センサ電流Iの絶対値が閾値Ithを超える電流積算期間で電流積算充電率変化量ΔSOC-ixを算出する。そして、走行終了時、算出した各電流積算充電率変化量ΔSOC-i1,ΔSOC-i2,ΔSOC-i3,…,ΔSOC-inの絶対値|ΔSOC-i1|,|ΔSOC-i2|,|ΔSOC-i3|,…,|ΔSOC-in|を加算して最終的な電流積算充電率変化量ΔSOC-iとする。なお、図６(a)では、図面作成の便宜上、センサ電流Iが充電側から放電側、および放電側から充電側へ瞬時に変化しているような形状としているが、実際は所定の時間を経過して充電側から放電側、および放電側から充電側へと変化している。
劣化推定部（電池容量算出手段）16は、走行終了時に算出された最終的な開放電圧充電率変化量ΔSOC-vと最終的な電流積算充電率変化量ΔSOC-iとに基づいて、初期バッテリ容量Ahに対する現在のバッテリ容量Chの比である容量維持率SOH(State of health)を算出し、算出した容量維持率SOHから現在のバッテリ容量Chを求める。容量維持率SOHは、電流積算充電率変化量ΔSOC-iを開放電圧充電率変化量ΔSOC-vで除算することで得られる。また、現在のバッテリ容量Chは、初期バッテリ容量Ahに対し、容量維持率SOHを乗算することで求まる。初期バッテリ容量Ahは、あらかじめ実験により測定した値を用いる。
【００１３】
［バッテリ容量算出処理］
図７は、実施例１のコントローラ2で実行されるバッテリ容量算出処理の流れを示すフローチャートであり、以下、各ステップについて説明する。この処理は、車両のイグニッションスイッチがONされている間、繰り返し実行される。
ステップS1では、開放電圧推定部11において、車両の走行開始を判定し、YESの場合にはステップS2へ進み、NOの場合にはリターンへ進む。車両の走行開始は、例えば車速により判定する。
ステップS2では、開放電圧推定部11において、電圧センサ3、電流センサ4からセンサ電圧V、センサ電流Iを読み込む。
ステップS3では、開放電圧推定部11において、センサ電流Iの絶対値が閾値Ithを超えたか否かを判定し、YESの場合にはステップS4へ進み、NOの場合にはステップS3を繰り返す。
ステップS4では、開放電圧推定部11において、センサ電圧V、センサ電流Iに基づいてバッテリモデル18の各パラメータR0,R1,R2,C1,C2を推定し、推定した各パラメータR0,R1,R2,C1,C2とセンサ電流I、センサ電圧Vから開放電圧OCVを推定し、開放電圧OCVと充電率SOCの関係（図５）から開放電圧充電率SOC-v1を算出する。なお、パラメータ推定方法については後述する。
【００１４】
ステップS5では、電流積算SOC算出部13において、センサ電流Iに基づいて電流積算を開始する。
ステップS6では、開放電圧推定部11において、電圧センサ3、電流センサ4からセンサ電圧V、センサ電流Iを読み込む。
ステップS7では、センサ電流Iの絶対値が閾値Ith以下であるか、またはセンサ電流Iの符号が反転したか否かを判定し、少なくとも一方がYESの場合にはステップS8へ進み、NOの場合にはステップS6へ進む。
ステップS8では、開放電圧推定部11において、センサ電圧V、センサ電流Iに基づいてバッテリモデル18の各パラメータR0,R1,R2,C1,C2を推定し、推定した各パラメータR0,R1,R2,C1,C2とセンサ電流I、センサ電圧Vから開放電圧OCVを推定し、開放電圧OCVと充電率SOCの関係（図５）から開放電圧充電率SOC-v2を算出する。なお、パラメータ推定方法については後述する。
【００１５】
ステップS9では、電流積算SOC算出部13において、電流積算を終了する。
ステップS10では、ΔSOC-v算出部14において、開放電圧充電率SOC-v2から開放電圧充電率SOC-v1を減算してΔSOC-vnを算出する。また、ΔSOC-i算出部15において、センサ電流Iが閾値Ithを超えてから閾値Ith以下となった電流積算期間のΔSOC-inを算出する。
ステップS11では、開放電圧推定部11において、車両の走行終了を判定し、YESの場合にはステップS13へ進み、NOの場合にはステップS12へ進む。
ステップS12では、nをインクリメント(+1)する。
ステップS13では、ΔSOC-i算出部15において、算出した各電流積算充電率変化量ΔSOC-i1,ΔSOC-i2,ΔSOC-i3,…,ΔSOC-inの絶対値|ΔSOC-i1|,|ΔSOC-i2|,|ΔSOC-i3|,…,|ΔSOC-in|を加算して最終的な電流積算充電率変化量ΔSOC-iを算出する。
【００１６】
ステップS14では、ΔSOC-v算出部14において、算出した各開放電圧充電率変化量ΔSOC-v1,ΔSOC-v2,ΔSOC-v3,…,ΔSOC-vnの絶対値|ΔSOC-v1|,|ΔSOC-v2|,|ΔSOC-v3|,…,|ΔSOC-vn|を加算して最終的な開放電圧充電率変化量ΔSOC-vを算出する。
ステップS15では、劣化推定部16において、容量維持率SOHをΔSOC-i/ΔSOC-vから計算する。
ステップS16では、劣化推定部16において、前回の充電時で算出した容量維持率SOH、または別の方法で算出した容量維持率SOHとの平均化処理を行い、最終的な容量維持率SOHとする。
ステップS17では、劣化推定部16において、初期バッテリ容量Ahに容量維持率SOHを乗算して現在のバッテリ容量Chを算出する。
【００１７】
［パラメータ推定処理］
次に等価回路パラメータ推定部S4,S8の詳細について説明する。
図４は実施例１の等価回路パラメータ推定部の制御ブロック図で、バッテリ6、バッテリモデル18、適応機構10を備えている。適応機構10の1つとして、カルマンフィルタがあり、内部のパラメータを自己修正するためのフィルタで、逐次パラメータ推定に用いられる。
バッテリ6は、この制御系への入力となる測定される電流を入力とし、測定されるバッテリ電圧Vを出力する。このバッテリ6は実際のバッテリを扱うものとして設定されたものである。
【００１８】
バッテリモデル18は、バッテリ6のモデルとなる等価回路であり、適応機構10による修正出力で等価回路のパラメータを調整し、電圧モデル推定値であるV＾を出力する。さらに、等価回路のパラメータを等価回路パラメータ推定部S4,S9の出力として出力する。例えば抵抗値R0〜R2、コンデンサ容量C1,C2である。なお、抵抗値R1,R2は、説明上、抵抗を示す符号と、抵抗値を示す記号の両方で用いる。
適応機構10は、VとV＾で演算される偏差に応じて、バッテリモデル18の演算内容を修正する出力を行う（V＾は、Vの推定値を表し、実際はVの上に＾がある表記になる）。
【００１９】
［SOH算出ロジック］
所定の電流積算期間におけるバッテリ6の充放電容量は、∫idt（iはバッテリ6の充放電電流であり、放電の符号は負(-)、充電の符号は正(+)とする。）であるから、∫idtから求まる電流積算期間の充電率SOCの変化量ΔSOC-inは、下記の式(1)で表すことができる。
ΔSOC-in = ∫idt/Ah  …(1)
一方、図５に示したバッテリ6の開放電圧OCVと充電率SOCとの関係を用い、電流積算開始時における開放電圧OCVから求まる充電率SOC-v2と、電流積算終了時における開放電圧OCVから求まる充電率SOC-v1とから求まる電流積算期間の充電率SOCの変化量ΔSOC-vnは、下記の式(2)で表すことができる。
ΔSOC-vn = SOC-v2 - SOC-v1  …(2)
【００２０】
ここで、
ΔSOC-vn = ∫idt/(Ah×SOH)  …(3)
であるから、電流積算期間の容量維持率SOHは、
SOH = {∫idt/Ah×100}
/（電流積算開始時SOC - 電流積算終了時SOC）  …(4)
となり、式(4)に式(1),(2)を代入することで、下記の式(5)を得る。
SOH = ΔSOC-in/ΔSOC-vn  …(5)
式(5)により、電流積算期間の容量維持率SOHは、電流積算充電率変化量ΔSOC-inを開放電圧充電率変化量ΔSOC-vnで除算することで求まることがわかる。
【００２１】
次に、実施例１の作用を説明する。
［バッテリ容量算出作用］
図８(a)のようにバッテリの実際の充放電電流値（電流真値）に対して電流センサから得られるセンサ電流にオフセット誤差がある場合、電流積算から算出されるSOC（SOC算出値）には、図８(b)に示すように、積算時間が長くなるほどオフセット誤差により生じる誤差分が累積され、実際のSOC（SOC真値）との乖離が大きくなる。なお、図８(a)では、図面作成の便宜上、センサ電流Iが充電側から放電側、および放電側から充電側へ瞬時に変化しているような形状としているが、実際は所定の時間を経過して充電側から放電側、および放電側から充電側へと変化している。
ここで、高精度の電流センサを用いることで、オフセット誤差を小さく抑え、SOCの算出精度を高めることは可能であるが、電気自動車やハイブリッド車両の電流変化に対応可能な高精度の電流センサは非常に高価であるため、コスト面から採用が難しい。一方、シャント抵抗は安価かつ高精度な電流センサであるが、電気自動車の大きな電流レンジに対応できるものは開発されてない。
【００２２】
これに対し、実施例１では、車両の走行時、電流センサ4により検出されたセンサ電流Iの絶対値が閾値Ithを超えてから閾値Ith以下となるまでの期間、つまり、センサ電流Iが閾値Ithを超えた期間を電流積算期間とし、この電流積算期間におけるセンサ電流Iの積算値から電流積算充電率変化量ΔSOC-inを算出している。
図９は、センサ電流の絶対値が閾値以下の一定値である場合の電流積算に基づく充電率変化量である。センサ電流が閾値よりも小さいと、充電率変化量は小さくなり、算出した充電率変化量（ΔSOC算出値）に対してセンサ誤差分の占める割合が大きいため、センサ誤差の影響が大きい。
【００２３】
一方、図１０は、センサ電流の絶対値が閾値を超える一定値である場合の電流積算に基づく充電率変化量である。センサ電流が閾値よりも大きいと、充電率変化量は大きくなり、ΔSOC算出値に対してセンサ誤差分の占める割合が小さいため、センサ誤差の影響を受けにくくなることがわかる。
つまり、センサ電流Iの絶対値が閾値Ithを超える範囲のみで電流積算を行う実施例１の手法を用いることで、電流積算誤差の少ない電流積算充電率変化量ΔSOC-inを算出できる。
よって、実施例１では、電流積算誤差による影響の少ない電流積算充電率変化量ΔSOC-iを算出できるため、電流積算充電率変化量ΔSOC-iから求める容量維持率SOHおよび容量維持率SOHから求まるバッテリ容量Chを高精度に算出できる。特に、電気自動車の走行時は、家庭用電源を用いてバッテリ6を充電する際の充電電流の最大値（5A程度）と比較してバッテリ6の充放電電流が大きいため、電流センサ4のセンサ誤差の影響をより小さくでき、顕著な効果を得ることができる。加えて、走行中はセンサ電流Iおよびセンサ電圧Vの変化が大きいため、バッテリモデル18の各パラメータR0,R1,R2,C1,C2の推定精度が高く、各パラメータR0,R1,R2,C1,C2から推定される開放電圧SOCの推定精度が高まることから、開放電圧充電率変化量ΔSOC-vの算出精度を高めることができる。
また、センサ誤差の影響を受けにくくしたことで、常用される電流レンジが大きく電流積算誤差が問題となる電気自動車のバッテリシステム1において、高精度の電流センサが不要であるため、安価な電流センサを採用でき、バッテリシステム1のコストを抑制できる。
【００２４】
実施例１では、車両の走行開始から走行終了までの間の複数の電流積算期間で算出された各電流積算充電率変化量ΔSOC-i1,ΔSOC-i2,ΔSOC-i3,…,ΔSOC-inを加算して最終的な電流積算充電率変化量ΔSOC-iを求め、車両の走行開始から走行終了までの間の複数の電流積算期間で算出された各開放電圧充電率変化量ΔSOC-v1,ΔSOC-v2,ΔSOC-v3,…,ΔSOC-vnを加算して最終的な開放電圧充電率変化量ΔSOC-vを求めている。
つまり、トータルの電流積算期間を長くすることで、センサ電流Iの積算量を多くできるため、電流積算充電率変化量ΔSOC-iに対してセンサ誤差分の占める割合を小さくでき、電流積算誤差の少ない電流積算充電率変化量SOC-iが得られる。
【００２５】
さらに、実施例１では、各電流積算充電率変化量ΔSOC-i1,ΔSOC-i2,ΔSOC-i3,…,ΔSOC-inの絶対値|ΔSOC-i1|,|ΔSOC-i2|,|ΔSOC-i3|,…, |ΔSOC-in|を加算して最終的な電流積算充電率変化量ΔSOC-iを算出すると共に、これに対応して各開放電圧充電率変化量ΔSOC-v1,ΔSOC-v2,ΔSOC-v3,…,ΔSOC-vnの絶対値|ΔSOC-v1|,|ΔSOC-v2|,|ΔSOC-v3|,…, |ΔSOC-vn|を加算して最終的な開放電圧充電率変化量ΔSOC-vを算出している。
これにより、各SOC-in,SOC-ivを加算した際に充電側（符号+）のΔSOC-in,ΔSOC-vnと放電側（符号-）のΔSOC-in,ΔSOC-vnとが打ち消し合うことなく、ΔSOC-iおよびΔSOC-vを大きくできるため、センサ誤差の影響をより小さくできる。
【００２６】
実施例１では、以下に列挙する効果を奏する。
(1) コントローラ2は、バッテリ6のセンサ電流値Iの絶対値が閾値Ithを超えてから閾値Ith以下となるまでの期間を電流積算期間としてセンサ電流Iを積算し、電流積算充電率SOC-iを算出する電流積算SOC算出部13と、電流積算期間における電流積算充電率変化量ΔSOC-iを算出するΔSOC-i算出部15と、バッテリ6の状態量（センサ電流I、センサ電圧V）に基づいて電流積算期間の開始時および終了時の開放電圧OCVを推定する開放電圧推定部11と、電流積算期間の開始時および終了時の開放電圧充電率SOC-v1,SOC-v2を算出するOCV-SOC変換部12と、電流積算期間の終了時の開放電圧充電率SOC-v2と電流積算期間の開始時の開放電圧充電率SOC-v1との差分である開放電圧充電率変化量ΔSOC-vを算出するΔSOC-v算出部14と、開放電圧充電率変化量ΔSOC-vに対する電流積算充電率変化量ΔSOC-iの比である容量維持率SOHを算出し、算出した容量維持率SOHに基づきバッテリ容量Chを算出する劣化推定部16と、を備える。
センサ電流Iが閾値Ithを超える期間は電流積算充電率変化量ΔSOC-iに対して電流積算誤差の占める割合が小さくなる。つまり、電流積算充電率変化量ΔSOC-iと実際の充電率変化量との差が小さいため、センサ誤差の影響を小さくでき、電流積算充電率変化量ΔSOC-iを精度良く算出できる。よって、電流積算充電率変化量ΔSOC-iと開放電圧充電率変化量ΔSOC-vとから求まる容量維持率SOHの算出精度を高めることができ、この結果、容量維持率SOHから求まるバッテリ容量Chを高精度に算出できる。
【００２７】
(2) バッテリ6は、車両の駆動輪を駆動するモータジェネレータの電源となる強電バッテリである。
電気自動車やハイブリッド車両に搭載される強電バッテリは、充放電電流が大きいため、センサ誤差の影響をより小さくでき、電流積算充電率変化量ΔSOC-iを精度良く算出できる。また、高精度の電流センサが不要であるため、安価な電流センサ4を採用でき、バッテリシステム1のコストを抑制できる。
【００２８】
(3) 電流積算期間は、車両の走行中にセンサ電流Iの絶対値が閾値Ithを超えてから閾値Ith以下となるまでの期間である。
電気自動車の走行時は、家庭用電源を用いてバッテリ6を充電する際の充電電流の最大値と比較してバッテリ6の充放電電流が大きいため、電流センサ4のセンサ誤差の影響を小さくして電流積算充電率変化量ΔSOC-iを高精度に算出できる。また、走行中はセンサ電流Iおよびセンサ電圧Vの変化が大きいため、バッテリモデル18の各パラメータR0,R1,R2,C1,C2の推定精度が高く、各パラメータR0,R1,R2,C1,C2から推定される開放電圧SOCの推定精度が高まることから、開放電圧充電率変化量ΔSOC-vの算出精度も高めることができる。
【００２９】
(4) ΔSOC-i算出部15は、走行開始から終了までの間の各電流積算期間で算出した各電流積算充電率変化量ΔSOC-i1,ΔSOC-i2,ΔSOC-i3,…,ΔSOC-inを加算して最終的な電流積算充電率変化量ΔSOC-iを算出し、ΔSOC-v算出部14は、各電流積算期間で算出した各開放電圧充電率変化量ΔSOC-v1,ΔSOC-v2,ΔSOC-v3,…,ΔSOC-vn（nは正の整数）を加算して最終的な開放電圧充電率変化量ΔSOC-vを算出し、劣化推定部16は、最終的な電流積算充電率変化量ΔSOC-iと最終的な開放電圧充電率変化量ΔSOC-vとから容量維持率SOHを算出する。
トータルの電流積算期間を長くすることで、センサ電流Iの積算量を多くできるため、電流積算充電率変化量ΔSOC-iに対してセンサ誤差分の占める割合を小さくでき、電流積算誤差の少ない電流積算充電率変化量ΔSOC-iが得られる。
【００３０】
(5) ΔSOC-i算出部15は、走行開始から終了までの間の各電流積算期間で算出した各電流積算充電率変化量ΔSOC-i1,ΔSOC-i2,ΔSOC-i3,…,ΔSOC-inの絶対値|ΔSOC-i1|,|ΔSOC-i2|,|ΔSOC-i3|,…,|ΔSOC-in|を加算して最終的な電流積算充電率変化量ΔSOC-iを算出し、ΔSOC-v算出部14は、各開放電圧充電率変化量ΔSOC-v1,ΔSOC-v2,ΔSOC-v3,…,ΔSOC-vnの絶対値|ΔSOC-v1|,|ΔSOC-v2|,|ΔSOC-v3|,…,|ΔSOC-vn|を加算して最終的な開放電圧充電率変化量ΔSOC-vを算出し、劣化推定部16は、最終的な電流積算充電率変化量ΔSOC-iと最終的な開放電圧充電率変化量ΔSOC-vとから容量維持率SOHを算出する。
これにより、電流積算充電率変化量ΔSOC-iおよび開放電圧充電率変化量ΔSOC-vを大きくできるため、センサ誤差の影響をより小さくできる。
【００３１】
(6) センサ電流Iの絶対値が閾値Ithを超える期間を電流積算期間として電流積算充電率変化量ΔSOC-iを算出すると共に、電流積算期間の開始時および終了時に推定した開放電圧OCVから開放電圧充電率変化量ΔSOC-vを算出し、開放電圧充電率変化量ΔSOC-vに対する電流積算充電率変化量ΔSOC-iの比である容量維持率SOHを算出し、算出した容量維持率SOHに基づきバッテリ容量Chを算出する。
センサ電流Iが閾値Ithを超える期間は電流積算充電率変化量ΔSOC-iに対して電流積算誤差の占める割合が小さくなる。つまり、電流積算充電率変化量ΔSOC-iと実際の充電率変化量との差が小さいため、センサ誤差の影響を小さくでき、電流積算充電率変化量ΔSOC-iを精度良く算出できる。よって、電流積算充電率変化量ΔSOC-iと開放電圧充電率変化量ΔSOC-vとから求まる容量維持率SOHの算出精度を高めることができ、この結果、容量維持率SOHから求まるバッテリ容量Chを高精度に算出できる。
【００３２】
〔実施例２〕
図１１は、実施例２のコントローラ2の制御ブロック図である。
実施例２では、図２の電流積算SOC算出部13に代えて、電流積算部（電流積算手段）20を備えた点で実施例１と異なる。
電流積算部20は、センサ電流Iの絶対値が閾値Ithを超えてから閾値Ith以下となるまでの期間を電流積算期間としてセンサ電流Iの絶対値の積算値∫|I|dtを算出する。
ΔSOC-i算出部（電流積算充電率変化量算出手段）15は、車両の走行開始から走行終了までの間に算出した各電流積算期間の積算値∫|I|dtの和を初期バッテリ容量Ahで除算して最終的な電流積算充電率変化量ΔSOC-iとする。
他の構成は実施例１と同様であるため、説明を省略する。
次に、作用を説明すると、実施例２では、各電流積算期間のセンサ電流Iの絶対値の積算値∫|I|dtを算出し、各積算値∫|I|dtの和を初期バッテリ容量Ahで除算することで最終的な電流積算充電率変化量ΔSOC-iを算出しているため、各電流積算期間で電流積算充電率SOC-iおよび電流積算充電率変化量ΔSOC-inを求める必要がなく、実施例１と比較して演算負荷を小さくできる。
【００３３】
実施例２では、実施例１の効果(1)〜(6)に加え以下の効果を奏する。
(7) コントローラ2は、車両の走行中に車両に搭載されたバッテリ6のセンサ電流Iの絶対値が所定の閾値Ithを超えてから閾値Ith以下となるまでの期間を電流積算期間としてセンサ電流Iの絶対値の積算値∫|I|dtを算出する電流積算部20と、バッテリ6の状態量（センサ電流I、センサ電圧V）に基づいて電流積算期間の開始時および終了時の開放電圧OCVを推定する開放電圧推定部11と、電流積算期間の開始時および終了時の開放電圧充電率SOC-v1,SOC-v2を算出するOCV-SOC変換部12と、複数の電流積算期間で算出した各積算値∫|I|dtの和を初期バッテリ容量Ahで除算して電流積算充電率変化量ΔSOC-iを算出するΔSOC-i算出部15と、複数の電流積算期間における各電流積算期間の終了時の開放電圧充電率SOC-v2と当該電流積算期間の開始時の開放電圧充電率SOC-v1との差分である開放電圧充電率変化量ΔSOC-vnをそれぞれ算出し、各開放電圧充電率変化量ΔSOC-v1,ΔSOC-v2,ΔSOC-v3,…,ΔSOC-vnの絶対値|ΔSOC-v1|,|ΔSOC-v2|,|ΔSOC-v3|,…,|ΔSOC-vn|を加算して最終的な開放電圧充電率変化量を算出するΔSOC-v算出部14と、開放電圧充電率変化量ΔSOC-vに対する電流積算充電率変化量ΔSOC-iの比である容量維持率SOHを算出し、算出した容量維持率SOHに基づきバッテリ容量Chを算出する劣化推定部16と、を備える。
よって、バッテリ容量Chを算出する際の演算負荷を小さくできる。
【００３４】
〔実施例３〕
実施例３は実施例２の変形例であり、実施例２と異なる部分について図１１を用いて説明する。
電流積算部（電流積算手段）20は、センサ電流Iの絶対値が閾値Ithを超えてから閾値Ith以下となるまでの期間を電流積算期間とし、車両の走行開始から走行終了までの複数の電流積算期間におけるセンサ電流Iの絶対値の積算値∫|I|dtを算出する。
ΔSOC-i算出部（電流積算充電率変化量算出手段）15は、複数の電流積算期間の積算値∫|I|dtを初期バッテリ容量Ahで除算して最終的な電流積算充電率変化量ΔSOC-iとする。
他の構成は実施例１と同様であるため、説明を省略する。
次に、作用を説明すると、実施例３では、複数の電流積算期間におけるセンサ電流Iの絶対値の積算値∫|I|dtを算出し、積算値∫|I|dtを初期バッテリ容量Ahで除算することで最終的な電流積算充電率変化量ΔSOC-iを算出しているため、電流積算充電率SOC-iおよび電流積算充電率変化量ΔSOC-inを求める必要がなく、実施例１と比較して演算負荷を小さくできる。
【００３５】
実施例３では、実施例１の効果(1)〜(6)に加え以下の効果を奏する。
(8) コントローラ2は、車両の走行中に車両に搭載されたバッテリ6のセンサ電流Iの絶対値が所定の閾値Ithを超えてから閾値Ith以下となるまでの期間を電流積算期間とし、複数の電流積算期間におけるセンサ電流Iの絶対値の積算値∫|I|dtを算出する電流積算部20と、バッテリ6の状態量（センサ電流I、センサ電圧V）に基づいて電流積算期間の開始時および終了時の開放電圧OCVを推定する開放電圧推定部11と、電流積算期間の開始時および終了時の開放電圧充電率SOC-v1,SOC-v2を算出するOCV-SOC変換部12と、積算値∫|I|dtを初期バッテリ容量Ahで除算して電流積算充電率変化量ΔSOC-iを算出するΔSOC-i算出部15と、複数の電流積算期間における各電流積算期間の終了時の開放電圧充電率SOC-v2と当該電流積算期間の開始時の開放電圧充電率SOC-v1との差分である開放電圧充電率変化量ΔSOC-vnをそれぞれ算出し、各開放電圧充電率変化量ΔSOC-v1,ΔSOC-v2,ΔSOC-v3,…,ΔSOC-vnの絶対値|ΔSOC-v1|,|ΔSOC-v2|,|ΔSOC-v3|,…,|ΔSOC-vn|を加算して最終的な開放電圧充電率変化量を算出するΔSOC-v算出部14と、開放電圧充電率変化量ΔSOC-vに対する電流積算充電率変化量ΔSOC-iの比である容量維持率SOHを算出し、算出した容量維持率SOHに基づきバッテリ容量Chを算出する劣化推定部16と、を備える。
よって、バッテリ容量Chを算出する際の演算負荷を小さくできる。
【００３６】
（他の実施例）
以上、本発明の電池容量算出装置および電池容量算出方法を実施例に基づいて説明したが、具体的な構成については、実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加は許容される。
例えば、実施例では、逐次パラメータ推定にカルマンフィルタを用いたが、他の推定方法を用いてもよい。
本発明の電池容量算出装置は、電気自動車やハイブリッド車両の強電バッテリのように充放電電流の大きな二次電池に適用することで顕著な作用効果を奏するが、本発明は、強電バッテリ以外の二次電池にも適用でき、電池容量の算出精度を高めることができる。
充放電電流と比較する閾値は、電流センサの検出誤差に対して十分に大きな電流値であればよく、例えば、充電側と放電側とで異なる大きさとしてもよい。
【符号の説明】
【００３７】
6  バッテリ（二次電池）
11  開放電圧推定部（開放電圧推定手段）
12  OCV-SOC変換部（開放電圧充電率算出手段）
13  電流積算SOC算出部（電流積算充電率算出手段）
14  ΔSOC-v算出部（開放電圧充電率変化量算出手段）
15  ΔSOC-i算出部（電流積算充電率変化量算出手段）
16  劣化推定部（電池容量算出手段）
20  電流積算部（電流積算手段）
【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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