(57)【要約】【課題】二次電池の充電状態推定装置及び充電状態推定方法に関し、充放電によるＳＯＣ−ＯＣＶ特性の変動に対して、ＳＯＣの値をより精度よく推定し、ＳＯＣの推定誤差を低減する。【解決手段】満充電特性と、完全放電特性と、該満充電特性と完全放電特性との間の領域を分割する少なくとも１本のＳＯＣ−ＯＣＶ特性とを含む複数のＳＯＣ−ＯＣＶ特性のテーブル４−１を用意し、各ＳＯＣ−ＯＣＶ特性に移動値を付与する。充放電による電流積算量と、該充放電の直前に用いたＳＯＣ−ＯＣＶ特性の移動値とに基づいて、該電流積算量に応じたＳＯＣ−ＯＣＶ特性の移動量を移動量算出部４−２で算出し、該移動量に最も近い移動値を判定し、該移動値のＳＯＣ−ＯＣＶ特性をＳＯＣ−ＯＣＶ特性選択部４−３で選択し、該選択されたＳＯＣ−ＯＣＶ特性を使用して、測定されたＯＣＶの値からＳＯＣの値をＳＯＣ推定４−５で推定する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池の開放電圧（ＯＣＶ）からＳＯＣ−ＯＣＶ特性を基に充電状態（ＳＯＣ）を推定する充電状態推定装置において、
完全放電状態から満充電状態まで充電したときのＳＯＣ−ＯＣＶ特性（以下「満充電特性」という）と、満充電状態から完全放電状態まで放電した時のＳＯＣ−ＯＣＶ特性（以下「完全放電特性」という）と、該満充電特性と完全放電特性との間の領域を分割する少なくとも１本のＳＯＣ−ＯＣＶ特性とを含む複数のＳＯＣ−ＯＣＶ特性をマッピングし、かつ、各ＳＯＣ−ＯＣＶ特性に対して移動値を付与したＳＯＣ−ＯＣＶ特性テーブルと、
充放電による電流積算量と、該充放電の直前に用いられたＳＯＣ−ＯＣＶ特性の移動値とに基づいて、該電流積算量に応じたＳＯＣ−ＯＣＶ特性の移動量を算出する移動量算出手段と、
前記移動量算出手段で算出された移動量に最も近い移動値を判定し、該移動値のＳＯＣ−ＯＣＶ特性を、前記複数のＳＯＣ−ＯＣＶ特性の中から選択するＳＯＣ−ＯＣＶ特性選択手段と、
前記ＳＯＣ−ＯＣＶ特性選択手段で選択されたＳＯＣ−ＯＣＶ特性を使用し、測定されたＯＣＶの値からＳＯＣの値を推定するＳＯＣ推定手段と、
を備えたことを特徴とする充電状態推定装置。
【請求項２】
前記移動量算出手段は、放電による電流積算に対して、充電による電流積算に比べて、前記ＳＯＣ−ＯＣＶ特性の移動量を下方へ移動させる演算を行うことを特徴とする請求項１に記載の充電状態推定装置。
【請求項３】
前記移動量算出手段は、充放電の電流積算によるＳＯＣの変化分に、前記ＳＯＣ−ＯＣＶ特性の移動値に対応させて前記移動量を正規化する移動係数を乗算し、かつ、放電時に該乗算の値にＳＯＣ−ＯＣＶ特性を下方に移動させる下方修正係数を乗算し、更に、該乗算の値の分だけ、前記充放電の直前に用いたＳＯＣ−ＯＣＶ特性の移動値を増減させて、前記移動量を算出することを特徴とする請求項１に記載の充電状態推定装置。
【請求項４】
前記ＳＯＣ−ＯＣＶ特性選択手段で選択されたＳＯＣ−ＯＣＶ特性に、前記二次電池の劣化年数に応じた劣化係数を乗じたＳＯＣ−ＯＣＶ特性を生成するＳＯＣ−ＯＣＶ特性劣化推定手段を備え、前記ＳＯＣ推定手段は、前記ＳＯＣ−ＯＣＶ特性劣化推定手段で生成されたＳＯＣ−ＯＣＶ特性を用いて、前記ＳＯＣの値を推定することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の充電状態推定装置。
【請求項５】
二次電池の開放電圧（ＯＣＶ）からＳＯＣ−ＯＣＶ特性を基に充電状態（ＳＯＣ）を推定する充電状態推定方法において、
完全放電状態から満充電状態まで充電したときのＳＯＣ−ＯＣＶ特性（以下「満充電特性」という）と、満充電状態から完全放電状態まで放電した時のＳＯＣ−ＯＣＶ特性（以下「完全放電特性」という）と、該満充電特性と完全放電特性との間の領域を分割する少なくとも１本のＳＯＣ−ＯＣＶ特性とを含む複数のＳＯＣ−ＯＣＶ特性をマッピングし、かつ、各ＳＯＣ−ＯＣＶ特性に対して移動値を付与したＳＯＣ−ＯＣＶ特性テーブルを用い、
充放電による電流積算量と、該充放電の直前に用いられたＳＯＣ−ＯＣＶ特性の移動値とに基づいて、該電流積算量に応じたＳＯＣ−ＯＣＶ特性の移動量を算出し、
前記算出された移動量に最も近い移動値を判定し、該移動値のＳＯＣ−ＯＣＶ特性を、前記複数のＳＯＣ−ＯＣＶ特性の中から選択し、
前記選択されたＳＯＣ−ＯＣＶ特性を使用し、測定されたＯＣＶの値からＳＯＣの値を推定することを特徴とする充電状態推定方法。
【請求項６】
前記移動量の算出は、放電による電流積算に対して、充電による電流積算に比べて、前記ＳＯＣ−ＯＣＶ特性の移動量を下方へ移動させる演算を行うことを特徴とする請求項５に記載の充電状態推定方法。
【請求項７】
前記移動量の算出は、充放電の電流積算によるＳＯＣの変化分に、前記ＳＯＣ−ＯＣＶ特性の移動値に対応させて前記移動量を正規化する移動係数を乗算し、かつ、放電時に該乗算の値にＳＯＣ−ＯＣＶ特性を下方に移動させる下方修正係数を乗算し、更に、該乗算の値の分だけ、前記充放電の直前に用いたＳＯＣ−ＯＣＶ特性の移動値を増減させて、前記移動量を算出することを特徴とする請求項５に記載の充電状態推定装置。
【請求項８】
前記選択されたＳＯＣ−ＯＣＶ特性に、前記二次電池の劣化年数に応じた劣化係数を乗じたＳＯＣ−ＯＣＶ特性を生成し、該劣化係数を乗じたＳＯＣ−ＯＣＶ特性を用いて、前記ＳＯＣの値を推定することを特徴とする請求項５乃至７の何れかに記載の充電状態推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池の充電状態推定装置及び充電状態推定方法に関し、特に充電状態（ＳＯＣ：State of Charge）を、二次電池の開放電圧（ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）から、ＳＯＣ−ＯＣＶ特性を基に推定する際に、該推定誤差を低減する充電状態推定装置及び充電状態推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオンバッテリ等の二次電池を用いる自動車や電装機器等の装置において、その性能は、使用する二次電池の性能に大きく影響されるため、該二次電池の充放電状態を効率的に精度良く制御し、該二次電池の性能を高く維持することが要求されている。
【０００３】
このような二次電池において、充電状態（以下「ＳＯＣ」という）は、該二次電池の開放電圧（以下「ＯＣＶという）から、ＳＯＣとＯＣＶとの相関関係を示すＳＯＣ−ＯＣＶ特性を基に推定することができる。図５の（ａ）は、ＳＯＣ−ＯＣＶ特性の一例を示している。
【０００４】
ＳＯＣ−ＯＣＶ特性は、二次電池の内部抵抗や分極現象等の影響により、充電時と放電時とで特性曲線が変動する特性を有する。図５の（ｂ）は、ＳＯＣ−ＯＣＶ特性の変動の一例を示す。図５の（ｂ）において、５−１は、完全放電状態から満充電状態まで充電したときのＳＯＣ−ＯＣＶ特性（以下「満充電特性」という）を示す。また、５−２は、満充電状態から完全放電状態まで放電したときのＳＯＣ−ＯＣＶ特性（以下「完全放電特性」という）を示す。
【０００５】
完全放電と満充電との間の状態で、二次電池の充電又は放電が行われたとき、ＳＯＣ−ＯＣＶ特性として、どのような特性曲線を辿るかは、過去の充放電の実施状況に依存し、各充放電の実施に対してＳＯＣ−ＯＣＶ特性がどのような特性曲線となるかを厳密に特定することは困難である。
【０００６】
そのため、一般に、ＳＯＣ−ＯＣＶ特性として、満充電特性５−１と完全放電特性５−２との間の平均的な値を取った平均特性５−３を用いて、ＳＯＣの推定が行われる。図５の（ａ）は、このＳＯＣ−ＯＣＶ特性の平均特性５−３の一例を示している。
【０００７】
充放電の実施によってＳＯＣ−ＯＣＶ特性がどのような特性曲線となるかを正確に定めることは困難であるが、完全放電状態と満充電状態の中間の通常の使用中の充電状態における充放電時のＳＯＣ−ＯＣＶ特性は、図６の（ａ）に示すように、満充電特性５−１と、完全放電特性５−２との間を辿る。
【０００８】
充放電が繰り返された場合、ＯＣＶは図６の（ｂ）に示すように、満充電特性５−１と完全放電特性５−２との間で変動する。ＳＯＣ−ＯＣＶ特性は、傾きが一様ではなく、満充電状態（ＳＯＣ＝１００％）又は完全放電状態（ＳＯＣ＝０％）の近傍区域では、特性曲線の傾きが急峻であるのに対して、その中間の通常の使用中の充電状態の区域では、該特性曲線の傾きは緩やかである。
【０００９】
そのため、充放電電流の積算量が同じであっても、充電状態（ＳＯＣ）の区域によって、また、充電か放電かの実施状況によって、ＯＣＶの値の変動量は異なるものとなり、電流積算量によりＯＣＶの値の変動量を定めることは困難である。
【００１０】
このようにＯＣＶとＳＯＣとの関係が充放電の履歴により変化してしまう二次電池（大ヒステリシス電池）に対して、精度良く電池制御を行う先行技術は、例えば下記の特許文献１〜３等により知られている。
【００１１】
該特許文献１に記載の技術は、基準状態電池電圧が常用最小電圧値を超えて低下した場合に、常用最大電圧値近傍まで充電し、その後、目標電圧値近傍まで放電する方法に関するものである。
【００１２】
特許文献２に記載の技術は、二次電池の充放電によって生じるヒステリシス特性に着目し、該二次電池の充放電量の積算に基づいて求めたＳＯＣの今回値と所定の目標ＳＯＣ値との差を収束させる充放電制御に係るものである。
【００１３】
特許文献３等に記載の技術は、充電後のＯＣＶと放電後のＯＣＶとが異なる二次電池に対して、充電後のＯＣＶと放電後のＯＣＶを区別して測定し、ＳＯＣ−ＯＣＶ特性を示す充電率算出用テーブルとして、充電側テーブルと放電側テーブルを選択的に適用し、充電率を精度良く算出する技術に係るものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２０００−２６１９０５号公報
【特許文献２】特開２００２−２３８１０６号公報
【特許文献３】特開２０１１−１６９８１７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
一般に、測定したＯＣＶの値からＳＯＣの値を推定する際に、図５の（ａ）に示すようなＳＯＣ−ＯＣＶ特性の平均特性が使用されるが、この平均特性を使用して推定したＳＯＣの値は、実際には、上述の充放電の履歴によるＳＯＣ−ＯＣＶ特性の変動による誤差を含む推定を行っていることになる。
【００１６】
即ち、図５の（ｂ）に示すように、測定したＯＣＶの値Ｖｐに対して、ＳＯＣ−ＯＣＶ特性の平均特性５−３を使用した場合、ＳＯＣの推定値はＳｐとなるが、実際のＳＯＣの取り得る値としては、満充電特性５−１におけるＳＯＣの値Ｓ１と、完全放電特性５−２におけるＳＯＣ値Ｓ２との間の何れか値であり、ＳＯＣの推定値Ｓｐは、最大でそれらとの差分であるＥ１又はＥ２の誤差を含むものとなる。
【００１７】
そのため、測定したＯＣＶの値でＳＯＣ−ＯＣＶ特性の平均特性５−３によりＳＯＣの値を算出すると、殆どの場合、該ＳＯＣの値は真値とはならない。しかし、ＳＯＣ−ＯＣＶ特性の変動に対して、ＳＯＣの真値がいずれの値となるかを厳密に特定することは極めて困難であり、事実上不可能に近い。
【００１８】
ＳＯＣの真値が特定されないことによる影響として、
（１）二次電池の充放電制御を適正に行うことができず、二次電池の使用上の安全性を低下させることとなる。
（２）ＳＯＣの推定誤差によって、使用可能な電気エネルギーの範囲を過少評価してしまう。
（３）電力制御における判定などにおいて、ＳＯＣの値を使用して行う判定の正確性が損なわれ、電力制御などを適正に行うことができなる。
などの問題が生じる。
【００１９】
上記課題に鑑み、本発明は、充放電の実施によるＳＯＣ−ＯＣＶ特性の変動に対して、充放電の実施状況に応じて真値により近いＳＯＣ−ＯＣＶ特性を推定し、該推定したＳＯＣ−ＯＣＶ特性を用いてＳＯＣの値を推定し、ＳＯＣの推定誤差を低減することができる充電状態推定装置及び充電状態推定方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の一つの形態である充電状態推定装置は、ＯＣＶからＳＯＣ−ＯＣＶ特性を基にＳＯＣを推定する充電状態推定装置において、満充電特性と、完全放電特性と、該満充電特性と完全放電特性との間の領域を分割する少なくとも１本のＳＯＣ−ＯＣＶ特性とを含む複数のＳＯＣ−ＯＣＶ特性をマッピングし、かつ、各ＳＯＣ−ＯＣＶ特性に対して移動値を付与したＳＯＣ−ＯＣＶ特性テーブルと、充放電による電流積算量と、該充放電の直前に用いられたＳＯＣ−ＯＣＶ特性の移動値とに基づいて、該電流積算量に応じたＳＯＣ−ＯＣＶ特性の移動量を算出する移動量算出手段と、前記移動量算出手段で算出された移動量に最も近い移動値を判定し、該移動値のＳＯＣ−ＯＣＶ特性を、前記複数のＳＯＣ−ＯＣＶ特性の中から選択するＳＯＣ−ＯＣＶ特性選択手段と、前記ＳＯＣ−ＯＣＶ特性選択手段で選択されたＳＯＣ−ＯＣＶ特性を使用し、測定されたＯＣＶの値からＳＯＣの値を推定するＳＯＣ推定手段と、を備えたものである。
【００２１】
これにより、充放電電流の電流積算量に応じて変動するＳＯＣ−ＯＣＶ特性の移動量を推測し、予め用意した複数のＳＯＣ−ＯＣＶ特性の中から、該移動量に最も近いＳＯＣ−ＯＣＶ特性を選択し、該ＳＯＣ−ＯＣＶ特性を用いて、ＳＯＣの推定を行うにより、ＳＯＣ推定の誤差を低減することが可能となる。
【００２２】
また、前記移動量算出手段は、放電による電流積算に対して、充電による電流積算に比べて、前記ＳＯＣ−ＯＣＶ特性の移動量を下方へ移動させる演算を行うものである。これにより、放電時の電流積算量に対して、充電時に比べて移動量を下方へ修正し、より精度良くＳＯＣ−ＯＣＶ特性を選択することが可能となる。
【００２３】
また、前記ＳＯＣ−ＯＣＶ特性選択手段で選択されたＳＯＣ−ＯＣＶ特性に、前記二次電池の劣化年数に応じた劣化係数を乗じたＳＯＣ−ＯＣＶ特性を生成するＳＯＣ−ＯＣＶ特性劣化推定手段を備え、前記ＳＯＣ推定手段は、前記ＳＯＣ−ＯＣＶ特性劣化推定手段で生成されたＳＯＣ−ＯＣＶ特性を用いて、前記ＳＯＣの値を推定するものである。これにより、二次電池の経年劣化に応じた、精度の高いＳＯＣの値を推定することが可能となる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、充放電の実施によるＳＯＣ−ＯＣＶ特性の変動に対して、充放電の実施状況に応じて真値により近いＳＯＣ−ＯＣＶ特性を推定し、該推定したＳＯＣ−ＯＣＶ特性を用いて、ＳＯＣの値を推定することにより、ＳＯＣの推定誤差を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明による追加したＳＯＣ−ＯＣＶ特性の曲線の例を示す図である。
【図２】ＳＯＣ−ＯＣＶ特性の選定のフローの例を示す図である。
【図３】劣化マップの選定のフローの例を示す図である。
【図４】本発明の充電状態推定装置の機能ブロックの構成例を示す図である。
【図５】ＳＯＣ−ＯＣＶ特性の一例を示す図である。
【図６】充放電時のＳＯＣ−ＯＣＶ特性の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の実施形態を以下の実施例に基づいて詳しく説明する。本発明では、図１に示すように、完全放電状態から満充電状態まで充電したときのＳＯＣ−ＯＣＶ特性（満充電特性）５−１の曲線と、満充電状態から完全放電状態まで放電したときのＳＯＣ−ＯＣＶ特性（完全放電特性）５−２の曲線とで囲まれるＳＯＣ−ＯＣＶ特性領域内に、各ＯＣＶの値に対して、それぞれ異なるＳＯＣの値の点を通過するＳＯＣ−ＯＣＶ特性１−１，１−２，１−３を新たに追加する。
【００２７】
新たに追加したＳＯＣ−ＯＣＶ特性１−１，１−２，１−３は、満充電特性５−１及び完全放電特性５−２におけるＳＯＣの０％及び１００％のＯＣＶ電圧３．０Ｖ及び４．１Ｖの点を通過するが、それ以外の点で交差することは無く、満充電特性５−１及び完全放電特性５−２で囲まれるＳＯＣ−ＯＣＶ特性領域をほぼ均等に分割するように追加する。
【００２８】
ＳＯＣとＯＣＶとの対応関係をマッピングして記憶するＳＯＣ−ＯＣＶ特性テーブルは、満充電特性５−１、完全放電特性５−２及び新たに追加したＳＯＣ−ＯＣＶ特性１−１，１−２，１−３のそれぞれのＳＯＣとＯＣＶとの対応関係をマッピングして記憶する。
【００２９】
新たに追加するＳＯＣ−ＯＣＶ特性１−１，１−２，１−３として、図１では３本追加した例を示しているが、追加する本数は３本に限られるものではなく、二次電池の特性や、要求されるＳＯＣの推定精度によって適宜増減することができ、少なくとも１本を追加することによって、従来に比べてＳＯＣの精度を向上させることができる。以下では、３本追加した実施例について説明する。
【００３０】
ＳＯＣの推定は、新たに追加した３本のＳＯＣ−ＯＣＶ特性１−１，１−２，１−３と、満充電特性５−１及び完全放電特性５−２の合計５本のＳＯＣ−ＯＣＶ特性の何れかを用いて行う。ここで、ＳＯＣ−ＯＣＶ特性１−２は、満充電特性５−１と完全放電特性５−２との平均特性とし、ＳＯＣ−ＯＣＶ特性１−１は、満充電特性５−１と平均特性１−２との平均特性とし、ＳＯＣ−ＯＣＶ特性１−３は、完全放電特性５−２と平均特性１−２との平均特性とする。
【００３１】
この５本のＳＯＣ−ＯＣＶ特性のそれぞれについて、各ＯＣＶの値に対応する各ＳＯＣの値をマッピングしたＳＯＣ−ＯＣＶ特性テーブルの一例を表１に示す。
【００３２】
【表１】
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ＳＯＣ−ＯＣＶ特性テーブルは、各ＳＯＣ−ＯＣＶ特性のそれぞれに対応付けて付与した移動値を同時に保持する。表１に示す例では、平均特性１−２の位置を基準位置として平均特性１−２の移動値を０とし、この平均特性１−２からの移動量（乖離）を示す移動値を、他のＳＯＣ−ＯＣＶ特性に対して付与している。
【００３３】
そのため、満充電特性５−１の移動値を１、完全放電特性５−２の移動値を−１、満充電特性５−１と平均特性１−２との平均特性ＳＯＣ−ＯＶＣ特性１−１の移動値を０．５、完全放電特性５−２と平均特性１−２との平均特性ＳＯＣ−ＯＶＣ特性１−３の移動値を−０．５とする。
【００３４】
この５本のＳＯＣ−ＯＣＶ特性に対して、充放電により二次電池に入出力される電流の積算によって、ＯＣＶの値がＳＯＣ−ＯＣＶ特性領域内をどのように移動し、ＳＯＣの推定に用いるＳＯＣ−ＯＣＶ特性がどのように移動するかを推測する。そして推測した移動値のＳＯＣ−ＯＣＶ特性を用いてＳＯＣを推定することにより、ＳＯＣの推定誤差を低減する。
【００３５】
ＳＯＣ−ＯＣＶ特性における通常使用状態の中央部の区域で、完全放電特性５−２上の点Ｐ２から満充電特性５−１上の点Ｐ１まで充電したとき、図１の充電特性１−４の曲線となり、満充電特性５−１上の点Ｐ１から完全放電特性５−２上の点Ｐ２まで放電したとき、図１の放電特性１−５の曲線となることが想定されるが、その曲線を正確に特定することは困難である。
【００３６】
そこで、ＳＯＣ−ＯＣＶ特性の移動値が最小値（＝−１）から最大値（＝＋１）まで変化する点Ｐ２から点Ｐ１までのＳＯＣの変化量ΔＳＯＣを予め測定し、この変化量ΔＳＯＣに対するＳＯＣ−ＯＣＶ特性の移動値の最大変化幅（＝２）の比を移動係数として算出しておく。なお、放電時は、充電時に比べて、同一の変化量ΔＳＯＣに対して、ＯＣＶの変化量が大きくなることから、放電時には、移動値を下方に修正するための下方修正係数を移動係数に乗じる。
【００３７】
充放電により二次電池に入出力される電流積算量によって変動するＳＯＣの変化量ΔＳＯＣは、
ΔＳＯＣ＝電流積算量÷満容量・・・（式１）
により算出される。
【００３８】
従って、二次電池に入出力される電流積算により変動するＳＯＣ−ＯＣＶ特性の移動量は、以下の式により算出される。
移動量＝前回の移動値−ΔＳＯＣ×移動係数×下方修正係数・・・（式２）
上記（式２）により算出した移動量に対して、離散値である移動値のうち、どの移動値が該移動量に最も近いかを判定し、最も近い移動値を選定する。
【００３９】
（式２）において、前回の移動値の初期値は、完全放電状態から充電中の場合は１である。（満充電状態である場合は、満充電特性５−１に近い値になるので、満充電特性５−１の移動値である１とする。）また、ΔＳＯＣの算出における電流積算量は、放電電流をプラス、充電電流をマイナスとしている。移動係数は、以下に説明するが一例として１／８．１とする。また、下方修正係数は、充電時には１であり、放電時には、二次電池の特性に依存して決定されるが、一例として１．０００５とする。
【００４０】
ここで、移動係数について詳述する。ＳＯＣ−ＯＣＶ特性は、充電特性と放電特性とでＳＯＣやＯＣＶの乖離がそれらの区域に応じて変化する。本実施例では、ＯＣＶの値からＳＯＣの値を推定するため、同一のＯＣＶの値に対してＳＯＣの値の乖離が最も大きい区域（図１で一例として示す区域Ｌ）で、完全放電特性５−２の点から満充電特性５−１の点へＯＣＶが変動する電流積算量を測定する。
【００４１】
その電流積算量に相当するＳＯＣの変化量ΔＳＯＣを算出し、一例として１６．２％を得る。即ち、１６．２％充電してＳＯＣを変化させると、完全放電特性５−２から満充電特性５−１へ移動することとなるため、連続して１６．２％充電すれば、移動値が−１から＋１へと変化し、その変化幅は２となることから、移動係数として２／１６．２＝１／８．１が決定される。移動係数はＳＯＣ−ＯＣＶ特性の移動値に対応させて前記移動量を正規化する係数であり、△ＳＯＣの変化１％あたりの移動値の変化を示す。
【００４２】
次に下方修正係数について説明する。ＳＯＣ−ＯＣＶ特性において、ＯＣＶは放電側の方が充電側より低い値を示し、充電時と放電時とで同じ電流積算量であっても、放電時の方が充電時より変動が大きいこととなる。そこで、放電中の移動量を加速させるために下方修正係数を使用する。
【００４３】
ＳＯＣは、通常、満充電容量を分母に、電流積算量を分子にして、以下の式により算出される。
ＳＯＣ＝初期ＳＯＣ＋電流積算量÷満充電容量・・・（式３）
しかし、放電容量は充電容量より少ないため、充電時のＳＯＣ変化１０％の電流積算量と同じだけの電流積算量を放電した場合、放電時は上式の分母である満充電容量が、充電時より小さくなるため、放電時のＳＯＣ変動は１０％以上になる。この変動は二次電池の充放電効率に左右され、電池特有の値であるが、公知の充放電効率９９．５％の１／１０を下方修正への影響度として使用し、１．０００５を下方修正係数として決定することができる。
【００４４】
次にＳＯＣ−ＯＣＶ特性領域の分割数について説明する。上述の実施例では、満充電特性５−１と完全放電特性５−２とで囲まれるＳＯＣ−ＯＣＶ特性領域内に、３本のＳＯＣ−ＯＣＶ特性１−１，１−２，１−３の曲線を追加して、該ＳＯＣ−ＯＣＶ特性領域を４つに分割した。
【００４５】
分割数を幾つにするかは、要求される精度による。今、要求精度が１％であるとし、満充電特性５−１と完全放電特性５−２とでＳＯＣの最大乖離が４％であったとすると、該最大乖離４％の領域を４分割することにより、１％刻みのＳＯＣ−ＯＣＶ特性でＳＯＣを推定することにより、要求精度１％のＳＯＣ推定を行うことが可能となる。
【００４６】
電流センサやＡ／Ｄ変換の誤差などによって発生する電流積算誤差が１％を超える場合には、追加するＳＯＣ−ＯＣＶ特性の本数を低減する。例えば、最大乖離４％、電流積算誤差が１．５％よりも大きい場合、ＳＯＣ−ＯＣＶ特性の合計本数を４として分割数を３に減らし、最大乖離４％の領域を３分割して、精度１．３％（＝４％÷３）とする。
【００４７】
次にＳＯＣ−ＯＣＶ特性テーブルについて詳述する。ＳＯＣ−ＯＣＶ特性テーブルは、横方向に離散的なＯＣＶの各値を配列し、該ＯＣＶの各値に対してＳＯＣの値をそれぞれマッピングしている。二次電池の電圧を測定した場合、ＳＯＣ−ＯＣＶ特性テーブルの各ＯＣＶの値よりもきめ細かい中間値が検出される。このＯＣＶの中間値に対しては、線形補間によりＳＯＣの数値を補うことができる。一方、ＳＯＣ−ＯＣＶ特性テーブルの縦方向の移動値に関しては、前述した分割数に係るため、移動値についてＳＯＣ−ＯＣＶ特性の線形補間は行わない。
【００４８】
次にＳＯＣ−ＯＣＶ特性の移動量について詳述する。上述の実施例では、ＳＯＣの推定に用いるＳＯＣ−ＯＣＶ特性として合計で５本用意し、充放電による電流積算による移動量を算出し、用意した５本のＳＯＣ−ＯＣＶ特性のうち、その移動値が該移動量に近いものを選択する。なお、移動量が±１以上の場合は、移動値±１として扱う。そのため、ＳＯＣの推定に用いるＳＯＣ−ＯＣＶ特性は、満充電特性５−１及び完全放電特性５−２で囲まれる領域を超えて広がることは無く、ＳＯＣの推定値が従来の推定値より劣化することは無い。
【００４９】
ここで具体的な数値例を用いて上述の動作を説明する。今、図１の点Ｑを開始点として放電が行われたとする。点Ｑは、満充電特性５−１（移動値：＋１）上に有り、ＯＣＶが４．０４７Ｖ、ＳＯＣが９５．０２％であるとする（表１参照）。そして放電によるＳＯＣの変化量ΔＳＯＣが前述の（式１）により４．９８％として算出されたとする。
【００５０】
すると、前述の（式２）により、移動量は、
移動量＝１−５×（１／８．１）×１．０００５＝０．３８２４
として算出される。
【００５１】
この移動量０．３８２４に対して、離散値である移動値（＋１，＋０．５，０，−０．５，−１）のうち、どの移動値が最も近いかを判定し、最も近い移動値＋０．５を選定する。従って、移動値０．５のＳＯＣ−ＯＣＶ特性１−１を用いることとし、表１のＳＯＣ−ＯＣＶ特性テーブルのうち、移動値０．５のＳＯＣ−ＯＣＶ特性を参照して、ＯＣＶの値からＳＯＣを求めることとなる。
【００５２】
次に二次電池の経年劣化について説明する。二次電池は経年劣化によってＳＯＣ−ＯＣＶ特性が変化する。従って、劣化状態に応じて、ＳＯＣ−ＯＣＶ特性のマッピングデータを補正する必要がある。この補正を行うために、劣化年数毎の劣化マップを用意する。
【００５３】
劣化マップの一例を表２に示す。
【００５４】
【表２】
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劣化マップの横方向にはＯＣＶの値に応じた劣化係数を配列し、縦方向には劣化年数に応じた劣化係数配列する。該劣化マップの係数をＳＯＣ−ＯＣＶ特性のマッピングデータに乗じることにより、劣化に対する補正を行う。劣化マップは各ＳＯＣ−ＯＣＶ特性５−１、５−２、１−１、１−２、１−３毎に保管することとする。
【００５５】
上述のＳＯＣ−ＯＣＶ特性の選定及び劣化マップの選定のフローの例を図２及び図３に示す。図２に示すように、二次電池が充電中か放電中かを判定する（Ｓ２−１，Ｓ２−２）。充電中の場合、充電時の電流積算による移動量を、前述の（式２）の下方修正係数を１に設定して算出する（Ｓ２−３）。放電中の場合、放電時の電流積算による移動量を、前述の（式２）の下方修正係数を１．０００５に設定して算出する（Ｓ２−４）。充電中でも放電中でもない場合、移動量に変動が無いので、前回の移動量を保持する（Ｓ２−５）。
【００５６】
次に移動量が−０．７５未満か、−０．７５以上−０．２５未満か、−０．２５以上０．２５未満か、０．２５以上０．７５未満か、を判定する（Ｓ２−６〜Ｓ２−９）。移動量が−０．７５未満のとき移動値−１のＳＯＣ−ＯＣＶ特性を選択（Ｓ２−１０）する。移動量が−０．７５以上−０．２５未満のとき移動値−０．５のＳＯＣ−ＯＣＶ特性を選択する（Ｓ２−１１）。移動量が−０．２５以上０．２５未満のとき移動値０のＳＯＣ−ＯＣＶ特性を選択する（Ｓ２−１２）。移動量が０．２５以上０．７５未満のとき移動値０．５のＳＯＣ−ＯＣＶ特性を選択する（Ｓ２−１３）。移動量がそれ以外の場合、移動値１のＳＯＣ−ＯＣＶ特性を選択する（Ｓ２−１４）。
【００５７】
次に二次電池の劣化推定を行う。図３に示す例のように、二次電池の劣化年数が０年か、１年か、ｎ年か、９年かを判定する（Ｓ３−１〜Ｓ３−４）。劣化年数が０年の場合、年数０の劣化マップを選択し（Ｓ３−５）、劣化年数が１年の場合、年数１の劣化マップを選択し（Ｓ３−６）、劣化年数がｎ年の場合、年数ｎの劣化マップを選択し（Ｓ３−７）、劣化年数が９年の場合、年数９の劣化マップを選択し（Ｓ３−８）、それ以外の場合、年数１０の劣化マップを選択する（Ｓ３−９）。なお、図３では、劣化マップを１０年分用意する例を示しているが、劣化マップを何年分用意するかは、二次電池の性能等に依存して適宜選定する。
【００５８】
劣化マップには、ＳＯＣ−ＯＣＶ特性テーブルのＳＯＣの値を、経年劣化により低減させる劣化係数をマッピングしておく。劣化年数に応じて選択した劣化マップの劣化係数を、ＳＯＣ−ＯＣＶ特性テーブルのＳＯＣの値に掛け合せて、劣化年数に対応したＳＯＣ−ＯＣＶ特性テーブルを作成する（Ｓ３−１０）。
【００５９】
前述の図２のフローによる移動量で選択し、図３のフローで劣化推定したＳＯＣ−ＯＣＶ特性を用い、測定したＯＣＶの値を基に、ＳＯＣの値を推定する（Ｓ−１１）。なお、劣化年数の決定は、電池電圧と同期して測定される電流値を用いた劣化推定により算定することができる。
【００６０】
上述のＳＯＣ−ＯＣＶ特性の選択を行うＳＯＣ推定装置の機能ブロック構成例を図４に示す。ＳＯＣ推定装置は、テーブル記憶部４−１、移動量算出部４−２、ＳＯＣ−ＯＣＶ特性選択部４−３、ＳＯＣ−ＯＣＶ特性劣化推定部４−４、及びＳＯＣ推定部４−５を備える。
【００６１】
ＳＯＣ−ＯＣＶ特性テーブル記憶部４−１は、満充電特性５−１と完全放電特性５−２のほかに、その間を分割する少なくとも１本のＳＯＣ−ＯＣＶ特性のマッピングデータを記憶する。移動量算出部４−２は、前回選択した移動値の保持部４−６に保持された移動値と、電流積算量測定部４−７で測定された充放電の電流積算量と、移動係数保持部４−８に保持された移動係数と、下方修正係数保持部４−９に保持された下方修正係数とを用いて、前述の（式２）により、ＳＯＣ−ＯＣＶ特性の移動量を算出する。
【００６２】
ＳＯＣ−ＯＣＶ特性選択部４−３は、移動量算出部４−２で算出された移動量に最も近い移動値を判定し、該移動値のＳＯＣ−ＯＣＶ特性を選択する。ＳＯＣ−ＯＣＶ特性劣化推定部４−４は、ＳＯＣ推定対象の二次電池の劣化年数に応じた劣化マップを劣化マップ記憶部４−１０から読み出し、該劣化マップの劣化係数をＳＯＣ−ＯＣＶ特性のマッピングデータに乗算し、劣化推定したＳＯＣ−ＯＣＶ特性を生成する。
【００６３】
ＳＯＣ推定部４−５は、ＳＯＣ−ＯＣＶ特性選択部４−３で選択され、ＳＯＣ−ＯＣＶ特性劣化推定部４−４で劣化推定されたＳＯＣ−ＯＣＶ特性を用いて、測定されたＯＣＶの値からＳＯＣの値を推定する。
【００６４】
以上、本発明のＳＯＣ推定装置及びＳＯＣ推定方法の実施形態について実施例を基に説明したが、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の構成又は実施形態を取ることができる。
【符号の説明】
【００６５】
４−１      ＳＯＣ−ＯＣＶ特性テーブル記憶部
４−２      移動量算出部
４−３      ＳＯＣ−ＯＣＶ特性選択部
４−４      ＳＯＣ−ＯＣＶ特性劣化推定部
４−５      ＳＯＣ推定部
４−６      前回選択した移動値保持部
４−７      電流積算量測定部
４−８      移動係数保持部
４−９      下方修正係数保持部
４−１０    劣化マップ記憶部
【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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