(57)【要約】【課題】充電率の推定精度をより向上できる充電率推定方法を提供する。【解決手段】電池の充電率推定方法であって、前記電池は、その充電率に対する開放電圧値が、充電継続後と放電継続後とで一定以上異なる有意なヒステリシスが一部の充電率範囲で生じており、前記有意なヒステリシスが生じる充電率範囲であるヒス領域と前記有意なヒステリシスが生じない充電率範囲であるノンヒス領域とを有しており、前記電池の検出電流値を積算した電流積算値を参照して推定された充電率である電流由来充電率と、前記電池の検出電圧値を参照して推定された充電率である電圧由来充電率と、に基づいて、制御に用いる制御充電率を推定する充電率推定ステップと、前記電池の充電率が前記ノンヒス領域内にあるときに推定された前記電圧由来充電率に基づいて、前記電流由来充電率を補正する補正ステップと、を備える。【選択図】図８
2018185260.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されるとともに充放電が可能な電池の充電率推定方法であって、
前記電池は、その充電率に対する開放電圧値が、充電継続後と放電継続後とで一定以上異なる有意なヒステリシスが一部の充電率範囲で生じており、前記有意なヒステリシスが生じる充電率範囲であるヒス領域と前記有意なヒステリシスが生じない充電率範囲であるノンヒス領域とを有しており、
前記電池の検出電流値を積算した電流積算値を参照して推定された充電率である電流由来充電率と、前記電池の検出電圧値を参照して推定された充電率である電圧由来充電率と、に基づいて、制御に用いる制御充電率を推定する充電率推定ステップと、
前記電池の充電率が前記ノンヒス領域内にあるときに推定された前記電圧由来充電率に基づいて、前記電流由来充電率を補正する補正ステップと、
を備えることを特徴とする充電率推定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の充電率推定方法であって、
さらに、
前記補正ステップの実行の要否を判断する判断ステップと、
前記補正ステップの実行が必要と判断された場合に、前記電池の充放電を制御して、前記電池の充電率を前記ノンヒス領域に、強制的に移行させる移行ステップと、
を備えることを特徴とする充電率推定方法。
【請求項３】
請求項２に記載の充電率推定方法であって、
前記判断ステップでは、前回の補正ステップを実行してからの経過時間、および、前回の補正ステップを実行してからの積算電流値の少なくとも一方に基づいて、前記補正ステップの実行の要否を判断する、ことを特徴とする充電率推定方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の充電率推定方法であって、
前記電池は、動力源としてエンジンと回転電機とを搭載したハイブリッド自動車に搭載されている、ことを特徴とする充電率推定方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の充電率推定方法であって、
前記充電率推定ステップは、電流由来充電率と、電圧由来充電率と、を重み付け加算した値を前記制御充電率として算出しており、
前記充電率が前記ヒス領域内にあるとき、前記電流由来充電率の加算比率は、前記電圧由来充電率の加算比率より大きい、
ことを特徴とする充電率推定方法。
【請求項６】
請求項５に記載の充電率推定方法であって、
前記電圧由来充電率の加算比率は、前記充電率が前記ヒス領域内にあるときよりも前記ノンヒス領域内にあるときのほうが大きい、ことを特徴とする充電率推定方法。
【請求項７】
車両に搭載されるとともに充放電が可能な電池と、
前記電池の電圧値を検出電圧値として検出する電圧検出器と、
前記電池に流れる電流値を検出電流値として検出する電流検出器と、
前記電池の充放電を制御するとともに、現在の充電率を推定する制御装置と、
を備え、
前記電池は、その充電率に対する開放電圧値が、充電継続後と放電継続後とで一定以上異なる有意なヒステリシスが一部の充電率範囲で生じており、前記有意なヒステリシスが生じる充電率範囲であるヒス領域と前記有意なヒステリシスが生じない充電率範囲であるノンヒス領域とを有しており、
前記制御装置は、
前記検出電流値を積算した電流積算値を参照して現在の充電率を電流由来充電率として推定する電流由来充電率推定部と、
前記検出電圧値を参照して現在の充電率を電圧由来充電率として推定する電圧由来充電率推定部と、
前記電池の充電率が前記ノンヒス領域内にあるときに検出された前記検出電圧値を参照して推定された電圧由来充電率に基づいて、電流由来充電率を補正する、
ことを特徴とする車載の電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、車両に搭載されるとともに充放電可能な電池の充電率推定方法、および、充電率推定機能を有した電池システムを開示する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機を、駆動源の一つとして搭載した電動車両が広く知られている。かかる電動車両には、充放電可能な二次電池を有した電池システムが搭載される。二次電池は、回転電機を電動機として駆動する際に、当該回転電機に電力を供給したり、回転電機を発電機として駆動した際に発電された電力を蓄電したりする。電池システムは、二次電池の充電率、いわゆる、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）が規定の上限値（１００％よりも十分に低い）を超えず、また、規定の下限値（０％よりも十分に高い）を下回らないように、二次電池の充放電を制御する。こうした制御を行うために、電池システムにおいては、二次電池の充電率が正確に推定されることが望まれる。
【０００３】
一般に、二次電池の充電率は、当該二次電池の電圧値または電流積算値を参照して推定される。電圧値を参照して推定する方法としては、ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を利用する方法や、電池モデルを利用する方法等が知られている。ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線は、充電率に対する二次電池の開放電圧値を示す曲線である。電池システムは、例えば、二次電池の開放電圧値が取得できれば、この開放電圧値をＳＯＣ−ＯＣＶ曲線に照らし合わせることで、現在の充電率を推定する（例えば特許文献１等）。また、電池モデルを用いて、随時、二次電池の状態を推定し、その推定結果から充電率を推定する方法も提案されている（例えば特許文献２）。この場合、電池モデルの境界条件を、検出電圧値等を用いて、随時更新している。以下では、こうした電圧値を参照する方法で推定された充電率を「電圧由来充電率」と呼ぶ。また、電流積算値を参照して充電率を推定する方法としては、例えば、電流積算値と二次電池の満充電容量との比較に基づいて、充電率の変化量、さらには、現在の充電率を推定する方法がある。以下では、電流積算値を参照する方法で推定された充電率を「電流由来充電率」と呼ぶ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−０５９２０６号公報
【特許文献２】特開２００８−２４３３７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、二次電池の中には、一部の充電率範囲で、充電率に対する開放電圧値の値が、充電継続後と放電継続後とで、一定以上異なる有意なヒステリシスを生じるものがある。例えば、負極活物質が、シリコン系材料とグラファイトを含んだリチウムイオン二次電池の場合、低ＳＯＣ領域においては、ＳＯＣが同じであっても、充電継続後の開放電圧値と、放電継続後の開放電圧値とに、差が生じることが知られている。
【０００６】
二次電池の充電率が、このヒステリシスの発生領域内にある場合、電圧値と充電率との対応関係が一意に定まらないため、当該電圧値を参照して推定される電圧由来充電率の精度の低下が懸念される。一方、電流積算値を参照して推定される電流由来充電率は、ヒステリシスの影響を受けにくい。ただし、電流積算値、ひいては、電流由来充電率は、電流積算期間が長くなるにつれ、電流センサ由来の積算誤差が大きくなるという問題がある。
【０００７】
つまり、電圧由来充電率のヒステリシスの影響を受けて推定精度が低下し、電流由来充電率は、電流センサ由来の積算誤差の影響を受けて推定精度が低下するという問題があった。そこで、本明細書では、充電率の推定精度をより向上できる充電率推定方法および電池システムを開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本明細書で開示する充電率推定方法は、車両に搭載されるとともに充放電が可能な電池の充電率推定方法であって、前記電池は、その充電率に対する開放電圧値が、充電継続後と放電継続後とで一定以上異なる有意なヒステリシスが一部の充電率範囲で生じており、前記有意なヒステリシスが生じる充電率範囲であるヒス領域と前記有意なヒステリシスが生じない充電率範囲であるノンヒス領域とを有しており、前記電池の検出電流値を積算した電流積算値を参照して推定された充電率である電流由来充電率と、前記電池の検出電圧値を参照して推定された充電率である電圧由来充電率と、に基づいて、制御に用いる制御充電率を推定する充電率推定ステップと、前記電池の充電率が前記ノンヒス領域内にあるときに推定された前記電圧由来充電率に基づいて、前記電流由来充電率を補正する補正ステップと、を備えることを特徴とする。
【０００９】
電圧由来充電率は、ヒス領域内では信頼性が低いが、ノンヒス領域内では、信頼性が高い。この信頼性が高い、ノンヒス領域内にあるときに推定された電圧由来充電率に基づいて、電流由来充電率を補正することで、電流由来充電率の推定精度をより向上できる。そして、これにより、充電率の推定精度をより向上できる。
【００１０】
充電率推定方法は、さらに、前記補正ステップの実行の要否を判断する判断ステップと、前記補正ステップの実行が必要と判断された場合に、前記電池の充放電を制御して、前記電池の充電率を前記ノンヒス領域に、強制的に移行させる移行ステップと、を備えてもよい。
【００１１】
かかる構成とすることで、電流由来充電率の補正のタイミングをより確実に得ることができる。
【００１２】
また、前記判断ステップでは、前回の補正ステップを実行してからの経過時間、および、前回の補正ステップを実行してからの積算電流値の少なくとも一方に基づいて、前記補正ステップの実行の要否を判断してもよい。
【００１３】
かかる構成とすることで、電流由来充電率の誤差が過大になる前に補正を実行できるため、充電率の推定精度より向上できる。
【００１４】
また、前記電池は、動力源としてエンジンと回転電機とを搭載したハイブリッド自動車に搭載されていてもよい。また、エンジンの替わりに、燃料電池が搭載されていてもよい。
【００１５】
ハイブリッド自動車の場合、エンジンにより車両走行用や充電用の動力を得ることができるため、車両走行中であっても、電池の充電率の移行が容易に行える。結果として、電流由来充電率の補正のタイミングをより確実に得ることができる。
【００１６】
また、前記充電率推定ステップは、電流由来充電率と、電圧由来充電率と、を重み付け加算した値を前記制御充電率として算出しており、前記充電率が前記ヒス領域内にあるとき、前記電流由来充電率の加算比率は、前記電圧由来充電率の加算比率より大きくてもよい。
【００１７】
この場合、電圧由来充電率の信頼性が低いヒス領域では、電流由来充電率の加算比率が大きくなるため、ヒス領域における充電率の信頼性をより向上できる。
【００１８】
また、前記電圧由来充電率の加算比率は、前記充電率が前記ヒス領域内にあるときよりも前記ノンヒス領域内にあるときのほうが大きくしてもよい。
【００１９】
この場合、電圧由来充電率の信頼性が高いノンヒス領域では、電圧由来充電率の加算比率が大きくなるため、ノンヒス領域における充電率の信頼性をより向上できる。
【００２０】
本発明で開示する電池システムは、車両に搭載されるとともに充放電が可能な電池と、前記電池の電圧値を検出電圧値として検出する電圧検出器と、前記電池に流れる電流値を検出電流値として検出する電流検出器と、前記電池の充放電を制御するとともに、現在の充電率を推定する制御装置と、を備え、前記電池は、その充電率に対する開放電圧値が、充電継続後と放電継続後とで一定以上異なる有意なヒステリシスが一部の充電率範囲で生じており、前記有意なヒステリシスが生じる充電率範囲であるヒス領域と前記有意なヒステリシスが生じない充電率範囲であるノンヒス領域とを有しており、前記制御装置は、前記検出電流値を積算した電流積算値を参照して現在の充電率を電流由来充電率として推定する電流由来充電率推定部と、前記検出電圧値を参照して現在の充電率を電圧由来充電率として推定する電圧由来充電率推定部と、前記電池の充電率が前記ノンヒス領域内にあるときに検出された前記検出電圧値を参照して推定された電圧由来充電率に基づいて、電流由来充電率を補正する、ことを特徴とする。
【００２１】
電圧由来充電率は、ヒス領域内では信頼性が低いが、ノンヒス領域内では、信頼性が高い。この信頼性が高い、ノンヒス領域内にあるときに推定された電圧由来充電率に基づいて、電流由来充電率を補正することで、電流由来充電率の推定精度をより向上できる。そして、これにより、充電率の推定精度をより向上できる。
【発明の効果】
【００２２】
本明細書で開示する技術では、信頼性が高い、ノンヒス領域内にあるときに推定された電圧由来充電率に基づいて、電流由来充電率を補正しているため、電流由来充電率の推定精度をより向上できる。そして、これにより、充電率の推定精度をより向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】電池システムが搭載された電動車両の構成を示す図である。
【図２】制御装置の機能ブロック図である。
【図３】ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線の一例を示す図である。
【図４】電池モデル式に用いるパラメータを説明する表である。
【図５】Ｃｖ推定部の構成の一例を示す図である。
【図６】加算比率マップの一例を示す図である。
【図７】ハイブリッド自動車における動作例を示す図である。
【図８】電流由来充電率の補正の流れを示すフローチャートである。
【図９】電流由来充電率の補正動作の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、電池システム１０の構成について図面を参照して説明する。図１は、電池システム１０が搭載された電動車両１００の概略構成を示す図である。この電動車両１００は、動力源として、二つの回転電機ＭＧ１，ＭＧ２と一つのエンジン１０４とを備えたハイブリッド自動車である。
【００２５】
エンジン１０４は、遊星歯車等からなる動力分割機構１０６に接続されている。遊星歯車は、エンジン１０４の動力を、駆動輪１０８と第一回転電機ＭＧ１とに分割して伝達する。二つの回転電機ＭＧ１，ＭＧ２は、いずれも、電動機として機能するとともに発電機としても機能する。第二回転電機ＭＧ２の出力軸は、駆動輪１０８に連結されている。第二回転電機ＭＧ２は、主に、電動機として機能するもので、車両走行時には、駆動輪１０８に駆動トルクを供給する。また、第二回転電機ＭＧ２は、車両制動時には、制動力により発電する発電機としても機能する。第一回転電機ＭＧ１は、主に、発電機として機能するもので、動力分割機構１０６に連結されており、エンジン１０４の余剰動力を受けて、発電する。また、第一回転電機ＭＧ１は、エンジン１０４を始動させるスタータモータとしても機能する。
【００２６】
インバータ１０２は、直流電力を交流電力に、また、交流電流を直流電力に変換する。具体的には、インバータ１０２は、後述する電池１２から供給された直流電力を交流電力に変換して、電動機として駆動する第一、第二回転電機ＭＧ１，ＭＧ２に出力する。また、インバータ１０２は、発電機として駆動する第一、第二回転電機ＭＧ１，ＭＧ２で発電された交流電力を直流電力に変換して電池１２に供給する。なお、インバータ１０２と電池１２との間には、電力を、昇圧または降圧させる変圧器が設けられてもよい。こうしたインバータ１０２や、回転電機ＭＧ１，ＭＧ２、エンジン１０４等の駆動は、制御装置１４により制御される。
【００２７】
電池システム１０は、充放電可能な電池１２を備えている。電池１２は、回転電機ＭＧ１，ＭＧ２を駆動するための電力を供給するとともに、回転電機ＭＧ１，ＭＧ２で発電された電力を蓄電する二次電池である。この電池１２は、直列または並列に接続した複数の単電池を有している。電池１２の種類としては、種々考えられるが、本例では、シリコン系材料とグラファイトを含んだ複合体を負極活物資として用いたリチウムイオン二次電池を用いている。シリコン系材料とグラファイトを含んだ複合体を負極活物質として用いた場合、電池１２は、充電率Ｃに対する開放電圧値Ｖｏの変化特性が、一部の充電率範囲でヒステリシスを持つが、これについては、後述する。なお、充電率Ｃとは、電池１２の満充電容量ＦＣＣに対する現在の充電容量に１００％を乗じた値（％）であり、一般的には、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）と呼ばれる値である。
【００２８】
電池システム１０には、この電池１２の状態を特定するために、電流センサ２０、電圧センサ２２、温度センサ２４等が設けられている。電流センサ２０は、電池１２に入出力する電流値を検出する。検出された電流値は、検出電流値Ｉｂとして制御装置１４に入力される。なお、電流センサ２０は、放電電流を正値、充電電流を負値として検出する。電圧センサ２２は、電池１２の端子間電圧値を検出する。検出された電圧値は、検出電圧値Ｖｂとして、制御装置１４に入力される。なお、電池１２は、通常、複数のセルを直列または並列に接続した組電池である。そのため、電圧センサ２２は、個々のセルごとに設けられてもよいし、複数のセルで構成されるブロックごとに設けられてもよいし、組電池全体で、一つのだけ設けられてもよい。温度センサ２４は、電池１２の温度を検出する。検出された温度は、電池温度Ｔｂとして、制御装置１４に入力される。なお、温度センサ２４は、一つでもよいし、複数でもよい。電圧センサ２２や温度センサ２４が複数設けられている場合には、当該複数の電圧センサ２２または温度センサ２４の検出値の統計値、例えば、平均値や最高値、最低値等を、検出電圧値Ｖｂまたは電池温度Ｔｂとして扱えばよい。
【００２９】
電池システム１０は、さらに、電池１２を、外部充電するための充電器１６およびコネクタ１８も有している。外部充電とは、ハイブリッド車両１００の外部に設けられた外部電源（例えば、商用電源）からの電力により、電池１２を充電することである。コネクタ１８は、この外部電源のコネクタ（いわゆる充電プラグ）に接続することができる。充電器１６は、コネクタ１８を介して供給される外部電力（交流電力）を、直流電力に変換して、電池１２に供給する。
【００３０】
制御装置１４は、回転電機ＭＧ１，ＭＧ２やエンジン１０４等の駆動源の駆動を制御するとともに、電池１２の充放電を制御する。この制御装置１４は、センサインターフェース２６、メモリ２８、ＣＰＵ３０等を備えている。センサインターフェース２６には、各種センサ２０，２２，２４が接続されている。センサインターフェース２６は、各種センサ２０，２２，２４に制御信号を出力するとともに、各種センサ２０，２２，２４から入力されたデータをＣＰＵ３０で取り扱える信号形態に変換する。メモリ２８は、各種制御パラメータや各種プログラムを記憶する。ＣＰＵ３０は、各種情報処理や、演算を行う。このセンサインターフェース２６とＣＰＵ３０とメモリ２８との間は、相互にデータバスによって接続されている。なお、図１では、制御装置１４を一つのブロックで図示しているが、制御装置１４は、複数の装置（複数のＣＰＵ３０、複数のメモリ２８等）で構成されてもよい。また、制御装置１４の一部の機能は、車両の外部に設けられ、車両内に設けられた制御装置と無線で通信できる外部装置で実現されてもよい。
【００３１】
制御装置１４は、電池１２の充電率Ｃが、所定の目標範囲に収まるように、電池１２の充放電を制御する。こうした制御を可能にするために、制御装置１４は、電池１２の充電率Ｃを定期的に推定し、監視している。
【００３２】
この充電率Ｃの推定について図２を参照して説明する。図２は、制御装置１４の機能ブロック図である。なお、図２では、充電率推定に関与する機能のみを図示しているが、実際には、図示していない種々の機能を有する。
【００３３】
制御装置１４は、Ｃｉ推定部３２と、Ｃｖ推定部３４と、Ｃｅ算出部３６と、を備えている。Ｃｉ推定部３２は、電流由来充電率Ｃｉを推定する。電流由来充電率Ｃｉとは、検出電流値Ｉｂ、より具体的には、検出電流値Ｉｂを積算した電流積算値ΔＡｈを参照して推定された充電率である。この電流由来充電率Ｃｉは、積算開始時刻の充電率である開始時充電率Ｃ＿０に、充電率の変動量ΔＣを加算することで推定される。すなわち、Ｃｉ推定部３２は、Ｃｉ＝Ｃ＿０＋ΔＣの演算を行う。
【００３４】
また、充電率の変動量ΔＣは、電流積算値ΔＡｈの満充電容量ＦＣＣに対する比率で表すことができ、ΔＣ＝（ΔＡｈ／ＦＣＣ）×１００となる。また、電流積算値ΔＡｈは、検出電流値Ｉｂのサンプリング周期をΔｔとした場合、ΔＡｈ＝Σ（Ｉｂ×Δｔ）／３６００である。なお、電池１２の満充電容量ＦＣＣは、メモリ２８に記録されている。制御装置１４は、電池１２の経年劣化を推定し、経年劣化に応じて、この満充電容量ＦＣＣの変化を補正する補正機能を有していてもよい。
【００３５】
Ｃｖ推定部３４は、電圧由来充電率Ｃｖを推定する。電圧由来充電率Ｃｖとは、検出電圧値Ｖｂを参照して推定された充電率である。この電圧由来充電率Ｃｖの推定方法としては、いくつかのバリエーションが考えられる。
【００３６】
例えば、電圧由来充電率Ｃｖは、開放電圧値Ｖｏを、ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線に照らしあわせて推定されてもよい。ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線は、充電率Ｃに対する開放電圧値Ｖｏの変化特性を示す曲線である。図３は、ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線の一例を示す図である。図３において、横軸は、電池１２の充電率Ｃ（ＳＯＣ）を、縦軸は、電池１２の開放電圧値Ｖｏ（ＯＣＶ）を示している。こうしたＳＯＣ−ＯＣＶ曲線は、メモリ２８に記憶されている。なお、満充電容量ＦＣＣと同様に、このＳＯＣ−ＯＣＶ曲線も、電池１２の経年劣化に応じて、補正されてもよい。
【００３７】
電圧由来充電率Ｃｖは、検出電圧値Ｖｂから開放電圧値Ｖｏを取得し、さらに、この開放電圧値Ｖｏを、メモリ２８に記憶されているＳＯＣ−ＯＣＶ曲線に照らし合わせる。そして、電圧由来充電率Ｃｖは、照らし合わせにより得られた充電率Ｃを、電圧由来充電率Ｃｖとして取得する。例えば、図３の例では、開放電圧値Ｖｏ＝Ｖ１の場合、電圧由来充電率Ｃｖ＝Ｃ１となる。
【００３８】
なお、開放電圧値Ｖｏは、電池１２に分極が生じていない状態（緩和状態）での電池１２の端子間電圧である。各種演算で用いられる開放電圧値Ｖｏは、実測値でもよいし、推定値でもよい。したがって、一定期間、電池１２の充放電を停止し、分極が解消したときに、電圧センサ２２で検出された検出電圧値Ｖｂを、開放電圧値Ｖｏとして取り扱ってもよい。また、分極が生じているときでも、電池１２に流れる電流が微小であり、分極成分を精度よく推定できるのであれば、電圧センサ２２で検出された検出電圧値Ｖｂから、分極の影響分を補正した値を、開放電圧値Ｖｏとして取り扱ってもよい。電池１２に流れる電流が微小の状態としては、例えば、エンジン１０４の動力のみで走行しており、回転電機ＭＧ１，ＭＧ２をほぼ停止させている状態や、信号待ち等により車両自体が停車している状態等が挙げられる。
【００３９】
なお、検出電圧値Ｖｂから分極の影響分を補正して開放電圧値Ｖｏを取得する方法としては、種々、提案されているが、例えば、電池１２の内部状態を模式的に表したモデル式に基づいて、開放電圧値Ｖｏを推定してもよい。また、かかる電池モデルを用いて（ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を参照することなく）、電圧由来充電率Ｃｖを推定してもよい。電池モデル式としては、従来から種々の形態が知られているが、例えば、特開２００８−２４３３７３号公報に開示されている電池モデルを用いることができる。この電池モデルは、バトラ・ボルマーの式に基づいて構成されており、負極および正極の活物質内のリチウム濃度分布を規定する活物質拡散モデル式と、電池１２の電圧と電流との関係を示す電圧電流モデル関係式と、を含む。式（１）は、電圧電流モデル関係式を、式（２）は、活物質拡散モデル式の一例を示している。また、式（３）、式（４）は、活物質拡散モデル式の境界条件を示している。
【数１】
2018185260.tif 000003
【００４０】
上記のモデル式中の変数および定数について、添字ｅは電解液中の値であることを示し、ｓは活物質中の値であることを示す。また、添字ｊは正極および負極を区別するものであり、ｊ＝１は、正極における値を示し、ｊ＝２は、負極における値を示すものとする。また、正極および負極での変数あるいは定数を包括的に表記する場合には、添字ｊを省略して表記することとする。また、変数あるいは定数に付された記号♯は、平均値を表わす。
【００４１】
また、モデル式中、ｔは、時間を、Ｔは、電池温度を、θは、局所充電率を、Ｄｓは、拡散係数を示している。拡散係数Ｄｓは、電池温度Ｔに依存する値であり、メモリ２８には、この電池温度Ｔに対する拡散係数Ｄｓのマップを記憶しておく。その他のパラメータは、図４に示す通りである。
【００４２】
図５は、電池モデル式を用いるＣｖ推定部３４の構成の一例を示すブロック図である。Ｃｖ推定部は、拡散推定部５０と、開放電圧推定部５２と、電流推定部５４と、電池パラメータ値設定部５６と、境界条件設定部５８と、平均濃度算出部６０と、推定部６２と、を含む。
【００４３】
拡散推定部５０は、活物質拡散モデル式（２）と、境界条件設定部５８によって式（３）および式（４）に従って設定された境界条件と、に基づいて、活物質内部でのリチウム濃度分布を、たとえば差分形式により逐次演算する。拡散推定部５０によって推定されたリチウム濃度分布に基づき、最外周の領域におけるリチウム濃度を物質界面でのリチウム濃度ｃｓｅｊとして、局所充電率θが設定される。
【００４４】
開放電圧推定部５２は、正極および負極それぞれの開放電圧、あるいは正極および負極を合成した開放電圧を求める。図５中では、これらを包括的に開放電圧Ｕ（θ）と表記する。
【００４５】
電池パラメータ値設定部５６は、温度センサ２４で検出された電池温度Ｔｂ、および、拡散推定部５０による推定に基づく現在の局所充電率θに応じて、使用する電池モデル式中の電池パラメータを設定する。
【００４６】
電流推定部５４は、上述の式（１）のＵ（θ）、電池電圧Ｖ（ｔ）それぞれに、開放電圧推定部５２によって推定された開放電圧、電圧センサ２２で検出された検出電圧値Ｖｂを代入して、電池電流密度Ｉ（ｔ）を算出する。
【００４７】
次に、境界条件設定部５８は、演算された電流密度Ｉ（ｔ）を反応電流密度（リチウム生成量）ｊｊＬｉに換算したうえで、得られた反応電流密度（リチウム生成量）ｊｊＬｉを、式式（４）に代入して、物質拡散モデル式（２）の境界条件を更新する。
【００４８】
したがって、この場合、Ｃｖ推定部３４は、電圧センサ２２で検出された検出電圧値Ｖｂおよび温度センサ２４で検出された電池温度Ｔｂを入力として、活物質中の反応物質（リチウム）の拡散モデル式（２）と、電気化学反応モデル式に従う簡易化された電圧−電流関係モデル式（１）とに基づいて、活物質中での反応物質（リチウム）の濃度分布を推定し、この濃度分布に基づいて二次電池の内部状態を高精度に推定することができる。
【００４９】
平均濃度算出部６０は、下記式（５）により、拡散推定部５０によって推定された、正極活物質モデル内のリチウム平均濃度ｃｓａｖｅ（ｔ）を求める。さらに、推定部６２は、下記式（６）に従って、電池１２全体の充電率の推定値ＳＯＣ＃を電圧由来充電率Ｃｖとして生成する。なお、式（６）において、ＣＯは、完全に放電した場合（Ｃ＝０％）におけるリチウム平均濃度であり、Ｃｆは、満充電時（Ｃ＝１００％）におけるリチウム平均濃度である。これらＣＯ，Ｃｆの値は、予め、メモリ２８に記憶されている。
【数２】
2018185260.tif 000004
【００５０】
以上のような電池モデル式を用いた方法によれば、開放電圧値Ｖｏが取得できない状況でも、電圧由来充電率Ｃｖが正確に推定できる。また、この電池モデル式は、充電率Ｃが有る程度、変動する期間中に、演算サイクルを繰り返すことで、ＳＯＣ推定誤差を自動的に解消する自己修復機能が有効に発揮される。換言すれば、ＳＯＣ推定誤差を含んだ電圧由来充電率Ｃｖから演算を開始しても電池モデル式を用いて電圧由来充電率Ｃｖの推定を一定時間以上、継続すれば、初期に含まれるＳＯＣ推定誤差は、徐々に解消されていく。
【００５１】
ところで、既述した通り、また、図３に示す通り、本例の電池１２は、ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線が、部分的に有意なヒステリシスを持つ。すなわち、図３において、実線は、電池１２を完全放電した後、充電していく過程で得られるＳＯＣ−ＯＣＶ曲線である。いわば、充電継続後のＳＯＣ−ＯＣＶ曲線である。以下では、この曲線を、「充電ＯＣＶ」または「ＯＣＶ＿ｃｈ」と呼ぶ。また、一点鎖線は、電池１２を満充電にした後、放電していく過程で得られるＳＯＣ−ＯＣＶ曲線である。いわば、放電継続後のＯＣＶ−ＯＣＶ曲線である。以下では、この曲線を、「放電ＯＣＶ」または「ＯＣＶ＿ｄｉｓ」と呼ぶ。
【００５２】
図３から明らかな通り、充電率Ｃｂが、比較的高い高ＳＯＣ領域では、ＯＣＶ＿ｄｉｓとＯＣＶ＿ｄｉｓとの差は、殆ど無く、当該領域では、有意なヒステリシスは、存在しない。一方、充電率Ｃｂが比較的低い低ＳＯＣ領域では、ＯＣＶ＿ｄｉｓとＯＣＶ＿ｃｈとが一定以上異なっており、有意なヒステリシスが生じている。以下では、この有意なヒステリシスが生じていない領域を「ノンヒス領域」と呼ぶ。また、有意なヒステリシスが生じている領域を「ヒス領域」と呼ぶ。さらに、ノンヒス領域とヒス領域との境界となる充電率を境界充電率Ｃ＿ｂと呼ぶ。
【００５３】
ノンヒス領域では、開放電圧値Ｖｏの値が同じであれば、放電継続後、充電継続後のいずれであっても、充電率Ｃの値は同等と考えられる。換言すれば、電池１２の充電率Ｃが、ノンヒス領域内にあれば、電圧値から充電率Ｃを精度よく推定することができる。一方、ヒス領域では、開放電圧値Ｖｏの値が同じであっても、放電継続後と充電継続後とで、対応する充電率Ｃが異なる。例えば、開放電圧値Ｖｏ＝Ｖ２であった場合、放電継続後であれば、充電率Ｃ＝Ｃｏとなり、充電継続後であれば、充電率Ｃ＝Ｃｉとなる。換言すれば、電池１２の充電率Ｃが、ヒス領域内にあれば、電圧値から充電率Ｃを精度よく推定することが困難となる。つまり、電圧由来充電率Ｃｖは、ノンヒス領域では信頼度が高いが、ヒス領域では、信頼度が低下すると言える。
【００５４】
Ｃｅ算出部３６は、電池１２の充放電制御の際に参照される制御充電率Ｃｅを算出する。この制御充電率Ｃｅは、Ｃｉ推定部で推定された電流由来充電率Ｃｉと、Ｃｖ推定部３４で推定された電圧由来充電率Ｃｖと、を重み付け加算することで得られる。すなわち、Ｃｅ＝Ｋｉ×Ｃｉ＋Ｋｖ×Ｃｖとなる。なお、Ｋｉ，Ｋｖは、加算比率であり、Ｋｉ＋Ｋｖ＝１である。この加算比率Ｋｉ，Ｋｖは、電池１２の充電率Ｃに応じて変化する。
【００５５】
図６は、加算比率マップの一例を示す図であり、横軸は、充電率Ｃを示している。図６に示す通り、充電率Ｃが、境界充電率Ｃ＿ｂ以下となるヒス領域では、電流由来充電率Ｃｉの加算比率Ｋｉ＝１とし、電圧由来充電率Ｃｖの加算比率Ｋｖ＝０としている。また、充電率Ｃが、境界充電率Ｃ＿ｂを越えれば、加算比率Ｋｉを徐々に低下、かつ、加算比率Ｋｖを徐々に増加させ、Ｋｉ＝０、Ｋｖ＝１としている。
【００５６】
このように重み係数Ｋを可変するのは、充電率Ｃに応じて、電圧由来充電率Ｃｖの信頼度が変化するためである。すなわち、既述した通り、ヒス領域においては、開放電圧値Ｖｏに対する充電率Ｃの値が一意に定まらないため、電圧由来充電率Ｃｖの精度が低下する。そのため、ヒス領域においては、電圧由来充電率Ｃｖの加算比率Ｋｖを低下させている。一方、電圧由来充電率Ｃｖの信頼性が増加するノンヒス領域においては、電圧由来充電率Ｃｖの加算比率Ｋｖを増加させている。
【００５７】
なお、図６の例では、ヒス領域においてＫｉ＝１，Ｋｖ＝０としているが、電流由来充電率Ｃｉの加算比率Ｋｉが、電圧由来充電率Ｃｖの加算比率Ｋｖよりも高いのであれば（Ｋｉ＞Ｋｖであれば）、その他の値でもよい。例えば、ヒス領域において、Ｋｉ＝０．８、Ｋｖ＝０．２等でもよい。また、図６の例では、高ＳＯＣ領域において、Ｋｉ＝０，Ｋｖ＝１としているが、他の値でもよい。したがって、例えば、高ＳＯＣ領域において、Ｋｉ＝０．５、Ｋｖ＝０．５等でもよい。
【００５８】
メモリ２８には、図６に示すような加算比率マップが記憶されている。Ｃｅ算出部３６は、現在の充電率Ｃ（正確には、１サンプリング前の制御充電率Ｃｅ）を、メモリ２８に記憶されている加算比率マップに照らし合わせて、加算比率Ｋｉ，Ｋｖを特定する。そして、Ｃｅ算出部３６は、この加算比率Ｋｉ，Ｋｖを用いて、電流由来充電率Ｃｉと電圧由来充電率Ｃｖとを重み付け加算した値を、制御充電率Ｃｅとして出力する。
【００５９】
Ｃｉ補正部３８は、Ｃｉ推定部３２で推定される電流由来充電率Ｃｉを、Ｃｖ推定部３４で推定される電圧由来充電率Ｃｖで補正する。すなわち、電流由来充電率Ｃｉは、上述したヒステリシスの影響は、受けない一方で、電流センサ誤差由来で電流積算値ΔＡｈに含まれる積算誤差の影響を受ける。したがって、電流由来充電率Ｃｉの信頼性は、時間の経過（電流積算値ΔＡｈの増加）に伴い、徐々に低下する。一方、電圧由来充電率Ｃｖは、ヒス領域における信頼性は低いものの、ノンヒス領域における信頼性は高い。そこで、Ｃｉ補正部３８は、電流由来充電率Ｃｉに含まれる積算誤差が大きく、電流由来充電率Ｃｉの補正が必要と判断した場合には、ノンヒス領域において推定された電圧由来充電率Ｃｖに基づいて、電流由来充電率Ｃｉを補正する。この電流由来充電率Ｃｉの補正の具体的方法については、後に詳説する。Ｃｉ補正部３８は、ノンヒス領域において推定された電圧由来充電率Ｃｖを得るために、補正が必要と判断したときには、走行モード切替部４０に、ノンヒス領域への移行を指示する。
【００６０】
走行モード切替部４０は、適宜、電動車両１００の走行モードを切り替える。電動車両１００の走行モードとしては、ＥＶ走行モード、ＨＶ走行モード、エンジン走行モード等がある。
【００６１】
ＥＶ走行モードは、エンジン１０４を停止させた状態で、第二回転電機ＭＧ２の動力のみで車両を走行させるモードである。このＥＶ走行モードでは、通常、電池１２の放電量が、充電量を上回るため、電池１２の充電率Ｃは、低下していく。
【００６２】
ＨＶ走行モードは、エンジン１０４と第二回転電機ＭＧ２の動力で車両を走行させるとともに、エンジン１０４の余剰動力で、第一回転電機ＭＧ１を発電させる。このＨＶ走行モードでは、通常、電池１２の放電と充電とが行われるため、電池１２の充電率Ｃの変動は、比較的小さく抑えられる。
【００６３】
エンジン走行モードは、第二回転電機ＭＧ２の駆動を停止し、エンジン１０４の動力のみで車両を走行させる。このエンジン走行モードは、さらに、充電過多モードと、充放電抑制モードとがある。充電過多モードは、車両の要求動力以上の動力をエンジン１０４から出力し、このエンジン１０４の余剰動力で、第一回転電機ＭＧ１を発電させる。この充電過多モードでは、電池１２の充電量が、放電量を上回るため、電池１２の充電率Ｃは、徐々に増加していく。充放電抑制モードは、車両の要求動力に応じた動力をエンジン１０４から出力し、第一、第二回転電機ＭＧ１，ＭＧ２の動作を極力、抑制するモードである。この充放電抑制モードでは、電池１２に入出力する電流が小さくなるため、開放電圧Ｖｏの取得が容易となる。
【００６４】
走行モード切替部４０は、車両１００の運転状態（例えばアクセルペダルの踏み込み量等）や電池１２の充電率Ｃ等に基づいて、走行モードを選択する。また、走行モード切替部４０は、Ｃｉ補正部３８からの指示に応じても、走行モードを切り替える。
【００６５】
次に、電流由来充電率Ｃｉの補正について説明する。既述した通り、電流由来充電率Ｃｉは、電流積算値ΔＡｈを参照して推定される充電率である。この電流由来充電率Ｃｉは、ヒステリシスの影響は、殆ど受けない一方で、検出電流値Ｉｂを積算した電流積算値ΔＡｈを参照して推定されるため、電流センサ由来で電流積算値ΔＡｈに含まれる積算誤差ΣＥの影響を受ける。
【００６６】
検出電流値Ｉｂに含まれる誤差としては、ノイズ等に起因する偶然誤差Ｅ１の他、検出値が真値に対して一定値ずれるオフセット誤差Ｅ２、検出値が真値に対して比例した値だけずれるゲイン誤差Ｅ３等がある。これらの誤差のうち、偶然誤差の積算値ΣＥ１は、長時間積算していく過程で、徐々にゼロに近づく。一方、オフセット誤差の積算値ΣＥ２は、積算を続けても、ゼロには近付かず、その絶対値が徐々に増加する。また、ゲイン誤差の積算値ΣＥ３は、充放電に偏りがあると、その絶対値が徐々に増加する。したがって、電流積算値ΔＡｈ、ひいては、当該電流積算値ΔＡｈを参照して推定される電流由来充電率Ｃｉは、積算時間や電流積算値ΔＡｈが大きくなるほど、含まれる誤差も大きくなり、精度が低下する。
【００６７】
そこで、Ｃｉ補正部３８は、電流由来充電率Ｃｉを電圧由来充電率Ｃｖに基づいて補正する補正処理を必要に応じて実行している。ただし、補正において参照される電圧由来充電率Ｃｖは、電池１２の状態を正確に表していることが重要となる。既述した通り、電圧由来充電率Ｃｖは、ヒス領域においては、その信頼性が低下する一方で、ノンヒス領域においては、その信頼性は高く、電池１２の状態を正確に表すとみなせる。そこで、Ｃｉ補正部３８は、電流由来充電率Ｃｉを補正する際には、電池１２の充電率Ｃがノンヒス領域内にあるときに取得された電圧由来充電率Ｃｖを参照する。
【００６８】
この場合、電流由来充電率Ｃｉを補正するためには、電池１２の充電率Ｃが、ノンヒス領域内になければならない。しかしながら、低ＳＯＣ領域中心でハイブリッド走行を継続すると、充電率Ｃが、ノンヒス領域内にあるタイミングが少なく、電流由来充電率Ｃｉの補正の機会が得にくいという問題がある。これについて図７を参照して説明する。図７は、ハイブリッド自動車、特にプラグインハイブリッド自動車における典型的な充電率Ｃの変化の一例を示す図である。図７に示す例では、電池１２に対する外部充電が完了した状態、すなわち、充電率Ｃが満充電に近い（例えば９０％）状態から走行を開始している。
【００６９】
制御装置１４は、外部充電の直後など、充電率Ｃが高いときには、ＥＶ走行を積極的に実施し、充電率Ｃを、中間値Ｃ＿ｃ（例えば３０％）前後まで低下させる。電池１２の充電率Ｃが、中間値Ｃ＿ｃ前後まで低下すれば、その後は、電池１２の充電率Ｃが、中間値Ｃ＿ｃ前後に保たれるようにＨＶ走行を積極的に実施する。
【００７０】
図７の図示例では、外部充電の完了後、時刻ｔ１において、車両のパワーがオンされている。このとき、電池１２の充電率Ｃは、中間値Ｃ＿ｃよりも十分に高いため、制御装置１４は、ＥＶ走行を積極的に実施させるため、充電率Ｃは、中間値Ｃ＿ｃ前後まで低下する。そして、時刻ｔ２において、充電率Ｃが中間値Ｃ＿ｃ前後まで低下すれば、以降は、充電率Ｃの増減が小さくなるように、ＨＶ走行を積極的に実施する。
【００７１】
ここで、この中間値Ｃ＿ｃは、通常、境界充電率Ｃ＿ｂよりも小さく、ヒス領域内にある。そのため、ハイブリッド走行中は、充電率Ｃが、ノンヒス領域内にあるタイミング、換言すれば、電圧由来充電率Ｃｖで電流由来充電率Ｃｉを補正できるタイミングが生じにくい。
【００７２】
そこで、Ｃｉ補正部３８は、電流由来充電率Ｃｉの補正が必要と判断すれば、走行モード切替部４０に走行モードの変更を指示し、充電率Ｃをノンヒス領域へと積極的に移行させる。
【００７３】
具体的に、電流由来充電率Ｃｉの補正の流れについて、図８を参照して説明する。図８は、電流由来充電率Ｃｉの補正の流れを示すフローチャートである。Ｃｉ補正部３８は、所定の制御周期ごとに、電流由来充電率Ｃｉの補正の要否を判断する（Ｓ１０）。この補正の要否は、種々の要素に基づいて判断できる。例えば、前回の補正からの経過時間ｔｅが、予め規定された基準時間ｔｄｅｆ（例えば、数時間）以上になれば、電流由来充電率Ｃｉの補正が必要と判断してもよい。また、別の形態として、電流積算値ΔＡｈが、予め規定された、基準積算値ΔＡｈｄｅｆ以上になれば、補正が必要と判断してもよい。これは、電流由来充電率Ｃｉに含まれる積算誤差は、電流積算値ΔＡｈが大きい程、大きくなるためである。また、上述の基準時間ｔｄｅｆや、基準積算値ΔＡｈｄｅｆを、適宜、変更させてもよい。例えば、電流センサ２０は、温度に応じて誤差特性が変化することがあるため、電池温度Ｔｂに応じて、上述の基準時間ｔｄｅｆ、基準積算値ΔＡｈｄｅｆを変更してもよい。さらに、経過時間ｔｅと電流積算値ΔＡｈを組み合わせたパラメータに基づいて、補正の要否を判断してもよい。例えば、経過時間ｔｅが大きくなるにつれ大きくなる比例係数と電流積算値ΔＡｈとを乗算した値に基づいて補正の要否を判断してもよい。
【００７４】
Ｃｉ補正部３８は、電流由来充電率Ｃｉの補正が必要と判断すれば、電池１２の制御充電率Ｃｅをノンヒス領域内へと移行させる（Ｓ１２）。具体的には、Ｃｉ補正部３８は、走行モード切替部４０に、充電過多モードへの切り替えを指示する。この指示を受けて、車両の走行モードが、充電過多モードに切り替わると、制御充電率Ｃｅが徐々に増加する。
【００７５】
制御充電率Ｃｅが、ノンヒス領域内に到達すれば、Ｃｉ補正部３８は、電圧由来充電率Ｃｖに基づいて、電流由来充電率Ｃｉの補正を行う（Ｓ１４）。電流由来充電率Ｃｉは、ノンヒス領域内で推定された電圧由来充電率Ｃｖに基づいて補正されるのであれば、その補正方法は、特に限定されない。例えば、電圧由来充電率Ｃｖに基づいて、積算開始時刻の開始時充電率Ｃ＿０を補正してもよい。すなわち、電流由来充電率Ｃｉは、既述した通り、積算開始時刻の充電率Ｃ＿０に、積算開始時刻から積算された電流積算値ΔＡｈから求まる充電率の変動量ΔＣを加算した値として算出される。そこで、必要に応じて、電圧由来充電率Ｃｖを、新たな開始時充電率Ｃ＿０として設定するとともに、当該タイミングから検出電流値Ｉｂの積算を開始するようにしてもよい。また、電圧由来充電率Ｃｖに基づいて、電流由来充電率Ｃｉを徐々に補正してもよい。
【００７６】
また、別の形態として、特開２００５−２６１１３０号公報等に開示されているように、電圧由来充電率Ｃｖの変化と、電流積算値ΔＡｈの変化と、の比較に基づいて、オフセット誤差Ｅ２を特定してもよい。具体的に説明すると、電流積算値ΔＡｈの変化量は、充電容量の変動量ΔＦｉとみなすことができる。また、電圧由来充電率Ｃｖは、充電容量の変化率とみなすことができるため、この電圧由来充電率Ｃｖの変化量に、満充電容量ＦＣＣを乗算した値は、充電容量の変化量とみなすことができる。電圧由来充電率Ｃｖが、電池１２の状態を正しく表している場合、この電流積算値ΔＡｈから求まる充電容量の変動量ΔＦｉと、電圧由来充電率Ｃｖから求まる充電容量の変動量ΔＦｖと、の差分値（ΔＦｉ−ΔＦｖ）は、電流積算値ΔＡｈに含まれる積算誤差ΣＥとみなすことができる。そこで、ある期間Ｔの間において、電流積算値ΔＡｈから求まる充電容量の変動量ΔＦｉと、電圧由来充電率Ｃｖから求まる充電容量の変動量ΔＦｖとの差分値（ΔＦｉ−ΔＦｖ）を求め、当該差分値を、期間Ｔで除算した値をオフセット誤差Ｅ２の候補値として取得する。このオフセット誤差Ｅ２の候補値の算出を、ノンヒス領域内において複数回行い、得られた複数の候補値の平均値を、オフセット誤差Ｅ２として出力する。ただし、電流積算値ΔＡｈが大きい場合、ゲイン誤差Ｅ３の影響が含まれやすくなるため、オフセット誤差Ｅ２の算出は、電流積算値ΔＡｈが所定量以下で実施するのが好ましい。
【００７７】
なお、以上の説明から明らかな通り、電流由来充電率Ｃｉを補正する際には、電圧由来充電率Ｃｖを参照するが、この電圧由来充電率Ｃｖは、既述した通り、開放電圧値ＶｏをＳＯＣ−ＯＣＶ曲線に照らし合わせて推定してもよいし、電池モデル式を用いて推定してもよい。いずれにしても、ノンヒス領域では、充電率Ｃに対する開放電圧Ｖｏの変化特性に有意なヒステリシスは生じていない。そのため、ノンヒス領域で推定された電圧由来充電率Ｃｖの信頼性は高いと言える。この信頼性の高い電圧由来充電率Ｃｖに基づいて、電流由来充電率Ｃｉを補正することで、電流由来充電率Ｃｉの推定精度、ひいては、制御充電率Ｃｅの推定精度をより向上できる。
【００７８】
電流由来充電率Ｃｉの補正ができれば、Ｃｉ補正部３８は、電池１２の制御充電率Ｃｅを中間値Ｃ＿ｃ近傍へと移行させる（Ｓ１６）。具体的には、Ｃｉ補正部３８は、走行モード切替部４０にＥＶ走行など、放電過多な走行モードへの切り替えを指示する。この指示を受けて、車両の走行モードが、切り替わると、制御充電率Ｃｅが徐々に低下する。そして、制御充電率Ｃｅが、中間値Ｃ＿ｃ付近に到達すれば、Ｃｉ補正部３８は、走行モード切替部４０にＨＶ走行モードへの切り替えを指示する。この指示を受けて、車両の走行モードが、ＨＶ走行モードに切り替わると、制御充電率Ｃｅは、大きく変化することなく、中間値Ｃ＿ｃ前後で保たれる。そして、全ての処理が終われば、電流由来充電率Ｃｉは、ステップＳ１０に戻り、同様の処理を繰り返す。
【００７９】
図９は、電流由来充電率Ｃｉの補正の動作例を示す図である。図９において、横軸は、時刻を、縦軸は、制御充電率Ｃｅを示している。図９において、制御装置１４は、時刻ｔ１において、電流由来充電率Ｃｉの補正が必要と判断すれば、電池１２の制御充電率Ｃｅをノンヒス領域へと強制的に移行させる。具体的には、車両１００の走行モードを、充電過多モードに変更する。これにより、電池１２の制御充電率Ｃｅが徐々に増加していく。そして、時刻ｔ２において、制御充電率Ｃｅが、ノンヒス領域内に達すれば、当該ノンヒス領域内で取得した電圧由来充電率Ｃｖに基づいて、電流由来充電率Ｃｉを補正する。
【００８０】
なお、電流由来充電率Ｃｉの補正期間中における車両の走行モードは、制御充電率Ｃｅがノンヒス領域内に収まるのであれば、特に限定されない。したがって、例えば、ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線に基づいて電圧由来充電率Ｃｖを推定する場合には、開放電圧値Ｖｏが計測しやすいように、定期的に、充放電抑制モードに切り替えてもよい。また、電池モデル式では、電池１２の充電率Ｃが有る程度、変動したほうが、推定精度が向上する。また、電圧由来充電率Ｃｖの変化と電流積算値ΔＡｈの変化との比較に基づいて、オフセット誤差Ｅ２を推定する場合は、電池１２の充電率Ｃの変動量、ひいては、電流積算値ΔＡｈは、所定量以下であることが望ましい。したがって、この場合には、例えば、ＨＶ走行モード等を選択することが望ましい。
【００８１】
時刻ｔ３において、電流由来充電率Ｃｉの補正が完了すれば、制御装置１４は、車両１００の走行モードをＥＶ走行モードなどの放電過多の走行モードに変更する。これにより、放電過多状態となるため、制御充電率Ｃｅが急激に低下していく。そして、時刻ｔ４において、制御充電率Ｃｅが、中間値Ｃ＿ｃに達すれば、制御装置１４は、走行モードを、ＨＶ走行モードに変更する。これにより、制御充電率Ｃｅは、中間値Ｃ＿ｃ前後に保たれる。
【００８２】
以上の説明から明らかな通り、本明細書で開示する電池システムでは、ノンヒス領域で推定された電圧由来充電率Ｃｖに基づいて、電流由来充電率Ｃｉを補正している。その結果、ヒステリシスの影響を受けることなく、電流由来充電率Ｃｉ、ひいては、制御充電率Ｃｅの推定精度をより向上できる。また、電流由来充電率Ｃｉの補正が必要と判断した場合には、電池１２の充放電を制御して、充電率Ｃをノンヒス領域に強制的に移行させている。そのため、適切なタイミングで、電流由来充電率Ｃｉの補正を行える。
【００８３】
なお、これまで説明した構成は一例であり、ノンヒス領域で推定された電圧由来充電率Ｃｖに基づいて、電流由来充電率Ｃｉを補正するのであれば、その他の構成は、適宜、変更されてもよい。例えば、本明細書では、負極活物質が、シリコン系材料とグラファイトとを含む電池１２を例示したが、本明細書で開示の技術は、部分的に有意なヒステリシスを持つ二次電池であれば、他の種類の二次電池に適用されてもよい。例えば、本明細書で開示の技術は、負極活物質がシリコン系材料とチタン酸リチウムを含むリチウムイオン二次電池に適用されてもよい。シリコン系材料とチタン酸リチウムを含むリチウムイオン二次電池の場合、高ＳＯＣ領域においてヒステリシスが生じる。したがって、かかるリチウムイオン二次電池を用いる場合は、低ＳＯＣ領域を、ノンヒス領域と設定し、この低ＳＯＣ領域（ノンヒス領域）で推定した電圧由来充電率Ｃｖに基づいて、電流由来充電率Ｃｉを補正すればよい。また、本明細書で開示の技術は、リチウムイオン二次電池に限らず、ニッケル水素二次電池等、他の種類の二次電池に適用されてもよい。
【００８４】
なお、ＳＯＣ−ＯＣＶのヒステリシスは、体積変化（膨張・収縮）が大きい材料を活物質に含んだ電池で生じやすい。例えば、負極材料として、リチウムを合金化するシリコン系（Ｓｉ，ＳｉＯ等）や、スズ系（Ｓｎ，ＳｎＯ）、そして、ゲルマニウム系や鉛系の化合物が挙げられる。ここで、一般に、リチウムイオン電池の負極材として用いられるグラファイトの体積変化は、１０％程度である。ＳＯＣ−ＯＣＶのヒステリシスを招くような「体積変化の大きい材料」とは、グラファイトよりも体積変化が大きい（体積変化が１０％より大きい）材料と考えることができる。
【００８５】
あるいは、下記の式１３で代表されるコンバージョン材料（例えば、ＣｏＯ，ＦｅＯ，ＮｉＯ，Ｆｅ２Ｏ３等）が負極材料に用いられてもよい。なお、式１３において、Ｍは、遷移金属を、Ｘは、Ｏ，Ｆ，Ｎ，Ｓ等を示している。
ｎＬｉ＋＋ｎｅ−＋Ｍｎ＋Ｘｍ←→Ｍ＋ｎＬｉＸｍ／ｎ      （１３）
【００８６】
また、正極にＦｅＦ３のようなコンバージョン材料が用いられてもよい。本明細書では、負極材料由来でＳＯＣ−ＯＣＶのヒステリシスが発生する場合を例示しているが、正極材料由来でヒステリシスが発生する場合でも、本明細書で開示の技術は、適用可能である。
【００８７】
また、本明細書では、ハイブリッド自動車に搭載される電池システム１０を例に挙げて説明したが、本明細書で開示の電池システムは、他の電動車両に搭載されてもよい。例えば、本明細書で開示の電池システムは、エンジンを搭載していない電気自動車や、エネルギー源として電池１２の他に燃料電池を搭載した燃料電池自動車等に搭載されてもよい。
【符号の説明】
【００８８】
１０  電池システム、１２  電池、１４  制御装置、１６  充電器、１８  コネクタ、２０  電流センサ、２２  電圧センサ、２４  温度センサ、２６  センサインターフェース、２８  メモリ、３０  ＣＰＵ、３２  Ｃｉ推定部、３４  Ｃｖ推定部、３６  Ｃｅ算出部、３８  Ｃｉ補正部、４０  走行モード切替部、５０  拡散推定部、５２  開放電圧推定部、５４  電流推定部、５６  電池パラメータ値設定部、５８  境界条件設定部、６０  平均濃度算出部、６２  推定部、１００  電動車両、１０２  インバータ、１０４  エンジン、１０６  動力分割機構、１０８  駆動輪。
【図１】
2018185260.tif 000005
【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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