(57)【要約】【課題】精度の高い又は妥当な残容量の推定出力値を得る。【解決手段】ＳＯＣ算出部５３は、電池モジュールの測定電流値の積算結果ΣＩを用いて電池モジュールの残容量推定値ＳＯＣIを算出する。電圧推定部５４は、電池電流の変化前後における電池電流の変化量（ΔＩ）及び端子電圧の変化量（ΔＶ）から電池モジュールの内部抵抗値（Ｒｄｃ）を推定し、推定内部抵抗値（Ｒｄｃ）を用いてオームの法則により、開放電圧の推定値としての電圧Ｖａを求める。ＳＯＣ算出部５５は、電圧Ｖａを残容量推定値ＳＯＣVに変換する。ＳＯＣ出力演算部５６は、“ＳＯＣOUT＝ｗ×ＳＯＣI＋（１−ｗ）×ＳＯＣV”によって残容量出力値ＳＯＣOUTを求める。この際、ＳＯＣVに応じてＳＯＣIの適正範囲を設定し、ＳＯＣIが該適正範囲に属する場合には重み係数ｗを大きくし、属さない場合には重み係数ｗを小さくする。【選択図】図３
2014025738.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池部の端子電圧の測定電圧値及び前記電池部に流れる電流の測定電流値を取得する測定値取得部と、
前記測定電流値の積算結果に基づき前記電池部の残容量を推定することで第１推定値を導出する第１残容量推定部と、
前記測定電圧値に基づき前記電池部の残容量を推定することで第２推定値を導出する第２残容量推定部と、
前記第１及び第２推定値の加重平均により前記残容量の出力値を生成する残容量出力演算部と、を備え、
前記残容量出力演算部は、前記第２推定値を基準とした基準範囲に前記第１推定値が属しているか否かに応じて、前記出力値に対する前記第１推定値の寄与度を変化させる
ことを特徴とする残容量推定装置。
【請求項２】
前記第１推定値が前記基準範囲に属しているときの前記寄与度は、前記第１推定値が前記基準範囲に属していないときの前記寄与度よりも大きい
ことを特徴とする請求項１に記載の残容量推定装置。
【請求項３】
前記基準範囲は、前記第２推定値に所定係数を乗じて得た乗算結果値を内包し、且つ、所定の幅を持つ
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の残容量推定装置。
【請求項４】
前記第２残容量推定部は、前記電池部に流れる電流の変化前後における前記電流の変化量及び前記端子電圧の変化量を前記測定電流値及び前記測定電圧値から求めて、それらの変化量から前記電池部の内部抵抗値を推定し、推定内部抵抗値、前記測定電流値及び前記測定電圧値に基づき前記第２推定値を導出する
ことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載の残容量推定装置。
【請求項５】
前記電池部の放電が行われている状態において放電電流が減少したとき又は放電が停止したとき、
前記残容量出力演算部は、放電電流の減少前後又は放電の停止前後の前記電流の変化量及び前記端子電圧の変化量に基づく前記第２推定値を用いて前記基準範囲を設定し、前記第１推定値が当該基準範囲の上限値を超えている場合の前記寄与度を前記第１推定値が当該基準範囲の下限値を下回っている場合の前記寄与度よりも大きくする
ことを特徴とする請求項４に記載の残容量推定装置。
【請求項６】
前記電池部の充電が行われている状態において充電電流が減少したとき又は充電が停止したとき、
前記残容量出力演算部は、充電電流の減少前後又は充電の停止前後の前記電流の変化量及び前記端子電圧の変化量に基づく前記第２推定値を用いて前記基準範囲を設定し、前記第１推定値が当該基準範囲の上限値を超えている場合の前記寄与度を前記第１推定値が当該基準範囲の下限値を下回っている場合の前記寄与度よりも小さくする
ことを特徴とする請求項４に記載の残容量推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、残容量推定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電池部の残容量を推定する方法として、電池電流の積算結果から残容量を推定する第１推定方法と、端子電圧測定に基づく開放電圧検出を介して残容量を推定する第２推定方法と、が知られている。第１推定方法では、電池電流の測定誤差等が積算過程において累積しやすい。第２推定方法では、開放電圧値を正しく取得できれば高精度で残容量を推定可能であるが、開放電圧を検出するためには、通常、端子電圧の安定を待つために長時間（例えば数時間）の充放電停止が必要となる。また充放電中の開放電圧予測は容易ではない。ピークシフト用途などのように充放電の休止期間を十分確保可能なこともあるが、自然エネルギの周波数調整やアンシラリサービスの電源として電池部を利用する場合には、十分な充放電休止期間を確保できないこともある。故に、第２推定方法だけに頼るのでは不十分なこともある。これに鑑み、第１及び第２推定方法による第１及び第２残容量推定値の加重平均を行う技術（下記特許文献１参照）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２０１７４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記加重平均を利用する方法は、第１及び第２推定方法の不得意部分を補完しあう有益な方法となりうるが、精度の高い又は妥当な残容量出力値を得るためには工夫が必要である。
【０００５】
そこで本発明は、精度の高い又は妥当な残容量出力値を得ることが期待される残容量推定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る残容量推定装置は、電池部の端子電圧の測定電圧値及び前記電池部に流れる電流の測定電流値を取得する測定値取得部と、前記測定電流値の積算結果に基づき前記電池部の残容量を推定することで第１推定値を導出する第１残容量推定部と、前記測定電圧値に基づき前記電池部の残容量を推定することで第２推定値を導出する第２残容量推定部と、前記第１及び第２推定値の加重平均により前記残容量の出力値を生成する残容量出力演算部と、を備え、前記残容量出力演算部は、前記第２推定値を基準とした基準範囲に前記第１推定値が属しているか否かに応じて、前記出力値に対する前記第１推定値の寄与度を変化させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、精度の高い又は妥当な残容量出力値を得ることが期待される残容量推定装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る蓄電池システムの概略全体構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る電池モジュール内の等価回路である
【図３】本発明の実施形態に係る残容量推定装置の内部ブロック図である。
【図４】放電停止タイミング周辺における、電池モジュールの端子電圧の変化の様子を示す図である。
【図５】放電開始タイミング周辺における、電池モジュールの端子電圧の変化の様子を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る残容量推定装置の動作フローチャートである。
【図７】残容量推定値（ＳＯＣI）の適正範囲を示す図である。
【図８】残容量推定値（ＳＯＣI）の適正範囲と重み係数との関係を示す図である。
【図９】放電停止タイミング（時刻ｔA）周辺における、電池モジュールの端子電圧の変化の様子を示す図である。
【図１０】放電停止タイミング（時刻ｔA）周辺における、電池モジュールの端子電圧の変化の様子を示す図であり、（ａ）は劣化度が小さいときのそれを、（ｂ）は劣化度が大きいときのそれを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態の例を、図面を参照して具体的に説明する。参照される各図において、同一の部分には同一の符号を付し、同一の部分に関する重複する説明を原則として省略する。本明細書では、記述の簡略化上、情報、信号、物理量、状態量又は部材等を参照する記号又は符号を記すことによって該記号又は符号に対応する情報、信号、物理量、状態量又は部材等の名称を省略又は略記することがある。
【００１０】
図１は、本発明の実施形態に係る蓄電池システムの概略全体構成図である。蓄電池システムは、電池モジュール１１、電流センサ１２、電圧センサ１３、温度センサ１４及び電池制御部１５を備える。電力変換回路２０及び上位システム２２も、蓄電池システムの構成要素に含まれている、と考えても良い。
【００１１】
電池部又は組電池としての電池モジュール１１は、１以上の蓄電池（換言すれば二次電池）から成る。電池モジュール１１を形成する蓄電池は、任意の種類の蓄電池であり、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池である。図１では、直列接続された複数の蓄電池にて電池モジュール１１が形成されているが、電池モジュール１１を形成する蓄電池の個数は１でも良い。電池モジュール１１に含まれる蓄電池の一部又は全部は、互いに並列接続されていても良い。以下では、電池モジュール１１を１つの蓄電池として捉えて考える。本実施形態において、放電及び充電とは、特に記述なき限り電池モジュール１１の放電及び充電を意味する。図２は、電池モジュール１１内の等価回路である。電池モジュール１１内の等価回路は、電圧ＶOを出力し且つ内部抵抗がゼロの電圧源ＶＳと、抵抗成分と容量成分を含むインピーダンス回路Ｚとの直列接続回路である、と考えることができる。
【００１２】
電池モジュール１１は、電力変換回路２０を介して電力ブロック２１に接続されている。電力ブロック２１は、負荷及び電力源から成る。電力源は、例えば、商用交流電源（電力系統）、太陽電池モジュールである。電池モジュール１１は、電力ブロック２１内の負荷に対して放電電力を供給することができると共に電力ブロック２１内の電力源から充電電力の供給を受けることができる。電力変換回路２０は、電池制御部１５から供給される充放電制御コマンドに従って、電力ブロック２１及び電池モジュール１１間の電力変換、放電の許可／禁止、充電の許可／禁止などを行う。
【００１３】
電流センサ１２は、電池モジュール１１と電力変換回路２０との間に介在し、電池モジュール１１に流れる電流である電池電流の値（以下、電池電流値とも言う）を測定する。電流センサ１２によって測定された電流値を記号Ｉにて表す。電圧センサ１３は、電池モジュール１１の正極及び負極間の電位差である、電池モジュール１１の端子電圧の値（以下、電池電圧値又は端子電圧値とも言う）を測定する。電圧センサ１３によって測定された電圧値を記号Ｖにて表す。また、以下の説明における端子電圧は、特に記述無き限り、電池モジュール１１の端子電圧を指す。温度センサ１４は、電池モジュール１１の温度（以下、電池温度という）を測定する。温度センサ１４によって測定された温度を記号Ｔにて表す。電池温度Ｔは、例えば、電池モジュール１１内の蓄電池を包むパックの表面温度、又は、電池モジュール１１内の特定部位における温度である。尚、以下では、センサ１２、１３及び１４によって測定された電池電流値Ｉ、電池電圧値Ｖ及び電池温度Ｔを、測定電流値Ｉ、測定電圧値Ｖ及び測定温度Ｔと呼ぶこともあるし、記述の簡略化のために測定値Ｉ、Ｖ及びＴと呼ぶこともある。
【００１４】
電池制御部１５は、測定電流値Ｉ、測定電圧値Ｖ及び測定温度Ｔを含む電池状態データを用いて、電池モジュール１１の充電及び放電を制御すると共に電池モジュール１１の状態管理を行う。
【００１５】
電池モジュール１１に対する充放電制御は、電力変換回路２０の制御を介して実現される。具体的には、電池制御部１５は、上位システム２２から供給された充放電要求に従って充放電制御コマンドを電力変換回路２０に与えることで、電力ブロック２１内の電力源から電池モジュール１１に充電電力が供給されるように電力変換回路２０を制御する、又は、電池モジュール１１の放電電力が電力ブロック２１内の負荷に供給されるように電力変換回路２０を制御する。上位システム２２は、電力ブロック２１の状態等に応じて充放電要求を送出することができる。但し、電池制御部１５内にて充放電要求が生成されるようにしても良い（上位システム２２と電池制御部１５にて１つの制御部が形成されていても良い）。尚、電力変換回路２０を介して電池モジュール１１の充電又は放電が行われているか否かや、電力変換回路２０内にエラーが発生していないか等を示す回路状態情報が電力変換回路２０から電池制御部１５に送られる。
【００１６】
電池モジュール１１の状態管理において、電池制御部１５は、電池モジュール１１の残容量の算出や、電池モジュール１１が危険状態（過充電、過放電、過電流状態など）に陥っていないかの判断などを行う。電池制御部１５には、電池状態データに基づき電池モジュール１１の状態を推定する電池状態推定装置３０が設けられており、電池状態推定装置３０は残容量の推定機能を有する。
【００１７】
図３は、電池状態推定装置３０に内包される残容量推定装置５０の内部ブロック図である。残容量推定装置５０は、符号５１〜５６によって参照される各部位を備える。
【００１８】
測定値取得部５１は、センサ１２、１３及び１４の出力信号を所定のサンプリング周期でサンプリングすることにより周期的に測定電流値Ｉ、測定電圧値Ｖ及び測定温度Ｔを取得する。但し、測定温度Ｔの取得は割愛されうる。
【００１９】
電流積算部５２は、取得部５１から供給される測定電流値Ｉを任意の積算対象期間中において積算することにより、当該積算対象期間中に電池モジュール１１に流れた総電流量（電流の総量）を求める。総電流量は総電気量と同じ意味を持ち、総電流量の単位は、“ｍＡ・ｈ（ミリアンペア・時）”や“Ａ・ｈ（アンペア・時）”である。電流積算部５２によって求められた総電流量としての積算結果を積算値ΣＩと呼ぶ。
【００２０】
ＳＯＣ算出部５３は、電流積算部５２の出力積算値ΣＩに基づき電池モジュール１１の現在の残容量を推定することで残容量推定値ＳＯＣIを導出及び出力する。残容量推定装置５０では、電池モジュール１１の残容量を表す指標として電池モジュール１１のＳＯＣ（state of charge）を用いる。ＳＯＣは、電池モジュール１１の充電率であり、単位“Ａ・ｈ（アンペア・時）”などを用いて表現される電池モジュール１１の残容量を、電池モジュール１１の満充電容量に対する比で表現した量である。即ち、ＳＯＣは、電池モジュール１１の満充電容量に対する電池モジュール１１の残容量の比である。残容量推定値ＳＯＣIは、ＳＯＣ算出部５３によって推定された電池モジュール１１のＳＯＣの値を表している。また、ＳＯＣ算出部５３にとって電池モジュール１１の満充電容量は既知であるとする。或る積算対象期間に関し、ＳＯＣ算出部５３は、積算対象期間の開始時点におけるＳＯＣIと、積算対象期間における積算値ΣＩと、電池モジュール１１の満充電容量とに基づき、積算対象期間の終了時点におけるＳＯＣIを求めることができる。
【００２１】
電圧推定部５４は、測定値取得部５１による取得値に基づき、図２の電圧Ｖｏ又は電圧Ｖｏに応じた電圧を推定する。電圧推定部５４による推定電圧及び推定電圧値を記号Ｖａによって表す。
【００２２】
電圧推定部５４は、電池モジュール１１に流れる電流に変化が生じたとき、その変化の前後における電池電流の変化量ΔＩ及び端子電圧の変化量ΔＶを測定電流値Ｉ及び測定電圧値Ｉから求める。そして、電圧推定部５４は、変化量ΔＩ及びΔＶに基づき下記式（１）に従って電池モジュール１１の内部抵抗値Ｒｄｃを推定し、更に、オームの法則に従い下記式（２）により推定電圧Ｖａを求める。但し、Ｉは、電池電流が放電電流であるとき正の極性を持ち、電池電流が充電電流であるとき負の極性を持つ。Ｒｄｃは、電池モジュール１１の内部抵抗値であり、インピーダンス回路Ｚ（図２参照）における抵抗成分に相当する。従って、式（２）の右辺第２項“Ｒｄｃ×Ｉ”は、電池モジュール１１の内部抵抗での電圧降下である。尚、ここでは、（ΔＶ／ΔＩ）の絶対値を内部抵抗値Ｒｄｃとして求めているが、（ΔＶ／ΔＩ）が正となるようにΔＩ及びΔＶが求められるのであれば、式（１）における絶対値演算は不要である。
Ｒｄｃ＝｜ΔＶ／ΔＩ｜                    …（１）
Ｖａ＝Ｖ＋Ｒｄｃ×Ｉ                      …（２）
【００２３】
ＳＯＣ算出部５５は、ＯＣＶ−ＳＯＣ関係を示す所定のテーブルデータ又は演算式を用いて電圧Ｖａから残容量推定値ＳＯＣVを求める。ＳＯＣVは、電圧Ｖａに基づく、電池モジュール１１の現在の残容量の推定値である。電池モジュール１１において、開放電圧とＳＯＣは互いに依存している。ＯＣＶ−ＳＯＣ関係は、電池モジュール１１の開放電圧と電池モジュール１１のＳＯＣとの関係を指す。ＳＯＣ算出部５５は、電圧Ｖａが電池モジュール１１の開放電圧と一致しているとみなした上で、ＯＣＶ−ＳＯＣ関係を用い、電圧Ｖａを残容量推定値ＳＯＣVに変換する。
【００２４】
図４の波形３１０は、継続的に行われていた放電が或る時刻を境に停止したときの端子電圧の時間推移を表している。蓄電池内部の化学変化が影響し、電池モジュール１１内のインピーダンス回路Ｚには、一般に電流変化に対して短時間で応答する成分と長時間で応答する成分とが混在している。このため、電池電流の変化が生じたとき、端子電圧が安定するまでに相応の時間（例えば数１０分から数時間）を要する。従って、電流変化直後の測定電圧値Ｖを用いて求めた電圧Ｖａは、電池モジュール１１のＳＯＣを反映した開放電圧と相違する。尚、本実施形態において、開放電圧とは、特に記述無き限り、電池電流がゼロになってから十分に時間が経過して端子電圧が一定値に安定した後の端子電圧（即ち電圧Ｖｏ）を指す。
【００２５】
図５において、実線波形３２０は、充放電停止状態から或る時刻を境に放電が開始された状況における端子電圧の時間推移を表しており、破線波形３２１は、同状況下における電池モジュール１１の開放電圧の時間推移を表している。放電開始からの経過時間が短いとき、上記“長時間で応答する成分”の安定が不十分であるため、上記式（１）及び（２）に従って求められる電圧Ｖａは開放電圧より多少小さくなる。同様の理由により、充電開始直後に得られる電圧Ｖａは、開放電圧よりも多少大きくなる。
【００２６】
電圧Ｖａが開放電圧を正しく示していれば、電圧Ｖａに基づくＳＯＣVを真のＳＯＣとして求めればよいが、上述の如く、電圧Ｖａと開放電圧との間には若干の誤差がある。一方、ＳＯＣIは、電流センサ１２の測定誤差等の累積の影響を受けやすい。そのため、残容量推定装置５０では、ＳＯＣIとＳＯＣVの双方を加味して最終的なＳＯＣの出力値を求める。具体的には、ＳＯＣ出力演算部５６において、下記式（３）に従い、残容量推定値ＳＯＣI及びＳＯＣVの加重平均を行うことで残容量出力値ＳＯＣOUTを求める。残容量出力値ＳＯＣOUTは、電池モジュール１１の残容量を参照する部位に提供される。例えば、電池制御部１５（図１参照）において残容量出力値ＳＯＣOUTに応じた充放電制御が成される。また例えば、残容量出力値ＳＯＣOUTは図示されない表示部に表示される。
ＳＯＣOUT＝ｗ×ＳＯＣI＋（１−ｗ）×ＳＯＣV                    …（３）
【００２７】
式（３）において、ｗは、加重平均における重み係数であり、０以上且つ１以下の値をとる。重み係数ｗの値の設定は、ＳＯＣ出力演算部５６により行われる。式（３）から明らかであるが、ｗはＳＯＣOUTに対するＳＯＣIの寄与度を表しており、（１−ｗ）はＳＯＣOUTに対するＳＯＣVの寄与度を表している。
【００２８】
電圧Ｖａに基づくＳＯＣVはＳＯＣの真値とは異なることも多いが、図４及び図５を参照して説明したような特性を考慮すれば、電圧Ｖａと開放電圧の関係を予想することができ、その予想結果からＳＯＣIの適正範囲を設定することができる。ＳＯＣIの適正範囲（基準範囲）は、ＳＯＣIの値が属すべき尤もらしい数値範囲である。
【００２９】
具体的には、ＳＯＣ出力演算部５６は、ＳＯＣVに基づきＳＯＣIの適正範囲を設定し、ＳＯＣIが設定適正範囲内にあればＳＯＣIの信頼性（ＳＯＣの推定値としてのＳＯＣIの信頼性）が比較的高いと判断して重み係数ｗを比較的大きくし、ＳＯＣOUTに対するＳＯＣIの影響を大きくする。一方、ＳＯＣIが設定適正範囲から外れる場合、ＳＯＣ出力演算部５６は、ＳＯＣIの信頼性が比較的低いと判断して重み係数ｗを比較的小さくし、ＳＯＣOUTに対するＳＯＣIの影響を抑制する。電池電流の変化を介して端子電圧を変化させたときの測定電圧値Ｖの時系列変化を実験データとして予め取得し、その実験データを統計的に処理して得た結果に基づき、ＳＯＣIの適正範囲を設定することができる。
【００３０】
図６は、残容量想定装置５０による残容量推定の動作フローチャートである。図６に沿って、残容量推定動作を説明する。尚、以下では、時刻ｔに取得された測定電圧値Ｖ及び測定電流値Ｉを夫々記号Ｖ［ｔ］及びＩ［ｔ］にて表し、時刻ｔに推定又は導出されたＳＯＣI、ＳＯＣV及びＳＯＣOUTを夫々記号ＳＯＣI［ｔ］、ＳＯＣV［ｔ］及びＳＯＣOUT［ｔ］にて表す。また、時刻（ｔ−１）は、時刻ｔより単位時間だけ前の時刻を指す。ＳＯＣOUT［ｔ−１］が既に導出及び保持されている状態を起点として、時刻ｔにおける残容量推定動作を説明する。時刻（ｔ−１）においてＳＯＣOUT［ｔ−１］がＳＯＣI［ｔ−１］に代入され、“ＳＯＣOUT［ｔ−１］＝ＳＯＣI［ｔ−１］”であるとする。
【００３１】
ステップＳ１１において、測定値取得部５１は、時刻ｔにおける測定電圧値Ｖ及び測定電流値Ｉ、即ち、Ｖ［ｔ］及びＩ［ｔ］を取得する。
【００３２】
続くステップＳ１２において、ＳＯＣ算出部５３は、電流積算部５２と協働しつつ、ＳＯＣI［ｔ−１］及びＩ［ｔ］に基づきＳＯＣI［ｔ］を算出する。より具体的には、ＳＯＣ算出部５３は、時刻（ｔ−１）及びｔ間に電池モジュール１１に流れた総電流量（ΣＩ）と、ＳＯＣI［ｔ−１］と、電池モジュール１１の満充電容量とに基づき、ＳＯＣI［ｔ］を算出する。時刻（ｔ−１）及びｔ間に電池モジュール１１に流れた総電流量（ΣＩ）は、測定電流値Ｉ［ｔ］に基づいている。時刻（ｔ−１）及びｔ間に生じうる電池電流の変化を無視できるならば、時刻（ｔ−１）及びｔ間に電池モジュール１１に流れた総電流量（ΣＩ）は、Ｉ［ｔ］に単位時間をかけたものである。時刻（ｔ−１）及びｔ間に生じうる電池電流の変化を無視できない場合、時刻（ｔ−１）及びｔ間において測定電流値Ｉ［ｔ］を含む複数の測定電流値Ｉを取得し、その複数の測定電流値Ｉから時刻（ｔ−１）及びｔ間に電池モジュール１１に流れた総電流量（ΣＩ）を導出すればよい。
【００３３】
次に、ステップＳ１３において、電圧推定部５４は、測定電流値Ｉ［ｔ］と、時刻（ｔ−Δｔ）の測定電流値Ｉ［ｔ−Δｔ］が一致しているか否かを判断する。時刻（ｔ−Δｔ）は、時刻ｔよりも時間Δｔだけ前の時刻である。時刻（ｔ−Δｔ）は、時刻（ｔ−１）と一致していても良いし、一致していなくても良い。時刻（ｔ−Δｔ）は、時刻ｔより前に測定電流値Ｉ及び測定電圧値Ｖが取得される時刻であれば任意である。Ｉ［ｔ］及びＩ［ｔ−Δｔ］間の差の絶対値が所定閾値ＩTHより大きいである場合（ＩTH≧０）、Ｉ［ｔ］とＩ［ｔ−Δｔ］は一致していないと判断されて（即ち電池電流に変化があると判断されて）、ステップＳ１３からステップＳ１４に進み、以後、ステップＳ１４〜Ｓ１９の処理が順次実行される。Ｉ［ｔ］及びＩ［ｔ−Δｔ］間の差の絶対値が所定閾値ＩTH以下である場合には、Ｉ［ｔ］とＩ［ｔ−Δｔ］は一致していると判断されて（即ち電池電流に変化がないと判断されて）、ステップＳ１３からステップＳ２０に進み、ステップＳ２０にて重み係数ｗに１が設定された後、Ｓ１８及びＳ１９の処理が順次実行される。
【００３４】
ステップＳ１４において、電圧推定部５４は、時刻（ｔ−Δｔ）及びｔにおける測定電圧値Ｖ［ｔ−Δｔ］及びＶ［ｔ］と、時刻（ｔ−Δｔ）及びｔにおける測定電流値Ｉ［ｔ−Δｔ］及びＩ［ｔ］とに基づき、上記式（１）を具体化したものである下記式（１ａ）に従って内部抵抗値Ｒｄｃを求める。式（１ａ）に従う内部抵抗値Ｒｄｃは、時刻ｔにおける内部抵抗値Ｒｄｃである。
Ｒｄｃ＝｜（Ｖ［ｔ］−Ｖ［ｔ−Δｔ］）／（Ｉ［ｔ］−Ｉ［ｔ−Δｔ］）｜
…（１ａ）
【００３５】
続くステップＳ１５において、電圧推定部５４は、測定値Ｖ［ｔ］及びＩ［ｔ］と式（１ａ）に従う内部抵抗値Ｒｄｃとに基づき、上記式（２）を具体化したものである下記式（２ａ）に従って電圧Ｖａを求め、ＳＯＣ算出部５５は、求められた電圧Ｖａに基づきＳＯＣV［ｔ］を算出する。
Ｖａ＝Ｖ［ｔ］＋Ｒｄｃ×Ｉ［ｔ］                      …（２ａ）
【００３６】
次に、ステップＳ１６において、ＳＯＣ出力演算部５６は、ＳＯＣV［ｔ］に基づきＳＯＣI［ｔ］の適正範囲を設定し、続くステップＳ１７においてＳＯＣI［ｔ］とＳＯＣI［ｔ］の適正範囲との関係に基づき重み係数ｗを決定する。図７に適正範囲の設定例を示す。図７において、符号３４０はＳＯＣI［ｔ］の適正範囲を表している。適正範囲３４０の下限値は（ＳＯＣV［ｔ］×α−β1）であり、適正範囲３４０の上限値は（ＳＯＣV［ｔ］×α＋β2）である。パラメータα、β1及びβ2は正の所定値を持つ。ここでは、β1＝β2であるとする（但し、β1≠β2であっても良い）。ＳＯＣV［ｔ］にパラメータとしての所定係数αを乗じて得た乗算結果値（ＳＯＣV［ｔ］×α）は、適正範囲３４０の中央値である。重み係数ｗの決定方法の具体例については後述する
【００３７】
ステップＳ１８において、ＳＯＣ出力演算部５６は、ステップＳ１７又はＳ２０にて決定又は設定された重み係数ｗを用い、上記式（３）を具体化したものである下記式（３ａ）に従ってＳＯＣOUT［ｔ］を求める。求められたＳＯＣOUT［ｔ］は、ステップＳ２０においてＳＯＣI［ｔ］に代入される（この代入は、例えば、演算部５６又は算出部５３により行われる）。
ＳＯＣOUT［ｔ］＝ｗ×ＳＯＣI［ｔ］＋（１−ｗ）×ＳＯＣV［ｔ］
…（３ａ）
【００３８】
ＳＯＣOUT［ｔ］をＳＯＣI［ｔ］に代入する（換言すれば上書きする）ことで、以後、ＳＯＣOUT［ｔ］を基準として電流積算によるＳＯＣ推定を継続することができる。但し、ＳＯＣV［ｔ］と真のＳＯＣとの間に比較的大きな誤差が存在することも考えられるため、上記代入を行う前のＳＯＣI［ｔ］とＳＯＣOUT［ｔ］との差が小さい場合（例えば所定値以下である場合）などにおいては、ＳＯＣOUT［ｔ］をＳＯＣI［ｔ］に代入することなく、ステップＳ１２で求めたＳＯＣI［ｔ］をそのまま保持して、時刻（ｔ＋１）における各処理を実行するようにしても良い。尚、上述の例では、Ｉ［ｔ］とＩ［ｔ−Δｔ］が一致していると判断されたとき、重み係数ｗに１を設定することで（ステップＳ２０）ＳＯＣI［ｔ］のみに基づきＳＯＣOUT［ｔ］を決定しているが、Ｉ［ｔ］とＩ［ｔ−Δｔ］が一致していると判断されたとき、過去に推定された内部抵抗値Ｒｄｃを用いて電圧Ｖａ及びＳＯＣV［ｔ］を算出し、以後、ステップＳ１６〜Ｓ１９の処理を実行するようにしても良い。
【００３９】
ＳＯＣI［ｔ］の適正範囲が図７の適正範囲３４０であることを想定して、ＳＯＣI［ｔ］とＳＯＣI［ｔ］の適正範囲との関係に基づく重み係数ｗの決定方法を説明する。ＳＯＣV［ｔ］に基づいて設定される適正範囲３４０は、ＳＯＣI［ｔ］の値が属すべき尤もらしい数値範囲である、と考えることができる。故に、ＳＯＣI［ｔ］が適正範囲３４０を逸脱するときのＳＯＣI［ｔ］の信頼性は、ＳＯＣI［ｔ］が適正範囲３４０に属するときのＳＯＣI［ｔ］の信頼性よりも低い。これを考慮し、ＳＯＣ出力演算部５６は、ＳＯＣI［ｔ］の適正範囲３４０にＳＯＣI［ｔ］が属しているか否かに応じて、重み係数ｗの値（即ち、ＳＯＣOUT［ｔ］に対するＳＯＣI［ｔ］の寄与度）を変化させる。より具体的には、ＳＯＣ出力演算部５６は、ＳＯＣI［ｔ］が適正範囲３４０に属しているとき、ＳＯＣI［ｔ］が適正範囲３４０に属していないときよりも、重み係数ｗの値を大きくする。
【００４０】
これにより、ＳＯＣI［ｔ］の信頼性が高いと推測されるときにはＳＯＣOUT［ｔ］に対するＳＯＣI［ｔ］の寄与度が高められ、逆に、ＳＯＣI［ｔ］の信頼性が低いと推測されるときにはＳＯＣOUT［ｔ］に対するＳＯＣI［ｔ］の寄与度が小さくされる。結果、精度の高い又は妥当な残容量出力値ＳＯＣOUT［ｔ］を得ることができる。
【００４１】
図８に示す如く、ＳＯＣI［ｔ］が適正範囲３４０に属するときの重み係数ｗを記号ｗREFにて表し、ＳＯＣI［ｔ］が適正範囲３４０の上限値を超えるときの重み係数ｗを記号ｗUにて表し、ＳＯＣI［ｔ］が適正範囲３４０の下限値を下回るときの重み係数ｗを記号ｗLにて表す。そうすると、“０≦ｗL＜ｗREF≦１”且つ“０≦ｗU＜ｗREF≦１”が成立する。例えば、ｗREF＝０．９とされ、且つ、ｗL及びｗUの夫々は、０．５以下の値とされる。
【００４２】
重み係数ｗL及びｗUの値は互いに一致していても良いが、互いに異なっていても良い。重み係数ｗL及びｗUの値を互いに異ならせることの有益性について説明する。
【００４３】
今、継続的に行われていた放電が或る時刻ｔAを境に停止したことを想定する。この想定下では、図９に示す如く、端子電圧（Ｖ）が時刻ｔAを起点として相応の時間をかけて安定値（即ち電圧Ｖｏの値）まで増大し収束する。上述の単位時間及び時間Δｔ（例えば、数秒〜数分）は、電池電流変化後に生じる端子電圧の過渡応答の継続時間（例えば２時間）よりも十分に又は相当に短いため、放電停止直後に推定された電圧Ｖａは開放電圧（即ち電圧Ｖｏ）よりも小さい。従って、電圧Ｖａに基づくＳＯＣVは真のＳＯＣよりも小さいと考えられる。そうすると、パラメータαの値にもよるが、仮に簡単のためα＝１と考えた場合、真のＳＯＣは適正範囲３４０の中央値ＳＯＣVよりも大きい方が小さいよりも尤もらしい。故に、ＳＯＣIは適正範囲３４０の下限値を下回るよりも適正範囲３４０の上限値を上回る方が尤もらしく、適正範囲３４０の下限値を下回るようなＳＯＣIの信頼度は相当に低いと考えられる。
【００４４】
これを考慮し、放電停止後の推定電圧Ｖａに基づく重み係数ｗの設定では、重み係数ｗUを重み係数ｗLよりも大きくすると良く、これにより、より精度の高い又は妥当な残容量出力値ＳＯＣOUT［ｔ］を得ることができる。時刻ｔAを境に放電が停止したことを想定したが、時刻ｔAを堺に放電電流が減少した場合も同様である。即ち、時刻ｔAに至るまで電池モジュール１１の放電が行われていて且つ時刻ｔAを境に放電電流が減少したとき又は放電が停止したとき、ＳＯＣ出力演算部５６は、放電電流の減少前後又は放電の停止前後の電池電流の変化量ΔＩ及び端子電圧の変化量ΔＶに基づくＳＯＣVを用いてＳＯＣIの適正範囲を設定する。この際、ＳＯＣ出力演算部５６は、ＳＯＣIがＳＯＣIの適正範囲の上限値を超えているときの重み係数ｗ（ｗU）を、ＳＯＣIがＳＯＣIの適正範囲の下限値を下回っているときの重み係数ｗ（ｗL）よりも大きくすることができる（例えば、ｗU＝０．５且つｗL＝０．１）。
【００４５】
充電電流が減少したとき又は充電が停止したときには、逆のことが言える。即ち、時刻ｔBに至るまで電池モジュール１１の充電が行われていて且つ時刻ｔBを境に充電電流が減少したとき又は充電が停止したとき（時刻ｔBについては図示せず）、ＳＯＣ出力演算部５６は、充電電流の減少前後又は充電の停止前後の電池電流の変化量ΔＩ及び端子電圧の変化量ΔＶに基づくＳＯＣVを用いてＳＯＣIの適正範囲を設定する。この際、ＳＯＣ出力演算部５６は、ＳＯＣIがＳＯＣIの適正範囲の上限値を超えているときの重み係数ｗ（ｗU）を、ＳＯＣIがＳＯＣIの適正範囲の下限値を下回っているときの重み係数ｗ（ｗL）よりも小さくすることができる（例えば、ｗU＝０．１且つｗL＝０．５）。
【００４６】
尚、α、β1、β2、ｗREF、ｗL及びｗUの値は、例えば、事前に解析したデータを統計的に処理することで導出されうる。解析したデータには、電池電流を変化させたときに得られる測定電圧値Ｖ及び測定電流値Ｉの時系列変化のデータ、様々な状況におけるＳＯＣI及びＳＯＣVのデータ並びに真のＳＯＣのデータなどが含まれる。解析したデータに基づきα、β1、β2、ｗREF、ｗL及びｗUの値を決定する数式や、α、β1、β2、ｗREF、ｗL及びｗUの値を格納するテーブルデータを作成して残容量推定装置５０内に保持させておいて良い。
【００４７】
また、“ＳＯＣV［ｔ］×α”を開放電圧に対応する真のＳＯＣと推定値とみなすことができると共に、その推定の誤差幅を（β1＋β2）とみなすこともできる。故に、測定電圧値Ｖに基づき電圧Ｖｏの値に相当する開放電圧の安定値を推定し、開放電圧の推定安定値を上記ＯＣＶ−ＳＯＣ関係にてＳＯＣに変換した値を、  式（３）のＳＯＣVとして用いてＳＯＣOUTを算出しても良く、また、 “ＳＯＣV×α”として用いてＳＯＣIの適正範囲を設定するようにしても良い。
【００４８】
パラメータα、β1及びβ2等の具体的設定方法について説明を加える。ＳＯＣ出力演算部５６は、以下に示すような方法にて、パラメータα、β1及びβ2等の具体的な値を決定することができる。蓄電池は様々な要因で劣化し、その劣化の状態は多様であるが、一般的な蓄電池の特性として、蓄電池の劣化の進行に伴って蓄電池の内部抵抗が大きくなり、端子電圧の安定にかかる時間が増大しやすくなる。図１０（ａ）に、電池モジュール１１の劣化が比較的小さいときにおける、放電停止タイミング周辺の端子電圧（Ｖ）の時間推移を示し、図１０（ｂ）に、電池モジュール１１の劣化が比較的大きいときにおける、放電停止タイミング周辺の端子電圧（Ｖ）の時間推移を示す。図１０（ａ）及び（ｂ）の対比からも分かるように、電池モジュール１１の劣化度を除く条件（Δｔの長さを含む）が全て共通であるならば、劣化の大きい場合の方が劣化の小さい場合よりも、放電停止前後に観測される電圧変化量ΔＶが小さくなり（Δｔが一定であると仮定）、電圧Ｖａと開放電圧との誤差、ひいてはＳＯＣVと真のＳＯＣとの誤差が大きくなる。
【００４９】
故に、ＳＯＣ出力演算部５６は、電池モジュール１１の劣化度が大きくなるに伴って、パラメータαを増大させることが好ましい。また、ＳＯＣVと真のＳＯＣとの誤差の増大に伴い、パラメータβ1及びβ2を増大させることも妥当と考えられるため、ＳＯＣ出力演算部５６は、電池モジュール１１の劣化度が大きくなるに伴い、パラメータαの増大とともに、又は、パラメータαの増大に代えて、パラメータβ1及びβ2を増大させても良い。残容量推定装置５０は、電池モジュール１１の充電と放電の繰り返し回数、電池モジュール１１を蓄電池システム１に組み込んだ日からの経過日数、又は、電池モジュール１１のＳＯＨ（State Of Health）に基づき、電池モジュール１１の劣化度を推定する劣化度推定部（不図示）を有していても良い。電池モジュール１１のＳＯＨは、電池モジュール１１の初期の満充電容量に対する電池モジュール１１の現在の満充電容量の比にて表される。電池モジュール１１の劣化度に応じてｗREF、ｗL及びｗUの値を変更しても良い。
【００５０】
また例えば、放電停止からの経過時間（即ち、図９の時刻ｔAからの経過時間）が増大するにつれて、測定電圧値Ｖは開放電圧Ｖｏの値に近づいてゆく。パラメータαは、時間Δｔが十分に長くないことに鑑みてＳＯＣVに乗じられるものであり、時間Δｔが増大すればＳＯＣVは真のＳＯＣに近づくと考えられる。故に、ＳＯＣ出力演算部５６は、時間Δｔの長さに応じてパラメータαの値を変えるようにしても良い。また、時間Δｔの長さに応じてパラメータβ1及びβ2の値を変えることも可能である。時間Δｔの長さに応じてｗREF、ｗL及びｗUの値を変更しても良い。
【００５１】
また、蓄電池の内部抵抗はＳＯＣに応じて変化することも多い。故に、電池モジュール１１における内部抵抗及びＳＯＣ間の関係を事前に調べておき、その関係と、推定された内部抵抗値Ｒｄｃ及び残容量推定値ＳＯＣVとを用いて、パラメータα、β1及びβ2の値を決定しても良い。この他、ＳＯＣ出力演算部５６は、測定温度Ｔに応じてパラメータα、β1及びβ2の値並びにｗREF、ｗL及びｗUの値を決定しても良いし、電流変化状況に応じて（例えば、放電が停止したのか、充電が停止したのか、放電が充電に切り替わったのか、充電が放電に切り替わったのか、放電電流又は充電電流が増大又は減少したのかに応じて）、パラメータα、β1及びβ2の値並びにｗREF、ｗL及びｗUの値を決定しても良い。
【００５２】
また、電池電流や端子電圧を測定するセンサの出力に大きな誤差が突発的に発生することもある。突発的に発生しうる大きな測定誤差の影響が推定値に大きな影響を与えないように、時系列に沿って順次算出又は推定されるＳＯＣのデータ（ＳＯＣI、ＳＯＣV又はＳＯＣOUT）を一定時間分だけ保存しておき、ＳＯＣのデータに対して時系列方向の平滑化処理を施すようにしても良い。特に、アンシラリサービスなどの応用では、比較的短い間隔（例えば２秒間隔）で蓄電池システムに対し充電又は放電の要求が発せられるため、その度に、内部抵抗値Ｒｄｃなどの算出が行われうる。しかしながら、内部抵抗値ＲｄｃやＳＯＣは数秒間で大きく変動する可能性は低い。故に、過去のＳＯＣのデータを用いた平滑化処理やデータの連続性判定を行うことで、出力値の安定化や精度改善を図ると良い。
【００５３】
また、上述の例では、ＳＯＣのデータを用いて各種演算を行っているが、ＳＯＣと開放電圧は互いに対応しているため、ＳＯＣのデータに対応する開放電圧値を用いて各種演算を行うようにしても良い。
【００５４】
本実施形態では、電流積算から算出したＳＯＣI［ｔ］の妥当性を、測定電圧値Ｖに基づくＳＯＣV［ｔ］を基準にして判定する。そして、判定結果に応じた重み係数ｗを用いて、ＳＯＣI［ｔ］及びＳＯＣV［ｔ］の加重平均を行うことで残容量出力値ＳＯＣOUT［ｔ］を求める。このため、精度の高い又は妥当な残容量出力値ＳＯＣOUT［ｔ］を得ることができる。また、電池電流の変化があるたびに、端子電圧の安定を待つことなく、ＳＯＣVを反映したＳＯＣOUTにてＳＯＣIを更新することができるため、高い頻度で電流積算の誤差累積の影響を抑制することができる。特に、アンシラリサービスなどへの応用のように充電又は放電が連続的に行われる場合には、充電又は放電を停止することなく電流積算の誤差累積等を抑制することが期待され、有益である。
【００５５】
また、ΔＶ／ΔＩに基づく内部抵抗推定を関してＳＯＣVを算出する方法は必要な演算量も小さく、実装が容易である。予め作成及び格納したおいた内部抵抗テーブルデータを用いて内部抵抗を推定する方法も検討されるが、そのような方法では、多くの要因（劣化度、温度条件等）をパラメータ化して推定に利用する必要があるため、演算が煩雑となりがちである。
【００５６】
＜＜変形等＞＞
本発明の実施形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。以上の実施形態は、あくまでも、本発明の実施形態の例であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以上の実施形態に記載されたものに制限されるものではない。上述の説明文中に示した具体的な数値は、単なる例示であって、当然の如く、それらを様々な数値に変更することができる。上述の実施形態に適用可能な注釈事項として、以下に、注釈１〜注釈５を記す。各注釈に記載した内容は、矛盾なき限り、任意に組み合わせることが可能である。
【００５７】
［注釈１］
電池モジュール１１及びセンサ１２〜１４を内蔵する電池ユニットを形成するようにしても良い。残容量推定装置５０を含む電池状態推定装置３０は当該電池ユニットに搭載されても良く、残容量推定装置５０又は電池状態推定装置３０の推定、算出及び演算結果（特に例えば残容量出力値ＳＯＣOUT）が無線又は有線の通信にて電池制御部１５に伝達されるようにしても良い。
【００５８】
［注釈２］
電磁モジュール１１を形成する蓄電池の内部抵抗が蓄電池の温度に依存して変化する特性を有している場合には、測定温度Ｔに応じてパラメータαの値を変化させても良い。また、電圧Ｖａの残容量推定値ＳＯＣVへの変換等に用いられる上記ＯＣＶ−ＳＯＣ関係を、測定温度Ｔに応じて変化させても良い。例えば、ＯＣＶ−ＳＯＣ関係を表す関係式を残容量推定装置５０に保持させ、当該関係式を用いて電圧Ｖａから残容量推定値ＳＯＣVへの変換等を行うようにしておく。そして、残容量推定装置５０（例えばＳＯＣ算出部５５）は、当該関係式中の係数や当該関係式自体を測定温度Ｔに応じて変化させても良い。或いは例えば、ＯＣＶ−ＳＯＣ関係として複数の温度帯に対応する複数のＯＣＶ−ＳＯＣ関係を、テーブルデータの形態で残容量推定装置５０内に用意しておく。そして、測定温度Ｔが得られたら、ＳＯＣ算出部５５は、複数の温度帯の中から測定温度Ｔが属する温度帯を特定し、複数のＯＣＶ−ＳＯＣ関係の内、特定温度帯に対応するＯＣＶ−ＳＯＣ関係を用いて、電圧Ｖａから残容量推定値ＳＯＣVへの変換を行っても良い。
【００５９】
［注釈３］
上述の各例では、“％”を単位とするＳＯＣにて電池モジュール１１の残容量のデータを表現しているが、 “ｍＡ・ｈ（ミリアンペア・時）”や“Ａ・ｈ（アンペア・時）”を単位とする実際の残容量の容量値にて電池モジュール１１の残容量のデータを表現しても良い。即ち例えば、図３に示される算出部５３、算出部５５、演算部５６の出力データは、夫々、ＳＯＣI、ＳＯＣV、ＳＯＣOUTと電池モジュール１１の満充電容量との積であっても良い。
【００６０】
［注釈４］
電池制御部１５、電池状態推定装置３０又は残容量推定装置５０である対象装置を、ハードウェア、或いは、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせによって構成することができる。対象装置にて実現される機能の全部又は一部である任意の特定の機能をプログラムとして記述して、該プログラムを対象装置に搭載可能なフラッシュメモリに保存しておき、該プログラムをプログラム実行装置（例えば、対象装置に搭載可能なマイクロコンピュータ）上で実行することによって、その特定の機能を実現するようにしてもよい。上記プログラムは任意の記録媒体（不図示）に記憶及び固定される。上記プログラムを記憶及び固定する記録媒体（不図示）は対象装置と異なる機器（サーバ機器等）に搭載又は接続されても良い。
【００６１】
［注釈５］
本発明に係る残容量推定装置は、測定電流値（Ｉ）の積算結果に基づき電池部の残容量を推定することで第１推定値（ＳＯＣI）を導出する第１残容量推定部と、測定電圧値（Ｖ）に基づき電池部の残容量を推定することで第２推定値（ＳＯＣV）を導出する第２残容量推定部と、第１推定値及び第２推定値の加重平均により残容量の出力値（ＳＯＣOUT）を生成する残容量出力演算部とを備えている、と考えることができる。図３の構成例において、第１残容量推定部は電流積算部５２及びＳＯＣ算出部５３を含み、第２残容量推定部は電圧推定部５４及びＳＯＣ算出部５５を含み、ＳＯＣ出力演算部５６は残容量出力演算部に対応している。電圧推定部５４による推定電圧Ｖａは、上述の如く、開放電圧（Ｖｏ）との間で相応の誤差を含みうるが、開放電圧（Ｖｏ）の推定値の一種である。故に、第２残容量推定部は、測定電圧値（Ｖ）から電池部（電池モジュール１１）の開放電圧を推定し、推定開放電圧（Ｖａ）を元に電池部の残容量を推定することで第２推定値（ＳＯＣV）を導出するとも言える。
【符号の説明】
【００６２】
１１  電池モジュール
５０  残容量推定装置
５１  測定値取得部
５２  電流積算部
５３  ＳＯＣ算出部
５４  電圧推定部
５５  ＳＯＣ算出部
５６  ＳＯＣ出力演算部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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