(57)【要約】【課題】充電率の推定精度をより向上できる電池充電率推定装置及び電池充電率推定方法を提供する。【解決手段】電池充電率推定装置１は、二次電池Ｂの充放電電流の通電停止直前の通電状態Ｓを検出する。充放電電流の通電停止後の二次電池Ｂの両電極間の電圧値Ｖａを測定する。充放電電流の通電停止時点から二次電池Ｂの両電極間の電圧値Ｖａが測定された時点までの経過時間Ｔａを測定する。検出された通電状態Ｓ、測定された電圧値Ｖａ、測定された経過時間Ｔａ、及び、充放電電流の通電停止直前の複数の通電状態Ｓ毎に制御部３０のＲＯＭに予め記憶された、通電停止後における二次電池Ｂの両電極間の電圧値の推移と二次電池Ｂの開放電圧値ＯＣＶとの関係に関する開放電圧値関係情報Ｊを用いて開放電圧値ＯＣＶを推定する。そして、推定された開放電圧値ＯＣＶに基づいて電池の充電率ＳＯＣを推定する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池の充電率を推定する電池充電率推定装置であって、
前記電池の充放電電流の通電停止直前の通電状態を検出する通電状態検出手段と、
前記通電停止後の前記電池の両電極間の電圧値を測定する電圧値測定手段と、
前記通電停止時点から前記電圧値測定手段によって前記電圧値が測定された時点までの経過時間を測定する経過時間測定手段と、
前記通電停止直前の１又は複数の通電状態毎に、前記通電停止後における前記電池の両電極間の電圧値の推移と前記電池の開放電圧値との関係に関する開放電圧値関係情報を予め記憶する関係情報記憶手段と、
前記通電状態検出手段によって検出された前記通電状態、前記電圧値測定手段によって測定された前記電圧値、前記経過時間測定手段によって測定された前記経過時間、及び、前記関係情報記憶手段によって記憶された前記開放電圧値関係情報を用いて前記開放電圧値を推定する開放電圧値推定手段と、
前記開放電圧値推定手段によって推定された前記開放電圧値に基づいて前記電池の充電率を推定する充電率推定手段と、を備えていることを特徴とする電池充電率推定装置。
【請求項２】
電池の充電率を推定する電池充電率推定装置であって、
前記電池の充放電電流の通電停止直前の通電状態を検出する通電状態検出手段と、
前記通電停止時点から所定の測定待ち時間が経過した時点の前記電池の両電極間の電圧値を測定する電圧値測定手段と、
前記通電停止直前の１又は複数の通電状態毎に、前記通電停止時点から前記測定待ち時間が経過した時点における前記電池の両電極間の電圧値と前記電池の開放電圧値との関係に関する開放電圧値関係情報を予め記憶する関係情報記憶手段と、
前記通電状態検出手段によって検出された前記通電状態、前記電圧値測定手段によって測定された前記電圧値、及び、前記関係情報記憶手段によって記憶された前記開放電圧値関係情報を用いて前記開放電圧値を推定する開放電圧値推定手段と、
前記開放電圧値推定手段によって推定された前記開放電圧値に基づいて前記電池の充電率を推定する充電率推定手段と、を備えていることを特徴とする電池充電率推定装置。
【請求項３】
前記電池の温度を測定する温度測定手段をさらに備え、
前記関係情報記憶手段が、さらに前記電池の温度毎に前記開放電圧値関係情報を記憶し、
前記開放電圧値推定手段が、さらに前記温度測定手段によって測定された前記温度も用いて前記開放電圧値を推定するように構成されている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電池充電率推定装置。
【請求項４】
前記電池の劣化状態を検出する劣化状態検出手段をさらに備え、
前記関係情報記憶手段が、さらに前記電池の劣化状態毎に前記開放電圧値関係情報を記憶し、
前記開放電圧値推定手段が、さらに前記劣化状態検出手段によって検出された前記劣化状態も用いて前記開放電圧値を推定するように構成されている
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電池充電率推定装置。
【請求項５】
電池の充電率を推定する電池充電率推定方法であって、
前記電池の充放電電流の通電停止直前の通電状態を検出する通電状態検出工程と、
前記通電停止後の前記電池の両電極間の電圧値を測定する電圧値測定工程と、
前記通電停止時点から前記電圧値測定工程において前記電圧値が測定された時点までの経過時間を測定する経過時間測定工程と、
前記通電状態検出工程において検出された前記通電状態、前記電圧値測定工程において測定された前記電圧値、前記経過時間測定工程において測定された前記経過時間、及び、前記通電停止直前の１又は複数の通電状態毎に記憶手段に予め記憶された、前記通電停止後における前記電池の両電極間の電圧値の推移と前記電池の開放電圧値との関係に関する開放電圧値関係情報を用いて前記開放電圧値を推定する開放電圧値推定工程と、
前記開放電圧値推定工程において推定された前記開放電圧値に基づいて前記電池の充電率を推定する充電率推定工程と、を含むことを特徴とする電池充電率推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池の充電率を推定する電池充電率推定装置及び電池充電率推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、電動モータを用いて走行する電気自動車（ＥＶ）や、エンジンと電動モータとを併用して走行するハイブリッド自動車（ＨＥＶ）などの各種車両には、電動モータの動力源として、リチウムイオン充電池やニッケル水素充電池などの二次電池が搭載されている。このような二次電池の充電率（即ち、電池における蓄電可能な最大容量に対する現在の蓄電量）の推定装置が、例えば、特許文献１に開示されている。
【０００３】
特許文献１に開示されたバッテリの充電率推定装置は、バッテリの充放電電流値の積算値及びフィードバック入力されたバッテリの充電率ＳＯＣから電流積算法充電率ＳＯＣｉを求めるとともに、充放電電流値の検出精度に関する情報に基づいて電流積算法分散Ｑｉを求める。これと並行して、上記充放電電流値及びバッテリの端子電圧値をバッテリ等価回路モデルに当てはめて推定した開放電圧値から開放電圧法充電率ＳＯＣｖを求めるとともに、充放電電流値の検出精度及び端子電圧値Ｖの検出精度に関する情報に基づいて開放電圧法分散Ｑｖを求める。そして、電流積算法充電率ＳＯＣｉと開放電圧法充電率ＳＯＣｖとの差、電流積算法分散Ｑｉ及び開放電圧法分散Ｑｖから電流積算法充電率ＳＯＣｉの誤差を推定して、この推定誤差と電流積算法充電率ＳＯＣｉとからバッテリの充電率を求めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−５４１４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
二次電池は、その特性により、例えば、図７に示すように、電流値Ｉｃとなる充電電流Ｉを通電した後に当該通電を停止したとき、二次電池の起電力によって生じる当該二次電池の両電極間の電圧ｖが、当該二次電池の真の出力電圧値である開放電圧値ＯＣＶ（Ｏｐｅｎ  ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｖｏｌｔａｇｅ）より高い電圧値Ｖｃとなった後に数分から数時間かけて徐々に降下して開放電圧値ＯＣＶに復帰する。放電電流を通電した場合においても同様である。
【０００６】
そのため、例えば、電流値Ｉｃとなる充電電流Ｉの通電停止後に二次電池の両電極間の電圧ｖが開放電圧値ＯＣＶに向けて変動しているときに、二次電池の両電極間の電圧ｖを測定すると開放電圧値ＯＣＶに対して誤差を含む電圧値を測定することになる。そして、上述した充電率推定装置では、二次電池であるバッテリの内部抵抗に充放電電流が流れることにより端子間に生じる電圧値については考慮されているが、バッテリの起電力により端子間に生じる電圧値の上記変動については考慮されておらず、そのため、測定したバッテリの開放電圧値に考慮していない誤差が含まれる可能性がある。また、電流積算法により充電率を検出する方法では、例えば、電流センサのオフセット誤差などについても積算されてしまう。これらのことから、上述した従来の充電率推定装置においては、バッテリの充電率の検出精度について改善の余地がある。
【０００７】
本発明は、かかる問題を解決することを目的としている。即ち、本発明は、充電率の推定精度をより向上できる電池充電率推定装置及び電池充電率推定方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載された発明は、上記目的を達成するために、電池の充電率を推定する電池充電率推定装置であって、前記電池の充放電電流の通電停止直前の通電状態を検出する通電状態検出手段と、前記通電停止後の前記電池の両電極間の電圧値を測定する電圧値測定手段と、前記通電停止時点から前記電圧値測定手段によって前記電圧値が測定された時点までの経過時間を測定する経過時間測定手段と、前記通電停止直前の１又は複数の通電状態毎に、前記通電停止後における前記電池の両電極間の電圧値の推移と前記電池の開放電圧値との関係に関する開放電圧値関係情報を予め記憶する関係情報記憶手段と、前記通電状態検出手段によって検出された前記通電状態、前記電圧値測定手段によって測定された前記電圧値、前記経過時間測定手段によって測定された前記経過時間、及び、前記関係情報記憶手段によって記憶された前記開放電圧値関係情報を用いて前記開放電圧値を推定する開放電圧値推定手段と、前記開放電圧値推定手段によって推定された前記開放電圧値に基づいて前記電池の充電率を推定する充電率推定手段と、を備えていることを特徴とする電池充電率推定装置である。
【０００９】
請求項２に記載された発明は、上記目的を達成するために、電池の充電率を推定する電池充電率推定装置であって、前記電池の充放電電流の通電停止直前の通電状態を検出する通電状態検出手段と、前記通電停止時点から所定の測定待ち時間が経過した時点の前記電池の両電極間の電圧値を測定する電圧値測定手段と、前記通電停止直前の１又は複数の通電状態毎に、前記通電停止時点から前記測定待ち時間が経過した時点における前記電池の両電極間の電圧値と前記電池の開放電圧値との関係に関する開放電圧値関係情報を予め記憶する関係情報記憶手段と、前記通電状態検出手段によって検出された前記通電状態、前記電圧値測定手段によって測定された前記電圧値、及び、前記関係情報記憶手段によって記憶された前記開放電圧値関係情報を用いて前記開放電圧値を推定する開放電圧値推定手段と、前記開放電圧値推定手段によって推定された前記開放電圧値に基づいて前記電池の充電率を推定する充電率推定手段と、を備えていることを特徴とする電池充電率推定装置である。
【００１０】
請求項３に記載された発明は、請求項１又は２に記載された発明において、前記電池の温度を測定する温度測定手段をさらに備え、前記関係情報記憶手段が、さらに前記電池の温度毎に前記開放電圧値関係情報を記憶し、前記開放電圧値推定手段が、さらに前記温度測定手段によって測定された前記温度も用いて前記開放電圧値を推定するように構成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項４に記載された発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載された発明において、前記電池の劣化状態を検出する劣化状態検出手段をさらに備え、前記関係情報記憶手段が、さらに前記電池の劣化状態毎に前記開放電圧値関係情報を記憶し、前記開放電圧値推定手段が、さらに前記劣化状態検出手段によって検出された前記劣化状態も用いて前記開放電圧値を推定するように構成されていることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項５に記載された発明は、上記目的を達成するために、電池の充電率を推定する電池充電率推定方法であって、前記電池の充放電電流の通電停止直前の通電状態を検出する通電状態検出工程と、前記通電停止後の前記電池の両電極間の電圧値を測定する電圧値測定工程と、前記通電停止時点から前記電圧値測定工程において前記電圧値が測定された時点までの経過時間を測定する経過時間測定工程と、前記通電状態検出工程において検出された前記通電状態、前記電圧値測定工程において測定された前記電圧値、前記経過時間測定工程において測定された前記経過時間、及び、前記通電停止直前の１又は複数の通電状態毎に記憶手段に予め記憶された、前記通電停止後における前記電池の両電極間の電圧値の推移と前記電池の開放電圧値との関係に関する開放電圧値関係情報を用いて前記開放電圧値を推定する開放電圧値推定工程と、前記開放電圧値推定工程において推定された前記開放電圧値に基づいて前記電池の充電率を推定する充電率推定工程と、を含むことを特徴とする電池充電率推定方法である。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１、５に記載された発明によれば、電池の充放電電流の通電停止直前における電流積算量や電流の大きさなどの通電状態を検出する。充放電電流の通電停止後の電池の両電極間の電圧値を測定する。充放電電流の通電停止時点から電池の両電極間の電圧値が測定された時点までの経過時間を測定する。検出された通電状態、測定された電圧値、測定された経過時間、及び、充放電電流の通電停止直前の１又は複数の通電状態毎に記憶手段に予め記憶された、通電停止後における電池の両電極間の電圧値の推移と電池の開放電圧値との関係に関する開放電圧値関係情報を用いて開放電圧値を推定する。そして、推定された開放電圧値に基づいて電池の充電率を推定する。
【００１４】
このようにしたことから、例えば、予備計測やシミュレーションなどを用いて、充放電電流の通電停止後における電池の両電極間の電圧値の推移と電池の開放電圧値との関係を予め取得しておき、この関係は再現性があることから当該関係に関する関係情報を用いて電池の開放電圧値を推定することで、通電停止後の電池の起電力による当該電池の両電極間の電圧における変動を考慮した精度の高い開放電圧値を得ることができる。そのため、この推定した開放電圧値に基づいて電池の充電率を推定することにより、充電率の推定精度をより向上できる
【００１５】
請求項２に記載された発明によれば、電池の充放電電流の通電停止直前における電流積算量や電流の大きさなどの通電状態を検出する。充放電電流の通電停止時点から所定の測定待ち時間が経過した時点の電池の両電極間の電圧値を測定する。検出された通電状態、測定された電圧値、及び、通電停止直前の１又は複数の通電状態毎に記憶手段に予め記憶された、通電停止時点から上記測定待ち時間が経過した時点における電池の両電極間の電圧値と電池の開放電圧値との関係に関する開放電圧値関係情報を用いて開放電圧値を推定する。そして、推定された開放電圧値に基づいて電池の充電率を推定する。
【００１６】
このようにしたことから、例えば、予備計測やシミュレーションなどを用いて、充放電電流の通電停止時点から所定の測定待ち時間が経過した時点における電池の両電極間の電圧値と電池の開放電圧値との関係を予め取得しておき、この関係は再現性があることから当該関係に関する関係情報を用いて電池の開放電圧値を推定することで、通電停止後の電池の起電力による当該電池の両電極間の電圧における変動を考慮した精度の高い開放電圧値を得ることができる。そのため、この推定した開放電圧値に基づいて電池の充電率を推定することにより、充電率の推定精度をより向上できる
【００１７】
請求項３に記載された発明によれば、さらに電池の温度を測定する。さらに電池の温度毎に開放電圧値関係情報を記憶手段に記憶する。そして、さらに測定された温度も用いて開放電圧値を推定する。このようにしたことから、電池の両電極間の電圧値は電池の温度と関係があるところ、電池の温度も考慮して開放電圧値を推定することで、より精度の高い開放電圧値を得ることができる。そのため、この推定した開放電圧値に基づいて電池の充電率を推定することにより、充電率の推定精度をより一層向上できる
【００１８】
請求項４に記載された発明によれば、さらに電池の劣化状態を検出する。さらに電池の劣化状態毎に開放電圧値関係情報を記憶手段に記憶する。そして、さらに検出された劣化状態も用いて開放電圧値を推定する。このようにしたことから、電池の両電極間の電圧値は電池の劣化状態と関係を有するところ、電池の劣化状態も考慮して開放電圧値を推定することで、より精度の高い開放電圧値を得ることができる。そのため、この推定した開放電圧値に基づいて電池の充電率を推定することにより、充電率の推定精度をより一層向上できる
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態の電池充電率推定装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１の電池充電率推定装置が備える制御部のＲＯＭに予め記憶された開放電圧値関係情報の一例を模式的に示す図である。
【図３】図１の電池充電率推定装置が備える制御部によって実行される電池充電率推定処理の一例を示すフローチャートである。
【図４】図１の電池充電率推定装置が備える制御部によって実行される電池状態検出処理の一例を示すフローチャートである。
【図５】図４の電池状態検出処理を実行している際の二次電池の両電極間の電圧の波形、及び、二次電池に流れる電流の波形を模式的に示す図である。
【図６】二次電池の開放電圧値と充電率との関係に関する充電率関係情報の一例を模式的に示す図である。
【図７】充電電流停止後の二次電池の両電極間の電圧の波形を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施形態の電池充電率推定装置について、図１〜図６を参照して説明する。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態の電池充電率推定装置の概略構成を示す図である。図２は、図１の電池充電率推定装置が備える制御部のＲＯＭに予め記憶された開放電圧値関係情報の一例を模式的に示す図である。図３は、図１の電池充電率推定装置が備える制御部によって実行される電池充電率推定処理の一例を示すフローチャートである。図４は、図１の電池充電率推定装置が備える制御部によって実行される電池状態検出処理の一例を示すフローチャートである。図５は、図４の電池状態検出処理を実行している際の二次電池の両電極間の電圧の波形、及び、二次電池に流れる電流の波形を模式的に示す図である。図６は、二次電池の開放電圧値と充電率との関係に関する充電率関係情報の一例を模式的に示す図である。
【００２２】
本実施形態の電池充電率推定装置は、例えば、電気自動車に搭載され、当該電気自動車が備える二次電池の充電率を推定するものである。勿論、電気自動車以外の二次電池を備えた装置、システムなどに適用してもよい。または、二次電池に代えて、一次電池を備えた装置、システムなどに適用してもよい。充電率には、蓄電可能電流容量に対する現在の蓄電電流量の割合（ＳＯＣｉ）や、蓄電可能電力容量に対する現在の蓄電電力量の割合（ＳＯＣｐ）などがあるが、いずれの充電率を推定するものであってもよく、本実施形態では単に充電率（ＳＯＣ）としている。
【００２３】
図１に示すように、本実施形態の電池充電率推定装置（図中、符号１で示す）は、図示しない電気自動車に搭載された二次電池Ｂに接続され、二次電池Ｂの充電率ＳＯＣを推定する。
【００２４】
この二次電池Ｂは、電圧を生じる起電力部ｅと内部抵抗ｒとを有している。二次電池Ｂは、両電極（正極Ｂｐ及び負極Ｂｎ）間に電圧ｖを生じ、この電圧ｖは、起電力部ｅによる起電力によって生じる電圧値ｖｅと内部抵抗ｒに電流が流れることにより生じる電圧値ｖｒとによって決定される（ｖ＝ｖｅ＋ｖｒ）。二次電池Ｂの開放電圧値ＯＣＶは、即ち、起電力部ｅが生じる真の電圧値ｖｅである。二次電池Ｂは、電気自動車に搭載されたモータなどの負荷Ｌに接続されている。この起電力部ｅにより生じる電圧値は、二次電池Ｂに通電された電流によって変動し、通電停止後の時間経過により真の値に復帰する。また、当該変動の態様（例えば、開放電圧値ＯＣＶからの電圧変動量や開放電圧値ＯＣＶへの復帰に要する時間など）も、二次電池Ｂに通電された電流の積算量や大きさなどの通電状態によって変わる。そして、この電圧変動は再現性がある。
【００２５】
本実施形態の電池充電率推定装置１は、充電部１５と、電流測定部２１と、電圧測定部２２と、温度測定部２３と、第１アナログ−デジタル変換器２４と、第２アナログ−デジタル変換器２５と、第３アナログ−デジタル変換器２６と、制御部３０と、を有している。
【００２６】
充電部１５は、例えば、電気自動車に接続された外部電源から電力供給されることにより二次電池Ｂに任意の電流値の充電電流を出力することが可能な電源装置を備えている。充電部１５は、その一対の出力端子が、それぞれ二次電池Ｂの正極Ｂｐ及び負極Ｂｎに接続されている。充電部１５は、後述する制御部３０によって制御されることにより、二次電池Ｂを充電する際に一定の電流値の充電電流Ｉｃを出力する。また、充電部１５は、二次電池Ｂの劣化状態ＳＯＨを検出するための後述の電池状態検出処理において、当該劣化状態ＳＯＨを検出する際に充電方向（二次電池Ｂに流れ込む方向）に流れる電流値Ｉｃ１となる第１検出電流ｉ１及び電流値Ｉｃ２（但し、Ｉｃ２≠Ｉｃ１）となる第２検出電流ｉ２を出力する。
【００２７】
充電部１５が出力する第１検出電流ｉ１及び第２検出電流ｉ２は、単発の矩形波（パルス波）であって、そのパルス高さ（電流値）及びパルス幅を二次電池Ｂの充電状態（即ち、起電力部ｅの電圧ｖｅ）に影響を与えない程度の大きさとしている。第１検出電流ｉ１及び第２検出電流ｉ２は、矩形波以外にも、三角波、のこぎり波、正弦波などの波形であってもよい。
【００２８】
電流測定部２１は、充電部１５の一方の端子と二次電池Ｂの正極Ｂｐとの間に直列に設けられており、二次電池Ｂに対して充電方向及び放電方向に流れる電流値を測定して、当該電流値の大きさに応じて電圧が変化する信号（電流信号）を出力する。
【００２９】
電圧測定部２２は、二次電池Ｂの正極Ｂｐと負極Ｂｎとの間の電圧に応じた信号（電圧信号）を出力する。本実施形態においては、例えば、後述する第２アナログ−デジタル変換器２５に入力可能な電圧範囲に適合するように、二次電池Ｂの両電極間の電圧を分圧する複数の固定抵抗器などで構成されている。
【００３０】
温度測定部２３は、例えば、サーミスタ素子などの温度検知素子などを含んで構成されており、二次電池Ｂに接して又は二次電池Ｂの近傍に配置されるとともに当該二次電池Ｂの温度に応じて電圧が変化する信号（温度信号）を出力する。
【００３１】
第１アナログ−デジタル変換器２４（以下、「第１ＡＤＣ２４」という）は、電流測定部２１から出力された電流信号を量子化して、当該電流信号の電圧値に対応するデジタル値を示す信号を出力する。同様に、第２アナログ−デジタル変換器２５（以下、「第２ＡＤＣ２５」という）は、電圧測定部２２から出力された電圧信号を量子化して、当該電圧信号の電圧値に対応するデジタル値を示す信号を出力する。同様に、第３アナログ−デジタル変換器２６（以下、「第３ＡＤＣ２６」という）は、温度測定部２３から出力された温度信号を量子化して、当該温度信号の電圧値に対応するデジタル値を示す信号を出力する。本実施形態において、第１ＡＤＣ２４、第２ＡＤＣ２５及び第３ＡＤＣ２６は、個別の電子部品として実装されているが、これに限定されるものではなく、例えば、後述する制御部３０に内蔵されたアナログ−デジタル変換部などを用いて各信号を量子化してもよい。
【００３２】
制御部３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、タイマなどを内蔵したマイクロコンピュータなどで構成されており、電池充電率推定装置１全体の制御を司る。ＲＯＭには、ＣＰＵを通電状態検出手段、電圧値測定手段、経過時間測定手段、開放電圧値推定手段、充電率推定手段、劣化状態検出手段、温度測定手段などの各種手段として機能させるための制御プログラムが予め記憶されている。ＣＰＵは、この制御プログラムを実行することにより上記各種手段として機能する。
【００３３】
また、制御部３０のＲＯＭには、二次電池Ｂの充放電電流の通電停止後における当該電池の両電極間の電圧値の推移と開放電圧値ＯＣＶとの関係に関する開放電圧値関係情報Ｊが予め記憶されている。充放電電流とは、二次電池Ｂに対して充電方向に流れる電流又は放電方向に流れる電流のことをいう。この開放電圧値関係情報Ｊに、通電停止後に測定した二次電池Ｂの両電極間の電圧値Ｖａ、及び、通電停止時点から当該電圧値を測定した時点までの経過時間Ｔａ、を当てはめることにより、二次電池Ｂの開放電圧値ＯＣＶを得ることができる。この開放電圧値関係情報Ｊは、図２に模式的に示すように、（１）二次電池Ｂの充放電電流の通電停止直前の通電状態Ｓ毎、（２）二次電池Ｂの温度Ｔｅｍｐ毎、（３）二次電池Ｂの劣化状態ＳＯＨ毎に複数パターン用意されている。
【００３４】
本実施形態において、通電状態Ｓは、通電停止直前の所定期間（例えば１０秒間）において二次電池Ｂに流れた電流の積算量であり、所定の積算量毎に通電状態Ｓ＝Ａ〜Ｚとしてこれら通電状態Ｓに対応する複数の開放電圧値関係情報Ｊを予め作成している。同様に、二次電池Ｂの温度Ｔｅｍｐ＝０℃〜４０℃の範囲、及び、劣化状態ＳＯＨ＝０％〜１００％の範囲に対応する複数の開放電圧値関係情報Ｊを予め作成している。つまり、複数の開放電圧値関係情報Ｊは、通電状態Ｓ、温度Ｔｅｍｐ及び劣化状態ＳＯＨについて三次元のマトリックス状に作成されている。通電状態Ｓについては、通電停止後の二次電池Ｂの両電極間の電圧値の推移に関係があるものであれば、上記積算量以外の他のパラメータを用いてもよい。これら開放電圧値関係情報Ｊは、例えば、予備計測やシミュレーションなどにより予め作成してＲＯＭに記憶する。ＲＯＭは、関係情報記憶手段に相当する。
【００３５】
制御部３０は、充電部１５に接続された出力ポートＰＯを備えている。制御部３０のＣＰＵは、出力ポートＰＯを通じて充電部１５に制御信号を送信して、充電部１５を制御する。
【００３６】
また、制御部３０は、第１ＡＤＣ２４からの信号が入力される入力ポートＰＩ１、第２ＡＤＣ２５からの信号が入力される入力ポートＰＩ２、及び、第３ＡＤＣ２６からの信号が入力される入力ポートＰＩ３、を備えている。制御部３０において、入力ポートＰＩ１、入力ポートＰＩ２及び入力ポートＰＩ３に入力された信号は、ＣＰＵが認識できる形式の情報に変換されて当該ＣＰＵに送られる。ＣＰＵは、当該情報に基づいて、二次電池Ｂに流れる電流値、二次電池Ｂの両電極間の電圧値、及び、二次電池Ｂの温度を測定する。
【００３７】
また、制御部３０の通信ポートは、図示しない車両内ネットワーク（例えば、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）など）に接続されており、当該車両内ネットワークを通じて車両のコンビネーションメータなどの表示装置に接続される。制御部３０のＣＰＵは、通信ポート及び車両内ネットワークを通じて、推定した二次電池Ｂの充電率ＳＯＣを表示装置に送信し、この表示装置において当該信号に基づき二次電池Ｂの充電率ＳＯＣを表示する。
【００３８】
次に、上述した電池充電率推定装置１が備える制御部３０における電池充電率推定処理の一例について、図３のフローチャートを参照して説明する。この電池充電率推定処理では、上述した開放電圧値関係情報Ｊを用いることにより、二次電池Ｂの通電停止後における両電極間の電圧変動を考慮して当該二次電池Ｂの充電率ＳＯＣを推定する。
【００３９】
電池充電率推定処理において、制御部３０は、電流測定部２１から第１ＡＤＣ２４を通じて入力された電流信号に基づいて二次電池Ｂを流れる電流の電流値を測定してＲＡＭに順次記憶するとともに（Ｓ１１０）、測定した電流値が０か否かを判定する（Ｓ１２０）。当該電流値が０でなければ電流値の測定を継続し（Ｓ１２０でＮ）、当該電流値が０であれば、二次電池Ｂの充放電電流の通電が停止した後の休止状態になったものと判定してタイマによる時間測定を開始する（Ｓ１２０でＹ）。
【００４０】
次に、制御部３０は、二次電池Ｂの休止状態において、電圧測定部２２から第２ＡＤＣ２５を通じて入力された電圧信号に基づいて二次電池Ｂの両電極間の電圧値Ｖａを測定する（Ｓ１３０）。これと同時に、制御部３０は、二次電池Ｂの充放電電流が停止した時点から上記電圧値Ｖａを測定した時点までの経過時間Ｔａをタイマにより測定したのち、タイマを停止する（Ｓ１４０）。
【００４１】
次に、制御部３０は、ＲＡＭに順次記憶された電流値に基づいて二次電池Ｂの充放電電流の通電停止直前の通電状態Ｓを検出する（Ｓ１５０）。上述したように、この通電状態Ｓは、通電停止直前の所定期間（例えば１０秒間）において二次電池Ｂに流れた電流の積算量である。また、制御部３０は、温度測定部２３から第３ＡＤＣ２６を通じて入力された電圧信号に基づいて二次電池Ｂの温度Ｔｅｍｐを測定する（Ｓ１６０）。また、制御部３０は、後述する電池状態検出処理において検出した二次電池Ｂの劣化状態ＳＯＨを取得する（Ｓ１７０）。この劣化状態ＳＯＨは、電池状態検出処理によりＲＡＭに記憶されている。
【００４２】
次に、制御部３０は、ＲＯＭに記憶されている複数の開放電圧値関係情報Ｊの中から、上述した通電状態Ｓ、温度Ｔｅｍｐ及び劣化状態ＳＯＨにより１の開放電圧値関係情報Ｊを選択して、この選択した開放電圧値関係情報Ｊに、上記電圧値Ｖａ及び上記経過時間Ｔａを当てはめることにより、二次電池Ｂの開放電圧値ＯＣＶを推定する（Ｓ１８０）。
【００４３】
そして、制御部３０は、二次電池Ｂの開放電圧値ＯＣＶに基づいて、当該二次電池Ｂの充電率ＳＯＣを推定する（Ｓ１９０）。本実施形態において、二次電池Ｂの開放電圧値ＯＣＶについて充電終止電圧Ｖｍａｘを４．０Ｖ、放電終止電圧Ｖｍｉｎを３．０Ｖとしており、これら充電終止電圧Ｖｍａｘと放電終止電圧Ｖｍｉｎとの間で開放電圧値ＯＣＶが充電率ＳＯＣに対してリニアに変化するものとしている。即ち、二次電池Ｂの開放電圧値ＯＣＶが４．０Ｖであるとき充電率ＳＯＣが１００％となり、開放電圧値ＯＣＶが３．５Ｖであるとき充電率ＳＯＣが５０％となり、開放電圧値ＯＣＶが３．０Ｖであるとき充電率ＳＯＣが０％となる。勿論、これは一例であって、これ以外にも、例えば、図６に示すように、二次電池Ｂの開放電圧値ＯＣＶと充電率ＳＯＣとがリニアに変化しない場合、予備計測やシミュレーションなどにより開放電圧値ＯＣＶと充電率ＳＯＣとの関係に関するテーブルなどの充電率関係情報を予め作成してＲＯＭに記憶しておき、この充電率関係情報に推定した開放電圧値ＯＣＶを当てはめることにより充電率ＳＯＣを推定するようにしてもよい。そして、本フローチャートの処理を終了する。
【００４４】
図３のフローチャートにおけるステップＳ１３０の処理は電圧値測定工程であり、制御部３０はこのステップＳ１３０の処理を実行することにより電圧値測定手段として機能する。ステップＳ１４０の処理は経過時間測定工程であり、制御部３０はこのステップＳ１４０の処理を実行することにより経過時間測定手段として機能する。ステップＳ１５０の処理は通電状態検出工程であり、制御部３０はこのステップＳ１５０の処理を実行することにより通電状態検出手段として機能する。ステップＳ１６０の処理は温度測定工程であり、制御部３０はこのステップＳ１６０の処理を実行することにより温度測定手段として機能する。ステップＳ１７０の処理は劣化状態検出工程であり、制御部３０はこのステップＳ１７０の処理を実行することにより劣化状態検出手段として機能する。ステップＳ１８０の処理は開放電圧値推定工程であり、制御部３０はこのステップＳ１８０の処理を実行することにより開放電圧値推定手段として機能する。ステップＳ１９０の処理は充電率推定工程であり、制御部３０はこのステップＳ１９０の処理を実行することにより充電率推定手段として機能する。
【００４５】
次に、二次電池Ｂの劣化状態ＳＯＨを検出する電池状態検出処理の一例について、図４のフローチャートを参照して説明する。
【００４６】
この電池状態検出処理は、上述した電池充電率推定処理とは別個の独立した処理であり、電池充電率推定処理と別個のタイミングで実行される。また、この電池状態検出処理においても、二次電池Ｂの通電停止後における両電極間の電圧変動を考慮して、二次電池Ｂの劣化状態ＳＯＨを検出している。
【００４７】
二次電池は、充電及び放電を繰り返すことにより劣化が進み、蓄電可能容量（電流容量や電力容量など）や出力能力などが徐々に低下することが知られている。このような二次電池の状態（劣化状態）を示す指標として、初期蓄電可能容量に対する現在蓄電可能容量の割合であるＳＯＨ（Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｈｅａｌｔｈ）や、初期出力能力に対する現在出力能力の割合であるＳＯＦ（Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）などがある。これらＳＯＨやＳＯＦは二次電池の内部抵抗と相関があることが知られており、二次電池の内部抵抗を求めることにより当該内部抵抗に基づいてこれらＳＯＨやＳＯＦを検出することができる。以下に説明する電池状態検出処理では、二次電池ＢのＳＯＨを検出する。
【００４８】
電池状態検出処理において、制御部３０は、電流測定部２１から第１ＡＤＣ２４を通じて入力された電流信号に基づいて二次電池Ｂを流れる電流の電流値を複数回測定して、所定の期間内（例えば、１分間）において測定した複数の電流値が同一（所定の誤差範囲内（例えば、±３％等）にある値を含む）になるまで待つ（Ｔ１１０でＮ）。そして、これら複数の電流値が同一になると、二次電池Ｂを流れる電流が安定（特に電流値が０のときは停止）したものと判断する（Ｔ１１０でＹ）。
【００４９】
次に、制御部３０は、電圧測定部２２から第２ＡＤＣ２５を通じて入力された電圧信号に基づいて二次電池Ｂの両電極間の電圧ｖの電圧値Ｖｃ１’を測定する（Ｔ１２０）。
【００５０】
次に、制御部３０は、電圧値Ｖｃ１’を測定した直後に充電部１５に制御信号を送信して、当該充電部１５から二次電池Ｂへの第１検出電流ｉ１（電流値Ｉｃ１）の通電を開始する（Ｔ１３０）。
【００５１】
次に、制御部３０は、二次電池Ｂの両電極間の電圧ｖが安定する所定の電圧安定時間（例えば、１秒）が経過するまで待ち（Ｔ１４０）、当該電圧安定時間経過後に二次電池Ｂの両電極間の電圧ｖの電圧値Ｖｃ１を測定する（Ｔ１５０）。
【００５２】
次に、制御部３０は、充電部１５に制御信号を送信して、当該充電部１５から二次電池Ｂへの第１検出電流ｉ１の通電を停止する（Ｔ１６０）。
【００５３】
次に、制御部３０は、電圧測定部２２から第２ＡＤＣ２５を通じて入力された電圧信号に基づいて二次電池Ｂの両電極間の電圧ｖの電圧値Ｖｃ２’を測定する（Ｔ１７０）。
【００５４】
次に、制御部３０は、電圧値Ｖｃ２’を測定した直後に充電部１５に制御信号を送信して、当該充電部１５から二次電池Ｂへの第２検出電流ｉ２（電流値Ｉｃ２）の通電を開始する（Ｔ１８０）。
【００５５】
次に、制御部３０は、二次電池Ｂの両電極間の電圧ｖが安定する上記電圧安定時間が経過するまで待ち（Ｔ１９０）、当該電圧安定時間経過後に二次電池Ｂの両電極間の電圧ｖの電圧値Ｖｃ２を測定する（Ｔ２００）。
【００５６】
次に、制御部３０は、充電部１５に制御信号を送信して、当該充電部１５から二次電池Ｂへの第２検出電流ｉ２の通電を停止する（Ｔ２１０）。
【００５７】
次に、制御部３０は、第１検出電流ｉ１の通電を開始する直前の二次電池Ｂの両電極間の電圧値Ｖｃ１’、及び、第２検出電流ｉ２の通電を開始する直前の二次電池Ｂの両電極間の電圧値Ｖｃ２’、に基づき、第１検出電流ｉ１の通電から第２検出電流ｉ２の通電までの間において生じた二次電池Ｂの両電極間の電圧値のうちの当該二次電池Ｂの起電力による電圧成分の変動量ΔＶ（ΔＶ＝Ｖｃ１’−Ｖｃ２’）を求める。そして、第１検出電流ｉ１の電流値Ｉｃ１、第１検出電流ｉ１が通電されているときの二次電池Ｂの両電極間の電圧値Ｖｃ１、第２検出電流ｉ２の電流値Ｉｃ２、第２検出電流ｉ２が通電されているときの二次電池Ｂの両電極間の電圧値Ｖｃ２、及び、上記変動量ΔＶに基づき、以下の算出式を用いて二次電池Ｂの内部抵抗ｒを検出する（Ｔ２２０）。
ｒ＝（Ｖｃ１−（Ｖｃ２＋ΔＶ））／（Ｉｃ１−Ｉｃ２）
＝（Ｖｃ１−（Ｖｃ２＋（Ｖｃ１’−Ｖｃ２’）））／（Ｉｃ１−Ｉｃ２）
【００５８】
電圧値Ｖｃ１’から電圧値Ｖｃ２’を差し引いた値は、第１検出電流ｉ１の通電時から第２検出電流ｉ２の通電時までの間における二次電池Ｂの両電極間の電圧値のうちの当該二次電池Ｂの起電力による電圧成分の変動量ΔＶに相当する。つまり、第１検出電流ｉ１の通電時から第２検出電流ｉ２の通電時までの間に当該変動量ΔＶの分だけ二次電池Ｂの両電極間の電圧値が変動（減少）しているため、第２検出電流ｉ２が通電されているときの二次電池Ｂの両電極間の電圧値Ｖｃ２をこの変動量により補正することで、二次電池Ｂの両電極間の電圧値の変動をキャンセルできる。本実施形態において、実際には上記変動量ΔＶの算出と内部抵抗ｒの算出について、上記式を用いて同時に行っている。
【００５９】
そして、制御部３０は、二次電池Ｂの内部抵抗ｒに基づいて、当該二次電池Ｂの劣化状態ＳＯＨを検出し、ＲＡＭに記憶する（Ｔ２３０）。そして、本フローチャートの処理を終了する。即ち、この電池状態検出処理においても、二次電池Ｂの両電極間の電圧値における開放電圧値ＯＣＶに向かう変動について考慮して劣化状態ＳＯＨを検出している。
【００６０】
図５に、上述した電池状態検出処理を実行した際の二次電池Ｂの両電極間の電圧ｖ、第１検出電流ｉ１及び第２検出電流ｉ２の波形を模式的に示す。
【００６１】
以上説明したように、本実施形態によれば、二次電池Ｂの充放電電流の通電停止直前の電流積算量である通電状態Ｓを検出する。充放電電流の通電停止後の二次電池Ｂの両電極間の電圧値Ｖａを測定する。充放電電流の通電停止時点から二次電池Ｂの両電極間の電圧値Ｖａが測定された時点までの経過時間Ｔａを測定する。検出された通電状態Ｓ、測定された電圧値Ｖａ、測定された経過時間Ｔａ、及び、充放電電流の通電停止直前の複数の通電状態Ｓ毎に制御部３０のＲＯＭに予め記憶された、通電停止後における二次電池Ｂの両電極間の電圧値の推移と二次電池Ｂの開放電圧値ＯＣＶとの関係に関する開放電圧値関係情報Ｊを用いて開放電圧値ＯＣＶを推定する。そして、推定された開放電圧値ＯＣＶに基づいて電池の充電率ＳＯＣを推定する。
【００６２】
このようにしたことから、例えば、予備計測やシミュレーションなどを用いて、充放電電流の通電停止後における二次電池Ｂの両電極間の電圧値の推移と電池の開放電圧値ＯＣＶとの関係を予め取得しておき、この関係は再現性があることから当該関係に関する開放電圧値関係情報Ｊを用いて電池の開放電圧値ＯＣＶを推定することで、通電停止後の二次電池Ｂの起電力による当該電池の両電極間の電圧における変動を考慮した精度の高い開放電圧値ＯＣＶを得ることができる。そのため、この推定した開放電圧値ＯＣＶに基づいて二次電池Ｂの充電率ＳＯＣを推定することにより、充電率ＳＯＣの推定精度をより向上できる。
【００６３】
また、さらに二次電池Ｂの温度Ｔｅｍｐを測定する。さらに二次電池Ｂの温度毎に開放電圧値関係情報Ｊを制御部３０のＲＯＭに記憶する。そして、さらに測定された温度Ｔｅｍｐも用いて開放電圧値ＯＣＶを推定する。このようにしたことから、二次電池Ｂの両電極間の電圧値は二次電池Ｂの温度と関係があるところ、二次電池Ｂの温度も考慮して開放電圧値ＯＣＶを推定することで、より精度の高い開放電圧値ＯＣＶを得ることができる。そのため、この推定した開放電圧値ＯＣＶに基づいて二次電池Ｂの充電率ＳＯＣを推定することにより、充電率ＳＯＣの推定精度をより一層向上できる
【００６４】
また、さらに二次電池Ｂの劣化状態ＳＯＨを検出する。さらに二次電池Ｂの劣化状態ＳＯＨ毎に開放電圧値関係情報Ｊを制御部３０のＲＯＭに記憶する。そして、さらに検出された劣化状態ＳＯＨも用いて開放電圧値ＯＣＶを推定する。このようにしたことから、二次電池Ｂの両電極間の電圧値は二次電池Ｂの劣化状態ＳＯＨと関係を有するところ、二次電池Ｂの劣化状態ＳＯＨも考慮して開放電圧値ＯＣＶを推定することで、より精度の高い開放電圧値ＯＣＶを得ることができる。そのため、この推定した開放電圧値ＯＣＶに基づいて二次電池Ｂの充電率ＳＯＣを推定することにより、充電率ＳＯＣの推定精度をより一層向上できる
【００６５】
以上、本発明について、好ましい実施形態を挙げて説明したが、本発明の電池充電率推定装置及び電池充電率推定方法はこれらの実施形態の構成に限定されるものではない。
【００６６】
例えば、上述した実施形態では、二次電池Ｂの通電停止時点から当該二次電池Ｂの両電極間の電圧値Ｖａを測定した時点までの経過時間Ｔａを測定する構成であったが、これに限定されるものではない。経過時間Ｔａを測定することに代えて、例えば、二次電池Ｂの両電極間の電圧値Ｖａについて、二次電池Ｂの通電停止時点から所定の測定待ち時間Ｔｂを経過した時点で測定するものとし、開放電圧値関係情報Ｊについて、通電停止時点から測定待ち時間Ｔｂが経過した時点における二次電池Ｂの両電極間の電圧値と二次電池Ｂの開放電圧値ＯＣＶとの関係に関するものとするように構成してもよい。このような構成においても、上述した実施形態と同様の作用効果を奏するともに、充電率を推定する処理負荷及び開放電圧値関係情報Ｊの記憶容量の大きさの点で有利である。
【００６７】
また、上述した実施形態では、二次電池Ｂの温度Ｔｅｍｐを測定して、開放電圧値ＯＣＶの推定に用いるものであったが、例えば、二次電池Ｂの温度の変化が小さい場合などは、当該温度の測定及び開放電圧値の推定への使用を省略した構成としてもよい。二次電池Ｂの劣化状態ＳＯＨについても同様に省略した構成としてもよい。
【００６８】
また、上述した実施形態では、自ら二次電池Ｂの劣化状態ＳＯＨを検出する構成であったが、これ以外にも、例えば、他の装置において検出した二次電池Ｂの劣化状態ＳＯＨを車両内ネットワークを通じて取得することにより当該劣化状態ＳＯＨを検出する構成などとしてもよく、本発明の目的に反しない限り、二次電池Ｂの劣化状態ＳＯＨの検出方法については任意である。
【００６９】
また、上述した実施形態では、電池状態検出処理において、第１検出電流ｉ１及び第２検出電流ｉ２として充電方向に流れる電流を通電する構成であったが、これら検出電流として放電方向に流れる電流を通電する構成としてもよい。
【００７０】
また、上述した実施形態では、電池状態検出処理において、第１検出電流ｉ１の通電を開始する直前の二次電池Ｂの両電極間の電圧値Ｖｃ１’、及び、第２検出電流ｉ２の通電を開始する直前の二次電池Ｂの両電極間の電圧値Ｖｃ２’を測定するように構成されているが、電圧値Ｖｃ１’として、第１検出電流ｉ１の通電を終了した直後の二次電池Ｂの両電極間の電圧値を用いてもよく、上記電圧値Ｖｃ２’として、第２検出電流ｉ２の通電を終了した直後の二次電池Ｂの両電極間の電圧値を用いてもよい。
【００７１】
なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によってもなお本発明の電池充電率推定装置及び電池充電率推定方法の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。
【符号の説明】
【００７２】
１        電池充電率推定装置
１５      充電部
２１      電流測定部
２２      電圧測定部
２３      温度測定部
２４      第１アナログ−デジタル変換器
２５      第２アナログ−デジタル変換器
２６      第３アナログ−デジタル変換器
３０      制御部（通電状態検出手段、電圧値測定手段、経過時間測定手段、開放電圧値推定手段、充電率推定手段、劣化状態検出手段、温度測定手段、関係情報記憶手段）
Ｂ        二次電池（電池）
【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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