(57)【要約】【課題】蓄電素子の開放電圧特性を容易に推定すること。【解決手段】電池パックは、各単電池の電圧値Ｖを測定する電圧測定回路を有するＣＳと、単電池の正極電位と放電容量との相関情報を示す第１相関関係表及び単電池の負極電位と蓄電容量との相関情報を示す第２相関関係表が記憶されるメモリとＣＰＵとを有するＢＭと、を備える。ＢＭのＣＰＵは、放電時の電圧値Ｖを測定し（Ｓ２）、電圧値Ｖが放電終止電圧となる放電終止容量を算出する（Ｓ８）。そして、ＣＰＵは、放電終止容量における電圧値Ｖが放電終止電圧となるように、メモリに記憶された第２相関関係表を補正し（Ｓ１６）、補正された第２相関関係表を用いて開放電圧特性を生成する（Ｓ１８）。【選択図】図３
2014062829.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電素子の内部状態を推定する状態推定装置であって、
前記蓄電素子の開放電圧を測定する電圧測定部と、
前記蓄電素子の正極電位と蓄電容量との相関情報を示す第１相関情報、及び前記蓄電素子の負極電位と蓄電容量との相関情報を示す第２相関情報が記憶されるメモリと、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、
充放電時における前記蓄電素子の開放電圧を測定する測定処理と、
前記開放電圧が規定値となる場合における前記蓄電素子の算出蓄電容量を算出する算出処理と、
前記算出蓄電容量における前記正極電位と前記負極電位との電位差が前記規定値となるように、前記第１相関情報と前記第２相関情報の少なくとも一方を補正する補正処理と、
前記補正処理後に、前記第１相関情報と前記第２相関情報とから前記蓄電素子の開放電圧と内部状態との相関関係を示す開放電圧特性を生成する生成処理と、
を実行する構成を有する、状態推定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の状態推定装置であって、
前記制御部は、前記補正処理において、前記算出蓄電容量から補正値を決定し、前記第１相関情報と前記第２相関情報の少なくとも一方に対して、前記蓄電素子の電極電位に関連付けられた前記蓄電容量を前記補正値だけシフトさせる処理を含む、状態推定装置。
【請求項３】
請求項１に記載の状態推定装置であって、
前記制御部は、前記補正処理において、前記算出蓄電容量から補正値を決定し、前記第１相関情報と前記第２相関情報の少なくとも一方に対して、前記蓄電素子の電極電位に関連付けられた前記蓄電容量を前記補正値で縮小又は拡大する処理を含む、状態推定装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の状態推定装置であって、
前記制御部は、前記補正処理において、前記第１相関情報と前記第２相関情報の一方を補正し、前記第１相関情報と前記第２相関情報のうち、補正しない相関情報の前記算出蓄電容量における前記電極電位から前記補正値を決定する処理を含む、状態推定装置。
【請求項５】
請求項４に記載の状態推定装置であって、
前記制御部は、前記補正処理において、前記蓄電素子の正極容量と負極容量のうち、小さい電極容量を有する電極の前記相関情報を補正する、状態推定装置。
【請求項６】
請求項５に記載の状態推定装置であって、
前記制御部は、前記補正処理において、前記第２相関情報を補正する、状態推定装置。
【請求項７】
請求項２または請求項３に記載の状態推定装置であって、
前記メモリには、前記蓄電素子に対応させて、前記第１相関情報に対応する第１補正値及び前記第２相関情報に対応する第２補正値が記憶された補正値対応表が記憶されており、
前記制御部は、前記補正処理において、前記第１相関情報と前記第２相関情報の双方を補正し、前記補正値対応表において前記算出蓄電容量に対応して記憶されている前記第１補正値及び前記第２補正値を用いて前記第１相関情報及び前記第２相関情報を補正する、状態推定装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の状態推定装置であって、
前記制御部は、前記生成処理において、前記第１相関情報及び前記第２相関情報で同一の前記蓄電容量に関連付けられる前記正極電位から前記負極電位を差し引いて前記蓄電素子の開放電圧を算出し、前記開放電圧と前記蓄電容量との相関情報から開放電圧特性を生成する、状態推定装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の状態推定装置であって、
前記第１相関情報及び前記第２相関情報は、前記蓄電素子の使用初期において測定されて前記メモリに記憶される、状態推定装置。
【請求項１０】
蓄電素子の開放電圧と内部状態との相関情報を示す開放電圧特性を生成する開放電圧特性生成方法であって、
充放電時における前記蓄電素子の開放電圧を測定する測定工程と、
前記開放電圧が規定値となる場合における前記蓄電素子の算出蓄電容量を算出する算出工程と
予め記憶されている前記蓄電素子の正極電位と蓄電容量との相関情報を示す第１相関情報及び前記蓄電素子の負極電位と蓄電容量との相関情報を示す第２相関情報の少なくとも一方に対して、前記算出蓄電容量における前記正極電位と前記負極電位との電位差が前記規定値となるように補正する補正工程と、
前記補正工程後に、前記第１相関情報と前記第２相関情報とから前記開放電圧特性を生成する生成工程と、
を備える、開放電圧特性生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書によって開示される技術は、蓄電素子の内部状態を推定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、二次電池など繰り返し使用可能な蓄電素子が用いられている。蓄電素子は、電気自動車など現在その使用分野を広げている。
【０００３】
従来から、二次電池の開放電圧特性を用いて二次電池の劣化度を推定する技術が知られている（例えば、特許文献１）。二次電池では、劣化に伴って二次電池の電極電位（正極電位、負極電位）と電池容量の相関情報が変化する。従来技術では、二次電池の開放電圧と内部状態の相関情報を示す開放電圧特性とを測定し、当該測定された開放電圧特性に合致するように正極の容量維持率、負極の容量維持率、電池容量の変動率の各パラメータを推定する。従来技術では、これらのパラメータが推定されることで、二次電池の電極電位と電池容量の相関情報が決定され、二次電池の劣化度が推定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２２０９１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術とは異なり、二次電池などの蓄電素子の電極電位と蓄電容量の相関情報を決定することで、蓄電素子の開放電圧特性を推定することができ、蓄電素子の劣化度を推定することができる。この場合に、従来技術を利用して相関情報を決定しようとしても、従来技術では複数のパラメータを個別に推定する処理を含むことから、相関情報を決定するまでの処理が複雑化してしまい、蓄電素子の開放電圧特性を容易に推定することができない問題が生じていた。
【０００６】
本明細書では、蓄電素子の内部状態を推定する状態推定装置において、蓄電素子の開放電圧特性を容易に推定する技術を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書によって開示される状態推定装置は、蓄電素子の内部状態を推定する状態推定装置であって、前記蓄電素子の開放電圧を測定する電圧測定部と、前記蓄電素子の正極電位と蓄電容量との相関情報を示す第１相関情報、及び前記蓄電素子の負極電位と蓄電容量との相関情報を示す第２相関情報が記憶されるメモリと、制御部と、を備え、前記制御部は、充放電時における前記蓄電素子の開放電圧を測定する測定処理と、前記開放電圧が規定値となる場合における前記蓄電素子の算出蓄電容量を算出する算出処理と、前記算出蓄電容量における前記正極電位と前記負極電位との電位差が前記規定値となるように、前記第１相関情報と前記第２相関情報の少なくとも一方を補正する補正処理と、前記補正処理後に、前記第１相関情報と前記第２相関情報とから前記蓄電素子の開放電圧と内部状態との相関関係を示す開放電圧特性を生成する生成処理と、を実行する構成を有する。
【０００８】
この状態推定装置では、前記制御部は、前記補正処理において、前記算出蓄電容量から補正値を決定し、前記第１相関情報と前記第２相関情報の少なくとも一方に対して、前記蓄電素子の電極電位に関連付けられた前記蓄電容量を前記補正値だけシフトさせる処理を含む構成としてもよい。
【０００９】
この状態推定装置では、前記制御部は、前記補正処理において、前記算出蓄電容量から補正値を決定し、前記第１相関情報と前記第２相関情報の少なくとも一方に対して、前記蓄電素子の電極電位に関連付けられた前記蓄電容量を前記補正値で縮小又は拡大する処理を含む構成としてもよい。
【００１０】
この状態推定装置では、前記制御部は、前記補正処理において、前記第１相関情報と前記第２相関情報の一方を補正し、前記第１相関情報と前記第２相関情報のうち、補正しない相関情報の前記算出蓄電容量における前記電極電位から前記補正値を決定する処理を含む構成としてもよい。
【００１１】
この状態推定装置では、前記制御部は、前記補正処理において、前記蓄電素子の正極容量と負極容量のうち、小さい電極容量を有する電極の前記相関情報を補正する構成としてもよい。
【００１２】
この状態推定装置では、前記制御部は、前記補正処理において、前記第２相関情報を補正する構成としてもよい。
【００１３】
この状態推定装置では、前記メモリには、前記蓄電素子に対応させて、前記第１相関情報に対応する第１補正値及び前記第２相関情報に対応する第２補正値が記憶された補正値対応表が記憶されており、前記制御部は、前記補正処理において、前記第１相関情報と前記第２相関情報の双方を補正し、前記補正値対応表において前記算出蓄電容量に対応して記憶されている前記第１補正値及び前記第２補正値を用いて前記第１相関情報及び前記第２相関情報を補正する構成としてもよい。
【００１４】
この状態推定装置では、前記制御部は、前記生成処理において、前記第１相関情報及び前記第２相関情報で同一の前記蓄電容量に関連付けられる前記正極電位から前記負極電位を差し引いて前記蓄電素子の開放電圧を算出し、前記開放電圧と前記蓄電容量との相関情報から開放電圧特性を生成する構成としてもよい。
【００１５】
この状態推定装置では、前記第１相関情報及び前記第２相関情報は、前記蓄電素子の使用初期において測定されて前記メモリに記憶される構成としてもよい。
【００１６】
本明細書によって開示される発明は、上記の状態推定装置に用いられる開放電圧特性を生成する開放電圧特性生成方法にも具現化される。本明細書によって開示される開放電圧特性生成方法は、充放電時における前記蓄電素子の開放電圧を測定する測定工程と、前記開放電圧が規定値となる場合における前記蓄電素子の算出蓄電容量を算出する算出工程と予め記憶されている前記蓄電素子の正極電位と蓄電容量との相関情報を示す第１相関情報及び前記蓄電素子の負極電位と蓄電容量との相関情報を示す第２相関情報の少なくとも一方に対して、前記算出蓄電容量における前記正極電位と前記負極電位との電位差が前記規定値となるように補正する補正工程と、前記補正工程後に、前記第１相関情報と前記第２相関情報とから前記開放電圧特性を生成する生成工程と、を備える。
【発明の効果】
【００１７】
本明細書によって開示される発明によれば、蓄電素子の内部状態を推定する状態推定装置において、蓄電素子の開放電圧特性を容易に推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】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】第１実施形態の開放電圧特性生成処理を示すフローチャート
【図４】単電池の劣化と開放電圧特性の変化の関係を示すグラフ
【図５】使用初期の単電池の放電容量と電圧値の相関関係を示すグラフ
【図６】使用時の単電池の放電容量と電圧値の相関関係を示すグラフ
【図７】第２実施形態の開放電圧特性生成処理を示すフローチャート
【図８】使用時の単電池の放電容量と電圧値の相関関係を示すグラフ
【図９】第３実施形態の開放電圧特性生成処理を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（本実施形態の概要）
初めに、本実施形態の状態推定装置の概要について説明する。
本状態推定装置では、開放電圧特性を生成する際に、予めメモリに記憶されている相関情報を算出蓄電容量における正極電位と負極電池との電位差が規定値となる条件で補正し、補正後の相関情報を用いて開放電圧特性を生成する。そのため、開放電圧特性を推定する際に、複数のパラメータを推定する必要がある従来技術に比べて、蓄電素子の開放電圧特性を容易に生成することができる。
【００２０】
本状態推定装置では、相関情報を補正して開放電圧特性を生成する際に、第１相関情報と第２相関情報の少なくとも一方において、蓄電素子の電極電位に関連付けられた蓄電容量をシフトさせることで、相関情報を補正する。そのため、第１相関情報と第２相関情報の各々に対して、蓄電容量をシフトさせた複数個の相関情報をメモリに記憶させておく必要がなく、メモリに必要とされる容量を削減することができる。
【００２１】
本状態推定装置では、相関情報を補正して開放電圧特性を生成する際に、第１相関情報と第２相関情報の少なくとも一方において、蓄電素子の電極電位に関連付けられた蓄電容量を縮小または拡大させることで、相関情報を補正する。そのため、第１相関情報と第２相関情報の各々に対して、蓄電容量を縮小又は拡大した複数個の相関情報をメモリに記憶させておく必要がなく、メモリに必要とされる容量を削減することができる。
【００２２】
本状態推定装置では、相関情報を補正して開放電圧特性を生成する際に、第１相関情報と第２相関情報の一方を補正する。そのため、補正する側の相関情報を補正する際に、補正しない側の相関情報に基づいて補正値を決定することができ、容易に相関情報を補正することができる。
【００２３】
本状態推定装置では、相関情報を補正して開放電圧特性を生成する際に、電極容量の小さい電極の相関情報を補正する。一般に、蓄電素子では、電極容量の小さい電極の相関情報が変化しやすく、これに従って蓄電素子の開放電圧特性が変化する。そのため、電極容量の小さい電極の相関情報を補正することで、精度よく開放電圧特性を生成することができる。
【００２４】
本状態推定装置では、相関情報を補正して開放電圧特性を生成する際に、負極の相関情報である第２相関情報を補正する。一般に、蓄電素子では、負極容量が正極容量よりも小さくなるように設定されている。そのため、電極容量の小さい負極の相関情報を補正することで、精度よく開放電圧特性を生成することができる。
【００２５】
本状態推定装置では、相関情報を補正して開放電圧特性を生成する際に、第１相関情報と第２相関情報の双方を補正する。この場合に、メモリに予め記憶された補正値対応表を用いて各補正値を決定するので、双方の相関情報を補正する場合でも、容易に相関情報を補正することができる。
【００２６】
本状態推定装置では、第１相関情報の正極電位と第２相関情報の負極電位から開放電圧特性を生成するので、容易に開放電圧特性を生成することができる。
【００２７】
本状態推定装置では、蓄電素子の使用初期において測定された第１相関情報及び第２相関情報から開放電圧特性を生成するので、蓄電素子の特性に適した開放電圧特性を生成することができる。
【００２８】
＜実施形態１＞
以下、実施形態１について、図１ないし図６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ト自動車に搭載され、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。
【００２９】
図１に示すように、電池パック６０は、複数の単電池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、状態推定装置の一例であり、単電池１４は、蓄電素子の一例である。
【００３０】
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、電気自動車等の外部に設けられた充電装置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。
【００３１】
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。
【００３２】
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−デジタル変換機（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、後述する開放電圧特性生成処理を実行するなど、各部の制御を行う。
【００３３】
メモリ７６には、また、単電池１４の正極電位と放電容量との相関関係表である第１相関関係表（図５実線参照）と、単電池１４の負極電位と放電容量との相関関係表である第２相関関係表（図５一点鎖線参照）と、が記憶されている。第１相関関係表及び第２相関関係表は、単電池１４の活物質と正極材質又は負極材質の組み合わせによって決定される。本実施形態では、第１相関関係表及び第２相関関係表は、使用初期の単電池１４を用いて算出されるが、同一の活物質や同一の材質の電極を用いて別途算出されてメモリ７６に記憶されていてもよい。放電容量は、蓄電容量の一例であり、第１相関関係表は、第１相関情報の一例であり、第２相関関係表は、第２相関情報の一例である。
【００３４】
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で測定された電圧値Ｖや温度Ｄ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の充放電を制御するとともに、各単電池１４のＳＯＣを推定する。ここで、「ＳＯＣ（state of charge）」とは、蓄電素子の充電状態を示しており、満充電状態においてＳＯＣが１００％となり、完放電状態においてＳＯＣが０％となる。
【００３５】
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。
【００３６】
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、複数の単電池１４が直列接続された構成であり、各単電池は、繰り返し充放電可能な二次電池である。より具体的には、単電池１４は、満充電時の両端間の電圧値が略４Ｖとなるリチウムイオン電池であり、特に、正極活物質として２種類以上のリチウム含有金属酸化物を用いたリチウムイオン電池である。尚、上記のリチウム含有金属酸化物としては、例えば、Ｃｏ，ＭｎあるいはＮｉ等の各元素を１種類又は２種類以上含むものを用いることができる。また、結晶構造で言うと、スピネル構造を有するリチウム含有金属酸化物と層状構造を有するリチウム含有金属酸化物とを混合してなるものを正極活物質としている。また、ＣＳ２０は、電圧測定回路２４と温度センサ２６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、電圧測定部の一例である。
【００３７】
電圧測定回路２４は、組電池１２に含まれる各単電池１４の両端に接続され、各単電池１４の両端間の電圧値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に含まれる各単電池１４の温度Ｄ［℃］を所定期間毎に測定する。各単電池１４の両端間の電圧値Ｖが、開放電圧の一例である。
【００３８】
通信部２８は、通信ライン８０を介してＢＭ６２と接続されており、ＣＳで測定した上記電圧値Ｖや温度Ｄ等の情報をＢＭ６２に送信する。ＢＭ６２は、各ＣＳ２０から送信される電圧値Ｖや温度Ｄ等をメモリ７６に記憶する。
【００３９】
２．開放電圧特性生成処理
次に、図３ないし図６を用いて、各単電池１４の開放電圧特性を生成する開放電圧特性生成処理について説明する。図３に、ＢＭ６２のＣＰＵ７０で実行される開放電圧特性生成処理のフローチャートを示す。この開放電圧特性生成処理では、放電中の単電池１４の電圧値Ｖを測定し、測定した電圧値Ｖとメモリ７６に記憶された相関関係表から単電池１４の開放電圧と残存容量を示すＳＯＣとの相関関係を示す開放電圧特性を生成する。ＳＯＣは、内部状態の一例である。
【００４０】
なお、単電池１４のＳＯＣの推定は、各ＣＳ２０の組電池１２に含まれる各単電池１４毎に順々に実行される。また、充放電中に測定された電圧値Ｖと開放電圧は、必ずしも同一の電圧値ではない。しかし、電圧値Ｖから開放電圧を推定する公知の技術、あるいは予め定められた補正係数等を用いることで、電圧値Ｖを開放電圧と同等に扱うことができる。
【００４１】
電池パック６０では、例えば電気自動車への電源の投入、あるいは電気自動車への充電開始等、ユーザによって電池パック６０が起動されると、ＢＭ６２及びＣＳ２０が起動し、組電池１２への充放電が開始される。ＢＭ６２が起動すると、ＣＰＵ７０は開放電圧特性生成処理を実行し、開放電圧特性生成処理によって生成された開放電圧特性を用いて状態推定処理を実行する。
【００４２】
ＣＰＵ７０は、開放電圧特性生成処理を開始すると、単電池１４の放電を開始し、電池モジュール１０のＣＳ２０を用いて、単電池１４の温度Ｄ及び電圧値Ｖの測定を開始する（Ｓ２）。また、ＣＰＵ７０は、電流計測部７２を用いて電流値Ｉを測定し、放電開始からの電流値Ｉを積算して放電容量を算出する（Ｓ４）。
【００４３】
ＣＰＵ７０は、放電容量を算出する際に、放電開始時の単電池１４の放電容量を推定する。ＣＰＵ７０は、例えば単電池１４の充放電を継続して制御しており、放電開始時の放電容量に関する情報を予め取得している場合には、当該取得している放電容量を放電開始時の放電容量とする。
【００４４】
また、ＣＰＵ７０は、放電開始時の単電池１４の電流値と予め取得された開放電圧特性から、放電開始時の放電容量を推定しても良い。図４に、単電池１４の開放電圧特性を示す。単電池１４の開放電圧特性は、単電池１４の劣化に伴って、実線で示す使用初期の開放電圧特性から、二点鎖線で示す所定使用期間経過後の開放電圧特性へと変化する。図４に示すように、単電池１４の開放電圧特性には、使用初期の開放電圧特性と所定使用期間経過後の開放電圧特性とで、劣化により特性が変化する変化領域Ｒ１と、劣化により特性が変化しない不変領域Ｒ２が存在することがある。
【００４５】
ＣＰＵ７０は、予め使用初期の開放電圧特性が取得されており、放電開始時の単電池１４の電圧値Ｖが不変領域Ｒ２に存在する場合、使用初期の開放電圧特性から放電開始時の放電容量を推定する。具体的には、ＣＰＵ７０は、図４に示すように、予め短期間だけ単電池１４を放電させるプレ放電を行い、プレ放電前の電圧値Ｖ１とそれに対応する残存容量ＳＯＣ１、及びプレ放電後の電圧値Ｖ２とそれに対応する残存容量ＳＯＣ２を求める。ＣＰＵ７０は、残存容量ＳＯＣ１、ＳＯＣ２から残存容量差ΔＳＯＣを算出し、プレ放電において測定された電流値Ｉから放電容量差ΔＱを算出する。ＣＰＵ７０は、算出された残存容量差ΔＳＯＣと放電容量差ΔＱを比較して、放電開始時の単電池１４の放電容量を推定する。
【００４６】
ＣＰＵ７０は、単電池１４の電圧値Ｖが放電終止電圧に到達するのを待機し（Ｓ６：ＮＯ）、電圧値Ｖが放電終止電圧に到達すると（Ｓ６：ＹＥＳ）、放電終止電圧における放電容量である放電終止容量を算出する（Ｓ８）。放電終止電圧は、基準値の一例であり、放電終止容量は、算出蓄電容量の一例である。
【００４７】
図５に示すように、使用初期の単電池では、単電池１４の電圧値Ｖと放電容量の相関関係を示す特性表は、第１相関関係表と第２相関関係表を用いて算出することができ、ある放電容量の電圧値Ｖは、当該放電容量における第１相関関係表の正極電位から第２相関関係表の負極電位を差し引いたものとして算出することができる。そのため、放電終止容量は、第１相関関係表の正極電位と第２相関関係表の負極電位との電位差が放電終止電圧となる放電容量として算出することができる。
【００４８】
しかし、図６に示すように、使用により単電池１４が劣化すると、第１相関関係表と第２相関関係表の少なくとも一方が、使用初期の単電池１４の相関関係表から変化してしまう。図６では、単電池１４の劣化により、第２相関関係表が変化した例を示す。そのため、使用中の単電池１４の特性表を、第１相関関係表と第２相関関係表を用いて算出することができない。
【００４９】
本実施形態では、ＣＰＵ７０は、相関関係表を補正することで相関関係表の変化に適合させ、補正後の相関関係表を用いて使用中の単電池１４の特性表を算出する。本実施形態では、単電池１４の正極容量と負極容量のうち、電極容量の小さい負極容量に対応する第２相関関係表を補正する補正処理を実行する（Ｓ１０〜Ｓ１６）。具体的には、ＣＰＵ７０は、第２相関関係表において負極電位に対応して記憶されている放電容量をシフトさせることで、第２相関関係表を補正する。
【００５０】
補正処理において、ＣＰＵ７０は、まず、補正しない第１相関関係表の放電終止容量における正極電位を基準正極電位として検出する（Ｓ１０）。次に、ＣＰＵ７０は、第２相関関係表において、基準正極電位との電位差が放電終止電圧となる基準負極電位に関連付けられた放電容量を対応放電容量として検出する（Ｓ１２）。ＣＰＵ７０は、放電終止容量から対応放電容量を差し引いて差分放電容量を算出する（Ｓ１４）。差分放電容量は、補正値の一例である。
【００５１】
ＣＰＵ７０は、第２相関関係表において負極電位に対応つけられた全ての放電容量から、一律に差分放電容量を差し引き、第２相関関係表の放電容量をシフトさせる（Ｓ１６）。これによって、図６の矢印８２に示すように、中空の一点鎖線で示された第２相関関係表が、一点鎖線で示された補正後の第２相関関係表へと補正される。この結果、単電池１４の特性表も、図６の矢印８４に示すように、中空の点線で示された関係から、点線で示された関係へと補正され、放電終止容量における第１相関関係表の正極電位から補正後の第２相関関係表の負極電位を差し引いたものが、放電終止電圧となる。
【００５２】
補正処理後、ＣＰＵ７０は、第１相関関係表と補正後の第２相関関係表から開放電圧特性を生成する（Ｓ１８）。ＣＰＵ７０は、同一の放電容量に関連付けられた第１相関関係表の正極電位から補正後の第２相関関係表の負極電位を差し引いて、当該放電容量に対応する単電池１４の電圧値Ｖを推定する（図６点線参照）。ＣＰＵ７０は、推定された電圧値Ｖに対応付けられた放電容量を放電終止容量で除したものを１から差し引いてＳＯＣを算出し、ＳＯＣと電圧値Ｖとの相関関係を示す開放電圧特性を生成する。
【００５３】
開放電圧特性生成処理によって、ＣＰＵ７０は、図４に二点鎖線で示す所定使用期間経過後の開放電圧特性を生成することができる。ＣＰＵ７０は、開放電圧特性生成処理終了後、開放電圧特性生成処理によって生成された開放電圧特性を用いて状態推定処理を実行する。
【００５４】
３．本実施形態の効果
（１）本実施形態の電池モジュール１０では、開放電圧特性を生成する際に、予めメモリ７６に記憶された第２相関関係表を、放電終止容量における電圧値Ｖが放電終止電圧となる条件で補正し、補正後の第２相関関係表を用いて開放電圧特性を生成する。そのため、開放電圧特性を生成する際に、放電終止容量における電圧値Ｖという１つのパラメータを用いて開放電圧特性を生成することができ、複数のパラメータを推定する必要がある従来技術に比べて、蓄電素子の開放電圧特性を容易に生成することができる。
【００５５】
（２）本実施形態の電池モジュール１０では、第２相関関係表を補正する際に、差分放電容量を算出し、単電池１４の負極電位に関連付けられた蓄電容量を差分放電容量だけシフトさせることで、第２相関関係表を補正する。そのため、様々な放電容量だけシフトさせた複数個の第２相関関係表をメモリ７６に記憶しておき、その中から単電池１４の状態に対応する第２相関関係表を選出する場合に比べて、第２相関関係表をメモリ７６に記憶させておくための容量を削減することができる。
【００５６】
（３）本実施形態の電池モジュール１０では、第２相関関係表を補正する際に、補正されない第１相関関係表に基づいて差分放電容量を算出する。そのため、予めメモリ７６に記憶された第１相関関係表を用いて、差分放電容量を容易かつ正確に算出することができる。
【００５７】
（４）本実施形態の電池モジュール１０では、単電池１４の正極容量と負極容量のうち、容量の小さい負極容量に対応する第２相関関係表を補正する。一般に、単電池１４では、電極容量の小さい電極の相関関係表が変化しやすく、これに従って単電池１４の開放電圧特性が変化する。また、一般に、単電池１４では、負極容量が正極容量よりも小さくなるように設定されている。この電池モジュール１０では、電極容量の小さい負極容量に対応する第２相関関係表を補正するので、精度よく開放電圧特性を生成することができる。
【００５８】
（５）本実施形態の電池モジュール１０では、開放電圧特性を生成する際に、同一の放電容量に関連付けられた第１相関関係表の正極電位と補正後の第２相関関係表の負極電位から単電池１４の電圧値Ｖを推定し、推定された電圧値Ｖと放電容量との関係から、開放電圧特性を生成する。この電池モジュール１０によれば、補正後の第２相関関係表を用いて、容易に開放電圧特性を生成することができる。
【００５９】
（６）本実施形態の電池モジュール１０では、使用初期の単電池１４を用いて算出された第１相関関係表及び第２相関関係表に基づいて開放電圧特性を生成するので、単電池１４の特性に適した開放電圧特性を精度良く生成することができる。
【００６０】
＜実施形態２＞
実施形態２を、図７、８を用いて説明する。本実施形態では、第２相関関係表を補正する際に、第２相関関係表において負極電位に対応して記憶されている放電容量を縮小補正する点で、第１実施形態と異なる。以下の説明では、実施形態１と同一の内容については重複した記載を省略する。
【００６１】
１．開放電圧特性生成処理
図７に、ＢＭ６２のＣＰＵ７０で実行される本実施形態の開放電圧特性生成処理のフローチャートを示す。
ＣＰＵ７０は、放電終止容量を算出し（Ｓ８）、対応放電容量を検出すると（Ｓ１２）、放電終止容量を対応放電容量で除して放電容量比率を算出する（Ｓ２２）。放電容量比率は、補正値の別例である。
【００６２】
ＣＰＵ７０は、第２相関関係表において負極電位に対応つけられた全ての放電容量に対して、一律に放電容量比率を積し、第２相関関係表の放電容量を縮小補正する（Ｓ２４）。これによって、図８の矢印８６から矢印８８への変化で示されるように、中空の一点鎖線で示された第２相関関係表が、一点鎖線で示された補正後の第２相関関係表へと補正される。この結果、単電池１４の特性表も、図８の矢印９０に示すように、中空の点線で示された関係から、点線で示された関係へと補正される。補正処理後、ＣＰＵ７０は、第１相関関係表と補正後の第２相関関係表から開放電圧特性を生成する（Ｓ１８）。
【００６３】
２．本実施形態の効果
本実施形態の電池モジュール１０では、第２相関関係表を補正する際に、放電容量比率を算出し、単電池１４の負極電位に関連付けられた蓄電容量を放電容量比率を用いて縮小することで、第２相関関係表を補正する。そのため、様々な比率で放電容量を拡大または縮小した複数個の第２相関関係表をメモリ７６に記憶しておき、その中から単電池１４の状態に対応する第２相関関係表を選出する場合に比べて、第２相関関係表をメモリ７６に記憶させておくための容量を削減することができる。
【００６４】
＜実施形態３＞
実施形態３を、図９を用いて説明する。本実施形態では、開放電圧特性を生成する際に、第１相関関係表と第２相関関係表の双方を補正する点で、第１実施形態及び第２実施形態と異なる。以下の説明では、実施形態１及び第２実施形態と同一の内容については重複した記載を省略する。
【００６５】
１．電池パックの構成
図１に点線で示すように、ＣＰＵ７０のメモリ７６には、各単電池１４毎に、補正値対応表が記憶されている。補正値対応表では、放電容量に対応付けられて、第１相関関係表を補正するための第１補正容量が記憶されているとともに、第２相関関係表を補正するための第２補正容量が記憶されている。第１補正容量は、第１補正値の一例であり、第２補正容量は、第２補正値の一例である。
【００６６】
２．開放電圧特性生成処理
図９に、ＢＭ６２のＣＰＵ７０で実行される本実施形態の開放電圧特性生成処理のフローチャートを示す。
ＣＰＵ７０は、放電終止容量を算出すると（Ｓ８）、補正値対応表において放電終止容量に対応付けられた第１補正容量及び第２補正容量を選出する（Ｓ３２）。ＣＰＵ７０は、第１相関関係表において正極電位に対応つけられた全ての放電容量から、選出された第１補正容量を一律に差し引き、第１相関関係表の放電容量をシフトさせる（Ｓ３４）。また、ＣＰＵ７０は、第２相関関係表において負極電位に対応つけられた全ての放電容量から、選出された第２補正容量を一律に差し引き、第２相関関係表の放電容量をシフトさせる（Ｓ３６）。補正処理後、ＣＰＵ７０は、補正後の第１相関関係表と補正後の第２相関関係表から開放電圧特性を生成する（Ｓ１８）。
【００６７】
３．本実施形態の効果
本実施形態の電池モジュール１０では、開放電圧特性を生成する際に、第１相関情報と第２相関情報の双方を補正するので、精度よく開放電圧特性を生成することができる。この場合に、メモリ７６に予め記憶された補正値対応表を用いて各補正容量を選出するので、容易に相関関係表を補正することができる。
【００６８】
＜他の実施形態＞
本明細書が開示する技術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、例えば次のような種々の態様も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、蓄電素子の一例として二次電池の単電池１４を示したが、これに限らず、蓄電素子は、電気化学現象を伴うキャパシタ等であってもよい。
【００６９】
（２）上記実施形態では、放電中の単電池１４を用いて開放電圧特性を生成する例を用いて説明を行ったが、充電中の単電池１４を用いて開放電圧特性を生成してもよい。
【００７０】
（３）上記実施形態１、２では、単電池１４の正極容量が負極容量よりも小さく、負極容量に対応する第２相関関係表を補正する例を用いて説明を行ったが、単電池１４の正極容量が負極容量よりも大きい場合には、正極容量に対応する第１相関関係表を補正しても良い。
【００７１】
（４）上記実施形態１、２では、放電容量を算出する際に、電流計測部７２を用いて電流値Ｉを測定し、放電開始からの電流値Ｉを積算して放電容量を算出する例を用いて説明を行ったが、放電容量の算出の方法がこれに限られない。例えば、単電池１４の温度Ｄの履歴である温度履歴や、単電池１４の１回の充電と放電を１サイクルとしたサイクル数から、放電容量を推定しても良い。温度履歴を用いた放電容量の算出では、電池が高温で放置されると容量が劣化していくことを利用して、高温環境にさらされていた時間から、容量の劣化度を推測して放電容量を推定しても良い。また、サイクル数を用いた放電容量の算出では、サイクル数から容量の劣化度を推測して放電容量を推定しても良い。
【００７２】
（５）上記実施形態３では、補正値対応表に第１補正容量及び第２補正容量が記憶されており、第１相関関係表（第２相関関係表）を補正する際に、単電池１４の正極電位（負極電位）に関連付けられた蓄電容量を第１補正容量（第２補正容量）だけシフトさせて補正する例を用いて説明を行ったが、これに限られない。例えば、第１相関関係表（第２相関関係表）を補正する際に、単電池１４の正極電位（負極電位）に関連付けられた蓄電容量を第１補正容量（第２補正容量）を用いて縮小または拡大して補正しても良い。
【００７３】
（６）上記実施形態では、制御部の一例として、１つのＣＰＵ７０等を備えるＢＭ６２を例挙げた。しかし、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。要するに、制御部は、上記の開放電圧特性生成処理を、ソフト処理またはハード回路を利用して実行するものであればよい。
【００７４】
（７）上記実施形態では、ＣＰＵ７０が読み込んで実行するプログラムとして、メモリ７６に記憶されたものを例に挙げた。しかし、プログラムは、これに限らず、ハードディスク装置、フラッシュメモリ（登録商標）などの不揮発性メモリや、ＣＤ−Ｒなどの記憶媒体などに記憶されたものでもよい。
【００７５】
＜参考例＞
参考例の実施形態を説明する。
参考例によって開示される状態推定装置は、蓄電素子の内部状態を推定する状態推定装置であって、前記蓄電素子の開放電圧を測定する電圧測定部と、所定の状態における前記蓄電素子の基準開放電圧と蓄電容量との相関情報を示す開放電圧特性が記憶されるメモリと、制御部と、を備え、前記制御部は、充放電時における前記蓄電素子の開放電圧を測定する測定処理と、前記開放電圧が規定値となる場合における前記蓄電素子の算出蓄電容量を算出する算出処理と、前記算出蓄電容量における前記基準開放電圧が前記基準値となるように、前記開放電圧特性を補正する補正処理と、を実行する構成を有する。
【００７６】
参考例によって開示される状態推定装置では、予めメモリに記憶されている開放電圧特性を補正して生成する際に、算出蓄電容量における基準開放電圧が基準値となる条件で補正する。そのため、開放電圧特性を推定する際に、複数のパラメータを推定する必要がある従来技術に比べて、蓄電素子の開放電圧特性を容易に補正して生成することができる。
【００７７】
参考例によって開示される状態推定装置では、図４に実線で示すように、メモリに使用初期の単電池における開放電圧特性が記憶されており、これを補正することで図４に二点鎖線で示す使用中の単電池における開放電圧特性を生成する点で、第１実施形態ないし第３実施形態と異なる。
【００７８】
具体的には、メモリには、図８に中空の点線で示される使用初期の単電池１４における特性表が記憶されているとともに、当該特性表において、電圧値Ｖが放電終了電圧となる対応放電容量が記憶されている。ＣＰＵは、使用中の単電池１４において、電圧値Ｖが放電終止電圧となる放電終止容量を算出し、放電終止容量を対応放電容量で除して放電容量比率を算出する。
【００７９】
ＣＰＵは、特性表において電圧値Ｖに対応つけられた全ての放電容量に対して、一律に放電容量比率を積し、特性表の放電容量を縮小補正する。これによって、図８の矢印９０に示すように、中空の点線で示された特性表が、点線で示された特性表へと補正される。ＣＰＵは、補正後の特性表を用いて開放電圧特性を生成する。
【符号の説明】
【００８０】
１０：電池モジュール、１２：組電池、１４：単電池、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、６４：電流センサ、７０：ＣＰＵ、７２：電流計測部、７４：通信部、７６：メモリ
【図１】
2014062829.tif 000003
【図２】
2014062829.tif 000004
【図３】
2014062829.tif 000005
【図４】
2014062829.tif 000006
【図５】
2014062829.tif 000007
【図６】
2014062829.tif 000008
【図７】
2014062829.tif 000009
【図８】
2014062829.tif 000010
【図９】
2014062829.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成25年9月9日(2013.9.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７０】
（３）上記実施形態１、２では、単電池１４の負極容量が正極容量よりも小さく、負極容量に対応する第２相関関係表を補正する例を用いて説明を行ったが、単電池１４の負極容量が正極容量よりも大きい場合には、正極容量に対応する第１相関関係表を補正しても良い。