(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
充放電を行う電池の充電率を算出する充電率算出方法において、
前記電池に入力する電流値と前記電池が出力する端子電圧値とに基づいて、前記電池の等価回路のパラメータである、前記電池の内部抵抗の第1抵抗値及び第2抵抗値と、前記電池の開放電圧とを、前記電池の充電時と放電値とに分けて推定するステップと、
所定の閾値と前記開放電圧の推定値とに基づいて、前記充電時又は放電時の内部抵抗の抵抗値の推定値のうち前記第1抵抗値の推定値及び前記第2抵抗値の推定値のいずれか一方を選択するステップと、
前記選択するステップで選択した前記第1抵抗値の推定値及び前記第2抵抗値の推定値のいずれか一方と、前記開放電圧の推定値とに基づいて、前記開放電圧を算出するステップと、
前記開放電圧の算出値に基づいて、前記電池の充電率を算出するステップと
を含む充電率算出方法。
【請求項２】
請求項１に記載の充電率算出方法において、
前記充電時の内部抵抗の抵抗値の推定値に基づいて前記充電率を算出する、充電率算出方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の充電率算出方法において、
前記第1抵抗値は、前記第2抵抗値よりも、前記電池の電解液と電極との反応速度が速い成分を反映する
ことを特徴とする充電率算出方法。
【請求項４】
請求項１乃至３いずれか一項に記載の充電率算出方法において、
前記電池の内部抵抗は、前記電池の充電時に有効となる抵抗R0c、抵抗R1c、及び抵抗R2cを含み、
前記電池の充電時の前記第1及び第2抵抗値はそれぞれ、前記抵抗R0c及び抵抗R2cの抵抗値である
ことを特徴とする充電率算出方法。
【請求項５】
請求項１乃至４いずれか一項に記載の充電率算出方法において、
前記選択するステップにおいて、前記電池の開放電圧の推定値が前記所定の閾値より低い場合、前記第1抵抗値を選択する
ことを特徴とする充電率算出方法。
【請求項６】
請求項１乃至５いずれか一項に記載の充電率算出方法において、
前記電池の健全度を推定するステップをさらに含み、
前記内部抵抗の抵抗値の推定値は、前記電池の健全度に基づいて補正される
ことを特徴とする充電率算出方法。
【請求項７】
請求項１乃至６いずれか一項に記載の充電率算出方法において、
前記電池の温度を測定するステップをさらに含み、
前記内部抵抗の抵抗値の推定値は、前記電池の温度に基づいて補正される
ことを特徴とする充電率算出方法。
【請求項８】
充放電を行う電池の充電率を算出する充電率算出装置において、
前記電池の充電時における、内部抵抗の第1抵抗値及び第2抵抗値と、前記電池の開放電圧とを推定する充電時パラメータ推定部と、
前記電池の放電時における、内部抵抗の第1抵抗値及び第2抵抗値と、前記電池の開放電圧とを推定する放電時パラメータ推定部と、
所定の閾値と前記開放電圧の推定値とに基づいて、前記充電時又は放電時の内部抵抗の抵抗値の推定値のうち前記第1抵抗値の推定値及び前記第2抵抗値の推定値のいずれか一方を選択する選択器と、
前記選択するステップで選択した前記第1抵抗値の推定値及び前記第2抵抗値の推定値のいずれか一方と、前記開放電圧の推定値とに基づいて、前記開放電圧を算出する開放電圧算出部と、
前記開放電圧算出部が算出した前記開放電圧の算出値に基づいて、前記電池の充電率を算出する充電率算出部と
を備える充電率算出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充放電を行う電池の充電率を算出する充電率算出方法及び充電率算出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、充放電を行う電池の充電量又は充電率を算出するために、電池に流れる電流を積算することによって充電量を算出する、いわゆる電流積算法が用いられる。しかしながら、電流積算法は電池の充電効率の影響を受けるので、算出した充電量に含まれる誤差が大きくなる傾向がある。
【０００３】
そこで、充放電を行う電池の充電量を算出するために、2種類の周波数の交流電流を印加してそれぞれの周波数に対応する内部抵抗を算出し、算出した内部抵抗から充電量を算出することが行われている（特許文献1）。
【０００４】
また、充放電開始後所定時間経過後の電流と電圧とから、充電時及び放電時それぞれの内部抵抗値を算出し、算出した内部抵抗から電池の充電状態（充電量）を算出することが行われている（特許文献2）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭61-170678号公報
【特許文献２】特開2013-142649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、特許文献1に記載の技術においては、充電時と放電時とにおける内部抵抗値を同じであるものとして取り扱っているので、充電量がある特定の範囲である場合、充電量の算出精度が低下する場合がある。また、特許文献2に記載の技術においては、充放電開始後所定時間経過後の電流と電圧とから内部抵抗値を算出している。つまり、内部抵抗値をある周波数帯域で算出しているので、充電量がある特定の範囲である場合、充電量の算出精度が低下することがある。
【０００７】
かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、充電量の範囲にかかわらず充電量の算出精度を高めることができる充電率算出方法及び充電率算出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の第1の観点に係る充電率算出方法は、
充放電を行う電池の充電率を算出する充電率算出方法において、
前記電池に入力する電流値と前記電池が出力する端子電圧値とに基づいて、前記電池の等価回路のパラメータである、前記電池の内部抵抗の第1抵抗値及び第2抵抗値と、前記電池の開放電圧とを、前記電池の充電時と放電値とに分けて推定するステップと、
所定の閾値と前記開放電圧の推定値とに基づいて、前記充電時又は放電時の内部抵抗の抵抗値の推定値のうち前記第1抵抗値の推定値及び前記第2抵抗値の推定値のいずれか一方を選択するステップと、
前記選択するステップで選択した前記第1抵抗値の推定値及び前記第2抵抗値の推定値のいずれか一方と、前記開放電圧の推定値とに基づいて、前記開放電圧を算出するステップと、
前記開放電圧の算出値に基づいて、前記電池の充電率を算出するステップとを含む。
【０００９】
また、本発明の第2の観点に係る充電率算出方法は、
前記充電時の内部抵抗の抵抗値の推定値に基づいて前記充電率を推定する。
【００１０】
また、本発明の第3の観点に係る充電率算出方法は、
前記第1抵抗値は、前記第2抵抗値よりも、前記電池の電解液と電極との反応速度が速い成分を反映することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の第4の観点に係る充電率算出方法は、
前記電池の内部抵抗は、前記電池の充電時に有効となる抵抗R0c、抵抗R1c、及び抵抗R2cを含み、
前記電池の充電時の前記第1及び第2抵抗値はそれぞれ、前記抵抗R0c及び抵抗R2cの抵抗値であることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の第6の観点に係る充電率算出方法は、
前記選択するステップにおいて、前記電池の開放電圧の推定値が前記所定の閾値より低い場合、前記第1抵抗値を選択することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の第7の観点に係る充電率算出方法は、
前記電池の健全度を推定するステップをさらに含み、
前記内部抵抗の抵抗値の推定値は、前記電池の健全度に基づいて補正されることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の第8の観点に係る充電率算出方法は、
前記電池の温度を測定するステップをさらに含み、
前記内部抵抗の抵抗値の推定値は、前記電池の温度に基づいて補正されることを特徴とする。
【００１６】
上記課題を解決するために、本発明の第9の観点に係る充電率算出装置は、
充放電を行う電池の充電率を算出する充電率算出装置において、
前記電池の充電時における、内部抵抗の第1抵抗値及び第2抵抗値と、前記電池の開放電圧とを推定する充電時パラメータ推定部と、
前記電池の放電時における、内部抵抗の第1抵抗値及び第2抵抗値と、前記電池の開放電圧とを推定する放電時パラメータ推定部と、
所定の閾値と前記開放電圧の推定値とに基づいて、前記充電時又は放電時の内部抵抗の抵抗値の推定値のうち前記第1抵抗値の推定値及び前記第2抵抗値の推定値のいずれか一方を選択する選択器と、
前記選択するステップで選択した前記第1抵抗値の推定値及び前記第2抵抗値の推定値のいずれか一方と、前記開放電圧の推定値とに基づいて、前記開放電圧を算出する開放電圧算出部と、
前記開放電圧算出部が算出した前記開放電圧の算出値に基づいて、前記電池の充電率を算出する充電率算出部とを備える。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の第1の観点に係る充電量推定方法によれば、充電量の範囲にかかわらず充電量の算出精度を高めることができる。
【００１８】
本発明の第2の観点に係る充電量推定方法によれば、より正確な充電量を算出できる。
【００１９】
本発明の第3の観点に係る充電量推定方法によれば、電池内部の反応過程に即した形で充電量を算出できる。
【００２０】
本発明の第4の観点に係る充電量推定方法によれば、電池内部の反応過程により一層即した形で充電量を算出できる。
【００２２】
本発明の第6の観点に係る充電量推定方法によれば、より正確な充電量を算出できる。
【００２３】
本発明の第7の観点に係る充電量推定方法によれば、より容易に充電量を算出できる。
【００２４】
本発明の第8の観点に係る充電量推定方法によれば、より容易に充電量を算出できる。
【００２５】
本発明の第9の観点に係る充電量推定装置によれば、充電量の範囲にかかわらず充電量の算出精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】一実施形態に係る充電量推定装置の構成及び接続を示す図である。
【図２】電池の等価回路を示す図である。
【図３】充電量演算部の構成を示す図である。
【図４】電池パラメータ推定方法を表す図である。
【図５】電池パラメータの抵抗値の補正係数を示す図である。
【図６】開放電圧と電池パラメータの抵抗値との関係を示す図である。
【図７】充電率と開放電圧との関係を示す図である。
【図８】一実施形態に係る充電量推定方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明に係る充電量推定方法及び充電量推定装置の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２８】
（実施形態）
一実施形態に係る充電量推定方法は充電量推定装置によって実行される。充電量推定装置は、充放電を行う電池に接続され、電池の内部抵抗の抵抗値及び開放電圧(OCV)を含むパラメータと充電量とを推定する。
【００２９】
［充電量推定装置］
図1は、一実施形態に係る充電量推定装置1の構成及び電池7との接続回路を示す図である。一実施形態に係る充電量推定装置1は、温度測定部10、電圧測定部11、電流測定部12、充電量演算部13を含む。充電量演算部13は、温度測定部10、電圧測定部11、及び電流測定部12とそれぞれ接続される。
【００３０】
電池7には充電量推定装置1の各部が接続されている。温度測定部10は電池7の温度測定箇所に接続される。電圧測定部11は、電池7に並列に接続される。電流測定部12は、電池7に直列に接続される。さらに電池7は、負荷8及び充電器9とそれぞれ並列に接続されている。負荷8は、例えば各種制御装置や、車載機器を駆動するモータ等であり、電池7が放電する電力を消費する。充電器9は、電池7を充電する方向に電流を流し、電池7を充電する。
【００３１】
一実施形態に係る充電量推定方法において充電量を推定する対象となる電池7は、充放電の電池パラメータの差が比較的大きい鉛蓄電池であるが、これに限られない。電池7は、充電可能なその他の二次電池であってもよい。
【００３２】
図2(a)は、充電方向と放電方向とで電池パラメータが異なる電池の等価回路を示す。図2(a)は、ダイオードを挿入して充電方向及び放電方向の電流パスを制限することによって電流の方向に応じて電池パラメータが異なることを表している。図2(b)は、図2(a)の回路において放電方向に電流を流したときに実際に電流が流れる回路要素、すなわち放電時に有効な回路要素のみを示す等価回路である。図2(c)は、図2(a)の回路において充電方向に電流を流したときに実際に電流が流れる回路要素、すなわち充電時に有効な回路要素だけを示す等価回路である。
【００３３】
図2の等価回路における回路素子について説明する。Rは寄生抵抗（以下、単に抵抗ともいう）を表し、Cは寄生容量を表している。また、R又はCに続く添え字は抵抗又は寄生容量の次数を表している。つまり、R0は0次の抵抗であることを表し、R1は1次の抵抗であることを表している。なお、次数とは、電気信号（電流、電圧など）を級数で近似した際の次数に対応するものである。さらに次数に続く添え字は放電時に有効な成分か充電時に有効な成分かを表している。つまり、R0dは0次の抵抗であって放電時に有効となる抵抗であることを表し、R0cは0次の抵抗であって充電時に有効となる抵抗であることを表している。これらの回路素子の値は、図2の等価回路における電池パラメータである。つまり、電池パラメータは、抵抗R0c〜R2c及びR0d〜R2d、寄生容量C1c〜C2c及びC1d〜C2dを含む。また、抵抗及び寄生容量をまとめて電池7の内部抵抗という。また、充電時、放電時に有効な成分となる電池パラメータをそれぞれ充電時パラメータ、放電時パラメータという。つまり、充電時パラメータは、抵抗R0c〜R2c、寄生容量C1c〜C2cを含み、放電時パラメータは、抵抗R0d〜R2d、寄生容量C1d〜C2dを含む。
【００３４】
温度測定部10は、電池7の温度を測定する。通常、温度測定部10は、電池7の表面温度を測定する。電圧測定部11は、電池7の端子電圧を測定する。電流測定部12は、電池7に流れる電流を測定する。充電量演算部13は、温度測定部10から電池の温度を取得し、電圧測定部11から電池の端子電圧を取得し、電流測定部12から電池に流れる電流を取得する。
【００３５】
図3は、充電量演算部13の構成を示す図である。充電量演算部13は、充電時パラメータ推定部14、放電時パラメータ推定部15、選択器16、OCV算出部17、及びSOC算出部18を含む。
【００３６】
充電時パラメータ推定部14は、電圧測定部11から電池7の端子電圧を取得し、電流測定部12から電池7に流れる電流を取得する。充電時パラメータ推定部14は、取得した端子電圧と電流とに基づいて、電池7の充電時パラメータ、OCV及びSOH(State of Health：健全度)を推定する。充電時パラメータ推定部14が推定した電池7のOCV及びSOHをそれぞれOCV推定値及びSOH推定値という。なお、充電時パラメータ推定部14が実施する具体的な推定方法については後述する。充電時パラメータ推定部14は、推定した値を選択器16及びOCV算出部17に出力する。
【００３７】
放電時パラメータ推定部15は、充電時パラメータ推定部14と同様の機能を有するが、電池7の放電時パラメータを推定する点において異なる。
【００３８】
選択器16は、電流測定部12から電池7に流れる電流を取得し、その電流が充電方向の電流であるか放電方向の電流であるか判定する。選択器16は、充電時パラメータ推定部14及び放電時パラメータ推定部15がそれぞれ推定した電池7のOCV推定値及びSOH推定値を取得する。選択器16は、電流の方向が充電方向であるか放電方向であるかの判定結果に基づき、充電時パラメータに基づく電池7のOCV推定値及びSOH推定値、又は、放電時パラメータに基づく電池7のOCV推定値及びSOH推定値のいずれかを選択して、OCV算出部17に出力する。
【００３９】
OCV算出部17は、温度測定部10から電池7の温度を取得し、充電時パラメータ推定部14及び放電時パラメータ推定部15から電池7の充電時パラメータ及び放電時パラメータを取得する。またOCV算出部17は、選択器16が選択して出力する、充電時パラメータ、又は、放電時パラメータのいずれか一方に基づく電池7のOCV推定値及びSOH推定値を取得する。
【００４０】
OCV算出部17は、取得した情報に基づいて、電池7のOCVを算出し、その値をSOC算出部18に出力する。なお、OCV算出部17が算出したOCVのことを、OCV推定値と区別するために、OCV算出値ともいう。OCV算出部17がOCV算出値を算出する具体的な方法については後述する。なお、OCV算出部17に入力される電池7のOCV推定値は、充電時パラメータ推定部14又は放電時パラメータ推定部15によって推定された値であり、その値の精度は高くない。一方、OCV算出値は、後述するように電池7の内部抵抗の抵抗値とOCVとの関係に基づいて算出される値であり、その値の精度はOCV推定値より高い。
【００４１】
SOC算出部18は、OCV算出部17から取得した電池7のOCV算出値に基づいて、電池7のSOC(State of Charge:充電率)又は充電量を算出する。電池7のSOCは、OCVとSOCとの間の既知の関係に基づいて算出される。また、電池7の充電量は、SOCに基づいて算出され、具体的には電池7の満充電量にSOCを乗じた値を電池7の充電量として算出する。
【００４２】
［電池パラメータの推定方法］
充電時パラメータ推定部14が充電時パラメータ及びOCV推定値を推定する方法について説明する。なお、放電時パラメータ推定部15についても充電時パラメータ推定部14と同様の方法で推定するため、ここでは充電時についてのみ説明する。
【００４３】
図4は、充電時パラメータ推定部14における電池パラメータ推定の方法を説明する図である。図4(a)は、電池7と電池7の等価回路71と演算器20と適応機構21とを含むブロック図である。図4(b)は電池7の等価回路71の構成を示す図である。
【００４４】
図4(b)に示す電池7の等価回路71は、OCVを表す電圧発生部と、0次の内部抵抗R0と、1次の内部抵抗R1及び内部容量C1の組とを含む。1次の内部抵抗R1と1次の内部容量C1とは並列に接続される。電圧発生部と0次の内部抵抗R0と1次の内部抵抗R1及び内部容量C1の組とは、直列に接続される。等価回路71には電流iが入力され、それに応じて等価回路71の端子間に端子電圧vが出力される。
【００４５】
図4(b)の等価回路71において、端子電圧vはOCVと過電圧ηとの和である。過電圧ηは、電池7の内部抵抗による電圧降下を表している。過電圧ηを生じさせる0次の抵抗R0は電解液等の寄生抵抗を表し、1次の抵抗R1及び容量C1は電極内部のイオン拡散過程を模擬した寄生抵抗及び寄生容量をそれぞれ表している。
【００４６】
図4(b)に示す等価回路71は、いわゆる1次のフォスタ型RC梯子回路であるが、2次以上のフォスタ型RC梯子回路であってもよいし、n次のカウエル型回路であってもよい。図2に示す等価回路はいわゆる2次のフォスタ型RC梯子回路であり、図4(b)に示す等価回路71とは異なるが、パラメータを推定する方法の基本原理は共通である。そこで、説明を簡単にするために図4(b)に示す等価回路71のパラメータを推定する方法を説明する。
【００４７】
図4(a)に示すブロック図を用いて、充電時パラメータ推定部14が電池7の電池パラメータを推定する方法を説明する。図4(a)のブロック図において、適応機構21は適応フィルタともいう。好ましくは、適応機構21は、カルマンフィルタが用いられるがこれに限られない。
【００４８】
充電時パラメータ推定部14は、電池7に電流i(k)を入力した場合の電池7の端子電圧を参照信号v(k)として図1の電圧測定部11から取得する。充電時パラメータ推定部14は、電流i(k)を図4(b)の等価回路71に入力した場合に出力される電圧の出力信号v^(k)を算出する。出力信号v^(k)及び参照信号v(k)は演算器20に入力され、演算器20は参照信号v(k)と出力信号v^(k)との差を計算して推定誤差v〜(k)を算出し、推定誤差v〜(k)を適応機構21に出力する。適応機構21は、入力された推定誤差v〜(k)に基づいて等価回路71のパラメータ(R0,R1,C1,OCV)を補正する。充電時パラメータ推定部14は、補正された等価回路71のパラメータ(R0,R1,C1,OCV)を出力する。
【００４９】
好ましくは、一実施形態においては、特許第5319854号公報に記載の電池の等価回路のパラメータの同定方法に基づき、1次のフォスタ型RC梯子回路のパラメータの逐次推定を行う。上記方法によれば、式(1)乃至(5)で定められる伝達関数が求められる。これらの式によって、伝達関数のパラメータa1,b0,b1,b2と等価回路のパラメータとが結び付けられる。
【数１】
0006541412.tif 000002
【００５０】
上記方法においては、等価回路に入力される電流iと端子電圧vとに基づいて、伝達関数のパラメータa1,b0,b1,b2を推定することができる。そして、推定したパラメータから、式(6)乃至(9)のように等価回路のパラメータを求めることができる。
【数２】
0006541412.tif 000003
【００５１】
ここでは、図4(b)に示した1次のフォスタ型RC梯子回路における電池パラメータを推定する方法を代表例として説明した。この例に限られず2次以上のフォスタ型RC梯子回路であっても、その電池パラメータは、上述の式(1)に示した伝達関数の次数を上げることにより推定されうる。また、n次のカウエル型RC梯子回路であっても、対応する伝達関数を用いることにより推定されうる。
【００５２】
以上説明した方法を図2の等価回路に適用することにより、充電時パラメータ推定部14及び放電時パラメータ推定部15はそれぞれ、電池7の充電時及び放電時パラメータとOCV推定値とを推定できる。また、充電時パラメータ推定部14及び放電時パラメータ推定部15はそれぞれ、電池パラメータに基づき、電池7のSOH推定値を推定できる。
【００５３】
［OCV算出方法］
OCV算出部17が電池7の電池パラメータ及びOCV推定値に基づいて、電池7のOCV算出値を算出する方法について説明する。なお、電池7の電池パラメータについては、上述の電池パラメータの推定方法において、2次のフォスタ型RC梯子回路について電池パラメータの推定を行って得られたものとする。すなわちこの説明では、既に充電時パラメータ推定部14において、電池7の内部抵抗の抵抗値（以下、単に抵抗値ともいう）及びOCV推定値が算出されており、OCV算出部17はこれらの値を取得できるものとする。
【００５４】
OCV算出部17は、OCVと抵抗値との間の既知の関係に基づいて、電池7の抵抗値から、電池7のOCV算出値を算出する。ここで、電池7の抵抗値は、電池7の温度によって変化するし、電池7のSOHによっても変化する。この場合、異なる温度や異なるSOHにおけるOCVと抵抗値との間の関係をそれぞれ知ることは難しい。そこで、好ましくは、充電時パラメータ推定部14から取得した電池7の抵抗値を、電池7の温度が25℃であって電池7のSOHが100%である場合の抵抗値に換算して取り扱う。このようにすれば、OCVと換算した抵抗値との間の関係のみを把握すれば足り、OCVをより容易に算出し、さらに充電量を算出できる。
【００５５】
したがって、OCV算出部17は、電池7のOCV算出値を算出するに先立って、電池7の抵抗値を、電池7の温度が25℃であって電池7のSOHが100%である場合の電池7の抵抗値に換算する。一実施形態においては、まず温度で補正し、続いてSOHで補正する。
【００５６】
抵抗値を温度で補正するために、温度補正係数が定義される。例えば、電池7の温度がt℃である場合の0次の充電時の抵抗R0cの抵抗値R0c_tと、電池7の温度が25℃である場合の抵抗値R0c(25℃)とを用いて、抵抗R0cの温度補正係数(t℃)＝R0c_t÷R0c(25℃)と表される。図5(a)は、0次の充電時の抵抗R0cの温度補正係数と電池7の温度との関係を示すグラフである。横軸は電池7の温度を表し、縦軸は温度補正係数を表している。このグラフによれば、電池7の温度が25℃の場合、定義通り、温度補正係数は1である。電池7の温度が25℃より低い場合、温度補正係数は1より大きく、電池7の温度が25℃より高い場合、温度補正係数は1より小さい。図5(a)は、0次の充電時の抵抗R0cの温度補正係数を示しているが、1次及び2次の抵抗R1c,R2cについても同様の関係が定義される。また放電時の抵抗R0d,R1d,R2dについても同様である。好ましくは、温度と抵抗の温度補正係数との関係は、テーブル形式又は関数形式である。また好ましくは、温度と抵抗の温度補正係数との関係を示すデータは、OCV算出部17が保持する。また好ましくは、温度と抵抗の温度補正係数との関係を示すデータは、OCV算出部17に接続される記憶部に格納され、OCV算出部17は必要に応じて記憶部からデータを取得する。
【００５７】
OCV算出部17は、上述の抵抗の温度補正係数と電池7の温度とを用いて、充電時パラメータ推定部14又は放電時パラメータ推定部15から取得した電池7の温度がt℃の場合の抵抗R（添え字を省略）の抵抗値R_tを電池7の温度が25℃の場合の抵抗値R(25℃)に換算する。つまり、次の式(10)を計算する。
R(25℃)＝R_t÷抵抗Rの温度補正係数(t℃)    (10)
【００５８】
さらに内部抵抗値をSOHで補正するためにSOH補正係数が定義される。電池7のSOHがx%であり、電池7の温度が25℃である場合の0次の充電時の抵抗R0cの抵抗値R0c(25℃,x%) (上述のR0c(25℃)に等しい)と、電池7のSOHが100%であり、電池7の温度が25℃である場合の抵抗R0cの抵抗値R0c(25℃,100%)とを用いて、抵抗R0cのSOH補正係数(x%)＝R0c(25℃,x%)÷R0c(25℃,100%)と表される。例えば図5(b)は、0次の充電時の抵抗R0cのSOH補正係数と電池7のSOHとの関係を示すグラフである。横軸は電池7のSOHを表し、縦軸はSOH補正係数を表している。このグラフによれば、電池7のSOHが100%の場合、定義通り、SOH補正係数は1である。電池7のSOHが100%より低い場合、SOH補正係数は1より大きい。図5(b)は、0次の充電時の抵抗R0cのSOH補正係数を示しているが、1次及び2次の抵抗R1c,R2cについても同様の関係が定義される。また放電時の抵抗R0d,R1d,R2dについても同様である。好ましくは、SOHと抵抗のSOH補正係数との関係は、テーブル形式又は関数形式である。また好ましくは、SOHと抵抗のSOH補正係数との関係を示すデータは、OCV算出部17が保持する。また好ましくは、SOHと抵抗のSOH補正係数との関係を示すデータは、OCV算出部17に接続される記憶部に格納され、OCV算出部17は必要に応じて記憶部からデータを取得する。
【００５９】
OCV算出部17は、上述の抵抗のSOH補正係数と電池7のSOH推定値とを用いて、電池7の温度が25℃の場合の抵抗R（添え字を省略）の抵抗値R(25℃,x%)を電池7の温度が25℃であり、電池7のSOHが100%の場合の抵抗値R(25℃,100%)にさらに換算する。つまり、次の式(11)を計算する。以下、抵抗値R(25℃,100%)を補正抵抗値R_corともいう。
R(25℃,100%)＝R(25℃,x%)÷抵抗RのSOH補正係数(x%)    (11)
【００６０】
OCV算出部17は、補正抵抗値R_corを用いて、電池7のOCV算出値を算出する。図6は、補正抵抗値R_corとOCVとの関係を表すグラフである。横軸はOCVを表し、縦軸は補正抵抗値を表している。ここで図6(a)(b)(c)はそれぞれ、0次の抵抗R0c又はR0d、1次の抵抗R1c又はR1d、2次の抵抗R2c又はR2dに対応する。またそれぞれのグラフにおいて、破線は放電時の抵抗R0d,R1d,R2dを表し、実線は充電時の抵抗R0c,R1c,R2cを表している。
【００６１】
OCV算出部17は、充電時パラメータ又は放電時パラメータのいずれか一方を用いてOCV算出値を算出しうる。ここではまず、充電時パラメータを用いてOCV算出値を算出する方法について説明する。
【００６２】
図6(a)によれば、充電時の0次の抵抗R0cの補正抵抗値R0c_corは、OCVがα[V]より小さい領域では右下がり、OCVがα[V]より大きい領域では右上がりである。この2領域におけるグラフの傾きの絶対値を比較すると、OCVがα[V]より大きい領域よりも、OCVがα[V]より小さい領域の方がグラフの傾きの絶対値は大きい。したがって、抵抗R0cの補正抵抗値R0c_corからOCV算出値を算出する場合には、OCVがα[V]より大きい場合よりも、OCVがα[V]より小さい場合の方が、補正抵抗値R0c_corの誤差による影響が小さく、OCV算出値がより正確に算出できる。なお図6(a)の抵抗R0cとOCVとの関係は、SOCが低いほど、充電時の電池7の内部抵抗値が大きく推定されることを表している。
【００６３】
図6(b)によれば、充電時の1次の抵抗R1cの補正抵抗値R1c_corは、OCVの値の変化に対してほぼフラットである。したがって、補正抵抗値R1c_corからOCVを算出することは難しい。
【００６４】
図6(c)によれば、充電時の2次の抵抗R2cの補正抵抗値R2c_corは、OCVがα[V]より小さい領域では右下がり、OCVがα[V]より大きい領域では右上がりである。この2領域におけるグラフの傾きの絶対値を比較すると、OCVがα[V]より小さい領域よりも、OCVがα[V]より大きい領域の方がグラフの傾きの絶対値は大きい。したがって、補正抵抗値R2c_corからOCV算出値を算出する場合には、OCVがα[V]より小さい場合よりも、OCVがα[V]より大きい場合の方が、補正抵抗値R2cの誤差による影響が小さく、OCV算出値がより正確に算出できる。
【００６５】
以上のことから、OCV算出部17は、OCVがα[V]より小さい場合には抵抗R0cの補正抵抗値R0c_corからOCV算出値を算出し、OCVがα[V]より大きい場合には抵抗R2cの補正抵抗値R2c_corからOCV算出値を算出することが好ましい。
【００６６】
上述の通り、OCVに応じて、OCV算出値を算出するための抵抗値を電池パラメータに含まれる抵抗値の中から使い分けることが好ましい。ここで、抵抗値を使い分けるために、OCV算出部17は、OCV推定値を用いて場合分けしてOCV算出値を算出するために用いる抵抗値を選択する。つまり、OCV算出部17は、充電時パラメータ推定部14から取得したOCV推定値に基づいて、どの抵抗値を用いるか決定する。このようにOCV推定値により場合分けして抵抗値を使い分ければ、OCV算出値をより正確に算出し、より正確な充電量を算出できる。
【００６７】
次に、放電時パラメータを用いてOCV算出値を算出する方法について説明する。
【００６８】
図6(a)によれば、放電時の0次の抵抗R0dの補正抵抗値R0d_corは、OCVがα[V]より小さい領域では右上がり、OCVがα[V]より大きい領域ではほぼフラットである。したがって、補正抵抗値R0d_corからOCV算出値を算出する場合には、OCVがα[V]より大きい場合よりも、OCVがα[V]より小さい場合の方が、補正抵抗値R0d_corの誤差による影響が小さく、OCV算出値がより正確に算出できる。
【００６９】
図6(b)によれば、放電時の1次の抵抗R1dの補正抵抗値R1d_corは、OCVの値の変化に対してほぼフラットである。したがって、補正抵抗値R1d_corからOCVを算出することは難しい。
【００７０】
図6(c)によれば、放電時の2次の抵抗R2dの補正抵抗値R2d_corは、OCVがα[V]より小さい領域では右下がり、OCVがα[V]より大きい領域では右上がりである。この2領域におけるグラフの傾きの絶対値を比較すると、OCVがα[V]より小さい領域よりも、OCVがα[V]より大きい領域の方がグラフの傾きの絶対値は大きい。したがって、補正抵抗値R2d_corからOCV算出値を算出する場合には、OCVがα[V]より小さい場合よりも、OCVがα[V]より大きい場合の方が、補正抵抗値R2d_corの誤差による影響が小さく、OCV算出値がより正確に算出できる。
【００７１】
以上のことから、OCV算出部17は、OCVがα[V]より小さい場合には抵抗R0dの補正抵抗値R0d_corからOCV算出値を算出し、OCVがα[V]より大きい場合には抵抗R2dの補正抵抗値R2d_corからOCV算出値を算出することが好ましい。
【００７２】
また、放電時パラメータを用いてOCV算出値を算出する場合も充電時パラメータを用いる場合と同様、OCV算出部17は、放電時パラメータ推定部15から取得したOCV推定値に基づいて、どの抵抗値を用いるか決定することが好ましい。
【００７３】
以上説明したように、充電時及び放電時いずれか一方の電池7の抵抗値とOCV推定値とを用いて、電池7のOCV（OCV算出値）を精度よく算出することができる。場合分けに用いる値は、電池7の抵抗値とOCVとの関係によって、適宜所定の閾値が決定されうる。OCV算出部17は、OCV推定値が所定の閾値よりも大きいか小さいかによって場合分けしてOCVを算出する。
【００７４】
一実施形態においては、0次の抵抗R0c又はR0dの抵抗値のことを第1抵抗値ともいい、2次の抵抗R2c又はR2dの抵抗値のことを第2抵抗値ともいう。つまり、電池7の内部抵抗の抵抗値は、第1抵抗値及び第2抵抗値を含む。OCV算出部17は、充電時、放電時のいずれの場合でも、第1抵抗値又は第2抵抗値のいずれか一方とOCVとの関係に基づいてOCV算出値を算出する。好ましくは、OCV算出部17は、OCV推定値が所定の閾値より小さい場合には、0次の抵抗R0c又はR0dの抵抗値、すなわち第1抵抗値を選択して、第1抵抗値とOCVとの関係に基づいて、OCV算出値を算出する。また好ましくは、OCV算出部17は、OCV推定値が所定の閾値より大きい場合には、2次の抵抗R2c又はR2dの抵抗値、すなわち第2抵抗値を選択して、第2抵抗値とOCVとの関係に基づいて、OCV算出値を算出する。このように第1又は第2抵抗値のいずれか一方を選択してOCV算出値を算出することにより、より正確なOCV算出値を算出し、さらにより正確な充電量を算出できる。
【００７５】
図4(b)の等価回路パラメータに関する説明で述べたように、0次の抵抗R0c又はR0dは電解液等の抵抗を表し、1次の抵抗R1c又はR1dは電極内部のイオン拡散過程を模擬した抵抗を表す。また、図2の等価回路に含まれる2次の抵抗R2c又はR2dも電極内部のイオン拡散過程を模擬した抵抗を表す。
【００７６】
ここで、電池の電解液と電極との反応は、電解液等の抵抗に依存する速い反応と、電極内部のイオン拡散過程に依存する遅い反応とに分けられる。つまり、電解液等の抵抗を表す0次の抵抗R0c又はR0dの抵抗値、すなわち第1抵抗値は、電極内部のイオン拡散過程を表す2次の抵抗R2c又はR2dの抵抗値、すなわち第2抵抗値よりも、電池の電解液と電極との反応速度が速い成分を反映している。このように第1及び第2抵抗値を使い分けてOCV算出値を算出することで、電池内部の反応過程に即した形でOCV算出値を算出し、さらに充電量を算出できる。また電池の等価回路として0〜2次の抵抗を含む等価回路を用いることで、電池内部の反応過程により一層即した形でOCV算出値を算出し、さらに充電量を算出できる。
【００７７】
また好ましくは、所定の閾値は2つ以上設定される。この場合、3以上の場合に分けられることとなる。このようにすればより正確にOCVを算出しうる。
【００７８】
なお、図6(a)によれば、OCVがα[V]より小さい場合において、充電時の0次の抵抗R0cの抵抗値の傾きの絶対値は、放電時の0次の抵抗R0dの抵抗値の傾きの絶対値より大きい。したがって、一実施形態においては、放電時の抵抗R0dの抵抗値を用いるより、充電時の抵抗R0cの抵抗値を用いる方がより正確なOCV算出値を算出し、さらに充電量を算出しうる。
【００７９】
［SOC算出方法］
SOC算出部18が、SOCとOCVとの間の関係に基づいてSOCを算出する方法を説明する。図7は、SOCとOCVとの間の関係を示すグラフである。横軸はOCVを表し、縦軸はSOCを表す。図7のグラフによれば、SOC算出部18は、OCV算出部17から取得したOCV算出値を変換してSOCを算出することができる。
【００８０】
またSOC算出部18は、算出したSOCから電池7の充電量を算出する。具体的には、電池7の既知の満充電量にSOCを乗じることにより、電池7の充電量を算出する。
【００８１】
以上説明してきたように、一実施形態に係る充電量推定装置1は、電池7の充電量を算出することができる。
【００８２】
［充電量推定方法のフローチャート］
次に、図8に示すフローチャートにより、一実施形態に係る充電量推定装置1により実行される充電量推定方法を説明する。
【００８３】
まず、図1の充電量推定装置1の温度測定部10、電圧測定部11及び電流測定部12により、電池7の温度、電池7の端子電圧及び電池7の電流をそれぞれ測定して検出する（ステップS1）。別の言い方をすれば、電池7の温度、電圧及び電流をセンサにより検出する。
【００８４】
次に、充電量推定装置1の充電量演算部13は、温度測定部10、電圧測定部11及び電流測定部12から、電池7の温度、電池7の端子電圧及び電池7の電流をそれぞれ取得する。図2の充電量演算部13の充電時パラメータ推定部14及び放電時パラメータ推定部はそれぞれ、電池7の充電時及び放電時パラメータを個別に推定する。また、充電時パラメータ推定部14及び放電時パラメータ推定部は電池7のOCV推定値及びSOH推定値を推定する（ステップS2）。パラメータを推定する方法は、既に説明した通りである。
【００８５】
次に、充電量演算部13のOCV算出部17は、充電時パラメータ推定部14又は放電時パラメータ推定部15から充電時又は放電時パラメータを取得する。またOCV算出部17は、選択器16から、電池7に流れる電流の方向に応じて選択された充電時又は放電時の電池7のOCV推定値及びSOH推定値を取得する（ステップS3）。さらに温度測定部10から電池7の温度を取得する。
【００８６】
次に、OCV算出部17は、電池7の抵抗値Rを電池7の温度に基づいて補正し、電池7の温度が25℃である場合に相当する抵抗値R(25℃)を算出する（ステップS4）。
【００８７】
次にOCV算出部17は、ステップS4で温度補正した電池7の抵抗値R(25℃,x%)(R(25℃)に等しい)を電池7のSOH推定値に基づいて補正し、電池7のSOHが100%である場合に相当する抵抗値R(25℃,100%)を算出する（ステップS5）。
【００８８】
次にOCV算出部17は、電池7のOCV推定値が所定の閾値より大きいかどうか判定する（ステップS6）。
【００８９】
電池7のOCV推定値が所定の閾値より小さい場合（ステップS6:NO）、OCV算出部17は、図6(a)に示した0次の抵抗R0c又はR0dの抵抗値とOCVとの関係からOCVを算出する（ステップS7）。
【００９０】
電池7のOCV推定値が所定の閾値より大きい場合（ステップS6:YES）、OCV算出部17は、図6(c)に示した2次の抵抗R2c又はR2dの抵抗値とOCVとの関係からOCVを算出する（ステップS8）。
【００９１】
次に、充電量演算部13のSOC算出部18は、OCV算出部17から電池7のOCVを取得し、図7に示したSOCとOCVとの関係から電池7のSOCを算出する（ステップS9）。さらに電池7の満充電量にSOCを乗じることによって、電池7の充電量を算出する。
【００９２】
以上のように、図8のフローチャートに示した充電量推定方法によれば、電池7のSOC及び充電量を算出することができる。
【００９３】
（変形例）
一実施形態に係る充電量推定方法によれば、充電時パラメータ推定部14又は放電時パラメータ推定部15で推定した電池パラメータ及びOCV推定値からOCV算出部17でOCV算出値を算出し、SOC算出部18で電池7のSOC及び充電量を算出した。一方、充電時パラメータ推定部14又は放電時パラメータ推定部15が電池7のSOCを推定するように構成することもできる。この場合の構成について変形例として説明する。
【００９４】
充電時パラメータ推定部14又は放電時パラメータ推定部15が電池7のSOCを推定して、SOC推定値を算出する場合（本変形例の場合）、図3のOCV算出部17は、SOCを算出する部分として機能する。すなわち、OCV算出部17は、0次又は2次の抵抗の抵抗値とSOCとの関係に基づき、SOC推定値からSOCを算出する。
【００９５】
さらに本変形例の場合、図3のSOC算出部18は、OCVを算出する部分として機能する。すなわちSOC算出部18は、SOCとOCVとの関係に基づき、OCV算出部17で算出したSOCからOCVを算出する。
【００９６】
本変形例の構成であっても、上記説明してきた一実施形態と同様にSOCをより正確に算出することができる。
【００９７】
本発明を諸図面および実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形または修正をおこなうことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形または修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成部、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部およびステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
【符号の説明】
【００９８】
1  充電量推定装置
10  温度測定部
11  電圧測定部
12  電流測定部
13  充電量演算部
14  充電時パラメータ推定部
15  放電時パラメータ推定部
16  選択器
17  OCV算出部
18  SOC算出部
20  演算器
21  適応機構
7  電池
71  電池の等価回路
8  負荷
9  充電器
【図１】
0006541412.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0006541412.tif 000008
【図６】
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【図７】
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【図８】
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