(57)【要約】【課題】正確な安定時間を算出する。【解決手段】二次電池１４の電圧を検出する電圧検出部である電圧測定回路２４と、制御部であるＣＰＵ７０とを備え、前記ＣＰＵ７０は、二次電池１４の充電量Ｙに基づいて、二次電池１４の安定時間Ｔを決定する決定処理（Ｓ７０）を行う。この構成では、充電量を考慮せずに安定時間Ｔを決定する場合に比べて、安定時間Ｔを正確に求めることが出来る。そのため、開路電圧の安定を待つ時間を必要最小限に抑えることが出来る。【選択図】図５
2014102248.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電素子の電圧を検出する電圧検出部と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、前記蓄電素子に対して充電されている容量に応じたデータに基づいて、前記蓄電素子の開路電圧の安定に要する安定時間を決定する決定処理を行う蓄電状態検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の蓄電状態検出装置であって、
前記データは、充電量である蓄電状態検出装置。
【請求項３】
請求項１に記載の蓄電状態検出装置であって、
前記データは、ＳＯＣである蓄電状態検出装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の蓄電状態検出装置であって、
前記制御部は、前記決定処理にて前記データと、前記蓄電素子の温度とに基づいて安定時間を決定する蓄電状態検出装置。
【請求項５】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の蓄電状態検出装置であって、
前記制御部は、前記決定処理にて前記データと、前記蓄電素子の内部抵抗の劣化率とに基づいて安定時間を決定する蓄電状態検出装置。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載の蓄電状態検出装置であって、
前記制御部は、前記決定処理にて前記データと、前記蓄電素子の温度と、前記蓄電素子の内部抵抗の劣化率とに基づいて安定時間を決定する蓄電状態検出装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の蓄電状態検出装置であって、
充放電終了から前記安定時間が経過した後に、前記電圧検出部により前記蓄電素子の開路電圧を検出する電圧検出処理を行う蓄電状態検出装置。
【請求項８】
請求項７に記載の蓄電状態検出装置であって、
前記蓄電素子の充放電電流を検出する電流検出部を更に備え、
前記制御部は、
充放電前の初期充電値と、充放電中に前記電流検出部により検出された前記蓄電素子の充放電電流の積算値と、に基づいて、前記蓄電素子のＳＯＣを推定する第１推定処理と、
充放電終了後に前記電圧検出処理にて検出された開路電圧に基づいて、前記蓄電素子のＳＯＣを推定する第２推定処理と、
前記第２推定処理で推定された前記蓄電素子のＳＯＣを用いて前記初期充電値をリセットするリセット処理と、を行う蓄電状態検出装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の蓄電状態検出装置であって、
前記蓄電素子は、リチウムイオン二次電池である蓄電状態検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電素子の開路電圧を測定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、充放電後の安定した開路電圧を測定し、開路電圧と充電状態の相関関係を利用して、二次電池の充電状態を推定する方法がある。開路電圧が安定するまでの安定時間は温度の影響を受けることから、下記特許文献１では、温度検出器にて検出した温度情報に基づいて安定時間を決定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１６９８３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
安定時間を正確に求めることが出来れば、開路電圧の安定を待つ時間を必要最小限に抑えることが出来るので、開路電圧の測定を短時間で行うことが出来る。そのため、正確な安定時間を算出することが求められていた。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、正確な安定時間を算出することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書によって開示される蓄電状態検出装置は、蓄電素子の電圧を検出する電圧検出部と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記蓄電素子に対して充電されている容量（蓄電量）に応じたデータに基づいて、前記蓄電素子の開路電圧の安定に要する安定時間を決定する決定処理を行う。
【０００６】
この蓄電状態検出装置では、前記データは、充電量である。
【０００７】
この蓄電状態検出装置では、前記データは、ＳＯＣである。
【０００８】
この蓄電状態検出装置では、前記制御部は、前記決定処理にて前記データと、前記蓄電素子の温度とに基づいて安定時間を決定する。
【０００９】
この蓄電状態検出装置では、前記制御部は、前記決定処理にて前記データと、前記蓄電素子の内部抵抗の劣化率とに基づいて安定時間を決定する。
【００１０】
この蓄電状態検出装置では、前記制御部は、前記決定処理にて前記データと、前記蓄電素子の温度と、前記蓄電素子の内部抵抗の劣化率とに基づいて安定時間を決定する。
【００１１】
この蓄電状態検出装置では、充放電終了から前記安定時間が経過した後に、前記電圧検出部により前記蓄電素子の開路電圧（蓄電状態の一例）を検出する電圧検出処理を行う。
【００１２】
この蓄電状態検出装置では、前記蓄電素子の充放電電流を検出する電流検出部を更に備え、前記制御部は、充放電前の初期充電値と、充放電中に前記電流検出部により検出された前記蓄電素子の充放電電流の積算値と、に基づいて、前記蓄電素子のＳＯＣを推定する第１推定処理と、充放電終了後に前記電圧検出処理にて検出された開路電圧に基づいて、前記蓄電素子のＳＯＣを推定する第２推定処理と、前記第２推定処理で推定された前記蓄電素子のＳＯＣを用いて前記初期充電値をリセットするリセット処理と、を行う。
【００１３】
この蓄電状態検出装置では、前記蓄電素子は、リチウムイオン二次電池である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、正確な安定時間を算出することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態１において電池パックの構成を示す概略図
【図２】電池モジュールの構成を示す概略図
【図３】充電量と安定時間の関係を示すグラフ
【図４】各充電量に対する安定時間を温度ごとにまとめた図表（相関データ表２）
【図５】ＳＯＣ推定シーケンスの処理の流れを示すフローチャート図
【図６】開路電圧とＳＯＣとの関係を示すグラフ（相関データ１）
【図７】実施形態２において、各ＳＯＣに対する安定時間を温度ごとにまとめた図表（相関データ表３）
【図８】ＳＯＣ推定シーケンスの処理の流れを示すフローチャート図
【図９】安定時間を決定する処理の流れを示すフローチャート図
【図１０】充電量と安定時間の関係を示すグラフ
【図１１】各充電量に対する安定時間を温度ごとにまとめた図表（相関データ表５）
【図１２】開路電圧とＳＯＣとの関係を示すグラフ（相関データ４）
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（本実施形態の概要）
初めに、本実施形態の蓄電状態検出装置の概要について説明する。本蓄電状態検出装置では、蓄電素子に対して充電されている容量に応じたデータに基づいて前記蓄電素子の開路電圧の安定に要する安定時間を決定する。このものでは、蓄電素子に対して充電されている容量に応じたデータを考慮せずに安定時間を決定する場合に比べて、安定時間を正確に求めることが出来る。そのため、開路電圧の安定を待つ時間を必要最小限に抑えることが出来る。
【００１７】
本蓄電状態検出装置では、前記データは充電量である。このものでは、充電量を考慮せずに安定時間を決定する場合に比べて、安定時間を正確に求めることが出来る。
【００１８】
本蓄電状態検出装置では、前記データはＳＯＣである。このものでは、ＳＯＣを考慮せずに安定時間を決定する場合に比べて、安定時間を正確に求めることが出来る。
【００１９】
本蓄電状態検出装置では、前記データと、前記蓄電素子の温度とに基づいて安定時間を決定する。このものでは、充電量やＳＯＣに加えて、蓄電素子の温度についても考慮するので、安定時間を一層正確に求めることができる。
【００２０】
本蓄電状態検出装置では、前記データと、前記蓄電素子の内部抵抗の劣化率とに基づいて安定時間を決定する。このものでは、充電量やＳＯＣに加えて、内部抵抗の劣化率についても考慮するので、安定時間を一層正確に求めることができる。
【００２１】
本蓄電状態検出装置では、前記データと、前記蓄電素子の温度と、前記蓄電素子の内部抵抗の劣化率に基づいて安定時間を決定する。このものでは、充電量やＳＯＣ、温度に加えて、内部抵抗の劣化率についても考慮するので、安定時間を一層正確に求めることができる。
【００２２】
本蓄電状態検出装置では、充放電終了から前記安定時間が経過した後に、前記電圧検出部により前記蓄電素子の開路電圧（蓄電状態の一例）を検出する。このものでは、開路電圧の安定を待つ時間を必要最小限に抑えることが出来る。従って、開路電圧の検出を短時間で行うことが出来る。
【００２３】
本蓄電状態検出装置では、前記蓄電素子の充放電電流を検出する電流検出部を更に備え、前記制御部は、充放電前の初期充電値と、充放電中に前記電流検出部により検出された前記蓄電素子の充放電電流の積算値と、に基づいて、前記蓄電素子のＳＯＣを推定する第１推定処理と、充放電終了後に前記電圧検出処理にて検出された開路電圧に基づいて、前記蓄電素子のＳＯＣを推定する第２推定処理と、前記第２推定処理で推定された前記蓄電素子のＳＯＣを用いて前記初期充電値をリセットするリセット処理と、を行う。このものでは、電流検出部により検出された充放電電流を用いて推定され、電流検出部による測定誤差を含むＳＯＣではなく、安定時間が経過した後に検出された開路電圧を用いて推定され、誤差の発生が抑制されたＳＯＣを用いて初期充電値をリセットする。そのため、今回の充放電時において生じた電流検出部による測定誤差が、次回の充放電時にまで積算されることを抑制することができる。
【００２４】
本蓄電状態検出装置では、前記蓄電素子は、リチウムイオン二次電池である。このものでは、リチウムイオン二次電池における安定時間を正確に求めることが出来る。
【００２５】
＜実施形態１＞
以下、実施形態１について、図１から図６及び図１０から図１２を参照しつつ説明する。
１．電池パックの構成
図１は、本実施形態における電池パック６０の構成を示す図である。本実施形態の電池パック６０は、例えば電気自動車やハイブリッド自動車に搭載され、電気エネルギーで作動する動力源に電力を供給するものである。
【００２６】
図１に示すように、電池パック６０は、複数の二次電池１４（図２参照）から構成される組電池１２と、センサユニット３０や通信部２８等が形成された基板であるセルセンサ（以下、ＣＳ）２０とを含む複数個の電池モジュール１０を有するとともに、これらの電池モジュール１０を管理するバッテリ−マネージャー（以下、ＢＭ）６２、及び電流センサ６４を有する。ＢＭ６２及びＣＳ２０は、蓄電状態検出装置の一例である。
【００２７】
各電池モジュール１０の組電池１２及び電流センサ６４は、配線６８を介して直列に接続されており、電気自動車に搭載された充電器１８または、電気自動車等の内部に設けられた動力源等の負荷１８に接続される。
【００２８】
ＢＭ６２は、中央処理装置（以下、ＣＰＵ）７０の他、電流センサ６４を用いて組電池１２の充電電流または放電電流（以下、充放電電流という）の電流値Ｉを所定期間毎に測定する電流計測部７２、及び通信部７４を備える。ＣＰＵ７０は、制御部の一例である。
【００２９】
図１に示すように、ＣＰＵ７０は、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリ７６と、アナログ信号として測定される電流値Ｉをデジタル値に変換するアナログ−デジタル変換器（以下、ＡＤＣ）７８と、を有する。メモリ７６には、ＣＳ２０の動作を制御するための各種のプログラム（電池管理プログラムを含む）が記憶されており、ＣＰＵ７０は、メモリ７６から読み出したプログラムに従って、後述するＳＯＣ推定シーケンスを実行するなど、各部の制御を行う。
【００３０】
尚、ＳＯＣとは二次電池の充電状態を示すものであり、この本明細書では、ＳＯＣを以下の（１）式により定義する。
ＳＯＣ＝Ｙ／Ｙｏ×１００・・・・・（１）式
「Ｙ」は二次電池１４の充電量（残存容量）［Ａｈ］であり、「Ｙｏ」は二次電池１４の満充電容量である。
【００３１】
また、メモリ７６には、ＳＯＣ推定シーケンスの実行に必要なデータ、例えば、二次電池１４の開路電圧とＳＯＣとの関係を示す相関データ１，４、充電量Ｙと安定時間Ｔの関係を示す相関データ表２，３，５が記憶されている。また、ＳＯＣ推定シーケンスで充電量Ｙを算出することから、充放電開始前のＳＯＣと二次電池１４の満充電容量Ｙｏが記憶されている。
【００３２】
通信部７４は、通信ライン８０を介して各電池モジュール１０のＣＳ２０と接続されており、後述するように各ＣＳ２０で測定された電圧Ｖや温度Ｈ等の情報を受け取る。ＣＰＵ７０は、これらの情報を用いて組電池１２の状態を監視するとともに、各二次電池１４の容量を推定する。
【００３３】
なお、電池パック６０には、この他に、ユーザからの入力を受け付ける操作部（図示せず）、組電池１２の劣化状態等を表示する液晶ディスプレイからなる表示部（図示せず）が設けられている。
【００３４】
図２に、電池モジュール１０の構成を概略的に示す。組電池１２は、繰り返し充放電可能な複数の二次電池（具体的には、３元系のリチウムイオン二次電池や、オリビン鉄系のリチウムイオン二次電池）１４から構成されている。ＣＳ２０は、電圧測定回路２４と温度センサ２６とを含むセンサユニット３０と通信部２８とを含む。電圧測定回路２４は、電圧検出部の一例である。
【００３５】
尚、３元系のリチウムイオン二次電池は、正極活物質にＣｏ，Ｍｎ、Ｎｉの元素を含有したリチウム含有金属酸化物を用いたものであり、オリビン鉄系のリチウムイオン二次電池は、正極活物質にオリビン型リン酸鉄、すなわちリン酸鉄リチウム(LiFePO4)を用いたものである。尚、負極活物質はグラファイトやカーボン等を用いることが出来る。
【００３６】
電圧測定回路２４は、組電池１２に含まれる各二次電池１４の両端に接続され、各二次電池１４の両端間の電圧Ｖ［Ｖ］を所定期間毎に測定する。温度センサ２６は、接触式あるいは非接触式で組電池１２に含まれる各二次電池１４の温度Ｈ［℃］を所定期間毎に測定する。
【００３７】
通信部２８は、通信ライン８０を介してＢＭ６２と接続されており、ＣＳ２０で測定した上記電圧Ｖや温度Ｈ等の情報をＢＭ６２に送信する。ＢＭ６２は、各ＣＳ２０から送信される電圧Ｖや温度Ｈ等をメモリ７６に記憶する。
【００３８】
２．安定時間Ｔの推定
充放電後、電流がゼロとみなせる状態になってから二次電池１４の開路電圧（端子電圧）が安定するには通常、所定時間が必要である。そのため、二次電池１４の開路電圧を測定するには、電流がゼロとみなせる状態になった後、安定時間Ｔが経過するのを待つ必要があり、測定に時間がかかる。出願人は、安定時間Ｔと二次電池の充電量Ｙ［Ａｈ］との関係について実験・研究を重ねた。そして、図６や図１２に示すように、開路電圧とＳＯＣとの関係を示すグラフにおいて、その傾きが一定ではない二次電池、例えば３元系のリチウムイオン二次電池やオリビン鉄系のリチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池では、充電量Ｙ［Ａｈ］によって安定時間Ｔの長さが異なることを見出した。尚、安定時間Ｔとは、電流がゼロとみなせる状態になってから二次電池１４の開路電圧が安定するまでの時間である。また、開路電圧の安定とは、電流がゼロとみなせる状態になった後、単位時間当たりの電圧変化量が零または零よりわずかに大きい閾値以下になる状態もしくは、開路電圧で充電量やＳＯＣを推定した時に、推定誤差が零または零よりわずかに大きい閾値以下となる状態をいう。
【００３９】
図３は、初期容量５０Ａｈの二次電池（３元系のリチウムイオン二次電池）１４について、温度２５℃の条件で、各充電量Ｙについて安定時間Ｔを測定した結果を示すものであり、横軸を充電量Ｙ［Ａｈ］、縦軸を安定時間Ｔ［ｓｅｃ］としている。また、各充電量Ｙに対するＳＯＣの値を併記している。
【００４０】
図３に示すように、二次電池１４の安定時間Ｔは充電量Ｙによって異なる値をとる。図３の例であれば、安定時間Ｔは充電量Ｙが増加するに連れ、概ね長くなる傾向を示しているが、充電量が３２［Ａｈ］付近でピークが現れていて、安定時間Ｔの最大値（ピーク値）は、約４９０［ｓｅｃ］となっている。
【００４１】
また、図１０は、初期容量６９Ａｈの二次電池（オリビン鉄系のリチウムイオン二次電池）１４について、温度２５℃の条件で、各充電量Ｙについて安定時間Ｔを測定した結果を示すものである。
【００４２】
図１０に示すように、オリビン鉄系のリチウムイオン二次電池でも、二次電池１４の安定時間Ｔは充電量Ｙによって異なる値をとる。また、二次電池１４の安定時間Ｔは、二次電池１４の種類によっても異なる値をとる。図１０の例であれば、充電量が５１［Ａｈ］付近でピークが現れていて、安定時間Ｔの最大値（ピーク値）は、約１４０００［ｓｅｃ］となっている。
【００４３】
本実施形態では、充電量Ｙを複数の範囲に区分して、各範囲ごとに安定時間Ｔを設定する。具体的には、各範囲の安定時間Ｔの最大値を、その範囲の安定時間Ｔとする。例えば、図３に示すように、充電量Ｙを、０［Ａｈ］から１５［Ａｈ］の範囲Ａと、１５［Ａｈ］から３０［Ａｈ］の範囲Ｂと、３０［Ａｈ］から５０［Ａｈ］の範囲Ｃとの、３つの範囲に区分した場合、範囲Ａの安定時間Ｔは８０［ｓｅｃ］とし、範囲Ｂの安定時間Ｔは２６０［ｓｅｃ］とし、範囲Ｃの安定時間Ｔは、４９０［ｓｅｃ］とする。
【００４４】
また、図１０に示すように、充電量Ｙを、０［Ａｈ］から２１［Ａｈ］の範囲Ａと、２１［Ａｈ］から４１［Ａｈ］の範囲Ｂと、４１［Ａｈ］から６９［Ａｈ］の範囲Ｃとの、３つの範囲に区分した場合、範囲Ａの安定時間Ｔは８００［ｓｅｃ］とし、範囲Ｂの安定時間Ｔは７０００［ｓｅｃ］とし、範囲Ｃの安定時間Ｔは、１４０００［ｓｅｃ］とする。
【００４５】
このようにすれば、安定時間Ｔを全範囲共通にする場合に比べて、ピーク値を含まない範囲では、安定時間Ｔを短く設定することが出来る。すなわち、安定時間Ｔを全範囲共通にする場合、どの充電量Ｙに対しても安定時間Ｔが確保されるように、安定時間Ｔの長さを、全体のピーク値である４９０［ｓｅｃ］或は１４０００［ｓｅｃ］に設定する必要がある。
【００４６】
これに対して上記のように充電量Ｙを複数の範囲に区分して、その範囲の最大値を安定時間Ｔに設定すれば、全体のピーク値を含まない範囲Ａと範囲Ｂでは、安定時間Ｔの長さを、全体のピーク値である４９０［ｓｅｃ］或は１４０００［ｓｅｃ］より短い時間に設定出来る。以上のことから、二次電池１４の開路電圧を早期に測定することが可能となり、ＳＯＣの推定を短時間で行うことが可能となる。
【００４７】
尚、安定時間Ｔは温度Ｈ［℃］の影響を受けることから、本実施形態では、図４、図１１に示すように安定時間Ｔと充電量Ｙとの相関を示す相関データ表２、５を、各温度Ｈ［℃］ごとに作成し、温度Ｈと充電量Ｙに基づいて安定時間Ｔを決定する。尚、図４、図１１に示す相関データ表２、５のデータは、各充電量Ｙの二次電池（計測対象と同じ種類の二次電池）１４について安定時間Ｔを実測する試験を、温度条件を変えて行うことにより、得られたものである。
【００４８】
３．ＳＯＣ推定シーケンス
次に、二次電池１４のＳＯＣを推定するＳＯＣ推定シーケンスについて図５を参照して説明する。ＳＯＣ推定シーケンスは、二次電池１４の充放電時にＢＭ６２のＣＰＵ７０により実行される。具体的には、電池パック６０の組電池１２を充電する場合や、車両の動力源となる負荷１８が駆動して組電池１２が放電する場合には、車載のＥＣＵからＢＭ６２に対してステータス情報が通知される。ＢＭ６２のＣＰＵ７０は、ステータス情報の通知を受けると、ＳＯＣ推定シーケンスを実行する。本実施形態では、３元系のリチウムイオン二次電池の放電時（組電池１２から車両の動力源となる負荷に対して電力を供給する時）を例にとって説明を行う。
【００４９】
動力源となる負荷の駆動に伴って組電池１２が放電を開始すると、それと同時にＢＭ６２のＣＰＵ７０はステータス情報を受信して、組電池１２から負荷に対して放電される放電電流Ｉの計測する処理を開始する。具体的には、ＣＰＵ７０は、電流計測部７２を介して、電流センサ６４に放電電流Ｉを所定期間毎に測定させる。電流センサ６４により計測された放電電流Ｉの電流値は、ＢＭ６２に送信され、ＡＤＣ７８にてデジタル値に変換された後、メモリ７６に記憶される。
【００５０】
ＣＰＵ７０はＳ１０にて放電電流Ｉの計測を開始すると、次に充放電が終了したか否か判定を行う（Ｓ２０）。充放電終了の判定としては、例えば、ＣＰＵ７０は、放電電流Ｉの電流値がゼロか判定を行い、詳細には、計測された放電電流Ｉの電流値を閾値（電流がゼロとみなせる値）と比較する。そして、計測した放電電流Ｉの電流値が閾値未満になると、ＣＰＵ７０は、放電電流Ｉの電流値がゼロであると判定される。
【００５１】
駆動源となる負荷の駆動中は、放電電流Ｉの電流値が閾値以上になり、二次電池１４が放電中であるので、Ｓ２０ではＮＯ判定される。Ｓ２０でＮＯ判定された場合には、Ｓ３０にて放電電流Ｉの電流値を積算する処理が実行され、ＣＰＵ７０により二次電池１４の充電量Ｙが下記の（２）式により算出される。算出された充電量Ｙは、メモリ７６に記憶される。
【００５２】
Ｙ＝Ｙ１±Ｙｔ・・・・・（２）式
Ｙ１は放電開始前の二次電池の充電量（初期充電量の一例）である。
Ｙｔは上述した積算処理において放電電流Ｉの電流値を積算することによって算出された放電電流Ｉの積算値である。
「Ｙｔ」の符号は、充電時はプラスであり、放電時はマイナスとなる。また、放電開始前の二次電池１４の充電量Ｙ１は、メモリ７６に記憶されている放電開始前のＳＯＣの値と二次電池１４の満充電容量Ｙｏの値から算出できる。
【００５３】
更に、Ｓ３０では、ＣＰＵ７０により充電量Ｙに基づいてＳＯＣが算出される。具体的には、（１）式に対して上述した積算処理にて算出した充電量Ｙと二次電池１４の満充電容量Ｙｏを代入することにより算出される。尚、満充電容量Ｙｏは例えば、二次電池１４の劣化度と初期（新品時）の満充電容量から推定することができる。この例では、ＳＯＣを推定する際に、推定されてメモリ７６に記憶された満充電容量Ｙｏを読み出して使用している。算出されたＳＯＣはその後、メモリ７６に記憶される。
【００５４】
尚、Ｓ３０で算出されるＳＯＣは、充電量Ｙ、つまり、放電電流Ｉの積算値に基づいて算出されていることから、電流センサ６４の測定誤差がある場合には、測定誤差が積算される結果、ＳＯＣを正確に求めることは出来ない。
【００５５】
その後、Ｓ１０の処理に戻る。そのため、負荷の駆動中、すなわち、二次電池１４の放電中は、放電電流Ｉの計測を一定時間ごとに繰り返しながら、充電量Ｙ及びＳＯＣを算出する処理が行われることになる。尚、ＣＰＵ７０により実行されるＳ３０の処理により、本発明の「第１推定処理」が実現されている。
【００５６】
そして、負荷１８の停止に伴って放電が終了すると、放電電流Ｉの電流値はほぼ「ゼロ」になり、閾値未満となる。そのため、Ｓ２０の判定処理を行った時にＹＥＳ判定される。Ｓ２０でＹＥＳ判定されると、処理はＳ４０に移行する。Ｓ４０では、放電電流Ｉの電流値がゼロになった時点からの経過時間を計測する処理がＣＰＵ７０により開始される。その後、Ｓ５０では、ＣＰＵ７０により直前のＳ３０で算出された充電量Ｙが読み出される。
【００５７】
Ｓ５０にて二次電池１４の充電量Ｙがメモリ７６から読み出されると、続くＳ６０では、二次電池１４の温度Ｈが計測される。具体的には、ＣＰＵ７０の指令により、ＣＳ２０の温度センサ２６を介して二次電池１４の温度Ｈが測定される。計測された二次電池１４の温度Ｈの情報は、通信ライン８０を通じてＢＭ６２に送信され、ＡＤＣ７８にてデジタル値に変換された後、メモリ７６に記憶される。
【００５８】
そして、二次電池１４の温度Ｈが計測されると、その後、Ｓ７０に移行する。Ｓ７０では、Ｓ５０にて読み出された充電量Ｙと、Ｓ６０にて算出した温度Ｈに基づいて安定時間Ｔが決定される。具体的には、ＣＰＵ７０は、図４に示す相関データ表２を参照して、安定時間Ｔを決定する。例えば、温度が「Ｈ１」であり、充電量Ｙが３０〜５０［Ａｈ］の範囲にあれば、その二次電池の安定時間Ｔは「Ｔｃ１」に決定される。尚、ＣＰＵ７０により実行されるＳ７０の処理により、本発明の「決定処理」が実現されている。
【００５９】
安定時間Ｔが決定すると、次にＣＰＵ７０は、放電電流Ｉの電流値がゼロと判断されてからの経過時間が、安定時間Ｔを超えたか判断する処理を行う（Ｓ８０）。放電電流Ｉの電流値がゼロと判定されてからの経過時間が、安定時間Ｔ以下である場合は、Ｓ８０にてＮＯ判定され、時間の経過を待つ状態になる。
【００６０】
そして、放電電流Ｉの電流値がゼロと判断されてからの経過時間が安定時間Ｔを超えると、Ｓ８０にてＹＥＳ判定され、Ｓ９０に移行する。Ｓ９０では、二次電池１４の開路電圧（蓄電状態の一例）を計測する処理が実行される。具体的には、ＣＰＵ７０の指令により、ＣＳ２０の電圧測定回路２４を介して、二次電池１４の開路電圧が測定される。計測された二次電池１４の開路電圧の情報は、通信ライン８０を通じてＢＭ６２に送信され、ＡＤＣ７８にてデジタル値に変換された後、メモリ７６に記憶される。尚、ＣＰＵ７０により実行されるＳ９０の処理により、本発明の「電圧検出処理」が実現されている。
【００６１】
その後、Ｓ１００に移行して、二次電池１４のＳＯＣを推定する処理が実行される。ＳＯＣの推定は、開路電圧［Ｖ］とＳＯＣ［％］の相関関係を示す相関データ１（図６に示す一点鎖線のデータ）を利用して行われる。尚、ＣＰＵ７０により実行されるＳ１００の処理により、本発明の「第２推定処理」が実現されている。
【００６２】
図６に示す相関データ１は、メモリ７６に予め記憶されていて、Ｓ１００に移行すると、メモリ７６から相関データ１が読み出される。そして、読み出した相関データ１を参照して、二次電池１４のＳＯＣが推定される。例えば、Ｓ９０にて計測した二次電池１４の開路電圧が３．８「Ｖ」であった場合、その二次電池１４のＳＯＣは３０「％」であると推定される。
【００６３】
その後、Ｓ１１０に移行して、Ｓ１００にて推定されたＳＯＣは、メモリ７６に記憶される。この際、Ｓ３０にてメモリ７６に記憶されたＳＯＣに対して上書き保存され、メモリ７６に記憶されたＳＯＣがリセットされる。これにより、（２）式を用いて算出され充電量Ｙもリセットされ、次回のＳＯＣ推定シーケンスにおける放電（充電）開始前の充電量Ｙ１がリセットされる。尚、ＣＰＵ７０により実行されるＳ１１０の処理により、本発明の「リセット処理」が実現されている。ＳＯＣを推定する一連の処理は各二次電池１４ごとに行われ、全ての二次電池１４についてＳＯＣを推定する処理が完了すると、ＳＯＣ推定シーケンスは終了する。
【００６４】
尚、上記では、放電終了時に二次電池１４のＳＯＣを推定する場合を説明したが、充電終了時に二次電池１４のＳＯＣを推定する場合には、安定時間Ｔを、充電終了時点の充電量Ｙと温度Ｈの情報に基づいて求めるようにすればよい。また、上記では、３元系のリチウムイオン二次電池のＳＯＣを推定する場合を説明したが、オリビン鉄系のリチウムイオン二次電池のＳＯＣも同様に説明することができる。
【００６５】
４．本実施形態の効果
実施形態１のＢＭ６２では、二次電池１４に充電されている容量（すなわち充電量Ｙ）に基づいて安定時間Ｔを決定する。そのため、二次電池１４の充電量Ｙを何ら考慮せずに安定時間Ｔを決定する場合に比べて、安定時間Ｔを正確に求めることが出来る。以上のことから、開路電圧の安定を待つ時間を必要最小限に抑えることが出来る。よって、開路電圧を短時間で測定することができる。
【００６６】
また、開路電圧を短時間で測定することが出来るので、ＳＯＣも短時間で推定出来る。
【００６７】
また、ＳＯＣを短時間で推定できるので、ＳＯＣを短時間でリセット出来る。
【００６８】
実施形態１のＢＭ６２では、充電量Ｙに基づいて安定時間Ｔが決定され、この安定時間Ｔに基づいて、放電電流Ｉの電流値がゼロと判断されてからＳＯＣがリセットされるまでのリセット期間が決定される。そのため、充電量ＹによってＳＯＣのリセット期間が異なる。従って、例えば実施形態１における電池パック６０が電気自動車に搭載された場合、電気自動車の停車や電気自動車への充電終了などの電気自動車の使用が停止されてから、二次電池１４のＳＯＣに基づいて算出される残り走行距離がリセットされるまでのリセット期間が、充電量Ｙによって異なる。尚、残り走行距離とは二次電池１４の充電量Ｙにより走行可能な距離を意味し、電気自動車のインパネ等に表示される。
【００６９】
具体的には、３元系のリチウムイオン二次電池やオリビン鉄系のリチウムイオン二次電池を用いた場合、残り走行距離のリセット期間は、充電量Ｙが増加するに連れ、概ね長くなり、充電量Ｙが１０［Ａｈ］の場合に、残り走行距離が３５ｋｍから３０ｋｍにリセットされるまでのリセット期間は、充電量Ｙが３２［Ａｈ］の場合に、残り走行距離が１１０ｋｍから１０５ｋｍにリセットされるまでのリセット期間に比べて短くなる。
【００７０】
＜実施形態２＞
以下、実施形態２について、図３、図７、図８を参照しつつ説明する。
実施形態１では、安定時間Ｔが充電量Ｙ［Ａｈ］によって異なることに着目し、安定時間Ｔを充電量Ｙに基づいて決定した。図３に示すように、安定時間Ｔは、ＳＯＣ［％］によっても異なる。実施形態２では、安定時間ＴがＳＯＣ［％］によって異なることに着目し、安定時間ＴをＳＯＣ［％］に基づいて決定する。
【００７１】
具体的に説明すると、実施形態２では、各ＳＯＣの二次電池１４について安定時間Ｔを実測する試験を、温度条件を変えて行う。得られた実験値から、図７に示すように安定時間とＳＯＣとの相関を示す相関データ表３を各温度ごとに作成し、それをメモリ７６に対して予め記憶する。そして、以下に説明するＳＯＣ推定シーケンスの実行過程で、二次電池１４のＳＯＣや温度Ｈ［℃］の測定を行い（Ｓ５５、Ｓ６０）、得られたＳＯＣと温度Ｈ［℃］のデータを、メモリ７６に記憶された相関データ表３に参照して、安定時間Ｔを算出する（Ｓ７０）。
【００７２】
実施形態２のＳＯＣ推定シーケンス（図８参照）は、実施形態１のＳＯＣ推定シーケンスに対して、Ｓ５０の処理が削除され、Ｓ５５の処理が追加されている点が変更されている。以下、実施形態１と重複する部分については説明を簡単に行い、変更点を詳しく説明する。
【００７３】
動力源となる負荷の駆動に伴って組電池１２が放電を開始すると、ＣＰＵ７０は、組電池１２に対する放電電流Ｉの計測する処理を開始する（Ｓ１０）。その後、負荷の駆動中、つまり、二次電池１４の放電中は、放電電流Ｉの計測が一定時間ごとに繰り返しながら、充電量Ｙ及びＳＯＣを算出する処理（Ｓ２０、Ｓ３０）が行われることになる。そして、負荷の停止に伴って放電が終了し、放電電流Ｉの電流値がほぼ「ゼロ」になると、Ｓ２０でＹＥＳ判定される。そのため、Ｓ４０に移行して、放電電流Ｉの電流値がゼロになった時点からの経過時間を計測する処理がＣＰＵ７０により開始される。
【００７４】
その後、Ｓ５５では、ＣＰＵ７０により直前のＳ３０で算出されたＳＯＣがメモリ７６から読み出される。Ｓ５５にてＳＯＣが読み出されると、続くＳ６０では、二次電池１４の温度Ｈが計測される。具体的には、ＣＰＵ７０の指令により、ＣＳ２０の温度センサ２６を介して二次電池１４の温度Ｈ［℃］が測定される。
【００７５】
そして、二次電池１４の温度Ｈ［℃］が計測されると、その後Ｓ７０に移行して、ＣＰＵ７０は、Ｓ５５にて読み出されたＳＯＣと、Ｓ６０にて算出した温度Ｈ［℃］に基づいて安定時間Ｔを決定する。具体的には、図７に示す相関データ表３を参照して安定時間Ｔが決定される。例えば、温度が「Ｈ２」であり、ＳＯＣが３０〜６０［％］の範囲にあれば、その二次電池１４の安定時間Ｔは「Ｔｂ２」に決定される。
【００７６】
安定時間Ｔが決定すると、次にＣＰＵ７０は、放電電流Ｉの電流値がゼロと判断されてからの経過時間が、安定時間Ｔを超えたか判断する処理を行う（Ｓ８０）。放電電流Ｉの電流値がゼロと判定されてからの経過時間が、安定時間Ｔ以下の間は、Ｓ８０にてＮＯ判定され、時間の経過を待つ状態になる。
【００７７】
そして、放電電流Ｉの電流値がゼロと判断されてからの経過時間が安定時間Ｔを超えると、Ｓ８０にてＹＥＳ判定され、Ｓ９０に移行する。Ｓ９０では、二次電池１４の開路電圧を計測する処理が実行される。計測された二次電池１４の開路電圧の情報は、通信ライン８０を通じてＢＭ６２に送信され、ＡＤＣ７８にてデジタル値に変換された後、メモリ７６に記憶される。
【００７８】
その後、Ｓ１００に移行して、二次電池１４のＳＯＣを推定する処理が実行される。ＳＯＣの推定は、開路電圧とＳＯＣの相関関係を示す相関データ１（図６に示す一点鎖線のデータ）を利用して行われる。
【００７９】
Ｓ１００にてＳＯＣが推定されると、Ｓ１１０に移行して、Ｓ１００にて推定されたＳＯＣがメモリ７６に記憶され、Ｓ３０にてメモリ７６に記憶されたＳＯＣが、Ｓ１００にて推定されたＳＯＣを用いてリセットされる。
【００８０】
尚、図８のＳＯＣ推定シーケンスでは、Ｓ５５でＳＯＣが読み出された後において、Ｓ１００においてＳＯＣが推定されている。Ｓ５５では、Ｓ３０において放電電流Ｉの積算値に基づいて算出されたＳＯＣをメモリ７６から読み出している。Ｓ３０では、電流センサ６４の測定誤差がある場合には、それが積算される結果、ＳＯＣを正確に求めることは出来ない。すなわち、Ｓ５５で読み出されたＳＯＣは、安定時間Ｔを求めるため、ＳＯＣの概算値を読み出したに過ぎない。一方、Ｓ１００では、電流センサ６４の使用することなくＳＯＣを求めているので、誤差の積算がなく、ＳＯＣを高精度に推定することが出来る。
【００８１】
実施形態２のＢＭ６２では、二次電池１４のＳＯＣに基づいて安定時間Ｔを決定する。そのため、二次電池１４のＳＯＣを何ら考慮せずに安定時間Ｔを決定する場合に比べて、安定時間Ｔを正確に求めることが出来る。以上のことから、開路電圧の安定を待つ時間を必要最小限に抑えることが出来る。そのため、開路電圧を短時間で測定することができる。また、ＳＯＣを短時間で推定出来る。
【００８２】
＜実施形態３＞
以下、実施形態３について、図４、図９を参照して説明する。
実施形態１では、安定時間Ｔを二次電池の温度Ｈと充電量Ｙとに基づいて決定する例を説明した。実施形態３では、安定時間Ｔを二次電池の温度Ｈと充電量Ｙに加え、二次電池１４の内部抵抗ｒの劣化率αに基づいて決定する。
【００８３】
内部抵抗ｒの劣化率αとは、初期値ｒｏを基準とした内部抵抗ｒの劣化度合を示すものであり、一例として、以下の（３）式に基づいて算出することが出来る。この場合、劣化のない初期品では１００［％］であり、劣化品は１００［％］以上の値となる。
【００８４】
α＝（ｒ／ｒｏ）×１００・・・・・・（３）式
「ｒｏ」は二次電池１４の内部抵抗の初期値、「ｒ」は二次電池１４の内部抵抗の値である。
【００８５】
実施形態３では、充電量Ｙと温度Ｈとに基づいて特定した安定時間Ｔを、内部抵抗ｒの劣化率αによって補正する。すなわち、実施形態１にて図４の相関データ表２に示す各安定時間Ｔを劣化率αで補正した時間を最終的な安定時間とする。
【００８６】
具体的に説明すると、実施形態３は、実施形態１に対してＳＯＣ推知シーケンスのＳ７０の処理内容が異なっており、Ｓ７０の安定時間Ｔを算出する処理が、Ｓ７１〜７５から構成されている。
【００８７】
Ｓ７１ではＣＰＵ７０により、充電量Ｙと温度Ｈに対応する安定時間Ｔを、図４に示す相関データ表２から読み出す処理が実行される。そして、Ｓ７３では、ＣＰＵにより、内部抵抗ｒの劣化率αを決定する処理が実行される。
【００８８】
そして、劣化率αが決定されると、Ｓ７５では、ＣＰＵ７０により、Ｓ７１にて読み出した安定時間ＴをＳ７３にて決定した内部抵抗ｒの劣化率αで補正する処理が行われる。具体的には、下記の（４）式に示すように、安定時間Ｔに対して劣化率αを乗じる補正を行う。これにて安定時間Ｔを補正する処理は終了する。
【００８９】
Ｔｖ＝Ｔ×α・・・・・（４）
【００９０】
そして、実施形態３では、放電電流Ｉの電流値がゼロになった時点から補正後の安定時間Ｔｖが経過するのを待ち、補正後の安定時間Ｔｖが経過すると、ＣＰＵ７０は、二次電池１４の開路電圧の測定を行い、その後ＳＯＣを推定する処理を実行する。
【００９１】
安定時間Ｔは、内部抵抗ｒの劣化の度合が高いほど長くなる傾向を示す。そのため、内部抵抗ｒで安定時間Ｔを補正すれば、内部抵抗ｒの劣化率αを考慮しない場合に比べて、安定時間Ｔを正確に算出することが出来る。
【００９２】
尚、二次電池１４の内部抵抗ｒは、充放電時の二次電池１４の電圧値や電流値の測定データから演算で算出することが出来る。すなわち、測定した電流や電圧から電流−電圧の回帰直線を求めれば、求めた回帰直線の傾きが内部抵抗ｒである。そのため、二次電池１４の内部抵抗の初期値ｒｏを記憶しておけば、内部抵抗ｒの劣化率αを算出することが出来る。また、内部抵抗ｒは二次電池１４の容量維持率と関連付けて推定するようにしてもよい。例えば、容量維持率１００％の場合、内部抵抗ｒの抵抗値はＸｍΩ、容量維持率９０％ではＹｍΩに関連付けることにより、容量維持率から内部抵抗ｒを推定できる。
【００９３】
＜他の実施形態＞
本発明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、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００９４】
（１）上記実施形態１〜３では、蓄電素子の一例としてリチウムイオン二次電池を例示したが、これに限らず、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あってもよい。
【００９５】
この場合、二次電池やキャパシタ等として、開路電圧とＳＯＣとの関係を示すグラフにおいて、その傾きが一定とならない特性を有するものが好ましい。このような二次電池やキャパシタ等では、充電量やＳＯＣの違いにより安定時間Ｔの違いが生じやすい。そのため、充電量Ｙに基づいて安定時間Ｔを決定することで、開路電圧を短時間で測定する効果を得やすい。
【００９６】
（２）上記実施形態１では、蓄電素子に対して充電されている容量に応じたデータの一例として充電量Ｙ［Ａｈ］を例示した。また、上記実施形態２ではＳＯＣを例示した。蓄電素子に対して充電されている容量に応じたデータは、上記以外に充電量ＹやＳＯＣと相関性のあるデータ、例えばＳＯＣと相関性（相関データ１）のある開路電圧（ＯＣＶ）等であってもよい。
【００９７】
（３）上記実施形態１では、開路電圧の安定時間Ｔを充電量Ｙと温度Ｈに基づいて決定した。また、上記実施形態２では、開路電圧の安定時間ＴをＳＯＣと温度Ｈに基づいて決定した。本発明は、開路電圧の安定時間Ｔを、充電量ＹやＳＯＣ等の二次電池１４に充電されている容量に応じたデータに基づいて決定するものであればよく、安定時間Ｔを充電量ＹやＳＯＣだけで決定してもよい。また、実施形態３では、開路電圧の安定時間Ｔを充電量Ｙと、温度Ｈと、内部抵抗ｒの劣化率αとに基づいて決定したが、充電量Ｙと、内部抵抗ｒの劣化率αだけで決定してもよい。
【００９８】
（４）上記実施形態１〜３では、制御部の一例としてＣＰＵ７０を例示した。制御部は、複数のＣＰＵを備える構成や、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）などのハード回路を備える構成や、ハード回路及びＣＰＵの両方を備える構成でもよい。
【００９９】
（５）上記実施形態１〜３では、開路電圧がＳＯＣを推定するために用いられる場合を例示したが、これに限らず、開路電圧は二次電池１４の内部抵抗ｒを決定するために用いられてもく、その用途は特に限られない。
【０１００】
（６）上記実施形態１〜３では、開路電圧から推定されたＳＯＣを用いて、メモリ７６に記憶されたＳＯＣをリセットする場合を例示したが、必ずしもＳＯＣはリセットされる必要はなく、比較等の処理のために、これらのＳＯＣが同時にメモリ７６に記憶されてもよい。
【符号の説明】
【０１０１】
１２：組電池、１４：二次電池、１８：充電器、２０：ＣＳ、２４：電圧測定回路、３０：センサユニット、６０：電池パック、６２：ＢＭ、７０：ＣＰＵ、７６：メモリ、Ｔ：安定時間
【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】
2014102248.tif 000009
【図８】
2014102248.tif 000010
【図９】
2014102248.tif 000011
【図１０】
2014102248.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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