(57)【要約】【課題】複数の単電池で構成される二次電池ユニットの劣化指標を精度よく推定する二次電池の劣化度合測定装置を提供する。【解決手段】複数の単電池(4n)を接続して構成された二次電池ユニット(20)の劣化度合を測定する二次電池の劣化度合測定装置であって、複数の単電池それぞれの電圧を測定する電圧センサ(7)と、複数の単電池のうち、所定の放電完了電圧に達した単電池が存在することを検出する放電完了検出部(19)と、複数の単電池のうち放電完了電圧に達したときに一番電圧が高い特定単電池(4c)を特定する単電池特定部(14)と、単電池特定部により特定した特定単電池の劣化指標を推定する劣化指標推定部(16)と、単電池特定部により特定した特定電池の放電完了時の残容量を演算する残容量算出部(17)と、劣化指標推定部によって推定された特定単電池の劣化指標と残容量算出部により演算した特定単電池の残容量とに基づいて二次電池ユニットの劣化指標を算出する電池容量算出部(15)とを備える。【選択図】図４
2019113414.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の単電池を接続して構成された二次電池ユニットの劣化度合を測定する二次電池の劣化度合測定装置であって、
前記複数の単電池それぞれの電圧を測定する電圧センサと、
前記電圧センサによって測定された複数の単電池のうち、所定の放電完了電圧に達した単電池が存在することを検出する放電完了検出部と、
前記放電完了検出部により複数の単電池のうち前記放電完了電圧に達したときに一番電圧が高い特定単電池を特定する単電池特定部と、
前記単電池特定部により特定した前記特定単電池の劣化指標を推定する劣化指標推定部と、
前記単電池特定部により特定した前記特定電池の放電完了時の残容量を演算する残容量算出部と、
前記劣化指標推定部によって推定された特定単電池の劣化指標と前記残容量算出部により演算した前記特定単電池の残容量とに基づいて二次電池ユニットの劣化指標を算出する電池容量算出部と、を備える二次電池の劣化度合測定装置。
【請求項２】
前記複数の単電池それぞれの入出力電流を測定する電流センサを有し、
前記劣化指標推定部は、前記電圧センサ及び前記電流センサによって検出される前記二次電池ユニットを充電した際の前記特定単電池の電圧及び入出力電流の変化に基づいて当該特定単電池の劣化指標を推定し、
前記残容量算出部は、前記劣化指標推定部により推定した前記特定単電池の劣化指標と、前記二次電池ユニットのいずれかの単電池が前記放電完了電圧に達したときの前記特定単電池の開回路電圧とに基づいて、前記いずれかの単電池が前記放電完了電圧に達したときの前記特定単電池の残容量を演算することを特徴とする請求項１に記載の二次電池の劣化度合測定装置。
【請求項３】
前記電池容量算出部は、前記劣化指標推定部により推定した前記特定単電池の劣化指標に基づいて前記特定単電池の現在の満充電容量を演算し、当該満充電容量から前記残容量算出部により演算した前記特定単電池の残容量を減算した値に基づいて、前記二次電池ユニットの劣化指標を推定することを特徴とする請求項２に記載の二次電池の劣化度合測定装置。
【請求項４】
前記劣化指標推定部は、前記特定単電池の電圧Ｖと、前記特定単電池の電池容量Ｑの変化量ｄＱに対する前記特定単電池の電圧Ｖの変化量ｄＶの割合であるｄＶ/ｄＱとの関係を示す微分曲線Ｖ-ｄＶ/ｄＱにおける特徴点の電圧Ｖに基づいて、前記特定単電池の劣化指標を推定することを特徴とする請求項２または３に記載の二次電池の劣化度合測定装置。
【請求項５】
前記劣化指標推定部は、前記特定単電池の電圧Ｖと、前記特定単電池の電圧Ｖの変化量ｄＶに対する前記特定単電池の電池容量Ｑの変化量ｄＱの割合であるｄＱ/ｄＶとの関係を示す微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶにおける特徴点の電圧Ｖに基づいて、前記特定単電池の劣化指標を推定することを特徴とする請求項２または３に記載の二次電池の劣化度合測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は二次電池の劣化度合測定装置に係り、特に複数の単電池で構成される二次電池ユニットの劣化指標を推定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池の劣化度合いを表す劣化指標として、新品時の満充電容量に対する現状の満充電容量の比率であるＳＯＨ（State Of Health）が広く知られている。
この劣化指標ＳＯＨは、例えば二次電池を電池残容量０の状態から満充電まで充電して、実際の満充電容量を測定して新品時の満充電容量で割ることで得ることができる。しかしながら、劣化指標を推定するために電池残容量０の状態から満充電まで充電しなければならず、推定に要する時間が大幅に長くなるといった問題点がある。
【０００３】
そこで、推定に要する時間を抑えて二次電池の劣化指標を推定する方法が各種提案されている。例えば所定の電池電圧Ｖの範囲内で微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶに現れる特徴点の電圧値、詳しくはピーク形状の頂点部分である極大点の電圧値から、二次電池の劣化指標である容量低下率を求めている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１９７０９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、上記特許文献１に開示される技術では、二次電池（以下、単電池という）を複数備えて構成される二次電池ユニットの電圧を測定しているため、単電池ごとの電池容量のばらつきが考慮されていない。即ち、複数の単電池を有する二次電池ユニット全体の劣化後の満充電容量は、複数の単電池のうちいずれか１つが電池残容量０の状態から充電を開始し、複数の単電池のうちいずれか１つが満充電となるまで充電させたときの充電量となるので、特定の単電池によって規定される満充電容量と異なることがある。したがって、二次電池ユニットのＳＯＨを精度よく推定することが困難であった。
【０００６】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、複数の単電池で構成される二次電池ユニットの劣化指標を精度よく推定することができる二次電池の劣化度合測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明の二次電池の劣化度合測定装置は、複数の単電池を接続して構成された二次電池ユニットの劣化度合を測定する二次電池の劣化度合測定装置であって、前記複数の単電池それぞれの電圧を測定する電圧センサと、前記電圧センサによって測定された複数の単電池のうち、所定の放電完了電圧に達した単電池が存在することを検出する放電完了検出部と、前記放電完了検出部により複数の単電池のうち前記放電完了電圧に達したときに一番電圧が高い特定単電池を特定する単電池特定部と、前記単電池特定部により特定した前記特定単電池の劣化指標を推定する劣化指標推定部と、前記単電池特定部により特定した前記特定単電池の放電完了時の残容量を演算する残容量算出部と、前記劣化指標推定部によって推定された特定単電池の劣化指標と前記残容量算出部により演算した前記特定単電池の残容量とに基づいて二次電池ユニットの劣化指標を算出する電池容量算出部と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
これにより、複数の単電池のうち、放電完了電圧に達した単電池が存在するときに一番電圧が高い特定単電池を特定し、劣化指標推定部によって推定される特定単電池の劣化指標と残容量算出部によって演算される特定単電池の放電完了時の残容量とに基づいて二次電池ユニットの劣化指標を算出することで、二次電池ユニットの放電完了時点である単電池が存在することを放電完了検出部が検出したときから、特定単電池が満充電になるまでの実質的な充放電可能な範囲、即ち劣化指標を複数の単電池のばらつきを考慮して推定することが可能とされる。
【０００９】
また、好ましくは、前記複数の単電池それぞれの入出力電流を測定する電流センサを有し、前記劣化指標推定部は、前記電圧センサ及び前記電流センサによって検出される前記二次電池ユニットを充電した際の前記特定単電池の電圧及び入出力電流の変化に基づいて当該特定単電池の劣化指標を推定し、前記残容量算出部は、前記劣化指標推定部により推定した前記特定単電池の劣化指標と、前記二次電池ユニットのいずれかの単電池が前記放電完了電圧に達したときの前記特定単電池の開回路電圧とに基づいて、前記いずれかの単電池が前記放電完了電圧に達したときの前記特定単電池の残容量を演算するとよい。
【００１０】
これにより、二次電池ユニットを充電した際の特定単電池の電圧及び入出力電流の変化に基づいて推定された特定単電池の劣化指標と二次電池ユニットのいずれかの単電池が放電完了電圧に達したときの特定単電池の開回路電圧とに基づいて特定単電池の残容量を演算することで、二次電池ユニットの劣化指標を正確に推定することができる。
また、好ましくは、前記電池容量算出部は、前記劣化指標推定部により推定した前記特定単電池の劣化指標に基づいて前記特定単電池の現在の満充電容量を演算し、当該満充電容量から前記残容量算出部により演算した前記特定単電池の残容量を減算した値に基づいて、前記二次電池ユニットの劣化指標を推定するとよい。
【００１１】
これにより、劣化指標推定部により推定した特定単電池の劣化指標に基づく特定単電池の現在の満充電容量から、二次電池ユニットのいずれかの単電池が放電完了電圧に達したときの特定単電池の残容量を減算した値に基づいて、実際に二次電池ユニットが充放電可能な容量を演算することで、二次電池ユニットの劣化指標を正確に推定することができる。
【００１２】
また、好ましくは、前記劣化指標推定部は、前記特定単電池の電圧Ｖと、前記特定単電池の電池容量Ｑの変化量ｄＱに対する前記特定単電池の電圧Ｖの変化量ｄＶの割合であるｄＶ/ｄＱとの関係を示す微分曲線Ｖ-ｄＶ/ｄＱにおける特徴点の電圧Ｖに基づいて、前記特定単電池の劣化指標を推定するとよい。
これにより、特定単電池の劣化指標を、電圧及び入出力電流の変化に基づいて早期に推定することが可能となる。
【００１３】
また、好ましくは、前記劣化指標推定部は、前記特定単電池の電圧Ｖと、前記特定単電池の電圧Ｖの変化量ｄＶに対する前記特定単電池の電池容量Ｑの変化量ｄＱの割合であるｄＱ/ｄＶとの関係を示す微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶにおける特徴点の電圧Ｖに基づいて、前記特定単電池の劣化指標を推定するとよい。
これにより、特定単電池の劣化指標を、電圧及び入出力電流の変化に基づいて早期に推定することが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の二次電池の劣化度合測定装置によれば、複数の単電池のうち、放電完了電圧に達した単電池が存在するときに一番電圧が高い特定単電池を特定し、劣化指標推定部によって推定される特定単電池の劣化指標と残容量算出部によって演算される特定単電池の放電完了時の残容量とに基づいて二次電池ユニットの劣化指標を算出したので、二次電池ユニットの放電完了時点である単電池が存在することを放電完了検出部が検出したときから、特定単電池が満充電になるまでの実質的な充放電可能な範囲、即ち劣化指標を複数の単電池のばらつきを考慮して推定することができる。
【００１５】
これにより、複数の単電池で構成される二次電池ユニットの劣化指標を精度よく推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】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。
【図２】放電完了時における単電池ぞれぞれのＳＯＣの値を示す棒グラフである。
【図３】微分曲線Ｖ−ｄＶ／ｄＱの一例を示す特性図である。
【図４】メインコントローラが実行する、本発明に係る電池パックの劣化指標推定制御手順が示されたフローチャートである。
【図５】充電完了時における単電池ぞれぞれのＳＯＣの値を示す棒グラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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１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、及び電池パック２０（二次電池ユニット）から構成されている。電池パック２０は、メインコントローラ２に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。
【００１８】
二次電池モジュール３は、組電池４（二次電池ユニット）、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４ｎを並列及び直列に組み合わせて構成されている。本実施形態の組電池４は、その正極電極板にＬｉＭｎ２Ｏ４及び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）が含まれている。
【００１９】
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を構成する単電池４ｎそれぞれの電池電圧Ｖが検出され、電流センサ８により単電池４ｎそれぞれの入出力電流Ｉが検出され、温度センサ９により単電池４ｎそれぞれの温度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。
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の劣化指標に応じて最大許容電流や最大許容電圧を調整する。なお、本実施形態においては、組電池４の劣化指標として、新品時の満充電容量に対する現状の満充電容量の比率であるＳＯＨ（State Of Health）を使用する。
【００２０】
充放電指令部１１は、後述する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。
【００２１】
また充放電指令部１１は、組電池４内の単電池４ｎのうちいずれかの単電池４ｎ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。
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。
【００２２】
メインコントローラ２は、入出力部１２、データ保存部１３、電池容量算出部１５、ＳＯＨ推定部１６（劣化指標推定部）、及びＳＯＣ算出部（残容量算出部）１７から構成されている。
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−ｄＶ／ｄＱ上の特定の特徴点と組電池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。
【００２３】
基準データの作成処理は、以下の通りである。
まず、本実施形態の単電池４ｎと同一規格の単電池４ｎの劣化試験を実施し、未使用の単電池４ｎの充放電を繰り返して寿命限界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単電池４ｎを充放電させる。
そして、単電池４ｎの充電時または放電時に所定時間毎に単電池４ｎの電池容量Ｑを逐次算出すると共に、これに同期して電池電圧Ｖを取得する。このように、充放電により得られた電池電圧Ｖ及び電池容量Ｑに基づき微分値ｄＶ／ｄＱを算出し、電池電圧Ｖと微分値ｄＶ／ｄＱとの関係を示す微分曲線Ｖ−ｄＶ／ｄＱを算出した上で、微分曲線Ｖ−ｄＶ／ｄＱ上に出現した特定の特徴点の位置（Ｖ，ｄＶ／ｄＱ）を求める。特徴点は、例えば電池電圧Ｖの所定の範囲で微分曲線Ｖ−ｄＶ／ｄＱに現れた２つのピークの中点にすればよい。結果として特定の特徴点と組電池４のＳＯＨ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。
【００２４】
ＳＯＣ算出部１７は、すべての単電池４ｎそれぞれのＳＯＣ（State Of Charge）および残容量を電圧センサ７及び電流センサ８によって算出される電圧及び電流に基づいて算出可能である。また、ＳＯＣ算出部１７は、算出した各単電池４ｎのＳＯＣを単電池特定部１４に出力している。
ＳＯＨ推定部１６は、微分曲線算出部１０、単電池特定部１４、及び放電完了検出部１９から構成されている。
【００２５】
単電池特定部１４は、すべての単電池４ｎの中からＳＯＨを推定する特定単電池４ｃを特定する。
図２を参照すると、放電完了時における単電池４ｎぞれぞれのＳＯＣの値を示す棒グラフが示されている。ここで、図中４ｉ、４ｉｉ、４ｍ、４ｃは、すべての単電池４ｎの一部であり、互いに直列に接続されている。特に、単電池４ｍは、すべての単電池４ｎが一斉に放電するとき、最初に所定の放電完了電圧に達した単電池（以下、最少単電池４ｍ（単電池）という）のことを示す。このとき、放電完了検出部１９は、最少単電池４ｍが存在することを検出する。また、このときの最少単電池４ｍのＳＯＣを充電率Ｃｂとする。単電池特定部１４は、放電完了検出部１９によって放電完了電圧に達した最少単電池４ｍが存在することを検出するとき、すべての単電池４ｎの中で一番電圧が高い単電池（以下、特定単電池４ｃという）を特定する。また更に、このときの特定単電池４ｃの電圧をＯＣＶ（Open Circuit Voltage）、ＯＣＶを基に算出される特定単電池４ｃのＳＯＣを充電率Ｃ１とする。
【００２６】
微分曲線算出部１０は、特定単電池４ｃの充電時または放電時に所定時間毎に特定単電池４ｃの電池容量Ｑを逐次算出すると共に、これに同期して電池電圧Ｖを取得し、特定単電池４ｃの電池容量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を算出する。そして、得られた微分値ｄＶ／ｄＱと電池電圧Ｖとの関係を示す曲線として微分曲線Ｖ−ｄＶ／ｄＱを算出する。
【００２７】
図３は微分曲線Ｖ−ｄＶ／ｄＱの一例を示す特性図である。図３では、微分値ｄＶ／ｄＱを縦軸とし、電池電圧Ｖを横軸として微分曲線Ｖ−ｄＶ／ｄＱが表されている。特定単電池４ｃの充電または放電に伴って、特定単電池４ｃの充電率（ＳＯＣ）と共に電池電圧Ｖが増加または低下し、それに応じて微分値ｄＶ／ｄＱが変化することにより、例えば微分曲線Ｖ−ｄＶ／ｄＱ上には変曲点Ｐ１、Ｐ２が現れる。
【００２８】
微分曲線算出部１０は、算出した微分曲線Ｖ−ｄＶ／ｄＱをＳＯＨ推定部１６に出力する。またこのとき、サブコントローラ５は、温度センサ９により検出された温度Ｔ（以下、これらを実測データと称する）をＳＯＨ推定部１６に出力する。
ＳＯＨ推定部１６は、微分曲線算出部１０から出力された微分曲線Ｖ−ｄＶ／ｄＱ、基準データ、及び実測データを用いて特定単電池４ｃのＳＯＨを推定する。例えば、基準データのうち、実測データに一致または近似するデータと、微分曲線算出部１０から出力された微分曲線Ｖ−ｄＶ／ｄＱ上に現れる変曲点Ｐ１、Ｐ２とを照らし合わせ、一致または近似する基準データからＳＯＨを推定する。なお、ＳＯＨの推定方法は、他の方法であってもよい。例えば、微分曲線算出部１０において、特定単電池４ｃの電池電圧Ｖの変化量ｄＶに対する特定単電池４ｃの電池容量Ｑの変化量ｄＱの割合である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から特徴点を特定して、特定単電池４ｃのＳＯＨを推定してもよい。この場合、例えば電池電圧Ｖの所定の範囲において、微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶの傾きが最大となる点を特徴点としたり、１つのピークを所定のｄＱ/ｄＶで横切る２つの点の中点を特徴点としたりすればよい。
【００２９】
図４を参照すると、メインコントローラ２が実行する、本発明に係る電池パック２０の劣化指標推定制御手順を示すルーチンがフローチャートで示されており、以下、同フローチャートに沿い説明する。
ステップＳ１０では、充放電指令部１１によって充放電制御部６が放電状態となり、すべての単電池４ｎが放電開始される。そして、ステップＳ１２に進む。
【００３０】
ステップＳ１２では、ステップＳ１０によって放電が開始されたすべての単電池４ｎの電圧が電圧センサ７によってそれぞれ検出される。そして、ステップＳ１４に進む。
ステップＳ１４では、ステップＳ１２によって検出されるすべての単電池４ｎのそれぞれの電圧から、放電完了電圧に達した最少単電池４ｍが存在するか否かが放電完了検出部１９によって判別される。放電完了電圧に達した最少単電池４ｍが存在しないと判別すると、ステップＳ１２に戻り、再びすべての単電池４ｎの電圧がそれぞれ検出される。また、放電完了電圧に達した最少単電池４ｍが存在すると判別すると、ステップＳ１６に移行して放電が終了する。
【００３１】
即ち、ステップＳ１０によって放電が開始されたあと、ステップＳ１２及びステップＳ１４を繰り返すことで放電完了電圧に達した最少単電池４ｍが存在するまで放電を続け、放電完了電圧に達した最少単電池４ｍが存在すると、ステップＳ１６によって放電が終了する。そして、ステップＳ１８に進む。
ステップＳ１８では、ステップＳ１６によって放電が終了されたときに一番電圧が高い単電池４ｎ、即ち特定単電池４ｃが特定される。また、これと同時に特定単電池４ｃは、開回路電圧（ＯＣＶ）が測定されてデータ保存部１３に記憶される。そして、ステップＳ２０に進む。
【００３２】
ステップＳ２０では、充放電指令部１１によって充電が開始されて、ステップＳ２２に進む。
ステップＳ２２では、微分曲線算出部及びＳＯＨ推定部１６によって特定単電池４ｃのＳＯＨが推定される。そして、ステップＳ２４に進む。
ステップＳ２４では、放電終了時の特定単電池４ｃの残容量を算出する。詳しくは、ステップＳ２２によって推定された特定単電池４ｃのＳＯＨから算出される現在の特定単電池４ｃの満充電容量と、ステップＳ１８によって記憶されたＯＣＶから算出されるＳＯＣに基づいて、放電完了時の特定単電池４ｃの残容量が算出される。そして、ステップＳ２６に進む。
【００３３】
ステップＳ２６では、ステップＳ２２によって推定された特定単電池４ｃのＳＯＨとステップＳ２４において算出した放電終了時の特定単電池４ｃの残容量とに基づいて、電池パック２０のＳＯＨを推定する。詳しくは、ステップＳ２２によって推定された特定単電池４ｃのＳＯＨから現在の特定単電池４ｃの満充電容量を演算し、当該満充電容量からステップＳ２２において算出した放電終了時の特定単電池４ｃの残容量を減算して、電池パック２０を充放電した際に使用可能な容量の範囲を算出する。そして、この使用可能な容量で規定される電池パック２０のＳＯＨを演算して、本ルーチンが終了する。
【００３４】
図５を参照すると、充電完了時における単電池４ｎぞれぞれのＳＯＣの値を示す棒グラフが示されている。以下、単電池４ｎの電圧特性及びステップＳ１８によって特定された特定単電池４ｃのＳＯＨをステップＳ２２によって推定し、ステップＳ２４及びステップＳ２６によって特定単電池４ｃのＳＯＨから演算される満充電容量と放電終了時の特定単電池４ｃの残容量とに基づいて電池パック２０のＳＯＨを算出した効果について説明する。
【００３５】
すべての単電池４ｎが放電完了状態から充電されるとき、それぞれの単電池４ｎは、略同一速度で充電される。詳しくは、特定単電池４ｃは、充電率Ｃ１から充電が開始されると、充電率Ｃｍａｘ（ＳＯＣ＝１００％、満充電容量）になるまで充電可能である。ここで、充電率Ｃｍａｘ−充電率Ｃ１＝充電率Ｃ２、即ち特定単電池４ｃが充電率Ｃ１から充電率Ｃｍａｘになるまでの間に充電される充電率を充電率Ｃ２とする。このとき、すべての単電池４ｎ（４ｉ、４ｉｉ、４ｍ・・・）が充電率Ｃ２に相当する充電量だけ均等に充電される。また、特定単電池４ｃが充電率Ｃｍａｘになるまで充電されると特定単電池４ｃの過充電を防止するため、すべての単電池４ｎの充電が終了する。
【００３６】
即ち、すべての単電池４ｎは、特定単電池４ｃの充電率Ｃ２から算出される充電容量と同じ充電容量の範囲内で充電及び放電するので、特定単電池４ｃのＳＯＨから演算される満充電容量から充電率Ｃ１に相当する充電容量を減算した値を用いることで電池パック２０のＳＯＨを算出することが可能である。
このように特定単電池４ｃを特定して（ステップＳ１８）特定単電池４ｃのＳＯＨを推定し（ステップＳ２２）、放電完了時の特定単電池４ｃの残容量を算出して（ステップＳ２４）特定単電池４ｃの満充電容量から減算する（ステップＳ２６）ことで、電池パック２０のＳＯＨを推定することができる。
【００３７】
以上説明したように、本発明に係る二次電池の劣化度合測定装置は、複数の単電池４ｎを並列及び直列に接続して構成された電池パック２０の劣化度合を測定する二次電池の劣化度合測定装置であって、すべての単電池４ｎそれぞれの電圧を測定する電圧センサ７と、電圧センサ７によって測定されたすべての単電池４ｎのうち、所定の放電完了電圧に達した最少単電池４ｍが存在することを検出する放電完了検出部１９と、放電完了検出部１９によりすべての単電池４ｎのうち放電完了電圧に達したときに一番電圧が高い特定単電池４ｃを特定する単電池特定部１４と、単電池特定部１４により特定した特定単電池４ｃのＳＯＨを推定するＳＯＨ推定部１６と、単電池特定部１４により特定した特定単電池４ｃの放電完了時の残容量を演算するＳＯＣ算出部１７と、ＳＯＨ推定部１６によって推定された特定単電池４ｃのＳＯＨとＳＯＣ算出部１７により演算した特定単電池４ｃの残容量とに基づいて電池パック２０のＳＯＨを算出する電池容量算出部１５とを備える。
【００３８】
従って、すべての単電池４ｎのうち、放電完了電圧に達した最少単電池４ｍが存在するときに一番電圧が高い特定単電池４ｃを単電池特定部１４によって特定し、ＳＯＨ推定部１６によって推定される特定単電池４ｃとＳＯＣ算出部１７によって演算される特定単電池４ｃの放電完了時の残容量とに基づいて電池パック２０のＳＯＨを算出するようにしたので、電池パック２０の放電完了時点である最少単電池４ｍが存在することを放電完了検出部１９が検出したときから、特定単電池４ｃが満充電になるまでの実質的な充放電可能な範囲、即ちＳＯＨをすべての単電池４ｎのばらつきを考慮して推定することができる。
【００３９】
特に、複数の単電池４ｎそれぞれの入出力電流を測定する電流センサ８を有し、ＳＯＨ推定部１６は、電圧センサ７及び電流センサ８によって検出される電池パック２０を充電した際の特定単電池４ｃの電圧及び入出力電流の変化に基づいて特定単電池４ｃのＳＯＨを推定し、ＳＯＣ算出部１７は、ＳＯＨ推定部１６により推定した特定単電池４ｃのＳＯＨと、電池パック２０のいずれかの単電池４ｎが放電完了電圧に達したときの特定単電池４ｃのＯＣＶ（開回路電圧）とに基づいて、いずれかの単電池４ｎが放電完了電圧に達したときの特定単電池４ｃのＳＯＣを演算する。
【００４０】
従って、電池パック２０を充電した際の特定単電池４ｃの電圧及び入出力電流の変化に基づいて推定された特定単電池４ｃのＳＯＨと特定単電池４ｃのＯＣＶとに基づいて特定単電池４ｃの残容量を演算することで、電池パック２０のＳＯＨを正確に推定することができる。
そして、電池容量算出部１５は、ＳＯＨ推定部１６により推定した特定単電池４ｃのＳＯＨに基づいて特定単電池４ｃの現在の満充電容量を演算し、満充電容量からＳＯＣ算出部１７により演算した特定単電池４ｃの充電率Ｃ１から算出した残容量を減算して、電池パック２０のＳＯＨを推定する。
【００４１】
従って、ＳＯＨ推定部１６により推定した特定単電池４ｃのＳＯＨに基づく特定単電池４ｃの現在の満充電容量から、電池パック２０のいずれかの単電池４ｎが放電完了電圧に達したときの特定単電池４ｃの残容量を減算することで、この減算された値に基づいて、実際に電池パック２０の充放電可能な容量を演算することで、電池パック２０のＳＯＨを正確に推定することができる。
【００４２】
そして、ＳＯＨ推定部１６は、特定単電池４ｃの電圧Ｖと、特定単電池４ｃの電池容量Ｑの変化量ｄＱに対する特定単電池４ｃの電圧Ｖの変化量ｄＶの割合であるｄＶ／ｄＱとの関係を示す微分曲線Ｖ−ｄＶ／ｄＱにおける特徴点の電圧Ｖ、または特定単電池４ｃの電圧Ｖと、特定単電池４ｃの電圧Ｖの変化量ｄＶに対する特定単電池４ｃの電池容量Ｑの変化量ｄＱの割合であるｄＱ／ｄＶとの関係を示す微分曲線Ｖ−ｄＱ／ｄＶにおける特徴点の電圧Ｖに基づいて、特定単電池４ｃのＳＯＨを推定する。
【００４３】
従って、特定単電池４ｃのＳＯＨを、電圧及び入出力電流の変化に基づいて早期に推定することができる。
以上で本発明に係る二次電池の劣化度合測定装置の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、本実施形態では、電池パック２０のＳＯＨを推定するようにしたが、組電池４それぞれのＳＯＨを推定するようにしてもよい。
【００４４】
また、本実施形態では、メインコントローラ２が車両に搭載されているものとしているが、メインコントローラ２を車両と別体にし、ＳＯＨを推定するときにのみ接続させるような装置にしてもよい。
【符号の説明】
【００４５】
４  組電池（二次電池ユニット）
４ｃ  特定単電池
４ｍ  最少単電池（単電池）
４ｎ  単電池
７  電圧センサ
８  電流センサ
１４  単電池特定部
１５  電池容量算出部
１６  ＳＯＨ推定部（劣化指標推定部）
１７  ＳＯＣ算出部（残容量算出部）
１９  放電完了検出部
２０  電池パック（二次電池ユニット）
【図１】
2019113414.tif 000003
【図２】
2019113414.tif 000004
【図３】
2019113414.tif 000005
【図４】
2019113414.tif 000006
【図５】
2019113414.tif 000007