(57)【要約】【課題】二次電池の劣化指標を高い精度で且つ広い領域で推定できると共に、無用な充電率の制御による最適値からの逸脱を防止して電力節減及び電池保護を達成できる二次電池システムを提供する。【解決手段】組電池４の電圧Ｖと、電圧Ｖの変化量ｄＶに対する組電池４の容量Ｑの変化量ｄＱの割合である微分値ｄＱ/ｄＶとの関係を示す微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶを算出し、この微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶ上に定めた傾き領域Ｅに対して、組電池４のＳＯＨの低下に関わらず常に対応する微分値ｄＱ/ｄＶとして特定微分値Ｐ０を定める。特定微分値Ｐ０に対応する電圧ＶとＳＯＨとの相関関係を記憶しておき、組電池４の充放電時に算出された微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶ上の傾き領域Ｅを介して特定微分値Ｐ０と対応する電圧Ｖを算出し、電圧Ｖ及び記憶されている相関関係に基づきＳＯＨを推定する。【選択図】図３
2018206612.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池の電圧Ｖと、該電圧Ｖの変化量ｄＶに対する前記二次電池の容量Ｑの変化量ｄＱの割合である微分値ｄＱ/ｄＶとの関係を示す微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶ上において予め定められた所定の傾き領域に対して、前記二次電池の使用に伴う劣化指標の変化に関わらず常に対応し続ける微分値ｄＱ/ｄＶとして特定微分値が定められ、該特定微分値に対応する前記電圧Ｖと前記劣化指標との相関関係が予め記憶された相関関係記憶手段と、
前記二次電池の充放電時に、該二次電池の電圧Ｖ及び容量Ｑに基づき前記微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶを算出する微分曲線算出手段と、
前記微分曲線算出手段により算出された微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶ上で、前記特定微分値に対応する前記電圧Ｖを算出する電圧算出手段と、
前記電圧Ｖと前記劣化指標との相関関係を前記相関関係記憶手段から読み出し、該相関関係と前記電圧算出手段により算出された電圧Ｖとに基づき、前記二次電池の劣化指標を推定する劣化指標推定手段と
を備えたことを特徴とする二次電池システム。
【請求項２】
前記相関関係記憶手段は、前記電圧Ｖまたは容量Ｑと前記劣化指標との相関関係が前記二次電池の温度域毎に記憶されて温度毎に算出可能であり、
前記劣化指標推定手段は、前記二次電池の現在の温度に対応する前記電圧Ｖまたは容量Ｑと前記劣化指標との相関関係を前記相関関係記憶手段から読み出して前記劣化指標の推定に適用する
ことを特徴とする請求項１に記載の二次電池システム。
【請求項３】
前記特定微分値は、前記二次電池の劣化指標の変化に関わらず、常に前記微分曲線上の前記傾き領域のみに対応し続ける微分値ｄＱ/ｄＶとして設定されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の二次電池システム。
【請求項４】
前記特定微分値は、定格容量が異なる他の二次電池に設定されている特定微分値に基づき、該他の二次電池との間の定格容量の比率に基づき設定されている
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の二次電池システム。
【請求項５】
前記二次電池の正極電極板は、活物質としてＬｉＭＯ２（Ｍは、Ｃｏ,Ｎｉ,Ａｌ,Ｍｎ,Ｆｅの内、少なくとも１つを含む遷移金属元素）を含む
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の二次電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池システムに係り、詳しくは、二次電池の劣化度合いを表す劣化指標（ＳＯＨ：State of Health）を推定する機能を備えた二次電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池の充放電時の容量Ｑ及び電圧Ｖをパラメータとした微分特性を有する微分曲線は、二次電池の劣化状態に応じて形状が異なる。そこで、微分曲線上に出現する特徴点の推移や変化量等に基づき二次電池の劣化指標を推定する種々の手法が提案されている。
例えば特許文献１に記載された二次電池システムでは、二次電池の放電時に電池容量Ｑを算出すると共に、電池容量Ｑの変化量ｄＱに対する電池電圧Ｖの変化量ｄＶの割合である微分値ｄＶ/ｄＱを求め、微分値ｄＶ/ｄＱと電池容量Ｑとの関係から微分曲線Ｑ-ｄＶ/ｄＱを算出している。
【０００３】
微分曲線Ｑ-ｄＶ/ｄＱには状態検知範囲が設定され、その範囲内においてピーク形状の裾部分の極小点及び頂点部分の極大点を特徴点として特定し、両者の電池容量Ｑに関する差分σｉ、及び微分値ｄＶ/ｄＱに関する差分ｈｉを演算する。同様に、予め記録した微分曲線Ｑ-ｄＶ/ｄＱの状態検知範囲内において、ピーク形状の裾部分の極小点及び頂点部分の極大点を特徴点として特定し、両者の電池容量Ｑに関する初期差分σ０、及び微分値ｄＶ/ｄＱに関する初期差分ｈ０を演算する。そして、差分σｉと初期差分σ０との比較、或いは差分ｈｉと初期差分ｈ０との比較に基づき二次電池の劣化指標を算出している。
【０００４】
また特許文献２に記載された二次電池システムでは、二次電池の充電時に電池電圧Ｖを算出すると共に、電池電圧Ｖの変化量ｄＶに対する電池容量Ｑの変化量ｄＱの割合である微分値ｄＱ/ｄＶを求め、微分値ｄＱ/ｄＶと電池電圧Ｖとの関係から微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶを算出している。
そして、微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶ上において所定の電圧領域（3.2Ｖ〜Ｖｐ）内での微分値ｄＱ/ｄＶの差分値ΔｄＱ/ｄＶを算出し、予め記憶されている差分値ΔｄＱ/ｄＶと二次電池の劣化指標との相関関係に基づき、現在の差分値ΔｄＱ/ｄＶから劣化指標を推定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１３/１５７１３２号
【特許文献２】特開２０１３−６８４５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１の二次電池システムが推定処理に適用している特徴点は、必ずしも二次電池の劣化進行に相関して微分曲線上で推移するとは限らず、また、劣化過程において微分曲線上から消失する場合もある。そして、特徴点の相関性が良好でないと劣化指標の推定精度を低下させる要因になり、特徴点が消失すると劣化指標の推定が不可能になる。このため特許文献１の二次電池システムは、劣化指標の推定精度や推定可能な領域に関して十分とは言い難かった。
【０００７】
また特許文献２の二次電池システムは、所定の電圧領域（3.2Ｖ〜Ｖｐ）内での微分値ｄＱ/ｄＶの差分値ΔｄＱ／ｄＶに基づき劣化指標を推定しているため、推定処理を実施する度に、二次電池の電池電圧Ｖを3.2Ｖ未満の領域まで低下させる必要が生じる。これは、二次電池の充電率（ＳＯＣ：State of Charge）を本来の充放電制御に基づく最適値から意図的に逸脱させることを意味し、電力節減の観点からも電池保護の観点からも好ましいものではなかった。
【０００８】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、二次電池の劣化指標を高い精度で且つ広い領域で推定できると共に、無用な充電率の制御による最適値からの逸脱を防止して電力節減及び電池保護を達成することができる二次電池システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するため、本発明の二次電池システムは、二次電池の電圧Ｖと、該電圧Ｖの変化量ｄＶに対する前記二次電池の容量Ｑの変化量ｄＱの割合である微分値ｄＱ/ｄＶとの関係を示す微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶ上において予め定められた所定の傾き領域に対して、前記二次電池の使用に伴う劣化指標の変化に関わらず常に対応し続ける微分値ｄＱ/ｄＶとして特定微分値が定められ、該特定微分値に対応する前記電圧Ｖと前記劣化指標との相関関係が予め記憶された相関関係記憶手段と、前記二次電池の充放電時に、該二次電池の電圧Ｖ及び容量Ｑに基づき前記微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶを算出する微分曲線算出手段と、前記微分曲線算出手段により算出された微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶ上で、前記特定微分値に対応する前記電圧Ｖを算出する電圧算出手段と、前記電圧Ｖと前記劣化指標との相関関係を前記相関関係記憶手段から読み出し、該相関関係と前記電圧算出手段により算出された電圧Ｖとに基づき、前記二次電池の劣化指標を推定する劣化指標推定手段とを備えたことを特徴とする（請求項１）。
【００１０】
このように構成した二次電池システムによれば、二次電池の充電時や放電時に、微分曲線算出手段により二次電池の電圧Ｖ及び容量Ｑに基づき微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶが算出されると共に、電圧算出手段により特定微分値に対応する電圧Ｖが算出される。そして、電圧Ｖと劣化指標との相関関係が劣化指標推定手段により相関関係記憶手段から読み出され、この相関関係と特定微分値に対応する電圧Ｖとに基づき二次電池の劣化指標が推定される。
【００１１】
そして、特定微分値は劣化指標の変化に関わらず常に傾き領域と対応し続けて、劣化指標との間に高い相関性を有する電圧Ｖが算出されるため、例えば微分曲線上の特徴点を指標とした特許文献１の技術に比較して、二次電池の劣化指標を高い精度で且つ広い領域で推定可能となる。
また、例えば特許文献２の技術のように二次電池に対する充放電制御に介入することなく、二次電池の充電率の増減により微分曲線上の傾き領域を横切った機会を利用して劣化指標が推定されるため、二次電池の充電率が常に充放電制御に基づく最適値に保たれ続ける。
【００１２】
その他の態様として、前記相関関係記憶手段が、前記電圧Ｖまたは容量Ｑと前記劣化指標との相関関係が前記二次電池の温度域毎に記憶されて温度毎に算出可能であり、前記劣化指標推定手段が、前記二次電池の現在の温度に対応する前記電圧Ｖまたは容量Ｑと前記劣化指標との相関関係を前記相関関係記憶手段から読み出して前記劣化指標の推定に適用することが好ましい（請求項２）。
【００１３】
この態様によれば、二次電池の現在の温度に対応する電圧Ｖまたは容量Ｑと劣化指標との相関関係が相関関係記憶手段から読み出されて劣化指標の推定に適用される。
その他の態様として、前記特定微分値が、前記二次電池の劣化指標の変化に関わらず、常に前記微分曲線上の前記傾き領域のみに対応し続ける微分値ｄＱ/ｄＶとして設定されていることが好ましい（請求項３）。
【００１４】
この態様によれば、二次電池の劣化指標の変化に関わらず、特定微分値が常に微分曲線上の傾き領域のみに対応することから、特定微分値に対応する電圧Ｖを算出不能となる事態が回避される。
その他の態様として、前記特定微分値が、定格容量が異なる他の二次電池に設定されている特定微分値に基づき、該他の二次電池との間の定格容量の比率に基づき設定されていることが好ましい（請求項４）。
【００１５】
この態様によれば、定格容量が異なる二次電池では、微分値ｄＱ/ｄＶが双方の二次電池の定格容量の比率に応じて変動する。このため、定格容量の比率に基づくことにより適切な特定微分値を容易に設定可能となる。
この態様によれば、微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶ上において複数の劣化領域毎に特徴点が定められ、それらの特徴点に基づき二次電池の劣化指標が推定される。
【００１６】
その他の態様として、前記二次電池の正極電極板が、活物質としてＬｉＭＯ２（Ｍは、Ｃｏ,Ｎｉ,Ａｌ,Ｍｎ,Ｆｅの内、少なくとも１つを含む遷移金属元素）を含むことが好ましい（請求項５）。
この態様によれば、微分曲線上の傾き領域にあたるピークはＬｉＭＯ２に由来しているため、推定精度が向上する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の二次電池システムによれば、二次電池の劣化指標を高い精度で且つ広い領域で推定できると共に、無用な充電率の制御による最適値からの逸脱を防止して電力節減及び電池保護を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態の二次電池システムを示す概略構成図である。
【図２】ＳＯＨ100%のときの微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶを示す特性図である。
【図３】ＳＯＨの低下に応じた微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶの推移を示す説明図である。
【図４】各ＳＯＨで充放電したときの特定微分値Ｐ０=60に対応する電圧Ｖを測定した試験結果を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を具体化した二次電池システムの一実施形態を説明する。
図１は本実施形態の二次電池システムを示す概略構成図である。
本実施形態の二次電池システムは電気自動車に搭載されており、走行用動力源である走行モータに電力を供給している。全体として二次電池システム１は、その全体を統合制御するメインコントローラ２、及びメインコントローラ２に対して直並列に接続された複数の二次電池モジュール３から構成されている。
【００２０】
二次電池モジュール３は、組電池４（二次電池）、サブコントローラ５及び充放電制御部６から構成されている。
組電池４は、所期の電池容量及び出力電圧を達成するために複数の単電池を組み合わせて構成されている。
組電池４には電圧センサ７、電流センサ８及び温度センサ９が接続されている。電圧センサ７により組電池４の電圧Ｖが検出され、電流センサ８により組電池４の入出力電流Ｉが検出され、温度センサ９により組電池４の温度Ｔが検出され、それらの検出情報はサブコントローラ５に入力される。
【００２１】
サブコントローラ５は、図示しない入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等から構成されている。サブコントローラ５は充放電制御部６を駆動して組電池４の充放電を制御する機能を奏し、充放電制御の際には、組電池４の劣化指標（以下、ＳＯＨと称する）に応じて最大許容電流や最大許容電圧を調整する。
【００２２】
またサブコントローラ５は、組電池４のＳＯＨを推定するために必要な微分曲線を算出する微分曲線算出部１０（微分曲線算出部手段）を備えている。本実施形態では微分曲線としてＶ-ｄＱ/ｄＶを用いている。微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶとは、組電池４の電圧Ｖと、電圧Ｖの変化量ｄＶに対する組電池４の容量Ｑの変化量ｄＱの割合である微分値ｄＱ/ｄＶとの関係を示すものである。
【００２３】
微分曲線算出部１０は、組電池４の充電時または放電時（本発明の「充放電時」に相当）に所定時間毎に組電池４の容量Ｑを逐次算出すると共に、これに同期して電圧Ｖを取得し、電圧Ｖの変化量ｄＶに対する組電池４の容量Ｑの変化量ｄＱの割合である微分値ｄＱ/ｄＶを算出する。そして、得られた微分値ｄＱ/ｄＶと電圧Ｖとの関係を示す曲線として微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶを算出する。
【００２４】
図２はＳＯＨ100%のときの微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶを示す特性図であり、微分値ｄＱ/ｄＶを縦軸とし、電圧Ｖを横軸として微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶが表されている。組電池４の充電または放電に伴って組電池４のＳＯＣ（充電率）と共に電圧Ｖが増加または低下し、それに応じて微分値ｄＱ/ｄＶが変化することにより、微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶの特性は組電池の劣化の進行に応じて変化する。
【００２５】
微分曲線算出部１０は、算出した微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶ及び温度センサ９により検出された電池温度Ｔ（以下、これらを実測データと称する）をメインコントローラ２に出力する。
なおサブコントローラ５は、組電池４の充放電に伴う入出力電流Ｉを所定時間毎に積算して組電池４のＳＯＣを算出し、その情報もメインコントローラ２に出力する。
【００２６】
一方、メインコントローラ２はサブコントローラ５と同様に、図示しない入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等から構成されている。
メインコントローラ２は、入出力部１２、データ保存部１３（相関関係記憶手段）、電圧算出部１４（電圧算出手段）、ＳＯＨ推定部１６（劣化指標推定手段）及び充放電指令部１７から構成されている。
【００２７】
データ保存部１３は、入出力部１２を介して各二次電池モジュール３のサブコントローラ５から入力された実測データを記憶する。またデータ保存部１３には、予め微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶに基づく特定の指標と組電池４のＳＯＨとの相関関係を示すデータ（以下、基準データと称する）が温度域毎に記憶されている。
微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶに基づく特定の指標とは、特許文献１においては特徴点から求めた初期差分σ０,ｈ０であり、特許文献２においては電圧領域内での差分値ΔｄＱ／ｄＶである。本実施形態では、微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶ上に定められた所定の微分値ｄＱ/ｄＶ（以下、特定微分値Ｐ０と称する）に対応する電圧Ｖであり、この電圧Ｖと組電池４のＳＯＨとの相関関係が基準データとしてデータ保存部１３に記憶されている。特定微分値Ｐ０に対応する電圧Ｖを算出する機能は電圧算出部１４が奏するが、本発明の特徴部分であるため、その詳細については後述する。
【００２８】
基準データの作成処理は、以下の通りである。
まず、本実施形態の組電池４と同一規格の組電池４の劣化試験を実施し、未使用の組電池４の充放電を繰り返して寿命限界（例えばＳＯＨ70%）まで段階的に劣化させる。劣化過程の各ＳＯＨにおいて、異なる複数の温度域の下で組電池４を充放電してＳＯＣを変化させる。
【００２９】
そして、上記した微分曲線算出部１０の処理と同じく、充放電により得られた電圧Ｖ及び容量Ｑに基づき微分値ｄＱ/ｄＶを算出し、電圧Ｖと微分値ｄＱ/ｄＶとの関係を示す微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶを算出した上で、微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶに基づき特定微分値Ｐ０に対応する電圧Ｖを算出する。結果として組電池４の各ＳＯＨと電圧Ｖとの相関関係が温度域毎に定められ、各二次電池モジュール３の共通の基準データとして予めデータ保存部１３に記憶される。
【００３０】
ＳＯＨ推定部１６は、データ保存部１３に記憶された各二次電池モジュール３の実測データを読み出して逐次基準データと比較して、それぞれの二次電池モジュール３について現在の組電池４のＳＯＨを推定する。詳しくは、実測データの電池温度Ｔに基づき温度域を特定し、その温度域に対応する各ＳＯＨの基準データの中から、実測データの電圧Ｖに対して一致または最も近い電圧Ｖを有する基準データを選択し、その基準データのＳＯＨを推定値と見なす。
【００３１】
なお、各ＳＯＨ間及び各温度域間は基準データを特定できないため、補間処理により基準データを算出してもよい。
充放電指令部１７は、ＳＯＨ推定部１６により推定されたＳＯＨ等に基づき、各二次電池モジュール３のサブコントローラ５に入出力部１２を介して充放電制御の指令を出力する。例えば所定値未満のＳＯＨが推定された二次電池モジュール３に対しては、充放電時の最大許容電流や最大許容電圧を制限する指令を出力する。この指令に基づくサブコントローラ５による充放電制御により、劣化の進行した組電池４の保護が図られる。
【００３２】
また充放電指令部１７は、何れかの二次電池モジュール３で寿命限界を下回るＳＯＨが推定された場合等には、運転席に設けられた表示部１８に車両点検を促すメッセージを表示する。これにより販社等で車両点検が実施されて、必要に応じて組電池４が交換される。
また充放電指令部１７は、推定された特定微分値Ｐ０をＳＯＣの補正に利用する。各二次電池モジュール３のサブコントローラ５からＳＯＣが入力されると、それぞれの二次電池モジュール３に対して推定されている特定微分値Ｐ０に基づきＳＯＣを補正し、全ての二次電池モジュール３の補正後のＳＯＣから車両の航続可能距離を算出する。航続可能距離は表示部１８に表示され、充電スタンド等で組電池４を充電するタイミングの参考にされる。また補正後のＳＯＣは、各二次電池モジュール３での組電池４の充放電制御にも反映される。
【００３３】
なお、以上の説明では、各二次電池モジュール３の組電池４全体を対象として、電圧Ｖ、電流Ｉ及び温度Ｔの検出処理、微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶの算出処理、ＳＯＨの推定処理を実施したが、これに限るものではない。例えば、組電池４を構成する単電池毎に各処理を実施したり、或いは複数の単電池からなる単電池群毎に各処理を実施したりしてもよい。
ところで、［発明が解決しようとする課題］で述べたように、特許文献１の二次電池システムでは、微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶ上の特徴点の相関性や消失に起因して推定精度や推定可能な領域が十分ではなく、また特許文献２の二次電池システムでは、推定処理を実施する度に二次電池のＳＯＣを意図的に最適値から逸脱させるため、電力節減及び電池保護の観点から好ましくない。
【００３４】
このような不具合を鑑みて本発明者は、微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶ上の所定の傾きをもった領域（以下、傾き領域Ｅと称する）内に所定の微分値ｄＱ/ｄＶとして特定微分値Ｐ０を定めると、その特定微分値Ｐ０に対応する電圧ＶがＳＯＨに対して高い相関性を示すことに着目した。
本実施形態の組電池４は、例えばＳＯＨ100%、電池温度25℃において図２に示す微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶが得られており、微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶ上に出現した特徴点の中から、下向きのピーク（極小点）である特徴点Ｐ１、及び特徴点Ｐ１に対して高電圧側で隣り合う上向きのピーク（極大点）である特徴点Ｐ２を選択した。特徴点Ｐ１-Ｐ２間において微分値ｄＱ/ｄＶは、電圧Ｖの増加に対して一部の箇所では停滞するものの全体として増加していることから、停滞箇所を除いた領域を上記傾き領域Ｅと見なすことができる。
【００３５】
このような組電池４を劣化試験に供して、劣化進行に伴う微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶの推移を確認した。なお劣化試験の手順は、上記したデータ保存部１３に記憶すべき基準データを作成する劣化試験と同様である。
図３はＳＯＨの低下に応じた微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶの推移を示す説明図である。ＳＯＨの低下に応じて微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶの特性は変化しているものの、何れのＳＯＨでも傾き領域Ｅが存在し続けていることが判る。
【００３６】
組電池４のＳＯＨは、例えば未使用時の100%から寿命限度に相当する70%程度までの推定が要求される。このため図３の各ＳＯＨにおいて、常に傾き領域Ｅに対して特定微分値Ｐ０を対応させて電圧Ｖを導出可能とする必要があり、この条件を満たす微分値ｄＱ/ｄＶとして特定微分値Ｐ０を60に設定した。
図４は各ＳＯＨで充放電したときの特定微分値Ｐ０=60に対応する電圧Ｖを測定した試験結果を示す特性図である。図４中の実線と破線とは温度条件を異にし（25℃と０℃）、実線同士及び破線同士は温度条件を含めて同一内容で実施されたものである。
【００３７】
この図に示すように、ＳＯＨ100〜50%程度の領域において各温度条件で共に良好な再現性が得られていることが判る。この結果は、特定微分値Ｐ０=60に対応する電圧ＶがＳＯＨに対して高い相関性を有することを意味する。
以上の検証に基づき本実施形態の二次電池システム１では、予め微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶ上で傾き領域Ｅが定められると共に、その傾き領域Ｅに対して特定微分値Ｐ０=60が設定されている。そして事前の劣化試験では、劣化過程の各ＳＯＨにおいて、特定微分値Ｐ０と対応する電圧Ｖが傾き領域Ｅを介して各温度域の下で求められ、得られた各ＳＯＨと電圧Ｖとの相関関係が温度域毎の基準データとしてデータ保存部１３に記憶されている。
【００３８】
微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶ上の傾き領域Ｅを特定できれば、特定微分値Ｐ０に対応する電圧Ｖを導出可能である。このため、劣化試験での組電池４の充放電は完全放電と完全充電との間で実施する必要はなく、傾き領域Ｅを含む範囲で電圧Ｖを変動させればよい。これにより、基準データの作成ための事前の劣化試験の内容が簡略化され、その所要時間及び工数を大幅に節減することができる。
【００３９】
車両が運用されているときの組電池４の充放電の際には、各二次電池モジュール３からメインコントローラ２に入力された実測データの微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶに基づき、電圧算出部１４により傾き領域Ｅを介して特定微分値Ｐ０と対応する電圧Ｖが算出される。そして、実測データの電池温度Ｔに基づき温度域が特定され、その温度域に対応する各ＳＯＨの基準データの中から、実測データの電圧Ｖに対して一致または最も近い電圧Ｖを有する基準データが選択され、その基準データのＳＯＨが推定値とされる。
【００４０】
基準データを作成する場合と同じく、電圧算出部１４で特定微分値Ｐ０と対応する電圧Ｖを算出するためには、微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶの全領域の実測データは不要であり、傾き領域Ｅ内の特定微分値Ｐ０が判明していれば対応する電圧Ｖを算出可能である。このため各二次電池モジュール３の微分曲線算出部１０では、実測データとして微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶの全領域を算出することなく傾き領域Ｅの箇所だけを算出している。
【００４１】
結果として、充放電制御による組電池４のＳＯＣの増減に伴って微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶ上の傾き領域Ｅを横切りさえすれば実測データを算出でき、ひいてはＳＯＨを推定できる。このため車両の運用中に傾き領域Ｅを横切る僅かなＳＯＣの変動が生じるだけでＳＯＨを推定可能となり、推定可能な機会を増加できると共に、推定処理に要する時間を大幅に短縮することができる。
【００４２】
以上のように本実施形態の二次電池システム１では、特許文献１の技術のように微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶ上の特徴点を用いることなく、微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶの傾き領域Ｅ内に定めた特定微分値Ｐ０に基づき、特定微分値Ｐ０と対応する電圧Ｖを指標としてＳＯＨを算出するようにしている。そして、特定微分値Ｐ０はＳＯＨの低下に関わらず常に傾き領域Ｅと対応し続けると共に、特定微分値Ｐ０に対応する電圧ＶはＳＯＨとの間に高い相関性を有することから、特許文献１の技術と比較して、組電池４のＳＯＨを高い精度で且つ広い領域で推定することができる。
【００４３】
また車両の運用中において、特許文献２の技術のように組電池４に対する充放電制御に介入することなく、組電池４のＳＯＣの増減により微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶ上の傾き領域Ｅを横切った機会を利用してＳＯＨを推定している。結果として組電池４のＳＯＣが常に充放電制御に基づく最適値に保たれ続け、電力節減及び電池保護を達成することができる。
ところで、本実施形態の二次電池システム１によるＳＯＨの推定手法を採用した場合には、微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶ上での傾き領域Ｅ及び傾き領域Ｅ内での特定微分値Ｐ０を如何に設定するかが重要であり、不適切な設定がなされると、電圧Ｖの算出処理やＳＯＨの推定処理に支障が生じる。そこで、傾き領域Ｅ及び特定微分値Ｐ０は、以下の条件を満たすように設定することが望ましい。
【００４４】
まず傾き領域Ｅに関しては、微分値ｄＱ/ｄＶ及び電圧Ｖが共に一方向に変化していることが望ましい。傾き領域Ｅ内に電圧Ｖの増加に対して微分値ｄＱ/ｄＶが停滞する箇所が存在する場合、或いは傾き領域Ｅが極大点や極小点を含んでいる場合等には、特定微分値Ｐ０に対応する電圧Ｖを判別できないためである。無論、上記とは逆に電圧Ｖの増加に対して微分値ｄＱ/ｄＶが減少する領域であっても、傾き領域Ｅとして機能する。
【００４５】
また、組電池４の寿命限度まで特定微分値Ｐ０に基づく電圧Ｖの導出が要求されるため、ＳＯＨの低下に関わらず常に微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶ上に傾き領域Ｅが存在することが望ましく、この条件を満たす傾き領域Ｅが微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶ上で選択される。
また特定微分値Ｐ０に関しては、組電池４のＳＯＨの低下に関わらず、常に微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶ上の傾き領域Ｅのみに対応し続ける微分値ｄＱ/ｄＶとして設定することが望ましい。この要件を満たすには、微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶ上の傾き領域Ｅ外の他のピークと重複しない必要がある。例えば、傾き領域Ｅ内において特定微分値Ｐ０を図３中の特徴点Ｐ３よりも低い位置に設定した場合、特定微分値Ｐ０は傾き領域Ｅ内の電圧Ｖのみならず特徴点Ｐ３近傍の電圧Ｖとも対応することから、特定微分値Ｐ０に対応する電圧Ｖを判別できなくなる。
【００４６】
そこで、上記のように微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶ上の傾き領域Ｅのみに特定微分値Ｐ０を対応させること、換言すると、傾き領域Ｅ外の電圧Ｖとは対応しない微分値ｄＱ/ｄＶとして特定微分値Ｐ０を設定することが重要となる。これにより、特定微分値Ｐ０に対応する電圧Ｖを算出不能となる事態を回避して、確実に特定微分値Ｐ０と対応する適切な電圧Ｖを算出することができる。
【００４７】
また、特定微分値Ｐ０を設定すべき組電池４とは別に、同一規格で定格容量のみが異なる他の組電池４の特定微分値Ｐ０が既に設定されている場合には、他の組電池４を参考にして特定微分値Ｐ０を設定することが望ましい。定格容量が異なる組電池４では、図３の特性図の縦軸に示された微分値ｄＱ/ｄＶが双方の組電池間の定格容量の比率に応じて変動し、それに応じた微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶが描かれる。例えば２倍の定格容量を有する組電池４の微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶは、特性図の縦軸を２倍とした微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶとして描かれるため、定格容量の比率（２倍）を乗算した値が最適な特定微分値Ｐ０となる。結果として定格容量の比率に基づくことにより、この場合も適切な特定微分値Ｐ０を容易に設定することができる。
【００４８】
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、電気自動車に搭載された二次電池システム１として具体化したが、本発明は車両用に限定されるものではなく、例えば、工場や店舗等で利用される定置型の二次電池システムに具体化してもよい。
また、組電池４の仕様等に応じて微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶの特性は変化し、それに応じて最適な傾き領域Ｅや特定微分値Ｐ０等の設定も相違する。よって、上記実施形態で説明した各要件の設定はあくまで一例であり、これに限ることはなく任意に変更可能である。
【符号の説明】
【００４９】
４    組電池（二次電池）
１０  微分曲線算出部（微分曲線算出部手段）
１３  データ保存部（相関関係記憶手段）
１４  電圧算出部（電圧算出手段）
１６  ＳＯＨ推定部（劣化指標推定手段）
２１  容量算出部（容量算出手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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