(57)【要約】  電池の開回路電圧を利用して充電率を高精度に推定する。制御部（５０）は、測定または推定された電池の開回路電圧をもとに、ＳＯＣ−ＯＣＶテーブル（６１）及びＤＯＤ−ＯＣＶテーブル（６２）を用いて電池の充電率を推定する。制御部（５０）は、電池の容量が増加傾向にあるときＳＯＣ−ＯＣＶテーブル（６１）を参照して電池の充電率を推定し、電池の容量が減少傾向にあるときＤＯＤ−ＯＣＶテーブル（６２）を参照して電池の充電率を推定する。
2014080595.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池の充電状態で表現される充電率と、前記電池の開回路電圧との関係を規定したＳＯＣ（State Of Charge）−ＯＣＶ（Open Circuit Voltage）テーブルと、
前記電池の放電深度で表現される充電率と、前記電池の開回路電圧との関係を規定したＤＯＤ（Depth Of Discharge）−ＯＣＶテーブルと、
測定または推定された前記電池の開回路電圧をもとに、前記ＳＯＣ−ＯＣＶテーブル及び前記ＤＯＤ−ＯＣＶテーブルを用いて前記電池の充電率を推定する制御部と、
を備えることを特徴とする電池管理装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記電池の容量が増加傾向にあるとき前記ＳＯＣ−ＯＣＶテーブルを参照して前記電池の充電率を推定し、前記電池の容量が減少傾向にあるとき前記ＤＯＤ−ＯＣＶテーブルを参照して前記電池の充電率を推定することを特徴とする請求項１に記載の電池管理装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記電池の容量が増加傾向にあるとき前記ＳＯＣ−ＯＣＶテーブル及び前記ＤＯＤ−ＯＣＶテーブルの内、前記ＳＯＣ−ＯＣＶテーブルの寄与度を高くして前記電池の充電率を推定し、前記電池の容量が減少傾向にあるとき前記ＤＯＤ−ＯＣＶテーブルの寄与度を高くして前記電池の充電率を推定することを特徴とする請求項１に記載の電池管理装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記電池に流れる電流の指定期間における積算値をもとに前記電池の容量が増加傾向にあるか減少傾向にあるか判定することを特徴とする請求項２または３に記載の電池管理装置。
【請求項５】
前記制御部は、ある時刻に推定した充電率と別の時刻に推定した充電率との変化値をもとに前記電池の容量が増加傾向にあるか減少傾向にあるか判定することを特徴とする請求項２または３に記載の電池管理装置。
【請求項６】
前記制御部は、
前記電池に流れる電流の指定期間における積算値が上側設定値を上回るとき前記ＳＯＣ−ＯＣＶテーブルを参照して前記電池の充電率を推定し、
前記積算値が下側設定値を下回るとき前記ＤＯＤ−ＯＣＶテーブルを参照して前記電池の充電率を推定し、
前記積算値が前記上側設定値と前記下側設定値の間の値であるとき、前記ＳＯＣ−ＯＣＶテーブルから推定される充電率と前記ＤＯＤ−ＯＣＶテーブルから推定される充電率の平均を、前記電池の充電率として採用する、
ことを特徴とする請求項１に記載の電池管理装置。
【請求項７】
前記制御部は、
過去２回分の充電率の変化値が上側設定値を上回るとき前記ＳＯＣ−ＯＣＶテーブルを参照して前記電池の充電率を求め、
前記変化値が下側設定値を下回るとき前記ＤＯＤ−ＯＣＶテーブルを参照して前記電池の充電率を求め、
前記変化値が前記上側設定値と前記下側設定値の間の値であるとき、前記ＳＯＣ−ＯＣＶテーブルから推定される充電率と前記ＤＯＤ−ＯＣＶテーブルから推定される充電率の平均を、前記電池の充電率として採用する、
ことを特徴とする請求項１に記載の電池管理装置。
【請求項８】
電池と、
前記電池を管理する請求項１から７のいずれかに記載の電池管理装置と、
を備えることを特徴とする電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池の状態を管理する電池管理装置、およびその電池管理装置を備える電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハイブリッド車（ＨＶ）、プラグインハイブリッド車（ＰＨＶ）、電気自動車（ＥＶ）が普及してきている。これらの車にはキーデバイスとして二次電池が搭載される。車載用二次電池としては主に、ニッケル水素電池およびリチウムイオン電池が普及している。今後、エネルギー密度が高いリチウムイオン電池の普及が加速すると予想される。【０００３】
車載用二次電池は大型蓄電システムなどと比較し、厳格な安全管理および電池容量の有効活用が求められる。その前提として高精度な充電率推定が求められる。充電率推定方法の一つに、ＯＣＶ（Open Circuit Voltage）法がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１７６９５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ある充電率に、充電により到達した場合と放電により到達した場合とで、当該充電率における開回路電圧（開放電圧ともいう）が異なる場合が生じることが知られている。従来のＯＣＶ法は、充電により到達した場合を前提とした、充電率と開回路電圧との対応関係を利用している。従って特に、放電時の充電率推定の精度は十分とはいえなかった。【０００６】
本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、電池の開回路電圧を利用して充電率を高精度に推定する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の電池管理装置は、電池の充電状態で表現される充電率と、電池の開回路電圧との関係を規定したＳＯＣ−ＯＣＶテーブルと、電池の放電深度で表現される充電率と、電池の開回路電圧との関係を規定したＤＯＤ−ＯＣＶテーブルと、測定または推定された電池の開回路電圧をもとに、ＳＯＣ−ＯＣＶテーブル及びＤＯＤ−ＯＣＶテーブルを用いて電池の充電率を推定する制御部と、を備える。【０００８】
本発明のある態様の電源装置は、電池と、電池を管理する上述の電池管理装置と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、電池の開回路電圧を利用して充電率を高精度に推定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電源装置を説明するための図である。
【図２】あるリチウムイオン電池のＳＯＣ−ＯＣＶ特性およびＤＯＤ−ＯＣＶ特性を示す図である。
【図３】ＳＯＣ−ＯＣＶテーブルの一例を示す図である。
【図４】電流積算の一例を示す図である。
【図５】実施の形態１に係る電池管理装置による充電率推定処理１を説明するためのフローチャートである。
【図６】実施の形態１に係る電池管理装置による充電率推定処理２を説明するためのフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態２に係る電源装置を説明するための図である。
【図８】実施の形態２に係る電池管理装置による充電率推定処理１を説明するためのフローチャートである。
【図９】実施の形態２に係る電池管理装置による充電率推定処理２を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、本発明の実施の形態１に係る電源装置１００を説明するための図である。本明細書では電源装置１００を、ハイブリッドカー、電気自動車などの動力源として車両に搭載する例を想定する。
【００１２】
走行用モータ３００には一般的に、三相交流同期モータが使用される。インバータ２００は電源装置１００と走行用モータ３００との間に設けられる。インバータ２００は力行時、電源装置１００から供給される直流電力を交流電力に変換して走行用モータ３００に供給する。また回生時、走行用モータ３００から供給される交流電力を直流電力に変換して電源装置１００に供給する。
【００１３】
ＥＣＵ（Electronic Control Unit）４００は車両全体を電子制御する。ＥＣＵ４００はアクセルペダル、電源装置１００、各種の補機、各種のセンサから入力される各種の信号をもとにインバータ２００を制御する。基本動作として、ＥＣＵ４００はアクセルペダルが踏み込まれると、その程度に応じた電力を走行用モータ３００に供給するようインバータ２００を制御する。またアクセルペダルが離されると、減速エネルギーをエネルギー源として走行用モータ３００により発電される電力を電源装置１００に供給するよう制御する。
【００１４】
このような制御を通じて電源装置１００内の二次電池１０は充放電される。過充電および過放電を回避するため、ＥＣＵ４００が二次電池１０の充電率を正確に認識することが求められる。また電気自動車の走行距離を延ばすには二次電池１０の容量を十分に活用することが求められ、それを実現するには充電率の正確な把握が重要となる。
【００１５】
本明細書では従来のＯＣＶ法やクーロンカウント法により推定されるＳＯＣを「充電率」と表記する。本明細書ではＳＯＣを、充電方向に電流が供給される場合の充電状態に限定した狭義の意味で用いる。
【００１６】
電源装置１００は、二次電池１０および電池管理装置２０を備える。本明細書では二次電池１０としてリチウムイオン電池を使用することを想定する。二次電池１０は複数の電池セルＳ１〜Ｓｎが直列接続されて構成される。複数の電池セルＳ１〜Ｓｎのプラス端子およびマイナス端子は、図示しないコンタクタを介してインバータ２００の直流側プラス端子および直流側マイナス端子にそれぞれ接続される。
【００１７】
複数の電池セルＳ１〜Ｓｎとインバータ２００を繋ぐ電流路には電流検出素子としてシャント抵抗Ｒｓが挿入される。なおシャント抵抗Ｒｓの代わりにホール素子を用いてもよい。
【００１８】
電圧検出回路３０は、二次電池１０を構成する各電池セルＳ１〜Ｓｎのそれぞれの電圧を検出する。電圧検出回路３０は検出した各セル電圧を制御部５０に出力する。電流検出回路４０は、シャント抵抗Ｒｓまたはホール素子の両端電圧を検出することにより二次電池１０に流れる電流を検出する。電流検出回路４０は検出した二次電池１０の電流を制御部５０に出力する。なお二次電池１０が複数の電池セルの直並列回路で構成される場合、電流検出回路４０は電流路ごとに電流を検出する。
【００１９】
記憶部６０は、ＳＯＣ−ＯＣＶテーブル６１およびＤＯＤ−ＯＣＶテーブル６２を含む。ＳＯＣ−ＯＣＶテーブル６１は、二次電池１０を構成する電池セルの充電状態（ＳＯＣ）で表現される充電率と、電池セルの開回路電圧との関係を記述したテーブルである。事前の実験またはシミュレーションにより、電池セルの充電率が０％の状態から徐々に充電していく際に取得されるＳＯＣと開回路電圧のデータから生成される。
【００２０】
ＤＯＤ−ＯＣＶテーブル６２は、電池セルの放電深度（ＤＯＤ）で表現される充電率と、電池セルの開回路電圧との関係を記述したテーブルである。事前の実験またはシミュレーションにより、電池セルの充電率が１００％の状態から徐々に放電していく際に取得されるＤＯＤと開回路電圧のデータから生成される。
【００２１】
図２は、あるリチウムイオン電池のＳＯＣ−ＯＣＶ特性およびＤＯＤ−ＯＣＶ特性を示す図である。このようにＳＯＣ−ＯＣＶ特性とＤＯＤ−ＯＣＶ特性は一致しない区間が発生する。このリチウムイオン電池では、ＳＯＣ／ＤＯＤが５％〜７０％程度の間で乖離が発生している。乖離がある区間では、同じ開回路電圧でも充電時と放電時で充電率が異なる。放電時のほうが開回路電圧が低くなる。この傾向はニッケル水素電池にも同様に現れる。
【００２２】
図２ではＳＯＣとＤＯＤの乖離は小さく見えるが、開回路電圧が説明変数でＳＯＣ／ＤＯＤが目的変数であるため、その乖離はＳＯＣ−ＯＣＶ特性とＤＯＤ−ＯＣＶ特性との横方向の乖離で表されている。ＳＯＣとＤＯＤで２〜３％程度の乖離が発生している区間が多く観察される。
【００２３】
図３は、ＳＯＣ−ＯＣＶテーブル６１ａの一例を示す図である。このＳＯＣ−ＯＣＶテーブル６１ａは、ＳＯＣ［％］とＯＣＶ［Ｖ］の組を、ＳＯＣの１０％刻みで記述している。なお記憶部６０の容量が許せば、さらに細かい単位で記述してもよい。図示しないがＤＯＤ−ＯＣＶテーブル６２についても同様に生成される。
【００２４】
図１に戻る。制御部５０は、測定または推定された電池セルの開回路電圧をもとに、ＳＯＣ−ＯＣＶテーブル６１及びＤＯＤ−ＯＣＶテーブル６２を用いて、電池セルの充電率を推定する。以下より具体的に説明する。制御部５０は、開回路電圧推定部５１、電流積算部５２、傾向判定部５３、充電率推定部５４、通信部５５を含む。
【００２５】
以下、充放電中に電池セルの充電率を推定する場面を想定する。車載用途では走行中の電池容量の変動を正確に把握する必要があり、二次電池１０の充放電中にその充電率を推定する必要がある。充放電中は、電池セルの開回路電圧を直接測定することができないため開回路電圧を推定する必要がある。
【００２６】
開回路電圧推定部５１は電池セルの推定開回路電圧値Ｖｏを、電圧検出回路３０により検出される電池セルの電圧値Ｖ、電流検出回路４０により検出される電池セルの電流値Ｉ、電池セルの内部抵抗値Ｒをもとに下記（式１）により算出する。
Ｖ０＝Ｖ−Ｉ×Ｒ  ・・・（式１）
【００２７】
内部抵抗値Ｒは事前に求めておいた固定値を用いてもよいし、充放電中に検出される電流値と電圧値との関係から推定してもよい。なお上記（式１）は開回路電圧値の推定式の一例であり、その他の既知の開回路電圧値の推定式を用いてもよい。
【００２８】
電流積算部５２は、電流検出回路４０により検出される電池セルに流れる電流値の、指定期間における積算値を算出する。以下の説明では電流値が＋のとき充電方向に電流が流れ、−のとき放電方向に電流が流れるとする。
【００２９】
本実施の形態では上述の指定期間は、複数の単位区間の組み合わせで定義される。単位区間は電流の向きが切り替わった時点から次に電流の向きが切り替わる時点までの期間を指す。電流の向きは充電から放電、または放電から充電に切り替えられたときに切り替わる。即ち、単位区間は一回の充電期間または一回の放電期間で定義される。
【００３０】
電流積算部５２は、電流検出回路４０から入力される電流値をもとに各単位区間の電流積算値Ｑを算出する。電流積算部５２は、直近過去Ｎ（Ｎは自然数）回分の単位区間の電流積算値Ｑの総和である電流積算値Ｘを算出する。
【００３１】
図４は、電流積算の一例を示す図である。図４ではＮ＝５の例を示している。都市部では渋滞や信号待ちが頻繁に発生するため、充電と放電が数秒オーダで切り替わることが多い。従って現在時点の電流の向きだけで、二次電池１０が充電傾向にあるか放電傾向にあるかを判定するのは不十分である。ある程度の期間における電流の傾向を考慮する必要がある。
【００３２】
以上の例では上述の指定期間は不定期間となるが、当該指定期間を充電および放電の切り替わりを考慮しない固定期間としてもよい。例えば、現在から１０秒前までを指定期間としてもよい。
【００３３】
図１に戻る。傾向判定部５３は、上述の指定期間における電流積算値Ｘをもとに電池セルの容量が増加傾向（充電傾向）にあるか減少傾向（放電傾向）にあるか判定する。具体的な判定方法は後述する。
【００３４】
充電率推定部５４は、傾向判定部５３による判定の結果、電池セルの容量が増加傾向にあるときＳＯＣ−ＯＣＶテーブル６１を参照して電池セルの充電率を推定する。またはＳＯＣ−ＯＣＶテーブル６１及びＤＯＤ−ＯＣＶテーブル６２の内、ＳＯＣ−ＯＣＶテーブル６１の寄与度を高くして電池セルの充電率を推定する。
【００３５】
充電率推定部５４は、傾向判定部５３による判定の結果、電池セルの容量が減少傾向にあるときＤＯＤ−ＯＣＶテーブル６２を参照して電池セルの充電率を推定する。またはＤＯＤ−ＯＣＶテーブル６２の寄与度を高くして電池セルの充電率を推定する。具体的な推定方法は後述する。
【００３６】
通信部５５は、充電率推定部５４により推定された充電率をＥＣＵ４００に送信する。電池管理装置２０とＥＣＵ４００間はＣＡＮ（Controller Area Network）などのネットワークにより接続される。
【００３７】
図５は、実施の形態１に係る電池管理装置２０による充電率推定処理１を説明するためのフローチャートである。電圧検出回路３０は電池セルのセル電圧を検出し、電流検出回路４０は電池セルの電流を検出する（Ｓ１０）。開回路電圧推定部５１は、検出されたセル電圧および電流をもとに電池セルの開回路電圧値を推定する（Ｓ１１）。例えば、上記（式１）を用いて推定する。
【００３８】
電流積算部５２はパラメータｉ、Ｘを初期値設定する（Ｓ１２）。このフローチャートではパラメータｉ、Ｘに０を設定する。電流積算部５２は、上述の単位区間における電流積算値Ｑを算出する（Ｓ１３）。電流積算部５２は、電流積算値Ｑの総和を表すパラメータＸに、算出した電流積算値Ｑを加算する（Ｓ１４）。電流積算部５２は、電流積算値Ｑを加算すると、パラメータｉをインクリメントする（Ｓ１５）。
【００３９】
電流積算部５２はパラメータｉと定数Ｎ（例えば、５）を比較する（Ｓ１６）。パラメータｉが定数Ｎに到達していない場合（Ｓ１６のＮ）、ステップＳ１３に遷移し、ステップＳ１３〜ステップＳ１５までの処理を繰り返す。パラメータｉが定数Ｎに到達した場合（Ｓ１６のＹ）、以下の傾向判定フェーズに遷移する。
【００４０】
傾向判定部５３は、電流積算値Ｑの総和を表すパラメータＸと設定値δ（正の値）を比較する（Ｓ１７）。当該設定値δには、設計者による実験またはシミュレーションにもとづき算出される値を用いることができる。パラメータＸが設定値δより大きいとき（Ｓ１７のＹ）、直近の充放電サイクルが充電過多サイクルだったと推測できる。充電率推定部５４は、ＳＯＣ−ＯＣＶテーブル６１を参照して充電率を推定する（Ｓ１８）。ＤＯＤ−ＯＣＶテーブル６２は参照しない。
【００４１】
具体的には充電率推定部５４は、ＳＯＣ−ＯＣＶテーブル６１を参照して、開回路電圧推定部５１により推定された開回路電圧値に対応するＳＯＣを読み出し、当該ＳＯＣを充電率に決定する。推定された開回路電圧値と同じ値のＯＣＶがＳＯＣ−ＯＣＶテーブル６１に記述されていない場合、充電率推定部５４は、当該開回路電圧値に隣接する少なくとも二つのＯＣＶに対応する少なくとも二つのＳＯＣを読み出して、当該開回路電圧値に対応するＳＯＣを補間により算出する。例えば、当該開回路電圧値の前後の二つのＯＣＶに対応する二つのＳＯＣを読み出して線形補間する。
【００４２】
ステップＳ１７にてパラメータＸが設定値δ以下のとき（Ｓ１７のＮ）、傾向判定部５３は、パラメータＸと設定値（−δ）を比較する（Ｓ１９）。パラメータＸが設定値（−δ）より小さいとき（Ｓ１９のＹ）、直近の充放電サイクルが放電過多サイクルだったと推測できる。充電率推定部５４は、ＤＯＤ−ＯＣＶテーブル６２を参照して充電率を推定する（Ｓ２０）。ＳＯＣ−ＯＣＶテーブル６１は参照しない。
【００４３】
具体的には充電率推定部５４は、ＤＯＤ−ＯＣＶテーブル６２を参照して、開回路電圧推定部５１により推定された開回路電圧値に対応するＤＯＤを読み出し、当該ＤＯＤを充電率に決定する。推定された開回路電圧値と同じ値のＯＣＶがＤＯＤ−ＯＣＶテーブル６２に記述されていない場合、充電率推定部５４は、当該開回路電圧値に隣接する少なくとも二つのＯＣＶに対応する少なくとも二つのＤＯＤを読み出して、当該開回路電圧値に対応するＤＯＤを補間により算出する。
【００４４】
ステップＳ１９にてパラメータＸが設定値（−δ）以上であるとき（Ｓ１９のＮ）、即ちパラメータＸが設定値（−δ）と設定値δとの間の値であるとき、充電率推定部５４は、ＳＯＣ−ＯＣＶテーブル６１およびＤＯＤ−ＯＣＶテーブル６２の両方を参照して充電率を推定する（Ｓ２１）。
【００４５】
具体的にはＳＯＣ−ＯＣＶテーブル６１を参照して推定される充電率と、ＤＯＤ−ＯＣＶテーブル６２を参照して推定される充電率の平均値を算出する。なお単純平均ではなく、設定値（−δ）と設定値δとの区間におけるパラメータＸの位置に応じて、両方の充電率を加重平均してもよい。
【００４６】
以上のステップＳ１０〜Ｓ２１までの処理が、充電率推定処理が終了するまで（Ｓ２２のＹ）、繰り返し実行される（Ｓ２２のＮ）。
【００４７】
なお上述した正側の設定値δと負側の設定値（−δ）は同一の値でなくてもよく、非対称な値を用いてもよい。
【００４８】
図６は、実施の形態１に係る電池管理装置２０による充電率推定処理２を説明するためのフローチャートである。図６の充電率推定処理２のステップＳ３０〜ステップＳ３６までの処理は、図５の充電率推定処理１のステップＳ１０〜ステップＳ１６までの処理と同じであるため説明を省略する。
【００４９】
傾向判定部５３はパラメータＸを、重み付け係数ｗ（０≦ｗ≦１）に変換する（Ｓ３７）。この変換には変換関数を使用してもよいし変換テーブルを使用してもよい。基本的にパラメータＸが大きくなるほど、重み付係数ｗが１に近づく変換関数または変換テーブルが使用される。当該変換関数または変換テーブルは、設計者による実験またはシミュレーションにもとづき算出または生成される。
【００５０】
充電率推定部５４はＳＯＣ−ＯＣＶテーブル６１を参照して、推定された開回路電圧に対応するＳＯＣを特定するとともに（Ｓ３８）、ＤＯＤ−ＯＣＶテーブル６２を参照して、当該開回路電圧に対応するＤＯＤを特定する（Ｓ３９）。充電率推定部５４は、特定したＳＯＣとＤＯＤを重み付け係数ｗを用いて加重平均する。具体的にはＳＯＣ×ｗ＋ＤＯＤ×（１−ｗ）を算出して充電率を推定する（Ｓ４０）。
【００５１】
以上のステップＳ３０〜Ｓ４０までの処理が、充電率推定処理が終了するまで（Ｓ４１のＹ）、繰り返し実行される（Ｓ４１のＮ）。
【００５２】
なおステップＳ３８〜ステップＳ４０の処理の代わりに、充電率推定部５４はＳＯＣ−ＯＣＶテーブル６１に記述された各ＳＯＣに重み付け係数ｗを掛け、ＤＯＤ−ＯＣＶテーブル６２に記述された各ＤＯＤに重み付け係数（１−ｗ）を掛け、両者を加算することにより、重み付けされたテーブルを算出してもよい。充電率推定部５４は当該テーブルを用いて、推定された開回路電圧に対応する充電率を推定する。
【００５３】
以上説明したように実施の形態１によれば、ＳＯＣ−ＯＣＶテーブル６１およびＤＯＤ−ＯＣＶテーブル６２の両方を用いて充電率を推定することにより、従来のＳＯＣ−ＯＣＶテーブル６１のみを用いて充電率を推定する場合と比較し、充電率の推定精度を向上させることができる。特に放電時の推定精度を大幅に改善できる。
【００５４】
実施の形態１の充電率推定処理１では、直近の電流積算値から直近の充放電傾向を推定し、充放電傾向を３分類する。その分類に応じてＳＯＣ−ＯＣＶテーブル６１およびＤＯＤ−ＯＣＶテーブル６２を切り替えて使用する。実施の形態１の充電率推定処理２では、直近の電流積算値から直近の充放電傾向を示す重み付け係数ｗを特定し、ＳＯＣ−ＯＣＶテーブル６１およびＤＯＤ−ＯＣＶテーブル６２の寄与度を調整する。
【００５５】
充電率推定処理１と充電率推定処理２を比較すると、前者は後者より演算量を少なくできる。一方、後者は前者よりきめ細かな処理が可能であり推定精度をより向上させることができる。充電率推定処理１、２において、電流の向きではなく積算値を用いることにより、より実体に合った充放電傾向を推定できる。
【００５６】
図７は、本発明の実施の形態２に係る電源装置１００を説明するための図である。実施の形態２に係る電源装置１００は、図１の実施の形態１に係る電源装置１００と比較して、電池管理装置２０内の制御部５０の構成が異なる。以下、両者の相違点を説明する。
【００５７】
実施の形態２に係る電池管理装置２０の制御部５０は、開回路電圧推定部５１、充電率一時保持部５６、傾向判定部５３、充電率推定部５４、通信部５５を含む。実施の形態２では電流積算部５２は必須ではないため図７では省略している。開回路電圧推定部５１および通信部５５の処理は、実施の形態１と同様であるため説明を省略する。
【００５８】
充電率推定部５４は、一定時間（例えば、１分間）毎に充電率を推定する。充電率一時保持部５６は、充電率推定部５４により推定された充電率を一時保持する。充電率一時保持部５６は、充電率の履歴を少なくとも二つ保持する記憶領域を含む。充電率一時保持部５６内の記憶領域が全て埋まると、充電率推定部５４は新たに推定した充電率を、その時点で最も古い充電率の履歴を保持している記憶領域に上書きする。
【００５９】
傾向判定部５３は充電率一時保持部５６に保持されている、ある処理時刻に推定された充電率と、別の処理時刻に推定された充電率との変化値Δをもとに電池セルの容量が増加傾向（充電傾向）にあるか減少傾向（放電傾向）にあるか判定する。具体的には直近過去２回分の充電率の変化値Δを算出して傾向を判定する。
【００６０】
図８は、実施の形態２に係る電池管理装置２０による充電率推定処理１を説明するためのフローチャートである。電圧検出回路３０は電池セルのセル電圧を検出し、電流検出回路４０は電池セルの電流を検出する（Ｓ５０）。開回路電圧推定部５１は、検出されたセル電圧および電流をもとに電池セルの開回路電圧値を推定する（Ｓ５１）。
【００６１】
傾向判定部５３は、充電率一時保持部５６内に過去２回分の充電率の履歴が存在するか否か判定する（Ｓ５２）。存在しない場合（Ｓ５２のＮ）、充電率推定部５４は規定の方法により、推定された開回路電圧に対応する充電率を推定する（Ｓ５３）。規定の方法として、例えば図５のフローチャートのステップＳ２１に示したような、ＳＯＣ−ＯＣＶテーブル６１およびＤＯＤ−ＯＣＶテーブル６２の両方を参照する推定方法を使用できる。
【００６２】
充電率一時保持部５６内に過去２回分の充電率の履歴が存在する場合（Ｓ５２のＹ）、傾向判定部５３は、直近過去の充電率［ｔ−１］からその一つ過去の充電率［ｔ−２］を減算して、充電率の変化値Δを算出する（Ｓ５４）。
【００６３】
傾向判定部５３は、算出した変化値Δと設定値δ（正の値）を比較する（Ｓ５５）。当該設定値δには、設計者による実験またはシミュレーションにもとづき算出される値を用いることができる。変化値Δが設定値δより大きいとき（Ｓ５５のＹ）、直近の充放電サイクルが充電過多サイクルだったと推測できる。充電率推定部５４は、ＳＯＣ−ＯＣＶテーブル６１を参照して充電率［ｔ」を推定する（Ｓ５６）。ＤＯＤ−ＯＣＶテーブル６２は参照しない。
【００６４】
ステップＳ５５にて変化値Δが設定値δ以下のとき（Ｓ５５のＮ）、傾向判定部５３は、変化値Δと設定値（−δ）を比較する（Ｓ５７）。変化値Δが設定値（−δ）より小さいとき（Ｓ５７のＹ）、直近の充放電サイクルが放電過多サイクルだったと推測できる。充電率推定部５４は、ＤＯＤ−ＯＣＶテーブル６２を参照して充電率［ｔ」を推定する（Ｓ５８）。ＳＯＣ−ＯＣＶテーブル６１は参照しない。
【００６５】
ステップＳ５７にて変化値Δが設定値（−δ）以上であるとき（Ｓ５７のＮ）、即ち変化値Δが設定値（−δ）と設定値δとの間の値であるとき、充電率推定部５４は、ＳＯＣ−ＯＣＶテーブル６１およびＤＯＤ−ＯＣＶテーブル６２の両方を参照して充電率［ｔ」を推定する（Ｓ５９）。具体的にはＳＯＣ−ＯＣＶテーブル６１を参照して推定される充電率と、ＤＯＤ−ＯＣＶテーブル６２を参照して推定される充電率の平均値を算出する。
【００６６】
傾向判定部５３は、推定した充電率［ｔ」を充電率一時保持部５６に記憶する（Ｓ６０）。傾向判定部５３は、処理時刻パラメータｔをインクリメントする（Ｓ６１）。以上のステップＳ５０〜Ｓ６１までの処理が、充電率推定処理が終了するまで（Ｓ６２のＹ）、繰り返し実行される（Ｓ６２のＮ）。
【００６７】
図９は、実施の形態２に係る電池管理装置２０による充電率推定処理２を説明するためのフローチャートである。図９の充電率推定処理２のステップＳ７０〜ステップＳ７４までの処理は、図８の充電率推定処理１のステップＳ５０〜ステップＳ５４までの処理と同じであるため説明を省略する。
【００６８】
傾向判定部５３は算出した変化値Δを、重み付け係数ｗ（０≦ｗ≦１）に変換する（Ｓ７５）。この変換には変換関数を使用してもよいし変換テーブルを使用してもよい。基本的に変化値Δが大きくなるほど、重み付係数ｗが１に近づく変換関数または変換テーブルが使用される。当該変換関数または変換テーブルは、設計者による実験またはシミュレーションにもとづき算出または生成される。
【００６９】
充電率推定部５４はＳＯＣ−ＯＣＶテーブル６１を参照して、推定された開回路電圧に対応するＳＯＣを特定するとともに（Ｓ７６）、ＤＯＤ−ＯＣＶテーブル６２を参照して、当該開回路電圧に対応するＤＯＤを特定する（Ｓ７７）。充電率推定部５４は、特定したＳＯＣとＤＯＤを重み付け係数ｗを用いて加重平均する。具体的にはＳＯＣ×ｗ＋ＤＯＤ×（１−ｗ）を算出して充電率［ｔ」を推定する（Ｓ７８）。
【００７０】
傾向判定部５３は、推定した充電率［ｔ」を充電率一時保持部５６に記憶する（Ｓ７９）。傾向判定部５３は、処理時刻パラメータｔをインクリメントする（Ｓ８０）。以上のステップＳ７０〜Ｓ８０までの処理が、充電率推定処理が終了するまで（Ｓ８１のＹ）、繰り返し実行される（Ｓ８１のＮ）。
【００７１】
以上説明したように実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の効果を奏する。実施の形態２では電流積算値ではなく充電率の変化から充放電傾向を推定する。電流積算値のほうが充電率の変化より直接的に充放電傾向を推定できるため、その推定精度は前者のほうが高いが後者は電流積算値を算出する必要がないため、演算量を大幅に削減できる。
【００７２】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。こられ実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００７３】
実施の形態１では充放電傾向を推定するために電流積算値Ｘを用いた。この点、電流積算値Ｘの代わりに電流の平均値（例えば、２秒ごとに計算される平均電流値）を用いてもよい。
【００７４】
実施の形態１、２では電池管理装置２０を車載用二次電池を管理するために使用する例を説明した。この点、電池管理装置２０は据置型の蓄電システム内の蓄電池を管理する用途にも適用可能である。
【符号の説明】
【００７５】
１００  電源装置、  １０  二次電池、  Ｓ１，Ｓｎ  電池セル、  Ｒｓ  シャント抵抗、  ２０  電池管理装置、  ３０  電圧検出回路、  ４０  電流検出回路、  ５０  制御部、  ５１  開回路電圧推定部、  ５２  電流積算部、  ５３  傾向判定部、  ５４  充電率推定部、  ５５  通信部、  ５６  充電率一時保持部、  ６０  記憶部、  ６１  ＳＯＣ−ＯＣＶテーブル、  ６２  ＤＯＤ−ＯＣＶテーブル、  ２００  インバータ、  ３００  走行用モータ、  ４００  ＥＣＵ。
【図１】
2014080595.tif 000003
【図２】
2014080595.tif 000004
【図３】
2014080595.tif 000005
【図４】
2014080595.tif 000006
【図５】
2014080595.tif 000007
【図６】
2014080595.tif 000008
【図７】
2014080595.tif 000009
【図８】
2014080595.tif 000010
【図９】
2014080595.tif 000011
【国際調査報告】
2014080595.tif 000012
2014080595.tif 000013