(57)【要約】【課題】電池の膨張量を精度よく推定する。【解決手段】放電開始時の電池Ｂの状態を示す第１の設定値と、放電開始から放電終了までの電池Ｂの状態の変化を示す第２の設定値と、電池Ｂの膨張量とが対応付けられている情報を記憶する記憶部５と、記憶部５に記憶されている情報により第１の設定値及び第２の設定値に対応する膨張量を求める制御部６とを備えて電池膨張量推定装置を構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電開始時の電池の状態を示す第１の設定値と、放電開始から放電終了までの前記電池の状態の変化を示す第２の設定値と、前記電池の膨張量とが対応付けられている情報を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶されている情報により前記第１の設定値及び前記第２の設定値に対応する膨張量を求める制御部と、
を備える電池膨張量推定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電池膨張量推定装置であって、
前記情報は、前記電池の容量維持率毎に前記記憶部に記憶されている
ことを特徴とする電池膨張量推定装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電池膨張量推定装置であって、
前記制御部は、前記膨張量に、前記電池の放電開始から放電終了までの前記電池の温度によって決まる温度補正係数を乗算した値を、補正後の前記膨張量として求める
ことを特徴とする電池膨張量推定装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載の電池膨張量推定装置であって、
前記第１の設定値は、放電開始時の前記電池の充電率であり、
前記第２の設定値は、放電開始から放電終了までの前記電池の充電率の変化量である
ことを特徴とする電池膨張量推定装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項に記載の電池膨張量推定装置であって、
前記第１の設定値は、放電開始時の前記電池の電圧であり、
前記第２の設定値は、放電開始から放電終了までの前記電池の電圧の変化量である
ことを特徴とする電池膨張量推定装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載の電池膨張量推定装置であって、
前記第１の設定値及び前記第２の設定値に対応する前記膨張量は、前記第２の設定値に応じて増加し、
前記膨張量の増加量は、前記第２の設定値が第１の閾値以上で、かつ、前記第１の閾値よりも大きい第２の閾値以下であるときゼロであり、
前記第１の閾値及び前記第２の閾値は、前記第１の設定値に応じて変化する
ことを特徴とする電池膨張量推定装置。
【請求項７】
充電開始時の電池の状態を示す第３の設定値と、充電開始から充電終了までの前記電池の状態の変化を示す第４の設定値と、前記電池の膨張量とが対応付けられている情報を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶されている情報により前記第３の設定値及び前記第４の設定値に対応する膨張量を求める制御部と、
を備える電池膨張量推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池の膨張量を推定する電池膨張量推定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電池を長期間使用すると電池内の電極の膨張により電池が膨らみ電池を拘束している部材を破壊してしまうおそれがある。そのため、電池の膨張量を精度よく推定することが望まれている。例えば、電池の膨張量を推定する電池膨張量推定装置として、電池の容量維持率を求め、その求めた容量維持率に基づいて電池の膨張量を推定するものがある。
【０００３】
関連する技術として、例えば、特許文献１がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−９３０６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のように、電池の容量維持率に基づいて電池の膨張量を推定する場合、容量維持率に電池の膨張量が伴わない場合があり、電池の膨張量を精度よく推定することができないおそれがある。
【０００６】
本発明の一側面に係る目的は、電池の膨張量を精度よく推定することが可能な電池膨張量推定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る一つの形態である電池膨張量推定装置は、記憶部と、制御部とを備える。
記憶部は、放電開始時の電池の状態を示す第１の設定値と、放電開始から放電終了までの電池の状態の変化を示す第２の設定値と、電池の膨張量とが対応付けられている情報、または、充電開始時の電池の状態を示す第３の設定値と、充電開始から充電終了までの電池の状態の変化を示す第４の設定値と、電池の膨張量とが対応付けられている情報を記憶する。
【０００８】
制御部は、記憶部に記憶されている情報により、第１の設定値及び第２の設定値に対応する膨張量、または、第３の設定値及び第４の設定値に対応する膨張量を求める。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、電池の膨張量を精度よく推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態の電池膨張量推定装置を含む電池パックの一例を示す図である。
【図２】第１実施形態における制御部の動作の一例を示すフローチャートである。
【図３】記憶部に記憶される情報の一例を示す図である。
【図４】記憶部に記憶される情報の一例を示す図である。
【図５】放電開始ＳＯＣと、放電ΔＳＯＣと、単位ΔＳＯＣあたりの膨張量の増加量との対応関係の一例を示す図である。
【図６】第２実施形態における制御部の動作の一例を示すフローチャートである。
【図７】記憶部に記憶される情報の一例を示す図である。
【図８】充電開始ＳＯＣと、充電ΔＳＯＣと、単位ΔＳＯＣあたりの膨張量の増加量との対応関係の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下図面に基づいて実施形態について詳細を説明する。
図１は、実施形態の電池膨張量推定装置を含む電池パックの一例を示す図である。
図１に示す電池パック１は、例えば、電動フォークリフトや電気自動車などの車両に搭載されるものであって、電池Ｂと、スイッチＳＷと、電流検出部２と、電圧検出部３と、温度検出部４と、記憶部５と、制御部６とを備える。なお、電池膨張量推定装置は、少なくとも記憶部５と、制御部６とを備えて構成される。
【００１２】
電池Ｂは、例えば、１つ以上のニッケル水素電池、１つ以上のリチウムイオン電池、または、１つ以上の電気二重層コンデンサにより構成される。
スイッチＳＷは、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）などの半導体スイッチや電磁式リレーにより構成される。また、閉状態のスイッチＳＷを介して電池Ｂに充電器または負荷（例えば、電動フォークリフトや電気自動車などの車両に搭載される走行用モータなど）が接続されているとき、充電器または負荷から電池Ｂへ電力が供給されると、電池Ｂが充電される。また、電池Ｂから負荷へ電力が供給されると、電池Ｂが放電される。
【００１３】
電流検出部２は、例えば、ホール素子またはシャント抵抗により構成され、電池Ｂに流れる電流を検出する。
電圧検出部３は、例えば、電圧検出ＩＣ（Integrated Circuit）により構成され、電池Ｂの電圧を検出する。
【００１４】
温度検出部４は、例えば、サーミスタにより構成され、電池Ｂの温度を検出する。
記憶部５は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）またはＲＯＭ（Read Only Memory）により構成される。
【００１５】
また、記憶部５は、放電開始時の電池Ｂの状態を示す第１の設定値と、放電開始から放電終了までの電池Ｂの状態の変化を示す第２の設定値と、電池Ｂの膨張量とが対応付けられている情報を記憶する。例えば、第１の設定値としては、放電開始時の電池Ｂの充電率（放電開始ＳＯＣ（State Of Charge））、または、放電開始時の電池Ｂの開回路電圧（放電開始ＯＣＶ（Open Circuit Voltage））が考えられる。なお、放電開始時は、放電開始前の充電終了時を含んでもよい。例えば、第２の設定値としては、放電開始から放電終了までの電池Ｂの充電率の変化量（放電ΔＳＯＣ）、放電開始から放電終了までの電池Ｂの開回路電圧の変化量（放電ΔＯＣＶ）、または、放電開始から放電終了までに電池Ｂに流れる電流の積算値（放電ΔＩ）が考えられる。なお、放電開始は、放電開始前の充電終了を含んでもよい。また、放電終了は、放電終了後の次の充電開始を含んでもよい。すなわち、放電開始ＳＯＣと放電ΔＳＯＣと膨張量とが対応付けられている情報、放電開始ＯＣＶと放電ΔＯＣＶと膨張量とが対応付けられている情報、放電開始ＳＯＣと放電ΔＯＣＶと膨張量とが対応付けられている情報、放電開始ＳＯＣと放電ΔＩと膨張量とが対応付けられている情報など、第１の設定値と第２の設定値の組み合わせとして様々な組み合わせが考えられる。
【００１６】
また、記憶部５は、充電開始時の電池Ｂの状態を示す第３の設定値と、充電開始から充電終了までの電池Ｂの状態の変化を示す第４の設定値と、電池Ｂの膨張量とが対応付けられている情報を記憶する。例えば、第３の設定値としては、充電開始時の電池Ｂの充電率（充電開始ＳＯＣ）、または、充電開始時の電池Ｂの開回路電圧（充電開始ＯＣＶ）が考えられる。なお、充電開始時は、充電開始前の放電終了時を含んでもよい。例えば、第４の設定値としては、充電開始から充電終了までの電池Ｂの充電率の変化量（充電ΔＳＯＣ）、充電開始から充電終了までの電池Ｂの開回路電圧の変化量（充電ΔＯＣＶ）、または、充電開始から充電終了までに電池Ｂに流れる電流の積算値（充電ΔＩ）が考えられる。なお、充電開始は、充電開始前の放電終了を含んでもよい。また、充電終了は、充電終了後の次の放電開始前を含んでもよい。すなわち、充電開始ＳＯＣと充電ΔＳＯＣと膨張量とが対応付けられている情報、充電開始ＯＣＶと充電ΔＯＣＶと膨張量とが対応付けられている情報、充電開始ＳＯＣと充電ΔＯＣＶと膨張量とが対応付けられている情報、充電開始ＳＯＣと充電ΔＩと膨張量とが対応付けられている情報など、第３の設定値と第４の設定値と膨張量の組み合わせとして様々な組み合わせが考えられる。
【００１７】
制御部６は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、マルチコアＣＰＵ、またはプログラマブルディバイス（ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）など）により構成される。
【００１８】
また、制御部６は、電池Ｂの充電制御を行う。例えば、制御部６は、電池パック１が充電器に接続されたと判断し、目標の充電率が入力されると、スイッチＳＷを閉状態にし、電池Ｂの充電率が目標の充電率になるように、指令電流値を充電器に送る。そして、充電器が指令電流値に応じた電流を電池パック１に流すことで電池Ｂが充電される。
【００１９】
また、制御部６は、記憶部５に記憶されている情報により、第１の設定値及び第２の設定値に対応する膨張量、または、第３の設定値及び第４の設定値に対応する膨張量を求める。
＜第１実施形態＞
図２は、放電時の膨張量を求める場合の制御部６の動作の一例を示すフローチャートである。
【００２０】
まず、制御部６は、電池Ｂの充電が終了したと判断すると（Ｓ２１：Ｙｅｓ）、電池Ｂの容量維持率を取得する（Ｓ２２）。例えば、制御部６は、現在の満充電容量＝（充電開始から充電終了までに充電器から電池Ｂへ流れた電流の積算値／充電終了時の充電率と充電開始時の充電率との差分）×１００を計算することにより、現在の満充電容量を求め、容量維持率＝（現在の満充電容量／初期の満充電容量）×１００を計算することにより、容量維持率を取得する。
【００２１】
次に、制御部６は、放電開始ＳＯＣを取得する（Ｓ２３）。例えば、制御部６は、スイッチＳＷを開状態にした後、開回路電圧と充電率とが対応付けられている情報を参照して、電圧検出部３により検出される電圧（開回路電圧）に対応する充電率を放電開始ＳＯＣとして取得し、その後、スイッチＳＷを閉状態にする。なお、放電開始ＳＯＣは、スイッチＳＷを開状態にした後の電圧（開回路電圧）に限らず、電池Ｂに電流が流れていないときの電圧に対応する充電率でもよい。
【００２２】
次に、制御部６は、放電中、所定時間経過毎に、電池Ｂの充電率及び温度を繰り返し取得する（Ｓ２４、Ｓ２５：Ｎｏ）。例えば、制御部６は、放電中、所定時間経過毎に、充電率＝放電開始ＳＯＣ−（放電開始から現在までに電池Ｂから負荷へ流れる電流の積算値／電池Ｂの満充電容量）×１００を計算することにより充電率を取得するとともに、温度検出部４により検出される温度を取得し、それら充電率と温度を記憶部５に記憶する。なお、取得する充電率及び温度は、放電中に限らず、放電が終了し次の充電が開始されると判断するまでに取得した充電率及び温度を含んでもよい。また、放電が終了してから次の充電が開始されるまでに取得する充電率は、スイッチＳＷを開状態にした後の電圧（開回路電圧）に対応する充電率でもよいし、電池Ｂに電流が流れていないときの電圧に対応する充電率でもよい。
【００２３】
次に、制御部６は、充電が開始されると判断すると（Ｓ２５：Ｙｅｓ）、放電ΔＳＯＣを取得する（Ｓ２６）。例えば、制御部６は、Ｓ２３で取得した放電開始ＳＯＣから、充電が開始されると判断する直前にＳ２４で取得した充電率を減算した値を放電ΔＳＯＣとする。なお、Ｓ２５では、放電が終了したと判断されたときを含んでもよい。その場合、制御部６は、Ｓ２６では放電開始ＳＯＣから、放電が終了したと判断した直前にＳ２４で取得した充電率を減算した値を放電ΔＳＯＣとしてもよい。
【００２４】
次に、制御部６は、電池Ｂの放電開始から放電終了までの電池Ｂの温度Ｔによって決まる温度補正係数Ｋを取得する（Ｓ２７）。例えば、制御部６は、放電開始から放電終了までに温度検出部４により検出された複数の温度の平均値を求め、図３に示す電池Ｂの温度Ｔと温度補正係数Ｋとが対応付けられた情報を参照することにより、各温度の平均値と一致する温度Ｔに対応する温度補正係数Ｋを取得する。なお、図３に示す情報は予め記憶部５に記憶されているものとする。
【００２５】
次に、制御部６は、放電開始ＳＯＣと放電ΔＳＯＣと膨張量とが対応付けられている情報を参照することにより、Ｓ２３で取得した放電開始ＳＯＣ及びＳ２６で取得した放電ΔＳＯＣに対応する膨張量を取得し、その取得した膨張量にＳ２７で取得した温度補正係数Ｋを乗算した値を、補正後の膨張量として求める（Ｓ２８）。
【００２６】
そして、制御部６は、前回求めた補正後の膨張量に、今回求めた補正後の膨張量を加算した値を、電池Ｂの現在の膨張量として求め（Ｓ２９）、Ｓ２１に戻る。
なお、制御部６は、膨張量に温度補正係数Ｋを乗算せずに、電池Ｂの膨張量を求めるように構成してもよい。このように構成する場合、図２に示すフローチャートにおいて、Ｓ２４で温度を取得する処理やＳ２７で温度補正係数Ｋを取得する処理などを省略することができる。
【００２７】
図４は、記憶部５に記憶されている情報の一例を示す図である。
記憶部５には、放電開始ＳＯＣと、放電ΔＳＯＣと、電池Ｂの膨張量［μｍ］とが対応付けられた複数のマップＭ（Ｍ４１、Ｍ４２・・・）が記憶されている。
【００２８】
また、図４に示す各マップＭにおいて、膨張量は、放電ΔＳＯＣに応じて増加する。
図５は、放電開始ＳＯＣと、放電ΔＳＯＣと、電池Ｂの単位ΔＳＯＣ（単位充電率）あたりの膨張量の増加量との対応関係の一例を示す図である。なお、図５に示す対応関係は、図４に示すマップＭ４１に対応しているものとする。
【００２９】
図５に示す斜線部分のように、単位ΔＳＯＣあたりの膨張量の増加量は、放電ΔＳＯＣが第１の閾値以上で、かつ、第１の閾値よりも大きい第２の閾値以下であるときゼロである。例えば、放電開始ＳＯＣが８０［％］である場合で、かつ、第１の閾値が３０［％］、第２の閾値が５０［％］である場合、放電ΔＳＯＣが１０［％］であるときの単位ΔＳＯＣ１０［％］あたりの膨張量の増加量は０．０５［μｍ］であり、放電ΔＳＯＣが２０［％］であるときの単位ΔＳＯＣ１０［％］あたりの膨張量の増加量は０．０５［μｍ］であり、放電ΔＳＯＣが３０［％］であるときの単位ΔＳＯＣ１０［％］あたりの膨張量の増加量は０．００［μｍ］であり、放電ΔＳＯＣが４０［％］であるときの単位ΔＳＯＣ１０［％］あたりの膨張量の増加量は０．００［μｍ］であり、放電ΔＳＯＣが５０［％］であるときの単位ΔＳＯＣ１０［％］あたりの膨張量の増加量は０．００［μｍ］であり、放電ΔＳＯＣが６０［％］であるときの単位ΔＳＯＣ１０［％］あたりの膨張量の増加量は０．０５［μｍ］であり、放電ΔＳＯＣが７０［％］であるときの単位ΔＳＯＣ１０［％］あたりの膨張量の増加量は０．０５［μｍ］であり、放電ΔＳＯＣが８０［％］であるときの単位ΔＳＯＣ１０［％］あたりの膨張量の増加量は０．０５［μｍ］である。なお、図５に示す例では、斜線部分以外の膨張量の増加量は、全て一定値０．０５［μｍ］であるが、一定値でなくてもよい。
【００３０】
また、図５において、第１の閾値及び第２の閾値は、放電開始ＳＯＣに応じて変化する。例えば、放電開始ＳＯＣが４０［％］である場合、第１の閾値は１０［％］、第２の閾値は１０［％］である。放電開始ＳＯＣが５０［％］になると、第１の閾値は１０［％］、第２の閾値は２０［％］になる。放電開始ＳＯＣが６０［％］になると、第１の閾値は１０［％］、第２の閾値は３０［％］になる。放電開始ＳＯＣが７０［％］になると、第１の閾値は２０［％］、第２の閾値は４０［％］になる。放電開始ＳＯＣが８０［％］になると、第１の閾値は３０［％］、第２の閾値は５０［％］になる。放電開始ＳＯＣが９０［％］になると、第１の閾値は４０［％］、第２の閾値は６０［％］になる。放電開始ＳＯＣが１００［％］になると、第１の閾値は５０［％］、第２の閾値は７０［％］になる。なお、放電開始ＳＯＣが１０［％］、２０［％］、３０［％］である場合、第１の閾値及び第２の閾値は設定されない。
【００３１】
これは、電池の使用領域がＳＯＣの中間領域、本実施形態ではＳＯＣ４０〜６０［％］、では電池の膨張量が０［μｍ］であることを示す。言い換えると、電池の使用領域が所定範囲内では電池の膨張量が０であり、所定範囲外では電池の膨張量が０でない、即ち、膨張することを示す。なお、膨張量が０とは、厳密に０である必要はなく、小さな値でもよい。言い換えると、電池の使用領域が所定範囲内では電池の膨張量が小さく、所定範囲外では電池の膨張量は所定範囲外に比べて大きくてもよい。この場合、単位ΔＳＯＣあたりの膨張量の増加量を、放電ΔＳＯＣが第１の閾値以上で、かつ、第１の閾値よりも大きい第２の閾値以下であるときにｘ［μｍ］とし、放電ΔＳＯＣが第１の閾値より小さい、または第２の閾値より大きいときにｙ［μｍ］とすると、ｘはｙより小さい。
【００３２】
図４及び図５において、例えば、放電開始ＳＯＣが８０［％］である場合、放電ΔＳＯＣが第１の閾値３０［％］以上で、かつ、第２の閾値５０［％］以下であるとき以外において、放電ΔＳＯＣが単位ΔＳＯＣ１０［％］大きくなる度に膨張量が０．０５［μｍ］ずつ増加する。すなわち、放電開始ＳＯＣが８０［％］である場合、放電ΔＳＯＣが１０［％］であるとき（ＳＯＣ７０［％］まで放電したとき）の膨張量は０．０５［μｍ］であり、放電ΔＳＯＣが２０［％］であるとき（ＳＯＣ６０［％］まで放電したとき）の膨張量は０．１０［μｍ］であり、放電ΔＳＯＣが３０［％］であるとき（ＳＯＣ５０［％］まで放電したとき）の膨張量は０．１０［μｍ］であり、放電ΔＳＯＣが４０［％］であるとき（ＳＯＣ４０［％］まで放電したとき）の膨張量は０．１０［μｍ］であり、放電ΔＳＯＣが５０［％］であるとき（ＳＯＣ３０［％］まで放電したとき）の膨張量は０．１０［μｍ］であり、放電ΔＳＯＣが６０［％］であるとき（ＳＯＣ２０［％］まで放電したとき）の膨張量は０．１５［μｍ］であり、放電ΔＳＯＣが７０［％］であるとき（ＳＯＣ１０［％］まで放電したとき）の膨張量は０．２０［μｍ］であり、放電ΔＳＯＣが８０［％］であるとき（ＳＯＣ０［％］まで放電したとき）の膨張量は０．２５［μｍ］である。
【００３３】
また、図４に示す各マップＭは、電池Ｂの容量維持率毎に作成されており、容量維持率が小さくなるほど、放電開始ＳＯＣ及び放電ΔＳＯＣに対応する膨張量が減少していくものとする。
【００３４】
例えば、１回目の放電において、充電率が１００［％］から８０［％］になるまで電池Ｂが放電され、その後、充電率が８０［％］から９０［％］になるまで電池Ｂが充電され、２回目の放電において、充電率が９０［％］から４０［％］になるまで電池Ｂが放電される場合を想定する。なお、電池Ｂの充電率が１００［％］から８０［％］になるまで放電されたときの電池Ｂの温度の平均値を２５［℃］、電池Ｂの充電率が９０［％］から４０［％］になるまで放電されたときの電池Ｂの温度の平均値を２６［℃］とする。
【００３５】
まず、制御部６は、１回目の放電において、放電開始ＳＯＣとして１００［％］を取得し、放電ΔＳＯＣとして２０［％］を取得し、図３に示す情報を参照して温度補正係数Ｋとして１．０１を取得し、図４に示す情報を参照して膨張量として０．１０［μｍ］を取得し、その０．１０［μｍ］に１．０１を乗算することにより、１回目の放電における膨張量として０．１０１［μｍ］を求める。
【００３６】
次に、制御部６は、２回目の放電において、放電開始ＳＯＣとして９０［％］を取得し、放電ΔＳＯＣとして５０［％］を取得し、図３に示す情報を参照して温度補正係数Ｋとして１．０２を取得し、図４に示す情報を参照して膨張量として０．１５［μｍ］を取得し、その０．１５［μｍ］に１．０２を乗算することにより、２回目の放電における膨張量として０．１５３［μｍ］を求め、この２回目の放電で求めた膨張量０．１５３［μｍ］に１回目の放電で求めた膨張量０．１０１［μｍ］を加算した値０．２５４［μｍ］を電池Ｂの現在の膨張量として求める。
【００３７】
電池Ｂの充電時、電池Ｂの電極が膨張することにより活物質が圧縮応力を受けて割れる。次に、電池Ｂが放電すると、電池Ｂの電極が収縮することで生じる隙間に電解液が流れ込み新生面に皮膜ができ電極が膨張することにより電池Ｂが膨張する。このような現象において、放電ΔＳＯＣが大きいと、電極の膨張量が大きくなり、電池Ｂの膨張量がさらに大きくなる。また、このような現象において、放電開始ＳＯＣが大きいと、圧縮応力が大きくなり活物質が割れやすくなるため、電池Ｂの膨張量がさらに大きくなる。
【００３８】
そこで、第１実施形態の電池膨張量推定装置では、放電開始ＳＯＣと、放電ΔＳＯＣと、膨張量との対応関係を示す情報を記憶部５に記憶しておき、その情報により、放電開始ＳＯＣ及び放電ΔＳＯＣに対応する膨張量を求めている。このように、電池Ｂの膨張量と関連性が高く、電池Ｂの膨張量とほぼ同様に変化するパラメータ（放電開始ＳＯＣ及び放電ΔＳＯＣ）を使用して、電池Ｂの現在の膨張量を求めているため、電池Ｂの膨張量の推定精度を向上させることができる。
【００３９】
また、第１実施形態の電池膨張量推定装置では、温度変化による膨張量の誤差を補償するために、膨張量に温度補正係数を乗算して膨張量を補正しているため、電池Ｂの膨張量の推定精度をさらに向上させることができる。
＜第２実施形態＞
図６は、充電時の膨張量を算出する際の制御部６の動作の一例を示すフローチャートである。
【００４０】
まず、制御部６は、電池Ｂの充電が開始されると判断すると（Ｓ６１：Ｙｅｓ）、電池Ｂの容量維持率を取得する（Ｓ６２）。例えば、制御部６は、現在の満充電容量＝（放電開始から放電終了までに電池Ｂから負荷へ流れた電流の積算値／放電開始時の充電率と充電終了時の充電率との差分）×１００を計算することにより、現在の満充電容量を求め、容量維持率＝（現在の満充電容量／初期の満充電容量）×１００を計算することにより、容量維持率を取得する。
【００４１】
次に、制御部６は、充電開始ＳＯＣを取得する（Ｓ６３）。例えば、制御部６は、スイッチＳＷを開状態にした後、開回路電圧と充電率とが対応付けられている情報を参照して、電圧検出部３により検出される電圧（開回路電圧）に対応する充電率を充電開始ＳＯＣとして取得し、その後、スイッチＳＷを閉状態にする。なお、充電開始ＳＯＣは、スイッチＳＷを開状態にした後の電圧（開回路電圧）に限らず、電池Ｂに電流が流れていないときの電圧に対応する充電率でもよい。
【００４２】
次に、制御部６は、充電中、所定時間経過毎に、電池Ｂの充電率及び温度を繰り返し取得する（Ｓ６４、Ｓ６５：Ｎｏ）。例えば、制御部６は、充電中、所定時間経過毎に、充電率＝充電開始ＳＯＣ＋（充電開始から現在までに充電器から電池Ｂへ流れる電流の積算値／電池Ｂの満充電容量）×１００を計算することにより充電率を取得するとともに、温度検出部４により検出される温度を取得し、それら充電率と温度を記憶部５に記憶する。なお、取得する充電率及び温度は、充電中に限らず、充電が終了し次の放電が開始されると判断するまでに取得した充電率及び温度を含んでもよい。また、充電が終了してから次の放電が開始されるまでに取得する充電率は、スイッチＳＷを開状態にした後の電圧（開回路電圧）に対応する充電率でもよいし、電池Ｂに電流が流れていないときの電圧に対応する充電率でもよい。
【００４３】
次に、制御部６は、充電が終了したと判断すると（Ｓ６５：Ｙｅｓ）、充電ΔＳＯＣを取得する（Ｓ６６）。例えば、制御部６は、Ｓ６３で取得した充電開始ＳＯＣから、充電が終了したと判断する直前にＳ６４で取得した充電率を減算した値を充電ΔＳＯＣとする。
【００４４】
次に、制御部６は、電池Ｂの充電開始から充電終了までの電池Ｂの温度Ｔによって決まる温度補正係数Ｋを取得する（Ｓ６７）。例えば、制御部６は、充電開始から充電終了までに温度検出部４により検出された複数の温度の平均値を求め、図３に示す電池Ｂの温度Ｔと温度補正係数Ｋとが対応付けられた情報を参照することにより、各温度の平均値と一致する温度Ｔに対応する温度補正係数Ｋを取得する。
【００４５】
次に、制御部６は、充電開始ＳＯＣと充電ΔＳＯＣと膨張量とが対応付けられている情報を参照することにより、Ｓ６３で取得した充電開始ＳＯＣ及びＳ６６で取得した充電ΔＳＯＣに対応する膨張量を取得し、その取得した膨張量にＳ６７で取得した温度補正係数Ｋを乗算した値を、補正後の膨張量として求める（Ｓ６８）。
【００４６】
そして、制御部６は、前回求めた補正後の膨張量に、今回求めた補正後の膨張量を加算した値を、電池Ｂの現在の膨張量として求め（Ｓ６９）、Ｓ６１に戻る。
なお、制御部６は、膨張量に温度補正係数Ｋを乗算せずに、電池Ｂの膨張量を求めるように構成してもよい。このように構成する場合、図６に示すフローチャートにおいて、Ｓ６４で温度を取得する処理やＳ６７で温度補正係数Ｋを取得する処理などを省略することができる。
【００４７】
図７は、記憶部５に記憶されている情報の一例を示す図である。
記憶部５には、充電開始ＳＯＣと、充電ΔＳＯＣと、電池Ｂの膨張量［μｍ］とが対応付けられた複数のマップＭ（Ｍ７１、Ｍ７２・・・）が記憶されている。
【００４８】
また、図７に示す各マップＭにおいて、膨張量は、充電ΔＳＯＣに応じて増加する。
図８は、充電開始ＳＯＣと、充電ΔＳＯＣと、電池Ｂの単位ΔＳＯＣ（単位充電率）あたりの膨張量の増加量との対応関係の一例を示す図である。なお、図８に示す対応関係は、図７に示すマップＭ７１に対応しているものとする。
【００４９】
図８に示す斜線部分のように、単位ΔＳＯＣあたりの膨張量の増加量は、充電ΔＳＯＣが第３の閾値以上で、かつ、第３の閾値よりも大きい第４の閾値以下であるときゼロである。例えば、充電開始ＳＯＣが２０［％］である場合で、かつ、第３の閾値が３０［％］、第４の閾値が５０［％］である場合、充電ΔＳＯＣが１０［％］であるときの単位ΔＳＯＣ１０［％］あたりの膨張量の増加量は０．０５［μｍ］であり、充電ΔＳＯＣが２０［％］であるときの単位ΔＳＯＣ１０［％］あたりの膨張量の増加量は０．０５［μｍ］であり、充電ΔＳＯＣが３０［％］であるときの単位ΔＳＯＣ１０［％］あたりの膨張量の増加量は０．００［μｍ］であり、充電ΔＳＯＣが４０［％］であるときの単位ΔＳＯＣ１０［％］あたりの膨張量の増加量は０．００［μｍ］であり、充電ΔＳＯＣが５０［％］であるときの単位ΔＳＯＣ１０［％］あたりの膨張量の増加量は０．００［μｍ］であり、充電ΔＳＯＣが６０［％］であるときの単位ΔＳＯＣ１０［％］あたりの膨張量の増加量は０．０５［μｍ］であり、充電ΔＳＯＣが７０［％］であるときの単位ΔＳＯＣ１０［％］あたりの膨張量の増加量は０．０５［μｍ］であり、充電ΔＳＯＣが８０［％］であるときの単位ΔＳＯＣ１０［％］あたりの膨張量の増加量は０．０５［μｍ］である。なお、図８に示す例では、斜線部分以外の膨張量の増加量は、全て一定値０．０５［μｍ］であるが、一定値でなくてもよい。
【００５０】
また、図８において、第３の閾値及び第４の閾値は、充電開始ＳＯＣに応じて変化する。例えば、充電開始ＳＯＣが６０［％］である場合、第３の閾値は１０［％］、第４の閾値は１０［％］である。充電開始ＳＯＣが５０［％］になると、第３の閾値は１０［％］、第４の閾値は２０［％］になる。充電開始ＳＯＣが４０［％］になると、第３の閾値は１０［％］、第３の閾値は３０［％］になる。充電開始ＳＯＣが３０［％］になると、第３の閾値は２０［％］、第４の閾値は４０［％］になる。充電開始ＳＯＣが２０［％］になると、第３の閾値は３０［％］、第４の閾値は５０［％］になる。充電開始ＳＯＣが１０［％］になると、第３の閾値は４０［％］、第４の閾値は６０［％］になる。充電開始ＳＯＣが０［％］になると、第３の閾値は５０［％］、第４の閾値は７０［％］になる。なお、充電開始ＳＯＣが７０［％］、８０［％］、９０［％］である場合、第３の閾値及び第４の閾値は設定されない。
【００５１】
これは、電池の使用領域がＳＯＣの中間領域、本実施形態ではＳＯＣ４０〜６０［％］、では電池の膨張量が０［μｍ］であることを示すが、放電のときと同じため説明を省略する。また、膨張量が０とは、厳密に０である必要はなく、小さな値でもよいことも放電のときと同じため説明を省略する。
【００５２】
図７及び図８において、例えば、充電開始ＳＯＣが２０［％］である場合、充電ΔＳＯＣが第３の閾値３０［％］以上で、かつ、第４の閾値５０［％］以下であるとき以外において、充電ΔＳＯＣが単位ΔＳＯＣ１０［％］大きくなる度に膨張量が０．０５［μｍ］ずつ増加する。すなわち、充電開始ＳＯＣが２０［％］である場合、充電ΔＳＯＣが１０［％］であるとき（ＳＯＣ３０［％］まで充電したとき）の膨張量は０．０５［μｍ］であり、充電ΔＳＯＣが２０［％］であるとき（ＳＯＣ４０［％］まで充電したとき）の膨張量は０．１０［μｍ］であり、充電ΔＳＯＣが３０［％］であるとき（ＳＯＣ５０［％］まで充電したとき）の膨張量は０．１０［μｍ］であり、充電ΔＳＯＣが４０［％］であるとき（ＳＯＣ６０［％］まで充電したとき）の膨張量は０．１０［μｍ］であり、充電ΔＳＯＣが５０［％］であるとき（ＳＯＣ７０［％］まで充電したとき）の膨張量は０．１０［μｍ］であり、充電ΔＳＯＣが６０［％］であるとき（ＳＯＣ８０［％］まで充電したとき）の膨張量は０．１５［μｍ］であり、充電ΔＳＯＣが７０［％］であるとき（ＳＯＣ９０［％］まで充電したとき）の膨張量は０．２０［μｍ］であり、充電ΔＳＯＣが８０［％］であるとき（ＳＯＣ１００［％］まで充電したとき）の膨張量は０．２５［μｍ］である。
【００５３】
また、図７に示す各マップＭは、電池Ｂの容量維持率毎に作成されており、容量維持率が小さくなるほど、充電開始ＳＯＣ及び充電ΔＳＯＣに対応する膨張量が減少していくものとする。
【００５４】
例えば、１回目の充電において、充電率が２０［％］から８０［％］になるまで電池Ｂが充電され、その後、充電率が８０［％］から４０［％］になるまで電池Ｂが放電され、２回目の充電において、充電率が４０［％］から９０［％］になるまで電池Ｂが充電される場合を想定する。なお、電池Ｂの充電率が２０［％］から８０［％］になるまで充電されたときの電池Ｂの温度の平均値を２６［℃］、電池Ｂの充電率が４０［％］から９０［％］になるまで充電されたときの電池Ｂの温度の平均値を２５［℃］とする。
【００５５】
まず、制御部６は、１回目の充電において、充電開始ＳＯＣとして２０［％］を取得し、充電ΔＳＯＣとして６０［％］を取得し、図３に示す情報を参照して温度補正係数Ｋとして１．０２を取得し、図７に示す情報を参照して膨張量として０．１５［μｍ］を取得し、その０．１５［μｍ］に１．０２を乗算することにより、１回目の放電における膨張量として０．１５３［μｍ］を求める。
【００５６】
次に、制御部６は、２回目の充電において、充電開始ＳＯＣとして４０［％］を取得し、充電ΔＳＯＣとして５０［％］を取得し、図３に示す情報を参照して温度補正係数Ｋとして１．０１を取得し、図７に示す情報を参照して膨張量として０．１０［μｍ］を取得し、その０．１０［μｍ］に１．０１を乗算することにより、２回目の放電における膨張量として０．１０１［μｍ］を求め、この２回目の放電で求めた膨張量０．１０１［μｍ］に１回目の放電で求めた膨張量０．１５３［μｍ］を加算した値０．２５４［μｍ］を電池Ｂの現在の膨張量として求める。
【００５７】
電池Ｂの充電時、電池Ｂの電極が膨張することにより活物質が圧縮応力を受けて割れる。次に、電池Ｂが放電すると、電池Ｂの電極が収縮することで生じる隙間に電解液が流れ込み新生面に皮膜ができ電極が膨張することにより電池Ｂが膨張する。このような現象において、充電ΔＳＯＣが大きいと、電極の膨張量が大きくなり、電池Ｂの膨張量がさらに大きくなる。また、このような現象において、充電開始ＳＯＣが大きいと、圧縮応力が大きくなり活物質が割れやすくなるため、電池Ｂの膨張量がさらに大きくなる。
【００５８】
そこで、第２実施形態の電池膨張量推定装置では、充電開始ＳＯＣと、充電ΔＳＯＣと、膨張量との対応関係を示す情報を記憶部５に記憶しておき、その情報により、充電開始ＳＯＣ及び充電ΔＳＯＣに対応する膨張量を求めている。このように、電池Ｂの膨張量と関連性が高く、電池Ｂの膨張量とほぼ同様に変化するパラメータ（充電開始ＳＯＣ及び充電ΔＳＯＣ）を使用して、電池Ｂの現在の膨張量を推定しているため、電池Ｂの膨張量の推定精度を向上させることができる。
【００５９】
また、第２実施形態の電池膨張量推定装置においても、温度変化による膨張量の誤差を補償するために、膨張量に温度補正係数を乗算して膨張量を補正しているため、電池Ｂの膨張量の推定精度をさらに向上させることができる。
【００６０】
また、本発明は、第１実施形態及び第２実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない許容範囲内で種々の改良、変更が可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１  電池パック
２  電流検出部
３  電圧検出部
４  温度検出部
５  記憶部
６  制御部
Ｂ  電池
ＳＷ  スイッチ
【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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