(57)【要約】  充電又は放電の停止後、基準タイミング（ｔ0）を設定すると共に、基準タイミングから見て電池電圧（Ｖ）が単位量（Ｎ）だけ変動する第１タイミング（ｔ1）及び単位量の２倍だけ変動する第２タイミング（ｔ2）を、電池電圧の測定値を用いて抽出及び設定する。基準及び第１タイミング間の時間差（ｔ1−ｔ0）に対する第１及び第２タイミング間の時間差（ｔ2−ｔ1）の比を、電池電圧の変動速度の変化率に応じた電圧変動パラメータ（Ｒ）として求める。推定装置は、当該パラメータに定められる変化率が非通電期間中において不変であるとみなして、第２タイミングより未来の対象タイミングの開放電圧（安定開放電圧）を推定する。
2014050073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電池の端子電圧である電池電圧の測定値を順次取得する測定値取得部と、
前記蓄電池の充電又は放電の停止後の非通電期間中において、基準タイミングを設定するとともに、前記基準タイミングから見て前記電池電圧が所定の第１電圧量だけ変動する第１タイミング及び前記基準タイミングから見て前記電池電圧が前記第１電圧量より大きな所定の第２電圧量だけ変動する第２タイミングを前記測定値を用いて設定するタイミング設定部と、
前記基準タイミング及び前記第１タイミング間の第１時間差と、前記第１タイミング及び前記第２タイミング間の第２時間差とに基づき、前記第２タイミングよりも後の対象タイミングにおける前記蓄電池の開放電圧を推定する開放電圧推定部と、を備えた電池状態推定装置。
【請求項２】
前記開放電圧推定部は、前記第１及び第２時間差に基づき、前記非通電期間中における前記電池電圧の変動速度の変化率に応じたパラメータを導出するパラメータ導出部を有し、前記パラメータを用いて前記対象タイミングにおける前記開放電圧を推定する請求項１に記載の電池状態推定装置。
【請求項３】
前記パラメータは、第１時間長さに対する第２時間長さの比に相当し、
前記第１時間長さは、前記基準タイミングから見て前記電池電圧が所定の単位量だけ変動するのに要する時間長さであり、
前記第２時間長さは、前記基準タイミングから見て前記電池電圧が前記単位量だけ変動した時点を起点として、前記電池電圧が更に前記単位量だけ変動するのに要する時間長さであり、
前記第１電圧量は前記単位量と一致し、前記第２電圧量は前記単位量に応じた電圧量である請求項２に記載の電池状態推定装置。
【請求項４】
Ｒは、前記比の値を持ち、
前記開放電圧推定部は、前記非通電期間において、前記電池電圧が前記単位量だけ変動するのに要する時間長さが、前記電池電圧が前記単位量だけ変動するごとにＲ倍増大するとみなして、前記対象タイミングにおける前記開放電圧を推定する請求項３に記載の電池状態推定装置。
【請求項５】
前記開放電圧推定部は、前記パラメータ導出部によって導出される前記パラメータを補正用指標に基づき補正するパラメータ補正部を更に有し、補正後のパラメータを用いて前記対象タイミングにおける前記開放電圧を推定し、
前記補正用指標は、
前記蓄電池の温度、
前記蓄電池の充電又は放電が行われていた通電期間中の前記蓄電池の充電又は放電の電流レート、
前記通電期間中における前記蓄電池の充電率の変化量、及び、
前記非通電期間における前記蓄電池の充電率の内、少なくとも１つを含む請求項２〜請求項４の何れかに記載の電池状態推定装置。
【請求項６】
前記タイミング設定部は、前記蓄電池の充電又は放電が停止してからの経過時間、又は、前記蓄電池の充電又は放電の停止後における前記電池電圧の変動量に基づき、前記基準タイミングを設定する請求項１〜請求項５の何れかに記載の電池状態推定装置。
【請求項７】
前記蓄電池の充電又は放電の停止後、所定時間分以上の前記測定値を保持する測定値保持部を更に備え、
前記タイミング設定部は、前記蓄電池の充電又は放電が停止してから前記所定時間だけ経過したタイミングを前記第２タイミングとして設定した後、前記第２タイミングを基準として前記測定値保持部の保持内容を用い前記基準タイミング及び第１タイミングを設定する請求項１〜請求項６の何れかに記載の電池状態推定装置。
【請求項８】
前記タイミング設定部は、前記非通電期間中において、前記基準タイミングより後の更新用基準タイミングを設定するとともに、前記更新用基準タイミングから見て前記電池電圧が前記第１電圧量だけ変動する更新用第１タイミング及び前記更新用基準タイミングから見て前記電池電圧が前記第２電圧量だけ変動する更新用第２タイミングを前記測定値を用いて設定し、
前記開放電圧推定部は、前記更新用基準タイミング及び前記更新用第１タイミング間の時間差と、前記更新用第１タイミング及び前記更新用第２タイミング間の時間差とに基づき、前記第１及び第２時間差を用いて導出した前記パラメータを更新するパラメータ更新部を更に有し、更新後のパラメータを用いて前記対象タイミングにおける前記開放電圧を推定する請求項２〜請求項４の何れかに記載の電池状態推定装置。
【請求項９】
前記開放電圧推定部による推定開放電圧に基づき前記蓄電池の充電率を推定する充電率推定部を更に備えた請求項１〜請求項８の何れかに記載の電池状態推定装置。
【請求項１０】
蓄電池と、
請求項１〜請求項９の何れかに記載の電池状態推定装置と、を備えた蓄電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池状態推定装置及び蓄電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
充放電停止時に蓄電池の端子電圧を測定することで蓄電池の開放電圧を検出することができる。但し、蓄電池の内部等価回路におけるインピーダンス回路は容量成分も含むため、充電又は放電が停止した後、暫くの間（例えば数分〜数時間）は、端子電圧が過渡的に変動する。端子電圧の収束を待たずに安定開放電圧を推測するべく、或る従来方法では、充放電停止後、所定時間内の電圧値を用いて、複数の指数関数項を含む近似式の係数を最小二乗法を用いて算出する（下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開２００６／１２９８０２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来方法によって安定開放電圧（開放電圧の収束値）を推定することができるかもしれないが、複数の指数関数を用いたフィティングが必要になるため、パラメータの設定が煩雑となり、演算負荷が重い。【０００５】
そこで本発明は、簡素な演算により安定開放電圧（開放電圧の収束値）を正確に推定可能な電池状態推定装置及び蓄電池システム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】
本発明に係る電池状態推定装置は、蓄電池の端子電圧である電池電圧の測定値を順次取得する測定値取得部と、前記蓄電池の充電又は放電の停止後の非通電期間中において、基準タイミングを設定するとともに、前記基準タイミングから見て前記電池電圧が所定の第１電圧量だけ変動する第１タイミング及び前記基準タイミングから見て前記電池電圧が前記第１電圧量より大きな所定の第２電圧量だけ変動する第２タイミングを前記測定値を用いて設定するタイミング設定部と、前記基準タイミング及び前記第１タイミング間の第１時間差と、前記第１タイミング及び前記第２タイミング間の第２時間差とに基づき、前記第２タイミングよりも後の対象タイミングにおける前記蓄電池の開放電圧を推定する開放電圧推定部と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、簡素な演算により安定開放電圧（開放電圧の収束値）を正確に推定可能な電池状態推定装置及び蓄電池システムを提供することが可能である。
【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の内部等価回路図である。
【図３】本発明の実施形態に係り、電池モジュールの端子電圧及び内部電圧の時間推移を示すグラフである。
【図４】非通電期間中の電池電圧の時間変動を示す図である。
【図５】本発明の第１実施例に係る開放電圧／充電率推定装置の内部ブロック図である。
【図６】本発明の第１実施例の推定動作に関わる動作フローチャートである。
【図７】非通電期間中における測定電圧及び推定開放電圧の実験波形例を表す図である。
【図８】非通電期間中における測定電圧及び推定開放電圧の実験波形例を表す図である。
【図９】本発明の第２実施例に係る開放電圧／充電率推定装置の内部ブロック図である。
【図１０】本発明の第２実施例の推定動作に関わる動作フローチャートである。
【図１１】本発明の第３実施例に係る開放電圧／充電率推定装置の内部ブロック図である。
【図１２】本発明の第３実施例に係る保持対象期間を示す図である。
【図１３】本発明の第４実施例に係るパラメータ更新部を示す図である。
【図１４】本発明の第４実施例の動作に関わるデータの流れを示す図である。
【図１５】本発明の第５実施例で想定される複数のタイミングの関係を示す図である。
【図１６】本発明の第７実施例に係る電圧変動パラメータの時間依存性を示す図である。
【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。尚、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１の概略全体構成図である。蓄電池システム１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。電力ブロック２０も蓄電池システム１の構成要素に含まれている、と考えても良い。
【００１１】
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ＶS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には電力ブロック２０が接続されている。電力ブロック２０は、負荷及び電力源から成る。電池モジュール１１は、電力ブロック２０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２０内の電力源から充電電力の供給を受けることができる。電池モジュール１１と、電力ブロック２０内の負荷及び電力源との間に、電力変換回路（不図示）が介在していても良い。
【００１３】
電流センサ１２は、電池モジュール１１と電力ブロック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Ｉを測定する。電圧センサ１３は、電池モジュール１１の端子電圧（即ち、電池モジュール１１の正極及び負極間の電位差）である電池電圧Ｖを測定する。温度センサ１４は、電池モジュール１１の温度である電池温度ＴＭＰを測定する。電池温度ＴＭＰ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、記号Ｉ、Ｖ、ＴＭＰは、夫々、電池電流の値、電池電圧の値、電池温度の値を示す記号としても用いられる。また、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ＴＭＰを、測定電流値Ｉ、測定電圧値Ｖ及び測定温度ＴＭＰ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、測定値Ｉ、Ｖ及びＴＭＰ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。また、電池制御部１５は、電池状態データを用いて電池モジュール１１の開放電圧等を推定する電池状態推定装置３０を有している。
【００１５】
電池状態推定装置３０の説明に先立ち、電池状態推定装置３０の動作説明の具体化のために、図３に示すような状況を想定する。タイミングｔAからタイミングｔBまでの期間Ｐ０において電池モジュール１１の充電及び放電が行われておらず、その後、タイミングｔBからタイミングｔCまでの期間Ｐ１において電池モジュール１１の放電が行われ、その後、タイミングｔCからタイミングｔDまでの期間Ｐ２において電池モジュール１１の充電及び放電が停止され、タイミングｔDより後の期間Ｐ３において再び電池モジュール１１の放電が行われたことを想定する。
【００１６】
期間Ｐ１及びＰ３の夫々は、電池モジュール１１の放電又は充電が行われている期間である通電期間である。期間Ｐ０及びＰ２の夫々は、電池モジュール１１の放電及び充電が行われていない期間である非通電期間である。以下では、電池モジュール１１の充電又は放電を電池モジュール１１の通電とも表現する。本実施形態では、通電期間Ｐ１が放電の成される放電期間であるが、通電期間Ｐ１は充電の成される充電期間であっても良く、この場合、タイミングｔCは充電の停止タイミングである。
【００１７】
図３において、実線波形３０１は電池電圧Ｖの時間推移を表しており、破線波形３０２は電圧ＶS（図２参照）の時間推移を表している。放電期間Ｐ１において、電池電圧Ｖは、電圧ＶSから、インピーダンス回路Ｚの抵抗成分による電圧降下を差し引いたものに相当する。放電期間Ｐ１から非通電期間Ｐ２に切り替わると、電池電圧Ｖは、インピーダンス回路Ｚの存在により波形３０１に示す如く相応の時間（例えば数分〜数時間）をかけて徐々に上昇し、期間Ｐ２中の電圧ＶSである一定の安定開放電圧ＶS＿Ｐ２に収束する。
【００１８】
図４は、非通電期間Ｐ２中の波形３０１の拡大図である。タイミングｔ0〜ｔ4を含むタイミングｔ0〜ｔnは、タイミングｔC及びｔD間の複数の時刻を示す（ｎは整数）。任意の整数ｉについて、タイミングｔi+1はタイミングｔiより遅く、タイミングｔiにおける電池電圧Ｖを記号Ｖiにて表す。また、任意の整数ｉについて等式"Ｖi+1−Ｖi＝Ｎ"が成立する。Ｎは、正の所定値を持つ単位量（単位電圧量）であり、例えば数１０ミリボルトである。タイミングｔ0は、基準タイミングとして機能する。
【００１９】
式（Ａ１）及び（Ａ２）に示すように、時間長さＴ及び電圧変動パラメータ（以下、単にパラメータとも言う）Ｒを定義する。ここで、"ｔi+1−ｔi"は、タイミングｔi及びｔi+1間の時間長さを表す。
Ｔ＝ｔ1−ｔ0                          …（Ａ１）
Ｒ＝（ｔ2−ｔ1）／（ｔ1−ｔ0）        …（Ａ２）
【００２０】
式（Ａ２）に示すように、電圧変動パラメータＲは、第１時間長さ"ｔ1−ｔ0"に対する第２時間長さ"ｔ2−ｔ1"の比にて表される。第１時間長さ"ｔ1−ｔ0"は、基準タイミングｔ0から見て電池電圧Ｖが単位量Ｎだけ変動するのに要する時間長さであり、第２時間長さ"ｔ2−ｔ1"は、基準タイミングｔ0から見て電池電圧Ｖが単位量Ｎだけ変動した時点を起点として（即ちタイミングｔ1を起点として）、電池電圧Ｖが更に単位量Ｎだけ変動するのに要する時間長さである。尚、本実施形態では、非通電期間Ｐ２の前の通電期間Ｐ１が放電期間であることを想定しているため、非通電期間Ｐ２中の電池電圧Ｖの変動は"増加"である。仮に通電期間Ｐ１が充電期間であったならば、非通電期間Ｐ２中の電池電圧Ｖの変動は"減少"である。
【００２１】
式（Ａ１）及び（Ａ２）より等式"ｔ2−ｔ1＝Ｔ×Ｒ"が成立する（図４も参照）。非通電期間Ｐ２において、電池電圧Ｖは安定開放電圧ＶS＿Ｐ２（図３参照）に向けて変動してゆくが、インピーダンス回路Ｚが容量成分を含んでいることに関連して、その変動速度は時間経過と共に徐々に減少してゆく。タイミングｔiの定義及び式（Ａ２）から明らかなように、電圧変動パラメータＲは、非通電期間Ｐ２中における電池電圧Ｖの変動速度の変化率（減少率）に応じた値を持つ。
【００２２】
電池状態推定装置３０では、"非通電期間Ｐ２において、電池電圧Ｖが単位量Ｎだけ変動するのに要する時間長さが、電池電圧Ｖが単位量Ｎだけ変動（ここでは増加）するごとにＲ倍増大する"という仮定（換言すれば命題）ＡＳＭをおく。仮定ＡＳＭは、"非通電期間Ｐ２において電池電圧Ｖの変動速度の変化率が不変である"という仮定とも言える。
仮定（命題）ＡＳＭが真であるならば、等式"ｔ3−ｔ2＝Ｔ×Ｒ2"、"ｔ4−ｔ3＝Ｔ×Ｒ3"、・・・及び"ｔn−ｔn―1＝Ｔ×Ｒn-1"が成立すると共に下記式（Ａ３）が成立する。式（Ａ３）から式（Ａ４）が導かれる。
【００２３】
【数１】
2014050073.tif 000003
【００２４】
ここで、"ｔ"は非通電期間Ｐ２中の任意のタイミングを表す。
"ｔ−ｔ0"は、基準タイミングｔ0からタイミングｔまでの経過時間を表す。
"ΔＶ"は、タイミングｔ0及びｔ間における電池電圧Ｖの変動量を表す。
"ＶEST（ｔ）"は、電池状態推定装置３０にて推定可能な、タイミングｔにおける電池電圧Ｖを表す。式（Ａ３）から式（Ａ４）を導く際、 関係式"ΔＶ＝ＶEST（ｔ）−Ｖ0" が利用される。
【００２５】
電池状態推定装置３０は、タイミングｔ２以降の電池電圧Ｖの挙動を式（Ａ４）にてモデル化し、タイミングｔより前の時点において、タイミングｔにおける電池電圧Ｖを、推定式（Ａ４）に基づき"ＶEST（ｔ）"として推定（予測）することができる。尚、以下では、この推定を行う現タイミング（例えばｔ2）から見た未来のタイミングｔを対象タイミングと呼び、"ＶEST（ｔ）"を推定開放電圧（予測開放電圧）とも呼ぶ。
【００２６】
以下、上述の構成を基本とする、蓄電池システム１（特に電池状態推定装置３０）の具体的な実施例を幾つか説明する。矛盾無き限り、以下に示す複数の実施例の内、任意の２以上の実施例を組み合わせることも可能である。
【００２７】
＜＜第１実施例＞＞
第１実施例を説明する。図５は、電池状態推定装置３０に内包された開放電圧／充電率推定装置５０の内部ブロック図である。第１実施例に係る推定装置５０は、符号５１〜５６によって参照される各部位を備える。
【００２８】
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ＴＭＰを取得する。但し、測定温度ＴＭＰの取得は割愛されうる。タイマ５２は、現在時刻を計測及び取得する、又は、任意の時刻からの経過時間を計測する。推定装置５０を含む電池状態推定装置３０内の各部位は、取得部５１の取得結果及びタイマ５２の取得／計測結果を自由に利用可能である。
【００２９】
タイミング設定部５３は、電池モジュール１１の通電の停止後の非通電期間中において、測定電圧値Ｖを用いて、基準タイミング、第１及び第２タイミングを設定する。非通電期間は、電池電圧Ｖが過渡的に変動する電圧変動期間を含み、電圧変動期間中に基準タイミング、第１及び第２タイミングが設定される。第１実施例でも、開放電圧の推定が行われるべき非通電期間として期間Ｐ２を想定し、タイミングｔ0が基準タイミングに設定されるものとする（後述の他の実施例においても同様）。
【００３０】
タイミング設定部５３は、例えば、電池モジュール１１の通電が停止してからの経過時間に基づき、基準タイミングｔ0を設定する。より具体的には例えば、期間Ｐ１及びＰ２間の境界タイミングｔC（放電が停止したタイミング）から所定時間が経過した時点を基準タイミングｔ0に設定する。
【００３１】
或いは例えば、タイミング設定部５３は、電池モジュール１１の通電の停止後における電池電圧Ｖの電圧変動量に基づき、基準タイミングｔ0を設定してもよい。より具体的には例えば、期間Ｐ１及びＰ２間の境界タイミングｔC（放電が停止したタイミング）の測定電圧値Ｖである電圧値Ｖ［ｔC］から見て、測定電圧値Ｖが所定電圧量だけ増加したタイミングを基準タイミングｔ0に設定する。または、タイミングｔC以降、単位時間当たりの電池電圧Ｖの変動量を監視対象量として監視し、監視対象量が減少してきて所定値以下となったタイミングを基準タイミングｔ0に設定しても良い。
【００３２】
タイミング設定部５３は、更に、基準タイミングｔ0から見て電池電圧Ｖが所定の第１電圧量だけ変動する第１タイミング及び基準タイミングから見て電池電圧Ｖが第１電圧量より大きな所定の第２電圧量だけ変動する第２タイミングを、順次取得される測定値Ｖを用いて、設定する。第１実施例において、第１電圧量は上述の単位量Ｎと等しく、且つ、第２電圧量は単位量Ｎの２倍であるとする（図４参照）。そうすると、第１及び第２タイミングは、夫々、図４のタイミングｔ1及びｔ2である。
【００３３】
パラメータ導出部５４は、タイミング設定部５３にて設定された基準及び第１タイミング間の時間差（ｔ1−ｔ0）並びに第１及び第２タイミング間の時間差（ｔ2−ｔ1）に基づき、上記式（Ａ２）に従って電圧変動パラメータＲを導出する。
【００３４】
開放電圧演算部５５は、第２タイミングｔ2以後であって且つ対象タイミングｔよりも前のタイミングにおいて、導出部５４にて導出された電圧変動パラメータＲを用い、上記式（Ａ４）に従って対象タイミングｔにおける開放電圧ＶEST（ｔ）を推定する。タイミング設定部５３は、基準タイミングｔ0での測定電圧値Ｖを基準電圧値Ｖ0として保持しており、演算部５５は、その保持された基準電圧値Ｖ0を式（Ａ４）に代入する。式（Ａ４）中の"Ｔ"の値は、タイミング設定部５３から演算部５５に供給される。また、演算部５５は、式（Ａ４）に代入される、基準タイミングｔ0から予測タイミングｔまでの経過時間（ｔ−ｔ0）を、タイマ５２を利用して認識できる。
【００３５】
対象タイミングｔは、タイミングｔ2以後の任意のタイミングである。タイミングｔC、ｔ0又はｔ2から所定時間（例えば１時間又は数時間）が経過したタイミングが対象タイミングｔであっても良い。電池モジュール１１の特性にもよるが、通電停止後、１時間程度経過すれば、電池電圧Ｖは概ね安定開放電圧ＶS＿Ｐ２に達するため、タイミングｔCから１時間後のタイミングを対象タイミングｔに設定すれば、実用的な推定開放電圧ＶEST（ｔ）が得られ、ＶEST（ｔ）は安定開放電圧ＶS＿Ｐ２の推定値として機能する。
【００３６】
上述の説明から理解されるように（式（Ａ４）の導出元の式（Ａ３）からも理解されるように）、式（Ａ４）を用いて開放電圧ＶEST（ｔ）を推定するということは、上記の仮定ＡＳＭが正しいとみなして（命題ＡＳＭが真であるとみなして）、電池モジュール１１の開放電圧を推定していることに等しい。
【００３７】
充電率推定部５６は、電池モジュール１１の開放電圧と電池モジュール１１の充電率との関係を示す所定の演算式又はテーブルデータを用いて、推定開放電圧ＶEST（ｔ）から電池モジュール１１の充電率を推定する。電池モジュール１１の充電率は、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の残容量の比であり、一般にＳＯＣ（State of Charge）と呼ばれる。
【００３８】
図６に、開放電圧の推定処理に関わる動作フローチャートを示す。まず、ステップＳ１１において、測定取得部５１による測定値Ｉ、Ｖ及びＴＭＰの周期的な取得（例えば、１ミリ秒を周期とする順次取得）が開始される。但し、測定値ＴＭＰの取得は割愛されうる。その後、タイミング設定部５３は、測定値Ｉを監視することで、今まで行われていた電池モジュール１１の通電（充電又は放電）が停止したか否かを判断し、通電の停止が確認されると、上述した方法に従って基準タイミングｔ0を設定すると共に、基準タイミングｔ0における測定電圧値を基準電圧値Ｖ0として保持する（ステップＳ１２及びＳ１３）。
更にその後、タイミング設定部５３は、順次取得される測定値Ｖを基準電圧値Ｖ0と比較することで、測定値Ｖが基準電圧値Ｖ0から第１電圧量（例えばＮ）だけ変動したタイミング及び測定値Ｖが基準電圧値Ｖ0から第２電圧量（例えば２×Ｎ）だけ変動したタイミングを、夫々、第１タイミング（ｔ1）及び第２タイミング（ｔ2）として抽出、設定する（ステップＳ１４）。設定された基準、第１、第２タイミングから電圧変動パラメータＲが導出され（ステップＳ１５）、当該パラメータＲを用いて開放電圧ＶEST（ｔ）が推定されると共に充電率が推定される（ステップＳ１６）。
【００３９】
本方法によれば、電池電圧Ｖの変動量を観測するだけで、開放電圧推定に必要なパラメータＲが求まるため、簡素な演算により、安定開放電圧（開放電圧の収束値）ＶS＿Ｐ２を正確に推定することが可能となる。
【００４０】
図７において、実線波形ＶREAL1及び破線波形ＶEST1は、或る条件下での非通電期間中Ｐ２における測定電圧Ｖ及び推定開放電圧ＶEST（ｔ）の実験波形を表している。両波形は良く一致し、良好な推定が成されていることが分かる。
【００４１】
＜＜第２実施例＞＞
但し、図７の波形ＶREAL1及びＶEST1は或る温度条件下（例えば電池温度ＴＭＰが２５℃の条件下）で得られるものであり、電池温度ＴＭＰによっては、図８に示す如く、推定開放電圧ＶEST（ｔ）と実際の電池電圧Ｖとの誤差が大きくなりうる。図８において、実線波形ＶREAL2及び破線波形ＶEST2は、低温度条件下（例えば電池温度ＴＭＰが０℃の条件下）での非通電期間中Ｐ２における測定電圧Ｖ及び推定開放電圧ＶEST（ｔ）の実験波形を表している。但し、波形ＶEST2は、後述のパラメータ補正を行わなかった場合における推定開放電圧ＶEST（ｔ）の波形である。第２実施例では、開放電圧の推定誤差を低減する構成を説明する。また、充電又は放電停止後の電池電圧Ｖの挙動は、電池温度ＴＭＰ以外の要因にも影響されるため、該挙動に影響を与える様々な要因に配慮した方が良い。
【００４２】
図９は、第２実施例に係る開放電圧／充電率推定装置５０Ａの内部ブロック図である。
図１の電池状態推定装置３０に推定装置５０Ａを設けておくことができる。図５の推定装置５０にパラメータ補正部５７を追加することで図９の推定装置５０Ａが形成される。パラメータ補正部５７を除き、推定装置５０Ａの構成及び動作は、第１実施例で述べた推定装置５０のそれらと同じである。
【００４３】
パラメータ補正部５７は、パラメータ導出部５４によって導出された電圧変動パラメータＲを、補正用指標に基づき補正する。補正後の電圧変動パラメータＲを記号"ＲC"にて表す。パラメータＲがパラメータＲCへと補正された場合、開放電圧演算部５５は、パラメータＲCを式（Ａ４）の"Ｒ"として用いた上で、上記式（Ａ４）に従って対象タイミングｔにおける開放電圧ＶEST（ｔ）を推定する。
【００４４】
補正用指標は、以下の第１〜第４指標の内、何れか１以上の指標を含む。補正部５７は、第１〜第４指標の内の、２つ、３つ又は４つの指標を用いて電圧変動パラメータＲの補正を行っても良い。
【００４５】
第１指標は、電池温度ＴＭＰである。第１指標としての電池温度ＴＭＰは、電池モジュール１１の通電の停止時点を基準とするタイミングでの測定温度ＴＭＰである。即ち例えば、第１指標としての電池温度ＴＭＰは、タイミングｔC、タイミングｔCより所定時間前のタイミング、又は、タイミングｔCより所定時間後のタイミングにおける測定温度ＴＭＰである。
【００４６】
第２指標は、通電期間Ｐ１中における電池モジュール１１の通電の電流レート（単位時間当たりの電流量）である。
【００４７】
第３指標は、通電期間Ｐ１中における電池モジュール１１の充電率の変化量ΔＳＯＣ［Ｐ１］である。図９の推定装置５０Ａ又は図１の電池状態推定装置３０は、通電期間Ｐ１中における測定電流値Ｉを積算し、その積算値と電池モジュール１１の満充電容量とから、第３指標としての充電率の変化量ΔＳＯＣ［Ｐ１］を求めることができる。
【００４８】
第４指標は、非通電期間Ｐ２における電池モジュール１１の充電率ＳＯＣ［Ｐ２］である。非通電期間Ｐ２における電池モジュール１１の充電率ＳＯＣ［Ｐ２］は、通電期間Ｐ１の終了時点（即ちタイミングｔC）における電池モジュール１１の充電率と等しい。図９の推定装置５０Ａ又は図１の電池状態推定装置３０は、非通電期間Ｐ０における電池モジュール１１の充電率ＳＯＣ［Ｐ０］を、第１実施例で述べた方法を用いて求めることができる（即ち、非通電期間Ｐ０中に推定した開放電圧から求めることができる）、或いは、非通電期間Ｐ０中に実測した開放電圧（測定電圧Ｖ）から求めることができ、充電率ＳＯＣ［Ｐ０］と上記変化量ΔＳＯＣ［Ｐ１］を用いて充電率ＳＯＣ［Ｐ２］を求めることができる。
【００４９】
非通電期間中における電池電圧Ｖの挙動を第１〜第４指標を様々に変化させながら実際に調査しておき、その調査結果を用い、補正用指標に応じてパラメータＲをパラメータＲCに変換する演算式又はテーブルデータを作成し、得られた演算式又はテーブルデータをパラメータ補正部５７に保持させておくと良い。
【００５０】
図１０は、第２実施例に係る、開放電圧の推定処理に関わる動作フローチャートである。パラメータＲの導出ステップＳ１５と開放電圧の推定ステップＳ１６との間に、パラメータの補正ステップＳ２０が挿入されている点を除き、図１０の動作フローチャートは図６のそれと同様である。導出されたパラメータＲがパラメータＲCへと補正され（ステップＳ２０）、パラメータＲCを用いて開放電圧ＶEST（ｔ）が推定されると共に充電率が推定される（ステップＳ１６）。
【００５１】
第２実施例では、充電又は放電停止後の電池電圧Ｖの挙動に影響を与える補正用指標を考慮して電圧変動パラメータを補正するので、開放電圧の推定精度の向上が図られる。
【００５２】
＜＜第３実施例＞＞
第３実施例を説明する。図１１は、第３実施例に係る開放電圧／充電率推定装置５０Ｂの内部ブロック図である。図１の電池状態推定装置３０に推定装置５０Ｂを設けておくことができる。図５の推定装置５０に測定値保持部５８を追加することで図１１の推定装置５０Ｂが形成される。測定値保持部５８の存在及びその存在に対応する後述の内容を除き、推定装置５０Ｂの構成及び動作は、第１実施例で述べた推定装置５０のそれらと同じである。
【００５３】
測定値保持部５８は、通電期間Ｐ１の終了後、測定値取得部５１にて順次取得される電池電圧Ｖの測定値を、所定時間ＴQ分だけ保持する。即ち、測定値保持部５８は、図１２の保持対象期間３２０中に取得された測定電圧値Ｖを、各測定時刻と対応付けて保持する（即ち、保持対象期間３２０中の測定電圧値Ｖの時系列データを保持する）。保持対象期間３２０は、タイミングｔCと、タイミングｔCから所定時間ＴQだけ経過したタイミングｔCQまでの期間である。測定値保持部５８は、所定時間ＴQを超える時間分の測定電圧値Ｖを保持していても構わない。
【００５４】
第３実施例に係るタイミング設定部５３は、基準タイミングｔ0を設定してから基準タイミングｔ0を基準として第１及び第２タイミングｔ1及びｔ2を設定するのではなく、まず、保持対象期間３２０の終了タイミングｔCQを第２タイミングｔ2として取り扱い（図１２参照）、その後、保持部５８に保持されている各測定電圧値Ｖに基づき、第２タイミングｔ2を基準として基準タイミングｔ0及び第１タイミングｔ1を設定する。
【００５５】
より具体的には例えば、第３実施例に係るタイミング設定部５３は、タイミングｔCQを第２タイミングｔ2として定めると共にタイミングｔCQとしての第２タイミングｔ2での測定電圧値Ｖを電圧値Ｖ2（図４参照）として取り扱う。その後例えば、設定部５３は、電圧値Ｖ2より単位量Ｎだけ低い測定電圧値Ｖ（即ちＶ1）及び電圧値Ｖ2より単位量Ｎの２倍だけ低い測定電圧値Ｖ（即ちＶ0）を保持部５８の保持内容から抽出すると共に、抽出した前者の測定電圧値Ｖ（即ちＶ1）に対応するタイミング及び抽出した後者の測定電圧値Ｖ（即ちＶ0）に対応するタイミングを、夫々、第１タイミングｔ1及び基準タイミングｔ0と定める。
【００５６】
タイミングｔ0、ｔ1、ｔ2の設定後の動作は、第１実施例で述べた通りである。図１１の推定装置５０Ｂに図９のパラメータ補正部５７を追加し、第２実施例で述べたパラメータＲの補正及び補正後のパラメータＲ（即ちＲC）に基づく開放電圧ＶEST（ｔ）の推定を行うようにしても良い。
【００５７】
上述の第１実施例では、基準電圧値Ｖ0の設定後、電圧値Ｖ2（＝Ｖ0＋２Ｎ）に相当する測定電圧値Ｖが実際に観測されるまで、タイミングｔ2が確定せず、開放電圧の推定を行うことができない。これに対し、第３実施例の方法によれば、通電停止後、所定時間ＴQを経過した時点がタイミングｔ2として設定されて当該時点において開放電圧の推定が確保される。システムによっては、通電が停止してから或る一定時間内に開放電圧の推定を確保したい（一定時間内に必ず開放電圧を知りたい）という要望もある。第３実施例は、このような要望に応える。
【００５８】
＜＜第４実施例＞＞
第４実施例を説明する。第４実施例では、第１〜第３実施例と組み合わせ可能なパラメータ更新方法を説明する。推定装置５０、５０Ａ又は５０Ｂ（図５、図９又は図１１）に第４実施例に係るパラメータ更新部６０（図１３参照）を搭載可能であり、以下、第４実施例では、更新部６０が搭載された推定装置５０、５０Ａ又は５０Ｂの動作を説明する。
【００５９】
第４実施例に係るタイミング設定部５３は、タイミングｔ0、ｔ1及びｔ2の設定に加えて、非通電期間Ｐ２中において、基準タイミングｔ0'を設定するとともに、基準タイミングｔ0'から見て電池電圧Ｖが上記第１電圧量（例えばＮ）だけ変動する第１タイミングｔ1'及び基準タイミングｔ0'から見て電池電圧Ｖが上記第２電圧量（例えば２Ｎ）だけ変動する第２タイミングｔ2'を、順次取得される測定値Ｖを用いて、設定する。基準タイミングｔ0'は、基準タイミングｔ0より後の任意のタイミングであり、タイミングｔ1又はｔ2と一致していても良いし、タイミングｔ2より後の所定タイミングであっても良い。
【００６０】
タイミングｔ0'、ｔ1'及びｔ2'は更新用タイミングとして機能し、更新用タイミングｔ0'、ｔ1'及びｔ2'が設定されると、パラメータ導出部５４は、下記式（Ｂ１）に従って更新用パラメータＲ'を求める（図１４参照）。"ｔi+1'−ｔi'"は、タイミングｔi'及びｔi+1'間の時間長さを表す。
Ｒ'＝（ｔ2'−ｔ1'）／（ｔ1'−ｔ0'）        …（Ｂ１）
【００６１】
パラメータ補正部５７が存在する場合、パラメータＲをパラメータＲCへ補正する方法と同様に、補正用指標に基づき更新用パラメータＲ'を更新用パラメータＲC'へと補正しても良い（図１４参照）。
【００６２】
更新用パラメータＲ'又はＲC'が求められると、パラメータ更新部６０は、下記式（Ｂ２）又は式（Ｂ３）に従ってパラメータＲUPDATEを求める。式（Ｂ２）及び（Ｂ３）における重み係数ｗは、１であっても良いし、"０＜ｗ＜１"を満たす範囲内の任意の所定値を有しても良い。
ＲUPDATE＝（１−ｗ）・Ｒ＋ｗ・Ｒ'                …（Ｂ２）
ＲUPDATE＝（１−ｗ）・ＲC＋ｗ・ＲC'              …（Ｂ３）
【００６３】
開放電圧演算部５５は、パラメータＲUPDATEの導出前は、パラメータＲ又はＲCに基づいて開放電圧ＶEST（ｔ）を推定するが、パラメータＲUPDATEの導出後は、パラメータＲUPDATEに基づいて開放電圧ＶEST（ｔ）を推定する。即ち、パラメータＲUPDATEの導出後、演算部５５は、パラメータＲUPDATEを式（Ａ４）の"Ｒ"として用いた上で、上記式（Ａ４）に従って対象タイミングｔにおける開放電圧ＶEST（ｔ）を推定する。このように、パラメータＲUPDATEの導出によって、開放電圧推定に用いる電圧変動パラメータが更新される（パラメータＲUPDATEは更新後のパラメータに相当する）。
【００６４】
通電停止後、電池電圧Ｖは電池モジュール１１内部の様々な要因の影響を受けながら徐々に安定開放電圧ＶS＿Ｐ２に収束してゆくが、電圧変動期間の初期における電池電圧Ｖの挙動よりも、電圧変動期間の中期又は末期における電池電圧Ｖの挙動の方が、安定開放電圧ＶS＿Ｐ２への収束の様子を良く表している。このため、第４実施例の如く電圧変動パラメータを更新することにより、開放電圧の推定精度を向上させることができる。電圧変動パラメータを１回だけ更新するときの動作を説明したが、上述と同様の方法に従って、タイミングｔ0'、ｔ1'及びｔ2'の組を複数組設定し、更新動作を複数回以上行っても良い。
【００６５】
＜＜第５実施例＞＞
第１〜第４実施例と組み合せて実施される第５実施例を説明する。上述の如く設定されたタイミングｔ0'、ｔ1'及びｔ2'は、電圧変動パラメータの更新に利用されるのではなく、以下のようにパラメータの設定に利用されても良い。図１５は、第５実施例で想定されるタイミングｔ0、ｔ1及びｔ2とタイミングｔ0'、ｔ1'及びｔ2'の具体例である。
図１５の例では、タイミングｔ0'、ｔ1'、ｔ2'における電池電圧Ｖは、夫々、Ｖ0'、（ Ｖ0'＋Ｎ）、 （Ｖ0'＋２Ｎ）である。
【００６６】
パラメータ導出部５４は、上記（Ａ２）及び（Ｂ１）に基づき電圧変動パラメータＲ及びＲ'を求めた後、式（Ｂ４）に従って電圧変動パラメータＲJを求める。式（Ｂ４）における重み係数ｗは、 "０＜ｗ＜１"を満たす範囲内の任意の所定値であるが、典型的には０．５でよい。パラメータ補正部５７が存在する場合、パラメータＲをパラメータＲCへ補正する方法と同様に、補正用指標に基づきパラメータＲJをパラメータＲJCへと補正しても良い。演算部５５は、パラメータＲJ又はＲJCを式（Ａ４）の"Ｒ"として用いた上で、上記式（Ａ４）に従って対象タイミングｔにおける開放電圧ＶEST（ｔ）を推定する。
ＲJ＝（１−ｗ）・Ｒ＋ｗ・Ｒ'                …（Ｂ４）
【００６７】
＜＜第６実施例＞＞
第１〜第４実施例と組み合せて実施される第６実施例を説明する。上述の第５実施例は、４点以上のタイミングで電圧変動パラメータを設定する一形態と言える。以下のように、４点以上のタイミングで電圧変動パラメータを設定しても良い。タイミング設定部５３は、上述の如くタイミングｔ0、ｔ1及びｔ2を設定すると共に、更に、基準タイミングｔ0から見て電池電圧Ｖが所定の第３電圧量だけ変動する第３タイミングを、順次取得される測定値Ｖを用いて、設定する。第３電圧量は、上述の第１及び第２電圧量よりも多い。ここでは、第１、第２電圧量は夫々単位量Ｎの１倍、２倍であって、第３電圧量は単位量の３倍であるとする。そうすると、第３タイミングは、図４のタイミングｔ3と一致する。
【００６８】
第６実施例に係るパラメータ導出部５４は、ｔ0〜ｔ3を実測値として用いて、下記式（Ｃ１）〜（Ｃ３）を精度良く満たすパラメータＲの値を、最小二乗法などを用いて導出する。パラメータＲの導出後の動作は、上述の各実施例で述べた通りである。
ｔ1−ｔ0＝Ｔ                              …（Ｃ１）
ｔ2−ｔ1＝Ｔ×Ｒ                          …（Ｃ２）
ｔ3−ｔ2＝Ｔ×Ｒ2                          …（Ｃ３）
【００６９】
ここでは４点のタイミングｔ0〜ｔ3を用いてパラメータＲを決定しているが、５点以上のタイミング（例えばｔ0〜ｔ4）を用いてパラメータＲを決定しても良い。パラメータＲの導出用のタイミング数を増大させることで、パラメータＲがより適正化され、開放電圧の推定精度の向上が図られる。
【００７０】
＜＜第７実施例＞＞
第７実施例では、第１〜第６実施例の何れかに適用可能な幾つかの技術を説明する。
【００７１】
上述の説明では、基準タイミングｔ0から第ｉタイミングｔiまでの電池電圧Ｖの変動量が単位量Ｎのｉ倍であること（換言すれば、タイミングｔi及びｔi+1間における電池電圧Ｖの変動量が常に単位量Ｎであること）を主として想定しているが、タイミングｔi及びｔi+1間における電池電圧Ｖの変動量は、整数ｉに依存する対数関数又は指数関数で表現されていても良い。例えば、タイミングｔ0及びｔ1間における電池電圧Ｖの変動量が単位量Ｎであるとき、タイミングｔ1及びｔ2間における電池電圧Ｖの変動量は"ｌｏｇＮ"や"Ｎm"であっても良い（ｍは所定値）。この場合においても、パラメータ導出部５４及び開放電圧演算部５５は、上記仮定ＡＳＭが正しい（命題ＡＳＭが真である）とみなして、パラメータＲの導出及び開放電圧ＶEST（ｔ）の導出を行えば良い（開放電圧ＶEST（ｔ）の推定式は上記式（Ａ４）から変更されうる）。
【００７２】
電圧変動パラメータが時間に依存せず変化しない場合、上記式（Ａ４）に従う推定開放電圧ＶEST（ｔ）は時間の経過と共に変動し続ける。その場合であっても、対象タイミングｔを適切に設定すれば（例えば、第１実施例で述べたようにタイミングｔCから１時間後のタイミングを対象タイミングｔに設定すれば）、推定開放電圧ＶEST（ｔ）は安定開放電圧ＶS＿Ｐ２を精度良く表す。しかしながら、推定開放電圧ＶEST（ｔ）を安定開放電圧ＶS＿Ｐ２に収束させるべく、電圧変動パラメータ（Ｒ、ＲC、ＲUPDATE、ＲJ又はＲJC）を時間の関数（指数関数等）にしても良い。即ち例えば、電圧変動パラメータの導出後、図１６に示す如く、電圧変動パラメータの値を時間経過に伴って増大させても良い。
【００７３】
開放電圧の推定式として例示した上記式（Ａ４）では、対数関数を用いて推定式を形成しているが、開放電圧の推定式の形態は任意であり、対数関数以外の関数（例えば指数関数）を用いて開放電圧の推定式を形成しても良い。
【００７４】
＜＜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３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。
【００７５】
［注釈１］
上述の実施形態では、放電停止後の非通電期間Ｐ２中における開放電圧の推定動作を説明しているが、充電停止後の非通電期間中においても同様の開放電圧推定が可能である。
【００７６】
［注釈２］
電池制御部１５、電池状態推定装置３０又は推定装置５０、５０Ａ若しくは５０Ｂ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うる。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。
【００７７】
［注釈３］
パラメータ導出部５４及び開放電圧演算部５５によって、又は、パラメータ導出部５４、パラメータ補正部５７及び開放電圧演算部５５によって、開放電圧推定部が形成されていると考えても良く（図５、図９、図１１参照）、開放電圧推定部は、パラメータ更新部６０を更に含んでいると考えて良い（図１３参照）。推定装置５０、５０Ａ又は５０Ｂから充電率推定部５６を除外した装置は、開放電圧推定装置として機能する。推定装置５０、５０Ａ又は５０Ｂから充電率推定部５６を削除することも可能である。
【符号の説明】
【００７８】
１  蓄電池システム
１１  電池モジュール
３０  電池状態推定装置
５０、５０Ａ、５０Ｂ  推定装置
５１  測定値取得部
５３  タイミング設定部
５４  パラメータ導出部
５５  開放電圧演算部
５６  充電率推定部
５７  パラメータ補正部
５８  測定値保持部
６０  パラメータ更新部
【図１】
2014050073.tif 000004
【図２】
2014050073.tif 000005
【図３】
2014050073.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014050073.tif 000010
【図８】
2014050073.tif 000011
【図９】
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【図１０】
2014050073.tif 000013
【図１１】
2014050073.tif 000014
【図１２】
2014050073.tif 000015
【図１３】
2014050073.tif 000016
【図１４】
2014050073.tif 000017
【図１５】
2014050073.tif 000018
【図１６】
2014050073.tif 000019
【国際調査報告】
2014050073.tif 000020
2014050073.tif 000021