(57)【要約】【課題】二次電池の端子電圧とＳＯＣとの間の相関関係を利用して二次電池のＳＯＣを検出する際に、ＳＯＣの検出精度を向上することができるＳＯＣ検出回路、及び電池電源装置を提供する。【解決手段】二次電池１０の端子電圧Ｖｔを検出する電圧検出部２０１と、電圧検出部２０１によって端子電圧Ｖｔが検出されるタイミングより前における、二次電池１０の充電又は放電の傾向を判定する充放電傾向判定部２４１と、二次電池１０における、前記傾向と端子電圧ＶｔとＳＯＣとの対応関係を示す対応関係情報を予め記憶する記憶部２４４と、端子電圧Ｖｔ及び充放電傾向判定部２４１で判定された前記傾向に基づき、記憶部２４４に記憶されている対応関係情報を用いて、二次電池１０のＳＯＣを取得するＳＯＣ取得部２４２とを備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池の端子電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部によって前記端子電圧が検出されるタイミングより前における、前記二次電池の充電又は放電の傾向を判定する充放電傾向判定部と、
前記二次電池における、前記傾向と端子電圧とＳＯＣとの対応関係を示す対応関係情報を予め記憶する記憶部と、
前記電圧検出部で検出された端子電圧及び前記充放電傾向判定部で判定された前記傾向に基づき、前記記憶部に記憶されている対応関係情報を用いて、前記二次電池のＳＯＣを取得するＳＯＣ取得部と
を備えることを特徴とするＳＯＣ検出回路。
【請求項２】
前記充放電傾向判定部は、
前記電圧検出部によって前記端子電圧が検出されるタイミングより前の、最も近いタイミングで実行された前記二次電池の充放電が、充電であった場合に前記傾向は充電傾向であると判定し、放電であった場合に前記傾向は放電傾向であると判定し、
前記対応関係情報は、
前記充電傾向における端子電圧とＳＯＣとの対応関係と、前記放電傾向における端子電圧とＳＯＣとの対応関係とを示すこと
を特徴とする請求項１記載のＳＯＣ検出回路。
【請求項３】
前記二次電池に流れる電流の電流値を検出する電流検出部をさらに備え、
前記充放電傾向判定部は、
前記電圧検出部によって前記端子電圧が検出されるタイミングより前の、予め設定された設定期間内における、前記電流検出部によって検出される電流値の積算値を算出する積算部と、
前記積算部によって算出される積算値に基づいて、前記傾向を判定する判定部とを含むこと
を特徴とする請求項１記載のＳＯＣ検出回路。
【請求項４】
前記電流検出部は、
前記二次電池に流れる電流の電流値を、充電方向と放電方向とで正負を示す符号を反転させて示し、
前記判定部は、
前記積算部によって算出された積算値の符号が、前記充電方向に対応する符号であった場合に前記傾向は充電傾向であると判定し、前記放電方向に対応する符号であった場合に前記傾向は放電傾向であると判定すること
を特徴とする請求項３記載のＳＯＣ検出回路。
【請求項５】
前記積算部は、
前記設定期間において、前記二次電池に流れる電流が充電方向のときに前記電流検出部によって検出された電流値を充電積算値として積算し、前記二次電池に流れる電流が放電方向のときに前記電流検出部によって検出された電流値を放電積算値として積算し、
前記判定部は、
前記充電積算値が前記放電積算値より大きいとき前記傾向は充電傾向であると判定し、前記放電積算値が前記充電積算値より大きいとき前記傾向は放電傾向であると判定すること
を特徴とする請求項３記載のＳＯＣ検出回路。
【請求項６】
前記充放電傾向判定部は、
前記電圧検出部によって前記端子電圧が検出されるタイミングより前の、予め設定された設定期間内における、前記二次電池の充電と放電との比率を充放電比率として算出する充放電比率算出部と、
前記充放電比率算出部によって算出された充放電比率に基づいて、前記傾向を判定する判定部とを含むこと
を特徴とする請求項１記載のＳＯＣ検出回路。
【請求項７】
前記判定部は、
前記充放電比率算出部によって算出された充放電比率を前記傾向の判定結果として用いるものであり、
前記対応関係情報は、
前記傾向を、前記充放電比率によって表すこと
を特徴とする請求項６記載のＳＯＣ検出回路。
【請求項８】
前記二次電池に流れる電流の電流値を検出する電流検出部を備え、
前記充放電比率算出部は、
前記設定期間において、前記二次電池に流れる電流が充電方向のときに前記電流検出部によって検出された電流値を充電積算値として積算し、前記二次電池に流れる電流が放電方向のときに前記電流検出部によって検出された電流値を放電積算値として積算し、当該積算された充電積算値と放電積算値との比を、前記充放電比率として算出すること
を特徴とする請求項６又は７記載のＳＯＣ検出回路。
【請求項９】
前記二次電池に流れる電流の電流値を検出する電流検出部を備え、
前記対応関係情報における端子電圧は、前記二次電池の開路電圧であり、
前記ＳＯＣ取得部は、
前記二次電池の内部抵抗値を推定する内部抵抗推定部と、
前記電流検出部により検出される電流値と前記内部抵抗推定部により推定される内部抵抗値とを乗じた値を、当該電流値が充電方向のときは前記電圧検出部で検出された端子電圧から減算し、当該電流値が放電方向のときは前記電圧検出部で検出された端子電圧に加算することによって、前記二次電池の開路電圧を算出する開路電圧算出部と、
前記記憶部に記憶されている対応関係情報によって、前記算出された開路電圧と前記充放電傾向判定部で判定された前記傾向とに対応付けられているＳＯＣを、前記二次電池のＳＯＣとして取得する取得部とを含むこと
を特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のＳＯＣ検出回路。
【請求項１０】
前記内部抵抗推定部は、
前記電圧検出部によって検出される端子電圧と前記電流検出部によって検出される電流値との組を複数取得し、当該複数の組から得られる回帰直線の傾きを前記二次電池の内部抵抗として推定すること
を特徴とする請求項９記載のＳＯＣ検出回路。
【請求項１１】
前記二次電池の温度を検出する温度検出部と、
前記二次電池の、温度と内部抵抗値とを対応付けて記憶する内部抵抗値記憶部とをさらに備え、
前記内部抵抗推定部は、
前記内部抵抗値記憶部によって、前記温度検出部で検出された温度と対応付けて記憶されている内部抵抗値を、前記二次電池の内部抵抗値として推定すること
を特徴とする請求項９記載のＳＯＣ検出回路。
【請求項１２】
前記二次電池に流れる電流の電流値を検出する電流検出部と、
前記二次電池の内部抵抗値を検出する内部抵抗推定部とを備え、
前記対応関係情報における端子電圧は、前記二次電池の開路電圧であり、
前記ＳＯＣ取得部は、
前記電圧検出部によって検出される電圧値と前記電流検出部によって検出される電流値との組を、前記設定期間内において、複数取得し、当該複数の組から得られる回帰直線の傾きを前記二次電池の内部抵抗として推定する内部抵抗推定部と、
前記電流検出部により検出される電流値と前記内部抵抗推定部により推定される内部抵抗値とを乗じた値を、当該電流値が充電方向のときは前記電圧検出部で検出された端子電圧から減算し、当該電流値が放電方向のときは前記電圧検出部で検出された端子電圧に加算することによって、前記二次電池の開路電圧を算出する開路電圧算出部と、
前記記憶部に記憶されている対応関係情報によって、前記算出された開路電圧と前記充放電傾向判定部で判定された前記傾向とに対応付けられているＳＯＣを、前記二次電池のＳＯＣとして取得する取得部とを含むこと
を特徴とする請求項３〜８のいずれか１項に記載のＳＯＣ検出回路。
【請求項１３】
前記二次電池の活性状態又は劣化状態を、電池状態として検出する電池状態検出部をさらに備え、
前記記憶部は、
前記対応関係情報を、前記電池状態に対応して予め記憶し、
前記ＳＯＣ取得部は、
前記電池状態検出部によって検出された電池状態に対応する対応関係情報を用いて、前記二次電池のＳＯＣを取得すること
を特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載のＳＯＣ検出回路。
【請求項１４】
前記二次電池は、
リチウムイオン二次電池であること
を特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載のＳＯＣ検出回路。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載のＳＯＣ検出回路と、
前記二次電池と
を備えることを特徴とする電池電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池のＳＯＣを検出するＳＯＣ検出回路、及び二次電池を用いた電池電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、二次電池のＳＯＣ（State Of Charge）を検出する方法として、二次電池の端子電圧とＳＯＣとの間に相関関係があることを利用して、端子電圧とＳＯＣとの関係を示す換算テーブルを用いて、二次電池の端子電圧をＳＯＣに換算する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。このように、二次電池の端子電圧をＳＯＣに換算することで、ＳＯＣを検出する技術は、特に、ＳＯＣの変化に対する端子電圧の変化が比較的大きいリチウムイオン二次電池において、広く用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３４５２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来、リチウムイオン二次電池は、ＳＯＣの換算に用いる端子電圧を検出する前に二次電池がどのような使われ方をしていたか、という履歴が上述の端子電圧とＳＯＣとの関係に影響を与えることはないと考えられていた。そのため、端子電圧をＳＯＣに換算する際に、当該端子電圧の検出前における二次電池の履歴が考慮されることはなかった。
【０００５】
しかしながら、本発明の発明者らは、リチウムイオン二次電池において、端子電圧とＳＯＣとの対応関係が、当該端子電圧の検出前におけるリチウムイオン二次電池の使われ方、すなわち履歴によって、影響を受けることを新たに見出した。本発明の発明者らは、特に、このようなリチウムイオン二次電池の履歴が端子電圧とＳＯＣとの対応関係に及ぼす影響は、リチウムイオン二次電池が大型化するほど顕著になることを見出した。
【０００６】
そして、本発明の発明者らは、このようなリチウムイオン二次電池の特性によって、上述の特許文献１に記載の技術のように、二次電池の端子電圧をＳＯＣに換算した場合には、そのＳＯＣの換算精度が低下してしまうという、不都合が生じていることを見出した。
【０００７】
本発明の目的は、二次電池の端子電圧とＳＯＣとの間の相関関係を利用して二次電池のＳＯＣを検出する際に、ＳＯＣの検出精度を向上することができるＳＯＣ検出回路、及び電池電源装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るＳＯＣ検出回路は、二次電池の端子電圧を検出する電圧検出部と、前記電圧検出部によって前記端子電圧が検出されるタイミングより前における、前記二次電池の充電又は放電の傾向を判定する充放電傾向判定部と、前記二次電池における、前記傾向と端子電圧とＳＯＣとの対応関係を示す対応関係情報を予め記憶する記憶部と、前記電圧検出部で検出された端子電圧及び前記充放電傾向判定部で判定された前記傾向に基づき、前記記憶部に記憶されている対応関係情報を用いて、前記二次電池のＳＯＣを取得するＳＯＣ取得部とを備える。
【０００９】
この構成によれば、二次電池の充放電の実行のされ方の傾向と端子電圧とＳＯＣとの対応関係を示す対応関係情報が、記憶部に予め記憶されている。そして、充放電傾向判定部によって、電圧検出部で二次電池の端子電圧が検出されるタイミングより前における、二次電池の充電又は放電の傾向が、判定される。さらに、ＳＯＣ取得部によって、電圧検出部で検出された二次電池の端子電圧及び充放電傾向判定部で判定された傾向に基づき、記憶部に記憶されている対応関係情報を用いて、二次電池のＳＯＣが取得される。
【００１０】
この場合、二次電池の充電又は放電の実行のされ方の傾向に応じて、二次電池のＳＯＣが取得されるので、二次電池の端子電圧とＳＯＣとの間の相関関係を利用して二次電池のＳＯＣを検出する際に、充放電履歴の影響を排除して、ＳＯＣの検出精度を向上することが可能となる。
【００１１】
また、前記充放電傾向判定部は、前記電圧検出部によって前記端子電圧が検出されるタイミングより前の、最も近いタイミングで実行された前記二次電池の充放電が、充電であった場合に前記傾向は充電傾向であると判定し、放電であった場合に前記傾向は放電傾向であると判定し、前記対応関係情報は、前記充電傾向における端子電圧とＳＯＣとの対応関係と、前記放電傾向における端子電圧とＳＯＣとの対応関係とを示すことが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、電圧検出部によって端子電圧が検出されるタイミングより前の、最も近いタイミングで実行された二次電池の充放電に基づいて、充放電傾向判定部によって充放電の傾向が判定されるので、充放電の傾向が判定されるタイミングと端子電圧が検出されるタイミングとのずれが小さくなる結果、端子電圧検出タイミングにおける二次電池の充放電傾向の判定精度を向上することが可能となる。
【００１３】
また、前記二次電池に流れる電流の電流値を検出する電流検出部をさらに備え、前記充放電傾向判定部は、前記電圧検出部によって前記端子電圧が検出されるタイミングより前の、予め設定された設定期間内における、前記電流検出部によって検出される電流値の積算値を算出する積算部と、前記積算部によって算出される積算値に基づいて、前記傾向を判定する判定部とを含むことが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、所定の長さを有する設定期間内において、二次電池に流れる電流値の積算値に基づいて、二次電池の充放電傾向が判定されるので、二次電池の充放電傾向による特性の変化を生じないような一時的な充放電によって、充放電傾向を誤って判定してしまうおそれが低減される。
【００１５】
また、前記電流検出部は、前記二次電池に流れる電流の電流値を、充電方向と放電方向とで正負を示す符号を反転させて示し、前記判定部は、前記積算部によって算出された積算値の符号が、前記充電方向に対応する符号であった場合に前記傾向は充電傾向であると判定し、前記放電方向に対応する符号であった場合に前記傾向は放電傾向であると判定することが好ましい。
【００１６】
この構成によれば、二次電池に流れる電流の電流値が、電流検出部によって、充電方向と放電方向とで正負を示す符号が反転されて示されるから、積算部がこの電流値を積算すると、その積算値の符号は、設定期間内における充電電気量と放電電気量とのうち、電気量が大きい充放電方向の符号と等しくなる。そして、判定部によって、積算値の符号が、充電方向に対応する符号であった場合に充電傾向であると判定され、放電方向に対応する符号であった場合に放電傾向であると判定されるので、充放電傾向の判定処理が簡素化される。
【００１７】
また、前記積算部は、前記設定期間において、前記二次電池に流れる電流が充電方向のときに前記電流検出部によって検出された電流値を充電積算値として積算し、前記二次電池に流れる電流が放電方向のときに前記電流検出部によって検出された電流値を放電積算値として積算し、前記判定部は、前記充電積算値が前記放電積算値より大きいとき前記傾向は充電傾向であると判定し、前記放電積算値が前記充電積算値より大きいとき前記傾向は放電傾向であると判定することが好ましい。
【００１８】
この構成によれば、設定期間内に、二次電池に充電された充電電気量が充電積算値として算出される。また、設定期間内に、二次電池が放電した放電電気量が放電積算値として算出される。そうすると、充電積算値が放電積算値より大きいとき、充電傾向であると判定し、放電積算値が充電積算値より大きいとき放電傾向であると判定することができる。このとき、例えば充電積算値に基づき設定期間内における充電電流の時間平均値を算出し、放電積算値に基づき設定期間内における放電電流の時間平均値を算出し、当該各時間平均値の比較によって、間接的に、充電積算値が放電積算値より大きいとき充電傾向であると判定し、放電積算値が充電積算値より大きいとき放電傾向であると判定するようにしてもよい。
【００１９】
また、前記充放電傾向判定部は、前記電圧検出部によって前記端子電圧が検出されるタイミングより前の、予め設定された設定期間内における、前記二次電池の充電と放電との比率を充放電比率として算出する充放電比率算出部と、前記充放電比率算出部によって算出された充放電比率に基づいて、前記傾向を判定する判定部とを含むことが好ましい。
【００２０】
この構成によれば、充放電比率算出部によって、端子電圧が検出されるタイミングより前の、予め設定された設定期間内における、二次電池の充電と放電との比率が充放電比率として算出される。そうすると、充放電比率は二次電池の充放電傾向を示すと考えられるから、判定部は、充放電比率に基づいて、前記傾向を判定することができる。
【００２１】
また、前記判定部は、前記充放電比率算出部によって算出された充放電比率を前記傾向の判定結果として用いるものであり、前記対応関係情報は、前記傾向を、前記充放電比率によって表すことが好ましい。
【００２２】
この構成によれば、二次電池の充放電傾向が、充電傾向であるか放電傾向であるかというだけでなく、傾向の程度が充放電比率として数値で表されるので、前記傾向の判定精度が向上する。
【００２３】
また、前記二次電池に流れる電流の電流値を検出する電流検出部を備え、前記充放電比率算出部は、前記設定期間において、前記二次電池に流れる電流が充電方向のときに前記電流検出部によって検出された電流値を充電積算値として積算し、前記二次電池に流れる電流が放電方向のときに前記電流検出部によって検出された電流値を放電積算値として積算し、当該積算された充電積算値と放電積算値との比を、前記充放電比率として算出することが好ましい。
【００２４】
この構成によれば、充放電比率算出部によって、設定期間内における充電電気量が充電積算値として算出され、設定期間内における放電電気量が放電積算値として算出されるので、充電積算値と放電積算値との比を、充放電比率として算出することができる。
【００２５】
また、前記二次電池に流れる電流の電流値を検出する電流検出部を備え、前記対応関係情報における端子電圧は、前記二次電池の開路電圧であり、前記ＳＯＣ取得部は、前記二次電池の内部抵抗値を推定する内部抵抗推定部と、前記電流検出部により検出される電流値と前記内部抵抗推定部により推定される内部抵抗値とを乗じた値を、当該電流値が充電方向のときは前記電圧検出部で検出された端子電圧から減算し、当該電流値が放電方向のときは前記電圧検出部で検出された端子電圧に加算することによって、前記二次電池の開路電圧を算出する開路電圧算出部と、前記記憶部に記憶されている対応関係情報によって、前記算出された開路電圧と前記充放電傾向判定部で判定された前記傾向とに対応付けられているＳＯＣを、前記二次電池のＳＯＣとして取得する取得部とを含むことが好ましい。
【００２６】
二次電池の端子電圧には、二次電池の内部抵抗に電流が流れることにより生じる電圧と、開路電圧（起電力）とが含まれている。しかしながら、二次電池の内部抵抗に電流が流れることにより生じる電圧は、ＳＯＣとの間に相関関係を有しない。そのため、二次電池の端子電圧をそのまま用いてＳＯＣに換算すると、ＳＯＣの検出精度が低下する。そこで、この構成によれば、開路電圧算出部によって、二次電池の開路電圧が算出され、取得部によって、この二次電池の開路電圧に基づき、二次電池のＳＯＣが取得される。そうすると、電圧検出部で検出される端子電圧に含まれる、ＳＯＣと相関関係を有しない電圧成分が低減される結果、ＳＯＣの検出精度を向上させることができる。
【００２７】
また、前記内部抵抗推定部は、前記電圧検出部によって検出される端子電圧と前記電流検出部によって検出される電流値との組を複数取得し、当該複数の組から得られる回帰直線の傾きを前記二次電池の内部抵抗として推定することが好ましい。
【００２８】
この構成によれば、電圧検出部によって検出される二次電池の端子電圧と電流検出部によって検出される電流値との組を複数取得してその回帰直線を得ると、その回帰直線の傾きが二次電池の内部抵抗を表すから、内部抵抗推定部は、この回帰直線の傾きを二次電池の内部抵抗として取得することができる。
【００２９】
また、前記二次電池の温度を検出する温度検出部と、前記二次電池の、温度と内部抵抗値とを対応付けて記憶する内部抵抗値記憶部とをさらに備え、前記内部抵抗推定部は、前記内部抵抗値記憶部によって、前記温度検出部で検出された温度と対応付けて記憶されている内部抵抗値を、前記二次電池の内部抵抗値として推定するようにしてもよい。
【００３０】
二次電池の内部抵抗と温度との間には相関関係があるから、内部抵抗値記憶部に、二次電池の、温度と内部抵抗値とを対応付けて記憶しておくことで、内部抵抗推定部は、温度検出部で検出された温度と対応付けて内部抵抗値記憶部に記憶されている内部抵抗値を、二次電池の内部抵抗値として推定することができる。
【００３１】
また、前記二次電池に流れる電流の電流値を検出する電流検出部と、前記二次電池の内部抵抗値を検出する内部抵抗推定部とを備え、前記対応関係情報における端子電圧は、前記二次電池の開路電圧であり、前記ＳＯＣ取得部は、前記電圧検出部によって検出される電圧値と前記電流検出部によって検出される電流値との組を、前記設定期間内において、複数取得し、当該複数の組から得られる回帰直線の傾きを前記二次電池の内部抵抗として推定する内部抵抗推定部と、前記電流検出部により検出される電流値と前記内部抵抗推定部により推定される内部抵抗値とを乗じた値を、当該電流値が充電方向のときは前記電圧検出部で検出された端子電圧から減算し、当該電流値が放電方向のときは前記電圧検出部で検出された端子電圧に加算することによって、前記二次電池の開路電圧を算出する開路電圧算出部と、前記記憶部に記憶されている対応関係情報によって、前記算出された開路電圧と前記充放電傾向判定部で判定された前記傾向とに対応付けられているＳＯＣを、前記二次電池のＳＯＣとして取得する取得部とを含むことが好ましい。
【００３２】
二次電池の内部抵抗は、二次電池の劣化に伴い増大するから、電圧検出部によって、ＳＯＣに換算するための端子電圧が検出されるタイミングから、大きく離れたタイミングで内部抵抗値を推定すると、当該端子電圧が検出されるタイミングにおいては内部抵抗がその推定値から大きく変化しているおそれがある。しかしながら、この構成によれば、内部抵抗推定部によって、設定期間内に内部抵抗値が推定されるので、ＳＯＣに換算するための端子電圧が検出されるタイミングの直近における設定期間内における二次電池の内部抵抗が推定される結果、内部抵抗値の推定精度が向上する。
【００３３】
また、前記二次電池の活性状態又は劣化状態を、電池状態として検出する電池状態検出部をさらに備え、前記記憶部は、前記対応関係情報を、前記電池状態に対応して予め記憶し、前記ＳＯＣ取得部は、前記電池状態検出部によって検出された電池状態に対応する対応関係情報を用いて、前記二次電池のＳＯＣを取得することが好ましい。
【００３４】
二次電池における、前記傾向と端子電圧とＳＯＣとの対応関係は、二次電池の活性状態や劣化状態である電池状態の影響を受けて変化する。そこで、この構成によれば、電池状態に対応する対応関係情報に基づいて、二次電池のＳＯＣが取得されるので、ＳＯＣの検出精度が向上する。
【００３５】
また、前記二次電池は、リチウムイオン二次電池であることが好ましい。
【００３６】
リチウムイオン二次電池は、他の電池、例えばニッケル水素二次電池と比べて、ＳＯＣの変化に対する端子電圧の変化が大きいから、二次電池の端子電圧をＳＯＣに換算した場合のＳＯＣの精度が、相対的に高い。また、本発明の発明者らは、リチウムイオン二次電池は、過去の充放電履歴が、充電傾向であるか放電傾向であるかによって、ＳＯＣに対する開路電圧値に差が生じる性質を有することを見出した。従って、本発明に係るＳＯＣ検出回路は、リチウムイオン二次電池のＳＯＣを検出する回路として好適である。
【００３７】
また、本発明に係る電池電源装置は、上述のＳＯＣ検出回路と、前記二次電池とを備える。
【００３８】
この構成によれば、二次電池を用いた電池電源装置において、二次電池の端子電圧とＳＯＣとの間の相関関係を利用して二次電池のＳＯＣを検出する際に、ＳＯＣの検出精度を向上することができる。
【発明の効果】
【００３９】
このような構成のＳＯＣ検出回路、及び電池電源装置は、二次電池の端子電圧とＳＯＣとの間の相関関係を利用して二次電池のＳＯＣを検出する際に、ＳＯＣの検出精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１実施形態に係るＳＯＣ検出回路、及びこのＳＯＣ検出回路を備えた電池電源装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図２】対応関係情報の一例をグラフ化して示した説明図である。
【図３】図１に示す内部抵抗推定部による内部抵抗値の推定方法の一例を説明するための説明図である。
【図４】二次電池が充放電された際の充放電電流値Ｉｄと端子電圧値Ｖｔとの一例を示すグラフである。図４（ａ）は充放電電流値Ｉｄを示し、図４（ｂ）は端子電圧値Ｖｔを示している。
【図５】ＳＯＣ検出回路の動作の一例を示すフローチャートである。
【図６】ＳＯＣ検出回路の動作の一例を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第２実施形態に係る電池電源装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図８】充放電傾向判定部の動作を説明するための説明図である。
【図９】充放電傾向判定部による充放電傾向判定処理の一例を示すフローチャートである。
【図１０】図７に示す電池電源装置の変形例を示すブロック図である。
【図１１】図９に示すフローチャートの変形例を示す図である。
【図１２】本発明の第３実施形態に係る電池電源装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図１３】図１２に示す記憶部に記憶されている対応関係情報の一例を、グラフ化して示した説明図である。
【図１４】図１２に示す電池電源装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図１５】図１２に示す電池電源装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図１６】図１４に示すフローチャートの変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。
【００４２】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るＳＯＣ検出回路、及びこのＳＯＣ検出回路を備えた電池電源装置の構成の一例を示すブロック図である。
【００４３】
図１に示す電池電源装置１は、二次電池１０と、ＳＯＣ検出回路２０と、充放電制御回路３０とを備えている。電池電源装置１は、太陽光発電システムやＵＰＳ等のバックアップ用電源装置の他、携帯型パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、携帯電話機、電気自動車、ハイブリットカー等、種々の電池駆動機器やシステムにおける電源システムに用いられる。
【００４４】
ＳＯＣ検出回路２０は、例えばＥＣＵ（Electric Control Unit）として構成されている。ＳＯＣ検出回路２０は、電圧検出部２０１と、電流検出部２０２と、温度検出部２０３と、制御部２０４とを備えている。そして、充放電制御回路３０には、発電装置１００と、負荷装置２００とが接続されている。
【００４５】
発電装置１００は、例えば太陽光発電装置（太陽電池）や、例えば風力や水力といった自然エネルギーやエンジン等の人工的な動力によって駆動される発電機等である。なお、充放電制御回路３０は、発電装置１００の代わりに例えば商用電源に接続されていてもよい。
【００４６】
負荷装置２００は、電池電源装置１から供給される電力により駆動される各種の負荷であってもよく、例えばモータやバックアップ対象の負荷機器であってもよい。
【００４７】
二次電池１０は、例えば、直列に接続されたＮ個の電池ブロックＢ１，Ｂ２，・・・，ＢＮと、電流センサ１１と、温度センサ１２とが図略の筐体（ボックス）に収容された電池パックとして構成されている。また、電池ブロックＢ１，Ｂ２，・・・，ＢＮのそれぞれは、複数個の単電池１３が電気的に直列に接続されて構成されている。
【００４８】
単電池１３としては、例えばリチウムイオン二次電池などの非水系二次電池を用いることができる。なお、二次電池１０は、単電池１３を少なくとも一つ含んでいればよく、電池ブロックの数Ｎや単電池１３の数は特に限定されるものではない。また、単電池１３や電池ブロックは、並列接続されていてもよく、直列と並列とが組み合わされていてもよい。
【００４９】
この場合、請求項における二次電池は、二次電池１０であってもよく、電池ブロックＢ１，Ｂ２，・・・，ＢＮであってもよく、単電池１３であってもよい。なお、以下の説明において、電池ブロックＢ１，Ｂ２，・・・，ＢＮを総称する場合には添え字を省略して電池ブロックＢと記載し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。
【００５０】
電流センサ１１は、例えば、電池ブロックＢと直列接続された抵抗素子や電流変成器等で構成されており、電池ブロックＢを流れる電流を検出し、その電流値を電圧信号として電流検出部２０２へ出力する。
【００５１】
温度センサ１２としては、例えば熱電対やサーミスタ等が用いられ、電池ブロックＢの温度に応じた電圧や抵抗値等のアナログ情報を温度検出部２０３へ出力する。
【００５２】
電圧検出部２０１は、例えばアナログデジタル変換器を用いて構成されており、電池ブロックＢ１，Ｂ２，・・・，ＢＮのそれぞれの端子電圧Ｖｔ１，Ｖｔ２，・・・，ＶｔＮを測定する。そして、電圧検出部２０１は、測定した端子電圧Ｖｔ１，Ｖｔ２，・・・，ＶｔＮを、予め設定された周期でデジタル値に変換して電圧値Ｖｄとして制御部２０４へ出力する。
【００５３】
また、電圧検出部２０１は、端子電圧を電池ブロック毎に測定する例を示したが、単電池１３毎に端子電圧値を測定するようにしてもよく、二次電池１０全体の端子電圧値Ｖｔを測定するようにしてもよい。また、電圧検出部２０１は、端子電圧Ｖｔ１，Ｖｔ２，・・・，ＶｔＮを合計することで、二次電池１０全体の端子電圧値Ｖｔを算出するようにしてもよい。
【００５４】
電流検出部２０２は、例えばアナログデジタル変換器を用いて構成されており、電流センサ１１を用いて二次電池１０の充放電電流Ｉを所定の周期で測定する。電流検出部２０２は、測定された充放電電流Ｉをアナログ信号からデジタル信号に変換して、充電方向をプラス（＋）の電流値で示し、放電方向をマイナス（−）の電流値で示す充放電電流値Ｉｄとして出力する。電流検出部２０２から制御部２０４へのデータ出力も、電圧検出部２０１からのデータ出力と同様、予め定められた周期で行われる。
【００５５】
温度検出部２０３は、例えばアナログデジタル変換器や抵抗値測定回路等を用いて構成されており、温度センサ１２を用いて二次電池１０内の温度を所定の周期で測定する。そして、温度検出部２０３は、測定された温度をアナログ信号からデジタル信号に変換して温度値Ｔとして予め定められた周期で制御部２０４へ出力する。
【００５６】
制御部２０４は、例えば所定の演算処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）と、所定の制御プログラムが記憶された不揮発性のＲＯＭ（Read Only Memory）と、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）と、タイマ回路と、その周辺回路等と、記憶部２４４とを備えて構成されている。
【００５７】
また、制御部２０４は、例えばＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、充放電傾向判定部２４１、及びＳＯＣ取得部２４２として機能する。また、ＳＯＣ取得部２４２は、内部抵抗推定部４２１、開路電圧算出部４２２、及び取得部４２３を含んでいる。
【００５８】
記憶部２４４は、例えばＲＯＭによって構成されている。そして、記憶部２４４には、二次電池１０の状態が充電傾向であるときの開路電圧値ＶｏｃとＳＯＣとの関係、及び二次電池１０の状態が放電傾向であるときの開路電圧値ＶｏｃとＳＯＣとの関係を示す対応関係情報が、予め、例えばルックアップテーブル（Look Up Table）として記憶されている。
【００５９】
図２は、対応関係情報の一例をグラフ化して示した説明図である。グラフＧ１は、充電傾向における開路電圧値ＶｏｃとＳＯＣとの関係を示し、グラフＧ２は、放電傾向における開路電圧値ＶｏｃとＳＯＣとの関係を示している。図２に示すように、充電傾向におけるグラフＧ１と、放電傾向におけるグラフＧ２とでは、同一のＳＯＣに対する開路電圧値Ｖｏｃが、放電傾向におけるグラフＧ２の方が高くなっている。
【００６０】
従来、リチウムイオン二次電池のＳＯＣに対する開路電圧値Ｖｏｃは、過去の充放電履歴の影響は受けないと考えられてきた。しかしながら本発明の発明者らは、図２に示すように、リチウムイオン二次電池の過去の充放電履歴が、充電傾向であるか放電傾向であるかによって、ＳＯＣに対する開路電圧値Ｖｏｃに差が生じることを見出した。
【００６１】
具体的には、本発明の発明者らは、過去の充放電履歴が放電傾向であった場合の方が、充電傾向であった場合よりもＳＯＣに対する開路電圧値Ｖｏｃが高くなることを見出した。また、本発明の発明者らは、充放電履歴による開路電圧値Ｖｏｃの差は、リチウムイオン二次電池が大きくなるほど、すなわち極板面積が大きくなるほど増大することを見出した。リチウムイオン二次電池が大きくなるほど、充放電履歴による開路電圧値Ｖｏｃの差が増大する理由は、小さな電池では、極板が均一に反応するため充放電履歴による差が生じにくいのに対し、大きな電池では極板面積が大きいために極板の箇所によって反応が不均一になるためであると考えられる。
【００６２】
なお、二次電池１０は、必ずしもリチウムイオン二次電池に限られず、過去の充放電履歴が、充電傾向であるか放電傾向であるかによって、ＳＯＣに対する開路電圧値Ｖｏｃに差が生じる性質を有する二次電池であればよい。
【００６３】
充放電傾向判定部２４１は、電圧検出部２０１によって端子電圧値Ｖｔが検出されるタイミングより前の、最も近いタイミングで実行された二次電池１０の充放電が、充電であった場合に二次電池１０の充放電状態は充電傾向であると判定し、放電であった場合に二次電池１０の充放電状態は放電傾向であると判定する。
【００６４】
内部抵抗推定部４２１は、電圧検出部２０１によって検出された端子電圧Ｖｔ１，Ｖｔ２，・・・，ＶｔＮの合計値として得られた端子電圧値Ｖｔと電流検出部２０２によって検出される充放電電流値Ｉｄとの組を複数取得し、当該複数の組から得られる回帰直線の傾きを二次電池１０の内部抵抗値Ｒとして推定する。
【００６５】
図３は、図１に示す内部抵抗推定部４２１による内部抵抗値Ｒの推定方法の一例を説明するための説明図である。
【００６６】
内部抵抗推定部４２１は、端子電圧値Ｖｔと充放電電流値Ｉｄとの組を複数取得して回帰直線を生成する。図２では、充放電電流値ＩｄがＩ１、端子電圧値ＶｔがＶ１のデータＰ１と、充放電電流値ＩｄがＩ２、端子電圧値ＶｔがＶ２のデータＰ２と、充放電電流値ＩｄがＩ３、端子電圧値ＶｔがＶ３のデータＰ３とを取得して、データＰ１，Ｐ２，Ｐ３から回帰直線Ｌを生成する例を示している。
【００６７】
このようにして得られる回帰直線Ｌは、下記の式（１）で表され、その傾きを示す係数Ｒが、二次電池１０の内部抵抗値Ｒとして得られる。
【００６８】
Ｖｔ＝Ｒ×Ｉｄ＋Ｖ０  ・・・（１）
回帰直線Ｌを得るためには、値が異なる複数の端子電圧値Ｖｔと充放電電流値Ｉｄとの組を取得する必要がある。しかしながら、例えば電気自動車では、車両の加減速や路面の状態等に応じて充放電電流が頻繁に変化し、例えば風力発電では、風速の変化に応じて充放電電流が頻繁に変化する。従って、例えば１分程度の期間において、回帰直線Ｌを得るのに必要な、値が異なる複数の端子電圧値Ｖｔと充放電電流値Ｉｄとの組を取得することが可能である。
【００６９】
なお、二次電池１０の内部抵抗値Ｒと二次電池１０の温度値Ｔとの間には、相関関係がある。そこで、例えば二次電池１０の温度と内部抵抗値との関係を示した内部抵抗テーブルを予め記憶部２４４（内部抵抗値記憶部）等に記憶しておき、内部抵抗推定部４２１は、温度検出部２０３によって検出された温度Ｔを、内部抵抗テーブルを用いて二次電池１０の内部抵抗値Ｒに換算することで、内部抵抗値Ｒを推定するようにしてもよい。あるいは、内部抵抗推定部４２１は、その他の方法によって、二次電池１０の内部抵抗値Ｒを推定してもよい。
【００７０】
開路電圧算出部４２２は、電圧検出部２０１により検出される端子電圧値Ｖｔと電流検出部２０２により検出される充放電電流値Ｉｄと内部抵抗推定部４２１により推定される内部抵抗値Ｒとに基づき、例えば下記の式（２）を用いて二次電池１０の開路電圧値Ｖｏｃを算出する。
【００７１】
Ｖｏｃ＝Ｖｔ−Ｉｄ×Ｒ  ・・・（２）
充放電電流値Ｉｄは、充電方向の電流値を正（＋）の電流値で示し、放電方向を負（−）の電流値で示しているから、式（２）によれば、充放電電流値Ｉｄと内部抵抗値Ｒとを乗じた値を、電流値が充電方向のときは端子電圧値Ｖｔから減算し、電流値が放電方向のときは端子電圧値Ｖｔに加算することになる。
【００７２】
取得部４２３は、記憶部２４４に記憶されている対応関係情報によって、式（２）により算出された開路電圧値Ｖｏｃと充放電傾向判定部２４１で判定された傾向とに対応付けられているＳＯＣを、二次電池１０のＳＯＣとして取得し、例えば充放電制御回路３０へ送信する。
【００７３】
なお、ＳＯＣ取得部２４２は、電池ブロックＢ１，Ｂ２，・・・，ＢＮのＳＯＣをそれぞれＳＯＣ１，ＳＯＣ２，・・・，ＳＯＣＮとして電池ブロック毎に算出するようにしてもよく、単電池１３毎にＳＯＣを算出するようにしてもよく、二次電池１０全体のＳＯＣを一括して算出するようにしてもよい。
【００７４】
ここで、端子電圧値ＶｔとＳＯＣとの対応関係は、二次電池１０の温度に応じて変化するので、温度に応じた変換テーブルや補正係数を例えばＲＯＭに記憶しておくようにしてもよい。そして、ＳＯＣ取得部２４２は、温度検出部２０３で検出された温度Ｔに応じた変換テーブルや補正係数を用いて電圧とＳＯＣとの変換を行うことで、ＳＯＣの算出精度が向上する。
【００７５】
充放電制御回路３０は、発電装置１００からの余剰電力や負荷装置２００で発生する回生電力を二次電池１０に充電する。また、充放電制御回路３０は、負荷装置２００の消費電流が急激に増大したり、あるいは発電装置１００の発電量が低下して負荷装置２００の要求する電力が発電装置１００の出力を超えたりすると、二次電池１０から不足の電力を負荷装置２００へ供給する。
【００７６】
そして、充放電制御回路３０は、制御部２０４から送信される二次電池１０のＳＯＣに基づいて、通常、二次電池１０のＳＯＣが２０〜８０％程度の範囲内になるように二次電池１０の充放電を制御する。なお、電池電源装置１が、夜間電力の有効活用をした負荷平準化電源やプラグインハイブリット車用の電源装置等として用いられる場合は、充放電制御回路３０は、二次電池１０のＳＯＣが１００％になるまで充電し、負荷装置２００でエネルギーが必要な時に二次電池１０を放電させる。
【００７７】
また、充放電制御回路３０は、二次電池１０の端子電圧値Ｖｔが、過充電を防止するための過充電防止電圧を超えた場合、二次電池１０の充電を禁止し、過放電を防止するために予め設定された過放電保護電圧を下回った場合、二次電池１０の放電を禁止することで、二次電池１０の劣化を抑制したり安全性を向上したりするようになっている。
【００７８】
また、充放電制御回路３０は、電流検出部２０２によって検出された充放電電流値Ｉｄを監視し、充放電電流値Ｉｄが予め設定された制限電流値を超えないように、二次電池１０の充放電電流Ｉを制限する。これにより、二次電池１０の劣化を低減したり安全性を向上したりするようになっている。
【００７９】
次に、上述のように構成されたＳＯＣ検出回路２０の動作について説明する。図４は、二次電池１０が充放電された際の充放電電流値Ｉｄと端子電圧値Ｖｔとの一例を示すグラフである。図４（ａ）は充放電電流値Ｉｄを示し、図４（ｂ）は端子電圧値Ｖｔを示している。図５、図６は、ＳＯＣ検出回路２０の動作の一例を示すフローチャートである。
【００８０】
図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、二次電池１０の充放電が繰り返され、二次電池１０が充電（充放電電流値Ｉｄが正（＋））されると、端子電圧値Ｖｔは、二次電池１０の内部抵抗に充放電電流値Ｉｄが流れることで生じた電圧分だけ急激に上昇した後、充放電電流値Ｉｄによる充電に伴い徐々に上昇する。
【００８１】
一方、二次電池１０が放電（充放電電流値Ｉｄが負（−））されると、端子電圧値Ｖｔは、二次電池１０の内部抵抗に充放電電流値Ｉｄが流れることで生じた電圧分だけ急激に低下した後、充放電電流値Ｉｄによる放電に伴い徐々に低下する。
【００８２】
次に、図５を参照して、充放電傾向判定部２４１による充放電傾向判定処理について説明する。まず、電流検出部２０２によって、充放電電流値Ｉｄが検出される（ステップＳ１）。次に、充放電傾向判定部２４１によって、充放電電流値Ｉｄが正の値か否か（二次電池１０が充電状態か否か）確認される（ステップＳ２）。
【００８３】
そして、充放電電流値Ｉｄが正の値（ステップＳ２でＹＥＳ）であれば、充放電傾向判定部２４１によって、二次電池１０は充電傾向と判定されて、その判定結果が例えばＲＡＭに記憶され（ステップＳ３）、再びステップＳ１へ移行し、以降の処理が繰り返される。
【００８４】
一方、充放電電流値Ｉｄが正の値でなければ（ステップＳ２でＮＯ）、充放電傾向判定部２４１によって、充放電電流値Ｉｄが負の値か否か（二次電池１０が放電状態か否か）確認される（ステップＳ４）。そして、充放電電流値Ｉｄが負の値（ステップＳ４でＹＥＳ）であれば、充放電傾向判定部２４１によって、二次電池１０は放電傾向と判定されて、その判定結果が例えばＲＡＭに記憶され（ステップＳ５）、再びステップＳ１へ移行し、以降の処理が繰り返される。
【００８５】
また、充放電電流値Ｉｄが０、すなわち二次電池１０が充放電を実行していないときは（ステップＳ２でＮＯ、ステップＳ４でＮＯ）、ＲＡＭに記憶されている充放電傾向の判定結果が変更されることなくそのまま維持されて、再びステップＳ１へ移行し、以降の処理が繰り返される。
【００８６】
以上、ステップＳ１〜Ｓ５の処理により、直近に実行された二次電池１０の充放電が、充電であった場合に充電傾向を示す判定結果がＲＡＭに記憶され、放電であった場合に放電傾向を示す傾向判定結果がＲＡＭに記憶されて、かつＲＡＭに記憶されている傾向判定結果が常時更新されることとなる。
【００８７】
次に、図６を参照して、充放電傾向判定部２４１によって得られた傾向判定結果に基づくＳＯＣ検出処理について説明する。図６に示すステップＳ１１〜Ｓ１９は、例えば、図５に示すステップＳ１〜Ｓ５と並列処理で実行されている。
【００８８】
まず、内部抵抗推定部４２１によって、二次電池１０の内部抵抗値Ｒが推定される（ステップＳ１１）。次に、取得部４２３によって、ＲＡＭから、充放電傾向判定部２４１による傾向判定結果が読み出される（ステップＳ１２）。次いで、開路電圧算出部４２２によって、電圧検出部２０１により検出された端子電圧値Ｖｔが取得される（ステップＳ１３）。
【００８９】
そうすると、端子電圧値Ｖｔが検出されるより前の、最も近いタイミングで実行された二次電池１０の充放電動作に基づく傾向判定結果が、開路電圧算出部４２２（ＳＯＣ取得部２４２）によって得られることとなる。例えば、図４に示すタイミングＴＡにおいて、ＳＯＣ取得部２４２によるＳＯＣ検出処理（端子電圧値Ｖｔの検出）が実行された場合は、タイミングＴ１における正の充放電電流値Ｉｄに基づき傾向判定結果は充電傾向とされ、タイミングＴＢにおいて、ＳＯＣ取得部２４２によるＳＯＣ検出処理（端子電圧値Ｖｔの検出）が実行された場合は、タイミングＴ２における負の充放電電流値Ｉｄに基づき傾向判定結果は放電傾向とされる。
【００９０】
次に、電流検出部２０２によって、充放電電流値Ｉｄが検出される（ステップＳ１４）。そして、開路電圧算出部４２２によって、式（２）を用いて開路電圧値Ｖｏｃが算出される（ステップＳ１５）。これにより、端子電圧値Ｖｔに含まれている、内部抵抗で生じた電圧の影響が排除されて、二次電池１０の開路電圧値Ｖｏｃが推定される。
【００９１】
次に、取得部４２３によって、ステップＳ１２において読み出された傾向判定結果が、充電傾向及び放電傾向のいずれを示すのかが確認される（ステップＳ１６）。そして、傾向判定結果が充電傾向を示す場合（ステップＳ１６で”充電傾向”）、取得部４２３によって、記憶部２４４に記憶されている対応関係情報が参照され、当該対応関係情報における充電傾向のＬＵＴ（Look Up Table）によって開路電圧値Ｖｏｃと対応づけられているＳＯＣが、二次電池１０のＳＯＣとして取得される（ステップＳ１７）。
【００９２】
一方、傾向判定結果が放電傾向を示す場合（ステップＳ１６で”放電傾向”）、取得部４２３によって、記憶部２４４に記憶されている対応関係情報が参照され、当該対応関係情報における充電傾向のＬＵＴによって開路電圧値Ｖｏｃと対応づけられているＳＯＣが、二次電池１０のＳＯＣとして取得される（ステップＳ１８）。
【００９３】
次に、取得部４２３によって、このようにして得られたＳＯＣが、充放電制御回路３０へ送信されて（ステップＳ１９）、処理を終了する。
【００９４】
以上、ステップＳ１〜Ｓ５、Ｓ１１〜Ｓ１９の処理により、端子電圧値Ｖｔの検出前に、二次電池１０の充放電状態がどのような傾向であったかに応じたＬＵＴを用いて、ＳＯＣが取得されるので、二次電池１０の充放電履歴の影響を加味したＳＯＣが得られる結果、ＳＯＣの検出精度が向上する。
【００９５】
また、二次電池１０の開路電圧値Ｖｏｃを推定し、この開路電圧値Ｖｏｃに基づきＳＯＣが推定されるので、二次電池１０に流れる電流によって内部抵抗で生じる電圧、すなわちＳＯＣと相関関係のない電圧成分が排除された開路電圧値Ｖｏｃから、ＳＯＣが推定される結果、ＳＯＣの推定精度が向上する。
【００９６】
なお、必ずしも開路電圧値Ｖｏｃに基づきＳＯＣを検出する例に限られず、例えば内部抵抗推定部４２１、開路電圧算出部４２２を備えず、ＳＯＣ取得部２４２（取得部４２３）は、端子電圧値ＶｔをそのままＳＯＣに換算することで、二次電池１０のＳＯＣを推定するようにしてもよい。
【００９７】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るＳＯＣ検出回路２０ａを備えた電池電源装置１ａについて説明する。図７は、本発明の第２実施形態に係る電池電源装置１ａの構成の一例を示すブロック図である。
【００９８】
図７に示す電池電源装置１ａは、図１に示す電池電源装置１とは、充放電傾向判定部２４１ａの構成が異なる。その他の構成は図１に示す電池電源装置１と同様であるのでその説明を省略し、以下本実施形態の特徴的な点について説明する。
【００９９】
充放電傾向判定部２４１ａは、平均部４１１と、判定部４１２とを備えている。平均部４１１は、電圧検出部２０１によって端子電圧値ｖｔが検出されるタイミングより前の、予め設定された設定期間内において、電流検出部２０２によって検出された充放電電流値Ｉｄの時間平均値Ｉａｖｅを算出する。具体的には、充放電傾向判定部２４１ａは、設定時間ｔｗ内における充放電電流値Ｉｄを積分し、その積分値を設定時間ｔｗで除算することによって、時間平均値Ｉａｖｅを算出する。設定期間は、その期間の長さが予め、設定時間ｔｗに設定されている。
【０１００】
判定部４１２は、平均部４１１によって算出された時間平均値Ｉａｖｅの符号が、充電方向に対応する正（＋）の符号であった場合、充電傾向であると判定し、時間平均値Ｉａｖｅの符号が放電方向に対応する負（−）の符号であった場合、放電傾向であると判定し、その傾向判定結果を例えばＲＡＭに記憶させることで、ＳＯＣ取得部２４２へ出力する。
【０１０１】
図８は、二次電池１０が図４に示す場合と同様の充放電を行ったときの、充放電傾向判定部２４１ａの動作を説明するための説明図である。また、図９は、充放電傾向判定部２４１ａによる充放電傾向判定処理の一例を示すフローチャートである。
【０１０２】
まず、平均部４１１は、例えば図８に示すタイミングＴ３において、タイマ回路を用いて経過時間ｔｍの計時を開始する（ステップＳ２１）。次に、平均部４１１は、電流検出部２０２によって検出された充放電電流値Ｉｄを単位時間毎に積算し、積算電流値Ｓｉを算出する（ステップＳ２２）。
【０１０３】
そして、平均部４１１は、タイマ回路により計時されている経過時間ｔｍと設定時間ｔｗとを比較し、まだ設定時間ｔｗが経過していなければ（ステップＳ２３でＮＯ）、ステップＳ２２を繰り返す一方、設定時間ｔｗが経過すれば（ステップＳ２３でＹＥＳ、タイミングＴＢ）、積算電流値Ｓｉを設定時間ｔｗで除算することによって、時間平均値Ｉａｖｅを算出する（ステップＳ２４）。
【０１０４】
次に、判定部４１２によって、時間平均値Ｉａｖｅが正の値か否か確認される（ステップＳ２５）。そして、時間平均値Ｉａｖｅが正の値（ステップＳ２５でＹＥＳ）であれば、判定部４１２によって、二次電池１０は充電傾向と判定されて、その判定結果が傾向判定結果として例えばＲＡＭに記憶され（ステップＳ２６）、ステップＳ１１のＳＯＣ検出処理へ移行する。
【０１０５】
一方、時間平均値Ｉａｖｅが正の値でなければ（ステップＳ２５でＮＯ）、判定部４１２によって、時間平均値Ｉａｖｅが負の値か否か確認される（ステップＳ２７）。そして、時間平均値Ｉａｖｅが負の値（ステップＳ２７でＹＥＳ）であれば、判定部４１２によって、二次電池１０は放電傾向と判定されて、その判定結果が傾向判定結果として例えばＲＡＭに記憶され（ステップＳ２８）、ステップＳ１１のＳＯＣ検出処理へ移行する。
【０１０６】
また、時間平均値Ｉａｖｅが０のときは（ステップＳ２５でＮＯ、ステップＳ２７でＮＯ）、ＲＡＭに記憶されている傾向判定結果が変更されることなくそのまま維持されて、ステップＳ１１のＳＯＣ検出処理へ移行する。
【０１０７】
ここで、図１に示す充放電傾向判定部２４１によれば、タイミングＴＢにおいて充放電傾向を判定する場合、タイミングＴＢの直前に、短時間でも放電が実行されると放電傾向であると判定されることとなる。しかしながら、本発明者らは、二次電池１０の充放電傾向は、必ずしも判定タイミング直前の充放電の方向のみでは決まらない場合があり、判定タイミングの前の、設定時間ｔｗの期間内における充放電電流値Ｉｄの時間平均値Ｉａｖｅの方が、二次電池１０の充放電傾向をより正確に表すことを見出した。
【０１０８】
従って、図１に示す充放電傾向判定部２４１よりも、図７に示す充放電傾向判定部２４１ａ（ステップＳ２１〜Ｓ２８）の方が、充放電傾向の判定精度を向上させることが可能となる。
【０１０９】
ここで、設定時間ｔｗは、長すぎると、遠い過去における二次電池１０の充放電が、充放電傾向の判定に影響し、かえって充放電傾向の判定精度が低下してしまうおそれがある。充放電傾向の判定精度を向上させるのに適当な設定時間ｔｗは、二次電池１０の特性によって異なる。従って、設定時間ｔｗは、二次電池１０の特性に応じた適当な値を、例えば実験的に求めることで、予め設定する必要がある。
【０１１０】
以下、引き続き、ステップＳ１１〜Ｓ１９が実行されて、ＳＯＣ取得部２４２によって、二次電池１０のＳＯＣが検出される。このとき、充放電傾向判定部２４１ａ（ステップＳ２１〜Ｓ２８）による傾向判定結果の精度が向上する結果、ＳＯＣ取得部２４２によるＳＯＣの検出精度が向上する。
【０１１１】
なお、内部抵抗推定部４２１は、設定時間ｔｗの期間中に検出された端子電圧値Ｖｔと充放電電流値Ｉｄとに基づいて内部抵抗値Ｒを推定する、あるいは設定時間ｔｗの期間中に検出された温度Ｔに基づいて内部抵抗値Ｒを推定することが好ましい。内部抵抗値Ｒは、二次電池１０の劣化に伴い増大するから、ＳＯＣ検出処理が実行されるタイミングＴＢから、大きく離れたタイミングで内部抵抗値Ｒを推定すると、タイミングＴＢにおいてはその推定値から大きく変化しているおそれがある。
【０１１２】
しかしながら、設定時間ｔｗの期間中に内部抵抗値Ｒを推定するようにすると、タイミングＴＢの直近のタイミングにおける二次電池１０の内部抵抗値Ｒを推定することができるので、内部抵抗値Ｒの推定精度が向上する。
【０１１３】
なお、図１０に示すＳＯＣ検出回路２０ｂのように、充放電傾向判定部２４１ｂにおいて、平均部４１１、判定部４１２の代わりに積算部４１３、判定部４１２ｂを備える構成としてもよい。
【０１１４】
そして、図１１に示すように、積算部４１３は、図９における時間平均値Ｉａｖｅの算出（ステップＳ２４）を実行することなく図１１に示すステップＳ２１〜Ｓ２３を実行し、判定部４１２ｂは、図９のステップＳ２５，Ｓ２７における時間平均値Ｉａｖｅの代わりに積算電流値Ｓｉを用いることで、ステップＳ２５ａ〜Ｓ２８を実行するようにしてもよい。
【０１１５】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係るＳＯＣ検出回路２０ｃを備えた電池電源装置１ｃについて説明する。図１２は、本発明の第３実施形態に係る電池電源装置１ｃの構成の一例を示すブロック図である。
【０１１６】
図１２に示す電池電源装置１ｃは、図７に示す電池電源装置１ａとは、充放電傾向判定部２４１ｃ、及びＳＯＣ取得部２４２ｃにおける取得部４２３ｃの構成が異なる。また、記憶部２４４ｃに記憶されている対応関係情報が、二次電池１０の充放電傾向を、設定時間ｔｗ内における二次電池１０の充放電の比率である充放電比率Ｒｃｄによって表す点で異なる。その他の構成は図７に示す電池電源装置１ａと同様であるのでその説明を省略し、以下本実施形態の特徴的な点について説明する。
【０１１７】
充放電傾向判定部２４１ｃは、図７に示す平均部４１１、判定部４１２の代わりに充放電比率算出部４１４、判定部４１２ｃを備えている。
【０１１８】
充放電比率算出部４１４は、設定時間ｔｗ内における、二次電池１０の充電電気量と放電電気量との比率を充放電比率Ｒｃｄとして算出する。
【０１１９】
具体的には、充放電比率算出部４１４は、設定時間ｔｗにおいて、二次電池１０に流れる電流が充電方向のときに電流検出部２０２によって検出された充放電電流値Ｉｄを充電積算値Ｓｉｃとして積算し、二次電池１０に流れる電流が放電方向のときに電流検出部２０２によって検出された充放電電流値Ｉｄを放電積算値Ｓｉｄとして積算し、当該積算された充電積算値Ｓｉｃと放電積算値Ｓｉｄとの比、例えば（Ｓｉｃ／Ｓｉｄ）を、充放電比率Ｒｃｄとして算出する。
【０１２０】
判定部４１２ｃは、充放電比率算出部４１４によって算出された充放電比率Ｒｃｄを、傾向判定結果として例えばＲＡＭに記憶させることによって、ＳＯＣ取得部２４２へ出力する。
【０１２１】
ＳＯＣ取得部２４２ｃは、取得部４２３の代わりに取得部４２３ｃを備えている。取得部４２３ｃは、記憶部２４４ｃに記憶されている対応関係情報によって、開路電圧算出部４２２で算出された開路電圧値Ｖｏｃと充放電比率算出部４１４で算出された充放電比率Ｒｃｄとに対応付けられているＳＯＣを、二次電池１０のＳＯＣとして取得する。
【０１２２】
図１３は、記憶部２４４ｃに記憶されている対応関係情報の一例を、グラフ化して示した説明図である。図１３に示す対応関係情報は、充放電比率Ｒｃｄ１，Ｒｃｄ２，Ｒｃｄ３，Ｒｃｄ４について、開路電圧値ＶｏｃとＳＯＣとの対応関係を示している。記憶部２４４ｃには、図１３に示す対応関係情報が、例えばルックアップテーブルとして記憶されている。ここで、充放電比率Ｒｃｄ１，Ｒｃｄ２，Ｒｃｄ３，Ｒｃｄ４は、Ｒｃｄ１＞Ｒｃｄ２＞Ｒｃｄ３＞Ｒｃｄ４である。
【０１２３】
図１４、図１５は、図１２に示す電池電源装置の動作の一例を示すフローチャートである。図１４は、充放電傾向判定部２４１ｃによる充放電傾向判定処理の一例を示すフローチャートである。
【０１２４】
まず、充放電比率算出部４１４は、例えば図８に示すタイミングＴ３において、タイマ回路を用いて経過時間ｔｍの計時を開始する（ステップＳ３１）。次に、電流検出部２０２によって、充放電電流値Ｉｄが検出される（ステップＳ３２）。
【０１２５】
次に、充放電比率算出部４１４によって、電流検出部２０２で検出された充放電電流値Ｉｄが、０と比較される（ステップＳ３３）。そして、充放電電流値Ｉｄが０以上であれば（ステップＳ３３でＹＥＳ）、二次電池１０に充電方向の電流が流れているので、充放電比率算出部４１４によって、充放電電流値Ｉｄが単位時間毎に積算されて、充電積算値Ｓｉｃが算出され、ステップＳ３６へ移行する。
【０１２６】
一方、充放電電流値Ｉｄが０に満たなければ（ステップＳ３３でＮＯ）、二次電池１０に放電方向の電流が流れているので、充放電比率算出部４１４によって、充放電電流値Ｉｄの絶対値が単位時間毎に積算されて、放電積算値Ｓｉｄが算出され、ステップＳ３６へ移行する。
【０１２７】
ステップＳ３６において、内部抵抗推定部４２１によって二次電池１０の内部抵抗値Ｒが推定される（ステップＳ３６）。なお、設定時間ｔｗの期間中であるステップＳ３６において内部抵抗値Ｒの推定を実行する例を示したが、内部抵抗値Ｒの推定は、必ずしも設定時間ｔｗの期間中に実行されるものに限られない。
【０１２８】
次に、充放電比率算出部４１４は、タイマ回路により計時されている経過時間ｔｍと設定時間ｔｗとを比較し、まだ設定時間ｔｗが経過していなければ（ステップＳ３７でＮＯ）、ステップＳ３２〜Ｓ３７を繰り返す一方、設定時間ｔｗが経過すれば（ステップＳ３７でＹＥＳ、タイミングＴＢ）、充電積算値Ｓｉｃを放電積算値Ｓｉｄで除算することによって、充放電比率Ｒｃｄを算出する（ステップＳ３８）。
【０１２９】
次に、判定部４１２ｃによって、充放電比率算出部４１４によって算出された充放電比率Ｒｃｄが、傾向判定結果としてＲＡＭに記憶され、ＳＯＣ検出処理を実行するべくステップＳ４１へ移行する（ステップＳ３９）。
【０１３０】
以上、ステップＳ３１〜Ｓ３９の処理により、判定タイミングの前の、設定時間ｔｗの期間内において、充電積算値Ｓｉｃと放電積算値Ｓｉｄとが算出され、この充電積算値Ｓｉｃと放電積算値Ｓｉｄとから、傾向判定結果として充放電比率Ｒｃｄが算出されるので、図１に示す充放電傾向判定部２４１よりも、充放電傾向の判定精度を向上させることが可能となる。
【０１３１】
また、充電積算値Ｓｉｃと放電積算値Ｓｉｄとの比である充放電比率Ｒｃｄが傾向判定結果として用いられるので、どの程度充電傾向であるか放電傾向であるか、というような、充放電傾向の程度を表すことができるので、充放電傾向判定部２４１，２４１ａ，２４１ｂのように、充電傾向であるか放電傾向であるかを判定する場合よりも、充放電傾向の判定精度を向上させることが可能となる。
【０１３２】
次に、ステップＳ４１において、取得部４２３ｃによって、ＲＡＭから、充放電傾向判定部２４１ｃにより記憶された充放電比率Ｒｃｄが傾向判定結果として読み出される（ステップＳ４１）。次いで、開路電圧算出部４２２によって、電圧検出部２０１により検出された端子電圧値Ｖｔが取得される（ステップＳ４２）。
【０１３３】
そうすると、端子電圧値Ｖｔが検出されるより前の、設定時間ｔｗの期間中に実行された二次電池１０の充放電動作に基づく充放電比率Ｒｃｄが、開路電圧算出部４２２（ＳＯＣ取得部２４２ｃ）によって得られることとなる。
【０１３４】
次に、電流検出部２０２によって、充放電電流値Ｉｄが検出される（ステップＳ４３）。そして、開路電圧算出部４２２によって、式（２）を用いて開路電圧値Ｖｏｃが算出される（ステップＳ４４）。これにより、端子電圧値Ｖｔに含まれている、内部抵抗で生じた電圧の影響が排除されて、二次電池１０の開路電圧値Ｖｏｃが推定される。
【０１３５】
次に、取得部４２３ｃによって、記憶部２４４ｃに記憶されている対応関係情報が参照され、当該関係情報によって、充放電比率Ｒｃｄ及び開路電圧値Ｖｏｃと対応付けられているＳＯＣが、二次電池１０のＳＯＣとして取得される（ステップＳ４５）。
【０１３６】
次に、取得部４２３ｃによって、このようにして得られたＳＯＣが、充放電制御回路３０へ送信されて（ステップＳ４６）、処理を終了する。
【０１３７】
以上、ステップＳ３１〜Ｓ３９、Ｓ４１〜Ｓ４６の処理により、端子電圧値Ｖｔの検出前（ＳＯＣ検出前）の二次電池１０の充放電傾向が、充電傾向であったか放電傾向であったかということのみならず、その傾向の程度に応じたＳＯＣが得られるので、ＳＯＣの検出精度が向上する。
【０１３８】
なお、取得部４２３ｃは、取得部４２３と同様、開路電圧値Ｖｏｃを用いず、端子電圧値ＶｔをそのままＳＯＣに換算することで、二次電池１０のＳＯＣを推定するようにしてもよい。
【０１３９】
また、充放電比率算出部４１４は、ステップＳ３８において、充電積算値Ｓｉｃを設定時間ｔｗで除算して充電時間平均値Ａｖｉｃを算出し、放電積算値Ｓｉｄを設定時間ｔｗで除算して放電時間平均値Ａｖｉｄを算出し、充電時間平均値Ａｖｉｃと放電時間平均値Ａｖｉｄとの比を充放電比率Ｒｃｄとして算出するようにしてもよい。
【０１４０】
そして、取得部４２３ｃは、ステップＳ３９の代わりに、充放電比率Ｒｃｄが、充電の比率の方が放電の比率よりも高いことを示す場合に充電傾向であると判定し、放電の比率の方が充電の比率よりも高いことを示す場合に放電傾向であると判定することで、充放電比率Ｒｃｄに基づいて、二次電池１０が充電傾向であるか、放電傾向であるかを判定するようにしてもよい。そして、取得部４２３ｃの代わりに取得部４２３を用いてもよい。
【０１４１】
具体的には、例えば図１６に示すように、判定部４１２ｃは、充放電比率Ｒｃｄが１より大きいか否か、すなわち充電積算値Ｓｉｃが放電積算値Ｓｉｄより大きいか否かを判定する（ステップＳ５１）。そして、充放電比率Ｒｃｄが１より大きく、すなわち充電積算値Ｓｉｃが放電積算値Ｓｉｄより大きいとき（ステップＳ５１でＹＥＳ）、判定部４１２ｃによって、二次電池１０は充電傾向と判定されて、その判定結果が傾向判定結果として例えばＲＡＭに記憶され（ステップＳ５２）、図６に示すＳＯＣ検出処理へ移行する。
【０１４２】
一方、充放電比率Ｒｃｄが１以下のとき（ステップＳ５１でＮＯ）、判定部４１２ｃによって、充放電比率Ｒｃｄが１より小さいか否か、すなわち放電積算値Ｓｉｄが充電積算値Ｓｉｃより大きいか否かが判定される（ステップＳ５３）。そして、充放電比率Ｒｃｄが１より小さく、すなわち放電積算値Ｓｉｄが充電積算値Ｓｉｃより大きいとき（ステップＳ５３でＹＥＳ）、判定部４１２ｃによって、二次電池１０は放電傾向と判定されて、その判定結果が傾向判定結果として例えばＲＡＭに記憶され（ステップＳ５４）、図６に示すＳＯＣ検出処理へ移行する。
【０１４３】
また、充放電比率Ｒｃｄが１と等しく、すなわち充電積算値Ｓｉｃと放電積算値Ｓｉｄとが等しいときは（ステップＳ５１でＮＯ、ステップＳ５３でＮＯ）、ＲＡＭに記憶されている傾向判定結果が変更されることなくそのまま維持されて、図６に示すＳＯＣ検出処理へ移行するようにしてもよい。
【０１４４】
また、二次電池１０における、充放電の傾向（充放電履歴）と端子電圧とＳＯＣとの対応関係は、二次電池１０の活性状態や劣化状態である電池状態の影響を受けて変化する。そこで、二次電池１０の活性状態又は劣化状態を、電池状態として検出する電池状態検出部をさらに備え、記憶部２４４，２４４ｃに、電池状態に対応した対応関係情報を予め記憶させておくようにしてもよい。
【０１４５】
そして、ＳＯＣ取得部２４２，２４２ｃ（取得部４２３，４２３ｃ）が、電池状態検出部によって検出された電池状態に対応する対応関係情報を用いて、二次電池１０のＳＯＣを取得するようにしてもよい。
【０１４６】
これにより、電池状態に対応する対応関係情報に基づいて、二次電池のＳＯＣが取得されるので、ＳＯＣの検出精度が向上する。この場合、二次電池１０の劣化状態を示す情報としては、例えば内部抵抗推定部４２１によって、推定された内部抵抗値Ｒを用いることができる。この場合、内部抵抗値Ｒが大きいほど、二次電池の劣化が進んでいることを示す。
【産業上の利用可能性】
【０１４７】
本発明は、携帯型パーソナルコンピュータやデジタルカメラ、ビデオカメラ、携帯電話機等の電子機器、電気自動車やハイブリッドカー等の車両、太陽電池や発電装置と二次電池とを組み合わされた電源システム等の電池搭載装置において、二次電池のＳＯＣを検出するＳＯＣ算出回路、及びこれを用いた電池電源装置として好適に利用することができる。
【符号の説明】
【０１４８】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ  電池電源装置
１０  二次電池
１１  電流センサ
１２  温度センサ
１３  単電池
２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ  ＳＯＣ検出回路
３０  充放電制御回路
１００  発電装置
２００  負荷装置
２０１  電圧検出部
２０２  電流検出部
２０３  温度検出部
２０４，２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ  制御部
２４１，２４１ａ，２４１ｂ，２４１ｃ  充放電傾向判定部
２４２，２４２ｃ  ＳＯＣ取得部
２４４，２４４ｃ  記憶部
４１１  平均部
４１２，４１２ｂ，４１２ｃ  判定部
４１３  積算部
４１４  充放電比率算出部
４２１  内部抵抗推定部
４２２  開路電圧算出部
４２３，４２３ｃ  取得部
Ａｖｉｃ  充電時間平均値
Ａｖｉｄ  放電時間平均値
Ｂ，Ｂ１，Ｂ２，・・・，ＢＮ  電池ブロック
Ｉ  充放電電流
Ｉａｖｅ  時間平均値
Ｉｄ  充放電電流値
Ｒ  内部抵抗値
Ｒｃｄ  充放電比率
Ｓｉ  積算電流値
Ｓｉｃ  充電積算値
Ｓｉｄ  放電積算値
Ｔ  温度値
Ｖｏｃ  開路電圧値
Ｖｔ  端子電圧値
ｔｍ  経過時間
ｔｗ  設定時間
ｖｔ  端子電圧値
【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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【図９】
2011151983.tif 000011
【図１０】
2011151983.tif 000012
【図１１】
2011151983.tif 000013
【図１２】
2011151983.tif 000014
【図１３】
2011151983.tif 000015
【図１４】
2011151983.tif 000016
【図１５】
2011151983.tif 000017
【図１６】
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