(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電後と充電後とで、電動車両に当該電動車両を駆動するエネルギー源として搭載された二次電池の開放電圧と充電率との関係を示す関連情報をそれぞれ個別に準備し、
二次電池の開放電圧を取得するとともに、二次電池の開放電圧を取得する前の電池状態として、外部充電後であるか、外部充電後に放電された放電後であるかを示す電池状態を取得し、
前記取得した電池状態と、開放電圧とに基づいて、前記取得した電池状態に対応する前記関連情報を用いて二次電池の充電率を推定する、二次電池の充電率推定方法であって、
前記電動車両の走行開始にあたって、
以前に走行終了してからの経過時間が走行後所定時間以上である場合には、
走行開始前に、開放電圧を取得し、放電後の前記関連情報を用いて、走行開始前の充電率として推定し、
以前に走行終了してからの経過時間が前記走行後所定時間未満である場合には、
走行終了時に記憶した充電率を用いて、走行開始前の充電率として推定する、二次電池の充電率推定方法。
【請求項２】
前記充電率の推定では、
前記関連情報は、開放電圧ごとの充電率を求めたマップ情報であって、外部充電後と、外部充電後に放電された放電後とでそれぞれ個別に用意されるマップ情報であり、
前記取得した電池状態が、放電後の場合には、放電後に対応する前記マップ情報を用いて前記充電率を推定し、
前記取得した電池状態が、外部充電後の場合には、外部充電後に対応する前記マップ情報を用いて前記充電率を推定する、請求項１に記載の二次電池の充電率推定方法。
【請求項３】
前記外部充電時における電圧センサまたは電流センサの検出値に基づいて、前記電池状態を取得する、請求項１又は２に記載の二次電池の充電率推定方法。
【請求項４】
放電後と充電後とで、電動車両に当該電動車両を駆動するエネルギー源として搭載された二次電池の開放電圧と充電率との関係を示す関連情報をそれぞれ個別に準備し、
二次電池の開放電圧を取得するとともに、取得前の電池状態として充電後であるか放電後であるかを示す電池状態を取得し、
前記取得した電池状態と、開放電圧とに基づいて、前記取得した電池状態に対応する前記関連情報を用いて二次電池の充電率を推定する充電率推定方法であって、
前記二次電池の外部充電終了後に、外部充電終了直前に推定した充電率を記憶し、
前記電動車両の走行開始にあたって、
以前に外部充電終了してからの経過時間が充電後所定時間以上である場合には、
走行開始前に、開放電圧を取得して、充電後の前記関連情報を用いて、走行開始前の充電率として推定し、
以前に外部充電終了してからの経過時間が前記充電後所定時間未満である場合には、外部充電終了時に記憶した充電率を用いて、走行開始前の充電率として推定する、二次電池の充電率推定方法。
【請求項５】
放電後と充電後とで、二次電池の開放電圧と充電率との関係を示す関連情報をそれぞれ個別に記憶する記憶手段と、
センサから与えられる情報に基づいて、二次電池の開放電圧を取得する開放電圧取得手段と、
取得前の電池状態として充電後であるか放電後であるかを示す電池状態を取得する状態取得手段と、
取得した電池状態と、開放電圧とに基づいて、前記記憶手段に記憶された前記関連情報を用いて二次電池の充電率を推定する推定手段と、
以前に充放電を終了してから、次に二次電池動作開始するまでの経過時間を計時する計時手段と、を備え、
前記推定手段は、二次電池動作開始にあたって、以前に二次電池動作終了してからの経過時間が二次電池動作後所定時間以上である場合には、二次電池動作開始前に、開放電圧を取得して、以前に二次電池動作終了した際の電池状態に基づく前記関連情報を用いて、二次電池動作開始前の充電率として推定し、以前に二次電池動作終了してからの経過時間が前記二次電池動作後所定時間未満である場合には、以前の二次電池動作終了時に記憶した充電率を用いて、二次電池動作開始前の充電率として推定し、
二次電池動作中は、二次電池動作開始前に推定した充電率を初期充電率とし、二次電池を出入りする電流を積算することで、二次電池動作中の充電率を推定し、二次電池動作終了時に、二次電池動作終了直前に推定した充電率を前記記憶手段に記憶する、二次電池の充電率推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池の充電率推定方法及び充電率推定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
駆動用に搭載された二次電池の残容量を正確に把握することは、二次電池の過充電や過放電を防ぐとともに、走行時における二次電池の充電率を運転者に正確に伝えるという点において非常に重要である。
【０００３】
従来、二次電池の開放電圧と充電率との関係を用いて充電率を推定する方法が知られている（例えば特許文献１及び特許文献２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２１５１２５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、上記従来の方法では、二次電池の充電率の推定精度に改善の余地があった。
【０００６】
そこで本発明は、二次電池の充電率の推定精度を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
二次電池の充電率の推定精度を向上させるためには、二次電池の充電率の変化に対する開放電圧の変化特性におけるヒステリシスによる充電時と放電時との間の開放電圧の相違を考慮する必要がある。
【０００８】
そこで、本発明の一態様に係る、二次電池の充電率推定方法は、放電後と充電後とで、二次電池の開放電圧と充電率との関係を示す関連情報をそれぞれ個別に準備し、二次電池の開放電圧を取得するとともに、取得前の電池状態として充電後であるか放電後であるかを示す電池状態を取得し、取得した電池状態と、開放電圧とに基づいて、取得した電池状態に対応する関連情報を用いて二次電池の充電率を推定するものである。
【０００９】
上記方法によれば、放電後と充電後とで、開放電圧から得られる充電率を異ならせることで、二次電池のヒステリシス特性を考慮して、精度良く充電率を推定することができる。ここで関連情報は、マップ情報以外の例えば補正式でもよい。
【００１０】
上記充電率の推定では、関連情報は、開放電圧ごとの充電率を求めたマップ情報であって、放電後と充電後とでそれぞれ個別に用意されるマップ情報であり、取得した電池状態が、放電後の場合には、放電後に対応するマップ情報を用いて充電率を推定し、取得した電池状態が、充電後の場合には、充電後に対応するマップ情報を用いて充電率を推定してもよい。
【００１１】
上記方法によれば、マップ情報を参照して、予め、計測又は計算等により用意された充電率を電池状態に応じて設定することにより、演算式を用いて充電率を演算する場合に比べて、容易に充電率を推定することができる。
【００１２】
上記二次電池は、電動車両にその電動車両を駆動するエネルギー源として搭載されてもよい。
【００１３】
上記方法によれば、電動車両に搭載された二次電池のＳＯＣを精度良く推定することができるので、ドライバは当該二次電池の残量を高精度に監視できる。
【００１４】
上記二次電池の充電率推定方法では、電動車両の走行開始前に、開放電圧を取得して、放電後の関連情報を用いて、充電率を推定し、外部充電後に、開放電圧を取得して、充電後の関連情報を用いて、充電率を推定してもよい。
【００１５】
上記方法によれば、電動車両において、放電後の可能性が高い走行開始前と、充電後である外部充電後とで、関連情報を異ならせることで、充電率の推定精度を向上させることができる。
【００１６】
上記二次電池の充電率推定方法では、電動車両の走行中は、走行開始前に推定した充電率を初期充電率とし、二次電池を出入りする電流を積算することで、走行中の充電率を推定し、電動車両の走行終了時に、走行終了直前に推定した充電率を記録してもよい。ここで、「二次電池を出入りする電流」とは、「二次電池の放電電流及び充電電流」を意味する。二次電池からの放電電流を正とし、二次電池への充電電流を負として電流を積算する。
【００１７】
上記方法によれば、電動車両の走行前に推定した充電率を用いることで、走行中でも充電率を精度良く推定できる。
【００１８】
上記二次電池の充電率推定方法では、前記電動車両の走行開始にあたって、以前に走行終了してからの経過時間が走行後所定時間以上である場合には、走行開始前に、開放電圧を取得し、放電後の前記関連情報を用いて、走行開始前の充電率として推定し、以前に走行終了してからの経過時間が前記走行後所定時間未満である場合には、走行終了時に記憶した充電率を用いて、走行開始前の充電率として推定してもよい。
【００１９】
上記方法によれば、以前の走行終了から走行開始前までの開放電圧の安定状態を考慮することで、電動車両の走行開始前の充電率を精度良く推定できる。
【００２０】
上記二次電池の充電率推定方法では、前記二次電池の外部充電終了後に、外部充電終了直前に推定した充電率を記憶し、前記電動車両の走行開始にあたって、以前に外部充電終了してからの経過時間が充電後所定時間以上である場合には、走行開始前に、開放電圧を取得して、充電後の前記関連情報を用いて、走行開始前の充電率として推定し、以前に外部充電終了してからの経過時間が前記充電後所定時間未満である場合には、外部充電終了時に記憶した充電率を用いて、走行開始前の充電率として推定してもよい。
【００２１】
上記方法によれば、以前の外部充電終了から走行開始前までの開放電圧の安定状態を考慮することで、走行開始前の充電率を精度良く推定できる。
【００２２】
本発明のその他の態様に係る二次電池の充電率推定装置は、放電後と充電後とで、二次電池の開放電圧と充電率との関係を示す関連情報をそれぞれ個別に記憶する記憶手段と、センサから与えられる情報に基づいて、二次電池の開放電圧を取得する開放電圧取得手段と、取得前の電池状態として充電後であるか放電後であるかを示す電池状態を取得する状態取得手段と、取得した電池状態と、開放電圧とに基づいて、記憶手段に記憶された関連情報を用いて二次電池の充電率を推定する推定手段と、以前に充放電を終了してから、次に二次電池動作開始するまでの経過時間を計時する計時手段と、を備え、推定手段は、二次電池動作開始にあたって、以前に二次電池動作終了してからの経過時間が二次電池動作後所定時間以上である場合には、二次電池動作開始前に、開放電圧を取得して、以前に二次電池動作終了した際の電池状態に基づく関連情報を用いて、二次電池動作開始前の充電率として推定し、以前に二次電池動作終了してからの経過時間が前記二次電池動作後所定時間未満である場合には、以前の二次電池動作終了時に記憶した充電率を用いて、二次電池動作開始前の充電率として推定し、二次電池動作中は、二次電池動作開始前に推定した充電率を初期充電率とし、二次電池を出入りする電流を積算することで、二次電池動作中の充電率を推定し、二次電池動作終了時に、二次電池動作終了直前に推定した充電率を記憶手段に記憶するものである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、以上に説明した構成を有し、二次電池のＳＯＣの推定精度を向上させることができる。
【００２４】
本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１実施形態に係る二次電池の充電率推定装置を含む二次電池充電システムの概略構成図である。
【図２】図１の充電率推定装置の構成を示すブロック図である。
【図３】放電後と充電後に対応する二次電池のＯＣＶ−ＳＯＣマップである。
【図４】第１実施形態の二次電池の充電率推定方法を示すフローチャートである。
【図５】第２実施形態に係る二次電池の充電率推定装置を含む二次電池充電システムの概略の構成を示すブロック図である。
【図６】第２実施形態の二次電池の充電率推定方法を示すフローチャートである。
【図７】図５の充電率推定方法のタイミングチャートである。
【図８】第３実施形態の二次電池の充電率推定方法を示すフローチャートである。
【図９】図７のフローチャートの次のフローチャートである。
【図１０】図７及び図８の充電率推定方法のタイミングチャートである。
【図１１】典型的な二次電池のＯＣＶ−ＳＯＣマップである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００２７】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る二次電池の充電率推定装置を含む二次電池充電システムの概略構成図である。図１に示すように、二次電池充電システム１００は、二次電池１と、電圧センサ２と、電流センサ３と、充電率推定装置１０を含むバッテリ管理ユニット（以下、ＢＭＵという）４を備える。
【００２８】
二次電池１は、例えば、複数の電池モジュールを直列若しくは並列、又はそれら組み合わせた態様に接続して構成されている。二次電池１は、例えば、リチウムイオン電池である。
【００２９】
電圧センサ２は、二次電池１の端子電圧である電池電圧を検出する。電圧センサ２は、二次電池１と並列に接続され、検出した電池電圧をＢＭＵ４へ出力するように構成されている。二次電池１に電流が流れていない状態で計測された端子電圧Ｖが二次電池１の開放電圧（ＯＣＶ：Open circuit voltage）に相当する。
【００３０】
電流センサ３は、二次電池１の充放電電流である電池電流を検出する。電流センサ３は、二次電池１と直列に接続され、検出した電池電流をＢＭＵ４へ出力するように構成されている。
【００３１】
ＢＭＵ４は、二次電池１の充電状態やバッテリ状態の監視を行う。ＢＭＵ４は、たとえばＣＰＵ及びメモリ等を含んだマイクロコントローラによって構成されている。ＢＭＵ４において、充電率推定装置１０は、電圧センサ２及び電流センサ３によって検出される電池電圧及び電池電流に基づいて充電率（ＳＯＣ：State of Charge）の推定値を算出する。また、二次電池１に対する充放電電流の経路には、図示されないスイッチが設けられていて、ＢＭＵ４の制御によって当該スイッチがオンオフされる。そして、当該スイッチがオフされた状態において電圧センサ２により計測された電圧が二次電池１の開放電圧ＯＣＶとされる。
【００３２】
図２は、充電率推定装置１０の構成を示すブロック図である。図２に示すように、充電率推定装置１０は、ＲＯＭ、ＲＡＭ等で構成されるメモリ１１と、電池状態取得部１２と、ＳＯＣ推定部１３と、タイマー１４と、を備える。ここで充電率推定装置１０の各部は、ＢＭＵ４において充電率推定プログラムが実行されることにより実現される機能ブロックである。
【００３３】
メモリ１１は、二次電池１の充電状態やバッテリ状態に関する情報を記憶する。本実施の形態では、メモリ１１は、放電後と充電後とで、二次電池１の開放電圧ＯＣＶと充電率ＳＯＣとの関係を示す関連情報をそれぞれ個別に記憶する。
【００３４】
電池状態取得部１２は、電圧センサ２及び電流センサ３から与えられる情報に基づいて、二次電池１の開放電圧ＯＣＶを取得するとともに、取得前の電池状態として充電後であるか放電後であるかを示す電池状態を取得する。電池状態取得部１２は、たとえば、非開放時（上述の図示されないスイッチがオンされた状態）の二次電池１の両端電圧を電圧センサ２によって時系列的に取得し、両端電圧が時系列において減少すれば放電状態であると判定し、両端電圧が時系列において増大すれば充電状態であると判定するようにする、又は、電流センサ３によって直接に電流方向を検知することによって電池状態を取得する。
【００３５】
ＳＯＣ推定部１３は、電池状態取得部１２が取得した電池状態（放電後又は充電後）と、開放電圧ＯＣＶとに基づいて、メモリ１１に記憶された関連情報を用いて二次電池１の充電率ＳＯＣを推定する。
【００３６】
タイマー１４は、以前に充放電を終了してから、次に二次電池１の動作が開始するまでの経過時間を計時する計時手段である。本実施の形態では、タイマー１４は、ＢＭＵ４を構成するＣＰＵのクロックパルスをカウントすることにより、上記経過時間を計時するように構成される。
【００３７】
次に本実施形態の二次電池１の充電率推定方法について説明する。充電率推定方法は、充電率推定装置１０の動作によって遂行される。
【００３８】
この二次電池の充電率推定方法では、予め、放電後と充電後とで、二次電池１の開放電圧ＯＣＶと充電率ＳＯＣとの関係を示す関連情報をそれぞれ個別に準備しておく。すなわち、放電後の電池状態における、二次電池１の開放電圧ＯＣＶと充電率ＳＯＣとの関係を示す関連情報と、充電後の電池状態における、二次電池１の開放電圧ＯＣＶと充電率ＳＯＣとの関係を示す関連情報とを準備する。この関連情報は、例えば、開放電圧ＯＣＶごとの充電率ＳＯＣを求めたマップ情報（以下、ＯＣＶ−ＳＯＣマップという）である。図３は、放電後と充電後に対応する二次電池１のＯＣＶ−ＳＯＣマップの一例である。実線は、放電後のＯＣＶに対するＳＯＣの特性を示したものである。一点鎖線は充電後のＯＣＶに対するＳＯＣの特性を示したものである。図３に示すように、二次電池１には放電後と充電後とではヒステリシスが見られ、両者の特性には相違がある。これらのマップは、実験又はシミュレーションにより計測又は計算された結果に基づいて作成される。本実施の形態では、これらのマップは、予め、充電率推定装置１０のメモリ１１に記憶される。
【００３９】
図４は、本実施形態の充電率推定方法を示すフローチャートである。図４に示すように、まず、電池状態取得部１２は、二次電池１の開放電圧ＯＣＶを取得するとともに、取得前の電池状態として充電後であるか放電後であるかを示す電池状態を取得する（ステップ１）。
【００４０】
次に、ＳＯＣ推定部１３は、電池状態取得部１２が取得した電池状態と、開放電圧ＯＣＶとに基づいて、取得した電池状態に対応するＯＣＶ−ＳＯＣマップを用いて二次電池１の充電率ＳＯＣを推定する（ステップ２）。具体的には、ＳＯＣ推定部１３は、電池状態が放電後の場合には、放電後に対応するＯＣＶ−ＳＯＣマップを用いて充電率ＳＯＣを推定する（ステップ３）。一方、ＳＯＣ推定部１３は、電池状態が充電後の場合には、充電後に対応するＯＣＶ−ＳＯＣマップを用いて充電率ＳＯＣを推定する（ステップ４）。
【００４１】
本実施形態によれば、放電後と充電後とで、開放電圧ＯＣＶから得られる充電率ＳＯＣを異ならせることで、二次電池１のヒステリシス特性を考慮して、精度良く充電率ＳＯＣを推定することができる。
【００４２】
また、マップ情報であるＯＣＶ−ＳＯＣマップを参照して予め、計測又は計算等により用意されたＳＯＣを電池状態に応じて設定するので、演算式を用いて演算する場合に比べて、容易に充電率ＳＯＣを推定することができる。
【００４３】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。以下では、第１実施形態と共通する構成の説明は省略し、相違する構成を中心に説明する。
【００４４】
本実施の形態の二次電池１は、電動車両に搭載され、電動車両を駆動するエネルギー源として動作する。電動車両として、例えばプラグインハイブリッド車（PHV・PHEV）と電気自動車（EV）がある。本実施形態では、二次電池１は鞍乗り型の電動車両に搭載される。
【００４５】
図５は、電動車両に搭載された本実施形態に係る二次電池の充電率推定装置を含む車載用二次電池充電システムの概略構成図である。電動車両は、二次電池１の放電により駆動されて走行する走行モードと、走行停止状態で二次電池１を充電する充電モードとの２つの動作モードを有するように、車両制御システム２０により制御される。電動車両のドライバにとって、二次電池１の残量は、走行可能な距離を知るための重要な情報であり、高精度に監視できることが望まれる。このため、図５に示すように、二次電池充電システム１００Ａでは、二次電池１の充電状態やバッテリ状態の監視を行うＢＭＵ４は、車両全体の制御を司る車両制御システム２０とＣＡＮ等のネットワークを通じて通信可能に接続されている。
【００４６】
次に本実施形態の二次電池１の充電率推定方法について図６のフローチャートを用いて説明する。充電率推定方法は、充電率推定装置１０の動作によって遂行される。ここでは電動車両が動作する場合、すなわち二次電池１が放電する走行モードの場合の充電率ＳＯＣ推定を想定する。メモリ１１には、放電後と充電後に対応するＯＣＶ−ＳＯＣマップに加え、前回の車両システム終了時のＳＯＣが記憶されている。また、メモリ１１には、車両システムの動作に連動して、その他の情報が一時的又は永続的に記憶される。
【００４７】
図６に示すように、充電率推定装置１０は、まず、車両システムが起動した場合に、前回の車両システム終了から起動までに計時された経過時間を取得する（ステップＳ２１）。車両システムは、例えば運転者により車両本体のキーがオンされると車両制御システム２０の制御よって起動される。充電率推定装置１０は、車両制御システム２０からこの車両システムが起動されたことを受信する。
【００４８】
次に、充電率推定装置１０は、車両システム終了後の経過時間が所定時間であるか否かを判定する（ステップＳ２２）。この所定時間は、放電後の開放電圧ＯＣＶが放電後安定するまでに要する時間であり、例えば、実験又はシミュレーションにより計測又は計算された結果に基づいて設定される。本実施の形態では、この所定時間は、予め、メモリ１１に記憶されている。
【００４９】
ステップＳ２２において、充電率推定装置１０は、車両システム終了後の経過時間が所定期間以上であった場合は、開放電圧ＯＣＶを取得するとともに、取得前の電池状態が放電後を示す電池状態であると判定し、放電後のＯＣＶ−ＳＯＣマップを参照して初期充電率ＳＯＣを推定する（ステップＳ２３）。一方、充電率推定装置１０は、車両システム終了後の経過時間が所定期間未満であった場合は、メモリ１１に記憶された前回の車両システム終了時の充電率ＳＯＣを読み出し、初期充電率ＳＯＣとして設定する（ステップＳ２４）。
【００５０】
初期充電率ＳＯＣの推定又は設定の後、充電率推定装置１０は、充放電電流の逐次積算を開始する（ステップＳ２５）。
【００５１】
次に、充電率推定装置１０は、電流積算値を用いて次式（１）に基づき充電率ＳＯＣを逐次更新する（ステップＳ２６）。
ＳＯＣ変化量[%]＝電流積算値[Ah]／｛（ＳＯＨ[%]／１００）×定格容量[Ah]｝×１００・・・（１）
【００５２】
式（１）のＳＯＨ（State of Health）は二次電池１の電池容量の劣化度を示す。ＳＯＨの算出については第３実施形態に詳述する。
【００５３】
充電率推定装置１０は、ステップ２６のＳＯＣの更新を車両システムが停止するまで行う（ステップＳ２７）。そして、車両システムが停止すると、充電率推定装置１０は、その時点での充電率ＳＯＣを最終ＳＯＣとしてＢＭＵのメモリ１１に記憶し（ステップＳ２８）、充電率推定動作を終了する。車両システムは、例えば、運転者により車両本体のキーがオフされると、車両制御システム２０の制御よって停止される。充電率推定装置１０は、車両制御システム２０からこの車両システムが停止されたことを受信する。
【００５４】
以上の動作の一例を図７のタイミングチャートを用いて説明する。図７の上段グラフはＳＯＣの推定値を時系列で示している。中段グラフは開放電圧ＯＣＶ電圧を時系列で示している。下段グラフは二次電池１を出入りする充放電電流を時系列で示している。
【００５５】
図７に示すように、時刻ｔ１において、車両システムが起動する。この時点では電動車両は停止した状態である。このとき開放電圧ＯＣＶのからＳＯＣ推定の初期値を設定する。つまり、電動車両の走行開始前に、開放電圧ＯＣＶを取得して、放電後のＯＣＶ−ＳＯＣマップを用いて、充電率ＳＯＣを推定する。具体的には、電動車両の走行開始にあたって、以前に走行終了してからの経過時間が走行後所定時間以上である場合には、走行開始前に、開放電圧ＯＣＶを取得し、放電後のＯＣＶ−ＳＯＣマップを用いて、走行開始前の充電率ＳＯＣとして推定する。一方、以前に走行終了してからの経過時間が走行後所定時間未満である場合には、走行終了時に記憶した充電率ＳＯＣを用いて、走行開始前の充電率ＳＯＣとして推定する。
【００５６】
時刻ｔ２において、電動車両が走行を開始する。低負荷で運転中（時刻ｔ２以降）はＳＯＣ推定値及び開放電圧ＯＣＶは緩やかに下降する。この間、電流は逐次積算されてＳＯＣが更新される。
【００５７】
時刻ｔ３において、電動車両の負荷が増大する。増大した負荷で運転中（時刻ｔ３以降）はＳＯＣ推定値及び開放電圧ＯＣＶは急激に下降する。この間も、負荷に伴い増大した電流が逐次積算されてＳＯＣが更新される。
【００５８】
このように電動車両の走行中は、走行開始前に推定した充電率ＳＯＣを初期充電率ＳＯＣとし、二次電池１を出入りする電流を積算することで、走行中の充電率ＳＯＣが推定される。
【００５９】
時刻ｔ４において、電動車両が走行を終了する。電動車両の走行終了時に、走行終了直前に推定した充電率ＳＯＣが記録される。走行終了後（時刻ｔ４以降）は、ＳＯＣは更新されず一定値となり、電流はゼロになる。
【００６０】
従って、本実施形態によれば、電動車両の走行開始にあたって、以前に走行終了してからの経過時間が走行後所定時間以上である場合には、走行開始前に、開放電圧ＯＣＶを取得し、放電後のＯＣＶ−ＳＯＣマップを用いて、走行開始前の充電率ＳＯＣとして推定し、以前に走行終了してからの経過時間が走行後所定時間未満である場合には、走行終了時に記憶した充電率ＳＯＣを用いて、走行開始前の充電率として推定することで、以前の走行終了から走行開始前までの開放電圧ＯＣＶの安定状態を考慮することができ、電動車両の走行開始前の充電率を精度良く推定できる。
【００６１】
また、電動車両の走行中は、走行開始前に推定した充電率ＳＯＣを初期充電率ＳＯＣとし、二次電池１を出入りする電流を積算することで、走行中の充電率ＳＯＣを推定し、電動車両の走行終了時に、走行終了直前に推定した充電率ＳＯＣを記録することにより、電動車両の走行前に推定した充電率ＳＯＣを用いることで、走行中でも充電率ＳＯＣを精度良く推定できる。
【００６２】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。本実施形態の二次電池１も、第２実施形態と同様に、鞍乗り型の電動車両に搭載され、電動車両を駆動するエネルギー源として動作する。以下では、第２実施形態と共通する構成の説明は省略し、相違する構成を中心に説明する。
【００６３】
次に本実施形態の二次電池１の充電率推定方法について図８及び図９のフローチャート及び図１０のタイミングチャートを用いて説明する。図１０の上段グラフはＳＯＣ推定値及び開放電圧ＯＣＶ電圧を時系列で示している。下段グラフは二次電池１を出入りする充放電電流を時系列で示している。
【００６４】
ここでは電動車両が走行停止状態で二次電池１を充電する充電モードの場合の充電率ＳＯＣ推定を想定する。ＳＯＨ推定についても説明する。尚、メモリ１１には、放電後と充電後に対応するＯＣＶ−ＳＯＣマップが、予め、記憶されている。また、メモリ１１には、充電システムの動作に連動して、前回の外部充電終了時のＳＯＣその他の情報が一時的又は永続的に記憶される。
【００６５】
本実施形態の充電モードでは、二次電池１は、定電流・定電圧充電により、定電流充電で所定電圧に到達した後、定電圧充電により充電完了状態に至る。二次電池１の充電は車両制御システム２０によって制御される。以下、具体的に説明する。
【００６６】
まず、充電モードが開始される。本実施の形態では充電モードは電動車両の走行終了後例えば時刻ｔ２から開始される。
【００６７】
時刻ｔ２において充電モード開始後、規定量の定電流充電（以下、ＣＣ充電ともいう）が実施され、時刻ｔ３においてＣＣ充電が中断される（ステップＳ３１）。このときＣＣ充電中断時の充電率ＳＯＣはメモリ１１に記憶される。ここで規定量のＣＣ充電とは例えばＳＯＣの値が３０％以上の値までＣＣ充電を行うことを意味する。その理由は以下の通りである。図１１は、典型的な二次電池のＯＣＶ−ＳＯＣマップの一例を示すグラフである。図１１に示すように、充電率ＳＯＣが３０％以下の領域では、充電率ＳＯＣが減少するに連れて開放電圧ＯＣＶが急激に落ち込むため、ＯＣＶ−ＳＯＣマップ作成時の測定誤差が発生しやすくなり、ＯＣＶ−ＳＯＣマップのＳＯＣ推定精度が低下する。そこで、二次電池１を規定量のＣＣ充電をした後、ＯＳＶ−ＳＯＣマップの精度が低下する領域からＳＯＣ推定が開始されるのを回避してＣＣ充電を中断することにより、充放電履歴によるヒステリシスの影響を低減することができる。このため、ＳＯＣ３０％以下の場合には電動車両に設けられた充電ランプを点灯するようにしてドライバに注意を促すような構成にしてもよい。
【００６８】
次に、ＣＣ充電中断後の経過時間が所定時間であるか否かを判定する（ステップＳ３２）。この所定時間は、ＣＣ充電中断後の開放電圧ＯＣＶが充電後安定するまでに要する時間であり、例えば、実験又はシミュレーションにより計測又は計算された結果に基づいて設定される。本実施の形態では、この所定時間は、予め、メモリ１１に記憶されている。
【００６９】
ステップ３２において、充電率推定装置１０は、ＣＣ充電中断後の経過時間が所定期間に到達した場合は、時刻ｔ４において開放電圧ＯＣＶ（１）を取得するとともに、取得前の電池状態が充電後を示す電池状態を取得し、充電後のＯＣＶ−ＳＯＣマップを参照して初期充電率ＳＯＣ（１）を推定する（ステップＳ３３）。一方、充電率推定装置１０は、ＣＣ充電中断後の経過時間が所定期間に到達しない間は、メモリ１１に記憶された前回のＣＣ充電中断時の充電率ＳＯＣを読み出し、初期充電率ＳＯＣとして設定する（ステップＳ３４）。充電率推定装置１０は、ＣＣ充電中断後の経過時間が所定期間に到達した場合には、ステップＳ３２に移行してＳＯＣ（１）を推定する。
【００７０】
次に時刻ｔ４において、ＣＣ充電が再開され、充電率推定装置１０は、充電電流を積算する（ステップＳ３５）。ＣＣ充電は所定電圧に到達するまで継続される。時刻ｔ５においてＣＣ充電により所定電圧に到達した後は、ＣＣ充電からＣＶ充電に移行される（ステップＳ３６）。ＣＶ充電に移行した時点で充電が中断され、充電率推定装置１０は、電流積算値から充電量を確定する。このときＣＶ充電中断時の充電率ＳＯＣはメモリ１１に記憶される。充電率推定装置１０は、途中で充電器が停止された場合はＳＯＨ推定を中止し、前回値を最新のＳＯＨとする。十分なＳＯＣ差が確保できず、推定精度が低下する恐れがあるためである。
【００７１】
次に、充電率推定装置１０は、ＣＶ充電中断後の経過時間が所定時間であるか否かを判定する（ステップＳ３７）。この所定時間は、ＣＶ充電中断後の開放電圧ＯＣＶが充電後安定するまでに要する時間であり、例えば、実験又はシミュレーションにより計測又は計算された結果に基づいて設定される。本実施の形態では、この所定時間は、予め、メモリ１１に記憶されている。
【００７２】
ステップＳ３７において、充電率推定装置１０は、ＣＶ充電中断後の経過時間が所定期間に到達した場合は、時刻ｔ６において、開放電圧ＯＣＶ（２）を取得するとともに、取得前の電池状態が充電後を示す電池状態であると判定し、充電後のＯＣＶ−ＳＯＣマップを参照して初期充電率ＳＯＣ（２）を推定する（ステップＳ３８）。一方、充電率推定装置１０は、ＣＶ充電中断後の経過時間が所定期間に到達しない間は、メモリ１１に記憶された前回のＣＶ充電中断時の充電率ＳＯＣを読み出し、初期充電率ＳＯＣとして設定する（ステップＳ３９）。充電率推定装置１０は、ＣＶ充電中断後の経過時間が所定期間に到達した場合には、ステップＳ３８に移行してＳＯＣ（２）を推定する。
【００７３】
そして、充電率推定装置１０は、ＳＯＨ推定（１）を行う（ステップＳ４０）。ＳＯＨ（１）は、ＳＯＣ（１）、ＳＯＣ（２）及びＣＣ充電量から次式（２）により、推定される。充電率推定装置１０は、途中で車両が走行モードに移行した場合は、ＳＯＨ推定を中止し、前回値を最新のＳＯＨとする。
ＳＯＨ（１）[%]＝ＣＣ充電量[Ah]／｛（ＳＯＣ（２）[%]／１００）−（ＳＯＣ（１）[%]／１００）｝×定格容量[Ah]｝×１００・・・（２）
【００７４】
ＳＯＨ推定（１）の後、ＣＶ充電が再開され、充電電流を追加積算する（図９のステップＳ４１）。
【００７５】
次に、時刻ｔ７においてＣＶ充電完了した時点で電流積算値から充電量を確定する（ステップＳ４２）。途中で充電器が停止された場合も同様に、ＳＯＨ推定を中止し、前回値を最新のＳＯＨとする。
【００７６】
次に、充電率推定装置１０は、ＣＶ充電終了後の経過時間が所定時間であるか否かを判定する（ステップＳ４３）。この所定時間は、ＣＶ充電終了後の開放電圧ＯＣＶが充電後安定するまでに要する時間であり、例えば、実験又はシミュレーションにより計測又は計算された結果に基づいて設定される。本実施の形態では、この所定時間は、予め、メモリ１１に記憶されている。
【００７７】
ステップＳ４３において、充電率推定装置１０は、ＣＶ充電終了後の経過時間が所定期間に到達した場合は、時刻ｔ８において開放電圧ＯＣＶ（３）を取得するとともに、取得前の電池状態が充電後を示す電池状態であると判定し、充電後のＯＣＶ−ＳＯＣマップを参照して充電率ＳＯＣ（３）を推定する（ステップＳ４４）。一方、充電率推定装置１０は、ＣＶ充電中断後の経過時間が所定期間に到達しない間は、メモリ１１に記憶された前回のＣＶ充電終了時の充電率ＳＯＣを読み出し、充電率ＳＯＣとして設定する（ステップＳ４５）。充電率推定装置１０は、ＣＶ充電終了後の経過時間が所定期間に到達した場合には、ステップＳ４４に移行してＳＯＣ（３）を推定する。充電率推定装置１０は、途中で車両が走行モードに移行した場合は、ステップＳ４０で推定したＳＯＨを最新ＳＯＨとする。
【００７８】
そして、充電率推定装置１０は、ＳＯＨ推定（２）を行う（ステップＳ４６）。ＳＯＨ（２）は、ＳＯＣ（１）、ＳＯＣ（３）及び全充電量から次式（３）により、再推定される。
ＳＯＨ（２）[%]＝全充電量[Ah]／｛（ＳＯＣ（３）[%]／１００）−（ＳＯＣ（１）[%]／１００）｝×定格容量[Ah]｝×１００・・・（３）
【００７９】
充電率推定装置１０は、充電システム終了時（電源オフ）時、最新のＳＯＣ及びＳＯＨをメモリ１１に記憶する。
【００８０】
尚、本実施の形態では、二次電池１の残量推定が、パック内の全セルの推定ＳＯＣ及び推定ＳＯＨの平均値を用いて次式（４）により算出される。
電池残量[Ah]＝（平均ＳＯＣ[%]／１００）×（平均ＳＯＨ[%]／１００）×定格容量[Ah]・・・（４）
【００８１】
従って、本実施形態によれば、二次電池１の外部充電終了後に、外部充電終了直前に推定した充電率ＳＯＣを記憶し、電動車両の走行開始にあたって、以前に外部充電終了してからの経過時間が充電後所定時間以上である場合には、走行開始前に、開放電圧を取得して、充電後のＯＣＶ−ＳＯＣマップを用いて、走行開始前の充電率として推定し、以前に外部充電終了してからの経過時間が充電後所定時間未満である場合には、外部充電終了時に記憶した充電率ＳＯＣを用いて、走行開始前の充電率として推定することにより、以前の外部充電終了から走行開始前までの開放電圧の安定状態を考慮することができ、走行開始前の充電率を精度良く推定できる。
【００８２】
また、上記実施形態では、電動車両の走行開始前では、開放電圧ＯＣＶを取得して、放電後のＯＣＶ−ＳＯＣマップを用いて、充電率ＳＯＣを推定する一方で、外部充電後では、開放電圧ＯＣＶを取得して、充電後のＯＣＶ−ＳＯＣマップを用いて、充電率ＳＯＣを推定することにより、電動車両において、放電後の可能性が高い走行開始前と、充電後である外部充電後とで、参照すべきマップ情報が異なるので、充電率ＳＯＣの推定精度を向上することができる。
【００８３】
また、上記実施形態では、二次電池１が、電動車両にその電動車両を駆動するエネルギー源として搭載されているので、二次電池１のＳＯＣを精度良く推定することができ、ドライバは当該二次電池の残量を高精度に監視できる。
【００８４】
また、上記実施形態では、二次電池１は鞍乗り型の電動車両に搭載されているので、自動車等の大型の車両に搭載された場合よりも二次電池１の容量は小さく、充放電がより頻繁に行われ劣化も激しい。このため、本発明がより好適に用いられる。
【００８５】
また、上記実施形態では、充電を中断するようにして二次電池をＣＣ充電し、このＣＣ充電の中断時に、充電後の開放電圧ＯＣＶに対応するＯＣＶ−ＳＯＣマップを用いるようにして、適用して二次電池１のＳＯＣ（１）を推定し、ＣＣ充電が終了した後、充電後の開放電圧ＯＣＶに対応するＯＣＶ−ＳＯＣマップを用いるようにして、適用して二次電池１のＳＯＣ（２）を推定し、ＳＯＣ（１）及びＳＯＣ（２）とＣＣ充電の中断からＣＣ流充電の終了までの充電電流の積算値とに基づいて二次電池のＳＯＨ（１）を推定し、この推定したＳＯＨを推定ＳＯＨとして設定し、その後、二次電池１を所定のＳＯＣにＣＶ充電する。
【００８６】
一般に、満充電状態の場合にのみＳＯＨを推定する場合、途中で充電を停止した場合にＳＯＨが推定できない。上記構成によれば、二次電池の充電の途中において、ヒステリシスの影響を低減しつつＳＯＣ及びＳＯＨを推定することができる。
【００８７】
更に、定電圧充電が終了した後、充電後の開放電圧に対応するＯＣＶ−ＳＯＣマップを用いるようにして、適用して前記二次電池のＳＯＣ（３）を推定し、ＳＯＣ（１）及びＳＯＣ（３）と充電の中断からＣＶ充電の終了までの充電電流の積算値とに基づいて二次電池１のＳＯＨ（２）を推定し、この推定したＳＯＨ（２）に推定ＳＯＨを更新する。
【００８８】
上記構成によれば、二次電池の充電後において、ヒステリシスの影響を低減しつつＳＯＣ（３）を推定することができる。更に充電後のＳＯＣ（３）と充電中断時のＳＯＣ（１）との差を大きくとれるので、充電の途中でのＳＯＨ推定（１）よりも精度の高いＳＯＨ推定（２）が可能になる。
【００８９】
また、本実施形態では、二次電池を所定の電気量（電荷）ＣＣ充電した後、充電の中断を行うので、充放電履歴によるヒステリシスの影響を低減することができる。
【００９０】
尚、上記第１実施形態及び第２実施形態では、二次電池１は電動車両に搭載されたが、電気で動作するその他の機器に搭載されてもよい。その場合、電動車両について走行中、走行開始、走行終了と説明した部分は、それぞれ二次電池動作中、二次電池動作開始、二次電池動作終了に代えて実施することにより、同様の効果を得ることができる。
【００９１】
尚、上記実施の形態では、二次電池１の開放電圧ＯＣＶと充電率ＳＯＣとの関係を示す関連情報は、ＯＣＶ−ＳＯＣマップとしたが、マップ情報以外の例えば補正式でもよい。
【００９２】
尚、上記実施形態では、二次電池の充電推定方法は、二次電池１の充電率推定装置１０の動作によって遂行されたが、人により遂行されてもよい。
【００９３】
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び機能の双方又は一方の詳細を実質的に変更できる。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明は、電動車両に搭載される二次電池に有用である。
【符号の説明】
【００９５】
１  二次電池
２  電圧センサ
３  電流センサ
４  ＢＭＵ
１０  充電率推定装置
１１  メモリ
１２  電池状態取得部
１３  ＳＯＣ推定部
１４  タイマー
２０  車両制御システム
１００，１００Ａ  二次電池充電システム
【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】
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【図１０】
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【図１１】
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