(57)【要約】  電池監視装置は、電池に流れる電流を検知する電流検知部と、電池の両端電圧を検知する電圧検知部と、電池の温度を検知する温度検知部と、検知された電流と両端電圧と温度に基づいて電池の内部抵抗上昇率を演算する内部抵抗上昇率演算部と、内部抵抗上昇率の特性に応じた所定の演算無効時間を設定する演算無効時間設定部と、を備え、電池の充電または放電が開始されてから演算無効時間が経過するまでの無効期間について、内部抵抗上昇率の演算結果を無効化する。
2014188562.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池に流れる電流を検知する電流検知部と、
前記電池の両端電圧を検知する電圧検知部と、
前記電池の温度を検知する温度検知部と、
前記電流検知部により検知された電流と、前記電圧検知部により検知された両端電圧と、前記温度検知部により検知された温度とに基づいて、前記電池の内部抵抗上昇率を演算する内部抵抗上昇率演算部と、
前記内部抵抗上昇率の特性に応じた所定の演算無効時間を設定する演算無効時間設定部と、を備え、
前記電池の充電または放電が開始されてから前記演算無効時間が経過するまでの無効期間について、前記内部抵抗上昇率の演算結果を無効化する電池制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電池制御装置において、
前記内部抵抗上昇率演算部は、前記無効期間における前記内部抵抗上昇率の演算を停止することで、前記無効期間について前記内部抵抗上昇率の演算結果を無効化する電池制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電池制御装置において、
前記内部抵抗上昇率演算部により演算された内部抵抗上昇率に基づいて、前記電池の劣化状態を判断する劣化状態判断部をさらに備え、
前記劣化状態判断部は、前記無効期間における前記電池の劣化状態として一定の劣化状態を出力する電池制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載の電池制御装置において、
前記内部抵抗上昇率演算部により演算された内部抵抗上昇率に基づいて、前記電池の劣化状態を判断する劣化状態判断部をさらに備え、
前記劣化状態判断部は、前記無効期間における前記内部抵抗上昇率の演算結果を除外して前記電池の劣化度を判断することで、前記無効期間について前記内部抵抗上昇率の演算結果を無効化する電池制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の電池制御装置において、
前記劣化状態判断部は、前記無効期間における前記電池の劣化状態として一定の劣化状態を出力する電池制御装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電池制御装置において、
前記演算無効時間設定部は、前記電流の大きさに応じて前記演算無効時間を設定する電池制御装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の電池制御装置において、
前記演算無効時間設定部は、前記温度に応じて前記演算無効時間を設定する電池制御装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の電池制御装置において、
前記電池の充電状態を演算する充電状態演算部をさらに備え、
前記演算無効時間設定部は、前記充電状態に応じて前記演算無効時間を設定する電池制御装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の電池制御装置において、
前記演算無効時間設定部は、前記内部抵抗上昇率演算部による前記内部抵抗上昇率の演算頻度に応じて前記演算無効時間を設定する電池制御装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の電池制御装置において、
前記内部抵抗上昇率演算部は、前記演算無効時間設定部により設定された前記演算無効時間の長さに基づいて、前記内部抵抗上昇率の演算結果に対する信頼度を設定する電池制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気を動力として走行する車両には、鉛電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池などの蓄電池が搭載される。ハイブリッド自動車や電気自動車が走行する際に必要となる電力は、これらの蓄電池によって賄われる。【０００３】
下記特許文献１には、補正によって求めた内部抵抗値と、内部抵抗値の初期値とに基づいて内部抵抗値の上昇率を計算し、その計算結果に基づいて蓄電手段が寿命であるか否かを判定する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】日本国特開２０１０−２５６３２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載されている技術では、計算によって求めた内部抵抗値の上昇率に基づいて蓄電手段が寿命であるか否かを判定している。これは、内部抵抗値の上昇率が一様な特性を示す電池の場合には有効な手法である。しかし、電池の種類によっては、電流が充電または放電開始からある時間が経過するまでの内部抵抗値の上昇率が一様な特性とならないものがある。このような電池を用いた場合、通電時間によっては正しい内部抵抗値の上昇率を得ることができず、上昇率の誤差を生じたり、寿命の判定を誤ってしまう可能性があり、望ましくない。【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、内部抵抗値の上昇率の特性を考慮して、通電時間によらずに安定した内部抵抗値の上昇率を得ることができる電池制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による電池制御装置は、電池に流れる電流を検知する電流検知部と、電池の両端電圧を検知する電圧検知部と、電池の温度を検知する温度検知部と、電流検知部により検知された電流と、電圧検知部により検知された両端電圧と、温度検知部により検知された温度とに基づいて、電池の内部抵抗上昇率を演算する内部抵抗上昇率演算部と、内部抵抗上昇率の特性に応じた所定の演算無効時間を設定する演算無効時間設定部と、を備え、電池の充電または放電が開始されてから演算無効時間が経過するまでの無効期間について、内部抵抗上昇率の演算結果を無効化する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る電池制御装置によれば、使用している電池の内部抵抗値の上昇率の特性を考慮して、通電時間によらずに安定した内部抵抗値の上昇率を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】電池システム１００とその周辺の構成を示す図である。
【図２】単電池制御部１２１ａの回路構成を示す図である。
【図３】実施形態１に係る組電池制御部１５０の制御ブロックを示す図である。
【図４】組電池１１０に一定値で充電電流が流れたときの電流と電圧の時間変化の様子の一例を示すグラフである。
【図５】通電された時間の長さと内部抵抗の関係を示したグラフの例である。
【図６】電池の温度と内部抵抗の関係を示したグラフの例である。
【図７】通電時間と温度を軸として定めた初期内部抵抗Ｒｍａｐのマップ値１８１の例である。
【図８】電池が劣化した場合の内部抵抗上昇率と通電時間の関係の一例を示したグラフである。
【図９】実施形態１における組電池制御部１５０による動作手順を示したフローチャートである。
【図１０】実施形態２における組電池制御部１５０による動作手順を示したフローチャートである。
【図１１】電池が劣化した場合の内部抵抗上昇率と通電時間の関係の一例を示したグラフである。
【図１２】実施形態３に係る組電池制御部１５０の制御ブロックを示す図である。
【図１３】演算無効時間設定部１５１において演算無効時間を設定する際に用いられる演算無効時間マップの例を示す図である。
【図１４】電池が劣化した場合の内部抵抗上昇率と通電時間の関係の一例を示したグラフである。
【図１５】実施形態４に係る組電池制御部１５０の制御ブロックを示す図である。
【図１６】演算無効時間設定部１５１において演算無効時間を設定する際に用いられる演算無効時間マップの例を示す図である。
【図１７】電池が劣化した場合の内部抵抗上昇率と通電時間の関係の一例を示したグラフである。
【図１８】実施形態５に係る組電池制御部１５０の制御ブロックを示す図である。
【図１９】演算無効時間設定部１５１において演算無効時間を設定する際に用いられる演算無効時間マップの例を示す図である。
【図２０】実施形態６に係る組電池制御部１５０の制御ブロックを示す図である。
【図２１】実施形態６における組電池制御部１５０による動作手順を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下の実施形態では、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ）の電源を構成する電池システムを制御する電池制御装置に対して本発明を適用した場合を例に挙げて説明する。
【００１１】
また、以下の実施形態では、リチウムイオン電池を採用した場合を例に挙げて説明するが、他にもニッケル水素電池、鉛電池、電気二重層キャパシタ、ハイブリッドキャパシタなどを用いることもできる。なお、以下の実施形態では単電池を直列に接続して組電池を構成しているが、単電池を並列接続したものを直列接続して組電池を構成してもよいし、直列接続した単電池を並列接続して組電池を構成してもよい。
【００１２】
＜システム構成＞
図１は、本発明に係る電池制御装置１２０を備えた電池システム１００とその周辺の構成を示す図である。電池システム１００は、リレー３００と３１０を介してインバータ４００に接続される。電池システム１００は、組電池１１０と電池制御装置１２０を備える。電池制御装置１２０は、単電池制御部１２１ａ、１２１ｂと、電流検知部１３０と、電圧検知部１４０と、組電池制御部１５０と、記憶部１８０とを備える。
【００１３】
組電池１１０は、複数の単電池１１１からそれぞれ構成された単電池群１１２ａ、１１２ｂを直列に接続して構成されている。単電池制御部１２１ａおよび１２１ｂは、単電池群１１２ａ、１１２ｂとそれぞれ接続されており、これらの単電池群を構成する各単電池１１１の電池電圧（両端電圧）や温度を検知して、その検知結果を示す信号を、信号通信路１６０および絶縁素子１７０を介して組電池制御部１５０に送信する。なお、絶縁素子１７０には、たとえばフォトカプラが用いられる。
【００１４】
電流検知部１３０は、組電池１１０に流れる電流を検知する。電圧検知部１４０は、組電池１１０の両端電圧、すなわち組電池１１０において直列接続された単電池１１１の総電圧を検知する。
【００１５】
組電池制御部１５０は、単電池制御部１２１ａ、１２１ｂから送信された信号に基づいて、各単電池１１１の電池電圧および温度を取得する。また、電流検知部１３０からは組電池１１０に流れる電流値を、電圧検知部１４０からは組電池１１０の総電圧値をそれぞれ受け取る。これらの情報に基づいて、組電池制御部１５０は、組電池１１０の状態を検知し、組電池１１０を制御する。組電池制御部１５０による組電池１１０の状態検知の結果は、単電池制御部１２１ａ、１２１ｂや車両制御部２００に送信される。
【００１６】
組電池１１０は、電気エネルギーの蓄積および放出（直流電力の充放電）が可能な複数の単電池１１１を電気的に直列に接続して構成されている。組電池１１０を構成する単電池１１１は、状態の管理・制御を実施する上で、所定の単位数ごとにグループ分けされている。グループ分けされた各単電池１１１は、電気的に直列に接続され、単電池群１１２ａ、１１２ｂを構成している。なお、単電池群１１２を構成する単電池１１１の個数は、全ての単電池群１１２において同数でもよいし、単電池群１１２毎に単電池１１１の個数が異なっていてもよい。本実施形態では、説明を簡略化するために、図１に示すように、４個の単電池１１１を電気的に直列接続して単電池群１１２ａと１１２ｂをそれぞれ構成し、これらの単電池群１１２ａと１１２ｂをさらに電気的に直列接続することで、合計８個の単電池１１１を組電池１１０が備えることとした。
【００１７】
ここで、組電池制御部１５０と、単電池制御部１２１ａおよび１２１ｂとの間の通信方法について説明する。単電池制御部１２１ａおよび１２１ｂは、それぞれが監視する単電池群１１２ａおよび１１２ｂの電位の高い順にしたがって直列に接続されている。組電池制御部１５０から送信された信号は、絶縁素子１７０および信号通信路１６０を介して単電池制御部１２１ａに入力される。単電池制御部１２１ａの出力は、信号通信路１６０を介して単電池制御部１２１ｂに入力される。最下位の単電池制御部１２１ｂの出力は、絶縁素子１７０および信号通信路１６０を介して組電池制御部１５０へと伝送される。なお、本実施形態では、単電池制御部１２１ａと単電池制御部１２１ｂの間には絶縁素子が設けられていないが、絶縁素子を介してこれらの間で信号を送受信することもできる。
【００１８】
記憶部１８０には、組電池制御部１５０が組電池１１０の制御を行うために必要な各種の情報が記憶されて格納されている。たとえば、各単電池１１１の充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）に関する情報や、各単電池１１１の内部抵抗に関する情報などが、記憶部１８０に格納されている。これらの情報の詳細については、後で改めて説明する。
【００１９】
組電池制御部１５０は、単電池制御部１２１ａ、１２１ｂ、電流検知部１３０、電圧検知部１４０、および車両制御部２００からそれぞれ受け取った情報や、記憶部１８０に格納されている情報などを用いて、組電池１１０を制御するための各種の処理や演算を実行する。たとえば、各単電池１１１のＳＯＣや劣化状態（ＳＯＨ：Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｈｅａｌｔｈ）の演算、組電池１１０において充放電可能な許容電力の演算、組電池１１０の異常状態の判定、組電池１１０の充放電量を制御するための演算などを実行する。そして、これらの演算結果に基づいて、組電池１１０の制御に必要な情報を単電池制御部１２１ａ、１２１ｂや車両制御部２００に出力する。
【００２０】
車両制御部２００は、組電池制御部１５０から送信される情報を用いて、リレー３００と３１０を介して電池システム１００と接続されたインバータ４００を制御する。車両走行中には、電池システム１００はインバータ４００と接続される。インバータ４００は、電池システム１００において組電池１１０に蓄えられているエネルギーを用いて、モータジェネレータ４１０を駆動する。
【００２１】
電池システム１００を搭載した車両システムが始動して走行する場合には、車両制御部２００の管理のもとで、電池システム１００はインバータ４００に接続される。そして、組電池１１０に蓄えられているエネルギーを用いて、インバータ４００によりモータジェネレータ４１０が駆動される。一方、回生時には、モータジェネレータ４１０の発電電力により組電池１１０が充電される。
【００２２】
リレー３２０、３３０を介して電池システム１００が充電器４２０に接続されると、充電器４２０から供給される充電電流により、組電池１１０が所定の条件を満たすまで充電される。充電によって組電池１１０に蓄えられたエネルギーは、次回の車両走行時に利用されると共に、車両内外の電装品等を動作させるためにも利用される。さらに、必要に応じて、家庭用の電源に代表される外部電源へも放出される場合がある。なお、充電器４２０は、家庭用電源、または電気スタンドに代表される外部の電源に搭載されている。電池システム１００を搭載した車両がこれらの電源に接続されると、車両制御部２００が発信する情報に基づき、電池システム１００と充電器４２０が接続される。
【００２３】
図２は、単電池制御部１２１ａの回路構成を示す図である。図２に示すように、単電池制御部１２１ａは、電圧検知部１２２、制御回路１２３、信号入出力回路１２４、および温度検知部１２５を備える。なお、図１の単電池制御部１２１ａと単電池制御部１２１ｂは、同様の回路構成を有している。そのため、図２ではこれらを代表して、単電池制御部１２１ａの回路構成を示している。
【００２４】
電圧検知部１２２は、各単電池１１１の端子間電圧（両端電圧）を測定する。制御回路１２３は、電圧検知部１２２および温度検知部１２５から測定結果を受け取り、信号入出力回路１２４を介して組電池制御部１５０に送信する。なお、図２では図示を省略しているが、単電池制御部１２１ａには、自己放電や消費電流のばらつき等に伴い発生する単電池１１１間の電圧やＳＯＣのばらつきを均等化するための周知の回路構成が設けられている。この回路の動作は、制御回路１２３によって制御される。
【００２５】
図２において、温度検知部１２５は、単電池群１１２ａの温度を測定する機能を有する。温度検知部１２５は、単電池群１１２ａの全体に対して１つの温度を測定し、単電池群１１２ａを構成する各単電池１１１の温度の代表値としてその温度を取り扱う。温度検知部１２５による温度測定結果は、組電池制御部１５０において、単電池１１１、単電池群１１２ａ、および組電池１１０の状態を検知するための各種演算に用いられる。このとき、温度検知部１２５が測定した温度は、単電池群１１２ａの温度だけでなく、単電池群１１２ａの各単電池１１１の温度としても扱われる。さらに、単電池制御部１２１ａの温度検知部１２５で測定された単電池群１１２ａの温度と、単電池制御部１２１ｂの温度検知部１２５で測定された単電池群１１２ｂの温度とに基づいて、たとえばこれらを平均化することで、組電池制御部１５０において組電池１１０の温度を求めてもよい。
【００２６】
なお、図２では、単電池制御部１２１ａに１つの温度検知部１２５を設けた例を示している。これ以外にも、単電池１１１毎に温度検知部１２５を設けて、単電池１１１毎に温度を測定し、その測定結果に基づいて組電池制御部１５０が各種演算を実行することもできる。しかし、このようにした場合は、温度検知部１２５の数が多くなる分、単電池制御部１２１ａの構成が複雑となる。あるいは、組電池１１０の全体に対して１つの温度検知部１２５を設けてもよい。
【００２７】
なお、図２では温度検知部１２５を簡易的に１つのブロックで示しているが、実際は、温度測定対象である単電池群１１２ａに対して温度センサが設置されており、この温度センサが温度情報を電圧信号として出力する。この電圧信号に基づいて、制御回路１２３により単電池群１１２ａの温度を演算することで、単電池群１１２ａの温度測定結果が得られる。制御回路１２３が演算した温度測定結果を信号入出力回路１２４に送信すると、信号入出力回路１２４は、その温度測定結果を単電池制御部１２１ａの外に出力する。この一連の流れを実現するための機能が、単電池制御部１２１ａに温度検知部１２５として実装されている。なお、温度センサから出力される電圧信号の測定を、電圧検知部１２２において行ってもよい。
【００２８】
以下では、組電池制御部１５０が行う組電池１１０のＳＯＨや許容電力の演算についての様々な実施形態を説明する。
【００２９】
＜実施の形態１＞
図３は、実施形態１に係る組電池制御部１５０の制御ブロックを示す図である。組電池制御部１５０は、組電池１１０のＳＯＨや許容電力を演算するための構成として、演算無効時間設定部１５１、内部抵抗上昇率演算部１５２、および劣化状態判断部１５３の各制御ブロックを機能的に有する。
【００３０】
演算無効時間設定部１５１は、内部抵抗上昇率演算部１５２が行う内部抵抗上昇率の演算に対して、所定の演算無効時間を設定する。この演算無効時間は、組電池１１０の内部抵抗上昇率の特性に応じて設定されるものであり、詳細については後で説明する。
【００３１】
内部抵抗上昇率演算部１５２には、電流検知部１３０により検知された電流と、電圧検知部１４０により検知された組電池１１０の両端電圧と、温度検知部１２５により検知された温度とが入力される。内部抵抗上昇率演算部１５２は、入力されたこれらの情報に基づいて、組電池１１０の内部抵抗上昇率を演算し、劣化状態判断部１５３へ出力する。
【００３２】
内部抵抗上昇率を演算する際に、内部抵抗上昇率演算部１５２は、最初に、電流検知部１３０により検知された電流の極性に基づいて、組電池１１０において充電または放電が開始されたタイミングを判断し、その時点からの通電時間を算出する。次に、算出した通電時間と、演算無効時間設定部１５１により設定された演算無効時間とを比較する。その結果、通電時間が演算無効時間以上のときには、内部抵抗上昇率の演算結果を有効とする。この場合、内部抵抗上昇率演算部１５２は、入力された電流、電圧および温度の各検出結果を用いて、後で説明するような演算を実行することで組電池１１０の内部抵抗上昇率を求め、その演算結果を劣化状態判断部１５３へ出力すると同時に、内部に保持しておく。一方、通電時間が演算無効時間より短いときには、内部抵抗上昇率の演算結果を無効とする。この場合、内部抵抗上昇率演算部１５２は、組電池１１０の内部抵抗上昇率の演算を停止し、以前に内部抵抗上昇率の演算結果を有効と判断したときに内部に保持しておいた内部抵抗上昇率を劣化状態判断部１５３へ出力する。
【００３３】
劣化状態判断部１５３は、内部抵抗上昇率演算部１５２から出力された内部抵抗上昇率の演算結果に基づいて、組電池１１０の劣化度合いを判断する。そして、判断した劣化度合いに応じたＳＯＨと、組電池１１０において充放電可能な許容電力の値とを、単電池制御部１２１ａ、１２１ｂや車両制御部２００に出力する。
【００３４】
なお、上記説明において、内部抵抗上昇率演算部１５２は、内部抵抗上昇率の演算結果を無効としたときに、内部に保持しておいた内部抵抗上昇率を出力する例を示した。しかし、保持しておいた内部抵抗上昇率ではなく、演算結果が無効であることを示す特別な値をあらかじめ決めておき、それを出力するようにしてもよい。あるいは、内部抵抗上昇率の演算結果と共に、その演算結果が有効または無効のいずれであるかを示す値を出力する構成としてもよい。
【００３５】
また、上記説明において、内部抵抗上昇率演算部１５２は、電流と電圧と温度の各検知結果を用いて内部抵抗上昇率を演算する例を示した。しかし、温度の検知結果については必ずしも必要ではなく、温度変化に対する組電池１１０の内部抵抗上昇率の変動が小さい場合は、温度の検知結果を用いなくてもよい。この場合、電池制御装置１２０には、温度検知部１２５が設けられていなくてもよい。さらに、電流と電圧と温度の各検知結果以外の情報、たとえば組電池１１０のＳＯＣなどを入力し、この入力値も内部抵抗上昇率の演算に用いてもよい。
【００３６】
上記説明では、電圧検知部１４０により検知された組電池１１０の両端電圧を内部抵抗上昇率の演算に用いることとしたが、他の方法で組電池１１０の両端電圧を取得してもよい。たとえば、単電池制御部１２１ａ、１２１ｂにそれぞれ設けられた電圧検知部１２２によって検出された各単電池１１１の端子間電圧に基づいて、組電池１１０の両端電圧を取得し、これを用いて内部抵抗上昇率の演算を行うことができる。
【００３７】
＜実施の形態１：システム動作の考え方＞
次に、内部抵抗上昇率演算部１５２による組電池１１０の内部抵抗上昇率の演算方法について説明する。図４は、組電池１１０に一定値で充電電流が流れたときの電流と電圧の時間変化の様子の一例を示すグラフである。図４のグラフにおいて、横軸は時間を表しており、縦軸は、上段のグラフでは組電池１１０の両端電圧を表し、下段のグラフでは組電池１１０に流れる電流を表している。
【００３８】
図４において、充電中のある時刻ｔにおける組電池１１０の電流をＩと表し、両端電圧をＣＣＶと表すと、これらの関係は、一般的な電池の等価回路モデルから下記の（式１）で表すことができる。
ＣＣＶ＝ＯＣＶ＋Ｉ×Ｒ  ・・・（式１）
【００３９】
上記の（式１）において、ＣＣＶは電圧検知部１４０で検知され、Ｉは電流検知部１３０で検知される。また、ＯＣＶは組電池１１０の開回路電圧、Ｒは組電池１１０の内部抵抗値である。（式１）を変形すると、下記の（式２）が得られる。
Ｒ＝（ＣＣＶ−ＯＣＶ）÷Ｉ  ・・・（式２）
【００４０】
上記の（式２）において、ＣＣＶおよびＩは、電圧検知部１４０、電流検知部１３０によりそれぞれ検出できる。また、ＯＣＶは直接検出することはできないが、ＣＣＶやＩの検出値に基づいて、周知の手法により求めることができる。たとえば、ＣＣＶとＩの組み合わせごとに対応するＯＣＶの値を予め記憶しておき、この情報に基づいてＯＣＶを求める方法や、電池のＳＯＣを求め、予め記憶されたＳＯＣとＯＣＶの関係を示す特性マップを用いて、ＳＯＣをＯＣＶに変換する方法などが知られている。ここでは、ＯＣＶの求め方の詳細については説明を省略する。したがって、上記の（式２）に基づいて、ＣＣＶ、Ｉ、およびＯＣＶを用いて、未知の値である組電池１１０の内部抵抗値Ｒを求めることができる。
【００４１】
内部抵抗上昇率演算部１５２では、以上説明したような演算方法により組電池１１０の内部抵抗値Ｒを求めたら、以下の（式３）を用いて、内部抵抗上昇率ＳＯＨＲを演算する。式３において、Ｒｍａｐは組電池１１０の内部抵抗の初期値を表している。この初期内部抵抗Ｒｍａｐの値は、記憶部１８０に予め記憶されている。
ＳＯＨＲ＝Ｒ÷Ｒｍａｐ  ・・・（式３）
【００４２】
このようにして求められた内部抵抗上昇率ＳＯＨＲは、組電池１１０が新品の状態ではおおよそ１を示しており、組電池１１０の劣化が進んで内部抵抗が上昇するにつれて、１より大きい値となる。したがって、この内部抵抗上昇率ＳＯＨＲの値から、組電池１１０の劣化度合いを判断することができる。
【００４３】
ところで、上記の内部抵抗上昇率ＳＯＨＲは、組電池１１０の劣化度合いを示す指標であるため、組電池１１０の劣化状態が同じであれば、いつでも同じ値が出力されることが望ましい。しかし、一般的に電池の内部抵抗は、図５や図６に示すように、通電された時間の長さや電池の温度などに応じてその値が変化することが知られている。図５は、通電された時間の長さと内部抵抗の関係を示したグラフの例であり、図６は、電池の温度と内部抵抗の関係を示したグラフの例である。
【００４４】
以上説明したように、（式２）で求められる内部抵抗値Ｒは、組電池１１０の通電時間や温度によってその値が変化する。そのため、（式３）において初期内部抵抗Ｒｍａｐを一定の値とすると、内部抵抗上昇率ＳＯＨＲも通電時間や温度に応じて変化してしまい、組電池１１０の劣化度合いを適切に判断できなくなってしまう。
【００４５】
そこで、内部抵抗上昇率演算部１５２では、組電池１１０の通電時間や温度をパラメータとして、（式３）における初期内部抵抗Ｒｍａｐを変化させることが望ましい。たとえば、通電時間や温度の各状態における組電池１１０の初期内部抵抗の値を予め取得しておき、それを初期内部抵抗Ｒｍａｐのマップ値として記憶部１８０に記憶しておく。図７は、通電時間と温度を軸として定めた初期内部抵抗Ｒｍａｐのマップ値１８１の例である。このようにすることで、内部抵抗値Ｒを求めたときの通電時間や温度と同一条件に該当する初期内部抵抗Ｒｍａｐの値をマップ値１８１から選択し、その値を用いて、（式３）から内部抵抗上昇率ＳＯＨＲを適切に求めることができる。
【００４６】
しかし、電池の種類によっては、通電時間や温度などのパラメータが同じであっても、以上説明したような方法を用いて（式３）から求めた内部抵抗上昇率ＳＯＨＲが同じ値を示さないことがある。この点について、以下に説明する。
【００４７】
図８は、ある種類の電池（たとえば、リチウムイオン電池の一種）が劣化した場合の内部抵抗上昇率と通電時間の関係の一例を示したグラフである。このグラフは、電池の温度が１０℃、２５℃、４０℃の場合に、それぞれ通電時間を変化させて内部抵抗上昇率を測定した結果を示している。
【００４８】
図８において、２５℃で取得された内部抵抗上昇率は、通電時間が変化してもほぼ一定である。これに対して、１０℃で取得された内部抵抗上昇率は、通電時間が約０．５秒以下の領域において、他の領域より高い値を示しており、より劣化した電池に見えてしまう。一方、４０℃で取得された内部抵抗上昇率は、通電時間が約０．５秒以下の領域において、他の領域よりも低い値を示しており、劣化が少ない電池に見えてしまう。
【００４９】
このように、電池の種類によっては、劣化すると温度や通電時間によっては内部抵抗上昇率が一定値とならず、異なる特性を示す場合がある。このような電池では、前述のように通電時間や温度をパラメータとして設定された初期内部抵抗Ｒｍａｐのマップ値を用いても、内部抵抗上昇率ＳＯＨＲが劣化度合いに応じて一定の値にならないため、電池の劣化度合いを正しく判断することができない恐れがある。
【００５０】
そこで、図８のような特性を示す電池の場合でも劣化度合いを正しく判断できるようにするために、内部抵抗上昇率演算部１５２では、演算無効時間設定部１５１により設定された演算無効時間を用いて、通電時間をパラメータとして演算の有効／無効を判定する処理を行う。図８の例によれば、通電時間が約０．５秒以上の領域ではいずれの温度でも内部抵抗上昇率はほぼ同じ値を示している。したがって、この領域では内部抵抗上昇率の演算を有効とする一方で、約０．５秒未満の領域では演算を無効とすることで、温度によらず安定した内部抵抗上昇率を得ることができる。
【００５１】
上記の場合、演算無効時間設定部１５１は、内部抵抗上昇率演算部１５２に対する演算無効時間として、約０．５秒を設定すればよい。内部抵抗上昇率演算部１５２は、組電池１１０の充電または放電が開始されてからこの演算無効時間が経過するまでを無効期間として、内部抵抗上昇率ＳＯＨＲの演算を行う。
【００５２】
以上説明したように、内部抵抗上昇率演算部１５２では、電流を入力値としてその極性を判定し、充電または放電開始からの通電時間を計測する。この通電時間を演算無効時間設定部１５１により設定された演算無効時間と比較して、通電時間が演算無効時間以上の場合は、演算を有効として内部抵抗上昇率を出力すると同時に、その値を内部に保持しておく。一方、通電時間が演算無効時間より短い場合は、演算を無効として、以前に有効だったときに内部に保持しておいた内部抵抗上昇率を出力する。この内部抵抗上昇率を用いることで、劣化状態判断部１５３において、充放電の開始から演算無効時間を経過するまでの無効期間内であっても、組電池１１０の劣化度合いを正しく検知することができる。このとき、劣化状態判断部１５３は、無効期間における組電池１１０の劣化状態として、一定のＳＯＨを出力することになる。
【００５３】
＜実施の形態１：システムの動作手順＞
以下では、図９を用いて、実施形態１において組電池制御部１５０が組電池１１０の内部抵抗上昇率を演算する動作手順について説明する。図９は、実施形態１における組電池制御部１５０による動作手順を示したフローチャートである。
【００５４】
（ステップＳ１１：通電時間を算出する）
ステップＳ１１にて、内部抵抗上昇率演算部１５２は、電流検知部１３０より取得した組電池１１０に流れる電流の極性を判定して、充電または放電開始からの通電時間を算出する。通電時間は、電流が流れていない状態から充電または放電が開始された時点、または充電から放電に切り替わった時点、または放電から充電に切り替わった時点を０としてそこからの経過時間をカウントすることにより算出することができる。
【００５５】
（ステップＳ１２：無効期間を判定する）
ステップＳ１２にて、内部抵抗上昇率演算部１５２は、ステップＳ１１で求めた通電時間を、演算無効時間設定部１５１により設定された演算無効時間と比較する。その結果、通電時間が演算無効時間以上のときは、内部抵抗上昇率の演算が有効である有効期間内と判定して、ステップＳ１３に進む。一方、通電時間が演算無効時間未満のときは、内部抵抗上昇率の演算が無効である無効期間内と判定して、ステップＳ１６に進む。
【００５６】
（ステップＳ１３（有効判定）：内部抵抗上昇率を演算する）
ステップＳ１３にて、内部抵抗上昇率演算部１５２は、電流検知部１３０より取得した組電池１１０に流れる電流と、電圧検知部１４０より取得した電圧と、温度検知部１２５で検知した温度とに基づいて、前述した（式２）および（式３）を用いて、組電池１１０の内部抵抗上昇率ＳＯＨＲを演算する。
【００５７】
（ステップＳ１４（有効判定）：内部抵抗上昇率を出力する）
ステップＳ１４にて、内部抵抗上昇率演算部１５２は、ステップＳ１３で算出された内部抵抗上昇率ＳＯＨＲを劣化状態判断部１５３に出力する。
【００５８】
（ステップＳ１５（有効判定）：内部抵抗上昇率を保持する）
ステップＳ１５にて、内部抵抗上昇率演算部１５２は、ステップＳ１３で算出された内部抵抗上昇率ＳＯＨＲを内部に保持し、演算を終了する。
【００５９】
（ステップＳ１６（無効判定）：以前の内部抵抗上昇率を出力する）
ステップＳ１６にて、内部抵抗上昇率演算部１５２は、以前に実行されたステップＳ１５で内部に保持された内部抵抗上昇率ＳＯＨＲを出力し、演算を終了する。なお、組電池制御部１５０が起動された直後など、内部抵抗上昇率ＳＯＨＲが記憶保持されていない場合は、あらかじめ所定の初期値を決めておき、これを出力するようにしておけばよい。または、組電池制御部１５０の電源がオフされても、記憶された情報が失われない不揮発性メモリに内部抵抗上昇率ＳＯＨＲを記憶するようにしておき、それを読み出して出力するようにしてもよい。
【００６０】
＜実施の形態１：まとめ＞
本実施形態１に係る電池制御装置１２０によれば、以下の作用効果を奏する。
【００６１】
（１）電池制御装置１２０は、組電池１１０に流れる電流を検知する電流検知部１３０と、組電池１１０の両端電圧を検知する電圧検知部１４０と、組電池１１０の温度を検知する温度検知部１２５と、内部抵抗上昇率演算部１５２と、組電池１１０の内部抵抗上昇率ＳＯＨＲの特性に応じた所定の演算無効時間を設定する演算無効時間設定部１５１とを備える。内部抵抗上昇率演算部１５２は、電流検知部１３０により検知された電流と、電圧検知部１４０により検知された両端電圧と、温度検知部１２５により検知された温度とに基づいて、前述の（式２）および（式３）により、組電池１１０の内部抵抗上昇率ＳＯＨＲを演算する。このとき、内部抵抗上昇率演算部１５２は、組電池１１０の充電または放電が開始されてから、演算無効時間設定部１５１により設定された演算無効時間が経過するまでの無効期間について、内部抵抗上昇率ＳＯＨＲの演算結果を無効化する。このようにしたので、使用している組電池１１０の内部抵抗値の上昇率の特性を考慮して、通電時間によらずに安定した内部抵抗値の上昇率を得ることができる。その結果、組電池１１０の寿命の誤判定を避けることができると共に、より正確な許容電力を演算できるため、組電池１１０の性能を十分に発揮させることができる。
【００６２】
（２）内部抵抗上昇率演算部１５２は、上記の無効期間における内部抵抗上昇率ＳＯＨＲの演算を停止することで、無効期間について内部抵抗上昇率ＳＯＨＲの演算結果を無効化する。このようにしたので、無効期間における内部抵抗上昇率ＳＯＨＲの演算結果を容易かつ確実に無効化することができる。
【００６３】
（３）電池制御装置１２０は、内部抵抗上昇率演算部１５２により演算された内部抵抗上昇率に基づいて組電池１１０の劣化状態を判断する劣化状態判断部１５３を備える。この劣化状態判断部１５３は、無効期間における組電池１１０の劣化状態として、内部抵抗上昇率演算部１５２において以前に内部抵抗上昇率ＳＯＨＲの演算が有効であると判定されたときに保持された内部抵抗上昇率に基づいて、一定のＳＯＨを出力する。このようにしたので、無効期間においても、組電池１１０の劣化状態を正しく出力することができる。
【００６４】
＜実施の形態２＞
実施形態１では、内部抵抗上昇率演算部１５２において、無効期間における内部抵抗上昇率の演算を停止して無効化するようにした。これに対して、本実施形態２では、劣化状態判断部１５３において、無効期間における内部抵抗上昇率演算部１５２での内部抵抗上昇率の演算結果を除外して無効化する例を説明する。なお、実施形態２に係る組電池制御部１５０の制御ブロックは、図３に示した実施形態１の制御ブロックと同一である。
【００６５】
実施形態２において、内部抵抗上昇率演算部１５２は、組電池１１０の内部抵抗上昇率を演算し、その演算結果を劣化状態判断部１５３へ出力する。このとき、通電時間と演算無効時間との比較結果を示す情報も合わせて劣化状態判断部１５３に出力する。
【００６６】
劣化状態判断部１５３は、内部抵抗上昇率演算部１５２から出力された情報において、通電時間が演算無効時間以上であるときには、有効期間内であると判断し、内部抵抗上昇率の演算結果を有効とする。この場合、劣化状態判断部１５３は、内部抵抗上昇率演算部１５２から出力された内部抵抗上昇率の演算結果に基づいて、組電池１１０の劣化度合いを判断する。そして、判断した劣化度合いに応じたＳＯＨと、組電池１１０において充放電可能な許容電力の値とを、単電池制御部１２１ａ、１２１ｂや車両制御部２００に出力すると同時に、内部に保持しておく。一方、通電時間が演算無効時間より短いときには、無効期間内であると判断し、内部抵抗上昇率の演算結果を無効とする。この場合、劣化状態判断部１５３は、組電池１１０の劣化度合いの判断を停止し、以前に内部抵抗上昇率の演算結果を有効と判断したときに内部に保持しておいた一定のＳＯＨや許容電力を出力する。このようにして、劣化状態判断部１５３は、無効期間における内部抵抗上昇率の演算結果を除外して、組電池１１０の劣化度を判断する。
【００６７】
＜実施の形態２：システムの動作手順＞
以下では、図１０を用いて、実施形態２において組電池制御部１５０が組電池１１０の内部抵抗上昇率を演算する動作手順について説明する。図１０は、実施形態２における組電池制御部１５０による動作手順を示したフローチャートである。
【００６８】
（ステップＳ２１：通電時間を算出する）
ステップＳ２１にて、内部抵抗上昇率演算部１５２は、図９のステップＳ１１と同様に、電流検知部１３０より取得した組電池１１０に流れる電流の極性を判定して、充電または放電開始からの通電時間を算出する。
【００６９】
（ステップＳ２２：内部抵抗上昇率を演算する）
ステップＳ２２にて、内部抵抗上昇率演算部１５２は、図９のステップＳ１３と同様に、組電池１１０の内部抵抗上昇率ＳＯＨＲを演算する。
【００７０】
（ステップＳ２３：通電時間と演算無効時間の比較結果、内部抵抗上昇率を出力する）
ステップＳ２３にて、内部抵抗上昇率演算部１５２は、ステップＳ２１で求めた通電時間を、演算無効時間設定部１５１により設定された演算無効時間と比較する。そして、その比較結果を示す情報と、ステップＳ２２で算出された内部抵抗上昇率ＳＯＨＲとを、劣化状態判断部１５３に出力する。
【００７１】
（ステップＳ２４：無効期間を判定する）
ステップＳ２４にて、劣化状態判断部１５３は、ステップＳ２３で内部抵抗上昇率演算部１５２から出力された情報に基づいて、通電時間が演算無効時間以上であるか否かを判定する。その結果、通電時間が演算無効時間以上のときは、内部抵抗上昇率の演算が有効である有効期間内と判定して、ステップＳ２５に進む。一方、通電時間が演算無効時間未満のときは、内部抵抗上昇率の演算が無効である無効期間内と判定して、ステップＳ２８に進む。
【００７２】
（ステップＳ２５（有効判定）：劣化度を判断する）
ステップＳ２５にて、劣化状態判断部１５３は、ステップＳ２３で内部抵抗上昇率演算部１５２から出力された内部抵抗上昇率ＳＯＨＲに基づいて、組電池１１０の劣化度合いを判断する。
【００７３】
（ステップＳ２６（有効判定）：ＳＯＨ、許容電力を出力する）
ステップＳ２６にて、劣化状態判断部１５３は、ステップＳ２５で判断した劣化度合いに応じたＳＯＨと、組電池１１０において充放電可能な許容電力の値とを、単電池制御部１２１ａ、１２１ｂや車両制御部２００に出力する。
【００７４】
（ステップＳ２７（有効判定）：ＳＯＨ、許容電力を保持する）
ステップＳ２７にて、劣化状態判断部１５３は、ステップＳ２５で判断した劣化度合いに応じたＳＯＨと、組電池１１０において充放電可能な許容電力の値とを内部に保持し、演算を終了する。
【００７５】
（ステップＳ２８（無効判定）：以前のＳＯＨ、許容電力を出力する）
ステップＳ２８にて、劣化状態判断部１５３は、以前に実行されたステップＳ２７で内部に保持されたＳＯＨと許容電力を出力し、演算を終了する。なお、組電池制御部１５０が起動された直後など、ＳＯＨや許容電力が記憶保持されていない場合は、あらかじめ所定のＳＯＨと許容電力を決めておき、これを出力するようにしておけばよい。または、組電池制御部１５０の電源がオフされても、記憶された情報が失われない不揮発性メモリにＳＯＨと許容電力を記憶するようにしておき、それを読み出して出力するようにしてもよい。
【００７６】
＜実施の形態２：まとめ＞
本実施形態２に係る電池制御装置１２０によれば、実施形態１で述べた（１）の作用効果に加えて、さらに以下の作用効果を奏する。
【００７７】
（４）劣化状態判断部１５３は、無効期間における内部抵抗上昇率演算部１５２での内部抵抗上昇率ＳＯＨＲの演算結果を除外して組電池１１０の劣化状態を判断することで、無効期間について内部抵抗上昇率ＳＯＨＲの演算結果を無効化する。このようにしたので、無効期間における内部抵抗上昇率ＳＯＨＲの演算結果を容易かつ確実に無効化することができる。
【００７８】
（５）劣化状態判断部１５３は、無効期間における組電池１１０の劣化状態として、以前に保持した一定のＳＯＨを出力する。このようにしたので、無効期間においても、組電池１１０の劣化状態を正しく出力することができる。
【００７９】
＜実施の形態３＞
実施形態１、２では、充電または放電開始からの通電時間を演算無効時間と比較して演算の有効／無効を判定する処理を行うことで、図８のような特性を示す電池の場合でも、安定した内部抵抗上昇率を得ることができることを示した。これに対して、本実施形態３では、電流の大きさを考慮して演算無効時間を設定し、内部抵抗上昇率を求める例を説明する。
【００８０】
図１１は、電池が劣化した場合の内部抵抗上昇率と通電時間の関係の一例を示したグラフである。このグラフは、電池に流れる電流の絶対値が１０Ａ、３０Ａ、８０Ａの場合に、それぞれ通電時間を変化させて内部抵抗上昇率を測定した結果を示している。
【００８１】
図１１において、３０Ａで取得された内部抵抗上昇率は、通電時間が約０．６秒以下の領域では通電時間の経過に応じて徐々に低下しており、約０．６秒を超えるとほぼ一定となっている。一方、１０Ａで取得された内部抵抗上昇率は、通電時間が約０．５秒を超えるとほぼ一定となっている。また、８０Ａで取得された内部抵抗上昇率は、通電時間が約０．７秒を超えるとほぼ一定となっている。
【００８２】
このように、電池の種類によっては、電池に流れる電流の大きさによって内部抵抗上昇率が一定となる通電時間が異なる場合がある。このような電池では、実施形態１のように演算無効時間を単一の定数で設定してしまうと、電流の大きさや通電時間によっては安定した内部抵抗上昇率ＳＯＨＲが得られず、電池の劣化度合いを正しく判断することができない恐れがある。
【００８３】
そこで、図１１のような特性を示す電池の場合でも劣化度合いを正しく判断できるようにするために、実施形態３では、演算無効時間設定部１５１において、電流の大きさに応じた演算無効時間を設定する。内部抵抗上昇率演算部１５２では、この演算無効時間を用いて、実施形態１で説明したように、通電時間をパラメータとして演算の有効／無効を判定する処理を行う。
【００８４】
図１２は、実施形態３に係る組電池制御部１５０の制御ブロックを示す図である。図１２において、図３に示した実施形態１の制御ブロックとの違いは、電流検知部１３０により検知された電流が演算無効時間設定部１５１にも入力される点である。
【００８５】
実施形態３において、演算無効時間設定部１５１は、電流検知部１３０により検知された電流の大きさに基づいて演算無効時間を設定し、その演算無効時間を内部抵抗上昇率演算部１５２へ出力する。
【００８６】
図１３は、演算無効時間設定部１５１において演算無効時間を設定する際に用いられる演算無効時間マップの例を示す。この演算無効時間マップでは、電流の絶対値を軸として、その軸に対応して演算無効時間がそれぞれ定められている。図１３の演算無効時間マップから、たとえば電流が１０Ａのときには演算無効時間＝０．５（秒）が得られる。同様にして、電流が３０Ａのときには０．６（秒）、電流が８０Ａのときには０．７（秒）の演算無効時間がそれぞれ得られる。ここでは、電流検知部１３０で検知した電流を絶対値に変換して利用しているが、充電と放電で特性が異なる場合は、絶対値でなくともよい。また、演算無効時間を設定するための電流の大きさには、必要に応じて平均化処理やオフセット誤差などの補正処理を行ったものを利用してもよい。
【００８７】
なお、上記では演算無効時間マップを用いて、電流の大きさに応じた演算無効時間を設定する手法を示したが、これ以外の方法で演算無効時間を設定してもよい。たとえば、電流の大きさに応じて予め定められた補正係数の情報を補正係数マップとして記憶しておき、この補正係数マップから決定された補正係数を所定の単一定数に乗算することで、演算無効時間を算出するようにしてもよい。この場合、補正係数マップは、電流の絶対値を軸として、各電流の大きさに応じた演算無効時間となるような補正係数が定められているマップとなる。
【００８８】
＜実施の形態３：まとめ＞
本実施形態３に係る電池制御装置１２０によれば、演算無効時間設定部１５１は、組電池１１０に流れる電流の大きさに応じて演算無効時間を設定する。このようにしたので、電流の大きさによって内部抵抗上昇率が一定となる通電時間が異なる特性を組電池１１０が有する場合にも、安定した内部抵抗上昇率を得ることができる。
【００８９】
＜実施の形態４＞
本実施形態４では、通電時間を考慮して演算無効時間を設定し、内部抵抗上昇率を求める例を説明する。
【００９０】
図１４は、電池が劣化した場合の内部抵抗上昇率と通電時間の関係の一例を示したグラフである。このグラフは、電池の温度が１０℃、２５℃、３５℃、５０℃の場合に、それぞれ通電時間を変化させて内部抵抗上昇率を測定した結果を示している。
【００９１】
図１４において、２５℃で取得された内部抵抗上昇率は通電時間が変化してもほぼ一定である一方で、１０℃で取得された内部抵抗上昇率は、通電時間が約０．５秒以下の領域では通電時間の経過に応じて徐々に低下しており、約０．５秒を超えるとほぼ一定となっている。これに対して、３５℃で取得された内部抵抗上昇率は、通電時間が約０．６秒以下の領域では通電時間の経過に応じて徐々に上昇しており、通電時間が約０．６秒を超えるとほぼ一定となっている。また、５０℃で取得された内部抵抗上昇率は、通電時間が約０．７秒を超えるとほぼ一定となっている。
【００９２】
このように、電池の種類によっては、温度によって内部抵抗上昇率が一定となる通電時間が異なる場合がある。このような電池では、実施形態１のように演算無効時間を単一の定数で設定してしまうと、電池の温度や通電時間によっては安定した内部抵抗上昇率ＳＯＨＲが得られず、電池の劣化度合いを正しく判断することができない恐れがある。
【００９３】
そこで、図１４のような特性を示す電池の場合でも劣化度合いを正しく判断できるようにするために、実施形態４では、演算無効時間設定部１５１において、温度に応じた演算無効時間を設定する。内部抵抗上昇率演算部１５２では、この演算無効時間を用いて、実施形態１で説明したように、通電時間をパラメータとして演算の有効／無効を判定する処理を行う。
【００９４】
図１５は、実施形態４に係る組電池制御部１５０の制御ブロックを示す図である。図１５において、図３に示した実施形態１の制御ブロックとの違いは、温度検知部１２５により検知された温度が演算無効時間設定部１５１にも入力される点である。
【００９５】
実施形態４において、演算無効時間設定部１５１は、温度検知部１２５により検知された温度に基づいて演算無効時間を設定し、その演算無効時間を内部抵抗上昇率演算部１５２へ出力する。
【００９６】
図１６は、演算無効時間設定部１５１において演算無効時間を設定する際に用いられる演算無効時間マップの例を示す。この演算無効時間マップでは、温度を軸として、その軸に対応して演算無効時間がそれぞれ定められている。図１６の演算無効時間マップから、たとえば温度が１０℃のときには演算無効時間＝０．５（秒）が得られる。同様にして、温度が３５℃のときには０．６（秒）、温度が５０℃のときには０．７（秒）の演算無効時間がそれぞれ得られる。ここでは、温度検知部１２５で検知した温度を利用しているが、必要に応じて平均化処理や、電池の温度モデル処理などで得られた推定温度などを利用してもよい。
【００９７】
なお、上記では演算無効時間マップを用いて、温度に応じた演算無効時間を設定する手法を示したが、これ以外の方法で演算無効時間を設定してもよい。たとえば、温度に応じて予め定められた補正係数の情報を補正係数マップとして記憶しておき、この補正係数マップから決定された補正係数を所定の単一定数に乗算することで、演算無効時間を算出するようにしてもよい。この場合、補正係数マップは、温度を軸として、各温度に応じた演算無効時間となるような補正係数が定められているマップとなる。
【００９８】
＜実施の形態４：まとめ＞
本実施形態４に係る電池制御装置１２０によれば、演算無効時間設定部１５１は、温度検知部１２５により検知された組電池１１０の温度に応じて演算無効時間を設定する。このようにしたので、温度によって内部抵抗上昇率が一定となる通電時間が異なる特性を組電池１１０が有する場合にも、安定した内部抵抗上昇率を得ることができる。
【００９９】
＜実施の形態５＞
本実施形態５では、電池の充電状態を考慮して演算無効時間を設定し、内部抵抗上昇率を求める例を説明する。
【０１００】
図１７は、電池が劣化した場合の内部抵抗上昇率と通電時間の関係の一例を示したグラフである。このグラフは、電池のＳＯＣが３０％、５０％、７０％の場合に、それぞれ通電時間を変化させて内部抵抗上昇率を測定した結果を示している。
【０１０１】
図１７において、３０％で取得された内部抵抗上昇率は、通電時間が約０．５秒以下の領域では通電時間の経過に応じて徐々に低下しており、約０．５秒を超えるとほぼ一定となっている。一方、５０％で取得された内部抵抗上昇率は、通電時間が約０．６秒を超えるとほぼ一定となっている。また、７０％で取得された内部抵抗上昇率は、通電時間が約０．７秒を超えるとほぼ一定となっている。
【０１０２】
このように、電池の種類によっては、電池のＳＯＣによって内部抵抗上昇率が一定となる通電時間が異なる場合がある。このような電池では、実施形態１のように演算無効時間を単一の定数で設定してしまうと、電池の充電状態や通電時間によっては安定した内部抵抗上昇率ＳＯＨＲが得られず、電池の劣化度合いを正しく判断することができない恐れがある。
【０１０３】
そこで、図１７のような特性を示す電池の場合でも劣化度合いを正しく判断できるようにするために、実施形態５では、演算無効時間設定部１５１において、電池のＳＯＣに応じた演算無効時間を設定する。内部抵抗上昇率演算部１５２では、この演算無効時間を用いて、実施形態１で説明したように、通電時間をパラメータとして演算の有効／無効を判定する処理を行う。
【０１０４】
図１８は、実施形態５に係る組電池制御部１５０の制御ブロックを示す図である。図１８において、図３に示した実施形態１の制御ブロックとの違いは、ＳＯＣ演算部１５４をさらに有する点である。
【０１０５】
実施形態５において、ＳＯＣ演算部１５４は、組電池１１０のＳＯＣを演算し、その演算結果を演算無効時間設定部１５１に出力する。なお、ＳＯＣの演算方法としては、たとえば電流値と電圧値の複数個の組み合わせから求める方法や、電流値を積算して求める方法などが知られているが、ここではどのような演算方法を用いてもよい。演算無効時間設定部１５１は、ＳＯＣ演算部１５４によるＳＯＣの演算結果に基づいて演算無効時間を設定し、その演算無効時間を内部抵抗上昇率演算部１５２へ出力する。
【０１０６】
図１９は、演算無効時間設定部１５１において演算無効時間を設定する際に用いられる演算無効時間マップの例を示す。この演算無効時間マップでは、ＳＯＣを軸として、その軸に対応して演算無効時間がそれぞれ定められている。図１９の演算無効時間マップから、たとえばＳＯＣが３０％のときには演算無効時間＝０．５（秒）が得られる。同様にして、ＳＯＣが５０％のときには０．６（秒）、ＳＯＣが７０％のときには０．７（秒）の演算無効時間がそれぞれ得られる。
【０１０７】
なお、上記では演算無効時間マップを用いて、ＳＯＣに応じた演算無効時間を設定する手法を示したが、これ以外の方法で演算無効時間を設定してもよい。たとえば、ＳＯＣに応じて予め定められた補正係数の情報を補正係数マップとして記憶しておき、この補正係数マップから決定された補正係数を所定の単一定数に乗算することで、演算無効時間を算出するようにしてもよい。この場合、補正係数マップは、ＳＯＣを軸として、各ＳＯＣに応じた演算無効時間となるような補正係数が定められているマップとなる。
【０１０８】
＜実施の形態５：まとめ＞
本実施形態５に係る電池制御装置１２０によれば、演算無効時間設定部１５１は、ＳＯＣ演算部１５４により演算された組電池１１０のＳＯＣに応じて演算無効時間を設定する。このようにしたので、ＳＯＣによって内部抵抗上昇率が一定となる通電時間が異なる特性を組電池１１０が有する場合にも、安定した内部抵抗上昇率を得ることができる。
【０１０９】
＜実施の形態６＞
実施形態１〜５では、演算無効時間を設定し、充電または放電開始からの通電時間を演算無効時間と比較して演算の有効／無効を判定する処理を行うことで、図８、１１、１４、１７にそれぞれ示したような特性を示す電池の場合でも、安定した内部抵抗上昇率を得ることができることを示した。これに対して、本実施形態６では、演算が有効であると判定されて内部抵抗上昇率が更新される頻度を考慮して演算無効時間を設定し、内部抵抗上昇率を求める例を説明する。
【０１１０】
実施形態１〜５において、組電池１１０の充放電状態が頻繁に変化して個々の充放電における通電時間が比較的短い場合には、演算が無効であると判定される頻度が多くなり、内部抵抗上昇率の演算結果が更新される機会が少なくなる。そのため、実際には組電池１１０の内部抵抗上昇率が変化していても、その変化を検知することが難しくなり、組電池１１０の劣化度合いを正しく判断できない可能性がある。
【０１１１】
そこで、こうした場合にも組電池１１０の劣化度合いを正しく判断できるようにするために、実施形態６では、演算無効時間設定部１５１において、内部抵抗上昇率の演算結果の更新頻度に応じた演算無効時間を設定する。内部抵抗上昇率演算部１５２では、この演算無効時間を用いて、実施形態１で説明したように、通電時間をパラメータとして演算の有効／無効を判定する処理を行う。
【０１１２】
図２０は、実施形態６に係る組電池制御部１５０の制御ブロックを示す図である。図２０において、図３に示した実施形態１の制御ブロックとの違いは、更新頻度検出部１５５をさらに有する点である。
【０１１３】
実施形態６において、更新頻度検出部１５５には、内部抵抗上昇率演算部１５２から出力された内部抵抗上昇率が入力される。更新頻度検出部１５５は、内部抵抗上昇率演算部１５２から入力された内部抵抗上昇率の更新頻度を検出し、その検出結果を演算無効時間設定部１５１に出力する。演算無効時間設定部１５１は、更新頻度検出部１５５からの更新頻度に基づいて演算無効時間を設定し、その演算無効時間を内部抵抗上昇率演算部１５２へ出力する。たとえば、更新頻度が所定値以下の場合には、通常よりも短い演算無効時間を設定する。
【０１１４】
これにより、内部抵抗上昇率演算部１５２において演算が有効であると判定されたときに行われる内部抵抗上昇率の演算頻度に応じて、演算無効時間設定部１５１により演算無効時間を設定することができる。そのため、通電時間が短い場合でも、内部抵抗上昇率演算部１５２において演算が有効と判定されやすくなり、内部抵抗上昇率の更新機会を向上させることができる。
【０１１５】
＜実施の形態６：システムの動作手順＞
以下では、図２１を用いて、実施形態６において組電池制御部１５０が演算無効時間を変更する動作手順について説明する。図２１は、実施形態６における組電池制御部１５０による動作手順を示したフローチャートである。
【０１１６】
（ステップＳ３１：更新頻度を検出する）
ステップＳ３１にて、更新頻度検出部１５５は、内部抵抗上昇率演算部１５２より取得した内部抵抗上昇率の更新頻度を検出し、演算無効時間設定部１５１に出力する。この更新頻度は、たとえば単位時間あたりの更新回数や、ある時点を起点とした累積更新回数といった指標で示すことができる。実施形態１で説明したように、内部抵抗上昇率演算部１５２は、内部抵抗上昇率の演算結果を有効と判断した場合に、内部抵抗上昇率を演算し、内部に保持された値を更新すると共に出力する。一方、内部抵抗上昇率の演算結果を無効と判断した場合は、内部抵抗上昇率の演算を停止し、以前に保持しておいた値を出力する。そのため、更新頻度検出部１５５は、内部抵抗上昇率演算部１５２から出力される内部抵抗上昇率の値の変化を利用して、更新頻度を検出することができる。また、前述のように、演算結果が有効か無効かを示す情報が内部抵抗上昇率演算部１５２から出力されている場合は、その情報を利用してもよい。
【０１１７】
（ステップＳ３２：更新頻度を判定する）
ステップＳ３２にて、演算無効時間設定部１５１は、ステップＳ３１で更新頻度検出部１５５から出力された更新頻度を所定頻度と比較する。ここでは、あらかじめ内部に記憶しておいた設定値や、条件に応じて算出した値などを所定頻度として用いることができる。たとえば、内部抵抗上昇率が変化しやすいと判断される車両の運転状態の場合には所定頻度を下げておき、内部抵抗上昇率があまり変動しないと判断される車両の運転状態の場合には所定頻度を上げるなどの処理を行ってもよい。また、電池の交換直後は所定頻度を下げておき、その後は次第に所定頻度を上げるなどの処理を行ってもよい。
【０１１８】
ステップＳ３２で更新頻度と所定頻度を比較した結果、更新頻度が所定頻度以下である場合はステップＳ３３に進み、それ以外の場合はステップＳ３４に進む。
【０１１９】
（ステップＳ３３：演算無効時間を短くする）
ステップＳ３３にて、演算無効時間設定部１５１は、演算無効時間を短くする方向へ補正または変更する。たとえば、予め設定された演算無効時間から所定値を減算する方法や、所定の補正係数を乗算する方法により、演算無効時間を短くすることができる。もしくは、ステップＳ３２で比較した更新頻度と所定頻度の差分に応じて、演算無効時間を変更する処理としてもよい。
【０１２０】
（ステップＳ３４：演算無効時間は変更しない）
ステップＳ３４にて、演算無効時間設定部１５１は、演算無効時間を変更せずに、元の値とする。このとき、以前の演算周期において、ステップＳ３３を実行して演算無効時間を短くする方向へ変更していた場合は、元の値に戻す。
【０１２１】
＜実施の形態６：まとめ＞
本実施形態６に係る電池制御装置１２０によれば、演算無効時間設定部１５１は、更新頻度検出部１５５により検出された更新頻度に基づいて、内部抵抗上昇率演算部１５２による内部抵抗上昇率の演算頻度に応じて演算無効時間を設定する。このようにしたので、内部抵抗上昇率の演算結果の更新機会が少ない場合には、更新機会を確保して、組電池１１０の劣化度合いを正しく判断することができる。
【０１２２】
なお、以上説明した実施形態６では、内部抵抗上昇率演算部１５２において、演算無効時間設定部１５１により設定された演算無効時間の長さに基づいて、内部抵抗上昇率の演算結果に対する信頼度を設定してもよい。たとえば、演算無効時間が短く設定された場合は、そうでない場合よりも低い信頼度を設定する。こうして設定した信頼度を内部抵抗上昇率演算部１５２から劣化状態判断部１５３に出力することで、劣化状態判断部１５３において、組電池１１０の劣化度合いをより一層正確に判断することができる。
【０１２３】
なお、以上説明した各実施形態は、いずれか任意のもの同士を組み合わせて適用してもよい。
【０１２４】
また、以上説明した各実施形態では、組電池制御部１５０において、組電池１１０の内部抵抗上昇率を演算し、その演算結果に基づいて組電池１１０のＳＯＨや許容電力を演算する例を説明した。しかし、組電池１１０全体ではなく、単電池群１１２ａ、１１２ｂのそれぞれについて内部抵抗上昇率を演算し、その演算結果に基づいてこれらのＳＯＨや許容電力を演算してもよい。あるいは、同様の演算を単電池１１１毎に行ってもよい。
【０１２５】
本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【０１２６】
また、上記の各構成や各機能は、それらの全部または一部を、例えば集積回路等を用いたハードウェアとして実現することもできるし、プロセッサにより実行されるプログラムやソフトウェアとして実現することもできる。各機能を実現するためのプログラムやテーブルなどの情報は、メモリやハードディスクなどの記憶装置、ＩＣカード、ＤＶＤなどの記憶媒体に格納することができる。
【符号の説明】
【０１２７】
１００：電池システム、１１０：組電池、１１１：単電池、１１２ａ，１１２ｂ：単電池群、１２０：電池制御装置、１２１ａ，１２１ｂ：単電池制御部、１２２：電圧検出部、１２３：制御回路、１２４：信号入出力回路、１２５：温度検知部、１３０：電流検知部、１４０：電圧検知部、１５０：組電池制御部、１５１：演算無効時間設定部、１５２：内部抵抗上昇率演算部、１５２：ＳＯＣ演算部、１５３：劣化状態判断部、１５４：ＳＯＣ演算部、１５５：更新頻度検出部、１６０：信号通信路、１７０：絶縁素子、１８０：記憶部、２００：車両制御部、３００，３１０，３２０，３３０：リレー、４００：インバータ、４１０：モータジェネレータ、４２０：充電器
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年1月23日(2014.1.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池に流れる電流を検知する電流検知部と、
前記電池の両端電圧を検知する電圧検知部と、
前記電池の温度を検知する温度検知部と、
前記電流検知部により検知された電流と、前記電圧検知部により検知された両端電圧と、前記温度検知部により検知された温度とに基づいて、前記電池の内部抵抗上昇率を演算する内部抵抗上昇率演算部と、
前記電池の劣化度に対応する前記内部抵抗上昇率の演算結果を得るために、前記内部抵抗上昇率の特性に応じた所定の演算無効時間を設定する演算無効時間設定部と、を備え、
前記電池の充電または放電が開始されてから前記演算無効時間が経過するまでの無効期間について、前記内部抵抗上昇率の演算結果を無効化する電池制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電池制御装置において、
前記内部抵抗上昇率演算部は、前記無効期間における前記内部抵抗上昇率の演算を停止することで、前記無効期間について前記内部抵抗上昇率の演算結果を無効化する電池制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電池制御装置において、
前記内部抵抗上昇率演算部により演算された内部抵抗上昇率に基づいて、前記電池の劣化状態を判断する劣化状態判断部をさらに備え、
前記劣化状態判断部は、前記無効期間における前記電池の劣化状態として一定の劣化状態を出力する電池制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載の電池制御装置において、
前記内部抵抗上昇率演算部により演算された内部抵抗上昇率に基づいて、前記電池の劣化状態を判断する劣化状態判断部をさらに備え、
前記劣化状態判断部は、前記無効期間における前記内部抵抗上昇率の演算結果を除外して前記電池の劣化度を判断することで、前記無効期間について前記内部抵抗上昇率の演算結果を無効化する電池制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の電池制御装置において、
前記劣化状態判断部は、前記無効期間における前記電池の劣化状態として一定の劣化状態を出力する電池制御装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電池制御装置において、
前記演算無効時間設定部は、前記電流の大きさに応じて前記演算無効時間を設定する電池制御装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の電池制御装置において、
前記演算無効時間設定部は、前記温度に応じて前記演算無効時間を設定する電池制御装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の電池制御装置において、
前記電池の充電状態を演算する充電状態演算部をさらに備え、
前記演算無効時間設定部は、前記充電状態に応じて前記演算無効時間を設定する電池制御装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の電池制御装置において、
前記演算無効時間設定部は、前記内部抵抗上昇率演算部による前記内部抵抗上昇率の演算頻度に応じて前記演算無効時間を設定する電池制御装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の電池制御装置において、
前記内部抵抗上昇率演算部は、前記演算無効時間設定部により設定された前記演算無効時間の長さに基づいて、前記内部抵抗上昇率の演算結果に対する信頼度を設定する電池制御装置。
【手続補正書】
【提出日】平成28年11月2日(2016.11.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池に流れる電流を検知する電流検知部と、
前記電池の両端電圧を検知する電圧検知部と、
前記電池の温度を検知する温度検知部と、
前記電流検知部により検知された電流と、前記電圧検知部により検知された両端電圧と、前記温度検知部により検知された温度とに基づいて、前記電池の内部抵抗上昇率を演算する内部抵抗上昇率演算部と、
前記内部抵抗上昇率の特性に応じた所定の演算無効時間を設定する演算無効時間設定部と、を備え、
前記演算無効時間設定部は、前記電流の大きさに応じて前記演算無効時間を設定し、
前記電池の充電または放電が開始されてから前記演算無効時間が経過するまでの無効期間について、前記内部抵抗上昇率の演算結果を無効化する電池制御装置。
【請求項２】
電池に流れる電流を検知する電流検知部と、
前記電池の両端電圧を検知する電圧検知部と、
前記電池の温度を検知する温度検知部と、
前記電流検知部により検知された電流と、前記電圧検知部により検知された両端電圧と、前記温度検知部により検知された温度とに基づいて、前記電池の内部抵抗上昇率を演算する内部抵抗上昇率演算部と、
前記内部抵抗上昇率の特性に応じた所定の演算無効時間を設定する演算無効時間設定部と、を備え、
前記演算無効時間設定部は、前記温度に応じて前記演算無効時間を設定し、
前記電池の充電または放電が開始されてから前記演算無効時間が経過するまでの無効期間について、前記内部抵抗上昇率の演算結果を無効化する電池制御装置。
【請求項３】
電池に流れる電流を検知する電流検知部と、
前記電池の両端電圧を検知する電圧検知部と、
前記電池の温度を検知する温度検知部と、
前記電流検知部により検知された電流と、前記電圧検知部により検知された両端電圧と、前記温度検知部により検知された温度とに基づいて、前記電池の内部抵抗上昇率を演算する内部抵抗上昇率演算部と、
前記内部抵抗上昇率の特性に応じた所定の演算無効時間を設定する演算無効時間設定部と、
前記電池の充電状態を演算する充電状態演算部と、を備え、
前記演算無効時間設定部は、前記充電状態に応じて前記演算無効時間を設定し、
前記電池の充電または放電が開始されてから前記演算無効時間が経過するまでの無効期間について、前記内部抵抗上昇率の演算結果を無効化する電池制御装置。
【請求項４】
電池に流れる電流を検知する電流検知部と、
前記電池の両端電圧を検知する電圧検知部と、
前記電池の温度を検知する温度検知部と、
前記電流検知部により検知された電流と、前記電圧検知部により検知された両端電圧と、前記温度検知部により検知された温度とに基づいて、前記電池の内部抵抗上昇率を演算する内部抵抗上昇率演算部と、
前記内部抵抗上昇率の特性に応じた所定の演算無効時間を設定する演算無効時間設定部と、を備え、
前記演算無効時間設定部は、前記内部抵抗上昇率演算部による前記内部抵抗上昇率の演算頻度に応じて前記演算無効時間を設定し、
前記電池の充電または放電が開始されてから前記演算無効時間が経過するまでの無効期間について、前記内部抵抗上昇率の演算結果を無効化する電池制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の電池制御装置において、
前記内部抵抗上昇率演算部は、前記演算無効時間設定部により設定された前記演算無効時間の長さに基づいて、前記内部抵抗上昇率の演算結果に対する信頼度を設定する電池制御装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の電池制御装置において、
前記内部抵抗上昇率演算部は、前記無効期間における前記内部抵抗上昇率の演算を停止することで、前記無効期間について前記内部抵抗上昇率の演算結果を無効化する電池制御装置。
【請求項７】
請求項６に記載の電池制御装置において、
前記内部抵抗上昇率演算部により演算された内部抵抗上昇率に基づいて、前記電池の劣化状態を判断する劣化状態判断部をさらに備え、
前記劣化状態判断部は、前記無効期間における前記電池の劣化状態として一定の劣化状態を出力する電池制御装置。
【請求項８】
請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の電池制御装置において、
前記内部抵抗上昇率演算部により演算された内部抵抗上昇率に基づいて、前記電池の劣化状態を判断する劣化状態判断部をさらに備え、
前記劣化状態判断部は、前記無効期間における前記内部抵抗上昇率の演算結果を除外して前記電池の劣化度を判断することで、前記無効期間について前記内部抵抗上昇率の演算結果を無効化する電池制御装置。
【請求項９】
請求項８に記載の電池制御装置において、
前記劣化状態判断部は、前記無効期間における前記電池の劣化状態として一定の劣化状態を出力する電池制御装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明の第１の態様による電池制御装置は、電池に流れる電流を検知する電流検知部と、電池の両端電圧を検知する電圧検知部と、電池の温度を検知する温度検知部と、電流検知部により検知された電流と、電圧検知部により検知された両端電圧と、温度検知部により検知された温度とに基づいて、電池の内部抵抗上昇率を演算する内部抵抗上昇率演算部と、内部抵抗上昇率の特性に応じた所定の演算無効時間を設定する演算無効時間設定部と、を備え、演算無効時間設定部は、電流の大きさに応じて演算無効時間を設定し、電池の充電または放電が開始されてから演算無効時間が経過するまでの無効期間について、内部抵抗上昇率の演算結果を無効化する。
本発明の第２の態様による電池制御装置は、電池に流れる電流を検知する電流検知部と、電池の両端電圧を検知する電圧検知部と、電池の温度を検知する温度検知部と、電流検知部により検知された電流と、電圧検知部により検知された両端電圧と、温度検知部により検知された温度とに基づいて、電池の内部抵抗上昇率を演算する内部抵抗上昇率演算部と、内部抵抗上昇率の特性に応じた所定の演算無効時間を設定する演算無効時間設定部と、を備え、演算無効時間設定部は、温度に応じて演算無効時間を設定し、電池の充電または放電が開始されてから演算無効時間が経過するまでの無効期間について、内部抵抗上昇率の演算結果を無効化する。
本発明の第３の態様による電池制御装置は、電池に流れる電流を検知する電流検知部と、電池の両端電圧を検知する電圧検知部と、電池の温度を検知する温度検知部と、電流検知部により検知された電流と、電圧検知部により検知された両端電圧と、温度検知部により検知された温度とに基づいて、電池の内部抵抗上昇率を演算する内部抵抗上昇率演算部と、内部抵抗上昇率の特性に応じた所定の演算無効時間を設定する演算無効時間設定部と、電池の充電状態を演算する充電状態演算部と、を備え、演算無効時間設定部は、充電状態に応じて演算無効時間を設定し、電池の充電または放電が開始されてから演算無効時間が経過するまでの無効期間について、内部抵抗上昇率の演算結果を無効化する。
本発明の第４の態様による電池制御装置は、電池に流れる電流を検知する電流検知部と、電池の両端電圧を検知する電圧検知部と、電池の温度を検知する温度検知部と、電流検知部により検知された電流と、電圧検知部により検知された両端電圧と、温度検知部により検知された温度とに基づいて、電池の内部抵抗上昇率を演算する内部抵抗上昇率演算部と、内部抵抗上昇率の特性に応じた所定の演算無効時間を設定する演算無効時間設定部と、を備え、演算無効時間設定部は、内部抵抗上昇率演算部による内部抵抗上昇率の演算頻度に応じて演算無効時間を設定し、電池の充電または放電が開始されてから演算無効時間が経過するまでの無効期間について、内部抵抗上昇率の演算結果を無効化する。
【国際調査報告】
2014188562.tif 000024
2014188562.tif 000025